JP2009124040A - 給電装置、受電装置及びその製造方法、非接触型データ及び電力伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂を均一に充填可能であり、その充填時に樹脂の量を削減するとともに、樹脂の漏洩を未然に防止することができる給電装置を提供する。
【解決手段】給電ヘッド１２内に固定され、給電コア１４の設置高さと同様の肉厚を有し、かつ給電コア１４に対応する部分を切り欠いた第１の切欠部１８と、送信部１５及び受信部１６にそれぞれ対応する部分を切り欠いた第２の切欠部１９ａ，１９ｂとが形成されたスペーサ１７と、給電コイル１３に接続される複数のリード線２４に非導電性の充填材を滴下充填した充填部２８と、少なくとも充填部２８、給電ヘッド１２及びスペーサ１７を被覆する被覆部材５１とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、給電装置、受電装置及びその製造方法、非接触型データ及び電力伝送装置の技術分野に属し、例えば歩行補助装置において給電ヘッドを受電ヘッドの内部に挿入して給電装置から非接触の電磁誘導作用により受電装置に電力を供給する装置、給電装置又は受電装置の製造方法の技術分野に属する。

近年、筋力の衰えた老人や傷病者の、歩行動作、階段の昇降動作、着座姿勢からの起立動作、起立姿勢からの着座動作などの各種動作を補助することで、筋力の低下を補助するための歩行補助装置が存在する（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に開示された歩行補助装置は、利用者の腹部に巻き付けられる腹帯の側面に固定される第１リンクと、利用者の大腿部に巻き付けられる脚当ての側面に固定される第２リンクとを、電気アクチュエータにより連結し、この電気アクチュエータで第１リンクに対して第２リンクを前後方向に揺動させることで、利用者の大腿部の動きを補助するものである。なお、上記歩行補助装置における電気アクチュエータなどの電気部品に電力を供給するための蓄電池などの部材は、背中に背負うように構成されている。

このような歩行補助装置は、電気アクチュエータなどの電気部品を使用するため、その電気部品に電力を供給する必要があり、そのための配線が必ず必要となる。通常、この種の装置は、外部に露出した接点を有するコネクタなどの結合手段によって接続されている。

一方、上記歩行補助装置として、着脱可能とする必要があることを考慮したとき、電磁誘導作用を用いた非接触式の給電装置が検討されている。

すなわち、電磁誘導作用を用いた非接触式の給電装置では、歩行補助装置に受電装置を取り付けるとともに、その受電装置と対向する位置に給電装置を配置し、この給電装置の給電コイルに電流を流すことで電磁誘導作用によりその給電コイルに対向する位置にある受電コイルに誘導電流を生じさせ、この誘導電流により当該受電コイルに電力を供給し、その電力により歩行補助装置を駆動するようにしている。
特開２００２−３０１１２４号公報

ところで、上記給電装置は、給電コイルを有する給電コア及び給電制御回路部が回路基板とカバーシートとの間に挿入され、また上記受電装置も同様に受電コイルを有する受電コアと受電回路部が回路基板とカバーシートとの間に挿入されている。

また、上記給電装置又は上記受電装置では、回路基板をカバーシートで挟み、これらの間に充填材としての樹脂を充填する場合、上記給電装置又は上記受電装置のそれぞれの一端に形成された充填用孔から樹脂を充填しているので、上記給電装置又は上記受電装置の内部において樹脂の充填状態を目視することができない。

そのため、上記給電装置又は上記受電装置の内部に一定量の樹脂を充填したつもりであっても、空気が混入して溢れ出すことがあり、あるいは混入した空気により内部に均一に樹脂を充填することができないという問題がある。

また、空気が混入した状態で樹脂の硬化後に離型すると、カバーシートに撓みなどの変形が生じ、上記給電装置又は上記受電装置の給電部又は受電部が平坦でなくなる。その結果、上記給電装置と上記受電装置との間で非接触にて電力を供給する場合には、給電効率又は受電効率が著しく低下するという問題がある。

