JP2017147784A - 非接触充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】受電コイルと送電コイルとの位置合わせ簡単に行うことができ、位置ずれを防止することができる非接触充電システムを提供する。【解決手段】送電装置１に備えた送電コイル１２１と電動工具２に備えた受電コイル２１１とを磁気的に結合させ、送電装置１から電動工具２に非接触で電力を供給し、電動工具２が蓄電デバイス２３を充電する電動工具充電システムＡ１であって、電動工具２は、受電コイル２１１および蓄電デバイス２３を収容する収容部４１０を有する電動工具筺体４００を備え、送電装置１は、電動工具筺体４００の少なくとも一部を嵌入可能な嵌入凹部３１０を有し、かつ、送電コイル１２１を収容する送電装置筺体３００を備え、電動工具筺体４００の少なくとも一部が、嵌入凹部３１０に嵌入されることで、送電コイル１２１と受電コイル２１１とが磁気的に結合可能な位置関係に固定される。【選択図】図２

Description

本発明は、送電装置から受電装置に非接触で電力を供給し、受電装置が蓄電手段を充電する非接触充電システムに関する。

磁気的に結合された一対のコイルにより、送電装置から受電装置に非接触で電力を供給し、電力を受電した受電装置が蓄電装置（バッテリなど）を充電する非接触充電システムが知られている。例えば、特許文献１および特許文献２には、当該非接触充電システムを用いた電動工具の充電システムの一例が開示されている。特許文献１および特許文献２は、送電装置に設けた送電コイルと電動工具（主に蓄電手段として電池パックを有する）に設けた受電コイルとを用いて、送電装置から電動工具に非接触で電力を供給している。なお、上記特許文献において、上記送電コイルは、給電コイルと記載され、送電装置は、電力供給装置（特許文献１）あるいは非接触充電装置（特許文献２）と記載されている。当該特許文献１および特許文献２において、送電装置の上に電動工具を載置することで、送電コイルと受電コイルとを磁気結合させ、給電を行うようにしている。

特開２０１４−２２６０３２号公報 特開２００９−２６２２５４号公報

上記特許文献１および特許文献２において、電動工具を載置する送電装置の載置台は平面状としている。このような送電装置の載置台に、電動工具を載置するときに、送電コイルの位置と受電コイルとを慎重に位置合わせを行わないと、送電コイルと受電コイルとの位置ずれが生じる可能性がある。送電コイルと受電コイルとが位置ずれしている場合、給電効率が悪化し、最悪の場合、電力が給電できない可能性もある。しかし、特許文献１および特許文献２については、当該位置ずれの対策については、何ら開示されていない。なお、上記位置ずれの問題は、電動工具に限られない。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて創作されたものであり、その目的は、受電コイルと送電コイルとの位置合わせを簡単に行うことができ、位置ずれを防止することができる非接触充電システムを提供することにある。

本発明の非接触充電システムは、送電装置に備えた送電コイルと受電装置に備えた受電コイルと磁気的に結合させ、前記送電装置から前記受電装置に非接触で電力を供給し、前記受電装置が蓄電手段を充電する非接触充電システムであって、前記受電装置は、前記受電コイルおよび前記蓄電手段を収容する収容部を有する受電装置筺体を備え、前記送電装置は、前記受電装置筺体の少なくとも一部を嵌入可能な嵌入凹部を有し、かつ、前記送電コイルを収容する送電装置筺体を備え、前記受電装置筺体の少なくとも一部が、前記嵌入凹部に嵌入されることで、前記送電コイルと前記受電コイルとが前記磁気的に結合可能な位置関係に固定されることを特徴とする。この構成によると、受電装置筺体の一部を送電装置筺体の嵌入凹部に嵌入するだけで、送電コイルと受電コイルとが磁気的に結合する適切な位置関係となる。これにより、受電コイルと送電コイルとの位置合わせを簡単に行うことができる。

前記非接触充電システムの好ましい実施の形態において、前記送電コイルおよび前記受電コイルは、ともに軸が嵌入方向に伸びた筒状に巻かれた形状であり、前記受電装置筺体の少なくとも一部が前記嵌入凹部に嵌入されたときに、前記送電コイルおよび前記受電コイルのいずれか一方が他方の内側になる。この構成によると、嵌入凹部の底面よりも送電装置筺体の上面側に送電コイルを配置することができる。したがって、嵌入凹部の底面と送電装置筺体の底面との間に送電コイルを配置する必要がないので、これらの離間距離を小さくすることができる。なお、嵌入方向は、受電装置を送電装置に嵌入する方向を指す。

前記非接触充電システムの好ましい実施の形態において、前記収容部は、前記受電コイルを収容する第一収容部と、前記蓄電手段を収容する第二収容部と、を有し、前記第一収容部は、前記第二収容部の前記嵌入方向に平行な側面側に配置されている。この構成によると、第一収容部が第二収容部の側面側に配置される。第二収容部は、従来の電池パックに相当する部分であり、高さ方向の大きさを変えることなく、受電コイルを取り付けることができる。また、高さ方向視したときの大きさが大きくなるので、受電装置筺体を送電装置筺体に嵌入し立設させたときに、受電装置を安定させることができる。

前記非接触充電システムの好ましい他の実施の形態において、前記収容部は、前記受電コイルを収容する第一収容部と、前記蓄電手段を収容する第二収容部と、を有し、前記第一収容部は、前記第二収容部の前記嵌入方向の底面側に配置されている。この構成によると、第一収容部が第二収容部の底面側に配置される。第二収容部は、従来の電池パックに相当する部分であり、高さ方向視の大きさを変えることなく、受電コイルを取り付けることができる。

前記非接触充電システムの好ましい実施の形態において、前記第二収容部は、その周囲の少なくとも一部にシールド材を有する。この構成によると、第二収容部の内部に、送電コイルにより発生する磁束が入り込むことを抑制することができる。したがって、第二収容部の内部に収容する各種回路部品を磁束から保護することができる。

前記非接触充電システムの好ましい実施の形態において、前記送電装置は、一定の高周波電力を出力する高周波電源装置と、前記高周波電源装置に接続された前記送電コイル、および、当該送電コイルに接続された共振コンデンサを有し、共振周波数が前記高周波電力の周波数に調整された送電ユニットと、をさらに備え、前記受電装置は、前記受電コイル、および、当該受電コイルに接続された共振コンデンサを有し、共振周波数が前記高周波電力の周波数に調整された受電ユニットと、前記受電ユニットに接続され、前記蓄電手段に電力を供給する充電回路と、をさらに備える。この構成によると、送電ユニットと受電ユニットとの間で最適な伝送効率で給電を行うことができる。また、高周波電力を用いることで、送電ユニットおよび受電ユニットを小型化および軽量化することができる。

