JP2013165190A - Flexible coil and wireless power reception device using the same - Google Patents

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Norihiro Okazaki
則啓 岡崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize power supply from a power supply side device with high transmission efficiency in a wireless power supply device even when a power reception side device is so small that a power reception coil cannot be mounted thereon.SOLUTION: A flexible coil 12, which is composed of a slit provided at a center part of a flexible insulation base material and a spiral shaped coil pattern provided on the insulation base material so as to enclose the slit and pushes and spreads the slit thereby expanding a circumferential area of the coil pattern, is used for a power reception side device.

Description

本発明は、コネクタなどの接続をせずに近傍界に電力を伝送する、電磁誘導方式のワイヤレス給電装置に使用する電力伝送コイルに関するものである。   The present invention relates to a power transmission coil used for an electromagnetic induction type wireless power feeder that transmits power to a near field without connecting a connector or the like.

ワイヤレス給電装置は、携帯可能な受電装置に組み込まれる受電コイルに電磁結合する給電コイルを固定側の装置に有し、給電コイル側から受電コイル側に給電を行うものであり、携帯電話端末やPDA、またはその電池などへの無接点充電を行うものである。接点のない本方式は、接点部の汚れや、メッキはがれ、変形などがなく長期の信頼性を確保できるメリットがある。   The wireless power supply apparatus has a power supply coil that is electromagnetically coupled to a power reception coil incorporated in a portable power reception apparatus, and supplies power from the power supply coil side to the power reception coil side. Or non-contact charging of the battery or the like. This method without contacts has the advantage that long-term reliability can be ensured without contamination of the contact parts, plating peeling, or deformation.

このような携帯に適した機器は、近年の高機能化に伴って、多くの部品が微細化の一途をたどっており、本願発明はこのような技術革新の中でワイヤレス給電装置にも求められる微小化への一方法を記すものである。   Such a device suitable for carrying has been increasingly miniaturized along with the recent high functionality, and the present invention is also required for a wireless power supply apparatus in such technological innovation. One method for miniaturization is described.

図3にワイヤレス給電装置の回路の一例を示す。
給電をする給電装置10には給電のための磁界を発する給電コイル11があり、搬送波を発する。
FIG. 3 shows an example of a circuit of the wireless power supply apparatus.
The power supply apparatus 10 that supplies power has a power supply coil 11 that generates a magnetic field for power supply, and generates a carrier wave.

受電をする受電装置20の受電コイル21は給電コイル11と中心軸を合わせるように向き合って配置されていて、受電コイル21の両端には誘導起電力が発生する。受電コイル21の両端は交流波形が発生するが、整流回路23および平滑コンデンサ24によって、直流が得られる。得られる直流電流は、受電装置20を駆動させる電池への充電を行うものであり、受電コイル21で得られる電力を電池へ充電する回路をもっている。負荷25は充電回路などを意味するものである。   The power receiving coil 21 of the power receiving device 20 that receives power is disposed to face the power feeding coil 11 so that the central axis is aligned, and an induced electromotive force is generated at both ends of the power receiving coil 21. An alternating current waveform is generated at both ends of the power receiving coil 21, but direct current is obtained by the rectifier circuit 23 and the smoothing capacitor 24. The obtained direct current is used to charge the battery that drives the power receiving device 20, and has a circuit that charges the battery with the power obtained by the power receiving coil 21. The load 25 means a charging circuit or the like.

また、共振コンデンサ22は受電コイル21と共振回路周波数f1を持っていて、給電装置10の給電コイル11が搬送波の周波数をf1としたときに最も効率の良い伝送が行われる。
非接触給電の電力の伝送効率は、電池への充電時間、信頼性などに影響する。
伝送効率が悪化した状態での非接触給電は、充電が想定以上の時間かかるので、電池への十分な充電量を確保できなかったり、充電が途中で停止するなどの不具合を起こす。
The resonance capacitor 22 has the power receiving coil 21 and the resonance circuit frequency f1, and the most efficient transmission is performed when the power supply coil 11 of the power supply apparatus 10 sets the frequency of the carrier wave to f1.
The power transmission efficiency of contactless power supply affects the charging time and reliability of the battery.
Non-contact power supply in a state where transmission efficiency is deteriorated takes time longer than expected to charge, so that a sufficient amount of charge to the battery cannot be secured or charging is stopped halfway.

