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JP2018029452A - Wearable device and non-contact power transmission/reception device - Google Patents

Wearable device and non-contact power transmission/reception device Download PDF

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JP2018029452A
JP2018029452A JP2016161085A JP2016161085A JP2018029452A JP 2018029452 A JP2018029452 A JP 2018029452A JP 2016161085 A JP2016161085 A JP 2016161085A JP 2016161085 A JP2016161085 A JP 2016161085A JP 2018029452 A JP2018029452 A JP 2018029452A
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JP
Japan
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housing
power transmission
wearable device
conductor
peripheral surface
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Application number
JP2016161085A
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Japanese (ja)
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久村 達雄
Tatsuo Hisamura
達雄 久村
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Dexerials Corp
Original Assignee
Dexerials Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】送電機器からウェアラブル機器への磁束の侵入による悪影響を低減し、小型化に適したウェアラブル機器、およびこれを含む非接触送受電装置を提供すること。【解決手段】ウェアラブル機器30は、突起部52および1次アンテナ部56を有する送電機器50から非接触で電力を受けることが可能な機器である。前記ウェアラブル機器30は、筺体31と、2次アンテナ部36と、導電体35とを具備する。前記筐体31は、貫通する空芯部32を有し、前記送電機器50の突起部52が空芯部32に挿入可能に構成されている。前記2次アンテナ部36は、前記筐体31の空芯部32と同軸で前記筐体31内に収容されている。前記導電体35は、前記筐体31に設けられている。【選択図】図2An object of the present invention is to provide a wearable device suitable for miniaturization and a non-contact power transmission / reception device including the wearable device, which reduces adverse effects caused by magnetic flux intrusion from the power transmission device to the wearable device. A wearable device 30 is a device capable of receiving electric power in a non-contact manner from a power transmission device 50 having a protrusion 52 and a primary antenna portion 56. The wearable device 30 includes a housing 31, a secondary antenna unit 36, and a conductor 35. The casing 31 has an air core portion 32 that penetrates, and a protruding portion 52 of the power transmission device 50 is configured to be insertable into the air core portion 32. The secondary antenna portion 36 is accommodated in the housing 31 coaxially with the air core portion 32 of the housing 31. The conductor 35 is provided in the casing 31. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、ウェアラブル機器、およびこのウェアラブル機器を含む非接触送受電装置の技術に関する。   The present invention relates to a wearable device and a technology of a contactless power transmission / reception device including the wearable device.

特許文献1に記載された非接触型電力伝送装置は、空芯部を有する1次コイルおよび1次側軟磁性体を内蔵する1次側筐体と、空芯部を有する2次コイルおよび2次側軟磁性体を内蔵する2次側筐体とを備える。1次コイルおよび2次コイルは平面型コイルである。1次側軟磁性体は、1次コイルの空芯部を貫通する突起部を有し、1次側筐体はそれに対応する凸部を有する。2次側筐体は凹部を有し、1次側筐体の凸部が嵌められるように、それら筐体が一体化された状態で、1次側から2次側へ電力が伝送される(例えば、特許文献1の請求項1、明細書段落[0018]、図1参照)。   The non-contact power transmission device described in Patent Document 1 includes a primary coil having an air core part and a primary side housing incorporating a primary side soft magnetic material, a secondary coil having an air core part, and 2. And a secondary casing containing the secondary soft magnetic body. The primary coil and the secondary coil are planar coils. The primary-side soft magnetic body has a protruding portion that penetrates the air core portion of the primary coil, and the primary-side housing has a corresponding convex portion. The secondary housing has a recess, and power is transmitted from the primary side to the secondary side in a state where the housings are integrated so that the convex portion of the primary housing is fitted ( For example, refer to claim 1 of patent document 1, paragraph [0018] of the specification, FIG. 1).

特開2010-123729号公報JP 2010-123729 A

近年、非接触電力伝送方式を採用するウェアラブル機器が増加している。例えば、ウェアラブル機器として、ブレスレットや指輪形状の機器がある。スマートフォン等に使われる平面上に巻回されたプレナコイルを使った非接触電力伝送用のアンテナ装置を、このようなウエアラブル機器に適用しようとしても、平面部が少ないことや軽量化の期待などの理由から様々な工夫が要求される。特に、2次側の機器は、受電の際に生じる送電機器からの磁束の侵入により、電気的に悪影響を受けるおそれがある。   In recent years, wearable devices that employ a non-contact power transmission method are increasing. For example, there are bracelet and ring-shaped devices as wearable devices. Even if an antenna device for non-contact power transmission using a planar coil wound on a flat surface used for smartphones, etc. is applied to such wearable devices, there are few reasons for flat surfaces and the expectation of weight reduction Therefore, various ideas are required. In particular, the secondary device may be electrically adversely affected by the intrusion of magnetic flux from the power transmission device that occurs during power reception.

本発明の目的は、送電機器からウェアラブル機器への磁束の侵入による悪影響を低減し、小型化に適したウェアラブル機器、およびこれを含む非接触送受電装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a wearable device suitable for downsizing and a non-contact power transmission / reception device including the same, which reduces adverse effects due to magnetic flux intrusion from the power transmission device to the wearable device.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るウェアラブル機器は、突起部および1次アンテナ部を有する送電機器から非接触で電力を受けることが可能な機器である。前記ウェアラブル機器は、筺体と、2次アンテナ部と、導電体とを具備する。
前記筐体は、貫通する空芯部を有し、前記送電機器の前記突起部が前記空芯部に挿入可能に構成されている。
前記2次アンテナ部は、前記筐体の空芯部と同軸で前記筐体内に収容されている。
前記導電体は、前記筐体に設けられている。
In order to achieve the above object, a wearable device according to an embodiment of the present invention is a device that can receive power in a non-contact manner from a power transmission device having a protrusion and a primary antenna unit. The wearable device includes a housing, a secondary antenna unit, and a conductor.
The casing has an air core portion that penetrates, and the protrusion of the power transmission device is configured to be insertable into the air core portion.
The secondary antenna part is accommodated in the casing coaxially with the air core part of the casing.
The conductor is provided in the housing.

2次アンテナ部が、筺体を貫通する空芯部と同心で筐体内に収容されている。したがって、空芯部を備える小型化に適したウェアラブル機器を実現することができる。また、筺体に導電体が設けられる。このため、筐体内への磁束の侵入を抑制でき、筺体内の2次アンテナ部以外の要素へ悪影響が及ぶことを抑制できる。また、導電体が設けられることにより、筺体の意匠性および機械的強度を高めることができる。   The secondary antenna part is accommodated in the housing concentrically with the air core part that penetrates the housing. Therefore, a wearable device suitable for miniaturization provided with an air core part can be realized. In addition, a conductor is provided in the housing. For this reason, the penetration | invasion of the magnetic flux into a housing | casing can be suppressed and it can suppress that a bad influence is exerted on elements other than the secondary antenna part in a housing. Moreover, the designability and mechanical strength of a housing can be improved by providing a conductor.

前記送電機器の前記1次アンテナ部が、第1磁性板と、前記突起部の突起する方向へ前記第1磁性板から突出するように設けられた磁性体と、前記第1磁性板に搭載され、前記磁性体の周囲に設けられた1次コイルとを有していてもよい。その場合、前記2次アンテナ部は、前記突起部が前記筐体の空芯部に挿入された状態で、軸方向で前記第1磁性板に対向する、空芯部を有する第2磁性板と、前記第2磁性板に搭載され2次コイルとを有していてもよい。
磁性体、第1磁性板および第2磁性板が設けられることにより、結合係数を高めることができる。
The primary antenna portion of the power transmission device is mounted on the first magnetic plate, a magnetic body provided so as to protrude from the first magnetic plate in a direction in which the protruding portion protrudes, and the first magnetic plate. And a primary coil provided around the magnetic body. In this case, the secondary antenna unit includes a second magnetic plate having an air core portion that faces the first magnetic plate in the axial direction in a state where the protrusion is inserted into the air core portion of the housing. And a secondary coil mounted on the second magnetic plate.
By providing the magnetic body, the first magnetic plate, and the second magnetic plate, the coupling coefficient can be increased.

