專利名稱：非接觸充電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適合應用于給便攜裝置充電的裝置的非接觸充電裝置，
該便攜裝置例如個人手持電話系統(tǒng)(PHS)、個人數(shù)字助理(PDA)、便攜游 戲裝置以及筆記本大小的個人計算機。本發(fā)明特別涉及一種為提高非接觸充 電的安全性而設計的非接觸充電裝置。相應地，溫度斥企測單元檢測初級線圈 (在非接觸充電裝置側的線圈)的表面溫度，并且當表面溫度達到預定溫度 或更高時，電力傳輸終止。在這種情況下，用于這種^r測的溫度檢測單元裝 設在該非接觸充電裝置中放置例如金屬的外來材料的位置。該位置的調節(jié)取 決于外來材料的大小和被放置的位置。
背景技術：
曰本未審查專利申請公開2003-153457 (第4頁，圖3 )公開了一種非 接觸充電裝置。根據(jù)該充電裝置，可以阻止被充電裝置溫度的升高，同時縮 短充電時間。此外，4艮據(jù)該充電裝置，還可以阻止當外來金屬物質被放置于 充電部分時溫度的不正常升高。
該非接觸充電裝置含有檢測電力傳輸線圈溫度的溫度傳感器。當溫度傳 感器檢測到的溫度不超過預定溫度時，充電控制電路控制充電電流增加。相 反地，當溫度傳感器檢測到的溫度超過預定溫度時，充電控制電路控制充電 電流減小。
因此，當溫度傳感器檢測到的溫度低時，就能夠通過增大充電電流來縮 短充電時間。此外，如果例如硬幣的外來金屬物質被》欠置在充電部分以升高 電力傳輸線圏的溫度，則能夠通過減小充電電流來阻止外來金屬物質的溫度 不正常升高的發(fā)生。

發(fā)明內容
但是，在日本未審查的專利申請公開號2003-153457 //Hf的非接觸充電 裝置的情況中，雖然充電電流降低，但是即使電力傳輸線圈的溫度達到預定溫度或者更高，充電電流仍然繼續(xù)流過。結果，就會導致時間增長直至外來 金屬物質的溫度開始下降，并且阻止外來金屬物質溫度不正常升高的時間可 能延長。
更進一步的，由于被放置于充電部分的例如硬幣的外來金屬物質溫度的 升高廣泛地與外來金屬物質的大小和放置于充電部分的外來金屬物質的位 置有關。換言之，當外來金屬物質為預定大小或更小，或者安裝的外來金屬 物質被放置在離電力傳輸線圈預定距離或更遠時，外來金屬物質可能會造成 溫度的小幅升高。這樣，上面描述的溫度的不正常升高就可能不會發(fā)生。因 此，檢測電力傳輸線圈溫度的溫度傳感器可能不僅僅需要與電力傳輸接觸。 重要的是溫度傳感器被放置的位置。
需要提供能夠通過選擇使安裝在電力傳輸線圏上的溫度傳感器的位置 最優(yōu)來檢測電力傳輸線圈(初級線圈)溫度的非接觸充電裝置。采用該非接 觸充電裝置，能夠迅速控制外來金屬物質等的溫度的不正常升高以確保提高 非接觸充電裝置的安全性。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種非接觸充電裝置。該非接觸充電裝置 包括安裝部分、初級傳輸線圈、溫度檢測元件以及控制單元。以非接觸方式 充電的裝置安裝在充電裝置的安裝部分上。初級傳輸線圈利用電磁感應為被 充電的裝置的次級傳輸電路供給電力。提供溫度檢測元件用于檢測安裝在安 裝部分上的材料的溫度?？刂茊卧刂茖Τ跫墏鬏斁€圈的電力供給以及在溫 度檢測元件檢測到預定溫度時終止對次級傳輸線圈的電力供給。
根據(jù)該實施例，溫度檢測元件被放置在安裝部分和初級傳輸線圈之間的 接觸表面的 一側，并且溫度檢測元件的中心處于離初級傳輸線圈的中心位置 不超過初級傳輸線圈的直徑的范圍內。
根據(jù)上面描述的本發(fā)明的實施例，溫度檢測元件安裝在最優(yōu)的位置上。 這樣，就能夠正確檢測安裝在安裝部分的材料溫度的升高，并且能夠在控制 下沒有延時地終止對初級傳輸線圈的電力供給。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的非接觸充電裝置，提供在最優(yōu)位置的溫度檢測元
制下沒有延時地終止對初級傳輸線圈的電力供給。因此，應用本發(fā)明實施例 的非接觸充電裝置的安全性就能提高。


圖1是示意性地說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的支座的主要部分以及安裝在 支座上的移動電話單元的主要部分的框圖。
圖2是非接觸電力傳輸線圈的示意性的主視圖，其中，由螺旋纏繞的電 線制成的平面線圈粘貼在柔性印刷電路板上。
圖3是非接觸電力傳輸線圈的示意性的主視圖，其中，圖2所示的平面
線圈沒有粘貼在柔性印刷電路板上。
圖4是圖2所示的非接觸電力傳輸線圏的示意性的橫截面視圖。
圖5是帶有多層柔性印刷電路板的非接觸電力傳輸線圈的示意性的主視
圖，其中，形成有由各螺旋纏繞的導體圖案制成的平面線圈圖案。
圖6是圖5所示的多層柔性印刷電路板的示意性的透視圖，其中，每一
層都相互分離。
圖7是圖5所示的多層柔性印刷電路板制成的非接觸電力傳輸線圈的示 意性的橫截面視圖。
