WO2013080468A1 - 非接触式電力伝送装置 - Google Patents

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WO2013080468A1
WO2013080468A1 PCT/JP2012/007347 JP2012007347W WO2013080468A1 WO 2013080468 A1 WO2013080468 A1 WO 2013080468A1 JP 2012007347 W JP2012007347 W JP 2012007347W WO 2013080468 A1 WO2013080468 A1 WO 2013080468A1
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coil
power transmission
transmission device
secondary coil
auxiliary
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PCT/JP2012/007347
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北村 浩康
英敏 松木
文博 佐藤
哲也 田倉
忠邦 佐藤
佑貴 太田
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パナソニック 株式会社
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Priority claimed from JP2011264021A external-priority patent/JP2013118735A/ja
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters

Definitions

  • the present invention relates to a non-contact power transmission device including a power transmission device including a primary coil and a power reception device including a secondary coil and a circuit that receives a current generated in the secondary coil.
  • the non-contact power transmission device of Patent Document 1 transmits power to the secondary coil by linking the magnetic flux of the primary coil to the secondary coil. Then, the secondary coil current is supplied to the circuit to charge the secondary battery.
  • Non-contact power transmission device In a non-contact power transmission device, it is desired to increase the transmission distance. Note that the non-contact power transmission device of Patent Document 1 does not particularly take into account increasing the transmission distance.
  • This invention was made in order to solve the said subject, and it aims at providing the non-contact-type electric power transmission apparatus which can enlarge a transmission distance.
  • the non-contact power transmission device includes a power transmission device including a primary coil, a secondary coil, and a circuit that receives a current generated in the secondary coil.
  • the power receiving device includes an auxiliary coil that is not electrically connected to the circuit.
  • the auxiliary coil and the secondary coil are preferably arranged coaxially. It is preferable that the axis of the auxiliary coil and the axis of the secondary coil are arranged in parallel to each other. It is preferable that the auxiliary coil is not in contact with the secondary coil. At least one of the auxiliary coil and the secondary coil preferably has a circular shape in plan view.
  • the non-contact power transmission device includes a power transmission device including a primary coil, a secondary coil, and a power reception device including a circuit that receives a current generated in the secondary coil.
  • the power receiving device includes an auxiliary coil that is not electrically connected to the circuit, and the primary coil has a non-spiral wiring configuration.
  • the primary coil includes a first linear portion and a second linear portion that are parallel to each other, and a connection portion that connects the first linear portion and the second linear portion to each other. It is preferable that the end portion of the linear portion and the end portion of the second linear portion facing the end portion of the first linear portion are connected to each other.
  • the non-contact power transmission device includes a power transmission device including a primary coil, a secondary coil, and a power reception device having a circuit that receives a current generated in the secondary coil
  • the power receiving device includes an auxiliary coil that is not electrically connected to the circuit, and at least one of the auxiliary coil and the secondary coil includes a magnetic material.
  • the contactless power transmission device includes a power transmission device including a primary coil, a secondary coil, and a power reception device including a circuit that receives a current generated in the secondary coil.
  • the power receiving device includes an auxiliary coil that is not electrically connected to the circuit, and only the auxiliary coil of the secondary coil and the auxiliary coil includes a magnetic material.
  • the contactless power transmission device includes a power transmission device including a primary coil, a secondary coil, and a power reception device including a circuit that receives a current generated in the secondary coil.
  • the power receiving device includes an auxiliary coil that is not electrically connected to the circuit, and only the secondary coil of the secondary coil and the auxiliary coil includes a magnetic material.
  • the contactless power transmission device includes a power transmission device including a primary coil, a secondary coil, and a power reception device including a circuit that receives a current generated in the secondary coil.
  • the power receiving device includes an auxiliary coil that is not electrically connected to the circuit, and the auxiliary coil and the secondary coil include a common magnetic material.
  • the contactless power transmission device includes a power transmission device including a primary coil, a secondary coil, and a power reception device including a circuit that receives a current generated in the secondary coil.
  • the power receiving device preferably includes an auxiliary coil that is not electrically connected to the circuit, the secondary coil includes a first magnetic body, and the auxiliary coil includes a second magnetic body.
  • the magnetic body preferably includes a pot core.
  • a magnetic body contains E core.
  • Each of the auxiliary coil and the secondary coil preferably has a hollow portion, and the magnetic body preferably includes a columnar core inserted into at least one of the hollow portion of the auxiliary coil and the hollow portion of the secondary coil.
  • the contactless power transmission device is a power reception device including a power transmission device including a primary coil, a secondary coil, and a circuit that receives a current generated in the secondary coil.
  • a power receiving device including an auxiliary coil that is not electrically connected to the circuit, and a relay coil that is provided between the power transmission device and the power receiving device and relays the flow of magnetic flux from the primary coil to the auxiliary coil.
  • the power transmission device preferably includes a plurality of primary coils, and the magnetic flux of the plurality of primary coils is linked to the relay coil.
  • the plurality of primary coils include a first primary coil and a second primary coil, and the first primary coil and the second primary coil are arranged so that their positional relationships can be changed.
  • the relay coil is preferably one of a plurality of relay coils.
  • the relay coil is provided independently of the power transmission device, and the relay coil preferably has a winding diameter smaller than that of the primary coil.
  • the relay coil is preferably not connected to an electrical load.
  • the present invention provides a contactless power transmission device capable of increasing a transmission distance.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing a state where an electric toothbrush is placed on a power transmission device in the non-contact power transmission device according to the first embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic circuit diagram of a contactless power transmission device according to a first embodiment of the present invention.
  • WHEREIN The graph which shows the relationship between load resistance and transmission efficiency.
  • the non-contact electric power transmission apparatus of 2nd Embodiment of this invention WHEREIN The graph which shows the relationship between the center distance and transmission efficiency.
  • FIG. 1 The schematic plan view which shows the planar structure of an auxiliary coil and a secondary coil in the non-contact-type electric power transmission apparatus of other embodiment of this invention.
  • (a) is a schematic cross-sectional view of a primary coil, an auxiliary coil, a secondary coil, and a pot core
  • (b) is a schematic plane of the pot core.
  • Figure. The perspective view which shows the perspective structure of an EER core in the non-contact-type electric power transmission apparatus of other embodiment of this invention.
  • FIG. 12A is a schematic plan view of a primary coil and a magnetic sheet
  • FIG. 12B is a portion taken along line AA in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a primary coil having a plurality of linear portions
  • FIG. 2 is a schematic plan view
  • FIG. 3C is a schematic plan view of a primary coil having a plurality of bellows portions
  • FIG. 4D is a schematic plan view of a primary coil having a plurality of arc portions.
  • the schematic perspective view of a part of washstand which comprises the apparatus.
  • a partial fragmentary sectional view of a part of wash-stand and an electric toothbrush In the non-contact-type power transmission device of 3rd Embodiment of this invention, a partial fragmentary sectional view of a part of wash-stand and an electric toothbrush.
  • the schematic perspective view of a part of wash-stand In the non-contact-type power transmission device of 4th Embodiment of this invention, the schematic perspective view of a part of wash-stand.
  • the schematic diagram which shows the positional relationship of a primary coil, a relay coil, an auxiliary
  • the overall configuration of the contactless power transmission device 10 according to the first embodiment of the present invention will be described.
  • the non-contact power transmission device 10 includes a power transmission device 20 including a primary coil 21 and an electric toothbrush 40 including a secondary coil 43.
  • the power transmission device 20 transmits electric power to the secondary battery 46 through the secondary coil 43 of the electric toothbrush 40 by an electromagnetic induction method.
  • the electric toothbrush 40 corresponds to a “power receiving device”.
  • each direction about the non-contact-type electric power transmission apparatus 10 is defined as follows.
  • the axial direction of the primary coil 21 of the power transmission device 20 is defined as “axial direction X1”.
  • the longitudinal direction of the electric toothbrush 40 is defined as “axial direction X2”.
  • the power transmission device 20 includes a housing 23 that constitutes a main body of the device 20 and a magnetic sheet 22 that suppresses leakage of magnetic flux of the primary coil 21.
  • the magnetic sheet 22 is located between the bottom wall of the housing 23 and the primary coil 21 and on the opposite side of the electric toothbrush 40 with respect to the primary coil 21 in the axial direction X1 of the power transmission device 20.
  • the primary coil 21 is formed as a planar coil having a circular shape in plan view. The length of each side of the magnetic sheet 22 is larger than the outer diameter of the primary coil 21.
  • the electric toothbrush 40 has a main body case 41 gripped by a user and an attachment 42 that can be attached to and detached from the main body case 41.
  • the attachment 42 has a brush portion 42A in which a bristle bundle is implanted.
  • the brush portion 42 ⁇ / b> A is located at the distal end portion of the attachment 42.
  • the electric toothbrush 40 includes an auxiliary coil 44 interlinked with the magnetic flux of the primary coil 21, a secondary coil 43 interlinked with the magnetic flux of the auxiliary coil 44, and a core 45 formed of a magnetic material.
  • the electric toothbrush 40 includes a secondary battery 46 that is a power source of the electric toothbrush 40 and an electric motor 47 that vibrates the attachment 42.
  • the auxiliary coil 44, the secondary coil 43, the core 45, the secondary battery 46, and the electric motor 47 are disposed inside the main body case 41.
  • the secondary coil 43 is formed as a cylindrical coil having a circular shape in plan view. That is, the secondary coil 43 has a structure in which a plurality of circular portions are stacked in the axial direction X2.
  • the auxiliary coil 44 is formed as a cylindrical coil having a circular shape in plan view. That is, the auxiliary coil 44 has a structure in which a plurality of circular portions are stacked in the axial direction X2.
  • the secondary coil 43 and the auxiliary coil 44 have a cylindrical core 45.
  • the core 45 is inserted into the hollow portions of the secondary coil 43 and the auxiliary coil 44. That is, the secondary coil 43 and the auxiliary coil 44 are configured as a cored coil having one common core 45.
  • the relationship between the coils 21, 43, and 44 is shown below.
  • A The outer diameter of the primary coil 21 is larger than the outer diameter of the secondary coil 43.
  • B The outer diameter of the primary coil 21 is larger than the outer diameter of the auxiliary coil 44.
  • C The outer diameter of the auxiliary coil 44 is larger than the outer diameter of the secondary coil 43.
  • D The diameter of the conductive wire of the primary coil 21 is larger than the diameter of the conductive wire of the secondary coil 43.
  • E The diameter of the conductive wire of the primary coil 21 is larger than the diameter of the conductive wire of the auxiliary coil 44.
  • F The diameter of the conductive wire of the auxiliary coil 44 is larger than the diameter of the conductive wire of the secondary coil 43.
  • the number of turns of the primary coil 21 is larger than the number of turns of the secondary coil 43.
  • the number of turns of the primary coil 21 is equal to the number of turns of the auxiliary coil 44.
  • the auxiliary coil 44 is arranged coaxially with the secondary coil 43.
  • the power transmission device 20 includes a primary circuit 30 that controls power supplied to the primary coil 21.
  • the electric toothbrush 40 includes a secondary circuit 50 that controls electric power transmitted from the power transmission device 20.
  • the primary circuit 30 includes a transmission circuit 31 that supplies alternating power to the primary coil 21, a control unit 32 that controls the transmission circuit 31, a primary coil 21 connected to the transmission circuit 31, and a primary coil 21. And a capacitor 33 connected in series.
  • the transmission circuit 31 has a plurality of transistors connected to the primary coil 21.
  • the primary coil 21 and the capacitor 33 constitute a primary side resonance circuit 34.
  • the secondary circuit 50 includes an auxiliary coil 44 that forms a magnetic circuit with the primary coil 21, a secondary coil 43 that forms a magnetic circuit with the auxiliary coil 44, and alternating power generated in the secondary coil 43. And a rectifier circuit 53 for rectifying the power to DC power.
  • the secondary circuit 50 has a capacitor 52 connected in series to the auxiliary coil 44.
  • the rectifier circuit 53 includes a rectifier bridge formed by combining four diodes, and a capacitor that smoothes the current that has passed through the rectifier bridge.
  • the auxiliary coil 44 and the capacitor 52 constitute a secondary resonance circuit 51.
  • the capacitance of the capacitor 52 is set so that the resonance frequency of the secondary side resonance circuit 51 matches the reference frequency FK.
  • the rectifier circuit 53 is electrically connected to the secondary coil 43 and the secondary battery 46. On the other hand, the rectifier circuit 53 is not electrically connected to the secondary resonance circuit 51. For this reason, the impedance of the auxiliary coil 44 is smaller than when the resonant circuit is electrically connected to the rectifier circuit.
  • the power transmission mode of the non-contact power transmission device 10 will be described.
  • the control unit 32 of the power transmission device 20 supplies the primary coil 21 with alternating power having the reference frequency FK by controlling the transmission circuit 31. As a result, an alternating magnetic flux is generated in the primary coil 21.
  • Auxiliary coil 44 generates alternating power and alternating magnetic flux of reference frequency FK by interlinking with the alternating magnetic flux of primary coil 21. At this time, compared with the case where the rectifier circuit and the resonance circuit are electrically connected, the alternating power and the alternating magnetic flux generated in the auxiliary coil 44 are large. Further, since the Q value of the auxiliary coil 44 is higher than the Q value of the secondary coil 43, the alternating magnetic flux of the primary coil 21 does not interlink with the secondary coil 43 or slightly interlinks with the secondary coil 43. To do.
  • the secondary coil 43 generates alternating power by interlinking with the alternating magnetic flux of the auxiliary coil 44.
  • the rectifier circuit 53 smoothes the alternating power of the secondary coil 43 and converts it into DC power, and supplies this DC power to the secondary battery 46.
  • the contactless power transmission device 10 of the first embodiment has the following effects.
  • the auxiliary coil 44 of the non-contact power transmission device 10 is not electrically connected to the rectifier circuit 53. According to this configuration, compared with the case where the auxiliary coil is electrically connected to the rectifier circuit, the current and magnetic flux of the auxiliary coil 44 generated when the magnetic flux of the primary coil 21 is linked to the auxiliary coil 44 are reduced. growing. That is, compared with the case where the magnetic flux of the primary coil 21 is linked to the secondary coil 43, the current and magnetic flux generated in the coil (auxiliary coil 44) in which the magnetic flux of the primary coil 21 is linked first in the electric toothbrush 40. Becomes larger. Thereby, since the electric current of the secondary coil 43 generated when the magnetic flux of the auxiliary coil 44 is linked to the secondary coil 43 increases, the transmission distance can be increased.
  • the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 of the non-contact power transmission device 10 are arranged coaxially. According to this structure, compared with the case where an auxiliary
  • the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 of the non-contact power transmission device 10 have a circular shape in plan view. According to this configuration, the cost of the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 is reduced as compared with a configuration using a coil having a shape other than a circle in plan view, for example, a triangle or a quadrangle.
  • the auxiliary coil 44 of the non-contact power transmission device 10 has a core 45. According to this configuration, the amount of magnetic flux leakage between the primary coil 21 and the auxiliary coil 44 is reduced as compared with the case where the auxiliary coil 44 having no core is used.
  • the secondary coil 43 of the non-contact power transmission device 10 has a core 45. According to this configuration, the amount of leakage of magnetic flux between the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 is reduced as compared with the case where the secondary coil 43 having no core is used.
  • the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 of the non-contact power transmission device 10 have a common core 45. According to this configuration, the number of cores can be reduced as compared with the case where the auxiliary coil and the secondary coil individually include the core.
  • the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 of the non-contact power transmission device 10 have a core 45 inserted in a hollow portion. According to this configuration, the size of the electric toothbrush 40 can be reduced as compared with the case where a core that covers the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 from the outside is used.
  • the non-contact power transmission apparatus 10 of the second embodiment shown in FIG. 3 has the following differences as main differences from the non-contact power transmission apparatus 10 of the first embodiment shown in FIG. . That is, the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 of the electric toothbrush 40 of the first embodiment are arranged coaxially. On the other hand, the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 of the electric toothbrush 40 of the second embodiment have axes parallel to each other.
  • the contactless power transmission device 10 of the first embodiment will be described, and the same reference numerals will be given to components common to the first embodiment, and a part or all of the description will be omitted. To do.
  • the electric toothbrush 40 has a core 60 formed of a magnetic material instead of the core 45 of FIG.
  • the core 60 includes a columnar first core 61 inserted into the hollow portion of the auxiliary coil 44 and a columnar second core 62 inserted into the hollow portion of the secondary coil 43.
  • the second core 62 has an end protruding from the end surface of the first core 61 in the axial direction X2 of the electric toothbrush 40.
  • the central axis of the second core 62 is eccentric with respect to the central axis of the first core 61.
  • the central axis of the secondary coil 43 is eccentric with respect to the central axis of the auxiliary coil 44.
  • the inter-coil distance G1 indicates the distance between the end of the auxiliary coil 44 and the end of the secondary coil 43 in the axial direction X2 of the electric toothbrush 40.
  • the inter-coil distance G ⁇ b> 2 indicates the distance between the end of the auxiliary coil 44 and the end of the primary coil 21 in the axial direction X ⁇ b> 2 of the electric toothbrush 40.
  • A The axis JA of the secondary coil 43 and the axis JB of the auxiliary coil 44 are parallel to each other.
  • B One end of the auxiliary coil 44 is not in contact with one end of the secondary coil 43.
  • the inter-coil distance G1 is smaller than the inter-coil distance G2.
  • the power receiving coupling coefficient is a distance between the axis JA of the secondary coil 43 and the axis JB of the auxiliary coil 44 in the radial direction of the secondary coil 43 and the auxiliary coil 44 (hereinafter referred to as “radial distance R”), and between the coils. Correlates with each of the distances G1. The specific relationship is shown below.
