KR20180103174A

KR20180103174A - 비접촉 충전모듈 및 비접촉 충전기기

Info

Publication number: KR20180103174A
Application number: KR1020187025498A
Authority: KR
Inventors: 켄이치로 타바타; 아키오 히다카; 토쿠지 니시노
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2018-09-18
Also published as: WO2012073427A1; KR101896631B1; KR20130139890A; US20130181668A1; US20180175645A1

Abstract

평면 코일부의 단면적을 충분히 확보하여 전력전송 효율을 향상시킨 상태로, 비접촉 충전모듈을 박형화할 수 있는 비접촉 충전모듈 및 비접촉 충전기기를 제공한다. 비접촉 충전모듈은, 복수의 도선이 소용돌이 형상으로 권회된 평면 코일부(2)와, 평면 코일부(2)의 코일(21)의 면에 대향하도록 설치된 자성 시트를 구비하고, 복수의 도선은 서로 그 양단에서 각각 접속하고 있으며, 평면 코일부(2)는, 일부를 복수 단으로 중첩하여 권회하고 있고, 다른 일부를 1단으로 권회했다.

Description

비접촉 충전모듈 및 비접촉 충전기기{Non-contact Charging Module and Non-contact Charging Instrument}

본 발명은 소용돌이 형상의 도선으로 이루어지는 평면 코일부와 자성 시트를 가지는 비접촉 충전모듈, 및 이것을 이용한 비접촉 충전기기에 관한 것이다.

최근, 본체기기를 충전기로 비접촉 충전할 수 있는 것이 많이 이용되고 있다. 이것은, 충전기 측에 송전용 코일, 본체기기 측에 수전용 코일을 배치하여, 양 코일간에 전자유도를 발생시킴으로써 충전기 측으로부터 본체기기 측으로 전력을 전송하는 것이다. 그리고, 상기 본체기기로서 휴대 단말기기 등을 적용하는 것도 제안되고 있다.

이 휴대 단말기기 등의 본체기기나 충전기는 박형화나 소형화가 요망되는 것이다. 이 요망에 부응하기 위하여, 특허문헌 1과 같이, 송전용 코일이나 수전용 코일로서의 평면 코일부와 자성 시트를 구비하는 것을 생각할 수 있다. 또, 고주파 영역에서의 실효저항의 증대를 저감시키기 위하여, 특허문헌 2와 같이, 평면코일에 있어서, 서로 평행인 복수 개의 도전선을 평면형상으로 나열하여 소용돌이 형상으로 권회하고, 각 도전선의 단부끼리가 코일 인출부에서 전기적으로 접속되도록 한 것이 있다.

일본 특허공개공보 제2006-42519호 일본 특허공개공보 제2010-16235호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 장치와 같이 단선의 평면 코일부와 전체면이 평면형상인 자성 시트를 구비한 비접촉 충전모듈에서는, 필요한 평면 코일부의 도선의 단면적을 확보하기 위하여 도선의 직경이 커져, 그 만큼 박형화를 방해하고 있다. 이것은, 코일의 단면적이 작아지면 코일의 교류저항 ACR이 커져 버려, 비접촉 충전모듈의 전송효율이 저하되어 버리기 때문이다. 따라서, 일반적으로 코일은 적어도 약 0.25mm 정도의 직경이 필요하며, 자성 시트와 합하면 두께가 매우 커져 버린다.

또, 특허문헌 2에 기재된 구성의 비접촉 충전모듈에 있어서도 평면 코일부의 단면적을 충분히 확보하고 있다고는 할 수 없고, 이로 인하여 전력전송 효율을 향상시킨 상태에서 소형화 및 박형화를 실현하는 것은 불가능했다.

본 발명의 목적은, 평면 코일부의 단면적을 충분히 확보하여 전력전송 효율을 향상시킨 상태에서, 비접촉 충전모듈을 박형화할 수 있는 비접촉 충전모듈 및 비접촉 충전기기를 제공하는 것이다.

