(57)【要約】  電池給電の電子機器を充電及び満たすために引出し動作を電流に変換する軸方向磁束の交流電源を使用する人動スリム充電器である。該充電器は、周期的な直線動作を一方向の回転に変換するための機械的伝達手段と、平面巻線を有する固定子を備えた軸方向磁束の交流電源とを備え、前記固定子内の多層に埋め込まれると共に中心軸の回りに配置された複数のコイルを有し、２つの本質的に同一の回転子は前記中心軸の回りを一緒に回転するように配置され、お互いに対向する前記固定子の両側で前記巻線と同心に配置され、前記各固定子は、一定数の極を有し、周期的に異極に軸方向に磁化された磁気システムを備えている。前記装置は、固定子に設けられる充電制御モジュールを備え、該制御モジュールは前記交流電源により作り出された不安定な交流を充電する直流に有効に変換するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池給電の電子機器を充電及び満たすために引出し動作を電流に変換する軸方向磁束の交流電源を使用する人動スリム充電器であって、
該充電器は、
周期的な直線動作を一方向の回転に変換するための機械的伝達手段と、
その中に埋め込まれる複数のコイルを有すると共に中心軸の回りに環状に配置される平面巻線を有する中心の固定子極板と、前記中心軸の回りを一緒に回転するように配置されると共にお互いに対向する前記固定子の両側で前記巻線と同心に配置される２つの本質的に同一の回転子とを備えた軸方向磁束の交流電源と、
前記固定子に取り付けられ、前記交流電源により作り出された不安定な交流を充電する直流に有効に変換するように構成された充電制御モジュールと、
を備え、
前記各固定子は、一定数の極を有し、周期的に異極に軸方向に磁化された磁気システムを備え、
前記磁気システムはお互いに対向し、それに応じて前記平面巻線を横切る共通の磁界を一緒に形成するように指向されていることを特徴とする人動スリム充電器。
【請求項２】
前記機械的伝達手段は、
回転エレメントと、
該回転エレメントの回りに巻かれ、一方の端部でそれに固定され、そのもう一方の端部で引き出されるように構成されるコードと、
ドラムに接続される一方の固定端部及びもう一方の固定端部を有する捩りバネと、
前記ドラムから前記交流電源に加えられたトルクを一方向に伝達するクラッチと、
を備えている請求項１に記載の充電器。
【請求項３】
各回転子はお互いの背面に取り付けられる平面で薄く柔軟な磁気ディスクを備え、磁界の閉鎖手段が設けられている請求項１に記載の充電器。
【請求項４】
前記充電制御装置はさらに整流器を備えている請求項１に記載の充電器。
【請求項５】
前記機械的伝達は出力回転速度を増加させる速度増加手段をさらに備えている請求項１に記載の充電器。
【請求項６】
前記速度増加手段は少なくとも１つの歯車対を備えている請求項５に記載の充電器。
【請求項７】
前記速度増加手段は少なくとも１つのベルト対を備えている請求項５に記載の充電器。
【請求項８】
前記速度増加手段は少なくとも１つのチェーン対を備えている請求項５に記載の充電器。
【請求項９】
前記交流電源の平面巻線は多層プリント回路基板として実施される請求項１に記載の充電器。
【請求項１０】
前記交流電源の平面巻線は磁気ワイヤーから巻かれたコイル製であり、前記中心の固定子極板に固定されている請求項１に記載の充電器。
【請求項１１】
前記交流電源の平面巻線は銅打抜き加工により製造され、前記中心の固定子極板内に埋め込まれた導体製である請求項１に記載の充電器。
【請求項１２】
前記充電器の平面巻線はエッチング技術により製造され、前記中心の固定子極板内に埋め込まれている請求項１に記載の充電器。
【請求項１３】
前記交流電源のコイルは、前記層中に相互に連結されるすべての層に平面スパイラル状の導体環を備え、実質的に多層の三次元螺旋形誘導子を形成する請求項９に記載の充電器。
【請求項１４】
前記交流電源のコイルは、公称の交流電源の回転速度で要求される電圧レベルを与える内部コイル接続を使用して多相巻線を形成する請求項９に記載の充電器。
【請求項１５】
