JP2012029517A - 非接触電力伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１次コイルと２次コイルとの間に金属異物が挟まれた状態で非接触電力伝送が行われても金属異物の温度上昇を抑制することのできる非接触電力伝送装置を提供する。
【解決手段】非接触電力伝送装置１は、電力が供給されることにより交番磁束が発生する１次コイル２０を有する充電装置２と、２次コイル５０を有する電動歯ブラシ３とを含む。そして、１次コイル２０と２次コイル５０との間の電磁誘導により非接触で充電装置２から電動歯ブラシ３に電力を伝送する。そして、１次コイル２０と２次コイル５０との間には、熱変形することにより１次コイル２０と２次コイル５０と間の距離を大きくさせることが可能な変形部材１３が設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、電力が供給されることにより交番磁束が発生する１次コイルを含み、この１次コイルと電子機器に設けられた２次コイルとの間の電磁誘導により非接触で電子機器に電力を伝送する非接触電力伝送装置に関する。

上記非接触電力伝送装置として、例えば特許文献１のものが知られている。
この種の非接触電力伝装置は、１次コイルと２次コイルとの間に金属異物が挟まれたか否かに基づいて、非給電側部材に非接触電力伝送を行うか否かを制御している。具体的には、１次コイルに設けられた負荷検出回路の負荷検出信号が殆ど現れないことに基づいて、１次コイルと２次コイルとの間に金属異物が挟まれている旨を検出する。

特開平１０−２１５５３０号公報

ところで、上記非接触電力伝送装置では、金属異物が１次コイルと２次コイルとの間の一部のみに挟まれたとき、負荷検出信号が現れる場合があるため、金属異物が挟まれていない旨判定してしまう場合がある。このため、１次コイルと２次コイルとの間に金属異物が挟まれた状態であっても非接触電力伝送が行われることにより、金属異物に生じる渦電流により金属異物が加熱されてしまう。そしてこの場合、非接触電力伝送が開始された後でも金属異物が挟まれていない旨判定されるため、非接触電力伝送が継続して行われてしまう。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、１次コイルと２次コイルとの間に金属異物が挟まれた状態で非接触電力伝送が行われても金属異物の温度上昇を抑制することのできる非接触電力伝送装置を提供することにある。

本発明の非接触電力伝送装置は、ことを特徴とする。
この非接触電力伝送装置は、電力が供給されることにより交番磁束が発生する１次コイルを有する本体と、前記１次コイルと対向する２次コイルを有する電子機器とを含み、前記１次コイルと前記２次コイルとの間の電磁誘導により非接触で前記本体から前記電子機器に電力を伝送し、前記１次コイルと前記２次コイルとの間には、熱変形することにより前記１次コイルと前記２次コイルと間の距離を大きくすることが可能な変形部材が設けられることが好ましい。

この非接触電力伝送装置は、前記本体と前記電子機器との認証動作を行うとともに、前記１次コイルと前記２次コイルとの間に異常が生じているか否かを判定することが好ましい。

この非接触電力伝送装置は、前記１次コイルと前記２次コイルとの間に異常が生じていると判定したとき、前記１次コイルへの電力供給を停止する、または前記１次コイルへ供給する電力量を小さくすることが好ましい。

この非接触電力伝送装置は、前記変形部材が熱変形した状態を保持する変形保持部が設けられることが好ましい。
この非接触電力伝送装置は、前記変形部材が樹脂材料にて形成されることが好ましい。

この非接触電力伝送装置は、前記変形部材が形状記憶樹脂にて形成されることが好ましい。

本発明によれば、１次コイルと２次コイルとの間に金属異物が挟まれた状態で非接触電力伝送が行われても金属異物の温度上昇を抑制することのできる非接触電力伝送装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態の非接触電力伝送装置について、（ａ）は同装置を構成する充電装置および電動歯ブラシを模式的に示す模式図、（ｂ）は（ａ）の１次コイルと２次コイルの周辺の断面構造を示す断面図。 同実施形態の非接触電力伝送装置について、１次コイルの平面構造を示す平面図。 同実施形態の非接触電力伝送装置について、（ａ）は変形部材の斜視構造を示す斜視図、（ｂ）は保持部に変形部材が取り付けられる前の状態の斜視構造を示す分解斜視図。 同実施形態の非接触電力伝送装置について、１次側回路および２次側回路の回路構成を示すブロック図。 同実施形態の非接触電力伝送装置について、（ａ）は金属異物が挟まれた状態において変形部材が変形する前の状態の１次コイルおよび２次コイルの周辺の断面構造を模式的に示す断面図、（ｂ）は変形部材が変形した状態の１次コイルおよび２次コイルの周辺の断面構造を模式的に示す断面図。 同実施形態の非接触電力伝送装置について、変形部材の熱変形を元に戻す状態を模式的に示す断面図。 本発明の第２実施形態の非接触電力伝送装置について、１次側回路および２次側回路の回路構成を示すブロック図。 同実施形態の非接触電力伝送装置について、「充電制御処理」の手順を示すフローチャート。 同実施形態の非接触電力伝送装置について、「充電制御処理」の一実行態様を示すタイムチャート。 本発明のその他の実施形態の非接触電力伝送装置について、（ａ）は金属異物が挟まれた状態において変形部材が変形する前の状態の１次コイルおよび２次コイルの周辺の断面構造を模式的に示す断面図、（ｂ）は変形部材が変形した状態の１次コイルおよび２次コイルの周辺の断面構造を模式的に示す断面図。 本発明のその他の実施形態の非接触電力伝送装置について、（ａ）は金属異物が挟まれた状態において変形部材が変形する前の状態の１次コイルおよび２次コイルの周辺の断面構造を模式的に示す断面図、（ｂ）は変形部材が変形した状態の１次コイルおよび２次コイルの周辺の断面構造を模式的に示す断面図。 本発明のその他の実施形態の非接触電力伝送装置について、１次側回路および２次側回路の回路構成を示すブロック図。 本発明のその他の実施形態の非接触電力伝送装置について、（ａ）は変形部材の斜視構造を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の底面構造を示す底面図。

