JP2010041906A - 非接触電力伝送装置、軟磁性体シート及びそれを用いたモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化、薄型化でき、電力伝送特性が良好で実装性も良好な非接触電力伝送装置を提供すること。
【解決手段】 空隙を介して対向するコイル１２と、該対向するコイルの外側に軟磁性体シート１１が装着されており、前記対向するコイル１２における電磁誘導作用を利用する非接触電力伝送装置であって、前記軟磁性体シート１１の少なくとも一方に複数の軟磁性体板３１が並べられて、両面がラミネートフィルム３２でラミネートされている軟磁性体シートを用いる非接触電力伝送装置が得られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コイル間に生じる電磁誘導作用により、空間を介して電力を伝送する非接触電力伝送装置に関する。

従来、空隙を介して対向させたコイル間に生じる電磁誘導作用を利用して非接触に電力を伝送する方式は、コードレス・パワー・ステーションと呼ばれ、その利用例としては、非接触な電力伝送を行い得ることから、例えば、人工心臓の駆動装置への有効な電力供給手段として挙げられている。このようなコードレス・パワー・ステーションは、人工心臓の駆動装置への電力供給手段以外にも、携帯用家電製品、ＩＣタグシステム等への電力供給やバッテリ充電にも応用可能である。

空隙を介して対向するコイルにおける電磁誘導作用を利用して、非接触に電力を伝送する装置において、前記対向するコイルの外側部に軟磁性フェライト板を複数個敷設してなるフェライトシートを装着した非接触電力伝送装置が特許文献１に開示されている。

さらに、対向した平面渦巻型コイルの外側部に、軟磁性フェライトチップを敷くように設けたフェライトシートを配置することにより、非接触電力伝送が良好で、発熱が殆どなく、可撓性を有するトランス部が実現できる。また、フェライト部の可撓性は、フェライトチップをプラスチックシート等に貼り付けて、フェライトシート状に形成することによって、ある程度の変形が可能となることで、付与しているとの記載もある。

特開２００３−４５７３１号公報

携帯機器の小型化、薄型化の進展に伴い、非接触電力伝送装置及び実装される筐体を含め小型化及び薄型化の要望が強いが、さらに、電力の伝送効率の改善要望も強く迫られているため、電力の伝送効率を劣化させることなく小型化及び薄型化が必要とされている。

一方、非接触電力伝送装置は、空隙を介してコイル間の電磁誘導作用を利用するものであるから、コイル、軟磁性体の構造と配置方法により、伝送効率等に影響することが予想されるが、特許文献１には、フェライトシートを用いることにより、電力伝送が良好であることは示されているが、具体的な構造、配置までは詳しく示されていない。

非接触電力伝送装置の小型化、薄型化のためには、特に軟磁性体の構造と配置方法の選択が重要であると考えられる。また、軟磁性体を用いる場合は、携帯機器内が磁性粉末の飛散にて汚染されるのは望ましくないため、軟磁性体からの粉末の発生を抑制する必要がある。さらには、携帯機器等の小型化、薄型化に伴い非接触電力伝送装置の実装性も良好なものが要望されている。即ち、本発明の課題は、小型化、薄型化が可能で、電力伝送効率を高め、かつ実装性を兼ね備えた非接触電力伝送装置を提供することにある。

本発明によれば、空隙を介して対向するコイルと、該対向するコイルの外側に軟磁性体シートが装着されており、前記対向するコイルにおける電磁誘導作用を利用して、非接触に電力を伝送する装置であって、前記軟磁性体シートの中央部には軟磁性体が設けられていない領域があることを特徴とする非接触電力伝送装置が得られる。コイルと軟磁性体シートを合わせて、非接触電力伝送装置のモジュールとして取り扱われることがある。

コイル巻線に近接した軟磁性体のみが電力の伝送に寄与しており、軟磁性体シート中央部はコイル巻線に近接していない領域があり、電力の伝送に影響しない範囲で削減することが可能となる。

さらに、軟磁性体シート及びコイルをほぼ四角形とすることで、従来技術における八角形軟磁性体シート及び円形状コイルよりもスペースに無駄が生じないため望ましい。

また、本発明によれば、前記非接触電力伝送装置の前記軟磁性体シートのコイル巻線に接触しない前記軟磁性体を前記接触する軟磁性体よりも厚くすることを特徴とする非接触電力伝送装置が得られる。

電力に寄与している軟磁性体のうち、コイル巻線に接触しない軟磁性体はコイル巻線の厚み分空白があるため空白分厚くできるので、コイル巻線に接触しない軟磁性体を厚くした分電力の伝送に寄与させることができる。さらに、コイル巻線と軟磁性体の間の空白がなくなるために、コイルと軟磁性体シート間の位置決めが可能となる。

また、本発明によれば、前記非接触電力伝送装置の前記対抗するコイルの各々が筐体に実装されており、各々の筐体の前記中央部に対応する箇所が各々凹と凸の形状により嵌め合わされることを特徴とする非接触電力伝送装置が得られる。

