專利名稱：無線電力傳輸用磁元件和電力供給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用電磁感應(yīng)作用以非接觸方式傳輸電力的無線電力傳輸用磁元件和電力供給裝置。
背景技術(shù)：
近年來，像電動牙刷、無線電話那樣，利用無線供電進行運轉(zhuǎn)的設(shè)備逐漸增加。另夕卜，關(guān)于壁掛電視、個人計算機，也正在開發(fā)利用無線供電進行運轉(zhuǎn)的設(shè)備。因而，以往，就提出并開發(fā)有能夠以高傳輸效率進行供電的無線電力傳輸 用磁元件、電力供給裝置。例如，在專利文獻I中，提出了如下裝置，即，在磁性層的一面上埋設(shè)螺旋型的平面線圈，并且在平面線圈的中心部配置磁性窗，而且以磁性體構(gòu)成磁性窗的至少一部分，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高傳輸效率與小型化。專利文獻I :日本特開2004 - 47700號公報但是，為了對包括有耗電較大部件的各種設(shè)備供給電力，除了上述以往的結(jié)構(gòu)以外，期望有利用高傳輸效率所進行的供電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述問題而做成的，其目的在于提供能夠利用高傳輸效率進行供電的無線電力傳輸用磁元件和電力供給裝置。本發(fā)明是利用磁耦合來引發(fā)感應(yīng)電動勢的無線電力傳輸用磁元件，在與上述磁耦合方向相一致的截面上，沿與上述磁耦合方向相正交的方向并列配置有交流電流向同一方向流通流動的多個導(dǎo)體部和設(shè)在上述導(dǎo)體部間的間隙中I個以上間隙內(nèi)的磁性體部，上述導(dǎo)體部和上述磁性體部中的任一者具有比另一者項向上述磁耦合方向突出的突出區(qū)域。采用上述結(jié)構(gòu)，與未設(shè)有突出區(qū)域的情況相比較，能夠減少導(dǎo)體部周邊處的對于磁耦合無效的磁場，并且能夠抑制整體的磁場的擴張，作為結(jié)果，能夠提高磁通量密度。另夕卜，針對因交流電流在導(dǎo)體部中流動生成的磁場與其它導(dǎo)體部相交，使其它導(dǎo)體部內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流作為阻抗發(fā)揮作用的現(xiàn)象，能夠利用設(shè)在突出區(qū)域中的導(dǎo)體部間的間隙內(nèi)的磁性體部來抑制該現(xiàn)象。由此，因為降低由感應(yīng)電流所形成的阻抗并形成高磁通量密度，即使是將本發(fā)明用于形成磁稱合側(cè)(magnetically-coupling)與被磁I禹合(magnetically-coupled)側(cè)中的任一側(cè)的情況下，也能夠利用高傳輸效率進行供電和受電。另外，本發(fā)明中的上述突出區(qū)域也可以配置在上述磁耦合方向的兩側(cè)上。采用上述結(jié)構(gòu)，由于能夠使配置在磁耦合方向的另一側(cè)的突出區(qū)域能夠與設(shè)在并列配置的導(dǎo)體部的排列方向上的磁性體發(fā)揮相同的功能，因此能夠利用更高的傳輸效率進行供電和受電。另外，也可以在排列方向上排列的所有的上述導(dǎo)體部上配置本發(fā)明中的上述突出區(qū)域。采用上述結(jié)構(gòu)，突出區(qū)域存在于排列方向上排列的所有的導(dǎo)體部上，從而能夠利用更高的傳輸效率進行供電和受電。另外，本發(fā)明中的上述磁性體部也可以由軟磁性材料形成。軟磁性材料可以是金屬類磁性材料。金屬類磁性材料可以是非晶磁性材料。采用上述結(jié)構(gòu)，能夠利用由突出區(qū)域所形成的更高的傳輸效率進行供電和受電。另外，本發(fā)明的無線電力傳輸用磁元件具有長條狀的導(dǎo)體部、以沿著上述導(dǎo)體部的長度方向的方式與上述導(dǎo)體部并列配置的長條狀的磁性體部、以及使上述導(dǎo)體部和上述磁性體部中的任一者的寬度方向端部比另一者的寬度方向端部突出而形成的突出區(qū)域。采用上述結(jié)構(gòu)，與未設(shè)有突出區(qū)域的情況相比較，能夠減少導(dǎo)體部周邊處的對于磁耦合無效的磁場，并且能夠抑制整體的磁場的擴張，作為結(jié)果，能夠提高磁通量密度。另 夕卜，針對因交流電流在導(dǎo)體部上流動生成的磁場與其它導(dǎo)體部相交，使其它導(dǎo)體部中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流作為阻抗發(fā)揮作用的現(xiàn)象，能夠利用沿導(dǎo)體部并列配置的磁性體部來抑制該現(xiàn)象。由此，利用降低由感應(yīng)電流形成的阻抗和形成高磁通量密度，即使是將本發(fā)明用于形成磁耦合側(cè)與被磁耦合側(cè)中的任一側(cè)的情況下，也能夠利用高傳輸效率進行供電和受電。另外，在本發(fā)明的無線電力傳輸用磁元件中，上述導(dǎo)體部與上述磁性體部以它們在至少一部分電絕緣狀態(tài)下一體化的方式相接合。采用上述結(jié)構(gòu)，導(dǎo)體部與磁性體部通過至少使一部分相接合而一體化，從而即使是在導(dǎo)體部和磁性體部受到振動、沖擊等外力的情況下，也能夠?qū)?dǎo)體部和磁性體部的位置關(guān)系、突出區(qū)域的形態(tài)維持在最初狀態(tài)，因此能夠在長時間內(nèi)維持初期的高傳輸效率。另夕卜，在導(dǎo)體部發(fā)熱時，導(dǎo)體部的熱經(jīng)由接合成一體的部位高效地向磁性體部傳遞，因此在磁性體部上能夠高效地釋放導(dǎo)體部的熱。由此，與導(dǎo)體部與磁性體部分開時相比，能夠增大通電的電力。