圖8是圖7所示的多層柔性印刷電路板制成的非接觸電力傳輸線圈的局 部放大視圖。
圖9是說明初級傳輸線圈上的測量點的示意性圖表，測量點用來確定不 同材料制成的每個外來金屬物質的溫度的升高。
圖IO是IOO日元硬幣在圖9所示的每個測量點的溫度升高的圖示。 圖11是磷銅材料在圖9所示的每個測量點處的溫度升高的圖示。 圖12A到12C是說明安裝在支座1上的外來金屬物質的面積和溫度升 高之間關系的圖表，其中，圖12A是表示各個外來金屬物質的面積和作用于 初級傳輸線圈的電流的不同持續(xù)時間之間關系的表，圖12B是關于金屬的大 小(面積)的溫度升高的圖示，以及圖12C是金屬的大小(面積)和溫度升 高之間的關系的圖示。
圖13A和13B是說明安裝在支座1上的外來金屬物質的位置之間關系 的圖，其中，圖13A是初級傳輸線圈的示意性的主視圖，以及圖13B是表 示各個外來金屬物質飽和溫度和溫度檢測元件所檢測到的溫度的表。
圖14A和14B是說明置于支座1上的溫度檢測元件的位置之間的關系 的圖，其中，圖14A是初級傳輸線圈的示意性的主視圖，以及圖14B是表 示外來金屬物質飽和溫度和溫度纟企測元件檢測到的對于每個面積的溫度的表。
圖15A和15B是說明安裝在支座1上的外來金屬物質的實際溫度和溫 度檢測元件檢測到的溫度之間的關系的圖，其中，圖15A是初級傳輸線圈的 示意性的主視圖，以及圖15B是表示外來金屬物質的溫度和溫度檢測元件對 各個測量點檢測到的溫度的表。
圖16A到16C是說明溫度檢測元件的一個具體設置位置的圖，其中， 圖16A是支座1的示意性的橫截面圖，圖16B是初級傳輸線圈的示意性的 主視圖，以及圖16C是初級傳輸線圈的示意性的主視圖。
圖17是支座和安裝在支座上的移動電話單元的示意性的橫截面圖。
圖18是說明對初級傳輸線圈的電力供給終止的圖，該終止響應于安裝 在支座上的材料溫度升高的梯度。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例可以被應用于對安裝在移動電話單元內的電池充電的 支座。
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明實施例的支座1以及移動電話單元2的框圖。移 動電話單元2可以安裝在支座1上來對安裝在移動電話單元2內的蓄電池(也 簡稱為電池)充電。
如圖l所示，本實施例的支座l包括AC (交流)適配器3、振蕩器4、 初級傳輸線圈5、驅動器6、溫度檢測元件7和溫度檢測單元8。提供AC適 配器3用于將用戶電源轉換為直流(DC)電源。提供振蕩器4用于以預定 的頻率振蕩。提供初級傳輸線圈5作為電力傳輸側的非接觸電力傳輸線圈。 提供驅動器6用于為初級傳輸線圈5提供AC電源。溫度檢測元件7安裝在 初級傳輸線圈5的最優(yōu)位置(隨后描述)以與初級傳輸線圈5接觸。提供溫 度檢測單元8用于在來自溫度檢測元件7的溫度檢測的輸出的基礎上檢測初 級傳輸線圈5的溫度。
支座1進一步包括用于在如下控制下終止充電的控制電路9?？刂齐娐?9基于來自振蕩器4的振蕩頻率信號將來自AC適配器3的直流電力轉換為 交流電力，并且控制電路9還通過驅動器6為初級傳輸線圈5提供交流電力。 當溫度檢測單元8檢測到電力傳輸線圈5的溫度不正常升高時，控制電路終止對初級傳輸線圈5的電力供給。
比較而言，移動電話單元2包括次級傳輸線圈11、整流電路12、 LDO (低跳開式)調節(jié)器13、充電電路15以及控制電路14。提供次級傳輸線圈 11作為電力接收側的非接觸電力傳輸線圈。提供整流電路12將從初級傳輸 線圈5接收到的交流電力轉換成直流電力。提供LDO調節(jié)器13將來自整流 電路12的直流電力轉換成預定電壓的直流電力。提供充電電路15以通過供 給該預定電壓的直流電力來為電池(蓄電池)16進行充電。提供控制電路 14以將預定電壓的DC電力供給充電電路15。
圖2到4說明了初級傳輸線圈5的結構，該初級傳輸線圈5是電力傳輸 側上的非接觸電力傳輸線圈。這些圖也說明了次級傳輸電路11的結構，該 次級傳輸電路11是電力接收側上的非接觸電力傳輸線圈。換言之，每個初 級傳輸線圈5和次級傳輸電路11都可以等同地用"非接觸電力傳輸線圈 21WS"來表示。因此，圖2是通過在柔性印刷電路板30上粘貼平面線圏形 成的非接觸電力傳輸線圈21WS的主視圖。圖3是未附平面線圈的柔性印刷 電路板30的主視圖。圖4是非接觸電力傳輸線圈21WS的示意性的橫截面 圖。
如圖2到4所示，非接觸電力傳輸線圈21WS包括平面線圈。在這種情 況下，平面線圈由具有提供了絕緣層的表面的單根或絞線40制成。此外， 該電線在大致同一個表面內螺旋纏繞。平面線圈的一個平面通過粘接片42 粘貼在柔性印刷電路板30上。