본 발명의 비접촉 충전모듈은, 복수의 도선이 권회된 평면 코일부와, 상기 평면 코일부의 코일면을 탑재하고 상기 평면 코일부의 코일면에 대향하도록 설치된 자성 시트를 구비하고, 상기 복수의 도선은 서로 그 양단에서 각각 접속하고 있으며, 상기 평면 코일부는 제1 부분을 복수 단으로 중첩하여 권회하고 있으며, 상기 제1 부분 이외의 제2 부분을 상기 제1 부분에서 권회한 단수보다 적은 단수로 권회하고, 상기 자성 시트는, 상기 평면 코일부의 복수 단으로 중첩하여 권회되어 있는 상기 제1 부분에 대향하는 부분에, 상기 자성 시트를 얇게 하는 환상의 오목부 또는 슬릿을 구비하여, 상기 환상의 오목부의 내부에 상기 복수의 도선을 수납하는 구성을 채용한다.

본 발명에 의하면, 평면 코일부의 단면적을 충분히 확보하여 전력전송 효율을 향상시킨 상태에서, 비접촉 충전모듈을 소형화 및 박형화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 조립도이다.
도 2는 상기 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 개념도이다.
도 3은 상기 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 권회방법을 나타내는 개념도이다.
도 4는 상기 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 자성 시트의 개념도이다.
도 5는 상기 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 자성 시트의 상면도이다.
도 6은 상기 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 페라이트 시트의 두께와 코일의 L값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 상기 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 코일의 내경과 L값의 관계를 나타내는 도면이다
도 8은 상기 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 코일의 턴수와 L값의 관계를 나타내는 도이다.
도 9는 상기 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 코일이 1단 구조인 비접촉 충전모듈의 개념도이다.
도 10은 상기 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 코일이 1단 구조인 비접촉 충전모듈의 자성 시트의 개념도이다.
도 11은 상기 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 코일이 1단 구조인 비접촉 충전모듈의 자성 시트의 개념도이다.

(실시형태)

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 조립도이다. 도 2는 본 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 개념도로서, (a)는 상면도, (b)는 (a)의 A방향으로부터 본 단면도, (c) 및 (d)는 (a)의 B방향으로부터 본 단면도이다. 도 3은 본 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 코일의 권회방법을 나타내는 개념도이다. 도 4는 본 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 자성 시트의 개념도로서, (a)는 상면도, (b)는 (a)의 A방향으로부터 본 단면도, (c) 및 (d)는 (a)의 B방향으로부터 본 단면도이다. 도 5는 본 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 자성 시트의 상면도이다.

본원 발명의 비접촉 충전모듈(1)은, 복수의 도선이 소용돌이 형상으로 권회된 평면 코일부(2)와, 평면 코일부(2)의 코일(21)의 면에 대향하도록 설치된 자성 시트(3)를 구비하고, 복수의 도선은 서로 그 양단에서 각각 접속하고 있으며, 평면 코일부(2)는 일부를 복수 단으로 중첩하여 권회하고 있고, 다른 일부를 1단으로 권회한 것을 특징으로 하는 비접촉 충전모듈이다.

도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 평면 코일부(2)는, 면 상에서 소용돌이를 그리도록 직경방향을 향하여 도전체를 감은 코일(21)과, 코일(21)의 양단에 마련된 단자(22, 23)를 구비한다. 코일(21)은 2개의 도선을 평면 상에서 평행으로 권회한 것이며, 코일에 의하여 형성된 면을 코일면이라 부른다. 또, 단자(22, 23) 부분에서 2개의 도선이 땜납 등에 의하여 전기적으로 접속되어 있으므로, 2개의 도선이 1개의 굵은 도선과 같이 된다. 즉, 2개의 도선은 평면 상에서 동일한 중심을 축으로 권회되어 있으며, 반경방향에서 일방의 도선이 타방의 도선에 협지(狹持)되게 된다. 이와 같이 2개의 도선을 단자(22, 23) 부분에서 전기적으로 접합하여 1개의 도선과 같이 기능시킴으로써, 동일한 단면적이더라도 두께를 억제할 수 있다. 즉, 예를 들면, 직경이 0.25mm인 도선의 단면적을, 직경이 0.18mm인 도선을 2개 준비함으로써 얻을 수 있다. 따라서, 직경이 0.25mm인 도선이 1개이면, 코일(21)의 1턴의 두께는 0.25mm, 코일(21)의 반경방향의 폭은 0.25mm이지만, 직경이 0.18mm인 도선이 2개이면, 코일(21)의 1턴의 두께는 0.18mm, 반경방향의 폭은 0.36mm가 된다. 한편, 두께방향이란 평면 코일부(2)와 자성 시트(3)의 적층방향이다.

