(57)【要約】【課題】位置検出コイルを最適な位置に配置して固定する。【解決手段】充電面２１に電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器５０を載置した状態で、電池パックに設けられた円形状の誘導コイル５１と電磁結合可能とするよう、充電面２１の内面で誘導コイル５１側と対向する姿勢にて本体ケース２０に内蔵される電源コイル１１と、電源コイル１１を、充電面２１の範囲で移動させる移動機構１３と、電源コイル１１に対して電力を供給するための送電回路と、充電面２１に面するように配置された、誘導コイル５１の位置を検出するための複数の位置検出コイル３０と、位置検出コイル３０をパターン配線したプリント基板３７と、を備えており、プリント基板３７が、本体ケース２０の内部で、充電面２１と、電源コイル１１の移動機構１３による移動領域との間に配置されて、充電面２１の内面に当接されるように保持する。【選択図】図１３
2012081519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池駆動機器(50)を駆動する電池パックを充電するための充電台であって、
上面に、電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器(50)を載置し充電するための充電面(21)を設けた本体ケース(20)と、
前記充電面(21)に電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器(50)を載置した状態で、電池パックに設けられた円形状の誘導コイル(51)と電磁結合可能とするよう、前記充電面(21)の内面で前記誘導コイル(51)側と対向する姿勢にて前記本体ケース(20)に内蔵される電源コイル(11)と、
前記電源コイル(11)を、前記充電面(21)の範囲で移動させる移動機構(13)と、
前記電源コイル(11)に対して電力を供給するための送電回路と、
前記充電面(21)に面するように配置された、前記誘導コイル(51)の位置を検出するための複数の位置検出コイル(30)と、
前記位置検出コイル(30)をパターン配線したプリント基板(37)と、
を備えており、
前記プリント基板(37)が、前記本体ケース(20)の内部で、前記充電面(21)と、前記電源コイル(11)の前記移動機構(13)による移動領域との間に配置されて、前記充電面(21)の内面に当接されるように保持されてなることを特徴とする充電台。
【請求項２】
請求項１に記載の充電台であって、
前記本体ケース(20)が、上ケース(20A)と下ケース(20B)に分割されており、
前記上ケース(20A)は、前記充電面(21)を備えており、
前記上ケース(20A)は、前記下ケース(20B)と接合された状態で該下ケース(20B)側に突出する姿勢に、先端にねじ穴(42)を設けた複数の固定筒(41)を設けており、
前記下ケース(20B)は、前記上ケース(20A)と接合された状態で前記固定筒(41)の位置に、該固定筒(41)のねじ穴(42)と中心軸を略一致させた固定穴(46)を開口しており、
前記プリント基板(37)は、前記固定筒(41)を挿入可能な筒穴(38)を開口しており、
前記プリント基板(37)を、前記上ケース(20A)の前記充電面(21)を構成する面に当接させた状態で、前記筒穴(38)に前記固定筒(41)を挿入し、さらに前記下ケース(20B)を前記上ケース(20A)に接合させて前記固定穴(46)から前記ねじ穴(42)にねじ(70)を挿入して固定可能に構成してなることを特徴とする充電台。
【請求項３】
請求項２に記載の充電台であって、
前記下ケース(20B)はさらに、前記固定穴(46)の周囲に、前記固定筒(41)の外周を保持するための保持筒(44)を備えてなることを特徴とする充電台。
【請求項４】
請求項３に記載の充電台であって、
前記保持筒(44)は、前記固定筒(41)を保持した状態で、前記保持筒(44)の端縁(45)で前記プリント基板(37)を前記充電面(21)側に当接するよう構成してなることを特徴とする充電台。
【請求項５】
請求項４に記載の充電台であって、
前記保持筒(44)の高さは、該保持筒(44)に前記固定筒(41)を挿入した状態で、前記プリント基板(37)の厚さに相当する分だけ、前記充電面(21)の内面側と離間するよう構成されてなることを特徴とする充電台。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか一に記載の充電台であって、
前記保持筒(44)はさらに、前記固定筒(41)を保持する側から前記固定穴(46)に対して反対側に延長されており、
前記固定穴(46)は、前記下ケース(20B)の表面よりも窪んだ位置に開口され、かつ該固定穴(46)の周囲を、該反対側に延長された保持筒(44)の一部で囲んでなることを特徴とする充電台。
【請求項７】
請求項２から６のいずれか一に記載の充電台であって、
前記固定筒(41)は、前記上ケース(20A)の四隅に設けられてなることを特徴とする充電台。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載の充電台であって、
前記プリント基板(37)は、
前記位置検出コイル(30)をパターン配線したコイルパターン領域(37a)と、
前記送電回路を実装した回路実装領域(37b)と、
を備えており、
前記プリント基板(37)を前記本体ケース(20)に固定した状態で、前記コイルパターン領域(37a)を前記充電面(21)と対面させると共に、前記回路実装領域(37b)が前記充電面(21)と重複させないように配置してなることを特徴とする充電台。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の充電台であって、
前記移動機構(13)が、
Ｘ方向に移動するＸスライド部(66A)と、
Ｙ方向に移動するＹスライド部(66B)とを備えており、
前記Ｘスライド部(66A)及びＹスライド部(66B)とは交差する姿勢で互いに摺動自在に連結されていることを特徴とする充電台。
【請求項１０】
請求項９に記載の充電台であって、
前記Ｘスライド部(66A)及びＹスライド部(66B)はそれぞれ、一端を前記本体ケース(20)内で摺動自在に支持されてなることを特徴とする充電台。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一に記載の充電台であって、
前記プリント基板(37)に、前記送電回路を実装してなることを特徴とする充電台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話等の電池駆動機器に収納される電池パックに対して、電磁誘導作用で電力を搬送して無接点又はワイヤレスで充電可能な充電台に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や携帯音楽プレーヤ等のモバイル機器に代表される電池駆動機器は、携帯性を高めるため電池パックにより駆動されるものが多い。このような電池駆動機器に収納される電池パックを充電するには、電池駆動機器に電池パックを収納したまま、電池駆動機器を充電器にセットして、接点同士を物理的に接続した状態で行う。一方で、このような物理的な接続でなく、電磁誘導の作用を利用して充電台に内蔵された電源コイルから、電池パックに内蔵される誘導コイルに対して電力を搬送して、電池パックを充電する充電台が開発されている（特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１は、充電台に、交流電源で励磁される電源コイルを内蔵し、電池パックには電源コイルに電磁結合される誘導コイルを内蔵する構造を開示している。さらに、電池パックは、誘導コイルに誘導される交流を整流し、これを電池に供給して充電する回路も内蔵する。この構造によると、充電台の上に電池パックを載せて、非接触状態で電池パックの電池を充電できる。【０００４】
このような非接触、無接点による充電方式で電池パックの充電を行う際には、電源コイルを誘導コイルの位置に移動させる必要がある。このため、従来の無接点充電台では、充電台に載置された電池駆動機器の位置を検出し、この位置に電源コイルを移動させる移動機構を設けていた。例えば図２４に示す充電台１０Ｘでは、電源コイルをＸＹ方向に移動させるため、２軸に移動可能な移動機構１３を設けている。電源コイル１１Ｘは、移動機構１３Ｘで電池駆動機器５０Ｘの誘導コイル５１Ｘに接近するように移動される。移動機構１３Ｘは、電源コイル１１Ｘを、充電面２１Ｘに沿って、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動させて誘導コイル５１Ｘに接近させる。この移動機構１３Ｘは、位置検出制御器で制御されるサーボモータでネジ棒２３Ａ、Ｂを回転して、ネジ棒２３Ａ、Ｂにねじ込んでいるナット材２４Ａ、Ｂを移動して、電源コイル１１Ｘを誘導コイル５１Ｘに接近させる。サーボモータ２２は、電源コイル１１ＸをＸ軸方向に移動させるＸ軸サーボモータ２２Ａと、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸サーボモータ２２Ｂとを備える。ネジ棒２３は、電源コイル１１ＸをＸ軸方向に移動させる一対のＸ軸ネジ棒２３Ａと、電源コイル１１ＸをＹ軸方向に移動させるＹ軸ネジ棒２３Ｂとを備える。一対のＸ軸ネジ棒２３Ａは、互いに平行に配設されて、ベルト２５に駆動されてＸ軸サーボモータ２２Ａで一緒に回転される。ナット材２４は、各々のＸ軸ネジ棒２３Ａにねじ込んでいる一対のＸ軸ナット材２４Ａと、Ｙ軸ネジ棒２３Ｂにねじ込んでいるＹ軸ナット材からなる。Ｙ軸ネジ棒２３Ｂは、その両端を一対のＸ軸ナット材２４Ａに回転できるように連結している。電源コイル１１ＸはＹ軸ナット材に連結している。【０００５】
この構成では、電池パックの充電を行うために電源コイルを誘導コイルの位置に移動させる前に、充電台に載置された電池駆動機器の位置を検出する必要がある。このため、位置検出コイルを設ける必要がある。この位置検出コイルは、誘導コイルとの結合効率を可能な限り高めるため、誘導コイルとの距離を極力短くする必要がある。【０００６】
