(57)【要約】  容量式電力伝送システムにおいて接続された負荷に電力を供給するための様々な受電側電極が開示されている。一実施例においては、受電側電極は、第１の球状ヒンジ（２１１）に接続された第１の導電板（２１２）であり、第１の球状ヒンジは第１の受電側電極（２１０）に結合されている、第１の導電板（２１２）と、第２の球状ヒンジ（２２１）に接続された第２の導電板（２２２）であり、第２の球状ヒンジは、第２の受電側電極（２２０）に結合されている、第２の導電板（２２２）とを備え、第２の受電側電極は、容量式電力伝送システムの誘導子に接続されており、第１の受信電極は負荷に接続されており、誘導子は、負荷に接続されて、容量式電力伝送システムと共鳴する。
2014526232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量式電力伝送システムにおいて、接続された負荷に電力を供給するための製造品であって、
第１の球状ヒンジ（２１１）に接続された第１の導電板（２１２）であり、前記第１の球状ヒンジは第１の受電側電極（２１０）に結合されている、第１の導電板と、
第２の球状ヒンジ（２２１）に接続された第２の導電板（２２２）であり、前記第２の球状ヒンジは第２の受電側電極（２２０）に結合されている、第２の導電板とを備え、
前記第２の受電側電極は、前記容量式電力伝送システムの誘導子と接続され、また、前記第１の受電側電極は、前記負荷と接続され、前記誘導子は、前記負荷と接続されていて、前記容量式電力伝送システムと共鳴する、製造品。
【請求項２】
請求項１に記載の製造品であって、
電力ドライバによって生成される電力信号が、
絶縁層（２０４）に結合された一対の送電側電極（２０２、２０３）から前記第１および第２の受電側電極へ、
前記電力信号の周波数が、前記誘導子と、前記一対の送電側電極（２０２、２０３）と受電側電極との間に形成される容量インピーダンスと、の直列共振周波数と実質的に整合するとき、ワイヤレス伝送されて、前記負荷にワイヤレス給電し、
前記一対の送電側電極と前記絶縁層とのそれぞれが、湾曲形状を有する、製造品。
【請求項３】
請求項２に記載の製造品であって、
前記第１および第２の導電板のそれぞれが、前記一対の送電側電極の送電側電極の表面領域と実質的に重なり合い、前記容量インピーダンスにおける変動が低減される、製造品。
【請求項４】
請求項１に記載の製造品であって、
前記第１および第２の導電板のそれぞれ、
前記第１および第２の球状ヒンジのそれぞれ、および
前記第１および第２の電極のそれぞれが、炭素、アルミニウム、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、ポリ（３、４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、銅、銀、および導電性塗料のいずれか１つを含む導電性材料でできている、製造品。
【請求項５】
容量式電力伝送システムにおいて、接続された負荷に電力を供給するための製造品であって、
可撓性ポケット（３３０）と、
前記可撓性ポケットに接続され、前記負荷に接続された第１の受電側電極（３１０）と、
前記可撓性ポケットに接続され、また、前記容量式電力伝送システムの誘導子と接続された第２の受電側電極（３２０）であり、前記誘導子は、前記負荷と接続され、前記容量式電力伝送システムと共鳴する、第２の受電側電極（３２０）と、を備える製造品。
【請求項６】
請求項５に記載の製造品であって、
電力ドライバによって生成される電力信号が、
絶縁層（３５０）に結合された一対の送電側電極（３６０、３６１）から
前記第１および第２の受電側電極へ、
前記可撓性ポケットが前記絶縁層に押し付けられるときに前記電力信号の周波数が、前記誘導子と、前記一対の送電側電極と前記受電側電極との間に形成される前記インピーダンスと、の直列共振周波数と実質的に整合するとき、ワイヤレス伝送されて、前記負荷にワイヤレス給電し、
前記一対の送電側電極と前記絶縁層とのそれぞれが、湾曲形状を有する、製造品。
【請求項７】
請求項６に記載の製造品であって、
前記第１および第２の受電側電極のそれぞれが、前記一対の送電側電極の送電側電極の表面領域と実質的に重なり合い、前記容量インピーダンスにおける変動が低減される、製造品。
【請求項８】
請求項５に記載の製造品であって、
前記可撓性ポケットは、気体体積および液体体積のいずれか１つを封入するための可撓性容器であり、前記可撓性容器は、非導電性材料でできている、製造品。
【請求項９】
請求項５に記載の製造品であって、
前記第１および第２の受電側電極は、前記可撓性ポケットの外側に接着されている、製造品。
【請求項１０】
請求項５に記載の製造品であって、
前記第１および第２の受電側電極は、前記可撓性ポケット（４３０）の内側に接着されている、製造品。
【請求項１１】
請求項６に記載の製造品であって、
前記可撓性ポケットは、前記可撓性ポケットを前記絶縁層の前記表面に固定するための固定手段をさらに含み、前記固定手段は、永久磁石、吸引キャップ、および接着層のいずれか１つを含む、製造品。
