JP4688032B2

JP4688032B2 - 非接触給電装置

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Publication number: JP4688032B2
Application number: JP2005340383A
Authority: JP
Inventors: 信一郎岡本; 博昭小新
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2025-11-25
Also published as: JP2007149844A

Description

本発明は、情報と電力とを同時に送ることができる配線システムに用いられる非接触給電装置に関する。

従来、端末器を通じて負荷の操作（監視）制御を行うシステムには、端末器へ中央監視装置から複極のベースバンド信号からなる伝送信号を時分割多重によって送り、各端末器ではこの伝送信号を利用して情報の授受を行うとともに、端末回路部の電源を得るシステムがあった（例えば、特許文献１参照）。

そして、このシステムでは、埋め込み型の配線器具用に規格されているスイッチボックスとこれに対応する取付枠を用いて操作スイッチ等を設けた操作用端末器を壁面に埋め込み配線することで、従前の壁スイッチと同様の使い方が行われるようになっている。また２組の操作用端末器を取り付ける場合には、２つの取付窓を備えた二連用の取付枠を用い、取付枠の片側の一連分を一連型のスイッチボックスに取り付け、残りの片側を壁面に沿わせるように配置し、各々の取付窓に操作用端末器を取り付けることで、２つの操作用端末器を併設する構成を採用していた。また、取付窓間に設けた導電片を両側の取付窓に設けた操作用端末器のリード片を接触させることで、一方の操作用端末器（スイッチボックス側）から他方の操作用端末器へ信号線を送り配線する構成となっている。
上述のシステムでは伝送信号により端末器の端末回路部に電力を供給することができるものの、例えば信号線の電流容量等の制限から制御用端末器により制御される負荷への電源供給はそれぞれの設置場所において商用電源から供給する構成となっていた。
特許第３１３６００６号公報

ところで、給電側の巻線コイルに通電して受電側に向けて磁束を漏洩させ、受電側の巻線コイルに前記磁束による誘導電位を発生させて給電側から受電側に電力を伝達する方法が採用されている。このような電力の伝達方法は、給電側巻線コイルと受電側巻線コイルとを距離を設けて設置した場合であっても実施することが可能であることから給電側コイルと受電側コイルとをそれぞれ別々のモジュール内に設置して給電側モジュールと受電側モジュールとの間を非接触で給電させる方法として利用することができる。
すなわち、上述の２つの操作用端末器を併設する場合などのように給電側のモジュールから受電側のモジュールに給電する方法としてこのような非接触給電を利用することができる。
このとき給電側巻線コイルで発生させた磁界が受電側巻線コイル以外に漏洩することを抑制させることで受電側巻線コイルを通過する磁界強度を高めることができ給電側モジュールから受電側モジュールへのより効率の高い非接触給電を実施させ得ることとなる。
そのため、磁性コアにより給電側モジュールと受電側モジュールとの間の磁界を誘導させることが有効となる。

例えば、図７に示すように給電側Ｘと受電側ＹとにそれぞれＵ型コア１１_X，１１_Yと巻線コイル１２_X，１２_Yとを用いて非接触給電をさせることができる。
このＵ型コアは、略平行に離間されて設けられた２つの脚部とこれら脚部の一端側で脚部同士を連結させる溝部とによりＵ字型に形成されており、この図７に例示の給電側Ｕ型コアと受電側Ｕ型コアとは、同一形状のものが用いられている。この給電側Ｕ型コアは、その２つの脚部を水平方向に離間させるようにして配されており、受電側Ｕ型コアは給電側Ｕ型コアとギャップを介して対称となるように配されている。すなわち、給電側Ｕ型コアと受電側Ｕ型コアとは、互いに脚部を対向させて環状の配置を形成させている。

また、図７に例示の給電側Ｕ型コアは、脚部と脚部との間の溝部に巻線が巻回された巻線コイルが備えられている。受電側Ｕ型コアもその溝部に巻線が巻回された巻線コイルが備えられている。
この給電側巻線コイルに通電すると磁界が発生し、発生した磁界は給電側巻線コイルが備えられた給電側Ｕ型コアにより誘導され、給電側Ｕ型コアの一脚部から漏洩される。そして、この漏洩された磁界は、この給電側Ｕ型コアの一脚部に対向する位置に配された受電側Ｕ型コアの一脚部に伝達され、該伝達された磁界は受電側Ｕ型コア内部を通過して受電側Ｕ型コアの他脚部側に誘導される。このとき受電側Ｕ型コア内部を通過する磁界が形成されることにより、受電側Ｕ型コアの溝部に備えられている巻線コイルに誘導電位が発生する。また、受電側Ｕ型コアの他脚部側に誘導された磁界は、この他脚部から漏洩され、この漏洩された磁界は、この受電側Ｕ型コアの他脚部に対向する位置に配された給電側Ｕ型コアの他脚部に伝達される。

