(57)【要約】【課題】無線電力伝送装置を提供すること。【解決手段】一実施形態に係る無線電力伝送装置は、交流電流により磁場を変化させるための伝送コイルと、前記伝送コイルで発生する磁場の電波を制限するための遮蔽部と、前記伝送コイルと遮蔽部とを覆うケースとを備え、前記伝送コイルは、ワイヤを、同一平面で高さが底辺より長い二等辺三角形の辺に沿って巻いて単一レイヤで形成され、前記伝送コイルの外側高さは５２±０．５ｍｍ、内側高さは３４±０．５ｍｍ、外側幅は４６±０．５ｍｍ、内側幅は２８±０．５ｍｍ、厚さが１．１±０．３ｍｍでありうる。前記ワイヤは、前記二等辺三角形の辺等に８回巻かれて前記伝送コイルを形成することができる。【選択図】図５
2015231329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電流により磁場を変化させるための伝送コイルと、
前記伝送コイルで発生する磁場の電波を制限するための遮蔽部と、
前記伝送コイルと遮蔽部とを覆うケースと、
を備え、
前記伝送コイルは、ワイヤを、同一平面で高さが底辺より長い二等辺三角形の辺に沿って巻いて単一レイヤで形成され、
前記伝送コイルの外側高さは５２±０．５ｍｍ、内側高さは３４±０．５ｍｍ、外側幅は４６±０．５ｍｍ、内側幅は２８±０．５ｍｍ、厚さが１．１±０．３ｍｍであることを特徴とする無線電力伝送装置。
【請求項２】
前記ワイヤは、前記二等辺三角形の辺等に８回巻かれて前記伝送コイルを形成する、請求項１に記載の無線電力伝送装置。
【請求項３】
前記遮蔽部は、前記送信コイルの外側を基準として少なくとも一部が超過するように形成される、請求項１に記載の無線電力伝送装置。
【請求項４】
前記遮蔽部は、前記伝送コイルと前記ケースとの間に形成される、請求項１に記載の無線電力伝送装置。
【請求項５】
交流電流により磁場を変化させて電力を無線で伝送するための伝送コイルであって、
前記伝送コイルは、ワイヤを、同一平面で高さが底辺より長い二等辺三角形の辺等に沿って巻いて単一レイヤで形成され、
前記伝送コイルの外側高さは５２±０．５ｍｍ、内側高さは３４±０．５ｍｍ、外側幅は４６±０．５ｍｍ、内側幅は２８±０．５ｍｍ、厚さは１．１±０．３ｍｍであり、前記ワイヤは、前記二等辺三角形の辺等に８回巻かれることを特徴とする伝送コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線で電力を伝送する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信及び情報処理技術が発達するにつれて、スマートフォンなどは、スマート端末機の使用が次第に増加されているが、現在、スマート端末に多く適用されている充電方式は、電源に接続されたアダプタをスマート端末機に直接接続して外部電源の供給を受けて充電するか、またはホストのＵＳＢ端子を介してスマート端末機に接続してホストのＵＳＢ電源の供給を受けて充電する方式である。
【０００３】
最近では、接続線を介してアダプタまたはホストにスマート端末機を直接接続しなければならない不便さを減らすために、電気的接触無しに磁気結合を利用してバッテリを無線で充電する無線充電方式が次第にスマート端末機に適用されている。
【０００４】
無線で電気エネルギーを供給したり、供給を受けるための種々の方法があるが、代表的に、電磁誘導現象に基づいた誘導結合（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）方式と、特定周波数の無線電力信号による電磁的共振現象に基づいた共振結合（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）方式とがある。
【０００５】
２つの方式は共に、無線充電装置とスマート端末のような電子機器間に通信チャネルを形成してデータをやり取りすることにより、電力伝送の安定性を確保し、伝送効率を高めることができるが、誘導結合方式は、無線で電力を伝送する間、電力受信装置が移動して伝送効率が低下することがあり、共振結合方式は、通信チャネルに雑音が発生して電力伝送が中断される現象が発生することもある。
【０００６】
共振結合方式は、実用化にさらなる時間が必要であり、標準化も遅く進行される状況であるが、誘導結合方式は、技術の標準化及び製品化が速く進行されている。
【０００７】
