JP3654223B2 - 非接触トランス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対向配置した１次側トランスと２次側トランスとの間で電磁誘導による非接触の電力伝達が行われる非接触トランスに関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、非接触トランスＴは、図５に示すように、１次側ハウジング２に内蔵された１次側トランス３と２次側ハウジング４に内蔵された２次側トランス５とを対向配置して構成したものであって、１次側トランス３に備えた１次側コイル部８と２次側トランス５に備えた２次側コイル部９との間で生じる電磁誘導によって１次側トランス３と２次側トランス５との間で非接触の電力伝達を行い得るようにしたものである。例えば、この非接触トランスＴは、水廻りで使用する電動歯ブラシや電気カミソリ等の電気器具Ｘと上記電気器具Ｘに充電を行うような充電機器Ｙとの間に配置して使用されるものであり、つまり、電気機器Ｘが水に濡れた状態にあっても、端子等の通電する部分を直接接触させることなく電気機器Ｘと充電機器Ｙとの間で通電させて電気機器Ｘに安全に充電機器Ｙによる充電を行わせることが図られるのである。ここで、この非接触トランスＴにあっては、電磁誘導の効率上の理由から、１次側トランス３と２次側トランス５とを極力近接させるように１次側トランス３及び２次側トランス５は１次側ハウジング２及び２次側ハウジング４の互いに対向する部位の内面部分にそれぞれ載置されていると共に、製造コスト上の理由から、１次側トランス３及び２次側トランス５の空心部１を貫通させる鉄心等のコア部材は設けないものである。そして、１次側ハウジングを上述した充電機器Ｙと規定すると、防水上、放熱上の理由から、１次側ハウジング２の内部には樹脂６が注入されると共に、１次側トランス３は上記樹脂６の中に完全に没するように埋設される（図６）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、１次側ハウジング２の内部に樹脂６を注入する場合には、１次側ハウジング２の２次側ハウジング４に対向する部位である底面２ａに向って１次側ハウジング２の内部に樹脂６を注入させるように行われる。ここで、１次側トランス３を上記樹脂６に埋没させるようにするには１次側トランス３の空心部１にも樹脂６を注入する必要がある。１次側トランス３の空心部１に樹脂６を充填させるには、空心部１に樹脂６を充填させた分、空心部１にあった空気を空心部１の外に逃がさなければならないものであるが、上述したように１次側トランス３は１次側ハウジング２の底面２ａに載置されていて空心部１は開口面積が狭い上に略袋小路状の空間であることから、狭い開口からは空心部１にあった空気抜きが行われ難く、１次側トランス３の空心部１への樹脂６の充填が行いにくいものであった。更には、樹脂６が１次側トランス３の空心部１を覆うように注入されてしまうと、１次側トランス３の空心部１の底部１ａにある空気が抜けきらず、樹脂６の中に残存空気１５として封じ込めてしまうことがあった（図６）。このように、樹脂６の中に残存空気１５が封じ込められて残ってしまうと、１次側トランス３に繰り返し通電させることで１次側トランス３が発熱等をした場合に、上記樹脂６の中の残存空気１５が膨張し、１次側ハウジング２の破損・変形を引き起こしてしまうといった問題があった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、トランスをハウジングの底面に載置させた状態でも、トランスの空心部に樹脂を注入した際に、樹脂の中に残存空気を封じ込めないようにできる非接触トランスを提供することを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に係る非接触トランスは、１次側ハウジング２に内蔵された１次側トランス３と２次側ハウジング４に内蔵された２次側トランス５とを対向配置し、１次側トランス３に備えた１次側コイル部８と２次側トランス５に備えた２次側コイル部９との間で生じる電磁誘導によって１次側トランス３と２次側トランス５との間で非接触の電力伝達が行われる非接触トランスであって、１次側ハウジング２内に充填させた樹脂６に埋没させると共に一端面が１次側ハウジング２の底面２ａに載置させるように１次側ハウジング２の内部に配置した１次側トランス３において、上記１次側トランス３の空心部１に１次側ハウジング２の底面２ａから離れるにつれて開口面積が広がるようにする傾斜内面７を形成したことを特徴とする。