JP4281837B2 - COIL UNIT, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND ELECTRONIC DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、コイルを用いた無接点電力伝送に係るコイルユニットおよびその製造方法ならびに電子機器等に関する。 The present invention relates to a coil unit related to contactless power transmission using a coil, a manufacturing method thereof, an electronic device, and the like.
電磁誘導を利用し、金属部分の接点がなくても電力伝送を可能にする無接点電力伝送が知られている。この無接点電力伝送の適用例として、携帯電話の充電や家庭用機器(たとえば電話機の子機)の充電などが提案されている。 Non-contact power transmission that uses electromagnetic induction and enables power transmission even without a contact of a metal part is known. As an application example of this non-contact power transmission, charging of a mobile phone or charging of household equipment (for example, a handset of a telephone) has been proposed.
無接点電力伝送では、伝送用コイルの発熱という問題があり、その発熱を抑制する技術が提案されている(特許文献1−5)。特許文献1は、非接触充電の発熱を抑制する設計方法が開示されている。特許文献2は、コイルと磁性材の構成により発熱を抑制する技術が開示されている。特許文献3は、空冷機構を備えた無接点充電装置が開示されている。特許文献4は、セラミックを1次側のコイルと2次側のコイルとの間に置き、放熱させる構造について開示されている。特許文献5は、放熱性を高めた筐体の構造が開示されている。
この無接点電力伝送では、コイル間で磁界を用いて伝送させるため、金属を近づけるとその金属に磁界が吸収され、効率の低下や金属自体に誘導加熱が起きる。それにより、放熱用途に最も適している金属を使用できないという課題があった。 In this non-contact power transmission, since a magnetic field is transmitted between coils, when a metal is brought close to the metal, the magnetic field is absorbed by the metal, resulting in a decrease in efficiency and induction heating in the metal itself. Thereby, the subject that the metal most suitable for a heat dissipation use cannot be used occurred.
本発明の幾つかの態様は、放熱性に優れたコイルユニットおよびその製造方法ならびに電子機器を提供するものである。 Some embodiments of the present invention provide a coil unit excellent in heat dissipation, a manufacturing method thereof, and an electronic device.
本発明の一態様に係るコイルユニットは、平面状コイルと、前記平面状コイルの下方に設けられた磁性部材と、前記磁性部材の下方に設けられた磁束漏れ防止部材と、前記磁束漏れ防止部材の下方に設けられた放熱板と、を有し、前記磁束漏れ防止部材と前記放熱板とを電気的に絶縁することができる。 A coil unit according to an aspect of the present invention includes a planar coil, a magnetic member provided below the planar coil, a magnetic flux leakage prevention member provided below the magnetic member, and the magnetic flux leakage prevention member. The heat sink is provided below, and the magnetic flux leakage prevention member and the heat sink can be electrically insulated.
この構成によれば、平面状コイルとの間に磁性部材、磁束漏れ防止部材を介して放熱板を設けており、平面状コイルと放熱板との間に空間を置いて設けているのではないため、平面状コイルで生じた熱を効果的に放熱することができる。また、磁束漏れ防止部材があるため、放熱板が磁束を受けて誘導加熱が生じるのを回避することができる。さらに、共に金属等で形成される磁束漏れ防止部材と放熱板とが電気的に絶縁されているため、放熱板が磁束を受ける部材として機能してしまうのを防ぐことができる。 According to this configuration, the heat radiation plate is provided between the planar coil and the magnetic member and the magnetic flux leakage prevention member, and the space is not provided between the planar coil and the heat radiation plate. Therefore, the heat generated by the planar coil can be effectively radiated. Moreover, since there is a magnetic flux leakage prevention member, it is possible to avoid induction heating due to the heat sink receiving the magnetic flux. Furthermore, since the magnetic flux leakage prevention member and the heat sink, both of which are made of metal or the like, are electrically insulated, it is possible to prevent the heat sink from functioning as a member that receives the magnetic flux.
本発明の一態様では、前記磁束漏れ防止部材と前記放熱板とは両面接着テープにより絶縁することができる。 In one aspect of the present invention, the magnetic flux leakage prevention member and the heat radiating plate can be insulated by a double-sided adhesive tape.
この構成によれば、両面接着テープにより磁束漏れ防止部材と放熱板との絶縁が図られているため、別に絶縁体を設ける必要がなく、組み付けが容易となる。 According to this configuration, since the magnetic flux leakage prevention member and the heat radiating plate are insulated by the double-sided adhesive tape, it is not necessary to provide a separate insulator, and assembly is facilitated.
本発明の一態様では、前記放熱板が搭載され、かつ、前記平面状コイルに接続される導電パターンが形成された印刷回路基板をさらに有することができる。 In one aspect of the present invention, it may further include a printed circuit board on which the heat radiating plate is mounted and a conductive pattern connected to the planar coil is formed.
