(57)【要約】無線電力伝達システムは、第１面に配置された少なくとも１つの電力送信コイルを有する無線電力伝達送信機と、第２面に配置された少なくとも１つの電力受信コイルを有する無線電力伝達受信機であって、前記第１面と前記第２面は互いに平行ではない前記無線電力伝達受信機と、前記第１面に伝達される電力を前記第２面の伝達される電力に適合させる無線電力伝達アダプタと、を備えている。
2018507678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線電力伝達システムであって、
第１面に配置された少なくとも１つの電力送信コイルを有する無線電力伝達送信機と、
第２面に配置された少なくとも１つの電力受信コイルを有する無線電力伝達受信機であって、前記第１面と前記第２面は互いに平行ではない前記無線電力伝達受信機と、
前記第１面に伝達される電力を前記第２面の伝達される電力に適合させる無線電力伝達アダプタと、
を備えている、無線電力伝達システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線電力伝達システムであって、
前記アダプタは、前記第１面に配置された少なくとも１つの電力受信コイルと、前記第２面に配置された少なくとも１つの電力送信コイルと、を有する、無線電力伝達システム。
【請求項３】
請求項２に記載の無線電力伝達システムであって、
前記アダプタの前記電力受信コイル及び前記電力送信コイルは、接続ステージを介して電気的に接続される、無線電力伝達システム。
【請求項４】
請求項３に記載の無線電力伝達システムであって、
前記接続ステージは、前記アダプタの前記電力受信コイルと前記電力送信コイルとの間で伝達される前記電力を調整する制御回路を有する、無線電力伝達システム。
【請求項５】
請求項１に記載の無線電力伝達システムであって、
前記アダプタは、ボディ内に収容された送受信機回路を有し、前記ボディは、前記無線電力伝達送信機のインタフェース面を受け止める様に構成される、無線電力伝達システム。
【請求項６】
請求項５に記載の無線電力伝達システムであって、
前記アダプタの前記ボディは、さらに、前記無線電力伝達受信機を支持するように構成される、無線電力伝達システム。
【請求項７】
請求項６に記載の無線電力伝達システムであって、
前記アダプタの前記ボディは、変形可能な材料で形成されている、無線電力伝達システム。
【請求項８】
請求項５に記載の無線電力伝達システムであって、
前記ボディは、電力送信コイルに近接する少なくとも１つの平らな面を含む、無線電力伝達システム。
【請求項９】
請求項５に記載の無線電力伝達システムであって、
前記ボディは、複数の平らな面を含む、無線電力伝達システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の無線電力伝達システムであって、
結合された送信機／受信機コイルが各平らな面に近接して設けられる、無線電力伝達システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の無線電力伝達システムであって、
前記無線電力伝達アダプタは、前記送信機／受信機コイルを監視し、前記送信機／受信機コイルを送信機コイル及び受信機コイルのペアに動的に構成する、無線電力伝達システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の無線電力伝達システムであって、
前記ボディは、４つの平らな面を含む、無線電力伝達システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の無線電力伝達システムであって、
前記ボディは、三角形状ベースのピラミッド、又は、載頭三角形状ベースのピラミッドである、無線電力伝達システム。
【請求項１４】
請求項１２に記載の無線電力伝達システムであって、
前記ボディは、三角形状のプリズムである、無線電力伝達システム。
【請求項１５】
請求項１１に記載の無線電力伝達システムであって、
前記ボディは、５つの平らな面を含む、無線電力伝達システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の無線電力伝達システムであって、
前記ボディは、方形状ベースのピラミッド、又は、載頭方形状ベースのピラミッドである、無線電力伝達システム。
【請求項１７】
請求項１１に記載の無線電力伝達システムであって、
前記ボディは、６つの平らな面を含む、無線電力伝達システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の無線電力伝達システムであって、