これにより、空心部１の開口は空心部１の底部に比べて広い面積を有するように形成されていることから、空心部１に樹脂６を流入させる際には、樹脂６が充填される前に空心部１にあった空気を空心部１の広い開口から空心部１の外に逃がすことができ、空心部１にあった空気を残存空気１５（図６参照）として樹脂６内に封じ込めないようにして樹脂６を空心部１に充填させることができるのであり、また、空心部１は傾斜内面７を有しているから、上記傾斜内面７に沿わせて樹脂６を空心部１に流入させると、樹脂６は空心部１の底方に向ってスムーズに流入されるのであり、樹脂６が充填される前に空心部１にあった空気をスムーズに空心部１の外に逃がすことができ、空心部１にあった空気を残存空気１５として樹脂６内に封じ込めるようなことを無くすることができるものである。
【０００６】
また、請求項２に係る非接触トランスは、請求項１において、１次側トランス３の１次側コイル部８を１次側トランス３の軸心方向に対して平行に形成した筒周面に電線を巻回して設けたことを特徴とする。これにより、１次側トランス３の筒周面のうち１次側トランス３の軸心方向に対して平行にした部位に１次側コイル部８を設けるようにしたので、１次側コイル部８を形成するにあたって行われる電線の巻き付け作業が容易にできるのであり、つまり、製造の簡略化が図られていることから量産工程にもすぐに対応させることができるものである。
【０００７】
また、請求項３に係る非接触トランスは、請求項１において、１次側トランス３の空心部１に径の大小によって形成される段部１０を設け、上記段部１０により１次側トランス３の１次側ハウジング２の底面から離れる方向に徐々に開口面積が広がるようにしたことを特徴とする。これにより、空心部１に段部１０を設けたことにより、空心部１の開口から空心部１内に流入する樹脂６の空心部１の底方へ流れる速度をゆっくりにさせるものであり、従って、空心部１にあった空気を開口から空心部１の外に逃がす時間を多くとることができることから、空心部１に充填された樹脂６の中に残存空気１５を封じ込めることを更に無くすることができるものである。
【０００８】
また、請求項４に係る非接触トランスは、請求項１において、筒周面から空心部１に貫通する貫通孔１１を１次側トランス３に設けると共に、上記貫通孔１１の孔径を空心部１の内径よりも小さく形成したことを特徴とする。これにより、１次側ハウジング２と１次側トランス３との間に充填させた樹脂６を空心部１の内径よりも小さい孔径の貫通孔１１を通して樹脂６を空心部１にゆっくりと流入させたり、空心部１に充填した樹脂６に封じ込められた残存空気１５を貫通孔１１を通して空心部１外に抜かせたりすることができるものであり、空心部１に充填される樹脂６に残存空気１５を封じ込めることを更に無くすることができるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施の形態の例を示す。上記図１には非接触トランスＴ（図５参照）を構成する１次側トランス３の１次側ハウジング２への配置状態について示してある。従来技術の項でも触れたが、非接触トランスＴは、１次側ハウジング２に内蔵された１次側トランス３と２次側ハウジング４に内蔵された２次側トランス５とが対向配置されて構成したものであって、１次側トランス３に備えた１次側コイル部８と２次側トランス５に備えた２次側コイル部９との間で生じる電磁誘導によって１次側トランス３と２次側トランス５との間で非接触の電力伝達を行い得るようにしたものである。そして、この非接触トランスＴは、上記非接触の電力伝達を利用して、水廻りで使用する電動歯ブラシや電気カミソリ等の電気器具Ｘと上記電気器具Ｘに充電を行うような充電機器Ｙとの間に配置して使用されるものである。
【００１０】