前記非接触充電システムの好ましい実施の形態において、前記充電回路は、前記受電ユニットが受電した電力を整流および平滑する整流平滑回路を有する。この構成によると、受電ユニットが受電した電力を蓄電手段の充電に適した特性に変換できる。

前記非接触充電システムの好ましい実施の形態において、前記充電回路は、前記蓄電手段へ電力を供給するか遮断するかを切り替えるスイッチと、前記スイッチの切り替えを制御する切替制御手段と、前記蓄電手段の充電完了を判断する充電完了判断手段と、をさらに有し、前記切替制御手段は、前記蓄電手段の充電が完了した場合に、前記蓄電手段への電力供給を遮断する。この構成によると、蓄電手段の充電が完了した場合に、蓄電手段への電力供給が遮断されるので、蓄電手段の過充電を防止することができる。したがって、蓄電手段の劣化を防止することができる。

前記非接触充電システムの好ましい実施の形態において、前記送電装置は、前記高周波電源装置の出力端における反射波電力を検出する電力検出器と、前記高周波電源装置からの電力の出力を制御する電源制御手段と、をさらに備え、前記電源制御手段は、前記反射波電力に基づき、前記蓄電手段の充電が完了したか否かを判断し、前記蓄電手段の充電が完了したと判断した場合に、前記高周波電源装置からの電力の出力を停止する。この構成によると、蓄電手段の充電が完了し、蓄電手段への電力供給が遮断されることで、受電装置における電力消費が低減し、これにより、反射波電力が上昇する。そして、送電装置がこの反射波電力の上昇に基づき、蓄電手段の充電完了を判断する。したがって、通信手段を備えることなく、送電装置が蓄電手段の充電完了を判断することができる。また、送電装置が蓄電手段の充電が完了したときに、送電を停止するので、無駄な電力消費を低減することができる。

前記非接触充電システムの好ましい実施の形態において、前記送電装置は、前記嵌入凹部に前記受電装置筺体の一部が収容されたことを検出する物体検出手段を、さらに備え、前記物体検出手段により、前記受電装置筺体の一部が収容されたことを検出したときに、送電を開始する。この構成によると、嵌入凹部に受電装置が嵌入されたことを検出することができるので、受電コイルが送電コイルの給電エリアに存在するときに、自動的に送電を開始することができる。

前記非接触充電システムの好ましい実施の形態において、前記蓄電手段は、キャパシタである。キャパシタは二次電池に比べ軽量である。この構成によると、受電装置の軽量化が可能となる。

前記非接触充電システムの好ましい実施の形態において、前記受電装置は、電動工具である。この構成によると、電動工具の蓄電手段を充電することができるため、非接触充電システムを電動工具充電システムに適用することができる。

本発明によれば、送電装置筺体に嵌入凹部を設けておき、当該嵌入凹部に受電装置（電動工具）を嵌入可能なようにした。また、嵌入凹部に受電装置の一部が嵌入されたときに、送電コイルと受電コイルとが磁気的に結合可能な位置関係に固定される。これにより、受電装置の一部を、送電装置筺体の嵌入凹部に入れるだけで、送電コイルと受電コイルとが磁気的に結合する位置関係となる。したがって、簡単に送電コイルと受電コイルとの位置合わせが可能となり、送電コイルと受電コイルとの位置ずれを防止することできる。

本発明の第一実施形態に係る電動工具システムの機能ブロック図である。 本発明の第一実施形態に係る電動工具システムの構造を示す斜視図および断面図である。 本発明の第一実施形態に係る送電コイルおよび受電コイルの、平面視おける配置を説明するための図である。 送電コイルおよび受電コイルの、平面視における配置の変形例を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る電動工具システムの構造を示す斜視図および断面図である。 本発明の第三実施形態に係る電動工具システムの構造を示す斜視図および断面図である。 本発明の変形例に係る送電装置筺体（嵌入凹部）および電動工具筺体（収容部）の構造を説明するための要部断面図である。 本発明の変形例に係る送電装置筺体（嵌入凹部）および電動工具筺体（収容部）における送電コイルおよび受電コイルの配置を説明するための要部断面図である。

本発明に係る非接触充電システムについて、図面を参照して説明する。以下、本発明に係る非接触充電システムとして、電動工具に内蔵された蓄電手段（キャパシタや二次電池）を充電する電動工具充電システムに適用した場合を例に説明する。

図１は、本発明の第一実施形態に係る電動工具充電システムＡ１の主要な機能構成要素を示す機能ブロック図である。電動工具充電システムＡ１は、送電装置１および電動工具２を備えている。

送電装置１は、電動工具２に非接触で電力を供給（送電）するものである。送電装置１は、高周波電源装置１１、送電ユニット１２、電力検出器１３、物体検出部１４、および、電源制御部１５を備えている。

高周波電源装置１１は、高周波電力を発生させ、送電ユニット１２に出力するものである。高周波電源装置１１は、例えば、直流電源から出力される直流電力を、インバータ回路により高周波電力に変換することで、高周波電力を発生させる。このとき、インバータ回路では、後述する電源制御部１５から高周波信号Ｓ_INVが入力されることで、直流電力を高周波電力に変換する。なお、高周波電源装置１１の構成はこれに限定されない。また、高周波電源装置１１の出力端における、出力インピーダンスと入力インピーダンスとを整合させるインピーダンス整合器を備えていてもよい。高周波電源装置１１から出力される高周波電力の周波数が高いほど、低い周波数に比べ、後述する送電コイル１２１や共振コンデンサ１２２を小型、軽量化できるため、高周波電力の周波数は、１ＭＨｚ以上であることが望ましい。

送電ユニット１２は、高周波電源装置１１から入力される高周波電力を電動工具２に非接触で送電するものである。送電ユニット１２は、送電コイル１２１と、送電コイル１２１に直列に接続された共振コンデンサ１２２との直列共振回路で構成される。送電ユニット１２の直列共振回路の共振周波数は、高周波電源装置１１から出力される高周波電力の周波数に調整されている。送電コイル１２１は、高周波電源装置１１から入力される電流が流れることで、磁束を発生させる。この磁束が発生している範囲が給電エリアとなる。なお、送電ユニット１２を送電コイル１２１と共振コンデンサ１２２とを並列に接続した並列共振回路で構成してもよい。

電力検出器１３は、高周波電源装置１１と送電ユニット１２との間に設置され、設置位置（具体的には高周波電源装置１１の出力端）における進行波電力Ｐｆおよび反射波電力Ｐｒを検出するものである。電力検出器１３は、方向性結合器を含み、当該方向性結合器から高周波電圧に含まれる進行波電圧Ｖｆと反射波電圧Ｖｒとを検出する。そして、進行波電圧Ｖｆを進行波電力Ｐｆに、反射波電圧Ｖｒを反射波電力Ｐｒに変換して、これらを電源制御部１５に出力する。

