特許 6379741 給電装置、および、電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6379741

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】給電装置、および、電子機器

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/10 20160101AFI20180820BHJP

   H02J 50/90 20160101ALI20180820BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20180820BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/10

   H02J50/90

   H02J7/00 301A

   H02J7/00 301D

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-134480(P2014-134480)

(22)【出願日】2014年6月30日

(65)【公開番号】特開2016-13032(P2016-13032A)

(43)【公開日】2016年1月21日

【審査請求日】2017年4月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006297

【氏名又は名称】村田機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(72)【発明者】

【氏名】井上 宏和

【審査官】 早川 卓哉

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００２４２３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実開昭５０−０５２４３５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１０−２４３０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０８７６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３４５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５１０８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０６６７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０７２１２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ５０／００−５０／９０

Ｈ０２Ｊ７／００−７／１２

Ｈ０２Ｊ７／３４−７／３６

Ｈ０１Ｍ１０／４２−１０／４８

Ｈ０４Ｍ１／０２−１／２３

Ｈ０５Ｋ５／００−５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

受電コイルを有する被給電装置に対し電力を供給する給電装置であって、
被取付部材に取り付けられた状態において鉛直面に沿って配置される背面部を有する基体と、
前記基体から前方に突出した状態で前記基体の上部に設けられ、前記被給電装置を吊り下げる吊り下げ部と、
前記吊り下げ部に設けられ、吊り下げられた被給電装置の上部が前記基体に対し所定の距離以上には移動しないように規制する規制部と、
前記基体の下部に設けられ、前記被給電装置が吊り下げられた部分を通過する鉛直線よりも前記被給電装置の重心が前方側に位置するように前記被給電装置の下部に接触して押し出す接触面部と、
前記接触面部の内側に配置され、前記受電コイルに対して給電を行う給電コイルと、
前記被給電装置が吊り下げられた状態において前記被給電装置よりも下方に配置され、前記基体から前方突出状に設けられる底受け部と
を備える給電装置。

【請求項2】

前記基体と、前記吊り下げ部とは樹脂の一体成型により形成される
請求項１に記載の給電装置。

【請求項3】

さらに、
前記基体と前記吊り下げ部とにまたがって配置される金属製の補強部材を備える
請求項２に記載の給電装置。

【請求項4】

前記底受け部は、上下方向に貫通する孔、または、切り欠きである通過部を備える
請求項１〜３のいずれか一項に記載の給電装置。

【請求項5】

前記底受け部の上面部は、前方先端部から前記基体に向かって下降するように傾斜している
請求項４に記載の給電装置。

【請求項6】

前記底受け部の先端部には、上方に向かって突出する揺れ止め部が設けられている
請求項４または５に記載の給電装置。

【請求項7】

給電コイルを有する給電装置から電力を受電する電子機器であって、
筐体と、
前記筐体の上部に設けられ、前記給電装置が上部に備える吊り下げ部に掛かる環部と、
前記給電装置に吊り下げられた状態において、下部に設けられ、前記環部を通過する鉛直線よりも重心が前記給電装置から離れた位置に配置されるように前記給電装置に接触する傾斜部と、
前記傾斜部の内側に配置され、前記給電コイルから受電する受電コイルと
を備える電子機器。

【請求項8】

前記筐体と、前記環部とは樹脂の一体成型により形成される
請求項７に記載の電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、非接触で給電する給電装置、および、非接触で受電する電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

昨今、スマートフォンやタブレット端末などの電子機器は、端子などを接触させることなく電力を受電する非接触受電機能を備える場合があり、この機器に電力を非接触で供給する給電装置も登場している。

【0003】

たとえば、特許文献１には、給電回路を備えた給電装置を壁面に取り付け、電子機器を磁力により給電装置に取り付ける技術が記載されている。

【0004】

また、特許文献２には、傾斜面を有し当該傾斜面に電子機器を載置することで非接触給電を行う技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−９７７７０号公報

【特許文献2】特開２０１１−２３４５１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところが、給電装置の設置環境が悪い場合、例えば、工作機械の近辺であって切り子（切削屑）が飛散しているような環境である場合、給電装置の電子機器を保持するための磁石に切り子が付着して、取り除くことが困難であったり、電子機器が載置される給電装置の傾斜面と電子機器との間に切り子が挟まり、効果的な給電が困難な場合がある。