前記ボディは、キューブである、無線電力伝達システム。
【請求項１９】
請求項１１に記載の無線電力伝達システムであって、
前記ボディは、複数の連結式のパネルで形成されている、無線電力伝達システム。
【請求項２０】
請求項１２から１９のいずれか１項に記載の無線電力伝達システムであって、
平らな面から延びる支持レッジを含む、無線電力伝達システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線又は誘導電力伝達の分野に関する。限定せずにより詳しく述べると、本発明は、コンシューマ電子デバイスのための誘導電力伝達システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＰＴ技術は、多くの開発が行われている領域であり、ＩＰＴシステムは、現在、広範囲のアプリケーションにおいて種々の構成で使用されている。その様なアプリケーションの１つは、所謂、"充電マット"又はパッドと呼ばれるＩＰＴシステムの使用である。その様な充電マットは、通常、無線充電、或いは、無線給電される（スマートフォンの様な）携帯型電子デバイスが置かれる平面的な充電面を提供する。
【０００３】
典型的に、充電マットは、充電マットの平面的な充電面と平行に配置される１つ以上の電力送信コイルを有する送信機を含む。送信機は、送信コイルが平面の充電面の近傍において時間変動する磁界を生成する送信コイルを駆動する。携帯型電子デバイスが平面上又は平面の近くに置かれると、時間変動する磁界は、デバイスに関連付けられた適切な受信機（例えば、デバイス内に組み込まれた受信機）の受信コイルに交流電流を誘導する。受信電力は、バッテリを充電するため、デバイスに電力供給するため、或いは、その他の負荷に電力供給するために使用される。
【０００４】
充電マットのデザインに関する問題は、誘導電力伝達が、受信コイルの異なる向きにおいて十分に効率的であることを確実にすることである。つまり、スマートフォンの様な平面的、或いは、平らなデバイスにおいて、デバイスに関連付けられる受信コイルは、結合を最大化し、電力伝達を満足する程度に効果的にする様に、典型的には、充電マットのインタフェース面上に置かれることで、送信コイルと平行な面内となる様に置かれる。しかしながら、ウェアラブルデバイスの様に、平面的ではない、或いは、任意形状のデバイスでは、デバイスは、充電マットのインタフェース面上に密接して置けないので、デバイスに関連付けられた受信コイルは、充電マットの送信コイルに対して任意の角度又は方向で置かれ得る。例えば、ユーザが、デバイスのスクリーンと相互作用できる様に、デバイスをインタフェース面に対して角度を持って支えるといった、ユーザが、充電／給電中の使用を容易にするデバイスの方向を望む場合、この状態は、平面的なデバイスでも生じ得る。この様に、受信コイルとの結合のため、デバイスの設計者に"平らな"外面を提供することを要求しないと、或いは、ユーザに、デバイスを同一平面の方向からずれない様に強制しないと、無線電力伝達の効率は大きく劣化し、よって、充電マットの適用可能な利用が制限される。
【０００５】
充電マットのデザインに関連する別の問題は、複数のデバイスを、同時に、かつ、コスト的に有利な方法で充電することを可能にすることである。幾つかの従来デザインは、充電マットの表面全体に対応する大きな単一の送信コイルを使用している。この例では、１つ以上のデバイスを、充電マットの表面の任意の場所に置くことができる。これは、ユーザがデバイスを置く充電マットの位置の点で多くの自由度を与える。しかしながら、大きな送信コイルで生成される磁界は一様ではなく、充電マットの中心に向けて"ウィークスポット"が生じ、受信コイルが任意の方向に向くことで生じる問題は解決されない。さらに、全表面が"電力供給"されるので、充電されるデバイスによって覆われない表面の任意部分には安全上の問題が生じ得る。
【０００６】
複数のデバイスを充電する別の従来のアプローチは、送信コイルのアレイを持つことである。効率的かつ安全な電力伝達を提供するために、充電マットは、適切な検出機構を用いてデバイスの位置を検出でき、最も近い送信コイルを活性化させることができる。これは、単一コイルデザインと同様に、ユーザがデバイスを置く場所の点についてより多くの自由度を可能にするが、隣接するコイルの相殺効果により、隣接するコイルの境界にウィークスポットが生じ、受信機は十分な電力を受信せず、受信コイルが任意の方向に向くことで生じる問題は解決されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、任意の場所に任意の方向に置かれるデバイスへの電力供給のために、信頼でき、かつ、効率的な無線電力伝達を達成する誘導電力伝達システム及び方法、或いは、少なくとも役に立つ選択を公共に提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
