(57)【要約】  給電対象機器を適切に配置することが容易な非接触給電装置、及びそれを備える非接触電力伝送装置を提供する。  非接触給電装置１０は、携帯用電子機器８０の少なくとも一部を収容可能な凹部１２ａを有する筐体１２と、筐体１２に収容された、第１磁性体２０、第１コイル２５、第２磁性体３０、及び第２コイル３５と、を備える。第１コイル２５に通電することにより第１磁性体２０に現れる一対の磁極部は、凹部１２ａを介して相互に対向する。同様に、第２コイル３５に通電することにより第２磁性体３０に現れる一対の磁極部は、凹部１２ａを介して相互に対向する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電対象機器の少なくとも一部を収容可能な凹部を有する筐体と、
前記筐体に収容された第１磁性体、第２磁性体、及び給電コイルと、を備え、
前記給電コイルは、前記第１磁性体に導線を巻回した第１コイルと、前記第２磁性体に導線を巻回した第２コイルと、を含み、
前記第１コイルに通電することにより前記第１磁性体に現れる一対の磁極部が、前記凹部を介して相互に対向し、
前記第２コイルに通電することにより前記第２磁性体に現れる一対の磁極部が、前記凹部を介して相互に対向し、
前記第１磁性体に現れる前記一対の磁極部同士を結ぶ第１仮想線と、前記第２磁性体に現れる前記一対の磁極部同士を結ぶ第２仮想線とが、前記凹部の開口方向から見て互いに交差する、非接触給電装置。
【請求項２】
前記第１及び第２仮想線が、前記凹部の開口方向から見て互いに略直交する、請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項３】
前記第１及び第２磁性体がそれぞれ、前記凹部を挟み込むように配置されている、請求項１又は２に記載の非接触給電装置。
【請求項４】
前記第１磁性体は、両端部に前記凹部側に突出する第１及び第２凸部を有する、請求項３に記載の非接触給電装置。
【請求項５】
前記第２磁性体は、両端部に前記凹部側に突出する第３及び第４凸部を有する、請求項４に記載の非接触給電装置。
【請求項６】
前記第１コイルは、前記第１凸部に導線を巻回した第１巻線部と、前記第２凸部に導線を巻回した第２巻線部と、を含み、
前記第２コイルは、前記第３凸部に導線を巻回した第３巻線部と、前記第４凸部に導線を巻回した第４巻線部と、を含み、
前記第１及び第２巻線部は、互いに同じ向きの磁界を発生するように相互に接続され、
前記第３及び第４巻線部は、互いに同じ向きの磁界を発生するように相互に接続されている、請求項５に記載の非接触給電装置。
【請求項７】
前記第１磁性体は、前記凹部を介して端面同士が相互に対向する棒状の第１及び第２部分を有し、
前記第２磁性体は、前記凹部を介して端面同士が相互に対向する棒状の第３及び第４部分を有し、
前記第１から第４部分を相互に連結する第３磁性体を備え、
前記第１コイルは、前記第１部分に導線を巻回した第１巻線部と、前記第２部分に導線を巻回した第２巻線部と、を含み、
前記第２コイルは、前記第３部分に導線を巻回した第３巻線部と、前記第４部分に導線を巻回した第４巻線部と、を含み、
前記第１及び第２巻線部は、互いに同じ向きの磁界を発生するように相互に接続され、
前記第３及び第４巻線部は、互いに同じ向きの磁界を発生するように相互に接続されている、請求項１又は２に記載の非接触給電装置。
【請求項８】
前記第１及び第２コイルに互いに異なるタイミングで通電する送電回路を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の非接触給電装置。
【請求項９】
前記送電回路は、交流電流を発生する電源装置を有し、交流電流のうち正方向の電流を前記第１コイルに流し、交流電流のうち負方向の電流を前記第２コイルに流す、請求項８に記載の非接触給電装置。
【請求項１０】
前記筐体内において前記凹部の周囲を螺旋状に周回する補助コイルを備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の非接触給電装置。
【請求項１１】
前記筐体内において前記凹部の底部と対向する位置に設けられた、平面的に周回する付加コイルを備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の非接触給電装置。
【請求項１２】
