(57)【要約】  本発明は、充電器と、充電式モバイル装置と、充電器用の又はその内部の第１コイルと、充電式モバイル装置用の又はその内部の第２コイルと、を有する誘導型無線充電システムに関し、第１及び第２コイルのそれぞれは、軟磁性材料から構成されたコア部分を有し、且つ、第１及び第２コイルのそれぞれは、ポリマー結合型軟磁性材料中に埋め込まれている。本発明は、軟磁性材料から構成されたコア部分を有する少なくとも１つのコイルを有する誘導型無線充電システム用の充電器及び充電式モバイル装置それぞれにも関し、ここで、コイルは、ポリマー結合型軟磁性材料中に埋め込まれている。
2015509282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導型無線充電システムであって、
−  充電器と、
−  充電式モバイル装置と、
を有し、且つ、
−  前記充電器用の又はその内部の第１コイルと、
−  前記充電式モバイル装置用の又はその内部の第２コイルと、
を有し、
前記第１及び第２コイルのそれぞれは、軟磁性材料から構成されたコア部分を有しており、且つ、前記第１及び第２コイルのそれぞれは、ポリマー結合型軟磁性材料（ＰＢＳＭ材料）中に埋め込まれている、又は、
前記第１及び第２コイルのそれぞれは、ポリマー結合型軟磁性材料中に埋め込まれており、これらのコイルのうちの一方（コイルＡ）は、軟磁性材料から構成されたコア部分を有しており、且つ、他方のコイル（コイルＢ）は、前記埋め込まれたコイルＡを受け入れる空洞を有する、システム。
【請求項２】
前記第１コイルは、前記充電器に含まれており、且つ、前記第２コイルは、前記充電式モバイル装置に、又は、前記充電式モバイル装置用の充電源ユニットに、含まれている請求項１に記載の誘導型無線充電システム。
【請求項３】
それぞれ前記第１及び第２コイル内の前記軟磁性材料及びそれぞれの前記第１及び第２コイルを埋め込んでいる前記ＰＢＳＭ材料は、前記第１コイル及び前記第２コイルが前記充電器による前記充電式モバイル装置の充電ために又はその際に相互に界面接触状態において係合すると、閉ループ磁束ガイドを構成する請求項１又は２に記載の誘導型無線充電システム。
【請求項４】
−  前記第１コイルは、第１表面エリアを有する第１層によってカバーされた第１前端を有し、
−  前記第２コイルは、第２表面エリアを有する第２層によってカバーされた第２前端を有し、
−  前記第１表面エリア及び前記第２表面エリアは、前記充電器による前記充電式モバイル装置の充電のために又はその際に、界面接触状態において係合し、又は、互いに界面接触状態において係合するように意図されており、
−  前記第１表面層は、ＰＢＳＭ材料から構成されると共に前記第１コイルが埋め込まれた前記ＰＢＳＭ材料の一体的な部分を構成しており、且つ、前記第２表面層は、ＰＢＳＭ材料から構成されると共に前記第２コイルが埋め込まれた前記ＰＢＳＭ材料の一体的な部分を構成している請求項１〜３のいずれか一項記載の誘導型無線充電システム。
【請求項５】
前記第１及び第２コイルのうちの少なくとも一方は、無機軟磁性材料から構成されたコア部分を有する請求項１〜４のいずれか一項記載の誘導型無線充電システム。
【請求項６】
無機軟磁性材料は、ＮｉＺｎフェライト又はＭｎＺｎフェライトである請求項５に記載の誘導型無線充電システム。
【請求項７】
前記軟磁性材料は、ＰＢＳＭ材料である請求項１〜６のいずれか一項記載の誘導型無線充電システム。
【請求項８】
前記第１及び第２コイルのうちの少なくとも一方は、ＰＢＳＭ材料によって充填されている請求項１〜７のいずれか一項記載の誘導型無線充電システム。
【請求項９】
前記ＰＢＳＭ材料は、ポリマーと、軟磁性充填材と、を有する請求項１〜８のいずれか一項記載の誘導型無線充電システム。
【請求項１０】
前記ＰＢＳＭ材料は、熱可塑性ポリマー及び／又は熱硬化性ポリマーを有する請求項１〜９のいずれか一項記載の誘導型無線充電システム。
【請求項１１】
前記ＰＢＳＭ材料は、フェライトを有する請求項１〜１０のいずれか一項記載の誘導型無線充電システム。
【請求項１２】
前記ＰＢＳＭ材料は、ＩＥＣ６０４０６−６の第２版２００３−６第５部による電圧計−電流計法によって１００ｋＨｚにおいて計測された、１．１〜１００の、好ましくは、１．５〜５０の、範囲の透磁率を有する請求項１〜１１のいずれか一項記載の誘導型無線充電システム。
