WO2007122788A1 - 受電装置とそれを用いた電子機器および非接触充電装置 - Google Patents

受電装置とそれを用いた電子機器および非接触充電装置 Download PDF

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WO2007122788A1
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magnetic
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Tetsuo Inoue
Takao Kusaka
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Kabushiki Kaisha Toshiba
Toshiba Materials Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a power receiving device applied to non-contact charging, an electronic device using the power receiving device, and a non-contact charging device.
  • the charging method includes a contact charging method and a non-contact charging method.
  • the contact charging method is a method of charging by directly contacting the electrode of the power receiving device and the electrode of the power feeding device.
  • the contact charging method is generally used because of its simple device structure.
  • the weight of electronic devices has been reduced, and the contact pressure between the electrode of the power receiving device and the electrode of the power feeding device has become insufficient, resulting in poor charging. Yes. Since secondary batteries are vulnerable to heat, it is necessary to design a circuit so that overdischarge and overcharge do not occur in order to prevent battery temperature rise.
  • a coil is provided in both the power receiving device and the power feeding device to prevent electromagnetic induction. It is a method of charging using. Since the non-contact charging method does not need to consider the contact pressure between the electrodes, the charging voltage can be stably supplied regardless of the contact state between the electrodes.
  • a coil of a non-contact charging device a structure in which a coil is wound around a light core is known (see Patent Documents 1 and 2).
  • a structure is also known in which a coil is mounted on a resin substrate mixed with ferrite powder or amorphous powder (see Patent Document 3).
  • ferrite becomes brittle when processed thinly, it is weak in impact resistance, and the power receiving device is liable to fail due to dropping of the equipment.
  • a planar coil formed by printing a metal powder base on a substrate in a spiral shape is employed. Furthermore, a structure has been proposed in which the coupling between the planar coil on the power transmission side (primary coil) and the planar coil on the power reception side (secondary coil) is reinforced with a magnetic material (see Patent Documents 4 to 6). )
  • the magnetic material (magnetic sheet) is used as a core material that strengthens the bond between the primary and secondary coils.
  • Li-ion secondary batteries used in mobile phones, digital cameras, portable game machines, portable AV devices, etc. have a charge capacity per unit time that is more than five times that of conventional nickel-hydrogen batteries. It has become. For this reason, the problem of heat generation due to eddy currents cannot be ignored when trying to increase the transmission speed using the non-contact charging method. Thus, the power receiving device using the conventional non-contact charging method has insufficient measures against eddy currents generated by electromagnetic induction and heat generation based on them. The generation of eddy current is This leads to the generation of noise and further decreases the charging efficiency.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 1-265814
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2000_0223393
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-190938
  • Patent Document 4 Japanese Utility Model Publication No. 58_080753
  • Patent Document 5 Japanese Patent Application Laid-Open No. 04_ 1 22007
  • Patent Document 6 Japanese Patent Laid-Open No. 08-1 48360
  • An object of the present invention is to provide a power receiving device capable of suppressing a decrease in power receiving efficiency due to heat generation caused by eddy current by suppressing eddy current generated on the power receiving side by electromagnetic induction.
  • a power receiving device includes a power receiving coil having a spiral coil, a rectifier that rectifies an AC voltage generated in the power receiving coil, and a secondary that is charged with a DC voltage rectified by the rectifier.
  • a magnetic foil body disposed in at least one place between the spiral coil and the secondary battery, and between the spiral coil and the rectifier, and a saturation magnetic flux of the magnetic foil body.
  • An electronic device includes a power receiving coil having a spiral coil, a rectifier that rectifies an AC voltage generated in the power receiving coil, and a secondary that is charged with a DC voltage rectified by the rectifier.
  • a power receiving device including a battery; an electronic device that operates by being supplied with the DC voltage from the secondary battery; a circuit board on which the electronic device is mounted; the spiral coil; Magnetic foil disposed between at least one location between the secondary battery, between the spiral coil and the rectifier, between the spiral coil and the electronic device, and between the spiral coil and the circuit board.
  • the magnetic foil body has the saturation magnetic flux density M s and the plate thickness t.
  • the value represented by the product (M s ⁇ t) is 15 or more.
  • a non-contact charging device includes an electronic device according to an aspect of the present invention, a power supply coil that is disposed in contact with the power receiving coil of the electronic device, and an AC voltage applied to the power supply coil. And a power supply device including a power supply for applying power to the magnetic flux generated in the power supply coil and transmitting the power to the power reception coil in a contactless manner.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electronic device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a modified example of the electronic device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an electronic device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example in which a protruding portion is provided on the outer peripheral portion of the magnetic foil body in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example in which a protruding portion is provided on the outer peripheral portion of the magnetic foil body in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing still another example in which a protruding portion is provided on the outer peripheral portion of the magnetic foil body in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example in which an open portion is provided at the center of the magnetic foil body in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing another example in which an open portion is provided at the center of the magnetic foil body in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing another example in which an open portion is provided at the center of the magnetic foil body in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view showing an example in which slits are formed on the magnetic foil body in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view showing another example in which a slip is formed on the magnetic foil body in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view showing another example in which a slit is formed on the magnetic foil body in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view showing another example in which the slits are formed on the magnetic foil body in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view showing another example in which a slit is formed on the magnetic foil body in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing an example in which a plurality of magnetic foil bodies are arranged in an electronic apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a contactless charging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a circuit diagram of the non-contact charging device shown in FIG.
  • FIGS. 1 and 2 show the configuration of an electronic device according to the first embodiment of the present invention.
  • An electronic device 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes a power receiving device 2 and an electronic device main body 3 to which a non-contact charging method is applied.
  • the power receiving device 2 and the electronic device main body 3 are arranged in the housing 4, and the electronic device 1 is configured by these.
  • the power receiving device 2 includes a power receiving coil 1 1 having a spiral coil, and a power receiving coil.
  • a rectifier 1 2 that rectifies an AC voltage generated in 1 1 and a secondary battery 1 3 that is charged with a DC voltage rectified by the rectifier 1 2 are provided.
  • the electronic device body 3 includes an electronic device 14 that operates by being supplied with a DC voltage charged to the secondary battery 13 of the power receiving device 2, and a circuit board 15 on which the electronic device 14 is mounted. ing .
  • the electronic device main body 3 may include components and devices corresponding to the functions and operations of the electronic device 1.
  • the spiral coil constituting the power receiving coil 11 a planar coil in which a metal wire such as a copper wire is wound in a planar state, a planar coil formed by printing a metal powder pace rod in a spiral shape, or the like is used. It is done.
  • the winding shape of the spiral coil is not particularly limited, such as a circle, an ellipse, a rectangle, and a polygon. The number of turns of the spiral coil is also set appropriately according to the required characteristics.
  • Examples of the rectifier 12 include semiconductor elements such as transistors and diodes.
  • the number of rectifiers 1 2 is arbitrary, and one or more rectifiers 1 2 are used as necessary.
  • the rectifier 12 may be formed by a film forming technique such as TFT. In FIGS. 1 and 2, the rectifier 12 is installed on the receiving coil 11 side of the circuit board 15.
  • the rectifier 12 may be provided on the surface of the circuit board 15 opposite to the power receiving coil 1 1.
  • the secondary battery 13 can be charged / discharged, and can have various shapes such as a flat plate type and a button type.
  • the electronic device 14 includes various elements and components that constitute a circuit, such as a resistance element, a capacitance element, an inductance element, a control element, and a memory element. Furthermore, other parts and devices may be used.
  • the circuit board 15 is a circuit board formed on the surface or inside of an insulating substrate such as a resin substrate or a ceramic substrate. The electronic device 14 is mounted on the circuit board 15. The electronic device 14 may include those not mounted on the circuit board 15.
  • An electronic device 1 includes a magnetic foil body 1 6 installed between a spiral coil (receiving coil) 1 1 and a secondary battery 1 3 as shown in FIG. It has. That is, the spiral coil 11 and the secondary battery 13 are arranged with the magnetic foil body 16 interposed therebetween.
  • the spiral coil 11 has a flat portion as at least a part thereof, and the flat portion is disposed along the surface of the magnetic foil body 16.
  • the magnetic foil body 16 is arranged between the spiral coil 11 and the secondary battery 13 constituting the power receiving device 2.
  • the magnetic foil body 16 is interposed between the secondary battery 1 3 and the circuit board 15. May be installed.
  • the magnetic foil body 16 is disposed between the spiral coil 11 and the circuit board 15.
  • the magnetic foil body 16 may be disposed between the spiral coil 11 and the rectifier 12 or between the spiral coil 11 and the electronic device 14.
  • the magnetic foil body 16 is disposed at one or more of these locations.
  • the magnetic foil body 16 may be disposed at two or more locations.
  • FIG. 3 shows an electronic apparatus according to the second embodiment. Electronic equipment shown in Figure 3
  • the spiral coil 1 1 is installed around the secondary battery 1 3.
  • the secondary battery 13 is installed in a cavity provided near the center of the spiral coil 11.
  • the magnetic foil body 16 has a shape that protrudes near the center so that it exists between the spiral coil 11 and the secondary battery 13 in addition to the spiral coil 11 and the circuit board 15. have.
  • the rectifier 12 and the electronic device 13 are not shown.
  • the magnetic foil body 16 is provided between the spiral coil 1 1 and the circuit board 15, between the spiral coil 1 1 and the rectifier 12, and spiral coil 1. It may be arranged between 1 and the electronic device 14.
  • the magnetic foil body 16 is disposed at one or more of these locations.
  • the magnetic foil 16 may be disposed at two or more locations.
  • the structure of the first embodiment is preferable.
  • the structure of the second embodiment is preferable. These forms are appropriately selected according to the structure of the electronic device 1 to be applied.
  • the configuration of the electronic device 1 is not limited to FIGS.
  • the arrangement of the spiral coil 1 1, the secondary battery 1 3, and the circuit board 1 5 can be variously changed.
  • a secondary battery, a circuit board, and a spiral coil may be sequentially arranged from the upper side.
  • the magnetic foil body is disposed, for example, between the circuit board and the spiral coil.
  • the spiral coil 1 1 Z magnetic foil body 1 6 Z circuit board 15 may be simply laminated. However, it may be fixed with an adhesive or a brazing material. In other cases It is the same, and each component may be laminated, or the space between them may be fixed with an adhesive or brazing material.
  • a magnetic alloy ribbon (magnetic alloy ribbon), a magnetic alloy thin plate, or the like is used.
  • Various soft magnetic materials can be applied to the magnetic foil body 16.
  • Specific examples of the configuration of the magnetic foil body 16 include the following.
  • the magnetic alloy ribbon is preferably composed of a Co-based amorphous alloy, an Fe-based amorphous alloy, or an Fe-based microcrystalline alloy. Since any of these magnetic materials can be produced by a roll quenching method (single roll or twin roll), a ribbon having an average thickness of 50 m or less can be easily obtained.
  • the amorphous alloy constituting the magnetic alloy ribbon is
  • T is at least one element selected from C o and F e
  • M is N i, M n, C r, T i, Z r, H f, Mo, V, N b, W , Ta, Cu, R u, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Re, and Sn at least one element selected from X
  • X represents at least one element selected from B, Si, C, and P A and b are numbers that satisfy 0 ⁇ a ⁇ 0.3, 1 0 ⁇ b ⁇ 35 at%)
  • the element T contains both Co and Fe, it is called a Co-based amorphous alloy if there is much Co, and it is called an Fe-based amorphous alloy if there is much Fe.
  • the composition ratio of the element T is adjusted in accordance with required magnetic properties such as magnetic flux density, magnetostriction value, and iron loss.
  • Element M is an element added for thermal stability, corrosion resistance, control of crystallization temperature, and the like.
