非接触充电模块、电子设备和非接触充电设备的制作方法

非接触充电模块、电子设备和非接触充电设备的制作方法
【专利摘要】公开了通过维持线圈部的L值而维持高的电力传输效率，同时能够抑制线圈部的发热传导到磁性薄片的非接触充电模块、电子设备和非接触充电设备。该模块的特征在于包括：缠卷导线而成的1次侧线圈(21a)；以及磁性薄片(51)，其具备用于载置1次侧线圈(21a)的面，磁性薄片(51)在与1次侧线圈(21a)相对的面上具备多个凹部(53)，多个凹部的底部与1次侧线圈(21a)分离。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及包括平面线圈部和磁性薄片的非接触充电模块、电子设备以及非 接触充电设备。 非接触充电模块、电子设备和非接触充电设备

【背景技术】
[0002] 近年来，较多地利用了能够用充电器对主体设备进行非接触充电的技术。在该技 术中，在充电器侧配置发送侧非接触充电模块，在主体设备侧配置接收侧非接触充电模块， 并通过使两模块间产生电磁感应而从充电器侧向主体设备侧传输电力。而且，也提出了适 用移动终端设备等作为上述主体设备的方案。
[0003] 该移动终端设备等主体设备或充电器被要求薄型化和小型化。为了响应该要求， 可以考虑如专利文献1那样，具备作为发送侧非接触充电模块或接收侧非接触充电模块的 平面线圈部、以及磁性薄片。另外，以往的磁性薄片中也有如专利文献2那样地制造、构成 的磁性薄片。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] [专利文献1]日本特开2006-42519号公报 [0007][专利文献2]日本特许第4400509号公报 实用新型内容
[0008] 这种非接触充电模块由于利用电磁感应现象进行电力传输，所以在1次侧非接触 充电模块（发送侧非接触充电模块）的线圈部和2次侧非接触充电模块（接收侧非接触充 电模块）的线圈部，容易出现发热。即，由于1次侧非接触充电模块和2次侧非接触充电模 块之间的位置对准或距离、周围的金属的影响等各种原因，难以实现100%的传输效率。而 且，线圈部本身具有电阻分量。由于这些原因，线圈部的发热是无法避免的问题。
[0009] 另一方面，磁性薄片具备温度特性。S卩，由于线圈部的发热，磁性薄片被加热，磁性 薄片的特性发生变化。若磁性薄片的特性有变化，则线圈部的L值发生变化，作为其结果， 非接触充电模块的谐振频率发生变化。若1次侧非接触充电模块的谐振频率和2次侧非接 触充电模块的谐振频率不一致，则有时电力传输效率相应地降低。即，需要抑制1次侧非接 触充电模块和2次侧非接触充电模块双方的谐振频率的变化。另外，一般而言，2次侧非接 触充电模块收纳于小型的移动终端内，因此与1次侧非接触充电模块相比，更容易使磁性 薄片升温。
[0010] 此外，一般而言，进行非接触充电所需的时间为数小时，即需要较长时间，因此线 圈部的发热传导到磁性薄片的时间也长。
[0011] 本实用新型的目的在于提供非接触充电模块、电子设备和非接触充电设备，其通 过维持线圈部的L值而维持较高的电力传输效率，同时能够抑制线圈部的发热传导到磁性 薄片。并且，由此提供即使进行长时间的充电，电力传输效率也较高且稳定的非接触充电模 块、电子设备和非接触充电设备。
[0012] 为了解决上述问题，本实用新型的非接触充电模块包括：缠卷导线而成的平面线 圈部；以及磁性薄片，其具备用于载置所述平面线圈部的面，所述磁性薄片在载置所述平面 线圈部的面上具有多个凹部，所述多个凹部的底部与所述平面线圈部分离。
[0013] 根据本实用新型，能够实现如下的非接触充电模块以及使用了该非接触充电模块 的非接触充电设备，该非接触充电模块通过维持线圈部的L值而维持较高的电力传输效 率，并且通过减少线圈部的导线与磁性薄片的接触面积，能够抑制线圈部的发热传导到磁 性薄片。由此，能够实现即使进行长时间的充电，电力传输效率也较高且稳定的非接触充电 模块、以及使用了该非接触充电模块的非接触充电设备。

【专利附图】

【附图说明】
[0014] 图1是表示本实用新型实施方式的非接触电力传输设备的方框图。
[0015] 图2是表示本实用新型实施方式的非接触充电器的结构的图。
[0016] 图3是表示本实用新型实施方式的1次侧非接触充电模块的图。
[0017] 图4是表示本实用新型实施方式的1次侧非接触充电模块的详细图。
[0018] 图5是表示本实用新型实施方式的移动终端设备的结构的图。
[0019] 图6是表示本实用新型实施方式的2次侧非接触充电模块的图。
[0020] 图7是表示本实用新型实施方式的2次侧非接触充电模块的详细图。
[0021] 图8是表示本实用新型实施方式的磁性薄片的示意图。
[0022] 图9是表示本实用新型实施方式的非接触充电模块的截面图和在磁性薄片上没 有形成凹部的非接触充电模块的截面图的比较的图。
[0023] 图10是表示本实用新型实施方式的磁性薄片的温度特性的图。
[0024] 标号说明
[0025] 21a :1次侧线圈
[0026] 21b: 2次侧线圈
[0027] 21U212:内侧部分
[0028] 22a、23a :端子（1 次侧）
[0029] 22b、23b :端子（2 次侧）
[0030] 30a:磁铁（1 次侧）
[0031] 30b:磁铁（2 次侧）
[0032] 31a:平坦部（1次侧）
[0033] 31b:平坦部（2次侧）
[0034] 32a:中心部（1次侧）
[0035] 32b:中心部（2次侧）
[0036] 33a:直线凹部（1次侧）
[0037] 33b :直线凹部（2次侧）
[0038] 34a:狭缝（1 次侧）
[0039] 34b:狭缝（2 次侧）
