(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場を介して電力をワイヤレスに受けるための装置であって、前記装置が、
金属ループ部分および金属内側部分を備える金属カバーであって、前記ループ部分が、1つまたは複数のスロットによって分離されている前記金属カバーの前記内側部分を取り囲み、前記1つまたは複数のスロットが前記金属カバーを前記金属ループ部分と前記金属内側部分とに分割するように構成され、前記ループ部分が、コイルを形成するとともに前記磁場を介して電力を誘導的に結合するように構成される、金属カバーと、
前記ループ部分に電気的に結合され、前記磁場に応答して生成される電流を前記ループ部分から受けるとともに、前記電流に基づいて負荷を充電するか、または負荷に電力供給するように構成された受電回路と
を備える装置。
【請求項２】
前記ループ部分を前記内側部分に電気的に結合するように構成された導電性カプラをさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記内側部分を前記ループ部分から分離する前記1つまたは複数のスロットの各々の中に挿入された導電性トレースをさらに備え、前記導電性トレースが、前記金属カバーの前記内側部分の周りに、ただし前記金属カバーの前記ループ部分内に、第2のループを実質的に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４】
前記1つまたは複数のスロットの各々の中の前記導電性トレースが、前記ループ部分に電気的に結合される、請求項3に記載の装置。
【請求項５】
前記ループ部分が、インダクタの第1の巻きを形成し、前記導電性トレースが、前記インダクタの第2の巻きを形成する、請求項4に記載の装置。
【請求項６】
前記1つまたは複数のスロットが、前記ループ部分を複数のセグメントに分離し、前記複数のセグメントが、コイルの単一ループを形成するために少なくとも1つの電気カプラを介して互いに電気的に結合される、請求項1に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも1つの電気カプラが、電気フィルタを備える、請求項6に記載の装置。
【請求項８】
前記電気フィルタが、前記電流の周波数が実質的に6.78MHzであるときに前記電流が前記電気カプラを通過することを可能にするように構成され、実質的に6.78MHzよりも高い周波数において前記電流が前記電気カプラを通過することを防止するように構成される、請求項7に記載の装置。
【請求項９】
前記電気フィルタが、誘導性チョークを備える、請求項7に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置が、前記ループ部分、および前記ループ部分に電気的に結合されたキャパシタを備える共振回路をさらに備え、前記共振回路が、前記磁場の周波数において共振するように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項１１】
前記ループ部分が、コイルの少なくとも1つの巻きを形成する、請求項1に記載の装置。
【請求項１２】
前記金属カバーが、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１３】
前記ループ部分が、少なくとも1つのスロットを備える金属リングを備え、前記少なくとも1つのスロットが、少なくとも1つの位置において前記金属リングを途切れさせるように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項１４】
前記内側部分が、前記ループ部分への基準グラウンドとして機能する、請求項1に記載の装置。
【請求項１５】
磁場を介して電力をワイヤレスに受けるための方法であって、前記方法が、
金属内側部分および金属ループ部分を備える金属カバーを介して電力をワイヤレスに受けるステップであって、前記ループ部分が、1つまたは複数のスロットによって分離されている前記金属カバーの前記内側部分を取り囲むように構成され、前記1つまたは複数のスロットが前記金属カバーを前記金属ループ部分と前記金属内側部分とに分割するように構成され、前記ループ部分が、コイルを形成するとともに前記磁場を介して電力を誘導的に結合するように構成される、ステップと、
前記受けた電力に基づいて負荷に電力供給するか、または負荷を充電するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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】
【０００２】
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、ワイヤレスに充電されるべき、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アンテナの中で電流を誘導し得る磁界を生成するように構成された、送電器アンテナおよび他の送電回路機構を備え得る。いくつかのポータブル電子デバイスは、金属を含む様々な材料で作られたハウジングを有することがある。ワイヤレス電力回路機構を様々なポータブル電子デバイスの中に組み込むことが望ましいので、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性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
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。
【０００４】
磁界を介して電力をワイヤレスに受けるための装置。装置は、内側部分および外側部分を含む金属カバーを含む。外側部分は、金属カバーの内側部分の周りにループを形成するように構成される。外側部分は、磁界を介して電力を誘導的に結合するように構成される。装置は、外側部分に電気的に結合されるとともに磁界に応答して生成される電流を外側部分から受けるように構成された受電回路をさらに含む。受電回路は、電流に基づいて負荷を充電するか、または負荷に電力供給するように構成される。
【０００５】
別の態様では、ワイヤレス電力を送るための装置が提供される。装置は、内側部分および外側部分を含む金属カバーを含み、外側部分は、金属カバーの内側部分の周りにループを形成するように構成される。金属カバーは、電源から受けた電流に基づいて、ワイヤレス電力フィールドを生成するように構成される。
【０００６】
また別の態様では、ワイヤレス電力を受けるための装置が提供される。装置は、少なくとも1つの位置において金属リングを途切れさせるように構成された少なくとも1つのスロットを備える金属リングを含む。装置は、金属リングに結合されるとともに金属リングから電流を受けるように構成された受電回路機構をさらに含む。金属リングは、磁界にさらされることに基づいて、電流を生成するように構成される。
【０００７】
また別の態様では、磁界を介して電力をワイヤレスに受けるための方法が提供される。方法は、内側部分および外側部分を備える金属カバーを介して電力をワイヤレスに受けることを含む。外側部分は、金属カバーの内側部分の周りにループを形成するように構成される。外側部分は、磁界を介して電力を誘導的に結合するように構成される。方法は、受信電力に基づいて、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含む。
【０００８】
また別の態様では、磁界からワイヤレス電力を受けるための装置が提供される。装置は、ポータブル電子デバイスを部分的に収容するための導電手段を含む。導電手段は、内側部分および外側部分を含む。外側部分は、導電手段の内側部分の周りにループを形成するように構成される。外側部分は、磁界を介して電力を誘導的に結合するための手段を含む。装置は、外側部分を介して受けた電力に基づいて、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含む。
【０００９】
また別の態様では、電力をワイヤレスに受けるための装置が提供される。装置は、ポータブル電子デバイスの後部を形成するように構成されたハウジング部分を含む。ハウジングは第1の寸法を有する。ハウジング部分は、ハウジング部分の第1の寸法と同じサイズであるか、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、第2の寸法を有する金属部分を含む。金属部分の少なくとも一部分は、ポータブル電子デバイスの負荷を充電するか、またはポータブル電子デバイスの負荷に電力供給するのに十分なレベルで、磁界を介して電力を誘導的に結合するように構成される。装置は、金属部分に電気的に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含む。
【００１０】
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、コンテキスト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】
【００１１】
【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】例示的な別の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、送電アンテナまたは受電アンテナを含む、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機能ブロック図である。
【図６Ａ】ポータブル電子デバイスにおいて使用される金属バックカバーの図である。
【図６Ｂ】図6Aの金属バックカバーの等角図の図である。
【図６Ｃ】図6Aの金属バックカバーの組立分解等角図の図である。
【図７Ａ】例示的な一実装形態による、誘導性電力伝達のために構成された金属バックカバーの等角図の図である。
【図７Ｂ】図7Aの金属バックカバーの組立分解等角図の図である。
【図８Ａ】例示的な一実装形態による、さらに拡大され追加の構成要素を有する金属バックカバーの透視図の図である。
【図８Ｂ】例示的な一実装形態による、追加の構成要素を有する金属バックカバーの透視図の図である。
【図８Ｃ】図8Aに関して説明する追加の構成要素を備える金属バックカバーの等角図の図である。
【図８Ｄ】図8Cで説明されるような金属バックカバーの組立分解等角図の図である。
【図９Ａ】例示的な別の実装形態による、誘導性電力伝達用のループアンテナとして動作するように構成された金属バンドの図である。
【図９Ｂ】例示的な別の実装形態による、誘導性電力伝達用のループアンテナとして動作するように構成された、図9Aの金属バンドの図である。
