DE112022003167T5

DE112022003167T5 - WIRELESS DUAL-FREQUENCY CHARGING MODULES

Info

Publication number: DE112022003167T5
Application number: DE112022003167.0T
Authority: DE
Inventors: Makiko Kawamura Brzezinski
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2022-04-19
Publication date: 2024-04-18
Also published as: KR20240006680A; WO2022271261A1

Abstract

Ein Senderspulenmodul zum Einbau in eine Zubehörvorrichtung kann eine Senderspule einschließen, die bei einer von zwei unterschiedlichen Betriebsfrequenzen arbeiten kann. Die niedrige Frequenz kann in einem Bereich von etwa 300 kHz bis etwa 400 kHz liegen, und die hohe Frequenz kann in einem Bereich von etwa 1 MHz bis etwa 2 MHz liegen. Um ein effizientes Laden bei beiden Frequenzen bereitzustellen, kann die Senderspule aus einem Verbunddraht oder mehrlitzigen Draht gebildet sein. Es kann auch ein Steuermodul bereitgestellt werden, das sich außerhalb des Senderspulenmoduls befindet. Das Steuermodul kann zum Beispiel eine Leiterplatte mit Steuerschaltlogik zum Erzeugen von Wechselstrom in der Senderspule entweder mit der hohen Frequenz oder mit der niedrigen Frequenz einschließen.A transmitter coil module for incorporation into an accessory device may include a transmitter coil that can operate at one of two different operating frequencies. The low frequency may be in a range of about 300 kHz to about 400 kHz, and the high frequency may be in a range of about 1 MHz to about 2 MHz. To provide efficient charging at both frequencies, the transmitter coil may be formed from a composite wire or multi-strand wire. A control module may also be provided that is external to the transmitter coil module. The control module may include, for example, a circuit board with control circuitry for generating alternating current in the transmitter coil at either the high frequency or the low frequency.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS REFERENCES TO RELATED APPLICATIONS

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 22. Juni 2021 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 63/202.725 mit dem Titel „Dual-Frequency Wireless Charger Modules“ und der am 17. März 2022 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 17/655.343 mit dem Titel „Dual-Frequency Wireless Charger Modules“, deren Offenbarungen durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 63/202.725 entitled “Dual-Frequency Wireless Charger Modules” and US patent application No. 17/655.343 entitled “Dual-Frequency Wireless Charger Modules,” the disclosures of which are incorporated herein by reference.

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf induktive Ladesysteme und insbesondere auf drahtlose Zweifrequenz-Lademodule, die in Zubehörvorrichtungen integriert werden können.This disclosure relates generally to inductive charging systems, and more particularly to dual frequency wireless charging modules that can be integrated into accessory devices.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Tragbare elektronische Vorrichtungen (z. B. Mobiltelefone, Medienwiedergabevorrichtungen, elektronische Uhren und dergleichen) arbeiten, wenn Ladung in ihren Batterien gespeichert ist. Einige tragbare elektronische Vorrichtungen schließen eine wiederaufladbare Batterie ein, die durch Koppeln der tragbaren elektronischen Vorrichtung an eine Stromquelle durch eine physische Verbindung, wie durch ein Ladekabel, aufgeladen werden kann. Das Verwenden eines Ladekabels zum Laden einer Batterie in einer tragbaren elektronischen Vorrichtung erfordert jedoch, dass die tragbare elektronische Vorrichtung physisch an eine Steckdose angeschlossen ist. Zusätzlich erfordert das Verwenden eines Ladekabels, dass die mobile Vorrichtung einen Verbinder, üblicherweise einen Aufnahmeverbinder, aufweist, der konfiguriert ist, um mit einem Verbinder, üblicherweise einem Steckverbinder, des Ladekabels verbunden zu werden. Der Aufnahmeverbinder schließt einen Hohlraum in der tragbaren elektronischen Vorrichtung ein, der einen Weg bereitstellt, über den Staub und Feuchtigkeit eindringen und die Vorrichtung beschädigen können. Ferner muss ein Benutzer der tragbaren elektronischen Vorrichtung das Ladekabel physisch mit dem Aufnahmeverbinder verbinden, um die Batterie zu laden.Portable electronic devices (e.g., cellular phones, media players, electronic watches, and the like) operate when charge is stored in their batteries. Some portable electronic devices include a rechargeable battery that can be charged by coupling the portable electronic device to a power source through a physical connection, such as through a charging cable. However, using a charging cable to charge a battery in a portable electronic device requires that the portable electronic device be physically plugged into an electrical outlet. Additionally, using a charging cable requires that the mobile device have a connector, typically a receptacle connector, configured to connect to a connector, typically a male connector, of the charging cable. The receptacle connector includes a cavity in the portable electronic device that provides a path through which dust and moisture can enter and damage the device. Further, a user of the portable electronic device must physically connect the charging cable to the receptacle connector to charge the battery.

Um solche Unzulänglichkeiten zu vermeiden, wurden Technologien für drahtloses Laden (auch als Technologien für induktives Laden bezeichnet) entwickelt, die elektromagnetische Induktion nutzen, um tragbare elektronische Vorrichtungen zu laden, ohne dass ein Ladekabel erforderlich ist. Zum Beispiel können einige tragbare elektronische Vorrichtungen wiederaufgeladen werden, indem lediglich die Vorrichtung auf eine Ladeoberfläche einer drahtlosen Ladevorrichtung gelegt wird. Eine unterhalb der Ladeoberfläche angeordnete Senderspule wird mit einem Wechselstrom angesteuert, der einen zeitveränderlichen Magnetfluss erzeugt, der einen Strom in einer entsprechenden Empfängerspule in der tragbaren elektronischen Vorrichtung induziert. Der induzierte Strom kann durch die tragbare elektronische Vorrichtung verwendet werden, um ihre interne Batterie zu laden.To avoid such shortcomings, wireless charging technologies (also called inductive charging technologies) have been developed that use electromagnetic induction to charge portable electronic devices without the need for a charging cable. For example, some portable electronic devices can be recharged by merely placing the device on a charging surface of a wireless charging device. A transmitter coil located beneath the charging surface is driven with an alternating current that generates a time-varying magnetic flux that induces a current in a corresponding receiver coil in the portable electronic device. The induced current can be used by the portable electronic device to charge its internal battery.

KURZDARSTELLUNGBRIEF DESCRIPTION

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein drahtloses Lademodul in eine Vielzahl von Zubehörteilen zum Laden einer tragbaren elektronischen Vorrichtung integriert werden. Der modulare Aufbau erleichtert den Zusammenbau von Zubehörteilen mit einer Vielzahl von Formfaktoren und sorgt für ein einheitliches Ladeerlebnis für die tragbare elektronische Vorrichtung über unterschiedliche Zubehörteile hinweg. Das drahtlose Lademodul kann eine Senderspule einschließen, die in der Lage ist, mit einer von zwei unterschiedlichen Betriebsfrequenzen zu arbeiten, die hierin als eine „niedrige“ Frequenz und eine „hohe“ Frequenz bezeichnet werden. Die niedrige Frequenz kann in einem Bereich von etwa 300 kHz bis etwa 400 kHz liegen (z. B. etwa 326 kHz in einigen Ausführungsformen), und die hohe Frequenz kann in einem Bereich von etwa 1 MHz bis etwa 2 MHz liegen (z. B. etwa 1,78 MHz in einigen Ausführungsformen). Um ein effizientes Laden bei beiden Frequenzen bereitzustellen, kann die Senderspule aus einem Verbunddraht oder mehrlitzigen Draht gebildet sein. Zum Beispiel kann ein Verbunddraht in einer Senderspule eine Anzahl von Litzen einschließen, wobei jede Litze eine dünne Litze (z. B. mit einem Durchmesser von 30 µm) aus leitfähigem Draht (z. B. Kupfer) mit einer elektrisch isolierenden Außenschicht sein kann. Die Litzen können miteinander verdrillt werden, um einen Satz von Basisbündeln zu bilden; Gruppen von Basisbündeln können miteinander verdrillt werden, um einen Satz von Verbundbündeln zu bilden; und die Verbundbündel können miteinander verdrillt werden, um den Verbunddraht zu bilden. In einigen Ausführungsformen kann jedes Basisbündel vier Litzen einschließen, wobei jedes Verbundbündel vier Basisbündel einschließen kann und der Verbunddraht sieben Verbundbündel einschließen kann. Es kann auch ein Steuermodul bereitgestellt werden, das sich außerhalb des drahtlosen Lademoduls befindet. Das Steuermodul kann zum Beispiel eine Leiterplatte mit Steuerschaltlogik zum Erzeugen von Wechselstrom in der Senderspule entweder mit der hohen Frequenz oder mit der niedrigen Frequenz einschließen.According to some embodiments of the present invention, a wireless charging module may be integrated into a variety of accessories for charging a portable electronic device. The modular design facilitates assembly of accessories having a variety of form factors and provides a consistent charging experience for the portable electronic device across different accessories. The wireless charging module may include a transmitter coil capable of operating at one of two different operating frequencies, referred to herein as a "low" frequency and a "high" frequency. The low frequency may be in a range of about 300 kHz to about 400 kHz (e.g., about 326 kHz in some embodiments), and the high frequency may be in a range of about 1 MHz to about 2 MHz (e.g., about 1.78 MHz in some embodiments). To provide efficient charging at both frequencies, the transmitter coil may be formed from a composite wire or multi-strand wire. For example, a composite wire in a transmitter coil may include a number of strands, where each strand may be a thin strand (e.g., 30 μm in diameter) of conductive wire (e.g., copper) with an electrically insulating outer layer. The strands may be twisted together to form a set of base bundles; groups of base bundles may be twisted together to form a set of composite bundles; and the composite bundles may be twisted together to form the composite wire. In some embodiments, each base bundle may include four strands, where each composite bundle may include four base bundles, and the composite wire may include seven composite bundles. A control module may also be provided that is external to the wireless charging module. The control module may, for example, include a circuit board with control circuitry for generating alternating current in the transmitter coil at either the high frequency or the low frequency.

