线圈模块的制作方法_3

文档序号:8501263阅读:来源:国知局
,采用与耦合剂混合铝硅铁类的50左右尺寸比的扁平粉而制作的、具有100左右平均导磁率的磁性片,改变磁性片的厚度并加以测定的图表。另外,图3D是作为磁屏蔽层4,采用1500左右导磁率的MnZn类的块铁氧体,改变块铁氧体的厚度并加以测定的图表。
[0031]如图3D所示磁屏蔽层4采用块铁氧体的情况下,受安装在发送线圈单元的磁体的影响而在铁氧体发生磁饱和,电感大幅下降。由于屏蔽层越薄就越容易磁饱和,所以这倾向会更加显著。另外,如图3C所示磁性屏蔽层4采用磁性片的情况下,也成为与图3D同样的结果。另一方面,如图3A及图3B所示在将采用球状粉的磁性树脂层作为磁性屏蔽层4的实施例中,电感的下降较小。顺便说一下,电感成为“正”是因为构成送电线圈单元的磁屏蔽层较大,所以磁通集中于受电线圈单元附近。这样通过第I实施方式的线圈模块的结构,对于安装磁体的发送线圈单元,或者在有较大的直流磁场的环境中线圈电感的变化也较少。因此,受电模块的谐振频率的变化较少且能够进行稳定的电力传输。
[0032][第2实施方式]
<线圈模块的结构>
如图4A及图4B所示,第2实施方式中的线圈模块12具备:将导线I以旋涡状卷绕而形成的螺旋线圈2 ;作为包含磁性材料的磁屏蔽层4的、由含有磁性粒子的树脂构成的磁性树脂层4a、4b和磁性层4c。螺旋线圈2在导线I的端部具有引出部3a、3b,通过对引出部3a、3b连接整流电路等,构成非接触充电电路的二次侧电路。如图4B所示,螺旋线圈2的内径侧的引出部3a,穿过卷绕的导线I的下表面侧,以与导线I交叉的方式引出到螺旋线圈2的外径侧。另外,在磁性树脂层4b及磁性层4c设置由磁性树脂层4a的含有磁性粒子的树脂构成的切口部21,在切口部21容纳线圈的导线I的内径侧的引出部3a。因而,磁性树脂层4a、4b及磁性层4c优选通过埋设螺旋线圈2的整体而形成。在此,磁性树脂层4a、4b及磁性层4c的总厚度可为导线I的粗细X2以下,因此线圈模块12的厚度可为导线I的粗细X2。
[0033]磁性树脂层4a、4b包含由软磁性粉末构成的磁性粒子和作为耦合剂的树脂。磁性粒子是铁氧体等的氧化物磁性体;Fe类、Co类、Ni类、Fe — Ni类、Fe — Co类、Fe — Al类、Fe - Si类、Fe — Si — Al类、Fe — Ni — Si — Al类等的结晶类、微结晶类金属磁性体;或者 Fe — Si — B 类、Fe — Si — B — C 类、Co — Si — B 类、Co — Zr 类、Co — Nb 类、Co —Ta类等的非晶金属磁性体的粒子。另外,磁性树脂层4a、4b中,除了上述磁性粒子之外,为了提高热传导性、粒子填充性等,也可以包含填充剂。
[0034]磁性树脂层4a所使用的磁性粒子采用粒径(D50)为数μ m?100 μ m的球形、扁平或者粉碎的粉末,但是,不仅可以使用单体的磁性粉而且也可以混合不同粉径、材质、形状的粉末而使用。在上述的磁性粒子之中特别是使用金属磁性粒子的情况下,复数导磁率具有频率特性,当动作频率变高时因趋肤效应而产生损失,因此根据所使用的频率的频带调整粒径及形状。另外,线圈模块11的电感值取决于磁性树脂层4a、4b的实部平均导磁率(以下,仅称为平均导磁率。),但是该平均导磁率能通过磁性粒子与树脂的混合比率进行调整。磁性树脂层4a、4b的平均导磁率和配合的磁性粒子的导磁率的关系,相对于配合量,一般按照对数混合定律,因此优选设磁性粒子的体积填充率为40vol %以上,以增加粒子间的相互作用。此外,磁性树脂层4a、4b的热传导特性也同磁性粒子的填充率的增大一起提高。
