JP6009316B2 - 無給電アンテナを使用する無線電力範囲増大 - Google Patents

Description

この出願は、２００７年１１月２８日に提出された仮出願６０／９９０，９０８号から優先権を請求し、その開示の全内容は参照によってこれに組み込まれる。

我々の先の出願は磁気機械システムを説明した。ナイジェルパワーＬＬＣ（Nigel Power LLC）による先の出願は、実質的無変調搬送波で磁気信号を送る送信機を使用する無線電力供給および／または充電システムを説明した。受信機は、送信機の放射場からエネルギーを抽出する。抽出されるエネルギーは、ロードに電力を供給したりバッテリーを充電したりするために整流され使用され得る。

我々の先の出願は、結合磁気共振を使用する電気エネルギーの非放射転送を説明する。非放射は、受信および送信アンテナの両方が波長と比較して小さいことを意味し得、したがって、ヘルツ波に関して低い放射効率を有する。高い効率は、送信共振器と受信共振器の間で得ることができる。

本出願は、この電力伝送が無給電アンテナを使用して起こり得る範囲を拡張することを説明する。

別の相は、無給電アンテナを同調することを説明する。

図１は、メインおよび無給電伝送アンテナの両方を使用する無線電力伝送のブロック図を示す。 図２は、部屋のエッジのまわりのアンテナを示す。 図３は、ドアと窓を迂回するために部屋の異なるレベルにあるアンテナを示す。 図４は、無給電アンテナのためのマッチング回路構成を示す。 図５は、電場強度分布を示す。 図６は、無給電アンテナを示す。 図７は、切替コンデンサの回路図を示す。 図８は、磁場の強さを示す。 図９は、可変面積アンテナを示す。 図１０は、結合ループとアンテナを示す。 図１１は、離調対結合係数を示す。 図１２Ａは、転送効率を示す。 図１２Ｂは、転送効率を示す。

非放射エネルギー転送の古典的原理はファラデーの誘導法則に基づいている。送信機は一次側を形成し、受信機は、伝送距離で分離された二次側を形成する。一次側は、交流磁場を発生する送信アンテナを表わす。二次側は、ファラデーの誘導法則を使用して、交流磁場から電力を抽出する受信アンテナを表わす。

ここで、∇×E（ｔ）は、交流磁場によって発生される電場の回転を表す。

しかしながら、発明者らは、一次側と二次側の間に存在する弱い結合が漂遊インダクタンスと見なされ得ることを認める。この漂遊インダクタンスは次に、リアクタンスを増大させ、それ自体が一次側と二次側の間のエネルギー転送を妨げ得る。

この種の弱い結合システムの転送効率は、動作周波数のリアクタンスの正反対に同調されたコンデンサを使用することによって改善することができる。システムは、このように同調されると、その動作周波数で共振する補償トランスになる。そして、電力転送効率は、一次側と二次側の損失によって単に制限される。これらの損失はそれ自体、それらの品質またはＱ値によって規定される。

漂遊インダクタンスの補正も、電力転送を最大にするためにソースとロードのインピーダンス整合の一部と見なされ得る。したがって、この方法におけるインピーダンス整合は電力転送の量を増大させることができる。

今の実施形態によれば、部屋内のいかなる場所に配置され得る無線給電装置に電力を供給するための技術が説明される。実施形態は部屋全体に電力を供給し、受信機の正確な位置と無関係に、受信機のための電力を部屋のいかなる場所にも提供する。

ここに開示される技術は、１３５ｋＨｚ、いわゆるＩＳＭ帯の周波数で作動する。しかしながら、他の技術は他の周波数で作動し得る。たとえば、他の実施形態は１３．５６ＭＨｚの周波数で作動し得る。

ある実施形態は、ここに無給電アンテナと呼ばれる受動リピータを使用して、無線電力の範囲を拡張する。電力は、無線送信機から範囲内のすべての無給電アンテナに転送される。これらの無給電アンテナは、最大電力伝送のエリアを作り出す同調共振器を形成する。無線電力受信機は無給電アンテナの範囲内にある。