  • the amount of element M added is preferably 0.3 or less as the value of a. If the amount of element M added is too large, the amount of element T will be relatively decreased, so that the magnetic properties of the amorphous magnetic alloy ribbon will deteriorate.
  • the value of a indicating the amount of element M added is preferably 0.01 or more in practice.
  • the value of a is more preferably 0.15 or less
  • the element X is an essential element for obtaining an amorphous alloy.
  • B fluorine
  • S i silicon
  • S i silicon
  • the content of the element X is preferably in the range of 10 to 35 at%.
  • the content of the element X is more preferably in the range of 15 to 25 at%.
  • an Fe-based alloy having a composition substantially represented by the following formula, and 20% or more of the metal structure by area ratio is composed of microcrystalline grains having a grain size of 50 nm or less.
  • the element A is an element that improves corrosion resistance, prevents coarsening of crystal grains, and improves magnetic properties such as iron loss and magnetic permeability. If the content of element A is too small, the effect of suppressing the coarsening of crystal grains cannot be obtained sufficiently. Conversely, if the content is too large, the magnetic properties deteriorate. Therefore, the content of the element A is preferably in the range of 0.01 to 8 at%.
  • Element D is an effective element for reducing the magnetostriction if the crystal grain size is made uniform. The content of element D is preferably in the range of 0.01 to 10 at%.
  • Element E is an element effective in improving soft magnetic properties and corrosion resistance.
  • the content of element E is preferably 1 O at% or less.
  • Si and B are elements that assist the amorphization of the alloy during the production of the ribbon.
  • the Si content is preferably in the range of 10 to 25 at%, and the B content is preferably in the range of 3 to 12 at%.
  • the microcrystalline structure is particularly preferably in a form in which crystal grains having a grain size of 5 to 30 nm are present in the alloy in an area ratio of 50 to 90%.
  • the amorphous alloy ribbon is produced, for example, by a roll quenching method (a molten metal quenching method). Specifically, it is produced by rapidly cooling an alloy material adjusted to a predetermined composition ratio from a molten state.
  • the microcrystalline alloy ribbon is prepared, for example, by the liquid quenching method, and after the preparation of the rear morphous alloy ribbon, the temperature is in the range of 150 ° C. to 120 ° C. for 1 minute to 5 hours. Heat treatment to precipitate fine crystal grains. And can be obtained.
  • a microcrystalline alloy ribbon can also be obtained by controlling the quenching rate of the liquid quenching method to directly precipitate the microcrystalline grains.
  • the average thickness of the magnetic alloy ribbon made of amorphous alloy or Fe-based microcrystalline alloy is
  • a range of 5 to 50 m is preferable.
  • a magnetic alloy ribbon having an average thickness of 50 m or less has an advantage that it is easy to form a bent portion or an open portion, which will be described later. If the average thickness of the magnetic alloy ribbon exceeds 50 m, the magnetic permeability may be lowered and the loss may be increased. Even if the average thickness of the magnetic alloy ribbon is less than 5 m, not only the effect is not obtained but also the manufacturing cost increases.
  • the thickness of the magnetic alloy ribbon is more preferably in the range of 5 to 35 m, and still more preferably in the range of 10 to 25 m.
  • the magnetic foil 16 may be formed of a perm-opened silicon steel plate or the like instead of an amorphous alloy or an Fe-based microcrystalline alloy. In this case, the melted ingot or sintered ingot is processed by forging or rolling to make it thinner.
  • the thickness of the magnetic alloy thin plate made of permalloy or silicon steel plate is preferably in the range of 10 to 40 m. When the thickness of the magnetic alloy thin plate exceeds 40 m, the loss inside the magnetic plate increases due to eddy current. On the other hand, if the thickness of the magnetic alloy thin plate is less than 10 m, a sufficient shielding effect cannot be obtained.
  • the thickness of the magnetic alloy thin plate is more preferably in the range of 10 to 25 m.
  • the magnetic foil body 16 described above has a characteristic that the M s t value expressed by the product of the saturation magnetic flux density M s and the plate thickness t is 15 or more.
  • M s is the saturation magnetic flux density of the magnetic foil body 16
  • t is the plate thickness [m] of the magnetic foil body 16.
  • the thickness t represents the total thickness of the plurality of foil bodies.
  • the thickness (total thickness) of the most laminated parts is the thickness t.
  • a nonmagnetic layer such as an insulating layer
  • the thickness of the nonmagnetic layer is not included in the plate thickness t.
  • the magnetic foil body 16 having an M s 1 t value of 15 or more has a good shielding effect, leakage of magnetic flux from the magnetic foil body 16 is suppressed.
  • Magnetic foil 1 of magnetic flux from 6 By suppressing the leakage, eddy currents generated in the rectifier 12, the electronic device 14, the circuit board 15, etc. can be suppressed. This makes it possible to suppress heat generation inside the electronic device 1.
  • the power receiving speed is set to 0.25 WZ h or more, it is possible to enhance the magnetic flux shielding effect corresponding to the power receiving speed.
  • the power receiving efficiency of the power receiving coil 11 is improved. Also by this, the heat generation inside the electronic device 1 can be suppressed.
  • the magnetic foil body 16 having an M s 1 t value of 15 or more is suitable when the secondary battery 13 has a large charge capacity and an i-ion secondary battery is applied.
  • the magnetic foil body 16 is effective when the power receiving speed is set to 0.25 WZh or more. It is more preferable that the M s t value of the magnetic foil body 16 is 25 or more.
  • the magnetic foil body 16 is expressed by the product of the real component of relative magnetic permeability // and the plate thickness t // ⁇ t value is 4 0 0 0 It preferably has a property of 0 or more. Is the actual component of the relative permeability of the magnetic foil body 16.
  • the r ′ of the magnetic foil 16 When the r ′ of the magnetic foil 16 is less than 4 0 0 0 0, the effect of suppressing the eddy current becomes insufficient. For example, the transmission power becomes 1 W ′ h or more. Sometimes the secondary battery 1 3 generates more heat than necessary. This is because the magnetic properties of the magnetic foil body 16 are saturated by the eddy current generated during power reception, and the eddy current cannot be further suppressed. // r ' ⁇
  • the magnetic foil body 16 having a t value of 4 0 0 0 0 or more is suitable when a Li-ion secondary battery having a large charge capacity is applied to the secondary battery 13.
  • the magnetic foil body 16 having a 1 r ′ 2 t value of 4 0 00 0 0 or higher is effective when the power receiving speed is set to 0.25 WZ h or higher.
  • the t value is 9 0 0 0 0 or more.
  • the saturation magnetic flux density M s of the magnetic foil body 16 is increased, or the plate thickness t is increased.
  • An example of a method for increasing the saturation magnetic flux density M s of the magnetic foil body 16 is to apply a material composition having a high saturation magnetic flux density to the magnetic foil body 16. The same applies when the ⁇ r, -t values are increased.
  • the actual composition of the relative permeability of the magnetic foil 16 / r ' is increased by increasing the material composition and heat treatment, and the thickness t is increased.
  • magnetic foil 16 made of amorphous magnetic alloy ribbon it is effective to perform heat treatment for 10 to 120 minutes at a temperature of 20 ° C to (crystallization temperature — 10 ° C) It is. These are applied in appropriate combinations.
  • the saturation magnetic flux density M s of the magnetic foil body 16 is preferably 0.5 T or more from the viewpoint of suppressing an excessive increase in the plate thickness t.
  • the real component // r, of the relative permeability of the magnetic foil body 16 is 1 20 or more.
  • the average plate thickness of the magnetic foil body 16 is too thick, the magnetic permeability of the magnetic foil body 16 is lowered as described above. For this reason, the average plate thickness of the magnetic foil body 16 is preferably within the above-mentioned range.
  • the electric resistance value R of the magnetic foil 1 6 [Omega ⁇ m] preferably satisfy the R ⁇ r ' ⁇ 1. 0 1 X 1 0_ 3. Even if the plate thickness of the magnetic foil body 16 is set to be larger than the skin depth due to the skin effect, the portion beyond that shows almost no effect as a magnetic body. Therefore, it is preferable that the plate thickness of the magnetic foil body 16 is not more than the thickness of the skin depth.
  • the magnetic foil body 16 preferably has an outer peripheral end extending outside the outer peripheral part of the spiral coil 11.
  • d o is a portion of the magnetic foil body 16 that protrudes to the outside of the spiral coil 11 (the protruding portion).
  • the protruding portion do of the magnetic foil body 16 may be bent to the opposite side (spiral coil 11 side) from the circuit board 15 as shown in FIG. 5 and FIG. 5 and FIG. 6, the magnetic foil body 16 has a bent portion 16 a whose outer peripheral end is bent to the side opposite to the circuit board 15.
  • the shape of the bent portion 16a may be bent multiple times as shown in FIG. 5, or may be bent only once as shown in FIG.
  • the gap between the magnetic foil body 16 as the magnetic core and the feeding coil (primary coil) can be reduced by bending the outer peripheral end of the magnetic foil body 16 toward the spiral coil 11 side. This makes it possible to increase power reception efficiency.
  • the larger the area of the magnetic foil body 16 close to the feeding coil the more effective.
  • the outer peripheral edge of the magnetic foil body 16 is directed in a direction substantially parallel to the winding surface normal of the feeding coil, thereby forming a magnetic circuit more effectively and receiving power efficiency. Can be increased.
  • An open portion 16b may be provided at the center of the magnetic foil body 16 as shown in Figs.
  • the open portion 16 b of the magnetic foil body 16 is provided at a position corresponding to the central portion of the spiral coil 11.
  • the shape of the open portion 16 b is a shape (convex shape) in which the central portion of the magnetic foil body 16 is recessed in the direction of the spiral coil 11 as shown in FIG. 7, and the magnetic foil as shown in FIG. Examples include a shape in which a hole is formed in the central portion of the body 16 and a shape in which the central portion of the magnetic foil body 16 is bent as shown in FIG.
  • d i indicates a portion of the magnetic foil body 16 that is present inside the spiral coil 11.
  • the bent portion shown in FIG. 9 is a portion obtained by bending a portion d i of the magnetic foil body 16 inside the spiral coil 11 1 in the direction of the spiral coil 11.
  • the structure in which the outer peripheral portion of the magnetic foil body 16 protrudes outside the spiral coil 11 and the structure in which the open portion is provided in the central portion may be used independently, or both may be employed. Employing both of these structures makes the effect of improving power reception efficiency more prominent. 4 to 9, illustration of the rectifier 1 2, the secondary battery 1 3, and the electronic device 1 3 is omitted. The same applies to Figure 15.
  • the magnetic foil body 16 is provided with slits.
  • Magnetic foil body 1 6 is divided into multiple pieces with slits It is more effective to break the electrical path (or current path). Examples of the magnetic foil body 16 provided with slits are shown in FIGS. 10 to 14. In these figures, the symbol 17 indicates a slip. When the slit 17 cuts the magnetic foil body 16, it corresponds to the dividing line of the magnetic foil body 16.
  • FIG. 10 shows a state in which slits 17 perpendicular to the vertical and horizontal directions of the magnetic foil body 16 are formed.
  • the magnetic foil body 16 shown in FIG. 10 is divided into four parts.
  • FIG. 11 shows a state in which a plurality of slits 17 are formed in the vertical and horizontal directions of the magnetic foil body 16, respectively. As shown in FIG. 11, when a plurality of slits 17 are formed, the size of the slits 17 can be arbitrarily determined.
  • FIG. 12 shows a state in which slits 17 perpendicular to the diagonal direction of the magnetic foil body 16 are formed.
  • the slits 17 are not limited to being horizontal or vertical, but may be formed at an angle. Although not shown, the slits may be formed in a radial shape.
  • FIG. 13 shows a state in which the slits 17 are provided from one end of the magnetic foil body 16 to the middle thereof.
  • the slits 17 are formed from both opposite sides to the opposite side.