誘導結合方式において充電器、すなわち、送信装置の中央に充電しようとする装置、すなわち、受信装置をよく合わせてはじめて充電が円滑に進行されるので、ある製品は、磁石を使用して送信装置と受信装置との中心が合わせられるように補助することもある。したがって、無線電力伝送装置と受信装置との位置が若干外れても充電が可能であるか、効率が低下しないようにする伝送装置に対する必要性が要求され続けている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みたものであって、本発明の目的は、無線電力伝送装置の伝送効率を向上させることにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、誘導結合方式の無線電力伝送装置において送信コイルの特性を向上させることにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、誘導結合方式の無線電力伝送装置において送信コイルの効果的な形状及び大きさを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した課題を実現するための本発明の一実施形態に係る無線電力伝送装置は、交流電流により磁場を変化させるための伝送コイルと、前記伝送コイルで発生する磁場の電波を制限するための遮蔽部と、前記伝送コイルと遮蔽部とを覆うケースとを備えて構成され、前記伝送コイルは、ワイヤを、同一平面で高さが底辺より長い二等辺三角形の辺に沿って巻いて単一レイヤで形成され、前記伝送コイルの外側高さは５２±０．５ｍｍ、内側高さは３４±０．５ｍｍ、外側幅は４６±０．５ｍｍ、内側幅は２８±０．５ｍｍ、厚さが１．１±０．３ｍｍであることを特徴とする。
【００１２】
一実施形態において、前記ワイヤは、前記二等辺三角形の辺等に８回巻かれて前記伝送コイルを形成することができる。
【００１３】
一実施形態において、前記遮蔽部は、前記送信コイルの外側を基準として少なくとも一部が超過するように形成することができる。
【００１４】
一実施形態において、前記遮蔽部は、前記伝送コイルと前記ケースとの間に形成することができる。
【００１５】
本発明の他の実施形態に係る伝送コイルは、交流電流により磁場を変化させて電力を無線で伝送するためのものであって、前記伝送コイルは、ワイヤを、同一平面で高さが底辺より長い二等辺三角形の辺等に沿って巻いて単一レイヤで形成され、前記伝送コイルの外側高さは５２±０．５ｍｍ、内側高さは３４±０．５ｍｍ、外側幅は４６±０．５ｍｍ、内側幅は２８±０．５ｍｍ、厚さは１．１±０．３ｍｍであり、前記ワイヤは、前記二等辺三角形の辺等に８回巻かれることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
したがって、動作領域を追加確保して充電可能領域を拡大できるようになり、安定的に電力を伝送できるようになる。
【００１７】
また、伝送効率が向上して電力消費を減らすことができるようになり、発熱特性も向上して過度な熱が発生することを防ぐことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】無線電力伝送装置から電子機器に電力が無線で伝送されることを概念的に示したものである。
【図２】電磁誘導方式によって電力を無線で伝送するための伝送装置の電力変換部の回路構成を概念的に示したものである。
【図３】無線電力伝送装置と受信装置とが電力とメッセージをやり取りするための構成を示したものである。
【図４】無線電力伝送装置と受信装置との間の電力伝送を制御するためのループをブロックで示したものである。
【図５】本発明が適用される送信コイルを示したものである。
【図６】図６は、図５の送信コイルを備える充電器の分解斜視図を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る無線電力伝送装置に対する実施形態を、添付する図面に基づいて詳しく説明する。
【００２０】
図１は、無線電力伝送装置から電子機器に電力が無線で伝送されることを概念的に示したものである。
【００２１】
無線電力伝送装置１００は、無線電力受信装置または電子機器２００が必要とする電力を無線で伝達する電力伝達装置であるか、無線で電力を伝達することにより、電子機器２００のバッテリを充電するための無線充電装置でありえ、または接触されていない状態で電源が必要な電子機器２００に電力を伝達する様々な形の装置で実現することができる。
【００２２】
電子機器２００は、無線電力伝送装置１００から無線で電力を受信して動作が可能な機器であって、無線で受信される電力を用いてバッテリを充電することもできる。無線で電力を受信する電子機器は、携帯が可能な全ての電子機器、例えば、スマートフォンやスマート端末、タブレットＰＣ、マルチメディア端末、キーボード、マウス、映像または音声の補助装置等の入出力装置などを含むことができる。
