JP2012175897A

JP2012175897A - 非接触電力伝送装置の平面コイル

Info

Publication number: JP2012175897A
Application number: JP2011038768A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Shinagawa; 徳明品川; Hiroyuki Seya; 弘行瀬谷; Shuji Mochizuki; 秀治望月
Original assignee: UD TECH KK
Current assignee: UD TECH KK
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】より薄型でフラットな面を形成することが可能な非接触電力伝送装置の平面コイルを提供する。
【解決手段】本発明の平面コイルは、電磁誘導方式による非接触電力伝送装置に実装される平面コイルであって、平面状に巻き回したコイル状のインダクタと、インダクタの下に配設された印刷回路基板と、インダクタと印刷回路基板との間に配設された磁性体と、を備え、インダクタの直下の磁性体と印刷回路基板とを共に貫通する貫通孔を設け、貫通孔を通してインダクタの引き出し線を引き出して印刷回路基板の回路パターンと接続し配線する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電磁誘導方式により給電コイルと受電コイルとの間で電力伝送を行う非接触電力伝送装置に実装される平面コイルに関する。

近年、情報化社会の急激な発展により、オフィスや家庭内などの日常生活を取り巻く環境の中で使用される携帯機器が増加の一途を辿っており、なかでも、スマートフォンに代表される多機能型のモバイル情報端末の普及は著しい。このようなモバイル情報端末には、リチウムイオン電池等の高容量、高密度の二次電池が内蔵されているが、多機能化に伴い消費電流も増え、充電する頻度が従来の携帯電話より著しく増しているという現状があり、このような背景から、簡便に充電できる環境の一つとして無接点で電子機器に電力供給できる非接触給電方式が注目されている。例えば街角の店舗や飲食店のテーブル等にどの電子機器にも充電可能なユニバーサルな給電装置を組み込み、電磁調理器のように平板上の充電台に載せるだけで充電できるようにしようとする動きもある。

また、非接触で電力供給を受ける受電装置である電子機器、特に携帯機器であるモバイル情報端末の場合は、効率的に電力の供給を受け且つ既存のものに比べて厚くならないようにより薄型化が要求される。コイル部分を薄型化した非接触電力伝送装置の例としては、コイルの磁性層と電磁ノイズ遮断用のシールド層とを一体化した特許文献１が開示されている。

一方、コイル単体に着目すると、例えば、単巻きの平面スパイラルコイルを基板に実装する際に、コイル内径側にある引き出し線をコイル外径側に引き出そうとした場合、引き出し線がコイル面上を通らざるを得ないためコイルに厚みが生じて薄型機器には不向きであった。

特開２００８−２９４３８５号公報

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、より薄型でフラットな面を形成することが可能な非接触電力伝送装置の平面コイルを提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の一特徴による非接触電力伝送装置の平面コイルは、電磁誘導方式による非接触電力伝送装置に実装される平面コイルであって、平面状に巻き回したコイル状のインダクタと、前記インダクタの下に配設された印刷回路基板と、前記インダクタと前記印刷回路基板との間に配設された磁性体と、を備え、前記インダクタの直下の前記磁性体と前記印刷回路基板とを共に貫通する貫通孔を設け、該貫通孔を通して前記インダクタの引き出し線を引き出して前記印刷回路基板の回路パターンと接続し配線する。

上記目的を達成するためになされた本発明の他の特徴による非接触電力伝送装置の平面コイルは、電磁誘導方式による非接触電力伝送装置に実装される平面コイルであって、平面状に巻き回した多層構造のコイル状のインダクタと、前記インダクタの下に配設された印刷回路基板と、前記インダクタと前記印刷回路基板との間に配設された磁性体と、を備え、前記インダクタの直下の前記磁性体と前記印刷回路基板とを共に貫通する貫通孔を設け、該貫通孔を通して前記インダクタの引き出し線を引き出して前記回路基板の回路パターンと接続し配線する。
前記インダクタはアルファ巻きの２層構造を有し、前記インダクタの引き出し線は一つの貫通孔を通して共に引き出されて前記印刷回路基板の回路パターンと接続され配線される。
前記貫通孔を通して引き出されるインダクタの引き出し線は、該インダクタの内側から引き出されるか、或いは該インダクタの外側から引き出される。

