(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を内蔵した電池駆動の電子機器を電力供給部に載置し、非接触で二次電池に電力を供給する非接触充電器において、
電磁誘導により電力を供給する一次側コイルと電力を受電する二次側コイルが筐体を挟んで対向するように配置され、
該一次側コイルは両端に磁脚を有するコの字型磁心の該磁脚にそれぞれ巻回された巻線を有し、該二次側コイルは両端に磁脚を有するコの字型磁心の共通磁心に巻回された巻線を有し、
該一次側コイルのコの字型磁心の磁脚の断面積を該二次側コイルのコの字型磁心の磁脚の断面積より大きくし、該二次側コイルのコの字型磁心は両磁脚の先端の開放端距離を共通磁心の巻線幅より広くし、該一次側コイルの両磁脚と該二次側コイルの両磁脚の磁軸を合わせたことを特徴とする非接触充電器。
【請求項２】
二次電池を内蔵した電池駆動の電子機器を電力供給部に載置し、非接触で二次電池に電力を供給する非接触充電器において、
電磁誘導により電力を供給する一次側コイルと電力を受電する二次側コイルが筐体を挟んで対向するように配置され、
該一次側コイルは両端に磁脚を有するコの字型磁心の該磁脚にそれぞれ巻回された巻線を有し、該二次側コイルは両端に磁脚を有するコの字型磁心の共通磁心に巻回された巻線を有し、
該一次側コイルのコの字型磁心の磁脚の断面積を該二次側コイルのコの字型磁心の磁脚の断面積より大きくし、該一次側コイルのコの字型磁心は両磁脚を根元部の断面積より先端部の断面積を小さくし、該一次側コイルの両磁脚と該二次側コイルの両磁脚の磁軸を合わせたことを特徴とする非接触充電器。
【請求項３】
前記一次側コイルおよび前記二次側コイルの少なくとも一方の巻線の線材に編組線を用いたことを特徴とする請求項１、請求項２記載の非接触充電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁誘導を利用し、それぞれ独立した一次側コイルと二次側コイルとの間で電力伝送を行う非接触充電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触充電器は、一次側回路と二次側回路がそれぞれ独立した筺体内に実装されており、一次側コイルより二次側コイルへ効率よく多くの電力の伝送を行う事が必要であり、磁気伝送効率を上げることは重要な要素である。
【０００３】
磁気伝送効率を上げるための手段として、コの字型磁心を一次側コイルおよび二次側コイルに採用し、両端の磁脚部にコイルを分割し捲き込み、対向する磁心の磁脚面およびコイルの対向面を広くすることが一般的である。
【０００４】
二次側回路は小型で可搬型が要求されることから、磁気伝送効率から言えば磁心およびコイルの断面積を大きくすることが効果的であるが、小型で荷搬型が要求されることから、その大きさには限りがあり、二次側筐体に実装できる磁心およびコイルの大きさも限られ、おのずと、伝送電力も限られてしまっていた。図４は従来一般に用いられる小型で可搬型の非接触充電器を示す。
【０００５】
図４において、Ａは一次側コイル、Ｂは二次側コイルである。１１は一次側コイルＡの筐体の一部分、１２は一次側コイルＡに用いられるコの字型磁心、１３は一次側コイルＡのコの字型磁心１２の磁脚に巻回された巻線、１４は二次側コイルＢの筐体の一部分、１５は二次側コイルＢに用いられるコの字型磁心、１６は二次側コイルＢのコの字型磁心１５の磁脚に巻回された巻線である。
一次側コイルＡおよび二次側コイルＢは磁心１２，１５の両端の磁脚に巻回された巻線１３，１６を組み込み、それぞれ両端の磁脚が筐体１１，１４を挟んで対向する構造となっている。
【０００６】
この構成における磁束分布を図５に示す。図５に示す記号は図４に付したものと同じものを用いた。
図５において、一次側コイルＡで発生した磁束φを磁心１２の両端の磁脚１２ａ、１２ｂを経路とし、二次側コイルＢの磁心１５の両端の磁脚１５ａ、１５ｂを経路とする磁束φの閉磁路を形成し、二次側コイルＢに電力の伝達を行うものである。
