(57)【要約】【課題】手間が掛からず、材料の準備に効率良く給電することが可能なワイヤレス給電用コイルの製造方法を提供することにある。【解決手段】ワイヤレス給電用コイル１の製造方法は、絶縁体で被覆された導体４０を巻き回して空芯コイル４１を作成する空芯コイル作成工程と、空芯コイル４１の一部を軸方向且つ径方向に貫通するように取り除いた開口部４２を有する環状導体４３を形成する環状導体形成工程と、環状導体４３の開口端部４４の夫々において露出した導体４０同士を電気的に接続する接続工程と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス給電用コイルの製造方法であって、
絶縁体で被覆された導体を巻き回して空芯コイルを作成する空芯コイル作成工程と、
前記空芯コイルの一部を軸方向且つ径方向に貫通するように取り除いた開口部を有する環状導体を形成する環状導体形成工程と、
前記環状導体の開口端部の夫々において露出した導体同士を電気的に接続する接続工程と、
を備えるワイヤレス給電用コイルの製造方法。
【請求項２】
前記空芯コイルが前記ワイヤレス給電用コイルを収容する収容空間の形状に合わせて成形された後、前記環状導体が形成される請求項１に記載のワイヤレス給電用コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス給電において用いられるワイヤレス給電用コイルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、端末に内蔵される蓄電池に、端末と充電装置とを端子で接続することなく給電するワイヤレス給電方式が利用されている。このようなワイヤレス給電方式として、例えば電磁誘導方式、電波方式、電磁界共鳴方式がある。中でも、近年、端末に内蔵される蓄電池の大容量化に伴い、送電効率が高い電磁界共鳴方式が注目されている。電磁界共鳴方式では、端末と充電装置との夫々に共振周波数を一致させたワイヤレス給電用コイル（以下「コイル」とする）が搭載され、充電装置側のコイルに高周波電力を供給し、電磁界を形成する。このような電磁界が形成された領域内に端末側のコイルが配置されると、充電装置のコイルと端末のコイルとの間でエネルギーの伝搬路が形成され、充電装置から端末側に電力が送られる。このようなワイヤレス給電に用いられるコイルとして、以下に出典を示す特許文献１及び２に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１に記載のコイルは、基板上に堆積された導電体薄膜をエッチングして形成したワンターンコイルを絶縁層を挟んで積層し、積層方向に沿って互いに隣接する一対のワンターンコイルのうち、一方のワンターンコイルの入力端と他方のワンターンコイルの出力端とを接続して螺旋状に構成される。
【０００４】
特許文献２に記載のコイルも、特許文献１に記載のコイルと同様に、ギャップを有する環状のコイルを積層し、積層方向に沿って互いに隣接する一対のコイルのうち、一方のコイルのギャップの端部と、他方のコイルのギャップの端部とをスロープ状の接続部で接続して螺旋状に形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−５５０４３号公報
【特許文献２】米国特許第７５１３９７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、ワイヤレス給電で用いられるコイルには高周波電力が供給される。特許文献１及び２に記載のコイルに高周波電力を供給すると、表皮効果によりコイルの表面に電流が集中するのでコイルに流せる電流が小さくなり、効率良く給電することが困難である。また、特許文献１及び２に記載の技術に代えて、表皮効果を抑えるために表面積が広い撚り線を用いてコイルを形成することも考えられるが、コイルを作成するにあたり予め撚り線を準備する必要があったので煩わしいものとなっていた。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、材料の準備に手間が掛からず、効率良く給電することが可能なワイヤレス給電用コイルの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係るワイヤレス給電用コイルの製造方法の特徴構成は、絶縁体で被覆された導体を巻き回して空芯コイルを作成する空芯コイル作成工程と、前記空芯コイルの一部を軸方向且つ径方向に貫通するように取り除いた開口部を有する環状導体を形成する環状導体形成工程と、前記環状導体の開口端部の夫々において露出した導体同士を電気的に接続する接続工程と、を備えている点にある。
