JP6017700B2 - 誘導エネルギー転送コイル構造 - Google Patents

Description

電磁誘導は古くから知られた現象であり、多くのアプリケーションで使用されている。電磁誘導において、時間的に変化する磁束（time-varying magnetic flux）は、閉じた導体ループに起電力を誘導する。反対に、時間的に変化する電流は変動磁束を発生させる。変圧器ではこの現象を利用し、誘導結合されたコイルを介して、回路から他のものにワイヤレスでエネルギー転送をする。一次コイルは交流電流を変動磁束に変換し、この変動磁束が二次コイルを流れるように構成される。さらに、変動磁束は二次コイルに交流電圧を誘導する。入出力電圧の比率は、一次コイル及び二次コイルでの周回数によって調整することが可能である。

ワイヤレス充電は、電磁誘導を利用して非接触でエネルギー転送をする別のアプリケーションである。ワイヤレス充電システムは、一次コイルを備えた充電器と、二次コイルで充電される機器とを備える。充電器内の電流は、これら電磁結合されたコイルを通じ、上記の充電される機器に転送される。そして、誘導電流は追加的な処理をされ、上記の充電される機器を充電するために使用することができる。エネルギーは、誘導結合を通じ、充電器から充電される機器に伝達される。この充電される機器は、このエネルギーをバッテリー充電用として使用したり、または、電力として直接使用したりすることができる。

携帯電話機やその他の高性能機器等、昨今の携帯用電子機器における傾向及びキーとなるセールスポイントは、機器の薄さであり、薄型化も続いている。しかし、ワイヤレス充電に適した機器の要求は、この薄型化の傾向に反する。なぜなら、これらワイヤレス充電に適した機器は、誘導コイルを必要とし、誘導コイルは機器のデザインに厚みを加えるためである。

摘要

本発明は、概してワイヤレス充電システムに関連するものであり、ここでは、磁場がワイヤレスでのエネルギー転送に利用される。ワイヤレス充電システムは、例えば、電磁誘導手段によるエネルギー転送のために互いに接続された１組のコイルを備える。本発明は特に、効率を最大化するための機器内のコイル配置に関するものである。

本発明の様々な態様は、誘導エネルギー転送用装置、誘導エネルギー転送用装置を備える機器、上記装置を製造する方法を含み、これらの態様は、独立請求項に記載されたものによって特徴づけられる。また、本発明の様々な実施形態が従属請求項に示されている。

本発明の第１の態様によると、少なくとも２つの隣接するワイヤ周回を備える誘導エネルギー転送コイルを備える装置が提供され、ここで、上記誘導エネルギー転送コイルの上記少なくとも２つの隣接するワイヤ周回が誘導エネルギー転送中にバッテリーを垂直方向に包囲するように、上記少なくとも２つの隣接するワイヤ周回がバッテリーに組み合わされる。

実施形態によっては、上記装置はバッテリーをさらに備える。実施形態によっては、上記装置は、バッテリーに組み込まれる誘導エネルギー転送回路をさらに備える。実施形態によっては、上記装置は第１のフェライトシールドをさらに備え、この第１のフェライトシールドは、誘導エネルギー転送コイルを誘導エネルギー伝達に利用可能とするため、誘導エネルギー転送コイル及びバッテリーをカバーするように配される。実施形態によっては、上記装置は第１のフェライトシールドをさらに備え、この第１のフェライトシールドは、誘導エネルギーを転送するために誘導エネルギー転送コイルを少なくとも部分的に露出させて、誘導エネルギー転送コイルをカバーするように配される。実施形態によっては、上記装置は、バッテリーをカバーするように配される第２のフェライトシールドをさらに備える。実施形態によっては、上記第２のフェライトシールドはバッテリーに取り付けられる。実施形態によっては、上記第１のフェライトシールドの少なくとも一部が、誘導エネルギー転送コイルとバッテリーとの間にあるように、誘導エネルギー転送コイルがバッテリーの周囲に巻き付けられる。実施形態によっては、上記装置は電子機器の一部である。実施形態によっては、上記第２のフェライトシールドは機器のカバーに取り付けられる。実施形態によっては、誘導エネルギー転送コイルが各々同心でない少なくとも２つのループを備えるように構成され、この各々同心でない少なくとも２つのループは互いに直列に接続される。実施形態によっては、上記電子機器は携帯電話機である。

本発明の第２の態様によると、誘導エネルギー伝達手段を備える装置が提供される。ただし、この誘導エネルギー伝達手段は、少なくとも２つの隣接するワイヤ周回を備える誘導エネルギー転送コイルを備え、ここで、上記誘導エネルギー転送コイルの少なくとも２つの隣接するワイヤ周回が、誘導エネルギー転送中にバッテリーを垂直方向に包囲するように、上記ワイヤ周回がバッテリーに組み合わされる。

