JP2011019393A - 充電可能な誘導電力コンセント - Google Patents

Abstract

【課題】充電可能な誘導電力コンセントを提供する。
【解決手段】誘導コイル及び充電可能なパワーパックを備える誘導充電装置。誘導充電装置は、誘導コイルが、電気負荷に結線された二次コイルに誘導結合可能なように、パワーパックに接続可能であり、可変電位を誘導コイルに提供する駆動回路を含む。誘導充電装置は、誘導コイルが一次コイルに誘導結合されている場合、誘導コイルをパワーパックに接続する充電回路をさらに含み得る。また、誘導結合されているときに前記誘導コイルを通して磁束を案内する強磁性コアをさらに備える。
【選択図】図５

Description

発明の分野
本発明は、電気装置に電力を提供することを対象とする。特に、本発明は、充電可能な誘導電力コンセントに関する。

背景
コンピュータ、セルラ電話、及びこれらと同様のもの等の移動通信装置は通常、電池、すなわち、バッテリと呼ばれることも多い再充電可能な電気化学電池により給電される。電池を再充電するために、このような装置には一般に、電池の端子との接点に結線された装置の電力ジャックソケットに接続するための充電器ユニットが設けられる。充電器自体は通常、接続プラグに結線された逓減変圧器及びＡＣ−ＤＣ変換器又は整流器を含むプラグボックスからなる。使用の際には、プラグボックスが１２０Ｖ又は２４０Ｖの配電系統ソケットに差し込まれ、接続プラグは装置に結合される。装置とプラグボックスとの間に引きずられるワイヤは見苦しくなり得る。さらに、ひきずられるワイヤが引っ掛かったり、又は強く引っ張られたりした場合、ワイヤ及びコネクタが、実際にはソケット又は壁もダメージを受ける恐れがある。さらに、装置が床に向けて引っ張られる恐れがある。

充電器は携帯するには嵩張る物である。したがって、セル電話及びこれと同様のもの等のコンパクトポータブル機器の大半のユーザは、充電器を携帯せず、恐らくは夜間に定期的に充電することに頼ることを好む。多くの場合、ユーザは、頻度のさらに低い充電に頼る。その結果、充電器が利用可能ではない不都合なときに電池が切れることが多い。

参照により本明細書に援用される、Huiに付与された（特許文献１）に記載のシステム等の誘導電池充電器システムが既知である。Huiのシステムでは、平坦な誘導電池充電システムが、電池を再充電できるように設計される。このシステムは、再充電される装置が上に配置される充電面を有する平坦な充電モジュールを含む。充電モジュール内には、充電面に平行して、再充電される装置内の二次巻線にエネルギーを誘導的に結合する少なくとも１つ、好ましくは配列になった一次巻線がある。この発明は、システムを、二次巻線が形成されていない従来の電子装置と併用できるようにする二次モジュールも提供する。

Huiのシステムは、携帯電話の誘導充電プラットフォームを提供する。しかし、充電される装置が一体化された二次巻線コイルを有さない限り、プラットフォームを使用するために使用される嵩張る二次モジュールを携帯する必要がある。Huiのシステムは、従来の装置に二次巻線を提供する都合のよい手段については全く記載していない。

米国特許第７，１６４，２５５号明細書 米国特許第７，１８０，２６５号明細書

したがって、移動通信装置に都合がよい電源、特に、従来の装置に都合よくレトロフィットし得る充電器に対する必要性がある。

発明の概要
本発明の目的は、電気装置の誘導電力提供システムを提供することである。

第１の実施形態によれば、本発明は、電気装置の電力提供システムであって、電気装置に結線された二次誘導子を備え、二次誘導子は、電源に結線された一次誘導子に誘導結合され、電気装置の付属品内に組み込まれる、電力提供システムを提供することを対象とする。

様々な実施形態において、電気装置は、コンピュータ、携帯電話、メディアプレーヤ、ＰＤＡ、Walkman（登録商標）、ポータブルＣＤプレーヤ、口述録音器、ポータブルＤＶＤプレーヤ、及び移動通信装置を含む群から選択され得る。付属品は、電気装置の取り外し可能なケース、電気装置を持ち運ぶためのキャリーケース、電気装置を携帯するためのストラップ、携帯ハンドル、ファッションタグ、装飾用のペンダント、モバイルダングラー、電気装置を収容するための外被、電気装置に貼り付けるためのステッカー、ベルトクリップ、ネックサポート用ストラップ、及びイヤホンユニットを含む群から選択され得る。

任意選択的に、二次誘導子は、二次誘導子が電気装置にレトロフィット可能なように、電力ジャックソケットに結合するための電気コネクタを備える。好ましくは、電気コネクタは、電力ジャックソケットに結合するオスプラグ部と、外部電源に結合するためのメスソケット部とを備えるオスメス同体コネクタを備える。

いくつかの実施形態では、電気装置は取り外し可能なパワーパックを備え、パワーパックは、接点を介して電気装置に接続可能であり、二次誘導子は、接点に結合する電気コネクタを備える。好ましくは、電気装置は電気化学電池をさらに備え、二次誘導子は、整流器を介して電気化学電池に接続されて、電気化学電池を充電する。

任意選択的に、付属品は、電気化学電池がコンピュータから引き込まれる電力により選択的に充電可能なように、コンピュータに結合するＵＳＢプラグを備える。通常、ＵＳＢプラグは、データがコンピュータと移動通信装置との間で交換可能なように、電気装置のデータジャックソケットに繋がれる。

