(57)【要約】【課題】製造工程を簡略化でき、且つ安定して電力を伝送することが可能な非接触電力伝送装置を提供することである。【解決手段】本発明にかかる非接触電力伝送装置１は、ボビン１０とコイル２５と軟磁性体板２６とを有する。ボビン１０は、巻芯部１１と、当該巻芯部１１の巻回軸と平行な方向の両端部に設けられた一対のフランジ部１２、１３と、を備える。コイル２５は、ボビン１０の巻芯部１１の外周に巻回されている。軟磁性体板２６は、一対のフランジ部１２、１３のうちの一方のフランジ部１２の外側の面に形成された凹部１４に配置されている。【選択図】図２
2015233357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻芯部と、当該巻芯部の巻回軸と平行な方向の両端部に設けられた一対のフランジ部と、を備えるボビンと、
前記巻芯部の外周に巻回されたコイルと、
前記一対のフランジ部のうちの一方のフランジ部の前記巻回軸と平行な方向における外側の面に形成された凹部に配置された軟磁性体板と、を有する、
非接触電力伝送装置。
【請求項２】
前記フランジ部に形成された前記凹部に複数の軟磁性体板が配置されている、請求項１に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項３】
前記軟磁性体板は、弾性接着剤を用いて前記凹部に取り付けられている、請求項１または２に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項４】
前記軟磁性体板は、前記ボビンを平面視した際に前記コイルと重畳する位置に配置されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項５】
前記ボビンは、前記巻回軸と垂直な平板状である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項６】
前記コイルが受電ユニットのコイルである場合、前記軟磁性体板は、送電ユニットが配置されている側と反対側のフランジ部に配置されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項７】
前記コイルが送電ユニットのコイルである場合、前記軟磁性体板は、受電ユニットが配置されている側と反対側のフランジ部に配置されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項８】
前記ボビンを平面視した際、前記ボビンの形状は円形状であり、
前記フランジ部の前記凹部には、略扇状の軟磁性体板が複数配置されている、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項９】
前記ボビンを平面視した際、前記ボビンの形状は矩形状であり、
前記フランジ部の前記凹部には、矩形状の軟磁性体板が複数配置されている、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非接触電力伝送装置に関し、特に電磁誘導を利用して電力を伝送する非接触電力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触で電力を伝送する技術の１つに、電磁誘導を利用して電力を伝送する非接触電力伝送装置がある。この非接触電力伝送装置では、送電側のコイルと受電側のコイルとを近接させて配置し、送電側のコイルに電流を流すことで発生する磁束を用いて、受電側のコイルに起電力を発生させて電力を伝送している。
【０００３】
電磁誘導を利用した非接触電力伝送装置では、送電側のコイルで発生した磁束が漏れて他のデバイスに悪影響を及ぼす場合がある。特許文献１に開示されている非接触電力伝送装置では、互いに対向するコイルの外側に軟磁性体シートを配置することで、漏れた磁束が他のデバイスに悪影響を及ぼすことを抑制している。また、特許文献１に開示されている非接触電力伝送装置では、軟磁性体シートをラミネートフィルムでラミネートし、更にコイルをラミネートフィルムでラミネートすることで、軟磁性体シートおよびコイルの実装性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４１９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術のように、コイルや軟磁性体シートをラミネートフィルムでラミネートする場合はラミネート工程が必要となり、製造工程が煩雑になるという問題がある。また、非接触電力伝送装置では、コイルおよび軟磁性体シートの相対的な位置関係が変動すると、電力伝送の効率やインピーダンスが変動し、安定して電力を伝送することができないという問題がある。