しかしながら、位置検出コイルを、電源コイルと干渉しないように設けることは容易でない。特に正確な位置検出を行うには、多くの位置検出コイルを配置する必要があるところ、このような多数の位置検出コイルを効率よく設けることは容易でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２４７１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、位置検出コイルを所定の位置に容易に配置できるようにした充電台を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る充電台によれば、電池駆動機器５０を駆動する電池パックを充電するための充電台であって、上面に、電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器５０を載置し充電するための充電面２１を設けた本体ケース２０と、前記充電面２１に電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器５０を載置した状態で、電池パックに設けられた円形状の誘導コイル５１と電磁結合可能とするよう、前記充電面２１の内面で前記誘導コイル５１側と対向する姿勢にて前記本体ケース２０に内蔵される電源コイル１１と、前記電源コイル１１を、前記充電面２１の範囲で移動させる移動機構１３と、前記電源コイル１１に対して電力を供給するための送電回路と、前記充電面２１に面するように配置された、前記誘導コイル５１の位置を検出するための複数の位置検出コイル３０と、前記位置検出コイル３０をパターン配線したプリント基板３７と、を備えており、前記プリント基板３７が、前記本体ケース２０の内部で、前記充電面２１と、前記電源コイル１１の前記移動機構１３による移動領域との間に配置されて、前記充電面２１の内面に当接されるように保持できる。これにより、多数の位置検出コイルを、充電面に載置される誘導コイルと近接する位置に容易に配置して、結合効率を高めることができる。
【００１０】
また第２の側面に係る充電台によれば、前記本体ケース２０が、上ケース２０Ａと下ケース２０Ｂに分割されており、前記上ケース２０Ａは、前記充電面２１を備えており、前記上ケース２０Ａは、前記下ケース２０Ｂと接合された状態で該下ケース２０Ｂ側に突出する姿勢に、先端にねじ穴４２を設けた複数の固定筒４１を設けており、前記下ケース２０Ｂは、前記上ケース２０Ａと接合された状態で前記固定筒４１の位置に、該固定筒４１のねじ穴４２と中心軸を略一致させた固定穴４６を開口しており、前記プリント基板３７は、前記固定筒４１を挿入可能な筒穴３８を開口しており、前記プリント基板３７を、前記上ケース２０Ａの前記充電面２１を構成する面に当接させた状態で、前記筒穴３８に前記固定筒４１を挿入し、さらに前記下ケース２０Ｂを前記上ケース２０Ａに接合させて前記固定穴４６から前記ねじ穴４２にねじ７０を挿入して固定可能に構成できる。これにより、プリント基板を上ケースの充電面の内面に当接させた状態で、プリント基板と共に上ケースと下ケースを螺合により固定できる。すなわちプリント基板に直接螺合することなく、上ケースと下ケースで挟み込んで保持、固定でき、また同時に上ケースと下ケースの固定も実現できるので、これらの固定構造を共通化してコスト削減と製造工数の削減が図られる。またねじは下ケース側から挿入されるため、本体ケースの上面からは表出せず、充電台の外観をすっきりさせることもできる。
【００１１】
さらに第３の側面に係る充電台によれば、前記下ケース２０Ｂはさらに、前記固定穴４６の周囲に、前記固定筒４１の外周を保持するための保持筒４４を備えることができる。これにより、下ケースを上ケースと固定する際に固定筒と保持筒で位置決めを行うことができ、さらに保持筒で安定的に固定筒を保持してより正確かつ確実に固定可能な固定構造が実現できる。
【００１２】
さらにまた第４の側面に係る充電台によれば、前記保持筒４４は、前記固定筒４１を保持した状態で、前記保持筒４４の端縁４５で前記プリント基板３７を前記充電面２１側に当接するよう構成できる。これにより、保持筒は固定筒を保持した状態で、同時にプリント基板を充電面側に押し当てる状態とでき、該固定構造によってプリント基板の位置検出コイルを極力誘導コイル側に近付ける配置とできる。
【００１３】
さらにまた第５の側面に係る充電台によれば、前記保持筒４４の高さは、該保持筒４４に前記固定筒４１を挿入した状態で、前記プリント基板３７の厚さに相当する分だけ、前記充電面２１の内面側と離間するよう構成できる。これにより、上ケースと下ケースを接合させることで状態で、上ケースの内面と下ケースの保持筒端縁との間でプリント基板を狭持でき、プリント基板の固定構造を別途設けることなく、上ケースと下ケースの固定構造と、プリント基板の固定構造とを共通化できる。
【００１４】
さらにまた第６の側面に係る充電台によれば、前記保持筒４４はさらに、前記固定筒４１を保持する側から前記固定穴４６に対して反対側に延長されており、前記固定穴４６は、前記下ケース２０Ｂの表面よりも窪んだ位置に開口され、かつ該固定穴４６の周囲を、該反対側に延長された保持筒４４の一部で囲むことができる。これにより、下ケースの裏面側でねじを突出させず、窪んだ位置に設けることで目立たなくできる。
【００１５】
さらにまた第７の側面に係る充電台によれば、前記固定筒４１は、前記上ケース２０Ａの四隅に設けることができる。これにより、安定的に上ケースと下ケース、並びにプリント基板を固定できる。
【００１６】
さらにまた第８の側面に係る充電台によれば、前記プリント基板３７は、前記位置検出コイル３０をパターン配線したコイルパターン領域３７ａと、前記送電回路を実装した回路実装領域３７ｂと、を備えており、前記プリント基板３７を前記本体ケース２０に固定した状態で、前記コイルパターン領域３７ａを前記充電面２１と対面させると共に、前記回路実装領域３７ｂが前記充電面２１と重複させないように配置できる。これにより、プリント基板の内、位置検出コイルを設けない空き部分を、送電回路用の実装スペースとして有効利用でき、充電台の小型化に寄与できる。
【００１７】
さらにまた第９の側面に係る充電台によれば、前記移動機構１３が、Ｘ方向に移動するＸスライド部６６Ａと、Ｙ方向に移動するＹスライド部６６Ｂとを備えており、前記Ｘスライド部６６Ａ及びＹスライド部６６Ｂとは交差する姿勢で互いに摺動自在に連結されている。これにより、電源コイルをＸＹ方向に自在に移動させることができる。
【００１８】
さらにまた第１０の側面に係る充電台によれば、前記Ｘスライド部６６Ａ及びＹスライド部６６Ｂはそれぞれ、一端を前記本体ケース２０内で摺動自在に支持することができる。これにより、Ｘスライド部及びＹスライド部を本体ケース内で片持ち式に支持しつつ、各々移動可能とできる。
【００１９】
さらにまた第１１の側面に係る充電台によれば、前記プリント基板３７に、前記送電回路を実装することができる。これにより、同じ基板に送電回路と位置検出コイルを設けることができ、本体ケース内部において電子部品を効率よく配置できる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】充電台に電池駆動機器を載置する状態を示す斜視図である。
【図２】図１の充電台の内部を示す分解斜視図である。
【図３】図２の下ケースを示す斜視図である。
【図４】図３の移動台を示す斜め下方から見た斜視図である。
【図５】図２の上ケースを斜め下方から見た斜視図である。
【図６】図２のプリント基板を示す斜視図である。
【図７】充電台と電池駆動機器を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施例にかかる充電台の概略構成図である。
【図９】図８に示す充電台の垂直横断面図である。
【図１０】図８に示す充電台の垂直縦断面図である。
【図１１】充電台の位置検出制御器を示す回路図である。
【図１２】プリント基板の固定構造の一例を示す模式断面図である。
【図１３】図１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における垂直断面図である。
【図１４】図１３の固定構造を示す拡大断面図である。
【図１５】電源コイルを充電面の外に待避可能とした例を示す平面図である。
【図１６】変形例に係る充電台の位置検出制御器を示す回路図である。
【図１７】図１６に示す位置検出制御器の位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルを示す図である。
【図１８】パルス信号で励起された誘導コイルから出力されるエコー信号の一例を示す図である。
【図１９】電源コイルと誘導コイルの相対的な位置ずれに対する発振周波数の変化を示す図である。
【図２０】第１の位置検出制御器が誘導コイルの位置を検出する他の一例を示す回路図である。
【図２１】電源コイルと誘導コイルの相対位置に対する電圧の変化を示す図である。
【図２２】電源コイルと誘導コイルの相対位置に対する消費電力の変化を示す図である。
【図２３】電源コイルと誘導コイルの相対位置に対する電流の変化を示す図である。
【図２４】従来の無接点式充電台を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための充電台を例示するものであって、本発明は充電台を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【００２２】
図１〜図２に、本発明の一実施の形態に係る電池駆動機器５０、充電台１０からなる充電システムを示す。これらの図において、図１は充電台１０の斜視図、図２は図１の充電台１０の内部構造を、それぞれ示している。
【００２３】
充電台１０は、図１に示すように、充電台１０の上に電池駆動機器５０を載せて、電池駆動機器５０に内蔵される二次電池５２を磁気誘導作用で充電する。電池駆動機器５０は、電源コイル１１に電磁結合される誘導コイル５１を内蔵している。この誘導コイル５１に誘導される電力で充電される二次電池５２を内蔵している。ここで、電池駆動機器５０は、電池パックＢＰであっても良い。
【００２４】
電源コイル１１を内蔵する本体ケース２０は、電池駆動機器５０を載せる平面状の充電面２１を上面に設けている。図１の充電台１０は、充電面２１全体を平面状として水平に配設している。充電面２１は、大きさや外形が異なる種々の電池駆動機器５０を上に載せることができる大きさ、例えば一辺を１０ｃｍないし３０ｃｍとする四角形、又は直径を１０ｃｍないし３０ｃｍとする円形としている。この充電台は、充電面を大きくして、すなわち複数の電池駆動機器を同時に載せることができる大きさとして、複数の電池駆動機器を一緒に載せて内蔵電池を順番に充電することもできる。
【００２５】
