| 【発明の名称】 |
電磁誘導型コネクタ |
| 【発明者】 |
【氏名】渡辺 邦彦
【住所又は居所】三重県四日市市西末広町１番１４号 住友電装株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】電磁誘導型コネクタの電力伝達効率を向上する。
【解決手段】一次コア１１には環状のヨーク部１２とこのヨーク部１２の内周側から中心側に向けて突出して互いに対向する一対の磁極部１３とを備え、その磁極部１３には一次コイル１５が巻装される。一次コア１１と一次コイル１５とが合成樹脂材料などによりモールドされて、磁極部１３間に円形の嵌合空間１４を備える。二次コイル３２が巻装された二次コア３１が嵌合ロッド３５上に設けられ、嵌合ロッド３５が嵌合空間１４に挿入されることにより、両コネクタ１０,３０の結合がなる。一次コネクタ１０が環状のヨーク部１２を備えており、磁束がそのヨーク部１２を効率よく通過するため、両コア１１,３１に巻装された両コイル１５,３２の電力伝達効率が向上する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一次コアに一次コイルを巻装してなる一次コネクタと、二次コアに二次コイルを巻装してなる二次コネクタとを備え、これらの両コネクタを嵌合させることにより前記両コイルを磁気的に結合させる電磁誘導型コネクタにおいて、前記一次及び二次の両コアのうちの一方のコアは、環状のヨーク部と、このヨーク部の内周側から中心側に向けて突出して互いに対向する対をなす磁極部とを備え、その磁極部の少なくとも一方には前記一次及び二次の両コアのうちの一方のコイルが巻装されて前記両磁極部間には円形の嵌合空間が形成され、前記一次及び二次の両コアのうちの他方のコアは、前記一方のコアの磁極部間の前記嵌合空間に挿入可能な嵌合ロッドに設けられ、その他方のコアに前記一次及び二次の両コアのうちの他方のコイルが巻装されていることを特徴とする電磁誘導型コネクタ。
【請求項２】 前記嵌合ロッドが先細状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁誘導型コネクタ。
【請求項３】 前記磁極部は前記嵌合空間側に進出する方向に前記ヨーク部に対して移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の電磁誘導型コネクタ。
【請求項４】 前記嵌合空間を設けたコネクタには、その嵌合空間内に挿入された前記嵌合ロッドが当接して移動される押動部材が設けられ、前記磁極部と前記押動部材との間には押動部材の移動に基づき前記磁極部を押動部材の移動方向とは交差する方向に変位させるカム機構が設けられていることを特徴とする請求項３記載の電磁誘導型コネクタ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁誘導型コネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】電磁誘導型コネクタとして、USP 5408209に示される電気自動車の充電に用いられているものが挙げられる。このコネクタは、図１２に示すように、偏平板状の一次コネクタ１を二次コネクタ２の同じく偏平板状の受容空間３に嵌合するものである。二次コネクタ２には一対の二次コア４を備え、一対の二次コア４は中央に円柱状の磁極部５を有する矩形板状をなすとともに、二次コア４の一辺には磁極部５と同一方向に突出する突出部６を備えている。一対の二次コア４は対向させたときにそれぞれの二次コア４の突出部６が接触し、二次コア４間の磁束の通過部分を形成するととともに、一対の磁極部５の間に一次コア７の受容空間３を形成するようになっている。
