JP2009004514A

JP2009004514A - 非接触電力伝送機器

Info

Publication number: JP2009004514A
Application number: JP2007163052A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Suzuki; 誠之鈴木; Hiroyasu Kitamura; 浩康北村; Satoru Inakagata; 悟田舎片; Yoshinori Sainomoto; 良典才ノ本
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2009-01-08

Abstract

【課題】電力伝送効率を低下させることなく薄型化への対応を図る。
【解決手段】一次側送電用コイルと、この一次側送電用コイルからの電力を受けるための二次側受電用コイル２１とを備える。上記両コイルのうちの少なくとも一方のコイルは、そのコイルを収容している機体のハウジング２に成形一体化されてハウジング内に埋め込まれている。ハウジング内に埋め込んでしまうことで、厚みの低減を図るとともに一次側送電用コイルと二次側受電用コイルとの間の距離を短くして伝送効率の向上を図ったもので。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触で電力伝送ができる非接触電力伝送機器、殊に二次側受電用コイルブロックに関するものである。

非接触電力伝送機器として、充電器側に設けた一次側送電用コイルと、負荷機器側に設けた二次側受電用コイルとの間でトランスを構成して両コイル間の電磁誘導作用を利用して電力伝送を行う非接触充電器がある。非接触電力伝送では接点部分の露出がないために接点部分の劣化を気にしなくて良いことや防水性の確保が容易になること、電力送電側機器に対する電力受電側機器の着脱を容易に行うことができるなどの点からコードレス電話機、シェーバー、歯ブラシなど様々な商品に用いられている。

また、これらの商品に搭載されている電力伝送用コイル及び電力受電用コイルは、コアに巻き線を巻いたものや成型品で形成されたボビンに巻き線を巻いたものが一般的に用いられている。

一方、携帯端末機器を初めとした機器や先に述べた商品に対して、小型化、薄型化、高機能化が要求されており、この要求に従って負荷機器側の機器に設ける二次側受電用のコイルも薄型化を図るために平面コイルを用いたり、負荷機器のハウジング内面に取り付けたものが提案されている。

図６にこの場合の一例を示す。図中１は送電側（充電器側）のハウジングでその内面側に一次側送電用コイル１１が配設されている。そして受電側（負荷機器側）のハウジング２の内面に平面コイルで形成された二次側受電用コイル２１が配設されるとともにその背後に磁性体２２が配設されている。図中２８は非接触伝送された電力によって充電される二次電池を示している。

しかし、薄型化への要求はさらに強いものがあり、機器の薄型化を更に図ることができるものが望まれている。
特開２００２−２９９１３８号公報特開２００６−３１１７１２号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、電力伝送効率を低下させることなく薄型化への対応が容易となる非接触電力伝送機器を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る非接触電力伝送機器は、一次側送電用コイルと、この一次側送電用コイルからの電力を受けるための二次側受電用コイルとを備えたものにおいて、上記両コイルのうちの少なくとも一方のコイルは、そのコイルを収容している機体のハウジングに成形一体化されてハウジング内に埋め込まれていることに特徴を有している。ハウジング内に埋め込んでしまうことで、厚みの低減を図るとともに一次側送電用コイルと二次側受電用コイルとの間の距離を短くして伝送効率の向上を図ったものである。

この時、コイルとともに磁性体も成形一体化されたものを好適に用いることができる。

上記コイルの端末に設けた接続端子がハウジング内面に露出していることが電気的接続の点で好ましい。

また、上記コイルには断面が矩形である素線からなる平面コイルを好適に用いることができる。

上記コイルはハウジングにインサート成形されているものであっても、ハウジングの成形途中の表面にコイルが配設され、その後の成形材料の成形によりハウジング内にコイルが埋め込まれたものであってもよく、後者の場合、コイルはハウジングの成形途中に印刷もしくは導体の流し込みで形成されたものであってもよい。

更にコイルとともにシールド材が成形一体化されていてもよい。

本発明は、ハウジング内にコイルが埋め込んでしまっているために、ハウジングに厚みにコイルの厚みが加わってしまう従来例に対して、全体の厚みを抑えることができるものであり、しかも一次側送電用コイルと二次側受電用コイルとの間の距離も短くなるために、電力伝送効率も向上する。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図１において、２は受電側（負荷機器側）のハウジングであり、樹脂成形品として形成されている該ハウジング２の厚み内に平面コイルで形成された二次側受電用コイル２１が埋め込まれてハウジング２と一体となっている。なお、負荷機器が非接触伝送される電力で充電される二次電池を内蔵するものの場合、上記コイル２１はハウジング２における二次電池の部分を覆うとともに他の部分に対して着脱自在となっている電池蓋部分に一体成形するのが好ましいが、他の部分であってもよいのはもちろんである。