【図１０】例示的な別の実装形態による、ワイヤレスフィールドを介してワイヤレス電力を受ける例示的な方法のフローチャートである。
【図１１】例示的な別の実装形態による、ワイヤレスフィールドを介してワイヤレス電力を送る例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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、限定的であることは意図されていない。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、他の変更が行われてよい。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。
【００１３】
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、電場、磁場、電磁場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(たとえば、電力は、自由空間を通して伝達され得る)ことを指し得る。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、磁場または電磁場)の中に出力された電力は、「受電アンテナ」によって受けられ、取り込まれ、または結合され得る。
【００１４】
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、要素のリスト全体を修飾するものであり、リストの個々の要素を修飾するのではない。
【００１５】
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フィールド(たとえば、磁場または電磁場)105を生成するために、入力電力102が、電源(この図に示さず)から送電器104に供給される。受電器108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。
【００１６】
送電器104によって生成されたワイヤレスフィールド105に受電器108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は、ワイヤレスフィールド105を介してエネルギーを受電器108に送るための送電アンテナまたは送電コイル114を含む。受電器108は、ワイヤレスフィールド105を介して送電器104から送られたエネルギーを受けるか、または取り込むための受電アンテナまたは受電コイル118を含む。ワイヤレスフィールド105は、送電器104によって出力されたエネルギーが受電器108によって取り込まれ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、送電コイル114から離れて電力を最小限に放射する送電コイル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、送電コイル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。
【００１７】
例示的な一実装形態では、ワイヤレスフィールド105は磁場であり得、送電器104および受電器108は電力を誘導的に伝達するように構成されている。送電器104および受電器108は、さらに相互共振関係に従って構成され得る。受電器108の共振周波数および送電器104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。共振誘導結合技法により、効率の改善、および様々な距離にわたる、様々な誘導コイル構成を用いた電力伝達が可能になり得る。相互共振関係に従って構成されるとき、一実装形態では、送電器104は、送電コイル114の共振周波数に対応する周波数を伴って時間変動する磁場を出力する。受電器108がワイヤレスフィールド105内にあるとき、時間変動する磁場は、受電コイル118の中に電流を誘導し得る。受電コイル118が送電コイル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。受電コイル118の中で誘導される交流(AC)は、上記で説明したように整流されて、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。
【００１８】
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、送電アンテナ214の共振周波数において送電アンテナ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。
【００１９】
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アンテナ214に整合させる。送電アンテナ214を駆動する結果として、送電アンテナ214は、ワイヤレスフィールド205を生成して、たとえば、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。
【００２０】
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アンテナ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)電力出力を発生させてバッテリー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、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得る。
【００２１】
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、送電回路機構または受電回路機構350は、アンテナ352を含む。アンテナ352はまた、「ループ」アンテナ352と呼ばれることがあり、または「ループ」アンテナ352として構成され得る。アンテナ352はまた、本明細書において、「磁気」アンテナもしくは誘導コイルと呼ばれることがあり、または「磁気」アンテナもしくは誘導コイルとして構成され得る。「アンテナ」という用語は、一般に、別の「アンテナ」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。アンテナ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アンテナ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。アンテナ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)。
【００２２】
アンテナ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。ループアンテナまたは磁気アンテナ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、単にアンテナ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得る。非制限的な例として、キャパシタ354およびキャパシタ356が送電回路機構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、より大きい直径のアンテナの場合、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。
【００２３】
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。送電アンテナの場合、アンテナ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、アンテナ352への入力であり得る。
【００２４】
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アンテナ404を含む。いくつかの実装形態では、送電アンテナ404は、図2を参照して上記で説明した送電アンテナ214として構成される。いくつかの実装形態では、送電アンテナ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。いくつかの実装形態では、送電アンテナ404は、パッド、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。いくつかの実装形態では、送電アンテナ404は、充電領域内に電磁場または磁場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、送電アンテナ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。
【００２５】
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、送電アンテナ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。
【００２６】
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、構成要素の動作を調節し得る、その構成要素の各々のために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。
【００２７】
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をさらに含む。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。
【００２８】
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をさらに含む。いくつかの実装形態では、発振器412は、図2を参照して上記で説明した発振器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。いくつかの実装形態では、送電回路機構402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信号を介して送電アンテナ404に供給するように構成され得、そのことは、送電アンテナ404の周りにエネルギー(たとえば、磁束)を生成し得る。
【００２９】
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を参照して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から受信した信号を駆動するように構成され得る。
【００３０】
