JPH10189369A

JPH10189369A - 非接触型電力伝送装置

Info

Publication number: JPH10189369A
Application number: JP8343213A
Authority: JP
Inventors: Takashi Urano; 高志浦野; Minoru Takahashi; 実高橋
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1998-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は非接触型電力伝送装置に関し、充電部
の高周波発振回路として、ハートレイ発振回路を使用で
きるようにして、部品点数を削減し、ローコスト化する
と共に、損失を低減し、電力伝送効率を改善する。【解決手段】充電部と被充電部とを着脱可能に分離して
構成し、充電部には送電コイル２５と高周波発振回路を
備え、被充電部には受電コイル２６を備え、充電部から
被充電部へ非接触で電力を伝送する非接触型電力伝送装
置において、高周波発振回路を発振用コイル２７と前記
送電コイル２５とを含んだハートレイ発振回路で構成
し、発振用コイル２７と送電コイル２５とを分離独立し
たコイル部品で構成すると共に、発振用コイル２７の少
なくとも一部が、送電コイル２５の巻線部分の内側領域
Ｓ内に位置し、両コイルが電磁結合可能な状態に配置し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、充電可能な２次電
池を電源として動作する携帯電話機、ＰＨＳ電話機（簡
易携帯電話機）、コードレスホン、各種電気機器、或い
は電子機器等に利用可能な非接触型電力伝送装置に関す
る。特に、本発明は充電部から被充電部へ金属接点を介
さず非接触で、電磁誘導作用により電力を伝送する非接
触型電力伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、図に基づいて従来例を説明する。 §１：非接触型電力伝送装置の説明・・・図１３参照図１３は従来例の説明図（その１）であり、Ａは充電
部、被充電部の構成図、Ｂは充電状態説明図である。従
来、充電部と被充電部とを着脱可能に分離して構成し、
前記充電部に送電コイルと、前記送電コイルを駆動する
ための高周波発振回路を備え、前記被充電部に前記送電
コイルと電磁結合して電圧を誘起させるための受電コイ
ルと、前記受電コイルに誘起した電圧により充電する２
次電池等を備え、前記送電部から受電部へ、金属接点を
介さず非接触で、電磁誘導作用により電力を伝送する非
接触型電力伝送装置が知られていた。

【０００３】前記非接触型電力伝送装置の１例（コイル
部分）を図１３のＡに示す。図１３のＡに示したよう
に、充電部と被充電部とを着脱可能に分離して構成し、
充電部には送電コイル用ボビン６に巻いた送電コイル
７、及び帰還コイル８が設けてある。この場合、送電コ
イル７と帰還コイル８は１つの送電コイル用ボビン６に
巻いてあり、同軸的に配置されている。また、送電コイ
ル用ボビン６にはコア９が挿入されている。

【０００４】そして、充電部には送電コイル７を駆動す
るために駆動回路１３が設けてあり、前記駆動回路１３
には電源回路や前記高周波発振回路を備え、この高周波
発振回路により送電コイル７を駆動するように構成され
ている。一方、被充電部には、受電コイル用ボビン１１
に巻いた受電コイル１２が設けてある。

【０００５】そして、被充電部内の２次電池を充電する
場合には、図１３のＢに示したように、充電部の上に被
充電部を載せる。この場合、充電部側ケース３の一部
に、被充電部を載せるための凹部が形成されており、こ
の凹部に被充電部を載せるようになっている。

【０００６】この状態で、送電コイル７と受電コイル１
２は対向配置され、最も接近した状態となって充電待機
状態になる。その後、充電部の電源を投入して駆動回路
１３を動作させ、前記高周波発振回路により送電コイル
７を駆動すれば、充電部から被充電部へ金属接点を介さ
ず非接触で、電磁誘導作用により電力を伝送し、その電
力を使用して前記２次電池の充電を行う。

【０００７】§２：高周波発振回路の説明・・・図１４
参照図１４は従来例の説明図（その２）であり、Ａは発振原
理図、Ｂはハートレイ発振回路を示す。前記駆動回路１
３に設けた高周波発振回路としては、例えば、２個のト
ランジスタと、前記送電コイル７を含むＬＣ並列共振回
路を使用したプッシュプル型の高周波発振回路を使用し
ていたが、このような高周波発振回路は部品点数が多く
なる。そこで、ＬＣ発振回路の中で最も部品点数の少な
いハートレイ発振回路を使用することが考えられてい
た。

【０００８】一般的に、図１４のＡに示した発振原理図
において、インピーダンスＺ₁、Ｚ ₂、Ｚ₃の３つの素
子と、増幅素子であるトランジスタＱ１が図示のように
接続されている場合、インピーダンスＺ₁の素子が誘導
性素子（又は容量性素子）で、インピーダンスＺ₂、Ｚ
₃の素子が容量性素子（又は誘導性素子）であれば、発
振条件を満足し、発振状態を維持できることが知られて
いる。

【０００９】そして、インピーダンスＺ₁の素子として
容量性素子、インピーダンスＺ₂、Ｚ₃の素子として誘
導性素子を使用し、前記各素子とトランジスタＱ１を接
続するとハートレイ発振回路を構成することができる。
このようなハートレイ発振回路（自励振型発振回路）を
図１４のＢに示す。前記ハートレイ発振回路は、第１の
コイルＴ１と、第２のコイルＴ２と、コンデンサＣ１
と、トランジスタＱ１により構成され、部品点数が少な
くて済む。しかし、前記充電部の高周波発振回路として
ハートレイ発振回路をそのまま使用することは困難であ
った。以下、その理由を説明する。

【００１０】前記充電部の高周波発振回路をハートレイ
発振回路で構成するには、前記送電コイル７を第１のコ
イルＴ１とし、前記帰還用コイル８を第２のコイルＴ２
（発振用コイル）として使用することになる。この場
合、第１のコイルＴ１を第２のコイルＴ２と電磁結合さ
せて使用するが、電磁誘導により第２のコイルＴ２に発
生した電圧がトランジスタＱ１のベースに印加する（逆
バイアスとして印加する）。

【００１１】ところが、第２のコイルＴ２に発生する電
圧が規定値より大きいと、トランジスタＱ１のベースに
過大電圧が印加し、トランジスタＱ１を破壊することが
ある。また、第２のコイルＴ２に発生する電圧が規定値
より小さいと、トランジスタＱ１のベースに適正電圧が
印加せず損失が増大する。すなわち、トランジスタＱ１
のベースに適切な正帰還電圧が印加すれば損失の少ない
発振動作を行うが、正帰還電圧が小さいと損失が大きく
なる。

【００１２】そこで、トランジスタＱ１のバイアスを適
正に調整することが必要となるが、従来のコイル配置で
は図１３に示したように、前記２つのコイル（Ｔ１、Ｔ
２）が同一コイルボビンに巻かれており、同軸的に固定
配置されているので、第１のコイルＴ１と第２のコイル
Ｔ２との電磁結合の度合いを調整することはできない。