前記付加コイルの、前記凹部の底部とは反対側に、シート状ないし板状の磁性体を備える、請求項１１に記載の非接触給電装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の非接触給電装置と、前記非接触給電装置の前記凹部に少なくとも一部が収容された携帯用電子機器と、を備え、
前記携帯用電子機器は、二次電池及び受電コイルを含む非接触受電装置を有する、非接触電力伝送装置。
【請求項１４】
前記凹部の開口幅が、前記携帯用電子機器の長手方向の寸法よりも短い、請求項１３に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項１５】
前記受電コイルは、巻軸が前記二次電池の厚み方向と略平行であって前記二次電池の周囲を螺旋状に周回する、請求項１３又は１４に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項１６】
前記受電コイルは、巻軸が前記二次電池の外周側面に沿って湾曲している、請求項１３又は１４に記載の非接触電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯用電子機器等の給電対象機器に非接触で給電する非接触給電装置及びそれを備える非接触電力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、イヤホン、ヘッドセット、補聴器等のウェアラブル機器を含む携帯用電子機器では、小型化が進むと共に、電源の二次電池化が進んでいる。電源を二次電池にした場合、携帯用電子機器に充電ケーブルのコネクタを差し込んで充電する方法が考えられるが、コネクタを差し込む作業が煩雑である。また、コネクタの差込が簡単な構造にすると、今度は防水が難しくなる。これに対し、非接触電力伝送を利用した充電であれば、携帯用電子機器にコネクタを差し込む煩雑さもなければ、防水構造も取りやすい。【０００３】
下記特許文献１は、ワイヤレス充電装置に関するものであり、「充電器は、給電コイルが巻装された給電カットコアと、送信回路部と、給電可能な電源とを有し、第一の外装ケースに収納され、携帯機器は、受電コイルが巻装された受電コアと、充放電可能な二次電池と、受電回路部と、システム回路部とを有し、第二の外装ケースに収納され、受電コアは給電カットコアに囲まれており、受電コアと給電カットコアは第二の外装ケースを挟んで互いに電磁結合し、給電コイルに誘起された交流磁界は給電カットコアから円筒カットコアにわたって形成され、受電コイルに交流電流が誘起されることにより、充電器の電源から電力を給電コイルから受電コイルへ搬送される電力で携帯機器の電池を充電する」との内容を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のワイヤレス充電装置では、携帯機器を充電器に取り付ける際に、取付面に対する面内方向の回転ずれが生じると、受電コアが給電カットコアに囲まれなくなり、この状態では、受電コアと給電カットコアが電磁結合できず、充電不良を引き起こす虞があった。ここで、充電器側のケースで携帯機器の取付位置を受電コアと給電カットコアが電磁結合できるように規制する構造にすると、充電器に対する携帯機器の取付け自体が難しくなるという問題があった。つまり、従来技術では、携帯機器（給電対象機器を）を充電器（非接触給電装置）に適切に配置することが難しく、ユーザの負担が大きく利便性が損なわれるという課題があった。【０００６】
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、給電対象機器を適切に配置することが容易な非接触給電装置、及びそれを備える非接触電力伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、非接触給電装置である。この非接触給電装置は、
給電対象機器の少なくとも一部を収容可能な凹部を有する筐体と、
前記筐体に収容された第１磁性体、第２磁性体、及び給電コイルと、を備え、
前記給電コイルは、前記第１磁性体に導線を巻回した第１コイルと、前記第２磁性体に導線を巻回した第２コイルと、を含み、
前記第１コイルに通電することにより前記第１磁性体に現れる一対の磁極部が、前記凹部を介して相互に対向し、
前記第２コイルに通電することにより前記第２磁性体に現れる一対の磁極部が、前記凹部を介して相互に対向し、
前記第１磁性体に現れる前記一対の磁極部同士を結ぶ第１仮想線と、前記第２磁性体に現れる前記一対の磁極部同士を結ぶ第２仮想線とが、前記凹部の開口方向から見て互いに交差する。【０００８】
