JP2007073373A - 電源コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 給電コネクタと受電コネクタとを物理的に連結したときにのみ電磁石を励磁させることができる一方、停電時に給電コネクタと受電コネクタとの接続を自動的に解くことができる。
【解決手段】 一対の給電端子２２ａ，２２ｂを有する電源側のプラグ２と、一対の受電端子３２ａ，３２ｂを有する機器側のソケット３と、プラグ２およびソケット３のいずれか一方に設けられた電磁石３３および他方に設けられた磁性部材２３と、を備えた電源コネクタ１において、電磁石３３は、一対の給電端子２２ａ，２２ｂと一対の受電端子３２ａ，３２ｂとが接続されることにより、一対の受電端子３２ａ，３２ｂから電力供給されて励磁する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば電源側のプラグ（給電コネクタ）と機器側のソケット（受電コネクタ）とが、マグネット式で電気的に接続される電源コネクタに関するものである。

従来、この種の電源コネクタとして、電源側の第１のアダプタ半体と、機器側の第２のアダプタ半体とが、マグネットで吸着されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この場合、第１のアダプタ半体には一対の給電端子およびマグネット（永久磁石）が組み込まれ、第２のアダプタ半体には一対の受電端子および磁着片が組み込まれている。第１のアダプタ半体に第２のアダプタ半体を近づけると、マグネットに磁着片が磁着し、この磁着力により一対の給電端子に一対の受電端子が電気的に接続（導通）されるようになっている。
特開２００４−２０６９７３号公報

このような従来の電源コネクタでは、第１のアダプタ半体をコンセント接続した状態で、第１のアダプタ半体に組み込んだマグネットに、クリップなどの導電性の部材が磁着すると、クリップが一対の給電端子に接触して短絡（ショート）する問題があった。また、差込式の一般的な電源コネクタでも同様であるが、震災等における停電時にマグネットによる接続状態が維持されるため、その後のライフライン復旧（電力復旧）時に機器の故障（ショート）により発生する漏電・火災等に対応不能であった。

本発明は、給電コネクタと受電コネクタとを物理的に連結したときにのみ電磁石を励磁させることができる一方、停電時に給電コネクタと受電コネクタとの接続を自動的に解くことができる電源コネクタを提供することを課題としている。

本発明の電源コネクタは、一対の給電端子を有する電源側の給電コネクタと、一対の受電端子を有する機器側の受電コネクタと、給電コネクタおよび受電コネクタのいずれか一方に設けられた電磁石および他方に設けられた磁性部材と、を備え、電磁石に磁性部材が磁着したときの磁着力により、一対の給電端子と一対の受電端子とが接続される電源コネクタにおいて、電磁石は、一対の給電端子と一対の受電端子とが接続されることにより、一対の受電端子から電力供給されて励磁することを特徴とする。

この構成によれば、受電コネクタに給電コネクタを物理的に連結すると、一対の受電端子に一対の給電端子が電気的に接続（導通）され、次の瞬間に、電磁石が一対の受電端子から電力供給され励磁する。これにより、電磁石は磁性部材を磁着し、その磁着力により一対の給電端子（給電コネクタと）と一対の受電端子（受電コネクタ）との接続状態が維持される。すなわち、電磁石は、受電コネクタと給電コネクタとの連結による一対の受電端子と一対の給電端子との導通が為されて、始めて励磁する。励磁した状態の電磁石は、連結した受電コネクタと給電コネクタとの間隙に隠蔽され、クリップなどの導電性の部材が磁着することはない。したがって、電源ショートによる危険を回避することができる。
また、停電時には、電磁石が消磁するため、受電コネクタと給電コネクタとが自重により離反し、一対の受電端子と一対の給電端子とが電気的に遮断される。したがって、災害（震災）等における電力復旧時に漏電や火災の発生を未然に防止することができる。

具体的には、電磁石は受電コネクタに組み込まれ、且つ磁性部材は給電コネクタに組み込まれており、電磁石は、一対の受電端子に接続されていることが、好ましい。

或いは、電磁石は給電コネクタに組み込まれ、且つ磁性部材は受電コネクタに組み込まれており、受電コネクタには、一対の受電端子に接続された一対の磁石用給電端子が組み込まれ、給電コネクタには、電磁石に磁性部材が磁着することにより一対の磁石用給電端子に接続される一対の磁石用受電端子が組み込まれ、電磁石は、一対の磁石用受電端子に接続されていることが、好ましい。

