(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数を有する変調されたパワー信号を送信するように、または、無線場を介してパワーを受信し、前記受信されたパワーを整流するように、構成された回路と、
デバイス内に配置されたフェライトコアと、
前記フェライトコア上の、第１のループ巻き数を持ち、前記回路に電気的に結合されるメイン誘導ループと、
前記フェライトコア上の、第２のループ巻き数を持つ結合ループと、なお、前記第２のループ巻き数は前記第１のループ巻き数よりも少なく、前記結合ループおよび前記メインループは、前記フェライトコアに物理的に結合され、前記フェライトコア上で互いに隣接しており、かつ、前記フェライトコアに対して可動である為、前記メインループと前記結合ループの両方が、前記フェライトコア上で連動するようになっており、前記メイン誘導ループは、前記フェライトコア上で前記結合ループと電気的に絶縁されている、
前記メインループと前記結合ループの周りのハウジングを備える前記デバイスと
を含む無線パワーシステム。
【請求項２】
前記回路は、前記メイン誘導ループに共振する周波数で無線場を介してパワーを受信し、パワー出力を生成するように構成される、前記回路は、前記メイン誘導ループに出力を供給するように結合されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記回路は、前記メイン誘導ループに共振する周波数でパワー出力を生成するように構成され、前記回路は、前記メイン誘導ループからパワーを受信し、無線場を介してパワーを送信するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
複数のフレキシブルな線を含む接続であって、前記結合ループが前記フェライトコア上をどこへ移動しようとも前記結合ループに接続された接続をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記フェライトコアは、前記メイン誘導ループと前記結合ループとを有する前記フェライトコアの直径内に配置され、前記メイン誘導ループと前記結合ループは、前記フェライトコアの外面上に巻きつけられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記結合ループにおける前記巻き数は、前記システムの入力インピーダンスを設定するために使用される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記メイン誘導ループに結合されるキャパシタンスをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記キャパシタンスは、前記インダクタンスおよびキャパシタンスをあわせたＬＣ値が前記第１の周波数で共振するような値を持つ、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の周波数は１３５ｋＨｚである、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
無線場を介してパワーを送信する方法であって
コイルの結合ループを介してパワーソースからパワーを受信することと、なお、前記コイルは、デバイス内に配置されたフェライトコアを有する、
可動のフェライトコア上で前記結合ループに機械的に隣接した前記コイルのメイン誘導ループにパワーを伝達することと、なお、前記メイン誘導ループは、前記フェライトコア上で前記結合ループから電気的に絶縁され、前記メイン誘導ループと前記結合ループは、前記メイン誘導ループと前記結合ループを配置するために、前記フェライトコアに対して、前記フェライトコア上で可動である、
前記フェライトコアに対する前記メイン誘導ループと前記結合ループの配置された位置に基づいて、前記無線場を介して、パワーを送信することと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記結合ループは、前記コイルの所望の入力インピーダンスにしたがって配置される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記メイン誘導ループにキャパシタを結合することをさらに含み、前記メイン誘導ループと前記キャパシタは、前記パワーの無線送信の第１の周波数で共振するＬＣ定数を共同して生み出す、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の周波数が１３５ｋＨｚである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記結合ループと前記メイン誘導ループは、前記フェライトコア上で物理的に接続され、前記方法は、前記結合ループと前記メイン誘導ループの特性を構成するために、新たな位置へ、前記接続された結合ループとメイン誘導ループを移動させることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
コアに、前記結合ループと前記メイン誘導ループを巻きつけることをさらに含み、前記移動は前記コアに対するものである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
受信機に関連づけられた無線場を介してパワーを受信する方法であって、
前記受信機に接続されたコイルのメイン誘導ループで前記無線場を介してパワーを受信することと、なお、前記コイルは、デバイス内に配置されたフェライトコアを有する、
前記コイルの結合ループにパワーを伝達することと、なお、前記メイン誘導ループは、可動のフェライトコア上で前記結合ループに機械的に隣接し、前記メイン誘導ループと前記結合ループは、前記フェライトコア上で互いに電気的に絶縁され、前記メイン誘導ループと前記結合ループは、前記メイン誘導ループと前記結合ループを配置するために、前記フェライトコアに対して、前記フェライトコア上で可動である、
