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Title:
NONCONTACT POWER RECEIVING APPARATUS, ELECTRONIC DEVICE USING NONCONTACT POWER RECEIVING APPARATUS AND CHARGING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/025279
Kind Code:
A1
Abstract:
A noncontact power receiving apparatus is provided with a power receiving coil having a spiral coil, a rectifier, a secondary battery, and an electronic device which operates by being supplied with a direct current voltage from the secondary battery. A composite magnetic body is arranged at least between the secondary battery and the spiral coil or between the electronic device and the spiral coil. The composite magnetic body has two or more layers of magnetic thin strips by having insulating layers in between.When the relative magnetic permeability of the first magnetic thin strip arranged on the spiral coil side is expressed by μd, the thickness of the first magnetic thin strip by td, the average relative magnetic permeability of the second and the subsequent magnetic thin strips other than the first magnetic thin strip by μu and the total thickness of such magnetic thin strips by tu, inequalities of μd·td≤60[mm], μu·tu≥100[mm] are satisfied. Thus, the power receiving apparatus wherein shielding performance of the rear surface is ensured, while optimizing suppression of inductance fluctuation of the primary coil (power supply side coil) is provided for a noncontact charger. An electronic device using such power receiving apparatus is also provided.

Inventors:
INOUE TETSUO
Application Number:
PCT/JP2008/064787
Publication Date:
February 26, 2009
Filing Date:
August 20, 2008
Export Citation:
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Assignee:
TOSHIBA KK (JP)
TOSHIBA MATERIALS CO LTD (JP)
INOUE TETSUO
International Classes:
H01F38/14; H01F27/36; H02J7/00
Domestic Patent References:
WO2007080820A12007-07-19
WO2007111019A12007-10-04
Foreign References:
JP2003257751A2003-09-12
JP2000091113A2000-03-31
JPH0879976A1996-03-22
JPH11176677A1999-07-02
JPS6236512U1987-03-04
Attorney, Agent or Firm:
HATANO, Hisashi et al. (2nd Floor Miyata Building, 17-16, Nishi-Shimbashi 1-Chome, Minato-K, Tokyo 03, JP)
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Claims:
 スパイラルコイルを有する受電コイルと、前記受電コイルに発生した交流電圧を整流する整流器と、前記整流器で整流された直流電圧が充電される2次電池、前記2次電池から直流電圧が供給されて動作する電子デバイスを具備する非接触型受電装置において、
前記2次電池とスパイラルコイルの間、および前記電子デバイスと前記スパイラルコイルの間の少なくとも1箇所に配置された複合磁性体を有し、
前記複合磁性体は絶縁層を介して少なくとも2層以上の磁性薄帯を有すると共に、
前記スパイラルコイル側に配置された第1の磁性薄帯の比透磁率をμd、厚さをtd、第1の磁性薄帯以外の第2以降の磁性薄帯の平均の比透磁率μu、総厚をtuとしたときに、μd・td≦60[mm]、μu・tu≧100 [mm]
であることを特徴とする非接触型受電装置。
 前記複合磁性体において(μu・tu)/(μd・td)≧10であることを特徴とする請求項1記載の受電装置。
 前記複合磁性体において、第1の磁性薄帯の面積が、第2以降の磁性薄帯の面積より大きいことを特徴とする請求項1または請求項2記載のいずれか1項に記載の非接触型受電装置。
 前記複合磁性体の絶縁層が磁性粉末を含有した樹脂からなることを特徴とした請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の非接触型受電装置。
 前記複合磁性体において、前記第1の磁性薄帯と第2以降の磁性薄帯の距離が30μm以上であること特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の非接触型受電装置。
 前記複合磁性体の総厚が0.3mm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の非接触型受電装置。
 前記2次電池がLiイオン2次電池であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の非接触型受電装置。
 請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の非接触型受電装置を具備したことを特徴とする電子機器。
 請求項8記載の電子機器を非接触型給電装置に設置することにより充電を可能とする充電システム。
Description:
非接触型受電装置およびそれを いた電子機器並びに充電システム

 本発明は、携帯電話、ビデオカメラ等の 種電子機器において非接触型充電を可能と る非接触型受電装置およびそれを用いた電 機器並びに充電システムに関する。

 近年、携帯用通信機器の発展は目覚まし ものがあり、とりわけ携帯電話機の小型軽 化が進められている。また、携帯電話以外 もビデオカメラ(ハンディカメラ等)、コー レス電話機、ラップトップパソコン(ノート パソコン)などの各種電子機器も小型軽薄化 が進められている。

 これら電子機器は、電子機器本体に2次電 池を搭載することにより、コンセントに繋が なくても使用できるようになり、携帯性、利 便性が大幅に向上している。現在のところ、 この2次電池には容量に限界があり、数日~数 間に1回は充電を行わなければならなかった 。

 充電方法には、接触型充電方式と非接触 充電方式がある。接触型充電方式は、受電 置の電極と給電装置の電極を直接接触させ ことにより充電を行う方式である。接触型 電方式は、その装置構造が単純であること ら従来から一般的に用いられてきた。

 しかしながら、近年の電子機器の小型軽 化に伴い各種電子機器の重量が軽くなり、 電装置の電極と給電装置の電極の接触圧が 足し、充電不良を起こすと言った問題が生 ていた。また、2次電池は熱に弱く電池の温 度上昇を防ぐために過放電・過充電を起こさ ないように回路設計を行わねばならなかった 。このような問題に対処するために非接触型 充電方式が検討されるようになっている。

 非接触型充電方式は、受電装置と給電装 の両方にコイルを設けることにより電磁誘 を利用した充電方式である。非接触型であ ことから電極同士の接触圧を考慮する必要 無い。また、接触圧を考慮しなくてよいの 、電極同士の接触状態に左右されず安定し 充電電圧を供給することができる。