또, 코일(21)은 중심측의 일부분만 두께방향으로 2단으로 중첩되어 있으며, 나머지 외측의 부분은 1단이다. 이 때, 코일(21)의 중심측의 일부분은 도 3의 (a) 또는 (b)와 같이 중첩되도록 권회된다. 도 3의 (a)와 같이 상단의 도선과 하단의 도선이 서로 공간을 두도록 권회됨으로써, 상단의 도선과 하단의 도선 사이의 부유용량이 작아져 코일(21)의 교류저항을 작게 억제할 수 있다.

또, 도 3의 (b)와 같이 상단의 도선과 하단의 도선이 서로 공간을 채우도록 권회됨으로써, 코일(21)의 두께를 억제할 수 있다.

또, 도 3과 같이 본 실시예에서는 단면이 원형상인 도선으로 하고 있지만, 사각형상 등의 도선이어도 된다. 한편, 단면이 사각형상의 도선과 비교하여 원형상의 도선에서는, 인접하는 도선간에 간극이 생기기 때문에, 도선간의 부유용량이 작아져 코일(21)의 교류저항을 작게 억제할 수 있다.

또, 코일(21)은 두께방향으로 2단으로 권회하는 것보다 1단으로 권회하는 것이 코일(21)의 교류저항이 낮아져 전송효율을 높일 수 있다. 이것은, 2단으로 도선을 권회하면, 상단의 도선과 하단의 도선 사이에 부유용량이 발생하기 때문이다. 따라서, 코일(21)은 전체를 2단으로 권회하는 것보다, 가능한 한 많은 부분을 1단으로 권회하는 것이 좋다. 또, 1단으로 권회함으로써, 비접촉 충전모듈(1)로서 박형화할 수 있다. 또한, 코일(21)의 교류저항이 낮아짐에 따라 코일(21)에 있어서의 손실을 방지하고, L값을 향상시킴으로써 L값에 의존하는 비접촉 충전모듈(1)의 전력전송 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시예에 있어서는, 도 2에 나타내는 코일(21)의 내측의 내경(x)은 10mm~20mm이며, 외경은 약 30mm이다. 내경(x)이 작을수록 동일한 크기의 비접촉 충전모듈(1)에서 코일(21)의 턴수를 늘릴 수 있어 L값을 향상시킬 수 있다.

또한, 단자(22, 23)는 서로 근접해도 되고 떨어져 배치되어도 되지만, 떨어져 배치되는 것이 비접촉 충전모듈(1)을 실장하기 쉽다.

자성 시트(3)는 전자유도 작용을 이용한 비접촉 충전의 전력전송 효율을 향상시키기 위하여 설치한 것으로서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 평탄부(31)와, 중심의 볼록부(32)와, 오목부(33)를 구비한다. 오목부(33)는 슬릿(34)이어도 된다. 또, 본 실시예에 있어서는, 자성 시트(3)로서 Ni-Zn계의 페라이트 시트, Mn-Zn계의 페라이트 시트, Mg-Zn계의 페라이트 시트 등을 사용할 수 있다. 페라이트 시트는 아모퍼스 금속의 자성 시트와 비교하여 코일(21)의 교류저항을 저하시킬 수 있다. 다만, 중심의 볼록부(32)는 반드시 필요한 것은 아니다.