【００２３】
無線電力伝送装置１００は、無線電力信号による電磁誘導現象に基づいた誘導結合方式、すなわち、無線電力伝送装置１００から伝送する無線電力信号によって電子機器２００で共振が発生し、共振現象によって無線電力伝送装置１００から電子機器２００に接触無しに無線で電力が伝達され得るが、電磁誘導現象によって１次コイルで交流電流により磁場を変化させて、２次コイルの方に電流を誘導することにより電力を伝達する。
【００２４】
無線電力伝送装置１００の１次コイルに流れる電流の強度が変化すれば、その電流により１次コイルまたは送信コイル（ｐｒｉｍａｒｙ  ｃｏｉｌ、Ｔｘ  ｃｏｉｌ）を通過する磁場が変化し、変化した磁場は、電子機器２００内の２次コイルまたは受信コイル（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｃｏｉｌ、Ｒｘ  ｃｏｉｌ）側に誘導起電力を発生させる。
【００２５】
無線電力伝送装置１００側の送信コイルと電子機器２００側の受信コイルとが近接するように無線電力伝送装置１００及び電子機器２００を配置し、無線電力伝送装置１００が、送信コイルの電流が変化するように制御すれば、電子機器２００は、受信コイルに誘導された起電力を用いてバッテリのような負荷に電源を供給する。
【００２６】
誘導結合方式による無線電力伝達の効率は、無線電力伝送装置１００と電子機器２００との間の配置と距離の影響を受けるようになるので、無線電力伝送装置１００は、平らなインターフェース表面を含むように構成され、インターフェース表面の下部には送信コイルが装着され、インターフェース表面の上部に１つ以上の電子機器が置かれ得る。インターフェース表面の下部に装着された送信コイルとインターフェース表面の上部に位置した受信コイルとの間の空間を十分小さくすることにより、誘導結合方式による無線電力伝達の効率を上げることができる。
【００２７】
インターフェース表面の上部には、電子機器が置かれる位置を指示するマークが表示され得るが、インターフェース表面の下部に装着された送信コイルと受信コイルとの間の配列が適宜なされるようにする電子機器の位置を指示することができる。電子機器の位置を案内するための突出形態の構造物がインターフェース表面の上部に形成することができ、インターフェース表面の下部に磁石のような磁性体を形成して、電子機器内部に設けられた他の極の磁性体との引力によって送信コイルと受信コイルとがよく配列されるように案内することもできる。
【００２８】
図２は、電磁誘導方式によって電力を無線で伝送するための伝送装置の電力変換部の回路構成を概念的に示したものである。
【００２９】
無線電力伝送装置は、大きくは、電源及びインバータと共振回路で構成される電力変換部を含んで構成することができるが、電源は、電圧源や電流源になることができ、電力変換部は、電源から供給される電力を無線電力信号に変換して受信装置に伝達するが、無線電力信号は、共振特性を有する磁場または電磁場の形態で形成され、共振回路は、無線電力信号を発生させるコイルを含む。
【００３０】
インバータは、スイチン素子と制御回路を介して直流入力を希望する電圧と周波数の交流波形に変換するが、図２は、フルブリッジ（Ｆｕｌｌ−ｂｒｉｄｇｅ）インバータを示したものであり、ハーフブリッジインバータなど、他の種類のインバータも可能である。
【００３１】
共振回路は、磁気誘導方式によって電力を伝送する送信コイルＬｐとキャパシタＣｐとを含んで構成されるが、コイルとキャパシタとが電力伝送の基本共振周波数を決定する。送信コイルは、電流の変化によって無線電力信号に該当する磁場を形成するが、平板形態またはソレノイド形態で実現することができる。
【００３２】
インバータにより変換された交流電流が共振回路を駆動することにより、送信コイルに磁場が形成されるが、インバータが共振回路の共振周波数に近い周波数の交流を生成して伝送装置の伝送効率を高めることができ、インバータを制御することにより、伝送装置の伝送効率を変更することができる。
【００３３】
図３は、無線電力伝送装置と受信装置とが電力とメッセージをやり取りするための構成を示したものである。
【００３４】
電力変換部は、受信装置の受信状態と関係なく、一方的に電力を伝送するだけであるから、受信装置の状態に合うように電力を伝送するためには、受信装置から受信状態と関連したフィードバックを受けるための構成が無線電力伝送装置に必要である。
【００３５】