 従来の非接触型充電方式は、電動歯ブラ や電気シェーバーと言った低消費電力で充 時間の長いものに使われていた。当時の2次 電池はニッケル水素が主流であったため充電 時間が8時間程度長くかかるものが多かった 近年、新規な2次電池としてLiイオン2次電池 どの高容量密度電池の出現により、携帯電 やパソコン等の比較的大消費電力量で高速 電を必要とする電子機器についても非接触 電方式が検討されるようになってきている

 非接触型充電器の一例として、特開平11-2 65814号公報(特許文献1)または特開2000-23393号公 報(特許文献2)が挙げられ、いずれもフェライ トコアを磁芯としその周りにコイルを巻回す ることにより小型化を実現している。また、 特開平9-190938号公報(特許文献3)では、フェラ ト粉やアモルファス粉を混合した樹脂基板 コイル等を実装することにより、小型・薄 化を実現している。

 しかしながら、フェライトは薄く加工す と脆くなるため耐衝撃性に弱く、機器の落 等で受電システムに不具合が生じるなどの 題があった。また、機器の薄型化に対応し 受電部分を薄型化するために、コイルに金 粉ペーストを印刷して形成された平面コイ を採用するなどのことが行われている。平 コイルと磁性シートを用いて結合を強化す 構造の一例として、実開昭58-80753号公報(特 文献4)、特開平4-122007号公報(特許文献5)また は特開平8-148360号公報(特許文献6)が提案され いる。これらの提案では、磁性体(磁性シー ト)は1次、2次コイル間の結合を強めるための コア材として使用されている。

 一方で、送電速度が大きくなるとトラン 間の結合だけでなく、その周辺部品の発熱 よる障害が生じる。つまり、平面コイルを 用する場合、平面コイルを通る磁束が、機 内部の基板等に鎖交するため、電磁誘導に り発生する渦電流で装置内が発熱するため 大きな電力を送信できず充電時間が長くか るなどの問題があった。このため、磁性体( 磁性シート)は裏面に対するシールド材とし も使用されていた。シールド効果を得るた には、磁性体(磁性シート)は透磁率が大きく 、面積および厚さが大きいほど有効とされて いた。

 また、送信速度を大きくするためには、送 電力を大きくする必要があるが、金属体に して送電を続けると金属体内で発生する渦 流により金属体が発熱するため、例えば送 (給電)装置のコイルを1次コイル、受電装置 のコイルを2次コイルとしたとき、1次コイ をRF-IDタグのアンテナとして使用し上部に2 コイルが有る場合と無い場合をRF信号により 判断する安全システムを持たせる必要がある 。しかしながら、この場合、磁性体(磁性シ ト)と送電側のコイルとの位置関係により、1 次コイルのインダクタンスが大きく変化する と、1次コイル側で送電のために設けられた 振回路の共鳴周波数が変化し十分な共振が られず上記アンテナとして機能しない不具 が発生していた。

特開平11-265814号公報

特開2000-23393号公報

特開平9-190938号公報

実開昭58-80753号公報

特開平4-122007号公報

特開平8-148360号公報

発明の開示
 上記のように従来の非接触型充電器の受電 置は、送電効率向上のための結合強化、発 抑制のためのシールド性向上のために、2次 コイルの1次コイルとの反対の面に高透磁率 よび大体積の磁性体(磁性シート)を配置する と、1次コイルのインダクタンスの変動が大 くなり、該磁性体と1次コイルの相対位置関 によっては共振回路が十分効果的な共振条 からずれてしまう問題が発生していた。

 本発明は、このような課題を解決するた のものであり、共振性を向上させ、かつ発 を抑制することを可能とする受電装置を提 するものである。このため、本発明の受電 置を用いた電子機器並びに充電システムは 電電力を大きくすることが可能となり、充 時間の短縮が可能となる。

 本発明の非接触型受電装置は、スパイラ コイルを有する受電コイルと、前記受電コ ルに発生した交流電圧を整流する整流器と 前記整流器で整流された直流電圧が充電さ る2次電池、前記2次電池から直流電圧が供 されて動作する電子デバイスを具備する非 触型受電装置において、前記2次電池とスパ ラルコイルの間、および前記電子デバイス 前記スパイラルコイルの間の少なくとも1箇 所に配置された複合磁性体を有し、前記複合 磁性体は絶縁層を介して少なくとも2層以上 磁性薄帯を有すると共に、前記スパイラル イル側に配置された第1の磁性薄帯の比透磁 をμd、厚さをtd、第1の磁性薄帯以外の第2以 降の磁性薄帯の平均の比透磁率μu、総厚をtu したときに、μd・td≦60[mm]、μu・tu≧100 [mm] であることを特徴とするものである。

 また、前記複合磁性体は(μu・tu)/(μd・td) 10であることが好ましい。また、前記複合 性体において、第1の磁性薄帯の面積が、第2 以降の磁性薄帯の面積より大きいことが好ま しい。また、前記複合磁性体の絶縁層が磁性 粉末を含有した樹脂からなることが好ましい 。また、前記複合磁性体において、前記第1 磁性薄帯と第2以降の磁性薄帯の距離が30μm 上であることが好ましい。また、前記複合 性体の総厚が0.3mm以下であることが好ましい 。また、前記2次電池がLiイオン2次電池であ ことが好ましい。

 また、本発明の非接触型受電装置は電子 器に好適である。また、本発明の電子機器 非接触型給電装置に設置することにより充 を可能とする充電システムをも提供するも である。

