JPH07170667A - 電磁誘導充電装置 - Google Patents

電磁誘導充電装置

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JPH07170667A
JPH07170667A JP5314866A JP31486693A JPH07170667A JP H07170667 A JPH07170667 A JP H07170667A JP 5314866 A JP5314866 A JP 5314866A JP 31486693 A JP31486693 A JP 31486693A JP H07170667 A JPH07170667 A JP H07170667A
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JP
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coil
charging
circuit
feedback
electromagnetic induction
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JP5314866A
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Minoru Kawamoto
実 河本
Isao Tasaka
勲 田坂
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】充電用コイルと帰還用用コイルの絶縁耐圧の問
題を解決した電磁誘導充電装置を提供するにある。 【構成】発振回路1は充電用コイルとして二つの充電用
コイルL11、L12を備え、この両コイルL11,L12の直
列回路にコンデンサC3 を接続して共振回路を構成して
いる。そして各充電用コイルL11、L12には負荷部14
1 、142 の出力用コイルL41,L42が夫々非接触で電
磁結合し、また帰還用コイルL3 も充電用コイルL12
非接触で電磁結合している 【効果】充電用コイルL12と帰還用コイルL3 とが分離
されるため、コイルの絶縁耐圧を考慮したトランスを用
いる場合に比べて実装設計時における自由度が増し、ま
たコストダウンを図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁誘導充電装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は電磁誘導充電装置の基本的な回路
を示しており、この回路では電源が投入されると抵抗R
3 を通してコンデンサC2 が充電され、コンデンサC2
の両端の電圧VBが上昇し、FETQ1 の閾値電圧に達
すると、FETQ1 が能動状態になって、VT ・VD
電圧は下降し始める。次に充電用コイルL1 に発生した
電位差の為に帰還用コイルL3 に帰還がかかり、充電用
コイルL1 のコンデンサC1 からなる共振回路により発
振を開始する。
【0003】ここで上記電圧VBが閾値電圧にそのまま
固定されたなら、FETQ1 の発振周期の半分以上の期
間が導通状態となる。しかし、この回路では、バイアス
電圧VBとVT の間に直列に接続された抵抗R6 とダイ
オードD1 によりバイアス電圧VBがVT より低い期間
(FETQ1 の導通期間)、コンデンサC2 の電荷は抵
抗R6 とダイオードD1 を通して放電される。そのため
バイアス電圧VBは閾値電圧より低くなり、FETQ1
の導通期間が短くなる。導通期間が短くなると、コンデ
ンサC2 からの放電が減少するので、バイアス電圧VB
は上昇し安定化する方向に負帰還がかかり、安定した自
励発振となる。
【0004】充電用コイルL1 に対して非接触で電磁結
合している出力用コイルL4 は充電用コイルL1 に流れ
る共振電流によって発生する磁束の鎖交による電磁誘導
により電圧が誘起され、その電圧により2次電池Bを充
電する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来例で
は充電用コイルL1 と帰還用コイルL3 とが一つのボビ
ンに巻回されてトランスを構成しており、そのため両コ
イルL1 ,L3 の電圧差により充電用コイルL1 と帰還
用用コイルL3 とは絶縁耐圧を考慮したものでなくては
ならなかった。