無線電力伝送装置１００は、電力変換部１１０、通信部１２０、制御部１３０、及び電源部１４０を備えて構成することができ、無線電力受信装置２００は、電力受信部２１０、通信部２２０、及び制御部２３０を備えて構成することができ、受信される電力が供給される負荷２５０をさらに備えて構成することができる。
【００３６】
電力変換部１１０は、図２のインバータと共振回路とで構成され、無線電力信号を形成させるために使用する周波数、電圧、電流などの特性を調節できる回路をさらに含むように構成することができる。
【００３７】
通信部１２０は、電力変換部１１０に接続されて、伝送装置１００から磁気誘導方式によって無線で電力を受信する受信装置２００により変調される無線電力信号を復調して電力制御メッセージを検出することができる。
【００３８】
制御部１３０は、通信部１２０が検出するメッセージに基づいて、電力変換部１１０の動作周波数、電圧、電流のうち、１つ以上の特性を決定して電力変換部１１０を制御し、電力変換部１１０でメッセージに適した無線電力信号を生成することができる。通信部１２０と制御部１３０とは、１つのモジュールで構成することができる。
【００３９】
電力受信部２１０は、電力変換部１１０の送信コイルで発生する磁場の変化によって誘導起電力が発生する受信コイルとキャパシタで構成するマッチング回路を含み、受信コイルに流れる交流電流を整流して直流電流を出力する整流回路を含むことができる。
【００４０】
受信装置の通信部２２０は電力受信部２１０に接続され、ＤＣでの抵抗負荷及び／又はＡＣでの容量性負荷を調節する方式によって電力受信部の負荷を調節することにより、伝送装置と受信装置との間の無線電力信号を変化させて電力制御メッセージを伝送装置に伝送することができる。
【００４１】
受信装置の制御部２３０は、受信装置に含まれた各構成要素を制御するが、電力受信部２１０の出力を電流または電圧の形態で測定し、これに基づいて通信部２２０を制御して、無線電力伝送装置１００に電力制御メッセージを伝達することができる。メッセージは、無線電力伝送装置１００が無線電力信号の伝達を開始するか、終了するように指示することができ、また、無線電力信号の特性を調節することができる。
【００４２】
伝送装置の電力変換部１１０によって形成した無線電力信号は、電力受信部２１０により受信され、制御部２３０は、無線電力信号を変調するように通信部２２０を制御するが、制御部２３０は、通信部２２０のリアクタンス（ｒｅａｃｔａｎｃｅ）を変更することにより、無線電力信号から受信する電力量が変わるようにする変調過程を行うことができる。無線電力信号から受信される電力量が変われば、無線電力信号を形成する電力変換部１１０の電流及び／又は電圧も変わり、無線電力伝送装置１００の通信部１２０は、電力変換部１１０の電流及び／又は電圧の変更を感知して復調過程を行うことができる。
【００４３】
無線電力受信装置２００の制御部２３０は、無線電力伝送装置１００に伝達しようとするメッセージを含むパケットを生成して、パケットを含むように無線電力信号を変調し、無線電力伝送装置１００の制御部１３０は、通信部１２０を介して抽出したパケットをデコードして電力制御メッセージを取得することができるが、制御部２３０は、受信するパワーを調節するために、電力受信部２１０を介して受信する電力量に基づいて無線電力信号の特性変更を要求するメッセージを伝送することができる。
【００４４】
図４は、無線電力伝送装置と受信装置との間の電力伝送を制御するためのループをブロックで示したものである。
【００４５】
無線電力伝送装置１００の電力変換部１１０で発生する磁場の変化により受信装置２００の電力受信部２１０で電流が誘導されて電力を伝送するが、受信装置の制御部２３０は、所望の制御点、すなわち、所望の出力電流及び／又は電圧を選択し、電力受信部２１０を介して受信する電力の実際の制御点を決定する。
【００４６】
受信装置の制御部２３０は、電力を伝送する間、所望の制御点と実際の制御点とを用いて制御エラー値を計算するが、例えば、２つの出力電圧または電流の差を制御エラー値として取ることができる。所望の制御点に到達するために、少ない電力が要求されればマイナス値になり、所望の制御点に到達するために、さらに多い電力が必要であればプラス値になるように制御エラー値を決定することができる。受信装置の制御部２３０は、通信部２２０を介して電力受信部２１０のリアクタンスを時間に応じて変更する方式により計算された制御エラー値を含むパケットを生成して伝送装置１００に伝送することができる。
【００４７】
伝送装置の通信部１２０は、受信装置２００によって変調される無線電力信号に含まれるパケットを復調してメッセージを検出するが、制御エラー値を含む制御エラーパケットを復調することができる。
