(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電器から電力をワイヤレスに受けるための装置であって、
金属部分の一部分を実質的に囲んで延在する凹型チャネルを備える前記金属部分と、
受電回路に電気的に結合された負荷に電力供給するか、または前記負荷を充電するために、前記送電器によって生成された磁界を介して電力を誘導結合するように構成された前記受電回路であって、前記受電回路が、前記凹型チャネル内に配置された少なくとも1つの導体を備え、前記少なくとも1つの導体が、前記金属部分の前記一部分を実質的に囲んでループを形成するように構成される、受電回路と
を備える装置。
【請求項２】
実質的に前記凹型チャネル内に配置されるとともに前記少なくとも1つの導体を前記金属部分から隔離するように構成された絶縁材料をさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記絶縁材料が、プラスチック、またはゴム、またはエポキシ材料、またはそれらの組合せのうちの少なくとも1つを備える、請求項2に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも1つの導体が、前記磁界を介して前記電力を誘導結合するように構成された共振回路の一部を形成するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも1つの導体が、前記磁界によって誘導される電圧に応答して電流を生成するように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項６】
第1の層として前記凹型チャネル内に配置された強磁性体をさらに備え、前記少なくとも1つの導体が、前記凹型チャネル内で前記強磁性体の上方に位置決めされる、請求項1に記載の装置。
【請求項７】
前記凹型チャネルが、前記金属部分の周辺部を実質的に囲んで延在し、前記少なくとも1つの導体が、前記凹型チャネル内で前記金属部分の前記周辺部を実質的に囲んでループを形成するように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも1つの導体が、前記凹型チャネル内で前記金属部分の前記一部分を実質的に囲んで複数のループを形成するように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも1つの導体が、前記凹型チャネル内に多巻きのループ導体を形成するように構成される、請求項8に記載の装置。
【請求項１０】
前記金属部分が、セルラーフォン、GPSユニット、時計、モバイルメディアデバイス、ラップトップコンピュータ、またはキーフォブのうちの少なくとも1つのハウジングの少なくとも一部分として構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項１１】
前記金属部分が、ポータブル電子デバイスの金属バックカバーとして構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項１２】
送電器から電力をワイヤレスに受けるための装置であって、
ケーシングの第1の部分を形成する金属部分を備える受電回路であって、前記受電回路が、前記受電回路に電気的に結合された負荷に電力供給するか、または前記負荷を充電するために、前記送電器によって生成された磁界を介して電力を誘導結合するように構成される、受電回路と
前記ケーシングの第2の部分を形成する非導電性の部分であって、前記非導電性の部分が、第1の端部および第2の端部を有するスロットと、グラフィックス描写またはテキスト描写とを有し、前記第1の端部が、前記金属部分の端部に延在し、前記第2の端部が前記グラフィックス描写またはテキスト描写に接続する、非導電性の部分と
を備える装置。
【請求項１３】
前記金属部分は、実質的に平面状であり、前記非導電性の部分と一体化されたときに前記装置の前記ケーシングの平面状の部分を形成する、請求項12に記載の装置。
【請求項１４】
前記非導電性の部分が、プラスチック、またはゴム、またはエポキシ材料、またはそれらの組合せのうちの少なくとも1つを備える、請求項12に記載の装置。
【請求項１５】
前記グラフィックス描写またはテキスト描写を有する前記非導電性の部分が、前記金属部分を実質的に囲んで複数のループを有する経路を画定する、請求項12に記載の装置。
【請求項１６】
前記ケーシングが、セルラーフォン、GPSユニット、時計、モバイルメディアデバイス、ラップトップコンピュータ、またはキーフォブのうちの少なくとも1つのハウジングの一部分を形成する、請求項12に記載の装置。
【請求項１７】
前記金属部分が、ポータブル電子デバイスの前記ケーシングの実質的に平面状の後部部分として構成される、請求項12に記載の装置。
【請求項１８】
送電器から電力をワイヤレスに受けるための装置であって、
ケーシングの金属部分と前記ケーシングの非導電性の部分とを備える受電回路を備え、前記受電回路が、前記受電回路に電気的に結合された負荷に電力供給するか、または前記負荷を充電するために、前記送電器によって生成された磁界を介して電力を誘導結合するように構成され、前記金属部分が、電流が流れる経路を画定する、前記ケーシングの非導電性の部分のグラフィックス描写またはテキスト描写を形成し、前記電流が、前記送電器によって生成された前記磁界によって誘導される電圧に応答して前記グラフィックス描写またはテキスト描写の一部分内で生成される、装置。
【請求項１９】
前記金属部分の下方に配置されるとともに前記金属部分を前記ケーシングから実質的に隔離するように構成された絶縁材料をさらに備え、前記ケーシングが導電性材料を備える、請求項18に記載の装置。
【請求項２０】
前記絶縁材料が、プラスチック、またはゴム、またはエポキシ材料、またはそれらの組合せのうちの少なくとも1つを備える、請求項19に記載の装置。
【請求項２１】
金属部分が、ワイヤレスフィールドへの露出に基づいて電流を生成するように構成される、請求項18に記載の装置。
【請求項２２】
前記グラフィックス描写またはテキスト描写が、複数のループを形成するように構成される、請求項18に記載の装置。
【請求項２３】
前記ケーシングが、セルラーフォン、GPSユニット、時計、モバイルメディアデバイス、ラップトップコンピュータ、またはキーフォブのうちの少なくとも1つのハウジングの一部分を形成する、請求項18に記載の装置。
【請求項２４】
前記ケーシングが、前記金属部分に結合するように構成されるとともにポータブル電子デバイスに機械的に連結するように構成される、請求項18に記載の装置。
【請求項２５】
前記ケーシングが、ポータブル電子デバイスの金属バックカバーとして構成される、請求項18に記載の装置。
【請求項２６】
装置において送電器から電力をワイヤレスに受けるための方法であって、
前記装置の金属部分の一部分を実質的に囲んで延在する凹型チャネル内に配置された少なくとも1つの導体を備える受電回路を介して、前記送電器によって生成された磁界を介して電力を誘導結合するステップであって、前記少なくとも1つの導体が、前記金属部分の前記一部分を実質的に囲んでループを形成するように構成される、ステップと、
前記誘導結合された電力を使用して、前記装置の負荷に電力供給するか、または前記負荷を充電するステップと
を備える方法。
【請求項２７】
前記少なくとも1つの導体を、実質的に前記凹型チャネル内に配置された絶縁材料を介して前記金属部分から隔離するステップをさらに備える、請求項26に記載の方法。
【請求項２８】
前記絶縁材料が、プラスチック、またはゴム、またはエポキシ材料、またはそれらの組合せのうちの少なくとも1つを備える、請求項27に記載の方法。
【請求項２９】
前記少なくとも1つの導体が、前記磁界を介して前記電力を誘導結合するように構成された共振回路の一部を形成するようにさらに構成される、請求項26に記載の方法。
【請求項３０】
前記磁界によって誘導される電圧に応答して電流を生成するステップをさらに備える、請求項26に記載の方法。
【請求項３１】
装置において送電器から電力をワイヤレスに受けるための方法であって、
ケーシングの第1の部分を形成する金属部分を備える受電回路を使用して、前記送電器によって生成された磁界を介して電力を誘導結合するステップであって、前記金属部分が、前記ケーシングの第2の部分を形成する非導電性の部分と一体化され、前記非導電性の部分が、第1の端部および第2の端部を有するスロットと、グラフィックス描写またはテキスト描写とを有し、前記第1の端部が、前記金属部分の端部に延在し、前記第2の端部が前記グラフィックス描写またはテキスト描写に接続する、ステップと、
前記受電回路に結合された負荷に電力供給するか、または前記負荷を充電するステップと
を備える方法。
【請求項３２】
前記金属部分は、実質的に平面状であり、前記非導電性の部分と一体化されたときに前記装置の前記ケーシングの平面状の部分を形成する、請求項31に記載の方法。
【請求項３３】
前記スロットと前記グラフィックス描写またはテキスト描写とを有する前記非導電性の部分が、前記金属部分を実質的に囲んで複数のループを形成し、前記複数のループが、電流の経路を画定する、請求項31に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
米国特許法第119条に基づく優先権の主張
本特許出願は、本出願の譲受人に譲渡された、2014年9月5日に出願された「METHODS AND SYSTEMS FOR WIRELESS CHARGING OF METAL BACKED PHONES」と題する米国仮出願第62/046,758号の優先権を主張する。米国仮出願第62/046,758号は、本明細書によって参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【０００２】