例示的な一実施形態によると、第１面に配置された少なくとも１つの電力送信コイルを有する無線電力伝達送信機と、第２面に配置された少なくとも１つの電力受信コイルを有する無線電力伝達受信機であって、前記第１面と前記第２面は互いに平行ではない前記無線電力伝達受信機と、前記第１面に伝達される電力を前記第２面に伝達される電力に適合させる無線電力伝達アダプタと、を備えている無線電力伝達システムが提供される。
【０００９】
用語"含む"は、様々な司法権のもと、排他的又は包括的な意味とされることが確認される。この明細書の目的において、特に述べない限り、この用語は、包括的な意味を有することが意図される。つまり、直接参照している列挙された部品は含まれるが、特定されない他の部品又は要素も存在し得ることを意味する。
【００１０】
この明細書の総ての従来技術への参照は、その様な従来技術が周知技術の部分を形成していると自認したものではない。
【００１１】
添付の図面は、本発明の実施形態を示し、上記本発明の一般的な記述及び以下の実施形態の詳細な説明と共に、本発明の原理の説明を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】無線電力伝達システムの構成図。
【図２】電力伝達アダプタを有する無線電力伝達システムの応用例を示す図。
【図３】電力伝達アダプタの例示的な構成を有する無線電力伝達システムの他の応用例を示す図。
【図４Ａ】電力伝達アダプタの構成例を個別に示す図。
【図４Ｂ】電力伝達アダプタの構成例を個別に示す図。
【図５】無線電力伝達アダプタを有する無線電力伝達システムの構成図。
【図６】無線電力伝達アダプタの内部部品の概念図。
【図７】電力伝達アダプタの他の構成例を個別に示す図。
【図８Ａ】電力伝達アダプタの他の構成例を個別に示す図。
【図８Ｂ】電力伝達アダプタの他の構成例を個別に示す図。
【図８Ｃ】電力伝達アダプタの他の構成例を個別に示す図。
【図９Ａ】無線電力伝達アダプタの内部部品の構成例の概念図。
【図９Ｂ】無線電力伝達アダプタの内部部品の構成例の概念図。
【図１０Ａ】無線電力伝達アダプタの例示的なボディ形状を示す図。
【図１０Ｂ】無線電力伝達アダプタの例示的なボディ形状を示す図。
【図１０Ｃ】無線電力伝達アダプタの例示的なボディ形状を示す図。
【図１０Ｄ】無線電力伝達アダプタの例示的なボディ形状を示す図。
【図１０Ｅ】無線電力伝達アダプタの例示的なボディ形状を示す図。
【図１０Ｆ】無線電力伝達アダプタの例示的なボディ形状を示す図。
【図１０Ｇ】無線電力伝達アダプタの例示的なボディ形状を示す図。
【図１１】さらなる例示的な構成による、無線電力伝達システムの応用例を示す図。
【図１２】電力伝達アダプタのさらなる構成例を個別に示す図。
【図１３】電力伝達アダプタのさらなる構成例を個別に示す図。
【図１４】電力伝達アダプタのさらなる構成例の内部部品の概念図。
【図１５】さらなる例示的な構成による、無線電力伝達システムの側面図。
【図１６】電力伝達アダプタのさらなる構成例の内部部品の概念図。
【図１７】さらなる例示的な構成による、無線電力伝達システムの応用例を示す図。
【図１８】さらなる例示的な構成による、無線電力伝達システムの別の応用例を示す図。
【図１９】さらなる例示的な構成による、無線電力伝達システムのさらなる応用例を示す図。
【図２０】さらなる例示的な構成による、無線電力伝達システムのさらなる応用例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
誘導電力伝達（ＩＰＴ）システム１の概略を図１に示す。ＩＰＴシステムは、誘導電力送信機２と誘導電力受信機３とを備えている。誘導電力送信機２は、（主電源又はバッテリの様な）適切な電源４に接続される。背景技術で述べた様に、充電マット形式の誘導電力送信機２は、例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータ（使用する電源の形式による）の様なコンバータ５と、例えば、（コンバータ５があれば）コンバータ５に接続されるインバータ６の１つ以上を有する送信機回路を含み得る。インバータ６は、送信コイル７にＡＣ信号を供給し、それにより、送信コイル７は交流磁界を生成する。幾つかの構成において、送信コイル７は、インバータ６から切り離され得る。送信コイル７は、共振回路を形成するため、平行又は直列でキャパシタ（図示せず）に接続され得る。