前記交流電源のコイルは、コイル数が回転子の全極数に等しい単相巻線を形成し、内部コイル接続は公称の交流電源の回転速度で要求される電圧レベルを与える請求項９に記載の充電器。
【請求項１６】
前記交流電源のすべてのコイルは直列に接続されている請求項１０に記載の充電器。
【請求項１７】
前記交流電源の回転子の異極の磁気システムは複数の永久磁石片として実施される請求項１に記載の充電器。
【請求項１８】
前記交流電源の回転子の異極の磁気システムは単片多極の永久磁石ダウンとして製造されている請求項１に記載の充電器。
【請求項１９】
前記交流電源の回転子は、前記磁気システムを固定すると共にその慣性を増加させるため放射状周辺部に配置された複数の保持器を備えている請求項１に記載の充電器。
【請求項２０】
前記充電制御モジュールはその内部部品を接続するため同じＰＣＢを使用する請求項９に記載の充電器。
【請求項２１】
前記充電制御モジュールは周期性の電気エネルギー蓄電器を備えている請求項１に記載の充電器。
【請求項２２】
前記充電制御モジュールは充電状況（ＳＯＣ）を監視する請求項１に記載の充電器。
【請求項２３】
そのすべての部品はスリムでコンパクトなハウジングに収容されている請求項１に記載の充電器。
【請求項２４】
前記充電器は携帯電話のハウジングの背面に適合するように構成されている請求項１に記載の充電器。
【請求項２５】
前記交流電源は携帯用機器のアクセサリーの電源プラグに適合するように電気的に構成されている請求項１に記載の充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、発電装置及び充電装置に関し、より詳細には、人動充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの電子機器の携帯性は、結局、それぞれの電源の寿命により決定され、通常、これらの電源は再充電可能な電池セルの形をしている。電池は消費者の電子機器において最大の弱点として残っているので、電池を充電するより有効な方法と同様に長寿命の電池が常に開発されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は３つの部品から成る一体化された装置を開示する。第１の部品は、ユーザによって引き出された入力コードの循環する直線動作を一方向の回転動作に変換するための機械的伝達手段である。第２の部品は、基板上に設けられた固定子に交流を作り出すため前記機械的伝達手段により駆動される軸方向磁束の交流電源である。第３の部品は、前記軸方向磁束の交流電源により作り出された不安定な交流を、電子機器を充電するために要求される出力ＤＣ電流に有効に変換するように構成された前記基板上に設けられる充電制御モジュールである。
【０００４】
実施の形態では、前記機械的伝達手段は、少なくとも２つの直列接続された一連の機械ユニットと、一方の端部によってそれに固定されると共にもう一つの端部によって引き出される回転エレメント（ドラム）の回りに巻かれたコードと、前記回転子に加えられたトルクを一方向に伝達させるクラッチとを備えている。
【０００５】
実施の形態では、前記機械的伝達手段はさらに、前記ドラム及びクラッチと機械的に直列に接続される、加速歯車対、加速チェーン、加速ベルト伝達機構等のような速度増加手段を備えている。
【０００６】
実施の形態では、前記機械的伝達手段は、前記ドラムに並列に接続されるユニットを備えている。該ユニットは、一方の固定端部及び前記ドラムに接続されるもう一つの端部を有する捩りバネ（例えば、渦巻きバネ）を備えている。
【０００７】
実施の形態では、前記交流電源は、平面巻線を含む固定の中心極板（固定子）を備えている。前記巻線は回転軸の回りに環状に配置される単相のコイルであってもよい。前記交流電源はさらに、前記中心極板の両側で前記巻線と同心に配置されると共にお互いに対向する２つの同じ回転子を備えている。コイル数は回転子の極数に一致する。
【０００８】
実施の形態では、前記平面巻線は固定子に巻線を埋め込むことになる適切な方法により製造される。これらの方法は、磁石ワイヤーを巻き取ることと、銅打抜き加工と、銅エッチングと、多層プリント回路基板（ＰＣＢ）としての組み立て等を含んでいてもよい。
