JP2004236476A - 電磁気的結合装置および給電装置と受電装置 - Google Patents
電磁気的結合装置および給電装置と受電装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】受電状態を変化させて電力を得る。
【解決手段】電磁気的結合装置１Ａは、電源装置２Ａ、給電装置３Ａ、受電装置４Ａを備える。給電装置３Ａは、電磁気的に開放された磁性体１１に対し、電流が流れる配線１２が巻き込まれる。配線１２は、磁性体１１の中途位置で巻き方向を逆転させた給電用コイル１２Ａ，１２Ｂを形成している。給電用コイル１２Ａ，１２Ｂに交流電流を流す駆動回路８Ａを備える。受電装置４Ａは、磁性体１１に対して相対的に移動可能に挿通される筒状部材１５に対し、受電用コイル１６が巻き込まれ、この受電用コイル１６の両端に被給電体１７としての発光手段Ｄ１，Ｄ２が接続される。筒状部材１５を磁性体１１に沿って移動させると、給電用コイル１２Ａ，１２Ｂの巻き方向が逆になっていることにより、発光手段Ｄ１，Ｄ２の点灯が切り替わる。前記給電用コイルの巻き方向が部分的に逆である
【選択図】 図１
【解決手段】電磁気的結合装置１Ａは、電源装置２Ａ、給電装置３Ａ、受電装置４Ａを備える。給電装置３Ａは、電磁気的に開放された磁性体１１に対し、電流が流れる配線１２が巻き込まれる。配線１２は、磁性体１１の中途位置で巻き方向を逆転させた給電用コイル１２Ａ，１２Ｂを形成している。給電用コイル１２Ａ，１２Ｂに交流電流を流す駆動回路８Ａを備える。受電装置４Ａは、磁性体１１に対して相対的に移動可能に挿通される筒状部材１５に対し、受電用コイル１６が巻き込まれ、この受電用コイル１６の両端に被給電体１７としての発光手段Ｄ１，Ｄ２が接続される。筒状部材１５を磁性体１１に沿って移動させると、給電用コイル１２Ａ，１２Ｂの巻き方向が逆になっていることにより、発光手段Ｄ１，Ｄ２の点灯が切り替わる。前記給電用コイルの巻き方向が部分的に逆である
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流が流れる給電用コイルを磁性体に巻き込み、受電用コイルが巻き込まれた筒状部材を磁性体に装着し、磁性体と筒状部材の相対的な移動や給電用コイルに流す電流を制御することにより給電用コイルに流れる電流を受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置と、この電磁気的結合装置を構成する給電装置と受電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、家庭用電源や電池等の電源から電力の供給を受ける場合、この電源や電源回路等に接続された配線にコネクタやソケット等を設け、配線に直接的な電気的接触を行うことにより電力を取り出していた。例えば、蛍光灯や電球等を利用した照明装置を設置する際には、配線上に設けられたコネクタやソケットに蛍光灯や電球等を取り付け、コネクタやソケットを介して電力の供給を受けていた。また、電飾装置を設ける場合においても、予め配線上に設けられたソケット等を介して電飾に電力を供給していた。さらに、防犯のためのセンサ等を設ける場合でも、予め決められた位置に設けられたコネクタ等を介してセンサ等に電力を供給していた。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては下記のものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−５１７０７号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００２−８４０７号公報
【０００５】
このように、従来の電力を供給する方法としては、コネクタやソケット等のように機械的接触を介して供給する物が一般的であった。しかし、このような構成では、例えば使用者が蛍光灯や電球等の位置や個数を変更しようとした場合、電力を取り出す位置や個数が配線に直接的接触を持つコネクタやソケットの位置や個数によって決まって来る。このため、大きな設計変更や工事が必要となってしまうという課題がある。しかも、配線と直接的な電気的接触をもつコネクタやソケット等の場合、その接続部に機械的ストレスが集中してしまうため、短絡や断線、感電のおそれがあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した問題を解消するための対策として、磁気を用いて非接触により電力を供給する給電装置が提案されている。
【０００７】
図１１は上記提案されている給電装置の概略構成を示している。図１１に示す給電装置５１は、電源装置５２と配電装置５３を備えている。
【０００８】
電源装置５２は、電源５４、発振回路５５、分周回路５６、駆動回路５７を備えている。電源５４は、直流電流を駆動電源として発振回路５５、分周回路５６、駆動回路５７のそれぞれに出力している。発振回路５５は、所定の周波数の発振信号を発生して出力している。分周回路５６は、発振回路５５から出力された信号を所望の周波数に分周して分周信号を出力している。駆動回路５７は、分周回路５６から出力された分周信号を所定の周期で正負方向に切り替えて交流電流を出力している。
【０００９】
配電装置５３は、配線５８、配電手段５９、被給電体６０を備えている。配線５８は、環状に形成され、電源装置５２の駆動回路５７から電磁的に誘導されて出力された交流電流を流している。配電手段５９は、配線５８の近傍に設けられ、配線５８に流れる交流電流により電磁的に誘導された双方向電流が磁性体に巻かれた銅線に流されることにより配電を行うものである。被給電体６０は、配電手段５９の巻線に接続され、巻線に流れる双方向電流により駆動される。
【００１０】
上記構成による給電装置５１では、電源５４により発振回路５５を駆動させ、所定の周波数の信号を発生させる。発振回路５５により発生した信号は分周回路５６に入力される。分周回路５６は、入力された信号を所望の周波数に分周するための分周信号とその正負の向きを切り替えるための切替信号を駆動回路５７に出力する。駆動回路５７は、入力された分周信号と切替信号に基づいて所望の周期の信号を一定の周期で正負方向に切り替えて交流電流を出力する。この駆動回路５７から出力された交流電流は配線５８に流される。配線５８に流された交流電流は、配電手段５９の磁性体の巻線に電磁的に誘導される。これにより、配電手段５９の磁性体の巻線に双方向電流が流れる。そして、この双方向電流は、配電手段５９の巻線の両端に接続された被給電体６０に電力として供給される。
【００１１】
しかしながら、上述した図１１に示す給電装置５１では、駆動回路５７からの交流電流を流すための環状の配線５８と配電手段５９の巻線との間が磁気的に結合されており、配線５８上のどの位置でも配電手段５９の受電状態が同じであり、配線５８上の配電手段５９の位置に応じて受電状態を変えることができなかった。従って、この種の給電装置５１の被給電体６０に発光素子を用い、電飾装置として利用した場合には、発光手段への電流のＯＮ／ＯＦＦによる点灯／消灯の切換えしかできず、表示の自由度が低いという課題が生じる。
【００１２】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、受電状態を変化させることができ、被給電体として発光手段を用いた場合には、受電状態の変化を色の変化として認識することができる電磁気的結合装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置であって、
前記筒状部材が前記磁性体に相対的に移動可能に取り付けられ、前記給電用コイルの巻き方向が部分的に逆であることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置であって、
前記筒状部材が前記磁性体に相対的に移動可能に取り付けられ、前記給電用コイルの密集度が部分的に変化していることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置であって、
前記筒状部材が前記磁性体に相対的に移動可能に取り付けられ、前記給電用コイルが前記磁性体の複数箇所に設けられており、
前記給電用コイルを駆動する信号の位相とオン・オフとの少なくともいずれか一方を制御する駆動回路を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置であって、
前記筒状部材が前記磁性体に相対的に移動可能に取り付けられ、
前記受電用コイルが前記筒状部材の複数箇所に設けられ、
前記給電用コイルが前記受電用コイルの長さと同一又は整数倍以上の長さで前記磁性体の複数箇所に設けられ、
前記磁性体と前記筒状部材の相対的な移動に伴うコイル間の電位差により受電状態が変化することを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の電磁気的結合装置において、前記被給電体が発光手段であることを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の電磁気的結合装置において、前記磁性体および前記筒状部材が柔軟性を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、前記磁性体に対して相対的に移動可能に取り付けられる筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置に用いられる給電装置であって、
前記給電用コイルは、部分的に巻き方向が逆転して前記磁性体に巻き込まれていることを特徴とする。
【００２０】
請求項８の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、前記磁性体に対して相対的に移動可能に取り付けられる筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置に用いられる給電装置であって、
前記給電用コイルは、密集度が部分的に変化して前記磁性体に巻き込まれていることを特徴とする。
【００２１】
請求項９の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、前記磁性体に対して相対的に移動可能に取り付けられる筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置に用いられる給電装置であって、
前記給電用コイルは、前記磁性体の複数箇所に設けられていることを特徴とする。
【００２２】
請求項１０の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、前記給電用コイルに流れる電流が電磁気的に誘起される受電用コイルを有する受電装置とを備えた電磁気的結合装置に用いられる受電装置であって、
前記受電用コイルが筒状部材に巻き込まれており、該筒状部材が前記磁性体に対して相対的に移動可能に設けられることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による電磁気的結合装置の第１実施の形態を示す図、図２は図１の電磁気的結合装置における駆動回路の構成図、図３は図１の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【００２４】
まず、本発明による電磁気的結合装置の第１実施の形態を図１乃至図３に基づいて説明する。
【００２５】
図１に示すように、第１実施の形態の電磁気的結合装置１Ａ（１）は、電源装置２Ａ、給電装置３Ａ、受電装置４Ａを備えて構成される。
【００２６】
図１に示すように、電源装置２Ａは、更に電源５、発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ａを備えている。電源５は、直流電流を駆動電源として発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ａのそれぞれに出力している。発振回路６は、所定の周波数（例えば数十Ｈｚから数ｋＨｚ）の信号を発生して出力している。分周回路７は、発振回路６からの発振信号を分周しており、例えば数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数の分周信号を発生して出力している。
【００２７】
駆動回路８Ａは、例えば図２に示すような回路により構成される。図２に示す駆動回路８Ａは、分周回路７の出力がインバータＮＯＴ１に入力している。インバータＮＯＴ１の出力は、並列接続されたインバータＮＯＴ２とインバータＮＯＴ３に入力している。そして、インバータＮＯＴ２の出力がトランジスタＴｒ１のベースに入力しており、インバータＮＯＴ３の出力がトランジスタＴｒ２のベースに入力している。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２とはダーリントン接続されている。トランジスタＴｒ１のコレクタとトランジスタＴｒ２のエミッタとの間には、トランジスタＴｒ２のエミッタ側をアノードとしてダイオードＤ１，Ｄ２が直列接続されている。さらに、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の接続点Ｐ１から引き出された出力８ａには、後述する給電装置３Ｂの配線１２（第１給電用コイル１２Ａ側）に接続されている。
【００２８】