【請求項１３】
前記２つのコイルのうちの少なくとも一方は、螺旋コイルである請求項１〜１２のいずれか一項記載のシステム。
【請求項１４】
前記埋め込まれたコイルのうちの１つは、電気車両又は家電品に含まれている請求項１〜１３のいずれか一項記載の誘導型無線充電システム。
【請求項１５】
誘導型無線充電システム用の充電器であって、
軟磁性材料から構成されたコア部分を有する少なくとも１つのコイルを有し、コイルは、ポリマー結合型軟磁性材料中に埋め込まれており、且つ、前記コイルは、少なくとも２の、好ましくは、少なくとも１０の、比率Ｗ／Ｈを有する高さ（Ｈ）と幅（Ｗ）を有する螺旋コイルであり、Ｈは、巻線に対して垂直であると共に中心磁界に対して平行である方向において計測された高さとして規定されている、充電器。
【請求項１６】
前記螺旋コイルの中心と境界面エリアの間の距離は、最大で５ｍｍであり、好ましくは、最大で２ｍｍである請求項１５に記載の充電器。
【請求項１７】
誘導型無線充電システム用の充電式モバイル装置であって、
軟磁性材料から構成されたコア部分を有する少なくとも１つのコイルを有し、
前記コイルは、ポリマー結合型軟磁性材料中に埋め込まれており、且つ、前記コイルは、少なくとも２の、好ましくは、少なくとも１０の比率Ｗ／Ｈを有する高さ（Ｈ）と幅（Ｗ）を有する螺旋コイルであり、Ｈは、巻線に対して垂直であると共に中心磁界に対して平行である方向において計測された高さとして規定されている、装置。
【請求項１８】
前記螺旋コイルの中心と前記境界面エリアの間の距離は、最大で５ｍｍであり、好ましくは、最大で２ｍｍである請求項１７に記載の充電式モバイル装置。
【請求項１９】
誘導型無線充電システム用の充電式モバイル装置であって、
少なくとも１つのソレノイドコイルを有し、
前記コイルは、ポリマー結合型軟磁性材料中に埋め込まれており、且つ、前記コイルは、充電器上においてポリマー結合型軟磁性材料中に埋め込まれたソレノイドコイルを受け入れる空洞を有する、装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、充電器（例えば、ローディングパッド）用の又はその内部のコイルと充電式モバイル装置用の又はその内部のコイルという２つのコイルを有する誘導型無線充電システムに関する。
【０００２】
充電システムに含まれるコイルは、一般に、低透磁率を有する空気及び／又は材料によって取り囲まれており、且つ、任意選択により、磁気遮蔽材料を有するハウジングに収容されている。コイルは、充填されていない、又は中空ではないフェライトコアによって占有された、又は低透磁率を有する材料によって充填されたコア空間を有する。
【０００３】
誘導型無線充電システムに伴う問題点には、二次コイル内に十分大きな電圧を生成するための特定レベルのインダクタンスと、充電システムにおける関連する大電力の伝送と、を達成するために多数の巻線が必要であることが含まれる。モバイル装置内においては、巻線用の空間が制限されており、且つ、巻線が多数あることを理由とするワイヤの合計長に起因した抵抗損が、充電システム内における重要な損失メカニズムである。
【０００４】
本発明の目的は、これらの問題点を低減又は解決することにある。
【０００５】
この目的は、本発明による誘導型無線充電システムによって達成されている。本発明による誘導型無線充電システムは、
−  充電器と、
−  充電式モバイル装置と、
を有し、且つ、
−  充電器用の又はその内部の第１コイルと、
−  充電式モバイル装置用の又はその内部の第２コイルと、
を有し、
第１及び第２コイルのそれぞれは、軟磁性材料から構成されたコア部分を有し、且つ、第１及び第２コイルのそれぞれは、ポリマー結合型軟磁性材料内に埋め込まれている、又は、
第１及び第２コイルのそれぞれは、ポリマー結合型軟磁性材料中に埋め込まれており、これらのコイルのうちの一方（コイルＡ）、即ち、第１コイル又は第２コイルのうちの一方は、軟磁性材料から構成されたコア部分を有し、他方のコイル（コイルＢ）は、埋め込まれたコイルＡを受け入れる空洞を有する。
【０００６】