この構成によれば、印刷回路基板に導電パターンが設けられているため、平面状コイルを制御する素子との間の電気的接続を容易に行うことができる。 According to this configuration, since the conductive pattern is provided on the printed circuit board, the electrical connection with the element that controls the planar coil can be easily performed.
本発明の一態様では、前記印刷回路基板上であって、前記放熱板が搭載される面に少なくとも一つの実装部品が実装され、前記平面状コイルの上面位置は、前記少なくとも一つの実装部品中の最大高さよりも高く設定することができる。 In one aspect of the present invention, at least one mounting component is mounted on the printed circuit board on the surface on which the heat sink is mounted, and the upper surface position of the planar coil is in the at least one mounting component. Can be set higher than the maximum height.
この構成によれば、平面状コイルの上面位置が他の実装部品の上面より高く設定されているため、組み付けが容易となる。また、平面状コイルの上面をより相手側のコイルユニットに近づけることができる。 According to this configuration, since the upper surface position of the planar coil is set higher than the upper surfaces of the other mounted components, assembly is facilitated. Further, the upper surface of the planar coil can be brought closer to the counterpart coil unit.
本発明の一態様では、前記少なくとも一つの実装部品のうち、最大高さを有する部品は、前記平面状コイルに接続されるコンデンサ部品とすることができる。コンデンサ部品は、電気容量を確保する観点から、サイズを大きく設定する必要がある。このため、実装部品がコンデンサ部品の場合に、この発明の一態様は効果的である。 In one aspect of the present invention, the component having the maximum height among the at least one mounted component may be a capacitor component connected to the planar coil. The capacitor component needs to be set large in size from the viewpoint of securing electric capacity. Therefore, when the mounted component is a capacitor component, one embodiment of the present invention is effective.
本発明の一態様では、前記印刷回路基板の前記放熱板が搭載される面とは異なる面に、前記放熱板の温度を検出する温度検出素子を搭載することもできる。これにより、異物などが入りこんで平面状コイルの昇温により放熱板の温度が異常に高くなったとしても、その異常を検知することができる。 In one aspect of the present invention, a temperature detection element for detecting the temperature of the heat sink can be mounted on a surface different from the surface on which the heat sink is mounted of the printed circuit board. As a result, even if a foreign object or the like enters and the temperature of the heat sink becomes abnormally high due to the temperature rise of the planar coil, the abnormality can be detected.
本発明の一態様では、前記印刷回路基板の前記放熱板が搭載される面とは異なる面に、前記放熱板の温度に基づいて前記平面状コイルへの電力供給を遮断する素子を搭載することができる。これによれば、電力供給を遮断する回路を簡易かつ確実に構成することができる。 In one aspect of the present invention, an element that cuts off power supply to the planar coil based on the temperature of the heat sink is mounted on a surface different from the surface on which the heat sink is mounted of the printed circuit board. Can do. According to this, the circuit which interrupts | blocks electric power supply can be comprised simply and reliably.
本発明の一態様では、前記印刷回路基板に、前記放熱板、前記磁束漏れ防止部材、前記磁性部材及び前記平面状コイルを収容する組み付け治具に案内される位置決め部が設けることができる。これにより、平面状コイルなどの組み付けが容易となる。 In one aspect of the present invention, the printed circuit board may be provided with a positioning portion guided by an assembly jig that houses the heat radiating plate, the magnetic flux leakage prevention member, the magnetic member, and the planar coil. Thereby, assembly of a planar coil etc. becomes easy.
本発明の一態様では、前記磁性部材の上面にはスペーサ部材が配置され、前記スペーサ部材は、前記平面状コイルを収容する孔部を含み、前記平面状コイルの上面と前記スペーサ部材の上面とを実質的に面一とすることができる。このように平面状コイルの上面と前記スペーサ部材の上面とを実質的に面一とすることで、伝送面が平らにすることができる。また、平面状コイルの角部に何らかの部材が当たることで、平面状コイルが損傷するのを回避することができる。 In one aspect of the present invention, a spacer member is disposed on the top surface of the magnetic member, and the spacer member includes a hole that accommodates the planar coil, and the top surface of the planar coil, the top surface of the spacer member, Can be substantially flush. Thus, the transmission surface can be flattened by making the upper surface of the planar coil substantially the same as the upper surface of the spacer member. Moreover, it can avoid that a planar coil is damaged because a certain member hits the corner | angular part of a planar coil.
本発明の一態様では、前記磁束漏れ防止部材と前記放熱板とは平面サイズが実質的に同一であり、前記放熱部材は前記磁束漏れ防止部材よりも厚くすることができる。平面サイズが実質的に同一であることにより、磁性漏れ部材により確実に磁束を捕捉することができる。また、放熱板を磁束漏れ防止部材より厚く設定することで、放熱板の放熱性をより高めることができる。 In one aspect of the present invention, the magnetic flux leakage prevention member and the heat dissipation plate have substantially the same planar size, and the heat dissipation member can be thicker than the magnetic flux leakage prevention member. When the planar sizes are substantially the same, the magnetic flux can be reliably captured by the magnetic leakage member. Moreover, the heat dissipation of a heat sink can be improved more by setting a heat sink thicker than a magnetic flux leak prevention member.