【００４８】
伝送装置の制御部１３０は、通信部１２０を介して抽出した制御エラーパケットをデコードして制御エラー値を得るし、電力変換部１１０に実際に流れる実際電流値と制御エラー値を用いて受信装置が希望する電力を伝送するための新しい電流値を決定することができる。
【００４９】
伝送装置の制御部１３０は、受信装置から制御エラーパケットを受信する過程からシステムが安定化されれば、送信コイルに流れる実際電流値が新しい電流値になるように新しい動作点、すなわち、送信コイルに印加されるＡＣ電圧の大きさ、周波数、デューティ比などが新しい値に達するように電力変換部１１０を制御し、受信装置が追加で制御情報や状態情報を通信できるように新しい動作点を維持し続けるようにする。
【００５０】
無線電力伝送装置１００と無線電力受信装置２００との間の相互作用は、選択（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）、ピン（ｐｉｎｇ）、識別／構成（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ＆ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）、及びパワー伝送（ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）の４つのステップからなるが、選択ステップは、伝送装置がインターフェース表面上に置かれた対象物を発見するためのステップであり、ピンステップは、対象物が受信装置を含むか否かを確認するステップであり、識別／構成ステップは、受信装置に電力を送るために用意するステップであって、受信装置から適切な情報を受信し、これに基づいて受信装置と電力伝送契約（Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｃｏｎｔｒａｃｔ）を締結し、パワー伝送ステップは、伝送装置と受信装置との相互作用により実際に電力を無線で受信装置に伝送するステップである。
【００５１】
ピンステップでは、受信装置２００が送信コイルと受信コイルとの磁束結合程度を指す信号強度パケット（Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｐａｃｋｅｔ：ＳＳＰ）を共振波形の変調によって伝送装置１００に伝送するが、ＳＳＰは、受信装置で整流した電圧値になり得る。
【００５２】
識別／構成ステップでは、受信装置２００のバージョン、製造社コード、装置識別情報などを含む識別パケット（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｐａｃｋｅｔ：ＩＰ）、受信装置２００の最大パワー、パワー伝送方法などの情報を含む構成パケット（Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ  Ｐａｃｋｅｔ：ＣＰ）などを受信装置２００が伝送装置１００に伝送する。
【００５３】
パワー伝送ステップでは、受信装置２００が電力信号を受信する動作点とパワー伝送契約で定めた動作点との差を指す制御エラーパケット（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｅｒｒｏｒ  Ｐａｃｋｅｔ：ＣＥＰ）、受信装置２００がインターフェース表面を介して受信するパワーの平均値を指す受信パワーパケット（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐａｃｋｅｔ：ＲＰＰ）などを受信装置２００が伝送装置１００に伝送する。
【００５４】
伝送装置１００の電力変換部１１０に含まれた感知部（図示せず）は、各々共振波形の変化からパケットを抽出し、制御部１３０は、抽出されるパケットをデコードしてメッセージを得るし、これに基づいて電力変換部１１０を制御して、受信装置２００の要求にしたがってパワー伝送特性を変えながら電力を無線で伝送することができる。
【００５５】
一方、誘導結合により電力を無線で伝達する方式において、その効率は、周波数特性による影響は少ないが、伝送装置１００と受信装置２００との間の配列と距離の影響を受けるようになる。
【００５６】
無線電力信号が到達できる領域を２つに区分することができるが、伝送装置１００が受信装置２００に無線で電力を伝達するとき、高い効率の磁場が通過できるインターフェース表面の部分を活動領域といえ、伝送装置１００が受信装置２００の存在を感知できる領域を感知領域といえる。
