JP2014236603A - 電源台 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な機構で送電コイルを受電コイルに接近する位置に移動して効率よく給電する。【解決手段】電源台は、外装ケース２０の内部に、水平面内で回転でき、かつ上面に複数の送電コイル１１を固定してなる回転テーブル１４と、この回転テーブル１４を回転させる回転機構１３と、この回転機構１３を制御して、送電コイル１１を円形軌跡に移動させて受電コイル５１に接近させるコントロール回路１６とを備える。各々の送電コイル１１のコイル中心Ｋは、回転テーブル１４の回転中心Ｍから偏心する位置にあり、回転テーブル１４の回転で移動されてコイル中心Ｋが移動する円形軌跡の回転半径(ｒ)を異なる位置に配置している。電源台１０は、コントロール回路１６で回転機構１３を制御して回転テーブル１４の回転位置をコントロールし、何れかの送電コイル１１を携帯機器５０の受電コイル５１の接近位置に配置して、送電コイル１１から受電コイル５１に給電する。【選択図】図８

Description

本発明は、パック電池や携帯電話などの携帯機器をセットして、携帯機器の受電コイルに送電コイルから交流電力を給電する電源台に関し、とくに、送電コイルを受電コイルに接近する位置に移動して効率よく電力を給電する電源台に関する。

送電コイルを受電コイルに接近する位置に配置して、磁気誘導作用で送電コイルから受電コイルに給電して、携帯機器に給電する電源台は、無接点方式で交流電力を伝送できる特徴がある。この電源台は、送電コイルから受電コイルに効率よく給電するために、送電コイルと受電コイルとを互いに接近させる結合位置に配置する必要がある。このことを実現するために、携帯機器に内蔵している受電コイルの位置を検出して、受電コイルの位置に送電コイルを移動させる電源台が開発されている。（特許文献１参照）

この電源台は、携帯機器の受電コイルの位置を検出し、送電コイルをＸ軸方向とＹ軸方向とに移動させて、受電コイルに接近させるので、送電コイルを受電コイルに接近させる位置に移動させる機構が複雑となって製造コストが高くなる欠点がある。それは、送電コイルをＸ軸方向とＹ軸方向の２方向に移動させる２組の駆動機構を必要とするからである。さらに、２組の駆動機構で送電コイルを受電コイルに接近位置に移動する機構は、例えば、Ｘ軸方向に移動される移動台に、さらにＹ軸方向に移動させる機構を設けることから、構造が極めて複雑になり、また相当に複雑な機構となるので、長期間にわたって安定に動作させるのが難しく、故障しやすい等の弊害がある。

この欠点は、送電コイルを固定して、送電コイルに接近するようにユーザーが携帯機器をセットすることで解消できる。たとえば、電源台の上面プレートに、携帯機器のセット位置を表示し、ユーザーがセット位置に携帯機器をセットすることで、受電コイルを送電コイルに接近することができる。ただ、この電源台は、外形や受電コイルの位置が異なる種々の携帯機器を常に正確な位置セットすることが難しく、送電コイルと受電コイルとの相対位置がずれて効率よく給電できない状態となることがある。

特開２００９−２４７１９４号公報

本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、簡単な機構で送電コイルを受電コイルに接近する位置に移動して効率よく給電できる電源台を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、全てのユーザーが使用して、送電コイルから受電コイルに効率よく給電できる電源台を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の電源台は、セットされる携帯機器５０の受電コイル５１に供給する複数の送電コイル１１を外装ケース２０に設けている。この電源台は、外装ケース２０の内部に、水平面内で回転でき、かつ上面に前記送電コイル１１を固定してなる回転テーブル１４と、この回転テーブル１４を回転させる回転機構１３と、この回転機構１３を制御して、回転テーブル１４を水平面内で回転させて、送電コイル１１を円形軌跡に移動させて、受電コイル５１に接近させるコントロール回路１６とを備える。送電コイル１１は平面コイルで、各々の送電コイル１１のコイル中心Ｋは、回転テーブル１４の回転中心Ｍから偏心する位置にあり、かつ、各々の送電コイル１１は、回転テーブル１４の回転で移動されてコイル中心Ｋが移動する円形軌跡の回転半径(ｒ)を異なる位置に配置している。この電源台１０は、コントロール回路１６で回転機構１３を制御して回転テーブル１４の回転位置をコントロールし、何れかの送電コイル１１を携帯機器５０の受電コイル５１の接近位置に配置して、送電コイル１１から受電コイル５１に給電する。

