JPH08205432A - 非接触型電力伝送装置 - Google Patents
非接触型電力伝送装置Info
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- JPH08205432A JPH08205432A JP7013216A JP1321695A JPH08205432A JP H08205432 A JPH08205432 A JP H08205432A JP 7013216 A JP7013216 A JP 7013216A JP 1321695 A JP1321695 A JP 1321695A JP H08205432 A JPH08205432 A JP H08205432A
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- ferrite core
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- power transmission
- power
- transmission device
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Abstract
(57)【要約】
【目的】非接触型電力伝送装置に於いて,伝送効率の向
上及び電力伝送の安定性の向上する。 【構成】環状巻線及びフェライトコアからなり高周波磁
界を発生させる送電側と環状巻線及びフェライトコアと
からなり前記高周波磁界をとらえる受電側とで構成され
た非接触型電力伝送装置に於いて,前記送信側のフェラ
イトコアの断面形状を凸状とし,該断面凸状フェライト
コアの下面に前記高周波磁界を発生させるための駆動回
路を構成する部品を実装した基板の裏面を当接して配置
した非接触型電力伝送装置。
上及び電力伝送の安定性の向上する。 【構成】環状巻線及びフェライトコアからなり高周波磁
界を発生させる送電側と環状巻線及びフェライトコアと
からなり前記高周波磁界をとらえる受電側とで構成され
た非接触型電力伝送装置に於いて,前記送信側のフェラ
イトコアの断面形状を凸状とし,該断面凸状フェライト
コアの下面に前記高周波磁界を発生させるための駆動回
路を構成する部品を実装した基板の裏面を当接して配置
した非接触型電力伝送装置。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気器機の電源として
利用される二次電池(充電式電池)に対して電磁誘導で
電力を伝送する非接触型電力伝送装置に係り,特に電力
伝送の効率及び安定性の向上に適した非接触型電力伝送
装置に関する。
利用される二次電池(充電式電池)に対して電磁誘導で
電力を伝送する非接触型電力伝送装置に係り,特に電力
伝送の効率及び安定性の向上に適した非接触型電力伝送
装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】コード
レス電話機等の電気器機の電源として利用される二次電
池(充電式電池)に対して電力を伝送する装置として
は,接触型及び非接触型のものが知られているが,接触
型の場合には,接触端子の劣化等による接触不良の問題
や接触端子が露出していることによる安全性の問題もあ
るため,非接触型の電力伝送装置が用いられることが多
くなってきた。
レス電話機等の電気器機の電源として利用される二次電
池(充電式電池)に対して電力を伝送する装置として
は,接触型及び非接触型のものが知られているが,接触
型の場合には,接触端子の劣化等による接触不良の問題
や接触端子が露出していることによる安全性の問題もあ
るため,非接触型の電力伝送装置が用いられることが多
くなってきた。
【0003】従来の,非接触型電力伝送装置としては,
図12(a)に示したように巻線61を施したU型フェ
ライトコア62からなる送電側と巻線63を施したU型
フェライトコア64からなる受電側で構成されたものが
一般に知られている。この装置では,両U型フェライト
コアを対向配置させることにより環状の閉磁路を形成し
電力を伝送している。
図12(a)に示したように巻線61を施したU型フェ
ライトコア62からなる送電側と巻線63を施したU型
フェライトコア64からなる受電側で構成されたものが
一般に知られている。この装置では,両U型フェライト
コアを対向配置させることにより環状の閉磁路を形成し
電力を伝送している。
【0004】このような環状の閉磁路を形成し電力を伝
送する装置では,両U型フェライトコア間のギャップG
が小さい場合は結合が大きいがギャップGが大きくなる
と漏れ磁束が急激に増加し,送電側と受電側の磁気結合
が著しく低下するため,両者をできる限り接近させる必
要がある。
送する装置では,両U型フェライトコア間のギャップG
が小さい場合は結合が大きいがギャップGが大きくなる
と漏れ磁束が急激に増加し,送電側と受電側の磁気結合
が著しく低下するため,両者をできる限り接近させる必
要がある。
【0005】しかし,通常,両U型フェライトコアは送
電側及び受電側の装置のケース65,66を介在して対
向配置されるため両者を十分に接近させることができ
ず,十分な磁気結合を得ることができなかった。
電側及び受電側の装置のケース65,66を介在して対
向配置されるため両者を十分に接近させることができ
ず,十分な磁気結合を得ることができなかった。
【0006】一方,図12(b)の断面図に示したよう