[発明の効果]
 本発明は、受電装置のスパイラルコイル(受 電側スパイラルコイル:2次コイル)と2次電池 間、または整流器と前記スパイラルコイル 間の少なくとも一箇所以上に複数枚からな 磁性薄帯を具備する複合磁性体を配置する とにより、給電側スパイラルコイル(1次コイ ル)から発生した磁束が回路基板や2次電池等 鎖交することを防ぎ、誘導起電力(電磁誘導 )に起因したノイズ、発熱を抑制しながら、2 コイルの有無による1次コイルのインダクタ ンス変動量を制御し、1次コイルが構成する 振回路の共振性を向上させ発振を制御する とができる。

本発明の受電装置の一実施例を示す分 斜視図である。 本発明の受電装置の他の一実施例を示 分解斜視図である。 本発明の受電装置に具備される複合磁 体の一実施例を示す断面図である。 本発明の充電システムの一実施例を示 断面図である。

 図1は本発明の受電装置の一例を示す分解 斜視図である。図2は本発明の受電装置の他 一例を示す分解斜視図である。図中、1は電 機器、2は受電装置、3は電子機器本体部、4 筐体、11はスパイラルコイル、12は整流器、 13は2次電池、14は電子機器本体部の電子デバ ス、15は電子デバイスを搭載する回路基板 16は複合磁性体である。また、図1はスパイ ルコイル11と2次電池13の間に複合磁性体16を 置した例、図2は電子デバイス14とスパイラ コイル11の間に複合磁性体16を配置した例で ある。

 まず、本発明の受電装置は、スパイラル イル、整流器、2次電池、電子デバイスを具 備している。スパイラルコイルは、銅等の金 属ワイヤを巻回したもの、金属粉ペーストを 印刷・乾燥させた平面コイルなど特に限定さ れるものではない。また、スパイラルコイル の巻回形状は、円形、楕円、四角形、多角形 など特に限定されるものではなく、巻回回数 も要求特性に応じて制御すればよい。

 また、整流器は、トランジスタ、ダイオ ドなどの各種半導体素子が挙げられる。ま 、整流器の個数は任意であり、必要に応じ1 個または2個以上の整流器を設けるものとす 。なお、図1においては整流器12を回路基板15 のアンテナ側に設けたがアンテナと反対の面 に設けてもよい。また、整流器はTFT等の成膜 技術で形成されたものであってもよい。

 また、2次電池13は充放電が可能なもので り、平板型やボタン型等の種々の形状のも を使用することができる。また、電子デバ ス14は、抵抗素子、容量素子、インダクタ ス素子、制御素子など回路を構成するため 各種素子を示すものである。また、回路基 15は、樹脂フィルムやセラミックス基板等の 絶縁性基板上に、前記電子デバイスを実装し 回路を設けるための基板である。

 複合磁性体16は、絶縁層を介して少なく も2層以上の磁性薄帯を有するものである。2 層以上の磁性薄帯において、スパイラルコイ ル側の磁性薄帯を第1の磁性薄帯、第1の磁性 帯以外のものを第2以降の磁性薄帯とする。 また、第2以降の磁性薄帯は、第1の磁性薄帯 から順に第2の磁性薄帯、第3の磁性薄帯、 する。このため、磁性薄帯が2層の場合はス イラルコイル側から第1の磁性薄帯と第2の 性薄帯となり、磁性薄帯が3層の場合はスパ ラルコイル側から第1、第2、第3、…の磁性 帯となる。

 本発明において、複合磁性体を構成する 1の磁性薄帯の比透磁率をμd、厚さをtd(mm)、 第2以降の磁性薄帯の平均の比透磁率をμu、 厚をtu(mm)としたときにμd・td≦60、μu・tu≧10 0であることを特徴とするものである。また 第2以降の磁性薄帯の平均の比透磁率は第2以 降の各磁性薄帯の比透磁率を測定し平均値を 取ったものである。また、総厚tuは第2以降の 磁性薄帯の厚さをそれぞれ測定し、合計した 値である。(磁性薄帯の比透磁率×磁性薄帯の 厚さ)は磁気回路でいう磁気抵抗を示すもの ある。

 本発明ではμd・td≦60かつμu・tu≧100とし いる。第1の磁性薄帯はスパイラルコイルに 最も近い磁性薄帯となるため、充電する際に 共振周波数に影響を与え易い。そのため、μd ・td≦60とすることにより、磁気抵抗を大き し磁束が第1の磁性薄帯に集中するのを防ぎ 1の磁性薄帯での損失を抑制し、共振性が低 下するのを防ぐことを可能とする。

 また、第2以降の磁性薄帯をμu・tu≧100と ることにより磁気抵抗を小さくしシールド 果を向上させ、機器内部の基板等に発生す 渦電流を抑制し、発熱を抑えることを可能 する。つまり、第1の磁性薄帯のみではシー ルド効果が不十分であり発熱を抑制できず、 第2以降の磁性薄帯のみでは共振性が低下す 。例えば、μu・tu≧100の磁性薄帯を多層化す るだけではシールド性は向上するものの共振 性が低下するのである。そのため、本発明で はスパイラルコイル側にμd・td≦60からなる 1の磁性薄帯を設けたのである。

 また、(μu・tu)/(μd・td)≧10となることが ましい。前述のように第1の磁性薄帯は共振 の向上、第2以降の磁性薄帯はシールド性の 向上に主として機能するものである。(μu・tu )/(μd・td)≧10とすると、第1の磁性薄帯と第2 降の磁性薄帯の機能分担が明確になり、特 が向上する。

 なお、(μu・tu)/(μd・td)比の上限は特に限 されるものではないが70以下が好ましい。( u・tu)/(μd・td)比が70を超えても効果は得られ るが、μuまたはtuを極端に大きくするか、μd たはtdを極端に小さくする必要があり、製 管理が難しくなる。