説明される技術は、一般に、ワイヤレス電力に関する。より詳細には、本開示は、ワイヤレス電力充電システムによって、金属物体、たとえば、セルラーフォンの金属バックカバーを通じてワイヤレス電力を伝達することに関するデバイス、システム、および方法を対象とする。
【背景技術】
【０００３】
ワイヤレス電力用途において、ワイヤレス電力充電システムは、物理的な電気接続なしに電子デバイスを充電し、かつ/または電子デバイスに電力供給するための能力を提供し得、したがって、電子デバイスの動作にとって必要な構成要素の数を低減し電子デバイスの使用を簡略化する。そのようなワイヤレス電力充電システムは、ワイヤレスに充電または電力供給されるべき電子デバイスに接続され得る受電器カプラの中に電流を誘導し得る磁界を生成するように構成された、送電器カプラおよび他の送電回路機構を備え得る。同様に、電子デバイスは、磁界にさらされたときに電流を生成するように構成された、受電器カプラおよび他の受電回路機構を備え得る。これらのデバイスの多くは、磁界を介したワイヤレス電力伝達を妨げることがある金属ケースまたは金属筐体を用いて設計される。金属ケースまたは金属筐体を有するそのようなデバイス内にワイヤレス充電を組み込み得るための、金属物体を通じたワイヤレス電力伝達を実行するためのシステムおよび方法の必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書で開示する実装形態はそれぞれ、いくつかの発明的態様を有し、それらの態様はいずれも、本発明の所望の属性を単独で担当するものではない。以下の特許請求の範囲によって表現される範囲を限定することなく、より顕著な特徴が本明細書で手短に開示される。この説明を考察した後、様々な実装形態の特徴が現在のワイヤレス充電システムにまさるいくつかの利点をどのようにもたらすのかが理解されよう。
【０００５】
本発明の一態様は、ワイヤレス電力を受けるための装置を含む。装置は、金属部分を備え、金属部分は、金属部分の一部分を実質的に囲んで延在する凹型チャネルを備える。装置は、凹型チャネル内に配置された少なくとも1つの導体をさらに備える。少なくとも1つの導体は、金属部分の部分を実質的に囲んでループを形成するとともに共振回路の一部を形成するように構成され、ここで、共振回路は、電力をワイヤレスに受けるように構成される。
【０００６】
本発明の別の態様は、ワイヤレス電力を送るための装置を含む。装置は、金属部分を備え、金属部分は、金属部分の一部分を実質的に囲んで延在する凹型チャネルを備える。装置は、凹型チャネル内に配置された少なくとも1つの導体をさらに備える。少なくとも1つの導体は、金属部分の部分を実質的に囲んでループを形成するとともに共振回路の一部を形成するように構成され、ここで、共振回路は、電力をワイヤレスに送るように構成される。
【０００７】
本発明の別の態様は、ワイヤレス電力伝達のための装置を含む。装置は、ポータブル電子デバイスの後部に物理的に連結するように構成されたハウジング部分を備え、ハウジング部分は、第1の寸法を有する。ハウジング部分は、第1の寸法と同じサイズである第2の寸法を有するか、またはハウジング部分の第1の寸法の大部分をカバーするサイズを有する、金属部分を備える。金属部分の少なくとも一部分は、共振器を形成し、ポータブル電子デバイスを充電するか、またはポータブル電子デバイスに電力供給するのに十分なレベルで、ワイヤレスフィールドを介して電力をワイヤレスに受けるように構成される。ハウジング部分は、金属部分に電気的に直接結合されるとともに受けた電力をポータブル電子デバイスに供給するように構成された電気接続部をさらに備える。
【０００８】
本発明の別の態様は、ワイヤレス電力を受けるための装置を含む。装置は、グラフィックス描写またはテキスト描写を備える金属部分を備える。グラフィックス描写またはテキスト描写は、金属部分においてスロットによって画定され、スロットは、ロゴの一部分を実質的に囲んで電流経路を画定するとともに共振回路の一部としての共振器を形成するように構成される。共振回路は、電力をワイヤレスに受けるように構成される。
【０００９】
本発明の別の態様は、ワイヤレス電力を受けるための装置を含む。装置は、グラフィックス描写またはテキスト描写を備える一部分を備える。グラフィックス描写またはテキスト描写は、導体によって画定され、導体は、実質的にグラフィックス描写またはテキスト描写の一部分内に電流経路を画定するとともに共振回路の一部を形成するように構成される。共振回路は、電力をワイヤレスに受けるように構成される。
【００１０】
本発明の別の態様は、装置において送電器から電力をワイヤレスに受けるための方法を含む。方法は、受電回路を使用して、送電器によって生成された磁界を介して電力を誘導結合することを備える。受電回路は、装置の金属部分の一部分を実質的に囲んで延在する凹型チャネル内に配置された少なくとも1つの導体を備え、少なくとも1つの導体は、金属部分の部分を実質的に囲んでループを形成するように構成される。方法は、誘導結合された電力を使用して、装置の負荷に電力供給するか、または負荷を充電することをさらに備える。
【００１１】
本発明の追加の態様は、装置において送電器から電力をワイヤレスに受けるための方法を含む。方法は、受電回路を介して、送電器によって生成された磁界を介して電力を誘導結合することを備える。受電回路は、グラフィックス描写またはテキスト描写によって画定された形状を有する非導電性の部分またはエリア、および装置の一部分を形成する金属部分を備え、ここで、金属部分は、非導電性の部分またはエリアと一体化され、非導電性の部分またはエリアの形状は、グラフィックス描写またはテキスト描写によって画定された形状を実質的に囲む金属部分の中で、磁界によって誘導される電圧に応答して電流が流れるための経路を画定する。方法は、装置に結合された負荷に電力供給するか、または負荷を充電することをさらに備える。
【００１２】
本発明の別の態様は、送電器から電力をワイヤレスに受けるための装置を含む。装置は、送電器によって生成された磁界を介して電力を誘導結合するための手段を備える。電力を誘導結合するための手段は、装置の金属部分の一部分を実質的に囲んで延在する凹型チャネル内に配置された少なくとも1つの導体を備え、少なくとも1つの導体は、金属部分の部分を実質的に囲んでループを形成するように構成される。装置は、誘導結合された電力を使用して、装置の負荷に電力供給するか、または負荷を充電するための手段をさらに備える。
【００１３】
本発明の追加の態様は、送電器から電力をワイヤレスに受けるための装置を含む。装置は、送電器によって生成された磁界を介して電力を誘導結合するための手段を備える。電力を誘導結合するための手段は、グラフィックス描写またはテキスト描写によって画定された形状を有する非導電性の部分またはエリア、および装置の一部分を形成する金属部分を備え、ここで、金属部分は、非導電性の部分またはエリアと一体化され、非導電性の部分またはエリアの形状は、グラフィックス描写またはテキスト描写によって画定された形状を実質的に囲む金属部分の中で、磁界によって誘導される電圧に応答して電流が流れるための経路を画定する。装置は、装置に結合された負荷に電力供給するか、または負荷を充電するための手段をさらに備える。
【００１４】
本発明の別の態様は、送電器から電力を受けるための装置を含む。装置は、金属部分の一部分を実質的に囲んで延在する凹型チャネルを備える金属部分を含む。装置は、受電回路に電気的に結合された負荷に電力供給するか、または負荷を充電するために、送電器によって生成された磁界を介して電力を誘導結合するように構成された受電回路をさらに含み、受電回路は、凹型チャネル内に配置された少なくとも1つの導体を備え、少なくとも1つの導体は、金属部分の部分を実質的に囲んでループを形成するように構成される。
【００１５】
本発明の追加の態様は、送電器から電力をワイヤレスに受けるための別の装置を含む。装置は、ケーシングと、グラフィックス描写またはテキスト描写によって画定された形状を有する非導電性の部分またはエリアとを含む。装置は、ケーシングの一部分を形成する金属部分を備える受電回路をさらに含み、受電回路は、受電回路に電気的に結合された負荷に電力供給するか、または負荷を充電するために、送電器によって生成された磁界を介して電力を誘導結合するように構成され、非導電性の部分またはエリアの形状は、グラフィックス描写またはテキスト描写によって画定された形状を実質的に囲む金属部分の中で、磁界によって誘導される電圧に応答して電流が流れるための経路を画定する。
【００１６】
本発明の別の態様は、送電器から電力をワイヤレスに受けるためのさらなる装置を含む。装置は、ケーシングと、金属部分を備え、受電回路に電気的に結合された負荷に電力供給するか、または負荷を充電するために、送電器によって生成された磁界を介して電力を誘導結合するように構成された受電回路とを含み、金属部分は、実質的にグラフィックス描写またはテキスト描写の一部分内で、送電器によって生成された磁界によって誘導される電圧に応答して電流が流れるための経路を画定する、グラフィックス描写またはテキスト描写を形成するように整形される。
【００１７】
ここで、上述の態様、ならびに本技術の他の特徴、態様、および利点が、添付の図面を参照しながら様々な実装形態に関して説明される。ただし、図示の実装形態は、例にすぎず、限定的であることは意図されていない。図面全体にわたって、文脈が別段に規定しない限り、同様の記号は通常、同様の構成要素を識別する。以下の図面の相対的な寸法が、原寸通りに描かれていない場合があることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】例示的な一実装形態によるワイヤレス電力伝達システムの機能ブロック図である。
【図２】別の例示的な実装形態によるワイヤレス電力伝達システムの機能ブロック図である。
【図３】例示的な実装形態による、送電カプラまたは受電カプラを含む、図2の送電回路機構または受電回路機構の一部分の概略図である。