前記筐体は内周面を有し、前記導電体は、少なくとも前記内周面の一部に設けられていてもよい。
これにより、例えば送電機器が突起部内に磁性体を有する場合、磁性体から漏れる磁束の筐体内への侵入を抑制し、筺体内の2次アンテナ部以外の要素への悪影響を回避できる。
The housing may have an inner peripheral surface, and the conductor may be provided on at least a part of the inner peripheral surface.
Thereby, for example, when the power transmission device has a magnetic body in the protrusion, it is possible to suppress the intrusion of the magnetic flux leaking from the magnetic body into the housing, and to avoid adverse effects on elements other than the secondary antenna section in the housing.

前記筐体は外周面をさらに有し、前記導電体は、外周面の少なくとも一部にさらに設けられていてもよい。
これにより、筐体内の磁束をさらに低減し、ウェアラブル機器の外周面の意匠性も高めることができる。
The housing may further include an outer peripheral surface, and the conductor may be further provided on at least a part of the outer peripheral surface.
Thereby, the magnetic flux in a housing | casing can be reduced further and the designability of the outer peripheral surface of a wearable apparatus can also be improved.

前記導電体は、前記内周面の少なくとも一部に設けられた第1導電体と、前記外周面の少なくとも一部に設けられた第2導電体とを有していてもよい。   The conductor may include a first conductor provided on at least a part of the inner peripheral surface and a second conductor provided on at least a part of the outer peripheral surface.

前記筐体は、第1端面と、第2端面とを有していてもよい。前記第1端面は、前記内周面と前記外周面との間に設けられている。前記第2端面は、前記内周面と前記外周面との間であって前記第1の端面の反対側に設けられ、前記第1端面より前記2次アンテナ部に近い側に設けられている。
前記導電体は、前記内周面から前記第1端面を介して前記外周面まで連続的に設けられていてもよい。
The housing may have a first end surface and a second end surface. The first end surface is provided between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface. The second end surface is provided between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface, on the opposite side of the first end surface, and on the side closer to the secondary antenna unit than the first end surface. .
The conductor may be provided continuously from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface via the first end surface.

前記導電体は、前記2次アンテナ部に近い側の端部である導電体端部を有していてもよい。
前記ウェアラブル機器は、前記筐体内において、前記導電体端部の位置よりも、軸方向で前記2次アンテナ部から遠い位置に配置されたバッテリーをさらに具備してもよい。
これにより、磁束の侵入によるバッテリーの発熱を抑制できる。
The conductor may have a conductor end portion that is an end portion on a side close to the secondary antenna portion.
The wearable device may further include a battery disposed in a position farther from the secondary antenna portion in the axial direction than the position of the conductor end portion in the casing.
Thereby, the heat_generation | fever of a battery by the penetration | invasion of magnetic flux can be suppressed.

前記導電体は非磁性体、磁性体のいずれであってもよい。   The conductor may be a non-magnetic material or a magnetic material.

本発明の一形態に係る非接触送受電装置は、上述の送電機器と、上述のウェアラブル機器とを具備する。   A non-contact power transmission and reception device according to one aspect of the present invention includes the above-described power transmission device and the above-described wearable device.

以上、本発明によれば、送電機器からウェアラブル機器への磁束の侵入による悪影響を低減し、小型化に適したウェアラブル機器を実現することができる。   As mentioned above, according to this invention, the bad influence by the penetration | invasion of the magnetic flux from a power transmission apparatus to a wearable apparatus can be reduced, and the wearable apparatus suitable for size reduction can be implement | achieved.

図1Aは、後述する本発明の実施形態に係る非接触電力送受電装置の技術を理解するための、参考例に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図1Bは、図1AにおけるA−A'線断面図である。FIG. 1A is a perspective view showing an antenna apparatus according to a reference example for understanding the technology of a non-contact power transmission / reception apparatus according to an embodiment of the present invention to be described later. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 1A. 本発明の実施形態1に係る非接触電力送受電装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the non-contact electric power transmission / reception apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図3は、図2に示した送受電装置の側面図であり、送電機器にウェアラブル機器が搭載された状態を示す。FIG. 3 is a side view of the power transmission / reception apparatus shown in FIG. 2 and shows a state where a wearable device is mounted on the power transmission device. 図4は、図3に示す送受電装置の断面図であり、中心の軸から右半分を示す。FIG. 4 is a cross-sectional view of the power transmission and reception device shown in FIG. 3 and shows the right half from the central axis. 図5は、実施形態2に係るウェアラブル機器を示す側面図である。FIG. 5 is a side view showing the wearable device according to the second embodiment. 図6は、図5に示すウェアラブル機器の軸方向(z方向)を含む面の断面図である。6 is a cross-sectional view of a surface including the axial direction (z direction) of the wearable device shown in FIG. 図7A〜Dは、各送受電装置における磁気的な結合状態のシミュレーションによる解析結果を示す。7A to 7D show analysis results by simulation of the magnetic coupling state in each power transmitting and receiving device. 図8は、比較例1、2、実施形態1、2についての結合係数を示す表である。FIG. 8 is a table showing coupling coefficients for Comparative Examples 1 and 2 and Embodiments 1 and 2. 図9は、本発明の他の実施形態(比較例3)に係る送受電装置を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing a power transmission / reception device according to another embodiment (Comparative Example 3) of the present invention. 図10は、図9に示す送受電装置の側面図である。FIG. 10 is a side view of the power transmission / reception device shown in FIG. 9. 図11は、図9に示す送受電装置の平面図である。11 is a plan view of the power transmission / reception device shown in FIG. 図12は、図9に示す送受電装置において、対向する1次アンテナ部および2次アンテナ部の一部を示す。FIG. 12 shows a part of the opposing primary antenna unit and secondary antenna unit in the power transmitting and receiving apparatus shown in FIG. 図13は、図9に示すウェアラブル機器が送電機器に搭載された状態の送受電装置の一部(軸から右半分)を示す断面図である。13 is a cross-sectional view showing a part (right half from the axis) of the power transmission / reception device in a state where the wearable device shown in FIG. 9 is mounted on the power transmission device. 図14は、さらに別の実施形態(比較例4)に係る送受電装置を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a power transmission / reception device according to still another embodiment (Comparative Example 4). 図15は、比較例3、4について、シミュレーションによる、結合係数を含む解析結果を示す表である。FIG. 15 is a table showing the analysis results including the coupling coefficient by simulation for Comparative Examples 3 and 4.

1.参考例   1. Reference example

図1Aは、後述する本発明の実施形態に係る非接触電力送受電装置の技術を理解するための、参考例に係るアンテナ装置を示す斜視図である。このアンテナ装置1では、上でも述べたように、アンテナのコイル10の形状が、図1に示すように、例えばスマートフォン等の電子機器に搭載されるバッテリーと同等の大きさのほぼ長方形に設計されている。これにより、インダクタンスを上げることができる。   FIG. 1A is a perspective view showing an antenna apparatus according to a reference example for understanding the technology of a non-contact power transmission / reception apparatus according to an embodiment of the present invention to be described later. In the antenna device 1, as described above, the shape of the coil 10 of the antenna is designed to be a substantially rectangular shape having a size equivalent to a battery mounted on an electronic device such as a smartphone as shown in FIG. ing. Thereby, an inductance can be raised.

