JP2024097207A - Coil component, power transmitter, power receiver, and power transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、コイル部品、送電装置、受電装置、及び電力伝送システムに関する。 This disclosure relates to coil components, power transmission devices, power receiving devices, and power transmission systems.
非接触で電力を伝送するワイヤレス電力伝送システムが普及しつつある。 Wireless power transmission systems that transmit power contactlessly are becoming more common.
例えば、コイルを含む共振回路に高周波の電流を流すことで、非接触で電力を伝送するシステムが知られている。 For example, a system is known that transmits power contactlessly by passing a high-frequency current through a resonant circuit that includes a coil.
コイルに高周波の電流が流される場合、表皮効果が生じ得る。表皮効果は、交流抵抗を増大させるため、電力伝送時の伝送効率を低下させる原因になる。これを考慮し、コイルをリッツ線で形成した場合には、表皮効果が抑制され得るため、伝送効率の低下が抑制され得る。ただし、リッツ線は、多数のエナメル線を撚り合わせて形成されるため、製造コストが高く且つ製造に手間がかかり、コイルのサイズが大きくなる程、製造の手間が大きくなる。 When a high-frequency current is passed through a coil, a skin effect can occur. The skin effect increases AC resistance, which reduces the transmission efficiency during power transmission. If the coil is made of Litz wire, taking this into consideration, the skin effect can be suppressed, and therefore the reduction in transmission efficiency can be suppressed. However, Litz wire is made by twisting together many enameled wires, so it is expensive to manufacture and requires a lot of work, and the larger the coil, the more work it takes to manufacture.
一方で、渦巻形状且つ板状で、導線断面が矩形状の平面コイルを採用する技術も知られている(特許文献1参照)。このような平面コイルは、例えば板材から打ち抜かれることで形成され得る。したがって、このような平面コイルによれば、コイルのサイズによらず製造効率の向上が図れる。また、コイルを組み込む装置の薄型化及び軽量化の点でも有利になる。 On the other hand, there is also known a technology that employs a planar coil that is spirally shaped and plate-like, with a rectangular cross section of the conductor wire (see Patent Document 1). Such a planar coil can be formed, for example, by punching it out from a sheet material. Therefore, such a planar coil can improve manufacturing efficiency regardless of the size of the coil. It is also advantageous in terms of making the device into which the coil is incorporated thinner and lighter.
また、特許文献1には、コイルに重なるように磁性体を設けるとともに、コイルにおける隣り合うターン部の間に磁性体を設ける構造が開示されている。この構造によれば、ターン部間での近接効果による損失増加を抑制することが可能となる。 Patent document 1 also discloses a structure in which a magnetic body is provided so as to overlap the coil, and the magnetic body is provided between adjacent turns of the coil. This structure makes it possible to suppress the increase in loss due to the proximity effect between the turns.
上述したようにコイルの周辺に磁性体を設けた場合、例えばQ値等のコイル性能を向上させることができる。しかしながら、磁性体は高価であるとともに、重量が比較的大きい。そのため、磁性体を多く使用した場合には、コイル性能は向上するものの、コストや重量について所望される仕様を充足出来ない状況が生じ得る。 As described above, when a magnetic material is provided around the coil, the coil performance, such as the Q value, can be improved. However, magnetic materials are expensive and relatively heavy. Therefore, when a large amount of magnetic material is used, although the coil performance is improved, it may not be possible to meet the desired specifications in terms of cost and weight.
本開示の課題は、磁性体によって性能を効果的に向上させることができるコイル部品、送電装置、受電装置、及び電力伝送システムを提供することである。 The objective of the present disclosure is to provide a coil component, a power transmission device, a power receiving device, and a power transmission system that can effectively improve performance by using magnetic materials.
本開示の実施の形態は、以下[1]~[23]に関連する。 Embodiments of the present disclosure relate to the following [1] to [23].
[1] 磁性を有する磁気シールド部材と、
前記磁気シールド部材に隙間を空けて重ねられる第1平面コイルと、
前記磁気シールド部材と前記第1平面コイルとの間に配置される第2平面コイルと、
前記第1平面コイルの径方向における隙間及び前記第2平面コイルの径方向における隙間に対して前記第1平面コイルと前記第2平面コイルとが重なる方向に通され、前記重なる方向における一方の端部が前記第1平面コイルにおける前記第2平面コイルと対面する面の反対の面を越えており、前記重なる方向における他方の端部が前記第2平面コイルにおける前記磁気シールド部材と対面する面と面一になるか又は当該対面する面を越える、磁性を有する磁性体壁部と、を備える、コイル部品。
[1] A magnetic shield member having magnetism;
a first planar coil overlapping the magnetic shield member with a gap therebetween;
a second planar coil disposed between the magnetic shield member and the first planar coil;
a magnetic wall portion having magnetism, the first planar coil and the second planar coil being passed through radial gaps in the first planar coil and radial gaps in the second planar coil in a direction in which the first planar coil and the second planar coil overlap, one end of the first planar coil in the overlapping direction extending beyond a surface of the first planar coil opposite a surface that faces the second planar coil, and the other end of the second planar coil in the overlapping direction being flush with a surface of the second planar coil that faces the magnetic shield member or extending beyond the facing surface.
[2] 前記第1平面コイルと前記第2平面コイルとの間に配置される第1層間部と、前記第2平面コイルと前記磁気シールド部材との間に配置される第2層間部と、を含む保持体をさらに備える、[1]に記載のコイル部品。 [2] The coil component described in [1], further comprising a holder including a first interlayer portion disposed between the first planar coil and the second planar coil, and a second interlayer portion disposed between the second planar coil and the magnetic shielding member.
[3] 前記保持体は、前記第1平面コイルから前記磁気シールド部材に向かう方向に貫通する又はへこむスリットを有し、
前記磁性体壁部は、前記第1平面コイルの径方向における隙間及び前記第2平面コイルの径方向における隙間と、前記スリットとに通されている、[2]に記載のコイル部品。
[3] The holder has a slit penetrating or recessed in a direction from the first planar coil toward the magnetic shield member,
The coil component according to [2], wherein the magnetic wall portion passes through a radial gap of the first planar coil, a radial gap of the second planar coil, and the slit.
[4] 前記磁気シールド部材と前記第2平面コイルとの間及び前記第2平面コイルと前記第1平面コイルとの間の少なくともいずれかに、空気層が形成される、[1]に記載のコイル部品。 [4] The coil component described in [1], in which an air layer is formed at least either between the magnetic shield member and the second planar coil or between the second planar coil and the first planar coil.
[5] 前記磁性体壁部の前記他方の端部は、前記磁気シールド部材に接する、[1]乃至[4]のいずれかに記載のコイル部品。 [5] A coil component according to any one of [1] to [4], in which the other end of the magnetic wall portion is in contact with the magnetic shield member.
[6] 前記磁性体壁部は、渦巻形状であり、
前記磁性体壁部は、前記第1平面コイルの渦巻形状となる前記径方向における隙間及び前記第2平面コイルの渦巻形状となる前記径方向における隙間に通される、[1]乃至[5]のいずれかに記載のコイル部品。
[6] The magnetic wall portion has a spiral shape,
The coil component according to any one of claims 1 to 5, wherein the magnetic wall portion passes through a radial gap that forms a spiral shape of the first planar coil and a radial gap that forms a spiral shape of the second planar coil.
[7] 前記第1平面コイルと前記第2平面コイルは、直列に接続され、
前記第2平面コイルは、アルミニウムを含み、
前記第1平面コイルの厚さは、0.15mm以上0.35mm以下である、[1]乃至[6]のいずれかに記載のコイル部品。
[7] The first planar coil and the second planar coil are connected in series,
the second planar coil comprises aluminum;
The coil component according to any one of [1] to [6], wherein a thickness of the first planar coil is not less than 0.15 mm and not more than 0.35 mm.
[8] 前記第2平面コイルの厚さは、前記第1平面コイルの厚さよりも大きい、[1]乃至[7]のいずれかに記載のコイル部品。 [8] A coil component according to any one of [1] to [7], in which the thickness of the second planar coil is greater than the thickness of the first planar coil.
[9] 前記第1平面コイルの比重は、前記第2平面コイルの比重よりも大きく、前記第1平面コイルの導電率は、前記第2平面コイルの導電率よりも大きい、[1]乃至[8]のいずれかに記載のコイル部品。
[
[9] The coil component according to any one of [1] to [8], wherein a specific gravity of the first planar coil is greater than a specific gravity of the second planar coil, and a conductivity of the first planar coil is greater than a conductivity of the second planar coil.
[
[10] 前記第1平面コイルは、銅を含む、[1]乃至[9]のいずれかに記載のコイル部品。 [10] The coil component according to any one of [1] to [9], wherein the first planar coil contains copper.
[11] 前記第1平面コイル及び前記第2平面コイルは、79KHz以上90KHz以下の交流電流を供給されるか、又は、79KHz以上90KHz以下の交流磁界を供給されるようになっている、[1]乃至[10]のいずれかに記載のコイル部品。 [11] The coil component according to any one of [1] to [10], wherein the first planar coil and the second planar coil are supplied with an AC current of 79 KHz or more and 90 KHz or less, or are supplied with an AC magnetic field of 79 KHz or more and 90 KHz or less.
[12] 前記第2平面コイルの厚さは、0.5mm以上1.0mm以下である、[1]乃至[11]のいずれかに記載のコイル部品。 [12] The coil component according to any one of [1] to [11], wherein the thickness of the second planar coil is 0.5 mm or more and 1.0 mm or less.
[13] 前記磁性体壁部は、樹脂と、前記樹脂に保持された磁性体粒子とを含む、[1]乃至[12]のいずれかに記載のコイル部品。 [13] The coil component according to any one of [1] to [12], wherein the magnetic wall portion includes a resin and magnetic particles held in the resin.
[14] 前記磁性体壁部の比透磁率は、5.0以上である、[1]乃至[13]のいずれかに記載のコイル部品。 [14] A coil component according to any one of [1] to [13], in which the relative permeability of the magnetic wall portion is 5.0 or more.
[15] 前記磁気シールド部材は、プレート状のフェライトを含む、[1]乃至[14]のいずれかに記載のコイル部品。 [15] The coil component according to any one of [1] to [14], wherein the magnetic shielding member includes plate-shaped ferrite.
[16] 前記磁気シールド部材の比透磁率は、500以上である、[1]乃至[15]のいずれかに記載のコイル部品。 [16] A coil component according to any one of [1] to [15], in which the relative permeability of the magnetic shielding member is 500 or more.
[17] 前記第1平面コイルと前記第2平面コイルとの間に配置される偶数個の他の平面コイルをさらに備え、
前記第1平面コイル、前記他の平面コイル、及び前記第2平面コイルは直列に接続され、
前記他の平面コイルにおける前記第2平面コイルに接続される平面コイル及び当該平面コイルと異なる平面コイルのうちの少なくとも前記異なる平面コイルの厚さは、0.15mm以上0.35mm以下である、[1]乃至[16]のいずれかに記載のコイル部品。
[17] Further comprising an even number of other planar coils disposed between the first planar coil and the second planar coil,
the first planar coil, the other planar coil, and the second planar coil are connected in series;
The coil component according to any one of [1] to [16], wherein a thickness of at least the different planar coil among the planar coil connected to the second planar coil in the other planar coil and the planar coil different from the planar coil is 0.15 mm or more and 0.35 mm or less.
[18] [1]乃至[17]のいずれかに記載のコイル部品を備える、送電装置。 [18] A power transmission device comprising a coil component according to any one of [1] to [17].
[19] 79KHz以上90KHz以下の交流電流を前記コイル部品に供給する高周波電流供給部をさらに備える、[18]に記載の送電装置。 [19] The power transmission device described in [18] further includes a high-frequency current supply unit that supplies an alternating current of 79 KHz or more and 90 KHz or less to the coil component.
[20] [1]乃至[17]のいずれかに記載のコイル部品を備える、受電装置。 [20] A power receiving device comprising a coil component according to any one of [1] to [17].
[21] 前記コイル部品で電磁誘導により生じる79KHz以上90KHz以下の交流電流を直流電流に変換する変換部をさらに備える、[20]に記載の受電装置。 [21] The power receiving device according to [20], further comprising a conversion unit that converts an AC current of 79 KHz or more and 90 KHz or less generated by electromagnetic induction in the coil component into a DC current.
[22] 送電装置と、受電装置とを備え、
前記送電装置及び前記受電装置のうちの少なくともいずれかが、[1]乃至[17]のいずれかに記載のコイル部品を備える、電力伝送システム。
[22] A power transmission device and a power receiving device,
A power transfer system, wherein at least one of the power transmitting device and the power receiving device is provided with the coil component according to any one of [1] to [17].
[23] [1]乃至[17]のいずれかに記載のコイル部品を備える送電装置における前記コイル部品に、79KHz以上90KHz以下の交流電流を供給する工程と、
前記送電装置で生じる磁界を受電装置で受信する工程と、を備える電力伝送方法。
[23] A step of supplying an AC current of 79 KHz or more and 90 KHz or less to the coil component in a power transmission device including the coil component according to any one of [1] to [17];
and receiving the magnetic field generated by the power transmitting device with a power receiving device.
本開示によれば、磁性体によって性能を効果的に向上させることができる。 According to the present disclosure, magnetic materials can effectively improve performance.
以下、図面を参照しながら各実施の形態について説明する。 Each embodiment will be described below with reference to the drawings.
なお、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」などの用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば「シート」は、フィルムや板とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。 In this specification, the terms "sheet," "film," "plate," and the like are not distinguished from one another solely on the basis of differences in name. Thus, for example, "sheet" is a concept that includes members that may also be called films or plates.
<<第1の実施の形態>>
図1は、第1の実施の形態に係るコイル部品10が適用されるワイヤレス電力伝送システムSを概略的に示す。まず、ワイヤレス電力伝送システムS(以下、電力伝送システムSと略す。)について図1を参照しつつ説明する。なお、電力伝送システムSに第1の実施の形態とは異なる実施の形態に係るコイル部品が適用され得ることは言うまでもない。
<<First embodiment>>
Fig. 1 is a schematic diagram of a wireless power transmission system S to which a coil component 10 according to a first embodiment is applied. First, the wireless power transmission system S (hereinafter, abbreviated as power transmission system S) will be described with reference to Fig. 1. It goes without saying that a coil component according to an embodiment different from the first embodiment can be applied to the power transmission system S.