ワイヤレス給電装置において、伝送効率を上げるための給電コイルと受電コイルの構成は一般的に以下の設計指標のいくつかを組み合わせている。
・受電コイルのサイズを大きくして、給電コイルと受電コイルの向き合う面積Sを大きく して、受信コイルがより多くの磁束φを得られるようにする。
・受電コイルの巻き数nを多くして、より大きな起電力Vを得られるようにする。
・給電コイルと受電コイルの同心円の中心軸を合わせる。
・給電コイルと受電コイルの対向する距離を短くする。
・給電コイルから受電コイルへの磁束φの漏れを抑えるべく磁性体を使用する。
・受電コイルとコンデンサからなる共振回路の周波数と給電コイルから発する搬送波の周 波数を同じとする。
In the wireless power feeder, the configuration of the power feeding coil and the power receiving coil for increasing the transmission efficiency generally combines some of the following design indices.
-Increase the size of the receiving coil and increase the area S where the feeding coil and receiving coil face each other so that the receiving coil can obtain more magnetic flux φ.
-Increase the number of turns n of the receiving coil so that a larger electromotive force V can be obtained.
・ Align the central axes of the concentric circles of the feeding coil and receiving coil.
・ Reduce the distance between the feeding coil and receiving coil.
• Use a magnetic material to suppress leakage of magnetic flux φ from the feeding coil to the receiving coil.
• The frequency of the resonant circuit consisting of the receiving coil and capacitor is the same as the frequency of the carrier wave generated from the feeding coil.

近年の携帯機器の高機能化に伴って内部の部品が加速度的に小型化の一途をたどっており、このような背景の中、受電コイルの小型化についても以下のような技術を見ることができる。   In recent years, internal components have been acceleratingly miniaturized as mobile devices have become more sophisticated. Against this background, the following technologies can also be seen for miniaturization of the receiving coil. it can.

特許文献1で述べている第1の方法としては、携帯用小型電子機器、移動体通信機器等の充電式バッテリーに対する非接触方式による電力供給装置に関するものであり、機器本体の小型化を行うために受電コイルを積層化してコイル巻数nを増やしながら厚み方向の大きさを抑えるものである。   The first method described in Patent Document 1 relates to a non-contact type power supply device for a rechargeable battery such as a portable small electronic device or a mobile communication device, and the device main body is miniaturized. The power receiving coil is laminated to suppress the size in the thickness direction while increasing the number of coil turns n.

コイル導体の内周部及び外周部を磁性体で覆い、かつ、前記コイル導体の上部及び下部を非磁性体で挟んだ開磁路構造とした積層コイル部品となっている。
ファラデーの電磁誘導の法則
φ= BS φ:磁束 B:磁束密度 S:面積
V= −ndφ/dt V:誘導起電力 n:巻き数
から、コイルの巻き数nを増やすことでより大きな誘導起電力を得ようとするものである。
The coil conductor is a laminated coil component having an open magnetic circuit structure in which the inner and outer peripheral portions of the coil conductor are covered with a magnetic material and the upper and lower portions of the coil conductor are sandwiched between nonmagnetic materials.
Faraday's Law of Electromagnetic Induction φ = BS φ: Magnetic flux B: Magnetic flux density S: Area V = −ndφ / dt V: Inducted electromotive force n: Larger induced electromotive force by increasing the number of turns n of the coil from the number of turns Is going to get.

特許文献2で述べている第2の方法によれば、
給電コイルと受電コイルのそれぞれにコの字型磁心があり、給電コイルの磁脚の断面積を受電コイルの磁脚の断面積より大きくすることで、給電コイルの磁心に戻る漏れ磁束を少なくして、磁気伝送効率を向上し、小型化するものである。
いずれも受電コイルの小型化の制約の中でワイヤレス給電の伝送効率の向上に寄与するものである。
According to the second method described in Patent Document 2,
Each of the feeding coil and the receiving coil has a U-shaped magnetic core. By making the sectional area of the magnetic leg of the feeding coil larger than the sectional area of the magnetic leg of the receiving coil, the leakage magnetic flux returning to the magnetic core of the feeding coil is reduced. Thus, the magnetic transmission efficiency is improved and the size is reduced.
All of them contribute to the improvement of the transmission efficiency of wireless power feeding within the constraints of downsizing the power receiving coil.