【請求項１２】
容量式電力伝送システムの送電側に受電側を力学的に固定するための磁力性固定具（９００）であって、
第１の磁極の向きを有する複数の永久磁石を含む複数の送電側電極（９１０−１乃至９１０−ｒ）の第１のグループであり、前記複数の送電側電極の前記第１のグループの前記送電側電極のそれぞれは第１の電位を有する、第１のグループと、
前記第１の磁極の向きと反対の第２の磁極の向きを有する永久磁石を含む複数の送電側電極（９２０−１乃至９２０−ｒ）の第２のグループであり、前記複数の送電側電極の前記第２のグループの前記送電側電極のそれぞれは、前記複数の送電側電極のそれぞれの前記電位と反対の電位を有する、第２のグループと、
前記第１の電位を有し、前記第１の磁極の向きを有する永久磁石を含む第１の受電側電極と、および、
前記第２の電位を有し、前記第２の磁極の向きを有する永久磁石を含む第２の受電側電極と、を備え、
前記第１の受電側電極は、前記複数の送電側電極の前記第１のグループの前記送電側電極の中の１つと整列し、前記第２の受電側電極は、前記複数の送電側電極の前記第２のグループの前記送電側電極の中の１つと整列し、前記受電側は、前記送電側に力学的に固定されていて、前記送電側から、前記受電側に接続された負荷へ、電力信号がワイアレス伝送されることを可能にしている磁力性固定具。
【請求項１３】
請求項１２に記載の磁力性固定具であって、
前記受電側は力学的に前記送電側に固定されており、前記第１および第２の受電側電極は、前記複数の送電側電極の前記第１および第２のグループから、絶縁層によって電気的に絶縁されている、磁力性固定具。
【請求項１４】
請求項１２に記載の磁力性固定具であって、
前記電力信号は、前記送電側に含まれる電力ドライバによって生成され、
前記電気信号の周波数が、
前記誘導子と、前記複数の送電側電極の前記第１および第２のグループと前記第１および第２の受電側電極との間に形成される容量インピーダンスと、の直列共振周波数と、
実質的に整合するとき、
前記電力信号は、前記送電側から前記受電側へワイヤレス伝送される、磁力性固定具。
【請求項１５】
請求項１２に記載の磁力性固定具であって、
前記永久磁石は、薄い導電層で覆われて前記受電側および送電側電極を形成する、磁力性固定具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、ワイヤレス電力伝送のための容量式給電システムに関する、また、より具体的には、広い領域上で電力伝送するための受電側電極の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレス電力伝送とは、いかなる配線も接触も必要としない電力の供給を指し、これにより、電子機器の給電がワイヤレス媒体を通して行われる。非接触給電のための一つのよく知られた応用は、携帯電話、ラップトップコンピュータ、等の携帯電子機器の充電用である。
【０００３】
ワイヤレス電力伝送のための一つの実現方式は、電磁誘導式給電システムによるものである。そのようなシステムにおいては、電源（送電側）と機器（受電側）との間の電磁誘導が、非接触電力伝送を可能にする。送電側と受電側の両方が、電気コイルで装備されており、そして、物理的近接に持ち込まれるとき、送電側から受電側へ電気信号が流れる。
【０００４】
電磁誘導式給電システムにおいて、生成された磁界はコイル内に集中させられる。その結果、受電側のピックアップフィールド（pick-up  field）への電力伝送は、空間において非常に集中させられる。この現象は、システムにおいてホットスポット（hot-spots）を生み出し、システムの効率を制限する。電力伝送の効率を改善するために、各コイルには高いクオリティファクタ（quality  factor）が必要になる。この目的のために、コイルは、最適な、抵抗に対するインダクタンスの比率によって特徴付けられ、低抵抗の材料で構成され、そして、表皮効果を低減するためにリッツ線プロセス（Litze-wire  process）を使って製造されるべきである。さらに、コイルは、渦電流（Eddy-currents）を避けるための複雑な形状を満たすように設計されるべきである。したがって、効率的な電磁誘導式給電システムのためには高価なコイルが要求される。広い領域用の非接触電力伝送システムのための設計は、多くの高価なコイルを必要とするであろう。そしてそれによって、そのような応用にとって、電磁誘導式給電システムは実現可能でなくなるかもしれない。
【０００５】
容量結合（capacitive  coupling）は、ワイヤレスで電力伝送するための別の技術である。この技術は、主に、データ伝送およびセンシング応用において利用されている。ピックアップ要素（pick-up  element）を車内に備え、窓に接着されたカーラジオ（car-radio）アンテナは、容量結合の一例である。容量結合は、電子機器の非接触充電のためにも利用されている。そのような応用のために、容量結合を実装した充電ユニットは、機器の固有共振周波数外の周波数で動作する。
【０００６】