【０００３】一方、一次コネクタ１は円形板状の一次コア７と一次コア７に巻装された一次コイル８とを備えている。両コネクタ１,２が嵌合したときにそれぞれの二次コア４の磁極部５に巻装された二次コイル９が一次コイル８と磁気的に結合して、電力の授受を行うようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来のコネクタにおいて、二次コネクタ２は一対の二次コア４を有しているために一次コア７との接触面以外にも一対の二次コア４間で接触面が生じてしまう。このため、磁気抵抗が大きくなって電力伝達効率が悪くなるという問題がある。
【０００５】本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電力伝達効率の良好な電磁誘導型コネクタを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、一次コアに一次コイルを巻装してなる一次コネクタと、二次コアに二次コイルを巻装してなる二次コネクタとを備え、これらの両コネクタを嵌合させることにより前記両コイルを磁気的に結合させる電磁誘導型コネクタにおいて、前記一次及び二次の両コアのうちの一方のコアは、環状のヨーク部と、このヨーク部の内周側から中心側に向けて突出して互いに対向する対をなす磁極部とを備え、その磁極部の少なくとも一方には前記一次及び二次の両コアのうちの一方のコイルが巻装されて前記両磁極部間には円形の嵌合空間が形成され、前記一次及び二次の両コアのうちの他方のコアは、前記一方のコアの磁極部間の前記嵌合空間に挿入可能な嵌合ロッドに設けられ、その他方のコアに前記一次及び二次の両コアのうちの他方のコイルが巻装されているところに特徴を有する。
【０００７】請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記嵌合ロッドが先細状に形成されているところに特徴を有する。
【０００８】請求項３の発明は、請求項１乃至請求項２に記載のものにおいて、前記磁極部は前記嵌合空間側に進出する方向に前記ヨーク部に対して移動可能に設けられているところに特徴を有する。
【０００９】請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、前記嵌合空間を設けたコネクタには、その嵌合空間内に挿入された前記嵌合ロッドが当接して移動される押動部材が設けられ、前記磁極部と前記押動部材との間には押動部材の移動に基づき前記磁極部を押動部材の移動方向とは交差する方向に変位させるカム機構が設けられているところに特徴を有する。
【００１０】
【発明の作用及び効果】＜請求項１の発明＞一次及び二次の両コアのうちの一方のコアが環状のヨーク部とこのヨーク部の内周側から中心側に向けて突出する一対の磁極部により構成されているから、磁極部の周囲に巻装されたコイルによって発生した磁束が環状のヨーク部内を効率よく通過する。これにより、一次及び二次の両コアのうちの他方のコアに巻装されたコイルと磁極部に巻装されたコイルとの間の電力の伝達効率が良好となる。
【００１１】さらに、一次及び二次の両コアのうちの他方のコアとそこに巻装されたコイルとが嵌合ロッド上に設けられ、一方のコアの磁極部間に円形に形成された嵌合空間に嵌合されるので、両コネクタの嵌合が容易となる。
【００１２】＜請求項２の発明＞嵌合ロッドは先端が先細に形成されているため、嵌合空間への嵌合ロッドの嵌合が容易となる。
【００１３】＜請求項３の発明＞一次及び二次の両コアのうちの一方のコアのヨーク部に設けられた磁極部が、磁極部の間に設けられた嵌合空間側に進出する方向にヨーク部に対して移動可能に設けられているので、嵌合空間に進入した嵌合ロッドに設けられている他方のコアに磁極部を密着させることができる。これにより、磁極部に巻装されたコイルと、嵌合ロッドに設けられたコアに巻装されているコイルとの間の電力伝達効率が良好となる。