本体ケース２０の充電面２１は、その内側を移動する電源コイル１１を外部から視認できる透光性を有することが好ましい。この充電台１０は、電源コイル１１が電池駆動機器５０に接近することをユーザが目で見て確認できるので、ユーザは電池駆動機器５０が確実に充電されることを確認できる。したがって、ユーザは安心して充電台１０を使用できる。さらに、電源コイル１１に光を照射する発光ダイオードを設けることで、移動する電源コイル１１やその周囲を発光ダイオードでライトアップして、優れたデザイン性と、電源コイル１１の移動の様子をアピールすることができる。また、発光ダイオードの光が充電面２１を透過して電池駆動機器５０を照射する構造とすることもできる。この充電台１０は、電池駆動機器５０を充電する状態で、電池駆動機器５０を発光ダイオードで照射し、あるいは充電状態で発光ダイオードの発光色や点滅パターン等の点灯状態を変化することで、ユーザに電池駆動機器５０の充電状態を明確に知らせることもできる。
【００２６】
この充電台１０は、図１に示すように、本体ケース２０の外形を板状としている。この例では、板状の本体ケース２０を矩形状としている。矩形状の本体ケースは、長方形状や正方形状としてもよい。また本体ケースの隅部を面取りしてもよい。あるいは、本体ケースの外形を多角形状や円形状とすることもできる。
【００２７】
この本体ケース２０は、絶縁性に優れたプラスチック等の樹脂製とする。この例では、図２の分解斜視図に示すように、上下に二分割して、上ケース２０Ａと下ケース２０Ｂで構成し、内部にプリント基板３７や移動機構１３、電源コイル１１等を収納している。さらに上ケース２０Ａの内面には、充電面２１と電源コイル１１との間に介在されるように、後述する位置検出コイル３０を備えるプリント基板３７が配置される。
（充電面２１）
【００２８】
また本体ケース２０は、その上面に、電池駆動機器５０を載置して充電するための充電面２１を設けている。充電台１０は、充電面２１に電池駆動機器５０が載置されたことを検出して、充電を行う。逆にいうと、充電面以外に載置しても、正しく充電されない。よって、ユーザに対して、どの部分が充電可能な領域であり、どの部分が充電できないことを示すため、これを区別するための識別手段を設けている。例えば充電面を枠状に囲ったり、表面に梨地処理やシボ加工したり、充電面以外の領域に比べて暗い色に着色したり、充電面以外を艶有りとしつつ充電面を艶消しとする等、他の領域と区別するための処理が施されている。あるいは周囲に周壁等を設ける等、構造的に充電面を区画することもできる。このようにして、ユーザが外観上、及び／又は触感によって充電可能な領域とそうでない領域とを区別できるようにしている。
（滑り止め手段）
【００２９】
また充電面２１には、電池駆動機器５０を充電面２１に載置した際に、電池駆動機器５０の滑りを防止するための滑り止め手段を設けることが好ましい。特に一般に電池駆動機器５０や充電台１０は硬質のプラスチックで構成されるため、表面が平滑で重ねると滑りやすい。このため、充電中に電池駆動機器５０が位置ずれしたり滑り落ちたりするおそれがある。そこで、電池駆動機器５０と充電面２１との接触面における両者の摩擦係数を高めることで、このような位置ずれを抑制できる。このような滑り止め手段としては、ゴム状シートを充電面に貼付したり、充電面に凹凸を設けたり、あるいは充電面と他の領域とを区別する部位に凸状の囲みを設ける等、種々の形態が利用できる。
（電池駆動機器５０）
【００３０】
電池駆動機器５０は、電池パックＢＰで駆動される機器であり、例えば携帯電話やスマートフォン、ＰＤＡ、デジタルカメラ、携帯音楽プレーヤ、スレート型ＰＣ等が利用できる。また、電池パックＢＰを装着、内蔵した状態で充電する他、電池パックＢＰを取り出して電池パックＢＰのみの状態で充電することもできる。なお電池パックＢＰは、交換式のもののみならず、電池駆動機器に内蔵されて交換不可能な形態も含まれる。
（誘導コイル５１）
【００３１】
電池駆動機器５０は、後述する充電台１０の電源コイル１１と電磁結合され、無接点で電力を受けるための受電コイルとして、誘導コイル５１を備えている。すなわち、電池パックＢＰ又は電池パックＢＰを装着した電池駆動機器５０を、充電台１０の充電面２１に載置した状態で、充電面２１の内面で誘導コイル５１を移動機構１３で移動させて、誘導コイル５１と電磁結合させる。そして無接点で充電台１０から送られる電力で、電池パックＢＰに内蔵される二次電池を充電する。この誘導コイル５１は、図２〜図３に示すようにほぼ円形状に構成される。
【００３２】
誘導コイル５１は、好ましくは電池パックＢＰに内蔵する。これにより、電池駆動機器５０から電池パックＢＰを取り出して、電池パックＢＰのみを充電することも可能となる。この場合、電池パックに、誘導コイルと接続された充電回路を設ける。ただ、電池パックを電池駆動機器に内蔵して交換不可能とするような構成においては、電池パックと別に誘導コイルを配置する構成としてもよい。
【００３３】
さらに、複数の電池駆動機器５０や電池パックＢＰを充電することもできる。載置可能な台数は、充電台１０の大きさによって決定され、例えば多数の電池パックＢＰや電池駆動機器５０（以下、「電池パック等」ともいう。）を充電する充電台１０とするには、充電台の充電面２１を大きく構成する。また複数台の電池パック等を充電する場合は、例えば最初に誘導コイル５１が検出された電池パック等について充電を開始し、この充電が完了すると、さらに他の誘導コイル５１が充電面２１にないか検出を行い、新たに別の電池パック等が検出された場合は，この充電を行い、検出されない場合は、充電を終了する。このようにして、充電台１０は複数台の電池パック等の充電を順次行うことができる。
【００３４】
さらに、上記のように複数台の電池パック等を順次満充電していく方式に限られず、一台目の電池パック等が所定の容量が充電されると、他の電池パック等に切り替えて充電を行い、すべての電池パック等に一定容量が充電された後、改めて残りの容量を充電して満充電するように、各電池パック等に追加充電を行うように構成することもできる。これにより、複数の電池パック等に対して短時間である程度の充電を行うことができ、直ぐに使用を開始できる利点が得られる。所定容量は、充電方式や充電時間によって適宜設定できる。例えば電池パックにリチウムイオン二次電池を使用する場合の充電方式として、最初に定電流充電を行い、その後定電圧充電に切り替えて充電する方式を採用すると、定電流充電は定電圧充電に比べて短時間で完了できるため、定電流充電のみを各電池パック等に対して先に行い、その後、定電圧充電を順次行うように、充電対象の電池パック等を切り替えることもできる。
（充電台１０）
【００３５】
一方充電台１０は、図２の分解斜視図に示すように、内部に電源コイル１１と、プリント基板３７と、移動機構１３とを収納している。
（電源コイル１１）
【００３６】
電源コイル１１は、電池パックＢＰ又は電池パックＢＰを装着した電池駆動機器５０の誘導コイル５１と電磁結合することで、電力を誘導コイル５１に送信するための送電コイルである。このため電源コイル１１は、充電面２１の内面で、誘導コイル５１と対向する姿勢で本体ケース２０に内蔵されている。
【００３７】
電源コイル１１は、好ましくは誘導コイル５１とほぼ等しい大きさの円形に形成される。円形の電源コイル１１と誘導コイル５１は、電池パック等をどのような姿勢で充電面２１に載置しても、電源コイル１１を移動させて、電源コイル１１と誘導コイル５１とを一致させるように調整できる。ただ、電源コイルと誘導コイルを、楕円状や長円状に形成してもよい。例えば誘導コイルを円形状とし、電源コイルをトラック状の長円とすることで、電源コイルを誘導コイルと完全に調芯しなくとも、電源コイルの領域内に誘導コイルが収まるように移動させることで、電磁結合を実現でき、電源コイルの位置合わせ作業を簡素化できる利点が得られる。
（移動機構１３）
【００３８】
電源コイル１１は、移動機構１３により移動可能としている。図３に示す電源コイル１１は、移動機構１３によりＸＹ方向に移動される。ただ、電源コイルを、Ｘ軸方向にのみ、あるいはＹ軸方向のみ移動可能としてもよい。１軸のみの移動機構とすることで構成を大幅に簡略化できる。またこの際、電源コイルを細長い形状として、かつ移動方向と交差する方向（幅方向）に電源コイルの長手方向を配置することで、幅方向での電源コイルと位置合わせを不要とできる。特に誘導コイルと電源コイルの中心軸を一致させることは、結合効率を高める上で重要となる。コイル同士の中心が僅かでもずれると、結合効率は著しく低下するからである。このため、誘導コイルを、移動機構の幅方向に引き延ばすことで、このような位置ずれを補償できる。
（移動台１８）
【００３９】
移動機構１３は、図３の斜視図に示すように、正方形状の充電面２１において、電源コイル１１をＸＹ方向に移動可能としている。電源コイル１１は移動台１８の上面に配置されており、移動機構１３が移動台１８をＸ方向、Ｙ方向に移動させる。移動台１８は、スライド部材６６に摺動自在に装着されており、スライド部材６６に沿って移動する。スライド部材６６はＸスライド部６６ＡとＹスライド部６６Ｂの２つで構成されており、これらＸスライド部６６ＡとＹスライド部６６Ｂとが十字状に交差する姿勢で配置される。移動台１８はこれらＸスライド部６６ＡとＹスライド部６６Ｂに対してそれぞれ独立に摺動自在に装着されている。図４の斜視図に示す例では、移動台１８の下面にスライド部材６６を挿入するスリットを上下２段に設けており、それぞれのスリットは互いに直交する姿勢に交差されている。これにより一方のスリットにＸスライド部６６Ａを挿入し、他方のスリットにＹスライド部６６Ｂを挿入して、移動台１８はこれらＸスライド部６６ＡとＹスライド部６６Ｂに沿ってＸＹ方向に自在に移動できる。
【００４０】
Ｘスライド部６６ＡとＹスライド部６６Ｂは、それぞれ外形を略Ｔ字状に形成し、Ｔ字状の上端をガイド棒５９Ａ、５９Ｂ（後述）に摺動自在に装着している。またＴ字状の下端は、板状に延長された板状部分６６ａとし、移動台１８のスリットに挿入される。板状部分６６ａの長さは、移動台１８の移動範囲に応じて規定される。好ましくは、移動台１８が最大範囲まで移動された状態で、板状部分６６ａがスリットから抜け落ちない長さに設計される。一方下ケース２０Ｂには、Ｘ方向への移動を案内するガイド棒５９Ａ及びＹ方向への移動を案内するガイド棒５９Ｂとが、直交する姿勢で固定されている。Ｘスライド部６６ＡとＹスライド部６６Ｂの上端には、ガイド棒を狭持又は挿入する溝部が形成されている。ガイド棒５９Ａ、５９Ｂは、好ましくは円柱状とする。溝部にガイド棒を挿入した状態で、各Ｘスライド部６６ＡとＹスライド部６６Ｂは、ガイド棒に沿って摺動される。このようにスライド部材６６は、片側でのみ移動を行う片持ち式に移動台１８を支持している。