このようにして、給電側Ｕ型コアと受電側Ｕ型コアとを磁路とする環状の磁界が形成されて、給電側から受電側に給電がされる。このとき、給電側Ｕ型コアの一脚部と受電側Ｕ型コアの一脚部、あるいは、給電側Ｕ型コアの他脚部と受電側Ｕ型コアの他脚部とのギャップ部において一部の磁界が伝達されずにロスが生じる。このロスは、ギャップ長が長くなるほど大きなものとなる。この非接触給電に用いられる場合の磁性コアには、磁界の伝達ロスを低減させることが求められている。また、このような磁性コアは、より手軽でコンパクトに使用し得るものが求められている。

従来、磁性コアとしては、主としてＵ型コアやＥ型コアが用いられているが、これらの磁性コアの溝部に巻線コイルを備えさせる場合には、少なくとも一脚部が切断されて巻線コイルに磁性コアの溝部が挿入された後に前記切断された脚部が接着される方法が採用されている。しかし、この方法では、手間がかかるばかりでなく、接着部分にギャップが生じてしまい磁界の伝達ロスを生じさせてしまう。Ｕ型コアやＥ型コアの脚部に巻線コイルを備えさせることも考え得るが、通常、磁性コアの脚部は溝部よりも短く形成されているためにＵ型コアやＥ型コアの脚部に巻線コイルを設けると巻線区間が短くなって巻き線を高く積み重ねた巻線コイルを設けることとなる。
すなわち、従来のＵ型コアやＥ型コアでは、非接触給電装置に求められる磁界の伝達ロスを低減させつつコンパクトに使用させることが困難であるという問題を有している。

本発明の課題は、磁界の伝達ロスを低減させつつコンパクトに使用させ得るという非接触給電装置に求められる要望を満足させ得る磁性コアを提供することにある。

本発明は、前記課題を解決すべくなされたもので、非接触給電装置にかかる発明は、給電側モジュールと、該給電側モジュールにより非接触給電される受電側モジュールと、給電側モジュールと受電側モジュールとに備えられて前記非接触給電に用いられる短辺と長辺とを有するＬ字型磁性コアとを備え、給電側モジュールと受電側モジュールとはいずれも筐体を備えており、給電側モジュールの筐体の受電側モジュール側上方の側面に、一方のＬ字型磁性コアの長辺側先端面を内側から当接させるとともに、給電側モジュールの筐体の受電側モジュール側下方の側面に、一方のＬ字型磁性コアの短辺側先端面を内側から当接させて、一方のＬ字型磁性コアを給電側モジュールの筐体に収容し、受電側モジュールの筐体の給電側モジュール側上方の側面に、他方のＬ字型磁性コアの短辺側先端面を内側から当接させるとともに、受電側モジュールの筐体の給電側モジュール側下方の側面に、他方のＬ字型磁性コアの長辺側先端面を内側から当接させて、他方のＬ字型磁性コアを受電側モジュールの筐体に収容し、給電側モジュールと受電側モジュールとを隣接させたときに給電側モジュールのＬ字型磁性コアと受電側モジュールのＬ字型磁性コアとが環状の配置となって非接触給電が行われることを特徴としている。

また、非接触給電装置にかかる発明は、前記各Ｌ字型磁性コアが、短辺の先端部と長辺の先端部とが斜めに面取りされており、しかも短辺側の先端面と長辺側の先端面とを同一平面に同時に当接させ得るように面取りされていることを特徴としている。

また、非接触給電装置にかかる発明は、給電側モジュールと、該給電側モジュールにより非接触給電される受電側モジュールと、給電側モジュールと受電側モジュールとに備えられて前記非接触給電に用いられるＬ字型磁性コアとを備え、給電側モジュールと受電側モジュールとはいずれも凹凸を有する筐体を備えており、しかも給電側モジュールの筐体と受電側モジュールの筐体とは、互いに一方の凸部を他方の凹部に対向させて隣接させ得るように形成されており、前記Ｌ字型磁性コアのＬ字形状を形成する一辺側は、前記凸部の突出方向に延在されて前記凸部に収容されており、他辺側は、給電側モジュールと受電側モジュールとを隣接させたときに給電側モジュールのＬ字型磁性コアと受電側モジュールのＬ字型磁性コアとが環状の配置となるように前記凸部と対向する凹部に延在されて筐体内に収容されていることを特徴としている。また、非接触給電装置にかかる発明は、前記Ｌ字型磁性コアのＬ字形状を形成する一辺側が、Ｌ字型磁性コアの短辺側であり、前記Ｌ字型磁性コアのＬ字形状を形成する他辺側が、Ｌ字型磁性コアの長辺側であり、Ｌ字型磁性コアの長辺側が、前記凸部と対向する凹部の内面に沿って延在されて筐体内に収容されていることを特徴としている。

本発明によれば、磁性コアがＬ字型に形成されているため、脚部を切断することなく、巻線コイルを挿通させ得る。したがって、脚部の接着によるギャップの形成を抑制させることができる。しかも、このＬ字型を形成する２辺の内の一辺側をＵ型コアの溝部と同長に形成して巻線コイルに挿通させる場合には、Ｕ型コアと同程度の巻線区間としつつＵ型コアよりも省スペースで用いることができ、コンパクトに使用させることができる。