このような構成によれば、電磁石の励磁方法を変更することなく、給電コネクタおよび受電コネクタの形態等に合わせて、適宜これらに電磁石を組み込むことができる。

これらの場合、電源は交流電源であり、電磁石と一対の受電端子との間には整流回路を有するマグネット駆動回路が介設されていることが、好ましい。

この構成によれば、電源が商用電源等の交流電源であっても、電磁石を適切に励磁させることができる。

そして、マグネット駆動回路には、蓄電部品が組み込まれていることが、好ましい。

この構成によれば、瞬間的な停電が発生しても、電磁石の励磁状態が維持されるため、使い勝手が悪化することはない。なお、蓄電部品として、コンデンサー等を用いることが好ましい。

同様に、マグネット駆動回路には、過電流保護部品が組み込まれていることが、好ましい。

この構成によれば、過電流に対し電磁石を適切に保護することができ、安定性・安全性を維持することができる。なお、過電流保護部品として、ヒューズ等を用いることが好ましい。

一方、磁性部材は、軟磁性体で構成されていることが、好ましい。

また、給電コネクタおよび受電コネクタとの少なくとも一方には、電磁石の消磁時に、給電コネクタと受電コネクタとを強制的に離反させる離反部材が設けられていることが、好ましい。

このような構成によれば、停電時等において電磁石が消磁したときに、給電コネクタと受電コネクタとを確実に離反させることができる。なお、軟磁性体として、パーマロイや珪素鋼を用いることが好ましい。また、離反部材として、ばね等を用いることが好ましい。

本発明の他の電源コネクタは、プラス・マイナス一対の給電端子を有する電源側の給電コネクタと、プラス・マイナス一対の受電端子を有する機器側の受電コネクタと、給電コネクタと受電コネクタとを相互に静電吸着する静電吸着機構と、を備え、静電吸着機構は、給電コネクタおよび受電コネクタのいずれか一方に設けられ、プラス側給電端子またはプラス側受電端子に接続されてマイナスに帯電するマイナス帯電部材と、他方に設けられ、マイナス側給電端子またはマイナス側受電端子に接続されてプラスに帯電するプラス帯電部材と、から成ることを特徴とする。

この構成によれば、受電コネクタに給電コネクタを物理的に連結すると、一対の受電端子に一対の給電端子が電気的に接続（導通）され、次の瞬間に、静電吸着機構に通電されるため、プラス帯電部材はプラスに帯電され、マイナス帯電部材はマイナスに帯電される。これにより、プラス帯電部材とマイナス帯電部材との間には静電気による吸着力が作用し、一対の給電端子（給電コネクタと）と一対の受電端子（受電コネクタ）との接続状態が維持される。すなわち、静電吸着機構は、受電コネクタと給電コネクタとの連結による一対の受電端子と一対の給電端子との導通が為されて、始めて吸着力を発揮する。したがって、クリップなどの導電性の部材が磁着することはない。また、停電時には、受電コネクタと給電コネクタとが自重により離反し、一対の受電端子と一対の給電端子とが電気的に遮断される。

以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る電源コネクタについて説明する。この電源コネクタは、電磁石を組み込んだ、いわゆるマグネット式のものである。図１の模式図に示すように、電源コネクタ１は、給電コネクタであるプラグ（同図（ａ）参照）２と、これに接続される受電コネクタであるソケット（同図（ｂ）参照）３とで構成されている。プラグ１には電源ケーブル４が接続され、電源ケーブル４は商用電源にコンセント接続されている。ソケット３は、機器ケーブル５を介して機器６の受電回路等（図示省略）に接続されている。

同図（ａ）に示すように、プラグ２は、樹脂製のプラグ本体２１に、プラス・マイナス一対の給電端子２２ａ，２２ｂと磁性部材２３とを埋め込んで構成されている。一対の給電端子２２ａ，２２ｂの基端側は、上記の電源ケーブル４に接続され、先端側はプラグ突当て面２４から僅かに突出するように設けられている。磁性部材２３は、例えばパーマロイや珪素鋼等の軟磁性材料（軟磁性体）で形成され、離間して配設された一対の給電端子２２ａ，２２ｂ間の空きスペースに配設されている。また、磁性部材２３は、給電端子２２ａ，２２ｂと同様にプラグ突当て面２４から僅かに突出するように、且つ前後方向に微小移動自在に設けられている。