此外，磁片43粘貼在平面線圈的另一個平面，這樣磁片43就能夠通過 粘接片41完全覆蓋平面線圈的另一個平面。提供^f茲片43有效地形成平面線 圈的-茲路，以引起初級傳輸線圈5和次級傳輸電^各11之間的交鏈磁通的增 大，同時阻止由每個線圈產(chǎn)生的磁場不必要的輻射。如果需要，例如由鋁制 成的金屬片(未示出)可被粘貼在石茲片的外表面上。
柔性印刷電路板30是薄層形狀的基板，例如，采用聚酰亞胺樹脂作為 基體材料的基板。表面絕緣層形成在柔性印刷電路板30上，除去第一線圈 接觸部分36、第二線圈接觸部分35、第一外部連接端子31以及第二外部連 接端子32之外。這里，第一線圈接觸部分36形成在柔性印刷電路板30上， 這樣當平面線圈粘貼在柔性印刷電路板30上時，其就能夠安設在平面線圏的內圓周部分37里。第二線圈接觸部分35安設在平面線圈外圓周部分38 的外部附近。
更進一步的，第一線圈接觸部分36和第一外部連接端子部分31通過形 成在表面絕緣層下的第一內部導體圖案33互相電連4妄。類似的，第二線圈 接觸部分35和第二外部端子部分32通過形成在表面絕緣層下的第二內部導 體圖案34互相電連接。
更進一步的，當柔性印刷電路板30粘貼在平面線圈上時，第一線圈接 觸部分36在平面線圈的內圓周部分37內在繞組的起點與電線的一個末端電 連接。此外，第二線圈接觸部分35在平面線圈的外圓周部分38內在繞組的 終點與電線的另 一個末端電連接。
正因為非接觸電力傳輸線圈21WS如上所述地形成，就能夠避免電線的 重疊部分。這樣，非接觸電力傳輸線圈21WS的厚度能夠大大降低。
如圖5到8所示，用作上面的初級傳輸線圏5和上面的次級傳輸電路11 每一個的非接觸電力傳輸線圈可以是通過堆疊多個具有平面線圈圖案的柔 性印刷電路板所形成的多層非接觸電力傳輸線圈21PS。
圖5是具有多層柔性印刷電路板的非接觸電力傳輸線圈21PS的主視圖。 圖6是非接觸電力傳輸線圈21PS的示意性的透視圖，其中各層都與其他層 分開說明。圖7是具有多層柔性印刷電路板的非接觸電力傳輸線圈21PS的 示意性的橫截面圖。圖8是圖7所示橢圓El包圍的部分的放大圖。
如圖5到8所示，非接觸電力傳輸線圈21PS包括例如四層結構。第一 層基板64a、第二層基板64b、第三層基板64c以及第四層基板64d每個可 由聚酰亞胺樹脂或類似物制成，并且形成有形成在各個片狀基板上的螺旋纏 繞的線性導體圖案60。
表面絕緣層62形成在最上層即第一層基板64a的表面上，并且粘接層 和層間絕緣層63a形成在第一層基沖反64a和第二層基才反64b之間。相似地， 粘接層和層間絕緣層63b形成在第二層基板64b和第三層基板64c之間。此 夕卜，粘接層和層間絕緣層63c形成在第三層基板64c和第四層基板64d之間。 磁片43通過粘接層和絕緣層63d粘貼在最底層即第四層基板64d的背面。
更進一步的，位于內圓周部分57的第一到第四層基板64a到64d的各 導電圖案60的末端通過第一通孔56相互電連接。相似地，位于外圓周部分58的第一到第四層基才反64a到64d的各自的導電圖案60通過第二通孔55 相互電連4妻。
更進一步的，用于位于內圓周部分57的各層的導體圖案60的第一通孔 56與用于位于外圓周部分58的各層的導體圖案的通孔61電連接。盡管在圖 中沒有示出，但如果需要，例如由鋁制成的金屬片可以粘貼在磁片43的外側。
更進一步的，例如，第四層基一反64d的第二通孔55通過第二內部導體 圖案54與第二外部連接端子部分52電連接。相似的，第四層基板64d的第 一通孔56通過上述通孔61和第一內部導體圖案53與第一外部連接端子部 分51電連4矣。
在如上所述形成的非接觸電力傳輸線圈21PS中，形成具有柔性印刷電 路板的導體圖案60的平面線圈。因此，這樣的非接觸電力傳輸線圈21PS就 能夠比上述具有電線制成的平面線圈的非接觸電力傳^T線圈21WS薄一些。
接下來，根據(jù)本實施例的支座1或者采用上面的非接觸電力傳輸線圈 21WS或者采用非接觸電力傳輸線圈21PS,接著應用電；茲感應來進行從支座 1到移動電話單元2的電力傳輸。這種情況下，當例如硬幣的外來金屬物質 放置于上面的支座l時，外來金屬物質中可能產(chǎn)生渦流電流。這樣，外來金 屬物質可能被不正常的加熱。
所以，作為支座1上的初級傳輸線圈5的非接觸電力傳輸線圈21WS或 非接觸電力傳輸線圈21PS,提供有溫度^r測元件7。支座1的控制電路9設 計來用于當溫度檢測元件7檢測到的溫度超過預定溫度時在控制下終止充 電。
具體地，具有由上面纏繞的電線40制成的平面線圈的非接觸電力傳輸 線圏21WS被用作初級傳輸線圈5。這種情況下，如圖3和圖4所示，溫度 檢測元件7直接形成為柔性印刷電路板30的導體圖案中的溫度檢測元件層。
更進一步的，如圖3所示，第三外部連接端子部分81和第四外部連接 部分82都形成在柔性印刷電路板30上。這些部分81 、 82負責接收從上面 的溫度檢測元件7輸出到外部的溫度檢測信號。此外，在第三和第四外部連 接端子部分81、 82以及溫度檢測元件7之間，各自形成有布線圖。
