非接触受电用线圈装置及非接触受电用磁芯的制作方法

本发明涉及从供电侧以非接触方式获取电力的非接触受电用线圈装置及使用其的非接触受电用磁芯。

背景技术：

近年来，采用通过电磁感应等非接触方式从供电侧向受电侧传输电力的充电方式的电子设备增加。例如，通过采用非接触方式作为具有二次电池的电子设备的充电方式，无须如例如采用将端子连接的接触方式的情况那样设置连接端子，因此，从防水性等方面来看是有利的。

提案有如下技术：在如非接触电磁感应式充电机构那样进行非接触式电力传输时，在受电侧装置同时采用使在供电侧形成的磁通流入的磁芯和产生感应电流的线圈(参照专利文献1等)。且提案有通过使用这种具有磁芯和线圈的非接触受电用线圈装置，提高电力传输效率的技术。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2009－123943号公报

发明所要解决的问题

但是，在现有的非接触受电用线圈装置中，在供电侧和受电侧的磁芯之间形成的磁通的扩散扩大，特别是当供电侧和受电侧的磁芯的距离大时，磁通漏增多，可能产生传输效率降低等问题。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种能够抑制受电时产生的磁通泄漏的非接触受电用线圈装置。

用于解决问题的技术方案

本发明提供一种非接触受电用线圈装置，其具有：磁芯，其由磁性体构成，使在供电侧形成的磁通流入；导线，其通过所述磁通产生感应电流，其特征在于，

所述磁芯具有配置于所述导线的内周侧的内周壁部、配置于所述导线的外周侧的外周壁部、以及连接所述内周壁部与所述外周壁部的连接壁部，所述内周壁部、外周壁部、以及连接壁部均在所述磁芯的中央孔的周围沿着所述导线延伸，

所述导线配置于由所述内周壁部、所述外周壁部及所述连接壁部包围的槽部。

本发明的非接触受电用线圈装置中，磁芯具有内周壁部、外周壁部和连接壁部，导线配置于被这些壁部包围的槽部，因此，能够抑制在供电侧和受电侧之间形成的磁通的扩散，抑制磁通泄漏。即，这种非接触受电用线圈装置能够通过磁通从供电侧到受电侧的流入部分和磁通从受电侧到供电侧的流入部分这两者来缩短供电侧和受电侧的磁芯间的距离，因此，能够抑制磁通泄漏。另外，通过抑制磁通的扩散，即使增大供电侧和受电侧的距离，也能够较高地保持电力的传输效率。

另外，例如，所述槽部也可以在沿着所述中央孔的径向的截面上为u字状，所述内周壁部和所述外周壁部的所述槽部的深度方向的长度也可以相等。

通过将磁芯及形成于磁芯的槽部的形状设置为u字状，能够更有效地抑制磁通泄漏。

例如，所述磁芯也可以将相互分体的多个分割磁芯组合而成。

与一体的连续的磁芯相比，这种磁芯在耐冲击性这一点上是有利的。

另外，所述多个分割磁芯也可以包含形状彼此相同的第一磁芯和第二磁芯。

通过将形状相等的第一磁芯和第二磁芯组合构成磁芯，能够减少非接触受电用线圈装置所包含的零部件的种类，便于制造，并且能够降低成本。

另外，例如，所述磁芯也可以在所述中央孔的周围以270度以上且低于350度的范围将所述导线收容于所述槽部。

磁芯未必是完全包围中央孔周围的环状(圆环、椭圆环、方形环状)，只要是圆弧状、c形环状、l字状那种包围中央孔周围的形状，则可以是任何形状。但是，通过在中央孔的周围以270度以上的范围将导线收容于其槽部中，能够增加导线上产生的感应电流。另外，通过将在中央孔的周围以低于350度的范围将导线收容于其槽部中，能够减小磁芯，实现小型化、轻量化，并且能够便于向槽部的外部引出导线。

另外，例如，也可以在所述外周壁部及所述内周壁部中至少一方形成将所述导线从所述槽部引出到外部的切口。

通过在磁芯上形成切口，从而无须为了导线的配线而在磁芯外部确保槽的深度方向的空间，因此，这种非接触受电用线圈有助于搭载对象的装置的小型化。

另外，例如，所述连接壁部的所述槽部的宽度方向的长度也可以大于所述内周壁部及所述外周壁部的所述槽部的深度方向的长度。

这种非接触受电用线圈为薄型，有助于搭载对象的装置的薄型化。

另外，本发明提供一种非接触受电用磁芯，由磁性体构成，使在供电侧形成的磁通流入，其特征在于，

具有配置于内周侧的内周壁部、配置于外周侧的外周壁部、以及连接所述内周壁部与所述外周壁部的连接壁部，所述内周壁部、外周壁部、以及连接壁部均在中央孔的周围延伸，

形成有由所述内周壁部、所述外周壁部及所述连接壁部包围的环状或圆弧状的槽部。

这种非接触受电用磁芯适用于上述非接触受电用线圈装置。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的非接触受电用线圈装置及与其对应的非接触供电用线圈装置的剖面图；