容量式電力伝送システムはまた、平坦な構造を持つ窓や壁等の広い領域上で電力を伝送するために利用することができる。そのような容量式電力伝送システム１００の一例が図１に描かれている。図１において示されるように、そのようなシステムの典型的な配置は、負荷１２０および誘導子（inductor）１３０に接続された一対の受信用電極１１１、１１２を含む。システム１００はまた、電力ドライバ（power  driver）１５０に接続された一対の送電側電極１４１、１４２、および、絶縁層１６０を含む。
【０００７】
送電側電極１４１、１４２は、絶縁層１６０の片側に結合されており、受電側電極１１１、１１２は、絶縁層１６０のもう一つの片側に結合されている。この配置は、一対の送電側電極１４１、１４２と受電側電極１１１、１１２との間に容量性インピーダンスを形成する。したがって、電力ドライバによって生成される電力信号が、送電側電極１４１、１４２から受電側電極１１１、１１２へワイヤレス伝送され、負荷に電力を供給することができる。電力信号の周波数がシステムの直列共振周波数と整合するとき、システムの効率が高くなる。システム１００の直列共振周波数は、一対の送電側電極１４１、１４２と受電側電極１１１、１１２との間の容量性インピーダンス（図１のＣ１およびＣ２）の関数であるだけでなく、誘導子１３０、および／または、誘導子１３１の誘導性の値の関数である。負荷は、例えば、ＬＥＤ、ＬＥＤストリング（LED  string）、ランプ、等であり得る。一例として、システム１００は、壁上にインストールされている照明器具に電力を供給するために利用することができる。
【０００８】
容量インピーダンス（Ｃ１およびＣ２）は、受電側電極と送電側電極との間の距離の関数である。容量値は以下の通り計算されるべきである。
Ｃ＝ε・（Ａ／ｄ）
ここで、Ａは受電側電極の面積（図１においてＳ１およびＳ２で示されている）であり、ｄは、絶縁層１６０の厚さであり、そして、εは、誘電体の誘電値である。
【０００９】
たとえば、絶縁層、および／または、送電側電極の表面が一定でないとき（例：絶縁層にわたって可変の厚さの、曲がった、ずさんな、あるいは、可変の形の、電極）、受電側電極と送電側電極との間の距離は、したがって、容量インピーダンスは、変わり得る、または、変えられ得る。容量式ワイヤレスシステム１００において、電力信号の周波数がシステム１００の直列共振周波数と実質的に整合するとき、電力はドライバ１５０から負荷１２０へ効率的にワイヤレス伝送される。こうして、容量インピーダンスにおける変動は負荷１２０へ流れる電流を変動させるであろう。
【００１０】
したがって、受電側電極を送電側電極と整合するように構成することは、容量式電力システムにおける効率的な電力伝送を確保するために有利であろう。
【発明の概要】
【００１１】
本明細書に開示された特定の実施例は、容量式電力伝送システムにおいて接続された負荷に電力を供給するための製造品を含む。製造品は、第１の球状ヒンジ（２１１）に接続された第１の導電板（２１２）であり、第１の球状ヒンジは第１の受電側電極（２１０）に結合されている、第１の導電板（２１２）と、第２の球状ヒンジ（２２１）に接続された第２の導電板（２２２）とを含み、第２の球状ヒンジは第２の受電側電極（２２０）に結合されており、第２の受電側電極は容量式電力伝送システムの誘導子に接続されており、第１の受電側電極は負荷に接続されており、そして、誘導子は、負荷に結合され、容量式電力伝送システムと共鳴する。
【００１２】
本明細書に開示された特定の実施例はまた、容量式電力伝送システムにおいて接続された負荷に電力を供給するための製造品を含む。製造品は、可撓性ポケット（flexible  pocket）（３３０）と、可撓性ポケットに接続され、また、負荷に接続された第１の受電側電極（３１０）と、可撓性ポケットに接続され、また、容量式電力伝送システムの誘導子に接続された第２の受電側電極（３２０）を含み、誘導子は負荷に接続されて容量式電力伝送システムと共鳴する。
【００１３】
本明細書に開示された特定の実施例はまた、容量式電力伝送システムの送電側に受電側を力学的に固定するための磁力性固定具（magnetic  fixture）を含む。磁力性固定具は、第１の磁極の向きを有する複数の永久磁石を含む複数の送電側電極（９１０−１乃至９１０−ｒ）の第１のグループであり、複数の送電側電極の第１のグループの送電側電極の各々は第１の電位を有する、第１のグループと、第１の磁極の向きと反対の第２の磁極の向きを有する永久磁石を含む複数の送電側電極（９２０−１乃至９２０−ｒ）の第２のグループであり、複数の送電側電極の第２のグループの送電側電極の各々は、複数の送電側電極の第１のグループの送電側電極の各々の電位と反対の電位を有する、第２のグループと、第１の電位を有し、第１の磁極の向きを有する永久磁石を含む、第１の受電側電極と、第２の電位を有し、第２の磁極の向きを有する永久磁石を含む、第２の受電側電極と、を含み、第１の受電側電極は、複数の送電側電極の第１のグループの送電側電極の1つと同じ向きに向けられ、第２の受電側電極は、複数の送電側電極の第２のグループの送電側電極の１つと同じ向きに向けられ、受電側は送電側に力学的に固定されることにより、送電側から、受電側に接続された負荷へ、電力信号がワイヤレス伝送されることを可能にしている。