  • the power receiving coupling coefficient decreases as the radial distance R increases.
  • the power receiving coupling coefficient decreases as the inter-coil distance G1 increases.
  • the magnitude of the power receiving coupling coefficient can be adjusted according to various design conditions.
  • the vertical axis in FIG. 4 indicates the transmission efficiency, that is, the ratio between the current supplied to the primary coil 21 and the current generated in the secondary coil 43 due to the same current.
  • the horizontal axis in FIG. 4 indicates the magnitude of the load resistance.
  • Examples of the load resistance include the rectifier circuit 53, the secondary battery 46, and the electric motor 47 shown in FIG. Assuming that the voltage of the primary coil 21 is constant, the current supplied to the rectifier circuit 53, the secondary battery 46, and the electric motor 47 decreases as the load resistance increases.
  • a “coaxial configuration”, a “first parallel axis configuration”, and a “second parallel axis configuration” are respectively defined as follows.
  • the coaxial configuration indicates a configuration in which the secondary coil 43 and the auxiliary coil 44 are arranged coaxially.
  • the power reception coupling coefficient of the coaxial configuration is larger than the power reception coupling coefficient of the first parallel shaft configuration.
  • the first parallel axis configuration indicates a configuration in which the axis JA of the secondary coil 43 and the axis JB of the auxiliary coil 44 are parallel to each other and the secondary coil 43 is not in contact with the auxiliary coil 44.
  • a curve L1 shows the relationship between the load resistance of the coaxial configuration and the transmission efficiency.
  • Curve L2 shows the relationship between the load resistance and transmission efficiency of the first parallel shaft configuration.
  • Curve L3 shows the relationship between the load resistance and the transmission efficiency of the second parallel axis configuration.
  • the relationship between the load resistance and the transmission efficiency confirmed from the curves L1 to L3 is shown below.
  • the maximum transmission efficiency in an arbitrary curve is referred to as “maximum transmission efficiency”
  • the load resistance corresponding to the maximum transmission efficiency is referred to as “maximum load resistance”.
  • the maximum load resistance of the curve L2 is smaller than the maximum load resistance of the curve L1.
  • the maximum load resistance of the curve L3 is smaller than the maximum load resistance of the curve L2.
  • the relationship between the curves L1 to L3 is grasped in advance by a test or the like, so that the power receiving coupling is performed so that transmission efficiency suitable for the magnitude of the load resistance connected to the secondary coil 43 can be obtained.
  • a coefficient can be set. For example, when the load resistance is constant, a configuration in which the transmission efficiency of each of the curves L1 to L3 is maximized with respect to the magnitude of the load resistance can be selected.
  • load resistance is a fixed magnitude
  • the case where the charge of the secondary battery 46 is performed with a fixed electric current is mentioned.
  • the vertical axis in FIG. 5 indicates transmission efficiency.
  • the horizontal axis in FIG. 5 indicates the inter-axis distance, that is, the distance between the axis JC of the primary coil 21 and the axis JB of the auxiliary coil 44 in the width direction Y of the electric toothbrush 40 in FIG.
  • the non-contact power transmission device 10 of FIG. 3 shows a state in which the distance between the axes is “0”.
  • Curve K1 shows the relationship between the axial distance of a coaxial structure, and transmission efficiency.
  • a curve K2 shows the relationship between the inter-axis distance and the transmission efficiency of the first parallel shaft configuration.
  • Curve K3 shows the relationship between the inter-axis distance and the transmission efficiency of the second parallel axis configuration.
  • FIG. 5A shows the relationship between the inter-axis distance and the transmission efficiency when the inter-coil distance G2 is small.
  • FIG. 5B shows the relationship between the inter-axis distance and the transmission efficiency when the inter-coil distance G2 is larger than that in FIG.
  • FIG. 5C shows the relationship between the inter-axis distance and the transmission efficiency when the inter-coil distance G2 is larger than that in FIG.
  • the power receiving coupling coefficient can be set so that the transmission efficiency suitable for the inter-coil distance G2 can be obtained by grasping the relationship between the curves K1 to K3 in advance by a test or the like.
  • the inter-coil distance G2 is a constant size
  • the distance between the axis JB can be selected.
  • the contactless power transmission apparatus 10 of the second embodiment has the following effects in addition to the effects (1) and (3) to (7) exhibited by the contactless power transmission apparatus 10 of the first embodiment.
  • the non-contact power transmission device 10 includes a secondary coil 43 and an auxiliary coil 44 that are individually formed. According to this configuration, the distance between the axis JA of the secondary coil 43 and the axis JB of the auxiliary coil 44 in the width direction Y of the electric toothbrush 40 can be adjusted in the design stage of the contactless power transmission device 10. it can. Further, the interval between the secondary coil 43 and the auxiliary coil 44 in the axial direction X2 of the electric toothbrush 40 can be adjusted. For this reason, the power receiving coupling coefficient suitable for the magnitude of the load resistance or the distance between the axes can be selected.
  • the present invention includes embodiments other than the first and second embodiments.
  • the modification of each embodiment as other embodiment of the present invention is shown.
  • the following modifications can be combined with each other.
  • the secondary coil 43 and the auxiliary coil 44 of 1st Embodiment are arrange
  • the modified secondary coil 43 and auxiliary coil 44 have axes parallel to each other.
  • the secondary coil 43 and the auxiliary coil 44 of the second embodiment have axes parallel to each other.
  • the secondary coil 43 and the auxiliary coil 44 of the modified example have the same axis.
  • Each of the secondary coil 43 and the auxiliary coil 44 of the first and second embodiments is formed as a cylindrical coil.
  • at least one of the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 of the modification is formed as a planar coil.
  • the outer diameter of the auxiliary coil 44 in the first and second embodiments is larger than the outer diameter of the secondary coil 43.
  • the outer diameter of the auxiliary coil 44 of the modification has a size equal to or smaller than the outer diameter of the secondary coil 43.
  • the number of turns of the auxiliary coil 44 in the first and second embodiments is larger than the number of turns of the secondary coil 43.
  • the number of turns of the auxiliary coil 44 of the modification is equal to or less than the number of turns of the secondary coil 43.
  • the number of turns of the primary coil 21 and the number of turns of the auxiliary coil 44 in the first and second embodiments are equal to each other.
  • the number of turns of the primary coil 21 and the number of turns of the auxiliary coil 44 are different from each other.
  • the number of turns of the auxiliary coil 44 is less than the number of turns of the primary coil 21 and can be appropriately changed.
  • the diameter of the conductive wire of the auxiliary coil 44 in the first and second embodiments is larger than the diameter of the conductive wire of the secondary coil 43.
  • the diameter of the conductive wire of the auxiliary coil 44 of the modification is equal to or smaller than the diameter of the conductive wire of the secondary coil 43.
  • the cores 45 and 60 of the first and second embodiments are inserted into the hollow portions of the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43, respectively.
  • a portion corresponding to the auxiliary coil 44 (first core 61) or a portion corresponding to the secondary coil 43 (second core 62) is omitted.
  • the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 of the first and second embodiments have cores 45 and 60.
  • the cores 45 and 60 are omitted in the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 of the modification.
  • each of the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 of 1st and 2nd embodiment has a cylindrical shape.
  • the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 of the modification have a shape shown in FIG. (A1)
  • the auxiliary coil 44 has a square shape in plan view.
  • the secondary coil 43 has a circular shape in plan view.
  • the auxiliary coil 44 has a quadrangular shape in plan view.
  • the secondary coil 43 has a quadrangle in plan view.
  • A3 As shown in FIG. 6C, the auxiliary coil 44 has a circular shape in plan view.
  • the secondary coil 43 has a quadrangle in plan view.
  • the secondary coil 43 and the auxiliary coil 44 as modifications of the configurations (A1) to (A3) have axes parallel to each other.
  • the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 in the modified examples of the configurations (A1) to (A3) are arranged coaxially.
  • the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 in the modified examples of the configurations (A1) to (A3) have the following shapes.
  • the auxiliary coil 44 has a triangular shape, a square shape, or an elliptical shape in plan view.
  • the secondary coil 43 has any one of a triangle, a quadrangle, and an ellipse in plan view.
  • the auxiliary coil 44 has a coil having any one of the above shapes (B1), and the secondary coil 43 has a coil having any one of the above shapes (B2).
  • the electric toothbrush 40 of the first and second embodiments has cores 45 and 60.
  • the electric toothbrush 40 of the modified example has any one of the following configurations (C1) to (C4).
  • the auxiliary coil 44 has a pot core 70 in place of the cores 45 and 60.
  • the secondary coil 43 is disposed closer to the primary coil 21 than the auxiliary coil 44 in the axial direction X2.
  • the secondary coil 43 has a circular planar coil shape.
  • the pot core 70 includes a circular bottom wall 71 that supports the auxiliary coil 44 along the axial direction Y of the electric toothbrush 40, and an inner wall 72 that is inserted into a hollow portion of the auxiliary coil 44. And an outer wall 73 that extends from the bottom wall 71 of the electric toothbrush 40 along the axial direction X2 and covers the auxiliary coil 44.
  • the pot core 70 since the pot core 70 has the bottom wall 71 and the outer wall 73, the leakage of magnetic flux between the primary coil 21 and the auxiliary coil 44 compared to the case where the auxiliary coil 44 has the cores 45 and 60. The amount is reduced.
  • the auxiliary coil 44 as a modified example of the above (C1) has an EER core 80 shown in FIG.
  • the EER core 80 is mounted with the auxiliary coil 44 of FIG. 7A, and has a rectangular bottom wall 81 extending along the width direction Y of the electric toothbrush 40 and a columnar shape inserted into the hollow portion of the auxiliary coil 44. It has an inner wall 82 and a pair of outer walls 83 extending from both ends of the bottom wall 81 so as to face the auxiliary coil 44 along the axial direction X2.
  • Each outer wall 83 has an arc-shaped inner surface.
  • the EER core 80 since the EER core 80 has the bottom wall 81 and the outer wall 83, the magnetic flux between the primary coil 21 and the auxiliary coil 44 is smaller than when the auxiliary coil 44 has the cores 45 and 60. Leakage is reduced.
  • the auxiliary coil 44 has an EE core 90 instead of the cores 45 and 60.
  • the secondary coil 43 is located in a space closer to the primary coil 21 than the auxiliary coil 44 in the axial direction X2 of the electric toothbrush 40. A part of the secondary coil 43 is inserted into the EE core 90.
  • the EE core 90 has the auxiliary coil 44 mounted thereon, and is inserted into a rectangular bottom wall 91 extending along the width direction Y of the electric toothbrush 40 and a hollow portion of the auxiliary coil 44. And a pair of rectangular outer walls 93 extending from both ends of the bottom wall 91 so as to face the auxiliary coil 44 along the axial direction X2.
  • the EE core 90 since the EE core 90 has the bottom wall 91 and the outer wall 93, the magnetic flux between the primary coil 21 and the auxiliary coil 44 can be reduced as compared with the case where the auxiliary coil 44 has the cores 45 and 60. Leakage is reduced. Further, since the secondary coil 43 is inserted into the outer wall 93 of the EE core 90, the leakage of magnetic flux between the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 compared to the case where the secondary coil 43 is not inserted into the outer wall 93. The amount is reduced.
  • the secondary coil 43 includes a magnetic sheet 100 instead of the cores 45 and 60.
  • the auxiliary coil 44 is disposed closer to the primary coil 21 than the secondary coil 43 in the axial direction X2 of the electric toothbrush 40.
  • the outer diameter of the auxiliary coil 44 is larger than the outer diameter of the secondary coil 43.
  • the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 in the modified examples of the configurations (C1) to (C4) are arranged coaxially.
  • the end of the auxiliary coil 44 is not in contact with the end of the secondary coil 43.
  • the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 of the first and second embodiments have cores 45 and 60.
  • the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 of the modified example have a core 110 shown in FIG.
  • the core 110 has a first core 111 inserted into the hollow portion of the auxiliary coil 44 and a second core 112 inserted into the hollow portion of the secondary coil 43.
  • the first core 111 and the second core 112 are individually formed.
  • the second core 112 is fixed to the end surface of the first core 111 in the axial direction X2 of the electric toothbrush 40.
  • a magnetic material is used as the material of the first core 111 and the second core 112.
  • the permeability of the second core 112 is smaller than the permeability of the first core 111.
  • the Q value of the auxiliary coil 44 can be increased by increasing the magnetic permeability of the first core 111.
  • the Q value of the auxiliary coil 44 is increased, it is not necessary to increase the Q value of the secondary coil 43, and therefore it is permitted to use the second core 112 having a low magnetic permeability.
  • the second core 112 having a low magnetic permeability is used, the cost for the core is reduced.
  • the first core 111 and the second core 112 are individually formed, they are suitable for the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 from the viewpoint of Q value and cost. Selected cores can be selected.
  • the power transmission device 20 of the first and second embodiments includes a primary coil 21 having a circular shape in plan view.
  • the power transmission device 20 of the modified example includes a non-spiral primary coil 121 shown in FIG. 12A instead of the primary coil 21 having a circular shape in plan view.
  • the primary coil 121 is formed as a planar coil having a non-spiral wiring configuration in plan view.
  • the primary coil 121 includes a plurality of linear portions 121A that are parallel to each other and a plurality of connection portions 121B that connect the ends of the adjacent linear portions 121A.
  • Each connecting portion 121B is orthogonal to the straight portion 121A in plan view.
  • one linear portion 121A corresponds to a “first linear portion”
  • the other linear portion 121A corresponds to a “second linear portion”.
  • the non-spiral wiring form includes wiring forms other than the planar coil having a spiral shape in plan view.
  • the spiral shape is formed by a plurality of annular portions made of conductive wires.
  • the annular portion has a circular shape or a similar shape, a polygon shape or a similar shape.
  • the contactless power transmission device of the embodiment of FIG. 12 of the present invention has the following effects.
  • a planar coil having a circular shape in plan view has a configuration in which conductive wires are laminated in the radial direction, when the coil is manufactured by a winding machine or manually, the contact state between the conductive wires adjacent in the radial direction It is required to work while maintaining the shape of the curved portion so that the is uniform over the entire coil.
  • the primary coil 121 of the non-contact power transmission device 10 has a non-spiral planar wiring configuration in plan view, and is formed by a plurality of linear portions 121A and a plurality of connection portions 121B. That is, unlike the circular coil having the circular shape, it does not have a spiral portion.
  • the primary coil 121 it is not necessary to proceed with work while maintaining the shape of the curved portion so that the contact state between the conductive wires adjacent in the radial direction is uniform over the entire coil. That is, since the accuracy required for the work at the time of manufacture is lower than that of the flat coil having the circular shape, labor for manufacturing is reduced.
  • the primary coil 121 since a gap is formed between a pair of adjacent linear portions 121A, the tolerance of the wiring position of the linear portion 21A and the tolerance of the angle with respect to the wiring direction can be increased.
  • the tolerances such as the wiring positions of the conductive wires need to be smaller than the tolerance of the primary coil 121 with respect to the straight portion 121A. And even from the comparison of this point, the primary coil 121 can reduce the labor required for manufacture compared with the planar coil which has the said circular shape.
  • the primary coil 121 of the non-contact power transmission apparatus 10 includes a linear portion 121A that is parallel to each other and a connection portion 121B that connects ends of adjacent linear portions 121A to each other. According to this configuration, when electric power is supplied to the primary coil 121, the current directions of the adjacent linear portions 121A are opposite to each other, so that the magnetic forces are strengthened between the adjacent linear portions 121A. For this reason, the transmission efficiency of the electric power from the primary coil 121 to the auxiliary coil 144 is improved.
  • the primary coil 121 is formed of a plurality of linear portions 121A and a plurality of connection portions 121B as an example of a non-spiral wiring form.
  • the modified primary coil has the following forms (D1), (D2), (E1) to (E3), (F1) to (F3), and (G1) to (G3). Have.
  • the primary coil 121 has a plurality of linear portions 121A parallel to each other. Electric power is individually supplied from the power source of the power transmission device 20 to the plurality of linear portions 121A.
  • the primary coil 124 has a plurality of parallel wave portions 124A and a plurality of connection portions 124B that connect the adjacent wave portions 124A to each other.
  • one wave portion 124A corresponds to a “first linear portion”
  • the other wave portion 124A corresponds to a “second linear portion”.
  • the primary coil 124 as a modified example of the above-described form (E1) has a plurality of connection portions 124B and a plurality of corrugated portions 124A. Electric power from the power source of the power transmission device 20 is individually supplied to the plurality of wavy portions 124A.
  • the primary coil 125 has a plurality of bellows portions 125A parallel to each other and a plurality of connection portions 125B that connect the adjacent bellows portions 125A to each other.
  • one bellows portion 125A corresponds to a “first linear portion” and the other bellows portion 125A corresponds to a “second linear portion”.
  • the primary coil 125 as a modified example of the form (F1) has a plurality of bellows portions 125A, omitting the plurality of connection portions 125B.
  • the plurality of bellows portions 125A are individually supplied with power from the power source of the power transmission device 20.
  • the primary coil 126 includes a plurality of arc portions 126A parallel to each other and a plurality of connection portions 126B that connect the adjacent arc portions 126A to each other.
  • one arc portion 126A corresponds to a “first linear portion”
  • the other arc portion 126A corresponds to a “second linear portion”.
  • the primary coil 126 as a modified example of the above-described form (G1) omits the plurality of connection portions 126B and has a plurality of arc portions 126A. Electric power is supplied to the plurality of arc portions 126A from the power source of the power transmission device 20 individually.
