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CN104810904A - 二次线圈模块 - Google Patents

二次线圈模块 Download PDF

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CN104810904A CN201510034399.XA CN201510034399A CN104810904A CN 104810904 A CN104810904 A CN 104810904A CN 201510034399 A CN201510034399 A CN 201510034399A CN 104810904 A CN104810904 A CN 104810904A
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Abstract

公开了一种二次线圈模块。提供易于配置在终端侧单元的小型的二次线圈模块。二次线圈模块被经由一次线圈供电有以无接点供电方式对蓄电池进行充电的电力，具备：蓄电池；充电控制电路，控制该蓄电池的充电；筒状的芯，由覆盖蓄电池和充电控制电路的至少一个的外周面的磁性材料构成；以及卷线，连接于充电控制电路而绕卷在芯的外周面，由导电性材料构成。

Description

二次线圈模块
技术领域
本公开涉及被经由一次线圈供电有以无接点供电方式对蓄电池进行充电的电力的二次线圈模块。
背景技术
以往，在内置于终端的蓄电池利用在不通过端子连接终端和充电台的情况下进行供电的无接点供电（未接触供电）方式。作为这样的无接点供电方式，例如存在电磁感应方式、电波方式、电磁场共振方式。在电磁感应方式中，在终端侧具备二次线圈，在充电台侧具备一次线圈。在从充电台向终端供电的情况下，以使一次线圈和二次线圈对置的方式配置充电台和终端。在该状态下，向一次线圈供给电流而使该一次线圈发生磁束，通过该磁束使二次线圈产生由电磁感应所致的电动势，对蓄电池供电。作为这样的电磁感应方式的技术，例如存在记载于JP2013-196883A和JP2008-206287A的技术。
在JP2013-196883A记载的二次电池模块被构成为具备：二次电池、充电控制电路、控制基板、收容这些构件的壳体、露出到壳体的外表面的输入输出端子。在充电控制电路设置有共振电路，该共振电路被构成为具有与充电器的供电线圈对应地设置的受电线圈、以及与该受电线圈并联地连接的共振电容器。另外，在JP2008-206287A记载的非接触充电式电子设备被构成为具备：筒状的外框；里盖，堵住该外框的一个开口；以及二次线圈，被配置于该里盖的内侧，外框的中心轴方向上的厚度尺寸比与该中心轴正交的方向的宽度尺寸小，通过外部电源具备的一次线圈的电磁感应而发电。
发明内容
在JP2013-196883A记载的受电线圈和在JP2008-206287A记载的二次线圈中，使用把由绝缘性材料包覆的线材绕卷在同一平面上而形成的平面线圈，在从蓄电池的铅直上方看内置有蓄电池的终端的情况下，平面线圈被配置在蓄电池的铅直下方侧。为了从一次线圈向平面线圈效率良好地供电，以在蓄电池的充电时在一次线圈和平面线圈之间不配设蓄电池的方式将终端的铅直下方侧的面朝向充电台侧来载置的一方较好。因此，在JP2013-196883A和JP2008-206287A记载的技术中，必须考虑充电时的终端的载置方向。另外，为了使从充电台向终端供电的电力变大，虽然可考虑使平面线圈的匝数变多，但是伴随该匝数的增加，平面线圈的外径变大，因此，在配置平面线圈上产生制约，存在内置平面线圈的终端的尺寸变大的可能性。
本发明的实施例是易于配置在终端侧单元的小型的二次线圈模块。
本公开的二次线圈模块被经由一次线圈供电有以无接点供电方式对蓄电池进行充电的电力，具备：所述蓄电池；充电控制电路，控制所述蓄电池的充电；筒状的芯，由覆盖所述蓄电池和所述充电控制电路的至少一个的外周面的磁性材料构成；以及卷线，连接于所述充电控制电路而绕卷在所述芯的外周面，由导电性材料构成。
在此情况下，由于蓄电池和充电控制电路的至少一个被芯所内包，因此能使二次线圈模块的尺寸小型化。另外，还能根据蓄电池、充电控制电路的大小来适当变更二次线圈的尺寸。因此，能易于将二次线圈模块配置于终端侧单元。
另外，所述筒状的芯能构成为在所述蓄电池的充电时利用由磁性材料构成的盖构件来闭合轴向方向两端部之中至少朝向所述一次线圈侧配置的一侧的端部。
在此情况下，由于能效率良好地将来自一次线圈的磁束引导到芯的内部，因此，能提高二次线圈模块的集磁效果。另外，在由盖构件闭合了芯的轴向方向两端部的情况下，由于能遮蔽芯的内侧的空间，所以能抑制芯所内包的部件的损伤。
另外，能够构成为所述充电控制电路被设置于所述芯的筒内，搭载了所述充电控制电路的基板被载置于所述蓄电池。
在此情况下，能在芯内容易地支承搭载了充电控制电路的基板。因而，由于不需要另外设置支承构造，因此，没有二次线圈模块起因于充电控制电路而尺寸增大的情况。