【００１３】また、第１のコイルＴ１と第２のコイルＴ
２との電磁結合の度合いを調整するために、第２のコイ
ルＴ２の巻数を変えることも考えられるが、巻数を変え
ると第２のコイルＴ２の自己インダクタンス値が変化す
る。ハートレイ発振回路では、第１のコイルＴ１と第２
のコイルＴ２の自己インダクタンス値が、或る値の時に
発振条件を満たすので、前記のように第２のコイルＴ２
の巻数を変えて自己インダクタンス値を変化させると、
前記発振条件を満たさなくなり、発振動作ができなくな
る。従って、トランジスタＱ１のバイアスを適正な値に
調整することは困難であり、前記高周波発振回路をハー
トレイ発振回路で構成することは困難であった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来の装
置では次のような課題があった。 (1) ：ハートレイ発振回路はＬＣ発振回路の内で最も部
品点数が少なくて済む発振回路なので、前記充電部の高
周波発振回路としてハートレイ発振回路を使用すること
が考えられていた。しかし、従来知られていた充電部の
高周波発振回路としてハートレイ発振回路をそのまま使
用することは困難であった。

【００１５】すなわち、前記充電部の高周波発振回路を
ハートレイ発振回路で構成するには、前記送電コイル７
を第１のコイルＴ１とし、帰還用コイル８を第２のコイ
ルＴ２（発振用コイル）として使用することになる。こ
の場合、第１のコイルＴ１を第２のコイルＴ２と電磁結
合させて使用するが、電磁誘導により第２のコイルＴ２
に発生した電圧がトランジスタＱ１のベースに印加す
る。

【００１６】そして、第２のコイルＴ２に発生する電圧
が規定値より大きいと、トランジスタＱ１のベースに過
大電圧が印加し、該トランジスタＱ１を破壊することが
ある。また、第２のコイルＴ２に発生する電圧が規定値
より小さいと、トランジスタＱ１に適正電圧が印加せ
ず、損失が増大する。すなわち、トランジスタＱ１のベ
ースに、適切な正帰還電圧が印加すれば損失の少ない発
振動作を行うが、正帰還電圧が小さいと損失が大きくな
る。

【００１７】そこで、トランジスタＱ１のバイアスを適
正に調整することが必要となるが、従来のコイル配置で
は２つのコイルが同一コイルボビンに巻かれており、同
軸的に固定配置されているので、第１のコイルＴ１と第
２のコイルＴ２との電磁結合の度合いを調整することは
できない。従って、トランジスタＱ１のベース電圧を適
正な値に調整することは難しいので、前記高周波発振回
路としてハートレイ発振回路をそのまま使用することは
困難であった。

【００１８】(2) ：また、従来のコイル配置において、
第１のコイルＴ１と第２のコイルＴ２との電磁結合の度
合いを調整するために、第２のコイルＴ２の巻数を変え
ることも考えられるが、巻数を変えると第２のコイルＴ
２の自己インダクタンス値が変化する。

【００１９】ところが、ハートレイ発振回路では、第１
のコイルＴ１と第２のコイルＴ２の自己インダクタンス
値が、或る値の時に発振条件を満たすので、前記のよう
に第２のコイルＴ２の巻数を変えて自己インダクタンス
値を変化させると、前記発振条件を満たさなくなり、発
振動作ができなくなる。このように、トランジスタＱ１
のバイアスを適正な値に調整することが難しいので、前
記高周波発振回路としてハートレイ発振回路をそのまま
使用することは困難であった。

【００２０】(3) ：前記のように、従来知られていた充
電部の高周波発振回路としてハートレイ発振回路をその
まま使用することは困難なので、部品点数の削減が難し
く、非接触型電力伝送装置のローコスト化を実現するの
は困難であった。

【００２１】本発明は、このような従来の課題を解決
し、トランジスタのベースに逆バイアスを印加するコイ
ルの誘起電圧を調整可能にすることで、充電部の高周波
発振回路としてハートレイ発振回路を使用できるように
して、部品点数を削減し、ローコスト化すると共に、ト
ランジスタの逆バイアスを常に最適な値に調整すること
で損失を低減し、電力伝送効率を改善することを目的と
する。

【００２２】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図であり、Ａは回路図、Ｂはコイル配置例１、Ｃはコイ
ル配置例２である。図１において、Ｑ１はトランジス
タ、Ｒ１は抵抗、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４はコンデン
サ、２５は送電コイル、２７は発振用コイル、２６は受
電コイル、ｄ１はダイオード、２２は２次電池を示す。
また、トランジスタＱ１、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、
Ｃ２、送電コイル２５、発振用コイル２７によりハート
レイ発振回路を構成する。

【００２３】本発明は前記目的を達成するため、図１に
示したように、充電部と被充電部とを着脱可能に分離し
て構成し、前記充電部には送電コイル２５と、前記送電
コイル２５を駆動するための高周波発振回路を備え、前
記被充電部には前記送電コイル２５と電磁結合して電圧
を誘起させるための受電コイル２６を備え、前記充電部
から被充電部へ非接触で電力を伝送する非接触型電力伝
送装置において、前記高周波発振回路を、発振用コイル
２７と前記送電コイル２５とを含んだハートレイ発振回
路で構成し、前記送電コイル２５と発振用コイル２７
は、送電コイル２５の巻線面に対して発振用コイル２７
の巻線面が平行となるように配置され、かつ、前記発振
用コイル２７の少なくとも一部が、前記送電コイル２５
の巻線部分の内側領域Ｓ内に位置し、両コイルが電磁結
合可能な状態に配置した。

【００２４】また、本発明は充電部と被充電部とを着脱
可能に分離して構成し、前記充電部には送電コイル２５
と、前記送電コイル２５を駆動するための高周波発振回
路を備え、前記被充電部には前記送電コイル２５と電磁
結合して電圧を誘起させるための受電コイル２６を備
え、前記充電部から被充電部へ非接触で電力を伝送する
非接触型電力伝送装置において、前記高周波発振回路を
発振用コイル２７と前記送電コイル２５とを含んだハー
トレイ発振回路で構成し、前記送電コイル２５と発振用
コイル２７は、送電コイル２５の巻線面に対して発振コ
イル２７の巻線面が垂直方向となるように配置され、か
つ、前記発振用コイル２７の少なくとも一部が、前記送
電コイル２５の巻線領域内に位置し、前記両コイルが電
磁結合可能な状態に配置した。

【００２５】（作用）前記構成に基づく本発明の作用
を、図１に基づいて説明する。先ず、充電部の部品を製
作する場合、発振用コイル２７と送電コイル２５とを分
離独立したコイル部品として製作する。その後、例えば
プリント基板に送電コイル２５と発振用コイル２７の位
置決めを行って実装することでコイルユニットを製作す
るが、発振用コイル２７の少なくとも一部が、送電コイ
ル２５の巻線部分の内側領域Ｓ内に位置し、前記両コイ
ルが電磁結合可能な状態に配置する。

【００２６】この場合、図１のＢに示したように、発振
用コイル２７を送電コイル２５の巻線部分の内側領域Ｓ
内の略中央に位置させたり、図１のＣに示したように、
発振用コイル２７を送電コイル２５の巻線部分の内側領
域Ｓ内の片隅（両側の片隅）に位置させたり、或いは前
記各位置の中間の任意の位置に移動させながら、発振用
コイル２７の位置を調整することで、トランジスタＱ１
に常に最適な逆バイアスが印加するように設定する。