Die folgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen stellt ein besseres Verständnis der Art und Vorteile der beanspruchten Erfindung bereit.The following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings, provides a further understanding of the nature and advantages of the claimed invention.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 shows a perspective view of an electronic device and a wireless charging accessory, according to some embodiments.
2A and 2 B show a front perspective view and a rear view of a transmitter coil module, respectively, according to some embodiments.
3 shows an exploded view of a transmitter coil module according to some embodiments.
4 shows a cross-sectional view of a multi-strand wire that may be used to form an inductive charging coil according to some embodiments.
5A and 5B show a top view and a bottom view, respectively, of a control module for a transmitter coil module, according to some embodiments.
6A-6C are simplified top views showing examples of connections that may be made to a logic board according to some embodiments.
7 shows an exploded view of a cable assembly according to some embodiments.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die folgende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung wird zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung vorgestellt. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die beanspruchten Erfindungen auf die genaue beschriebene Form beschränken, und Fachleute werden erkennen, dass viele Modifikationen und Variationen möglich sind. Die Ausführungsformen wurden ausgesucht und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktischen Anwendungen so gut wie möglich zu erläutern und es dadurch anderen Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen, die für den jeweiligen in Erwägung gezogenen Verwendungszweck geeignet sind, optimal zu nutzen.The following description of exemplary embodiments of the invention is presented for purposes of illustration and description. It is not intended to be exhaustive or to limit the claimed inventions to the precise form described, and those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible. The embodiments were chosen and described in order to explain as clearly as possible the principles of the invention and their practical applications, and thereby to enable others skilled in the art to make full use of the invention in various embodiments and with various modifications as are suited to the particular use contemplated.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer elektronischen Vorrichtung 100 und eines drahtlosen Ladezubehörs 150 gemäß einigen Ausführungsformen. Die elektronische Vorrichtung 100 kann ein Gehäuse 102 mit einem magnetisch transparenten Fenster 104 einschließen, das auf einer Oberfläche (z. B. einer rückseitigen Oberfläche) ausgebildet ist. Das Fenster 104 kann aus Materialien wie Quarz, Glas oder Polymeren oder einem anderen Material hergestellt sein, das die Übertragung von Magnetfeldern mit einer Frequenz in einem Bereich ermöglicht, der für eine drahtlose Energieübertragung verwendet wird (z. B. von etwa 300 kHz bis etwa 2 MHz), während der Rest des Gehäuses 102 aus anderen Materialien wie Aluminium, Stahl oder anderen metallischen oder nichtmetallischen Materialien hergestellt sein kann, die die Übertragung von zeitlich veränderlichen Magnetfeldern behindern können oder nicht. Die elektronische Vorrichtung 100 kann auch eine elektronische Anzeige 110 einschließen, die auf einer dem Fenster 104 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 102 positioniert ist. In einigen Ausführungsformen kann die elektronische Anzeige 110 die Form eines Touchscreens annehmen, der konfiguriert ist, um dem Benutzer der elektronischen Vorrichtung 100 eine grafische Benutzeroberfläche anzuzeigen. In diesem Beispiel kann die elektronische Vorrichtung 100 ein Armband 106 zur Sicherung der elektronischen Vorrichtung 100 an einem Handgelenk eines Benutzers einschließen. Obwohl die elektronische Vorrichtung 100 als eine am Handgelenk zu tragende Vorrichtung dargestellt ist, versteht es sich, dass drahtlose Ladesysteme der hierin beschriebenen Art in jede Art von wiederaufladbaren elektronischen Vorrichtungen integriert werden können. 1 shows a perspective view of an electronic device 100 and a wireless charging accessory 150, according to some embodiments. The electronic device 100 may include a housing 102 with a magnetically transparent window 104 formed on a surface (e.g., a back surface). The window 104 may be made of materials such as quartz, glass, or polymers or other material that allows the transmission of magnetic fields at a frequency in a range used for wireless power transmission (e.g., from about 300 kHz to about 2 MHz), while the remainder of the housing 102 may be made of other materials such as aluminum, steel, or other metallic or non-metallic materials that may or may not impede the transmission of time-varying magnetic fields. The electronic device 100 may also include an electronic display 110 positioned on a side of the housing 102 opposite the window 104. In some embodiments, the electronic display 110 may take the form of a touch screen configured to display a graphical user interface to the user of the electronic device 100. In this example, the electronic device 100 may include a wristband 106 for securing the electronic device 100 to a user's wrist. Although the electronic device 100 is illustrated as a wrist-worn device, it is understood that wireless charging systems of the type described herein may be incorporated into any type of rechargeable electronic device.

Ein drahtloses Ladezubehör 150 kann verwendet werden, um der elektronischen Vorrichtung 100 durch induktive Energieübertragung Energie bereitzustellen. Zum Beispiel kann das drahtlose Ladezubehör 150 eine Senderspule (in 1 nicht gezeigt) und eine Treiberschaltung zur Erzeugung eines Wechselstroms in der Senderspule einschließen. Zeitveränderliche Magnetfelder, die durch den Wechselstrom erzeugt werden, können aus dem drahtlosen Ladezubehör 150 durch eine Ladeoberfläche 152 austreten. Die elektronische Vorrichtung 100 kann eine Empfängerspule (nicht in 1 gezeigt) aufweisen, die angrenzend an das Fenster 104 angeordnet ist. Im Betrieb kann das drahtlose Ladezubehör 150 die Senderspule ansteuern, wodurch ein zeitlich veränderliches Magnetfeld erzeugt wird, z. B. ein oszillierendes Feld mit einer bestimmten Frequenz. Das zeitveränderliche Magnetfeld kann einen elektrischen Strom in einer Empfängerspule (in 1 nicht gezeigt) in der elektronischen Vorrichtung 100 induzieren, und der elektrische Strom kann verwendet werden, um eine interne Batterie der elektronischen Vorrichtung 100 zu laden und/oder eine andere Schaltlogik innerhalb der elektronischen Vorrichtung 100 mit Energie zu versorgen.A wireless charging accessory 150 may be used to provide power to the electronic device 100 through inductive power transfer. For example, the wireless charging accessory 150 may include a transmitter coil (in 1 not shown) and a driver circuit for generating an alternating current in the transmitter coil. Time-varying magnetic fields generated by the alternating current may exit the wireless charging accessory 150 through a charging surface 152. The electronic device 100 may include a receiver coil (not shown in 1 shown) disposed adjacent to the window 104. In operation, the wireless charging accessory 150 may drive the transmitter coil, thereby generating a time-varying magnetic field, e.g., an oscillating field at a particular frequency. The time-varying magnetic field may generate an electrical current in a receiver coil (in 1 not shown) in the electronic device 100, and the electrical current may be used to charge an internal battery of the electronic device 100 and/or to power other circuitry within the electronic device 100.

Die Effizienz der drahtlosen Energieübertragung hängt von einer Reihe von Faktoren ab, einschließlich der Ausrichtung zwischen den Sender- und Empfängerspulen. In einigen Ausführungsformen können das drahtlose Ladezubehör 150 und die elektronische Vorrichtung 100 magnetische Ausrichtungskomponenten (in 1 nicht gezeigt) einschließen, um die Sender- und Empfängerspulen anzuziehen und in einer gewünschten Ausrichtung zu halten. Zum Beispiel kann die gewünschte Ausrichtung die Sender- und Empfängerspulen entlang einer Längsachse 107 ausrichten.The efficiency of wireless power transfer depends on a number of factors, including the alignment between the transmitter and receiver coils. In some embodiments, the wireless charging accessory 150 and the electronic device 100 may include magnetic alignment components (in 1 not shown) a to attract and hold the transmitter and receiver coils in a desired orientation. For example, the desired orientation may align the transmitter and receiver coils along a longitudinal axis 107.

In hierin beschriebenen Ausführungsformen kann die Senderspule des drahtlosen Ladezubehörs 150 mit einer von zwei unterschiedlichen Betriebsfrequenzen arbeiten, die hierin als eine „niedrige“ Frequenz und eine „hohe“ Frequenz bezeichnet werden. Die niedrige Frequenz kann in einem Bereich von etwa 300 kHz bis etwa 400 kHz liegen (z. B. etwa 326 kHz in einigen Ausführungsformen), und die hohe Frequenz kann in einem Bereich von etwa 1 MHz bis etwa 2 MHz liegen (z. B. etwa 1,78 MHz in einigen Ausführungsformen).In embodiments described herein, the transmitter coil of the wireless charging accessory 150 may operate at one of two different operating frequencies, referred to herein as a "low" frequency and a "high" frequency. The low frequency may be in a range of about 300 kHz to about 400 kHz (e.g., about 326 kHz in some embodiments), and the high frequency may be in a range of about 1 MHz to about 2 MHz (e.g., about 1.78 MHz in some embodiments).