  • FIG. 14 shows a state in which a slit ⁇ 17 is formed from both ends of the magnetic foil body 16 to the middle, and a slit ⁇ 17 is also formed near the center.
  • FIG. 15 An example using multiple magnetic foils is shown in Fig. 15.
  • three magnetic foil bodies 16 A, 16 B, and 16 C are disposed between the spiral coil 11 and the circuit board 15.
  • the magnetic foil body 16 has the slits 17 as shown in FIG.
  • the magnetic foil body 1 68 has the slits 17 shown in FIG.
  • Magnetic foil body 1 6 C is slit It has no ridges and is bent at the outer periphery.
  • Magnetic foil body 16 having slits 1 7 may be combined with magnetic foil body 1 6 having an opening portion 1 6 b, or a magnetic foil having both a bent portion 1 6 a and an opening portion 1 6 b
  • the body 16 and the magnetic foil body 16 formed with the slits 17 may be combined.
  • two of them ((n _ 1)) may be the same shape (structure) of magnetic foils 16 or 3 ( The same one may be used for all of the n magnetic foils.
  • the eddy current caused by the magnetic flux interlinking the spiral coil 11 is suppressed, so that the heat generation inside the device is reduced. It is possible to improve power reception efficiency. As a result, it is possible to increase the power at the time of power supply and shorten the charging time.
  • the electronic device 1 of this embodiment is suitable for a mobile phone, a portable audio device, a digital camera, a game machine, and the like. Such an electronic device 1 is set in a power feeding device and is contactlessly charged.
  • FIG. 16 shows the configuration of the non-contact charging apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a circuit diagram of the non-contact charging apparatus shown in FIG.
  • the electronic device 1 is that shown in the above-described embodiment.
  • the arrows indicate the flow of magnetic flux.
  • reference numeral 21 denotes a smoothing capacitor.
  • the power feeding device 30 includes a power feeding coil 31, a power feeding coil magnetic core 3 2, and a power source 3 3 that applies an AC voltage to the power feeding coil 31.
  • the power feeding coil 3 1 is arranged in contact with the power receiving coil 11.
  • Charging by the non-contact charging device 20 is performed as follows. First, an AC voltage is applied from the power source 3 3 to the power feeding coil 3 1 of the power feeding device 30 to generate a magnetic flux in the power feeding coil 31. The magnetic flux generated in the feeding coil 3 1 1 Received coil arranged in non-contact manner 1 1 is transmitted. The receiving coil 1 1 receives magnetic flux and generates an AC voltage by electromagnetic induction. This AC voltage is rectified by the rectifier 12. The DC voltage rectified by the rectifier 1 2 is charged to the secondary battery 1 3. In this way, the non-contact charging device 20 performs non-contact power transmission.
  • a charging system for mobile phones was prepared as a non-contact charging system.
  • the power feeder converts the power from the AC power source into a constant electromagnetic wave through a control circuit, and a primary coil (feed coil) that transmits the electromagnetic wave is placed near the pedestal.
  • a mobile phone has a secondary coil (receiver coil) composed of a spiral coil as a power receiver, a circuit board on which a rectifier that rectifies AC power generated in the secondary coil is mounted, and a secondary battery (Li ion secondary battery). It has.
  • the secondary coil is a copper wire wound in a flat shape around an outer circumference of 3 Omm and an inner circumference of 23 mm.
  • a power receiving device was configured without using a magnetic foil body.
  • a mobile phone using this power receiving device and a non-contact charging device were set as Comparative Example 1.
  • the saturation magnetic flux density Ms is 0.55
  • the real component of relative permeability // r ′ is 18000
  • the average plate thickness is 9.5 mm
  • the composition is Co 7 .
  • F e 5 S i 5 B 2 . (Atom ratio) amorphous alloy ribbon was prepared. The amorphous alloy ribbon was heat-treated under the condition of 4 40 ° CX 3 Omin. Amorphous alloy ribbon has a shape with a protrusion do of 6 mm at the outer periphery. Three such amorphous alloy ribbons were stacked and placed between the secondary coil (receiving coil 11) and the secondary battery 13 as shown in FIG. A mobile phone using a power receiving device having such a magnetic foil body and a non-contact charging device were set as Example 1.
  • Example 2 Using an amorphous alloy ribbon with the same composition as in Example 1, heat treatment conditions, average A power receiving apparatus was configured in the same manner as in Example 1 except that the plate thickness and the number of stacked layers were changed to the conditions shown in Table 1.
  • Examples 2 to 3 are mobile phones and non-contact charging devices using these power receiving devices.
  • an amorphous alloy ribbon having a composition of Fe 78 Si 8 B 14 (atomic ratio) was prepared.
  • Table 1 shows the heat treatment conditions, average plate thickness, and number of layers of the amorphous alloy ribbon.
  • a power receiving device was constructed in the same manner as in Example 1 except that this amorphous alloy ribbon was used. Examples 4 to 7 are mobile phones and non-contact chargers using these power receiving devices.
  • a permalloy thin plate having an average plate thickness of 25 and a composition of Fe 78 Ni 22 (atomic ratio) was prepared.
  • This permalloy sheet was heat treated in a hydrogen atmosphere.
  • the heat treatment conditions were as follows: 1 200 ° CX 30 minutes ⁇ 100 ° CZh and slow cooling ⁇ 600 ° CX 60 minutes ⁇ 100 ° CZh.
  • a power receiving apparatus was configured in the same manner as in Example 1 except that such a permalloy thin plate was used.
  • a mobile phone using this power receiving device and a non-contact charging device were taken as Example 8.
  • the Fe-based microcrystalline alloy ribbon is composed of microcrystalline grains with a grain size of 95% (area ratio) of 40 nm or less.
  • a power receiving device was configured in the same manner as in Example 1 except that such a Fe-based microcrystalline alloy ribbon was used as a single layer or three layers. Examples of mobile phones and non-contact charging devices using these power receiving devices are shown in Examples 9 to 10.
  • Example 11 As a magnetic foil body, a silicon steel sheet containing 3 mass% of 5i and the balance being substantially Fe was prepared. The average thickness of the silicon steel plate is 200 m.
  • a power receiving apparatus was configured in the same manner as in Example 1 except that such a silicon steel plate was used.
  • a mobile phone and a non-contact charging device using this power receiving device were defined as Example 11. [0069] (Comparative Examples 2 to 7)
  • a power receiving device was configured in the same manner as in Example 1 except that the amorphous alloy ribbon having the same composition as in Example 1 was changed to the conditions shown in Table 1 for the heat treatment conditions, average plate thickness, and number of layers.
  • the Ms t values of magnetic foils are all less than 15.
  • the cellular phones and non-contact charging devices using these power receiving devices were designated as Comparative Examples 2-7.
  • An amorphous alloy ribbon with a composition of Co ⁇ F eAN i sS i eB (atomic ratio) was prepared as the magnetic foil.
  • Table 1 shows the heat treatment conditions, average plate thickness, and number of layers of this amorphous alloy ribbon.
  • a power receiving device was configured in the same manner as in Example 1 except that such an amorphous alloy ribbon was used.
  • the cellular phones and the non-contact charging devices using these power receiving devices were designated as Comparative Examples 8 to 10.
  • a magnetic sheet was prepared by forming a thin film of Co 65 Zr 19 N b 16 (atomic ratio) composition on a resin film by sputtering.
  • the Ms t value of the magnetic sheet is less than 15.
  • a power receiving apparatus was configured in the same manner as in Example 1 except that such a magnetic sheet was used.
  • a mobile phone using this power receiving device and a non-contact charging device were set as Comparative Example 13.
  • Table 2 shows t values. The coupling efficiency and calorific value of the contactless charging device in each case were measured and evaluated. Table 2 shows the evaluation results.
  • the coupling efficiency was evaluated based on how much power can be transmitted to the secondary coil (receiving coil) when a constant power (here 1W) is transmitted from the primary coil (feeding coil).
  • a constant power here 1W
  • the coupling efficiency of Comparative Example 1 is 100, it is improved by more than 20% (120 or more but less than 40), and is improved by 40 or more (1 40) ) And less than 20% (less than 120) are indicated by X.
  • the amount of generated heat is 0.4 WZh transmission rate and 1.5 WZ h transmission rate. For 2 hours, and the temperature rise after 2 hours was measured. Those with a temperature rise of 25 ° C or less are marked with ⁇ , those with a temperature rise of over 25 ° C and under 40 ° C are marked with ⁇ , and those with a temperature rise of over 40 ° C are marked with X.
  • the temperature before power transmission was unified at room temperature (25 ° C).
  • the receiving speed was 0.25 WZh when the transmission speed was 0.4 WZh, and 0.9 WZh when the transmission speed was 1.5 WZh.
  • Receiving speed is 0.25W / h and 1.5W / h when the transmission speed is 0.4W / h.
  • a power receiving device was configured in the same manner as in Example 1 except that such a magnetic foil was used. The characteristics of this power receiving apparatus were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
  • Example 3 In the magnetic foil body of Example 1, one slit was formed vertically and horizontally (see FIG. 10). The width of the slit was 100 m.
  • a power receiving device was configured in the same manner as in Example 1 except that such a magnetic foil was used. The characteristics of this power receiving device were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
  • Example 3 In the magnetic foil body of Example 1, a plurality of slits were formed vertically and horizontally (see FIG. 11). The period (formation pitch) of the slit was narrowed toward the center. The width of the slit was in the range of 50 to 100 m.
  • a power receiving apparatus was configured in the same manner as in Example 1 except that such a magnetic foil was used. The characteristics of this power receiving apparatus were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
  • Example 3 In the magnetic foil body of Example 1, a plurality of slits were formed radially (see FIG. 12). A power receiving device was configured in the same manner as in Example 1 except that such a magnetic foil was used. The characteristics of this power receiving device were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
  • Example 1 In the magnetic foil body of Example 1, a plurality of slits were formed from the end of the foil body to the middle (see FIG. 13). A power receiving apparatus was configured in the same manner as in Example 1 except that such a magnetic foil was used. The characteristics of this power receiving device were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3. [0083] (One Example)
  • Example 1 In the magnetic foil body of Example 1, a plurality of slits from the end of the foil body to the middle and both independent slits were formed (see FIG. 14).
  • a power receiving device was configured in the same manner as in Example 1 except that such a magnetic foil was used. The characteristics of this power receiving device were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3
  • Example 3 In the magnetic foil body of Example 1, two of the three amorphous alloy ribbons were left as they were, and one was bent to form a bent portion (see FIG. 15).
  • a power receiving apparatus was configured in the same manner as in Example 1 except that such a magnetic foil was used. The characteristics of this power receiving apparatus were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
  • a spiral coil was placed around the secondary battery. Further, the magnetic foil body having the same configuration as that of Example 1 was bent and arranged so as to exist between the spiral coil and the circuit board and between the spiral coil and the secondary battery.
  • a power receiving apparatus was configured in the same manner as in Example 1 except that such a configuration was applied. The characteristics of this power receiving apparatus were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
  • Receiving speed is 0.25 W / h when the transmission speed is 0.4 W / h, 1.5 W / h
  • Receiving speed is 0.25 W / h when the transmission speed is 0.4 W / h, 1.5 W / h
  • the power receiving device and the electronic device according to the aspect of the present invention have a magnetic foil disposed at one or more locations between the spiral coil and the secondary battery, rectifier, electronic device, circuit board, etc.
  • the generation of eddy current is suppressed. Therefore, it is possible to suppress heat generation due to eddy currents, noise generation, reduction in power reception efficiency, and the like.
  • Such power receiving devices and electronic devices are effectively used for various electronic devices to which non-contact charging is applied.