好ましい実施形態では、電力提供システムは、外部イヤホンユニットを有するオーディオ装置をさらに備え、二次誘導子はイヤホンユニット内に組み込まれる。通常、外部イヤホンユニットは、一次誘導子を二次誘導子に誘導結合する少なくとも１つの誘導要素を備える。任意選択的に、二次誘導子を備える誘導要素。二次誘導子は、イヤホンユニットの少なくとも１つのスピーカのボイスコイルを備え得る。代替として、二次誘導子は少なくとも１つのワイヤループを備える。ワイヤループは、オーディオ装置を支持するネックサポート用ストラップ内に組み込み得る。代替として、少なくとも１本のワイヤの両端部が一緒に接続されて、少なくとも１つのワイヤループが生成される。本発明の他の実施形態では、イヤホンユニットは、二次誘導子を通ってイヤホンユニット内に延び、一次誘導子と選択的に結合する強磁性コアを備える誘導要素を含む。

本発明のさらに別の実施形態では、電力提供システムは、二次誘導子が一次誘導子に誘導結合されているときに、整流器を介して誘導コイルをパワーパックに接続してパワーパックを充電する少なくとも１つの充電回路に選択的に接続可能な少なくとも１つの誘導コイルと、パワーパックに接続可能であり、誘導コイルが外部電気負荷に結線された外部誘導子に送電するように、可変電位を誘導コイルに提供する少なくとも１つの駆動回路とを備える。好ましくは、パワーパックは、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル金属水素化物電池、アルカリ電池、フロー電池、再充電可能な電気化学電池、及びキャパシタを含む群から選択される。任意選択的に、誘導結合されているときに、誘導コイルを通して磁束を案内する強磁性コアを備える電力提供システム。通常、ドライバは、パワーパックを誘導コイルに高頻度で断続的に接続する少なくとも1つのスイッチユニットを備える。

任意選択的に、電力提供システムは、充電のためにパワーパックを外部電源に導電的に接続するジャックをさらに備える。電力提供システムは、パワーパックを外部電気負荷に導電的に接続するジャックをさらに備え得る。

本発明のさらなる目的は、二次誘導子が一次誘導子に誘導結合されているときに、整流器を介して誘導コイルをパワーパックに接続する少なくとも1つの充電回路に選択的に接続可能であり、それにより、パワーパックを充電する誘導コイルと、パワーパックに接続可能であり、それにより、誘導コイルが外部電気負荷に結線された外部誘導子に電力を送るように、可変電位を誘導コイルに提供する少なくとも1つの駆動回路とを備えるコンピュータを提供することである。好ましくは、パワーパックはコンピュータに給電するように構成される。

本発明のさらなる目的は、少なくとも1つ誘導コイルと、少なくとも1つの充電可能なパワーパックとを備える誘導充電器であって、誘導コイルが、パワーパックを充電するために電源に結線された一次コイルに誘導結合されるとき、誘導コイルをパワーパックに接続する少なくとも1つの充電回路と、パワーパックに接続可能であり、それにより、誘導コイルが電気負荷に結線された二次コイルに誘導結合可能なように、可変電位を誘導コイルに提供する少なくとも１つの駆動回路とをさらに備える誘導充電器を提供することである。

本発明をよりよく理解し、本発明をどのようにして実行し得るかを示すために、これより、純粋に例として、添付図面を参照する。

これより、特に図面を詳細に参照しながら、示される特定事項は例であり、本発明の好ましい実施形態の説明的な考察のみを目的とし、本発明の原理及び概念的態様の最も有用且つ容易に理解される説明であると信じられるものを提供するために提示されることが強調される。この点に関して、本発明を基本的に理解するために必要な程度よりも詳しく本発明の構造的細部を示すことは試みられておらず、図面と共に行われる説明は、本発明のいくつかの形態をどのように実際に具現し得るかを当業者に明らかにするものである。