図１はブロック図を示している。「ロングレンジ」部屋アンテナ１００は、磁気周波数発生器１０５と増幅器１１０によって磁気電力が与えられ得る。磁気発生器１０５は、アンテナ１００と共振関係にある周波数を有する出力を生成し得る。アンテナ１００は、示される誘導ループ１０１と分離コンデンサ１０２で作られる。別の実施形態では、ループ１０１の自己容量がコンデンサとして役立ち得る。ループとコンデンサにＬＣ定数は、発生器と増幅器によって作り出される周波数と実質的に共振関係にある。

これは、アンテナ１００の近くに磁場エリアを作り出す。ある実施形態では、アンテナ１００は、部屋の周囲を横切り得る。しかしながら、アンテナ１００は、ループアンテナの内部に、ループの外部に生成するのと同量の信号を生成するので、部屋の中心のより近くにアンテナを置くほうが効率的であり得る。したがって、一実施形態は、アンテナを、たとえばフロア内に、またはテーブルの縁に沿って置き得る。１２５などの任意の受信機は、部屋アンテナ１００から電力を直接受信することができ、またアンテナ１２０から再放射電力を受信することができる。

無給電アンテナ１２０はアンテナ１００から磁場電力を受信し、１２０に近いエリアに再放射する。受信機１２５は磁気電力の受信機であり得る。

１２６，１２７として示される他の受信機もまた同じ手法で電力を受信することができ、メインアンテナ１００からそれらの電力の一部またはすべてを、また他の無給電アンテナ１３０によって再放射される電力の一部を受信する。あるいは、この実施形態では、受信機１２６と１２７は無給電アンテナ１３０だけから電力を受信することが示される。また別の受信機１２８は、無給電アンテナの近くになく、したがって、メインアンテナ１００だけから磁気送信電力を受信する。

ループアンテナは磁場に対してすべて同じ指向を有してもよく、あるいは磁場に対してそれぞれ異なる指向を有してもよい。

電力を中継する受信機アンテナの能力は、受信機アンテナと部屋アンテナの間の結合に主に依存し得る。この結合は、今度は、受信機アンテナと部屋アンテナの間の面積比を含む多くの要因に依存し得る。しかしながら、受信機アンテナは、それを包含する携帯機器のサイズによってサイズが限定され得る。無給電アンテナは、それらが、必要とする電力を受信し再送信することを可能にする十分に大きい面積を有することができる。

別の重要な特徴はアンテナの品質値である。無給電アンテナは、隠すことができ、また任意のサイズにできるので、より高いＱ値を有することができる。

低周波を使用するある実施形態は、一般に、誘導子のモア条件（more terms）を、そして高周波で使用されるそれらを使用し得る。一実施形態は、アンテナ１００そしてまた無給電アンテナの一部としてアンテナ材料の多重巻きを使用し得る。一実施形態は、巻き数の増大によって引き起こされる増大するオーム損失を補償するために「リッツワイヤ」などのストランドワイヤを使用し得る。オーム損失は、低抵抗性ワイヤを使用して低減することができる。

リッツワイヤは特別の種類のストランドワイヤであり、各単一ストランドが他のストランドから電気的に隔離されている。リッツワイヤは、ワイヤの有効断面積を増大させ、それによって表皮および近接効果を部分的に補償する。