【0007】

本願発明は上記課題に鑑みなされたものであり、設置環境に左右されることなく有効な給電を可能とする給電装置、および、電子機器の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本願発明にかかる給電装置は、受電コイルを有する被給電装置に対し電力を供給する給電装置であって、被取付部材に取り付けられた状態において鉛直面に沿って配置される背面部を有する基体と、前記基体から前方に突出した状態で前記基体の上部に設けられ、前記被給電装置を吊り下げる吊り下げ部と、前記吊り下げ部に設けられ、吊り下げられた被給電装置の上部が前記基体に対し所定の距離以上には移動しないように規制する規制部と、前記基体の下部に設けられ、前記被給電装置が吊り下げられた部分を通過する鉛直線よりも前記被給電装置の重心が前方側に位置するように前記被給電装置の下部に接触して押し出す接触面部と、前記接触面部の内側に配置され、前記受電コイルに対して給電を行う給電コイルとを備えることを特徴とする。

【0009】

これによれば、機械の側面などの被取付部材に取り付けられた給電装置に被給電装置を吊り下げると、吊り下げ部に設けられた規制部と被給電装置の下部に接触して押し出す接触面部とにより、被給電装置は傾いた状態となる。従って、重力により被給電装置が給電装置に押し付けられ、給電コイルと受電コイルとの位置関係が安定する。従って、被取付部材に多少の振動が発生しても安定して被給電装置を充電することが可能となる。

【0010】

また、被給電装置が取り付けられていない状態では、切り子やゴミが付着しにくい構造となっているため、被給電装置を吊り下げた際に切り子などが障害となる状況を回避することが可能となる。

【0011】

また、前記基体と、前記吊り下げ部とは樹脂の一体成型により形成される。

【0012】

これによれば、吊り下げ部の強度を向上させることができ、被給電装置の吊り下げを繰り返すことによる吊り下げ部の破損を抑制することが可能となる。

【0013】

さらに、前記基体と前記吊り下げ部とにまたがって配置される金属製の補強部材を備えるものでもよい。

【0014】

これによれば、吊り下げ部を補強することにより、被給電装置の吊り下げを乱雑に行われるなどした場合でも、十分に抗することができる。従って、吊り下げ部の耐久性を向上させることが可能となる。

【0015】

さらに、前記被給電装置が取り付けられた状態において前記被給電装置よりも下方に配置され、前記基体から前方突出状に設けられる底受け部を備えるものでもよい。

【0016】

これによれば、万一、吊り下げ部が破損しても底受け部が被給電装置の落下を防止することができる。さらに、底受け部に被給電装置を載置することで、被給電装置への給電を行うことも可能となる。

【0017】

前記底受け部は、上下方向に貫通する孔、または、切り欠きである通過部を備えるものでもよい。

【0018】

これによれば、切り子やゴミなどが貫通する孔、または、切り欠きである通過部から落下するため、底受け部に切り子やゴミなどが堆積することを抑制できる。

【0019】

また、前記底受け部の上面部は、前方先端部から前記基体に向かって下降するように傾斜しているものでもよい。

【0020】

これによれば、吊り下げ部が破損したために、底受け部に被給電装置を載置して給電を行う際に、重力により被給電装置を給電装置に押し付けて、給電コイルと受電コイルとの関係を安定させることが可能となる。

【0021】

また、前記底受け部の先端部には、上方に向かって突出する揺れ止め部が設けられているものでもよい。

【0022】

これによれば、吊り下げ部に吊り下げられた状態の被給電装置が被取付部材の振動などにより揺れた場合でも、当該揺れが大きくなることを防止できる。

【0023】

また、上記目的を達成するために、本願発明にかかる電子機器は、給電コイルを有する給電装置から電力を受電する電子機器であって、筐体と、前記筐体の上部に設けられ、前記給電装置が上部に備える吊り下げ部に掛かる環部と、前記給電装置に吊り下げられた状態において、下部に設けられ、前記環部を通過する鉛直線よりも重心が前記給電装置から離れた位置に配置されるように前記給電装置に接触する傾斜部と、前記傾斜部の内側に配置され、前記給電コイルから受電する受電コイルとを備える。

【0024】

これによれば、機械の側面などの被取付部材に取り付けられた給電装置に対し電子機器を吊り下げると、給電装置と係合する環部を通過する鉛直線よりも電子機器の重心が給電装置から離れた位置に配置されるように給電装置に接触する傾斜部により、電子機器は傾いた状態となる。従って、重力により電子機器が給電装置に押し付けられ、給電コイルと受電コイルとの位置関係が安定する。従って、被取付部材に多少の振動が発生しても安定して電子機器を充電することが可能となる。

