JP2009072405A

JP2009072405A - 回転玩具

Info

Publication number: JP2009072405A
Application number: JP2007244944A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kojima; 秀樹小島
Original assignee: Toko Inc
Current assignee: Toko Inc
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2027-09-21
Also published as: JP4987650B2

Abstract

【課題】導体パターンや接触子を用いた機械的接触から、電磁誘導作用を用いて電力供給することにより、無接点で安全な回転玩具を供給することを目的とする。
【解決手段】モータＭを備えた回転玩具において、そのモータに電力を供給する送電部１０と電力を受電する受電部２０を備え、非接触で電力送受電してなることを特徴とする。
また、モータＭに電力を供給する送電コイルＬ１と送電回路を備えた送電部２０と電力を受電する受電コイルＬ２と共振整流平滑回路である共振コンデンサと整流平滑回路とを備えた受電部２０とを備え、送電コイルＬ１および受電コイルＬ２を回転軸部２に設け、非接触で電力送受電してなることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、回転する玩具に無接点で電力を供給する回転玩具に関する。

回転する玩具としてプラスチックモデル等の飛行機や自動車の玩具が多種多様のものが市場に提供されていて広範な年齢層の人に広く愛用されている。しかしながら、これらの玩具の電源供給源は一般家庭用電源（ＡＣ１００Ｖ）や一般家庭用電源でで充電した充電用二次電池を用いてモーター等を動かして走行させるか、又は、プロペラを回転させて動かしている。また、無接点で電力を供給する方法としては充電用二次電池を充電する特許文献１が公開されている。しかし、充電用二次電池または乾電池を用いた場合、使用時間が短く、交換しなければならないという煩わしさが常にある。さらに、玩具側はその分重くなる。そこで、充電用二次電池または乾電池を用いないで一般家庭用電源を用いた回転玩具が好まれる。一般家庭用電源を用いて、交流を直流に変換しその出力を導体パターンと接触子とを組み合わせたものを図１に示す。

図１は自動車を模型とした玩具の回転玩具を示す。図１（ａ）は回転玩具の正面図であり、図１（ｂ）は回転玩具の上面図を示す。
図１に示すように、家庭用ＡＣ電原を直流に変換すると共にモータが必要とする電圧に変換する電源部を内蔵したテーブル４と、電源部からの電気を回転軸部２で受け、玩具３に内蔵したモーターにより車輪を動かして回転軸部２を中心に回転させる。また、玩具の内部にはモータだけでなく光や音を発する機構を内蔵させることにより、回転しながら光や音を楽しむことができる。

図２は回転玩具の玩具３に搭載されたモーターに電気を供給する軸受け部２を示す。図２（ａ）は接点部の上面図であり、図２（b）は接点部の断面図を示す。
図２より、導体パターン８と接触子９との関係は、回転が可能なように回転軸２ａを中心にリング上の２本の導体パテーン８、８（＋電極あるいはー電極）が設けられており、２つの導体パターン８、８の表面を２つ接触子９、９が接触することにより回転しながら電気を伝導する。

特開平９−１２１４８１号公報

ところが、導体パターンと接触子との電気的接続では、接点における導体パターンおよび接触子の摩耗、金属酸化、あるいは、ゴミや油の付着による接触不完全となることがある。また、接触部の接触不完全は摩擦による異常な発熱を生じる問題がある。

こうした問題点を解決するために、本発明は、導体パターンや接触子を用いた機械的接触から、電磁誘導作用を用いて電力供給することにより、無接点で安全な回転玩具を供給することを目的とする。

本発明に係る回転玩具は、モータを備えた回転玩具において、そのモータに電力を供給する送電部と電力を受電する受電部を備え、非接触で電力送受電してなることを特徴とする。また、モータに電力を供給する送電コイルと送電回路を備えた送電部と電力を受電する受電コイルと共振整流平滑回路である共振コンデンサと整流平滑回路とを備えた受電部とを備え、送電コイルおよび受電コイルを回転軸部に設け、非接触で電力送受電してなることを特徴とする。

そして、前記送電コイルおよび前記受電コイルのいずれか一方もしくは両方に空心コイルを用い、前記回転軸部はその先端部を支点として回転させたことを特徴とする。
さらにまた、前記送電コイルおよび前記受電コイルに空心コイルを用い、前記回転軸部はその先端部を軸受けガイド孔に挿入し回転させたことを特徴とする。