本発明の他の態様に係る電子機器は、コイルユニットと、前記コイルユニットを収容する外装体を含む電子機器であって、前記外装体は前記平面状コイルと対向する面に穴部を有し、前記穴部が保護カバーにて覆われ、前記外装体が前記少なくとも一つの実装部品の最大高さ位置と対向する位置に補強部が形成され、前記補強部の厚さは前記保護カバーの厚さよりも厚く形成され、前記印刷回路基板から前記保護カバーの外表面までの高さをH1とし、前記印刷回路基板を基準とした前記少なくとも一つの実装部品の最大高さをH2とし、前記補強部の厚さをH3としたとき、H1>H2+H3とすることができる。 An electronic device according to another aspect of the present invention is an electronic device including a coil unit and an exterior body that houses the coil unit, and the exterior body has a hole on a surface facing the planar coil. The hole is covered with a protective cover, and the reinforcing body is formed at a position facing the maximum height position of the at least one mounted component, and the thickness of the reinforcing part is the thickness of the protective cover. The height from the printed circuit board to the outer surface of the protective cover is H1, the maximum height of the at least one mounting component with respect to the printed circuit board is H2, and the reinforcing portion H1> H2 + H3, where H3 is H3.
保護カバーを薄くして、補強部を厚くすることで、他の実装部品は補強部で確実に保護することができる。また、補強部があることで、実装部品の上の外装体が窪むのを抑えることができ、伝送面付近の外装体を平らにすることができる。また、H1>H2+H3となるように設定することで、実装部品と補強部との間にスペースを確保することができ、実装部品が損傷するのを抑えることができる。 By reducing the thickness of the protective cover and increasing the thickness of the reinforcing portion, other mounting parts can be reliably protected by the reinforcing portion. Further, since the reinforcing portion is provided, it is possible to suppress the exterior body on the mounted component from being depressed, and the exterior body in the vicinity of the transmission surface can be flattened. In addition, by setting so that H1> H2 + H3, a space can be secured between the mounted component and the reinforcing portion, and damage to the mounted component can be suppressed.
本発明のさらに他の態様に係るコイルユニットの製造方法は、組み付け冶具の収容部に、前記平面状コイル、前記磁性部材、前記磁束漏れ防止部材を順次収容する工程(A)と、前記工程(A)の後に、前記磁束漏れ防止部材と電気的に絶縁された状態で前記放熱板を前記収容部に収容する工程(B)と、前記工程(B)の後に、前記組み付け冶具の収容部側にて、当該組み付け冶具と前記印刷回路基板を合わせ、前記印刷回路基板に前記平面状コイル、前記磁性部材、前記磁束漏れ防止部材、前記放熱板を装着する工程と、を含むことができる。 The coil unit manufacturing method according to still another aspect of the present invention includes a step (A) of sequentially storing the planar coil, the magnetic member, and the magnetic flux leakage preventing member in a housing portion of an assembly jig, and the step ( After (A), the step (B) of housing the heat sink in the housing portion in a state of being electrically insulated from the magnetic flux leakage prevention member, and the housing portion side of the assembly jig after the step (B) The assembly jig and the printed circuit board are combined, and the planar coil, the magnetic member, the magnetic flux leakage prevention member, and the heat radiating plate are mounted on the printed circuit board.
これによれば、組み付け冶具に平面状コイル、磁性部材、磁束漏れ防止部材および放熱板を収容した後に、印刷回路基板を重ねて、その印刷回路基板に平面状コイル等を組み付けるため、一つずつ組み付けていく場合に比べて容易となる。 According to this, after accommodating a planar coil, a magnetic member, a magnetic flux leakage prevention member, and a heat sink in an assembling jig, a printed circuit board is stacked, and a planar coil or the like is assembled to the printed circuit board one by one. It becomes easier compared to assembly.
本発明のさらに他の態様に係る製造方法では、平面状コイル、磁性部材、磁性漏れ部材、放熱板の順で組み付け部材に収容していくが、これらの部材の間に両面接着テープなどの他の部材を介在させることも本発明の範囲に含む。 In the manufacturing method according to still another aspect of the present invention, the planar coil, the magnetic member, the magnetic leakage member, and the heat radiating plate are housed in the assembly member in this order. It is also included in the scope of the present invention to intervene these members.
本発明のさらに他の態様に係る製造方法では、前記工程(A)と前記工程(B)との間に、前記磁束漏れ防止部材と前記放熱板とを絶縁するための前記絶縁性の両面接着テープを収容する工程を含んでもよい。 In the manufacturing method according to still another aspect of the present invention, the insulating double-sided adhesive for insulating the magnetic flux leakage prevention member and the heat radiating plate between the step (A) and the step (B). A step of receiving the tape may be included.