  • the modification of the form of said (D1), (E2), (F2), and (G2) is one set of adjacent linear parts, that is, one set of adjacent linear parts 121A, one set of adjacent wavy shapes With respect to the portion 124A, a pair of adjacent bellows portions 125A, and a pair of adjacent arc portions 126A, currents in opposite directions are supplied to one linear portion and the other linear portion. Thereby, the effect which strengthens a magnetic flux between one set of linear parts is acquired like one set of adjacent linear parts 121A in 1st and 2nd embodiment.
  • the primary coil 12 of the modified example of the forms (D1), (D2), (E1) to (E3), (F1) to (F3), and (G1) to (G3) is the shaft of the power transmission device 20 You may have the part bent toward the direction X1.
  • the electric toothbrush 40 of the first and second embodiments has a secondary battery 46.
  • the secondary battery 46 is omitted.
  • the secondary coil 43 of the electric toothbrush 40 supplies current directly to the electric motor 47.
  • the power transmission device 20 transmits electric power to the electric toothbrush 40 when the electric motor 47 is driven.
  • the present invention can also be applied to power receiving devices other than the electric toothbrush 40 exemplified in the first and second embodiments (FIGS. 1 and 3).
  • Examples of other power receiving devices include an electric razor, a nose hair cutter, and a dryer.
  • This power receiving apparatus has a configuration according to the first and second embodiments. Moreover, the effect according to the effect of 1st and 2nd embodiment is show
  • the non-contact power transmission device 210 includes a wash basin 220 having a primary coil 230 and an electric toothbrush 260 having a secondary coil 43.
  • the primary coil 230 of the wash basin 220 transmits electric power to the secondary battery 46 of the electric toothbrush 260 by an electromagnetic induction method.
  • the wash basin 220 corresponds to a “power transmission device”.
  • the electric toothbrush 260 corresponds to a “power receiving device”.
  • the wash basin 220 includes a mirror 221 and a lighting fixture 226 that constitute the upper part of the wash basin 220, and a wash counter 222 that constitutes the lower part of the wash basin 220.
  • the mirror 221 has a left mirror 221A and a right mirror 221B.
  • the wash counter 222 includes a sink 223, a mounting table 224 on which the electric toothbrush 260 and the like can be mounted, and a support table 225 that supports the mirror 221.
  • the lighting fixture 226 is located above the mirror 221.
  • the left mirror 221A includes a primary coil 230 and a magnetic sheet 234 provided inside.
  • the right mirror 221B includes a first relay coil 231 provided inside.
  • the sink 223 includes a second relay coil 232 provided therein.
  • the mounting table 224 includes a third relay coil 233 provided inside.
  • the primary coil 230 is formed as a planar coil having a quadrangle in plan view.
  • the first relay coil 231 is formed as a planar coil having a quadrangle in plan view.
  • the second relay coil 232 is formed across the sink 223 and the support base 225 along the surfaces of the sink 223 and the support base 225.
  • the third relay coil 233 is formed across the mounting table 224 and the support table 225 along the surfaces of the mounting table 224 and the support table 225.
  • the conductive wires of the primary coil 230, the first relay coil 231, the second relay coil 232, and the third relay coil 233 have the same outer diameter.
  • the length of each side of the magnetic sheet 234 is larger than the length of each side of the primary coil 230.
  • Each relay coil 231 to 233 has the same number of turns.
  • the number of turns of each relay coil 231 to 233 is larger than the number of turns of the primary coil 230.
  • the number of turns of the primary coil 230 and the relay coils 231 to 233 is smaller than the actual number of turns, and the shapes of the primary coil 230 and the relay coils 231 to 233 are simplified. Further, in the drawings in which the coils in the drawings after FIG. 15 are described, the number of turns is reduced as in FIG.
  • the second relay coil 232 is bent at the connection portion between the sink 223 and the support base 225. For this reason, the direction of the magnetic flux generated in the portion corresponding to the sink 223 in the second relay coil 232 and the direction of the magnetic flux generated in the portion corresponding to the support base 225 in the second relay coil 232 are different from each other.
  • the third relay coil 233 is bent at the connection portion between the mounting table 224 and the support table 225. For this reason, the direction of the magnetic flux generated in the portion corresponding to the mounting table 224 in the third relay coil 233 and the direction of the magnetic flux generated in the portion corresponding to the support base 225 in the third relay coil 233 are different from each other.
  • FIG. 14 shows the electric toothbrush 260 mounted on the mounting table 224 having the third relay coil 233.
  • the electric toothbrush 260 is the same as the electric toothbrush 40 of the first or second embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the configurations, and detailed descriptions thereof are omitted.
  • the relationship between the coils 230, 233, 43, and 44 will be described with reference to FIGS.
  • A The diameter of the conductive wire of the primary coil 230 or the relay coil 233 is larger than the diameter of the conductive wire of the secondary coil 43.
  • B The diameter of the conductive wire of the primary coil 230 or the relay coil 233 is larger than the diameter of the conductive wire of the auxiliary coil 44.
  • C The number of turns of the primary coil 230 or the relay coil 233 is larger than the number of turns of the secondary coil 43.
  • D The number of turns of the primary coil 230 or the relay coil 233 is equal to the number of turns of the auxiliary coil 44.
  • the Q value of the auxiliary coil 44 is larger than the Q value of the secondary coil 43 because the coils 230, 233, 43, 44 have the relationships (A) to (D) described above.
  • the circuit configuration of the non-contact power transmission apparatus 210 will be described with reference to FIG.
  • the wash basin 220 includes a primary circuit 240 that controls electric power supplied to the primary coil 230 and a relay circuit 250 that relays the magnetic flux of the primary coil 230 to the auxiliary coil 44.
  • the electric toothbrush 260 has a secondary circuit 270 that controls electric power transmitted from the primary circuit 240.
  • the primary circuit 240 includes a transmission circuit 241 that supplies alternating power to the primary coil 230, a power transmission control unit 242 that controls the transmission circuit 241, a primary coil 230 connected to the transmission circuit 241, and the primary coil 230. And a capacitor 243 connected in series.
  • the primary circuit 240 has a primary antenna 245 that transmits and receives signals to and from the secondary circuit 270.
  • the transmission circuit 241 has a plurality of transistors connected to the primary coil 230.
  • the primary coil 230 and the capacitor 243 constitute a resonance circuit 244.
  • the power transmission control unit 242 repeatedly transmits a voltage signal requesting a response to a transmission destination device such as the electric toothbrush 260 (hereinafter, “response request signal”) via the primary antenna 245 every predetermined period.
  • the response request signal is generated by alternating power supplied to the primary coil 230.
  • the relay circuit 250 includes a first relay circuit 251 having a first relay coil 231 and a capacitor 254, a second relay circuit 252 having a second relay coil 232 and a capacitor 255, a third relay coil 233 and a capacitor 256. 3 relay circuit 253.
  • the first relay circuit 251 includes a resonance circuit formed by a capacitor 254 and a first relay coil 231 connected in series to the first relay coil 231.
  • the second relay circuit 252 includes a resonance circuit formed by a capacitor 255 and a second relay coil 232 connected in series to the second relay coil 232.
  • the third relay circuit 253 includes a resonance circuit formed by a capacitor 256 and a third relay coil 233 connected in series to the third relay coil 233.
  • the capacities of the capacitors 254 to 256 are set so that the resonance frequencies of the relay circuits 251 to 253 coincide with the reference frequency FK.
  • the first relay circuit 251, the second relay circuit 252, and the third relay circuit 253 are electrically disconnected from each other and electrically disconnected from the primary circuit 240 and the secondary circuit 270. Have. For this reason, the impedance of each of the relay coils 231 to 233 is reduced as compared with a configuration that does not have at least one of the above relationships.
  • the secondary circuit 270 includes a power supply control unit 274 that controls DC power supplied to the secondary battery 46 and a secondary antenna 275 that transmits and receives signals to and from the primary circuit 240.
  • the rectifier circuit 53, the secondary coil 43, and the power supply control unit 274 are electrically connected to each other.
  • the secondary side resonance circuit 51, the rectifier circuit 53, and the power feeding control unit 274 are electrically disconnected from each other. For this reason, compared with the structure which does not have the same relationship, the impedance of the auxiliary coil 44 becomes small.
  • the power supply control unit 274 includes a DC-DC converter (not shown) that controls the voltage of the DC power rectified by the rectifier circuit 53, and a transistor (not shown) that switches supply and interruption of the DC power to the secondary battery 46.
  • a DC-DC converter (not shown) that controls the voltage of the DC power rectified by the rectifier circuit 53
  • a transistor (not shown) that switches supply and interruption of the DC power to the secondary battery 46.
  • the power supply control unit 274 is configured to control the voltage of the DC power by the DC-DC converter in accordance with the charging state of the secondary battery 46, and to change the amount of power supplied to the secondary battery 46 to the charging state of the secondary battery 46.
  • the power supply control is changed according to the operation.
  • the power supply control 274 maintains the transistor in an ON state, that is, a state in which DC power is supplied to the secondary battery 46 when the charging of the secondary battery 46 is not completed. On the other hand, when the secondary battery 46 is fully charged, the transistor is kept off.
  • the power supply control unit 274 When the power supply control unit 274 receives the response request signal of the power transmission control unit 242 via the secondary antenna 275, the power supply control unit 274 transmits a voltage signal (hereinafter, “response confirmation signal”) indicating that the response request signal has been received. To 242. When the power transmission control unit 242 receives the response confirmation signal via the antenna 245, the power transmission control unit 242 determines that the electric toothbrush 260 is mounted on the mounting table 224 of the washstand 220. Then, charging of the secondary battery 46 by the primary circuit 240 is started.
  • response confirmation signal a voltage signal
  • the power transmission control unit 242 of the wash basin 220 supplies alternating power with the reference frequency FK to the primary coil 230 by controlling the transmission circuit 241.
  • the primary coil 230 generates alternating magnetic flux when supplied with alternating power.
  • the first relay coil 231 and the second relay coil 232 are linked with the alternating magnetic flux of the primary coil 230 to generate alternating power and alternating magnetic flux of the reference frequency FK.
  • the third relay coil 233 generates alternating power and alternating magnetic flux of the reference frequency FK by interlinking with the alternating magnetic flux of the first relay coil 231 and the second relay coil 232. Note that the alternating magnetic flux of the third relay coil 233 hardly interlinks with the secondary coil 43 because the Q value of the auxiliary coil 44 is higher than the Q value of the secondary coil 263.
  • the auxiliary coil 44 generates an alternating power and an alternating magnetic flux having a reference frequency FK by interlinking with the alternating magnetic flux of the third relay coil 233.
  • the alternating power and the alternating magnetic flux generated in the auxiliary coil 44 are larger than the alternating power and the alternating magnetic flux generated in the auxiliary coil 44 in the configuration in which the rectifier circuit 53 and the secondary side resonance circuit 51 are electrically connected.
  • the secondary coil 43 generates alternating power by interlinking with the alternating magnetic flux of the auxiliary coil 44.
  • the rectifier circuit 53 smoothes the alternating power of the secondary coil 43 and converts it into DC power.
  • the power supply control unit 274 supplies the DC power of the rectifier circuit 53 to the secondary battery 46.
  • the contactless power transmission device 210 according to the third embodiment of the present invention has the following effects.
  • the wash basin 220 of the non-contact power transmission apparatus 210 has relay coils 231 to 233. According to this configuration, since each relay coil 231 to 233 relays the flow of magnetic flux from the primary coil 230 to the auxiliary coil 44, the magnetic flux of the primary coil 230 is directly linked to the auxiliary coil 44. In comparison, the transmission distance can be increased.
  • the washstand 220 of the non-contact power transmission apparatus 210 includes a plurality of relay coils, that is, a first relay coil 231, a second relay coil 232, and a third relay coil 233. According to this configuration, the transmission distance is increased as compared with the configuration having one or two relay coils. Further, the range in which the flow of magnetic flux from the primary coil 230 to the auxiliary coil 44 is relayed is larger than that of the same configuration. For this reason, even when the electric toothbrush 260 is disposed at a position other than the mounting table 224, for example, at the outer peripheral portion of the sink 223, electric power is transmitted from the washstand 220 to the electric toothbrush 260.
  • the relay coils 231 to 233 of the non-contact power transmission apparatus 210 are not connected to an electric load. According to this configuration, compared to a configuration in which each relay coil 231 to 233 is connected to an electric load, a current generated in each relay coil 231 to 233 is increased by interlinking of the magnetic flux of the primary coil 230. For this reason, a transmission distance becomes larger than the structure of the said comparison object.
  • the contactless power transmission device 210 of the third embodiment may use the electric toothbrush 40 of the second embodiment including the auxiliary coil 44 and the secondary coil 43 having axes parallel to each other.
  • the contactless power transmission device 210 of the fourth embodiment shown in FIGS. 17 and 18 is different from the contactless power transmission device 210 of the first embodiment shown in FIG. 1 as the following differences.
  • an electric toothbrush 260 is provided.
  • the washstand 220 of the fourth embodiment has a primary coil 230 on the mounting table 224.
  • an electric shaver 390 is provided instead of the electric toothbrush 260 of the third embodiment.
  • the non-contact power transmission device 210 includes an electric razor 390 and its washing machine 391.
  • the wash counter 222 includes a sink 223, a mounting table 224 on which the cleaning machine 391 and the like can be mounted, and a support table 225 that supports the mirror 221.
  • the relay coils 231 to 233 are omitted from the wash basin 220 of the third embodiment. Further, the primary coil 230 and the magnetic sheet 234 are omitted from the left mirror 221A.
  • the mounting table 224 includes a primary coil 230 and a magnetic sheet 234. Note that the mounting table 224 of the washstand 220 corresponds to a “power transmission device”.
  • the washing machine 391 has a relay coil 392 provided therein.
  • the relay coil 392 is formed as a planar coil having a circular shape in plan view.
  • the outer diameter of the relay coil 392 is smaller than the dimension of each side of the primary coil 230.
  • the relay coil 392 is connected in series with a capacitor (not shown).
  • the joint coil 392 and the capacitor constitute a resonance circuit.
  • the capacitance of the capacitor is set so that the resonance frequency of the resonance circuit matches the reference frequency FK.
  • the outer diameter of the relay coil 392 corresponds to “the winding diameter of the relay coil”.
  • the dimension of each side of the primary coil 230 corresponds to “the winding diameter of the primary coil”.
  • the electric razor 390 has the auxiliary coil 44, the secondary coil 43, the core 45, the secondary circuit 270, and the secondary battery 46 similarly to the electric toothbrush 260 of the third embodiment.
  • the auxiliary coil 44, the secondary coil 43, the core 45, the secondary circuit 270, and the secondary battery 46 are located inside the electric shaver 390.
  • the power transmission control unit 242 of the wash basin 220 supplies alternating power with the reference frequency FK to the primary coil 230 by controlling the transmission circuit 241.
  • the primary coil 230 generates alternating magnetic flux when supplied with alternating power.
  • the relay coil 392 of the electric razor 390 is linked with the alternating magnetic flux of the primary coil 230, thereby generating alternating power and alternating magnetic flux of the reference frequency FK.
  • the auxiliary coil 44 of the electric razor 390 generates alternating power and alternating magnetic flux of the reference frequency FK by interlinking with the alternating magnetic flux of the relay coil 392.
  • the non-contact power transmission apparatus 210 of the fourth embodiment has the following effects in addition to the effects (1) to (3) exhibited by the non-contact power transmission apparatus 10 of the third embodiment.
  • the outer diameter of the relay coil 392 of the non-contact power transmission device 210 is smaller than the dimensions of each side of the primary coil 230.
  • the relay coil 392 has a circular shape.
  • the primary coil 230 has a square shape. According to this configuration, since the outer peripheral edge of the relay coil 392 is located within the range surrounded by the outer peripheral edge of the primary coil 230, power transmission between the primary coil 230 and the secondary coil 43 is efficiently performed. Done. For this reason, compared with the structure where the outer diameter of the relay coil 392 is the same as the dimension of each side of the primary coil 230, the positioning of the relay coil 392 with respect to the primary coil 230, that is, the positioning of the cleaning machine 391 with respect to the primary coil 230 Can be easily.
  • the non-contact power transmission apparatus 210 of the fifth embodiment shown in FIG. 19 and FIG. 20 is different from the non-contact power transmission apparatus 210 of the fourth embodiment shown in FIG. Has a point. That is, the non-contact power transmission apparatus 210 of the fourth embodiment includes an electric razor 390 and a washing machine 391. On the other hand, the power receiving device of the fifth embodiment includes an electric toothbrush 260 and a cosmetic pouch 400.
  • the non-contact power transmission apparatus 210 of the fourth embodiment includes an electric razor 390 and a washing machine 391.
  • the power receiving device of the fifth embodiment includes an electric toothbrush 260 and a cosmetic pouch 400.
  • the cosmetic pouch 400 includes a case 401 constituting the main body, a relay coil 402 that links the magnetic flux of the primary coil 230, and a capacitor (not shown) connected in series with the relay coil 402.
  • the case 401 has a relay coil 402 on the outer peripheral portion in front view.
  • the relay coil 402 is formed as a planar coil having a quadrangle in a front view of the case 401.
  • the dimension of each side of the relay coil 402 is smaller than the dimension of each side of the primary coil 230 in FIG.
  • the dimensions of each side of the relay coil 402 correspond to “the winding diameter of the relay coil”.
  • the relay coil 402 and the capacitor constitute a resonance circuit.
  • the resonance circuit is not connected to other electric loads such as the electric toothbrush 260.
  • the capacitance of the capacitor is set so that the resonance frequency of the resonance circuit matches the reference frequency FK.