【図４】本発明の例示的な実装形態による、誘導性電力伝達システムにおいて使用され得る送電器の簡略機能ブロック図である。
【図５】本発明の例示的な実装形態による、誘導性電力伝達システムにおいて使用され得る受電器の簡略機能ブロック図である。
【図６Ａ】例示的な一実装形態による、磁界において電流を誘導し、または磁界を生成するように構成された金属バックカバーの等角図である。
【図６Ｂ】例示的な一実装形態による、図6Aの金属バックカバーの横断面図の一部分を示す図である。
【図６Ｃ】例示的な一実装形態による、図6Aの金属バックカバーの別の横断面図の一部分を示す図である。
【図７Ａ】例示的な一実装形態による、相互結合するために構成された金属バックカバーの等角図である。
【図７Ｂ】例示的な一実装形態による、ロゴを囲んでループを形成する金属バックカバーにおいて形成され得るロゴのトップダウン図である。
【図７Ｃ】例示的な一実装形態による、ロゴが共振器である、金属バックカバーにおいて形成され得るロゴのトップダウン図である。
【図７Ｄ】例示的な一実装形態による、導電性相互接続部を有するスロットとしてロゴを使用する図7Aの金属バックカバーのトップダウン図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
新規のシステム、装置、および方法の様々な態様が、添付の図面を参照しながら以下にさらに十分に説明される。しかしながら、本開示の教示は、多くの異なる形態で具現化されてよく、本開示全体にわたって提示される任意の特定の構造または機能に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの態様は、本開示が周到で完全になり、本開示の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。本明細書の教示に基づいて、本開示の範囲が、本発明の何らかの他の態様とは無関係に実装されるにせよ、本発明の何らかの他の態様と組み合わせて実装されるにせよ、本明細書で開示する新規のシステム、装置、および方法のいかなる態様をも包含するものであることを、当業者は諒解されたい。たとえば、本明細書に記載する任意の数の態様を使用して、装置が実装されてよく、または方法が実践されてよい。加えて、本発明の範囲は、本明細書に記載する本発明の様々な態様に加えて、またはそれ以外の、他の構造、機能、または構造および機能を使用して実践されるそのような装置または方法を包含することが意図されている。本明細書で開示する任意の態様は、特許請求の範囲の1つまたは複数の要素により具現化され得ることを理解されたい。
【００２０】
特定の態様が本明細書で説明されるが、これらの態様の多くの変形形態および置換が本開示の範囲内に入る。好ましい態様のいくつかの利益および利点について述べるが、本開示の範囲は、特定の利益、用途、または目的に限定されることは意図していない。むしろ、本開示の態様は、異なるワイヤレス電力伝達技術およびシステム構成に広く適用可能であることを意図しており、それらのうちのいくつかが例として図および好ましい態様の以下の説明において示される。詳細な説明および図面は、限定的ではなく本開示の例示にすぎず、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって規定される。
【００２１】
以下の詳細な説明では、本開示の一部を形成する添付の図面を参照する。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲において説明される例示的な実装形態は、限定的であることを意味しない。本明細書で提示する主題の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実装形態が利用されてよく、他の変更が加えられてよい。本明細書で概して説明し、図に示すような本開示の態様は、多種多様な異なる構成で配置、置換、結合、および設計されてよく、それらのすべてが明示的に企図され本開示の一部を形成することが容易に理解されよう。
【００２２】
本明細書で使用する用語は、特定の実装形態を説明することのみを目的とするものであり、本開示を限定することは意図されない。特定の数の特許請求要素が意図されている場合、そのような意図は特許請求の範囲に明示的に記載されることになり、そのような記載がなければ、そのような意図は存在しないことが、当業者によって理解されよう。たとえば、本明細書で使用する単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈がはっきりと別段に指示しない限り、複数形も含むことが意図される。本明細書で使用する「および/または」という用語は、関連する列挙された項目のうちの1つまたは複数の項目のあらゆる組合せを含む。さらに、「備える(comprises)」、「備えている(comprising)」、「含む(includes)」、および「含んでいる(including)」という用語は、本明細書で使用されるとき、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および/または構成要素の存在を明示するが、1つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および/またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことが理解されよう。「のうちの少なくとも1つ」などの表現は、要素の列挙に先行するとき、要素の列挙全体を修飾するものであり、列挙の個々の要素を修飾するのではない。
【００２３】
ワイヤレス電力伝達は、物理的な電気導体を使用することなく、電界、磁界、電磁界などに関連する任意の形態のエネルギーを送電器から受電器に伝達することを指し得る(たとえば、電力は、自由空間を通じて伝達され得る)。電力伝達を実現するために、ワイヤレスフィールド(たとえば、磁界または電磁界)の中に出力された電力は、「受電カプラ」によって受けられ、取り込まれ、または結合され得る。
【００２４】
図1は、例示的な一実装形態によるワイヤレス電力伝達システム100の機能ブロック図である。エネルギー伝達を実行するためのワイヤレス(たとえば、磁界または電磁界)フィールド105を生成するために、電源(この図に示さず)から送電器104の送電カプラ114に入力電力102が供給される。受電器108の受電カプラ118は、ワイヤレスフィールド105に結合し、出力電力110に結合されたデバイス(この図に示さず)による蓄積および消費のための出力電力110を生成する。送電器104と受電器108の両方は、距離112だけ引き離されている。
【００２５】
送電カプラ114によって生成されたワイヤレスフィールド105に受電カプラ118が位置するとき、受電器108は電力をワイヤレスに受け得る。送電器104の送電カプラ114は、エネルギーを受電カプラ118へワイヤレスフィールド105を介して送り得る。受電器108の受電カプラ118は、送電器104から送られたエネルギーをワイヤレスフィールド105を介して受け得るか、または取り込み得る。ワイヤレスフィールド105は、送電カプラ114によって出力されたエネルギーを受電カプラ118によって取り込み得る領域に相当する。いくつかの実装形態では、ワイヤレスフィールド105は、送電器104の「近距離場」に相当し得る。「近距離場」は、遠距離場の中では送電カプラ114から離れて電力を最小限に放射する送電カプラ114の中の電流および電荷から生じる強い反応場が存在する領域に相当し得る。近距離場は、送電カプラ114の約1波長(または、波長の数分の一)内に存在する領域に相当し得る。
【００２６】
例示的な一実装形態では、ワイヤレスフィールド105は磁界であり得、送電カプラ114および受電カプラ118は電力を誘導的に伝達するように構成されている。送電カプラおよび受電カプラ118は、さらに相互共振関係に従って構成され得る。受電カプラ118の共振周波数および送電カプラ114の共振周波数が実質的に同じであるか、または極めて接近しているとき、送電器104と受電器108との間の送電損失が低減される。共振誘導結合技法は、効率の改善と、様々な距離にわたる様々なカプラ構成を用いた電力伝達とをそのように可能にし得る。相互共振関係に従って構成されたとき、一実装形態では、送電器104は、送電カプラ114の共振周波数に対応する周波数とともに時間変動する磁界を出力する。受電カプラ118がワイヤレスフィールド105内にあるとき、時間変動する磁界は、受電カプラ118の中に電流を誘導し得る。受電カプラ118が送電カプラ114の周波数において共振するように構成されているとき、エネルギーがより効率的に伝達され得る。受電カプラ118の中で誘導される交流(AC)が整流されて、負荷(図示せず)を充電するか、または負荷に電力供給するために提供され得る直流(DC)を生成し得る。
【００２７】
図2は、例示的な一実装形態による、ワイヤレス電力伝達システム200の機能ブロック図である。システム200は、送電器204および受電器208を含む。送電器204は、発振器222、ドライバ回路224、およびフィルタ/整合回路226を含む送電回路機構206を含む。発振器222は、周波数制御信号223に応答して調節される所望の周波数において信号を発生させるように構成され得る。発振器222は、発振器信号をドライバ回路224に供給する。ドライバ回路224は、入力電圧信号(VD)225に基づいて、たとえば、送電カプラ214の共振周波数において送電カプラ214を駆動するように構成されている。ドライバ回路224は、発振器222から方形波を受けるとともに正弦波または方形波を出力するように構成されたスイッチング増幅器であってよい。
【００２８】
フィルタ/整合回路226は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去し、送電器204のインピーダンスを送電カプラ214に整合させる。送電カプラ214は、ワイヤレスフィールド205を生成して、バッテリー236を充電するのに十分なレベルで電力をワイヤレス出力し得る。