【００１４】
本発明とみなされる主題は、明細書の結論におけるクレームの中で、具体的に指摘され、明確に請求される。本発明の上述の、またその他の特徴およびメリットは、添付の図面と連携した以下の詳細な説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】容量式給電システムの図
【図２】一実施例に従って構成された受電側電極の配置を示す図
【図３Ａ】一実施例に従った可撓性ポケットの一部として構成された受電側電極を示す図
【図３Ｂ】一実施例に従った可撓性ポケットの一部として構成された受電側電極を示す図
【図４Ａ】一実施例の従った可撓性ポケットの一部として構成された受電側電極を示す図
【図４Ｂ】一実施例の従った可撓性ポケットの一部として構成された受電側電極を示す図
【図５】可撓性ポケットの受電側の実用的な応用を例示する写真
【図６】様々な実施例に従って構成された様々な磁力性固定具の図
【図７】様々な実施例に従って構成された様々な磁力性固定具の図
【図８】様々な実施例に従って構成された様々な磁力性固定具の図
【図９】様々な実施例に従って構成された様々な磁力性固定具の図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
開示される実施例は本明細書における創造的な教示の多くの有利な利用の単なる例示に過ぎない、ということに注意することは重要である。一般的に、本発明の明細書に含まれる記述は、請求された様々な発明のいずれかを必ずしも制限するものではない。さらに、記述のあるものはある発明の特徴にはあてはまるが他の発明の特徴にはあてはまらまいこともあり得る。一般的に、特にそのように示されていない限り、一般性を失うことなく、単数の要素は複数であってもよく、また複数の要素は単数であってもよい。図において、いくつかのビューを通して、同じ番号は同じ部分を参照する。
【００１７】
図２は、本発明の一実施例に従って構成された一対の受電側電極２１０および２２０の回路図を示す。受電側電極２１０および２２０は、本明細書で詳細に説明されるように動作する容量式給電システム２００の一部である。システム２００は、絶縁層２０４によって覆われた一対の送電側電極２０２および２０３に接続された電力ドライバ２０１を含む。接続は、ガルバニック（galvanic）または、容量結合接続であり得る。受電側では、受電側電極２１０および２２０が、負荷２０５および誘導子２０６に、それぞれ接続される。
【００１８】
図２に描かれているように、絶縁層２０４は、湾曲形状を有する薄い層である。絶縁層２０４は、例えば、紙、木、繊維、ガラス、脱イオン水（DI  water）、等を含むいかなる絶縁材料でできていることがあり得る。一実施例において、誘電体の誘電率を有する材料が選択される。絶縁層２０４の厚さは、典型的には１０ミクロン（例：塗装層）から数ミリメートル（例：ガラス層）である。送電側電極２０２、２０３もまた、絶縁層２０４の構造にフィットするように湾曲形状を有する。送電側電極２０２、２０３は、炭素、アルミニウム、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、例えばポリ（３、４−エチレンジオキシチオフェン（3,4-ethylenedioxythiophene））（ＰＥＤＯＴ）等の有機材料、銅、銀、導電性塗料（conducting  paint）、または、なんらかの導電性材料、等、いかなる導体材料でできていることもあり得る。効率的な電力伝送を可能にするために、送電側電極の表面領域は、実質的に受電側電極の表面領域と重なり合うことで、電極間の一定した距離を可能にする。これによって、容量インピーダンスにおける、そして負荷２０５への電流の流れにおける、いかなる変動も除かれる。この実施例によれば、受電側電極２１０、２２０は、送電側電極２０２、２０３の表面領域と重なり合うような形状をしている。この目的のために、受電側電極２１０、２２０のそれぞれは、球状ヒンジ２１１、２２１に接続され、やはり導電性の材料でできている、導電板２１２、２２２を含む。
【００１９】
導電板２１２、２２２および球状ヒンジ２１１、２２１は、送電側電極と同じように同じ導電性の材料、または異なった導電性材料であり得る。そのような材料は、例えば、炭素、アルミニウム、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、有機材料、導電性ポリマー、ＰＥＤＯＴ、銅、銀、導電性塗料、またはいかなる導電性材料であり得る。
【００２０】
受電側電極の構造は、導電板２１２、２２２の、水平の軸に沿った動きにおける自由を可能にする。したがって、絶縁層２０４に沿ったいかなる場所の上でも、導電板は実質的に、送電側電極２０２、２０３の表面領域と重なり合う。さらに、この構造は、送電側電極と受電側電極との間の実質的に一定の間隔を有利に提供し、送電側電極と受電側電極との間の大きな間隔の可能性を低くし、それによって、送電側電極と受電側電極との間に容量が形成されることを実質的に確保する。