送電回路機構402は、送電アンテナ404に動作可能に接続された低域フィルタ(LPF)416をさらに含む。低域フィルタ416は、図2を参照して上記で説明したような整合回路418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、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る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に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。
【００３１】
送電回路機構402は、低域フィルタ416および送電アンテナ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を参照して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のインピーダンスを送電アンテナ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、送電アンテナ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。
【００３２】
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。
【００３３】
送電アンテナ404は、抵抗損を低く保つために選択された厚さ、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、送電アンテナ404は、一般に、パッド、テーブル、マット、ランプ、または他の可搬性の低い構成などの、より大きい構造と関連するために構成され得る。送電アンテナ404が受電アンテナと比較して直径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、送電アンテナ404が必ずしも多数の巻きを必要とするとは限らない。
【００３４】
図5は、本発明の一実装形態による受電器500のブロック図である。受電器500は、受電回路機構502、受電アンテナ504、および負荷550を含む。受電器回路機構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に統合され得ることに留意されたい。受電アンテナ504は、受電回路機構502に動作可能に接続されている。受電アンテナ504は、図2/図3を参照して上記で説明したような受電アンテナ218として構成され得る。いくつかの実装形態では、受電アンテナ504は、上記で説明したように、送電アンテナ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。受電アンテナ504は、送電アンテナ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。受電アンテナ504は、上記で説明したように、送電アンテナ404(図4)によって生成された磁場に結合し、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。
【００３５】
受電回路機構502は、受電アンテナ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を参照して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によって受電アンテナに与えられるインピーダンスは、受電アンテナ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、そのことは効率を増大させ得る。受電回路機構502は、受電アンテナ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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、受電アンテナ504からのACをDC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変換器が企図される。
【００３８】
受電回路機構502は、受電アンテナ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アンテナ504から電力変換回路機構506を切断するためのスイッチング回路機構512をさらに含み得る。受電アンテナ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。
【００３９】
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または他の部分を有することがある。ワイヤレス電力伝達によって金属ハウジング部分が影響を及ぼされることがあるので、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。
【００４０】
図6Aは、ポータブル電子デバイス(図示せず)において使用される金属バックカバー602の図である。図示の金属バックカバー602は、ポータブル電子デバイス(たとえば、セルフォン、またはタブレットなど)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のハウジングの後部部分を形成する、バックカバーであり得る。たとえば、金属バックカバー602は、ポータブル電子デバイスの後部に機械的に連結し得る。金属バックカバー602は、大部分は金属(たとえば、アルミニウム)であってよいが、様々な目的(たとえば、カバーの様々な部分を一緒に保持すること)のために同じく他の非金属構成要素を有してもよい。図6Aに示すように、一部分は、デバイス(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602を表す。金属バックカバー602を横切って水平方向に延びる複数の水平スロット604および606が設けられている(本明細書で説明するような「スロット」という用語は、任意の寸法の任意のギャップ、または他の非導電性のエリアもしくは材料を指し得る)。上部水平スロット604は、金属バックカバー602の上部を横切るスロットであり、下部水平スロット606は、金属バックカバー602の下部を横切るスロットである。金属バックカバー602の影つき部分の間の空白によって表される水平スロット604および606は、互いに接続されていない。垂直スロット608は、金属バックカバー602におけるホール610(たとえば、カメラホール)または他の非金属部分を、上部水平スロット604に接続する。長方形の近距離場通信(「NFC」)コイル612が、全体に上部水平スロット604の下方にとどまりながら、金属バックカバー602におけるホール610を取り囲んでいる。他の実装形態では、NFCコイル612はいかなる他の形状であってもよい。ソース614(たとえば、電流給電部、電源など)は、NFCコイル612に結合されるように示される。NFCコイル612は、NFC通信を送信または受信するための送電アンテナ404または受電アンテナ504として機能し得る。水平スロット604および606は、金属バックカバー602を3つの異なるセクション、すなわち、上部セクション615、中間セクション616、および下部セクション617に分割する。いくつかの実装形態では、これらの3つの異なるセクションは互いに電気的に絶縁されてよい。
【００４１】
水平スロット604および606ならびに垂直スロット608は、金属バックカバー602が切り取られ非導電性材料(たとえば、プラスチックまたはゴム)と置き換えられるセクションを表し得る。いくつかの実装形態では、水平スロット604および606は、バックカバーの部分を一緒に保持するように機能し得る。たとえば、水平スロット604および606は、金属バックカバー602を3つの個別のセクション615、616、および617に分割し、上部水平スロット604を備える非導電性材料がセクション615および616を一緒に保持し、下部水平スロット606がセクション616および617を一緒に保持する。ソース614は、NFCコイル612の中へ反時計回り方向に電流を生成および給電し得る。NFCコイル612を通る電流フローは、NFCコイル612を中心に磁場を生成し得、磁場は、金属バックカバー602のセクション616の上に電流を誘導し得る(すなわち、交流電流を誘導し得る)。中間セクション616におけるこの電流は、上部セクション615と下部セクション617の両方において電流を誘導し得る。上部セクション615および下部セクション617の上の電流の方向は、中間セクション616の上の電流方向に対向し得る。いくつかの実装形態では、上部水平スロット604および下部水平スロット606は、「伝送線路」として働き得る。伝送線路では、電流は、伝送線路の第1の側部(すなわち、上部水平スロット604の中間セクション616側)において一方向に流れ、伝送線路の他の側部における電流は、第1の側部における電流から180度位相がずれて流れる。金属バックカバー602の上の電流フローの方向は、NFCコイル612を通る電流フローの方向に対向し得る。渦電流(この図に示さず)が、金属バックカバー602のセクション616の上に誘導され得、NFC通信用の相互結合のために使用され得る。いくつかの実装形態では、渦電流フローは、ホール610の周りに、かつ上部水平スロット604および垂直スロット608(NFCコイル612に最も近い)の周りに最も集中され、セクション616の下部において下部水平スロット606の近くで(NFCコイル612から最も遠くで)集中が最小である。
【００４２】
金属バックカバー602の別個のセクションとして、上部セクション615、中間セクション616、および下部セクション617は、独立したアンテナとして機能し得る。たとえば、中間セクション616は、NFCコイル612に関して上記で説明したように、NFC通信のために使用されてよく、NFC回路機構に電気的に結合され得る(ここでは、誘導的に結合される)。同様に、上部セクション615は、GPS、Wi-Fi、またはダイバーシティ通信のために使用されてよく、GPS、Wi-Fi、またはダイバーシティ送信機/受信機回路機構に電気的に結合され得る。同様に、下部セクション617は、セルラー通信のために使用されてよく、したがって、セルラー通信回路機構に電気的に結合され得る。したがって、上部セクション615、中間セクション616、および下部セクション617の各々は、図4および図5で参照された送電アンテナ404または受電アンテナ504のうちの1つを備えてよい。NFC回路機構、GPS回路機構、Wi-Fi回路機構、およびセルラー回路機構は、要素および構成要素のうちの1つまたは複数を備えてよい。したがって、金属バックカバー602は、様々な目的をはたし得る。
【００４３】
