(57)【要約】【課題】非接触給電装置から発生し、受電装置の受電コイルに鎖交する磁束を増加させることを目的とする。【解決手段】非接触給電装置１は、送電コイル１４と、送電コイル１４を形成する導線が巻かれた送電コア１２とを備えている。送電コア１２は、移動自在となっている移動部分１６と、その他の部分である本体とを含む。受電装置２は、受電コイル２２と、受電コイル２２を形成する導線が巻かれた受電コア２４とを備えている。受電装置２が配置されたときに、受電装置２から与えられる力によって移動部分１６が送電コア１２の本体から離れ、移動部分１６が存在していた領域に受電コア２４が挿入される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電コイルと、前記送電コイルを形成する導線が巻かれた送電コアとを備える非接触給電装置において、
前記送電コアは、移動自在となっている移動部分を含み、
受電装置が配置されたときに、当該受電装置から与えられる力によって前記移動部分が前記送電コアのその他の部分から離れ、
前記受電装置が備える受電コアであって、前記受電装置が備える受電コイルを形成する導線が巻かれた受電コアが、前記移動部分が存在していた領域に挿入されることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触給電装置において、
前記送電コアはループ形状を有し、
前記送電コアの第１の区間に前記移動部分が設けられており、
前記非接触給電装置は、
前記移動部分と、前記第１の区間に対向する第２の区間との間に設けられた付勢部材を備えることを特徴とする非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電装置に関し、送電コイルが設けられるコアの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触給電装置が広く用いられている。非接触給電装置は、受電装置に配線接続されない状態で受電装置に電力を供給する。一般に、非接触給電装置は送電コイルを備え、受電装置は受電コイルを備えている。非接触給電装置には、電磁誘導によって受電装置に電力を供給する電磁誘導方式のものがある。この場合、送電コイルは、受電コイルとの間の磁気的な結合によって受電コイルに誘導起電力を発生させて、受電装置に電力を供給する。
【０００３】
受電装置には、携帯情報端末、ゲーム機器、電動歯ブラシ、電動シェーバー等がある。一般に、これらの装置は繰り返し充放電が可能な二次電池を備えており、二次電池が非接触給電装置によって充電される。充電の際には受電装置が非接触給電装置の所定の位置に配置され、非接触給電装置から受電装置の二次電池に充電電力が供給される。
【０００４】
以下の特許文献１には、非接触給電技術（ワイヤレス給電技術）に関する記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１４４３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非接触給電装置では、送電コイルの構造や送電コイルの位置によっては、受電コイルに鎖交しない漏れ磁束が増加することがある。また、非接触給電装置には、複数の受電装置に同時に電力を供給することが可能なものがある。このような非接触給電装置では、複数の受電装置のそれぞれにおける受電コイルが互いに磁気的に影響を及ぼし合い、各受電コイルに鎖交しない漏れ磁束が増加することがある。漏れ磁束が増加した場合、非接触給電装置から受電装置に十分な電力を送電することが困難となってしまう場合がある。
【０００７】
本発明は、非接触給電装置から発生し、受電装置の受電コイルに鎖交する磁束を増加させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、送電コイルと、前記送電コイルを形成する導線が巻かれた送電コアとを備える非接触給電装置において、前記送電コアは、移動自在となっている移動部分を含み、受電装置が配置されたときに、当該受電装置から与えられる力によって前記移動部分が前記送電コアのその他の部分から離れ、前記受電装置が備える受電コアであって、前記受電装置が備える受電コイルを形成する導線が巻かれた受電コアが、前記移動部分が存在していた領域に挿入されることを特徴とする。
【０００９】
望ましくは、前記送電コアはループ形状を有し、前記送電コアの第１の区間に前記移動部分が設けられており、前記非接触給電装置は、前記移動部分と、前記第１の区間に対向する第２の区間との間に設けられた付勢部材を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、非接触給電装置から発生し、受電装置の受電コイルに鎖交する磁束を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】非接触給電システムを示す図である。
【図２】非接触給電装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１には、本発明の実施形態に係る非接触給電システムが示されている。非接触給電システムは、非接触給電装置１および受電装置２を備えている。非接触給電装置１は、受電装置２に磁気的に結合し、非接触給電によって受電装置２に電力を供給する。非接触給電装置１は、複数の受電装置２に同時に電力を供給してもよい。図１には、４台の受電装置２に電力が供給可能な非接触給電装置１が例示されている。
