JPH11103531A - 非接触充電装置 - Google Patents
非接触充電装置Info
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- JPH11103531A JPH11103531A JP9264376A JP26437697A JPH11103531A JP H11103531 A JPH11103531 A JP H11103531A JP 9264376 A JP9264376 A JP 9264376A JP 26437697 A JP26437697 A JP 26437697A JP H11103531 A JPH11103531 A JP H11103531A
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- H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 伝送効率が高い非接触充電装置を得る。
【解決手段】 送電側および受電側には、それぞれ板状
の軟磁性材料上に複数のコイルを、隣接するコイルによ
って形成される磁束の向きがそれぞれ逆方向となるよう
に、送電側および受電側のコイルを対向させて間隔を設
けて配置するとともに、受電側の板状の軟磁性材料は電
池缶に直接あるいは絶縁性部材を介して接触させて配置
した電磁誘導作用によって非接触状態で電力を供給する
非接触充電装置である。
の軟磁性材料上に複数のコイルを、隣接するコイルによ
って形成される磁束の向きがそれぞれ逆方向となるよう
に、送電側および受電側のコイルを対向させて間隔を設
けて配置するとともに、受電側の板状の軟磁性材料は電
池缶に直接あるいは絶縁性部材を介して接触させて配置
した電磁誘導作用によって非接触状態で電力を供給する
非接触充電装置である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、充電器側から非接
触で、電池側に電磁誘導作用によって電力を伝送する非
接触充電装置に関し、とくに効率的な電力の伝達が可能
な非接触充電装置に関する。
触で、電池側に電磁誘導作用によって電力を伝送する非
接触充電装置に関し、とくに効率的な電力の伝達が可能
な非接触充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯機器等の電源に使用される二次電池
への充電は、一般には電池パックもしくは電池パックを
機器に取り付けた状態で金属からなる接点と充電器の接
点との導電接触によって通電することによって行われて
いた。
への充電は、一般には電池パックもしくは電池パックを
機器に取り付けた状態で金属からなる接点と充電器の接
点との導電接触によって通電することによって行われて
いた。
【０００３】ところが、接点の金属の酸化、あるいはご
みや油の付着によって導電接触が不良となることがあ
り、充電ができなくなったり、あるいは接点部で異常な
発熱を起こすという問題点があった。また金属接点部へ
の人体や他の帯電物の接触によって内部の電子部品の静
電破壊による事故が発生することがあった。さらには、
機器の表面に導電接点を設けていると防水構造を採るた
めには、構造が複雑となるという問題点があった。
みや油の付着によって導電接触が不良となることがあ
り、充電ができなくなったり、あるいは接点部で異常な
発熱を起こすという問題点があった。また金属接点部へ
の人体や他の帯電物の接触によって内部の電子部品の静
電破壊による事故が発生することがあった。さらには、
機器の表面に導電接点を設けていると防水構造を採るた
めには、構造が複雑となるという問題点があった。
【０００４】こうした問題点を解決するために、送電
側、受電側のそれぞれに設けたコイル間の電磁誘導作用
を利用して、接点による導電接続を介さないで送電側か
ら受電側に電力を供給することが提案されている。
側、受電側のそれぞれに設けたコイル間の電磁誘導作用
を利用して、接点による導電接続を介さないで送電側か
ら受電側に電力を供給することが提案されている。
【０００５】電磁誘導作用を用いた充電電流の伝送装置
では、フェライトコア等にコイル巻き付けたものが用い
られていたが、容積、重量が大きいにもかかわらず、伝
達効率が低く、２Ｗ程度の出力のものであり、発熱が大
きいという問題点があった。
では、フェライトコア等にコイル巻き付けたものが用い
られていたが、容積、重量が大きいにもかかわらず、伝
達効率が低く、２Ｗ程度の出力のものであり、発熱が大
きいという問題点があった。
【０００６】そこで、フェライトコア等にコイルを巻き
付けたものに代えて、軟磁性材料と平面渦巻コイルを組
み合わせた伝送効率の良い装置がコードレスパワーステ
ーションとして提案されている（特開平７−２３１５８
６号公報）。
付けたものに代えて、軟磁性材料と平面渦巻コイルを組
み合わせた伝送効率の良い装置がコードレスパワーステ