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、樹脂を均一に充填可能となり、その充填時に樹脂の量を削減するとともに、樹脂の漏洩を未然に防止することができる給電装置、受電装置及びその製造方法、電力伝送装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、非接触の電磁誘導作用により給電する給電コイルを有する給電コアと、非接触にて送受信する送信部及び受信部とを給電ヘッド内に設けた給電装置において、前記給電ヘッド内に固定され、前記給電コアの設置高さと同様の肉厚を有し、かつ前記給電コアに対応する部分を切り欠いた第１の切欠部と、前記送信部及び前記受信部にそれぞれ対応する部分を切り欠いた第２の切欠部とが形成されたスペーサと、前記給電コイルに接続される複数のリード線に非導電性の充填材を滴下充填した充填部と、少なくとも前記充填部、前記給電ヘッド及び前記スペーサをそれぞれ被覆する被覆部材と、を備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、非接触の電磁誘導作用により誘導起電力を発生する受電コイルを有する受電コアと、非接触にて送受信する送信部及び受信部とを受電ヘッド内に設けた受電装置において、前記受電ヘッド内に固定され、前記受電コアの設置高さと同様の肉厚を有し、かつ前記受電コアに対応する部分を切り欠いた第１の切欠部と、前記送信部及び前記受信部にそれぞれ対応する部分を切り欠いた第２の切欠部とが形成されたスペーサと、前記受電コイルに接続されるリード線及び受電回路に非導電性の充填材を滴下充填した充填部と、少なくとも前記充填部、前記受電ヘッド及び前記スペーサをそれぞれ被覆する被覆部材と、を備えることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、非接触の電磁誘導作用により給電する給電コイルを有する給電コアと、非接触にて送受信する給電用送信部及び給電用受信部とを給電ヘッド内に設けた給電装置と、非接触の電磁誘導作用により誘導起電力を発生する受電コイルを有する受電コアと、非接触にて送受信する受電用送信部及び受電用受信部とを受電ヘッド内に設け、当該受電ヘッド内に前記給電ヘッドが挿抜可能に取り付けられる受電装置と、前記給電ヘッド内に固定され、前記給電コアの設置高さと同様の肉厚を有し、かつ前記給電コアに対応する部分を切り欠いた第１の切欠部と、前記給電用送信部及び前記給電用受信部にそれぞれ対応する部分を切り欠いた第２の切欠部とが形成された給電用スペーサと、前記受電ヘッドの被挿入部内に固定され、前記受電コアの設置高さと同様の肉厚を有し、かつ前記受電コアに対応する部分を切り欠いた第１の切欠部と、前記受電用送信部及び前記受電用受信部にそれぞれ対応する部分を切り欠いた第２の切欠部とが形成された受電用スペーサと、前記給電コイルに接続されるリード線に非導電性の充填材を滴下充填した給電充填部と、前記受電コイルに接続されるリード線に非導電性の充填材を滴下充填した受電充填部と、少なくとも前記給電充填部、前記給電ヘッド及び前記給電用スペーサをそれぞれ被覆する給電用被覆部材と、少なくとも前記受電充填部、前記受電ヘッド及び前記受電用スペーサをそれぞれ被覆する受電用被覆部材と、を備えることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置において、前記複数のリード線は、前記給電ヘッド又は前記受電ヘッド内に導かれて多芯ケーブルの束線状態が解除され、前記給電ヘッド又は前記受電ヘッド内に前記複数のリード線のそれぞれを収納する溝を形成したことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置において、前記給電ヘッドのハウジング又は前記受電ヘッドのハウジングに、前記給電用被覆部材又は前記受電用被覆部材を接着するための段差部を形成したことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項２又は３に記載の受電装置、非接触型データ及び電力伝送装置において、前記受電コイル、前記受電用送信部並びに前記受電用受信部に対するそれぞれの配線を、前記受電ヘッドのハウジングを区分けする仕切体に形成されたスルーホールを介して前記受電ヘッドの基板内を引き回したことを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項３に記載の非接触型データ及び電力伝送装置において、前記受電ヘッド内に前記給電ヘッドが挿入されたとき、前記受電ヘッド及び前記給電ヘッドを互いに位置決めする位置決め機構を設けたことを特徴とする。

請求項８に係る発明は、非接触の電磁誘導作用により給電する給電コイルを有する給電コアと、非接触にて送受信する送信部及び受信部とを給電ヘッド内に設けた給電装置の製造方法において、前記給電コアの設置高さと同様の肉厚を有し、かつ前記給電コアに対応する部分を切り欠いた第１の切欠部と、前記送信部及び前記受信部にそれぞれ対応する部分を切り欠いた第２の切欠部とが形成されたスペーサを前記給電ヘッド内に固定するスペーサ固定工程と、前記給電ヘッド内に導かれて前記給電コイルに接続される複数のリード線に非導電性の充填材を滴下充填する充填工程と、少なくとも前記充填工程による充填部、前記給電ヘッド及び前記スペーサをそれぞれ被覆するための被覆部材を接着する工程と、を備えることを特徴とする。

請求項９に係る発明は、非接触の電磁誘導作用により誘導起電力を発生する受電コイルを有する受電コアと、非接触にて送受信する送信部及び受信部とを受電ヘッド内に設けた受電装置の製造方法において、前記受電コアの設置高さと同様の肉厚を有し、かつ前記受電コアに対応する部分を切り欠いた第１の切欠部と、前記送信部及び前記受信部にそれぞれ対応する部分を切り欠いた第２の切欠部とが形成されたスペーサを前記受電ヘッド内に固定するスペーサ固定工程と、前記受電コイルに接続されるリード線及び受電回路に非導電性の充填材を滴下充填する充填工程と、少なくとも前記充填工程による充填部、前記受電ヘッド及び前記スペーサをそれぞれ被覆するための被覆部材を接着する工程と、を備えることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、給電ヘッド内に給電コアの設置高さと同様の肉厚を有するスペーサを固定し、給電コイルに接続される複数のリード線に非導電性の充填材を滴下充填したことにより、装置内に樹脂を均一に充填可能となり、その充填時に樹脂の量を削減するとともに、樹脂の漏洩を未然に防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、受電ヘッド内に受電コアの設置高さと同様の肉厚を有するスペーサを固定し、受電コイルに接続される複数のリード線及び受電回路に非導電性の充填材を滴下充填したことにより、装置内に樹脂を均一に充填可能となり、その充填時に樹脂の量を削減するとともに、樹脂の漏洩を未然に防止することができる。

請求項３に係る発明によれば、給電ヘッド内に給電コアの設置高さと同様の肉厚を有するスペーサを固定し、給電コイルに接続される複数のリード線に非導電性の充填材を滴下充填し、受電ヘッド内に受電コアの設置高さと同様の肉厚を有するスペーサを固定し、受電コイルに接続される複数のリード線及び受電回路に非導電性の充填材を滴下充填したことにより、装置内に樹脂を均一に充填可能となり、その充填時に樹脂の量を削減するとともに、樹脂の漏洩を未然に防止することができる。

請求項４に係る発明によれば、複数のリード線は、給電ヘッド又は受電ヘッド内に導かれて多芯ケーブルの束線状態が解除され、給電ヘッド又は受電ヘッド内に複数のリード線のそれぞれを収納する溝を形成したことにより、多芯ケーブルであっても複数のリード線を扁平に形成された部分に確実に導くことができる。

請求項５に係る発明によれば、給電ヘッドのハウジング又は受電ヘッドのハウジングに、給電用被覆部材又は受電用被覆部材を接着するための段差部を形成したことにより、給電用被覆部材又は受電用被覆部材を取り付ける際の位置決めが容易になるとともに、給電用被覆部材又は受電用被覆部材の周囲端面が露出しないため、給電用被覆部材又は受電用被覆部材を剥がれにくくすることができる。

請求項６に係る発明によれば、受電コイル、受電用送信部並びに受電用受信部に対するそれぞれの配線を、受電ヘッドのハウジングを区分けする仕切体に形成されたスルーホールを介して受電ヘッドの基板内を引き回したことにより、基板と仕切体との間から充填材が漏洩するのを防止することができる。