以上の電源台は、簡単な機構で送電コイルを受電コイルに接近する位置に配置して、送電コイルから受電コイルに効率よく給電できる。それは、回転テーブルを回転して各々の送電コイルを円形軌跡に移動して、いずれかの送電コイルを受電コイルに接近できるからである。とくに、本発明の電源台は、複数の送電コイルのコイル中心を回転テーブルの回転中心から偏心し、さらに、コイル中心の回転軌跡の回転半径(ｒ)を異なる位置として回転テーブルに配置するので、回転テーブルを回転することで、電源台の広い範囲にセットされる携帯機器の受電コイルに送電コイルを接近して効率よく供給できる特徴がある。また、電源台の自由な位置にセットされた携帯機器の受電コイルに送電コイルを接近できるので、全てのユーザーが便利に使用して、送電コイルから受電コイルに効率よく給電できる特徴も実現する。

本発明の電源台は、回転テーブル１４の回転中心Ｍに最も接近して配置してなる第１の送電コイル１１Ａを、下記の式を満足する位置に配置することができる。
Ｒ１＞ｒ１
ただし、以上の式において
Ｒ１は第１の送電コイル１１Ａの半径。
ｒ１は第１の送電コイル１１Ａのコイル中心Ｋ１が回転テーブル１４で回転される回転半径。

この電源台は、回転テーブルの回転中心部に受電コイルをセットする携帯機器に効率よく給電できる特徴がある。それは、この位置にセットされる携帯機器の受電コイルと送電コイルとの対向面積を大きくして、好ましい電磁結合状態として給電できるからである。

さらに、本発明の電源台は、第１の送電コイル１１Ａよりも外側に配置してなる第２の送電コイル１１Ｂを、下記の式を満足する位置に配置することができる。
Ｒ１＋ｒ１＞ｒ２−Ｒ２
ただし、以上の式において
Ｒ１は第１の送電コイル１１Ａの半径、
ｒ１は第１の送電コイル１１Ａのコイル中心Ｋ１が回転テーブル１４で回転される回転半径
Ｒ２は第２の送電コイル１１Ｂの半径、
ｒ２は第２の送電コイル１１Ｂのコイル中心Ｋ２が回転テーブル１４で回転される回転半径

以上の電源台は、第１の送電コイルと第２の送電コイルの境界部分に受電コイルがセットされる携帯機器にも効率よく供給できる特徴がある。それは、第１の送電コイルと第２の送電コイルの境界部分に配置される受電コイルに、何れかの送電コイルを対向面積を大きくしながら接近させて、好ましい電磁結合を実現できるからである。、

本発明の電源台は、回転テーブル１４に２組の送電コイル１１を固定することができる。この電源台は、極めて簡単な構造としながら、広い範囲にセットされる携帯機器の受電コイルに、いずれか一方の送電コイルを接近して、効率よく供給できる。

本発明の電源台は、外装ケース２０と回転テーブル１４の外形を円形とすることができる。この電源台は、携帯機器をセットできる面積を広くして、受電コイルに送電コイルを接近できる。

本発明の電源台は、コントロール回路１６に、受電コイル５１の位置を検出する検出コイル３６と、この検出コイル３６のインピーダンスを検出して送電コイル１１と受電コイル５１の結合位置を検出する検出回路３７とを設けて、コントロール回路１６でもって、検出回路３７で検出される検出コイル３６のインピーダンスから受電コイル５１との結合位置を検出して、送電コイル１１を受電コイル５１の結合位置に配置することができる。
以上の電源台は、検出コイルで受電コイルの位置を正確に検出して、送電コイルを受電コイルに接近できる。それは、検出コイルを受電コイルの検出に最適な形状やインダクタンスなどの電気特性に設計できるからである。

本発明の電源台１０は、回転機構１３が、外装ケース２０の外周縁部に沿って配置されたリング状歯車３１と、回転テーブル１４に連結されて、リング状歯車３１に噛み合う駆動歯車３２と、駆動歯車３２を駆動するモータ３３とを備え、モータ３３で駆動される駆動歯車３２をリング状歯車３１に沿って転動させて、モータ３３で回転テーブル１４を回転させることができる。
以上の電源台は、リング状歯車を備える回転機構を介して、回転テーブルをスムーズに回転できる特徴がある。

本発明の電源台は、送電コイル１１の外径を携帯機器５０の受電コイル５１の外径よりも大きくすることができる。この電源台は、ひとつの送電コイルでもって、広い範囲にセットされる受電コイルに効率よく供給できる。

本発明の一実施の形態にかかる電源台に携帯機器をセットした状態を示す斜視図である。 図１に示す電源台の分解斜視図である。 図２に示す電源台の一部拡大底面斜視図である。 図２に示す電源台をさらに分解した分解斜視図である。 図４に示す電源台の底面斜視図である。 図１に示す電源台の概略断面図である。 本発明の一実施の形態にかかる電源台に携帯機器をセットした状態を示すブロック図である。 図２に示す電源台の送電コイルの配置を示す概略平面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源台を例示するものであって、本発明は電源台を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