各々のコイルは別の筐体に実装されて用いられ、非接触電力伝送を行うに当たって各々のコイルの中心軸が一致すれば最も効率が良くなることから、空いている軟磁性体シート中央部のみ筐体を薄くして凹部を形成した上で、対応する別の筐体のコイル中央部分に凸部を形成することで、電力伝送時に前記凹部と凸部を嵌め合わせることで中心軸を一致させ、最適な伝送効率とすることができる。

また、本発明によれば、前記非接触電力伝送装置の前記軟磁性体シートはフェライト板を複数個敷設してなるフェライトシートであることを特徴とする非接触電力伝送装置が得られる。

軟磁性体シートを前記フェライトシートとすることで、可撓性と大きな電力を伝送できるため望ましい。より可撓性を持たせたい場合は、軟磁性体シートとして扁平状のセンダスト粉末を樹脂に分散した電磁波干渉抑制体を用いるのが望ましい。また、前記軟磁性体シートの少なくとも片面を絶縁体により覆うことが望ましい。さらに、前記コイルの少なくとも片面を絶縁体により覆うことが望ましい。

軟磁性体シートに充分な絶縁性が無い場合は、コイルあるいは軟磁性体シートの少なくともいずれかを絶縁体により覆うことで、コイルの絶縁を確実にすることができる。
さらに、軟磁性体シートが絶縁体に覆われていれば、軟磁性体破片の脱落による周辺部品への影響を確実に防ぐことができる。

また、本発明によれば、空隙を介して対向するコイルと、該対向するコイルの外側に軟磁性体シートが装着されており、前記対向するコイルにおける電磁誘導作用を利用して、非接触に電力を伝送する装置に用いる前記軟磁性体シートであって、前記軟磁性体シート両面及び端面が絶縁体により被覆されていることを特徴とする軟磁性体シートが得られる。

軟磁性体の両面に余白が出るようにポリエステルフィルムテープを貼り合わせることで、軟磁性体の両面及び端面を絶縁体に覆うことができるため、軟磁性体破片の脱落による周辺部品への影響を確実に防ぐことができる。

本発明の軟磁性体シートは、複数枚の軟磁性体板を、所定の構造に配置し、両面をラミネートフィルムでラミネートしているので、携帯機器の基板上等の所定の箇所に、この軟磁性体シートを配置することにより、所望の構造の軟磁性体を配置することが可能となり、実装性が非常に良好である。さらに、複数枚を並べる構造なので、軟磁性体シートはある程度の柔軟性を持っており、軟磁性体の破損もし難くなっている。また、両面がラミネートされているので、軟磁性体板が割れた場合でも、破片の飛散が抑止される。

本発明の軟磁性体シートは、複数枚の軟磁性体板を、並べることにより、所定の構造の軟磁性体を製造するので、複雑な軟磁性体の構造でも、比較的簡単な軟磁性板を用いて、容易に製造することができる。さらに、軟磁性体板の材料を複数種組み合わせることにより、磁気特性が所望の特性に近い軟磁性体構造や、形状の複雑な軟磁性体構造も比較的容易に製造できる。例えば、中央部を空白部とした環状の軟磁性構造の軟磁性体シートや、複数の軟磁性体シートを組み合わせて、コイルの位置決めもできるような軟磁性体構造とすることができ、それぞれ、コスト削減、位置あわせ、電力伝送効率向上等に有効な軟磁性体シートが提供でき、それを用いた非接触電力伝送装置を提供することができる。

図３は、本発明の非接触電力伝送装置を示す部分断面図である。非接触電力伝送装置は、電力供給器側に１次側コイル２２と１次側コイル２２の外側に１次側軟磁性体２１に配し、携帯機器側に２次側コイル１２と２次側コイル１２の外側に２次側軟磁性体１１を配し、通常は電力供給器側の筐体２３と携帯機器側の筐体１３からなる空隙を介して２次側コイル１２と１次側コイル２２を対向させ、これらのコイル間における電磁誘導作用を利用して、電力供給器側から、携帯機器に電力を供給するものである。なお、使用環境に応じて、１次側軟磁性体シート２１、または２次側軟磁性体シート１１のいずれか一方が省略されることがある。

図３に示す非接触電力伝送装置の場合は、電力供給器の筐体２３の中央部が盛り上がった凸部が設けられており、携帯機器の筐体１３の中央部には凹部が設けられており、この電力供給器の筐体２３の凸部と携帯機器の筐体１３の凹部は組み合わせることができるようになっており、組み合わせたときに、電力伝送効率の良好な状態に位置合わせがなされるように構成されている。非接触電力伝送を行うに当たって電力供給器と携帯機器のコイルの中心軸が一致すると、通常は、伝送効率が良くなることから、電力伝送時に電力伝送時に前記凹部と凸部を嵌め合わせることでコイルの中心軸を一致させて、最適な伝送効率となるように構成する。