すなわち、非接触給電装置に用いられるＬ字型磁性コアは、磁界の伝達ロスを低減させつつコンパクトに使用させる効果を顕著に発揮し、非接触給電装置に求められる要望を満足させ得る。

また、非接触給電装置にこのようなＬ字型の磁性コアを用いた場合には、非接触給電装置をコンパクト化させることができ、しかも、磁性コアへの巻線コイルの脱着も容易なものとなり、非接触給電装置を容易に製造させ得る。

以下に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は本発明に係る第一の実施形態における非接触給電装置を用いた配線システムの構成図である。

本実施形態の非接触給電装置を用いるシステムでは、建物内の適所において埋め込み配設している１乃至複数のスイッチボックスを基本ベースとして用いる。これらのスイッチボックス間には壁面内に先行配線した電力線Ｌ１と、情報線Ｌ２とを送り配線する。また、始端のスイッチボックスに対して、配電ボックス１内の主幹ブレーカＭＢと分岐ブレーカＢＢとを介して屋内に引き込まれた電力線Ｌ１を導入するとともに、外部のインターネット網ＮＴにゲートウェイＧＷ（必要に応じてルータ、ハブ）を介して接続されている情報線Ｌ２を導入してある。

これらのスイッチボックスは、例えばＪＩＳで規格化された大角形の１個モジュール寸法の埋め込み型の配線器具が３個取り付けることができる１連の取付枠に対応して規格化されたスイッチボックスからなり、上部から配電ボックス１または他のスイッチボックスから送り配線されてくる電力線Ｌ１および情報線Ｌ２を導入するとともに、下部からは他のスイッチボックスへ送り配線するための電力線Ｌ１および情報線Ｌ２が導出している。そして各スイッチボックスには非接触給電装置を構成する基本機能モジュール８を接続するゲート装置３を取り付けてある。

ゲート装置３は、ボディ背面部に速結端子構造の接続端子部５ａ，５ｂおよび送り配線用の接続端子部５ａ’、５ｂ’を設け、それぞれに対応する電力線Ｌ１、情報線Ｌ２を接続するようになっている。また、ボディ前面部には、送られてきた電力線Ｌ１に電気的に接続されている接触部を備えた電力路接続口６Ａと、送られてきた情報線Ｌ２に電気的に接続されている情報路接続口６Ｂとを有し、モジュール化した接続口を備えている。

基本機能モジュール８は、後述する拡張機能モジュール９と非接触給電を実施する。基本機能モジュール８は、合成樹脂製で扁平なモジュール本体内に図２に示す回路を内蔵しており、背面部のコネクタ７の被接続部７Ａ，７Ｂをゲート装置３の接続口６Ａ，６Ｂに結合させることで、スイッチボックスの前面開口を覆うとともに、周部のフランジをスイッチボックスの前面開口周辺の壁面に重ねた状態となる。

基本機能モジュール８は、図２に示すように、被接続部７Ａを介して接続される商用電源ＡＣを整流平滑するＡＣ／ＤＣコンバータ１３ａと、平滑化された交流電源を高い周波数に変換し、磁性コア１１（以下「コア」ともいう）に巻装した巻線コイル１２（以下「コイル」ともいう）に印加するＤＣ／ＡＣコンバータ１３ｂと、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３ａおよびＤＣ／ＡＣコンバータ１３ｂの間を接続する線路に接続され、安定した直流電圧からなる内部回路の動作電源＋Ｖを得る直流電源部１４と、被接続部７Ｂを介して接続される情報線Ｌ２を通じて双方向に伝送される情報信号を送受信部１５と、情報線Ｌ２を介して受信される情報信号をＥ／Ｏ変換して発光素子ＬＥＤを通じて送出するするＥ／Ｏ変換部１６と、後述する拡張機能モジュール９側から送られてくる光信号からなる情報信号を受光素子ＰＤで受光してＯ／Ｅ変換して送受信部１５に渡すＯ／Ｅ変換部１７とを備えている。

コイル１２およびコア１１は、基本機能モジュール８と連結する拡張機能モジュール９に電力を非接触で供給するための給電手段を構成するトランスの一次側となる電磁結合部（電力供給部）を構成するもので、連結する拡張機能モジュール９（図３参照）側に設けたコイル１８を巻回したコア１９にコア１１が磁気結合してトランス作用によりコイル１８側に電源電圧を誘起させて電力供給を行うようになっている。ここで、ＤＣ／ＡＣコンバータ１３ｂにより商用周波数よりも周波数が高い交流電力に変換することで、電磁結合部によるトランス構成の小型化を図っている。