【0025】

また、前記筐体と、前記環部とは樹脂の一体成型により形成される。

【0026】

これによれば、環部の強度を向上させることができ、電子機器を繰り返し吊り下げることによる環部の破損を抑制することが可能となる。また、電子機器が吊り下げられた安定した位置においては、給電コイルの中心に対して、受電コイルの中心を所定の範囲内に収めることが可能となる。

【発明の効果】

【0027】

本願発明によれば、非接触給電を安定して実施することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、給電装置と被給電装置とからなる給電システムを示す斜視図である。

【図2】図２は、給電装置と給電装置に吊り下げられた状態の被給電装置を模式的な断面で示す側面図である。

【図3】図３は、本実施の形態にかかる給電装置と被給電装置とからなる給電システムを示す斜視図である。

【図4】図４は、給電装置と給電装置に吊り下げられた状態の被給電装置を模式的な断面で示す側面図である。

【図5】図５は、給電装置の上部を背面部から見た斜視図である。

【図6】図６は、給電装置と給電装置に吊り下げられた状態の被給電装置との吊り下げ部分を模式的な断面で示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

次に、本願発明に係る給電装置、および、電子機器の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る給電装置、および、電子機器の一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

【0030】

（実施の形態１）
図１は、給電装置と被給電装置とからなる給電システムを示す斜視図である。

【0031】

同図に示すように、給電システム１００は、受電コイル１２１を有する被給電装置１０２に対し電力を供給する給電装置１０１とを備えている。給電装置１０１は、基体１１２と、吊り下げ部１１３と、規制部１１４と、接触面部１１５と、給電コイル１１１とを備えている。本実施の形態の場合、給電装置１０１はさらに、底受け部１１６と、通過部１１７と、揺れ止め部１１８とを備えている。

【0032】

基体１１２は、被取付部材２００に取り付けられた状態において鉛直面（図中ＸＺ面に沿う面）に沿って配置される背面部１１９を有する部材である。本実施の形態の場合基体１１２は、給電用の回路や給電コイル１１１を収容するケースであり、樹脂で成形された上カバー１１２a及び下カバー１１２ｂから構成されている。基体１１２はネジなどにより被取付部材２００に取り付けられている。

【0033】

ここで、被取付部材２００とは、特に限定されるものではないが、例えば壁や、柱、工作機器などの一部であり、鉛直面またはそれに近い傾きの面を備える部材である。

【0034】

吊り下げ部１１３は、基体１１２から被取付部材２００とは反対の前方（図中Ｙ軸方向正の側）に突出した状態で基体１１２の上部に設けられ、被給電装置１０２を吊り下げるための部材である。本実施の形態の場合吊り下げ部１１３は、基体１１２の上カバー１１２aとともに樹脂の一体成型により形成されており、機械的強度の向上が図られている。また、吊り下げ部１１３は、基体１１２の幅方向（図中Ｘ軸方向）の中央部分に設けられ、基体１１２の幅の三分の一程度の幅を備えている。これにより、被給電装置１０２を吊り下げた際の幅方向のバランスを保ち易くするとともに、吊り下げ部１１３の機械的強度の向上を図っている。

【0035】

規制部１１４は、吊り下げ部１１３に設けられ、吊り下げられた被給電装置１０２の上部が基体１１２に対し所定の距離以上には移動しないように規制する部分である。本実施の形態の場合、規制部１１４は、吊り下げ部１１３の先端から斜め上方に突出するように吊り下げ部１１３と一体に設けられている。また、規制部１１４の先端部分にはアールが設けられており、被給電装置１０２の環部１２３を抜き差しする際の抵抗を緩和している。

【0036】

図２は、給電装置と給電装置に吊り下げられた状態の被給電装置を模式的な断面で示す側面図である。

【0037】

これらの図に示すように、接触面部１１５は、基体１１２の下部に設けられ、被給電装置１０２が吊り下げ部１１３に吊り下げられた状態において、吊り下げ部分（例えば規制部１１４の近傍）を通過する鉛直線Ｖよりも被給電装置１０２の重心Ｇが前方側（図中Ｙ軸方向正の側）に位置するように被給電装置１０２の下部に接触して押し出す部分である。本実施の形態の場合、接触面部１１５は、斜めに吊り下げられた被給電装置１０２の裏面と沿うように斜めに設けられている。また、接触面部１１５は、基体１１２の上カバー１１２aとともに、樹脂の一体成型により形成されている。