（第１実施形態）
図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１に示すように、非接触電力伝送装置１は、電気機器を構成する電動歯ブラシ３と、本体を構成するとともに電動歯ブラシ３の二次電池６３（図２参照）を充電するための充電装置２とにより構成されている。

充電装置２には、非磁性体の樹脂成形にて形成された装置本体部１０が設けられている。この装置本体部１０には、凹形状に形成されるとともに電動歯ブラシ３を保持可能な保持部１１が設けられている。装置本体部１０の内部には、１次コイル２０と、このコイル２０が接続される回路基板４４とを含む１次側回路３０が設けられている。１次コイル２０は、保持部１１の底部１２に近接して設けられている。保持部１１の底部１２には、加熱されることにより弾性変形する変形部材１３が取り付けられている。変形部材１３は、ポリプロピレンやポリエチレン等の熱可塑性樹脂（樹脂材料）を射出成形することにより形成されている。

電動歯ブラシ３は、樹脂成形にて形成されるとともに使用者が把持するための把持本体部４１と、同本体部４１に着脱可能に設けられたブラシ本体部４２とを含む。把持本体部４１には、電動歯ブラシ３の使用モードや充電状態等を表示する表示部４３が設けられている。また、把持本体部４１の内部には、２次コイル５０を含む２次側回路６０が設けられている。２次コイル５０は、把持本体部４１の下端部に近接して設けられている。

１次コイル２０は、２次コイル５０に向けて開口する断面凹形状の１次側ヨーク２１と、このヨーク２１に収容される１次側導線２２と、１次側ヨーク２１の外部に設けられるとともに１次側導線２２の端部が接続される１次側接続台２３（図２参照）とを含む。

２次コイル５０は、１次コイル２０に向けて開口する断面凹形状の２次側ヨーク５１と、このヨーク２１に収容される２次側導線５２と、２次側導線５２の端部が接続される２次側接続台（不図示）とを含む。２次側ヨーク５１、２次側導線５２および２次側接続台の形状は、１次側ヨーク２１および１次側導線２２とそれぞれ概ね共通である。２次側接続台は、例えばフレキシブルプリント配線板により構成されている。

図２に示すように、１次側ヨーク２１は、円環形状にて形成されている。１次側導線２２は、ヨーク２１内に巻かれて渦巻状に形成されている。１次側接続台２３は、１次側ヨーク２１よりも外方に突出する平板状に形成されている。この接続台２３は、例えばフレキシブルプリント配線板により構成されている。また、この接続台２３は、装置本体部１０の内部に設けられた回路基板４４（図１参照）に固定されるとともに、回路基板４４と１次側導線２２の端部とを電気的に接続している。

１次側ヨーク２１の内側には、装置本体部１０の保持部１１の底部１２（図１参照）の一部を構成するとともに、変形部材１３を支持する支持部１４が設けられている。この支持部１４は、装置本体部１０と同様に非磁性体の樹脂材料にて形成されている。

変形部材１３は、支持部１４において１次側導線２２および１次側ヨーク２１の内側にその両端部７７のみが固定されている。すなわち、変形部材１３の中央部７２は、支持部１４に対して変位可能である。

図３（ａ）に示すように、変形部材１３には、長方形状の平板である本体部７１と、本体部７１の中央部７２において、本体部７１の下方に突出する円柱形状の柱状部７３とが設けられている。柱状部７３の外周面には、変形保持部を構成する２つの大径部７４が設けられている。大径部７４の上面には、外方に向かうにつれて下方に傾斜する傾斜部７５が設けられている。大径部７４の下面には、柱状部７３の径方向に沿った平面部７６が設けられている。

図３（ｂ）に示すように、保持部１１には、本体部７１が嵌合する凹部８１と、凹部８１と連通するとともに柱状部７３が挿入される中空部８２とが設けられている。この中空部８２には、変形保持部を構成するとともに２つの突起部８３が設けられている。突起部８３は、大径部７４と干渉するとともに、柱状部７３の外周面とは離間する。突起部８３の下面には、内方に向かうにつれて上方に傾斜する傾斜部８４が設けられている。突起部８３の上面には、平面部７６と平行となる平面部８５が設けられている。

変形部材１３が保持部１１に取り付けられるとき、本体部７１の長手方向の両端部７７のみが凹部８１に溶着等により固定されている。この状態において、大径部７４が突起部８３よりも下方に位置している（図５（ａ）参照）。また、各大径部７４は、柱状部７３の周方向において突起部８３と対応したところに設けられている。

図４を参照して、１次側回路３０および２次側回路６０の詳細について説明する。
１次側回路３０は、商用電源ＡＣに接続される電源回路３１と、電源回路３１および１次コイル２０に接続される電力伝送回路３２とを含む。

電源回路３１には、商用電源ＡＣの交流電流を直流電流に整流する整流回路３３と、整流回路３３から供給される直流電流を所定の周波数の交流電流に変換する発振回路３４とが設けられている。発振回路３４の交流電流は、電力伝送回路３２に供給される。

電力伝送回路３２は、発振回路３４から供給される交流電流を電動歯ブラシ３の二次電池６３の充電状態に応じて制御している。具体的には、上記充電状態が充電完了状態および充電停止状態のとき、１次コイル２０への交流電流の供給を停止する。また、上記充電状態が充電未完了状態（充電可能状態）のとき、１次コイル２０に交流電流を供給する。１次コイル２０に交流電流を供給した状態において、１次コイル２０と２次コイル５０とが互いに近接したとき、１次コイル２０に生じている交番磁束が２次コイル５０に影響を及ぼすことにより、１次コイル２０と２次コイル５０との間に電磁誘導が生じる。その結果、２次コイル５０には、１次コイル２０に供給された所定の周波数の交流電流に対応した交流電流（誘導電流）が生じる。