可選擇的，采用的初級傳輸線圈5可以是上面描述的具有由導體圖案60制成的平面線圈的多層柔性印刷電路板的非接觸電力傳輸線圈21PS。這種
情況下，溫度斥僉測元件7可以直接形成為例如圖8所示的多層柔性印刷電路 板的第一層基板64a的導體圖案中的溫度檢測元件層。這種情況下，而且， 用于傳輸來自溫度檢測元件7 (溫度檢測元件層)的溫度檢測信號的布線圖 (未示出)，通過通孔等與第三外部連接端子部分81和第四外部連接端子部 分82電連接，如圖3所示的上面的情況。
如上所述，直接形成溫度檢測元件7作為柔性印刷電路板的導體圖案中 的溫度檢測元件層，能夠避免非接觸電力傳輸線圈造成厚度增大的缺點。在 該例中，支座1只具有一個上面描述的溫度檢測元件7。但是，支座l也可 以具有多個溫度檢測元件7。由于溫度檢測元件直接在各個柔性印刷電路板 的導體圖案內形成，所以即使安裝有兩個或更多個溫度4企測元件7，非接觸 電力傳輸線圈的厚度也不會增加。
這里，如上所述，溫度檢測元件7直接形成為柔性印刷電路板的導體圖 案中的溫度檢測元件層。但是，由于外來金屬物質》文置于支座1上造成的諸 如硬幣的外來金屬物質溫度的升高，與外來金屬物質的大小和其安裝的位置 有很大關系。換言之， 一種情況是外來金屬物質具有預定的大小或更小，或 者外來金屬物質放置在離初級傳輸線圈5預定的距離或更遠。這種情況下， 外來材料溫度的升高小，上面的溫度不正常升高的問題不會發(fā)生。這樣，檢 測初級傳輸線圈5溫度的溫度檢測元件7設置的位置是重要的。因此，本發(fā) 明的申請人將溫度檢測元件7安裝在最優(yōu)的位置，該最優(yōu)的位置通過如下研 究確定外來金屬物質的材料、其大小、其安裝在支座l上的位置，以及與 支座1上各個位置相關的溫度的升高來決定。
申請人測量了將外來金屬物質放置在初級傳輸線圏5上預定的位置后外 來金屬物質溫度的升高。這里，這樣的位置對應于初級傳輸線圈5的中心部 分(是中空的地方和磁通集中的地方)。這里，外來金屬物質可以是任何材 灃+,諸如100日元(yen )硬幣、10日元(yen )石更幣、1日元(yen )石更幣、 萬能刀的邊緣、夾子、釬焊合金、白金屬材料、磷銅材料以及不銹材料。
結果，在上面的外來金屬物質的材料中，諸如白金屬材料、磷銅材料和
不銹材料等材料顯示出的測量結果中，這些材料的溫度可能在短時間內上升至不正常的溫度。這是因為這些材料當被施加磁力時趨于接受電流的通過并
顯示出大的電阻。 申請人:將不同材料制成的外來金屬物質放置在了各個測量點，然后測量
每個外來金屬物質溫度的升高。具體的，使用的外來金屬物質是"100曰元
硬幣，，和"磷銅材料"。這些外來金屬物質的每一個都被放置在初級傳輸線
圈5的第一到第五測量點，然后測量溫度的升高。
圖IO是使用"100日元硬幣"作為外來金屬物質時每個測量點溫度升高 的圖示。如圖IO所示，當使用"100日元石更幣"作為外來金屬物質時，測量 結果顯示，"100日元硬幣，，設置的位置越靠近初級傳輸線圈5的中心部分， 溫度升高越大。
進一步的，圖ll是當使用"磷銅材料"(側邊長10 mm，厚度l mm, 面積10 mm2的常規(guī)的四邊形)作為外來金屬物質時每個測量點溫度升高的圖 示。如圖11所示，測量結果顯示如下。當使用"磷銅材料"作為外來金屬 物質時，在"磷銅材料"被放置在初級傳輸線圈5的中心部分時，溫度升高 很大。如果"磷銅材料，，設置的位置離開初級傳輸線圈5的中心部分即使只 是很微小的距離，溫度的升高可能不會那么大。 接下來，申請人將不同大小(面積)的外來金屬物質的每一個放置在了 初級傳輸線圈的中心部分，測量了這些材料相關的溫度升高。圖12A是示出 了各個"磷銅材料"制成的外來金屬物質的面積與應用于初級傳輸線圈5的 電流不同的持續(xù)時間之間的關系的表。在圖12A示出的測量情況中，磷銅材 料(側邊長3 mm，厚度1 mm, 面積9 mm2的常^見的四邊形)安裝在初級傳 輸線圈5的中心部分。然后，依次按照順序對初級傳輸線圈5施加30秒、 60秒、90秒、120秒以及180秒的電流。結果，如圖12A所示，測量結果 說明磷銅材料的溫度從3(TC (初始溫度)依序升高至一系列的36.4°C (電流 施加時間為30秒)、39°C (電流施加時間為60秒)、40.5°C (電流施加時間 為90秒)、42.2°C (電流施加時間為120秒)以及43.9T (電流施加時間為 180秒)。
類似的，磷銅材料(側邊長12 mm,厚度1 mm，面積141 mm2的常規(guī) 的四邊形)安裝在初級傳輸線圈5的中心部分。然后，依次按照順序對初級傳輸線圏5施加30秒、60秒、卯秒、120秒以及180秒的電流。結果，測 量結果說明磷銅材料的溫度從30。C (初始溫度)依序升高至一系列的113.2 。C (電流施加時間為30秒)、127.7°C (電流施加時間為60秒)、130.2°C (電 流施加時間為90秒)、128.4°C (電流施加時間為120秒)以及143.rC (電 流施加時間為180秒)。