物体検出部１４は、電動工具２が送電装置１の所定の位置に存在するか否かを検出するものである。物体検出部１４は、検出結果を電源制御部１５に出力する。物体検出部１４としては、リミットスイッチ、接触センサ、圧力センサ、重量センサ、および、光電センサなどを用いるとよい。本実施形態においては、物体検出部１４がリミットスイッチ１４１で構成されている場合を例に説明する。

電源制御部１５は、高周波電源装置１１を制御するものであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、および、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備えるマイクロコンピュータやＦＰＧＡで構成される。

電源制御部１５は、高周波信号Ｓ_INVを生成し、生成した高周波信号Ｓ_INVを高周波電源装置１１に入力することで、高周波電源装置１１に高周波電力を出力させる。これにより、送電装置１から送電が行われる。このとき、電源制御部１５は、電力検出器１３から入力される進行波電力Ｐｆに基づき、進行波電力Ｐｆが予め設定された設定値（例えば、５０［Ｗ］）になるように、高周波信号Ｓ_INVを生成し、高周波電源装置１１に入力する。これにより、高周波電源装置１１から出力される高周波電力は、設定値で一定となるように制御される。一方、高周波信号Ｓ_INVの出力を停止することで、高周波電源装置１１からの高周波電力の出力を停止させる。なお、高周波信号Ｓ_INVの生成を停止することで、高周波電力の出力を停止させるようにしてもよい。これにより、送電装置１からの送電が停止される。

電源制御部１５は、物体検出部１４の検出結果に基づき、電動工具２が送電装置１の所定の位置に存在する場合に、後述する受電コイル２１１が送電コイル１２１の給電エリアに存在すると判断し、高周波電源装置１１に高周波信号Ｓ_INVを入力する。したがって、電動工具２が送電装置１の所定の位置に存在する場合に、送電装置１による送電が行われる。

また、電源制御部１５は、電力検出器１３から入力される反射波電力Ｐｒに基づき、高周波電源装置１１の高周波電力の発生を停止させる。具体的には、電源制御部１５は、検出された反射波電力Ｐｒが予め設定された閾値（以下、「送電停止閾値」と表現する。）以上となったとき、高周波電源装置１１からの高周波電力の出力を停止させる。これにより、高周波電源装置１１から高周波電力が出力されなくなるので、送電装置１からの高周波電力の送電が停止する。なお、反射波電力Ｐｒではなく、進行波電力Ｐｆに対する反射波電力Ｐｒの比率（反射係数：Ｐｒ／Ｐｆ）を用いてもよい。この場合、当該反射係数に対する閾値を予め設定しておく。

電動工具２は、例えば、回転する動作によって加工物に穴を開ける電動ドリルである。電動工具２は、受電ユニット２１、充電回路２２、蓄電デバイス２３、電圧検出器２４、充電制御部２５、操作部２６、モータ制御部２７、および、モータ２８を備えている。なお、受電ユニット２１、充電回路２２、蓄電デバイス２３、電圧検出器２４、および、充電制御部２５により受電装置２０を構成している。

受電ユニット２１は、送電装置１（送電ユニット１２）から送電された高周波電力を非接触で受電するものである。受電ユニット２１は、受電コイル２１１と、その受電コイル２１１に直列に接続された共振コンデンサ２１２との直列共振回路で構成される。受電ユニット２１の直列共振回路の共振周波数も、高周波電源装置１１から出力される高周波電力の周波数に調整されている。送電ユニット１２および受電ユニット２１の共振周波数を同じにしておくことで、最適な伝送効率で非接触給電が可能となる。受電コイル２１１は、送電コイル１２１の給電エリアに存在するときに、すなわち、送電コイル１２１の磁束の影響を受ける範囲に存在するときに、送電コイル１２１と磁気的に結合される。なお、受電ユニット２１においても、受電コイル２１１と共振コンデンサ２１２とを並列に接続した並列共振回路で構成してもよい。

充電回路２２は、受電ユニット２１から入力される高周波電力を直流電力に変換し、蓄電デバイス２３に供給するものである。充電回路２２は、整流平滑回路２２１およびスイッチ２２２を有している。

整流平滑回路２２１は、受電ユニット２１から入力される高周波電力を直流電力に整流し、そして、整流した直流電力を平滑化するものである。なお、単に整流だけを行う整流回路であってもよい。また、整流平滑回路２２１の後段にフィルタ回路を設け、整流平滑回路２２１から出力される直流電力から高周波成分を除去するようにしてもよい。

スイッチ２２２は、整流平滑回路２２１から入力される直流電力を蓄電デバイス２３に供給するか遮断するかを切り替えるものである。本実施形態においては、スイッチ２２２は、整流平滑回路２２１に直列に接続されており、整流平滑回路２２１から蓄電デバイス２３への電流経路を導通させるか遮断するかを切り替える。なお、スイッチ２２２は、整流平滑回路２２１の高電位側の出力端子あるいは低電位側の出力端子のいずれかに直列に接続されていればよい。また、スイッチ２２２を、受電ユニット２１と整流平滑回路２２１との間に並列あるいは直列に接続させてもよい。この場合、受電ユニット２１の出力が電流源出力の場合、並列に接続しておき、一方、受電ユニット２１の出力が電圧源出力の場合、直列に接続しておく。

スイッチ２２２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で構成され、充電制御部２５から入力される開閉信号Ｓ_SWに基づき、導通状態と開放状態とを切り替える。具体的には、充電制御部２５からスイッチ２２２にオン電圧の開閉信号Ｓ_SWが入力されると、スイッチ２２２が導通状態となり、蓄電デバイス２３への電流経路が導通し、直流電力が蓄電デバイス２３に供給される。一方、充電制御部２５からスイッチ２２２にオフ電圧の開閉信号Ｓ_SWが入力されると、スイッチ２２２が開放状態となり、蓄電デバイス２３への電流経路が遮断され、直流電力が蓄電デバイス２３に供給されない、すなわち、蓄電デバイス２３への電力供給が遮断される。なお、スイッチ２２２は、上記したＭＯＳＦＥＴではなく、その他の電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などの半導体スイッチあるいはリレースイッチのような機械的なスイッチであってもよい。