【０００６】
上記課題に鑑み本発明の目的は、製造工程を簡略化でき、且つ安定して電力を伝送することが可能な非接触電力伝送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる非接触電力伝送装置は、巻芯部と、当該巻芯部の巻回軸と平行な方向の両端部に設けられた一対のフランジ部と、を備えるボビンと、前記巻芯部の外周に巻回されたコイルと、前記一対のフランジ部のうちの一方のフランジ部の前記巻回軸と平行な方向における外側の面に形成された凹部に配置された軟磁性体板と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、製造工程を簡略化でき、且つ安定して電力を伝送することが可能な非接触電力伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかる非接触電力伝送装置の一例を示す上面図である。
【図２】図１に示した非接触電力伝送装置の切断線ＩＩ−ＩＩにおける断面図である。
【図３】実施の形態１にかかる非接触電力伝送装置が備えるボビンを示す上面図である。
【図４】図３に示したボビンの切断線ＩＶ−ＩＶにおける断面図である。
【図５】送電ユニットを備える電力供給装置と受電ユニットを備える電子機器とを示す断面図である。
【図６】実施の形態２にかかる非接触電力伝送装置の一例を示す上面図である。
【図７】図６に示した非接触電力伝送装置の切断線ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面図である。
【図８】実施の形態２にかかる非接触電力伝送装置が備えるボビンを示す上面図である。
【図９】図８に示したボビンの切断線ＩＸ−ＩＸにおける断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態１にかかる非接触電力伝送装置１の一例を示す上面図である。図２は、図１に示した非接触電力伝送装置１の切断線ＩＩ−ＩＩにおける断面図である。図３は、本実施の形態にかかる非接触電力伝送装置１が備えるボビン１０を示す上面図である。図４は、図３に示したボビン１０の切断線ＩＶ−ＩＶにおける断面図である。
【００１１】
図３、図４に示すように、ボビン１０は、巻芯部１１と、当該巻芯部１１の巻回軸２０と平行な方向の両端部２１、２２（図４参照）に設けられた一対のフランジ部１２、１３と、を備える。巻芯部１１は、中心部に空洞１５が形成された円筒形状である。なお、図３、図４では、巻芯部１１が空洞１５を備える例を示したが、巻芯部１１は空洞１５を備えていなくてもよい。換言すると、巻芯部１１は円柱形状であってもよい。
【００１２】
フランジ部１２は、巻芯部１１の端部２１から、巻回軸２０と垂直な方向の外側に向かって伸びるように形成されている。フランジ部１３は、巻芯部１１の端部２２から、巻回軸２０と垂直な方向の外側に向かって伸びるように形成されている。フランジ部１２とフランジ部１３との間には、コイル２５を配置するための空隙１６が設けられている。換言すると、フランジ部１２およびフランジ部１３は、空隙１６を介して互いに対向するように配置されている。ボビン１０の形状は巻回軸２０と垂直な平板状である。このように、ボビン１０の形状を平板状とすることで、非接触電力伝送装置１の小型化および薄型化を実現することができる。
【００１３】
フランジ部１２の巻回軸２０と平行な方向における外側の面には、凹部１４が形成されている。図３に示す例では、凹部１４は、フランジ部１２の外側の面において連続的に形成されている。なお、図３に示した構成は一例であり、例えば、複数の軟磁性体板２６（図１参照）と対応する位置に複数の凹部を形成するようにしてもよい。また、フランジ部１２、１３の外周の一部には、切り欠き部１７、１８が形成されている。例えば、ボビン１０は、樹脂材料等の絶縁材料（つまり、磁束が透過する材料）を用いて形成することができる。
【００１４】
図１、図２に示すように、ボビン１０の空隙１６には、コイル２５が配置されている。換言すると、ボビン１０の巻芯部１１の外周にはコイル２５が巻回されている。このとき、コイル２５はフランジ部１２及びフランジ部１３と当接するので、コイル２５を安定的に配置することができる。例えば、コイル２５には、通常の導線（丸線、平角線など）やリッツ線などを用いることができる。なお、コイル２５に高周波の電流を流す場合は、電力伝送効率を考慮してリッツ線を用いることが好ましい。
