(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部ケースと上部ケースとの間に複数の受信用部品とバッテリーを備え、無線で充電エネルギーを受けた後、前記バッテリーへ伝達する無線充電システム用受信機を備えるスマートフォンにおいて、
前記無線充電システム用受信機は、
前記無線で前記充電エネルギーの伝達を受ける無線充電コイルと、
１ｍｍ〜１０ｍｍの離隔距離を形成しながら前記無線充電コイルの外郭に設置されるＮＦＣコイルと、
前記無線充電コイルおよび前記ＮＦＣコイルの下部に備えられる一つのフェライトシートと、
前記無線充電コイル、前記ＮＦＣコイルおよび前記フェライトシートを覆う絶縁フィルムと、
前記無線充電コイルに連結される充電制御部と、
前記ＮＦＣコイルに連結されるＮＦＣコイル制御用のＮＦＣモジュールと、
を含み、
前記無線充電コイルと前記ＮＦＣコイルとの連結線は、
前記絶縁フィルムの外部に露出し、前記充電制御部および前記ＮＦＣモジュールと電気的に分離されながらそれぞれ連結されることを特徴とする、
無線充電システム用受信機を備えるスマートフォン。
【請求項２】
前記絶縁フィルムは、前記バッテリーの表面に備えられることを特徴とする、
請求項１に記載の無線充電システム用受信機を備えるスマートフォン。
【請求項３】
前記バッテリーの側面に、前記受信用部品が備えられることを特徴とする、
請求項２に記載の無線充電システム用受信機を備えるスマートフォン。
【請求項４】
前記受信用部品のうちの一部を備えたＰＣＢ基板を備え、
前記ＰＣＢ基板は、前記バッテリーの側面に備えられることを特徴とする、
請求項３に記載の無線充電システム用受信機を備えるスマートフォン。
【請求項５】
前記絶縁フィルムは、前記下部ケースに備えられることを特徴とする、
請求項１に記載の無線充電システム用受信機を備えるスマートフォン。
【請求項６】
前記フェライトシートに溝を形成して空間を作り、前記溝の空間に前記無線充電コイルと前記ＮＦＣコイルが備えられることを特徴とする、
請求項１に記載の無線充電システム用受信機を備えるスマートフォン。
【請求項７】
前記絶縁フィルムが前記バッテリーの表面に備えられるとき、前記無線充電コイルの占有面積が、前記バッテリーの表面面積の４０％以上９０％以下であることを特徴とする、
請求項１に記載の無線充電システム用受信機を備えるスマートフォン。
【請求項８】
前記絶縁フィルムが前記下部ケースの表面に備えられるとき、前記無線充電コイルの占有面積が、前記下部ケースの表面面積の４０％以上９０％以下であることを特徴とする、
請求項１に記載の無線充電システム用受信機を備えるスマートフォン。
【請求項９】
前記上部ケースまたは前記下部ケースの内部に前記無線充電コイルが備えられることを特徴とする、
請求項１に記載の無線充電システム用受信機を備えるスマートフォン。
【請求項１０】
前記無線充電システム用受信機は、
前記下部ケースまたは前記受信用部品に付着していない状態で前記上部ケースと前記下部ケースとの間の空き空間領域に設置されることを特徴とする、
請求項１に記載の無線充電システム用受信機を備えるスマートフォン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線充電器に係り、さらに詳しくは、無線充電器において無線で伝送する電力を効率よく受信するための新規な設計構造を提供する無線充電システム用受信機を備えるスマートフォンに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器において、無線送／受信部を備えて無線充電を行う技術が開発されつつある。最近の移動通信端末は様々な形態で開発されており、これにより様々な形態の電源充電器が存在し、その分だけ様々な充電ジャックが存在している。これによる充電器の互換性の問題が浮き彫りになってきたが、このような充電ジャックは、２４ピン充電ジャックに標準化され、利用者における充電器間の互換性の問題を解決した。
【０００３】
しかし、これは、依然として充電器と機器間の有線ケーブルを介して充電が行われるため、距離の制約により利用者に相当な煩わしさおよび不便さを与えている。また、１つの充電器で多数の端末を充電する場合、充電器と端末ジャックの手動的な着脱による煩わしさや、連結部の摩耗または毀損による端末の損傷などの問題点があった。
【０００４】
ところが、前述したような接続端子方式は、機器によって端子の規格および形状が異なるため、使用者が毎度新たな充電装置を購入しなければならないという困難さが伴う。このような方式は、新たな機器を購入すると、従来の充電器を廃棄するという問題をさらに発生させる。
【０００５】
このような問題を解決するために、非接触式磁気誘導方法、すなわち無線充電方式が考案された。非接触式充電方法は、高周波で動作する１次回路を充電台に構成し、２次回路をバッテリー側、すなわち携帯型電子機器内または蓄電池内に構成することにより、充電台の電流、すなわちエネルギーを誘導結合によって携帯型電子機器の蓄電池に提供する方式である。誘導結合を用いた非接触式充電方式は、既に一部の応用分野（例えば、電動歯ブラシ、電気カミソリ器など）に用いられている。
【０００６】
ところが、携帯型電子機器、例えば、携帯電話、携帯型ＭＰ３プレーヤー、ＣＤプレーヤー、ＭＤプレーヤー、カセットテーププレーヤー、ノート型パソコン、ＰＤＡなどに応用しようとする場合には、蓄電池側に追加される体積および重さが小さくなければならないという要求条件の他にも、携帯型電子機器または蓄電池が置かれる位置による充電効率の偏差を改善しなければならない。
【０００７】
携帯電話やスマートフォンに適用する場合、充電効率偏差改善の問題だけでなく、無線充電器も定められた方式によって幾つかの方法が登場している実情であって方式が異なると充電できない問題が提起されている。
【０００８】
さらに、２つ以上のコイルを備えず、各コイル間の設計規格が定められておらず、かつそれぞれのコイルが端末に位置する正確な構造についても述べられていない実情である。
【０００９】
すなわち、先行技術１（韓国登録特許第１０−０９２８４３９号）では、第１上部コア（コイル）と第２上部コアとの間に位置するように備えられ、コントロール部は、無接点電力受信装置から伝送される信号が前記底部コア、第１上部コアおよび第２上部コアのうちどのコアで受信されるかを判別し、判別結果に応じて該当コアを介して電力信号を伝送制御することを特徴とするが、複合機能を有するコイル（アンテナ）を提示してはおらず、最適な設計条件や構造を提示していない。
【００１０】
また、先行技術２（韓国登録特許第１０−０９２８４３９号）では、１次側コア部の誘導パターンコアは、ＰＣＢベースの上部に多数のコアからなる底部コアレイヤーが備えられ、底部コアレイヤー上の間隔パネルの上部に多数のコアからなる上部コアレイヤーが備えられ、前記底部コアレイヤーと前記上部コアレイヤーとは互いに交差して位置し、複層型に備えられたことが特徴であるが、複合機能を有するコイル（アンテナ）に対する構造を提示していないうえ、最適な設計条件を具体的に提示していない。
【００１１】
また、先行技術３（韓国登録特許第１０−１００１２６２号）では、携帯用端末が着脱可能に定着される据置台と、前記据置台に前記携帯用端末が定着されると、外部から供給された電源から発生する磁場が電磁気誘導によって前記携帯用端末側へ伝達されながら無線充電が行われるように前記据置台に設けられる充電モジュールとを含む、充電可能な携帯電話用ケースを提供するが、同様に、複合機能を有するコイル（アンテナ）の構造を提示していないうえ、最適な設計条件を具体的に提示していない。
したがって、複合機能および最適な設計条件を有する無線充電方式の開発が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、無線充電システムにおいて、無線電力送信部で送信する電力を効果的に受信するために、無線電力受信部の設計構造を提供し、詳しくはコイルの新しい形状、選択方法および設計方法などの構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、下部ケース６１、８２と上部ケース８１との間に複数の受信用部品５５ａとバッテリー７０を備え、無線で充電エネルギーを受けた後、前記バッテリー７０へ伝達する無線充電システム用受信機を備える携帯電話６０の一つであるスマートフォンにおいて、前記無線充電システム用受信機は、前記無線で前記充電エネルギーの伝達を受ける無線充電コイル（例えば、ＷＰＣ方式のコイル）５２と、１ｍｍ〜１０ｍｍの離隔距離を形成しながら前記無線充電コイルの外郭に設置されるＮＦＣコイル（ＮＦＣ方式のコイル）５１と、前記無線充電コイルおよび前記ＮＦＣコイルの下部に備えられる一つのフェライトシート５９と、前記無線充電コイル、前記ＮＦＣコイルおよび前記フェライトシート５９を覆う絶縁フィルム６２と、前記無線充電コイルに連結される充電制御部（例えば、ＭＣＵ）１１０ａと、前記ＮＦＣコイルに連結されるＮＦＣコイル制御用のＮＦＣモジュール１１０ｂと、を含んでいる。