前記第１及び第２仮想線が、前記凹部の開口方向から見て互いに略直交してもよい。【０００９】
前記第１及び第２磁性体がそれぞれ、前記凹部を挟み込むように配置されてもよい。【００１０】
前記第１磁性体は、両端部に前記凹部側に突出する第１及び第２凸部を有してもよい。【００１１】
前記第２磁性体は、両端部に前記凹部側に突出する第３及び第４凸部を有してもよい。【００１２】
前記第１コイルは、前記第１凸部に導線を巻回した第１巻線部と、前記第２凸部に導線を巻回した第２巻線部と、を含み、
前記第２コイルは、前記第３凸部に導線を巻回した第３巻線部と、前記第４凸部に導線を巻回した第４巻線部と、を含み、
前記第１及び第２巻線部は、互いに同じ向きの磁界を発生するように相互に接続され、
前記第３及び第４巻線部は、互いに同じ向きの磁界を発生するように相互に接続されてもよい。【００１３】
前記第１磁性体は、前記凹部を介して端面同士が相互に対向する棒状の第１及び第２部分を有し、
前記第２磁性体は、前記凹部を介して端面同士が相互に対向する棒状の第３及び第４部分を有し、
前記第１から第４部分を相互に連結する第３磁性体を備え、
前記第１コイルは、前記第１部分に導線を巻回した第１巻線部と、前記第２部分に導線を巻回した第２巻線部と、を含み、
前記第２コイルは、前記第３部分に導線を巻回した第３巻線部と、前記第４部分に導線を巻回した第４巻線部と、を含み、
前記第１及び第２巻線部は、互いに同じ向きの磁界を発生するように相互に接続され、
前記第３及び第４巻線部は、互いに同じ向きの磁界を発生するように相互に接続されてもよい。【００１４】
前記第１及び第２コイルに互いに異なるタイミングで通電する送電回路を備えてもよい。【００１５】
前記送電回路は、交流電流を発生する電源装置を有し、交流電流のうち正方向の電流を前記第１コイルに流し、交流電流のうち負方向の電流を前記第２コイルに流してもよい。【００１６】
前記筐体内において前記凹部の周囲を螺旋状に周回する補助コイルを備えてもよい。【００１７】
前記筐体内において前記凹部の底部と対向する位置に設けられた、平面的に周回する付加コイルを備えてもよい。【００１８】
前記付加コイルの、前記凹部の底部とは反対側に、シート状ないし板状の磁性体を備えてもよい。【００１９】
本発明のもう１つの態様は、非接触電力伝送装置である。この非接触電力伝送装置は、前記非接触給電装置と、前記非接触給電装置の前記凹部に少なくとも一部が収容された携帯用電子機器と、を備え、前記携帯用電子機器は、二次電池及び受電コイルを含む非接触受電装置を有する。【００２０】
前記凹部の開口幅が、前記携帯用電子機器の長手方向の寸法よりも短くてもよい。【００２１】
前記受電コイルは、巻軸が前記二次電池の厚み方向と略平行であって前記二次電池の周囲を螺旋状に周回してもよい。【００２２】
前記受電コイルは、巻軸が前記二次電池の外周側面に沿って湾曲していてもよい。【００２３】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、給電対象機器を適切に配置することが容易な非接触給電装置、及びそれを備える非接触電力伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１における給電対象機器としての携帯用電子機器８０の斜視図。
【図２】携帯用電子機器８０の要部分解斜視図。
【図３】携帯用電子機器８０の非接触受電装置９０の第１構成例の概略断面図。
【図４】非接触受電装置９０の第２構成例の概略断面図。
【図５】本発明の実施の形態１における非接触給電装置１０及びそれに対する携帯用電子機器８０の配置方法を示す斜視図。
【図６】本発明の実施の形態１の非接触電力伝送装置１における、非接触受電装置９０、第１磁性体２０、第１コイル２５、第２磁性体３０、及び第２コイル３５の配置例１を示す斜視図。
【図７】配置例１の平断面図。
【図８】配置例１の正断面図。
【図９】非接触電力伝送装置１における、非接触受電装置９０、第１磁性体２０、第１コイル２５、第２磁性体３０、及び第２コイル３５の配置例２を示す斜視図。
【図１０】配置例２の平断面図。
【図１１】配置例２の正断面図。
【図１２】非接触受電装置９０の第３構成例の組立説明図。
【図１３】非接触受電装置９０の第３構成例の斜視図。
【図１４】同平断面図。
【図１５】同正面図。
【図１６】非接触電力伝送装置１における、非接触受電装置９０、第１磁性体２０、第１コイル２５、第２磁性体３０、及び第２コイル３５の配置例３を示す斜視図。