【００２７】このようにして送電コイル２５に対し発振
用コイル２７を最適な位置に設定したコイルユニット、
及び他の部品を充電部に組み込み、更に被充電部にも受
電コイル２６や２次電池２２等の部品を組み込む。この
ようにして製作した充電部上の所定の位置に、被充電部
を載せ、充電部に電源を投入すると、ハートレイ発振回
路からなる高周波発振回路が発振動作を行う。

【００２８】前記のようにしてハートレイ発振回路によ
り送電コイル２５を駆動することで、高周波の電磁波を
発生させ、被充電部に対して電磁波による非接触電力伝
送を行う。この時被充電部では送電コイル２５からの電
磁誘導作用により受電コイル２６に誘導電圧が発生す
る。この誘導電圧により受電コイル２６とコンデンサＣ
３による並列共振回路が共振状態となり受電された電圧
の振幅を拡大する。そして、ダイオードｄ１により半波
整流され、コンデンサＣ４により平滑化された直流電圧
を負荷である２次電池２２に印加し、２次電池２２を充
電する。

【００２９】前記のように、トランジスタＱ１のベース
に逆バイアスを印加する発振用コイル２７の誘起電圧を
調整可能にすることで、充電部の高周波発振回路として
ハートレイ発振回路を使用できるようになる。このた
め、部品点数を削減し、ローコスト化できると共に、ト
ランジスタの逆バイアスを常に最適な値に調整すること
ができるので、損失を低減し、電力伝送効率を改善する
ことが可能になる。

【００３０】また、送電コイル２５と発振用コイル２７
を、送電コイル２５の巻線面に対して発振コイル２７の
巻線面が垂直方向となるように配置し、かつ、発振用コ
イル２７の少なくとも一部が、送電コイル２５の巻線領
域内に位置し、前記両コイルが電磁結合可能な状態に配
置した場合にも、前記と同様にして、トランジスタＱ１
のベースに逆バイアスを印加する発振用コイル２７の誘
起電圧を調整可能にすることができるので、充電部の高
周波発振回路としてハートレイ発振回路を使用できるよ
うになる。

【００３１】従って、この場合にも部品点数を削減し、
ローコスト化できると共に、トランジスタの逆バイアス
を常に最適な値に調整することができるので、損失を低
減し、電力伝送効率を改善することが可能になる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。 §１：非接触型電力伝送装置の具体例の説明・・・図２
参照図２はコードレスホンの構成図であり、Ａは全体図、Ｂ
は一部拡大図（Ａに示したイの部分の拡大図）である。
本発明に係る非接触型電力伝送装置は、例えば、図２に
示したようなコードレスホンに適用することが可能であ
る。このコードレスホンは、充電器２０とコードレスホ
ン子機２１を備えている。そして、充電器２０を構成す
る充電器ケース２４内には送電コイル２５と、前記送電
コイル２５を駆動するための高周波発振回路と、整流／
平滑回路２８やヒューズ２９を含む電源回路が設けてあ
る。また、前記電源回路には電源プラグ３０が接続され
ている。

【００３３】一方、コードレスホン子機２１を構成する
コードレスホン子機ケース２３内には、前記送電コイル
２５と電磁結合して電圧を誘起させるための受電コイル
２６と、前記受電コイル２６に誘起した電圧により充電
される２次電池２２等が設けてある。

【００３４】前記２次電池２２を充電する場合は、電源
プラグ３０を商用電源（５０／６０Ｈ_Z、１００Ｖ）に
接続し、充電器２０上の所定の位置にコードレスホン子
機２１を載せる。この状態で充電器２０内の高周波発振
回路が発振動作を開始すると、送電コイル２５から受電
コイル２６へ金属接点を介さず、非接触で電力伝送が行
われる。この時、コードレスホン子機２１側では受電コ
イル２６に電圧が誘起し、その電圧により２次電池２２
を充電する。なお、以下の説明では、充電器２０を「充
電部」、コードレスホン子機を「被充電部」とも記す。

【００３５】§２：高周波発振回路の説明・・・図３参
照図３は回路図である。図３に示した回路は、図２に示し
た充電器２０（充電部）とコードレスホン子機２１（被
充電部）の回路である。前記充電部と被充電部は着脱可
能に分離して構成されており、前記充電部には送電コイ
ル２５と、前記送電コイルを駆動するための高周波発振
回路と、電源回路を備え、前記電源回路に電源プラグ３
０が接続されている。

【００３６】前記電源回路は、整流／平滑回路２８とヒ
ューズ２９により構成されており、電源プラグ３０を介
して入力された交流電圧が前記整流／平滑回路２８に入
力する。この場合、整流／平滑回路２８では、入力され
た交流電圧を基に整流／平滑化動作を行い、直流電圧を
出力する。そして整流／平滑回路２８の出力を電源とし
て高周波発振回路が動作する。

【００３７】また、前記高周波発振回路として、トラン
ジスタＱ１と、送電コイル２５と、発振用コイル２７
と、コンデンサＣ１、Ｃ２と、抵抗Ｒ１からなるハート
レイ発振回路を使用し、このハートレイ発振回路により
送電コイル２５を駆動するように構成されている。な
お、前記ハートレイ発振回路において、送電コイル２
５、発振用コイル２７は、それぞれ図１２に示した第１
のコイル２５、第２のコイル２７に相当する。また、抵
抗Ｒ１はトランジスタＱ１のベースに直流バイアス電流
を供給するための抵抗であり、コンデンサＣ２は電源よ
り抵抗Ｒ１、発振用コイル２７を介して接地側に直流電
流が流れるのを阻止するためのコンデンサである。

【００３８】一方、前記被充電部には、前記送電コイル
２５と電磁結合して電圧を誘起させるための受電コイル
２６と、前記受電コイル２６に並列接続され、並列共振
回路を構成するコンデンサＣ３（並列共振用コンデン
サ）と、整流用のダイオードｄ１と、平滑用のコンデン
サＣ４と、２次電池２２が設けてある。

【００３９】前記ハートレイ発振回路により送電コイル
２５を駆動することで、高周波の電磁波を発生させ、被
充電部に対して電磁波による非接触電力伝送を行う。こ
の場合、被充電部では送信コイル２５からの電磁誘導作
用により受電コイル２６に誘導電圧が発生する。この電
圧により受電コイル２６とコンデンサＣ３による並列共
振回路が共振状態となり受電された電圧の振幅を拡大す
る。そして、ダイオードｄ１により半波整流され、コン
デンサＣ４により平滑化された直流電圧を負荷である２
次電池２２に印加し、２次電池２２を充電する。

【００４０】§３：コイルの配置関係の説明・・・図４
参照図４はコイルの配置例説明図であり、Ａは例１、Ｂは例
２、Ｃは例３、Ｄは例４を示す。以下、図４に基づい
て、前記充電部に設けた送電コイル２５と発振用コイル
２７との配置関係を説明する。前記従来例で説明したよ
うに、充電部の高周波発振回路としてハートレイ発振回
路を使用できるようにするためには、送電コイル２５と
発振用コイル２７との電磁結合の度合いを調整可能にす
る必要がある。

