CN110783734A - 充电器 - Google Patents

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Abstract

提供一种在充电中第一连接器与第二连接器的连接脱落的情况下也能够抑制电弧放电的产生的充电器。充电器具备设于电源侧的第一连接器和设于移动体侧的第二连接器，构成为在第一连接器和第二连接器通过磁力而连接的状态下进行充电，第一连接器以及第二连接器具有相互对向的对向面，在第一连接器的对向面以及第二连接器的对向面中的任一方的第一对向面上设有从第一对向面突出的雄型电力端子以及电力切断信号用的雄型信号端子，在另一方的第二对向面上设有与雄型电力端子嵌合的雌型电力端子以及与雄型信号端子嵌合的雌型信号端子，雄型信号端子的突出的方向上的长度比雄型电力端子的突出的方向上的长度短。

Description

充电器
技术领域
本发明涉及充电器。
背景技术
生活辅助机器人等能够自主移动的移动体需要由外部的电源供电来对蓄电池进行充电。例如，专利文献1中公开了一种充电器，具备设于电源侧的第一连接器和设于移动体侧的第二连接器，构成为在第一连接器和第二连接器通过磁力而连接的状态下进行充电。
专利第6115502号公报的充电器在充电中移动体移动等而第一连接器与第二连接器的连接脱落的情况下，有可能产生电弧放电。
发明内容
本发明鉴于以上的背景，目的在于提供一种在充电中第一连接器与第二连接器的连接脱落的情况下也能够抑制电弧放电的产生的充电器。
本发明的一方案的充电器具备设于电源侧的第一连接器和设于移动体侧的第二连接器，构成为在所述第一连接器和所述第二连接器通过磁力而连接的状态下进行充电，其中，所述第一连接器以及所述第二连接器分别具有相互对向的对向面，在所述第一连接器的对向面以及所述第二连接器的对向面中的任一方的第一对向面上设有从所述第一对向面突出的雄型电力端子以及电力切断信号用的雄型信号端子，在另一方的第二对向面上设有与所述雄型电力端子嵌合的雌型电力端子以及与所述雄型信号端子嵌合的雌型信号端子，所述雄型信号端子的突出的方向上的长度比所述雄型电力端子的突出的方向上的长度短。
在第一连接器和第二连接器分离时，首先电力切断信号用的雄型信号端子与雌型信号端子的连接脱落。并且，在雄型信号端子与雌型信号端子的连接脱落之后，雄型电力端子与雌型电力端子的连接脱落。即，在充电中第一连接器与第二连接器的连接脱落的情况下，在雄型电力端子从雌型电力端子脱落之前，雄型信号端子与雌型信号端子的连接脱落，通过电流切断机构来切断电流从电源向第一连接器3的供给。由此，在雄型电力端子与雌型电力端子的连接脱落时，雄型电力端子和雌型电力端子未通电，因此能够抑制电弧放电的产生。
而且，可以的是，在所述第一对向面中，所述雄型信号端子配置于中心部分，且所述雄型电力端子在以所述中心部分为中心的圆周上配置有多个，在所述第二对向面中，所述雌型信号端子配置于中心部分，且所述雌型电力端子在以所述中心部分为中心的圆周上配置有多个，在将通过所述第一对向面上的所述雄型信号端子的位置以及所述雄型电力端子的位置这两点的直线设为第一直线，将通过所述第一直线与所述第一对向面的外缘之间的交点以及所述雄型信号端子的前端这两点的直线设为第二直线，将通过所述交点以及所述雄型电力端子的前端这两点的直线设为第三直线时，以使所述第一对向面和所述第三直线所成的仰角的角度即第二角度比所述第一对向面和所述第二直线所成的仰角的角度即第一角度大的方式设定所述雄型电力端子的突出的方向上的长度以及所述雄型信号端子的突出的方向上的长度。
以第二角度比第一角度大的方式设定雄型电力端子的突出的方向上的长度以及雄型信号端子的突出的方向上的长度。如此，在第一对向面和第二对向面仅在交点处接触的情况下，在雄型信号端子和雌型信号端子连接的状态下，处于雄型电力端子与雌型电力端子的所有组合连接的状态。即，能够防止在雄型信号端子和雌型信号端子连接且第一连接器和第二连接器通电的状态下雄型电力端子与雌型电力端子的组合的一部分脱落而过度的电流向剩余的组合流动并且温度上升。