【００１４】＜請求項４の発明＞一次及び二次の両コアのうちの一方のコアに設けられた磁極部は押動部材の移動を基にカム機構によって押動部材の移動方向と交差する方向へ変位するので、磁極部は嵌合ロッドの挿入により嵌合空間に進入し嵌合ロッドの脱出により嵌合空間から脱出するように構成することができる。これにより、両コネクタを嵌合して磁極部を嵌合ロッドのコアに当接でき、磁極部と嵌合ロッドに設けられたコアとを当接させるために特別な操作が必要ないので、両コネクタの嵌合が簡便である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞本実施形態に係る電磁誘導型コネクタを図１に示す。本実施形態は嵌合可能に形成された一次コネクタ１０と二次コネクタ３０とを備えている。
【００１６】図２に示すように、一次コネクタ１０は円筒状の周壁部１０Ａと底壁部１０Ｂとからなるように合成樹脂材料などによって円筒容器状に形成されており、周壁部１０Ａの軸方向の中間部には略円環状の一次コア１１が周壁部１０Ａと同軸に設けられている。図３に示すように、一次コア１１は環状のヨーク部１２とヨーク部１２の内周側から中心側に向けて対向しつつ突出するような形状である一対の磁極部１３とを備えている。一対の磁極部１３の先端面１３Ａは周壁部１０Ａと同軸の円筒面をなし、二次コネクタ３０を受け入れるための略円筒形の嵌合空間１４が一対の磁極部１３の間に形成されている。
【００１７】一対の磁極部１３の周囲には一対の一次コイル１５が巻装されており、一次コイル１５は磁極部１３の周囲でヨーク部１２の内周に沿うように設けられている。一次コイル１５からはリード線２０が引き出されており、図示しない電源装置に接続されて電力の供給を受けるようになっている。一次コア１１と一次コイル１５は例えば合成樹脂材料によりモールドされて一次コネクタ１０を形成し、一次コネクタ１０の内部には略円筒形の収容孔１６が形成されている。収容孔１６は嵌合空間１４より奥部において嵌合空間１４より細い円筒状でかつ先細状になっており、嵌合空間１４より開口部側では、嵌合空間１４より大きく、磁極部１３方向に長い楕円形状の断面になっている。また、底壁部１０Ｂには嵌合検出ピン１９が設けられており、二次コネクタ３０を嵌合した場合、嵌合検出ピン１９が背面に設けられたリミットスイッチ２２を押すことにより、二次コネクタ３０の嵌合を検出するようになっている。
【００１８】一方、図４,５に示すように、二次コネクタ３０は円柱状で先端が先細状の嵌合ロッド３５を備えており、嵌合ロッド３５は一次コネクタ１０の収容孔１６に嵌合するようになっている。嵌合ロッド３５の軸方向の中間部には円柱状の二次コア３１が軸方向と直交する方向に設けられており、二次コア３１は嵌合ロッド３５から突出している。二次コア３１の両端面は嵌合ロッド３５と同軸の円筒面をなしており、二次コア３１は両コネクタ１０,３０を嵌合した時に一次コア１１の嵌合空間１４内に位置して、磁極部１３と対向するようになっている。二次コア３１には二次コイル３２が巻装され、合成樹脂材料などで円柱状にモールドされて嵌合ロッド３５が形成されている。二次コイル３２からは一次コイル１５と同様にリード線３３が引き出され、図示しないバッテリユニット等の負荷に接続するようになっている。
【００１９】嵌合ロッド３５の外周面には係合凹部３４が設けられており、一次コネクタ１０の内周面に設けられた係合突部たるロックピン２１と係合し、両コネクタ１０,３０を係止するようになっている。
【００２０】本実施形態は以上の構造であり、その作用と効果について以下に述べる。両コネクタ１０,３０を嵌合すると、一次コネクタ１０の収容孔１６に嵌合ロッド３５が嵌合する。二次コア３１が円柱状の嵌合ロッド３５から突出しており、収容孔１６の手前側の断面が磁極部１３方向に長い楕円形であるので、一次コネクタ１０に対する嵌合ロッド３５の角度が規制され、図６に示すように、磁極部１３に二次コア３１が対面する。その結果、一次コイル１５と二次コイル３２とが磁気的に結合され、電力の授受が可能となる。
【００２１】また、両コネクタ１０,３０の嵌合がなされると、図７に示すように一次コネクタ１０に設けられたロックピン２１が二次コネクタ３０の係合凹部３４に係合し、両コネクタ１０,３０が係止される。同時に、図１に示すように嵌合ロッド３５の先端面が嵌合検出ピン１９を押し、嵌合検出ピン１９が背面に設けられたリミットスイッチ２２を押すことにより両コネクタ１０,３０の嵌合が検出される。