【００４１】そこで、送電コイル２５と発振用コイル２
７を分離独立したコイル部品で構成すると共に、発振用
コイル２７の少なくとも一部が、送電コイル２５の巻線
部分の内側領域Ｓ内に位置し、両コイルが電磁結合可能
な状態に配置する。この場合の配置例を図４のＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄに示してある。以下、具体的に説明する。

【００４２】この例では、送電コイル２５はセメントワ
イヤにより巻かれ、固定化した１部品（ボビンレスの１
コイル部品）として構成され、プリント基板３３の一方
の面（表面）の略中央部に接着固定されている。一方、
発振用コイル２７は、コイルボビン３１にワイヤを巻い
た１部品として構成され、プリント基板３３の他方の面
（裏面）に表面実装部品（ＳＭＤ）として搭載されてい
る。また、プリント基板３３の他方の面（裏面）には、
高周波発振回路の他の部品（コンデンサＣ１、Ｃ２、抵
抗Ｒ１、トランジスタＱ１等）や、電源回路の部品が表
面実装部品として搭載されている。

【００４３】なお、この例では、送電コイル２５の巻線
面はプリント基板３３の表裏面と平行であり、発振用コ
イル２７の巻線面もプリント基板３３の表裏面と平行で
ある。すなわち、送電コイル２５と発振用コイル２７
は、送電コイル２５の巻線面に対して発振用コイル２７
の巻線面が平行となるように配置されている（送電コイ
ル２５を縦置きとした場合、発振用コイル２７も縦置
き）。

【００４４】このようにして、充電部の各部品をプリン
ト基板３３に搭載するが、発振用コイル２７の搭載位置
を移動させることで、送電コイル２５と発振用コイル２
７との電磁結合の度合いを調整できるようにした。この
場合、送電コイル２５の平面形状は円形、楕円形、四角
形、多角形等で構成できるが、送電コイル２５の巻線部
の内側の領域（円形の空芯コイルでは中空部内）を図示
のように「巻線部分の内側領域Ｓ」と定義する。

【００４５】そして、発振用コイル２７の少なくとも一
部が、送電コイル２５の巻線部分の内側領域Ｓ内に位置
し、前記両コイルが電磁結合可能な状態に配置され、送
電コイル２５の発生する磁束φ［Ｗｂ］が発振用コイル
２７を貫き、磁束φの向きと発振コイル２７の巻線が垂
直になるようにする。

【００４６】図４のＡは、発振用コイル２７が送電コイ
ル２５の巻線部分の内側領域Ｓ内の略中央に位置してい
る例である。この例では、送電コイル２５の発生する磁
束φが発振用コイル２７を貫いている。図４のＢは、発
振用コイル２７が送電コイル２５の巻線部分の内側領域
Ｓ内の片隅に位置している例である。この例でも、送電
コイル２５の発生する磁束φが発振用コイル２７を貫い
ている。

【００４７】図４のＣは、発振用コイル２７が送電コイ
ル２５の巻線部分の内側領域Ｓ外に位置している例であ
る。この例では、送電コイル２５の発生する磁束φが発
振用コイル２７を殆ど貫いていないため、発振動作は可
能であるが損失が極めて多くなる。図４のＤは、発振用
コイル２７が送電コイル２５の巻線部分の内側領域Ｓ外
に位置している例である。この例では、送電コイル２５
の発生する磁束φが発振用コイル２７を貫いているが、
磁束φの向きが逆向きであり、トランジスタＱ１に正常
動作時の正帰還と逆向きの電圧が印加し、発振動作がで
きない。

【００４８】以上のように、前記図４のＡ、Ｂの状態で
は正常な発振動作を行い、損失も少ないが、図４のＣの
状態では発振動作は可能であるが、損失が極めて多くな
る。そして、図４のＤの状態では発振用コイル２７に誘
起される電圧の向きが、逆向きになり、発振動作が停止
する。従って、前記図４のＡ、Ｂのような状態で使用す
る必要がある。

【００４９】§４：コイルの配置と高周波発振回路の動
作説明・・・図５参照図５は高周波発振回路の波形図（その１）であり、Ａは
例１、Ｂは例２である。図５において、Ｉ_Cはトランジ
スタＱ１のコレクタ電流、Ｖ_CEはトランジスタのコレク
タ・エミッタ間電圧、Ｖ_BEはトランジスタＱ１のベース
・エミッタ間電圧、Ｔ１〜Ｔ５は各タイミング（時
刻）、Ｐ₀は損失を示す。

【００５０】(1) ：例１の説明・・・図５のＡ参照図５のＡに示した例１は、図３に示した送電コイル２５
と発振用コイル２７の配置を図４のＡ、或いはＢのよう
に、発振用コイル２７が送電コイル２５の巻線部分の内
側領域Ｓ内にある場合の波形図である。この例では、タ
イミングＴ１〜Ｔ２の間でトランジスタＱ１はオフ、タ
イミングＴ２〜Ｔ３の間でトランジスタＱ１はオン、タ
イミングＴ３〜Ｔ５の間でトランジスタＱ１はオフとな
り、発振動作は行われる。

【００５１】すなわち、タイミングＴ１〜Ｔ２の間でト
ランジスタＱ１には、大きなベース・エミッタ間電圧Ｖ
_BEが逆バイアスとして印加しており、トランジスタＱ１
はオフであり（逆バイアスが深い状態）、トランジスタ
Ｑ１のコレクタ電流Ｉ_Cは殆ど流れず、コレクタ・エミ
ッタ間電圧Ｖ_CEは大きな値となっている。

【００５２】タイミングＴ２になると、トランジスタＱ
１のベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEが正方向バイアス（順
方向バイアス）としてトランジスタＱ１に印加し、トラ
ンジスタＱ１はオンになり、コレクタ電流Ｉ_Cが流れ始
める。そして、コレクタ電流Ｉ_Cが徐々に大きくなり、
その後、コレクタ電流Ｉ_Cが小さくなって、タイミング
Ｔ３でトランジスタＱ１はオフになる。以降同様にして
トランジスタＱ１はオン／オフを繰り返しながら発振動
作を行う。

【００５３】前記動作において、トランジスタＱ１はタ
イミングＴ３でオフになろうとするが、トランジスタＱ
１に蓄積されたキャリアの影響により、タイミングＴ４
までコレクタ電流Ｉ_Cが流れ続ける。このような動作を
行うため、タイミングＴ３〜Ｔ４の間で損失Ｐ₀が発生
する。

【００５４】しかし、この例では、トランジスタＱ１が
オフになるべきタイミングにおいて、トランジスタＱ１
のベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEが負の大きな値となり、
トランジスタＱ１のベースに逆バイアスとして印加する
ので、コレクタ電流Ｉ_Cが急速に減衰し、トランジスタ
Ｑ１は急速にオフとなる。そのため、損失Ｐ₀は極めて
小さく問題はない。すなわち、例１では充電部の高周波
発振回路が低損失で、正常に発振動作を行うことができ
る。