請求項７に係る発明によれば、受電ヘッド内に給電ヘッドが挿入されたとき、受電ヘッド及び給電ヘッドを互いに位置決めする位置決め機構を設けたことにより、給電ヘッドが受電ヘッドに確実に位置決めされ、給電ヘッドの移動を規制することができる。

請求項８に係る発明によれば、給電ヘッド内に給電コアの設置高さと同様の肉厚を有するスペーサを固定するスペーサ固定工程と、給電コイルに接続される複数のリード線に非導電性の充填材を滴下充填する充填工程を備えたことにより、樹脂の充填状態を目視することができるため、装置内に樹脂を均一に充填可能となり、その充填時に樹脂の量を削減するとともに、樹脂の漏洩を未然に防止することができる。

請求項９に係る発明によれば、受電ヘッド内に受電コアの設置高さと同様の肉厚を有するスペーサを固定するスペーサ固定工程と、受電コイルに接続されるリード線及び受電回路に非導電性の充填材を滴下充填する充填工程とを備えたことにより、樹脂の充填状態を目視することができるため、装置内に樹脂を均一に充填可能となり、その充填時に樹脂の量を削減するとともに、樹脂の漏洩を未然に防止することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明を適用した関節補助装置の構成を示すブロック図、図２は利用者の膝部に関節補助装置を装着した状態を示す説明図、図３は図２の連結部材の外観を示す斜視図、図４は給電ハウジングの内部を示す正面図、図５は給電ハウジングにスペーサを接着固定した状態を示す正面図、図６は給電ハウジングにカバーシートを接着した状態を示す正面図、図７は受電ハウジングの内部を示す概略正面図、図８は受電ハウジングにスペーサを接着固定した状態を示す概略正面図、図９は受電ハウジングにカバーシートを接着した状態を示す概略正面図、図１０は給電ハウジングと受電ハウジングを組み付けた状態を示す断面図である。なお、以下に説明する実施の形態は、人体の膝部における関節の動きを補助する関節補助装置に対して本願を適用したものである。

（関節補助装置の構成及び機能の概要）
図１及び図２に示すように、関節補助装置１は、利用者２の両足の膝部の関節部分２ａに取り付けられるリンク機構部３と、利用者２の膝部の動作に応じてリンク機構部３を駆動する駆動部４と、蓄電池などの電源部５と、電磁誘導作用により非接触で駆動部４に対して電源部５の電力を伝送し、かつ駆動部４を駆動制御するための駆動信号を伝送する通信機能付きの電力伝送部６と、各部を統括的に制御する制御部７と、を含んで構成されている。

電力伝送部６は、電源部５と接続される給電部（給電装置）１０と、駆動部４（例えば、ＤＣモータ）と接続される受電部（受電装置）３０と、を備え、制御部７による制御によって非接触にて給電部１０から受電部３０へと電力を供給、及び駆動信号などを送受信可能に構成されている。

電力伝送部６の給電部１０は、受電部３０に電力を供給するための給電回路を含む給電基板１１と給電ヘッド１２を備える一方、受電部３０は、給電部１０から電力を受電するための受電回路３１を含む受電基板３２と受電ヘッド３３を備えている。

図２に示すように、利用者２の腹部と大腿部には、所定のケーシング８，９が装着され、これらのケーシング８，９は連結部材５０を介して連結される。腹部に装着される一方のケーシング９には、電源部５、制御部７、及び給電部１０の給電基板が内部に収容され、これらの電源部５、制御部７、及び給電部１０は互いに電気的に接続されている。一方、大腿部に装着される他方のケーシング８には、駆動部４が収容されている。

図３に示すように、連結部材５０は、突出部２１を有する給電ハウジング２０と、この突出部２１が挿抜可能に装着される開口部４１を有する受電ハウジング４０と、を含んで構成される。給電ハウジング２０は、利用者の腹部に装着されるケーシング９とケーブルＷ１によって接続される一方、受電ハウジング４０は、利用者の大腿部に装着されるケーシング８とケーブルＷ２によって接続される。ケーブルＷ１の一端は、ケーシング９内で給電基板１１と接続され、ケーブルＷ２の一端は、ケーシング８内で駆動部４と接続される。

（給電部の構成）
次に、給電部１０の構成について説明する。

図４〜図６及び図１０に示すように、給電ハウジング２０の突出部２１は、その上面が湾曲して形成されるとともに、その内部に開口部２２が形成され、この開口部２２の底部にガラスエポキシ基板からなる上記給電基板１１が固定されている。この給電基板１１上には、給電ヘッド１２が位置決めされている。この給電ヘッド１２は、本実施形態では図示しない給電回路と分離して構成され、この給電回路とケーブルを介して接続されている。

給電ヘッド１２は、環状の給電コイル１３と、この給電コイル１３が装着されるフェライトなどの磁性体からなる給電コア１４と、受電部３０と情報の送受信を行う送信部１５及び受信部１６とを備えている。この送信部１５及び受信部１６は、例えば、ＩＲ−フォトトランジスタやＩＲ−ＬＥＤを用い、所定の波長による通信（赤外線通信など）によって、所定の情報を送受信可能としている。

また、給電ヘッド１２の開口部２２内には、図４及び図５に示すように給電コア１４の設置高さと同様の肉厚を有する合成樹脂製のスペーサ１７が接着固定される。このスペーサ１７は、給電コア１４に対応する部分を角形のあり溝状に切り欠いた第１の切欠部としての角形切欠部１８と、送信部１５及び受信部１６にそれぞれ対応する部分を円形に切り欠いた第２の切欠部としての円孔１９ａ，１９ｂとがそれぞれ形成されている。これにより、給電ヘッド１２の開口部２２内にスペーサ１７を接着固定した際は、角形切欠部１８から給電コア１４が外部に露出するとともに、円孔１９ａ，１９ｂから送信部１５及び受信部１６が外部に露出することになる。