に環状巻線71と断面が四角形のフェライトコア72か
らなる送電側と環状巻線73からなる受電側で構成され
たものでは,送信側の環状巻線71と受信側の環状巻線
73とがフェライトコア72を共通の磁心とするため,
送電側と受電側とで良好な磁気結合が得られる。
に環状巻線71と断面が四角形のフェライトコア72か
らなる送電側と環状巻線73からなる受電側で構成され
たものでは,送信側の環状巻線71と受信側の環状巻線
73とがフェライトコア72を共通の磁心とするため,
送電側と受電側とで良好な磁気結合が得られる。
【0007】しかし,送電側である充電台のケース75
に凸部,受電側である電気器機のケース76に凹部を設
ける必要があり,これらの凸部及び凹部が外観上好まし
くなかった。また,両者間で電力を伝送するためには,
電気器機の凹部と給電台の凸部を嵌合させる必要があ
り,その装着,離脱を行う際の操作性も良くなかった。
に凸部,受電側である電気器機のケース76に凹部を設
ける必要があり,これらの凸部及び凹部が外観上好まし
くなかった。また,両者間で電力を伝送するためには,
電気器機の凹部と給電台の凸部を嵌合させる必要があ
り,その装着,離脱を行う際の操作性も良くなかった。
【0008】これらの,問題点を解決したものとして図
12(c)に示した,環状巻線81と断面が四角形のフ
ェライトコア82からなる送電側と環状巻線83と断面
が四角形のフェライトコア84からなる受電側とで構成
された磁気結合部分を有するものがある。
12(c)に示した,環状巻線81と断面が四角形のフ
ェライトコア82からなる送電側と環状巻線83と断面
が四角形のフェライトコア84からなる受電側とで構成
された磁気結合部分を有するものがある。
【0009】しかし,この装置では,ギャップを大きく
とれる利点はあるが,前例より漏れ磁束が大きく十分な
電力の伝送ができないという問題があった。
とれる利点はあるが,前例より漏れ磁束が大きく十分な
電力の伝送ができないという問題があった。
【0010】又,受電側には二次電池に過電流が流れる
ことを防止するため定電流回路が設けられているが,こ
の回路は受電側に誘起される電圧が変動する範囲を考慮
して設計されているためギャップの変動による出力変動
が大きく変動範囲が広いとそれだけ定電流回路に於ける
損失が増加し回路の効率が悪くなる。
ことを防止するため定電流回路が設けられているが,こ
の回路は受電側に誘起される電圧が変動する範囲を考慮
して設計されているためギャップの変動による出力変動
が大きく変動範囲が広いとそれだけ定電流回路に於ける
損失が増加し回路の効率が悪くなる。
【0011】そこで,本発明は,環状巻線及びフェライ
トコアからなり高周波磁界を発生させる送電側と環状巻
線及びフェライトコアからなり前記高周波磁界をとらえ
る受電側とで構成された非接触型電力伝送装置に於い
て,伝送効率の向上及び電力伝送の安定性の向上に好適
な非接触型電力伝送装置を提供することを目的とする。
トコアからなり高周波磁界を発生させる送電側と環状巻
線及びフェライトコアからなり前記高周波磁界をとらえ
る受電側とで構成された非接触型電力伝送装置に於い
て,伝送効率の向上及び電力伝送の安定性の向上に好適
な非接触型電力伝送装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の非接触型
電力伝送装置は,環状巻線及びフェライトコアからなり
高周波磁界を発生させる送電側と環状巻線及びフェライ
トコアとからなり前記高周波磁界をとらえる受電側とで
構成された非接触型電力伝送装置に於いて,前記送信側
のフェライトコアの断面形状を凸状とし,該断面凸状フ
ェライトコアの下面に前記高周波磁界を発生させるため
の駆動回路を構成する部品を実装した基板の裏面を当接
して配置したものである。
電力伝送装置は,環状巻線及びフェライトコアからなり
高周波磁界を発生させる送電側と環状巻線及びフェライ
トコアとからなり前記高周波磁界をとらえる受電側とで
構成された非接触型電力伝送装置に於いて,前記送信側
のフェライトコアの断面形状を凸状とし,該断面凸状フ
ェライトコアの下面に前記高周波磁界を発生させるため
の駆動回路を構成する部品を実装した基板の裏面を当接
して配置したものである。
【0013】請求項2記載の非接触型電力伝送装置は,
請求項1記載の非接触型電力伝送装置に於いて,断面凸
状のフェライトコアの柱状部先端面の面積S,送電側の
フェライトコアと受電側のフェライトコアとのギャップ
Gが S1/2/π≧2G(但し、πは円周率) を満たすことを特徴とするものである。
請求項1記載の非接触型電力伝送装置に於いて,断面凸
状のフェライトコアの柱状部先端面の面積S,送電側の
フェライトコアと受電側のフェライトコアとのギャップ
Gが S1/2/π≧2G(但し、πは円周率) を満たすことを特徴とするものである。
【0014】請求項3記載の非接触型電力伝送装置は,
請求項1記載の非接触型電力伝送装置に於いて,断面凸
状のフェライトコアの柱状部先端面に,外装ケースと嵌
合するためのくぼみを設けたことを特徴とすものであ
る。
請求項1記載の非接触型電力伝送装置に於いて,断面凸
状のフェライトコアの柱状部先端面に,外装ケースと嵌
合するためのくぼみを設けたことを特徴とすものであ
る。
【0015】
【作用】請求項1記載の非接触型電力伝送装置によれ
ば,前記送信側のフェライトコアの断面形状を凸状と