【００１４】
そして、前記無線充電コイルと前記ＮＦＣコイルとの連結線（例えば、フレキシブル連結線）５７は、前記絶縁フィルム６２の外部に露出し、前記充電制御部および前記ＮＦＣモジュール１１０ｂと電気的に分離されながらそれぞれ連結されることを特徴とする。
【００１５】
前記絶縁フィルム６２は、例えば、前記バッテリー７０の表面に備えられている。
【００１６】
例えば、前記バッテリー７０の側面には、前記受信用部品５５ａが備えられている。
【００１７】
例えば、前記受信用部品５５ａのうちの一部を備えたＰＣＢ基板を備え、前記ＰＣＢ基板は、前記バッテリー７０の側面に備えられている。
【００１８】
前記絶縁フィルム６２は、例えば、前記下部ケース６１に備えられている。
【００１９】
例えば、前記フェライトシート５９に溝を形成して空間を作り、前記溝の空間に前記無線充電コイルと前記ＮＦＣコイルが備えられている。
【００２０】
例えば、前記絶縁フィルム６２が前記バッテリー７０の表面に備えられるとき、前記無線充電コイルの占有面積が、前記バッテリー７０の表面面積の４０％以上９０％以下である。
【００２１】
例えば、前記絶縁フィルム６２が前記下部ケース６１の表面に備えられるとき、前記無線充電コイルの占有面積が、前記下部ケース６１の表面面積の４０％以上９０％以下である。
【００２２】
例えば、前記上部ケース８１または前記下部ケース６１、８２の内部に前記無線充電コイルが備えられている。
【００２３】
前記無線充電システム用受信機は、例えば、前記下部ケース６１、８２または前記受信用部品５５ａに付着していない状態で前記上部ケース８１と前記下部ケース６１、８２との間の空き空間領域６１−１に設置されている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、無線電力システムにおいて受信部のコイルの形状を効果的に設計し、さらに受信部の磁界の効率を上昇させることが可能な構造を提供することにより、無線電力送信部の状態に応じて無線電力を受信することができかつ受信効率も高める効果を得る無線電力システム用受信部を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の無線充電システム用受信部を示すブロック図である。
【図２】充電方式の別の実施例を示す図である。
【図３】本発明のコイルを詳細に示す図である。
【図４】本発明のコイルを詳細に示す図である。
【図５】マルチコイルの場合の配置を示す実施例の図である。
【図６】マルチコイルの場合の配置を示す実施例の図である。
【図７】マルチコイルの場合の配置を示す実施例の図である。
【図８】無線充電器の原理を説明した図である。
【図９】本発明を示すフローチャートである。
【図１０】本発明を示すフローチャートである。
【図１１】ワンチップ化方法およびブロック図の構成を示す実施例の図である。
【図１２】ワンチップ化方法およびブロック図の構成を示す実施例の図である。
【図１３】ワンチップ化方法およびブロック図の構成を示す実施例の図である。
【図１４】ワンチップ化方法およびブロック図の構成を示す実施例の図である。
【図１５】ワンチップ化方法およびブロック図の構成を示す実施例の図である。
【図１６】ワンチップ化方法およびブロック図の構成を示す実施例の図である。
【図１７】ワンチップ化方法およびブロック図の構成を示す実施例の図である。
【図１８】バッテリーの表面に受信部が備えられた実施例の図である。
【図１９】バッテリーの表面に受信部が備えられた実施例の図である。
【図２０】バッテリーの表面に受信部が備えられた実施例の図である。
【図２１】バッテリーの表面に受信部が備えられた実施例の図である。
【図２２】バッテリーの表面に受信部が備えられた実施例の図である。
【図２３】バッテリーの表面に受信部が備えられた実施例の図である。
【図２４】受信部がバッテリー充電ケースの側面に取り付けられている実施例の図である。
【図２５】受信部がバッテリー充電ケースの側面に取り付けられている実施例の図である
【図２６】受信部がバッテリー充電ケースの側面に取り付けられている実施例の図である。
【図２７】受信部がバッテリー充電ケースの側面に取り付けられている実施例の図である。
【図２８】機器ケースにループコイルが形成された実施例の図である。
【図２９】機器ケースにループコイルが形成された実施例の図である。
【図３０】機器ケースにループコイルが形成された実施例の図である。
【図３１】機器ケースにループコイルが形成された実施例の図である。
【図３２】下部ケースのループコイル形成領域を示す図である。
【図３３】無線電力受信用コイル５２とＮＦＣコイル５１の配置を示す図である。
【図３４】無線電力受信用コイル５２とＮＦＣコイル５１の配置を示す図である。
【図３５】無線電力受信用コイル５２とＮＦＣコイル５１の配置を示す図である。
【図３６】無線電力受信用コイル５２とＮＦＣコイル５１の配置を示す図である。
【図３７】無線電力受信用コイル５２とＮＦＣコイル５１の配置を示す図である。
【図３８】コイル間の制御を示す実施例の図である。
【図３９】コイル間の制御を示す実施例の図である。
【図４０】コイル間の制御を示す実施例の図である。
【図４１】フェライトシートを備える実施例の図である。
【図４２】フェライトシートを備える実施例の図である。
【図４３】フェライトシートを備える実施例の図である。
【図４４】フェライトシートを備える実施例の図である。
【図４５】フェライトシートにコイルを直接形成する構造の実施例の図である。
【図４６】コイルが備えられる別の実施例を示す図である。
【図４７】コイルが備えられる別の実施例を示す図である。
【図４８】コイルが備えられる別の実施例を示す図である。
【図４９】コイルが備えられる別の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
無線充電システムにおいて無線電力を効果的に送受信するために、無線電力送受信部の設計構造を提供し、無線電力エネルギーを送受信する効率を高める実現可能な構造を提供する。
以下、本発明の実施例に係る無線充電システム用受信部の設計構造について詳細に説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は本発明の無線充電システム用受信部を示すブロック図である。
一般に、無線充電システムは、電力エネルギーを送信する送信部と、電力エネルギーを受信する受信部とから構成され、送信部は一定の信号を感知するために周期的にセンサーが駆動され、充電要請信号が感知されるか否かを判断する。充電要請信号が感知される場合には、送信部の送電部はオンにされる。そして、受信部の信号から受信部側のバッテリー電圧を確認し、充電可能状態を確認すると、送電が行われる。
【００２９】
この際、上記の状態に突入すると、受信部では電力エネルギーの受信が行われ、受信部のバッテリーに電源が充電される。すなわち、このような通常の無線充電システムを効果的に実現するために受信部の効果的な設計構造を提供しようとするものが図１のブロック図である。
【００３０】
無線電力を１次的に受信するアンテナループコイル基板５０が備えられ、特に、本発明ではマルチコイルを提供する。すなわち、本発明のループコイル基板５０には、無線充電コイルとしてのＷＰＣ方式のコイル５２、ＫＴＰ方式のコイル５３、および近距離通信であるＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）に使用されるＮＦＣコイルとしてのアンテナコイル５１を提供する。前記コイル５１、５２、５３は１つの板に備えられる。
【００３１】
この際、図示の如く、最外郭にはＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）に使用されるアンテナコイル５１が備えられる。
【００３２】
前述の説明で送受信部間の信号のやり取りを行う通信モジュール（Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）（２．４Ｇ））１１、それぞれの信号および部品を所定のプログラムによって制御する制御部１０、および電圧または電力を最終的な携帯電話６０の一つであるスマートフォンなどのバッテリー電圧に合わせるコンバータ１２が備えられる。この際、前記コンバータ１２は、状況に応じて電圧を昇圧または降圧する役割を果たすことができ、同様に、電力量を高めることも低めることも可能である。