【００４１】
さらにＸスライド部６６ＡとＹスライド部６６Ｂの状端には、それぞれラックギア１９Ａ、１９Ｂが設けられる。このラックギア１９Ａ、１９Ｂに歯合するよう、下ケース２０Ｂにはピニオンギア６０Ａ、６０Ｂが配置される。ラックギア１９Ａ、１９Ｂをピニオンギア６０Ａ、６０Ｂで駆動することによって、スライド部はガイド棒５９Ａ、５９Ｂに沿って移動される。ここでは、各ピニオンギアをそれぞれ一対とし、離間して配置している。ピニオンギア同士の離間距離は、ラックギアとほぼ等しくする。これにより、移動距離の全体に渡ってラックギアを配置せずとも、いずれかのピニオンギアの回転駆動によってラックギアを移動できる。図３の例では、ガイド棒の約１／３の位置にピニオンギア６０Ａ、６０Ｂをそれぞれ配置しており、さらにラックギア１９Ａ、１９Ｂの長さもガイド棒の約１／３としている。これによって、離間して配置された２個のピニオンギアで短い長さのラックギアを安定的に移動できる。
【００４２】
また各ピニオンギア６０Ａ、６０Ｂには、これと同軸にウォームホイール６３Ａ、６３Ｂが固定されており、ウォームホイール６３Ａ、６３Ｂが回転されることで、同軸に固定されたピニオンギア６０Ａ、６０Ｂも回転される。一方、下ケース２０Ｂはサーボモータ６１を備えており、サーボモータ６１によりリードスクリュー６２（送りネジ）が回転される。リードスクリュー６２はウォームギアであり、２つのピニオンギア６０Ａ、６０Ｂと同軸に固定されたウォームホイール６３Ａ、６３Ｂとそれぞれ歯合される。これにより、サーボモータ６１を回転させることでリードスクリュー６２、ウォームホイール６３Ａ、６３Ｂとピニオンギア６０Ａ、６０Ｂを介して回転力が伝達され、ラックギア１９Ａ、１９Ｂが駆動されてスライド部材６６が移動され、移動台１８に固定された電源コイル１１をＸ方向及びＹ方向に移動できる。
【００４３】
これらピニオンギア６０Ａ、６０Ｂ、ウォームホイール６３Ａ、６３Ｂ、リードスクリュー６２、サーボモータ６１を含む駆動機構はユニット化されている。図３の例では、Ｘ軸側とＹ軸側で、共通のユニット化駆動機構を使用している。ここでは、図４に示す通りＸスライド部６６ＡとＹスライド部６６Ｂとを高さを違えて配置しているため、各スライド部材のラックギア１９Ａ、１９Ｂの高さが異なる。このためＸ軸側とＹ軸側で、ユニット化駆動機構を互いに反転させた姿勢で固定している。これによって、高さの異なるラックギア１９Ａ、１９Ｂにそれぞれ歯合するピニオンギア６０Ａ、６０Ｂの高さを、Ｘ軸側とＹ軸側とで変化させている。図３の例では、Ｘスライド部６６ＡがＹスライド部６６Ｂよりも上側に位置するよう交差されている。よって、Ｘスライド部６６Ａのラックギア１９Ａと歯合させるため、ユニット化駆動機構は上面側にピニオンギア６０Ａ、下面側にウォームホイール６３Ａが位置する姿勢に固定される。一方Ｙスライド部６６Ｂのラックギア１９Ｂと歯合させるため、ユニット化駆動機構は下面側にピニオンギア６０Ｂ、上面側にウォームホイール６３Ｂが位置する姿勢に固定される。
【００４４】
また、移動台１８の移動範囲を大きくすることは、充電面を広くすることにも繋がる。そこでスライド部材６６を通すスリットの位置や移動台１８の高さを調整することで、ガイド棒の位置を超えて移動台１８が張り出すように移動させ、本体ケース２０内部の広い範囲で移動させることもできる。さらにスリットに代えて、スライド部材と移動台を連結する連結構造として、スライド部材の側面や上下面を狭持したり、レール上を摺動するローラ等を採用することもできることは言うまでもない。
【００４５】
電源コイル１１とプリント基板３７はフレキシブル基板４８で連結されている。図２、図３に示すように、フレキシブル基板４８の一端は電源コイルに、他端はプリント基板３７に、それぞれ接続される。
（プリント基板３７）
【００４６】
上ケース２０Ａの内面では、電源コイル１１の移動領域と充電面２１との間に、プリント基板３７が配置される。プリント基板３７は、本体ケース２０に内蔵できるよう、本体ケース２０の内壁よりも小さく構成される一方で、好ましくは上ケース２０Ａの内面にほぼ合致する大きさに構成される。このようにすることで、プリント基板３７と上ケース２０Ａ周壁との隙間を少なくして、上ケース２０Ａ内にプリント基板３７を固定しやすくできる。また固定時の補強と位置決めのため、図５の斜視図に示すように上ケース２０Ａの内面にはリブ４３を設けると共に、プリント基板３７の対応する位置には切り欠き３９を設けている。
【００４７】
このプリント基板３７には、図６に示すように上面側に位置検出コイル３０を配置する。位置検出コイル３０は、電源コイル１１を誘導コイル５１と一致させるように移動手段で移動させる動作に先立ち、誘導コイル５１の位置を検出するための部材である。この位置検出コイル３０は、複数を充電面２１において配置している。好ましくは位置検出コイル３０は平面状コイルとし、また充電面２１に均一に配置する。
【００４８】
ここで、図１等に示すように上ケース２０Ａの全面を充電面とすることは、電源コイル１１の待機位置を確保するなどの観点から、容易でない。このため、充電面２１は上ケース２０Ａの全面でなく、上ケース２０Ａには充電面２１を構成しない領域が存在する。その一方で、位置検出コイル３０は、基本的に充電面２１に設ければ足り、充電面２１以外の部位には設ける必要がない。この結果、上ケース２０Ａとほぼ等しい大きさにプリント基板３７を構成する場合は、位置検出コイル３０を設けない領域が存在する。そこで、この領域を送電回路等の電子部品の実装領域として利用することで、プリント基板３７の領域を有効利用できる。換言すると、位置検出コイル３０を設ける基板と、電子回路を実装する基板とを共通化することで、本体ケース２０内のスペースの有効利用を図り、充電台の小型化を実現している。
（コイルパターン領域３７ａ）
【００４９】
図６の斜視図に示す例では、プリント基板３７は、位置検出コイル３０をパターン配線したコイルパターン領域３７ａと、送電回路を実装した回路実装領域３７ｂとを備えている。コイルパターン領域３７ａは、プリント基板３７を上ケース２０Ａに固定した状態で、コイルパターン領域３７ａが充電面２１と対面される。その一方で、回路実装領域３７ｂは充電面２１と重複されない。これによって、電子部品と位置検出コイル３０とを効率よく配置でき、特に位置検出コイル３０の空きスペースを電子部品の収納スペースとして有効利用できる。
（回路実装領域３７ｂ）
【００５０】
プリント基板３７の回路実装領域３７ｂには、移動機構１３を制御するための移動制御回路や、電源コイル１１を駆動するための送電回路等の位置検出制御器１４を実装している。図７に、電池駆動機器５０及び充電台１０の回路図を示す。この電池駆動機器５０は、誘導コイル５１と並列にコンデンサ５３を接続している。コンデンサ５３と誘導コイル５１は並列共振回路５４を構成する。コンデンサ５３と誘導コイル５１の共振周波数は、電源コイル１１から電力搬送される周波数に近似する周波数として、電源コイル１１から効率よく誘導コイル５１に電力搬送できる。図７の電池駆動機器５０は、誘導コイル５１から出力される交流を整流するダイオード５５と、整流された脈流を平滑化する平滑コンデンサ５６とからなる整流回路５７と、この整流回路５７から出力される直流で二次電池５２を充電する充電制御回路５８とを備える。充電制御回路５８は、二次電池５２の満充電を検出して充電を停止する。なお、この回路は一例であり、例えば整流回路にダイオードブリッジを利用したり、充電制御回路にトランジスタ等のスイッチング素子を使用する等、同様の機能を実現可能な代替構成を適宜採用できることはいうまでもない。
【００５１】
一方の充電台１０は、図７に示すように、交流電源１２に接続されて誘導コイル５１に起電力を誘導する電源コイル１１と、電源コイル１１を上述した充電面２１の内面に沿って移動させる移動機構１３と、充電面２１に載せられる電池駆動機器５０の位置を検出して、移動機構１３を制御して電源コイル１１を電池駆動機器５０の誘導コイル５１に接近させる位置検出制御器１４とを備える。充電台１０は、電源コイル１１と、交流電源１２と、移動機構１３と、位置検出制御器１４とを本体ケース２０に内蔵している。
【００５２】
この充電台１０は、以下の動作で電池駆動機器５０の内蔵二次電池５２を充電する。この充電台１０は、図示しないが、動作を開始する電源スイッチを別途設けることもできる。
（１）本体ケース２０の充電面２１に電池駆動機器５０が載せられると、この電池駆動機器５０の位置が位置検出制御器１４で検出される。
（２）電池駆動機器５０の位置を検出した位置検出制御器１４は、移動機構１３を制御して、移動機構１３でもって電源コイル１１を充電面２１に沿って移動させて電池駆動機器５０の誘導コイル５１に接近させる。
（３）誘導コイル５１に接近する電源コイル１１は、誘導コイル５１に電磁結合されて誘導コイル５１に交流電力を搬送する。
（４）電池駆動機器５０は、誘導コイル５１の交流電力を整流して直流に変換し、この直流で内蔵二次電池５２を充電する。
【００５３】
以上の動作で電池駆動機器５０の二次電池５２を充電する充電台１０は、交流電源１２に接続している電源コイル１１を本体ケース２０に内蔵している。電源コイル１１は、本体ケース２０の充電面２１の下に配設されて、充電面２１に沿って移動するように配設される。電源コイル１１から誘導コイル５１への電力搬送の効率は、電源コイル１１と誘導コイル５１の間隔を狭くして向上できる。好ましくは、電源コイル１１を誘導コイル５１に接近する状態で、電源コイル１１と誘導コイル５１の間隔は７ｍｍ以下とする。したがって、電源コイル１１は、充電面２１の下にあって、できるかぎり充電面２１に接近して配設される。電源コイル１１は、充電面２１の上に載せられる電池駆動機器５０の誘導コイル５１に接近するように移動するので、充電面２１の下面に沿って移動できるように配設される。
【００５４】
電源コイル１１は、充電面２１と平行な面で渦巻き状に巻かれて、充電面２１の上方に交流磁束を放射する。この電源