し、該断面凸状フェライトコアの下面に前記高周波磁界
を発生させるための駆動回路を構成する部品を実装した
基板の裏面を当接して配置したものであるから、磁気結
合の向上及び駆動回路の安定性の向上を図ることができ
る。
ば,前記送信側のフェライトコアの断面形状を凸状と
し、該断面凸状フェライトコアの下面に前記高周波磁界
を発生させるための駆動回路を構成する部品を実装した
基板の裏面を当接して配置したものであるから、磁気結
合の向上及び駆動回路の安定性の向上を図ることができ
る。
【0016】請求項2記載の非接触型電力伝送装置によ
れば,断面凸状のフェライトコアの柱状部先端面の面積
S,送電側のフェライトコアと受電側のフェライトコア
とのギャップGが S1/2/π≧2G(但し、πは円周率) を満たすようにしたことにより、ギャップの変化した場
合の磁気結合の安定性を向上させることができる。
れば,断面凸状のフェライトコアの柱状部先端面の面積
S,送電側のフェライトコアと受電側のフェライトコア
とのギャップGが S1/2/π≧2G(但し、πは円周率) を満たすようにしたことにより、ギャップの変化した場
合の磁気結合の安定性を向上させることができる。
【0017】請求項3記載の非接触型電力伝送装置によ
れば,断面凸状のフェライトコアの柱状部先端面に,外
装ケースと嵌合するためのくぼみを1個又は2個以上設
けたことにより電磁誘導コイルの取り付け位置精度を向
上させることができる。
れば,断面凸状のフェライトコアの柱状部先端面に,外
装ケースと嵌合するためのくぼみを1個又は2個以上設
けたことにより電磁誘導コイルの取り付け位置精度を向
上させることができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明に係る非接触型電力伝送装置を
用いて電気器機に使用された2次電池を充電する場合の
実施例を図面に従って説明する。
用いて電気器機に使用された2次電池を充電する場合の
実施例を図面に従って説明する。
【0019】図1は,非接触型電力伝送装置に於いて磁
気結合する部分を説明するための断面図(a),その動
作を説明するための回路図(b),断面凸状フェライト
コアの外形図(c)を示す。
気結合する部分を説明するための断面図(a),その動
作を説明するための回路図(b),断面凸状フェライト
コアの外形図(c)を示す。
【0020】図1(a)に示すように磁気結合部分は,
環状巻線21と断面が凸状のフェライトコア20からな
る送電側と環状巻線53と断面が四角形の扁平フェライ
トコア52からなる受電側とで構成され,送電側の環状
巻線21と受電側の環状巻線53が磁気結合することに
より電力を伝送する。この送電側の環状巻線21が施さ
れた断面凸状フェライトコア20,受電側の環状巻線5
3が施された扁平フェライトコア52は,(b)に示し
た回路図の電磁誘導コイルL1,受電コイルL2にあた
る。前記断面凸状フェライトコア20は(c)に示した
ように中央部(柱状部)20aの先端面が周辺部20b
よりも一段高くなっている。
環状巻線21と断面が凸状のフェライトコア20からな
る送電側と環状巻線53と断面が四角形の扁平フェライ
トコア52からなる受電側とで構成され,送電側の環状
巻線21と受電側の環状巻線53が磁気結合することに
より電力を伝送する。この送電側の環状巻線21が施さ
れた断面凸状フェライトコア20,受電側の環状巻線5
3が施された扁平フェライトコア52は,(b)に示し
た回路図の電磁誘導コイルL1,受電コイルL2にあた
る。前記断面凸状フェライトコア20は(c)に示した
ように中央部(柱状部)20aの先端面が周辺部20b
よりも一段高くなっている。
【0021】図1(b)に示した充電部7のVinには
整流された商用電源(AC100V、50Hz/60H
z)印加され,MOS FET Q1のゲートにはスイ
ッチングパルス発生回路からスイッチングパルスが入力
される。このゲート信号によりMOS FET Q1は
スイッチング動作し,電磁誘導コイルL1には高周波の
磁束が発生する。一方,受電部8の受電コイルL2は前
記電磁誘導コイルL1と電磁結合しているため,受電コ
イルL2の両端には誘起電圧が生じる。このようにして
伝送された電力は整流平滑回路及び定電流回路を介して
二次電池Bに供給される。
整流された商用電源(AC100V、50Hz/60H
z)印加され,MOS FET Q1のゲートにはスイ
ッチングパルス発生回路からスイッチングパルスが入力
される。このゲート信号によりMOS FET Q1は
スイッチング動作し,電磁誘導コイルL1には高周波の
磁束が発生する。一方,受電部8の受電コイルL2は前
記電磁誘導コイルL1と電磁結合しているため,受電コ
イルL2の両端には誘起電圧が生じる。このようにして
伝送された電力は整流平滑回路及び定電流回路を介して
二次電池Bに供給される。
【0022】上述の充電部7は図2乃至図5に示すよう
に、スイッチングパルス発生回路等からなる駆動回路
(電磁誘導コイルL1に高周波の磁束を発生させる回
路)4はプリント基板11に回路部品12を搭載して組
み立てられており、樹脂等の非磁性材の内ケース13の
底部(下段)側に収納固定されている。また、プリント
基板11にはコネクタ14が固着されていおり、該コネ
クタ14は内ケース13の側面開口15より外部に露出
している。このコネクタ14の正側コネクタ端子P1と
負側コネクタ端子P2は整流された商用電源(AC10