また、分周回路７の出力はインバータＮＯＴ４とインバータＮＯＴ５に入力している。そして、インバータＮＯＴ４の出力がトランジスタＴｒ３のベースに入力しており、インバータＮＯＴ５の出力がトランジスタＴｒ４のベースに入力している。トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４とはダーリントン接続されている。トランジスタＴｒ３のコレクタとトランジスタＴｒ４のエミッタとの間には、トランジスタＴｒ４のエミッタ側をアノードとしてダイオードＤ３，Ｄ４が直列接続されている。さらに、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４の接続点Ｐ２から引き出された出力８ｂには、後述する給電装置３Ｂの配線１２（第２給電用コイル１２Ｂ側）に接続されている。
【００２９】
この駆動回路８Ａでは、分周回路７からの分周信号により交流電流の周期が決定され、後述する給電装置３Ａの第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂに対し、数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数で図３に示すような電圧を印加して交流電流を供給している。
【００３０】
給電装置３Ａは、磁性体１１と、磁性体１１の外周面に巻き込まれて固定された配線１２とを備えて構成される。磁性体１１は、電磁気的に開放された状態（環状に一体形成されていない状態）で構成される。図１の例では、直線状の棒状物で磁性体１１が形成されている。また、図１の例において、１本の配線１２により、第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂの２つのコイルを形成している。さらに説明すると、駆動回路８の一方の出力８ａから配線１２が磁性体１１の下方から上方に向かって引き出される。磁性体１２の上方に引き出された配線１２は、磁性体１２の中央部に向かって右上がりに巻き込まれて所定長さの第１給電用コイル１２Ａを形成している（図１のＡ部）。この第１給電用コイル１２Ａを形成した配線１２は、磁性体１１の略中央部の位置から逆方向、すなわち右下がりに巻き込まれて第１給電用コイルと略同等の長さの第２給電用コイル１２Ｂを形成している（図１のＢ部）。磁性体１１の下方まで引き出された配線１２は、駆動回路８の他方の出力８ｂに接続される。
【００３１】
図１に示すように、受電装置４Ａは、筒状部材１５、受電用コイル１６、被給電体１７を備えて構成される。筒状部材１５は、磁性体で構成され、給電装置３Ａの配線１２が巻き込まれた磁性体１１に挿通可能な構成とされる。
【００３２】
受電用コイル１６は、筒状部材１５を磁性体１１に挿通した際に、磁性体１１に巻き込まれた第１給電用コイル１２Ａと略平行をなすように、筒状部材１５の外周面に第１給電用コイル１２Ａと同一方向に巻き込まれて固定されている。この受電用コイル１６は、給電用コイル１２Ａ，１２Ｂと略同等の長さで筒状部材１５に巻き込まれる。
【００３３】
被給電体１７は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）や電球等の発光手段で構成される。図１の例では、被給電体１７がＬＥＤであり、２つのＬＥＤＤ１，Ｄ２が受電用コイル１６の両端に互いに逆方向に接続されている。
【００３４】
上記構成による電磁気的結合装置１Ａでは、受電装置４Ａの筒状部材１５を給電装置３Ａの磁性体１１に挿通して取り付ける。そして、ＬＥＤＤ１，Ｄ２を取り付けた受電用コイル１６が磁性体１１の第１給電用コイル１２Ａと重なっている状態（図１のＡ部）では、駆動回路８Ａから図３に示すような電圧が第１給電用コイル１２Ａを介して受電用コイル１６に電磁的に誘起され、受電用コイル１６の両端に接続されたＬＥＤＤ２が点灯する。そして、受電装置４Ａの筒状部材１５を給電装置３Ａの磁性体１１に沿って下方に移動して受電用コイル１６が第２給電用コイル１２Ｂと重なる状態（図１のＢ部）になると、受電用コイル１６に誘起される電圧は図３のように方向が変化する。これにより、ＬＥＤＤ２が消灯してＬＥＤＤ１が点灯する。このように、給電装置３Ａの磁性体１１に巻き込まれる給電用コイル１２Ａ，１２Ｂの巻き方向を逆転させることにより、受電用コイル１６の両端に接続されたＬＥＤＤ１，Ｄ２の発光が切り替わる。
【００３５】
なお、図３において、ＬＥＤＤ１，Ｄ２の動作は、点灯確認できる意味であり、実際の駆動波形ではない。また、上記動作説明では、筒状部材１５を磁性体１１に沿って移動させているが、磁性体１１を筒状部材１５に沿って移動させても同様に作用する。すなわち、磁性体１１と筒状部材１５の相対的な移動によって受電用コイル１６に接続された２つのＬＥＤＤ１，Ｄ２の発光を切り替えることができる。
【００３６】
このように、第１実施の形態では、給電装置３Ａの磁性体１１に巻き込まれる配線１２を部分的にその巻き方向を逆にして給電用コイル１２Ａ，１２Ｂを形成している。これにより、駆動回路８Ａから給電用コイル１２Ａ，１２Ｂに電磁的に誘起される電圧は、第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂとで逆になるので、磁性体１１に挿通される筒状部材１５の位置によって被給電体１７への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体１７として異なる発光色（例えば緑色と赤色など）の発光手段を用いれば、受電状態の変化を色の変化として認識することができる。
【００３７】
次に、本発明による電磁気的結合装置の第２実施の形態を図４および図５に基づいて説明する。なお、第１実施の形態と同一の構成要素には同一番号を付して説明する。
【００３８】
図４は本発明による電磁気的結合装置の第２実施の形態を示す図、図５は図４の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【００３９】
図４に示すように、第２実施の形態の電磁気的結合装置１Ｂ（１）は、電源装置２Ｂ、給電装置３Ｂ、受電装置４Ｂを備えて構成される。
【００４０】
図４に示すように、電源装置２Ｂは、更に電源５、発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ｂを備えている。電源５は、直流電流を駆動電源として発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ｂのそれぞれに出力している。発振回路６は、所定の周波数（例えば数十Ｈｚから数ｋＨｚ）の信号を発生して出力している。分周回路７は、発振回路６からの発振信号を分周しており、例えば数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数の分周信号を発生して出力している。
【００４１】
駆動回路８Ｂは、第１実施の形態と同様に、例えば図２に示すような回路により構成される。この駆動回路８Ｂでは、分周回路７からの分周信号により交流電流の周期が決定され、後述する給電装置３Ｂの第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂに対し、数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数で図５に示すような電圧を印加して交流電流を供給している。
【００４２】
給電装置３Ｂは、棒状の磁性体１１と、磁性体１１の外周面に巻き込まれて固定された配線１２とを備えて構成される。また、図４の例において、１本の配線１２により、第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂを形成している。さらに説明すると、駆動回路８Ｂの一方の出力８ａから配線１２が磁性体１１の下方から上方に向かって引き出される。磁性体１１の上方に引き出された配線１２は、磁性体１１の中央部に向かって右上がりに巻き込まれて所定長さの第１給電用コイル１２Ａを形成している（図４のＡ部）。この第１給電用コイル１２Ａを形成した配線１２は、第１給電用コイル１２Ａの下方に部分的に巻き込みを行わない無巻線部分１８（図４のＣ部）を形成した後、磁性体１１の下方に向かって第１給電用コイル１２Ａと同方向の右上がりに巻き込まれて第１給電用コイル１２Ａと略同等長さの第２給電用コイル１２Ｂを形成している（図４のＢ部）。磁性体１１の下方まで引き出された配線１２は、駆動回路８Ｂの他方の出力８ｂに接続される。
【００４３】
図４に示すように、受電装置４Ｂは、筒状部材１５、受電用コイル１６、被給電体１７を備えて構成される。筒状部材１５は、磁性体で構成され、給電装置３Ａの配線１２が巻き込まれた磁性体１１に挿通可能な構成とされる。
【００４４】
受電用コイル１６は、筒状部材１５を磁性体１１に挿通した際に、磁性体１１に巻き込まれた２つの給電用コイル１２Ａ，１２Ｂと略平行をなすように、筒状部材１５の外周面に給電用コイル１２Ａ，１２Ｂと同一方向に巻き込まれて固定されている。この受電用コイル１６は、給電用コイル１２Ａ，１２Ｂと略同等の長さで筒状部材１５に巻き込まれる。
【００４５】
被給電体１７は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）や電球等の発光手段で構成される。図４の例では、被給電体１７がＬＥＤであり、２つのＬＥＤＤ１，Ｄ２が受電用コイル１６の両端に互いに同方向に接続されている。
【００４６】
上記構成による電磁気的結合装置１Ｂでは、受電装置４Ｂの筒状部材１５を給電装置３Ｂの磁性体１１に挿通して取り付ける。そして、ＬＥＤＤ１，Ｄ２を取り付けた受電用コイル１６が磁性体１１の第１給電用コイル１２Ａと重なっている状態（図４のＡ部）では、図５に示すような電圧が第１給電用コイル１２Ａを介して受電用コイル１６に電磁的に誘起され、ＬＥＤＤ１，Ｄ２が共に点灯する。そして、受電装置４Ｂの筒状部材１５を給電装置３Ｂの磁性体１１に沿って下方に移動して受電用コイル１６が無巻線部分１８に位置すると、受電用コイル１６に誘起される電圧が図５に示すように無くなり、ＬＥＤＤ１，Ｄ２が共に消灯する。そして、更に受電装置４Ｂの筒状部材１５を給電装置３Ｂの磁性体１１に沿って下方に移動して受電用コイル１６が第２給電用コイル１２Ｂと重なる状態（図４のＢ部）になると、図５に示すような電圧が第２給電用コイル１２Ｂを介して受電用コイル１６に誘起され、ＬＥＤＤ１，Ｄ２が再び点灯する。このように、給電装置３Ｂの磁性体１１に巻き込まれる給電用コイル１２Ａ，１２Ｂの間に無巻線部分１８を設けることにより、受電用コイル１６の両端に接続されたＬＥＤＤ１，Ｄ２の発光が点灯・消灯・点灯と変化する。
【００４７】
なお、図５において、ＬＥＤＤ１，Ｄ２の動作は、点灯確認できる意味であり、実際の駆動波形ではない。また、上記動作説明では、筒状部材１５を磁性体１１に沿って移動させているが、磁性体１１を筒状部材１５に沿って移動させても同様に作用する。
【００４８】
このように、第２実施の形態では、磁性体１１に巻き込まれる配線１２の配線密集度を部分的に変化させている。図４の例では、配線１２によって形成される第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂとの間に無巻線部分１８を形成している。これにより、磁性体１１に挿通される筒状部材１５の位置によって被給電体１７への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体１７として発光手段を用いれば、受電状態の変化を発光手段の点灯と消灯の動作変化として認識することができる。
【００４９】
次に、本発明による電磁気的結合装置の第３実施の形態を図６乃至図８に基づいて説明する。なお、第１実施の形態と同一の構成要素には同一番号を付して説明する。
【００５０】
図６は本発明による電磁気的結合装置の第３実施の形態を示す図、図７は図６の電磁気的結合装置における駆動回路の構成図、図８は図６の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【００５１】
図６に示すように、第３実施の形態の電磁気的結合装置１Ｃ（１）は、電源装置２Ｃ、給電装置３Ｃ、受電装置４Ｃを備えて構成される。
【００５２】
図６に示すように、電源装置２Ｃは、更に電源５、発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ｃを備えている。電源５は、直流電流を駆動電源として発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ｃのそれぞれに出力している。発振回路６は、所定の周波数（例えば数十Ｈｚから数ｋＨｚ）の信号を発生して出力している。分周回路７は、発振回路６からの発振信号を分周しており、例えば数百Ｈｚから数ｋＨｚの周波数の分周信号を発生して出力するしている。
【００５３】