コイル１１は、充電面２１に直交する交流磁束を充電面２１の上方に放射する。電源コイル１１は、交流電源１２から交流電力が供給されて、充電面２１の上方に交流磁束を放射する。電源コイル１１は、磁性材からなるコア１５に線材を巻いてインダクタンスを大きくできる。コア１５は、透磁率が大きいフェライト等の磁性材料で、上方を開放する壺形としている。壺形のコア１５は、渦巻き状に巻かれた電源コイル１１の中心に配置する円柱部１５Ａと、外側に配置される円筒部１５Ｂを底部で連結する形状としている。コア１５のある電源コイル１１は、磁束を特定部分に集束して、効率よく電力を誘導コイル５１に伝送できる。ただ電源コイルは、必ずしもコアを設ける必要はなく、空芯コイルとすることもできる。空芯コイルは軽いので、これを充電面の内面で移動する移動機構を簡単にできる。電源コイル１１は、誘導コイル５１の外径にほぼ等しくして、誘導コイル５１に効率よく電力搬送する。
【００５５】
交流電源１２は、例えば２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波電力を電源コイル１１に供給する。交流電源１２は、可撓性のリード線やフレキシブル基板等の連結材１６を介して電源コイル１１に接続される。電源コイル１１が充電面２１に載せられる電池駆動機器５０の誘導コイル５１に接近するように移動されるからである。交流電源１２は、図示しないが自励式の発振回路と、この発振回路から出力される交流を電力増幅するパワーアンプとを備える。自励式の発振回路は、電源コイル１１を発振コイルに併用している。したがって、この発振回路は、電源コイル１１のインダクタンスで発振周波数が変化する。電源コイル１１のインダクタンスは、電源コイル１１と誘導コイル５１との相対位置で変化する。電源コイル１１と誘導コイル５１との相互インダクタンスが、電源コイル１１と誘導コイル５１との相対位置で変化するからである。したがって、電源コイル１１を発振コイルに使用する自励式の発振回路は、交流電源１２が誘導コイル５１に接近するにしたがって変化する。このため、自励式の発振回路は、発振周波数の変化で電源コイル１１と誘導コイル５１との相対位置を検出することができ、位置検出制御器１４に併用できる。
【００５６】
電源コイル１１は、移動機構１３で誘導コイル５１に接近するように移動される。図８〜図１０に、移動機構１３の他の例を示す。これらの図に示す移動機構１３は、電源コイル１１を、充電面２１に沿って、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動させて誘導コイル５１に接近させる。図８〜図９の移動機構１３は、位置検出制御器１４で制御されるサーボモータ２２でネジ棒２３を回転して、ネジ棒２３にねじ込んでいるナット材２４を移動して、電源コイル１１を誘導コイル５１に接近させる。サーボモータ２２は、電源コイル１１をＸ軸方向に移動させるＸ軸サーボモータ２２Ａと、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸サーボモータ２２Ｂとを備える。ネジ棒２３は、電源コイル１１をＸ軸方向に移動させる一対のＸ軸ネジ棒２３Ａと、電源コイル１１をＹ軸方向に移動させるＹ軸ネジ棒２３Ｂとを備える。一対のＸ軸ネジ棒２３Ａは、互いに平行に配設されて、ベルト２５に駆動されてＸ軸サーボモータ２２Ａで一緒に回転される。ナット材２４は、各々のＸ軸ネジ棒２３Ａにねじ込んでいる一対のＸ軸ナット材２４Ａと、Ｙ軸ネジ棒２３Ｂにねじ込んでいるＹ軸ナット材２４Ｂからなる。Ｙ軸ネジ棒２３Ｂは、その両端を一対のＸ軸ナット材２４Ａに回転できるように連結している。電源コイル１１はＹ軸ナット材２４Ｂに連結している。
【００５７】
さらに、図９に示す移動機構１３は、電源コイル１１を水平な姿勢でＹ軸方向に移動させるために、Ｙ軸ネジ棒２３Ｂと平行にガイドロッド２６を配設している。ガイドロッド２６は、両端を一対のＸ軸ナット材２４Ａに連結しており、一対のＸ軸ナット材２４Ａと一緒に移動する。ガイドロッド２６は、電源コイル１１に連結されるガイド部２７を貫通しており、電源コイル１１をガイドロッド２６に沿ってＹ軸方向に移動できるようにしている。すなわち、電源コイル１１は、互いに平行に配設されるＹ軸ネジ棒２３Ｂとガイドロッド２６に沿って移動するＹ軸ナット材２４Ｂとガイド部２７を介して、水平な姿勢でＹ軸方向に移動する。
【００５８】
この移動機構１３は、Ｘ軸サーボモータ２２ＡがＸ軸ネジ棒２３Ａを回転させると、一対のＸ軸ナット材２４ＡがＸ軸ネジ棒２３Ａに沿って移動して、Ｙ軸ネジ棒２３Ｂとガイドロッド２６をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸サーボモータ２２ＢがＹ軸ネジ棒２３Ｂを回転させると、Ｙ軸ナット材２４ＢがＹ軸ネジ棒２３Ｂに沿って移動して、電源コイル１１をＹ軸方向に移動させる。このとき、電源コイル１１に連結されたガイド部２７は、ガイドロッド２６に沿って移動して、電源コイル１１を水平な姿勢でＹ軸方向に移動させる。したがって、Ｘ軸サーボモータ２２ＡとＹ軸サーボモータ２２Ｂの回転を位置検出制御器１４で制御して、電源コイル１１をＸ軸方向とＹ軸方向に移動できる。ただ、本発明の充電台は、移動機構を以上のメカニズムには特定しない。移動機構には、電源コイルをＸ軸方向とＹ軸方向に移動できる全ての機構を利用できるからである。例えば、サーボモータに代えて、ステッピングモータ等のアクチュエータを使用してもよい。
【００５９】
なお本実施の形態においては、充電台の移動機構を、電源コイルをＸ軸方向とＹ軸方向に移動させる機構に特定しない。充電台は、充電面に直線状のガイド壁を設けて、このガイド壁に沿って電池駆動機器を載せる構造として、電源コイルをガイド壁に沿って直線上に移動できる構造とすることができる。この充電台は、図示しないが、電源コイルを、一方向、例えばＸ軸方向にのみ移動できる移動機構として、電源コイルをガイド壁に沿って直線上に移動できる。
【００６０】
位置検出制御器１４は、充電面２１に載せられた電池駆動機器５０の位置を検出する。図７〜図９の位置検出制御器１４は、電池駆動機器５０に内蔵される誘導コイル５１の位置を検出して、電源コイル１１を誘導コイル５１に接近させる。さらに位置検出制御器１４は、誘導コイル５１の位置を粗検出する第１の位置検出制御器１４Ａと、誘導コイル５１の位置を精密検出する第２の位置検出制御器１４Ｂとを備える。この位置検出制御器１４は、第１の位置検出制御器１４Ａで誘導コイル５１の位置を粗検出すると共に、移動機構１３を制御して電源コイル１１の位置を誘導コイル５１に接近させた後、さらに第２の位置検出制御器１４Ｂで誘導コイル５１の位置を精密検出しながら移動機構１３を制御して、電源コイル１１の位置を正確に誘導コイル５１に接近させる。この充電台１０は、速やかに、しかもより正確に電源コイル１１を誘導コイル５１に接近できる。
【００６１】
第１の位置検出制御器１４Ａは、図１１に示すように、充電面２１の内面に固定している複数の位置検出コイル３０と、この位置検出コイル３０にパルス信号を供給するパルス電源３１と、このパルス電源３１から位置検出コイル３０に供給されるパルスに励起されて誘導コイル５１から位置検出コイル３０に出力されるエコー信号を受信する受信回路３２と、この受信回路３２が受信するエコー信号から電源コイル１１の位置を判別する識別回路３３とを備える。
（位置検出コイル３０）
【００６２】
位置検出コイル３０は、プリント基板３７にパターン配線される。この位置検出コイル３０は複数列のコイルからなり、複数の位置検出コイル３０を充電面２１の内面に所定の間隔で固定している。位置検出コイル３０は、誘導コイル５１のＸ軸方向の位置を検出する複数のＸ軸検出コイル３０Ａと、Ｙ軸方向の位置を検出する複数のＹ軸検出コイル３０Ｂとを備える。各々のＸ軸検出コイル３０Ａは、Ｙ軸方向に細長いループ状であって、複数のＸ軸検出コイル３０Ａは、所定の間隔で充電面２１の内面に固定されている。図１１の位置検出コイル３０は２ターンに巻いたコイルである。ただ、位置検出コイルは、１ターンのコイルとすることも、また３ターン以上のコイルとすることもできる。さらに、位置検出コイルは、ループ状に巻くことなく直線状のコイルとすることもできる。直線状のコイルはループ状に巻かれることはないが、位置検出コイルとしてパルス信号を出力できる。なお、位置検出コイル３０は、誘導コイル５１との距離を小さくして効率を高めるため、この例ではプリント基板３７の上面に設けられているが、プリント基板の下面にパターン配線してもよい。
【００６３】
隣接するＸ軸検出コイル３０Ａの間隔（ｄ）は、誘導コイル５１の外径（Ｄ）よりも小さく、好ましくはＸ軸検出コイル３０Ａの間隔（ｄ）を誘導コイル５１の外径（Ｄ）の１倍〜１／４倍としている。Ｘ軸検出コイル３０Ａは、その間隔（ｄ）を狭くして、誘導コイル５１のＸ軸方向の位置を正確に検出できる。各々のＹ軸検出コイル３０Ｂは、Ｘ軸方向に細長いループ状であって、複数のＹ軸検出コイル３０Ｂは、所定の間隔で充電面２１の内面に固定されている。隣接するＹ軸検出コイル３０Ｂの間隔（ｄ）も、Ｘ軸検出コイル３０Ａと同じように、誘導コイル５１の外径（Ｄ）よりも小さく、好ましくはＹ軸検出コイル３０Ｂの間隔（ｄ）を誘導コイル５１の外径（Ｄ）の１倍〜１／４倍としている。Ｙ軸検出コイル３０Ｂも、その間隔（ｄ）を狭くして、誘導コイル５１のＹ軸方向の位置を正確に検出できる。この例では、位置検出コイル３０を、プリント基板３７の表面に設けた直線状の配線ラインとしている。
【００６４】
位置検出コイル３０は、好ましくはマトリックス状に配置される。このように複数の位置検出コイル３０を、充電面２１においてほぼ均等に配置することで、位置検出の精度を充電面全体に渡って一定に維持できる。
（プリント基板３７の固定構造）
【００６５】
プリント基板３７は、充電面２１の内面に極力近付けた姿勢で固定されている。具体的には、プリント基板３７が、上ケース２０Ａの裏側で充電面２１と電源コイル１１の移動領域との間に配置されおり、充電面２１の内面に当接されるように固定されている。この固定構造を、図１２〜図１４に基づいて説明する。上述の通り、位置検出コイル３０を誘導コイル５１に近付けて配置することで、これらの結合効率を高めることができる。特に、本実施の形態のようにプリント基板３７に多数の位置検出コイル３０をパターン実装する構成においては、プリント基板３７の背面側に電源コイル１１が位置されるため、もしプリント基板が充電面から離れると、その裏面側に配置される電源コイルも必然的に離間され、電源コイルと誘導コイルとの距離も遠くなって送電時の結合効率も悪くなる。
【００６６】