0V、50Hz/60Hz)が入力される。
に、スイッチングパルス発生回路等からなる駆動回路
(電磁誘導コイルL1に高周波の磁束を発生させる回
路)4はプリント基板11に回路部品12を搭載して組
み立てられており、樹脂等の非磁性材の内ケース13の
底部(下段)側に収納固定されている。また、プリント
基板11にはコネクタ14が固着されていおり、該コネ
クタ14は内ケース13の側面開口15より外部に露出
している。このコネクタ14の正側コネクタ端子P1と
負側コネクタ端子P2は整流された商用電源(AC10
0V、50Hz/60Hz)が入力される。
【0023】また、前記電磁誘導コイルL1は中央部
(柱状部)20aの先端面が周辺部20bよりも一段高
くなった断面凸状フェライトコア20に、前記中央部2
0aを周回する環状巻線21を設けたものであり、例え
ば断面凸状フェライトコア20として固有抵抗の高いN
i−Zn系フェライトコアを用い、環状巻線21として
融着性被覆導線(いわゆるセメントワイヤー)を巻回し
て、加熱処理、溶剤処理等で導線の各巻回部分を相互に
固着したものを前記コア中央部20aに嵌合することで
ボビンレス構造とすることができる。このような電磁誘
導コイルL1は、中央部20aの先端面が内ケース13
の上面開口に向くようにして当該内ケース13の開口
(上段)側に配置、固定される(内ケース13に対する
接着等で固定される)。
(柱状部)20aの先端面が周辺部20bよりも一段高
くなった断面凸状フェライトコア20に、前記中央部2
0aを周回する環状巻線21を設けたものであり、例え
ば断面凸状フェライトコア20として固有抵抗の高いN
i−Zn系フェライトコアを用い、環状巻線21として
融着性被覆導線(いわゆるセメントワイヤー)を巻回し
て、加熱処理、溶剤処理等で導線の各巻回部分を相互に
固着したものを前記コア中央部20aに嵌合することで
ボビンレス構造とすることができる。このような電磁誘
導コイルL1は、中央部20aの先端面が内ケース13
の上面開口に向くようにして当該内ケース13の開口
(上段)側に配置、固定される(内ケース13に対する
接着等で固定される)。
【0024】なお、電磁誘導コイルL1の外形は縦34
mm×横26mm×厚み3.3mm程度で,断面凸状フ
ェライトコア20の中央部20aの外形は縦(図1のa
1)21mm×横(図1のb1)13mm×厚み(図1
のc1)3.2mm程度で,周辺部20bの外形は縦
(図1のa2)33mm×横(図1のb2)24mm×
厚み(図1のc2)1.5mm程度である。
mm×横26mm×厚み3.3mm程度で,断面凸状フ
ェライトコア20の中央部20aの外形は縦(図1のa
1)21mm×横(図1のb1)13mm×厚み(図1
のc1)3.2mm程度で,周辺部20bの外形は縦
(図1のa2)33mm×横(図1のb2)24mm×
厚み(図1のc2)1.5mm程度である。
【0025】このように、内ケース13内に駆動回路4
と電磁誘導コイルL1とを収納した電磁誘導による送電
ユニット30が構成され、この送電ユニット30は内ケ
ース13の取付部17を利用して充電部ケース31の内
側に固定される。すなわち、送電ユニット30の取付部
17が充電部ケース31の内側の係止部32に嵌め込ま
れて固定される。このとき、電磁誘導コイルL1の断面
凸状フェライトコア20の中央部20aを充電部ケース
31の内面に密着乃至近接対向させる。なお、送電ユニ
ット30を充電部ケース31内にビス等で固定すること
もできる。
と電磁誘導コイルL1とを収納した電磁誘導による送電
ユニット30が構成され、この送電ユニット30は内ケ
ース13の取付部17を利用して充電部ケース31の内
側に固定される。すなわち、送電ユニット30の取付部
17が充電部ケース31の内側の係止部32に嵌め込ま
れて固定される。このとき、電磁誘導コイルL1の断面
凸状フェライトコア20の中央部20aを充電部ケース
31の内面に密着乃至近接対向させる。なお、送電ユニ
ット30を充電部ケース31内にビス等で固定すること
もできる。
【0026】一方、受電部8は図1(b)に示すよう
に、内蔵するニッケル−カドミウム(Ni−Cd)電池
等の繰り返し充電の行える二次電池Bを充電するため
に、両端にコンデンサC2が接続された受電コイルL
3,誘起電圧を整流平滑する整流平滑回路、定電流回路
を有し、これらの回路は図2の受電部ケース40内のプ
リント基板41上に組み立てられている。
に、内蔵するニッケル−カドミウム(Ni−Cd)電池
等の繰り返し充電の行える二次電池Bを充電するため
に、両端にコンデンサC2が接続された受電コイルL
3,誘起電圧を整流平滑する整流平滑回路、定電流回路
を有し、これらの回路は図2の受電部ケース40内のプ
リント基板41上に組み立てられている。
【0027】前記受電コイルL3は、例えば外形が縦3
0mm×横26mm×厚み1.6mmであって図6及び
図7に示すように、偏平有底筒状ボビン50の筒状部5
1の内側に偏平フェライトコア52を巻回固着し、筒状
部51の外周に環状巻線53を巻回固着し、ボビン50
の底面側に一対の端子54を固着したものである。受電
コイルL3は図2のように受電部ケース40内側に対し
偏平フェライトコア52を密着乃至近接対向させた状態
で固着され、各端子54は前記プリント基板41に接続
される。受電コイルL3の偏平フェライトコア52の先
端面形状は電磁誘導コイルL1の断面凸状フェライトコ
ア20の中央部20aの形状とほぼ同じである。