[0040] 41 :1次侧非接触充电模块(发送侧非接触充电模块）
[0041] 42 :2次侧非接触充电模块(接收侧非接触充电模块）
[0042] 51:磁性薄片（1次侧）
[0043] 52 :磁性薄片（2次侧）
[0044] 53:凹部
[0045] 71:电力输入部
[0046] 72 :整流电路
[0047] 82:电力输出部
[0048] 2〇0 :电子设备
[0049] 300:商用电源
[0050] 301 :插座
[0051] 400:非接触充电器
[0052] 401 :插头
[0053] 402 :面
[0054] 501 :桌上
[0055] 520 :移动终端
[0056] 521 :液晶面板
[0057] 522 :操作按钮
[0058] 523 :基板
[0059] 524 :电池组（电力保持部）
[0060] 525、526 :壳体

【具体实施方式】
[0061] (实施方式）
[0062] 以下，使用附图详细地说明本实用新型的实施方式。
[0063] [关于非接触充电系统]
[0064] 图1是表示本实用新型实施方式的非接触电力传输设备的方框图。
[0065] 非接触电力传输设备由1次侧非接触充电模块41 (发送侧非接触充电模块）和2 次侧非接触充电模块42 (接收侧非接触充电模块）构成，利用电磁感应作用从1次侧非接 触充电模块41向2次侧非接触充电模块42传输电力。该非接触电力传输设备用于大约5 W以下的电力传输。另外，电力传输的频率约为110?205kHz。1次侧非接触充电模块41 例如搭载于充电器，2次侧非接触充电模块42例如搭载于移动电话、数码相机、PC等。
[0066] 1次侧非接触充电模块41具备1次侧线圈21a、磁性薄片51、谐振电容器(未图示） 和电力输入部71。电力输入部71连接于作为外部电源的商用电源300而接受100?240V 左右的供电，并将其变换为规定电流A (直流12V、1A)而提供到1次侧线圈21a。1次侧线 圈21a产生与其形状、匝数及被提供的电流相应的磁场。谐振电容器与1次侧线圈21a连 接，根据与1次侧线圈21a之间的关系，确定从1次侧线圈21a产生的磁场的谐振频率。以 该谐振频率产生从1次侧非接触充电模块41对2次侧非接触充电模块42的电磁感应作用。
[0067] 另一方面，2次侧非接触充电模块42由2次侧线圈21b、磁性薄片52、谐振电容器 (未图示)、整流电路72和电力输出部82构成。2次侧线圈21b接受从1次侧线圈21a产生 的磁场，并利用电磁感应作用将该磁场变换为规定电流B，通过整流电路72和电力输出部 82,输出到2次侧非接触充电模块42的外部。整流电路72对作为交流电流的规定电流B 进行整流而将其变换为直流电流即规定电流C (直流5V、1.5A)。另外，电力输出部82是2 次侧非接触充电模块42的外部输出部，通过该电力输出部82,向与2次侧非接触充电模块 42连接的电子设备200进行供电。
[0068] [关于非接触充电器和1次侧非接触充电模块]
[0069] 接下来，说明将1次侧非接触充电模块41搭载于非接触充电器的情况。
[0070] 图2是表示本实用新型实施方式的非接触充电器的结构的图。此外，图2所示的 非接触充电器是以能看到内部的方式表示的部件。
[0071] 非接触充电器400利用电磁感应作用来发送电力，在构成其外包装的外壳的内部 具有1次侧非接触充电模块41。
[0072] 非接触充电器400具有插头401，该插头401用于插入到设置于屋内或屋外的商用 电源300的插座301。通过将该插头401插入到插座301，非接触充电器400能够从商用电 源300接受供电。
[0073] 非接触充电器400设置于桌上501，1次侧非接触充电模块41配置于非接触充电 器400的与桌面侧相反的一侧的面402的附近。而且，将1次侧非接触充电模块41中的1 次侧线圈21a的主平面配置成与非接触充电器400的与桌面侧相反的一侧的面402平行。 通过如此构成，能够确保搭载有2次侧非接触充电模块42的电子设备的电力接收作业区 域。此外，非接触充电器400也可以设置于壁面，在这种情况下，1次侧非接触充电模块41 配置在非接触充电器400的与壁面侧相反的一侧的面的附近。
[0074] 另外，有时1次侧非接触充电模块41具有用于与2次侧非接触充电模块42之间 的位置对准的磁铁30a。在这种情况下，磁铁30a被配置在位于1次侧线圈21a的中央区域 的中空部。
[0075] 接下来，说明1次侧非接触充电模块41。
[0076] 图3是表示本实用新型实施方式的1次侧非接触充电模块的图，表示1次侧线圈 是圆形线圈的情况。此外，在图3中，以缠卷成圆形的圆形线圈进行了说明，但也可以是缠 卷成大致矩形的矩形线圈。此外，下面说明的1次侧非接触充电模块的详细内容基本上适 合2次侧非接触充电模块。在后面详细地说明2次侧非接触充电模块与1次侧非接触充电 模块的不同点。
[0077] 1次侧非接触充电模块41具备：将导线缠卷成漩涡状而成的1次侧线圈21a ;以及 与1次侧线圈21a的面相对设置的磁性薄片51。
[0078] 如图3所示，1次侧线圈21a具备：以在平面上描画漩涡的方式在径向缠卷导电体 而成的1次侧线圈21a ;以及设置于线圈的两端的作为电流供给部的端子22a、23a。S卩，作 为电流供给部的端子22a、23a将来自外部电源即商用电源300的电流提供到1次侧线圈 21a。1次侧线圈21a是在平面上平行地缠卷导线而得到的，将由线圈形成的面称为线圈面。 此外，厚度方向是指1次侧线圈21a和磁性薄片51的层叠方向。