【００３３】
そして、本発明の別の特徴は、ＷＰＣマッチングパート（Ｍａｔｃｈｉｎｇ  Ｐａｒｔ）１４と、ＫＴＰマッチングパート（Ｍａｔｃｈｉｎｇ  Ｐａｒｔ）１５がそれぞれ備えられることである。すなわち、本発明では、ＷＰＣ方式のコイル５２とＫＴＰ方式のコイル５３が存在し、前記２つの方式からいずれか１つを選択して電力エネルギーを受信するようにする機能を行うものがマッチングパート１４、１５である。
【００３４】
すなわち、それぞれのコイルインダクタンスが相違するから、各インダクタンスに合わせてマッチングを行うのである。
【００３５】
図２は充電方式の別の実施例を示す図である。
バッテリー７０を直接充電させることができるようにコンバータ１２とバッテリー７０との間に充電コントローラ（Ｃｈａｒｇｉｎｇ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１７を備えることができる。この際、前記充電コントローラは充電ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）の形で備えられてもよい。いわば、チャージングマネージメントコントローラ（Ｃｈａｒｇｉｎｇ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）とも呼ぶことができ、パルス方式、リニア方式、スイッチ方式などの多様な方法が適用できる。
【００３６】
図３および図４は本発明のコイルを詳細に示す図である。
基板は図示を省略したが、フレキシブル樹脂基板または通常の基板（例えば、ＰＣＢ基板、プラスチック基板または金属基板）にマルチコイルが備えられることは当たり前である。そして、図３に示すように、基板の最外郭に最も大きくＮＦＣコイル５１が備えられ、その内部にはＷＰＣコイル５２とＫＴＰコイル５３が備えられる。
【００３７】
この際、ＫＴＰコイル５３は２つのコイル（内部コイルと外部コイル）を形成し、それらの間にＷＰＣコイル５２を形成する。図示したコイルの形態のように、ＷＰＣコイル５２は銅などの電線からなるコイルを直接巻いてスパイラル（ｓｐｉｒａｌ）コイル状に備えられ、ＫＴＰコイル５３とＮＦＣコイル５１は基板に薄膜（蒸着または印刷コートの後にエッチング工程によって形成された薄膜状のコイル）状に備えられる。
【００３８】
したがって、本発明において、基板は、ループコイルをコートして形成するためのベース基板（ＰＣＢ、金属または樹脂などの基板）であってもよく、単にループコイルを支持するための基板であってもよい。この際、ループコイルを支持するための基板とは、スパイラルコイルを板（金属、樹脂または樹脂等からなる硬いあるいはフレキシブルな板）に固定するための単純な意味の基板であってもよい。すなわち、スパイラルコイルを基板にテープまたは接着材で付着させる形態になってもよい。
一方、本発明の別の実施例では、コイルを他の部品に備える方法を提供する。
【００３９】
図４は異種コイルの別の実施例を示す図である。
例えば、ＫＴＰ方式はインダクタンス値が３μＨ（マイクロヘンリー）であり、ＷＰＣ方式は９μＨであると仮定すると、それぞれ該当するコイルのターン（ｔｕｒｎｓ）数が互いに異なる。したがって、図示の如く、ＷＰＣコイルはコイル５２の先端と終端に引出線５２ａ、５２ｂを連結して使用し、ＫＴＰコイルはコイル５２の中間と終端に引出線５２ｃ、５２ｂを連結して使用する。そして、前記ＷＰＣ引出線５２ａ、５２ｂはＷＰＣマッチングパート１４と連結し、ＫＴＰ引出線５２ｂおよび５２ｃはＫＴＰマッチングパート１５と連結する。
【００４０】
すると、制御部１０によって選択されたマッチングパートに連結された引出線と連結されたコイルを介して無線電力エネルギーは受信されるのである。
【００４１】
図５〜図７はマルチコイルの場合の配置を示す実施例の図である。
図５は２つのコイルセットが重なり合う状態を示す実施例の図である。すなわち、無線充電システムにおいて充電方式の異なるコイルが１つのコイルセット（例えば、Ａ方式の充電コイルの内部または外部にＢ方式の充電コイルが巻かれており、或いは１つのコイルの中間に引出線が備えられて方式の異なる充電を選択することが可能なコイルをコイルセットという）に備えられる。
そして、前記コイルセットが２つ重なり合う場合である。
【００４２】
図６は３つのコイルセットが重なり合う場合を示す実施例の図であり、同様に、図７は２つ以上のコイルセットが備えられるが、重なり合っていない場合を示す図である。
【００４３】
また、図示の如く、重なり合っているか否かを問わず、マルチコイルが備えられる場合には、送信部のコイルにも適用することができ、受信部のコイルにも適用することができる。
【実施例２】
【００４４】
図８は無線充電器の原理を説明した図である。
図８は無線充電器が電力エネルギーを供給するための一般な構造である。まず、受信部２００はアンテナループコイル５２、５３がコンデンサＣに直列連結された構造を持ち、送信部３００もアンテナループコイル３１がコンデンサＣに並列連結された構造を持つ。但し、その相違点は送信部３００が共振フィルタをさらに備えることである。前記共振フィルタ（Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）はコイル６２とコンデンサＣが直列連結される構造である。この際、前記ループコイルとコンデンサの直列および並列連結は変更できる。
【００４５】
無線充電器で一般に使用される方式はＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）方式であって、ＷＰＣ方式の無線電力エネルギーが伝達されるためには一般に次のような条件を持つ。
【００４６】
「電圧：７〜１５Ｖ（受信部基準）、周波数：１００〜２００ＫＨｚ、電流：５Ｖ（０．７Ａ）、電力：３．５Ｗ、コイルのインダクタンス値：８μＨ（Ｍｉｃｒｏ  Ｈｅｎｒｙ）〜１２μＨ」
【００４７】
一方、コイルとコンデンサは直列に連結された構造を持つ。無線電力エネルギーの伝達において、媒介体はアンテナループコイル５２、５３であり、前記アンテナコイル５２、５３はコンデンサに連結される構造を持つが、直列に連結される。
【００４８】
一方、当社が開発したＫＴＰ方式は、次のような特徴を持つ。
「電圧：７〜２４Ｖ（受信部基準）、周波数：１ＭＨｚ〜６．７８ＭＨｚ、電流：５Ｖ（１Ａ）、電力：５Ｗ、コイルのインダクタンス値：６００ｎＨ（Ｎａｎｏ  Ｈｅｎｒｙ）〜２μＨ」
【００４９】
この際、前記に表示された電圧と電流値は、上記の数字に正確に一致することを意味するのではなく、範囲を示す。
【００５０】
とにかく、ＷＰＣ方式とＫＴＰ方式の最も大きい相違点は、コイルのインダクタンス値と周波数値の差である。まず、周波数値の差におけるその基準を１ＭＨｚとすることができる。すなわち、ＷＰＣ方式は１ＭＨｚ（Ｍｅｇａ  Ｈｅｒｔｚ）以下と低周波であり、ＫＴＰ方式は１ＭＨｚ（Ｍｅｇａ  Ｈｅｒｔｚ）以上と高周波である。
【００５１】
ところが、実際使用する周波数としては、ＷＰＣ方式の場合には１００〜２００ＫＨｚの周波数を使用し、ＫＴＰ方式の場合には６〜８ＭＨｚ以上の高周波を使用する。
【００５２】
また、コイルのインダクタンス値は、ＷＰＣ方式の場合には「８μＨ〜１２μＨ」であり、ＫＴＰ方式の場合には「６００ｎＨ〜２μＨ」である。
【００５３】
上記の特徴を持つＫＴＰ方式は、相当な利点を持つ。例えば、周波数を発振させる部品においても高周波数を使用することにより、部品の小型化（高周波は一般に部品の大きさを小さくすることができる）が可能であり、コイルのインダクタンス値を小さくすることにより、アンテナループコイルとして、スパイラルコイルの代わりに、ＰＣＢ基板（または樹脂基板）に印刷方式で形成したコイルを使用することができる。
【００５４】
基板にコイルを形成することにより、量産の際に有利であるうえ、コストダウンの効果をもたらすことができる。そして、コイルのターン数（Ｔｕｒｎｓ、巻回数）も、ＷＰＣ方式の場合には５０回以上を超えるが、ＫＴＰ方式の場合には５０回以下にしてもよい。
【００５５】
一方、前記ターン数は携帯電話機器に適用される基準として言及された数である。通常、携帯電話機器の場合、その面積が最大１００ｃｍ２以内のときに一般に算定した数である。
【実施例３】
【００５６】
図９および図１０は本発明を示すフローチャートである。
図９についてまず説明する。無線充電システムは、電力エネルギーを送電する送信部と、電力エネルギーを受信する受信部とから構成され、受信部から、電力エネルギーの送信を要請する信号を送信部に送ると、一定の信号を受信するために周期的にセンサーが駆動される送信部は充電要請信号を感知し、充電信号を受信部に送る。すなわち、このように一般な過程を経て受信部で近距離通信モジュール１６を介して受信した信号は制御部１０に送られ、前記制御部１０は所定の方法によって送信部との相互信号交換を行う（ステップ１５０、１５２）。