図１は、本発明の非接触電力伝送装置の２次側の軟磁性体とコイルの概略を示す斜視図である。図１（ａ）は２次側軟磁性体の斜視図、図１（ｂ）は２次側磁性体上に２次側コイルを配置した斜視図である。図１（ｂ）では、図面が煩雑になるため、ラミネートフィルム３２の線が一部省略して画かれているが、２次側軟磁性体シート１１は図１（ａ）と同じものである。

本発明の２次側軟磁性体１１は、軟磁性体板３１を配列して両面をポリエステルテープ等のラミネートフィルムでラミネートした構造である。ここでは、軟磁性体板３１を１０枚、環状に並べて、２次側コイル１２が積層される箇所に軟磁性体が配置されるようにしている。また、軟磁性体板の形状は正方形、長方形、直角２等辺３角形、正３角形等、必要とされる２次側軟磁性体の形状に応じて選定すれば良い。

図１（ｂ）のように、２次側コイル１２が２次側軟磁性体シート１１上に配置される。２次側コイル１２は、導線を巻き回して形成したものを用いる。望ましくはリッツ線を巻きまわしたものが電力伝送効率が良好であるが、場合によっては、丸、角、平等の通常の導線や、印刷導線を使用することも可能である。２次側コイルは絶縁されていることが望ましく、また、一体化されてシート状のなっている方が、携帯機器等への実装が容易である。自己融着の導線を用いたり、コイルをシートに貼り付けたり、コイルの両面をラミネートフィルムでラミネートすることによりシート状にでき、絶縁性のフィルムでラミネートすることでコイルの絶縁もできる。またコイル状導体を形成したフレキシブル基板を用いても良い。

図２は、本発明の非接触電力伝送装置の２次側の軟磁性体とコイルの概略を示す斜視図である。図２（ａ）は２次側軟磁性体の斜視図、図２（ｂ）は２次側磁性体上に２次側コイルを配置した斜視図である。図２（ｂ）では、図面が煩雑になるため、ラミネートフィルム３２の線が一部省略して画かれているが、２次側軟磁性体シート１１は図２（ａ）と同じものである。

図２に示した２次側軟磁性体１１は、長方形状の軟磁性体板３１ｃ、３１ｄを４枚並べて配列して両面をポリエステルテープ等のラミネートフィルムでラミネートした構造である。また、積層される２次側コイル１２の空芯部分に相当する、中央部分の２枚の軟磁性体板３１ｄは各々半円状に切り抜き、全体として円形の穴部を形成している。この穴部のスペースは、位置決め用や、他部品の後付け用等として利用することもでき、形成する場所は適宜調整する。上記、穴部の形状は、円形の他、四角形、多角形、楕円形等、適宜選定すれば良い。また、穴部を２枚の軟磁性体板を用いて形成しているが、１枚のみ、または３枚以上用いて形成してもよい。

図２（ｂ）のように、２次側コイル１２が２次側軟磁性体シート１１上に配置される。２次側コイル１２は、導線を巻き回して形成したものを用いる。望ましくはリッツ線を巻きまわしたものが電力伝送効率が良好であるが、場合によっては、丸、角、平等の通常の導線や、印刷導線を使用することも可能である。２次側コイルは絶縁されていることが望ましく、また、一体化されてシート状のなっている方が、携帯機器等への実装が容易である。自己融着の導線を用いたり、コイルをシートに貼り付けたり、コイルの両面をラミネートフィルムでラミネートすることによりシート状にでき、絶縁性のフィルムでラミネートすることでコイルの絶縁もできる。またコイル状導体を形成したフレキシブル基板を用いても良い。

図１、図２の場合は、軟磁性体は２次側コイル１２の導線の近辺に配置されていれば、あまり電力伝送効率が変わらないため、余分な中央部には軟磁性体を配置していない。このように構成することにより、配置しない軟磁性体分の材料を節約することができると共に、中央部分をシート全体の位置決めや、他部品の後付け用等のスペースとして利用することもできる。図３に示したように、この中央部のスペースを利用して、携帯機器側の中央部に凹部を設け、電力供給器側に設けた凸部との位置合わせを行うことが可能である。

２次側軟磁性体シート１１の軟磁性体板３１が配置されていない中央部分のラミネートフィルムの部分は、用途に応じて、切り取って、貫通穴としても良い。また、図面では軟磁性体板とラミネートフィルム間の空間が誇張されて記載されているが、軟磁性体板とラミネートフィルムは密着した方が、寸法の増大や破片の飛散が抑えられるので望ましい。また、軟磁性体シートの側面では、軟磁性体の粉末の飛散防止のため、ラミネートフィルム同士が密着していることが望ましい。

図４は、本発明の非接触電力伝送装置の２次側の軟磁性体とコイルの概略を説明する分解斜視図である。

図４の非接触電力伝送装置の携帯機側は、電子部品４４が配置されている携帯機器の基板４５上に位置合わせマーク４１を設け、携帯機器の基板４５上に、軟磁性体板を並べて両面をラミネートフィルム３２でラミネートした軟磁性体シートを配置し、さらに２次側コイルをラミネートフィルム３２でラミネートしたコイルシートを配置して組立る。