図6Bは、図6Aの金属バックカバーの等角図の図である。図6Bに示すように、上部セクション615は、水平スロット604によって中間セクション616から分離されており、中間セクション616は、水平スロット606によって下部セクション617から分離されている。ホール610は、垂直スロット608によって水平スロット604に接続されている。
【００４４】
図6Cは、図6Aの金属バックカバーの組立分解等角図の図である。図6Cに示すように、上部セクション615、中間セクション616、および下部セクション617は、互いに別個である。上記で説明したように、個々のセクション615、616、および617は、水平スロット604および606を埋める材料によって一緒に保持され得る。図6Cは、どのように個々のセクション615、616、および617が異なる別個の部品となるように構成され得、水平スロット604および606によって互いに絶縁された別個のアンテナとして機能し得るのかをより明瞭に示す。
【００４５】
図6A、図6B、および図6Cに示す実装形態は、ワイヤレス電力伝達に対応するように改善され得る。たとえば、図6Aに示す実装形態を参照すると、デバイスを充電するか、またはデバイスに電力供給するために、ワイヤレス電力伝達にとって十分なレベルでの磁場に応答して金属バックカバー602の中に電流が誘導されるとき、金属バックカバー602は、効率的なワイヤレス電力伝達に対応するのにあまりに高い抵抗値を有することがあり、ワイヤレス電力伝達を妨げることさえある。たとえば、図6Aに示す実装形態における、上記で説明した電流を受ける金属バックカバー602の抵抗値は、6.78MHzにおいて約7Ωであり得る。そのような高い抵抗値は、エンドツーエンドでのワイヤレス電力伝達効率の20%よりも大きい損失を引き起こすことがあり、そのことが、デバイスを充電するか、またはデバイスに電力供給するためのワイヤレス電力伝達レベルにおける大幅な電力損失につながることがある。
【００４６】
図7Aは、例示的な一実装形態による、誘導性電力伝達のために構成された金属バックカバー702の等角図の図である。例示的な一実装形態によれば、ワイヤレス電力伝達が効率的に金属バックカバー702を通るワイヤレス電力伝達を可能にするために使用されるとき、図7の金属バックカバー702は低減された抵抗値を有するように構成されている。金属バックカバー702は、デバイスの後部に機械的に連結するように構成され得る。図示の金属バックカバー702は、ポータブル電子デバイス(たとえば、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、キーフォブなど)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の後部ハウジングの一部分を形成する、バックカバーであり得る。たとえば、金属バックカバー702は、ポータブル電子デバイスの後部に機械的に連結し得るか、またはポータブル電子デバイスの後部の一部分を形成し得る。金属バックカバー702は、大部分は金属(たとえば、アルミニウム)であってよいが、図6Aを参照しながら上記で説明したように、様々な目的(たとえば、様々な部分を一緒に保持すること)のために同じく他の非金属構成要素を有してもよい。金属バックカバー702を有するデバイスは、それぞれ、図4および図5で参照されるように、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で参照されるように、送電器400または受電器500の回路機構に結合され得る)。金属バックカバー702は、ポータブル電子デバイスの前部部分に連結するために、わずかに囲むように曲がる側部を有し得る。金属バックカバー702は、図6Aの金属バックカバー602と同様に見えてよく、水平スロット704および706、ならびにホール710を上部水平スロット704に接続する垂直スロット708を備える(上記で説明したように、本明細書で説明するような「スロット」という用語は、任意の寸法の任意のギャップ、または他の非導電性のエリアもしくは材料を指し得る)。しかしながら、金属バックカバー702は、金属バックカバー702の側部の上方へ垂直に延びる追加スロット705および707を備え、左垂直スロット705は金属バックカバー702の左側に示されており、右垂直スロット707は金属バックカバー702の右側に示
されている。図6Aに関して上記で説明したように、スロットは、金属バックカバー702が切り取られ非導電性材料(たとえば、ゴムまたはプラスチック)と置き換えられる位置を表し得る。したがって、垂直スロット705および707ならびに水平スロット704および706は、金属バックカバー702を5つの異なる部分、すなわち、セクション715〜719に分割する。いくつかの実装形態では、水平スロット704および706ならびに垂直スロット705および707は、バックカバーの部分を一緒に保持するように機能し得る。上部セクション715は、上部水平スロット704によって残りの金属バックカバーセクション716〜719から分離されており、右セクション719は、水平スロット704および706ならびに右垂直スロット707によって金属バックカバーセクション715〜718から分離されている。下部セクション717は、下部水平スロット706によって金属バックカバーセクション715、716、718、および719から分離されており、左セクション718は、水平スロット704および706ならびに左垂直スロット705を介して、残部としての金属バックカバーセクション715〜717、および719から分離されている。中間セクション716は、スロット704、705、706、および707のすべてを介して残りの金属バックカバーセクション715および717〜719から分離されている。給電点(この図に示さず)は、電力を受けるための電源または給電部(この図に示さず)がそこにおいて金属バックカバー702に接続され得る概略の給電位置を示し得る。いくつかの実装形態では、給電点は、金属バックカバー702の上の別の位置において接続されてもよい。
【００４７】
いくつかの実装形態では、金属バックカバー702は、NFCコイルを利用しないことがあり、別のコイル(たとえば、NFCコイル612)を通る電流によって生成された誘導磁場を介して励起されないことがある。代わりに、いくつかの実装形態では、ワイヤレス電力送電器400(図4)によって生成された交番磁場内に配置されることに応答して、給電点において接続されたソースを介して金属バックカバー702が直接誘起されることがあり、または金属バックカバー702の中に電流が生成されることがある。いくつかの実装形態では、図4を参照すると、給電点において接続されたソースは送電回路機構402を表し得、その場合、デバイスは送電器である。他の実装形態では、図5を参照すると、給電点は、生成された電流を負荷550に供給するために変換回路機構506に設けられ得る電気接続部を表し得る。図7Aに示すように、垂直スロット705および707と組み合わされた水平スロット704および706は、「スロットループ」(すなわち、水平スロットおよび垂直スロットによって形成される単巻きループ)を備え得る。したがって、セクション715、717、718、および719によって形成された金属バックカバー702のコイル/ループは、電力の送電または受電のためのアンテナとして使用され得る、少なくとも1つの巻きを有するコイル/ループを形成し得る。金属バックカバーセクション715、719、717、および718は、金属バックカバー702の周りに時計回りの順序でコイルを形成する。図7Aに示すように、いくつかの実装形態では、セクション715、717、718、および719によって形成されたコイルは、金属カバー702の周囲を囲むようにループを形成する。以下でさらに詳細に説明するように、いくつかの実装形態では、コイルを形成するセクション715、719、717、および718は、すべての電力または周波数において連続的でなくてよい。いくつかの実装形態では、コイルを形成するセクション715、719、717、および718は、なんらかの方式で(たとえば、電気フィルタを通して、または電気接続部を通じて)接続する。いくつかの実装形態では、セクション715、717、718、および719によって形成されるコイルは、図4および図5で参照された送電アンテナ404または受電アンテナ504と同様に動作し得る。
【００４８】
セクション715、717、718、および719を使用してコイル/ループを形成することにより、別個のワイヤレス電力コイルの削減が可能になり得る。いくつかの実装形態では、NFCコイル612(図6)が図7の実装形態において維持されてよい(図示せず)。
【００４９】
いくつかの実装形態では、給電点において直接励起されるとき、セクション715、717、718、および719によって形成されるコイルは、送るアンテナ(たとえば、送電アンテナ404(図4))として動作し得る。給電点において供給される電流が金属バックカバー702のセクション715、717、718、および719によって形成されるコイルの周りに流れるので、金属バックカバー702の周辺部、ならびにセクション715、716、717、718、および719を分離する対応するスロット704、705、706、および707の周りに磁場が生成され得る。励起された金属バックカバー702によって生成される磁場は、ワイヤレス電力伝達フィールドを生成するように構成され得、受電アンテナとの相互結合を誘導し得る。
【００５０】
他の実装形態では、セクション715、717、718、および719によって形成されるコイルは、受けるアンテナ(たとえば、受電アンテナ504(図5))として動作し得る。セクション715、717、718、および719によって形成されるコイルがワイヤレス電力送電器によって生成される交番磁場にさらされるので、電圧が誘導されてセクション715、717、718、および719によって形成されるコイルの周りに電流フローを引き起こし得る。電流は、給電点に導かれ、充電電力を負荷に供給するための受電回路機構(たとえば、図5の受電回路機構502)に給電点で導かれる。セクション715、717、718、および719によって形成されるコイル/ループインダクタはキャパシタに電気的に接続されて、上記で説明したような、所望の周波数(たとえば、電力送電の動作周波数)において共振するように構成される共振回路/共振器を形成し得る。
【００５１】