【００５７】
そして、所定の方法によって相互通信信号を交換した後、電力エネルギーを受信する（ステップ１５３）。この際、本発明では、互いに異なる方式の電力エネルギーの送信を受けることが可能な設計構造を提供する。
【００５８】
すなわち、相互近距離通信信号に基づいて送信部の方式を分別することができれば、該当するマッチングパートが選択されて活性化され、その結果、前記マッチングパートに連結されたコイルが活性化される（ステップ１５４、１６０）。
【００５９】
結果的に、前記制御部１０が選択したマッチングパートに連結されたアンテナループコイルを介して電力エネルギーが受信されるのである。
【００６０】
すなわち、相互近距離通信信号に、方式を区別することが可能な信号が含まれることが可能であり、方式が区別されると、該当するマッチングパートが直ちに選択できるのである。ここで、該当するマッチングパートが選択されることは、図１のブロック図の説明に準ずる（図９において、ステップ１５４から直ちにステップ１６０に進行することができる。）。
【００６１】
一方、近距離通信信号を介して方式を選択することができれば、送信部から送る無線電力エネルギーの大きさ値の分析によって方式を選択することができる（ステップ１５６、１５８）。図８の説明の如く、ＷＰＣ方式とＫＴＰ方式は電圧、周波数、インピーダンスまたはインダクタンス値が異なり、これらの値を分析してどんな方式であるかを判別する。そして、このような判別は既に定められた方法によって制御部１０で判別する。そして、判別が終わると、該当するマッチングパートを選択する（ステップ１６０）。
【００６２】
制御部１０で上記の判断が可能な理由は、予め各方式に対する特徴値が制御部１０またはメモリ（本発明では別途言及されていないが、定められたアルゴリズムを行うためにはメモリ素子が備えられるべきであるのは言うまでもない。）に記憶され、前記記憶された値に基づいてどんな方式であるかを判断する。
【００６３】
該当するマッチングパートが選択されて活性化されると、該当するコイルも活性化されて無線電力エネルギーを受信する（ステップ１６２、１６４）。アンテナコイル５２、５３を介して無線電力エネルギーを受信すると、制御部１０を介してコンバータ１２が制御され、最終的にバッテリーが充電できる電圧５Ｖが作られることになり、バッテリーが充電されるのである（ステップ１６６）。
【００６４】
すなわち、制御部１０は、選択された方式に応じてコンバータが変換しなければならない比率が定められ、その比率に応じて電圧または電力を変換して最終的に出力を行うのである（ステップ１６８）。
【００６５】
この際、図９のフローチャートは、無線電力システムにおいて２つの方式の送信部から送信する電力エネルギーを受信することが可能な方法を提供している。すなわち、定められた２つの方法のうち１つの方式で電力エネルギーを送信すると、受信部は、送信される電力エネルギーを受信することが可能な方式を選択して電力エネルギーを受信することができる。
【００６６】
しかし、送信される電力エネルギーを受信することが可能な方式を受信部が選択するとき、必ずしも２つの方式からいずれかを選択しなければならないのではない。すなわち、コイルのインダクタンス、インピーダンス、電圧、周波数および近距離通信符号などによって区別し選択することができれば、送信される電力エネルギーの３つ以上の方式からもいずれかを選択して電力エネルギーを送ると、受信部が選択することもできるため、結局、受信部は電力エネルギーの受信を可能とするのである。
【００６７】
例えば、送信部は、ＷＰＣ方式とＫＴＰ方式以外に、他の方式も存在することができる。よって、送信部は、前記２つの方式以外に、他の方式で電力エネルギーを送信することができる。このような場合にも、コイルのインダクタンス、インピーダンス、電圧、周波数および通信符号などを介して送信される電力エネルギーがどんな方式であるかを判別し、それに該当する方式に、本発明の受信部は選択され、これにより受信される電力エネルギーを受信することができるのである。
【００６８】
図１０は状態を分析して方式を選択する別の実施例を示す図である。
無線充電を開始すると、電力エネルギーを送信し受信する（ステップ１００、１０２）。
【００６９】
手動で充電方式を選択すると、該当アンテナコイルが選ばれるようにすることができる（ステップ１０４、１１０）。すなわち、スイッチ或いはメニュー方式で選択する（選択方法は通常の方法を使用することができるので、本発明では手動選択方法については別途の説明を省略する。）。
【００７０】
自動で充電方式が選択されると、受信コイル５２、５１の充電信号を分析する。電圧分析、周波数分析またはインピーダンス分析を行うことができる。そして、分析値に応じて該当アンテナコイルを選択する（ステップ１０４、１１０）。
【００７１】
分析された電圧値、周波数値、インピーダンス値などに応じて、コイルにはそれに対応する値を持たせる（ステップ１１２）。例えば、周波数値を分析し、方式が選択されたなら、受信部のコイルには選択された方式の周波数値を持たせるのである。
【００７２】
前述したような方式が定められると、無線電力エネルギーの送受信が行われ、バッテリーは充電される。
【実施例４】
【００７３】
図１１〜図１７はワンチップ化方法およびブロック図の構成を示す実施例の図である。
部品の簡単化およびコストダウンを図るためには、部品のワンチップ（Ｏｎｅ  Ｃｈｉｐ）化が重要な手段になる。図１１はワンチップ化が可能な部品を１つのブロック１００として示す図である。
【００７４】
すなわち、制御部１０、通信モジュール（Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）（２．４ｇ））１１、コンバータ１２、マッチングパート１４、１５、通信パート１３などを１つの部品としてワンチップ化することができる。
【００７５】
一方、無線電力エネルギーを受信するとき、携帯電話または電磁機器にバッテリーを内蔵した状態で無線電力エネルギーを受信することができるようにそれぞれの部品を構成することができる。この場合には、部品のコスト節減のために、受信部の制御部１０の機能を携帯電話の部品或いは電磁機器のメインＣＰＵ（携帯電話中央処理装置）１１０のチップに代えることができる。
【００７６】
しかも、図１２はこのような場合の実施例を示す図である。この際、受信部の部品をワンチップ化する場合には、制御部１０を除いた通信モジュール（Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標））１１、コバータ１２、マッチングパート１４、１５、通信パート１３などを１つの部品にワンチップ化することができる。
【００７７】
また、図１３はアンテナループコイル基板５０とアンテナチップ６を除いて残りの部品を全て携帯電話機器または電子機器に取り付け、受信部の部品を最小限にしようとする実施例の図である。図１４は受信部制御部１０の機能を携帯電話または電子機器のメインＣＰＵ１１０のチップに代えた場合を示す図である。
【００７８】
本発明において、１つの部品またはワンチップ化が意味することは集積化である。集積化によってＩＣ化することもでき、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ  ｅｌｅｃｔｒｏ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ）によって１つの部品にすることもできることを意味する。
【００７９】
図１５〜図１７はメインＣＰＵ１１０のチップが無線充電器の制御を行う別の実施例の図である。
【００８０】
図１５は無線充電器を制御する制御部１０が備えられ、前記制御部１０をメインＣＰＵ１１０のチップがさらに制御する場合を示す実施例の図である。
【００８１】
図１６はメインＣＰＵ１１０と無線充電器制御部１０とが互いに情報をやり取りする場合のブロック図を示す実施例の図である。
【００８２】
無線充電器の制御部１０が電力エネルギーを受信すると、受信状態をメインＣＰＵ１１０に伝送する（ステップ１２０、１２２）。そして充電方式に合うアンテナコイルを選択し、分析値を考慮して変換する（前述の説明を参照）（ステップ１２８）。
【００８３】
その後、選択方式に対する情報も携帯電話情報に伝送する（ステップ１３０）。
この際、ステップ１２２は必ずステップ１２４より順序が先になる必要はない。ステップ１２４の後であってもよく、ステップ１２８の後であってもよい。
【００８４】
図１７は携帯電話の画面で無線充電を制御する方法を示す実施例の図である。
