JP3203152U - 吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】フレキシブルでスリムな構造を有する、吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスを提供する。【解決手段】無線充電デバイス３は、フレキシブル担持部材３０、薄膜送信コイルアセンブリ、および吊り下げ要素３３を含んでいる。フレキシブル担持部材３０は、メイン担持部３０１とサブ担持部３０２を含んでいる。サブ担持部３０２は、メイン担持部３０１と接続され、それによって、ポケット３０３はメイン担持部３０１とサブ担持部３０２と共に、規定される。各ポケット３０３は、入口３０４と収容空間３０５を有している。薄膜送信コイルアセンブリは、メイン担持部３０１内に配置され、特定の周波数を有する電磁波を放射し、それにより、ポケット３０３の収容空間内３０５の、受電デバイス４を無線で充電できる。吊り下げ要素は、メイン担持部と接続されている。フレキシブル担持部材は、吊り下げ要素を介して、対象に吊り下げられる。【選択図】図３Ａ

Description

本考案は、無線充電デバイスに関し、特に吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスに関するものである。
近年、携帯電話またはタブレットコンピュータのような様々な携帯型電子デバイスが広く日常生活で使用されている。携帯型電子デバイスへの電気エネルギーの供給を目的として、充電デバイスは、携帯型電子デバイスの内蔵電池を充電するために用いられる。一般的に、充電デバイスは、有線充電デバイスと無線充電デバイスに分類される。無線充電デバイスが、様々な環境で動作されることができ、電力ケーブルによる制限がないので、有線充電デバイスは、徐々に無線充電デバイスによって置き換えられている。
無線充電動作は、また、誘導充電動作又は非接触充電動作と呼ばれている。無線充電技術によって、電気エネルギーは、電力提供デバイスから受電デバイスに、無線伝送方式で伝達される。一般的に3つの無線電力充電グループが挙げられ、それは、WPC (Wireless Power Consortium)(QI)、PMA (Power Matters Alliance)、およびA4WP (Alliance for Wireless Power)である。WPCおよびA4WP標準は、無線充電技術の主流である。無線充電技術は、磁気誘導（低周波）技術と磁気共鳴（高周波）技術を含む。磁気誘導技術は、近距離エネルギー伝達に適用される。磁気誘導技術の電力変換効率は高い。しかしながら、受電デバイスが、磁気誘導技術に従って、電力供給デバイスに位置合わせされて、取り付けられるべきであるので、受電デバイスは、同時に複数の受電デバイスを充電することはできない。磁気共鳴技術によって、送信端末と受信端末間のエネルギー伝達は、特定の共振周波数で実行される。結果的に、磁気共鳴技術は、磁気誘導技術と比較して、より長い距離のエネルギー伝達に適用することができる。
図1は、先行技術における、受電デバイスを無線で充電する、無線充電デバイスの使用を示している。図1に示すように、無線充電デバイス11は、無線充電の手段により、受電デバイス12へ電気エネルギーを伝達する。一般的に、無線充電デバイス11のコイルアセンブリは、マルチコアによる銅線で作られている。さらに、銅線が、フェライト磁性酸化物から作られている硬質の基板上に実装された後に、コイルアセンブリは生成される。コイルアセンブリは筐体内に設置される。つまり、無線充電デバイスの形状は、実際の要件および動作環境に応じて、変えることはできず、無線充電デバイスは、受電デバイスを充電するために、通常、机（または平らな面）の上に設置される。従って、無線充電デバイスの適用は制限される。さらに、無線充電デバイスを保管および運搬することは困難である。特に、無線充電デバイスが、より大きな表面の受電デバイスに使用される場合、無線充電デバイスの体積および重量は増加する。この環境において、無線充電デバイスを運搬することは困難である。
さらに、現在の無線充電デバイスは、様々な異なる技術によって動作されている。つまり、コイルアセンブリと送信端末回路の結合周波数は通常異なっている。この状況において、無線充電デバイスの構成部品と受電デバイスの構成部品には互換性がない。互換性がないので、異なる無線充電デバイスにおけるコイルアセンブリと回路構成部品は、通常異なっている。したがって、無線充電デバイスは、携帯型電子デバイスの種類に応じてカスタマイズされる。この状況で無線充電デバイスの用途は制限される。また、無線充電デバイスは、異なる無線充電技術に基づいて設計された、複数の受電デバイスを無線で充電することができない。
本考案の目的は、フレキシブルでスリムな構造を有する、吊り下げ式フレキシブル充電デバイスを提供する。吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスは、磁気共鳴および／または磁気誘導に従って、無線充電動作を成し遂げられる。吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスは、吊り下げの状態で実装されることができる。さらに、吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスは、簡単に、保管、運搬することができる。従って、無線充電の適用と利便性が広がり、配置スペースが節約される。
本考案の別の目的は、吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスが、一つまたは複数の周波数を有する、電磁波を放射でき、それにより、同時または異なった時間に、一つまたは複数の受電デバイスを無線で充電できることである。さらに、吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスが、磁気共鳴または磁気誘導に応じて、少なくとも一つの受電デバイスを適応的または選択的に充電することができることである。
