便携式设备用电源装置、便携式设备以及充电装置的制造方法
【专利摘要】便携式设备用电源装置具有二次电池、电路基板以及受电模块。电路基板安装有包括充电电路的充放电电路，该充电电路通过被输入外部电力来对二次电池进行充电。受电模块具有通过谐振现象被从外部被供给电力并将供给的电力作为外部电力来向充电电路输出的受电谐振线圈和电力提取线圈。在受电模块中的受电谐振线圈和电力提取线圈的内周侧配置有电路基板和二次电池中的至少一方的一部分或全部。
【专利说明】
便携式设备用电源装置、便携式设备以及充电装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种作为便携式设备的电源装置被使用的便携式设备用电源装置及其充电装置。
【背景技术】
[0002]以往，作为便携式设备的电源装置，提出了一种通过搭载可充放电的二次电池而使得无需频繁地进行电池的更换作业的结构。而且，在对二次电池充电的情况下，采用了如专利文献I那样的通过机械接点来供给电力的有线充电方式、如专利文献2、3那样通过电磁感应来供给电力的无线充电方式。
[0003]专利文献I:日本特开平9-50795号公报
[0004]专利文献2:日本特开2014-7594号公报
[0005]专利文献3:日本特开2010-207017号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的问题
[0007]这样，以往以来，关于便携式设备的充电装置，从轻量化和便携性的观点出发，期望便携式设备本身是小型的，因此一般来说，充电装置与便携式设备的尺寸相应地也是小型的，关注这样的便携式设备特有的充电装置的规格而提出了各种结构。此外，如果充电装置的其它规格存在要关注的点，则也期望提出关注该点得到的结构的充电装置。
[0008]因此，本发明的目的在于提供一种至少能够实现便携式设备的小型化的便携式设备用电源装置、便携式设备以及充电装置。
[0009]用在解决问题的方案
[0010]为了解决上述问题，第一发明所涉及的便携式设备用电源装置具有:二次电池；电路基板，其安装有充电电路，该充电电路通过被输入外部电力来对所述二次电池进行充电；以及受电模块，其具有通过谐振现象被从外部供给电力并将供给的所述电力作为所述外部电力来向所述充电电路输出的受电谐振线圈和电力提取线圈，其中，在所述受电模块中的所述受电谐振线圈和所述电力提取线圈的内周侧配置有所述电路基板和所述二次电池中的至少一方的一部分或全部。
[0011]根据上述的结构，通过在受电模块中的受电谐振线圈和电力提取线圈的内周侧配置电路基板和二次电池中的至少一方的一部分或全部，实现了便携式设备用电源装置的小型化。由此，能够实现便携式设备的小型化。
[0012]另外，以往，关于作为便携式设备的电源装置使用的便携式设备用电源装置，从轻量化和便携性的观点出发，期望便携式设备本身是小型的，因此一般使充电装置与便携式设备的尺寸相应地也是小型的。因而，在采用通过无线方式对便携式设备用电源装置的二次电池进行充电的方式的情况下，将距充电装置的传输距离设计为几毫米(mm)左右是容易的，因此一般采用能够以短距离实现高传输效率的电磁感应方式的充电方式。由此，采用与电磁感应方式相比传输效率低、但是利用关注能够在几米(m)的长距离的传输距离中进行电力传输这一点的谐振现象的磁谐振方式来作为便携式设备用电源装置的充电方式是在电源装置的技术领域的常识之外的。
[0013]然而，本申请的发明人们进行了各种研究和实验，结果是，通过采用利用谐振现象的磁谐振方式而发现了通过电磁感应方式无法获得的特性，并注意到根据该特性能够改善对便携式设备用电源装置要求的事项。
[0014]S卩，本申请的发明人们发现，在受电模块的内周侧、外周侧的附近位置，通过谐振现象形成磁场强度比其它部位的磁场强度小的磁场空间。由此，便携式设备用电源装置能够将磁场空间的形成位置作为充电电路等的配置场所，因此相比于采用电磁感应方式的便携式设备用电源装置而言，能够进一步实现小型化。
[0015]并且，本申请的发明人们发现，通过调整受电模块所具有的线圈与向该受电模块供给外部电力的供电模块所具有的线圈之间的耦合系数的值，能够调整恒定电压充电时的相对于充电时间的负载变动特性。由此，关于便携式设备用电源装置，即使不另外设置阻抗匹配器，也能够抑制从恒定电流充电转变为恒定电压充电时的过量的外部电力的输入，因此由于省略了阻抗匹配器而能够实现小型化。
[0016]也可以是，第一发明中的所述电路基板的至少一部分配置在利用所述谐振现象形成为磁场强度比其它部位的磁场强度小的磁场空间。
[0017]根据上述的结构，使磁场小的空间部分出现在受电模块的附近位置，并有效利用该空间部分来作为电路基板的至少一部分的配置场所。由此，在难以确保部件的配置场所的便携式设备用电源装置中，也能够容易地确保充电电路的配置场所，进而能够实现便携式设备用电源装置的小型化。
[0018]也可以是，第一发明中的所述电路基板被作为配置在所述便携式设备用电源装置内部的各种部件的支承构造体的一部分。
[0019]根据上述的结构，通过使用电路基板来代替支承构造体的一部分，能够进一步实现便携式设备用电源装置的小型化和轻量化。
[0020]也可以是，第一发明中的所述受电模块形成为将所述二次电池以能够装卸的方式保持。
[0021]根据上述的结构，由于能够将受电模块用作二次电池的电池保持件，因此能够进一步削减部件件数。
[0022]另外，第二发明所涉及的便携式设备具有第一发明所涉及的便携式设备用电源装置中的任一个。
[0023]根据上述的结构，能够实现便携式设备的小型化。
[0024]第二发明所涉及的便携式设备也可以是具有第一发明所涉及的便携式设备用电源装置的人体佩戴设备。