本発明の第３の態様によると、誘導エネルギー転送機器の中に少なくとも２つの隣接するワイヤ周回を備える誘導エネルギー転送コイルを設置することと、上記誘導エネルギー転送コイルの上記少なくとも２つの隣接するワイヤ周回が、誘導エネルギー転送中にバッテリーを垂直方向に包囲するように、上記少なくとも２つの隣接するワイヤ周回をバッテリーに組み合わせることとを含む方法が提供される。

実施形態によっては、本方法は、誘導エネルギー転送コイルの内部にバッテリーを設置することをさらに含む。実施形態によっては、本方法は、誘導エネルギー転送回路をバッテリーに組み込むことを含む。実施形態によっては、本方法は、誘導エネルギー転送コイルを誘導エネルギー伝達に利用可能とするため、誘導エネルギー転送コイル及びバッテリーをカバーする第１のフェライトシールドを設置することを含む。実施形態によっては、本方法は、誘導エネルギーを転送するため、誘導エネルギー転送コイルを少なくとも部分的に露出させるように、誘導エネルギー転送コイルをカバーする第１のフェライトシールドを設置することを含む。実施形態によっては、本方法は、バッテリーをカバーする第２のフェライトシールドを設置することを含む。実施形態によっては、上記第２のフェライトシールドはバッテリーに取り付けられる。実施形態によっては、上記第１のフェライトシールドの少なくとも一部が、誘導エネルギー転送コイルとバッテリーとの間にあるように、誘導エネルギー転送コイルがバッテリーの周囲に巻き付けられる。

以下、本発明の様々な実施形態が、添付の図面を参照して詳細に説明される。
図１ａ−１ｂは、ワイヤレス充電のための平面コイル構成を示した図である。 図２ａ−２ｂは、ある例示的実施形態に従う、誘導エネルギー転送コイルの構造を示した図である。 図３ａ−３ｃは、ある例示的実施形態に従う、誘導エネルギー転送コイルの構造の断面図である。 図４ａ−４ｃは、ある例示的実施形態に従う、誘導エネルギー転送コイル部を含む機器の断面図である。 図５ａ−５ｄは、ある例示的実施形態に従う、誘導エネルギー転送コイル部を含む機器の断面図である。 ある例示的実施形態に従う、垂直方向巻き転送コイル（vertically wound transfer coil）を備えた携帯電話機を示す図である。 ある例示的実施形態に従う、２つの垂直方向巻き転送コイルを備えた携帯電話機を示す図である。 ある例示的実施形態に従う、垂直方向巻き転送コイル及び別の追加的な垂直方向巻きコイルを備えた携帯電話機を示す図である。

例示的実施形態の説明

以下では、ワイヤレス充電またはエネルギーの非接触伝送のために、モバイル機器等の機器に誘導エネルギーを転送する装置に関連させて、本発明のいくつかの実施形態を説明する。ただし、本発明はモバイル機器のみに限定されるものではないことに留意されたい。さらに、機器は、ワイヤレス充電または誘導ベース（inductive-based）のエネルギー伝達のための誘導エネルギー転送コイルを必要とする、あらゆる環境で、様々な実施形態を幅広く応用することができる。本発明の実施形態では、誘導エネルギー転送コイルは、機器から誘導エネルギーを受け取るため、または、機器に誘導エネルギーを伝達するために使用される。そしてそれゆえ、本明細書全体に記載されているように、この誘導エネルギー転送コイルは、一般的に誘導エネルギーコイルと称されることがある。

誘導エネルギー転送のための装置を備える機器は、モバイル機器や携帯用機器であってもよく、また、誘導結合または磁気共鳴を使用するエネルギー／誘導結合または磁気共鳴によるエネルギーの受取り（換言すると、誘導エネルギーリンク（inductive energy link））に適したあらゆる機器とすることができる。上記機器は、例えば、携帯電話機、モバイルコンピュータ、モバイル協同機器（mobile collaboration device）、モバイルインターネット機器、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、タブレット型パソコン（ＰＣ）、電子手帳、携帯用ゲーム機、ポータブルメディアプレーヤー、デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）、デジタルビデオカメラ（ＤＶＣ、デジタル・カムコーダー）、ページャー、小型カーナビゲーション装置（ＰＮＤ）とすることができる。本発明はさらに、バッテリーまたは機器カバー（device cover）等の機器に取り付けるのに適したものに実装することができる。