本考案の態様に応じて、無線充電デバイスが提供される。無線充電デバイスは、フレキシブル担持部材、少なくとも一つの薄膜送信コイルアセンブリ、および吊り下げ要素を含んでいる。フレキシブル担持部材は、メイン担持部と少なくとも一つのサブ担持部を含んでいる。少なくとも一つのサブ担持部は、メイン担持部に接続され、それにより、少なくとも一つのポケットは、メイン担持部と少なくとも一つのサブ担持部と共に、規定されることができる。各ポケットは、入口と収容空間を有している。少なくとも一つの薄膜送信コイルアセンブリは、メイン担持部内に配置され、少なくとも一つの特定の周波数を有する電磁波を放射し、ポケットの収容空間内で、少なくとも一つの受電デバイスを無線で充電できる。フレキシブル担持部材は、吊り下げ要素を介して、対象の上に吊り下げられる。実施形態において、メイン担持部とサブ担持部のどちらも、シールド構造を含み、電磁波の発散を遮断し、充電効率が向上する。
本考案の上記内容は、以下の詳細な説明と添付の図面を検討した後に、当業者により容易に明らかになるであろう。
図1は、先行技術における、受電デバイスを無線で充電する、無線充電デバイスの使用を示す。
図2Aは、本考案の実施形態に係る、無線充電システムのアーキテクチャを示す。
図2Bは、図2Aの無線充電システムのアーキテクチャの変形例を示す。
図3Aは、本考案の実施形態に係る、吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスの外観を示す斜視図である。
図3Bは、本考案の別の実施形態に係る、吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスの外観を示す斜視図である。
図4は、図3Aの吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスを示し、線AAに沿った断面図である。
図5Aは、図4の吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスの典型的な薄膜送信コイルアセンブリを示す分解図である。
図5Bは、図4の吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスの、別の典型的な薄膜送信コイルアセンブリを示す分解図である。
図6は、図5Aに示す無線充電デバイスのシールド構造の例を示す。
図7は、図3Aの吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスの送信モジュールを示す回路ブロック図である。
図2Aと図2Bの受電デバイスの受信モジュールを示す回路ブロック図である。
図2Aと図2Bの受電デバイスの外観を示す斜視図である。
図10は、本考案の別の実施形態に係る、無線充電システムのアーキテクチャを示す回路ブロック図である。
図11は、図3Aの吊り下げ式無線充電デバイスのアンテナにおける、典型的な構成を示す回路ブロック図である。
図12は、図3Aの吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスのアンテナにおける、別の典型的な構成を示す回路ブロック図である。
図13は、図3Aの吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスのアンテナにおける、さらなる典型的な構成を示す回路ブロック図である。
本考案は、以下の実施形態を参照して具体的に説明する。本考案の好ましい実施形態の以下の説明は、例示および説明のみを目的として本明細書に記載されていることが留意されるべきである。それは、開示された正確な形態は、網羅的でもなく限定されるものでもない。
図2Aは、本考案の実施形態に係る、無線充電システムのアーキテクチャを示す。図2Bは、図2Aの無線充電システムのアーキテクチャの変形例を示す図である。図3Aは、本考案の実施形態に係る、吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスの外観を示す斜視図である。図3Bは、本考案の別の実施形態に係る、吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスの外観を示す斜視図である。図4は、図3Aの吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスを示し、線AAに沿った断面図である。図5Aは、図4の吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスの典型的な薄膜送信コイルアセンブリを示す分解図である。図5Bは、図4の吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスの、別の典型的な薄膜送信コイルアセンブリを示す分解図である。
図2A、図2B、図3A、図4、図5A、および図5Bを参照のこと。無線充電システム2は、吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイス3（また、無線充電デバイスとも称する）と、少なくとも一つの受電デバイス4を備えている。無線充電デバイス3は、電源5と接続されている。例えば、電源5は、AC商用電源、外部電池または内蔵電池である。無線充電デバイス3は、特定の周波数（すなわち、単一周波数）または広域周波数（例えば、複数の周波数）を有する電磁波を放射する。例えば、電磁波の周波数は、60Hzと300GHzの間の範囲である。その結果、磁気誘導技術（低周波数）または磁気共鳴技術（高周波数）により、無線充電デバイス3は、同一または異なる周波数の電磁波を介して、一つまたはそれ以上の受電デバイス4を無線で充電することができる。例えば、受電デバイス4は、携帯電話、タブレットコンピュータ、または電気製品である。
本実施形態で、無線充電デバイス3は、フレキシブル担持部材30、少なくとも一つの薄膜送信コイルアセンブリ31、少なくとも一つの送信モジュール32および吊り下げ要素33を備えている。フレキシブル担持部材30は、メイン担持部301と複数のサブ担持部302を備えている。少なくとも一つの薄膜送信コイルアセンブリ31は、メイン担持部301内に配置され、対応する送信モジュール32と電気的に接続されている。薄膜送信コイルアセンブリ31は、無線充電デバイスの送信端子として使用される。送信モジュール32はメイン担持部301内に配置され、電源5および対応する薄膜送信コイルアセンブリ31と電気的に接続されている。さらに、送信モジュール32は、電源5から電気エネルギーを受信し、対応する薄膜送信コイルアセンブリ31に、AC信号を生成する。複数のサブ担持部302は、メイン担持部301に接続されている。したがって、複数のポケット302は、メイン担持部301および複数のサブ担持部302と共に、規定される。各ポケット303は、入口304と収容空間305を有している。収容空間305は充電領域として使用されている。さらに、収容空間305は、一つまたは複数の受電デバイス4を収容することができる。吊り下げ要素33はメイン担持部301と接続されている。吊り下げ要素33を介して、フレキシブル担持部材30は、対象（例：壁にあるフックまたはリベット）に吊り下げることができる。吊り下げ要素33の例としては、穿孔、吊り輪、吊りフック、または吊りロープを含んでもよいが、それに限定されない。
