JP2011010378A - 非接触充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】非接触充電装置側の１次コイルと被充電機器側の２次コイルの位置決めを容易に行うことができる非接触充電システムを提供する。
【解決手段】非接触充電システム１は、送電用の１次コイルを有する非接触充電装置２と、受電用の２次コイルを有する被充電機器３とを備える。非接触充電装置２をケーシング部２Ａ及び２Ｂで構成し、ケーシング部２Ａには１次コイルが配置され、1次コイルを中心として円形状の壁部２３が形成され、被充電機器３を載置可能とする。壁部２３の大きさは、位置ずれ許容範囲内で被充電機器３の長手方向と短手方向の長さにより決定する。壁部２３は、１次コイルと２次コイルが位置ずれ許容範囲内で重なるよう被充電機器３の位置を規制するので、被充電機器３を壁部２３に載置するだけの操作で１次コイルと２次コイルの位置決めを容易に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、送電用の１次コイルが配置された非接触充電装置と、受電用の２次コイルが配置された被充電機器とを備え、１次コイルと２次コイルを電磁結合させることで１次コイルから２次コイルに電力伝送を行う非接触充電システムに関する。

非接触充電システムでは、電力の伝送効率を高めるために、１次コイルと２次コイルを許容範囲内に位置決めすることが重要である。１次コイルと２次コイルの位置決め方法として、例えば特許文献１で開示された充電システムでは、充電器（非接触充電装置に対応）側に凸部を設け、携帯端末（被充電機器に対応）側に前記凸部と嵌合する凹部を設け、これら凸部と凹部との関係で１次コイルと２次コイルの位置決めを行っている。

また、特許文献２で開示された非接触充電システムでは、非接触充電装置側に鏡面部を設け、携帯電話機（被充電機器に対応）側に中心位置マークを設け、携帯電話機の中心位置マークを非接触充電装置側の鏡面部に映すことで、１次コイルと２次コイルの位置決めを行っている。

特開２００８−２０６２３４号公報 特開２００８−３０１５５３号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２で開示されたいずれの方法においても、探りながらの位置決めとなるので、短時間で位置決めを行うことができない。すなわち、非接触充電装置側の１次コイルと被充電機器側の２次コイルの位置決めを容易に行うことができない。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、非接触充電装置側の１次コイルと被充電機器側の２次コイルの位置決めを容易に行うことができる非接触充電システムを提供することを目的とする。

本発明の非接触充電システムは、送電用の１次コイルと、前記１次コイルを中心とした円形状の壁部を備えたが配置された非接触充電装置と、略中心に受電用の２次コイルが配置された被充電機器と、を備え、前記被充電機器を前記非接触充電装置に載置した際に、前記１次コイルと前記２次コイルが位置ずれ許容範囲内で重なるよう前記被充電機器が前記壁部により位置規制される。

上記構成によれば、非接触充電装置に形成された壁部により、非接触充電装置側の１次コイルと被充電機器側の２次コイルが電力の所定の伝達効率を保つために、当該円形状の壁部によりその位置が許容範囲内で重なるよう被充電機器の位置を規制するので、被充電機器を非接触充電装置の壁部内に載置するだけの操作で、１次コイルと２次コイルの位置決めを容易に行うことができる。

上記構成によれば、被充電機器を非接触充電装置の壁部内において、どのような方向に配置しても、常に１次コイルと２次コイルが電力の所定の伝達効率を保つことができるので一定の効率で電力の伝送を行うことができる。

また、本発明の非接触充電システムは、伝送電用の１次コイルが配置され前記１次コイルを中心とした円形状の壁部を備えたた非接触充電装置と、略中心に受電用の２次コイルが配置された被充電機器と、を備え、前記被充電機器の長手方向の長さをＸ、短手方向の長さをＹとし、前記１次コイルと前記２次コイルとの位置ずれ許容範囲をＳとした場合、前記非接触充電装置の前記壁部の半径ｒは、ｒ＝｛（Ｘ／２）^２＋（Ｙ／２＋Ｓ）^２｝^１／２で求められる値である。