本発明の一実施形態による、コンピュータに給電する誘導電力提供手段の概略図である。 本発明の別の実施形態による、給電誘導コイルの近傍に配置されることにより、コンピュータに誘導的に給電する、ベース内に組み込まれた二次誘導コイルが設けられたコンピュータの概略図である。 誘導カプラ又は従来の電源を介して配電系統電源に結合する、本発明のさらなる実施形態によるポータブルコンピュータのジャックソケットを示す。 誘導電力コイルがベース内に内蔵された、本発明の別の実施形態によるコンピュータキャリーケースの概略図である。 ハンドル内に内蔵された誘導電力コイルを有するコンピュータキャリーケースの別の実施形態の概略図である。 ショルダーストラップ内に内蔵された誘導電力コイルを有するコンピュータキャリーケースのさらに別の実施形態の概略図である。 本発明のさらなる実施形態による内蔵誘導電力コイルを有する、ポータブルコンピュータのレトロフィット可能なキャリーハンドルの概略図である。 本発明のさらなる実施形態による内蔵誘導電力コイルを有する、ポータブルコンピュータのレトロフィット可能なキャリーハンドルの概略図である。 本発明のさらに別の実施形態による内蔵誘導電力コイルを有するファッションタグアタッチメントの概略図である。 引き込み格納可能な二次誘導コイルアタッチメントを含む本発明の別の実施形態が設けられたコンピュータの概略図である。 引き込み格納可能な二次誘導コイルアタッチメントを含む本発明の別の実施形態が設けられたコンピュータの概略図である。 本発明のさらなる実施形態の移動通信装置の誘導充電器の概略図である。 本発明の別の実施形態による、外被内に内蔵された誘導充電器を有する移動通信装置の概略図である。 本発明の別の実施形態による、外被内に内蔵された誘導充電器を有する移動通信装置の概略図である。 本発明の別の実施形態による、電池に接着された移動通信装置の粘着性誘導充電器の概略図である。 図１２ａの粘着性誘導充電器をどのように使用して電池を使用し得るかの概略図である。 オスメス同体電力コネクタを有する本発明の別の実施形態の誘導充電器の概略図である。 移動通信装置の内蔵式誘導充電器を有する、本発明のさらなる実施形態による保護ケースの概略図である。 移動通信装置の内蔵式誘導充電器を有する、本発明のさらなる実施形態による保護ケースの概略図である。 移動通信装置の内蔵式誘導充電器を有する、本発明のさらなる実施形態による保護ケースの概略図である。 ファッションタグ内に内蔵された誘導充電器を有する移動通信装置の概略図である。 データコネクタが組み合わせられた移動通信装置の誘導充電器の概略図である。 本発明の別の実施形態による、イヤホンユニット内に組み込まれたオーディオ装置の充電器の主要素を示すブロック図である。 スピーカのボイスコイルがオーディオ装置の電池に結線され、一次誘導子に誘導結合可能である、本発明の別の実施形態によるオーディオ装置の充電器の概略図である。 図１８ａの充電器をオーディオ装置に接続するスイッチユニットの主要素を示すブロック図である。 誘導ループがイヤホンユニットのネックサポート内に組み込まれた、オーディオ装置の充電器の別の実施形態の概略図である。 接点端子をイヤホンケーブル内に組み込むことにより、誘導ループが形成される、オーディオ装置の充電器のさらに別の実施形態の概略図である。 誘導コアが内部二次コイルを通り、イヤホンユニット内に延びて、外部一次誘導子に結合する、オーディオ装置の充電器の実施形態の概略図である。 オーディオ装置の内部電池を充電する可能な方法を示すフローチャートである。 充電モード及び駆動モードのそれぞれでの本発明のさらなる実施形態による誘導充電器を概略的に表すブロック図である。 充電モード及び駆動モードのそれぞれでの本発明のさらなる実施形態による誘導充電器を概略的に表すブロック図である。 一次コイルにより充電中の誘導充電器の別の実施形態の概略図である。 二次コイルに結線された携帯電話の充電に使用中の図２２ａの誘導充電器の概略図である。 本発明の別の実施形態による一体型誘導コイルを介して一次コイルにより給電中のモバイルコンピュータの概略図である。 図２３ａの誘導コイルにより充電中の携帯電話の概略図である。

これより、通常、変圧器を介してポータブルコンピュータに電力を提供するために使用されるような２ストライプマルチファイバ絶縁線（two stripe multi-fiber insulated wire）である接続線１５によりポータブルコンピュータに結線された二次誘導子１４からなるポータブルコンピュータ１２の電力提供手段１０を示す図１を参照する。

二次誘導子１４は本質的にコイルであって、本質的に配電系統電源１８に結線された別のコイルである一次誘導子１６の近傍に配置できるコイルである。したがって、一次コイル１６及び二次コイル１４は、ポータブルコンピュータ１２に電力を提供可能な誘導電力結合２０を形成する。一次コイル１６は、例えば、会議テーブルの卓上１８に配置し得る。このようにして誘導的に給電することにより、引きずるワイヤを回避でき、それにより、よりすっきりとして安全且つより柔軟性のある作業空間が提供される。

電力をポータブルコンピュータに提供するシステムが本明細書において説明されるが、電力提供手段１０が、デスクトップコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、車載コンピュータ、又はこれらと同様のもの等の他の電気装置への電力提供にも適合可能なことが理解される。電力提供手段１０は、例えば、ハンドヘルドＤＶＤプレーヤ、プロジェクタ、ハンドヘルドテレビ、デジタルピクチャフレーム、又はサウンドシステム等の他のポータブルシステムにより使用されてもよい。

図２に示すように、本発明の実施形態では、二次コイル１４は、ポータブルコンピュータ１２のベース内のキーボード下に内蔵されて、ポータブルコンピュータ１２に一体化されてもよい。コンピュータ１２を、例えば作業面２２内の一次コイル１６ａ上に位置決めすることにより、引きずる線なしで電力を提供することが可能である。電力は、電気化学パワーパック（電池）２４を充電するため、又はポータブルコンピュータ１２に給電するために使用し得る。

図３に示すように、本発明の別の実施形態では、二次コイル１４ａは、二次コイル１４ａを結合するように設計される専用ジャックソケット２８に差し込まれるジャック２６を介して、このようなオプションの電力提供向けに設計されたポータブルコンピュータ１２に結合し得る。専用ジャックソケット２８は、通常設けられる配電系統ソケットに差し込まれる変圧器からなる種類の電源（図示せず）に結合するために供給される電源ジャックソケット３０とは別物である。専用ジャックプラグ２６及びジャックソケット２８は、有用なことに、誤接続を回避するために、電源ジャックプラグ３０及びジャックプラグ（図示せず）とは物理的に異なり得る。同様に、誘導ソケット２８及び変圧器ソケット３０には、好ましくは、混乱を防ぐために、恐らくは誘導及び変圧器の文字Ｉ及びＴで適宜示される。

しかし、誘導結合の目的は、変圧器結合を回避し、それに取って代わることであるため、好ましい実施形態では、二次コイル１４ａは、変圧器型の電源を介して配電系統に結合するように設計された電力ジャックソケット３０を介してポータブルコンピュータ１２に接続される。このようにして、既存のポータブルコンピュータを、誘導的給電のために二次コイル１４ａを有するようにレトロフィットし得る。

電力は、代替として、電力ジャックの筐体内の再充電可能な電気化学パワーパックに結合するように設計された接続点を介してポータブルコンピュータ１２に提供することもできる。