【００１４】
コントローラ８は、誘導電力送信機２の動作を制御するために設けられ、送信機２の一部又は全部の構成要素に直接、或いは、間接的に接続され得る。コントローラ８は、誘導電力送信機２の様々な動作部品から入力を受信し、動作を制御する出力を生成する。コントローラ８は、単一ユニット又は個別ユニットとして実装され、誘導電力送信機２の能力に応じて、例えば、電力フロー、同調、送信コイル７に選択的にエネルギを与える、誘導電力受信機の検出、及び／又は、通信といった、その様々な態様を制御する様に構成される。送信機は、充電マット又はデバイスとして示されているが、家具のベンチトップ、デスクトップや、自動車のインテリアといった、非デバイスの表面に統合した送信機の様な、他の構成も本発明の範囲内で可能である。
【００１５】
誘導電力受信機３は、負荷１１に電力を供給する電力調節回路１０に接続される電力ピックアップステージ９を有する。負荷は、電子デバイス又は機器の電気的に動作する部分、或いは、１つ以上の電力貯蔵要素であり得る。電力ピックアップステージ９は、誘導電力受信コイルを含む。誘導電力送信機２のコイル及び誘導電力受信機３のコイルが適切に結合されると、送信コイル７により生成された交流磁界は、受信コイルに交流電流を誘導する。受信コイルは、共振回路を形成するため、並列、直列、或いは、インダクタ−キャパシタ−インダクタの様な幾つかの他の組み合わせで、キャパシタ及び付加的なインダクタ（図示せず）に接続され得る。幾つかの誘導電力受信機において、受信機は、受信コイルの同調、電力調整回路１０の動作、負荷１１の特性、及び／又は、通信を制御できるコントローラ１２を含み得る。
【００１６】
用語"コイル"は、電流が磁界を生成する電気的に導通する構造を含み得る。例えば、誘導"コイル"は、３次元形状、或いは、２次元平面形状の電気的に導通するワイヤであり、電気的に導通する材料は、プリント基板（ＰＣＢ）技術で複数のＰＣＢ"層"に渡る３次元形状に形成され、また、他のコイルに似た形状であり得る。アプリケーションに応じて他の構成も使用され得る。用語"コイル"が単数形であるか複数形であるかはこの文脈において制限的ではない。
【００１７】
送信コイル７により電力ピックアップステージ９に誘導される電流は、典型的には、例えば、２０ｋＨｚといった、数百メガヘルツ以上までの、送信コイル７の動作周波数の高周波数ＡＣである。電力調整回路１０は、負荷１１に給電、又は、負荷１１を充電するために適切な形式に誘導電流を変換する様に構成され、例えば、電力の整流、電力調整、或いは、それらの両方を実行し得る。
【００１８】
図２及び３は、本発明によるＩＰＴシステムの例示的なアプリケーションを示している。これらのアプリケーションにおいて、電力送信機２は、１つ以上の電力受信機デバイス３がその上の置かれるマット２００のインタフェース面２０２と平行な面に配置される１つ以上の送信コイル７を有する、充電パッド又はマット２００として提供される。図２の例において、２つの受信機デバイス３が、送信機のマット２００により給電又は充電され、ここで、１つのデバイスは、スマートフォンとして描かれているコンシューマ電子デバイス２０４であり、コンシューマデバイス２０４は、それに統合された電力受信機３の回路を有する、或いは、例えば、"販売後"カバー又はデバイスを介するといった、何らかの方法で電力受信機３の回路に接続される。デバイス２０４の受信コイル９は、図２に示す方向の様に、送信コイルと平面な面内に配置される。他の受信機デバイスは、ウェアラブルデバイス又はスマートウォッチとして描かれている、任意のコンシューマ電子デバイス２０６であり、それに統合された電力受信機３の回路を有し、デバイス２０６の受信コイル９は、インタフェース面２０２上に直接置かれると、通常、送信コイルと平行な面内にはならない。
【００１９】
任意の受信デバイス２０６への最大電力伝達効率を確実にするため、本発明は、電力送信機の電力伝達磁界を、デバイス２０６の受信機回路が完全に受信する方向に変更する様に機能する電力伝達アダプタ２０８をさらに提供する。図２において、電力伝達アダプタ２０８は、ウェアラブルデバイス２０６の"スタンド"として描かれている。図３は、詳細については後述する、ウェアラブルデバイス２０６を保持又は支持するスタンド２０８の様々な可能な構成例を示している。アダプタユニット２０８の外見の形状、サイズ、態様といった実際の構成は、これに限定されず、電力伝達が適用される受信機デバイスのタイプに依存する。これらアプリケーションの更なるいくつかの例の詳細については後述する。
【００２０】