[0025]根据上述的结构，能够实现作为便携式设备的人体佩戴设备的小型化，并且通过便携式设备用电源装置的小型化而使人体佩戴设备的形状、尺寸的自由度提高，因此能够减轻加工成适合用户各自的体格、体形的外形、尺寸时的加工负担。
[0026]第二发明所涉及的便携式设备也可以是具有第一发明所涉及的便携式设备用电源装置的佩戴于耳朵的助听器。
[0027]根据上述的结构，能够实现作为便携式设备的助听器的小型化，并且通过便携式设备用电源装置的小型化而使助听器的形状、尺寸的自由度提高，因此能够减轻加工成适合用户各自的耳朵形状的外形、尺寸时的加工负担。
[0028]另外，第三发明是一种充电装置，能够安装第二发明所涉及的便携式设备，且对所安装的所述便携式设备的所述便携式设备用电源装置供给所述外部电力，该充电装置具有:供电模块，其具有利用所述谐振现象对所述受电模块供给电力的供电谐振线圈和电力供给线圈；以及壳体，其以在安装有所述便携式设备时成为使所述供电模块的线圈轴与所述受电模块的线圈轴一致的位置关系的方式形成。
[0029]根据上述的结构，由于以在安装有便携式设备时成为使供电模块的线圈轴与受电模块的线圈轴一致的位置关系的方式形成壳体，因此即使不使用户注意包括壳体上安装有便携式设备时便携式设备相对于安装面的倾斜角度、倾斜轴的旋转角度的便携式设备的安装姿势，而仅进行将便携式设备安装于充电装置的行为就能够按设计规格那样对便携式设备的便携式设备用电源装置进行充电。
[0030]发明的效果
[0031 ]根据本发明，至少能够实现便携式设备的小型化。
【附图说明】
[0032]图1是搭载有便携式设备用电源装置的耳挂式助听器的说明图。
[0033]图2是便携式设备用电源装置的立体图。
[0034]图3是便携式设备用电源装置的立体图。
[0035]图4是充电系统的框图。
[0036]图5是表示便携式设备用电源装置的部件配置的方式的说明图。
[0037]图6是表示充电装置上安装有耳挂式助听器的状态的说明图。
[0038]图7是充电装置的立体图。
[0039]图8A是对便携式设备用电源装置设置二次电池的状态的说明图。
[0040]图SB是对便携式设备用电源装置设置有二次电池的状态的说明图。
[0041]图9A是对便携式设备用电源装置设置二次电池的状态的说明图。
[0042]图9B是对便携式设备用电源装置设置有二次电池的状态的说明图。
[0043]图9C是便携式设备用电源装置的立体图。
[0044]图9D是耳挂式助听器的立体图。
[0045]图9E是表示相对于耳挂式助听器装卸便携式设备用电源装置的方向的说明图。
[0046]图1OA是对便携式设备用电源装置设置二次电池的状态的说明图。
[0047]图1OB是对便携式设备用电源装置设置有二次电池的状态的说明图。
[0048]图1OC是搭载有便携式设备用电源装置的耳挂式助听器的立体图。
[0049]图1OD是搭载有便携式设备用电源装置的耳挂式助听器的立体图。
[0050]图11是耳道式助听器的立体图。
[0051 ]图12A是耳道式助听器的立体图。
[0052]图12B是耳道式助听器的立体图。
[0053]图13A是便携式设备用电源装置的部件配置的说明图。
[0054]图13B是便携式设备用电源装置的部件配置的说明图。
[0055]图13C是便携式设备用电源装置的部件配置的说明图。
[0056]图14是表示耳道式助听器与磁场空间的关系的说明图。
[0057]图15是表示耳挂式助听器的空气电池和便携式设备用电源装置的配置状态的说明图。
【具体实施方式】
[0058](便携式设备用电源装置10的概要)
[0059]如图1所示，本实施方式的便携式设备用电源装置10构成为能够通过利用谐振现象的磁谐振方式对二次电池3进行充电，在受电模块61的内周侧配置有电路基板63和二次电池3中的至少一方的一部分或全部。在此，“谐振现象”是指两个以上的线圈在谐振频率调谐。
[0060]具体地进行说明，如图2也示出的那样，便携式设备用电源装置10具有二次电池3、电路基板63以及受电模块61。电路基板63上安装有充放电电路101，该充放电电路101包括通过被输入外部电力来对二次电池3进行充电的充电电路。受电模块61具有通过谐振现象被从外部供给电力并将所供给的电力作为外部电力来向充电电路输出的受电谐振线圈611和电力提取线圈612。在受电模块61中的受电谐振线圈611和电力提取线圈612的内周侧，配置有电路基板63和二次电池3中的至少一方的一部分或全部。
[0061]由此，便携式设备用电源装置10通过在受电模块61的内周侧配置电路基板63和二次电池3中的至少一方的一部分或全部，相比于电路基板63和二次电池3配置在受电模块61的外周侧的结构而言，进一步实现了小型化。其结果，便携式设备用电源装置10能够实现耳挂式助听器9等便携式设备6的小型化。此外，受电模块61也可以被用作二次电池3的电池保持件。即，受电模块61也可以形成为将二次电池3以可装卸的方式保持。另外，如图3所示，便携式设备用电源装置10也可以具备沿着受电模块61的内周面配置的磁性构件103。
[0062]便携式设备用电源装置10通过采用利用谐振现象的磁谐振方式，利用通过电磁感应方式无法获得的特性而能够实现小型化，即该特性为在受电模块61的内周侧、外周侧的附近位置形成磁场强度比其它部位的磁场强度小的磁场空间这样的特性、能够调整恒定电压充电时的相对于充电时间的负载变动特性这样的特性。在后面记述磁场空间和负载变动特性的详细内容。
[0063](便携式设备用电源装置10:二次电池3)