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Abstract

　電子機器１は受電装置２と電子機器本体３とを具備する。受電装置２はスパイラルコイルを有する受電コイル１１と整流器１２と二次電池１３とを備える。電子機器本体３は電子デバイス１４と回路基板１５とを備える。スパイラルコイル１１と二次電池１３、整流器１２、電子デバイス１４、回路基板１５との間の少なくとも１箇所には磁性箔体１６が配置されている。磁性箔体１６は飽和磁束密度Ｍｓと板厚ｔとの積で表されるＭｓ・ｔ値が１５以上である。

Description

明 細 書
受電装置とそれを用いた電子機器および非接触充電装置
技術分野
[0001 ] 本発明は非接触充電に適用される受電装置とそれを用いた電子機器並びに 非接触充電装置に関する。
背景技術
[0002] 近年、 携帯型通信機器の発展は目覚ましいものがあり、 とりわけ携帯電話 機の小型軽薄化は急速に進められている。 携帯電話機以外にも、 ハンディ力 メラ （携帯型ビデオカメラ等） 、 コードレス電話機、 ラップトップ P C (ノ ート型 P C) 等の電子機器も小型軽薄化が進められている。 これらは電子機 器本体に二次電池を搭載することで、 コンセントに繋ぐことなく使用可能と されており、 携帯性や利便性を高めている。 ただし、 二次電池には容量に限 界があり、 数日〜数週間に 1回は充電を行わなければならない。
[0003] 充電方法には接触充電方式と非接触充電方式とがある。 接触充電方式は、 受電装置の電極と給電装置の電極とを直接接触させて充電を行う方式である 。 接触充電方式はその装置構造が単純であることから一般的に用いられてい る。 しかし、 近年の電子機器の小型軽薄化に伴って電子機器の重さが軽くな リ、 受電装置の電極と給電装置の電極との接触圧が不足し、 充電不良を起こ すといった問題が生じている。 二次電池は熱に弱いため、 電池の温度上昇を 防ぐために過放電や過充電を起こさないように回路を設計する必要がある。
[0004] このような点から非接触充電方式の適用が検討されている。 従来の非接触 充電方式では二次電池としてニッケル一水素電池が主として用いられており 、 このために充電時間が 8時間程度かかるものが多いという難点を有してい た。 このような点に対して、 L iイオン二次電池等の高容量二次電池の出現 によって、 携帯電話機やノート型 P C等の比較的大消費電力で高速充電を必 要とする電子機器でも非接触充電方式の適用が検討されている。
[0005] 非接触充電方式は受電装置と給電装置の両方にコイルを設け、 電磁誘導を 利用して充電する方式である。 非接触充電方式は電極同士の接触圧を考慮す る必要がないため、 電極同士の接触状態に左右されずに安定して充電電圧を 供給することができる。 非接触充電装置のコイルとしては、 フ Iライトコア の周りにコイルを巻回した構造が知られている （特許文献 1， 2参照） 。 フ ェライト粉ゃアモルファス粉を混合した樹脂基板にコイルを実装した構造も 知られている （特許文献 3参照） 。 しかし、 フェライトは薄く加工すると脆 くなるため、 耐衝撃性に弱く、 機器の落下等で受電装置に不具合が生じやす い。
[0006] 機器の薄型化に対応して受電部分を薄型化するために、 基板に金属粉べ一 ス卜をスパイラル状に印刷して形成された平面コイルが採用されている。 さ らに、 送電側の平面コイル （1次コイル） と受電側の平面コイル （2次コィ ル） との間の結合を磁性体で強化する構造が提案されている （特許文献 4〜 6参照） 。 磁性体 （磁性シート） は 1次コイルと 2次コイルとの間の結合を 強めるコア材として使用されている。 しかしながら、 送電速度が大きくなる とコイル間の結合だけでなく、 周辺の部品の発熱を考慮する必要が生じる。
[0007] すなわち、 平面コイルを使用した場合、 平面コイルを通る磁束が機器内部 の基板等と鎖交するため、 電磁誘導によリ発生する渦電流で装置内が発熱す る。 このため、 大きな電力を送信することができず、 充電時間が長くなると いう問題がある。 例えば、 発熱を無視して送電速度を上げれば、 L iイオン 二次電池の内部で炭酸ガスが発生し、 膨爆等が発生することが懸念される。 このため、 非接触充電装置による携帯電話の充電には接触充電装置による充 電時間に対して 1 3 0 %程度かかってしまう。
[0008] 携帯電話機、 デジタルカメラ、 携帯ゲーム機、 ポータブル A V機器等に用 いられる L iイオン二次電池は、 単位時間当たりの充電容量が従来のニッケ ル一水素電池に比べて 5倍以上になっている。 このため、 非接触充電方式で 送電速度を上げようとしたときに、 渦電流による発熱の問題が無視できない 。 このように、 従来の非接触充電方式を適用した受電装置は電磁誘導で発生 する渦電流、 それに基づく発熱への対策が不十分である。 渦電流の発生はノ ィズの発生につながり、 さらに充電効率を低下させる要因となる。
特許文献 1 ：特開平 1 1—26581 4号公報
特許文献 2：特開 2000 _ 023393公報
特許文献 3：特開平 09 - 1 90938号公報
特許文献 4：実開昭 58_080753号公報
特許文献 5：特開平 04_ 1 22007号公報
特許文献 6：特開平 08 - 1 48360号公報
発明の開示
[0009] 本発明の目的は、 電磁誘導で受電側に発生する渦電流を抑えることによつ て、 渦電流に起因する発熱ゃ受電効率の低下を抑制することを可能にした受 電装置とそれを用いた電子機器および非接触充電装置を提供することにある
[0010] 本発明の態様に係る受電装置は、 スパイラルコイルを有する受電コイルと 、 前記受電コイルに発生した交流電圧を整流する整流器と、 前記整流器で整 流された直流電圧が充電される二次電池と、 前記スパイラルコイルと前記二 次電池との間、 および前記スパイラルコイルと前記整流器との間の少なくと も 1箇所に配置された磁性箔体とを具備し、 前記磁性箔体の飽和磁束密度を Ms [T] 、 前記磁性箔体の板厚を t [urn としたとき、 前記磁性箔体は 前記飽和磁束密度 Msと前記板厚 tとの積で表される値 （Ms ■ t) が 1 5 以上であることを特徴としている。
[0011] 本発明の態様に係る電子機器は、 スパイラルコイルを有する受電コイルと 、 前記受電コイルに発生した交流電圧を整流する整流器と、 前記整流器で整 流された直流電圧が充電される二次電池とを備える受電装置と、 前記二次電 池から前記直流電圧が供給されて動作する電子デバイスと、 前記電子デバィ スが実装された回路基板とを備える電子機器本体と、 前記スパイラルコイル と前記二次電池との間、 前記スパイラルコイルと前記整流器との間、 前記ス パイラルコイルと前記電子デバイスとの間、 および前記スパイラルコイルと 前記回路基板との間の少なくとも 1箇所に配置された磁性箔体とを具備し、 前記磁性箔体の飽和磁束密度を M s [ T ] 、 前記磁性箔体の板厚を t [ M m ] としたとき、 前記磁性箔体は前記飽和磁束密度 M sと前記板厚 tとの積で 表される値 （M s ■ t ) が 1 5以上であることを特徴としている。
[0012] 本発明の態様に係る非接触充電装置は、 本発明の態様に係る電子機器と、 前記電子機器の前記受電コィルと非接触で配置される給電コイルと、 前記給 電コイルに交流電圧を印加する電源とを備える給電装置とを具備し、 前記給 電コイルに発生させた磁束を前記受電コイルに伝達して電力を非接触で伝送 することを特徴としている。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1 ]図 1は本発明の第 1の実施形態による電子機器の構成を示す図である。
[図 2]図 2は図 1に示す電子機器の変形例の構成を示す図である。
[図 3]図 3は本発明の第 2の実施形態による電子機器の構成を示す図である。
[図 4]図 4は本発明の実施形態における磁性箔体の外周部にはみ出し部を設け た例を示す断面図である。
[図 5]図 5は本発明の実施形態における磁性箔体の外周部にはみ出し部を設け た他の例を示す断面図である。
[図 6]図 6は本発明の実施形態における磁性箔体の外周部にはみ出し部を設け たさらに他の例を示す断面図である。
[図 7]図 7は本発明の実施形態における磁性箔体の中央部に開放部を設けた例 を示す断面図である。
[図 8]図 8は本発明の実施形態における磁性箔体の中央部に開放部を設けた他 の例を示す断面図である。
[図 9]図 9は本発明の実施形態における磁性箔体の中央部に開放部を設けたさ らに他の例を示す断面図である。
[図 10]図 1 0は本発明の実施形態における磁性箔体にスリツ卜を形成した例 を示す平面図である。
[図 1 1 ]図 1 1は本発明の実施形態における磁性箔体にスリッ卜を形成した他 の例を示す平面図である。 [図 12]図 1 2は本発明の実施形態における磁性箔体にスリツ卜を形成したさ らに他の例を示す平面図である。
[図 13]図 1 3は本発明の実施形態における磁性箔体にスリツ卜を形成したさ らに他の例を示す平面図である。
[図 14]図 1 4は本発明の実施形態における磁性箔体にスリツ卜を形成したさ らに他の例を示す平面図である。
[図 15]図 1 5は本発明の実施形態の電子機器に複数の磁性箔体を配置した例 を示す断面図である。
[図 16]図 1 6は本発明の実施形態による非接触充電装置の構成を示す図であ る。
[図 17]図 1 7は図 1 6に示す非接触充電装置の回路図である。
符号の説明
[0014] 1…電子機器、 2…受電装置、 3…電子機器本体、 4…筐体、 1 1…ス パイラルコイル （受電コイル） 、 1 2…整流器、 1 3…二次電池、 1 4…電 子デバイス、 1 5…回路基板、 1 6…磁性箔体、 1 6 a…折曲部、 1 6 " 開放部、 1 7…スリット、 2 0…非接触充電装置、 3 0…給電装置、 3 1 ··· 給電コイル、 3 2…磁心、 3 3…電源。
発明を実施するための形態
[0015] 以下、 本発明を実施するための形態について説明する。 図 1および図 2は 本発明の第 1の実施形態による電子機器の構成を示している。 図 1および図 2に示す電子機器 1は非接触充電方式を適用した受電装置 2と電子機器本体 3とを具備している。 受電装置 2や電子機器本体 3は筐体 4内に配置されて おり、 これらによって電子機器 1が構成されている。
[0016] 受電装置 2は、 スパイラルコイルを有する受電コイル 1 1と、 受電コイル
1 1に発生した交流電圧を整流する整流器 1 2と、 整流器 1 2で整流された 直流電圧が充電される二次電池 1 3とを備えている。 電子機器本体 3は、 受 電装置 2の二次電池 1 3に充電された直流電圧が供給されて動作する電子デ バイス 1 4と、 電子デバイス 1 4が実装された回路基板 1 5とを備えている 。 電子機器本体 3は電子デバイス 1 4や回路基板 1 5以外に電子機器 1の機 能や動作等に応じた部品や装置を備えていてもよい。
[0017] 受電コイル 1 1を構成するスパイラルコイルとしては、 銅線等の金属ワイ ャを平面状態で巻回した平面コイル、 金属粉ペース卜をスパイラル状に印刷 して形成した平面コイル等が用いられる。 スパイラルコイルの巻回形状は、 円形、 楕円、 四角形、 多角形等、 特に限定されるものではない。 スパイラル コイルの巻回数も要求特性に応じて適宜設定される。