ここでは、軟磁性体シート、コイルシート共に、ラミネートフィルム３２を軟磁性体、コイルの箇所のみにカットせず、基板と同程度の大きさとしている。軟磁性体シート、コイルシート共に携帯機器の基板４５上に積層する際に邪魔となる部分は各々切り欠き４２、４３を設け、位置合わせを容易とするための位置合わせマーク４１を設けているので、実装が容易になる。このように、軟磁性体シートやコイルシートは、軟磁性体やコイルより大きければ、適宜、各種形状を選択することができる。なお位置合わせマーク４１は実装時に、位置合わせに利用できる様なものであればよく、穴、切り欠き、突起等の触覚的に認識可能なものや、丸、十字や矢印等の視覚的に認識できるものであっても、かまわない。また、位置合わせマーク４１も２箇所に限らず、適宜１箇所または複数個所設ければ良い。

図５は、本発明の非接触電力伝送装置の２次側軟磁性体シートとコイルの概略を示す断面図である。図５（ａ）は軟磁性体シートを１枚用いた例、図５（ｂ)は中央部に軟磁性体板を持たない軟磁性体シートを１枚用いた例、図５（ｃ）は、軟磁性体シートを２枚用いた例である。軟磁性体シートの軟磁性体表面のラミネートフィルムは省略してある。

この例では、携帯機器基板４５上に２次側軟磁性体シートを配置し、さらに２次側コイル１２を配したものである。また、図面では省略されているが、２次側コイル１２の上部には携帯機器の筐体が有り、さらに電力供給時には、電力供給器が対向して配される。

図５の本発明の非接触電力伝送装置は、軟磁性体板３１を２次側コイル１２の下部のみでなく側部にも配した例である。このように、２次側コイル１２の側面では、全体の厚さを抑えたまま、軟磁性体板３１を２次側コイル１２の厚さ分は軟磁性体を厚くできる。コイル近傍の軟磁性体の場合は、厚くした分、電力の伝送に寄与させることができる。また、図３のような場合は、厚くした軟磁性体板３１により、２次側コイル１２と軟磁性体シート間の位置決めが可能となる。

図５（ａ)、図５（ｂ）の例では、軟磁性体シートに配する軟磁性体板３１の外側に断面Ｌ字状の軟磁性体板３１を用い、他の箇所には平行平板の軟磁性体板３１を用いて、軟磁性体板の両面をラミネートフィルムでラミネートしている。図５（ｂ）は上記の２次側コイル１２の中央部の余分な軟磁性体板３１を除去した例である。

図５（ｃ）は、軟磁性体シートと２次側コイル１２の配置は図５（ｂ)と同じであるが、この場合は軟磁性体シートを２枚用いている。平行平板の軟磁性体板３１ａを２次側コイル１２の形状に合わせて環状に並べて両面をラミネートフィルムでラミネートして作製した軟磁性体シートを携帯機器基板上に配し、その上に、平行平板の軟磁性体板３１ｂを２次側コイル１２の外周の形状に合わせて環状に並べて両面をラミネートフィルムでラミネートして作製した軟磁性体シートと２次側コイル１２を配したものである。

図６は、本発明の非接触電力伝送装置の２次側の軟磁性体とコイルの概略を示す部分断面図である。図６（ａ）は軟磁性体シートを１枚用いた例、図６（ｂ)は軟磁性体シートを３枚用いた例である。

この例は、軟磁性体シート上に２次側コイル１２が配されたものであり、図６では、２次側コイル１２の一部とその近傍の軟磁性体シートの一部のみが示されている。

図６の本発明の非接触電力伝送装置は軟磁性体として、２種類の磁気特性の異なる軟磁性体板を用い、また、軟磁性体を２次側コイル１２の下部のみでなく両側部にも配した例である。図６（ａ）、図６（ｂ）共に、軟磁性体とコイルの構造はほぼ同じで、特性も変わらないが、軟磁性体シートの構成が異なる。複数種類の磁気特性の異なる軟磁性板を用いることで、所望の磁気特性に近い軟磁性体構造とすることができ、コイル近傍の軟磁性体を、厚くした分、電力の伝送に寄与させることができる。

図６（ａ）の例は、平行平板の軟磁性体板５２上にに断面Ｕ字状の軟磁性体板５１を接着剤５５で貼り付けた物を並べて、両面をラミネートフィルムでラミネートした磁性体シートを一枚用いている。接着剤としては、エポキシ接着剤などを適宜使用すれば良いが、軟磁性体板５１，５２の割れを防ぐため、硬化収縮が小さく、ヤング率の小さいものを選択することが望ましい。図６（ｂ）の例は、平行平板の軟磁性体板５２を並べて両面をラミネートフィルムでラミネートした磁性体シートと同じく平行平板の別の種類の軟磁性体板５１を並べて両面をラミネートフィルムでラミネートした磁性体シートと同じく平行平板の別の形状の軟磁性体板５１を並べて両面をラミネートフィルムでラミネートした磁性体シートの３枚の磁性シートを重ねたものである。