其結(jié)果，僅以使導(dǎo)體部與磁性體部的至少一部分一體化的簡單結(jié)構(gòu)就能夠在防止導(dǎo)體部過熱的同時提高輸送量。而且，由于通過導(dǎo)體部與磁性體部的一體化使操作簡單化，因此向各種設(shè)備上的組裝操作、保管簡單化。另外，在本發(fā)明的無線電力傳輸用磁元件中，可以是上述導(dǎo)體部具有由電絕緣體構(gòu)成的覆膜，上述磁性體部以與上述導(dǎo)體部一體化的方式與上述覆膜相接合。即，可以是上述導(dǎo)體部具有由電絕緣體構(gòu)成的覆膜，上述磁性體部與該覆膜相接合。采用上述結(jié)構(gòu)，由于能夠?qū)⑿纬捎薪^緣皮膜的線圈等的一般的構(gòu)件用于導(dǎo)體部，因此能夠簡單地獲得無線電力傳輸用磁元件。采用上述結(jié)構(gòu)，能夠簡單地獲得導(dǎo)熱性優(yōu)異的磁性體部，并且能夠簡單地容易將導(dǎo)體部與磁性體部一體化。另外，本發(fā)明的電力供給裝置具有多個上述無線電力傳輸用磁元件，并使上述無線電力傳輸用磁元件配置在同一平面上。采用上述結(jié)構(gòu)，能夠形成將無線電力傳輸用磁元件的高度設(shè)為最小厚度的薄片狀、墊狀、板狀的電力供給裝置。另外，通過在平面上配置有多個無線電力傳輸用磁元件，在電力供給裝置內(nèi)的任意的位置都能夠以相同條件對電力受信裝置進行供電。采用本發(fā)明，能夠利用高傳輸效率進行供電。


圖I是本發(fā)明的第I實施方式的無線電力傳輸用磁元件和電力供給裝置的說明圖。圖2是表示磁場的狀態(tài)的說明圖。圖3是表示磁場的狀態(tài)的說明圖。圖4是表示磁場的狀態(tài)的說明圖。圖5是無線電力傳輸用磁元件的剖視圖。圖6是表示磁場的狀態(tài)的說明圖。圖7是無線電力傳輸用磁元件的剖視圖?！D8是表示磁場的狀態(tài)的說明圖。圖9是本發(fā)明的第2實施方式的無線電力傳輸用磁元件和電力供給裝置的說明圖。圖10是表示無線電力傳輸用磁元件的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖11是表示無線電力傳輸用磁元件的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖12是表示實施例I 3與比較例1、2的測量結(jié)果的說明圖。
具體實施例方式(實施方式I)以下，參照

本發(fā)明優(yōu)選的第I實施方式。(無線電力傳輸用磁兀件I)如圖I所示，無線電力傳輸用磁元件I構(gòu)成為利用磁耦合來引發(fā)感應(yīng)電動勢，且能夠用于供電和受電中的任一者。作為供電用裝置，能夠不例出供電電力是O. Iff 500W左右，供電距離是Imm IOcm的電力供給裝置10。例如，無線電力傳輸用磁元件I能夠應(yīng)用于如下裝置中，即，應(yīng)用于壁掛用平板電視等壁掛型的設(shè)備的電力供給裝置10 ;應(yīng)用于個人計算機、鼠標等載置型的設(shè)備的電力供給裝置10 ;應(yīng)用于埋入體內(nèi)的起搏器等小型醫(yī)療設(shè)備的電力供給裝置10。另外，無線電力傳輸用磁元件I也能夠應(yīng)用于超過了上述供電電力和供電距離的電力供給裝置10，例如，機器人、電動汽車等的電力供給裝置10。另一方面，作為受電用設(shè)備，能夠示例有載置在上述電力供給裝置10上或與上述電力供給裝置10相接觸的平板電視等壁掛型的設(shè)備；個人計算機、鼠標等載置型的設(shè)備；埋入體內(nèi)的起搏點等小型醫(yī)療設(shè)備。而且，無線電力傳輸用磁元件I也能夠應(yīng)用于機器人、電動汽車等。用于上述用途的無線電力傳輸用磁元件1，在與磁耦合方向相一致的截面上，沿與磁耦合方向相正交的方向并列配置有導(dǎo)體部2和與導(dǎo)體部2相鄰的磁性體部3。而且，無線電力傳輸用磁元件I中，導(dǎo)體部2和磁性體部3中的任一者具有比另一者向磁耦合方向突出的突出區(qū)域61。換言之，無線電力傳輸用磁元件I具有長條狀的導(dǎo)體部2、以沿著導(dǎo)體部2的長度方向的方式與之并列配置的長條狀的磁性體部3、以及使導(dǎo)體部2和磁性體部3中的任一者的寬度方向端部比另一者的寬度方向端部突出而形成的突出區(qū)域61。在此，磁耦合方向”指的是，例如，如在相同尺寸的無線電力傳輸用磁元件I的中心部彼此相對配置的情況下，在利用在形成磁耦合側(cè)(供電側(cè))與被磁耦合側(cè)(受電側(cè))相對配置時的最強的磁耦合產(chǎn)生最大的感應(yīng)電動勢的位置關(guān)系形成時，將形成磁耦合側(cè)與被磁耦合側(cè)的中心部連起來的方向。另外，“正交方向”指的是大致正交的程度。如圖2和圖3所示，如上所述地構(gòu)成的無線電力傳輸用磁元件I中，導(dǎo)體部2和磁性體部3中的任一者具有比另一者向磁耦合方向突出的突出區(qū)域61，從而與未設(shè)有這樣的突出區(qū)域61的情況相比較，能夠減少導(dǎo)體部2周邊處的對于磁耦合無效的磁場，能夠抑制整體的磁場的擴張。由此，能夠提高磁耦合時的磁通量密度。而且，即使是在無線電力傳輸用磁元件I用于形成磁耦合側(cè)與被磁耦合側(cè)中任一側(cè)的情況下，也能夠利用高磁通量密度進行高傳輸效率的供電和受電。另外，無線電力傳輸用磁兀件I被設(shè)為，在與磁稱合方向相一致的截面上并列配置有多個導(dǎo)體部2的結(jié)構(gòu)，且在交流電流向同一方向流動的多個導(dǎo)體部2間的間隙中的I個以上間隙內(nèi)設(shè)有磁性體部3。另外，優(yōu)選無線電力傳輸用磁元件I在導(dǎo)體部2間的所有間隙內(nèi)都設(shè)有磁性體部3，且導(dǎo)體部2與磁性體部3交替配置。