【００２９】
受電器208は、整合回路232および整流器回路234を含む受電回路機構210を含む。整合回路232は、受電回路機構210のインピーダンスを受電カプラ218に整合させ得る。整流器回路234は、交流(AC)電力入力から直流(DC)電力出力を生成してバッテリー236を充電し得る。受電器208および送電器204は、追加として、別個の通信チャネル219(たとえば、Bluetooth(登録商標)、Zigbee(登録商標)、セルラーなど)上で通信し得る。受電器208および送電器204は、代替として、ワイヤレスフィールド205の特性を使用するインバンドシグナリングを介して通信してもよい。
【００３０】
図3は、例示的な実装形態による、図2の送電回路機構206または受電回路機構210の一部分の概略図である。図3に示すように、送電または受電回路機構350は、カプラ352を含み得る。カプラ352はまた、本明細書において、「磁気」カプラもしくは誘導コイルと呼ばれることがあり、または「磁気」カプラもしくは誘導コイルとして構成され得る。「カプラ」という用語は、一般に、別の「カプラ」に結合するためのエネルギーをワイヤレスに出力するか、または受ける構成要素を指す。カプラ352は、電力をワイヤレスに出力するか、または受けるように構成されているタイプのコイルまたはインダクタと呼ばれることもある。本明細書で使用するカプラ352は、電力をワイヤレスに出力し、かつ/または受けるように構成されているタイプの「電力伝達構成要素」の一例である。カプラ352は、空芯、またはフェライトコアなどの物理的コアを含み得る(この図に示さず)。
【００３１】
カプラ352は、共振周波数において共振するように構成された共振回路の一部分を形成し得る。ループカプラまたは磁気カプラ352の共振周波数は、インダクタンスおよびキャパシタンスに基づく。インダクタンスは、単にカプラ352によって作り出されるインダクタンスであってよいが、キャパシタが追加されて所望の共振周波数における共振構造を作り出してもよい。非制限的な例として、キャパシタ354およびキャパシタ356が送電または受電回路機構350に追加されて、所望の動作周波数において共振する共振回路を作り出す。したがって、より大きい直径のカプラの場合、共振を持続させるのに必要なキャパシタンスのサイズは、ループの直径またはインダクタンスが増大するにつれて減少し得る。他の構成要素を使用して形成される他の共振回路も可能である。
【００３２】
別の非制限的な例として、キャパシタ(図示せず)は、回路機構350の2つの端子間に並列に配置されてもよい。送電カプラの場合、カプラ352の共振周波数に実質的に相当する周波数を有する信号358は、カプラ352への入力であり得る。受電カプラの場合、カプラ352の共振周波数に実質的に相当する周波数を有する信号358は、カプラ352からの出力であり得る。
【００３３】
図4は、本発明の例示的な実装形態による、誘導性電力伝達システムにおいて使用され得る送電器400の簡略機能ブロック図である。送電器400は、送電回路機構402、および送電回路機構402に動作可能に結合された送電カプラ404を含む。いくつかの実装形態では、送電カプラ404は、図2を参照しながら上記で説明したような送電カプラ214として構成される。いくつかの実装形態では、送電カプラ404は、コイル(たとえば、誘導コイル)であり、またはコイル(たとえば、誘導コイル)と呼ばれることがある。他の実装形態では、送電カプラ404は、テーブル、マット、ランプ、または他の静止した構成などのより大きい構造に関連する。例示的な一実装形態では、送電カプラ404は、充電領域内に電磁界または磁界を生成するように構成されている。例示的な一実装形態では、送電カプラ404は、受電器デバイスを充電するか、または受電器デバイスに電力供給するのに十分な電力レベルで、充電領域内の受電器デバイスに電力を送るように構成されている。
【００３４】
送電回路機構402は、いくつかの電源(図示せず)を通じて電力を受け得る。送電回路機構402は、送電カプラ404を駆動するように構成された様々な構成要素を含み得る。いくつかの例示的な実装形態では、送電回路機構402は、本明細書で説明するような受電器デバイスの存在および構成に基づいて、ワイヤレス電力の送電を調節するように構成され得る。したがって、送電回路機構402は、ワイヤレス電力を効率的かつ安全に供給し得る。
【００３５】
送電回路機構402は、コントローラ415を含む。いくつかの実装形態では、コントローラ415はマイクロコントローラまたはプロセッサであり得る。他の実装形態では、コントローラ415は特定用途向け集積回路(ASIC)として実装され得る。コントローラ415は、直接的または間接的に、送電回路機構402の各構成要素に動作可能に接続され得る。コントローラ415は、送電回路機構402の構成要素の各々から情報を受信し、受信した情報に基づいて計算を実行するようにさらに構成され得る。コントローラ415は、その構成要素の動作を調節し得る、構成要素の各々のための制御信号を生成するように構成され得る。したがって、コントローラ415は、コントローラ415によって実行された計算の結果に基づいて、電力伝達を調節するように構成され得る。
【００３６】
送電回路機構402は、コントローラ415に動作可能に接続されたメモリ420をさらに含み得る。メモリ420は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、電気消去可能プログラマブル読取り専用メモリ(EEPROM)、フラッシュメモリ、または不揮発性RAMを備え得る。メモリ420は、コントローラ415によって実行される読取り動作および書込み動作で使用するためのデータを、一時的または永続的に記憶するように構成され得る。たとえば、メモリ420は、コントローラ415の計算の結果として生成されたデータを記憶するように構成され得る。したがって、メモリ420により、コントローラ415が経時的なデータの変化に基づいて送電回路機構402を調節することが可能になる。
【００３７】
送電回路機構402は、コントローラ415に動作可能に接続された発振器412をさらに含み得る。いくつかの実装形態では、発振器412は、図2を参照しながら上記で説明したような発振器222として構成される。発振器412は、ワイヤレス電力伝達の動作周波数において発振信号を生成するように構成され得る。たとえば、いくつかの例示的な実装形態では、発振器412は、6.78MHzのISM周波数帯域において動作するように構成される。コントローラ415は、送電段階(または、デューティサイクル)中に発振器412を選択的に使用可能にするように構成され得る。コントローラ415は、発振器412の周波数または位相を調節するようにさらに構成され得、そのことは、特にある周波数から別の周波数に遷移するとき、帯域外放射を低減し得る。上記で説明したように、送電回路機構402は、ある量の充電電力を送電カプラ404に供給するように構成され得、そのことは、送電カプラ404の周りにエネルギー(たとえば、磁束)を生成し得る。
【００３８】
送電回路機構402は、コントローラ415および発振器412に動作可能に接続されたドライバ回路414をさらに含む。ドライバ回路414は、図2を参照しながら上記で説明したようなドライバ回路224として構成され得る。ドライバ回路414は、上記で説明したように、発振器412から受けた信号を駆動するように構成され得る。
【００３９】
送電回路機構402は、送電カプラ404に動作可能に接続された低域フィルタ(LPF)416をさらに含み得る。低域フィルタ416は、図2を参照しながら上記で説明したようなフィルタ/整合回路226のフィルタ部分として構成され得る。いくつかの例示的な実装形態では、低域フィルタ416は、ドライバ回路414によって生成された、電流としてのアナログ信号および電圧としてのアナログ信号を受けるとともにフィルタ処理するように構成され得る。いくつかの実装形態では、低域フィルタ416はアナログ信号の位相を変え得る。低域フィルタ416は、電流と電圧の両方について同量の位相変化を引き起こし得、変化を打ち消し得る。いくつかの実装形態では、コントローラ415は、低域フィルタ416によって引き起こされた位相変化を補償するように構成され得る。低域フィルタ416は、自己ジャミングを防止し得るレベルまで高調波放射を低減するように構成され得る。例示的な他の実装形態は、他の周波数を通しながら特定の周波数を減衰させるノッチフィルタなどの異なるフィルタトポロジーを含んでよい。
【００４０】
送電回路機構402は、低域フィルタ416および送電カプラ404に動作可能に接続された固定インピーダンス整合回路418をさらに含み得る。整合回路418は、図2を参照しながら上記で説明したようなフィルタ/整合回路226の整合部分として構成され得る。整合回路418は、送電回路機構402のインピーダンス(たとえば、50オーム)を送電カプラ404に整合させるように構成され得る。例示的な他の実装形態は、送電カプラ404への測定された出力電力やドライバ回路414のDC電流などの測定可能な送電メトリックに基づいて変更され得る適応インピーダンス整合を含んでよい。
【００４１】
送電回路機構402は、ディスクリートデバイス、ディスクリート回路、および/または構成要素の一体型アセンブリをさらに備え得る。
【００４２】
送電カプラ404は、抵抗損を低く保つように選択された厚さ、幅、および金属タイプを有するアンテナストリップとして実装され得る。一実装形態では、送電カプラ404は、一般に、テーブル、マット、ランプ、または他のより可搬性が低い構成などの、より大きい構造物と関連するために構成され得る。送電カプラ404が受電カプラと比較してサイズがより大きくてよい例示的な適用例では、妥当なインダクタンスを取得して所望の動作周波数に同調される共振回路の一部分を形成するために送電カプラ404が必ずしも多数の巻きを必要とするとは限らない。