上記構成によれば、被充電機器の位置規制を行うための非接触充電装置に設けるべき最適な壁部の半径を求めることができる。また、位置ずれ許容範囲を考慮に入れることで、上記式を満たす他の形状の被充電機器でも対応できる。すなわち、半径ｒを満たす非接触充電装置に設けられた壁の内側に被充電機器が存在した場合に、効率が下がらない範囲の隙間が存在することになるため、円形壁内において向きや位置を意識せずに載置することが可能である。

また、本発明の非接触充電装置は、送電用の１次コイルと前記１次コイルを中心として構成された円形状の壁部と、脚部と、を備え、前記脚部により非接触充電装置本体は傾斜角度をもって固定されるとともに、被充電機器を載置した際に、前記壁部により少なくとも前記被充電機器の２隅で前記被充電機器を係止する。

上記構成によれば、立て掛け状態での充電も可能となる。これにより、被充電機器がデジタルテレビ放送等を視聴可能な携帯電話機の場合、デジタルテレビ放送等の視聴に最適な角度を提供することができ、かつデジタルテレビ放送等を視聴しながら充電を行うことができる。

また、本発明の被充電機器は、筐体の長手方向の中点と短手方向の中点とが交わる中心位置を覆う電池蓋を備え、前記電池蓋には前記中心位置を中心に受電用の２次コイルが配置され、かつ、前記電池蓋の面と前記筐体の面とが段差を生じることなく前記電池蓋が前記筐体に嵌合される。

上記構成によれば、被充電機器の筐体に電池蓋を嵌合させた際に、電池蓋に設けた２次コイルが被充電機器の筐体の長手方向の中点と短手方向の中点とが交わる中心位置を中心に位置ずれ許容範囲内で配置されるので、非接触充電装置の円形状の壁部の略中心に配置された１次コイルに合わせることができる。また、被充電機器の筐体に電池蓋を嵌合させることで電池蓋の面と筐体の面との間に段差が無くなり平坦になるので、被充電機器を非接触充電装置の壁部内に、がたつくことなく安定して載置することができる。

本発明は、非接触充電装置側の１次コイルと被充電機器側の２次コイルの位置決めを容易に行うことができる。

本発明の一実施の形態に係る非接触充電システムの外観を示す斜視図 図１の非接触充電システムの正面を示す図 図２に示す非接触充電装置の側面を示す図 図１に示す非接触充電装置の外観を示す斜視図 図２に示す非接触充電装置の壁部の半径を求める方法を説明するための図 図２に示す非接触充電装置を立て掛けて状態にする方法を説明するための図 図２に示す非接触充電装置を立て掛けて状態にする方法を説明するための図 図２に示す非接触充電装置の立て掛け使用時の外観を示す斜視図 図２に示す非接触充電装置の壁部の底面に絵柄が描かれた円形のシートを配置する様子を示す図 図１に示す携帯電話機の表面側の外観を示す斜視図 図１に示す携帯電話機の側面を示す図 図１に示す携帯電話機の裏面側の外観を示す斜視図 図１に示す携帯電話機の筐体から電池蓋を取り外したときの様子を示す斜視図 図１に示す携帯電話機の電池蓋の裏面側の外観と内部構造の一部を示す斜視図

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る非接触充電システムの外観を示す斜視図、図２は図１の非接触充電システムの正面を示す図、図３は図２に示す非接触充電装置の側面を示す図、図４は図１に示す非接触充電装置の外観を示す斜視図である。

図１〜図４において、本実施の形態の非接触充電システム１は、送電用の１次コイル２１を有する非接触充電装置２と、受電用の２次コイル３１を有する被充電機器３とを備える。なお、本実施の形態では、被充電機器３を折り畳み式の携帯電話機とし、以後携帯電話機と呼ぶこととする。