より一般に、ある実施形態は、ワイヤの実際の断面積を増大させることなくアンテナに使用されるワイヤの有効断面積を増大させる任意の物質を使用し得る。

下記は、従来ワイヤとリッツワイヤの差を示している。

計算とシミュレーションに基づいて、出願人は、リッツワイヤのＡＣ抵抗が、同じを有する比較可能な従来ワイヤのＡＣ抵抗よりも約５０〜８０％低いことを発見した。

最終的アンテナのインダクタンスは、アンテナの動作の効率にとって非常に重要な係数であり得る。インダクタンスは次のように表現することができる。

係数Ｋ_Ａはアンテナの形に依存する。長方形のアンテナについては、Ｋ_Ａは次式によって与えられる。

円形アンテナについては、Ｋ_Ａは次式によって与えられる。

ループアンテナの放射抵抗は次式によって与えられる。

動的アンテナの標数もこれらの公式を使用して計算することができる。このアンテナの全抵抗は、オーム損失Ｒ_ＡＣと放射抵抗Ｒ_ｒａｄと媒体損失抵抗Ｒ_ｍｅｄによって形成される。媒体損失抵抗は、アンテナが設置された部屋からの損害を形づくる。部屋の金属部品は媒体のように作用する。この媒体は、下記のその複素透磁率によって規定することができる。

これに基づいて、媒体損失抵抗は次のように規定される。

ここでｕ”ｒは、たとえば次のように、媒体の比透磁率として、測定することができる。

この値は、異なる部屋について変化し得、各部屋はそれ自体の媒体を規定する。

図２は、ロングレンジアンテナとも呼ばれる部屋アンテナを示している。このアンテナは、そのサイズによってロングレンジであり得る。通常、このタイプのアンテナは大きいほど、磁気電力を受取体に結合する能力が高い。実施形態は、ほぼ１２ｍ×５．５ｍのサイズを有する特別試験部屋を使用する。アンテナは、アイテムが置かれるテーブルの高さに設置することができるが、フロアに置くこともでき、その場合、より容易に隠すことができる。

一実施形態は、ＲＧ２１３Ｕ同軸ケーブルから試験アンテナを構築した。この同軸ケーブルの外側誘導子だけが使用された。この実施形態では、アンテナが大きいので、自己容量システムを使用することができる。

図２の実施形態は、部屋の完全な周囲を囲む地面上の四巻きを使用する。測定値は以下の通りだった。

他の実施形態は異なる値を有し得る。この実施形態では、Ｑは部屋の特性のために予想よりも低かった。

この媒体の事実上の単一巻きアンテナは多重巻きアンテナと同じ性能を提供することが実験によってわかった。たとえば、異なる高さについての異なるパラメータは同様の値を生成した。

アンテナはまた、壁から約１ｍだけ離して地面から異なる高さに置くことができる。以下は、壁から１ｍだけ離間したアンテナについての結果を示している。

別の実施形態は、図３に示され、いくらかの量だけ地面から持ち上げられ、さらにドアと窓を迂回するために区域３０５，３１０が持ち上げられたアンテナを有している。このアンテナについての測定値は以下の通りである。

ロングレンジアンテナ１００は高電力を運び得る。ＬＣ値と５０オーム整合を提供するアンテナのための回路が図４に示される。ある実施形態によれば、特別のコンデンサバンクと結合トランスがアンテナに使用される。この装置の値は次の通りであってよい。

ある実施形態では、アンテナは、ほぼ１５０Ｗの定格電力を運び得る。しかしながら、この定格電力に近い電力レベルにおいて、コンデンサバンクは、１２ａｍｐｓの電流、４００Ｖの総電圧を運ぶ。これは４．８ｋＶＡの無効電圧に相当する。

したがって、ある実施形態では、コンデンサバンクはトランスの二次側に設けられる。トランスの一次側にコンデンサバンクを配置することは、無効電力がトランスを通り抜け、それによりインダクタンスと容量の間で振動することを必要とする。これはトランスサイズを増大させる。

多くの部屋は多くの金属物を有しており、したがって生来的に損失が大きい。アンテナはまた、適度に大きいサイズを有するように意図される。したがって、このシステムの標数は、それを人々の接近と移動に対して生来的に影響されなくする。本質的には、これは、任意の人によってカバーされる面積が一般的に小さい、たとえばアンテナの面積の１０％未満であることによる。このアンテナの同調は一般的に、これらの生来的特徴のために必要にならない。