[0064]二次电池3能够应用可充放电的电池的所有种类。例如，能够例示铅蓄电池、控制阀式铅蓄电池、锂空气电池、锂离子电池、锂离子聚合物电池、磷酸铁锂离子电池、锂硫电池、钛酸锂电池、镍镉蓄电池、镍氢充电电池、镍铁电池、镍锂电池、镍锌电池、充电式碱性电池、钠硫电池、氧化还原液流电池、锌溴液流电池、娃电池、银锌电池(Si Iver-Zinc)等来作为二次电池3。
[0065]镍氢二次电池的标称电压与作为一次电池的空气电池的标称电压相同，是1.2V?1.4V。在此，“标称电压”是作为在将电池在通常的状态下使用的情况下获得的端子间的电压的目标而确定的值，接近满充电的电池虽然能够获得高于标称电压的端子电压，但在进行放电的情况、向负载供给大的电流的情况下，成为低于标称电压的端子电压。
[0066]作为标称电压超过空气电池的标称电压的二次电池3，能够例示铅蓄电池、控制阀式铅蓄电池、锂空气电池、锂离子电池、锂聚合物电池、二氧化锰锂二次电池、钛酸碳锂二次电池等。
[0067]另外，锂离子电池和锂聚合物电池的标称电压是3.6V?3.7V。二氧化锰锂二次电池的标称电压是3.0V。钛酸碳锂二次电池的标称电压是1.5V。另外，锂离子电池的“放电终止电压”与“充电终止电压”的电压范围是2.7V?4.2V。“放电终止电压”是指能够安全地进行放电的放电电压的最低值的电压，“充电终止电压”是指能够安全地进行充电的充电电压的最高值的电压。
[0068]二次电池3优选为锂离子电池。在该情况下，由于锂离子电池的标称电压为3.6V?3.7V的范围，因此超过空气电池、镍氢二次电池的标称电压即1.2V?1.4V。另外，锂离子电池的电池电压随着放电而呈现从4.2V左右下降至2.7V左右的放电特性，但是由于能量密度比空气电池、镍氢二次电池的能量密度高，因此与使用空气电池、镍氢二次电池的情况相比，能够将设备驱动更长的时间。
[0069](便携式设备用电源装置10:受电模块61)
[0070]受电模块61具有受电谐振线圈611和电力提取线圈612。作为受电谐振线圈611和电力提取线圈612所使用的线圈的种类，例示螺旋型、螺线管型、环型。对受电谐振线圈611和电力提取线圈612使用了带绝缘覆膜的铜线材。
[0071](便携式设备用电源装置10:电路基板63)
[0072]如图4所示，电路基板63上安装有充放电电路101和接口部631，电路基板63与输出部65及输入部66连接。接口部631具有对输出部65输出控制信号的功能、接收来自输入部66的输入信号的功能以及对与便携式设备6的驱动部件的使用目的相应的各种信息、数据进行处理的功能。
[0073]包括充放电电路101和接口部631的电路基板63的至少一部分配置在通过谐振现象形成为磁场强度比其它部位(周边部位)的磁场强度小的磁场空间。由此，在难以确保部件的配置场所的便携式设备用电源装置10中，也能够容易地确保充电电路8的配置场所，进而能够实现便携式设备用电源装置10的小型化。另外，便携式设备用电源装置10通过抑制电路基板63中的由磁场引起的涡流的产生来防止错误动作、规定温度以上的发热，结果是能够实现小型化。
[0074]此外，除了电路基板63以外、或替代电路基板63，也可以将二次电池3的至少一部分、输出部65和输入部66的至少一部分配置于“磁场空间”。另外，如图1所示，也可以将电路基板63作为配置于便携式设备6内部的各种部件的支承构造体601的一部分。支承构造体601上形成有各种控制信号端子、GND端子、电源端子等，并以能够装卸的方式设置有连接器662等。在该情况下，通过使用电路基板63来代替支承构造体601的一部分，能够进一步实现便携式设备用电源装置10的小型化和轻量化。例如图15所示，在便携式设备6为耳挂式助听器9等助听器的情况下，一般构成为使设置于支承构造体601的连接端子与空气电池接触，但如果是将该支承构造体601的一部分设为电路基板63的便携式设备用电源装置10，则能够在空气电池的配置场所配置便携式设备用电源装置10而不会伴随助听器的内部结构的大幅的设计变更。即，容易将关于空气电池的部分置换为便携式设备用电源装置10，因此能够将已有的空气电池用的助听器变更为二次电池用的助听器。其结果，能够将工厂出货前、工厂出货后的流通过程、在用户手边的空气电池用的助听器低成本地改良成可充电的二次电池3用的助听器。
[0075 ](便携式设备用电源装置10:充放电电路101)
[0076]如图5所示，上述的电路基板63上安装有充放电电路101。充放电电路101具有变压电路和充电电路。变压电路是执行将二次电池3的充电电力转换成驱动部件的驱动电力来进行输出的信号处理的电路。作为变压电路，能够应用线性稳压器来作为降压用途，能够应用开关稳压器来作为升压和降压的用途。此外，关于上述各稳压器，能够例示通过半导体元件来高速地接通/切断电流的方式等。
[0077]关于充电电路，应用了恒定电流/恒定电压线性充电器用的1C。该充电电路用的IC具有通知充电电流已减少至设定值的规定值的功能、利用计时器的充电结束功能、基于热反馈的充电电流的稳定化功能、高电力动作时或高周围温度条件下的芯片温度限制功能等。此外，关于充电电路，也可以将二次电池3的充电规格划分成规定阶段，具备多个充电电路使得在各划分阶段中以最佳的效率进行充电。在该情况下，能够高效率地进行充电。
[0078](便携式设备用电源装置10的具体结构)
[0079]如图1所示，便携式设备用电源装置10以能够装卸的方式具备二次电池3。二次电池3是硬币型的钮扣电池，上表面是负极，另一方面，遍及侧周面至下表面地设定为正极。二次电池3的一部分配置在形成为环状的受电模块61的内周侧。在受电模块61的轴向上的一侧设置有平板状的电路基板63。在电路基板63的成为受电模块61侧的端子面处设置有负电极用的第一连接端子104a和正电极用的第二连接端子104b。第一连接端子104a能够与二次电池3的上表面抵接。另一方面，第二连接端子104b能够与二次电池3的侧周面或下表面抵接。