これらの例の場合のように軟磁性体板は平行平板状とすると、軟磁性体板の製造が容易であり、複雑な形状の軟磁性体構造とする必要がある場合は、軟磁性体シートを複数枚組み合わせれば良いが、平行平板以外、例えば上記のような断面Ｌ字状や断面Ｕ字状の板であっても良い。断面Ｌ字状や断面Ｕ字状の場合は、この部分をコイルの位置合わせ等に用いることができる。また、軟磁性体板の平面形状は正方形、長方形、直角２等辺３角形、正３角形等、必要とされる２次側軟磁性体の形状に応じて選定すれば良い。

また、軟磁性体板は小さいほうが、軟磁性体シートの可撓性が良いが、軟磁性体シートの製造が面倒になる。また、軟磁性体板間の隙間は大きい方が軟磁性体シートの可撓性が良いが、磁気特性は悪化するので、軟磁性体板の厚み以下とすることが望ましい。但し、軟磁性体間にギャップを設けるような場合は、所望のギャップ量に合わせて、隙間を設定する。

図７は、本発明の非接触電力伝送装置の２次側の軟磁性体とコイルの概略を示す部分断面図である。軟磁性体シートを２枚用いた例である。

この例も、軟磁性体シート上に２次側コイル１２が配されたものであり、図７では、２次側コイル１２の一部とその近傍の軟磁性体シートの一部のみが示されている。

図７の本発明の非接触電力伝送装置は軟磁性体として、２種類の磁気特性の異なる軟磁性体板５１，５４を用い、また、一方の軟磁性体板５１間にはギャップを設けた例である。大電力の伝送を行う場合のように、コイルの発生磁場によって、軟磁性体が磁気飽和し難いように、軟磁性体板５１間にギャップを設けて並べて両面をラミネートフィルムでラミネートした軟磁性体シートを２次側コイル１２の下部に配置する。この軟磁性体板５１は比透磁率の大きな材料、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト等のフェライトや、センダスト等の金属軟磁性体が望ましい。さらに、この場合はギャップ部分からの磁気の漏洩、もしくはギャップからの漏洩電磁波による悪影響を緩和するために、平行平板の軟磁性体板５４を並べて両面をラミネートフィルムでラミネートした軟磁性体シートを配している。この軟磁性体板５４は例えば電磁干渉抑制体扁平状のセンダスト粉末を絶縁樹脂中に配向させた電磁干渉抑制体のような材料が望ましい。

なお、軟磁性体シートを２枚使用する例で説明したが、軟磁性体板５１と軟磁性体板５４を接着して、並べて両面をラミネートフィルムでラミネートした軟磁性体シートを用いても良い。また、下部の軟磁性体シートとしては、樹脂で軟磁性粉が強固に固着されている場合はそのような電磁干渉抑制体シートを用いることもできる。

また、軟磁性体板５１は、Ｍｎ−ＺｎフェライトやＮｉ−Ｚｎフェライト等の焼結フェライト板、センダスト等の金属磁性体粉末やアモルファス軟磁性体粉や箔等を圧力成型した圧粉磁性体板、センダスト等の軟磁性体粉を樹脂等で成型した樹脂成型板等を用いることができる。また、これらの材料を組み合わせて用いても良い。

図８は、本発明の非接触電力伝送装置の２次側の軟磁性体シートを概略を示す斜視図である。図８（ａ）は２種の軟磁性体材料を用いた例、図８（ｂ）は２種の軟磁性体材料を用いた例、図８（ｃ）は３種の軟磁性体材料を用いた例である。

図８（ａ）は、磁気特性等の異なる軟磁性体板５１、５２を図の手前と奥の方で使い分けた例で有る。特に磁気特性のみではなく、特に絶縁性が高いことが必要な箇所に絶縁性の高い材料、例えばフェライト板の場合にはＭｎ−Ｚｎ系フェライトよりもＮｉ−Ｚｎ系フェライトを用いるとか、発熱部品が近傍に有り温度が高くなりそうな箇所には、同じくキュリー温度の高いＮｉ−Ｚｎ系フェライトを用いるといった使用方法が考えられる。

図８（ｂ）の例は、磁気特性等の異なる軟磁性体板５１、５２を市松模様に配した例である。軟磁性体板５１、５２の比率を変えることもでき、この場合は２種類の軟磁性材料の平均的な磁気特性の軟磁性体シートとすることができる。