<ワイヤレス電力伝送システム>
電力伝送システムSは、送電装置1と、受電装置2とを備える。送電装置1は、コイル部品10と、高周波電流供給部1Aとを含む。送電装置1におけるコイル部品10は、送電コイルとして機能する。高周波電流供給部1Aは、送電コイルとしてのコイル部品10に高周波電流を供給する。
<Wireless power transmission system>
The power transfer system S includes a power transmitting device 1 and a power receiving device 2. The power transmitting device 1 includes a coil component 10 and a high-frequency current supplying unit 1A. The coil component 10 in the power transmitting device 1 functions as a power transmitting coil. The high-frequency current supplying unit 1A supplies a high-frequency current to the coil component 10 serving as a power transmitting coil.
受電装置2は、コイル部品10と、変換部2Aとを含む。受電装置2におけるコイル部品10は、受電コイルとして機能する。変換部2Aは、コイル部品10で生じる高周波電流を整形する。変換部2Aは、高周波電流を直流電流に変換する整流回路などを有する。変換部2Aは、例えば複数のダイオードを含む全波整流回路と、平滑化コンデンサーと、を備えて構成されてもよい。 The power receiving device 2 includes a coil component 10 and a conversion unit 2A. The coil component 10 in the power receiving device 2 functions as a power receiving coil. The conversion unit 2A shapes the high-frequency current generated in the coil component 10. The conversion unit 2A has a rectifier circuit that converts the high-frequency current into a direct current. The conversion unit 2A may be configured to include, for example, a full-wave rectifier circuit including multiple diodes and a smoothing capacitor.
本実施の形態では、送電装置1及び受電装置2のそれぞれがコイル部品10を含む。ただし、送電装置1及び受電装置2のうちの一方のみにコイル部品10が用いられ、他方には異なる形式のコイル部品が用いられてもよい。 In this embodiment, each of the power transmitting device 1 and the power receiving device 2 includes a coil component 10. However, the coil component 10 may be used in only one of the power transmitting device 1 and the power receiving device 2, and a different type of coil component may be used in the other.
送電装置1から受電装置2にワイヤレス(非接触)で電力を伝送する際には、送電装置1が、高周波電流供給部1Aから送電コイルとしてのコイル部品10に所定の周波数の高周波電流を供給する。この際、コイル部品10には、電磁誘導により磁界が生じる。そして、この磁界の影響で、受電装置2では、受電コイルとしてのコイル部品10に高周波電流が生じる。すなわち、受電装置2は送電装置1から磁界を受信して又は送電装置1での磁界の影響を受けて、電磁誘導により高周波電流を通流させる。変換部2Aは、この高周波電流を直流電流に変換し、変換した直流電流を例えば図示しないバッテリに供給する。 When transmitting power wirelessly (contactlessly) from the power transmitting device 1 to the power receiving device 2, the power transmitting device 1 supplies a high-frequency current of a predetermined frequency from the high-frequency current supply unit 1A to the coil component 10 serving as a power transmitting coil. At this time, a magnetic field is generated in the coil component 10 by electromagnetic induction. Then, due to the influence of this magnetic field, a high-frequency current is generated in the coil component 10 serving as a power receiving coil in the power receiving device 2. That is, the power receiving device 2 receives a magnetic field from the power transmitting device 1 or is influenced by the magnetic field in the power transmitting device 1, and causes a high-frequency current to flow by electromagnetic induction. The conversion unit 2A converts this high-frequency current into a direct current, and supplies the converted direct current to, for example, a battery (not shown).
一例として、以下で説明する実施の形態にかかるコイル部品10は、75KHz以上100KHz以下の交流電流を供給されるか、又は、75KHz以上100KHz以下の交流磁界を供給される場合に、性能が向上するように作製されている。詳しくは、コイル部品10は、79KHz以上90KHz以下の交流電流、特に85KHzの交流電流を供給されるか、又は、79KHz以上90KHz以下の交流磁界、特に85KHzの交流磁界を供給される場合に、特に性能が向上するように作製されている。したがって、高周波電流供給部1Aは、コイル部品10にとって望ましい交流電流に対応するように、一例として、75KHz以上100KHz以下の交流電流、又は79KHz以上90KHz以下の交流電流、又は85KHzの交流電流を供給してもよい。また、変換部2Aは、交流磁界を供給された際に電磁誘導により生じる75KHz~100KHzの交流電流、又は79KHz以上90KHz以下の交流電流、又は85KHzの交流電流を、直流電流に変換するようになっていてもよい。 As an example, the coil component 10 according to the embodiment described below is manufactured so that its performance is improved when it is supplied with an AC current of 75 KHz to 100 KHz or an AC magnetic field of 75 KHz to 100 KHz. In detail, the coil component 10 is manufactured so that its performance is particularly improved when it is supplied with an AC current of 79 KHz to 90 KHz, particularly an AC current of 85 KHz, or an AC magnetic field of 79 KHz to 90 KHz, particularly an AC magnetic field of 85 KHz. Therefore, the high-frequency current supply unit 1A may supply, for example, an AC current of 75 KHz to 100 KHz, an AC current of 79 KHz to 90 KHz, or an AC current of 85 KHz, so as to correspond to the AC current desired for the coil component 10. The conversion unit 2A may also be configured to convert an AC current of 75 KHz to 100 KHz, an AC current of 79 KHz to 90 KHz, or an AC current of 85 KHz, generated by electromagnetic induction when an AC magnetic field is supplied, into a DC current.
図1に示す電力伝送システムSは、電力伝送方式として、磁界共鳴方式を採用している。ただし、本実施の形態に係るコイル部品10は、電磁誘導方式の電力伝送システムで用いられてもよい。また、電力伝送システムSは、電気自動車にワイヤレスで電力を伝送するシステムとして構成される。この場合、送電装置1は、道路、駐車場などに設置される。受電装置2は、電気自動車に設置される。 The power transmission system S shown in FIG. 1 employs a magnetic resonance method as the power transmission method. However, the coil component 10 according to this embodiment may also be used in a power transmission system that employs an electromagnetic induction method. The power transmission system S is configured as a system that wirelessly transmits power to an electric vehicle. In this case, the power transmission device 1 is installed on a road, a parking lot, or the like. The power receiving device 2 is installed in the electric vehicle.
ただし、電力伝送システムSの用途は、電気自動車への電力伝送に限られるものではない。例えば、電力伝送システムSは、ドローンなどの飛行体、ロボットへの電力伝送に用いられてもよい。また、電力伝送システムSは、海中における潜水艇や、探査ロボットへの電力伝送に用いられてもよい。また、コイル部品10の用途は、ワイヤレス電力伝送システムに限られない。例えば、コイル部品10は、トランス、DC-DCコンバータ、アンテナなどに用いられてもよい。 However, the use of the power transmission system S is not limited to power transmission to electric vehicles. For example, the power transmission system S may be used to transmit power to flying objects such as drones and robots. The power transmission system S may also be used to transmit power to submarines and exploration robots in the sea. The use of the coil component 10 is not limited to wireless power transmission systems. For example, the coil component 10 may be used in transformers, DC-DC converters, antennas, etc.
<コイル部品>
以下、コイル部品10について説明する。図2は、コイル部品10の斜視図である。図3は、コイル部品10の分解斜視図である。図4は、図2のIV-IV線に沿うコイル部品10の断面を俯瞰した斜視図である。図5は、図2のIV-IV線に沿うコイル部品10の断面図である。
<Coil parts>
The coil component 10 will be described below. Fig. 2 is a perspective view of the coil component 10. Fig. 3 is an exploded perspective view of the coil component 10. Fig. 4 is a perspective view of a cross section of the coil component 10 taken along line IV-IV in Fig. 2. Fig. 5 is a cross section of the coil component 10 taken along line IV-IV in Fig. 2.
図2乃至図5に示すように、コイル部品10は、第1平面コイル11と、第2平面コイル12と、磁気シールド部材20と、保持体30と、磁性体壁部40と、第1接続端子51と、第2接続端子52と、を備えている。 As shown in Figures 2 to 5, the coil component 10 includes a first planar coil 11, a second planar coil 12, a magnetic shield member 20, a holder 30, a magnetic wall portion 40, a first connection terminal 51, and a second connection terminal 52.
図4及び図5に示すように、コイル部品10では、磁気シールド部材20に、第2平面コイル12及び第1平面コイル11がこの順で重なるように配置される。第1平面コイル11と第2平面コイル12は直列に接続され、隙間を空けて重なっている。第2平面コイル12と磁気シールド部材20も、隙間を空けて重なっている。なお、図2においては、説明の便宜のために、第1平面コイル11と磁気シールド部材20との間に配置される第2平面コイル12を括弧内に示している。 As shown in Figures 4 and 5, in coil component 10, second planar coil 12 and first planar coil 11 are arranged on magnetic shield member 20 so as to overlap in this order. First planar coil 11 and second planar coil 12 are connected in series and overlap with a gap. Second planar coil 12 and magnetic shield member 20 also overlap with a gap. Note that in Figure 2, for ease of explanation, second planar coil 12 arranged between first planar coil 11 and magnetic shield member 20 is shown in parentheses.
保持体30は、第1平面コイル11と第2平面コイル12との間の隙間を維持するとともに、第2平面コイル12と磁気シールド部材20との間の隙間を維持するように機能する。また、保持体30は、第1平面コイル11と第2平面コイル12とを一体化させる機能も有する。 The holder 30 functions to maintain the gap between the first planar coil 11 and the second planar coil 12, and to maintain the gap between the second planar coil 12 and the magnetic shield member 20. The holder 30 also functions to integrate the first planar coil 11 and the second planar coil 12.
図3では、磁性体壁部40と、その他の部分(11、12、30、51、52)とが分離された状態が示されている。詳細は後述するが、保持体30には、第1平面コイル11から磁気シールド部材20に向かう方向に貫通又はへこむスリット36が形成される。本実施の形態では、磁性体壁部40がスリット36に挿入されることで、保持体30と一体化される。以下、コイル部品10の各部について詳述する。 Figure 3 shows the magnetic wall portion 40 separated from the other portions (11, 12, 30, 51, 52). As will be described in detail later, the holder 30 has a slit 36 that penetrates or recesses in a direction from the first planar coil 11 toward the magnetic shield member 20. In this embodiment, the magnetic wall portion 40 is inserted into the slit 36, thereby being integrated with the holder 30. Each portion of the coil component 10 will be described in detail below.
(第1平面コイル及び第2平面コイル)
第1平面コイル11は渦巻形状であり、導電材料から形成される。本実施の形態では、第1平面コイル11が銅を含む。具体的には、第1平面コイル11は銅から形成される。
(First Planar Coil and Second Planar Coil)
First planar coil 11 has a spiral shape and is made of a conductive material. In the present embodiment, first planar coil 11 includes copper. More specifically, first planar coil 11 is made of copper.
第1平面コイル11は板状であり、図4及び図5に示すように、第1平面コイル11が渦巻形状に周回する方向に直交する方向での第1平面コイル11の断面形状は、矩形状である。 The first planar coil 11 is plate-shaped, and as shown in Figures 4 and 5, the cross-sectional shape of the first planar coil 11 in a direction perpendicular to the direction in which the first planar coil 11 winds in a spiral shape is rectangular.
図2及び図3に示す符号C1は、第1平面コイル11の渦巻形状の中心を通る第1平面コイル11の第1中心軸線を示している。以下、第1平面コイル11の軸方向と言う場合、その方向は、第1中心軸線C1上を延びる方向又は第1中心軸線C1に平行な方向を意味する。また、第1中心軸線C1に直交する方向を第1平面コイル11の径方向と言う。 The symbol C1 in Figures 2 and 3 indicates the first central axis of the first planar coil 11, which passes through the center of the spiral shape of the first planar coil 11. Hereinafter, when the axial direction of the first planar coil 11 is mentioned, this direction means a direction extending on the first central axis C1 or a direction parallel to the first central axis C1. In addition, the direction perpendicular to the first central axis C1 is referred to as the radial direction of the first planar coil 11.
第1平面コイル11は、複数のターン部11nにより渦巻形状をなす導電体11Eを有する。第1平面コイル11の複数のターン部11nは、渦巻形状の第1中心軸線C1に直交する方向に配列される。詳しくは、当該複数のターン部11nは、渦巻形状の第1中心軸線C1から径方向の外方に向かって第1中心軸線C1から次第に離れるように接続される。そして、これにより渦巻形状が形成される。 The first planar coil 11 has a conductor 11E having a spiral shape formed by a plurality of turn portions 11n. The plurality of turn portions 11n of the first planar coil 11 are arranged in a direction perpendicular to the first central axis C1 of the spiral shape. More specifically, the plurality of turn portions 11n are connected so as to gradually move away from the first central axis C1 of the spiral shape in a radially outward direction. This forms the spiral shape.
ターン部11nは、基本的には線状の導体部分が環状をなさずに第1中心軸線C1の周りを360度周回する形状である。いわゆる平面コイルである場合には、ターン部11nの両端部は、径方向にずれる。複数のターン部11nでは、或るターン部11nの径方向の外方の端部に他のターン部11nの径方向の内方の端部が接続し、他のターン部11nが第1中心軸線C1から離れるように延びていく。 The turn portion 11n is basically a shape in which the linear conductor portion does not form a ring but goes around the first central axis C1 360 degrees. In the case of a so-called planar coil, both ends of the turn portion 11n are offset in the radial direction. In a case of multiple turn portions 11n, the radially outer end of one turn portion 11n is connected to the radially inner end of another turn portion 11n, and the other turn portions 11n extend away from the first central axis C1.
以下では、複数のターン部11nのうちの第1中心軸線C1に最も近いものを、ターン部111と称す場合がある。また、ターン部111に接続するターン部を、ターン部112と称す場合がある。本実施の形態では、複数のターン部11nが、7個のターン部111~117で構成される。以下において複数のターン部11nのそれぞれに共通となる事項を説明する際には、基本的に、ターン部11nと称す。 In the following, the turn portion 11n that is closest to the first central axis C1 may be referred to as the turn portion 111. Also, the turn portion connected to the turn portion 111 may be referred to as the turn portion 112. In this embodiment, the turn portions 11n are made up of seven turn portions 111 to 117. In the following, when describing matters common to each of the turn portions 11n, they will basically be referred to as the turn portion 11n.