本明細書の「誘導エネルギーコイル（inductive energy coil）」「誘導エネルギー転送コイル（inductive energy transfer coil）」という語句が、単にコイルと称される場合がある。このコイルは、誘導エネルギーをワイヤレスで受取り及び／または伝達するために使用されるコイルである。このような誘導エネルギー伝達は、標準的な誘導結合または磁気共鳴の利用によって、実現させることができる。

通常、誘導ベースのエネルギー転送を用いたエネルギーの非接触伝送システムを備える機器では、その機器のバッテリーの上に、換言するとそのバッテリーとその機器のカバーとの間に、従来の平面コイル（planar coil）構成がある。本明細書中の「カバー」という語句は、機器の背面カバー等のバッテリーカバーを指す。しかし、平面コイル構成は機器の厚みを増加させる。そして、多くの場合、厚みは機器の特徴として好まれない。例として、平面コイル構成は、機器の全体的な厚みを約１ｍｍ増加させる可能性がある。この厚みの増分は、その機器の全体的な厚みの１０％前後となりうる。

従来の平面コイル構成に代えて、本発明の実施形態は、垂直方向巻き転送コイルを使用する。この垂直方向巻き転送コイルは、例えば、機器のバッテリーの周囲に巻くことができる。現在の傾向にしたがうと、機器のディスプレイのサイズ（直径）は大きくなりつつあり、それゆえ、垂直方向巻き転送コイルの長さや幅に対して十分なスペースがある。本発明の実施形態では、連続的なワイヤ周回（例えば、バッテリーの周囲に巻かれているワイヤ）を含む垂直方向巻き転送コイルを、垂直コイルと称する場合がある。本明細書中で「周回」とは、バッテリー等の部品の周囲に巻かれたコイルまたはワイヤの１周分を指すことがある。

コイルがバッテリーの周囲に配された場合、平面コイルの垂直方向空間をそのバッテリーのために使用することができ、バッテリーの体積が増加するため、大きなバッテリー容量を実現することができる。その代償として、バッテリー容量の大きさが、より薄いバッテリー及びより薄い機器の製造とトレードオフの関係になる可能性がある。バッテリー容量は、バッテリーの体積（高さ×幅×厚み）を直接的に基礎とする。例えば、あるケースでは、平面コイル構成を備える機器Ｙより機器Ｘが１ｍｍ薄くなるように（機器Ｘの厚みは１ｍｍ以下）、機器Ｘのバッテリーの周囲に配された垂直コイルを備える機器Ｘの場合、機器Ｘのバッテリー容量は機器Ｙのバッテリー容量と比較して３％しか減少しない可能性がある。しかし、機器Ｘと機器Ｙの両方が同一の厚みを有する場合、機器Ｘのバッテリー容量は、機器Ｙのバッテリー容量と比較して１８％以上増える可能性がある。

さらに、垂直コイルでは、リッツコイル線及び／または極太ワイヤを使用することができる。なぜなら、このリッツコイル線の厚みまたは、この垂直コイルの厚み（換言すると、このリッツコイル線の直径、または、この垂直コイルの直径）は、機器の厚みに影響を与えないためである。ワイヤの太さは、例えば、バッテリー周りの連続的なワイヤの周回数を制限する可能性がある。しかし、極太コイルワイヤの使用はコイルの損失を減らすことができ、そのため、極太ワイヤは効率的な充電を実現することができる。リッツコイル線は、最大約１ＭＨｚの周波数で使用される導体について、表皮効果及び近接効果による損失を低減するよう設計されている。リッツコイル線は、インダクタや変圧器を製造するために使用されうるが、それは、特に高周波数において、上記の表皮効果がさらに顕著であり、近接効果がよりいっそう深刻な問題となりうるからである。リッツコイルは、個々に絶縁された多数の細いワイヤのストランドをより合わせたものから成り、いくつかあるパターンの中の１つに従い、多くの場合いくつかのレベルを含む（一群のねじられたワイヤが一緒にねじられる等）。既存の平面コイルによる解決策において、その目的は、コイルの太さを最小限にし、可能な限り細いコイル線を使用することである。しかし、細いコイル線は高いコイル抵抗を生じさせ、さらには大きなコイル損失を生じさせる。さらに、極めて細い平面コイルは機能しない可能性があり、充電電流を制限する可能性がある。

機器のバッテリーの周囲に巻かれる垂直コイルの場合、コイルとバッテリーとの間の電気回路がより小さくなる可能性がある。なぜなら、そのコイルとそのバッテリーとの間の距離がより近くなるためである。このため、コイルとバッテリーとの間の距離が長くなるような平面コイル構成の充電回路に比べて、エネルギーのロスが少なくてすむだろう。平面コイル構成のバッテリー充電回路の効率は、一般的に約８５％である。