  • the auxiliary coil 44 of the electric toothbrush 260 is positioned closer to the outer peripheral portion of the relay coil 402 than the center of the relay coil 402 in a state where the electric toothbrush 260 is accommodated in the case 401.
  • the power transmission control unit 242 of the wash basin 220 supplies alternating power with the reference frequency FK to the primary coil 230 by controlling the transmission circuit 241.
  • the primary coil 230 generates alternating magnetic flux when supplied with alternating power.
  • the relay coil 402 of the decorative pouch 400 generates alternating power and alternating magnetic flux of the reference frequency FK by interlinking with the alternating magnetic flux of the primary coil 230.
  • the auxiliary coil 44 of the electric toothbrush 260 generates alternating power and alternating magnetic flux of the reference frequency FK by interlinking with the alternating magnetic flux of the relay coil 402.
  • the non-contact power transmission apparatus 210 of the fifth embodiment includes the effects (1) to (3) exhibited by the non-contact power transmission apparatus 210 of the third embodiment and the non-contact power transmission apparatus of the fourth embodiment. The effect similar to the effect of (4) which 210 has is produced.
  • the non-contact power transmission apparatus 210 of the sixth embodiment shown in FIG. 21 has the following differences as main differences from the non-contact power transmission apparatus 210 of the third embodiment shown in FIG. . That is, the washstand 220 of the third embodiment has one primary coil 230. On the other hand, the washstand 220 of the sixth embodiment has a plurality of primary coils 230. In the following, details of differences from the non-contact power transmission apparatus 210 of the third embodiment will be described, and the same reference numerals will be assigned to components common to the embodiment, and a part or all of the description will be omitted.
  • the wash basin 220 includes a cabinet 510 that houses a wash basin, a central door 511 that opens and closes the central portion of the cabinet 510, a left door 512 that opens and closes the left portion of the cabinet 510, and a right that opens and closes the right portion of the cabinet 510. And a door 513.
  • the cabinet 510, the left door 512, and the right door 513 correspond to “power transmission device”.
  • FIG. 21 (b) the configuration of the washstand 220 with the door open will be described.
  • the central door 511 with the central portion of the cabinet 510 opened is omitted.
  • the cabinet 510 includes a central switch 514 that detects the open / closed state of the central door 511, a left switch 515 that detects the open / closed state of the left door 512, a right switch 516 that detects the open / closed state of the right door 513, and the coils 521 ⁇ . And a power switch 517 that switches a supply state of power to 523.
  • the cabinet 510 includes a first coil 521 and a first capacitor (not shown) as the primary coil 230, and a first relay coil 531 and a fourth capacitor (not shown).
  • the first coil 521 and the first capacitor are located on the outer peripheral portion of the cabinet 510.
  • the first relay coil 531 and the fourth capacitor are located in the upper left portion in the cabinet 510.
  • the first capacitor is connected in series with the first coil 521.
  • the first coil 521 and the first capacitor constitute a first resonance circuit.
  • the fourth capacitor is connected in series with the first relay coil 531.
  • the first relay coil 531 and the fourth capacitor constitute a fourth resonance circuit.
  • the left door 512 includes a second coil 522 and a second capacitor (not shown) as the primary coil 230, and a second relay coil 532 and a fifth capacitor (not shown).
  • the second capacitor is connected in series with the second coil 522.
  • the second coil 522 and the second capacitor constitute a second resonance circuit.
  • the fifth capacitor is connected in series with the second relay coil 532.
  • the second relay coil 532 and the fifth capacitor constitute a fifth resonance circuit.
  • the right door 513 includes a third coil 523 and a second capacitor (not shown) as the primary coil 230, and a third relay coil 533 and a sixth capacitor (not shown).
  • the third capacitor is connected in series with the third coil 523.
  • the third coil 523 and the third capacitor constitute a third resonance circuit.
  • the sixth capacitor is connected in series with the third relay coil 533.
  • the third relay coil 533 and the sixth capacitor constitute a sixth resonance circuit.
  • each of the coils 521 to 523 is formed as a planar coil having a quadrangle in plan view.
  • each of the relay coils 531 to 533 is also formed as a planar coil having a square shape in plan view.
  • Each coil 521 to 523 corresponds to either “primary coil CA” or “primary coil CB”. That is, when the first coil 521 corresponds to the “primary coil CA”, one of the second coil 522 and the third coil 523 corresponds to the “primary coil CB”. When the second coil 522 corresponds to the “primary coil CA”, one of the first coil 521 and the third coil 523 corresponds to the “primary coil CB”. When the third coil 523 corresponds to the “primary coil CA”, one of the first coil 521 and the second coil 522 corresponds to the “primary coil CB”. In this case, the positional relationship between the primary coil CA and the primary coil CB may be changed.
  • the central switch 514 is turned on when the central door 511 is closed and comes into contact with the central door 511, and turned off when the central door 511 is opened and separated from the central door 511.
  • the left switch 515 is turned on when the left door 512 is closed and contacts the left door 512, and turned off when the left door 512 is opened and separated from the left door 512.
  • the right switch 516 is turned on when the right door 513 is closed and comes into contact with the right door 513, and turned off when the right door 513 is opened and separated from the right door 513.
  • the central switch 514, the left switch 515, and the right switch 516 transmit a signal corresponding to each on or off to the power transmission control unit 242 in FIG.
  • the power transmission control unit 242 detects the open / closed state of the doors 511 to 513 based on the signals received from the switches 514 to 516.
  • the power switch 517 When the power switch 517 is turned on by a user operation, the power switch 517 transmits an on signal indicating the on state of the power switch 517 to the power transmission control unit 242. On the other hand, when the power switch 517 is turned off by a user operation, an off signal indicating the off state of the power switch 517 is transmitted to the power transmission control unit 242.
  • the power transmission control unit 242 controls the energization state of the coils 521 to 523 based on the on signal or the off signal received from the power switch 517.
  • the relationship between the coils 521 to 523 will be described.
  • A The dimension of each side of the second coil 522 is smaller than that of the first coil 521.
  • B The dimension of each side of the third coil 523 is smaller than that of the first coil 521.
  • C The dimensions of the sides of the second coil 522 and the third coil 523 are equal to each other.
  • D The diameters of the conductive wires of the coils 521 to 523 are equal to each other.
  • the relationship between the relay coils 531 to 533 will be described.
  • A The dimensions of the sides of the relay coils 531 to 533 are equal to each other.
  • B The diameters of the conductive wires of the relay coils 531 to 533 are equal to each other.
  • C The dimensions of the sides of the relay coils 531 to 533 are smaller than those of the coils 121 to 123.
  • the circuit configuration of the non-contact power transmission apparatus 210 will be described.
  • the first resonance circuit of the cabinet 510, the second resonance circuit of the left door 512, and the third resonance circuit of the right door 513 are connected in parallel to each other.
  • the capacitance of the capacitor of each resonance circuit is set so that the resonance frequency of each resonance circuit matches the reference frequency FK.
  • the fourth resonance circuit of the cabinet 510, the fifth resonance circuit of the left door 512, and the sixth resonance circuit of the right door 513 are not electrically connected to each other. Further, each resonance circuit is not electrically connected to another electric load such as the electric toothbrush 260.
  • the capacitance of the capacitor of each resonance circuit is set so that the resonance frequency of each resonance circuit matches the reference frequency FK.
  • the position of the second coil 522 with respect to the first coil 521 varies depending on the position of the left door 512 with respect to the cabinet 510, that is, the opening of the left door 512 with respect to the cabinet 510 (hereinafter, “left door opening”).
  • the distance between the first coil 521 and the second coil 522 is the smallest.
  • the left door 512 is open, that is, when the left door opening is larger than “0”, the distance between the first coil 521 and the second coil 522 increases as the left door opening increases.
  • the position of the third coil 523 with respect to the first coil 521 changes according to the position of the right door 513 with respect to the cabinet 510, that is, the opening of the right door 513 with respect to the cabinet 510 (hereinafter, “right door opening”).
  • the power transmission control unit 242 of the wash basin 220 supplies alternating power having the reference frequency FK to the first coil 521 to the third coil 523 by controlling the transmission circuit 241.
  • the first coil 521 to the third coil 523 generate alternating magnetic flux when supplied with alternating power.
  • the alternating magnetic flux of the first coil 521 generates alternating power and alternating magnetic flux of the reference frequency FK by interlinking with the first relay coil 531.
  • the alternating magnetic flux of the second coil 522 generates alternating power and alternating magnetic flux of the reference frequency FK by interlinking with the second relay coil 532.
  • the alternating magnetic flux of the third coil 523 generates alternating power and alternating magnetic flux of the reference frequency FK by interlinking with the third relay coil 533.
  • At least one of the alternating magnetic fluxes of the relay coils 531 to 533 is linked to the auxiliary coil 44 of the electric toothbrush 260.
  • the power transmission control unit 242 detects that any one of the doors 511 to 513 is open based on the signal received from each of the switches 514 to 516, and the off signal received from the power switch 517. When it is detected that the OFF state of the power switch 517 is selected based on the above, power is not supplied to the coils 521 to 523.
  • the non-contact power transmission apparatus 210 of the sixth embodiment includes the effects (1) to (3) exhibited by the non-contact power transmission apparatus 210 of the third embodiment and the non-contact power transmission apparatus of the fourth embodiment. In addition to the effect (4) produced by 210, the following effects are produced.
  • the non-contact power transmission apparatus 210 includes a first coil 521 to a third coil 523. According to this structure, the transmission range of the electric power to the electric toothbrush 260 can be expanded compared with a wash basin provided with only one primary coil.
  • the left door 512 and the right door 513 of the non-contact power transmission apparatus 210 have the second coil 522 or the third coil 523. According to this configuration, when the left door 512 and the right door 513 are opened, the transmission range of power from the washstand 220 to the electric toothbrush 260 is expanded. For this reason, when the user is using the electric toothbrush 260, even if the position of the electric toothbrush 260 with respect to the washstand 220 changes frequently, electric power is appropriately transmitted to the electric toothbrush 260.
  • the wash basin 220 of the third and fourth embodiments has a first relay coil 231 and a second relay coil 232.
  • the wash basin 220 of the modified example at least one of the first relay coil 231 and the second relay coil 232 is omitted.
  • the first relay coil 231 to the third relay coil 233 and the first relay coil 531 to the third relay coil 533 of the third and sixth embodiments are located in the washstand 220. Yes. On the other hand, at least one of the first relay coil 231 (531) to the third relay coil 233 (533) according to the modification is disposed independently from the washstand 220. In this case, at least one position of the first relay coil 231 (531) to the third relay coil 233 (533) with respect to the washstand 220 can be freely changed.
  • the washing machine 391 of the fourth embodiment has one relay coil 392.
  • the cleaning machine 391 according to the modification includes a plurality of relay coils 392.
  • the cosmetic pouch 400 of the fifth embodiment has a relay coil 402 on one surface of the case 401.
  • the cosmetic pouch 400 according to the modified example has relay coils 402 on both sides of the case 401.
  • the wash basin 220 of the third to fifth embodiments has one primary coil 230.
  • the wash basin 220 of the modified example has a plurality of primary coils 230.
  • the cabinet 510 of the sixth embodiment has a first coil 521 to a third coil 523.
  • the modified cabinet 510 one or two of the first coil 521 to the third coil 523 are omitted.
  • the relay coil corresponding to the omitted coil can be omitted.
  • the relay coils 231 to 233 or the relay coils 531 to 533 in the third to sixth embodiments are not connected to an electric load.
  • at least one of the relay coils 231 to 233 or at least one of the relay coils 531 to 533 according to the modification is connected to another electric load.
  • the light emitting diode is turned on by the magnetic flux interlinking with each relay coil 231 to 233 or each relay coil 531 to 533.
  • the present invention can also be applied to power receiving devices other than the electric toothbrush 260 exemplified in the third and fifth sixth embodiments (FIGS. 14, 20, and 21).
  • Examples of other power receiving devices include an electric razor, a nose hair cutter, and a dryer.
  • This power receiving apparatus has a configuration according to the third, fifth, and sixth embodiments. In addition, effects similar to those of the third, fifth, and sixth embodiments are achieved.
  • the present invention is applied to other power transmission devices other than the left mirror 221A of the wash basin 220 as the power transmission devices exemplified in the third to sixth embodiments (FIGS. 14, 17, 19, and 11). You can also.
  • As another power transmission device for example, an interior part of a kitchen or a vehicle can be cited.
  • This power transmission device has a configuration according to the third to sixth embodiments. In addition, effects similar to those of the third to sixth embodiments are achieved.

