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図面 (7)

課題

非常に薄型コンパクト電力伝送効率の高いACアダプターを提供することを目的とする。

解決手段

1次側回路に第1整流回路を有し、2次側回路に第2整流回路を有し、1次側回路と2次側回路との間にトランスフォーマーを備え、トランスフォーマーの、1次コイル側に第1共振回路を有し、2次コイル側に第2共振回路を有し、1次コイル及び2次コイルを、夫々薄板状の渦巻コイルとして、所定間隔をもって相互に対面するよう配置したものである。

概要

背景

従来、鉄心などにエナメル線巻設された1対のコイルにより電源電圧降圧するトランスフォーマーを備えたACアダプターが広く用いられている。

概要

非常に薄型コンパクト電力伝送効率の高いACアダプターを提供することを目的とする。

1次側回路に第1整流回路を有し、2次側回路に第2整流回路を有し、1次側回路と2次側回路との間にトランスフォーマーを備え、トランスフォーマーの、1次コイル側に第1共振回路を有し、2次コイル側に第2共振回路を有し、1次コイル及び2次コイルを、夫々薄板状の渦巻コイルとして、所定間隔をもって相互に対面するよう配置したものである。

目的

そこで本発明は、非常に薄型・コンパクトで電力伝送効率の高いACアダプターを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
7件

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請求項1

1次コイル及び2次コイルを、夫々薄板状の渦巻コイルとして、所定間隔をもって相互に対面するよう配置したトランスフォーマーを有することを特徴とするACアダプター。

請求項2

1次側回路に第1整流回路を有し、2次側回路に第2整流回路を有し、該1次側回路と該2次側回路との間にトランスフォーマーを備え、該トランスフォーマーの、1次コイル側に第1共振回路を有し、2次コイル側に第2共振回路を有する請求項1記載のACアダプター。

請求項3

上記第1共振回路は、上記1次コイルの両側に2個のコンデンサーを備えた直列回路とし、上記第2共振回路は、上記2次コイルの両側に2個のコンデンサーを備えた直列回路とした請求項2記載のACアダプター。

請求項4

上記1次コイル及び2次コイルの間隔を1mm≦P≦5mmに設定した請求項1、2又は3記載のACアダプター。

請求項5

上記1次コイル及び2次コイルの間に、反磁性体金属板を介在させた請求項1、2、3又は4記載のACアダプター。

請求項6

上記トランスフォーマーを1つの基盤に配設し、上記1次側回路及び上記2次側回路を、該トランスフォーマーと同一基盤内に構成させた請求項1、2、3、4又は5記載のACアダプター。

請求項7

上記1次コイルと2次コイルとが、接近分離自在に構成した請求項1、2、3、4又は5記載のACアダプター。

請求項8

上記2次側回路を使用電気機器側に設け、かつ、該2次側回路の上記2次コイルを該使用電気機器の表面に配設して、他の固定機器側に配設した1次コイルに対して接近分離自在に構成した請求項1、2、3、4又は5記載のACアダプター。

技術分野

0001

本発明は、交流電源直流電源に変換するACアダプターに関する。

背景技術

0002

従来、鉄心などにエナメル線巻設された1対のコイルにより電源電圧降圧するトランスフォーマーを備えたACアダプターが広く用いられている。

発明が解決しようとする課題

0003

従来のACアダプターは、内蔵されるトランスフォーマーが大きくて重いものであり、持ち運びには適さず、また、室内に置いて使用するときも、ACアダプター本体の配置場所が必要で、邪魔となるという問題点がある。従来のACアダプターには、使用機器側と接続するコネクタ部が必ず必要であった。

0004

そこで本発明は、非常に薄型コンパクト電力伝送効率の高いACアダプターを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

上述の目的を達成するために、本発明に係るACアダプターは、1次コイル及び2次コイルを、夫々薄板状の渦巻コイルとして、所定間隔をもって相互に対面するよう配置したトランスフォーマーを有するものである。

0006

また、1次側回路に第1整流回路を有し、2次側回路に第2整流回路を有し、該1次側回路と該2次側回路との間にトランスフォーマーを備え、該トランスフォーマーの、1次コイル側に第1共振回路を有し、2次コイル側に第2共振回路を有するものである。