在與磁耦合方向相一致的截面 上，多個導(dǎo)體部2作為交流電流向同一方向流動的結(jié)構(gòu)，示例有長條的導(dǎo)體部2和磁性體部3從內(nèi)周側(cè)向外周側(cè)卷繞，或多個導(dǎo)體部2和磁性體部3形成為中心點一致的、半徑不同的環(huán)狀的結(jié)構(gòu)。在上述結(jié)構(gòu)的情況中，如圖4所示，對于因交流電流在導(dǎo)體部2流動而生成的磁場同與該導(dǎo)體部并列配置的其它導(dǎo)體部2相交，是其它導(dǎo)體部2產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流作為阻抗發(fā)揮作用的現(xiàn)象，能夠利用設(shè)在突出區(qū)域61中的導(dǎo)體部2間的間隙內(nèi)的磁性體部3抑制該現(xiàn)象。由此，因為降低由感應(yīng)電流形成的阻抗和形成高磁通量密度，即使是在該結(jié)構(gòu)用于形成磁耦合側(cè)與被耦合側(cè)中的任一側(cè)的情況下，也能夠利用高傳輸效率進行供電和受電。若詳細地說明，則如圖I所示，無線電力傳輸用磁元件I具有導(dǎo)體集合部6。導(dǎo)體集合部6具有平板形狀的外形，且具有能夠形成為與受電側(cè)或供電側(cè)的設(shè)備相對的磁開放面的表面6a和背面6b。另外，導(dǎo)體集合部6能夠形成為任意的表面形狀。例如，導(dǎo)體集合部6既可以是在俯視呈三角形、四邊形等多邊形的表面形狀，也可以是在俯視呈橢圓形狀、圓形狀的表面形狀。導(dǎo)體集合部6具有長條的導(dǎo)體部2與長條的磁性體部3。上述導(dǎo)體部2和磁性體部3從內(nèi)周側(cè)至外周側(cè)隔開恒定間隔的間隙形成為漩渦狀。由此，導(dǎo)體集合部6被設(shè)為，在與磁耦合方向相一致的縱截面(A — A’線向截面、B - B’線向截面)上，沿與磁耦合方向相正交的方向交替地并列配置有多個導(dǎo)體部2與多個磁性體部3的結(jié)構(gòu)。另外，也可以在導(dǎo)體集合部6的內(nèi)周側(cè)配置有由磁性體構(gòu)成的芯部。在該情況下，能夠使磁場集中在導(dǎo)體集合部6的內(nèi)周側(cè)。另外，無線電力傳輸用磁元件I也可以是導(dǎo)體集合部6向外部暴露的形態(tài),但是為了保護表面，也可以在導(dǎo)體集合部6的表面6a、背面6b上設(shè)有由環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂等絕緣樹脂、玻璃等的非磁性的并且為電絕緣體的材料構(gòu)成的保護材料的覆膜。(磁性體部3)磁性體部3由高透磁率的材料形成。即，磁性體部3也可以由軟磁性材料形成。軟磁性材料也可以是金屬類磁性材料。金屬類磁性材料也可以是非晶磁性材。具體地說，磁性體部3是使用以樹脂固定具有鐵氧體、鋁硅鐵粉、非晶體(非晶質(zhì))、微結(jié)晶的磁性材料等的磁性粉末而形成的，或者是使用在由快速凝固法等獲得的薄帶、絕緣薄膜上利用濺射、蒸鍍等氣相沉積或鍍敷進行成膜的磁性膜而形成的。另外，非晶列舉有Co類非晶體、Fe類非晶體，具有微結(jié)晶的磁性材料列舉有具有300埃(O. 03 μ m)以下的微結(jié)晶的Fe類磁性材料。另外，作為由氣相沉積或電鍍鍍敷所形成的磁性膜，列舉有CoZrNb類、CoZrNbTa類、FeBN類、CoFeB 一 SiO 類、CoFeAlO 類、CoAlPdO 類、CoFeMn 類、CoFeN 類、FeNi 類等軟磁性膜。磁性體部3具有與磁I禹合方向相一致的寬度和與磁I禹合方向相正交的方向(導(dǎo)體集合部6的半徑方向)相一致的厚度。(導(dǎo)體部2) 導(dǎo)體部2的長度方向的一端部與另一端部分別與未圖示的一對端子相連接。在無線電力傳輸用磁元件I應(yīng)用于電力供給裝置10等的供電裝置中的情況下，各端子與電源裝置8相連接。電源裝置8設(shè)為能夠以任意頻率向?qū)w部2供給交流電力。另一方面，在無線電力傳輸用磁元件I應(yīng)用于受電裝置的情況下，各端子與整流裝置相連接。整流裝置將由電磁感應(yīng)形成的交流電力轉(zhuǎn)化為直流電力并對電池充電，或用于運轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備。導(dǎo)體部2優(yōu)選以Cu、Al等金屬材料來形成。導(dǎo)體部2能夠利用氣相沉積、鍍敷、蝕刻來形成。導(dǎo)體部2具有與磁耦合方向相一致的寬度和與磁耦合方向相正交的方向(導(dǎo)體集合部6的半徑方向)相一致的厚度。另外，上述磁性體部3是以樹脂固定鐵氧體、非晶體等磁性材料的粉末而形成的構(gòu)件，即，在磁性體部3具有絕緣性的情況下，也可以以接觸狀態(tài)配置磁性體部3與導(dǎo)體部2。另一方面，在如僅固定非晶體而形成的構(gòu)件那樣使磁性體部3具有導(dǎo)電性的情況下，需要在磁性體部3與導(dǎo)體部2之間配置絕緣層。絕緣層列舉有聚對苯二甲酸乙二醇酯等絕緣性樹脂、氧化物等無機絕緣材料等。(突出區(qū)域61)無線電力傳輸用磁元件I中，磁性體部3的寬度方向端部與導(dǎo)體部2的寬度方向端部中的任一端部具有比另一端部突出的突出區(qū)域61。突出區(qū)域61被設(shè)定為導(dǎo)體集合部6的整個表面6a。另外，突出區(qū)域61既可以被設(shè)定為導(dǎo)體集合部6的表面6a和背面6b中的任一面，也可以被設(shè)定為表面6a和背面6b的局部。換言之，突出區(qū)域61只要被設(shè)定在導(dǎo)體集合部6的表面6a和背面6b的至少一個面上的至少一部分即可。優(yōu)選突出區(qū)域61為如下狀態(tài)，通過使磁性體部3的寬度方向端部比導(dǎo)體部2的寬度方向端部突出，磁性體部3的表面與磁性體部3突出的側(cè)面被向外部暴露。