【0006】また複数の充電用コイルを用いて複数の2
次電池を同時に充電する電磁誘導充電装置も従来ある
が、この場合充電用コイルを並列に接続していたため、
いずれかの充電用コイルが断線した時に、回路的に接続
されている他の充電用コイルの共振電流が大きくなって
2次電池にとって設定以上の充電電流が流れてしまい過
充電となるという問題もあった。
【0007】本発明は上記の問題点に鑑みて為されたも
ので、請求項1の発明の目的とするところは充電用コイ
ルと帰還用用コイルの絶縁耐圧の問題を解決した電磁誘
導充電装置を提供するにある。また請求項2の発明の目
的とするところは、請求項1の発明の目的に加えて充電
効率をより大きくすることができる電磁誘導充電装置を
提供するにある。
【0008】さらに、請求項3の発明の目的とするとこ
ろは、請求項2の発明の目的に加えて巻き方向の間違い
を防止することができる電磁誘導充電装置を提供するに
ある。また請求項4の発明の目的とするところは、請求
項3の発明の目的に加えて充電用コイルの巻き初め部
と、巻き終わり部の固定位置を定めることができる電磁
誘導充電装置を提供するにある。
【0009】更にまた請求項5の発明の目的とするとこ
ろは、請求項1の発明の目的に加えて複数の充電用コイ
ルにより同時に複数の2次電池を充電することができ、
しかも何れかの充電用コイルが断線した場合には発振を
停止して誤った充電が為されるのを防止することができ
る電磁誘導充電装置を提供するにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項1の発明では、充電用コイルと、この充電
用コイルに発振電流を流す発振回路と、1次コイルに対
して非接触で電磁結合して充電用コイルの磁束が鎖交す
ることによる電磁誘導により2次出力を発生する出力用
コイルと、この出力用コイルの2次出力で充電される2
次電池とを備えた電磁誘導充電装置において、上記充電
用コイルの磁束内に発振回路の帰還用コイルを配置し
て、充電用コイルの磁束が鎖交することによる電磁誘導
により発生する帰還用コイルの出力で発振回路の発振動
作を継続させるものである。
【0011】請求項2の発明では、充電用コイルは空心
であって、この充電用コイルの空心部内に帰還用コイル
を配置したものである。請求項3の発明では、充電用コ
イルを巻回するボヒンに巻き方向を示す表示部を設けた
ものである。請求項4の発明では、表示部をボビンに形
成せる切欠により構成したものである。
【0012】請求項5の発明では、充電用コイルを複数
設け、これら充電用コイルに対して各別に出力用コイル
を備え、各充電用コイルを直列に接続して該直列回路と
コンデンサとで共振回路を構成せる発振回路を用いたも
のである。
【0013】
【作用】請求項1の発明によれば、充電用コイルと帰還
用コイルとが分離されるため、コイルの絶縁耐圧を考慮
したトランスを用いる場合に比べて実装設計時における
自由度が増し、またコストダウンを図ることができる。
請求項2の発明によれば、充電用コイルは空心であっ
て、この充電用コイルの空心部内に帰還用コイルを配置
したので、両コイルの結合を良好なものとして高効率に
発振回路を動作でき、結果として充電効率を高めること
ができる。
【0014】請求項3の発明によれば、充電用コイルを
巻回するボヒンに巻き方向を示す表示部を設けたので、
実装のミスを防ぐことができる。請求項4の発明によれ
ば、表示部をボビンに形成せる切欠により構成したの
で、充電用コイルの巻き始め部、巻き終わり部の固定位
置を定めることができコイルのクロスオーバを防止でき
る。
【0015】請求項5の発明によれば、充電用コイルを
複数設け、これら充電用コイルに対して各別に出力用コ
イルを備え、各充電用コイルを直列に接続して該直列回
路とコンデンサとで共振回路を構成せる発振回路を用い
たので、複数の2次電池を同時に充電でき、しかもいず
れかの充電用コイルが断線した時には発振を止めること
ができ、その結果誤った充電を防止することができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明の一実施例回路を示しており、基本
的には図5に示した従来例回路と同じであるが、本実施
例における発振回路1は充電用コイルとして二つの充電
用コイルL11、L12を備え、この両コイルL11,L12
直列回路にコンデンサC3 を並列接続して共振回路を構