図3Aに示す実施形態において、フレキシブル担持部材30は、壁マットである。メイン担持部301と複数のサブ担持部302は、フレキシブルな布で作られている。したがって、フレキシブル担持部30は、格納および保管可能である。フレキシブル担持部30が容易に保管および運搬できるので、フレキシブル担持部材30の使用の利便性は広がる。図3Bに示す実施形態で、フレキシブル担持部材30は、ウエストバッグ、ベルトバッグまたはハンドバッグであり、ユーザの身体に掛けたり、または、ユーザが目指す場所どこでも、ユーザによって運ぶことができる。
図2Aに示す実施形態において、無線充電デバイス3は、薄膜送信コイルアセンブリ31と送信モジュール32を備えている。したがって、無線充電デバイス3は、特定の周波数を有する電磁波を放射し、受電デバイス4を無線で充電できる。図2Bに示す実施形態において、無線充電デバイス3は、複数の薄膜送信コイルアセンブリ31と複数の送信モジュール32を備えている。薄膜送信コイルアセンブリ31は対応する送信モジュール32と電気的に接続されている。したがって、無線充電デバイス3は、特定の周波数または、複数の周波数を有する電磁波を放射し、同時にまたは異なる時間に、一つまたは複数の受電デバイス4を無線で充電できる。本実施形態において、少なくとも一つの送信モジュール32は回路基板6上に配置されている。
図3A、図4、図5A、および図5Bを再度参照のこと。フレキシブル担持部30のメイン担持部301は、表面層301aおよび裏面層301bを備えている。表面層301aと裏面層301bは、互いに向き合っている。複数のサブ担持部302は、メイン担持部301の表面層301aに接続されている。複数のサブ担持部302は、縫い付け手段またはホットメルト手段により、メイン担持部301上に固定されていることが好ましいが、それに限定されない。したがって、複数のポケット303はメイン担持部301と複数のサブ担持部302と共に、規定される。各ポケット303は、入口304と収容空間305を有している。収容空間305は、サブ担持部302とメイン担持部301によって規定される。各収容空間305のサイズは、サブ担持部302のサイズと、サブ担持部302はメイン担持部301上に縫い付けられる領域のサイズに応じて決定される。図3Aに示す実施形態において、無線充電デバイス3のフレキシブル担持部材30は、メイン担持部301と3つのサブ担持部302を備えている。3つのサブ担持部302は、縫い付け手段またはホットメルト手段により、メイン担持部301上に固定されている。したがって、3列のポケット303が形成される。第一列は、4つのポケット303を含み、第二列は4つのポケット303を含み、第三列は2つのポケット303を含んでいる。つまり、無線受電デバイス3は、その収容空間305に、少なくとも10個の受電デバイス4を収容できるように、10個のポケット303を備え、それにより、受電デバイス4を無線で充電できる。ポケットの数と形状は、実際の要件にしたがって、変えることができることに留意されたい。
本実施形態において、無線充電デバイス3は、少なくとも一つの指示部34と切替部35をさらに備えている。指示部34と切替部35は、フレキシブル担持部材30上に配置されている。例えば、指示部34は、無線充電デバイス3の動作状態を示すために、異なる色の光を放射する、プロンプトランプである。例えば、無線充電デバイス3の動作状態は、充電オフ状態、充電状態、または、フル充電状態を含むが、それに限定されない。切替部35を手動で調整することによって、無線充電デバイス3の無線充電動作は、選択的に、有効または無効になる。必要に応じて、無線充電デバイス3は、少なくとも一つの係止要素39を備えている。係止要素39は、対応するポケット303の入口304近くに置かれる。さらに、係止要素39は、メイン担持部301と対応するサブ担持部302に接続される。ポケット303の入口304は、係止要素39によってロックされる場合、ポケット303内にある受電デバイス4は、床に落ちないだろう。係止要素39の例としては、ストラップ状またはシート状のファスナーまたはジッパーを含む。
図4に示すように、薄膜送信コイルアセンブリ31はメイン担持部301の表面部301aと裏面層301bの間に配置される。従って、収容空間305内にある受電デバイス4は、磁気共鳴または磁気誘導に応じて、無線充電デバイス3の薄膜送信コイルアセンブリによって、無線で充電される。送信モジュール32は、対応する薄膜送信コイルアセンブリ31内に電気的に接続され、メイン担持部301の表面層301aと裏面層301bの間に配置されている。好ましくは、送信モジュール32はメイン担持部301の端近くに置かれ、送信モジュール32はサブ担持部302によってカバーされない。
図5Aおよび図5Bを参照のこと。本実施形態において、無線充電デバイス3の薄膜送信コイルアセンブリ31は、フレキシブル基板311、発振開始アンテナ312、共振アンテナ313、第一保護層314、および第二保護層315を備えている。発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は、フレキシブル311にある二つの面のそれぞれに配置されている。特に、発振開始アンテナ312は、フレキシブル311の第一面311a上に配置され、フレキシブル基板311の第二面311b上に配置されている。さらに、一つまたはそれ以上のコンデンサ316は、共振アンテナ313の第一端部313aと第二端部313bの間に接続されている。発振開始アンテナ312の両端部は、送信モジュール32に接続されている。本実施形態において、共振アンテナ313のより大きい部分は、フレキシブル基板311の第二基板311b上に配置され、共振アンテナ313の第一端部313aは、フレキシブル基板311の穿孔311cを貫通し、第一面311aを通って突き出ている。発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は、第一保護層314と第二保護層315により、それぞれカバーされている。