本例においても、この非接触トランスＴは水廻りで使用する電気器具Ｘと上記電気器具に充電を行う充電機器Ｙとの間に配置して使用したものを想定するものであり、しかして、１次側ハウジング２は充電機器ハウジングをいうと共に、１次側トランス３は充電機器側トランスをいい、また、２次側ハウジング４は電気器具ハウジングをいうと共に、２次側トランス５は電気器具側トランスをいうものと想定している。
【００１１】
この非接触トランスＴを構成する１次側トランス３及び２次側トランス５は、それぞれ内部に中空部分である空心部１を有した筒状本体で主体が構成されるものであり、上記筒状本体の一部に電線を周方向に巻回させたコイル部を備えたものである。この１次側トランス３及び２次側トランス５は対向配置されるものであるが、これは、それぞれの筒状本体の筒端面同士を対向させると共にそれぞれの空心部１をその軸心が同一線上に位置させるようにして配置されるものである。なお、上記コイル部にあっては筒状本体のうち対向する筒端面の近傍位置に設けられるものであって、詳述すると、筒状本体には筒周面から内径方向に凹没させた凹条部１３を形成してあり、この凹条部１３に電線が巻回されて形成されている。ここで、１次側トランス３のコイル部は１次側コイル部８と称し、２次側トランス５のコイル部は２次側コイル部９と称する。上述したように通電させた１次側コイル部８は電磁誘導現象を介して２次側コイル部９に電気を起こさせるものであり、つまり、１次側コイル部８と２次側コイル部９との間では非接触の電力伝達が行われるのである。本例では、１次側コイル部８及び２次側コイル部９は１次側トランス３及び２次側トランス５の対向する部位の近傍に設けられていて、つまり１次側コイル部８及び２次側コイル部９は近接配置されているから、非接触トランスＴの電気伝達における効率の低下を極力防ぐような構造になっている。なお、図中１２は１次側コイル部８に給電する電線やプリント基板等が接続されるリード端子である。そして、上記構成を有する１次側トランス３及び２次側トランス５はそれぞれ１次側ハウジング２の内部及び２次側ハウジング４の内部に設置されるものであるが、これは、１次側トランス３と２次側トランス５との距離を極力小さくさせる為に、１次側トランス３及び２次側トランス５の対向するそれぞれの筒端面を対向する１次側ハウジング２の底面２ａ及び２次側ハウジング４の底面４ａにそれぞれ接させて行われている。
【００１２】
なお、１次側トランス３の空心部１の形状にあっては、１次側トランス３が接する１次側ハウジング２の底面２ａから離れるにつれて開口面積が広がるように形成させている（空心部１の開口径をＢとして空心部１の底部１ａの内径をＡとすると、Ｂ＞Ａの関係がある）。本例では、図１に示すように、空心部１の軸心方向において１次側ハウジング２の底面２ａから離れる方向にいくにつれ、空心部１の内径を大きくするような傾斜内面７が空心部１の側面全体に亙るように設けられており、つまり空心部１は上方に開口した略円錐空間状に形成されているのである。
【００１３】
１次側ハウジング２に設ける１次側トランス３の配置にあっては、従来技術同様、１次側ハウジング２の内部に注入した樹脂６に１次側トランス３を完全に埋没させるようにして行われる。１次側ハウジング２の内部に樹脂６を注入する際には、１次側ハウジング２の底面２ａを下方に位置させて容器の底とし、１次側トランス３の筒外部分と１次側ハウジング２との間に樹脂６を注入させるように行われる（矢印Ｇ）。上記樹脂６に１次側トランス３を完全に埋没させるにあたっては、空心部１にも上記樹脂６が充填されるものであるが、これは、１次側トランス３の筒外部分と１次側ハウジング２との間に徐々に溜められた樹脂６が、１次側トランス３の空心部１の開口縁部分を乗り越えて空心部１の内部に徐々に流入することで行われるものである（矢印Ｈ）。ここで、本例の空心部１は上方に開口した略円錐空間状に形成されており、つまり、空心部１は広い開口を有すると共に底方へいくにつれて内径を小さくするような傾斜面状の傾斜内面７を有していることから、空心部１に流れ入る樹脂６はもともと空心部１にあった空気を空心部１の広い開口から空心部１外に逃がすようにして広い開口から傾斜内面７を伝ってスムーズに空心部１の底部１ａ方向に流入していくのである。このように空心部１に樹脂６を充填した際には、もともと空心部１にあった空気を残存空気１５（図６参照）として樹脂６内に封じ込めないようにできるのである。従って、１次側トランス３は残存空気１５を封じ込めていない樹脂６によって覆われて１次側ハウジング２内部に配置されることから、通電させた１次側トランス３が発熱しても、上記残存空気１５の膨張が引き起こす樹脂６の割れや１次側ハウジング２の変形や欠損を発生させないようにできるのである。