一方、Ｅ／Ｏ変換部１６の発光素子ＬＥＤは隣接する拡張機能モジュール９に情報信号を光信号により非接触で伝達するためのもので、連結された拡張機能モジュール９側のＯ／Ｅ変換部２０に設けた受光素子ＰＤに対置される。また、Ｏ／Ｅ変換部１７の受光素子ＬＥＤは隣接する拡張機能モジュール９から光信号により伝達されてくる情報信号を受け取るためのもので、連接する拡張機能モジュール９側のＥ／Ｏ変換部２１の発光素子ＬＥＤに対置される。

なお、コア１１とコイル１２とからなる電磁結合部は、図３では１組しか示していないが、必要に応じて電気的に並列に２組備えていてもよい。また、Ｅ／Ｏ変換部１６の発光素子ＬＥＤ，Ｏ／Ｅ変換部１７の受光素子ＰＤもそれぞれに別の発光素子ＬＥＤ、受光素子ＰＤを接続しており、モジュール本体の両側において側壁に近接する内部位置にそれぞれ１組ずつ配置している。

なお、図２ではゲート装置３の両接続口６Ａ，６Ｂおよび基本機能モジュール８のコネクタ７の被接続部７Ａ，７Ｂを縦方向で示しているが、実際は横方向になっている。

本実施形態の非接触給電装置を用いるシステムでは、電力供給を受けて動作する機能によって複数の種類の拡張機能モジュール９が準備されているが、高さ寸法を基本機能モジュール８と同じ高さ寸法に規格化され、また横幅寸法も規格化された単位モジュール寸法の整数倍に規格化され、また背面を平坦な面に形成して壁面に沿わせることができるようにしている。

拡張機能モジュール９内には図３に示すように上述のコイル１８、コア１９からなる電磁結合部を２組備え、モジュール本体の両側壁に近接する内部に配置される。電力受給部となる一方の電磁結合部（二次側）には、整流回路２８が電気的に接続され、基本機能モジュール８または他の拡張機能モジュール９の一次側から受けた電力を平滑化する。また、電力供給部となる他方の電磁結合部（一次側）には、整流回路２８に電気的に接続されたＤＣ／ＡＣコンバータ２９が電気的に接続され、平滑化された電力を周波数が高い交流電力に変換する。これらの電磁結合部を構成するコア１９の先端が近接配置されるモジュール本体の側面位置が磁気結合部となる。また、整流回路２８およびＤＣ／ＡＣコンバータ２９間を接続する線路には直流電源部２２が接続され、内部回路の動作電源＋Ｖを得るようになっている。

さらに、情報信号を授受するために、拡張機能モジュール９内には連結する基本機能モジュール８または拡張機能モジュール９から送られてくる光信号からなる情報信号を受光素子ＰＤで受光して電気的な信号に変換するＯ／Ｅ変換部２０と、電気信号からなる情報信号を隣接する基本機能モジュール８または９へ光信号からなる情報信号として発光素子ＬＥＤで送り出すためのＥ／Ｏ変換部２１と、Ｏ／Ｅ変換部２０からの電気信号からなる情報信号を受け取るとともに、電気信号からなる情報信号をＥ／Ｏ変換部２１へ送り出す情報信号送受信部２３とからなる情報信号送受信手段を二組設け、一方の発光素子ＬＥＤと受光素子ＰＤをモジュール本体の左側側壁近傍の内部に、また他方の伝送処理部の発光素子ＬＥＤと受光素子ＰＤをモジュール本体の右側側壁近傍の内部に配置してある。ここで、左側に配置される発光素子ＬＥＤの位置は、受光素子ＰＤの下側であり、右側に配置される発光素子ＬＥＤの位置は受光素子ＰＤの上側となる。また、左側に連結される基本機能モジュール８または拡張機能モジュール９の右側に配置されている発光素子ＬＥＤおよび受光素子ＰＤと、左側に配置されている受光素子ＰＤおよび発光素子ＬＥＤとがそれぞれ対向している。また、右側に連結される基本機能モジュール８または拡張機能モジュール９の左側に配置されている発光素子ＬＥＤおよび受光素子ＰＤと、右側に配置されている受光素子ＰＤおよび発光素子ＬＥＤとがそれぞれ対向している。そして、モジュール本体内において両側の情報信号送受信部２３間を双方向の信号ライン２４で接続して、両側に隣接する基本機能モジュール８または拡張機能モジュール９に対して情報信号を中継できるようになっている。

また、拡張機能モジュール９内には、信号ライン２４上の情報信号を受信するとともに、信号ライン２６上に情報信号を送出する送受信部２５と、この送受信部２５で受信される情報信号からデータを取り込んで処理を行うとともに、当該拡張機能モジュール９から他の拡張機能モジュール９にデータを送る場合のデータ生成処理を行う演算処理部２６と、Ｉ／Ｏインターフェース２７を介して演算処理部２６との間でデータの授受を行って動作する機能部３０とを具備する。これらの各部には、動作電源＋Ｖが前記の直流電源部２２から供給される。機能部３０の構成は、拡張機能モジュール９によって異なる。