あるいは電源コードを巻き取る電気掃除機のような構造で、電源コードが単線であってこれをループ状にユーザーが巻いてコイルを形成することもできる。充電時にユーザーが装置に巻き取られたコード上のコイルを引き出して、送電コイルに向き合うようにコイルを何周にも巻くことも可能である。   Or it is a structure like a vacuum cleaner which winds up a power cord, and a power cord is a single line, and a user can also wind this in the shape of a loop, and can also form a coil. When charging, the user can pull out the coil on the cord wound around the device and wind the coil many times so as to face the power transmission coil.

背景技術で述べてきた受電コイルの小型化の制約の中でのワイヤレス給電の伝送効率の向上手段にも以下のような課題があった。
はじめにコイルパターンの設計に関しては、一般的に以下のような設計指標を持って行うものである。
The means for improving the transmission efficiency of wireless power feeding within the constraints of downsizing the receiving coil described in the background art also have the following problems.
First, the coil pattern design is generally performed with the following design index.

前記ファラデーの電磁誘導の法則から、部品の小型化に伴ってコイルの体積Sも小さくなる。それを補うようにコイルの巻き数nを増やすことでより大きな誘導起電力Vを得ようとするものである。コイルの巻き数nを多く取ろうとすれば、コイルのパターン長を長く、線径を細くしていくことになる。その結果、直流抵抗は大きく増大することになり、取り出せる電流は小さくなっていく。誘導起電力と取り出せる電流とのそのようなトレードオフの関係から、最適なコイルの大きさ、コイルの線径、巻き数などを決めていくことになる。   From the Faraday's law of electromagnetic induction, the volume S of the coil decreases with the miniaturization of parts. A larger induced electromotive force V is obtained by increasing the number of turns n of the coil so as to compensate for this. If it is attempted to increase the number of turns n of the coil, the coil pattern length is increased and the wire diameter is decreased. As a result, the direct current resistance increases greatly, and the current that can be extracted decreases. From such a trade-off relationship between the induced electromotive force and the current that can be extracted, the optimum coil size, coil wire diameter, number of turns, and the like are determined.

このようなことを念頭に特許文献1で述べている第1の方法を考えてみる。
受電コイルが捕らえる磁束の量は、コイルの直径を半分としたときに面積Sは1/4となるので、コイルの直径が1のときと同じ起電力を得るには巻き数nを4倍とする必要がある。さらにコイルの直径が1/10であるならば、巻き数nは100倍必要になる。巻き数nが必要な分、体積が必要になることになる。
With this in mind, consider the first method described in Patent Document 1.
The amount of magnetic flux captured by the power receiving coil is ¼ when the coil diameter is halved. Therefore, in order to obtain the same electromotive force as when the coil diameter is 1, the number of turns n should be quadrupled. There is a need to. Further, if the coil diameter is 1/10, the number of turns n is required to be 100 times. The volume is required for the number n of windings required.

そこに加えてコイルの線径が細くなることで、直流抵抗が大きくなり、取り出せる電流が小さくなるなどのデメリットが生じてくる。
それらの課題の解決のために積層印刷法や磁性体の使用、極細パターンを使用したり、抵抗率を下げるために銀ペーストを使用するなどして、相当のコストがかかる問題が新たに発生する。
In addition, since the coil wire diameter is reduced, there are disadvantages such as increased DC resistance and reduced current that can be extracted.
In order to solve these problems, there are new problems that require considerable costs, such as the use of multilayer printing, the use of magnetic materials, the use of ultra-fine patterns, and the use of silver paste to reduce resistivity. .

特許文献2で述べている第2の方法によれば、磁束漏れを抑えるべく、給電コイルと、受電コイルの双方に磁性体を設けるものであるので、相当の磁性体の総量を必要とするものであり材料費がかさむ。
大きな磁性体を使用すれば、携帯する装置の場合に落下衝撃に耐えうる構造や補助部材の用意など、さらにそれらの材料費も投入する必要がある。
According to the second method described in Patent Document 2, a magnetic material is provided in both the power feeding coil and the power receiving coil in order to suppress magnetic flux leakage, and therefore requires a considerable amount of the magnetic material. And material costs are high.
If a large magnetic material is used, it is necessary to invest the material costs such as the construction of a structure that can withstand a drop impact and the provision of auxiliary members in the case of a portable device.