Abstract

非接触式電力伝送装置(10)は、1次コイル(21)を含む送電装置(20)と、2次コイル(43)および整流回路(53)を含む電動歯ブラシ(40)とを備える。電動歯ブラシ(40)は、整流回路(53)と電気的に接続されていない補助コイル(44)を含む。

Description

非接触式電力伝送装置
 本発明は、1次コイルを含む送電装置と、2次コイルおよび2次コイルに生じる電流を受け取る回路を含む受電装置とを備える非接触式電力伝送装置に関する。
 特許文献1の非接触式電力伝送装置は、1次コイルの磁束を2次コイルに鎖交させることにより2次コイルに電力を伝送する。そして、2次コイルの電流が回路に供給されて、2次電池が充電される。
日本国特許第3416863号公報
 非接触式電力伝送装置においては、伝送距離を大きくすることが望まれている。なお、特許文献1の非接触式電力伝送装置は、伝送距離を大きくすることについて特に考慮されていない。
 本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、伝送距離を大きくすることが可能な非接触式電力伝送装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様の非接触式電力伝送装置は、1次コイルを含む送電装置と、2次コイルと、2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを含む受電装置とを備え、受電装置は、回路と電気的に接続されていない補助コイルを含む。補助コイルおよび2次コイルが同軸に配置されていることが好ましい。補助コイルの軸と2次コイルの軸とが互いに平行に配置されていることが好ましい。補助コイルが2次コイルと接触していないことが好ましい。補助コイルおよび2次コイルの少なくとも一方は、平面視において円形を有していることが好ましい。補助コイルおよび2次コイルの少なくとも一方は、平面視において四角形を有していることが好ましい。
 また、本発明の第2の態様の非接触式電力伝送装置は、1次コイルを含む送電装置と、2次コイルと、2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを含む受電装置とを備え、受電装置は、回路と電気的に接続されていない補助コイルを含み、1次コイルが非渦巻状の配線形態を有する。1次コイルは、互いに平行な第1線状部分及び第2線状部分と、第1線状部分と第2線状部分とを互いに接続する接続部分とを含み、接続部分は、第1線状部分の端部と、第1線状部分の端部と対向する第2線状部分の端部とを互いに接続することが好ましい。
 また、本発明の第3の態様の非接触式電力伝送装置は、1次コイルを含む送電装置と、2次コイルと、2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを有する受電装置とを備え、受電装置は、回路と電気的に接続されていない補助コイルを含み、補助コイルおよび2次コイルの少なくとも一方は、磁性体を含む。
 また、本発明の第4の態様の非接触式電力伝送装置は、1次コイルを含む送電装置と、2次コイルと、2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを含む受電装置とを備え、受電装置は、回路と電気的に接続されていない補助コイルを含み、2次コイルおよび補助コイルのうち補助コイルのみが磁性体を含む。
 また、本発明の第5の態様の非接触式電力伝送装置は、1次コイルを含む送電装置と、2次コイルと、2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを含む受電装置とを備え、受電装置は、回路と電気的に接続されていない補助コイルを含み、2次コイルおよび補助コイルのうち2次コイルのみが磁性体を含む。
 また、本発明の第6の態様の非接触式電力伝送装置は、1次コイルを含む送電装置と、2次コイルと、2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを含む受電装置とを備え、受電装置は、回路と電気的に接続されていない補助コイルを含み、補助コイルおよび2次コイルは、共通の磁性体を含む。
 また、本発明の第7の態様の非接触式電力伝送装置は、1次コイルを含む送電装置と、2次コイルと、2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを含む受電装置とを備え、受電装置は、回路と電気的に接続されていない補助コイルを含み、2次コイルは、第1の磁性体を含み、補助コイルは、第2の磁性体を含むことが好ましい。第3~第7の態様において、磁性体は、ポットコアを含むことが好ましい。また、磁性体は、Eコアを含むことが好ましい。補助コイルおよび2次コイルの各々は、中空部分を有し、磁性体は、補助コイルの中空部分および2次コイルの中空部分のうちの少なくとも一方に挿入された柱状のコアを含むことが好ましい。
 また、本発明の第8の態様の非接触式電力伝送装置は、1次コイルを含む送電装置と、2次コイルと、2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを含む受電装置であって、回路と電気的に接続されていない補助コイルを含む、受電装置と、送電装置と受電装置との間に設けられ、1次コイルから補助コイルへの磁束の流れを中継する中継コイルとを備える。送電装置は、複数の1次コイルを含み、複数の1次コイルの磁束が中継コイルと鎖交することが好ましい。複数の1次コイルは、第1の1次コイルと、第2の1次コイルとを含み、第1の1次コイルと第2の1次コイルとは、互いの位置関係を変更可能に配置されていることが好ましい。中継コイルは、複数の中継コイルのうちの一つであることが好ましい。中継コイルは、送電装置とは独立して設けられており、中継コイルは、1次コイルの巻き径よりも小さい巻き径を有することが好ましい。中継コイルは、電気負荷に接続されていないことが好ましい。
本発明は、伝送距離を大きくすることが可能な非接触式電力伝送装置を提供する。
本発明の第1実施形態の非接触式電力伝送装置において、送電装置上に電動歯ブラシが載せられた状態を示す概略的な断面図。 本発明の第1実施形態の非接触式電力伝送装置の概略的な回路図。 本発明の第2実施形態の非接触式電力伝送装置において、送電装置および電動歯ブラシの一部分を示す概略的な断面図。 本発明の第2実施形態の非接触式電力伝送装置において、負荷抵抗と伝送効率との関係を示すグラフ。 本発明の第2実施形態の非接触式電力伝送装置において、軸間距離と伝送効率との関係を示すグラフ。 本発明のその他の実施形態の非接触式電力伝送装置において、補助コイルおよび2次コイルの平面構造を示す概略的な平面図。 本発明のその他の実施形態の非接触式電力伝送装置において、(a)は1次コイル、補助コイル、2次コイル、およびポットコアの概略的な断面図、(b)はポットコアの概略的な平面図。 本発明のその他の実施形態の非接触式電力伝送装置において、EERコアの斜視構造を示す斜視図。 本発明のその他の実施形態の非接触式電力伝送装置について、(a)は1次コイル、補助コイル、2次コイル、およびEEコアの断面構造を示す断面図、(b)はEEコアの概略的な斜視図。 本発明のその他の実施形態の非接触式電力伝送装置について、1次コイル、補助コイル、2次コイル、および磁性シートの概略的な断面図。 本発明のその他の実施形態の非接触式電力伝送装置について、補助コイル、2次コイル、およびコアの概略的な断面図。 本発明のその他の実施形態の非接触式電力伝送装置について、(a)は1次コイルおよび磁性シートの概略的な平面図、(b)は図12(a)のA-A線に沿う部分断面図。 本発明のその他の実施形態の非接触式電力伝送装置について、(a)は複数の直線部分を有する1次コイルの概略的な平面図、(b)は複数の波状部分を有する1次コイルの概略的な平面図、(c)は複数の蛇腹部分を有する1次コイルの概略的な平面図、(d)は複数の円弧部分を有する1次コイルの概略的な平面図。 本発明の第3実施形態の非接触式電力伝送装置において、同装置を構成する洗面台の一部分の概略的な斜視図。 本発明の第3実施形態の非接触式電力伝送装置において、洗面台の一部分および電動歯ブラシの概略的な部分断面図。 本発明の第3実施形態の非接触式電力伝送装置の概略的な回路図。 本発明の第4実施形態の非接触式電力伝送装置において、洗面台の一部分の概略的な斜視図。 本発明の第4実施形態の非接触式電力伝送装置において、1次コイル、中継コイル、補助コイル、および2次コイルの位置関係を示す模式図。 本発明の第5実施形態の非接触式電力伝送装置において、化粧ポーチの概略的な正面図。 本発明の第5実施形態の非接触式電力伝送装置において、電動歯ブラシの一部分およびその周辺の概略的な断面図。 本発明の第6実施形態の非接触式電力伝送装置において、(a)は洗面台の扉が閉じた状態を示す概略的な斜視図、(b)は同洗面台の扉が開いた状態を示す概略的な斜視図。
 図1を参照して、本発明の第1実施形態の非接触式電力伝送装置10の全体構成について説明する。
 非接触式電力伝送装置10は、1次コイル21を含む送電装置20と、2次コイル43を含む電動歯ブラシ40とを有する。送電装置20は、電磁誘導方式により電動歯ブラシ40の2次コイル43を介して2次電池46に電力を伝送する。なお、電動歯ブラシ40は「受電装置」に相当する。
 ここで、非接触式電力伝送装置10についての各方向を以下のように定義する。
(A)送電装置20の1次コイル21の軸方向を「軸方向X1」とする。
(B)電動歯ブラシ40の長手方向を「軸方向X2」とする。
(C)電動歯ブラシ40の正面視において軸方向X2の直交方向を「幅方向Y」とする。
 送電装置20は、この装置20の本体を構成するハウジング23と、1次コイル21の磁束の漏れを抑制する磁性シート22とを有する。磁性シート22は、ハウジング23の底壁と1次コイル21との間、かつ送電装置20の軸方向X1において1次コイル21に対して電動歯ブラシ40とは反対側に位置する。1次コイル21は、平面視において円形を有する平面コイルとして形成されている。磁性シート22の各辺の長さは、1次コイル21の外径よりも大きい。
 電動歯ブラシ40は、使用者が把持する本体ケース41と、本体ケース41への取り付けおよび本体ケース41からの取り外しが可能なアタッチメント42とを有する。アタッチメント42は、ブリッスル束が植毛されたブラシ部分42Aを有する。ブラシ部分42Aは、アタッチメント42の先端部分に位置している。
 電動歯ブラシ40は、1次コイル21の磁束と鎖交する補助コイル44と、補助コイル44の磁束と鎖交する2次コイル43と、磁性材料により形成されたコア45とを含む。また、電動歯ブラシ40は、電動歯ブラシ40の電源となる2次電池46と、アタッチメント42を振動させる電動モータ47とを含む。補助コイル44、2次コイル43、コア45、2次電池46、および電動モータ47は、本体ケース41の内部に配置されている。
 2次コイル43は、平面視において円形を有する円筒形コイルとして形成されている。すなわち、2次コイル43は、複数の円形部分が軸方向X2に積層された構造を有する。
 補助コイル44は、平面視において円形を有する円筒形コイルとして形成されている。すなわち、補助コイル44は、複数の円形部分が軸方向X2に積層された構造を有する。
 2次コイル43および補助コイル44は、円柱形状のコア45を有する。コア45は、2次コイル43および補助コイル44の中空部分に挿入されている。すなわち、2次コイル43および補助コイル44は、共通する1つのコア45を有するコア付きコイルとして構成されている。
 各コイル21,43,44の関係を以下に示す。
(A)1次コイル21の外径は、2次コイル43の外径よりも大きい。
(B)1次コイル21の外径は、補助コイル44の外径よりも大きい。
(C)補助コイル44の外径は、2次コイル43の外径よりも大きい。
(D)1次コイル21の導電線の径は、2次コイル43の導電線の径よりも大きい。
(E)1次コイル21の導電線の径は、補助コイル44の導電線の径よりも大きい。
(F)補助コイル44の導電線の径は、2次コイル43の導電線の径よりも大きい。
(G)1次コイル21の巻き数は、2次コイル43の巻き数よりも大きい。
(H)1次コイル21の巻き数は、補助コイル44の巻き数と等しい。
(I)補助コイル44は、2次コイル43と同軸に配置されている。
 上記(D)~(H)の関係は、補助コイル44のQ値を2次コイル43のQ値よりも大きくしている。上記(I)の関係は、2次コイル43と補助コイル44とが同軸に配置されていない構成と比較して、2次コイル43と補助コイル44との結合係数(以下、「受電結合係数」)を大きくしている。
 図2を参照して、非接触式電力伝送装置10の回路構成について説明する。
 送電装置20は、1次コイル21に供給する電力を制御する1次回路30を有する。電動歯ブラシ40は、送電装置20から伝送される電力を制御する2次回路50を有する。
 1次回路30は、1次コイル21に交番電力を供給する伝送回路31と、伝送回路31を制御する制御部32と、伝送回路31に接続された1次コイル21と、1次コイル21に直列に接続されたコンデンサ33とを有する。伝送回路31は、1次コイル21に接続された複数のトランジスタを有する。1次コイル21およびコンデンサ33は、1次側共振回路34を構成している。
 2次回路50は、1次コイル21との間で磁気回路を形成する補助コイル44と、補助コイル44との間で磁気回路を形成する2次コイル43と、2次コイル43に生じる交番電力を直流電力に整流する整流回路53とを有する。また、2次回路50は、補助コイル44に直列に接続されたコンデンサ52を有する。
 整流回路53は、4つのダイオードを組み合わせて形成された整流ブリッジと、整流ブリッジを通過した電流を平滑化するコンデンサとを有する。補助コイル44およびコンデンサ52は、2次側共振回路51を構成している。コンデンサ52の容量は、2次側共振回路51の共振周波数が基準周波数FKと一致するように設定されている。
 整流回路53は、2次コイル43および2次電池46と電気的に接続されている。一方、整流回路53は、2次側共振回路51とは電気的に接続されていない。このため、共振回路が整流回路と電気的に接続された場合と比較して、補助コイル44のインピーダンスが小さくなる。
 図2を参照して、非接触式電力伝送装置10の電力伝送態様について説明する。
 送電装置20の制御部32は、伝送回路31を制御することにより1次コイル21に基準周波数FKの交番電力を供給する。これにより1次コイル21に交番磁束が発生する。
 補助コイル44は、1次コイル21の交番磁束と鎖交することにより基準周波数FKの交番電力および交番磁束を発生する。このとき、整流回路と共振回路とが電気的に接続された場合と比較して、補助コイル44に生じる交番電力および交番磁束が大きい。また、2次コイル43のQ値よりも補助コイル44のQ値が高いことにより、1次コイル21の交番磁束は2次コイル43と鎖交しないか、または2次コイル43とわずかに鎖交する。
 2次コイル43は、補助コイル44の交番磁束と鎖交することにより交番電力を発生する。整流回路53は、2次コイル43の交番電力を平滑化して直流電力に変換し、この直流電力を2次電池46に供給する。
 第1実施形態の非接触式電力伝送装置10は、以下の効果を奏する。
 (1)非接触式電力伝送装置10の補助コイル44は、整流回路53に電気的に接続されていない。この構成によれば、補助コイルが整流回路に電気的に接続された場合と比較して、1次コイル21の磁束が補助コイル44に鎖交することにより発生する補助コイル44の電流および磁束が大きくなる。すなわち、1次コイル21の磁束を2次コイル43に鎖交させる場合と比較して、電動歯ブラシ40において1次コイル21の磁束が最初に鎖交するコイル(補助コイル44)に生じる電流および磁束が大きくなる。これにより、補助コイル44の磁束が2次コイル43に鎖交することにより発生する2次コイル43の電流が大きくなるため、伝送距離を大きくすることができる。
 (2)非接触式電力伝送装置10の補助コイル44および2次コイル43は、同軸に配置されている。この構成によれば、補助コイルおよび2次コイルが同軸に配置されていない場合と比較して、受電結合係数が大きくなる。このため、補助コイル44を介して生じる2次コイル43の電流が大きくなる。
 (3)非接触式電力伝送装置10の補助コイル44および2次コイル43は、平面視において円形を有する。この構成によれば、平面視において円形以外の形状、例えば三角形または四角形を有するコイルを用いる構成と比較して、補助コイル44および2次コイル43のコストが低減される。
 (4)非接触式電力伝送装置10の補助コイル44は、コア45を有する。この構成によれば、コアを有していない補助コイル44を用いる場合と比較して、1次コイル21と補助コイル44との間の磁束の漏れ量が少なくなる。
 (5)非接触式電力伝送装置10の2次コイル43は、コア45を有する。この構成によれば、コアを有していない2次コイル43を用いる場合と比較して、補助コイル44と2次コイル43との間の磁束の漏れ量が少なくなる。
 (6)非接触式電力伝送装置10の補助コイル44および2次コイル43は、共通のコア45を有する。この構成によれば、補助コイルおよび2次コイルが個別にコアを備える場合と比較して、コアの点数を削減することができる。
 (7)非接触式電力伝送装置10の補助コイル44および2次コイル43は、中空部分に挿入されたコア45を有する。この構成によれば、補助コイル44および2次コイル43を外側から覆うコアを用いる場合と比較して、電動歯ブラシ40のサイズを小さくすることができる。
 図3に示される第2実施形態の非接触式電力伝送装置10は、図1に示される第1実施形態の非接触式電力伝送装置10との主要な相違点として、次の相違点を有する。すなわち、第1実施形態の電動歯ブラシ40の補助コイル44および2次コイル43は、同軸に配置されている。一方、第2実施形態の電動歯ブラシ40の補助コイル44および2次コイル43は、互いに平行な軸を有する。以下では、第1実施形態の非接触式電力伝送装置10と異なる点の詳細を説明し、第1実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。
 電動歯ブラシ40は、図1のコア45に代えて、磁性材料により形成されたコア60を有する。コア60は、補助コイル44の中空部分に挿入された円柱形状の第1コア61と、2次コイル43の中空部分に挿入された円柱形状の第2コア62とを含む。
 第2コア62は、電動歯ブラシ40の軸方向X2において第1コア61の端面から突出した端部を有する。第2コア62の中心軸は、第1コア61の中心軸に対して偏心している。このため、2次コイル43の中心軸は、補助コイル44の中心軸に対して偏心している。
 各コイル21,43,44の関係を以下に示す。なお、コイル間距離G1は、電動歯ブラシ40の軸方向X2における補助コイル44の端部と2次コイル43の端部との間の距離を示す。またコイル間距離G2は、電動歯ブラシ40の軸方向X2における補助コイル44の端部と1次コイル21の端部との間の距離を示す。
(A)2次コイル43の軸JAおよび補助コイル44の軸JBは、互いに平行である。(B)補助コイル44の一方の端部は、2次コイル43の一方の端部と接触していない。(C)コイル間距離G1は、コイル間距離G2よりも小さい。
 上記(A)の関係は、2次コイル43および補助コイル44が同軸に配置されている場合と比較して、受電結合係数を小さくしている。上記(B)の関係は、受電結合係数を小さくしている。
 受電結合係数は、2次コイル43および補助コイル44の径方向における2次コイル43の軸JAと補助コイル44の軸JBとの間の距離(以下、「径方向距離R」)、およびコイル間距離G1のそれぞれと相関を有する。具体的な関係を以下に示す。
(A)受電結合係数は、径方向距離Rが大きくなるにつれて小さくなる。
(B)受電結合係数は、コイル間距離G1が大きくなるにつれて小さくなる。
 このため、電動歯ブラシ40の設計段階において径方向距離Rおよびコイル間距離G1の少なくとも一方を変更することにより、受電結合係数の大きさを各種の設計条件に応じて調整することができる。
 図4を参照して、2次コイル43の負荷抵抗と伝送効率との関係について説明する。図4の縦軸は、伝送効率すなわち、1次コイル21に供給された電流と同電流により2次コイル43に生じる電流との割合を示している。図4の横軸は、負荷抵抗の大きさを示している。