本発明の非接触電力伝送装置の平面コイルによれば、平面状のインダクタの引き出し線を磁性体と基板を貫通する貫通孔を通して直下の回路基板側に引き出して配線することで、引き出し線が平面状のインダクタの上を通過しない分薄くすることが可能になるだけでなく、給電装置又は受電装置側との対向面をフラットな面とすることができる利点を持つ。

本発明の一実施形態による非接触電力伝送装置の平面コイルを形成するインダクタの概観図である。非接触電力伝送装置の回路構成の一例を示す概略回路図である。従来の平面コイルの概略断面図である。本発明の一実施形態による平面コイルの概略断面図である。

以下、本発明による非接触電力伝送装置の平面コイルを実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態による非接触電力伝送装置の平面コイルを形成するインダクタの概観図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態による非接触電力伝送装置の平面コイルを形成するインダクタ（「スパイラルコイル」と称する）は、例えば０．１〜０．５ｍｍ程度の線材をコイル状に巻き回して平面状に形成したもので、その厚みは線径と同じになる。このスパイラルコイルは、単巻きの場合、図のようにコイル内径側の引き出し線とコイル外径側の引き出し線を有する。ここで、コイル外径側の引き出し線を印刷回路基板上の回路パターンと接続する際は、そのまま半田等により接続することができるが、コイル内径側の引き出し線を印刷回路基板上の回路パターンと接続するには、コイル内径の空間が大きくそのまま回路パターンに接続することができる場合を除くとコイル上面を通過させる必要があり、その分厚み方向に影響を与えてしまう。

図２は、非接触電力伝送装置の回路構成の一例を示す概略回路図である。

図２に示すように、一般的な電磁誘導方式の非接触電力伝送装置は、給電装置の給電台に受電装置を載置し、給電装置の一次側給電コイルと受電装置の二次側受電コイルを対向させて給電装置から受電装置に電磁誘導方式により無接点且つ非接触で電力伝送する。図２は給電側と受電側共に直列共振回路を形成する電力伝送方式である。給電装置は所定周波数のパルス電圧を生成し一次側給電コイルに供給して駆動する制御手段１０を備え、制御手段１０は印刷回路基板上に実装される。制御手段１０には、一次側給電コイルの駆動の他に、受電装置側の電力伝送状態を検知するための通信手段、給電台に受電装置が載置されたことを検出する検出手段、硬貨等の金属性の異物を検出する異物検出手段等が備えられる。

受電装置は、給電装置により駆動された一次側給電コイルの磁束を二次側受電コイルで受け、整流装置及び制御手段２０により直流に変換した後に所定の電圧に変換し、受電装置に供給される電源を生成して内蔵された二次電池等に充電する。整流装置及び制御手段２０は印刷回路基板上に実装される。受電装置には、整流装置及び制御手段２０の他に、受電装置側の受電状態を通知するための通信手段、受電装置自体の機能を遂行するための各種手段が備えられる。

図３は、従来の平面コイルの概略断面図である。

図３を参照すると、非接触電力伝送装置に実装される従来の平面コイルを形成するスパイラルコイル１は、図１を参照して説明したように、線材をコイル状に巻き回して平面状に形成したインダクタであり、磁性体２を介して印刷回路基板３上に実装される。図３に示した従来の平面コイルのスパイラルコイル１は、内側引き出し線１ａと外側引き出し線１ｂを有し、単巻き、或いは単巻きコイルを奇数個（３、５、７、…等）重ねて多層構造にした奇数巻きの場合、外側引き出し線１ｂはそのまま印刷回路基板上の回路パターンと半田等により接続することで配線できるが、内側引き出し線１ａはスパイラルコイル１自体の上面を通過させて印刷回路基板上の回路パターンに接続することになり、非接触電力伝送装置において対応する受電装置或いは給電装置に対向するフラットな面を形成するためにはその分厚みを増やす必要がある。