而且，可以的是，所述雄型电力端子具有弹性部件，该弹性部件向使所述雄型电力端子从所述第一对向面突出的方向作用弹性力，以在使所述第二对向面的一部分物理性地接触于所述第一对向面的外缘的状态下所述第一对向面和所述第二对向面所成的仰角的角度即第三角度小于所述第一角度的情况下，所述雄型电力端子与所述雌型电力端子之间的接触电阻小于规定的值的方式设定所述弹性部件的弹性力。
通过这样，即使在第一对向面与第二对向面之间夹着异物等而无法使第一对向面与第二对向面完全接近的状态下雄型电力端子和雌型电力端子通电的情况下，也能够防止在雄型电力端子与雌型电力端子的接触部分处温度过度地上升。
根据本发明，在充电中第一连接器与第二连接器的连接脱落的情况下也能够抑制电弧放电的产生。
本公开的上述以及其他的目的、特征和优点可以从以下给出的详细说明以及附图中更全面地了解，附图仅以例示的方式给出，因此不应视为限制本公开。
附图说明
图1是表示本实施方式的充电器的结构的一例的示意图。
图2是表示本实施方式的充电器中第一连接器与第二连接器连接的状态的示意图。
图3是对于第一连接器的结构的一例进行说明的示意图。
图4是图3的沿着IV-IV线的截面图。
图5是对于第二连接器的结构的一例进行说明的示意图。
图6是图5的沿着VI-VI线的截面图。
图7是对于第一连接器中的雄型电力端子和雄型信号端子的突出的方向上的长度的关系进行说明的示意图。
图8是对于第一连接器中的雄型电力端子和雄型信号端子的突出的方向上的长度的关系进行说明的示意图。
图9是对于第一连接器中的雄型电力端子和雄型信号端子的突出的方向上的长度的更优选的关系进行说明的示意图。
图10是对于第一连接器中的雄型电力端子和雄型信号端子的突出的方向上的长度的更优选的关系进行说明的示意图。
图11是对于第一连接器中的雄型电力端子和雄型信号端子的突出的方向上的长度的更优选的关系进行说明的示意图。
图12是对于雄型电力端子具有弹性部件的情况下的弹性力的设定方法进行说明的示意图。
具体实施方式
以下，通过发明的实施方式来说明本发明，但是并不将权利要求书的发明限定于以下的实施方式。并且，实施方式中说明的所有结构作为用于解决课题的手段并不一定必须。为了说明的明确化，以下的记载以及附图适当进行省略以及简化。在各附图中，对于相同的要素标注相同的标号，根据需要而省略重复说明。并且，在各附图中，为了易于理解，适当对尺寸进行变形·歪曲来描绘。
首先，参照图1并说明本实施方式的充电器的结构。
图1是表示本实施方式的充电器1的结构的一例的示意图。如图1所示，充电器1具备充电器主体2、第一连接器3和第二连接器4。
充电器主体2具有电源。第一连接器3设于电源侧即充电器主体2。充电器主体2经由配线5向第一连接器3供给电力。第二连接器4设于移动体6侧。第一连接器3和第二连接器4通过磁力而连接。
移动体6是搭载蓄电池并从该蓄电池取得电源来进行自主移动的一般的机器人(例如生活辅助机器人)。需要说明的是，移动体6并不限于自主移动的机器人，只要搭载蓄电池即可，也可以是经由无线控制器等操纵的机器人。
图2是表示第一连接器3和第二连接器4连接的状态的示意图。如图2所示，充电器1构成为在第一连接器3和第二连接器4通过磁力而连接的状态下进行充电。
接着，说明第一连接器3以及第二连接器4的结构。
图3是对于第一连接器3的结构的一例进行说明的示意图。图4是图3的沿着IV-IV线的截面图。图5是对于第二连接器4的结构的一例进行说明的示意图。图6是图5的沿着VI-VI线的截面图。
如图3以及图4所示，第一连接器3具有第一对向面31。在第一对向面31中设有从第一对向面31突出的雄型电力端子32以及电力切断信号用的雄型信号端子33。雄型电力端子32也可以具有向使雄型电力端子32从第一对向面31突出的方向作用弹性力的弹性部件35(参照图4)。需要说明的是，对于雄型电力端子32具有弹性部件35的情况下的弹性力的设定方法，后文叙述。在第一连接器3中，雄型信号端子33在例如中心部分配置，雄型电力端子32在例如以中心部分为中心的圆周上配置有多个。在第一连接器3中设有作为永磁体的磁铁34。
