(57)【要約】      （修正有）【課題】電源コイルの移動する様子をユーザが目視可能とする。【解決手段】電池駆動機器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を載置し充電するための充電面を設けた本体ケース２０と、充電面に電池パック又は電池駆動機器を載置した状態で、電池パックに設けられた誘導コイルと電磁結合可能とするよう、充電面の内面で誘導コイル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を充電面の範囲で任意の位置に移動させるコイル移動機構１３と、電源コイル１１の移動に従って移動し、電源コイル１１の現在位置を示す発光手段４０と、を備えており、本体ケース２０の側面において、電源コイル１１の現在位置に対応する位置を発光手段４０で発光させる。【選択図】図２Ｂ
2013118720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池駆動機器(BD)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(BP)又は電池パックを装着した電池駆動機器(BD)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(BP)又は電池パックを装着した電池駆動機器(BD)を載置した状態で、該電池パックに設けられた誘導コイル(51)と電磁結合可能とするよう、前記充電面(21)の内面で誘導コイル(51)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)の範囲で任意の位置に移動させるコイル移動機構(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、
前記電源コイル(11)の移動に従って移動し、発光することによって前記電源コイル(11)の現在位置を示す発光手段(40)と、
を備えており、
前記本体ケース(20)の側面(20C)において、前記電源コイル(11)の現在位置に対応する位置を、前記発光手段(40)で発光させ、さらに該電源コイル(11)の移動に追従して該発光手段(40)の発光位置も移動させ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、
前記発光手段(40)は、前記電源コイル(11)と近接して設けられると共に、
前記発光手段(40)はその光を、前記本体ケース(20)の内面において、側面(20C)側に向かって出射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、
前記発光手段(40)から出射される光は、前記本体ケース(20)の側面(20C)において、エッジ部に向かって照射されてなり、該本体ケース(20)の側面(20C)のエッジ部分は、部分的に肉薄に形成されてなることを特徴とする充電台。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載の充電台であって、
前記発光手段(40)から出射される光の一部が、前記充電面(21)に対しても照射されるよう構成されてなることを特徴とする充電台。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載の充電台であって、
前記本体ケース(20)は矩形状であって、該矩形状を構成する一辺において、前記発光手段(40)の発光位置を移動させるよう構成してなることを特徴とする充電台。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一に記載の充電台であって、
前記発光手段(40)が、前記本体ケース(20)の側面(20C)に設けられており、
前記電源コイル(11)の移動に沿って、該電源コイル(11)と平行に、該側面(20C)上を移動可能に構成してなることを特徴とする充電台。
【請求項７】
請求項６に記載の充電台であって、
前記発光手段(40)が、前記本体ケース(20)の側面(20C)に沿って、複数設けられた発光素子で構成されており、
前記電源コイル(11)の移動に沿って、該電源コイル(11)の位置と対応する発光素子を点灯させるよう構成し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、
前記発光手段(40)が発光ダイオードであ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、携帯電話やスマートフォン、タブレット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充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やスマートフォン、タブレット、あるいは携帯音楽プレーヤやデジタルカメラ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送電コイルから、電池パックに内蔵される受電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コイル移動機構を設けていた。例えば図１６に示す充電台９１０では、電源コイル９１１をＸＹ方向に移動させるため、２軸のコイル移動機構９１３としている。
【０００５】
この電源コイル９１１は、コイル移動機構９１３で電池駆動機器９５０の誘導コイル９５１に接近するように移動される。コイル移動機構９１３は、電源コイル９１１を、本体ケース９２０の上面に設けられた充電面９２１に沿って、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動させて誘導コイル９５１に接近させる。このコイル移動機構９１３は、位置検出制御器で制御されるサーボモータでネジ棒９２３Ａ、Ｂを回転して、ネジ棒９２３Ａ、Ｂにねじ込んでいるナット材９２４Ａを移動して、電源コイル９１１を誘導コイル９５１に接近させる。サーボモータは、電源コイル９１１をＸ軸方向に移動させるＸ軸サーボモータ９２２Ａと、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸サーボモータ９２２Ｂとを備える。ネジ棒は、電源コイル９１１をＸ軸方向に移動させる一対のＸ軸ネジ棒９２３Ａと、電源コイル９１１をＹ軸方向に移動させるＹ軸ネジ棒９２３Ｂとを備える。一対のＸ軸ネジ棒９２３Ａは、互いに平行に配設されて、ベルト９２５に駆動されてＸ軸サーボモータ９２２Ａで一緒に回転される。ナット材は、各々のＸ軸ネジ棒９２３Ａにねじ込んでいる一対のＸ軸ナット材９２４Ａと、Ｙ軸ネジ棒９２３Ｂにねじ込んでいるＹ軸ナット材からなる。Ｙ軸ネジ棒９２３Ｂは、その両端を一対のＸ軸ナット材９２４Ａに回転できるように連結している。電源コイル９１１はＹ軸ナット材に連結している。
【０００６】
この構成では、充電台の本体ケース９２０の内部で、電源コイル９１１を移動させるため、電源コイル９１１が移動する様子を外部から確認することができない。そこで、電源コイルにＬＥＤを設けて、電源コイルの移動中にはＬＥＤを点灯させて、本体ケースの充電面の表面から電源コイルの位置を視認できるようにした充電台が開発されている。この充電台を使用すれば、電源コイルが位置決めするために移動する移動軌跡を、ユーザが視認できる。