非接触充電装置２は、プラスチック等の樹脂材を用いて方形状に形成されたケーシング部２Ａ及び２Ｂを有し、これらのケーシング部２Ａ及び２Ｂは、それぞれの一辺で互いに開閉自在に接続されている。この場合、ケーシング部２Ａ及び２Ｂの接続にはピン２２（図３参照）が用いられている。ケーシング部２Ａには携帯電話機３を載置するための円形状の凹部（以下、“壁部”と呼ぶ）２３が形成されている。壁部２３の略中心には前述した１次コイル２１が配置されている。また、壁部２３の大きさは携帯電話機３の大きさにより決まる。図５に示すように、壁部２３の半径ｒは、携帯電話機３の非接触充電装置２に載せる面の長手方向の寸法をＸ、短手方向の寸法をＹ、１次コイル２１と２次コイル３１との位置ずれ許容範囲をＳとすると、式（１）で求まる。

ｒ＝｛（Ｘ／２）^２＋（Ｙ／２＋Ｓ）^２｝^１／２ …（１）

このようにして壁部２３の半径ｒを決めることで、壁部２３内に携帯電話機３を載置した際に、非接触充電装置２側の１次コイル２１と携帯電話機３側の２次コイル３１の位置が必ず位置ずれの許容範囲Ｓ内で合うことになる。１次コイル２１と２次コイル３１の位置が合うことで、非接触充電装置２から携帯電話機３への電力伝送を所定の効率で行うことが可能となる。

図１〜図４に戻り、ケーシング部２Ｂは、ケーシング部２Ａに対する開閉蓋として作用し、さらに図６及び図７に示すように、ケーシング部２Ｂを所定の傾斜角度まで回転させることでケーシング部２Ａの脚部としても作用する。ケーシング部２Ｂをケーシング部２Ａの脚部とすることで、非接触充電装置２本体を立て掛けた状態で使用することが可能となる。この場合、非接触充電装置２本体が傾斜角度をもって固定されるように、ケーシング部２Ａ及び２Ｂには図示せぬ固定機構が設けられている。

ケーシング部２Ｂ内にはケーシング部２Ａに設けられた１次コイル２１に電力を供給する電力送信部（図示略）が設けられている。この電力送信部を動作させるための電源は、ケーシング部２Ｂに接続可能な電源ケーブル５を介して外部より供給される。

携帯電話機３を非接触充電装置２の壁部２３に載置した際に、非接触充電装置２の１次コイル２１の中心部と携帯電話機３の２次コイル３１の中心部が位置ずれ許容範囲内Ｓの中に納まるため、携帯電話機３を２次コイル３１を中心にしてどのような方向に配置しても携帯電話機３に対して高効率で電力を伝送することができる。図２の点線で示す携帯電話機３は、図２の実線で示す携帯電話機３に対し、横向きに配置されたものである。図８は、非接触充電装置２を立て掛けた状態で使用している様子を示す斜視図である。携帯電話機３を横向きに配置した場合、壁部２３の壁面により少なくとも携帯電話機３の２隅で携帯電話機３を係止する。

携帯電話機３がデジタルテレビ放送を受信可能なものである場合、非接触充電装置２本体を立て掛けた状態で壁部２３に携帯電話機３を横置き配置することで、デジタルテレビ放送等を見やすい状態に配置することができ、視聴しながら充電が可能になる。

なお、ケーシング部２Ａの壁部２３の平面上に絵柄を描くことも可能であり、また絵柄のカスタマイズが可能なように、図９に示すような絵柄が描かれた円形のシート７を造って壁部２３の平面上に置くようにしてもよい。

このように非接触充電装置２は、プラスチック等の樹脂材を用いて方形状に形成されたケーシング部２Ａ及び２Ｂで構成され、これらのケーシング部２Ａ及び２Ｂが開閉自在に接続されるとともに、ケーシング部２Ａに携帯電話機３を載置するための円形状の壁部２３が形成され、さらに壁部２３の略中心に１次コイル２１が配置されている。壁部２３の大きさは、１次コイル２１と２次コイル３１との位置ずれ許容範囲Ｓ内で携帯電話機３の２次コイルが配置され筐体の非接触充電装置２に載置される面の長手方向と短手方向の長さにより決定される。