２次側回路６０は、２次コイル５０に接続される整流回路６１と、整流回路６１に接続される充電回路６２と、整流回路６１および充電回路６２にそれぞれ接続される二次電池６３とを含む。

整流回路６１は、２次コイル５０に生じた誘導電流を直流電流に整流する。この直流電流は二次電池６３に供給される。また、この直流電流の一部は、表示部４３に供給される。表示部４３は、ＬＥＤを含めて構成されている。このため、電動歯ブラシ３が充電中にわたり表示部４３が発光する。これにより、表示部４３は使用者に電動歯ブラシ３が充電中である旨を表示している。

充電回路６２は、二次電池６３の充電状態を検知するとともに、その検知結果を電力伝送回路３２に送信する。すなわち、充電回路６２は、二次電池６３の充電完了状態および充電停止状態を検知したとき、充電停止信号を電力伝送回路３２に送信する。一方、二次電池６３の充電許可状態を検知したとき、充電許可信号を電力伝送回路３２に送信する。これら信号は、充電回路６２において変調処理を行なった状態で送信する。

充電装置２による電動歯ブラシ３の充電動作について説明する。
電動歯ブラシ３を充電するとき、電動歯ブラシ３は、把持本体部４１（図１参照）の下端部が充電装置２の保持部１１（図１参照）に取り付けられる。そして、二次電池６３が充電可能状態であるとき、充電許可信号が電力伝送回路３２に送信される。ここで、電力伝送回路３２は充電許可信号に基づいて１次コイル２０に交流電流を供給する。このとき、１次コイル２０と２次コイル５０とが近接するため、２次コイル５０には誘導電流が生じる。この誘導電流は整流回路６１を介して直流電流として二次電池６３に供給される。すなわち、電動歯ブラシ３は充電される。

一方、二次電池６３が充電完了状態または充電停止状態であるとき、充電停止信号が電力伝送回路３２に送信される。そして、電力伝送回路３２は充電停止信号に基づいて１次コイル２０に交流電流を停止するため、１次コイル２０と２次コイル５０との間に電磁誘導が生じない。その結果、二次電池６３に電力が供給されない。すなわち、電動歯ブラシ３の充電が停止される。

ところで、二次電池６３が充電可能状態において、図５（ａ）に示すように、把持本体部４１の下端部と保持部１１の底部１２との間、すなわち１次コイル２０と２次コイル５０との間に金属異物４が挟まれる場合がある。このとき、１次コイル２０の交番磁束により金属異物４には渦電流が生じる。この渦電流により金属異物４は加熱されてしまう。

このような問題に対して、本実施形態では、金属異物４が加熱されたときにおいて、１次コイル２０と２次コイル５０の間の距離を大きくすることにより、１次コイル２０と２次コイル５０との間の磁気抵抗を増大させている。これにより、金属異物４に生じる渦電流を小さくすることができるため、金属異物４の温度上昇を抑制することができる。

具体的には、１次コイル２０と２次コイル５０との間に金属異物４が挟まれた状態において金属異物４が温度上昇したときには、金属異物４から変形部材１３に伝熱される。このため、図５（ｂ）に示すように、変形部材１３の本体部７１の両端部７７のみが固定されていることにより、本体部７１の中央部７２が電動歯ブラシ３に向けて突状となるように撓む。このため、１次コイル２０と２次コイル５０との距離Ｄ２は、金属異物４の温度上昇前の１次コイル２０と２次コイル５０との距離Ｄ１（図５（ａ）参照）よりも大きい。このため、１次コイル２０と２次コイル５０との間の磁気抵抗が増大するため、金属異物４に生じる渦電流が小さくなり、金属異物４の温度上昇が抑制される。なお、距離Ｄ２は、１次コイル２０と２次コイル５０との間の磁束が金属異物４を通過しても金属異物４の温度上昇が殆どない程度の距離である。

また、本体部７１が図５（ｂ）のように変形した状態においては、大径部７４が突起部８３よりも上方に位置している。そして、渦電流の減少に起因する変形部材１３の温度低下に伴い本体部７１の撓み量が減少しようとするとき、大径部７４の平面部７６と突起部８３の平面部８５とが接触する。これにより、本体部７１の撓み量の減少が抑制される、すなわち本体部７１の撓んだ状態（以下、「変形状態」）が保持される。このため、距離Ｄ２の減少が抑制されるため、金属異物４の温度上昇が抑制される。

また、本体部７１の変形状態を変形部材１３が熱変形する前の状態に戻すには、図６に示すように、使用者が本体部７１の中央部７２を下方に向けて押圧する。これにより、本体部７１の撓み量が減少するとともに大径部７４が突起部８３を乗り越えて下方に移動するため、変形部材１３は、図５（ａ）に示す状態となる。

本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、１次コイル２０と２次コイル５０との間に変形部材１３が設けられている。このため、電動歯ブラシ３の充電中において金属異物４が１次コイル２０と２次コイル５０との間に挟まれた後、金属異物４が温度上昇したとき、変形部材１３の本体部７１が変形することにより、１次コイル２０と２次コイル５０との距離が大きくなる。これにより、２次コイル５０の誘起電流が小さくなるため、金属異物４に生じる渦電流が小さくなる。したがって、金属異物４の温度上昇を抑制することができる。

（２）本実施形態では、変形部材１３が樹脂材料である。このため、１次コイル２０と２次コイル５０との間の磁束が変形部材１３を通過したときに渦電流が生じない。したがって、上記磁束に起因して変形部材１３が加熱されることを抑制することができる。

（３）本実施形態では、本体部７１が熱変形したとき、変形部材１３の大径部７４の平面部７６と保持部１１の突起部８３の平面部８５とが互いに接触することにより、本体部７１の変形状態が保持される。このため、本体部７１の熱変形である撓み量が減少することにより、金属異物４が再加熱されることを抑制することができる。また、本体部７１の変形状態が保持されることにより、電動歯ブラシ３が浮いた状態となることを視認することができるため、非接触電力伝送装置１に異常が生じていることを容易に把握することができる。