【図１７】配置例３の平断面図。
【図１８】配置例３の正断面図。
【図１９】非接触電力伝送装置１における、非接触受電装置９０、第１磁性体２０、第１コイル２５、第２磁性体３０、及び第２コイル３５の配置例４を示す斜視図。
【図２０】配置例４の平断面図。
【図２１】配置例４の正断面図。
【図２２】非接触電力伝送装置１の動作原理説明図。
【図２３】非接触給電装置１０及び携帯用電子機器８０の回路図。
【図２４】任意の周期における第１コイル２５及び第２コイル３５に流れる電流の波形図。
【図２５】本発明の実施の形態２に係る非接触電力伝送装置２の正断面図。
【図２６】本発明の実施の形態３に係る非接触電力伝送装置３の正断面図。
【図２７】本発明の実施の形態４における非接触給電装置１０及びそれに対する携帯用電子機器８０の配置方法を示す斜視図。
【図２８】本発明の実施の形態４の非接触電力伝送装置４における、非接触受電装置９０、並びに非接触給電装置１０の各磁性体及び各コイルの配置例を示す斜視図。
【図２９】図２８に示す配置例の平断面図。
【図３０】同正断面図。
【図３１】非接触受電装置９０、並びに非接触給電装置１０の各磁性体及び各コイルの他の配置例を示す斜視図。
【図３２】実施の形態１の非接触給電装置１０における磁性体組の他の構成例１を示す斜視図。
【図３３】同磁性体組の他の構成例２を示す斜視図。
【図３４】実施の形態１の非接触給電装置１０における磁性体組及びコイル組の他の構成例を示す斜視図。
【図３５】実施の形態４の非接触給電装置１０において磁極数を６個とした構成の磁性体組及びコイル組の平面図。
【図３６】実施の形態４の非接触給電装置１０において磁極数を８個とした構成の磁性体組及びコイル組の平面図。
【図３７】実施の形態４の非接触給電装置１０において第３磁性体４０の一部を切り欠いた構成の磁性体組及びコイル組の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２７】
実施の形態１
図１〜図２４を参照し、本発明の実施の形態１を説明する。図１に示すように、携帯用電子機器８０は、本実施の形態では補聴器であり、ハウジング８１から引き出されたケーブル８２の先端に耳への挿入部８３を有する。ハウジング８１は、不図示のクリップ等の係止手段によりユーザの服に留めることができる。なお、携帯用電子機器８０は、耳に引っ掛けたり耳に差し込んだりするタイプであってもよい。携帯用電子機器８０は、ハウジング８１の内部に、図３又は図４に示す非接触受電装置９０及び不図示のマイク等の機能部品を有する。なお、図２に示す非接触受電装置９０は、図３に示す第１構成例を概略分解斜視図として示したものである。
【００２８】
図３に示すように、第１構成例に係る非接触受電装置９０は、リチウムイオン二次電池等の二次電池８４、受電コイル８５、ケース８６、及び蓋８７を含む。ケース８６及び蓋８７は、例えばフェライト等の磁性粉の焼結体である。受電コイル８５は、巻軸が二次電池８４の厚み方向と略平行であって二次電池８４の周囲を螺旋状に周回する。受電コイル８５の軸方向は、ハウジング８１の厚み方向と平行である。もっとも、二次電池８４がハウジング８１内で厚さ方向に対して斜めに配置される場合もあり、そのような場合を含め、受電コイル８５の軸方向はハウジング８１の厚さ方向と平行にならないこともある。ケース８６は、二次電池８４を収容する内部空間を有する箱形状であって、二次電池８４の底面と外周面（側面）を覆う。ケース８６の側面が、受電コイル８５と二次電池８４の外周面との間に介在する。蓋８７は、ケース８６に被せられてケース８６の上部開口を覆う（二次電池８４の上面を覆う）。ケース８６は、好ましくは側面より外側に延在した鍔部８６ａを底面部に有する。蓋８７は、好ましくはケース８６の側面より外側に延在した鍔部８７ａを有する。鍔部８６ａ,８７ａは、受電コイル８５の軸方向の両端部外側（図３における受電コイル８５の下側及び上側）にそれぞれ位置し、ケース８６の側面に受電コイル８５を巻く際のズレを防止する。
【００２９】
図４に示すように、第２構成例に係る非接触受電装置９０は、図３に示すケース８６及び蓋８７が可撓性を有する磁性シート８８,８９ａ,８９ｂに変わった点で相違し、その他の点で一致する。磁性シート８８は、内側に二次電池８４を収容する、両端が開口した中空筒状（例えば円筒状）である。磁性シート８８は、受電コイル８５と二次電池８４の外周面との間に設けられる。磁性シート８９ａは、磁性シート８８の一方の開口（ここでは上部開口）を覆う。磁性シート８９ｂは、磁性シート８８の他方の開口（ここでは下部開口）を覆う。