[0079] 另外，磁性薄片51由以下部件构成：载置1次侧线圈21a的平坦部31a ;位于平坦 部31a的中心部的、与1次侧线圈21a的中空区域内相当的中心部32a ;以及插入1次侧线 圈21a的引出线的一部分的直线凹部33a。相对于平坦部31a，中心部32a可以呈凸部形 状、平坦形状、凹部形状和通孔形状中的任一者。若为凸部形状，则能够增强1次侧线圈21a 的磁通。若为平坦，则容易制造且容易载置1次侧线圈21a，并且能够取得后述的用于位置 对准的磁铁的影响与1次侧线圈21a的L值的平衡。将在后文中详细地说明凹部形状和通 孔。
[0080] 在本实施方式的1次侧非接触充电模块41中，1次侧线圈21a从直径为20mm的内 径开始向外缠卷，外径为30_。即，1次侧线圈21a缠卷成环状。此外，1次侧线圈21a也可 以缠卷成圆形，还可以缠卷成多边形。即，也可以是大致正方形、大致长方形或其他形状，在 为多边形的情况下，其角部可以具有R角（曲线部）。
[0081] 另外，通过以导线之间留出空间的方式缠卷导线，能够使上层导线和下层导线之 间的杂散电容小，将1次侧线圈21a的交流阻抗抑制为小。另外，通过将导线不留空间靠紧 地进行缠卷，能够抑制1次侧线圈21a的厚度。
[0082] 另外，有时1次侧非接触充电模块41具有用于与2次侧非接触充电模块42之间的 位置对准的磁铁30a。根据标准（WPC)而规定了该磁铁是圆形、直径为15. 5mm以下等。磁 铁30a呈硬币状，必须配置成其中心与1次侧线圈21a的缠卷中心轴一致。这是为了减轻 磁铁30a对1次侧线圈21a的影响。
[0083] S卩，作为位置对准的方法，例如可以举出以下的方法。例如有在充电器的充电面上 形成凸部，在2次侧的电子设备上形成凹部并将其嵌合等在物理上（形状上）进行强制性的 位置对准的方法。另外有如下的方法：通过将磁铁搭载于1次侧和2次侧中的至少一方，从 而使彼此的磁铁相互吸引或一方的磁铁与另一方的磁性薄片相互吸引而进行位置对准。通 过1次侧检测2次侧的线圈位置，使1次侧的线圈自动地移动到2次侧的线圈的位置。还 有通过在充电器中具备多个线圈，从而使移动设备在充电器的充电面的任何位置都能够进 行充电的方法等等。
[0084] 这样，对于1次侧(充电侧）非接触充电模块及2次侧(被充电侧）非接触充电模块 的线圈的位置对准，可以举出各种方法，但可分为使用磁铁的方法和不使用磁铁的方法。而 且，若是1次侧(充电侧)非接触充电模块，则通过将其构成为能够适应于使用磁铁的2次侧 (被充电侧）非接触充电模块以及不使用磁铁的2次侧(被充电侧）非接触充电模块这两者， 能够与2次侧(被充电侧）非接触充电模块的类型无关地进行充电，提高便利性。同样地， 若是2次侧(被充电侧）非接触充电模块，则通过将其构成为能够适应于使用磁铁的1次侧 (充电侧）非接触充电模块以及不使用磁铁的1次侧(充电侧）非接触充电模块两者，能够与 1次侧(充电侧）非接触充电模块的类型无关地进行充电，提高便利性。即，需要构成为，在 通过电磁感应与进行电力传输的对象即另一方非接触充电模块进行电力传输的非接触充 电模块中，在与另一方非接触充电模块之间进行位置对准时，通过利用另一方非接触充电 模块所具备的磁铁进行位置对准的第一方案以及不利用磁铁进行位置对准的第二方案这 两种方案，均能够与另一方非接触充电模块进行位置对准，并能够进行电力传输。
[0085] 在1次侧非接触充电模块41具有磁铁30a的情况下，作为配置磁铁30a的第一方 法,有在磁性薄片51的中心部32a的上表面配置磁铁30a的方法。另外，作为配置磁铁30a 的第二方法，有配置磁铁30a来代替磁性薄片51的中心部32a的方法。在第二方法中，因 为磁铁30a被配置在1次侧线圈21a的中空区域，所以能够将1次侧非接触充电模块41小 型化。
[0086] 此外，在不将磁铁利用于1次侧非接触充电模块41与2次侧非接触充电模块42 的位置对准的情况下，不需要图3所示的磁铁30a。
[0087] 在此说明磁铁对非接触充电模块的电力传输效率带来的影响。一般而言，在1次 侧非接触充电模块和2次侧非接触充电模块中的至少一方，磁铁被设置在内置的线圈的通 孔中。由此，在能够使磁铁和磁铁、或磁铁和磁性薄片51尽量接近的同时，能够使1次侧及 2次侧的线圈接近。磁铁是圆形，在这种情况下，磁铁的直径比1次侧线圈21a的内宽小。 在本实施方式中，磁铁的直径约为15.5mm (约10mm?20mm)，厚度约为1.5mm?2mm。另 夕卜，使用了钕磁铁，强度约为从75mT到150mT左右即可。在本实施方式中，因为1次侧非接 触充电模块的线圈与2次侧非接触充电模块的线圈之间的间隔是2mm?5mm左右，所以利 用这种程度的磁铁就足够进行位置对准。
[0088] 在为了电力传输而在1次侧线圈和2次侧线圈之间产生了磁通时，若在其间或周 边存在磁铁，则磁通避开磁铁而延伸。或者贯通磁铁之中的磁通在磁铁之中导致涡电流或 发热，从而带来损失。进而，由于将磁铁配置在磁性薄片的附近，从而导致磁铁附近的磁性 薄片的导磁率降低。因此，1次侧非接触充电模块41所具备的磁铁30a导致1次侧线圈21a 及2次侧线圈21b双方的L值降低。其结果是，非接触充电模块之间的传输效率降低。
[0089] 图4是表示本实用新型实施方式的1次侧非接触充电模块的详细图。图4A是1次 侧非接触充电模块的俯视图，图4B是图4A中的1次侧非接触充电模块的A-A截面图。图 4C是设置了直线凹部的情况下的图4A中的1次侧非接触充电模块的B-B截面图。图4D是 设置了狭缝的情况下的图4A中的1次侧非接触充电模块的B-B截面图。此外，图4A和图 4B表示不具备磁铁30a的情况。此外，在具备磁铁的情况下，具备以虚线表示的磁铁30 a。
[0090] 为了实现安装了 1次侧非接触充电模块41的非接触充电器400的薄型化，将1次 侧线圈21a的从位于中心区域的卷绕开始部分到端子23a为止的部分在厚度方向上设为2 层，将其余的区域设为1层。此时，通过将上层导线和下层导线以相互间留出空间地方式进 行缠卷，从而能够使上层导线和下层导线之间的杂散电容变小，将1次侧线圈21a的交流阻 抗抑制为小。