図１ないし図８に示す電源台１０は、受電コイル５１を内蔵する携帯機器５０を上面プレート２１の上に載せて、送電コイル１１から受電コイル５１に交流電力を誘導させて、電源台１０から携帯機器５０に給電する。送電コイル１１は受電コイル５１に接近する状態で交流電力が供給される。交流電力が供給される送電コイル１１は、接近して配置される受電コイル５１に交流電力を誘導させる。送電コイル１１から受電コイル５１に効率よく交流電力を供給するために、送電コイル１１は受電コイル５１に接近される。電池５２を内蔵する携帯機器５０は、電源台１０から供給される交流電力を整流し、直流に変換して電池５２を充電する。ただし、本発明は、携帯機器を、電池を内蔵する機器には特定しない。携帯機器は、たとえばライトやオーディオ機器として、電源台から供給される電力でライトを点灯し、あるいはオーディオ機器を動作状態とすることができる。

以上の電源台１０は、複数の送電コイル１１を円形軌跡に移動させて、いずれかの送電コイル１１を受電コイル５１に接近させる。すなわち、電源台１０の自由な位置にユーザーが携帯機器５０を載せると、送電コイル１１は円形軌跡に移動されて、携帯機器５０の受電コイル５１に接近する位置に移動する。送電コイル１１が受電コイル５１に接近する状態で、送電コイル１１から受電コイル５１に交流電力を誘導させて、電源台１０から携帯機器５０に給電する。

図１ないし図７に示す電源台１０は、下ケース２０Ａと上ケース２０Ｂとからなる外装ケース２０と、この外装ケース２０内に水平面内で回転できるように配置している回転テーブル１４と、この回転テーブル１４の上に配置している複数の送電コイル１１と、回転テーブル１４に固定している回路基板１５と、回転テーブル１４を水平面内で回転する回転機構１３と、この回転機構１３をコントロールするコントロール回路１６と、送電コイル１１に交流電力を供給する交流電源１２とを備える。

外装ケース２０は外形を円形とする円盤状で、上ケース２０Ｂの天板を、携帯機器５０を載せる上面プレート２１としている。上ケース２０Ｂの天板と下ケース２０Ａの底板２２は、外周の周壁で互いに連結して内部を閉鎖構造としている。

回転テーブル１４は、上面プレート２１の下で水平面内に回転されて、上面に固定している複数の送電コイル１１を円形軌跡に移動させる。回転テーブル１４は、送電コイル１１を受電コイル５１により接近させるために、上面プレート２１である天板の下面に接近する位置で水平面内で回転される。回転テーブル１４は外形を円形として、その外径を外装ケース２０の周壁の内径よりもわずかに小さくしている。回転テーブル１４は、上下に移動することなく、外装ケース２０の内面を摺動して、水平姿勢を保持しながら、水平面内で回転できるように外装ケース２０内に配置される。

回転テーブル１４は、シールド板１７を介して上面に複数の送電コイル１１を固定している。このシールド板１７は、回転テーブル１４の上面に嵌合構造で定位置に固定されて、その上面の定位置に複数の送電コイル１１を固定している。図４の回転テーブル１４はプラスチック製で、上面にはシールド板１７の外周に沿う形状の嵌合壁２３を突出して設けている。シールド板１７は、嵌合壁２３の内側に配置されて、回転テーブル１４の定位置に嵌合構造で配置される。シールド板１７は、たとえば両面接着テープで接着して回転テーブル１４に固定される。

さらに、回転テーブル１４は、上面に回路基板１５を固定している。回路基板１５は、回転テーブル１４の上面に嵌合構造で定位置に固定されている。図２と図４に示す回路基板１５は、回転テーブル１４の外周縁部に沿う形状であって、その中央部には、シールド板１７の外形に沿う形状の切除部１５Ａを設けて、送電コイル１１を配置するためのスペースを確保している。図４の回転テーブル１４は、上面に、回路基板１５の外周に沿う形状の嵌合壁２４を突出して設けている。回路基板１５は、嵌合壁２４の内側に配置されて、回転テーブル１４の定位置に嵌合構造で配置される。回路基板１５は、例えば、ネジ止めして回転テーブル１４に固定される。

送電コイル１１は、外装ケース２０の上面プレート２１の下に配設されて、上面プレート２１に沿って水平面内で移動する。送電コイル１１から受電コイル５１への給電の効率は、送電コイル１１を受電コイル５１に接近させて向上できる。したがって、送電コイル１１は、上面プレート２１の下にあって、できる限り上面プレート２１に接近して配設される。送電コイル１１は、上面プレート２１の上に載せられる携帯機器５０の受電コイル５１に接近するように移動するので、上面プレート２１の下面に沿って移動できるように配設される。

送電コイル１１を内蔵する外装ケース２０は、携帯機器５０を載せる平面状の上面プレート２１を上面に設けている。図の電源台１０は、上面プレート２１全体を平面状として水平に配設している。上面プレート２１は、大きさや外形が異なる種々の携帯機器５０を上に載せることができる大きさ、たとえば、直径を５ｃｍないし３０ｃｍとする円形としている。電源台１０は、上面プレート２１を大きくして、すなわち複数の携帯機器５０を同時に載せることができる大きさとして、複数の携帯機器５０を一緒に載せて内蔵する電池を順番に充電することもできる。

