(57)【要約】【課題】コイルの厚さ方向に突出した端子を挿通する穴を有し、高剛性で形状や板厚が自在な穴明き防磁シートの提供。【解決手段】磁性粉体がバインダーとともにプレス成形されてなる防磁シートであって、該シートの中央部に、該シートと接合するコイルの厚み方向に突出した端子を挿通する穴が設けられたことを特徴とする穴明き防磁シート。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粉体がバインダーとともにプレス成形されてなる防磁シートであって、
該シートの中央部に、該シートと接合するコイルの厚み方向に突出した端子を挿通する穴が設けられたことを特徴とする穴明き防磁シート。
【請求項２】
前記磁性材料は、Ｍｎ−Ｚｎフェライトが３０〜７０質量％、残部が鉄系磁性粉、ニッケル系磁性粉の組成であることを特徴とする請求項１に記載の穴明き防磁シート。
【請求項３】
前記バインダーが加熱硬化型エポキシ系樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の穴明き防磁シート。
【請求項４】
下型と、成形するべき磁性シートの形状に対応したキャビティが設けられ該下型の上面に順に重ねられた第１中間型及び第２中間型と、これらの中間型のキャビティ内に挿入される押圧部を有し、下型に対して昇降可能に設けられた上型とを有してなり、前記下型の成形領域中央部に、防磁シートの中央部に穴を形成するための凸部と、前記上型の押圧部の押圧面中央部に、前記凸部が嵌入可能な凹部とが設けられた成形装置を用い、
前記キャビティ内に、磁性粉体とバインダーとを少なくとも含む粉体材料を入れ、
次いで、上型を降下させ、キャビティ内の粉体材料をプレスして予備加圧体を作製する予備加圧を行い、
次いで、上型を上昇させ、第２中間型を外し、第１中間型の上面を擦り切り面として予備加圧体の上部を擦り切り、下型の凸部上面を露出させ、
次いで、上型を降下させ、予備加圧体を高圧プレスして中央に穴のあるシート成形体を作製するプレス成形を行い、
次いで、該シート成形体を加熱してバインダーを硬化させ、中央部に穴が設けられた穴明き防磁シートを得ることを特徴とする穴明き防磁シートの製造方法。
【請求項５】
前記磁性材料は、Ｍｎ−Ｚｎフェライトが３０〜７０質量％、残部が鉄系磁性粉、ニッケル系磁性粉の組成であることを特徴とする請求項４に記載の穴明き防磁シートの製造方法。
【請求項６】
前記バインダーが加熱硬化型エポキシ系樹脂であることを特徴とする請求項４又は５に記載の穴明き防磁シートの製造方法。
【請求項７】
前記予備加圧におけるプレス圧力が５０〜２００ｋｇの範囲であることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の穴明き防磁シートの製造方法。
【請求項８】
前記プレス成形におけるプレス圧力が２０〜１００ｔの範囲であることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の穴明き防磁シートの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜３のいずれかに記載の穴明き防磁シートと、厚み方向に突出した端子を持つコイルとを、該端子を穴明き防磁シートの穴に挿通した状態で接合してなることを特徴とする穴明き防磁シート付きコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電磁誘導方式による無接点方式電力伝送システムにおいて電力伝送用コイルの防磁用に使用される穴明き防磁シートとその製造方法、この穴明き防磁シートを含む穴明き防磁シート付きコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、電気剃刀機、卓上掃除機、リモートコントローラなど、コードレスにした機器（コードレス機器）に内蔵したバッテリーを充電する充電器として、充電器に内蔵した一次コイルと機器に内蔵した二次コイルとを磁気結合した無接点充電式機器が知られている。