即，優(yōu)選突出區(qū)域61增大磁性體部3的暴露面積。在該情況下，磁性體部3是高透磁率的材料，此外，因較大的暴露面積而易于受到磁場的影響，并且如圖4所示，能夠防止在相鄰的導(dǎo)體部2、導(dǎo)體部2間由磁場相交導(dǎo)致產(chǎn)生感應(yīng)電流進而引發(fā)的降低磁場的產(chǎn)生效率的情況。另外，突出區(qū)域61也可以使導(dǎo)體部2的寬度方向端部比磁性體部3的寬度方向端部突出。即使是在該情況下，相鄰的導(dǎo)體部2、導(dǎo)體部2間的磁性體部3，也能夠防止由各導(dǎo)體部2、導(dǎo)體部2中產(chǎn)生感應(yīng)電流弓I發(fā)降低磁場的產(chǎn)生效率的情況。當將磁性體部3的寬度設(shè)為Dm，將導(dǎo)體部2的寬度設(shè)為d時，優(yōu)選磁性體部3或?qū)w部2的突出長度Dm / d是O. 2 3. O。若突出長度過小，則難以發(fā)揮防止磁場的產(chǎn)生效率的降低這樣的效果，若突出長度過大，則會產(chǎn)生突出部彼此間的接觸等機械性的問題。
(電力供給裝置10)說明如上所述構(gòu)成的無線電力傳輸用磁元件I應(yīng)用于供電用裝置的情況。如圖I所示，在電力供給裝置10上具有無線電力傳輸用磁元件I。電力供給裝置10形成為薄片狀，能夠載置移動電話、個人計算機等I個以上利用無線供電進行運轉(zhuǎn)的設(shè)備9。在電力供給裝置10的整個面上配置有多個無線電力傳輸用磁元件I。另外，無線電力傳輸用磁元件I是利用蝕刻處理、噴射液狀的材料的印刷處理來形成的。優(yōu)選無線電力傳輸用磁元件I如矩陣狀的配置形態(tài)那樣，以均勻地分布密度呈平面地配置。在該情況下，在電力供給裝置10的整體中，能夠均等地以高傳送效率供給電力。另外，電力供給裝置10也可以具有變更了無線電力傳輸用磁元件I的分布密度的多個載置區(qū)域。在該情況下，能夠根據(jù)設(shè)備9的載置位置調(diào)整供電量。例如，若設(shè)備9是可調(diào)光的發(fā)光裝置，則能夠變更載置位置來調(diào)整發(fā)光量。另外，無線電力傳輸用磁兀件I設(shè)定為，磁放出面(磁開放面)的表面6a為與電力 供給裝置10的上表面(載置面)相一致的朝向。另外，磁開放面是指供電側(cè)、受電側(cè)的面，是無線電力傳輸用磁元件I的表面6a和背面6b中的至少一個面。電力供給裝置10直接與設(shè)備9相接觸，并且具有固定和保持導(dǎo)體部2和磁性體部3的載置層101、形成有無線電力傳輸用磁元件I的支承層103、設(shè)在支承層103的下表面上的遮蔽層104以及設(shè)在遮蔽層104的下表面上的保護層105。載置層101、支承層103以及保護層105由非磁性的合成樹脂等形成。另外，遮蔽層104由導(dǎo)電材料和磁性材料中的至少一種材料形成，且能夠防止從電力供給裝置10的下側(cè)(背面?zhèn)?泄漏磁場。而且，在支承層103上設(shè)有未圖示的薄片狀的電源電路基板。電源電路基板能夠向各無線電力傳輸用磁元件I供給來自電源裝置8的高頻的交流電力。(操作)在上述結(jié)構(gòu)中，在組裝有無線電力傳輸用磁元件I的電力供給裝置10上連接有電源裝置8，當供給有高頻的交流電流(交流電力)時，各無線電力傳輸用磁元件I生成交變磁場。此時，如圖2所不,在與磁稱合方向相一致的截面上,各無線電力傳輸用磁兀件I在交流電流向同一方向流通流動的多個導(dǎo)體部2間的間隙中的I個以上間隙內(nèi)設(shè)有磁性體部3，導(dǎo)體部2和磁性體部3中的任一者具有比另一者向磁耦合方向突出的突出區(qū)域61。因而，如圖3所示，與未設(shè)有突出區(qū)域61的情況相比較，各無線電力傳輸用磁元件I能夠減少導(dǎo)體部2周邊處對于磁耦合無效的磁場，從而能夠抑制整體的磁場的擴張。其結(jié)果，各無線電力傳輸用磁元件I能夠提高朝向載置在電力供給裝置10上的設(shè)備9的磁通量密度。由此，具有多個無線電力傳輸用磁元件I的電力供給裝置10能夠?qū)υO(shè)備9以高傳輸效率供給電力。另外，如圖4所示，在各無線電力傳輸用磁元件I的內(nèi)部，由在導(dǎo)體部2中流動交流電流生成的磁場與相鄰的其它的導(dǎo)體部2相交，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。但是，感應(yīng)電流作為阻抗發(fā)揮作用的現(xiàn)象能夠利用導(dǎo)體部2、導(dǎo)體部2間的間隙內(nèi)的磁性體部3上的突出區(qū)域61來抑制。由此，利用由感應(yīng)電流所造成的阻抗的降低和高磁通量密度，能夠利用高傳送效率進行供電。這樣，在所有的無線電力傳輸用磁元件I中，當磁場從作為表面6a的磁開放面放出時，具有上述無線電力傳輸用磁元件I的電力供給裝置10在整個面上輸出與交流電力的頻率對應(yīng)的頻率的交變磁場。因而，當利用感應(yīng)電動勢運轉(zhuǎn)的設(shè)備9載置在電力供給裝置10上時,如圖2所不，內(nèi)置于設(shè)備9內(nèi)的線圈磁I禹合而與交變磁場相交,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。然后，整流交流狀態(tài)的電力并向控制芯片等供給。另外，設(shè)備9也可以具有作為受電用裝置的無線電力傳輸用磁元件1，在該情況下，能夠以更高的效率進行供電和受電。(變形例)如上所述，如圖I和圖3所示，說明了本實施方式的無線電力傳輸用磁元件I在導(dǎo)體集合部6的表面6a上配置有突出區(qū)域61的結(jié)構(gòu)，但是并不限定于此。即，如圖5所示，無線電力傳輸用磁元件I也可以在表面6a與背面6b上都配置有突出區(qū)域61。在該情況下，如圖6所示，無線電力傳輸用磁元件I能夠提高磁耦合方向上的磁通量密度。另外，如圖7所示，無線電力傳輸用磁元件I也可以僅在與磁開放面相反一側(cè)的背面6b上配置有突出區(qū)域61。在該情況上，如圖8所示，無線電力傳輸用磁元件I也能夠提高磁耦合方向上的磁通量密度。