さらに、外装ケース２０の上面プレート２１は、その内側を移動する送電コイル１１を外部から視認できる透光性を有することができる。この電源台１０は、送電コイル１１が携帯機器５０に接近することをユーザーが目で見て確認できるので、ユーザーは携帯機器５０が確実に充電されることを確認できる。

さらに、図に示す電源台１０は、上面プレート２１の上面に表面カバー１９を配置している。表面カバー１９は、例えば、シリコン製で、上面プレート２１の全面から外周面にかけて被覆する大きさと形状に成形している。このように、上面プレート２１に表面カバー１９を設ける構造は、上面にセットされる携帯機器５０が、上面プレート２１に対して滑動して位置ずれするのを有効に防止できる。ここで、透光性を有する上面プレートに被覆する表面カバーにおいては、透光性を有する材料で製造することができる。

送電コイル１１は、上面プレート２１と平行な面で渦巻き状に巻かれ、かつ外径を受電コイル５１よりも大きくしてなる平面コイルで、上面プレート２１の上方に交流磁束を放射する。この送電コイル１１は、上面プレート２１に直交する交流磁束を上面プレート２１の上方に放射する。送電コイル１１は、交流電源１２から交流電力が供給されて、上面プレート２１の上方に交流磁束を放射する。

送電コイル１１は、回転テーブル１４の上面に配置される。回転テーブル１４が水平面内に回転されて、送電コイル１１は上面プレート２１の下面に接近する円形軌跡に移動される。送電コイル１１は、回転プレートで円形軌跡に移動されて、受電コイル５１に接近する位置に移動される。上面プレート２１の自由な位置にセットされる携帯機器５０の受電コイル５１に、いずれかの送電コイル１１を接近させるために、コントロール回路１６は、回転機構１３を制御して回転テーブル１４の回転を制御する。コントロール回路１６は、送電コイル１１が受電コイル５１に接近することを検出する位置まで、回転機構１３で回転テーブル１４を回転させる。このコントロール回路１６は、携帯機器５０がセットされたことを検出すると、回転機構１３で回転テーブル１４を回転させる。送電コイル１１が円形軌跡に移動されて、受電コイル５１に接近すると、このことがコントロール回路１６に検出される。送電コイル１１が受電コイル５１に接近することを検出すると、コントロール回路１６は回転機構１３を制御して回転テーブル１４の回転を停止する。この状態で、送電コイル１１は受電コイル５１に接近する位置に配置される。

本発明の電源台１０は、ユーザーが携帯機器５０を上面プレート２１の上に載せる位置を特定しないので、携帯機器５０が上面プレート２１のどの位置にセットされても、いずれかの送電コイル１１を携帯機器５０の受電コイル５１に接近する位置に配置する。電源台１０から携帯機器５０に効率よく供給するためである。複数の送電コイル１１が円形軌跡に移動されて、いずれかの送電コイル１１が受電コイル５１に接近して効率よく供給できるように、複数の送電コイル１１は独特の位置に配置される。

図８は、複数の送電コイル１１の配置を示す平面図である。この図に示す平面コイルである送電コイル１１は、コイル中心を回転テーブル１４の回転中心Ｍから偏心する位置に配置している。さらに、各々の送電コイル１１は、コイル中心Ｋの回転半径(ｒ)が異なる位置となるように配置している。コイル中心Ｋの回転半径(ｒ)は、送電コイル１１が回転テーブル１４に回転されて、コイル中心Ｋが移動する円形軌跡の半径である。図８の平面図は、第１の送電コイル１１Ａと第２の送電コイル１１Ｂからなる２組の送電コイル１１の配置を示している。２組の送電コイル１１は、一方を回転テーブル１４の回転中心Ｍに接近して配置し、他方を回転中心Ｍから離して配置している。図８において、回転テーブル１４の回転中心Ｍに近い位置に配置される第１の送電コイル１１Ａのコイル中心Ｋ１の回転半径(ｒ１)は、その外側に配置している第２の送電コイル１１Ｂのコイル中心Ｋ２の回転半径(ｒ２)よりも小さく、すなわちｒ１＜ｒ２となる位置に第１の送電コイル１１Ａと第２の送電コイル１１Ｂを配置している。

さらに図８に示す送電コイル１１の配置は、回転テーブル１４の回転中心Ｍに最も接近して配置している第１の送電コイル１１Ａを、下記の式を満足する位置に配置している。

Ｒ１＞ｒ１
ただし、以上の式において
Ｒ１は、第１の送電コイル１１Ａの半径。
ｒ１は、第１の送電コイル１１Ａのコイル中心Ｋ１が回転テーブル１４で回転される回転半径（第１の送電コイル１１Ａのコイル中心Ｋ１と回転テーブル１４の回転中心Ｍとの間隔）。