本発明のさらに他の態様に係る製造方法では、前記工程(A)の前に、前記スペーサ部材を前記収容部に収容する工程を含んでもよい。 In the manufacturing method which concerns on the further another aspect of this invention, the process of accommodating the said spacer member in the said accommodating part may be included before the said process (A).
本発明のさらに他の態様に係る製造方法では、前記印刷回路基板に位置決め部を有し、かつ、前記組み付け冶具は、前記印刷回路基板の位置決め部に対応する位置決め部を有してもよい。このように位置決め部があると、位置決めを容易にすることができ、より組み付けが容易となる。 In the manufacturing method according to still another aspect of the present invention, the printed circuit board may have a positioning portion, and the assembly jig may have a positioning portion corresponding to the positioning portion of the printed circuit board. When there is a positioning portion in this manner, positioning can be facilitated and assembly is facilitated.
本発明のさらに他の態様に係るコイルユニットは、
コイルと、
前記コイルが発生する第1の磁束が入射する磁性部材と、
前記第1の磁束に基づいて前記磁性部材が発生する第2の磁束が入射する磁束漏れ防止部材と、
前記コイルで発生した熱を放熱する放熱板と、
を含み、
前記磁束漏れ防止部材と前記放熱板とを電気的に絶縁することができる。
A coil unit according to still another aspect of the present invention includes:
Coils,
A magnetic member on which the first magnetic flux generated by the coil is incident;
A magnetic flux leakage prevention member into which a second magnetic flux generated by the magnetic member based on the first magnetic flux is incident;
A heat radiating plate for radiating heat generated in the coil;
Including
The magnetic flux leakage prevention member and the heat radiating plate can be electrically insulated.
本発明のさらに他の態様に係るコイルユニットでも、平面状コイルとの間に磁性部材、磁束漏れ防止部材を介して放熱板を設けており、平面状コイルと放熱板との間に空間を置いて設けているのではないため、平面状コイルで生じた熱を効果的に放熱することができる。また、磁束漏れ防止部材があるため、放熱板が磁束を受けて誘導加熱が生じるのを回避することができる。さらに、共に金属等で形成される磁束漏れ防止部材と放熱板とが電気的に絶縁されているため、放熱板が磁束を受ける部材として機能してしまうのを防ぐことができる。また、本発明のさらに他の態様に係るコイルユニットにおいても、上述した本発明の一態様に係るコイルユニットの各種実施形態を適用することが可能である。 In the coil unit according to still another aspect of the present invention, a heat radiating plate is provided between the planar coil and the heat radiating plate via a magnetic member and a magnetic flux leakage prevention member. Therefore, the heat generated by the planar coil can be effectively radiated. Moreover, since there is a magnetic flux leakage prevention member, it is possible to avoid induction heating due to the heat sink receiving the magnetic flux. Furthermore, since the magnetic flux leakage prevention member and the heat sink, both of which are made of metal or the like, are electrically insulated, it is possible to prevent the heat sink from functioning as a member that receives the magnetic flux. Moreover, various embodiments of the coil unit according to one aspect of the present invention described above can also be applied to a coil unit according to still another aspect of the present invention.
本発明のさらに他の態様に係る電子機器は、上述したコイルユニットを含むことができる。 An electronic apparatus according to still another aspect of the present invention can include the coil unit described above.
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are indispensable as means for solving the present invention. Not necessarily.
図1は、充電器10と被充電器20とを模式的に示す図である。充電器10から被充電器20への充電は、充電器10のコイルユニット12のコイルと電子機器20のコイルユニット22のコイルとの間に生じる電磁誘導作用を利用し、無接点電力伝送により行われる。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the
本実施の形態の特徴点の一つとして、コイルユニットの構成がある。以下、コイルユニットについて具体的に説明する。 One feature of the present embodiment is the configuration of a coil unit. Hereinafter, the coil unit will be specifically described.