 また、複合磁性体において、第1の磁性薄 帯の面積が、第2以降の磁性薄帯の面積より きいことが好ましい。第2以降の磁性薄帯が 数枚ある場合は、その中で最も面積の大き ものを第2以降の磁性薄帯の面積とする。第 1の磁性薄帯の面積>第2以降の磁性薄帯の面 積とすることにより、共振性が低下するのを 防ぐことができる。

 また、複合磁性体を構成する絶縁層は、 機絶縁層、有機絶縁層など特に限定される のではないが、好ましくは絶縁性樹脂を用 た有機絶縁層である。絶縁性樹脂は接着剤 フィルム、ゴムなど様々な形態で使用可能 あり、磁性薄帯のサイズに合わせて設ける とができる。

 また、絶縁層は絶縁フィルム、接着剤、 ム等を組合せたものでもよく、接着剤付き 縁フィルムなどがその一例である。また、 縁性樹脂としては、例えば天然ゴム、ネオ レーンゴム、クロロプレンゴム、シリコー ゴム、ハイパロン、その他の合成ゴム、PVC 脂、エチレン-酢酸ビニルコポリマー樹脂、 アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタ ン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル 樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹 脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリ エチレンナフタレート樹脂、ポリブチレンナ フタレート樹脂、ポリエステルエストラマー 樹脂、フッ素樹脂その他の合成樹脂を用いる ことができる。絶縁層が無く、第1と第2の磁 薄帯が直接的に面接触していると機能(役割 )分担する効果が十分得られない。つまり、 1と第2の磁性薄帯が直接面接触していると一 つの磁性薄帯として機能してしまうのである 。

 また、絶縁層は各磁性薄帯の絶縁性が保 れば良いので最外層については絶縁層があ ても無くても良いが、最外層にも絶縁層を けた方が周辺部材(回路基板、2次電池、ス イラルコイル)との絶縁性を維持できるので ましい。図3に絶縁層の一例を示した。

 図3(a)は片面に絶縁層として接着剤層と絶 縁フィルムを設けた例、図3(b)は両面に絶縁 として接着剤層と絶縁フィルムを設けた例 ある。図中、5は絶縁フィルム、6は接着剤層 、7は磁性薄帯である。この磁性薄帯と絶縁 との積層体を多層化することにより本実施 用の複合磁性体となる。

 また、複合磁性体の絶縁層が磁性粉末を 有した樹脂から成ることが好ましい。絶縁 に磁性粉末を含有させることによりシール 効果が上がり発熱を抑制できる。磁性粉末 しては、フェライト粉、センダスト粉、ア ルファス粉などが挙げられる。

 また、前記複合磁性体において、前記第1 の磁性薄帯と第2以降の磁性薄帯の距離が30μm 以上であることが好ましい。第1の磁性薄帯 第2以降の磁性薄帯の距離とは第1の磁性薄帯 と第2の磁性薄帯の層間絶縁する絶縁層の厚 となる。このため、絶縁層の好ましい厚さ 30μm以上となる。

 前述のように第1の磁性薄帯と第2の磁性 帯が面接触していると一つの磁性薄帯とし 機能してしまうため絶縁層を介して面接触 防ぐ必要がある。その一方で絶縁層の厚さ あまり薄いと層間絶縁効果が不十分となる それがあるので30μm以上あった方が好ましい 。

 なお、絶縁層の厚さ(第1の磁性薄帯と第2 降の磁性薄帯の距離)の上限は200μm以下が好 ましい。あまり絶縁層の厚さが厚いと第1の 性薄帯と第2以降の磁性薄帯の距離が離れす 、機能分担効果が十分得られなくなる。ま 、複合磁性体の総厚も必要以上に厚くなり 薄型化が困難になる。複合磁性体の総厚は0 .3mm以下であることが好ましい。

 また、複合磁性体を構成する磁性薄帯は 前述の比透磁率×厚さを満たすものであれ 特に限定されるものではないが、好ましく Co系アモルファス合金、Fe系アモルファス合 、Fe系微細結晶合金、パーマロイが挙げら る。これら磁性材料は、いずれもロール急 法(単ロールまたは双ロール)または圧延で作 製できることから平均板厚100μm以下の薄帯を 得易い。また、後述するように比透磁率の調 整も行い易い。

 また、Co系アモルファス合金またはFe系ア モルファス合金としては、次の一般式を満た すものが好ましい。

      一般式:(T 1-a M a ) 100-b X b  …(1)
(式中、TはCoおよびFeから選ばれる少なくとも 1種以上の元素を、MはNi、Mn、Cr、Ti、Zr、Hf、M o、V、Nb、W、Ta、Cu、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Re よびSnから選ばれる少なくとも1種の元素を XはB、Si、CおよびPから選ばれる少なくとも1 種の元素を示し、aおよびbは関係式:0≦a≦0.3; 10≦b≦35at%を満足する数である)が挙げられる 。また、上記(1)式においてT元素中にCoとFeの 方を含んでいる場合、Coが多ければCo系アモ ルファス、Feが多ければFe系アモルファスと するものとする。

 上記した(1)式において、T元素は磁束密度 、磁歪値、鉄損等の要求される磁気特性に応 じて組成比率を調整するものとする。M元素 熱安定性、耐食性、結晶化温度の制御等の めに添加される元素である。M元素の添加量 aの値として0.3以下とすることが好ましい。 M元素の添加量があまり多すぎると相対的にT 素量が減少することから、アモルファス磁 合金薄帯の磁気特性が低下する。M元素の添 加量を示すaの値は実用的には0.01以上とする とが好ましい。aの値は0.15以下とすること より好ましい。

 X元素はアモルファス合金を得るのに必須 の元素である。特に、B(ホウ素)は磁性合金の アモルファス化に有効な元素である。Si(けい 素)はアモルファス相の形成を助成したり、 た結晶化温度の上昇に有効な元素である。X 素の含有量があまり過多であると透磁率の 下や脆さが生じ、逆に過少であるとアモル ァス化が困難になる。このようなことから X元素の含有量は10~35at%の範囲とすることが ましい。X元素の含有量は15~25at%の範囲とす ことがさらに好ましい。

