WO2010026805A1 - ワイヤレス電力伝送装置 - Google Patents

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近藤靖浩
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株式会社村田製作所
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    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures

Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmission apparatus that performs power transmission from a primary side to a secondary side by wireless power transmission.
  • Patent Document 3 a plurality of coils are provided on the secondary side to distribute the heat generation positions.
  • an object of the present invention is to provide a wireless power transmission device with improved heat dissipation efficiency without causing an increase in size of the structure.
  • the wireless power transmission device is configured so that the primary side casing and the secondary side casing are attached to the primary side coil from the primary side coil in a mounting state in which the primary side coil and the secondary side coil are disposed at a position where the primary side coil and the secondary side coil are electromagnetically coupled. Transmits power to the secondary coil.
  • the primary side casing includes a primary side coil
  • the secondary side casing includes a secondary side coil.
  • This wireless power transmission device includes a primary-side casing through-hole, a secondary-side casing through-hole, and an air cooling mechanism.
  • the primary side casing through-hole is provided in the primary side casing.
  • the secondary casing through-hole is provided at a position of the secondary casing that overlaps with the primary casing through-hole in the mounted state.
  • the air cooling mechanism generates an air cooling airflow.
  • the air-cooled airflow flows through the inside of the primary side casing and the inside of the secondary side casing in the mounted state.
  • the air cooling mechanism is provided in the primary side housing and includes a primary side driving unit that generates an air cooling airflow.
  • a primary side driving unit that generates an air cooling airflow.
  • the air cooling fluid flows from the inside of the secondary side casing to the inside of the primary side casing.
  • the secondary casing is attracted to the primary casing, and the displacement of the secondary casing can be suppressed.
  • an air-cooled airflow flows in the suction direction inside the secondary side casing, the air blowing efficiency on the secondary side is improved, and the secondary side can be effectively cooled.
  • the primary side coil is annular and the center of the primary side housing through hole is substantially coincident with the center, and the secondary side coil is annular and the center of the secondary side housing through hole is substantially coincident.
  • annular coil can be used as the flow path of an air-cooled airflow, the space which provides the flow path of an air-cooled airflow can be suppressed, and also a coil can be cooled effectively.
  • the wireless power transmission device includes a primary side magnetic material sheet disposed on the opposite side of the secondary side casing of the primary side coil, and a secondary side disposed on the side opposite to the primary side casing of the secondary side coil. It is preferable to provide a magnetic sheet.
  • the primary-side magnetic sheet has a sheet through-hole that is smaller than the primary-side housing through-hole and whose center substantially coincides.
  • the secondary-side magnetic sheet has a sheet through-hole that is smaller than the secondary-side housing through-hole and whose center substantially coincides.
  • the wireless power transfer device regulates the position of the primary side casing and the secondary side casing in a state where the wireless coil is mounted so that the primary side coil and the secondary side coil are electromagnetically coupled to each other. It is preferable to provide a matching mechanism. Thereby, mounting
  • the positioning mechanism includes a magnetic body in the secondary housing, an electromagnet in the primary housing, and releases the position restriction between the primary housing and the secondary housing by turning off the magnetism of the electromagnet.
  • high-level control such as adsorption during charging and non-adsorption or repulsion at the end of charging can be performed. By doing in this way, a user can be made to grasp
  • the wireless power transmission device includes a secondary-side movable shielding portion that shields the secondary-side housing through-hole.
  • a secondary-side movable shielding portion that shields the secondary-side housing through-hole.
  • the wireless power transfer device cuts the magnetism of the electromagnet, shields the secondary housing through-hole by the secondary movable shield, and penetrates the secondary housing by the secondary movable shield by excitation of the electromagnet. It is preferable to release the shielding of the mouth. Thereby, operation
  • movement of a secondary side movable shielding part can be performed by control of the electromagnet of a positioning mechanism, and the structure of a wireless power transmission apparatus can be simplified.
  • forced convection is generated by the air-cooled airflow that flows directly inside the primary side case and the secondary side case, so that heat dissipation is achieved as compared with natural convection without increasing the size of the wireless power transmission device. Increases efficiency.
  • the primary side casing through-hole and the secondary side casing through-hole overlap with each other so that the primary side coil and the secondary side coil are disposed so as to be disposed at positions where electromagnetic coupling is performed, the primary side casing through-hole overlaps.
  • a special configuration for positioning the body through-hole and the secondary housing through-hole is not required.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a wireless power transmission device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 1A is a schematic circuit diagram of the wireless power transmission device 1
  • FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the wireless power transmission device 1.