拡張機能モジュール９としては、空調機器の運転操作器を構成する拡張機能モジュールや、空調機器の温度設定器を構成する拡張機能モジュール、照明器具のオン・オフ操作用の壁スイッチを構成する拡張機能モジュール、ガス、火災または防犯用の警報器を構成する拡張機能モジュール、さらに、電力供給を利用した電気カミソリ、電動歯ブラシ、携帯オーディオプレーヤ等の充電器を構成する拡張機能モジュール、インターホンの通話機能と訪問者を撮影するべく設置されたテレビカメラにより撮影される画像を表示する表示機能（モニタ）とを備えたインターホンの親機に対応する子機を構成する拡張機能モジュール等、種々適用可能である。

なお、この配線システムの情報信号の伝送方式としては、ベースバンド伝送またはブロードバンド伝送の何れを採用してもよく、またプロトコルについても限定されないが、音声、映像などを用いるインターホンの親機、子機との間にはＪＴ−Ｈ２３２パケットに基づいて音声・映像を相互に送るようにし、また制御系における操作側からの操作データにより１乃至複数の機能を操作できるような１対１または１対Ｎの対応が可能なユニキャストやブロードキャストに対応する経路制御プロトコルを適宜採用することが好ましい。また、ゲート装置３間の使用プロトコルと、ゲート装置３に連なる機能モジュール８，９での使用プロトコルとを異ならせることとしてもよく、例えばゲート装置３にプロトコル変換を行うようにしてもよい。

基本機能モジュール８を使用するにあたっては、まず、ゲート装置３を予め建物の適所の壁面に埋設してあるスイッチボックスに取付枠を介して取り付け、先行配線されている電力線Ｌ１および情報線Ｌ２の接続を行う。その後、ゲート装置３の前面部に設けられた電線路接続口６Ａ，６Ｂに対して基本機能モジュール８のコネクタ７の対応する被接続部７Ａ，７Ｂを接続するとともに、基本機能モジュール８をゲート装置３の前面部を覆うように取付枠に取り付ける。この基本機能モジュール８はこの取り付けた状態において壁面よりも前面部が突出し、両側面が室内側に露出することになる。

そして、拡張機能モジュール９は基本機能モジュール８の露出した両側側面（接続面）の一方に片側の側面（接続面）を面接させ、この状態で連結体等により拡張機能モジュール９と基本機能モジュール８とを機械的に連結する。この基本機能モジュール８と拡張機能モジュール９の側面には凹凸が形成されており、この連結の際には、後述するように互いの凹部と凸部とを嵌めあって隣接させている。

さらに、先に連結した拡張機能モジュール９に別の拡張機能モジュール９を連結する場合には、対向側面を面接させた状態で連結体等により互いに機械的に連結する。このようにして図１に示すように順次拡張機能モジュール９（９₁…９₃）を側方に連結することができる。なお、基本機能モジュール８の両側に拡張機能モジュール９を連結するようしてもよい。このようにして、拡張機能モジュール９を連結した後、両端に位置する拡張機能モジュール９または基本機能モジュール８の反連結部位の側部に脱着自在にエンドカバーを被着することで拡張機能モジュール９の連結施工が完了することとなる。なお、基本機能モジュール８に拡張機能モジュール９を連結しない状態、つまり、未使用のまま置いておく場合にはエンドカバーを基本機能モジュール８の両側部に被着する。

この基本機能モジュール８を給電側モジュールとし、拡張機能モジュール９を受電側モジュールとして用いて非接触給電を実施する。
基本機能モジュール８の側面と拡張機能モジュール９の側面との面接部には、図４に示すように、Ｌ字型磁性コアが用いられている。
この基本機能モジュール８は、筐体が正面視矩形に形成されておりこの筐体の右側にＬ字型の磁性コア１１が収容されている。
このＬ字型の磁性コア１１には、磁界の流通方向を横断するような接着面は形成されておらず、一体成形されている。そして、断面四角の棒状体で形成された長方形の枠をこの長方形の対角線に沿って二分させたような形状を有している。すなわち、Ｌ字形状を形成する一辺側は他辺側よりも短く形成されており、この短辺１１₁と長辺１１₂とで直角の角部が形成されている。また、このＬ字型磁性コア１１は、前記短辺１１₁の先端部と、長辺１１₂の先端部とが斜めに面取りされており、しかも、この短辺１１₁側の先端面と長辺１１₂側の先端面とを同一平面に同時に当接させ得るように面取りされている。
そして、前記基本機能モジュール８の筐体右側上方の側面に前記Ｌ字型磁性コア１１の長辺１１₂側先端面を内側から当接させ、基本機能モジュール８の筐体右側下方の側面に前記Ｌ字型磁性コアの短辺１１₁側先端面を内側から当接させて基本機能モジュール８の筐体内に収容されている。
また、このＬ字型コア１１の長辺１１₂部には巻線コイル（図示せず）が備えられている。