[0091] 另外，在将导线层叠而使1次侧线圈21a向1次侧非接触充电模块41的厚度方 向扩展的情况下，通过增加1次侧线圈21a的匝数，能够增加流过1次侧线圈21a的电流。 在将导线进行层叠时，通过使位于上层的导线和位于下层的导线之间不留空间而靠紧地缠 卷，从而能够抑制1次侧线圈21a的厚度，并且能够增加流过1次侧线圈21a的电流。
[0092] 此外，在本实施方式中，使用截面形状呈圆形状的导线形成了 1次侧线圈21a，但 是，所使用的导线也可以是截面形状呈方形状的导线。在使用截面形状呈圆形状的导线的 情况下，相邻的导线之间产生间隙，因而导线间的杂散电容变小，能够将1次侧线圈21a的 交流阻抗抑制为小。
[0093] 另外，比起将1次侧线圈21a在厚度方向缠卷成2层，缠卷成1层则1次侧线圈 21a的交流阻抗变低，能够提高传输效率。这是因为，若将导线缠卷成2层，则上层导线和下 层导线之间产生杂散电容。因此，与其将1次侧线圈21a整体缠卷成2层，不如将尽量多的 部分缠卷成1层。另外，通过缠卷成1层，能够将1次侧非接触充电模块41薄型化。此外， 在由两根导线构成平面线圈部2的情况下，在端子22a，23a部分，利用焊锡等将两根导线电 连接，所以两根导线也可以如一根粗导线那样构成。可以与线圈面平行地排列缠卷两根导 线，也可以与线圈面垂直地排列缠卷两根导线。即，在与线圈面平行的情况下，以平面状将 两根导线以相同的中心为轴缠卷，在半径方向上，一根导线被另一根导线夹持。这样，将两 根导线在端子22a、23a部分电连接而使其如一根导线那样发挥功能，由此，即使是相同的 截面积也能够抑制厚度。也就是说，例如，通过准备直径为〇. 18mm的两根导线，能够得到直 径为0. 25mm的导线的截面积。因此，若是一根直径为0. 25mm的导线，则1次侧线圈21a的 1匝的厚度是〇. 25mm、l次侧线圈21a的半径方向的宽度是0. 25mm，但是，若是两根直径为 0· 18mm的导线，贝U 1次侧线圈21a的1阻的厚度成为0· 18mm、半径方向的宽度为0· 36mm。 此外，厚度方向是1次侧线圈21a和磁性薄片51的层叠方向。另外，也可以只是使1次侧 线圈21a的中心侧的一部分在厚度方向上重叠为2层，其余的外侧部分为1层。另外，在垂 直于线圈面的情况下，非接触充电模块的厚度增加，但是导线的截面积事实上增加，从而能 够使流过1次侧线圈21a的电流增加，也能够容易地确保充分的匝数。此外，在本实施方式 中，由约为〇. 18_?0. 35_的导线构成1次侧线圈21a，尤其是对于1次侧非接触充电模 块41的1次侧线圈21a，0. 25mm?0. 35mm的导线为优选。
[0094] 此外，由于1次侧线圈21a的交流阻抗低，从而防止了 1次侧线圈21a中的损失且 提高了 L值，由此，能够提高依赖于L值的1次侧非接触充电模块41的电力传输效率。
[0095] 另外，在本实施方式中，1次侧线圈21a形成为环状（圆形状)。1次侧线圈21a的 形状不限定于环状（圆形状)，也可以是楕圆形状、矩形状、多边形状。如果考虑1次侧非接 触充电模块41与2次侧非接触充电模块42的位置对准，则1次侧线圈21a的形状优选为 环状（圆形状)。这是因为在1次侧线圈11a的形状为环状（圆形状）的情况下，能够在更宽 的范围内进行电力的发送和接收，容易进行1次侧非接触充电模块41的1次侧线圈21a与 2次侧非接触充电模块42的2次侧线圈21b的位置对准。即，因为能够在更宽的范围内进 行电力的发送和接收，所以2次侧非接触充电模块42难以受到相对于1次侧非接触充电模 块41的角度的影响。
[0096] 此外，端子22a、23a可以相互靠近，也可以分开配置，但是，分开配置则更容易安 装1次侧非接触充电模块41。
[0097] 磁性薄片51是为了提高利用了电磁感应作用的非接触充电的电力传输效率而设 置的，其具备平坦部31a、作为中心而相当于线圈21的中空部的中心部32a、以及直线凹部 33a。另外，在设置用于1次侧非接触充电模块41与2次侧非接触充电模块42的位置对准 的磁铁30a的情况下，可以将磁铁30a配置在中心部32a的上方，也可以代替中心部32a而 配置磁铁30a。
[0098] 另外，作为磁性薄片51能够使用Ni-Zn系铁氧体薄片、Mn-Zn系铁氧体薄片、Mg-Zn 系铁氧体薄片等。磁性薄片51可以是单层结构，也可以是将相同材料在厚度方向层叠多片 而得到的结构，还可以将不同的磁性薄片在厚度方向层叠多片。优选至少是导磁率为250 以上且饱和磁通密度为350mT以上的薄片。
[0099] 另外，也可以使用非晶态金属作为磁性薄片51。在使用铁氧体薄片作为磁性薄片 51时，从使1次侧线圈21a的交流阻抗降低方面考虑是有利的，在使用非晶态金属作为磁性 薄片时，能够使1次侧线圈21a薄型化。
[0100] 用于1次侧非接触充电模块41的磁性薄片51具有可容纳于约50X50mm以内 的程度的尺寸，厚度约为3mm以下。在本实施方式中，磁性薄片51大致为正方形，约为 33mmX 33mm。优选的是，将磁性薄片51形成为与1次侧线圈21a的外周边相同程度，或形成 为大于2次侧线圈21a的外周边。另外，磁性薄片51的形状也可以是圆形、矩形、多边形、 或者四角具有大曲线的矩形及多边形。
[0101] 直线凹部33a或狭缝34a收纳从线圈的卷绕开始部分（线圈的最内侧部分）到端 子的导线。由此，防止从线圈的卷绕开始部分到端子的导线在1次侧线圈21a的厚度方向 上重叠，能够抑制1次侧非接触充电模块41的厚度。另外，通过将直线凹部33a或狭缝34a 的大小设为可收纳从线圈的卷绕开始部分到端子的导线的最小限度的大小，能够抑制泄漏 磁通的产生。另外，直线凹部33a的截面形状不限于矩形，也可以是圆弧状或带有圆角的形 状。