【００１３】
非接触給電装置１は、電力発生回路１０、送電コア１２、送電コイル１４、バネ１８および送電側筐体２０を備えている。送電コア１２は、磁性体材料によって形成されている。磁性体材料としては、鉄、ケイ素鋼、パーマロイ等が用いられる。図１に示された受電コア２４は、矩形状に周回するループ形状を有している。なお、以下の説明における「上」「下」「左」「右」の用語は、図面における上下左右を示し、非接触給電装置１が用いられる際の姿勢を限定するものではない。
【００１４】
送電コア１２は、左側において上下方向に延びる左側縦辺区間、右側において上下方向に延びる右側縦辺区間、上側において横方向に延びる上側横辺区間、および、下側において横方向に延びる下側横辺区間を備えている。下側横辺区間には導線が巻き付けられており、この導線によって送電コイル１４が形成されている。電力発生回路１０には送電コイル１４の両端が接続されている。
【００１５】
送電コア１２は、上下方向に移動自在な移動部分１６と、その他の部分である送電コア１２の本体とを含んでいる。図１には、送電コア１２の上側横辺区間に４つの移動部分１６が設けられた例が示されている。各移動部分１６の下方には、下側横辺区間との間にバネ１８が設けられている。バネ１８は移動部分１６を上方向に付勢する。バネ１８には、例えば、つるまきバネが用いられる。送電コア１２の本体と共にループ形状を形成する移動部分１６は、下方向への移動によって送電コア１２の本体から離れる。また、送電コア１２の本体から離れた移動部分１６は、上方向への移動によって送電コア１２のループ上に戻る。
【００１６】
このように、本実施形態における送電コア１２は矩形のループ形状を有し、送電コア１２の第１の辺を形成する区間である上側横辺区間（第１の区間）に移動部分１６が設けられている。移動部分１６と、第１の辺に対向する第２の辺を形成する区間である下側横辺区間（第２の区間）との間に、付勢部材としてのバネ１８が設けられている。送電コア１２は、矩形の他、矩形以外の多角形、楕円等のループ形状を有していてもよい。
【００１７】
送電側筐体２０は、電力発生回路１０、送電コイル１４、送電コア１２およびバネ１８を収容している。送電側筐体２０は、底板２０１、底板２０１の周辺から上方向に広がる側壁２０２、および、側壁２０２に囲まれた領域を上側から覆う天井板２０３から構成されている。天井板２０３には、送電コア１２に含まれる各移動部分１６に対向する位置に、受け入れ穴３２が設けられている。
【００１８】
受電装置２は、受電コイル２２、受電コア２４、整流回路２６、負荷回路２８および受電側筐体３０を備えている。受電コア２４は、棒状の磁性体材料によって形成されている。受電コア２４を形成する磁性体材料としては、送電コア１２と同様、鉄、ケイ素鋼、パーマロイ等が用いられる。受電コア２４には導線が巻き付けられており、この導線が受電コイル２２を形成している。受電コイル２２の両端には整流回路２６が接続されている。整流回路２６には負荷回路２８が接続されている。負荷回路２８は、充電および放電を繰り返して行うことが可能な二次電池を含んでいてもよい。受電コイル２２、受電コア２４、整流回路２６および負荷回路２８は、受電側筐体３０に収容されている。
【００１９】
非接触給電システムの動作について説明する。非接触給電装置１は、送電側筐体２０の受け入れ穴３２に受電装置２が挿入されることで、受電装置２に磁気的に結合する。非接触給電装置１および受電装置２が磁気的に結合した状態で、非接触給電装置１は受電装置２に電力を供給する。図１の左側の受電装置２は、送電側筐体２０の受け入れ穴３２に挿入される前の状態にあり、左から２番目の受電装置２は、送電側筐体２０の受け入れ穴３２に挿入された状態にある。二点鎖線（想像線）で示された受電装置２は、左側の２台の受電装置２に加えて、更に２台の受電装置２に電力を供給可能であることを示すものである。
【００２０】
送電側筐体２０の受け入れ穴３２に受電装置２が挿入されていないときは、移動部分１６はバネ１８から上方向に力が与えられており、送電コア１２のループ上に配置された状態にある。受け入れ穴３２に受電装置２が上方向から挿入されると、受け入れ穴３２の下方にある移動部分１６に受電装置２が接触する。受電装置２は、自らの重みによって移動部分１６に下方向の力を与え、移動部分１６は受電装置２と共に下方向に移動する。バネ１８が完全に収縮した状態で受電装置２および移動部分１６は停止する。あるいは、バネ１８から移動部分１６に上方向に与えられる力と、受電装置２および移動部分１６の重みとが釣り合う状態で、受電装置２および移動部分１６は停止する。これによって、移動部分１６は送電コア１２の本体から離れ、受電装置２における受電コア２４は、送電コア１２において移動部分１６が存在していた領域に挿入される。すなわち、受電コア２４は、送電コア１２において移動部分１６が欠落した欠落領域に挿入される。
【００２１】
図１では、左から２番目に描かれている受電装置２が、左から２番目の受け入れ穴３２に挿入された例が示されている。受電装置２が備える受電コア２４は、送電コア１２の上側横辺区間に生じた欠落領域に挿入され、移動部分１６が欠落した上側横辺区間および受電コア２４が直線状に配置される。送電コア１２の下側横辺区間、左側縦辺区間、移動部分１６が欠落した上側横辺区間、受電コア２４、および右側縦辺区間は、磁束が集中する磁束経路を形成する。
【００２２】
