專利名稱：可充電的電動設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可充電的電氣設備，例如，可充電電動牙刷的電動牙刷柄部。
背景技術：
作為可充電電動系統(tǒng)，電動牙刷包括非接觸充電器和電動牙刷柄部。通過非接觸 充電器對作為可充電電動設備的電動牙刷柄部進行充電。這種可充電電動設備包括次級線 圈和可充電電池。次級線圈通過電磁感應耦合至非接觸充電器的初級線圈，并且可充電電 池將來自次級線圈的電力儲存起來(例如，參考第9-298847號日本專利公開)。次級線圈連接至整流二極管之類的整流單元。整流單元經由對充電電流進行控制 的充電電流控制單元連接至可充電電池?？沙潆婋妱釉O備的可充電電池可以是那種不會發(fā) 生過充的電池，例如，鋰離子電池。在這種可充電電動設備中，充電電流控制單元抑制充電 電流，并且在可充電電池僅需要少量充電電流或者不再需要充電電流時防止過流。此外，在 這種可充電電動設備中，一般將諧振電容連接至次級線圈以增加效率。

發(fā)明內容
然而，在這種可充電電動設備中，當向可充電電池供給電力時，充電電流控制單元 僅對由次級線圈接收的電力進行調整，并且將經調整的電力供給至可充電電池。由此，當可 充電電池僅需要少量充電電流或者完全不需要充電電流時，來自非接觸充電器的未使用電 力就被浪費掉了。此外，這一電力也會使從線圈發(fā)熱。本發(fā)明提供了一種可充電電動設備，其在供給至可充電電池的充電電力減小時， 抑制次級線圈的發(fā)熱并且防止電力浪費。本發(fā)明的一個方面是一種包括可充電電池的可充電電動設備。次級線圈設為當對 可充電電池進行充電時，所述次級線圈通過電磁感應與非接觸充電器的初級線圈耦合。諧 振電容連接至所述次級線圈。整流單元連接至所述次級線圈。設在所述整流單元與所述可 充電電池之間的充電電流控制單元，其用以控制從所述整流單元供給至所述可充電電池的 充電電流。諧振阻礙元件，其與由所述充電電流控制單元所執(zhí)行之用以抑制充電電流的控 制同步，阻礙由所述從線圈和所述諧振電容產生的正常諧振。參考附圖，通過下文以實例形式闡明本發(fā)明原理的描述，可清楚理解本發(fā)明的其 他方面和優(yōu)點。


本發(fā)明及其目的和優(yōu)點可以通過參看下面對現(xiàn)時較佳實施例及附圖得到最好的理解，其中圖1為根據本發(fā)明一實施例的電動牙刷的電路圖；圖2為示出圖1所示電動牙刷柄部的特性的定時表；圖3為所述電動牙刷的第一修改例的電路圖；圖4為示出圖3所示電動牙刷柄部的特性的定時表；圖5為所述電動牙刷的第二修改例的電路圖；圖6為所述電動牙刷的第三修改例的電路圖；及圖7為示出圖6所示電動牙刷柄部的特性的定時表。
具體實施例方式現(xiàn)參考圖1和2說明根據本發(fā)明一實施例的可充電電動設備。如圖1所示，作為可充電電動系統(tǒng)的電動牙刷包括非接觸充電器11和作為可充電 電動設備的電動牙刷柄部12。非接觸充電器11包括橋整流電路22、濾波電容23、電壓控制單元24、振蕩單元 25、初級線圈(第一感應線圈)26、及諧振電容27。橋整流電路22由四個二極管組成，并 且連接至外部AC電源21。濾波電容23使得橋整流電路22的輸出變得平滑。電壓控制單 元24將DC輸出電壓控制在預定的恒定電壓值(例如，100V)，而與橋整流電路22的電壓值 (外部AC電源21的電壓值)無關。振蕩單元25將電壓控制單元24的輸出電壓轉換為具 有預定頻率的高頻電壓(例如，50kHz)。初級線圈26使用所述高頻電壓生成磁場線。諧振 電容27并聯(lián)至初級線圈26。電動牙刷柄部12包括次級線圈(第二感應線圈)31，諧振電容32、二極管33、第一 雙極型晶體管(下文稱為第一晶體管34)、及可充電電池35。次級線圈31設置為，當對可 充電電池35進行充電時，次級線圈31通過電磁感應耦合至主線圈26。諧振電容32包括兩 個端子，所述兩個端子連接至次級線圈31的兩個端子。二極管33連接至次級線圈31的一 個端子，并且用作整流單元。第一晶體管34連接至二極管33，并且用作對充電電流進行控 制的充電電流控制單元。可充電電池35連接至第一晶體管34。