図2は、コイルユニット12,22の分解斜視の模式図である。図3は、図2のA−A線に沿ったコイルユニット12,22の断面模式図である。図4は、コイルユニット22における充電器10または被充電器22の部分断面を模式的に示す図である。
FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of the
コイルユニット12,22は、印刷回路基板80の上に放熱板70、シールド付き磁性部材50およびコイル例えば平面状コイル30が順次重なった状態で形成されている。
The
平面状コイル30は、平面的なコイルであれば特に限定されないが、たとえば、単芯または多芯の被覆コイル線を平面上で巻回した空芯コイルを適用することができる。平面状コイル30は、一つのコイルにて形成しても良いが、図2〜図4に示すように、コイル32a,32bを複数層重ねて形成することもできる。これらコイル32a,32bを直列に接続することで、自己インダクタンスに加えて相互インダクタンスを利用することができ、コイル径を小さくすることができる。コイル32a,32bを複数層設けた場合には、コイル32a,32b間は、両面接着テープ34により固定することができる。
The
平面状コイル30の周りには、スペーサ部材40を設けることができる。スペーサ部材40には孔部44が形成され、その孔部44に平面状コイル30が収容されている。スペーサ部材40には、切り欠き部44が設けられ、そこから平面状コイル30の引き出し線が引き出されている。平面状コイル30の上面とスペーサ部材40の上面とは実質的に面一となっている。このようにスペーサ部材40を設けることにより、伝送面を平らにすることができると共に、平面状コイル30の損傷(特に平面状コイルの角部の損傷)を低減することができる。また、平面状コイル30の端に何らかのものが引っかかるのを防ぐことができ、その平面状コイル30が剥がれてしまうことを防ぐことができる。スペーサ部材40の材質としては、コイル発熱に対する耐熱性が高く誘電率を持たないものであれば特に限定されず、たとえばポリエチレンテレフタラート樹脂などを挙げることができる。
A
平面状コイル30の下には、シールド付き磁性部材50が設けられている。シールド付き磁性部材50は、磁性部材52と、その下に設けられた磁束漏れ防止部材54とを含む。
A shielded
磁性部材52は、磁束を受ける働きをし、インダクタンスを上げる機能を有する。磁性部材52の材質としては、軟磁性材が好ましく、フェライト軟磁性材や金属軟磁性材を適用することができる。
The
磁束漏れ防止部材54は、磁性部材52が捕捉しきれなかった磁束や磁性部材52の周りから漏れた磁束を吸収する役割を有する。あるいは、平面状コイル30が発生する磁束を第1の磁束とした時、磁性部材52には第1の磁束が入射され、磁束漏れ防止部材54には、第1の磁束に基づいて磁性部材52が発生する第2の磁束が入射される、と定義することもできる。この場合、磁束漏れ防止部材54は第2の磁束を吸収する役割を有する。
The magnetic flux
磁束漏れ防止部材54の材質は、磁束を吸収できる材質であれば特に限定されず、非磁性体たとえば、アルミニウムを挙げることができる。伝送特性は、磁性部材の下に接触した状態で形成されているものに影響を受ける。したがって、磁束漏れ防止部材54は、求める伝送特性に応じて、その材質や大きさを規定するのが好ましい。磁束漏れ防止部材54を設けることで、その下に設けられた放熱板70などに磁束が漏れないため、放熱板70などの金属にて誘導加熱が発生するのを防ぐことができる。
The material of the magnetic flux
磁束漏れ防止部材54の下には、絶縁性両面接着テープ60を介して、放熱板70が設けられている。放熱板70は、平面状コイル30で発生した熱を放熱する役割を有する。放熱板70の材質は、熱伝導度の高い材質であれば限定されず、金属例えばAl(アルミニウム)を適用することができる。さらに、放熱板70は、磁性部材、磁性漏れ部材54を介して平面状コイル30と接触しているので、平面状コイル30での発熱を放熱することができる。
A
放熱板70の平面サイズを磁性漏れ防止部材54と実質的に同一にした場合、放熱板70を磁束漏れ防止部材54よりも厚くするとよい。平面サイズが実質的に同一であることにより、磁性漏れ部材54により確実に磁束を捕捉することができる。また、放熱板70を磁束漏れ防止部材54より厚く設定することで、放熱板70の放熱性をより高めることができる。
When the planar size of the
絶縁性両面接着テープ60を介して設けられていることにより、磁束漏れ防止部材54と放熱板70とが絶縁されているため、放熱板70が伝送特性に影響を与えない。すなわち、このように絶縁されていないと、放熱板70も磁束漏れ防止部材54としての役割を負ってしまい、伝送特性に影響を及ぼしてしまうことになるが、絶縁性両面接着テープ60を設けて電気的に絶縁することで、磁束漏れ防止部材54と放熱板70とを機能面で確実に分離することができる。また、このため、放熱板70の材質にどのような材質を選択しても伝送特性に影響を与えない。その結果、本実施形態によれば、放熱板70の材質の選択自由度を高くすることができる。絶縁性両面接着テープ60は、公知のものを適用することができる。
Since the magnetic flux
放熱板70は、両面接着テープ84を介して印刷回路基板80に取り付けられている。この印刷回路基板80には、実装部品82bが取り付けられ、その実装部品82bと平面状コイル30とを接続する導電パターンが形成されている。実装部品82bは、例えば充電器側を例に挙げれば、特開2005−6460の図1に記載されたコンデンサC1,C2、被充電器を例に挙げれば同図のコンデンサC3,C4を挙げることができる。この種のコンデンサは例えばフィルムコンデンサにて形成されている。
The
印刷回路基板80の裏面(放熱板70が搭載されている面とは異なる面)には、平面状コイル30の温度を検出するサーミスタ等の温度検出素子86が搭載されている。温度検出素子86により、異物などが入りこんでコイルの温度が異常に高くなったとしても、その異常を検知することができる。この温度検出素子86により平面状コイル30の異常温度を検出した場合には、伝送を中止する制御を実行することができる。温度検出素子86に代えて、放熱板70の温度に基づいて、その温度が所定値よりも高くなった時に平面状コイル30への通電を遮断する素子を設けても良い。この種の素子としては、高温により溶断されるヒューズ素子や、高温により抵抗値が増大して電流を抑制または遮断するサーミスタ等の素子を用いることができる。
A