つまり、第一保護層314と第二保護層315は、発振開始アンテナ312と共振アンテナ313の外側にそれぞれ置かれている。さらに、第一保護層314と第二保護層315は、それぞれ、裏面層301bと表面部301a近くに配置されている。送信モジュール32からのAC信号は、薄膜送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナ312によって受信され、発振開始アンテナ312と共振アンテナ313の結合効果が生じる。したがって、特定の周波数を有する電磁波と、対応する受電デバイス4（図2Aと図2Bを参照のこと）の無線受信部4aの薄膜受信コイルアセンブリ41は、結合効果を生じる。結合効果に応じて、無線充電デバイス3からの電気エネルギーは、磁気共鳴または磁気誘導に応じて、薄膜受信コイルアセンブリ41によって受信される。受信された電気エネルギーは受信モジュール42により出力電圧へさらに変換される。出力電圧は、負荷4bへ伝達され、それによって、受電デバイス4を無線で充電できる。ある実施形態において、発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は単一のループまたは複数のループアンテナである。さらに、発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は、円形、楕円形または長方形の形状を有している。
薄膜送信コイルアセンブリ31は、シールド構造をさらに備えている。図5Aに示されるように、シールド構造317は、発振開始アンテナ312と第一保護層314の間に配置される。シールド構造317は、メイン担持部301の裏面層301bに向かう電磁波の発散を遮断するために使われる。したがって、電磁波の効率は向上する。図5Bに示されるように、シールド構造317は、第一保護層314の外側に置かれている。同様にシールド構造317は、メイン担持部301の裏面層301bに向かう電磁波の発散を遮断するために使われる。従って、電磁波の効率は向上する。さらに、図4に示されるように、各サブ担持部302は、外側層302aと内側層302bを備えている。別のシールド構造306は、サブ担持部203内に配置され、例えば、外側層302aと内側層302bの間に配置される。シールド構造306は、サブ担持部302の外側層302aに向かう電磁波の発散を遮断するために用いられ、電磁波の利得が増加する。
ある実施形態で、第一接着層と第二接着層（図に示さず）は、フレキシブル基板311の第一面311aと第二面311b上にそれぞれ配置されている。発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は、導電性材料で作られている。さらに、発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は、対応する接着層を介して、フレキシブル基板311の第一面311aと第二面311b上にそれぞれ固定されている。各々の第一接着層と第二接着層は、光硬化性接着材料、熱硬化性接着材料または任意の別の適切な硬化性接着材料（例：酢酸ビニル-エチレン共重合体ゲル（vinyl acetate-ethylene copolymer gel）、ポリイミドゲル（polyimide gel）、ゴム状ゲル（rubbery gel）、ポリオレフィンゲル（polyolefin gel）または湿気硬化性ポリウレタンゲル（moisture curable polyurethane gel））で作られている。ある実施形態で、接着層は、硬化性接着材料と磁性材料を含んでいる。好ましくは、磁性材料は、接着材料内に混入される強磁性粉末であるが、それに限定されるものではない。あるいは、ある別の実施形態では、フレキシブル基板311は、接着層によって置き換えられる。
フレキシブル基板311は、ポリエチレンテレフタレート（PET）、薄いガラス、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリエーテルスルホン（PES）、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポリイミド（PI）、または、ポリカーボネート（PC）で作られていることが好ましいが、それに限定されるものではない。ある実施形態では、発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は、単一のループアンテナまたは複数のループアンテナである。また、発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は、円形、楕円形または長方形の形状を有している。発振開始アンテナ312と共振アンテナ313の導電性材料は、銀（Ag）、銅（Cu）、金（Au）、アルミニウム（Al）、スズ（Sn）またはグラフェンを含むが、それに限定されるものではない。さらに、各々の第一保護層314と第二保護層315は、保護塗料で作られている。保護塗料の例としては、エポキシ樹脂（epoxy resin）、アクリルシリコン（acrylic silicone）、ポリウレタンゴム（polyurethane rubber）、酢酸ビニル-エチレン共重合体ゲル（vinyl acetate-ethylene copolymer gel）、ポリイミドゲル（polyimide gel）、ゴム状ゲル（rubbery gel）、ポリオレフィンゲル（polyolefin gel）、湿気硬化性ポリウレタンゲル又はシリコン（moisture curable polyurethane gel or silicone）を含むが、それに限定されるものではない。