同図（ｂ）に示すように、ソケット３は、樹脂製のソケット本体３１に、プラス・マイナス一対の受電端子３２ａ，３２ｂと電磁石３３とマグネット駆動回路３４とを埋め込んで構成されている。一対の受電端子３２ａ，３２ｂの基端側は、上記の機器ケーブル５に接続され、先端側はソケット突当て面３５から僅かに突出するように設けられている。そして、上記一対の給電端子２２ａ，２２ｂとこの一対の受電端子３２ａ，３２ｂとは、相互に先端を突き当てるようにして電気的に接続される。

電磁石３３は、磁性部材２３に対応して一対の受電端子３２ａ，３２ｂ間の空きスペースに配設され、そのコア部分をソケット突当て面３５から僅かに突出するように設けられている。そして、電磁石３３は、一対の受電端子３２ａ，３２ｂから電力供給を受け得るように、一対の受電端子３２ａ，３２ｂに電気的に接続（リード線で接続）されている。この場合、磁性部材２３に対する電磁石３３の磁着力（電磁吸着力）は、１Ｋｇ前後とすることが、好ましい。例えば、プラグ２が大型であって且つ機器６が大型である場合には、１Ｋｇ以上とし、機器６が小型であり電源ケーブル４を引っ掛けると転倒のおそれがある場合には、１Ｋｇ以下とする。

図２に示すように、マグネット駆動回路３４は、交流を整流する整流回路４１と、過電流対策のためのヒューズ４２と、コンデンサー４３と、を組み込んで構成されている。この場合、整流回路４１は４つのダイオード４５で構成したが１つのダイオード４５で構成してもよい。コンデンサー４３は、電磁石３３を数秒（１〜２秒）励磁可能な容量を有し、瞬間的な停電に対し、電磁石３３の励磁状態を維持できるようになっている。なお、図示では省略したが、上記のプラグ突当て面２４およびソケット突当て面３５に、位置決めのための凹凸等を設けることが、好ましい。

このような構成では、ユーザがプラグ２を手にしてこれをソケット３に物理的に連結すると、先ず一対の受電端子３２ａ，３２ｂに一対の給電端子２２ａ，２２ｂが電気的に接続（導通）されるが、この通電により、次の瞬間、電磁石３３が一対の受電端子３２ａ，３２ｂから電力供給され励磁する。これにより、電磁石３３は磁性部材２３を磁着し、その磁着力により一対の給電端子（プラグ２）２２ａ，２２ｂと一対の受電端子（ソケット３）３２ａ，３２ｂとの接続状態が維持される。

すなわち、電磁石３３は、プラグ２とソケット３との連結動作による一対の受電端子２２ａ，２２ｂと一対の給電端子３２ａ，３２ｂとの導通が為されて、始めて励磁する。したがって、プラグ２やソケット３にクリップ等の導電性の部材が磁着することはなく、電源ショートを回避することができる。なお、実施形態の電源コネクタ１では、クリップ等が磁着することが無いため、電磁石３３および磁性材料２３を、一対の受電端子３２ａ，３２ｂや一対の給電端子２２ａ，２２ｂの外側（周囲）の空きスペースに配設することも可能である。

次ぎ、図３を参照して、本発明の第２実施形態に係る電源コネクタ１について説明する。この実施形態では、第１実施形態とは逆に、電磁石３３はプラグ２に組み込まれ、磁性部材２３はソケット３に組み込まれている。そして、プラグ２には、電磁石３３に接続された一対の磁石用受電端子２６ａ，２６ｂが組み込まれ、またソケット３には、この磁石用受電端子２６ａ，２６ｂに接続される一対の磁石用給電端子３６ａ，３６ｂとマグネット駆動回路３５とが組み込まれている。そして、電磁石３３は、一対の受電端子３２ａ，３２ｂから電力供給を受け得るように、一対の磁石用受電端子２６ａ，２６ｂおよび一対の磁石用給電端子３６ａ，３６ｂを介して、一対の受電端子３２ａ，３２ｂに電気的に接続されている。また、プラグ２をソケット３に物理的に連結したときに、一対の磁石用受電端子２６ａ，２６ｂと一対の磁石用給電端子３６ａ，３６ｂとが電気的に接続するように、一対の磁石用受電端子２６ａ，２６ｂはプラグ突当て面２４から、また一対の磁石用給電端子３６ａ，３６ｂはソケット突当て面３５からそれぞれ僅かに突出している。なお、マグネット駆動回路３４をプラグ２側に組み込むことも可能である。