本実施の形態では、ターン部11nが矩形状をなすように周回する。ただし、ターン部11nは、円形をなすように周回する形状でもよい。なお、本明細書及び本開示で言う渦巻形状とは、螺旋状に巻いた平面曲線の形を意味する。ここで言う平面曲線には、図示のような折れ線状に曲がりつつ繰り返し周回する平面パターンも含む。また、言い換えると、渦巻形状は、第1平面コイル11の第1中心軸線C1の周りを、次第に外側に位置するように周回する形状である。 In this embodiment, the turn portion 11n winds around to form a rectangle. However, the turn portion 11n may also have a shape that winds around to form a circle. Note that the spiral shape referred to in this specification and disclosure means a planar curved shape wound in a spiral shape. The planar curved shape referred to here also includes a planar pattern that winds around repeatedly while bending in a broken line shape as shown in the figure. In other words, the spiral shape is a shape that winds around the first central axis C1 of the first planar coil 11 so as to be gradually positioned outward.
第1中心軸線C1に最も近いターン部111の径方向の内方の端部(第1中心軸線C1に近い端部)は、第2平面コイル12と電気的に接続される。図2及び図3に示す接続配線部14は導電体であり、ターン部111と第2平面コイル12とを直列に電気的に接続する。図示の接続配線部14は、一例として第1平面コイル11と一体に形成されている。接続配線部14は、第2平面コイル12に超音波接続などにより接続されてもよい。一方で、複数のターン部11nのうちの第1中心軸線C1から最も離れるターン部117の径方向の外方の端部(第1中心軸線C1から離れる方の端部)は、第1接続端子51と接続している。 The radially inner end (the end close to the first central axis C1) of the turn portion 111 closest to the first central axis C1 is electrically connected to the second planar coil 12. The connection wiring portion 14 shown in FIG. 2 and FIG. 3 is a conductor and electrically connects the turn portion 111 and the second planar coil 12 in series. The connection wiring portion 14 shown in the figure is formed integrally with the first planar coil 11 as an example. The connection wiring portion 14 may be connected to the second planar coil 12 by ultrasonic connection or the like. On the other hand, the radially outer end (the end away from the first central axis C1) of the turn portion 117 that is the furthest from the first central axis C1 among the multiple turn portions 11n is connected to the first connection terminal 51.
ここで、第1平面コイル11(ターン部11n)の径方向の内方とは、当該径方向において第1中心軸線C1に近づく方向を意味する。また、第1平面コイル11(ターン部11n)の径方向の外方とは、当該径方向において第1中心軸線C1から離れる方向を意味する。また、第1中心軸線C1は、本実施の形態では次のようにして定められる。まず、最内周のターン部111の径方向の内方の端部から最内周のターン部111と相似の形状の線状の仮想ターン部を径方向の内方に渦巻形状をなすように順次描画していく。そして、直径1cm内に収まる仮想ターン部が描画できるまで描画を継続する。そして、直径1cm内に収まる仮想ターン部の径方向の内方の領域を、渦巻形状の周方向及び径方向に直交する方向に通過する線が、第1中心軸線C1として定められる。 Here, the radial inward direction of the first planar coil 11 (turn portion 11n) means a direction approaching the first central axis C1 in the radial direction. The radial outward direction of the first planar coil 11 (turn portion 11n) means a direction moving away from the first central axis C1 in the radial direction. In the present embodiment, the first central axis C1 is determined as follows. First, linear virtual turn portions having a shape similar to that of the innermost turn portion 111 are drawn inward in the radial direction in sequence from the radially inner end of the innermost turn portion 111 to form a spiral shape. Then, drawing is continued until a virtual turn portion that fits within a diameter of 1 cm can be drawn. Then, a line that passes through the radially inner region of the virtual turn portion that fits within a diameter of 1 cm in a direction perpendicular to the circumferential and radial directions of the spiral shape is determined as the first central axis C1.
本実施の形態における第1平面コイル11は、一例として銅板から渦巻形状に打ち抜かれて形成される。ただし、第1平面コイル11は、銅箔を渦巻形状にエッチングすることでも形成され得る。 In the present embodiment, the first planar coil 11 is formed by punching a copper plate into a spiral shape, as an example. However, the first planar coil 11 can also be formed by etching a copper foil into a spiral shape.
本実施の形態では、第1平面コイル11の厚さ(導電体11Eの厚さ)が、第2平面コイル12の厚さよりも小さい。言い換えると、第2平面コイル12の厚さ(導電体12Eの厚さ)が、第1平面コイル11の厚さよりも大きい。具体的には、第1平面コイル11の厚さは、0.15mm以上0.35mm以下になっている。 In the present embodiment, the thickness of first planar coil 11 (thickness of conductor 11E) is smaller than the thickness of second planar coil 12. In other words, the thickness of second planar coil 12 (thickness of conductor 12E) is larger than the thickness of first planar coil 11. Specifically, the thickness of first planar coil 11 is 0.15 mm or more and 0.35 mm or less.
本件発明者は、磁気シールド部材20上に第1平面コイル11と第2平面コイル12とが重ねられる場合に、第1平面コイル11及び第2平面コイル12のうちの磁気シールド部材20から遠い方の第1平面コイル11の厚さを、0.15mm以上0.35mm以下にすることによって、所定の周波数帯での使用におけるコイル部品10の性能が顕著に向上する現象が生じることを知見した。そのため、第1平面コイル11の厚さを0.15mm以上0.35mm以下にしている。上記所定の周波数帯は、通電する交流電流の周波数帯であり、具体的には75KHz以上100KHz以下であり、79KHz以上90KHz以下のときにコイル部品10の性能が極めて顕著に向上する。なお、75KHz以上100KHz以下とは異なる周波数帯での使用時には、第1平面コイル11の好ましい厚さは変化する。たたし、第1平面コイル11の厚さは特に限られるものではなく、例えば0.1mm以上1.0mm以下の範囲において0.15mm以上0.35mm以下とは異なる範囲でもよい。 The present inventors have found that when the first planar coil 11 and the second planar coil 12 are stacked on the magnetic shield member 20, the performance of the coil component 10 when used in a predetermined frequency band is significantly improved by setting the thickness of the first planar coil 11, which is the coil farthest from the magnetic shield member 20, to 0.15 mm or more and 0.35 mm or less. Therefore, the thickness of the first planar coil 11 is set to 0.15 mm or more and 0.35 mm or less. The above-mentioned predetermined frequency band is the frequency band of the AC current to be passed, specifically, 75 KHz or more and 100 KHz or less, and the performance of the coil component 10 is significantly improved when the frequency is 79 KHz or more and 90 KHz or less. Note that the preferred thickness of the first planar coil 11 changes when used in a frequency band other than 75 KHz or more and 100 KHz or less. However, the thickness of the first planar coil 11 is not particularly limited and may be in a range different from 0.15 mm to 0.35 mm, for example, within the range of 0.1 mm to 1.0 mm.
また、第1平面コイル11の半径(第1中心軸線C1から径方向で最も離れた部分までの距離)は80mm以上でもよく、80mm以上450mm以下でもよい。また、断面形状が矩形となる第1平面コイル11(導電体11E)のアスペクト比は、第1平面コイル11(導電体11E)の径方向幅(径方向での幅)を第1平面コイル11(導電体11E)の厚さで割ることにより定められる。第1平面コイル11(導電体11E)のアスペクト比は、2以上12以下でもよいし、3以上10以下でもよい。 The radius of first planar coil 11 (the distance from first central axis C1 to the farthest point in the radial direction) may be 80 mm or more, or may be 80 mm or more and 450 mm or less. The aspect ratio of first planar coil 11 (conductor 11E) having a rectangular cross-sectional shape is determined by dividing the radial width (width in the radial direction) of first planar coil 11 (conductor 11E) by the thickness of first planar coil 11 (conductor 11E). The aspect ratio of first planar coil 11 (conductor 11E) may be 2 or more and 12 or less, or 3 or more and 10 or less.
磁界共鳴方式で電気自動車に電力を伝送する場合、10KHzから200KHz、特に75KHz以上100KHz以下、さらに79KHzから90KHzの高周波電流の周波数帯で、1Kw以上、望ましくは5Kw以上の電力を伝送可能とすることが望ましい。この場合、アルミニウムで形成される第1平面コイル11の厚さは、0.2mm以上であることが好ましい。この観点で、第1平面コイル11の厚さの下限値が、0.2mmに設定されてもよい。また、電気自動車に電力を伝送する場合、サイズが過剰に大きいことは望まれず、サイズを制限されることがある。この観点で、第1平面コイル11及び後述の第2平面コイル12も、詳しくは第1平面コイル11の導電体11E及び第2平面コイル12の導電体12Eは、一辺が800mmの正方形に収まるサイズで形成されることが好ましい。 When transmitting power to an electric vehicle using the magnetic resonance method, it is desirable to be able to transmit power of 1 Kw or more, preferably 5 Kw or more, in a high-frequency current frequency band of 10 KHz to 200 KHz, particularly 75 KHz to 100 KHz, and further 79 KHz to 90 KHz. In this case, the thickness of the first planar coil 11 made of aluminum is preferably 0.2 mm or more. From this perspective, the lower limit of the thickness of the first planar coil 11 may be set to 0.2 mm. Furthermore, when transmitting power to an electric vehicle, it is not desirable for the size to be excessively large, and the size may be limited. From this perspective, it is preferable that the first planar coil 11 and the second planar coil 12 described below, specifically the conductor 11E of the first planar coil 11 and the conductor 12E of the second planar coil 12, are formed to a size that fits within a square with one side of 800 mm.
また、第1平面コイル11の線幅(導電体11Eの線幅)、すなわち各ターン部11nの径方向幅(径方向での幅)は、特に限られない。ただし、例えば79KHzから90KHzの高周波電流の周波数帯で、1Kw以上、望ましくは5Kw以上の電力を伝送可能とすることを考慮すると、ターン部11nの径方向幅は、2mm以上20mm以下でもよく、2mm以上16mm以下、2mm以上12mm以下、2mm以上8mm以下でもよい。また、第1平面コイル11のターン数は、4以上12以下でもよいが、特に限られない。 The line width of the first planar coil 11 (line width of the conductor 11E), i.e., the radial width of each turn portion 11n (width in the radial direction), is not particularly limited. However, considering that it is possible to transmit power of 1 Kw or more, preferably 5 Kw or more, in a high-frequency current frequency band of, for example, 79 KHz to 90 KHz, the radial width of the turn portion 11n may be 2 mm or more and 20 mm or less, 2 mm or more and 16 mm or less, 2 mm or more and 12 mm or less, or 2 mm or more and 8 mm or less. The number of turns of the first planar coil 11 may be 4 to 12, but is not particularly limited.
つづいて、第2平面コイル12も渦巻形状であり、本実施の形態では、第2平面コイル12はアルミニウムを含む。詳しくは、第2平面コイル12はアルミニウムから形成される。第2平面コイル12の材質は特に限られないが、第1平面コイル11の比重よりも小さい比重を有する材料であり、例えばアルミニウム合金でもよい。言い換えると、本実施の形態では、第1平面コイル11の比重は、第2平面コイル12の比重よりも大きく、第1平面コイル11の導電率は、第2平面コイル12の導電率よりも大きい。また、第2平面コイル12の材質は、銅や、銅合金でもよい。また、第2平面コイル12も板状であり、図4及び図5に示すように、第2平面コイル12が渦巻形状に周回する方向に直交する方向での第2平面コイル12の断面形状は、矩形状である。 Next, the second planar coil 12 is also spiral-shaped, and in this embodiment, the second planar coil 12 contains aluminum. More specifically, the second planar coil 12 is made of aluminum. The material of the second planar coil 12 is not particularly limited, but may be a material having a specific gravity smaller than that of the first planar coil 11, for example, an aluminum alloy. In other words, in this embodiment, the specific gravity of the first planar coil 11 is larger than that of the second planar coil 12, and the conductivity of the first planar coil 11 is larger than that of the second planar coil 12. The material of the second planar coil 12 may be copper or a copper alloy. The second planar coil 12 is also plate-shaped, and as shown in FIG. 4 and FIG. 5, the cross-sectional shape of the second planar coil 12 in a direction perpendicular to the direction in which the second planar coil 12 winds around in a spiral shape is rectangular.
図2及び図3に示す符号C2は、第2平面コイル12の渦巻形状の中心を通る第2平面コイル12の第2中心軸線を示している。以下、第2平面コイル12の軸方向と言う場合、その方向は、第2中心軸線C2上を延びる方向又は第2中心軸線C2に平行な方向を意味する。また、第2中心軸線C2に直交する方向を第2平面コイル12の径方向と言う。 The symbol C2 in Figures 2 and 3 indicates the second central axis of the second planar coil 12 that passes through the center of the spiral shape of the second planar coil 12. Hereinafter, when the axial direction of the second planar coil 12 is mentioned, this direction means a direction extending on the second central axis C2 or a direction parallel to the second central axis C2. In addition, the direction perpendicular to the second central axis C2 is referred to as the radial direction of the second planar coil 12.
本実施の形態では、第2平面コイル12が第1平面コイル11と同軸になるように配置されている。つまり、第1平面コイル11の第1中心軸線C1と第2平面コイル12の第2中心軸線C2とが一致する、言い換えると、同一直線上に位置する。ただし、第1平面コイル11と第2平面コイル12は、第1平面コイル11の第1中心軸線C1と第2平面コイル12の第2中心軸線C2とが互いに平行になるように重なってもよい。すなわち、第1平面コイル11と第2平面コイル12は同軸でなくてもよい。 In this embodiment, second planar coil 12 is arranged so as to be coaxial with first planar coil 11. That is, first central axis C1 of first planar coil 11 and second central axis C2 of second planar coil 12 coincide with each other, in other words, they are located on the same straight line. However, first planar coil 11 and second planar coil 12 may overlap so that first central axis C1 of first planar coil 11 and second central axis C2 of second planar coil 12 are parallel to each other. That is, first planar coil 11 and second planar coil 12 do not have to be coaxial.
第2平面コイル12も、複数のターン部12nにより渦巻形状をなす導電体12Eを有する。第2平面コイル12の複数のターン部12nは、渦巻形状の第2中心軸線C2に直交する方向に配列される。 The second planar coil 12 also has a conductor 12E having a spiral shape with multiple turn portions 12n. The multiple turn portions 12n of the second planar coil 12 are arranged in a direction perpendicular to the second central axis C2 of the spiral shape.