携帯電話（または携帯端末の画面）で無線充電を選択すると、図１７のような実施例の画面７４が表示され、日付７１が表記されて充電履歴が記憶できる。そして、無線充電の開始と終了７２を選択することができ、充電方式７３を選択することができ、充電方式が表示される。
【００８５】
無線充電器とＮＦＣの使用有無が携帯端末のディスプレイ画面に表示されることを特徴とする無線充電システム用受信機である。
一方、図１７のような制御は以前の図面の実施例の全ての場合に適用できる。
【実施例５】
【００８６】
図１８〜図２３はバッテリーの表面に受信部が備えられた実施例の図である。
図１８はバッテリー７０の表面にアンテナループコイル基板５０と受信部部品部５５が取り付けられる図であって、ループコイル基板５０と受信部部品部５５を全て合わせた面積がバッテリーの表面より広くならないようにする構造である。そして、前記部品部５５は受信部部品を１つの基板或いは同一層の基板に備えてバッテリーの表面に備えた形態を示す図である。
【００８７】
図１９は部品部５５とループコイル基板５０が互いに折られ得るようにフレキシブル連結線５７で連結された状態を示す図である。この際、前記フレキシブル連結線５７は、通常のＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）と同様の方法で作られた連結線であって、撓み可能な樹脂基板に導線をプリントして製造したものである。勿論、必ずしもＦＰＣを使用しなければならないわけではなく、２つの部品を撓み可能な連結線で連結することができれば本発明に適用できるのは当然である。
【００８８】
ここで、外部連結端子５６も備えられ、外部連結端子５６はバッテリーを携帯電話または電子機器に電気的に連結する端子である。この際、前記端子５６は部品部５５の基板の上面に備えられる。
【００８９】
図２０は部品部５５の基板とループコイル基板５０がフレキシブル連結線５７によって折られた状態を示す図である。図示の如く、部品部５５の基板の上面に外部連結端子５６が備えられる理由は、部品部５５の基板が折られたときに外部との連結を可能とする構造を提供するためである。こうして、ループコイル基板５０はバッテリー７０の表面に取り付けられ、部品部５５の基板はバッテリー７０の側面に取り付けられることになる。
【００９０】
一方、図２１および図２２はバッテリー７０の側面に、部品部５５の基板が取り付けられ得る原理を示す図である。すなわち、部品部５５の基板に取り付けられた受信用部品５５ａは図２１のように突出している形態であり、前記突出した部品５５ａがバッテリー７０の側面に取り付けられるためにはバッテリーの側面に部品が置かれる溝７０ａが備えられる。バッテリー７０の側面に溝が備えられるためには別途のプラスチック構造物が使用される。すなわち、バッテリーの側面に溝を形成するのではなく、溝を有する別途のプラスチック構造物がバッテリーの側面に取り付けられるのである。
【００９１】
一方、図２２のように、部品部５５の基板が図２１のように１つの側面に取り付けられるのではなく、３つの側面に取り付けられる実施例の図である。すなわち、部品部５５の基板が１つの側面に取り付けられてもよく、２つの側面または３つの側面に取り付けられてもよい。当然に、場合に応じては４つの側面に取り付けられてもよい。
【００９２】
図２０のように、部品部５５の基板がバッテリー７０の側面に取り付けられるときは部品５５ａが見えず、図２１または図２２のように、部品部５５の基板が広げられたときは部品５５ａが見えないようにする。このためには、部品部５５の基板がバッテリー７０の側面に取り付けられるときを基準とすると、部品５５ａが部品部５５の基板の内面に形成されるようにする。
【００９３】
図２３はバッテリーの表面にアンテナループコイル５２が形成される領域（Ｄｏｍａｉｎ）を示す図である。一般に、バッテリー７０も正確な四角形の形状ではなく、ループコイル５２は一層四角形の形状ではない。
【００９４】
ところが、バッテリー７０が四角形ではないが、バッテリーの４辺の連結線を用いて四角形の形状にすることができ、ループコイル５２の最外郭部分を連結して四角形の形状にすることができる。図２３では１本のループコイル５２のみを示したが、別のループコイル５１、５３が形成できるのも当然である。すなわち、多数本のコイルを用いても、最外郭部分を連結して四角形にすることができる。そして、コイルが形成される領域（Ｄｏｍａｉｎ）を示すことができる。
【００９５】
バッテリーの四角形の２辺をそれぞれＢＳ１、ＢＳ２とし、ループコイルの四角形の２辺をＢＳ１−１、ＢＳ２−１とするとき、それぞれの比率を考えることができる。バッテリー７０の表面にループコイルがあまり小さい面積で形成されると、無線電力の磁界面積も小さくなるので、その分効率が少なくなる。よって、一定のサイズ以上になるべきなのは当然である。たとえ、ループコイル５１、５２、５３がバッテリーの表面に形成されるときに肉眼で見えるように形成される場合、デザイン的効果も考えることができる。
このような点を考慮してバッテリーの四角形の１辺とループコイルの四角形の１辺との比率を考えることができ、７０％程度が適当であるので、次のような関係が成り立つ。
（ＢＳ１−１）／（ＢＳ１）＞０．７、
（ＢＳ２−１）／（ＢＳ２）＞０．７
【００９６】
また、もし図１８の実施例でのようにバッテリー７０の表面に部品部５５の基板も形成される場合にはコイルの占有面積が相対的に減少し、これにより次のような関係を考えることができる。
（ＢＳ１−１）／（ＢＳ１）＞０．６
【００９７】
この際、前記比率の最大値は１．０であり得るが、０．９９程度とほぼ大きさが類似してもよい。
【００９８】
しかも、前記比率が０．７であるときを仮定すると、ループコイル領域の面積は、バッテリーが作った四角形の面積の４９％以上になる。ところが、実際のループコイルの形状は円形、または曲線が含まれた四角形の形状となり、コイルの内部も空いていてもよいので、純粋なループコイルの面積は一層さらに小さくなる。すなわち、実際のループコイルの面積は領域（Ｄｏｍａｉｎ）の面積の２０％〜８０％程度しかならないこともある。
【００９９】
一方、別途のアンテナループコイル基板５０を使用せず、アンテナループコイル５１、５２、５３を直接バッテリーの表面に取り付けてもよい。この場合には、テープなどを用いて前記アンテナループコイル５１、５２、５３をバッテリーの表面に取り付けることもできる。そして、アンテナループコイル５１、５２、５３を全て覆うことが可能な大きさのフィルムを用いてバッテリー７０の表面に取り付けることができるのは当然である。この際、前記フィルムに接着剤をコートしてもよく、前記フィルムをテープで接着してもよい。
【実施例６】
【０１００】
図２４〜図２７は受信部がバッテリー充電ケースの側面に取り付けられた実施例の図である。
【０１０１】
図２４はバッテリー充電ケース（Ｂａｔｅｒｙ  Ｔｒａｖｅｌ  Ｃｈａｒｇｅｒ）８０が閉じている状態を示す図、図２５はバッテリー充電ケース８０が開いている状態の図である。バッテリー充電ケース８０は、上部ケース８１および下部ケース８２により構成されている。そして、下部ケース８２の側面底部に送信部のアンテナループコイル基板５０が取り付けられることを示す。
【０１０２】
この際、図２５は送信部のループコイル基板５０が取り付けられたことを示す図であって、断面視の実際位置は図２６に示されている。ループコイル基板５０は最大限下方に位置することが好ましい。よって、図２６に示すように、ループコイル基板５０の位置は最大限下方に備えられる。
【０１０３】
すなわち、図２６の（Ａ）に示すように、下部ケース８２の下方の底部にループコイル基板５０を取り付け、その上に下部蓋８２ａで覆った形状をしていてもよく、（Ｂ）のように下部ケース８２の外部にループコイル基板５０を取り付けた形状を取ることができる。一方、送信部部品５５ａはケースの内部に別途の空間を作って装着することもできるが、下部ケース８２に溝空間８２ｂを作り、前記溝空間８２ｂに部品５５ａが取り付けられるようにすることにより、空間効率を高めることができる。
【０１０４】
図２７はバッテリー充電ケースにおけるループコイルの占有領域の比率を示す図である。
すなわち、バッテリー充電ケース８０の表面におけるアンテナループコイル５２の形成領域（Ｄｏｍａｉｎ）を示す図である。一般に、バッテリー充電ケース８０も正確な四角形の形状ではなく、ループコイル５２は一層四角形の形状ではない。
【０１０５】
しかし、バッテリー充電ケース８０の４辺の連結線を用いて四角形の形状にすることができ、ループコイル５２の最外郭部分を連結して四角形の形状にすることができる。図２７では１本のループコイル５２のみを示したが、別のループコイル５１、５３が形成できることも当然である。すなわち、多数本のコイルを用いても最外郭部分を連結して四角形を作ることができる。そして、コイルが形成される領域（Ｄｏｍａｉｎ）を示すことができる。
