JPH06311660A - 小型電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インバータ回路を含む一次側発振部１４備え
た電源本体１６と、二次電池を含む負荷２０を備えた機
器本体２４とを互いに着脱自在に結合するとともに、電
磁誘導結合を利用して電源本体１６側から機器本体２４
側に給電する小型電気機器において、給電されるべき機
器本体２４の電源本体１６に対する装着状態を的確に検
知し、金属片を適正な負荷と誤認して発熱されるのを未
然に防止する。 【構成】 一次側発振部１４の出力制御を可能とするス
イッチング素子９０を電源本体１６側の当接面３４に備
える一方、機器本体２４側における当接面３５上の対応
位置から、スイッチング素子９０のオンオフ状態を反転
させる操作片９６を突出形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は充電装置、電動歯ブラ
シあるいは電動工具の様な各種の小型電気機器であっ
て、特に電力を供給する電源本体と負荷を備えた機器本
体とを互いに分離可能に構成するとともに、両者間で電
磁誘導結合を利用して電力を受け渡し可能とするものに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の小型電気機器は、機器本体
側に二次電池を備え、常時は電源本体側に機器本体をセ
ットして微小電流で二次電池の充電状態を持続しなが
ら、機器本体単独による短時間の負荷駆動に備えるもの
が一般的であった。したがって、電源本体に備えたイン
バータ回路の様な一次側発振部を常に駆動状態とする一
方、機器本体が長時間に亘って電源本体から取り外され
た時の省電力を専ら図る目的で、負荷の有無に対応させ
て一次側発振部の出力を制御することも行なわれてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構成
にあっては、電源本体側に備えた一次側発振部から出力
可能な電力を増大させた場合、機器本体に代えてクリッ
プの様な金属片を一次コイルに接近して配置しても、こ
の金属片を適正な負荷と誤認して過大な渦電流を流して
発熱させる虞れがあることが判った。

【０００４】本発明は上記した不都合に鑑みてなされた
ものであって、給電されるべき機器本体の電源本体に対
する装着状態を正確に検知し、異物を機器本体と誤認し
た発熱事故を未然に防止できる小型電気機器を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる小型電気
機器は、図１に示す如く、一次側発振部１４を備えた電
源本体１６と、該一次側発振部１４の一次コイル５０と
電磁誘導結合される出力コイル７４を介して給電される
負荷２０を備えた機器本体２４とを、当接面３４・３５
を介して互いに着脱自在に装着可能としたものである。

【０００６】更に、上記した機器本体２４側の当接面３
５上に操作片９６を突出形成する一方、電源本体１６側
の当接面３４における対応位置に、前記操作片９６が嵌
まる操作孔９４を設けるとともに、該操作孔９４の奥底
に、操作片９６の挿入と連動して切り替わって一次側発
振部１４の出力を、オフまたは充分に抑制された状態か
ら増大させる制御を可能とするスイッチング素子９０を
備えたことを特徴とする。

【０００７】上記した電源本体１６側の一次コイル５０
を、当接面３４上に形成された操作孔９４と中心軸を一
致させた空心状とするとともに、該操作孔９４の奥底に
対応してスイッチング素子９０を配設する一方、上記し
た機器本体２４側から伸びる操作片９６を、出力コイル
７４を貫通するとともに電源本体１６に対する装着時に
一次コイル５０に嵌まるコア８４の先端部分を利用する
ことができる。

【０００８】

【作用】上記した構成により、電源本体１６に対して機
器本体２４を取り外した状態にあっては、スイッチング
素子９０により一次側発振部１４は出力がオフまたは充
分に抑制された状態が維持される。

【０００９】ここで電源本体１６に機器本体２４を適正
に装着すると、当接面３４・３５が互いに一致するのと
同時に操作片９６が操作孔９４に嵌まってスイッチング
素子９０を切り換える。それと同時に、一次側発振部１
４からの出力は増大させる方向への制御がなされ、一次
コイル５０と出力コイル７４を介した負荷２０に対する
給電がなされる。

【００１０】

【発明の効果】本発明は上記の如く、一次側発振部１４
の出力制御を可能とするスイッチング素子９０を電源本
体１６側に備え、機器本体２４側の操作片で該スイッチ
ング素子９０の切り換えを行う様に構成したので、機器
本体２４の電源本体１６に対する装着が的確に判断さ
れ、金属片を負荷２０と誤認して発熱させる事故が未然
に防止される。