二次コイル１４ａは、一次コイル１６が設けられた表面のアクセスポイント上に位置決めできるワイヤ上のパックのようなものとして提供し得る。

しかし、代替として、有用なことに、すっきりした解決策を提供するため、引きずるワイヤをなくすため、このようなワイヤを巻き取る、ため、かつ切断をより簡単にするために、図４に示すように、二次コイル１４ｂは、好ましくは、追加の機能を有する付属品内に組み込まれる。例えば、二次コイル１４ｂは、キャリーケース４０の側面又はポータブルコンピュータ１２を持ち運ぶために設けられる外被に内蔵してもよい。図５に示すような好ましい一実施形態では、二次コイル１４ｃはキャリーケース４４のハンドル４２に内蔵される。

図６に示すように、一実施形態では、二次コイル１４ｄは、可撓性を有するキャリーケース４８のショルダーストラップ４６に内蔵され、コンピュータ１２をケース内に残したまま、一次コイル１６が配置された「電力スポット」から約８０ｃｍの半径以内のどこにでも配置できるという点で、ユーザにより高い柔軟性を与える。

これより図７ａ及び図７ｂを参照して、コンピュータ１２のレトロフィット可能なキャリーハンドル５２を示す。ハンドル５２は、ストラップ５４によりコンピュータに取り付けられ、コンピュータ１２の電力ジャック３０に差し込まれる電力プラグ５６を介してコンピュータに電気的に結合される内蔵誘導電力コイル１４ｅを組み込む。

コンピュータ１２が携帯されている間、図７ｂに示すように、ストラップ５４はコンピュータ１２を囲んで支持する。しかし、図７ａに示すように、コンピュータ１２が置かれて使用されているとき、支持ストラップ５４は開かれ、誘導電力コイル１４ｅを、半径以内の任意の場所に配置された一次コイル１６に結合できるようにする。

代替として、図８を参照して、誘導電力コイル１４は、例えば、接続チェーン６４又はこれと同様のものによりコンピュータ１２に取り付けられたファッションタグ６２の内側に隠すことができる。したがって、ファッションタグ６２を電力スポットに位置合わせすることにより、コンピュータは一次コイル１６から電力を引き込むことができる。

さらなる実施形態では、図９ａ及び図９ｂに示すように、引き込み格納可能な二次誘導コイルアタッチメント７０をポータブルコンピュータ１２にレトロフィットすることができる。二次誘導コイル１４ｆは、コンピュータ１２のベース上に取り付けられるタング７４内に保持され、図９ａに示すように、コンピュータ１２が使用中の場合、二次コイル１４ｆを電力スポット１６と半径内で結合し得るように、タング７４を延ばすことができる。

図９ｂに示すように、コンピュータが格納される場合、タング７４を引き込み格納することができる。好ましくは、二次誘導コイルアタッチメント７０の厚さは、アタッチメント７０によりコンピュータ１２が卓上に沿って平坦に配置されることが妨げられないように、コンピュータ１２の脚部１３の高さ未満である。

これより図１０を参照して、携帯電話、個人情報端末（ＰＤＡ）、カメラ、又はこれらと同様のもの等の移動通信装置２００の電池を充電する誘導充電器１００を示し、実際に、多くの移動装置はこれら機能のすべてを含む。充電器１００は、通常、接続線１４０−通常、変圧器を介して電源を移動通信装置に電気的に接続するために使用されるような２ストライプマルチファイバ絶縁線によるの電力ジャックソケット２２０を介して移動通信装置２００に結線された二次コイル１２０からなる。

二次コイル１２０は、配電系統電源に結線された一次コイル１０の近傍に配置して、誘導電力結合を形成することができ、それにより、電力を提供して移動通信装置２００の電池２４０（図１２ａ及び図１２ｂ）を再充電することができる。一次コイル１０は、会議テーブルの卓上２０内に配置することができ、それにより、例えば、電話２００をそれにより再充電することができる。このようにして誘導的に再充電することにより、引きずるワイヤを回避するか、少なくとも最小に抑えることができる。二次コイル１２０は、例えば、一次コイル１０が設けられた表面のアクセスポイント上に位置決めできるワイヤ上のパック１２２のようなものとして提供し得る。代替として、二次コイル１２０は電話２００の付属品に内蔵してもよい。

数年にわたり、携帯電話はファッション品になり、ファッショナブルな様々な付属品が併用のために販売されていることが多い。このような付属品としては、例えば、交換用電話外被、保護ケース、ベルトクリップ、「モバイルダングラー（mobile dangler）」と呼ばれることもある小さな装飾用ペンダント、及びこれらと同様のものが挙げられる。このような付属品によっては、単に装飾用のものもあれば、装置に追加の保護又は装置を携帯するより都合のよい方法を提供するような二次的機能を実行するものがある。本発明の二次コイル１２０は、これらのいずれのものに内蔵してもよい。

図１１ａに示すように、本発明の実施形態によれば、二次コイル１２０は移動通信装置の外被又はケース２６０ａ、２６０ｂに内蔵し得る。図１１ｂに示すように、移動通信装置を、例えば、作業面２０の一次コイル１０上のアクセスポイントに位置決めすることにより、電力を充電器に提供し、それにより、引きずるワイヤなしで移動通信装置２００の電池２４０に充電することができる。

充電器は、電池の端子に直接接続してもよい。代替として、充電器は、移動通信装置２００の電力ジャックソケット２２０を介して電池に接続してもよい。

図１２ａに示す別の実施形態によれば、コイル１２０を移動通信装置２００の電池２４０に、電池の端子と導電接触した状態で直接接着できるように、二次コイル１２０に接着面１２２を設けてもよい。電池２４０が、二次コイル１２０が一次コイル１０と誘導結合を形成するように位置決めされる場合、電池２４０を再充電し得る。図１２ｂに示すように、この実施形態では、電池２４０が二次コイル１２０から直接再充電されるため、充電のめに電池２４０を装置に接続する必要がないことに留意する。