図４は、本発明の一実施形態による平面コイルの概略断面図である。

図４を参照すると、非接触電力伝送装置に実装される本実施形態による平面コイルを形成するスパイラルコイル１は、上述のように、線材をコイル状に巻き回して平面状に形成したインダクタであり、磁性体２を介して印刷回路基板３上に実装される。図４に示した本実施形態のスパイラルコイル１は、内側引き出し線１ａと外側引き出し線１ｂを有し、単巻き或いは奇数巻きの場合、外側引き出し線１ｂはそのまま印刷回路基板上の回路パターンと半田等により接続して配線し、内側引き出し線１ａは、スパイラルコイル１の中心部の直下に配設された磁性体２と印刷回路基板３とを共に貫通する貫通孔を通して印刷回路基板３の回路パターンと接続して配線する。これにより、スパイラルコイル１自体の上面を通過させずに印刷回路基板３の回路パターンと接続して配線することができ、内側引き出し線１ａが平面状のインダクタの上を通過しない分薄くすることが可能になり、また非接触電力伝送装置において対応する受電装置或いは給電装置に対向するフラットな面を形成することができる。

なお、外側引き出し線１ｂは印刷回路基板３の上面の回路パターンに接続され、そこから基板を貫通して電気的に導通するスルーホール等により背面の回路パターンに接続される。給電装置側の制御手段１０や受電装置側の整流装置及び制御手段２０等を構成する電子部品は印刷回路基板３の背面に実装される。

本発明の平面コイルを形成するスパイラルコイル１は、単巻きや奇数巻きの場合に限らず、単巻きコイルを偶数個（２、４、６、…等）重ねて多層構造にした偶数巻き、例えば２層巻きの場合はアルファ巻き等によって、コイルの巻き始めと巻き終わりの引き出し線を共に引き出すことが可能になり、コイルの内側だけでなくコイルの外側から共に引き出すこともできる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明したが、本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

１スパイラルコイル
１ａコイルの内側引き出し線
１ｂコイルの外側引き出し線
２磁性体
３印刷回路基板
１０制御手段
２０整流装置及び制御手段

Claims

電磁誘導方式による非接触電力伝送装置に実装される平面コイルであって、
平面状に巻き回したコイル状のインダクタと、
前記インダクタの下に配設された印刷回路基板と、
前記インダクタと前記印刷回路基板との間に配設された磁性体と、を備え、
前記インダクタの直下の前記磁性体と前記印刷回路基板とを共に貫通する貫通孔を設け、該貫通孔を通して前記インダクタの引き出し線を引き出して前記印刷回路基板の回路パターンと接続し配線することを特徴とする非接触電力伝送装置の平面コイル。
電磁誘導方式による非接触電力伝送装置に実装される平面コイルであって、
平面状に巻き回した多層構造のコイル状のインダクタと、
前記インダクタの下に配設された印刷回路基板と、
前記インダクタと前記印刷回路基板との間に配設された磁性体と、を備え、
前記インダクタの直下の前記磁性体と前記印刷回路基板とを共に貫通する貫通孔を設け、該貫通孔を通して前記インダクタの引き出し線を引き出して前記印刷回路基板の回路パターンと接続し配線することを特徴とする非接触電力伝送装置の平面コイル。
前記インダクタはアルファ巻きの２層構造を有し、前記インダクタの引き出し線は一つの貫通孔を通して共に引き出されて前記印刷回路基板の回路パターンと接続され配線されることを特徴とする請求項２に記載の非接触電力伝送装置の平面コイル。
前記貫通孔を通して引き出されるインダクタの引き出し線は、該インダクタの内側から引き出されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の非接触電力伝送装置の平面コイル。
前記貫通孔を通して引き出されるインダクタの引き出し線は、該インダクタの外側から引き出されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の非接触電力伝送装置の平面コイル。