【０１０６】
バッテリー充電ケース８０の四角形の２辺をそれぞれＢＳ１、ＢＳ２とし、ループコイルの四角形の２辺をＢＳ１−１、ＢＳ２−１とするとき、それぞれの比率を考えることができる。バッテリー充電ケース８０の表面にループコイルが非常に小さい面積で形成されると、無線電力の磁界面積も小さくなるので、その分効率が少なくなる。よって、一定の大きさ以上にならなければならないのは当たり前である。たとえ、ループコイル５１、５２、５３が肉眼で見えるように形成される場合、デザイン的効果も考えることができる。
【０１０７】
このような点を考慮してバッテリーの四角形の１辺とループコイルの四角形の１辺との比率を考えることができ、７０％程度が適当であるので、次のような関係が成り立つ。
（ＢＳ１−１）／（ＢＳ１）＞０．７
（ＢＳ２−１）／（ＢＳ２）＞０．７
【０１０８】
この際、前記比率が１．０であり得るが、０．９９程度と大きさが殆ど類似してもよい。
しかも、純粋なループコイルの面積は一層さらに小さくなり、実際のループコイルの面積は領域（Ｄｏｍａｉｎ）の面積の２０％〜８０％程度にしかならないこともある。
【０１０９】
一方、本発明では、無線電力エネルギーを受信するコイル５２とＮＦＣコイル５１とが一体型に形成されてもよいが、一体型に形成されなくてもよいことを示している。すなわち、場合に応じては無線電力受信用コイル５２のみ備えられてもよく、無線電力受信用コイル５２とＮＦＣコイル５１が共に備えられてもよい。
【０１１０】
あるいは、バッテリーに備えられるとき、コイルの占有面積がバッテリーの表面面積の４０％以上９０％以下であることを特徴とする、無線充電システム用受信機である。
【実施例７】
【０１１１】
図２８〜図３１は機器ケースにループコイルが形成された実施例の図である。
本実施例において、機器は携帯用端末、携帯電話または他の電子機器であってもよい。この際、他の機器は、無線電力エネルギーを受け取って充電したバッテリーが使用される機器を意味する。
【０１１２】
図２８は下部ケース６１にループコイル５２を取り付け、その上端に絶縁フィルム６２などを取り付ける方法を示す実施例の図である。この際、前記ループコイル５２は象徴的なので、前記ループコイル５２は、２本以上のループコイル５１、５２、５３であってもよく、前記ループコイルが形成されたループコイル基板５０であってもよい
【０１１３】
同様に、前記フィルム６２も、象徴的であり、ループコイル５２またはループコイル基板５０を下部ケース６１に取り付けるための固定手段であるといえる。すなわち、前記フィルム６２に接着剤をコートして下部ケース６１に固定することができ、前記フィルムを、テープを用いて下部ケースに固定することができる。当然、前記フィルム６２の代わりに、テープのみを用いてもよい。
【０１１４】
ループコイルがループコイル基板５０に形成された形態の場合には、前記基板５０を下部ケースに取り付け或いは固定する方法を使用し、前記フィルム６２の代わりに基板をそのまま下部ケース６１に固定することもできる。この際も、接着剤、テープ、固定ねじ、固定ピンなどのものが使用できるのは当たり前である。
【０１１５】
図２９は下部ケース６１の下方にループコイル５２（２本以上のループコイルであってもよく、ループコイルが形成された基板であってもよい）が取り付けられ、その下方にフィルム６２が付着する実施例の図である。この際には、前記フィルム６２がケースの外部にそのまま露出するので、より厚いフィルム６２を使用することがよい。一種の板程度の厚さを持ってもよいが、１ｍｍを超えないことが好ましい。その他、取り付け方法は図２１の実施例に準ずる。
【０１１６】
図３０は下部ケースの内部にループコイルを形成した実施例の図である。
図３０ではループコイル５２（或いは２本以上のループコイルまたは基板）を破線で表示したが、これは下部ケースの内部にループコイル５２が形成されたことを示すためのものである。
【０１１７】
下部ケース６１の内部にループコイル５２が形成されるようにするためには、下部ケースを射出するとき、前記ループコイル５２（本実施例では２つ以上のループコイルまたは基板を意味する。）を金型の内部に挿入して射出する方法を用いる。すなわち、通常のケース内部に薄い基板の形状（ループコイル、またはループコイルが形成された基板は薄い基板の形状であるといえる）を挿入して射出する方法を用いればよい。ところが、この際、下部ケース６１の厚さを考慮し、金型の内部に挿入される作業を容易に行うために、前記ループコイル５２の厚さも１ｍｍ以内とすることがよい。
【０１１８】
一方、ループコイルが下部ケースの内部に形成されるとき、内部のループコイルと外部の回路とを連結するための手段が必要であり、このために、連結端子６１ａが下部ケース６１に形成される。この際、下部ケースの射出の際に前記連結端子６１ａも前記ループコイルに連結された状態で金型に挿入されて形成できる。
【０１１９】
図３１は下部ケース６１にループコイル５２が形成される場合に下端からループコイル５２までの距離「ｄ」を示す図である。前記距離は下部ケースの最大厚さ、および無線電力エネルギー送信部と受信部コイルの相互距離を考慮して定める。すなわち。前記「ｄ」値は１．５ｍｍ以内であることが好ましい。ところが、図２９と図３０の実施例では、前記「ｄ」値は１．０ｍｍ以内が望ましい。
【０１２０】
図３１の実施例で示した「ｄ」値は、バッテリーにループコイルが取り付けられる場合と、バッテリー充電ケースにループコイルが取り付けられる場合の両方ともに適用できる値である。
【０１２１】
図３２は下部ケースにループコイルが形成された領域を示す図である。
すなわち、下部ケース６１の表面にアンテナループコイル５２が形成される領域（Ｄｏｍａｉｎ）を示す図である。一般に、下部ケース６１も正確な四角形の形状ではなく、ループコイル５２は一層四角形の形状ではない。
【０１２２】
しかし、下部ケース６１の４辺の連結線を用いて四角形の形状とすることができ、ループコイル５２の最外郭部分を連結して四角形の形状とすることができる。本実施例では１本のループコイルのみを示したが、別のループコイル５１、５３が形成できることも当然である。すなわち、多数本のコイルを用いても最外郭部分を連結して四角形とすることができる。そして、コイルが形成される領域（Ｄｏｍａｉｎ）を示すことができる。
【０１２３】
下部ケース６１の四角形の２辺をそれぞれＣＳ１、ＣＳ２とし、ループコイルの四角形の２辺をＣＳ１−１、ＣＳ２−１とするとき、それぞれの比率を考えることができる。下部ケース６１の表面にループコイルが非常に小さい面積で形成されると、無線電力の磁界面積も小さくなるので、その分効率が少なくなる。よって、一定の大きさ以上にならなければならない。たとえ、ループコイル５１、５２、５３が肉眼で見えるように形成される場合、デザイン的効果も考えることができる。
【０１２４】
このような点を考慮してケースの四角形の１辺とループコイルの四角形の１辺との比率を考えることができ、７０％程度が適当であるので、次のような関係が成り立つ。
（ＣＳ１−１）／（ＣＳ１）＞０．６
（ＣＳ２−１）／（ＣＳ２）＞０．７
【０１２５】
この際、前記比率が１．０であり得るが、０．９９程度と大きさが殆ど類似してもよい。
しかも、実際のループコイルの面積は領域（Ｄｏｍａｉｎ）の面積の２０％〜８０％程度にしかならないこともある。
【０１２６】
あるいは、ケースに備えられるとき、ケース表面面積の４０％以上９０％以下である。
【実施例８】
【０１２７】
図３３〜図３７は無線電力受信用コイル５２とＮＦＣコイル５１の配置を示す図である。
本発明では、無線電力エネルギーを受信するコイル５２とＮＦＣコイル５１が一体型に形成されてもよく、一体型に形成されなくてもよいことを示している。
【０１２８】
本発明では、無線電力コイルまたはアンテナが位置し得る部品を考えることができる。本発明において、コイルまたはアンテナはバッテリー７０に備えられてもよく、バッテリー充電ケース（Ｂａｔｅｒｙ  Ｔｒａｖｅｌ  Ｃｈａｒｇｅｒ）８０に備えられてもよく、携帯端末の下部ケース６１に備えられてもよい。
【０１２９】
この際、無線電力エネルギーを受信するコイル５２とＮＦＣコイル５１が一体型に形成されたというのは、前記２本のコイル５２、５１ともバッテリー７０に備えられる場合、前記２本のコイル５２、５１ともバッテリー充電ケース８０に備えられる場合、または前記２本のコイル５２、５１とも携帯端末の下部ケース６１に備えられる場合を意味する。
【０１３０】
一体型に形成されていないというのは、無線電力エネルギーを受信するコイル５２は下部ケース６１に備えられるが、ＮＦＣコイル５１はバッテリー７０に備えられる場合、或いは、無線電力エネルギーを受信するコイル５２はバッテリー７０に備えられるが、ＮＦＣコイル５１は下部ケース６１に備えられる場合を意味する。