成している。そして各充電用コイルL11、L12には負荷
部141 、142 の出力用コイルL41,L42が夫々非接
触で電磁結合し、また帰還用コイルL3 も充電用コイル
12に非接触で電磁結合している点で図5の回路と相違
している。
【0017】帰還用コイルL3 と充電用コイルL12との
電磁結合は、空心状の充電用コイルL12の空心部に帰還
用コイルL3 を同心状に配置されることにより行われて
おり、具体的には図2に示すように一端の外周に鍔部2
aを有する円筒状ボビン2の胴部に充電用コイルL12
巻回し、円筒状ボビン2の透孔の中心部に同心状に配置
された円柱状の心体3の外周部に帰還用コイルL3 を巻
回することにより両コイルL12、L3 の電磁結合を行っ
ている。このように電磁結合することにより、両コイル
12,L3 の結合が良好となって結合損失が少なくな
り、結果として充電効率を高めることに繋がる。
【0018】ボビン2、心体3は図3に示すように発振
回路1等の電子部品を実装しているプリント基板4上に
実装固定され、巻回してある夫々のコイルL12,L3
プリント基板4に半田付けされた端子ピン5、6を通じ
て回路に電気的に接続される。ここでボビン2の鍔部2
aには切欠7を設けてあり、この切欠7は充電用コイル
12の巻き方向を示す表示部を構成し、またこの切欠7
が充電用コイルL12の巻き初め部8aと、巻き終わり部
8bの固定位置を定める印となり、コイルのクロスオー
バの発生するを防ぐようにしている。
【0019】尚表示部としては切欠7の代わりに塗料に
よる印や、出っ張り等様々な手段で構成しても良い。プ
リント基板4は図3に示すようにボビン2、心体3の端
面が装置のハウジング10の所定の裏面に当接するよう
に配置され、負荷部121 がハウジング10の表面の所
定位置に配置された時に、負荷部12側に設けられた出
力用コイルL 42と非接触で電磁結合されるようになって
いる。ハウジング10の表面には負荷部121 側のハウ
ジング13の凹部13aに嵌まって負荷部121 の位置
決めを行うための凸部10aを一体突設してある。
【0020】発振回路1の電源には電源プラグ9を通じ
て接続される交流電源を全波整流器DB1 で整流しコン
デンサC1 で平滑することにより得た直流を用いる。整
流器BD1 と電源プラグ9との間には保護抵抗R1 、温
度ヒューズFU、保護抵抗R2 の直列回路を挿入してお
り、これら保護抵抗R1 、R2 と温度ヒューズFUとを
図4に示すようにプリント基板4上に近接配置して、両
抵抗R1 、R 2 と温度ューズFUとを熱的に結合してい
る。
【0021】従って保護抵抗R1 は整流器BD1 の入力
側回路の故障時(例えばサージアブソーバZNRの短絡
等)に発熱し、また保護抵抗R2 は全波整流器DB1
出力側回路の故障時に発熱し、これら発熱により温度ヒ
ューズFUを溶断し、発火等を防止するようになってい
る。負荷部121 、122 の回路では出力用コイル
41,L42に全波整流器DB2を介して2次電池Bを接
続して出力用コイルL41,L42の出力で2次電池Bを充
電するようになっている。またこの充電中を表示するた
めに発光ダイオードLEDと抵抗R7 からなる充電表示
部15を接続してある。更に2次電池Bで駆動される負
荷、例えばモータMを回転方向切換スイッチSW1 及び
電源スイッチSW 2 を介して2次電池Bに接続してい
る。
【0022】而して本発明電磁誘導充電装置では交流電
源を整流平滑して得た直流電源が供給されると、充電用
コイルL11、L12とコンデンサC2 とで構成される共振
回路により発振回路1が発振を開始する。この場合充電
用コイルL12に流れる共振電流によって発生する磁束が
鎖交することによる電磁誘導によって帰還用コイルL 3
には電圧が誘起され、その電圧がFETQ1 を駆動する
帰還信号となる。
【0023】一方図3に示すように配置された駆動部1
2では出力用コイルL41が充電用コイルL12に電磁結合
し、充電用コイルL12から発生する磁束が鎖交すること
による電磁誘導によって誘起された電圧を出力してその
電圧で2次電池Bを充電し、且つ充電表示部15の発光
ダイオードLEDを点灯する。さて上記のように本実施
例では充電用コイルL11,L12を直列に接続しているた
め、一方の充電用コイルが断線した場合には、共振回路
が機能しなくなって発振回路1の発振が停止し、以後充
電できなくなる。同時に充電表示部14の発光ダイオー