另外，無線電力傳輸用磁元件I也可以僅在導(dǎo)體集合部6的內(nèi)周側(cè)配置有突出區(qū)域61。無線電力傳輸用磁元件I也可以僅在導(dǎo)體集合部6的外周側(cè)配置有突出區(qū)域61。無線電力傳輸用磁元件I為了使磁性體部3的在導(dǎo)體集合部6的內(nèi)周側(cè)上的突出面積形成為最大，也可以具有從內(nèi)周側(cè)至外周側(cè)減少突出長度的突出區(qū)域61。而且，也可以在導(dǎo)體部
2、導(dǎo)體部2間隔開間隙配置有多個磁性體部3、磁性體部3，也可以在磁性體部3、磁性體部3間隔開間隙配置有多個導(dǎo)體部2。另外，無線電力傳輸用磁元件I也可以任意地組合上述結(jié)構(gòu)。(實施方式2)以下，參照

本發(fā)明優(yōu)選的第2實施方式。另外，對于與第I實施方式相同的構(gòu)件標注相同的附圖標記，省略其說明。(無線電力傳輸用磁元件201)如圖9所示，本實施方式的無線電力傳輸用磁元件201具有層疊體204的卷繞體206，并且具有磁性體層203的寬度方向端部比導(dǎo)體層202的寬度方向端部突出的突出區(qū)域261，該層疊體204具有供交流電流流動的導(dǎo)體層202和與導(dǎo)體層202的長度方向平行地配置的磁性體層203。另外，突出區(qū)域261只要是磁性體層203的寬度方向端部和導(dǎo)體層202的寬度方向端部中的任一個端部比另一個端部突出即可。若詳細地說明，則無線電力傳輸用磁元件201具有卷繞體206。卷繞體206具有圓柱形狀的外形，且具有側(cè)周面206a和配置在側(cè)周面206a的兩端并能夠形成為磁開放面的端面206b、206b。另外，卷繞體206能夠形成為任意的外形形狀，例如，也可以是具有三角形、四邊形等的端面206b的多邊形的棱柱形狀等。卷繞體206是通過多次卷繞薄帶狀的層疊體204而形成的。由此，卷繞體206被設(shè)為在軸向的縱截面(A — A’線向截面)上，沿半徑方向相互平行地配置有多個層疊體204的結(jié)構(gòu)。層疊體204卷繞在圓筒形狀的卷芯構(gòu)件207的外周面上。卷芯構(gòu)件207可以是非磁性體和磁性體中的任一種，但是在使磁場能夠集中在卷繞體206的配置有卷芯構(gòu)件207的內(nèi)周側(cè)上的點來看，芯構(gòu)件207優(yōu)選是磁性體。另外，層疊體204也可以卷繞成不存在卷芯構(gòu)件207的中空狀。另外，卷繞的形狀也可以是圓形、橢圓形、長方形等任意的成卷形狀。層疊體204具有導(dǎo)體層202和磁性體層203。導(dǎo)體層202和磁性體層203被相互平行地配置。具體地說，如圖10所示，層疊體204具有在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET :Polyethylene Terephthalate)的保護薄片411、保護薄片412間夾設(shè)了磁性體層203的磁性薄片41和在聚酰亞胺(PI polyimide)制的基材431上形成有導(dǎo)體層202的導(dǎo)體薄片43。另外，無線電力傳輸用磁元件201也可以是卷繞體206向外部暴露的形態(tài)，但是為了保護表面，也可以在卷繞體206的側(cè)周面206a、端面206b上設(shè)有環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂等絕緣樹脂、玻璃等的非磁性的并且為電絕緣體材料構(gòu)成的保護材料的覆膜。而且，無線電力傳輸用磁元件201為了防止在半徑方向上相鄰的磁性體層203、磁性體層203彼此間的接觸、變形，也可以在上述磁性體層203、磁性體層203間填充有保護材料。(磁性體層203)磁性體層203由與第I實施方式中的磁性體部3相同的材料形成。磁性體層203形成為具有與作為卷繞體206的卷方向(周向)的長度方向相正交的寬度和與卷繞體206的半徑方向相一致的厚度的帶狀。磁性體層203的厚度優(yōu)選是100 μ m以下。在磁特性這一點·上，即使超過100 μ m也不會產(chǎn)生問題，但是若考慮到卷繞的問題，磁性體層的厚度優(yōu)選是100 μ m以下，更加優(yōu)選是50 μ m以下。另外，磁性體層203的厚度的下限值優(yōu)選是O. Iym以上。若不足0.1 μ m，則磁性層較薄，有可能無法獲得充分的磁特性。另外，對于均勻地制作較薄的磁性層而言，在制造上的管理復(fù)雜，因此優(yōu)選O. I μπι以上。若考慮這樣的磁性層的厚度，則優(yōu)選以能夠由快速凝固法獲得薄帶(帶)的非晶作為材料。特別是若是Co類非晶，則磁特性也良好。(導(dǎo)體層202)導(dǎo)體層202由與第I實施方式中的導(dǎo)體部2相同的材料形成。導(dǎo)體層202優(yōu)選由CiuAl等金屬材料形成。導(dǎo)體層202的形態(tài)除了薄帶狀(帶狀)之外，也可以是氣相沉積、鍍