[0018] 整流器 1 2としては、 トランジスタやダイオード等の半導体素子が挙げら れる。 整流器 1 2の個数は任意であり、 必要に応じて 1個または 2個以上の 整流器 1 2が用いられる。 整流器 1 2は T F T等の成膜技術で形成したもの であってもよい。 図 1および図 2において、 整流器 1 2は回路基板 1 5の受 電コイル 1 1側に設置される。 整流器 1 2は回路基板 1 5の受電コイル 1 1 とは反対側の面に設けてもよい。 二次電池 1 3は充放電が可能なものであり 、 平板型やボタン型等の種々の形状のものを使用することができる。
[0019] 電子デバイス 1 4には、 抵抗素子、 容量素子、 インダクタンス素子、 制御 素子、 記憶素子等、 回路を構成する各種の素子や部品が含まれる。 さらに、 これら以外の部品や装置であってもよい。 回路基板 1 5は樹脂基板やセラミ ックス基板等の絶縁基板の表面や内部に回路を形成したものである。 電子デ バイス 1 4は回路基板 1 5に実装されている。 電子デバイス 1 4は回路基板 1 5に実装されていないものを含んでいてもよい。
[0020] 第 1の実施形態の電子機器 1は、 例えば図 1に示すように、 スパイラルコ ィル （受電コイル） 1 1と二次電池 1 3との間に設置された磁性箔体 1 6を 具備している。 すなわち、 スパイラルコイル 1 1と二次電池 1 3とは磁性箔 体 1 6を挟んで配置されている。 スパイラルコイル 1 1はその少なくとも一 部として平面部を有し、 この平面部は磁性箔体 1 6の表面に沿って配置され ている。 受電装置 2として見た場合、 それを構成するスパイラルコイル 1 1 と二次電池 1 3との間に磁性箔体 1 6が配置されていることになる。
[0021 ] 磁性箔体 1 6は図 2に示すように、 二次電池 1 3と回路基板 1 5との間に 設置してもよい。 この場合、 磁性箔体 1 6はスパイラルコイル 1 1と回路基 板 1 5との間に配置されていることになる。 さらに、 磁性箔体 1 6はスパイ ラルコイル 1 1と整流器 1 2との間やスパイラルコイル 1 1と電子デバイス 1 4との間に配置してもよい。 磁性箔体 1 6はこれら各箇所のうち 1箇所以 上に配置される。 磁性箔体 1 6は 2箇所もしくはそれ以上の箇所に配置され ていてもよい。
[0022] 図 3は第 2の実施形態による電子機器を示している。 図 3に示す電子機器
1において、 スパイラルコイル 1 1は二次電池 1 3の周囲に設置されている 。 言い換えると、 二次電池 1 3はスパイラルコイル 1 1の中央付近に設けら れた空洞部内に設置されている。 磁性箔体 1 6はスパイラルコイル 1 1と回 路基板 1 5との間に加えて、 スパイラルコイル 1 1と二次電池 1 3との間に も存在するように、 中央付近を突出させた形状を有している。 なお、 図 3で は整流器 1 2や電子デバイス 1 3の図示を省略している。
[0023] 第 2の実施形態の電子機器 1においても、 磁性箔体 1 6はスパイラルコィ ル 1 1と回路基板 1 5との間、 スパイラルコイル 1 1と整流器 1 2との間、 スパイラルコイル 1 1と電子デバイス 1 4との間に配置してもよい。 磁性箔 体 1 6はこれら各箇所のうち 1箇所以上に配置される。 磁性箔体 1 6は 2箇 所もしくはそれ以上の箇所に配置されていてもよい。
[0024] 電子機器 1の横幅を小さくするためには第 1の実施形態の構造が好ましい 。 電子機器 1の厚さを薄くするためには第 2の実施形態の構造が好ましい。 これらの形態は適用する電子機器 1の構造等に併せて適宜選択される。 電子 機器 1の構成は図 1ないし図 3に限られるものではない。 スパイラルコイル 1 1と二次電池 1 3と回路基板 1 5の配置は種々に変更が可能である。 例え ば、 上側から二次電池、 回路基板、 スパイラルコイルを順に配置してもよい 。 磁性箔体は例えば回路基板とスパイラルコイルとの間に配置される。
[0025] スパイラルコイル 1 1と回路基板 1 5との間に磁性箔体 1 6を配置する場 合、 単にスパイラルコイル 1 1 Z磁性箔体 1 6 Z回路基板 1 5を積層するだ けでもよいし、 これらの間を接着剤やろう材で固定してもよい。 他の場合も 同様であり、 各構成要素を積層するだけでもよいし、 それらの間を接着剤や ろう材で固定してもよい。
[0026] 上述したように、 スパイラルコイル 1 1と二次電池 1 3との間、 スパイラ ルコイル 1 1と整流器 1 2との間、 スパイラルコイル 1 1と電子デバイス 1 4との間、 スパイラルコイル 1 1と回路基板 1 5との間の少なくとも 1箇所 に磁性箔体 1 6を配置することによって、 充電時にスパイラルコイル 1 1を 通る磁束を磁性箔体 1 6でシールドすることができる。 これによつて、 電子 機器 1内部の回路基板 1 5等と鎖交する磁束が減少するため、 電磁誘導によ る渦電流の発生を抑制することが可能となる。
[0027] 従って、 回路基板 1 5に実装された電子デバイス 1 4や整流器 1 2の渦電 流による発熱、 回路基板 1 5の回路の発熱、 さらに渦電流に起因するノイズ の発生を抑制することができる。 電子機器 1内部における発熱の抑制は、 二 次電池 1 3の性能や信頼性の向上に寄与する。 さらに、 渦電流による発熱を 抑制することによって、 受電装置 2に供給する電力を増大させることができ る。 磁性箔体 1 6はスパイラルコイル 1 1に対する磁心としても機能するた め、 受電効率ひいては充電効率を高めることが可能となる。 これらは電子機 器 1に対する充電時間の短縮に寄与する。
[0028] 磁性箔体 1 6としては、 磁性合金薄帯 （磁性合金リポン） や磁性合金薄板 等が用いられる。 磁性箔体 1 6には各種の軟磁性材料を適用することができ る。 磁性箔体 1 6の具体的な構成としては以下に示すようなものが挙げられ る。 磁性合金薄帯は、 C o基アモルファス合金、 F e基アモルファス合金、 または F e基微結晶合金で構成することが好ましい。 これら磁性材料はいず れもロール急冷法 （単ロールまたは双ロール） で作製できることから、 平均 板厚が 5 0 m以下の薄帯を容易に得ることができる。
[0029] 磁性合金薄帯を構成するアモルファス合金は、
一般式： （"n—a M j 1 0 o - b X b … （ 1 )
(式中、 Tは C oおよび F eから選ばれる少なくとも 1種の元素を、 Mは N i、 M n、 C r、 T i、 Z r、 H f 、 M o、 V、 N b、 W、 T a、 C u、 R u、 Rh、 Pd、 Os、 I r、 P t、 R eおよび S nから選ばれる少なくと も 1種の元素を、 Xは B、 S i、 Cおよび Pから選ばれる少なくとも 1種の 元素を示し、 aおよび bは 0≤a≤0. 3、 1 0≤ b≤ 35 a t %を満足す る数である）
で表される組成を有することが好ましい。 （1 ) 式において、 元素 Tが C oと F eの両方を含んでいる場合、 C oが多ければ C o基アモルファス合金 、 F eが多ければ F e基アモルファス合金と呼称する。
[0030] (1 ) 式において、 元素 Tは磁束密度、 磁歪値、 鉄損等の要求される磁気 特性に応じて組成比率を調整するものとする。 元素 Mは熱安定性、 耐食性、 結晶化温度の制御等のために添加される元素である。 元素 Mの添加量は aの 値として 0. 3以下とすることが好ましい。 元素 Mの添加量があまり多すぎ ると相対的に元素 Tの量が減少することから、 ァモルファス磁性合金薄帯の 磁気特性が低下する。 元素 Mの添加量を示す aの値は実用的には 0. 01以 上とすることが好ましい。 aの値は 0. 1 5以下とすることがより好ましい
[0031] 元素 Xはアモルファス合金を得るために必須の元素である。 特に、 B (ホ ゥ素） は磁性合金のアモルファス化に有効な元素である。 S i (けい素） は ァモルファス相の形成を助成したり、 また結晶化温度の上昇に有効な元素で ある。 元素 Xの含有量があまり多すぎると透磁率の低下や脆さが生じ、 逆に 少なすぎるとアモルファス化が困難になる。 このようなことから、 元素 Xの 含有量は 1 0〜35 a t %の範囲とすることが好ましい。 元素 Xの含有量は 1 5〜25 a t %の範囲とすることがさらに好ましい。
[0032] F e基微結晶合金薄帯としては、
一般式： F e 。。― c_d_e_f_g_hAcDdEeS i f BgZh … (2) (式中、 Aは Cuおよび A uから選ばれる少なくとも 1種の元素を、 Dは T i、 Z r、 H f 、 V、 N b、 Ta、 C r、 Mo、 W、 N i、 Coおよび希土 類元素から選ばれる少なくとも 1種の元素を、 Eは Mn、 Aし Ga、 G e 、 I n、 S nおよび白金族元素から選ばれる少なくとも 1種の元素を、 Zは C、 Nおよび Pから選ばれる少なくとも 1種の元素を示し、 c、 d、 e、 f 、 gおよび hは 0 . 0 1≤c≤8 a t %、 0 . 0 1≤ d≤ 1 0 a t %、 0≤ e≤ 1 0 a t %、 1 0≤ f ≤ 2 5 a t %、 3≤ g≤ 1 2 a t %、 1 5≤ f + g + h≤3 5 a t %を満足する数である）
で実質的に表される組成を有する F e基合金からなり、 かつ面積比で金属 組織の 2 0 %以上が粒径 5 0 n m以下の微結晶粒からなるものが挙げられる
[0033] ( 2 ) 式において、 元素 Aは耐食性を高め、 結晶粒の粗大化を防ぐと共に 、 鉄損や透磁率等の磁気特性を改善する元素である。 元素 Aの含有量があま リ少ないと結晶粒の粗大化抑制効果を十分に得ることができず、 逆にあまり 多すぎると磁気特性が劣化する。 従って、 元素 Aの含有量は 0 . 0 1〜8 a t %の範囲とすることが好ましい。 元素 Dは結晶粒径の均一化ゃ磁歪の低減 等に有効な元素である。 元素 Dの含有量は 0 . 0 1〜 1 0 a t %の範囲とす ることが好ましい。
[0034] 元素 Eは軟磁気特性や耐食性の改善に有効な元素である。 元素 Eの含有量 は 1 O a t %以下とすることが好ましい。 S iおよび Bは薄帯製造時におけ る合金のアモルファス化を助成する元素である。 S iの含有量は 1 0〜2 5 a t %の範囲、 Bの含有量は 3〜1 2 a t %の範囲とすることが好ましい。
S iおよび B以外のアモルファス化助成元素として元素 Zを含んでいてもよ し、。 その場合、 S i、 Bおよび元素 Zの合計含有量は 1 5〜3 5 a t %の範 囲とすることが好ましい。 微結晶構造は、 特に粒径が 5〜3 0 n mの結晶粒 を合金中に面積比で 5 0〜9 0 %の範囲で存在させた形態とすることが好ま しい。
[0035] アモルファス合金薄帯は、 例えばロール急冷法 （溶湯急冷法） により作製 される。 具体的には、 所定の組成比に調整した合金素材を溶融状態から急冷 することにより作製される。 微結晶合金薄帯は、 例えば液体急冷法によリア モルファス合金薄帯を作製した後、 その結晶化温度に対して一 5 0〜十 1 2 0 °Cの範囲の温度で 1分〜 5時間の熱処埋を行い、 微結晶粒を析出させるこ とにより得ることができる。 液体急冷法の急冷速度を制御して微結晶粒を直 接析出させる方法によっても、 微結晶合金薄帯を得ることができる。
[0036] アモルファス合金や F e基微結晶合金からなる磁性合金薄帯の平均厚さは
5〜5 0 mの範囲とすることが好ましい。 平均板厚が 5 0 m以下の磁性 合金薄帯は、 後述する折曲部や開放部の形成加工が行いやすいという利点を 有する。 磁性合金薄帯の平均厚さが 5 0 mを超えると透磁率が低くなリ、 また損失が大きくなるおそれがある。 磁性合金薄帯の平均厚さを 5 m未満 としても、 それ以上の効果が得られないばかりでなく、 逆に製造コストの増 加を招くことになる。 磁性合金薄帯の厚さは 5〜3 5 mの範囲とすること がより好ましく、 さらに好ましくは 1 0〜2 5 mの範囲である。