【００１１】更にスイッチング素子９０を切り換える操
作片９６を出力コイル７４のコア８４で構成することに
より、全体的な構成の簡略化が図られるとともに、一次
コイル５０と出力コイル７４間の結合と一次側発振部１
４の駆動とが同時に確実に行われる。

【００１２】

【実施例】以下本発明を二次電池の充電装置に実施した
一例を示すがこれに限らず、電動歯ブラシや電動工具な
ど各種の小型電気機器に対しても略同様に実施できるこ
とは勿論である。

【００１３】本発明を実施する充電装置は、図１〜図４
にその構成を具体的に示す如く、本体ケース１０内に一
次側発振部１４として保護回路１２とインバータ回路１
５からなる電気回路を収納したインバータ式の電源本体
１６と、該電源本体１６に対してその下端が着脱自在に
嵌まり、電源本体１６側から送られる充電電流を用いて
本体ケース１８の内部に負荷２０として備えた二次電池
２０ａを充電可能とする機器本体２４とから構成され
る。

【００１４】電源本体１６の本体ケース１０は、図３に
示すように矩形状の中空箱体であって、側面２６からそ
の先端に電源プラグ２８を備えた電源コード３０を伸ば
し、内部の電気回路を商用交流電源３２に接続可能とす
る。更に上面側に機器本体２４との当接面３４を設け、
その当接面３４を包囲して側面２６を上方に伸ばし、機
器本体２４の下端が挿脱自在に嵌まる受部３６を形成し
ている。

【００１５】本体ケース１０内に収納される保護回路１
２は、図４に示す如く、インバータ回路１５に対する給
電ラインと直列に接続された金属皮膜抵抗３８により大
電流の入力を阻止する一方、並列に接続された過電圧吸
収素子４０によりサージ電圧の入力を防止する。更に整
流器４２により入力電圧を整流した後、温度ヒューズ４
４によって過熱時におけるインバータ回路１５の動作を
強制的に停止可能とし、またコンデンサ４６によりイン
バータ回路１５側からのノイズの流出を阻止する様にし
ている。

【００１６】インバータ回路１５は、スイッチング用ト
ランジスタ４８のコレクタ側に一次コイル５０を、エミ
ッタ側に保護用抵抗５２を各々介装するとともに、ベー
ス側に出力制御部５４と出力制限部５６とを備えてい
る。

【００１７】出力制御部５４は、抵抗５８、コンデンサ
６０および帰還コイル６２を直列接続したものであっ
て、抵抗５８およびコンデンサ６０の充放電時定数によ
りスイッチング用トランジスタ４８のオンオフ周期を例
えば４０ｋＨｚ程度に規制する一方、帰還コイル６２お
よびコンデンサ６０でスイッチング用トランジスタ４８
のオン時間を規制する様にしている。

【００１８】すなわち、抵抗５８を介してコンデンサ６
０が充電され、スイッチング用トランジスタ４８のベー
ス電圧が設定値を超えると、一次コイル５０にコレクタ
電流が流れ始め、かかるコレクタ電流の増加が帰還コイ
ル６２におけるトランジスタ４８をオンする方向への電
圧を発生させ、トランジスタ４８を急激にオンさせる。
トランジスタ４８のオン後、コンデンサ６０の充放電が
すすみ、ベース電流が減少することによって帰還コイル
６２から出力される電圧の方向が反転し、トランジスタ
４８のベース・エミッタ間に逆バイアスを加えてトラン
ジスタ４８を急激にオフする。上記したトランジスタ４
８のオンオフ動作を繰り返すことにより、インバータ回
路１５は所定周波数による自励発振を行う。

【００１９】なお、一次コイル５０と並列に接続された
コンデンサ６４は、トランジスタ４８のオフ時に発生す
る衝撃電圧を吸収するものである。またトランジスタ４
８のエミッタ側に介装された保護用抵抗５２は、コレク
タ電流の増大に対応してトランジスタ４８のエミッタ電
位を上昇させることによってトランジスタ４８のオフ時
期を規制し、過大な電流がトランジスタ４８に流入する
のを防止するものである。

【００２０】出力制限部５６は、前記した帰還コイル６
２と並列にコンデンサ６６を接続するとともに、該コン
デンサ６６と直列にツエナーダイオード６８を接続した
ものである。ここで、帰還コイル６２とコンデンサ６６
間には、スイッチング用トランジスタ４８のオフ期間に
限定して充電を可能とするダイオード７０を介装する一
方、ツエナーダイオード６８とコンデンサ６６間には、
トランジスタ４８のオン期間中にベース電圧によりオン
し、コンデンサ６６を放電可能な方向にダイオード７２
が各々介装されている。