본 실시예에 있어서 자성 시트(3)는 약 33mm×33mm이다. 도 4의 (b)에 나타내는 d1는 0.2mm, d2는 0.2mm, d3는 0.4mm가 되도록, 평탄부(31), 볼록부(32), 오목부(33) 각각의 두께를 설정하고 있다. 자성 시트(3)가 두꺼울수록 비접촉 충전모듈로서는 전력전송 효율이 향상되므로, 볼록부(32)의 높이(d1)는 크면 클수록 비접촉 충전모듈(1)의 전송효율을 향상시킨다. 그러나, 볼록부(32)를 도선의 직경보다 크게 한 정도만큼 비접촉 충전모듈(1)로서의 두께가 증가되기 때문에, 코일(21)을 구성하는 도선의 직경과 대략 동일하게 하고 있다. 또, 볼록부(32)의 직경은 코일(21)의 내경과 대략 동일하다. 즉, 코일(21)의 축의 중심과 볼록부(32)의 중심은 대략 일치하여, 코일(21)이 볼록부(32)를 중심으로 권회되어 있게 된다. 또, d2도 코일(21)을 구성하는 도선의 직경과 대략 동일하게 하여, 최저한의 깊이로만 오목부(33)를 형성한다. 이것은, 오목부(33)가 깊어질수록 자성 시트(3)가 얇아져 비접촉 충전모듈(1)의 전송효율을 저하시켜 버리기 때문이다.

오목부(33)는, 볼록부(32)의 둘레를 둘러싸도록 형성된 원형부(33a)와, 원형부(33a)로부터 자성 시트(3)의 단부까지 뻗는 직선부(33b)를 구비한다. 원형부(33a)의 폭은 약 1mm~2mm이며, 직선부(33b)의 폭은 0.4mm~1mm 정도(도선의 직경＋약 0.1mm)이다. 직선부(33b)는 자성 시트(3)의 단부와 대략 수직이며, 원형부의 외주의 접선과 중첩되도록 형성된다. 이와 같이 직선부(33b)를 형성함으로써, 도선을 구부리는 일 없이 단자(22, 23)를 형성할 수 있다. 또한, 이 경우, 직선부(33b)의 길이는 약 15mm~20mm이다. 또, 직선부(33b)는, 도 5에 나타내는 바와 같이 자성 시트(3)의 단부와 원형부(33a)의 외주가 가장 가까워지는 부분에 형성해도 된다. 이로써, 오목부(33)의 형성면적을 최저한으로 억제할 수 있어, 비접촉 충전모듈(1)의 전송효율을 향상시킬 수 있다. 한편, 이 경우, 직선부(33b)의 길이는 약 5mm~10mm이다. 어느 쪽의 배치이더라도, 직선부(33b)의 내측 단부는 원형부(33a)에 접속되어 있다. 또, 직선부(33b)는 다른 배치로 해도 된다. 즉, 코일(21)은 가능한 한 1단 구조인 것이 바람직하고, 이 경우, 코일(21)의 반경방향의 모든 턴을 1단 구조로 하거나, 일부를 1단 구조로 하고 다른 부분을 2단 구조로 하는 것을 생각할 수 있다. 따라서, 단자(22, 23) 중 일방은 코일(21) 외주로부터 인출할 수 있지만, 타방은 내측으로부터 인출해야 한다. 따라서, 코일(21)이 권회되어 있는 부분과 코일(21)의 권회 종료부분부터 단자(22 또는 23)까지의 부분이, 반드시 두께방향에 있어서 중첩되게 된다. 따라서, 그 중첩되는 부분에 직선부(33b)를 형성하면 된다.

또, 직선부(33b)는 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이 오목부(33)이어도 되고, 도 4의 (d)에 나타내는 바와 같이 슬릿(34)이어도 된다. 즉, 오목부(33)이면 자성 시트(3)에 관통구멍이나 슬릿을 형성하지 않기 때문에 자속이 누설되는 것을 방지하여, 비접촉 충전모듈(1)의 전력전송 효율을 향상시킬 수 있다. 이에 대해, 슬릿(34)의 경우는 자성 시트(3)의 형성이 용이해진다. 오목부(33)인 경우, 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이 단면 형상이 사각형상이 되는 오목부(33)에 한정되지 않고, 원호형상이거나, 원형을 띠어도 된다.

한편, 상술한 d1, d2, 원형부(33a)의 폭 등은 도선의 직경에 의존하기 때문에, 상기의 값으로 한정되는 것은 아니다. 또, d1과 d2는 반드시 동일할 필요도 없다. 왜냐하면, 원형부(33a)의 부분에서는 코일이 3단 이상으로 감기는 경우도 있기 때문이다.