在所述實施例中，可充電 電池35具有連接至第一晶體管34的正電極，以及連接至次級線圈31的另一個端子的負電 極。電動牙刷柄部12包括諧振阻礙元件，其與由第一晶體管34所執(zhí)行之用以抑制充 電電壓的控制同步，阻礙由從線圈31和諧振電容32產生的正常諧振。所述諧振阻礙元件 例如包括切換元件。在所述的非限制性實施例中，第二雙極型晶體管(下文稱為第二晶體 管36)用作所述諧振阻礙元件及切換元件。更具體地，為NPN型雙極晶體管的第二晶體管36包括集電極，該集電極連接至二 極管33與第一晶體管34之間的第一節(jié)點(即，二極管33的陰極)。第二晶體管36還包括 發(fā)射極，其連接至次級線圈31的另一個端子與可充電電池35的負電極側之間的第二節(jié)點。電動牙刷柄部12包括控制器37，其連接至第一晶體管34和第二晶體管36各自的 基極?？刂破?7直接連接至或者通過未示的電路連接至可充電電池35，并且監(jiān)視可充電電 池35的荷電狀態(tài)。當判定無需再對可充電電池35供給充電電流時或者當判定充電電流可 減小至較少量時，控制器37滅活第一晶體管34以抑制充電電流并且防止過流?？刂破?7與所述滅活第一晶體管34的控制同步地激活第二晶體管36，使得次級線圈31的兩個端子 短路(通過二極管33，即，在后序的整流階段中)，并且阻礙由次級線圈31和諧振電容32 產生的正常諧振。當電動牙刷柄部12保持在非接觸充電器11的支架(未示)并且次級線圈31由 此放置為靠近初級線圈26時，初級線圈26與次級線圈31之間發(fā)生電磁感應。這以非接觸 的方式將電力朝向次級線圈31傳輸，并且對可充電電池35進行充電(感應充電)。這一狀 態(tài)下，當控制器37判定應使用較少量充電電流對可充電電池35進行充電時，如圖2所示， 在定時tl時，第一晶體管34滅活，并且第二晶體管36激活。從而，如圖2所示，在定時tl， 充電電流停止流至可充電電池35，次級線圈31的兩個端子之間的電壓保持為低，并且將由 次級線圈31從初級線圈36接收的電力抑制為約二分之一(與不包括第二晶體管36的結 構相比)。第一晶體管34和第二晶體管36根據來自控制器37的控制信號以互補的方式同 步地工作。電動牙刷柄部12為可感應充電電動設備的一個例子。上述實施例具有如下的優(yōu)點。(1)諧振阻礙元件(第二晶體管36)與由第一晶體管34所執(zhí)行之用以抑制充電電 壓的控制同步，阻礙由從線圈31和諧振電容32產生的正常諧振。由此，當對供給至可充電 電池35的充電電流進行抑制時，同步地抑制了由次級線圈31從初級線圈26接收的電力。 這防止了次級線圈31不必要的發(fā)熱，并且防止了電力浪費。(2)所述諧振阻礙元件為使得次級線圈31的兩個端子短路的切換元件(第二晶體 管36)。由此，與由第一晶體管34所執(zhí)行之用以抑制充電電流的控制同步，第二晶體管36 使得次級線圈31的兩個端子短路。這有效地阻礙由次級線圈31和諧振電容32產生的正 常諧振。由此，當供給至可充電電池35的充電電流被抑制時，也同步地抑制次級線圈31從 初級線圈26接收的電力。這防止了次級線圈31不必要的發(fā)熱，并且防止了電力浪費。(3)所述切換元件(第二晶體管36)從用作整流單元的二極管33朝向充電電流 控制單元(第一晶體管34)設置。此外，在隨后的整流階段中，次級線圈31的兩個端子在 所述切換元件(第二晶體管36)處短路。這將次級線圈31的兩個端子之間的電壓保持為 低(減小約一半)。從而，所述切換元件不必允許電流的雙向流動(短路)。由此，只要允 許電流沿一個方向流動，所述切換元件可為雙極型晶體管(第二晶體管36)或者較廉價的 場效應管(FET)。這可降低成本。本技術領域的技術人員應理解，本發(fā)明可以許多其他的具體形式實現(xiàn)而不脫離本 發(fā)明的范圍。具體地，應理解本發(fā)明可以下列形式實現(xiàn)。上述實施例中，所述諧振阻礙元件為第二雙極型晶體管(第二晶體管36)，其使得 次級線圈的兩個端子短路(在二極管33的隨后階段)。然而，所述諧振阻礙元件可為其他 任何結構，只要所述結構允許與由第一晶體管34所執(zhí)行之用以抑制充電電流的控制同步， 阻礙由次級線圈31和諧振電容32產生之正常諧振。例如，作為上述實施例之第二晶體管36的代替，圖3所示的電動牙刷柄部12包括 用作諧振阻礙元件和切換元件的雙向晶閘管41。雙向晶閘管41連接至次級線圈31的一個 端子與二極管33的陽極之間的第一節(jié)點，以及次級線圈31的另一端子與可充電電池35之 間的第二節(jié)點。在這一電動牙刷柄部12中，例如，當控制器37判定供給至可充電電池35的充電