【００４３】
図5は、一実装形態による、誘導性電力伝達システムにおいて使用され得る受電器のブロック図である。受電器500は、受電回路機構502、受電カプラ504、および負荷550を含む。受電回路機構502は、受けた充電電力をそこに供給するための負荷550に電気的に結合されている。受電器500は負荷550の外部にあるものとして示されるが、負荷550に統合されてもよいことに留意されたい。受電カプラ504は、受電回路機構502に動作可能に接続されている。受電カプラ504は、図2/図3を参照しながら上記で説明したような受電カプラ218として構成され得る。いくつかの実装形態では、受電カプラ504は、上記で説明したように、送電カプラ404の共振周波数と類似の周波数において、または指定された周波数の範囲内で共振するように同調され得る。受電カプラ504は、送電カプラ404と類似の寸法であってよく、または負荷550の寸法に基づいて異なるサイズであってもよい。受電カプラ504は、上記で説明したように、送電カプラ404によって生成された磁界に結合し、ある量の受けたエネルギーを受電回路機構502に供給して負荷550に電力供給するか、または負荷550を充電するように構成され得る。
【００４４】
受電回路機構502は、受電カプラ504および負荷550に動作可能に結合されている。受電回路機構は、図2を参照しながら上記で説明したような受電回路機構210として構成され得る。受電回路機構502によって受電カプラ504に与えられるインピーダンスは、受電カプラ504のインピーダンスを(たとえば、整合回路512を介して)整合させるように構成され得、そのことが効率を増大させる。受電回路機構502は、受電カプラ504から受けたエネルギーに基づいて電力を生成するように構成され得る。受電回路機構502は、生成した電力を負荷550に供給するように構成され得る。いくつかの実装形態では、受電器500は、送電器400から受けた電力の量を示す信号を、送電器400に送信するように構成され得る。
【００４５】
受電回路機構502は、受電器500の処理を調整するように構成されたプロセッサシグナリングコントローラ516を含む。
【００４６】
受電回路機構502は、負荷550による使用のために、受けたエネルギー源を充電電力に変換するための電力変換回路機構506を含む。電力変換回路機構506は、DC-DC変換器510に結合されたAC-DC変換器508を含む。AC-DC変換器508は、受電カプラ504からのAC信号をDC電力に整流し、DC-DC変換器510は、整流されたエネルギー信号を負荷550に適合するエネルギーポテンシャル(たとえば、電圧)に変換する。部分整流器および完全整流器、レギュレータ、ブリッジ、ダブラ、ならびにリニア変換器およびスイッチング変換器を含む、様々なAC-DC変換器508が企図される。
【００４７】
受電回路機構502は、受電カプラ504を電力変換回路機構506に接続するように構成されるか、または代替的には受電カプラ504から電力変換回路機構506を切断するための整合回路512をさらに含み得る。受電カプラ504を電力変換回路機構506から切断することは、負荷550の充電を中断するだけでなく、以下でより十分に説明するように、送電器400(図4)によって「見られる」ような「負荷」も変化させる。
【００４８】
上記で説明したワイヤレス電力回路機構、詳細には、受電回路機構502は、様々なポータブル電子デバイスの中に組み込まれることを意図する。いくつかのポータブルデバイスは、金属を含む様々な材料で作られたハウジング、ケーシング、または他の部分を有することがある。金属ハウジング部分または金属ケーシング部分は、ワイヤレス電力伝達によって影響を及ぼされ得る。たとえば、誘導性充電システムにおいて、さらなる損失を引き起こすことがあり、または受電カプラ504が磁界に結合するのを妨げることがあるいくつかの状況では、送電器400(図4)によって生成される磁界が、金属ハウジング内に渦電流を生成する金属ハウジング部分の上に電圧を誘導し得る。本明細書で説明する様々な実装形態のいくつかの態様は、金属カバー/ハウジング/ケーシングに関連する様々な課題を克服しながら、金属カバー/ハウジング/ケーシングを有するデバイスの中にワイヤレス電力回路機構を組み込むことに関する。
【００４９】
図6Aは、例示的な一実装形態による、1つまたは複数の導体616を有し、金属バックカバー604の凹型チャネル610内に配置された1つまたは複数の導体616によって、磁界において電流を誘導しまたは磁界を生成するように構成された、金属バックカバー604の等角図を示す。図示の金属バックカバー604は、ポータブル電子デバイス602(たとえば、セルフォン、GPSユニット、時計、モバイルメディアデバイス、ラップトップコンピュータ、キーフォブ、またはタブレット)の後部に物理的に連結するか、またはポータブル電子デバイス602の後部部分を形成する、バックカバーであってよい。たとえば、金属バックカバー604は、ポータブル電子デバイス602の後部に機械的に連結し得、ポータブル電子デバイス602の内部構成要素を露出または損傷から保護するように構成され得る。金属バックカバー604は、大部分は金属(たとえば、アルミニウム)であり得るが、同様に様々な目的(たとえば、様々な部分を一緒に保持すること、または使用していないときにポートをカバーすること)のために他の非金属構成要素を有してもよい。いくつかの実装形態では、金属バックカバー604は、部分的にだけ金属であってよく、非金属物質(たとえば、プラスチックまたはポリウレタン)としての大部分を含んでよい。いくつかの実装形態では、金属バックカバー604を有するデバイスは、それぞれ、図4および図5で参照されるような、送電器400または受電器500の一部分を具現化し得る(または、図4および図5で参照されるような、送電器400もしくは受電器500の回路機構に結合され得る)。
【００５０】
図6Aに示すように、金属バックカバー604は、金属バックカバー604の一部分を実質的に囲んで延びる凹型チャネル610を備え得る。いくつかの実装形態では、たとえば、凹型チャネル610は、実質的に、金属バックカバー604の外側の周辺部を囲んで、または金属バックカバー604の外側の部分の周辺部を囲んで延び得る。いくつかの実装形態では、そこを囲んで凹型チャネル610が延びる金属バックカバー604の部分は、金属バックカバー604の中央において、または金属バックカバー604の任意の他の位置において存在してよい。いくつかの実装形態では、凹型チャネル610は、それぞれ連結された4つの個別の部分を備えてよく、したがって、実質的に単一の凹型チャネル610を形成し得る。いくつかの実装形態では、凹型チャネル610は、金属バックカバー604の寸法(たとえば、厚さなど)が全体的な金属バックカバー604の全体にわたって不変であるように金属バックカバー604を「削って作られ」てよく、または金属バックカバー604から形成されてよい。いくつかの実装形態では、凹型チャネル610は、金属バックカバー604が全体にわたって不変の厚さを有しないように金属バックカバー604の中に形成されてよい。
【００５１】
図6Bおよび図6Cに示すように、凹型チャネル610は、必ずしも金属バックカバー604を貫通する切り口、または金属バックカバー604が複数の断片に分割される部分を備えるとは限らない。凹型チャネル610に金属バックカバー604を複数の断片に分割させないことは、金属バックカバー604の完全性および構造強度を維持する助けとなり得る。さらに、凹型チャネル610は、金属バックカバー604の成形プロセス中に形成されてよく、凹型チャネル610を金属バックカバー604において形成するための、個々の断片のさらなる処理または後の処理を必要としなくてよい。そのような「単発」成形プロセスおよび簡略化された受渡しは、金属バックカバー604の適用の汎用性を維持しながら、より安価な設計を可能にし得る。いくつかの実装形態では、凹型チャネル610は、金属バックカバー604が形成された後に金属バックカバー604において作り出されてよく、したがって、上記で説明した構成要素(フェライト/強磁性基板615、導体616、および絶縁性または構造的材料)を用いた既存の金属バックカバー604の改良を可能にし得る。凹型チャネル610は、金属バックカバー604に沿ったどこかに導体616を配置する際に、より多くのフレキシビリティを与える。さらに、フェライト/強磁性基板615および導体616とともに既存の金属バックカバーを使用することによって、WWANアンテナの離調は大幅に最小化される。しかしながら、いくつかの実装形態では、凹型チャネル610は、金属バックカバー604を複数の断片に分割し得、フェライト/強磁性基板615は個々の断片を電気的に互いに結合するように作用し、または、複数の断片は個別に電気的に隔離されるものとして維持される。いくつかの実装形態では、単一の凹型チャネル610が、図7A〜図7Dに関して以下でさらに説明するように、画像または句もしくは単語、たとえば、ロゴまたは単語もしくは名前を備えてよい。
【００５２】
上記で説明したように、凹型チャネル610は、金属バックカバー604の一部分を実質的に囲んで形成され得る。いくつかの実装形態では、凹型チャネル610は、金属バックカバー604の周辺部分だけが凹型チャネル610によって取り囲まれるように形成され得る。たとえば、凹型チャネル610は、金属バックカバー604の上部の1/4、または金属バックカバー604の下部の1/4だけを取り囲んでよい。凹型チャネル610内には、フェライト/強磁性基板615、導体616、および絶縁性または構造的材料(この図に示さず)が配置され得る。以下で図6Cに示すように、導体616は、フェライト/強磁性基板615の上部に配置されるように構成されてよく、次いで、凹型チャネル610の上面が金属バックカバー604の表面と同じ高さにあるように、フェライト/強磁性基板615と導体616の両方がともに絶縁性または構造的材料によってカバーされてよい。いくつかの実装形態では、以下で図6Bに示すように、凹型チャネル610内の絶縁性または構造的材料の上面が、金属バックカバー604の表面の下方にあるか、または金属バックカバー604の表面の上方で延在するように、絶縁性または構造的材料が凹型チャネル610内で使用され得る。さらに、いくつかの実装形態では、導体616は、共振回路の一部を形成するように構成され得る。