【０００７】
しかしながら、充電台の裁置部に電池駆動機器を載置すると、裁置部が電池駆動機器に隠されてしまい、その下面に電源コイルが移動すると、ＬＥＤの点灯が電池駆動機器の影になってユーザから見難くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１０３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、電源コイルの移動する様子をユーザが目視可能と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】
【００１０】
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ＢＤ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ＢＰ又は電池パックを装着した電池駆動機器ＢＤ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ＢＰ又は電池パックを装着した電池駆動機器ＢＤを載置した状態で、該電池パックに設けられた誘導コイル５１と電磁結合可能とするよう、前記充電面２１の内面で誘導コイル５１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の範囲で任意の位置に移動させるコイル移動機構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、前記電源コイル１１の移動に従って移動し、発光することによって前記電源コイル１１の現在位置を示す発光手段４０と、を備えており、前記本体ケース２０の側面２０Ｃにおいて、前記電源コイル１１の現在位置に対応する位置を、前記発光手段４０で発光させ、さらに該電源コイル１１の移動に追従して該発光手段４０の発光位置も移動させることができる。
上記構成により、充電面に電池駆動機器を載置した状態で、充電台に内蔵した電源コイルを、電池駆動機器の載置位置に応じて、誘導コイルと電磁結合できるように移動させると共に、この移動に追従させて発光手段を、充電台の側面において発光位置を移動させることで、発光手段が電池駆動機器に隠れることなく、ユーザによる視認を妨げることなく発光手段の移動を確認できる。
【００１１】
また第２の側面に係る充電台によれば、前記発光手段４０は、前記電源コイル１１と近接して設けられると共に、前記発光手段４０はその光を、前記本体ケース２０の内面において、側面２０Ｃ側に向かって出射することができる。
上記構成により、発光手段自体は、電源コイルと一緒に移動させつつ、発光手段からの光が照射される発光位置は、本体メースの側面側として、電源コイルの位置に対応した側面部分を照らすことが可能となる。
【００１２】
さらに第３の側面に係る充電台によれば、前記発光手段４０から出射される光は、前記本体ケース２０の側面２０Ｃにおいて、エッジ部に向かって照射されてなり、該本体ケース２０の側面２０Ｃのエッジ部分は、部分的に肉薄に形成することができる。
上記構成により、側面のエッジ部分を効果的に発光させることができ、充電台の平面視において電源コイルの位置を容易に把握できる。
【００１３】
さらにまた第４の側面に係る充電台によれば、前記発光手段４０から出射される光の一部が、前記充電面２１に対しても照射されるよう構成できる。
これにより、充電台の充電面においても光が視認でき、本体ケースの側面の対応する位置のみならず、充電面上の位置もユーザに示すことが可能となる。
【００１４】
さらにまた第５の側面に係る充電台によれば、前記本体ケース２０は矩形状であって、該矩形状を構成する一辺において、前記発光手段４０の発光位置を移動させるよう構成できる。
上記構成により、一方向のみにおいて電源コイルの位置を表示させる構成として、発光のための機構を簡素化できる利点が得られる。
【００１５】
さらにまた第６の側面に係る充電台によれば、前記発光手段４０が、前記本体ケース２０の側面２０Ｃに設けられており、前記電源コイル１１の移動に沿って、該電源コイル１１と平行に、該側面２０Ｃ上を移動可能に構成できる。
上記構成により、ＬＥＤを電源コイル側でなく、本体ケースの側面に設けることで、配線や移動のための仕組みを簡素化できる利点が得られる。
【００１６】
さらにまた第７の側面に係る充電台によれば、前記発光手段４０が、前記本体ケース２０の側面２０Ｃに沿って、複数設けられた発光素子で構成されており、前記電源コイル１１の移動に沿って、該電源コイル１１の位置と対応する発光素子を点灯させるよう構成できる。
上記構成により、ＬＥＤそのものを移動させることなく、複数のＬＥＤの点灯を切り替えることで動きを表現でき、物理的な移動のための機構を省略できる利点が得られる。
【００１７】
さらにまた第８の側面に係る充電台によれば、前記発光手段４０を発光ダイオードで構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る充電台を示す斜視図である。
【図２Ａ】図１の充電台の内部を示す分解斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの下ケースを示す斜視図である。
【図３】図２Ｂの発光手段を示す断面図である。
【図４】変形例に係る発光手段を示す断面図である。
【図５】実施の形態２に係る発光手段を示す平面図である。
【図６】実施の形態３に係る発光手段の移動機構を示す平面図である。
【図７】実施の形態４に係る発光手段の移動機構を示す平面図である。
【図８】図２Ｂに示す移動台の斜視図である。
【図９】変形に例に係るコイル移動機構を示す水平断面図である。
【図１０】図９に示す充電台の垂直縦断面図である。
【図１１】図９に示す充電台の垂直横断面図である。
【図１２】本発明の一実施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１３】本発明の一実施例に係る充電台と電池駆動機器のブロック図である。
【図１４】位置検出信号で励起された誘導コイルと並列コンデンサーによる並列共振回路から出力されるエコー信号の一例を示す図である。
【図１５】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１６】従来の充電台の内部構造を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。さらに、本明細書においては、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、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。
（実施の形態１）
【００２０】
図１〜図２Ｂに、本発明の実施の形態１に係る充電台１００、電池駆動機器ＢＤ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１００の斜視図、図２Ａは図１の充電台１００の内部構造、図２Ｂは図２Ａの下ケースを示す斜視図を、それぞれ示している。