さらに、突出部２１の周縁の内側には、図５及び図６に示すように段差部２３が形成され、この段差部２３内に被覆部材の一例であるカバーシート５１が接着される。したがって、段差部２３を形成したことにより、カバーシート５１を取り付ける際の位置決めが容易になるとともに、カバーシート５１の周囲端面が露出しないためカバーシート５１を剥がれにくくすることができる。カバーシート５１を接着後、図６及び図１０に示すように突出部２１の正面は、この段差部２３によって平滑面に形成される。

ケーブルＷ１は、図４に示すように複数のリード線２４が束線状に構成される多芯ケーブルであって、給電ハウジング２０にはケーブルＷ１を内部に引き込むための貫通孔２５が形成されている。この貫通孔２５は、給電ハウジング２０の外側端に形成された単一の孔２６と、給電ハウジング２０の内側に平面状に並設された複数の溝２７と、を有しており、この貫通孔２５により外部と給電ハウジング２０の開口部２２とを連通している。

そして、ケーブルＷ１は、孔２６から挿入され、給電ハウジング２０の内部において、ケーブルＷ１の束線状態が解除された複数のリード線２４が複数の溝２７にそれぞれ区分けされて挿入され、給電ヘッド１２の給電コイル１３に接続される。このように構成することにより、複数のリード線２４を扁平に形成された突出部２１内に導くことができ、ケーブルＷ１と給電ヘッド１２との接続強度を容易に高めることが可能となり、例えば、ケーブルＷ１に対する負荷によるケーブルＷ１の抜け出しや給電ヘッド１２との接続部分での接点不良を未然に防ぐことが可能となる。

また、図５に示すように給電ハウジング２０を水平な状態で、複数の溝２７内における複数のリード線２４と、これらのリード線２４の給電ヘッド１２への接続端子近傍の開口部２２には、それぞれウレタン樹脂など非導電性の充填材を滴下充填して充填部２８が形成されている。このように複数のリード線２４とその接続端子近傍の開口部２２に充填材を滴下充填したことにより、複数のリード線２４が確実に固定され、またリード線２４とその接続端子部分が充填材に覆われ、外部から空気や水の侵入による侵食を防ぐことができる。

さらに、図４乃至図６に示すように、給電ハウジング２０の突出部２１の一側面には、半円状の凹部２１ａが形成され、この凹部２１ａに後述する受電ハウジング４０のピンプランジャが嵌り込むように構成されている。

（給電部の作用及び効果）
給電ヘッド１２としては、給電ハウジング２０、給電コイル１３、給電コア１４などを実装した給電基板１１、カバーシート５１を備え、給電ハウジング２０とカバーシート５１との間には、給電コア１４を基準として所定の厚さに調整し、かつ所定形状に形成したスペーサ１７を接着固定する。

このスペーサ１７は、給電コア１４の厚さに合わせたものであり、給電基板１１上に配置した際に、給電コア１４、送信部１５、受信部１６、及びリード線２４が露出するような形状としている。したがって、給電コア１４の厚さは、周囲の厚さと同様としているため、スペーサ１７を配置した場合には、平坦な面となる。

一般に、給電ヘッドにおけるウレタン樹脂の注入は、給電ハウジングの一端に形成された注入口より行っていたが、この注入口は、仕上り形状の厚さよりも、小さくする必要があることから注入が困難であった。そして、カバーシートは、周囲を接着するものの、接着部が狭く、専用の金具で隙間のないように固定しても、僅かな隙間が残り、特に注入口を上にしてウレタン樹脂を注入するため、カバーシートの隙間からウレタン樹脂が漏洩する場合があった。また、内部のウレタン樹脂の注入状況を目視することができないため、充填状況が判らないものとなっていた。さらに、漏洩樹脂は、後工程として、除去作業が必要であり、特にカバーシートの表面に付着した樹脂は、除去しにくいものとなっていた。

そこで、本実施形態の給電部１０では、給電ハウジング２０を水平の状態で、樹脂を滴下充填できるようにし、充填状況も目視にて明らかになるようにしたので、充填作業が容易で、樹脂を均一に充填することができ、漏洩樹脂を除去する工程もなくなり、後処理が不要となる。これにより、カメラによる自動充填も可能となる。なお、給電ハウジング２０の開口部２２内には、スペーサ１７を充填材の代わりに配置するため、充填部２８の充填位置は、接続端子（露出接点部）近傍とリード線２４の保護及び固定用のみとしている。このため、樹脂の充填量も最小限に抑えることができる。

また、給電ヘッド１２において、ケーブルＷ１に多芯ケーブルを使用しており、この多芯ケーブルの径が突出部２１の厚さより大きいため、本実施形態の給電ハウジング２０内では、ケーブルＷ１の束線状態が解除された複数のリード線２４が複数の溝２７にそれぞれ区分けされて挿入されるようにしている。その結果、多芯ケーブルの各線を給電ヘッド１２まで容易に導くことができ、つまり複数のリード線２４を扁平に形成された突出部２１内に確実に導くことができ、またウレタン樹脂を滴下充填することにより、複数の溝２７の隙間にも樹脂が充填されるため、強度及び防水性を維持することができる。なお、強度が必要な場合は、樹脂を覆う専用の蓋を準備してもよい。

さらに、本実施形態の給電部１０によれば、給電ヘッド１２の開口部２２内に給電コア１４の設置高さと同様の肉厚を有するスペーサ１７を接着固定した際は、円孔１９ａ，１９ｂから送信部１５及び受信部１６が露出するようにしたので、ＩＲ−ＬＥＤを用いる場合、円孔１９ａ，１９ｂにより、例えば、送信部１５から広角放射されるＩＲ光が隣接して配置される受信部１６で受信されることを容易に防止でき、かつＩＲ光がスペーサ１７の円孔１９ａ，１９ｂ内で集光されるため、ＩＲ光を受光する受信部１６はＩＲ光を受光し易くなり、通信を良好に行うことができる。そして、給電ヘッド１２の開口部２２内にスペーサ１７を接着固定したことにより、角形切欠部１８により給電コア１４の位置決めも可能となる。