そのように従って、一実装形態では、金属カバー702は、内側部分(たとえば、セクション716)および外側部分(たとえば、セクション715、717、718、および719)を含む。外側部分は、金属カバー702の内側部分の周りにループを形成するように構成される。外側部分は、送電器400(図4)によって生成される磁場を介して電力を誘導的に結合するように構成される。受電回路(たとえば、図5の回路機構502の一部分または全部)は、外側部分に電気的に結合され、磁場に応答して生成される電流を外側部分から受けるように構成される。受電回路は、電流に基づいて負荷を充電するか、または負荷に電力供給するように構成される。上述のように、また以下でさらに詳細に説明するように、金属バックカバー702は、外側部分を内側部分に電気的に結合するように構成された導電性カプラをさらに含み得、その場合、内側部分は、少なくとも部分的には外側部分への基準グラウンドとして機能する。さらに上述のように、一実装形態の一態様では、複数のスロット704〜707が外側部分を複数のセグメントに分離し、その場合、複数のセグメントは、コイルの単一のループを形成するために少なくとも1つの電気カプラを介して電気的に結合され得る。一実装形態のまた別の態様では、外側部分は、外側部分を備える共振回路の一部分、および外側部分に電気的に結合されるキャパシタを形成し得る。共振回路は、磁場の周波数において共振するように構成される。さらなる態様では、複数のスロット704、705、706、および707は、金属バックカバー702の周辺部の周りに延在する。上記でさらに説明したように、金属バックカバー702は、ハウジングもしくは筐体の一部を形成するように構成されたハウジング部分の一部分を形成し得るか、または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。
【００５２】
一実装形態の別の態様では、電力をワイヤレスに受けるための装置が提供される。装置は、ポータブル電子デバイスの後部を形成するように構成されたハウジング部分(たとえば、ちょうど説明されたように金属バックカバー702を含む)を含む。ハウジングは第1の寸法を有する。ハウジング部分は、ハウジング部分の第1の寸法と同じサイズであるか、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、第2の寸法を有する金属部分(たとえば、金属バックカバー702)を含む。金属部分の少なくとも一部分は、ポータブル電子デバイスの負荷を充電するか、またはポータブル電子デバイスの負荷に電力供給するのに十分なレベルで、磁場を介して電力を誘導的に結合するように構成される。装置は、金属部分に電気的に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(たとえば、上記で説明した給電点)をさらに含む。金属部分は、送電器によって生成された磁場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得る。さらに、図7を参照しながら説明するように、金属部分は、内側部分(たとえば、セクション716)および外側部分(たとえば、セクション715、717、718、および719)を含み得る。外側部分は、磁場を介して電力を誘導的に結合するように構成されるコイルの少なくとも1つの巻きを形成するループを、金属部分の内側部分の周りに形成するように構成される。
【００５３】
所望の周波数において電力をワイヤレスに受けるとき、セクション716の抵抗値は、単独で、または図7Aに関して上記で説明したような金属バックカバー702の他の部分と組み合わせて、図6Aを参照しながら説明した実装形態の抵抗値と比較して低減され得る。例示的で非制限的な一例として、6.78MHz程度の周波数において電力をワイヤレスに受けるとき、図6Aを参照しながら説明した実装形態のおよそ7Ω程度であり得る抵抗値と比較して、図7Aを参照しながら説明する実装形態の抵抗値は0.5Ω未満程度であり得る。そのような低い抵抗値は、損失が著しく低減され得るので、ワイヤレス電力用途(すなわち、ワイヤレス電力の伝達を利用する用途(たとえば、およそ1ワットまたは数ワット程度の))に、より役立ち得る。さらに、図7Aの金属バックカバー702は、送電器/受電器間の強い相互結合特性(たとえば、強い相互インダクタンス)を維持しながら低い抵抗値を有する。
【００５４】
図7Bは、図7Aの金属バックカバーの組立分解等角図の図である。図7Bに示すように、上部セクション715、中間セクション716、下部セクション717、左セクション718、および右セクション719は、互いに別個である。上記で説明したように、個々のセクション715、716、717、718、および719は、図7Aの水平スロット704および706ならびに垂直スロット705および707を埋める材料によって一緒に保持され得る。図7Bは、どのように個々のセクション715、716、717、718、および719が異なる別個の部品となるように構成され得、水平スロットおよび垂直スロット704〜707によって互いに絶縁された別個のアンテナとして機能し得るのかをより明瞭に示す。
【００５５】
さらに、一例として、金属バックカバー702の中間セクション716は、セクション715、717、718、および719によって形成されるコイル/ループの磁場(すなわち、Hフィールド)に影響を及ぼし得る。磁場は、ホールに沿って流れる電流のためにホール710において最も強くなり得る。磁場が強め合うようにホールの内側に加えられて、最も強い磁場をホールの中心において生成し得る。異なるホール710形状を有するいくつかの実装形態では、磁場分布は変わることがある。いくつかの実装形態では、金属バックカバー702(すなわち、金属バックカバー702のセクション716)の抵抗値は、ホール710を取り囲んでいるエリアの中で増大し得る。この増大は、ホール710の近くの機器が金属で構成されており、かつ/または接地されていることに起因し得る(すなわち、カメラのフレーム/シャーシが金属の場合があり、ローカルグラウンド、またはNFCコイルのフェライトコアに接地されている場合がある)。このエリアの中で増大した抵抗値は、磁場(すなわち、給電点に接続され電流をそこから受けるとき、セクション715、717、718、および719によって形成されるコイル/ループによって生成されている磁場)にさらされている金属またはフェライト構造の中で生成される渦電流によって引き起こされ得る。
【００５６】
図8Aは、例示的な一実装形態による、さらに拡大され追加の構成要素を有する金属バックカバー702の透視図の図である。図8Aに示すように、上部セクション715、上部水平スロット704、および上部水平スロット704をホール710に接続する垂直スロット708を含む金属バックカバー702の一部分が示される。図8Aはまた、右セクション719、垂直スロット705および707、中間セクション716、ならびに左セクション718の部分を示す。さらに、図8は、2つの新しい構成要素、すなわち、内部トレース810および導電性接続部811を導入する。内部トレース810は、左垂直スロット705、上部水平スロット704、および右垂直スロット707の各々の中央を通って延びる線として示される。内部トレース810は、水平スロットおよび垂直スロット704、705、706、および707(すべてこの図に示すとは限らない)の各々を通過する導電性要素であってよい。導電性接続部811は、金属バックカバー702の中間セクション716を金属バックカバー702の右セクション719に接続するように示される。いくつかの実装形態では、内部トレース810は、水平スロットおよび垂直スロット704、705、706、および707のすべての部分を通ってめぐり得る。
【００５７】
いくつかの実装形態では、金属バックカバー702の周辺部によって作り出されるコイルのインダクタンスを改善するとともに設計の自由度を高めるために、内部トレース810および導電性接続部811のうちの1つまたは複数が図7Aの実装形態に含まれ得る。いくつかの実装形態では、内部トレース810は、水平スロットおよび垂直スロット704、706、705、および707内に取り付けられる。いくつかの実装形態では、内部トレース810は、金属バックカバー702の周辺部のセクション715、717、718、および719のうちの1つまたは複数に接続されている(この図に示さず)。内部トレース810とセクション715、717、718、および719のうちの1つまたは複数との間のこの接続は、セクション715、717、718、および719によって形成される上記で説明したコイルに内部トレース810を効果的に接続する。セクション715、717、718、および719によって形成されるコイルに内部トレース810を接続することは、少なくとも1つの追加のループまたは巻きを加えることによってコイルのインダクタンスを効果的に増大させ得る。したがって、いくつかの実装形態では、内部トレース810とセクション715、717、718、および719によって形成されるコイルとの組合せは、少なくとも2巻きのコイルである。第1の巻きは、セクション715、717、718、および719によって形成されるループであり得、第2のコイルは、水平スロットおよび垂直スロット704〜707の周りの内部トレース810であり得る。内部トレース810は、セクション715、717、718、および719によって形成されるコイルを通って流れる電流によって生成される磁場に作用し得る。内部トレースコイル810が存在すること、およびそれがセクション715、717、718、および719によって形成されるコイルに接続されることは、上記で説明したようにホール710の周りの磁場の最も強い部分を集中させるのではなく、コイルによって生成される磁場を強くし得る。したがって、セクション715、717、718、および719のうちの1つまたは複数に結合された追加の内部トレースを含めることは、受電アンテナとして使用されるとき、ループを通る電流フローによって生成される磁場の強度および分布に影響を及ぼすことがある。
【００５８】
いくつかの実装形態では、内部トレース810は、セクション715、717、718、および719のうちの1つではなく、金属バックカバー702のセクション716に結合されている。内部トレース810を中間セクション716に結合することは、デバイスのすべてのアンテナにおける電磁干渉(EMI)またはRF感度抑圧を低減するための共通基準接地面をもたらし得る。いくつかの実装形態では、内部トレース810は、水平スロットおよび垂直スロット704、705、706、および707内に、セクション716の周りに複数のループを作り出す複数の導電性トレースを備えてよい。追加の導電性トレース、および/または内部トレース810によって形成される複数のループが存在することは、磁場の強度および分布に対して内部トレース810が有する影響を増大させ得る。いくつかの実装形態では、セクション715、717、718、および719によって形成されるコイルへの内部トレース810の接続部の位置、ならびに/または内部トレース810とセクション715、717、718、および719によって形成されるコイルとの間の接続部の数が異なってもよく、複数の接触点が存在することができる。いくつかの実装形態では、電流が強め合うように、または弱め合うように加えられ得るので、内部トレース810とセクション715、717、718、および719によって形成されるコイルとの間の接続部の位置は、電流分布によって作用され得る。したがって、本明細書で説明する実装形態によれば、ちょうど説明されたような1つまたは複数の内部トレースおよび/または接続部は、電力をワイヤレスに送るか、または受けるとき、金属バックカバー702の中の磁場の分布および形状を制御するように選択されてよい。