一次側コイルＡと二次側コイルＢの磁気結合を良くする手段として、一次側コイルＡで発生した磁束φをできるだけ多く二次側コイルＢに伝えるためには、二次側コイルＢおよび一次側コイルＡの対向するそれぞれの磁心１２，１５の磁脚１２ａ、１２ｂ、１５ａ、１５ｂの断面積を大きくする方法が考えられる。また、同様に発生した磁束φが二次側コイルＢを通ることなく、一次側コイルＡに直接戻る磁束（漏れ磁束）φｘを少なくするには、一次側コイルＡの両端の磁脚１２ａ、１２ｂ間（開放端側）の距離を大きくすることが考えられる。
【０００７】
しかし、二次側コイルＢは磁心１５の両端の磁脚１５ａ、１５ｂに巻線１６が巻回されており、その巻線１６のスペースを考慮すると磁脚１５ａ、１５ｂの断面積を拡大すること、および両端の磁脚１５ａ、１５ｂ間の距離を拡げることは、薄型化、小型化が要求される可搬型電子機器では非常に困難であり、限界があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のことを鑑み、二次側コイルの小型、薄型化が可能で、かつ、磁気伝送効率を向上させた非接触充電器を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、二次電池を内蔵した電池駆動の電子機器を電力供給部に載置し、非接触で二次電池に電力を供給する非接触充電器において、電磁誘導により電力を供給する一次側コイルと電力を受電する二次側コイルが筐体を挟んで対向するように配置され、一次側コイルは両端に磁脚を有するコの字型磁心の磁脚にそれぞれ巻回された巻線を有し、二次側コイルは両端に磁脚を有するコの字型磁心の共通磁芯に巻回された巻線を有し、一次側コイルのコの字型磁心の磁脚の断面積を二次側コイルのコの字型磁心の磁脚の断面積より大きくする。
そして、二次側コイルのコの字型磁心は両磁脚の先端の開放端距離を共通磁心の巻線幅より広くしたり、または、一次側コイルのコの字型磁心は両磁脚を根元部の断面積より先端部の断面積を小さくし、一次側コイルの両磁脚と二次側コイルの両磁脚の磁軸を合わせることにより、一次側コイルで発生した磁束を二次側コイルに効率よく供給する。
さらにまた、一次側コイルおよび二次側コイルの少なくとも一方の巻線の線材に編組線を用いる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の非接触充電器は、二次電池を内蔵した電池駆動の電子機器を電力供給部に載置し、非接触で二次電池に電力を供給する非接触充電器において、
電磁誘導により電力を供給する一次側コイルと電力を受電する二次側コイルが筐体を挟んで対向するように配置され、一次側コイルは両端に磁脚を有するコの字型磁心の磁脚にそれぞれ巻回された巻線を有し、二次側コイルは両端に磁脚を有するコの字型磁心の共通磁芯に巻回された巻線を有する。一次側コイルのコの字型磁心の磁脚の断面積を二次側コイルのコの字型磁心の磁脚の断面積より大きくする。
そして、二次側コイルのコの字型磁心は、両磁脚の先端の開放端距離を共通磁心の巻線幅より広くしたり、または、一次側コイルのコの字型磁心は両磁脚を根元部の断面積より先端部の断面積を小さくし、一次側コイルの両磁脚と二次側コイルの両磁脚の磁軸を合わせることにより、二次側コイルを小型化、軽量化、薄型化し、かつ必要な電力を得ることを可能とする。
さらにまた、一次側コイルおよび二次側コイルの少なくとも一方の巻線の線材に複数の絶縁された単線の集合線を、各集合線が内側と外側へ交互に転位するように編んだ編組線を用いることにより、巻線と鎖交し、渦電流による損失を抑制し、二次側コイルに必要な電力の供給を助ける。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の非接触充電器について  図１乃至図３を用いて説明する。尚、図１から図３おいて、同じものは同じ記号を付した。
図１は本発明の非接触充電器の一実施例の断面図である。
図１において、Ａは一次側コイルで、Ｂは二次側コイルである。一次側コイルＡにおいて、１は筐体、２はコの字型磁心で、２ａ、２ｂはコの字型磁心の両端の磁脚、３は両端の磁脚２ａ、２ｂに巻回された巻線である。二次側コイルにおいて、４は筐体、５はコの字型磁心、５ａ、５ｂはコの字型磁心の両端の磁脚、６は両端の磁脚５ａ、５ｂの共通部分の磁心に巻回された巻線である。
【００１２】
