JP2013143890A

JP2013143890A - 非接触電力伝送装置

Info

Publication number: JP2013143890A
Application number: JP2012003970A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Sato; 靖史佐藤; Hideaki Abe; 秀明安倍; Wataru Tanaka; 田中　　渉; Hiroyuki Yagyu; 博之柳生
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2013-07-22

Abstract

【課題】一次コイルを傷付ける等することなく、二次コイルを適正な位置に容易に取り付けることができる非接触電力伝送装置を提供する。
【解決手段】構造物の施工面３の一方向Ｘに沿って複数個設けられる一次コイル１０，１０・・・を有した給電ユニット１と、前記一次コイルと電磁結合されることにより受電した電力を負荷２３へ供給する二次コイル２０を有した受電ユニット２とを備え、前記給電ユニットは、前記一次コイルから間隔を空けて且つ前記一方向に沿って設けられた長尺
の磁性体１３を有し、前記受電ユニットは、前記磁性体に引き寄せられ、磁力によって前記施工面に取り付けられる磁石体２２を有していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、一次コイルを有した給電ユニットと、前記一次コイルと電磁結合されることにより受電した電力を負荷へ供給する二次コイルを有した受電ユニットとを備えた非接触電力伝送装置に関する。

従来より、電磁誘導を利用し金属接点がなくても電力伝送を可能とした非接触電力伝送装置が知られており、すでに携帯電話の充電器等として普及している。
近年では、下記特許文献１に開示されているように住居等の構造物の配電系統として従来のコンセント等の接触式のものに換えて、非接触電力伝送装置を適用することが提案されている。

特開２００９−１５９６７５号公報

しかしながら、例えば構造物の壁面にこのような非接触電力伝送装置を設け、一次コイルが壁紙等で覆われている場合、一次コイルの設置位置がわかりにくいため、二次コイルを適正な位置に取り付けにくいことが問題となる。またこのように一次コイルの位置が、わかりにくい状況で二次コイルを壁面にネジ固定等すると、磁界を発生する一次コイルを傷付ける等して損傷させてしまうこともある。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、一次コイルを傷付ける等することなく、二次コイルを適正な位置に容易に取り付けることができる非接触電力伝送装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明に係る非接触電力伝送装置は、構造物の施工面の一方向に沿って複数個設けられる一次コイルを有した給電ユニットと、前記一次コイルと電磁結合されることにより受電した電力を負荷へ供給する二次コイルを有した受電ユニットとを備え、前記給電ユニットは、前記一次コイルから間隔を空けて且つ前記一方向に沿って設けられた長尺の磁性体を有し、前記受電ユニットは、前記磁性体に引き寄せられ、磁力によって前記施工面に取り付けられる磁石体を有していることを特徴とする。

本発明において、前記磁性体は、前記一次コイルを挟んでその両側に設けられているようにしてもよい。また本発明において、前記磁性体と前記磁石体とが同幅としてもよい。

本発明に係る非接触電力伝送装置は、上述のような構成としたことで、一次コイルを傷付ける等することがなく、二次コイルを適正な位置に容易に取り付けることができる。

（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る非接触電力伝送装置の壁面への取付状態を示す概略図である。（ａ）は同非接触電力伝送装置の平面図であり一部断面で示している。（ｂ）は同非接触電力伝送装置の正面図である。同非接触電力伝送装置の壁面への取付状態を示す概略的斜視図である。同非接触電力伝送装置の回路構成の一例を示す図である。

以下に本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
本実施形態に係る非接触電力伝送装置Ｕは、構造物の施工面３の一方向Ｘ（図１参照）に沿って複数個設けられる一次コイル１０，１０・・・を有した給電ユニット１と、一次コイル１０，１０・・・と電磁結合されることにより受電した電力を負荷２３へ供給する二次コイル２０を有した受電ユニット２とを備えている。給電ユニット１は、一次コイル１０から間隔を空けて且つ一方向Ｘに沿って設けられた長尺の磁性体１３を有している。
受電ユニット２は、磁性体１３に引き寄せられ、磁力によって施工面３に取り付けられる磁石体２２を有している。
以下、詳しく説明する。なお、ここでは構造物として建物、施工面３として壁面に非接触電力伝送装置１を取り付けた例を説明するが、適用例はこれに限定されず、施工面３を天井面、床面等としてもよい。また負荷２３は受電ユニット２に設けられているが、受電ユニット２とは別個に設けたものでもよい。