図４Ａ及び４Ｂは、ウェアラブルデバイス２０６を支持するアダプタユニット２０８の一例を、単独で示している。図示する様に、ユニット２０８のカーブした形状は、ウェアラブルデバイス２０６のストラップ２１０が、ユニット２０８のネック部２１２で受け止められるように構成され、ボディ部２１４に対する支持となる。アダプタユニット２０８の内部は、送信機２から伝達された電力を受信し、受信電力を受信機３に伝達するための、無線電力伝達送受信機電子回路を保持している。
【００２１】
アダプタユニット２０８の送受信機電子回路５００の例は、図１のＩＰＴシステム１として描いた送信機２及び受信機３のブロック図に関して、図５にブロック図として示している。アダプタ電子回路５００は、電力ピックアップステージ５０２と、接続ステージ５０６を介して、電力ピックアップステージ５０２と相互に接続される電力送信ステージ５０４と、を有する。電力ピックアップステージ５０２は、１つ以上の誘導電力受信コイルを含む。誘導電力送信機２のコイルとアダプタユニット２０８の受信コイルとが適切に結合されると、送信コイル７により生成された交流磁界は、アダプタユニット２０８の受信コイルに交流電流を誘導する。受信コイルは、共振回路を形成するため、並列、直列、或いは、インダクタ−キャパシタ−インダクタの様な幾つかの他の組み合わせで、キャパシタ及び付加的なインダクタ（図示せず）に接続され得る。接続ステージ５０６は、電力送信機から受信した電力を調整し、及び／又は、受信コイルの同調、電力調整回路の動作及び／又は通信を制御する、電力調整及び／又は制御回路を有し得る。
【００２２】
電力ピックアップステージ５０２により受信された電力は、接続ステージ５０６を介して電力送信ステージ５０４に伝達される。この電力は、電力送信ステージ５０４の１つ以上の送信コイルに供給され、電力ピックアップステージ５０２により受信される電力がＡＣ信号であると、このＡＣ信号は、送信コイルに伝達され、よって、交流磁界を生成し、誘導電力受信機３のコイルとアダプタユニット２０８の送信コイルとが適切に結合されていると、送信コイルにより生成された交流磁界は、受信機３の受信コイルに交流電流を誘導する。送信コイルは、共振回路を形成するため、並列、直列、或いは、インダクタ−キャパシタ−インダクタの様な幾つかの他の組み合わせで、キャパシタ及び付加的なインダクタ（図示せず）に接続され得る。接続ステージ５０６は、アダプタユニットの送信コイルに伝達された電力を調整し、及び／又は、送信コイルの同調、電力調整回路の動作及び／又は通信を制御する、電力調整及び／又は制御回路を有し得る。
【００２３】
最も簡易な形態において、接続ステージ５０６は、受信コイルと送信コイルとの間の単なる導通パスであり、その結果、電力損失は最少となる。この概念的な形式が図６に示されている。図６において、アダプタユニット２０８の外側ボディは、ユニット２０８内の送受信機電子回路５００を明らかにするため、透明に表示している。電力ピックアップステージ５０２は、単一の受信コイル６００として示され、電力送信ステージ５０４は、単一の送信コイル６０２として示されている。２つのコイルは、接続ステージ５０６の単一導通ワイヤ６０４を介して相互に接続されている。図示する様に、送信コイル６０２は、受信コイル６００に対して、共通の平面内とはならない角度に向いている。図６の例において、送信コイル６０２は、受信コイル６００と実質的に直交している。この様に、アダプタユニット２０８が、送信機２のインタフェース面に配置されるとき、ユニット２０８のベース部２１６に配置された受信コイル６００は、送信機２の１つ以上の送信コイル７と平行な面となり、よって、結合が最大となる（つまり、最大磁束が誘導されるように、受信コイル６００による送信機２の送信コイル７の磁界との最大の相互作用があるので。）。一方、ウェアラブルデバイス２０６が、例えば、図４Ａに示す様に、アダプタユニット２０８に配置されるとき、ユニット２０８のネック部２１２に配置された送信コイル６０２は、受信機３の受信コイル９と平行な面となり、よって、結合が最大となる（つまり、最大磁束が誘導されるように、受信コイル9による送信コイル６０２の磁界との最大の相互作用があるので。）。
【００２４】
アダプタの受信コイル及び送信コイルは、概念的に示されており、通常は、フェライトの様な、磁性材料の支持プレート上の導通材料の巻かれたコイルで構成される。しかしながら、上述した様に、他の"コイル"の構成も可能である。磁性材料は、アダプタコイルと、送信機及び受信機デバイスの外部コイルとの結合を高くする。磁性材料は、さらに、アダプタユニット内部に配置され、アダプタの受信コイル及び送信コイルは、適切に相互に切り離され、よって、コイル間の干渉を防ぐことを確実にする。アダプタのコイルは、同様に、アダプタユニットの他の回路、及び／又は、外部環境からシールドされ得る。
