JP2009076513A - Shield structure for planar coil - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shield structure for planar coils capable of transmitting electric power stably by increasing electromotive force at a secondary side and reducing unwanted radiation noise. <P>SOLUTION: In the shield structure in the planar coil for transmitting electric power composed of coils (1a), (1b) wound in a plane, and magnetic shield bodies (2a), (2b) arranged on the back of the coils (1a), (1b), a metal sheet (3b) is arranged in a portion to a secondary battery positioned on a surface opposite to a surface at least at the coil arrangement side of the magnetic shield bodies (2a), (2b). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

Translated fromJapanese

本発明は、例えば携帯電話やＰＤＡ等の携帯用小型電子機器の電力系に使用される電力伝送用コイルのシールド構造に関し、特に、コイルを平面的に巻回させている平面コイルでのシールド構造に関する。  The present invention relates to a shield structure for a power transmission coil used in a power system of a portable small electronic device such as a mobile phone or a PDA, and more particularly to a shield structure with a planar coil in which a coil is wound in a plane. About.

一般に、携帯用小型電子機器の電力系ではその電力源として二次電池を使用し、その二次電池の充電用回路に平面コイルを使用している(特許文献１)。
このような平面コイルでは、その実装を前提とした場合、コイルの裏面に装着される回路基板、二次電池等の金属部品が送電コイルからの磁束を吸収し、発熱、誤動作、劣化等が発生する問題がある。これらの解決手段として、磁束を遮断、屈折する磁気シールドが必要不可欠とされているが、コイル自体の発熱やシールド自体の発熱があり、全体として発熱を抑えることは困難であった。この場合、コイル自体の発熱は電流と等価直列抵抗成分の積で求まり、線材等の工夫をすることにより抑えることが可能であるが、磁気シールド自体の発熱を押えることはできなかった。Generally, in a power system of a portable small electronic device, a secondary battery is used as the power source, and a planar coil is used for a charging circuit of the secondary battery (Patent Document 1).
In such a flat coil, assuming that it is mounted, metal parts such as a circuit board and a secondary battery mounted on the back surface of the coil absorb the magnetic flux from the power transmission coil, and heat generation, malfunction, deterioration, etc. occur. There is a problem to do. As a means for solving these problems, a magnetic shield that blocks and refracts the magnetic flux is indispensable. However, the coil itself generates heat and the shield itself generates heat, and it is difficult to suppress the heat generation as a whole. In this case, the heat generation of the coil itself is obtained by the product of the current and the equivalent series resistance component, and can be suppressed by devising the wire or the like, but the heat generation of the magnetic shield itself cannot be suppressed.

そこで、本出願人は、先に、磁気シールド体のコイル配置面での面積の大部分をコイルで覆うようにして、磁気シールド体自体の発熱を可及的に抑制することのできる電力伝送用の平面コイルを提案した。
特開２００６−２３００３２号公報Therefore, the present applicant firstly covers the majority of the area on the coil arrangement surface of the magnetic shield body with the coil, and can suppress the heat generation of the magnetic shield body itself as much as possible. The planar coil was proposed.
JP 2006-230032 A

ところが、先に提案した、平面コイルでも、大部分の磁束はコイルと磁気シールド体に吸収されるものの、僅かながら二次電池筐体の影響を受け起電力が不安定になり、電力の劣化を招くという問題は残っていた。  However, even with the previously proposed planar coil, most of the magnetic flux is absorbed by the coil and the magnetic shield body, but the electromotive force becomes unstable due to the influence of the secondary battery case, and the power is degraded. The problem of inviting remained.

本発明は、このような点に着目してなされたもので、二次側の起電力を上昇させ、不要輻射ノイズを低減させて安定した電力を送電することのできる平面コイル用のシールド構造を提供することを目的とする。  The present invention has been made paying attention to such points, and has a shield structure for a planar coil that can increase the electromotive force on the secondary side, reduce unnecessary radiation noise, and transmit stable power. The purpose is to provide.

