JP2002199598A - 非接触充電器 - Google Patents

非接触充電器

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、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。 【解決手段】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
ルの磁脚の断面積を二次側コイルの磁脚の断面積より大
きくする。

Description

【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、磁気電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、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、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、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、１２
ｂ、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、１
５ｂ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
コイルの磁脚の断面積を二次側コイルの磁脚の断面積よ
り大きくしたことを特徴とする。また、二次側コイル
は、両磁脚の開放端距離を共通磁心より広くしたり、一
次側コイルは、磁脚断面積を先端部より根元部を太くす
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ことを特徴とする。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
の巻線の線材に編組線を用いたことを特徴とする。
【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し、一次側コイルの磁脚の断面積
を二次側コイルの磁脚の断面積より大きくしたことを特
徴とする。また、二次側コイルは、両磁脚の開放端距離
を共通磁心より広くしたり、一次側コイルは、磁脚の断
面積を先端部より根元部を太くしたにより、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
ことを可能とした。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たものであり、二
次側コイルに必要な電力の供給を助けるものである。
【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、２
ｂ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２
ａ、２ｂ間距離と磁軸を合わせる。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、小型化、薄型化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、携帯に便利な電子機器に用いる
ことがことができる。
【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間の距離（開放端）Ｌ２を共通磁芯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、磁束の流れを開放端に向けて絞り込み、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
ことなく一次側コイルＡの磁心８に戻る磁束（漏れ磁
束）を少なくするものであり、磁気電送効率を上げたも
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芯を通る
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

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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芯に巻回された巻線を有し、該一
    次側コイルの磁脚の断面積を該二次側コイルの磁脚の断
    面積より大きくしたことを特徴とした非接触充電器。
  2. 【請求項２】前記二次側コイルは、該磁心の両磁脚の開
    放端距離を該共通磁心より広くしたことを特徴とする請
    求項１に記載の非接触充電器。
  3. 【請求項３】前記一次側コイルは、該磁心の磁脚断面積
    を先端部より根元部を太くしたことを特徴とする請求項
    １に記載の非接触充電器。
  4. 【請求項４】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記載の非接触充電器。
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