【0038】

なお、基体１１２、接触面部１１５等は、電線１０３が配線され回路基板などが配置される空洞であり、強度確保のためのリブが多数設けられている。

【0039】

また、吊り下げ部１１３の規制部１１４と接触面部１１５とにより被給電装置１０２が傾く傾きは３度以上１０度以下程度が好ましい。

【0040】

給電コイル１１１は、接触面部１１５の内側に配置され、受電コイル１２１に対して電磁誘導により非接触で給電を行うコイルである。給電コイル１１１は、被給電装置１０２が吊り下げられた状態において受電コイル１２１と対向する位置に配置されている。

【0041】

底受け部１１６は、被給電装置１０２が取り付けられた状態において被給電装置１０２よりも下方に配置され、基体１１２（接触面部１１５）から前方突出状に設けられる部分である。本実施の形態の場合、底受け部１１６は壁状の部材であり、基体１１２の上カバー１１２aとともに樹脂の一体成型により形成されている。通常、被給電装置１０２が吊り下げ部１１３に吊り下げられた状態では、被給電装置１０２と底受け部１１６とは接触していない。例えば、底受け部１１６は被給電装置１０２が吊り下げられた状態の吊り下げ部１１３が破損した場合に、被給電装置１０２が給電装置１０１から落下することを防止する。また、吊り下げ部１１３が破損している状況においても、底受け部１１６に被給電装置１０２を載置することで、給電コイル１１１と受電コイル１２１とを対向させることができ、被給電装置１０２に給電することが可能となる。特に本実施の形態の場合、底受け部１１６は、基体１１２が被取付部材２００に取り付けられた状態で底受け部１１６の上面部が、前方先端部から基体１１２に向かって下降するように傾斜している。さらに、被給電装置１０２も給電装置１０１に取り付けられた状態において、被給電装置１０２の下面部も同様に、前方先端部から基体１１２に向かって下降するように傾斜している。これらにより、底受け部１１６に被給電装置１０２が載置された状態で重力により給電装置１０１と被給電装置１０２とが密着する方向に力が発生する。従って、効率の良い給電を行うことが可能となる。一方、底受け部１１６に形成された左右揺れ止め部１１６aにより、被給電装置１０２に左右方向（Ｘ方向）の振動が加わっても、給電コイル１１１の中心と受電コイル１２１の中心とが左右にずれないよう構成される。

【0042】

通過部１１７は、底受け部１１６に設けられる空間部分であって、上下方向に貫通する孔、または、切り欠きである。本実施の形態の場合、通過部１１７は、底受け部１１６の先端から基体１１２（接触面部１１５）まで底受け部１１６の中央部が切り欠かれた部分である。通過部１１７は、被取付部材２００に給電装置１０１が取り付けられた状態において、切り子やゴミなどが底受け部１１６に降り積もろうとした場合でも、給電装置１０１から下方に落下させることが可能となる。

【0043】

揺れ止め部１１８は、底受け部１１６の先端部に上方に向かって突出するように設けられた板状の部分である。揺れ止め部１１８は、被給電装置１０２が吊り下げ部１１３に吊り下げられた状態で給電装置１０１が振動し規制部１１４を軸として揺動した場合に、被給電装置１０２の下端前面部と揺れ止め部１１８の上端縁とが干渉して、被給電装置１０２の揺れを抑制する部分である。また、揺れ止め部１１８は、給電装置１０１に対して被給電装置１０２を着脱するために被給電装置１０２を僅かに持ち上げると、被給電装置１０２とはほとんど干渉しない高さに設定されている。

【0044】

以上のような給電装置１０１を備えた給電システム１００であれば、壁や工作機械の筐体の壁面に給電装置１０１を取り付けて運用することができる。従って、給電システム１００に必要なスペースを省スペース化することができる。また、給電装置１０１が鉛直面に沿って配置されるため、給電装置１０１の前面に切り子やゴミが降り積もることを回避できる。さらに、吊り下げ部１１３に被給電装置１０２をつり下げた状態で、規制部１１４と接触面部１１５とにより、被給電装置１０２を斜めに維持することができるため、重力により接触面部１１５と被給電装置１０２の下部とが密着する力が発生する。従って、給電コイル１１１と受電コイル１２１とを安定した状態で対向させることができ、安定した充電状態を確保することが可能となる。