（４）１次コイル２０の構成として、磁性体のコアとこのコアの周囲に巻きつけられた導線とにより構成されたものが考えられる。この場合、導線に電流が供給されたとき、コアを介して磁束が２次コイルに向けて流れるため、コアに渦電流が生じる。このため、コアが加熱されてしまう。

このような構成において、コアに対応する位置に変形部材１３を設けた場合には、コアから変形部材１３に伝熱されることにより、本体部７１が変形してしまう。したがって、１次コイル２０と２次コイル５０との間に金属異物４が挟まれたか否かにかかわらず本体部７１が変形してしまう。

その点、本実施形態では、１次コイル２０が円環形状の１次側ヨーク２１とこのヨーク２１に収容される１次側導線２２とにより構成されている。そして、１次側ヨーク２１の内側には、変形部材１３を支持するための非磁性体の支持部１４が設けられている。このため、１次コイル２０と２次コイル５０との間の磁束により支持部１４が加熱されることがないため、変形部材１３が加熱されることを抑制することができる。

（第２実施形態）
図７〜図９を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と比較して異なる部分について詳細に説明するとともに、同一構成には同一符号を付してその説明を省略する。

図７に示すように、第２実施形態は、第１実施形態の１次側回路３０および２次側回路６０に１次側認証回路３５および２次側認証回路６４がそれぞれ追加されている。これら認証回路３５，６４は、認証動作として、この充電装置２の充電対象となる電動歯ブラシであるか否かの判定、および充電装置２に電動歯ブラシ３が取り付けられたか否かの判定を行う。

１次側認証回路３５は、認証部３６と、変調部３７と、復調部３８とを含む。
認証部３６は、予め記憶されたデータ「０」とデータ「１」との組み合わせからなるデジタル信号である応答要求信号を所定周期毎に変調部３７に送信する。また、認証部３６は、２次側認証回路６４から送信された応答信号を受信したことに基づいて、充電装置２の充電対象となる電動歯ブラシ３であるか否か、および充電装置２に電動歯ブラシ３が取り付けられたか否かの両方を判定する。そしてこれらの判定に基づいて、認証部３６は電力伝送回路３２にデジタル信号である充電許可信号または充電停止信号を送信する。

変調部３７は、応答要求信号に応じて負荷変調処理を行う。すなわち、応答要求信号に応じて負荷（内部の抵抗値）を変化させることにより、２次コイル５０の誘起電圧を変化させる。この変調部３７は、低負荷状態と高負荷状態との間で負荷状態を切り替え可能である。具体的には、応答要求信号のデータ「０」を送信するときには低負荷状態とし、応答要求信号のデータ「１」を送信するときには高負荷状態とする。このとき、低負荷状態では電圧波形の振幅が相対的に小さく、高負荷状態では電圧波形の振幅が相対的に大きくなる。

復調部３８は、負荷変調処理が行われた応答信号を復調して、デジタル信号に変換する。このデジタル信号は、認証部３６に送信される。
２次側認証回路６４は、認証部６５と、変調部６６と、復調部６７とを含む。

認証部６５は、応答要求信号を受信したことに基づいて、予め記憶されたデータ「０」とデータ「１」との組み合わせからなるデジタル信号である応答信号を１次側認証回路３５に送信する。

変調部６６は、応答信号に応じて負荷変調処理を行う。この処理は、変調部３７の負荷変調処理と同様である。
復調部６７は、負荷変調処理が行われた応答要求信号を復調して、デジタル信号に変換する。このデジタル信号は、認証部６５に送信される。

１次側認証回路３５および２次側認証回路６４による認証動作について説明する。ここでは特に電動歯ブラシ３の充電開始前の状態について説明する。
１次側認証回路３５は１次コイル２０を介して所定周期ＴＫ毎に負荷変調処理が行われた応答要求信号を２次コイル５０に送信している。ここで、１次コイル２０と２次コイル５０とが近接していない場合、２次コイル５０に応答要求信号に応じた誘起電圧が変化しない。これにより、２次側認証回路６４は、応答要求信号が受信されないため、応答信号を１次側認証回路３５に送信しない。このため、認証部３６が電力伝送回路３２に充電許可信号を送信しない。このため、電動歯ブラシ３の充電は開始されない。

一方、１次コイル２０と２次コイル５０とが近接している場合、２次コイル５０に応答要求信号に応じた誘起電圧が変化するため、２次側認証回路６４に応答要求信号が受信される。これに基づいて２次側認証回路６４は、２次コイル５０を介して負荷変調処理が行われた応答信号を１次コイル２０に送信する。この応答信号が１次側認証回路３５に受信されることに基づいて充電装置２に電動歯ブラシ３が取り付けられた旨判定する。加えて、認証部３６は、この応答信号と予め記憶された充電対象の応答信号とを照合する。この照合にて一致した場合、電動歯ブラシが充電装置２の充電対象となる電動歯ブラシ３である旨判定する。そして、認証部３６は充電許可信号を電力伝送回路３２に送信する。これにより、電動歯ブラシ３の充電が開始される。なお、電動歯ブラシ３の充電は、第１実施形態に記載したように充電回路６２からの充電許可信号および充電停止信号に基づいて行われる。

また、上記照合にて一致しなかった場合、電動歯ブラシが充電装置２の充電対象となる電動歯ブラシ３ではない旨判定する。このとき、認証部３６は電力伝送回路３２に充電許可信号が送信されない。このため、電動歯ブラシ３の充電は開始されない。