 負荷抵抗としては、図2の整流回路53、2次電池46、および電動モータ47が挙げられる。1次コイル21の電圧を一定と仮定したとき、負荷抵抗が大きくなるにつれて整流回路53,2次電池46、および電動モータ47に供給される電流が小さくなる。
 ここで、2次コイル43および補助コイル44の関係により規定される構成として、「同軸構成」、「第1平行軸構成」、および「第2平行軸構成」をそれぞれ以下のように定義する。
(A)同軸構成は、2次コイル43と補助コイル44とが同軸に配置されている構成を示す。同軸構成の受電結合係数は、第1平行軸構成の受電結合係数よりも大きい。
(B)第1平行軸構成は、2次コイル43の軸JAと補助コイル44の軸JBとが互いに平行であり、かつ2次コイル43が補助コイル44と接触していない構成を示す。
(C)第2平行軸構成は、2次コイル43の軸JAと補助コイル44の軸JBとが互いに平行であり、かつ2次コイル43が補助コイル44と接触せず、かつ第1平行軸構成よりも受電結合係数が小さい構成を示す。
 図4の各曲線L1~L3は、それぞれ以下の関係を示す。
(A)曲線L1は、同軸構成の負荷抵抗と伝送効率との関係を示す。
(B)曲線L2は、第1平行軸構成の負荷抵抗と伝送効率との関係を示す。
(C)曲線L3は、第2平行軸構成の負荷抵抗と伝送効率との関係を示す。
 各曲線L1~L3から確認される負荷抵抗および伝送効率の関係を以下に示す。なお、以下では任意の曲線においての最大の伝送効率を「最大伝送効率」とし、この最大伝送効率に対応する負荷抵抗を「最大負荷抵抗」としている。
(A)曲線L2の最大負荷抵抗は、曲線L1の最大負荷抵抗よりも小さい。
(B)曲線L3の最大負荷抵抗は、曲線L2の最大負荷抵抗よりも小さい。
 電動歯ブラシ40においては、各曲線L1~L3の関係を試験等により予め把握しておくことにより、2次コイル43に接続される負荷抵抗の大きさに適した伝送効率が得られるように受電結合係数を設定することができる。例えば、負荷抵抗が一定の大きさの場合、負荷抵抗の大きさに対して各曲線L1~L3のうちの伝送効率が最大となる構成を選択することができる。なお、負荷抵抗が一定の大きさの場合としては、2次電池46の充電が一定電流により行われる場合が挙げられる。
 図5を参照して、軸間距離と伝送効率との関係について説明する。図5の縦軸は、伝送効率を示している。図5の横軸は、軸間距離すなわち、図3の電動歯ブラシ40の幅方向Yにおける1次コイル21の軸JCと補助コイル44の軸JBとの間の距離を示している。なお、図3の非接触式電力伝送装置10は、軸間距離が「0」の状態を示している。
 図5の各曲線K1~K3は、それぞれ以下の関係を示す。
(A)曲線K1は、同軸構成の軸間距離と伝送効率との関係を示す。
(B)曲線K2は、第1平行軸構成の軸間距離と伝送効率との関係を示す。
(C)曲線K3は、第2平行軸構成の軸間距離と伝送効率との関係を示す。
 図5(a)は、コイル間距離G2が小さい場合の軸間距離と伝送効率との関係を示している。図5(b)は、コイル間距離G2が図5(a)よりも大きい場合の軸間距離と伝送効率との関係を示している。図5(c)は、コイル間距離G2が図5(b)よりも大きい場合の軸間距離と伝送効率との関係を示している。
 同軸構成、第1平行軸構成、および第2平行軸構成のそれぞれの軸間距離および伝送効率の関係(曲線K1~K3)は、各コイル間距離G2において、おおむね同じ傾向を示す。
 電動歯ブラシ40においては、各曲線K1~K3の関係を試験等により予め把握しておくことにより、コイル間距離G2に適した伝送効率が得られるように受電結合係数を設定することができる。例えば、コイル間距離G2が一定の大きさの場合、コイル間距離G2の大きさに対して各曲線K1~K3のうちの伝送効率が最大となる1次コイル21の軸JCと補助コイル44の軸JBとの間の距離を選択することができる。
 第2実施形態の非接触式電力伝送装置10は、第1実施形態の非接触式電力伝送装置10が奏する(1)および(3)~(7)の効果に加え、以下の効果を奏する。
 (8)非接触式電力伝送装置10は、個別に形成された2次コイル43および補助コイル44を有する。この構成によれば、非接触式電力伝送装置10の設計段階において、電動歯ブラシ40の幅方向Yにおいて2次コイル43の軸JAと補助コイル44の軸JBとの間の距離を調整することができる。また、電動歯ブラシ40の軸方向X2において2次コイル43と補助コイル44との間の間隔を調整することができる。このため、負荷抵抗の大きさまたは軸間距離の大きさに適した受電結合係数を選択することができる。
 本発明は、第1および第2実施形態以外の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての各実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。
 ・第1実施形態(図1)の2次コイル43および補助コイル44は、同軸に配置されている。一方、変形例の2次コイル43および補助コイル44は、互いに平行な軸を有する。
 ・第2実施形態(図3)の2次コイル43および補助コイル44は、互いに平行な軸を有する。一方、変形例の2次コイル43および補助コイル44は、同軸を有する。
 ・第1および第2実施形態(図1および図3)の2次コイル43および補助コイル44の各々は、円筒形コイルとして形成されている。一方、変形例の補助コイル44および2次コイル43の少なくとも一方は、平面コイルとして形成されている。
 ・第1および第2実施形態(図1および図3)の補助コイル44の外径は、2次コイル43の外径よりも大きい。一方、変形例の補助コイル44の外径は、2次コイル43の外径以下の大きさを有する。
 ・第1および第2実施形態(図1および図3)の補助コイル44の巻き数は、2次コイル43の巻き数よりも大きい。一方、変形例の補助コイル44の巻き数は、2次コイル43の巻き数以下である。
 ・第1および第2実施形態(図1および図3)の1次コイル21の巻き数および補助コイル44の巻き数は、互いに等しい。一方、変形例の1次コイル21の巻き数および補助コイル44の巻き数は、互いに異なる。例えば、1次コイル21の巻数よりも補助コイル44の巻数が少ない等、適宜変更可能である。
 ・第1および第2実施形態(図1および図3)の補助コイル44の導電線の径は、2次コイル43の導電線の径よりも大きい。一方、変形例の補助コイル44の導電線の径は、2次コイル43の導電線の径以下である。
 ・第1および第2実施形態(図1および図3)のコア45,60は、補助コイル44および2次コイル43の中空部分にそれぞれ挿入されている。一方、変形例のコア45,60では、補助コイル44に対応する部分(第1コア61)または2次コイル43に対応する部分(第2コア62)が省略されている。
 ・第1および第2実施形態(図1および図3)の補助コイル44および2次コイル43は、コア45,60を有する。一方、変形例の補助コイル44および2次コイル43では、コア45,60が省略されている。
 ・第1および第2実施形態(図1および図3)の補助コイル44および2次コイル43の各々は、円筒形状を有する。一方、変形例の補助コイル44および2次コイル43は、図6に示される形状を有する。
(A1)図6(a)に示されるように、補助コイル44は、平面視において四角形を有する。また2次コイル43は、平面視において円形を有する。
(A2)図6(b)に示されるように、補助コイル44は、平面視において四角形を有する。また2次コイル43は、平面視において四角形を有する。
(A3)図6(c)に示されるように、補助コイル44は、平面視において円形を有する。また2次コイル43は、平面視において四角形を有する。
 ・上記(A1)~(A3)の構成の変形例としての2次コイル43および補助コイル44は、互いに平行な軸を有する。一方、上記(A1)~(A3)の構成の変形例における補助コイル44および2次コイル43は、同軸に配置されている。
 ・上記(A1)~(A3)の構成の変形例における補助コイル44および2次コイル43は、以下の形状を有する。
(B1)補助コイル44は、平面視において三角形、四角形、および楕円形のいずれかの形状を有する。
(B2)2次コイル43は、平面視において三角形、四角形、および楕円形のいずれかの形状を有する。
(B3)補助コイル44として、上記(B1)のいずれかの形状のコイルを有し、かつ2次コイル43として、上記(B2)のいずれかの形状のコイルを有する。
 ・第1および第2実施形態(図1および図3)の電動歯ブラシ40は、コア45,60を有する。一方、変形例の電動歯ブラシ40は、以下の(C1)~(C4)のいずれかの構成を有する。
 (C1)図7(a)に示されるように、補助コイル44は、コア45,60に代えてポットコア70を有する。2次コイル43は、軸方向X2において補助コイル44よりも1次コイル21に近接して配置されている。2次コイル43は、円形の平面コイルの形状を有する。
 図7(b)に示されるように、ポットコア70は、電動歯ブラシ40の軸方向Yに沿って補助コイル44を支持する円形の底壁71と、補助コイル44の中空部分に挿入される内壁72と、電動歯ブラシ40の底壁71から軸方向X2に沿って延びる、補助コイル44を覆う外壁73とを有する。
 この構成によれば、ポットコア70が底壁71および外壁73を有するため、補助コイル44がコア45,60を有する場合と比較して、1次コイル21と補助コイル44との間の磁束の漏れ量が少なくなる。
 (C2)上記(C1)の変形例としての補助コイル44は、ポットコア70に代えて、図8に示されるEERコア80を有する。EERコア80は、図7(a)の補助コイル44を搭載し、電動歯ブラシ40の幅方向Yに沿って延びる矩形状の底壁81と、補助コイル44の中空部分に挿入される円柱形状の内壁82と、底壁81の両端から軸方向X2に沿って補助コイル44と対向するように延びる一対の外壁83とを有する。各外壁83は、円弧状の内面を有する。
 この構成によれば、EERコア80が底壁81および外壁83を有するため、補助コイル44がコア45,60を有する場合と比較して、1次コイル21と補助コイル44との間の磁束の漏れ量が少なくなる。
 (C3)図9(a)に示されるように、補助コイル44は、コア45,60に代えてEEコア90を有する。2次コイル43は、電動歯ブラシ40の軸方向X2において補助コイル44よりも1次コイル21に近い側の空間に位置する。2次コイル43の一部は、EEコア90に挿入される。
 図9(b)に示されるように、EEコア90は、補助コイル44を搭載し、電動歯ブラシ40の幅方向Yに沿って延びる矩形状の底壁91と、補助コイル44の中空部分に挿入される矩形状の内壁92と、底壁91の両端から軸方向X2に沿って補助コイル44と対向するように延びる矩形状の一対の外壁93とを有する。
 この構成によれば、EEコア90が底壁91および外壁93を有するため、補助コイル44がコア45,60を有する場合と比較して、1次コイル21と補助コイル44との間の磁束の漏れ量が少なくなる。また、2次コイル43がEEコア90の外壁93に挿入されるため、2次コイル43が外壁93に挿入されない場合と比較して、補助コイル44と2次コイル43との間の磁束の漏れ量が少なくなる。
 (C4)図10に示されるように、2次コイル43は、コア45,60に代えて、磁性シート100を有する。補助コイル44は、電動歯ブラシ40の軸方向X2において2次コイル43よりも1次コイル21に近接して配置されている。補助コイル44の外径は、2次コイル43の外径よりも大きい。
 ・上記(C1)~(C4)の構成の変形例における補助コイル44および2次コイル43は、同軸に配置されている。
 ・上記(C4)の構成の変形例では、補助コイル44の端部が、2次コイル43の端部と接触していない。
 ・第1および第2実施形態(図1および図3)の補助コイル44および2次コイル43は、コア45,60を有する。一方、変形例の補助コイル44および2次コイル43は、図11に示されるコア110を有する。
 コア110は、補助コイル44の中空部分に挿入される第1コア111と、2次コイル43の中空部分に挿入される第2コア112とを有する。第1コア111および第2コア112は、個別に形成されている。第2コア112は、電動歯ブラシ40の軸方向X2において第1コア111の端面に固定される。第1コア111および第2コア112の材料としては、磁性材料が用いられる。第2コア112の透磁率は、第1コア111の透磁率よりも小さい。
 コア110を有する非接触式電力伝送装置10においては、第1コア111の透磁率を大きくすることにより、補助コイル44のQ値を高くすることができる。そして、補助コイル44のQ値を高くした場合には、2次コイル43のQ値を高くする必要はないため、透磁率が低い第2コア112を用いることが許容される。透磁率の低い第2コア112を用いた場合には、コアについてのコストが低減される。
 このように、上記非接触式電力伝送装置10においては、第1コア111および第2コア112を個別に形成しているため、Q値およびコストの観点から補助コイル44および2次コイル43に適したコアを選択することができる。
 ・第1および第2実施形態(図1および図3)の送電装置20は、平面視で円形を有する1次コイル21を含む。一方、変形例の送電装置20は、平面視において円形を有する1次コイル21に代えて、図12(a)に示される非渦巻状の1次コイル121を有する。
 図12(a)に示されるように、1次コイル121は、平面視において非渦巻状の配線形態を有する平面コイルとして形成されている。1次コイル121は、互いに平行な複数の直線部分121Aと、各隣り合う直線部分121Aの端部間を接続する複数の接続部分121Bとを有する。各接続部分121Bは、平面視において直線部分121Aに直交する。なお、隣り合う1組の直線部分121Aにおいて、一方の直線部分121Aは「第1線状部分」に相当し、他方の直線部分121Aは「第2線状部分」に相当する。
 非渦巻状の配線形態には、平面視において渦巻形状を有する平面コイル以外の配線形態が含まれる。渦巻形状は、導電線からなる複数の環状の部分により形成される。環状の部分は、円形またはこれに類似する形状、多角形またはこれに類似する形状を有する。
 図12(b)に示されるように、1次コイル121に電流が供給されるとき、隣り合う1組の直線部分121Aにおいて、一方の直線部分121Aの電流の向きが、他方の直線部分121Aの電流の向きと反対である。このため、隣り合う1組の直線部分121Aの間においては、各直線部分121Aに生じる磁束が互いに強め合う。
 本発明の図12の実施形態の非接触式電力伝送装置は、以下の効果を奏する。
 (1)平面視において円形を有する平面コイルは、径方向において導電線が積層される形態を有するため、巻線機または手作業によるコイルの製造時には、径方向において隣り合う導電線同士の接触状態がコイル全体にわたり均一になるように曲線部分の形状を保ちながら作業することが求められる。
 一方、非接触式電力伝送装置10の1次コイル121は、平面視において非渦巻状の平面配線形態を有し、複数の直線部分121Aおよび複数の接続部分121Bにより形成されている。すなわち、上記円形を有する平面コイルとは異なり、渦巻状の部分を有していない。
 このため、1次コイル121の製造時には、径方向において隣り合う導電線同士の接触状態がコイル全体にわたり均一になるように曲線部分の形状を保ちながら作業をすすめる必要が生じない。すなわち、上記円形を有する平面コイルと比較して、製造時の作業に求められる正確さが低くなるため、製造にかかる手間が低減される。
 また1次コイル121では、隣り合う1組の直線部分121Aの間に隙間が形成されるため、直線部分21Aの配線位置の公差、および配線方向に対する角度の公差を大きくとることができる。一方、上記円形を有する平面コイルでは、径方向において導電線同士が互いに接触するため、導電線の配線位置等の公差は1次コイル121の直線部分121Aに対する公差よりも小さくする必要がある。そして、この点の比較からしても、1次コイル121は、上記円形を有する平面コイルよりも製造にかかる手間を低減することができる。
 (2)非接触式電力伝送装置10の1次コイル121は、互いに平行な直線部分121Aと、隣り合う直線部分121Aの端部を互いに接続する接続部分121Bとを有する。この構成によれば、1次コイル121に電力が供給されたとき、隣り合う直線部分121Aの電流の向きが互いに反対の方向となるため、隣り合う直線部分121Aの間において磁力が互いに強めあう。このため、1次コイル121から補助コイル144への電力の伝送効率が高められる。
 ・1次コイル121は、非渦巻状の配線形態の一例として、複数の直線部分121Aおよび複数の接続部分121Bにより形成されている。一方、変形例の1次コイルは、以下の(D1)、(D2)、(E1)~(E3)、(F1)~(F3)、および(G1)~(G3)のいずれかの形態を有する。
 (D1)図13(a)に示されるように、1次コイル121は、互いに平行な複数の直線部分121Aを有する。複数の直線部分121Aには、個別に送電装置20の電源から電力が供給される。
 (D2)上記(D1)の形態の変形例としての1次コイル121においては、複数の直線部分121Aのうちの1つの直線部分121Aを残して他の直線部分121Aが省略されている。1つの直線部分121Aには、送電装置20の電源から電力が供給される。
 (E1)図13(b)に示されるように、1次コイル124は、互いに平行な複数の波状部分124Aと、各隣り合う波状部分124Aを互いに接続する複数の接続部分124Bとを有する。なお、隣り合う1組の波状部分124Aにおいて、一方の波状部分124Aは「第1線状部分」に相当し、他方の波状部分124Aは「第2線状部分」に相当する。
 (E2)上記(E1)の形態の変形例としての1次コイル124は、複数の接続部分124Bが省略され、複数の波状部分124Aを有する。複数の波状部分124Aには、個別に送電装置20の電源からの電力が供給される。
 (E3)上記(E2)の形態の変形例としての1次コイル124においては、複数の波状部分124Aのうちの1つの波状部分124Aを残して他の波状部分124Aが省略されている。1つの波状部分124Aには、送電装置20の電源から電力が供給される。
 (F1)図13(c)に示されるように、1次コイル125は、互いに平行する複数の蛇腹部分125Aと、隣り合う蛇腹部分125Aを互いに接続する複数の接続部分125Bとを有する。なお、隣り合う1組の蛇腹部分125Aにおいて、一方の蛇腹部分125Aは「第1線状部分」に相当し、他方の蛇腹部分125Aは「第2線状部分」に相当する。
 (F2)上記(F1)の形態の変形例としての1次コイル125は、複数の接続部分125Bを省略し、複数の蛇腹部分125Aを有する。複数の蛇腹部分125Aには、個別に送電装置20の電源から電力が供給される。
 (F3)上記(F2)の形態の変形例としての1次コイル125においては、複数の蛇腹部分125Aのうちの1つの蛇腹部分125Aを残して他の蛇腹部分125Aが省略されている。1つの蛇腹部分125Aには、送電装置20の電源から電力が供給される。
 (G1)図13(d)に示されるように、1次コイル126は、互いに平行な複数の円弧部分126Aと、各隣り合う円弧部分126Aを互いに接続する複数の接続部分126Bとを有する。なお、隣り合う1組の円弧部分126Aにおいて、一方の円弧部分126Aは「第1線状部分」に相当し、他方の円弧部分126Aは「第2線状部分」に相当する。
 (G2)上記(G1)の形態の変形例としての1次コイル126は、複数の接続部分126Bを省略し、複数の円弧部分126Aを有する。複数の円弧部分126Aには、個別に送電装置20の電源から電力が供給される。
 (G3)上記(G2)の形態の変形例としての1次コイル126においては、複数の円弧部分126Aのうちの1つの円弧部分126Aを残して他の円弧部分126Aが省略される。1つの円弧部分126Aには、送電装置20の電源から電力が供給される。
 ・上記(D1)、(E2)、(F2)、および(G2)の形態の変形例は、隣り合う1組の線状部分、すなわち隣り合う1組の直線部分121A、隣り合う1組の波状部分124A、隣り合う1組の蛇腹部分125A、および隣り合う1組の円弧部分126Aについて、一方の線状部分および他方の線状部分に互いに反対の方向の電流を供給する。これにより、第1および第2実施形態における隣り合う1組の直線部分121Aと同様、1組の線状部分の間において磁束を強める効果が得られる。