[0080](便携式设备用电源装置10的部件配置)
[0081]便携式设备用电源装置10能够以包括二次电池3、电路基板63以及受电模块61的配置的组合的多个方式形成。
[0082]具体地进行说明，如图4所示，便携式设备用电源装置10分类成二次电池3的侧周面(正面)与电路基板63的端子面相向的第一组和二次电池3的上表面(负面)与电路基板63的端子面相向的第二组。在第一组中，在追加了受电模块61的条件下，分类成第一方式、第二方式、第三方式以及第四方式。
[0083](便携式设备用电源装置10的部件配置:第一组)
[0084]第一方式是具有使受电模块61的轴心与电路基板63的端子面正交且与二次电池3的轴心正交的位置关系并且在该位置关系下在受电模块61的内周侧配置有二次电池3和电路基板63的一部分的方式。在此，各方式中的“平行”和“正交”包含安装时的误差。此外，在第一方式中，也可以在受电模块61的内周侧配置二次电池3和电路基板63中的至少一方的一部分或全部。
[0085]第一方式中的第一连接端子104a和第二连接端子104b的端子配置是通过使第一连接端子104a和第二连接端子104b从电路基板63的端子面突出而形成为第一连接端子104a与二次电池3的上表面接触、第二连接端子104b与二次电池3的侧周面接触的方式。
[0086]另外，第一方式中的端子配置也可以是如图8A和图SB所示的如下方式:使第一连接端子104a从电路基板63的端子面突出，另一方面，将第二连接端子104b以面状的方式配置于电路基板63的端子面，由此形成为第一连接端子104a与二次电池3的上表面接触、第二连接端子104b与二次电池3的侧周面接触。此外，在图8A和图8B中，在受电模块61的内周侧设置有磁性构件103。
[0087]另外，第一方式中的端子配置也可以是如图9A、图9B以及图9C所示的如下方式:使第一连接端子104a和第二连接端子104b从电路基板63的端子面突出，由此形成为第一连接端子104a与二次电池3的上表面接触、第二连接端子104b与二次电池3的下表面接触。在该方式的情况下，能够如图9D所示那样采用在与耳挂式助听器9的侧面壁间的轮廓线交叉(例如正交)的方向上配置有受电模块61的结构，因此对于左耳用和右耳用中的任一侧的耳挂式助听器9都能够对受电模块61以相同的姿势(角度和倾斜)进行充电。此外，关于二次电池3，如图9E所示那样可以嵌入在耳挂式助听器9的底部，或者也可以将耳挂式助听器9的底部形成为盖结构，通过该盖结构的开闭来进行更换。另外，图9A、图9B以及图9C是第一方式的变形例，在电路基板63的周围配置有磁性构件103和受电模块61 ο 二次电池3形成为被配置在供电模块71的内周侧，且被配置在磁场空间内。
[0088]第二方式是具有使受电模块61的轴心与电路基板63的端子面平行且与二次电池3的轴心平行的位置关系并且在该位置关系下在受电模块61的内周面配置有二次电池3的一部分和电路基板63的一部分的方式。第二方式中的第一连接端子104a和第二连接端子104b的端子配置是如下方式:使第一连接端子104a和第二连接端子104b从电路基板63的端子面突出，由此形成为第一连接端子104a与二次电池3的上表面接触、第二连接端子104b与二次电池3的侧周面中的从受电模块61露出的部分接触。
[0089]如图1OA和图1OB所示，第三方式是具有使受电模块61的轴心与电路基板63的端子面平行且与二次电池3的轴心平行的位置关系并且在该位置关系下在受电模块61的内周面配置有二次电池3的一部分的方式。第三方式中的第一连接端子104a和第二连接端子104b的端子配置是如下方式:使第一连接端子104a和第二连接端子104b从电路基板63的端子面突出，由此形成为第一连接端子104a与二次电池3的上表面接触、第二连接端子104b与二次电池3的侧周面接触。另外，在覆盖二次电池3的整个侧周面的尺寸的磁性构件103设置于受电模块61的内周面的情况下，构成为:在磁性构件103中的第二连接端子104b的配置位置处形成开口部1 3a，使第二连接端子104b经由该开口部1 3a而与二次电池3的侧周面接触。此夕卜，在磁性构件103上形成有开口部103a的上述结构在安装方面是优选的。
[0090]另外，最为优选的方式是形成为:不在磁性构件103设置上述的开口部103a，而使第一连接端子104a与二次电池3的上表面接触、使第二连接端子104b与二次电池3的下表面接触。此外，在使第二连接端子104b与二次电池3的下表面接触的结构的情况下，由于第二连接端子104b为金属，因此担心对线圈特性的影响以及输电侧磁场所引起的发热的影响，但是通过实验确认出第二连接端子104b的尺寸并不产生影响。而且，在这样的使第二连接端子104b与二次电池3的下表面接触的结构的情况下，成为由上下的第一连接端子104a与第二连接端子104b夹持二次电池3的结构，但通过设为图1OD的结构，也能够与电池更换式的便携式设备6对应。
[0091]此外，第三方式中的二次电池3可以嵌入在耳挂式助听器9的底部，或者也可将耳挂式助听器9的壳体设为可分割而使得能够进行更换。例如图1OC所示，也可以将耳挂式助听器9的上部作为旋转中心使壳体的一侧能够相对于另一侧进行滑动移动并将壳体的另一侧设为开放状态，由此使得二次电池3能够更换。另外，例如图1OD所示，通过将耳挂式助听器9的壳体的一部分形成为二次电池3的电池保持件并将该电池保持件设置为能够滑动移动，能够在远离电路基板63的场所对二次电池3进行更换。
[0092]第四方式是具有使受电模块61的轴心与电路基板63的端子面平行且与二次电池3的轴心正交的位置关系并且在该位置关系下在受电模块61的内周面配置有二次电池3和电路基板63的方式。