【００５９】
いくつかの実装形態では、内部トレース810は、水平スロットおよび垂直スロット704〜707内に配置されなくてもよく、代わりに、金属バックカバー702の内部に配置されてよい。いくつかの実装形態では、内部トレース810の単一または複数の巻きは、水平スロットおよび垂直スロット704〜707と同じ平面にない回路板または他の構成の中か、またはその上に配置されてもよい。いくつかの実装形態では、インダクタンスまたは相互結合を増大させるために、内部トレース810がプラスチック成型物の中に配置されてよい。たとえば、内部トレース810は、金属バックカバー702の内部に取り付けられているプラスチック成型物または他の材料の上に直接堆積されるか、または配線されてよい。
【００６０】
いくつかの実装形態では、導電性接続部811は、金属バックカバー702の中間セクション716を、セクション715、717、718、および719によって形成されるコイルの4つのセクションのうちの少なくとも1つに接続し得る。図8Aは、給電点の近傍に近い、金属バックカバー702の右上隅に位置する導電性接続部811を示す。いくつかの実装形態では、導電性接続部811が中間セクション716をセクション715、717、718、および719のうちの1つに接続する限り、導電性接続部811は中間セクション716の周りのどこかの1つまたは複数の他の点に位置してもよい。いくつかの実装形態では、導電性接続部811の数および位置は、特にGPS、Wi-Fi、およびセルラー通信のために使用されるアンテナに対する設計の自由度を与え得る。いくつかの実装形態では、導電性接続部811は、金属バックカバー702の内部の回路板における電気接続を介して達成される。いくつかの実装形態では、導電性接続部811は、金属バックカバー702の外部の電気接続部を備える。セクション715、717、718、および719のうちの1つに中間セクション716を接続することは、セクション715、717、718、および719によって形成されるコイル/アンテナを基準グラウンドに接続し得、セクション715、717、718、および719によって形成されるコイル/アンテナが、金属バックカバー702の中間セクション716に結合され得る基準グラウンドを使用することを可能にし得る。いくつかの実装形態では、セクション715、717、718、および719によって形成されるコイルに中間セクション716を接続することは、導電性接続部811なしよりも安定な基準グラウンドを提供し得る。他の実装形態では、セクション715、717、718、および719によって形成されるコイルは、中間セクション716に接続されなくてもよい。
【００６１】
図8Bは、例示的な別の実装形態による、低減された抵抗値を有し、効率的に金属バックカバー702を通るワイヤレス電力伝達を可能にする、金属バックカバー702の図である。図8Bに示すように、個々のセクション715、718、717、および719は、複数の電気フィルタ802a〜802cを介して連続的かつ電気的に結合されている。一実装形態では、電気フィルタ802a〜802cは、誘導性チョークを含む。電気フィルタ802a〜802cは、電流の周波数に基づいて、電流が電気カプラを通過することを可能にするように構成され得る。たとえば、上部セクション715は、電気フィルタ802a(たとえば、誘導性チョーク)を介して左セクション718に電気的に結合かつ物理的に連結されており、左セクション718は、電気フィルタ802b(たとえば、誘導性チョーク)を介して下部セクション717に電気的に結合かつ物理的に連結されている。下部セクション717は、電気フィルタ802c(誘導性チョーク)を介して右セクション719に電気的に結合かつ物理的に連結されている。したがって、セクション715、718、717、および719によって形成される上記で説明したループは、個々のセクション715、717、718、および719を接続する複数の電気フィルタ802a〜802cを備える。いくつかの実装形態では、電気フィルタ802a〜802cは、いくつかの周波数におけるフィルタ回路またはスイッチとして働くことができる他の回路機構と置き換えられてよい。いくつかの実装形態では、電気フィルタ802a〜802cまたは類似の構造が、プリント回路板(PCB)(この図に示さず)の上に配置され得る。いくつかの実装形態では、電気フィルタ802a〜802cは、金属バックカバーセクション715、717、718、および719の上に直接、またはフレキシブル回路板または他のフレキシブルな接続部を介して配置され得る。図8Bに示す残りの構成要素は、図7Aにおいて識別される構成要素と同じである。
【００６２】
上記で手短に説明したように、いくつかの実装形態では、個々のセクション715、717、718、および719は、個々のアンテナとして動作するように構成され得る。そのような実装形態では、電気フィルタ802a〜802c(たとえば、誘導性チョーク)は、電気フィルタ802a〜802cまたは類似の構造を通って流れる電流の周波数に依存して、個々のセクション715、717、718、および719を互いに絶縁するように機能し得る。たとえば、6.78MHzとしてのワイヤレス電力周波数において、電気フィルタ802a〜802cは、「閉じた」状態にとどまってよく、接続されているセクション715、717、718、および719の各々へ電流が電気フィルタ802a〜802cを通って流れることを可能にし得る。したがって、6.78MHzとしてのワイヤレス電力周波数において、電気フィルタ802aは、上部セクション715と左セクション718との間に電流が流れることを可能にし得る。同様に、電気フィルタ802bは、左セクション718と下部セクション717との間に電流が流れることを可能にし得る。最後に、電気フィルタ802cは、下部セクション717と右セクション719との間に電流が流れることを可能にし得る。しかしながら、より高い周波数において、たとえば、GPSまたはセルラーの周波数(両方とも少なくとも数百MHzの範囲にある)において、電気フィルタ802a〜802cは電流フローを制限し得る。たとえば、GPSアンテナとして機能するときに上部セクション715によって生成される電流は、電気フィルタ802aを通って流れ得ず、したがって、上部セクション715内にとどまり得る。セクション715、717、718、および719の間の電流の流れは、ワイヤレス電力送電で使用される周波数よりも高い周波数においてそれらが生成されるときに妨げられ得る。したがって、そのような実装形態では、上部セクション715および下部セクション717は互いに、かつ右セクション719および左セクション718から、それぞれ絶縁されたままであり得る。したがって、より高いGPSまたはセルラーの周波数において、たとえば、個々のセクションは、それらそれぞれの周波数帯域用の独立したアンテナとして機能し続け得る。これらの電気フィルタ802a〜802cまたは類似の構造は、電磁干渉または他の感度の低減を可能にし得る。電気フィルタ802a〜802cまたは類似の機器によってもたらされる電気的絶縁は、電磁干渉または無線周波数感度抑圧を限定し得る。
【００６３】
図7〜図8Bのいくつかの実装形態では、セクション715、717、718、および719のうちの1つまたは複数は、個別のアンテナ、たとえば、GPS、セルラー、Wi-Fi、またはダイバーシティアンテナとして、独立に動作するように構成され得る。たとえば、上部セクション715は、図6Aの上部セクション615に関して上記で説明したように、GPSアンテナとして、またはGPSアンテナとともに動作するように構成され得、GPS送信機/受信機回路機構に電気的に結合され得る。下部セクション717は、図6Aに関して上記で説明した下部セクション617と同様に、セルラーアンテナとして、またはセルラーアンテナとともに動作するように構成され得る。同様に、左セクション718および右セクション719は、それぞれ、Bluetooth(登録商標)、Wi-Fi、またはダイバーシティアンテナとして、またはそうしたアンテナとともに動作するように構成され得る。いくつかの実装形態では、セクション715、717、718、および719のうちの1つまたは複数は、上記で説明した目的(たとえば、GPS、セルラー、Bluetooth(登録商標)、Wi-Fi、ダイバーシティなど)のいずれかのためのアンテナとして、またはそうしたアンテナとともに動作し得る。いくつかの実装形態では、中間セクション716は、デバイスの内部の基準グラウンドに接続され得る。いくつかの実装形態では、基準グラウンドは、上記で説明した1つまたは複数のアンテナ(たとえば、GPS、セルラーなど)、または上記で説明した1つまたは複数の回路によって使用され得る。いくつかの実装形態では、セクション715、717、718、および719によって形成されるコイルは、基準グラウンドに接続されなくてもよい。したがって、上部セクション715、左セクション718、右セクション719、および下部セクション717の各々は、図4および図5で参照された送電アンテナ404または受電アンテナ504のうちの1つを備えてよい。GPS回路機構、Wi-Fi回路機構、ダイバーシティ回路機構、およびセルラー回路機構(この図に示さず)は、同様に図4および図5の送電回路機構402または受電回路機構502の要素および構成要素のうちの1つまたは複数を備えてよい。
【００６４】
いくつかの実装形態では、金属バックカバー702および関連する構成要素は、上記で説明した機能と逆に、受ける回路機構および構成要素として動作し得る。同様に、図4の構成要素または回路機構を備えるものとして上記で説明した構成要素のいずれかは、図5の構成要素または回路機構を同様に備え得る。そのような実装形態では、金属バックカバー702のセクション715、717、718、および719によって形成されるコイルは受電コイルまたは受電アンテナとして機能して、金属バックカバー702がさらされる磁場に応答して電流を生成し得る。生成された電流は、次いで、生成された電流を操作してワイヤレス電力を提供し得る受電回路機構に、給電点を介して給電され得る。同様に、図6〜図8Bに関して説明した残りの構成要素は、上記で説明したような類似の目的をはたし得る。
【００６５】