【００３０】
図５に示すように、非接触給電装置１０は、給電対象機器の例示である携帯用電子機器８０の少なくとも一部を収容可能な凹部１２ａを有する筐体（ハウジング）１２と、筐体１２に収容（例えば一体化ないし保持）された、第１磁性体２０、第１コイル２５、第２磁性体３０、及び第２コイル３５と、を備える。筐体１２は、例えば絶縁樹脂製である。凹部１２ａの開口幅Ｗは、携帯用電子機器８０の長手方向の寸法Ｌよりも短い。第１コイル２５及び第２コイル３５は、給電コイルを構成する。第１コイル２５は、フェライト等の磁性材料からなる第１磁性体２０に導線を例えば螺旋状に巻回したものである。第２コイル３５は、フェライト等の磁性材料からなる第２磁性体３０に導線を例えば螺旋状に巻回したものである。
【００３１】
第１コイル２５に通電することにより第１磁性体２０に現れる一対の磁極部（第１磁性体２０の端部同士）は、凹部１２ａを介して相互に対向する。同様に、第２コイル３５に通電することにより第２磁性体３０に現れる一対の磁極部（第２磁性体３０の端部同士）は、凹部１２ａを介して相互に対向する。図７に示すように、第１磁性体２０に現れる一対の磁極部（以下「第１磁性体２０の磁極部」とも表記）同士を結ぶ第１仮想線ｘ１と、第２磁性体３０に現れる一対の磁極部（以下「第２磁性体３０の磁極部」とも表記）同士を結ぶ第２仮想線ｘ２とが、凹部１２ａの開口方向から見て（すなわち平面視で）互いに交差、好ましくは略直交する。
【００３２】
図６〜図８に示すように、第１磁性体２０及び第２磁性体３０はそれぞれ、半環状であって凹部１２ａを挟み込むように配置されている。第１磁性体２０は、第２磁性体３０より大回りとなる半環状であり、両端部に凹部１２ａ側に突出する第１凸部２１及び第２凸部２２を有する。第１凸部２１及び第２凸部２２は、第１磁性体２０の磁極部同士の磁気的結合を強める役割と、当該磁極部同士の距離を第２磁性体３０の磁極部同士の距離と揃える役割を持つ。
【００３３】
図６〜図１１に示すように、非接触電力伝送装置１において、携帯用電子機器８０に内蔵される非接触受電装置９０は、携帯用電子機器８０の一部が筐体１２の凹部１２ａに収容された状態で、第１磁性体２０の磁極部間かつ第２磁性体３０の磁極部間に位置する。なお、図６及び図９において、筐体１２及びハウジング８１の図示は省略している。図６〜図８に示す配置例１と、図９〜図１１に示す配置例２は、凹部１２ａに対する携帯用電子機器８０（すなわち非接触受電装置９０）の配置角度が平面視で互いに９０°異なる点で相違し、その他の点で一致する。
【００３４】
図６〜図８に示す配置例１では、第１磁性体２０の磁極部間に発生する磁束が非接触受電装置９０の受電コイル８５と鎖交し、当該磁束の時間変化によって受電コイル８５に発生する誘導起電力で二次電池８４が充電される。図９〜図１１に示す配置例２では、第２磁性体３０の磁極部間に発生する磁束が非接触受電装置９０の受電コイル８５と鎖交し、当該磁束の時間変化によって受電コイル８５に発生する誘導起電力で二次電池８４が充電される。
【００３５】
図１２〜図１５に示すように、第３構成例に係る非接触受電装置９０は、磁性シート９８（可撓性を有する磁性体）に導線を螺旋状に周回させた受電コイル８５を、二次電池８４の外周面に半周に渡って設けたものである。すなわち、受電コイル８５は、巻軸が二次電池８４の外周側面に沿って湾曲している。図１６〜図１８に示す配置例３は、図６〜図８に示す配置例１と比較して、非接触受電装置９０が図１２〜図１５に示す第３構成例に変わった点で相違し、その他の点で一致する。図１６〜図１８に示す配置例３と、図１９〜図２１に示す配置例４は、凹部１２ａに対する携帯用電子機器８０（すなわち非接触受電装置９０）の配置角度が平面視で互いに９０°異なる点で相違し、その他の点で一致する。
【００３６】
図１６〜図１８に示す配置例３では、第２磁性体３０の磁極部間に発生する磁束が非接触受電装置９０の受電コイル８５と鎖交し、当該磁束の時間変化によって受電コイル８５に発生する誘導起電力で二次電池８４が充電される。図１９〜図２１に示す配置例４では、第１磁性体２０の磁極部間に発生する磁束が非接触受電装置９０の受電コイル８５と鎖交し、当該磁束の時間変化によって受電コイル８５に発生する誘導起電力で二次電池８４が充電される。
【００３７】