【００５５】(2) ：例２の説明・・・図５のＢ参照図５のＢに示した例２は、図３に示した送電コイル２５
と発振用コイル２７の配置を図４のＣのように、発振用
コイル２７が送電コイル２５の巻線部分の内側領域Ｓ内
にない場合の波形図である。この例でも、前記例１と同
様にして、タイミングＴ１〜Ｔ２の間でトランジスタＱ
１はオフ、タイミングＴ２〜Ｔ３の間でトランジスタＱ
１はオン、タイミングＴ３〜Ｔ５の間でトランジスタＱ
１はオフとなり、発振動作は行われる。

【００５６】しかし、この例では、トランジスタＱ１が
オフになるべき期間、例えば、タイミングＴ１〜Ｔ２
間、或いはタイミングＴ３〜Ｔ５間において、トランジ
スタＱ１に逆バイアスとして印加するベース・エミッタ
間電圧Ｖ_BEが小さい（逆バイアスが浅い状態）。このた
め、例えば、トランジスタＱ１がオフになるべきタイミ
ングＴ３〜Ｔ４の間で、長い時間コレクタ電流Ｉ_Cが流
れ続け、損失Ｐ₀が極めて大きくなる。

【００５７】すなわち、トランジスタＱ１をオンからオ
フにする時、トランジスタＱ１のベースに逆バイアスを
印加することで、該トランジスタＱ１をオフにするが、
前記逆バイアスが小さいと（逆バイアスが浅いと）、ト
ランジスタＱ１を急速にオフにできなくなる。そのた
め、トランジスタＱ１がオフになるべきタイミングＴ３
〜Ｔ４の間で、長い時間コレクタ電流Ｉ_Cが流れ続け、
損失Ｐ₀が極めて大きくなる。

【００５８】§５：コイルの配置とトランジスタのバイ
アス調整の説明・・・図６参照図６は高周波発振回路の波形図（その２）であり、Ａ〜
Ｄは発振用コイル２７の位置を変えた場合のトランジス
タのベース・エミッタ間電圧（Ｖ_BE）波形を示す。この
ベース・エミッタ間電圧（Ｖ_BE）波形は、所定の実験条
件を設定し、図３に示した回路の発振用コイル２７の位
置を、図４に示したように変化させながら実験を行い、
測定した波形例である。

【００５９】(1) ：図６のＡは、発振用コイル２７を図
４のＡに示した位置に配置した場合のトランジスタＱ１
のベース・エミッタ間電圧（Ｖ_BE）波形である。この場
合、発振用コイル２７が送電コイル２５の巻線部分の内
側領域Ｓ内の略中央に位置しており、送電コイル２５の
発生する磁束φが発振用コイル２７を貫いている。この
ため、発振用コイル２７には十分大きな電圧が発生し、
これがトランジスタＱ１のベースに逆バイアスとして印
加している。

【００６０】すなわち、トランジスタＱ１のベース・エ
ミッタ間電圧Ｖ_BEは、タイミングＴ２〜Ｔ３の間でＶ_BE
＝−８［Ｖ］程度と大きくなり、トランジスタＱ１のベ
ースに大きな逆バイアス電圧が印加しており（逆バイア
スが深い状態）、発振動作が正常に行われている。

【００６１】この実験の場合、高周波発振回路の直流入
力電圧（整流／平滑回路２８の直流出力電圧）をＶ_IN、
被充電部の出力電圧（コンデンサＣ４の出力電圧）をＶ
_O、出力電流（２次電池２２の流入電流）をＩ_Oとする
と、Ｖ_IN＝１４．１［Ｖ］、Ｖ_O＝５．９［Ｖ］、Ｉ_O
＝１３０［ｍＡ］であった。

【００６２】(2) ：図６のＢは、発振用コイル２７を図
４のＢに示した位置に配置した場合のトランジスタＱ１
のベース・エミッタ間電圧（Ｖ_BE）波形である。この場
合、発振用コイル２７が送電コイル２５の巻線部分の内
側領域Ｓ内の片隅に位置しているが、送電コイル２５の
発生する磁束φが発振用コイル２７を貫いている。

【００６３】このため、タイミングＴ２〜Ｔ３の間で発
振用コイル２７には大きな電圧が発生し、これがトラン
ジスタＱ１のベースに逆バイアスとして印加している。
すなわち、トランジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧
Ｖ_BEは、タイミンクＴ２〜Ｔ３の間でＶ_BE＝−３［Ｖ］
程度となり、この電圧がトランジスタＱ１のベースに逆
バイアスとして印加し、発振動作が正常に行われてい
る。ただし、この例では前記図６のＡに示した波形に比
べて、逆バイアスは小さくなっている。

【００６４】(3) ：図６のＣは、発振用コイル２７を図
４のＣに示した位置に配置した場合のトランジスタＱ１
のベース・エミッタ間電圧（Ｖ_BE）波形である。この場
合、発振用コイル２７が送電コイル２５の巻線部分の内
側領域Ｓ外に位置しており、送電コイル２５の発生する
磁束φが発振用コイル２７を殆ど貫いていない。

【００６５】このため、タイミングＴ２からＴ３の間
で、発振用コイル２７には小さな電圧が発生し、これが
トランジスタＱ１のベースに逆バイアスとして印加して
いる。すなわち、トランジスタＱ１のベース・エミッタ
間電圧Ｖ_BEは、タイミングＴ２〜Ｔ３の間でＶ_BE＝−
０．６［Ｖ］程度と極めて小さくなり、発振動作は可能
であるが、損失は極めて大きくなっている。

【００６６】(4) ：図６のＤは、発振用コイル２７を図
４のＤに示した位置に配置した場合のトランジスタＱ１
のベース・エミッタ間電圧（Ｖ_BE）波形である。この場
合、発振用コイル２７が送電コイル２５の巻線部分の内
側領域Ｓ外に位置しており、送電コイル２５の発生する
磁束φが発振用コイル２７を貫いているが、磁束φの向
きが正帰還の場合と逆向きであり、発振は停止してい
る。

【００６７】前記図６のＡ〜Ｄに示したように、発振用
コイル２７の位置を変えることで、トランジスタＱ１の
ベースに逆バイアスとして印加する電圧の大きさを変化
させることができる。従って、発振用コイル２７の位置
調整により、トランジスタＱ１のバイアスを最適な値に
調整して、最も損失の少ない発振動作を行わせることが
できる。なお、発振用コイル２７の位置調整は発振用コ
イル２７の組み込み工程で行う。

【００６８】§６：電力伝送効率の説明・・・図７、図
８参照図７は電力伝送効率の説明図（その１）、図８は電力伝
送効率の説明図（その２）である。前記図３に示した高
周波発振回路の発振用コイル２７を図４に示したように
移動させた場合の電力伝送効率の変化を実験により確認
した。以下、その実験例について説明する。