【００２１】
一実施例において、球状ヒンジ２１１、２２１は、導電板２１２、２２２の水平および垂直方向の動きを許容するために、機械的バネとして実現される。
【００２２】
さらにまた別の実施例において、受電側電極は、受電側デバイス（電極２１０、２２０、負荷２０５、および誘導子２０６を含む）を基礎構造（例：壁、窓、等）にしっかり固定するために、固定手段２３０に接続されている。固定手段２３０は、例えば、永久磁石、吸引キャップ、接着層、および、マジックテープ（登録商標）等を含み得る。固定手段として接着剤を利用するとき、接着層は、絶縁層２０４として機能する。受電側電極を基礎構造（絶縁層、および送電側電極）の表面の形状に容易且つシームレスに適合するように構成するための他の実施例が、図３Ａおよび図３Ｂに示されている。この実施例によれば、受電側電極３１０、３２０は、可撓性ポケット３３０の外側の表面上に固定されている。可撓性ポケット３３０は、例えば、膨らませたビニール袋または風船等の、気体や液体の体積を閉じ込めるためのいかなる可撓性の容器であり得る。可撓性ポケット３３０の材料は、非導電材料である。
【００２３】
受電側電極３１０、３２０の材料は、上述されたもののようないかなる導電性物質を含み得る。受電側電極３１０、３２０は、上記で詳しく説明されたとおり、負荷および誘導子（図３Ａ、３Ｂには示されていない）を含む受電側デバイス３４０に接続されている。
【００２４】
図３Ｂに示されているように、受電側デバイス３４０における負荷に給電するために、可撓性ポケットは絶縁層３５０に対して押し付けられる。その結果、絶縁層３５０に接続された送電側電極３６０、３６１は、受信電極３１０、３２０と整列させられる。その結果として、受電側デバイス３４０における負荷は、上記で詳しく議論されたとおり、ワイヤレス給電される。送電側電極３６０、３６１に接続されたドライバ３７０によって、電力信号が生成される。図３Ａおよび図３Ｂに描かれているように、湾曲形状の絶縁層３５０に沿って複数の送電側電極が置かれている。受電側電極３１０、３２０の設計により、可撓性ポケット３３０が絶縁層３５０に押し付けられるとき、各一対の送電側電極３６０、３６１について、各表面領域は実質的に重なり合うことが提供される。
【００２５】
図４Ａおよび図４Ｂは、可撓性ポケット４３０の内側に接続された受電側電極４１０、４２０の他の実施例を示している。このような設計は、例えば、衛生的な理由により、受電側電極４１０、４２０が環境から孤立させられるべきときに用いられることができる。ある特定の構成においては、負荷と誘導子とを含む受電側デバイス（図４Ａ、図４Ｂには示されていない）はまた、可撓性ポケット４３０の内部に配置され得る。可撓性ポケット４３０は、非導電性材料でできている。受電側電極４１０、４２０は、上述したいかなる導電性材料を用いて作られ得る。
【００２６】
容量性インピーダンスは、受電側電極と送電側電極とが整列するとき、受電側電極４１０、４２０と送電側電極４５０、４５１との間に生じる。この目的を持って、図４Ｂに示されるように、可撓性ポケット４３０が絶縁層４６０に押し付けられるとき、受電側電極は、変形し、送電側電極４５０、４５１と整列させられる。この位置において、受電側デバイスにおける負荷は、上記で詳細に議論された通り、ワイヤレス給電される。電力信号は、送電側電極４５０、４５１に接続されたドライバ４７０によって生成される。
【００２７】
図５は、一実施例に従った可撓性ポケット５００の実用的な応用を示す。可撓性ポケット５００は、ビニール袋の上に貼られた２つの銅ストリップとして実現された一対の受電側電極５０１および５０２を有する、膨張したビニール袋である。可撓性ポケット５００は、ＬＥＤランプ（負荷）５０３および誘導子５０４を含む完全な受電側デバイスである。可撓性ポケット５００は、いかなる形状であっても（例：アクションフィギュアのおもちゃの形状の）、いかなる色であってもよい。こうして、可撓性ポケットの実施例は、ナイトランプ、屋外照明器具、等として利用されることができる。
【００２８】
一実施例において、本明細書に開示された可撓性ポケットは、受電側デバイスを絶縁層の表面に固定するための固定手段を含む。固定手段は、例えば、永久磁石、吸引キャップ、接着層、等を含み得る。永久磁石の実施例において、絶縁層の表面は、鉄またはフェライト塗料等の軟磁性材料を含み得る。可撓性ポケットは、１つ以上の磁石によって表面に引き付けられる。磁石は、可撓性ポケットの外側または内側の層に接着され得るが、受電側電極と直には触れない。好ましい一実施例において、磁石は、デバイスの内部の、ポケットの電極の背後に配置される。可撓性ポケットの磁石は、固体ブロック、または、可塑性ポリマーにおいて混合された粉状磁性材料を含み得る。
【００２９】
他の実施例において、１個以上の吸引キャップが、可撓性ポケットを絶縁層の表面にくっ付けるための固定手段として利用される。この目的のために、吸引キャップが表面との真空を維持できるようにするために、表面は非常に滑らかであるべきである。吸引キャップは、ポケットデバイスの受電側電極の横に配置され得る。