このようにコイル２１がハウジング２内に埋め込まれている場合、コイル２１を埋め込むことでハウジング２の厚みが増さなくてはならないことがあったとしても、ハウジング２の厚みにコイル２１の厚みを足すことになる従来例に比して、薄型化を図ることができるものであり、しかもコイル２１がハウジング２の厚み内にあるために、一次側送電用コイル１１から二次側受電用コイル２１までの距離が短くなるために、電力伝送効率が高いものである。

ハウジング２内に埋め込んだコイル２１のコイル端は、図２に示すように、ハウジング２に一体成形されてハウジング２の内面側表面に露出する接続端子２５，２５に接続しておくことで、他の電気的部品との間の電気的接続を行うものとする。

上記ハウジング２内にコイル２１を埋め込むにあたっては、銅線などを渦巻き状に巻いた平面コイルをインサート成形することが好ましいが、このほか、ハウジング２の成形途中に銅をメッキしてコイル２１を形成したり、カーボンなどの導電性ペーストを流し込んでコイル２１を形成した後、更に成形材料を流し込むようにしてもよく、またカーボンなどの導電性物質を成形途中に印刷後、更に成形材料を流し込むようにしてもよい。

伝送効率を高めるという点においては、コイル１１，２１の背後に磁性体２２を配置することが好ましいが、ハウジング２内に埋め込んだコイル２１の背後に磁性体２２を配置するという点では、図１(a)に示すように、ハウジング１の内面側を粉状磁性体２２を混練した成形材料で成形したり、図１(b)に示すように、コイル２１をハウジング２に一体成形した後、シート状磁性体２２を更に一体成形したり、図１(c)に示すように、コイル２１をハウジング２に一体成形した後、磁性体２２を充填し、更にその後に成形材料の成形を行うことで、コイル２と磁性体２２を埋め込んだり、あるいはコイル２１と磁性体２２との積層物をハウジング２内に一体成形したりすることができる。

特に、コイル２を埋め込んだハウジング２と二次成形層２３との間に磁性体２２をサンドイッチする場合、コイル２１から発散される熱が二次成形層２３で断熱されるために、コイル２１の裏側の方に二次電池が配されても二次電池への熱的影響を小さく抑えることができる。

コイル２１として平面コイルを用いる場合は、図４に示すように、断面が矩形である素線を渦巻き状に巻いたものを好適に用いることができる。断面が円形の素線を用いたものに比して、さらに薄型化を図ることができる上に、高周波化した時の表皮効果が小さくなるために、電力伝送効率が高くなるとともにコイル２１での発熱も抑えることができる。

非接触充電で問題となるノイズ漏れという点では、図５に示すように、シールド材２４で被覆された素線を用いてコイル２１を形成したり、シールド材２３を塗布したコイル２１を用いることが有効であるとともに、この時のシールド材２４には、ノイズに効果のある周波数帯の材料を選定することが重要である。

以上の各例は、二次側受電用コイル２１を負荷機器のハウジング２に埋め込んだ場合について説明したが、一次側送電用コイル１１をハウジング１に埋め込んだものであってもよい。もちろん、両コイル１１，２１を夫々ハウジング１，２に埋め込めば、コイル１１，２１間の距離が更に短くなるために、更に電力伝送効率を高くすることができる。

(a)(b)(c)は夫々本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。 (a)(b)は他の例の水平断面図と断面図である。更に他の例の断面図である。別の例の断面図である。更に別の例の断面図である。従来例の断面図である。

符号の説明

２ハウジング
２１二次側受電用コイル
２２磁性体

Claims

一次側送電用コイルと、この一次側送電用コイルからの電力を受けるための二次側受電用コイルとを備えた非接触電力伝送機器であって、上記両コイルのうちの少なくとも一方のコイルは、そのコイルを収容している機体のハウジングに成形一体化されてハウジング内に埋め込まれていることを特徴とする非接触電力伝送機器。
上記コイルとともに磁性体が成形一体化されていることを特徴とする請求項１記載の非接触電力伝送機器。
上記コイルの端末に設けた接続端子がハウジング内面に露出していることを特徴とする請求項１または２記載の非接触電力伝送機器。
上記コイルは断面が矩形である素線からなる平面コイルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触電力伝送機器。
上記コイルはハウジングにインサート成形されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の非接触電力伝送機器。
上記コイルはハウジングの成形途中の表面に配設され、その後の成形材料の成形によりハウジング内に埋め込まれていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の非接触電力伝送機器。
上記コイルはハウジングの成形途中に印刷もしくは導体の流し込みで形成されたものであることを特徴とする請求項６記載の非接触電力伝送機器。
上記コイルとともにシールド材が成形一体化されていることを特徴とする請求項１記載の非接触電力伝送機器。