複数のターン部12nの接続態様や、位置に応じた呼称(ターン部121など)は、第1平面コイル11のターン部11nと同様である。本実施の形態では、第1平面コイル11のターン数と第2平面コイル12のターン数とが同じであり、複数のターン部12nは、7個のターン部121~127で構成される。また、ターン部12nは、ターン部11nと同様に矩形状をなすように周回する。なお、ターン部12nは、円形をなすように周回する形状でもよい。また、第1平面コイル11のターン数と第2平面コイル12のターン数とは異なってもよい。また、例えばターン部11nが矩形状となり、ターン部12nが円形状となる態様でもよい。 The connection manner of the multiple turn portions 12n and the names according to their positions (such as turn portion 121) are the same as those of turn portion 11n of first planar coil 11. In this embodiment, the number of turns of first planar coil 11 and the number of turns of second planar coil 12 are the same, and multiple turn portions 12n are composed of seven turn portions 121 to 127. Also, turn portion 12n winds around to form a rectangular shape like turn portion 11n. Note that turn portion 12n may also have a shape that winds around to form a circle. Also, the number of turns of first planar coil 11 and the number of turns of second planar coil 12 may differ. Also, for example, turn portion 11n may be rectangular and turn portion 12n may be circular.
また、図4に示すように、本実施の形態では、第1平面コイル11の複数のターン部11nのいずれかと、第2平面コイル12の複数のターン部12nのいずれかとが、第1平面コイル11の軸方向で部分的に重なっている。そして、第1平面コイル11の軸方向で重なる第1平面コイル11のターン部11nの一部と第2平面コイル12のターン部12nの一部とは、それぞれが周回する方向が沿う状態で互いに平行に延びる。周回する方向が沿う状態とは、第1平面コイル11が周回する方向と、第2平面コイル12が周回する方向とが、点で交差するのではなく、同一線上で一定距離重なる状態を意味する。 4, in this embodiment, any one of the multiple turn portions 11n of first planar coil 11 and any one of the multiple turn portions 12n of second planar coil 12 partially overlap in the axial direction of first planar coil 11. The part of turn portion 11n of first planar coil 11 and the part of turn portion 12n of second planar coil 12 that overlap in the axial direction of first planar coil 11 extend parallel to each other with their respective winding directions aligned. The state where the winding directions are aligned means that the winding direction of first planar coil 11 and the winding direction of second planar coil 12 do not intersect at a point but overlap a certain distance on the same line.
以上のように互いに重なり且つ互いに平行に延びる第1平面コイル11のターン部11nの一部の長さと第2平面コイル12のターン部12nの一部の長さは、それぞれの全長の1/2以上でもよく、3/4以上でもよい。本件発明者は、第1平面コイル11と第2平面コイル12とが互い平行に延びつつ重なる割合が多いほど、渦電流損失が抑制され得ることを知見している。 As described above, the length of a portion of turn portion 11n of first planar coil 11 and the length of a portion of turn portion 12n of second planar coil 12, which overlap and extend parallel to each other, may be 1/2 or more, or 3/4 or more, of their respective total lengths. The inventors have found that the greater the proportion of overlap between first planar coil 11 and second planar coil 12 that extend parallel to each other, the more eddy current loss can be suppressed.
また、上述したように第1中心軸線C1に最も近いターン部111の径方向の内方の端部は、第2平面コイル12と電気的に接続される。詳しくは、ターン部111の径方向の内方の端部は、第2平面コイル12におけるターン部121の内方の端部に接続配線部14を介して接続される。ここで、第1平面コイル11と第2平面コイル12とが接続された際、第1平面コイル11が第2平面コイル12に接続されない端部(ターン部117の径方向の外方の端部)から第2平面コイル12に接続される端部まで周回する方向は、第2平面コイル12が第1平面コイル11に接続される端部から第1平面コイル11に接続されない端部(ターン部127の径方向の外方の端部)まで周回する方向と同じになる。 As described above, the radially inner end of the turn portion 111 closest to the first central axis C1 is electrically connected to the second planar coil 12. More specifically, the radially inner end of the turn portion 111 is connected to the inner end of the turn portion 121 in the second planar coil 12 via the connection wiring portion 14. Here, when the first planar coil 11 and the second planar coil 12 are connected, the direction in which the first planar coil 11 winds from the end not connected to the second planar coil 12 (the radially outer end of the turn portion 117) to the end connected to the second planar coil 12 is the same as the direction in which the second planar coil 12 winds from the end connected to the first planar coil 11 to the end not connected to the first planar coil 11 (the radially outer end of the turn portion 127).
複数のターン部12nのうちの第2中心軸線C2から最も離れるターン部127の径方向の外方の端部は、第2接続端子52と接続している。なお、第2平面コイル12(ターン部12n)の径方向の内方及び外方が意味する方向は、上述した第1平面コイル11の径方向の内方及び外方の場合と同様に定められる。また、第2中心軸線C2の位置の決め方も、第1中心軸線C1の場合と同様に定められる。また、本実施の形態における第2平面コイル12も、一例としてアルミニウム板から渦巻形状に打ち抜かれて形成される。ただし、第2平面コイル12は、アルミニウム箔を渦巻形状にエッチングすることでも形成され得る。 The radially outer end of the turn portion 127, which is the furthest from the second central axis C2 among the multiple turn portions 12n, is connected to the second connection terminal 52. The radially inner and outer directions of the second planar coil 12 (turn portion 12n) are defined in the same manner as the radially inner and outer directions of the first planar coil 11 described above. The position of the second central axis C2 is also determined in the same manner as the first central axis C1. The second planar coil 12 in this embodiment is also formed by punching out an aluminum plate into a spiral shape, as an example. However, the second planar coil 12 can also be formed by etching an aluminum foil into a spiral shape.
第2平面コイル12の厚さ(導電体12Eの厚さ)は、例えば0.1mm以上1.0mm以下でもよい。コイル部品10は、磁気シールド部材20で覆われない側から磁界を提供するか又は受け入れる。本件発明者の知見では、磁気シールド部材20に最も近いコイルの厚さが比較的大きい場合に、良好なコイル性能が得られる。この観点で、第2平面コイル12の厚さは、0.5mm以上1.0mm以下でもよい。なお、第2平面コイル12の厚さは、重量抑制及び製品の大型化の抑制の観点で、1.0mm以下にするのが良い。 The thickness of the second planar coil 12 (the thickness of the conductor 12E) may be, for example, 0.1 mm or more and 1.0 mm or less. The coil component 10 provides or receives a magnetic field from the side that is not covered by the magnetic shield member 20. According to the inventor's knowledge, good coil performance is obtained when the thickness of the coil closest to the magnetic shield member 20 is relatively large. From this perspective, the thickness of the second planar coil 12 may be 0.5 mm or more and 1.0 mm or less. It is preferable that the thickness of the second planar coil 12 be 1.0 mm or less from the viewpoint of reducing weight and preventing the product from becoming too large.
また、第2平面コイル12の半径(第2中心軸線C2から径方向で最も離れた部分までの距離)は、第1平面コイル11の場合と同様に、80mm以上でもよく、80mm以上450mm以下でもよい。また、断面形状が矩形となる第2平面コイル12(導電体12E)のアスペクト比は、第1平面コイル11の場合と同様に、2以上12以下でもよいし、3以上10以下でもよい。また、第2平面コイル12の線幅(導電体12Eの線幅)、すなわち各ターン部12nの径方向幅(径方向での幅)は、2mm以上20mm以下でもよく、2mm以上16mm以下、2mm以上12mm以下、2mm以上8mm以下でもよい。また、第2平面コイル12のターン数は、4以上12以下でもよいが、特に限られない。 The radius of the second planar coil 12 (the distance from the second central axis C2 to the part farthest from the center in the radial direction) may be 80 mm or more, or 80 mm or more and 450 mm or less, as in the case of the first planar coil 11. The aspect ratio of the second planar coil 12 (conductor 12E) having a rectangular cross-sectional shape may be 2 to 12 or less, or 3 to 10 or less, as in the case of the first planar coil 11. The line width of the second planar coil 12 (line width of the conductor 12E), i.e., the radial width (diameter width) of each turn portion 12n, may be 2 mm or more and 20 mm or less, 2 mm or more and 16 mm or less, 2 mm or more and 12 mm or less, or 2 mm or more and 8 mm or less. The number of turns of the second planar coil 12 may be 4 to 12 or less, but is not particularly limited.
また、第1平面コイル11と第2平面コイル12は隙間を空けて重なっている。この隙間は、0.5mm以上1.5mm以下でもよい。隙間の寸法は特に限られるものではないが、隙間が大きくなり過ぎると、コイル部品10の薄型化が損なわれる。 Furthermore, first planar coil 11 and second planar coil 12 overlap with a gap therebetween. This gap may be 0.5 mm or more and 1.5 mm or less. The size of the gap is not particularly limited, but if the gap is too large, it will hinder the thinning of coil component 10.
なお、上述したように、本実施の形態では、第1平面コイル11及び第2平面コイル12のうちの磁気シールド部材20から遠い方となる第1平面コイル11の厚さが0.15mm以上0.35mm以下である。そして、これによって、所定の周波数帯での使用におけるコイル部品10の性能が顕著に向上する現象は、少なくとも、以上に例示したターン部11n,12nの径方向幅(2mm~20mm)及び第1平面コイル11、第2平面コイル12のターン数(4~12)などを前提とする条件において生じることを本件発明者は実験やシミュレーションを通して確認している。ただし、本開示は、実施の形態で例示される条件に限られない。すなわち、例えば第1平面コイル11の厚さを0.15mm以上0.35mm以下にすることによって、所定の周波数帯での使用におけるコイル部品10の性能が顕著に向上する現象は、寸法やターン数などに限られずに生じ得る。 As described above, in this embodiment, the thickness of the first planar coil 11, which is the one of the first planar coil 11 and the second planar coil 12 that is farther from the magnetic shield member 20, is 0.15 mm or more and 0.35 mm or less. The inventors of the present invention have confirmed through experiments and simulations that the phenomenon in which the performance of the coil component 10 is significantly improved when used in a predetermined frequency band occurs under conditions that assume at least the radial width (2 mm to 20 mm) of the turn portions 11n and 12n and the number of turns (4 to 12) of the first planar coil 11 and the second planar coil 12 exemplified above. However, the present disclosure is not limited to the conditions exemplified in the embodiment. In other words, for example, the phenomenon in which the performance of the coil component 10 is significantly improved when used in a predetermined frequency band by setting the thickness of the first planar coil 11 to 0.15 mm or more and 0.35 mm or less can occur regardless of the dimensions, number of turns, etc.
(磁気シールド部材)
磁気シールド部材20は、磁気の透過及び/又は漏れ磁界の抑制のために設けられる。磁気シールド部材20は、第1平面コイル11、第2平面コイル12及び保持体30とは別体のシート状の部材である。磁気シールド部材20が、第1平面コイル11、第2平面コイル12及び保持体30と別体であるとは、磁気シールド部材20が、これら第1平面コイル11、第2平面コイル12及び保持体30に一体化されていないことを意味する。ただし、磁気シールド部材20と保持体30とが接着層などを介して接合されてもよい。磁気シールド部材20は、平面視で第1平面コイル11及び第2平面コイル12を包含する大きさに形成されている。磁気シールド部材20は、第1平面コイル11、第2平面コイル12及び保持体30と重なり、このうちの保持体30の一部(後述の第2層間部32)と直接的に接する。
(Magnetic shielding material)
The magnetic shield member 20 is provided to suppress magnetic transmission and/or leakage magnetic field. The magnetic shield member 20 is a sheet-like member separate from the first planar coil 11, the second planar coil 12, and the holding body 30. The magnetic shield member 20 being separate from the first planar coil 11, the second planar coil 12, and the holding body 30 means that the magnetic shield member 20 is not integrated with the first planar coil 11, the second planar coil 12, and the holding body 30. However, the magnetic shield member 20 and the holding body 30 may be joined via an adhesive layer or the like. The magnetic shield member 20 is formed to a size that includes the first planar coil 11 and the second planar coil 12 in a planar view. The magnetic shield member 20 overlaps the first planar coil 11, the second planar coil 12, and the holding body 30, and is in direct contact with a part of the holding body 30 (a second interlayer portion 32 described later).
本実施の形態における磁気シールド部材20は磁性を有し、磁性体を含む又は磁性体でなる。コイル部品10では、第1平面コイル11及び第2平面コイル12に電流が供給された際に磁界が生じる。このようなコイル部品10で生じる磁界は、第1平面コイル11及び第2平面コイル12の各中心軸線C1,C2に対して全方向に広がるように生じる。この際、磁気シールド部材20は磁性を有することで、広がろうとする磁束線を各中心軸線C1,C2側に配向できる。また、コイル部品10は車両に設置され得るが、この際、コイル部品10で生じる磁界が他の車両部品側に流れると、車両部品に悪影響が生じる場合がある。このような場合に、磁気シールド部材20は電流の発生に寄与しない漏れ磁界を抑制できる。 The magnetic shield member 20 in this embodiment is magnetic and includes or is made of a magnetic material. In the coil component 10, a magnetic field is generated when a current is supplied to the first planar coil 11 and the second planar coil 12. The magnetic field generated in the coil component 10 spreads in all directions relative to the central axes C1 and C2 of the first planar coil 11 and the second planar coil 12. At this time, the magnetic shield member 20 has magnetism, so that the spreading magnetic flux lines can be oriented toward the central axes C1 and C2. In addition, the coil component 10 can be installed in a vehicle, and in this case, if the magnetic field generated by the coil component 10 flows toward other vehicle components, it may have an adverse effect on the vehicle components. In such a case, the magnetic shield member 20 can suppress the leakage magnetic field that does not contribute to the generation of current.
磁気シールド部材20は好ましくは軟磁性体又はナノ結晶磁性体を含む。より具体的には、磁気シールド部材20はフェライトを含む、好ましくはソフトフェライトを含む。本実施の形態では、磁気シールド部材20が、プレート状のフェライトを含む。より詳しくは、磁気シールド部材20は、複数のプレート状のフェライトをシート状に配列して構成されている。 The magnetic shield member 20 preferably includes a soft magnetic material or a nanocrystalline magnetic material. More specifically, the magnetic shield member 20 includes ferrite, preferably soft ferrite. In this embodiment, the magnetic shield member 20 includes plate-shaped ferrite. More specifically, the magnetic shield member 20 is configured by arranging multiple plate-shaped ferrites in a sheet shape.
磁気シールド部材20の比透磁率は、500以上でもよく、1000以上でもよい。磁気シールド部材20の比透磁率は、500以上3000以下でもよいし、1000以上3000以下でもよい。なお、本明細書における比透磁率は、周波数85KHzで、環境温度23度で測定した際の値である。 The relative permeability of the magnetic shielding member 20 may be 500 or more, or 1000 or more. The relative permeability of the magnetic shielding member 20 may be 500 or more and 3000 or less, or 1000 or more and 3000 or less. Note that the relative permeability in this specification is a value measured at a frequency of 85 KHz and an environmental temperature of 23 degrees.