上述したように、平面状コイル30と印刷回路基板80と間に放熱板70を介在している。このため、平面状コイル30は放熱板70の厚みの分、図3に示すように、平面状コイル30の上面位置A1が少なくとも一つの実装部品中の最大高さA2よりも高く設定することが容易な構成となっている。このように平面状コイル30の上面位置A1が少なくとも一つの実装部品中の最大高さA2よりも高く設定できると、モジュールの組み付けが容易となる。また、平面状コイル30の上面をより相手側のコイルユニットに近づけることができる。
As described above, the
次に、外装体14とコイルユニットとの関係を図4を用いて説明する。
Next, the relationship between the
外装体14は平面状コイル30と対向する面に穴部14cを有している。この穴部14cが保護カバー16にて覆われている。外装体14には実装部品82bの最大高さ位置と対向する位置に補強部14bが形成され、補強部14bの厚さH3は保護カバー16の厚さH4よりも厚く形成されている。保護カバー16を薄くして、補強部14bを厚くすることで、伝送距離を短くできると共に、他の実装部品は補強部で確実に保護することができる。また、補強部14bがあることで、実装部品82bの上の外装体14が窪むのを抑えることができ、伝送面付近の外装体を平らにすることができる。
The
回路基板から保護カバーの外表面までの高さをH1とし、印刷回路基板80を基準とした実装部品82bの最大高さをH2とし、補強部の厚さをH3としたとき、H1>H2+H3とすることができる。このように設定することで、実装部品82bと補強部14bとの間にスペースを確保することができ、実装部品82bが損傷するのを抑えることができる。
When the height from the circuit board to the outer surface of the protective cover is H1, the maximum height of the mounting
図2に示すように、印刷回路基板80には、平面状コイル30が装着される領域の横に位置決め部例えば位置決め用の穴部82aが設けられている。この穴部82aがあることで、後述するように、コイルユニットの形成が容易となる。
As shown in FIG. 2, the printed
(製造方法)
次に、図5〜図10を用いて、コイルユニットの製造方法について説明する。
(Production method)
Next, the manufacturing method of a coil unit is demonstrated using FIGS.
図5に示す組み付け冶具90を用いてコイルユニットを製造する例を説明する。組み付け冶具90は、凹部92が設けられており、その凹部92にコイルユニットの構成材が収容できるようになっている。また、この組み付け冶具90には、位置決め案内用の突起部94が設けられている。以下、具体的に説明する。
The example which manufactures a coil unit using the
まず、図6および図7に示すように、組み付け冶具90の凹部92に、スペーサ部材40、平面状コイル部材30、磁性部材52、磁性漏れ部材54、絶縁性接着両面テープ60、放熱板70および接着両面テープ84を順次収容する。次に、図8および図9に示すように、印刷回路基板80と組み付け冶具90とを冶具90の凹部92側にて合わせる。この合わせるにあたって、組み付け冶具90の突起部94が印刷回路基板80の位置決め用の穴部82aに挿入されるように行う。これにより、位置決めが容易となる。この装着後、組み付け冶具を外すことで、図10に示すように、両面接着シート84を介して組み付け冶具90に収容された構成部材が印刷回路基板80に装着される。
First, as shown in FIGS. 6 and 7, the
(電子機器の適用例)
本実施の形態は、電力伝送や信号伝送を行うすべての電子機器に適用可能であり、たとえば、腕時計、電動歯ブラシ、電動ひげ剃り、コードレス電話、パーソナルハンディフォン、モバイルパソコン、PDA(Personal Digital Assistants)、電動自転車などの二次電池を備える被充電機器と、それを充電する充電機器とに適用可能である。
(Application example of electronic equipment)
This embodiment can be applied to all electronic devices that perform power transmission and signal transmission. For example, wristwatches, electric toothbrushes, electric shavings, cordless phones, personal handyphones, mobile personal computers, PDAs (Personal Digital Assistants) The present invention can be applied to a to-be-charged device including a secondary battery such as an electric bicycle and a charging device for charging it.
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。 Although the present embodiment has been described in detail as described above, those skilled in the art can easily understand that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, a term described at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings.
本実施の形態は、無接点電力伝送に係るものであったが、電磁誘導原理を用いた無接点信号伝送にも同様に適用することができる。 Although the present embodiment relates to contactless power transmission, it can be similarly applied to contactless signal transmission using the electromagnetic induction principle.