 また、Fe系微結晶磁性合金としては、次 一般式(2)を満たすものが好ましい。

   一般式:Fe 100-c-d-e-f-g-h A c D d E e Si f B g Z h  …(2)
(式中、AはCuおよびAuから選ばれる少なくとも 1種の元素を、DはTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo W、Ni、Coおよび希土類元素から選ばれる少 くとも1種の元素を、EはMn、Al、Ga、Ge、In、Sn および白金族元素から選ばれる少なくとも1 の元素を、ZはC、NおよびPから選ばれる少な とも1種の元素を示し、c、d、e、f、gおよびh は0.01≦c≦8at%、0.01≦d≦10at%、0≦e≦10at%、10 f≦25at%、3≦g≦12at%、15≦f+g+h≦35at%を満足す 数である)で実質的に表される組成を有する Fe基合金からなり、かつ面積比で組織の20%以 が粒径50nm以下の微結晶粒から成る合金が挙 げられる。

 上記した(2)式において、A元素は耐食性を 高め、結晶粒の粗大化を防ぐと共に、鉄損や 透磁率等の磁気特性を改善する元素である。 A元素の含有量があまり少ないと結晶粒の粗 化抑制効果等を十分に得ることができず、 にあまり多すぎると磁気特性が劣化する。 って、A元素の含有量は0.01~8at%の範囲とする とが好ましい。D元素は結晶粒径の均一化や 磁歪の低減等に有効な元素である。D元素の 有量は0.01~10at%の範囲とすることが好ましい

 E元素は軟磁気特性や耐食性の改善に有効 な元素である。E元素の含有量は10at%以下とす ることが好ましい。SiおよびBは薄帯製造時に おける合金のアモルファス化を助成する元素 である。Siの含有量は10~25at%の範囲、Bの含有 は3~12at%の範囲とすることが好ましい。なお 、SiおよびB以外のアモルファス化助成元素と してZ元素を含んでいてもよい。その場合、Si 、BおよびZ元素の合計含有量は15~35at%の範囲 することが好ましい。微結晶構造は、特に 径が5~30nmの結晶粒を合金中に面積比で50~90% 範囲で存在させた形態とすることが好まし 。

 磁性薄帯として用いるアモルファス磁性 金薄帯は、例えばロール急冷法(溶湯急冷法 )により作製される。具体的には、所定の組 比に調整した合金素材を溶融状態から急冷 ることにより作製される。微結晶磁性合金 帯は、例えば液体急冷法によりアモルファ 合金薄帯を作製した後、その結晶化温度に して-50~+120℃の範囲の温度で1分~5時間の熱処 埋を行い、微結晶粒を析出させる方法により 得ることができる。あるいは、液体急冷法の 急冷速度を制御して微結晶粒を直接析出させ る方法によっても、微結晶磁性合金薄帯を得 ることができる。

 ロール急冷法を用いる場合、溶湯の射出 度やロールの回転速度を調製することによ 薄帯の厚さを調製できる。また、パーマロ については所定の組成の合金溶湯から板材 作製し、その後、圧延を行うことにより薄 を製造することができる。

 また、比透磁率の調製には熱処理や分割が 果的である。例えば、Co 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯(20μm厚)の場 、急冷状態では135kHzでの比透磁率は3000程度 であるが、350℃×30分熱処理することで10000に 、440℃×60分熱処理することで50000にすること ができる。また、例えば440℃×60分熱処理し ものを分割することで1000~50000で変化させる とができる。ここでは、同一材料での透磁 と熱処理、分割について示したが、材料の なる磁性体を組み合わせてもよく、例えば イ素鋼板では1500、50Niパーマロイで3000、80Ni パーマロイで15000、Fe系アモルファスで5000程 の透磁率は調整可能である。

 本発明の非接触型受電装置は2層以上の磁 性薄帯を有する複合磁性体を前記2次電池と 記スパイラルコイルの間、および前記電子 バイスと前記スパイラルコイルの間の少な とも1箇所に配置されている。前記2次電池と スパイラルコイルの間、および前記電子デバ イスと前記スパイラルコイルの間に配置とは 2次電池/複合磁性体/スパイラルコイル、電子 デバイス/複合磁性体/スパイラルコイルの位 関係が維持されている状態を示すものであ 。そのため、図1に示した2次電池/複合磁性 /スパイラルコイルのように各構成が直接積 層された構造に限定されるものではない。例 えば、図2のように電子デバイス/回路基板/複 合磁性体/2次電池/スパイラルコイルの順に配 置された構造は、前記電子デバイスと前記ス パイラルコイルの間に複合磁性体が配置され た構造に含まれる。つまり、回路基板等の他 の構成が間に配置された構造を除外するもの ではなく、実質的に前記電子デバイスと前記 スパイラルコイルの間に配置されているもの は本発明に含まれるものである。前記2次電 と前記スパイラルコイルの間についても同 である。

 以上のような非接触型受電装置は様々な 子機器に搭載可能である。電子機器として 、携帯電話、携帯型オーディオ機器、デジ ルカメラ、ハンディカメラ(動画録画用カメ ラ)、コードレス電話機、ノート型パソコン( ップトップ型パソコン)、携帯型ゲーム機な どが挙げられる。これら電子機器は2次電池 より起動できるためコードレスで使用可能 携帯型電子機器である。

 また、図4に非接触型受電装置を用いた充 電システムの一例を示した。図中、20は充電 ステム、1は受電装置、11は受電装置側スパ ラルコイル(2次コイル)、13は2次電池、16は 合磁性体、30は給電装置、31は給電装置側ス イラルコイル(1次コイル)、32は1次コイル用 心である。