図1Bは、図1AにおけるA−A'線断面図である。アンテナ装置1は、磁性板13に、コイル10が、その磁性板13の主面13aに沿って巻回されて設けられている。   1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 1A. In the antenna device 1, a coil 10 is wound around a magnetic plate 13 along a main surface 13 a of the magnetic plate 13.

しかしながら、このような一般的な平面型コイルを有するアンテナを、ウェアラブル機器として、ブレスレットや指輪のような貫通穴を持つ小型の機器に組み込むことは困難である。例えばその場合、平面型コイルを、当該小型の機器の筺体の曲面に這わせるように、つまり平面部を曲げて筐体内に収容する必要がある。またその場合でも、アンテナの表面に十分なエリアを確保できないので一定のインダクタンス得るためには、細い線材を用いてコイルの巻数を増やす必要がある。その結果、1次側機器からそのウェアラブル機器に大きな電力を送ると、抵抗値が大きくなり発熱の問題等が発生する。したがって、大きな電力の供給はできない。   However, it is difficult to incorporate such an antenna having a general planar coil as a wearable device into a small device having a through hole such as a bracelet or a ring. For example, in that case, it is necessary to accommodate the planar coil in the housing so that the planar coil is placed on the curved surface of the casing of the small device, that is, the planar portion is bent. Even in such a case, a sufficient area cannot be secured on the surface of the antenna. Therefore, in order to obtain a certain inductance, it is necessary to increase the number of turns of the coil using a thin wire. As a result, when a large amount of electric power is sent from the primary device to the wearable device, the resistance value increases and a problem of heat generation occurs. Therefore, a large amount of power cannot be supplied.

2.本発明に係る実施形態   2. Embodiment according to the present invention

2.1)実施形態1   2.1) Embodiment 1

図2は、本発明の実施形態1に係る非接触電力送受電装置を示す斜視図である。以下、非接触電力送受電装置を「送受電装置」と略する。送受電装置100Aは、非接触方式、具体的には電磁結合方式(相互誘導方式)を用いて電力の送信および受信を行う装置である。   FIG. 2 is a perspective view showing the non-contact power transmission / reception device according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the non-contact power transmission / reception device is abbreviated as “power transmission / reception device”. The power transmission / reception device 100A is a device that transmits and receives power using a non-contact method, specifically, an electromagnetic coupling method (mutual induction method).

送受電装置100Aは、1次側機器である送電機器50と、2次側機器、つまり受電機器であるウェアラブル機器30とを備える。ウェアラブル機器30は、典型的には指輪型の機器であるが、その他、ブレスレットにも適用され得る。   The power transmission / reception device 100A includes a power transmission device 50 that is a primary device and a wearable device 30 that is a secondary device, that is, a power reception device. The wearable device 30 is typically a ring-type device, but can also be applied to a bracelet.

図3は、図2に示した送受電装置100Aの側面図であり、送電機器50にウェアラブル機器30が搭載された状態、つまり送受電(本実施形態では充電)可能な状態を示す。図4は、図3に示す送受電装置100Aの断面図であり、z方向に沿う中心軸から右半分を示す。   FIG. 3 is a side view of the power transmission / reception device 100A shown in FIG. 2 and shows a state where the wearable device 30 is mounted on the power transmission device 50, that is, a state where power transmission / reception (charging in this embodiment) is possible. FIG. 4 is a cross-sectional view of the power transmission / reception device 100A shown in FIG. 3, showing the right half from the central axis along the z direction.

送電機器50は、ベースハウジング51、突起部52、1次アンテナ部56、および磁性体57を主に備える。これらの部材は、例えば軸方向(図2〜4等において上下方向であるz方向)で見て、円形に構成される。ベースハウジング51内には、送電のための図示しない電源部を含む回路機器が収容されており、その回路機器は1次アンテナ部56に電気的に接続される。図4に示すように、1次アンテナ部56は、ベースハウジング51の上面に設けられた開口51a(図4参照)に対面するように配置されている。   The power transmission device 50 mainly includes a base housing 51, a protrusion 52, a primary antenna unit 56, and a magnetic body 57. These members are, for example, configured in a circular shape when viewed in the axial direction (the z direction which is the vertical direction in FIGS. In the base housing 51, circuit equipment including a power supply unit (not shown) for power transmission is accommodated, and the circuit equipment is electrically connected to the primary antenna unit 56. As shown in FIG. 4, the primary antenna unit 56 is disposed so as to face an opening 51 a (see FIG. 4) provided on the upper surface of the base housing 51.

図4に示すように、突起部52は中空構造を有し、ベースハウジング51の開口51aを覆うように、ベースハウジング51の上面に設けられている。ベースハウジング51および突起部52は樹脂で構成される。突起部52は、ウェアラブル機器30の筐体31に設けられた軸方向に貫通する空芯部32に挿入されて、ウェアラブル機器30が送電機器50に対して位置決めされることで、充電可能な状態となる(図3、4参照)。   As shown in FIG. 4, the protrusion 52 has a hollow structure and is provided on the upper surface of the base housing 51 so as to cover the opening 51 a of the base housing 51. The base housing 51 and the protrusion 52 are made of resin. The protrusion 52 is inserted into the air core portion 32 that penetrates in the axial direction provided in the housing 31 of the wearable device 30, and the wearable device 30 is positioned with respect to the power transmission device 50, so that charging is possible. (See FIGS. 3 and 4).

1次アンテナ部56は、磁性板54と、磁性板54上に設けられた1次コイル53とを有する。1次コイル53は、例えば磁性板54の周縁部付近に、z軸を中心に巻回されて構成されたスパイラルコイルである。1次コイル53は、単線、平行線、または撚線により構成される。   The primary antenna unit 56 includes a magnetic plate 54 and a primary coil 53 provided on the magnetic plate 54. The primary coil 53 is, for example, a spiral coil that is wound around the periphery of the magnetic plate 54 around the z axis. The primary coil 53 is configured by a single wire, a parallel wire, or a stranded wire.

磁性板54の大きさ、つまりその径は、図示するものより大きく構成されていてもよい。その場合、1次コイル53が周縁部付近に配置されていなくてもよい。   The size of the magnetic plate 54, that is, the diameter thereof may be larger than that shown in the figure. In that case, the primary coil 53 may not be arranged near the peripheral edge.

磁性板54の材料として、例えばフェライト、金属磁性体、あるいは、磁性粒子と樹脂との混合材が用いられる。   As the material of the magnetic plate 54, for example, ferrite, metal magnetic material, or a mixture of magnetic particles and resin is used.

1次コイル53は、磁性体57の周囲にこれと同軸で設けられている。磁性体57は、突起部52の突起する方向(z軸に沿った上方向)へ磁性板54から突出するように磁性板54上に搭載されている。磁性体57、1次アンテナ部56、および、ウェアラブル機器30に内蔵された2次アンテナ部36により、磁気回路が構成される。このため、ウェアラブル機器30が送電機器50上に搭載された状態で、磁性体57の上面の高さ位置が2次アンテナ部36の高さ位置付近に位置するように、これら磁性体57およびウェアラブル機器30のサイズや配置が設計されている。これにより、1次アンテナ部56および2次アンテナ部36間の磁気的結合を強めることができる。   The primary coil 53 is provided around the magnetic body 57 coaxially therewith. The magnetic body 57 is mounted on the magnetic plate 54 so as to protrude from the magnetic plate 54 in the protruding direction of the protruding portion 52 (upward direction along the z axis). The magnetic body 57, the primary antenna unit 56, and the secondary antenna unit 36 built in the wearable device 30 constitute a magnetic circuit. For this reason, in a state where the wearable device 30 is mounted on the power transmission device 50, the magnetic body 57 and the wearable so that the height position of the upper surface of the magnetic body 57 is positioned in the vicinity of the height position of the secondary antenna unit 36. The size and arrangement of the device 30 are designed. Thereby, the magnetic coupling between the primary antenna part 56 and the secondary antenna part 36 can be strengthened.