図6は、図5Aに示される無線充電デバイスのシールド構造の例を示す。図6に示す実施形態で、シールド構造317は、金属メッシュであり、メイン担持部301の裏面層301bに向かう、より高い周波数（6MHzより高周波）を有する電磁波の発散を遮断でき、電磁波の効率が向上する。金属メッシュは、銅、金、銀、アルミニウム、タングステン、クロム、チタン、インジウム、スズ、ニッケル、鉄、またはそれらの組み合わせから選ばれた金属材料又は金属複合材料で作られている。金属メッシュのパターンは、複数のメッシュ部3171を備えている。メッシュ部3171の隣接するどの2つの金属線3172と3173も互いに交差せず、距離dだけ離れている。距離dは、薄膜送信コイルアセンブリ31からの電磁波の波長より短い。ある別の実施形態では、シールド構造317は、磁気透過性膜であり、それにより、メイン担持部301の裏面部301bに向かう、より低い周波数（例えば、60Hzと20MHzの間の範囲）を有する電磁波発散を遮断でき、電磁波の効率が向上する。例えば、複合膜は、金属メッシュと磁気透過性膜との混合物である。サブ担持部302のシールド構造306の構造、材料、および機能は、シールド構造317のものと類似しており、重複説明を省略する。必要に応じて、もう一方のシールド構造（図に示さず）は、係止要素39内に配置され、ポケット303の入口304に向かう電磁波の発散を遮断できる。係止要素39のシールド構造の構造、材料、および機能は、シールド構想317のものと類似しており、重複説明を省略する。
図7は、図3Aの吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスの送信モジュールを示す回路ブロック図である。ある実施形態で、無線充電デバイス3は、一つまたは複数の送信モジュール32を備えている。各送信モジュール32は、対応する薄膜送信コイルアセンブリ31と電気的に接続されている。さらに、各送信モジュール32は、変換回路321、発信器322、電力増幅器323、およびフィルタ回路324を備えている。変換回路321の入力端は、電源5と電気的に接続されている。変換回路321の出力端は、発信器322と電力増幅器323と電気的に接続されている。変換回路321は、電源5からの電気エネルギーを変換し、発信機322と電力増幅器323に調整電圧を供給するために使用される。例えば、変換回路321は、DC-DCコンバータ、AC-ACコンバータおよび/またはDC-ACコンバータを含む。発振器322は、特定の周波数のAC信号を調節可能に出力するために使用される。特定の周波数のAC信号は、電力増幅器323によって増幅される。AC信号の望ましくない周波数共振波は、フィルタ回路324によってフィルタされる。フィルタされたAC信号は、送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナ312に伝達される。
図2Aと図2Bを再度参照のこと。本実施形態で、各受電デバイス4は、無線受信部4aと負荷4bを備えている。無線受信部4aと負荷4bは、別の構成要素であってもよく、または、統合された単一の構成要素であってもよい。例えば、無線受信部4aは、無線受信パッドであり、負荷4bは、無線で充電できる機能のない携帯電話である。しかしながら、無線受信パッドおよび携帯電話が、互いに電気的に接続された後に、携帯電話は無線で充電することができる。あるいは、別の実施形態では、無線受信部4aは、負荷4b（例えば、携帯電話）の筐体内に配置される。
各受電デバイス4の無線受信部4aは、薄膜受信コイルアセンブリ41と受信モジュール42を備えている。薄膜送信コイルアセンブリ31と同様に、薄膜受信コイルアセンブリ41は、フレキシブル基板、発振開始アンテナ、共振アンテナ、第一保護層、および第二保護層を備えている。さらに、一つまたは複数のコンデンサは、共振アンテナの二つの端部の間に接続されている。薄膜受信コイルアセンブリ41フレキシブル基板、発振開始アンテナ、共振アンテナ、第一保護層、および第二保護層の構造、材料、および機能は、図5Aおよび図5Bに示されるように、薄膜送信コイルアセンブリ31のフレキシブル基板、発振開始アンテナ、共振アンテナ、第一保護層、および第二保護層のものと類似しており、重複説明を省略する。薄膜受信コイルアセンブリ41と薄膜送信コイルアセンブリ31の間の結合効果に起因して、無線充電デバイス3の薄膜送信コイルアセンブリ31からの電気エネルギーは、磁気共鳴または磁気誘導に応じて、薄膜受信コイルアセンブリ41により受信される。したがって、受電デバイス4が、無線充電デバイス3の収容空間305内に配置された場合、無線充電デバイス3の薄膜送信コイルアセンブリ31によって放射された電磁波の、より高い周波数(例：6.78MHz)と、受電デバイス4の薄膜受信コイルアセンブリ41の周波数が同一であれば、電気エネルギーは、磁気共鳴に応じて、無線充電デバイス3の薄膜送信コイルアセンブリ31から、無線受信部4aの薄膜受信コイルアセンブリへ、伝達される。あるいは、受電デバイス4が、無線充電デバイス3の収容空間305内に配置された場合、無線充電デバイス3の薄膜送信コイルアセンブリ31により放射される電磁波の、より低い周波数例：100KHz）と、受電デバイス4の薄膜受信コイルアセンブリ41の周波数が同一であれば、電気エネルギーは、磁気誘導に応じて、無線充電デバイス3の薄膜送信コイルアセンブリ31から、無線受信部4aの薄膜受信コイルアセンブリ41へ、伝達される。
図8は、図2Aと図2Bの受電デバイスの受信モジュールを示す回路ブロック図である。図2A、図2Bおよび図8を参照のこと。無線受信部4aは、少なくとも一つの受信モジュール42を備えている。各受信モジュール42は、フィルタ回路421、整流回路422、電圧安定化回路423、およびDC電圧調節回路424を備えている。フィルタ回路421は、薄膜受信コイルアセンブリ41の共振アンテナと電気的に接続されている。薄膜受信コイルアセンブリ41からのAC信号の共振波は、フィルタ回路421によってフィルタされる。整流回路422はフィルタ回路421および電圧安定化回路423と電気的に接続され、AC信号を整流DC電圧へ変換できる。電圧安定化回路423は、整流回路422およびDC電圧調節回路424と電気的に接続され、整流DC電圧を安定化させ、それにより、DC電圧を定格電圧値に安定化できる。DC電圧調節回路424は、安定化したDC電圧を調節（例：増加）するために、電圧安定化回路423および負荷424と電気的に接続され、それにより、DC電圧を調整できる。調整されたDC電圧は、負荷4b（例：携帯電話のバッテリー）を充電するために、負荷4bに供給される。
図2Aと図2Bの受電デバイスの外観を示す斜視図である。図2A、2Bおよび図9を参照のこと。受電デバイス4は、無線受信部4aと負荷4bを備えている。本実施形態で、受電デバイス4の無線受信部4aは、無線パッドであり、負荷4bは、無線で充電する機能のない携帯電話である。無線受信部4a（例：無線受信パッド）のコネクタ43が、負荷4b（例：携帯電話）の対応するコネクタと電気的に接続されている時、無線充電デバイス3の薄膜送信コイルアセンブリ31からの電気エネルギーは、無線受信部4aの薄膜受信コイルアセンブリ41と受信モジュール42によって受信される。この状況において、たとえ携帯電話が、無線で充電できる機能を持っていないとしても、携帯電話は、無線受信部4aを介して、無線受信デバイス3によって無線で充電することができる。