 充電の仕組みは、まず、給電装置30の給 装置側スパイラルコイル31に電源(図示しな )から交流電圧を印加し、給電装置側スパイ ルコイル31に磁束を生じさせる。給電装置 スパイラルコイル31に発生させた磁束は、給 電装置側スパイラルコイル31と非接触で配置 れた受電装置側スパイラルコイル11に伝達 れる。受電装置側スパイラルコイル11では磁 束を受けて電磁誘導で交流電圧が生じる。こ の交流電圧は整流器12で整流される。整流器1 2で整流された直流電圧は2次電池13に充電さ る。このように充電システム20では非接触で 電力の伝送が行われる。

 本発明の受電装置は、所定の位置に複合 性体を配置しているので共振性が向上し、1 次コイルと2次コイルの十分な結合と1次コイ のインダクタンス変動量の抑制の最適化を りながら、シールド効果を向上させること できる。このため、1次コイル(給電装置側 イル)からの磁束の伝達率が良いので充電効 が向上する。また、シールド効果も良好で るため充電中の発熱も抑制できる。

 前述のように携帯型電子機器は薄型化、 型化されている。そのため、受電システム 電子デバイス等を実装した回路基板をコン クトに収納しなければならないが、本発明 は充電中の発熱を抑制することにより電子 バイス等の回路部品への影響を防ぐことが きる。本発明の受電装置であれば、複合磁 体と受電装置側スパイラルコイルの合計厚 を0.5mm以下と薄くすることも可能である。

 また、2次電池の中でもLiイオン2次電池は 容量も大きいため電子機器の駆動電源として 使用されている。しかしながら、Liイオン2次 電池は熱に弱く必要以上に加熱されると電池 内部で炭酸ガスが発生するおそれがある。本 発明のようにシールド効果を向上させて発熱 を抑制してあるので2次電池への悪影響を防 ことができる。言い換えれば、Liイオン2次 池のように熱に弱い2次電池を搭載した受電 置に好適であると言える。

 (実施例)
(充電システム)
 非接触型の充電システムとして携帯電話用 充電システムを用意した。給電装置はAC電 からの電力を、制御回路を通して一定の電 波に変換しその電磁波を送信する1次コイル 置き台の近傍に配置され、受電装置は携帯 話内のスパイラルコイルから成る2次コイル およびそのコイルが受信した電磁波を整流す る整流器を実装する回路基板および2次電池 具備する構造である。

 なお、1次コイルは銅ワイヤを外径40mm、 径5mmに巻回されたものである。磁性体は比 磁率(μ1)100、厚さ(d1)0.5mm、大きさ45mm×45mmの のを設置した。受電システムは、銅ワイヤ 外径30mm、内径10mmに巻回された2次コイルを 磁性体は2次コイルを介して送電システムの 対側に設置され、2層以上の磁性薄帯を積層 した複合磁性体から構成される。各実施例で 使用した複合磁性体は以下の通りである。

 (実施例1)
 2次コイルに隣接する複合磁性体は、下記の ように調製した。すなわち、飽和磁束密度Ms 0.55、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を200℃で30分 熱処理したものを35mm×35mmに加工し、両面に10 μmの接着層を介して25μmのポリカーボネート 脂を貼り付けて第1磁性薄帯を調製した。

 一方、飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20 mのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を350℃60分熱 処理したものを35mm×35mmに加工し、両面に10μm の接着層を介して25μmのポリカーボネート樹 を貼り付けて第2磁性薄帯を調製した。さら に、上記第2磁性薄帯と前記第1磁性薄帯とを さ10μmの接着層を介して接着して実施例1用 複合磁性体を調製した。

 (実施例2)
 2次コイルに隣接する複合磁性体は、下記の ように調製した。すなわち、飽和磁束密度Ms 0.55、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を440℃で60分 熱処理したものを35mm×35mmに加工し、さらに3m m×3mmの小片に分割したものの両面に10μmの接 層を介して25μmのポリカーボネート樹脂を り付けた小片を縦横35mm×35mmに配列した第1磁 性薄帯を調製した。

 一方、飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20 mのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を250℃30分熱 処理したものを20mm×20mmに加工し、両面に10μm の接着層を介して25μmのポリカーボネート樹 を貼り付けて第2磁性薄帯を調製した。さら に、上記第2磁性薄帯と前記第1磁性薄帯とを さ10μmの接着層を介して接着して実施例2用 複合磁性体を調製した。

 (実施例3)
 2次コイルに隣接する複合磁性体は、下記の ように調製した。すなわち、飽和磁束密度Ms 0.55、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を440℃60分熱 処理したものを35mm×35mmに加工し、さらに3mm× 3mmの小片に分割したものの両面に10μmの接着 を介して25μmのポリカーボネート樹脂を貼 付けた小片を縦横35mm×35mmに配列した第1磁性 薄帯を調製した。

 一方、飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20 mのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を350℃30分熱 処理したものを20mm×20mmに加工し、両面に10μm の接着層を介して25μmのポリカーボネート樹 を貼り付けて第2磁性薄帯を調製した。さら に、上記第2磁性薄帯と前記第1磁性薄帯とを さ10μmの接着層を介して接着して実施例3用 複合磁性体を調製した。

 (実施例4)
 2次コイルに隣接する複合磁性体は、下記の ように調製した。すなわち、飽和磁束密度Ms 0.55、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を440℃60分熱 処理したものを35mm×35mmに加工し、さらに3mm× 3mmの小片に分割したものの両面に10μmの接着 を介して25μmのポリカーボネート樹脂を貼 付けた小片を縦横35mm×35mmに配列した第1磁性 薄帯を調製した。