【００２２】本実施形態において、一次コア１１は環状に形成されているので、磁束は連続的な一次コア１１内を通過する。従って、磁気抵抗が低く両コネクタ１０,３０間の電力の伝達効率は良好である。
【００２３】また、嵌合空間１４を含む収容孔１６は略円筒形に形成されており、嵌合ロッド３５は円柱状をなしている。従って、両コネクタの角度を厳密に決めることなく嵌合を始められるので、両コネクタ１０,３０の嵌合が容易となる。
【００２４】しかも、本実施形態では嵌合ロッド３５の先端部が先細状であるので、両コネクタ１０,３０の嵌合がさらに容易になっている。
【００２５】＜第２実施形態＞この実施形態は、一次コネクタ４０が第１実施形態と相違し、二次コネクタ３０は前記第１実施形態と同様である。そこで、同一部分に同一符号を付して重複説明を省略し、図８ないし図１１を参照して相違するところを説明する。
【００２６】図８,９に示すように、本実施形態における一次コネクタ４０は円筒状の周壁部４０Ａと底壁部４０Ｂとからなるように合成樹脂材料などによって円筒容器状に形成されており、周壁部４０Ａの軸方向の中間部には略円環状の一次コア４１が周壁部４０Ａと同軸に設けられている。一次コア４１は環状のヨーク部４２と一対の磁極部４３とを備えており、ヨーク部４２には一対の開口部４２Ａが相互に対向して穿設されている。磁極部４３は概ね角柱状をなしており、円柱部４４が突設されている。ヨーク部４２に穿設された開口部４２Ａには円柱部４４が緊密にかつ摺動可能に嵌合されており、一対の磁極部４３はヨーク部４２の内周側から中心側に向かって対向しつつ突出するように設けられている。一対の磁極部４３の先端面４３Ａは周壁部４０Ａと同軸の円筒面をなし、二次コネクタ３０を受け入れる略円筒形の嵌合空間５４が一対の磁極部４３の間に形成されている。
【００２７】円柱部４４と磁極部４３には双方を取り巻くように一次コイル１５が巻回されており、一次コイル１５はヨーク部４２の内周を沿うように設けられている。一次コア４１と一次コイル１５は例えば合成樹脂材料によりモールドされて一次コネクタ４０が形成され、一次コネクタ４０の内部には略円筒形である収容孔５６が形成されている。収容孔５６の形状は概ね第１実施形態の収容孔１６と同様である。
【００２８】一次コネクタ４０の磁極部４３の外側にはばね収納室４５が穿設され、ばね収納室４５の開口部４６には蓋４７が設けられている。ばね収納室４５内において円柱部４４の外周側と蓋４７との間にはコイルばね４８が配されており、コイルばね４８が円柱部４４とともに磁極部４３を一次コネクタ４０中心方向へ付勢している。
【００２９】磁極部４３の円周方向両側面にはカム機構を構成する案内凹条４９が周壁部４０Ａの軸方向と平行に設けられており、案内凹条４９の外周側には収容孔５６の開口端方向に向かって周壁部４０Ａの中心方向に近づく案内斜面５０が設けられている。一次コネクタ４０には押動部材たる一対の鉤ピン５１が備えられており、収容孔５６内部に鉤ピン５１を保持する凹部５７が案内凹条４９から一次コネクタ４０奥部へ向かって設けられている。鉤ピン５１は凹部５７内にて周壁部４０Ａと平行に移動可能に保持されており、鉤ピン５１と凹部５７との間に設けられたコイルばね５２によって一次コネクタ４０の開口端方向へ常時付勢されている。
【００３０】鉤ピン５１の先端部であるカム部５３は案内斜面５０と当接しており、カム部５３は磁極部４３に設けられた案内斜面５０に当接しつつ磁極部４３を支持している。鉤ピン５１は案内斜面５０から一次コネクタ４０の奥方向に延びたのち収容孔１６奥部にて収容孔１６の中心方向へと屈曲し、収容孔１６内へ突入して押圧部５５が形成されている。鉤ピン５１は収容孔５６に嵌合された嵌合ロッド３５の先端部により押圧部５５が当接、押圧され一次コネクタ４０の奥方向へ移動するようになっている。また、ロックピン２１およびリミットスイッチ２２は第１実施形態と同様に設けられている。