图2是图1所示的非接触受电用线圈装置的平面图；

图3是图2所示的非接触受电用线圈装置所包含的磁芯的平面图；

图4是变形例所涉及的非接触受电用线圈所包含的分割磁芯的立体图；

图5是表示图4所示的分割磁芯的使用状态的概念图；

图6是表示与非接触受电用线圈装置对应的非接触供电用线圈装置的变形例的剖面图。

符号说明

10…线圈装置

20…磁芯

21、121…中央孔

22、122…内周壁部

22a…内壁前端

24、124…外周壁部

24a…外壁前端

24c…切口

26、126…连接壁部

28、128…槽部

30…导线

120a…分割磁芯

50…受电侧设备

80…供电侧线圈

60…供电侧线圈装置

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

图1是表示本发明一实施方式的非接触受电用线圈装置10(以下，称为线圈装置10)及与线圈装置10对应的非接触供电用线圈装置60(以下，称为供电侧线圈装置60)的剖面图。线圈装置10安装于使用经由线圈装置10获取的电力进行动作的受电侧设备50，并收容于受电侧设备50的框体51的内部。

作为搭载有线圈装置10的受电侧设备50，可以举出手机、智能手机及平板电脑等携帯型移动终端、电子表那种所谓的穿戴式终端以及其它电子设备，没有特别限定。此外，在本实施方式中，作为受电侧设备50，以被称为所谓的智能手表的具有通信功能的电子表为例进行说明。受电侧设备50的框体51除了具备线圈装置10以外，还具备用于存储经由线圈装置10获取的电力的二次电池(未图示)或显示装置(未图示)等。

线圈装置10具有：磁芯20，其由磁性体构成，使在供电侧(供电侧线圈装置60)形成的磁通流入；导线30，其通过在供电侧形成的磁通产生感应电流。图2是从供电侧(z轴负方向侧)观察图1所示的线圈装置10的平面图。

如图2所示，磁芯20从z轴方向来看，具有包围位于磁芯20中央的中央孔21周围的圆环状的外形。如作为仅磁芯20的平面图的图3及图1所示，磁芯20具有配置于导线30的内周侧的内周壁部22、配置于导线30的外周侧的外周壁部24、以及连接内周壁部22与外周壁部24的连接壁部26。

如图3所示，内周壁部22、外周壁部24及连接壁部26均在磁芯20的中央孔21的周围沿着导线30延伸，具有圆环状的外形。其中，在外周壁部24形成有槽部28深度方向(z轴方向)上的高度小于其它部分的切口24c。

如图1～图3所示，在磁芯20上形成有槽部28，内周壁部22、外周壁部24、连接壁部26包围槽部28的三个方向(中央孔21的径向内侧、径向外侧及z轴正方向)。如图3所示，从z轴负方向侧观察，槽部28为环状，如图2所示，导线30配置于槽部28。

如图1所示，槽部28在沿着中央孔21径向的截面上为u字状。磁芯20以槽部28开口朝向表面侧(z轴负方向侧)的姿势配置于框体51表面附近。磁芯20的内周壁部22在中央孔21径向上夹着导线30与外周壁部24相对。

如图1所示，内周壁部22的槽部28的深度方向(z轴方向)上的长度l1与外周壁部24的槽部28的深度方向(z轴方向)上的长度l2相等。另外，连接内周壁部22和外周壁部24的z轴正方向端部的连接壁部26的槽部28宽度方向上的长度l3大于内周壁部22及外周壁部24的槽部28的深度方向上的长度l1、l2。

如图2所示，配置于槽部28的导线30构成环绕中央孔21的环状的线圈(受电侧线圈)。配置于槽部28的导线30经由形成于外周壁部24的切口24c引出到槽部28的外部。导线30的匝数没有特别限定，根据受电侧设备50的电路等适当确定。

磁芯20由磁性体构成，使用铁氧体或金属等材料形成。磁芯20也可以含有例如结合了铁氧体或金属等磁性粉的碳或树脂等材料。另外，磁芯20可以由烧结体构成，也可以由磁性片材构成，还可以将烧结体与磁性片材接合而构成。