特許文献3で述べている第3の方法は、ポリミイドフィルム基材上に渦巻状にコイルパターンを形成して、パターンの端のコンタクト部の形成に関するものであるが、コイルパターンの周回面積はフィルム基材の面積より大きくはできないので、小さな面積でも特許文献1と同様により大きな起電力を得るためにコイルパターンの線径を小さくしたり、その抵抗値を下げるための対策などの相当のコストがかかる問題が発生するものである。   The third method described in Patent Document 3 relates to the formation of a spiral coil pattern on a polyimide film substrate and the formation of a contact portion at the end of the pattern. Since it cannot be larger than the area of the film substrate, it is possible to reduce the wire diameter of the coil pattern in order to obtain a larger electromotive force even in a small area, or to take measures to reduce its resistance value. A costly problem arises.

あるいは電源コードを巻き取る電気掃除機のような構造で、電源コードが単線であってこれをループ状にユーザーが巻いてコイルを形成することもできる。この場合、ユーザーが充電時にコイルを巻き上げる枠組みが必要だったり、収納時に装置にコードを巻き取るリール状の構造などが必要になり、コストのかかるものになる。   Or it is a structure like a vacuum cleaner which winds up a power cord, and a power cord is a single line, and a user can also wind this in the shape of a loop, and can also form a coil. In this case, a framework for winding the coil during charging by the user is required, and a reel-like structure for winding the cord around the device during storage is required, which is costly.

特開平11−3829号公報JP 11-3829 A 特開2002−199598号公報JP 2002-199598 A 特開平05−226141号公報JP 05-226141 A

上記の従来技術では、受電コイルが実装できないほどに本体が小さい場合に至っては効率の良いワイヤレス給電の伝送は、到底解決することのできない課題となっていた。   In the above prior art, efficient wireless power transmission has been an issue that cannot be solved at all when the main body is so small that the power receiving coil cannot be mounted.

本発明は、ワイヤレス給電装置における受電コイルに関するもので、未使用時には可撓性の絶縁部材を基材としているので、折り畳み、巻き込みなどしてコイルのサイズを小さく収納することができ、充電使用時には、ループ状にコイルのサイズを大きく開くことができる低コストかつ伝送効率の高いフレキシブルコイルの発明に関するものである。   The present invention relates to a power receiving coil in a wireless power feeding apparatus, and since a flexible insulating member is used as a base material when not in use, the coil can be stored in a small size by folding, winding, etc. The present invention relates to a low-cost and high-transmission-efficient flexible coil that can greatly open a coil in a loop shape.

本発明における受電コイルは、可撓性の絶縁部材を基材としているので、折り畳み、巻き込みなど収納に適した変形が可能であるので、携帯機器への収納に有利である。
コード状のコイルのように引き回しの煩わしさがなく、切り込みを押し広げるだけで良いので取り回しが容易である。
Since the power receiving coil according to the present invention uses a flexible insulating member as a base material, the power receiving coil can be deformed suitable for storage such as folding and winding, which is advantageous for storage in a portable device.
There is no troublesome routing as in the case of the cord-shaped coil, and the routing is easy because it is only necessary to spread the cut.

磁性材料など高価な部材も不要であり、汎用的なフレキシブル基板などの低コストの材料を使用できるため、部品コストも低減できる。フレキシブル部材の性質上、衝撃や落下などに強く、フレキシブル基板のパターン技術をもって、極細なループパターンを平面状に何周も形成できるので、体積も小さく、またコイルパターンの巻き数も増やせるので、多くの磁束を捉えることができ、高効率な磁気伝送を実現できる。   An expensive member such as a magnetic material is not required, and a low-cost material such as a general-purpose flexible substrate can be used, so that the component cost can be reduced. Due to the nature of the flexible material, it is strong against impacts and drops, etc. With the pattern technology of the flexible substrate, it is possible to form an extremely fine loop pattern on the flat surface many times, so the volume is small and the number of turns of the coil pattern can be increased. Magnetic flux can be captured, and highly efficient magnetic transmission can be realized.