（受電部の構成）
次に、受電部４０の構成について説明する。

図７〜図１０に示すように、受電ハウジング４０は、端面から長手方向中央近傍まで形成された開口部４１を有するケース本体４２と、このケース本体４２の開口部４１を塞ぐ上面が給電ハウジング２０の突出部２１と同一の曲率に湾曲して形成された図１０に示す蓋体４３と、を備えている。ケース本体４２の一端には、給電ハウジング２０の突出部２１を受け入れるために切り欠いた切欠部４４が形成されている。

ケース本体４２には、受電回路３１と受電ヘッド３３が装着された受電基板３２が収容される。この受電基板３２上には、ケース本体４２の内部を２つの領域に仕切る仕切体４５が接着固定され、この仕切体４５によってケース本体４２の内部は、受電ヘッド３３が収容される第１の空間Ｃ１と、受電回路３１が収容される第２の空間Ｃ２と、に区分けされる。

仕切体４５は、受電ヘッド３３を囲むように略矩形状に形成されており、その一辺が受電ハウジング４０に形成された切欠部４４に対応する部分として切欠き形成されている。そして、受電ハウジング４０には、受電ハウジング４０の切欠部４４と仕切体４５によって、給電ハウジング２０の突出部２１を受け入れる開口部４１が形成されている。

また、図７に示すように、仕切体４５の内側には、段差部４６が設けられ、この段差部４６の内側には、図８に示すように外部から受電ヘッド３３が遮蔽されるように被覆部材の一例であるカバーシート５２が接着される。したがって、段差部４６を形成したことにより、カバーシート５２を取り付ける際の位置決めが容易になるとともに、カバーシート５２の周囲端面が露出しないためカバーシート５２を剥がれにくくすることができる。カバーシート５２を接着後、図９及び図１０に示すように切欠部４４を含む開口部４１の面は、この段差部４６によって平滑面に形成される。

また、ケース本体４２の他端には、ケーブルＷ２を内部に引き込むための貫通孔４７が形成され、この貫通孔４７には、ケーブルＷ２が挿入され、その一端が受電回路３１に接続されている。

さらに、第１の空間Ｃ１内には、ガラスエポキシ基板からなる上記受電基板３２が固定されている。この受電基板３２上には、受電ヘッド３３が位置決めされている。この受電ヘッド３３は、環状の受電コイル３４と、この受電コイル３４が装着されるフェライトなどの磁性体からなる受電コア３５と、給電部１０の受信部１６及び送信部１５と情報の送受信を行う送信部３６ａ及び受信部３６ｂとを備えている。この送信部３６ａ及び受信部３６ｂは、例えば、ＩＲ−フォトトランジスタやＩＲ−ＬＥＤを用い、所定の波長による通信（赤外線通信など）によって、所定の情報を送受信可能としている。

また、受電ヘッド３３の開口部４１内には、図７及び図８に示すように受電コア３５の設置高さと同様の肉厚を有する合成樹脂製のスペーサ３７が接着固定される。このスペーサ３７は、受電コア３５に対応する部分を角形のあり溝状に切り欠いた第１の切欠部としての角形切欠部３８と、送信部３６ａ及び受信部３６ｂにそれぞれ対応する部分を円形に切り欠いた第２の切欠部としての円孔３９ａ，３９ｂとがそれぞれ形成されている。これにより、受電ヘッド３３の開口部４１内にスペーサ３７を接着固定した際は、角形切欠部３８から受電コア３５が露出するとともに、円孔３９ａ，３９ｂから送信部３６ａ及び受信部３６ｂが露出することになる。

図８に示すように、受電ハウジング４０を水平な状態で、その空間Ｃ１におけるリード線４８とその接続端子部分、空間Ｃ２、及び貫通孔４７には、それぞれウレタン樹脂など非導電性の充填材を滴下充填して充填部４９が形成されている。このようにリード線４８とその接続端子近傍の開口部４１に充填材を滴下充填したことにより、リード線４８が固定され、またリード線４８とその接続端子部分が充填材に覆われ、外部から空気や水の侵入による侵食を防ぐことができる。

なお、空間Ｃ１には、充填材が充填されるが、その際に充填材の漏洩を防ぐため、仕切体４５を受電基板３２上に密着させる必要がある。よって、受電回路３１と受電ヘッド３３、送信部３６ａや受信部３６ｂとを接続する接続線は、仕切体４５に形成された図示しないスルーホールを介して受電基板３２の下方を引き回して電気的に接続される。

一方、受電ハウジング４０の開口部４１の入口に相当するケース本体４２の一側面には、給電ハウジング２０の突出部２１に形成された凹部２１ａと係合する球状の係合部材５５が弾性部材５６を介して内側に突出して設けられている。すなわち、球状の係合部材５５及び弾性部材５６によりピンプランジャが構成されている。

そして、給電ハウジング２０の突出部２１が受電ハウジング４０の開口部４１に挿入された際に、凹部２１ａに対して弾性部材５６の弾性力により係合部材５５が押圧され、係合部材６０が凹部２１ａに嵌り込むことによって、受電ハウジング４０に対して給電ハウジング２０が位置決めされるとともに、その移動が規制されるようになっている。したがって、給電ハウジング２０の凹部２１ａと、この凹部２１ａと係合する球状の係合部材５５と、弾性部材５６とから本発明の位置決め機構が構成されている。

（受電部の作用及び効果）
受電ヘッド３３としても、受電ハウジング４０、受電コイル３４、受電コア３５などを実装した受電基板３２、カバーシート５２を備え、受電ハウジング４０とカバーシート５２との間には、受電コア３５を基準として所定の厚さに調整し、かつ所定形状に加工したスペーサ３７を接着固定する。

このスペーサ３７は、受電コア３５の厚さに合わせたものであり、受電基板３２上に配置した際に、受電コア３５、送信部３６ａ、受信部３６ｂ、及びリード線４８が露出するような形状としている。したがって、受電コア３５の厚さは、周囲の厚さと同様としているため、スペーサ３７を配置した場合には、平坦な面となる。

