JP4064333B2

JP4064333B2 - 無接点充電式機器および充電器

Info

Publication number: JP4064333B2
Application number: JP2003373086A
Authority: JP
Inventors: 征一郎三枝; 一樹中谷; 貴之大地
Original assignee: Yonezawa Electric Wire Co Ltd
Current assignee: Yonezawa Electric Wire Co Ltd
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP2005137173A

Description

本発明は、携帯電話や電気剃刀機などの機器に内蔵されたバッテリーを、無接点で充電可能な無接点充電式機器およびこれに用いられる充電器に関する。

近年、携帯電話や電気剃刀機、卓上掃除機、リモートコントローラなど、コードレスにした機器（コードレス機器）に内蔵したバッテリーを充電する充電器として、充電器に内蔵した一次コイルと機器に内蔵した二次コイルとを磁気結合した無接点充電式機器が知られている。この種の無接点充電式機器では、充電器と機器を電気的に接続する接点を設けることなく、一次コイルから二次コイルへの電磁誘導により、充電器から機器に電力を供給することができる。

この種の充電器において、一次コイルおよび二次コイルのコア（フェライト磁心などの磁心）としては、例えば、図６、図７に示すような形状及び配置のものが一般に用いられている。
図６、図７において、符号１１０は充電器、符号１１１は充電器１１０の筐体、符号１１２は一次コイル、符号１１３は一次コイルのコア、符号１２０は充電器１１０によって充電される機器、符号１２１は機器１２０の筐体、符号１２２は二次コイル、符号１２３は二次コイルのコアである。ここで、一次コイル１１２のコア１１３としては、Ｕ字形コアが採用されている。また、二次コイル１２２のコア１２３としては、図６の構成においては棒状コアが、図７の構成においてはＵ字形コアが、それぞれ採用されている。
図６、図７に示す無接点充電式機器では、両コア１１３，１２３の両端部１１４，１２４は充電時に近接されるようになっている。このため、一次コイルおよび二次コイルが、両コア１１３，１２３を介して磁気結合され、充電を行うことができる。また、機器１２０側のコア１２３の端部１２４は、充電器１１０側のコア１１３の端部１１４の上方に配置されるようになっている。
特開２００３−１８７５８号公報

近年、無接点充電式機器の普及が進むにつれ、充電器の省スペース化が一層要求されるものと予想される。しかしながら、従来の充電器は、機器１２０側のコア１２３が充電器１１０側のコア１１３の上方に配置される構成であるため、機器１２０が充電器１１０の上に載る形態になり、充電器１１０の高さを小さくすることが難しい。特に、機器１２０は、携帯性や操作性の点で、概して縦長形状となるから、充電器１１０の高さに機器１２０の高さを加えると、テーブルや棚などに置くとしても見た目の釣り合いが良くない。上面から機器１２０を支えるホルダを突設した充電器もあるが、この場合、充電器１１０の高さが高くなってしまう。機器１２０を寝かせて載せる構成の充電器も考案されているが、平面的にスペースをとってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、充電器の高さおよび充電器からの機器の高さを抑制できる無接点充電式機器およびこれに用いられる充電器を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、充電器に内蔵された一次コイルと、この充電器によって充電されるバッテリーを備える機器に内蔵された二次コイルとによる電磁誘導により、前記バッテリーの充電を行う無接点充電式機器において、前記一次コイルのコアの両端部の間に、前記二次コイルの棒状コアが、長手方向の両端を前記一次コイルのコアの両端部に向けて配置されるようになっており、前記一次コイルのコアの形状が、棒状の基部の両端に脚部が屈曲形成されたＵ字形であり、該コアは、前記脚部を一方ずつ含む、２分割されたコア半体を、前記基部の中央部において接合したものであり、前記一次コイルが、前記コアの前記基部（１７）に巻き回されたもの（１２ａ）と、両脚部（１８）に巻き回されたもの（１２ｂ）とで構成され、前記基部側のコイル（１２ａ）は、別途作成したコイルの中空部に各コア本体（１３ａ、１３ｂ）の基部に挿入して設けられ、脚部側のコイル（１２ｂ）は、各コア半体（１３ａ、１３ｂ）の脚部（１８）の長手方向を中心軸にして回転させながら直接銅線を巻き付けて脚部（１８）に巻き回したものであることを特徴とする無接点充電式機器を提供する。
この無接点充電式機器において、前記一次コイルのコアは、該一次コイルのコアの両端を、前記二次コイルのコアの両端と対向させて配置されるようになっている構成も採用可能である。
さらに本発明は、バッテリーを備える機器に内蔵された二次コイルに対して電磁誘導によって電力を供給する一次コイルを内蔵し、この一次コイルのコアの両端部の間に、前記二次コイルの棒状コアが、長手方向の両端を前記一次コイルのコアの両端部に向けて配置されるようになっており、前記一次コイルのコアの形状が、棒状の基部の両端に脚部が屈曲形成されたＵ字形であり、該コアは、前記脚部を一方ずつ含む、２分割されたコア半体を、前記基部の中央部において接合したものであり、前記一次コイルが、前記コアの前記基部（１７）に巻き回されたもの（１２ａ）と、両脚部（１８）に巻き回されたもの（１２ｂ）とで構成され、前記基部側のコイル（１２ａ）は、別途作成したコイルの中空部に各コア本体（１３ａ、１３ｂ）の基部に挿入して設けられ、脚部側のコイル（１２ｂ）は、各コア半体（１３ａ、１３ｂ）の脚部（１８）の長手方向を中心軸にして回転させながら直接銅線を巻き付けて脚部（１８）に巻き回したものであることを特徴とする充電器を提供する。