圖12B是當面積為"3 mm2" 、 "5 mm2" 、 "6 mm2" 、 "7 mm2" 、 "8 mm2"、 "10 mm2"或"12 mm2"的上面的"磷銅材料"被二故置在初級傳輸線圈5 的中心部分時溫度升高的圖示。如圖所示的測量結果i^明，安裝在初級傳輸 線圏5上的"磷銅材料"面積增大越大，溫度的升高變得越大。
圖12C是上面"磷銅材料，，的面積和溫度升高之間關系的圖示。如圖所 示，安裝在初級傳輸線圈5上的"磷銅材料，，的面積增大越大，溫度的升高 變得越大。
這里，當外來金屬物質的危險溫度被定義在75。C或更高時，如圖12A 所示，測量結果顯示，當外來金屬物質的面積是"7 mm2"或更大時，外來 金屬物質達到上面的"危險溫度"。相反地，測量結果顯示，當外來金屬物 質的面積小于"7 mm2"時，允許外來金屬物質達到上面的危險溫度的可能 性非常低。
接下來，如圖13A所示，申請人將溫度檢測元件7的設置位置固定在離 初級傳輸線圈5的中心部分5mm的位置。隨后，具有不同面積的外來金屬 物質逐漸遠離初級傳輸線圈5的中心部分移動。同時，溫度檢測元件7檢測 各個外來金屬物質的飽和溫度和在每一個設置位置處外來金屬物質各自的溫度。
圖13B是代表上面各個磷銅材料的飽和溫度和溫度檢測元件7檢測到的 溫度的表。使用的其中一種"磷銅材料"形式為側邊長10mm，厚度lmm， 面積100 mm2的常規(guī)的四邊形，另 一種是側邊長25 mm，厚度1 mm，面積 625 mm2的常規(guī)的四邊形。
如圖13B所示，具有100mm2面積的磷銅材料被放置在離初級傳輸線圈 5的中心部分距離依次為2 mm、 4 mm、 6 mm、 8 mm以及10 mm的各個位 置。隨后，測量每個位置處的磷銅材料的飽和溫度以及溫度檢測部分7實際檢測到的溫度。結果，在上面描述的各個位置處，磷銅材料的飽和溫度依次
是148。C、' 112°C、 58°C、 52。C和48°C。另外，每個位置處溫度檢測元件7 檢測到的溫度依次是121°C 、 98 。C 、 48 。C和42 。C 。
類似的，面積為625 mn^的磷銅材料被放置在離初級傳輸線圏5的中心 部分距離依次為2mm、 4mm、 6mm、 8 mm以及10 mm的各個位置。隨后， 測量每個位置處的磷銅材料的飽和溫度以及溫度^r測部分7實際;險測到的溫 度。結果，在上述的各個位置處，磷銅材料的飽和溫度依次是153。C、 139 。C、 117。C、 76。C和53。C。另外，每個位置處溫度檢測元件7檢測到的溫度 依次是125。C、 118°C、 104°C、 5rC和41。C。
接下來，申請人固定外來金屬物質在初級傳輸線圈5的中心部分的設置 位置。隨后，溫度檢測元件7的設置位置逐漸遠離初級傳輸線圈5的中心部 分移動。同時，溫度4企測元件7檢測各個外來金屬物質的飽和溫度和各個i殳 定位置的溫度。
圖14B是代表上面的各個磷銅材料的飽和溫度和溫度檢測元件7檢測到 的溫度的表。如圖14B所示，形式為側邊長7mm,厚度1 mm,面積49mm2 的常規(guī)四邊形的"磷銅材料"被安裝在初級傳輸線圏5的中心部分。溫度檢 測元件7的設置位置依次移動到離初級傳輸線圈5的中心部分的距離為2 mm、 4mm、 6mm、 8 mm和10 mm的各個位置。結果，測量磷銅材料的飽 和溫度和溫度檢測元件7在每個位置處實際檢測到的溫度，上面的磷銅材料 的飽和溫度為85.2。C,溫度檢測元件7在各個位置處檢測到的溫度依次為76 。C、 73°C、 71°C、 60。C以及5(TC。
類似、的，形式為側邊長10 mm, 厚度1 mm， 面禾只100 mm 的常規(guī)四邊 形的"磷銅材料"被安裝在初級傳輸線圈5的中心部分。溫度檢測元件7的 設置位置依次移動到離初級傳輸線圈5的中心部分的距離為2mm、 4 mm、 6mm、 8mm和10mm的各個位置。結果，測量磷銅材料的飽和溫度和溫度 檢測元件7在每個位置處實際檢測到的溫度，上面的磷銅材料的飽和溫度為 112.4'C,溫度檢測元件7在各個位置處檢測到的溫度依次為98°C、 93°C、 93°C、 62。C以及50。C。
類似的，形式為側邊長15 mm,厚度1 mm，面積225 mm2的常規(guī)四邊形的"磷銅材料，，被安裝在初級傳輸線圈5的中心部分。溫度檢測元件7的
設置位置依次移動到離初級傳輸線圈5的中心部分的距離為2mm、 4mm、 6mm、 8mm和10mm的各個位置。結果，測量磷銅材沖+的飽和溫度和溫度 檢測元件7在每個位置處實際檢測到的溫度，上面的磷銅材料的飽和溫度為 143.rC,溫度檢測元件7在各個位置處檢測到的溫度依次為131°C、 129°C、 116°C、 98。C以及6rC。