このように本実施形態の受電部３０によれば、受電ハウジング４０を水平な状態で、その空間Ｃ１におけるリード線４８とその接続端子部分、空間Ｃ２、及び貫通孔４７に、それぞれ充填材を滴下充填するようにし、充填状況も目視にて充填状況が明らかになるようにしたので、充填作業が容易で、樹脂を均一に充填することができ、漏洩樹脂を除去する工程もなくなり、後処理が不要となる。これにより、カメラによる自動充填も可能となる。なお、受電ハウジング４０の開口部４１内には、スペーサ３７を充填材の代わりに配置するため、充填部４９の充填位置は、接続端子（露出接点部）近傍の保護及び固定用のみとしている。このため、樹脂の充填量も最小限に抑えることができる。

また、本実施形態の受電部３０によれば、受電ヘッド３３の開口部４１内に受電コア３５の設置高さと同様の肉厚を有するスペーサ３７を接着固定した際は、円孔３９ａ，３９ｂから送信部３６ａ及び受信部３６ｂが露出するようにしたので、ＩＲ−ＬＥＤを用いる場合、円孔３９ａ，３９ｂにより、例えば、送信部３６ａから広角放射されるＩＲ光が隣接して配置される受信部３６ｂで受信されることを容易に防止でき、かつＩＲ光がスペーサ１７の円孔３９ａ，３９ｂ内で集光されるため、ＩＲ光を受光する受信部３６ｂはＩＲ光を受光し易くなり、通信を良好に行うことができる。そして、受電ヘッド３３の開口部４１内にスペーサ３７を接着固定したことにより、角形切欠部３８により受電コア３５の位置決めも可能となる。

（非接触型データ及び電力伝送装置）
次に、本実施形態の非接触型データ及び電力伝送装置について説明する。

図１０に示すように、受電ハウジング４０の開口部４１内に給電ハウジング２０の突出部２１を挿入して、受電ハウジング４０に対して給電ハウジング２０を取り付けた状態において、受電コイル３４及び給電コイル１３は互いに近接し、かつ同軸上で対向するように配置される。

そして、給電時には、給電ヘッド１２の給電コイル１３に電圧を印加することによって、給電コイル１３と受電コイル３４との間に電磁誘導回路が構成され、受電コイル３４が電磁誘導作用により誘電起電力を発生し、受電ヘッド３３が給電ヘッド１２から非接触で電力を受電することが可能になっている。

一方、給電ヘッド１２及び受電ヘッド３３の双方の送信部１５，３６ａ、受信部１６，３６ｂも互いに近接し、かつ同軸上で平行に対向するように配置され、また送信部１５，３６ａ、受信部１６，３６ｂの周囲にはスペーサ１７，３７が設けられているため、スペーサ１７，３７の円孔１９ａ，１９ｂ，３９ａ，３９ｂがＩＲ光のガイドとなり、双方の送信部１５，３６ａ、受信部１６，３６ｂとの間で良好に所定の情報が通信可能である。

また、給電ヘッド１２及び受電ヘッド３３上に配置されるカバーシート５１，５２は、可視光を遮断し、かつ所定の波長（例えば、赤外線）のみを透過する材料が好適に用いられる。さらに好適には、耐熱性を重視し、例えば、ポリカーボネイト（ＰＣ）系の材料が用いられ、給電ヘッド１２側と対向する面に黒色の赤外線を透過する着色剤（ＩＲインキ）が塗布されて形成される。そして、着色剤は外部に露出しないため、経年劣化などによる剥がれなどが防止され、その耐久性にも優れる。

さらに、受電ハウジング４０の開口部４１の形状が長方形であるため、給電ハウジング２０の突出部２１が上下逆であっても挿入できてしまう不具合がある。そのため、本実施形態では、給電ハウジング２０の突出部２１の上面を湾曲して形成するとともに、受電ハウジング４０の蓋体４３の上面を湾曲して形成している。これにより、給電ハウジング２０の突出部２１及び受電ハウジング４０の蓋体４３の上下形状が即座に判断することができ、誤挿入の問題を回避することができる。

ところで、図２に示す駆動部４は、図示しないが、例えば回転機構を有するＤＣモータと、駆動信号に基づいてＤＣモータを所定の回転方向及び速度で駆動制御する駆動制御部と、を含んで構成されている。上記ＤＣモータは、回転軸が所定の歯車群を含んで構成されるギアボックスを介してリンク機構部３と接続され、回転軸が回転することによって得られる回転駆動力が前記歯車群を介して直線運動に変換されてリンク機構部３に伝達されるように構成されている。そして、リンク機構部３が所定の動作を行うことによって利用者の膝部２ａにおける関節の動きを補助するように構成されている。

また、制御部７は、主として演算機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、作業用ＲＡＭ、及び各種データやプログラムを記憶するＲＯＭを備えて構成されている。上記ＣＰＵが、例えばＲＯＭに記憶された各種プログラムを実行することにより、各部を制御するとともに、関節補助装置１全体を統括制御する。具体的には、制御部７は、図１に示すように、例えば、ＤＣモータの回転方向や速度などＤＣモータを駆動制御するための駆動信号Ｓｈを給電部１０に出力するようになっている。また、制御部７は、給電する電力を制御するための電力制御信号Ｓｂを給電部１０に出力する。

このように構成された関節補助装置１は、制御部７によって出力される電力制御信号Ｓｂに基づいて電磁誘導作用により非接触で駆動部４に蓄電池の電力が供給されるとともに、駆動信号Ｓｈに基づいてＤＣモータを所定の回転数で駆動させ、リンク機構部３を作動させて利用者の膝部２ａの動きを補助するようになっている。

よって、本実施形態の関節補助装置１では、非接触で電源部５の電力を駆動部４に伝送、及び制御部７から出力される駆動信号Ｓｈを駆動部４に伝送し、リンク機構部３を作動させることが可能となる。