前記フェライトコアに対する前記メイン誘導ループと前記結合ループの前記配置された位置に基づいて、負荷にパワーを伝達することと、なお、前記デバイスは、前記メインループおよび前記結合ループの周りのハウジングを備える、
を含む方法。
【請求項１７】
前記結合ループは、前記コイルの所望の入力インピーダンスにしたがって配置される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記メイン誘導ループにキャパシタを結合することをさらに含み、前記メイン誘導ループと前記キャパシタは、無線パワー送信の第１の周波数で共振するＬＣ定数を共同して生み出す、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の周波数は１３５ｋＨｚである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記結合ループは、前記メイン誘導ループに接続され、前記方法は、前記結合ループとメイン誘導ループの特性を構成するために、新たな位置へ、前記接続された結合ループとメイン誘導ループを移動させることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
無線場を介してパワーを送信するためのシステムであって
パワーソースからパワーを受信するための手段と、
メイン誘導ループにパワーを伝達するための手段と、なお、前記メイン誘導ループは、可動のフェライトコア上で前記パワーを受信するための手段に機械的に隣接し、前記メイン誘導ループは、前記フェライトコア上で前記パワーを受信するための手段から電気的に絶縁され、前記メイン誘導ループおよび前記パワーを受信するための手段は、デバイス内に配置された前記フェライトコアに対して、前記フェライトコア上で可動であり、前記デバイスは、前記メイン誘導ループ、前記パワーを受信するための手段、および前記フェライトコアの周りのハウジングを備える、
前記フェライトコアに対する前記メイン誘導ループと前記パワーを受信するための手段の配置された位置に基づいて、前記無線場を介して、パワーを送信するための手段と
を含むシステム。
【請求項２２】
前記パワーを受信するための手段は結合ループを備え、少なくとも選択されたコイルパラメータは、前記結合ループおよびメイン誘導ループの各々において個別に設定される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
受信機に関連づけられた無線場を介してパワーを受信するためのシステムであって、
前記受信機に関連づけられた無線場を介してパワーを受信するための手段と、なお、前記パワーを受信するための手段は、前記受信機に接続される、
前記パワーを受信するための手段から結合ループにパワーを伝達するための第１の手段と、なお、前記結合ループは、可動のフェライトコア上で、前記パワーを伝達するための第１の手段に機械的に隣接し、前記結合ループと前記パワーを伝達するための第１の手段は、前記フェライトコア上で互いに電気的に絶縁され、デバイス内に配置された前記フェライトコアに対して可動であり、前記デバイスは、前記結合ループ、前記パワーを伝達するための第１の手段、および前記フェライトコアの周りのハウジングを備える、
前記フェライトコアに対する前記パワーを受信するための手段と前記結合ループの配置された位置に基づいて、負荷にパワーを伝達するための第２の手段と
を含むシステム。
【請求項２４】
前記パワーを伝達するための第１の手段は、メイン誘導ループを備え、少なくとも選択されたコイルパラメータは、前記結合ループおよびメイン誘導ループの各々において個別に設定される、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
パワーを送信することは、選択された周波数で変調されたパワー信号を生成する無線パワー送信機から前記パワーを送信することを備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項２６】
パワーを受信することは、前記受信されたパワーを整流する前記受信機で前記パワーを受信することを備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項２７】
前記パワーを送信するための手段は、選択された周波数で変調されたパワー信号を生成するパワー送信機を備える、請求項２１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００８年６月５日に出願された、米国仮出願番号第６１／０５９，２４１号による優先権を主張し、その開示全体の内容は、引用によって、ここに組み込まれる。
【０００２】
本出願人の先の出願および仮出願は、その開示が引用によってここに組み込まれる、「無線装置および方法」（“Wireless Apparatus and Methods”）と題する、２００８年１月２２日に出願された、米国特許出願番号第１２／０１８，０６９号を含むが、これに限定されず、無線パワー伝達を説明する。１つの例示的な実施形態の送信および受信アンテナは、共振するアンテナであって、たとえば、２０％の共振、１５％の共振、または１０％の共振の範囲内で、実質的に共振する。ある例示的な実施形態のアンテナは、アンテナのために利用できるスペースが限られ得るハンドヘルドデバイスやモバイル内に収めることができるように、小型のものである。ある例示的な実施形態は、パワーが送信および受信される特定の特性および環境用の高効率アンテナを説明する。アンテナ理論は、高効率だが小型のアンテナは、一般的に、狭い周波数帯域を持ち、それにわたって効率的であるということを示唆している。ここに説明されている特殊なアンテナは、この種のパワー伝達に、特に有用であり得る。