ーションとして提案されている（特開平７−２３１５８
６号公報）。
【０００７】ところがこの様な装置においても、電池等
を受電側のコイル等と離れて配置することが行われてお
り、またコイルによる発熱等に対する対策も充分なもの
ではなかった。とくに、電池では鉄またはその合金等の
金属を電池缶とすることが一般的であり、電池を受電用
の磁力線から離れて配置することが必要であり、とくに
充電用の電力を大きくしようとすると、送電側の磁力も
大きくなるために、その配置のために携帯機器側に大き
な空間を必要とし、電池パック内に配置することは困難
であると考えられていた。
を受電側のコイル等と離れて配置することが行われてお
り、またコイルによる発熱等に対する対策も充分なもの
ではなかった。とくに、電池では鉄またはその合金等の
金属を電池缶とすることが一般的であり、電池を受電用
の磁力線から離れて配置することが必要であり、とくに
充電用の電力を大きくしようとすると、送電側の磁力も
大きくなるために、その配置のために携帯機器側に大き
な空間を必要とし、電池パック内に配置することは困難
であると考えられていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電磁誘導作
用によって非接触に送電側から受電側に電気を供給する
装置において、効率的な送受が可能で、発熱の小さな非
接触充電装置を提供することを課題とするものであり、
電池パック内に受電側の装置を配置した装置を提供する
ことを課題とするものである。
用によって非接触に送電側から受電側に電気を供給する
装置において、効率的な送受が可能で、発熱の小さな非
接触充電装置を提供することを課題とするものであり、
電池パック内に受電側の装置を配置した装置を提供する
ことを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】電磁誘導作用によって非
接触状態で電力を供給する非接触充電装置において、送
電側および受電側には、それぞれ板状の軟磁性材料上に
複数のコイルを、隣接するコイルによって形成される磁
束の向きがそれぞれ逆方向となるように、送電側および
受電側のコイルを対向させて間隔を設けて配置するとと
もに、受電側の板状の軟磁性材料は電池缶に直接あるい
は絶縁性部材を介して接触させて配置し受電側での発熱
を電池缶によって放熱した非接触充電装置である。電池
パック内に設けた前記の非接触充電装置である。軟磁性
材料が軟磁性フェライト板である前記の非接触充電装置
である。受電側の軟磁性フェライト板の厚さが０．１〜
５．０ｍｍである前記の非接触充電装置である。また、
充電すべき電池がリチウムイオン電池である前記の非接
触充電装置である。
接触状態で電力を供給する非接触充電装置において、送
電側および受電側には、それぞれ板状の軟磁性材料上に
複数のコイルを、隣接するコイルによって形成される磁
束の向きがそれぞれ逆方向となるように、送電側および
受電側のコイルを対向させて間隔を設けて配置するとと
もに、受電側の板状の軟磁性材料は電池缶に直接あるい
は絶縁性部材を介して接触させて配置し受電側での発熱
を電池缶によって放熱した非接触充電装置である。電池
パック内に設けた前記の非接触充電装置である。軟磁性
材料が軟磁性フェライト板である前記の非接触充電装置
である。受電側の軟磁性フェライト板の厚さが０．１〜
５．０ｍｍである前記の非接触充電装置である。また、
充電すべき電池がリチウムイオン電池である前記の非接
触充電装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、電磁誘導作用による非
接触の送電による充電装置において、板状の軟磁性材料
に接してコイルを設けたので、高効率の伝送を実現する
とともに、軟磁性材料を電池缶に直接あるいは絶縁性部
材を介して接触して配置したので、受電側での発熱を熱
的に結合した電池缶から放熱することによって発熱を抑
制する効果がある。
接触の送電による充電装置において、板状の軟磁性材料
に接してコイルを設けたので、高効率の伝送を実現する
とともに、軟磁性材料を電池缶に直接あるいは絶縁性部
材を介して接触して配置したので、受電側での発熱を熱
的に結合した電池缶から放熱することによって発熱を抑
制する効果がある。
【００１１】図１は、本発明の非接触充電装置の一例を
説明する図である。充電装置の送電側１には、送電側コ
イル２１、２２が、軟磁性フェライト板３上に、相互の
磁束が逆向きとなるように、電気的に直列にしかも相互
の磁束が影響を及ぼす位置に配置されており、充電用電
源４から、高周波電流が通電される。
説明する図である。充電装置の送電側１には、送電側コ
イル２１、２２が、軟磁性フェライト板３上に、相互の
磁束が逆向きとなるように、電気的に直列にしかも相互
の磁束が影響を及ぼす位置に配置されており、充電用電
源４から、高周波電流が通電される。
【００１２】電池パック５には、送電側コイルに対向し
て、相互の磁束が逆方向となるように受電側コイル６１