0mm×横26mm×厚み1.6mmであって図6及び
図7に示すように、偏平有底筒状ボビン50の筒状部5
1の内側に偏平フェライトコア52を巻回固着し、筒状
部51の外周に環状巻線53を巻回固着し、ボビン50
の底面側に一対の端子54を固着したものである。受電
コイルL3は図2のように受電部ケース40内側に対し
偏平フェライトコア52を密着乃至近接対向させた状態
で固着され、各端子54は前記プリント基板41に接続
される。受電コイルL3の偏平フェライトコア52の先
端面形状は電磁誘導コイルL1の断面凸状フェライトコ
ア20の中央部20aの形状とほぼ同じである。
【0028】次に、断面凸状フェライトコア20につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【0029】(1)断面凸状フェライトコア20の周辺
部20bについて 図8(a)に示したように断面凸状フェライトコア20
は、中央部(柱状部)20a及び周辺部20bからな
り、前記中央部20aの周囲には(b)の断面図に示し
たように環状巻線21が配置されている。又、高周波磁
界を発生させるための駆動回路4を構成する電気部品1
2を表面側に実装した基板が、前記フェライトコアの下
面に該基板の裏面を当接して配置されている。
部20bについて 図8(a)に示したように断面凸状フェライトコア20
は、中央部(柱状部)20a及び周辺部20bからな
り、前記中央部20aの周囲には(b)の断面図に示し
たように環状巻線21が配置されている。又、高周波磁
界を発生させるための駆動回路4を構成する電気部品1
2を表面側に実装した基板が、前記フェライトコアの下
面に該基板の裏面を当接して配置されている。
【0030】ここで、断面凸状フェライトコア20に設
けられた周辺部20bは次のような作用効果がある。
けられた周辺部20bは次のような作用効果がある。
【0031】図8(b)に示したように、磁界9が駆
動回路に影響を及ぼすことを防止する事ができる。図8
(c)に示したように周辺部20bを設けなかった場合
には、磁界93のために、駆動回路4が誤動作や故障を
起こすことがある。
動回路に影響を及ぼすことを防止する事ができる。図8
(c)に示したように周辺部20bを設けなかった場合
には、磁界93のために、駆動回路4が誤動作や故障を
起こすことがある。
【0032】図8(b)に示したように(c)に比し
て、磁界9のループが小さくなるため受電側との磁気結
合を向上させることができる。断面凸状フェライトコア
20の中央部20aの外形は縦21mm×横13mm×
厚5mm程度で,周辺部20bの外形は縦33mm×横
24mm×厚み2mm程度である場合に、周辺部20b
が有るとき(b)と無いとき(c)とでは、有るとき
(b)の方が伝送効率が15%以上向上する。
て、磁界9のループが小さくなるため受電側との磁気結
合を向上させることができる。断面凸状フェライトコア
20の中央部20aの外形は縦21mm×横13mm×
厚5mm程度で,周辺部20bの外形は縦33mm×横
24mm×厚み2mm程度である場合に、周辺部20b
が有るとき(b)と無いとき(c)とでは、有るとき
(b)の方が伝送効率が15%以上向上する。
【0033】環状巻線21とフェライトコア20とか
らなる電磁誘導コイルのインダクタンスを上げる効果が
あるため、励磁電流を下げることができる。又、非接触
型電力伝送装置では、無負荷(充電台に受電側の電気機
器が装着されていない状態)の場合に励磁電流を下げな
ければならないため、フォワード型励磁方式が用いられ
るが、この場合にも、巻線の巻数を下げ、励磁電流を下
げることができる。
らなる電磁誘導コイルのインダクタンスを上げる効果が
あるため、励磁電流を下げることができる。又、非接触
型電力伝送装置では、無負荷(充電台に受電側の電気機
器が装着されていない状態)の場合に励磁電流を下げな
ければならないため、フォワード型励磁方式が用いられ
るが、この場合にも、巻線の巻数を下げ、励磁電流を下
げることができる。
【0034】(2)断面凸状フェライトコア20の中央
部20aの先端面の面積について 図1(a)に示したように充電部7と受電部8を結合配
置したとき、電磁誘導コイルL1を構成するフェライト
コア20と受電コイルL3を構成するフェライトコア5
2との間にはギャップGが生じ,このギャップGの変動
により受電コイルL2に生じる誘起電圧が変化する。
部20aの先端面の面積について 図1(a)に示したように充電部7と受電部8を結合配
置したとき、電磁誘導コイルL1を構成するフェライト
コア20と受電コイルL3を構成するフェライトコア5
2との間にはギャップGが生じ,このギャップGの変動
により受電コイルL2に生じる誘起電圧が変化する。
【0035】このギャップと誘起電圧との関係について
図9を参照して説明する。(a)は受信側に誘起された
受電側出力電圧Voutを測定するための測定回路で,
(b)は前記測定回路で測定したギャップと受電側出力
電圧Voutとの関係を示したグラフである。本測定に
おいてはVinに直流電圧141Vを入力し,負荷電流
を120mAとした場合の受信側出力電圧Voutを測
定した。
図9を参照して説明する。(a)は受信側に誘起された
受電側出力電圧Voutを測定するための測定回路で,
(b)は前記測定回路で測定したギャップと受電側出力
電圧Voutとの関係を示したグラフである。本測定に