  • the wireless power transmission device 1 includes a secondary terminal 2 and a primary charging base 3. At the time of charging, the secondary side terminal 2 is mounted on the primary side charging base 3, and power is supplied from the primary side charging base 3 to the secondary side terminal 2 by wireless power transmission.
  • the primary charging base 3 includes a non-magnetic casing 31 that is a primary casing of the present invention, and the casing 31 includes a circuit module 32, a fan 34, a coil 35, and a magnetic sheet 36.
  • the circuit module 32 is provided with a circuit pattern and circuit elements of the wireless power transmission circuit 320 on a circuit board, and includes a driver circuit 321, a primary signal processing unit 322, and a fan control unit 323 as the wireless power transmission circuit 320.
  • the driver circuit 321 supplies power to the coil 35 based on the AC voltage supplied via the AC adapter.
  • the primary side signal processing unit determines the mounting state of the secondary side terminal 2 based on the change in the power supply state from the coil 35 to the coil 25, and controls the driver circuit 321 and the fan control unit 323.
  • the coil 35 is a primary coil of the present invention, is wound around an annular core, and generates an electromagnetic field by feeding power from the driver circuit 321.
  • the magnetic material sheet 36 is a primary magnetic material sheet of the present invention, and is disposed below the coil 35.
  • the magnetic sheet 36 has a central hole (sheet through hole) whose central axis substantially coincides with the central hole of the coil 35 and restricts the electromagnetic field so that the coils 25 and 35 can be easily coupled.
  • the fan control unit 323 drives the fan 34 based on the control signal from the primary side signal processing unit 322.
  • the fan 34 is a primary side drive part of this invention, and produces an air cooling airflow.
  • the casing 31 is provided with a casing through-opening 37 ⁇ / b> A whose central axis substantially coincides with the central hole of the magnetic sheet 36 on the upper surface thereof.
  • the housing through port 37A is a primary housing through port of the present invention.
  • housing through holes 37 ⁇ / b> B and 37 ⁇ / b> C are provided on the side surface of the housing 31.
  • the air-cooled airflow generated by the rotation of the fan 34 flows in the direction indicated by the broken line arrow in the drawing, and the air-cooled airflow flows into the housing 31 from the housing through-hole 37A and passes through the vicinity of the coil 35 and the circuit module 32.
  • the air is exhausted to the outside of the housing 31 through the housing through-holes 37B and 37C.
  • the secondary terminal 2 includes a non-magnetic casing 21 which is a secondary casing of the present invention, and the casing 21 includes a circuit module 22, a rechargeable battery 24, a coil 25, and a magnetic sheet 26.
  • the circuit module 22 includes a control circuit (not shown) of the secondary terminal 2 and circuit patterns and circuit elements of the wireless power receiving circuit 220 provided on a circuit board.
  • the wireless power receiving circuit 220 is charged with a rectifier circuit 221 and a charging circuit.
  • a control circuit 222, a load modulation circuit 223, and a secondary signal processing unit 224 are provided.
  • the coil 25 is a secondary side coil of the present invention, is wound around an annular core, and is fed with an electric field coupled to the electromagnetic field from the coil 35 of the primary side charging stand 3.
  • the magnetic sheet 26 is the secondary side magnetic sheet of the present invention, and is disposed above the coil 25.
  • the magnetic sheet 26 has a central hole (sheet through hole) whose central axis substantially coincides with the central hole of the coil 25 and restricts the electromagnetic field so that the coils 25 and 35 can be easily coupled.
  • the rectifier circuit 221 rectifies the output voltage of the coil 25.
  • the charge control circuit 222 converts the rectified voltage into a specified voltage.
  • the rechargeable battery 24 is charged by feeding a specified voltage.
  • the load modulation circuit 223 changes the power transmission state in the coil 35 of the primary charging base 3 by changing the impedance of the wireless power receiving circuit 220.
  • the secondary signal processing unit 224 controls the load modulation circuit 223.
  • the casing 21 is provided with a casing through-hole 27 ⁇ / b> A whose central axis substantially coincides with the central hole of the magnetic sheet 26 on the lower surface thereof.
  • the casing through-hole 27A is a secondary-side casing through-hole of the present invention.
  • housing through holes 27 ⁇ / b> B and 27 ⁇ / b> C are provided on the side surface of the housing 21.
  • the casing through-holes 27A and 37A are arranged at the center of the lower surface of the casing 21 and the casing so that the casing through-holes 27A and 37A overlap each other. It is provided at the center of the upper surface of the body 31. Therefore, when the user of the secondary side terminal 2 arranges and arranges the secondary side terminal 2 at the charging specified position on the primary side charging stand 3, the housing through-holes 27 ⁇ / b> A and 37 ⁇ / b> A are automatically set. Overlap.