および６２が、軟磁性フェライト板７に取り付けられて
おり、軟磁性フェライト板７は、電池缶８に直接取り付
けられている。軟磁性フェライト板７の電池缶８への取
付は、絶縁性部材を介して行っても良いが、接触による
熱抵抗を小さくするために、直接に結合することが好ま
しい。とくに、リチウムイオン電池では、充電中の発熱
は極めて少ないので、電池缶を放熱に使用することが可
能となる。送電側コイルで発生した磁束９は、軟磁性フ
ェライト板３および７を透過するために外部への漏れが
少なくなり効率的な伝送が可能となる。
て、相互の磁束が逆方向となるように受電側コイル６１
および６２が、軟磁性フェライト板７に取り付けられて
おり、軟磁性フェライト板７は、電池缶８に直接取り付
けられている。軟磁性フェライト板７の電池缶８への取
付は、絶縁性部材を介して行っても良いが、接触による
熱抵抗を小さくするために、直接に結合することが好ま
しい。とくに、リチウムイオン電池では、充電中の発熱
は極めて少ないので、電池缶を放熱に使用することが可
能となる。送電側コイルで発生した磁束９は、軟磁性フ
ェライト板３および７を透過するために外部への漏れが
少なくなり効率的な伝送が可能となる。
【００１３】また、受電側コイルが受電した電流は、整
流器等を含む充電制御手段１０によって、整流されると
ともに所望の電流、電圧に調整されて電池供給される。
また、充電制御手段１０も、電池缶の壁面に接触して配
置して、放熱を行うことができる。
流器等を含む充電制御手段１０によって、整流されると
ともに所望の電流、電圧に調整されて電池供給される。
また、充電制御手段１０も、電池缶の壁面に接触して配
置して、放熱を行うことができる。
【００１４】本発明において、送電側コイルおよび受電
側コイルは、複数の平面渦巻型コイルを接続して複数の
対向する組で平面渦巻型コイルを構成することが好まし
い。そして各組において隣接するもの同士の磁束の向き
を逆にし、しかも隣接して配置されていると、それに対
応して磁束量の増加が生じるので互いに磁束を強め合う
上、外部への漏れ磁束が少ないという利点があり、周囲
機器への影響も軽減できる。このような構成で平面渦巻
型コイルを密着させて配置すると、一次、二次間の相互
インダクタンスに加え、隣接しているコイル間の相互イ
ンダクタンスが有効に作用するため、伝送電力、変換効
率を向上することができる。
側コイルは、複数の平面渦巻型コイルを接続して複数の
対向する組で平面渦巻型コイルを構成することが好まし
い。そして各組において隣接するもの同士の磁束の向き
を逆にし、しかも隣接して配置されていると、それに対
応して磁束量の増加が生じるので互いに磁束を強め合う
上、外部への漏れ磁束が少ないという利点があり、周囲
機器への影響も軽減できる。このような構成で平面渦巻
型コイルを密着させて配置すると、一次、二次間の相互
インダクタンスに加え、隣接しているコイル間の相互イ
ンダクタンスが有効に作用するため、伝送電力、変換効
率を向上することができる。
【００１５】とくに、送電側および受電側のコイルの外
側部に軟磁性材を装着することによって、コイルで発生
した磁束が軟磁性材部を集中して通るようになるため、
漏れ磁束の低減を図ることができる。また、受電側コイ
ルに並列に共振用コンデンサを挿入すると変換効率が向
上させることができる。
側部に軟磁性材を装着することによって、コイルで発生
した磁束が軟磁性材部を集中して通るようになるため、
漏れ磁束の低減を図ることができる。また、受電側コイ
ルに並列に共振用コンデンサを挿入すると変換効率が向
上させることができる。
【００１６】本発明において使用することができる軟磁
性材料としては、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ
−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを
挙げることができ、またＭｎ系フェライト、Ｍｇ系フェ
ライト、Ｎｉ系フェライト、Ｃｕ系フェライト、Ｌｉ系
フェライト、Ｃｏ系フェライト等も挙げられ、更にはそ
の一部をＺｎＯ等で置換したり、あるいは添加物を加え
たり、これらを混合した組成のもの等を用いることがで
きる。
性材料としては、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ
−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを
挙げることができ、またＭｎ系フェライト、Ｍｇ系フェ
ライト、Ｎｉ系フェライト、Ｃｕ系フェライト、Ｌｉ系
フェライト、Ｃｏ系フェライト等も挙げられ、更にはそ
の一部をＺｎＯ等で置換したり、あるいは添加物を加え
たり、これらを混合した組成のもの等を用いることがで
きる。
【００１７】本発明の受電側の板状軟磁性材料は、０．
１ｍｍないし５ｍｍの厚さとすることが好ましい。軟磁
性フェライト板の厚さを、０．１ｍｍ以上とすることに