おいてはVinに直流電圧141Vを入力し,負荷電流
を120mAとした場合の受信側出力電圧Voutを測
定した。
【0036】尚,断面凸状フェライトコアの寸法は下記
のとおりである。
のとおりである。
【0037】試料1(面積135mm2):中央部の外
形は縦9mm×横15mm×厚3.2mm程度で,周辺
部の外形は縦33mm×横24mm×厚み1.5mm程
度 試料2(面積273mm2):中央部の外形は縦21m
m×横13mm×厚3.2mm程度で,周辺部の外形は
縦33mm×横24mm×厚み1.5mm程度 試料3(面積350mm2):中央部の外形は縦21m
m×横17mm×厚3.2mm程度で,周辺部の外形は
縦33mm×横24mm×厚み1.5mm程度 (b)のグラフに示したように,ギャップの変化に対す
る受電側出力電圧Voutの変化率はフェライトコア2
0の中央部20aの先端面の面積が大きくなるにつれて
小さくなる。一方,ギャップGは,ケースの厚さ及び装
着した際のケース間の隙間を考慮すれば,ギャップGの
設定範囲は通常3.5〜8mm程度(製品の仕様によっ
て異なる)でり、設定されたギャップの変動幅は±1m
m程度である。又、受電側出力電圧Voutの変動幅は
20%以内(最大値に対する変動幅)に納めることが望
ましい。
形は縦9mm×横15mm×厚3.2mm程度で,周辺
部の外形は縦33mm×横24mm×厚み1.5mm程
度 試料2(面積273mm2):中央部の外形は縦21m
m×横13mm×厚3.2mm程度で,周辺部の外形は
縦33mm×横24mm×厚み1.5mm程度 試料3(面積350mm2):中央部の外形は縦21m
m×横17mm×厚3.2mm程度で,周辺部の外形は
縦33mm×横24mm×厚み1.5mm程度 (b)のグラフに示したように,ギャップの変化に対す
る受電側出力電圧Voutの変化率はフェライトコア2
0の中央部20aの先端面の面積が大きくなるにつれて
小さくなる。一方,ギャップGは,ケースの厚さ及び装
着した際のケース間の隙間を考慮すれば,ギャップGの
設定範囲は通常3.5〜8mm程度(製品の仕様によっ
て異なる)でり、設定されたギャップの変動幅は±1m
m程度である。又、受電側出力電圧Voutの変動幅は
20%以内(最大値に対する変動幅)に納めることが望
ましい。
【0038】ここで、フェライトコア20の中央部20
aの先端面の面積Sを、次式を満たす範囲で設定すれ
ば、ギャップGの設定範囲3.5〜8mmに於いて、受
電側出力電圧Voutの変化を20%以内に抑えること
ができる。
aの先端面の面積Sを、次式を満たす範囲で設定すれ
ば、ギャップGの設定範囲3.5〜8mmに於いて、受
電側出力電圧Voutの変化を20%以内に抑えること
ができる。
【0039】S1/2/π≧2G(但し、πは円周率) 本実施例で用いた上面の面積が273mm(縦21mm
×横13mm)のフェライトコアでは、ギャップGを5
〜7mmの範囲(ギャップGの設定値は6mm)で変化
させた場合,受信側出力電圧Voutの変動は0.3V
以下(5%以下)の低い値に抑えることができた。
×横13mm)のフェライトコアでは、ギャップGを5
〜7mmの範囲(ギャップGの設定値は6mm)で変化
させた場合,受信側出力電圧Voutの変動は0.3V
以下(5%以下)の低い値に抑えることができた。
【0040】なお,負荷が二次電池以外であっても,受
信側出力電圧Voutの変動を一定の範囲に抑える必要
があるものに対しても同様に適用できる。 (3)断面凸状フェライトコア20の中央部20aの先
端面に設けられた凹部について 送電側の電磁誘導コイルと受電側の受電コイルとを対向
配置したときに位置ずれ(重なりずれ)が生じると磁気
結合が低下するため、両者の位置精度はできる限り高い
ほうがよい。通常、受電側の電気機器を送電側である充
電台に装着する場合には、両者のケースを基準として、
位置決めがなされる。よって、充電部ケースと電磁誘導
コイルとの位置精度を高くする必要がある。
信側出力電圧Voutの変動を一定の範囲に抑える必要
があるものに対しても同様に適用できる。 (3)断面凸状フェライトコア20の中央部20aの先
端面に設けられた凹部について 送電側の電磁誘導コイルと受電側の受電コイルとを対向
配置したときに位置ずれ(重なりずれ)が生じると磁気
結合が低下するため、両者の位置精度はできる限り高い
ほうがよい。通常、受電側の電気機器を送電側である充
電台に装着する場合には、両者のケースを基準として、
位置決めがなされる。よって、充電部ケースと電磁誘導
コイルとの位置精度を高くする必要がある。
【0041】例えば、図10(aー1)〜(aー3)に
示したように、断面凸状フェライトコア20の中央部2
0aの先端面に凹部を設け、該凹部と嵌合する突起部3
1aを充電部ケース31にもうけ両者の位置精度を高く
すれば、送電側の電磁誘導コイルと受電側の受電コイル
との位置ずれによる磁気結合の低下を抑制することがで
きる。又、図10(bー1)〜(bー3)に示したよう
に半球状のディンプルを設けた場合や、複数の凹部やデ
ィンプルを設けた場合も同様の効果が得られる。
示したように、断面凸状フェライトコア20の中央部2
0aの先端面に凹部を設け、該凹部と嵌合する突起部3
1aを充電部ケース31にもうけ両者の位置精度を高く
すれば、送電側の電磁誘導コイルと受電側の受電コイル
との位置ずれによる磁気結合の低下を抑制することがで
きる。又、図10(bー1)〜(bー3)に示したよう