本発明に係る回転玩具によると、送電コイルおよび受電コイルの電磁誘導作用を用いて電力供給することにより、無接点で安全な回転玩具を供給することができる。

図３から図９を用いて本発明の回転玩具について詳細に説明する。
本発明の回転玩具の一実施例では、図１に示した自動車を模型とした回転玩具について説明する。

図３は本発明の回転玩具に用いた説明のための回路ブロックである。
図３において、送電部１０は、一般家庭用電源（ＡＣ）から直流に変換した電源ＢをスイッチＳを介してスイッチング回路を用いた送電回路Ｐと、送電回路Ｐと直列に送電コイルＬ１が接続されている。
受電部２０は、送電コイルＬ１と対向して受電コイルＬ２が配置されており、その出力は玩具３（図１参照）に内蔵した受電コイルＬ２と並列に接続される共振コンデンサ、整流回路、平滑回路からなる共振整流平滑回路（図示せず）とモータＭから成る。また、玩具３はモータＭの回転駆動力を車輪に伝えて回転するものである。
なお、図１では、車輪を動かすモータのみを記載したが、モータだけでなく、ＬＥＤ等を用いた発光やスピーカによる動作音を発する機構を内蔵するとさらに楽しみが増す。

図４は、テーブル４と玩具３とアーム１に設けた回転軸部を示す説明図である。
図４に示すように、玩具３を回転させるアーム１を介して回転軸部２の先端部２ａとテーブル４の軸受け部４ａを支点とし玩具３を回転させるものである。このとき、テーブル４の上面に接触するアーム１で連結された複数の玩具３の車輪と回転軸部２の高さＸのバランスをとることが重要である。

図５、図６、図７は、図４に示した構成の送電コイルと受電コイルの位置関係を示す断面図である。
図５は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２に空心コイルを用いた第１の実施例を示す。
図５において、受電部２０は、玩具３を連結したアーム１の中心部に第１の凹部２ｂを設け、その第１の凹部２ｂの内部に受電コイルＬ２を収納したものである。なお、第１の凹部２ｂの外側底面中心部に回転軸となる突起２ｃが設けてある。
そして、送電部１０は、テーブル４の中心部にアーム１の第１の凹部２ｂを収納する第２の凹部４ｂを設け、さらに、第２の凹部４ｂの内部中心部に回転軸の突起２ｃを受ける円弧状の凹部４ａが設けてある。そして、第２の凹部４ｂの外周４ｃに受電コイルＬ２と対向するように送電コイルＬ１を装着する。なお、空心コイルの対向する面は受電コイルＬ２の巻線の外周面と送電コイルＬ１の巻線の内周面が対面するように配置するもので、受電コイルＬ２の空心コイルは送電コイルＬ１の空心コイルより、巻き幅（高さ方向）は同じで、巻線径を小さくし、送電コイルＬ１の中に受電コイルが入るようにする。また、電力伝送の状態において送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の空心コイルの巻き数を適切な巻き数比に変更してもよい。空心コイルは自己融着線で巻回したもの、および、絶縁被膜電線で巻回した後、融着したものを用いてもよい。

図６は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２に空心コイルを用い、かつ、受電コイルＬ２の空心コイルの内部に磁性体から成るコアｃを設けた第２の実施例を示す。
図６に示すように、コアｃを用いることにより、図５で示した送電コイルＬ１、受電コイルＬ２を薄くし、小型化することができる。なお、他の構成は第１の実施例である図５と同じであり説明を省略する。なお、空心コイルの対向する面は受電コイルＬ２の巻線の外周面と送電コイルＬ１の巻線の内周面が対面するように配置することは同じであるが、、受電コイルＬ２の空心コイルは送電コイルＬ１の空心コイルより、巻き幅（高さ方向）は同じで、巻線径を小さくするとともに第１の実施例の巻き数よりもコアｃを収納した分少なくできる。

図７は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２に空心コイルを用い、かつ、送電コイルＬ１の空心コイルの内部に磁性体から成るコアｃを設けた第３の実施例を示す。
図７に示すように、図６のアーム１とテーブル４の回転軸部の形状を逆にすることにより送電コイルＬ１にコアｃを用いる構成とした。なお、空心コイルの対向する面は送電コイルＬ１の巻線の外周面と受電コイルＬ２の巻線の内周面が対面するように配置し、受電コイルＬ２の空心コイルは送電コイルＬ１の空心コイルより、巻き幅（高さ方向）は同じで、巻線径を大きくする。また、第１の実施例の巻き数よりもコアｃを収納した分少なくできる。
この第３の実施例は、第１、第２で示した送電コイルＬ１や受電コイルＬ２を薄くでき、特に玩具の軽量化に適した回転玩具とすることができる。他の構成は第１の実施例である図５と同じであり説明を省略する。