【００３０】
注意されるべきことは、図３、図４、図５を参照して説明される実施例に関しては、システムは、電極と、負荷に接続された誘導子との間に形成される容量インピーダンスに関連する直列共振周波数に、電力信号の周波数が実質的に整合するとき、負荷（例：ランプ）がワイヤレス給電される容量式給電システムである、ということである。こうして、本明細書で開示される実施例は、例えば、壁に固定されたランプを、配線や電源コンセントを使わずに給電するために利用することができる。
【００３１】
審美的な理由により、ネジやくぎ等のいかなる機械的手段も使わずに、壁や窓等の大きな表面に受電側デバイスを接続することが望まれ得る。それに応じて、本明細書で開示される様々な実施例は、容量式ワイヤレス給電システムにおいて利用される磁力性固定具を含む。
【００３２】
一実施例において、図６に示されるように、送電側電極６０１、６０２は、常磁性で導電性の材料から成るストライプ（stripe）であり、壁等の基礎構造に接続されている。例えば、電極６０１、６０２の各々は、厚さ約０．５ｍｍから１ｍｍの鉄金属シートであり得る。受信デバイス６１０は、送電側電極６０１および６０２に引き付けられ、その結果受電側デバイス６１０を基礎構造に磁気的に固定する１つの永久磁石６１１を含む。
【００３３】
受電側デバイス６１０はさらに、電極６１２、６１３を含み、磁石６１１と送電側電極６０１、６０２が接触しているとき、受電側電極６１２、６１３は、送電側電極６０１、６０２と非常に近い距離になる（しかし、お互いの間に絶縁層があるのでお互いに触れることはない）。この位置において、誘導子６１５に接続された負荷６１４は、上記で詳しく議論された通り、ワイヤレス給電される。電力信号は、送電側電極６０１および６０２に接続されたドライバ（図示されていない）によって生成される。こうして、空気または壁の仕上げ層（例：壁紙、箔、または塗料）は、絶縁層として機能し得る。空気が絶縁層であるとき、送電側及び受電側電極がガルバニック接触（galvanic  contact）することを防ぐために、送電側と受電側電極との間にスペーサー（spacers）が使われる。この実施例において、受電側電極６１２、６１３は、銅または、上述された有機材料のいずれか等でできた、導電性で非磁性の材料でできている。
【００３４】
他の実施例において、受電側デバイスは、少なくとも２個の磁石を含む。磁石は、薄い電気導電層で覆われ、受電側電極を形成する。導電層は、錫の金属シートから成り、磁石に接着されることができる。代わりに、磁石は、例えば、ガルバニック堆積（galvanic  deposition）等の堆積プロセスによって金属材料で覆うことができる。
【００３５】
この実施例において、受電側電極は、磁気的に送電側電極に引き付けられ、それによって、受電側デバイスを基礎構造（例：壁）に固定する。送電側電極は、装飾カバーの後ろに、いかなる形状でも設置することができる。
【００３６】
図７は、他の実施例に従った磁力性固定具の断面図である。送電側デバイスは、送電側電極７０１、７０２の裏側に設置された永久磁石７０３、７０４を含む。磁石７０３は、第１の磁極に向かって配されている。一方、磁石７０４は、第１の磁極の反対の磁極に向かって配されている。
【００３７】
受電側デバイスにおいて、第１の受電側電極７１３は、第１の送電側電極７０１に関連付けられている磁石７０３に引き付けられるような方向に配された永久磁石７１１を含む。すなわち、磁石７１１の帯磁方向は、磁石７０３の帯磁方向と逆である。第２の受電側電極７１２は、第２の送電側電極７０２の磁石７０４に引き付けられるような磁石７１４を含む。その結果、受電側デバイスは、デバイスが正しい方向に向いているときにのみ、基礎構造に固定されることができる。これによって、適切な電気的接続が確保される。注意されるべきことは、受電側デバイスが磁力によって力学的に送電側デバイスに固定されているとき、受電側電極７１２、７１３と送電側電極７０１、７０２とは、絶縁層７２０で分離されており、両者の間には直接の電気的接触は存在しないということである。絶縁層７２０は、空気、塗装層、壁紙、等であり得る。図７における「＋」および「−」のラベルは、帯磁方向を示す。
【００３８】
さらにまた別の実施例において、送電側デバイスは、送電側電極に関連付けられた永久磁石を含む。例えば、送電側電極は、永久磁石の前に置くことができる。永久磁石に関連付けられた送電側電極は、異なる電位または位相シフトであり得る。図８に示されるように、第１の磁極の向きに配された永久磁石（図示されていない）に関連付けられた参照電極８０１が、円の中心に配置されている。参照電極の周りには、複数の隣接する送電側電極８０２、８０３、８０４、および、８０５が配置されており、複数の隣接する送電側電極の各々は、第１の磁極とは反対の第２の磁極の向きに配された永久磁石（図示されていない）に関連付けられている。隣接する送電側電極８０２乃至８０５の各々は、参照電極８０１に比して異なる電位を有する。この実施例によれば、次に受電側デバイス８１０は、一方の受電側電極８１１が参照送電側電極８０１の上になり、他方の受電側電極８１２が隣接する電極８０２乃至８０５の中の一つの上になるように置くことができる。受電側電極８１１、８１２の各々は、永久磁石（図８には図示されていない）の前に置き得る。