In ähnlicher Weise kann in hierin beschriebenen Ausführungsformen die Empfängerspule der elektronischen Vorrichtung 100 entweder mit der hohen oder niedrigen Frequenz arbeiten. In einigen Ausführungsformen wird die Betriebsfrequenz für ein bestimmtes Paar von Vorrichtungen, die zusammen verwendet werden, basierend auf den Fähigkeiten der Vorrichtungen dynamisch bestimmt. Es ist zum Beispiel denkbar, dass eine Familie von elektronischen Vorrichtungen mit ähnlichen Formfaktoren bereitgestellt wird. Die Familie kann sowohl „aufgerüstete“ elektronische Vorrichtungen einschließen, die entweder mit der hohen Frequenz oder der niedrigen Frequenz laden können, sowie „ältere“ elektronische Vorrichtungen, die nur mit der niedrigen Frequenz laden können. In ähnlicher Weise kann eine Familie von drahtlosen Ladevorrichtungen aufgerüstete Ladevorrichtungen einschließen, die Energie entweder mit der hohen Frequenz oder der niedrigen Frequenz übertragen können, sowie ältere Ladevorrichtungen, die Energie nur mit der niedrigen Frequenz übertragen können. Eine aufgerüstete Ladevorrichtung kann verwendet werden, um einer aufgerüsteten elektronischen Vorrichtung Energie mit der hohen Frequenz bereitzustellen und einer älteren elektronischen Vorrichtung Energie mit der niedrigen Frequenz bereitzustellen. Ebenso kann, wenn eine aufgerüstete elektronische Vorrichtung Energie mit einer der beiden Frequenzen empfangen kann, die aufgerüstete elektronische Vorrichtung Energie mit der hohen Frequenz von einer aufgerüsteten Ladevorrichtung empfangen und kann Energie mit der niedrigen Frequenz von einer älteren Ladevorrichtung empfangen. Auf diese Weise können aufgerüstete elektronische Vorrichtungen und Ladegeräte mit älteren elektronischen Vorrichtungen und Ladegeräten interoperabel sein.Similarly, in embodiments described herein, the receiver coil of electronic device 100 may operate at either the high or low frequency. In some embodiments, the operating frequency for a particular pair of devices used together is dynamically determined based on the capabilities of the devices. For example, it is conceivable that a family of electronic devices with similar form factors may be provided. The family may include both “upgraded” electronic devices that can charge at either the high frequency or the low frequency, as well as “legacy” electronic devices that can only charge at the low frequency. Similarly, a family of wireless charging devices may include upgraded charging devices that can transmit power at either the high frequency or the low frequency, as well as legacy charging devices that can only transmit power at the low frequency. An upgraded charging device may be used to provide power at the high frequency to an upgraded electronic device and provide power at the low frequency to an older electronic device. Likewise, if an upgraded electronic device can receive energy at either frequency, the upgraded electronic device can receive energy at the high frequency from an upgraded charging device and can receive energy at the low frequency from an older charging device. In this way, upgraded electronic devices and chargers can be interoperable with older electronic devices and chargers.

Das drahtlose Ladezubehör 150 kann jedes Zubehör sein, das mit der elektronischen Vorrichtung 100 verwendet werden kann, und kann jeden beliebigen Formfaktor aufweisen, der gewünscht sein kann. Zum Beispiel kann das drahtlose Ladezubehör 150 eine Dockingstation für elektronische Vorrichtungen sein und kann gleichzeitig mit dem Laden der elektronischen Vorrichtung 100 auch ein Laden für andere Vorrichtungen bereitstellen. Um die Konstruktion unterschiedlicher Zubehörteile zu erleichtern, die die gleiche drahtlose Ladeleistung bereitstellen, stellen einige Ausführungsformen ein Senderspulenmodul (hierin auch als „drahtloses Lademodul“ bezeichnet) bereit, das eine Senderspule und eine Abschirmung einschließt und das externe elektrische Kontakte aufweist, über die der Senderspule Wechselstrom bereitgestellt werden kann. Die externen Kontakte können mit einem Steuermodul (z. B. einer Logikplatine) gekoppelt sein, das die Steuerschaltlogik zur Erzeugung des Wechselstroms für die Senderspule einschließt. Das Senderspulenmodul und das Steuermodul können in eine Vielzahl von Zubehörteilen integriert sein. Beispiele für Senderspulenmodule und Steuermodule werden nun beschrieben.The wireless charging accessory 150 may be any accessory that can be used with the electronic device 100 and may have any form factor that may be desired. For example, the wireless charging accessory 150 may be a docking station for electronic devices and may provide charging for other devices simultaneously with charging the electronic device 100. To facilitate the design of different accessories that provide the same wireless charging performance, some embodiments provide a transmitter coil module (also referred to herein as a “wireless charging module”) that includes a transmitter coil and a shield and that has external electrical contacts through which AC power can be provided to the transmitter coil. The external contacts may be coupled to a control module (e.g., a logic board) that includes the control circuitry for generating the AC power for the transmitter coil. The transmitter coil module and the control module may be integrated into a variety of accessories. Examples of transmitter coil modules and control modules are now described.

2A und 2B zeigen eine perspektivische Vorderansicht bzw. Rückansicht eines Senderspulenmoduls 200 gemäß einigen Ausführungsformen. Das Senderspulenmodul 200 schließt eine Gehäusebasis 202 ein, die je nach Wunsch aus Aluminium oder anderen Materialien hergestellt sein kann. Eine Kappe 204 kann so geformt sein, dass sie über die Oberseite der Gehäusebasis 202 passt, um eine Einhausung zu bilden. In diesem Beispiel stellen die Gehäusebasis 202 und die Kappe 204 einen puckförmigen Formfaktor bereit. Die obere Oberfläche der Kappe 204, die die Ladeoberfläche 152 definieren kann, kann eben sein oder kann einen nicht-ebenen (z. B. konkaven) Abschnitt aufweisen, um eine nicht-ebene (z. B. konvexe) Ladeoberfläche einer elektronischen Vorrichtung aufzunehmen. Die Gehäusebasis 202 und die Kappe 204 können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt sein, einschließlich Materialien, die nicht korrosiv sind, chemisch beständig sind und in der Lage sind, thermischen und mechanischen Beanspruchungen standzuhalten. Zum Beispiel kann die Gehäusebasis 202 aus einem Metall, einer Metalllegierung, einem Keramik, einem Kunststoff oder einem Verbundmaterial hergestellt sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Gehäusebasis 202 aus Edelstahl oder Aluminium hergestellt sein. Die Kappe 204 kann aus einem Material hergestellt sein, das es ermöglicht, dass zeitlich veränderliche Magnetfelder, die innerhalb der durch die Kappe 204 und die Gehäusebasis 202 gebildeten Einhausung erzeugt werden, die Kappe 204 mit geringem oder gar keinem Verlust durchdringen. Zum Beispiel kann die Kappe 204 aus Polycarbonat oder einem anderen Kunststoff, Keramik oder Verbundstoff hergestellt sein. In einigen Ausführungsformen kann die Ladeoberfläche 152 mit Softtouch-Silikon oder dergleichen beschichtet sein, das eine weichere Kontaktoberfläche bereitstellen kann und die Oberfläche der zu ladenden Vorrichtung nicht beschädigt. Andere Materialien, die eine Übertragung elektromagnetischer Felder in den gewünschten Frequenzbereichen ermöglichen, können ebenfalls verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann die Ladeoberfläche 152 eine Oberfläche mit geringer Reibung sein, und das drahtlose Ladezubehör 150 kann sich auf magnetische Kräfte statt auf Reibung verlassen, um die Ausrichtung mit einer zu ladenden Vorrichtung beizubehalten. Die Gehäusebasis 202 und die Kappe 204 können unter Verwendung eines Klebstoffs (z. B. eines Harzes) so miteinander versiegelt werden, dass das Senderspulenmodul 200 gegen das Eindringen von Flüssigkeiten (z. B. Wasser) beständig ist. 2A and 2 B show a front perspective view and a back view, respectively, of a transmitter coil module 200, according to some embodiments. The transmitter coil module 200 includes a housing base 202, which may be made from aluminum or other materials as desired. A cap 204 may be shaped to fit over the top of the housing base 202 to form an enclosure. In this example, the housing base 202 and the cap 204 provide a puck-shaped form factor. The top surface of the cap 204, which may define the charging surface 152, may be flat or may have a non-flat (e.g., concave) portion to accommodate a non-flat (e.g., convex) charging surface of an electronic device. The housing base 202 and the cap 204 may be made from a variety of materials, including materials that are non-corrosive, chemically resistant, and capable of withstanding thermal and mechanical stresses. For example, the housing base 202 may be made of a metal, metal alloy, ceramic, plastic, or composite material. In various embodiments, the housing base 202 may be made of stainless steel or aluminum. The cap 204 may be made of a material that allows time-varying magnetic fields generated within the enclosure formed by the cap 204 and the housing base 202 to pass through the cap 204 with little or no loss. For example, the cap 204 may be made of polycarbonate or other plastic, ceramic, or composite. In some embodiments, the charging surface 152 may be coated with soft-touch silicone or the like that provides a softer contact surface. surface and does not damage the surface of the device being charged. Other materials that enable transmission of electromagnetic fields in the desired frequency ranges may also be used. In some embodiments, the charging surface 152 may be a low friction surface and the wireless charging accessory 150 may rely on magnetic forces rather than friction to maintain alignment with a device being charged. The housing base 202 and the cap 204 may be sealed together using an adhesive (e.g., a resin) such that the transmitter coil module 200 is resistant to the ingress of liquids (e.g., water).