6電流需要減小至較少量時，如圖4所示，在定時tl時，第一晶體管34滅活，并且雙向晶閘管 41激活。從而，如圖4所示，在定時tl，充電電流停止流至可充電電池35。并且，雙向晶閘 管41允許電流的雙向移動。這使得由次級線圈31和諧振電容32產生的正常諧振無效，并 且使得次級線圈31的兩個端子之間的電壓最小化為基本等于零。由此，與不包括雙向晶閘 管41的結構相反，使得由次級線圈31從初級線圈26接收的電力為最小。這允許進一步地 抑制次級線圈31的不必要的發(fā)熱和功耗。另一例子中，作為上述實施例的第二晶體管36的代替，圖5所示的電動牙刷柄部 12包括用作諧振阻礙元件和切換元件的雙向晶閘管42。雙向晶閘管42連接在次級線圈31 和諧振電容32之間，以使得次級線圈31和諧振電容32形成開路。圖5中，在正常充電期 間激活雙向晶閘管42。例如，當控制器37判定供給至可充電電池35的充電電流需要減小 至較少量時，第一晶體管34和雙向晶閘管42同時滅活。以此方式，與由第一晶體管34所執(zhí)行之用以抑制充電電壓的控制同步地，雙向晶 閘管42使得初級線圈31與諧振電容32形成開路。這完全阻礙了由次級線圈31和諧振電 容32產生的正常諧振。由此，與不包括雙向晶閘管42的結構相反，當抑制供給至可充電電 池35的充電電流時，使得由次級線圈31同步地從初級線圈26接收的電力為最小。這進一 步有效地抑制了次級線圈31的不必要的發(fā)熱和功耗。盡管未明示，上述實施例和修改(參考圖3 5)，電動牙刷柄部12可包括充電檢 測單元，其根據次級線圈31處的電壓來檢測非接觸充電器11是否位于電動牙刷柄部12的 附近。此處，所謂“電動牙刷柄部12的附近”系指允許電磁感應使得非接觸充電器的初級線 圈與可充電電動設備的次級線圈發(fā)生耦合的范圍。更具體地，這一表述系指電動牙刷柄部 12保持在非接觸充電器11的支架(未示)之中。例如，如圖6所示，充電檢測單元43 (經 由所示實施例中的雙向晶閘管42)連接至次級線圈31的一個端子和控制器37。充電檢測 單元43根據次級線圈31處的電壓檢測非接觸充電器11是否位于電動牙刷柄部12的附 近。在此情況下，無論是否進行抑制充電電流的控制，控制器37優(yōu)先對雙向晶間管42進行 控制，以使雙向晶閘管42在充電檢測單元43執(zhí)行檢測的預定定時期間中不阻礙諧振，即， 以使雙向晶閘管42不處于滅活狀態(tài)。所謂充電檢測單元43執(zhí)行檢測的預定定時系指，例 如，預定時間間隔的瞬時定時(例如，0.01秒)。例如，當次級線圈31連續(xù)四個定時為高電 壓時，充電檢測單元43判定電動牙刷柄部12正被保持在非接觸充電器11中。在這一電動牙刷柄部12中，例如，當控制器37判定供給至可充電電池35的充電 電流可減小至較少量時，如圖7所示，在定時tl時，第一晶體管34滅活。此外，在定時Tl， 雙向晶間管42基本上滅活(處于阻礙諧振的狀態(tài))。然而，在充電檢測單元43進行檢測 的預定定時t2，首先滅活雙向晶閘管42。由此，在定時t2，發(fā)生正常諧振。這使得次級線 圈31的兩個端子之間生成大電壓。由此，充電檢測單元43根據次級線圈31處的電壓正常 地檢測非接觸充電器11是否位于可充電電動設備的周圍。即，當諧振阻礙元件(雙向晶閘 管42)僅根據使用充電控制單元(第一晶體管34)進行的抑制充電電流的控制，而試圖阻 礙諧振時(總是同步的)時，檢測定時t2可與諧振阻礙定時重合。這樣，即使非接觸充電 器11靠近可充電電動設備，也會錯誤地檢測為非接觸充電器U沒有位于可充電電動設備 的周圍。這一結構避免了這種錯誤檢測。上述實施例中，可充電電動設備為電動牙刷的電動牙刷柄部12。然而，以非接觸方式從非接觸充電器傳輸電力的可充電電動設備不限于此。例如，可充電電動設備可為電動 剃須刀的電動剃刀柄部。 應認為本文的例子和實施例是說明性的而非限制性的，并且本發(fā)明不限于在此給 出的細節(jié)，而是可在所附權利要求的范圍和等同物之內修改。