突起部52の高さは、任意に設定される。例えばそれは、ウェアラブル機器30が送電機器50に安定して載置されるような高さに設定される。   The height of the protrusion 52 is arbitrarily set. For example, it is set to such a height that the wearable device 30 is stably placed on the power transmission device 50.

ウェアラブル機器30は、筐体31、2次アンテナ部36、筐体31に設けられた導電体35等を主に備える。これらは環状に構成されており、典型的には軸方向で見て円形に構成されている。   The wearable device 30 mainly includes a housing 31, a secondary antenna unit 36, a conductor 35 provided in the housing 31, and the like. These are configured in an annular shape, and are typically configured in a circular shape when viewed in the axial direction.

筐体31は、上述したように軸方向に貫通する空芯部32を有する。筐体31は、非磁性体で構成されており、特に樹脂で構成される。図4に示すように、筐体31内には、例えばバッテリー27および回路機器29が収容されている。バッテリー27も筐体31の形状に沿った環状、例えば円形または円弧形状に構成されている。回路機器29は、例えばバッテリー27と2次アンテナ部36との間に配置される。   The housing 31 has the air core part 32 penetrating in the axial direction as described above. The housing 31 is made of a non-magnetic material, and particularly made of resin. As shown in FIG. 4, for example, a battery 27 and a circuit device 29 are accommodated in the housing 31. The battery 27 is also formed in an annular shape, for example, a circular shape or an arc shape along the shape of the housing 31. The circuit device 29 is disposed between the battery 27 and the secondary antenna unit 36, for example.

2次アンテナ部36は、筐体31の空芯部32と同軸で筐体31内に収容されている。2次コイル33は、上記回路機器29に電気的に接続されている。2次アンテナ部36は、磁性板34と、磁性板34上に設けられた2次コイル33とを有する。2次コイル33は、磁性板34上でz軸を中心に巻回されて構成されたスパイラルコイルである。2次コイル33は1次コイル53と同様の構成を有していればよい。   The secondary antenna unit 36 is accommodated in the housing 31 coaxially with the air core 32 of the housing 31. The secondary coil 33 is electrically connected to the circuit device 29. The secondary antenna unit 36 includes a magnetic plate 34 and a secondary coil 33 provided on the magnetic plate 34. The secondary coil 33 is a spiral coil configured by being wound around the z-axis on the magnetic plate 34. The secondary coil 33 only needs to have the same configuration as the primary coil 53.

2次アンテナ部36は、ウェアラブル機器30が送電機器50に搭載されて充電可能な状態で、2次コイル33が1次コイル53側に向くように、筐体31内の軸方向端部に配置される。   The secondary antenna unit 36 is disposed at the end in the axial direction in the housing 31 so that the secondary coil 33 faces the primary coil 53 side in a state where the wearable device 30 is mounted on the power transmission device 50 and can be charged. Is done.

ウェアラブル機器30が送電機器50に搭載された状態では、突起部52、磁性体57、1次アンテナ部56、および2次アンテナ部36が実質的に同軸で配置される。   In a state where the wearable device 30 is mounted on the power transmission device 50, the protrusion 52, the magnetic body 57, the primary antenna unit 56, and the secondary antenna unit 36 are arranged substantially coaxially.

磁性板34の材料は、上記磁性板54の材料と同様のものが用いられる。   As the material of the magnetic plate 34, the same material as that of the magnetic plate 54 is used.

図4に示すように、導電体35として、第1導電体351が、例えば筐体31の内周面31aに沿って環状に設けられている。また、第2導電体352が、筐体31の外周面31bに沿って環状に設けられている。   As shown in FIG. 4, as the conductor 35, a first conductor 351 is provided in a ring shape along the inner peripheral surface 31 a of the housing 31, for example. Further, the second conductor 352 is provided in an annular shape along the outer peripheral surface 31 b of the housing 31.

導電体35は、筐体31内の特にバッテリー27へ向かう磁束を低減するように設けられる。具体的には、導電体35の端部である導電体端部35aの位置よりも、バッテリー27が軸方向で遠い位置に配置されるように筐体31内に収容される。導電体35が無い場合、バッテリー27への磁束の侵入により渦電流が発生してバッテリー27が発熱するが、本実施形態ではその発熱を抑制できる。   The conductor 35 is provided so as to reduce the magnetic flux especially toward the battery 27 in the housing 31. Specifically, the battery 27 is accommodated in the housing 31 so as to be disposed at a position farther in the axial direction than the position of the conductor end 35 a that is the end of the conductor 35. When there is no conductor 35, eddy current is generated by the penetration of magnetic flux into the battery 27 and the battery 27 generates heat. In this embodiment, the heat generation can be suppressed.

導電体35は磁性体、あるいは非磁性体である。導電体35の材料は、Ag、Au、Ti、SUS等や、Fe、Coをベースにしたアモルファス磁性体等の金属でもよいし、導電性の塗料等であってもよい。導電体35が筐体31の表面に設けられることにより、1次アンテナ部56によって発生する磁束により導電体35には渦電流が発生する。これにより、1次アンテナ部56および2次アンテナ部36の結合係数は多少下がるおそれがあるが、筐体31内への磁束の侵入を抑制し、つまり筐体31内の磁束を低減することができる。   The conductor 35 is a magnetic material or a non-magnetic material. The material of the conductor 35 may be a metal such as Ag, Au, Ti, SUS or the like, an amorphous magnetic body based on Fe or Co, or a conductive paint. By providing the conductor 35 on the surface of the casing 31, an eddy current is generated in the conductor 35 by the magnetic flux generated by the primary antenna unit 56. Thereby, although the coupling coefficient of the primary antenna part 56 and the secondary antenna part 36 may fall a little, the penetration | invasion of the magnetic flux in the housing | casing 31 is suppressed, ie, the magnetic flux in the housing | casing 31 can be reduced. it can.

また、上記した材料の導電体35が設けられることにより、ウェアラブル機器30の装飾性、意匠性を高めることができる。特に、ウェアラブル機器30が指輪型の機器である場合、装飾性、意匠性は重要な要素となる。   Further, by providing the conductor 35 made of the above-described material, it is possible to improve the decoration and design of the wearable device 30. In particular, when the wearable device 30 is a ring-type device, the decorativeness and design are important factors.

さらに、導電体35が高強度の金属の場合、例えば樹脂で構成される筐体31の機械的強度を高めることができる。ここで、筐体31をすべて金属で構成してしまうと、筐体全体に渦電流が発生し、結合係数がさらに低下してしまう。したがって、筐体31のベースは樹脂で構成され、部分的に導電体35が設けられる本実施形態が望ましい形態となる。   Further, when the conductor 35 is a high-strength metal, the mechanical strength of the casing 31 made of, for example, resin can be increased. Here, if the casing 31 is entirely made of metal, an eddy current is generated in the entire casing and the coupling coefficient is further reduced. Therefore, this embodiment in which the base of the casing 31 is made of resin and the conductor 35 is partially provided is a desirable form.

導電体35が設けられない場合、バッテリー27に限らず、回路機器29に悪影響を及ぶことも考えられる。例えば磁束の侵入により、回路機器29により生成される信号にノイズが発生するおそれがある。図4において、導電体35がさらに下まで延びるように設計されることにより、このような不具合を回避することができる。   When the conductor 35 is not provided, not only the battery 27 but also the circuit device 29 may be adversely affected. For example, noise may occur in a signal generated by the circuit device 29 due to the penetration of magnetic flux. In FIG. 4, such a problem can be avoided by designing the conductor 35 to extend further downward.