Wie in 2B gezeigt, kann die rückseitige Oberfläche der Gehäusebasis 202 eine Öffnung 228 einschließen, in der elektrische Kontakte 231-233 freiliegen. Wie nachstehend beschrieben, können die elektrischen Kontakte 231-233 Kontaktpads sein, die auf einer Leiterplatte ausgebildet sind. Die Kontakte 231, 232 können über Leiterbahnen mit den Enden eines Drahts verbunden sein, der eine Senderspule innerhalb des Senderspulenmoduls 200 bildet, während der Kontakt 233 ein Massekontakt sein kann, der mit der Gehäusebasis 202 und/oder anderen Komponenten gekoppelt ist, die elektrisch geerdet sein sollten. Externe Drähte oder andere Leiter, die Wechselstrom (und Masse) bereitstellen, können mit den elektrischen Kontakten 231-233 verbunden sein.As in 2 B As shown, the rear surface of the housing base 202 may include an opening 228 in which electrical contacts 231-233 are exposed. As described below, the electrical contacts 231-233 may be contact pads formed on a circuit board. The contacts 231, 232 may be connected via conductive traces to the ends of a wire forming a transmitter coil within the transmitter coil module 200, while the contact 233 may be a ground contact coupled to the housing base 202 and/or other components that should be electrically grounded. External wires or other conductors that provide AC power (and ground) may be connected to the electrical contacts 231-233.

3 zeigt eine Explosionsansicht eines Senderspulenmoduls 200 gemäß einigen Ausführungsformen. Wie vorstehend beschrieben, schließt das Senderspulenmodul 200 eine Gehäusebasis 202 und eine Kappe 204 ein, die eine Einhausung bilden. Innerhalb der Einhausung kann eine Ladespulenanordnung 315 eine Spule 310, eine elektromagnetische Abschirmung 314 und eine ferrimagnetische Hülse 312 einschließen. Die Spule 310 kann eine Spule sein, die aus mehreren Windungen (oder Wicklungen) eines mehrlitzigen Kupferdrahts (oder eines anderen elektrisch leitfähigen und duktilen Materials) besteht, mit Anschlüssen 311a, 311b zur Mitte der Spule hin, mit einer proximalen Oberfläche, die zur Kappe 204 ausgerichtet ist, und einer gegenüberliegenden distalen Oberfläche. Eine weitere Beschreibung der Spule 310 wird nachstehend bereitgestellt. 3 shows an exploded view of a transmitter coil module 200 according to some embodiments. As described above, the transmitter coil module 200 includes a housing base 202 and a cap 204 forming an enclosure. Within the enclosure, a charging coil assembly 315 may include a coil 310, an electromagnetic shield 314, and a ferrimagnetic sleeve 312. The coil 310 may be a coil comprised of multiple turns (or windings) of multi-strand copper wire (or other electrically conductive and ductile material) with terminals 311a, 311b toward the center of the coil, with a proximal surface aligned with the cap 204 and an opposing distal surface. A further description of the coil 310 is provided below.

Die ferromagnetische Hülse 312 kann an der distalen Seite der Spule 310 positioniert sein (d. h. an der Seite gegenüber der Kappe 204). Die ferromagnetische Hülse 312 kann aus ferrimagnetischem Material hergestellt sein (das z. B. ein Keramikmaterial sein kann, das Eisenoxid einschließt), das eine magnetische Permeabilität (µ_i) aufweist, die bei hohen Ladefrequenzen (z. B. ~2 MHz) geringe Verluste verursacht. Das ferrimagnetische Material kann zum Beispiel MnZn mit µ_i~900 sein. Die ferromagnetische Hülse 312 kann so geformt sein, dass sie den von der Spule 310 erzeugten Magnetfluss in Richtung der Ladeoberfläche 152 lenkt, und sie kann auch eine Abschirmung gegen elektromagnetische Emissionen durch andere Oberflächen des Senderspulenmoduls 200 als die Ladeoberfläche 152 bereitstellen. Die obere Oberfläche der ferrimagnetischen Hülse 312 kann so konturiert sein, dass sie die distalen und äußeren Seitenflächen der Spule 310 umgibt. Die ferromagnetische Hülse 312 kann eine zentrale Öffnung 317 aufweisen. Ein peripherer Durchgangsraum 319 kann vorgesehen sein, um die Spulenanschlüsse 311a, 311b aufzunehmen. In einigen Ausführungsformen kann elektrisch isolierendes Material auf Abschnitte der ferrimagnetische Hülse 312 aufgebracht sein, um zu verhindern, dass eine ferrimagnetische Hülse die Ladespule 310 elektrisch kontaktiert und kurzschließt.The ferromagnetic sleeve 312 may be positioned on the distal side of the coil 310 (i.e., on the side opposite the cap 204). The ferromagnetic sleeve 312 may be made of ferrimagnetic material (which may, for example, be a ceramic material including iron oxide) having a magnetic permeability (µ _i ) that causes low losses at high charging frequencies (e.g., ~2 MHz). The ferrimagnetic material may, for example, be MnZn with µ _i ~900. The ferromagnetic sleeve 312 may be shaped to direct the magnetic flux generated by the coil 310 toward the charging surface 152, and it may also provide shielding against electromagnetic emissions from surfaces of the transmitter coil module 200 other than the charging surface 152. The top surface of the ferrimagnetic sleeve 312 may be contoured to surround the distal and outer side surfaces of the coil 310. The ferromagnetic sleeve 312 may have a central opening 317. A peripheral passageway 319 may be provided to receive the coil terminals 311a, 311b. In some embodiments, electrically insulating material may be applied to portions of the ferrimagnetic sleeve 312 to prevent a ferrimagnetic sleeve from electrically contacting and shorting the charging coil 310.

Die elektromagnetische Abschirmung 314 kann einen Hauptabschirmungskörper 315 einschließen, der zwischen der Kappe 204 und der Spule 310 angeordnet ist, um eine kapazitive Abschirmung bereitzustellen, die dazu beiträgt, gekoppeltes Rauschen zwischen dem Senderspulenmodul 200 und einer elektronischen Vorrichtung, die durch das Senderspulenmodul 200 geladen wird, zu entfernen, einschließlich Rauschen, das als Ergebnis einer Benutzerinteraktion mit einer berührungsempfindlichen Anzeige auf der elektronischen Vorrichtung auftreten kann. In einigen Ausführungsformen kann die elektromagnetische Abschirmung 314 aus dünnen und flexiblen Materialien hergestellt sein. Zum Beispiel kann die elektromagnetische Abschirmung 314 aus einer flexiblen Leiterplatte bestehen, auf die elektrisch leitfähiges Material aufgedruckt oder anderweitig aufgebracht ist. Zur Befestigung der elektromagnetischen Abschirmung 314 kann eine Klebstoffschicht (nicht gezeigt) bereitgestellt sein. In anderen Ausführungsformen kann die elektromagnetische Abschirmung 314 durch Aufdrucken von leitfähigem Material auf eine druckempfindliche Klebefolie gebildet sein. Wie gezeigt, kann der Hauptabschirmungskörper 315 einen Schlitz 223 einschließen, um die Bildung von Wirbelströmen zu verhindern. Die elektromagnetische Abschirmung 314 kann auch einen L-förmigen Verlängerungsabschnitt 316 einschließen, der zwischen die ferrimagnetische Hülse 312 und die Gehäusebasis 202 passt. Der Verlängerungsabschnitt 316 kann elektrisch mit dem Hauptabschirmungskörper 315 gekoppelt sein. Der Verlängerungsabschnitt 316 kann an dem Gehäusekörper 202 angebracht sein, um eine elektrische Erdung bereitzustellen. Die zweite Ebene 316 kann eine Leiterplatte 318 aufweisen, die an ihrer Unterseite angeordnet ist. Die Leiterplatte 318 kann die freiliegenden elektrischen Kontakte 230 einschließen, die in 2B gezeigt sind. Die Anschlüsse 311a, 311b der Spule 310 können auch mit der Leiterplatte 318 gekoppelt sein, sodass Strom zwischen den Anschlüssen 311a, 311b und der Spule 310 fließen kann.The electromagnetic shield 314 may include a main shield body 315 disposed between the cap 204 and the coil 310 to provide a capacitive shield that helps remove coupled noise between the transmitter coil module 200 and an electronic device charged by the transmitter coil module 200, including noise that may occur as a result of user interaction with a touch-sensitive display on the electronic device. In some embodiments, the electromagnetic shield 314 may be made from thin and flexible materials. For example, the electromagnetic shield 314 may consist of a flexible circuit board onto which electrically conductive material is printed or otherwise applied. An adhesive layer (not shown) may be provided for securing the electromagnetic shield 314. In other embodiments, the electromagnetic shield 314 may be formed by printing conductive material onto a pressure-sensitive adhesive sheet. As shown, the main shield body 315 may include a slot 223 to prevent the formation of eddy currents. The electromagnetic shield 314 may also include an L-shaped extension portion 316 that fits between the ferrimagnetic sleeve 312 and the housing base 202. The extension portion 316 may be electrically coupled to the main shield body 315. The extension portion 316 may be attached to the housing body 202 to provide an electrical ground. The second level 316 may have a circuit board 318 disposed on its bottom. The circuit board 318 may include the exposed electrical contacts 230. ßen, which in 2 B The terminals 311a, 311b of the coil 310 may also be coupled to the circuit board 318 so that current can flow between the terminals 311a, 311b and the coil 310.