図8Cは、図8Aに関して説明した追加の構成要素を備える金属バックカバーの等角図の図である。図8Cに示すように、内部トレース810は、水平スロットおよび垂直スロット704〜707内に組み込まれている。水平スロットおよび垂直スロット704〜707は、上部セクション715、中間セクション716、下部セクション717、左セクション718、および右セクション719を一緒に保持する。
【００６６】
図8Dは、図8Cで説明されたような金属バックカバーの組立分解等角図の図である。図8Cに示すように、上部セクション715、中間セクション716、下部セクション717、左セクション718、および右セクション719は、互いに別個である。上記で説明したように、個々のセクション715、716、717、718、および719は、図7A〜図8Cの水平スロット704および706ならびに垂直スロット705および707を埋める材料によって一緒に保持され得る。図7A〜図8Cに関して説明されたように、垂直スロット708は、ホール710を上部スロット704に接続する。図8Dは、どのように個々のセクション715、716、717、718、および719が異なる別個の部品となり、水平スロットおよび垂直スロット704〜707によって互いに絶縁された別個のアンテナとして機能し得るのかをより明瞭に示す。さらに、図8Dは、金属バックカバー702の周辺部を実質的の周りに連続ループを作るスロット704〜707の材料と別個の異なる構成要素として、内部トレース810を示す。
【００６７】
図9Aは、例示的な一実装形態による、ループアンテナとして動作するように構成された金属バンドの図である。図9に示すように、金属シャーシ902は、少なくとも1つの金属リング904、および金属シャーシ902の給電部906を備える。金属リング904は、連続リングでなくてもよい。金属リング904は、給電部906に結合されている。給電部906は、金属リング904をソース(すなわち、送電器)またはシンク(すなわち、受電器)に結合するように構成され得る(この図に示さず)。いくつかの実装形態では、金属リング904は、金属リング904を通って流れるAC電流に応答して、ワイヤレス電力の伝達のための磁場を生成するように構成され得、AC電流は給電部906から来る。したがって、金属リング904は、金属物体を通じてワイヤレス電力を伝達するように構成され得る。別の実装形態では、金属リング904は、上記で説明したような受電アンテナとして働くように構成される。
【００６８】
いくつかの実装形態では、金属リング904はまた、セルラー、Wi-Fi、GPS、またはダイバーシティアンテナのうちの少なくとも1つとして動作し得る。いくつかの実装形態では、図8Bに関して説明したように、金属リング904を通る電流フローの周波数に依存して、特定の構成要素または他のアンテナ回路機構から金属リング904を絶縁するために、誘導性チョークなどの電気フィルタ(この図に示さず)が使用されてよい。いくつかの実装形態では、金属リング904は、複数の部品(この図に示さず)に分割されてよく、各部品は、GPSアンテナ、セルラーアンテナ、Wi-Fiアンテナ、ダイバーシティアンテナ、またはセルラーアンテナのうちの少なくとも1つとして、またはそうしたアンテナとともに動作するように構成され得る。しかしながら、ワイヤレス電力を受けるか、または送るための能力を提供するために、複数の部品が単一のループまたはスロットアンテナに接続されなければならない。いくつかの実装形態では、1つまたは複数の部品を単一のループまたはスロットアンテナに接続するために、デバイスシャーシの1つまたは複数の部分が利用されてよい。上記で説明したように、いくつかの実装形態では、デバイスシャーシのこれらの部分は、電気フィルタとして機能するように構成され得る。ワイヤレス電力範囲としての6.78MHzよりも上の周波数において、シャーシとの接続部分は、上記の電気フィルタとして働き得、複数の部品の各々が電気的に絶縁されることを可能にし得る。ワイヤレス電力範囲としての6.78MHzにおいて動作するとき、シャーシとの接続部分は、電気フィルタとして働き得ず、部分がループアンテナまたはスロットループとして動作することを可能にし得る。
【００６９】
図9Bは、例示的な別の実装形態による、ループアンテナとして動作するように構成された図9Aの金属バンドの図である。図9Bに示すように、金属リング904は、デバイスのシャーシまたは任意の他の構成要素のソース給電部なしに示される。スロット908は、上記で説明したように、金属リング904を途切れさせる。複数のスロット908は、上記で説明したように、金属リング904を複数の部品に分断するために使用され得る(この図に示さず)。
【００７０】
図10は、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例示的な方法1000のフローチャートである。一実装形態では、図7A〜図8Dの金属バックカバー702が方法1000を実行し得る。いくつかの実装形態では、金属シャーシ902が方法1000を実行し得る。
【００７１】
ブロック1002において、金属カバーを介して電力がワイヤレスに受けられる。金属カバーは、図7A〜図8Dの金属カバー702を備え得る。金属カバーは、内側部分および外側部分を備え得る。外側部分は、金属カバー702(図7)の内側部分の周りにループを形成するように構成されている。いくつかの実装形態では、複数のスロットは、内側部分と外側部分とを分離する。複数のスロットは、図7A〜図8Dのスロット705〜708を備え得る。いくつかの実装形態では、複数のスロットは、それらが交差するスロットに対して直角に延びる金属カバーの各側部において、個々のスロットを備え得る。いくつかの実装形態では、交差するスロットは、互いに直交しなくてもよい。外側部分は、磁場を介して電力を誘導的に結合するように構成される。たとえば、外側部分は、磁場にさらされると電流を生成することができる、単巻きまたは多巻きのアンテナまたはコイルを形成するように構成され得る。
【００７２】
ブロック1004において、受けた電力に少なくとも部分的に基づいて、負荷が電力供給されるか、または充電される。負荷は、ワイヤレス電力受電回路(または、外側部分によって生成される電流を受けるように構成された他の回路機構)を備え得る。
【００７３】
図11は、ワイヤレスフィールドを介してワイヤレス電力を送る例示的な方法1100のフローチャートである。一実施形態では、図7A〜図8Dの金属バックカバー702が方法1100を実行し得る。いくつかの実装形態では、金属シャーシ902が方法1100を実行し得る。
【００７４】
ブロック1102において、方法1100は、金属カバーを介して電力をワイヤレスに送ることを含む。金属カバーは、図7A〜図8Dの金属バックカバー702を備え得る。金属カバーは、内側部分および外側部分を備え得る。外側部分は、金属カバーの内側部分の周りにループを形成するように構成されている。外側部分は、磁場を介して電力を誘導的に結合するように構成されている。いくつかの実装形態では、複数のスロットは、内側部分と外側部分とを分離する。いくつかの実装形態では、複数のスロットは、それらが交差するスロットに対して直角に延びる金属カバーの各側部において、個々のスロットを備え得る。いくつかの実装形態では、交差するスロットは、互いに直交しなくてもよい。外側部分のループは、電流が外側部分を通って駆動されると磁場を生成することができる、単巻きアンテナまたはコイルを形成するように構成され得る。
【００７５】
ブロック1104において、方法1100は、金属カバーの外側部分に結合された電源から受けた電流に基づいて、磁場を生成し得る。電源は、電流源またはワイヤレス電力送電回路(または、外側部分を駆動するための電流を生成するように構成された他の回路機構)を備え得る。
【００７６】
上記で説明した方法の様々な動作は、様々なハードウェアおよび/もしくはソフトウェア構成要素、回路、ならびに/またはモジュールなどの、動作を実行することができる任意の適切な手段によって実行され得る。概して、図に示す任意の動作は、動作を実行することができる対応する機能的手段によって実行され得る。たとえば、ポータブル電子デバイスを部分的に収容するための導電手段は、金属バックカバー702(図7)を備え得る。加えて、磁場を介して電力を誘導的に結合するための手段は、金属バックカバー702の外側部分を含み得る受電アンテナ504(図5)を含み得る。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)を含み得る。
【００７７】
本発明の実装形態/実施形態のさらなる例が次のように定義される。
【００７８】
1.磁場を介して電力をワイヤレスに受けるための装置。装置は、内側部分および外側部分を含む金属カバーを含み、外側部分は、金属カバーの内側部分の周りにループを形成するように構成され、外側部分は、磁場を介して電力を誘導的に結合するように構成される。装置は、外側部分に電気的に結合され、磁場に応答して生成される電流を外側部分から受けるように構成された受電回路をさらに含み、受電回路は、電流に基づいて負荷を充電するか、または負荷に電力供給するように構成される。
【００７９】
2.外側部分を内側部分に電気的に結合するように構成された導電性カプラをさらに含む、実施例1の装置。
【００８０】
3.内側部分を外側部分から分離する複数のスロットの各々の中に挿入された導電性トレースをさらに含み、導電性トレースが、金属カバーの内側部分の周りに、ただし金属カバーの外側部分内に、第2のループを実質的に形成するように構成される、先行する実施例のうちのいずれかの装置。
【００８１】
4.複数のスロットの各々の中の導電性トレースが、外側部分に電気的に結合される、実施例3の装置。
【００８２】
5.外側部分が、インダクタの第1の巻きを形成し、導電性トレースが、インダクタの第2の巻きを形成する、実施例4の装置。
【００８３】
6.複数のスロットが、外側部分を複数のセグメントに分離し、複数のセグメントが、コイルの単一ループを形成するために少なくとも1つの電気カプラを介して電気的に結合される、先行する実施例のうちのいずれかの装置。
【００８４】
7.少なくとも1つの電気カプラが、電気フィルタを含む、実施例6の装置。
【００８５】
8.電気フィルタが、電流の周波数に基づいて、電流が電気カプラを通過することを可能にするように構成される、実施例7の装置。
【００８６】
9.電気フィルタが、電流の周波数が実質的に6.78MHzであるときに電流が電気カプラを通過することを可能にするように構成され、実質的に6.78MHzよりも高い周波数において電流が電気カプラを通過することを防止するように構成される、実施例7の装置。
【００８７】
10.電気フィルタが、誘導性チョークを含む、実施例7〜9のうちのいずれかの装置。
【００８８】
11.装置が、外側部分、および外側部分に電気的に結合されたキャパシタを含む共振回路をさらに含み、共振回路が、磁場の周波数において共振するように構成される、先行する実施例のうちのいずれかの装置。