【００２１】
充電台１００は、図１に示すように、充電台１００の上に電池駆動機器ＢＤを載せて、電池駆動機器ＢＤに内蔵される電池パックＢＰを磁気誘導作用で充電する。電池駆動機器ＢＤ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。電池パックＢＰは、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。
（充電面２１）
【００２２】
一方、電源コイル１１を内蔵する本体ケース２０は、電池駆動機器ＢＤを載せる平面状の充電面２１を上面に設けている。図１〜図２Ｂの充電台１００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ＢＤを上に載せることができる大きさ、例えば一辺を５ｃｍないし３０ｃｍとする四角形としている。ただ、充電面は、直径を５ｃｍないし３０ｃｍとする円形とすることもできる。図１〜図２Ｂの充電台１００は、充電面２１を大きくして、すなわち複数の電池駆動機器ＢＤ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ＢＤを一緒に載せて内蔵される電池パックＢＰを順番に充電することもできる。また充電面は、その周囲に周壁などを設け、周壁の内側に電池駆動機器ＢＤをセットして、内蔵する電池を充電することもできる。
【００２３】
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１００は、電源コイル１１が電池駆動機器ＢＤ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ＢＤ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１００を使用できる。
【００２４】
この充電台１００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。
【００２５】
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２Ａ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やコイル移動機構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）
【００２６】
また本体ケース２０は、その上面に、電池駆動機器ＢＤ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１００は、充電面２１に電池駆動機器ＢＤ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）
【００２７】
また充電面２１には、電池駆動機器ＢＤを充電面２１に載置した際に、電池駆動機器ＢＤ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ＢＤや充電台１００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ＢＤ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ＢＤ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ＢＤ）
【００２８】
電池駆動機器ＢＤ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、図１に示すように電池パック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。なお電池パックは、電池駆動機器に対して交換式とした形態のみならず、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）
【００２９】
電池駆動機器ＢＤは、後述する充電台１００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ＢＤを、充電台１００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をコイル移動機構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１００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２Ａ〜図２Ｂに示すようにほぼ円形状に構成される。
【００３０】
誘導コイル５１は、好ましくは電池パックＢＰに内蔵される。これにより、電池駆動機器ＢＤ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。
【００３１】
さらに、複数の電池駆動機器ＢＤ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１００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ＢＤ（以下、「電池パック等」ともいう。）を充電する充電台１００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１００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。
【００３２】
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１００）
【００３３】
一方充電台１００は、図２Ａ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、コイル移動機構１３とを収納している。
（電源コイル１１）
【００３４】
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ＢＤ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。
【００３５】
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。
（コイル移動機構１３）
【００３６】
電源コイル１１は、コイル移動機構１３により移動可能としている。図２Ｂに示す電源コイル１１は、コイル移動機構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軸のみのコイル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、コイル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）
【００３７】
コイル移動機構１３は、図２Ｂ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、コイル移動機構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。この例では、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。