[0093]另外，在二次电池3的上表面与电路基板63的端子面抵接的第二组中，在追加了受电模块61的条件下，分类成第五方式、第六方式以及第七方式。
[0094]第五方式是具有使受电模块61的轴心与电路基板63的端子面平行且与二次电池3的轴心正交的位置关系并且在该位置关系下在受电模块61的内周面配置有二次电池3和电路基板63。
[0095]第六方式是具有使受电模块61的轴心与电路基板63的端子面正交且与二次电池3的轴心平行的位置关系并且在该位置关系下在受电模块61的内周面配置有二次电池3。第六方式中的第一连接端子104a和第二连接端子104b的端子配置是如下方式:使第一连接端子104a以面状的方式配置于电路基板63的端子面，另一方面，使第二连接端子104b从电路基板63的端子面突出，由此形成为第一连接端子104a与二次电池3的上表面接触、第二连接端子104b与二次电池3的侧周面接触。此外，第六方式中的端子配置也可以构成为:使受电模块61从电路基板631?开，并使第二连接端子104b与从受电模块61与电路基板63的间隙露出的二次电池3的侧周面接触。或者，第六方式中的端子配置也可以构成为:使受电模块61与电路基板63抵接，使第二连接端子104b同露出到与电路基板63侧相反的一侧的二次电池3的侧周面抵接。
[0096]另外，在将覆盖二次电池3的整个侧周面的尺寸的开口部103a设置在受电模块61的内周面的情况下，能够采用在磁性构件103的一部分形成缺口部并使第二连接端子104b经由该缺口部而与二次电池3的侧周面接触的结构。此外，在磁性构件1 3形成有开口部103a的上述结构在安装方面较佳。
[0097]第七方式是具有使受电模块61的轴心与电路基板63的端子面平行且与二次电池3的轴心平行的位置关系并且在该位置关系下在受电模块61的内周面配置有二次电池3的方式。第七方式中的第一连接端子104a和第二连接端子104b的端子配置是如下方式:使第一连接端子104a以面状的方式配置于电路基板63的端子面，另一方面，使第二连接端子104b从电路基板63的端子面突出，由此形成为第一连接端子104a与从受电模块61露出的二次电池3的上表面接触、第二连接端子104b与从受电模块61露出的二次电池3的侧周面接触的方式。
[0098]此外，在本实施方式中，作为与硬币型的二次电池3接触的电极而使用第一连接端子104a和第二连接端子104b进行了说明，但并不限定于此。例如也可以是在硬币型的二次电池3上焊接电极并引出引线来与电路基板63连接的结构。
[0099](便携式设备用电源装置10:磁场小的空间部分)
[0100]接着，对被设为电路基板63等的配置场所的“磁场小的空间部分”进行详细说明。
[0101]如图1所示，便携式设备用电源装置10构成为将“磁场小的空间部分”形成于期望位置。空间部分在期望位置的形成能够通过设定与充电装置7的位置关系、供电状态、内部结构等供电条件来实现。
[0102]例如，便携式设备用电源装置10也可以构成为:在通过谐振现象从充电装置7的供电模块71中的供电谐振线圈711向受电模块61中的受电谐振线圈611供给电力时，在供电模块71中的供电谐振线圈711与受电模块61中的受电谐振线圈611之间的期望位置，将具有比该期望位置以外的磁场强度小的磁场强度的磁场空间形成为“空间部分”。在该情况下，能够使“空间部分”出现在受电模块61的靠充电装置7侧的附近位置，因此通过将受电模块61的配置位置设定在比外壁构件的在充电装置7侧的前端部略靠后侧的位置，能够将外壁构件的前端部侧确保为电路基板63等的配置场所。
[0103]详细地说明“空间部分”的形成方法，例示如下方法:在通过谐振现象从充电装置7的供电模块71中的供电谐振线圈711对受电模块61中的受电谐振线圈611供给电力时，以使供电模块71中的供电谐振线圈711中流动的电流的方向与受电模块61中的受电谐振线圈611中流动的电流的方向成为相反方向的方式，设定向供电模块71中的供电谐振线圈711供给的电力的频率。
[0104]根据上述的形成方法，在利用谐振现象进行电力传输时，将供电模块71中的供电谐振线圈711与受电模块61中的受电谐振线圈611接近配置，由此使表示供电谐振线圈711与受电谐振线圈611的耦合的强度的耦合系数变高。当在这样的耦合系数高的状态下测量传输特性“S21”(成为从供电谐振线圈711向受电谐振线圈611输送电力时的送电效率的指标的值)时，其测定波形为峰值分离在低频侧与高频侧。而且，通过将向供电谐振线圈711供给的电力的频率设定为该高频侧的峰值附近的频率，供电谐振线圈711中流动的电流的方向与受电谐振线圈611中流动的电流的方向成为相反方向，在供电谐振线圈711的内周侧产生的磁场与在受电谐振线圈611的内周侧产生的磁场相互抵消，由此在供电谐振线圈711和受电谐振线圈611的内周侧，由磁场产生的影响降低，从而能够形成具有比供电谐振线圈711和受电谐振线圈611的内周侧以外的磁场强度小的磁场强度的磁场空间来作为“空间部分” O
[0105]另外，作为“空间部分”的其它形成方法，例示如下方法:在通过谐振现象从供电谐振线圈711对受电谐振线圈611供给电力时，以使供电谐振线圈711中流动的电流的方向与受电谐振线圈611中流动的电流的方向成为相同方向的方式，设定向供电谐振线圈711供给的电力的频率。