本発明によれば、機器を充電器に装着した際に、二次コイルの位置が一次コイルの両端部の高さとなるようにできるので、充電器上に機器を立てても、充電器の高さを高くすることなく、充電器からの機器の高さを抑制することができる。

以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の無接点充電式機器の一例を示す概略構成図である。図２は、本発明の無接点充電式機器の改変例を示す概略構成図である。図３は、図２の無接点充電式機器における一次コイルとそのコアの組立方法を説明する図である。図４は、本発明の無接点充電式機器の外観の一例を示す斜視図である。

まず、図１に示す無接点充電式機器の形態例について説明する。
図１において、符号１０は充電器、符号１１は充電器１０の筐体（ハウジング）、符号１２は一次コイル、符号１３は一次コイルのコア、符号２０は充電器１０によって充電される機器、符号２１は機器２０の筐体（ハウジング）、符号２２は二次コイル、符号２３は二次コイルのコアである。上記両コア１３，２３は、フェライト磁心等の磁心である。
ここで、一次コイル１２のコア１３としては、棒状の基部１７の両端に脚部１８が屈曲形成されたＵ字形コアが採用されている。一次コイル１２は、コア１３の基部１７に巻き回されている。一次コイル１２をコア１３に巻き回す方法としては、例えば、コア１３を基部１７の長手方向を中心軸にして回転させながら直接銅線を巻き付ける方法が挙げられる。
二次コイル２２のコア２３としては、棒状コアが採用されている。二次コイル２２は、コア２３に巻き回されている。二次コイル２２をコア２３に巻き回す方法としては、例えば、コア２３をその長手方向を中心軸にして回転させながら直接銅線を巻き付ける方法、他に用意した巻き軸（図示略）を中心にしてコイルを巻き付け、前記巻き軸を外して得られたコイルの中空部に、棒状コア２３を挿入する方法などが挙げられる。

図１、図４に示すように、充電器１０の筐体１１の上面１１ａには、機器２０の底部を収容する窪み状の機器装着部１６が凹陥している。機器装着部１６は、機器２０の底部を収容することにより、該機器２０が倒れないように支持できることが望ましい。機器２０が機器装着部１６により良好に嵌合でき、また取り外す際には引き抜きに対する抵抗力が軽減されるように、機器装着部１６の側面１６ａや底面１６ｂに点状あるいは溝状などの凹凸を形成することができる。

一次コイル１２のコア１３の両端部１４は、機器装着部１６の側面１６ａに面して配置されている。そして、機器２０の底部を機器装着部１６に装着した状態では、二次コイル２２のコア２３は、一次コイル１２のコア１３の両端部１４の間に配置されている。また、二次コイル２２のコア２３の長手方向の両端（両端面）２５は、一次コイル１２のコア１３の両端部１４に向かうようになっている。
なお、図４では、機器２０側のコア２３は、向きが機器２０の筐体２１の厚み方向となるように（ただし、筐体２１の厚みが幅以下となるように幅方向と厚み方向を決めるものとする。）設けられている。この場合、機器２０内でのコア２３の占有空間を小さくし、機器２０をより小型化することができる。しかし、機器２０内でのコア２３の配置は特に限定されるものではない。例えば、機器２０内に充分なスペースを確保できる場合、図５に示すように、コア２３の向きが筐体２１の幅方向となるように配置しても良い。この場合、コア２３へのコイルの巻き付け長さをより長くして、コイルの巻線数を増やすことができる。