本発明の一実施例を説明するフレキシブルコイルの構成図である。It is a block diagram of the flexible coil explaining one Example of this invention. 図1のコイルパターン13を回路記号で説明する図である。It is a figure explaining the coil pattern 13 of FIG. 1 with a circuit symbol. ワイヤレス給電回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a wireless electric power feeding circuit. 本発明の一実施例であるフレキシブルコイルを切り込みより押し広げた図である。It is the figure which expanded the flexible coil which is one Example of this invention from the notch | incision. 図4のフレキシブルコイルを給電コイルに向き合わせてセットしたことを説明する図である。It is a figure explaining having set the flexible coil of FIG. 4 facing the feeding coil. 本発明の一実施例を説明するフレキシブルコイルとコネクタの接続に関する図である。It is a figure regarding the connection of the flexible coil and connector explaining one Example of this invention. 本発明の第一の変形例であるフレキシブルコイルの収納時の構成を説明する図。である。The figure explaining the structure at the time of accommodation of the flexible coil which is the 1st modification of this invention. It is. 本発明の第一の変形例であるフレキシブルコイルを渦巻状に巻き込んだ状態を説明する図である。It is a figure explaining the state which wound the flexible coil which is the 1st modification of this invention in the shape of a spiral. 本発明の第一の変形例であるフレキシブルコイルの給電時の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure at the time of the electric power feeding of the flexible coil which is a 1st modification of this invention. 本発明の第二の変形例であるフレキシブルコイルの収納時の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure at the time of accommodation of the flexible coil which is the 2nd modification of this invention. 本発明の第二の変形例であるフレキシブルコイルの給電時の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure at the time of the electric power feeding of the flexible coil which is the 2nd modification of this invention. 本発明の第三の変形例であるフレキシブルコイルの収納時の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure at the time of accommodation of the flexible coil which is the 3rd modification of this invention. 本発明の第三の変形例であるフレキシブルコイルの給電時の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure at the time of the electric power feeding of the flexible coil which is the 3rd modification of this invention.

背景技術の図3の説明にある受電装置20の受電コイル21を図1に示す本発明のフレキシブルコイル12を使用して、その実施例を説明する。
図1は本発明のフレキシブルコイル12の構造を記すものである。
An embodiment of the power receiving coil 21 of the power receiving device 20 described in FIG. 3 of the background art will be described using the flexible coil 12 of the present invention shown in FIG.
FIG. 1 shows the structure of the flexible coil 12 of the present invention.

フレキシブルコイル12は薄い平板構造の可撓性の絶縁部材を基材15としている。プリント基板等に使用されている素材と同じものを使用することにより、層間の絶縁耐圧、高周波特性、および耐熱ブレードを向上させることが出来る。絶縁体としてカバーレイと呼ばれるポリイミド膜もしくはフォトソルダーレジスト膜を用いても良い。   The flexible coil 12 uses a flexible insulating member having a thin flat plate structure as a base material 15. By using the same material as that used for a printed circuit board or the like, the dielectric strength between layers, the high frequency characteristics, and the heat resistant blade can be improved. A polyimide film called a cover lay or a photo solder resist film may be used as the insulator.

基材15上に柔軟性を有する導体である金属板による渦巻き型のコイルパターン13が基材外周始まり11Aから内側に時計回りに渦巻き状に配線されて、11Bを終端とした図2で示す受電側の回路を構成する。金属板はフレキシブルプリント基板に使用される銅箔などが使用できる。このコイルパターンは、図1では直線からなる略渦巻き型として表してあるが、パターン形状はこれに限られるものではなく、直線と曲線からなるものでも良い。要は、基材15上に一筆書き状に形成されているものである。   A spiral coil pattern 13 made of a metal plate, which is a flexible conductor, is laid on the base material 15 in a spiral shape clockwise from the outer periphery of the base material 11A to the inner side. Side circuit. The metal plate can be a copper foil used for a flexible printed circuit board. In FIG. 1, the coil pattern is represented as a substantially spiral shape composed of straight lines, but the pattern shape is not limited to this, and may be composed of straight lines and curves. In short, it is formed on the base material 15 in a single stroke.

導電性を有する金属板の材料として、銅、アルミニウム、コバルト、ニッケル、スズ、鉛、鉄などあるいはそれらの合金など、基板15を構成する絶縁材料として、ポリエチレン、ポリアミドイミド、ポリイミドなど、それらをフィルム状にしたものが使用できる。
また構成上の特質としてそれらの材料が、可撓性がある素材であることが必要である。
フレキシブルコイル12の作成方法としては、印刷配線による手法が一般的に考えられる。
As materials for conductive metal plates, copper, aluminum, cobalt, nickel, tin, lead, iron, etc. or their alloys, etc. As insulating materials constituting the substrate 15, polyethylene, polyamideimide, polyimide, etc. as films Can be used.
In addition, as a structural characteristic, it is necessary that these materials are flexible materials.
As a method of creating the flexible coil 12, a method using printed wiring is generally considered.