好ましくは、第１の送電コイル１１Ａは、コイル中心Ｋ１の回転半径(ｒ１)をコイルの半径（Ｒ１）の約１／２、さらに好ましくは、図８に示すように、コイル中心Ｋ１の回転半径(ｒ１)を、コイル幅（Ｗ）の約１／２とする。この電源台１０は、上面プレート２１の中央部、すなわち回転テーブル１４の回転中心部に受電コイル５１をセットする携帯機器５０に、効率よく供給できる特徴がある。それは、図８の鎖線で示すように、この位置にセットされる携帯機器の受電コイル５１に、送電コイル１１を広い面積で対向させて、すなわち受電コイル５１と送電コイル１１との対向面積を大きくして、好ましい電磁結合状態を実現できるからである。

さらに、電源台１０は、第１の送電コイル１１Ａよりも外側に配置される第２の送電コイル１１Ｂを、下記の式を満足する位置に配置して、第１の送電コイル１１Ａと第２の送電コイル１１Ｂの円形軌跡の境界部分にセットされる受電コイル５１に効率よく供給できる。それは、第１の送電コイル１１Ａの円形軌跡の外周部と、第２の送電コイル１１Ｂの円形軌跡の内周部とを互いにラップさせることで、この領域にセットされる受電コイル５１に何れかの送電コイル１１を広い対向面積となるように配置できるからである。

Ｒ１＋ｒ１＞ｒ２−Ｒ２
ただし、以上の式において
Ｒ１は、第１の送電コイル１１Ａの半径。
ｒ１は、第１の送電コイル１１Ａのコイル中心Ｋ１が回転テーブル１４で回転される回転半径（第１の送電コイル１１Ａのコイル中心Ｋ１と回転テーブル１４の回転中心Ｍとの間隔）。
Ｒ２は、第２の送電コイル１１Ｂの半径。
ｒ２は、第２の送電コイル１１Ｂのコイル中心Ｋ２が回転テーブル１４で回転される回転半径（第２の送電コイル１１Ｂのコイル中心Ｋ２と回転テーブル１４の回転中心Ｍとの間隔）。

以上の式において、Ｒ１＋ｒ１は、第１の送電コイル１１Ａの円形軌跡の外周縁の半径となり、ｒ２−Ｒ２は第２の送電コイル１１Ｂの円形軌跡の内周縁の半径となる。第１の送電コイル１１Ａの円形軌跡の外周縁の半径と第２の送電コイル１１Ｂの円形軌跡の内周縁の半径の差、すなわち（Ｒ１＋ｒ１）−（ｒ２−Ｒ２）を、受電コイル５１の外径よりも大きくして、第１の送電コイル１１Ａと第２の送電コイル１１Ｂの円形軌跡の境界部分にセットされる受電コイル５１に効率よく供給できる。それは、両送電コイル１１の円形軌跡の境界部分にセットされる受電コイル５１と、何れかの送電コイル１１との対向面積を大きくできるからである。

図８の電源台１０は、２組の送電コイル１１をコイル中心Ｋの回転半径(ｒ)が異なる位置に配置するが、本発明の電源台は、３組以上の送電コイルを、コイル中心の回転半径(ｒ)が異なる位置に配置して、上面プレートをより広い面積とすることもできる。

回転テーブル１４を回転させる回転機構１３は、外装ケース２０の外周縁部に沿って配置されるリング状歯車３１と、回転テーブル１４に連結されて、リング状歯車３１に噛み合う駆動歯車３２と、この駆動歯車３２を駆動するモータ３３とを備えている。図に示す電源台１０は、下ケース２０Ａの外周縁部にリング状歯車３１を固定して、回転テーブル１４の下面側に駆動歯車３２を配置している。この回転機構１３は、モータ３３で駆動される駆動歯車３２をリング状歯車３１に沿って転動させて、回転テーブル１４を回転させる。図３の一部拡大図に示す回転機構１３は、モータ３３の回転軸に固定しているウォームギア３４と、このウォームギア３４の回転を駆動歯車３２に伝える中間歯車３５を備えている。この回転機構１３は、モータ３３がウォームギア３４を回転し、ウォームギア３４の回転が中間歯車３５を介して駆動歯車３２に伝達されて、駆動歯車３２を回転させる。さらに、回転する駆動歯車３２は、リング状歯車３１の内歯に噛み合いながらリング状歯車３１に沿って転動して、回転テーブル１４が回転される。