[0106]根据上述的形成方法，在利用谐振现象进行电力传输时，将供电谐振线圈711与受电谐振线圈611接近配置，由此表示供电谐振线圈711与受电谐振线圈611的耦合的强度的耦合系数变高。当在这样的耦合系数高的状态下测量传输特性时，其测定波形为峰值分离在低频侧与高频侧。而且，通过将向供电谐振线圈711供给的电力的频率设定为该低频侧的峰值附近的频率，供电谐振线圈711中流动的电流的方向与受电谐振线圈611中流动的电流的方向成为相同方向，在供电谐振线圈711的外周侧产生的磁场与在受电谐振线圈611的外周侧产生的磁场相互抵消，由此在供电谐振线圈711和受电谐振线圈611的外周侧，由磁场产生的影响降低，从而能够形成具有比供电谐振线圈711和受电谐振线圈611的外周侧以外的磁场强度小的磁场强度的磁场空间来作为“空间部分”。
[0107]另外，也可以使关于供电谐振线圈711和受电谐振线圈611的调整参数变化，基于在供电谐振线圈711与受电谐振线圈611之间产生的磁场耦合的强度来设定“空间部分”的大小。例如，能够通过使在供电谐振线圈711与受电谐振线圈611之间产生的磁场耦合相对地减弱来扩大磁场空间的大小。另一方面，能够通过使在供电谐振线圈711与受电谐振线圈611之间产生的磁场親合相对地增强来减小磁场空间的大小。由此，能够形成最适于便携式设备用电源装置10的尺寸、预定搭载的便携式设备6的尺寸的“空间部分”。
[0108]此外，也可以将供电谐振线圈711的配置关系和受电谐振线圈611的配置关系作为调整参数，使该调整参数变化来变更在供电谐振线圈711与受电谐振线圈611之间产生的磁场耦合的强度，由此变更磁场空间的大小。
[0109]另外，也可以将供电谐振线圈711和受电谐振线圈611的形状作为调整参数，使这些线圈的形状变化为期望的形状来变更在供电谐振线圈711与受电谐振线圈611之间以及周边产生的磁场耦合的强度，由此将“空间部分”的形状设定成期望的形状。在该情况下，通过将供电谐振线圈711和受电谐振线圈611设为期望的形状，能够将磁场强度相对较弱的磁场空间形成为按照线圈的形状的期望的形状。
[0110]另外，也可以将供电谐振线圈711与电力供给线圈712之间的第一距离以及电力提取线圈612与受电谐振线圈611之间的第二距离中的至少一个距离作为调整参数，基于该调整参数来设定“空间部分”的大小。例如，通过相对地缩短供电谐振线圈711与电力供给线圈712之间的第一距离以及电力提取线圈612与受电谐振线圈611之间的第二距离，能够相对地减弱磁场耦合来扩大磁场空间的大小。另一方面，通过相对地延长供电谐振线圈711与电力供给线圈712之间的第一距离以及电力提取线圈612与受电谐振线圈611之间的第二距离，能够相对地增强磁场耦合来减小磁场空间的大小。
[0111]并且，关于“空间部分”，也可以是，以覆盖除了受电谐振线圈611和供电谐振线圈711的相向面以外的至少一部分的面的方式配置磁性构件103，在供电谐振线圈711与受电谐振线圈611之间使磁场变化来进行电力传输，由此在期望位置形成具有比该期望位置以外的磁场强度小的磁场强度的磁场空间来作为“空间部分”。例如，磁性构件103也可以配置为覆盖受电谐振线圈611的内周面。在该情况下，能够阻断在受电谐振线圈611的内周侧产生的磁场，从而在受电谐振线圈611的内周侧形成具有比较小的磁场强度的磁场空间来作为“空间部分”。
[0112]另外，磁性构件103也可以配置为覆盖同供电谐振线圈711与受电谐振线圈611的相向面相反一侧的面。在该情况下，能够阻断在与受电谐振线圈611的相向面相反一侧的面附近产生的磁场，从而在与受电谐振线圈611的相向面相反一侧的面附近形成具有比较小的磁场强度的磁场空间来作为“空间部分”。
[0113]这样，便携式设备用电源装置10基于上述的空间部分的形成方法中的一个以上的组合，能够在受电模块61的内侧、附近的期望位置特意形成磁场强度小的磁场空间来作为“空间部分”，并且能够设定“空间部分”的大小、形状。即，便携式设备用电源装置10能够根据受电模块61的设置方式来形成期望的空间部分。
[0114](便携式设备用电源装置10:负载变动特性)
[0115]接着，对便携式设备用电源装置10的负载变动特性进行说明。在此，“负载变动特性”是在恒定电压充电时便携式设备用电源装置10的输入阻抗值相对于充电时间的变化量。
[0116]关于便携式设备用电源装置10，优选的是，在使磁场变化来从供电模块71对包括能够通过恒定电流/恒定电压充电方式充电的二次电池3的便携式设备用电源装置10的受电模块61供给电力时，以使负载变动特性中的输入阻抗值上升的方式设定供电模块71和受电模块61中的任意的耦合系数的值。根据该结构，即使不另外设置阻抗匹配器，也能够自动地抑制从恒定电流充电转变为恒定电压充电时的过量的外部电力的输入。其结果，例如通过省略阻抗匹配器能够实现小型化，或者能够实现抑制由阻抗匹配器产生的强制的外部电力和抑制由于负载变动特性而产生的自动的外部电力这双重抑制。
[0117]“供电模块71和受电模块61中的任意的耦合系数”是电力供给线圈712与供电谐振线圈711之间的耦合系数、供电谐振线圈711与受电谐振线圈611之间的耦合系数以及受电谐振线圈611与电力提取线圈612之间的耦合系数中的至少一个。
[0118]此外，电力供给线圈712与供电谐振线圈711之间的耦合系数、供电谐振线圈711与受电谐振线圈611之间的耦合系数、受电谐振线圈611与电力提取线圈612之间的耦合系数的值可以分别通过使电力供给线圈712与供电谐振线圈711之间的距离、供电谐振线圈711与受电谐振线圈611之间的距离、受电谐振线圈611与电力提取线圈612之间的距离变化来行调整。在该情况下，能够通过将线圈间的距离作为参数的简单的作业来调整负载变动特性。
[0119]另外，关于“供电模块71和受电模块61的任意的耦合系数的值”，也可以在以使与向供电模块71供给的电力的驱动频率相对的传输特性的值具有在比供电模块71和受电模块61的谐振频率低的驱动频带和比谐振频率高的驱动频带分别具有峰值的双峰性的特性的方式设定了供电模块71和受电模块61的条件下，通过调整驱动频率来设定。