【００２５】
単一の平面送信コイル６０２が、アダプタユニット２０８に設けられている図６に示す例において、最大電力伝達を可能にするため、ウェアラブルデバイス２０６の受信コイルが、アダプタユニットの送信コイルに対して適切に配置されることが必要である。これは、コイルの位置を示す適切なマークをアダプタユニットに設けることで行われ得る。代わりに、ネック部２１２は、固有の配置を可能にする様に構成することができる。これを図７に示し、そこでは、"平らな"平面７００が、ネック部２１２に設けられ、図３に示す様に、その上に、受信コイルが配置されているウェアラブルデバイスの"平らな"面が置かれる。
【００２６】
図８Ａから図８Ｃは、ユーザがウェアラブルデバイス２０６を正しく配置することを容易にするためのアダプタ２０８の他の例示的な構成を示している。図８Ｂに示す様に、この例示的な構成において、平面７００は、ユニット２０８のベース２１６に対して角度を持って設けられ、ボディ部２１４は、受信コイルを有するものとして描かれているスマートウォッチ２０６の時計部を受け止める様に構成されているシート部２１８を有する。この構成は、ユーザが、スマートウォッチを最大電力伝達効率となる様に配置することを確実にする。アダプタのインタフェース面７００又は平面がベース２１６に対して直交しない方向となることにより、アダプタの送信コイル６０２が、ベース２１６（及びアダプタの受信コイル６００）に対して直交しない方向に角度を持って配置されると、アダプタの送信コイルは、図８Ｃに示す様に、アダプタのインタフェース面に平行となる。充電マットと受信機デバイスの受信コイルが角度を持った相対的な方向になる、この角度を持ったアダプタユニットの構成では、ウェアラブルデバイスをこの関係でサポートできるのみならず、スマートフォンの様な他のデバイスも同様にサポートでき、アダプタを介しての電力供給／充電の間、ユーザによる受信機デバイスとの相互作用を容易に可能とできる。
【００２７】
しかしながら、アダプタユニット２０８の送信機電子回路を、複数の電力送信面を設ける様に構成することでも、ユーザによる相互作用を容易にすることもできる。このため、図９Ａ及び図９Ｂは、複数の送信コイル６０２を有するアダプタの電子回路５００の構成例を示している。図９Ａにおいて、２つの磁界（実際には４つの磁界）が、お互い９０度だけ位相が異なって誘導されるように、２つの送信コイル６０２が直交して配置され、磁界は、コイルのクロス結合を介して相互に干渉しない。図９Ｂにおいて、３つの送信コイルが、３つの磁界を誘導する様にネック部２１２の近傍に配置され、ネック部内部において各コイルの後ろにフェライト材を配置することにより、クロス結合を抑えている。これらの構成は、単一平面コイルの例より広い範囲の電力伝達フィールドを提供し、よって、受信デバイスの自由な配置を実質的に提供する。
【００２８】
アダプタユニットの複数送信コイルの実施形態において、複数の送信コイルは、接続ステージを介してのアダプタの受信コイルへの定常的な接続により同時に動作させられ、或いは、選択的に動作させられる。選択的動作は、接続ステージ５０６の電子回路の適切なスイッチング制御により提供され、任意の時間において、選択されたアダプタ送信コイルのみが、アダプタ受信コイルに接続される。この選択は、例えば、マイクロコントローラの様なプログラマブル集積回路の形式のデジタルコントローラや、個別回路部品の形式のアナログコントローラの様な、適切なコントローラを用いて制御される。
【００２９】
近傍する受信機デバイスへの電力伝達に必要なアダプタ送信コイルの選択は、受信機デバイスの近接度の適切な検出により管理され得る。これは、例えば、アダプタ電子回路内の適切なセンサ又は検出技術を使用することで達成され得る。一例として、出願人は、受信コイルと共にフェライトを通常含む受信機デバイスは、磁性材料を有さない、或いは、少量の磁性材料を有する金属のみを有する受信機デバイスとは異なる反射インピーダンス特性を提示することを発見した。よって、この状態は、受信機の存在を検出するために使用でき、電力伝達を、これに基づき、或いは、受信機デバイスに応用できるアナログ又はデジタル通信の様なさらなる検出技術に基づき確立することができる。実際、アダプタユニットはベースコイル６００に関連するフェライトを有するので、アダプタユニットが置かれている充電マットの形式により、アダプタユニットの存在は、電力送信機により同様の技術で確認される。さらに、送信機と受信機との通信が、ＩＰＴフィールド自体、例えば、ＩＰＴフィールドの振幅、周波数及び／又は位相変調を使用して行うＩＰＴシステムにおいて、その様な通信は、アダプタユニットの送受信機ネットワークを介して実行され得る。さらに、アダプタの送受信機電子回路は、送信機及び受信機デバイスとの個別通信を可能にする適切な変調／復調回路と共に設けられ、これは、アダプタと電力送信機との間、及び／又は、アダプタと電力受信機との間に"電力コントラクト"の確立を可能にする。