【０００３】
１つの例示的な実施形態は、進行電磁波の形態で自由空間（free space）中にエネルギーを放出することよりもむしろ、送信アンテナの近距離場（near field）にエネルギーを蓄積することによる、２つのアンテナ間の効率的なパワー伝達を用いる。この例示的な実施形態は、アンテナのクオリティファクタ（quality factor: Ｑ）を増大する。これは、放射抵抗（Ｒｒ）および抵抗損失を低減することができる。
【０００４】
１つの例示的な実施形態において、２つの高−Ｑアンテナ（high-Q antennas）は、疎結合された（loosely coupled）変圧器に同様にリアクト（react）し、一方のアンテナが他方へパワーを誘導するように、配置される。
【０００５】
それらのアンテナは２００を超えるＱを持ち得るが、受信アンテナは、積分（integration）およびダンピング（damping）によって生じる、より低いＱを持ち得る。
【０００６】
送信および受信アンテナは、共振するアンテナであることができ、それらは、たとえば、２０％の共振、１５％の共振、または１０％の共振の範囲内で、実質的に共振する。アンテナは、アンテナのために利用できるスペースが限られ得るハンドヘルドデバイスやモバイル内に収まることができるように、小型のものであることができる。ある例示的な実施形態は、パワーが送信および受信される特定の特性および環境用の高効率アンテナを説明する。
【０００７】
１つの例示的な実施形態は、進行電磁波の形態で自由空間中にエネルギーを放出することよりもむしろ、送信アンテナの近距離場にエネルギーを蓄積することによる、２つのアンテナ間の効率的なパワー伝達を用いる。この例示的な実施形態は、アンテナのクオリティファクタ（Ｑ）を増大する。これは、放射抵抗（Ｒｒ）および抵抗損失（Ｒｌ）を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】等価回路を示す図である。
【図２】等価回路を示す図である。
【図３】フェライトの使用を示す図である。
【図４】フェライトの使用を示す図である。
【図５】測定装置を示す図である。
【図６】測定装置を示す図である。
【図７Ａ】測定装置を示す図である。
【図７Ｂ】測定装置を示す図である。
【図８Ａ】測定装置を示す図である。
【図８Ｂ】測定装置を示す図である。
【図９】測定装置を示す図である。
【詳細な説明】
【０００９】
「例示的な」という語は、「例、事例、または実例としての役割を果たすこと」を意味するために、ここで使用される。「例示的な」ものとして、ここに説明されているいずれの実施形態も、他の実施形態より好ましい、または、有利であると必ずしも解釈されるべきではない。
【００１０】
付属の図面に関連して以下に述べられる詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態の説明として意図され、本発明が実施され得る唯一の実施形態を表すことを意図するものではない。この説明を通して使用される「例示的な」という用語は、「例、事例、または実例としての役割を果たすこと」を意味し、他の例示的な実施形態よりも好ましい、または、有利であると必ずしも解釈されるべきでない。詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態の完全な理解を提供する目的で、具体的な詳細を含む。本発明の例示的な実施形態が、これらの具体的な詳細なしでも実施可能であることは、当業者にとって明らかであろう。いくつかの例で、周知の構造およびデバイスは、ここに提示される例示的な実施形態の新規性を不明瞭にすることを避けるために、ブロック図の形態で示されている。
【００１１】
「無線パワー」という語は、物理的な電磁導体を使用せずに、送信機から受信機への間で送信される、電場、磁場、電磁場、またはその他に関連づけられるエネルギーのいずれの形態をも意味するように、ここでは使用されている。
【００１２】
ある例示的な実施形態は、無線パワーとして使用される磁束の送信および受信用のアンテナに、フェライトを使用する。たとえば、フェライト材料は、通常、ＭＯ−Ｆｅ２Ｏ３で形成されたセラミックを含み、ＭＯは、亜鉛、ニッケル、マンガンおよび酸化銅といった二価金属の組合せである。一般的なフェライトは、ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライトおよび他のＮｉ基フェライトを含み得る。
【００１３】
フェライトの構造は、その構造内に磁束線を集束させ、それによって、デバイス電子回路内に、より小さい干渉および渦電流損で、磁路／場（magnetic path/field）を作り出す。これは、本質的に、その磁束線を吸収し、それによって、磁気パワーの分配の効率を向上させる。ある実施形態は、フェライトロッド形状アンテナ（ferrite rod-shaped antennas）を説明する。これらは、ある種のパッケージの中に組み込むことが容易なコンパクトな解決策を提供する。また、フェライトの特性は、無線パワー伝送を向上させることができる。
【００１４】
フェライトロッドアンテナの共振周波数は、より容易に同調する（tune）ことができる。１つの例示的な実施形態において、同調（tuning）は、ロッド上のコイルの位置を機械的に調整することにより行われ得る。
【００１５】
しかし、フェライトロッドアンテナは、フェライト材料におけるヒステリシス損の増大によって、より高い磁場強度（より高い受信パワーレベル）ではＱの減損を被り得る。また、フェライトは、相対的に低い周波数で唯一実用的であり得る。しかし、これらの低い周波数では、フェライトは、コアに近い制御盤上の電子回路によるよりもむしろ、コアによって、磁場を伝導する（channeling）という利点を持っている。これは、回路の結果的なＱを増大することに役立つことができる。
【００１６】