電力発生回路１０は送電コイル１４に交流電圧を出力する。これによって、送電コイル１４からは、送電コア１２および受電コア２４が形成する磁束経路を通り、受電コイル２２に鎖交する磁束Φが発生する。送電コイル１４から発せられ、受電コイル２２に鎖交する磁束によって、受電コイル２２に誘導起電力が発生する。
【００２３】
受電コイル２２に発生した誘導起電力は整流回路２６に印加される。整流回路２６は、交流電圧である誘導起電力を整流し、負荷回路２８に直流電圧を出力する。負荷回路２８は、整流回路２６から出力された電圧に基づいて動作する。負荷回路２８は、二次電池を備える場合には二次電池を充電する。
【００２４】
このような構成によれば、受電装置２が非接触給電装置１における所定の位置に配置されたときには、受電装置２から与えられる力によって、送電コア１２の移動部分１６が送電コア１２の本体から離れる。そして、移動部分１６が存在していた領域に受電コア２４が挿入され、送電コア１２および受電コア２４が磁束経路を形成する。非接触給電装置１が発生し、受電コイル２２に鎖交する磁束は、送電コア１２および受電コア２４が形成する磁束経路に集中する。これによって、送電コア１２および受電コア２４による磁束経路がない場合に比べて、受電コイル２２に鎖交する磁束が増加する。また、複数の受電装置２が非接触給電装置１に配置された場合であっても、複数の受電装置２における受電コア２４のそれぞれと送電コア１２が磁束経路を形成する。したがって、１つの受電装置２が他の受電装置２に対して磁気的に及ぼす影響が小さくなって漏れ磁束が低減され、高効率で各受電装置２に電力が供給される。
【００２５】
図２には、変形例に係る非接触給電装置３が示されている。図１に示されている構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。非接触給電装置３では、移動部分１６が揺動付勢機構３４によって送電コア１２の本体に取り付けられている。図２の搖動付勢機構３４は、その構造を概念的に示したものである。搖動付勢機構３４は、送電コア１２のループ上に配置される位置と、送電コア１２の本体から離れた位置との間で、移動部分１６を搖動自在とする。搖動付勢機構３４は、送電コア１２のループ上に配置される位置に向けて移動部分１６を付勢する。搖動付勢機構３４は、例えば、スプリングヒンジを用いて構成される。
【００２６】
送電側筐体２０の受け入れ穴３２に受電装置２が挿入されていないときは、移動部分１６は搖動付勢機構３４から上方向に力が与えられており、送電コア１２のループ上に配置された状態にある。受け入れ穴３２に受電装置２が上方向から挿入されると、受け入れ穴３２の下方にある移動部分１６に受電装置２が接触する。受電装置２は、自らの重みによって移動部分１６に下方向の力を与え、移動部分１６は受電装置２と共に下方向に移動し、搖動付勢機構３４の側を軸中心として回転する。搖動付勢機構３４が移動部分１６の下方向への移動を抑止する状態となったときに、受電装置２および移動部分１６は停止する。あるいは、搖動付勢機構３４から移動部分１６に上方向に与えられる力と、受電装置２および移動部分１６の重みとが釣り合う状態で、受電装置２および移動部分１６は停止する。これによって、移動部分１６は送電コア１２の本体から離れ、受電装置２における受電コア２４は、送電コア１２の欠落領域に挿入される。
【００２７】
図２では、左側に描かれている受電装置２が、左側の受け入れ穴３２に挿入された例が示されている。受電装置２が備える受電コア２４は、送電コア１２の欠落領域に挿入される。これによって、送電コア１２の下側横辺区間、左側縦辺区間、移動部分１６が欠落した上側横辺区間、受電コア２４、および右側縦辺区間は、磁束が集中する磁束経路を形成する。この状態において、非接触給電装置３は、図１に示された非接触給電装置１と同様の動作によって、受電装置２に電力を供給する。
【００２８】
このような構成によれば、受電装置２が非接触給電装置３における所定の位置に配置されたときには、受電装置２から与えられる力によって、送電コア１２の移動部分１６が送電コア１２の本体から離れる。そして、受電コア２４は、送電コア１２の欠落領域に挿入され、送電コア１２および受電コア２４が磁束経路を形成する。非接触給電装置３が発生し、受電コイル２２に鎖交する磁束は、送電コア１２および受電コア２４が形成する磁束経路に集中する。これによって、送電コア１２および受電コア２４による磁束経路がない場合に比べて、受電コイル２２に鎖交する磁束が増加する。また、複数の受電装置２が非接触給電装置３に配置された場合であっても、複数の受電装置２における受電コア２４のそれぞれと送電コア１２が磁束経路を形成する。したがって、１つの受電装置２が他の受電装置２に対して磁気的に及ぼす影響が小さくなって漏れ磁束が低減され、高効率で各受電装置２に電力が供給される。
【符号の説明】
【００２９】
１，３  非接触給電装置、２  受電装置、１０  電力発生回路、１２  送電コア、１４  送電コイル、１６  移動部分、１８  バネ、２０  送電側筐体、２０１  底板、２０２  側壁、２０３  天井板、２２  受電コイル、２４  受電コア、２６  整流回路、２８  負荷回路、３０  受電側筐体、３２  受け入れ穴、３４  搖動付勢機構。
【図１】
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【図２】
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