[0037] 磁性箔体 1 6はアモルファス合金や F e基微結晶合金に代えて、 パーマ口 ィゃ珪素鋼板等で形成してもよい。 この場合には、 溶解インゴットや焼結ィ ンゴッ卜に鍛造や圧延等の加工を施して薄板化する。 パーマロイや珪素鋼板 等からなる磁性合金薄板の板厚は 1 0〜 4 0 mの範囲とすることが好まし い。 磁性合金薄板の板厚が 4 0 mを超えると、 渦電流により磁性板内部の 損失が増大する。 一方、 磁性合金薄板の板厚が 1 0 m未満であると、 十分 なシールド効果が得られない。 磁性合金薄板の板厚は 1 0〜2 5 mの範囲 とすることがより好ましい。
[0038] 上述した磁性箔体 1 6は飽和磁束密度 M sと板厚 tとの積で表される M s ■ t値が 1 5以上という特性を有している。 M sは磁性箔体 1 6の飽和磁束 密度、 tは磁性箔体 1 6の板厚 [ m] である。 磁性箔体 1 6を複数の箔体 の積層体で構成する場合、 板厚 tは複数の箔体の板厚の合計を示すものとす る。 一部のみに箔体の積層体を適用する場合には、 最も多く積層した部分の 厚さ （合計した板厚） を板厚 tとする。 複数の磁性箔体を絶縁層等の非磁性 体層を介して積層する場合、 非磁性体層の厚さは板厚 tに含めないものとす る。
[0039] M s ■ t値が 1 5以上の磁性箔体 1 6は良好なシールド効果を有するため 、 磁性箔体 1 6からの磁束の漏洩が抑制される。 磁性箔体 1 6からの磁束の 漏洩を抑制することによって、 整流器 1 2、 電子デバイス 1 4、 回路基板 1 5等に発生する渦電流を抑制することができる。 これによつて、 電子機器 1 内部における発熱を抑制することが可能となる。 特に、 受電速度を 0 . 2 5 WZ h以上とする場合において、 そのような受電速度に見合った磁束のシー ルド効果を高めることができる。 さらに、 磁性箔体 1 6からの磁束の漏洩を 抑制することで、 受電コイル 1 1による電力の受電効率が向上する。 これに よっても、 電子機器 1内部の発熱を抑制することができる。
[0040] 例えば、 L iイオン二次電池のように充電容量が大きい二次電池に充電す る場合には、 送信する電力を大きくする必要がある。 このことは、 非接触充 電方式では送信する磁束量が増大することを意味する。 M s ■ t値が 1 5以 上の磁性箔体 1 6を用いることによって、 増大した磁束を確実にシールドす ることが可能となる。 従って、 渦電流に起因する電子機器 1内部の発熱を確 実に抑制することが可能となる。 一方、 磁性箔体 1 6の M s ■ t値が 1 5未 満の場合には、 磁束のシールド効果が不十分となるため、 磁束の漏洩が増大 して渦電流に起因する温度上昇が大きくなる。
[0041 ] M s ■ t値が 1 5以上の磁性箔体 1 6は、 二次電池 1 3に充電容量が大き いし iイオン二次電池を適用する場合に好適である。 特に、 磁性箔体 1 6は 受電速度を 0 . 2 5 WZ h以上とする場合に有効である。 磁性箔体 1 6の M s ■ t値は 2 5以上であることがより好ましい。 さらに、 受電コイル 1 1に よる受電効率を高める上で、 磁性箔体 1 6は比透磁率の実成分// と板厚 tとの積で表される// ■ t値が 4 0 0 0 0以上という特性を有すること が好ましい。 は磁性箔体 1 6の比透磁率の実成分である。
[0042] u r ' ■ t値が 4 0 0 0 0以上の場合には、 磁性箔体 1 6のインダクタン スが大きくなるため、 磁性箔体 1 6が渦電流により磁気飽和しにくくなる。 また、 磁性箔体 1 6の飽和、 非飽和にかかわらず、 磁性箔体 1 6からの磁束 漏洩が抑制されるため、 整流器 1 2、 電子デバイス 1 4、 回路基板 1 5等に 発生する渦電流を抑制することができる。 これによつて、 電子機器 1内部に おける発熱をさらに抑制することが可能となる。 磁性箔体 1 6のインダクタ ンスを高めることによって、 受電コイル 1 1による受電効率を向上させるこ とができる。 これによつても、 渦電流に起因する発熱が抑制される。
[0043] 磁性箔体 1 6の r ' ■ t値が 4 0 0 0 0未満であると、 渦電流の抑制効 果が不十分になるため、 例えば送電電力が 1 W ' h以上になったときに、 二 次電池 1 3が必要以上に発熱する。 これは受電時に生じた渦電流により磁性 箔体 1 6の磁気特性が飽和し、 渦電流をそれ以上抑制できなくなるためであ る。 // r ' ■ t値が 4 0 0 0 0以上の磁性箔体 1 6は、 二次電池 1 3に充電 容量が大きい L iイオン二次電池を適用する場合に好適である。 特に、 1 r ' ■ t値が 4 0 0 0 0以上の磁性箔体 1 6は、 受電速度を 0 . 2 5 WZ h以 上とする場合に有効である。 ■ t値は 9 0 0 0 0以上であることがよ リ好ましい。
[0044] M s ■ t値を大きくするためには、 磁性箔体 1 6の飽和磁束密度 M sを大 きくする、 もしくは板厚 tを厚くする。 磁性箔体 1 6の飽和磁束密度 M sを 高める方法としては、 飽和磁束密度が大きい材料組成を磁性箔体 1 6に適用 することが挙げられる。 μ r， - t値を大きくする場合も同様であり、 材料 組成や熱処理で磁性箔体 1 6の比透磁率の実成分// r ' を大きくしたり、 板 厚 tを厚くする。 アモルファス磁性合金薄帯からなる磁性箔体 1 6であれば 、 2 0 0 °C〜 （結晶化温度— 1 0 °C) の温度で 1 0〜1 2 0分の熱処理を施 すことが有効である。 これらは適宜に組合せて適用される。 磁性箔体 1 6の 飽和磁束密度 M sは板厚 tの過剰な増加を抑制するという観点から 0 . 5 T 以上であることが好ましい。 同様に、 磁性箔体 1 6の比透磁率の実成分// r ， は 1 2 0以上であることが好ましい。
[0045] 磁性箔体 1 6の平均板厚が厚すぎると、 前述したように磁性箔体 1 6の透 磁率ゃ加工性が低下する。 このため、 磁性箔体 1 6の平均板厚は前述した範 囲内とすることが好ましい。 そのような条件を満足させた上で、 板厚 tを大 きくするためには、 磁性箔体 1 6に磁性合金薄帯や磁性合金薄板の積層体を 適用することが好ましい。 磁性合金薄帯や磁性合金薄板を積層して用いるこ とによって、 各薄帯や薄板の厚さの増加を抑制しつつ、 磁性箔体 1 6の板厚 tを厚くすることができる。 これらによって、 MS ■ t値が 1 5以上の磁性 箔体 1 6、 さらには// r ' ■ t値が 40000以上の磁性箔体 1 6を得るこ とができる。
[0046] さらに、 磁性箔体 1 6の電気抵抗値 R [Ω ■ m] は R ■ r ' ≥ 1. 0 1 X 1 0_3を満たすことが好ましい。 磁性箔体 1 6の板厚を表皮効果によるス キンデブスの厚さより厚く設定しても、 それ以上の部分は磁性体としての効 果をほとんど示さない。 従って、 磁性箔体 1 6の板厚はスキンデブスの厚さ 以下とすることが好ましい。 上記した R ■ r ' 値は、 スキンデブスの厚さ =δ、 μ r， - t =40000. 。 =真空の透磁率 = 4 π x 1 0_7、 膜厚 = t、 ω=角周波数としたとき、 （ 。■ 「' . δ) = (μ 0 · U ' ) (2 ■ RZ (U o · U r ' - ω) 1/2≥ ( o · r ' · 1: ) = 0 · 40000か ら求めたものである。 これは、 透磁率が低い材料では十分な//。 ' を得 ることができず、 十分に発熱を抑制できないことを意味する。
[0047] 次に、 渦電流による不具合をさらに抑制する方法および構造について説明 する。 磁性箔体 1 6は図 4に示すように、 その外周端部をスパイラルコイル 1 1の外周部より外側まで延在させることが好ましい。 図 4において、 d o は磁性箔体 1 6のスパイラルコイル 1 1の外側にはみ出した部分 （はみ出し 部） である。 このような構造とすることによって、 スパイラルコイル 1 1に 生じた磁束をより効果的に磁性箔体 1 6で遮断することができる。 これは基 板等と鎖交する磁束に基づく渦電流の抑制、 さらに渦電流による発熱ゃ受電 効率の低下の抑制に寄与するものである。
[0048] 磁性箔体 1 6のはみ出し部分 d oは図 5や図 6に示すように、 回路基板 1 5とは反対側 （スパイラルコイル 1 1側） に折り曲げてもよい。 図 5および 図 6において、 磁性箔体 1 6はその外周端部を回路基板 1 5とは反対側に折 リ曲げた折曲部 1 6 aを有している。 折曲部 1 6 aの形状は、 図 5に示すよ うに複数回折り曲げてもよいし、 図 6に示すように 1回折り曲げるだけでも よい。 磁性箔体 1 6の外周部をスパイラルコイル 1 1側に折り曲げることに よって、 渦電流の抑制効果をさらに高めることができる。 [0049] さらに、 磁性箔体 1 6はスパイラルコイル 1 1の磁心としても機能する。 この場合、 磁性箔体 1 6の外周端部をスパイラルコイル 1 1側に折り曲げる ことによって、 磁心としての磁性箔体 1 6と給電コイル （1次コイル） との ギャップを小さくすることができる。 これによつて、 受電効率を高めること が可能となる。 この際、 給電コイルに近接させる磁性箔体 1 6の面積が大き いほど効果がある。 このため、 図 5に示すように、 磁性箔体 1 6の外周端部 を給電コィルの巻回面法線と略平行な方向に向けることによって、 より効果 的に磁気回路を形成して受電効率を高めることが可能となる。
[0050] 磁性箔体 1 6の中央部には、 図 7、 図 8および図 9に示すように開放部 1 6 bを設けてもよい。 磁性箔体 1 6の開放部 1 6 bは、 スパイラルコイル 1 1の中心部に対応する位置に設けられる。 開放部 1 6 bの形状は、 図 7に示 すような磁性箔体 1 6の中央部をスパイラルコイル 1 1の方向に窪ませた形 状 （凸形状） 、 図 8に示すような磁性箔体 1 6の中央部に穴を開けた形状、 図 9に示すような磁性箔体 1 6の中央部を折リ曲げた形状等が挙げられる。 開放部 1 6 bを設けて給電コイル （1次コイル） とのギャップを小さくする ことによって、 より効果的に磁気回路を形成して受電効率を高めることが可 能となる。
[0051] 図 8において、 d iは磁性箔体 1 6のスパイラルコイル 1 1より内側に存 在させた部分を示している。 図 9に示す折り曲げ部分は、 磁性箔体 1 6のス パイラルコイル 1 1より内側に存在させた部分 d iをスパイラルコイル 1 1 の方向に折り曲げたものである。 磁性箔体 1 6の外周部をスパイラルコイル 1 1の外側にはみ出させた構造と中央部に開放部を設けた構造はそれぞれ単 独で用いてもよいし、 また両方を採用してもよい。 これらの構造を両方採用 した方が受電効率の向上効果がより顕著になる。 なお、 図 4ないし図 9では 整流器 1 2、 二次電池 1 3、 電子デバイス 1 3の図示を省略している。 図 1 5も同様である。
[0052] さらに、 磁性箔体 1 6内の渦電流を抑制するために、 磁性箔体 1 6にはス リツ卜を設けることが好ましい。 磁性箔体 1 6はスリツ卜で複数に分割し、 電気路 （または電流路） を分断することがより有効である。 スリットを設け た磁性箔体 1 6の例を図 1 0ないし図 1 4に示す。 これらの図において、 符 号 1 7はスリッ卜を示している。 スリット 1 7が磁性箔体 1 6を切断してい る場合、 それは磁性箔体 1 6の分割線に相当する。