前記拡張機能モジュール９も、前記基本モジュール８と同様に筐体が正面視矩形に形成されており筐体の左右にそれぞれ前記基本モジュール８に用いられたものと同形のＬ字型磁性コア１９が収容されており、この内、筐体右側に収容されているＬ字型磁性コア１９は、基本機能モジュール８と同様の位置に同様の配置で収容されており、長辺１９₂部に巻線コイルが備えられている点においても同様である。
一方、筐体左側に収容されているＬ字型磁性コア１９は、筐体右側に収容されているＬ字型磁性コア１９とは逆向きに配されて収容されている。すなわち、筐体左側上方の側面に前記Ｌ字型磁性コアの短辺１９₁側の先端面を内側から当接させ、拡張機能モジュールの筐体左側下方の側面に前記Ｌ字型磁性コアの長辺１９₂側の先端面を内側から当接させて拡張機能モジュールの筐体内に収容されている。また、この左側のＬ字型磁性コア１９の長辺１９₂にも巻線コイルが備えられている。

このように基本機能モジュール８と拡張機能モジュール９とにＬ字型磁性コアを収容させることにより、基本機能モジュール８の右側面と拡張機能モジュール９の左側面とを当接させて基本機能モジュール８と拡張機能モジュール９とを隣接させた場合には、基本機能モジュール８のＬ字型磁性コア１１の長辺１１₂側先端面と、拡張機能モジュール９のＬ字型磁性コア１９の短辺１９₁側先端面とが対向する位置になり、且つ、基本機能モジュール８のＬ字型磁性コア１１の短辺１１₁側先端面と、拡張機能モジュール９のＬ字型磁性コア１９の長辺１９₂側先端面とが対向する位置になるよう配置させることができる。すなわち、基本機能モジュール８のＬ字型磁性コア１１と拡張機能モジュールのＬ字型磁性コア１９とが長方形の環状に配置されることとなる。

この状態で基本機能モジュール８の巻線コイルに通電すると該巻線コイルにより発生した磁界が、この環状に配置された磁性コアに誘導されて環状磁界が形成される。このとき受電側モジュールとなる拡張機能モジュール９では、左側に配されたＬ字型磁性コア１９が巻線コイルに挿通されていることから、この巻線コイルを前記環状磁界が通過することになり、該環状磁界により拡張機能モジュールの前記巻線コイルに誘導電位が発生して非接触給電が実施されることとなる。

また、前記拡張機能モジュールと同様にＬ字型磁性コアを収容させた拡張機能モジュールを複数用いてこの基本機能モジュールの右側に複数の拡張機能モジュールを隣接させて非接触給電させることも可能である。例えば、前記基本機能モジュールの右側に一拡張機能モジュールを隣接させ、さらにこの一拡張機能モジュールの右側に他の拡張機能モジュールを隣接させることで基本機能モジュールから一拡張機能モジュールを介して他拡張機能モジュールへの非接触の電力供給を実施させることができる。
なお、本明細書においては、給電側モジュールと受電側モジュールとは相対的な給電受電の関係を意図して用いており、このように拡張機能モジュールを複数並べて拡張機能モジュール間で非接触給電させる場合には、一拡張機能モジュールが他拡張機能モジュールに対して給電側モジュールとなる。

以上説明したように、Ｌ字型磁性コアを非接触給電に用いる場合には、Ｕ型コアやＥ型コアを用いる場合のように、溝部に巻線コイルを備えさせるために、脚部を切断して、巻線コイル装着後に、切断した脚部を接着させるという煩雑な手間を省略させ得る。
また、この脚部の接着により給電側モジュールと受電側モジュールとの間のギャップ以外に磁性コアにギャップ部が形成されることを抑制させることができ、磁界の伝達ロスを低減させ得る。
なお、この第一実施形態においては、モジュールの右側上方にＬ字型磁性コアの長辺側先端面が来るように配置した場合を例に説明したが短辺側先端面がモジュールの右側上方に来るように配置させることも可能である。

次に、第二の実施形態について図５を参照しつつ説明する。
この第二の実施形態においては、基本機能モジュール８および拡張機能モジュール９の筐体として側面に凹凸が形成されている筐体を用いる。
ここで用いる基本機能モジュール８の筐体は矩形の上半分の部分を下半分の部分よりも右側に矩形状に突出させて形成されており、右側面に凹凸が形成されている。すなわち、右側部の上半分に凸部Ａ₁下半分に凹部Ｂ₁が形成されている。そしてこの基本機能モジュール８の右側部分にＬ字型磁性コア１１が収容されている。

このＬ字型磁性コアは断面四角の棒状体２本を一端側で互いに直角となるように接合したような形状を有しており、Ｌ字型磁性コアのＬ字形状を形成する一辺側（短辺１１₁）は他辺側（長辺１１₂）よりも短く形成されており、Ｌ字型の折曲部内側には、この短辺１１₁と長辺１１₂とで直角の角部が形成されている。
また、Ｌ字型磁性コアの短辺１１₁側の長さは、角部から先端までが基本機能モジュール８の筐体の右側上半分の突出長さと略同長に形成されており、Ｌ字型磁性コアの長辺１１₂側の長さは、角部から先端までが基本機能モジュール８の筐体の上下方向の半分程度の長さに形成されている。