なお、回路機器29に使用される信号の周波数は、電力伝送に用いられる磁束変化の周波数より十分に高いことが多い。したがって、たとえ回路機器29に磁束が侵入しても、回路機器29の信号に重大な問題が発生するおそれは少ない。したがって、導電体35は少なくともバッテリー27への磁束侵入を低減できればよい。   The frequency of the signal used for the circuit device 29 is often sufficiently higher than the frequency of the magnetic flux change used for power transmission. Therefore, even if the magnetic flux enters the circuit device 29, there is little possibility that a serious problem occurs in the signal of the circuit device 29. Therefore, the conductor 35 only needs to reduce at least magnetic flux intrusion into the battery 27.

以上のように、本実施形態に係る送受電装置100Aでは、2次アンテナ部36が、筐体31を貫通する空芯部32と同心で筐体31内に収容されている。したがって、空芯部32を備えるような小型化に適したウェアラブル機器30を実現することができる。また、筐体31に導電体35が設けられるため、筐体31内への磁束の侵入を抑制できるとともに、ウェアラブル機器30の意匠性および機械的強度が向上する。   As described above, in the power transmission / reception device 100 </ b> A according to the present embodiment, the secondary antenna unit 36 is accommodated in the housing 31 concentrically with the air core 32 that penetrates the housing 31. Therefore, it is possible to realize a wearable device 30 suitable for downsizing that includes the air core portion 32. Moreover, since the conductor 35 is provided in the housing | casing 31, while the penetration | invasion of the magnetic flux into the housing | casing 31 can be suppressed, the designability and mechanical strength of the wearable apparatus 30 improve.

ウェアラブル機器30が指輪型のような小型の機器である場合、筐体31内のスペースは非常に狭い。したがって、2次アンテナ部36、回路機器29、バッテリー27、導電体35の相対配置やそれぞれの大きさ(サイズ)を、結合係数の観点から設計することが本技術では重要となる。特に、導電体が非磁性体である場合、上述したように結合係数を低減させるデメリットがある。しかし、送電機器50側に磁性体57を設け、この磁性体57の配置、および1次アンテナ部56および2次アンテナ部36の位置合わせを適切にする(位置合わせ精度を高める)ことにより、結合係数を改善することができる。   When the wearable device 30 is a small device such as a ring type, the space in the housing 31 is very narrow. Therefore, it is important in the present technology to design the relative arrangement and the size (size) of the secondary antenna unit 36, the circuit device 29, the battery 27, and the conductor 35 from the viewpoint of the coupling coefficient. In particular, when the conductor is a non-magnetic material, there is a demerit that reduces the coupling coefficient as described above. However, the magnetic body 57 is provided on the power transmission device 50 side, and the coupling of the magnetic body 57 is appropriately performed (the positioning accuracy is increased) by appropriately positioning the primary antenna unit 56 and the secondary antenna unit 36. The coefficient can be improved.

本実施形態では、導電体35が筐体31の内周面および外周面の両方に設けられ、また、磁性体57が設けられることにより、磁束を効果的に低減することができる。   In the present embodiment, the conductor 35 is provided on both the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the casing 31, and the magnetic body 57 is provided, whereby the magnetic flux can be effectively reduced.

本実施形態では、突起部52が筐体31の空芯部32に挿入されるので、充電時において、送電機器50とウェアラブル機器30との位置決めが容易となる。また、1次コイル53および2次コイル33がソレノイドコイルであるため、充電時において、送電機器50およびウェアラブル機器30の周方向の相対位置は任意の位置でよい。これにより、安定的な送受電を行うことができる。   In the present embodiment, since the protruding portion 52 is inserted into the air core portion 32 of the housing 31, the power transmission device 50 and the wearable device 30 can be easily positioned during charging. Moreover, since the primary coil 53 and the secondary coil 33 are solenoid coils, the relative positions in the circumferential direction of the power transmission device 50 and the wearable device 30 may be arbitrary during charging. Thereby, stable power transmission and reception can be performed.

2.2)実施形態2   2.2) Embodiment 2

次に、本発明の実施形態2に係るウェアラブル機器について説明する。これ以降の説明では、上記実施形態1に係る送受電装置100Aおよびウェアラブル機器30が含む部材や機能等について実質的に同様の要素については同一の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。   Next, a wearable device according to Embodiment 2 of the present invention will be described. In the following description, elements that are substantially the same as members and functions included in the power transmitting and receiving apparatus 100A and the wearable device 30 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted. The explanation will focus on the different points.

図5は、実施形態2に係るウェアラブル機器を示す側面図である。なお、図5では、筺体31内の部品の図示を省略している。図6は、図5に示すウェアラブル機器80のz軸を含む面の断面図である。   FIG. 5 is a side view showing the wearable device according to the second embodiment. In FIG. 5, illustration of components in the casing 31 is omitted. FIG. 6 is a cross-sectional view of the surface including the z-axis of the wearable device 80 shown in FIG.

筐体31は、筐体31の内周面31aと外周面31bとの間に設けられた端面(第1端面31c)と、それと反対側に設けられた端面(第2端面31d)とを有する。第1端面31cに対向する第2端面31dは、2次アンテナ部36が設けられる面、つまり、第1端面31cより2次アンテナ部36に近い側に設けられた面である。   The housing 31 has an end surface (first end surface 31c) provided between the inner peripheral surface 31a and the outer peripheral surface 31b of the housing 31, and an end surface (second end surface 31d) provided on the opposite side thereof. . The second end surface 31d facing the first end surface 31c is a surface on which the secondary antenna unit 36 is provided, that is, a surface provided on the side closer to the secondary antenna unit 36 than the first end surface 31c.

そして導電体85は、内周面31aから第1端面31cを介して外周面31bまで連続的に設けられている。これにより、上記実施形態1に係るウェアラブル機器30に比べ、筐体31内への磁束の侵入を効果的に抑制することができる。また、本実施形態によれば、上記実施形態1に係るウェアラブル機器30の意匠とは異なる意匠を実現することができる。また、実施形態1に比べて導電体85の面積が増える分、筺体31の機械的強度も増える。   The conductor 85 is continuously provided from the inner peripheral surface 31a to the outer peripheral surface 31b via the first end surface 31c. Thereby, compared with the wearable apparatus 30 which concerns on the said Embodiment 1, the penetration | invasion of the magnetic flux in the housing | casing 31 can be suppressed effectively. Moreover, according to the present embodiment, a design different from the design of the wearable device 30 according to the first embodiment can be realized. In addition, the mechanical strength of the housing 31 increases as the area of the conductor 85 increases as compared to the first embodiment.

本実施形態においても、実施形態1と同様に、筐体31内の上部寄りにバッテリー27が配置されることが望ましい。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment, it is desirable that the battery 27 is disposed near the upper part in the housing 31.

3.実施形態1、2に係る送受電装置の結合状態の解析   3. Analysis of coupling state of power transmission / reception devices according to first and second embodiments

本発明者は、上記実施形態1に係る送受電装置100A、上記実施形態2に係る送受電装置(これを符号100Bとする)における磁気的な結合状態を調べるため、電磁界シミュレーションを行った。図7A〜Dは、そのシミュレーションによる解析結果であり磁束分布を示す。シミュレータとして、アンシス社の「Maxwell」が用いられた。ウェアラブル機器30、80の筐体31の内径は20mm、外径は28mmに設定された。1次コイル53、2次コイル33の線の断面直径はともに0.22mm、巻き数はともに20Tに設定された。磁性板34、54の厚さはともに0.2mm、透磁率(比透磁率)はそれぞれ120、300に設定された。磁性体57の透磁率は300に設定された。   The inventor performed an electromagnetic field simulation in order to examine the magnetic coupling state in the power transmitting / receiving device 100A according to the first embodiment and the power transmitting / receiving device according to the second embodiment (referred to as 100B). 7A to 7D show analysis results by the simulation and show magnetic flux distributions. As a simulator, “Maxwell” manufactured by Ansys was used. The inner diameter of the casing 31 of the wearable devices 30 and 80 was set to 20 mm, and the outer diameter was set to 28 mm. The cross-sectional diameters of the primary coil 53 and the secondary coil 33 were both set to 0.22 mm, and the number of turns was set to 20T. The thicknesses of the magnetic plates 34 and 54 were both set to 0.2 mm, and the magnetic permeability (relative magnetic permeability) was set to 120 and 300, respectively. The magnetic permeability of the magnetic body 57 was set to 300.