作为导线30，可以采用将含有cu等的导电性芯材的外周以树脂等绝缘被膜包覆的包覆电线，但是只要是能够通过磁通的变化产生感应电流的电线即可，没有特别限定。另外，导线30的芯材可以为单线，也可以为绞线。

图1所示的供电侧线圈装置60被收容于供电侧设备90的框体91的内部。作为供电侧设备90，例如可以举出用于对受电侧设备50所具备的二次电池充电的充电器，但是，只要为对受电侧设备50进行供电的装置即可，没有特别限定。

供电侧线圈装置60具有供电侧磁芯70和供电侧线圈80。与受电侧的磁芯20相同，供电侧磁芯70从z轴正方向观察，具有包围位于供电侧磁芯70的中央的供电侧中央孔71的周围的圆环状的外形。在供电侧磁芯70上，以与受电侧磁芯20的槽部28相对的方式形成有从z轴正方向侧看呈环状的供电侧磁芯槽部78，在供电侧磁芯槽部78配置有供电侧线圈80。

供电侧磁芯70具有配置于供电侧线圈80的内周侧的供电侧内周壁部72、配置于供电侧线圈80的外周侧的供电侧外周壁部74以及连接供电侧内周壁部72与供电侧外周壁部74的供电侧连接壁部76。从供电侧设备90所具备的未图示的二次电池或经由供电侧设备90连接的交流电源向供电侧线圈80供电。

供电侧磁芯70的外径及供电侧中央孔71的直径与受电侧磁芯20的外径及中央孔21的直径大致相等。与线圈装置10的磁芯20相同，供电侧磁芯70也由磁性体构成，使用铁氧体或金属等材料形成。与导线30形成的线圈相同，供电侧线圈80也由以环绕供电侧中央孔71的周围的方式卷绕的包覆电线等构成。

从图1所示的供电侧设备90向受电侧设备50的供电及受电在使供电侧设备90的表面与受电侧设备50的表面接触或接近的状态下进行。即，如图1所示，在将收容导线30的槽部28和收容供电侧线圈80的供电侧磁芯槽部78以相互相对的方式配置的状态下，进行供电及受电。此时，磁芯20的内周壁部22的前端即内壁前端22a与供电侧磁芯70的供电侧内周壁部72相对，磁芯20的外周壁部24的前端即外壁前端24a与供电侧磁芯70的供电侧外周壁部74相对。

在图1所示的状态下，通过向供电侧线圈80流通规定频率的交流电流，在供电侧线圈装置60形成磁通。在供电侧线圈装置60形成的磁通流入与供电侧磁芯70相对配置的磁芯20，再从磁芯20流入供电侧磁芯70，由此形成通过磁芯20和供电侧磁芯70的磁通的回路。

配置于磁芯20的槽部28的导线30通过配置于导线30周边的磁芯20等的磁通的波动，产生感应电流。导线30上产生的感应电流存储于受电侧设备50所具备的二次电池等中，用于受电侧设备50的动作。这样，进行从供电侧线圈装置60向受电侧的线圈装置10的非接触供电及非接触受电。

在如上的线圈装置10中，产生感应电流的导线30配置于槽部28，该槽部28的除与供电侧线圈装置60相对的方向以外的三个方向，即中央孔21的径向内侧、径向外侧及供电侧线圈装置60的相反侧的三个方向被内周壁部22、外周壁部24及连接壁部26包围。因此，磁芯20的内壁前端22a及外壁前端24a和供电侧磁芯70的距离均缩短。由此，线圈装置10能够抑制在供电侧和受电侧之间形成的磁通的扩散，抑制磁通泄漏。

另外，通过将导线30配置于图1所示的具有u字状截面形状的槽部28，能够防止磁通沿磁芯20周边的xy方向扩散，使磁通集中于磁芯20和供电侧磁芯70相对的位置。因此，线圈装置10能够抑制磁通泄漏，提高传输效率，同时能够延长可实现容许的传输效率的传输距离。

另外，在线圈装置10中，相对于导线30位于内周侧的内周壁部22和位于外周侧的外周壁部24的槽部28的深度方向的长度相等。这样的线圈装置10中，通过使内壁前端22a与外壁前端24a的高度一致，通过磁通从供电侧向受电侧的流入部分和磁通从受电侧向供电侧的流入部分这两者来缩短供电侧和受电侧磁芯20、70之间的距离。因此，线圈装置10能够抑制磁通泄漏，延长可实现容许传输效率的传输距离(供电侧线圈装置60和受电侧线圈装置10的最短距离)。