（連結部材の製造方法）
次に、連結部材５０の製造方法を説明する。

上述したように、連結部材５０は、給電ハウジング２０と受電ハウジング４０とで構成されており、給電ハウジング２０及び受電ハウジング４０は樹脂成形などにより形成される。また、給電ハウジング２０及び受電ハウジング４０の内部には、給電ヘッド１２、受電ヘッド３３、送信部１５，３６ａ、受信部１６，３６ｂ、及び受電回路３１などの各種部品が予め収容されている。

給電ハウジング２０を製造するには、まず開口部２２内に図４及び図５に示すように給電コア１４の設置高さと同様の肉厚を有するスペーサ１７を接着固定する。次いで、ウレタン樹脂の充填前に、給電ハウジング２０や各部材を６０℃３０分程度、予備加熱しておく。

そして、給電ハウジング２０を水平な状態で開口部２２を上方にし、複数の溝２７内における複数のリード線２４と、これらのリード線２４の給電ヘッド１２への接続端子近傍の開口部２２に、それぞれウレタン樹脂を滴下充填する。このようにして充填材を滴下することにより、容易に充填材を隙間なく、行き渡らせることが可能となる。また、複数のリード線２４とその接続端子近傍の開口部２２に充填材を滴下充填したことにより、複数のリード線２４が固定され、またリード線２４とその接続端子部分が充填材に覆われ、外部から空気や水の侵入による侵食を防ぐことができる。

次に、図５及び図６に示すように段差部２３内にカバーシート５１を接着する。このカバーシート５１を接着後は、図６及び図１０に示すように突出部２１の正面は、この段差部２３によって平滑面に形成されることになる。このような工程を経て給電ハウジング２０が製造される。

一方、受電ハウジング４０を製造するには、まず受電ハウジング４０の内部に受電ヘッド３３、送信部３６ａ、受信部３６ｂ、及び受電回路３１などの各種部品が予め収容するとともに、受電基板３２上にケース本体４２の内部を、受電ヘッド３３が収容される第１の空間Ｃ１と、受電回路３１が収容される第２の空間Ｃ２との２つの領域に仕切る仕切体４５を接着固定しておく。

次いで、受電ヘッド３３の開口部４１内に、図７及び図８に示すように受電コア３５の設置高さと同様の肉厚を有するスペーサ３７を接着固定する。そして、ウレタン樹脂の充填前に、受電ハウジング４０や各部材を６０℃３０分程度、予備加熱しておく。

その後、図８に示すように、受電ハウジング４０を水平な状態で開口部４１を上方にし、その空間Ｃ１におけるリード線４８とその接続端子部分、空間Ｃ２、及び貫通孔４７に、それぞれウレタン樹脂を滴下充填する。このようにして充填材を滴下することにより、容易に充填材を隙間なく、行き渡らせることが可能となる。また、リード線４８とその接続端子近傍の開口部４１に充填材を滴下充填したことにより、リード線４８が固定され、またリード線４８とその接続端子部分が充填材に覆われ、外部から空気や水の侵入による侵食を防ぐことができる。

次に、図８及び図９に示すように段差部４６内にカバーシート５２を接着する。このカバーシート５２を接着後は、図９及び図１０に示すようにケース本体４２の正面は、この段差部４６によって平滑面に形成されることになる。このような工程を経て受電ハウジング４０が製造される。

なお、カバーシート５１，５２は耐熱性を有した材料を用いるため、熱変形を考慮しなくてよく、樹脂の注入工程において処理時間を短縮可能となっている。

このように構成された関節補助装置１は、コネクタなど外部に露出した接点を用いる必要性がなくなるとともに、容易に着脱可能であって、防水処理が施されているため、例えば、脚当てをそのまま洗浄しても、従来のように接点に腐食や錆などが発生し、電力の供給が減少、及びリークなどの発生を未然に防止することができるので、不具合を生じないようにすることが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、給電ヘッド１２と受電ヘッド３３が収容される給電及び受電ハウジング２０，４０の形状は、それぞれ逆の形状をしていても構わない。その場合には、給電ハウジング２０に対して受電ハウジング４０が抜き差し可能に構成される。

また、本実施形態の給電ハウジング２０には、小型化を図るため、電磁誘導回路を構成する給電ヘッド１２のみが取り付けられているが、給電ヘッド１２に接続される給電回路を含む給電基板１１を給電ヘッド１２と共に給電ハウジング２０に取り付けるようにしてもよい。

さらに、本実施形態では、被覆部材の一例としてポリカーボネイト（ＰＣ）系の材料のカバーシート５１，５２を使用したが、これに限らずその他の合成樹脂製の板であってもよい。

本発明を適用した関節補助装置の構成を示すブロック図である。 利用者の膝部に関節補助装置を装着した状態を示す説明図である。 図２の連結部材の外観を示す斜視図である。 給電ハウジングの内部を示す正面図である。 給電ハウジングにスペーサを接着固定した状態を示す正面図である。 給電ハウジングにカバーシートを接着した状態を示す正面図である。 受電ハウジングの内部を示す概略正面図である。 受電ハウジングにスペーサを接着固定した状態を示す概略正面図である。 受電ハウジングにカバーシートを接着した状態を示す概略正面図である。 給電ハウジングと受電ハウジングを組み付けた状態を示す断面図である。

符号の説明

１…関節補助装置
６…電力伝送部
７…制御部
１０…給電部（給電装置）
１１…給電基板
１２…給電ヘッド
１３…給電コイル
１４…給電コア
１５…送信部
１６…受信部
１７…スペーサ
１８…角形切欠部（第１の切欠部）
１９ａ，１９ｂ…円孔（第２の切欠部）
２０…給電ハウジング
２１…突出部
２２…開口部
２３…段差部
３０…受電部（受電装置）
３１…受電回路
３２…受電基板
３３…受電ヘッド
３４…受電コイル
３５…受電コア
３６ａ…送信部
３６ｂ…受信部
３７…スペーサ
３８…角形切欠部（第１の切欠部）
３９ａ，３９ｂ…円孔（第２の切欠部）
４０…受電ハウジング
４１…開口部
４５…仕切体
４６…段差部
５１…カバーシート（被覆部材）
５２…カバーシート（被覆部材）

Claims (9)