図7Aは、比較例1として、磁性体57を有していない送電機器150および導電体35を有していないウェアラブル機器130とで構成される送受電装置についてのシミュレーションを示す。図7Bは、比較例2として、磁性体57を有していない送電機器150と、上記実施形態1に係るウェアラブル機器80とで構成される送受電装置についてのシミュレーションを示す。図7C、Dは、実施形態1、2に係る送受電装置100A、100Bをそれぞれ示す。   FIG. 7A shows a simulation of a power transmission / reception device configured as a comparative example 1 including a power transmission device 150 that does not have the magnetic body 57 and a wearable device 130 that does not have the conductor 35. FIG. 7B shows a simulation of a power transmission / reception device that includes the power transmission device 150 that does not have the magnetic body 57 and the wearable device 80 according to the first embodiment as Comparative Example 2. 7C and 7D show power transmission / reception devices 100A and 100B according to the first and second embodiments, respectively.

図8は、比較例1、2、実施形態1、2についての結合係数を示す表である。   FIG. 8 is a table showing coupling coefficients for Comparative Examples 1 and 2 and Embodiments 1 and 2.

比較例1では、結合係数が0.646と高いが、磁束は筐体31のほぼ全体を貫く。この場合、バッテリー27に悪影響を及ぼすおそれがある。   In Comparative Example 1, the coupling coefficient is as high as 0.646, but the magnetic flux penetrates almost the entire case 31. In this case, the battery 27 may be adversely affected.

比較例2では、導電体35が設けられているため、筐体31内への磁束の侵入が抑制される点では良い結果が得られている。しかし、結合係数は0.600と小さくなり、総合的に見ても実施形態1、2に劣る。   In Comparative Example 2, since the conductor 35 is provided, a good result is obtained in that the penetration of the magnetic flux into the housing 31 is suppressed. However, the coupling coefficient is as small as 0.600, which is inferior to Embodiments 1 and 2 even when viewed comprehensively.

実施形態1、2では、導電体35により磁束の侵入が抑えられ、かつ、結合係数も0.644と高い。   In Embodiments 1 and 2, penetration of magnetic flux is suppressed by the conductor 35, and the coupling coefficient is as high as 0.644.

4.他の実施形態(比較例)   4). Other embodiment (comparative example)

4.1)比較例3   4.1) Comparative Example 3

図9は、本発明の他の実施形態(比較例3)に係る送受電装置を示す斜視図である。図10は、図9に示す送受電装置200Aを示す側面図であり、図11は、その平面図である。   FIG. 9 is a perspective view showing a power transmission / reception device according to another embodiment (Comparative Example 3) of the present invention. 10 is a side view showing power transmission / reception device 200A shown in FIG. 9, and FIG. 11 is a plan view thereof.

上記実施形態1、2に係る送受電装置100A、100Bでは、軸方向(z方向)に1次アンテナ部56および2次アンテナ部36が対向していた。比較例3に係る送受電装置200Aでは、軸方向に直交する方向に、1次アンテナ部256および2次アンテナ部236が対向している。   In the power transmission / reception devices 100A and 100B according to the first and second embodiments, the primary antenna unit 56 and the secondary antenna unit 36 face each other in the axial direction (z direction). In the power transmission / reception device 200A according to the comparative example 3, the primary antenna unit 256 and the secondary antenna unit 236 face each other in a direction orthogonal to the axial direction.

例えば、送電機器250は、突起部252と、突起部252内に配置された1次アンテナ部256とを備える。ウェアラブル機器230は、貫通した空芯部232を有する筐体231と、筐体231内に配置された2次アンテナ部236とを備える。1次アンテナ部256は、突起部252内で軸方向に突出する磁性体257と、磁性体257の側周面に設けられた1次コイル253とを有する。2次アンテナ部236は、磁性板234と、磁性板234の内周面に設けられた2次コイル233とを有する。   For example, the power transmission device 250 includes a protruding portion 252 and a primary antenna portion 256 disposed in the protruding portion 252. The wearable device 230 includes a housing 231 having an air core portion 232 that penetrates, and a secondary antenna unit 236 arranged in the housing 231. The primary antenna unit 256 includes a magnetic body 257 that protrudes in the axial direction within the protrusion 252, and a primary coil 253 provided on the side peripheral surface of the magnetic body 257. The secondary antenna unit 236 includes a magnetic plate 234 and a secondary coil 233 provided on the inner peripheral surface of the magnetic plate 234.

ウェアラブル機器230が送電機器250に搭載され、筐体231の空芯部232に突起部252が挿入された状態で送受電(充電)可能な状態となる。この状態では、突起部252、1次アンテナ部256、2次アンテナ部236が実質的に同軸で配置され、かつ、1次アンテナ部256と2次アンテナ部236とが、当該軸方向に直交する方向(径方向)で対向する。図12は、このように対向する1次アンテナ部256および2次アンテナ部236の一部を示す。図13は、ウェアラブル機器230が送電機器250に搭載された状態の送受電装置100Aの一部(軸から右半分)を示す断面図である。   The wearable device 230 is mounted on the power transmission device 250, and power can be transmitted and received (charged) in a state where the protrusion 252 is inserted into the air core portion 232 of the housing 231. In this state, the projecting portion 252, the primary antenna portion 256, and the secondary antenna portion 236 are disposed substantially coaxially, and the primary antenna portion 256 and the secondary antenna portion 236 are orthogonal to the axial direction. Opposite in the direction (radial direction). FIG. 12 shows a part of the primary antenna unit 256 and the secondary antenna unit 236 that face each other in this way. FIG. 13 is a cross-sectional view showing a part (right half from the axis) of power transmission / reception device 100 </ b> A in a state where wearable device 230 is mounted on power transmission device 250.

この比較例3に係る送受電装置200Aを構成する各部材は、上記実施形態1(または2)に係る送受電装置100A(100B)に対応する各部材で構成される。   Each member configuring the power transmission / reception device 200A according to the comparative example 3 includes each member corresponding to the power transmission / reception device 100A (100B) according to the first embodiment (or 2).

この比較例3では、送電機器250の突起部252が、ウェアラブル機器230の筐体231の空芯部32に挿入されるので、充電時の両者の位置決めが容易となる。また、1次コイル253および2次コイル233がソレノイドコイルであるため、充電時において、送電機器250およびウェアラブル機器230の周方向の相対位置は任意の位置でよい。これにより、安定的な送受電を行うことができる。   In Comparative Example 3, since the protruding portion 252 of the power transmission device 250 is inserted into the air core portion 32 of the housing 231 of the wearable device 230, the positioning of both during charging becomes easy. Moreover, since the primary coil 253 and the secondary coil 233 are solenoid coils, the relative positions in the circumferential direction of the power transmission device 250 and the wearable device 230 may be arbitrary during charging. Thereby, stable power transmission and reception can be performed.