駆動回路８Ｃは、図６に示すように、第１駆動回路８Ｃ１と第２駆動回路８Ｃ２を備えており、分周回路７から出力された分周信号により交流電流を出力している。さらに説明すると、駆動回路８Ｃは、例えば図７に示すような回路により構成される。図７において、第１駆動回路８Ｃ１は、分周回路７の出力がインバータＮＯＴ１に入力している。インバータＮＯＴ１の出力は、並列接続されたインバータＮＯＴ２とインバータＮＯＴ３に入力している。そして、インバータＮＯＴ２の出力がトランジスタＴｒ１のベースに入力しており、インバータＮＯＴ３の出力がトランジスタＴｒ２のベースに入力している。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２とはダーリントン接続されている。トランジスタＴｒ１のコレクタとトランジスタＴｒ２のエミッタとの間には、トランジスタＴｒ２のエミッタ側をアノードとしてダイオードＤ１，Ｄ２が直列接続されている。さらに、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の接続点Ｐ１は、後述する給電装置３Ｃの第１給電用コイル１２Ａに接続されている。
【００５４】
また、分周回路７の出力はインバータＮＯＴ４とインバータＮＯＴ５に入力している。そして、インバータＮＯＴ４の出力がトランジスタＴｒ３のベースに入力しており、インバータＮＯＴ５の出力がトランジスタＴｒ４のベースに入力している。トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４とはダーリントン接続されている。トランジスタＴｒ３のコレクタとトランジスタＴｒ４のエミッタとの間には、トランジスタＴｒ４のエミッタ側をアノードとしてダイオードＤ３，Ｄ４が直列接続されている。さらに、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４の接続点Ｐ２は、後述する給電装置３Ｃの第３給電用コイル１２Ｃに接続されている。
【００５５】
第２駆動回路８Ｃ２は、第１駆動回路８Ｃ１のインバータＮＯＴ１の出力が、並列接続されたインバータＮＯＴ６とインバータＮＯＴ７に入力している。そして、インバータＮＯＴ６の出力がトランジスタＴｒ５のベースに入力しており、インバータＮＯＴ７の出力がトランジスタＴｒ６のベースに入力している。トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６とはダーリントン接続されている。トランジスタＴｒ５のコレクタとトランジスタＴｒ６のエミッタとの間には、トランジスタＴｒ６のエミッタ側をアノードとしてダイオードＤ５，Ｄ６が直列接続されている。さらに、トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６の接続点Ｐ３は、後述する給電装置３Ｃの第２給電用コイル１２Ｂに接続されている。
【００５６】
また、分周回路７の出力がインバータＮＯＴ８とインバータＮＯＴ９に入力している。そして、インバータＮＯＴ８の出力がトランジスタＴｒ７のベースに入力しており、インバータＮＯＴ９の出力がトランジスタＴｒ８のベースに入力している。トランジスタＴｒ７，Ｔｒ８とはダーリントン接続されている。トランジスタＴｒ７のコレクタとトランジスタＴｒ８のエミッタとの間には、トランジスタＴｒ８のエミッタ側をアノードとしてダイオードＤ７，Ｄ８が直列接続されている。さらに、トランジスタＴｒ７，Ｔｒ８の接続点Ｐ４は、後述する給電装置３Ｃの第４給電用コイル１２Ｄに接続されている。
【００５７】
これら第１、第２駆動回路８Ｃ１，８Ｃ２では、分周回路７からの分周信号により交流電流の周期が決定される。そして、第１駆動回路８Ｃ１は、後述する給電装置３Ｃの第１給電用コイル１２Ａと第３給電用コイル１２Ｃに対し、数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数で図８に示すような電圧を印加して交流電流を供給している。また、第２駆動回路８Ｃ２は、後述する給電装置３Ｃの第２給電用コイル１２Ｂと第４給電用コイル１２Ｄに対し、数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数で図８に示すような電圧を印加して交流電流を供給している。
【００５８】
給電装置３Ｃは、棒状の磁性体１１と、磁性体１１の外周面に巻き込まれて固定された配線１２とを備えて構成される。図６の例において、各々独立した４本の配線１２により、磁性体１１の上方から第１給電用コイル１２Ａ、第２給電用コイル１２Ｂ、第３給電用コイル１２Ｃ、第４給電用コイル１２Ｄを形成している。
【００５９】
第１給電用コイル１２Ａは、磁性体１１の最上部に位置し、第１駆動回路８Ｃ１の一方の出力８ａ１から配線１２が磁性体１１の上方に引き出され、磁性体１１の下方に向かって右上がりに巻き込まれ、その先端が第１駆動回路８Ｃ１の他方の出力８ｂ１に接続される。第２給電用コイル１２Ｂは、第１給電用コイル１２Ａの下に位置し、第２駆動回路８Ｃ２の一方の出力８ａ２から第１給電用コイル１２Ａの近傍まで引き出され、磁性体１１の下方に向かって第１給電用コイル１２Ａと同一方向の右上がりに巻き込まれ、その先端が第２駆動回路８Ｃ２の他方の出力８ｂ２に接続される。第３給電用コイル１２Ｃは、第２給電用コイル１２Ｂの下に位置し、第１駆動回路８Ｃ１の一方の出力８ａ１から第２給電用コイル１２Ｂの近傍まで引き出され、磁性体１１の下方に向かって第１給電用コイル１２Ａと同一方向の右上がりに巻き込まれ、その先端が第１駆動回路８Ｃ１の他方の出力８ｂ１に接続される。第４給電用コイル１２Ｄは、第３給電用コイル１２Ｃの下に位置し、第２駆動回路８Ｃ２の一方の出力８ａ２から第３給電用コイル１２Ｃの近傍まで引き出され、磁性体１１の下方に向かって第１給電用コイル１２Ａと同一方向の右上がりに巻き込まれ、その先端が第２駆動回路８Ｃ２の他方の出力８ｂ２に接続される。なお、各給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄは、略同等の長さで磁性体１１に巻き込まれる。
【００６０】
図６に示すように、受電装置４Ｃは、筒状部材１５、受電用コイル１６、被給電体１７を備えて構成される。筒状部材１５は、磁性体で構成され、給電装置３Ｃの配線１２が巻き込まれた磁性体１１に挿通可能な構成とされる。
【００６１】
受電用コイル１６は、筒状部材１５を磁性体１１に挿通した際に、磁性体１１に巻き込まれた第１乃至第４の給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄと平行をなすように、筒状部材１５の外周面に給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄと同一方向に巻き込まれて固定されている。この受電用コイル１６は、給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄと略同等の長さで筒状部材１５に巻き込まれる。
【００６２】
被給電体１７は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）や電球等の発光手段で構成される。図６の例では、被給電体１７がＬＥＤであり、２つのＬＥＤＤ１，Ｄ２が受電用コイル１７の両端に互いに逆方向に接続されている。
【００６３】
上記構成による電磁気的結合装置１Ｃでは、受電装置４Ｃの筒状部材１５を給電装置３Ｃの磁性体１１に挿通して取り付ける。そして、ＬＥＤＤ１，Ｄ２を取り付けた受電用コイル１６が磁性体１１の第１給電用コイル１２Ａと重なっている状態（図６のＡ部）から第２給電用コイル１２Ｂと重なる状態（図６のＢ部）に移動させた場合、各駆動回路８Ｃ１，８Ｃ２の位相が逆転しているときは、受電用コイル１６に誘起される電圧が図８に示すように方向が変化する。これにより、受電用コイル１６が第１給電用コイル１２Ａ又は第３給電用コイル１２Ｃの何れかに重なっている状態（図６のＡ部）ではＬＥＤＤ２が点灯する。また、受電用コイル１６が給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄの２つのコイルの境界部分を跨がっている状態（図６のＣ部）では両方のＬＥＤＤ１，Ｄ２が消灯する。さらに、受電用コイル１６が第２給電用コイル１２Ｂ又は第４給電用コイル１２Ｄの何れかに重なっている状態（図６のＢ部）ではＬＥＤＤ１が点灯する。
【００６４】
ここで、第２駆動回路８Ｃ２の波形が第１駆動回路８Ｃ１の波形と同位相になると、受電用コイル１６が第２給電用コイル１２Ｂ又は第４給電用コイル１２Ｄと重なっている状態（図６のＢ部）でＬＥＤＤ２が点灯する。しかも、受電用コイル１６が給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄの２つのコイルの境界部分を跨がっている状態（図６のＣ部）でもＬＥＤＤ２が点灯し続けることになり、ＬＥＤＤ２は給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄ上の全ての位置で点灯する。このように、駆動回路８Ｃの位相を制御することにより、受電用コイル１６の移動を行わなくても発光手段の発光を制御することが可能となる。
【００６５】
なお、図８において、ＬＥＤＤ１，Ｄ２の動作は、点灯確認できる意味であり、実際の駆動波形ではない。また、上記動作説明では、筒状部材１５を磁性体１１に沿って移動させているが、磁性体１１を筒状部材１５に沿って移動させても同様に作用する。
【００６６】
このように、第３実施の形態では、磁性体１１の複数箇所に配線１２を巻き込んで複数の給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄを形成し、これらの給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄを駆動する信号の位相やオン・オフを複数の駆動回路８Ｃ１，８Ｃ２により制御している。図６の例では、磁性体１１に対し４つの配線１２により個々に独立して第１乃至第４給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄを形成し、第１給電用コイル１２Ａと第３給電用コイル１２Ｃを第１駆動回路８Ｃ１により制御し、第２給電用コイル１２Ｂと第４給電用コイル１２Ｄを第２駆動回路８Ｃ２により制御している。これにより、磁性体１１に挿通される筒状部材１５の位置によって被給電体１７への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体１７として異なる発光色（例えば緑色と赤色など）の発光手段を用いれば、受電状態の変化を発光手段の点灯と消灯の動作変化として認識することができる。
【００６７】
次に、本発明による電磁気的結合装置の第４実施の形態を図９および図１０に基づいて説明する。なお、第１実施の形態と同一の構成要素には同一番号を付して説明する。
【００６８】
図９は本発明による電磁気的結合装置の第４実施の形態を示す図、図１０は図９の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【００６９】
図９に示すように、第４実施の形態の電磁気的結合装置１Ｄ（１）は、電源装置２Ｄ、給電装置３Ｄ、受電装置４Ｄを備えて構成される。
【００７０】
図９に示すように、電源装置２Ｄは、更に電源５、発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ｄを備えている。電源５は、直流電流を駆動電源として発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ｄのそれぞれに出力している。発振回路６は、所定の周波数（例えば数十Ｈｚから数ｋＨｚ）の信号を発生して出力している。分周回路７は、発振回路６からの発振信号を分周しており、例えば数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数の分周信号を発生して出力している。
【００７１】
駆動回路８Ｄは、第１実施の形態と同様に、例えば図２に示すような回路により構成される。この駆動回路８Ｄでは、分周回路７からの分周信号により交流電流の周期が決定され、後述する給電装置３Ｄの第１乃至第３給電用コイル１２Ａ，１２Ｂ，１２ｃに対し、数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数で図１０に示すような電圧を印加して交流電流を供給している。
【００７２】
給電装置３Ｄは、棒状の磁性体１１と、磁性体１１の外周面に巻き込まれて固定された配線１２とを備えて構成される。図９の例において、各々独立した３本の配線１２により、磁性体１１の上方から第１給電用コイル１２Ａ、第２給電用コイル１２Ｂ、第３給電用コイル１２Ｃを形成している。
【００７３】
第１給電用コイル１２Ａは、磁性体１１の最上部に位置し、駆動回路８Ｄの一方の出力８ａから配線１２が磁性体１１の上方に引き出され、磁性体１１の下方に向かって右上がりに巻き込まれ、その先端が駆動回路８Ｄの他方の出力８ｂに接続される。第２給電用コイル１２Ｂは、第１給電用コイル１２Ａの下に位置し、駆動回路８Ｄの他方の出力８ｂから第１給電用コイル１２Ａの近傍まで引き出され、磁性体１１の下方に向かって第１給電用コイル１２Ａと同一方向の右上がりに巻き込まれ、その先端が駆動回路８Ｄの一方の出力８ａに接続される。すなわち、この第２給電用コイル１２Ｂは、駆動回路８Ｄに対して第１給電用コイル１２Ａとは逆に接続されている。第３給電用コイル１２Ｃは、第２給電用コイル１２Ｂの下に位置し、駆動回路８Ｄの一方の出力８ａから第２給電用コイル１２Ｂの近傍まで引き出され、磁性体１１の下方に向かって第１給電用コイル１２Ａと同一方向の右上がりに巻き込まれ、その先端が駆動回路８Ｄの他方の出力８ｂに接続される。
【００７４】