蓄電デバイス２３は、充電回路２２から直流電力が供給されることで充電され、モータ制御部２７に直流電力を供給する。蓄電デバイス２３は、例えば、電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタなどのキャパシタ、あるいは、鉛蓄電池またはリチウムイオン電池などの二次電池で構成される。キャパシタは、二次電池と比較すると、充放電による劣化が少なく製品寿命が長いこと、また、大電流による急速充電が可能といった特徴を有しており、充放電を繰り返し行う充電システムの場合には、キャパシタを利用する方が適している。本実施形態においては、蓄電デバイス２３として、キャパシタを用いている。なお、蓄電デバイス２３は、１つだけで、必要な充電容量が得られない場合、複数個用いて、直列接続したり、並列接続したりすればよい。

電圧検出器２４は、蓄電デバイス２３の充電電圧を検出するものである。電圧検出器２４は、検出した充電電圧を充電制御部２５に出力する。

充電制御部２５は、充電回路２２を制御するものであり、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、および、ＲＡＭを備えるマイクロコンピュータやＦＰＧＡで構成される。

充電制御部２５は、蓄電デバイス２３の充電が完了したか否かを判断し、当該判断結果に基づき、スイッチ２２２の切り替えを制御する。具体的には、充電制御部２５は、電圧検出器２４から入力される充電電圧に基づき、充電電圧が閾値（以下、「充電完了閾値」と表現する。）未満のとき、蓄電デバイス２３の充電がまだ完了していないと判断し、スイッチ２２２を導通状態にするオン電圧の開閉信号Ｓ_SWを生成する。そして、生成した開閉信号Ｓ_SWをスイッチ２２２に入力することで、スイッチ２２２を導通状態にする。一方、充電電圧が充電完了閾値以上のとき、蓄電デバイス２３の充電が完了したと判断し、スイッチ２２２を開放状態にするオフ電圧の開閉信号Ｓ_SWを生成する。そして、生成した開閉信号Ｓ_SWをスイッチ２２２に入力することで、スイッチ２２２を開放状態にする。これにより、スイッチ２２２の導通状態と開放状態とが切り替わり、充電制御部２５は、蓄電デバイス２３への直流電力の供給および遮断を切り替えることができる。上記充電完了閾値は、電動工具２に備えられる蓄電デバイス２３の充電容量にあわせて設定すればよい。充電制御部２５が、本発明の「切替制御手段」および「充電完了判断手段」に相当する。

操作部２６は、モータ２８の回転動作をオン・オフするためのスイッチ（例えば、トリガースイッチ２６１）、および、モータ２８の回転方向を、正転と反転（正転とは逆向き）とを切り替えるためのスイッチ（例えば、切替レバー）により構成される。操作部２６は、利用者の操作に応じた操作信号をモータ制御部２７に出力する。

モータ制御部２７は、蓄電デバイス２３から入力される直流電力をモータ２８に適した駆動電流あるいは駆動電圧に変換し、モータ２８に供給するものである。モータ制御部２７は、操作部２６から入力される操作信号に応じて、モータ２８に供給する駆動電流あるいは駆動電圧を調整する。モータ制御部２７は、蓄電デバイス２３から入力される直流電力を昇圧あるいは降圧するＤＣ／ＤＣコンバータおよび当該ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するマイクロコンピュータなどにより構成される。なお、モータ制御部２７の構成はこれに限定されず、モータ２８の種別に応じて適宜変更すればよい。

モータ２８は、モータ制御部２７から入力される駆動電流あるいは駆動電圧により、回転動力を発生させるものである。モータ２８は、回転軸を有しており、発生させた回転動力を回転軸に伝えることで、回転軸を回転させる。モータ２８は、例えば、ＤＣモータにより構成される。なお、モータ２８をＡＣモータにより構成してもよい。

操作部２６（トリガースイッチ２６１）が非操作状態であるとき、モータ２８には駆動電流あるいは駆動電圧が供給されず、モータ２８は非動作状態である。一方、操作部２６（トリガースイッチ２６１）が操作状態であるとき、モータ２８に駆動電流あるいは駆動電圧が供給され、モータ２８は回転軸を回転させる。なお、操作状態のときには、モータ制御部２７は、トリガースイッチ２６１の引込量に応じて、駆動電流あるいは駆動電圧を調整し、モータ２８の回転速度を変化させる。トリガースイッチ２６１の引込量が少ない場合、回転速度を遅くし、引込量が多い場合、回転速度を速くする。なお、回転速度を変化させる手法（例えば、ＰＷＭ制御やＰＡＭ制御など）は限定されない。また、モータ制御部２７は、上記する切替レバーの状態に応じて、モータ２８の回転方向を、正転にするか反転にするかを制御する。

次に、本発明の第一実施形態に係る電動工具充電システムＡ１の構造について、図２および図３を用いて説明する。図２（ａ）は、電動工具充電システムＡ１の斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う断面を概略的に示した図（断面図）である。なお、図２（ｂ）において、各電力線の記載は省略する。図３は、充電時の、送電装置１における送電コイル１２１の配置と、電動工具２における受電コイル２１１の配置と、を模式的に示した図である。以下の説明において、ｘ、ｙ、ｚ方向の各々において、必要に応じて、矢印で示す方向を＋（プラス）方向、その反対方向を−（マイナス）方向と表現する。例えば、図２（ｂ）において、図面の左方向を＋ｘ方向、図面の右方向を−ｘ方向と表現する。また、＋ｚ方向を上方向、−ｚ方向を下方向として扱う場合もある。

電動工具充電システムＡ１において、電動工具２は、その一部を、送電装置１に＋ｚ側から−ｚ側に向け、嵌入することが可能である。なお、当該＋ｚ側から−ｚ側に向かう方向を「嵌入方向」と表現する。図２は、電動工具２の一部が送電装置１に嵌入された状態を示しており、当該嵌入された状態では、電動工具２は送電装置１に対して垂直に立った状態で固定されている。

送電装置筺体３００は、少なくとも送電ユニット１２の送電コイル１２１を収容する筺体である。本実施形態において、送電装置筺体３００は、中空の直方体の＋ｚ方向側の面（上面）中央部に凹みを設けた形状である。送電装置筺体３００は、例えば、樹脂材料で形成される。送電装置筺体３００は、嵌入凹部３１０を有している。なお、送電装置筺体３００は、嵌入凹部３１０を有していれば、その外観形状は直方体形状に限定されない。

嵌入凹部３１０は、送電装置筺体３００の上面の凹みに相当する部分である。嵌入凹部３１０は、送電装置筺体３００の上面の開口部から−ｚ方向の面（下面）に向かって繋がる側面３１１と、側面３１１に繋がる底面３１２と、を有している。本実施形態において、底面３１２は平面であり、ｚ方向視（平面視）において、矩形状である。なお、本説明における「矩形」「直方体」は、角が面取りされている場合および角が丸い場合も含んでいる。また、図２（ｂ）に示すように、底面３１２は、ｚ方向において、送電装置筺体３００の上面より下側であり、かつ、送電装置筺体３００の下面より上側に位置している。