【００６９】前記実験では、図３に示した回路におい
て、充電部の直流入力電力（整流／平滑回路２８の入力
電力）をＰ_IN、被充電部の出力電圧（コンデンサＣ４の
出力電圧）をＶ_O、出力電流（２次電池２２の流入電
流）をＩ_O、出力電力をＰ_O、電力伝送効率をηとし
た。そして、η＝Ｐ_O／Ｐ_IN＝｛（Ｖ_O×Ｉ_O）／
Ｐ_IN｝×１００［％］の式により電力伝送効率を求め
た。

【００７０】また、図７のＢに示したように送電コイル
２５の平面図上でＸ−Ｙ直行座標を設定し、送電コイル
２５の中心位置を原点０にする。そして、前記原点０か
ら発振用コイル２７の外側位置までの距離をｘ（＋ｘ、
−ｘ）として、ｘを変えながら実験を行った。その結果
求めた電力伝送効率ηは図７のＡに示したように変化し
た。

【００７１】図７のＡにおいて、ｘがＳの領域内にある
時は、発振用コイル２７の位置が送電コイル２５の巻線
部分の内側領域内にある状態、すなわち、発振用コイル
２７が図４のＡ、Ｂに示した位置にある場合である。こ
のように、発振用コイル２７の位置が送電コイル２５の
巻線部分の内側領域Ｓ内にあれば、発振用コイル２７の
位置が最適な位置であり、最高効率で電力伝送を行うこ
とができることが分かる。

【００７２】また、図７のＡにおいて、ｘがＭの領域内
にある時は、発振用コイル２７が図４のＣに示した位置
にある状態である。この状態では自励発振は可能である
が、損失が極めて多くなり、電力伝送効率も悪化する。
更に、図７のＡにおいて、ｘがＮの領域内にある時は、
発振用コイル２７が図４のＤに示した位置にある状態で
ある。この状態では自励発振が不可能であり、当然、電
力伝送はできなくなる。なお、発振用コイル２７が送電
コイル２５から極めて遠くに離れ、互いに電磁結合しな
い状態でも発振動作が可能であるが、損失が極めて多く
なり、電力伝送効率も極めて悪くなって、実用に耐えな
い。

【００７３】また、前記電力伝送効率ηの比較の為に、
発振用コイル２７の位置を図４のＡ、及びＢに示した位
置と、図４のＣに示した位置とで実験を行い、図８に示
したデータを得た。図８において、横軸は出力電流Ｉ_O
［ｍＡ］、縦軸は効率η［％］、は発振用コイル２７
の位置を図４のＡ、及びＢに示した位置での効率を示
し、は発振用コイル２７の位置を図４のＣに示した位
置での効率を示している。

【００７４】に示した効率ηは出力電流Ｉ_Oの変化に
対し、広い範囲で高効率を示しているが、に示した効
率ηは出力電流Ｉ_Oの変化に対し、全体としてより効
率が低いことが判明した。１例として、出力電流Ｉ_Oの
値がＩ_O＝１３０［ｍＡ］の場合、の効率ηはη＝６
０％であり、の効率ηはη＝４１％であった。従っ
て、との効率の差は、６０−４１＝１９％となり、
の効率が理想的であることが分かる。

【００７５】§７：コイル実装例の説明・・・図９、図
１０参照図９は充電部のコイル実装例であり、Ａは送電コイルユ
ニット例１（平面図、及び側面図）、Ｂは送電コイルユ
ニット例２（平面図、及び側面図）、Ｃは送電コイルユ
ニットと受電コイルの例（斜視図）である。図１０は充
電状態でのコイル配置説明図であり、Ａは図９のＡに示
した送電コイルユニット使用時、Ｂは図９のＢに示した
送電コイルユニット使用時、Ｃは送電コイル２５と受電
コイルに空芯コイルを使用した場合の説明図である。以
下、図９、図１０に基づいてコイル実装例を説明する。

【００７６】(1) ：図９のＡに示した送電コイルユニッ
ト例１では、送電コイル２５はセメントワイヤにより巻
かれ、固定化した１部品（空芯コイル）として構成さ
れ、プリント基板３３の一方の面（表面）の略中央部に
接着固定されている。一方、発振用コイル２７は、コイ
ルボビン３１にワイヤを巻いた１部品として構成され、
プリント基板３３の他方の面（裏面）に表面実装部品
（ＳＭＤ）として搭載されている。

【００７７】更に、プリント基板３３の他方の面（裏
面）には、高周波発振回路の他の部品や、電源回路の部
品が表面実装部品として搭載されている。この場合、発
振用コイル２７が送電コイル２５の巻線部分の内側領域
Ｓ内の片隅に位置している例であり、送電コイル２５の
発生する磁束φが発振用コイル２７を貫く。

【００７８】(2) ：図９のＢに示した送電コイルユニッ
ト例２では、送電コイル２５はセメントワイヤにより巻
かれ、固定化した１部品（空芯コイル）として構成さ
れ、プリント基板３３の一方の面（表面）の略中央部に
接着固定されている。一方、発振用コイル２７も、セメ
ントワイヤにより巻かれ、固定化した１部品（空芯コイ
ル）として構成され、プリント基板３３の一方の面（表
面）上であって、前記送電コイル２５の中空部内に接着
固定されている。

【００７９】更に、プリント基板３３の他方の面（裏
面）には、高周波発振回路の他の部品や、電源回路の部
品が表面実装部品として搭載されている。この場合も、
発振用コイル２７が送電コイル２５の巻線部分の内側領
域Ｓ内の片隅に位置している例であり、送電コイル２５
の発生する磁束φが発振用コイル２７を貫く。

【００８０】(3) ：図９のＣに示した送電コイルユニッ
トと受電コイルの例では、前記図９のＡ、又はＢに示し
た送電コイルユニットを使用する。また、この送電コイ
ルユニットと組み合わせて使用する受電コイル２６は、
例えば、セメントワイヤにより巻かれ、固定化した１部
品（空芯コイル）として構成されている。

【００８１】(4) ：図１０のＡに示した配置例１では、
前記図９のＡに示した送電コイルユニットと、図９のＣ
に示した受電コイル２６の組み合わせによる充電状態で
のコイル配置例を示している。この状態では、発振用コ
イル２７が送電コイル２５の巻線部分の内側領域Ｓ内の
片隅に位置しており、送電コイル２５の発生する磁束φ
が発振用コイル２７を貫いている。

【００８２】(5) ：図１０のＢに示した配置例２では、
前記図９のＢに示した送電コイルユニットと、図９のＣ
に示した受電コイル２６の組み合わせによる充電状態で
のコイル配置例を示している。この状態では、プリント
基板３３の同一面上に、発振用コイル２７と送電コイル
２５が配置され、かつ、送電コイル２５の中空部内の片
隅に発振用コイル２７が配置されている。そして、送電
コイル２５の発生する磁束φが発振用コイル２７を貫い
ている。

【００８３】(6) ：図１０のＣは、図９のＡに示した送
電コイルユニットと、図９のＣに示した受電コイル２６
を組み合わせて使用した例である。この場合、前記送電
コイルユニットは図２に示した充電器ケース２４内に取
り付けられ、前記受電コイル２６は前記コードレスホン
子機ケース２３内に取り付けられている。