(保持体)
保持体30は、上述したように第1平面コイル11と第2平面コイル12との間の隙間を維持するとともに、第2平面コイル12と磁気シールド部材20との間の隙間を維持するように機能する。また、本実施の形態では、保持体30が、第1平面コイル11と第2平面コイル12とを一体化させる機能も有する。詳しくは、図4及び図5に示すように、保持体30は、第1平面コイル11と第2平面コイル12との間に配置される第1層間部31と、第2平面コイル12と磁気シールド部材20との間に配置される第2層間部32と、を含む。
(Holding body)
As described above, holding body 30 functions to maintain the gap between first planar coil 11 and second planar coil 12, and to maintain the gap between second planar coil 12 and magnetic shield member 20. In the present embodiment, holding body 30 also has the function of integrating first planar coil 11 and second planar coil 12. In detail, as shown in Figs. 4 and 5, holding body 30 includes a first interlayer portion 31 disposed between first planar coil 11 and second planar coil 12, and a second interlayer portion 32 disposed between second planar coil 12 and magnetic shield member 20.
本実施の形態では、第1層間部31が第1平面コイル11と第2平面コイル12とに接合し、第2層間部32が第2平面コイル12に接合している。これにより、第1平面コイル11、第2平面コイル12及び保持体30が一体化されている。詳しくは、第1層間部31は、第1平面コイル11及び第2平面コイル12における最内周のターン部111、121から、最外周のターン部117、127にわたり、互い対面するターン部11n、12nの間の隙間を埋めている。また、第2層間部32は、第2平面コイル12における最内周のターン部121から最外周のターン部127にわたり、全てのターン部12nと、これらに対面する磁気シールド部材20の部分との間の隙間を埋めている。 In this embodiment, the first interlayer portion 31 is joined to the first planar coil 11 and the second planar coil 12, and the second interlayer portion 32 is joined to the second planar coil 12. This integrates the first planar coil 11, the second planar coil 12, and the holder 30. In detail, the first interlayer portion 31 fills the gaps between the turn portions 11n and 12n that face each other, from the innermost turn portions 111 and 121 to the outermost turn portions 117 and 127 in the first planar coil 11 and the second planar coil 12. The second interlayer portion 32 fills the gaps between all the turn portions 12n and the portions of the magnetic shield member 20 that face them, from the innermost turn portion 121 to the outermost turn portion 127 in the second planar coil 12.
また、本実施の形態における保持体30は、第1層間部31及び第2層間部32の外周側に位置する外周枠部33と、第1層間部31及び第2層間部32の内周側に位置する内周コア部34と、をさらに含んでいる。そして、第1層間部31及び第2層間部32は、外周枠部33に接続するとともに、内周コア部34に接続している。これにより、第1層間部31、第2層間部32、外周枠部33及び内周コア部34は、一体物として形成されている。 The retainer 30 in this embodiment further includes an outer peripheral frame portion 33 located on the outer peripheral side of the first interlayer portion 31 and the second interlayer portion 32, and an inner peripheral core portion 34 located on the inner peripheral side of the first interlayer portion 31 and the second interlayer portion 32. The first interlayer portion 31 and the second interlayer portion 32 are connected to the outer peripheral frame portion 33 and are also connected to the inner peripheral core portion 34. As a result, the first interlayer portion 31, the second interlayer portion 32, the outer peripheral frame portion 33, and the inner peripheral core portion 34 are formed as a single unit.
なお、保持体30は、第1層間部31を第1平面コイル11と第2平面コイル12との間の隙間を維持させる目的のみで機能させ、第2層間部32を第2平面コイル12と磁気シールド部材20との間の隙間を維持させる目的のみで機能させてもよい。この場合、言うまでないが、第1層間部31は、第1平面コイル11と第2平面コイル12に接合しなくてもよく、第2層間部32は第2平面コイル12に接合しなくてもよい。また、保持体30は、外周枠部33及び内周コア部34を含まないでもよい。 Note that the holding body 30 may have the first interlayer portion 31 function only to maintain the gap between the first planar coil 11 and the second planar coil 12, and the second interlayer portion 32 function only to maintain the gap between the second planar coil 12 and the magnetic shield member 20. In this case, it goes without saying that the first interlayer portion 31 does not have to be joined to the first planar coil 11 and the second planar coil 12, and the second interlayer portion 32 does not have to be joined to the second planar coil 12. Furthermore, the holding body 30 may not include the outer peripheral frame portion 33 and the inner peripheral core portion 34.
保持体30は絶縁性を有し、樹脂を含む。保持体30は、例えば絶縁性を有する樹脂から形成されてもよい。保持体30が含む樹脂は、非磁性且つ絶縁性であれば特に限られない。保持体30は、例えばポリエチレン又はポリプロピレンを含むか、あるいはポリエチレン又はポリプロピレンから形成されてもよい。また、保持体30は、例えば繊維強化プラスチックを含むか、又は繊維強化プラスチックから形成されてもよい。より具体的には、保持体30は、は、ガラス繊維強化ポリアミドを含むか、又はガラス繊維強化ポリアミドから形成されてよい。なお、絶縁性とは、体積抵抗率が、1010Ω・m以上であることを意味する。 The holder 30 is insulating and contains a resin. The holder 30 may be formed of, for example, an insulating resin. The resin contained in the holder 30 is not particularly limited as long as it is non-magnetic and insulating. The holder 30 may contain, for example, polyethylene or polypropylene, or may be formed of, polyethylene or polypropylene. The holder 30 may also contain, for example, fiber-reinforced plastic, or may be formed of fiber-reinforced plastic. More specifically, the holder 30 may contain, or be formed of, glass fiber-reinforced polyamide. Note that insulating means that the volume resistivity is 10 10 Ω·m or more.
また、保持体30には上述したようにスリット36が形成され、スリット36は、磁性体壁部40を受け入れるために形成されている。本実施の形態では、図4及び図5に示すように、スリット36が、保持体30を第1平面コイル11から磁気シールド部材20に向かう方向に貫通している。これにより、スリット36に挿入された磁性体壁部40が、磁気シールド部材20に接する。 As described above, the holder 30 has a slit 36 formed therein, and the slit 36 is formed to receive the magnetic wall portion 40. In this embodiment, as shown in Figs. 4 and 5, the slit 36 penetrates the holder 30 in a direction from the first planar coil 11 toward the magnetic shield member 20. As a result, the magnetic wall portion 40 inserted into the slit 36 comes into contact with the magnetic shield member 20.
図3に示すように、スリット36は渦巻形状で形成される。そして、スリット36は、第1平面コイル11の渦巻形状となる径方向における隙間及び第2平面コイル12の渦巻形状となる径方向における隙間と重なる。詳しくは、スリット36は、第1平面コイル11及び第2平面コイル12の最内周のターン部111及びターン部121の径方向の内方の端部と、その径方向の外方に位置するターン部112及び122との間の位置から、径方向に隣り合うターン部11n間及び隣り合うターン部12n間を通るように渦巻形状で延びる。また、本実施の形態におけるスリット36は、最外周のターン部117,127と、その径方向の内方に位置するターン部116,126との間の隙間の径方向の外方の端から、最外周のターン部117,127の径方向の外方の位置でターン部117,127に沿ってさらに延びている。 As shown in FIG. 3, the slit 36 is formed in a spiral shape. The slit 36 overlaps with the radial gap of the spiral shape of the first planar coil 11 and the radial gap of the spiral shape of the second planar coil 12. In detail, the slit 36 extends in a spiral shape from a position between the radially inner ends of the innermost turn parts 111 and 121 of the first planar coil 11 and the turn parts 112 and 122 located radially outward, passing between the radially adjacent turn parts 11n and between the radially adjacent turn parts 12n. In addition, the slit 36 in this embodiment further extends from the radially outer end of the gap between the outermost turn parts 117 and 127 and the turn parts 116 and 126 located radially inward, along the turn parts 117 and 127 at a position radially outward of the outermost turn parts 117 and 127.
本実施の形態では、スリット36が渦巻形状であり、径方向の内方の端部から外方の端部まで連続している。ただし、スリット36は、第1平面コイル11の渦巻形状となる径方向における隙間及び第2平面コイル12の渦巻形状となる径方向における隙間と重なる位置上において、間欠的に形成されてもよい。この構成の場合には、複数の磁性体壁部40が用いられ、複数の磁性体壁部40が対応するスリットに挿入される。 In this embodiment, the slits 36 are spiral-shaped and are continuous from the inner end to the outer end in the radial direction. However, the slits 36 may be intermittently formed at positions that overlap with the radial gaps that form the spiral shape of the first planar coil 11 and the radial gaps that form the spiral shape of the second planar coil 12. In this configuration, multiple magnetic wall portions 40 are used, and multiple magnetic wall portions 40 are inserted into the corresponding slits.
(磁性体壁部)
磁性体壁部40は、図3乃至図5に示すように、第1平面コイル11の径方向における隙間、第2平面コイル12の径方向における隙間、及び保持体30に形成されたスリット36に対して、第1平面コイル11と第2平面コイル12とが重なる方向(軸方向)に通されている。詳しくは、磁性体壁部40は渦巻形状であり、第1平面コイル11の渦巻形状となる径方向における隙間、第2平面コイル12の渦巻形状となる径方向における隙間、及びスリット36に跨がる状態で通される。
(Magnetic wall portion)
3 to 5 , magnetic wall portion 40 passes through radial gaps in first planar coil 11, radial gaps in second planar coil 12, and slits 36 formed in holder 30 in a direction in which first planar coil 11 and second planar coil 12 overlap (axial direction). In particular, magnetic wall portion 40 has a spiral shape, and passes through radial gaps forming the spiral shape of first planar coil 11, radial gaps forming the spiral shape of second planar coil 12, and straddles slits 36.
磁性体壁部40は、第1平面コイル11と第2平面コイル12とが重なる方向(軸方向)における一方の端部に相当する上端部41と、他方の端部に相当する下端部42とを含み、上端部41は、第1平面コイル11における第2平面コイル12と対面する面の反対の面を軸方向に越えている。また、下端部42は、第2平面コイル12における磁気シールド部材20と対面する面と面一になるか又は当該対面する面を越える。本実施の形態では、下端部42が、第2平面コイル12における磁気シールド部材20と対面する面を越え、磁気シールド部材20に接している。 The magnetic wall portion 40 includes an upper end portion 41 corresponding to one end portion in the direction (axial direction) in which the first planar coil 11 and the second planar coil 12 overlap, and a lower end portion 42 corresponding to the other end portion, and the upper end portion 41 extends in the axial direction beyond the surface of the first planar coil 11 opposite the surface facing the second planar coil 12. The lower end portion 42 is flush with the surface of the second planar coil 12 facing the magnetic shield member 20 or extends beyond this surface. In this embodiment, the lower end portion 42 extends beyond the surface of the second planar coil 12 facing the magnetic shield member 20 and contacts the magnetic shield member 20.
磁性体壁部40は磁性を有し、渦電流損失や漏れ磁束を抑制したり、結合係数を高くしたりすることにより、コイル性能の向上を図る。磁性体壁部40の比透磁率は、2.0以上であることが好ましく、2.0以上10.0以下でもよい。磁性体壁部40の比透磁率は、5.0以上であることがより好ましく、5.0以上10.0以下でもよい。磁性体壁部40の比透磁率は特に限られないが、大き過ぎると磁性体壁部40の柔軟性や強度が不所望に損なわれる場合がある。したがって、保持体30の比透磁率は200以下でもよい。 The magnetic wall portion 40 is magnetic, and improves coil performance by suppressing eddy current loss and leakage flux and increasing the coupling coefficient. The relative permeability of the magnetic wall portion 40 is preferably 2.0 or more, and may be 2.0 or more and 10.0 or less. The relative permeability of the magnetic wall portion 40 is more preferably 5.0 or more, and may be 5.0 or more and 10.0 or less. The relative permeability of the magnetic wall portion 40 is not particularly limited, but if it is too large, the flexibility and strength of the magnetic wall portion 40 may be undesirably impaired. Therefore, the relative permeability of the holder 30 may be 200 or less.
また、磁性体壁部40は、その上端部41が第1平面コイル11を越えて延びることにより、コイル性能を効果的に向上できる。磁性体壁部40における第1平面コイル11の表面から上端部41までの突出部分41Aの高さは特に限られるものではないが、例えば0.5mm以上でもよく、1.0mm以上でもよい。第1平面コイル11の表面から上端部41までの壁部35の高さは高い程、渦電流損失の抑制効果が高くなり且つ結合係数が高くなる傾向がある。一方で、突出部分41Aは、高くなる程、根元を起点として破損しやすくなる傾向がある。そこで、突出部分41Aの高さは、例えば10mm以下にしてもよい。 In addition, the magnetic wall portion 40 can effectively improve coil performance by having its upper end portion 41 extend beyond the first planar coil 11. The height of the protruding portion 41A of the magnetic wall portion 40 from the surface of the first planar coil 11 to the upper end portion 41 is not particularly limited, but may be, for example, 0.5 mm or more, or 1.0 mm or more. The higher the wall portion 35 from the surface of the first planar coil 11 to the upper end portion 41, the greater the effect of suppressing eddy current loss and the higher the coupling coefficient. On the other hand, the higher the protruding portion 41A, the more likely it is to break starting from its base. Therefore, the height of the protruding portion 41A may be, for example, 10 mm or less.
また、磁性体壁部40における下端部42も第2平面コイル12から離れるほど、コイル性能を向上できる傾向がある。本実施の形態では、下端部42が磁気シールド部材20に接するが、接していなくてもよい。接しない場合には、下端部42は、第2平面コイル12と磁気シールド部材20との間の隙間の中点を磁気シールド部材20側に越えることが好ましい。この場合、第2層間部32が磁性体壁部40の下端部42と磁気シールド部材20との隙間を埋める部分を含むことが望ましい。 The coil performance also tends to improve as the lower end 42 of the magnetic wall portion 40 moves away from the second planar coil 12. In this embodiment, the lower end 42 contacts the magnetic shield member 20, but it does not have to be in contact. If it is not in contact, it is preferable that the lower end 42 extends beyond the midpoint of the gap between the second planar coil 12 and the magnetic shield member 20 toward the magnetic shield member 20. In this case, it is preferable that the second interlayer portion 32 includes a portion that fills the gap between the lower end 42 of the magnetic wall portion 40 and the magnetic shield member 20.