軟磁性材料から構成されたコア部分を有すると共にポリマー結合型軟磁性材料（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｂｏｎｄｅｄ  Ｓｏｆｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ）（以下、ＰＢＳＭ材料とも呼称する）中に埋め込まれた誘導型無線充電システムのコイルの利点は、充電器と充電式モバイル装置が接近した際に、同一の電流レベル及びコイル内の同一数の巻線において、相対的に大きな電圧及び電力伝送が得られるという点にある。代わりに、所与の動作周波数において、充電器及び充電式モバイル装置の両方について相対的に少ない数の巻線、相対的に小さなコイルサイズ、相対的に小さな抵抗損、及び相対的に小さな費用により、同一の電圧及び電力伝送を得ることができる。任意選択により、電圧及び電力伝送を更に増大させるために、無線充電システムの動作周波数を増大させることにより、少ない数の巻線における相対的に小さな抵抗損の利益を犠牲にしてもよい。オーバーモールド型のコイルの場合には、相対的に高い周波数において相対的に少ない数のコイルによって動作することが可能であり、この結果、抵抗損が制限された状態を維持しつつ、二次コイル内に相対的に大きな電圧が得られる。
【０００７】
コイルが埋め込まれたＰＢＳＭ材料によって構成される「磁束ガイド」は、固有の遮蔽も提供し、これは、充電器及びＣＭＤ内において遮蔽材料が不要であるか又は相対的に少ない遮蔽材料しか必要とされず、且つ、コイルの充電境界面側に生成される漂遊磁界が相対的に少ないことを意味している。
【０００８】
本発明による誘導型無線充電システムにおいては、第１コイルは、通常、充電器に含まれている一方、第２コイルは、充電式モバイル装置に含まれることも、充電式モバイル装置用の、且つ、充電に先立って充電式モバイル装置との電気的接触状態において係合されることになる、充電源に、含まれることも可能である。
【０００９】
本発明による誘導型無線充電システムの好適な実施形態においては、それぞれ第１及び第２コイル内の軟磁性材料とそれぞれ第１及び第２コイルを埋め込んでいるＰＢＳＭ材料は、第１コイルと第２コイルが、充電器による充電式モバイル装置の充電のために又はその際に、互いに界面接触状態において係合されると、閉ループ磁束ガイドを構成する。この磁束ガイドは、本明細書においては、一端においてコア空間内において第１又は第２コイルのうちの一方のコイルに進入し、前記コイルのコア空間を通過し、前記コイルのコア空間を出た後に、コア空間内の第１及び第２コイルのうちの他方のコイルに進入し、他方のコイルのコア空間を通過し、他端において他方のコイルのコア空間を出ると共に、２つのコイルを周回し、一方のコイルのコア空間に再度進入するループであるものと理解されたい。このような軟磁性材料及びＰＢＳＭ材料の閉ループを有する磁束ガイドは、磁束ガイドが、第１コイルと第２コイルとの間の境界面に位置したいくつかの空隙以外の低透磁率の材料によって中断されない際に、形成される。従って、第１コイルと第２コイルとの間の境界面には、低透磁率の表面層が存在しておらず、且つ、コア空間の２つの端部のうちのいずれかにおける軟磁性材料とＰＢＳＭ材料との間にも、空隙が存在していない。この実施形態の効果は、更に大きな電圧及び大きな電力伝送が得られると共に／又は、相対的に少ない数の巻線を使用することができるという点にある。
【００１０】
本発明による誘導型無線充電システムの別の好適な実施形態においては、第１コイルは、第１表面エリアを有する第１層によってカバーされた第１前端を有し、
−  第２コイルは、第２表面エリアを有する第２層によってカバーされた第２前端を有し、
−  第１表面エリア及び第２表面エリアは、充電器による充電式モバイル装置の充電のために又はその際に、界面接触状態において係合する、又は、相互の界面接触状態において係合するように意図されており、
−  第１表面層は、ＰＢＳＭ材料から構成されると共に、第１コイルが埋め込まれたＰＢＳＭ材料の一体的な部分を構成しており、
−  第２表面層は、ＰＢＳＭ材料から構成されると共に、第２コイルが埋め込まれたＰＢＳＭ材料の一体的な部分を構成している。
【００１１】
この実施形態の利点は、コイルを埋め込んでいるＰＢＳＭ材料の表面とコイルに含まれたコア部分のミスアライメントのリスクを伴うことなしに、軟磁性材料の閉ループ磁束ガイドが得られるという点にある。