【００３１】本実施形態は以上の構造であり、その作用と効果について以下に述べる。図１０,１１に示すように、両コネクタ３０,４０を嵌合すると鉤ピン５１の押圧部５５が嵌合ロッド３５の先端部と当接し、コイルばね５２を圧縮しつつ鉤ピン５１が一次コネクタ４０の奥方向へと移動する。その際、鉤ピン５１と一体であるカム部５３は嵌合ロッド３５とともに一次コネクタ４０の奥側方向へ移動する。案内斜面５０はカム部５３に支持されるとともに一次コネクタ４０の奥側ほど周壁部４０Ａの中心から離れているので、カム部５３の位置が奥方向へ移動するにつれ案内斜面５０の位置はカム部５３と当接しつつ一次コネクタ４０中心方向へと移動する。これにより、磁極部４３は鉤ピン５１が一次コネクタ４０奥へ移動するに伴い、一次コネクタ４０の中心方向へ移動するので、両コネクタ１０,４０が嵌合すると磁極部４３が二次コア３１に当接する。
【００３２】一方、両コネクタ１０,３０の嵌合を解除すると、嵌合ロッド３５に押圧されていた鉤ピン５１が開放され、鉤ピン５１がコイルばね５２により一次コネクタ４０の開口端の方向へ戻る。その結果、鉤ピン５１に設けられたカム部５３が案内斜面５０を押圧し、嵌合時と逆の動作となる。これにより、磁極部４３が二次コア３１から離れる方向へと移動して二次コネクタ３０の脱出が容易となると共に、一次コネクタ４０は二次コネクタ３０の嵌合を待機する状態へ復帰する。
【００３３】以上の動作から、両コネクタ１０,４０を嵌合するのみで両コア３１,４１の密着がなるので、両コイル１５,３２間の電力伝達効率が向上するとともに、嵌合操作が容易である。また、両コネクタ１０,４０の嵌合を解除する場合も同様に操作が容易である。
【００３４】＜他の実施形態＞本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）第１ないし第２次実施形態では、ヨーク部１２,４２の幅を磁極部１３,４３と同じ程度の幅に形成した例を示したが、これに限定されずヨーク部１２,４２を両コネクタ１０,４０,３０の両コイル１５,３２を覆う幅に形成することもできる。
【００３５】（２）第１ないし第２次実施形態では二次コア３１を円柱状単数とした例を示したが、二次コア３１の形状を例えば嵌合ロッド方向に長い形状もしくは、複数の二次コアを備えて、その二次コアに対応する形状の一次コアおよびそれらのコアに巻装される両コイルを用いることもできる。
【００３６】（３）第２次実施形態において、磁極部４３をカム機構で二次コア３１に当接させる例について示したが、カム機構を用いることなくコイルばね４８の付勢のみで二次コア３１の嵌合とともに従動的に磁極部４３を二次コア３１に当接させる場合も本発明の技術的範囲に含まれる。また、リミットスイッチ２２により嵌合を検出した後、磁極部１３,４３をモーター等により駆動して、磁極部１３,４３を二次コア３１当接させる構成とすることもできる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１８３４０６
【氏名又は名称】住友電装株式会社
【住所又は居所】三重県四日市市西末広町１番１４号
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| 【出願日】 |
平成１３年８月１７日（２００１．８．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９６８４０
【弁理士】
【氏名又は名称】後呂 和男 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−５９７３７（Ｐ２００３−５９７３７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年２月２８日（２００３．２．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２４７９４０（Ｐ２００１−２４７９４０） |
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