本実施形態において、送電装置筺体３００は、内部に送電ユニット１２を収容している。また、リミットスイッチ１４１（物体検出部１４）が、高さ方向（ｚ方向）において、嵌入凹部３１０の底面３１２の一部から突出している。なお、リミットスイッチ１４１（物体検出部１４）を、側面３１１の一部に設けてもよい。

送電装置１を構成するその他の各構成要素（高周波電源装置１１、電力検出器１３、電源制御部１５）は、図示しない別の筺体（例えば、高周波電源装置１１の筺体）に収容されており、当該高周波電源装置１１の筺体と送電装置筺体３００とは、電力線などで接続されている。なお、これらを送電装置筺体３００に収容してもよい。

送電装置筺体３００に収容される送電コイル１２１は、軸がｚ方向に伸びた筒状に巻回された筒状コイルで構成されている。本実施形態において、送電コイル１２１は、図３に示すように、平面視（ｚ方向視）において、矩形状に形成されている。また、送電コイル１２１は、送電装置筺体３００内部で、嵌入凹部３１０の周囲を取り囲むように巻回された状態で配置されている。

送電装置筺体３００に収容される共振コンデンサ１２２は、送電装置筺体３００の内部に収容された基板３０１上に実装されている。なお、送電コイル１２１により発生する磁束の影響を考慮し、基板３０１を、例えば、銅、ニッケル、銀、アルミなどの金属材料を用いて形成されたシールド材で囲っておくとよい。

電動工具筺体４００は、少なくとも受電ユニット２１の受電コイル２１１および蓄電デバイス２３を収容する筺体である。電動工具筺体４００は、例えば、樹脂材料および金属材料で形成される。電動工具筺体４００は、収容部４１０、グリップ部４２０、および、モータハウジング部４３０を有している。なお、電動工具筺体４００は、本発明の「受電装置筺体」にも相当する。

収容部４１０は、電動工具筺体４００の最も下部（−ｚ方向側）に位置する部分である。収容部４１０は、例えば、樹脂材料などで箱型に形成されている。収容部４１０は、少なくとも、受電ユニット２１および蓄電デバイス２３を内部に収容しており、いわゆる電池パックに相当する部分である。収容部４１０は、直方体形状であり、平面視（ｚ方向視）矩形状である。本実施形態においては、受電装置２０を構成する各構成要素を収容している。収容部４１０は、第一収容部４１１および第二収容部４１２を有している。

第一収容部４１１は、受電ユニット２１の受電コイル２１１を収容する部分である。本実施形態においては、第一収容部４１１は、受電ユニット２１の受電コイル２１１のみを収容している。

第二収容部４１２は、少なくとも蓄電デバイス２３を収容する部分である。本実施形態においては、第二収容部４１２は、受電ユニット２１の共振コンデンサ２１２、充電回路２２、蓄電デバイス２３、電圧検出器２４、充電制御部２５を収容している。受電ユニット２１の共振コンデンサ２１２、充電回路２２、電圧検出器２４、および、充電制御部２５は、第二収容部４１２に収容される基板４１４上に実装されている。なお、本実施形態においては、１つの基板４１４上に上記した回路部品を実装しているが、複数の基板を用いてもよい。また、蓄電デバイス２３は、シート状のキャパシタを複数、直並列接続されて第二収容部４１２に収容されている。

収容部４１０において、第一収容部４１１は、第二収容部４１２のｚ方向に平行する側面の外側に配置されている。すなわち、第一収容部４１１は、第二収容部４１２のｘ方向の側面およびｙ方向の側面の外側に、第二収容部４１２を取り囲むようにして配置されている。なお、第二収容部４１２のｚ方向の面にも第一収容部４１１を配置していてもよい。

第一収容部４１１に収容される受電コイル２１１は、軸がｚ方向に伸びた筒状に巻回された筒状コイルで構成されている。本実施形態において、受電コイル２１１は、図３に示すように、平面視（ｚ方向視）において、矩形状に形成されている。また、受電コイル２１１は、図２（ｂ）の断面図に示すように、第一収容部４１１の側面に沿って、巻回されており、内側に第二収容部４１２が配置されている。

また、本実施形態においては、第二収容部４１２の周囲にシールド材４１３（図２（ｂ）において太線で示している）を設けている。シールド材４１３は、銅、ニッケル、銀、アルミなどの金属材料を用いて形成されており、磁束の通過を阻止するためのものである。これにより、第二収容部４１２の内部に磁束が入り込まないため、第二収容部４１２に収容される各種回路部品への磁束による悪影響を低減させることができる。よって、シールド材４１３は、送電コイル１２１によって発生される磁束から、各種回路部品を保護している。なお、本実施形態において、シールド材４１３は、第二収容部４１２の全ての周囲を覆う場合を例に説明したが、磁束の進入を防止することができれば、第二収容部４１２の一部の周囲にのみ設けるようにしてもよい。

グリップ部４２０は、電動工具筺体４００のｚ方向中央部（収容部４１０とモータハウジング部４３０との間）に位置し、利用者が電動工具２を持つための部分である。本実施形態においては、グリップ部４２０は、その＋ｚ方向側かつ＋ｘ方向側の一部に、トリガースイッチ２６１の一部が露出するように取り付けられている。また、本実施形態においては、グリップ部４２０は、モータ制御部２７を実装する基板などを収容している。なお、グリップ部４２０は、上記する切替レバーなども備えているが図示は省略する。

モータハウジング部４３０は、電動工具筺体４００の最も上部（＋ｚ方向側）に位置する部分である。モータハウジング部４３０は、モータ２８を収容している。なお、モータ制御部２７をグリップ部４２０ではなく、モータハウジング部４３０に収容するようにしてもよい。モータハウジング部４３０は、＋ｘ方向の先端に先端工具４３２（例えば、ドリルビットやドライバビットなど）を取り付けるためのチャック部４３１を有する。

電動工具充電システムＡ１において、電動工具２を、収容部４１０を下側（−ｚ方向側）に向け、送電装置１の嵌入凹部３１０に＋ｚ方向から−ｚ方向に嵌入することで、図２に示す嵌入状態となる。このとき、電動工具２の収容部４１０が送電装置１の嵌入凹部３１０に収容された状態となり、電動工具２が送電装置１に固定される。このとき、電動工具２は、立設状態で送電装置１に固定される。なお、電動工具２を送電装置１に嵌入しやすいように、嵌入凹部３１０を、開口部から底面３１２の方向に底面３１２に平行な断面の面積が小さくなるようにテーパーを設けるようにしてもよい。