ひとつは、エッチング工程などのように絶縁材料と導電材料を一体化して貼り合わせ、シルク印刷などで残すべき部分を溶解液から保護するためのレジストパターンを形成したり、より細密なパターン形成する方法として、写真技術を応用して、感光性の樹脂の必要部分だけを露光して硬化させ、未露光の部分を取り除くなど、配線部分以外の不要な感光膜と導電膜をエッチング溶液で溶解除去するなどする方法がある。   One is a method of forming a resist pattern to protect the portion that should be left by the silk printing etc. from the solution, or forming a finer pattern, such as an etching process, by integrating and bonding the insulating material and the conductive material. Applying photographic technology, exposing and curing only the necessary part of the photosensitive resin, removing the unexposed part, etc., dissolving and removing unnecessary photosensitive film and conductive film other than the wiring part with etching solution There is a method to do.

もうひとつは、無電解メッキ、電気メッキなどのようにパターンを形成する部分以外をマスクし、これを金属塩と還元剤の混合水溶液に浸し、パターンにあたる金属を還元析出して形成する方法などもある。   The other is a method of masking the part other than the part where the pattern is to be formed, such as electroless plating, electroplating, etc., and immersing this in a mixed aqueous solution of a metal salt and a reducing agent to reduce and deposit the metal corresponding to the pattern. is there.

フレキシブルコイル12の両端をそれぞれA端、B端と命名して、A端側にコイルパターンの終点である11A,11B端を引き出すようにする。
コイルパターン13の内側にこのパターンに囲まれるように、基材15の表裏を切り裂く1本の切り込み14がある。
Both ends of the flexible coil 12 are designated as an A end and a B end, respectively, and the end points 11A and 11B as the end points of the coil pattern are drawn out to the A end side.
Inside the coil pattern 13, there is one notch 14 that cuts the front and back of the base material 15 so as to be surrounded by this pattern.

充電機能を使用するときは、収納されたフレキシブルコイル12を1方向に引き伸ばした後、図4に示されるようなフレキシブルコイル12の切り込み14を中心に押し広げて使用する。図5は、フレキシブルコイル12の切り込み14を中心に押し広げた中心付近に給電コイル11を向き合うように配置したものである。   When the charging function is used, the accommodated flexible coil 12 is stretched in one direction, and then is used by pushing the flexible coil 12 as shown in FIG. In FIG. 5, the feeding coil 11 is disposed so as to face the vicinity of the center of the flexible coil 12 that is spread around the notch 14.

給電コイル11から発する多くの磁束は、フレキシブルコイル12の開いた切り込み14の中を通ることになり、押し開いた面積の広さだけの磁束によって、フレキシブルコイル12には多くの誘導起電力が発生する。   A large amount of magnetic flux generated from the feeding coil 11 passes through the open cut 14 of the flexible coil 12, and a large amount of induced electromotive force is generated in the flexible coil 12 by the magnetic flux of the wide area of the pushed-open area. To do.

フレキシブルコイル12を押し広げた状態は、受電コイル21の磁束を受ける面積Sを大きくするものであり、伝送効率の向上を図ったものと同等の効果を生む。さらにファラデーの法則によって、フレキシブルコイル12上に周回されたコイルの巻き数nに比例した誘導起電力Vを生み出す効果も持ち合わせている。双方の相乗効果を持って高い伝送効率を期待することができる。   The state in which the flexible coil 12 is expanded widens the area S that receives the magnetic flux of the power receiving coil 21, and produces the same effect as that obtained by improving the transmission efficiency. Furthermore, the Faraday's law has an effect of generating an induced electromotive force V proportional to the number of turns n of the coil circulated on the flexible coil 12. High transmission efficiency can be expected with the synergistic effect of both.

図6に図3の受電側の回路のコネクタ27とフレキシブルコイル12との接続に関する説明をする。後に説明する受電側本体41もしくは42、43は、受電側の回路の図3の22〜25を含んでいて、コネクタ26をコイルパターンの端部である11A,11Bにコネクタ27を介して接続される。よってフレキシブルコイルのA端は本体側に支持固定されるものである。   FIG. 6 explains the connection between the connector 27 and the flexible coil 12 of the circuit on the power receiving side in FIG. 3. The power receiving side main body 41 or 42, 43, which will be described later, includes the circuits 22 to 25 in FIG. 3 of the circuit on the power receiving side, and the connector 26 is connected to the end portions 11A, 11B of the coil pattern via the connector 27. The Therefore, the A end of the flexible coil is supported and fixed to the main body side.

