JPH06225482A

JPH06225482A - 給電装置

Info

Publication number: JPH06225482A
Application number: JP5010771A
Authority: JP
Inventors: Hideki Tamura; 秀樹田村; Kaoru Furukawa; 薫古川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1993-01-26
Filing date: 1993-01-26
Publication date: 1994-08-12

Abstract

(57)【要約】【目的】電源側から負荷側へ効率よく安定して電力を
供給し、ないしは負荷が装着されていない場合でも安全
にする。【構成】電源部１１に設けられた１次コア１と、負荷
部１２に設けられた２次コア２とを有する。１次コア１
は、コ字状で、その中間部１５に１次巻線Ｌ１が巻回さ
れ、その両端の腕部１６は、負荷部１２が装着される側
に向けて配置されている。２次コア２は、Ｉ字状で、そ
の中央部に２次巻線Ｌ２が巻回され、負荷部１２が電源
部１１に装着されたときに、その両端が１次コア１の腕
部１６に対向するように配置されている。そして、負荷
部１２が電源部１１に装着されたときに、１次コア１の
腕部１６間の間隔Ａと、１次コア１と２次コア２間の距
離Ｂが、Ａ＞２Ｂの関係になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非接触式充電器や浴室
内等の水回りで使用可能な電気機器に用いられる給電装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電源部と負荷部とが別体で構成さ
れ、電源部側に１次巻線を負荷部が和に２次巻線を備え
る、接点を有しない非接触式の給電装置が提案されてい
る（実開昭５９−１７６３３９号公報）。図１３，図１
４を用いて、かかる従来の非接触式の給電装置について
説明すると、電源部１１に接続された交流商用電源から
入力された電圧が整流平滑回路１３で直流電圧に変換さ
れ、この電圧が発振回路１４により図１４に示すような
波形で発振する。この発振により、コ字状の１次コア１
に巻回された１次巻線Ｌ１に交流磁束が発生する。この
交流磁束は、相互誘導作用により、１次巻線Ｌ１に対向
して配置される負荷部１２のＩ字状の２次コア２に巻回
された２次巻線Ｌ２に伝えられ、伝えられた交流磁束に
より２次巻線Ｌ２に電圧が誘起される。この誘起電圧は
整流平滑回路１５で整流され、直流電流が負荷Ｂに供給
される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の給電装置において、１次コア１の両端の間隔Ａと１
次コア１と２次コア２間の距離Ｂが、図１５に示すよう
に、Ａ＜２Ｂの関係にあると（但し、２Ｂはギャップ路
長）、交流磁束は、２次コア２側に伝わるよりも、１次
コア１の両端間を通る方が多くなり、負荷側に有効に電
力を供給することができなくなる。

【０００４】また、負荷部１２を電源部１１に装着する
ときに、図１６に示すように１次コア１に対して２次コ
ア２がずれていると、交流磁束を有効に負荷側に伝える
ことができない。

【０００５】さらに、負荷が装着されていないときで、
交流電源がそのままオン状態であれば、図１７に示すよ
うに交流磁束が空中を通ることとなり、電源部１１の上
に銅板等の金属体が載せられると、この金属体に渦電流
が生じて発熱し、非常に危険である。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、電源側から負荷側へ効率よく安定して電力を供給
し、ないしは負荷が装着されていない場合でも安全な給
電装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、１次巻線を有する電源部と、２次巻線を
有する負荷部とがそれぞれ分離独立して形成されてな
り、上記電源部に上記負荷部を装着することにより上記
１次巻線と上記２次巻線とが互いに磁気結合する給電装
置において、上記１次巻線が巻回されているコ字形状の
１次コアと、上記２次巻線が巻回されているＩ字形状の
２次コアとを、上記１次コアの両端間隔が、上記電源部
に上記負荷部を装着したときの上記１次コアと２次コア
間のギャップ路長より大きくなるようにそれぞれ配設固
定した（請求項１）。

【０００８】また、上記２次コアは、上記１次コアの両
端間隔より長寸法を有する（請求項２）。

【０００９】また、上記２次コアは、上記２次巻線が巻
回されている部分の断面積が他部分に比して小さく形成
されている（請求項３）。

【００１０】また、上記２次コアは、その両端に上記１
次コア側へ突出する突出部を有する（請求項４）。

【００１１】また、請求項１記載の給電装置において、
上記電源部は、１次巻線の両側であって上記１次コアに
結合された一対の第３コアを備え、この第３コアの両端
間隔は、上記１次コアの両端間隔より小さく、かつ、上
記電源部に上記負荷部を装着したときの上記１次コアと
２次コア間のギャップ路長より大きくなるように形成さ
れている（請求項５）。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明によれば、負荷部が電源部
に装着されたとき、負荷部の方が磁気抵抗が相対的に小
さいので、１次巻線で発生した磁束のほとんどが、２次
巻線と交鎖して、効率良く給電が行われる。