なお、各給電用コイル１２Ａ〜１２Ｃは、後述する受電装置４Ｄの受電用コイルと略同一長さ又は整数倍以上の長さで磁性体１１に巻き込まれるものである。図９の例では、第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂが略同一長さで磁性体１１に巻き込まれ、第３給電用コイル１２Ｃがその略倍の長さで磁性体１１に巻き込まれている。
【００７５】
図９に示すように、受電装置４Ｄは、筒状部材１５、受電用コイル１６、被給電体１７を備えて構成される。筒状部材１５は、磁性体で構成され、給電装置３Ｄの配線１２が巻き込まれた磁性体１１に挿通可能な構成とされる。
【００７６】
図９の例において、受電用コイル１６は、各々独立した２本の巻線からなる第１受電用コイル１６Ａと第２受電用コイル１６Ｂを形成している。これら第１、第２受電用コイル１６Ａ，１６Ｂは、筒状部材１５を磁性体１１に挿通した際に、磁性体１１に巻き込まれた第１乃至第３給電用コイル１２Ａ〜１２Ｃと平行をなすように、筒状部材１５の外周面に給電用コイル１２Ａ〜１２Ｃと同一方向に巻き込まれて固定されている。図９の例では、各受電用コイル１６Ａ，１６Ｂが第１給電用コイル１２Ａと略同等又はそれより短い長さで筒状部材１５に巻き込まれている。
【００７７】
被給電体１７は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）や電球等の発光手段で構成される。図９の例では、被給電体１７がＬＥＤであり、Ｄ１〜Ｄ５の５つのＬＥＤで構成される。さらに説明すると、ＬＥＤＤ１，ＬＥＤＤ２は、第１受電用コイル１６Ａの始端と第２受電用コイル１６Ｂの始端との間に互いに逆方向に並列接続されている。また、ＬＥＤＤ３，Ｄ４は、第２受電用コイル１６Ｂの始端と終端との間に互いに逆方向に並列接続されている。さらに、ＬＥＤＤ５は、第１受電用コイル１６Ａの始端と第２受電用コイル１６Ｂの終端との間に対し、第２受電用コイル１６Ｂ側をアノードとして接続されている。このＬＥＤＤ５のＶＦ（直流順電圧）は、受電用コイル１６に対して同一方向に接続されたＬＥＤＤ１とＬＥＤＤ３のＶＦ（直流順電圧）よりも小さいものとなっている。
【００７８】
上記構成による電磁気的結合装置１Ｄでは、受電用コイル１６Ａ，１６Ｂが図９のＡ部に位置している状態では、第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂを介して受電用コイル１６Ａ，１６Ｂに誘起された電圧によりＬＥＤＤ１とＬＥＤＤ４が点灯する。筒状部材１５を磁性体１１に沿って下方に移動し、受電用コイル１６Ａ，１６Ｂが図９のＣ部に位置すると、各々の受電用コイル１６Ａ，１６Ｂには逆方向の交流電流が流れる。その結果、受電用コイル１６Ａ，１６Ｂにより発生する電圧が無くなり、全てのＬＥＤＤ１〜ＬＥＤＤ５は消灯する。さらに筒状部材１５を磁性体１１に沿って下方に移動し、受電用コイル１６Ａ，１６Ｂが図９のＢ部に位置すると、受電用コイル１６Ａ，１６ＢにはＡ部の時とは逆の電圧が誘起される。これにより、ＬＥＤＤ２とＬＥＤＤ３が点灯する。そして、さらに筒状部材１５を磁性体１１に沿って下方に移動し、受電用コイル１６Ａ，１６Ｂが図９のＥ部、Ｄ部に位置すると、受電用コイル１６Ａに発生する電圧が徐々にその極性を反転し、ＬＥＤＤ５に対して電圧を印加する。そして、ＬＥＤＤ５が点灯すると、この順方向電圧により受電用コイル１６Ａ，１６Ｂからの発生電圧が抑えられるため、本来点灯すべきＬＥＤＤ３とＬＥＤＤ１は消灯する。
【００７９】
なお、図１０において、ＬＥＤＤ１〜ＬＥＤＤ５の動作は、点灯確認できる意味であり、実際の駆動波形ではない。また、上記動作説明では、筒状部材１５を磁性体１１に沿って移動させているが、磁性体１１を筒状部材１５に沿って移動させても同様に作用する。
【００８０】
また、図９の例では、第１給電用コイル１２Ａと第３給電用コイル１２Ｃの両端が駆動回路８Ｄの出力に対して同一に接続され、第２給電用コイル１２Ｂの両端が駆動回路８Ｄに対して第１給電用コイル１２Ａとは逆に接続されているが、全ての給電用コイル１２Ａ〜１２Ｃの両端を駆動回路８Ｄの出力に対して同一に接続してもよい。この場合、第１給電用コイル１２Ａと第３給電用コイル１２Ｃを同一方向に巻き込み、第２給電用コイル１２Ｂの巻き方向を第１給電用コイル１２Ａとは逆にする。
【００８１】
このように、第４実施の形態では、給電装置３Ｄの磁性体１１に巻き込まれる給電用コイル１２を３箇所に設けて各々独立した複数の回路を構成し、受電装置４Ｄの筒状部材１５に巻き込まれる受電用コイル１６を２箇所に設け、磁性体１１と筒状部材１５の相対的な移動に伴うコイル間の電位差により受電状態を変化させている。これにより、磁性体１１に挿通される筒状部材１５の位置によって被給電体１７への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体１７として異なる発光色の発光手段、例えば図９においてＬＥＤＤ１〜ＬＥＤＤ４が緑色、ＬＥＤＤ５が赤色に発光する発光手段を用いれば、受電状態の変化を発光手段の点灯と消灯の動作変化や色変化として認識することができる。
【００８２】
以上説明した本例の電磁気的結合装置によれば、磁性体１１に給電用コイル１２が巻き込まれた給電装置３と、給電装置３の磁性体１１に挿通される筒状部材１５に受電用コイル１６が巻き込まれた受電装置４との位置関係によって受電状態を任意に変えることができる。
【００８３】
また、給電装置３の磁性体１１の両端が開放された構成なので、被給電体１７が接続される受電装置４を給電装置３の磁性体１１に対して簡単に着脱することができる。しかも、被給電体１７として発光手段を接続した場合には、給電装置３に対して発光手段が接続された受電装置４を自由に交換でき、発光手段の発光色パターンを任意に変えることができる。すなわち、単なる点灯や消灯の切り替えだけでなく、給電装置３と受電装置４との位置関係に伴う受電状態の変化により表示の自由度を向上させることができる。
【００８４】
さらに、給電装置３の磁性体１１としては、剛体に限らず、柔軟性を有するもので構成することが可能である。この場合、柔軟性を有する磁性体１１に挿通される受電装置４の筒状部材１５も磁性体１１に沿ってスムーズに移動できるように柔軟性を有するのが好ましい。これにより、直線に限らず、曲線、環状など様々な形状に自由に変形することができる。また、給電装置３の磁性体１１の一部（例えば一端部）に電源装置２を内蔵させる構成とすれば、さらに構成の簡略化を図ることができる。
【００８５】
そして、本例の電磁気的結合装置１（１Ａ〜１Ｄ）は、給電装置３と受電装置４の相対的な移動により、その位置関係によって受電状態が変化する。これにより、本例の電磁気的結合装置１において給電装置３から受電装置４を介して非接触で被給電体１７に伝達される電力エネルギーを様々なものに利用できる。
【００８６】
例えば被給電体１７として発光手段を用いれば、クリスマスツリーの電飾装置として利用することができる。また、給電装置３の磁性体１１を様々な形（例えば文字、絵など）に変形して衣類の表面に装着し、被給電体１７として発光手段を用いれば、この発光手段の各種色の組み合わせで発光する様々なデザインの衣類を提供することができる。
【００８７】
本例の装置を位置センサとして例えば水位計に用いた場合には、被給電体１７として発光手段を接続した受電装置４をフロートに取り付け、水位によってフロートが上下した際、水位を発光手段の色により認識することができる。例えば第４実施の形態において、Ｄ部の位置を異常位置と設定し、ＬＥＤＤ５の発光色を赤色とすれば、受電装置４を設けたフロートがＤ部の位置まで水位が下がったときにＬＥＤＤ５が赤色に発光するので、そのときに同時にアラーム音を出力すれば、色と音により異常を知らせることができる。
【００８８】
さらに、本例の装置を例えば剣や刀などの棒状物に採用すれば、剣や刀を振り下ろした際の力の入れ具合に応じて発光手段の色が変化する玩具を構成することができる。この他、受電装置４が受電した電力を電源駆動用信号とＯＮ／ＯＦＦ信号としてＩＣに入力し、このＩＣの駆動により液晶表示器の表示を制御することも可能である。また、受電装置４の受電用コイル１６から取り出せる電力を大きくすれば、モータ等の駆動電源としても利用可能である。
【００８９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に係る電磁気的結合装置によれば、磁性体に給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、給電装置の磁性体に挿通される筒状部材に受電用コイルが巻き込まれた受電装置との位置関係によって受電状態を任意に変えることができる。
【００９０】
また、磁性体と筒状部材とを柔軟性を有する構成とすれば、直線に限らず、曲線、環状などの様々な形状に自由に変形することができる。
【００９１】
さらに、被給電体として発光手段を用いれば、単なる点灯や消灯の切り替えだけでなく、給電装置と受電装置との位置関係によって受電状態を変えることにより表示の自由度を向上させることができる。
【００９２】
そして、給電装置の磁性体に巻き込まれる給電用コイルを部分的にその巻き方向を逆にする構成とすれば、給電用コイルに電磁的に誘起される電圧は、巻き方向によって逆になるので、磁性体に挿通される筒状部材の位置によって被給電体への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体として異なる発光色（例えば緑色と赤色など）の発光手段を用いれば、受電状態の変化を色の変化として認識することができる。
【００９３】
磁性体に巻き込まれる給電用コイルの配線密集度を部分的に変化させる構成とすれば、磁性体に挿通される筒状部材の位置によって被給電体への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体として発光手段を用いれば、受電状態の変化を発光手段の点灯と消灯の動作変化として認識することができる。
【００９４】
磁性体の複数箇所に給電用コイルを巻き込み、これらの給電用コイルを駆動する信号の位相やオン・オフを複数の駆動回路により制御する構成とすれば、磁性体に挿通される筒状部材の位置によって被給電体への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体として異なる発光色（例えば緑色と赤色など）の発光手段を用いれば、受電状態の変化を発光手段の点灯と消灯の動作変化として認識することができる。
【００９５】
磁性体に巻き込まれる給電用コイルを複数箇所に設けて各々独立した複数の回路を構成し、筒状部材に巻き込まれる受電用コイルを複数箇所に設け、磁性体と筒状部材の相対的な移動に伴うコイル間の電位差により受電状態を変化させる構成とすれば、磁性体に挿通される筒状部材の位置によって被給電体への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体として異なる発光色の発光手段を用いれば、受電状態の変化を色の変化として認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電磁気的結合装置の第１実施の形態を示す図である。
【図２】図１の電磁気的結合装置における駆動回路の構成図である。
【図３】図１の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【図４】本発明による電磁気的結合装置の第２実施の形態を示す図である。
【図５】図４の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【図６】本発明による電磁気的結合装置の第３実施の形態を示す図である。
【図７】図６の電磁気的結合装置における駆動回路の構成図である。
【図８】図６の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【図９】本発明による電磁気的結合装置の第４実施の形態を示す図である。
【図１０】図９の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【図１１】非接触により電力を得る給電装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１（１Ａ〜１Ｄ）…電磁気的結合装置、２（２Ａ〜２Ｄ）…電源装置、３（３Ａ〜３Ｄ）…給電装置、４（４Ａ〜４Ｄ）…受電装置、８（８Ａ〜８Ｄ）…駆動回路、１１…磁性体、１２…配線、１２Ａ，１２Ｂ…給電用コイル、１５…筒状部材、１６（１６Ａ，１６Ｂ）…受電用コイル、１７…被給電体、１８…無巻線部分。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流が流れる給電用コイルを磁性体に巻き込み、受電用コイルが巻き込まれた筒状部材を磁性体に装着し、磁性体と筒状部材の相対的な移動や給電用コイルに流す電流を制御することにより給電用コイルに流れる電流を受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置と、この電磁気的結合装置を構成する給電装置と受電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、家庭用電源や電池等の電源から電力の供給を受ける場合、この電源や電源回路等に接続された配線にコネクタやソケット等を設け、配線に直接的な電気的接触を行うことにより電力を取り出していた。例えば、蛍光灯や電球等を利用した照明装置を設置する際には、配線上に設けられたコネクタやソケットに蛍光灯や電球等を取り付け、コネクタやソケットを介して電力の供給を受けていた。また、電飾装置を設ける場合においても、予め配線上に設けられたソケット等を介して電飾に電力を供給していた。さらに、防犯のためのセンサ等を設ける場合でも、予め決められた位置に設けられたコネクタ等を介してセンサ等に電力を供給していた。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては下記のものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−５１７０７号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００２−８４０７号公報