一方で、プリント基板３７を本体ケース２０内部に固定する構造も必要となる。従来、ケース内部にプリント基板３７を固定する構造としては、図１２の断面図に示すように、下ケース２０Ｂにボスを設け、この上にプリント基板３７Ｘを載置して、上方からボスに切られたねじ溝にねじ７０を挿入して螺合する構造が採用されていた。この構成では、螺合された状態でねじ頭７１がプリント基板３７Ｘ上に位置されるため、この状態のプリント基板３７Ｘを上ケース２０Ａの内面に当接させようとすれば、ねじ頭７１の厚みｔ分だけ、プリント基板３７Ｘと上ケース２０Ａ内面との間に隙間が生じてしまう。僅かな距離であっても、結合効率は低下するため、位置検出精度の低下や充電時の効率低下による検出時間や充電時間が長くなることを回避できない。さらに、この構成ではさらに下ケース２０Ｂに上ケースを固定する際に別途ねじ止め作業が必要となる。一方、このようなねじ止めによる弊害を回避するために、両面テープ等を用いてプリント基板を上ケースの内面に接着する構成も考えられるが、機械的強度が不十分となって信頼性の面で劣るという問題があった。
（固定筒４１）
【００６７】
これに対して本実施の形態によれば、図１３及び図１４に示すように、ねじ７０を底面側から挿入することで、このような空間が形成される事態を回避している。具体的には、本体ケース２０を構成する上ケース２０Ａと下ケース２０Ｂの内、充電面２１を備えた上ケース２０Ａ側に、固定筒４１を設けている。固定筒４１は先端にねじ穴４２を設けている。図５の斜視図に示す例では、上ケース２０Ａは四隅に固定筒４１を設けている。
（保持筒４４）
【００６８】
一方下ケース２０Ｂは、図３に示すように、これら上ケース２０Ａの固定筒４１と対応する位置に保持筒４４を設けている。保持筒４４は、固定筒４１の外周を保持できるよう、固定筒４１の外周と一致させた大きさの内径に開口させている。図２などの例では、保持筒４４を円筒状として、保持筒４４に固定筒４１を嵌入するように寸法や形状を設定している。ただ、この構成に限られず、固定筒４１を位置決め状態で保持できれば足り、例えば２枚以上の円弧状に構成することもできる。
【００６９】
加えて、保持筒４４の高さは、保持筒４４に固定筒４１を挿入した状態で、プリント基板３７の厚さに相当する分だけ、充電面２１の内面側と離間するように設計されている。この構成によって、上ケース２０Ａと下ケース２０Ｂを接合させることで状態で、上ケース２０Ａの内面と下ケース２０Ｂの保持筒端縁４５との間でプリント基板３７を狭持できる。
（固定穴４６）
【００７０】
さらに保持筒４４は、その中央に固定穴４６を設けており、下ケース２０Ｂの表面側に固定穴４６が開口、表出されている。固定穴４６は、ねじ７０を挿入できる大きさとする。また保持筒４４に固定筒４１を挿入した状態で、固定穴４６が固定筒４１のねじ穴４２と一致するように中心軸の軸合わせをしている。
【００７１】
一方固定穴４６は、下ケース２０Ｂの表面よりも窪んだ位置に開口されている。図１４の拡大図に示すように、固定穴４６の周囲に段差部４７を設けている。段差部４７の深さは、ねじ頭７１よりも大きく形成する。これにより、ねじ７０を固定穴４６に挿入した状態で、ねじ穴４２が段差部４７内に収まり、下ケース２０Ｂの表面から突出せず、目立たなくできる。さらに図１４の例では段差部４７を構成するため、固定穴４６の周囲には隔壁が設けられ、固定穴４６を囲むと共に、この隔壁を延長して、保持筒４４を構成している。このように隔壁と保持筒４４とを一体的に成形することで、ねじ頭７１の収納と、プリント基板３７への押圧構造並びに上ケース２０Ａとの固定を実現している。
【００７２】
また段差部４７は、ねじ７０を螺合した後に、好ましくは図２に示すようにキャップ７２で覆うことによって、ねじ頭７１が本体ケース２０から表出する事態を回避する。
（筒穴３８）
【００７３】
さらにプリント基板３７には、図６に示すように固定筒４１を挿入可能な筒穴３８を開口している。この構造の固定構造を用いて、プリント基板３７を本体ケース２０に固定するには、図２に示すようにプリント基板３７を上ケース２０Ａの開口面側から、上ケース２０Ａの固定筒４１をプリント基板３７の筒穴３８に挿入して位置決めした状態で下ケース２０Ｂを上ケース２０Ａと接合する。具体的には、図１３及び図１４に示すように、固定筒４１を筒穴３８から突出させた状態で、下ケース２０Ｂの保持筒４４に挿入させて、下ケース２０Ｂを上ケース２０Ａと位置決め状態に接合する。さらにねじ７０を下ケース２０Ｂの固定穴４６から、固定筒４１のねじ穴４２に挿入して螺合する。なお、ねじ７０には、ねじ溝を切ったビスに代えて、リベットやピン、木ねじや釘なども利用でき、これらの固定部材を本明細書では総称的に「ねじ」と呼ぶ。プリント基板３７には、位置検出コイル３０が回路パターンとして実装されている。
【００７４】
以上の固定構造によれば、ねじ７０を逆向きに挿入することでねじ頭７１がプリント基板３７と充電面２１との間に介在されず、プリント基板３７と充電面２１との間に無駄な隙間が生じることを回避でき、位置検出コイル３０や電源コイル１１と誘導コイル５１との距離を短くして結合効率を高めることができる。また、プリント基板３７が筒穴３８によって位置決めされる。さらにプリント基板３７を本体ケース２０内部に固定する構造と、上ケース２０Ａと下ケース２０Ｂとを固定する構造を共通化できるため、必要なねじ数などの部品点数を削減すると共に、製造工数を削減でき、コスト削減を図ることができる。特に図１４に示すようにプリント基板３７に開口された筒穴３８によって位置決めされた状態で、保持筒端縁４５で下面から、上ケース２０Ａの内面で上面から、それぞれ押圧、狭持するようにして固定されているため、従来のようにプリント基板３７を下ケース２０Ｂに直接螺合する必要が無く、製造工数の削減と固定構造の簡素化が図られる。
【００７５】
これにより、プリント基板３７を上ケース２０Ａの充電面２１の内面に当接させた状態で、プリント基板３７と共に上ケース２０Ａと下ケース２０Ｂを螺合により固定できる。すなわちプリント基板３７に直接螺合することなく、上ケース２０Ａと下ケース２０Ｂで挟み込んで保持、固定でき、また同時に上ケース２０Ａと下ケース２０Ｂの固定も実現できるので、これらの固定構造を共通化してコスト削減と製造工数の削減が図られる。またねじ７０は下ケース２０Ｂ側から挿入されるため、本体ケース２０の上面からは表出せず、充電台の外観をすっきりさせることもできる。
【００７６】
なお本明細書において当接させるとは、プリント基板３７を充電面の裏側に押し当てることであるが、製造公差などのために僅かな隙間が生じることを妨げるものでない。
【００７７】
また、プリント基板３７の位置決め構造として、筒穴３８以外の構造を設けることもできる。図６の例では、上述の通りプリント基板３７の端縁を切り欠くと共に、上ケース２０Ａの内面においてこの切り欠き３９と対応する位置にリブ４３を設けている。プリント基板３７を上ケース２０Ａの内面に装着した状態で、リブ４３が切り欠き３９に嵌入されるように構成することで、位置決めが実現される。このような切り欠き３９は、好ましくは筒穴３８以外の部位に設ける。
（電源コイル１１の待避位置）
【００７８】
充電台１０は、位置検出コイル３０によって、充電台１０に載せられた電池パック等の誘導コイル５１の位置を検出する。この際、位置検出コイル３０が電源コイル１１と重なって配置されると、電波がシールドされるような状態となり、例えば電池駆動機器５０として携帯電話を使用する場合、携帯電話が電波を受信しにくいような状態となることがある。また検出感度が低下することも考えられる。そこで、このような事態を避けるため、位置検出コイル３０で電源コイル１１の位置検出を行う際は、余分なコイル、すなわち電源コイル１１については、邪魔にならない位置、換言すると位置検出コイル３０と重ならない位置に待避させることが好ましい。
【００７９】
電源コイル１１の待避位置は、位置検出コイル３０と重ならない位置、例えば充電面２１の隅部や、充電面２１以外の部位である。例えば、図１５に示すように、移動機構１３によって、電源コイル１１を充電面２１内のみならず、充電面２１の外にも移動可能とすることで、誘導コイル５１の位置検出時においては、このような待避位置に電源コイル１１を移動させて、上記のような問題を回避しつつ、誘導コイル５１の位置が特定され、充電が開始される段になると、改めて移動機構１３が電源コイル１１の充電面２１内の所定の位置に移動させる。
【００８０】
またこのような位置は、電源コイル１１の待機位置、すなわち充電を行っていないときに電源コイル１１を待機させる初期位置とすることも好ましい。このようにすることで、位置検出時に一々電源コイル１１を所定の待避位置に移動させることなく、予め待機位置に避難させておくことで、スムーズに誘導コイル５１の位置検出と、その後の電源コイル１１の移動作業を進めることが可能となる。また、充電終了後は電源コイル１１を初期位置すなわち待避位置に戻すことで、次回の充電時に備える。このような待避位置あるいは待機位置は、好ましくは充電面２１の隅部や、充電面２１外とする。
（変形例）
【００８１】
さらには、電源コイルを位置検出コイルに代用することで、位置検出コイルを省略することもできる。すなわち、位置検出に際しては、電源コイル１１の位置を移動手段で変更させながら、電源コイル１１から誘導コイル５１に対して信号を送信し、そのエコーでもって誘導コイル５１の位置を検出する。これにより位置検出コイルを省略して構成を簡素化できる上、位置検出コイルの存在によって充電台に載置された携帯電話等の電波受信機器の受信感度の劣化を生じる事態も回避できる利点が得られる。
【００８２】
以上の充電台は、第１の位置検出制御器１４Ａで誘導コイル５１の位置を粗検出した後、さらに第２の位置検出制御器１４Ｂで微調整して電源コイル１１を誘導コイル５１に接近させる。ただ、この方法に限られず、例えば微調整を行うことなく、電源コイル１１を誘導コイル５１に接近させることもできる。このような例を図１６の回路例に基づいて説明すると、位置検出制御器６４は、充電面の内面に固定している複数の位置検出コイル３０と、この位置検出コイル３０にパルス信号を供給するパルス電源３１と、このパルス電源３１から位置検出コイル３０に供給されるパルスに励起されて誘導コイル５１から位置検出コイル３０に出力されるエコー信号を受信する受信回路３２と、この受信回路３２が受信するエコー信号から電源コイル１１の位置を判別する識別回路７３とを備える。さらに位置検出制御器６４は、識別回路７３に、誘導コイル５１の位置に対する各々の位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベル、すなわち図１８に示すように、各々の位置検出コイル３０をパルス信号で励起して所定の時間経過後に誘導されるエコー信号のレベルを記憶する記憶回路７７を備えている。この位置検出制御器６４は、各々の位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルを検出し、検出したエコー信号のレベルを記憶回路７７に記憶しているエコー信号のレベルに比較して、誘導コイル５１の位置を検出している。この構成によれば、微調整を行うことなく、移動機構１３で電源コイル１１を誘導コイル５１に接近させることができる。