【００５３】
凹型チャネル610、フェライト/強磁性基板615、導体616、および絶縁性または構造的材料は、図3の送電器および受電器回路機構350と類似の受電カプラ回路または送電カプラ回路のいずれかとして、ワイヤレス電力伝達に関与するように構成される隔離されたループカプラ回路を形成するように構成され得る。導体616は、ループカプラ回路の中のループカプラとして動作するように構成され得る。導体616は、給電点612においてソース(この図に示さず)に結合され得る。図6Aは凹型チャネル610の右上コーナーに給電点612を示すが、いくつかの実装形態では、給電点612は、凹型チャネル610内の任意の位置において配置されてもよい。ソースは、導体616が送電カプラとして動作するように構成されているときには電流給電もしくは電源を備えてよく、または導体616が受電カプラとして動作するように構成されているときには受電器を備えてよい。
【００５４】
導体616は、凹型チャネル610によって取り囲まれる、金属バックカバー604の部分を囲むループを実質的に形成するように構成され得る。いくつかの実装形態では、導体616は、導体616によって形成されたループ導体がマルチループ導体であるように、凹型チャネル610を囲む複数のループを備え得る。受電カプラとして働くとき、導体616は、磁界(この図に示さず)にさらされることに応答して電流を生成するように構成され得る。この電流は、導体616が給電点612を介して接続される受電回路(この図に示さず)に伝達され得る。送電カプラとして働くとき、導体616は、送電回路(この図に示さず)から電流を受けると、ワイヤレス電力を送るための磁界(この図に示さず)を生成するように構成され得る。いくつかの実装形態では、導体616は、他の受信/送信回路、たとえば、NFC回路、Bluetooth(登録商標)回路、およびWi-Fi回路などに結合するように構成され得る。フェライト/強磁性基板615は、導体616を金属バックカバー604から電気的に隔離するように構成され得る。さらに、フェライト/強磁性基板615は、受電共振器として動作するとき、導体616によって見られる磁界を強めるように作用し得、したがって、送電共振器と導体616との間の相互インダクタンスを増大させ得る。絶縁性または構造的材料は、導体616を外部物体から絶縁し、凹型チャネル610内での導体616の位置決めを維持するように構成され得る。さらに、絶縁性または構造的材料は、導体616を金属バックカバー604から隔離するように構成され得る。いくつかの実装形態では、絶縁性または構造的材料は、金属バックカバー604の美観への悪影響を低減するために、特有の色または透明であるように構成され得る。いくつかの実装形態では、複数の導体616が凹型チャネル610内に配置されてよく、複数の導体616の各導体616は、異なる送電/受電回路用のカプラとして動作するように構成され得、たとえば、2つの個別の導体616がある場合、第1の導体616がワイヤレス電力伝達カプラとして動作するように構成されてよく、第2の導体616がNFC通信カプラとして動作するように構成されてよい。
【００５５】
図6Bは、例示的な一実装形態による、その中に形成された凹型チャネル610を有する図6Aの金属バックカバー604の横断面図を示す。図6Bに示すように、金属バックカバー604は、その中に形成された凹型チャネル610を金属バックカバー604の外側に有し、凹型チャネル610は、金属バックカバー604の厚さを変化させる(すなわち、凹型チャネル610において、金属バックカバー604の断面は金属バックカバー604における他の場所よりも厚い)。さらに、凹型チャネル610内および金属バックカバー604の外側には、フェライト/強磁性基板615、導体616(2つのループを有する単一の導体616、または2つの個別の導体616のいずれか)、および絶縁性または構造的材料617が配置される。いくつかの実装形態では、絶縁性または構造的材料617は、プラスチック、ゴム、またはエポキシ材料であってよい。さらに、図6Bは、例示的な一実装形態を示し、絶縁性または構造的材料617は、金属バックカバー604の外面と面一でなく、代わりにわずかに隆起した断面を有する。いくつかの実装形態では、図6Aに関して上記で説明したように、絶縁性または構造的材料617は、金属バックカバー604の外面と面一であってよく、または金属バックカバー604の外面から凹所をなしてよい。
【００５６】
図6Cは、別の例示的な実装形態による、また例示的な寸法を示す、その中に形成された凹型チャネル610を有する図6Aの金属バックカバー604の横断面図を示す。図6Cは、図6Bに関して上記で説明した同じ構成要素を示す。さらに、図6Cは、様々な構成要素および金属バックカバー604の特徴に対する例示的な寸法を示す。図6Cにおいて提供される寸法は可能な寸法の例であり、限定的であることは意図されていない。他の実装形態では、実際の寸法は、図示の寸法よりも大きくてよくまたは小さくてもよい。
【００５７】
たとえば、金属バックカバー604は厚さ0.80mmであってよい。凹型チャネル610自体を形成する金属の厚さは0.50mmであってよいが、凹型チャネル610は、金属バックカバーの内面のくぼみ量を超える総計のくぼみ量が0.80mmであり得る。したがって、金属バックカバー604の厚さは、「厚さ」が1.60mmであり得る凹型チャネル610の所を除いて0.80mmであり得る。さらに、凹型チャネル610の横断面は台形であってよく、金属バックカバー604の外面における凹型チャネル610の幅は2.00mmであり、凹型チャネル610の下部(最も幅が狭い部分)における凹型チャネル610の幅は1.55mmである。いくつかの実装形態では、凹型チャネル610は、任意の他の形状(たとえば、円形、正方形など)の断面を有してよい。凹型チャネル610は、金属バックカバー604の外面から深さ1.30mmであり得る。
【００５８】
凹型チャネル610内には、フェライト/強磁性基板615、導体616(または複数の導体616)、および絶縁性または構造的材料617が示される。フェライト/強磁性基板615は、0.30mmとしての厚さを有して示される。したがって、凹型チャネル610における金属バックカバー604の厚さ(上記で開示したような0.50mm)にフェライト/強磁性基板615の厚さ(0.30mm)を加えて合算すると、導体616を金属バックカバー604の内面と面一に置く。いくつかの実装形態では、導体616を金属バックカバー604の外面のより近くに位置決めするように、フェライト/強磁性基板615はもっと厚くてもよい。いくつかの実装形態では、導体616を金属バックカバー604の外面からより遠くに位置決めするように、フェライト/強磁性基板615はもっと薄くてもよい。図示のように、共振器インダクタ616は、直径が0.30mmであり得る。凹型チャネル610の中の残りのボリュームは、絶縁性または構造的材料617で充填されてよい。図6Cに示すように、絶縁性または構造的材料617は、金属バックカバー604の外面と面一であってよい。
【００５９】
図7Aは、例示的な一実装形態による、磁界を介して電力を結合するために構成された金属バックカバー704の等角図を示す。例示的な一実装形態によれば、金属バックカバー704は、磁界にさらされたときに電圧を誘導し、または直接加えられた電流から磁界を生成するように構成され得る。図6Aに関して上記で説明したように、図示の金属バックカバー704は、ポータブル電子デバイス702(たとえば、セルフォンまたはタブレット)の後部部分を形成するバックカバーであってよい。たとえば、金属バックカバー704は、ポータブル電子デバイス702の後部に機械的に連結し得る。金属バックカバー704は、大部分は金属(たとえば、アルミニウム)であり得るが、同様に様々な目的(たとえば、ロゴ、制御など)のために他の非金属構成要素を有してもよい。図7Aに示すように、一部分が、ポータブル電子デバイス702(たとえば、セルフォンまたはメディアデバイスなど)の金属バックカバー704を表す。いくつかの実装形態では、金属バックカバー704を有するポータブル電子デバイス702は、それぞれ、図4および図5で参照されるような、送電器400または受電器500の一部分を具現化し得る(または、図4および図5で参照されるような、送電器400もしくは受電器500の回路機構に結合され得る)。
【００６０】