【００１３】請求項２記載の発明によれば、負荷部が電
源部に多少ずれて装着されたときでも、１次巻線で発生
した磁束の内、２次巻線に伝わる磁束の割合の低下幅は
小さい。

【００１４】請求項３記載の発明によれば、２次巻線の
巻線長の増大が抑制される。

【００１５】請求項４記載の発明によれば、２次巻線の
巻太りにより１次コアと２次コア間の距離が増大するこ
とが防止される。

【００１６】請求項５記載の発明によれば、電源部に負
荷部が装着されていないとき、１次巻線で発生する磁束
のほとんどは、第３コアの両端間に伝わり、１次コアか
ら空中にでることがない。電源部に負荷部が装着された
ときは、磁束のほとんどは、１次コアを介して２次コア
に伝わる。

【００１７】

【実施例】まず、本発明に係る給電装置の第１実施例に
ついて図１，図２を用いて説明する。この給電装置は、
電源部１１と負荷部１２の各内部に分割配設され、電源
部１１上の所定位置に負荷部１２が載せられることによ
り、電源部１１から負荷部１２に電力を供給するもの
で、電源部１１に内設された１次コア１と、負荷部１２
に内設された２次コア２とを有する。１次コア１は、コ
字状で所要の断面積を有し、その中間部１５に１次巻線
Ｌ１が巻回され、その両端の腕部１６は、負荷部１２が
装着される側に向けて配置されている。２次コア２は、
Ｉ字状で所要の断面積及び腕部１６の両端間の距離に等
しい長さを有し、その中央部に２次巻線Ｌ２が巻回さ
れ、負荷部１２が電源部１１に装着されたときに、その
両端が１次コア１の腕部１６に対向するように配置さ
れ、腕部１６の上端断面から流出する磁束が効率良く２
次コア２に流入するようにしている。

【００１８】そして、負荷部１２が電源部１１に装着さ
れたときに、１次コア１の腕部１６間の間隔Ａと、１次
コア１と２次コア２間の距離Ｂが、図１に示すように、
Ａ＞２Ｂの関係になっている（なお、２Ｂは１次コア１
と２次コア２のギャップ路長という）。図２は、距離Ｂ
を変化させたときの出力特性を示すもので、Ａ＜２Ｂに
なると急激に出力が低下している。

【００１９】上述したようなＡ＞２Ｂの関係により、１
次巻線Ｌ１で発生した磁束のほとんどが磁気抵抗の相対
的に小さい２次巻線Ｌ２側と交鎖し、２次巻線Ｌ２と交
鎖しない無駄な漏れ磁束を減少させることができ、これ
により、出力電流Ｉ₀を効率良く得ることができる。

【００２０】また、磁束が巻線を直接横切ると渦電流に
より巻線が発熱するため、負荷部１２側の２次巻線Ｌ２
を巻回する位置は、磁束の影響の少ない２次コア２の中
央付近としている。これにより、２次巻線Ｌ２を直接横
切る磁束が減少するので、発熱が防止でき、効率の向上
が図れる。

【００２１】次に、本発明に係る給電装置の第２実施例
について図３〜図５を用いて説明する。この実施例で
は、１次コア１と２次コア２は、図３（ａ）に示すよう
に、１次コア１の腕部１６の外側面間の長さＤ１と２次
コア２の長さＥ１が、Ｄ１＜Ｅ１になるように形成され
ている。このような形状により、図４（ｂ）に示すよう
に負荷部１２が電源部１１にずれて装着された場合で
も、負荷部１２側に伝わる磁束はほとんど減少すること
はない。図５は負荷部１２が電源部１１にずれて装着さ
れた場合の２次側の出力電流Ｉ₀を示す特性図で、Ｘは
本実施例による場合、ＹはＤ１＝Ｅ１の場合である。図
５に示すように、本実施例によれば、負荷部１２が電源
部１１にずれて装着されても出力電流の減少幅は小さ
く、従って、負荷部１２の電源部１１への装着状態によ
らずに安定して電力を供給することができる。