Der Magnet 322 und die Gleichstromabschirmung 324 können eine magnetische Ausrichtungsstruktur bereitstellen, die eine komplementäre magnetische Ausrichtungsstruktur in einer aufzuladenden tragbaren elektronischen Vorrichtung anziehen kann. Der Magnet 322 kann zum Beispiel ein zylindrischer Dauermagnet mit axialer Dipolausrichtung sein. Die Gleichstromabschirmung 324 kann aus einem Material hergestellt sein, das den Magnetfluss aus dem Magneten 322 von der unteren Oberfläche der Gehäusebasis 202 wegleitet, sodass die distale Seite des Senderspulenmoduls 200 nicht stark magnetisiert wird. Die Höhe des Magneten 322 und der Gleichstromabschirmung 324 kann gleich einem Abstand zwischen der Kappe 204 und der inneren Unterseite der Gehäusebasis 202 sein, sodass sich der Magnet 322 nicht axial innerhalb des Senderspulenmoduls 200 bewegt und sodass das proximale Ende des Magneten 322 an die Innenoberfläche der Kappe 204 angrenzt. Die seitliche Bewegung des Magneten 322 kann durch die Größe der zentralen Öffnung 317 in der ferrimagnetischen Hülse 312 und/oder unter Verwendung anderer Techniken wie Klebstoff oder Verguss eingeschränkt werden. The magnet 322 and the DC shield 324 may provide a magnetic alignment structure that can attract a complementary magnetic alignment structure in a portable electronic device to be charged. The magnet 322 may, for example, be a cylindrical permanent magnet with axial dipole alignment. The DC shield 324 may be made of a material that directs magnetic flux from the magnet 322 away from the bottom surface of the housing base 202 so that the distal side of the transmitter coil module 200 is not strongly magnetized. The height of the magnet 322 and the DC shield 324 may be equal to a distance between the cap 204 and the inner bottom of the housing base 202 so that the magnet 322 does not move axially within the transmitter coil module 200 and so that the proximal end of the magnet 322 is adjacent to the inner surface of the cap 204. The lateral movement of the magnet 322 can be limited by the size of the central opening 317 in the ferrimagnetic sleeve 312 and/or using other techniques such as adhesive or potting.

Die Stromversorgung kann an das Senderspulenmodul 200, und insbesondere die Spule 310, über die Kontaktpads 231-233 auf der distalen Seite des Verlängerungsabschnitts 316 der elektromagnetischen Abschirmung 314 erfolgen. In einigen Ausführungsformen wird der Wechselstrom von einer externen Quelle direkt an die Spule 210 geliefert, und das Senderspulenmodul 200 braucht keine aktiven elektronischen Komponenten einzuschließen.Power may be supplied to the transmitter coil module 200, and in particular the coil 310, via the contact pads 231-233 on the distal side of the extension portion 316 of the electromagnetic shield 314. In some embodiments, the AC power is supplied from an external source directly to the coil 210, and the transmitter coil module 200 need not include any active electronic components.

Die Spule 310 kann in der Lage sein, mit hohem Wirkungsgrad bei zwei unterschiedlichen Grundfrequenzen zu arbeiten. In einigen Ausführungsformen kann die niedrige Frequenz in einem Bereich von etwa 300 kHz bis etwa 400 kHz (z. B. bei einer Frequenz von 326 kHz) liegen, und die hohe Frequenz kann in einem Bereich von etwa 1 MHz bis etwa 2 MHz liegen (z. B. bei einer Frequenz von etwa 1,78 MHz). Wie vorstehend erwähnt, kann die Spule 310 aus einem leitfähigen Draht gebildet sein, der zu mehreren Windungen gewickelt ist, um eine Spule zu bilden. Wenn Wechselstrom durch einen Leiter fließt, ist die Stromdichte tendenziell nahe der Oberfläche am höchsten und nimmt näher an der Mitte des Leiters exponentiell ab; dies wird als „Skin-Effekt“ bezeichnet, der den effektiven Widerstand des Leiters erhöht, mit zunehmender Frequenz immer ausgeprägter wird und dadurch zu einem weniger effizienten Betrieb führt.The coil 310 may be capable of operating with high efficiency at two different fundamental frequencies. In some embodiments, the low frequency may be in a range of about 300 kHz to about 400 kHz (e.g., at a frequency of 326 kHz), and the high frequency may be in a range of about 1 MHz to about 2 MHz (e.g., at a frequency of about 1.78 MHz). As mentioned above, the coil 310 may be formed from a conductive wire wound into multiple turns to form a coil. When alternating current flows through a conductor, the current density tends to be highest near the surface and decreases exponentially closer to the center of the conductor; this is referred to as the "skin effect," which increases the effective resistance of the conductor, becoming more pronounced with increasing frequency, thereby resulting in less efficient operation.

Um einen effizienten Betrieb bei hoher Frequenz zu unterstützen, kann die Spule 310 in einigen Ausführungsformen aus einem Verbunddraht (mehrlitziger Draht) hergestellt sein. 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines mehrlitzigen Drahts 400, der zur Bildung der Spule 310 gemäß einigen Ausführungsformen verwendet werden kann. Der Draht 400 besteht aus vielen einzelnen Litzen 402. Jede Litze 402 kann ein extrudiertes Stück Kupferdraht (oder ein anderes elektrisch leitfähiges und duktiles Material) sein, das einen geringen Durchmesser (z. B. 30 µm oder einen Durchmesser in einem Bereich von 20-40 µm) aufweist. Jede Litze 402 kann eine elektrisch isolierende Außenschicht aufweisen; beispielsweise kann jede Litze mit einer flexiblen Isolierbeschichtung beschichtet oder in einer isolierenden Hülse oder einer isolierenden Ummantelung umwickelt sein. Eine Gruppe von Litzen 402 kann entlang ihrer Länge miteinander verdrillt werden, um ein Basisbündel 404 zu bilden. In dem in 4 gezeigten Beispiel schließt jedes Basisbündel 404 vier Litzen 402 ein. Eine Gruppe von Basisbündeln 404 kann entlang ihrer Länge miteinander verdrillt werden, um ein Verbundbündel 406 zu bilden. In dem gezeigten Beispiel schließt jedes Verbundbündel 406 vier Basisbündel 404 für insgesamt sechzehn Litzen pro Verbundbündel 406 ein. Eine Gruppe von Verbundbündeln 406 kann entlang ihrer Länge miteinander verdrillt werden, um einen mehrlitzigen Draht 400 zu bilden. In dem in 4 gezeigten Beispiel schließt der mehrlitzige Draht 400 sieben Verbundbündel 406 für insgesamt 112 Litzen in dem mehrlitzigen Draht 400 ein. Ein auf diese Weise ausgebildeter Draht weist eine erhöhte effektive „Skin“-Fläche auf, was einen effizienteren Betrieb bei einer hohen Frequenz (z. B. um 1,78 MHz) ermöglicht, während immer noch ein effizienter Betrieb bei niedriger Frequenz (z. B. um 326 kHz) bereitgestellt wird.To support efficient operation at high frequency, in some embodiments, the coil 310 may be made from a composite wire (multi-strand wire). 4 shows a cross-sectional view of a multi-strand wire 400 that may be used to form the coil 310 according to some embodiments. The wire 400 is made up of many individual strands 402. Each strand 402 may be an extruded piece of copper wire (or other electrically conductive and ductile material) having a small diameter (e.g., 30 μm or a diameter in a range of 20-40 μm). Each strand 402 may have an electrically insulating outer layer; for example, each strand may be coated with a flexible insulating coating or wrapped in an insulating sleeve or an insulating jacket. A group of strands 402 may be twisted together along their length to form a base bundle 404. In the embodiment shown in 4 In the example shown, each base bundle 404 includes four strands 402. A group of base bundles 404 can be twisted together along their length to form a composite bundle 406. In the example shown, each composite bundle 406 includes four base bundles 404 for a total of sixteen strands per composite bundle 406. A group of composite bundles 406 can be twisted together along their length to form a multi-strand wire 400. In the example shown in 4 In the example shown, the multi-strand wire 400 includes seven composite bundles 406 for a total of 112 strands in the multi-strand wire 400. A wire formed in this manner has an increased effective "skin" area, allowing for more efficient operation at a high frequency (e.g., around 1.78 MHz) while still providing efficient operation at a low frequency (e.g., around 326 kHz).

Die Spule 310 kann durch Wickeln des mehrlitzigen Drahts 400 in mehreren Windungen gebildet werden, um die gewünschte Spulenform zu bilden. In einigen Ausführungsformen schließt die Spule 310 eine Lage von Wicklungen in einem Spiralmuster ein; auf Wunsch können jedoch mehrere Lagen von Wicklungen bereitgestellt werden. Alle Wicklungen können in der gleichen Ebene liegen, oder die Spule 310 kann eine nicht-ebene Form aufweisen, z. B. entsprechend einer konkaven oder anderen nicht-ebenen Ladeoberfläche 152 der Kappe 204. In einigen Ausführungsformen kann das äußere Ende des Drahts 400 in das Innere der Spule 310 übergehen, sodass sich die Anschlüsse 311a, 311b beide auf der Innenseite der Spule 310 befinden (wie in 3 gezeigt); zum Beispiel kann das äußere Ende des Drahts 400 über die distale Seite der Spule 310 geführt werden.The coil 310 may be formed by winding the multi-strand wire 400 in multiple turns to form the desired coil shape. In some embodiments, the coil 310 includes one layer of windings in a spiral pattern; however, multiple layers of windings may be provided if desired. All of the windings may be in the same plane, or the coil 310 may have a non-planar shape, e.g., corresponding to a concave or other non-planar loading surface 152 of the cap 204. In some embodiments, the outer end of the wire 400 may merge into the interior of the coil 310 such that the terminals 311a, 311b are both on the inside of the coil 310 (as in 3 shown); for example, the outer end of the wire 400 can be passed over the distal side of the coil 310.