도 6은, 본 실시형태에 관한 비접촉 충전모듈의 페라이트 시트의 두께와 코일(21)의 L값의 관계를 나타내는 도면이다. 여기에서 말하는 페라이트 시트의 두께란, 도 4의 (b)에 있어서 d2와 d3을 합한 것을 말하며, 볼록부(32)는 관계없다. 따라서, 본 실시예에 있어서는 페라이트 시트의 두께는 0.6mm이다. 또, 이 때, 코일(21)의 권회수는 30턴, 코일(21)의 내경은 10mm이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 약 0.6mm 정도에서 코일(21)의 L값이 34μH를 넘는다. 이로써 비로소 비접촉 충전모듈(1)의 규격인 WPC 규격을 만족시킬 수 있다. 또, 0.6mm 이상 두껍게 하면 비접촉 충전모듈(1)의 전체 두께가 증가되어 버리기 때문에, 본 실시예에서는 0.6mm로 하고 있다. 한편, 두께가 0.6mm에서 최적치인 것은 상기의 페라이트 시트이기 때문이며, 아모퍼스 금속의 자성 시트를 사용했을 경우에는 다른 값이 된다.

다음으로, 코일(21)의 내경과 L값의 관계, 및 코일(21)의 턴수와 L값의 관계에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 실시예에서 비접촉 충전모듈의 코일(21)의 내경과 L값의 관계를 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에서 비접촉 충전모듈의 코일(21)의 턴수와 L값의 관계를 나타내는 도이다. 한편, 도 7에서 코일(21)의 권회수는 30턴이며, 도 8에서 코일(21)의 내경은 10mm이다.

코일(21)의 L값이 높을수록 비접촉 충전모듈(1)의 전송효율은 향상되며, 상술한 WPC 규격을 만족시키기 위해서도 L값은 30μH 정도 필요하게 된다. 따라서, 도 7, 도 8로부터 분명한 바와 같이, 코일(21)의 권회수는 적어도 약 30턴, 코일(21)의 내경은 적어도 약 10mm가 필요하다. 그러나, 비접촉 충전모듈(1)의 두께, 크기는 비접촉 충전모듈(1)을 탑재하는 예를 들면 휴대전화의 전지팩의 크기 등으로 규제되기 때문에, 소형화, 박형화가 필요하게 된다.

따라서, 본원 발명은, 2개의 도선을 단자(22, 23) 부분에서 전기적으로 접속함으로써, 직경이 큰 도선 1개와 같게 하여 동일한 정도의 도선의 단면적을 확보하여 박형화를 실현한다. 또, 2개의 도선으로 함으로써 코일(21)의 반경방향에서의 폭이 1개의 도선분보다 커져 버리기 때문에, 가장 내측의 부분을 일부만 2단 구조로 한다. 이로써, 한정된 크기의 자성 시트(3)라도 코일(21)의 권회수를 충분히 확보할 수 있다. 또, 2단 구조로 하는 것을 내측으로 함으로써 오목부(33)의 면적을 최소한으로 억제할 수 있으므로, 비접촉 충전모듈(1)의 전력전송 효율을 유지할 수 있다. 또, 2단 구조로 하는 것을 내측으로 하여 코일(21) 중 가능한 한 많은 부분을 1단 구조로 함으로써, 교류저항을 낮게 억제하여 L값을 높게 할 수 있다. 또, 자성 시트의, 평면 코일부(2)의 복수 단으로 중첩하여 권회되어 있는 부분에 대향하는 부분에, 자성 시트(3)를 얇게 하는 환상의 오목부(33)를 형성함으로써, 코일의 복수 단으로 중첩된 부분과 1단 부분의 두께 차이를 상쇄하여, 보다 박형화시킬 수 있다.