[0053] 図 1 0は磁性箔体 1 6の縦横に直交するスリット 1 7を形成した状態を示 している。 図 1 0に示す磁性箔体 1 6は四分割されている。 図 1 1は磁性箔 体 1 6の縦横にそれぞれ複数本のスリツ卜 1 7を形成した状態を示している 。 図 1 1に示すように、 複数本のスリット 1 7を形成する場合、 スリット 1 7のサイズゃスリット 1 7同士の間隔は任意である。 図 1 2は磁性箔体 1 6 の対角線方向に直交するスリット 1 7を形成した状態を示している。 このよ うに、 スリット 1 7は水平や垂直に限らず、 角度を付けて形成してもよい。 図示しないが、 スリツ卜は放射線状に形成してもよい。
[0054] 図 1 3は磁性箔体 1 6の片方の端から途中までスリツ卜 1 7を設けた状態 を示している。 スリット 1 7は対向する辺の両方から反対側の辺に向けてそ れぞれ形成されている。 図 1 4は磁性箔体 1 6の両端から途中までのスリツ 卜 1 7を形成し、 さらに中央付近にもスリツ卜 1 7を形成した状態を示して いる。 電気路を分断する際、 スパイラルコイル 1 1の中央部になるほど磁束 が大きくなるため、 分割後の磁性箔体 1 6の面積が中央部になるほど小さく なるように、 スリット 1 7を設けることが効果的である。 ただし、 スリット 数 （分割数） を多くすると磁気抵抗が大きくなるために受電効率は低下する 。 このため、 渦電流の抑制効果と受電効率の両方を考慮してスリット 1 7を 設けることが好ましい。
[0055] 渦電流の抑制効果と受電効率の両方を向上させためには、 複数枚の磁性箔 体を用いることが有効である。 複数枚の磁性箔体を用いた例を図 1 5に示し た。 図 1 5に示す電子機器 1においては、 スパイラルコイル 1 1と回路基板 1 5との間に 3枚の磁性箔体 1 6 A、 1 6 B、 1 6 Cを配置している。 磁性 箔体 1 6 は図1 0に示したようなスリツ卜 1 7を有している。 磁性箔体 1 6 8は図1 1に示したスリツ卜 1 7を有している。 磁性箔体 1 6 Cはスリツ 卜を有しておらず、 外周部を折り曲げたものである。
[0056] このように、 折曲部 1 6 aを設けた磁性箔体 1 6 Cとスリツ卜 1 7を設け た磁性箔体 1 6 A、 1 6 Bの両方を用いることによって、 渦電流の抑制効果 と受電効率の両方を高めることができる。 スリット 1 7を形成した磁性箔体 1 6は開放部 1 6 bを設けた磁性箔体 1 6組合せてもよいし、 折曲部 1 6 a と開放部 1 6 bの両方を具備する磁性箔体 1 6とスリット 1 7を形成した磁 性箔体 1 6とを組合せてもよい。 3枚以上 （n枚以上） の磁性箔体 1 6を用 いる場合、 そのうち 2枚 （ （n _ 1 ) 枚） を同一形状 （構造） の磁性箔体 1 6としてもよいし、 3枚 （n枚） の磁性箔体 1 6全てに同じものを用いても よい。
[0057] 上述した実施形態の受電装置 2とそれを用いた電子機器 1においては、 ス パイラルコイル 1 1を鎖交した磁束に起因する渦電流が抑制されるため、 機 器内部の発熱を低下させることができると共に、 受電効率を向上させること が可能となる。 これによつて、 給電時の電力を大きくすることができ、 充電 時間の短縮を図ることができる。 この実施形態の電子機器 1は携帯電話機、 携帯型オーディオ機器、 デジタルカメラ、 ゲーム機等に好適である。 このよ うな電子機器 1は給電装置にセッ卜して非接触充電が行われる。
[0058] 図 1 6は本発明の実施形態による非接触充電装置の構成を示している。 図
1 7は図 1 6に示す非接触充電装置の回路図である。 図 1 6および図 1 7に 示す非接触充電装置 2 0において、 電子機器 1は前述した実施形態で示した ものである。 図 1 6において、 矢印は磁束の流れを示している。 図 1 7にお いて、 符号 2 1は平滑用のコンデンサである。 給電装置 3 0は給電コイル 3 1と給電コイル用磁心 3 2と給電コイル 3 1に交流電圧を印加する電源 3 3 とを備えている。 電子機器 1を給電装置 3 0上にセットした際、 給電コイル 3 1は受電コイル 1 1と非接触で配置される。
[0059] 非接触充電装置 2 0による充電は以下のようにして行われる。 まず、 給電 装置 3 0の給電コイル 3 1に電源 3 3から交流電圧を印加し、 給電コイル 3 1に磁束を生じさせる。 給電コイル 3 1に発生させた磁束は、 給電コイル 3 1と非接触で配置された受電コイル 1 1に伝達される。 受電コイル 1 1では 磁束を受けて電磁誘導で交流電圧が生じる。 この交流電圧は整流器 1 2で整 流される。 整流器 1 2で整流された直流電圧は二次電池 1 3に充電される。 このように、 非接触充電装置 20においては非接触で電力の伝送が行われる
[0060] 次に、 本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。
[0061] (充電システム）
非接触充電システムとして携帯電話機用の充電システムを用意した。 給電 装置は AC電源からの電力を制御回路を通して一定の電磁波に変換し、 その 電磁波を送信する一次コイル （給電コイル） を置き台の近傍に配置したもの である。 携帯電話機は受電装置としてスパイラルコイルからなる二次コイル (受電コイル） と二次コイルに生じた交流電力を整流する整流器が実装され た回路基板と二次電池 （L iイオン二次電池） とを具備している。 二次コィ ルは銅線を外周 3 Omm、 内周 23 mmに平面状に巻回したものである。
[0062] (比較例 1 )
上記した携帯電話機において、 磁性箔体を用いずに受電装置を構成した。 この受電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置を比較例 1とした。
[0063] (実施例 1 )
磁性箔体として、 飽和磁束密度 Msが 0. 55、 比透磁率の実成分// r ' が 1 8000、 平均板厚が 9. 5 ϋ で、 組成が C o7。F e5S i 5B2。 （原 子比） のアモルファス合金薄帯を用意した。 このアモルファス合金薄帯に 4 40°CX 3 Om i nの条件で熱処理を施した。 アモルファス合金薄帯は外周 部のはみ出し量 d oが 6mmの形状を有する。 このようなアモルファス合金 薄帯を 3枚積層し、 図 1に示したように二次コイル （受電コイル 1 1 ) と二 次電池 1 3との間に配置した。 このような磁性箔体を有する受電装置を用い た携帯電話機と非接触充電装置を実施例 1とした。
[0064] (実施例 2〜3)
実施例 1と同一組成のアモルファス合金薄帯を用いて、 熱処理条件、 平均 板厚、 積層数を表 1に示す条件に変更する以外は、 実施例 1と同様にして受 電装置を構成した。 これらの受電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置 を実施例 2〜 3とした。
[0065] (実施例 4〜7)
磁性箔体として、 F e78S i 8B14 (原子比） の組成を有するアモルファス 合金薄帯を用意した。 アモルファス合金薄帯の熱処理条件、 平均板厚、 積層 数は表 1に示す通りである。 このアモルファス合金薄帯を用いる以外は、 実 施例 1と同様にして受電装置を構成した。 これらの受電装置を用いた携帯電 話機と非接触充電装置を実施例 4〜7とした。
[0066] (実施例 8)
磁性箔体として、 平均板厚が 25 で、 組成が F e78N i 22 (原子比） のパーマロイ薄板を用意した。 このパーマロイ薄板に水素雰囲気中で熱処理 を施した。 熱処理条件は、 1 200°CX 30分→1 00°CZhで徐冷→60 0°CX 60分→1 00°CZhとした。 このようなパーマロイ薄板を用いる以 外は、 実施例 1と同様にして受電装置を構成した。 この受電装置を用いた携 帯電話機と非接触充電装置を実施例 8とした。
[0067] (実施例 9〜 1 0)
磁性箔体として、 F74C U 1 N i ,Mn , S i 15B8 (原子比） の組成を有す る F e基微結晶合金薄帯を用意した。 F e基微結晶合金薄帯は、 金属組織の 95 % (面積比） が粒径 40 n m以下の微結晶粒からなる。 このような F e 基微結晶合金薄帯を単層で、 もしくは 3枚積層して用いる以外は、 実施例 1 と同様にして受電装置をそれぞれ構成した。 これらの受電装置を用いた携帯 電話機と非接触充電装置を実施例 9〜 1 0とした。
[0068] (実施例 1 1 )
磁性箔体として、 3質量％の5 iを含有し、 残部が実質的に F eからなる 珪素鋼板を用意した。 珪素鋼板の平均板厚は 200 mである。 このような 珪素鋼板を用いる以外は、 実施例 1と同様にして受電装置を構成した。 この 受電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置を実施例 1 1とした。 [0069] (比較例 2〜7)
実施例 1と同一組成のアモルファス合金薄帯を用いて、 熱処理条件、 平均 板厚、 積層数を表 1に示す条件に変更する以外は、 実施例 1と同様にして受 電装置を構成した。 磁性箔体の Ms ■ t値はいずれも 1 5未満である。 これ らの受電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置を比較例 2〜 7とした。
[0070] (比較例 8〜1 0)
磁性箔体として、 Co^F eAN i sS i eB (原子比） の組成を有する アモルファス合金薄帯を用意した。 このアモルファス合金薄帯の熱処理条件 、 平均板厚、 積層数は表 1に示す通りである。 アモルファス合金薄帯の Ms
■ t値はいずれも 1 5未満である。 このようなアモルファス合金薄帯を用い る以外は、 実施例 1と同様にして受電装置をそれぞれ構成した。 これらの受 電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置を比較例 8〜 1 0とした。
[0071] (比較例 1 1 )
樹脂フィルム上にスパッタ法で Co65Z r 19N b16 (原子比） 組成の薄膜 を形成して磁性シートを作製した。 磁性シートの Ms ■ t値は 1 5未満であ る。 このような磁性シートを用いる以外は、 実施例 1と同様にして受電装置 を構成した。 この受電装置を用いた携帯電話機と非接触充電装置を比較例 1 3とした。
[0072] 上述した実施例 1〜 1 1および比較例 1〜 1 3の M s ■ t値および// r，
■ t値は表 2に示す通りである。 各例の非接触充電装置の結合効率と発熱量 を測定並びに評価した。 評価結果を表 2に示す。
[0073] 結合効率は、 一次コイル （給電コイル） から一定の電力 （ここでは 1W) を送信したとき、 どれだけの電力を二次コイル （受電コイル） に伝えられる かで評価した。 比較例 1の結合効率 （二次コイルに伝えられた電力量） を 1 00としたとき、 2割以上向上したもの （1 20以上 1 40未満） を〇、 4 割以上向上したもの （1 40以上） を◎、 2割未満であったもの （1 20未 満） を Xで示した。