この場合も、ユーザがプラグ２を手にしてこれをソケット３に物理的に連結すると、先ず一対の受電端子３２ａ，３２ｂに一対の給電端子２２ａ，２２ｂが電気的に接続（導通）されると共に、一対の磁石用受電端子２６ａ，２６ｂと一対の磁石用給電端子３６ａ，３６ｂとが電気的に接続される。これにより、次の瞬間、電磁石３３が一対の受電端子３２ａ，３２ｂから電力供給され励磁する。これにより、電磁石３３は磁性部材２３を磁着し、その磁着力により一対の給電端子２２ａ，２２ｂと一対の受電端子３２ａ，３２ｂとの接続状態、および一対の磁石用給電端子３６ａ，３６ｂと一対の磁石用受電端子２６ａ，２６ｂとの接続状態がそれぞれ維持される。すなわち、電磁石３３は、プラグ２とソケット３とが接続されて、始めて励磁する。

一方、このことは、第１実施形態でも同様であるが、停電時にプラグ２とソケット３とが離反することを意味している。近年、震災時においてライフラインの復旧が急がれるが、機器の損傷により電力が復旧したときに、火災や漏電が発生する問題がある。本実施形態では、停電（数秒以上）時に、電磁石３３が消磁してしまうため、プラグ２がソケット３から自動的に抜け落ちることになる。このため、電力が復旧したときに機器に通電されることがなく、火災や漏電の問題を解消することができる。このことはまた、ライフラインの復旧を躊躇することなく、最大限に早くすることができる。

なお、プラグ２がソケット３から自動的に抜け落ちるためには、上記のように磁性部材２３を軟磁性体で構成して、磁性部材２３が着磁（磁化）し難くすることの他、強制的に離反させることも必要である。

図４は、離反機構を組み込んだ第３実施形態に係る電源コネクタ１である。この実施形態では、ソケット３に組み込んだ一対の受電端子３２ａ，３２ｂがソケット本体３１に対し突出方向に進退自在に構成され、且つ各受電端子３２ａ，３２ｂの基端側に受電端子３２ａ，３２ｂを突出方向に付勢するコイルばね（離反機構）３８，３８が組み込まれている。コイルばね３８は、電磁石３３が消磁したときに、ソケット３からプラグ２を離反させ得る程度の弱いばねであり、電磁石３３の磁着力に実質的に影響を及ぼすことはない。なお、コイルばね（離反機構）３８をプラグ２側に組み込むことも可能であり、且つ給電端子２２ａ，２２ｂや受電端子３２ａ，３２ｂとは別に設けられ、プラグ本体２１とソケット本体３１とを直接離反させるものであってもよい。また、コイルばね３８に代えて、板ばねやゴム等の弾性体により、離反機構を構成してもよい。

図５は、本発明の第４実施形態に係る直流の電源コネクタ１であり、上記の電磁石３３と磁性部材２３とから成る磁着機構に代えて、静電吸着機構５０を備えている。この静電吸着機構５０は、電極５２を誘電体５３でモールドした一対の帯電部材５１ａ，５１ｂから成り、一方の帯電部材５１ａはソケット３に組み込まれ、他方の帯電部材５１ｂはプラグ２に組み込まれている。具体的には、プラグ２に組み込まれた帯電部材５１ｂは、マイナス側の給電端子２２ｂに接続されてプラス帯電部材５１ｂを構成し、ソケット３に組み込まれた帯電部材５１ａは、プラス側の受電端子３２ａに接続されてマイナス帯電部材５１ａを構成している。マイナス帯電部材５１ａは、プラグ突当て面２４から僅かに突出し、プラス帯電部材５１ｂは、ソケット突当て面３５から僅かに突出している。