【００８３】
この位置検出制御器６４は、以下のようにして各々の位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルから、誘導コイル５１の位置を求めている。図１６に示す位置検出コイル３０は、誘導コイル５１のＹ軸方向の位置を検出する複数のＹ軸検出コイル３０を備え、複数の位置検出コイル３０を充電面２１の内面に所定の間隔で固定している。各々のＹ軸検出コイル３０は、Ｘ軸方向に細長いループ状としている。図１７は、誘導コイル５１をＹ軸方向に移動させる状態における、Ｙ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルを示しており、横軸が誘導コイル５１のＹ軸方向の位置を示し、縦軸が各々のＹ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルを示している。この位置検出制御器６４は、各々のＹ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルを検出することによって、誘導コイル５１のＹ軸方向の位置を求めることができる。この図に示すように、誘導コイル５１をＹ軸方向に移動すると、各々のＹ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルは変化する。たとえば、誘導コイル５１の中心が第１のＹ軸位置検出コイル３０の中心にあるとき、図１７の点Ａで示すように、第１のＹ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルが最も強くなる。また、誘導コイル５１が第１のＹ軸位置検出コイル３０と第２のＹ軸位置検出コイル３０の中間にあるとき、図１７の点Ｂで示すように、第１のＹ軸位置検出コイル３０と第２のＹ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルは同じとなる。すなわち、各々のＹ軸位置検出コイル３０は、誘導コイル５１が最も近くにあるときに誘導されるエコー信号のレベルが最も強くなり、誘導コイル５１が離れるにしたがってエコー信号のレベルは小さくなる。したがって、どのＹ軸位置検出コイル３０のエコー信号のレベルが最も強いかで、誘導コイル５１がどのＹ軸位置検出コイル３０に最も接近しているかを判定できる。また、ふたつのＹ軸位置検出コイル３０にエコー信号が誘導されるとき、強いエコー信号を検出するＹ軸位置検出コイル３０からどの方向にあるＹ軸位置検出コイル３０にエコー信号が誘導されるかで、最もエコー信号の強いＹ軸位置検出コイル３０からどの方向にずれて誘導コイル５１があるかを判定でき、また、エコー信号のレベル比でふたつのＹ軸位置検出コイル３０との相対位置を判定できる。たとえば、ふたつのＹ軸位置検出コイル３０のエコー信号のレベル比が１であると、誘導コイル５１はふたつのＹ軸位置検出コイル３０の中央に位置すると判定できる。
【００８４】
識別回路７３は、誘導コイル５１のＹ軸方向の位置に対する、各々のＹ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルを記憶回路７７に記憶している。誘導コイル５１が置かれると、いずれかのＹ軸位置検出コイル３０にエコー信号が誘導される。したがって、識別回路７３は、Ｙ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号で誘導コイル５１が載せられたこと、すなわち電池内蔵機器５０が充電台１０に載せられたことを検出する。さらに、いずれかのＹ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルを、記憶回路７７に記憶しているレベルに比較して、誘導コイル５１のＹ軸方向の位置を判別することができる。識別回路は、隣接するＹ軸位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベル比から誘導コイルのＹ軸方向の位置を特定する関数を記憶回路に記憶して、この関数から誘導コイルの位置を判別することもできる。この関数は、ふたつのＹ軸位置検出コイルの間に誘導コイルを移動させて、各々のＹ軸位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベル比を検出して求められる。識別回路７３は、ふたつのＹ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベル比を検出し、検出されるレベル比から、この関数に基づいてふたつのＹ軸位置検出コイル３０の間における誘導コイル５１のＹ軸方向の位置を演算して検出することができる。
【００８５】
パルス電源３１は、所定のタイミングでパルス信号を位置検出コイル３０に出力する。パルス信号が入力される位置検出コイル３０は、パルス信号で接近する誘導コイル５１を励起する。励起された誘導コイル５１は、流れる電流のエネルギーでエコー信号を位置検出コイル３０に出力する。したがって、誘導コイル５１の近くにある位置検出コイル３０は、図１８に示すように、パルス信号が入力された後、所定の時間遅れて、誘導コイル５１からのエコー信号が誘導される。位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号は、受信回路３２で識別回路３３に出力される。したがって、識別回路３３は、受信回路３２から入力されるエコー信号でもって、位置検出コイル３０に誘導コイル５１が接近しているかどうかを判定する。複数の位置検出コイル３０にエコー信号が誘導されるとき、識別回路３３は、エコー信号レベルの大きい位置検出コイル３０にもっとも接近していると判定する。
【００８６】
図１１に示す位置検出制御器１４は、各々の位置検出コイル３０を切換回路３４を介して受信回路３２に接続する。この位置検出制御器１４は、入力を順番に切り換えて複数の位置検出コイル３０に接続するので、１つの受信回路３２で複数の位置検出コイル３０のエコー信号を検出できる。ただ、各々の位置検出コイルに受信回路を接続してエコー信号を検出することもできる。
【００８７】
図１１の位置検出制御器１４は、識別回路３３で制御される切換回路３４で複数の位置検出コイル３０を順番に切り換えて受信回路３２に接続する。パルス電源３１は切換回路３４の出力側に接続されて、位置検出コイル３０にパルス信号を出力する。パルス電源３１から位置検出コイル３０に出力されるパルス信号のレベルは、誘導コイル５１からのエコー信号に比較して極めて大きい。受信回路３２は、入力側にダイオードからなるリミッタ回路３５を接続している。リミッタ回路３５は、パルス電源３１から受信回路３２に入力されるパルス信号の信号レベルを制限して受信回路３２に入力する。信号レベルの小さいエコー信号は、制限されることなく受信回路３２に入力される。受信回路３２は、パルス信号とエコー信号の両方を増幅して出力する。受信回路３２から出力されるエコー信号は、パルス信号から所定のタイミング、例えば数μｓｅｃ〜数百μｓｅｃ遅れた信号となる。エコー信号がパルス信号から遅れる遅延時間は、一定の時間であるから、パルス信号から所定の遅延時間後の信号をエコー信号とし、このエコー信号のレベルから位置検出コイル３０に誘導コイル５１が接近しているかどうかを判定する。
【００８８】
受信回路３２は、位置検出コイル３０から入力されるエコー信号を増幅して出力するアンプである。受信回路３２は、パルス信号とエコー信号を出力する。識別回路３３は、受信回路３２から入力されるパルス信号とエコー信号から位置検出コイル３０に誘導コイル５１が接近してセットされるかどうかを判定する。識別回路３３は、受信回路３２から入力される信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３６を備えている。このＡ／Ｄコンバータ３６から出力されるデジタル信号を演算してエコー信号を検出する。識別回路３３は、パルス信号から特定の遅延時間の後に入力される信号をエコー信号として検出し、さらにエコー信号のレベルから誘導コイル５１が位置検出コイル３０に接近しているかどうかを判定する。
【００８９】
識別回路３３は、複数のＸ軸検出コイル３０Ａを順番に受信回路３２に接続するように切換回路３４を制御して、誘導コイル５１のＸ軸方向の位置を検出する。識別回路３３は、各々のＸ軸検出コイル３０Ａを受信回路３２に接続する毎に、受信回路３２に接続しているＸ軸検出コイル３０Ａに位置検出信号を出力し、位置検出信号から特定の遅延時間の後に、エコー信号が検出されるかどうかで、このＸ軸検出コイル３０Ａに誘導コイル５１が接近しているかどうかを判定する。識別回路３３は、全てのＸ軸検出コイル３０Ａを受信回路３２に接続して、各々のＸ軸検出コイル３０Ａに誘導コイル５１が接近しているかどうかを判定する。誘導コイル５１がいずれかのＸ軸検出コイル３０Ａに接近していると、このＸ軸検出コイル３０Ａを受信回路３２に接続する状態でエコー信号が検出される。したがって、識別回路３３は、エコー信号を検出できるＸ軸検出コイル３０Ａから誘導コイル５１のＸ軸方向の位置を検出できる。誘導コイル５１が複数のＸ軸検出コイル３０Ａに跨って接近する状態では、複数のＸ軸検出コイル３０Ａからエコー信号が検出される。この状態において、識別回路３３はもっとも強いエコー信号、すなわちレベルの大きいエコー信号が検出されるＸ軸検出コイル３０Ａにもっとも接近していると判定する。識別回路３３は、Ｙ軸検出コイル３０Ｂも同じように制御して、誘導コイル５１のＹ軸方向の位置を検出する。
【００９０】
識別回路３３は、検出するＸ軸方向とＹ軸方向の位置から移動機構１３を制御して、電源コイル１１を誘導コイル５１に接近する位置に移動させる。識別回路３３は、移動機構１３のＸ軸サーボモータ２２Ａを制御して、電源コイル１１を誘導コイル５１のＸ軸方向の位置に移動させる。また、移動機構１３のＹ軸サーボモータ２２Ｂを制御して、電源コイル１１を誘導コイル５１のＹ軸方向の位置に移動させる。
【００９１】