このＬ字型磁性コア１１は、基本機能モジュール８の筐体の右側上半分に形成された凸部Ａ₁の突出方向に短辺の先端部を向けた状態で前記短辺１１₁が凸部Ａ₁に収容され、Ｌ字型磁性コアの長辺１１₂は、先端部を下方に向けて筐体の下側（凹部Ｂ₁部分）内面に沿って延在されその先端部を筐体凹部Ｂ₁の上下方向略中央部分にまで延在させて筐体内に収容されている。このＬ字型磁性コアの短辺１１₁は基本機能モジュール８の凸部Ａ₁の上下方向略中央の位置に配され先端部を筐体の凸部Ａ₁の先端部分まで延在させ、該延在された短辺先端部の先端面をこの筐体凸部Ａ₁内面に当接させて凸部Ａ₁に収容されている。また、Ｌ字型磁性コア１１の長辺１１₂に巻き線コイル（図示せず）が挿通されて備えられている。

前記拡張機能モジュール９の筐体は、左側下半分の部分を上半分の部分よりも左側に突出させて、右側上半分の部分を下半分の部分よりも右側に突出させて形成されており、矩形の上半分を右側にオフセットさせた正面形状を形成して、両側面にこのような凹凸が形成されている。この、凹凸が形成された左右の側面の内、右側面は前記基本モジュール８に形成された凹凸と同形状に形成されている。また、左側面は、前記基本モジュール８の右側にこの拡張機能モジュール９を隣接させた時に、前記基本モジュール８の右側面の凹部Ｂ₁と拡張機能モジュール９の左側面の凸部Ａ₂ならびに基本モジュール８の右側面の凸部Ａ₁と拡張機能モジュール９の左側面の凹部Ｂ₂とが対向する位置となり、これら互いの凹部と凸部とを嵌めあって隣接させ得る形状に形成されている。

この拡張機能モジュール９の筐体の左右にはそれぞれ前記基本モジュール８に用いられたものと同形のＬ字型磁性コア１９が収容されており、この内、拡張機能モジュール９の筐体右側に収容されているＬ字型磁性コア１９は、基本機能モジュール８と同様の位置に同様の配置で収容されている。また、長辺１９₂に巻線コイルが備えられている点においても同様である。
一方、筐体左側に収容されているＬ字型磁性コア１９は、筐体右側に収容されているＬ字型磁性コアとは逆向きに配されて収容されている。すなわち、Ｌ字型磁性コアの短辺１９₁が筐体下方の凸部Ａ₂の上下方向略中央部に配され、この短辺１９₁はその先端部を左側に向けて筐体の凸部の先端部分まで延在させ、該延在された短辺１９₁先端部の先端面をこの筐体凸部Ａ₂内面に当接させて凸部Ａ₂に収容されている。また、Ｌ字型磁性コアの長辺１９₂は、先端部を上方に向けて筐体の上側（凹部B₂部分）内面に沿って延在させ、その先端部を筐体凹部B₂の上下方向略中央部分にまで延在させて筐体内に収容されている。また、この筐体左側に収容されているＬ字型磁性コアにも長辺に巻線コイルが備えられている。

このように基本機能モジュール８と拡張機能モジュール９とにＬ字型磁性コアを収容させることにより、基本機能モジュール８の右側面と拡張機能モジュール９の左側面とを当接させて基本機能モジュール８と拡張機能モジュールとを隣接させた場合には、基本機能モジュール８のＬ字型磁性コアの短辺側先端面が、拡張機能モジュールのＬ字型磁性コアの長辺側面に向けて配置されることとなり、且つ、拡張機能モジュールのＬ字型磁性コアの短辺側先端面が、基本機能モジュールのＬ字型磁性コアの長辺側面に向けて配置されることとなる。
すなわち、この基本機能モジュール８のＬ字型磁性コアと拡張機能モジュールのＬ字型磁性コアとが矩形を描くように環状に配置されることとなる。

この状態で基本機能モジュールの巻線コイルに通電すると該巻線コイルにより発生した磁界が、この環状に配置された磁性コアに誘導されて環状磁界が形成される。このとき受電側となる拡張機能モジュールでは、左側に配されたＬ字型磁性コアが巻線コイルに挿通されていることから、この巻線コイルを前記環状磁界が通過することになり、該環状磁界により拡張機能モジュールの前記巻線コイルに誘導電位が発生して非接触給電が実施されることとなる。

なお、第一の実施形態において説明したような給電側モジュールと受電側モジュールとの間のギャップ以外に磁性コアにギャップ部が形成されることを抑制させることができ、磁界の伝達ロスを低減させ得るという効果は、この第二の実施形態においても得ることができる。
しかもこの第二の実施形態においては、筐体の側面の凹凸形状に沿わせてＬ字型磁性コアを収容させることができ、Ｌ字型磁性コアと筐体との間に無用の空間が形成されることを抑制させることができＬ字型磁性コアを非接触給電装置における給電側モジュールや受電側モジュール内でコンパクトに使用させ得る。また、このようなＬ字型磁性コアを用いることで非接触給電装置における給電側モジュールから受電側モジュールへの磁界の伝達ロスを低減させて給電効率に優れたものとし得る。また、非接触給電装置もコンパクト化させ得る。