ウェアラブル機器230の筐体231内には、バッテリー227、その他図示しない回路機器が収容されている。磁束の侵入による悪影響が及ぶおそれがあるバッテリー227は、筺体231の内部の内周側に設けられた2次コイル233に対して対向する位置である外周側に配置されている。この例では、1次アンテナ部256および2次アンテナ部236により、磁気回路が形成されるため、外周側に配置されたバッテリー227への磁束の侵入のおそれが少ない。   A battery 227 and other circuit devices (not shown) are accommodated in the housing 231 of the wearable device 230. The battery 227 that may be adversely affected by the penetration of the magnetic flux is disposed on the outer peripheral side, which is a position facing the secondary coil 233 provided on the inner peripheral side of the housing 231. In this example, since the magnetic circuit is formed by the primary antenna unit 256 and the secondary antenna unit 236, there is little risk of magnetic flux entering the battery 227 disposed on the outer peripheral side.

例えば、2次アンテナ部236の磁性板234の材料として、強磁性体が用いられることにより、2次アンテナ部236で形成される磁束密度を高めることができる。これにより、バッテリー227への磁束の侵入を効果的に抑制できる。強磁性体として、例えばフェライト、金属磁性体、あるいは、磁性粒子と樹脂との混合材などが挙げられる。   For example, the magnetic flux density formed by the secondary antenna unit 236 can be increased by using a ferromagnetic material as the material of the magnetic plate 234 of the secondary antenna unit 236. Thereby, the penetration | invasion of the magnetic flux to the battery 227 can be suppressed effectively. Examples of the ferromagnetic material include ferrite, metal magnetic material, or a mixture of magnetic particles and resin.

4.2)比較例4   4.2) Comparative Example 4

図14は、さらに別の実施形態(比較例4)に係る送受電装置を示す断面図である。この比較例4に係る送受電装置200Bにおいて、上記比較例3に係る送受電装置200Aと異なる点は、1次アンテナ部259が、磁性板254を有する点である。磁性板254は、磁性体257に磁気的に接続され、磁性体257の径より大きい径で構成されている。例えば磁性板254は、磁性体257と同軸で設けられている。径方向における磁性板254の周縁部の位置は、例えば2次アンテナ部236付近の位置に配置される。   FIG. 14 is a cross-sectional view showing a power transmission / reception device according to still another embodiment (Comparative Example 4). The power transmission / reception device 200B according to the comparative example 4 is different from the power transmission / reception device 200A according to the comparative example 3 in that the primary antenna unit 259 includes a magnetic plate 254. The magnetic plate 254 is magnetically connected to the magnetic body 257 and has a diameter larger than that of the magnetic body 257. For example, the magnetic plate 254 is provided coaxially with the magnetic body 257. The position of the peripheral part of the magnetic plate 254 in the radial direction is arranged at a position near the secondary antenna part 236, for example.

このような構成によれば、磁気回路が効率良く形成され、上記比較例3に比べ、下で説明するように、結合係数を高めることができる。   According to such a configuration, the magnetic circuit is efficiently formed, and the coupling coefficient can be increased as described below as compared with Comparative Example 3 described above.

5.比較例3および4に係る送受電装置の結合状態の解析   5. Analysis of coupling state of power transmission / reception devices according to comparative examples 3 and 4

本発明者は、送受電装置200A、200Bにおける磁気的な結合状態を調べるため、電磁界シミュレーションを行った。シミュレータとして、アンシス社の「Maxwell」が用いられた。ウェアラブル機器230の筐体231の内径は20mm、外径は28mmに設定された。1次コイル253、2次コイル233の線の断面直径は0.22mm、巻き数は20Tに設定された。磁性板234、254の厚さは0.2mmに設定された。磁性板234、254の透磁率(比透磁率)は120、300にそれぞれ設定された。磁性体257の透磁率は300に設定された。   The present inventor performed an electromagnetic field simulation in order to investigate the magnetic coupling state in the power transmitting and receiving apparatuses 200A and 200B. As a simulator, “Maxwell” manufactured by Ansys was used. The inner diameter of the housing 231 of the wearable device 230 was set to 20 mm, and the outer diameter was set to 28 mm. The cross-sectional diameter of the primary coil 253 and the secondary coil 233 was set to 0.22 mm, and the number of turns was set to 20T. The thickness of the magnetic plates 234 and 254 was set to 0.2 mm. The magnetic plates 234 and 254 have magnetic permeability (relative magnetic permeability) set to 120 and 300, respectively. The magnetic permeability of the magnetic body 257 was set to 300.

図15は、結合係数を含む解析結果を示す表である。「Rdc」は直流抵抗を示す。比較例3、4とも、高い結合係数が得られた。特に、比較例3に比べ、比較例4のインダクタンスおよび結合係数が高かった。単位巻数当りのインダクタンスが高ければ、コイルの巻き数を少なくすることができ、装置の小型化に寄与する。また、これにより直流抵抗の低減が可能となる。   FIG. 15 is a table showing analysis results including coupling coefficients. “Rdc” indicates DC resistance. In Comparative Examples 3 and 4, a high coupling coefficient was obtained. In particular, compared to Comparative Example 3, the inductance and coupling coefficient of Comparative Example 4 were higher. If the inductance per unit number of turns is high, the number of turns of the coil can be reduced, which contributes to downsizing of the device. This also makes it possible to reduce the DC resistance.

6.他の種々の実施形態   6). Various other embodiments

本発明は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and other various embodiments can be realized.

上記各実施形態(比較例3、4も含む)において、送電機器およびウェアラブル機器を構成する各部品は、円形以外の形状、例えば楕円形や多角形であってもよい。   In the above embodiments (including Comparative Examples 3 and 4), each component constituting the power transmission device and the wearable device may have a shape other than a circle, for example, an ellipse or a polygon.

上記各実施形態(比較例3、4も含む)において、磁性体57、257は、ソリッド構造を有しているが、中空構造を有していてもよい。1次コイルおよび2次コイルの配置から、磁性体57、257の外周側に磁束が集まるため、その領域に磁性材料を配置することが効果的である。つまり、磁性体57、257が薄い肉厚の中空構造であっても、良好な磁気特性を得ることができる。   In each of the above embodiments (including Comparative Examples 3 and 4), the magnetic bodies 57 and 257 have a solid structure, but may have a hollow structure. Since magnetic flux collects on the outer peripheral side of the magnetic bodies 57 and 257 from the arrangement of the primary coil and the secondary coil, it is effective to arrange a magnetic material in that region. That is, even when the magnetic bodies 57 and 257 are thin hollow structures, good magnetic characteristics can be obtained.

あるいは、磁性体57、257は、丸められた磁性シートを円形またはスパイラル状のものであってもよい。その場合も、磁性体57、257は実質的にソリッド構造や中空構造を有していればよい。   Alternatively, the magnetic bodies 57 and 257 may be formed by rounding or spiraling a rounded magnetic sheet. Even in this case, the magnetic bodies 57 and 257 may have a substantially solid structure or a hollow structure.

上記実施形態1(図4参照)において、第1導電体351の上端は、筐体31の内周面31aの上端より低い位置に設けられていたが、内周面31aの上端にまで設けられていてもよい。第2導電体352についても同様に、外周面31bの上端にまで設けられていてもよい。   In the first embodiment (see FIG. 4), the upper end of the first conductor 351 is provided at a position lower than the upper end of the inner peripheral surface 31a of the housing 31, but is provided up to the upper end of the inner peripheral surface 31a. It may be. Similarly, the second conductor 352 may be provided up to the upper end of the outer peripheral surface 31b.

導電体35が、筐体31の内部の内壁面に設けられていてもよい。この場合、導電体35の配置は、上記図4または6に示したように、適宜設定可能である。   The conductor 35 may be provided on the inner wall surface inside the housing 31. In this case, the arrangement of the conductors 35 can be set as appropriate as shown in FIG.

回路機器29およびバッテリー27、227の配置や形態は、上記実施形態に限られない。例えば、図4のように一断面で見てバッテリー27の一部が切り欠かれ、その切り欠かれたスペースに、回路機器29の一部の部品や他の部品が配置されていてもよい。   The arrangement and form of the circuit device 29 and the batteries 27 and 227 are not limited to the above embodiment. For example, as shown in FIG. 4, a part of the battery 27 may be cut out as viewed in one section, and a part of the circuit device 29 or other parts may be arranged in the cut-out space.