【０００９】
実施の形態では、前記巻線は、すべての層の平面螺旋状の導体環から作られる複数のコイルを有する多層プリント基板として作られ、前記層中に相互に連結され、実質的に多層の螺旋状誘導子を形成する。
【００１０】
実施の形態では、回転子は前記平面巻線の軸の回りを一緒に回転するように構成されている。各回転子は一定の極数を有する周期的に異極の軸方向に磁化された磁気システムを備え、複数の永久磁石片又は単片多極の永久磁石ダウンとして作られる。前記磁気システムはお互いに対向し、それに応じて前記平面巻線を横切る共通の磁界を形成するように指向されている。
【００１１】
実施の形態では、前記各磁気システムの極板背面側は磁界を閉鎖する平面で薄く柔軟な磁気ディスク（バックヨーク）の形を成している。前記回転子はさらに、それらの放射状の周辺部に前記磁気システムを固定すると共に慣性を増加させる保持器を備えている。
【００１２】
実施の形態では、充電制御モジュールは固定子の延長上に配置されている。それは前記巻線により作り出される交流を供給され、任意の電圧及び電流を調整する整流器と、周期性の電気エネルギー蓄電池（例えば、コンデンサー、電池等）と、充電状況（ＳＯＣの）の監視手段として機能する。その出力はＤＣ消費者に接続される。
【００１３】
動作時、ユーザは前記機械的伝達手段のコードを引き出し、巻線と共通の軸の回りに回転子を回転させる。その回転により各及びすべてのコイルを横切る磁束をシヌソイド状に変化させる。その結果、交流電圧が各及びすべてのコイルで発生する。コイルはお互いに適切に接続され、端子間で要求される電圧レベルを達成する。交流電圧が電子装置に供給され、それは整流され、任意に安定化され、消費者の電子製品（携帯電話、ラップトップコンピュータ、及び携帯デバイスアクセサリー）の電池のように再充電可能な電池を充電するために要求される直流に変換される。
【００１４】
上記した処理と同時に、前記機械的伝達手段の捩りバネは、ユーザがコードを引き出すまで掛止される。引き出す段階の完了後、コードが離され、ドラムが後方に回転し、掛止した捩りバネにより付勢され、これにより、それはコードを巻き直し、初期位置に戻る。
【００１５】
同時に、前記クラッチが前記機械的伝達手段からのトルクの伝達を停止して交流電源から機械的にそれを外すため、前記機械的伝達手段の出力ユニット及び回転子は回転し続ける。
【００１６】
出力電力の消費及び消散的な損失のため、交流電源の速度は減少し、ユーザは引き出す段階を繰り返し、交流電源の速度を所望な制限内に保持する。動作を完了するため、コードが離され、それは初期位置に戻る。
【００１７】
幾つかの実施の形態では、前記システムの効率を高めるため、前記伝達装置は回転子の回転速度を増加させる速度増加機構を備えている。
【００１８】
幾つかの実施の形態では、充電器は人間の機械エネルギーを電気エネルギーに変換するためのスリム形状の装置として収容され、電子（電気）装置に給電及び又は充電池（電池）に充電する。
【００１９】
幾つかの実施の形態では、前記交流電源は携帯電話の背面に適合し、そのケースに一体化される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の幾つかの実施の形態による充電器の展開図である。
【図２】本発明の幾つかの実施の形態による平歯車対により速度増加された充電器の展開図である。
【図３】本発明の幾つかの実施の形態によるベルト伝達により速度増加された交流電源の展開図である。
【図４】本発明の幾つかの実施の形態によるコイルの設置面積を示す中心極板の平面図である。
【図５】本発明の幾つかの実施の形態による多層プリント回路基板に埋め込まれる１２層のコイルの展開図である。
【図６】本発明の幾つかの実施の形態によるプリント回路基板の中心極板の平面図である。
【図７】本発明の幾つかの実施の形態による回転ディスクの外観図である。