【００３８】
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とし、移動台１８のスリットに挿入される。板状部分の長さは、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。
【００３９】
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２Ｂ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。
【００４０】
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２２を備えており、サーボモータ２２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２２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。
【００４１】
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２２を含む駆動機構はユニット化されている。図２Ｂ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、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２Ｂ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。
【００４２】
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。
【００４３】
電源コイル１１とプリント基板３７はフレキシブル基板１６で連結されている。図２Ａ、図２Ｂに示すように、フレキシブル基板１６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）
【００４４】
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。
（発光手段４０）
【００４５】
加えてこの充電台１００は、電源コイル１１の移動に従って移動し、発光することによって電源コイル１１の現在位置を示す発光手段４０も備えている。発光手段４０は、本体ケース２０の側面２０Ｃにおいて、電源コイル１１の現在位置に対応する位置を発光させる。またこの発光手段４０は、電源コイル１１の移動に追従して発光位置も移動させることができる。この結果、電源コイル１１の動きをユーザに対して視認し易い状態で示すことが可能となる。
【００４６】
すなわち、このような充電台の内部で電源コイルを移動させるムービングコイル式の無接点充電においては、充電台の内部の様子をユーザが窺い知ることができないため、動作していることを実感し辛いという問題があった。
【００４７】
これに対して、電源コイルにＬＥＤを付加し、充電台の内部からＬＥＤを点灯させることで電源コイルの位置を示すと共に、電源コイルの移動中にもＬＥＤを点灯させることで、ＬＥＤの移動によって電源コイルの移動状態を示す構成が開発されている。しかし、この方法では、最終的に電源コイルは電池駆動機器の誘導コイルの位置まで移動する結果、電池駆動機器の裏側に潜り込んでしまうため、折角のＬＥＤの点灯が電池駆動機器によって隠されてしまうという問題があった。特に近年では、携帯電話に変わって大画面のスマートフォンやスレートＰＣも普及しており、これらのサイズも大型化する傾向にあり、このような大型の電池駆動機器では一層ＬＥＤが隠れやすくなってしまい、電源コイルの移動状態をユーザが認識し辛く、折角のＬＥＤを視認できないという問題があった。
【００４８】
そこで、本実施の形態では、電源コイル１１の位置でなく、電源コイル１１の位置と対応させた、充電台１００の側面２０Ｃの位置を、照明手段で発光させる構成としている。この構成によれば、充電台１００に電池駆動機器ＢＤを載置しても、側面２０Ｃは基本的に表出しており、ユーザから視認し易い位置にあるため、側面２０Ｃで発光している位置によって、現在の電源コイル１１の位置を類推でき、さらに電源コイル１１の移動に伴って照明位置も移動させることで、電源コイル１１の移動状態を感覚的に認識することを可能としている。
【００４９】
発光手段４０には、半導体発光素子が利用でき、特に発光ダイオード（light emitting diode：ＬＥＤ）は低消費電力で好適に使用できる。図２Ｂの透過斜視図に示す充電台１００では、電源コイル１１を設けた移動台１８に、ＬＥＤ４１を固定している。ＬＥＤ４１は、移動台１８から本体ケース２０の側面２０Ｃに向かってほぼ垂直にＬＥＤ光を出射している。またＬＥＤ４１の出射面には筒状のランプリーダ４２を配置することで、ＬＥＤ光の指向性を高め、本体ケース側面２０Ｃの内壁面を集光させた状態で照射する。これによって、ＬＥＤ光を外部から視認し易くする。また、内部で発光させたＬＥＤ光が本体ケース２０の外部から視認できるよう、本体ケース２０の材質は、光を透過させやすい色や材質とする。ここでは、本体ケース２０をポリカーボネート製等の樹脂製としている。また、色は白色などの明るい色とする。
【００５０】
また、本体ケース２０の外部に表出させるＬＥＤ光を視認し易くするため、本体ケース側面２０Ｃと、上面プレートとの境界であるエッジ部分に、発光領域を設けることもできる。特に本体ケース２０の端縁に発光領域を設けることで、ＬＥＤ光を本体ケース側面２０Ｃからのみならず、平面視においても視認でき、ユーザに対してＬＥＤ光を見易い環境が実現される。図２Ｂの例においては、図３の断面図に示すように、本体ケース２０のエッジ部分の肉厚を部分的に薄く形成することで、この部分から光を漏れやすくして、ＬＥＤ光の発光を表示させやすくしている。また、ＬＥＤ光の照明位置の移動範囲である表示領域４９にわたって、表面を粗面とすることで、ＬＥＤ光を乱反射させて面発光させやすくしてもよい。
【００５１】
加えて、ＬＥＤ４１も出射光を本体ケース側面２０Ｃの内壁面に垂直に照射させるのでなく、図３に示すように隅部に照射されるように構成することが好ましい。例えば、移動台１８におけるＬＥＤ４１の取り付け角度や、ＬＥＤ４１の出射面に配置された筒状のランプリーダ４２の出射面の角度を調整する。
【００５２】
なお、図２Ｂの例では、ＬＥＤ光を移動台１８からほぼ真横に照射させて、本体ケース側面２０Ｃの表示領域４９上において、移動台１８の下端縁の位置に相当する部分を発光させている。すなわち、本体ケース２０の下面とほぼ平行にＬＥＤ光を発光させる構成としている。ただ、ＬＥＤ光は本体ケースの下面と必ずしも平行に配置する必要は無く、若干の角度を持たせることもできる。例えば、図２Ｂの例では、移動台１８の下端から、右側面２０Ｃに平行に照射された照射光は、支持台の下端の位置を示すこととなるため、電源コイルの中心に対応する部位を発光させるよう、照射位置が真横よりも若干上方向にずらした位置となるようにＬＥＤに角度を付して固定してもよい。