另外，能构成为所述充电控制电路的端子经由柔性印刷基板与所述蓄电池的电极连接，所述柔性印刷基板与所述蓄电池的电极经由导电性带而连接。
在此情况下，能容易地连接充电控制电路和蓄电池。因而，能降低制造成本。
另外，能构成为把连接于所述蓄电池的电极的、输出被充电到所述蓄电池的电力的输出端子设于所述芯的外周面。
在此情况下，能容易地取出被充电到蓄电池的电力而容易地连接使用该电力的部件的端子。因而，能提高二次线圈模块的便利性。
附图说明
图1是示意性地示出具有二次线圈模块的二次线圈的图。
图2是从芯的径向外侧看到的二次线圈模块的截面图。
图3是示出了蓄电池的充电方式的示意图。
图4是示出了蓄电池的充电方式的示意图。
图5是示出了蓄电池的充电方式的示意图。
具体实施方式
对本公开的二次线圈模块进行说明。二次线圈模块被设置于构成为具有充电台侧单元和终端侧单元的无接点供电方式的充电系统之中的终端侧单元，在该终端侧单元中为了提高配置上的自由度而被紧凑地构成。以下，对本实施方式的二次线圈模块20详细地说明。
二次线圈模块20经由设置于充电台侧单元的一次线圈1而被供电以无接点供电方式对蓄电池进行充电的电力。无接点充电方式是指不是由端子连接设置于充电台侧单元的一次线圈模块10和设置于终端侧单元的二次线圈模块20而是经由设置于充电台侧单元的一次线圈1将来自供给到充电台侧单元的交流电源的电力传达到二次线圈2以对蓄电池30进行充电的方式。一次线圈1和二次线圈2的电力的发送接收通过电磁感应而进行。在二次线圈模块20具备这样的二次线圈2。
1. 一次线圈
在图1示出二次线圈2的示意图。如图1所示，二次线圈2被构成为具备芯21、卷线22、以及盖构件23。芯21利用由磁性材料构成的筒状而构成，并覆盖蓄电池30的外周面。作为构成芯21的磁性材料，能使用例如板状的非晶质磁性体、含有磁性体的树脂制片材等。在此情况下，将板状的非晶质磁性体、含有磁性体的树脂制片材等做成筒状，缝合端部来形成芯21。这样的缝合既可以使用粘接材料来进行，也可以使用带来进行。另外，还能使用陶瓷系的软铁氧体来构成芯21。此外，还可以使用高浓度地含有磁性材料的粉末的树脂通过射出成形来进行成形。由此，能形成厚度为1mm以下的圆筒状的芯21。另外，在使用陶瓷系的软铁氧体来构成芯21的情况下，能提高二次线圈2的放热性。或者，还能使用树脂系的铁氧体来构成芯21，在此情况下，能使芯21轻量化。
特别地，本实施方式的芯21如图1所示被构成为圆筒状。二次线圈模块20具备蓄电池30，所述蓄电池30是成为无接点供电方式的充电对象的例如锂聚合物电池。虽然蓄电池30的形状并不是被特别限定的形状，但是在本实施方式中如图1所示以圆柱状来构成。芯21被构成为内径变得比蓄电池30的外径大，并被配置为从径向外侧覆盖蓄电池30。另外，芯21被构成为轴向方向的长度变得比蓄电池30的轴向方向的长度长。
卷线22由导电性材料构成而绕卷在芯21的外周面。构成卷线22的导电性材料使用例如漆包线。关于卷线22，将这样的漆包线多次绕卷在芯21的外周面。由此，构成空芯线圈。当然，也可以多次绕卷卷线22来构成空芯线圈并在该空芯线圈的径向内侧插通芯21而构成。空芯线圈以轴向方向的长度为蓄电池30的轴向方向的长度以下来构成。在本实施方式中，卷线22挨近芯21的轴向方向一个端部侧而绕卷。
盖构件23由磁性材料构成，在蓄电池的充电时，闭合筒状的芯21的轴向方向两端部之中至少朝向一次线圈1侧而配置的一侧的端部。在图1示出了盖构件23闭合芯21的轴向方向两端部的例子。盖构件23配合于呈筒状地构成的芯21的轴向方向两侧的开口部的形状而形成，在本实施方式中，使用了圆板状的盖构件。由此，成为能盖上芯21的轴向方向两侧的开口部。构成盖构件23的磁性材料能使用与芯21相同的磁性材料。
以上，如所说明的那样，由于二次线圈2以内包蓄电池30的方式构成，因此，能使二次线圈模块20小型化。另外，由于能使在芯21绕卷卷线22而构成的空芯线圈高度变低，因此，如果使用高度低的蓄电池30、芯21，则成为还能极薄地形成二次线圈模块20。因而，能易于将二次线圈模块20配置于终端侧单元。再有，还可以在上述的蓄电池30、芯21、卷线22、以及盖构件23的各自之间填充粘接剂来粘接。
2. 二次线圈模块
接下来，对本实施方式的二次线圈模块20进行说明。二次线圈模块20如上所述被设置于充电系统的终端侧单元。这样的二次线圈模块20被构成为具有上述的二次线圈2、蓄电池30、搭载了充电控制电路40的基板41。关于二次线圈2和蓄电池30，上面进行了叙述，因此省略此处的说明。
充电控制电路40连接于卷线22而设置于芯21的筒内，并控制蓄电池30的充电。在卷线22通过电磁感应产生电力。向充电控制电路40传达该电力。充电控制电路40将这样的电力变换为由适于对蓄电池30进行充电的由规定的电压值而构成的直流电力。
这样的充电控制电路40搭载于基板41。基板41在本实施方式中使用柔性印刷基板（FPC:Flexible printed circuits，柔性印刷电路）50来构成。基板41载置于蓄电池30、设置于由芯21和盖构件23形成的柱状的空间内。