なお、この第二の実施形態においては、モジュールの左側の下半分と右側の上半分を矩形状に突出させた筐体を用いた場合を例に説明したが、この凸部の配置を逆転させることも可能である。すなわち、左側の上半分と右側の下半分を矩形状に突出させた筐体を用い、この筐体の側面の凹凸に沿わせてＬ字型磁性コアを収容させることも可能である。
また、凸部の大きさも、側面の約半分に限定されるものでもなく、形状も矩形状に限定されるものでもない。
さらに、その配置についても、上下方向に凹凸を形成させることに限定されるものではなく、例えば、図６に示すように、基本機能モジュール８の右側縁の手前側（表面側）半分を奥側（壁側）半分よりも突出させ、手前に凸部Ａ₁、奥側に凹部Ｂ₁を形成させ、拡張機能モジュール９の左側縁の手前側を凹部Ｂ₂、奥側に凸部Ａ₂を形成させて、Ｌ字型磁性コアを収容させることも可能である。

本実施形態における非接触給電装置を表す概略構成図。本実施形態における基本機能モジュールの回路構成図である。本実施形態における拡張機能モジュールの回路構成図である。第一の実施形態の非接触給電装置を表す要部拡大図。第二の実施形態の非接触給電装置を表す概略正面図。ａ）その他の実施形態の非接触給電装置を表す概略正面図。ｂ）同Ｘ-Ｘ’矢視断面図。非接触給電の方法を表す斜視図。

符号の説明

８：基本機能モジュール、9：拡張機能モジュール、１１，１９：Ｌ字型磁性コア、１２，１８：巻線コイル、Ａ₁，Ａ₂：凸部、Ｂ₁，Ｂ₂：凹部、Ｘ：給電側モジュール、Ｙ：受電側モジュール

Claims

給電側モジュールと、該給電側モジュールにより非接触給電される受電側モジュールと、給電側モジュールと受電側モジュールとに備えられて前記非接触給電に用いられる短辺と長辺とを有するＬ字型磁性コアとを備え、給電側モジュールと受電側モジュールとはいずれも筐体を備えており、給電側モジュールの筐体の受電側モジュール側上方の側面に、一方のＬ字型磁性コアの長辺側先端面を内側から当接させるとともに、給電側モジュールの筐体の受電側モジュール側下方の側面に、一方のＬ字型磁性コアの短辺側先端面を内側から当接させて、一方のＬ字型磁性コアを給電側モジュールの筐体に収容し、受電側モジュールの筐体の給電側モジュール側上方の側面に、他方のＬ字型磁性コアの短辺側先端面を内側から当接させるとともに、受電側モジュールの筐体の給電側モジュール側下方の側面に、他方のＬ字型磁性コアの長辺側先端面を内側から当接させて、他方のＬ字型磁性コアを受電側モジュールの筐体に収容し、給電側モジュールと受電側モジュールとを隣接させたときに給電側モジュールのＬ字型磁性コアと受電側モジュールのＬ字型磁性コアとが環状の配置となって非接触給電が行われることを特徴とする非接触給電装置。
前記各Ｌ字型磁性コアは、短辺の先端部と長辺の先端部とが斜めに面取りされており、しかも短辺側の先端面と長辺側の先端面とを同一平面に同時に当接させ得るように面取りされていることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
給電側モジュールと、該給電側モジュールにより非接触給電される受電側モジュールと、給電側モジュールと受電側モジュールとに備えられて前記非接触給電に用いられるＬ字型磁性コアとを備え、給電側モジュールと受電側モジュールとはいずれも凹凸を有する筐体を備えており、しかも給電側モジュールの筐体と受電側モジュールの筐体とは、互いに一方の凸部を他方の凹部に対向させて隣接させ得るように形成されており、前記Ｌ字型磁性コアのＬ字形状を形成する一辺側は、前記凸部の突出方向に延在されて前記凸部に収容されており、他辺側は、給電側モジュールと受電側モジュールとを隣接させたときに給電側モジュールのＬ字型磁性コアと受電側モジュールのＬ字型磁性コアとが環状の配置となるように前記凸部と対向する凹部に延在されて筐体内に収容されていることを特徴とする非接触給電装置。
前記Ｌ字型磁性コアのＬ字形状を形成する一辺側が、Ｌ字型磁性コアの短辺側であり、前記Ｌ字型磁性コアのＬ字形状を形成する他辺側が、Ｌ字型磁性コアの長辺側であり、Ｌ字型磁性コアの長辺側が、前記凸部と対向する凹部の内面に沿って延在されて筐体内に収容されていることを特徴とする請求項３に記載の非接触給電装置。