【００１５】
また、フランジ部１２の外側の面に形成された凹部１４には、複数の軟磁性体板２６が配置されている。なお、図１では、６枚の軟磁性体板２６を配置した場合を示したが、軟磁性体板２６の枚数はこれ以外であってもよい。図１に示すように、本実施の形態では、ボビン１０を平面視した際の形状が円形状であるため、各々の軟磁性体板２６の形状を略扇状としている。軟磁性体板２６は、ボビン１０を平面視した際にコイル２５と重畳する位置に配置する必要がある。よって、各々の軟磁性体板２６を略扇状とすることで、ボビン１０を平面視した際にコイル２５と軟磁性体板２６とが重畳する領域を増やすことができる。また、磁束の漏洩を抑制するために、各々の軟磁性体板２６の間の隙間は、可能な限り小さくすることが好ましい。
【００１６】
軟磁性体板２６は、比透磁率の大きな材料を用いて構成することができる。具体的には、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト等のフェライト材料、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト等を用いることができる。軟磁性体板２６は、接着剤、両面テープなどの粘着部材を用いてフランジ部１２の凹部１４に取り付けることができる。例えば、粘着部材としてシリコーン等の弾性接着剤を用いることで、凹部１４に取り付けられている軟磁性体板２６に作用する衝撃を緩和することができる。
【００１７】
特に、フェライト材料は金属材料等と比べて脆弱であるため、衝撃に弱いという性質がある。よって、フェライト材料を用いて軟磁性体板２６を構成した場合は、弾性接着剤を用いて軟磁性体板２６を凹部１４に固定することで、軟磁性体板２６に作用する応力を弾性接着剤で吸収することができ、軟磁性体板２６が破損することを抑制することができる。
【００１８】
また、本実施の形態では、図２に示したように、フランジ部１２の上面と軟磁性体板２６の上面とが略同一面となるような深さの凹部１４を形成することが好ましい。このような構成とすることで、軟磁性体板２６をフランジ部１２の凹部１４に埋め込むことができ、非接触電力伝送装置１を薄くすることができる。なお、図２に示した構成は一例であり、本実施の形態では、軟磁性体板２６をフランジ部１２に安定的に固定できるのであれば、凹部１４の深さは図２に示す構成に限定されることはない。例えば、凹部１４の深さを図２に示す場合よりも浅くしてもよい。
【００１９】
図５は、送電ユニット３２を備える電力供給装置３１、及び受電ユニット３４を備える電子機器３３を示す断面図である。送電ユニット３２および受電ユニット３４は、図１、図２に示した非接触電力伝送装置１を用いて構成することができる。電子機器３３は、例えば、携帯電話や携帯型音楽プレーヤ等の携帯機器、電動歯ブラシ、電動髭剃り等である。
【００２０】
図５に示すように、送電ユニット３２から受電ユニット３４に電力を伝送する際は、送電ユニット３２と受電ユニット３４とが近接して対向するように配置する。そして、送電ユニット３２のコイル２５に交流電流を流して磁束を発生させ、この発生した磁束による電磁誘導によって受電ユニット３４のコイル２５’に起電力を発生させる。このような作用により、送電ユニット３２から受電ユニット３４に電力を伝送することができる。
【００２１】
送電ユニット３２のフランジ部１２（つまり、受電ユニット３４が配置されている側と反対側のフランジ部１２）には、軟磁性体板２６が配置されている。また、受電ユニット３４のフランジ部１２’（つまり、送電ユニット３２が配置されている側と反対側のフランジ部１２’）には、軟磁性体板２６’が配置されている。このように送電ユニット３２および受電ユニット３４に軟磁性体板２６、２６’を設けることで、電力電送効率を向上させることができる。また、送電ユニット３２から受電ユニット３４に電力を伝送する際に発生する磁束が、外部に漏洩することを抑制することができる。
【００２２】
背景技術で説明したように、特許文献１に開示されている非接触電力伝送装置では、軟磁性体シートをラミネートフィルムでラミネートし、更にコイルをラミネートフィルムでラミネートすることで、軟磁性体シートおよびコイルの実装性を向上させていた。