 一方、飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20 mのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を440℃60分熱 処理したものを20mm×20mmに加工し、両面に10μm の接着層を介して25μmのポリカーボネート樹 を貼り付けて第2磁性薄帯を調製した。さら に、上記第2磁性薄帯と前記第1磁性薄帯とを さ10μmの接着層を介して接着して実施例4用 複合磁性体を調製した。

 (実施例5)
 2次コイルに隣接する複合磁性体は、下記の ように調製した。すなわち、飽和磁束密度Ms 0.55、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を440℃で60分 熱処理したものを35mm×35mmに加工し、さらに3m m×3mmの小片に分割したものの両面に10μmの接 層を介して25μmのポリカーボネート樹脂を り付けた小片を縦横35mm×35mmに配列した第1磁 性薄帯を調製した。

 一方、飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20 mのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を250℃30分熱 処理したものを25mm×25mmに加工し、両面に10μm の接着層を介して25μmのポリカーボネート樹 を貼り付けて第2磁性薄帯を調製した。さら に、上記第2磁性薄帯と前記第1磁性薄帯とを さ10μmの接着層を介して接着して実施例5用 複合磁性体を調製した。

 (実施例6)
 2次コイルに隣接する複合磁性体は、下記の ように調製した。すなわち、飽和磁束密度Ms 0.55、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を440℃で60分 熱処理したものを35mm×35mmに加工し、さらに3m m×3mmの小片に分割したものの片面に10μmの接 層を介して25μmのポリカーボネート樹脂を りつけ、もう片面に30μmの接着層を介して50 mのポリカーボネート樹脂を貼り付けた小片 縦横35mm×35mmに配列した第1磁性薄帯を調製 た。

 一方、飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20 mのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を350℃30分熱 処理したものを20mm×20mmに加工し、片面に10μm の接着層を介して25μmのポリカーボネート樹 を貼りつけ、もう片面に30μmの接着層を介 て50μmのポリカーボネート樹脂を貼り付けて 第2磁性薄帯を調製した。さらに、上記第2磁 薄帯と前記第1磁性薄帯とを厚さ10μmの接着 を介して接着して実施例6用の複合磁性体を 調製した。

 (実施例7)
 2次コイルに隣接する複合磁性体は、下記の ように調製した。すなわち、飽和磁束密度Ms 0.55、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を440℃60分熱 処理したものを35mm×35mmに加工し、さらに3mm× 3mmの小片に分割したものの片面に10μmの接着 を介して25μmのポリカーボネート樹脂を貼 付けた小片を縦横35mm×35mmに配列した第1磁性 薄帯を調製した。

 一方、飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20 mのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を350℃30分熱 処理したものを20mm×20mmに加工し、片面に厚 10μmの接着層を介して25μmのポリカーボネー 樹脂を貼り付けて第2磁性薄帯を調製した。 さらに、上記第2磁性薄帯と前記第1磁性薄帯 を、樹脂を貼りつけていない面同士を、厚 20μmの接着層を介して接着して実施例7用の 合磁性体を調製した。

 (実施例8)
 2次コイルに隣接する複合磁性体は、下記の ように調製した。すなわち、飽和磁束密度Ms 0.55、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を440℃60分熱 処理したものを35mm×35mmに加工し、さらに5mm× 5mmの小片に分割したものの両面に10μmの接着 を介して25μmのポリカーボネート樹脂を貼 付けた小片を縦横35mm×35mmに配列した第1磁性 薄帯を調製した。

 一方、飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20 mのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を350℃30分熱 処理したものを35mm×35mmに加工したものを2枚 意し、それぞれ片面に10μmの接着層を介し 25μmのポリカーボネート樹脂を貼り付けて第 2、3磁性薄帯を調製した。さらに、上記第2、 3磁性薄帯と前記第1磁性薄帯とを、樹脂を貼 つけていない面同士を、厚さ10μmの接着層 介して接着して実施例8用の複合磁性体を調 した。

 (実施例9)
 2次コイルに隣接する複合磁性体は、下記の ように調製した。すなわち、飽和磁束密度Ms 0.55、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を440℃60分熱 処理したものを35mm×35mmに加工し、さらに3mm× 3mmの小片に分割したものの両面に10μmの接着 を介して25μmのポリカーボネート樹脂を貼 付けた小片を縦横35mm×35mmに配列した第1磁性 薄帯を調製した。

 一方、飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20 mのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を350℃30分熱 処理したものを20mm×20mmに加工したものを2枚 意し、それぞれ片面に10μmの接着層を介し 25μmのポリカーボネート樹脂を貼り付けて第 2、3磁性薄帯を調製した。さらに、上記第2、 3磁性薄帯と前記第1磁性薄帯とを、樹脂を貼 つけていない面同士を、厚さ10μmの接着層 介して接着して実施例9用の複合磁性体を調 した。

 (実施例10)
 2次コイルに隣接する複合磁性体は、下記の ように調製した。すなわち、飽和磁束密度Ms 0.55、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を440℃60分熱 処理したものを35mm×35mmに加工し、さらに3mm× 3mmの小片に分割したものの両面に10μmの接着 を介して25μmのポリカーボネート樹脂を貼 付けた小片を縦横35mm×35mmに配列した第1磁性 薄帯を調製した。

 一方、飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20 mのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を350℃30分熱 処理したものを35mm×35mmに加工し、両面に10μm の接着層を介して25μmのポリカーボネート樹 を貼り付けて第2磁性薄帯を調製した。さら に、上記第2磁性薄帯と前記第1磁性薄帯とを 厚さ10μmの接着層を介して接着して実施例10 用の複合磁性体を調製した。