【０００５】
このように、従来の電力を供給する方法としては、コネクタやソケット等のように機械的接触を介して供給する物が一般的であった。しかし、このような構成では、例えば使用者が蛍光灯や電球等の位置や個数を変更しようとした場合、電力を取り出す位置や個数が配線に直接的接触を持つコネクタやソケットの位置や個数によって決まって来る。このため、大きな設計変更や工事が必要となってしまうという課題がある。しかも、配線と直接的な電気的接触をもつコネクタやソケット等の場合、その接続部に機械的ストレスが集中してしまうため、短絡や断線、感電のおそれがあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した問題を解消するための対策として、磁気を用いて非接触により電力を供給する給電装置が提案されている。
【０００７】
図１１は上記提案されている給電装置の概略構成を示している。図１１に示す給電装置５１は、電源装置５２と配電装置５３を備えている。
【０００８】
電源装置５２は、電源５４、発振回路５５、分周回路５６、駆動回路５７を備えている。電源５４は、直流電流を駆動電源として発振回路５５、分周回路５６、駆動回路５７のそれぞれに出力している。発振回路５５は、所定の周波数の発振信号を発生して出力している。分周回路５６は、発振回路５５から出力された信号を所望の周波数に分周して分周信号を出力している。駆動回路５７は、分周回路５６から出力された分周信号を所定の周期で正負方向に切り替えて交流電流を出力している。
【０００９】
配電装置５３は、配線５８、配電手段５９、被給電体６０を備えている。配線５８は、環状に形成され、電源装置５２の駆動回路５７から電磁的に誘導されて出力された交流電流を流している。配電手段５９は、配線５８の近傍に設けられ、配線５８に流れる交流電流により電磁的に誘導された双方向電流が磁性体に巻かれた銅線に流されることにより配電を行うものである。被給電体６０は、配電手段５９の巻線に接続され、巻線に流れる双方向電流により駆動される。
【００１０】
上記構成による給電装置５１では、電源５４により発振回路５５を駆動させ、所定の周波数の信号を発生させる。発振回路５５により発生した信号は分周回路５６に入力される。分周回路５６は、入力された信号を所望の周波数に分周するための分周信号とその正負の向きを切り替えるための切替信号を駆動回路５７に出力する。駆動回路５７は、入力された分周信号と切替信号に基づいて所望の周期の信号を一定の周期で正負方向に切り替えて交流電流を出力する。この駆動回路５７から出力された交流電流は配線５８に流される。配線５８に流された交流電流は、配電手段５９の磁性体の巻線に電磁的に誘導される。これにより、配電手段５９の磁性体の巻線に双方向電流が流れる。そして、この双方向電流は、配電手段５９の巻線の両端に接続された被給電体６０に電力として供給される。
【００１１】
しかしながら、上述した図１１に示す給電装置５１では、駆動回路５７からの交流電流を流すための環状の配線５８と配電手段５９の巻線との間が磁気的に結合されており、配線５８上のどの位置でも配電手段５９の受電状態が同じであり、配線５８上の配電手段５９の位置に応じて受電状態を変えることができなかった。従って、この種の給電装置５１の被給電体６０に発光素子を用い、電飾装置として利用した場合には、発光手段への電流のＯＮ／ＯＦＦによる点灯／消灯の切換えしかできず、表示の自由度が低いという課題が生じる。
【００１２】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、受電状態を変化させることができ、被給電体として発光手段を用いた場合には、受電状態の変化を色の変化として認識することができる電磁気的結合装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置であって、
前記筒状部材が前記磁性体に相対的に移動可能に取り付けられ、前記給電用コイルの巻き方向が部分的に逆であることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置であって、
前記筒状部材が前記磁性体に相対的に移動可能に取り付けられ、前記給電用コイルの密集度が部分的に変化していることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置であって、
前記筒状部材が前記磁性体に相対的に移動可能に取り付けられ、前記給電用コイルが前記磁性体の複数箇所に設けられており、
前記給電用コイルを駆動する信号の位相とオン・オフとの少なくともいずれか一方を制御する駆動回路を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置であって、
前記筒状部材が前記磁性体に相対的に移動可能に取り付けられ、
前記受電用コイルが前記筒状部材の複数箇所に設けられ、
前記給電用コイルが前記受電用コイルの長さと同一又は整数倍以上の長さで前記磁性体の複数箇所に設けられ、
前記磁性体と前記筒状部材の相対的な移動に伴うコイル間の電位差により受電状態が変化することを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の電磁気的結合装置において、前記被給電体が発光手段であることを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の電磁気的結合装置において、前記磁性体および前記筒状部材が柔軟性を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、前記磁性体に対して相対的に移動可能に取り付けられる筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置に用いられる給電装置であって、
前記給電用コイルは、部分的に巻き方向が逆転して前記磁性体に巻き込まれていることを特徴とする。
【００２０】
請求項８の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、前記磁性体に対して相対的に移動可能に取り付けられる筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置に用いられる給電装置であって、
前記給電用コイルは、密集度が部分的に変化して前記磁性体に巻き込まれていることを特徴とする。
【００２１】
請求項９の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、前記磁性体に対して相対的に移動可能に取り付けられる筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置に用いられる給電装置であって、
前記給電用コイルは、前記磁性体の複数箇所に設けられていることを特徴とする。
【００２２】
請求項１０の発明は、電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、前記給電用コイルに流れる電流が電磁気的に誘起される受電用コイルを有する受電装置とを備えた電磁気的結合装置に用いられる受電装置であって、
前記受電用コイルが筒状部材に巻き込まれており、該筒状部材が前記磁性体に対して相対的に移動可能に設けられることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による電磁気的結合装置の第１実施の形態を示す図、図２は図１の電磁気的結合装置における駆動回路の構成図、図３は図１の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【００２４】
まず、本発明による電磁気的結合装置の第１実施の形態を図１乃至図３に基づいて説明する。
【００２５】
図１に示すように、第１実施の形態の電磁気的結合装置１Ａ（１）は、電源装置２Ａ、給電装置３Ａ、受電装置４Ａを備えて構成される。
【００２６】
図１に示すように、電源装置２Ａは、更に電源５、発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ａを備えている。電源５は、直流電流を駆動電源として発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ａのそれぞれに出力している。発振回路６は、所定の周波数（例えば数十Ｈｚから数ｋＨｚ）の信号を発生して出力している。分周回路７は、発振回路６からの発振信号を分周しており、例えば数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数の分周信号を発生して出力している。
【００２７】
駆動回路８Ａは、例えば図２に示すような回路により構成される。図２に示す駆動回路８Ａは、分周回路７の出力がインバータＮＯＴ１に入力している。インバータＮＯＴ１の出力は、並列接続されたインバータＮＯＴ２とインバータＮＯＴ３に入力している。そして、インバータＮＯＴ２の出力がトランジスタＴｒ１のベースに入力しており、インバータＮＯＴ３の出力がトランジスタＴｒ２のベースに入力している。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２とはダーリントン接続されている。トランジスタＴｒ１のコレクタとトランジスタＴｒ２のエミッタとの間には、トランジスタＴｒ２のエミッタ側をアノードとしてダイオードＤ１，Ｄ２が直列接続されている。さらに、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の接続点Ｐ１から引き出された出力８ａには、後述する給電装置３Ｂの配線１２（第１給電用コイル１２Ａ側）に接続されている。
【００２８】
また、分周回路７の出力はインバータＮＯＴ４とインバータＮＯＴ５に入力している。そして、インバータＮＯＴ４の出力がトランジスタＴｒ３のベースに入力しており、インバータＮＯＴ５の出力がトランジスタＴｒ４のベースに入力している。トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４とはダーリントン接続されている。トランジスタＴｒ３のコレクタとトランジスタＴｒ４のエミッタとの間には、トランジスタＴｒ４のエミッタ側をアノードとしてダイオードＤ３，Ｄ４が直列接続されている。さらに、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４の接続点Ｐ２から引き出された出力８ｂには、後述する給電装置３Ｂの配線１２（第２給電用コイル１２Ｂ側）に接続されている。
【００２９】
この駆動回路８Ａでは、分周回路７からの分周信号により交流電流の周期が決定され、後述する給電装置３Ａの第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂに対し、数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数で図３に示すような電圧を印加して交流電流を供給している。
【００３０】
給電装置３Ａは、磁性体１１と、磁性体１１の外周面に巻き込まれて固定された配線１２とを備えて構成される。磁性体１１は、電磁気的に開放された状態（環状に一体形成されていない状態）で構成される。図１の例では、直線状の棒状物で磁性体１１が形成されている。また、図１の例において、１本の配線１２により、第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂの２つのコイルを形成している。さらに説明すると、駆動回路８の一方の出力８ａから配線１２が磁性体１１の下方から上方に向かって引き出される。磁性体１２の上方に引き出された配線１２は、磁性体１２の中央部に向かって右上がりに巻き込まれて所定長さの第１給電用コイル１２Ａを形成している（図１のＡ部）。この第１給電用コイル１２Ａを形成した配線１２は、磁性体１１の略中央部の位置から逆方向、すなわち右下がりに巻き込まれて第１給電用コイルと略同等の長さの第２給電用コイル１２Ｂを形成している（図１のＢ部）。磁性体１１の下方まで引き出された配線１２は、駆動回路８の他方の出力８ｂに接続される。
【００３１】
図１に示すように、受電装置４Ａは、筒状部材１５、受電用コイル１６、被給電体１７を備えて構成される。筒状部材１５は、磁性体で構成され、給電装置３Ａの配線１２が巻き込まれた磁性体１１に挿通可能な構成とされる。
【００３２】