金属バックカバー704は、ロゴ710(たとえば、任意のタイプのグラフィックス、画像、またはテキスト描写/表示)を備え得る。いくつかの実装形態では、ロゴ710は、金属バックカバー704においてスロットまたは凹型チャネルを形成するために使用され得る。スロットと金属バックカバー704の一部分すなわち導電層との組合せは、金属バックカバー704の一部分を実質的に囲んでループを形成する。いくつかの実装形態では、スロットおよび導体は、金属バックカバー704から「単巻きの」導電性カプラ部分716を形成し得る。導電性カプラ部分716は、磁界を介して電力を誘導結合するために使用され得る。いくつかの実装形態では、導電性カプラ部分716は、共振回路の一部分を形成するか、または誘導結合するために使用される、金属部分または金属構成要素を指し得る。導電性カプラ部分716は、ワイヤレスフィールドへの露出に応答して電圧を生成するように構成され得るか、または電流を加えることに応答してワイヤレスフィールドを生成するように構成され得る、任意の導電材料を備え得る。たとえば、図7Aに示すように、ロゴ710は、金属バックカバー704上にテキスト「LOGO」を形成するとともに「LOGO」テキストの「L」から金属バックカバー704の上端まで延在する絶縁体717を備え得る。絶縁体717は、電流信号を伝えないように構成されている任意の材料を備え得る。「LOGO」テキストの「L」を金属バックカバー704の上端に接続する長く幅の狭いスロットが、金属バックカバー704によって形成された導電性カプラ部分716の巻きとして使用され得る、「LOGO」テキストを囲む「ループ」を作り出し得る。さらに、給電点712は、金属バックカバー704によって形成された導電性カプラ部分716が、送電回路または受電回路(図示せず)に接続される点を備え得る。絶縁体717は、金属バックカバー704を貫通して延在するスロットを形成し得る。絶縁体717によって形成されたスロットは、金属バックカバー704が切り取られ絶縁体(または、他の非導電性材料)と取り替えられる区域を表し得る。図7Aにおいて述べたように、テキスト「LOGO」の個々の文字は、絶縁体717の薄いスロットによって接続されている。したがって、絶縁体717によって作り出されたテキスト「LOGO」は、ロゴ710を囲んで金属バックカバー704から導電性カプラ部分716を画定し得る。矢印714は、第1の給電点712から第2の給電点712までロゴ710を囲む導電性カプラ部分716として利用されるときの、金属バックカバー704を通じた電流フローの方向を示し得る。いくつかの実装形態では、金属バックカバー704(または、その一部分)は、実質的に平面状であり、金属バックカバー704と組み合わされた絶縁体717は、デバイスのハウジングまたはケーシングの平面状の部分を形成する。いくつかの実装形態では、絶縁体717および金属バックカバー704は、デバイス用の単一のハウジングに統合され得る。いくつかの実装形態では、絶縁体717は、導電性カプラ部分716の下方に配置される。
【００６１】
図7Bは、別の例示的な実装形態による、ロゴ710を囲んでループを形成する金属バックカバー704において形成され得るロゴ710のトップダウン図を示す。図7Aを参照しながら説明したように、ロゴ710は、磁界にさらされたときに電圧を誘導すること、または直接加えられた電流が給電されたときに磁界を生成することによって、相互結合するために構成される導電性カプラ部分716を画定し得る。いくつかの実装形態では、ロゴ710は、長方形の境界711、給電点712、導電性カプラ部分716、およびテキスト「LOGO」を形成するように構成され得る絶縁体717を備え得る。境界711は、スロットの組合せとして構成され得、スロットは、金属バックカバー704が切り取られ絶縁体または他の類似の材料と取り替えられる区域を表す。いくつかの実装形態では、境界711は、導電性カプラ部分716と金属バックカバー704との間に配置された絶縁層の目に見える部分を表し得、ここで、導電性カプラ部分716は、金属バックカバー704の上部に層状に重ねられた導電性材料から形成される。したがって、導電性カプラ部分716は、金属バックカバー704から電気的に隔離される。「LOGO」テキストの「L」を境界711に接続する長く幅の狭いスロットが、導電性カプラ部分716として使用され得る、「LOGO」テキストを囲む「ループ」を作り出し得る。さらに、「LOGO」テキストの個々の文字を接続するスロットは、導電性カプラ部分716のより良好な隔離をもたらすために使用され得る。図7Aに関して上記で説明したように、導電性カプラ部分716は、絶縁体717を囲んで形成されてよく、電流は、1つの給電点712から、絶縁体717によって形成された「LOGO」テキストを囲んで、「LOGO」テキストおよび長く幅の狭いスロットの反対側における第2の給電点712へ流れる。したがって、いくつかの実装形態では、境界711は随意であってよく、導電性カプラ部分716は、金属バックカバー704自体の一部であってよく、ここで、絶縁体717(「LOGO」)は、金属バックカバー704全体から単巻きの導電性カプラ部分716を形成し得る。
【００６２】
いくつかの実装形態では、その境界711を有するロゴ710、給電点712、導電性カプラ部分716、および絶縁体717は、「LOGO」テキストの「L」を金属バックカバー704の縁部に接続する長く幅の狭いスロットと組み合わされてよい。そのような実装形態では、長く幅の狭いスロットは、導電性カプラ部分716の一部として使用され得る、「LOGO」テキストを囲む追加の「ループ」を作り出すために使用されてよく、したがって、境界711により金属バックカバー704および導電性カプラ部分716が電気的に結合されることが可能になるとき、金属バックカバー704およびロゴ710から多巻きのループ導体を作り出す。
【００６３】
図7Cは、別の例示的な実装形態による、ロゴ710が導電性カプラ部分716である、金属バックカバー704において形成され得るロゴ710のトップダウン図を示す。図7Bと対照的に、この図は、それを取り巻く絶縁体717内の導電性のロゴ710を示す。図7Cに示すようなロゴ710は、磁界にさらされたときに電流を誘導すること、または直接加えられた電流が給電されたときに磁界(この図に示さず)を生成することによって、相互結合するために構成された導電性カプラ部分716を含み得る。図7Cにおけるロゴ710は、境界711、導電性カプラ部分716、および絶縁体717を備える。絶縁体717は、絶縁体717によってカバーされるエリアのいずれもがいかなる金属または導電性材料も備えないように絶縁材料と完全に置き換えられた金属バックカバー704の区域を備え得、または金属バックカバー704と導電性カプラ部分716との間の絶縁層を表し得る。導電性カプラ部分716は、導電性カプラ部分716が送電または受電回路と結合し得る2つのスタブまたは給電点712を備え得る。しかしながら、図7Aおよび図7Bに対して、図7Cでは、「LOGO」テキストは、絶縁体717によって形成されるのでなく、導電性カプラ部分716によって形成される。したがって、送電または受電回路と結合されたとき、電流は、導電性カプラ部分716を通って、1つの給電点712から、「LOGO」テキストの第1の「O」によって作り出された「ループ」を囲んで、次いで、「LOGO」テキストの第2の「O」へ、またそれを囲んで流れてから、他の給電点712へ流れ得る。「LOGO」テキストの2つの「O」は、2つの個別のループを効果的に形成し、したがって、2巻きの導電性カプラ部分716を作り出す。
【００６４】
いくつかの実装形態では、境界711、導電性カプラ部分716、および絶縁体717を有するロゴ710は、金属バックカバー704において金属バックカバー704の凹型部分(この図に示さず)内に組み込まれ得る。いくつかの実装形態では、境界711は随意であってよい。この実装形態では、ロゴ710の構成要素のいずれも金属バックカバー704の全体的な厚さを貫通して延在し得ず、代わりに、ロゴ710は、図6A〜図6Cの導体と類似の凹型部分内に配置され得る。絶縁体717は、凹型区域の全体にわたって延在し得、「LOGO」テキストを形成する導電性カプラ部分716がその上に形成されるベースとして、「LOGO」テキストを金属バックカバー704から隔離するように構成され得る。いくつかの実装形態では、図7Cの「LOGO」テキストは、図6A〜図6Cに関して説明したような1つまたは複数の凹型チャネルの中に形成され得、「LOGO」テキストを形成する導電性カプラ部分716は、フェライト/強磁性基板(この図に示さず)上に形成され、絶縁体または構造的材料(この図に示さず)によって取り巻かれる。電流は、導電性カプラ部分716を通って、第1の給電点712から「LOGO」テキストの文字を通って他の給電点712まで流れ得る。
【００６５】
図7Dは、例示的な一実装形態による、導電性相互接続部を有するスロットとしてロゴ710を使用する、図7Aの金属バックカバー704のトップダウン図を示す。図7A〜図7Cを参照しながら説明したように、ロゴ710は、磁界にさらされたときに電圧を誘導すること、または直接加えられた電流が給電されたときに磁界を生成することによって、相互結合するために構成される導電性カプラ部分716を画定し得る。いくつかの実装形態では、ロゴ710は、長方形の境界711、給電点712、導電性カプラ部分716、およびテキスト「LOGO」を形成するように構成され得る絶縁体717を備え得る。境界711は、スロットの組合せとして構成されてよく、スロットは、金属バックカバー704が切り取られ絶縁体と取り替えられる区域を表す。したがって、導電性カプラ部分716は、金属バックカバー704から電気的に隔離され得る。「LOGO」テキストの「L」を境界711に接続する長く幅の狭いスロットは、「LOGO」テキストを囲んで導電性カプラ部分716の「ループ」を作り出し得る。上記で説明したように、境界711は随意であってよく、「LOGO」テキストを囲んで形成された導電性カプラ部分716は、金属バックカバー704において直接形成され得る。さらに、「LOGO」テキストの個々の文字を接続するスロットは、導電性カプラ部分716のより良好な隔離をもたらすために使用され得る。さらに、図7Dにおいて「LOGO」テキストを改変するために使用される導電性カプラ部分716のストリップは、追加の半巻きを設けるように構成され得、したがって、1巻き半の共振器を形成し得る。図7Aに関して上記で説明したように、導電性カプラ部分716は、絶縁体717を囲んで形成され得る。電流は、1つの給電点712から絶縁体717によって形成された「LOGO」テキストを囲んで、かつ「LOGO」テキストの「O」、「G」、および「O」を通り抜けて流れて、第2の給電点712に到達し得る。
【００６６】
導電性カプラ部分716をLOGOの中に統合すること、または金属バックカバーから導電性カプラ部分716を作り出すために使用される絶縁性要素としてLOGOを組み込むことは、金属カバーまたは金属筐体を備える電子デバイスのワイヤレス電力伝達機能および通信機能を改善しながら、審美的影響を最小にし得る。
【００６７】