本実施の形態における磁性体壁部40は、一例として、樹脂を含む保持材料と、磁性体で構成される複数又は無数の磁性体粒子と、を含む。磁性体粒子は、保持材料に保持される。保持材料は絶縁性であり、詳しくは非磁性且つ絶縁性である。保持材料は特に限られないが、例えばポリエチレン又はポリプロピレンを含むか、あるいはポリエチレン又はポリプロピレンから形成されてもよい。また、保持材料は、例えば繊維強化プラスチックを含むか、又は繊維強化プラスチックから形成されてもよい。より具体的には、保持材料は、ガラス繊維強化ポリアミドを含むか、又はガラス繊維強化ポリアミドから形成されてよい。 In the present embodiment, the magnetic wall portion 40 includes, as an example, a retaining material containing a resin, and a plurality or an infinite number of magnetic particles made of a magnetic material. The magnetic particles are retained by the retaining material. The retaining material is insulating, and more specifically, is non-magnetic and insulating. The retaining material is not particularly limited, and may include, for example, polyethylene or polypropylene, or may be formed from polyethylene or polypropylene. The retaining material may include, for example, fiber reinforced plastic, or may be formed from fiber reinforced plastic. More specifically, the retaining material may include, or be formed from glass fiber reinforced polyamide.
磁性体粒子は、フェライト特に軟磁性材料のフェライト、ナノ結晶磁性体、ケイ素鋼、電磁軟鉄、及びアモルファス金属のうちのいずれか又は二種以上から形成されてもよい。 The magnetic particles may be formed from any one or more of ferrite, particularly soft magnetic materials such as ferrite, nanocrystalline magnetic materials, silicon steel, soft magnetic iron, and amorphous metals.
(接続端子)
図2及び図3に示すように、第1接続端子51は、第1平面コイル11におけるターン部117の径方向の外方の端部に接続されている。第2接続端子52は、第2平面コイル12におけるターン部127の径方向の外方の端部に接続されている。第1接続端子51及び第2接続端子52は、例えば高周波電流供給部1A又は変換部2Aとの接続の際に用いられ得る。第1接続端子51とターン部117との接続及び第2接続端子52とターン部127との接続は、超音波接合で行われてもよい。ただし、その接続手法は限られず、例えば導電性接着剤による接続が採用されてもよい。
(Connecting terminal)
2 and 3, the first connection terminal 51 is connected to a radially outer end of the turn portion 117 of the first planar coil 11. The second connection terminal 52 is connected to a radially outer end of the turn portion 127 of the second planar coil 12. The first connection terminal 51 and the second connection terminal 52 can be used, for example, when connecting to the high-frequency current supply unit 1A or the conversion unit 2A. The connection between the first connection terminal 51 and the turn portion 117 and the connection between the second connection terminal 52 and the turn portion 127 may be performed by ultrasonic bonding. However, the connection method is not limited, and for example, a connection using a conductive adhesive may be adopted.
<コイル部品10の性能評価シミュレーション>
以下、本実施の形態にかかるコイル部品10の性能評価のために行ったシミュレーションについて説明する。シミュレーションは、ムラタソフトウェア株式会社製のFemtet(登録商標)で行った。
<Simulation for evaluating the performance of coil component 10>
A simulation performed to evaluate the performance of the coil component 10 according to the present embodiment will be described below. The simulation was performed using Femtet (registered trademark) manufactured by Murata Software Corporation.
以下に説明するシミュレーションでは、上述の実施の形態におけるコイル部品10において第1平面コイル11及び第2平面コイル12等に具体的な寸法条件等を設定して、Q値を算出した。 In the simulation described below, specific dimensional conditions were set for the first planar coil 11 and the second planar coil 12 in the coil component 10 in the above-described embodiment, and the Q value was calculated.
本件発明者は、磁性を有する磁性体壁部40を第1平面コイル11及び第2平面コイル12の周辺の特定箇所に部分的に設けて磁性体使用量を抑えつつも、Q値やインダクタンス等のコイル性能を向上させるべく鋭意研究を行った。そして、第1平面コイル11における径方向の隙間及び第2平面コイル12における径方向の隙間に通るように磁性体壁部40を部分的に設け、磁性体壁部40の上端部41が、第1平面コイル11における第2平面コイル12と対面する面の反対の面を軸方向に越え、下端部42が、第2平面コイル12における磁気シールド部材20と対面する面と面一になるか又は当該対面する面を越えるように磁性体壁部40を形成することにより、有益な効果が得られることを見出した。以下のシミュレーションでは、コイル部品10の比較対象として、磁性体壁部40に相当する部分の下端部が第2平面コイル12の第1平面コイル11と対面する面と面一になる構成を有するコイル部品(参考例1)のシミュレーションも実施した。 The present inventors have conducted intensive research to improve coil performance such as Q value and inductance while reducing the amount of magnetic material used by partially providing magnetic wall portions 40 at specific locations around the first planar coil 11 and the second planar coil 12. The inventors have found that beneficial effects can be obtained by partially providing magnetic wall portions 40 so as to pass through radial gaps in the first planar coil 11 and radial gaps in the second planar coil 12, and forming the magnetic wall portions 40 so that the upper end portion 41 of the magnetic wall portion 40 axially passes over the surface of the first planar coil 11 opposite the surface facing the second planar coil 12, and the lower end portion 42 is flush with or passes over the surface of the second planar coil 12 facing the magnetic shield member 20. In the following simulation, a coil component (Reference Example 1) having a configuration in which the lower end portion of the portion corresponding to the magnetic wall portion 40 is flush with the surface of the second planar coil 12 facing the first planar coil 11 was also simulated as a comparison target for the coil component 10.
シミュレーションにおける詳細な条件は、以下の通りである。
・供給する高周波電流は、40Aであり、周波数は、85KHzである。
・銅で形成される第1平面コイル11の電気伝導率は、5.98×107[S/m]である。アルミニウムで形成される第2平面コイル12の電気伝導率は、3.77×107[S/m]である。
・磁気シールド部材20の比透磁率は、3000であり、磁性体壁部40の比透磁率は、5.0である。
・第1平面コイル11の厚さは、0.25mmであり、第2平面コイル12の厚さは、0.50mmである。
・第1平面コイル11と第2平面コイル12との間の隙間の寸法は、0.50mmであり、第2平面コイル12と磁気シールド部材20との間の隙間の寸法は、1.0mmである。
参考例に対するシミュレーションでも、上記と同じ条件が設定された。
The detailed conditions for the simulation are as follows.
The high frequency current supplied is 40A and the frequency is 85KHz.
First planar coil 11 made of copper has an electrical conductivity of 5.98×10 7 S/m. Second planar coil 12 made of aluminum has an electrical conductivity of 3.77×10 7 S/m.
The magnetic shield member 20 has a relative magnetic permeability of 3000, and the magnetic wall portion 40 has a relative magnetic permeability of 5.0.
First planar coil 11 has a thickness of 0.25 mm, and second planar coil 12 has a thickness of 0.50 mm.
The dimension of the gap between first planar coil 11 and second planar coil 12 is 0.50 mm, and the dimension of the gap between second planar coil 12 and magnetic shield member 20 is 1.0 mm.
The same conditions as above were set in the simulation for the reference example.
シミュレーションに基づき導いた第1の実施の形態に係るコイル部品10のインダクタンス(μH)は、35.8であり、抵抗(Ω)は、0.096であり、Q値は、199.1だった。これに対して、シミュレーションに基づき導いた参考例1に係るコイル部品のインダクタンス(μH)は、33.6であり、抵抗(Ω)は、0.133あり、Q値は、135.1だった。 The inductance (μH) of the coil component 10 according to the first embodiment, derived based on the simulation, was 35.8, the resistance (Ω) was 0.096, and the Q value was 199.1. In contrast, the inductance (μH) of the coil component according to the reference example 1, derived based on the simulation, was 33.6, the resistance (Ω) was 0.133, and the Q value was 135.1.
実施の形態に係るコイル部品10は、参考例1に対してインダクタンス及びQ値が高く、高いコイル性能が確保されていることが確認できる。 It can be seen that the coil component 10 according to the embodiment has a higher inductance and Q value than reference example 1, ensuring high coil performance.
また、上述したように、本件発明者は、磁気シールド部材20上に第1平面コイル11と第2平面コイル12とが重ねられる場合に、第1平面コイル11の厚さを0.15mm以上0.35mm以下にすることによって、所定の周波数帯での使用におけるコイル部品10の性能が顕著に向上する現象が生じることを知見した。詳しくは、所定の周波数帯での使用において、第1平面コイル11の厚さが0.15mm以上0.35mm以下の間のいずれかに設定されたときに、コイル部品10のQ値が極めて高くなることを知見した。上記所定の周波数帯は、具体的には75KHz以上100KHz以下の周波数帯であり、79KHz以上90KHz以下である場合に確実にコイル部品10の性能が向上する。 As described above, the inventors have found that when the first planar coil 11 and the second planar coil 12 are stacked on the magnetic shield member 20, the performance of the coil component 10 when used in a specified frequency band is significantly improved by setting the thickness of the first planar coil 11 to 0.15 mm or more and 0.35 mm or less. More specifically, the inventors have found that when the thickness of the first planar coil 11 is set to any value between 0.15 mm or more and 0.35 mm or less when used in a specified frequency band, the Q value of the coil component 10 becomes extremely high. The specified frequency band is specifically a frequency band of 75 KHz or more and 100 KHz or less, and the performance of the coil component 10 is reliably improved when the frequency is 79 KHz or more and 90 KHz or less.
図6は、コイル部品10を構成する第1平面コイル11及び第2平面コイル12の厚さと、性能(Q値)との関係を表すグラフを示す図である。詳しくは、図6は、第2平面コイル12の厚さが0.25mm又は0.50mmである場合において、第1平面コイル11の厚さを、0.15mm~0.50mmの範囲で変化させた場合におけるコイル部品10のQ値のシミュレーション結果を示す。シミュレーションの条件は、上述した条件と同じであり、Q値は、供給電流の周波数が85KHzの場合の値である。図6では、横軸が、第1平面コイル11の厚さを示し、縦軸が、Q値を示している。そして、符号L1が、第2平面コイル12の厚さを0.25mmに固定した場合の結果に対応し、符号L2が、第1平面コイル11の厚さを0.50mmに固定した場合の結果に対応する。 Figure 6 is a graph showing the relationship between the thickness of the first planar coil 11 and the second planar coil 12 constituting the coil component 10 and the performance (Q value). In detail, Figure 6 shows the simulation results of the Q value of the coil component 10 when the thickness of the first planar coil 11 is changed in the range of 0.15 mm to 0.50 mm when the thickness of the second planar coil 12 is 0.25 mm or 0.50 mm. The simulation conditions are the same as those described above, and the Q value is a value when the frequency of the supply current is 85 KHz. In Figure 6, the horizontal axis indicates the thickness of the first planar coil 11, and the vertical axis indicates the Q value. Furthermore, the symbol L1 corresponds to the result when the thickness of the second planar coil 12 is fixed to 0.25 mm, and the symbol L2 corresponds to the result when the thickness of the first planar coil 11 is fixed to 0.50 mm.
また、以下の表1は、第1平面コイル11の厚さと第2平面コイル12の厚さの組合せと、各組合せに対応するインダクタンス、抵抗、及びQ値のシミュレーション結果と、の関係を示している。 In addition, the following Table 1 shows the relationship between the combinations of the thicknesses of the first planar coil 11 and the second planar coil 12 and the simulation results of the inductance, resistance, and Q value corresponding to each combination.
図6及び表1におけるシミュレーション結果では、第2平面コイル12の厚さが0.25mm又は0.50mmである場合のいずれにおいても、第1平面コイル11の厚さが0.250mmであるときに、Q値は極大値をとる。そして、第1平面コイル11の厚さが0.15mm以上0.35mm以下の範囲においては、高いQ値が確保されている。 The simulation results in FIG. 6 and Table 1 show that the Q value reaches a maximum value when the thickness of first planar coil 11 is 0.250 mm, regardless of whether the thickness of second planar coil 12 is 0.25 mm or 0.50 mm. Furthermore, a high Q value is ensured when the thickness of first planar coil 11 is in the range of 0.15 mm to 0.35 mm.
以上のようなシミュレーションの結果は、第1平面コイル11の厚さを0.15mm以上0.35mm以下にすることによって、所定の周波数帯(85KHz)での使用におけるコイル部品10の性能が顕著に向上することを裏付けている。なお、上記シミュレーションに示す第1平面コイル11の厚さが0.25mmであるときに、Q値の極大値が生じる傾向は、供給する高周波電流の周波数が75KHz以上100KHz以下の範囲において同様に生じる。第1平面コイル11の厚さを0.15mm未満又は0.35mmよりも大きくすると、Q値が減少する傾向がある。したがって、第1平面コイル11の厚さは、0.15~0.35mmの中間近傍でもよく、第1平面コイル11の厚さは、0.20mm以上0.30mm以下でもよく、厚さは0.20mm以上0.275mm以下でもよいし、0.225mm以上0.275mm以下でもよい。 The above simulation results support that the performance of coil component 10 when used in a specified frequency band (85 KHz) is significantly improved by setting the thickness of first planar coil 11 to 0.15 mm or more and 0.35 mm or less. The tendency for the Q value to have a maximum value when first planar coil 11 has a thickness of 0.25 mm as shown in the above simulation also occurs when the frequency of the supplied high-frequency current is in the range of 75 KHz or more and 100 KHz or less. When the thickness of first planar coil 11 is less than 0.15 mm or greater than 0.35 mm, the Q value tends to decrease. Therefore, the thickness of first planar coil 11 may be in the vicinity of the middle between 0.15 and 0.35 mm, the thickness of first planar coil 11 may be 0.20 mm or more and 0.30 mm or less, the thickness may be 0.20 mm or more and 0.275 mm or less, or the thickness may be 0.225 mm or more and 0.275 mm or less.
<コイル部品の用途>
本実施の形態に係るコイル部品10は、上述したワイヤレス電力伝送システムSの送電装置1における送電コイルとして用いることができ、受電装置2における受電コイルとして用いることができる。
<Applications of coil components>
The coil component 10 according to the present embodiment can be used as a power transmitting coil in the power transmitting device 1 of the wireless power transmission system S described above, and can be used as a power receiving coil in the power receiving device 2 .