また、電動工具充電システムＡ１において、図２に示す嵌入状態では、送電コイル１２１および受電コイル２１１は、高さ方向（ｚ方向）の位置が同じになっている。また、送電コイル１２１と受電コイル２１１とは、軸が略一致している。さらに、平面視において、受電コイル２１１が送電コイル１２１の内側に位置している。したがって、受電コイル２１１が送電コイル１２１の給電エリアに配置され、送電コイル１２１と受電コイル２１１とが磁気的に結合可能な位置関係となる。これにより、送電コイル１２１と受電コイル２１１との間で非接触給電を行うことができる。

次に、このように構成された電動工具充電システムＡ１における送電および送電停止の動作について説明する。

利用者が、電動工具２を送電装置１の嵌入凹部３１０に嵌入すると、物体検出部１４（リミットスイッチ１４１）が、電動工具２を検出する。電源制御部１５は、物体検出部１４の検出結果に基づき、受電コイル２１１が送電コイル１２１の給電エリアに存在していると判断し、高周波電源装置１１に高周波電力の出力を開始させる、すなわち、送電が開始される。そして、送電装置１から送電が開始され、電動工具２は、受電した高周波電力を整流平滑化した後、内蔵する蓄電デバイス２３に供給し、蓄電デバイス２３を充電する。これにより、電動工具２を送電装置１の嵌入凹部３１０に入れることで、自動的に送電が開始され、蓄電デバイス２３の充電が行われる。

その後、蓄電デバイス２３の充電電圧が充電完了閾値以上となると、充電制御部２５は、蓄電デバイス２３の充電が完了したと判断し、スイッチ２２２を切り替え、充電回路２２から蓄電デバイス２３への直流電力の供給を遮断する。このとき、蓄電デバイス２３で消費されていた電力が蓄電デバイス２３で消費されなくなるため、電力検出器１３が検出する反射波電力Ｐｒが急激に上昇する。そして、この反射波電力Ｐｒの急激な上昇により、反射波電力Ｐｒが送電停止閾値以上となるため、電源制御部１５は、蓄電デバイス２３の充電が完了したと判断し、高周波電源装置１１からの高周波電力の出力を停止させる。これにより、送電装置１からの送電が停止される。

次に、第一実施形態に係る電動工具充電システムＡ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、送電装置１の送電装置筺体３００に嵌入凹部３１０を設け、当該嵌入凹部３１０に電動工具筺体４００の収容部４１０を嵌入可能にした。そして、当該嵌入凹部３１０に嵌入される収容部４１０に受電コイル２１１を配置し、嵌入凹部３１０に収容部４１０が嵌入されたときに、受電コイル２１１が送電コイル１２１の給電エリア内に位置するようにした。これにより、電動工具２を送電装置１に嵌入するだけで、送電コイル１２１と受電コイル２１１とが磁気的に結合する適切な位置関係となる。したがって、送電コイル１２１と受電コイル２１１とを簡単に位置合わせを行うことができ、位置ずれを防止することができる。

本実施形態によれば、送電コイル１２１として筒状コイルを用いて、嵌入凹部３１０の周囲を取り囲むように巻回された状態で配置するようにした。これにより、嵌入凹部３１０の底面３１２より＋ｚ方向側（上側）に、送電コイル１２１が配置されるため、底面３１２と送電装置筺体３００の底面との間には送電コイル１２１を配置するためのスペースを必要としない。したがって、ｚ方向における、底面３１２と送電装置筺体３００の底面との離間距離を小さくすることができるため、送電装置筺体３００のｚ方向の大きさを小さくできる。

本実施形態によれば、嵌入凹部３１０に嵌入される収容部４１０において、受電コイル２１１を収容する第一収容部４１１を、蓄電デバイス２３を収容する第二収容部４１２の側面外側に配置されるようにした。これにより、高さ方向の大きさを変えることなく、受電コイル２１１を配置することができる。また、収容部４１０の底面の面積が大きくなるため、送電装置１に電動工具２が立設した状態において、より安定させることができる。

本実施形態によれば、蓄電デバイス２３としてキャパシタを用いている。キャパシタは、二次電池と比べて軽量であるため、二次電池を用いた場合に比べ、電動工具２を軽量化できる。これにより、利用者の負担を軽減させることができる。

本実施形態によれば、利用者が電動工具２を嵌入凹部３１０に嵌入するだけで送電が開始されるため、送電開始スイッチなどの操作が不要となる。また、蓄電デバイス２３の充電が完了すると、蓄電デバイス２３への電力供給が停止するため、蓄電デバイス２３の過充電を防止し、劣化を低減することができる。さらに、充電制御部２５は、蓄電デバイス２３の充電が完了すると、蓄電デバイス２３への電力供給が停止するようにスイッチ２２２を切り替え、反射波電力Ｐｒを強制的に上昇させるようにした。これにより、反射波電力Ｐｒが急激に上昇し、反射波電力Ｐｒが送電停止閾値以上となることで、電源制御部１５は高周波電源装置１１の出力を停止させる。したがって、通信手段を設けることなく、送電装置１が蓄電デバイス２３の充電完了を判断することができる。また、蓄電デバイス２３への電力供給が継続する状態では反射波電力Ｐｒの変化が小さいので、充電完了の判断を誤る可能性があるが、スイッチ２２２を切り替えることで蓄電デバイス２３への電力供給を遮断して反射波電力Ｐｒを急激に上昇させるので、送電装置１は、蓄電デバイス２３の充電完了を判断しやすくなる。また、送電装置１が充電完了したときに送電を停止するので、無駄な電力消費を低減させることも可能となる。

上記第一実施形態において、送電コイル１２１および受電コイル２１１として、平面視矩形状の筒状コイルを用いた場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、図４（ａ）に示すように平面視円形状あるいは図４（ｂ）に示すように平面視楕円形状（図４（ｂ））の筒状コイルを用いてもよい。また、図４（ｃ）に示すように収容部４１０および嵌入凹部３１０の形状を平面視円形状にしてもよい。

次に、本発明の第二実施形態に係る電動工具充電システムＡ２について説明する。上記第一実施形態に係る電動工具充電システムＡ１と同じまたは類似の要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

本発明の第二実施形態に係る電動工具充電システムＡ２の主要機能ブロック図は、図１に示すものと同じである。

図５は、本発明の第二実施形態に係る電動工具充電システムＡ２の構造を説明するための図である。図５（ａ）は、電動工具充電システムＡ２の斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＶ−Ｖ線に沿う断面を概略的に示した図（断面図）である。図５は、電動工具２の一部が送電装置１に嵌入された状態を示しており、当該嵌入された状態では、電動工具２は送電装置１に立設している。