受電用コイル１６は、筒状部材１５を磁性体１１に挿通した際に、磁性体１１に巻き込まれた第１給電用コイル１２Ａと略平行をなすように、筒状部材１５の外周面に第１給電用コイル１２Ａと同一方向に巻き込まれて固定されている。この受電用コイル１６は、給電用コイル１２Ａ，１２Ｂと略同等の長さで筒状部材１５に巻き込まれる。
【００３３】
被給電体１７は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）や電球等の発光手段で構成される。図１の例では、被給電体１７がＬＥＤであり、２つのＬＥＤＤ１，Ｄ２が受電用コイル１６の両端に互いに逆方向に接続されている。
【００３４】
上記構成による電磁気的結合装置１Ａでは、受電装置４Ａの筒状部材１５を給電装置３Ａの磁性体１１に挿通して取り付ける。そして、ＬＥＤＤ１，Ｄ２を取り付けた受電用コイル１６が磁性体１１の第１給電用コイル１２Ａと重なっている状態（図１のＡ部）では、駆動回路８Ａから図３に示すような電圧が第１給電用コイル１２Ａを介して受電用コイル１６に電磁的に誘起され、受電用コイル１６の両端に接続されたＬＥＤＤ２が点灯する。そして、受電装置４Ａの筒状部材１５を給電装置３Ａの磁性体１１に沿って下方に移動して受電用コイル１６が第２給電用コイル１２Ｂと重なる状態（図１のＢ部）になると、受電用コイル１６に誘起される電圧は図３のように方向が変化する。これにより、ＬＥＤＤ２が消灯してＬＥＤＤ１が点灯する。このように、給電装置３Ａの磁性体１１に巻き込まれる給電用コイル１２Ａ，１２Ｂの巻き方向を逆転させることにより、受電用コイル１６の両端に接続されたＬＥＤＤ１，Ｄ２の発光が切り替わる。
【００３５】
なお、図３において、ＬＥＤＤ１，Ｄ２の動作は、点灯確認できる意味であり、実際の駆動波形ではない。また、上記動作説明では、筒状部材１５を磁性体１１に沿って移動させているが、磁性体１１を筒状部材１５に沿って移動させても同様に作用する。すなわち、磁性体１１と筒状部材１５の相対的な移動によって受電用コイル１６に接続された２つのＬＥＤＤ１，Ｄ２の発光を切り替えることができる。
【００３６】
このように、第１実施の形態では、給電装置３Ａの磁性体１１に巻き込まれる配線１２を部分的にその巻き方向を逆にして給電用コイル１２Ａ，１２Ｂを形成している。これにより、駆動回路８Ａから給電用コイル１２Ａ，１２Ｂに電磁的に誘起される電圧は、第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂとで逆になるので、磁性体１１に挿通される筒状部材１５の位置によって被給電体１７への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体１７として異なる発光色（例えば緑色と赤色など）の発光手段を用いれば、受電状態の変化を色の変化として認識することができる。
【００３７】
次に、本発明による電磁気的結合装置の第２実施の形態を図４および図５に基づいて説明する。なお、第１実施の形態と同一の構成要素には同一番号を付して説明する。
【００３８】
図４は本発明による電磁気的結合装置の第２実施の形態を示す図、図５は図４の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【００３９】
図４に示すように、第２実施の形態の電磁気的結合装置１Ｂ（１）は、電源装置２Ｂ、給電装置３Ｂ、受電装置４Ｂを備えて構成される。
【００４０】
図４に示すように、電源装置２Ｂは、更に電源５、発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ｂを備えている。電源５は、直流電流を駆動電源として発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ｂのそれぞれに出力している。発振回路６は、所定の周波数（例えば数十Ｈｚから数ｋＨｚ）の信号を発生して出力している。分周回路７は、発振回路６からの発振信号を分周しており、例えば数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数の分周信号を発生して出力している。
【００４１】
駆動回路８Ｂは、第１実施の形態と同様に、例えば図２に示すような回路により構成される。この駆動回路８Ｂでは、分周回路７からの分周信号により交流電流の周期が決定され、後述する給電装置３Ｂの第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂに対し、数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数で図５に示すような電圧を印加して交流電流を供給している。
【００４２】
給電装置３Ｂは、棒状の磁性体１１と、磁性体１１の外周面に巻き込まれて固定された配線１２とを備えて構成される。また、図４の例において、１本の配線１２により、第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂを形成している。さらに説明すると、駆動回路８Ｂの一方の出力８ａから配線１２が磁性体１１の下方から上方に向かって引き出される。磁性体１１の上方に引き出された配線１２は、磁性体１１の中央部に向かって右上がりに巻き込まれて所定長さの第１給電用コイル１２Ａを形成している（図４のＡ部）。この第１給電用コイル１２Ａを形成した配線１２は、第１給電用コイル１２Ａの下方に部分的に巻き込みを行わない無巻線部分１８（図４のＣ部）を形成した後、磁性体１１の下方に向かって第１給電用コイル１２Ａと同方向の右上がりに巻き込まれて第１給電用コイル１２Ａと略同等長さの第２給電用コイル１２Ｂを形成している（図４のＢ部）。磁性体１１の下方まで引き出された配線１２は、駆動回路８Ｂの他方の出力８ｂに接続される。
【００４３】
図４に示すように、受電装置４Ｂは、筒状部材１５、受電用コイル１６、被給電体１７を備えて構成される。筒状部材１５は、磁性体で構成され、給電装置３Ａの配線１２が巻き込まれた磁性体１１に挿通可能な構成とされる。
【００４４】
受電用コイル１６は、筒状部材１５を磁性体１１に挿通した際に、磁性体１１に巻き込まれた２つの給電用コイル１２Ａ，１２Ｂと略平行をなすように、筒状部材１５の外周面に給電用コイル１２Ａ，１２Ｂと同一方向に巻き込まれて固定されている。この受電用コイル１６は、給電用コイル１２Ａ，１２Ｂと略同等の長さで筒状部材１５に巻き込まれる。
【００４５】
被給電体１７は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）や電球等の発光手段で構成される。図４の例では、被給電体１７がＬＥＤであり、２つのＬＥＤＤ１，Ｄ２が受電用コイル１６の両端に互いに同方向に接続されている。
【００４６】
上記構成による電磁気的結合装置１Ｂでは、受電装置４Ｂの筒状部材１５を給電装置３Ｂの磁性体１１に挿通して取り付ける。そして、ＬＥＤＤ１，Ｄ２を取り付けた受電用コイル１６が磁性体１１の第１給電用コイル１２Ａと重なっている状態（図４のＡ部）では、図５に示すような電圧が第１給電用コイル１２Ａを介して受電用コイル１６に電磁的に誘起され、ＬＥＤＤ１，Ｄ２が共に点灯する。そして、受電装置４Ｂの筒状部材１５を給電装置３Ｂの磁性体１１に沿って下方に移動して受電用コイル１６が無巻線部分１８に位置すると、受電用コイル１６に誘起される電圧が図５に示すように無くなり、ＬＥＤＤ１，Ｄ２が共に消灯する。そして、更に受電装置４Ｂの筒状部材１５を給電装置３Ｂの磁性体１１に沿って下方に移動して受電用コイル１６が第２給電用コイル１２Ｂと重なる状態（図４のＢ部）になると、図５に示すような電圧が第２給電用コイル１２Ｂを介して受電用コイル１６に誘起され、ＬＥＤＤ１，Ｄ２が再び点灯する。このように、給電装置３Ｂの磁性体１１に巻き込まれる給電用コイル１２Ａ，１２Ｂの間に無巻線部分１８を設けることにより、受電用コイル１６の両端に接続されたＬＥＤＤ１，Ｄ２の発光が点灯・消灯・点灯と変化する。
【００４７】
なお、図５において、ＬＥＤＤ１，Ｄ２の動作は、点灯確認できる意味であり、実際の駆動波形ではない。また、上記動作説明では、筒状部材１５を磁性体１１に沿って移動させているが、磁性体１１を筒状部材１５に沿って移動させても同様に作用する。
【００４８】
このように、第２実施の形態では、磁性体１１に巻き込まれる配線１２の配線密集度を部分的に変化させている。図４の例では、配線１２によって形成される第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂとの間に無巻線部分１８を形成している。これにより、磁性体１１に挿通される筒状部材１５の位置によって被給電体１７への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体１７として発光手段を用いれば、受電状態の変化を発光手段の点灯と消灯の動作変化として認識することができる。
【００４９】
次に、本発明による電磁気的結合装置の第３実施の形態を図６乃至図８に基づいて説明する。なお、第１実施の形態と同一の構成要素には同一番号を付して説明する。
【００５０】
図６は本発明による電磁気的結合装置の第３実施の形態を示す図、図７は図６の電磁気的結合装置における駆動回路の構成図、図８は図６の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【００５１】
図６に示すように、第３実施の形態の電磁気的結合装置１Ｃ（１）は、電源装置２Ｃ、給電装置３Ｃ、受電装置４Ｃを備えて構成される。
【００５２】
図６に示すように、電源装置２Ｃは、更に電源５、発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ｃを備えている。電源５は、直流電流を駆動電源として発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ｃのそれぞれに出力している。発振回路６は、所定の周波数（例えば数十Ｈｚから数ｋＨｚ）の信号を発生して出力している。分周回路７は、発振回路６からの発振信号を分周しており、例えば数百Ｈｚから数ｋＨｚの周波数の分周信号を発生して出力するしている。
【００５３】
駆動回路８Ｃは、図６に示すように、第１駆動回路８Ｃ１と第２駆動回路８Ｃ２を備えており、分周回路７から出力された分周信号により交流電流を出力している。さらに説明すると、駆動回路８Ｃは、例えば図７に示すような回路により構成される。図７において、第１駆動回路８Ｃ１は、分周回路７の出力がインバータＮＯＴ１に入力している。インバータＮＯＴ１の出力は、並列接続されたインバータＮＯＴ２とインバータＮＯＴ３に入力している。そして、インバータＮＯＴ２の出力がトランジスタＴｒ１のベースに入力しており、インバータＮＯＴ３の出力がトランジスタＴｒ２のベースに入力している。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２とはダーリントン接続されている。トランジスタＴｒ１のコレクタとトランジスタＴｒ２のエミッタとの間には、トランジスタＴｒ２のエミッタ側をアノードとしてダイオードＤ１，Ｄ２が直列接続されている。さらに、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の接続点Ｐ１は、後述する給電装置３Ｃの第１給電用コイル１２Ａに接続されている。
【００５４】
また、分周回路７の出力はインバータＮＯＴ４とインバータＮＯＴ５に入力している。そして、インバータＮＯＴ４の出力がトランジスタＴｒ３のベースに入力しており、インバータＮＯＴ５の出力がトランジスタＴｒ４のベースに入力している。トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４とはダーリントン接続されている。トランジスタＴｒ３のコレクタとトランジスタＴｒ４のエミッタとの間には、トランジスタＴｒ４のエミッタ側をアノードとしてダイオードＤ３，Ｄ４が直列接続されている。さらに、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４の接続点Ｐ２は、後述する給電装置３Ｃの第３給電用コイル１２Ｃに接続されている。
【００５５】
第２駆動回路８Ｃ２は、第１駆動回路８Ｃ１のインバータＮＯＴ１の出力が、並列接続されたインバータＮＯＴ６とインバータＮＯＴ７に入力している。そして、インバータＮＯＴ６の出力がトランジスタＴｒ５のベースに入力しており、インバータＮＯＴ７の出力がトランジスタＴｒ６のベースに入力している。トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６とはダーリントン接続されている。トランジスタＴｒ５のコレクタとトランジスタＴｒ６のエミッタとの間には、トランジスタＴｒ６のエミッタ側をアノードとしてダイオードＤ５，Ｄ６が直列接続されている。さらに、トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６の接続点Ｐ３は、後述する給電装置３Ｃの第２給電用コイル１２Ｂに接続されている。
【００５６】
また、分周回路７の出力がインバータＮＯＴ８とインバータＮＯＴ９に入力している。そして、インバータＮＯＴ８の出力がトランジスタＴｒ７のベースに入力しており、インバータＮＯＴ９の出力がトランジスタＴｒ８のベースに入力している。トランジスタＴｒ７，Ｔｒ８とはダーリントン接続されている。トランジスタＴｒ７のコレクタとトランジスタＴｒ８のエミッタとの間には、トランジスタＴｒ８のエミッタ側をアノードとしてダイオードＤ７，Ｄ８が直列接続されている。さらに、トランジスタＴｒ７，Ｔｒ８の接続点Ｐ４は、後述する給電装置３Ｃの第４給電用コイル１２Ｄに接続されている。