【0045】

（実施の形態２）
次に、他の態様の給電システム１００について説明する。なお、上記実施の形態と同じ機能を備える部分などは同じ符号を付し、説明を省略する場合がある。

【0046】

図３は、本実施の形態にかかる給電装置と被給電装置とからなる給電システムを示す斜視図である。

【0047】

同図に示すように、給電システム１００は、受電コイル１２１を有する被給電装置１０２に対し電力を供給する給電装置１０１とを備えている。給電装置１０１は、基体１１２と、吊り下げ部１１３と、規制部１１４と、給電コイル１１１とを備えている。本実施の形態の場合、被給電装置１０２は、給電コイル１１１を有する給電装置１０１から電力を受電する電子機器であって、例えば、工作機器を無線通信を用いて操作するためのリモートコントローラーなどである。被給電装置１０２は、筐体１２２と、環部１２３と、傾斜部１２４と、受電コイル１２１とを備えている。

【0048】

筐体１２２は、電子回路や受電コイル１２１を収容するケースであり、樹脂で成形されている。

【0049】

環部１２３は、筐体１２２の上部に設けられ、給電装置１０１が上部に備える吊り下げ部１１３に掛かる環状の部分である。本実施の形態の場合、筐体１２２とともに樹脂の一体成型により形成され、機械的強度の向上が図られている。環部１２３は、幅方向（図中Ｘ軸方向）に長い矩形の環状であり、筐体１２２の上面部の幅方向（図中Ｘ軸方向）の中央部分に設けられている。これにより、被給電装置１０２を吊り下げた際の幅方向のバランスを保つことができるものとなっている。

【0050】

なお、環部１２３は、金属などで形成されても良く、金属などからなる補強金具で補強されていてもよい。

【0051】

図４は、給電装置と給電装置に吊り下げられた状態の被給電装置を模式的な断面で示す側面図である。

【0052】

これらの図に示すように傾斜部１２４は、給電装置１０１の吊り下げ部１１３に吊り下げられた状態において、筐体１２２の下部に設けられ、環部１２３を通過する鉛直線Ｖよりも被給電装置１０２全体の重心Ｇが給電装置１０１から離れた位置（図中Ｙ軸方向正の側）に配置されるように給電装置１０１に接触する部分である。本実施の形態の場合、傾斜部１２４は、斜めに吊り下げられた状態において給電装置１０１の前面と沿うように斜めに設けられている。また、傾斜部１２４は、筐体１２２とともに、樹脂の一体成型により形成されている。

【0053】

なお、筐体１２２、傾斜部１２４等は、回路基板などが配置される空洞であり、強度確保のためのリブが多数設けられている。

【0054】

また、傾斜部１２４の傾斜面は、鉛直面に対し３度以上１０度以下程度が好ましい。

【0055】

受電コイル１２１は、傾斜部１２４の内側に配置され、電力を供給する給電コイル１１１と対向する位置に配置されている。

【0056】

以上のような被給電装置１０２を備えた給電システム１００であれば、壁や工作機械の筐体の壁面に取り付けられた給電装置１０１に対し斜めに維持された状態で吊り下げられる。これにより、重力により傾斜部１２４と給電装置１０１の下部とが密着する力が発生する。従って、給電コイル１１１と受電コイル１２１とを安定した状態で対向させることができ、安定した充電状態を確保することが可能となる。

【0057】

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

【0058】

例えば、図５に示すように、基体１１２と吊り下げ部１１３とにまたがって配置される金属製の補強部材１１０を備えてもかまわない。さらに、補強部材１１０は、規制部１１４にまで達するものでもかまわない。これによれば、被給電装置１０２の着脱を乱雑に行っても樹脂製の吊り下げ部１１３や規制部１１４が容易に破損することを回避できる。

【0059】

また、給電装置１０１が備える、吊り下げ部１１３、規制部１１４、および、被給電装置１０２が備える環部１２３などの被吊り下げ部１２９は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば図６に示すように、被給電装置１０２に鍵状の被吊り下げ部１２９を設け、規制部１１４としても機能する吊り下げ部１１３の先端に引っ掛けることにより給電装置１０１に被給電装置１０２を吊り下げるものでもかまわない。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本願発明は、非接触で給電する給電システムに利用可能である。

【符号の説明】

【0061】

１００ 給電システム
１０１ 給電装置
１０２ 被給電装置
１０３ 電線
１１０ 補強部材
１１１ 給電コイル
１１２ 基体
１１２ａ 上カバー
１１２ｂ 下カバー
１１３ 吊り下げ部
１１４ 規制部
１１５ 接触面部
１１６ 底受け部
１１６ａ左右揺れ止め部
１１７ 通過部
１１８ 揺れ止め部
１１９ 背面部
１２１ 受電コイル
１２２ 筐体
１２３ 環部
１２４ 傾斜部
１２９ 被吊り下げ部
２００ 被取付部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】