【００２１】従って、トランジスタ４８のオフ期間中に
帰還コイル６２によって充電されるコンデンサ６６の充
電電圧は、一次コイル５０と出力コイル７４とで構成さ
れるインバータトランスのレギュレーション特性が悪い
ことに起因して、インバータ回路１５から取り出される
負荷電流が小さいほど大きくなり、この充電電圧がツエ
ナーダイオード６８に対してオンさせる方向にベース電
圧に加算して印加される。その結果、定常の充電中より
低いベース電圧でツエナーダイオード６８はオンし、ベ
ース電流を分流してトランジスタ４８のオン時間を短縮
し、機器本体２４が電源本体１６から取り外された無負
荷あるいは軽負荷時におけるインバータ回路１５の消費
電力を可及的に制限可能としている。

【００２２】上記の様にしてインバータ回路１５で発生
された商用周波数より充分に高い周波数の電力信号は、
一次コイル５０と電磁誘導結合された機器本体２４側の
出力コイル７４で充電電圧にまで降圧されたあと、ダイ
オード７６で半波分を選択的に二次電池２２ａに供給し
て充電を行う。

【００２３】機器本体２４は、断面が矩形状の中空な本
体ケース１８内の上部に、複数本のニカド電池の様な二
次電池２０ａを収納する一方、本体ケース１８内の下部
に二次電池２０ａに所定の充電電流を供給する出力コイ
ル７４を備え、上面側に、二次電池２２からモータの様
な外部負荷７８に対して給電するためのプラグ８０を備
えている。

【００２４】出力コイル７４は、当接面３５の略中央に
配置されたコイルボビン８２に巻かれるものであって、
更にそのボビン８２を貫通して、フェライトの様な強磁
性体で形成された細棒状のコア８４を備えるとともに、
そのコア８４の先端部分を当接面３５から下方に臨出さ
せている。

【００２５】一方、電源本体１６側における本体ケース
１０の当接面３４上には、コア８４の突出位置に対応さ
せて該コア８４が挿入される挿入孔８６が形成されてい
る。更にその挿入孔８６と中心軸を一致させてコイルボ
ビン８８を固定し、そのコイルボビン８８上に一次コイ
ル５０を巻いている。

【００２６】したがって図２に示す様に、電源本体１６
と機器本体２４とが当接面３４・３５を一致させて適切
に装着されると、同一のコア８４上に出力コイル７４と
一次コイル５０とが嵌装される結果、一次コイル５０と
出力コイル７４の間が適切に電磁誘導結合され、一次コ
イル５０内の電流変化に対応して所定の電圧が出力コイ
ル７４両端に誘起される。かかる誘起電圧は、インバー
タ回路１５のスイッチング用トランジスタ４８がオフ期
間中に発生する電圧を整流用ダイオード７６で選択的に
取り出し、二次電池２０ａに送って充電に利用する。

【００２７】本発明は上記した構成にあって、電源本体
１６側に備えたスイッチング素子９０によるインバータ
回路１５のオンオフ構造にその特徴を有する。

【００２８】すなわち図４に示す如く、抵抗５８とトラ
ンジスタ４８のベース端間に常開の第１スイッチング素
子９０ａを、トランジスタ４８のベース端とエミッタ端
間には常閉の第２スイッチング素子９０ｂを各々備える
ことにより、両スイッチング素子９０のオンオフ状態が
同時に反転しない限り、インバータ回路１５の動作を強
制的に停止できる様に構成している。

【００２９】更に、第１スイッチング素子９０ａを当接
面３４の裏面側に、第２スイッチング素子９０ｂを一次
コイル５０の奥底部分に、それぞれ本体ケース１０の壁
面に接する様にして固定するとともに、押圧時に各スイ
ッチング素子９０におけるスイッチ接点の切り換え動作
を可能とする押圧片９２の突出位置に対応させ、少なく
とも指先が入らない様なできるだけ小径の操作孔９４を
本体ケース１０に貫通して設けている。

【００３０】一方、機器本体２４側の当接面３５からは
第１スイッチング素子９０ａの操作孔９４ａに嵌まる第
１操作片９６ａを、コア８４の先端からは第２スイッチ
ング素子９０ｂの操作孔９４ｂに嵌まる第２操作片９６
ｂを、各々突出形成している。