平面コイル構成と比較した場合、垂直コイルは、ワイヤレス充電用の機器構成に関する自由度をより高くできる。上記のことは、実質的に同じ外径を有する平面コイルと比較した場合、垂直コイルのほうがより長い内径を有することに起因する。これは、図１ａと図２ａからも理解できる。ここで、図１ａは平面コイルを示し、図２ａは本発明の実施形態による垂直コイルを示す。図に示すように、平面コイル１１の内径は、垂直コイル２１の内径より小さい。

本発明のある例示的実施形態と、得られうる利点は、添付の図1から図8を参照すれば理解されよう。

図１ａ及び図１ｂは、機器の平面コイルの構造１０を示す。平面コイル１１は、バッテリー１２の上に配され、平面コイル１１は複数のコイル周回を備える。このコイル周回は、水平に巻かれ、バッテリー１２の上に位置するよう配される。その結果、Ｚ方向に連続するワイヤ周回は存在せず、互いに隣接する周回が存在する。コイル１１とバッテリー１２との間には遮断用（すなわち、無線電力転送アプリケーションにおいて、装置内部の材料及び部品を保護するため）のシールド１３が存在する場合がある。さらに、コイル１１の電気回路１４が図示されている。図１ａは、平面コイルの構造１０の上面図を示している。図１ｂは、平面コイルの構造１０の側面図を示している。

図２ａ及び図２ｂは、誘導エネルギー転送機器の垂直コイルの構造２０を示す。垂直コイル２１は、すなわち、バッテリー２２の周囲を包囲するように配される。垂直コイル２１は、バッテリー２２を垂直に包囲する複数のワイヤ周回を備え、複数の連続的な周回２４が、バッテリー２２の周囲のＺ方向に互いに重なり合って存在する。磁場からバッテリー２１及び機器のその他のあらゆる部品を保護するため、コイル２１とバッテリー２２との間、及びバッテリー２２の上にシールド２３が存在する場合がある。シールド２３の材料はフェライトの場合がある。さらに、シールド２３をより大きくして、垂直コイル２１の外側及び／または下側もカバーすることができる。コイルのワイヤレス充電送受信電子機器（wireless charging transceiver electronics）を備える誘導エネルギー転送回路は図示されていない。図２ａは、垂直コイルの構造２０の上面図を示している。図２ｂは、垂直コイルの構造２０の側面図を示している。

図３ａは、ある例示的実施形態に従う、誘導エネルギー転送コイルの構造３０の断面図である。誘導エネルギー転送コイルの構造３０は、バッテリー３１、フェライトシールド３２、誘導エネルギー転送コイル３３を備えることができる。コイル３３のワイヤはバッテリー３１の周囲に巻かれ、コイル３３が垂直方向にバッテリー３１を包囲する。本実施形態では、フェライトシールド３２の一部分がバッテリー３１の上に、フェライトシールド３２の他の部分が誘導エネルギー転送コイル３３の周囲に配され、コイル３３の内側、外側、下側がフェライトシールド３２によってカバーされる。コイル３３の上部はフェライトシールド３２によってカバーされない。なぜなら、コイル３３は上から誘導エネルギーを受け取るように構成されるためである。本実施形態では、バッテリー３１の周囲に複数のワイヤ周回を形成させるため、バッテリー３１の周囲において、Ｚ方向にはワイヤ周回が互いに重なり合って存在するが、Ｘ方向及びＹ方向には互いに隣接するワイヤ周回が存在しない。連続的なワイヤ周回数、すなわち、Ｚ方向で互いに重なり合う周回数は制限される。この周回数は、例えば、ワイヤの直径及び／またはサイズ、並びにバッテリー３１の厚さに依存する場合がある。

図３ｂは、ある例示的実施形態に従う、誘導エネルギー転送コイルの構造３０の断面図である。誘導エネルギー転送コイルの構造３０は、バッテリー３１、フェライトシールド３２、誘導エネルギー転送コイル３３を備えることができる。コイル３３のワイヤはバッテリー３１の周囲に複数回巻かれ、コイル３３が垂直方向にバッテリー３１を包囲する。フェライトシールド３２の一部分がバッテリー３１の上に、フェライトシールド３２の第二の部分が誘導エネルギー転送コイル３３の周囲に配され、コイル３３の内側、外側、下側がフェライトシールド３２によってカバーされる。コイル３３の上方部分はフェライトシールド３２にカバーされない。なぜなら、コイル３３が上部から誘導エネルギーを受け取るためである。本実施形態では、ワイヤの周回はＺ方向に重なり合うように、そして、少なくとも２巻きはＸ方向に互いに隣り合うように配される。連続するまたは隣り合うワイヤ周回数に制限はない。この周回数は、例えば、ワイヤの直径、コイル３３用のスペース、バッテリー３１の厚さに依存する場合がある。