第二実施形態に係る電動工具充電システムＡ２は、上記第一実施形態に係る電動工具充電システムＡ１と比較し、電動工具２の電動工具筺体４００の収容部４１０において、第一収容部４１１と第二収容部４１２との位置関係が異なっている。具体的には、上記電動工具充電システムＡ１では、収容部４１０において、第一収容部４１１は、第二収容部４１２の側面外側に、第二収容部４１２を取り囲むようにして配置されていたが、第二実施形態に係る電動工具充電システムＡ２では、第一収容部４１１が、第二収容部４１２の−ｚ方向の面（底面）の外側に配置されている。

第一収容部４１１に収容される受電コイル２１１は、上記第一実施形態と同様に、軸がｚ方向に伸びた筒状に巻回された筒状コイルで構成されている。また、受電コイル２１１は、平面視（ｚ方向視）において、第一収容部４１１の側面内側の面に沿って巻回されている。

電動工具充電システムＡ２において、図５に示す嵌入状態では、送電コイル１２１と受電コイル２１１とは、高さ方向（ｚ方向）の位置が同じである。また、送電コイル１２１および受電コイル２１１の軸は互いに略一致している。さらに、平面視においては、受電コイル２１１が送電コイル１２１の内側に位置している。したがって、受電コイル２１１が送電コイル１２１の給電エリアに配置され、送電コイル１２１と受電コイル２１１とが磁気的に結合可能な位置関係となる。これにより、送電コイル１２１と受電コイル２１１との間で非接触給電を行うことができる。

また、電動工具充電システムＡ２において、嵌入状態では、電動工具筺体４００の収容部４１０は、底面側の一部が送電装置筺体３００の嵌入凹部３１０に嵌入され、収容部４１０の上面側の一部が、送電装置筺体３００から＋ｚ方向に突出している。

次に、第二実施形態に係る電動工具充電システムＡ２の作用について説明する。

本実施形態においても、上記第一実施形態同様に、電動工具２を送電装置１に嵌入するだけで、送電コイル１２１と受電コイル２１１とが磁気的に結合する適切な位置関係となる。したがって、送電コイル１２１と受電コイル２１１とを簡単に位置合わせを行うことができ、位置ずれを防止することができる。

本実施形態においても、上記第一実施形態同様に、送電コイル１２１として筒状コイルを用いて、嵌入凹部３１０の周囲を取り囲むように巻回された状態で配置するようにした。したがって、送電装置筺体３００のｚ方向の大きさを小さくすることができる。

また、本実施形態においても、上記第一実施形態と同様に、送電の開始および送電の停止を自動的に行うことができる。

さらに、本実施形態によれば、嵌入凹部３１０に嵌入される収容部４１０において、第一収容部４１１を、第二収容部４１２の底面外側に配置されるようにした。これにより、平面視の大きさを変えることなく、受電コイル２１１を配置することができる。

次に、本発明の第三実施形態に係る電動工具充電システムＡ３について説明する。上記電動工具充電システムＡ２と同じまたは類似の要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

本発明の第三実施形態に係る電動工具充電システムＡ３の主要機能ブロック図は、図１に示すものと同じである。

図６は、本発明の第三実施形態に係る電動工具充電システムＡ３の構造を説明するための図である。図６（ａ）は、電動工具充電システムＡ３の斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＶＩ−ＶＩ線に沿う断面を概略的に示した図（断面図）である。図６は、電動工具２の一部が送電装置１に嵌入された状態を示しており、当該嵌入された状態では、電動工具２は送電装置１に立設している。

第三実施形態に係る電動工具充電システムＡ３は、上記第二実施形態に係る電動工具充電システムＡ２と比較し、送電コイル１２１および受電コイル２１１の形状、および、それらの配置位置が異なっている。具体的には、上記電動工具充電システムＡ２では、送電コイル１２１および受電コイル２１１として、筒状コイルを用いていたが、電動工具充電システムＡ３においては、送電コイル１２１および受電コイル２１１として平面コイルを用いている。

送電コイル１２１は、例えば、渦巻き状に巻回された平面コイルで構成される。なお、平面コイルであれば、平面視における形状は、限定されない。例えば、円形、楕円形、矩形などの形状であってもよい。送電コイル１２１は、送電装置筺体３００の内部に収容され、かつ、嵌入凹部３１０の底面３１２側に配置されている。

受電コイル２１１も、送電コイル１２１と同様に、例えば、渦巻き状に巻回された平面コイルで構成される。なお、平面コイルであれば、平面視における形状は、限定されない。受電コイル２１１は、第一収容部４１１の内部に収容されている。本実施形態において、第一収容部４１１は、上記第二実施形態と同様に、第二収容部４１２の底面外側に位置している。よって、受電コイル２１１は、収容部４１０の底面側に配置されている。

電動工具充電システムＡ３において、図６に示す嵌入状態では、送電コイル１２１と受電コイル２１１とは、高さ方向（ｚ方向）に離間している。また、平面視したときのｘ方向およびｙ方向の位置は互いに略一致している。したがって、受電コイル２１１が送電コイル１２１の給電エリアに配置され、送電コイル１２１と受電コイル２１１とが磁気的に結合可能な位置関係となる。これにより、送電コイル１２１と受電コイル２１１との間で非接触給電を行うことができる。

次に、第三実施形態に係る電動工具充電システムＡ３の作用について説明する。

本実施形態においても、上記第一実施形態および上記第二実施形態と同様に、電動工具２を送電装置１に嵌入するだけで、送電コイル１２１と受電コイル２１１とが磁気的に結合する適切な位置関係となる。したがって、送電コイル１２１と受電コイル２１１とを簡単に位置合わせを行うことができ、位置ずれを防止することができる。

また、本実施形態においても、上記第一実施形態および上記第二実施形態と同様に、送電の開始および送電の停止を自動的に行うことができる。

さらに、本実施形態においても、上記第二実施形態と同様に、平面視の大きさを変えることなく、受電コイル２１１を配置することができる。また、第二実施形態と比べて、収容部４１０の高さを低くすることができる。

上記第一実施形態ないし第三実施形態において、嵌入凹部３１０の底面３１２が平面である場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、嵌入凹部３１０の底面３１２に＋ｚ方向に突出した凸部３２０を設けるようにしてもよい。図７は当該変形例に係る送電コイル１２１および受電コイル２１１の配置を説明するための要部断面図である。なお、図７において、電動工具筺体４００のグリップ部４２０およびモータハウジング部４３０の記載を省略している。この場合、電動工具筺体４００の収容部４１０の底面を凸部３２０に合う形状にしておく。すなわち、収容部４１０の第一収容部４１１の底面に凸部３２０に合う凹部を設けるようにする。図７（ａ）は第一実施形態に対する変形例、図７（ｂ）は第二実施形態に対する変形例、図７（ｃ）は第三実施形態に対する変形例を示している。このようにすることで、ｘ方向およびｙ方向のガタつきをさらに抑えることができ、電動工具２を固定することができる。