よって磁束を捕捉する効果が大きくなるが、５．０ｍｍ
以上にすると薄型の装置を得ることができなくなる。
１ｍｍないし５ｍｍの厚さとすることが好ましい。軟磁
性フェライト板の厚さを、０．１ｍｍ以上とすることに
よって磁束を捕捉する効果が大きくなるが、５．０ｍｍ
以上にすると薄型の装置を得ることができなくなる。
【００１８】また、本発明の非接触充電装置において
は、５０ｋＨｚないし５００ｋＨｚの周波数の高周波電
流を用いることが好ましく、５０ｋＨｚよりも低い場合
には、可聴周波数による騒音等の問題が生じ、また５０
０ｋＨｚ以上の周波数となると、ＥＭＩ等の問題が生じ
るので好ましくない。
は、５０ｋＨｚないし５００ｋＨｚの周波数の高周波電
流を用いることが好ましく、５０ｋＨｚよりも低い場合
には、可聴周波数による騒音等の問題が生じ、また５０
０ｋＨｚ以上の周波数となると、ＥＭＩ等の問題が生じ
るので好ましくない。
【００１９】
【実施例】以下に実施例を示し本発明を説明する。 実施例１ 直径０．４５ｍｍの絶縁被膜を形成した銅線を１６回巻
回し、外径１６ｍｍ、内径５ｍｍの渦巻状のコイルを２
個作製して直列に接続するとともに、互いに逆方向の磁
束が形成されるように、コイルの中心間距離を１８．５
ｍｍとして縦１９ｍｍ、横３８ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの
軟磁性Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト板上に取り付けて、送電
側コイルユニットを作製した。また、直径０．３ｍｍの
絶縁被膜を形成した銅線を１６回巻回し、外径１６ｍ
ｍ、内径５ｍｍの渦巻状のコイルを２個作製して直列に
接続するとともに、互いに逆方向の磁束が形成されるよ
うに、コイルの中心間距離を１８．５ｍｍとして、縦１
９ｍｍ、横３８ｍｍ厚さ０．５ｍｍの軟磁性Ｍｎ−Ｚｎ
系フェライト板上に取り付けて、受電側コイルユニット
を作製した。受電側コイルユニットの軟磁性フェライト
板のコイルを設けた面とは反対側の面を角型のリチウム
電池の外壁に接合し、厚さ０．５ｍｍの電池パック内に
取り付けて、送電側コイルと受電側コイルの間隔を３ｍ
ｍとして、送電側コイルに１００ｋＨｚの電流を通電し
た。受電側コイルの出力を、共振用コンデンサ、整流
器、コンデンサ、充電制御回路を一体に構成した回路基
板をリチウム電池の電池缶の壁面に取り付けて、電池の
充電を行うとともに、リチウム電池に供給される電流、
電圧を測定した。送電側コイルに供給した電力に対する
充電電流および充電電圧の比を効率とし、充電電流およ
び充電電圧とともに、図２に示す。
回し、外径１６ｍｍ、内径５ｍｍの渦巻状のコイルを２
個作製して直列に接続するとともに、互いに逆方向の磁
束が形成されるように、コイルの中心間距離を１８．５
ｍｍとして縦１９ｍｍ、横３８ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの
軟磁性Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト板上に取り付けて、送電
側コイルユニットを作製した。また、直径０．３ｍｍの
絶縁被膜を形成した銅線を１６回巻回し、外径１６ｍ
ｍ、内径５ｍｍの渦巻状のコイルを２個作製して直列に
接続するとともに、互いに逆方向の磁束が形成されるよ
うに、コイルの中心間距離を１８．５ｍｍとして、縦１
９ｍｍ、横３８ｍｍ厚さ０．５ｍｍの軟磁性Ｍｎ−Ｚｎ
系フェライト板上に取り付けて、受電側コイルユニット
を作製した。受電側コイルユニットの軟磁性フェライト
板のコイルを設けた面とは反対側の面を角型のリチウム
電池の外壁に接合し、厚さ０．５ｍｍの電池パック内に
取り付けて、送電側コイルと受電側コイルの間隔を３ｍ
ｍとして、送電側コイルに１００ｋＨｚの電流を通電し
た。受電側コイルの出力を、共振用コンデンサ、整流
器、コンデンサ、充電制御回路を一体に構成した回路基
板をリチウム電池の電池缶の壁面に取り付けて、電池の
充電を行うとともに、リチウム電池に供給される電流、
電圧を測定した。送電側コイルに供給した電力に対する
充電電流および充電電圧の比を効率とし、充電電流およ
び充電電圧とともに、図２に示す。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、非接触充電装置において、コ
イルの外側に装着した軟磁性材により磁束漏れを防止す
るようにしているので、受電側コイルを取り付けた軟磁
性材を電池缶に直接に接触して配置することができるの
で、電池パック内に受電側コイルユニットを配置するこ
とが可能となり、また電池缶によって受電側コイル等の
発熱を放熱することができ、大電流によって短時間での
充電が可能となる。
イルの外側に装着した軟磁性材により磁束漏れを防止す
るようにしているので、受電側コイルを取り付けた軟磁
性材を電池缶に直接に接触して配置することができるの