【００１２】
上述の実施形態においては、コイルは、適切には、螺旋コイルであり、より具体的には、フラットな境界面構成を許容するために、フラットな螺旋コイルである。
【００１３】
本発明による誘導型無線充電システムの更なる好適な実施形態においては、第１及び第２コイルのそれぞれは、ポリマー結合型軟磁性材料中に埋め込まれており、コイルのうちの一方（コイルＡ）は、軟磁性材料から構成されたコア部分を有し、且つ、他方のコイル（オイルＢ）は、埋め込まれたコイルＡを受け入れる空洞を有する。コイルＡは、適切には、充電器に含まれると共に充電器の表面エリアから突出する部分内において位置決めされるか、充電式モバイル装置に含まれると共に充電式モバイル装置の表面エリアから突出する部分内において位置決めされている一方、充電式モバイル装置、又は充電器に含まれたコイルＢ内の空洞は、コイルＡを有する突出部が空洞内に進入することを許容する開口部を有する。
【００１４】
適切には、この実施形態においては、第１及び第２コイルは、いずれも、ソレノイドであり、第１コイルの内径は、第２コイルの外径を上回っており、特に、第１コイルに含まれた空洞の内径は、埋め込まれた第２コイルの外径を上回り、これにより、充電のために位置決めされた際に、第１コイルが第２コイル上において摺動することを許容している。このような位置決めは、コイルがＰＢＳＭ材料によって充填された共通コア空間を共有することを許容している。両方のコイルがＰＢＳＭ材料中に埋め込まれることにより、ＰＢＳＭ材料の閉ループが生成される。一般には、その他の実施形態と同様に同一の利益が適用され、即ち、同一の電流レベル及びコイル内の同一の数の巻線において、相対的に大きな電圧及び電力伝送が得られ、或いは、その代わりに、充電器及び充電式モバイル装置の両方について相対的に少ない数の巻線、相対的に小さなコイルサイズ、相対的に小さな抵抗損、及び相対的に小さな費用において、同一の電圧及び電力伝送を得ることができる。更には、コアを互いに上下の関係において物理的に摺動させることにより、コイルの自動的なアライメントが得られ、この結果、コイルの間の最大磁束結合と、最大電力伝送と、が得られることになる。本発明による誘導型無線充電システムは、適切には、無機軟磁性材料から構成された、第１及び第２コイルのうちの少なくとも１つに含まれる、コア部分を有する。
【００１５】
無機軟磁性材料は、その透磁率を増大させるために、コイルのコア部分内における使用に適した任意の無機軟磁性材料であってもよい。軟磁性材料については、例えば、（１）Ｆｅｙｎｍａｎ，Ｒ．Ｐ．，Ｌｅｉｇｈｔｏｎ，Ｒ．Ｂ．，Ｓａｎｄｓ，Ｍ．Ｔｈｅ  Ｆｅｙｎｍａｎ  ｌｅｃｔｕｒｅｓ  ｏｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ；Ｔｈｅ  Ｎｅｗ  Ｍｉｌｌｅｎｎｉｕｍ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｂａｓｉｃ  Ｂｏｏｋｓ：Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，２０１０，Ｖｏｌ．２，ｐｐ  ３７−１−３７−１３（磁性材料について記述している）、（２）Ｗｉｌｌｉａｍｓ．Ｂ．Ｗ．Ｐｏｗｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ：Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｄｒｉｖｅｒｓ，Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ；第２版，１９９２；ｐｐ  ６１７−６７９（軟磁性材料について記述している）、及び（３）Ｈｅｒｚｅｒ，Ｇ．  ｉｎ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ］Ｖｏｌ．１０．Ｂｕｓｃｈｏｗ，Ｋ．Ｈ．Ｊ．Ｅｄ．Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｂ．Ｖ．：１９９７，ｐｐ  ４１５−４６２（ナノ結晶質軟磁性合金について記述している）というハンドブックに記述されている。
【００１６】