[0102] 直线凹部33a或狭缝34a形成为几乎垂直于与其一端相交叉的磁性薄片51的端 部，与中心部32a的外形（若为圆形线圈则是在切线上，若为矩形线圈则是在边上）相重 合。通过以此方式形成直线凹部33a或狭缝34a，能够在不折弯导线的卷绕开始部分的情况 下形成端子22a、23a。直线凹部33a或狭缝34a的长度依赖于1次侧线圈21a的内径，在本 实施方式的情况下约为15mm?20mm。
[0103] 另外，也可以将直线凹部33a或狭缝34a形成在磁性薄片51的端部与中心部32a 的外周最接近的部分。由此，能够将直线凹部33a或狭缝34a的形成面积抑制到最低限度， 能够提高非接触电力传输设备的传输效率。另外，此时，直线凹部33a或狭缝34a的长度约 为5mm?10mm。采用哪一种配置，直线凹部33a或狭缝34a的内侧端部都与中心部32a连 接。
[0104] 此外，直线凹部33a或狭缝34a也可以采用其他配置。也就是说，1次侧线圈21a 优选采用1层结构，此时，可以考虑将1次侧线圈21a的半径方向的所有线匝作为1层结构， 或者将其一部分作为1层结构并将其他部分作为2层结构。因此，端子22a、23a的其中一 方可以从1次侧线圈21a的外周引出，但另一方必须从内侧引出。在1次侧线圈21a缠卷 的部分与从1次侧线圈21a的卷绕终点处到端子22a或23a的部分必然在厚度方向上重叠 的情况下，在该重叠部分处设置直线凹部33a或狭缝34a即可。
[0105] 在采用直线凹部33a的情况下，在磁性薄片51上不设置通孔或狭缝，因此能够防 止磁通泄漏，提高1次侧非接触充电模块41的电力传输效率。与此相对，采用狭缝34时，形 成磁性薄片51较为容易。采用直线凹部33a时，并不限于截面形状呈方形的直线凹部33a， 截面可以呈圆弧状，或者带有圆角。
[0106] 接下来，说明磁铁对1次侧非接触充电模块41及后述的2次侧非接触充电模块42 带来的影响。2次侧非接触充电模块42内的2次侧线圈21b接收由1次侧非接触充电模块 41产生的磁场并进行电力传输。这里，若在1次侧线圈21a及2次侧线圈21b的周边配置 磁铁，则有时磁场以避开磁铁的方式产生或要在磁铁中通过的磁场消失。另外，磁性薄片51 中与磁铁近的部分的导磁率降低。即，由于磁铁而使得磁场减弱。因此，为了使由于磁铁而 减弱的磁场为最小限度，需要采取以下的对策：使1次侧线圈21a及2次侧线圈21b与磁铁 的距离拉开；具备难以受到磁铁的影响的磁性薄片51，等等。
[0107] 这里，由于1次侧非接触充电模块41作为供电接收侧而用于固定终端，所以，1次 侧非接触充电模块41在固定终端内的占有空间较为充裕。另外，由于流过1次侧非接触充 电模块41的1次侧线圈21a的电流较大，所以磁性薄片51的绝缘性很重要。这是因为，若 磁性薄片51具有导电性，则流过1次侧线圈21a的大电流有可能经由磁性薄片51传导到 其他部件。
[0108] 考虑以上方面，1次侧非接触充电模块41中搭载的磁性薄片51优选是其厚度为 400 μ m以上（优选为600 μ m?1mm)、并且具有250以上的导磁率和350mT以上的磁通饱 和密度作为磁特性的Ni-Zn系铁氧体薄片（绝缘性）。不过，通过进行充分的绝缘处理，也 可以不使用Ni-Zn系铁氧体薄片而使用Mn-Zn系铁氧体薄片（导电性）。
[0109] 另外，1次侧非接触充电模块41中，使用磁铁30a进行位置对准的情况与不使用磁 铁30a的情况下，1次侧非接触充电模块41的1次侧线圈21a的L值发生大幅度变化。也 就是说，由于1次侧非接触充电模块41中存在磁铁30a，或者2次侧非接触充电模块42中 存在同样的磁铁，会妨碍1次侧、2次侧非接触充电模块间的磁通，在存在磁铁的情况下，1 次侧非接触充电模块41的1次侧线圈21a的L值大幅度减少。为了抑制这样的由磁铁30a 造成的影响，磁性薄片51优选为高饱和磁通密度材料（饱和磁通密度为350mT以上）。高 饱和磁通密度材料即使磁场变强，磁通也不易饱和，因此难以受到磁铁30a的影响，能够提 高使用磁铁30a的情况下的线圈21的L值。因此，能够使磁性薄片51薄型化。
[0110] 但是，若磁性薄片51的导磁率过于降低，则1次侧线圈21a的L值极度下降。其 结果是，有可能使1次侧非接触充电模块41的效率降低。因此，磁性薄片51的导磁率至少 为250以上，优选为1500以上。此外，L值也依赖于磁性薄片51的厚度，只要是铁氧体薄 片的厚度为400 μ m以上即可。此外，虽然铁氧体薄片与非晶态金属的磁性薄片相比能够降 低1次侧线圈21a的交流阻抗，但也可以采用非晶态金属。通过构成这种磁性薄片51，即使 1次侧非接触充电模块41和2次侧非接触充电模块42中的至少一者具备磁铁，1次侧非接 触充电模块41也能够减少磁铁的影响。
[0111] 另外，通过采用Μη-ζη系铁氧体薄片，能够实现进一步的薄型化。也就是说，电磁 感应的频率由标准（WPC)规定为100kHz?200kHz左右（例如120kHz)。在这种低频带中， Mn-Zn系铁氧体薄片的效率高。此外，Ni-Zn系铁氧体薄片在高频中效率高。
[0112] [关于移动终端和2次侧非接触充电模块]
[0113] 接下来，说明将2次侧非接触充电模块42搭载在移动终端设备的情况。
[0114] 图5是表示本实用新型实施方式的移动终端设备的结构的图，是将移动终端设备 分解时的主视图。
[0115] 移动终端520由液晶面板521、操作按钮522、基板523、电池组524等构成。利用 电磁感应作用接收电力的移动终端520是在形成其外包装的壳体525和壳体526的内部具 有2次侧非接触充电模块42的移动终端设备。