【００１４】
以下には、本発明の実施の形態の他例を列挙する。これらの例は、先に述べた実施の形態の例の１次側トランス３の形状を変更したものであることから、重複する部分は説明を省き、変更点のみを説明するものとする
図２に示す本発明の実施の形態の他例は、１次側トランス３の１次側コイル部８を１次側トランス３の軸心方向に対して平行に形成した筒周面に電線を巻回して設けた例である。つまり、電線を巻き付ける凹条部１３の底面が１次側トランス３の軸心方向に対して平行な面に形成されているのである。このように、筒周面に電線を巻き付ける凹条部１３の底面、つまり凹条部１３における筒周面が１次側トランス３の軸心方向に対して平行になっているので、１次側トランス３のへの電線の巻き付け作業が容易になるものであり、特に１次側トランス３に電線を機械的に巻回することで行われる量産工程にも容易に対応させることができるものである。
【００１５】
図３に示す本発明の実施の形態の他例は、空心部１に径の大小によって形成される段部１０を設け、上記段部１０により１次側トランス３の１次側ハウジング２の底面から離れる方向に徐々に開口面積が広がるようにした例である。本例では、先の実施の形態の例にある空心部１の傾斜内面７に加えて、上記空心部１における開口の近傍位置の部分に２段階段状にするように２つの段部１０が上下に連設されている。１次側トランス３の軸心方向の高さ寸法をＥとし、１次側ハウジング２の底面から１次側トランス３の１次側コイル部８までの高さ距離寸法をＦとすると、この段部１０の立ち上がり寸法ＤにおいてはＤ≦（Ｂ−Ａ）／４を満たすように設定してあり、また、段部１０の水平方向の軸心への突出寸法ＣにおいてはＣ≦（Ｅ−Ｆ）／２を満たすように設定してある。このように、空心部１に段部１０を設けたことにより、空心部１の開口から流れ入る樹脂６の空心部１の底部１ａへの流入速度が更にゆっくりした速度になるものである。樹脂６の空心部１の底部１ａへの流入速度がゆっくりになると、空心部１にもともとあった空気を開口から空心部１外に逃がすための時間を作ることができ、しかして、空心部１に充填した樹脂６に残存空気１５を封じ込めてしまうといった恐れを更に低減させることができるものである。しかして、通電させた１次側トランス３が発熱したことによって生じる樹脂６中の残存空気１５の膨張が引き起こす１次側ハウジング２の変形や欠損の発生を更に低減させることができるのである。
【００１６】
図４に示す本発明の実施の形態の他例は、筒周面から空心部１に貫通する貫通孔１１を１次側トランス３に設けると共に、上記貫通孔１１の孔径を空心部１の内径よりも小さく形成した例である。本例では、貫通孔１１は１次側トランス３の周方向の複数箇所に設けられており、空心部１に近づくにつれ１次側ハウジング２の底面２ａ方向に位置するような傾斜を有しており、つまり、貫通孔１１は筒周面における孔開口が空心部１における孔開口よりも１次側ハウジング２の底面２ａと反対方向（つまり、上方）に位置している。また、空心部１は先の実施の形態の例と同様に傾斜内面７が形成されている。ここで、傾斜内面７の１次側ハウジング２の底面２ａを基準とした傾斜角をβし、上記貫通孔１１の１次側ハウジング２の底面２ａを基準とした傾斜角をαとすると、０＜α＜βの関係を有している。
【００１７】