[0074] 発熱量は、 0. 4WZhの送電速度と 1. 5 WZ hの送電速度による送電 をそれぞれ 2時間行い、 2時間後の温度上昇を測定した。 温度上昇が 25°C 以下のものを◎、 温度上昇が 25°Cを超えて 40°C以下のものを〇、 温度上 昇が 40°Cを超えたものを Xで示した。 送電前の温度は室温 （25°C) で統 一した。 受電速度は送電速度が 0. 4WZhのときに 0. 25WZh、 送電 速度が 1. 5WZhのときに 0. 9WZhとした。
[表 1]
Figure imgf000023_0001
[0076] [表 2]
Figure imgf000024_0001
*受電速度は、 送電速度が 0.4W/hのときに 0.25W/h、 1.5W/hの
ときに 0.9W/hとする。 [0077] 表 2から明らかなように、 Ms ■ t値が 1 5以上の磁性箔体を用いること によって、 良好な特性を得ることが可能となる。 実施例に関しては、 2時間 の充電でほぼ充電が完了した。 さらに、 2時間以上充電した状態を 5時間保 持したが、 温度はそれほど上昇しなかった。 これは過充電しても温度上昇が 飽和することを意味する。 温度上昇 （発熱量） に関しては、 電池容量を満た すための充電 （充電速度） が重要であることが分かる。 一方、 比較例では発 熱量が大きかった。 このような場合には、 送電量を小さくして長時間充電し ないと不具合が生じてしまう。 [0078] (実施例 1 2 )
実施例 1の磁性箔体 （アモルファス合金薄帯を 3枚積層したもの） におい て、 外周側のはみ出し部 （d o = 6 m m) を折り曲げて折曲部を形成した。 このような磁性箔体を用いる以外は、 実施例 1と同様にして受電装置を構成 した。 この受電装置の特性を実施例 1と同様にして測定並びに評価した。 そ の結果を表 3に示す。
[0079] (実施例 1 3 )
実施例 1の磁性箔体において、 縦横にスリットを 1本ずつ形成した （図 1 0参照） 。 スリットの幅は 1 0 0 mとした。 このような磁性箔体を用いる 以外は、 実施例 1と同様にして受電装置を構成した。 この受電装置の特性を 実施例 1と同様にして測定並びに評価した。 その結果を表 3に示す。
[0080] (実施例 1 4 )
実施例 1の磁性箔体において、 縦横それぞれに複数のスリッ卜を形成した (図 1 1参照） 。 スリットは中央に行くにしたがって周期 （形成ピッチ） が 狭くなるようにした。 スリッ卜の幅は 5 0〜 1 0 0 0 mの範囲とした。 こ のような磁性箔体を用いる以外は、 実施例 1と同様にして受電装置を構成し た。 この受電装置の特性を実施例 1と同様にして測定並びに評価した。 その 結果を表 3に示す。
[0081 ] (実施例 1 5 )
実施例 1の磁性箔体において、 複数本のスリッ卜を放射状に形成した （図 1 2参照） 。 このような磁性箔体を用いる以外は、 実施例 1と同様にして受 電装置を構成した。 この受電装置の特性を実施例 1と同様にして測定並びに 評価した。 その結果を表 3に示す。
[0082] (実施例 1 6 )
実施例 1の磁性箔体において、 箔体の端部から途中までのスリッ卜を複数 本形成した （図 1 3参照） 。 このような磁性箔体を用いる以外は、 実施例 1 と同様にして受電装置を構成した。 この受電装置の特性を実施例 1と同様に して測定並びに評価した。 その結果を表 3に示す。 [0083] (実施例 1つ )
実施例 1の磁性箔体において、 箔体の端部から途中までのスリッ卜と独立 したスリッ トの両方を複数本形成した （図 1 4参照） 。 このような磁性箔体 を用いる以外は、 実施例 1と同様にして受電装置を構成した。 この受電装置 の特性を実施例 1と同様にして測定並びに評価した。 その結果を表 3に示す
[0084] (実施例 1 8 )
実施例 1の磁性箔体において、 3枚のアモルファス合金薄帯のうち 2枚は そのままとし、 1枚は外周部を折り曲げて折曲部を形成した （図 1 5参照） 。 このような磁性箔体を用いる以外は、 実施例 1と同様にして受電装置を構 成した。 この受電装置の特性を実施例 1と同様にして測定並びに評価した。 その結果を表 3に示す。
[0085] (実施例 1 9 )
図 3に示したように、 スパイラルコイルを二次電池の周囲に配置した。 さ らに、 実施例 1と同一構成の磁性箔体を、 スパイラルコイルと回路基板との 間とスパイラルコイルと二次電池との間に存在するように折り曲げて配置し た。 このような構成を適用する以外は、 実施例 1と同様にして受電装置を構 成した。 この受電装置の特性を実施例 1と同様にして測定並びに評価した。 その結果を表 3に示す。
[0086] [表 3]
Figure imgf000026_0001
*受電速度は、 送電速度が 0. 4W/ hのときに 0. 25W/ h、 1. 5W/ h
のときに 0. 9W/ hとする。 [0087] 表 3から明らかなように、 磁性箔体には各種の形状を適用することができ る。 そのような磁性箔体の形状を適宜に使用することによって、 さらなる効 果が得られる。
[0088] (実施例 2 0、 比較例 1 2 )
表 4に示すように、 値が異なる磁性箔体 （パーマロイ） を用意 した。 これらの磁性箔体を用いる以外は、 実施例 1と同様にして受電装置を 構成した。 これら受電装置の特性を実施例 1と同様にして測定並びに評価し た。 その結果を表 4に併せて示す。 表 4から、 R ' r ' 値は 1 . 0 1 X 1 0 -3以上であることが好ましいことが分かる。
[0089] [表 4]
Figure imgf000027_0001
*受電速度は、 送電速度が 0. 4W/ hのときに 0. 25W/ h、 1. 5W/ h
のときに 0. 9W/ hとする。
[0090] なお、 本発明は上記した実施形態に限られるものではなく、 実施段階では その要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。 また、 各実 施形態は可能な範囲で適宜組合せて実施することができ、 その場合には組合 せた効果が得られる。 さらに、 上記実施形態には種々の段階の発明が含まれ ており、 開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明 が抽出され得る。
産業上の利用可能性
[0091 ] 本発明の態様に係る受電装置および電子機器は、 スパイラルコイルと二次 電池、 整流器、 電子デバイス、 回路基板等との間の 1箇所以上に磁性箔体を 配置し、 電磁誘導に起因する渦電流の発生を抑制している。 従って、 渦電流 による発熱、 ノイズ発生、 受電効率の低下等を抑制することが可能となる。 このような受電装置および電子機器は、 非接触充電を適用した各種の電子機 器に有効に利用されるものである。

Claims

請求の範囲
[1 ] スパイラルコイルを有する受電コイルと、
前記受電コイルに発生した交流電圧を整流する整流器と、
前記整流器で整流された直流電圧が充電される二次電池と、
前記スパイラルコイルと前記二次電池との間、 および前記スパイラルコィ ルと前記整流器との間の少なくとも 1箇所に配置された磁性箔体とを具備し 前記磁性箔体の飽和磁束密度を M s [ T ] 、 前記磁性箔体の板厚を t [ β m] としたとき、 前記磁性箔体は前記飽和磁束密度 M sと前記板厚 tとの積 で表される値 （M s ■ t ) が 1 5以上であることを特徴とする受電装置。
[2] 請求項 1記載の受電装置において、
前記磁性箔体の比透磁率の実成分を// r ' としたとき、 前記磁性箔体は前 記比透磁率の実成分// r ' と前記板厚 tとの積で表される値 （ ■ t ) が 4 0 0 0 0以上であることを特徴とする受電装置。
[3] 請求項 1記載の受電装置において、
前記磁性箔体の電気抵抗値 R [ Ω ■ m] が R■ r ' ≥ 1 . 0 1 X 1 0 -3 を満たすことを特徴とする受電装置。
[4] 請求項 1記載の受電装置において、
前記磁性箔体の外周端部は前記スパイラルコイルの外周部より外側まで延 在していることを特徴とする受電装置。
[5] 請求項 1記載の受電装置において、
前記磁性箔体はスリツ卜を有することを特徴とする受電装置。
[6] 請求項 1記載の受電装置において、
前記磁性箔体はアモルファス合金薄帯または F e基微結晶合金薄帯を有す ることを特徴とする受電装置。
[7] 請求項 1記載の受電装置において、
前記二次電池は L iイオン二次電池であることを特徴とする受電装置。
[8] 請求項 1記載の受電装置において、 前記受電コイルによる受電速度が 0 . 2 5 WZ h以上であることを特徴と する受電装置。
スパイラルコイルを有する受電コイルと、 前記受電コイルに発生した交流 電圧を整流する整流器と、 前記整流器で整流された直流電圧が充電される二 次電池とを備える受電装置と、
前記二次電池から前記直流電圧が供給されて動作する電子デバイスと、 前 記電子デ / ィスが実装された回路基板とを備える電子機器本体と、
前記スパイラルコイルと前記二次電池との間、 前記スパイラルコイルと前 記整流器との間、 前記スパイラルコイルと前記電子デバイスとの間、 および 前記スパイラルコイルと前記回路基板との間の少なくとも 1箇所に配置され た磁性箔体とを具備し、
前記磁性箔体の飽和磁束密度を M s [ T ] 、 前記磁性箔体の板厚を t [ β m] としたとき、 前記磁性箔体は前記飽和磁束密度 M sと前記板厚 tとの積 で表される値 （M s ■ t ) が 1 5以上であることを特徴とする電子機器。 請求項 9記載の電子機器において、
前記磁性箔体の比透磁率の実成分を// r ' としたとき、 前記磁性箔体は前 記比透磁率の実成分// r ' と前記板厚 tとの積で表される値 （ ■ t ) が 4 0 0 0 0以上であることを特徴とする電子機器。
請求項 9記載の電子機器において、
前記磁性箔体の電気抵抗値 R [ Ω ■ m] が R■ r ' ≥ 1 . 0 1 X 1 0 -3 を満たすことを特徴とする電子機器。
請求項 9記載の電子機器において、
前記スパイラルコイルは前記二次電池の周囲に配置されておリ、 かつ前記 磁性箔体は前記スパイラルコイルと前記回路基板との間に配置されているこ とを特徴とする電子機器。
請求項 9記載の電子機器において、
前記磁性箔体はその外周端部を前記回路基板と反対方向に折り曲げた折曲 部を有することを特徴とする電子機器。 [14] 請求項 9記載の電子機器において、
前記磁性箔体の外周端部は前記スパイラルコイルの外周部より外側まで延 在していることを特徴とする電子機器。
[15] 請求項 9記載の電子機器において、
前記磁性箔体はスリツ卜を有することを特徴とする電子機器。
[16] 請求項 9記載の電子機器において、
前記磁性箔体はアモルファス合金薄帯または F e基微結晶合金薄帯を有す ることを特徴とする電子機器。
[17] 請求項 9記載の電子機器において、
前記二次電池は L iイオン二次電池であることを特徴とする電子機器。
[18] 請求項 9記載の電子機器において、
前記受電コイルによる受電速度が 0 . 2 5 WZ h以上であることを特徴と する受電装置。
[19] 請求項 9記載の電子機器と、
前記電子機器の前記受電コィルと非接触で配置される給電コイルと、 前記 給電コイルに交流電圧を印加する電源とを備える給電装置とを具備し、 前記給電コイルに発生させた磁束を前記受電コイルに伝達して電力を非接 触で伝送することを特徴とする非接触充電装置。
[20] 請求項 1 9記載の非接触充電装置において、
前記受電コイルによる受電速度が 0 . 2 5 WZ h以上であることを特徴と する非接触充電装置。
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