図２２（Ａ）〜図２２（Ｄ）により、平面視での非接触受電装置９０の角度と磁束の流れについて説明する。図２２（Ａ）は、図２０に対応する配置である。図２２（Ａ）では、第１磁性体２０の磁極部間に発生する磁束が非接触受電装置９０に鎖交する。図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）から非接触受電装置９０を時計回りに約３０°回転させたものである。図２２（Ｂ）では、第１磁性体２０の磁極部間に発生する磁束が非接触受電装置９０に鎖交する。図２２（Ｃ）は、図２２（Ｂ）から更に非接触受電装置９０を時計回りに約３０°回転させたものである。図２２（Ｃ）では、第２磁性体３０の磁極部間に発生する磁束が非接触受電装置９０に鎖交する。図２２（Ｄ）は、図１７に対応する配置である。図２２（Ｄ）では、第２磁性体３０の磁極部間に発生する磁束が非接触受電装置９０に鎖交する。このように、平面視での非接触受電装置９０の角度に応じて、非接触受電装置９０の磁束の入口（受電コイル８５の両端部）と相対的に近い磁極部間に発生する磁束が非接触受電装置９０（受電コイル８５）に鎖交し、当該磁束の時間変化によって受電コイル８５に発生する誘導起電力で二次電池８４が充電される。図２２（Ｂ）及び図２２（Ｃ）の場合、図２２（Ａ）及び図２２（Ｄ）と比較して給電効率は落ちるものの、支障なく二次電池８４の充電が可能である。
【００３８】
図２３は、非接触電力伝送装置１における非接触給電装置１０及び携帯用電子機器８０の回路図である。なお、本回路図では、第１コイル２５の発生する磁束が受電コイル８５に鎖交する場合を示しているが、非接触受電装置９０の配置形態によっては第２コイル３５の発生する磁束が受電コイル８５に鎖交する。非接触給電装置１０は、第１コイル２５及び第２コイル３５に通電する送電回路として、交流電源１８と、ダイオードＤ１,Ｄ２とを有する。交流電源１８は、高周波の交流電圧を発生して交流電流を供給するものである。交流電源１８から供給される正方向の電流は、ダイオードＤ１を介して第１コイル２５に供給される一方、ダイオードＤ２によって第２コイル３５に対しては遮断される。交流電源１８から供給される負方向の電流は、ダイオードＤ２を介して第２コイル３５に供給される一方、ダイオードＤ１によって第１コイル２５に対しては遮断される。このように、第１コイル２５及び第２コイル３５は交互に（異なるタイミングで）通電される。具体的には、交流電源１８から供給される各周期の交流電流のうち、図２４に示す時刻Ｔ０〜Ｔ１の期間（周期前半）の電流は、第１コイル２５に流れて第２コイル３５には流れず、時刻Ｔ１〜Ｔ２の期間（周期後半）の電流は、第２コイル３５に流れて第１コイル２５には流れない。
【００３９】
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
【００４０】
(1) 非接触電力伝送装置１において非接触給電装置１０は、第１磁性体２０、第１コイル２５、第２磁性体３０及び第２コイル３５により、筐体１２の凹部１２ａ内を横切る互いに異なる２方向の磁束を発生させるため、平面視での非接触受電装置９０の配置角度が図２２（Ａ）〜図２２（Ｄ）のように変化しても確実に非接触電力伝送を実行できる。このため、凹部１２ａの形状により平面視での携帯用電子機器８０の角度を細かく規制する必要がなく、ユーザは余裕ある寸法の凹部１２ａに携帯用電子機器８０を配置すれば非接触での二次電池８４の充電が可能である。すなわち、携帯用電子機器８０（給電対象機器を）を非接触給電装置１０に適切に（非接触給電可能に）配置することが容易であり、ユーザの負担が小さく利便性が高い。
【００４１】
(2) 図２３に例示の回路により第１コイル２５及び第２コイル３５は異なるタイミングで通電し、凹部１２ａ内での両コイルの発生磁束の混合を抑制しており、凹部１２ａ内を横切る互いに異なる２方向の磁束を確実に発生させることができる。
【００４２】
(3) ダイオードＤ１,Ｄ２の整流作用により、交流電源１８から供給される正方向の電流を第１コイル２５に流し、負方向の電流を第２コイル３５に流すため、第１コイル２５及び第２コイル３５に異なるタイミングで通電するための回路構成が簡素で済む。
【００４３】
(4) 第１磁性体２０は、両端部に凹部１２ａ側に突出する第１凸部２１及び第２凸部２２を有するため、第１磁性体２０の磁極部同士の磁気的結合が強化される。また、当該磁極部同士の距離が第２磁性体３０の磁極部同士の距離と略等しくなることで、双方の磁極部間に発生する磁束（凹部１２ａ内の磁束）のバランスが良くなる。
【００４４】