In vorstehend beschriebenen Ausführungsformen schließt das Senderspulenmodul 200 eine Ladespule 310 und externe Kontaktpads 231-233 ein, die elektrische Verbindungen direkt mit der Spule bereitstellen, aber keine Stromquelle oder aktive elektronische Komponenten zum Treiben oder Steuern des Stroms durch die Spule einschließen. In einigen Ausführungsformen kann ein Steuermodul separat von dem Senderspulenmodul 200 bereitgestellt sein, z. B. als Teil eines drahtlosen Ladekits. Das Steuermodul kann zum Beispiel eine Leiterplatte mit einer darauf montierten elektronischen Schaltlogik sein, die konfiguriert ist, um die Spule mit den gewünschten Frequenzen anzusteuern. Das drahtlose Ladekit kann einem Hersteller von Zubehör geliefert werden, und der Hersteller von Zubehör kann das Senderspulenmodul 200 und das Steuermodul in ein Zubehörteil integrieren. Beispiele für ein Steuermodul für das Senderspulenmodul 200 werden nun beschrieben.In embodiments described above, the transmitter coil module 200 includes a charging coil 310 and external contact pads 231-233 that provide electrical connections directly to the coil, but do not include a power source or active electronic components for driving or controlling current through the coil. In some embodiments, a control module may be provided separately from the transmitter coil module 200, e.g., as part of a wireless charging kit. The control module may, for example, be a circuit board with electronic circuitry mounted thereon that is configured to drive the coil at the desired frequencies. The wireless charging kit may be supplied to an accessory manufacturer, and the accessory manufacturer may integrate the transmitter coil module 200 and the control module into an accessory. Examples of a control module for the transmitter coil module 200 will now be described.

5 A und 5B zeigen eine obere Ansicht bzw. eine untere Ansicht eines Steuermoduls 500 für ein Senderspulenmodul 200 gemäß einigen Ausführungsformen. In diesem Beispiel ist das Steuermodul 500 als Logikplatine 502 implementiert, die eine Leiterplatte mit darauf montierten elektronischen Komponenten 510 sein kann. Die Leiterplatte kann mit Leiterbahnen strukturiert werden, die die elektronischen Komponenten 510 miteinander verbinden. Der Formfaktor der Logikplatine 502 kann beliebig gewählt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Logikplatine 502 klein ausgeführt werden, um den Einbau in das Gehäuse von Zubehörteilen mit einem breiten Bereich von Formfaktoren zu erleichtern. Zum Beispiel kann die Logikplatine 502 so bemessen und geformt sein, dass sie in eine Kabelmanschette eines Kabels passt, obwohl es sich versteht, dass die Logikplatine 502 nicht auf einen bestimmten Einbauort innerhalb einer Zubehörvorrichtung beschränkt ist. Die elektronischen Komponenten 510 können einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (z. B. einen Wechselrichter) einschließen, der einen empfangenen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt, der über ein Drahtpaar durch das Kabel 236 zu der Spule 210 geleitet werden kann. Die elektronischen Komponenten 510 können auch eine Steuerschaltlogik (z. B. einen Mikrocontroller oder andere Logikschaltungen) einschließen, um den Betrieb des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers zu verwalten, einschließlich des Bestimmens, ob er mit der hohen Frequenz oder der niedrigen Frequenz betrieben werden soll. In einigen Ausführungsformen können die elektronischen Komponenten 510 eine Überwachungsschaltlogik einschließen, die die Energieübertragung an die Empfangsvorrichtung überwacht (was das Empfangen von Signalen von der Empfangsvorrichtung einschließen kann, z. B. über die Modulation des elektromagnetischen Feldes, das die Energie an die Empfangsvorrichtung überträgt, durch die Empfangsvorrichtung), und die Auswahl der Betriebsfrequenz kann auf der Überwachung basieren. Es können auch andere Techniken zur Auswahl einer Betriebsfrequenz verwendet werden. 5A and 5B show a top view and a bottom view, respectively, of a control module 500 for a transmitter coil module 200, according to some embodiments. In this example, the control module 500 is implemented as a logic board 502, which may be a circuit board with electronic components 510 mounted thereon. The circuit board may be patterned with conductive traces that interconnect the electronic components 510. The form factor of the logic board 502 may be arbitrarily chosen. In some embodiments, the logic board 502 may be made small to facilitate installation into the housing of accessories with a wide range of form factors. For example, the logic board 502 may be sized and shaped to fit within a cable boot of a cable, although it is understood that the logic board 502 is not limited to a particular installation location within an accessory device. The electronic components 510 may include a DC-AC converter (e.g., an inverter) that converts a received DC current to an AC current that may be passed through the cable 236 to the coil 210 via a wire pair. The electronic components 510 may also include control circuitry (e.g., a microcontroller or other logic circuitry) to manage the operation of the DC-AC converter, including determining whether to operate at the high frequency or the low frequency. In some embodiments, the electronic components 510 may include monitoring circuitry that monitors the transfer of power to the receiving device (which may include receiving signals from the receiving device, e.g., via the receiving device modulating the electromagnetic field that transfers the power to the receiving device), and the selection of the operating frequency may be based on the monitoring. Other techniques for selecting an operating frequency may also be used.

Ein „proximales“ Ende 520 der Logikplatine 502 kann Kontaktpads 521-523 einschließen, um Ausgangsstrom für das Senderspulenmodul 200 zu liefern. Zum Beispiel können die Kontaktpads 521-523 wechselstromführende, Neutral- und Massepads einschließen. Ein dreiadriges Kabel kann zwischen den Kontaktpads 521-523 und Kontaktpads 231-233 des Senderspulenmoduls 200 verbunden sein, um die Spule 310 mit Wechselstrom zu versorgen sowie die Gehäusebasis 202 und die elektromagnetische Abschirmung 314 zu erden.A "proximal" end 520 of the logic board 502 may include contact pads 521-523 to provide output power to the transmitter coil module 200. For example, the contact pads 521-523 may include AC carrying, neutral, and ground pads. A three-wire cable may be connected between the contact pads 521-523 and contact pads 231-233 of the transmitter coil module 200 to provide AC power to the coil 310 and to ground the housing base 202 and the electromagnetic shield 314.

Ein „distales“ Ende 530 der Logikplatine 502 (gegenüber dem proximalen Ende 520) kann die Kontaktpads 531-540 einschließen. In einigen Ausführungsformen können die Kontaktpads 531-540 Kontakte einschließen, die Standard-USB-Verbindungen unterstützen. Zum Beispiel können die Kontaktpads 531-534 der USB-Busspannung, den Datensignalen D+ und D- sowie Masse entsprechen, und die Kontaktpads 535 und 538 können den USB-C-Pins entsprechen (die für USB-Typ-C-Verbindungen verwendet werden). Die Kontaktpads 531-540 können mit Noppen versehen sein, um den Anschluss an einen USB-Steckverbinder zu erleichtern.A "distal" end 530 of the logic board 502 (opposite the proximal end 520) may include contact pads 531-540. In some embodiments, contact pads 531-540 may include contacts that support standard USB connections. For example, contact pads 531-534 may correspond to USB bus voltage, data signals D+ and D-, and ground, and contact pads 535 and 538 may correspond to USB-C pins (used for USB Type-C connections). Contact pads 531-540 may be nubbed to facilitate connection to a USB connector.