【００３０】
図１０ａから図１０ｇは、複数又は各平らな面の近傍にコイルを有する、平らな面を利用する、無線電力伝達システムの複数の例示的なボディ部の形状を示している。可能な形状は、三角形状ベースのピラミッド（図１０ａ）、載頭（ｆｒｕｓｔｏ）三角形状ベースのピラミッド（図１０ｂ）、キューブ（図１０ｃ）、三角形プリズム（図１０ｄ）、方形ベースのピラミッド（図１０ｅ）、載頭方形ベースのピラミッド（図１０ｆ）又は連結平面セクション（図１０ｇ）である。平らな表面は、充電パッドと同様に、充電されるデバイスの平らなインタフェース面に適合する利点を有する。これは、無線電力伝達システムを、キューブの様な形状に重ねることを可能にする。
【００３１】
幾つかの実施形態において、１つ以上のコイルは、専用の受信コイルであり、１つ以上のコイルは、専用の送信コイルであり得る。好ましい実施形態において、各平らな面は、無線電力伝達システムの無線電力伝達アダプタによるコイルの監視に基づき、受信コイル又は送信コイルとして動的に構成され得る、当該面に近接した関連コイルを有し得る。無線電力伝達アダプタはコイルを監視し、電力を受信しているコイルを検出すると、当該コイルを電力受信コイルに構成し得る。無線電力伝達アダプタは、他のコイルを監視し、当該他のコイルの１つに電力を要求するデバイスが近接しているかを判定し、そのコイルを電力送信コイルとして構成する。送信コイルを構成することは、無線電力伝達アダプタと充電されるデバイスとの通信に基づき実行され得る。
【００３２】
図１１から図１４は、載頭三角形状ピラミッドボディを有する無線電力伝達システム７００を示している。この場合、ベース７０５は、ベース７０５に隣接して配置された専用の受信コイル７１０と、平らな側の面７１１〜７１４に隣接して配置された４つの送信コイル７０６〜７０９と、を有する。平らなベースは、良好な結合のため、充電パッド７０１の面に隣接して配置され得る。
【００３３】
図１２に示す様に、タブレット７０２の様なデバイスは、無線電力伝達システム７００に向けて傾いて配置され、その結果、充電中、ユーザがデバイスを使用するのに適した方向となり、さらに、無線電力伝達システム７００の送信コイルを、タブレット７０２の平らな面に対して適切に配置することができる。
【００３４】
図１３に示す様に、時計７０３は、無線電力伝達システム７００上に単に置かれ、時計の平らな背面は、無線電力伝達システム７００の送信コイルと、時計７０３の受信コイルとの良好な結合を提供するため、無線電力伝達システム７００の平らな面に対するように自動的に配置される。テーパ形状は、時計が無線電力伝達システム７００上の正しい位置に容易に置かれ、その状態を継続させることを確実にする。
【００３５】
図１５は、無線電力伝達システム７００が、タブレット７０２のボトム端を保つフィート７１５を含む、修正バージョンを示している。
【００３６】
図１６から図１９は、無線電力伝達システム８００がキューブ状である実施形態を示している。図１５に示す様に、内部キューブ８０１は、各面に搭載されたコイル８０２〜８０４（見えない面の３つのコイルも同様）を有する。無線電力伝達アダプタは、内部キューブ８０１内に配置され、総てのコイルに電気的に接続される。この実施形態において、コイルは、上述した様に、送信コイル又は受信コイルに構成される。外側ケースは、結合することで、他の部品を内包する２つの半分の部分８０５及び８０６で形成される。
【００３７】
図１７に示す様に、キューブ８００状の無線電力伝達システムは、充電パッド８０７上に配置され得る。キューブ内の無線電力伝達アダプタは、充電パッドの表面近傍のコイルにより受信される電力を検出し、それを受信コイルに構成する。時計８０８が、その後、キューブ近傍に配置され、無線電力伝達アダプタは、他のコイルの１つが、電力を要求するデバイスに近接していることを検出し、そのコイルを送信コイルとして構成する。代わりに、送信コイルは、例えば、時計近傍のコイルを介する通信といった、通信の結果として構成され得る。
【００３８】