  • the fan 34 By disposing the fan 34 on the primary charging base 3, it is not necessary to dispose an air cooling mechanism in the secondary terminal 2, and the secondary terminal 2 can be downsized, and the driving power of the fan 34 is reduced to the primary. By supplying from the side charging stand 3, the secondary side terminal 2 can be energy-saving.
  • the secondary side terminal 2 since the air-cooled fluid flows from the inside of the casing 21 of the secondary side terminal 2 to the inside of the casing 31 of the primary side charging base 3, the secondary side terminal 2 is adsorbed to the primary side charging base 3. The positional deviation of the secondary side terminal 2 can be suppressed. Moreover, since an air-cooled airflow flows in the suction direction inside the secondary side terminal 2, the air blowing efficiency at the secondary side terminal 2 is improved, and the secondary side terminal 2 can be effectively cooled.
  • the air-cooled air flow path flows through the centers of the coils 25 and 35, effectively cooling the coils, and the air-cooled air current
  • the size of the flow path space can be reduced by using the central portion of the coils 25 and 35 as a center.
  • the size of the central holes of the magnetic sheets 36 and 26 may be set according to the rotational speed of the fan 34 and the fan diameter in order to influence the flow rate of the air-cooled airflow, but the diameter is smaller than the central holes of the coils 35 and 25. This is more preferable because it can suppress leakage of the electromagnetic field.
  • the positions and number of the housing through holes 27B and 27C of the housing 21 may be other than the above.
  • the rechargeable battery 24 can be effectively cooled if a housing through-hole is provided on the upper surface of the housing 21.
  • the positions and number of the casing through holes 27A and 37A may be other than the above.
  • a piezoelectric blower may be used instead of the fan, or a fan or a piezoelectric blower may be provided on the secondary side.
  • the number of fans is not limited to one, and a plurality of fans may be provided.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a wireless power transmission device 41 according to the second embodiment.
  • the wireless power transmission device 41 has a shutter configuration that closes the housing through-hole of the secondary side terminal 2 when the secondary side terminal 2 is not attached to the primary charging base 3, and thus the wireless power transmission device according to the first embodiment. 1 and different.
  • symbol is attached
  • the wireless power transmission device 41 includes an electromagnet 38 in the casing 31 of the primary charging base 3, and includes shutters 28 ⁇ / b> A, 28 ⁇ / b> B, 28 ⁇ / b> C and a magnetic shutter driving unit 29 in the casing 21 of the secondary terminal 2.
  • the shutters 28A to 28C correspond to the secondary side movable shielding portion of the present invention.
  • the casing through-holes 27A to 27C are shielded by the shutters 28A to 28C and are attached to the primary charging base 3. Then, the shielding is released.
  • the electromagnet 38 is excited when the fan 34 rotates, attracts the magnetic shutter drive unit 29, and suppresses the positional deviation of the secondary terminal 2 attached to the primary charging base 3.
  • the magnetic shutter driving unit 29 moves the shutters 28A to 28C by the magnetic force of the electromagnet 38, and releases the shielding of the casing through holes 27A to 27C.
  • adsorption is performed during charging and non-adsorption during non-charging, and it is possible to allow the user to grasp the charging state and to facilitate attachment and detachment.
  • the shutters 28A to 28C of the secondary terminal 2 improve the waterproofness, dustproofness, appearance, and the like of the casing through-holes 27A to 27C.
  • the secondary terminal 2 is attracted to the primary charging base 3 during cooling by the fan, the direction of the air-cooled airflow is reversed from the primary charging base 3 to the secondary terminal 2. Even if it flows through the secondary terminal 2, the positional deviation of the secondary side terminal 2 does not increase, which is preferable.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the shutter drive unit 29.
  • the magnetic shutter driving unit is composed of a magnetic body 29A, a swing guide portion 29B, and a spring 29C.
  • the magnetic body 29A is magnetized by the excitation of the electromagnet 38.
  • the swing guide 29B is pulled by a spring 29C when the secondary terminal 2 is not attached to the primary charging base 3, and closes the shutter 28B.
  • the magnetic body 29A is magnetized, the swing guide 29B is attracted to the magnetic body 29A, and the shutter 28B is opened.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of another configuration of the shutter drive unit 29.
  • the shutter 28 ⁇ / b> B is attracted by the excitation of the electromagnet 38 to open the housing through-hole.
  • the secondary terminal 2 is not attached to the primary charging base 3, one end of the shutter 28B is pulled by the spring 29C to close the housing through-hole.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of another configuration of the shutter drive unit 29.