0007

また、上記第1共振回路は、上記1次コイルの両側に2個のコンデンサーを備えた直列回路とし、上記第2共振回路は、上記2次コイルの両側に2個のコンデンサーを備えた直列回路としたものである。また、上記1次コイル及び2次コイルの間隔を1mm≦P≦5mmに設定したものである。また、1次コイル及び2次コイルの間に、反磁性体金属板を介在させたものである。また、トランスフォーマーを1つの基盤に配設し、上記1次側回路及び上記2次側回路を、該トランスフォーマーと同一基盤内に構成させたものである。

0008

また、1次コイルと2次コイルとが、接近分離自在に構成したものである。また、2次側回路を使用電気機器側に設け、かつ、該2次側回路の上記2次コイルを該使用電気機器の表面に配設して、他の固定機器側に配設した1次コイルに対して接近分離自在に構成したものである。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、図示の実施の形態に基づき、本発明を詳説する。

0010

本発明は、交流電源(AC電源)を直流電源(DC電源)に変換する変換器であって、特に、家庭用交流100V室内電圧を、家庭用電気機器に対応する直流電圧に変換するACアダプターである。

0011

ACアダプターの回路構成は、図1に示すように、AC電源が入力される1次側回路Bと、DC電源を出力する2次側回路Cとを具備するものである。1次側回路Bと2次側回路Cとの間には、トランスフォーマーTを備え電圧を降圧させる回路構成を有する。トランスフォーマーTは、1次コイルL1 と2次コイルL2 を備え、1次コイルL1 は1次側回路Bに、2次コイルL2 は2次側回路Cに含まれるものとする。

0012

1次側回路Bには、第1整流回路Dとなる半波整流回路Eと平滑回路Fを有し、入力された交流電源を、半波整流定圧電源に変換する。そして、電圧安定回路Gにより、所定の電圧に調整され、オシレータHにより、 256KHzの矩形波が出力される。この矩形波によるトランスフォーマーTの励磁により、所定の電力伝達がなされる。2次側回路Cには、第2整流回路Iとなる全波整流回路Jと平滑回路Kを有し、伝達された電力を所定の直流の電力に変換し、電気機器へと電力を送る。 256KHzの矩形波は、トランスフォーマーTの両端に差動で電圧5Vの矩形波を供給し、トランスフォーマーT側からみると電圧10Vの矩形波が供給されるものとする。また、図2には、本発明の実施の一形態を示す。

0013

オシレータHより発信される矩形波の周波数fの範囲は、50KHz〜 500KHzが好ましい。トランスフォーマーTによる電力伝達は、この周波数fを高くすることで、その伝達効率を向上させることが可能となるが、あまり高くすると、他の周辺機器への影響が出始める。本発明においては周波数fを 256KHzとし、この周波数fにおいても、電力伝達効率の優れた小型のACアダプターとするものである。

0014

図3に示すように、トランスフォーマーTの1次コイルL1 と2次コイルL2は、夫々薄板状の渦巻コイル1(シートコイル)であり、この渦巻コイル1は主に銅箔を材料とした電線箔11で、絶縁性を有するシート状のセパレーター2に配置され接着されている。また、渦巻コイル1とセパレーター2とを一体化させる構成として、プリント基盤とするのが好ましい。また、渦巻コイル1の、セパレーター2に接着している面の反対面に、さらに絶縁性のシート状セパレーターを有して、サンドイッチ構造としてもよい。また、1次コイルL1 と2次コイルL2 の渦巻コイル1は細い導線渦巻状としたものとしてもよい。

0015

薄板渦巻状の1次コイルL1 と2次コイルL2 は、図3に示すように所定間隔Pをもって相互に対面するよう配置したものである。そして、1次コイルL1 及び2次コイルL2 の対面所定間隔Pは1mm≦P≦5mmに設定している。即ち、1次コイルL1 及び2次コイルL2 は、平面上に渦巻の配線パターンを有する1対のコイル体であり、磁界型空中線としている。