まずは、給電ユニット１及び受電ユニット２について、それらの主な回路構成の一例を説明する。図３に示す回路図は、ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する非接触電力伝送装置Ｕを示している。
図３に示すように給電ユニット１は、一次コイル１０と高周波スイッチング回路１２とを備えている。高周波スイッチング回路１２は、外部電源Ｅから入力される直流電力をオンオフしながら交流電力に変換し高周波電力を生成する回路である。そして高周波スイッチング回路１２に接続された一次コイル１０に交流電力を出力する。一次コイル１０は、交流電力が入力されることにより、交流電力の周波数に応じた周波数の交番磁束を発生する。そして一次コイル１０は、二次コイル２０と電磁結合すると電力を二次コイル２０に伝送する。なお、外部電源Ｅには、商用電力から変換器を通じて直流電力とされた電力が供給される。その他、給電ユニット１は、図示していないが、高周波スイッチング回路１２の発振制御、信号検出などの各種制御を実行する制御部等を備えている。

図３に示すように受電ユニット２は、給電ユニット１から交番磁束を受ける二次コイル２０と、負荷２３と備えている。また受電ユニット２は、二次コイル２０が交番磁束を受けることにより二次コイル２０に流れる交流電力（誘起電力）を直流電力に変換する整流ダイオードＤと平滑コンデンサＣとを有した整流回路を備えている。ここに示す整流回路は、二次コイル２０から入力された交流電力を直流電力に変換する半波整流回路として構成されている。その他、図示していないが、受電ユニット２は、一次コイル１０と二次コイル２０とが電磁結合され受電可能になった際に、その旨を報知する報知部を備えていてもよい。報知部は、発光部材で構成され、その点灯により受電ユニット２が適正な位置に取り付けられたことを報知するようにしてもよいし、音声や信号の発信等音による報知でもよい。このように報知部を備えていれば、図１（ｂ）に示すように受電ユニット２が給電ユニット１に対して適正な位置に取り付けられているかを報知部によって容易に確認することができ、取り付けし易い。またこのとき、報知部は、一次コイル１０と二次コイル２０とが電磁結合されると点灯し、該点灯から一定時間経過後に消灯する発光するようにしてもよい。
負荷２３としては、直流電力の供給を受けて動作する機器であれば特に限定されないが、ここでは負荷２３として照明機器が接続されている例について図示して説明する。なお、負荷２３としては、この他、換気扇、空気清浄機、オーディオ機器などが挙げられる。
その他、受電ユニット２は、図示していないが、負荷２３などの各種制御を実行する制御部等を備えている

次に、図１、図２を参照しながら、給電ユニット１と受電ユニット２の構造について説明する。
給電ユニット１を構成する筐体１１は、図２に示すように縦長の矩形体で直線状に形成されている。筐体１１は、施工面３の一方向Ｘに沿って形成された凹所に埋め込み設置されている。なお、ここでいう一方向Ｘは、天井面から床面に向けての縦方向をさしている。よって直交方向Ｙは、この場合、横方向をさすことになる。
図１（ａ）において、３ａは壁紙、３ｂは筐体１１が埋め込まれる桟材であり、筐体１１内には、一次コイル１０，１０・・・が適宜間隔を空けて複数個設けられている。筐体１１を挟んで両側には、同じく給電ユニット１を構成する一対の磁性体１３，１３が、施工面３の一方向Ｘに沿って形成された凹所に直線状に埋め込み設置されている。図例の磁性体１３は、縦長で長尺な矩形体で形成され、一次コイル１０から間隔を空けて且つ一方向Ｘに沿って筐体１１と略平行に設けられている。磁性体１３は、強磁性体からなるものであれば、特に限定されないが、例えば鉄等の金属材等が用いられる。磁性体１３として金属材を用いた場合は、給電時に発生する電磁的な波動を一対の磁性体１３，１３によってシールドすることができる。
一次コイル１０，１０・・・を含む筐体１１及び磁性体１３，１３の前面は、壁紙３ａで覆われている。よって、図１（ｂ）及び図２では、給電ユニット１を点線で示しており、給電ユニット１が露出せず、すっきりとした施工面３とすることができ、一次コイル１０，１０・・・が施工面３上のどこに設けられているか、外側からは視認できない状態となっている。