(5) 図５に示すように、凹部１２ａの開口幅Ｗは、携帯用電子機器８０の長手方向の寸法Ｌよりも短いため、非接触給電できない姿勢（非接触受電装置９０の磁束の入口と出口を結ぶ仮想線が上下方向となる姿勢）で非接触受電装置９０が凹部１２ａに配置されることを抑制できる。
【００４５】
実施の形態２
図２５は、本発明の実施の形態２に係る非接触電力伝送装置２の正断面図である。本実施の形態の非接触電力伝送装置２は、実施の形態１のものと比較して、非接触給電装置１０が補助コイル１１及びボビン１３を備える点で相違し、その他の点で一致する。補助コイル１１は、ボビン１３に導線を巻回したものであって筐体１２に収容（例えば一体化ないし保持）され、筐体１２内において凹部１２ａの周囲を螺旋状に周回する。補助コイル１１は、非接触給電に補助的に用いられてもよいし、携帯用電子機器８０との通信用に用いられてもよい。本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００４６】
実施の形態３
図２６は、本発明の実施の形態３に係る非接触電力伝送装置３の正断面図である。本実施の形態の非接触電力伝送装置３は、実施の形態１のものと比較して、非接触給電装置１０が付加コイル１６及び平板状磁性体１７を備える点で相違し、その他の点で一致する。付加コイル１６は、筐体１２に収容（例えば一体化ないし保持）され、筐体１２内において凹部１２ａの底部と対向する位置で平面的に（スパイラル状に）周回する。平板状磁性体１７（シート状ないし板状の磁性体）は、付加コイル１６の、凹部１２ａの底部とは反対側に設けられる。付加コイル１６は、非接触給電に補助的に用いられてもよいし、携帯用電子機器８０との通信用に用いられてもよい。なお、付加コイル１６は、図２５の補助コイル１１と併存してもよい。本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００４７】
実施の形態４
図２７〜図３１により、本発明の実施の形態４を説明する。図２７において筐体１２内に収容された磁性体組及びコイル組は、図２８〜図３１により詳細に示される。図２８、図２９及び図３１において、筐体１２及びハウジング８１の図示は省略している。なお、図３１に示す配置例は、図２８の配置例と比較して、凹部１２ａに対する携帯用電子機器８０（すなわち非接触受電装置９０）の配置角度が平面視で互いに９０°異なる点で相違し、その他の点で一致する。
【００４８】
本実施の形態における磁性体組は、第１磁性体を構成する第１部分２０ａ及び第２部分２０ｂ、第２磁性体を構成する第３部分３０ａ及び第４部分３０ｂ、並びに第１部分２０ａから第４部分３０ｂを相互に連結する環状の第３磁性体４０からなる。第１部分２０ａ及び第２部分２０ｂは、第３磁性体４０から凹部１２ａ側に突出し、かつ凹部１２ａを介して端面同士が相互に対向する棒状部分である。同様に、第３部分３０ａ及び第４部分３０ｂは、第３磁性体４０から凹部１２ａ側に突出し、かつ凹部１２ａを介して端面同士が相互に対向する棒状部分である。第１部分２０ａ及び第２部分２０ｂを相互に結ぶ仮想線と、第３部分３０ａ及び第４部分３０ｂを相互に結ぶ仮想線は、互いに略直交する。
【００４９】
本実施の形態におけるコイル組は、第１コイルを構成する第１巻線部２５ａ及び第２巻線部２５ｂ、並びに第２コイルを構成する第３巻線部３５ａ及び第４巻線部３５ｂを含む。第１巻線部２５ａは第１部分２０ａに導線を巻回したものである。第２巻線部２５ｂは第２部分２０ｂに導線を巻回したものである。第３巻線部３５ａは第３部分３０ａに導線を巻回したものである。第４巻線部３５ｂは第４部分３０ｂに導線を巻回したものである。第１巻線部２５ａ及び第２巻線部２５ｂは、互いに同じ向きの磁界を発生するように相互に接続（例えば直列接続）される。同様に、第３巻線部３５ａ及び第４巻線部３５ｂは、互いに同じ向きの磁界を発生するように相互に接続（例えば直列接続）される。
【００５０】
本実施の形態における非接触電力伝送の原理は実施の形態１と同様である。本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態は、磁性体組の高さ方向の寸法が小さいため、実施の形態１と比較して筐体１２の高さを抑えたい場合には有利である。なお、本実施の形態においても、図２５の補助コイル１１及び図２６の付加コイル１６の少なくともいずれかを追加してもよい。
【００５１】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
【００５２】