【図８】本発明の幾つかの実施の形態による回転ディスクの分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の主題は、添付した図面を参照しつつ、例として及び本発明の実例の説明としての目的だけのために示された実施の形態の以下の説明に照らすことにより明確に理解されるだろう。
【００２２】
説明と共に図は本発明が実際にどのように実施されるかを当業者に対して明確にする。
【００２３】
さらに、適切と考えられる場合には、一致又は類似しているエレメントを示す図面間では同じ符号が繰り返される。
【００２４】
図１は本発明の幾つかの実施の形態による充電器の展開図である。交流電源は、前方ハウジング１０２及び後方ハウジング１０１と、プリント回路基板（ＰＣＢ）１２０と、ＰＣＢ１２０に取り付けられる主軸１７０及び電子装置１２１とを備えている。引き出しコード１５０は引き出しアプリケーター１６０を介してドラム１４０に接続されている。巻き取られた引き出しコード１５０に適合するドラム１４０はつめ車１３０に接続されている。主軸１７０は、ＰＣＢ１２０は勿論、ドラム１４とつめ車１３０と第１及び第２回転子１１０，１１１を貫通する。
【００２５】
ユーザが引き出しアプリケーター１６０を引き出すと、ドラムがつめ車と共に回転し、順番に、回転子１１０，１１１を駆動する。回転子１１０，１１１の回転動作により、ＰＣＢ１２０のコイル（図示せず）のそれぞれ及びすべてで磁束を変更させる。これにより、電子装置１２１に作用する交流電圧に誘導する。上記処理と同時に、軸１７０の一方の端部によって固定されると共にもう一方の端部によってドラム１４０に接続されるドラム１４０の内部に配置される捩りバネ（図示せず）が掛止される。アプリケーター１６０を離すことにより、バネはドラム１４０を逆転させ、コード１５０を巻き直す一方、つめ車はドラム１４の逆転により回転し続ける回転子１１０，１１１から機械的に分離される。
【００２６】
図２は本発明の幾つかの実施の形態による平歯車対により速度増加された充電器の展開図である。幾つかの実施の形態によれば、交流電源は電流発生効率をさらに改善させる速度増加機構を備えている。この速度増加機構は、捩りバネ２５０を有する反動機構２４０が取り付けられる第２軸を備えている。さらに、ドラム１４０はまた第２軸２７０に取り付けられ、引き出しコード１５０はその回りに巻き取られる。さらに、回転子１１１及び１１０の方へ、大歯車２３０及び小歯車２２０は適切に接続され、小歯車はまたつめ車１３０に接続される。
【００２７】
ユーザが引き出しコードを引き出すと、ドラム１４０が回転する。大歯車２３０は小歯車２２０を駆動し、回転子１１０，１１１の回転速度を加速し、同じ力でより低いトルクを要求し、より効率が高まる。誘導電圧は電子装置１２１に加えられる。
【００２８】
上記処理と同時に、一方の端部により第２軸２７０に固定されると共にもう一方の端部によりドラム１４０に接続されるバネ２５０が掛止される。コード１５０を離すことにより、バネはドラム１４０を逆転させ、コードを巻き取らせる一方、つめ車１３０は逆転するドラム１４０により、回転し続ける回転子１１０，１１１から機械的に分離される。
【００２９】
図３は本発明の幾つかの実施の形態による伝達ベルトにより速度増加された交流電源の展開図である。幾つかの実施の形態によれば、交流電源は電流発生効率をさらに改善スル速度増加機構を備えている。この速度増加機構は、大ベルト車２８０と、小ベルト車２８２と、ベルト２８１とを備えている。捩りバネ２５０とそこに巻き取られる引き出しコード１５０を有するドラム１４０とを備える反動機構２４０と同心に一体化される大ベルト車２８０は第２軸２７０の回りを自由に回転する。小ベルト車２８２はクラッチの駆動部１３１に機械的に接続されている。クラッチの駆動部１３２は回転子１１１及び１１０に適切に接続され、主軸１７０の回りを自由に回転する。この回転を高めるため、滑り軸受２９１及び２９２が使用される。
【００３０】
ユーザが引き出しコード１５０を引き出す時はいつでも、小径のドラム１４０が回転する。大ベルト車２８０はコードの直線速度に対して増加した直線速度でベルトを移動させる。ベルトは小ベルト車２８２を駆動し、回転子１１０，１１１の回転速度をさらに加速させ、同じ力でより小トルクを要求し、効率を高める。誘導電圧は電子装置（図示せず）に加えられる。