また、腕時計、電卓等、従来、電池の起電力が低下した場合に電池交換することが一般的であった機器についても、近年では、内蔵バッテリーを無接点方式によって充電する方式のものが出現してきている。この種の無接点充電式機器では、充電器と機器を電気的に接続する接点を設けることなく、一次コイルから二次コイルへの電磁誘導により、充電器から機器に電力を供給することができる。この無接点充電式機器に用いられる送電コイル、受電コイル、電子キーシステム用アンテナコイルなどの、電子機器用コイルとしては、表面に樹脂絶縁層が形成されたもの（樹脂外装付きコイル）を採用することが一般的である（例えば、特許文献１〜４参照。）。
【０００３】
前記無接点充電式機器の送電コイルには、外部金属体の影響を遮蔽し、受電コイルへの電送効率を良くするために防磁シートを使用することが求められ、磁気シールド効果の高い新素材の採用が検討されている。
従来、防磁シートに関しては、例えば、特許文献５，６に開示された技術が提案されている。
特許文献５には、少なくとも１種類の軟磁性粒子と、高分子材料と、揮発性溶剤とからなる液状の防磁性組成物を絶縁性支持体の少なくとも一方の表面に塗布することにより得られる防磁性シートが開示されている。
特許文献６には、特殊ニッケル合金防磁板を塩化ビニール系防磁シートで全体を覆い、フックを３か所設けて、それに携帯電話のアンテナを引っかけてアンテナからの電磁波を防磁し、脳、眼球を守る携帯電話の電磁波防磁板が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２５８９４１号公報
【特許文献２】特開平６−３０２２２１号公報
【特許文献３】特開２００５−１３６３４２号公報
【特許文献４】特開２００５−１３７１７３号公報
【特許文献５】特開２００３−２４３８７７号公報
【特許文献６】特開平９−２２３８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、現在知られている各種の防磁シートは、剛性が弱いために、前述したように送電コイルと組み合わせた時の特性安定維持が困難であり、また価格も高いという欠点があった。
【０００５】
また、防磁シートとコイルとを組み合わせて無接点充電式機器に用いる場合、一般にコイルには、その厚み方向に突出する巻始め端子があるために、平坦なシート面上にコイルを接合すると、その防磁シート付きコイルの厚さが巻始め端子の分だけ厚くなってしまう問題があった。そして、市場のニーズである機器の「軽薄短小」を達成するために、薄い防磁シート付きコイルの提供が求められている。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、特別な設備を必要とせずに、構造の簡単な成形金型、一般的なプレス機、恒温槽や磁性粉体で、コイルの厚さ方向に突出した端子を挿通する穴を有し、高剛性で形状や板厚が自在な穴明き防磁シートの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、磁性粉体がバインダーとともにプレス成形されてなる防磁シートであって、該シートの中央部に、該シートと接合するコイルの厚み方向に突出した端子を挿通する穴が設けられたことを特徴とする穴明き防磁シートを提供する。
【０００８】
本発明の穴明き防磁シートにおいて、前記磁性材料は、Ｍｎ−Ｚｎフェライトが３０〜７０質量％、残部が鉄系磁性粉、ニッケル系磁性粉の組成であることが好ましい。
【０００９】
本発明の穴明き防磁シートにおいて、前記バインダーが加熱硬化型エポキシ系樹脂であることが好ましい。
【００１０】
また本発明は、下型と、成形するべき磁性シートの形状に対応したキャビティが設けられ該下型の上面に順に重ねられた第１中間型及び第２中間型と、これらの中間型のキャビティ内に挿入される押圧部を有し、下型に対して昇降可能に設けられた上型とを有してなり、前記下型の成形領域中央部に、防磁シートの中央部に穴を形成するための凸部と、前記上型の押圧部の押圧面中央部に、前記凸部が嵌入可能な凹部とが設けられた成形装置を用い、