【０００９】
このような特徴構成とすれば、コイルを構成する導体の長さを短くすることができる。このため、コイルの抵抗値を小さくすることができるので、大きな電流を流すことが可能となる。また、導体は、例えば一般的な線材を用いることができるので加工も容易である。したがって、材料の準備に手間が掛からず、効率良く給電することが可能なワイヤレス給電用コイルを実現することができる。
【００１０】
また、前記空芯コイルが前記ワイヤレス給電用コイルを収容する収容空間の形状に合わせて成形された後、前記環状導体が形成されると好適である。
【００１１】
このような構成とすれば、ワイヤレス給電用コイルを収容する収容空間の形状に合わせて形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ワイヤレス給電用コイルの使用形態について示す図である。
【図２】筒状型のワイヤレス給電用コイルの斜視図である。
【図３】平状型のワイヤレス給電用コイルの斜視図である。
【図４】筒状型のワイヤレス給電用コイルの製造方法を模式的に示す図である。
【図５】平状型のワイヤレス給電用コイルの製造方法を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係るワイヤレス給電用コイルの製造方法では、効率良くワイヤレス給電を行うことが可能なワイヤレス給電用コイルを製造することができる。ワイヤレス給電用コイルは、例えばスマートフォンやゲーム機等の端末に内蔵される蓄電池に、端末と充電装置とを端子で接続することなく給電するワイヤレス給電に用いられる。本実施形態のワイヤレス給電用コイルの製造方法について説明する前に、ワイヤレス給電用コイル１の適用例について図１を用いて説明する。図１は、ワイヤレス給電用コイル（以下「コイル」とする）１の適用例を示した図である。
【００１４】
コイル１は、充電装置に設けられる送電用共振器１０、及び端末に設けられる受電用共振器２０に用いられる。以下では、理解を容易にするために送電用共振器１０に設けられるコイル１をコイル１１とし、受電用共振器２０に設けられるコイル１をコイル２１として説明する。また、特にコイル１１及びコイル２１を区別しない時にはコイル１として説明する。
【００１５】
コイル１１は、一対の端子間にコンデンサ１２が接続される。したがって、コイル１１及びコンデンサ１２により一つの閉回路が形成される。コンデンサ１２の両端子間には電力源Ｖが接続され、当該電力源Ｖから所定の周波数からなる高周波の電力が供給される。コイル１１及びコンデンサ１２の夫々の定数は、高周波電力の周波数に基づいて設定される。具体的には、コイル１１及びコンデンサ１２により定まる共振周波数が前記高周波電力の周波数に一致するように設定すると好適である。電力源Ｖから高周波電力がコイル１１及びコンデンサ１２により閉回路に印加されると、コイル１１の周囲には当該コイル１１を流れる電流に応じた磁界が形成される。
【００１６】
コイル２１は、一対の端子間にコンデンサ２２が接続される。したがって、コイル２１及びコンデンサ２２により一つの閉回路が形成される。コンデンサ２２の両端子間には端末に内蔵される蓄電池を充電する充電回路２３が設けられる。コイル２１及びコンデンサ２２の夫々の定数は、コイル１１及びコンデンサ１２により定まる共振周波数に基づいて設定される。好ましくは、コイル２１及びコンデンサ２２により定まる共振周波数が、コイル１１及びコンデンサ１２により定まる共振周波数に一致するように設定すると良い。コイル１１の周囲に生じている磁界内に端末のコイル２１が配置されると、電磁誘導作用によりコイル２１に誘導起電力が生じる。この誘導起電力を充電回路２３が整流して蓄電池の充電に適した充電電力に変換し、蓄電池を充電する。