【００３１】
上述した処理と同時に、一方の端部により第２軸２７０に固定されると共にもう一方の端部によりドラム１４０に接続されるバネ２５０が掛止される。コード１５０を離すことにより、バネはドラム１４０を逆転させ、コードを巻き直す一方、クラッチ部１３１及び１３２は機械的に分離され、ドラム１４０の逆転によって、回転し続ける回転子１１０，１１１を順番に分離する。
【００３２】
図４は本発明の幾つかの実施の形態によるコイルの設置面積を示すＰＣＢ１２０の平面図である。平面螺旋環３２０を有するコイル３１０が見られる。各環はＰＣＢ１２０の近接層の環に接続されるように構成され、３次元の環状誘導子を作り出す。コイルは、台形状が表面を有効に利用することができるのは明らかであるが、いかなる形状であってもよい。
【００３３】
図５は本発明の幾つかの実施の形態による多層プリント回路基板に埋め込まれる１２層のコイルの展開図である。図面から明らかであるが、４０１から４１２へのＰＣＢ１２０の層の導体はコネクタを介して相互に連結され、直列に接続された複数のコイルを形成する。
【００３４】
図６は本発明の幾つかの実施の形態によるプリント回路基板のＰＣＢ１２０の平面図であり、コイル４０１〜４１２の設置面積と、電子機器に一体化されると共に同じＰＣＢ１２０に設けられる別の導体５２０とを示している。
【００３５】
図７は本発明の幾つかの実施の形態による回転ディスクの外観図である。回転子１１０は複数の永久磁石を備え、すべての２つの隣接する磁石６４０，６４１は反対の極性を有している。回転子１１０はさらに、磁石が取り付けられるバックヨーク６１０と、回転子１１０がそれにより軸に取り付けられる軸のハブ６３０と、高速度回転及び慣性の増加中に磁石を低位置に保持する保持器６２０とを備えている。
【００３６】
図８は本発明の幾つかの実施の形態による回転ディスクの分解図であり、軸のハブ６３０が回転子１１０の中心をどのように形成するかを示しており、磁石６４０，６４１がその回りに配置され、保持器がそれらを一緒に保持し、慣性を増加させる。
【００３７】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、充電器は携帯電話の背面に適合され、そのケーシングに一体化される。
【００３８】
上記記載において、実施の形態は本発明の例又は手段である、「一実施の形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「実施の形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「幾つかの実施の形態（ｓｏｍｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」は必ずしもすべて同一の実施の形態に言及しているとは限らない。
【００３９】
本発明の各種特徴は一つの実施の形態の文脈で説明されていたとしても、その特徴は別個又は適切な組み合わせで与えられてもよい。反対に、本発明は明瞭化のため別個の実施の形態の文脈で説明されていたとしても、本発明は一つの実施の形態で実施されてもよい。
【００４０】
明細書における「幾つかの実施の形態（ｓｏｍｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、「実施の形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施の形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「他の実施の形態（ｏｔｈｅｒ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」といった記載は、実施の形態に関連して記載された特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも幾つかの実施の形態に含まれているが、必ずしもすべての実施の形態に含まれているとは限らないことを意味している。