權利要求
一種可充電電動設備，包括可充電電池；次級線圈，其設為當對可充電電池進行充電時，所述次級線圈通過電磁感應與非接觸充電器的初級線圈耦合；連接至所述次級線圈的諧振電容；連接至所述次級線圈的整流單元；設在所述整流單元與所述可充電電池之間的充電電流控制單元，其用以控制從所述整流單元供給至所述可充電電池的充電電流；及諧振阻礙元件，其與由所述充電電流控制單元所執(zhí)行之用以抑制充電電流的控制同步，阻礙由所述次級線圈和所述諧振電容產生的正常諧振。
2.如權利要求1所述的可充電電動設備，其中所述諧振阻礙元件為使得所述次級線圈 的兩個端子短路的切換元件。
3.如權利要求2所述的可充電電動設備，其中所述切換元件從所述整流單元朝向所述 充電電流控制單元設置。
4.如權利要求3所述的可充電電動設備，其中所述切換元件允許電流僅以一個方向流動。
5.如權利要求2所述的可充電電動設備，其中所述切換元件從所述整流單元朝向所述 次級線圈設置，并且允許所述電流雙向移動。
6.如權利要求1所述的可充電電動設備，其中所述諧振阻礙元件為使得所述次級線圈 與所述諧振電容形成開路的切換元件。
7.如權利要求1所述的可充電電動設備，還包括充電檢測單元，其根據所述次級線圈的電壓檢測所述非接觸充電器是否位于所述可充 電電動設備的附近；其中無論所述充電電流控制單元是否執(zhí)行用于抑制所述充電電流的控制，所述諧振阻 礙元件在所述充電檢測單元的預定檢測定時期間不阻礙諧振。
8.如權利要求1所述的可充電電動設備，還包括連接至所述可充電電池、為所述充電電流控制單元和所述諧振阻礙元件提供控制信號 的控制器，其中所述控制器監(jiān)視所述可充電電池是否處于無需供給所述充電電流的狀態(tài)或 者處于僅需少量所述充電電流的狀態(tài)，并且同步地操作所述充電電流控制單元和所述諧振 阻礙元件。
9.如權利要求8所述的可充電電動設備，其中當所述可充電電池處于無需供給所述充 電電流或者處于僅需少量所述充電電流的狀態(tài)時，所述控制器同步地操作所述充電電流控 制單元和所述諧振阻礙元件，以抑制或停止向所述可充電電池供給充電電流。
10.如權利要求9所述的可充電電動設備，其中所述諧振阻礙元件包括切換元件，其連 接至所述次級線圈的一個端子與所述充電電流控制單元之間的第一節(jié)點，并且連接至所述 次級線圈的另一端子與所述可充電電池之間的第二節(jié)點；且當所述可充電電池處于無需供給所述充電電流的狀態(tài)或者處于僅需少量所述充電電 流的狀態(tài)時，所述控制器滅活所述充電電流控制單元，并且激活所述諧振阻礙元件。
11.如權利要求8所述的可充電電動設備，其中所述諧振阻礙元件包括連接在所述次級線圈和所述諧振電容之間的切換元件；且當所述可充電電池處于無需供給所述充電電流的狀態(tài)或者處于僅需少量所述充電電 流的狀態(tài)時，所述控制器滅活所述充電電流控制單元和所述諧振阻礙元件，并且使得所述 從線圈和所述諧振電容形成開路。
全文摘要
一種包括可充電電池的可充電電動設備。次級線圈，其設為當對可充電電池進行充電時，所述次級線圈通過電磁感應與非接觸充電器的初級線圈耦合。諧振電容連接至所述次級線圈。整流單元連接至所述次級線圈。設在所述整流單元與所述可充電電池之間的充電電流控制單元，其用以控制從所述整流單元供給至所述可充電電池的充電電流。諧振阻礙元件，其與由所述充電電流控制單元所執(zhí)行之用以抑制充電電流的控制同步，阻礙由所述次級線圈和所述諧振電容產生的正常諧振。
文檔編號H02J7/00GK101938151SQ20101021983
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月23日 優(yōu)先權日2009年6月25日
發(fā)明者山下干弘, 桂嘉志記, 淺川廣次, 高橋篤史 申請人:松下電工株式會社