これより図１３を参照すると、さらなる実施形態では、二次コイル１２０は、オス型プラグ１６２及びメス型ソケット１６４の両方を含むオスメス同体電力コネクタ１６０に結線される。オスメス同体電力コネクタ１６０のオス型プラグ１６２は、依然として従来の導電性充電器のプラグ４０を受けるメス型ソケット１６４を提供しながら、装置の電力ジャックソケット２２０に結合し得る。この実施形態では、ユーザは、移動通信装置２００の電池２４０の充電に誘導充電器１００を使用するか、それとも導電性型充電器を使用するかを選択し得る。この選択は、スイッチにより容易にし得るが、好ましくは、電力コネクタ１６０は自動的に、二次コイル１２０が一次コイル１０に誘導結合されている場合は常に誘導充電器を選択し、メスソケット１６４が電源に導電的に結合されている場合は常に導電性電源を選択するように構成される。

代替として、図１４ａ〜ｃに示す実施形態では、二次コイル１２０は、移動通信装置２００に嵌め得る保護ケース又はファッションケース３００に内蔵し得る。二次コイル１２０は通常、移動通信装置の電力ジャックソケット２２０に結合するように構成された、ケース３００内のオスメス同体電力コネクタ１６０に結線される。

さらなる実施形態が、いわゆる「モバイルダングラー」又はこれと同様のもの等のファッション性のあるタグ４００内に隠された二次コイルを有する移動通信装置２００を示す図１５に示され、タグ４００は、必要な場合に任意選択的に設けられる追加の機械的支持４２０を使用して電力ジャックソケット２２０に直接差し込むことができる。したがって、本発明の誘導充電器１００は、移動通信装置のファッション付属品内に組み込み得る。同様にして、二次コイル１２０は、ベルトクリップ、ネックコード、ハンドストラップ、又はこれらと同様のもの等の移動通信装置の他の付属品内に隠してもよい。

図１６を参照すると、さらに別の実施形態によれば、誘導充電器７００は、移動通信装置２００のデータジャックソケット２８０に結合されたデータチャネルを有する。ＵＳＢプラグに繋がるＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ケーブル７２０が、例えば、コンピュータ８００のＵＳＢジャックソケット８２０に接続し得る誘導充電器に結線され、それにより、移動通信装置２００とコンピュータ８００との間にデータリンクを提供する。

ＵＳＢコネクタ７４０は、さらに、コンピュータ８００から電力を引き込むことができ、したがって、移動通信装置２００の電池１２０に電力を直接提供して充電するために使用し得る。オスメス同体コネクタを参照して上述したように、充電器７００は、電力の可用性に応じて、電池１２０をＵＳＢコネクタ７４０から充電するか、又は二次コイル１２０から充電するかを自動的に選択するように構成し得る。

「Charging Device with an Induction Coil」という名称のNokia Corporationに付与された（特許文献２）には、フットプリントの小さな、ポータブル電子装置を充電する誘導充電装置が記載されている。‘２６５号に記載の充電器は、電池と、電池に結合される第１の誘導コイルと、第１の誘導コイルを通って延びる誘導コアとを含む。誘導コアは、充電装置から外部方向に延び、二次誘導コイル内に延びることにより、ポータブル電子装置の二次誘導コイルに切断可能に結合するように適合された部分を有する。

‘２６５号に記載の充電器は本質的に、支持ループにより電子装置を懸架し得る充電フックである。このフックは第１の誘導コイルに結合され、支持ループ内に組み込み得る二次誘導コイルを介して電子装置を充電するように適合される。‘２６５号は、充電中の装置を整理する都合のよい方法を提供することを特許権請求している。しかし、用途によっては、支持ストラップ自体が望ましくなく、上述したように、ワイヤ、ストラップ、及びケーブルの本数を制限するという一般的な望みがある。

例として、これより図１７を参照して、本発明の実施形態による、オーディオ装置１２００の内部電池１２２０を充電する誘導充電器１１００の主要素を示すブロック図。

充電器１１００は、整流器１２４０を介してオーディオ装置１２００の電池１２２０に結線された二次誘導子１１４０を備える。誘導要素１１８０が、イヤホンユニット１１２０内に組み込まれて、二次誘導子１１４０を外部一次誘導子１３２０に誘導結合する。

一次誘導子１３２０は通常、駆動ユニット１３１０を介して電源１３００に結線される。駆動ユニット１３１０は、例えば、高周波振動電圧源を提供するスイッチユニット等の一次誘導子１３２０の駆動に必要な電子回路を提供する。

充電器１１００は、電話、メディアプレーヤ、個人情報端末（ＰＤＡ）、Walkman（登録商標）、ポータブルＣＤプレーヤ、ポータブルＤＶＤプレーヤ、移動通信装置、及びこれらと同様のもの等の、イヤホンケーブル１１２２を介して接続されるイヤホン１１２１を必要とするオーディオ装置１２００との併用に適する。

この実施形態の特定の特徴は、誘導充電器１１００の少なくとも一部分がオーディオ装置１２００のイヤホンユニット１１２０内に組み込まれることである。これは、Huiに付与された（特許文献１）に記載のシステム等の従来技術による装置に勝る利点を提示し、従来技術による装置は、不利なことに二次巻線を装置自体内又は専用アダプタ内に組み込む必要があるのに対して、本発明の誘導充電器１１００は、オーディオ装置の充電への使用に適し、フットプリントが小さい。さらに、本発明の誘導充電器１１００は、イヤホンユニット１１２０内に組み込まれるため、オーディオ装置１２００自体の寸法は、例えば、Nokia Corporationに付与された（特許文献２）に記載の支持ストラップ等の周辺要素の追加により損なわれない。