図８（ｃ）は磁気特性等の異なる３種類の軟磁性体板５１、５２、５３を一段目に２種類の軟磁性体板５１、５２を市松模様に並べ、２段目に別種の軟磁性体板５３を並べて両面をラミネートフィルムにてラミネートして軟磁性体シートとしたものである。もちろん、１段目、２段目とを各々両面をラミネートフィルムにてラミネートした２層の軟磁性体シートを重ねても同じような軟磁性体構造を形成しても良い。このような軟磁性体の構造は、磁気漏洩や、電磁波ノイズの防止を図りたい場合に、一方の段にこの漏洩の防止に有効な磁気特性を持つ軟磁性体板を採用する、また、温度上昇する側にキュリー温度の高い材料の軟磁性体板を採用するといった使用方法が考えられる。

なお、携帯機器側の小型化、薄型化が特に重要なので軟磁性体シート、コイルとして、主として携帯機器側の例を用いて説明したが、非接触電力伝送装置は、電磁誘導を利用する者であり、軟磁性体とコイルの構造自体は同じものが採用できる。従って、本明細書中説明されている、軟磁性体とコイルの構造は携帯機器側で説明されているものでも、給電器側でも使用可能であり、さらに給電器側においても、実装が容易や薄型化、小型化可能等の効果は有効である。

以下、実施例について説明する。

（実施例１）
実施例１として、図１に示す本発明の非接触電力伝送装置の例を示す。

まず、透磁率が約２５００で、飽和磁化が約０.５Ｔ（５０００Ｇ）のＭｎ-Ｚｎ系スピネルフェライト焼結体を使用して、厚さ１ｍｍからなる辺長１１ｍｍの正方形状の平行平板の軟磁性体板３１を作製した。この軟磁性体板３１を環状に１０枚並べて両面にラミネートフィルム３２としてポリエステルフィルムテープを貼りつけて２次側軟磁性体シート１１、１次側軟磁性体シート２１を作製した。

次に、平面環状のコイル１２、２２として、直径１００μｍの自己融着性を持つ銅線を１０本束ねリッツ線としたものを５ターン巻線し、外側の長辺３５ｍｍ×短辺２５ｍｍ、内側の長辺２５ｍｍ×短辺１５ｍｍ、厚さ１.５ｍｍに形成した四角形コイルの両面にポリエステルフィルムテープを貼りつけて作製した。

１次側コイル２２と２次側コイル１２を対向させて、その外側に各々、１次側軟磁性シート２１と２次側軟磁性シート１１を配置た。１次側コイル２２を電源に接続し、２次側コイル１２から、電磁誘導で発生する出力を測定した。測定条件は、これら環状の平面コイルの中心軸を合わせて、１次側コイル２２と２次側コイル１２を１ｍｍの空隙を持たせて対向させ、周波数１００ｋＨｚ、１次側電圧、４Ｖの条件下で、２次側出力（最大伝送電力）Ｐ２及び変換効率ηを求めた。但し、η＝（出力電力／入力電力）×１００（％）で算出した。測定値としては、２次側出力８Ｗ、変換効率５８％であった。この値は、非接触式の電力伝送装置としては充分な電力伝送能力を示している。

（実施例２）
実施例２として、図２に示す本発明の非接触電力伝送装置の例を示す。

上記の実施例１と、同一構成、同一材質のフェライト焼結体、同一厚さ１ｍｍで軟磁性体板の形状と配列のみが異なる軟磁性体シート１１を作製した。長辺３５ｍｍ、短辺１１ｍｍの長方形状の平行平板の軟磁性体板３１ｃと、軟磁性体板３１ｃの一方の長辺の中心部を半径５ｍｍの半円形に切り抜いた形状の軟磁性体板３１ｄを作製した。軟磁性体板３１ｄの半円形を対向させて２枚並べ、その外側に軟磁性体板３１ｃをそれぞれ配し、計４枚を並列に配列して両面にラミネートフィルム３２としてポリエステルフィルムテープを貼りつけて２次側軟磁性体シート１１、及び１次側軟磁性体シート２１を作製した。

次に、実施例１と同一構成となるように平面環状で四角形のコイル１２、２２の両面にポリエステルフィルムテープを貼りつけたものをそれぞれ対向させて、その外側に各々、１次側軟磁性シート２１と２次側軟磁性シート１１を配置した。１次側コイル２２を電源に接続し、２次側コイル１２から、電磁誘導で発生する出力を測定した。測定条件は、これら環状の平面コイルの中心軸を合わせて、１次側コイル２２と２次側コイル１２を１ｍｍの空隙を持たせて対向させ、周波数１００ｋＨｚ、１次側電圧、４Ｖの条件下で、２次側出力（最大伝送電力）Ｐ２及び変換効率ηを求めた。但し、η＝（出力電力／入力電力）×１００（％）で算出した。測定値としては、２次側出力８Ｗ、変換効率５９％であった。この値は、非接触式の電力伝送装置としては充分な電力伝送能力を示している。