上述した実施の形態の説明では、充電機器側のコイルユニットおよび被充電機器側のコイルユニットの双方に本発明を適用した例を説明したが、いずれか一方のみに適用してもよい。 In the above description of the embodiment, the example in which the present invention is applied to both the coil unit on the charging device side and the coil unit on the charged device side has been described, but the present invention may be applied to only one of them.
10 充電器、20 被充電器、12 第1コイルユニット、14 外装体、
14a 穴部、14b 補強部、16 保護カバー、22 第2コイルユニット、
30 平面状コイル、40 スペーサ部材、50 シールド付き磁性部材、
52 磁性部材、54 磁束漏れ防止部材、60 絶縁性両面接着テープ、
70 放熱板、80 回路基板、82a 位置決め用の穴部、82b 実装部品、
84 両面接着テープ、86 温度検出素子、90 組み付け冶具、92 凹部、
94 位置決め用の突起部
10 charger, 20 charger, 12 first coil unit, 14 exterior body,
14a hole part, 14b reinforcement part, 16 protective cover, 22 2nd coil unit,
30 planar coil, 40 spacer member, 50 shielded magnetic member,
52 magnetic member, 54 magnetic flux leakage prevention member, 60 insulating double-sided adhesive tape,
70 heat sink, 80 circuit board, 82a hole for positioning, 82b mounting component,
84 Double-sided adhesive tape, 86 Temperature detection element, 90 Assembly jig, 92 Concavity,
94 Protrusion for positioning
Claims (17)
前記平面状コイルの下方に設けられた磁性部材と、
前記磁性部材の下方に設けられた磁束漏れ防止部材と、
前記磁束漏れ防止部材の下方に設けられた放熱板と、
を有し、
前記磁束漏れ防止部材と前記放熱板とを電気的に絶縁したことを特徴とするコイルユニット。 A planar coil;
A magnetic member provided below the planar coil;
A magnetic flux leakage prevention member provided below the magnetic member;
A heat sink provided below the magnetic flux leakage prevention member;
Have
A coil unit, wherein the magnetic flux leakage prevention member and the heat radiating plate are electrically insulated.
前記磁束漏れ防止部材と前記放熱板とは両面接着テープにより絶縁されていることを特徴とするコイルユニット。 In claim 1,
The coil unit, wherein the magnetic flux leakage prevention member and the heat radiating plate are insulated by a double-sided adhesive tape.
前記放熱板が搭載され、かつ、前記平面状コイルに接続される導電パターンが形成された印刷回路基板をさらに有することを特徴とするコイルユニット。 In claim 1 or 2,
The coil unit further comprising a printed circuit board on which the heat radiating plate is mounted and a conductive pattern connected to the planar coil is formed.
前記印刷回路基板上であって、前記放熱板が搭載される面に少なくとも一つの実装部品が実装され、
前記平面状コイルの上面位置は、前記少なくとも一つの実装部品中の最大高さよりも高く設定されることを特徴とするコイルユニット。 In claim 3,
On the printed circuit board, at least one mounting component is mounted on a surface on which the heat sink is mounted,
The coil unit is characterized in that an upper surface position of the planar coil is set higher than a maximum height in the at least one mounted component.
前記少なくとも一つの実装部品のうち、最大高さを有する部品は、前記平面状コイルに接続されるコンデンサ部品であることを特徴とするコイルユニット。 In claim 4,
Of the at least one mounted component, the component having the maximum height is a capacitor component connected to the planar coil.
前記印刷回路基板の前記放熱板が搭載される面とは異なる面に、前記放熱板の温度を検出する温度検出素子が搭載されていることを特徴とするコイルユニット。 In any of claims 3 to 5,
A coil unit, wherein a temperature detecting element for detecting a temperature of the heat radiating plate is mounted on a surface different from a surface on which the heat radiating plate is mounted of the printed circuit board.
前記印刷回路基板の前記放熱板が搭載される面とは異なる面に、前記放熱板コイルの温度に基づいて前記平面状コイルへの電力供給を遮断する素子が搭載されていることを特徴とするコイルユニット。 In any of claims 3 to 5,
An element that cuts off power supply to the planar coil based on the temperature of the heat sink coil is mounted on a surface different from the surface on which the heat sink is mounted of the printed circuit board. Coil unit.
前記印刷回路基板に、前記放熱板、前記磁束漏れ防止部材、前記磁性部材及び前記平面状コイルを収容する組み付け治具に案内される位置決め部が設けられていることを特徴とするコイルユニット。 In any of claims 3 to 7,
A coil unit, wherein the printed circuit board is provided with a positioning portion guided by an assembly jig that houses the heat radiating plate, the magnetic flux leakage prevention member, the magnetic member, and the planar coil.
前記磁性部材の上面にはスペーサ部材が配置され、
前記スペーサ部材は、前記平面状コイルを収容する孔部を含み、前記平面状コイルの上面と前記スペーサ部材の上面とが実質的に面一であることを特徴とするコイルユニット。 In any one of Claims 1 thru | or 8.