【００５３】
加えて、発光手段４０による照明光を、本体ケース側面２０Ｃのみならず、従来と同様、電源コイルの位置にて直接発光させることもできる。例えば、図４の変形例では、ＬＥＤ光の一部を本体ケース側面２０Ｃに照射しつつ、残りの部分を上面側、すなわち充電面側にも照射させている。これによって、電源コイル１１の位置を充電面上で直接表示させつつ、電池駆動機器の下に隠れて見えなくなっても、側面２０Ｃの表示領域４９上で移動の様子を追うことができ、ユーザにおいては電源コイルの位置を見失うことなく、また見易さを損なうことなく、位置の把握を可能としている。
【００５４】
なお、上記の例では図２Ｂにおいて本体ケースの右側の側面に表示領域４９を設けた例を説明したが、本発明はこの例に限られるものでない。例えば、側面でなく図２Ｂにおいて手前側の面に表示領域４９を設けてもよいことはいうまでもない。この場合、ＬＥＤは側面に向けて出射する姿勢でなく、手前側の面に向けて出射する姿勢にて、移動台に固定される。
（実施の形態２）
【００５５】
また、発光手段を複数設けて、複数面に対して照射させることもできる。例えば、図５に示す実施の形態２に係る充電台２００では、右側面照射用のＬＥＤ４１Ｙと、下面照射用のＬＥＤ４１Ｘを設けており、これらを同時に照射することで、電源コイル１１の縦方向の位置と横方向の現在位置を、ユーザに対して表現することが可能となる。すなわち、縦方向の照射位置と横方向の照射位置を交差させた位置に、電源コイル１１が存在することを、示すことができるため、一層正確な位置の把握が実現される。またこの際は、縦方向を照射するＬＥＤ４１Ｙと、横方向を照射するＬＥＤ４１Ｘとで、発光色を異ならせることもできる。
【００５６】
またこのような表示は、電源コイルを誘導コイルの位置と位置合わせする際、すなわち移動の際に行い、移動終了後は一定時間経過後に消灯する。これによって、無駄な電力消費を抑制できる。また移動時の点灯パターンも、常時点灯の他、点滅させたり、あるいは発光色を変化させることが可能なＬＥＤを使用して、移動時と停止時、充電時等で発光色を変化させることもできる。また、充電終了時や、再充電の開始時に再度点灯させることもできる。例えば、充電中にユーザが電池駆動機器に手を触れるなど、何らかの事情で電源コイルの位置調整が再度必要となった際に、電源コイルが移動して位置の調整を行っていることをユーザに対して告知することができる。
【００５７】
また、充電台は１台の電池駆動機器のみならず、複数台の電池駆動機器を同時に載置して、これら複数の電池駆動機器を順次充電可能とすることもできる。この場合にも、一の電池駆動機器の充電が終了して、次の電池駆動機器の充電を行うために電源コイルを移動させる際に、再度、発光手段を点灯させて、最初の充電の終了と電源コイルの移動とをユーザに示すことが可能となる。
（実施の形態３）
【００５８】
さらに、以上の例では、電源コイルに発光手段を固定することで、電源コイルと共に発光手段を物理的に移動させている。ただ、本発明は発光手段を電源コイルに固定する構成に限定しない。例えば、本体ケース側面２０Ｃに、発光手段を配置することもできる。このような例を、実施の形態３として図６に示す。この充電台２００では、右側面２０Ｃに、発光手段４０を移動自在に固定している。ここでは、発光手段４０としてＬＥＤ４１Ｂを使用し、このＬＥＤ４１ＢをＬＥＤ支持台４４に固定している。またＬＥＤ支持台４４は、ＬＥＤ用シャフト４５に沿って上下方向に移動可能としている。さらにこのＬＥＤ支持台４４は、電源コイル１１の移動と連動して上下動するように制御される。この構成によれば、ＬＥＤ光を間接的に照射して位置を示すのでなく、ＬＥＤ４１Ｂより直接外部に発することができるため、より明るい、見易い表示とできる。その一方で、上記構成によれば移動機構が電源コイルのみの場合に比べて、ＬＥＤの移動機構も別途必要とするため、構成が複雑化するという問題もある。
（実施の形態４）
【００５９】
そこで、発光手段の移動機構を省き、点灯の切り替えによって移動を表現する構成とすることもできる。このような例を実施の形態４として、図７に示す。この図に示す充電台４００は、表示領域４９上に、複数のＬＥＤ４１Ｃを並べている。そして、電源コイル１１の現在位置に対応する位置にあるＬＥＤ４１Ｃを点灯させ、電源コイル１１の移動に従い、点灯するＬＥＤ４１Ｃを順次切り替えていくことで、発光位置を擬似的に移動させることができる。この構成であれば、発光を明るくしつつも、ＬＥＤの移動機構を省略できるため、構成を簡素化できる利点が得られる。
【００６０】
このようにして、電源コイルの移動する状態や現在位置をユーザに対して示すことが可能となり、電源コイルの移動の様子をユーザに対して感覚的に認識させるという面白さが演出できる。
（コイル冷却機構４６）
【００６１】
一方、電源コイル１１を冷却するためのコイル冷却機構４６を、電源コイル１１を支持する移動台１８に設けることもできる。このような例を、図８の斜視図に示す。この図に示す移動台１８Ｄは、コイル冷却機構４６として、冷却ファンを固定している。冷却ファンは、電源コイル１１の平面に対してほぼ直角の姿勢で、移動台１８Ｄの一面に固定されている。この冷却ファンは、電源コイル１１と誘導コイル５１との間の隙間に、冷却風を送り込み、電源コイル１１を効率よく冷却できる。
【００６２】
電源コイルは、通電により発熱する。この発熱は、高出力化のため電流量を大きくするほど、発熱量も大きくなる。しかしながら、電源コイルを移動させるムービングコイル方式においては、電源コイルの位置が変化するため、電源コイルがどの位置にあってもこれを効率よく冷却させるような冷却機構を設けることが容易でなかった。すなわち、電源コイルを固定式とする無接点充電方式であれば、例えば電源コイルの裏面側に放熱板などを配置して、裏面側から熱を逃がすような構成を採用することが可能である。これに対してムービングコイル方式では、電源コイルを移動させるという構成上、電源コイルの背面側に放熱板を配置すると、充電台全体が厚くなってしまう。
【００６３】
そこで本実施の形態では、放熱機構を電源コイル１１と共に移動させることで、電源コイル１１がどの位置にあっても放熱できるようにした。図８の例では、電源コイル１１を載置した移動台１８Ｄに、放熱ファンを固定している。また放熱ファンを、電源コイル１１の底面側でなく、側面側とすることで、充電台が厚くなることを回避している。さらに、側面から冷却風を送風する構成であれば、電源コイル１１と充電面裏面側との間の僅かな隙間を利用して、電源コイル１１の表面に直接冷却風を送風して熱交換できるため、冷却効率にも優れる。
【００６４】
さらに、冷却ファンを垂直姿勢に保持することで、移動台１８Ｄの移動空間に対して冷却風を送風できる。特に移動空間は、移動台１８Ｄの移動可能な範囲に比例して大きいため、冷却ファンによって移動空間内の空気を循環させれば、移動空間を外部に連通するための開口を設けることなく、温度を下げることも可能となる。開口を必要としないことは、充電台内部に異物や水滴などが侵入する事態を避ける面でも好適である。
【００６５】