【００３９】
注意されるべきことは、送電側電極の各対は異なる電位を有するので、受電側電極が、それぞれ送電側電極のどこに置かれるかが、送信される電力量を決定するということである。これにより、異なる電位を選択することにより、電力レベルを調整することが可能となる。例えば、これは、受電側デバイス８１０におけるランプによって照らされる光を暗くすることに利用することができる。さらに注意されるべきことは、受電側デバイス８１０が磁力によって送電側デバイス８００に力学的に固定されているとき、両者は絶縁層によって分離されているので、両者の間には直接の電気的接触は存在しないということである。図８における「＋」および「−」のラベルは、帯磁方向を示す。
【００４０】
他の配置において、図９に描かれているように、複数の第１の送電側電極９１０−１乃至９１０−ｒが、半円に配置されており、複数の第２の送電側電極９２０−１乃至９２０−ｒがまた、半円に配置されており、両方の半円が合わさって円を形成している。電極９１０−１乃至９１０−ｒおよび電極９２０−１乃至９２０−ｒの各々は異なる電位を有しており、受電側デバイス９３０を回転させることにより、異なる電力レベルが選択できる。さらに、送電側電極９１０−１乃至９１０−ｒの第１のグループ、および、送電側電極９２０−１乃至９２０−ｒの第２のグループは、異なる磁極に関連付けられている。図９における「＋」および「−」のラベルは、帯磁方向を示す。
【００４１】
この実施例によれば、次に、受電側デバイス９３０の一方の受電側電極９３１は、第１の送電側電極９１０−１乃至９１０−ｒの中の１つと整列されることができ、一方、第２の受電側電極９３２は、第２の送電側電極９２０−１乃至９２０−ｒと整列されることができる。別の例示的な構成において、異なる電位を有する受電側および送電側電極は、２つの並行する列に配置される。
【００４２】
本発明が、いくつかの実施例について、ある程度具体的に説明されてきたが、そのような具体的な実施例のいずれかに限定されることを意図するものではなく、それは、添付のクレームを参照して、先行技術の観点から、クレームの最も可能な広い解釈を提供するように、したがって、意図した発明の範囲を効果的に網羅するように、解釈されるべきである。さらに、上記は、発明者によって予見される実施例の観点から発明を記述するものであり、にもかかわらず、本発明の、現時点では予見されない変更物は、本発明の均等物を表し得る。
【００４３】
本出願は、２０１１年８月１６日出願の米国仮出願Ｎｏ．６１／５２３，９３６と、２０１１年８月１６日出願の米国仮出願Ｎｏ．６１／５２３，９６０と、２０１２年３月１６日出願の米国仮出願Ｎｏ．６１／６１１，６８７と、２０１２年５月１日出願の米国仮出願Ｎｏ．６１／６４０，８９６とからの優先権を主張する。
【図１】
2014526232.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成26年4月15日(2014.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量式電力伝送システムにおいて、接続された負荷に電力を供給するための製造品であって、
第１の球状ヒンジに接続された第１の導電板であり、前記第１の球状ヒンジは第１の受電側電極に結合されている、第１の導電板と、
第２の球状ヒンジに接続された第２の導電板であり、前記第２の球状ヒンジは第２の受電側電極に結合されている、第２の導電板とを備え、
前記第２の受電側電極は、前記容量式電力伝送システムの誘導子と直列に接続され、また、前記第１の受電側電極は、前記負荷と直列に接続され、前記誘導子は、前記負荷と直列に接続され、前記容量式電力伝送システムの直列共振周波数で共鳴するように構成された、製造品。
【請求項２】
請求項１に記載の製造品であって、
電力ドライバによって生成される電力信号が、
絶縁層に結合された一対の送電側電極から前記第１および第２の受電側電極へ、
前記電力信号の周波数が、前記誘導子と、前記一対の送電側電極と受電側電極との間に形成される容量インピーダンスと、の直列共振周波数と実質的に整合するとき、ワイヤレス伝送されて、前記負荷にワイヤレス給電し、
前記一対の送電側電極と前記絶縁層とのそれぞれが、湾曲形状を有する、製造品。
【請求項３】
請求項２に記載の製造品であって、
前記第１および第２の導電板のそれぞれが、前記一対の送電側電極の送電側電極の表面領域と実質的に重なり合い、前記容量インピーダンスにおける変動が低減される、製造品。
【請求項４】
請求項１に記載の製造品であって、
前記第１および第２の導電板のそれぞれ、
前記第１および第２の球状ヒンジのそれぞれ、および