類似的，形式為側邊長25 mm，厚度1 mm，面積625 mm2的常規(guī)四邊 形的"磷銅材料，，被安裝在初級傳輸線圈5的中心部分。溫度檢測元件7的 設置位置依次移動到離初級傳輸線圈5的中心部分的距離為2mm、 4 mm、 6mm、 8mm和10mm的各個位置。結果，測量磷銅材津+的飽和溫度和溫度 檢測元件7在每個位置處實際檢測到的溫度，上面的磷銅材料的飽和溫度為 153.TC，溫度檢測元件7在各個位置處一企測到的溫度依次為129。C、 134°C、 128°C、 98。C以及89。C。
初級傳輸線圈5的中心部分是^f茲力線集中的部分。所以，當初級傳輸線 圈5的中心部分具有溫度檢測元件7時，溫度檢測元件7本身將會被加熱。 結果，正確檢測外來金屬物質的溫度可能變得困難。由于這個原因，優(yōu)選將 溫度檢測元件7設置在遠離初級傳輸線圈5的中心部分的位置。從測量結果 發(fā)現(xiàn)，溫度檢測元件7優(yōu)選放置在遠離初級傳輸線圈5的中心部分的位置。 換言之，溫度檢測元件7可以安裝在離初級傳輸線圈5的中心部分的距離為 4 mm到6 mm處。 接下來，形成在初級傳輸線圈5中的溫度檢測元件7可能不直接檢測外 來金屬物質的溫度。溫度檢測元件7檢測從發(fā)熱的外來金屬物質傳輸至初級 傳輸線圈5的熱量。換言之，溫度檢測元件7通過初級傳輸線圈5間接檢測 外來金屬物質的溫度。所以，如圖14B所示，溫度^r測元件7檢測到的溫度 低于外來金屬物質的實際溫度。
本申請人測量了外來金屬物質的實際溫度和溫度4企測元件7檢測到的溫 度之間的差別。這種情況下，如圖15A所示，溫度沖全測元件7放置在從初級 傳輸線圏5的中心部分的距離為5mm處的第一到第三測量點的每一個上。 此外，外來金屬物質放置在初級傳輸線圈5的中心部分上。然后測量外來金 屬物質的溫度和溫度檢測元件7檢測到的溫度。圖15B是側邊長為25 mm的不銹鋼片的溫度和溫度斥企測元件7 4企測到 的溫度的圖示。這里，不銹鋼片放置在初級傳輸線圏5的中心部分上。如圖 15B所示，當不銹鋼片達到上面描述的75。C的危險溫度時，溫度檢測元件7 檢測到大約60。C的溫度。這種情況下，不《秀鋼的危險溫度和溫度4企測元件7 和檢測到的溫度有大約12。C到14。C的差異。當不銹鋼達到85。C時，溫度檢 測元件7在如上所述的每個測量點檢測到大約73。C的溫度。這種情況下，觀 察到的差異大約是11。C到12°C。
所以，不銹鋼的溫度和溫度檢測元件7檢測到的溫度之間有大約irc到
14。C的差異。換言之，發(fā)現(xiàn)當溫度檢測元件7檢測到大約60。C的溫度時，外 來金屬物質達到75。C的危險溫度。相應地，發(fā)現(xiàn)一旦溫度檢測元件7檢測到 60。C的溫度，就需要終止對初級傳輸線圈5的電力供給(也就是，終止充電)。
從以上測量的各個結果，申請人發(fā)現(xiàn)了以下事實
1. 如果外來金屬物質具有小于7 mn^的面積，外來金屬物質產(chǎn)生的熱 量小，并且達到上面所述危險溫度(75°C )或更高的可能性低。如果外來金 屬物質具有7mn^或更大的面積，外來金屬物質可能達到危險溫度。
2. 外來金屬物質的設置位置放置得離初級傳輸線圈5的中心部分越遠， 熱量降低越大。所以，溫度檢測元件7可以放置在使處于初級傳輸線圈5的 中心部分附近位置的外來金屬物質的溫度能夠被檢測的位置。但是，這種情 況下，初級傳輸線圏5的中心部分是^f茲力線集中的部分。所以，當初級傳輸 線圈5的中心部分具有溫度檢測元件7時，溫度4企測元件7本身會被加熱。 這樣，正確檢測外來金屬物質的溫度可能會變困難。所以，優(yōu)選放置溫度檢 測元件7于遠離初級傳輸線圈5的中心部分的位置。
3. 當外來金屬物質達到75'C的危險溫度時，溫度檢測元件7檢測到大 約60。C到73。C。換言之，發(fā)現(xiàn)一旦溫度檢測元件7檢測到60。C的溫度就需 要終止對初級傳輸線圈5的電力供給(也就是，終止充電)。
考慮到這些事實，申請人發(fā)現(xiàn)溫度檢測元件7可以被如下安排。如圖16A 所示，溫度^f全測元件7安裝在支座1和初級傳輸線圏5之間的接觸面的一側。 同時，如圖16B所示，溫度檢測元件7位于離初級傳輸線圈5的中心位置不 超過初級傳輸線圈5的直徑的范圍內。
更進一步的，在上述范圍內，發(fā)現(xiàn)溫度檢測元件7優(yōu)選在安裝部分和初級傳輸線圈5之間的支座1的接觸面的一側。此外，如圖16C的陰影部分指 出的，溫度檢測元件的中心優(yōu)選安排在離初級傳輸線圈5的中心的距離對應 于初級傳輸線圈5的內半徑"r，，的位置和距離對應于初級傳輸線圈5的內 直徑的位置之間。
基于這些發(fā)現(xiàn)，作為例子，申請人將溫度檢測元件7安裝在支座1和初 級傳輸線圈5之間的接觸面的一側，使得溫度檢測元件7的中心能夠置于離 根據(jù)本實施例的支座1中的初級傳輸線圈5的中心的距離為5 mm的位置。
接下來描述支座1的充電操作，溫度檢測元件7安裝在支座1的前述位 置上。圖17是支座1的橫截面圖，充電時移動電話單元2安裝在支座1上。