前記キャビティ内に、磁性粉体とバインダーとを少なくとも含む粉体材料を入れ、
次いで、上型を降下させ、キャビティ内の粉体材料をプレスして予備加圧体を作製する予備加圧を行い、
次いで、上型を上昇させ、第２中間型を外し、第１中間型の上面を擦り切り面として予備加圧体の上部を擦り切り、下型の凸部上面を露出させ、
次いで、上型を降下させ、予備加圧体を高圧プレスして中央に穴のあるシート成形体を作製するプレス成形を行い、
次いで、該シート成形体を加熱してバインダーを硬化させ、中央部に穴が設けられた穴明き防磁シートを得ることを特徴とする穴明き防磁シートの製造方法を提供する。
【００１１】
本発明の穴明き防磁シートの製造方法において、前記磁性材料は、Ｍｎ−Ｚｎフェライトが３０〜７０質量％、残部が鉄系磁性粉、ニッケル系磁性粉の組成であることが好ましい。
【００１２】
本発明の穴明き防磁シートの製造方法において、前記バインダーが加熱硬化型エポキシ系樹脂であることが好ましい。
【００１３】
本発明の穴明き防磁シートの製造方法において、前記予備加圧におけるプレス圧力が５０〜２００ｋｇの範囲であることが好ましい。
【００１４】
本発明の穴明き防磁シートの製造方法において、前記プレス成形におけるプレス圧力が２０〜１００ｔの範囲であることが好ましい。
【００１５】
また本発明は、前述した穴明き防磁シートと、厚み方向に突出した端子を持つコイルとを、該端子を穴明き防磁シートの穴に挿通した状態で接合してなることを特徴とする穴明き防磁シート付きコイルを提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の穴明き防磁シートは、該シートと接合するコイルの厚み方向に突出した端子を挿通する穴が設けられたものなので、この穴明き防磁シートとコイルとを接合する際に、コイルの厚さ方向に突出した端子をその穴から防磁シート裏面側に導出した状態で両者を接合することにより、薄型の穴明き防磁シート付きコイルを提供することができる。また、本発明の穴明き防磁シートは、磁性粉体をバインダーとともにプレス成形してなるものなので、高剛性で、良好な磁気シールド性能を有し、ニーズに応じて種々の厚みや形状のものとすることができる。
【００１７】
本発明の穴明き防磁シートの製造方法によれば、特別な設備を必要とせずに、構造の簡単な成形金型、一般的なプレス機、恒温槽や磁性粉体で、コイルの厚さ方向に突出した端子を挿通するための穴を有し、高剛性で形状や板厚が自在な穴明き防磁シートを効率よく製造することができる。
【００１８】
本発明の穴明き防磁シート付きコイルは、前述した穴明き防磁シートと、厚み方向に突出した端子を持つコイルとを、該端子をその穴から防磁シート裏面側に導出した状態で接合してなるものなので、薄型の穴明き防磁シート付きコイルを提供できる。
また、インダクタンス調整したコイルの巻始め端子を防磁シートの中央部の穴に通して防磁シートと接合することで、巻終わり端子を任意の方向として穴明き防磁シートと接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１〜図５は、本発明の穴明き防磁シート付きコイルの製造方法の一実施形態を、工程順に示す断面図である。これらの図中、符号１は下型、１Ａは凸部、２は上型、２Ａは凹部、３は第１中間型、４は第２中間型、５は粉体材料、５Ａは予備加圧体、６は擦り切り板、７は治具受け板、８はシート受け皿、９はシート成形体、９Ａは穴である。
【００２０】
（使用する成形型）
本実施形態では、図１に示すように、下型１と、成形するべき磁性シートの形状に対応したキャビティが設けられ、該下型１の上面に順に重ねられた第１中間型３及び第２中間型４と、これらの中間型３，４のキャビティ内に挿入される押圧部を有し、下型１に対して昇降可能に設けられた上型２とを有する成形装置を用いている。この成形装置において、下型１の中央部には、凸部１Ａが設けられ、上型２の該凸部１Ａに対応する押圧面には、凸部１Ａが嵌入される凹部２Ａが設けられている。下型１の凸部１Ａの突出高さは、第１中間型３の厚さと等しくされている。中間型３，４のキャビティ形状を変更することで、円形、楕円形、長丸形、三角形、正方形や長方形などの四辺形、五角以上の多角形などの種々の形状及び厚みを有する磁性シートを製造できる。