敷等薄膜。(突出區(qū)域26I)無線電力傳輸用磁元件201具有突出區(qū)域261。突出區(qū)域261被設(shè)定為卷繞體206的整個兩端面206b、206b。另外，突出區(qū)域261也可以被設(shè)定為卷繞體206中的任一側(cè)的端面206b、206b，也可以被設(shè)定為端面206b的局部。換言之，突出區(qū)域261可以被設(shè)定在卷繞體206的至少一側(cè)的端面206b、206b的至少一部分。(電力供給裝置210)如圖9所示，在電力供給裝置210上具有如上所述地構(gòu)成的無線電力傳輸用磁元件201。電力供給裝置210形成為薄片狀或平板狀，能夠載置移動電話、個人計算機等I個以上利用無線供電進行運轉(zhuǎn)的設(shè)備9。在電力供給裝置210的整個面上埋入有多個無線電力傳輸用磁元件201。無線電力傳輸用磁元件201被設(shè)定為以形成為磁放出面(磁開放面)的一側(cè)的端面206b為上表面。電力供給裝置210具有與設(shè)備9直接接觸的載置層101、固定和保持無線電力傳輸用磁元件201的側(cè)周面206a的保持層102、支承形無線電力傳輸用磁元件201的成為下表面的端面206b的支承層103、設(shè)在支承層103的下表面上的遮蔽層104和設(shè)在磁性體層104的下表面上的保護層105。載置層101、保持層102、支承層103和保護層105由非磁性的合成樹脂等形成。另外，遮蔽層104由導(dǎo)電材料和磁性材料中的至少一種材料形成，且防止從電力供給裝置210的下側(cè)泄漏磁場。而且，在遮蔽層104與支承層103之間，設(shè)有與各無線電力傳輸用磁元件201中的導(dǎo)體層202的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)相連接的未圖示的薄片狀的電路基板。電路基板能夠?qū)碜噪娫囱b置8的高頻的交流電力向各無線電力傳輸用磁元件201供給。另外，上述實施方式I (實施方式2)中的無線電力傳輸用磁元件I (201)以導(dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202)與磁性體部3 (磁性體層203)中的至少一部分在電絕緣狀態(tài)下一體化的方式相接合。在此，電絕緣狀態(tài)能夠通過在導(dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202)和磁性體部3 (磁性體層203)間夾設(shè)絕緣物來實現(xiàn)。作為夾設(shè)絕緣物的方法，能夠列舉有在導(dǎo)體 部2 (導(dǎo)體層202)和磁性體部3 (磁性體層203)的至少一者上接合經(jīng)蒸鍍處理、鍍敷處理過由絕緣材料構(gòu)成的覆膜得到的材料的方法、在導(dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202)和磁性體部3 (磁性體層203)間夾入絕緣薄片的方法。另外，絕緣物和磁性體部3 (磁性體層203)的導(dǎo)熱率當然比空氣層的導(dǎo)熱率聞。采用上述結(jié)構(gòu)，通過使導(dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202)與磁性體部3 (磁性體層203)中的至少一部分一體化，即使是在導(dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202)和磁性體部3 (磁性體層203)受到了振動、沖擊等外力的情況下，也能夠?qū)?dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202)和磁性體部3 (磁性體層203)的位置關(guān)系、突出區(qū)域61 (261)的形態(tài)維持在初期狀態(tài)，因此能夠在長時間內(nèi)維持初期的
高傳輸效率。另外，當導(dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202)發(fā)熱時，導(dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202)的熱經(jīng)由接合成一體的部位高效地向磁性體部3 (磁性體層203)傳遞，因此在磁性體部3 (磁性體層203)中，能夠高效地釋放導(dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202)的熱。由此，與導(dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202)與磁性體部3 (磁性體層203)分開的情況相比，能夠增大通電的電力。其結(jié)果，僅以導(dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202)與磁性體部3 (磁性體層203)的至少一部分一體化的簡單的結(jié)構(gòu)就能夠在防止導(dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202)的過熱的同時提高傳送量。而且，通過導(dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202)與磁性體部3 (磁性體層203)的一體化而使操作簡單化，因此向各種設(shè)備上的組裝操作、保管簡單化。另外，上述實施方式I (實施方式2)中的無線電力傳輸用磁元件I (201)的導(dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202)具有由電絕緣體構(gòu)成的覆膜，磁性體部3 (磁性體層203)可以以與導(dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202) —體化的方式與覆膜相接合。S卩，導(dǎo)體部2 (導(dǎo)體層202)具有由電絕緣體構(gòu)成的覆膜，磁性體部3 (磁性體層203)可以與該覆膜相接合。