【００２３】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術のように、コイルや軟磁性体シートをラミネートフィルムでラミネートする場合はラミネート工程が必要となり、製造工程が煩雑になるという問題があった。また、非接触電力伝送装置では、例えば伝送する電力に応じてコイルの径や巻き数を調整する必要がある。しかしながら、コイルをラミネートフィルムでラミネートする場合は、巻回されたコイルの形状が予め規定されるため、設計の自由度が制限される。更に、非接触電力伝送装置では、コイルおよび軟磁性体シートの相対的な位置関係が変動すると、電力伝送の効率やインピーダンスが変動し、安定して電力を伝送することができないという問題があった。
【００２４】
そこで、本実施の形態にかかる非接触電力伝送装置１では、巻芯部１１とフランジ部１２、１３とを備えるボビン１０にコイル２５を巻回している（図１、図２参照）。これにより、コイルをラミネートする工程を省略することができる。また、ボビン１０に巻回するコイル２５の量を自由に変更することができるので、設計の自由度を向上させることができる。また、ラミネートフィルムの代わりに自己融着用のコーティングが施されたコイルが使用される場合もあったが、本実施の形態のようにボビン１０にコイル２５を巻回することで、自己融着用のコーティングが施された高価なコイルを使用する必要がなくなる。
【００２５】
更に、ボビン１０を使用することで、軟磁性体板やコイルの仕様に対して汎用性が高まる。また、ボビン１０は絶縁材料で構成されているので、コイル２５と軟磁性体板２６との間の絶縁性を確保することができる。また、ボビン１０の寸法をそのまま非接触電力伝送装置１の寸法とすることができる。
【００２６】
本実施の形態にかかる非接触電力伝送装置１では、フランジ部１２の外側の面に形成された凹部１４に軟磁性体板２６を配置している（図１、図２参照）。よって、コイル２５および軟磁性体板２６の相対的な位置関係の変動を抑制することができるので、電力伝送の効率やインピーダンスの変動を抑えることができ、安定して電力を伝送することができる。
【００２７】
また、非接触電力伝送装置を薄くするためには、軟磁性体板を薄くする必要があるが、軟磁性体板の面積が大きい場合、軟磁性体板を薄くすると軟磁性体板に反りが発生するという問題があった。特に、軟磁性体板にフェライトを用いた場合は、反りの発生が顕著であった。このため、反りの発生を抑えた軟磁性体板を形成するためには、厚く成形したフェライトを研磨して薄く加工する必要があった。
【００２８】
これに対して本実施の形態にかかる非接触電力伝送装置１では、フランジ部１２の凹部１４に配置する軟磁性体板２６を複数に分割している。よって、各々の軟磁性体板の面積を小さくすることができるので、軟磁性体板を薄くすることによって軟磁性体板に反りが発生することを抑制することができる。したがって、研磨加工が不要となる。また、軟磁性体板の面積が大きい場合は成形時に使用するプレス機も大型（例えば、５００ｔプレス機）になるが、軟磁性体板を複数に分割することで各々の軟磁性体板の面積を小さくすることができ、小型のプレス機（例えば、６０ｔプレス機）を用いて成形することができる。
【００２９】
また、仮に軟磁性体板に反りが発生した場合であっても、本実施の形態にかかる非接触電力伝送装置１では、フランジ部１２の凹部１４に軟磁性体板２６を配置しているので、軟磁性体２６をフランジ部１２に安定的に固定することができる。なお、図５では、送電ユニット３２および受電ユニット３４の両方に本実施の形態にかかる非接触電力伝送装置を用いた場合を示しているが、これらのうちのいずれか一方を公知の非接触電力伝送装置に置き換えても良い。
【００３０】
以上で説明したように、本実施の形態にかかる発明により、製造工程を簡略化でき、且つ安定して電力を伝送することが可能な非接触電力伝送装置を提供することができる。
【００３１】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図６は、本実施の形態にかかる非接触電力伝送装置２の一例を示す上面図である。図７は、図６に示した非接触電力伝送装置２の切断線ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面図である。図８は、本実施の形態にかかる非接触電力伝送装置２が備えるボビン４０を示す上面図である。図９は、図８に示したボビン４０の切断線ＩＸ−ＩＸにおける断面図である。実施の形態１ではボビンを平面視した際の形状が円形状である場合について説明したが、本実施の形態ではボビンを平面視した際の形状が矩形状である場合について説明する。なお、実施の形態１で説明した非接触電力伝送装置１と同様の部分については、適宜、説明を省略する。