【００４１】
ここで使用される語句及び用語は限定するものと解釈されるべきではなく、例示の目的のみであると理解される。
【００４２】
本発明の原理及び教義の使用は添付した記載、図面及び例に関連してより良く理解される。
【００４３】
ここに示された詳細は本発明の適用を制限するものと解釈しないと理解されるべきである。
【００４４】
さらに、本発明は各種方法で実行又は実施可能であり、本発明は後述する概要以外の実施の形態でも実施可能であると理解されるべきである。
【００４５】
「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）」といった用語及びそれらの文法的変形は１以上の部品、特徴、段階、又は完全体又はその集合体の追加を排除するものではなく、それらの用語は部品、特徴、段階又は完全体を特定するものと解釈されるべきである。
【００４６】
明細書又は特許請求の範囲が「追加エレメント」に言及している場合、それは追加エレメントが１つ以上あることを排除するものではない。
【００４７】
部品、特徴、構造、又は特性が含まれていてもよい（ｍａｙ）、かもしれない（ｍｉｇｈｔ）、できる（ｃａｎ）又はできるだろう（ｃｏｕｌｄ）と明細書に記載されている場合、特定の部品、特徴、構造、又は特性が含まれることは要求されていない。
【００４８】
状態図、フロー図又は両方が実施の形態を説明するために使用されていたとしても、本発明はそれらの図又は対応する記載に限定されるものではない。例えば、フローはそれぞれに示されたボックス又は状態により動作したり、完全に示され又は記載されたのと同じ順番で動作したりする必要はない。
【００４９】
本発明の方法は、手動で、自動的に、又はそれらの組み合わせで、選択された段階又は仕事を実行又は完了することにより実施されてもよい。
【００５０】
「方法」という用語は、手法、手段、技術及び所定の仕事を実行する手順に言及してもよく、本発明の属する分野の実務者に公知なそれらの手法、手段、技術及び手順、或いは本発明の属する分野の実務者による手法、手段、技術及び手順から容易に開発されるものを含むが、それらに限定されるものではない。
【００５１】
特許請求の範囲及び明細書に示されている記載、例、方法及び材料は限定と解釈されるべきではなく、むしろ例示だけと解釈されるべきである。
【００５２】
ここで使用される技術用語及び科学用語の意味は、他に定義されなければ、本発明の属する当業者によって通常理解される意味である。
【００５３】
本発明は、ここに記載されるそれらと同等又は類似の方法及び材料により試験又は実行において実施可能である。
【００５４】
本明細書中で参照又は記述されている特許、特許出願及び論文を含む刊行物は、それぞれの個々の刊行物がここに組み込まれるものと特に及び個々に示された場合と同程度に、この明細書に完全に組み込まれている。さらに、本発明の幾つかの実施の形態の説明中の参照文献の引用又は同定はそのような参照文献が本発明の従来例として利用可能であることを認定するものと解釈されるべきではない。
【００５５】
本発明は限定された数の実施の形態に関連して説明されているが、これらは本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではなく、むしろ幾つかの実施の形態の典型的な具体例として解釈されるべきである。当業者は本発明の範囲内にある他の可能性のある変形、変更、及び適用を想像するであろう。したがって、本発明の範囲はここまで説明したものに限定されるべきではなく、添付された特許請求の範囲及びそれらの法的な同等物により決定されるべきである。そのため、本発明の代用、変更、及び変形は添付した特許請求の範囲の範囲及び精神内にあるものとして解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
2010537619.tif 000011
2010537619.tif 000012
2010537619.tif 000013