ところで、１次コイル２０と２次コイル５０との間に挟まれた金属異物４の温度が上昇したとき、変形部材１３の変形により１次コイル２０と２次コイル５０との間の距離が大きくなる。すなわち上記距離が図５（ｂ）に示す距離Ｄ２となる。加えて、金属異物４に１次コイル２０の交番磁束が流れる。このとき、１次側認証回路３５と２次側認証回路６４との間で応答要求信号または応答信号の送受信ができなくなる場合がある。すなわち、１次コイル２０と２次コイル５０との間に異常（以下、「コイル間異常」）が生じている場合がある。

本実施形態は、このような点に鑑み、認証部３６に応答信号が受信されない期間が前回の応答信号が受信された時刻から所定時間以上が経過したとき、コイル間異常が生じている旨判定するとともに、電動歯ブラシ３の充電を停止する充電制御処理を行う。

図８を参照して、充電制御処理の具体的な手順について説明する。本処理は、認証部３６により電動歯ブラシ３の充電時において所定周期毎に繰り返し実行されている。
ステップＳ１１では、応答信号を受信したか否かを判定する。

ステップＳ１１において応答信号を受信したとき、コイル間異常が生じていない旨判定する。そして一旦処理を終了する。
ステップＳ１１において応答信号を受信していないとき、ステップＳ１２において前回の応答信号の受信から異常判定時間ＴＬ以上が経過したか否かを判定する。

異常判定時間ＴＬは、応答信号が送信される所定周期ＴＫよりも長い時間として設定される。例えば、前回の応答信号を受信した時刻から応答信号が連続して複数回送信された期間として設定される。

ステップＳ１２において異常判定時間ＴＬ以上が経過していない場合、コイル間異常が生じたか否かの判定を保留する。そして一旦処理を終了する。
ステップＳ１２において異常判定時間ＴＬ以上が経過した場合、コイル間異常が生じている旨判定する。そして、ステップＳ１３において充電停止信号を電力伝送回路３２に送信する。これにより、電動歯ブラシ３の充電が停止される。

図９を参照して、充電制御処理の一実行態様について説明する。
時刻ｔ１１において、認証部３６（図７参照）が応答要求信号を送信する。そして認証部６５（図７参照）が応答要求信号を受信するとともに応答信号を認証部３６に送信する。そして認証部３６は応答信号を受信するとともにこの応答信号を照合する。そして応答信号の照合が一致したとして認証部３６は充電許可信号を電力伝送回路３２（図７参照）に送信する。これにより、電動歯ブラシ３（図７参照）の充電状態は充電停止状態から充電許可状態に切り替えられるとともに充電が開始される。このとき、表示部４３（図７参照）のＬＥＤが点灯する。

時刻ｔ１１から所定周期ＴＫが経過した時刻ｔ１２において、認証部３６の応答要求信号および認証部６５の応答信号の送受信が行われる。そして時刻ｔ１１と同様に応答信号の照合が一致したとして認証部３６は充電許可信号を電力伝送回路３２に送信するため、充電状態として充電許可状態が維持されるとともに表示部４３のＬＥＤは点灯が維持される。

時刻ｔ１３において、１次コイル２０と２次コイル５０との間に金属異物４（図５参照）が挟まれたとき、金属異物４に渦電流が生じるため、金属異物４の温度が上昇する。この金属異物４の熱は変形部材１３（図５参照）に伝わる。

時刻ｔ１２から所定周期ＴＫが経過した時刻ｔ１４において、変形部材１３は変形しているが１次コイル２０と２次コイル５０との距離を大きく変更していない。そのため、認証部３６の応答要求信号および認証部６５の応答信号の送受信が行われる。これにより、充電状態として充電許可状態が維持されるとともに表示部４３のＬＥＤは点灯が維持される。時刻ｔ１２から時刻ｔ１４の間にも金属異物４は加熱されるとともに金属異物４から変形部材１３に伝熱される。

時刻ｔ１５において、変形部材１３の本体部７１の変形により、１次コイル２０と２次コイル５０との距離が大きく変更される（変形状態）。これにより、認証部３６の応答要求信号および認証部６５の応答信号の送受信が遮断される。このため、時刻ｔ１４から所定周期ＴＫが経過した時刻ｔ１６において、認証部６５が応答要求信号を受信しないため、認証部６５は応答信号を認証部３６に送信しない。このため、認証部３６は、充電許可信号を電力伝送回路３２に送信しない。

時刻ｔ１４から異常判定時間ＴＬが経過した時刻ｔ１７において、認証部３６は、異常判定時間ＴＬにわたり応答信号を受信していないことに基づいてコイル間異常が生じている旨判定する。そして、認証部３６は充電停止信号を電力伝送回路３２に送信する。これに基づいて、電動歯ブラシ３の充電状態が充電許可状態から充電停止状態に切り替えられるとともに充電が停止される。このとき、表示部４３のＬＥＤが消灯する。

本実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）〜（４）に加え、以下の効果を奏することができる。
（５）本実施形態では、コイル間異常が生じたか否かを判定する充電制御処理を行う。この処理により、１次コイル２０と２次コイル５０との間に金属異物４が挟まれているか否かを容易に判定することができる。

ところで、充電制御処理として、金属異物４が１次コイル２０と２次コイル５０との間に挟まれたか否かを判定する時期を充電装置２から電動歯ブラシ３に電力が伝送される前、すなわち認証動作時のみに行う処理も考えられる。しかしながら、このような処理では、何らかの原因により認証動作後に１次コイル２０と２次コイル５０との間に金属異物４が挟まれた場合、コイル間異常が生じている旨判定することができない。

その点、本実施形態の充電制御処理では、充電装置２から電動歯ブラシ３に電力の送電中においても金属異物４が１次コイル２０と２次コイル５０との間に挟まれたか否かを判定している。したがって、認証動作後に金属異物４が挟まれた場合においてもコイル間異常が生じている旨判定することができる。