このような冷却ファンは、小型のファンとすることが好ましい。例えば厚さ４ｍｍ程度のファンユニットを利用できる。また冷却ファンは、移動台１８Ｄの一面であって、コイル移動機構１３を設ける面４７とは異なる面に設ける。これにより、コイル移動機構１３との干渉を避けることができる。好ましくは、コイル移動機構１３を設けた面４７と交差する面を、冷却ファンの固定面４８とする。これによって、矩形状の移動台１８Ｄの、対向する一面から冷却風を送風して、対向面を通過して冷却風を移動空間内に循環しやすくできる。すなわち、冷却風の送風方向を、コイル移動機構１３を設けた面４７と平行になるよう配置することで、冷却風がコイル移動機構１３に遮られないように送出できる。図８の例では、移動台１８Ｄの左側の面をコイル移動機構固定面４７とし、手前側の面を冷却ファン固定面４８としている。なおコイル移動機構固定面４７には、コイル移動機構１３やプリント基板（ＰＣＢ）等が固定される。また移動する移動台１８Ｄは、連結材１６であるフレキシブル基板（ＦＰＣ）を介して電気回路と配線される。
（電源コイル１１）
【００６６】
一方、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コイル移動機構を簡単にできる。また電源コイル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。
【００６７】
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ＢＤ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。
【００６８】
電源コイル１１は、コイル移動機構１３で誘導コイル５１に接近するように移動される。図９〜図１１に示す、変形例に係るコイル移動機構１３は、電源コイル１１を、充電面２１に沿って、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動させて誘導コイル５１に接近させる。図のコイル移動機構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。
【００６９】
さらに、図に示すコイル移動機構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。
【００７０】
このコイル移動機構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。ただし、本発明の充電台１００は、コイル移動機構を以上のメカニズムには特定しない。コイル移動機構には、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。
【００７１】
さらに、本発明の充電台１００は、コイル移動機構を、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。例えば、電源コイルをＸ軸方向又はＹ軸方向の一方向のみに移動させるコイル移動機構としてもよい。このようなコイル移動機構の例として、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ＢＤ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が挙げられる。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コイル移動機構として、電源コイルをガイド壁に沿って直線上に移動できる。
【００７２】
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ＢＤの位置を検出する。図９〜図１３に示す位置検出制御器１４は、電池駆動機器ＢＤ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、コイル移動機構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コイル移動機構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１００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。また図１３に示す位置検出制御器１４は、二次電池５２の満充電を検出する満充電検出回路１７を内蔵している。この満充電検出回路１７は、電池駆動機器ＢＤから出力される満充電信号を検出して、二次電池５２の満充電を検出する。
【００７３】
第１の位置検出制御器１４Ａは、図１２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に位置検出信号を供給する検出信号発生回路３１と、この検出信号発生回路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。
【００７４】
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３０Ｘと、Ｙ軸方向の位置を検出する複数のＹ軸検出コイル３０Ｙとを備える。各々のＸ軸検出コイル３０Ｘ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３０Ｘは、所定の間隔で充電面２１の内面に固定されている。図の位置検出コイル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。
（電池駆動機器ＢＤ）
【００７５】
図１３に、電池駆動機器ＢＤ及び充電台１００の回路図を示す。この電池駆動機器ＢＤは、誘導コイル５１に接続されて、誘導コイル５１に誘導される交流を直流に変換して、二次電池５２に充電電力を供給する整流回路５７を備えている。具体的には、この電池駆動機器ＢＤ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１３の電池駆動機器ＢＤ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。例えば二次電池５２がリチウムイオン電池の場合、充電制御回路５８は、二次電池５２を定電圧・定電流充電して満充電する。また二次電池５２ががニッケル水素電池の場合は、充電制御回路は、定電流充電によって二次電池５２を満充電できる。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。
【００７６】
図１２に示す検出信号発生回路３１は、所定のタイミングで位置検出信号であるパルス信号を位置検出コイル３０に出力する。位置検出信号が入力される位置検出コイル３０は、位置検出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１４に示すように、位置検出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。
【００７７】
図１２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、ひとつの受信回路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。ただし、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。