本願は、無線パワー伝達を行うための特殊なフェライトアンテナの使用を説明する。１つの例示的な実施形態は、低周波数、たとえば、１３５Ｋｈｚ用のフェライトアンテナを説明する。
【００１７】
例示的な実施形態は、フェライト材料におけるヒステリシス損が、より高いパワー受信レベル、および、より高い磁場強度で起こり得ることを説明する。さらに、磁場強度を増大することは、フェライトに非線形Ｂ−Ｈ特性（nonlinear B-H characteristics）がある、一定の材料において、特に、共振周波数を実際にシフトし得る。さらに、高調波の放出は、固有の非線形性によって、中に生成され（be generated to in）得る。この非線形性は、より低いＱファクタで、より重要になる。
【００１８】
図１は、ソース１００と負荷（load）１５０間の誘導結合エネルギー送信システムのブロック図である。このソースは、インダクタンスＬ１ １１０、キャパシタンスＣ１ １０８、直列抵抗Ｒ４１０６および内部インピーダンスＺS１０４とともに、電源１０２を含む。インダクタ１１０およびキャパシタ１０８のＬＣ定数は、特定の周波数の振動を生じる。
【００１９】
また、セカンダリ（secondary）１５０は、インダクタンスＬ２ １５２とキャパシタンスＣ２ １５４を含み、それらはプライマリ（primary）のキャパシタンスとインダクタンスに整合され得る。直列抵抗Ｒ２ １５６である。出力パワーは、電極１６０を渡って生成され、かつ、負荷ＺＬ１６５に用いられ、その負荷にパワーを供給する。このように、ソース１０２からのパワーは、１２０で示した無線接続によって、負荷１６５に結合される。無線通信は、相互インダクタンスＭによって設定される。
【００２０】
図２は、図１の送信システムとの等価回路を示す。パワー生成器２００は、内部インピーダンスＺｓ２０５および直列抵抗Ｒ１ ２１０を持っている。キャパシタＣ１ ２１５とインダクタＬ１ ２１０は、ＬＣ定数を生じる。電流Ｉ１ ２１５は、ＬＣ結合（LC combination）を通って流れ、それは、値Ｕ１を持った、２２０で示された等価ソースとして示されている。
【００２１】
このソースは、受信機における対応の等価パワーソース２３０内に誘導し、誘導パワーＵ２を生成する。ソース２３０は、インダクタンスＬ２ ２４０、キャパシタンスＣ２ ２４２、抵抗Ｒ２ ２４４、そして最終的には負荷１６５と直列である。
【００２２】
電子回路は、メイン誘導ループに、電気的にパワーを結合する結合ループに接続され得る。上述した等価回路は、メイン誘導ループのことを言うこともでき、それは、いずれの回路部品からも電気的に分離されている。
【００２３】
１つの例示的な実施形態は、種々のパワーレベルおよび他の種々の特性において、これらのアンテナの性能を比較するためのものである。こうすることによって、これらの材料が種々の特性において作用する仕方についての情報が、分析される。例示的な実施形態は、大（Ｌ）、中（Ｍ）、および小（Ｓ）のフェライトアンテナと、それらの性能を説明する。
【００２４】
フェライトロッドの材料は、１ｍＷまたはそれを下回るような、低い信号レベルで、通信受信機のアプリケーションにおいて、標準的に使用される。たとえば、２Ｗに及ぶ大きいパワーレベルで、または、パワー伝達のために、これらの材料を使用することを提案する者はいなかった。
【００２５】
われわれの出願は、フェライト、つまり、極磁性材料（very magnetic materials）をベースとするアンテナが、無線パワーの送信および／または受信に使用される場合に、ある一定の利点を持ち得ることを示してきた。しかし、これらのアンテナは、極端に用途が特定され得る：たとえば、フェライトは、無線パワー伝送において、重要な利点を生み出すことができ、かつ、多くの種々のアプリケーションで使用可能であるが、その使用（there uses）は、実際は、フェライトが利点を生み出す、非常に制約された状況に限られる。しかし、本願は、さらに、縦長形状のフェライトロッドが、いくつかのアプリケーションにおいて実際に有利であり得ることを説明する。固有な成形のこの縦長形状は、フェライトロッドの作用を実際に向上させることができ、それゆえに重要であり得る。したがって、例示的な実施形態は、そのフェライトロッドに使用される材料だけでなく、無線パワーシステムにおけるアンテナと、それに使用されるフェライトロッドのこの形状および位置が、決定的に重要であり得るということを定義する。
【００２６】
図１および図２におけるコイルＬ１およびＬ２は、管状のフェライト要素であってもよく、その周りに、コイルが巻かれている。管状のフェライト要素は縦長形状であり、該要素の長さが、図３に示されているように、該要素の幅よりも大幅に長いことを意味する。
【００２７】
さらに、図３は、どのようにしてフェライトが３００といった磁力線を本質的に集束させるのかを示しており、フェライトデバイスより前ではエリア３０１にわたる磁力線が、フェライトデバイスの直径に対応して、エリア３０２内に集束させられている。
【００２８】
この拡大（magnification）は、その作用を向上させることができる。
【００２９】
実験によって、磁場が、
【数１】
0005587304.tif 000002
【００３０】
に等しいということがわかった。
【００３１】
ｕは、材料の透磁率、Ｈは、メートル当たりアンペアの磁場である。
【００３２】
図４は、メートル当たりアンペアの磁場Ｈと合成（resultant）磁場Ｂ間のグラフを示している。これは、ヒステリシス効果を示しており、かつ、１つの例示的な実施形態は、ヒステリシス損が最小化される特定のレベルでの望ましい磁場ＢおよびＨ（B and H fields）を維持することを定義する。
【００３３】
さらに、磁場がフェライトの中に集束させられているため、これは、近接効果による減損をより少なくする。
【００３４】
ある例示的な実施形態は、種々の試作品の例示的な実施形態を説明し、かつ、種々のフェライトサイズおよび材料の試験を説明する。