（６）本実施形態では、充電制御処理において、コイル間異常が生じたとき、認証部３６が充電停止信号を送信して１次コイル２０への電力供給を停止する。これにより、１次コイル２０に供給される電流に起因する１次コイル２０と２次コイル５０との間の磁束が発生しなくなるため、金属異物４の渦電流が生じなくなる。したがって、金属異物４の温度上昇を抑制することができる。

（７）本実施形態では、１次側認証回路３５と２次側認証回路６４とによりコイル間異常が生じているか否かの判定が行われる。したがって、充電制御処理を行うための回路を各別に設ける必要がないため、１次側回路３０および２次側回路６０の回路構成の簡略化を図ることができる。

（８）金属異物４として板厚が厚いものであれば、把持本体部４１の下端部と保持部１１の底部１２との間に挟まれたとき、充電装置２に対して電動歯ブラシ３が浮いた状態となる。このため、使用者は１次コイル２０と２次コイル５０との間に金属異物４が挟まれていることを把握することができる。

しかしながら、金属異物４として金属箔等の板厚が非常に薄いものである場合、１次コイル２０と２次コイル５０との間に挟まれたとき、充電装置２に対して電動歯ブラシ３が浮いた状態とはならない。このため、使用者は１次コイル２０と２次コイル５０との間に金属異物４が挟まれていることを把握することは困難である。これにより、１次コイル２０と２次コイル５０との間に金属異物４が挟まれた状態で電動歯ブラシ３が充電され続けてしまう場合がある。

その点、本実施形態では、電動歯ブラシ３が充電されるとき、金属異物４が加熱されるとともにその熱が変形部材１３に伝わることにより変形部材１３が変形状態となる。これにより、充電装置２に対して電動歯ブラシ３が浮いた状態となるため、使用者は１次コイル２０と２次コイル５０との間に金属異物４が挟まれていることを把握することができる。加えて、変形部材１３が変形状態となるとき、コイル間異常である旨判定されるとともに電動歯ブラシ３の充電は停止される。これにより、金属異物４の温度上昇を抑制することができる。

（その他の実施形態）
本発明の非接触電力伝送装置の具体的な構成は、上記各実施形態の内容に限定されるものではなく、例えば以下の変更が可能である。また、以下の変形例は、上記各実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。

・第１実施形態では、変形部材１３として熱可塑性樹脂を用いたが、変形部材１３の材料はこれに限られない。例えば、変形部材１３として、予め形状を記憶させるとともに加熱することにより記憶させた形状に変形する形状記憶樹脂を用いることもできる。この形状記憶樹脂としては、スチレン−ブタジエン共重合体やポリウレタンが挙げられる。

・また、熱可塑性樹脂に代えて、バイメタルを用いることもできる。このバイメタルは、支持部１４に接触する低膨張金属と低膨張金属に貼り付けられた高膨張金属とにより構成されている。この構成によれば、バイメタルを加熱したとき、低膨張金属よりも高膨張金属が大きく膨張することにより、変形部材１３は、本体部７１の中央部７２が２次コイル側に向けて、すなわち支持部１４から離間するように変形する。また、変形部材１３が１次側ヨーク２１および１次側導線２２の内側、かつ２次側ヨーク５１および２次側導線５２の内側に設けられている。このため、１次コイル２０と２次コイル５０との間の磁束は、１次側ヨーク２１と２次側ヨーク５１との間を流れるため、１次側ヨーク２１および２次側ヨーク５１の内側に流れる磁束が少なくなる。このため、変形部材１３の渦電流の発生を抑制することができる。また、低膨張金属としては、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｍｎ合金が用いられ、高膨張金属としては、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｎ合金が用いられる。

・第１実施形態では、変形部材１３の本体部７１が平板状に形成されたが、本体部７１は例えばコイル状に形成することもできる。要するに、変形部材１３が変形することにより１次コイル２０と２次コイル５０との間の距離が大きくなるような形状であれば他の形状であってもよい。

・第２実施形態では、１次コイル２０および２次コイル５０を介して応答要求信号および応答信号が１次側認証回路３５および２次側認証回路６４に送受信されたが、これら信号の送受信はこれに限られない。１次側認証回路３５および２次側認証回路６４のそれぞれに信号送受信用のコイルを設けることもできる。これにより、これらコイルを介して１次側認証回路３５および２次側認証回路６４は応答要求信号および応答信号の送受信が行われる。

・第２実施形態では、充電制御処理として、ステップＳ１２においてコイル間異常と判定したとき、ステップＳ１３において充電停止信号を電力伝送回路３２に送信したが、充電停止信号に代えて電力低下信号を送信することもできる。この信号は、１次コイル２０に供給される電力を小さくさせるためのものである。この信号を電力伝送回路３２が受信することにより、２次コイル５０の誘起電流を小さくさせる。このため、１次コイル２０と２次コイル５０との間に金属異物４が存在するとき、金属異物４の温度上昇を抑制することができる。

・第２実施形態では、充電制御処理において、前回の応答信号の受信から異常判定時間ＴＬ以上が経過したか否かに基づいてコイル間異常が生じているか否かを判定したが、コイル間異常の判定の仕方は次の（ａ）および（ｂ）ように変更することもできる。
（ａ）応答信号の電流値が所定の異常判定閾値Ｘ１よりも小さいことに基づいてコイル間異常が生じている旨判定し、上記電流値が異常判定閾値Ｘ１以上であることに基づいてコイル間異常が生じていない旨判定する。
（ｂ）応答信号の電圧値が所定の異常判定閾値Ｘ２よりも小さいことに基づいてコイル間異常が生じている旨判定し、上記電圧値が異常判定閾値Ｘ２以上であることに基づいてコイル間異常が生じていない旨判定する。

上記（ａ）では、１次側回路３０に応答信号の電流値を検出するための電流検出回路が設けられる。上記（ｂ）では、１次側回路３０に応答信号の電圧値を検出するための電圧検出回路が設けられる。