Das distale Ende 530 der Logikplatine 502 kann mit verschiedenen Vorrichtungen verbunden werden, über die die Logikplatine 502 mit Energie (z. B. Gleichstromleistung, die den USB-Standards entspricht) und optional mit Daten versorgt werden kann. 6A-6C sind vereinfachte Draufsichten, die Beispiele von Verbindungen zeigen, die gemäß einigen Ausführungsformen an dem distalen Ende 530 der Logikplatine 502 vorgenommen werden können. 6A zeigt eine Unteransicht der Logikplatine 502, die mit einem USB-Type-A-Steckverbinder 602 gemäß einigen Ausführungsformen verbunden ist. Das distale Ende 530 wird in eine äußere Metallhülle des Verbinders 602 eingeführt, und die Kontakte 531-534 können elektrisch mit den entsprechenden USB-Typ-A-Verbinderstiften (in 6A nicht gezeigt) innerhalb der Verbinderhülle verbunden werden. 6B zeigt eine Unteransicht der Logikplatine 502, die mit einem USB-Typ-C-Steckverbinder 622 gemäß einigen Ausführungsformen verbunden ist. Eine Zwischenplatine 624 ist mit den Kontakten 531-540 am distalen Ende 530 der Logikplatine 502 und mit den Verbinderstiften 626 verbunden, die sich von der Rückseite des USB-Typ-C-Steckverbinders 622 erstrecken. Die Zwischenplatine 624 kann eine Leiterplatte (z. B. eine flexible Leiterplatte) sein, die mit Leiterbahnen strukturiert ist, die geeignete elektrische Pfade zwischen den Kontakten 531-540 und den Verbinderstiften 626 bereitstellen. 6C zeigt eine Unteransicht der Logikplatine 502, die mit einem Satz von Kontaktstiften 641-644 gemäß einigen Ausführungsformen verbunden ist. Die Kontaktstifte 641-644 können mit jeder Schaltlogik verbunden sein, die Energie, Masse und Daten bereitstellen kann. Somit können zum Beispiel die Logikplatine 502 und das Senderspulenmodul 200 innerhalb eines Zubehörgehäuses montiert werden, wobei die Ladeoberfläche 152 freiliegt und die andere Komponenten verdeckt sind. Aus dem Zubehörgehäuse kann ein Standard-Netzkabel mit Stecker herausgeführt werden. Innerhalb des Zubehörgehäuses kann eine Stromwandlerschaltung Netzstrom in USB-Strom umwandeln, und der USB-Stromausgang der Stromwandlerschaltung kann mit dem Kontaktstift 641 verbunden werden, der mit dem USB-Stromkontakt 531 verbunden ist. The distal end 530 of the logic board 502 can be connected to various devices through which the logic board 502 can be supplied with power (e.g., DC power that complies with USB standards) and optionally with data. 6A-6C are simplified top views showing examples of connections that may be made to the distal end 530 of the logic board 502, according to some embodiments. 6A shows a bottom view of the logic board 502 connected to a USB Type-A connector 602 according to some embodiments. The distal end 530 is inserted into an outer metal shell of the connector 602 and the contacts 531-534 can be electrically connected to the corresponding USB Type-A connector pins (in 6A not shown) within the connector shell. 6B shows a bottom view of the logic board 502 connected to a USB Type-C connector 622 according to some embodiments. An interposer board 624 is connected to the contacts 531-540 at the distal end 530 of the logic board 502 and to the connector pins 626 extending from the back of the USB Type-C connector 622. The interposer board 624 may be a printed circuit board (e.g., a flexible printed circuit board) patterned with conductive traces that provide suitable electrical provide electrical paths between contacts 531-540 and connector pins 626. 6C shows a bottom view of the logic board 502 connected to a set of contact pins 641-644 according to some embodiments. The contact pins 641-644 may be connected to any circuitry that can provide power, ground, and data. Thus, for example, the logic board 502 and the transmitter coil module 200 may be mounted within an accessory housing with the charging surface 152 exposed and the other components concealed. A standard power cord with plug may extend out of the accessory housing. Within the accessory housing, a power converter circuit may convert AC power to USB power, and the USB power output of the power converter circuit may be connected to the contact pin 641, which is connected to the USB power contact 531.

Zur weiteren Veranschaulichung, wie ein Steuermodul in ein drahtloses Ladezubehör integriert werden kann, zeigt 7 eine Explosionsansicht einer Kabelbaugruppe 700, die einen USB-Typ-A-Steckverbinder 602 und eine Logikplatine 502 gemäß einigen Ausführungsformen beinhaltet. Die Kabelbaugruppe 700 schließt ein Wechselstromkabel 736 ein, dessen eines Ende an dem Senderspulenmodul 200 befestigt werden kann. Zum Beispiel können die Drähte 741-743 (die als stromführende, Neutral- und Masseleiter wirken können) innerhalb des Kabels 736 an einem Ende mit den Kontaktpads 231-233 auf der Rückseite der Gehäusebasis 202 verbunden sein (in 2 gezeigt). Auf Wunsch kann an oder in der Nähe der Verbindungsstelle eine Zugentlastungskomponente 738 bereitgestellt werden. Das andere Ende des Kabels 736 kann in einer Kabelmanschette 702 enden. Das Kabel 736 kann beliebig lang sein (z. B. 1 Meter, 2 Meter oder jede andere Länge). Die Kabelmanschette 702 kann aus elektrisch nicht leitfähigem Material (z. B. Kunststoff, Keramik, Polymer, Harz) hergestellt sein und kann ein ästhetisch ansprechendes Erscheinungsbild aufweisen. Die Kabelmanschette 702 kann die Logikplatine 502 aufnehmen. Die anderen Enden der Drähte 741-743 können mit den Wechselstromkontakten 521-523 der Logikplatine 502 verbunden sein. Die Logikplatine 502 kann an ihrem distalen Ende mit dem USB-Typ-A-Steckverbinder 602 gekoppelt sein. Wie in 7 gezeigt, kann der Verbinder 602 eine vordere Schale 704 (die aus Metall hergestellt sein kann), einen Isolierverschluss 706, der darauf angeordnete elektrische Kontakte 708 aufweist, und eine Frontplatte 705 einschließen. Die elektrischen Kontakte 708 können mit den distalen Endkontakten 531-534 der Logikplatine 502 verbunden sein. Eine EMI-Abschirmung 726, die wie gezeigt als zweiteilige Schale konstruiert sein kann, kann innerhalb der Kabelmanschette 702 angeordnet sein, die die Logikplatte 502 umgibt. Die EMI-Abschirmung 726 kann elektromagnetische Störungen zwischen der Schaltlogik der Logikplatine 502 (einschließlich des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers) und anderer elektronischer Ausrüstung reduzieren oder verhindern. Die EMI-Abschirmung 726 kann aus verschiedenen Materialien bestehen, einschließlich leitfähiger und/oder magnetischer Materialien. In einigen Ausführungsformen kann die EMI-Abschirmung 726 als Faraday-Käfig ausgebildet sein. Die EMI-Abschirmung 726 und der Erdungsstift des Verschlusses 706 können mit dem Erdungsdraht des Kabels 736 verbunden sein, um eine gemeinsame Masse bereitzustellen. Eine Manschettenklemme 724 kann das distale Ende des Kabels 736 am Austritt des Kabels 736 aus der Manschette 702 in Position halten. Falls gewünscht, kann die Zugentlastung unter Verwendung eines Zugentlastungselements 732 (das eine externe Zugentlastungshülse sein kann) oder unter Verwendung anderer Techniken bereitgestellt werden.To further illustrate how a control module can be integrated into a wireless charging accessory, 7 an exploded view of a cable assembly 700 including a USB Type-A connector 602 and a logic board 502 according to some embodiments. The cable assembly 700 includes an AC power cable 736, one end of which may be attached to the transmitter coil module 200. For example, the wires 741-743 (which may act as live, neutral, and ground conductors) within the cable 736 may be connected at one end to the contact pads 231-233 on the back of the housing base 202 (in 2 shown). If desired, a strain relief component 738 may be provided at or near the connection point. The other end of the cable 736 may terminate in a cable sleeve 702. The cable 736 may be of any length (e.g., 1 meter, 2 meters, or any other length). The cable sleeve 702 may be made of electrically non-conductive material (e.g., plastic, ceramic, polymer, resin) and may have an aesthetically pleasing appearance. The cable sleeve 702 may house the logic board 502. The other ends of the wires 741-743 may be connected to the AC contacts 521-523 of the logic board 502. The logic board 502 may be coupled to the USB Type-A connector 602 at its distal end. As shown in 7 As shown, the connector 602 may include a front shell 704 (which may be made of metal), an insulating closure 706 having electrical contacts 708 disposed thereon, and a front plate 705. The electrical contacts 708 may be connected to the distal end contacts 531-534 of the logic board 502. An EMI shield 726, which may be constructed as a two-piece shell as shown, may be disposed within the cable boot 702 surrounding the logic board 502. The EMI shield 726 may reduce or prevent electromagnetic interference between the circuitry of the logic board 502 (including the DC-to-AC converter) and other electronic equipment. The EMI shield 726 may be made of various materials, including conductive and/or magnetic materials. In some embodiments, the EMI shield 726 may be configured as a Faraday cage. The EMI shield 726 and the ground pin of the closure 706 may be connected to the ground wire of the cable 736 to provide a common ground. A sleeve clamp 724 may hold the distal end of the cable 736 in place at the exit of the cable 736 from the sleeve 702. If desired, strain relief may be provided using a strain relief member 732 (which may be an external strain relief sleeve) or using other techniques.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann ein drahtloses Ladezubehör, das das Senderspulenmodul 200 beinhaltet, die Spule 310 so betreiben, dass sie entweder mit einer niedrigen Frequenz (z. B. einer Frequenz von etwa 326 kHz oder einer anderen Frequenz im Bereich von etwa 300 kHz bis etwa 400 kHz) oder einer hohen Frequenz (z. B. einer Frequenz von etwa 1,78 MHz oder einer anderen Frequenz im Bereich von etwa 1,5 MHz bis etwa 2 MHz) Energie bereitstellt. In einigen Ausführungsformen kann der Wirkungsgrad der Energieübertragung an eine bestimmte elektronische Vorrichtung bei der niedrigen Frequenz etwa 70 % und bei der hohen Frequenz etwa 85 % betragen. Die vorstehend beschriebenen Spulenkonfigurationen stellen eine effizientere magnetische Kopplung bei der hohen Frequenz als bei der niedrigen Frequenz bereit, obwohl die zugehörige Elektronik bei der hohen Frequenz etwas weniger effizient arbeiten kann. In einigen Ausführungsformen kann die erhöhte magnetische Kopplungseffizienz bei der hohen Frequenz zu einer erheblichen Verkürzung (z. B. 25 % bis 50 %) der Zeit führen, die zum Laden einer Batterie einer tragbaren elektronischen Vorrichtung bei der hohen Frequenz im Vergleich zum Laden bei der niedrigen Frequenz benötigt wird. In einigen Ausführungsformen arbeitet das Senderspulenmodul 200 mit der hohen Frequenz, wenn Energie für eine Vorrichtung bereitgestellt wird, die in der Lage ist, Energie bei der hohen Frequenz zu empfangen, und schaltet auf die niedrige Frequenz um, wenn es an andere Vorrichtungen (z. B. ältere Vorrichtungen wie vorstehend beschrieben) Energie bereitstellt.In the embodiments described above, a wireless charging accessory that includes the transmitter coil module 200 may operate the coil 310 to provide energy at either a low frequency (e.g., a frequency of about 326 kHz or another frequency in the range of about 300 kHz to about 400 kHz) or a high frequency (e.g., a frequency of about 1.78 MHz or another frequency in the range of about 1.5 MHz to about 2 MHz). In some embodiments, the efficiency of energy transfer to a particular electronic device may be about 70% at the low frequency and about 85% at the high frequency. The coil configurations described above provide more efficient magnetic coupling at the high frequency than at the low frequency, although the associated electronics may operate somewhat less efficiently at the high frequency. In some embodiments, the increased magnetic coupling efficiency at the high frequency may result in a significant reduction (e.g., 25% to 50%) in the time required to charge a battery of a portable electronic device at the high frequency compared to charging at the low frequency. In some embodiments, the transmitter coil module 200 operates at the high frequency when providing power to a device capable of receiving power at the high frequency and switches to the low frequency when providing power to other devices (e.g., legacy devices as described above).