采用上述結(jié)構(gòu)，由于能夠?qū)⑿纬捎薪^緣皮膜的線圈等的一般的構(gòu)件用于導(dǎo)體部2(導(dǎo)體層202)，因此能夠簡單地獲得無線電力傳輸用磁元件I (201)。另外，能夠獲得與作為上述實施方式例中的卷繞的形狀的輥狀的線圈相同的效果。在以上詳細的說明中，為了更加簡單地理解本發(fā)明，以特征的部分為中心進行了說明，但是本發(fā)明并不限定于以上詳細的說明中所述的實施方式，也能夠應(yīng)用于其它的實施方式，能夠盡可能大地解釋該應(yīng)用范圍。另外，在本說明書中所使用的用語和語法是為了可靠地說明本發(fā)明而使用的用語和語法，并不是為了限制本發(fā)明的解釋而使用的用語和語法。另外，若是本領(lǐng)域技術(shù)人員，則普遍認為能夠根據(jù)本說明書中所述的發(fā)明的概念，簡單地推想出本發(fā)明的概念所包括的其它的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、方法等。因而，普遍認為權(quán)利要求所記載的是在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)包括等同的結(jié)構(gòu)的設(shè)備。另外，為了充分理解本發(fā)明的目的和本發(fā)明的效果，期望充分地參考已公開的文獻等。實施例將具有突出區(qū)域261的無線電力傳輸用磁元件201的傳送狀態(tài)作為實施例I 3進行測量，并且將不具有突出區(qū)域261的無線電力傳輸用磁元件的傳送狀態(tài)作為比較例I、2進行測量。(實施例I)具體地說，如圖10所示，準備了在由50 μ m的聚對苯二甲酸乙二醇酯構(gòu)成的保護薄片411、保護薄片412間，夾設(shè)有由以鐵為主要成分的非晶磁性合金制構(gòu)成的18 μπι的磁性體層203的磁性薄片41。另外，準備了在25 μπι的聚酰亞胺制的基材431上形成有由35 μ m的銅箔而構(gòu)成的導(dǎo)體層202的導(dǎo)體薄片43。
接著，切出寬度7mmX長度300mm的磁性薄片41。另外，切出寬度5mmX長度300mm的導(dǎo)體薄片43。以對齊磁性薄片41與導(dǎo)體薄片43的寬度方向的一端，且磁性薄片41的另一端從導(dǎo)體薄片43突出2mm的方式層疊兩薄片41、43。然后，以20 μ m的粘接層接合兩薄片41、43并作為層疊體204。通過在層疊體204的基材431側(cè)涂敷粘著劑，形成20 μ m的粘著層42，在由直徑Φ 13mm的軟木塞構(gòu)成的卷芯構(gòu)件207上，以6. 5圈的圈數(shù)進行纏繞，從而形成了在一側(cè)存在有突出區(qū)域261的卷繞體206。分別與卷繞體206中的導(dǎo)體層202的內(nèi)周側(cè)端部與外周側(cè)端部分別與信號線的一端相連接。之后，準備2個卷繞體206、206，以上述卷繞體206、卷繞體206中的磁性薄片41、磁性薄片41的突出2mm的部分彼此相對的方式，左右對稱地配置卷繞體206、卷繞體206。即，以突出區(qū)域261彼此相對的方式配置卷繞體206、卷繞體206。此時，將導(dǎo)體層202彼此相對的間隔設(shè)為5mm。另外，以卷繞體206、卷繞體206的軸心形成為同心的方式保持卷繞體206、卷繞體206。之后，使與卷繞體206、卷繞體206相連接的信號線的另一端分別與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(安捷倫科技有限公司制)的端子I和端子2相連接，以300kHz、500kHz以及IOOOkHz的測量頻率測量了 S參數(shù)的插入損失(S21)。在此，“S21”表示從端子I輸入信號時的通過端子2的信號，用分貝表示，數(shù)值越大表示傳送效率越高。(實施例2)準備與實施例I相同的2個卷繞體206、206，以對齊上述卷繞體206、卷繞體206中的一端后的部分彼此相對的方式，左右對稱地配置卷繞體206、卷繞體206。S卩，以突出區(qū)域261彼此不相對的方式配置卷繞體206、卷繞體206。此時，將導(dǎo)體層202彼此相對的間隔設(shè)為5mm。然后，以與實施例I相同的條件，以300kHz、500kHz以及IOOOkHz的測量頻率測量了 S參數(shù)的插入損失(S21)。(實施例3)接著，切出寬度9mmX長度300mm的與實施例I相同的磁性薄片41。另外，切出寬度5mmX長度300mm的與實施例I相同的導(dǎo)體薄片43。然后，以對齊磁性薄片41與導(dǎo)體薄片43的中心，且磁性薄片41的兩端從銅箔突出2mm的方式層疊兩薄片41、43，從而形成層疊體204。通過在由直徑Φ 13mm的軟木塞構(gòu)成的卷芯構(gòu)件207上，以6. 5圈的圈數(shù)纏繞層疊體204，形成了在兩側(cè)存在有突出區(qū)域261的卷繞體206。準備2個卷繞體206、206，以上述卷繞體206、卷繞體206中的一端彼此相對的方式，左右對稱地配置卷繞體206、卷繞體206。此時，將導(dǎo)體層202彼此相對的間隔設(shè)為5mm。然后，以與實施例I相同的條件，以300kH z,500kHz以及1000kHz的測量頻率測量了 S參數(shù)的插入損失(S21)。(比較例I)接著，制作不存在突出區(qū)域261的無線電力傳輸用磁元件100。即，切出寬度5mmX長度300mm的與實施例I相同的磁性薄片41和導(dǎo)體薄片43。然后，以磁性薄片41與導(dǎo)體薄片43的兩端面形成為相同的方式層疊兩薄片41、43，從而形成了層疊體204。通過在由直徑Φ 13mm的軟木塞構(gòu)成的卷芯構(gòu)件207上，以6. 5圈的圈數(shù)纏繞層疊體204而作為卷繞體206。以2個卷繞體206、206中的一端彼此相對的方式，左右對稱地配置卷繞體206、卷繞體206。