図１８ａを参照して、別の実施形態によるオーディオ装置２２００の充電器２１００の概略図を示す。この実施形態では、イヤホンユニット２１２０はイヤピース２１２４内に組み込まれた可動コイルスピーカ２１２２を含み、可動コイルスピーカ２１２２は、信号線２１２５を介してプラグ２１２６に接続され、イヤホンジャック２２０２を介してオーディオ装置２２００に結合する。可動コイルスピーカ２１２２のボイスコイル２１４０は、信号線２１２５から電気信号を受信し、音声信号に変換するトランスデューサである。

ボイスコイル２１４０はさらに、ドッキングステーション２３２２内に収容し得る外部一次誘導子２３２０に結合可能なように構成される。したがって、ボイスコイル２１４０は、誘導充電器２１００の二次誘導子１１４０（図１７）として機能し、信号線２１２５を介してオーディオ装置に電力を提供し得る。代替として、イヤホンユニット２１２０内の専用電力線が、ボイスコイル２１４０とオーディオ装置２００の内部電池２２０との間に整流器１２４０（図１７）を介して導電接続を提供してもよい。

図１８ｂは、図１８ａの充電器２１００をオーディオ装置２２００に接続するスイッチユニット２２７０の主要素のブロック図である。スイッチユニット２２７０は、ボイスコイル２１４０をオーディオ装置２２００に選択的に接続するために設けられる。スイッチユニット２２７０は、オーディオ装置２２００及びイヤホンユニット２１２０の両方にレトロフィット可能な別個のユニットであってもよい。代替として、スイッチユニット２２７０は、オーディオ装置２２００又はイヤホンユニット２１２０内に組み込んでもよい。

スイッチユニット２２７０は、ボイスコイル端子Ｃをスイッチ回路２２７２のオーディオ信号入力Ａ又は充電器出力Ｂに接続し得る。オーディオ信号入力Ａは、オーディオ信号２２５０を増幅器２２６０から受信し、これをボイスコイル２１４０に通信する。充電器出力Ｂは、整流器２２４０を介して電池２２２０に接続され、ボイスコイル２１４０が一次誘導子２３２０に結合されているとき、電池２２２０の充電に使用することができる。

任意選択的に、スイッチ回路２２７２は、周波数検出器２２７４により制御することができ、周波数検出器２２７４は、信号線に沿った高周波電圧変動を検出するように構成され、且つそのように動作可能である。高周波電圧変動は、ボイスコイル２１４０がアクティブな一次誘導子２３２０に結合されていることを示す。したがって、このような高周波変動が検出される場合、スイッチ回路２２７２を充電器出力Ｂに接続して、電池２２２０を充電することができる。

図１９ａ〜ｃは、オーディオ装置３２００、４２００、５２００の充電器３１００、４１００、５１００の様々な実施形態を示す概略図である。図１９ａを参照すると、イヤホンユニット３１２０はネックサポート３１２２を含む。ネックサポート３１２２内には、巻かれてコイルになり、整流器１２４０（図１７）を介してオーディオ装置３２００の内部電池１２２０（図１７）に接続される導電線３１４２の誘導ループ３１４０がある。誘導ループ３１４０は、外部一次誘導子３２０と誘導結合するように構成される。オーディオ装置３２００は、フック３３２２からネックサポート３１２２を懸架することにより都合よく格納することができる。

好ましい実施形態では、フック３３２２は、一次コイル３３２０を通って延びる強磁性材料から作られる。ネックサポート３１２２がフック３３２２から懸架されると、強磁性材料は、一次コイル３３２０とネックサポート３１２２内の誘導ループ３１４０との間に共通の誘導コア３１８０を形成する。したがって、一次コイル３３２０及び誘導ループ３１４０は、電力を一次コイル３３２０から誘導ループ３１４０に誘導的に送り、それにより、オーディオ装置３２００の電池１２２０（図１７）を充電できるような誘導結合を形成する。

任意選択的に、誘導結合は、ネックサポート３１２２内に組み込まれ、フック３３２２の強磁性誘導コア３１８０と結合して、磁気回路を完成するように構成できる強磁性要素（図示せず）の包含により向上させることができる。

ネックサポート３１２２内の誘導ループ３１４０の例をここで説明するが、二次誘導子をイヤホンユニットの他の様々な高清要素内に収容してもよいことに留意する。例えば、二次誘導コイルはイヤホンケーブル内の専用ユニットに収容されてもよい。代替として、二次コイルは、セルラ電話のイヤホンケーブル内に一般に含まれるようなマイクロホン筐体に組み込まれてもよい。また代替として、二次コイルは、都合よく格納するために、イヤホンと共に含まれることがあるようなバネ仕掛けの巻き取り器等のケーブル格納ユニット内に組み込まれてもよい。

誘導ループの代替の例を図１９ｂに概略的に示し、本発明の別の実施形態によるオーディオ装置４２００の充電器４１００を示す。この実施形態のイヤホンユニット４１２０は、各自のイヤホンケーブル４１２４ａ、４１２４ｂを介してオーディオ装置４２００にそれぞれ接続される２つのイヤピース４１２２ａ、４１２２ｂを含む。イヤホンケーブル４１２４内に埋め込まれる誘導線４１４０の束が、整流器１２４０（図１７）を介してオーディオ装置４２００の内部電池１２２０（図１７）に接続される。通常、イヤピース４１２２ａ、４１２２ｂの付近に配置される誘導線４１４０の束の各端における接点端子４１４２ａ及び４１４２ｂは、誘導線４１４０の束の両端を導電的に結合し、それにより、誘導ループを形成するように構成される。誘導ループは、電力を一次コイルから誘導ループに誘導的に送ることができるように、外部一次コイル（図示せず）に結合し得る。