如图5以及图6所示，第二连接器4具有与第一连接器3的第一对向面31(参照图3以及图4)对向的对向面即第二对向面41。在第二对向面41中设有与第一连接器3的雄型电力端子32嵌合的雌型电力端子42以及与第一连接器3的雄型信号端子33(参照图3以及图4)嵌合的雌型信号端子43。在第二连接器4中，雌型信号端子43在例如中心部分配置，雌型电力端子42在例如以中心部分为中心的圆周上配置有多个。在第二连接器4中设有作为永磁体的磁铁44。
在第二连接器4中，磁铁44设于在使第一连接器3(参照图3以及图4)与第二连接器4连接时与第一连接器3中的磁铁34(参照图3以及图4)的位置对应的位置。磁铁44具有与在使第一连接器3与第二连接器4连接时处于与磁铁44对向的位置的磁铁34相反的极性。即，关于在使第一连接器3与第二连接器4连接时处于对向的位置的磁铁34和磁铁44的极性，一方为N极的话，另一方为S极。如此构成的话，如图1所示，使移动体6向箭头A的方向移动，使处于远离的状态的第一连接器3与第二连接器4的距离接近时，如图2所示，第一连接器3和第二连接器4通过磁力而相互吸引。由此，第一连接器3与第二连接器4连接，第一连接器3中的雄型电力端子32与第二连接器4中的雌型电力端子42电连接。
在图1以及图2所示的充电器主体2中设有电流切断机构。该电流切断机构在雄型信号端子33(参照图3以及图4)与雌型信号端子43(参照图5以及图6)连接时进行电流从电源向第一连接器3的供给。另一方面，该电流切断机构在雄型信号端子33与雌型信号端子43未连接时以切断从电源向第一连接器3的电流供给的方式进行动作。
接着，说明雄型电力端子32和雄型信号端子33的突出的方向上的长度的关系。
图7以及图8是对于第一连接器3中的雄型电力端子32和雄型信号端子33的突出的方向上的长度的关系进行说明的示意图。如图7所示，雄型信号端子33的突出的方向上的长度h2比雄型电力端子32的突出的方向上的长度h1短。
这样构成雄型电力端子32以及雄型信号端子33的话，如图8所示，在第二连接器4向箭头B的方向移动而第一连接器3和第二连接器4分离时，首先电力切断信号用的雄型信号端子33与雌型信号端子43的连接脱落。并且，在雄型信号端子33与雌型信号端子43的连接脱落之后，雄型电力端子32与雌型电力端子42的连接脱落。即，在充电中第一连接器3与第二连接器4的连接脱落的情况下，在雄型电力端子32从雌型电力端子42脱落之前，雄型信号端子33与雌型信号端子43的连接脱落，通过电流切断机构来切断电流从电源向第一连接器3的供给。由此，在雄型电力端子32与雌型电力端子42的连接脱落时，雄型电力端子32和雌型电力端子42未通电，因此能够抑制电弧放电的产生。
图9～图11是对于第一连接器3中的雄型电力端子32和雄型信号端子33的突出的方向上的长度的更优选的关系进行说明的示意图。如图9所示，在第一对向面31中，雄型信号端子33配置于中心部分，且雄型电力端子32在以中心部分为中心的圆周上配置有多个。在第二对向面41中，在与第一对向面31中的雄型信号端子33和多个雄型电力端子32对应的位置上分别配置有雌型信号端子43和多个雌型电力端子42。即，在第二对向面41中，雌型信号端子43配置于中心部分，且雌型电力端子42在以中心部分为中心的圆周上配置有多个。
在图9中，在上侧示出第一连接器3的俯视图，在下侧示出第一连接器3的侧视图。如图9的上侧所示，将通过第一对向面上31中的雄型信号端子33的位置P1以及雄型电力端子32(32a)的位置P2这两点的直线设为第一直线L1。并且，如图9的下侧所示，将通过第一直线L1与第一对向面31的外缘W1之间的交点P4以及雄型信号端子33的前端P5这两点的直线设为第二直线L2。将通过交点P4以及雄型电力端子32(32a)的前端P6这两点的直线设为第三直线L3。将第一对向面31和第二直线L2所成的仰角的角度设为第一角度θ1。将第一对向面31和第三直线L3所成的仰角的角度设为第二角度θ2。优选以第二角度θ2比第一角度θ1大的方式(θ1＜θ2)设定雄型电力端子32的突出的方向上的长度以及雄型信号端子33的突出的方向上的长度。