異常判定閾値Ｘ１は、コイル間異常が生じていないと予測されるときの応答信号の電流値であり、実験等により予め設定される。異常判定閾値Ｘ２は、コイル間異常が生じていないと予測されるときの応答信号の電圧値であり、実験等により予め設定される。

・第２実施形態では、変調部３７，６６は負荷変調処理をそれぞれ行ったが、負荷変調処理に代えて周波数変調処理を行うこともできる。要するに、１次コイル２０と２次コイル５０との信号の伝達のために変調処理を行うものであれば、他の変調処理を行ってもよい。

・第２実施形態では、認証部３６が応答信号を受信することに基づいて充電装置２に電動歯ブラシ３が取り付けられたか否かを判定したが、電動歯ブラシ３が充電装置２に取り付けられたか否かの判定を行うための構成はこれに限られない。例えば、図１０（ａ）に示すように電動歯ブラシ３の把持本体部４１の下端部に永久磁石９０が設けられ、かつ充電装置２の支持部１４にホール素子等の磁気検出部９１が設けられる構成とすることもできる。詳細には、永久磁石９０は、把持本体部４１において２次側ヨーク５１の内方に固定されている。磁気検出部９１は、支持部１４において１次側ヨーク２１の内方に固定されている。この場合、磁気検出部９１に永久磁石９０が近接するとき、磁気検出部９１がその磁束を検出することにより、充電装置２に電動歯ブラシ３が取り付けられていることを検出することができる。

このような構成によれば、図１０（ｂ）に示すように、変形部材１３の変形によって永久磁石９０と磁気検出部９１との距離が大きくなるとき、永久磁石９０の磁束を磁気検出部９１が検出できなくなる。これにより、コイル間異常が生じている旨判定することができる。

・また、図１１に示すように、変形部材１３に接触するように１次コイル２０側に設けられたメカニカルスイッチ１００と、このスイッチ１００のオン状態およびオフ状態を検出する検出回路１０１とを含む構成とすることもできる。詳細には、メカニカルスイッチ１００は、中空部８２の下端部、すなわち変形部材１３の柱状部７３の下端部に固定されている。この場合、コイル間異常が生じていないとき、すなわち本体部７１が変形していないとき、図１１（ａ）に示すように、メカニカルスイッチ１００は変形部材１３の柱状部７３の下端面に接触することによりオン状態となる。一方、コイル間異常が生じているとき、すなわち本体部７１が変形したとき、図１１（ｂ）に示すように、メカニカルスイッチ１００から柱状部７３が離れることによりオフ状態となる。そして検出回路１０１は、メカニカルスイッチ１００がオフ状態になることに基づいて充電停止信号を電力伝送回路３２送信する。

・また、図１１に示す構造の場合、メカニカルスイッチ１００は、変形部材１３に対応するところ以外に設けることもできる。具体的には、装置本体部１０の保持部１１の底部１２において、把持本体部４１の下端面と接触するところにメカニカルスイッチ１００が設けられていればよい。この場合、保持部１１に電動歯ブラシ３が取り付けられることにより、把持本体部４１の下端面によりメカニカルスイッチ１００が押操作される。このため、メカニカルスイッチ１００はオン状態となる。一方、保持部１１に電動歯ブラシ３が取り外されることにより、把持本体部４１の下端面はメカニカルスイッチ１００から離間するため、同スイッチ１００はオフ状態となる。このようなメカニカルスイッチ１００のオン状態およびオフ状態の切り替えに基づいて、充電装置２に電動歯ブラシ３が取り付けられたか否かの判定およびコイル間異常が生じているか否かの判定を行うことができる。

・第２実施形態では、電動歯ブラシ３に表示部４３が設けられたが、充電装置２に表示部４３を設けることもできる。
・第２実施形態では、１次側認証回路３５と２次側認証回路６４とにより充電制御処理を行ったが、充電制御処理を行う回路構成はこれに限られない。例えば、これら認証回路３５，６４とは各別に異常検出回路を１次側回路３０および２次側回路６０に設けることもできる。具体的には、図１２に示すように、１次側異常検出回路１１０が予め設定された応答要求信号を２次側異常検出回路１１１に送信する。２次側異常検出回路１１１は、応答要求信号を受信したときに応答信号を１次側異常検出回路１１０に送信する。１次側異常検出回路１１０は、応答信号を受信したとき、コイル間異常が生じていない旨判定する。一方、１次側異常検出回路１１０は、応答要求信号を送信してから所定時間にわたり応答信号を受信しないとき、コイル間異常が生じている旨判定する。この所定時間は、異常判定時間ＴＬと同様である。

・上記各実施形態において、変形部材１３の柱状部７３の大径部７４は、柱状部７３の径方向に突出する突形状であったが、大径部７４の形状はこれに限定されることはない。例えば、図１３に示すように、大径部７４として、径方向に突出する突部７８と、突部７８に連結するとともに柱状部７３の周方向に延びる腕部７９とを含む形状のものとすることもできる。この場合、周方向において保持部１１の突起部８３（図５参照）に対応するところに腕部７９の先端部７９Ａが位置する。このような構成によれば、変形部材１３が熱変形するとき、腕部７９が突起部８３と接触して内方および下方に撓むことにより、腕部７９が突起部８３を容易に乗り越えることができる。また、熱変形した変形部材１３を熱変形する前に状態に戻すとき、使用者が変形部材１３を押圧する力を小さくすることができる。

・上記各実施形態において、柱状部７３の大径部７４の平面部７６に代えて、外方に向かうにつれて上方に傾斜する傾斜部を設けることもできる。この傾斜部と径方向との成す角は、傾斜部７５と径方向との成す角よりも小さい。また同様に保持部１１の突起部８３の平面部８５に代えて、内方に向かうにつれて下方に傾斜する傾斜部を設けることもできる。この傾斜部と径方向との成す角は、傾斜部８４と径方向との成す角よりも小さい。