図１０は、携帯電話機３の表面側の外観を示す斜視図、図１１は携帯電話機３の側面を示す図、図１２は携帯電話機３の裏面側の外観を示す斜視図である。図１０〜図１２において、携帯電話機３は上筐体３Ａと下筐体３Ｂとからなり、これらが開閉可能にヒンジ３２にて接続されている。下筐体３Ｂの裏面側には電池蓋３３が設けられており、この電池蓋３３は、携帯電話機３の筐体の非接触充電装置２に載置される面の長手方向の中点と短手方向の中点とが交わる中心位置を覆うとともに、電池蓋３３の面と携帯電話機３の筐体の面とが段差を生じることなく携帯電話機３の筐体に嵌合する形状に形成されている。

図１３は、携帯電話機３の筐体から電池蓋３３を取り外したときの様子を示す斜視図である。図１３において、電池蓋３３をスライドさせて携帯電話機３から取り外すと、下筐体３Ａから電池（二次電池）３４が露出するとともに、電池蓋３３と電気的に接続するための端子３５が露出する。図１４は、携帯電話機３の電池蓋３３の裏面側の外観と内部構造の一部を示す斜視図である。図１４において、電池蓋３３内には前記中心位置を中心に２次コイル３１が配置されており、電池蓋３３内の後部には回路基板３６が配置されている。回路基板３６上の表面には前述した下筐体３Ｂの端子３５と接続する端子３７が配置されている。

電池蓋３３を下筐体３Ｂに嵌合させることで、電池蓋３３の端子３７と下筐体３Ｂの端子３５とが電気的に接続される。電池蓋３３の２次コイル３１で受けた電力は、電池蓋３３の端子３７と下筐体３Ｂの端子３５を介して下筐体３Ｂに伝送される。電池蓋３３内の回路基板３６には非接触充電装置２側と通信を行うための通信回路（図示略）が組み込まれており、この通信回路は例えば電池３４がフル充電状態になったときにその旨を非接触充電装置２に通知する。

このように携帯電話機３は、筐体の長手方向の中点と短手方向の中点とが交わる中心位置を覆う電池蓋３３を備え、電池蓋３３には前記中心位置を中心に２次コイル３１が配置され、かつ、電池蓋３３の面と筐体の面とが段差を生じることなく電池蓋３３が筐体に嵌合される。携帯電話機３の筐体に電池蓋３３を嵌合させた際に、電池蓋３３に設けた２次コイル３１が携帯電話機３の筐体の非接触充電装置２に載置される面の長手方向の中点と短手方向の中点とが交わる中心位置に配置されるので、非接触充電装置２の壁部２３の略中心に配置された１次コイル２１と合うことになる。また、携帯電話機３の筐体に電池蓋３３を嵌合させることで電池蓋３３の面と筐体の面との間に段差が無くなり平坦になるので、携帯電話機３ががたつくことなく非接触充電装置２の壁部２３に載置することができる。

このように本実施の形態の非接触充電システム１によれば、非接触充電装置２に設けた壁部２３が、非接触充電装置２側の１次コイル２１と携帯電話機３側の２次コイル３１が位置ずれ許容範囲Ｓ内で重なるよう携帯電話機３の位置を規制するので、携帯電話機３を非接触充電装置２の壁部２３の内側に載置するだけの操作で、１次コイル２１と２次コイル３１の位置決めを行うことができる。すなわち、１次コイル２１と２次コイル３１の位置決めを極めて容易に行うことができる。

これにより、１次コイル２１の中心部と２次コイル３１の中心部が位置ずれ許容範囲Ｓ内で重なることから、携帯電話機３を非接触充電装置２の壁部２３内でどのような方向に配置しても、常に一定の効率で電力の伝送を行うことができる。

また、位置ずれ許容範囲を考慮に入れて壁部２３を形成することで、前出の式で示す半径ｒよりも小さな半径ｒ´を満たせば他の形状の携帯電話機でも対応できる。本実施形態においては、非接触充電装置に載せる面が長方形である筐体について説明してきたが、筐体の形状が左右非対称である場合などにおいて、長手方向の中点と短手方向の中点とが交わる位置を中心とするのではなく、対角線の交点を略中心として２次コイルを配置してもよい。