  • a solenoid 50 is provided on the primary charging base, and one end of the shutter 28 ⁇ / b> B is pushed up by the protruding piece of the solenoid 50 to open the housing through-hole.
  • one end of the shutter 28B is pulled by the spring 29C to close the housing through-hole.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of another configuration of the shutter drive unit.
  • the solenoid 50 is provided on the primary charging base, and the projecting piece of the solenoid 50 pushes up the inclined surface of the shutter 28B and slides it sideways to open the housing through-hole.
  • the secondary terminal 2 is not attached to the primary charging base 3, one end of the shutter 28 ⁇ / b> B is pushed by the compression spring 51 and slides to the side to close the housing through-hole.
  • the shutter drive unit As described above, various configurations of the shutter drive unit can be adopted. However, when the shutter is closed using a spring or the like when the secondary terminal 2 is not attached to the primary charging base 3, The power consumption at the side terminal can be suppressed, which is preferable.

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Abstract

　構造の大型化を招かずに放熱効率を改善したワイヤレス電力伝送装置の提供を図る。ワイヤレス電力伝送装置（１）は、一次側充電台（３）の筐体（３１）と、二次側端末（２）の筐体（２１）とを装着する。筐体（３１）はコイル（３５）を内装し、筐体（２１）はコイル（２５）を内装する。この状態で、コイル（３５）とコイル（２５）とが電磁界結合する位置に配置され、電力伝送を行う。このワイヤレス電力伝送装置（１）はファン（３４）を備える。ファン（３４）は空冷気流を生じさせる。この空冷気流は、筐体貫通口（３７）と筐体貫通口（２７）とが重なり合う状態で、筐体（３１）の内部と筐体（２１）の内部とを流れる。

Description

ワイヤレス電力伝送装置
　この発明は、ワイヤレス電力伝送により、一次側から二次側への電力伝送を行うワイヤレス電力伝送装置に関するものである。
　ワイヤレス電力伝送装置では、電力伝送時に一次側のコイルに電磁界結合する二次側のコイル周囲での発熱が大きく、また急速給電時には、回路部や蓄電池などの負荷部での発熱が極めて大きくなるため放熱が問題となる。そこで、その問題の解決に様々なワイヤレス電力伝送装置が提案されている（例えば、特許文献１～３参照。）。
　特許文献１の構成では、二次側での発熱を、放熱板や熱拡散シートを介して筐体外の冷却フィンまで伝導して自然対流により放熱を行う。
　特許文献２の構成では、一次側の電源電力量を低下させることにより、二次側での発熱量自体を抑制する。
　特許文献３の構成では、二次側に複数のコイルを設けて発熱位置を分散する
特開２００６－１２９６０５号公報 特開２００７－３３６７８８号公報 特開２００７－１９５２６４号公報
　特許文献１の構成では、放熱板や熱拡散シートでの伝熱効率がボトルネックとなり十分な放熱効率を実現できないことがある。また、冷却フィンの自然対流による放熱では、発熱量が大きいと十分に対応できないことがある。