1. 非接触の電磁誘導作用により給電する給電コイルを有する給電コアと、非接触にて送受信する送信部及び受信部とを給電ヘッド内に設けた給電装置において、
   前記給電ヘッド内に固定され、前記給電コアの設置高さと同様の肉厚を有し、かつ前記給電コアに対応する部分を切り欠いた第１の切欠部と、前記送信部及び前記受信部にそれぞれ対応する部分を切り欠いた第２の切欠部とが形成されたスペーサと、
   前記給電コイルに接続される複数のリード線に非導電性の充填材を滴下充填した充填部と、
   少なくとも前記充填部、前記給電ヘッド及び前記スペーサをそれぞれ被覆する被覆部材と、
   を備えることを特徴とする給電装置。
2. 非接触の電磁誘導作用により誘導起電力を発生する受電コイルを有する受電コアと、非接触にて送受信する送信部及び受信部とを受電ヘッド内に設けた受電装置において、
   前記受電ヘッド内に固定され、前記受電コアの設置高さと同様の肉厚を有し、かつ前記受電コアに対応する部分を切り欠いた第１の切欠部と、前記送信部及び前記受信部にそれぞれ対応する部分を切り欠いた第２の切欠部とが形成されたスペーサと、
   前記受電コイルに接続されるリード線及び受電回路に非導電性の充填材を滴下充填した充填部と、
   少なくとも前記充填部、前記受電ヘッド及び前記スペーサをそれぞれ被覆する被覆部材と、
   を備えることを特徴とする受電装置。
3. 非接触の電磁誘導作用により給電する給電コイルを有する給電コアと、非接触にて送受信する給電用送信部及び給電用受信部とを給電ヘッド内に設けた給電装置と、
   非接触の電磁誘導作用により誘導起電力を発生する受電コイルを有する受電コアと、非接触にて送受信する受電用送信部及び受電用受信部とを受電ヘッド内に設け、当該受電ヘッド内に前記給電ヘッドが挿抜可能に取り付けられる受電装置と、
   前記給電ヘッド内に固定され、前記給電コアの設置高さと同様の肉厚を有し、かつ前記給電コアに対応する部分を切り欠いた第１の切欠部と、前記給電用送信部及び前記給電用受信部にそれぞれ対応する部分を切り欠いた第２の切欠部とが形成された給電用スペーサと、
   前記受電ヘッドの被挿入部内に固定され、前記受電コアの設置高さと同様の肉厚を有し、かつ前記受電コアに対応する部分を切り欠いた第１の切欠部と、前記受電用送信部及び前記受電用受信部にそれぞれ対応する部分を切り欠いた第２の切欠部とが形成された受電用スペーサと、
   前記給電コイルに接続されるリード線に非導電性の充填材を滴下充填した給電充填部と、
   前記受電コイルに接続されるリード線及び受電回路に非導電性の充填材を滴下充填した受電充填部と、
   少なくとも前記給電充填部、前記給電ヘッド及び前記給電用スペーサをそれぞれ被覆する給電用被覆部材と、
   少なくとも前記受電充填部、前記受電ヘッド及び前記受電用スペーサをそれぞれ被覆する受電用被覆部材と、
   を備えることを特徴とする非接触型データ及び電力伝送装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置において、
   前記複数のリード線は、前記給電ヘッド又は前記受電ヘッド内に導かれて多芯ケーブルの束線状態が解除され、前記給電ヘッド又は前記受電ヘッド内に前記複数のリード線のそれぞれを収納する溝を形成したことを特徴とする給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置において、
   前記給電ヘッドのハウジング又は前記受電ヘッドのハウジングに、前記給電用被覆部材又は前記受電用被覆部材を接着するための段差部を形成したことを特徴とする給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置。
6. 請求項２又は３に記載の受電装置、非接触型データ及び電力伝送装置において、
   前記受電コイル、前記受電用送信部並びに前記受電用受信部に対するそれぞれの配線を、前記受電ヘッドのハウジングを区分けする仕切体に形成されたスルーホールを介して前記受電ヘッドの基板内を引き回したことを特徴とする給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置。
7. 請求項３に記載の非接触型データ及び電力伝送装置において、
   前記受電ヘッド内に前記給電ヘッドが挿入されたとき、前記受電ヘッド及び前記給電ヘッドを互いに位置決めする位置決め機構を設けたことを特徴とする非接触型データ及び電力伝送装置。
8. 非接触の電磁誘導作用により給電する給電コイルを有する給電コアと、非接触にて送受信する送信部及び受信部とを給電ヘッド内に設けた給電装置の製造方法において、
   前記給電コアの設置高さと同様の肉厚を有し、かつ前記給電コアに対応する部分を切り欠いた第１の切欠部と、前記送信部及び前記受信部にそれぞれ対応する部分を切り欠いた第２の切欠部とが形成されたスペーサを前記給電ヘッド内に固定するスペーサ固定工程と、
   前記給電ヘッド内に導かれて前記給電コイルに接続される複数のリード線に非導電性の充填材を滴下充填する充填工程と、
   少なくとも前記充填工程による充填部、前記給電ヘッド及び前記スペーサをそれぞれ被覆するための被覆部材を接着する工程と、
   を備えることを特徴とする給電装置の製造方法。
9. 非接触の電磁誘導作用により誘導起電力を発生する受電コイルを有する受電コアと、非接触にて送受信する送信部及び受信部とを受電ヘッド内に設けた受電装置の製造方法において、
   前記受電コアの設置高さと同様の肉厚を有し、かつ前記受電コアに対応する部分を切り欠いた第１の切欠部と、前記送信部及び前記受信部にそれぞれ対応する部分を切り欠いた第２の切欠部とが形成されたスペーサを前記受電ヘッド内に固定するスペーサ固定工程と、
   前記受電コイルに接続されるリード線及び受電回路に非導電性の充填材を滴下充填する充填工程と、
   少なくとも前記充填工程による充填部、前記受電ヘッド及び前記スペーサをそれぞれ被覆するための被覆部材を接着する工程と、
   を備えることを特徴とする受電装置の製造方法。