上述の目的を達成するために請求項１に記載の本発明は、平面に巻回したコイルとそのコイルの裏面に配置した磁気シールド体とで構成した電力伝送用の平面コイルでのシールド構造であって、磁気シールド体の少なくともコイル配置側の面とは反対側の面に位置する二次電池との間に金属シートを配置したことを特徴としている。  In order to achieve the above-mentioned object, the present invention according toclaim 1 is a shield structure with a planar coil for power transmission which is composed of a coil wound in a plane and a magnetic shield disposed on the back surface of the coil. In addition, a metal sheet is disposed between the secondary battery and at least a surface on the opposite side of the surface on the coil arrangement side of the magnetic shield body.

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載した平面コイルのシールド構造において、金属シートが磁気シールドと同形状で磁気飽和しない程度の厚みを有していることを特徴とし、請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載した発明において、磁気シールド体及び金属シートが、コイルと相似形の角型で構成してあることを特徴としている。  The present invention according toclaim 2 is characterized in that, in the shield structure for a planar coil according toclaim 1, the metal sheet has the same shape as the magnetic shield and has a thickness that does not cause magnetic saturation. A third aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect of the present invention, the magnetic shield body and the metal sheet are configured in a square shape similar to a coil.

本発明では、磁気シールドとともに金属シートが、コイルと二次電池との間に挿入配置されることから、二次側のインダクタンスを減少させ、一次側からの送電電力も増大させ、かつ磁力線も集中されることになり、二次側の起電力を上昇させ、不要輻射ノイズを低減させて安定した電力を送電することができる。さらに、一次側も同様の構成にすることにより、ノイズの低減、金属机等の影響を減少させることができる。  In the present invention, since the metal sheet is inserted between the coil and the secondary battery together with the magnetic shield, the inductance on the secondary side is reduced, the transmission power from the primary side is increased, and the magnetic field lines are concentrated. As a result, it is possible to increase the secondary electromotive force and reduce unnecessary radiation noise, thereby transmitting stable power. Further, by adopting the same configuration on the primary side, it is possible to reduce noise and influence of a metal desk or the like.

図１は本発明の一実施形態を示す概略図であり、これは、一次側送電用コイル(一次側コイル)(１ａ)と二次側受電用コイル(二次側コイル)(１ｂ)とを対向させて配置するとともに、各コイル(１ａ)(１ｂ)の裏面側に方形の磁気シールド体(２ａ)(２ｂ)と、金属シート(３ａ)(３ｂ)とがを順に配置してある。  FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention, which includes a primary side power transmission coil (primary side coil) (1a) and a secondary side power reception coil (secondary side coil) (1b). A rectangular magnetic shield (2a) (2b) and metal sheets (3a) (3b) are arranged in order on the back side of each coil (1a) (1b).

前記一次側コイル(１ａ)及び二次側コイル(１ｂ)とは、それぞれコイルを平面的に巻回して構成してあり、積層プリント基板にプリント配線されたものでも、単芯のリード線を巻回形成したものでも、リッツ線を巻回形成したものであってもよい。また、その巻回形状としては、方形渦巻状に平面巻回したものでも、円形渦巻状に平面巻回したものであってもよい。リード線あるいはリッツ線を平面巻回することにより構成した平面コイルは、薄板状(シート状)に形成されている。  The primary side coil (1a) and the secondary side coil (1b) are each formed by winding a coil in a plane, and even if the coil is printed on a laminated printed board, a single core lead wire is wound. It may be one formed by winding or one formed by winding a litz wire. In addition, the winding shape may be a flat surface wound in a square spiral shape or a flat spiral shape in a flat spiral shape. A planar coil formed by winding a lead wire or litz wire in a plane is formed in a thin plate shape (sheet shape).

