JP2002353050A

JP2002353050A - Ａｃアダプター

Info

Publication number: JP2002353050A
Application number: JP2001159239A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kawanobe; 和男川野辺
Original assignee: JHC Osaka Corp
Current assignee: JHC Osaka Corp
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2002-12-06

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源を直流電
源に変換するＡＣアダプターに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄心などにエナメル線が巻設され
た１対のコイルにより電源電圧を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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】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
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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】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。

【０００９】

【発明の実施の形態】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
用の交流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Ｌ ₂
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、半波整流し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Ｌ ₂ の渦巻コイル１は細い導線を渦巻状と
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Ｌ
₁ 及び２次コイルＬ₂ の対面所定間隔Ｐは１mm≦Ｐ≦５
mm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ｃ
₁ ，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 ，ｃ
₄ 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 ，ｃ ₄ 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机等の他の金属
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を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Ｌ ₁
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、電波障害や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。

【００２８】

【発明の効果】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）エネルギー伝達の損
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】

【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３】１次コイルと２次コイルの斜視図である。

【図４】１次コイルと２次コイルの断面図である。

【図５】ＡＣアダプターの実施の一形態を示す説明図で
ある。

【図６】ＡＣアダプターの他の実施の形態を示す説明図
である。

【符号の説明】

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

Claims

【特許請求の範囲】

【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Ａ
Ｃ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。