[0035]磁性树脂层4b所使用的磁性粒子,优选粒径(D50)为数μ m?200 μ m的球状、细长(卷烟型)、或扁平(圆盘型)的旋转椭圆体形状,另外,优选采用旋转椭圆体形状的尺寸比(长轴/短轴)为6以下的粉末。关于磁性树脂层4b所使用的磁性粒子,也不限于单体的磁性粒子,也可以混合不同粉径、材质、尺寸比的粉末使用。磁性树脂层4a是埋入螺旋线圈2的层,因此为了在未固化状态下确保流动性、变形性而减少磁性粒子的填充率。相对于此,磁性树脂层4b设计成为没有螺旋线圈2挤进,或有一部分挤进的程度,上述流动性、变形性较少也可,因此使磁性粒子的填充率比磁性树脂层4a更大,从而使得磁屏蔽特性变大。另夕卜,磁性树脂层4b的粒子形状成为从球形尺寸比小的旋转椭圆体,并且成为去磁系数大且对于来自外部的磁场难以饱和的形状。这些去磁系数大的粒子经由树脂形成磁性树脂层4b,因此在磁场大的环境下也能得到磁饱和的影响少的磁特性。
[0036]在磁性层4c能够使用导磁率高的铝硅铁、坡莫合金、非晶等的金属磁性体或MnZn类铁氧体、NiZn类铁氧体;或者对用于磁性树脂层4a、4b的磁性粒子添加少量的粘合剂并压缩成型而制作的压粉成型材料。另外,也可为向树脂等高填充磁性粒子的磁性树脂层。磁性层4c是为进一步提高线圈电感而设置的,并且设计成为平均导磁率大于磁性树脂层4a、4bο如果确保这样的关系,就不用依赖于磁性体的种类、形状、大小、构造等而用作为磁性层4c0
[0037]磁性层4c是为提高磁屏蔽性能并且有效地提高线圈电感而设置的。因此,虽然在图4所示的构成中设置在磁性树脂层4b之下,但是能够设置在磁性树脂层4a与磁性树脂层4b之间,另外也可为在磁性树脂层4a或者磁性树脂层4b之中埋入一部分或者全部的方式。
[0038]形成磁性树脂层4a、4b的耦合剂,采用利用热、紫外线照射等来固化的树脂等。作为耦合剂,能够采用例如环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、不饱和聚酯等的树脂;或者硅酮橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯橡胶、丁基橡胶、乙烯丙烯橡胶等的橡胶等众所周知的材料。显然不限于这些。此外,也可以对上述树脂或橡胶适量添加阻燃剂、反应调整材料、交联剂或硅烷耦合剂等的表面处理剂。
[0039]形成螺旋线圈2的导线I优选在5W左右的充电输出容量的情况下,当以120kHz左右的频率使用时,采用0.20mm?0.45mm直径的由Cu或以Cu为主成分的合金构成的单线。或者,为了降低导线I的趋肤效应,既可以采用将比上述单线细的细线多根扎成束的并行线、编织线,也可以使用厚度薄的扁线或扁平线作成I层或2层的α匝。进而,为了减薄线圈部而也能够采用在电介质基体材料的单面或者两面较薄地构图导体而制作的FPC (柔性印刷电路:Flexible printed circuit)线圈。
[0040]<第2实施方式的线圈模块的特性>
为了观察第2实施方式的线圈模块12的效果测定了线圈电感。测定与第I实施方式的线圈模块11的特性评价同样,测定了在图2A及图2B分别示出的无外部直流磁场的状态和有外部直流磁场的状态。电感的测定中采用了 AGILENT公司的阻抗分析器4294A。
[0041]图5是在利用15T的长方形线圈(夕卜形28X49mm)的线圈模块12的磁性树脂层4b侧粘贴50 μπκΙΟΟ μ m厚的磁性层4c后测定线圈电感的图表。评价用线圈单元的磁屏蔽层4包括:配合球状的非晶粉的具有10左右平均导磁率的磁性树脂层4a ;以及配合球状非晶粉的具有20左右平均导
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