[0116] 在设置有液晶面板521、操作按钮522的壳体525的背面设置有基板523,该基板 523上设置有控制部，该控制部接收从操作按钮522输入的信息并且将需要的信息显示在 液晶面板521而对移动终端520整体进行控制。另外，在基板523的背面设置有电池组524。 电池组524与基板523连接而对基板523进行供电。
[0117] 进而，在电池组524的背面，即壳体526侧，设置有2次侧非接触充电模块42。2 次侧非接触充电模块42通过电磁感应作用从1次侧非接触充电模块41接受供电，利用该 电力对电池组524进行充电。
[0118] 2次侧非接触充电模块42由2次侧线圈21b、磁性薄片52等构成。在将接受供电 的方向设为壳体526侧的情况下，若从壳体526侧开始按顺序配置2次侧线圈21b、磁性薄 片52,则能够减轻基板523和电池组524的影响地接受供电。
[0119] 另外，有时2次侧非接触充电模块42具有用于与1次侧非接触充电模块41之间 的位置对准的磁铁30b。在这种情况下，磁铁30b被配置在位于2次侧线圈21b的中央区域 的中空部。根据标准（WPC)而规定了该磁铁是圆形、直径为15. 5mm以下等。磁铁30b呈硬 币状，必须配置成其中心与2次侧线圈21b的缠卷中心轴一致。这是为了减轻磁铁30b对 2次侧线圈21b的影响。因此，2次侧非接触充电模块42所具备的磁铁30b导致1次侧线 圈2a及21次侧线圈2b双方的L值降低。
[0120] 在2次侧非接触充电模块42具有磁铁30b的情况下，作为配置磁铁30b的第一方 法,有在磁性薄片52的中心部32b的上表面配置磁铁30b的方法。此外，这里所述的中心 部32b与图3所示的磁性薄片51的中心部32a相同。另外，作为配置磁铁30b的第二方法， 有配置磁铁30b来代替磁性薄片52的中心部32b的方法。在第二方法中，因为磁铁30b被 配置在2次侧线圈21b的中空区域，所以能够将2次侧非接触充电模块42小型化。
[0121] 此外，在1次侧非接触充电模块41与2次侧非接触充电模块42的位置对准中不 使用磁铁的情况下，不需要磁铁30b。
[0122] 接下来，说明2次侧非接触充电模块42。
[0123] 图6是表示本实用新型实施方式的2次侧非接触充电模块的图，表示2次侧线圈 是圆形线圈的情况。
[0124] 图7是表示本实用新型实施方式的2次侧非接触充电模块的详细图。图7A是2次 侧非接触充电模块的俯视图，图7B是图7A中的2次侧非接触充电模块的C-C截面图。图 7C是设置了直线凹部的情况下的图7A中的2次侧非接触充电模块的D-D截面图。图7D是 设置了狭缝的情况下的图7A中的2次侧非接触充电模块的D-D截面图。此外，图7A、图7B 表示不具备磁铁30b的情况。此外，在具备磁铁的情况下，具备以虚线表示的磁铁30b。
[0125] 用于说明2次侧非接触充电模块42的图6?图7分别与用于说明1次侧非接触 充电模块41的图3?图4对应。2次侧非接触充电模块42的结构与1次侧非接触充电模 块41大致相同。
[0126] 作为2次侧非接触充电模块42与1次侧非接触充电模块41的不同之处，可以举 出磁性薄片52的大小和材料。用于2次侧非接触充电模块42的磁性薄片52具有可容纳 于约40 X 40mm以内的程度的尺寸，厚度约在2mm以下。
[0127] 用于1次侧非接触充电模块41的磁性薄片51和用于2次侧非接触充电模块42 的磁性薄片52的尺寸不同。这是因为2次侧非接触充电模块42 -般搭载于便携式电子设 备，而被要求小型化。在本实施方式中，磁性薄片52大致为正方形，约为33mmX 33mm。优选 的是，将磁性薄片52形成为与2次侧线圈21b的外周边相同程度，或形成为大于2次侧线 圈21b的外周边。另外，磁性薄片51的形状也可以是圆形、矩形、多边形、或者四角具有大 曲线的矩形及多边形。
[0128] 另外，由于2次侧非接触充电模块42作为供电接收侧而用于移动终端，所以，2次 侧非接触充电模块42在移动终端内的占有空间不充裕。另外，由于流过2次侧非接触充电 模块42的2次侧线圈21b的电流较小，所以并不太要求磁性薄片52的绝缘性。此外，在本 实施方式中，由约〇. 18mm?0. 35mm的导线构成2次侧线圈21b，其中，对于2次侧非接触充 电模块42的2次侧线圈21b，优选0· 18mm?0· 30mm左右的导线。
[0129] 在所搭载的电子设备是移动电话的情况下，2次侧非接触充电模块2大多配置在 构成移动电话的外包装的外壳和位于其内部的电池组之间。一般而言，由于电池组的壳体 是铝，所以对电力传输带来不良影响。这是因为在铝中在使线圈产生的磁通减弱的方向上 产生涡电流，从而引起线圈磁通减弱。因此，需要在作为电池组的外包装的铝和配置在该外 包装之上的2次侧线圈21b之间设置磁性薄片52,从而减轻铝的影响。
[0130] 考虑以上的方面，重要的是用于2次侧非接触充电模块42的磁性薄片52使用导 磁率和饱和磁通密度高的材料，从而尽量提高2次侧线圈21b的L值。基本上与磁性薄片 51同样，只要是导磁率为250以上且饱和磁通密度为350mT以上的材料即可。在本实施方 式中，优选为Mn-Zn系铁氧体的烧结体，导磁率为1500以上，饱和磁通密度为400以上，并 且厚度约为400 μ m以上。不过，也可以是Ni-Zn系铁氧体，只要导磁率为250以上且饱和 磁通密度为350以上，就能够进行与1次侧非接触充电模块41之间的电力传输。另外，2次 侧线圈21b也与1次侧线圈21a同样，缠卷成大致圆形或大致矩形。存在1次侧非接触充 电模块41内具备磁体30a而进行位置对准的情况，以及不具备磁铁30a而进行位置对准的 情况。