　特許文献２の構成では、放熱効率は改善されず、単に一次側の電源電力量を抑制するため、二次側への給電量が不足することがある。
　特許文献３の構成では、二次側での発熱量全体は減らず、また、十分な放熱効率を実現しようとすればコイルごとに放熱構造が必要になり、構造の大型化を招来してしまう。
　そこで、この発明の目的は、構造の大型化を招かずに放熱効率を改善したワイヤレス電力伝送装置を提供することにある。
　この発明のワイヤレス電力伝送装置は、一次側筐体と二次側筐体とを、一次側コイルと二次側コイルとが電磁界結合する位置に配置される装着状態で、一次側コイルから二次側コイルへの電力伝送を行う。一次側筐体は一次側コイルを内装し、二次側筐体は二次側コイルを内装する。このワイヤレス電力伝送装置は、一次側筐体貫通口と二次側筐体貫通口と空冷機構とを備える。一次側筐体貫通口は一次側筐体に設けられる。二次側筐体貫通口は、前記装着状態で、一次側筐体貫通口に重なる前記二次側筐体の位置に設けられる。空冷機構は空冷気流を生じさせる。空冷気流は、前記装着状態で、一次側筐体の内部と二次側筐体の内部とを流れる。
　したがって、一次側筐体と二次側筐体との内部に直接流れる空冷気流による強制対流で放熱が行われ、自然対流に比べて放熱効率を高められる。このため空冷機構の流速や、流量に応じて放熱能力を高められる。また、電力伝送時に一次側筐体貫通口と二次側筐体貫通口とが重なるので、一次側筐体貫通口と二次側筐体貫通口との位置あわせのための特別な構成が不要となる。
　空冷機構は一次側筐体に内装されて、空冷気流を生じさせる一次側駆動部を備えると好適である。これにより、空冷機構の配置スペースや駆動電源を二次側から省くことが可能になり、二次側の小型化や省電力化が実現できる。
　空冷流体は、二次側筐体の内部から一次側筐体の内部へと流れると好適である。これにより、二次側筐体が一次側筐体に吸着し、二次側筐体の位置ずれを抑えられる。また、二次側筐体の内部では吸い出し方向に空冷気流が流れるので、二次側での送風効率が良くなり、二次側を効果的に冷却できる。
　一次側コイルは環状で一次側筐体貫通口と中心が略一致し、二次側コイルは環状で二次側筐体貫通口と中心が略一致すると好適である。これにより、環状のコイルの中心部分を空冷気流の流路とすることができ、空冷気流の流路を設けるスペースを抑えられ、その上、コイルを効果的に冷却できる。
　ワイヤレス電力伝送装置は、一次側コイルの二次側筐体とは反対側に配置される一次側磁性体シートと、二次側コイルの一次側筐体とは反対側に配置される二次側磁性体シートとを備えると好適である。ここで、一次側磁性体シートは、一次側筐体貫通口よりも小さく中心が略一致するシート貫通口を有する。二次側磁性体シートは、二次側筐体貫通口よりも小さく中心が略一致するシート貫通口を有する。これにより、空冷気流の流路を確保しながら、一次側コイルと二次側コイルとの電磁界結合を強められる。
　ワイヤレス電力伝送装置は、一次側コイルと二次側コイルとが電磁界結合する位置に配置されるように装着した状態で、一次側筐体と二次側筐体との位置を規制する、位置合わせ機構を備えると好適である。これにより、二次側筐体と一次側筐体との装着が容易に行え、一次側筐体貫通口と二次側筐体貫通口との位置ずれが抑制される。
　位置合わせ機構は、二次側筐体に磁性体を備え、一次側筐体に電磁石を備え、電磁石の磁気を切ることで、一次側筐体と二次側筐体との位置規制を解除すると好適である。電磁石の制御により、例えば充電中は吸着、充電終了時は非吸着または反発とするなどの高度な制御を行える。このようにすることで、充電状態を利用者に把握させることや、装着や脱着の容易化が図れる。
　ワイヤレス電力伝送装置は、二次側筐体貫通口を遮蔽する二次側可動遮蔽部を備えると好適である。これにより、二次側の防水性、防塵性、外観などが向上する。
　ワイヤレス電力伝送装置は、電磁石の磁気を切ることで、二次側可動遮蔽部により二次側筐体貫通口を遮蔽し、電磁石の励磁により、二次側可動遮蔽部による二次側筐体貫通口の遮蔽を解除すると好適である。これにより、二次側可動遮蔽部の動作を位置合わせ機構の電磁石の制御により行え、ワイヤレス電力伝送装置の構成を簡易化できる。
　この発明によれば、一次側筐体と二次側筐体との内部に直接流れる空冷気流によって強制対流を生じさせることにより、ワイヤレス電力伝送装置の大型化を招かずに自然対流に比べて放熱効率を高められる。また、一次側コイルと二次側コイルとが電磁界結合する位置に配置されるように装着した状態で、一次側筐体貫通口と二次側筐体貫通口とが重なるので、一次側筐体貫通口と二次側筐体貫通口との位置あわせのための特別な構成が不要となる。