以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも2つの特徴部分を組み合わせることも可能である。   It is also possible to combine at least two feature portions among the feature portions of each embodiment described above.

27、227…バッテリー
29…回路機器
30、130、230…ウェアラブル機器
31、231…筐体
31a…内周面
31b…外周面
31c…端面(第1端面)
31d…端面(第2端面)
32、232…空芯部
33、233…2次コイル
34、54、234、254…磁性板
35、85…導電体
35a…導電体端部
36、236…2次アンテナ部
50、150、250…送電機器
52、252…突起部
53、253…1次コイル
56、256、259…1次アンテナ部
57、257…磁性体
80…ウェアラブル機器
100A、100B、200A、200B…送受電装置
351…第1導電体
352…第2導電体
27, 227 ... battery 29 ... circuit equipment 30, 130, 230 ... wearable equipment 31, 23 ... casing 31a ... inner peripheral surface 31b ... outer peripheral surface 31c ... end surface (first end surface)
31d ... end face (second end face)
32, 232 ... Air core 33, 233 ... Secondary coil 34, 54, 234, 254 ... Magnetic plate 35, 85 ... Conductor 35a ... Conductor end 36, 236 ... Secondary antenna 50, 150, 250 ... Power transmission device 52, 252 ... Protruding portion 53, 253 ... Primary coil 56, 256, 259 ... Primary antenna portion 57, 257 ... Magnetic body 80 ... Wearable device 100A, 100B, 200A, 200B ... Power transmission / reception device 351 ... First Conductor 352 ... second conductor

Claims (9)

突起部および1次アンテナ部を有する送電機器から非接触で電力を受けることが可能なウェアラブル機器であって、
貫通する空芯部を有し、前記送電機器の前記突起部が前記空芯部に挿入可能に構成された筐体と、
前記筐体の空芯部と同軸で前記筐体内に収容された2次アンテナ部と、
前記筺体に設けられた導電体と
を具備するウェアラブル機器。
A wearable device capable of receiving electric power in a non-contact manner from a power transmission device having a protrusion and a primary antenna portion,
A housing that has an air core portion that penetrates, and is configured such that the protruding portion of the power transmission device can be inserted into the air core portion;
A secondary antenna unit that is coaxial with the air core of the housing and is housed in the housing;
A wearable device comprising: a conductor provided in the housing.
請求項1に記載のウェアラブル機器であって、
前記送電機器の前記1次アンテナ部が、
第1磁性板と、
前記突起部の突起する方向へ前記第1磁性板から突出するように設けられた磁性体と、
前記第1磁性板に搭載され、前記磁性体の周囲に設けられた1次コイルとを有する場合、
前記2次アンテナ部は、
前記突起部が前記筐体の空芯部に挿入された状態で、軸方向で前記第1磁性板に対向する、空芯部を有する第2磁性板と、
前記第2磁性板に搭載され2次コイルとを有する
ウェアラブル機器。
The wearable device according to claim 1,
The primary antenna part of the power transmission device is
A first magnetic plate;
A magnetic body provided so as to protrude from the first magnetic plate in the protruding direction of the protruding portion;
When having a primary coil mounted on the first magnetic plate and provided around the magnetic body,
The secondary antenna unit is
A second magnetic plate having an air core portion facing the first magnetic plate in the axial direction in a state where the protrusion is inserted into the air core portion of the housing;
A wearable device having a secondary coil mounted on the second magnetic plate.
請求項1または2に記載のウェアラブル機器であって、
前記筐体は内周面を有し、
前記導電体は、少なくとも前記内周面の一部に設けられる
ウェアラブル機器。
The wearable device according to claim 1 or 2,
The housing has an inner peripheral surface;
The said conductor is a wearable apparatus provided in a part of said inner peripheral surface at least.
請求項3に記載のウェアラブル機器であって、
前記筐体は外周面をさらに有し、
前記導電体は、外周面の少なくとも一部にさらに設けられる
ウェアラブル機器。
The wearable device according to claim 3,
The housing further has an outer peripheral surface,
The said conductor is further provided in at least one part of an outer peripheral surface. Wearable apparatus.
請求項4に記載のウェアラブル機器であって、
前記導電体は、
前記内周面の少なくとも一部に設けられた第1導電体と、
前記外周面の少なくとも一部に設けられた第2導電体とを有する
ウェアラブル機器。
The wearable device according to claim 4,
The conductor is
A first conductor provided on at least a part of the inner peripheral surface;
A wearable device comprising: a second conductor provided on at least a part of the outer peripheral surface.
請求項4に記載のウェアラブル機器であって、
前記筐体は、
前記内周面と前記外周面との間に設けられた第1端面と、
前記内周面と前記外周面との間であって前記第1の端面の反対側に設けられ、前記第1端面より前記2次アンテナ部に近い側に設けられた第2端面とを有し、
前記導電体は、前記内周面から前記第1端面を介して前記外周面まで連続的に設けられる
ウェアラブル機器。
The wearable device according to claim 4,
The housing is
A first end surface provided between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface;
A second end surface provided between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface, on the opposite side of the first end surface, and provided closer to the secondary antenna unit than the first end surface; ,
The said conductor is continuously provided from the said inner peripheral surface to the said outer peripheral surface through the said 1st end surface. Wearable apparatus.
請求項3から6のうちいずれか1項に記載のウェアラブル機器であって、
前記導電体は、前記2次アンテナ部に近い側の端部である導電体端部を有し、
前記筐体内において、前記導電体端部の位置よりも、軸方向で前記2次アンテナ部から遠い位置に配置されたバッテリーをさらに具備するウェアラブル機器。
The wearable device according to any one of claims 3 to 6,
The conductor has a conductor end portion that is an end portion on a side close to the secondary antenna portion,
A wearable device further comprising a battery disposed in a position farther from the secondary antenna portion in the axial direction than the position of the conductor end portion in the housing.
請求項1から7のうちいずれか1項に記載のウェアラブル機器であって、
前記導電体は非磁性体である
ウェアラブル機器。
The wearable device according to any one of claims 1 to 7,
The conductive material is a non-magnetic material.
突起部および1次アンテナ部を有する送電機器と、
前記送電機器から非接触で電力を受けることが可能なウェアラブル機器とを具備し、
前記ウェアラブル機器は、
貫通する空芯部を有し、前記送電機器の前記突起部が前記空芯部に挿入可能に構成された筐体と、
前記筐体の空芯部と同軸で前記筐体内に収容された2次アンテナ部と、
前記筐体に設けられた導電体とを有する
非接触送受電装置。
A power transmission device having a protrusion and a primary antenna;
Comprising a wearable device capable of receiving power from the power transmission device in a contactless manner;
The wearable device is
A housing that has an air core portion that penetrates, and is configured such that the protruding portion of the power transmission device can be inserted into the air core portion;
A secondary antenna unit that is coaxial with the air core of the housing and is housed in the housing;
A non-contact power transmitting and receiving device having a conductor provided in the housing.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019201451A (en) * 2018-05-14 2019-11-21 株式会社東芝 Power transmission device, mobile body and wireless power transmission device
US20230148716A1 (en) * 2020-10-31 2023-05-18 Honor Device Co., Ltd. Wearable device and wearable system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019201451A (en) * 2018-05-14 2019-11-21 株式会社東芝 Power transmission device, mobile body and wireless power transmission device
JP7015734B2 (en) 2018-05-14 2022-02-03 株式会社東芝 Transmission equipment, mobiles and wireless power transmission equipment
US20230148716A1 (en) * 2020-10-31 2023-05-18 Honor Device Co., Ltd. Wearable device and wearable system

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