[0131] 接下来，说明磁铁30a的尺寸与1次侧线圈21a的内径的尺寸之间的关系。在此， 说明在1次侧非接触充电模块41中配置有磁铁30a的情况，但是，同样的关系对于在2次 侧非接触充电模块42中配置有磁铁30b的情况也成立。这种情况下，磁铁30b相当于磁铁 30a〇
[0132] 下面说明图4、图7等中表示的1次侧非接触充电模块41的磁性薄片51和2次侧 非接触充电模块42的磁性薄片52。
[0133] 图8是表示本实用新型实施方式的磁性薄片的示意图。图8A是磁性薄片的俯视 图，图8B是图8A的E-E截面图。另外，为了容易理解，放大凹部来图示。此外，作为例子， 说明1次侧非接触充电模块41的磁性薄片51，但是下述的有关磁性薄片51的说明也能够 适用于2次侧非接触充电模块42的磁性薄片52。另外，烧结后的磁性薄片51的尺寸为 30mm X 30mm X 0. 4mm。
[0134] 在磁性薄片51的至少一个面上，在多个直线上形成多个凹部53。凹部53为孔形 状，可以呈椭圆或长方形，但并不形成为槽状。优选在磁性薄片51的一个面整体上，尽量 均匀地形成凹部53,因此优选最大宽度为1mm左右以下的凹部53。凹部53的形状可以是 任何形状，可以呈圆形、椭圆形、多边形或其他形状。本实施方式中的凹部53是开口面为 0. 5mmX 0. 5mm的圆形，深度为0. 1mm。基本上，只要是开口部的面积相当于从0. 5mmX 0. 5mm 的圆形的面积到ImmX 1mm的圆形的面积即可。若大于该面积，则1次侧线圈21a的导线会 进入凹部53内，无法确保1次侧线圈21a和凹部53的底部之间的距离。另外，一般而言导 线的线径为〇. 25mm?0. 4mm左右，小于凹部53的开口面，但导线被缠卷成平面线圈状，因 而不容易进入凹部53内。此外，若构成为凹部53的开口面的最大宽度小于1次侧线圈21a 的线径，则能够可靠地确保凹部53的底部与1次侧线圈21a的导线之间的距离。此外，所 谓凹部53的开口面的最大宽度，例如在开口面为lmmXO. 5mm的椭圆形状的情况下为1mm， 由于凹部53可取任何形状，因此指的是任意的两点间的宽度的最大值。
[0135] 另外，凹部53的深度为0.06mm?0· 15mm左右即可。或者是磁性薄片51的厚度 的10%?25%左右即可。此外，磁性薄片51的厚度是指磁性薄片51的平坦部31a的厚度。 由此，能够在维持非接触充电模块的电力传输效率的同时，最大限度地获得本实用新型的 效果。即，若凹部53过深，则磁性薄片51的体积减少，使得提高1次侧线圈21a的L值的 效果降低。但是，若凹部53过浅，则难以充分得到本实用新型的效果。进而，设置多个凹部 53,凹部间的距离约为1mm，设为0.5mm?3mm左右的距离即可。即，在本实施方式中，相对于 磁性薄片51的面的面积，凹部53所占的面积约为25%，设为10%?35%左右即可。若小于 10%，则无法充分获得形成凹部53所得的效果，若超过35%，则磁性薄片51的强度降低。艮P， 变得容易破损，若磁性薄片51破损，则磁性薄片51的特性会变化。因此，通过设为10%? 35%左右，能够确保强度且最大限度地获得本实用新型的效果。此外，若磁性薄片51与1次 侧线圈21a隔开的距离大于上述距离，则磁性薄片51的使1次侧线圈21a的L值提高的影 响力变弱。还有，凹部53间的横向的距离优选大于凹部53的开口面的横向的宽度。在纵 方向或任意的哪一方向也同样。由此，能够维持该方向上的磁性薄片51的强度。
[0136] 此外，凹部53的配置优选如图8A那样排列成直线状，但随机地配置成任何形状均 可。但是，优选使各凹部53间的距离相同，不使凹部53集中于一部分而均匀配置。而且， 与配置在方格状的纵横线上的情况相比，如图8A那样每隔横1列在横向上稍微错位时，能 够更确保磁性薄片51的强度。进而，与相邻的哪一其他凹部53之间都能够保持几乎相同 的距离，因此能够使强度在任何方向上大致相同。
[0137] 此外，优选将凹部53至少设置在配置1次侧线圈21a的部分，即1次侧线圈21a 与磁性薄片51相对的部分。由此，能够防止1次侧线圈21a的发热传导到磁性薄片51。
[0138] 图9是表示本实用新型实施方式的非接触充电模块的截面图和在磁性薄片上没 有形成凹部的非接触充电模块的截面图的比较的图。图9A是为了说明在磁性薄片上没有 形成凹部的情况下的非接触充电模块的截面图。图9B是本实施方式的非接触充电模块的 截面图。图10是表示本实用新型实施方式的磁性薄片的温度特性的图，图10A表示温度和 非接触充电模块的线圈的L值之间的关系，图10B表示温度和非接触充电模块的线圈的L 值减少率之间的关系。这里的因温度变化而导致的非接触充电模块的特性变化，基本上依 赖于磁性薄片的温度特性。
[0139] 如图9B所示，1次侧线圈21a配置在磁性薄片51的形成有凹部53的面侧。但是， 凹部53也可以形成在磁性薄片51的两面。也就是说，一般而言，在磁性薄片51的与配置 1次侧线圈21a的面相反的面（背面）侧，有时配置电子元件。此外，若是2次侧非接触充 电模块42,则有可能在背面侧除了配置电子元件以外还配置电池组524。无论是电子元件 还是电池组524,都容易带来发热，该发热传导到磁性薄片51、52。因此，为了抑制该传热， 可以在背面也形成凹部53。
[0140] 如上所述，通过将1次侧线圈21a配置在磁性薄片51的形成有凹部53的面侧，能 够有效地防止1次侧线圈21a的发热传导到磁性薄片51。其结果，能够抑制图10所示的由 于磁性薄片51的温度特性而磁性薄片51的特性产生变化的现象，维持非接触充电模块间 的电力传输效率。如图10所示，因1次侧线圈21a的发热而磁性薄片51升温，则作为其结 果，非接触充电模块的特性作为L值和L值减少率而显现出来。其中，L值减少率是指，另 一个非接触充电模块中具备磁铁的情况下的非接触充电模块的线圈的L值除以另一个非 接触充电模块中不具备磁铁的情况下的非接触充电模块的线圈的L值所得的值，磁铁的影 响越小则值越小。此外，图10是在恒温槽中从达到设定温度起，放置最少20分钟后测定得 到的。