[0120]具体地进行说明，也可以是，将向供电模块71供给的电力的驱动频率设定在与呈现在比供电模块71和受电模块61的谐振频率低的驱动频带中的传输特性的峰值对应的频带、或与呈现在比供电模块71和受电模块61的谐振频率高的驱动频率频带中的传输特性的峰值对应的频带，并以使恒定电压充电时的便携式设备用电源装置10的输入阻抗值成为增加倾向的方式进行设定。
[0121](便携式设备用电源装置10的应用例:便携式设备6)
[0122]对将如上述那样构成的便携式设备用电源装置10应用于便携式设备6的情况进行具体说明。
[0123]如图4所示，便携式设备6具有便携式设备用电源装置10、扬声器、发光部件、显示器等输出部65(驱动部件)以及麦克风、开关等输入部66(驱动部件)。在此，“便携式设备6”也包括“手持式(能够用手握持)”和“穿戴式(能够佩戴于身体:人体佩戴设备)”中的任一设备。具体地说，关于便携式设备6，能够例示便携式电脑(膝上型电脑、笔记本电脑、平板PC等)、照相机、音响设备/AV设备(便携式音乐播放器、IC记录器、便携式DVD播放器等)、计算机(袖珍计算机、计算器)、游戏机、计算机周边设备(便携式打印机、便携式扫描仪、便携式调制解调器等)、专用信息设备(电子辞典、电子记事簿、电子书、便携式数据终端等)、便携式通信终端、声音通信终端(移动电话、PHS、卫星电话、第三方无线电系统、业余无线电、特定小功率无线电/个人无线电/市民电台等)、数据通信终端(移动电话/PHS(功能型手机/智能型手机)、无线电呼叫器等)、广播接收机(电视/电台)、便携式电台、便携式电视、单波段电视、其它设备(手表、怀表)、助听器、手持式GPS、预防犯罪蜂鸣器、手电筒/笔型手电筒、电池组等。另外，关于“助听器”，能够例示耳挂式助听器、耳道式助听器、眼镜式助听器。
[0124]此外，在将便携式设备用电源装置10搭载于人体佩戴设备的情况下，能够实现作为便携式设备6的人体佩戴设备的小型化，并且通过便携式设备用电源装置10的小型化来提高人体佩戴设备的形状、尺寸的自由度，因此能够减轻加工成与用户各自的体格、体形匹配的外形、尺寸时的加工负担。
[0125](便携式设备用电源装置10的应用例:耳挂式助听器9)
[0126]使用耳挂式助听器9来对便携式设备6为助听器的情况进行详细说明。此外，在将便携式设备用电源装置10搭载于助听器的情况下，能够实现作为便携式设备6的助听器的小型化，并且通过便携式设备用电源装置10的小型化来提高助听器的形状、尺寸的自由度，因此能够减轻加工成与用户各自的耳朵形状匹配的外形、尺寸时的加工负担。
[0127]如图1所示，耳挂式助听器9具有佩戴在耳壳上的助听器主体91和配置于助听器主体91的底部的便携式设备用电源装置10。便携式设备用电源装置10中的受电模块61的轴心被设定为与从助听器主体91的底部向上部的方向一致。
[0128]另外，耳挂式助听器9具备:耳模92，其抵接在耳道开口或其附近;连结部93，其将助听器主体91与耳模92连结；电路基板63;以及与电路基板63连接的图4的输出部65和输入部66。输出部65是输出声音的扬声器651等。输入部66是用以控制音量级、电源接通/断开的操作按钮661、将外部的声音转换成电声音信号的集音麦克风等。
[0129]助听器主体91具有从顶部到底部以沿着耳壳的根部的方式弯曲的六面体的壳体(外壁构件)。即，助听器主体91的壳体具有位于顶部的上表面部911d、位于底部的底面部911c、与头部抵接的头部抵接面部91 la、与头部抵接面部91 Ia相向配置且与耳壳抵接的耳壳抵接面部911e、沿着耳壳的根部面状地抵接的内侧抵接面部911b以及与内侧抵接面部911b相向配置的外侧面部911f。另外，助听器主体91能够被分割成头部抵接面部911a和耳壳抵接面部这两部分。由此，头部抵接面部91 Ia作为盖体发挥功能，耳壳抵接面部作为收容体发挥功能。
[0130]在助听器主体91的上表面部连接有连结部93的一端部。连结部93形成为中空的管状。连结部93的另一端部连接于耳模92。由此，耳挂式助听器9能够将在助听器主体91中集音和放大后的声音从扬声器651经由连结部93输出至耳模92，从而使耳挂式助听器9的佩戴者听见清晰的声音。
[0131](便携式设备用电源装置10的充电装置7)
[0132]耳挂式助听器9设为能够相对于充电装置7装卸。如图6和图7所示，充电装置7具有能够载置耳挂式助听器9的壳体75。壳体75具有圆柱形状的外径。在壳体75的上表面中心部形成有用于收容耳挂式助听器9的底部的凹部75a。在凹部75a的周围形成有与收容于凹部75a的耳挂式助听器9的耳模92抵接的支承部75b。支承部75b形成为，将在充电装置7上安装有耳挂式助听器9时耳挂式助听器9的安装姿势即从助听器主体91的底部朝向上部的线段维持为相对于充电装置7的支承部75b的面固定。即，充电装置7使内置于耳挂式助听器9的受电模块61的轴心相对于支承部75b的面成一定的倾斜角度。此外，受电模块61的轴心的倾斜角度优选为直角。
[0133]在充电装置7的内部设置有供电模块71，该供电模块71通过谐振现象对被载置于充电台的耳挂式助听器9供给电力。供电模块71设定为具有与受电模块61的轴心一致的轴心。供电模块71具备供电谐振线圈711和电力供给线圈712。作为供电谐振线圈711和电力供给线圈712所使用的线圈的种类，例示螺旋型、螺线管型、环型。另外，充电装置7具有向供电模块71供给交流电力的电源部72以及对电源部72进行控制的控制部73。