【００８９】
12.複数のスロットが、金属カバーを内側部分および外側部分に分離する、実施例1の装置。
【００９０】
13.複数のスロットが、実質的に金属カバーの周辺部の周りに延在する、実施例12の装置。
【００９１】
14.ループが、コイルの少なくとも1つの巻きを形成する、先行する実施例のうちのいずれかの装置。
【００９２】
15.装置が、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つを含む、先行する実施例のうちのいずれかの装置。
【００９３】
16.金属カバーに連結されたハウジングをさらに含む、先行する実施例のうちのいずれかの装置。
【００９４】
17.金属カバーが、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、先行する実施例のうちのいずれかの装置。
【００９５】
18.外側部分が、少なくとも1つのスロットを含む金属リングを含み、少なくとも1つのスロットが、少なくとも1つの位置において金属リングを途切れさせるように構成される、実施例1の装置。
【００９６】
19.内側部分が、外側部分への基準グラウンドとして機能する、先行する実施例のうちのいずれかの装置。
【００９７】
20.内側および外側部分を含む金属カバーの、磁場に応答する第1の抵抗値が、内側および外側部分を有しない金属カバーの第2の抵抗値から低減される、先行する実施例のうちのいずれかの装置。
【００９８】
21.磁場を介して電力をワイヤレスに受けるための方法。方法は、内側部分および外側部分を含む金属カバーを介して電力をワイヤレスに受けることを含み、外側部分は、金属カバーの内側部分の周りにループを形成するように構成され、外側部分は、磁場を介して電力を誘導的に結合するように構成される。方法は、受けた電力に基づいて、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含む。
【００９９】
22.金属カバーを介して電力をワイヤレスに受けることが、外側部分を内側部分から分離する複数のスロットの各々の中に挿入された導電性トレースをさらに含む金属カバーを介して電力をワイヤレスに受けることをさらに含み、導電性トレースが、金属カバーの内側部分の周りに、ただし金属カバーの外側部分内に、第2のループを実質的に形成するように構成され、導電性トレースが、外側部分に電気的に結合される、実施例21の方法。
【０１００】
23.複数のスロットが、外側部分を複数のセグメントに分離し、複数のセグメントが、単一のループアンテナを形成するために少なくとも1つの電気カプラを介して互いに電気的に結合される、実施例21の方法。
【０１０１】
24.少なくとも1つの電気カプラが、電気フィルタを含む、実施例23の方法。
【０１０２】
25.方法が、電気フィルタを介する電流の周波数に基づいて、電流が電気カプラを通過することを選択的に可能にすることをさらに含む、実施例24の方法。
【０１０３】
26.周波数に基づいて電流が電気カプラを通過することを選択的に可能にすることが、電流の周波数が実質的に6.78MHzであるときに電流が電気カプラを通過することを可能にすることと、実質的に6.78MHzよりも高い周波数において電流が電気カプラを通過することを防止することとを含む、実施例25の方法。
【０１０４】
27.金属カバーが、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つの一部である、実施例21〜26のうちのいずれかの方法。
【０１０５】
28.ハウジングが金属カバーに連結されている、実施例21〜27のうちのいずれかの方法。
【０１０６】
29.複数のスロットが、金属カバーを内側部分および外側部分に分離する、実施例21の方法。
【０１０７】
30.内側部分が、外側部分への基準グラウンドとして機能する、実施例21〜29のうちのいずれかの方法。
【０１０８】
31.内側および外側部分を含む金属カバーの、磁場に応答する第1の抵抗値が、内側および外側部分を有しない金属カバーの第2の抵抗値から低減される、実施例21〜30のうちのいずれかの方法。
【０１０９】
32.磁場からワイヤレス電力を受けるための装置。装置は、ポータブル電子デバイスを部分的に収容するための導電手段を含み、導電手段は、内側部分および外側部分を含み、外側部分は、導電手段の内側部分の周りにループを形成するように構成され、外側部分は、磁場を介して電力を誘導的に結合するための手段を含む。装置は、外側部分を介して受けた電力に基づいて、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含む。
【０１１０】
33.電力をワイヤレスに受けるための装置。装置は、ポータブル電子デバイスの後部を形成するように構成されたハウジング部分を含み、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、ハウジング部分の第1の寸法と同じサイズであるか、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、第2の寸法を有する金属部分を含み、金属部分の少なくとも一部分は、ポータブル電子デバイスの負荷を充電するか、またはポータブル電子デバイスの負荷に電力供給するのに十分なレベルで、磁場を介して電力を誘導的に結合するように構成される。装置は、金属部分に電気的に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含む。
【０１１１】
34.金属部分が、送電器によって生成された磁場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、実施例33の装置。
【０１１２】
35.金属部分が、内側部分および外側部分を含み、外側部分が、磁場を介して電力を誘導的に結合するように構成されたコイルの少なくとも1つの巻きを形成するループを、金属部分の内側部分の周りに形成するように構成される、実施例33〜34のうちのいずれかの装置。
【０１１３】
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、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光界もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表され得る。
【０１１４】
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システム全体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において実装され得るが、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。
【０１１５】
本明細書で開示する実装形態に関して説明され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、本明細書において説明される機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せ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得る。
【０１１６】
本明細書において開示される実装形態に関連して説明された方法またはアルゴリズムのステップおよび機能は、そのままハードウェアで、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで、またはその2つの組合せで具現化され得る。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に常駐し得る。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に一体化され得る。本明細書で使用するディスク(disk)およびディスク(disc)は、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するが、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に存在してよい。
【０１１７】
本開示の概要を示すために、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る場合がある。
【０１１８】
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】
【０１１９】
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  送電アンテナ
118  受電アンテナ
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  送電アンテナ
218  受電アンテナ
219  通信チャネル
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  送電回路機構または受電回路機構
352  アンテナ
354  キャパシタ
356  キャパシタ
358  信号
400  送電器
402  送電回路機構
404  送電アンテナ
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  受電アンテナ
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  金属バックカバー
604  上部水平スロット
606  下部水平スロット
608  垂直スロット
610  ホール
612  近距離場通信コイル
614  ソース
615  上部セクション
616  中間セクション
617  下部セクション
702  金属バックカバー
704  上部水平スロット
705  左垂直スロット
706  下部水平スロット
707  右垂直スロット
708  垂直スロット
710  ホール
715  上部セクション
716  中間セクション
717  下部セクション
718  左セクション
719  右セクション
802  電気フィルタ
810  内部トレース
811  導電性接続部
902  金属シャーシ
904  金属リング
906  給電部
908  スロット
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
0006505753.tif 000014
【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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