に半球状のディンプルを設けた場合や、複数の凹部やデ
ィンプルを設けた場合も同様の効果が得られる。
【0042】なお、上述の断面凸状フェライトコアは、
図11(a)、(b)に示したように中心部20aや周
辺部20bが円柱形状であってもよく、又、四角柱以外
の多角柱形状であってもよい。周辺部20bには、図1
1(c)、(d)に示したように、巻線の引き出し等の
ために切り欠き部20dを設けてもよい。
図11(a)、(b)に示したように中心部20aや周
辺部20bが円柱形状であってもよく、又、四角柱以外
の多角柱形状であってもよい。周辺部20bには、図1
1(c)、(d)に示したように、巻線の引き出し等の
ために切り欠き部20dを設けてもよい。
【0043】
【発明の効果】本発明によれば、以上のように構成した
ことにより、磁気結合及び駆動回路の安定性が向上し、
その結果、安定的に電力を伝送することができる。
ことにより、磁気結合及び駆動回路の安定性が向上し、
その結果、安定的に電力を伝送することができる。
【0044】請求項2記載の非接触型電力伝送装置によ
れば、更に、ギャップが変化した場合の受信側出力電圧
Voutの変動を一定の範囲に抑えることができる。
れば、更に、ギャップが変化した場合の受信側出力電圧
Voutの変動を一定の範囲に抑えることができる。
【0045】請求項3記載の非接触型電力伝送装置によ
れば、更に、位置ずれによる磁気結合の低下を抑制する
ことができる。
れば、更に、位置ずれによる磁気結合の低下を抑制する
ことができる。
【図1】本発明の非接触型電力伝送装置の磁気結合部分
を示した断面図である
を示した断面図である
【図2】実施例の機械的な構造を示す部分断面図であ
る。
る。
【図3】実施例で用いる駆動回路を内ケースに収納しさ
らにシールドカバーを被せた送電ユニットを示す正面図
である。
らにシールドカバーを被せた送電ユニットを示す正面図
である。
【図4】同平面図である。
【図5】同じくシールドカバーを装着した側からみた斜
視図である。
視図である。
【図6】実施例で用いる受電コイルの側断面図である。
【図7】同底面図である。
【図8】本発明の断面凸状フェライトコアを説明するた
めの斜視図と断面図である。
めの斜視図と断面図である。
【図9】実施例で用いた測定回路の回路図と測定結果を
示したグラフである。
示したグラフである。
【図10】本発明の断面凸状フェライトコアの中心部の
先端面に設けられたくぼみを説明するための斜視図と断
面図である。
先端面に設けられたくぼみを説明するための斜視図と断
面図である。
【図11】その他の実施例を示した斜視図である。
【図12】従来の非接触型電力伝送装置の磁気結合部分
を示した断面図である
を示した断面図である
4 駆動回路 7 充電部 8 受電部 9 磁界 11 プリント基板 13 内ケース 14 コネクタ 17 取付部 20,52 フェライトコア 20a 中央部 20b 周辺部 20c くぼみ(凹部、ディンプル) 20d 切り欠き 21,53 環状巻線 30 送電ユニット 31 充電部ケース 40 受電部ケース 41 プリント基板 42 電圧安定化回路 43 電流切換回路 50 ボビン B 二次電池 L1 電磁誘導コイル L2 受電コイル C1,C2 コンデンサ D1 ダイオード Q1 MOS FET
Claims (3)
- 【請求項1】 環状巻線及びフェライトコアからなり高
周波磁界を発生させる送電側と環状巻線及びフェライト
コアとからなり前記高周波磁界をとらえる受電側とで構
成された非接触型電力伝送装置に於いて,前記送信側の
フェライトコアの断面形状を凸状とし,該断面凸状フェ
ライトコアの下面に前記高周波磁界を発生させるための
駆動回路を構成する部品を実装した基板の裏面を当接し
て配置したことを特徴とする非接触型電力伝送装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の非接触型電力伝送装置に
於いて,断面凸状のフェライトコアの柱状部先端面の面
積S,送電側のフェライトコアと受電側のフェライトコ
アとのギャップGが S1/2/π≧2G(但し、πは円周率) を満たすことを特徴とする請求項1記載の非接触型電力
伝送装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の非接触型電力伝送装置に
於いて,断面凸状のフェライトコアの柱状部先端面に,
外装ケースと嵌合するためのくぼみを設けたことを特徴
とする請求項1記載の非接触型電力伝送装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7013216A JPH08205432A (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 非接触型電力伝送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7013216A JPH08205432A (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 非接触型電力伝送装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08205432A true JPH08205432A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11826972