（実施例３）
実施例３として図３に示す本発明の非接触電力伝送装置の例を示す。
実施例１に示す１次側コイル２２と２次側コイル１２と１次側軟磁性体シート２１と２次側軟磁性体シート１１を用いて、１次側にコイル中央部に凸部を有する筐体２３を用意し、２次側にコイル中央部に凹部を有する筐体１３を用意した。凸部は、３ｍｍ×１８．５ｍｍ×８．５ｍｍ、凹部は３ｍｍ×２０ｍｍ×１０ｍｍとした。実施例１のコイルと軟磁性体シートは中央部にスペースが空いているため、これらの筐体１３，２３の凸部と凹部はこのスペースに収まり、さらに、この筐体１３，２３の凸部と凹部は嵌め合わせる事が可能であった。また、嵌め合わせることで１次側コイル２２、２次側コイル１２双方の中心軸を一致させることができる。

（実施例４）
実施例４として図４に示す本発明の非接触電力伝送装置の例を示す。
実施例１で用いたフェライトの正方形の平行平板からなる軟磁性体板を縦に４枚、横に３枚敷き詰める領域と、さらに端部より余白を５ｍｍ残すように、ラミネートフィルムとして、ポリエステルフィルムテープを両面貼り合わせ、さらに余白には位置合わせマーク４１の貫通孔と切り欠き４２を形成する。２次側コイルもポリエステルフィルムテープ３２を両面貼り合わせ、余白に位置合わせマーク４１の貫通孔と切り欠き４３を形成する。実装を行う基板４５には突起状の位置合わせマーク４１を形成した。位置あわせマーク４１を設けることによりコイル、軟磁性シートが正確に位置決めされる。また、切り欠き４２、切り欠き４３により基板４５上に電子部品が設けられていても、シートを実装することが可能である。

（実施例５）
実施例５として、図５（ｂ）に示す本発明の非接触電力伝送装置の例を示す。
軟磁性体板のみ断面Ｌ字状で、板の厚さが薄い箇所１ｍｍ厚い箇所２．５ｍｍ、厚さが厚い箇所の幅が２ｍｍの辺長１１ｍｍの正方形のフェライト板を用い、他は実施例１と同様にしてコイル軟磁性体シートを作製し、２次出力、変換効率を測定した。なお実施例２の測定条件では、１次側コイル２２と２次側コイル１２、１次側軟磁性体シート２１と２次側軟磁性体シート１１は同一形状のものを用いている。実施例１と同様に測定したところ、２次側出力８Ｗ、変換効率６３％であった。この値は、非接触式の電力伝送装置としては充分な電力伝送能力を示しており、コイル近傍の軟磁性体を厚くした分が、電力の伝送効率ｕｐに寄与していると考えられる。

（実施例６）
実施例６として図６に示す本発明の非接触電力伝送装置の例を示す。
断面Ｕ字状の正方形の透磁率が約８００で、飽和磁化が約０.３５Ｔ（３５００Ｇ）のＮｉ-Ｃｕ-Ｚｎ系スピネルフェライト焼結体により形成した軟磁性体板５１と、実施例１におけるＭｎ−Ｚｎ系フェライトの軟磁性体板５２をエポキシ接着剤５５により接着して並べ、さらに両面をラミネートフィルム３２としてのポリエステルフィルムテープを貼り合わせることで、Ｎｉ-Ｃｕ-Ｚｎ系スピネルフェライト焼結体の持つ、高い絶縁性と、高周波まで低下しない透磁率特性と、Ｍｎ-Ｚｎ系スピネルフェライト焼結体による低周波での高透磁率特性を両立することができる。

（実施例７）
実施例７として図７に示す本発明の非接触電力伝送装置の例を示す。
大電力の伝送を行う場合には、コイルの発生磁場により軟磁性体板５１が磁気飽和を起こすことを防ぐため、軟磁性体板５１をコイル巻線方向に沿ってギャップ６１を１ｍｍ設けて並べ、両面をラミネートフィルム３２としてポリエステルフィルムテープでラミネートして軟磁性体シートを製造した。軟磁性体板５１は実施例１と同じＭｎ−Ｚｎ系フェライトを用い、厚さ１ｍｍで５ｍｍ×１１ｍｍの矩形上の平行平板を用いた。また、センダスト粉末を樹脂成型した電磁干渉抑制体シートの厚さ１ｍｍで辺長１１ｍｍの平行平板からなる軟磁性体板５４を並べて、両面をラミネートフィルム３２としてポリエステルフィルムテープでラミネートして軟磁性体シートを製造した。この軟磁性体シートにギャップを設けた軟磁性体シートを重ねて、その上に実施例１と同じコイル１２を配置した。このように構成することで、磁気飽和を回避すると共に、ギャップからの漏洩電磁波も電磁波干渉抑制体により、防ぐ事ができる。なお、電磁波干渉抑制体により電磁波漏洩を防ぐことによる電力伝送効率への影響は認められず、また、軟磁性体シートは、より柔軟な可撓性を持たせることができ、曲率半径３０ｍｍ程度までは容易に到達できた。