ドLEDの消灯により故障したことをユーザーに知らせ
ることができる。よって誤った充電が防げることにな
る。
【0024】尚充電用コイルL11側は帰還用コイルL3
が配置されないだけで、他の実装構成は充電用コイルL
12の場合と同じである。また負荷部が一つの場合には充
電用コイルL11は不要となる。
【0025】
【発明の効果】請求項1の発明は、充電用コイルと帰還
用コイルとが分離されるため、コイルの絶縁耐圧を考慮
したトランスを用いる場合に比べて実装設計時における
自由度が増し、またコストダウンを図ることができると
いう効果がある。請求項2の発明は、充電用コイルは空
心であって、この充電用コイルの空心部内に帰還用コイ
ルを配置したので、両コイルの結合を良好なものとして
高効率に発振回路を動作でき、結果として充電効率を高
めることができるという効果がある。
【0026】請求項3の発明は、充電用コイルを巻回す
るボヒンに巻き方向を示す表示部を設けたので、実装の
ミスを防ぐことができるという効果がある。請求項4の
発明は、表示部をボビンに形成せる切欠により構成した
ので、充電用コイルの巻き始め部、巻き終わり部の固定
位置を定めることができコイルのクロスオーバを防止で
きるという効果がある。
【0027】請求項5の発明は、充電用コイルを複数設
け、これら充電用コイルに対して各別に出力用コイルを
備え、各充電用コイルを直列に接続して該直列回路とコ
ンデンサとで共振回路を構成せる発振回路を用いたの
で、複数の2次電池を同時に充電でき、しかもいずれか
の充電用コイルが断線した時には発振を止めることがで
き、その結果誤った充電を防止することができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図である。
【図2】同上のコイル実装状態を示す斜視図である。
【図3】同上のコイル実装状態を示す断面図である。
【図4】同上の温度ヒューズの実装状態を示す斜視図で
ある。
【図5】従来例の回路図ある。
【符号の説明】
1 発振回路 141 ,142 負荷部 L11,L12 充電用コイル L41,L42 出力用コイル L3 帰還用コイル B 2次電池 C3 コンデンサ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】充電用コイルと、この充電用コイルに発振
    電流を流す発振回路と、1次コイルに対して非接触で電
    磁結合して充電用コイルの磁束が鎖交することによる電
    磁誘導により2次出力を発生する出力用コイルと、この
    出力用コイルの2次出力で充電される2次電池とを備え
    た電磁誘導充電装置において、上記充電用コイルの磁束
    内に発振回路の帰還用コイルを配置して、充電用コイル
    の磁束が鎖交することによる電磁誘導により発生する帰
    還用コイルの出力で発振回路の発振動作を継続させるこ
    とを特徴とする電磁誘導充電装置。
  2. 【請求項2】充電用コイルは空心であって、この充電用
    コイルの空心部内に帰還用コイルを配置したことを特徴
    とする請求項1記載の電磁誘導充電装置。
  3. 【請求項3】充電用コイルを巻回するボヒンに巻き方向
    を示す表示部を設けて成ることを特徴とする請求項2記
    載の電磁誘導充電装置。
  4. 【請求項4】表示部をボビンに形成せる切欠により構成
    したことを特徴とする請求項3記載の電磁誘導充電装
    置。
  5. 【請求項5】充電用コイルを複数設け、これら充電用コ
    イルに対して各別に出力用コイルを備えたものであっ
    て、各充電用コイルを直列に接続して該直列回路とコン
    デンサとで共振回路を構成せる発振回路を用いたことを
    特徴とする請求項1記載の電磁誘導充電装置。
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US9866066B2 (en) 2010-11-24 2018-01-09 University Of Florida Research Foundation, Incorporated Wireless power transfer via electrodynamic coupling

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