適切な無機軟磁性材料は、例えば、強磁性金属及び合金、フェライト、強磁性アモルファス合金、及び強磁性ナノ結晶質合金である。適切な強磁性金属及び合金は、鉄及び鉄／亜鉛合金である。好ましくは、無機軟磁性材料は、例えば、ＮｉＺｎフェライト又はＭｎＺｎフェライトなどのフェライトを有する。
【００１７】
一代替肢として、第１及び／又は第２コイルのコア部分内の軟磁性材料は、ＰＢＳＭ材料である。
【００１８】
軟磁性材料から製造された、特に、ＰＢＳＭ材料から製造された、コア部分は、ドラム又はロッドであってもよく、且つ、コイルのコア空間に挿入されても、コイルが、ドラム又はロッドの周りに巻回されていてもよい。コア部分は、コイルがボビンの周りに巻回された状態のボビンであってもよい。
【００１９】
コア部分内の軟磁性材料がＰＢＳＭ材料である場合には、前記材料がコア空間内に射出されていてもよい。
【００２０】
その好適な実施形態においては、誘導型無線充電システムの第１及び第２コイルのうちの少なくとも一方は、ＰＢＳＭ材料によって充填されている。
【００２１】
充填は、適切には、例えば、溶解射出成形プロセスにより、実現される。
【００２２】
更に好ましくは、１つのコイル、又は、更に良好には、すべてのコイルは、同一のＰＢＳＭ材料によって充填されるか又はその内部に埋め込まれ、且つ、ＰＢＳＭ材料による充填又は埋め込みは、単一ステップの溶解射出成形プロセスにおいて実現される。
【００２３】
利点は、コア部分と埋め込み材料との間の間隙を閉鎖するための余分なステップを必要とすることなしに、閉ループ磁界ガイドが生成されるという点にある。更には、このような間隙が存在していないことから、相対的に良好な電力伝送が得られる。
【００２４】
本発明による誘導型無線充電システムにおいて使用されるＰＢＳＭ材料は、原則的に、ポリマー及び軟磁性充填材を有する任意のポリマー組成物又はポリマー材料とすることができる。
【００２５】
ポリマーは、コイルのオーバーモールド及び埋め込みに適した任意のポリマーであってよい。ポリマーは、例えば、熱可塑性ポリマー及び／又は熱硬化性ポリマーを含んでも、これらであってもよい。
【００２６】
適切には、ＰＢＳＭ材料は、熱可塑性ポリマーを有する。熱可塑性ポリマーは、原則的に、例えば、飽和ポリエステルポリマー、ポリアミドポリマー、熱可塑性エラストマなどの任意の熱可塑性ポリマーであってもよい。
【００２７】
又、ＰＢＳＭ材料は、熱硬化性不飽和ポリエステル又は熱硬化性エポキシ樹脂などの熱硬化性ポリマー材料を有してもよい。
【００２８】
又、軟磁性充填材は、熱可塑性ポリマー及び／又は熱硬化性ポリマー成形組成物中に含まれうる軟磁性を有する任意の充填材であってもよい。充填材として本明細書において使用されうる軟磁性材料について、上述のハンドブックを参照されたい。適切な軟磁性充填材は、例えば、強磁性材料及び合金、フェライト、強磁性アモルファス合金、及び強磁性ナノ結晶質合金である。
【００２９】
好ましくは、軟磁性充填材は、フェライト充填材を、換言すれば、フェライト材料を有する又はこれから構成された充填材を、有する。フェライトの利点は、高周波数において、特に、２００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲において、その高い透磁率を保持するという点にある。
【００３０】
本発明による誘導型無線充電システムにおいて使用されるＰＢＳＭ材料は、広範囲にわたって変化する透磁率を有してもよい。適切には、ＰＢＳＭ材料は、１．１〜１００の、好ましくは、１．５〜５０の、或いは、場合によっては、３〜２０の範囲の透磁率を有する。本明細書において、透磁率とは、ＩＥＣ６０４０６−６の第２版（２００３−６）第５部による電圧計−電流計法によって１００ｋＨｚにおいて計測された透磁率である。
【００３１】
相対的に大きな最小透磁率の利点は、電力伝送が更に増大するという点にある。代わりに、同一の電力伝送を許容するために、相対的に少ない数の巻線を有するコイルを無線充電システムにおいて使用することができる。或いは、同一の電力伝送に到達するために、相対的に低い周波数を印加することもできる。その一方で、相対的に小さな最大透磁率は、非常に良好な結果を依然として取得しつつ、必要とされる軟磁性充填材の量が相対的に少なく、且つ、ＰＢＳＭ材料によるコア空間の充填も改善されるという利点を有する。