【００７８】
図１２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。検出信号発生回路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に位置検出信号を出力する。検出信号発生回路３１から位置検出コイル３０に出力される位置検出信号のレベルは、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ー回路３５を接続している。リミッター回路３５は、検出信号発生回路３１から受信回路３２に入力される位置検出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、位置検出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、位置検出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。エコー信号が位置検出信号から遅れる遅延時間は、一定の時間であるから、位置検出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。
【００７９】
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、位置検出信号とエコー信号を出力する。識別回路３３は、受信回路３２から入力される位置検出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、位置検出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。
【００８０】
識別回路３３は、複数のＸ軸検出コイル３０Ｘ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３０Ｘを受信回路３２に接続する毎に、識別回路３３に接続しているＸ軸検出コイル３０Ｘ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３０Ｘ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３０Ｘを受信回路３２に接続して、各々のＸ軸検出コイル３０Ｘ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３０Ｘに接近していると、このＸ軸検出コイル３０Ｘ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３０Ｘ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３０Ｘに跨って接近する状態では、複数のＸ軸検出コイル３０Ｘ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３０Ｘ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３０Ｙ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。
【００８１】
識別回路３３は、検出するＸ軸方向とＹ軸方向からコイル移動機構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、コイル移動機構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、コイル移動機構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。
【００８２】
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。本発明の充電台は、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に電力搬送して二次電池５２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１１の位置を正確に制御して誘導コイル５１に接近させた後、電力搬送して二次電池５２を充電することができる。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。
【００８３】
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コイル移動機構１３を制御する。第２の位置検出制御器１４Ｂは、コイル移動機構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１５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もっとも高くなり、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、コイル移動機構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。
【００８４】
この充電台１００は、例えば、充電面２１に３個の電池駆動機器ＢＤがセットされる状態では、以下のようにして各々の電池駆動機器ＢＤの電池パックＢＰを満充電する。
（１）最初に、いずれかの電池駆動機器ＢＤの誘導コイル５１の位置を検出して、この誘導コイル５１に電源コイル１１を接近させて、この第１の電池駆動機器の電池パックＢＰを充電する。
（２）位置検出制御器１４は、充電している第１の電池駆動機器の電池電圧、残容量、電池温度などの電池情報から、第１の電池駆動機器の電池パックＢＰの充電を中断し、第１の電池駆動機器とは別の位置にセットされる第２の電池駆動機器の誘導コイル５１の位置を検出し、コイル移動機構１３を制御して電源コイル１１を第２の電池駆動機器の誘導コイル５１に接近させる。この状態で、第２の電池駆動機器の電池パックＢＰに電力搬送して、この電池パックＢＰを充電する。
（３）さらに、位置検出制御器１４は、充電している第２の電池駆動機器の電池情報から、第２の電池駆動機器の電池パックＢＰの充電を中断し、さらに別の位置にセットされる第３の電池駆動機器の誘導コイル５１の位置を検出して、コイル移動機構１３を制御して電源コイル１１を第３の電池駆動機器の誘導コイル５１に接近させて、第３の電池駆動機器の電池パックＢＰを充電する。
（４）その後、位置検出制御器１４は、第３の電池駆動機器の電池情報から、第３の電池駆動機器の電池パックＢＰの充電を中断し、電源コイル１１を第１の電池駆動機器の誘導コイル５１に位置に移動して、第１の電池駆動機器の電池パックＢＰを充電する。
（５）以上のように、第１の電池駆動機器、第２の電池駆動機器、第３の電池駆動機器を繰り返し充電して、内蔵する電池パックＢＰを満充電する。
【００８５】