図１８及び図１９に示す様に、タブレット８０９は、同様の方法で充電するため、キューブ８００に対して配置され得る。タブレットは、より傾けられ得るので、図１１〜図１４の実施形態より結合は適切ではないが、当該構成は、以下に説明する様に、モジュール性の観点において利点がある。
【００３９】
図２０は、複数のキューブ９００がどの様にモジュラ・リピータとして配置されるかを示している。この場合、第１キューブ９１７は、充電パッド９０１上の第２キューブ９１６の上に積み重ねられる。この場合、無線電力伝達アダプタ９１９は、コイル９１８を受信コイルとして構成し、コイル９２０を送信コイルとして構成し、無線電力伝達アダプタ９２２は、コイル９２１を受信コイルとして構成し、コイル９２３を送信コイルとして構成する。これは、充電パッド９０１からタブレット９０２への２ステージのリピータを形成する。これは、デバイスのサイズと、充電されるデバイスの電力受信コイルの位置によって望ましい。キューブは、機械的又は磁気的に相互にロックされ、及び／又は、デバイスを適切にサポートするため、スライドしない表面で提供される。
【００４０】
無線電力伝達アダプタの上述した構成例において、アダプタユニットの"ボディ"は、固く、或いは、変化せず、つまり、送信機デバイス及び受信機デバイスの可能な相対方向が設定される。しかしながら、アダプタユニットの更なる構成例において、ボディは、少なくとも部分的に変形でき、かつ、適合する材料で形成され得る。この様に、アダプタボディは、アプリケーションに応じて成型、及び、再成型され、例えば、フレキシブル接続ステージ５０６を介して、内部のアダプタ電気回路はフレキシブルである。変形可能な材料は、成型された形状を保つ様に成型される任意の適切な材料であり、よって、内包された電子回路の動作又はシステムにより使用される誘導磁界と干渉することなく、アダプタユニットに所望の形状構造を提供する。その様な材料は、例えば、ジェル、ポリマー、クレイ、曲げることができるプラスティックである。アダプタ電子回路は、例えば、電子回路の周りに材料を注ぎ又は成型することにより、或いは、変形可能な材料、若しくは、接着により所定位置に保持される内部部品に材料をプレス若しくは押して合わせることにより、変形可能な材料内に組み込むことができる。
【００４１】
本発明を実施形態により説明し、実施形態を詳細に説明したが、その様な詳細に添付の請求項の範囲を制限する意図はない。追加の利点及び修正が当業者には容易に可能である。よって、広範囲な態様の発明は、特定の詳細に、提示した装置及び方法、図示した例及び基準に限定されない。よって、出願人の一般的に発明概念の精神又は範囲から逸脱すること無しに、その様な詳細からの変更が可能である。
【図１】
2018507678.tif 000003
【図２】
2018507678.tif 000004
【図３】
2018507678.tif 000005
【図４Ａ】
2018507678.tif 000006
【図４Ｂ】
2018507678.tif 000007
【図５】
2018507678.tif 000008
【図６】
2018507678.tif 000009
【図７】
2018507678.tif 000010
【図８Ａ】
2018507678.tif 000011
【図８Ｂ】
2018507678.tif 000012
【図８Ｃ】
2018507678.tif 000013
【図９Ａ】
2018507678.tif 000014
【図９Ｂ】
2018507678.tif 000015
【図１０Ａ】
2018507678.tif 000016
【図１０Ｂ】
2018507678.tif 000017
【図１０Ｃ】
2018507678.tif 000018
【図１０Ｄ】
2018507678.tif 000019
【図１０Ｅ】
2018507678.tif 000020
【図１０Ｆ】
2018507678.tif 000021
【図１０Ｇ】
2018507678.tif 000022
【図１１】
2018507678.tif 000023
【図１２】
2018507678.tif 000024
【図１３】
2018507678.tif 000025
【図１４】
2018507678.tif 000026
【図１５】
2018507678.tif 000027
【図１６】
2018507678.tif 000028
【図１７】
2018507678.tif 000029
【図１８】
2018507678.tif 000030
【図１９】
2018507678.tif 000031
【図２０】
2018507678.tif 000032
【国際調査報告】
2018507678.tif 000033
2018507678.tif 000034
2018507678.tif 000035