【００３５】
図５および図６は、試作品、つまり、サイズＬとして、試験された第１のフェライトロッドを示している。サイズＬは、８７ｍｍ×直径１０ｍｍのサイズである。フェライトロッド自体は、図６に示されている。ロッド６００は、いずれのフェライト材料によって作られることもできるが、ある例示的な実施形態では、フェロックスキューブ（ferroxcube）４Ｂ２によって作られている。
【００３６】
フェライトロッドは、また、フェライトロッド６００に対してスライドするメインコイル部６０５を持っている。メインコイルは、サイズ７２×．５ｍｍの、リッツ線、または、より一般的には、撚り合せた接触線（stranded contact wire）で形成されている。さらに、結合巻き線が、スライドするメインコイル６０５に、機械的に結合されている。結合巻き線６１０は、メインコイル６０５に電気的に接続されておらず、かつ、１〜１０回巻きの線で形成され得る。
【００３７】
オペレーションでは、結合巻き線は、ソースからパワーを受信し、かつ、メインコイルにそのパワーを結合する。スライドする巻き線、リッツ線と結合線の全長は２９ｍｍであり、それは８７ｍｍのフェライトロッド上に沿ってスライドする。
【００３８】
ここに説明される例示的な実施形態は、種々の巻き数のメインコイルのインダクタンス、結合コイルのインダクタンスを示し、かつ、さらに、６５０で示されている値「ｄ」の効果（effect）を示す。
【００３９】
組立て部品への接続は、フレキシブル接続ケーブル６２２により結合巻き線６１０にのみ接続している、ＢＭＣコネクタ６２０によって示されている。このケーブルは、スライドするコイル６０１が、スライド用コイル本体６００上をどこでもスライドすることができるように十分な長さである。
【００４０】
さらに、メインコイル６０５は、キャパシタ６１０に平行であり、ＬＣ定数を生じる。１つの例示的な実施形態では、キャパシタとコイル間の接続は、フレキシブルな線でなされることもでき、または代替として、キャパシタは、コイルが移動するときにいつでも移動するように、搭載され得る。
【００４１】
コイル／キャパシタの接合（connection）は、出力線６５９に接続され、それ自体は、無線パワー回路６６０に接続される。この回路は、たとえば、ある周波数（たとえば、１３５Ｋｈｚ）で変調されたパワー信号を生成する無線パワー送信機、または、無線パワーを受信してそれを整流する受信機であってもよい。
【００４２】
サイズＬは、たとえば２Ｗに及ぶ送信または受信パワーを供給することができる。
【００４３】
図７Ａおよび図７Ｂは、サイズＭの別の例示的な実施形態を示し、中サイズのフェライトロッドには４０ｍｍ×直径１０ｍｍが用いられる。これは、たとえば、１Ｗまたは未満の受信パワーを供給することができる。
【００４４】
図８Ａおよび図８Ｂは、２２ｍｍ×直径８ｍｍの小サイズのロッドを示している。さらに、ロッド自体は、図８Ｂに８００で示されているように、メインコイルおよび結合コイル、メインコイル８０６および結合コイル８０７で形成された、スライドするコイル組立て部品８０５を持っている。デバイスは、キャパシタと平行に形成されている。小サイズのデバイスは、ある例示的な実施形態において、中サイズのデバイスのいくらかを減じることができ、１／２Ｗ未未満のパワーレベルに使用可能であり得る。
【００４５】
多数の試験が種々のアンテナについてなされ、かつ、種々の情報がこれらの試験から得られることができた。Ｌサイズのフェライトアンテナには、多数の種々のサイズのデバイスが使用可能であった。
【００４６】
試験された第１のアンテナは、７２掛ける０．５ｍｍのリッツ（撚り合わせた）線で形成され、長さ約２４ｍｍのメインコイルを持っていた。これは、１００ｍＶだと２７３のＱを持つ約８８．１ｕＨのインダクタンスを生じる。この例示的な実施形態において、用いられたキャパシタンスは、１３５ｋＨｚの周波数で１５．７７ｕＦであった。
【００４７】
ここに説明される試験値は、種々のキャパシタンス値および電圧値を用いることにより、図９に示されている試験装置を用いてもよい。１つの例示的な実施形態によると、測定は、送信アンテナを使用すること、および、相反関係（reciprocity）を受信アンテナと仮定することによって、行われ得る。１つの例示的な実施形態によると、Ｑ値は、適用されるパワー量の限度を決定するために用いられる。
【００４８】
１つの例示的な実施形態によると、フェライトロッドアンテナの特性は、次のパラメータに基づいて評価される。
【表１】
0005587304.tif 000003
【表２】
0005587304.tif 000004
【００４９】
アジレント社の４２９４Ａで試験した：
【数２】
0005587304.tif 000005
【００５０】
キャパシタのＣ＝１５ｕＦである。
【００５１】
これらの結果は表１にまとめられており、直径１０ｍｍで、長さ８７ｍｍの、Ｌアンテナにおけるそれらの結果を示す。メインコイルは、３７回巻きの線で形成され、長さ２４ｍｍである。１５．７７ｎｆキャパシタが使用され、測定されたインダクタンス（フェライトなし）は６．３１ｕＨである：
【表３】
0005587304.tif 000006
【００５２】
この測定は、図９に示した試験装置を使用し、波形発生器９００が結合ループ６１０に適用され、メインループが高インピーダンスプローブ９０５によって試験される。
【００５３】
さらなる試験結果は次のとおりであった：
【表４】
0005587304.tif 000007
【００５４】
別の例示的な実施形態は、３回巻きの結合コイルを備え、上記と同様の特性を備えた「Ｌ」アンテナの試作品を試験した。その結果はこうであった：
【表５】
0005587304.tif 000008
【表６】
0005587304.tif 000009
【００５５】