[0134]此外，充电装置7也可以与耳挂式助听器9的便携式设备用电源装置10同样地具有以下结构:在利用谐振现象进行供电时，使磁场小的空间部分出现在供电模块71的内侧位置、附近位置，并将该空间部分作为电源部72、控制部73的配置场所。在该情况下，除了能够实现耳挂式助听器9的小型化以外，也能够实现充电装置7的小型化。
[0135]这样，充电装置7是能够安装耳挂式助听器9并对所安装的耳挂式助听器9的便携式设备用电源装置10供给外部电力的装置，该充电装置7具有:供电模块71，其具有通过谐振现象向受电模块61供给电力的供电谐振线圈711和电力供给线圈712;以及壳体75，其以在安装有耳挂式助听器9时成为使供电模块71的线圈轴与受电模块61的线圈轴一致的位置关系的方式形成。此外，耳挂式助听器9是例示，能够应用所有便携式设备6。
[0136]由此，由于以在安装有耳挂式助听器9时成为使供电模块71的线圈轴与受电模块61的线圈轴一致的位置关系的方式形成壳体75，因此即使不使用户注意包括在壳体75上安装有耳挂式助听器9时耳挂式助听器9相对于支承部75b的面(安装面)的倾斜角度、倾斜轴的旋转角度的耳挂式助听器9的安装姿势，而仅进行将耳挂式助听器9安装于充电装置7的行为，就能够按设计规格那样对耳挂式助听器9的便携式设备用电源装置10进行充电。
[0137](便携式设备用电源装置10的应用例:耳道式助听器A5)
[0138]如图11所示，耳道式助听器A5具有壳体A50，该壳体50具有:筒状的壳部A51，其与耳道的外耳道壁面抵接;面板部A52，其配置在壳部A51的耳道侧；以及前端部A53，其配置在壳部A51的内耳侧。面板部A52具有作为壳体A50的开闭盖的功能，并且具有作为保持便携式设备用电源装置1的保持部的功能。由此，能够在从壳体A50卸下面板部A52的同时，从壳体A50取出便携式设备用电源装置10。另外，便携式设备用电源装置10的电路基板63以成为配置于壳体A50内部的各种部件的支承构造体的一部分的方式形成。
[0139]耳道式助听器A5既可以如图12A所示那样使受电模块61沿着面板部A52的轮廓线而与面板部A52形成为一体，也可以如图12B所不那样将受电模块61与壳部A51—体地形成。这样的结构能够通过应用图13A所示的第一方式的部件配置的便携式设备用电源装置10、图13B所示的第四方式的部件配置的便携式设备用电源装置10、图13C所示的第五方式的部件配置的便携式设备用电源装置10来实现。另外，如图14所示，在以包围耳道式助听器A5的受电模块61的方式配置有供电模块71时，优选的是将虚线所示的磁场空间形成为能够收容耳道式助听器A5整体的程度。
[0140]在以上的详细说明中，为了能够使本发明更易于理解，以特征部分为中心进行了说明，但本发明并不限定于以上的详细说明所记载的实施方式，也能够应用于其它的实施方式，应尽可能广地解释其应用范围。另外，本说明书中使用的用语和语法是为了准确地说明本发明而使用的，并非为了限制本发明的解释而使用的。另外，认为如果是本领域技术人员，则根据本说明书所记载的发明的概念能够容易地推想本发明的概念所包含的其它结构、系统、方法等。因而，权利要求书的记载应视为在不脱离本发明的技术思想的范围内包含均等的结构。另外，为了充分理解本发明的目的和本发明的效果，期望充分地参考已经公开的文献等。
[0141]附图标记说明
[0142]3: 二次电池;6:便携式设备;7:充电装置;9:耳挂式助听器；10:便携式设备用电源装置;61:受电模块;63:电路基板;104a:第一连接端子;104b:第二连接端子;601:支承构造体。
【主权项】
1.一种便携式设备用电源装置，其特征在于，具有: 二次电池； 电路基板，其安装有充电电路，该充电电路通过被输入外部电力来对所述二次电池进行充电；以及 受电模块，其具有通过谐振现象被从外部供给电力并将供给的所述电力作为所述外部电力来向所述充电电路输出的受电谐振线圈和电力提取线圈， 其中，在所述受电模块中的所述受电谐振线圈和所述电力提取线圈的内周侧配置有所述电路基板和所述二次电池中的至少一方的一部分或全部。2.根据权利要求1所述的便携式设备用电源装置，其特征在于， 所述电路基板的至少一部分配置在利用所述谐振现象形成为磁场强度比其它部位的磁场强度小的磁场空间。3.根据权利要求1或2所述的便携式设备用电源装置，其特征在于， 所述电路基板被作为配置在所述便携式设备用电源装置内部的各种部件的支承构造体的一部分。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的便携式设备用电源装置，其特征在于， 所述受电模块形成为将所述二次电池以能够装卸的方式保持。5.一种便携式设备，其特征在于，具有根据权利要求1至4中的任一项所述的便携式设备用电源装置。6.根据权利要求5所述的便携式设备，其特征在于， 该便携式设备是人体佩戴设备。7.根据权利要求5所述的便携式设备，其特征在于， 该便携式设备是佩戴于耳朵的助听器。8.—种充电装置，能够安装根据权利要求5至7中的任一项所述的便携式设备，且对所安装的所述便携式设备的所述便携式设备用电源装置供给所述外部电力，该充电装置的特征在于，具有: 供电模块，其具有利用所述谐振现象对所述受电模块供给电力的供电谐振线圈和电力供给线圈；以及 壳体，其以在安装有所述便携式设备时成为使所述供电模块的线圈轴与所述受电模块的线圈轴一致的位置关系的方式形成。
【文档编号】H04R25/00GK106030968SQ201580010287
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月24日
【发明人】畑中武蔵, 津田尚
【申请人】日东电工株式会社