図８は、図４の回転軸部２を異ならせた回転玩具を示す説明図である。
図８に示すように、玩具３を回転させるアーム１を介して回転軸部２の先端部１１をガイド孔１６でガイドすることにより、テーブル４の台上の玩具３を回転させる。
テーブル４の上面にアーム１で連結された複数の玩具３の車輪により回転させるため図４で示した先端部の支点と軸受け部を設ける必要がない。そのため、回転軸の先端部および軸受け等の摩耗を考慮することがないことから壊れる心配がない。

図９は、図８の回転軸部２を異ならせた回転玩具の第４の実施例を示す。
図９において、受電部２０は、玩具３を連結したアーム１の中心部下部に２段突起を設け、第１の突起１１に空心コイルである受電コイルＬ２を固定し、第２の突起１１ａをガイドするテーブル４側に設けた貫通孔１７に挿入することにより玩具３を回転させる。
送電部１０は、内部に送電側１０の電源部を収納するテーブル４とその中心に円柱状の補助台１５を備えている。補助台１５の中央部には、空心コイルである送電コイルＬ１を固定する突起部１５ａを備え、その突起部１５ａの中心に受電側２０の回転軸部１１ａをガイドする貫通孔１７が設けてある。また、補助台１５には送電コイルＬ１を上下動するための螺子が外周に設けてある。そして、テーブル４には補助台１５を収納する貫通孔１６が設けてあり、その内側内周部には補助台１５の螺子１５ｂに対応する螺子１６ｂが形成されている。

なお、受電コイルＬ２を固定する第１の突起１１の内径と送電コイルＬ１を固定する補助台１５の突起１５ａは空心コイルの内径と同じとし、送電コイルと受電コイルの空心コイルの巻線の内径、外径および巻き数を同じとし、巻線面を対向して配置させる。なお、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２のギャップａに応じて受電コイルＬ２の内径を送電コイルの内径Ｌ１より多少大きくしてもよい。さらに、第４の実施例では、送電コイルに可変機構を設けたが、回転玩具のスピードの変化等が必要でなければ、所定のギャップａで固定してもよく、補助台を設ける必要はない。玩具３とテーブル４面との間隔Ｘは変わらず一定である。

このように、補助台１５を上下動させることにより、送電コイルＬ１の巻線面と対向する受電コイルＬ２の巻線面とのギャップａを変えることができ、電磁誘導による出力を変化させ、玩具３のスピードを変化させることができ、変化に富んだ回転玩具とすることができる。また、図では、車輪を動かすモータのみを記載したが、モータだけでなく、ＬＥＤ等を用いた発光やスピーカによる動作音を発する機構を内蔵するとさらに楽しみを増すことができる。

本実施例では玩具を自動車としたが、これに限られるものではない、例えば、自動車以外の乗り物、動物等の玩具でもよい。

自動車を模型とした回転玩具の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図。一般的な回転玩具の軸受け部２であり、（ａ）は接点部の上面図、（b）は接点部の断面図。本発明の回転玩具に用いた回路ブロック図。本発明の回転玩具の一実施例であるテーブルと玩具とアームの構成図。本発明の回転玩具の第１の実施例を示す断面図。本発明の回転玩具の第２の実施例を示す断面図。本発明の回転玩具の第３の実施例を示す断面図。本発明の回転玩具の他の一実施例であるテーブルと玩具とアームの構成図。本発明の回転玩具の第４の実施例を示す断面図。

符号の説明

１０送電部
Ｂ電源
Ｐ送電回路
Ｌ１送電コイル
２０受電部
Ｌ２受電コイル
Ｆ共振整流平滑回路
Ｍモータ
１アーム
２回転軸部
３玩具
４テーブル
１７補助台
ｃコア

Claims

モータを備えた回転玩具において、該モータに電力を供給する送電部と電力を受電する受電部を備え、非接触で電力送受電してなることを特徴とする回転玩具。
モータを備えた回転玩具において、該モータに電力を供給する送電コイルと送電回路を備えた送電部と電力を受電する受電コイルと共振整流平滑回路である共振コンデンサと整流平滑回路とを備えた受電部とを備え、該送電コイルおよび該受電コイルを回転軸部に設け、非接触で電力送受電してなることを特徴とする回転玩具。
前記送電コイルおよび前記受電コイルのいずれか一方もしくは両方に空心コイルを用い、前記回転軸部はその先端部と軸受け部を支点として回転させたことを特徴とする請求項２記載の回転玩具。
前記送電コイルおよび前記受電コイルに空心コイルを用い、前記回転軸部はその先端部を軸受けガイド孔に挿入し回転させたことを特徴とする請求項２記載の回転玩具。
前記送電コイルを上下に動かし、対向する受電コイルの巻線面との位置関係を変化させたことを特徴とする請求項４記載の回転玩具。