【００３２】
本発明による誘導型無線充電システム内のコイルは、例えば、ソレノイド、螺旋コイル、又はこのような要素を有する多層組立体などのこのようなシステムに適した任意の形状を有することができる。好ましくは、２つのコイルのうちの少なくとも一方は、螺旋コイルであり、更に好ましくは、両方のコイルが螺旋コイルである。螺旋コイルの利点は、フラットなコイル形状構成において多数の巻線が得られるという点にある。
【００３３】
好ましくは、本発明による誘導型無線充電システム内の第１及び第２コイルのうちの少なくとも一方のコイル、更に好ましくは、両方のコイルは、少なくとも２の、好ましくは、少なくとも１０の比率Ｗ／Ｈを有する高さ（Ｈ）及び幅（Ｗ）を有する螺旋コイルである。高さＨは、本明細書においては、巻線のプレーンに対して垂直であると共に中心磁界に対して平行である方向において計測されたコイルの高さとして規定されている。幅Ｗは、本明細書においては、最大直径を有するコイル内の巻線の直径として規定されている。
【００３４】
好ましくは又、本発明による誘導型無線充電システム内の第１及び第２コイルのうちの少なくとも一方、且つ、更に好ましくは、両方のコイルは、中点を有する螺旋コイルであり、この場合に、螺旋コイルの中心と境界面エリアとの間の距離は、最大で５ｍｍであり、好ましくは、最大で２ｍｍである。
【００３５】
このような境界面エリアに近接した状態で位置決めされたフラットな螺旋コイルを有する充電装置の利点は、本発明による埋め込まれたコイルを有する充電装置の利点を依然として維持しつつ、相対的に薄い電子装置を設計することができるという点にある。
【００３６】
本発明による誘導型無線充電システム及びその任意の好適な実施形態、並びに、その任意の組合せは、適切には、電気車両、家電品、又は電子装置において適用される。このような電気車両の例は、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気駆動型のトラック及び公共交通バス、及び電気オートバイである。適切な家電品の例には、歯ブラシ、髭剃り装置が含まれる。適切な電子装置は、例えば、ラップトップ及びセル電話機である。
【００３７】
このように適用された場合に、２つの埋め込まれたコイルのうちの一方は、電気車両などの充電式モバイル装置に、又は、家電品に含まれる一方、他方のコイルは、電源地上ステーションに接続される。
【００３８】
本発明は、軟磁性材料から構成されたコア部分を有する少なくとも１つのコイルを有する誘導型無線充電システム用の充電器にも関し、この場合に、コイルは、ポリマー結合型軟磁性材料（ＰＢＳＭＭ）中に埋め込まれている。
【００３９】
本発明は、軟磁性材料から構成されたコア部分を有する少なくとも１つのコイルを有する誘導型無線充電システム用の充電式モバイル装置にも関し、この場合に、コイルは、ポリマー結合型軟磁性材料（ＰＢＳＭＭ）中に埋め込まれている。
【００４０】
好ましくは、前記充電式モバイル装置内のコイルは、少なくとも２の、更に好ましくは、少なくとも１０の、比率Ｗ／Ｈを有する高さ（Ｈ）と幅（Ｗ）を有する螺旋コイルである。又、好ましくは、コイルは、中点を有する螺旋コイルであり、この場合に、螺旋コイルの中心と境界面エリアとの間の距離は、最大で５ｍｍであり、好ましくは、最大で２ｍｍである。適切な、これらの２つの特徴は、組み合わせられ、その結果、非常に薄く且つフラットな設計が実現される。この実施形態は、最も適切には、電子装置において適用される。
【００４１】
本発明の別の実施形態においては、充電式モバイル装置内のコイルは、ソレノイドコイルであり、この場合に、コイルは、ポリマー結合型軟磁性材料中に埋め込まれており、且つ、コイルは、充電器上においてポリマー結合型軟磁性材料中に埋め込まれたソレノイドコイルを受け入れる空洞を有する。この実施形態は、最も好適には、家電品又は電気車両において適用される。本発明は、特に、上述のように、本発明による誘導型無線充電システムの１つ又は複数の実施形態を内蔵する充電器及び充電式モバイル装置に関する。
【００４２】