Ｑが、５０〜１６０あたりで変動していることと、周波数に依存して、１３５Ｋｈｚに近い（共振）周波数では、より効率的に作用していることに注目されたい。
【００５６】
別の試作品は、４回巻きの結合コイルを使用し、かつ、表５に示されているように、わずかにより高いＱ値を持っていた。
【表７】
0005587304.tif 000010
【００５７】
このデバイスは、表５に示されているように、わずかにより高いＱを持っていた。
【００５８】
４回巻きの結合ループについてロッド上でコイルを移動させることの効果が試験され、その結果が表６に示されている。
【表８】
0005587304.tif 000011
【００５９】
これは、ｑが、より高い電圧、および、図７Ｂに示した（距離６５０を表す）ｄのより大きな値では、どのように増大するかを示す。
【００６０】
同様の方法で、試験が、Ｍデバイスについて行われた。
【００６１】
このデバイスについての試験値を示す：
【数３】
0005587304.tif 000012
【数４】
0005587304.tif 000013
【００６２】
「ｄ」は、図７Ｂに示した、左端からの距離であり、１３５Ｋｈｚの共振周波数を使用している。
【００６３】
中間計算（median calculation）を示す：
【数５】
0005587304.tif 000014
【００６４】
よって、２つの、２２ｕＦキャパシタが、このシステムを共振させるために使用された。
【００６５】
表８は測定および計算された値を示す：
【表９】
0005587304.tif 000015
【００６６】
表９は、種々のパワーレベルでの効果を示す：
【表１０】
0005587304.tif 000016
【００６７】
表１０〜表１２は、長さ４０ｍｍ、直径１０ｍｍ、１７ｍｍにわたる２５回巻きのメインコイル、４回巻きの結合コイルの試験試作品において、ｄを変化させる効果を示す。
【表１１】
0005587304.tif 000017
【表１２】
0005587304.tif 000018
【表１３】
0005587304.tif 000019
【００６８】
同様の方法で、試験が、Ｓデバイスについて行われた。３つの異なる種類の被験ロッドが使用されている：
【表１４】
0005587304.tif 000020
【表１５】
0005587304.tif 000021
【表１６】
0005587304.tif 000022
【表１７】
0005587304.tif 000023
【表１８】
0005587304.tif 000024
【表１９】
0005587304.tif 000025
【表２０】
0005587304.tif 000026
【表２１】
0005587304.tif 000027
【表２２】
0005587304.tif 000028
【００６９】
長さ２１．５ｍｍ、直径８ｍｍ、１２回巻きのメインコイル、および、ロッドの端から１ｍｍのｄを備える被験デバイスに対して；線タイプ７２、および、２５２ｎＦキャパシタで、次の値が、試験によって得られた：
【表２３】
0005587304.tif 000029
【００７０】
４５回巻き、直径０．２６ｍｍのアンテナの別の試作品が、１９．２２ｕＦのキャパシタで試験され、試験されて次の値を示した：
【表２４】
0005587304.tif 000030
【００７１】
さらに別の試作品は、直径８ｍｍで２１．５ｍｍのロッドを持つ。メインコイルは、７ｍｍで４５回巻きを使用した。結合コイルは２回巻きを使用し、コイル端から．２ｍｍで開始した。「ｄ」、コイル端からのｍｍ数に応じた結果は、以下であった：
【表２５】
0005587304.tif 000031
【００７２】
さらに別の試作品は、インダクタの正確な同調に巻き数を関連付ける。この例示的な実施形態は、３０×３１ｍｍのアンテナを使用している。
【００７３】
巻き数、Ｎは、ｍｍによる距離ｄに関連し得る：
【表２６】
0005587304.tif 000032
【００７４】
インダクタンス値と共振値はこのようであった：
【表２７】
0005587304.tif 000033
【００７５】
１つの例示的な実施形態では、結合ループの巻き数は、インピーダンスに関連した。多くの場合、５０オームのインピーダンスが望ましい。４３回巻きのセカンダリには、７回巻きの結合ループが最適である。この例示的な実施形態では、
【表２８】
0005587304.tif 000034
【００７６】
→７回巻きが、結合ループの最適値である。
【表２９】
0005587304.tif 000035
【００７７】
インダクタンスは、１５ｕＨのインダクタンスを生み出す（空で（in air）、フェライトなし）。この例示的な実施形態の値は、２０ｎＦキャパシタ（２＊１０ｎＦ）を使用し、このようであった：
【表３０】
0005587304.tif 000036
【００７８】
上記からわかるように、このシステムは、（キャパシタと平行な）メイン誘導ループと別に、結合誘導ループを最適化し得る。
【００７９】
当業者は、ここに開示されている実施形態に関連して説明される、さまざまな例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または、両者の組合せとして実現され得ることを、さらに理解するであろう。ハードウェアとソフトウェアのこの相互互換性を明確に説明するために、さまざまな例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、および、ステップが、それらの相関性の点で、概して前述されている。そのような相関性が、ハードウェアとして、または、ソフトウェアとして、実現されるかどうかは、システム全体に課される設計の制約および特定の用途に依存する。当業者は、特定の用途の各々について、さまざまな方法で、説明された相関性を実現可能であるが、そのような実現の決定は、本発明の例示的な実施形態の範囲から逸脱を生ずるものとして解釈されるべきでない。
【００８０】