以上の回転機構１３は、外装ケース２０にリング状歯車３１を固定すると共に、回転テーブル１４にはモータ３３と駆動歯車３２とを固定して、モータ３３で駆動される駆動歯車３２をリング状歯車３１の内歯に沿って転動させて回転テーブル１４を回転させる構造としている。ただ、回転機構は、以上の構造に特定せず、回転テーブルを水平面内で回転できる他の全ての構造が採用できる。例えば、回転機構は、回転テーブルの下面の外周に沿うようにリング状歯車を固定すると共に、このリング状歯車に、下ケースに固定されたモータで駆動される駆動歯車を連結して、回転するモータで回転テーブルを回転させることもできる。

回転機構１３のモータ３３の回転は、コントロール回路１６で制御される。コントロール回路１６は、上面プレート２１に携帯機器５０がセットされたことを検出すると、回転機構１３のモータ３３を回転させる。コントロール回路１６は、ユーザーが携帯機器５０をセットして操作するスタートスイッチ（図示せず）を接続している。スタートスイッチは、ユーザーが携帯機器５０を電源台１０にセットして押す押しボタンスイッチである。この押しボタンスイッチは、ユーザーに押されてオン信号を出力する。コントロール回路１６は、スタートスイッチのオン信号を検出して、携帯機器５０がセットされたと判定する。コントロール回路１６は、スタートスイッチからの信号で、携帯機器５０がセットされたことを確実に検出できる。ただ、携帯機器５０がセットされたことは、必ずしもスタートスイッチによらず、他の方式、たとえば、光センサやタッチセンサなどで検出することもできる。

さらに、コントロール回路１６は、図６と図７に示すように、送電コイル１１が受電コイル５１に接近することを検出する検出コイル３６と、この検出コイル３６のインダクタンスの変化から送電コイル１１が受電コイル５１に接近することを検出する検出回路３７とを備える。検出コイル３６は、送電コイル１１の外径に等しい平面コイルで、送電コイル１１の上面に固定される。検出コイル３６は、電流容量が要求されないので、極めて細いホルマル線などをループ状に巻いたもの、あるいはコイルをプリント配線している薄いフレキシブル基板等で製作される。

送電コイル１１が受電コイル５１に接近すると、検出コイル３６も受電コイル５１に接近する。検出コイル３６が受電コイル５１に接近すると、検出コイル３６に受電コイル５１が電磁結合される。この状態で検出コイル３６のインダクタンスは増加する。したがって、検出回路３７は検出コイル３６のインダクタンスの増加を検出して、送電コイル１１が受電コイル５１に接近することを検出できる。検出回路３７は、検出コイル３６のインダクタンスが最大となる位置を、送電コイル１１が受電コイル５１に最接近する位置と判定する。複数の送電コイル１１を備える電源台１０は、各々の送電コイル１１の上に検出コイル３６を固定している。何れかの送電コイル１１が受電コイル５１に最接近すると、最接近する検出コイル３６を固定している検出コイル３６のインダクタンスが最大値に増加する。したがって、検出回路３７は、どの送電コイル１１が受電コイル５１に最接近するかも判定できる。コントロール回路１６は、回転機構１３のモータ３３を駆動して、回転する回転テーブル１４で送電コイル１１を円形軌跡に移動し、この状態で、いずれかの送電コイル１１が受電コイル５１に最接近することを検出回路３７で検出すると、モータ３３の回転、すなわち回転テーブル１４の回転を停止して、何れかの送電コイル１１を受電コイル５１に最接近する位置に配置する。

以上の電源台１０は、検出コイル３６のインダクタンス変化を検出して、送電コイル１１が受電コイル５１に接近することを検出する。ただ、本発明の電源台は、送電コイルが受電コイルに接近することを検出する構造や回路構成を以上のものには特定しない。検出コイルのインダクタンスの変化のみでなく、たとえば、検出コイルの電圧、電力、力率などパラメーターを検出して、送電コイルが受電コイルに接近することも検出できるからである。また、検出コイルを設けることなく、送電コイルを検出コイルに併用して、送電コイルのインダクタンス、電圧、電力、力率などのバイメタルの変化や大きさを検出して、送電コイルが受電コイルに接近することを検出できる。

コントロール回路１６は、送電コイル１１に接続している交流電源１２もコントロールする。送電コイル１１が受電コイル５１に最接近する位置に配置されると、コントロール回路１６は、受電コイル５１に最接近する送電コイル１１に、交流電源１２から交流電力を供給する。受電コイル５１に最接近しない送電コイル１１には交流電力を供給しない。この電源台１０は、受電コイル５１に最接近する送電コイル１１にのみ交流電力を供給するので、効率よく受電コイル５１に交流電力を誘導できる。ただ、コントロール回路は、いずれかの送電コイルが受電コイルに最接近する状態で、両方の送電コイルに交流電力を供給して、受電コイルに交流電力を誘導することもできる。