以上のようにして、第１の位置検出制御器１４Ａが電源コイル１１を誘導コイル５１に接近する位置に移動させる。本実施の形態に係る充電台１０は、第１の位置検出制御器１４Ａで電源コイル１１を誘導コイル５１に接近した後、電源コイル１１から誘導コイル５１に電力搬送して電池パックを充電することができる。ただ、充電台は、さらに電源コイルの位置を正確に制御して誘導コイルに接近させた後、電力搬送して電池パックを充電することもできる。電源コイル１１は、第２の位置検出制御器１４Ｂでより正確に誘導コイル５１に接近される。
【００９２】
第２の位置検出制御器１４Ｂは、交流電源１２を自励式の発振回路として、自励式の発振回路の発振周波数から電源コイル１１の位置を正確に検出して移動機構１３を制御する。第２の位置検出制御器１４Ｂは、移動機構１３のＸ軸サーボモータ２２ＡとＹ軸サーボモータ２２Ｂを制御して、電源コイル１１をＸ軸方向とＹ軸方向に移動させて、交流電源１２の発振周波数を検出する。自励式の発振回路の発振周波数が変化する特性を図１９に示している。この図は、電源コイル１１と誘導コイル５１の相対的な位置ずれに対する発振周波数の変化を示している。この図に示すように、自励式の発振回路の発振周波数は、電源コイル１１が誘導コイル５１に最も接近する位置で最も高くなり、相対位置がずれるにしたがって発振周波数が低くなる。したがって、第２の位置検出制御器１４Ｂは、移動機構１３のＸ軸サーボモータ２２Ａを制御して電源コイル１１をＸ軸方向に移動し、発振周波数が最も高くなる位置で停止する。また、Ｙ軸サーボモータ２２Ｂも同じように制御して電源コイル１１をＹ軸方向に移動して、発振周波数が最も高くなる位置で停止する。第２の位置検出制御器１４Ｂは、以上のようにして、電源コイル１１を誘導コイル５１に最も接近する位置に移動できる。
【００９３】
充電台１０は、位置検出制御器１４で移動機構１３を制御して電源コイル１１を誘導コイル５１に接近させた状態で、交流電源１２で電源コイル１１に交流電力を供給する。電源コイル１１の交流電力は誘導コイル５１に電力搬送されて、電池セル５２の充電に使用される。図１８に示す位置検出制御器１４は、電池駆動機器５０から搬送される電池情報を検出する検出回路１７を内蔵している。検出回路１７は、電池駆動機器５０から伝送される電池情報に基づいて、電池セル５２を充電する電圧や電流をコントロールして電池セル５２を充電する。電池セル５２の満充電は、電池駆動機器５０から電池情報として伝送される。したがって、検出回路１７は、電池駆動機器５０から伝送される電池情報で電池セル５２の満充電を検出して電源コイル１１への交流電力の供給を停止して充電を終了する。
【００９４】
上記の方法では、第２の位置検出制御器１４Ｂが、自励式の発振回路の発振周波数の変化から電源コイル１１と誘導コイル５１の相対位置を判定している。ただ、電源コイルの位置を検出して移動機構を制御する方法は、この方式に限られず、種々の方法が利用できる。例えば、電源コイルと誘導コイルとの相対位置を微調整する第２の位置検出制御器は、電源コイルの電圧、電源コイルに電力を供給する交流電源の消費電力、あるいは誘導コイルに誘導される電流から電源コイルの誘導コイルに対する相対位置を検出することができる。この第２の位置検出制御器は、発振周波数を変化させる必要がないので、他励式の発振回路とすることができる。例えば、図２０に示す変形例では、電源コイル１１の電圧から誘導コイル５１に対する電源コイル１１の相対位置を検出する第２の位置検出制御器１４Ｃは、電源コイル１１に発生している交流電圧を整流して直流電圧に変換し、その電圧を検出する電圧検出回路８３を内蔵している。この第２の位置検出制御器１４Ｃは、電源コイル１１を移動させて、電源コイル１１の電圧を電圧検出回路８３で検出する。電源コイル１１と誘導コイル５１の相対位置に対して電源コイル１１の電圧が変化する特性を図２１に示している。この図は、電源コイル１１と誘導コイル５１の相対的な位置ずれに対する電源コイル１１の電圧の変化を示している。この図に示すように、電源コイル１１の電圧は、電源コイル１１が誘導コイル５１に最も接近する位置でもっとも低くなり、相対位置がずれるにしたがって電圧が高くなる。したがって、第２の位置検出制御器１４Ｃは、移動機構１３のＸ軸サーボモータ２２Ａを制御して電源コイル１１をＸ軸方向に移動し、電源コイル１１の電圧が最も低くなる位置で停止する。また、Ｙ軸サーボモータ２２Ｂも同じように制御して電源コイル１１をＹ軸方向に移動して、電源コイル１１の電圧が最も低くなる位置で停止する。以上のようにして、第２の位置検出制御器１４Ｃは、電源コイル１１を誘導コイル５１に最も接近する位置に移動できる。
【００９５】
また図２０において、電源コイル１１に電力を供給する交流電源８２の消費電力から誘導コイル５１に対する電源コイル１１の相対位置を検出する第２の位置検出制御器１４Ｃは、交流電源８２の消費電力を検出する消費電力検出回路８４を内蔵している。この第２の位置検出制御器１４Ｃは、電源コイル１１を移動させて、交流電源８２の消費電力を消費電力検出回路８４で検出する。電源コイル１１と誘導コイル５１の相対位置に対して交流電源８２の消費電力が変化する特性を図２２に示している。この図は、電源コイル１１と誘導コイル５１の相対的な位置ずれに対する交流電源８２の消費電力の変化を示している。この図に示すように、交流電源８２の消費電力は、電源コイル１１が誘導コイル５１に最も接近する位置でもっとも小さくなり、相対位置がずれるにしたがって消費電力が大きくなる。したがって、第２の位置検出制御器１４Ｃは、移動機構１３のＸ軸サーボモータ２２Ａを制御して電源コイル１１をＸ軸方向に移動し、交流電源８２の消費電力が最も小さくなる位置で停止する。また、Ｙ軸サーボモータ２２Ｂも同じように制御して電源コイル１１をＹ軸方向に移動して、交流電源８２の消費電力が最も低くなる位置で停止する。以上のようにして、第２の位置検出制御器１４Ｃは・BR>A電源コイル１１を誘導コイル５１に最も接近する位置に移動できる。
【００９６】
さらに図２０において、誘導コイル５１の電流から誘導コイル５１に対する電源コイル１１の相対位置を検出する第２の位置検出制御器１４Ｃは、誘導コイル５１の電流を検出する回路を内蔵している。この第２の位置検出制御器１４Ｃは、誘導コイル５１の電流を電池内蔵機器９０側で検出して検出した電流で搬送波を変調して充電台８０に無線伝送する送信回路９５と、この送信回路９５から送信される信号を充電台８０側で受信し、この信号を復調して誘導コイル５１の電流を検出する受信回路８５とを備えている。この第２の位置検出制御器１４Ｃは、電源コイル１１を移動させて、誘導コイル５１の電流を検出する。電源コイル１１と誘導コイル５１の相対位置に対して誘導コイル５１の電流が変化する特性を図２３に示している。この図は、電源コイル１１と誘導コイル５１の相対的な位置ずれに対する誘導コイル５１の変化を示している。この図に示すように、誘導コイル５１の電流は、電源コイル１１が誘導コイル５１に最も接近する位置でもっとも大きくなり、相対位置がずれるにしたがって電流が小さくなる。したがって、第２の位置検出制御器１４Ｃは、移動機構１３のＸ軸サーボモータ２２Ａを制御して電源コイル１１をＸ軸方向に移動し、誘導コイル５１の電流が最も大きくなる位置で停止する。また、Ｙ軸サーボモータ２２Ｂも同じように制御して電源コイル１１をＹ軸方向に移動して、誘導コイル５１の電流が最も大きくなる位置で停止する。第２の位置検出制御器１４Ｃは、以上のようにして、電源コイル１１を誘導コイル５１に最も接近する位置に移動できる。
【００９７】
以上の移動機構１３は、電源コイル１１をＸ軸方向とＹ軸方向とに移動して、電源コイル１１を誘導コイル５１に最も近い位置に移動させるが、本発明は、移動機構がＸ軸方向とＹ軸方向とに電源コイルを移動して、電源コイルの位置を誘導コイルに接近させる構造には特定せず、電源コイルは種々の方向に移動させて、誘導コイルに接近することもできる。
【００９８】
なお、上述の例では、充電台に内蔵した電源コイルを移動式とした例を説明したが、この例に限られるものでなく、例えば電池駆動機器を設置する位置を、磁石等を用いて誘導する構成や、載置位置を案内するためのガイド部材等で機械的に規定する構成にも適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明に係る充電台は、携帯電話や携帯音楽プレーヤ等の充電の他、アシスト自転車や電気自動車の充電等にも好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１００】
１０、１０Ｘ…充電台
１１、１１Ｘ…電源コイル
１２…交流電源
１３、１３Ｘ…移動機構
１４…位置検出制御器 １４Ａ…第１の位置検出制御器
１４Ｂ…第２の位置検出制御器
１４Ｃ…第２の位置検出制御器
１５…コア １５Ａ…円柱部
１５Ｂ…円筒部
１６…連結材
１７…満充電検出回路
１８…移動台
１９Ａ、１９Ｂ…ラックギア
２０…本体ケース；２０Ａ…上ケース；２０Ｂ…下ケース
２１、２１Ｘ…充電面
２２…サーボモータ；２２Ａ…Ｘ軸サーボモータ；２２Ｂ…Ｙ軸サーボモータ
２３…ネジ棒；２３Ａ…Ｘ軸ネジ棒；２３Ｂ…Ｙ軸ネジ棒
２４…ナット材；２４Ａ…Ｘ軸ナット材；２４Ｂ…Ｙ軸ナット材
２５…ベルト
２６…ガイドロッド
２７…ガイド部
３０…位置検出コイル；３０Ａ…Ｘ軸検出コイル；３０Ｂ…Ｙ軸検出コイル
３１…パルス電源
３２…受信回路
３３…識別回路
３４…切換回路
３５…リミッタ回路
３６…Ａ／Ｄコンバータ
３７、３７Ｘ…プリント基板
３７ａ…コイルパターン領域
３７ｂ…回路実装領域
３８…筒穴
３９…切り欠き
４１…固定筒
４２…ねじ穴
４３…リブ
４４…保持筒
４５…保持筒端縁
４６…固定穴
４７…段差部
４８…フレキシブル基板
５０、５０Ｘ…電池駆動機器
５１、５１Ｘ…誘導コイル
５２…二次電池
５３…コンデンサ
５４…共振回路
５５…ダイオード
５６…平滑コンデンサ
５７…整流回路
５８…充電制御回路
５９Ａ、５９Ｂ…ガイド棒
６０Ａ、６０Ｂ…ピニオンギア
６１…サーボモータ
６２…リードスクリュー
６３Ａ、６３Ｂ…ウォームホイール
６４…位置検出制御器
６６…スライド部材
６６Ａ…Ｘスライド部
６６Ｂ…Ｙスライド部
６６ａ…板状部分
７０…ねじ
７１…ねじ頭
７２…キャップ
７３…識別回路
７７…記憶回路
８０…充電台
８２…交流電源
８３…電圧検出回路
８４…消費電力検出回路
８５…受信回路
９０…電池内蔵機器
９５…送信回路
ＢＰ…電池パック
ｔ…ねじ頭の厚み
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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