図10は、本考案の別の実施形態に係る、無線充電システムのアーキテクチャを示す回路ブロック図である。本実施形態で、無線充電システム2は、無線受信デバイス3と二つの受電デバイス4および4’を備えている。受電デバイス4は、無線受信部4aを備え、受電デバイス4’は、無線受信部4a’を備えている。無線受信部4aおよび4a’の仕様と特徴に応じて、無線充電デバイス3は、磁性共鳴または磁性誘導によって、受電デバイス4と4’の負荷4bおよび4b’を適応的または選択的に充電することができる。本実施形態において、無線充電デバイス3は、薄膜送信コイルアセンブリ31、送信モジュール32、制御部36、第一切替回路37、第二切替回路38、二つの第一コンデンサC11およびC12、と、二つの第二コンデンサC21およびC22を備えている。薄膜送信コイルアセンブリ31と送信モジュール32の構造、機能、および原理は、上述と類似であり、重複説明を省略する。受信コイルアセンブリ41および41’と、受信モジュール42および42’の構造、機能、および原理は、上述のものと類似であり、重複説明を省略する。第一コンデンサC11およびC12は、並列に、薄膜送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナ（図に示さず）と接続されている。第一コンデンサC11とC12は、互いに並列に接続され、それにより、受電デバイス4と4’の受信コイルアセンブリ41と41’の誘導結合がなされる。第二コンデンサC21とC22は、送信モジュール32の出力端子、薄膜送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナ（図に示さず）と直列に接続されている。さらに、第二コンデンサC21とC22は、送信モジュール32と誘導結合されるために、互いに並列に接続されている。従って、第二コンデンサC21とC22は、信号をフィルタすることができ、充電性能を向上できる。第一切替回路37は、二つの第一切替要素S11とS12を備えている。第一切替要素S11とS12は、対応する第一コンデンサC11およびC12とそれぞれ接続されている。第二切替回路38は、二つの第二切替要素S21とS22を備えている。第二切替要素S21とS22は、対応する第二コンデンサC21とC22とそれぞれ接続されている。制御部36は、第一切替回路37の第一切替要素S11およびS12と、第二切替回路38の第二切替要素S21およびS22と、電気的に接続されている。適切な無線充電技術に基づいて、制御部36は、受電デバイス4および4’の無線受信部4aおよび4a’からの検出信号に従い、制御信号を生成する。制御信号に従って、第一切替回路37の第一切替要素S11およびS12と、第二切替回路37の第二切替要素S21およびS22は、選択的に、オンまたはオフにされる。結果として、無線充電デバイス3は、無線受信部4aおよび4a’の仕様と特徴に従い、磁気共鳴または磁気誘導の手段によって、受電デバイス4および4’の負荷4bおよび4b’を、適切に、選択的に、充電することができる。
無線充電デバイス3と受電デバイス4および4’の動作周波数は、以下の式によって計算されることができる。
fa = 1/[(2π)×(LaCa)1/2] = 1/[(2π)×(LbCb)1/2] = fb
この実施形態において、faは、無線充電デバイス3の動作周波数であり、fbは、受電デバイス4または4’の動作周波数であり、Caは、第一コンデンサC11またはC12の容量値であり、Laは、薄膜送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナのインダクタンス値であり、Cbは、受電デバイス4または4’の第三コンデンサC3またはC3’の容量値であり、Lbは、薄膜受信コイルアセンブリ41または41’の発振開始アンテナのインダクタンス値である。例えば、第一コンデンサC11およびC12の容量値は、それぞれ0.5μFおよび0.1nFであり、薄膜送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナのインダクタンス値Lは、5μHである。受電デバイス4の第三コンデンサC3の容量値が、0.5μFであり、薄膜受信コイルアセンブリ41の発振開始アンテナのインダクタンス値が、5μHである場合、無線充電デバイス3の制御部36は、第一切替回路37と第二切替回路38に対応する制御信号を発生させる。制御信号に応じて、第一切替要素S11と第二切替要素S21は、オンになり、第一切替要素S12と第二切替要素S22はオフとなる。従って、0.5μFの容量値を持つ第一コンデンサC11は、無線充電デバイス3によって選ばれ、薄膜送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナのインダクタンス値Lは、5μHとなる。この状況において、無線充電デバイス3の動作周波数と、受電デバイス4の無線受信部4aの動作周波数は、どちらも100KHzである。従って、受電デバイス4の無線受信部4aは、電磁誘導に従って、低い周波数で、無線充電デバイス3により無線で充電される。一方、受電デバイス4’の第三コンデンサC3’の容量値が、0.1nFであり、薄膜受信コイルアセンブリ41’の発振開始アンテナのインダクタンス値L3’が、5μHである場合、無線充電デバイス3の制御部36は、第一切替回路37と第二切替回路38に、対応する制御信号を発生させる。この制御信号に応じて、第一切替要素S12と第二切替要素S22はオンになり、第一切替要素S11と第二切替要素S21は、オフになる。従って、0.1nFの容量値を有する第一コンデンサC12は、無線充電デバイス3によって選ばれ、薄膜送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナのインダクタンス値Lは、5μHである。この状況において、無線充電デバイス3の動作周波数と、受電デバイス4’の無線受信部4a’の動作周波数は、どちらも6.78MHzである。結果として、受電デバイス4’の無線受信部4a’は、磁気共鳴に従って、高い周波数で、無線充電デバイス3により無線で充電される。動作周波数は、ここに示されているが、例示と説明のみを目的としている。