【００１７】
ここで、導体に高周波の電流が流れる時には導体の表面ほど、電流密度が高くなることが知られている。このような現象は表皮効果と称される。コイルにおいては、この表皮効果により当該コイルに流せる電流（以下「許容電流」とする）が小さくなってしまう。そこで、本実施形態では、コイル１の導体を短くすることにより抵抗を小さくし、許容電流を大きくしている。
【００１８】
このように導体４０の長さを短くしたコイル１の例として、筒状型のコイル１と、平状型のコイル１とが考えられる。筒状型のコイル１とは、図２に示されるように、絶縁体で被覆された導体４０を軸芯Ｘに沿って積層して筒状に構成されたコイル１である。平状型のコイル１とは、図３に示されるように、絶縁体で被覆された導体４０を軸芯Ｘの周方向に沿って積層して平らに構成されたコイル１である。
【００１９】
次に、本実施形態に係るコイル１の製造方法について説明する。図４は、筒状型のコイル１の製造工程を模式的に示した図である。コイル１の製造工程は、空芯コイル作成工程、環状導体形成工程、接続工程に分かれている。
【００２０】
空芯コイル作成工程では、絶縁体で被覆された導体４０を巻き回して空芯コイル４１を作成する。絶縁体で被覆された導体４０とは、例えば銅等の導体からなる線材に樹脂塗料を塗布して絶縁した電線が該当する。このような導体４０を、図４の（Ａ）で示されるような芯棒９０の外周面に螺旋状に巻き回す。この際、芯棒９０の軸方向に沿う導体４０の間隔は詰めて巻き回すと良い。このように芯棒９０に巻き回した導体４０の形状を整え、接着剤や樹脂により硬化させる。その後、芯棒９０を取り除くと、図４の（Ｂ）で示されるような筒状の空芯コイル４１が作成される。
【００２１】
環状導体形成工程では、空芯コイル４１の一部を軸方向且つ径方向に貫通するように取り除いた開口部４２を有する環状導体４３を形成する。軸方向且つ径方向に貫通するとは、筒状型のコイル１においては、コイル１の軸方向一方側の端部から他方側の端部に亘って開口し、且つ、周方向に沿って互いに離間する開口端部４４を有することを意味する。開口部４２とは、この開口端部４４により挟まれる空間をいう。したがって、芯棒９０の外周面が円形である場合には、環状導体４３は軸方向に直交する断面がＣ字状に構成される。このような環状導体４３は、図４の（Ｃ）で示されるように、筒状の空芯コイル４１に切断機の刃８０をあて、当該空芯コイル４１の軸芯に平行に前記切断機の刃８０を空芯コイル４１の軸方向一方側から他方側まで移動させて開口部４２を形成することにより作成することができる。
【００２２】
このような開口端部４４は一対で設けられ、導体４０が露出される。接続工程では、環状導体４３の開口端部４４の夫々において露出した導体４０同士を電気的に接続する。接続工程では、この一対の開口端部４４のうち、一方の開口端部４４において露出している導体４０同士を半田等を用いて接続し、他方の開口端部４４において露出している導体４０同士を半田等を用いて接続する。これにより、図４の（Ｄ）に示されるように、一対の接続部４５が構成される。この一対の接続部４５に亘って、上述したコンデンサ１２又はコンデンサ２２が接続される。このようにしてコイル１が製造される。
【００２３】
次に、平状型のコイル１について説明する。図５は、平状型のコイル１の製造工程を模式的に示した図である。平状型のコイル１の製造工程も、上述した筒状型のコイル１の製造工程と同様に、空芯コイル作成工程、環状導体形成工程、接続工程に分かれている。
【００２４】
空芯コイル作成工程では、絶縁体で被覆された導体４０を巻き回して空芯コイル４１を作成する。平状型のコイル１も筒状型のコイル１と同様に絶縁体で被覆された導体４０として、例えば銅等の導体からなる線材に樹脂塗料を塗布して絶縁した電線が使用される。このような導体４０を、図５の（Ａ）で示されるような芯棒９０を軸芯として径方向に広がるように平らに巻き回す。この際、径方向内側の導体４０と、これに隣接する径方向外側の導体４０とは、互いの径方向の間隔を詰めて巻き回すと良い。このように芯棒９０に巻き回した導体４０の形状を整え、接着剤や樹脂により硬化させる。その後、芯棒９０を取り除くと、図５の（Ｂ）で示されるような筒状の空芯コイル４１が作成される。