 (実施例11)
 2次コイルに隣接する複合磁性体は、下記の ように調製した。すなわち、飽和磁束密度Ms 0.55、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を440℃60分熱 処理したものを35mm×35mmに加工し、さらに3mm× 3mmの小片に分割したものの両面にセンダスト の扁平微粒子(平均粒径5μm)をシリコーン樹脂 中に分散させたペーストを前記磁性体に塗布 、硬化させ全厚さが50μmの小片を縦横35mm×35mm に配列した第1磁性薄帯を調製した。

 一方、飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが35 mのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を350℃30分熱 処理したものを20mm×20mmに加工し、両面に10μm の接着層を介して25μmのポリカーボネート樹 を貼り付けて第2磁性薄帯を調製した。さら に、上記第2磁性薄帯と前記第1磁性薄帯とを 厚さ30μmの接着層を介して接着して実施例11 用の複合磁性体を調製した。

 (実施例12)
 2次コイルに隣接する複合磁性体は、下記の ように調製した。すなわち、飽和磁束密度Ms 0.55、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を440℃60分熱 処理したものを35mm×35mmに加工し、さらに3mm× 3mmの小片に分割したものの片面に10μmの接着 を介して25μmのポリカーボネート樹脂を貼 付けた小片を縦横35mm×35mmに配列した第1磁性 薄帯を調製した。

 一方、飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20 mのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を350℃30分熱 処理したものを20mm×20mmに加工し、片面に10μm の接着層を介して25μmのポリカーボネート樹 を貼り付けて第2磁性薄帯を調製した。さら に、上記第2磁性薄帯と前記第1磁性薄帯とを 樹脂を貼りつけていない面同士を、厚さ10μ mの接着層を介して接着して実施例12用の複合 磁性体を調製した。

 (比較例1)
 上記受電装置において、2次コイルに隣接す る複合磁性体は、下記のように調製した。す なわち、飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20 μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を440℃60分熱 処理したものを35mm×35mmに加工し、両面に10μm の接着層を介して25μmのポリカーボネート樹 を貼り付けて第1磁性薄帯を調製した。

 一方、飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20 mのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を350℃30分熱 処理したものを20mm×20mmに加工し、両面に10μm の接着層を介して25μmのポリカーボネート樹 を貼り付けて第2磁性薄帯を調製した。さら に、上記第2磁性薄帯と前記第1磁性薄帯とを 厚さ10μmの接着層を介して接着して比較例1 の複合磁性体を調製した。

 (比較例2)
 2次コイルに隣接する磁性体は、下記のよう に調製した。すなわち、飽和磁束密度Msが0.55 、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を440℃60分熱 処理したものを35mm×35mmに加工し、さらに3mm× 3mmの小片に分割したものの両面に10μmの接着 を介して25μmのポリカーボネート樹脂を貼 付けて第1磁性薄帯を調製した。

 一方、飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20 mのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を200℃で30分 熱処理したものを20mm×20mmに加工し、両面に10 μmの接着層を介して25μmのポリカーボネート 脂を貼り付けて第2磁性薄帯を調製した。さ らに、上記第2磁性薄帯と前記第1磁性薄帯と 、厚さ10μmの接着層を介して接着して比較 2用の複合磁性体を調製した。

 (比較例3)
 2次コイルに隣接する磁性体は、下記のよう に調製した。すなわち、飽和磁束密度Msが0.55 、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を440℃60分熱 処理したものを35mm×35mmに加工し、さらに3mm× 3mmの小片に分割したものの両面に10μmの接着 を介して25μmのポリカーボネート樹脂を貼 付けた小片を縦横35mm×35mmに配列した単層の 性薄帯を調製した。

 (比較例4)
 飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を460℃30分熱 処理したものを35mm×35mmに加工し、両面に10μm の接着層を介して25μmのポリカーボネート樹 を貼り付けた単層の磁性薄帯を調製した。

 (比較例5)
 飽和磁束密度Msが0.55、平均厚さtが20μmのCo 70 Fe 5 Si 5 B 20 (原子比)のCo系アモルファス薄帯を460℃30分熱 処理したものを35mm×35mmに加工し、両面に10μm の接着層を介して25μmのポリカーボネート樹 を貼りつけた磁性薄帯2枚を10μmの接着層を して貼り付けて形成した磁性薄帯を用いた

 上記各実施例および比較例に係る非接触 受電装置を用いた充電システムについて、 用した複合磁性体の構成および充電システ の共振性およびシールド性(発熱状態)を評 して下記表1に示す結果を得た。

 なお、送電電流は1A、送電電力は1.5Wとし 。シールド性の評価基準として、2次コイル 、磁性デバイスの裏面にバッテリ-を配置し 送電を1時間行った際に、温度上昇が35℃以 になる場合にはシールド性は×と評価し、33 以上35℃未満の場合には△と評価し、33℃未 満になる場合は○と評価した。また、共振性 の評価基準として、1次コイルがバッテリー 設置したRF-IDタグ信号を100%受信できた場合 ○と評価し、誤り率が5%未満であった場合を △と評価し、それ以上の誤り率であった場合 を×と評価した。

  [表1]

 上記表1に示す結果から明らかなように、 各実施例に係る受電装置は共振性およびシー ルド性が良好であった。

 本発明は、受電装置のスパイラルコイル( 受電側スパイラルコイル:2次コイル)と2次電 の間、または整流器と前記スパイラルコイ の間の少なくとも一箇所以上に複数枚から る磁性薄帯を具備する複合磁性体を配置す ことにより、給電側スパイラルコイル(1次コ イル)から発生した磁束が回路基板や2次電池 へ鎖交することを防ぎ、誘導起電力(電磁誘 導)に起因したノイズ、発熱を抑制しながら 2次コイルの有無による1次コイルのインダク タンス変動量を制御し、1次コイルが構成す 共振回路の共振性を向上させ発振を制御す ことができる。




 
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