 ・上記(D1)、(D2)、(E1)~(E3)、(F1)~(F3)、および(G1)~(G3)の形態の変形例の一次コイル12は、送電装置20の軸方向X1に向けて折り曲げられた部分を有してもよい。
 ・第1および第2実施形態(図1および図3)の電動歯ブラシ40は、2次電池46を有する。一方、変形例の電動歯ブラシ40では、2次電池46が省略されている。この電動歯ブラシ40の2次コイル43は、電動モータ47に直接的に電流を供給する。また送電装置20は、電動モータ47が駆動しているとき、電動歯ブラシ40に電力を伝送する。
 ・本発明は、第1および第2実施形態(図1および図3)に例示される電動歯ブラシ40以外の他の受電装置に適用することもできる。他の受電装置としては、例えば電動かみそり、鼻毛カッター、またはドライヤー等が挙げられる。この受電装置は、第1および第2実施形態に準じた構成を有する。また、第1および第2実施形態の効果に準じた効果を奏する。
 図14を参照して、第3実施形態の非接触式電力伝送装置10の構成について説明する。
 非接触式電力伝送装置210は、1次コイル230を有する洗面台220と、2次コイル43を有する電動歯ブラシ260とを含む。洗面台220の1次コイル230は、電磁誘導方式により電動歯ブラシ260の2次電池46に電力を伝送する。なお、洗面台220は「送電装置」に相当する。また、電動歯ブラシ260は「受電装置」に相当する。
 洗面台220は、洗面台220の上部分を構成する鏡221および照明器具226と、洗面台220の下部分を構成する洗面カウンタ222とを含む。鏡221は、左鏡221Aおよび右鏡221Bを有する。洗面カウンタ222は、シンク223と、電動歯ブラシ260等を載置することが可能な載置台224と、鏡221を支持する支持台225とを有する。照明器具226は、鏡221の上側に位置している。
 左鏡221Aは、内部に設けられた1次コイル230および磁性シート234を含む。右鏡221Bは、内部に設けられた第1中継コイル231を含む。シンク223は、内部に設けられた第2中継コイル232を含む。載置台224は、内部に設けられた第3中継コイル233を含む。
 1次コイル230は、平面視において四角形を有する平面コイルとして形成されている。第1中継コイル231は、平面視において四角形を有する平面コイルとして形成されている。第2中継コイル232は、シンク223および支持台225の表面に沿うようにしてシンク223および支持台225にわたり形成されている。第3中継コイル233は、載置台224および支持台225の表面に沿うようにして載置台224および支持台225にわたり形成されている。
 1次コイル230、第1中継コイル231、第2中継コイル232、および第3中継コイル233の導電線は、同じ外径を有する。磁性シート234の各辺の長さは、1次コイル230の各辺の長さよりも大きい。各中継コイル231~233は、互いに同じ巻数を有する。各中継コイル231~233の巻数は、1次コイル230の巻数よりも多い。なお、図14では、1次コイル230および各中継コイル231~233の巻数を実際の巻数よりも少なくし、1次コイル230および各中継コイル231~233の形状が簡略化されている。また、図15以降の図のうちのコイルが記載されている図についても、図14と同様に巻数を少なくしてコイルを表示している。
 第2中継コイル232は、シンク223と支持台225との接続部分において屈曲している。このため、第2中継コイル232のうちのシンク223に対応する部分に生じる磁束の向き、および第2中継コイル232のうちの支持台225に対応する部分に生じる磁束の向きは、互いに異なる。
 第3中継コイル233は、載置台224と支持台225との接続部分において屈曲している。このため、第3中継コイル233のうちの載置台224に対応する部分に生じる磁束の向き、および第3中継コイル233のうちの支持台225に対応する部分に生じる磁束の向きは、互いに異なる。
 図14は、第3中継コイル233を有する載置台224上に載置された電動歯ブラシ260が示されているなお、電動歯ブラシ260について、第1又は第2実施の形態の電動歯ブラシ40と同一の構成については同一部材番号を付して、その詳細な説明を省略する。
 図14と図15を参照して、各コイル230、233,43,44の関係について説明する。
(A)一次コイル230又は中継コイル233の導電線の径は、2次コイル43の導電線の径よりも大きい。
(B)一次コイル230又は中継コイル233の導電線の径は、補助コイル44の導電線の径よりも大きい。
(C)一次コイル230又は中継コイル233の巻数は、2次コイル43の巻数よりも多い。
(D)一次コイル230又は中継コイル233の巻数は、補助コイル44の巻数と等しい。
 補助コイル44のQ値は、各コイル230,233,43,44が上記(A)~(D)の関係を有することにより、2次コイル43のQ値よりも大きい。
 図16を参照して、非接触式電力伝送装置210の回路構成について説明する。
 洗面台220は、1次コイル230に供給する電力を制御する1次回路240と、1次コイル230の磁束を補助コイル44に中継する中継回路250とを有する。電動歯ブラシ260は、1次回路240から伝送される電力を制御する2次回路270を有する。
 1次回路240は、1次コイル230に交番電力を供給する伝送回路241と、伝送回路241を制御する送電制御部242と、伝送回路241に接続された1次コイル230と、1次コイル230に直列に接続されたコンデンサ243とを有する。また1次回路240は、2次回路270との間で信号の送受信を行う1次アンテナ245を有する。伝送回路241は、1次コイル230に接続された複数のトランジスタを有する。1次コイル230およびコンデンサ243は、共振回路244を構成している。
 送電制御部242は、1次アンテナ245を介して電動歯ブラシ260等の送信先の機器に応答を要求する電圧信号(以下、「応答要求信号」)を所定周期毎に繰り返し送信する。応答要求信号は、1次コイル230に供給される交番電力により生成される。
 中継回路250は、第1中継コイル231およびコンデンサ254を有する第1中継回路251と、第2中継コイル232およびコンデンサ255を有する第2中継回路252と、第3中継コイル233およびコンデンサ256を有する第3中継回路253とを有する。
 第1中継回路251は、第1中継コイル231に直列に接続されたコンデンサ254と第1中継コイル231とにより形成された共振回路を含む。第2中継回路252は、第2中継コイル232に直列に接続されたコンデンサ255と第2中継コイル232とにより形成された共振回路を含む。第3中継回路253は、第3中継コイル233に直列に接続されたコンデンサ256と第3中継コイル233とにより形成された共振回路を含む。各コンデンサ254~256の容量は、各中継回路251~253の共振周波数が基準周波数FKと一致するように設定されている。
 第1中継回路251、第2中継回路252、および第3中継回路253は、互いに電気的に非接続の関係、ならびに1次回路240および2次回路270に対して電気的に非接続の関係を有する。このため、上記各関係の少なくとも一方を有していない構成と比較して、各中継コイル231~233のインピーダンスが小さくなる。
 2次回路270は、2次電池46に供給される直流電力を制御する給電制御部274と、1次回路240との間で信号の送受信を行う2次アンテナ275とを有する。
 整流回路53と2次コイル43および給電制御部274とは、互いに電気的に接続されている。
 2次側共振回路51と整流回路53および給電制御部274とは、互いに電気的に非接続の関係を有する。このため、同関係を有していない構成と比較して、補助コイル44のインピーダンスが小さくなる。
 給電制御部274は、整流回路53により整流された直流電力の電圧を制御するDC-DCコンバータ(図示略)と、2次電池46への直流電力の供給および遮断を切り替えるトランジスタ(図示略)とを有する。給電制御部274と2次電池46とは、互いに電気的に接続されている。
 給電制御部274は、2次電池46の充電状態に応じて直流電力の電圧をDC-DCコンバータにより変更する電圧制御と、2次電池46に供給される電力量を2次電池46の充電状態に応じて変更する電力供給制御とを行う。
 電力供給制御274は、2次電池46の充電が完了していないとき、トランジスタをオン状態、すなわち2次電池46に直流電力が供給される状態に維持する。一方、2次電池46が満充電のとき、トランジスタをオフ状態に維持する。
 給電制御部274は、2次アンテナ275を介して送電制御部242の応答要求信号を受信したとき、応答要求信号を受信したことを示す電圧信号(以下、「応答確認信号」)を送電制御部242に送信する。送電制御部242は、アンテナ245を介して応答確認信号を受信したとき、洗面台220の載置台224に電動歯ブラシ260が搭載されたと判定する。そして、1次回路240による2次電池46の充電を開始する。
 図16を参照して、非接触式電力伝送装置210の電力伝送態様について説明する。なお、1次コイル230から2次コイル43への応答要求信号の伝送態様は、以下の電力伝送態様と同様となるため、その説明を省略する。
(A)洗面台220の送電制御部242は、伝送回路241を制御することにより1次コイル230に基準周波数FKの交番電力を供給する。
(B)1次コイル230は、交番電力が供給されることにより交番磁束を発生する。
(C)第1中継コイル231および第2中継コイル232は、1次コイル230の交番磁束と鎖交することにより、基準周波数FKの交番電力および交番磁束を発生する。
(D)第3中継コイル233は、第1中継コイル231および第2中継コイル232の交番磁束と鎖交することにより、基準周波数FKの交番電力および交番磁束を発生する。なお、第3中継コイル233の交番磁束は、2次コイル263のQ値よりも補助コイル44のQ値が高いことにより、2次コイル43とほとんど鎖交しない。
(E)補助コイル44は、第3中継コイル233の交番磁束と鎖交することにより、基準周波数FKの交番電力および交番磁束を発生する。なお、補助コイル44に生じる交番電力および交番磁束は、整流回路53と2次側共振回路51とが電気的に接続された構成において補助コイル44に生じる交番電力および交番磁束よりも大きい。
(F)2次コイル43は、補助コイル44の交番磁束と鎖交することにより交番電力を発生する。
(G)整流回路53は、2次コイル43の交番電力を平滑化して直流電力に変換する。
(H)給電制御部274は、整流回路53の直流電力を2次電池46に供給する。
 本発明の第3実施形態の非接触式電力伝送装置210は以下の効果を奏する。
 (1)非接触式電力伝送装置210の洗面台220は、各中継コイル231~233を有する。この構成によれば、各中継コイル231~233が1次コイル230から補助コイル44への磁束の流れを中継するため、1次コイル230の磁束が補助コイル44に直接的に鎖交する構成と比較して、伝送距離を大きくすることができる。
 (2)非接触式電力伝送装置210の洗面台220は、複数の中継コイルすなわち第1中継コイル231、第2中継コイル232、および第3中継コイル233を有する。この構成によれば、1つまたは2つの中継コイルを有する構成と比較して伝送距離が大きくなる。また、同構成と比較して、1次コイル230から補助コイル44への磁束の流れが中継される範囲が大きくなる。このため、載置台224以外の位置、例えばシンク223の外周部分に電動歯ブラシ260が配置された場合においても洗面台220から電動歯ブラシ260に電力が電送される。
 (3)非接触式電力伝送装置210の各中継コイル231~233は、電気負荷に接続されていない。この構成によれば、各中継コイル231~233が電気負荷に接続される構成と比較して、1次コイル230の磁束が鎖交することにより各中継コイル231~233に生じる電流が大きくなる。このため、上記比較対象の構成よりも伝送距離が大きくなる。
 第3実施形態の非接触式電力伝送装置210は、互いに平行な軸を有する補助コイル44および2次コイル43を含む第2実施形態の電動歯ブラシ40を用いてもよい。
 図17および図18に示される第4実施形態の非接触式電力伝送装置210は、図1に示される第1実施形態の非接触式電力伝送装置210との主要な相違点として、次の相違点を有する。すなわち、第1実施形態の洗面台220は、左鏡221Aに1次コイル230を有し、右鏡221B、シンク223、および載置台224に各中継コイル231~233を有する。また、受電装置としては、電動歯ブラシ260を備えている。一方、第4実施形態の洗面台220は、載置台224に1次コイル230を有する。また、受電装置としては、第3実施形態の電動歯ブラシ260に代えて電気かみそり390を備えている。以下では、第3実施形態の非接触式電力伝送装置210と異なる点の詳細を説明し、同実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。
 図17に示されるように、非接触式電力伝送装置210は、電気かみそり390およびその洗浄機391を有する。洗面カウンタ222は、シンク223と、洗浄機391等を載置することが可能な載置台224と、鏡221を支持する支持台225とを有する。
 洗面台220においては、第3実施形態の洗面台220から各中継コイル231~233(各中継回路251~253)が省略されている。また、左鏡221Aから1次コイル230および磁性シート234が省略されている。載置台224は、1次コイル230および磁性シート234を有する。なお、洗面台220の載置台224は「送電装置」に相当する。
 図18に示されるように、洗浄機391は、内部に設けられた中継コイル392を有する。中継コイル392は、平面視において円形を有する平面コイルとして形成されている。中継コイル392の外径は、1次コイル230の各辺の寸法よりも小さい。中継コイル392は、コンデンサ(図示略)と直列に接続されている。継コイル392およびコンデンサは、共振回路を構成している。コンデンサの容量は、共振回路の共振周波数が基準周波数FKと一致するように設定されている。なお、中継コイル392の外径は「中継コイルの巻き径」に相当する。また、1次コイル230の各辺の寸法は「1次コイルの巻き径」に相当する。
 電気かみそり390は、第3実施形態の電動歯ブラシ260と同様に、補助コイル44、2次コイル43、コア45、2次回路270、および2次電池46を有する。補助コイル44、2次コイル43、コア45、2次回路270、および2次電池46は、電気かみそり390の内部に位置する。
 図16および図18を参照して、非接触式電力伝送装置210の電力伝送態様について説明する。なお、電気かみそり390の2次コイル43から2次電池46までの電力の供給態様は第3実施形態と同様のため、その説明を省略する。
(A)洗面台220の送電制御部242は、伝送回路241を制御することにより1次コイル230に基準周波数FKの交番電力を供給する。
(B)1次コイル230は、交番電力が供給されることにより交番磁束を発生する。
(C)電気かみそり390の中継コイル392は、1次コイル230の交番磁束と鎖交することにより、基準周波数FKの交番電力および交番磁束を発生する。
(D)電気かみそり390の補助コイル44は、中継コイル392の交番磁束と鎖交することにより、基準周波数FKの交番電力および交番磁束を発生する。
 第4実施形態の非接触式電力伝送装置210は、第3実施形態の非接触式電力伝送装置10が奏する(1)~(3)の効果に加え、以下の効果を奏する。
 (4)非接触式電力伝送装置210の中継コイル392の外径は、1次コイル230の各辺の寸法よりも小さい。また中継コイル392は、円形を有する。また1次コイル230は、四角形を有する。この構成によれば、1次コイル230の外周縁により囲まれる範囲内に中継コイル392の外周縁が位置することにより、1次コイル230と2次コイル43との間の電力の伝送が効率よく行われる。このため、中継コイル392の外径が1次コイル230の各辺の寸法と同じ構成と比較して、1次コイル230に対する中継コイル392の位置決め、すなわち1次コイル230に対する洗浄機391の位置決めを容易にすることができる。
 図19と図20に示される第5実施形態の非接触式電力伝送装置210は、図17に示される第4実施形態の非接触式電力伝送装置210との主要な相違点として、次の相違点を有する。すなわち、第4実施形態の非接触式電力伝送装置210は、電気かみそり390および洗浄機391を備えている。一方、第5実施形態の受電装置は、電動歯ブラシ260および化粧ポーチ400を備えている。以下では第4実施形態の非接触式電力伝送装置210と異なる点の詳細を説明し、同実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。
 図19を参照して、化粧ポーチ400の構成について説明する。
 化粧ポーチ400は、その本体を構成するケース401と、1次コイル230の磁束を鎖交する中継コイル402と、中継コイル402と直列に接続されたコンデンサ(図示略)とを有する。ケース401は、その正面視の外周部分に中継コイル402を有する。
 中継コイル402は、ケース401の正面視において四角形を有する平面コイルとして形成されている。中継コイル402の各辺の寸法は、図17の1次コイル230の各辺の寸法よりも小さい。なお、中継コイル402の各辺の寸法は「中継コイルの巻き径」に相当する。
 中継コイル402およびコンデンサは、共振回路を構成している。共振回路は、電動歯ブラシ260等の他の電気負荷と接続されていない。コンデンサの容量は、共振回路の共振周波数が基準周波数FKと一致するように設定されている。
 図20を参照して、各コイル402,44,43の関係について説明する。
 電動歯ブラシ260の補助コイル44は、電動歯ブラシ260がケース401に収容された状態において、中継コイル402の中心よりも中継コイル402の外周部分よりに位置する。
 図16と図20を参照して、非接触式電力伝送装置210の電力伝送態様について説明する。なお、電動歯ブラシ260の2次コイル43から2次電池46までの電力の供給態様は第3実施形態と同様のため、その説明を省略する。
(A)洗面台220の送電制御部242は、伝送回路241を制御することにより1次コイル230に基準周波数FKの交番電力を供給する。
(B)1次コイル230は、交番電力が供給されることにより交番磁束を発生する。
(C)化粧ポーチ400の中継コイル402は、1次コイル230の交番磁束と鎖交することにより、基準周波数FKの交番電力および交番磁束を発生する。
(D)電動歯ブラシ260の補助コイル44は、中継コイル402の交番磁束と鎖交することにより、基準周波数FKの交番電力および交番磁束を発生する。
 第5実施形態の非接触式電力伝送装置210は、第3実施形態の非接触式電力伝送装置210が奏する(1)~(3)の効果、および第4実施形態の非接触式電力伝送装置210が奏する(4)の効果と同様の効果を奏する。
 図21に示される第6実施形態の非接触式電力伝送装置210は、図14に示される第3実施形態の非接触式電力伝送装置210との主要な相違点として、次の相違点を有する。すなわち、第3実施形態の洗面台220は、1つの1次コイル230を有する。一方、第6実施形態の洗面台220は、複数の1次コイル230を有する。以下では第3実施形態の非接触式電力伝送装置210と異なる点の詳細を説明し、同実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。
 図21(a)を参照して、扉が閉じた状態の洗面台220の構成について説明する。
 洗面台220は、洗面器具等を収容するキャビネット510と、キャビネット510の中央部分を開閉する中央扉511と、キャビネット510の左部分を開閉する左扉512と、キャビネット510の右部分を開閉する右扉513とを有する。なお、キャビネット510、左扉512、および右扉513は「送電装置」に相当する。
 図21(b)を参照して、扉が開いた状態の洗面台220の構成について説明する。図21(b)においては、キャビネット510の中央部分を開放した状態の中央扉511を省略している。
 キャビネット510は、中央扉511の開閉状態を検出する中央スイッチ514と、左扉512の開閉状態を検出する左スイッチ515と、右扉513の開閉状態を検出する右スイッチ516と、各コイル521~523への電力の供給状態を切り替える電源スイッチ517とを有する。