送電コイルとしてコイル部品10を用いる場合、第1接続端子51及び第2接続端子52が図1で示したような高周波電流供給部1A又は交流電源に接続される。高周波電流がコイル部品10に供給されると、電流を、第1接続端子51から第1平面コイル11及び第2平面コイル12に流した後、第2接続端子52から高周波電流供給部1A又は交流電源に流すことができる。また、電流を、第2接続端子52から第2平面コイル12及び第1平面コイル11に流した後、第1接続端子51から高周波電流供給部1A又は交流電源に流すことができる。これにより、平面コイルの中心軸線に沿う磁力線を含む磁界を発生させることができる。 When coil component 10 is used as a power transmission coil, first connection terminal 51 and second connection terminal 52 are connected to high frequency current supply unit 1A or AC power supply as shown in FIG. 1. When high frequency current is supplied to coil component 10, the current can be passed from first connection terminal 51 to first planar coil 11 and second planar coil 12, and then passed from second connection terminal 52 to high frequency current supply unit 1A or AC power supply. Also, the current can be passed from second connection terminal 52 to second planar coil 12 and first planar coil 11, and then passed from first connection terminal 51 to high frequency current supply unit 1A or AC power supply. This allows a magnetic field including magnetic field lines along the central axis of the planar coil to be generated.
一方で、受電コイルとしてコイル部品10を用いる場合、第1平面コイル11及び第2平面コイル12の内側を通過するように磁力線を含む磁界を受けることで、第1平面コイル11及び第2平面コイル12に高周波電流を発生させることができる。そして、この高周波電流を、第1接続端子51又は第2接続端子52から外部の装置に供給できる。 On the other hand, when coil component 10 is used as a receiving coil, a high-frequency current can be generated in first planar coil 11 and second planar coil 12 by receiving a magnetic field including magnetic field lines that pass through the inside of first planar coil 11 and second planar coil 12. This high-frequency current can then be supplied to an external device from first connection terminal 51 or second connection terminal 52.
また、コイル部品10は、トランス、アンテナなどでも用いることができる。例えばトランスにおける一次側コイルとしてコイル部品10が機能する場合には、第1接続端子51及び第2接続端子52が交流電源に接続される。そして、高周波電流を供給されることで、平面コイルの中央側から鉄心に磁束を供給できる。 The coil component 10 can also be used in a transformer, an antenna, and the like. For example, when the coil component 10 functions as a primary coil in a transformer, the first connection terminal 51 and the second connection terminal 52 are connected to an AC power source. Then, by supplying a high-frequency current, a magnetic flux can be supplied from the center of the planar coil to the iron core.
以上に説明した本実施の形態にかかるコイル部品10は、磁性を有する磁気シールド部材20と、磁気シールド部材20に隙間を空けて重ねられる第1平面コイル11と、磁気シールド部材20と第1平面コイル11との間に配置される第2平面コイル12と、磁性体壁部40と、を備える。そして、磁性体壁部40は、第1平面コイル11の径方向における隙間及び第2平面コイル12の径方向における隙間に対して第1平面コイル11と第2平面コイル12とが重なる方向に通される。また、磁性体壁部40の上記重なる方向における一方の端部である上端部41は、第1平面コイル11における第2平面コイル12と対面する面の反対の面を越えており、下端部42は第2平面コイル12における磁気シールド部材20と対面する面と面一になるか又は当該対面する面を越えている。 The coil component 10 according to the present embodiment described above includes a magnetic shield member 20 having magnetism, a first planar coil 11 overlapping the magnetic shield member 20 with a gap therebetween, a second planar coil 12 disposed between the magnetic shield member 20 and the first planar coil 11, and a magnetic wall portion 40. The magnetic wall portion 40 is passed through the radial gap of the first planar coil 11 and the radial gap of the second planar coil 12 in a direction in which the first planar coil 11 and the second planar coil 12 overlap. The upper end portion 41, which is one end of the magnetic wall portion 40 in the overlapping direction, extends beyond the surface of the first planar coil 11 opposite the surface facing the second planar coil 12, and the lower end portion 42 is flush with the surface of the second planar coil 12 facing the magnetic shield member 20 or extends beyond the surface.
このような構成では、磁性体によって性能を効果的に向上させることができる。すなわち、この構成では、磁性体としての磁性体壁部40を第1平面コイル11の径方向における隙間及び第2平面コイル12の径方向における隙間に対して通すように設けることにより、第1平面コイル11と第2平面コイル12との間に磁性体を設けなくても、インダクタンスやQ値等のコイル性能を向上させることができる。すなわち、磁性体の使用量を抑えつつ、効率的にコイル性能を向上させることができるので、磁性体によってコイル部品10の性能を効果的に向上させることができる。 In this configuration, the magnetic material can effectively improve performance. That is, in this configuration, by providing the magnetic material wall portion 40 as a magnetic material so that it passes through the radial gap of the first planar coil 11 and the radial gap of the second planar coil 12, it is possible to improve coil performance such as inductance and Q value without providing a magnetic material between the first planar coil 11 and the second planar coil 12. That is, since the coil performance can be improved efficiently while suppressing the amount of magnetic material used, the magnetic material can effectively improve the performance of the coil component 10.
また、第1平面コイル11と第2平面コイル12は、直列に接続され、第2平面コイル12は、アルミニウムを含み、第1平面コイル11の厚さは、0.15mm以上0.35mm以下である。 Furthermore, the first planar coil 11 and the second planar coil 12 are connected in series, the second planar coil 12 contains aluminum, and the thickness of the first planar coil 11 is 0.15 mm or more and 0.35 mm or less.
この構成によれば、大型化、重量増加、及びコストを抑制しつつ、所望の性能を確保しやすくなる。一般的に考えると、コイルの厚さが大きい程、コイルにおいて高いインダクタンスが得られる傾向が生じると推認される。しかしながら、磁性を有する部材上に平面コイルが直列接続の状態で重なる構成においては必ずしもそのような傾向が生じるわけではないことを本件発明者は鋭意研究により知見した。そして、本件発明者は、磁気シールド部材20上に第2平面コイル12と第1平面コイル11とがこの順で重ねられる構成において所定の周波数帯における交流電流また交流磁界を供給する場合には、第2平面コイル12の厚さとは無関係に、第1平面コイル11の厚さが0.15mm以上0.35mm以下の間になるときに、Q値が極めて高くなる現象が生じることについて知見した。この知見により、例えば厚さが0.5mmの第1平面コイル11を使用した場合よりも、厚さが0.25mmの第1平面コイル11を使用したほうがコイル部品10の性能を向上できることが判明した。 This configuration makes it easier to ensure the desired performance while suppressing the increase in size, weight, and cost. Generally speaking, it is assumed that the thicker the coil, the higher the inductance of the coil tends to be. However, the present inventor has found through intensive research that such a tendency does not necessarily occur in a configuration in which a planar coil is stacked in series on a magnetic member. The present inventor has also found that when an AC current or AC magnetic field in a predetermined frequency band is supplied in a configuration in which the second planar coil 12 and the first planar coil 11 are stacked in this order on the magnetic shield member 20, the Q value becomes extremely high when the thickness of the first planar coil 11 is between 0.15 mm and 0.35 mm, regardless of the thickness of the second planar coil 12. Based on this finding, it has been found that the performance of the coil component 10 can be improved by using a first planar coil 11 with a thickness of 0.25 mm rather than a first planar coil 11 with a thickness of 0.5 mm.
すなわち、このような知見に基づくコイル部品10では、第1平面コイル11の厚さを0.15mm以上0.35mm以下に設定することにより、第1平面コイル11の薄型化が可能となる。そして、所定の周波数帯での使用においてコイル部品10の性能を可及的に向上できる。これにより、コイル部品10の全体のサイズの大型化及び重量増加を抑制しつつ、コイル部品10の性能を向上できる。磁気シールド部材20及び保持体30上に第2平面コイル12と第1平面コイル11とがこの順で重ねられる構成において所定の周波数帯における交流電流また交流磁界を供給した場合に、第2平面コイル12の厚さとは無関係に、第1平面コイル11の厚さが0.15mm以上0.35mm以下の間においてQ値が極めて高くなるという現象は、技術常識から予測し難い現象である。このような現象に基づき創案された上記コイル部品は、コイル部品の性能向上に大きく貢献する顕著な効果を奏するものであると確信する。さらには、第2平面コイル12の材料として、アルミニウムを含む材料が用いられる。これにより、より効果的に重量増加を抑制し、且つコストを抑えつつ、合理的に高いコイル性能が確保され得る。したがって、本実施の形態によれば、大型化、重量増加、及びコストを抑制しつつ、所望の性能を確保しやすくなる。 That is, in the coil component 10 based on such knowledge, the thickness of the first planar coil 11 is set to 0.15 mm or more and 0.35 mm or less, so that the first planar coil 11 can be made thin. The performance of the coil component 10 can be improved as much as possible when used in a specified frequency band. This makes it possible to improve the performance of the coil component 10 while suppressing the increase in the overall size and weight of the coil component 10. When an AC current or AC magnetic field in a specified frequency band is supplied to a configuration in which the second planar coil 12 and the first planar coil 11 are stacked in this order on the magnetic shield member 20 and the holder 30, the Q value becomes extremely high when the thickness of the first planar coil 11 is between 0.15 mm and 0.35 mm or less, regardless of the thickness of the second planar coil 12. This phenomenon is difficult to predict from technical common sense. We are convinced that the above coil component invented based on such a phenomenon will have a remarkable effect that greatly contributes to improving the performance of the coil component. Furthermore, a material containing aluminum is used as the material of the second planar coil 12. This makes it possible to more effectively suppress weight increase and costs while ensuring reasonably high coil performance. Therefore, according to this embodiment, it becomes easier to ensure the desired performance while suppressing size, weight increase, and costs.
詳しくは、本件発明者は、第1平面コイル11及び第2平面コイル12に75KHz以上100KHz以下であって、特に79KHz以上90KHz以下の交流電流を供給するか、又は、75KHz以上100KHz以下であって、特に79KHz以上90KHz以下の交流磁界を供給する場合に、第2平面コイル12の厚さとは無関係に、第1平面コイル11の厚さが0.15mm以上0.35mm以下の間になるときにQ値が極めて高くなることを見出した。すなわち、第1平面コイル11の厚さを0.15mm以上0.35mm以下に設定する構成は、所定の周波数帯における交流電流また交流磁界として、75KHz以上100KHz以下、特に79KHz以上90KHz以下の交流電流を供給されるか、又は、75KHz以上100KHz以下、特に79KHz以上90KHz以下の交流磁界を供給される場合に、顕著に性能を向上させる。 In more detail, the inventors have found that when an AC current of 75 KHz to 100 KHz, particularly 79 KHz to 90 KHz, or an AC magnetic field of 75 KHz to 100 KHz, particularly 79 KHz to 90 KHz, is supplied to the first planar coil 11 and the second planar coil 12, the Q value becomes extremely high when the thickness of the first planar coil 11 is between 0.15 mm to 0.35 mm, regardless of the thickness of the second planar coil 12. That is, a configuration in which the thickness of the first planar coil 11 is set to 0.15 mm to 0.35 mm significantly improves performance when an AC current of 75 KHz to 100 KHz, particularly 79 KHz to 90 KHz, or an AC magnetic field of 75 KHz to 100 KHz, particularly 79 KHz to 90 KHz, is supplied as an AC current or an AC magnetic field in a predetermined frequency band.
<<第2の実施の形態>>
以下、第2の実施の形態に係るコイル部品10aについて説明する。図7は、第2の実施の形態に係るコイル部品10aの断面図である。本実施の形態における第1の実施の形態と同様の構成部分には同一の符号を付して、説明を省略する。
<<Second embodiment>>
A coil component 10a according to the second embodiment will be described below. Fig. 7 is a cross-sectional view of the coil component 10a according to the second embodiment. Components in this embodiment that are the same as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
本実施の形態では、保持体30におけるスリット36が、第1平面コイル11から磁気シールド部材20に向かう方向にへこんでいる。すなわち、スリット36は保持体30を貫通していない。これにより、スリット36に挿入された磁性体壁部40の下端部42は、磁気シールド部材20に接していない。そして、磁性体壁部40における下端部42は、第2平面コイル12と磁気シールド部材20との間の位置に位置づけられている。そして、第2層間部32は、磁性体壁部40の下端部42と磁気シールド部材20との隙間を埋める壁部支持部分32Aを含んでいる。 In this embodiment, the slit 36 in the holder 30 is recessed in the direction from the first planar coil 11 toward the magnetic shield member 20. That is, the slit 36 does not penetrate the holder 30. As a result, the lower end 42 of the magnetic wall portion 40 inserted into the slit 36 does not contact the magnetic shield member 20. The lower end 42 of the magnetic wall portion 40 is positioned between the second planar coil 12 and the magnetic shield member 20. The second interlayer portion 32 includes a wall support portion 32A that fills the gap between the lower end 42 of the magnetic wall portion 40 and the magnetic shield member 20.
第2の実施の形態に係るコイル部品10aによれば、第2層間部32がシート状になるため、保持体30の強度を高めることができる。 In the coil component 10a according to the second embodiment, the second interlayer portion 32 is in a sheet shape, which increases the strength of the holder 30.
<<第3の実施の形態>>
以下、第3の実施の形態に係るコイル部品10bについて説明する。図8は、第3の実施の形態に係るコイル部品10bの断面図である。本実施の形態における第1及び第2の実施の形態と同様の構成部分には同一の符号を付して、説明を省略する。
<<Third embodiment>>
Hereinafter, a coil component 10b according to the third embodiment will be described. Fig. 8 is a cross-sectional view of the coil component 10b according to the third embodiment. Components in this embodiment that are the same as those in the first and second embodiments are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
本実施の形態では、保持体30におけるスリット36が、第1平面コイル11から磁気シールド部材20に向かう方向にへこんでいる。すなわち、スリット36は保持体30を貫通していない。これにより、スリット36に挿入された磁性体壁部40の下端部42は、磁気シールド部材20に接していない。そして、磁性体壁部40における下端部42は、第2平面コイル12の磁気シールド部材20と対面する面と面一になっている。そして、第2層間部32は、磁性体壁部40の下端部42と磁気シールド部材20との隙間を埋める壁部支持部分32Aを含んでいる。第3の実施の形態に係るコイル部品10bによれば、第2の実施の形態と同様の効果が得られる。 In this embodiment, the slits 36 in the holder 30 are recessed in a direction from the first planar coil 11 toward the magnetic shield member 20. That is, the slits 36 do not penetrate the holder 30. As a result, the lower end 42 of the magnetic wall portion 40 inserted into the slits 36 does not contact the magnetic shield member 20. The lower end 42 of the magnetic wall portion 40 is flush with the surface of the second planar coil 12 that faces the magnetic shield member 20. The second interlayer portion 32 includes a wall support portion 32A that fills the gap between the lower end 42 of the magnetic wall portion 40 and the magnetic shield member 20. The coil component 10b according to the third embodiment provides the same effect as the second embodiment.