図3A、図7、図10を参照のこと。必要に応じて、無線充電デバイス3は、少なくとも一つの検出要素361をさらに備えている。検出要素361は、メイン担持部301またはサブ担持部302内に配置され、ポケット303近くに置かれる。検出要素361は、ポケット303の入口304が、係止要素39によってロックされているかどうかを検出するために、制御部36と電気的に接続されている。さらに、ポケット303の入口304が係止要素39によってロックされているかどうかを検出した結果に応じて、検出要素361から制御部36へ検出信号を発生させる。検出信号に応じて、制御部36は、送信モジュール32の変換回路321へ制御信号S1を発生させ、送信モジュール32のオン／オフ状況を制御できる。例えば、受電デバイス4は、ポケット303の収容空間305内に配置され、ポケット303の入口304は、係止要素39によってロックされた後、検出要素361と制御部36の動作は、無線受電デバイス3を制御し、ポケット303内の受電デバイス4を無線で充電するだろう。
図11は、図3Aの吊り下げ式無線充電デバイスのアンテナにおける、典型的な構成を示す回路ブロック図である。図11に示すように、一つの薄膜送信コイルアセンブリ31は、無線充電デバイス3のメイン担持部301内に配置される。薄膜送信コイルアセンブリ31は、発振開始アンテナ312と共振アンテナ313を備えている。発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は、複数のポケット303内と部分的に重なっている。送信モジュール32は、メイン担持部301内に配置され、メイン担持部301の端近くに置かれる。本実施形態で、無線充電デバイス3は、一つの指示部34と一つの切替部35を備えている。指示部34と切替部34は、メイン担持部301の表面層301a上に配置され、メイン担持部301の端近くに置かれている。例えば、指示部34は、無線充電デバイス3の動作状態を示すために、異なる色の光を放射する、プロンプトランプである。例えば、無線充電デバイス3の動作状態は、充電オフ状態、充電状態、または、フル充電状態を含むが、それに限定されない。切替部35を手動で調整することによって、無線充電デバイス3の無線充電動作は、選択的に、有効または無効になる。必要に応じて、無線充電デバイス3は、少なくとも一つの係止要素39を備えている。係止要素39は、対応するポケット303の入口304近くに置かれる。さらに、係止要素39は、メイン担持部301と対応するサブ担持部302に接続される。ポケット303の入口304は、係止要素39によってロックされる場合、ポケット303内にある受電デバイス4は、床に落ちないだろう。係止要素39の例としては、ストラップ状またはシート状のファスナーまたはジッパーを含む。
図12は、図3Aの吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスのアンテナにおける、別の典型的な構成を示す回路ブロック図である。図12に示すように、一つの薄膜送信コイルアセンブリ31は、無線充電デバイス3のメイン担持部301内に配置されている。薄膜送信コイルアセンブリ31は、一つの発振開始アンテナ312と複数の共振アンテナ313を備えている。複数の共振アンテナ313は、対応するポケット303と重なっている。送信モジュール32は、メイン担持部301内に配置され、メイン担持部301の端近くに置かれる。本実施形態では、無線充電デバイス3は、複数の指示部34と複数の切替部35を備えている。複数の指示部34は、対応するポケット303内に対応する受電デバイス4の充電状態を示すために、対応するサブ担持部302の外面302a上に配置される。複数の切替部35は、対応するポケット303の充電領域で充電動作を制御するために、対応するサブ担持部302の外面302a上に配置される。
図13は、図3Aの吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスのアンテナにおける、さらなる典型的な構成を示す回路ブロック図である。図13に示すように、複数の薄膜送信コイルアセンブリ31は、無線充電デバイス3のメイン担持部301内に配置されている。複数の薄膜送信コイルアセンブリ31は、対応するポケット303と重なっている。さらに、各薄膜送信コイルアセンブリ31は、発振開始アンテナ312と共振アンテナ313を備えている。送信モジュール32は、メイン担持部301内に配置され、メイン担持部301の端近くに置かれる。本実施形態で、無線充電デバイス3は、複数の指示部34と複数の切替部35を備えている。複数の切替部34は、対応するポケット303内に対応する受電デバイス4の充電状態を示すために、対応するサブ担持部302の外面302a上に配置されている。複数の切替部35は、対応するポケット303の充電領域で、充電動作を制御するために、対応するサブ担持部302の外面302a上に配置されている。
上記の説明から、本考案は、吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスを提供する。吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスの構造は、フレキシブルでスリムである。無線充電デバイスは、磁気共鳴または磁気誘導に応じて、受電デバイスを無線で充電できる。さらに、フレキシブル担持部材は、格納および保管可能である。レキシブル担持部30が容易に保管および運搬できるので、フレキシブル担持部材30の使用の利便性は広がり、配置スペースが節約される。さらに、本考案の吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスは、少なくとも一つの電磁波を放射でき、それにより、同時にまたは異なった時間に、少なくとも一つの受電デバイスを無線で充電できる。さらに、吊り下げ式フレキシブル無線充電デバイスは、磁気共鳴または磁気誘導に応じて、少なくとも一つの受電デバイスを適応的または選択的に充電することができる。
本考案は、現在最も実用的かつ好ましい実施形態と考えられるものに関して説明してきたが、本考案は、開示された実施形態に限定される必要はないことを理解されるべきである。それどころか、請求の範囲の精神および範囲内に含まれる様々な修正および類似の構成を包含することが意図され、請求の範囲は、そのような修正および類似の構造のすべてを包含するように最も広い解釈に従うべきである。

Claims (17)

  1. フレキシブル吊り下げ部材と、