上記無接点充電式機器Ｍの動作を説明する。図示しない電源から供給された電力を一次コイル１２に通電すると、電磁誘導により二次コイル２２が励磁され、一次コイル１２から二次コイル２２に電力が供給される。二次コイル２２に供給された電力をバッテリーに供給することにより、機器２０のバッテリーを充電することができる。

図１に示す構成の無接点充電式機器Ｍでは、二次コイル２２の位置を一次コイル１２の両端部１４の高さに合わせることができるので、充電器１０上に機器２０を立てても、充電器１０の高さを高くすることなく、充電器１０からの機器２０の高さを抑制することができる。機器２０を機器装着部１６に嵌入させることで機器２０を保持することができるので、充電器１０が機器２０のスタンドとしても機能するようになる。充電器１０に別途ホルダを設ける必要がないので、コストを削減できる。
両コア１３，２３の端部１４，２４同士を互いに十分に近接させ、エアギャップを小さくすることができるので、高い充電効率を得ることができる。

次に、図２に示す無接点充電式機器の形態例について説明する。
図２において、図１で用いたものと同一の符号は、図１に示す構成と同一または同様のものであることを示し、重複する説明を省略する。
図２に示す充電器１０において、一次コイル１２のコア１３としては、棒状の基部１７の両端に脚部１８が屈曲形成されたＵ字形コアが採用されている。このコア１３は、基部１７の中央部１９で２つのコア半体１３ａ，１３ｂが接合されたものである。コア半体１３ａ，１３ｂの接合手段は、例えば、接着剤による接着などが挙げられる。
コア半体１３ａ，１３ｂは、それぞれ脚部１８を一方ずつ含んでいる。コア１３の両端部１４は、各脚部１８の先端から、相手の脚部１８に向かう内方に屈曲しており、該コア１３の両端面１５は、互いに向かい合っている。

二次コイル２２のコア２３としては、図１に示す無接点充電式機器と同様に、棒状コアが採用されている。
機器２０の底部を機器装着部１６に装着した状態では、二次コイル２２のコア２３は、一次コイル１２のコア１３の両端部１４の間に配置されている。また、二次コイル２２のコア２３の長手方向の両端面２５は、それぞれ、一次コイル１２のコア１３の端面１５と向かい合うように配置されている。

一次コイル１２は、図２では、Ｕ字形コア１３の基部１７に巻き回されたもの１２ａと、両脚部１８とに巻き回されたもの１２ｂとがある。なお、基部１７と脚部１８の両方にコイルを巻き回すことは、本発明において必須ではない。一次コイル１２を、コア１３の基部１７と脚部１８の一方に巻き回した構成を採用することも可能である。
脚部１８側のコイル１２ｂは、例えば、コア半体１３ａ，１３ｂを、その脚部１８の長手方向を中心軸にして回転させながら直接銅線を巻き付ける方法によって、脚部１８に巻き回すことができる。基部１７側のコイル１２ａは、別途作製したコイルの中空部に、各コア半体１３ａ，１３ｂの基部１７を挿入する方法（図３参照）などが挙げられる。

図２に示す構成の無接点充電式機器Ｍでは、図１に示す構成の無接点充電式機器Ｍと同様の作用効果を奏するほか、さらに、以下の効果を得ることができる。
一次コイル１２のコア１３の端面１５と、二次コイル２２のコア２３の端面２５とが、互いに向かい合っているので、充電効率をより向上させることができる。二次コイル２２のコア２３がＵ字形である図６に示す装置と比較すると、二次コイル２２のコア２３が棒状であることにより、コア２３の占有空間を小さくすることができる。従って、機器２０側の設計の自由度を高くでき、機器２０の筐体２１を小型化することもできるようになる。
一次コイル１２のうち、基部１７側のコイル１２ａが、別途作製されたコイルをコア１３に挿入して取り付けたものであるので、該コイルの製造に特殊なコイル製造装置を用いる必要がなくなり、製造コストを削減することができる。一次コイル１２が基部１７側のコイル１２ａのみから構成される場合、特にコスト削減の効果が高い。

一次コイル１２の両端部１４が脚部１８から屈曲した形状になっているので、機器２０の筐体２１の寸法を変えることなく、基部１７の長さをより長くすることができる。従って、一次コイル１２の巻き付け長さを長くすることができる。
一次コイル１２が基部１７側のコイル１２ａと脚部１８側のコイル１２ｂの両方から構成される場合、一次コイル１２の巻き付け長さを更に長くすることができる。
一次コイル１２の巻き付け長さが長ければ、コイルの巻線数を容易に増やすことができる。また、コイルの巻線数を変えることなく、コア１３への巻き付け厚さを薄くすることができるので、コア１３と充電器１０の筐体１１との間隔を小さくすることができ、筐体１１を薄型化、小型化することができる。