第１の実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の構成を説明する図である。 第２の実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の構成を説明する図である。 シャッター駆動部の他構成の模式図である。 シャッター駆動部の他構成の模式図である。 シャッター駆動部の他構成の模式図である。 シャッター駆動部の他構成の模式図である。
　以下、本発明に係るワイヤレス電力伝送装置の実施形態を図１～３を参照して説明する。
　図１は、第１の実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１の構成を説明する図である。図１（Ａ）は、ワイヤレス電力伝送装置１の概略の回路図であり、図１（Ｂ）は、ワイヤレス電力伝送装置１の概略の断面図である。
　ワイヤレス電力伝送装置１は、二次側端末２と一次側充電台３とを備える。充電時には、二次側端末２が一次側充電台３上に装着され、一次側充電台３から二次側端末２にワイヤレス電力伝送により給電を行う。
　一次側充電台３は、本発明の一次側筐体である非磁性体の筐体３１を備え、筐体３１に回路モジュール３２とファン３４とコイル３５と磁性体シート３６とを内装する。回路モジュール３２は、ワイヤレス送電回路３２０の回路パターンと回路素子とを回路基板に設けたものであり、ワイヤレス送電回路３２０としてドライバ回路３２１と一次側信号処理部３２２とファン制御部３２３とを備える。ドライバ回路３２１は、ＡＣアダプタを介して供給される交流電圧に基づいて、コイル３５に給電を行う。一次側信号処理部は、コイル３５からコイル２５への給電状態の変化に基づいて二次側端末２の装着状態を判定し、ドライバ回路３２１の制御やファン制御部３２３の制御を行う。具体的には、充電可能な二次側端末２が装着されている状態を検出するとドライバ回路３２１からコイル３５への給電電圧を高め、ファン制御部３２３によりファン３４を回転させる。コイル３５は本発明の一次側コイルであり、環状のコアに巻回されていてドライバ回路３２１からの給電により電磁界を生じる。磁性体シート３６は本発明の一次側磁性体シートであり、コイル３５の下方に配置される。この磁性体シート３６は、コイル３５の中央孔と中心軸が略一致する中央孔（シート貫通口）を有し、コイル２５，３５が結合し易くなるように電磁界を規制する。ファン制御部３２３は、一次側信号処理部３２２からの制御信号に基づいてファン３４を駆動する。ファン３４は、本発明の一次側駆動部であり、空冷気流を生じさせる。
　筐体３１はその上面に、磁性体シート３６の中央孔と中心軸が略一致する筐体貫通口３７Ａが設けられている。筐体貫通口３７Ａは本発明の一次側筐体貫通口である。また、筐体３１の側面に、筐体貫通口３７Ｂ，３７Ｃが設けられている。ファン３４の回転により生じる空冷気流は、図中に破線矢印で示す方向に流れ、筐体３１の内部に筐体貫通口３７Ａから空冷気流が流入し、コイル３５や回路モジュール３２の近傍を通過して、筐体貫通口３７Ｂ，３７Ｃから筐体３１の外部に排気される。
　二次側端末２は、本発明の二次側筐体である非磁性体の筐体２１を備え、筐体２１に回路モジュール２２と充電池２４とコイル２５と磁性体シート２６とを内装する。回路モジュール２２は、二次側端末２の制御回路（不図示）やワイヤレス受電回路２２０の回路パターンと回路素子とを回路基板に設けたものであり、ワイヤレス受電回路２２０として、整流回路２２１と充電制御回路２２２と負荷変調回路２２３と二次信号処理部２２４とを備える。コイル２５は、本発明の二次側コイルであり、環状のコアに巻回されていて一次側充電台３のコイル３５からの電磁界に結合して給電される。磁性体シート２６は本発明の二次側磁性体シートであり、コイル２５の上方に配置される。この磁性体シート２６は、コイル２５の中央孔と中心軸が略一致する中央孔（シート貫通口）を有し、コイル２５，３５が結合し易くなるように電磁界を規制する。整流回路２２１は、コイル２５の出力電圧を整流する。充電制御回路２２２は、整流された電圧を規定電圧に変換する。充電池２４は、規定電圧の給電により充電される。負荷変調回路２２３はワイヤレス受電回路２２０のインピーダンスを変化させて、一次側充電台３のコイル３５での送電状態を変化させる。二次信号処理部２２４は負荷変調回路２２３を制御する。
　筐体２１はその下面に、磁性体シート２６の中央孔と中心軸が略一致する筐体貫通口２７Ａが設けられている。筐体貫通口２７Ａは本発明の二次側筐体貫通口である。また、筐体２１の側面には筐体貫通口２７Ｂ，２７Ｃが設けられている。この筐体貫通口２７Ａが一次側充電台３の筐体貫通口３７Ａに重なるように、二次側端末２が一次側充電台３に装着された状態では、一次側充電台３のファン３４の回転により生じる空冷気流により、筐体２１の内部に負圧が生じて、空冷気流が生じる。したがって筐体２１の内部に筐体貫通口２７Ｂ，２７Ｃから外気が流入し、回路モジュール２２やコイル２５の近傍を通過して、筐体貫通口２７Ａから筐体３１の内部に送気される。