ここに開示されている実施形態に関連して説明されている、さまざまな例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または、他のプログラマブル論理デバイス、離散ゲートまたはトランジスタ論理、離散ハードウェアコンポーネント、または、ここに説明されている機能を実行するように設計された、それらの任意の組合せによって、実現または実行されることができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってもよいが、代替として、該プロセッサは、従来型のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または、ステートマシンであってもよい。プロセッサは、また、コンピュータデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと併用された１つ以上のマイクロプロセッサ、または、任意の他のそのような構成として、実現可能である。
【００８１】
ここに開示された実施形態に関連して説明された方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェアで直接的に、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで、または、その２つの組合せで、具体化され得る。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または、当該技術で知られている記憶媒体の任意の他の形態の中にあることができる。例示的な記憶媒体は、プロセッサが、記憶媒体から情報を読み出し、かつ、記憶媒体へ情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替として、記憶媒体は、プロセッサに組み込まれ得る。プロセッサおよび記憶媒体は、ＡＳＩＣの中にあることもできる。ＡＳＩＣは、ユーザ端末の中にあることもできる。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末の中の離散コンポーネントとして存在し得る。
【００８２】
１つ以上の例示的な実施形態において、説明された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または、それらの任意の組合せにおいて、実現され得る。ソフトウェアにおいて実現される場合、機能は、コンピュータ可読媒体への、１つ以上の命令またはコードとして、記憶または送信され得る。コンピュータ可読媒体は、１つの場所から別へのコンピュータプログラムの伝達を容易にする任意の媒体を含む通信媒体とコンピュータ記憶媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによるアクセスが可能な任意の利用可能な媒体であり得る。例として、および、限定ではなく、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、または、他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置、または他の磁気記憶デバイス、または、コンピュータによるアクセスが可能であり、かつ、命令またはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを搬送または記憶するために使用可能な、任意の他の媒体を含むこともできる。さらに、いずれの接続も、適切には、コンピュータ可読媒体と呼ばれる。たとえば、ソフトウェアが、ウェブサイト、サーバ、または、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、または、赤外線、無線通信およびマイクロ波といった無線技術を使用する他のリモートソースによって送信される場合には、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または、赤外線、無線通信およびマイクロ波のような無線技術は、媒体の定義に含まれる。ディスク（disk）およびディスク（disc）は、ここに使用されているように、コンパクトディスク（disc）（ＣＤ）、レーザー（登録商標）ディスク（disc）、光ディスク（disc）、デジタル多用途ディスク（disc）（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク（disk）、およびブルーレイ（登録商標）ディスク（disc）を含み、ディスク（disks）は普通、データ磁気的に再生するが、ディスク（discs）は普通、レーザーを用いて光学的にデータを再生する。上記の組合せも、また、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００８３】
開示された例示的な実施形態の先の説明は、本発明を製造または使用することを、いずれの当業者にも可能にするために、提供されている。これらの例示的な実施形態へのさまざまな変更は、当業者に容易に明らかになるであろうし、ここに定義されている包括的な原理は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用可能である。このように、本発明は、ここに示されている実施形態に限定されるべきでないが、ここに開示されている原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲が与えられるべきものとされる。
なお、以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
第１の周波数を有する信号への接続であって、前記信号が特定のパワーレベルを伝える、接続と、