このように貫通孔１１を設けた１次側トランス３にあっては、１次側ハウジング２内に樹脂６を注入する際に、１次側トランス３の筒外部分と１次側ハウジング２との間に樹脂６を注入した場合にあっては（矢印Ｇ）、１次側トランス３の筒外部分と１次側ハウジング２との間に徐々に溜められた樹脂６が上記貫通孔１１を通じて１次側トランス３の空心部１に流入するものである（矢印Ｊ）。ここで、貫通孔１１は空心部１にいくにつれて１次側ハウジング２の底面２ａに近づくように傾斜しているので、樹脂６はその自重で貫通孔１１から空心部１にスムーズに流れ落ちるものである。また、この貫通孔１１はその孔径を空心部１の内径よりも小さく形成してあることから、貫通孔１１を通じて空心部１に流れ込む樹脂６にあっては少量の樹脂６が連続的に流れ込むようになり、しかして、いきなり空心部１の底部１ａを樹脂６で塞いでしまうようなかたちで樹脂６が空心部１に流入することが防止でき、従って、空心部１に充填される樹脂６中に空心部１にもともとあった空気を残存空気１５として封じ込めてしまうといった事態を避けることができるものである。
【００１８】
また、１次側ハウジング２内に樹脂６を注入する際に、空心部１の開口から樹脂６を流入させた場合にあっても（矢印Ｉ）、空心部１は、先の実施の形態の例同様に、１次側ハウジング２の底面２ａから離れるにつれて開口面積が広がるようにする傾斜内面７が設けられていることから、上記空心部１に開口から流入する樹脂６は傾斜内面７をゆっくり伝って空心部１に充填されるものであり、いきなり空心部１の底部１ａを樹脂６で塞いでしまうようなかたちで樹脂６は空心部１に流入されることはなく、しかして、空心部１に充填される樹脂６中に空心部１にもともとあった空気を残存空気１５として封じ込めてしまうといった事態を避けることができるものである。ここで、仮に空心部１にもともとあった空気が残存空気１５としてまだ流動的である樹脂６内に残ってしまったとしても、上記残存空気１５は貫通孔１１を通して１次側トランス３の筒外方に抜けさせることもできるものであり（矢印Ｋ）、つまり貫通孔１１に残存空気１５抜きの役割を果たさせることもでき、しかして、空心部１に充填される樹脂６中に空心部１にもともとあった空気を残存空気１５として封じ込めてしまうといった事態の発生を更に低減させることができるものである。
【００１９】
このように、１次側トランス３に貫通孔１１を設けたことで、貫通孔１１を通して樹脂６を空心部１にゆっくりと流入させたり、空心部１に充填した樹脂６に封じ込められた残存空気１５を貫通孔１１を通して空心部１外に抜かせたりすることができ、いずれの場合も、空心部１に充填される樹脂６に残存空気１５を封じ込めてしまう恐れを更に無くすることができるものである。
【００２０】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１記載の非接触トランスにあっては、叙述したように、１次側ハウジング内に充填させた樹脂に埋没されると共に一端面が１次側ハウジングの底面に載置されるように１次側トランスを１次側ハウジングの内部に配置し、上記１次側トランスの空心部に１次側ハウジングの底面から離れるにつれて開口面積が広がるようにする傾斜内面を形成したので、空心部の底部に比べて広い面積を有する空心部の開口から空心部に流入する樹脂は、傾斜内面に沿ってスムーズに空心部内に流入し、このとき、樹脂が充填される前に空心部にあった空気は、空心部の広い開口から空心部の外に逃げるものであり、しかして、空心部にあった空気を残存空気として樹脂内に封じ込めないようにして樹脂を空心部に充填させることができるのであり、従って、通電させたことで１次側トランスが発熱した際にも樹脂内の残存空気の膨張によって１次側ハウジングの変形等が生じることを防止できるものである。
【００２１】
また、本発明の請求項２記載の非接触トランスは、請求項１の効果に加えて、１次側トランスの１次側コイル部を１次側トランスの軸心方向に対して平行に形成した筒周面に電線を巻回して設けたので、１次側コイル部を形成するにあたって行われる電線を巻き付ける作業が容易にできるものであり、つまり、製造の簡略化が図られていることから量産工程にもすぐに対応させることができるものである。
【００２２】