 キャビネット510は、1次コイル230としての第1コイル521および第1コンデンサ(図示略)と、第1中継コイル531および第4コンデンサ(図示略)とを有する。第1コイル521および第1コンデンサは、キャビネット510の外周部分に位置する。第1中継コイル531および第4コンデンサは、キャビネット510内の左上部分に位置する。
 第1コンデンサは、第1コイル521に対して直列に接続されている。第1コイル521および第1コンデンサは、第1共振回路を構成している。第4コンデンサは、第1中継コイル531に対して直列に接続されている。第1中継コイル531および第4コンデンサは、第4共振回路を構成している。
 左扉512は、1次コイル230としての第2コイル522および第2コンデンサ(図示略)と、第2中継コイル532および第5コンデンサ(図示略)とを有する。第2コンデンサは、第2コイル522に対して直列に接続されている。第2コイル522および第2コンデンサは、第2共振回路を構成している。第5コンデンサは、第2中継コイル532に対して直列に接続されている。第2中継コイル532および第5コンデンサは、第5共振回路を構成している。
 右扉513は、1次コイル230としての第3コイル523および第2コンデンサ(図示略)と、第3中継コイル533および第6コンデンサ(図示略)とを有する。第3コンデンサは、第3コイル523に対して直列に接続されている。第3コイル523および第3コンデンサは、第3共振回路を構成している。第6コンデンサは、第3中継コイル533に対して直列に接続されている。第3中継コイル533および第6コンデンサは、第6共振回路を構成している。
 各コイル521~523は、平面視において四角形を有する平面コイルとして形成されている。各中継コイル531~533も同様に、平面視において四角形を有する平面コイルとして形成されている。
 なお、各コイル521~523は「1次コイルCA」および「1次コイルCB」のいずれかに相当する。すなわち、第1コイル521が「1次コイルCA」に相当するとき、第2コイル522および第3コイル523のうちの一方のコイルが「1次コイルCB」に相当する。また、第2コイル522が「1次コイルCA」に相当するとき、第1コイル521および第3コイル523のうちの一方のコイルが「1次コイルCB」に相当する。また、第3コイル523が「1次コイルCA」に相当するとき、第1コイル521および第2コイル522のうちの一方のコイルが「1次コイルCB」に相当する。この場合、1次コイルCAと1次コイルCBとの位置関係を変更してもよい。
 各スイッチ514~517の動作について説明する。
 中央スイッチ514は、中央扉511が閉じて中央扉511と接触すると、オンし、中央扉511が開いて中央扉511と離間するとオフする。
 左スイッチ515は、左扉512が閉じて左扉512と接触するとオンし、左扉512が開いて左扉512と離間するとオフする。
 右スイッチ516は、右扉513が閉じて右扉513と接触するとオンし、右扉513が開いて右扉513と離間するとオフする。
 中央スイッチ514、左スイッチ515、および右スイッチ516は、それぞれのオンまたはオフに応じた信号を図3の送電制御部242に送信する。送電制御部242は、各スイッチ514~516から受信した信号に基づいて、各扉511~513の開閉状態を検出する。
 電源スイッチ517は、使用者の操作によりオンされているとき、電源スイッチ517のオン状態を示すオン信号を送電制御部242に送信する。一方、使用者の操作によりオフされているとき、電源スイッチ517のオフ状態を示すオフ信号を送電制御部242に送信する。送電制御部242は、電源スイッチ517から受信したオン信号またはオフ信号に基づいて、各コイル521~523への通電状態を制御する。
 各コイル521~523の関係について説明する。
(A)第2コイル522の各辺の寸法は、第1コイル521よりも小さい。
(B)第3コイル523の各辺の寸法は、第1コイル521よりも小さい。
(C)第2コイル522および第3コイル523の各辺の寸法は、互いに等しい。
(D)各コイル521~523の導電線の径は、互いに等しい。
 各中継コイル531~533の関係について説明する。
(A)各中継コイル531~533の各辺の寸法は、互いに等しい。
(B)各中継コイル531~533の導電線の径は、互いに等しい。
(C)各中継コイル531~533の各辺の寸法は、各コイル121~123よりも小さい。
 非接触式電力伝送装置210の回路構成について説明する。
 キャビネット510の第1共振回路、左扉512の第2共振回路、および右扉513の第3共振回路は、互いに並列に接続されている。各共振回路のコンデンサの容量は、各共振回路の共振周波数が基準周波数FKと一致するように設定されている。
 キャビネット510の第4共振回路、左扉512の第5共振回路、および右扉513の第6共振回路は、互いに電気的に接続されていない。また各共振回路は、電動歯ブラシ260等の他の電気負荷に電気的に接続されていない。各共振回路のコンデンサの容量は、各共振回路の共振周波数が基準周波数FKと一致するように設定されている。
 各コイル521~523の位置関係について説明する。
 第1コイル521に対する第2コイル522の位置は、キャビネット510に対する左扉512の位置、すなわちキャビネット510に対する左扉512の開度(以下、「左扉開度」)に応じて変化する。
 左扉512が閉じた状態のとき、すなわち左扉開度が「0」のとき、第1コイル521と第2コイル522との距離は最も小さい。一方、左扉512が開いた状態のとき、すなわち左扉開度が「0」よりも大きいとき、左扉開度が大きくなるにつれて第1コイル521と第2コイル522との距離は長くなる。
 第1コイル521に対する第3コイル523の位置は、キャビネット510に対する右扉513の位置、すなわちキャビネット510に対する右扉513の開度(以下、「右扉開度」)に応じて変化する。
 右扉513が閉じた状態のとき、すなわち右扉開度が「0」のとき、第1コイル521と第3コイル523との距離は最も小さい。一方、右扉513が開いた状態のとき、すなわち右扉開度が「0」よりも大きいとき、右扉開度が大きくなるにつれて第1コイル521と第3コイル523との距離は長くなる。
 図21を参照して、非接触式電力伝送装置210の電力伝送態様について説明する。なお、電動歯ブラシ260の2次コイル43から2次電池46までの電力の供給態様は第3実施形態と同様のため、その説明を省略する。
(A)洗面台220の送電制御部242は、伝送回路241を制御することにより第1コイル521~第3コイル523に基準周波数FKの交番電力を供給する。
(B)第1コイル521~第3コイル523は、交番電力が供給されることにより交番磁束を発生する。
(C)第1コイル521の交番磁束は、第1中継コイル531と鎖交することにより基準周波数FKの交番電力および交番磁束を発生する。
(D)第2コイル522の交番磁束は、第2中継コイル532と鎖交することにより基準周波数FKの交番電力および交番磁束を発生する。
(E)第3コイル523の交番磁束は、第3中継コイル533と鎖交することにより基準周波数FKの交番電力および交番磁束を発生する。
(F)各中継コイル531~533の交番磁束の少なくとも1つは、電動歯ブラシ260の補助コイル44と鎖交する。
 図16の送電制御部242により行われる制御の内容について説明する。
 (A)送電制御部242は、各スイッチ514~516から受信した信号に基づいて、各扉511~513のいずれか1つが開いていることを検出したとき、かつ電源スイッチ517から受信したオン信号に基づいて、電源スイッチ517のオン状態が選択されていることを検出したとき、各コイル521~523に電力を供給する。これにより、各コイル521~523から電動歯ブラシ260に電力が伝送される。
 (B)送電制御部242は、各スイッチ514~516から受信した信号に基づいて、各扉511~513のいずれか1つが開いていることを検出したとき、かつ電源スイッチ517から受信したオフ信号に基づいて、電源スイッチ517のオフ状態が選択されていることを検出したとき、各コイル521~523に電力を供給しない。
 (C)送電制御部242は、各スイッチ514~516から受信した信号に基づいて、各扉511~513が閉じていることを検出したとき、かつ電動歯ブラシ260から受信した応答確認信号に基づいて、キャビネット510内に電動歯ブラシ260が配置されていることを検出したとき、電動歯ブラシ260の2次電池46の充電を開始する。そして、電動歯ブラシ260から充電が完了したことを示す信号を受信したとき、2次電池46の充電を終了する。
 (D)送電制御部242は、各スイッチ514~516から受信した信号に基づいて、各扉511~513が閉じていることを検出したとき、電源スイッチ517から受信したオン信号に基づく各コイル521~523への電力の供給を停止する。すなわち、各扉511~513が閉じているときには、電源スイッチ517の操作により電動歯ブラシ260への電力の伝送を開始することができない。
  第6実施形態の非接触式電力伝送装置210は、第3実施形態の非接触式電力伝送装置210が奏する(1)~(3)の効果、および第4実施形態の非接触式電力伝送装置210が奏する(4)の効果に加え、以下の効果を奏する。
 (5)非接触式電力伝送装置210は、第1コイル521~第3コイル523を有する。この構成によれば、1次コイルを1つだけ備える洗面台と比較して、電動歯ブラシ260への電力の伝送範囲を拡大することができる。
 (6)非接触式電力伝送装置210の左扉512および右扉513は、第2コイル522または第3コイル523を有する。この構成によれば、左扉512および右扉513が開いた状態のとき、洗面台220から電動歯ブラシ260への電力の伝送範囲が拡大される。このため、使用者が電動歯ブラシ260を使用しているとき、洗面台220に対する電動歯ブラシ260の位置が頻繁に変化しても電動歯ブラシ260に対して適切に電力が伝送される。
 本発明の第3~第6実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。
 ・第3および第4実施形態(図14)の洗面台220は、第1中継コイル231および第2中継コイル232を有する。一方、変形例の洗面台220は、第1中継コイル231および第2中継コイル232の少なくとも一方が省略されている。
 ・第3および第6実施形態(図14、および図21)の第1中継コイル231~第3中継コイル233、第1中継コイル531~第3中継コイル533は、洗面台220内に位置している。一方、変形例の第1中継コイル231(531)~第3中継コイル233(533)の少なくとも1つは、洗面台220から独立して配置されている。この場合、洗面台220に対する第1中継コイル231(531)~第3中継コイル233(533)の少なくとも1つの位置を自由に変更することが可能になる。
 ・第4実施形態(図18)の洗浄機391は、1つの中継コイル392を有する。一方、変形例の洗浄機391は、複数の中継コイル392を有する。
 ・第5実施形態(図19)の化粧ポーチ400は、ケース401の一方の面に中継コイル402を有する。一方、変形例の化粧ポーチ400は、ケース401の両面に中継コイル402を有する。
 ・第3~第5実施形態(図14および図17)の洗面台220は、1つの1次コイル230を有する。一方、変形例の洗面台220は、複数の1次コイル230を有する。
 ・第6実施形態(図11)のキャビネット510は、第1コイル521~第3コイル523を有する。一方、変形例のキャビネット510は、第1コイル521~第3コイル523のうちの1つまたは2つが省略されている。このキャビネット510においては、省略したコイルに対応する中継コイルを省略することができる。
 ・第3~第6施形態(図14、図18、図20、および図21)の各中継コイル231~233または各中継コイル531~533は、電気負荷に接続されていない。一方、変形例の各中継コイル231~233の少なくとも1つ、または各中継コイル531~533の少なくとも1つは、他の電気負荷に接続される。この構成において、他の電気負荷として発光ダイオードを有するとき、各中継コイル231~233または各中継コイル531~533に磁束が鎖交することにより発光ダイオードが点灯する。
 ・本発明は、第3、第5第6実施形態(図14、図20、および図21)に例示される電動歯ブラシ260以外の他の受電装置に適用することもできる。他の受電装置としては、例えば、電動かみそり、鼻毛カッター、またはドライヤー等が挙げられる。この受電装置は、第3、第5および第6実施形態に準じた構成を有する。また第3、第5、および第6実施形態の効果に準じた効果を奏する。
 ・本発明は、第3~第6実施形態(図14、図17、図19、および図11)に例示される送電装置として洗面台220の左鏡221A以外の他の送電装置に適用することもできる。他の送電装置としては、例えば、キッチンまたは車両の内装部分が挙げられる。この送電装置は、第3~第6実施形態に準じた構成を有する。また、第3~第6実施形態の効果に準じた効果を奏する。

Claims (22)

  1.  非接触式電力伝送装置であって、
     1次コイルを含む送電装置と、
     2次コイルと、前記2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを含む受電装置とを備え、
     前記受電装置は、前記回路と電気的に接続されていない補助コイルを含む、非接触式電力伝送装置。
  2.  請求項1に記載の非接触式電力伝送装置において、
     前記補助コイルおよび前記2次コイルが同軸に配置されている、非接触式電力伝送装置。
  3.  請求項1に記載の非接触式電力伝送装置において、
     前記補助コイルの軸と前記2次コイルの軸とが互いに平行に配置されている、非接触式電力伝送装置。
  4.  請求項1~3のいずれか一項に記載の非接触式電力伝送装置において、
     前記補助コイルが前記2次コイルと接触していない、非接触式電力伝送装置。
  5.  請求項1~4のいずれか一項に記載の非接触式電力伝送装置において、
     前記補助コイルおよび前記2次コイルの少なくとも一方は、平面視において円形を有している、非接触式電力伝送装置。
  6.  請求項1~4のいずれか一項に記載の非接触式電力伝送装置において、
     前記補助コイルおよび前記2次コイルの少なくとも一方は、平面視において四角形を有している、非接触式電力伝送装置。
  7.  非接触式電力伝送装置であって、
     1次コイルを含む送電装置と、
     2次コイルと、前記2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを含む受電装置とを備え、
     前記受電装置は、前記回路と電気的に接続されていない補助コイルを含み、
     前記1次コイルが非渦巻状の配線形態を有する、非接触式電力伝送装置。
  8.  請求項1に記載の非接触式電力伝送装置において、
     前記1次コイルは、
      互いに平行な第1線状部分及び第2線状部分と、
      前記第1線状部分と前記第2線状部分とを互いに接続する接続部分とを含み、
     前記接続部分は、前記第1線状部分の端部と、前記第1線状部分の端部と対向する前記第2線状部分の端部とを互いに接続する、非接触式電力伝送装置。
  9.  非接触式電力伝送装置であって、
     1次コイルを含む送電装置と、
     2次コイルと、前記2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを有する受電装置とを備え、
     前記受電装置は、前記回路と電気的に接続されていない補助コイルを含み、
     前記補助コイルおよび前記2次コイルの少なくとも一方は、磁性体を含む、非接触式電力伝送装置。
  10.  非接触式電力伝送装置であって、
     1次コイルを含む送電装置と、
     2次コイルと、前記2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを含む受電装置とを備え、
     前記受電装置は、前記回路と電気的に接続されていない補助コイルを含み、
     前記2次コイルおよび前記補助コイルのうち前記補助コイルのみが磁性体を含む、非接触式電力伝送装置。
  11.  非接触式電力伝送装置であって、
     1次コイルを含む送電装置と、
     2次コイルと、前記2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを含む受電装置とを備え、
     前記受電装置は、前記回路と電気的に接続されていない補助コイルを含み、
     前記2次コイルおよび前記補助コイルのうち前記2次コイルのみが磁性体を含む、非接触式電力伝送装置。
  12.  非接触式電力伝送装置であって、
     1次コイルを含む送電装置と、
     2次コイルと、前記2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを含む受電装置とを備え、
     前記受電装置は、前記回路と電気的に接続されていない補助コイルを含み、
     前記補助コイルおよび前記2次コイルは、共通の磁性体を含む、非接触式電力伝送装置。
  13.  非接触式電力伝送装置であって、
     1次コイルを含む送電装置と、
     2次コイルと、前記2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを含む受電装置とを備え、
     前記受電装置は、前記回路と電気的に接続されていない補助コイルを含み、
     前記2次コイルは、第1の磁性体を含み、前記補助コイルは、第2の磁性体を含む、非接触式電力伝送装置。
  14.  請求項9~13のいずれか一項に記載の非接触式電力伝送装置において、
     前記磁性体は、ポットコアを含む、非接触式電力伝送装置。
  15.  請求項9~13のいずれか一項に記載の非接触式電力伝送装置において、
     前記磁性体は、Eコアを含む、非接触式電力伝送装置。
  16.  請求項9~13のいずれか一項に記載の非接触式電力伝送装置において、
     前記補助コイルおよび前記2次コイルの各々は、中空部分を有し、
     前記磁性体は、前記補助コイルの中空部分および前記2次コイルの中空部分のうちの少なくとも一方に挿入された柱状のコアを含む、非接触式電力伝送装置。
  17.  非接触式電力伝送装置であって、
     1次コイルを含む送電装置と、
     2次コイルと、前記2次コイルに生じる電流を受け取る回路とを含む受電装置であって、前記回路と電気的に接続されていない補助コイルを含む、前記受電装置と、
     前記送電装置と前記受電装置との間に設けられ、前記1次コイルから前記補助コイルへの磁束の流れを中継する中継コイルとを備える非接触式電力伝送装置。
  18.  請求項17に記載の非接触式電力伝送装置において、
     前記送電装置は、複数の1次コイルを含み、
     前記複数の1次コイルの磁束が前記中継コイルと鎖交する、非接触式電力伝送装置。
  19.  請求項18に記載の非接触式電力伝送装置において、
     前記複数の1次コイルは、第1の1次コイルと、第2の1次コイルとを含み、前記第1の1次コイルと前記第2の1次コイルとは、互いの位置関係を変更可能に配置されている、非接触式電力伝送装置。
  20.  請求項17~19のいずれか一項に記載の非接触式電力伝送装置において、
     前記中継コイルは、複数の中継コイルのうちの一つである、非接触式電力伝送装置。
  21.  請求項17~20のいずれか一項に記載の非接触式電力伝送装置において、
     前記中継コイルは、前記送電装置とは独立して設けられており、
     前記中継コイルは、前記1次コイルの巻き径よりも小さい巻き径を有する、非接触式電力伝送装置。
  22.  請求項17~21のいずれか一項に記載の非接触式電力伝送装置において、
     前記中継コイルは、電気負荷に接続されていない、非接触式電力伝送装置。
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