充電機能を使用しないときは、フレキシブルコイル12が小さく装置に収まることが望ましい。以下に、フレキシブルコイル12を受電コイル21として使用する実施形態について説明する。   When the charging function is not used, it is desirable that the flexible coil 12 be small and fit in the apparatus. Below, embodiment using the flexible coil 12 as the receiving coil 21 is described.

まず、本発明における第一の変形例について説明する。図7のように受電側の回路の図3の22〜25を含む受電側本体41の脇の収納スペース41Aにフレキシブルコイル12をやはり巻き取って収納するような構造にもできる。 フレキシブルコイル12は可撓性をもった薄い平板構造であるので、図8のように小さく巻き取ることができる。図8ではA端にコイルの11A,11B端があるので、B端を中心にA端を外周として巻き取る様子を示している。そのようにすればA端の11A,11B端を受電側本体に配線接続しやすいように引き回すことができる。   First, the 1st modification in this invention is demonstrated. As shown in FIG. 7, the flexible coil 12 can also be wound and stored in the storage space 41 </ b> A on the side of the power receiving side main body 41 including the circuits 22 to 25 of FIG. 3 on the power receiving side. Since the flexible coil 12 has a thin flat plate structure with flexibility, it can be wound up small as shown in FIG. In FIG. 8, since there are 11A and 11B ends of the coil at the A end, a state where the A end is wound around the B end as an outer periphery is shown. By doing so, the ends 11A and 11B of the A end can be routed so as to be easily connected to the power receiving side body.

図9は第一の変形例にて給電時の実施形態を説明している。
給電側本体50は図3の給電コイル11および給電装置の回路10を含んでいるものである。
FIG. 9 illustrates an embodiment during power feeding in a first modification.
The power supply side main body 50 includes the power supply coil 11 and the circuit 10 of the power supply apparatus shown in FIG.

収納スペース41Aに収納されるフレキシブルコイル12を引き出してフレキシブルコイル12を切り込み14を中心に押し広げて、給電側本体50の給電コイル11に向き合うようにすれば、フレキシブルコイル12は大きな面積で給電コイル11の発する磁束を大きく取れることから、大きな起電力を得ることができる。
あるいは第二の変形例として図10のようにフレキシブルコイル12をジャバラ上に折り畳んで、本体43の一部に収納するなどしても良い。
If the flexible coil 12 accommodated in the storage space 41A is pulled out and the flexible coil 12 is cut and spread around the cut 14 so as to face the power supply coil 11 of the power supply side main body 50, the flexible coil 12 has a large area. Since the magnetic flux generated by 11 can be made large, a large electromotive force can be obtained.
Alternatively, as a second modification, the flexible coil 12 may be folded on a bellows and housed in a part of the main body 43 as shown in FIG.

図11は第二の変形例にて給電時の実施形態を説明している。
収納時は受電側本体43にジャバラ上に折りたたまれたフレキブルコイル12を引き出してやはり、フレキシブルコイル12を切り込み14を中心に押し広げて、給電側本体50の給電コイル11に向き合うようにして、給電を行うものである。
FIG. 11 illustrates an embodiment during power feeding in a second modification.
At the time of storage, the flexible coil 12 folded on the bellows is pulled out to the power receiving side main body 43, and the flexible coil 12 is expanded by centering on the cut 14 so as to face the power feeding coil 11 of the power feeding side main body 50. Power is supplied.

またあるいは、第三の変形例として図12のようにフレキシブルコイル12の中心に受電側本体42を配置しても良い。この場合、フレキシブルコイル12は図3の22〜25を含む受電側本体42の周りに巻きつけるような収納が可能になる。フレキシブルコイル12を収納スペースに収める手間がないので取り出し、収納が楽に行える。受電側本体42の周囲が比較的大きく取れるようなときはフレキシブルコイル12を押し開いたときの面積が大きく取れる有効な実施形態になる。   Alternatively, as a third modification, the power receiving side main body 42 may be arranged at the center of the flexible coil 12 as shown in FIG. In this case, the flexible coil 12 can be housed so as to be wound around the power receiving side main body 42 including 22 to 25 in FIG. The flexible coil 12 can be taken out and stored easily because there is no need to store the flexible coil 12 in the storage space. When the periphery of the power receiving side main body 42 is relatively large, an effective embodiment can be obtained in which a large area can be obtained when the flexible coil 12 is pushed open.