受電ユニット２は、図１（ｂ）に示すように平面視において円形状からなり、受電ユニット本体２ａと、負荷２３である照明機器のランプカバー２ｂとを備えている。受電ユニット本体２ａには、二次コイル２０の他、磁性体１３に引き寄せられ、磁力によって施工面３に取り付けられる磁石体２２が設けられている。磁石体２２として用いられる磁石の種類は、等方性磁石、異方性磁石等、特に限定されない。また磁石体２２の原料もネオジム等、特に限定されないが、磁力が強いものであれば、強固に施工面３に取り付けることができる。

磁石体２２は、一次コイル１０と二次コイル２０とが電磁結合された状態（適正な位置に取り付けられた状態）おいて、一方向Ｘとは直交方向Ｙで、且つ一次コイル１０の両側外方に対応する位置に設けられている。
磁石体２２の形状は、特に限定されず、図例のように円形状の他、矩形状でもよい。また図例のように磁性体１３と磁石体２２とが同幅（ほぼ同幅）になるようにそれぞれを形成すれば、磁力で引き寄せあう範囲を減らすことでき、給電効率を上げることができる。図１（ｂ）では、磁性体１３の幅寸法をｄ１、磁石体２２の幅寸法（この場合、磁石体２２が円形なので、直径）をｄ２で示しており、ｄ１≒ｄ２の関係になる形成することが望ましい。

以上によれば、受電ユニット２を複数ある一次コイル１０，１０・・・に設置場所に合せて適宜位置合わせをしながら、容易に配設できる。この際、磁性体１３と磁石体２２との微妙な位置合わせができるので、これらの配置をシビアに設計する必要ない。
また磁石体２２は、一次コイル１０を避けるように直交方向Ｙの一次コイル１０の両側外方に対応する位置に設けられている。よって給電ユニット１と受電ユニット２とが接合されることによる給電に影響を与えることがなく、また受電ユニット２を取り付けることによって一次コイル１０を傷付ける等して損傷させてしまうことを防止できる。

以上の実施形態では、非接触電力伝送装置Ｕ、給電ユニット１、受電ユニット２等の構成、形状は図例に限定されず、例えば一次コイル１０、１０・・・の配設例も図例に限定されない。またここでは、一方向Ｘとして、天井面から床面に向かう縦方向の例を説明したが、これに限定されず、例えば施工面３を壁面とした場合でも横方向に筐体１１を配置し、その横方向を一方向としてもよい。さらに図では、給電ユニット１が施工面３に埋め込み設置され壁紙３ａで覆われている例について説明したが、特にこの構成に限定されるものではない。例えば、施工面３上（壁紙３ａ上）に後付けされるものであってもよい。そして図３に示す整流回路の構成は、交流電力を直流電力に変換する整流回路としての一例に過ぎず、特にこの構成に限定されるものではない。例えば全波整流回路や他の整流回路としてもよい。

Ｕ非接触電力伝送装置
１給電ユニット
１０一次コイル
１３磁性体
２受電ユニット
２０二次コイル
２２磁石体
２３負荷
Ｘ一方向

Claims

構造物の施工面の一方向に沿って複数個設けられる一次コイルを有した給電ユニットと、前記一次コイルと電磁結合されることにより受電した電力を負荷へ供給する二次コイルを有した受電ユニットとを備え、
前記給電ユニットは、前記一次コイルから間隔を空けて且つ前記一方向に沿って設けられた長尺の磁性体を有し、
前記受電ユニットは、前記磁性体に引き寄せられ、磁力によって前記施工面に取り付けられる磁石体を有していることを特徴とする非接触電力伝送装置。
請求項１において、
前記磁性体は、前記一次コイルを挟んでその両側に設けられていることを特徴とすると非接触電力伝送装置。
請求項１又は請求項２において、
前記磁性体と前記磁石体とが同幅であることを特徴とする非接触型電力伝送装置。