另外，在线圈装置10中，磁芯20的连接壁部26的槽部28宽度方向的长度l3大于内周壁部22及外周壁部24的槽部28的深度方向的长度l1、l2。由此，能够在确保收容导线30的槽部28的容积的同时，使线圈装置10薄型化。

此外，磁芯20的内周壁部22、外周壁部24及连接壁部26的厚度没有特别限定，例如，内周壁部22、外周壁部24以及连接壁部26可以为相同厚度。

另外，如图2或图3所示，通过在线圈装置10的外周壁部24形成从槽部28向外部引出导线30的切口24c，能够使图1所示的内壁前端22a及外壁前端24a接触或接近框体51。这种线圈装置10能够缩短供电、受电时的磁芯20和供电侧磁芯70的距离，抑制磁通泄漏。另外，这种磁芯20的切口24c有助于受电侧设备50的小型化。此外，磁芯20的切口可以设置于内周壁部22，也可以设置于内周壁部22和外周壁部24这两者。

以上，列举实施方式说明了本发明的线圈装置，不用说，本发明的线圈装置不限于实施方式，许多其它变形例也包含在本发明的技术范围内。例如，在线圈装置10中，磁芯20在z轴方向观察为圆环状，但是，磁芯也可以是椭圆环、方形环状等其它环状形状，也可以是如c形环状那样一部分未连接的环状。另外，线圈装置10的磁芯也可以是如圆弧状、l字型那样仅包围中央孔的一部分的形状。

图4是表示变形例的线圈装置(受电侧线圈装置)所包含的分割磁芯120a的立体图。分割磁芯120a为圆弧状，在分割磁芯120a上形成有外形同样呈圆弧状延伸的槽部128。在槽部128配置有产生感应电流的导线。

分割磁芯120a具有配置于导线的内周侧的内周壁部122、配置于导线的外周侧的外周壁部124、以及连接内周壁部122与外周壁部124的连接壁部126。槽部128由内周壁部122、外周壁部124以及连接壁部126包围。槽部128与图1所示的槽部28相同，在沿着中央孔121(分割磁芯120a中，具有与圆弧的中心共通的中心的孔)的径向的截面上为u字状。

图5是表示变形例的线圈装置的磁芯的概念图。变形例的线圈装置的磁芯将相互分体的多个(在图5所示的例中为三个)分割磁芯120a组合而成。此外，三个分割磁芯120a具有相同形状，图5所示的磁芯包括具有相同形状的两个以上(在图5所示的例中为三个)的分割磁芯120a。

图5所示的磁芯具有c形环状的外形，与之相对，配置于槽部128的导线与图2所示的导线30相同，为圆环状，因此，一部分导线配置于槽部128外。将分割磁芯120a组合而成的磁芯只要将导线的一部分收容于槽部128即可，但是，这样的磁芯优选在中央孔121的周围以270度以上且低于350度的范围将导线收容于槽部128中。通过将表示将导线收容于槽部128的范围的角度θ设置为270度以上，能够有效增加导线上产生的感应电流。另外，通过将表示将导线收容于槽部128的范围的角度θ设置为低于350度，能够减小磁芯，实现小型化、轻量化，并且便于向槽部128的外部引出导线。

具有图4及图5所示那样的变形例的分割磁芯120a的线圈装置也实现与线圈装置10同样的效果。另外，将多个分割磁芯120a组合而成的磁芯即使受到外部冲击也不易破裂或碎裂等，在耐冲击性这一点上是有利的。另外，通过增减组合的分割磁芯120a的数量，能够容易地调节线圈装置的特性。

与上述受电侧磁芯20对应使用的供电侧磁芯70的形状不限于图1所示那种的环状，例如，也可以为图6所示的供电侧磁芯170。如图6所示，供电侧磁芯170具有外径与受电侧磁芯20的外径大致相等的圆盘状的外形，具有形成于中央部的圆筒状的中央凸部172、和构成供电侧磁芯170的外周部分的环状的外周凸部174。

在供电侧磁芯170上形成有形成于中央凸部172和外周凸部174之间且朝向z轴正方向开口的环状的供电侧磁芯槽部178。在供电侧磁芯槽部178配置有供电侧线圈80。在受供电时，内壁前端22a与供电侧磁芯170的中央凸部172相对，外壁前端24a与供电侧磁芯170的外周凸部174相对。线圈装置10即使与具有图6所示的供电侧磁芯170的供电装置线圈装置组合，也能够进行高效率的受供电。