또, 도 5에 나타내는 바와 같이 자성 시트(3)의 네모서리로서, 평탄부(31) 상의 코일(21)이 배치되어 있지 않은 영역에 볼록부(31a)를 형성해도 된다. 즉, 자성 시트(3)의 네모서리로서 평탄부(31) 상의 코일(2)의 외주보다 외측은, 자성 시트(3) 위에 아무것도 탑재되어 있지 않다. 따라서, 그 곳에 볼록부(31a)를 형성함으로써 자성 시트(3)의 두께를 증가시켜, 비접촉 충전모듈의 전력전송 효율을 향상시킬 수 있다. 볼록부(31a)의 두께는 두꺼우면 두꺼울수록 좋지만, 박형화를 위하여, 중앙의 볼록부(32)와 마찬가지로 도선의 두께와 대략 동일하게 한다.

또, 코일(21)은 환상으로 권회되는 것에 한정되지 않고, 사각형상이나 다각형상으로 권회되는 경우도 있다. 또한, 내측을 3단 구조로 하고 외측을 2단 구조로 하는 것과 같이, 내측을 복수 단으로 중첩하여 권회하고 외측을 내측에서 권회한 단수보다 적은 단수로 권회하는 것으로도, 본원의 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 다른 실시형태인, 원형부(33a)가 형성되지 않은 경우의 볼록부(32), 오목부(33), 슬릿(34)에 대하여 상세하게 설명한다. 도 9 내지 도 11에서, 코일(21)은 1개의 도선을 권회하여 형성되어 있는 것을 전제로 하고 있지만, 본 실시형태는 이에 한정되는 것은 아니다.

도 9는 본 실시형태에서 코일이 1단 구조인 비접촉 충전모듈의 개념도이며, (a)는 상면도, (b)는 (a)의 A방향으로부터 본 단면도, (c) 및 (d)는 (a)의 B방향으로부터 본 단면도이다. 도 10은 본 실시예에서 코일이 1단 구조인 비접촉 충전모듈의 자성 시트의 개념도이며, (a)는 상면도, (b)는 (a)의 A방향으로부터 본 단면도, (c) 및 (d)는 (a)의 B방향으로부터 본 단면도이다. 도 11은 본 실시예에서 코일이 1단 구조인 비접촉 충전모듈의 자성 시트의 개념도로서, (a)는 상면도, (b)는 (a)의 A방향으로부터 본 단면도이다. 다만, 도 9부터 도 11에는 원형부(33a)를 형성하지 않고, 코일(21)도 단선의 구리선에 의하여 형성하고 있다.

상술한 바와 같이, 코일(21)은 가능한 한 1단 구조인 것이 바람직하고, 그 경우 코일의 반경방향의 모든 턴을 1단 구조로 하거나, 일부를 1단 구조로 하고 다른 부분을 2단 구조로 하는 것을 생각할 수 있다. 따라서, 단자(22, 23) 중 일방은 코일(21)의 외주로부터 인출할 수 있지만, 타방은 내측으로부터 인출해야 한다. 따라서, 코일(21)이 권회되어 있는 부분과 코일(21)의 권회 종료부분부터 단자(22 또는 23)까지의 부분이, 반드시 두께방향에 있어서 중첩된다.

따라서, 본원 발명은 그 중첩되는 부분에서 직선형상으로 오목부(33) 또는 슬릿(34)을 형성한다. 특히, 도 10은 코일(21)면의 내주원의 원주의 접선에 평행하며, 코일면의 권회 개시 혹은 권회 종료점부터 자성 시트(3)의 단부에까지 최단거리로 뻗는 직선형상의 오목부(33) 또는 슬릿(34)을 형성한다.

이와 같이 도 10과 같은 직선부(33b)를 형성함으로써, 자성 시트(3) 상에서 도선을 구부리는 일 없이 단자(23)를 형성할 수 있다.