【０１３１】
すなわち、前述した例以外にも、一体型とは前記２本のコイルが同一の部品に存在する場合であり、非一体型とは前記部品が同一の部品に存在しない場合である。
【０１３２】
勿論、前記コイル５１、５２がバッテリーまたは下部ケースに存在せず、下部ケース６１と携帯端末部品との間６１−１にフィルムの形で存在することもできる。
すると、一体型と非一体型の場合の数が相当発生することになる。
【０１３３】
すなわち、無線電力コイル５２がバッテリー７０、下部ケース６１、これらの間６１−１に存在してもよく、ＮＦＣコイルもバッテリー７０、下部ケース６１、これらの間６１−１に存在してもよいが、同一箇所に存在しない場合は一体型ではない。
【０１３４】
一体型はバッテリー７０、下部ケース６１、これらの間６１−１に前記コイル５１、５２が共に存在する。
【０１３５】
前記コイル５１、５２が携帯端末部品と下部ケースとの間６１−１に存在する場合、前記コイル５１、５２がフィルムまたはフェライトシートで被覆されているのは当然である。
【０１３６】
一方、前記コイル５１は１つの方式のコイルであってもよいが、２つ以上の方式のコイルであってもよい（本発明の図３参照）。
【０１３７】
図３３は非一体型の場合の実施例の図である。
無線電力受信コイル５２の領域とＮＦＣコイル５１の領域とが互いに重なり合ってはならない。
【０１３８】
すなわち、ＮＦＣコイル５１が形成された全体領域ＮＡにおける、ＮＦＣコイル５１が形成されていない部分に、コイル５２の領域ＣＡが形成されるようにする。勿論、部分的に一部重なり合うことはできても、通信に妨害とされる程度に重なり合ってはならない。
【０１３９】
また、図面ではＮＦＣコイル５１がコイル５２より上方に備えられた実施例を示したが、ＮＦＣコイル５１がコイル５２より下方に備えられる場合も同様に互いに重なり合ってはならない。
【０１４０】
しかも、図３３ではＮＦＣコイル５１領域内にコイル５２が備えられる実施例の図であるが、ＮＦＣコイル５１領域の外部にコイル５２が備えられても互いに重なり合ってはならない。
【０１４１】
図３４は携帯端末部品６０ａと下部ケース６１との間の領域６１−１にコイルが備えられる実施例の図である。図３４では無線電力受信コイル５２のみ備えられたことを示したが、実際にはＮＦＣコイル５１も一緒に備えられてもよい。
【０１４２】
間の領域６１−１に備えられるというのは、本発明のコイル５２、５１が下部ケース６１に取り付けられておらずかつ携帯端末部品（例えば、バッテリーなど）にも取り付けられていない状態で備えられることを意味する。
【０１４３】
また、前記携帯端末部品６０ａは、バッテリー７０或いは他の部品を通常意味する。そして、携帯端末部品６０ａと下部ケース６１との間の領域６１−１にコイルが備えられるときは、コイル５２、５１が基板に備えられてもよいが、絶縁フィルム５５ｃで覆った状態で備えられてもよい。図面では図示が省略されているが、コイル５２、５１と部品との間にはフェライトシートがさらに備えられてもよい。
【０１４４】
図３５は一体型に存在する場合のコイル５２とＮＦＣコイル５１の断面位置を示す概要図である。本発明では、無線電力受信用コイル５２とＮＦＣコイル５１が一体型に備えられてもよいことを示す。
【０１４５】
図３５の（Ａ）に示すように、コイル５２とＮＦＣコイル５１が同一の基板に形成され、それらの間に絶縁層５５ａがコートされてもよい。また、図３５の（Ｂ）に示すように、別途の基板５５にコイル５２とＮＦＣコイル５１が形成されてもよい。そして、前記基板５５は通常のフレキシブル基板を使用するのは当然である。
【０１４６】
一方、コイル５２とＮＦＣコイル５１の相対的な比率を定めることができるが、本発明ではＮＦＣコイル５１の内部にコイル５２を備えるようにした。よって、ＮＦＣコイル５１の長さＬ１はＮＦＣコイル５１の厚みの長さ（上下の厚みではなく、水平の厚みである。）といえる。これに対し、Ｌ２はコイル５２の占有領域の距離を示す（すなわち、コイル５２の形態がドーナツ状であって、内部が空いていてもよいが、空いている部分も含まれる。）。
【０１４７】
本発明では、Ｌ１の長さよりＬ２の長さが少なくとも２倍となるようにしている。その理由は無線電力エネルギーの受信を極大化するためである。
【０１４８】
また、好ましくは、コイル５２とＮＦＣコイル５１間の距離（図面上の左右距離を意味する。）は、ある程度離隔しているほうがよい。前記離隔距離は１〜１０ｍｍ以内が望ましい。最適の離隔距離は５ｍｍ程度が望ましい。
【０１４９】
一方、本発明を実施するために、本発明のコイル５１、５２が必ずしも基板に備えられなければならないのではない。前記コイルがそのまま各部品に取り付けられることも可能である。ところが、それらの間の領域６１−１に備えられる場合には、前記コイルはフィルムなどでコートされて備えられてもよい。
【０１５０】
図３６は別の実施例を示す図である。すなわち、携帯端末が５インチ以内と小さい場合には、（Ａ）に示すように、コイル５２がＮＦＣコイル５１の内部に備えられることが一般的である。ところが、携帯端末が１０インチまたは７インチ程度と大きい場合には、コイル５２がＮＦＣコイル５１の外部に備えられることもある。
【０１５１】
図３７はコイル配置の別の実施例を示す図であって、ＮＦＣコイル５１の内部にもコイル５２が備えられ、ＮＦＣコイル５１の外部にもコイル５２が備えられる場合である。すなわち、コイル５２の面積とコイル５２の大きさをさらに大きくして無線電力受信エネルギーを極大化することができる。
【実施例９】
【０１５２】
図３８および図４０はコイル間の制御を示す実施例の図である。
一般に、ＮＦＣコイル５２は常にオン（ｏｎ）状態を維持する。オン状態を維持するというのは、ＮＦＣコイル５２と、ＮＦＣコイル５２を制御するモジュールとが常に連結されていることを意味する。
【０１５３】
ところが、無線充電受信用コイル５１が無線電力受信エネルギーを送信すると、ＮＦＣコイルはオフ（ｏｆｆ）状態を維持する。この際、オフ状態を維持するというのは、ＮＦＣコイル５２と、ＮＦＣコイル５２を制御するモジュールとの連結が遮断されることを意味する。
【０１５４】
図３８はこのような原理を示す実施例のブロック図である。
コイル５２から受信された電力エネルギーが携帯端末６０に供給される過程は、前述の実施例と同様である。但し、ＮＦＣコイル５１から受信されるデータが別途の経路を経て携帯端末６０に伝達される。
【０１５５】
図示の如く、受信コイル５２とＮＦＣコイル５１が備えられ、前記２本のコイルは回路的に分離される。したがって、無線電力受信部を制御する充電制御部としての制御部（ＭＣＵ）１１０ａと、ＮＦＣコイル５１を制御するＮＦＣモジュール１１０ｂはそれぞれ別個に備えられる。この際、別個に備えられるというのは機能を分離することを意味する。よって、制御部１１０ａとＮＦＣモジュール１１０ｂを別個の部品とすることもでき、１つの部品となって機能を区別することもできる。
【０１５６】
したがって、２つの経路に区分されるというのは、正確には、コイル５２から制御部１１０ａまでの連結線とＮＦＣコイル５１からＮＦＣモジュール１１０ｂまでの連結線が互いに分離されることを意味する。
【０１５７】
前記ＮＦＣモジュール１１０ｂはＮＦＣ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎモジュールを意味する。また、前記ＮＦＣ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎモジュールは、アナログインターフェース（Ａｎａｌｏｇｕｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、Ｒ／Ｆ  Ｌｅｖｅｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、Ｃａｒｄ  Ｍｏｄｅ  Ｄｅｔｅｃｔｅｒなどから構成され、１０ｃｍの近距離で端末間のデータ転送を行うことができるようにする機能を行う。
【０１５８】
一般に、ＮＦＣは、電子タグＲＦＩＤの1つであって、１３．５６Ｍｚの周波数帯域を使用する非接触式近距離無線通信モジュールを用いて、１０ｃｍの近距離で端末間のデータ転送を行う技術をいう。ＮＦＣは、決済だけでなく、スーパーマーケットや一般商店などで物品情報または訪問客のための旅行情報の伝送、交通、出入統制ロック装置などに広範囲にわたって活用される。
【０１５９】
そして、スイッチ１８をさらに備え、前記スイッチ１８はコイル５２を制御する制御部１１０ａの制御によって連結を遮断することができる。前記スイッチ１８によって連結が遮断されると、ＮＦＣコイル５１の機能は停止する。
【０１６０】