従って、本発明による誘導型無線充電システムにおける充電器及び充電式モバイル装置は、それぞれ、単一のコイルを有してもよく、さもなければ、複数のコイルを有してもよい。これらの複数のコイルは、並列又は直列（多層）に構成されてもよい。好ましくは、充電器及び／又は充電式モバイル装置内の１つのコイル、或いは、複数のコイル構成におけるすべてのコイルは、ポリマー結合型軟磁性材料（ＰＢＳＭＭ）によって充填され、且つ、これの内部に埋め込まれる。
【００４３】
本発明による充電器は、適切には、ドッキングステーションに含まれる。適切には、ドッキングステーションは、充電器内の１つ又は複数のコイルとの関係において充電式モバイル装置内の１つ又は複数のコイルを適切に位置決め及びアライメントさせるために、充電式モバイル装置をドッキングステーション上に配置するシステムを有する。適切には、配置システムは、１つ又は複数の永久磁石及び／又は照明アライメントシステムを有する、又は、充電器は、コイルのインテリジェントな配列を有する。
【００４４】
コイル及びその内部の配線は、電気配線システムに適した任意のタイプのワイヤから製造されることが可能である。好ましくは、コイルは、相対的に高い周波数における表皮効果を低減すると共に抵抗値を低減するために、Ｌｉｔｚワイヤから製造される。
【００４５】
以下の実施例及び比較例により、本発明について更に例示することとする。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による誘導型無線充電システムの概略図である。
【００４７】
図１は、モバイル装置（１０）と、充電器（２０）と、を有する本発明による誘導型無線充電システムの概略図を示している。モバイル装置（１０）は、電子回路（１１）と、成形されたＰＢＳＭ材料セクション（１２）と、レシーバコイル（１４）内の軟磁性材料充填コアエリア（１３）と、を有する。充電器（２０）は、電子回路（２１）と、成形されたＰＢＳＭ材料セクション（２２）と、伝送コイル（２４）内の軟磁性材料充填コアエリア（２３）と、を有する。モバイル装置（１０）と充電器（２０）は、相互の関係において位置決めされており、且つ、境界面エリア（３０）において相互に接触した状態にある。充電の際には、磁束が、磁束線（４０）によって概略的に示されているように、成形されたＰＢＳＭ材料セクション（１２）及び（２２）を通じて延在する。
【００４８】
図１に示されているシステムの性能は、主には、セクション（１２）及び（２２）内並びにコアエリア（１３）及び（２３）内のＰＢＳＭ材料の透磁率によって決定される。
【００４９】
これらのセクション及びコアエリア内のＰＢＳＭ材料がわずか１．５のみの透磁率を有している場合には、電力伝送の、即ち、レシーバコイル内の電圧の観点におけるシステムの性能は、ＰＢＳＭ材料がまったく存在していない、又は、換言すれば、２つのコイルが空気によって完全に取り囲まれることになる対応するシステムと比べて、既に、最大で約５０％だけ、増大している。フェライトコアが、空気によって取り囲まれた２つのコイルのうちのそれぞれに挿入されている場合にも、そのシステムの性能は、本明細書に記述されている本発明によるシステムよりも、依然として、格段に不良なものとなろう。
【００５０】
ＰＢＳＭ材料が６の透磁率を有する場合には、電力伝送の観点におけるシステムの性能は、ＰＢＳＭ材料がまったく存在していない対応するシステムと比べて、最大で約６倍に増大する。
【００５１】
本明細書においては、モバイル装置（１０）及び充電器（２０）は、境界面エリア（３０）において完全な接触状態にあり、その結果、セクション（１２）及び（２２）内の且つコアエリア（１３）及び（２３）内のＰＢＳＭ材料が協働し、閉ループ磁束ガイドを形成するものと仮定されている。但し、システムの性能は、モバイル装置（１０）と充電器（２０）との間に小さな空隙が存在する場合にも、ほとんど影響を受けない。例えば、１０ｃｍの磁束長と、例えば、１ｍｍの空隙との場合には、電力伝送効率の低下は、依然として、非常に限られている。６の透磁率を有するＰＢＳＭ材料によって得られる改善により、同一の電力伝送を依然として享受しつつ、コイル内の巻線の数を２．５分の１に低減することができる。この結果、格段に薄いモバイル装置の設計が実現する。
【図１】
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【国際調査報告】
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