또, 직선부(33b)는, 도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이 자성 시트(3)에, 코일(21)면의 내주원의 원주의 접선에 수직하고, 코일면의 권회 개시 혹은 권회 종료점부터 자성 시트(3)의 단부에까지 최단거리로 뻗는 오목부(33)와 같이 형성할 수도 있다. 또, 도 11의 (a)는 오목부(33)만 개시하고 있지만, 도 10의 (d)에 개시되어 있는 바와 같이 슬릿(34)으로 형성해도 된다. 이로써, 오목부(33) 혹은 슬릿(34)의 형성면적을 최소한으로 억제할 수 있어, 비접촉 충전모듈(1)의 전송효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 오목부(33) 또는 슬릿(34)을 형성함으로써, 자성 시트(3)의 일부분이 결락 또는 얇아져 버린다. 따라서, 오목부(33) 또는 슬릿(34)으로부터 자속이 누설되어, 비접촉 충전모듈의 전력전송 효율이 적지만 저하될 우려가 있다. 따라서, 오목부(33) 또는 슬릿(34)의 형성면적을 최소한으로 억제함으로써 자속의 누설을 최소한으로 억제하여 비접촉 충전장치의 전력전송 효율을 유지한 채로, 박형화를 달성할 수 있다. 한편, 이 경우, 직선부(33b)의 길이는 약 5mm~10mm이다. 또한, 도 11에서는, 오목부(33)가 볼록부(32)의 외주의 접선으로부터 뻗어 자성 시트(3)의 단부까지, 그 길이가 최단거리가 되도록 형성하기 때문에, 자성 시트(3)의 단부와 평행한 형상인데, 이것은 자성 시트(3)가 정사각형 혹은 직사각형이기 때문이다.

이상으로부터, 원형부(33a)가 없는 경우도 동일한 직선부(33b)를 형성하는데, 원형부(33a)가 없는 정도만큼 오목부(33)를 뻗게 하면 된다. 또, 도 11의 (a)에서는 오목부(33)는 상면으로부터 보아 직사각형상으로 되어 있지만, 그것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도선을 넣기 쉽도록 내측 단부에 원형을 갖게 하거나, 다각형으로 하면 더욱 좋다.

또, 도 10 및 도 11에서는, 오목부(33) 또는 슬릿(34)이 사각형의 자성 시트(3)의 일방의 한 쌍의 대향하는 단부의 변에 평행하며, 타방의 한 쌍의 대향하는 단부의 변에는 수직하다. 이것은, 본 실시예의 자성 시트(3)가 사각형이기 때문이다. 그러나, 자성 시트(3)의 형상은 사각형으로 한정되지 않고, 원형, 다각형 등 여러 가지 형상을 생각할 수 있다. 따라서, 예를 들면 자성 시트(3)의 형상은 다각형이며, 오목부(33) 또는 슬릿(34)은, 오목부(33) 또는 슬릿(34)의 1단이 맞닿는 변에 대해서 수직함으로써, 이용하기 쉬운 다각형의 자성 시트에 있어서 오목부(33) 또는 슬릿(34)의 면적을 최소한으로 억제할 수 있다. 특히, 자성 시트(3)의 형상은 사각형이며, 자성 시트(3)의 일방의 한 쌍의 대향하는 단부의 변에 평행하며, 타방의 한 쌍의 대향하는 단부의 변에는 수직함으로써, 가장 이용하기 쉬운 사각형상의 자성 시트에 있어서 오목부(33) 또는 슬릿(34)의 면적을 최소한으로 억제할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 비접촉 충전모듈(1)을 구비한 비접촉 충전기기에 대하여 설명한다. 비접촉 전력전송기기는, 송전용 코일 및 자성 시트를 구비하는 충전기와, 수전용 코일 및 자성 시트를 구비하는 본체기기로 이루어지는 것이며, 본체기기가 휴대전화 등의 전자기기로 되어 있다. 충전기 측의 회로는, 정류평활 회로부와, 전압변환 회로부와, 발진회로부와, 표시회로부와, 제어회로부와, 상기 송전용 코일로 구성되어 있다. 또 본체기기 측의 회로는, 상기 수전용 코일과, 정류회로부와, 제어회로부와, 주로 이차전지로 이루어지는 부하(L)로 구성되어 있다.

이 충전기로부터 본체기기로의 전력전송은, 1차측인 충전기의 송전용 코일과, 2차측인 본체기기의 수전용 코일과의 사이의 전자유도 작용을 이용하여 행해진다.

본 실시형태에 관한 비접촉 충전기기는, 상기에서 설명한 비접촉 충전모듈을 구비하기 때문에, 평면 코일부의 단면적을 충분히 확보하여 전력전송 효율을 향상시킨 상태로, 비접촉 충전기기를 소형화 및 박형화할 수 있다.