また、本発明の請求項３記載の非接触トランスは、請求項１の効果に加えて、１次側トランスの空心部に径の大小によって形成される段部を設け、上記段部により１次側トランスの１次側ハウジングの底面から離れる方向に徐々に開口面積が広がるようにしたので、空心部の開口から空心部内に流入する樹脂の空心部の底方へ流れる速度を段部が遅くさせるものであり、従って、空心部にあった空気を開口から空心部の外に逃がす時間を多くとることができることから、空心部に充填された樹脂の中に残存空気を封じ込めることを更に無くすることができるものであり、しかして、通電させたことで１次側トランスが発熱した際にも樹脂内の残存空気の膨張によって１次側ハウジングに変形等が生じることを更に防止できるものである。
【００２３】
また、請求項４に係る非接触トランスは、請求項１において、筒周面から空心部に貫通する貫通孔を１次側トランスに設けると共に、上記貫通孔の孔径を空心部の内径よりも小さく形成したので、１次側ハウジングと１次側トランスとの間に充填させた樹脂を空心部の内径よりも小さい孔径の貫通孔を通して樹脂を空心部にゆっくりと流入させたり、空心部に充填した樹脂に封じ込められた残存空気を貫通孔を通して空心部外に抜かせたりすることができるものであり、空心部に充填される樹脂に残存空気を封じ込めることを更に無くすることができるものであり、しかして、通電させたことで１次側トランスが発熱した際にも樹脂内の残存空気の膨張によって１次側ハウジングに変形等が生じることを更に防止できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例を示すものであって、１次側トランスの１次側ハウジングへの配置状態を示す側面断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の他例を示すものであって、１次側コイル部の製造性を高めた１次側トランスの１次側ハウジングへの配置状態を示す側面断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の更に他例を示すものであって、段部を設けた１次側トランスの１次側ハウジングへの配置状態を示す側面断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の更に他例を示すものであって、貫通孔を設けた１次側トランスの１次側ハウジングへの配置状態を示す側面断面図である。
【図５】従来技術の例の非接触トランスを示す側面断面図である。
【図６】同上の樹脂に埋没させて１次側トランスを１次側ハウジングに配置した状態を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１ 空心部
２ １次側ハウジング
３ １次側トランス
４ ２次側ハウジング
５ ２次側トランス
６ 樹脂
７ 傾斜内面
８ １次側コイル部
９ ２次側コイル部
１０ 段部
１１ 貫通孔

Claims (4)

1. １次側ハウジングに内蔵された１次側トランスと２次側ハウジングに内蔵された２次側トランスとを対向配置し、１次側トランスに備えた１次側コイル部と２次側トランスに備えた２次側コイル部との間で生じる電磁誘導によって１次側トランスと２次側トランスとの間で非接触の電力伝達が行われる非接触トランスであって、１次側ハウジング内に充填させた樹脂に埋没させると共に一端面が１次側ハウジングの底面に載置させるように１次側ハウジングの内部に配置した１次側トランスにおいて、上記１次側トランスの空心部に１次側ハウジングの底面から離れるにつれて開口面積が広がるようにする傾斜内面を形成したことを特徴とする非接触トランス。
2. １次側トランスの１次側コイル部を１次側トランスの軸心方向に対して平行に形成した筒周面に電線を巻回して設けたことを特徴とする請求項１に記載の非接触トランス。
3. １次側トランスの空心部に径の大小によって形成される段部を設け、上記段部により１次側トランスの１次側ハウジングの底面から離れる方向に徐々に開口面積が広がるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の非接触トランス。
4. 筒周面から空心部に貫通する貫通孔を１次側トランスに設けると共に、上記貫通孔の孔径を空心部の内径よりも小さく形成したことを特徴とする請求項１に記載の非接触トランス。

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