A spacer member is disposed on the upper surface of the magnetic member,
The said spacer member contains the hole part which accommodates the said planar coil, The upper surface of the said planar coil and the upper surface of the said spacer member are substantially flush | planar, The coil unit characterized by the above-mentioned.
前記磁束漏れ防止部材と前記放熱板とは平面サイズが実質的に同一であり、前記放熱部材は前記磁束漏れ防止部材よりも厚いことを特徴とするコイルユニット。 In any one of Claims 1 thru | or 9,
The coil unit, wherein the magnetic flux leakage prevention member and the heat radiating plate have substantially the same planar size, and the heat radiation member is thicker than the magnetic flux leakage prevention member.
前記外装体は前記平面状コイルと対向する面に穴部を有し、前記穴部が保護カバーにて覆われ、
前記外装体が前記少なくとも一つの実装部品の最大高さ位置と対向する位置に補強部が形成され、前記補強部の厚さは前記保護カバーの厚さよりも厚く形成され、
前記印刷回路基板から前記保護カバーの外表面までの高さをH1とし、前記印刷回路基板を基準とした前記少なくとも一つの実装部品の最大高さをH2とし、前記補強部の厚さをH3としたとき、H1>H2+H3としたことを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus comprising the coil unit according to any one of claims 3 to 8 and an exterior body that houses the coil unit,
The exterior body has a hole on the surface facing the planar coil, and the hole is covered with a protective cover,
A reinforcing portion is formed at a position where the exterior body faces a maximum height position of the at least one mounting component, and the thickness of the reinforcing portion is formed to be thicker than the thickness of the protective cover,
The height from the printed circuit board to the outer surface of the protective cover is H1, the maximum height of the at least one mounting component based on the printed circuit board is H2, and the thickness of the reinforcing portion is H3. An electronic device characterized in that H1> H2 + H3.
組み付け冶具の収容部に、前記平面状コイル、前記磁性部材、前記磁束漏れ防止部材を順次収容する工程(A)と、
前記工程(A)の後に、前記磁束漏れ防止部材と電気的に絶縁された状態で前記放熱板を前記収容部に収容する工程(B)と、
前記工程(B)の後に、前記組み付け冶具の収容部側にて、当該組み付け冶具と前記印刷回路基板を合わせ、前記印刷回路基板に前記平面状コイル、前記磁性部材、前記磁束漏れ防止部材、前記放熱板を装着する工程と、
を含むことを特徴とするコイルユニットの製造方法。 A method of manufacturing a coil unit according to any one of claims 3 to 8,
Step (A) of sequentially storing the planar coil, the magnetic member, and the magnetic flux leakage prevention member in the housing portion of the assembly jig;
After the step (A), a step (B) of housing the heat sink in the housing portion in a state of being electrically insulated from the magnetic flux leakage prevention member;
After the step (B), the assembly jig and the printed circuit board are combined on the housing part side of the assembly jig, and the planar coil, the magnetic member, the magnetic flux leakage prevention member, Installing a heat sink;
The manufacturing method of the coil unit characterized by including.
前記工程(A)と前記工程(B)との間に、前記磁束漏れ防止部材と前記放熱板とを絶縁するための前記絶縁性の両面接着テープを収容する工程を含むことを特徴とするコイルユニットの製造方法。 In claim 12,
A coil comprising a step of accommodating the insulating double-sided adhesive tape for insulating the magnetic flux leakage prevention member and the heat radiating plate between the step (A) and the step (B). Unit manufacturing method.
前記工程(A)の前に、前記スペーサ部材を前記収容部に収容する工程を含むことを特徴とするコイルユニットの製造方法。 In claim 12 or 13,
Before the said process (A), the process of accommodating the said spacer member in the said accommodating part is included, The manufacturing method of the coil unit characterized by the above-mentioned.
前記印刷回路基板に位置決め部を有し、かつ、前記組み付け冶具は、前記印刷回路基板の位置決め部に対応する位置決め案内部を有することを特徴とするコイルユニットの製造方法。 In any of claims 12 to 14,
A method of manufacturing a coil unit, comprising: a positioning part on the printed circuit board; and the assembly jig having a positioning guide part corresponding to the positioning part of the printed circuit board.
前記コイルが発生する第1の磁束が入射する磁性部材と、
前記第1の磁束に基づいて前記磁性部材が発生する第2の磁束が入射する磁束漏れ防止部材と、
前記コイルで発生した熱を放熱する放熱板と、
を含み、
前記磁束漏れ防止部材と前記放熱板とを電気的に絶縁したことを特徴とするコイルユニット。 Coils,
A magnetic member on which the first magnetic flux generated by the coil is incident;
A magnetic flux leakage prevention member into which a second magnetic flux generated by the magnetic member based on the first magnetic flux is incident;
A heat radiating plate for radiating heat generated in the coil;
Including
A coil unit, wherein the magnetic flux leakage prevention member and the heat radiating plate are electrically insulated.
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