結果として、無線電力受信コイル５２を前記制御部１１０ａが制御して無線電力受信エネルギーを受信すると、前記制御部１１０ａは、スイッチ１８を遮断して、ＮＦＣ機能を停止させる。
【０１６１】
一方、無線電力受信エネルギーを受信する場合、ＮＦＣ機能を停止させる方法は、本発明で提示する方法以外に、他の方法も使用可能である。最も重要なことは、前記制御部１１０ａが受信コイル５２を制御すると、ＮＦＣ機能を停止する制御命令を行うことである。
【０１６２】
図３９は別の実施例を示す図であって、携帯端末６０内に存在するメインＣＰＵ１１０のチップ（Ｍａｉｎ  ＣＰＵ  Ｃｈｉｐ：携帯端末全体を制御するチップ）で無線電力受信用コイル５２とＮＦＣコイル５１を制御する。すなわち、図３８の制御部（ＭＣＵ）１１０ａとＮＦＣモジュール１１０ｂの機能を携帯端末のメインＣＰＵ１１０のチップが行う。このためには、前記メインＣＰＵ１１０のチップ内に制御部１１０ａとＮＦＣモジュール１１０ｂの機能を行うことが可能なセクターを備える。
【０１６３】
図４０は無線充電コイルを制御する制御部（ＭＣＵ）１１０ａ、ＮＦＣモジュール１１０ｂ、および携帯電話制御部１１０が備えられ、メインＣＰＵ１１０が前記制御部１１０ａとＮＦＣモジュール１１０ｂも制御することを示している。そして、方式に合うコイルを選択するときは、制御部１１０ａがスイッチ１８を遮断または連結する。
【０１６４】
すなわち、本発明では、ＮＦＣコイル５１を制御するＮＦＣモジュール１１０ｂと、コイル５２を制御する制御部（ＭＣＵ）１１０ａがそれぞれ別個に備えられ、前記ＮＦＣモジュール１１０ｂと制御部（ＭＣＵ）１１０ａをさらに携帯端末のメインＣＰＵ１１０が制御することもでき、また、携帯端末のメインＣＰＵ１１０がＮＦＣコイル５１とコイル５２を直接制御することもできる。
【実施例１０】
【０１６５】
図４１〜図４４はフェライトシートを備える実施例の図である。
フェライトシートは絶縁効果も持つことができるが、コイルとコイルの間、あるいはコイルと部品の間で磁場の影響を与えることを最小化するために備えられるシート状の部品である。よって、前記フェライトシートはコイルと携帯電話部品との間に位置する。
【０１６６】
図４１の（Ａ）は、コイル５２、５１が形成された部品部５５の基板を上方から眺めた場合を示す図である。
【０１６７】
図４１の（Ｂ）は、コイルの上端にフェライトシート５９を備えた実施例の図である。図示の如く、フェライトシート５９はコイル５２、５１の上端にのみ備えられるのではなく、無線電力受信コイル５１とＮＦＣコイル５２との境界領域にも備えられる。
【０１６８】
前記コイル５２、５１間の境界領域にフェライトシート５９が備えられることにより、無線電力受信コイル５１とＮＦＣコイル５２間の磁場の影響を減少させる。
【０１６９】
この際、図４１を参照すると、フェライトシート５９に溝が設けられた形状から、前記溝にコイル５１、５２などが備えられた形態にすることができることが分かる。すなわち、フェライトシート５９の表面にエッチングなどの方法で内部溝（空間）を作り、前記空間にコイル５１、５２を形成することもできることを意味する。勿論、内部溝を作るとき、レーザー加工などの方法を使用することもできる。
【０１７０】
図４２はコイルの上端に備えられるフェライトシート５９の斜視図を示す。図示の如く、無線電力受信コイル５１とＮＦＣコイル５２間の境界領域にもフェライトシート５９が備えられるようにするために、フェライトシート５９の表面には突出部５９ａが形成される。
【０１７１】
一方、図４１の（Ａ）および（Ｂ）は、１つの概念図であって、実際の大きさをそのまま示したものではない。すなわち、図４１の（Ａ）に表示されたフェライトシート５９の厚さは通常１ｍｍを超えず、最大限にしても２ｍｍを超えることが難しい。
同様に、コイルの厚さも０．５ｍｍ以内であり、厚くても２ｍｍを超えることは難しい。
【０１７２】
図４３は領域別に互いに異なる種類のフェライトシートが備えられるようにする実施例の図である。
【０１７３】
図４３のように、無線電力受信コイル５２をカバーするフェライトシート５９−１、ＮＦＣコイル５１をカバーするフェライトシート５９−２、および前記コイル５２、５１間の境界領域に存在するフェライトシート５９−３はいずれも、異なる種類のフェライトシートを使用することができる。すなわち、本発明の実施例では、３種の互いに異なる種類のフェライトシート５９−１、５９−２、５９−３を使用することを示している。
【０１７４】
無線電力受信コイル５２とＮＦＣコイル５１の電気的特性は互いに異なる。よって、それに応じて、互いに異なるフェライトシート５９−１、５９−２を使用する。そして、コイル間の境界領域の電気特性もコイル５２、５１と異なるため、別のフェライトシート５９−３を使用する。
【０１７５】
図４４はフェライトシートが取り付けられる別の実施例を示す図である。図示の如く、コイルが存在しない領域の部品部５５の基板は除去し、除去された領域にもフェライトシートが存在するようにする実施例の図である。
【０１７６】
この場合には、フェライトシート５９の材料として柔軟な材料を使用することもできる。実際、携帯端末は、下部ケース６１と部品とが密着して空き空間が殆どないように設計される。よって、フェライトシート５９がコイルに取り付けられると圧着される。
【０１７７】
この際、伸縮性および柔軟な性質を有する材料からフェライトシート５９を製作する。図示された厚さＴ（下部ケースと部品の間に実際与えられた空間に合う厚さ）よりさらに厚くフェライトシートを製作すると、フェライトシート５９は、圧着され、部品部５５の基板が除去された領域（図面において、Ｄで表示された部分）を満たす。
【０１７８】
フェライトシートとしてはケイ素鋼板を使用するが、その材料としてはマンガン、亜鉛、フェライト、パーマロイ、パーメンデュール、メタルガラス、粉末鉄など、既存の商用化材料を挙げることができる。また、吸収体の形で亜鉛などを使用してもよい。また、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化鉄などの使用も可能である。
【０１７９】
勿論、最初からフェライトシート５９は部品部５５の基板の除去された領域にも備えられるように製作することができる。
【０１８０】
図４５はフェライトシートにコイルを直接形成する構造の実施例を示す図である。
通常、コイル５２、５１はフィルム状に非常に薄く作られる場合が多い。そのような場合には、フェライトシート５９に溝を作らずにフェライトシート５９の表面にコイル５２、５１をそのまま形成することもできる。すなわち、図４５はフィルム状のフェライトシート５９を示す図である。
【０１８１】
以上の構造により、フェライトシート、コイルおよびＮＦＣコイルがフィルム化されて１つのセットとなってバッテリーまたはケースに付着することにより、商品性をさらに高めることができる。
【実施例１１】
【０１８２】
図４６〜図４９はコイルが備えられる別の実施例を示す図である。
図４６はＮＦＣコイル５１が無線充電コイル５２、５３とは別途の領域（Ｚｏｎｅ）に備えられる実施例の図である。すなわち、以前の実施例では、ＮＦＣコイル５１が無線充電コイル５２、５３の内部または外部で巻かれる形で備えられたが、本図は完全に別途の領域にＮＦＣコイルが備えられることを示す図である。
【０１８３】
図４７は断面位置を示す実施例の図である。ＮＦＣコイル５１と無線充電コイル５２、５３がそれぞれ別途の領域（Ｚｏｎｅ）に備えられるが、携帯端末の下部ケース６１の上端に備えられることを示す図である。勿論、下部ケース６１の中間または下端に備えられてもよい。
【０１８４】
図４８および図４９は備えられる位置が異なる場合の実施例を示す図である。
すなわち、図４８はＮＦＣコイル５１が携帯電話（または携帯端末）６０の一つであるスマートフォンに備えられ、無線充電コイル５２、５３はバッテリー７０の表面に備えられる実施例であり、図４９は無線充電コイル５２、５３が携帯電話（または携帯端末）６０に備えられ、ＮＦＣコイル５１はバッテリー７０の表面に備えられる実施例である。
【０１８５】
この際、携帯電話（または携帯端末）６０に備えられるというのは、下部ケース６１に備えられてもよく、下部ケースと携帯電話部品との間にフィルム状に備えられてもよいことである。
【産業上の利用可能性】
【０１８６】
本発明によれば、無線電力システムにおいて受信部のコイルの形状を効果的に設計し、さらに受信部の磁界の効率を上昇させることが可能な構造を提供することにより、無線電力送信部の状態に応じて選択的に無線電力を受信することができ、受信効率も高める効果を得る無線電力システム用受信部を提供する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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