図３ｃは、ある例示的実施形態に従う、誘導エネルギー転送コイルの構造３０の断面図である。誘導エネルギー転送コイルの構造３０は、バッテリー３１、フェライトシールド３２、誘導エネルギー転送コイル３３を備えることができる。コイル３３のワイヤはバッテリー３１の周囲に巻かれ、コイル３３が垂直方向にバッテリー３１を包囲する。フェライトシールド３２は、バッテリー３１の上及び誘導エネルギー転送コイル３３の周囲に配され、コイル３３の内側、外側、下側のうちの少なくとも１つがフェライトシールド３２によってカバーされる。コイル３３の上方部分はフェライトシールド３２によってカバーされない。なぜなら、コイル３３が上部から誘導エネルギーをその方向から受け取るように構成されているためである。本実施形態では、ワイヤはバッテリー３１の下方部分（Ｚ方向において）の周囲には巻かれない。

図４ａは、ある例示的実施形態に従う、誘導エネルギー転送コイル部を含む機器４０の断面図を示す。機器４０は機器ケーシング（casing ）４５、バッテリーカバー４６、誘導エネルギー転送コイルの構造を備える。なお、この機器の他の部分は図示していない。誘導エネルギー転送コイルの構造は、バッテリー４１、フェライトシールド４２、誘導エネルギー転送コイル４３を備えることができる。コイル４３のワイヤはバッテリー４１の周囲に垂直方向に巻かれ、コイル４３の周回が垂直方向にバッテリー４１を包囲する。フェライトシールド４２は、バッテリー４１の上及び誘導エネルギー転送コイル４３の周囲に配され、コイル４３の内側、外側、下側がフェライトシールド４２によってカバーされる。コイル４３の上方部分はフェライトシールド４２によってカバーされない。なぜなら、コイル４３が上部から誘導エネルギーをその方向から受け取るように構成されているためである。本実施形態では、誘導エネルギー転送コイルの構造の全部品が、機器ケーシング４５に取り付けられる。

図４ｂは、ある例示的実施形態に従う、誘導エネルギー転送コイル部を含む機器４０の断面図を示す。本実施形態では、フェライトシールドが二つの部分にある。これら二つの部分はまた、二つの異なるシールドと称される場合がある。バッテリー４１、誘導エネルギー転送コイル４３、コイルのフェライトシールド４４は、機器ケーシング４５の上に取り付けられる。コイル４３のワイヤは、バッテリーとコイルのフェライトシールド４４の周囲に巻かれる。コイルのフェライトシールド４４は、誘導エネルギー転送コイル４３の周囲に配される。そして、コイル４３の内側、外側、下側はフェライトシールド４２によってカバーされ、フェライトシールド部分はコイル４３の周回とバッテリー４１との間に配される。さらに、第２のシールド、すなわちバッテリーのフェライトシールド４７がある。バッテリーのフェライトシールド４７は、バッテリーカバー４６、バッテリーカバー４６の内側または外側に取り付けられ、デバイス４０のケーシング４５及びカバー４６が閉じられた場合、バッテリーのフェライトシールド４７がバッテリー４１の上に位置する。そのため、磁場からバッテリー４１と機器４０のその他のあらゆる部品を保護する。

図４ｃは、ある例示的実施形態に従う、誘導エネルギー転送コイル部を含む機器４０の断面図を示す。本実施形態では、フェライトシールドは二つの部分、すなわち二つの異なるシールドを備えることができる、これら二つの異なるシールドは互いにつながっている。フェライトシールドはまた、コイル４３用の部分とバッテリー４１用の部分とを含む、１つのつなぎ合わされたフェライトシールドである場合がある。

バッテリー４１は機器ケーシング４５に取り付けられる。そして、コイルのフェライトシールド４４、誘導エネルギー転送コイル４３、バッテリーのフェライトシールド４７はバッテリーカバー４６（バッテリーカバー４６の内表面）に取り付けられ、機器４０のケーシング４５とカバー４６とが閉じられた場合、バッテリーのフェライトシールド４７がバッテリー４１の上に位置し、コイル４３のワイヤ周回がバッテリー４１を包囲する。さらに、コイルのフェライトシールド４４の部分は、バッテリー４１とコイル４３との間にある。