【００３２】
図８、図９に示すように、ボビン４０は、巻芯部４１と、当該巻芯部４１の巻回軸５０と平行な方向の両端部５１、５２（図９参照）に設けられた一対のフランジ部４２、４３と、を備える。巻芯部４１は、中心部に空洞４５が形成された形状である。なお、図８、図９では、巻芯部４１が空洞４５を備える例を示したが、巻芯部４１は空洞４５を備えていなくてもよい。
【００３３】
フランジ部４２は、巻芯部４１の端部５１から、巻回軸５０と垂直な方向の外側に向かって伸びるように形成されている。フランジ部４３は、巻芯部４１の端部５２から、巻回軸５０と垂直な方向の外側に向かって伸びるように形成されている。フランジ部４２とフランジ部４３との間には、コイル５５を配置するための空隙４６が設けられている。換言すると、フランジ部４２およびフランジ部４３は、空隙４６を介して互いに対向するように配置されている。ボビン４０の形状は巻回軸５０と垂直な平板状である。このように、ボビン４０の形状を平板状とすることで、非接触電力伝送装置２の小型化および薄型化を実現することができる。
【００３４】
フランジ部４２の巻回軸５０と平行な方向における外側の面には、凹部４４が形成されている。図８に示す例では、凹部４４は、フランジ部４２の外側の面において連続的に形成されている。なお、図８に示した構成は一例であり、例えば、複数の軟磁性体板５６（図６参照）と対応する位置に複数の凹部を形成するようにしてもよい。例えば、ボビン４０は、樹脂材料等の絶縁材料（つまり、磁束が透過する材料）を用いて形成することができる。
【００３５】
図６、図７に示すように、ボビン４０の空隙４６には、コイル５５が配置されている。換言すると、ボビン４０の巻芯部４１の外周にはコイル５５が巻回されている。このとき、コイル５５はフランジ部４２及びフランジ部４３と当接するので、コイル５５を安定的に配置することができる。例えば、コイル５５には、通常の導線（丸線、平角線など）やリッツ線などを用いることができる。なお、コイル５５に高周波の電流を流す場合は、電力伝送効率を考慮してリッツ線を用いることが好ましい。
【００３６】
また、フランジ部４２の外側の面に形成された凹部４４には、複数の軟磁性体板５６が配置されている。なお、図６では、１２枚の軟磁性体板５６を配置した場合を示したが、軟磁性体板５６の枚数はこれ以外であってもよい。本実施の形態では、ボビン４０を平面視した際の形状が矩形状であるため、各々の軟磁性体板５６の形状を矩形状（図６に示す例では、正方形）にすることができる。よって、軟磁性体板５６の加工が容易になる。
【００３７】
本実施の形態においても、軟磁性体板５６は、比透磁率の大きな材料を用いて構成することができる。具体的には、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト等のフェライト材料、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト等を用いることができる。軟磁性体板５６は、接着剤、両面テープなどの粘着部材を用いてフランジ部４２の凹部４４に取り付けることができる。例えば、粘着部材としてシリコーン等の弾性接着剤を用いることで、凹部４４に取り付けられている軟磁性体板５６に作用する衝撃を緩和することができる。
【００３８】
以上で説明した本実施の形態にかかる非接触電力伝送装置２においても、実施の形態１にかかる非接触電力伝送装置１と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
１、２  非接触電力伝送装置
１０、４０  ボビン
１１、４１  巻芯部
１２、１３、４２、４３  フランジ部
１４、４４  凹部
１５、４５  空洞
１６、４６  空隙
１７、１８  切り欠き部
２０、５０  巻回軸
２１、２２、５１、５２  端部
２５、５５  コイル
２６、５６  軟磁性体板
３１  電力供給装置
３２  送電ユニット
３３  電子機器
３４  受電ユニット
【図１】
2015233357.tif 000003
【図２】
2015233357.tif 000004
【図３】
2015233357.tif 000005
【図４】
2015233357.tif 000006
【図５】
2015233357.tif 000007
【図６】
2015233357.tif 000008
【図７】
2015233357.tif 000009
【図８】
2015233357.tif 000010
【図９】
2015233357.tif 000011