【００５７】
これら第１、第２駆動回路８Ｃ１，８Ｃ２では、分周回路７からの分周信号により交流電流の周期が決定される。そして、第１駆動回路８Ｃ１は、後述する給電装置３Ｃの第１給電用コイル１２Ａと第３給電用コイル１２Ｃに対し、数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数で図８に示すような電圧を印加して交流電流を供給している。また、第２駆動回路８Ｃ２は、後述する給電装置３Ｃの第２給電用コイル１２Ｂと第４給電用コイル１２Ｄに対し、数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数で図８に示すような電圧を印加して交流電流を供給している。
【００５８】
給電装置３Ｃは、棒状の磁性体１１と、磁性体１１の外周面に巻き込まれて固定された配線１２とを備えて構成される。図６の例において、各々独立した４本の配線１２により、磁性体１１の上方から第１給電用コイル１２Ａ、第２給電用コイル１２Ｂ、第３給電用コイル１２Ｃ、第４給電用コイル１２Ｄを形成している。
【００５９】
第１給電用コイル１２Ａは、磁性体１１の最上部に位置し、第１駆動回路８Ｃ１の一方の出力８ａ１から配線１２が磁性体１１の上方に引き出され、磁性体１１の下方に向かって右上がりに巻き込まれ、その先端が第１駆動回路８Ｃ１の他方の出力８ｂ１に接続される。第２給電用コイル１２Ｂは、第１給電用コイル１２Ａの下に位置し、第２駆動回路８Ｃ２の一方の出力８ａ２から第１給電用コイル１２Ａの近傍まで引き出され、磁性体１１の下方に向かって第１給電用コイル１２Ａと同一方向の右上がりに巻き込まれ、その先端が第２駆動回路８Ｃ２の他方の出力８ｂ２に接続される。第３給電用コイル１２Ｃは、第２給電用コイル１２Ｂの下に位置し、第１駆動回路８Ｃ１の一方の出力８ａ１から第２給電用コイル１２Ｂの近傍まで引き出され、磁性体１１の下方に向かって第１給電用コイル１２Ａと同一方向の右上がりに巻き込まれ、その先端が第１駆動回路８Ｃ１の他方の出力８ｂ１に接続される。第４給電用コイル１２Ｄは、第３給電用コイル１２Ｃの下に位置し、第２駆動回路８Ｃ２の一方の出力８ａ２から第３給電用コイル１２Ｃの近傍まで引き出され、磁性体１１の下方に向かって第１給電用コイル１２Ａと同一方向の右上がりに巻き込まれ、その先端が第２駆動回路８Ｃ２の他方の出力８ｂ２に接続される。なお、各給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄは、略同等の長さで磁性体１１に巻き込まれる。
【００６０】
図６に示すように、受電装置４Ｃは、筒状部材１５、受電用コイル１６、被給電体１７を備えて構成される。筒状部材１５は、磁性体で構成され、給電装置３Ｃの配線１２が巻き込まれた磁性体１１に挿通可能な構成とされる。
【００６１】
受電用コイル１６は、筒状部材１５を磁性体１１に挿通した際に、磁性体１１に巻き込まれた第１乃至第４の給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄと平行をなすように、筒状部材１５の外周面に給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄと同一方向に巻き込まれて固定されている。この受電用コイル１６は、給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄと略同等の長さで筒状部材１５に巻き込まれる。
【００６２】
被給電体１７は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）や電球等の発光手段で構成される。図６の例では、被給電体１７がＬＥＤであり、２つのＬＥＤＤ１，Ｄ２が受電用コイル１７の両端に互いに逆方向に接続されている。
【００６３】
上記構成による電磁気的結合装置１Ｃでは、受電装置４Ｃの筒状部材１５を給電装置３Ｃの磁性体１１に挿通して取り付ける。そして、ＬＥＤＤ１，Ｄ２を取り付けた受電用コイル１６が磁性体１１の第１給電用コイル１２Ａと重なっている状態（図６のＡ部）から第２給電用コイル１２Ｂと重なる状態（図６のＢ部）に移動させた場合、各駆動回路８Ｃ１，８Ｃ２の位相が逆転しているときは、受電用コイル１６に誘起される電圧が図８に示すように方向が変化する。これにより、受電用コイル１６が第１給電用コイル１２Ａ又は第３給電用コイル１２Ｃの何れかに重なっている状態（図６のＡ部）ではＬＥＤＤ２が点灯する。また、受電用コイル１６が給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄの２つのコイルの境界部分を跨がっている状態（図６のＣ部）では両方のＬＥＤＤ１，Ｄ２が消灯する。さらに、受電用コイル１６が第２給電用コイル１２Ｂ又は第４給電用コイル１２Ｄの何れかに重なっている状態（図６のＢ部）ではＬＥＤＤ１が点灯する。
【００６４】
ここで、第２駆動回路８Ｃ２の波形が第１駆動回路８Ｃ１の波形と同位相になると、受電用コイル１６が第２給電用コイル１２Ｂ又は第４給電用コイル１２Ｄと重なっている状態（図６のＢ部）でＬＥＤＤ２が点灯する。しかも、受電用コイル１６が給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄの２つのコイルの境界部分を跨がっている状態（図６のＣ部）でもＬＥＤＤ２が点灯し続けることになり、ＬＥＤＤ２は給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄ上の全ての位置で点灯する。このように、駆動回路８Ｃの位相を制御することにより、受電用コイル１６の移動を行わなくても発光手段の発光を制御することが可能となる。
【００６５】
なお、図８において、ＬＥＤＤ１，Ｄ２の動作は、点灯確認できる意味であり、実際の駆動波形ではない。また、上記動作説明では、筒状部材１５を磁性体１１に沿って移動させているが、磁性体１１を筒状部材１５に沿って移動させても同様に作用する。
【００６６】
このように、第３実施の形態では、磁性体１１の複数箇所に配線１２を巻き込んで複数の給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄを形成し、これらの給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄを駆動する信号の位相やオン・オフを複数の駆動回路８Ｃ１，８Ｃ２により制御している。図６の例では、磁性体１１に対し４つの配線１２により個々に独立して第１乃至第４給電用コイル１２Ａ〜１２Ｄを形成し、第１給電用コイル１２Ａと第３給電用コイル１２Ｃを第１駆動回路８Ｃ１により制御し、第２給電用コイル１２Ｂと第４給電用コイル１２Ｄを第２駆動回路８Ｃ２により制御している。これにより、磁性体１１に挿通される筒状部材１５の位置によって被給電体１７への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体１７として異なる発光色（例えば緑色と赤色など）の発光手段を用いれば、受電状態の変化を発光手段の点灯と消灯の動作変化として認識することができる。
【００６７】
次に、本発明による電磁気的結合装置の第４実施の形態を図９および図１０に基づいて説明する。なお、第１実施の形態と同一の構成要素には同一番号を付して説明する。
【００６８】
図９は本発明による電磁気的結合装置の第４実施の形態を示す図、図１０は図９の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【００６９】
図９に示すように、第４実施の形態の電磁気的結合装置１Ｄ（１）は、電源装置２Ｄ、給電装置３Ｄ、受電装置４Ｄを備えて構成される。
【００７０】
図９に示すように、電源装置２Ｄは、更に電源５、発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ｄを備えている。電源５は、直流電流を駆動電源として発振回路６、分周回路７、駆動回路８Ｄのそれぞれに出力している。発振回路６は、所定の周波数（例えば数十Ｈｚから数ｋＨｚ）の信号を発生して出力している。分周回路７は、発振回路６からの発振信号を分周しており、例えば数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数の分周信号を発生して出力している。
【００７１】
駆動回路８Ｄは、第１実施の形態と同様に、例えば図２に示すような回路により構成される。この駆動回路８Ｄでは、分周回路７からの分周信号により交流電流の周期が決定され、後述する給電装置３Ｄの第１乃至第３給電用コイル１２Ａ，１２Ｂ，１２ｃに対し、数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数で図１０に示すような電圧を印加して交流電流を供給している。
【００７２】
給電装置３Ｄは、棒状の磁性体１１と、磁性体１１の外周面に巻き込まれて固定された配線１２とを備えて構成される。図９の例において、各々独立した３本の配線１２により、磁性体１１の上方から第１給電用コイル１２Ａ、第２給電用コイル１２Ｂ、第３給電用コイル１２Ｃを形成している。
【００７３】
第１給電用コイル１２Ａは、磁性体１１の最上部に位置し、駆動回路８Ｄの一方の出力８ａから配線１２が磁性体１１の上方に引き出され、磁性体１１の下方に向かって右上がりに巻き込まれ、その先端が駆動回路８Ｄの他方の出力８ｂに接続される。第２給電用コイル１２Ｂは、第１給電用コイル１２Ａの下に位置し、駆動回路８Ｄの他方の出力８ｂから第１給電用コイル１２Ａの近傍まで引き出され、磁性体１１の下方に向かって第１給電用コイル１２Ａと同一方向の右上がりに巻き込まれ、その先端が駆動回路８Ｄの一方の出力８ａに接続される。すなわち、この第２給電用コイル１２Ｂは、駆動回路８Ｄに対して第１給電用コイル１２Ａとは逆に接続されている。第３給電用コイル１２Ｃは、第２給電用コイル１２Ｂの下に位置し、駆動回路８Ｄの一方の出力８ａから第２給電用コイル１２Ｂの近傍まで引き出され、磁性体１１の下方に向かって第１給電用コイル１２Ａと同一方向の右上がりに巻き込まれ、その先端が駆動回路８Ｄの他方の出力８ｂに接続される。
【００７４】
なお、各給電用コイル１２Ａ〜１２Ｃは、後述する受電装置４Ｄの受電用コイルと略同一長さ又は整数倍以上の長さで磁性体１１に巻き込まれるものである。図９の例では、第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂが略同一長さで磁性体１１に巻き込まれ、第３給電用コイル１２Ｃがその略倍の長さで磁性体１１に巻き込まれている。
【００７５】
図９に示すように、受電装置４Ｄは、筒状部材１５、受電用コイル１６、被給電体１７を備えて構成される。筒状部材１５は、磁性体で構成され、給電装置３Ｄの配線１２が巻き込まれた磁性体１１に挿通可能な構成とされる。
【００７６】
図９の例において、受電用コイル１６は、各々独立した２本の巻線からなる第１受電用コイル１６Ａと第２受電用コイル１６Ｂを形成している。これら第１、第２受電用コイル１６Ａ，１６Ｂは、筒状部材１５を磁性体１１に挿通した際に、磁性体１１に巻き込まれた第１乃至第３給電用コイル１２Ａ〜１２Ｃと平行をなすように、筒状部材１５の外周面に給電用コイル１２Ａ〜１２Ｃと同一方向に巻き込まれて固定されている。図９の例では、各受電用コイル１６Ａ，１６Ｂが第１給電用コイル１２Ａと略同等又はそれより短い長さで筒状部材１５に巻き込まれている。
【００７７】
被給電体１７は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）や電球等の発光手段で構成される。図９の例では、被給電体１７がＬＥＤであり、Ｄ１〜Ｄ５の５つのＬＥＤで構成される。さらに説明すると、ＬＥＤＤ１，ＬＥＤＤ２は、第１受電用コイル１６Ａの始端と第２受電用コイル１６Ｂの始端との間に互いに逆方向に並列接続されている。また、ＬＥＤＤ３，Ｄ４は、第２受電用コイル１６Ｂの始端と終端との間に互いに逆方向に並列接続されている。さらに、ＬＥＤＤ５は、第１受電用コイル１６Ａの始端と第２受電用コイル１６Ｂの終端との間に対し、第２受電用コイル１６Ｂ側をアノードとして接続されている。このＬＥＤＤ５のＶＦ（直流順電圧）は、受電用コイル１６に対して同一方向に接続されたＬＥＤＤ１とＬＥＤＤ３のＶＦ（直流順電圧）よりも小さいものとなっている。
【００７８】
上記構成による電磁気的結合装置１Ｄでは、受電用コイル１６Ａ，１６Ｂが図９のＡ部に位置している状態では、第１給電用コイル１２Ａと第２給電用コイル１２Ｂを介して受電用コイル１６Ａ，１６Ｂに誘起された電圧によりＬＥＤＤ１とＬＥＤＤ４が点灯する。筒状部材１５を磁性体１１に沿って下方に移動し、受電用コイル１６Ａ，１６Ｂが図９のＣ部に位置すると、各々の受電用コイル１６Ａ，１６Ｂには逆方向の交流電流が流れる。その結果、受電用コイル１６Ａ，１６Ｂにより発生する電圧が無くなり、全てのＬＥＤＤ１〜ＬＥＤＤ５は消灯する。さらに筒状部材１５を磁性体１１に沿って下方に移動し、受電用コイル１６Ａ，１６Ｂが図９のＢ部に位置すると、受電用コイル１６Ａ，１６ＢにはＡ部の時とは逆の電圧が誘起される。これにより、ＬＥＤＤ２とＬＥＤＤ３が点灯する。そして、さらに筒状部材１５を磁性体１１に沿って下方に移動し、受電用コイル１６Ａ，１６Ｂが図９のＥ部、Ｄ部に位置すると、受電用コイル１６Ａに発生する電圧が徐々にその極性を反転し、ＬＥＤＤ５に対して電圧を印加する。そして、ＬＥＤＤ５が点灯すると、この順方向電圧により受電用コイル１６Ａ，１６Ｂからの発生電圧が抑えられるため、本来点灯すべきＬＥＤＤ３とＬＥＤＤ１は消灯する。