誘導部であって、ループベースと、第１の特定のループ巻き数を持つメイン誘導ループと、第２のループ巻き数を持つ結合ループ、とによって形成され、前記結合ループは、前記メインループよりも少ない巻き数を持ち、前記接続は、前記結合ループに電気的に結合され、前記メイン誘導ループには結合されず、前記結合ループおよび前記メインループは、互いに物理的に結合され、かつ、前記ループベースに対して可動である為、前記メインループと前記結合ループの両方が、前記ループベース上で連動するようになっている、誘導部
とを含む無線パワーシステム。
［Ｃ２］
前記メイン誘導ループに共振する周波数で無線パワーを受信し、パワー出力を生成し、前記結合ループからの出力を受信するように結合されている回路をさらに含む、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ３］
前記メイン誘導ループに共振する周波数でパワー出力を生成し、かつ、無線パワーを送信するために前記結合ループに前記パワー出力を結合する回路をさらに含む、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ４］
前記接続は、複数のフレキシブルな線を含み、それが前記ループベース上をどこへ移動しようとも、前記結合ループに接続する、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ５］
前記誘導部はフェライトコアによって形成される、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ６］
前記結合ループにおける巻き数は、前記システムの入力インピーダンスを設定するために使用される、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ７］
前記メイン誘導ループに結合されるキャパシタンスをさらに含む、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ８］
前記キャパシタンスは、前記インダクタンスおよびキャパシタンスをあわせたＬＣ値が特定の周波数で共振するような値を持つ、Ｃ７に記載のシステム。
［Ｃ９］
前記特定の周波数は１３５ｋＨｚである、Ｃ８に記載のシステム。
［Ｃ１０］
アンテナの第１の結合ループ部を最適化することと、
前記第１の結合ループに機械的にメイン誘導ループを付属させることと、前記メインループと前記結合ループとを互いに電気的に絶縁させ続けることと、
前記結合ループを最適化することと別に、前記アンテナのメインループを最適化することと、
種々の位置へ前記メインループと前記結合ループの両方を移動して、回路のパラメータに関してそれらの位置を最適化することと、
無線パワーを送信するために、互いに付属させるように前記結合ループとメインループを使用すること
とを含む、無線パワーを送信する方法。
［Ｃ１１］
前記結合ループは、前記アンテナの所望の入力インピーダンスにしたがって最適化される、Ｃ１０に記載の方法。
［Ｃ１２］
前記メインループにキャパシタを結合することをさらに含み、前記メインループと前記キャパシタは、無線パワーの前記送信の特定の周波数で共振するＬＣ定数を共同して生み出す、Ｃ１０に記載の方法。
［Ｃ１３］
前記特定の周波数が１３５ｋＨｚである、Ｃ１２に記載の方法。
［Ｃ１４］
前記結合ループとメインループの特性を最適化するために、種々の位置へ、前記接続された結合ループとメインループを移動することをさらに含む、Ｃ１２に記載の方法。
［Ｃ１５］
コアに、前記結合ループと前記メインループを巻きつけることをさらに含み、前記移動は前記コアに対するものである、Ｃ１４に記載の方法。
［Ｃ１６］
前記コアがフェライトコアである、Ｃ１５に記載の方法。
［Ｃ１７］
アンテナの第１の結合ループ部を最適化することと、
前記第１の結合ループに機械的にメイン誘導ループを付属させることと、前記メインループと前記結合ループを、互いに電気的に絶縁させ続けることと、
前記結合ループを最適化することと別に、前記アンテナのメインループを最適化することと、
種々の位置へ前記メインループと前記結合ループの両方を移動することであって、無線パワーを受信し、それによってパワーが供給される回路のパラメータに関して、それらの位置を最適化する、ことと、
無線パワーを受信するために、互いに付属させて、前記結合ループとメインループを使用すること
とを含む、無線パワーを受信する方法。
［Ｃ１８］
前記結合ループは、前記アンテナの所望の入力インピーダンスにしたがって最適化される、Ｃ１７に記載の方法。
［Ｃ１９］
前記メインループにキャパシタを結合することをさらに含み、前記メインループと前記キャパシタは、無線パワーの前記送信の特定の周波数で共振するＬＣ定数を共同して生み出す、Ｃ１７に記載の方法。
［Ｃ２０］
前記特定の周波数は１３５ｋＨｚである、Ｃ１９に記載の方法。
［Ｃ２１］
前記結合ループとメインループの特性を最適化するために、種々の位置へ、前記接続された結合ループとメインループを移動することをさらに含む、Ｃ１９に記載の方法。
［Ｃ２２］
コアに、前記結合ループと前記メインループを巻きつけることをさらに含み、前記移動は、前記コアに対するものである、Ｃ２１に記載の方法。
［Ｃ２３］
前記コアは、フェライトコアである、Ｃ１７に記載の方法。
【図１】
0005587304.tif 000037
【図２】
0005587304.tif 000038
【図３】
0005587304.tif 000039
【図４】
0005587304.tif 000040
【図５】
0005587304.tif 000041
【図６】
0005587304.tif 000042
【図７Ａ】
0005587304.tif 000043
【図７Ｂ】
0005587304.tif 000044
【図８Ａ】
0005587304.tif 000045
【図８Ｂ】
0005587304.tif 000046
【図９】
0005587304.tif 000047