・上記各実施形態において、大径部７４の傾斜部７５に代えて、径方向に沿った平面を有する平面部を設けることもできる。また、突起部８３の傾斜部８４に代えて、径方向に沿った平面を有する平面部を設けることもできる。

・上記各実施形態において、柱状部７３の大径部７４および保持部１１の突起部８３を省略することもできる。また、変形部材１３の柱状部７３および保持部１１の中空部８２を省略することもできる。

・上記各実施形態において、コイル間異常が生じている旨を使用者に報知する報知手段を追加することもできる。報知手段としては、光、音および振動等が挙げられる。すなわち、コイル間異常が生じたとき、発光や点滅、ブザー音や振動を発生させることにより使用者にその旨を報知する。また報知手段は、充電装置２または電動歯ブラシ３の少なくとも一方に設けられる。

・上記各実施形態において、充電装置２の保持部１１に変形部材１３が取り付けられたが、電動歯ブラシ３の把持本体部４１の下端部に変形部材１３を取り付けることもできる。また、保持部１１および把持本体部４１の両方に変形部材１３を設けることもできる。

・上記各実施形態では、非接触電力伝送装置として、充電装置２とこれに充電される電動歯ブラシ３との構成としたが、電動歯ブラシ３に代えて、腕時計、携帯電話、コードレス電話機、電気かみそり、ノートパソコン等の種々の電子機器に適用することができる。

・上記各実施形態では、非接触電力伝送装置として、充電装置２と電動歯ブラシ３との非接触充電に適用したが、その他の非接触電力伝送を行うための電子機器に適用することもできる。

（付記）
上記実施形態から把握できる技術的思想を以下に付記する。
（イ）電力が供給されることにより交番磁束が発生する１次コイルを有する本体と、前記１次コイルと対向する２次コイルを有する電子機器とを含み、前記１次コイルと前記２次コイルとの間の電磁誘導により非接触で前記本体から前記電子機器に電力を伝送する非接触電力伝送装置において、前記１次コイルと前記２次コイルとの間の温度を検出する温度検出手段と、前記１次コイルと前記２次コイルとの間のコイル間距離を変更する距離変更手段とを含み、前記温度検出手段により検出された温度が高くなるにつれて、前記距離変更手段は、前記コイル間距離を大きくすることを特徴とする非接触電力伝送装置。

この構成によれば、１次コイルと２次コイルとの間に金属異物が挟まれて金属異物が加熱されたとき、距離変更手段によりコイル間距離が大きくなるため、金属異物の温度上昇を抑制することができる。またこの場合、温度検出手段として温度センサを設けるとともに、温度センサにより検出された１次コイルと２次コイルとの間の温度に応じて距離変更手段がコイル間距離を大きくする。

（ロ）電力が供給されることにより交番磁束が発生する１次コイルを有する本体と、前記１次コイルと対向する２次コイルを有する電子機器とを含み、前記１次コイルと前記２次コイルとの間の電磁誘導により非接触で前記本体から前記電子機器に電力を伝送する非接触電力伝送装置において、前記１次コイルと前記２次コイルとの間の異常を検出する１次側異常検出手段および２次側異常検出手段を含み、前記１次側異常検出手段は、前記２次側異常検出手段に応答要求信号を送信し、前記２次側異常検出手段は、前記応答要求信号を受信したことに基づいて応答信号を前記１次側異常検出手段に送信し、前記１次側異常検出手段は、前記応答信号を受信しない時間が所定時間以上のとき、前記１次コイルと前記２次コイルとの間に異常が生じている旨判定し、前記１次側異常検出手段が前記異常が生じている旨判定したとき、前記１次コイルへの電力供給を停止する、または前記１次コイルへ供給する電力量を小さくすることを特徴とする非接触電力伝送装置。

この構成によれば、異常が生じている旨判定したときに１次コイルへの電力供給を停止する、または１次コイルへ供給する電力量を少なくするため、１次コイルと２次コイルとの間の磁束が発生しなくなる、または磁束量が少なくなる。このため、１次コイルと２次コイルとの間に金属異物が挟まれた場合には、金属異物の渦電流が生じなくなる、または渦電流が小さくなる。したがって、金属異物の温度上昇を抑制することができる。

１…非接触電力伝送装置、２…充電装置（本体）、３…電動歯ブラシ（電子機器）、１３…変形部材、２０…１次コイル、５０…２次コイル、７４…大径部（変形保持部）、８３…突起部（変形保持部）。

Claims (6)

1. 電力が供給されることにより交番磁束が発生する１次コイルを有する本体と、前記１次コイルと対向する２次コイルを有する電子機器とを含み、前記１次コイルと前記２次コイルとの間の電磁誘導により非接触で前記本体から前記電子機器に電力を伝送する非接触電力伝送装置において、
   前記１次コイルと前記２次コイルとの間には、熱変形することにより前記１次コイルと前記２次コイルと間の距離を大きくすることが可能な変形部材が設けられる
   ことを特徴とする非接触電力伝送装置。
2. 請求項１に記載の非接触電力伝送装置において、
   前記本体と前記電子機器との認証動作を行うとともに、前記１次コイルと前記２次コイルとの間に異常が生じているか否かを判定する
   ことを特徴とする非接触電力伝送装置。
3. 請求項２に記載の非接触電力伝送装置において、
   前記１次コイルと前記２次コイルとの間に異常が生じていると判定したとき、前記１次コイルへの電力供給を停止する、または前記１次コイルへ供給する電力量を小さくする
   ことを特徴とする非接触電力伝送装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置において、
   前記変形部材が熱変形した状態を保持する変形保持部が設けられる
   ことを特徴とする非接触電力伝送装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置において、
   前記変形部材は、樹脂材料にて形成される
   ことを特徴とする非接触電力伝送装置。
6. 請求項５に記載の非接触電力伝送装置において、
   前記変形部材は、形状記憶樹脂にて形成される
   ことを特徴とする非接触電力伝送装置。

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