【００２１】
（粉体材料）
本発明の製造方法において、穴明き防磁シートの材料として、磁性粉体とバインダーとを少なくとも含む粉体材料が用いられる。
【００２２】
磁性材料としては、フェライト系磁性粉、鉄系磁性粉、ニッケル系磁性粉、コバルト系磁性粉などが挙げられ、これらを１種又は２種以上を混合した磁性粉体を用いることができる。本発明において、好ましい磁性粉体としては、Ｍｎ−Ｚｎフェライトが３０〜７０質量％、残部が鉄系磁性粉、ニッケル系磁性粉の組成を持つ磁性粉体が挙げられ、さらにＭｎ−Ｚｎフェライトが４０〜６０質量％、鉄系磁性粉が６０〜４０質量％の組成のものが好ましい。
【００２３】
バインダーとしては、エポキシ系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール樹脂などが挙げられ、特に、加熱硬化型エポキシ系樹脂が好ましい。
このバインダーの配合量は、粉体材料全量の１／２０〜１／４０質量の範囲、特に１／３０質量程度が好ましい。
【００２４】
（粉体材料充填工程）
本実施形態において、穴明き防磁シートを製造する場合、まず、図１に示すように、成形装置の上型２を上昇させ、第１中間型３及び第２中間型４に設けられたキャビティ内に、前述した粉体材料を適量充填する。粉体材料は、予め十分に混合しておく必要がある。
【００２５】
（予備加圧工程）
次に、図２に示すように、上型２をその先端面が第１中間型上面よりも上位にある予備加圧位置まで下降させ、上型２をエアープレスで押し、擦り切り可能な固さの予備加圧体５Ａを作製する予備加圧工程を行う。この予備加圧工程のプレス圧力は、５０〜２００ｋｇの範囲とするのが好ましい。このプレス圧力が前記範囲未満であると、予備加圧体５Ａが充分に固化せず、次工程で第２中間型４を外した際に崩れやすくなる。またプレス圧力が前記範囲を超えると、予備加圧体５Ａが固くなってしまい、擦り切りが困難になる。
この予備加圧工程において、下型１の中央に設けた凸部１Ａの部分は、粉体材料が凹部２Ａ内に逃げるため、殆ど加圧されない。
【００２６】
（擦り切り工程）
次に、図３に示すように、上型２を上昇させ、さらに第２中間型４を取り外し、第１中間型３の上面を擦り切り面として予備加圧体５Ａの上部を擦り切り板６のエッジで擦り切り、所定の厚さに揃える擦り切り工程を行う。
この擦り切り工程において、下型１の凸部１Ａに載った粉体材料は全て削り取られ、擦り切り後、凸部１Ａの先端面が露出することが好ましい。
【００２７】
（プレス成形工程）
次に、図４に示すように、第１中間型３上に第２中間型４をセットし、上型２を下降させ、予備加圧体５Ａを高圧プレスし、中央に穴９Ａのある成形シート９を作製するプレス成形工程を行う。このプレス成形工程におけるプレス圧力は、直径５０ｍｍの防磁シートの場合、２０〜１００ｔの範囲が好ましい。このプレス圧力が２０ｔ未満であると、得られる防磁シートの透磁率が低下して磁気シールド性能が低下する。一方、プレス圧力が１００ｔを超えると、成形体が型からはみ出し易くなる。
【００２８】
（成形シートの離型）
次に、図５に示すように、下型１を外し、第１中間型３の端部を治具受け板７で支持した状態で、エアープレスにセットし、中央に穴９Ａのある成形シート９を下方に配置したシート受け皿８上に落として離型する。
【００２９】
（アニール工程）
次に、前記のように得られた成形シート９を、恒温槽（図示せず）に入れ、加熱することで、バインダーとして加えた樹脂を硬化させるアニール工程を行う。このアニール工程の温度及び処理時間は、バインダーとして使用する樹脂の種類に応じて適宜設定され、前述した加熱硬化型エポキシ系樹脂の場合には、加熱温度１００〜１８０℃の範囲、加熱時間０．５〜２時間程度が好ましい。アニール処理後、中央部に穴のある穴明き防磁シート１０が製造される。
【００３０】
