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