0016

図1又は図2に戻って、トランスフォーマーTは、1次側回路Bと2次側回路C内に共振回路を介在させて構成するものであり、トランスフォーマーTの、1次コイルL1 側に第1共振回路Mを有し、2次コイルL2 側に第2共振回路Nを有するものである。この第1共振回路Mは、1次コイルL1 の両側に2個のコンデンサーc1 ,c2 を備えた直列回路(直列共振)とし、第2共振回路Nは、2次コイルL2 の両側に2個のコンデンサーc3 ,c4 を備えた直列回路(直列共振)としたものである。これにより、1次コイルL1 (送電用磁界型空中線)及び2次コイルL2 (受電用磁界型空中線)を、共振させるものである。2次コイルL2 側の第2共振回路Nの共振周波数は、送電周波数と等しいか、又は、それより低く設定されている。

0017

共振回路を構成する4つのコンデンサーc1 ,c2 ,c3 ,c4 は、誘電正接が小さく、(帯電する)電荷容量が高い低損失のものとするのが好ましい。具体的には、コンデンサーの極板面積が大きいものとして、フィルムコンデンサーポリスチレンポリプロピレンコンデンサーを使用するのが好ましい。これにより、空芯のコイルであっても、電力伝達効率を上げることが可能となる。

0018

4つのコンデンサーc1 ,c2 ,c3 ,c4 を具体的に説明すると、1次コイルL1 (送電側)の両側に容量がわかっているコンデンサーc1 ,c2 を接続する。そして、その共振周波数を測定し、この共振周波数により1次コイルL1 のインダクタンスが求められ、共振周波数とコイルのインダクタンスにより、共振に必要なコンデンサーの容量が求められ、その値の2倍のコンデンサーc3 ,c4 を2次コイルL2 の両端に、励磁回路として接続する。

0019

次に、図4に示すように、1次コイルL1 及び2次コイルL2 の間に、反磁性体金属板7を介在させて、対面配置させている。本発明で使用する反磁性体金属板7は銅板が好ましく、その他、亜鉛、鉛、ビスマスなどがある。

0020

これは、磁界型空中線の1次コイルL1 及び2次コイルL2 の間に金属板を持たないで使用したとき、この磁界型空中線の近傍に金属製の等の他の金属部品が有る場合、コイルから輻射される電力エネルギーを、金属製の机等が吸収してしまい、ACアダプターで供給可能なエネルギーが減少してしまう。

0021

また、金属製の机等の金属部品と磁界型空中線の距離により、1次コイルL1及び2次コイルL2 のインダクタンスとコンデンサーの電荷容量が変化し、磁界型空中線が共振する共振周波数が変化してしまい、伝達効率が変動し、所望する電力出力が得られなくなる。しかし、1次コイルL1 及び2次コイルL2 の間に、反磁性体金属板7を介在させて、対面配置させることにより、他の金属部品の有無及び距離に影響されずに、ACアダプター(トランスフォーマー)の電力伝達効率の差異を完全になくすることが可能となる。

0022

この金属板7の面積は、磁界型空中線よりも小さくしたものや、この金属板7にスリットを設け、磁界型空中線に近接する金属板7の面積を分割したものとしてもよい。これにより、1次コイルL1 及び2次コイルL2 間の伝達効率を安定・向上させつつ、金属板7に発生する渦電流損を低減することが可能となる。

0023

また、トランスフォーマーTの1次コイルL1 及び2次コイルL2 には、絶縁性のセパレーター2が介在しており、セパレーター2の厚さにより、金属板7との間隔を一定に保つことができ、電力の伝達を安定して行うことが可能となる。また、上記共振回路により、伝達効率が向上することで必要電力を得るための入力電力の低減が図れ、金属板7の誘導作用によりACアダプターとしての性能のバラツキ押さえることができる。