【００３１】したがって、電源本体１６に機器本体２４
を正しくセットすると、第１および第２の操作片９６が
同時に操作孔９４に嵌まり、その操作孔９４内にある押
圧片９２を押して第１および第２スイッチング素子９０
のオンオフ状態を同時に切り換え、インバータ回路１５
を駆動するのである。

【００３２】なお、上記したスイッチング素子９０はプ
ッシュ式に限らず、スライド式、バヨネット式など適宜
変更できるし、その配設個数および位置も任意に変更で
きる。また、インバータ回路１５におけるスイッチング
素子９０の介装位置も、インバータ回路１５の動作を制
御できるものであれば、インバータ回路１５に対する通
電をオンオフ制御するなどの変更が可能である。

【００３３】更に、スイッチング素子９０を複数段階の
切り換えが可能とするとともに、そのスイッチング素子
９０の切換動作と連動してインバータ回路１５のバイア
ス電圧を変更するなどして、インバータ回路１５からの
出力電力それ自体を複数段階に変更させることもでき
る。同様に、スイッチング素子９０を複数設け、装着さ
れる機器本体２４毎に異なったスイッチング素子９０を
作動させるとともに、その切り換えに対応させてインバ
ータ回路１５の出力制御をさせる様にすることもでき
る。

【００３４】更に一次コイル５０と出力コイル７４の形
状及び結合状態は、電磁誘導結合ができるものであれば
適宜変更して実施できる。例えば、コアの配設位置ある
いは方向を変更したり、インバータ回路１５における発
振周波数を上昇させることにより、コイルをプリント状
に形成してコアそれ自体をなくすなどの変更も可能であ
る。

【００３５】またインバータ回路１５は、上記の様な自
励式のものに代え、スイッチング用トランジスタ４８を
オンオフする発振器を別に備えた他励式とするなど、そ
の構成は特に限定されるものでない。更にまた一次側発
振部１４としては、上記の様なインバータ回路１５を利
用するものに代えて、商用交流電源３２の周波数をその
まま利用するものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す説明図であって、電源本体
から機器本体を取り外した状態を示す。

【図２】図１における機器本体を電源本体に装着した状
態を示す説明図である。

【図３】本発明を充電装置に実施した一例を示す一部を
破断した斜視図である。

【図４】充電装置の電気回路図である。

【符号の説明】

１４ 一次側発振部 １５ インバータ回路 １６ 電源本体 ２０ 負荷（二次電池） ２４ 機器本体 ３４ 電源本体側の当接面 ３５ 機器本体側の当接面 ５０ 一次コイル ５６ 出力制限部 ８４ コア ８６ 挿入孔 ９０ スイッチング素子 ９２ 押圧片 ９４ 操作孔 ９６ 操作片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 光夫 福岡県田川郡方城町大字伊方4680番地 九 州日立マクセル株式会社内 (72)発明者 畠中 高則 福岡県田川郡方城町大字伊方4680番地 九 州日立マクセル株式会社内 (72)発明者 坂田 栄二 福岡県田川郡方城町大字伊方4680番地 九 州日立マクセル株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次側発振部（１４）を備えた電源本体
   （１６）と、該一次側発振部（１４）の一次コイル（５
   ０）と電磁誘導結合される出力コイル（７４）を介して
   給電される負荷（２０）を備えた機器本体（２４）と
   を、その当接面（３４）（３５）を介して互いに着脱自
   在に装着可能とした小型電気機器であって、 上記した機器本体（２４）側の当接面（３５）上に操作
   片（９６）を突出形成する一方、 電源本体（１６）側の当接面（３４）における対応位置
   に、前記操作片（９６）が嵌まる操作孔（９４）を設け
   るとともに、該操作孔（９４）の奥底に、操作片（９
   ６）の挿入動作と連動して切り替わって一次側発振部
   （１４）の出力をオフ又は充分に抑制された状態から増
   大させる制御を可能とするスイッチング素子（９０）を
   備えたことを特徴とする小型電気機器。
2. 【請求項２】 上記した電源本体（１６）側の一次コイ
   ル（５０）は、当接面（３４）上に形成された操作孔
   （９４）と中心軸を一致させた空心状であって、該操作
   孔（９４）の奥底に対応してスイッチング素子（９０）
   を配設する一方、 上記した機器本体（２４）側から伸びる操作片（９６）
   は、出力コイル（７４）を貫通するとともに、電源本体
   （１６）に対する装着時に一次コイル（５０）に嵌まる
   コア（８４）の先端部分である請求項１記載の小型電気
   機器。