【００２２】また、図３（ｂ）に示すように、１次コア
１の厚さＤ２と２次コア２の厚さＥ２がＤ２＜Ｅ２にな
るように形成しておけば、図４（ｂ）において紙面に垂
直方向にずれた場合でも、同様に安定して電力を供給す
ることができる。

【００２３】次に、本発明に係る給電装置の第３実施例
について図６を用いて説明する。本実施例は、２次コア
２が、２次巻線を巻回する部分のみ細く形成されたもの
である。これにより、図３（ｂ）に示すように２次コア
２の幅を大きくして装着状態による影響を低減した場合
でも、２次巻線の巻線長を短縮することができ、巻線抵
抗による損失を低減することができる。

【００２４】なお、２次巻線を巻回する部分の２次コア
２の断面積は、最大磁束に対しても飽和しない程度にし
ておく必要がある。

【００２５】次に、本発明に係る給電装置の第４実施例
について図７を用いて説明する。本実施例では、２次コ
ア２は、その両端部に電源部側の１次コアに向けて突出
して形成された突出部２１を有する。この突出部２１に
よって、２次コア２と電源部間の距離を負荷部１２のハ
ウジング厚程度にすることができる。従って、２次巻線
Ｌ２の巻太りや、２次コア２に装着されたボビン３によ
り、２次コア２と電源部間の距離が増大することを防止
できる。

【００２６】次に、本発明に係る給電装置の第５実施例
について図８を用いて説明する。本実施例では、２次コ
ア２は、図８（ｃ）に示すように、長尺部２２及びその
両端に接着等された突出部２３からなる。この２次コア
２は、図８（ａ）に示すように、まず、予め２次巻線Ｌ
２が巻回されたボビン３に長尺部２２を差し込み、次に
図８（ｂ）に示すように、長尺部２２の両端に突出部２
３を接着等することにより、形成されている。

【００２７】一般に、コアの製造においては、巻線の絶
縁等を考慮して、まず巻線をボビン等に巻回し、その後
コアを組み立てるという手順により、製造の容易化と低
コスト化が図られている。そこで、２次コア２を本実施
例のような分割型にすることにより、第３，第４実施例
に示される２次コア２を、容易に製造することができ
る。

【００２８】なお、電源部側の１次コア１のように、コ
アの形状がコ字状の場合には、図８のような分割型にす
る必要がない。例えば、図９に示すように、予め１次巻
線Ｌ１が巻回されたボビン３１に１次コア１の腕部１６
を差し込むことにより、容易に製造することができる。

【００２９】次に、本発明に係る給電装置の第６実施例
について図１０，図１１を用いて説明する。本実施例で
は、１次コア１は、上方に延びる各腕部１６に対し、中
間部１５両端より下方側に延設された腕部１７を有する
Ｈ字状で、さらに、その腕部１７の先端が互いに内方へ
わずかに延設された延設部１８を有している。この延設
部１８間の間隔Ｃは、２Ｂ＜Ｃ＜Ａに設定されている。
なお、腕部１７先端の間隔が上記Ｃとなるような形状で
あればよい。この場合には、特に延設部１８を設ける必
要はない。

【００３０】このような構成により、負荷部が装着され
ている場合には、２Ｂ＜Ｃになっているため、磁束（図
１１中、一点鎖線）は、図１１（ａ）に示すようにその
ほとんどが負荷部側との間でループを形成する。しか
し、負荷部が装着されていない場合には、Ｃ＜Ａになっ
ているため、電源部１１が交流電源に接続されたままに
なっていても、磁束は図１１（ｂ）に示すようにそのほ
とんどが延設部１８との間でループを形成することにな
るので、磁束が電源部１１の外部に漏れることがなく、
仮に電源部１１の上に銅板等が載せられても安全とな
る。

【００３１】次に、本発明に係る給電装置の第７実施例
について図１２を用いて説明する。本実施例では、１次
コア１は、各腕部１６の例えば中間位置から一対の腕部
１６１が横方向に所要の長さだけ分枝形成され、延設さ
れ、さらに、磁束流出面を形成すべく、それらの先端が
互いに内方へわずかに延設された延設部１６２を有して
いる。なお、腕部１６１は、腕部１６に接着結合された
ものでも良い。この延設部１６２間の間隔Ｃは、２Ｂ＜
Ｃ＜Ａに設定されている。

【００３２】このような構成により、負荷部１２がな
く、電源部１１が金属物の上に置かれた場合でも、磁束
のほとんどは延設部１６２との間でループを形成する。
従って、ハウジングを厚くして１次コア１と下部との距
離を確保することなく、この金属物の発熱を防止するこ
とができる。なお、電源部１１の側面に密着して金属物
が置かれる確率は低いので、発熱防止の効果は大きい。