【００２５】
環状導体形成工程では、空芯コイル４１の一部を軸方向且つ径方向に貫通するように取り除いた開口部４２を有する環状導体４３を形成する。軸方向且つ径方向に貫通するとは、平状型のコイル１においては、コイル１の軸方向一方側の端部から他方側の端部に亘って開口し、且つ、径方向に沿って互いに離間する開口端部４４を有することを意味する。開口部４２とは、この開口端部４４により挟まれる空間をいう。したがって、芯棒９０の外周面が円形である場合には、環状導体４３は軸方向上方から見た場合にＣ字状に構成される。このような環状導体４３は、図５の（Ｃ）で示されるように、平状の空芯コイル４１の軸方向端面に切断機の刃８０をあて、当該空芯コイル４１の径方向に沿って前記切断機の刃８０を空芯コイル４１の外周面から内周面まで移動させて開口部４２を形成することにより作成することができる。
【００２６】
このような開口端部４４は一対で設けられ、導体４０が露出される。接続工程では、環状導体４３の開口端部４４の夫々において露出した導体４０同士を電気的に接続する。接続工程では、この一対の開口端部４４のうち、一方の開口端部４４において露出している導体４０同士を半田等を用いて接続し、他方の開口端部４４において露出している導体４０同士を半田等を用いて接続する。これにより、図５の（Ｄ）に示されるように、一対の接続部４５が構成される。この一対の接続部４５に亘って、上述したコンデンサ１２又はコンデンサ２２が接続される。このようにしてコイル１が製造される。
【００２７】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、芯棒９０に巻き回した導体４０の形状を整えて接着剤や樹脂により硬化させ、開口部４２を形成して環状導体４３を構成するとして説明したが、空芯コイル４１がコイル１を収容する収容空間の形状に合わせて成形した後、環状導体形成工程を施すことにより環状導体４３を形成することも可能である。このような構成とすれば、所期の形状でコイル１を構成することができる。
【００２８】
上記実施形態では、筒状型の空芯コイル４１は円筒状であり、平状型の空芯コイル４１は円板状であるように図示した。すなわち、空芯コイル４１の軸方向に直交する断面が円形状であるものとして図示したが、他の形状で構成することも可能である。
【００２９】
上記実施形態では、環状導体４３は空芯コイル４１の所定の部分を切断機の刃８０をあてて移動させることにより開口部４２を形成するとして説明したが、所定の間隔で空芯コイル４１を２箇所切断することにより開口部４２を形成することも可能である。
【００３０】
上記実施形態では、空芯コイル作成工程において、芯棒９０に導体４０を巻き回して形状を整え、接着剤や樹脂により硬化させるとして説明したが、導体４０として自己融着線を用いることも可能である。この場合、自己融着線を熱や溶剤を用いて活性化させることにより硬化させることができるので、接着剤や樹脂等を省略することができ、また、生産コストも低減できる。
【００３１】
上記実施形態では、開口端部４４は互いに平行なものとして図示したが、開口端部４４は互いに非平行となるように構成することも可能である。この場合、例えば、開口端部４４の夫々は空芯コイル４１の軸芯Ｘを通る平面上に形成することが可能である。これにより開口端部４４の夫々を径方向に沿って形成できるので、環状導体形成工程において空芯コイル４１に作用する応力を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、ワイヤレス給電において用いられるワイヤレス給電用コイルの製造方法に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１：コイル（ワイヤレス給電用コイル）
４０：導体
４１：空芯コイル
４２：開口部
４３：環状導体
４４：開口端部
【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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