ある実施形態の動作では、ロングレンジアンテナの固定設置は、試験室全体の至る所に磁場を作り出し、約６０Ｗの送信電力を作り出す。測定された実際の結果が図５に示される。この三次元グラフは、ドアのまわりでピーク点にあるケーブルループによる壁に沿ったピークを示す。磁場の強さはまた裏壁に向かって増大しているが、これは、この壁が有する試験部屋の金属部品が他の壁と比較して少ないからである。磁場の強さは、二重窓の金属枠体のために窓側で減少している。

一実施形態は、アンテナのループをある壁に沿って、たとえばより多くの信号または一般に適量を必要とする部屋のエリア内に配置することによって、この効果を利用し得る。

アンテナループの適切な設計は、これらのホットスポットを最小にしたり、これらのホットスポットに補足アンテナを提供したりするかもしれない。部屋の中央部では、磁場の強さは多くの場合ほとんど一定である。

電力は、送信電力の平方根に比例する。したがって、送信電力を２倍にすることは、部屋の電力密度を√２倍に増大させ得る。

部屋内の磁場も測定されたが、６０ワットの送信電力においてすべての点において安全限度内にとどまる。

図６は、ある実施形態にしたがって使用される無給電アンテナを示している。第一の実施形態は、１２０×０．１ｍｍ直径高周波リッツワイヤで作られた１４巻きループ６００を使用する。ループのインダクタンスは、巻きごとの間隔を含む多くの要因によって影響を受け、巻き間の間隔が小さいほど、インダクタンスは高くなり、したがってより高い品質値になる。

実施形態では、巻きは、熱接着剤で充てんされて正確な位置に固定される。ガイドが使用されてもよい。間隔を置いて巻くについての巻きの下限はアンテナの必要耐電圧である。たとえば、２０Ｗにおいては、１Ｋ無効電圧があってよく、７５Ｖの巻線間電圧をもたらす。図６に示されたアンテナは、インダクタンスを形成する１４巻きループ６００と、メインループ６００に接続されていない単巻き「結合ループ」６０６を有している。図６は、額縁に組み込まれたアンテナを示している。

無給電アンテナの容量は、バルク容量６００と可変容量によって形成される。この実施形態の可変容量は、コンデンサバンク６０３の切り替えを制御するステップスイッチ６０４によって形成される。

図７は、無給電アンテナを同調するために使用することができるコンデンサバンクを示している。バルク容量６０２は、多重接点スイッチ７００を介して接続されたチューナブル容量６０３と並列であり得る。スイッチ位置１は、余分な容量がなく、バルク容量だけを提供する。ある実施形態によれば、これは、１３７ｋＨｚの共振周波数を提供する。より多くの容量が、異なるスイッチ位置に切り替えることによってコンデンサバンクに並列に追加することができる。位置２は、たとえば、９０ｐｆ容量を提供し、位置３は１６０ｐＦを提供する。１３５ｋＨｚ共振周波数は位置３において実現される。位置６（３３０ｐｆ）は周波数を１３２ｋｈｚに同調し得る。

アンテナは、近くの金属物体によって離調され得、より多くの容量を追加することによって周波数偏移が修正され得る。追加容量は品質値を低下させ得るが、それは共振回路のＬＣ比が低減されるからである。

アンテナの発生磁場内の各金属物体は、アンテナの総インダクタンスの一部を補償し、したがってアンテナの共振周波数を上昇させることになる。アンテナは実質的電場を有していない。したがって、誘電体物質の存在は、アンテナに影響をほとんど及ぼさない。したがって、ある実施形態のタイプの低周波アンテナは、離調効果によって上方へ遷移する共振周波数を有する。本システムによる同調補償システムは、したがって常に共振を下方に引き下げて非対称同調範囲を提供する。