當移動電話單元2安裝在支座1上時，形成于支座1中的初級傳輸線圈 5和移動電話單元2中的次級傳輸電3各11靠近而互相面對。結果，初級傳輸 線圏5的磁場狀態(tài)被改變?？刂齐娐?通過間歇驅動等監(jiān)控初級傳輸線圏5 石茲場狀態(tài)的變化。
在移動電話單元2內，移動電話單元2的控制電路14在檢測到預定電 壓水平時，確定移動電話單元2安裝在支座1上。換言之，當移動電話單元 終端安裝在支座1上時，響應于次級電力傳輸線圈11》茲場狀態(tài)變化的電壓 水平達到預定電壓水平。
支座1的控制電路9和移動電話單元2的控制電路14通過初級和次級 傳輸線圈5、 11互相交換它們的識別信息來相互認證。隨后，當這樣的識別 信息交換獲得互相認證時，支座1對移動電話單元2的電池16進行電力供 纟會。這樣，電池2的充電開始。
當充電開始，支座1的控制電路9基于來自振蕩器2的振蕩頻率信號， 將來自交流適配器3的直流電力轉換為預定頻率的交流電力。隨后，交流電 力通過驅動器6提供給初級傳輸線圈5。
在移動電話單元內，來自支座1的初級傳輸線圈5的交流電力在次級傳 輸線圈11中感應出交流電力。該感應交流電力通過整流電^各12整流，之后 在LDO 13轉換成預定電壓的直流電力。隨后，控制電^各14通過充電電路 15將來自LDO 13的直流電力供應給電池16。從而，電池16能夠被充電。
這里，如支座l的情況，對移動電話單元2的電力傳iir可以通過初級傳 輸線圈5和次級傳輸電3各11的電》茲感應來實現(xiàn)，初級傳輸線圈5和次級傳輸電路11是非接觸電力傳輸線圈。這種情況下，例如，當外來金屬物質置 于支座l上，諸如硬幣的外來金屬物質中可能產(chǎn)生渦流電流。結果，可能發(fā) 生外來金屬物質的不正常過熱。
形成在支座1上的溫度檢測元件7通過初級傳輸線圈5間接檢測被安裝 材料(諸如移動電話單元2或外來金屬物質)的溫度，之后，將檢測到的輸
出傳送給溫度檢測單元8。安裝在支座1上的移動電話單元2被充電時，— 般被加熱至大約40°C。相反地，當放置在支座1上的移動電話單元2由于任 何原因導致產(chǎn)生不正常發(fā)熱或者當外來金屬物質放置在支座1上時，移動電 話單元2和外來金屬物質能夠被加熱至上面的危險溫度75。C或更高。
溫度檢測元件7通過初級傳輸線圈5間接檢測安裝在支座1上的材料的 溫度。這樣，當安裝在支座1上的材料的溫度達到上面的危險溫度75。C時， 溫度檢測元件7和溫度檢測單元8都檢測到60°C的溫度。當溫度檢測元件7 和溫度檢測單元8中的每一個都4企測到上面60°C的溫度時，控制電路9識別 出安裝在支座1上的材料的溫度上升至危險溫度?？刂齐娐?立刻終止對初 級傳輸線圈5的電力供給。結果，由于控制下的終止可以中斷充電。因此可 以避免安裝在支座1上的材料的溫度的不正常升高，從而使得支座1獲得增 強的安全性。
更進一步，溫度檢測元件7安裝在最優(yōu)位置以檢測安裝在支座1上的材 料的溫度，該溫度的確定基于如上所述的每個測量。因此，安裝在支座l上 的材料的溫度被實時檢測，然后，上述充電能夠精確地在控制下終止。
在以上實例中， 一旦檢測到安裝在支座1上材料的溫度上升至危險溫度， 對初級傳輸線圈5的電力供給就會在控制下終止。可選擇的，如下所述，電 力的供給可以響應于溫度檢測元件7檢測到的上面安裝的材料的溫度梯度而 在控制下終止。
圖18是安裝在支座1上的第一到第三外來金屬物質的溫度的圖示，該 溫度隨著對初級傳輸線圈5電力供給的持續(xù)時間而變化。如圖所示，即使延 長對初級傳輸線圈5電力供給的持續(xù)時間，第三外來金屬物質也沒有達到危 險溫度。相反的，當對初級傳輸線圈5電力供給的持續(xù)時間為大約100秒時， 第一外來金屬物質就達到危險溫度。當對初級傳輸線圈5電力供給的持續(xù)時 間為大約230秒時，第二外來金屬物質達到危險溫度。更進一步的，當把第一外來金屬物質和第二外來金屬物質溫度變化的圖示同第三外來金屬物質 的溫度變化圖示比較時，在外來金屬物質達到危險溫度的情況中可獲得具有 高溫度梯度的圖。
考慮到這些測量結果，例如，控制電路9在對初級傳輸線圈5開始電力
供給60秒之后的時間，檢測上面的溫度檢測元件7和上面的溫度檢測單元8 4企測到的溫度。此外，控制電路9在對初級傳輸線圈5開始電力供給卯秒 之后的時間，；險測上面的溫度檢測元件7和上面的溫度4企測單元8 ;險測到的 溫度。更進一步的，以各個時間點一企測到的溫度為基礎，檢測目前安裝在支 座1上的裝置的溫度升高的梯度。當梯度大于預定水平時，在控制下終止對 初級傳輸線圈5的電力供給。
從而，在安裝在支座1上的材料的溫度上升至危險溫度之前，對初級傳 輸線圏5的電力供給就能夠終止。因此，可以提高支座l的安全性。
注意，除了這種終止控制外，終止控制還可以在預定時間段內當上面檢 測到的溫度升高的水平達到預定水平或更高時施行，或者基于檢測到溫度的 絕對值施行。這種情況下，更進一步的，在安裝在支座1上的材料的溫度上 升至危險溫度之前，對初級傳輸線圈5的電力供給就能夠終止。因此，可以 提高支座1的安全性。