以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば、上記形態例では、基部１７と脚部１８との間の隅部Ｃは、直角に屈曲した形状となっているが、本発明はこれに限定されるものではない。一次コイル１２のコア１３は、上記隅部Ｃが円弧状に湾曲したような形状であってもよい。この場合、脚部１８側のコイル１２ｂは、脚部１８に直接巻き付ける方法のみならず、別途作製したコイルを基部１７から基部１７を経て脚部１８まで挿入する方法によって取り付けることもできる。

本発明は、例えば、携帯電話や電気剃刀機、バリカン、卓上掃除機、アイロン、リモートコントローラなど、種々の家電機器や電子機器に適用することができる。充電器が、機器を置く台としての機能と、機器に内蔵されたバッテリーを充電する機能とを兼ね備えたものとなる。

本発明の無接点充電式機器の一例を示す概略構成図である。本発明の無接点充電式機器の改変例を示す概略構成図である。図２の無接点充電式機器における一次コイルとそのコアの組立方法を説明する図である。本発明の無接点充電式機器の外観の一例を示す斜視図である。本発明の無接点充電式機器の外観の他の例を示す斜視図である。従来の無接点充電式機器の一例を示す概略構成図である。従来の無接点充電式機器の他の例を示す概略構成図である。

符号の説明

Ｍ…無接点充電式機器、１０…充電器、１２…一次コイル、１３，２３…コア、１３ａ，１３ｂ…コア半体、１４，２４…コアの端部、１５，２５…コアの端（端面）、１７…コアの基部、１８…コアの脚部、１９…コアの中央部（接合部）、２０…機器、２２…二次コイル。

Claims

充電器に内蔵された一次コイルと、この充電器によって充電されるバッテリーを備える機器に内蔵された二次コイルとによる電磁誘導により、前記バッテリーの充電を行う無接点充電式機器において、
前記一次コイルのコアの両端部の間に、前記二次コイルの棒状コアが、長手方向の両端を前記一次コイルのコアの両端部に向けて配置されるようになっており、
前記一次コイルのコアの形状が、棒状の基部の両端に脚部が屈曲形成されたＵ字形であり、該コアは、前記脚部を一方ずつ含む、２分割されたコア半体を、前記基部の中央部において接合したものであり、
前記一次コイルが、前記コアの前記基部（１７）に巻き回されたもの（１２ａ）と、両脚部（１８）に巻き回されたもの（１２ｂ）とで構成され、前記基部側のコイル（１２ａ）は、別途作成したコイルの中空部に各コア本体（１３ａ、１３ｂ）の基部に挿入して設けられ、脚部側のコイル（１２ｂ）は、各コア半体（１３ａ、１３ｂ）の脚部（１８）の長手方向を中心軸にして回転させながら直接銅線を巻き付けて脚部（１８）に巻き回したものであることを特徴とする無接点充電式機器。
前記一次コイルのコアは、該一次コイルのコアの両端を、前記二次コイルのコアの両端と対向させて配置されるようになっていることを特徴とする請求項１記載の無接点充電式機器。
バッテリーを備える機器に内蔵された二次コイルに対して電磁誘導によって電力を供給する一次コイルを内蔵し、この一次コイルのコアの両端部の間に、前記二次コイルの棒状コアが、長手方向の両端を前記一次コイルのコアの両端部に向けて配置されるようになっており、
前記一次コイルのコアの形状が、棒状の基部の両端に脚部が屈曲形成されたＵ字形であり、該コアは、前記脚部を一方ずつ含む、２分割されたコア半体を、前記基部の中央部において接合したものであり、
前記一次コイルが、前記コアの前記基部（１７）に巻き回されたもの（１２ａ）と、両脚部（１８）に巻き回されたもの（１２ｂ）とで構成され、前記基部側のコイル（１２ａ）は、別途作成したコイルの中空部に各コア本体（１３ａ、１３ｂ）の基部に挿入して設けられ、脚部側のコイル（１２ｂ）は、各コア半体（１３ａ、１３ｂ）の脚部（１８）の長手方向を中心軸にして回転させながら直接銅線を巻き付けて脚部（１８）に巻き回したものであることを特徴とする充電器。