ある実施形態の無給電アンテナは続く標数を有する。

別の実施形態は、一緒に追加して全体の容量を増大させる複数の小さいコンデンサを使用し得る。

また別の実施形態は、半導体スイッチまたはリレーを使用して容量を変更し得る。

別の補償システムが図８に示される。これは、無給電アンテナ６００の磁場内に短絡ループ部８００を提供する。これは、Ｈ場の一部が補償されるようにし、それによって無給電アンテナのインダクタンスを低下させる。インダクタンスは低いほど、一定容量に対して高い共振周波数をもたらす。したがって、この技術も、アンテナの共振周波数を同調するために使用することができる。共振周波数の補正の量は、メイン送信アンテナ６００の面積と補正アンテナ８００の面積の比に依存する。短絡ループの面積は影響の量を規定し、小さいループほど、大きいものよりも、与える影響が少ない。

この技術の考えられ得る損失は、短絡ループが無給電アンテナの全体的なＱ値を下方に低下させることである。

別の実施形態は、面積が機械的に変化可能である短絡ループを実施し得る。図９は、その標数を移動させる能力によってループが可変面積を有する実施形態を示している。図９のループは、銅めっき棒を備えた三角形のループである。第一の棒９０２と第二の棒９０４は、９０３などの中心回転可能カップリングを介して互いに連結されている。棒９０２，９０４はまた、可動部品９０６，９０７を介して互いに連結されている。部分９０６，９０７は互いに関して変動し、部９１０，９１１，９１２を軸として旋回することができる。ばね９１５は、アンテナを折りたたむことと広げることを支援し得る。実施形態では、メイン棒９０２，９０４は長さがＸであり、折りたたみ棒９０６，９０７は長さがＸ／２である。三角形は、三角形の上部角を引くことによって変形される。しかしながら、引く力が小さくなると、ばね９１５が三角形を閉じ、面積を小さくする。

長方形と台形を含むさまざまな形もまたこの目的のために使用することができる。

受信機アンテナが図１０に示される。この実施形態によれば、受信機アンテナは、７０巻きループの高周波リッツワイヤで作ることができる。受信機アンテナ１０００は、各層が１４巻きで五層に巻かれた巻きを有することができる。これは、ワイヤのスタック１００２が本質的に、移動体装置のエッジのまわりに一体化することができる周囲を規定する矩形プロファイルを形成することができる。アンテナパラメータは次の通り示される。

このシステムはまた、受信アンテナから完全に独立した結合ループを使用することができる。結合ループは、たとえば、三巻きループ１００５とすることができる。

アンテナ間の結合が増大して、アンテナが互いのインダクタンスに影響を及ぼして始めると、アンテナ離調が生じ、したがって共振周波数に影響を及ぼし得る。これは、アンテナの強い離調を引き起こす。したがって、無線受信機が無給電ループに近づきすぎると、脱結合が生じることがある。シミュレーションと測定は、二つのアンテナ間の電力転送に対する結合係数の影響を示す図１１のグラフを生成する。

アンテナ間の調整可能な結合が、この離調を避けるために使用され得る。複数の中間引き出し口が、アンテナの巻きに追加し、結合ループとして使用することができる。結合の強さは、中間引き出し口間で切り替えることによって変更することができる。

システム効率は、システムが電力を受信機にどのように転送するかを規定する。システム効率は、ロングレンジアンテナと無給電ループの間の転送効率、ロングレンジアンテナと受信機の間の転送効率と、ロングレンジアンテナと受信機に無給電ループの間の転送効率によって規定される。

ここに説明した特定の試験装置のための代表的な結果が図１２Ａと１２Ｂに示される。図１２Ａは単一ホップ転送効率を示し、図１２Ｂは二重ホップ転送効率を示している。

上に与えられた測定は、無給電アンテナの使用が、部屋の境界のために生じ得る損失を補償できることを確認する。無給電アンテナは、既存の物質のよりよい使用を可能にする。さらに、これらは、１３０ｋＨｚにおいてメーターあたり１２５．４ａｍｐｓのＩＥＥＥとＮＡＴＯ規定暴露限度内にとどまることができ、それは、無給電アンテナを使用する６０Ｗの送信電力において部屋内の任意の点において適合することができる。