　コイル２５，３５が互いに重なり合うように筐体２１，３１が配置される充電時に、筐体貫通口２７Ａ，３７Ａが互いに重なり合うように、筐体貫通口２７Ａ，３７Ａは筐体２１の下面中央および筐体３１の上面中央に設けられている。したがって、二次側端末２の利用者が、一次側充電台３上の充電時規定位置に、二次側端末２を位置あわせして配置することにより、筐体貫通口２７Ａ，３７Ａが自動的に重なり合う。
　このような構成で、ファン３４を回転させることにより、充電時にコイル２５，３５や回路モジュール２２，３２、充電池２４での発熱が、強制対流により空冷され、自然対流などよりも、一次側充電台３および二次側端末２の温度を抑えることができる。
　その上、一次側充電台３にファン３４を配置することで、二次側端末２には特に空冷機構を配置する必要がなくなり二次側端末２を小型化でき、ファン３４の駆動電力を一次側充電台３から供給することで二次側端末２を省エネ化できる。
　また、空冷流体は、二次側端末２の筐体２１内部から一次側充電台３の筐体３１内部へと流れるようにしているため、二次側端末２が一次側充電台３に吸着し、二次側端末２の位置ずれを抑えられる。また、二次側端末２の内部では吸い出し方向に空冷気流が流れるので、二次側端末２での送風効率が良くなり、二次側端末２を効果的に冷却できる。
　コイル２５，３５を環状とし、筐体貫通口２７Ａ，３７Ａと中心が略一致させたので、空冷気流の流路がコイル２５，３５の中心を流れ、コイルを効果的に冷却しながら、空冷気流の流路スペースをコイル２５，３５の中心部として、小型化が図れる。
　磁性体シート３６，２６の中央孔は、空冷気流の流量を左右するためファン３４の回転数やファン径に応じてそのサイズを設定するとよいが、コイル３５，２５の中央孔よりも径が小さいほうが電磁界の漏れを抑制でき好適である。
　なお、筐体２１の筐体貫通口２７Ｂ，２７Ｃの位置や数は上記以外であってもよい。例えば、筐体２１の上面に筐体貫通口を設ければ、充電池２４を効果的に冷却することができる。また、筐体貫通口２７Ａ，３７Ａの位置や数も上記以外であってもよい。
　また、空冷機構の一次側駆動部としてはファンに替えて圧電ブロアを用いても良いし、二次側にファンや圧電ブロアを設けても良い。さらには、ファンの数なども一つに限らず複数設けるようにしてもよい。
　図２は、第２の実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置４１の概略の断面図である。ここで、ワイヤレス電力伝送装置４１は、二次側端末２の筐体貫通口を一次側充電台３への非装着時に閉じるシャッター構成にした点で、第１の実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１と相違する。なお、図１と同様な構成には、同一の符号を付し説明を省く。
　ワイヤレス電力伝送装置４１は、一次側充電台３の筐体３１内に電磁石３８を備え、二次側端末２の筐体２１内にシャッター２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃおよび磁性体シャッター駆動部２９を備える。シャッター２８Ａ～２８Ｃが本発明の二次側可動遮蔽部に相当する。
　二次側端末２は、一次側充電台３に対して非装着の状態では、筐体貫通口２７Ａ～２７Ｃがシャッター２８Ａ～２８Ｃにより遮蔽された状態となり、一次側充電台３に装着される状態では、その遮蔽が解除された状態となる。
　そのため、電磁石３８はファン３４が回転する際に励磁され、磁性体シャッター駆動部２９を吸着し、一次側充電台３に対して装着されている二次側端末２の位置ずれを抑える。磁性体シャッター駆動部２９は、電磁石３８の磁力によりシャッター２８Ａ～２８Ｃを移動させ、筐体貫通口２７Ａ～２７Ｃの遮蔽を解除する。
　したがって、本実施形態の構成により、充電中は吸着、非充電時は非吸着となり、充電状態を利用者に把握させることや、装着や脱着の容易化が図れる。また、非充電時には、二次側端末２のシャッター２８Ａ～２８Ｃにより、筐体貫通口２７Ａ～２７Ｃの防水性、防塵性、外観などが向上する。
　このように、ファンによる冷却時に、一次側充電台３に対して二次側端末２が吸着される構成であれば、空冷気流の方向を逆にして一次側充電台３から二次側端末２に流れるようにしても、二次側端末２の位置ずれが大きくならず好適である。