図１９ｃは、本発明のさらに別の実施形態によるオーディオ装置５２００の充電器５１００の概略図である。オーディオ装置５２００は、整流器５２４０を介して内部電池５２２０に接続された内部二次コイル５１４０を組み込む。誘導コア５１８０は、内部二次コイル５１４０を通ってイヤホンユニット５１２０内に延びて、一次誘導子５３２０に結合する。一次誘導子は、例えば、オーディオ装置５２００を懸架するためのフック（図示せず）内に組み込み得る。

図２０は、本発明の一実施形態によるオーディオ装置の内部電池を誘導的に充電する方法を示すフローチャートである。この方法は、
ステップ（ａ）オーディオ装置のイヤホンユニット内に、整流器を介して電池に接続された二次誘導子を含む誘導充電器を設けるステップと、
ステップ（ｂ）−ドライバを介して電源に接続された外部一次誘導子を設けるステップと、
ステップ（ｃ）−充電器の二次誘導子を外部一次誘導子に誘導結合するステップと、
ステップ（ｄ）−可変電圧を一次誘導子に提供するステップと
を含む。

これより、本発明の別の実施形態と併用される誘導充電器６１００を概略的に表すブロック図である図２１ａ及び図２１ｂを参照する。誘導充電器６１００は、充電回路６１６０を介して、又は代替として、駆動回路６１８０を介して互いに接続できる誘導コイル６１２０及び充電可能な電池６１４０からなる。本発明の特定の特徴は、誘導充電器６１００を２つのモード：（ａ）図２１ａに示すような充電モード及び（ｂ）図２１Ｂに示すような駆動モードの間で切り替え可能なことである。モードセレクタ６１７０が、２つのモードのうちの一方を選択するために使用される。

充電モードの誘導充電器６１００を表す図２１ａを特に参照すると、誘導コイル６１２０は外部一次誘導コイル６２２０に結合され、外部一次誘導コイル６２２０は、好ましくは駆動ユニット６２６０を介して電源６２４０に接続される。モードセレクタ６１７０は、充電回路６１６０を介して誘導コイル６１２０を電池６１４０に接続するように構成される。

充電モードでは、外部一次コイル６２２０は振動磁場を生成する。内部誘導コイル６１２０は、外部一次コイル６２２０の近傍に配置され、それにより、一次コイル６２２０と内部誘導コイル６１２０との間に磁束リンケージを生み出し、それにより、電力が外部一次コイル６２２０から内部誘導コイル６１２０に送られる。通常、直流が、電池から給電させる、電気化学反応を逆にするために必要であり、充電回路６１６０は、誘導コイル６１２０内で生成される交流電流を整流し、それにより、パワーパック６１４０を再充電することができる。

これより、誘導コイル６１２０が、電気負荷６３４０に結線された外部二次誘導コイル６３２０に誘導結合される、駆動モードの誘導充電器６１００を表す図２１ｂを参照して。モードセレクタ６１７０は、駆動回路６１８０を介して誘導コイル６１２０をパワーパック６１４０に接続するように構成される。駆動モードでは、電源６１４０は、電力をドライバ回路６１８０に提供し、ドライバ回路６１８０は、可変電位を提供して、誘導コイル６１２０を駆動させる。ドライバ回路６１８０は通常、パワーパック６１４０を誘導コイル６１２０に断続的に接続する高周波スイッチユニットを備える。誘導コイル６１２０の両端の可変電位により、振動磁場が生成される。したがって、誘導充電器６１００の近傍に配置された外部二次コイル６３２０は、誘導コイル６１２０に誘導結合することができる。それにより、二次コイル６３２０に結線された電気負荷６３４０は、電力をパワーパック６１４０から引き込むことができる。

再充電可能なパワーパックの多くの例が既知であり、誘導充電器６１００の様々な実施形態との併用に適し得る。再充電可能な電気化学電池の例としては、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル金属水素化物電池、アルカリ電池、フロー電池、及びこれらと同様のものが挙げられる。鉛アルカリ蓄電池、キャパシタ、及びスーパーキャパシタ等の他の蓄電装置を誘導充電器６１００で充電することも可能である。

これより、本発明の別の実施形態による例示的な誘導充電器７１００を示す図２２ａ及び図２２ｂを参照する。筐体７１１０は、強磁性コア７１２２を包み、制御ボックス７１３０を課しいて内部パワーパック７１４０に接続される誘導コイル７１２０を含む。制御ボックス７１３０は、駆動モードの場合には駆動回路、充電モードの場合には充電回路を含むと共に、モードセレクタ（図示せず）を含む。代替の実施形態（図示せず）では、配電系統又は太陽パワーもしくはこれと同様のもの等の他の外部電源から専用ジャックを介してパワーパック７１４０を充電する追加の回路を設け得る。外部電気負荷に導電的に接続して給電する専用ジャックを設けてもよい。

図２２ａは、例えば、机上、キッチンワークトップ、会議テーブル、又は作業台等のプラットフォーム７２８０のフォーマイカ又は木製ベニア等の表面層の背後に隠された一次コイル７２２０からなる誘導電力コンセント７２００により充電中の誘導充電器７１００を示す。一次コイル７２２０は、一次コイル７１２０の駆動に必要な電子回路を提供する駆動ユニット７２６０を介して電源７２４０に結線される。駆動電子回路は、例えば、高周波振動電圧源を提供するスイッチユニットを含み得る。