如图10所示，假设以第二角度θ2比第一角度θ1小的方式(θ1＞θ2)设定雄型电力端子32的突出的方向上的长度以及雄型信号端子33的突出的方向上的长度。在第一对向面31和第二对向面41仅在交点P4处接触的情况下，将第一对向面31和第二对向面41所成的仰角的角度设为第三角度θ3。在θ1＞θ3＞θ2时，雄型电力端子32b和雄型信号端子33与第二连接器4的第二对向面41接触，但是雄型电力端子32a未与第二对向面41接触。即，雄型电力端子32b与雌型电力端子42b连接，雄型信号端子33与雌型信号端子43连接，但是雄型电力端子32a未与雌型电力端子42a连接。
如此，在θ1＞θ2时，可能发生如下状况：雄型电力端子32和雌型电力端子42的组合中的某组合的连接脱落，别的某组合连接。在进行第一连接器3与第二连接器4的通电时，雄型电力端子32和雌型电力端子42的组合中的一部分的组合的连接脱落而剩余的组合连接的话，电流集中于连接的组合，在连接的电力端子的组合中有可能温度过度上升。
需要说明的是，图10以相对于第一连接器3的直径而雄型电力端子32(32a、32b)以及雄型信号端子33的突出的方向上的长度变长的方式进行变形来描绘。因此，在第二连接器4中，雌型电力端子42(42a、42b)以及雌型信号端子43的位置歪斜地描绘。然而，实际上，与图10所示的相比，雄型电力端子32(32a、32b)以及雄型信号端子33的突出的方向上的长度相对于第一连接器3的直径较短，因此在第二连接器4中，几乎不会发生雌型电力端子42(42a、42b)以及雌型信号端子43的位置的歪斜。
另一方面，如图11所示，以第二角度θ2比第一角度θ1大的方式(θ1＜θ2)设定雄型电力端子32的突出的方向上的长度以及雄型信号端子33的突出的方向上的长度。在第一对向面31和第二对向面41仅在交点P4处接触的情况下，在θ1＜θ3时，雄型电力端子32b与第二连接器4的第二对向面41接触，但是雄型信号端子33和雄型电力端子32a未与第二对向面41接触。即，雄型信号端子33未与雌型信号端子43连接，因此未进行第一连接器3与第二连接器4的通电。
并且，在θ1＜θ3时，雄型信号端子33与雌型信号端子43连接而进行第一连接器3与第二连接器4的通电。但是，在雄型信号端子33与雌型信号端子43连接的状态下，处于雄型电力端子32与雌型电力端子42的所有组合连接的状态。因此，能够防止在雄型信号端子33与雌型信号端子43连接且第一连接器3与第二连接器4通电的状态下雄型电力端子32与雌型电力端子42的组合中的一部分的组合脱落而电流集中于剩余的组合并且温度过度地上升。
需要说明的是，关于图11，与图10一样也以相对于第一连接器3的直径而雄型电力端子32(32a、32b)以及雄型信号端子33的突出的方向上的长度变长的方式进行变形来描绘。因此，实际上，在第二连接器4中，几乎不会发生图11那种雌型电力端子42(42a、42b)以及雌型信号端子43的位置的歪斜。
接着，以下说明雄型电力端子32具有弹性部件35的情况下的弹性力的设定方法。需要说明的是，在以下的说明中，也适当参照图2。
图12是对于雄型电力端子32具有弹性部件35的情况下的弹性力的设定方法进行说明的示意图。如图12所示，在第一连接器3与第二连接器4之间夹着异物M的情况下，无法使第一连接器3的第一对向面31与第二连接器4的第二对向面41完全接近。即，处于第二对向面41的仅一部分物理性地接触于第一对向面31的外缘的状态。然而，在第三角度θ3比第一角度θ1小的情况(θ1＞θ3的情况)下，雄型信号端子33与雌型信号端子43连接，第一连接器3与第二连接器4通电，因此电流向雄型电力端子32与雌型电力端子42的所有组合流动。
弹性部件35例如为螺旋弹簧，在未使雄型电力端子32与雌型电力端子42嵌合时处于伸展的状态。弹性部件35在使雄型电力端子32与雌型电力端子42嵌合时，向使雄型电力端子32从第一对向面31突出的方向作用弹性力。即，在将雄型电力端子32插入雌型电力端子42时，通过弹性部件35的弹性力而将雄型电力端子32向雌型电力端子42按压。第一对向面31与第二对向面41之间的距离越接近，弹性部件35的弹性力越大，更强烈地将雄型电力端子32向雌型电力端子42按压，因此雄型电力端子32与雌型电力端子42的电气性的接触电阻变小。接触电阻越小，在雄型电力端子32与雌型电力端子42之间电流越顺利地流动。