【００５７】
伝送装置の制御部１３０は、受信装置２００が活動領域または感知領域に配置されたか、または除去されたかの否かについて感知することができるが、電力変換部１１０で形成される無線電力信号を用いるか、別に備えられるセンサによって受信装置２００が活動領域または感知領域に配置されたか否かを検出することができる。例えば、伝送装置の制御部１３０は、感知領域に存在する受信装置２００によって無線電力信号が影響を受けて、電力変換部１１０の無線電力信号を形成するための電力の特性が変化するか否かをモニタリングすることにより、受信装置２００の存在を検出することができる。伝送装置の制御部１３０は、受信装置２００の存在を検出した結果に応じて、受信装置２００を識別する過程を行うか、無線電力伝送を始めるか否かなどを決定することができる。
【００５８】
伝送装置の電力変換部１１０は、位置決定部をさらに備えることができるが、位置決定部は、誘導結合方式による無線電力伝達の効率を高めるために、送信コイルを移動または回転させることができ、特に、受信装置２００が伝送装置１００の活動領域内に存在しない場合に使用することができる。
【００５９】
位置決定部は、伝送装置１００の送信コイルと受信装置２００の受信コイルとの中心間距離が所定範囲以内になるように送信コイルを移動させるか、送信コイルと受信コイルとの中心が重なるように送信コイルを回転させる駆動部を含むように構成することができる。このために、伝送装置１００は、受信装置２００の位置を感知するためのセンサや感知部をさらに備えることができ、伝送装置の制御部１３０は、感知部のセンサから受信する受信装置２００に対する位置情報に基づいて位置決定部を制御することができる。
【００６０】
または、伝送装置の制御部１３０は、通信部１２０を介して受信装置２００との配列または距離に対する制御情報を受信し、これに基づいて位置決定部を制御することもできる。
【００６１】
また、伝送装置１００は、２つ以上の複数の送信コイルを含むように形成されて、複数の送信コイルの中で受信装置２００の受信コイルと適合するように配列される一部のコイルを選択的に用いて伝送効率を高めることができるが、この場合、位置決定部は、複数の送信コイルの中でいずれが電力伝達のために使用されるかを決定することができる。
【００６２】
活動領域を通過する磁場を形成させる単一送信コイルまたは１つ以上の送信コイル等の組み合わせを主要セル（ｐｒｉｍａｒｙ  ｃｅｌｌ）と呼ぶことができるが、伝送装置の制御部１３０は、受信装置２００の位置を感知し、これに基づいて活動領域を決定し、活動領域に対応する主要セルを構成する伝送モジュールを接続し、当該伝送モジュールの送信コイルと受信装置２００の受信コイルとが誘導結合され得るように制御することができる。
【００６３】
一方、受信装置２００は、スマートフォンまたはマルチメディア再生端末を含むスマートフォンやスマート機器のような電子機器内に内蔵され、電子機器が伝送装置１００のインターフェース上に垂直や水平方向に一定でない方向や位置に置かれるようになるので、伝送装置は、広い活動領域を必要とする。
【００６４】
活動領域を広げるために、複数個の伝送コイルを使用する場合、伝送コイルの個数の分だけ駆動回路が必要であり、複数個の伝送コイルに対する制御が複雑になるので、製品化するとき、伝送装置、すなわち、無線充電器の費用増加が発生する。また、活動領域を拡大するために、伝送コイルの位置を変える方式を適用する場合にも、伝送コイルの位置を移すための移送メカニズムを備えなければならないので、体積と重さが大きくなり、製作費用が多くなるという問題がある。
【００６５】
位置が固定された１つの送信コイルを有しても活動領域を拡張する方法があれば効果的であるが、単純に送信コイルの大きさを大きくすれば、送信コイルの単位面積当たりの磁束密度が下がり、送受信コイル間に磁気結合力が弱くなり、期待したほど活動領域が増加せず、伝送効率も下がるようになる。
【００６６】
このように、活動領域の拡大と伝送効率の向上のために、送信コイルの適切な形状と大きさを決定することが重要である。
【００６７】
図５は、本発明が適用される送信コイルを示したものである。
【００６８】
無線電力送信装置を含む充電器に無線電力受信装置を含む電子機器が様々な姿勢、すなわち、縦に長く立てられた形態や横に長く立てられた形態でも所定の充電効率を保障するためには、送信コイルの活動領域が拡張されなければならない。
【００６９】