本発明の非接触電力伝送装置の２次側の軟磁性体とコイルの概略を示す斜視図。図１（ａ）は２次側軟磁性体の斜視図、図１（ｂ）は２次側磁性体上に２次側コイルを配置した斜視図。 本発明の非接触電力伝送装置の２次側の軟磁性体とコイルの概略を示す斜視図。図２（ａ）は２次側軟磁性体の斜視図、図２（ｂ）は２次側磁性体上に２次側コイルを配置した斜視図。 本発明の非接触電力伝送装置の概略を示す部分断面図。 本発明の非接触電力伝送装置の２次側の軟磁性体とコイルの概略を説明する分解斜視図。 本発明の非接触電力伝送装置の２次側の軟磁性体とコイルの概略を示す断面図。図５（ａ）は軟磁性体シートを１枚用いた例を示す図、図５（ｂ）は中央部に軟磁性体板を持たない軟磁性体シートを１枚用いた例を示す図、図５（ｃ）は軟磁性体シートを２枚用いた例を示す図。 本発明の非接触電力伝送装置の２次側の軟磁性体とコイルの概略を示す部分断面図。図６（ａ）は軟磁性体シートを１枚用いた例を示す図、図６（ｂ）は軟磁性体シートを３枚用いた例を示す図。 本発明の非接触電力伝送装置の２次側の軟磁性体とコイルの概略を示す部分断面図。軟磁性体シートを２枚用いた例を示す図。 本発明の非接触電力伝送装置の２次側の軟磁性体シートを概略を示す斜視図。図８（ａ）は２種の軟磁性体材料を用いた例を示す図、図８（ｂ）は２種の軟磁性体材料を用いた例を示す図、図８（ｃ）は３種の軟磁性体材料を用いた例を示す図。

符号の説明

１１ （２次側）軟磁性体シート
１２ （２次側）コイル
１３ （２次側）筐体（携帯機器筐体）
２１ （１次側）軟磁性体シート
２２ （１次側）コイル
２３ （１次側）筐体（電力供給器筐体）
２４ 電力供給器基板
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ 軟磁性体板
３２ ラミネートフィルム
４１ 位置合わせマーク
４２，４３ 切り欠き
４４ 電子部品
４５ 基板
５１，５２，５３，５４ 軟磁性体板
５５ 接着剤
６１ ギャップ

Claims (14)

1. 空隙を介して対向するコイルと、該対向するコイルの外側の少なくとも一方に軟磁性体シートが装着されており、前記対向するコイルにおける電磁誘導作用を利用する非接触電力伝送装置であって、前記軟磁性体シートは複数の軟磁性体板が並べられて、両面がラミネートフィルムでラミネートされていることを特徴とする非接触電力伝送装置。
2. 前記軟磁性体シートの中央部に軟磁性体板が設けられていない箇所が設けら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装置。
3. 前記軟磁性体シートの前記コイルと積層される近傍の軟磁性体の厚さが前記コイルと積層される箇所より厚く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装置。
4. 前記対向するコイルの少なくとも一方に、複数枚の前記軟磁性体シートが装着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装置。
5. 前記軟磁性体板は複数種類の材料を用いたことを特徴とする請求項１記載の非接触電力伝送装置。
6. 前記対抗するコイルの各々が筐体に実装され、前記対向するコイルの中央部の前記筐体に、互いに嵌合される凹部と凸部が設けられたことを特徴とする特徴とする非接触電力伝送装置。
7. 空隙を介して対向するコイルと、該対向するコイルの外側の少なくとも一方に軟磁性体シートが装着されており、前記対向するコイルにおける電磁誘導作用を利用する非接触電力伝送装置に用いる軟磁性体シートであって、複数の軟磁性体板が並べられて、両面がラミネートフィルムでラミネートされていることを特徴とする軟磁性体シート。
8. 前記軟磁性体シートの中央部に軟磁性体板が設けられていない箇所が設けられていることを特徴とする請求項７記載の軟磁性体シート。
9. 前記軟磁性体シートの前記コイルと積層される近傍の軟磁性体の厚さが前記コイルと積層される箇所より厚くされていることを特徴とする請求項７記載の軟磁性体シート。
10. 前記軟磁性体板は複数種類の材料を用いたことを特徴とする請求項７記載の軟磁性体シート。
11. 空隙を介して対向するコイルと、該対向するコイルの外側の少なくとも一方に軟磁性体シートが装着されており、前記対向するコイルにおける電磁誘導作用を利用する非接触電力伝送装置に用いるコイルと軟磁性体シートからなるモジュールであって、前記軟磁性体シートは複数の軟磁性体板が並べられて、両面がラミネートフィルムでラミネートされていることを特徴とするモジュール。
12. 前記軟磁性体シートの中央部に軟磁性体板が設けられていない箇所が設けられていることを特徴とする請求項１１記載のモジュール。
13. 前記軟磁性体シートの前記コイルと積層される近傍の軟磁性体の厚さが前記コイルと積層される箇所より厚くされていることを特徴とする請求項１１記載のモジュール。
14. 前記軟磁性体板は複数種類の材料を用いたことを特徴とする請求項１１記載のモジュール。

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