コントロール回路１６は、送電コイル１１から受電コイル５１に供給する状態で、供給状態を示すＬＥＤ等のパイロットランプ（図示せず）を点灯して、ユーザーに供給状態を知らせることができる。ＬＥＤのパイロットランプは、発光色で供給している状態を表示し、また携帯機器５０の電池５２が満充電されて供給を停止する状態になったことを表示することもできる。携帯機器５０の内蔵電池５２を充電する電源台１０は、携帯機器５０から伝送される満充電信号を検出する回路をコントロール回路１６に設けている。コントロール回路１６は、携帯機器５０から伝送される満充電信号を検出して、電池５２が満充電された状態にあることをＬＥＤのパイロットランプの発光色で表示する。

コントロール回路１６と交流電源１２は、回路基板１５に実装され、あるいは回転テーブル１４の下方であって外装ケース２０の内部に配置される。コントロール回路１６と交流電源１２に動作電力を供給するために、外装ケース２０には、ＡＣアダプタや商用電源の電源プラグを接続する電源コネクタ４１を固定している。電源コネクタ４１にＡＣアダプタを接続する電源台１０は、入力される直流をコントロール回路１６と交流電源１２に供給し、商用電源を接続する電源台は、入力される商用電源を所定の電圧の直流に変換する電源回路（図示せず）を外装ケースに内蔵している。

コントロール回路１６と交流電源１２を回路基板１５に実装する電源台１０は、スリップリング４２とブラシ４３を介して、あるいは、フレキシブルコードを介してコントロール回路１６と交流電源１２を電源コネクタ４１や電源回路に接続する。図に示す電源装置は、コントロール回路１６と交流電源１２を、スリップリング４２とブラシ４３を介して電源コネクタ４１に接続している。スリップリング４２は、プラス側リングとマイナス側リングの２つからなり、これらの２つのスリップリング４２を回転テーブル１４の下面に、回転テーブル１４の回転中心Ｍと同心に配置している。ブラシ４３は、プラス側リングとマイナス側リングに対向して配置されたプラス側ブラシとマイナス側ブラシを備えており、２組のブラシ４３を下ケース２０Ａの底板２２の定位置に固定している。各ブラシ４３は、リード板４４を介して、下ケース２０Ａに配置された電源コネクタ４１に接続している。フレキシブルコードを介して接続する構造は、図示しないが、フレキシブルコードを、回転テーブルを１８０度正逆に回転できる長さとして、コントロール回路と交流電源を電源コネクタや電源回路に接続することができる。コントロール回路と交流電源を回路基板に実装しない電源台も、送電コイルと交流電源とをフレキシブルコードを介して、あるいはスリップリングとブラシを介して接続することができる。

図７は電池５２を内蔵する携帯機器５０の回路図を示す。この携帯機器５０は、受電コイル５１に誘導される交流電力を整流するダイオード５５と、整流された脈流を平滑化する平滑コンデンサー５６とからなる整流回路５７と、この整流回路５７から出力される直流で電池５２を充電する充電制御回路５８とを備える。充電制御回路５８は、電池５２の満充電を検出して、満充電されたことを示す満充電信号を電源台１０に伝送する。電源台１０は、満充電信号を検出して充電を停止する。

以上の電源台１０は、以下のようにして携帯機器５０に供給する。
（１）ユーザーが電源台１０に携帯機器５０を載せる。
（２）電源台１０のコントロール回路１６は、ユーザーに操作されるスタートスイッチ（図示せず）からのオン信号で携帯機器５０がセットされたことを検出する。
（３）コントロール回路１６が回転機構１３を制御して、回転機構１３のモータ３３が回転テーブル１４を回転させる。
（４）回転テーブル１４が回転されると、回転テーブル１４に固定している送電コイル１１が円形軌跡に移動される。この状態で、コントロール回路１６は何れかの送電コイル１１が受電コイル５１に接近するかどうかを検出している。
（５）何れかの送電コイル１１が受電コイル５１に最接近すると、このことがコントロール回路１６に検出され、コントロール回路１６は回転機構１３のモータ３３の回転を停止して、回転テーブル１４の回転を停止する。この状態で、何れかの送電コイル１１は受電コイル５１に接近する。
（６）コントロール回路１６が、交流電源１２をコントロールして、受電コイル５１に接近する送電コイル１１に交流電力を供給する。交流電力が供給される送電コイル１１は、これに接近する受電コイル５１に交流電力を給電する。
（７）携帯機器５０の受電コイル５１に給電される交流電力は、整流されて携帯機器５０に内蔵している電池５２を充電する。電池５２が満充電されると、携帯機器５０から電源台１０に満充電信号が伝送され、コントロール回路１６がこの満充電信号を検出して、交流電源１２から送電コイル１１に交流電力を供給するのを停止させる。
電池を内蔵しない携帯機器であって、連続して給電する必要のある携帯機器は、電源台から携帯機器に連続して交流電力を供給する。