また、非接触充電装置２を構成するケーシング部２Ｂを所定の傾斜角度まで回転させることでケーシング部２Ａの脚部として、非接触充電装置２本体を立て掛けた状態での使用が可能となるので、携帯電話機３がデジタルテレビ放送を視聴可能である場合、横画面でデジタルテレビ放送を視聴しながら充電を行うことができる。

なお、本実施の形態では、平面に円形の凹部を造ることで壁部２３を得たが、平面に円筒形の凸部を造ることで壁部を得ることも可能である。この場合、連続した壁でなくて間欠した壁にしてもよい。間欠した壁とした場合、製造コストの削減が可能となる。

また、本実施の形態では、被充電機器３を携帯電話機としたが、携帯電話機に限らず、有線電話機の子機であってよいし、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、音楽再生用のプレーヤなどの充電可能な電池を搭載した機器であれば、どのようなものであってもよい。

本発明は、非接触充電装置側の１次コイルと被充電機器側の２次コイルの位置決めを容易に行うことができるといった効果を有し、送電用の１次コイルが配置された非接触充電装置と、受電用の２次コイルが配置された被充電機器とを備えた非接触充電システムなどへの適用が可能である。

１ 非接触充電システム
２ 非接触充電装置
２Ａ、２Ｂ ケーシング部
３ 携帯電話機（被充電機器）
３Ａ 上筐体
３Ｂ 下筐体
５ 電源ケーブル
７ シート
２１ １次コイル
２２ ピン
２３ 壁部
３１ ２次コイル
３２ ヒンジ
３３ 電池蓋
３４ 電池
３５、３７ 端子
３６ 回路基板

Claims (6)

1. 送電用の１次コイルと、前記１次コイルを中心とした円形状の壁部を備えた非接触充電装置と、
   略中心に受電用の２次コイルが配置された被充電機器と、を備え、
   前記被充電機器を前記非接触充電装置に載置した際に、前記１次コイルと前記２次コイルが位置ずれ許容範囲内で重なるよう前記被充電機器が前記壁部により位置規制されることを特徴とする非接触充電システム。
2. 前記被充電機器を前記非接触充電装置に載置した際に、前記１次コイルの中心部と前記２次コイルの中心部が位置ずれ許容範囲内で重なることを特徴とする請求項１に記載の非接触充電システム。
3. 前記被充電機器は前記非接触充電装置に載置される面が略長方形をなす形状であって、前記略長方形の長手方向の中点と短手方向の中点とが交わる中心位置を略中心として受電用の前記２次コイルが配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触充電システム。
4. 送電用の１次コイルが配置され前記１次コイルを中心とした円形状の壁部を備えた非接触充電装置と、
   略中心に受電用の２次コイルが配置された被充電機器と、を備え、
   前記被充電機器の長手方向の長さをＸ、短手方向の長さをＹとし、前記１次コイルと前記２次コイルとの位置ずれ許容範囲をＳとした場合、前記非接触充電装置の前記壁部の半径ｒは、
   ｒ＝｛（Ｘ／２）^２＋（Ｙ／２＋Ｓ）^２｝^１／２
   で求められる値であることを特徴とする非接触充電システム。
5. 送電用の１次コイルと前記１次コイルを中心として構成された円形状の壁部と、
   脚部と、を備え、
   前記脚部により非接触充電装置本体は傾斜角度をもって固定されるとともに、被充電機器を載置した際に、前記壁部により少なくとも前記被充電機器の２隅で前記被充電機器を係止することを特徴とする非接触充電装置。
6. 筐体の長手方向の中点と短手方向の中点とが交わる中心位置を覆う電池蓋を備え、
   前記電池蓋には前記中心位置を中心に受電用の２次コイルが配置され、かつ、前記電池蓋の面と前記筐体の面とが段差を生じることなく前記電池蓋が前記筐体に嵌合されることを特徴とする被充電機器。

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