誘導電力コンセント７２００はより広範囲に亘っているため、装置を二次コイルに結線して、電力を二次コイルから誘導的に引き込む可能性がより高いと考えられる。特に、一般に接続線を介して外部充電器に接続される携帯電話、メディアプレーヤ、及びこれらと同様のものに、誘導電力コンセント７２００に誘導結合する二次コイルを含む内部充電回路を設けることができる。

図２２ｂは、整流器（図示せず）を介して内部電源７３４０に接続された一体型二次誘導コイル７３２０を有する携帯電話７３００を示す。携帯電話７３００を図２２ａに示すような誘導電力コンセント７２００上に配置し、それにより、装置の二次コイル７３２０をコンセント７２００の一次コイルに誘導結合することにより、携帯電話７３００を充電することができる。

誘導電力コンセント７２００が利用可能ではない場合、図７ｂに示すように、携帯電話を誘導充電器７１００の上に配置することにより充電することができる。誘導充電器７１００が駆動モードに設定された状態では、携帯電話二次コイル７３２０は、誘導充電器７１００の内部誘導コイル７１２０に誘導結合し、そこから電力を引き込む。

図２３ａ及び図２３ｂに示す誘導充電器の別の実施形態によれば、誘導充電器８１００はモバイルコンピュータ８０００内に組み込まれる。モバイルコンピュータ８０００は、図２３ａに示すように、誘導電力コンセント８２００からコンピュータに給電する内蔵誘導コイル７１２０を有する。一次コイル８２２０に結合されると、誘導コイル８１２０は、コンピュータを給電し、且つ／又はモバイルコンピュータの内部パワーパック８１４０を充電することができる。

コンピュータ８０００の誘導コイル８１２０１０年５月５日はさらに、図８ｂに示すように、内蔵二次コイル８３２０を有する携帯電話８３００等の外部装置の充電に使用することもできる。一般に専用ケーブルを使用して、又はコンピュータ８０００のＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ポート等の標準ポートを介するメディアプレーヤ、携帯電話、マウス、ブルートゥース装置、及びこれらと同様のものを充電するために、コンピュータ８０００の同様の使用がすでになされている。この一利点は、このような専用ケーブルが必要ないことである。

ここで説明されるモバイルコンピュータ８０００の他に、誘導充電器は、電気装置を充電する電気自動車、発電機、非常灯、又はこれらと同様のもの等の他のホスト内に組み込んでもよいことに留意する。

本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲により規定され、本発明の範囲は、上記説明を読んだ上で当業者が思いつくであろう、上述した様々な特徴の組み合わせ及び次位組み合わせ（sub combination）の両方並びにその変形及び変更を含む。

特許請求の範囲中、言葉「備える」及び「備えている」、「備えた」、及びこれらと同様のもの等のその派生語は、列挙された構成要素が含まれるが、一般に他の構成要素を除外しないことを示す。

Claims (15)

1. 少なくとも１つの誘導コイルおよび少なくとも１つの充電可能なパワーパックを備える誘導充電装置。
2. 前記誘導コイルが電気負荷に結線された荷時コイルに誘導結合可能なように、可変電位を前記誘導コイルに提供するように構成された、前記パワーパックに接続可能な少なくとも１つの駆動回路をさらに備える、請求項１に記載の誘導充電装置。
3. 誘導結合されているときに前記誘導コイルを通して磁束を案内する強磁性コアをさらに備える、請求項１又は２に記載の誘導充電装置。
4. 前記パワーパックを外部電気負荷に導電的に接続して、前記電気負荷に給電するジャックをさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の誘導充電装置。
5. 前記パワーパックの充電を統制するように構成された少なくとも１つの充電回路をさらに備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の誘導充電装置。
6. 前記少なくとも１つの充電回路は前記誘導コイルを備える、請求項５に記載の誘導充電装置。
7. 前記充電回路は少なくとも１つの整流器を備える、請求項５または６に記載の誘導充電装置。
8. 前記パワーパックは、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル金属水素化物電池、アルカリ電池、フロー電池、再充電可能電気化学電池、及びキャパシタからなる群から選択される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の誘導充電装置。
9. 前記ドライバは、前記パワーパックを前記誘導コイルに断続的に高頻度で接続する少なくとも１つのスイッチユニットを備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の誘導充電装置。
10. 前記パワーパックを外部電源に導電的に接続して再充電するジャックをさらに備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の誘導充電装置。
    
    
11. 前記誘導コイルが、電源に結線された一次コイルに誘導結合されて、前記パワーパックを充電する場合、前記誘導コイルを前記パワーパックに接続するようにさらに構成される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の誘導充電装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の誘導充電装置を備えるコンピュータ。
13. 前記パワーパックにより給電される、請求項１２に記載のコンピュータ。
14. 前記二次コイルが電源に結合された一次誘導コイルに結合される場合、前記誘導コイルは、該コンピュータに給電するために使用される二次コイルである、請求項１２又は１３に記載のコンピュータ。
15. 少なくとも１つの誘導コイル及び少なくとも１つの充電可能なパワーパックを備える誘導充電装置であって、
    ａ．前記誘導コイルが、電源に結線された一次コイルに誘導結合されて、前記パワーパックを充電している場合、前記誘導コイルを前記パワーパックに接続する少なくとも１つの充電回路と、
    ｂ．前記誘導コイルが、電気負荷に結線された二次コイルに誘導結合可能なように、前記パワーパックに接続可能であり、可変電位を前記誘導コイルに提供する少なくとも１つの駆動回路と
    をさらに備える、誘導充電装置。