充電する電池駆動機器ＢＤを切り換えながら電池パックＢＰを充電する工程で、いずれかの電池駆動機器ＢＤの電池パックＢＰが満充電されると、満充電された電池パックＢＰを内蔵する電池駆動機器ＢＤの充電をキャンセルして、次々と電池駆動機器ＢＤの電池パックＢＰを満充電する。充電面２１の上にセットされる全ての電池駆動機器ＢＤの電池パックＢＰを満充電したことを検出すると、充電台１００は、交流電源１２の動作を停止して電池パックＢＰの充電を終了する。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明に係る充電台は、携帯電話や携帯音楽プレーヤ、スマートフォンやタブレットＰＣ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】
【００８７】
１００、２００、３００、４００…充電台
１１…電源コイル
１２…交流電源
１３…コイル移動機構
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
１５…コア １５Ａ…円柱部
１５Ｂ…円筒部
１６…連結材
１７…満充電検出回路
１８、１８Ｄ…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；２０Ｃ…本体ケース側面
２１…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
３０Ｘ…Ｘ軸検出コイル；３０Ｙ…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…プリント基板
４０…発光手段
４１、４１Ｘ、４１Ｙ、４１Ｂ、４１Ｃ…ＬＥＤ
４２…ランプリーダ
４４…ＬＥＤ支持台
４５…ＬＥＤ用シャフト
４６…コイル冷却機構
４７…コイル移動機構固定面
４８…冷却ファン固定面
４９…表示領域
５１…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
６２…リードスクリュー
６３Ａ、６３Ｂ…ウォームホイール
６６…スライド部材；６６Ａ…Ｘスライド部；６６Ｂ…Ｙスライド部
９１０…充電台
９１１…電源コイル
９１３…コイル移動機構
９２０…本体ケース
９２１…充電面
９２２Ａ…Ｘ軸サーボモータ；９２２Ｂ…Ｙ軸サーボモータ
９２３Ａ…Ｘ軸ネジ棒；９２３Ｂ…Ｙ軸ネジ棒
９２４Ａ…Ｘ軸ナット材
９２５…ベルト
９５０…電池駆動機器
９５１…誘導コイル
ＢＤ…電池駆動機器
ＢＰ…電池パック
【図１】
2013118720.tif 000003
【図２Ａ】
2013118720.tif 000004
【図２Ｂ】
2013118720.tif 000005
【図３】
2013118720.tif 000006
【図４】
2013118720.tif 000007
【図５】
2013118720.tif 000008
【図６】
2013118720.tif 000009
【図７】
2013118720.tif 000010
【図８】
2013118720.tif 000011
【図９】
2013118720.tif 000012
【図１０】
2013118720.tif 000013
【図１１】
2013118720.tif 000014
【図１２】
2013118720.tif 000015
【図１３】
2013118720.tif 000016
【図１４】
2013118720.tif 000017
【図１５】
2013118720.tif 000018
【図１６】
2013118720.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月28日(2012.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池駆動機器(BD)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(BP)又は電池パックを装着した電池駆動機器(BD)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(BP)又は電池パックを装着した電池駆動機器(BD)を載置した状態で、該電池パックに設けられた誘導コイル(51)と電磁結合可能とするよう、前記充電面(21)の内面で誘導コイル(51)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)の範囲で任意の位置に移動させるコイル移動機構(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、
前記電源コイル(11)の移動に従って移動し、発光することによって前記電源コイル(11)の現在位置を示す発光手段(40)と、
を備えており、
前記本体ケース(20)の側面(20C)において、前記電源コイル(11)の現在位置に対応する
位置を、前記発光手段(40)で発光させ、さらに該電源コイル(11)の移動に追従して該発光手段(40)の発光位置も移動させ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、
前記発光手段(40)は、前記電源コイル(11)と近接して設けられると共に、
前記発光手段(40)はその光を、前記本体ケース(20)の内面において、側面(20C)側に向
かって出射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、
前記発光手段(40)から出射される光は、前記本体ケース(20)の側面(20C)において、エ
ッジ部に向かって照射されてなり、該本体ケース(20)の側面(20C)のエッジ部分は、部分
的に肉薄に形成されてなることを特徴とする充電台。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載の充電台であって、
前記発光手段(40)から出射される光の一部が、前記充電面(21)に対しても照射されるよ
う構成されてなることを特徴とする充電台。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載の充電台であって、
前記本体ケース(20)は矩形状であって、該矩形状を構成する一辺において、前記発光手段(40)の発光位置を移動させるよう構成してなることを特徴とする充電台。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一に記載の充電台であって、
前記発光手段(40)が、前記本体ケース(20)の側面(20C)に設けられており、
前記電源コイル(11)の移動に沿って、該電源コイル(11)と平行に、該側面(20C)上を移
動可能に構成してなることを特徴とする充電台。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか一に記載の充電台であって、
前記発光手段(40)が、前記本体ケース(20)の側面(20C)に沿って、複数設けられた発光
素子で構成されており、
前記電源コイル(11)の移動に沿って、該電源コイル(11)の位置と対応する発光素子を点灯させるよう構成し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、
前記発光手段(40)が発光ダイオードであることを特徴とする充電台。