図４ａ〜cから分かるように、フェライトシールドは部分が異なると厚みも異なってもよく（例えば、図４ｂ及び図４ｃの４４）、異なるシールドは異なる厚みを有してもよい（例えば、図４ｂの４４及び４７）。シールドの厚みは、シールドの導磁度（permeance）に影響を与える。シールドが厚いほど、導磁度は高くなる。コイルをカバーするシールドの導磁度が高いほど、磁場をよりコイルに集中させることができ、バッテリーをカバーするシールドは薄いフェライトシールドを有する場合がある。バッテリーの上端部に設置されたシールドが薄いほど、薄型機器の設計及び製造が容易になる。追加の実施形態では、垂直コイルの内側、外側、下側のうちの少なくとも１つをカバーするように配されたフェライトシールの透磁性が高いほど、磁束がコイルにより集中する可能性がある。これにより、バッテリーの上部に導磁度のより低い、より薄いフェライトシールドを使用することができる。またこれは、機器のより薄い構造を利用可能とする。

ここで、垂直コイルのシールドが、全ての垂直コイルの構造に必ずしも必要とは限らないこと、また、その他のいくつかの遮断構造による置き換えが可能であることは言及すべきであろう。さらに、シールドの配置を変えることにより、内側の１カ所のみをフェライトシールドでカバーしたり、内側の２カ所または３カ所をフェライトシールドでカバーすることができる。また、コイルの外側及び下側をカバーすることもできる。

前述の例示的なコイル構造は、修正や組み合わせによって、さらなる本発明の実施形態を創出できることが理解されるべきである。例えば、図４ａ〜図４ｃに記載されたコイル及びフェライトの構造の様々な組み合わせは、本明細書の開示に基づいて、直接的に導出することが可能である。

図５ａは、ある例示的実施形態に従う、誘導エネルギー転送コイル部を含む機器５０の断面図を示す。機器５０は機器ケーシング５５、バッテリー（背面）カバー５６、誘導エネルギー転送コイルの構造を備える。なお、この機器の他の部分は図示していない。誘電エネルギー転送コイルの構造は、誘電エネルギー転送コイル５３とコイルのフェライトシールド５４とを備えることができる。コイル５３のワイヤは、機器ケーシング５５のバッテリー空間５８の周囲に垂直方向に巻かれ、コイル５３の周回が垂直方向にバッテリー３１を包囲する。バッテリー用のフェライトシールド５７はバッテリー空間５８の上に配され、バッテリーカバー５６に取り付けられる。コイルのフェライトシールド５４は、誘導エネルギー転送コイル５３の周囲に配され、コイル５３の内側、外側、下側がフェライトシールド５４によってカバーされる。コイル５３の上方部分は、フェライトシールド５４によってカバーされない。

図５ｂは、ある例示的実施形態に従う、誘導エネルギー転送コイル部を含む機器５０の断面図を示す。機器５０は機器ケーシング５５、バッテリー（背面）カバー５６、誘導エネルギー転送コイルの構造を備える。なお、この機器の他の部分は図示していない。誘電エネルギー転送コイルの構造は、誘電エネルギー転送コイル５３とコイルのフェライトシールド５４とを備えることができる。コイル５３のワイヤは、機器ケーシング５５のバッテリー空間５８の周囲に垂直方向に巻かれ、コイル５３の周回が垂直方向にバッテリーを包囲する。バッテリー用のフェライトシールド５７はバッテリー空間５８の上に配され、バッテリーカバー５６に取り付けられる。コイルのフェライトシールド５４は、誘導エネルギー転送コイル５３の周囲に配され、コイル５３の内側、外側、下側がフェライトシールド５４によってカバーされる。コイル５３の上方部分は、フェライトシールド５４によってカバーされない。機器ケーシング５５は、さらに誘電エネルギー転送回路５９を備え、この誘電エネルギー転送回路５９は、コイル５３のワイヤレス充電送受信電子機器を備える。

図５ｃは、ある例示的実施形態に従う、誘導エネルギー転送コイル部を含む機器５０の断面図を示す。機器５０は機器ケーシング５５、バッテリー（背面）カバー５６、誘導エネルギー転送コイルの構造を備える。なお、この機器の他の部分は図示していない。誘導エネルギー転送コイルの構造は、バッテリー５１、フェライトシールド５２、誘導エネルギー転送コイル５３を備えることができる。バッテリー５１、フェライトシールド５２、誘導エネルギー転送コイル５３は一緒に組み込むことができる。コイル５３のワイヤは、機器ケーシング５５のバッテリー５１の周囲に垂直方向に巻かれ、コイル５３の周回が垂直方向にバッテリー５１を包囲する。フェライトシールド５２は、バッテリー５１の上及び誘導エネルギー転送コイル５３の周囲に配され、コイル５３の内側、外側、下側がフェライトシールド５２によってカバーされる。コイル５３の上方部分は、フェライトシールド５２によってカバーされない。ある例示的実施形態によると、バッテリー５１、フェライトシールド５２、誘導エネルギー転送コイル５３は別装置を備えることができる。電気回路５９は、コイル５３のワイヤレス充電転送電子機器を備える場合があり、このワイヤレス充電転送電子機器は、バッテリー５１から分離した機器ケーシング５５の内側に設置される場合がある。