　ここで、磁性体シャッター駆動部の構成例を説明する。図３はシャッター駆動部２９の模式図である。ここでは、磁性体シャッター駆動部を磁性体２９Ａと揺動ガイド部２９Ｂとスプリング２９Ｃとで構成している。磁性体２９Ａは電磁石３８の励磁により磁化される。揺動ガイド２９Ｂは、二次側端末２の一次側充電台３への非装着時には、スプリング２９Ｃにより引かれていて、シャッター２８Ｂを閉状態にする。一方、磁性体２９Ａが磁化されていれば、揺動ガイド２９Ｂは磁性体２９Ａに吸着され、シャッター２８Ｂを開状態にする。
　図４はシャッター駆動部２９の他構成の模式図である。ここでは、シャッター２８Ｂは電磁石３８の励磁により吸着され、筐体貫通口を開状態とする。一方、二次側端末２の一次側充電台３への非装着時には、シャッター２８Ｂは一端がスプリング２９Ｃにより引かれて、筐体貫通口を閉状態にする。
　図５は、シャッター駆動部２９の他構成の模式図である。ここでは、一次側充電台にソレノイド５０が設けられ、ソレノイド５０の突出片により、シャッター２８Ｂの一端を押し上げて、筐体貫通口を開状態とする。一方、二次側端末２の一次側充電台３への非装着時には、シャッター２８Ｂは一端がスプリング２９Ｃにより引かれて、筐体貫通口を閉状態にする。
　図６は、シャッター駆動部の他構成の模式図である。ここでは、一次側充電台にソレノイド５０が設けられ、ソレノイド５０の突出片により、シャッター２８Ｂの傾斜面を押し上げて横へスライドさせ、筐体貫通口を開状態とする。一方、二次側端末２の一次側充電台３への非装着時には、シャッター２８Ｂは一端が圧縮バネ５１により押されて横へスライドし、筐体貫通口を閉状態にする。
　以上のようにシャッター駆動部の構成としては様々な構成が採用できるが、二次側端末２の一次側充電台３への非装着時には、スプリングなどを用いてシャッターを閉状態とすると、二次側端末での消費電力を抑えることができ好適である。
１…ワイヤレス電力伝送装置
２…二次側端末
３…一次側充電台
２１，３１…筐体
２２，３２…回路基板
２３，３３…回路素子
２４…充電池
２５，３５…コイル
２６，３６…磁性体シート
２７，３７…筐体貫通口
３４…ファン

Claims (9)

  1. 　一次側コイルを内装する一次側筐体と二次側コイルを内装する二次側筐体とを、前記一次側コイルと前記二次側コイルとが電磁界結合する位置に配置される装着状態で、前記一次側コイルから前記二次側コイルへの電力伝送を行うワイヤレス電力伝送装置であって、
    　前記一次側筐体に設けられた一次側筐体貫通口と、
    　前記装着状態で、前記一次側筐体貫通口に重なる前記二次側筐体の位置に設けられた二次側筐体貫通口と、
    　前記装着状態で、前記一次側筐体の内部と前記二次側筐体の内部とを流れる空冷気流を生じさせる、空冷機構と、
    を備えるワイヤレス電力伝送装置。
  2. 　前記空冷機構は、前記一次側筐体に内装されて前記空冷気流を生じさせる一次側駆動部を備える、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送装置。
  3. 　前記空冷気流は、前記二次側筐体の内部から前記一次側筐体の内部へと流れる、請求項１または２に記載のワイヤレス電力伝送装置。
  4. 　前記一次側コイルは環状で前記一次側筐体貫通口と中心が略一致し、前記二次側コイルは環状で前記二次側筐体貫通口と中心が略一致する、請求項１～３のいずれかに記載のワイヤレス電力伝送装置。
  5. 　前記一次側筐体貫通口よりも小さく中心が略一致するシート貫通口を有し、前記一次側コイルの前記二次側筐体とは反対側に配置される一次側磁性体シートと、
    　前記二次側筐体貫通口よりも小さく中心が略一致するシート貫通口を有し、前記二次側コイルの前記一次側筐体とは反対側に配置される二次側磁性体シートと、
    を備える請求項４に記載のワイヤレス電力伝送装置。
  6. 　前記装着状態で、前記一次側筐体と前記二次側筐体との位置を規制する、位置合わせ機構を備える請求項１～５のいずれかに記載のワイヤレス電力伝送装置。
  7. 　前記位置合わせ機構は、前記二次側筐体に磁性体を備え、前記一次側筐体に電磁石を備え、前記電磁石の磁気を切ることで、前記一次側筐体と前記二次側筐体との位置規制を解除する、請求項６に記載のワイヤレス電力伝送装置。
  8. 　前記二次側筐体貫通口を遮蔽する二次側可動遮蔽部を備える、請求項１～７のいずれかに記載のワイヤレス電力伝送装置。
  9. 　前記電磁石の磁気を切ることで、前記二次側可動遮蔽部に前記二次側筐体貫通口を遮蔽させ、前記電磁石の励磁により、前記二次側可動遮蔽部に前記二次側筐体貫通口の遮蔽を解除させる、請求項８に記載のワイヤレス電力伝送装置。
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