此時，將導(dǎo)體層202彼此相對的間隔設(shè)為5mm。然后，以與實施例I相同的條件，以300kHz、500kHz以及IOOOkHz的測量頻率測量了 S參數(shù)的插入損失(S21)。(比較例2)接著，如圖11所示，制作不存在磁性體層203的無線電力傳輸用磁元件100。即，使用了相同厚度的保護薄片411來取代實施例I的磁性薄片41，形成了層疊體204。通過在由直徑Φ 13mm的軟木塞構(gòu)成的卷芯構(gòu)件207上，以6. 5圈的圈數(shù)纏繞層疊體204而作為卷繞體206。以2個卷繞體206、206中的一端彼此相對的方式，左右對稱地配置卷繞體206、卷繞體206。此時，將卷繞體206、卷繞體206的間隔設(shè)為5mm。然后，以與實施例I相同的條件，以300kHz、500kHz以及IOOOkHz的測量頻率測量了 S參數(shù)的插入損失(S21)。(實施例I 3與比較例1、2的測量結(jié)果)如上所述，在表I中表示測量了 S參數(shù)的插入損失(S21)的結(jié)果，并且在圖12進行表示該結(jié)果。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種無線電力傳輸用磁元件，其利用磁耦合來引發(fā)感應(yīng)電動勢，其特征在于， 在與上述磁耦合方向相一致的截面上，沿與上述磁耦合方向相正交的方向并列配置有交流電流向同一方向流動的多個導(dǎo)體部和設(shè)在上述導(dǎo)體部間的間隙中的I個以上間隙內(nèi)的磁性體部， 上述導(dǎo)體部和上述磁性體部中的任一者具有比另一者向上述磁耦合方向突出的突出區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線電力傳輸用磁元件，其特征在于， 上述突出區(qū)域配置在上述磁耦合方向的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線電力傳輸用磁元件，其特征在于， 上述突出區(qū)域配置于在排列方向上排列的所有上述導(dǎo)體部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線電力傳輸用磁元件，其特征在于， 上述磁性體部由軟磁性材料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線電力傳輸用磁元件，其特征在于， 上述軟磁性材料是金屬類磁性材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無線電力傳輸用磁元件，其特征在于， 上述金屬類磁性材料是非晶磁性材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線電力傳輸用磁元件，其特征在于， 上述導(dǎo)體部與上述磁性體部以至少一部分在電絕緣狀態(tài)下一體化的方式相接合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線電力傳輸用磁元件，其特征在于， 上述導(dǎo)體部具有由電絕緣體構(gòu)成的覆膜，且上述磁性體部與該覆膜相接合。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線電力傳輸用磁元件，其特征在于， 上述突出區(qū)域配置于在排列方向上排列的所有上述導(dǎo)體部。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線電力傳輸用磁元件，其特征在于， 上述磁性體部由非晶磁性材料形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線電力傳輸用磁元件，其特征在于， 上述導(dǎo)體部與上述磁性體部在電絕緣狀態(tài)下以一體化的方式相接合。
12.—種無線電力傳輸用磁兀件,其特征在于， 該無線電力傳輸用磁元件具有 長條狀的導(dǎo)體部、 以沿著上述導(dǎo)體部的長度方向的方式與上述導(dǎo)體部并列配置的長條狀的磁性體部、使上述導(dǎo)體部和上述磁性體部中的任一者的寬度方向端部比另一者的寬度方向端部突出而形成的突出區(qū)域。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線電力傳輸用磁元件，其特征在于， 上述導(dǎo)體部與上述磁性體部，以至少一部分在電絕緣狀態(tài)下一體化的方式相接合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的無線電力傳輸用磁元件，其特征在于， 上述導(dǎo)體部具有由電絕緣體構(gòu)成的覆膜，上述磁性體部與該覆膜相接合。
15.一種電力供給裝置，其特征在于， 其具有權(quán)利要求I 14中任一項所述的多個無線電力傳輸用磁兀件,并以位于同一平面上的方式配置上述無線電力傳輸用磁元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無線電力傳輸用磁元件和電力供給裝置，無線電力傳輸用磁元件(1)在與磁耦合方向相一致的截面上，沿與磁耦合方向相正交的方向并列配置有導(dǎo)體部(2)和與導(dǎo)體部(2)相鄰的磁性體部(3)，導(dǎo)體部(2)和磁性體部(3)中的任一者具有比另一者向磁耦合方向突出的突出區(qū)域(61)。
文檔編號H01F38/14GK102792401SQ201180013298
公開日2012年11月21日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月9日
發(fā)明者井上真彌, 本上滿, 田中壯宗, 畑中武藏 申請人:日東電工株式會社