In einigen Ausführungsformen kann ein Hersteller ein Kit bereitstellen, das ein Senderspulenmodul (z. B. das Senderspulenmodul 200) und ein Steuermodul (z. B. die Logikplatine 502) als separate, getrennte Komponenten einschließt. Ein Dritter kann ein drahtloses Ladezubehör zusammenbauen, indem er die Logikplatine 502 mit dem Senderspulenmodul 200 verbindet (z. B. unter Verwendung von Drähten wie vorstehend beschrieben) und das Senderspulenmodul 200 und die Logikplatine 502 in einem Zubehörgehäuse umschließt, sodass die Ladeoberfläche 152 des Senderspulenmoduls 200 freiliegt. Das Zubehörgehäuse kann einen beliebigen Formfaktor aufweisen. Zum Beispiel kann das Gehäuse der Puckform des Senderspulenmoduls 200 folgen, und ein davon ausgehendes Kabel kann eine Manschette aufweisen, in der die Logikplatine 502 untergebracht ist (z. B. wie in 7 gezeigt). Als weiteres Beispiel kann das Gehäuse eine quaderförmige (z. B. rechteckige) oder zylindrische Form aufweisen, und die Logikplatine 502 kann innerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Ein Kabel kann aus dem Gehäuse herausgeführt sein, um dem Benutzer zu ermöglichen, es nach Wunsch mit einer Steckdose, einem USB-Adapter oder mit einer anderen Stromquelle zu verbinden. In einigen Ausführungsformen kann das Zubehörteil eine Batterie zur Stromversorgung einschließen, und eine Verbindung mit einer externen Stromquelle ist nicht erforderlich.In some embodiments, a manufacturer may provide a kit that includes a transmitter coil module (e.g., transmitter coil module 200) and a control module (e.g., logic board 502) as separate rate, separate components. A third party may assemble a wireless charging accessory by connecting the logic board 502 to the transmitter coil module 200 (e.g., using wires as described above) and enclosing the transmitter coil module 200 and the logic board 502 in an accessory housing such that the charging surface 152 of the transmitter coil module 200 is exposed. The accessory housing may have any form factor. For example, the housing may follow the puck shape of the transmitter coil module 200, and a cable extending therefrom may have a sleeve in which the logic board 502 is housed (e.g., as shown in 7 As another example, the housing may have a cuboid (e.g., rectangular) or cylindrical shape, and the logic board 502 may be disposed within the housing. A cable may extend out of the housing to allow the user to connect it to a wall outlet, USB adapter, or other power source as desired. In some embodiments, the accessory may include a battery for power, and connection to an external power source is not required.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass Variationen und Modifikationen möglich sind. Zum Beispiel sind das hierin beschriebene Senderspulenmodul und das Steuermodul so kompakt gestaltet, dass sie in Zubehörteile mit kleinen Formfaktoren passen. Das Steuermodul kann als Leiterplatte mit darauf montierten Komponenten (z. B. integrierten Schaltkreisen und/oder Schaltungskomponenten) bereitgestellt sein, oder die Leiterplatte kann z. B. in einer Metallstruktur, wie einem Faradayschen Käfig, eingeschlossen sein, die eine elektromagnetische Abschirmung und einen physischen Schutz für die Komponenten bereitstellt. Ein drahtloses Energiemodul und Steuermodul der hierin beschriebenen Art können in eine Vielzahl von Zubehörvorrichtungen integriert werden, um eine drahtlose Ladefähigkeit zu ermöglichen, unabhängig von dem Formfaktor oder anderer Funktionalität der Zubehörvorrichtung. Alle hierin erwähnten Abmessungen und Materialien dienen zur Veranschaulichung und können modifiziert werden. Auch die Anzahl der Litzen in einem Bündel und Anzahl von Bündeln in einem Draht kann variiert werden. Durch die Verwendung verdrillter Litzen zur Bildung eines Verbunddrahtes kann die Herstellung vereinfacht werden.While the invention has been described with reference to specific embodiments, those skilled in the art will recognize that variations and modifications are possible. For example, the transmitter coil module and control module described herein are designed to be compact to fit into accessories with small form factors. The control module may be provided as a circuit board with components (e.g., integrated circuits and/or circuit components) mounted thereon, or the circuit board may be encased in a metal structure, such as a Faraday cage, for example, that provides electromagnetic shielding and physical protection for the components. A wireless power module and control module of the type described herein may be integrated into a variety of accessory devices to enable wireless charging capability, regardless of the form factor or other functionality of the accessory device. All dimensions and materials mentioned herein are illustrative and may be modified. The number of strands in a bundle and number of bundles in a wire may also be varied. By using twisted strands to form a composite wire, manufacturing may be simplified.

Obwohl die Erfindung in Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich entsprechend, dass die Erfindung alle Modifikationen und Äquivalente innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche abdecken soll.Accordingly, although the invention has been described with respect to specific embodiments, it is to be understood that the invention is intended to cover all modifications and equivalents within the scope of the following claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US63/202725 [0001]
US 17/655343 [0001]

Claims

A transmitter coil module comprising: a housing including a cap and a housing base forming an enclosure; a coil formed from a composite wire wound into a plurality of turns, the coil disposed within the enclosure, the composite wire comprising a plurality of strands, subsets of the strands twisted together to form a set of base bundles, groups of base bundles twisted together to form a plurality of composite bundles, and the plurality of composite bundles twisted together to form the composite wire; and a plurality of contact pads exposed through an opening in the housing base, the plurality of contact pads including two contact pads electrically connected to a first end and a second end of the composite wire, wherein the coil is operable to generate an alternating current in the composite wire at a low frequency in a range between 300 kHz and 400 kHz and at a high frequency in a range between 1 MHz and 2 MHz.

Transmitter coil module according to Claim 1 , with each base bundle including four strands.

Transmitter coil module according to Claim 2 , where each composite bundle includes four basic bundles.

Transmitter coil module according to Claim 3 , wherein the composite wire includes seven composite bundles.

Transmitter coil module according to Claim 1 , wherein the plurality of turns of the composite wire are arranged in a single layer.

Transmitter coil module according to Claim 1 , further comprising: a ferrimagnetic sleeve disposed around a distal surface of the coil; and an electromagnetic shield disposed between a proximal surface of the coil and the cap.

Transmitter coil module according to Claim 1 , where the low frequency is 326 kHz and the high frequency is 1.78 MHz.

A wireless charging kit comprising: a transmitter coil module comprising: a housing including a cap and a housing base forming a sealed enclosure; a coil formed from a composite wire wound into a plurality of turns, wherein the composite wire comprises a plurality of strands, wherein subsets of the strands are twisted together to form a set of base bundles, wherein groups of base bundles are twisted together to form a plurality of composite bundles, and wherein the plurality of composite bundles are twisted together to form the composite wire; and a control module comprising a circuit board with electronic components mounted thereon, wherein the electronic components include control circuitry configured to generate an alternating current in the composite wire at a low frequency in a range between 300 kHz and 400 kHz and at a high frequency in a range of 1 to 2 MHz.

Wireless charging kit according to Claim 8 , with each base bundle including four strands.

Wireless charging kit according to Claim 9 , where each composite bundle includes four basic bundles.

Wireless charging kit according to Claim 10 , wherein the composite wire includes seven composite bundles.

Wireless charging kit according to Claim 8 , wherein the plurality of turns of the composite wire are arranged in a single layer.

Wireless charging kit according to Claim 8 , the transmitter coil module further comprising: a ferrimagnetic sleeve disposed about a distal surface of the coil; and an electromagnetic shield disposed between a proximal surface of the coil and the cap.

Wireless charging kit according to Claim 8 , where the low frequency is 326 kHz and the high frequency is 1.78 MHz.

Wireless charging kit according to Claim 8 , wherein the circuit board has a first plurality of contact pads for outputting alternating current at a first end.

Wireless charging kit according to Claim 15 wherein the circuit board has a second plurality of contact pads for USB power and data at a second end opposite the first end.