一次側コイルＡは卓上等に置くものであり、その形状は二次側コイルＢに比して大きさにはゆとりがあることから、コの字型磁心２の断面積Ｈ１を大きくし、両端の磁脚２ａ、２ｂに巻線３を組み込む構造とする。二次側コイルＢは人が身に付ける可搬型であり、許容する限り小型にするためには、コの字型磁心５の断面積Ｈ２を小さくし、かつ、共通磁心に巻回し、両端の磁脚５ａ、５ｂ間距離は一次側コイルＡの両端の磁脚２ａ、２ｂ間距離と磁軸を合わせる。厚みが薄く磁極間距離の広いコの字型磁心５の共通磁心に巻線３を組み込むことにより、小型、薄型にすることができる。
そして、一次側コイルＡの両端の磁脚２ａ、２ｂと二次側コイルＢの両端の磁脚５ａ、５ｂが筐体１，４を挟んで対向するように配置する。
このようにして、二次側コイルを、小型化、軽量化、薄型化したコの字型磁心２を用いることにより、全体を軽くし、携帯用の電子機器に用いることができる。
【００１３】
図２は本発明の非接触充電器の他の実施例の断面図である。図２において、二次側コイルＢは磁脚７ａ、７ｂ間の先端の開放端距離Ｌ２を磁脚７ａ、７ｂの根元の開放端距離Ｌ１より広くしたコの字型磁心７を用いる。一次側コイルＡで発生した磁束が二次側コイルＢの磁心７に入ることなく一次側コイルＡの磁心２に戻る（漏れ磁束）ことを少なくするために、一次側コイルＡの磁脚２ａ、２ｂ間の距離を広くとり、その磁軸を合わせたものであり、磁気伝送効率を向上し、小型化、薄型化、軽量化することができる。
【００１４】
図３は本発明の非接触充電器の他の実施例の断面図である。
図３において、一次側コイルは、両端の磁脚８ａ、８ｂの断面積を根本部Ｓ１より先端部Ｓ２を小さくしたコの字型磁心８を用いたものである。この磁心８にあわせた形状に巻回した巻線９を用いることにより、一次側コイルＡで発生した磁束が二次側コイルＢの磁心５に入ることなく直接一次側コイルＡに戻る磁束（漏れ磁束）を少なくするものであり、磁束の流れを開放端に向けて絞り込み、磁気伝送効率を上げたものである。
【００１５】
さらに、各実施例において、一次側コイルおよび二次側コイルの少なくとも一方の巻線の線材に、複数の絶縁された単線の集合線を、各集合線が内側と外側へ交互に転位するように編んだ編組線を用いると、一方のコイルで発生した磁束が他方のコイルの磁心を通ることなく他方のコイルの巻線と鎖交したとき、他方のコイルの渦電流による損失を抑制し、二次側コイルに損失の少ない、必要な電力の供給を助けるものである。
【００１６】
以上、本発明の非接触充電器の実施例を述べたが、本発明は、これらの実施例に限られるものではない。例えば、各々のコの字型磁心の断面は丸型、角型、多角形等、それぞれの形状であっても良く、また、編組線についても、複数の絶縁された単線の集合線を、各集合線が内側と外側へ交互に転位するように編んだものを用いたが、単線の集合線（リッツ線、より線等）を複雑に編んだ集合線を用いても良い。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の非接触充電器は、一次側コイルと二次側コイルは両端に磁脚を有するコの字型磁心を用い、一次側コイルは両端の磁脚に巻線を設け、二次側コイルは共通磁心に巻線を設けて、二次側コイルを小型化、軽量化、薄型化することにより、全体を軽くし、携帯に便利な電子機器を得ることができる。また、一次側コイルと二次側コイルの対向するコの字型磁心の磁脚形状を変えることにより、一次側コイルで発生する磁束を二次側コイルに漏れ磁束を抑えて供給することができ、磁気伝送効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触充電装置の一実施例の断面図
【図２】本発明の非接触充電装置の他の実施例の断面図
【図３】本発明の非接触充電装置の他の実施例の断面図
【図４】従来の非接触充電器の断面図
【図５】従来の非接触充電器の磁束分布図
【符号の説明】
Ａ  一次側コイル
Ｂ  二次側コイル
４  筐体
２，５  コの字型磁心
３，６  巻線
【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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