本発明の電源台によると、携帯電話や携帯音楽プレーヤ、パック電池等の携帯機器を上面にセットして、電源台の送電コイルから携帯機器の受電コイルに効率よく給電できる。

１０…電源台
１１…送電コイル １１Ａ…第１の送電コイル
１１Ｂ…第２の送電コイル
１２…交流電源
１３…回転機構
１４…回転テーブル
１５…回路基板 １５Ａ…切除部
１６…コントロール回路
１７…シールド板
１９…カバー
２０…外装ケース ２０Ａ…下ケース
２０Ｂ…上ケース
２１…上面プレート
２２…底板
２３…嵌合壁
２４…嵌合壁
３１…リング状歯車
３２…駆動歯車
３３…モータ
３４…ウォームギア
３５…中間歯車
３６…検出コイル
３７…検出回路
４１…電源コネクタ
４２…スリップリング
４３…ブラシ
４４…リード板
５０…携帯機器
５１…受電コイル
５２…電池
５５…ダイオード
５６…コンデンサー
５７…整流回路
５８…充電制御回路
Ｍ…回転中心
Ｋ…コイル中心 Ｋ１…コイル中心
Ｋ２…コイル中心

Claims (8)

1. セットされる携帯機器(50)の受電コイル(51)に供給する複数の送電コイル(11)を外装ケース(20)に設けてなる電源台であって、
   前記外装ケース(20)の内部に、水平面内で回転でき、かつ上面に前記送電コイル(11)を固定してなる回転テーブル(14)と、この回転テーブル(14)を回転させる回転機構(13)と、この回転機構(13)を制御して、前記回転テーブル(14)を水平面内で回転させて、前記送電コイル(11)を円形軌跡に移動させて、前記受電コイル(51)に接近させるコントロール回路(16)とを備え、
   さらに、前記送電コイル(11)は平面コイルで、各々の送電コイル(11)のコイル中心(K)は、前記回転テーブル(14)の回転中心(M)から偏心する位置にあり、かつ、各々の送電コイル(11)は、前記回転テーブル(14)の回転で移動されてコイル中心(K)が移動する円形軌跡の回転半径(ｒ)を異なる位置に配置しており、
   前記コントロール回路(16)が前記回転機構(13)を制御して前記回転テーブル(14)の回転位置をコントロールして、何れかの送電コイル(11)を前記携帯機器(50)の受電コイル(51)の接近位置に配置して、前記送電コイル(11)から前記受電コイル(51)に給電するようにしてなる電源台。
2. 前記回転テーブル(14)の回転中心(M)に最も接近して配置してなる第１の送電コイル(11A)が、下記の式を満足する位置に配置されてなる請求項１に記載される電源台。
   Ｒ１＞ｒ１
   ただし、以上の式において、
   Ｒ１は第１の送電コイル(11A)の半径。
   ｒ１は第１の送電コイル(11A)のコイル中心(K1)が回転テーブル(14)で回転される回転半径。
3. 前記第１の送電コイル(11A)よりも外側に配置してなる第２の送電コイル(11B)が下記の式を満足する位置に配置されてなる請求項１又は２に記載される電源台。
   Ｒ１＋ｒ１＞ｒ２−Ｒ２
   ただし、以上の式において
   Ｒ１は第１の送電コイル(11A)の半径。
   ｒ１は第１の送電コイル(11A)のコイル中心(K1)が回転テーブル(14)で回転される回転半径。
   Ｒ２は第２の送電コイル(11B)の半径、
   ｒ２は第２の送電コイル(11B)のコイル中心(K2)が回転テーブル(14)で回転される回転半径。
4. 前記回転テーブル(14)に２組の送電コイル(11)を固定してなる請求項１ないし３のいずれかに記載される電源台。
5. 前記外装ケース(20)と前記回転テーブル(14)の外形が円形である請求項１ないし４のいずれかに記載される電源台。
6. 前記コントロール回路(16)が、前記受電コイル(51)の位置を検出する検出コイル(36)と、この検出コイル(36)のインピーダンスを検出して送電コイル(11)と受電コイル(51)の結合位置を検出する検出回路(37)とを備え、
   前記コントロール回路(16)が、前記検出回路(37)で検出される前記検出コイル(36)のインピーダンスから前記受電コイル(51)との結合位置を検出して、前記送電コイル(11)を受電コイル(51)の結合位置に配置する請求項１ないし５のいずれかに記載される電源台。
7. 前記回転機構(13)が、前記外装ケース(20)の外周縁部に沿って配置されたリング状歯車(31)と、前記回転テーブル(14)に連結されて、前記リング状歯車(31)に噛み合う駆動歯車(32)と、前記駆動歯車(32)を駆動するモータ(33)とを備え、
   前記モータ(33)で駆動される駆動歯車(32)を前記リング状歯車(31)に沿って転動させて、前記モータ(33)で前記回転テーブル(14)を回転するようにしてなる請求項１ないし６のいずれかに記載される電源台。
8. 前記送電コイル(11)の外径が前記携帯機器(50)の受電コイル(51)の外径よりも大きい請求項１ないし７のいずれかに記載される電源台。

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