本発明の一実施形態に係る送信コイルは、電流を磁束に変換させるようにワイヤが巻かれるタイプで形成され、図５に示したように、三角形の形状を有して単一レイヤで形成することができる。具体的には、送信コイルは、三角形の角がラウンド処理されるように形成することができ、同一平面で二等辺三角形の辺等に沿って巻かれるが、二等辺三角形の高さが底辺よりさらに長くなり得る。
【００７０】
本発明の一実施形態に係る送信コイルにおいて、外側高さＨoは５２±０．５ｍｍであり、内側高さＨiは３４±０．５ｍｍであり、外側幅Ｗoは４６±０．５ｍｍであり、内側幅Ｗiは２８±０．５ｍｍであり、厚さｄcは１．１±０．３ｍｍになり、直径が０．８ｍｍであるワイヤは、単一レイヤーで８回巻くことができるが、次のように表１に要約する。
【００７１】
【表１】
2015231329.tif 000003
【００７２】
単一三角形コイルの形状及び寸法により、複数個のコイルを使用しなくとも複数個のコイルを使用したことと同じ水準またはそれ以上の活動領域を有する単一コイルを有する無線電力伝送装置を実現することができる。
【００７３】
また、既存のＡ１６デザインによる送信コイルは、外側高さＨoは５９±０．５ｍｍ、内側高さＨiは４３±０．５ｍｍ、外側幅Ｗoは５２±０．５ｍｍ、内側幅Ｗiは３６±０．５ｍｍ、厚さｄcは１．１±０．３ｍｍであり、ワイヤは、単一レイヤーで７回巻かれる仕様を有する。
【００７４】
本発明の実施形態に係る送信コイルは、既存のＡ１６送信コイルに比べて充電可能領域が拡大され（Ａ１６コイルに比べて効率が３％改善）、Ａ１６コイルに比べて効率特性に優れて電力消費が少なく、発熱特性に優れ（Ａ１６コイルに比べて発熱特性が３゜Ｃ改善）、Ａ１６コイルに比べて小さい受信コイルにも対応可能であり（ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）互換性テストＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ  Ｄに対応可能）、Ａ１６コイルに比べて受信装置での発振特性が改善され、Ａ１６コイルに比べて受信装置との互換性が改善されて、充電再試図現象が改善された。
【００７５】
図６は、図５の送信コイルを備える充電器の分解斜視図を示したものである。
【００７６】
図６の充電器３００は、誘導電力を提供する無線電力送信装置を備え、上面に充電対象である受信装置を含む電子機器が置かれ、動作領域を有する定着面を形成することができ、定着面に電子機器が置かれれば、充電器がこれを感知して無線充電を始めることができる。
【００７７】
充電器３００は、前面ケース３１１と後面ケース３１２との間に図５の送信コイル３２０が装着され得、また、送信コイル３２０の下部に送信コイル３２０を覆うように遮蔽部３３０が形成され得る。すなわち、遮蔽部３３０は、充電器３００の後面ケース３１２と送信コイル３２０との間に形成することができ、送信コイル３２０の外側を基準として少なくとも一部が超過するように形成することができる。
【００７８】
遮蔽部３３０は、送信コイル３２０の動作により回路基板（図示せず）に装着されたマイクロプロセッサ、メモリなどの素子が電磁的な影響を受けるか、回路基板に装着された素子等の動作により送信コイル３２０が電磁的な影響を受けることを防止することができるが、メッキが必要でないステンレスやチタニウム材質でなされることができる。
【００７９】
一方、充電器３００は、送信コイルを含む電力変換部、通信部、制御部、電源部などが１つの本体に備える構造で形成するか、または送信コイル３２０と遮蔽部３３０とが装着される第１の本体及び第１の本体と接続されて送信コイル３２０の動作を制御するための変換部、通信部、制御部、電源部などを含む第２の本体部に分離されて構成することができる。
【００８０】
また、充電器３００の本体には、ディスプレイやスピーカのような出力部、ユーザ入力部、電源を供給するためのソケットや外部機器が結合されるインターフェースなどが配置され得る。ディスプレイは、前面ケース３１１の上面に形成することができ、ユーザ入力部とソケットなどは、本体の側面に配置され得る。
【００８１】
本発明は、記載された実施形態等に限定されるものではなく、本発明の思想及び範囲を逸脱せずに様々に修正及び変形できることは、この技術分野における通常の知識を有した者に自明である。したがって、そのような修正例または変形例などは、本発明の特許請求の範囲に属するといえるべきであろう。
【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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