    少なくとも一つの薄膜送信コイルアセンブリと、
    吊り下げ要素を備え、
    前記フレキシブル吊り下げ部材はメイン担持部と少なくとも一つのサブ担持部を備え、前記少なくとも一つのサブ担持部は、前記メイン担持部と接続され、それによって、少なくとも一つのポケットが、前記メイン担持部と前記少なくとも一つのサブ担持部と共に規定され、各ポケットは、入口と収容空間を有し、
    前記少なくとも一つの薄膜送信コイルアセンブリは、前記メイン担持部内に配置され、少なくとも一つの特定の周波数を有する電磁波を放射し、前記ポケットの収容空間内にある少なくとも一つの受電デバイスを無線で充電し、
    前記吊り下げ要素は、前記メイン担持部と接続され、前記フレキシブル担持部材は、前記吊り下げ要素を介して、対象に吊り下げられる、
    無線充電デバイス。
  2. 前記メイン担持部は表面層と裏面層を備え、前記少なくとも一つの薄膜送信コイルアセンブリは、前記メイン担持部の前記表面層と前記裏面相の間に配置され、前記少なくとも一つのサブ担持部は、前記メイン担持部の前記表面層と接続されている、
    請求項1に記載の無線充電デバイス。
  3. 各薄膜送信コイルアセンブリは、
    フレキシブル基板と、
    少なくとも一つの発振開始アンテナと、
    少なくとも一つの共振アンテナと、を備え、
    前記フレキシブル基板は、第一面と第二面を有し、前記第一面と前記第二面は互いに対向しており、
    前記少なくとも一つの発振開始アンテナは、前記フレキシブル基板の前記第一面上に配置され、
    前記少なくとも一つの共振アンテナは、前記フレキシブル基板の前記第二面嬢に配置され、少なくとも一つのコンデンサは、各共振アンテナの第一端部と第二端部の間に接続され、前記少なくとも一つの特定の周波数を有する電磁波は、前記共振アンテナと前記発振開始アンテナの結合効果に応じて、放射する、
    請求項2に記載の無線充電デバイス。
  4. 前記送信コイルアセンブリは、
    第一保護層と第二保護層をさらに備え、
    前記第一保護層は、前記発振開始アンテナをカバーし、
    前記第二保護層は、前記共振アンテナをカバーする、
    請求項3に記載の無線充電デバイス。
  5. 前記送信コイルアセンブリは、シールド構造をさらに備え、それにより、前記電磁波の発散を遮断でき、前記シールド構造は、前記発振開始アンテナと前記第一保護層の間に配置されるか、前記第一保護層の外側に置かれ、
    前記シールド構造は、金属メッシュ、磁気透過性膜、または、前記金属メッシュと前記磁気透過性膜の組み合わせを備えている、
    請求項4に記載の無線充電デバイス。
  6. 前記フレキシブル担持部材は、複数のサブ担持部を備え、前記複数のサブ担持部は、前記メイン担持部と接続され、それによって、複数のポケットは、前記メイン担持部と前記複数のサブ担持部と共に規定される、
    請求項3に記載の無線充電デバイス。
  7. 前記薄膜送信コイルアセンブリは、一つの発振開始アンテナと一つの共振アンテナを備え、それらは、前記複数のポケットと部分的に重なっている、
    請求項6に記載の無線充電デバイス。
  8. 前記薄膜送信コイルアセンブリは、一つの発振開始アンテナと複数の共振アンテナを備え、前記複数の共振アンテナは、対応する前記ポケットと部分的に重なっている、
    請求項6に記載の無線充電デバイス。
  9. 前記少なくとも一つの薄膜送信コイルアセンブリは、前記複数のポケットに対応する、複数の薄膜送信コイルアセンブリを備えている、
    請求項6に記載の無線充電デバイス。
  10. 各サブ担持部は、外面、内面、およびシールド構造を備え、前記シールド構造は、前記外面と前記内面の間に配置され、前記シールド構造は、金属メッシュ、磁気透過性膜、または、前記金属メッシュと前記磁気透過性膜の組み合わせを備えている、
    請求項2に記載の無線充電デバイス。
  11. 前記無線充電デバイスの動作状態または充電状態を示すために、少なくとも一つの指示部を、さらに備え、
    前記少なくとも一つの指示部は、前記メイン担持部の前記表面層、または、対応する前記サブ担持部の外面上に配置される、
    請求項2に記載の無線充電デバイス。
  12. 前記無線充電デバイスは、少なくとも一つの切替部をさらに備え、
    対応する前記受電デバイスを無線で充電する機能は、対応する前記切替部を介して、選択的に、有効または無効になり、
    前記少なくとも一つの切替部は、前記メイン担持部の前記表面層、または、対応する前記サブ担持部の外面に配置される、
    請求項2に記載の無線充電デバイス。
  13. 前記無線充電デバイスは、前記対応するポケットの前記入口をロックするため、少なくとも一つの係止要素をさらに備え、
    前記少なくとも一つの係止要素は、前記対応するポケット近くに置かれ、前記メイン担持部および対応する前記サブ担持部内に接続される、
    請求項2に記載の無線充電デバイス。
  14. 前記係止要素は、シールド構造をさらに備える、
    請求項13に記載の無線充電デバイス。
  15. 前記無線充電デバイスは、
    前記無線充電デバイスの動作を制御するための制御部と、
    少なくとも一つの検出要素と、を備え、
    前記少なくとも一つの検出要素は、前記メイン担持部または対応する前記サブ担持部内に配置され、対応する前記ポケットの前記入口近くに置かれ、前記少なくとも一つの検出要素は、前記制御部と電気的に接続され、対応する前記ポケットの前記入口がロックされているかどうかの判断の結果に応じて、検出信号を発生させ、
    前記制御部は、前記検出信号に応じて、前記無線充電デバイスのオン／オフ状態を制御するための制御信号を発生させ、
    請求項13に記載の無線充電デバイス。
  16. 前記無線充電デバイスは、少なくとも一つの送信モジュールをさらに備え、
    前記少なくとも一つの送信モジュールは、対応する前記送信コイルアセンブリおよび電源と電気的に接続され、
    前記送信モジュールは電気エネルギーを前記電源から受信し、対応する前記送信コイルアセンブリにAC信号を供給する、
    請求項1に記載の無線充電デバイス。
  17. 前記吊り下げ要素は、穿孔、吊り輪、吊りフック、または吊りロープである、
    請求項1に記載の無線充電デバイス。
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