さらに、図７に示した嵌入凹部３１０の底面３１２に凸部３２０を設けた場合、当該凸部３２０に送電コイル１２１を配置するようにすることも可能である。図８は当該変形例に係る送電コイル１２１および受電コイル２１１の配置を説明するための要部断面図である。なお、図８においても、図７同様に、電動工具筺体４００のグリップ部４２０およびモータハウジング部４３０の記載を省略している。図８（ａ）は第一実施形態に対する変形例、図８（ｂ）は第二実施形態に対する変形例を示している。このとき、平面視において、送電コイル１２１は、受電コイル２１１の内側に位置している。

上記第一実施形態ないし第三実施形態において、電動工具筺体４００に収容部４１０を具備する場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、収容部４１０を、電動工具筺体４００と、着脱可能にしてもよい。これにより、収容部４１０が非接触充電に対応した電池パックとして構成され、他の電動工具の電池パックと取り換えることができる。これにより、これまで、非接触充電に対応していなかった電動工具を非接触充電可能な電動工具２にすることができる。

本発明に係る非接触充電システムとして、電動工具２の蓄電デバイス２３を充電する電動工具充電システムに適用した場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電動ドリル以外の電動工具、電気シェーバー、電動歯ブラシ、携帯電話などの電気機器に内蔵される蓄電手段を非接触で充電することができる各種充電システムに適用可能である。

以上、本発明に係る非接触充電システムについて説明したが、上記した実施形態および変形例に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した内容を逸脱しなければ、各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１，Ａ２，Ａ３ 電動工具充電システム
１ 送電装置
１１ 高周波電源装置
１２ 送電ユニット
１２１ 送電コイル
１２２ 共振コンデンサ
１３ 電力検出器
１４ 物体検出部
１４１ リミットスイッチ
１５ 電源制御部
２ 電動工具
２０ 受電装置
２１ 受電ユニット
２１１ 受電コイル
２１２ 共振コンデンサ
２２ 充電回路
２２１ 整流平滑回路
２２２ スイッチ
２３ 蓄電デバイス
２４ 電圧検出器
２５ 充電制御部
２６ 操作部
２６１ トリガースイッチ
２７ モータ制御部
２８ モータ
３００ 送電装置筺体
３０１ 基板
３１０ 嵌入凹部
３１１ 側面
３１２ 底面
３２０ 凸部
４００ 電動工具筺体
４１０ 収容部
４１１ 第一収容部
４１２ 第二収容部
４１３ シールド材
４１４ 基板
４２０ グリップ部
４３０ モータハウジング部
４３１ チャック部
４３２ 先端工具

Claims (12)

1. 送電装置に備えた送電コイルと受電装置に備えた受電コイルと磁気的に結合させ、前記送電装置から前記受電装置に非接触で電力を供給し、前記受電装置が蓄電手段を充電する非接触充電システムであって、
   前記受電装置は、
   前記受電コイルおよび前記蓄電手段を収容する収容部を有する受電装置筺体を備え、
   前記送電装置は、
   前記受電装置筺体の少なくとも一部を嵌入可能な嵌入凹部を有し、かつ、前記送電コイルを収容する送電装置筺体を備え、
   前記受電装置筺体の少なくとも一部が、前記嵌入凹部に嵌入されることで、前記送電コイルと前記受電コイルとが前記磁気的に結合可能な位置関係に固定される、
   ことを特徴とする非接触充電システム。
2. 前記送電コイルおよび前記受電コイルは、ともに軸が嵌入方向に伸びた筒状に巻かれた形状であり、前記受電装置筺体の少なくとも一部が前記嵌入凹部に嵌入されたときに、前記送電コイルおよび前記受電コイルのいずれか一方が他方の内側になる、
   請求項１に記載の非接触充電システム。
3. 前記収容部は、前記受電コイルを収容する第一収容部と、前記蓄電手段を収容する第二収容部と、を有し、
   前記第一収容部は、前記第二収容部の前記嵌入方向に平行な側面側に配置されている、
   請求項２に記載の非接触充電システム。
4. 前記収容部は、前記受電コイルを収容する第一収容部と、前記蓄電手段を収容する第二収容部と、を有し、
   前記第一収容部は、前記第二収容部の前記嵌入方向の底面側に配置されている、
   請求項２に記載の非接触充電システム。
5. 前記第二収容部は、その周囲の少なくとも一部にシールド材を有する、
   請求項３または請求項４のいずれかに記載の非接触充電システム。
6. 前記送電装置は、
   一定の高周波電力を出力する高周波電源装置と、
   前記高周波電源装置に接続された前記送電コイル、および、当該送電コイルに接続された共振コンデンサを有し、共振周波数が前記高周波電力の周波数に調整された送電ユニットと、をさらに備え、
   前記受電装置は、
   前記受電コイル、および、当該受電コイルに接続された共振コンデンサを有し、共振周波数が前記高周波電力の周波数に調整された受電ユニットと、
   前記受電ユニットに接続され、前記蓄電手段に電力を供給する充電回路と、をさらに備える、
   請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
7. 前記充電回路は、
   前記受電ユニットが受電した電力を整流および平滑する整流平滑回路を有する、
   請求項６に記載の非接触充電システム。
8. 前記充電回路は、
   前記蓄電手段へ電力を供給するか遮断するかを切り替えるスイッチと、
   前記スイッチの切り替えを制御する切替制御手段と、
   前記蓄電手段の充電完了を判断する充電完了判断手段と、をさらに有し、
   前記切替制御手段は、前記蓄電手段の充電が完了した場合に、前記蓄電手段への電力供給を遮断する、
   請求項７に記載の非接触充電システム。
9. 前記送電装置は、
   前記高周波電源装置の出力端における反射波電力を検出する電力検出器と、
   前記高周波電源装置からの電力の出力を制御する電源制御手段と、をさらに備え、
   前記電源制御手段は、前記反射波電力に基づき、前記蓄電手段の充電が完了したか否かを判断し、前記蓄電手段の充電が完了したと判断した場合に、前記高周波電源装置からの電力の出力を停止する、
   請求項８に記載の非接触充電システム。
10. 前記送電装置は、
    前記嵌入凹部に前記受電装置筺体の一部が収容されたことを検出する物体検出手段を、さらに備え、
    前記物体検出手段により、前記受電装置筺体の一部が収容されたことを検出したときに、送電を開始する、
    請求項６ないし請求項９のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
11. 前記蓄電手段は、キャパシタである、
    請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
12. 前記受電装置は、電動工具である、
    請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の非接触充電システム。

Images