【００８４】そして、充電器ケース２４上にコードレス
ホン子機ケース２３を載せて、充電状態にすると、図１
０のＣに示したように、送電コイル２５と受電コイル２
６が対向した位置に位置決めされ、送電コイル２５から
受電コイル２６へ非接触電力伝送を行うことが可能にな
る。

【００８５】この場合、送電コイル２５と受電コイル２
６はコイルボビンを使用せずに、セメントワイヤにより
巻いたコイルを使用しているので、送電コイル２５と受
電コイル２６との間は、コードレスホン子機ケース２３
の厚みと、充電器ケース２４の厚みだけとなり、両コイ
ル間の距離が最も小さくなる。このため、電力伝送が効
率良く行える。

【００８６】§８：他の実施の形態におけるコイルの配
置関係の説明・・・図１１参照図１１は他の実施の形態におけるコイル配置例説明図で
あり、Ａは例１、Ｂは例２、Ｃは例３、Ｄは例４、Ｅは
前記例３の一部拡大図である。以下、図１１に基づい
て、他の実施の形態における送電コイル２５と発振用コ
イル２７との配置関係を説明する。

【００８７】前記従来例で説明したように、充電部の高
周波発振回路としてハートレイ発振回路を使用できるよ
うにするためには、送電コイル２５と発振用コイル２７
との電磁結合の度合いを調整可能にする必要がある。そ
こでこの例では、送電コイル２５と発振用コイル２７を
分離独立したコイル部品で構成すると共に、送電コイル
２５の巻線面に対し発振用コイル２７の巻線面が垂直方
向となるように配置し、かつ、前記発振用コイル２７の
少なくとも一部が、前記送電コイル２５の巻線領域内に
位置し、前記両コイルが電磁結合可能な状態に配置し
た。

【００８８】すなわち、送電コイル２５の巻線面をプリ
ント基板３３の表裏面と平行に配置し、発振用コイル２
７の巻線面をプリント基板３３の表裏面と垂直に配置す
る（送電コイル２５を縦置きとした場合、発振用コイル
２７を横置きにする）。なお、この例では、送電コイル
２５の巻線幅Ｗと発振用コイル２７のコイル長Ｌを等し
く（Ｗ＝Ｌ）したが、任意のサイズで実施可能である。

【００８９】この場合の配置例を図１１のＡ、Ｂ、Ｃ、
Ｄに示してある。以下、図示のようにＸ−Ｙ直行座標を
設定し具体的に説明する。この例では、送電コイル２５
はセメントワイヤにより巻かれ、固定化した１部品（ボ
ビンレスの１コイル部品）として構成され、プリント基
板３３の一方の面（表面）の略中央部に接着固定されて
いる。この場合、プリント基板３３、及び送電コイル２
５の巻線面はＸ軸と平行である。

【００９０】一方、発振用コイル２７は、円柱のフェラ
イトコア３５をセンターポールとして、その周りに巻線
したものを１部品として構成し、プリント基板３３の他
方の面（裏面）に表面実装部品（ＳＭＤ）として搭載さ
れている。また、プリント基板３３の他方の面（裏面）
には、高周波発振回路の他の部品（コンデンサＣ１、Ｃ
２、抵抗Ｒ１、トランジスタＱ１等）や、電源回路の部
品が表面実装部品として搭載されている（図示省略）。

【００９１】このようにして、充電部の各部品をプリン
ト基板３３に搭載するが、発振用コイル２７の搭載位置
を移動させることで、送電コイル２５と発振用コイル２
７との電磁結合の度合いを調整できるようにした。この
場合、送電コイル２５の平面形状は円形、楕円形、四角
形、多角形等で構成できるが、図１１に示した状態で、
送電コイル２５の巻線部分の下側の領域（巻線部分のＸ
軸方向の幅）を「巻線領域Ｍ」と定義する。

【００９２】図１１のＡに示した例１は、送電コイル２
５の巻線部分の内側領域Ｓの中央に発振コイル２７を配
置した例である。この場合、送電コイル２５で発生し、
発振コイル２７付近を通る磁束φの向きはＹ軸方向であ
り、発振用コイル２７の巻線面はＹ軸と平行に置かれて
いるので、送電コイル２５で発生した磁束φは、発振用
コイル２７を貫通しない。従って、送電コイル２５と発
振用コイル２７は電磁結合しておらず、ハートレイ発振
回路のトランジスタタＱ１に正帰還も負帰還もかからな
い。この場合、発振動作は可能であるが、損失が多く電
力伝送効率も低下する。

【００９３】図１１のＢに示した例２は、発振用コイル
２７が送電コイル２５の巻線部分の内側領域Ｓの片隅に
位置している例である。この例では、送電コイル２５の
発生する磁束φが僅かに発振用コイル２７を貫いてい
る。この場合、発振動作は可能であるが、損失が多く電
力伝送効率も低下する。

【００９４】図１１のＣに示した例３は、発振用コイル
２７が送電コイル２５の巻線領域Ｍ内に位置する例であ
り、一部拡大図を図１１のＥに示す。この位置では送電
コイル２５で発生した磁束φが発振用コイル２７を最も
良く貫通しており、両コイル間の磁気的結合の度合いが
最も高くなっている。従って、トランジスタＱ１には正
帰還が最も良くかかり、最も損失の少ない理想的な発振
動作ができる。

【００９５】図１１のＤに示した例４は、発振用コイル
２７が送電コイル２５の巻線領域Ｍの外側まではみ出し
ている例である。しかし、発振用コイル２７の少なくと
も一部が巻線領域Ｍ内にある状態である。この位置で
は、送電コイル２５の発生する磁束φが発振用コイル２
７を貫通しているが、発振用コイル２７が巻線領域Ｍか
ら遠ざかるに従って、貫通する磁束φが次第に減少する
位置である。しかし、この位置では発振動作は低損失で
正常に行われるので、前記図１１のＣの位置と同様に実
施可能である。

【００９６】また、発振用コイル２７の位置が送電コイ
ル２５の巻線領域Ｍの外側の領域では、トランジスタＱ
１に適切な逆バイアスがかからず、損失の多い発振動作
となる。更に、発振用コイル２７が前記巻線領域Ｍから
遠くに離れている場合（例えば、Ｘ軸方向に送電コイル
２５の径の２倍以上離れている場合）でも発振動作は可
能であるが、損失は多くなり、電力伝送効率も低下す
る。

【００９７】以上のように、図１１のＣ、Ｄの状態では
正常な発振動作を行い、損失も少ないが、図１１のＡ、
Ｂの状態では発振動作は可能であるが、損失が極めて多
くなる。従って、前記図１１のＣ、Ｄのような状態で使
用することが望ましい。

【００９８】なお、前記他の実施の形態においても、発
振用コイル２７の位置を変えることで、トランジスタＱ
１のベースに逆バイアスとして印加する電圧の大きさを
変化させることができる。従って、発振用コイル２７の
位置調整により、トランジスタＱ１のバイアスを最適な
値に調整して、最も損失の少ない発振動作を行わせるこ
とができる。また、発振用コイル２７の位置調整は発振
用コイル２７の組み込み工程で行う。