図13の第三の変形例においては、受電側本体42に巻いて収納されたフレキシブルコイル12をやはり切り込み14を中心に押し広げて、給電側本体50の給電コイル11に向き合うようにすれば、フレキシブルコイル12は大きな面積で給電コイル11の発する磁束を大きく取れることから、大きな起電力を得ることができる。受電側本体42の周囲が比較的大きく取れるようなときはフレキシブルコイル12を押し開いたときの面積が大きく取れる有効な実施形態になる。   In the third modification of FIG. 13, if the flexible coil 12 wound around the power receiving side main body 42 is also spread out around the notch 14 so as to face the power feeding coil 11 of the power feeding side main body 50, Since the flexible coil 12 can take a large magnetic flux generated by the feeding coil 11 with a large area, a large electromotive force can be obtained. When the periphery of the power receiving side main body 42 is relatively large, an effective embodiment can be obtained in which a large area can be obtained when the flexible coil 12 is pushed open.

第三の変形例にて直径1cmの本体にフレキシブルコイルの周回長が10cm、コイルパターンが3回のフレキシブルコイルを作成すると、収納時は装置本体42の周囲に 5/π = 約1.6回 巻いて収納できる。
これを充電時に開いて周回面積は25π(半径5cm)、3周なので75π相当の磁束を得られる。
In the third modification, when a flexible coil having a flexible coil having a circumference of 10 cm and a coil pattern of 3 is formed on a main body having a diameter of 1 cm, 5 / π = about 1.6 times around the device main body 42 when stored. Can be wound and stored.
This is opened at the time of charging, and the orbital area is 25π (radius 5 cm), and since it is 3 turns, magnetic flux equivalent to 75π can be obtained.

本発明のコイルではなく装置内に直径1cmのコイルに置き換えたときには、1周当たり0.25πなので同じ磁束を得るには300ターン相当の体積が必要であり、本発明による電力伝送の効率の良さが理解できる。   When replaced with a coil having a diameter of 1 cm in the apparatus instead of the coil according to the present invention, a volume equivalent to 300 turns is necessary to obtain the same magnetic flux because it is 0.25π per round, and the power transmission efficiency according to the present invention is good. Can understand.

10 給電装置
11 給電コイル
12 フレキシブルコイル
13 コイルパターン
11A、11B コイル13の片端
14 切り込み
15 基材
17 ドライバー
18 発振回路
20 受電装置
21 受電コイル
22 共振コンデンサ
23 整流回路
24 平滑コンデンサ
25 負荷
26 コネクタケーシング
27 コネクタ
31 給電コイル11と受電コイル21の中心軸
41、42、43 受電側本体
41A 収納スペース
50 給電側本体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Feeding device 11 Feeding coil 12 Flexible coil 13 Coil pattern 11A, 11B One end 14 of coil 13 Notch 15 Base material 17 Driver 18 Oscillation circuit 20 Power receiving device 21 Power receiving coil 22 Resonance capacitor 23 Rectification circuit 24 Smoothing capacitor 25 Load 26 Connector casing 27 Connector 31 Central axes 41, 42, 43 of the power feeding coil 11 and the power receiving coil 21 Power receiving side main body 41A Storage space 50 Power feeding side main body

Claims (4)

可撓性の絶縁基材の中央部分に設けられた切込みと、この切込みを囲むように前記絶縁基材上に設けられた略渦巻き状のコイルパターンとからなり、
前記切込みを押し広げることで前記コイルパターンの周回面積を広げることを特徴とするフレキシブルコイル。
It consists of a notch provided in the central portion of the flexible insulating base material, and a substantially spiral coil pattern provided on the insulating base material so as to surround the notch,
A flexible coil characterized in that a circumferential area of the coil pattern is expanded by expanding the cut.
前記フレキシブルコイルは、収納時に渦巻き状に丸めた形状であることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブルコイル。   The flexible coil according to claim 1, wherein the flexible coil has a spiral shape when housed. 前記フレキシブルコイルは、収納時に蛇腹状に折り畳んだ形状であることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブルコイル。   The flexible coil according to claim 1, wherein the flexible coil is folded in a bellows shape when stored. 請求項1から3のうちいずれか1項に記載のフレキシブルコイルを用いたことを特徴とするワイヤレス受電装置。

A wireless power receiving apparatus using the flexible coil according to any one of claims 1 to 3.

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