2010년 12월 1일 출원된 일본 특허출원 2010-267985 및 2010년 12월 1일 출원된 일본 특허출원 2010-267986의 일본 출원에 포함되는 명세서, 도면 및 요약서의 개시내용은, 모두 본원에 원용된다.

본 발명의 비접촉 충전모듈에 의하면, 평면 코일부의 단면적을 충분히 확보하여 전력전송 효율을 향상시킨 상태로, 비접촉 충전모듈을 소형화 및 박형화할 수 있기 때문에, 특히 휴대용 전자기기에 유용하고, 휴대전화, 휴대용 오디오, 휴대용 컴퓨터 등의 휴대단말, 디지털카메라, 비디오카메라 등의 휴대기기 등의 각종 전자기기의 비접촉 충전모듈로서 유용하다.

1 비접촉 충전모듈
2 평면 코일부
21 코일
22, 23 단자
3 자성 시트
31 평탄부
32 볼록부
33 오목부
34 슬릿

Claims

원형의 내부홀을 한정하도록 도선이 권회된 평면 코일;
상기 평면 코일에 수직한 방향을 따른 두께를 가지고, 그 안에 상기 평면 코일을 수납하는 형상과 크기의 원형 오목부를 한정하는 시트로서, 상기 시트의 두께가 상기 평면 코일에 수직한 방향을 따른 상기 평면 코일의 두께와 같은 시트; 및
상기 평면 코일의 상기 원형의 내부홀 안에 수납되는 볼록부로서, 상기 볼록부는 상기 평면 코일에 수직한 방향을 따른 상기 평면 코일의 두께와 같은 두께를 가지는 볼록부를 구비하는, 비접촉 충전모듈.
제1항에 있어서,
상기 시트는 상기 평면 코일의 단자를 수납하도록 구성된 슬릿을 포함하는, 비접촉 충전모듈.
제1항에 있어서,
상기 볼록부는 상기 원형의 내부홀을 한정하는 상기 평면 코일의 내경과 동일한 크기를 가지는, 비접촉 충전모듈.
제1항에 있어서,
상기 볼록부의 중심은 상기 평면 코일의 중심축과 일치하는, 비접촉 충전모듈.
제1항에 있어서,
상기 시트는 자성 시트인, 비접촉 충전모듈.
제1항에 있어서,
상기 시트의 외주는 직사각형인, 비접촉 충전모듈.
제1항에 있어서,
상기 시트의 한 변에 대해서 수직으로 연장되는 슬릿이 마련되어 상기 평면 코일의 단자를 수납하도록 구성되는, 비접촉 충전모듈.
제1항에 있어서,
상기 평면 코일은 복수의 도선을 권회함으로써 형성되어 있는, 비접촉 충전모듈.
제8항에 있어서,
상기 평면 코일은 상기 복수의 도선을 평행하게 권회함으로써 형성되어 있는, 비접촉 충전모듈.
제1항에 있어서,
상기 평면 코일의 일부인 제1 권회부는 상기 도선을 복수 단으로 권회하고,
상기 평면 코일의 다른 일부인 제2 권회부는 상기 제1 권회부보다 적은 단수로 상기 도선을 권회하고 있는, 비접촉 충전모듈.
제10항에 있어서,
상기 평면 코일은, 상기 제1 권회부가 상기 제2 권회부보다 내측에 위치하도록 권회되어 있는, 비접촉 충전모듈.
도선이 권회된 평면 코일; 및
상기 평면 코일에 수직한 방향을 따른 두께를 가지고, 그 안에 상기 평면 코일을 수납하는 형상과 크기의 원형 오목부를 한정하는 시트로서, 상기 시트의 두께가 상기 평면 코일에 수직한 방향을 따른 상기 평면 코일의 두께와 같은 시트를 구비하는, 비접촉 충전모듈.
제1항에 있어서,
상기 평면 코일의 상기 도선은 복수 단 구조로 권회되어 있는, 비접촉 충전모듈.
제12항에 있어서,
상기 평면 코일의 상기 도선은 복수 단 구조로 권회되어 있는, 비접촉 충전모듈.