【００７９】
なお、図１０において、ＬＥＤＤ１〜ＬＥＤＤ５の動作は、点灯確認できる意味であり、実際の駆動波形ではない。また、上記動作説明では、筒状部材１５を磁性体１１に沿って移動させているが、磁性体１１を筒状部材１５に沿って移動させても同様に作用する。
【００８０】
また、図９の例では、第１給電用コイル１２Ａと第３給電用コイル１２Ｃの両端が駆動回路８Ｄの出力に対して同一に接続され、第２給電用コイル１２Ｂの両端が駆動回路８Ｄに対して第１給電用コイル１２Ａとは逆に接続されているが、全ての給電用コイル１２Ａ〜１２Ｃの両端を駆動回路８Ｄの出力に対して同一に接続してもよい。この場合、第１給電用コイル１２Ａと第３給電用コイル１２Ｃを同一方向に巻き込み、第２給電用コイル１２Ｂの巻き方向を第１給電用コイル１２Ａとは逆にする。
【００８１】
このように、第４実施の形態では、給電装置３Ｄの磁性体１１に巻き込まれる給電用コイル１２を３箇所に設けて各々独立した複数の回路を構成し、受電装置４Ｄの筒状部材１５に巻き込まれる受電用コイル１６を２箇所に設け、磁性体１１と筒状部材１５の相対的な移動に伴うコイル間の電位差により受電状態を変化させている。これにより、磁性体１１に挿通される筒状部材１５の位置によって被給電体１７への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体１７として異なる発光色の発光手段、例えば図９においてＬＥＤＤ１〜ＬＥＤＤ４が緑色、ＬＥＤＤ５が赤色に発光する発光手段を用いれば、受電状態の変化を発光手段の点灯と消灯の動作変化や色変化として認識することができる。
【００８２】
以上説明した本例の電磁気的結合装置によれば、磁性体１１に給電用コイル１２が巻き込まれた給電装置３と、給電装置３の磁性体１１に挿通される筒状部材１５に受電用コイル１６が巻き込まれた受電装置４との位置関係によって受電状態を任意に変えることができる。
【００８３】
また、給電装置３の磁性体１１の両端が開放された構成なので、被給電体１７が接続される受電装置４を給電装置３の磁性体１１に対して簡単に着脱することができる。しかも、被給電体１７として発光手段を接続した場合には、給電装置３に対して発光手段が接続された受電装置４を自由に交換でき、発光手段の発光色パターンを任意に変えることができる。すなわち、単なる点灯や消灯の切り替えだけでなく、給電装置３と受電装置４との位置関係に伴う受電状態の変化により表示の自由度を向上させることができる。
【００８４】
さらに、給電装置３の磁性体１１としては、剛体に限らず、柔軟性を有するもので構成することが可能である。この場合、柔軟性を有する磁性体１１に挿通される受電装置４の筒状部材１５も磁性体１１に沿ってスムーズに移動できるように柔軟性を有するのが好ましい。これにより、直線に限らず、曲線、環状など様々な形状に自由に変形することができる。また、給電装置３の磁性体１１の一部（例えば一端部）に電源装置２を内蔵させる構成とすれば、さらに構成の簡略化を図ることができる。
【００８５】
そして、本例の電磁気的結合装置１（１Ａ〜１Ｄ）は、給電装置３と受電装置４の相対的な移動により、その位置関係によって受電状態が変化する。これにより、本例の電磁気的結合装置１において給電装置３から受電装置４を介して非接触で被給電体１７に伝達される電力エネルギーを様々なものに利用できる。
【００８６】
例えば被給電体１７として発光手段を用いれば、クリスマスツリーの電飾装置として利用することができる。また、給電装置３の磁性体１１を様々な形（例えば文字、絵など）に変形して衣類の表面に装着し、被給電体１７として発光手段を用いれば、この発光手段の各種色の組み合わせで発光する様々なデザインの衣類を提供することができる。
【００８７】
本例の装置を位置センサとして例えば水位計に用いた場合には、被給電体１７として発光手段を接続した受電装置４をフロートに取り付け、水位によってフロートが上下した際、水位を発光手段の色により認識することができる。例えば第４実施の形態において、Ｄ部の位置を異常位置と設定し、ＬＥＤＤ５の発光色を赤色とすれば、受電装置４を設けたフロートがＤ部の位置まで水位が下がったときにＬＥＤＤ５が赤色に発光するので、そのときに同時にアラーム音を出力すれば、色と音により異常を知らせることができる。
【００８８】
さらに、本例の装置を例えば剣や刀などの棒状物に採用すれば、剣や刀を振り下ろした際の力の入れ具合に応じて発光手段の色が変化する玩具を構成することができる。この他、受電装置４が受電した電力を電源駆動用信号とＯＮ／ＯＦＦ信号としてＩＣに入力し、このＩＣの駆動により液晶表示器の表示を制御することも可能である。また、受電装置４の受電用コイル１６から取り出せる電力を大きくすれば、モータ等の駆動電源としても利用可能である。
【００８９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に係る電磁気的結合装置によれば、磁性体に給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、給電装置の磁性体に挿通される筒状部材に受電用コイルが巻き込まれた受電装置との位置関係によって受電状態を任意に変えることができる。
【００９０】
また、磁性体と筒状部材とを柔軟性を有する構成とすれば、直線に限らず、曲線、環状などの様々な形状に自由に変形することができる。
【００９１】
さらに、被給電体として発光手段を用いれば、単なる点灯や消灯の切り替えだけでなく、給電装置と受電装置との位置関係によって受電状態を変えることにより表示の自由度を向上させることができる。
【００９２】
そして、給電装置の磁性体に巻き込まれる給電用コイルを部分的にその巻き方向を逆にする構成とすれば、給電用コイルに電磁的に誘起される電圧は、巻き方向によって逆になるので、磁性体に挿通される筒状部材の位置によって被給電体への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体として異なる発光色（例えば緑色と赤色など）の発光手段を用いれば、受電状態の変化を色の変化として認識することができる。
【００９３】
磁性体に巻き込まれる給電用コイルの配線密集度を部分的に変化させる構成とすれば、磁性体に挿通される筒状部材の位置によって被給電体への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体として発光手段を用いれば、受電状態の変化を発光手段の点灯と消灯の動作変化として認識することができる。
【００９４】
磁性体の複数箇所に給電用コイルを巻き込み、これらの給電用コイルを駆動する信号の位相やオン・オフを複数の駆動回路により制御する構成とすれば、磁性体に挿通される筒状部材の位置によって被給電体への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体として異なる発光色（例えば緑色と赤色など）の発光手段を用いれば、受電状態の変化を発光手段の点灯と消灯の動作変化として認識することができる。
【００９５】
磁性体に巻き込まれる給電用コイルを複数箇所に設けて各々独立した複数の回路を構成し、筒状部材に巻き込まれる受電用コイルを複数箇所に設け、磁性体と筒状部材の相対的な移動に伴うコイル間の電位差により受電状態を変化させる構成とすれば、磁性体に挿通される筒状部材の位置によって被給電体への受電状態を変化させることができる。その際、被給電体として異なる発光色の発光手段を用いれば、受電状態の変化を色の変化として認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電磁気的結合装置の第１実施の形態を示す図である。
【図２】図１の電磁気的結合装置における駆動回路の構成図である。
【図３】図１の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【図４】本発明による電磁気的結合装置の第２実施の形態を示す図である。
【図５】図４の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【図６】本発明による電磁気的結合装置の第３実施の形態を示す図である。
【図７】図６の電磁気的結合装置における駆動回路の構成図である。
【図８】図６の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【図９】本発明による電磁気的結合装置の第４実施の形態を示す図である。
【図１０】図９の電磁気的結合装置を動作させたときの給電用コイルと受電用コイルの電圧波形を含むタイミングチャートである。
【図１１】非接触により電力を得る給電装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１（１Ａ〜１Ｄ）…電磁気的結合装置、２（２Ａ〜２Ｄ）…電源装置、３（３Ａ〜３Ｄ）…給電装置、４（４Ａ〜４Ｄ）…受電装置、８（８Ａ〜８Ｄ）…駆動回路、１１…磁性体、１２…配線、１２Ａ，１２Ｂ…給電用コイル、１５…筒状部材、１６（１６Ａ，１６Ｂ）…受電用コイル、１７…被給電体、１８…無巻線部分。
Claims (10)
- 電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置であって、
前記筒状部材が前記磁性体に相対的に移動可能に取り付けられ、前記給電用コイルの巻き方向が部分的に逆であることを特徴とする電磁気的結合装置。 - 電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置であって、
前記筒状部材が前記磁性体に相対的に移動可能に取り付けられ、前記給電用コイルの密集度が部分的に変化していることを特徴とする電磁気的結合装置。 - 電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置であって、
前記筒状部材が前記磁性体に相対的に移動可能に取り付けられ、前記給電用コイルが前記磁性体の複数箇所に設けられており、
前記給電用コイルを駆動する信号の位相とオン・オフとの少なくともいずれか一方を制御する駆動回路を備えたことを特徴とする電磁気的結合装置。 - 電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置であって、
前記筒状部材が前記磁性体に相対的に移動可能に取り付けられ、
前記受電用コイルが前記筒状部材の複数箇所に設けられ、
前記給電用コイルが前記受電用コイルの長さと同一又は整数倍以上の長さで前記磁性体の複数箇所に設けられ、
前記磁性体と前記筒状部材の相対的な移動に伴うコイル間の電位差により受電状態が変化することを特徴とする電磁気的結合装置。 - 前記被給電体が発光手段であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の電磁気的結合装置。
- 前記磁性体および前記筒状部材が柔軟性を有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の電磁気的結合装置。
- 電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、前記磁性体に対して相対的に移動可能に取り付けられる筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置に用いられる給電装置であって、
前記給電用コイルは、部分的に巻き方向が逆転して前記磁性体に巻き込まれていることを特徴とする給電装置。 - 電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、前記磁性体に対して相対的に移動可能に取り付けられる筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置に用いられる給電装置であって、
前記給電用コイルは、密集度が部分的に変化して前記磁性体に巻き込まれていることを特徴とする給電装置。 - 電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、前記磁性体に対して相対的に移動可能に取り付けられる筒状部材に受電用コイルが巻き込まれ、該受電用コイルに被給電体が接続された受電装置とを備え、前記給電用コイルに流れる電流を前記受電用コイルに電磁気的に誘起して電力を得る電磁気的結合装置に用いられる給電装置であって、
前記給電用コイルは、前記磁性体の複数箇所に設けられていることを特徴とする給電装置。 - 電磁気的に開放された磁性体に対し、電流が流れる給電用コイルが巻き込まれた給電装置と、前記給電用コイルに交流電流を流す電源装置と、前記給電用コイルに流れる電流が電磁気的に誘起される受電用コイルを有する受電装置とを備えた電磁気的結合装置に用いられる受電装置であって、
前記受電用コイルが筒状部材に巻き込まれており、該筒状部材が前記磁性体に対して相対的に移動可能に設けられることを特徴とする受電装置。
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