図５ｄは、ある例示的実施形態に従う、誘導エネルギー転送コイル部を含む機器５０の断面図を示す。機器５０は機器ケーシング５５、バッテリー（背面）カバー５６、誘導エネルギー転送コイルの構造を備える。なお、この機器の他の部分は図示していない。誘導エネルギー転送コイルの構造は、バッテリー５１、フェライトシールド５２、誘導エネルギー転送コイル５３、誘導エネルギー転送回路５９を備えることができる。バッテリー５１、フェライトシールド５２、誘導エネルギー転送コイル５３、電気回路５９は、一緒に組み込むことができる。コイル５３のワイヤは、機器ケーシング５５のバッテリー５１の周囲に垂直方向に巻かれ、コイル５３の周回が垂直方向にバッテリー５１を包囲する。フェライトシールド５２は、バッテリー５１の上及び誘導エネルギー転送コイル５３の周囲に配され、コイル５３の内側、外側、下側がフェライトシールド５２によってカバーされる。コイル５３の上方部分は、フェライトシールド５２によってカバーされない。電気回路５９は、コイル５３のワイヤレス充電転送回路を備えることができる。例えば、ワイヤレス充電転送回路がバッテリー５１に組み込まれる場合、別のワイヤレス充電追加カバーは不要であるが、正規のバッテリーと組込式のワイヤレス充電転送構造を有するバッテリーとを取り替えることができる。ある例示的実施形態によると、バッテリー５１、フェライトシールド５２、誘導エネルギー転送コイル５３、電気回路５９は、機器５０に着脱可能に取り付けできる別装置を備えることができる。

実施形態によっては、電気回路５９等のワイヤレス充電回路は、バッテリーを直接充電するために構成することができる。また、機器は別の充電回路、例えば、有線充電のための充電回路を備えることができる。そして、ワイヤレス充電回路５９は他の充電回路を介してバッテリー５１を充電することができる。追加制御段階（additional regulation stage）による損失を回避できるため、充電電力をバッテリーに直接給電することにより、高い効率性を提供することができる。他の充電回路を介した充電をすることで、既存の充電ソリューションとの互換性を提供することができる。

図６は、ある例示的実施形態による垂直方向巻き誘導エネルギー転送コイル６１を備える携帯電話機６０の背面図である。コイル６１は、携帯電話機６０のバッテリー６２の周囲に巻き付けられる。携帯電話機６０は、バッテリーカバーのない状態で図示されている。いずれも、フェライトシールドは図示されていない。

図７は、ある例示的実施形態による垂直方向巻き誘導エネルギー転送コイル及び２つのバッテリーを備える、いわゆるマルチループコイル構造（multi-loop coil structure）を用いた携帯電話機７０の背面図である。コイルは、同心でない２つの部分（ループ）７１、７３に分けられる。第１の部分（第１のループ）であるコイル７１は、電話機７０の第１のバッテリー７２の周囲に巻き付けられる。そして、第２の部分（第２のループ）であるコイル７３は、電話機７０の第２のバッテリー７４の周囲に巻き付けられる。携帯電話機７０は、バッテリーカバーのない状態で図示されている。いずれも、フェライトシールドは図示されていない。

図８は、ある例示的実施形態による垂直方向巻き誘導エネルギーコイル及びバッテリーを備える、いわゆるマルチループコイル構造を用いた携帯電話機８０の背面図である。コイルは、同心でない２つのループ８１、８２に分けられる。第１のループであるコイル８１は、携帯電話機８０のバッテリー８３の周囲に垂直方向に巻き付けられる。そして、第２のループであるコイル８２もまた携帯電話機８０に垂直方向に巻き付けられ、携帯電話機８０の一端に取り付けられる。携帯電話機８０は、バッテリーカバーのない状態で図示されている。いずれも、フェライトシールドは図示されていない。

マルチループコイル構造は、複合的な使用事例に対応するために使用される場合がある。マルチループコイル構造において、ワイヤレス充電転送コイルは、同一または様々なサイズの複数のループを直列につないだマルチループコイルとして設計される。この種の構造を使用すれば、機器のバッテリーは、様々な位置及び／またはサイズのワイヤレス充電伝達タイプで充電することができる。１ループ転送コイルと比較すると、マルチループ転送は、ワイヤレス充電伝達タイプに関わらず、ワイヤレス充電のための機器構成に関してより高い自由度を提供することも言及すべきであろう。さらに、複数のバッテリーが使用される場合、１つのコイルは１つまたは複数のバッテリーに巻き付けることができ、厚みの増加を最小限にすることができる。