実施の形態１では第１磁性体２０及び第２磁性体３０が共に凹部１２ａを下方から挟み込む配置である場合を例示したが、第１磁性体２０及び第２磁性体３０のいずれかは凹部１２ａを側方から挟み込む配置であってもよい。図３２は、第１磁性体２０が凹部１２ａを側方から挟み込む例を示している。図３２に示す磁性体組の構成は、図６のものと比較して、第１磁性体２０が自身の両端部を支点に９０°回転した点と、第１磁性体２０の第１凸部２１及び第２凸部２２が無くなった点で相違し、その他の点で一致する。第１凸部２１及び第２凸部２２が無くなると、第１磁性体２０の磁極部間の磁気的結合は弱くなるものの、原理的に非接触電力伝送は可能である。なお、図３２において、第１磁性体２０及び第２磁性体３０の少なくとも一方の両端部に凹部１２ａ側に突出する凸部を設けてもよい。
【００５３】
実施の形態１では第１磁性体２０及び第２磁性体３０が共に半円弧形状である場合を例示したが、第１磁性体２０及び第２磁性体３０のいずれか又は両方は、Ｕ字形状あるいはＶ字形状であってもよい。図３３は、第１磁性体２０及び第２磁性体３０の双方をＵ字形状とした例を示している。なお、図３３において、第１磁性体２０及び第２磁性体３０の少なくとも一方の両端部に凹部１２ａ側に突出する凸部を設けてもよい。
【００５４】
実施の形態１では第２磁性体３０の両端部に凸部を設けない例を説明したが、図３４に示すように、第２磁性体３０の両端部に凹部１２ａ側に突出する第３凸部３１及び第４凸部３２を設けてもよい。また、実施の形態１では第１コイル２５及び第２コイル３５を第１磁性体２０及び第２磁性体３０の環状部に設ける例を説明したが、図３４に示すように、第１コイルを構成する第１巻線部２５ａ及び第２巻線部２５ｂを第１磁性体２０の第１凸部２１及び第２凸部２２に設け、第２コイルを構成する第３巻線部３５ａ及び第４巻線部３５ｂを第２磁性体３０の第３凸部３１及び第４凸部３２に設けてもよい。図３４の構成によれば、第１磁性体２０の磁極部同士の磁気的結合、及び第２磁性体３０の磁極部同士の磁気的結合が共に高められ、非接触給電の効率が高められる。
【００５５】
実施の形態４では図２９に示すように円環状の第３磁性体４０から凹部１２ａ側に突出する４個の凸部を９０°間隔で設ける例を説明したが、凸部の数は６個以上の偶数個であってもよい。図３５は、第３磁性体４０から凹部１２ａ側に突出する凸部４１を６０°間隔で６個とした例を示す。図３６は、凸部４１を４５°間隔で８個として例を示す。いずれの場合も、各凸部４１に給電コイルの一部を構成する巻線部４２を設け、巻軸が共通する巻線部４２のペアに任意の順番で通電することで、凹部１２ａ内を横切る互いに異なる３〜４方向の磁束を発生させることができる。また、実施の形態４では、第３磁性体４０が閉じた環状である例を説明したが、図３７に示すように、第３磁性体４０は一部が切り欠かれた環状であってもよい。
【００５６】
実施の形態では携帯用電子機器８０の一部のみを凹部１２ａに収容する例を説明したが、携帯用電子機器８０が耳に引っ掛けたり耳に差し込んだりするタイプである場合等、携帯用電子機器８０の全体を凹部１２ａに収容してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１〜４  非接触電力伝送装置、１０  非接触給電装置、１１  補助コイル、１２  筐体、１２ａ  凹部、１３  ボビン、１６  付加コイル、１７  平板状磁性体、１８  交流電源、２０  第１磁性体、２０ａ  第１部分、２０ｂ  第２部分、２１  第１凸部、２２  第２凸部、２５  第１コイル、２５ａ  第１巻線部、２５ｂ  第２巻線部、３０  第２磁性体、３０ａ  第３部分、３０ｂ  第４部分、３１  第３凸部、３２  第４凸部、３５  第２コイル、３５ａ  第３巻線部、３５ｂ  第４巻線部、４０  第３磁性体、４１  凸部、４２  巻線部、８０  携帯用電子機器、８１  ハウジング、８２  ケーブル、８３  挿入部、８４  二次電池、８５  受電コイル、８６  ケース、８６ａ  鍔部、８７  蓋、８７ａ  鍔部、８８,８９ａ,８９ｂ  磁性シート、９０  非接触受電装置、９２  ＤＣ−ＤＣコンバータ（電圧変換回路）、９３  受電回路、９４  充電回路、９５  本体、９８  磁性シート
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【国際調査報告】
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