ここで、以下の表2は、第2の実施の形態に係るコイル部品10a及び第3の実施の形態に係るコイル部品10bについてのシミュレーション結果を示している。表2には、第1の実施の形態に係るコイル部品10についての上述のシミュレーション結果及び参考例1のシミュレーション結果も示される。さらに、表2には、磁性体壁部40に相当する部分の下端部が第1平面コイル11の第2平面コイル12と対面する面と面一になる構成を有するコイル部品(参考例2)のシミュレーション結果も示されている。 Here, the following Table 2 shows the simulation results for coil component 10a according to the second embodiment and coil component 10b according to the third embodiment. Table 2 also shows the above-mentioned simulation results for coil component 10 according to the first embodiment and the simulation results for Reference Example 1. Furthermore, Table 2 also shows the simulation results for a coil component (Reference Example 2) having a configuration in which the lower end of the portion corresponding to magnetic wall portion 40 is flush with the surface of first planar coil 11 facing second planar coil 12.
表2のシミュレーション結果では、第2の実施の形態に係るコイル部品10a及び第3の実施の形態に係るコイル部品10bのインダクタンス及びQ値が、参考例1及び参考例2よりも高い。この結果からも、第2の実施の形態に係るコイル部品10a及び第3の実施の形態に係るコイル部品10bの有効性が確認される。 In the simulation results in Table 2, the inductance and Q value of the coil component 10a according to the second embodiment and the coil component 10b according to the third embodiment are higher than those of Reference Example 1 and Reference Example 2. This result also confirms the effectiveness of the coil component 10a according to the second embodiment and the coil component 10b according to the third embodiment.
<<第4の実施の形態>>
以下、第4の実施の形態に係るコイル部品10cについて説明する。図9は、第4の実施の形態に係るコイル部品10cの断面図である。本実施の形態における第1乃至第3の実施の形態と同様の構成部分には同一の符号を付して、説明を省略する。
<<Fourth embodiment>>
A coil component 10c according to the fourth embodiment will be described below. Fig. 9 is a cross-sectional view of the coil component 10c according to the fourth embodiment. Components in this embodiment that are the same as those in the first to third embodiments are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
本実施の形態では、保持体30におけるスリット36が、第1平面コイル11から磁気シールド部材20に向かう方向に保持体30を貫通している。そして、スリット36に挿入された磁性体壁部40の下端部は、磁気シールド部材20に接しる。一方で、第1平面コイル11と第2平面コイル12との間には何も部材が無く、空気層が形成される。同様に、第2平面コイル12と磁気シールド部材20との間にも何も部材が無く、空気層が形成される。 In this embodiment, slits 36 in the holder 30 penetrate the holder 30 in the direction from the first planar coil 11 toward the magnetic shield member 20. The lower end of the magnetic wall portion 40 inserted into the slits 36 contacts the magnetic shield member 20. Meanwhile, there is no member between the first planar coil 11 and the second planar coil 12, and an air layer is formed. Similarly, there is no member between the second planar coil 12 and the magnetic shield member 20, and an air layer is formed.
第4の実施の形態に係るコイル部品10cは、第1平面コイル11と第2平面コイル12との間での絶縁破壊又は短絡の抑制の観点で有利になる。なお、空気層は、1平面コイル11と第2平面コイル12との間のみ又は第2平面コイル12と磁気シールド部材20との間のみに形成されてもよい。 The coil component 10c according to the fourth embodiment is advantageous in terms of suppressing dielectric breakdown or short circuit between the first planar coil 11 and the second planar coil 12. Note that the air layer may be formed only between the first planar coil 11 and the second planar coil 12 or only between the second planar coil 12 and the magnetic shield member 20.
<<第5の実施の形態>>
以下、第4の実施の形態に係るコイル部品10dについて説明する。図10は、第5の実施の形態に係るコイル部品10dの断面図である。本実施の形態における第1乃至第4の実施の形態と同様の構成部分には同一の符号を付して、説明を省略する。
<<Fifth embodiment>>
A coil component 10d according to a fourth embodiment will be described below. Fig. 10 is a cross-sectional view of a coil component 10d according to a fifth embodiment. Components in this embodiment that are the same as those in the first to fourth embodiments are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
コイル部品10dは、第1平面コイル11と第2平面コイル12との間に配置される偶数個の他の平面コイル201,202をさらに備える。本実施の形態では、偶数個の他の平面コイル201,202が、第3平面コイル201と、第4平面コイル202とで構成される。ただし、偶数個の他の平面コイルは、4個、6個などの平面コイルで構成されてもよい。 Coil component 10d further includes an even number of other planar coils 201, 202 arranged between first planar coil 11 and second planar coil 12. In this embodiment, the even number of other planar coils 201, 202 are composed of third planar coil 201 and fourth planar coil 202. However, the even number of other planar coils may be composed of four, six, etc. planar coils.
そして、第1平面コイル11、他の平面コイル201,202、及び第2平面コイル12は直列に接続される。そして、他の平面コイル201,202における第2平面コイル12に接続される第3平面コイル201及びこれと異なる第4平面コイル202のうちの少なくとも第4平面コイル202の厚さは、0.15mm以上0.35mm以下である。本実施の形態では、第3平面コイル201の厚さも、0.15mm以上0.35mm以下である。さらに、第1平面コイル11の厚さと、第3平面コイル201の厚さと、第4平面コイル202の厚さとが同じである。なお、第2平面コイル12のサイズは上述の実施形態と同様の範囲であり、例えば厚さは、例えば0.5mm以上1.0mm以下でもよい。また、第3平面コイル201の厚さを、0.15mm以上0.35mm以下から外れる値にする場合には、第3平面コイル201の厚さは、1.0mm以下でもよく、第2平面コイル12の厚さと同じでもよい。 Then, the first planar coil 11, the other planar coils 201 and 202, and the second planar coil 12 are connected in series. The thickness of at least the fourth planar coil 202 among the third planar coil 201 and the fourth planar coil 202 different from the third planar coil 201 connected to the second planar coil 12 in the other planar coils 201 and 202 is 0.15 mm or more and 0.35 mm or less. In this embodiment, the thickness of the third planar coil 201 is also 0.15 mm or more and 0.35 mm or less. Furthermore, the thickness of the first planar coil 11, the thickness of the third planar coil 201, and the thickness of the fourth planar coil 202 are the same. Note that the size of the second planar coil 12 is in the same range as in the above-mentioned embodiment, and the thickness may be, for example, 0.5 mm or more and 1.0 mm or less. Furthermore, if the thickness of third planar coil 201 is set to a value outside the range of 0.15 mm to 0.35 mm, the thickness of third planar coil 201 may be 1.0 mm or less, or may be the same as the thickness of second planar coil 12.
本実施の形態に係るコイル部品10dによっても、大型化及び重量増加を抑制しつつ、性能を向上できる。より詳しくは、第1平面コイル11、他の平面コイル201,202及び第2平面コイル12に75KHz以上100KHz以下であって、特に79KHz以上90KHz以下の交流電流を供給するか、又は、75KHz以上100KHz以下であって、特に79KHz以上90KHz以下の交流磁界を供給する場合において、コイル部品10dの性能を顕著に向上させることができる。 The coil component 10d according to this embodiment can also improve performance while suppressing increases in size and weight. More specifically, when an AC current of 75 KHz to 100 KHz, particularly 79 KHz to 90 KHz, or an AC magnetic field of 75 KHz to 100 KHz, particularly 79 KHz to 90 KHz, is supplied to the first planar coil 11, the other planar coils 201 and 202, and the second planar coil 12, the performance of the coil component 10d can be significantly improved.
また、コイル部品10dでは、磁性体壁部40が、第1平面コイル11における径方向の隙間、他の平面コイル201,202それぞれにおける径方向の隙間、及び第2平面コイル12における径方向における隙間に通されている。そして、本実施の形態における磁性体壁部40の上端部41も、第1平面コイル11における第2平面コイル12と対面する面の反対の面を軸方向に越えている。また、下端部42も、第2平面コイル12における磁気シールド部材20と対面する面と面一になるか又は当該対面する面を越える。 In coil component 10d, magnetic wall portion 40 passes through the radial gaps in first planar coil 11, the radial gaps in each of the other planar coils 201 and 202, and the radial gaps in second planar coil 12. In this embodiment, upper end portion 41 of magnetic wall portion 40 also extends axially beyond the surface of first planar coil 11 opposite the surface facing second planar coil 12. Lower end portion 42 also becomes flush with the surface of second planar coil 12 facing magnetic shield member 20 or extends beyond that surface.
以上、本開示の実施の形態を説明したが、上述の実施の形態には種々の変更を加えてもよい。このような変形例も、本開示の技術的範囲に含まれ得る。 Although the embodiment of the present disclosure has been described above, various modifications may be made to the above-described embodiment. Such modifications may also be included within the technical scope of the present disclosure.
S…電力伝送システム
1…送電装置
1A…高周波電流供給部
2…受電装置
2A…変換部
10, 10a,10b,10c,10d…コイル部品
11…第1平面コイル
12…第2平面コイル
12n…ターン部
12E…導電体
14…接続配線部
20…磁気シールド部材
30…保持体
31…第1層間部
32…第2層間部
32A…壁部支持部分
33…外周枠部
34…内周コア部
36…スリット
40…磁性体壁部
41…上端部
41A…突出部分
42…下端部
51…第1接続端子
52…第2接続端子
201…第3平面コイル
202…第4平面コイル
C1…第1中心軸線
C2…第2中心軸線
S...power transmission system 1...power transmission device 1A...high frequency current supply section 2...power receiving device 2A...conversion section 10, 10a, 10b, 10c, 10d...coil component 11...first planar coil 12...second planar coil 12n...turn section 12E...conductor 14...connection wiring section 20...magnetic shielding member 30...holding body 31...first interlayer section 32...second interlayer section 32A...wall support section 33...outer peripheral frame section 34...inner peripheral core section 36...slit 40...magnetic wall section 41...upper end section 41A...protruding section 42...lower end section 51...first connection terminal 52...second connection terminal 201...third planar coil 202...fourth planar coil C1...first central axis C2...second central axis
Claims (23)
前記磁気シールド部材に隙間を空けて重ねられる第1平面コイルと、
前記磁気シールド部材と前記第1平面コイルとの間に配置される第2平面コイルと、
前記第1平面コイルの径方向における隙間及び前記第2平面コイルの径方向における隙間に対して前記第1平面コイルと前記第2平面コイルとが重なる方向に通され、前記重なる方向における一方の端部が前記第1平面コイルにおける前記第2平面コイルと対面する面の反対の面を越えており、前記重なる方向における他方の端部が前記第2平面コイルにおける前記磁気シールド部材と対面する面と面一になるか又は当該対面する面を越える、磁性を有する磁性体壁部と、を備える、コイル部品。 a magnetic shield member having magnetic properties;
a first planar coil overlapping the magnetic shield member with a gap therebetween;
a second planar coil disposed between the magnetic shield member and the first planar coil;
a magnetic wall portion having magnetism, the first planar coil and the second planar coil being passed through radial gaps in the first planar coil and radial gaps in the second planar coil in a direction in which the first planar coil and the second planar coil overlap, one end of the first planar coil in the overlapping direction extending beyond a surface of the first planar coil opposite a surface that faces the second planar coil, and the other end of the second planar coil in the overlapping direction being flush with a surface of the second planar coil that faces the magnetic shield member or extending beyond the facing surface.
前記磁性体壁部は、前記第1平面コイルの径方向における隙間及び前記第2平面コイルの径方向における隙間と、前記スリットとに通されている、請求項2に記載のコイル部品。 the holder has a slit penetrating or recessed in a direction from the first planar coil toward the magnetic shield member,
The coil component according to claim 2 , wherein the magnetic wall portion passes through a radial gap of the first planar coil, a radial gap of the second planar coil, and the slit.
前記磁性体壁部は、前記第1平面コイルの渦巻形状となる前記径方向における隙間及び前記第2平面コイルの渦巻形状となる前記径方向における隙間に通される、請求項1に記載のコイル部品。 The magnetic wall portion has a spiral shape,
The coil component according to claim 1 , wherein the magnetic wall portion is passed through a gap in the radial direction that defines the spiral shape of the first planar coil and a gap in the radial direction that defines the spiral shape of the second planar coil.
前記第2平面コイルは、アルミニウムを含み、
前記第1平面コイルの厚さは、0.15mm以上0.35mm以下である、請求項1乃至6のいずれかに記載のコイル部品。 the first planar coil and the second planar coil are connected in series;
the second planar coil comprises aluminum;
The coil component according to claim 1 , wherein the first planar coil has a thickness of 0.15 mm or more and 0.35 mm or less.
前記第1平面コイル、前記他の平面コイル、及び前記第2平面コイルは直列に接続され、
前記他の平面コイルにおける前記第2平面コイルに接続される平面コイル及び当該平面コイルと異なる平面コイルのうちの少なくとも前記異なる平面コイルの厚さは、0.15mm以上0.35mm以下である、請求項1に記載のコイル部品。 an even number of other planar coils disposed between the first planar coil and the second planar coil;
the first planar coil, the other planar coil, and the second planar coil are connected in series;
2 . The coil component according to claim 1 , wherein a thickness of at least the different planar coil among the planar coil connected to the second planar coil in the other planar coil and the planar coil different from the second planar coil is 0.15 mm or more and 0.35 mm or less.
前記送電装置及び前記受電装置のうちの少なくともいずれかが、請求項1に記載のコイル部品を備える、電力伝送システム。 The power transmission device and the power receiving device are provided.
A power transfer system, wherein at least one of the power transmitting device and the power receiving device comprises the coil component according to claim 1 .
前記送電装置で生じる磁界を受電装置で受信する工程と、を備える電力伝送方法。 A step of supplying an AC current of 79 KHz or more and 90 KHz or less to the coil component in a power transmission device including the coil component according to claim 1;
and receiving the magnetic field generated by the power transmitting device with a power receiving device.
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