充电控制电路40的端子经由柔性印刷基板50与蓄电池30的电极连接，该柔性印刷基板50和蓄电池30的电极经由导电性带60而连接。在本实施方式中，充电控制电路40的端子设置于基板41，通过电磁感应来传达在二次线圈2产生的电力。蓄电池30的电极是指蓄电池30具有的阳极端子和阴极端子。柔性印刷基板50的电极通过导电性带60连接于蓄电池30的端子。该柔性印刷基板50还与设置于基板41的充电控制电路40的端子连接。由此，充电控制电路40的端子和蓄电池30的电极连接。
此外，在芯21的外周面设置有连接于蓄电池30的电极、输出被充电到蓄电池30的电力的输出端子70。即，在芯21的外周面设置有分别连接于蓄电池30的阳极端子和阴极端子的一对输出端子70。由此，成为能容易地取出被充电到蓄电池30的电力。
例如，通过将收容于现有的电池盒的以非无接点供电方式被供电的蓄电池置换为上述的二次线圈模块20，从而成为能将供电方式从非无接点供电方式变更为无接点供电方式。
3. 充电方式
在图3示出了对被设于如此构成的二次线圈模块20的蓄电池30进行充电时的方式。如图3所示，在设置于充电台侧单元的一次线圈模块10具有在芯的圆柱状部11绕卷卷线12而形成的一次线圈1的情况下，在对一次线圈1通电的情况下，沿着圆柱状部11的轴向方向产生磁束。因此，当以该磁束贯通二次线圈2的径向内侧的方式配置二次线圈模块20时，能效率良好地向二次线圈2传达由电磁感应所致的电力。因而，在芯的圆柱状部11绕卷卷线12而形成一次线圈1的情况下，二次线圈模块20以二次线圈2位于一次线圈1的轴心上的方式配置于一次线圈模块10。由此，成为能对蓄电池30进行充电。
另外，在使用本实施方式的二次线圈模块20的情况下，如图4所示，还可以以二次线圈2位于一次线圈1的轴心上并且使绕卷卷线22的一侧朝向与一次线圈1侧相反侧的方式将二次线圈模块20载置于一次线圈模块10。在此情况下，也能对蓄电池30进行充电。
另一方面，如图5所示，在一次线圈模块10具有在周向方向的一部分具有间隙13的C形状的芯14绕卷卷线12而形成的一次线圈1的情况下，在一次线圈1被通电时，在间隙13中沿着芯14的周向方向产生磁束。因此，当以该磁束贯通二次线圈2的径向方向内侧的方式配置二次线圈模块20时，能效率良好地向二次线圈2传达由电磁感应所致的电力。因而，在使用C形状的芯14来形成一次线圈1的情况下，二次线圈模块20以在间隙13产生的磁束贯通二次线圈2的径向方向内侧的方式载置于一次线圈模块10。由此，成为能效率良好地对蓄电池30进行充电。此外，如果使在间隙13产生的磁束贯通二次线圈2的径向方向内侧，则可以使绕卷了卷线22的一侧朝向间隙13的芯14的周向方向端部的任一侧。
4. 其它实施方式
在上述实施方式中，虽然设为卷线22挨近芯21的轴向方向一侧的端部而绕卷而进行了说明，但是也能对于芯21的轴向方向均匀地绕卷卷线22。即使是这样的结构，也能如上述那样构成二次线圈模块20。
在上述实施方式中，虽然设为利用由磁性材料构成的盖构件23闭合筒状的芯21的轴向方向两端部而进行了说明，但是在蓄电池的充电时，也能构成为利用盖构件23仅闭合筒状的芯21的轴向方向两端部之中朝向一次线圈1侧配置的一侧的端部，还能构成为不利用盖构件23闭合芯21的轴向方向两侧。
在上述实施方式中，虽然设为芯21覆盖蓄电池30和充电控制电路40的外周面而进行了说明，但是也能构成为芯21覆盖蓄电池30和充电控制电路40中的一个的外周面。例如，在被构成为芯21仅覆盖蓄电池30的外周面的情况下，搭载有充电控制电路40的基板41被设置于芯21的筒外。
在上述实施方式中，虽然设为基板41载置于蓄电池30而进行了说明，但是也能将基板41以从蓄电池30浮起的状态设置于筒内。
在上述实施方式中，虽然设为充电控制电路40的端子经由柔性印刷基板50与蓄电池30的电极连接而进行了说明，但是也能使用电线来连接。另外，在上述实施方式中，虽然设为柔性印刷基板50和蓄电池30的电极经由导电性带60而连接而进行了说明，但是也能使用例如插口等来连接。
在上述实施方式中，虽然设为将连接于蓄电池30的电极的、输出被充电到蓄电池30的电力的输出端子70设置于芯21的外周面而进行了说明，但是也能将输出端子70设置于其它部位。
在上述实施方式中，虽然列举将电磁感应方式应用为无接点供电方式的情况的例子而进行了说明，但是本公开的二次线圈模块也能应用于电磁场共振方式。另外，还能将二次线圈2应用于天线部件的线圈。在此情况下，能记载为具备如下的线圈：筒状的芯，由覆盖天线部件具有的蓄电池的外周面的磁性材料构成；以及卷线，绕卷在该芯的外周面，由导电性材料构成。当然，还能构成为利用由磁性材料构成的盖构件来闭合筒状的芯的轴向方向两端部。
在上述的无接点供电方式中使用的部件被构成为具备规定的规格。根据本公开的二次线圈模块，既能构成为具备该规格，也能构成为不依赖于该规格。
本公开能用于经由一次线圈而被供电以无接点供电方式对蓄电池进行充电的电力的二次线圈模块。