【００９９】§９：他の実施の形態における電力伝送効
率の説明・・・図１２参照図１２は他の実施の形態における電力伝送効率の説明図
である。図３に示した高周波発振回路の発振用コイル２
７を、図１１のように移動させた場合の電力伝送効率の
変化を実験により確認した。以下、その実験例について
説明する。

【０１００】前記実験では図３に示した回路において、
充電部の直流入力電力（整流／平滑回路２８の入力電
力）をＰ_IN、被充電部の出力電圧（コンデンサＣ４の出
力電圧）をＶ_O、出力電流（２次電池２２の流入電流）
をＩ_O、出力電力をＰ_O、電力伝送効率をηとした。そ
して、η＝Ｐ_O／Ｐ_IN＝｛（Ｖ_O×Ｉ_O）／Ｐ_IN｝×１
００［％］の式により電力伝送効率を求めた。

【０１０１】また、図１２に示したようにＸ−Ｙ直行座
標を設定し、送電コイル２５の中心位置を原点０にす
る。そして、前記原点０から発振用コイル２７の外側ま
でのＸ軸方向の距離ｘ（＋ｘ、−ｘ）を変えながら実験
を行った。その結果求めた電力伝送効率ηは図１２に示
したように変化した。

【０１０２】図１２において、ｘがＳの領域内にある時
は、発振用コイル２７の位置が送電コイル２５の巻線部
分の内側領域内にある状態、すなわち、発振用コイル２
７が図１１のＡ、Ｂに示した位置にある場合である。こ
のように、発振用コイル２７の位置が送電コイル２５の
巻線部分の内側領域Ｓ内にあると、電力伝送効率ηはη
＝４６％と低かった。

【０１０３】また、図１２において、ｘがＭの領域内に
ある時は、例えば、発振用コイル２７が図１１のＣに示
した位置（送電コイル２５の真下）にある状態である。
この状態では送電コイル２５で発生した磁束φが発振用
コイル２７を最も良く貫通しており、両コイル間の磁気
的結合の度合いが最も高くなっている。

【０１０４】従って、トランジスタＱ１には正帰還が最
も良くかかり、損失が最も少なく、電力伝送効率ηが最
も高くなる。すなわち、この位置では効率ηが最大のη
＝６０％になる点があり、最も望ましい位置である。な
お、発振用コイル２７の少なくとも一部が送電コイル２
５の巻線領域Ｍ内にあれば（例えば、図１１のＤの状
態）、前記と同様に電力伝送効率が高く、損失の少ない
発振動作を行うことが確認できた。

【０１０５】更に、図１２において、ｘ＝Ｎの領域内に
ある時は、発振用コイル２７が図１１のＤに示した位置
より更に遠くに離れた状態である。この状態では送電コ
イル２５で発生した磁束φが発振用コイル２７を貫通し
ているが、貫通する磁束は減少する。このため、この領
域では電力伝送効率ηもη＝４６％程度まで低下した。

【０１０６】（他の実施の形態）以上実施の形態につい
て説明したが、本発明は次のようにしても実施可能であ
る。

【０１０７】(1) ：送電コイル２５、発振用コイル２
７、受電コイル２６は空芯コイルでも良いが、前記コイ
ル内にコア（例えば、フェライトコア）を挿入しても良
い。 (2) ：送電コイル２５、発振用コイル２７、受電コイル
２６は、円形、楕円形、四角形、多角形等、任意の形状
で実施可能である。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。 (1) ：送電コイルに対して発振用コイルの位置を変化さ
せることで、ハートレイ発振回路を構成するトランジス
タの逆バイアスを常に最適な値に調整することが可能と
なる。従って、非接触型電力伝送装置を構成する充電部
の高周波発振回路として、ハートレイ発振回路を使用で
きるので、部品点数を削減し、ローコスト化が可能であ
る。

【０１０９】(2) ：ハートレイ発振回路を構成するトラ
ンジスタの逆バイアスを常に最適な値に調整することが
できるので、損失を低減し、電力伝送効率を改善するこ
とができる。

【０１１０】(3) ：送電コイルに対して発振用コイルの
位置を変化させることで、ハートレイ発振回路を構成す
るトランジスタの逆バイアスを常に最適な値に調整する
ことが可能となる。従って、発振用コイルを小型化して
も損失の少ない発振動作をさせることができる。すなわ
ち、発振用コイルを送電コイルに比べて極めて小さくし
ても、ハートレイ発振回路を低損失で駆動できると共
に、電力伝送効率を向上させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】実施の形態におけるコードレスホンの構成図で
ある。

【図３】実施の形態における回路図である。

【図４】実施の形態におけるコイルの配置例説明図であ
る。

【図５】実施の形態における高周波発振回路の波形図
（その１）である。

【図６】実施の形態における高周波発振回路の波形図
（その２）である。

【図７】実施の形態における電力伝送効率の説明図（そ
の１）である。

【図８】実施の形態における電力伝送効率の説明図（そ
の２）である。

【図９】実施の形態におけるコイル実装例である。

【図１０】実施の形態における充電状態でのコイル配置
説明図である。

【図１１】他の実施の形態におけるコイル配置例説明図
である。

【図１２】他の実施の形態における電力伝送効率説明図
である。

【図１３】従来例の説明図（その１）である。

【図１４】従来例の説明図（その２）である。

【符号の説明】

２０充電器２１コードレスホン子機２２２次電池２３コードレスホン子機ケース２４充電器ケース２５送電コイル２６受電コイル２７発振用コイル２８整流／平滑回路３３プリント基板３５フェライトコア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】充電部と被充電部とを着脱可能に分離して
構成し、前記充電部には送電コイルと、前記送電コイル
を駆動するための高周波発振回路を備え、前記被充電部
には前記送電コイルと電磁結合して電圧を誘起させるた
めの受電コイルを備え、前記充電部から被充電部へ非接
触で電力を伝送する非接触型電力伝送装置において、前記高周波発振回路を発振用コイルと前記送電コイルと
を含んだハートレイ発振回路で構成し、前記送電コイル
と発振用コイルは、送電コイルの巻線面に対して発振用
コイルの巻線面が平行となるように配置され、かつ、前
記発振用コイルの少なくとも一部が、前記送電コイルの
巻線部分の内側領域内に位置し、前記両コイルが電磁結
合可能な状態に配置されていることを特徴とした非接触
型電力伝送装置。
【請求項２】充電部と被充電部とを着脱可能に分離して
構成し、前記充電部には送電コイルと、前記送電コイル
を駆動するための高周波発振回路を備え、前記被充電部
には前記送電コイルと電磁結合して電圧を誘起させるた
めの受電コイルを備え、前記充電部から被充電部へ非接
触で電力を伝送する非接触型電力伝送装置において、前記高周波発振回路を発振用コイルと前記送電コイルと
を含んだハートレイ発振回路で構成し、前記送電コイル
と発振用コイルは、送電コイルの巻線面に対して発振コ
イルの巻線面が垂直方向となるように配置され、かつ、
前記発振用コイルの少なくとも一部が、前記送電コイル
の巻線領域内に位置し、前記両コイルが電磁結合可能な
状態に配置されていることを特徴とした非接触型電力伝
送装置。