このような構成では、プラグ２をソケット３に物理的に連結すると、先ず一対の受電端子３２ａ，３２ｂに一対の給電端子２２ａ，２２ｂが電気的に接続（導通）されるが、この通電により、次の瞬間、プラス帯電部材５１ｂはプラスに帯電し、マイナス帯電部材５１ａはマイナスに帯電する。これにより、プラス帯電部材５１ｂとマイナス帯電部材５１ａとの間には、静電気による吸着力が作用し、一対の給電端子（プラグ２）２２ａ，２２ｂと一対の受電端子（ソケット３）３２ａ，３２ｂとの接続状態が維持される。したがって、第１実施形態や第２実施形態と同様に、プラグ２やソケット３にクリップ等が磁着することはなく、また停電時には、プラグ２とソケット３とを離反させることができる。なお、プラグ２側にマイナス帯電部材５１ａを、ソケット３側にプラス帯電部材５１ａを組み込むことも可能である。かかる場合には、プラス帯電部材５１ｂはマイナス側の給電端子３２ａに接続され、マイナス帯電部材５１ａはプラス側の受電端子２２ｂに接続される。また、電源が交流の場合には、上記の整流回路４１等を組み込むことが、好ましい。但し、この場合には、静電吸着機構５０は、ソケット２の一対の受電端子３２ａ，３２ｂに接続する。

本発明の実施形態に係る電源コネクタの模式図である。 マグネット駆動回路の回路図である。 第２実施形態に係る電源コネクタの模式図である。 第３実施形態に係る電源コネクタの模式図である。 第４実施形態に係る電源コネクタの模式図である。

符号の説明

１ 電源コネクタ、２ プラグ、３ ソケット、２２ａ，２２ｂ 給電端子、２３ 磁性部材、２６ａ，２６ｂ 磁石用受電端子、３２ａ，３２ｂ 受電端子、３３ 電磁石、３４ マグネット駆動回路、３６ａ，３６ｂ 磁石用給電端子、３８ コイルばね、４１ 整流回路、４２ ヒューズ、４３ コンデンサー、５０ 静電吸着機構、５１ａ プラス帯電部材、５１ｂ マイナス帯電部材、

Claims (9)

1. 一対の給電端子を有する電源側の給電コネクタと、一対の受電端子を有する機器側の受電コネクタと、前記給電コネクタおよび前記受電コネクタのいずれか一方に設けられた電磁石および他方に設けられた磁性部材と、を備え、
   前記電磁石に前記磁性部材が磁着したときの磁着力により、前記一対の給電端子と前記一対の受電端子とが接続される電源コネクタにおいて、
   前記電磁石は、前記一対の給電端子と前記一対の受電端子とが接続されることにより、前記一対の受電端子から電力供給されて励磁することを特徴とする電源コネクタ。
2. 前記電磁石は前記受電コネクタに組み込まれ、且つ前記磁性部材は前記給電コネクタに組み込まれており、
   前記電磁石は、前記一対の受電端子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電源コネクタ。
3. 前記電磁石は前記給電コネクタに組み込まれ、且つ前記磁性部材は前記受電コネクタに組み込まれており、
   前記受電コネクタには、前記一対の受電端子に接続された一対の磁石用給電端子が組み込まれ、
   前記給電コネクタには、前記電磁石に前記磁性部材が磁着することにより前記一対の磁石用給電端子に接続される一対の磁石用受電端子が組み込まれ、
   前記電磁石は、前記一対の磁石用受電端子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電源コネクタ。
4. 前記電源は交流電源であり、
   前記電磁石と前記一対の受電端子との間には整流回路を有するマグネット駆動回路が介設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電源コネクタ。
5. 前記マグネット駆動回路には、蓄電部品が組み込まれていることを特徴とする請求項４に記載の電源コネクタ。
6. 前記マグネット駆動回路には、過電流保護部品が組み込まれていることを特徴とする請求項４または５に記載の電源コネクタ。
7. 前記磁性部材は、軟磁性体で構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電源コネクタ。
8. 前記給電コネクタおよび前記受電コネクタとの少なくとも一方には、前記電磁石の消磁時に、前記給電コネクタと前記受電コネクタとを強制的に離反させる離反部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電源コネクタ。
9. プラス・マイナス一対の給電端子を有する電源側の給電コネクタと、プラス・マイナス一対の受電端子を有する機器側の受電コネクタと、前記給電コネクタと前記受電コネクタとを相互に静電吸着する静電吸着機構と、を備え、
   前記静電吸着機構は、前記給電コネクタおよび前記受電コネクタのいずれか一方に設けられ、プラス側給電端子またはプラス側受電端子に接続されてマイナスに帯電するマイナス帯電部材と、他方に設けられ、マイナス側給電端子またはマイナス側受電端子に接続されてプラスに帯電するプラス帯電部材と、から成ることを特徴とする電源コネクタ。

Images