【００３３】なお、上記各実施例で説明した負荷部に使
用される負荷は、電池に限られず、例えばモータ負荷で
も良い。本発明の給電装置を浴室内等のように防水を必
要とする場所で使用される電気機器に適用すれば、非常
に有効である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、１次コ
アと２次コアとを、１次コアの両端間隔が、電源部に負
荷部を装着したときの１次コアと２次コア間のギャップ
路長より大きくなるようにそれぞれ配設固定したので、
電源部から負荷部へ効率良く電力を供給することができ
る。

【００３５】また、電源部は、１次巻線の両側であって
１次コアに結合された一対の第３コアを備え、電源部に
負荷部が装着されていないとき、１次巻線で発生する磁
束を第３コアの両端間に伝えるようにしたので、電源部
に他の金属物が載せられても発熱することがなく、安全
な状態にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る給電装置の第１実施例における１
次コアと２次コアの配置を示す斜視図である。

【図２】１次コアと２次コア間の距離に対する２次側の
出力電流を示す特性図である。

【図３】（ａ）は本発明に係る給電装置の第２実施例に
おける１次コアと２次コアの寸法を示す正面図、（ｂ）
はその変形例における１次コアと２次コアの寸法を示す
側面図である。

【図４】負荷部が電源部に装着された状態を示す正面図
で、（ａ）は正確に装着された場合、（ｂ）はずれて装
着された場合である。

【図５】負荷部が電源部にずれて装着された場合の２次
側の出力電流を示す特性図である。

【図６】本発明に係る給電装置の第３実施例における２
次コアの形状を示す斜視図である。

【図７】本発明に係る給電装置の第４実施例における２
次コアが負荷部に取り付けられた状態を示す説明図であ
る。

【図８】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明に係る給電装置の
第５実施例における２次コアの形状及び組立て手順を説
明する斜視図である。

【図９】１次コアの組立てを示す斜視図である。

【図１０】本発明に係る給電装置の第６実施例における
１次コアの形状を示す斜視図である。

【図１１】第６実施例における磁束の流れを示す説明図
で、（ａ）は負荷部が装着された場合、（ｂ）は負荷部
が装着されていない場合である。

【図１２】本発明に係る給電装置の第７実施例における
１次コアの形状を示す斜視図である。

【図１３】従来の非接触式の給電装置を示すブロック図
である。

【図１４】従来の非接触式の給電装置の発振回路におけ
る発振波形である。

【図１５】従来の非接触式の給電装置における磁束の流
れを示す説明図である。

【図１６】１次コアと２次コアがずれたときの磁束の流
れを示す説明図である。

【図１７】電源部に負荷が装着されていないときの磁束
の流れを示す説明図である。

【符号の説明】

１１次コア２２次コア１１電源部１２負荷部１６，１７，１６１腕部１８，１６２延設部２１，２３突出部２２長尺部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１次巻線を有する電源部と、２次巻線を
有する負荷部とがそれぞれ分離独立して形成されてな
り、上記電源部に上記負荷部を装着することにより上記
１次巻線と上記２次巻線とが互いに磁気結合する給電装
置において、上記１次巻線が巻回されているコ字形状の
１次コアと、上記２次巻線が巻回されているＩ字形状の
２次コアとを、上記１次コアの両端間隔が、上記電源部
に上記負荷部を装着したときの上記１次コアと２次コア
間のギャップ路長より大きくなるようにそれぞれ配設固
定したことを特徴とする給電装置。
【請求項２】上記２次コアは、上記１次コアの両端間
隔より長寸法を有することを特徴とする請求項１記載の
給電装置。
【請求項３】上記２次コアは、上記２次巻線が巻回さ
れている部分の断面積が他部分に比して小さく形成され
ていることを特徴とする請求項２記載の給電装置。
【請求項４】上記２次コアは、その両端に上記１次コ
ア側へ突出する突出部を有することを特徴とする請求項
１記載の給電装置。
【請求項５】請求項１記載の給電装置において、上記
電源部は、１次巻線の両側であって上記１次コアに結合
された一対の第３コアを備え、この第３コアの両端間隔
は、上記１次コアの両端間隔より小さく、かつ、上記電
源部に上記負荷部を装着したときの上記１次コアと２次
コア間のギャップ路長より大きくなるように形成されて
いることを特徴とする給電装置。