で、電池パック内に受電側コイルユニットを配置するこ
とが可能となり、また電池缶によって受電側コイル等の
発熱を放熱することができ、大電流によって短時間での
充電が可能となる。
【図１】本発明の非接触充電装置の一例を説明する図で
ある。
ある。
【図２】本発明の非接触充電装置の伝達効率と出力電圧
の関係を説明する図である。
の関係を説明する図である。
１…充電装置の送電側、２１、２２…送電側コイル、３
…軟磁性フェライト板、４…充電用電源、５…電池パッ
ク、６１、６２…受電側コイル、７…軟磁性フェライト
板、８…電池缶、９…磁束、１０…充電制御手段
…軟磁性フェライト板、４…充電用電源、５…電池パッ
ク、６１、６２…受電側コイル、７…軟磁性フェライト
板、８…電池缶、９…磁束、１０…充電制御手段
Claims (2)
- 【請求項１】 電磁誘導作用によって非接触状態で電力
を供給する非接触充電装置において、送電側および受電
側には、それぞれ板状の軟磁性材料上に複数のコイル
を、隣接するコイルによって形成される磁束の向きがそ
れぞれ逆方向となるように、送電側および受電側のコイ
ルを対向させて間隔を設けて配置するとともに、受電側
の板状の軟磁性材料は電池缶に直接あるいは絶縁性部材
を介して接触させて配置したことを特徴とする非接触充
電装置。 - 【請求項２】 電池パック内に設けたことを特徴とする
請求項１記載の非接触充電装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9264376A JPH11103531A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 非接触充電装置 |
| US09/161,439 US6008622A (en) | 1997-09-29 | 1998-09-28 | Non-contact battery charging equipment using a soft magnetic plate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9264376A JPH11103531A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 非接触充電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11103531A true JPH11103531A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=17402302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9264376A Pending JPH11103531A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 非接触充電装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6008622A (ja) |
| JP (1) | JPH11103531A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040033466A (ko) * | 2002-10-14 | 2004-04-28 | (주)청파이엠티 | 배터리팩 |
| JP2006042519A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Seiko Epson Corp | 非接触電力伝送装置 |
| JP2009005472A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 非接触電力伝送機器 |
| KR101057373B1 (ko) | 2009-02-13 | 2011-08-18 | 부경대학교 산학협력단 | 무접점 전력송수신기 |
| KR101217904B1 (ko) | 2011-10-25 | 2013-01-21 | (주) 씨아이디티 | 휴대전화기의 무접점 충전 시스템 |
| US8541977B2 (en) | 2007-07-20 | 2013-09-24 | Seiko Epson Corporation | Coil unit and electronic instrument |
| WO2013172349A1 (ja) | 2012-05-14 | 2013-11-21 | 日立化成株式会社 | 非接触充電装置用アンテナシート及び該シートを用いた充電装置 |
| JP2014197977A (ja) * | 2013-03-08 | 2014-10-16 | Tdk株式会社 | 給電装置、受電装置、及び、ワイヤレス電力伝送装置 |
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