図６は、前述した製造方法により得られた穴明き防磁シートの一例を示す斜視図である。本例示の穴明き防磁シート１０は、中央部に穴１０Ａのあるドーナツ状をなしている。
この穴明き防磁シート１０は、該シートと接合するコイル１１の厚み方向に突出した巻始め端子１２を挿通する穴１０Ａが設けられたものなので、この穴明き防磁シート１０とコイル１１とを接合する際に、コイル１１の巻始め端子１２をその穴１０Ａから防磁シート裏面側に導出した状態で両者を接合することにより、薄型の穴明き防磁シート付きコイル１３を提供することができる。
【００３１】
また、この穴明き防磁シート１０は、磁性粉体をバインダーとともにプレス成形してなるものなので、高剛性で、良好な磁気シールド性能を有し、ニーズに応じて種々の厚みや形状のものとすることができる。
【００３２】
さらに、前述した穴明き防磁シートの製造方法によれば、特別な設備を必要とせずに、構造の簡単な成形金型、一般的なプレス機、恒温槽や磁性粉体で、コイル１１の巻始め端子１２を挿通可能な穴１０Ａを有し、高剛性で形状や板厚が自在な穴明き防磁シート１０を効率よく製造することができる。
【００３３】
図７は、前記穴明き防磁シート１０と組み合わせて、薄型の穴明き防磁シート付きコイル１３を製造するのに用いるコイル１１の一例を示す斜視図である。このコイル１１は、一列の多層巻きコイルを例示しているが、コイル１１の種類は本例示に限定されず、従来より周知の各種のコイルを用いることができる。また、コイル１１の端子数も２つ（巻始め端子と巻終わり端子）に限定されない。
【００３４】
図８は、本発明の穴明き防磁シート付きコイルの一例を示す斜視図である。この穴明き防磁シート付きコイル１３は、図６に示す穴明き防磁シートと、図７に示すコイル１１とを、巻始め端子１２を穴１０Ａから防磁シート裏面側に導出した状態で接合してなるものなので、薄型の穴明き防磁シート付きコイルを提供できる。
【００３５】
すなわち、コイル１１は、巻始め端子１２がコイル厚み方向に突出しているため、このコイル１１を穴の無い防磁シートに接合する場合には、この巻始め端子１２を曲げてコイル下側に沿わせた状態で防磁シートに接合しなければならず、そうすると巻始め端子１２の分だけ防磁シート付きコイルの厚さが増加してしまう。本例では、中央部に穴１０Ａのある穴明き防磁シート１０を用いることで、コイル１１の巻始め端子１２を穴１０Ａに通し防磁シート裏面側に導出することで、巻始め端子１３の分だけ余分に厚みが増加してしまう不具合を無くすことができ、穴明き防磁シート付きコイル１３の薄型化を図ることができる。
【００３６】
また、インダクタンス調整したコイル１１の巻始め端子１２を穴明き防磁シート１０の中央部の穴１０Ａに通して穴明き防磁シート１０と接合することで、コイル１１の巻終わり端子を任意の方向として穴明き防磁シート１０と接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による製造方法の一実施形態における粉体材料充填工程を示す断面図である。
【図２】同じく予備加圧工程を示す断面図である。
【図３】同じく予備加圧体の擦り切り工程を示す断面図である。
【図４】同じくプレス成形工程を示す断面図である。
【図５】同じく成形シートの離型工程を示す断面図である。
【図６】本発明の穴明き防磁シートの一例を示す斜視図である。
【図７】コイルの一例を示す斜視図である。
【図８】本発明の穴明き防磁シート付きコイルの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…下型、１Ａ…凸部、２…上型、２Ａ…凹部、３…第１中間型、４…第２中間型、５…粉体材料、５Ａ…予備加圧体、６…擦り切り板、７…治具受け板、８…シート受け皿、９…シート成形体、９Ａ…穴、１０…穴明き防磁シート、１０Ａ…穴、１１…コイル、１２…巻始め端子、１３…穴明き防磁シート付きコイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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