図7A〜図7Dの説明はテキスト「LOGO」に関して上記で記載されているが、テキスト「LOGO」は、任意の他のテキスト、画像、または他のグラフィカル描写もしくはテキスト描写、あるいは金属バックカバーへのその統合が金属バックカバーまたはその一部分を介したワイヤレス電力の送電または受電を可能にし得る識別子と取り替えられてよい。したがって、「LOGO」は、製品を名前、会社、もしくは他のエンティティに関連付けるか、または製品を宣伝するために使用され得る、任意のオブジェクト、デバイス、または要素を備え得る。
【００６８】
上記で説明した装置またはシステムによって実行される方法の様々な動作は、様々なハードウェアおよび/またはソフトウェア構成要素、回路、および/またはモジュールなどの、動作を実行できる任意の好適な手段によって実行され得る。概して、図に示すいかなる動作または構成要素も、図示した構成要素の動作を実行できる対応する機能的手段によって実行されてよく、または取り替えられてよい。たとえば、誘導結合するための手段は、金属部分の一部分を実質的に囲んで延在する凹型チャネルを備える金属バックカバー604(図6)を備えてよい。いくつかの実装形態では、誘導結合するための手段は、凹型チャネル610内に配置された導体616を備えてよく、導体は、金属バックカバー604の一部分を実質的に囲んでループを形成するように構成される。いくつかの実装形態では、磁界を介して電力を誘導結合するための手段は、金属バックカバー604の外側部分を含み得る受電カプラ504(図5)を含んでよい。さらに、負荷に電力供給するかまたは負荷を充電するための手段は、受電回路機構502(図5)を含んでよい。
【００６９】
たとえば、誘導結合するための手段は、金属バックカバー704(図7)または導電性カプラ部分716を備えてよい。いくつかの実装形態では、誘導結合するための手段は、ロゴ710を備える。いくつかの実装形態では、磁界を介して電力を誘導結合するための手段は、金属バックカバー704の外側部分すなわちロゴ710または導電性カプラ部分716を含み得る受電カプラ504(図5)を含んでよい。さらに、負荷に電力供給するかまたは負荷を充電するための手段は、受電回路機構502(図5)を含んでよい。
【００７０】
様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して、情報および信号が表され得る。たとえば、上記の説明全体にわたって参照され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、記号、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表され得る。
【００７１】
本明細書で開示する実装形態に関して説明した様々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は、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得る。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、それらの機能に関して上記で包括的に説明されてきた。そのような機能がハードウェアとして実装されるのか、それともソフトウェアとして実装されるのかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約によって決まる。説明した機能は特定の適用例ごとに様々な方法で実装され得るが、そのような実装決定は、本発明の実装形態の範囲からの逸脱を引き起こすものと解釈されるべきではない。
【００７２】
本明細書で開示する実装形態に関して説明した様々な例示的なブロック、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)もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタロジック、個別ハードウェア構成要素、または、本明細書で説明する機能を実行するように設計されるそれらの任意の組合せを用いて、実装または実行され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであり得るが、代替として、プロセッサは、任意の従来型プロセッサ、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、コンピューティングデバイスの組合せ、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コアと連携した1つもしくは複数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装されてよい。
【００７３】
本明細書で開示する実装形態に関して説明した方法またはアルゴリズムのステップおよび機能は、ハードウェアにおいて直接、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において、またはその2つの組合せにおいて具現化され得る。ソフトウェアで実装される場合、機能は、1つもしくは複数の命令もしくはコードとして有形の非一時的コンピュータ可読媒体上に記憶されてよく、または有形の非一時的コンピュータ可読媒体を介して送信されてよい。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、読取り専用メモリ(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、または当技術分野において知られている任意の他の形態の記憶媒体の中に存在し得る。記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、かつ記憶媒体に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、プロセッサと一体であってよい。ディスク(disk)およびディスク(disc)は、本明細書で使用されるとき、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザーディスク(登録商標)(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)、およびブルーレイディスク(disc)を含み、ディスク(disk)は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク(disc)は、レーザーを用いてデータを光学的に再生する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれてよい。プロセッサおよび記憶媒体は、ASICの中に存在し得る。
【００７４】
本開示を要約するために、本発明のいくつかの態様、利点、および新規の特徴が本明細書で説明されてきた。必ずしもそのような利点のすべてが本発明の任意の特定の実装形態に従って達成され得るとは限らないことを理解されたい。したがって、本発明は、本明細書において教示または示唆され得るような他の利点を必ずしも達成することなく、本明細書において教示されるような1つの利点または一群の利点を達成または最適化するようにして、具現化または実行され得る。
【００７５】
上記の実装形態の様々な変更が容易に明らかになり、本明細書において規定される一般原理は、本発明の趣旨または範囲を逸脱することなく他の実装形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書で示した実装形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書で開示した原理および新規の特徴に一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【符号の説明】
【００７６】
100  ワイヤレス電力伝達システム
102  入力電力
104  送電器
105  ワイヤレスフィールド
108  受電器
110  出力電力
114  送電カプラ
118  受電カプラ
200  ワイヤレス電力伝達システム
204  送電器
205  ワイヤレスフィールド
206  送電回路機構
208  受電器
210  受電回路機構
214  送電カプラ
218  受電カプラ
222  発振器
223  周波数制御信号
224  ドライバ回路
225  入力電圧信号
226  フィルタ/整合回路
232  整合回路
234  整流器回路
236  バッテリー
350  送電または受電回路機構
352  カプラ
354  キャパシタ
356  キャパシタ
400  送電器
402  送電回路機構
404  送電カプラ
412  発振器
414  ドライバ回路
415  コントローラ
416  低域フィルタ
418  整合回路
420  メモリ
500  受電器
502  受電回路機構
504  受電カプラ
506  電力変換回路機構
508  AC-DC変換器
510  DC-DC変換器
512  整合回路
516  プロセッサシグナリングコントローラ
550  負荷
602  ポータブル電子デバイス
604  金属バックカバー
610  凹型チャネル
612  給電点
615  フェライト/強磁性基板
616  導体
617  絶縁性または構造的材料
702  ポータブル電子デバイス
704  金属バックカバー
710  ロゴ
711  境界
712  給電点
716  導電性カプラ部分
717  絶縁体
【図１】
0006486456.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006486456.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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