在第一对向面31与第二对向面41之间夹着异物M等而无法使第一对向面31与第二对向面41完全接近的状态下，相对于完全接近的状态，雄型电力端子32与雌型电力端子42的电气性的接触电阻变大。即，在雄型电力端子32与雌型电力端子42之间电流变得难以流动。因此，在雄型电力端子32与雌型电力端子42的电气性的接触电阻大于规定的值的状态下雄型电力端子32与雌型电力端子42通电时，在雄型电力端子32与雌型电力端子42的接触部分处有可能温度过度地上升。
因此，以在使第二对向面41的一部分物理性地接触于第一对向面31的外缘的状态下第三角度θ3小于第一角度θ1的情况下，雄型电力端子32与雌型电力端子42的接触电阻小于规定的值的方式设定弹性部件35的弹性力(弹性系数)。通过这样，即使在第一对向面31与第二对向面41之间夹着异物M等而无法使第一对向面31与第二对向面41完全接近的状态下雄型电力端子32与雌型电力端子42通电的情况下，也能够防止在雄型电力端子32与雌型电力端子42的接触部分处温度过度地上升。
需要说明的是，关于图12，与图10一样也以相对于第一连接器3的直径而雄型电力端子32(32a、32b)以及雄型信号端子33的突出的方向上的长度变长的方式进行变形来描绘。因此，实际上，在第二连接器4中，几乎不会发生图12那种雌型电力端子42(42a、42b)以及雌型信号端子43的位置的歪斜。
本发明并不限于上述实施方式，能够在不脱离宗旨的范围内适当变更。
在上述实施方式中，如图3～图6所示，使第一连接器3的对向面为具有雄型电力端子32以及雄型信号端子33的第一对向面，使第二连接器4的对向面为具有雌型电力端子42以及雌型信号端子43的第二对向面，但是也可以为相反的结构。即，可以使第一连接器3的对向面为具有雌型电力端子42以及雌型信号端子43的第二对向面，使第二连接器4的对向面为具有雄型电力端子32以及雄型信号端子33的第一对向面。
根据上述的公开，显而易见的是本公开的实施方式能够以多种方式变化。这样的变化不应被视为脱离本公开的主旨和范围，并且对于本领域技术人员而言，显而易见的是所有这些修改都旨在包含于本发明的范围。

Claims (3)

1.一种充电器，具备设于电源侧的第一连接器和设于移动体侧的第二连接器，构成为在所述第一连接器和所述第二连接器通过磁力而连接的状态下进行充电，其中，
所述第一连接器以及所述第二连接器分别具有相互对向的对向面，
在所述第一连接器的对向面以及所述第二连接器的对向面中的任一方的第一对向面上设有从所述第一对向面突出的雄型电力端子以及电力切断信号用的雄型信号端子，在另一方的第二对向面上设有与所述雄型电力端子嵌合的雌型电力端子以及与所述雄型信号端子嵌合的雌型信号端子，
所述雄型信号端子的突出的方向上的长度比所述雄型电力端子的突出的方向上的长度短。
2.根据权利要求1所述的充电器，其中，
在所述第一对向面中，所述雄型信号端子配置于中心部分，且所述雄型电力端子在以所述中心部分为中心的圆周上配置有多个，
在所述第二对向面中，所述雌型信号端子配置于中心部分，且所述雌型电力端子在以所述中心部分为中心的圆周上配置有多个，
在将通过所述第一对向面上的所述雄型信号端子的位置以及所述雄型电力端子的位置这两点的直线设为第一直线，将通过所述第一直线与所述第一对向面的外缘之间的交点以及所述雄型信号端子的前端这两点的直线设为第二直线，将通过所述交点以及所述雄型电力端子的前端这两点的直线设为第三直线时，
以使所述第一对向面和所述第三直线所成的仰角的角度即第二角度比所述第一对向面和所述第二直线所成的仰角的角度即第一角度大的方式，设定所述雄型电力端子的突出的方向上的长度以及所述雄型信号端子的突出的方向上的长度。
3.根据权利要求2所述的充电器，其中，
所述雄型电力端子具有弹性部件，该弹性部件向使所述雄型电力端子从所述第一对向面突出的方向作用弹性力，
以在使所述第二对向面的一部分物理性地接触于所述第一对向面的外缘的状态下所述第一对向面和所述第二对向面所成的仰角的角度即第三角度小于所述第一角度的情况下，所述雄型电力端子与所述雌型电力端子之间的接触电阻小于规定的值的方式设定所述弹性部件的弹性力。
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