マルチループコイル構造は、平面コイル構成を用いて実装することもできる。さらに、本発明の実施形態において、マルチループコイル構造は、垂直方向に巻き付けたコイルと別のタイプのコイル構成（例えば、平面コイル）との組み合わせとして実施することができる。マルチループコイル構造の様々なループは、機器内の様々なタスクに割り当てることができる。例えば、マルチループコイル構造の１つのループは、垂直方向に巻き付けたワイヤレス充電転送コイルである場合がある。そして、もう１つのループは、近距離通信（NFC）またはその他のあらゆるタスクを提供する平面コイルである場合がある。

本発明のさらなる実施形態によれば、ある機器は、様々な使用事例に従って、マルチループコイルから１つまたは複数のコイルを選択可能である。ここで、上記様々な使用事例とは、例えば、マルチループの異なるループに接続する機械的スイッチまたは電気的スイッチをＯＮ／ＯＦＦすることである。上記のような構成は、シングルループコイル構造の性能を維持しつつ、電話機にタスクを実行させようとするユーザに対して、より高い自由度を提供することができる。

一方、機器での誘導エネルギー転送コイルの垂直方向巻き付けループを、２より多く（例えば、３、４、５）にすることも可能である。１つまたは複数のループは、１または複数のバッテリー以外の他の部品の周囲の垂直方向に巻き付けることもできる。上記の他の部品の具体例は、カメラモジュール、スピーカー、マイクロホン、プリント基板、シールドカン、ディスプレイの背面、その他これに類するものである。

さらに、誘導エネルギー転送コイルの構造をバッテリーに直接組み込むことも可能である。上記のような組み込み構造を用いる場合、誘導エネルギー転送コイルを使用せず、既存の機器の標準的なバッテリーと取り替えることができ、インダクティブ充電（inductive charging）に適した機器を実現する。

本発明の実施形態は、本明細書に紹介したものに限定されるものではないことは当然であり、請求項の範囲内で様々に変形されうるものであることは明らかである。

Claims (13)

1. 隣接する少なくとも２周のワイヤ周回を備える誘導エネルギー転送コイルを備える装置であって、
   前記誘導エネルギー転送コイルの前記隣接する少なくとも２周のワイヤ周回が、誘導エネルギー転送中にバッテリーを垂直方向に包囲するように、前記隣接する少なくとも２周のワイヤ周回が前記バッテリーに組み合わされ、
   前記誘導エネルギー転送コイルの外周を覆うように配されると共に、前記誘導エネルギー転送コイルを少なくとも部分的に露出させるように配され、更にその少なくとも一部が、前記誘導エネルギー転送コイルと前記バッテリーとの間にあるように配される、第１のフェライトシールドと、
   前記バッテリーをカバーするように配される第２のフェライトシールドと、
   をさらに備える、装置。
2. 前記バッテリーを備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記バッテリーに組み込まれる誘導エネルギー転送回路を備える、請求項２に記載の装置。
4. 前記第２のフェライトシールドが前記バッテリーに取り付けられる、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
5. 前記装置が電子機器の一部である、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
6. 前記装置が電子機器の一部であり、前記第２のフェライトシールドが前記電子機器のカバーに取り付けられる、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
7. 誘導エネルギー転送コイルが各々同心でない少なくとも２つのループを備えるように構成され、前記少なくとも２つのループは直列に接続される、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
8. 前記電子機器が携帯電話機である、請求項５又は６に記載の装置。
9. 装置の製造方法であって、
   誘導エネルギー転送機器の中に隣接する少なくとも２周のワイヤ周回を備える誘導エネルギー転送コイルを設置することと；
   前記誘導エネルギー転送コイルの前記隣接する少なくとも２周のワイヤ周回が、誘導エネルギー転送中にバッテリーを垂直方向に包囲するように、前記隣接する少なくとも２周のワイヤ周回を前記バッテリーに組み合わせることと；
   第１のフェライトシールドを、前記誘導エネルギー転送コイルの外周を覆うように配すると共に、前記誘導エネルギー転送コイルを少なくとも部分的に露出させるように配し、更にその少なくとも一部が、前記誘導エネルギー転送コイルと前記バッテリーとの間にあるように配することと；
   第２のフェライトシールドを、前記バッテリーをカバーするように配することと；
   を含む、方法。
10. 誘導エネルギー転送コイルの内部に前記バッテリーを設置することを含む、請求項９に記載の方法。
11. 誘導エネルギー転送回路を前記バッテリーに組み込むことを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第２のフェライトシールドが前記バッテリーに取り付けられる、請求項９から１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記装置が電子機器の一部であり、前記第２のフェライトシールドが前記電子機器のカバーに取り付けられる、請求項９から１１のいずれかに記載の方法。

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