0024

図5に示すように、ACアダプターは、1枚の基盤10の上に、渦巻コイル1(1次コイルL1 )が配設された1枚のプリント基盤15と、電源電力を所定の電力に変換し伝達する入力側回路基盤16と、所定間隔Pをもって対面した別の渦巻コイル1(2次コイルL2 )が配設された1枚のプリント基盤15′と、直流電力を出力する出力側回路基盤17とを、同一平面内に設けたものとする。即ち、薄板状の1次コイルL1 及び2次コイルL2 からなる薄型トランスフォーマーTを配設した基盤10に、電圧を整流・安定させる回路を同時に配置したものとする。図示省略するが、薄板状の1次コイルL1 (及び2次コイルL2 )と、1次コイルL1 に電力を供給する回路(及び2次コイルL2 から電力を供給される回路)のみとを一体化、即ち、同一シート盤上にコイルと回路を配列したものとしてもよい。

0025

また、図6に示すように1次コイルL1 と2次コイルL2 とが、接近分離自在に構成したACアダプターとする。具体的に説明すると、2次側回路Cを使用電気機器8側に設け、かつ、2次側回路Cの上記2次コイルL2 を使用電気機器8の表面(又は表面付近)に配設して、他の固定機器9側に配設した1次コイルL1 に対して接近分離自在に構成したものとする。固定機器9とは、例えば、電源供給を受けている充電器などである。

0026

即ち、固定機器9内部に1次側回路Bを備え、かつ、固定機器9の表面に1次コイルL1 を配設し、使用電気機器8に2次側回路Cを備え、かつ、使用電気機器8の表面に2次コイルL2 を配設する。そして、固定機器9の1次コイルL1面に、使用電気機器8の2次コイルL2 面を合わせる(載置する)だけで、電力の伝達を可能とする。

0027

1次コイルL1 と2次コイルL2 とを接近分離自在にすることにより、電気機器に必要な電力が被接触で供給させることができるアンテナとすることができる。また、使用電気機器8に、必要な電力を得るためには、電力伝達が悪い場合、入力電力(電源)を非常に大きくする必要があり、電波障害発熱などの問題があるが、本発明によりそれを解消することが可能となる。

発明の効果

0028

本発明は上述の構成により次のような効果を奏する。

0029

(請求項1によれば)非常に薄型・軽量のトランスフォーマーを構成することができるため、薄くてコンパクトなACアダプターとなり、ACアダプター本体の配置場所を小さく、また、携帯性の優れたものとすることができる。

0030

(請求項2によれば)薄板状のトランスフォーマーとしても、電力伝達性の極めて優れたACアダプターとすることが可能である。

0031

(請求項3によれば)簡単な回路構成により、電力伝達性の極めて優れた、しかも安価な薄板状のACアダプターを製作することが可能である。

0032

(請求項4によれば)極めて薄いトランスフォーマーを構成させることができ、非常に薄くて軽量のACアダプターとすることが可能である。

0033

(請求項5によれば)エネルギー伝達損失原因となる他の金属製品の存在に対しても、影響を受けること無く、高効率かつ一定効率で所定の電力を安定して伝達することが可能となる。

0034

(請求項6によれば)薄いトランスフォーマーとそれに接続する回路が同一面にまとめられ、非常に薄く、小さいACアダプターとすることが可能である。

0035

(請求項7によれば)1次コイルと2次コイルとは被接触で電力伝達が可能であり、1次コイルと2次コイルとを接近させるだけで、電力の伝達が可能なアダプター構造とすることができる。

0036

(請求項8によれば)電気機器にコネクターを有することなく、2次コイルを有する電気機器を、1次コイルを有する固定機器に対面配置させるだけで、電力供給を行うことができる。

図面の簡単な説明

0037

図1本発明のACアダプターの回路系統図である。
図2本発明のACアダプターの実施回路図である。
図31次コイルと2次コイルの斜視図である。
図41次コイルと2次コイルの断面図である。
図5ACアダプターの実施の一形態を示す説明図である。
図6ACアダプターの他の実施の形態を示す説明図である。

--

0038

7反磁性体金属板
8使用電気機器
9固定機器
B1次側回路
C2次側回路
D 第1整流回路
I 第2整流回路
L1 1次コイル
L2 2次コイル
M 第1共振回路
N 第2共振回路
P所定間隔
Tトランスフォーマー
c1コンデンサー
c2 コンデンサー
c3 コンデンサー
c4 コンデンサー

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