前記第１および第２の電極のそれぞれが、炭素、アルミニウム、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、ポリ（３、４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、銅、銀、および導電性塗料のいずれか１つを含む導電性材料でできている、製造品。
【請求項５】
容量式電力伝送システムにおいて、接続された負荷に電力を供給するための製造品であって、
可撓性ポケットと、
前記可撓性ポケットに接続され、前記負荷に接続された第１の受電側電極と、
前記可撓性ポケットに接続され、また、前記容量式電力伝送システムの誘導子と直列に接続された第２の受電側電極であり、前記誘導子は、前記負荷と直列に接続され、前記容量式電力伝送システムの直列共振周波数で共鳴するように構成された、第２の受電側電極と、を備える製造品。
【請求項６】
請求項５に記載の製造品であって、
電力ドライバによって生成される電力信号が、
絶縁層に結合された一対の送電側電極から
前記第１および第２の受電側電極へ、
前記可撓性ポケットが前記絶縁層に押し付けられるときに前記電力信号の周波数が、前記誘導子と、前記一対の送電側電極と前記受電側電極との間に形成される前記インピーダンスと、の直列共振周波数と実質的に整合するとき、ワイヤレス伝送されて、前記負荷にワイヤレス給電し、
前記一対の送電側電極と前記絶縁層とのそれぞれが、湾曲形状を有する、製造品。
【請求項７】
請求項６に記載の製造品であって、
前記第１および第２の受電側電極のそれぞれが、前記一対の送電側電極の送電側電極の表面領域と実質的に重なり合い、前記容量インピーダンスにおける変動が低減される、製造品。
【請求項８】
請求項５に記載の製造品であって、
前記可撓性ポケットは、気体体積および液体体積のいずれか１つを封入するための可撓性容器であり、前記可撓性容器は、非導電性材料でできている、製造品。
【請求項９】
請求項５に記載の製造品であって、
前記第１および第２の受電側電極は、前記可撓性ポケットの外側に接着されている、製造品。
【請求項１０】
請求項５に記載の製造品であって、
前記第１および第２の受電側電極は、前記可撓性ポケットの内側に接着されている、製造品。
【請求項１１】
請求項６に記載の製造品であって、
前記可撓性ポケットは、前記可撓性ポケットを前記絶縁層の前記表面に固定するための固定手段をさらに含み、前記固定手段は、永久磁石、吸引キャップ、および接着層のいずれか１つを含む、製造品。
【請求項１２】
容量式電力伝送システムの送電側に受電側を力学的に固定するための磁力性固定具であって、
第１の磁極の向きを有する複数の永久磁石を含む複数の送電側電極の第１のグループであり、前記複数の送電側電極の前記第１のグループの前記送電側電極のそれぞれは第１の電位を有する、第１のグループと、
前記第１の磁極の向きと反対の第２の磁極の向きを有する永久磁石を含む複数の送電側電極の第２のグループであり、前記複数の送電側電極の前記第２のグループの前記送電側電極のそれぞれは、前記複数の送電側電極の前記第１のグループの前記複数の送電側電極のそれぞれの前記電位と反対の電位を有する、第２のグループと、
前記第１の電位を有し、前記第１の磁極の向きを有する永久磁石を含む第１の受電側電極であり、誘導子が、前記第１の受電側電極および負荷と直列に接続され、前記誘導子は、前記容量式電力伝送システムの直列共振周波数で共鳴するように構成されている、第１の受電側電極と、および、
前記第２の電位を有し、前記第２の磁極の向きを有する永久磁石を含む第２の受電側電極と、を備え、
前記第１の受電側電極は、前記複数の送電側電極の前記第１のグループの前記送電側電極の中の１つと整列し、前記第２の受電側電極は、前記複数の送電側電極の前記第２のグループの前記送電側電極の中の１つと整列し、前記受電側は、前記送電側に力学的に固定されていて、前記送電側から、前記第１の受電側電極に接続された負荷へ、電力信号がワイアレス伝送されることを可能にしている磁力性固定具。
【請求項１３】
請求項１２に記載の磁力性固定具であって、
前記受電側は力学的に前記送電側に固定されており、前記第１および第２の受電側電極は、前記複数の送電側電極の前記第１および第２のグループから、絶縁層によって電気的に絶縁されている、磁力性固定具。
【請求項１４】
請求項１２に記載の磁力性固定具であって、
前記電力信号は、前記送電側に含まれる電力ドライバによって生成され、
前記電気信号の周波数が、
前記誘導子と、前記複数の送電側電極の前記第１および第２のグループと前記第１および第２の受電側電極との間に形成される容量インピーダンスと、の前記直列共振周波数と、
実質的に整合するとき、
前記電力信号は、前記送電側から前記受電側へワイヤレス伝送される、磁力性固定具。
【請求項１５】
請求項１２に記載の磁力性固定具であって、
前記永久磁石は、薄い導電層で覆われて前記受電側および送電側電極を形成する、磁力性固定具。
【国際調査報告】
2014526232.tif 000014
2014526232.tif 000015
2014526232.tif 000016