Claims (5)

1. 一种二次线圈模块，被经由一次线圈供电有以无接点供电方式对蓄电池进行充电的电力，其特征在于，具备：
所述蓄电池；
充电控制电路，控制所述蓄电池的充电；
筒状的芯，由覆盖所述蓄电池和所述充电控制电路的至少一个的外周面的磁性材料构成；以及
卷线，连接于所述充电控制电路而绕卷在所述芯的外周面，由导电性材料构成。
2. 根据权利要求1所述的二次线圈模块，其特征在于，
所述筒状的芯在所述蓄电池的充电时被由磁性材料构成的盖构件闭合轴向方向两端部之中至少朝向所述一次线圈侧而配置的一侧的端部。
3. 根据权利要求1或2所述的二次线圈模块，其特征在于，
所述充电控制电路设置于所述芯的筒内，
搭载有所述充电控制电路的基板载置于所述蓄电池。
4. 根据权利要求1至3中的任一项所述的二次线圈模块，其特征在于，
所述充电控制电路的端子经由柔性印刷基板与所述蓄电池的电极连接，所述柔性印刷基板和所述蓄电池的电极经由导电性带而连接。
5. 根据权利要求1至3中的任一项所述的二次线圈模块，其特征在于，
连接于所述蓄电池的电极的、输出被充电到所述蓄电池的电力的输出端子被设置于所述芯的外周面。
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