更進一步的，支座1可以提供有外圍溫度檢測元件用來測量與初級傳輸 線圈5對應的部分的外圍的溫度。這樣，上面的終止控制可以在下面的差異 達到預定水平時施行。也就是，該差異是上面的溫度檢測元件7和溫度;f企測 單元8檢測到的溫度(對應于初級傳輸線圈5的部分的溫度)和上面的外圍 溫度檢測元件檢測到的外圍溫度之間的差異。這種情況下，更進一步的，在 安裝在支座1上的材料的溫度達到危險溫度之前，對初級傳輸線圈5的電力 供給就能夠終止。所以，支座l的穩(wěn)定性得以提高。
如上所述，本實施例的支座1通過溫度檢測元件7 4企測支座1上的安裝 材料的溫度，溫度檢測元件7放置在從不同測量結果中獲得的最優(yōu)位置上。 一旦檢測到上面的安裝材料溫度的不正常升高，就在控制下終止對初級傳輸 線圈5的電力供給。所以，支座1上的安裝材料溫度的不正常升高能夠被迅 速控制。結果，供用作非接觸充電裝置的支座1的安全性得以提高。
在對上面實施例的描述中，本發(fā)明的實施例應用于支座1來對移動電話單元2充電。更進一步的，本發(fā)明的任何實施例都可以應用于適合對便攜裝 置充電的任何充電裝置，這些便攜裝置諸如個人手持電話系統(tǒng)(PHS)、個
人數(shù)字助理(PDA)、便攜游戲裝置以及筆記本型個人計算機。這種情況下，
同樣能夠獲得上面描述的相同效果。
此外，對上面實施例的描述僅提供作為根據(jù)本發(fā)明的一個實例。因此， 本發(fā)明不局限于以上的實施例。此外，在本發(fā)明的宗旨的范圍內，允許根據(jù) 設計做各種各樣的修改等等。
本領域技術人員應該理解，根據(jù)設計要求和其它因素，只要在權利要求 或等同特征的范圍內，各種各樣的修改、組合、部分組合以及替代都可以發(fā) 生。
本發(fā)明包含了于2007年1月9日向日本專利局提交的日本專利申請 JP2007-001644的相關主題，該日本申請的整個內容在這里通過引用獲得。
權利要求
1.一種非接觸充電裝置，包括其上安裝以非接觸方式充電的裝置的安裝部分；用于利用電磁感應為該裝置的次級傳輸線圈提供電力的初級傳輸線圈；用于檢測安裝在該安裝部分上的材料的溫度的溫度檢測元件；以及控制裝置，用于對該初級傳輸線圈的電力供給進行控制和在該溫度檢測元件檢測到預定溫度時終止對該初級傳輸線圈的電力供給，其中，該溫度檢測元件位于該安裝部分和該初級傳輸線圈之間的接觸面的一側上，且該溫度檢測元件的中心位于從該初級傳輸線圈的中心位置的該初級傳輸線圈的直徑范圍內。
2. 根據(jù)權利要求1的非接觸充電裝置，其中該溫度4企測元件位于該安裝部分和該初級傳輸線圈之間的接觸面的該 側上，且該溫度檢測元件的中心位于從該初級傳輸線圈的中心的距離對應于 該初級傳輸線圈的內半徑的位置和距離對應于該初級傳輸線圈的內直徑的 位置之間。
3. 根據(jù)權利要求2的非接觸充電裝置，其中該控制裝置進行如下控制，以預定間隔從該溫度檢測元件獲取溫度檢測 輸出，以該間隔檢測溫度的升高量，以及當該溫度的升高量等于或高于溫度 的預定升高量時終止對該初級傳輸線圈的電力供給。
4. 根據(jù)權利要求1的非接觸充電裝置，其中，該初級傳輸線圈包括多個堆疊在柔性印刷電路板上的導體圖案；以及其中，該溫度檢測元件直接形成為該柔性印刷電路板上的導體圖案中的 溫度檢測元件層。
5. —種非接觸充電裝置，包括 其上安裝以非接觸方式充電的裝置的安裝部分；用于利用電磁感應為該裝置的次級傳輸線圈提供電力的初級傳輸線圈； 用于檢測安裝在該安裝部分上的材料的溫度的溫度檢測元件；以及 控制單元，配置成對該初級傳輸線圈供給電力和當該溫度檢測元件檢測 到預定溫度時終止對該初級傳輸線圈的電力供給，其中該溫度4企測元件位于該安裝部分和該初級傳輸線圈之間的4妻觸面的一 側上，且該溫度檢測元件的中心位于/人該初級傳輸線圈的中心位置的該初級 傳輸線圈的直徑范圍內。
全文摘要
一種非接觸充電裝置，包括安裝部分、初級傳輸線圈、溫度檢測元件以及控制單元。以非接觸方式充電的裝置安裝在該安裝部分上。該初級傳輸線圈利用電磁感應為該裝置的次級傳輸線圈供給電力。該溫度檢測元件檢測安裝在該安裝部分上的材料的溫度。該控制單元配置成對該初級傳輸線圈供給電力和當該溫度檢測元件檢測到預定溫度時終止對該初級傳輸線圈的電力供給。該溫度檢測元件位于該安裝部分和該初級傳輸線圈之間的接觸面的一側上，且該溫度檢測元件的中心位于從該初級傳輸線圈的中心位置的該初級傳輸線圈的直徑范圍內。
文檔編號H01M10/44GK101304178SQ20081012779
公開日2008年11月12日 申請日期2008年1月9日 優(yōu)先權日2007年1月9日
發(fā)明者上條貴宏, 依田健太郎, 加藤博, 大西幸太, 山崎學, 曾我部治彥, 神干基, 近藤陽一郎, 鈴木克哉, 鈴木邦治 申請人:索尼愛立信移動通信日本株式會社;精工愛普生株式會社