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7013216A Withdrawn JPH08205432A (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 非接触型電力伝送装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08205432A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011151351A (ja) * | 2009-12-21 | 2011-08-04 | Nok Corp | 非接触給電装置 |
WO2012099170A1 (ja) * | 2011-01-19 | 2012-07-26 | 株式会社 テクノバ | 非接触給電装置 |
WO2014006895A1 (ja) * | 2012-07-05 | 2014-01-09 | パナソニック株式会社 | 無線電力伝送装置、無線電力送電装置および受電装置 |
JPWO2012157114A1 (ja) * | 2011-05-19 | 2014-07-31 | トヨタ自動車株式会社 | 受電装置、送電装置および電力伝送システム |
JP2017037916A (ja) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | トヨタ自動車株式会社 | 受電装置および送電装置 |
US9899863B2 (en) | 2013-04-10 | 2018-02-20 | Panasonic Corporation | Coil module and electronic apparatus |
-
1995
- 1995-01-30 JP JP7013216A patent/JPH08205432A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011151351A (ja) * | 2009-12-21 | 2011-08-04 | Nok Corp | 非接触給電装置 |
US9312729B2 (en) | 2011-01-19 | 2016-04-12 | Technova Inc. | Contactless power transfer apparatus |
WO2012099170A1 (ja) * | 2011-01-19 | 2012-07-26 | 株式会社 テクノバ | 非接触給電装置 |
JPWO2012157114A1 (ja) * | 2011-05-19 | 2014-07-31 | トヨタ自動車株式会社 | 受電装置、送電装置および電力伝送システム |
JP5673810B2 (ja) * | 2011-05-19 | 2015-02-18 | トヨタ自動車株式会社 | 受電装置、送電装置および電力伝送システム |
JPWO2014006895A1 (ja) * | 2012-07-05 | 2016-06-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 無線電力伝送装置、無線電力送電装置および受電装置 |
WO2014006895A1 (ja) * | 2012-07-05 | 2014-01-09 | パナソニック株式会社 | 無線電力伝送装置、無線電力送電装置および受電装置 |
US9565794B2 (en) | 2012-07-05 | 2017-02-07 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Wireless power transmission system, power transmitting device, and power receiving device |
CN104471832B (zh) * | 2012-07-05 | 2017-11-10 | 松下知识产权经营株式会社 | 无线电力传输装置、无线电力送电装置以及受电装置 |
US9947462B2 (en) | 2012-07-05 | 2018-04-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Wireless power transmission system, power transmitting device, and power receiving device |
US9899863B2 (en) | 2013-04-10 | 2018-02-20 | Panasonic Corporation | Coil module and electronic apparatus |
US11075547B2 (en) | 2013-04-10 | 2021-07-27 | Sovereign Peak Ventures, Llc | Cell phone having wireless charging function |
JP2017037916A (ja) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | トヨタ自動車株式会社 | 受電装置および送電装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020402 |