また、金属シート(３ａ)(３ｂ)としては、例えばアルミニウム等を素材とするシート材で磁気飽和しない程度の厚み(例えば５０μｍ)を有するものが使用される。  Further, as the metal sheets (3a) and (3b), for example, a sheet material made of aluminum or the like and having a thickness that does not cause magnetic saturation (eg, 50 μm) is used.

さらに、金属シートと磁気シールドとはそれぞれ角型で、略同形状に形成してある。なお、コイルが方形渦巻状の角型に形成されている場合、磁気シールド体及び金属シートはそれぞれコイルと相似形の角型に構成してある。  Furthermore, the metal sheet and the magnetic shield are each square and formed in substantially the same shape. In addition, when the coil is formed in a square spiral square, the magnetic shield body and the metal sheet are each configured in a square shape similar to the coil.

二次側のコイルを３５×３５mmの方形平面コイルとし、一次側のコイルを直径４５mmの円形平面コイルとした場合、コイル板の裏面側(非対向面)側に磁気シールドだけを装着した場合の二次側での起電力は２.５Ｗ、効率は６５％を示した。一方、同じ二次側コイルと一次側コイルとを使用し、コイル板の裏面側(非対向面)側に磁気シールと厚さ５０μｍのアルミニウム素材製金属シートとをコイル側から順に配置した場合には、その二次側での起電力は２.９Ｗ、効率は６３％を示した。  When the secondary side coil is a 35 × 35 mm square planar coil and the primary side coil is a circular planar coil with a diameter of 45 mm, when only the magnetic shield is mounted on the back side (non-facing side) of the coil plate The electromotive force on the secondary side was 2.5 W, and the efficiency was 65%. On the other hand, when the same secondary coil and primary coil are used, and a magnetic seal and a metal sheet made of aluminum material with a thickness of 50 μm are arranged in this order from the coil side on the back side (non-facing surface) side of the coil plate The secondary electromotive force was 2.9 W, and the efficiency was 63%.

本発明は、携帯電話を始めとする携帯用小型電子機器の電源用二次電池の充電回路やその他の電子回路での無接点式電力伝送装置に利用することができる。  INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a contactless power transmission device in a charging circuit for a secondary battery for power supply of a portable small electronic device such as a cellular phone and other electronic circuits.

本発明の一実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing one embodiment of the present invention.本発明の一実施形態を示す概略断面構成図である1 is a schematic cross-sectional configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ａ・１ｂ…コイル(１ａ…一次側コイル、１ｂ…二次側コイル)、２ａ・２ｂ…磁気シールド体、３ａ・３ｂ…金属シート。

1a, 1b ... Coil (1a ... Primary coil, 1b ... Secondary coil), 2a, 2b ... Magnetic shield, 3a, 3b ... Metal sheet.

Claims (3)

Translated fromJapanese

平面に巻回したコイルとそのコイルの裏面に配置した磁気シールド体とで構成した電力伝送用の平面コイルでのシールド構造であって、
磁気シールド体の少なくともコイル配置側の面とは反対側の面に位置する二次電池との間に金属シートを配置したことを特徴とする平面コイル用のシールド構造。A shield structure with a planar coil for power transmission composed of a coil wound in a plane and a magnetic shield disposed on the back surface of the coil,
A shield structure for a planar coil, wherein a metal sheet is disposed between at least a secondary battery located on a surface opposite to a surface on the coil placement side of the magnetic shield body.金属シートが磁気シールドと同形状で磁気飽和しない程度の厚みを有している請求項１に記載の平面コイル用のシールド構造。The shield structure for a flat coil according to claim 1, wherein the metal sheet has the same shape as the magnetic shield and has a thickness that does not cause magnetic saturation.磁気シールド体及び金属シートが、コイルと相似形の角型で構成してある請求項１又は２に記載の平面コイル用のシールド構造。The shield structure for a planar coil according to claim 1 or 2, wherein the magnetic shield body and the metal sheet are configured in a square shape similar to the coil.

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