[0141] 另外，磁性薄片51的两面上粘贴有用于保护磁性薄片51的保护片，其厚度为 ΙΟμπι?50μπι。因此，比凹部Μ的深度薄。艮P，由于凹部Μ的深度比保护片的厚度深，因 此能够在1次侧线圈21a和凹部53的底部之间可靠地确保距离。另外，保护片由具有柔软 性的材料形成，例如由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯）等塑料形成。PET系薄片材料操作容 易，不包含环境负荷物质等，是有效防止环境污染的材料。此外，也可以由透明性或者遮光 性的塑料、或这些塑料的组合构成保护片。由此，可以保护磁性部件或在磁性部件上形成的 导电性部件（后述）受到紫外线等的影响，提高长期可靠性。
[0142] 接着说明本实施方式的磁性薄片51、52的制造方法。如上所述，磁性薄片51、52 基本上通过如专利文献2那样的制造方法来制造，但本实施方式的磁性薄片51、52上还形 成凹部53。
[0143] 磁性部件由铁氧体等构成。铁氧体有Ni-Zn (镍锌）系铁氧体、Mn-Zn (锰锌）系铁 氧体等。例如，以 Fe203 为 48. 5mol%、Zn0 为 20. 55mol%、Ni0 为 20. 55mol%、Cu0 为 10. 40mol% 的组成比例进行配合，在750°C?900°C煅烧4小时。作为电介质，例如使用Ti (钛）氧化 物。
[0144] 首先，将上述的组成比例的预煅烧陶瓷系磁性粉体3000g、作为水溶性粘结剂的 MET0L0SE135g、作为油性增塑剂的CERAMIS0L270g和蒸馏水340g，使用混料机混合20分钟。 然后，使其通过三辊机共3次，从而生成坯料。在5°C下将该坯料保存96小时而使其成熟 后，使用真空挤出成型装置制成生片（green sheet)。
[0145] 使该生片通过95°C的滚筒式干燥机，由此使其表面干燥，然后进行切断，制成规定 的尺寸的生片。将制成的生片在90°C煅烧3小时，从而制成了烧结体。
[0146] 为了形成凹部53,以在生片成型时形成凹部的方式制成生片，或者也可以在将生 片成型为薄片状后，将凸状模具按压到生片，从而生成凹部53。此外，通过煅烧，磁性薄片 51的尺寸和凹部53的尺寸都缩小到约8成。因此，为了形成上述尺寸的凹部53,需要在生 片上形成开口部的宽度和深度约为1. 25倍的凹部。
[0147] 如上述，作为凹部53的形成方法，可以将形成凹部53的凸部的模具按压到煅烧前 的平面薄片，从而形成凹部53。由此，在凹部53的周边，由于被按压而磁性材料的密度提 高，因而结晶性提高。即，磁性薄片51的特性与磁性材料的密度提高相应地提高，因此非接 触充电模块间的电力传输效率提高。或者，也可以将煅烧前的磁性材料形成为具有凹部的 薄片状。在这种情况下，与上述方法不同，磁性材料均匀，因此能得到与磁性薄片51的部位 无关的、稳定的特性。
[0148] 另外，如专利文献2那样，磁性薄片51可以具有赋予柔软性的多个狭缝。具备柔 软性的狭缝间的距离优选设为凹部53间的距离的1倍?3倍左右。由此，能够确保磁性薄 片51的柔软性，并且能够平衡良好地配置凹部53。而且，即使具备狭缝和凹部53,也能够 得到充分获得非接触充电模块间的电力传输效率的磁性薄片51的特性。
[0149] 2011年9月9日提交的日本专利特愿第2011-196834号所包含的说明书、附图和 说明书摘要的公开内容全部引用于本申请。
[0150] 工业实用性
[0151] 根据本实用新型的非接触充电模块、电子设备和非接触充电设备，能够实现即使 进行长时间的充电，电力传输效率也保持高效率且稳定的接触充电模块、电子设备和非接 触充电设备，因此，作为对移动电话、便携式音频机器和便携式计算机等移动终端、数码相 机、摄像机等便携式设备进行充电时的发送侧充电设备极其有用。
【权利要求】
1. 非接触充电模块，包括： 缠卷导线而成的平面线圈部；以及 磁性薄片，其具备用于载置所述平面线圈部的面， 所述磁性薄片在载置所述平面线圈部的面上具备多个凹部，所述多个凹部的底部与所 述平面线圈部分离。
2. 如权利要求1所述的非接触充电模块， 所述多个凹部相互隔开。
3. 如权利要求1所述的非接触充电模块， 所述多个凹部设置在与所述平面线圈部相对的面中与所述平面线圈部相对的部分。
4. 如权利要求1所述的非接触充电模块， 所述多个凹部的占有面积为与所述平面线圈部相对的面的面积的10%?35%。
5. 如权利要求1所述的非接触充电模块， 所述多个凹部的深度为所述平面线圈部的厚度的10%?25%。
6. 如权利要求1所述的非接触充电模块， 所述多个凹部的开口面的最大宽度小于所述导线的线径。
7. 如权利要求1所述的非接触充电模块， 在与所述平面线圈部相对的面中，在规定方向上的所述多个凹部之间的距离大于在所 述规定方向上的所述多个凹部的宽度。
8. 电子设备，包括： 权利要求1所述的非接触充电模块，以及 通过所述非接触充电模块被充电的电池。
9. 非接触充电设备，包括： 权利要求1所述的非接触充电模块。
【文档编号】H01F38/14GK203910505SQ201290000798
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2012年8月31日 优先权日:2011年9月9日
【发明者】田畑健一郎, 西野德次, 安村浩治, 田畑辰典 申请人:松下电器产业株式会社