少数の実施形態だけが上に詳細に開示されたが、他の実施形態が可能であり、発明者はこれらがこの明細書に包含されると意図している。明細書は、別の方法で実施され得るより一般的なゴールを実施する特定の例を説明している。この開示は、代表的であるように意図されており、請求項は、この分野の通常の技能を有する人に予測可能であろうあらゆる変更や代替案に及ぶように意図されている。たとえば、他のサイズや物質や接続が使用されてもよい。磁場を受信するために他の構造が使用されてもよい。一般に、一次側結合機構として、磁場の代わりに電場が使用することができる。他の種類の磁石と他の形のアレイが使用することができる。

また発明者は、単語「ための手段」を使用するそれらの請求項だけが３５ＵＳＣ１１２第六段落の下で解釈されることを意図している。さらに、明細書にない限定は、それらの限定が請求項に明らかに含まれていないならば、任意の請求項に読み込まれるようには意図されていない。

特定の数値がここに言及される場合、値は、２０％までは増大または減少されてよく、ある異なる範囲が特に言及されないかぎり、本出願の教示内にまだとどまっていると見なすべきである。特定の論理感覚が使用される場合、反対の論理感覚も包含されるように意図されている。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
磁場に無線電力を送信する第一のサイズの送信アンテナを有する第一］のシステムと、 あるエリアに前記無線電力を再送する前記第一のサイズよりも小さい第二のサイズの無給電アンテナを備えているシステム。
［２］
前記無給電アンテナは誘導ループと容量で作られる［１］のシステム。
［３］
前記誘導ループは、互いに電気的に隔離されたストランドを備えたストランドワイヤで作られる［２］のシステム。
［４］
前記誘導ループは、ワイヤの実際の断面積を増大させることなくアンテナに使用されるワイヤの有効断面積を増大させる物質で作られる［２］のシステム。
［５］
前記送信アンテナは、部屋の周囲を囲んでいる［１］のシステム。
［６］
前記送信アンテナは、部屋の異なるレベルにある［５］のシステム。
［７］
前記第一］のシステムは、周波数発生器とマッチングシステムを有し、前記マッチングシステムは、結合トランスと、前記トランスの一次側のコンデンサを有している［１］のシステム。
［８］
前記無給電アンテナは、前記無給電アンテナの共振周波数を変更するために調整可能である同調要素を有している［２］のシステム。
［９］
前記同調要素は可変容量を有している［８］のシステム。
［１０］
前記要素は、前記共振周波数を下方向に単に調節する［８］のシステム。
［１１］
前記同調要素は、前記誘導ループの一部を短絡させる部分を有している［８］のシステム。
［１２］
前記要素は、短絡する誘導ループの面積を変更するために可変サイズを有している［１１］のシステム。
［１３］
前記要素は三角形である［１２］のシステム。
［１４］
前記可変容量は切替容量である［９］のシステム。
［１５］
無給電アンテナを備え、前記無給電アンテナのエリア内の磁気的発生無線電力を受信し再送するように同調されたシステム。
［１６］
前記無給電アンテナは誘導ループと容量で作られる［１５］のシステム。
［１７］
前記誘導ループは、ワイヤの実際の断面積を増大させることなく無給電アンテナに使用されるワイヤの有効断面積を増大させる物質で作られる［１６］のシステム。
［１８］
前記誘導ループは、互いに電気的に隔離されたストランドを備えたストランドワイヤで作られる［１７］のシステム。
［１９］
磁気エネルギーを送信する送信アンテナをさらに備えている［１５］のシステム。
［２０］
前記無給電アンテナは、前記無給電アンテナの共振周波数を変更することに調整可能である同調要素を有している［１６］のシステム。
［２１］
前記同調要素は可変容量を有している［２０］のシステム。
［２２］
前記同調要素は、前記共振周波数を下方向に単に調節する［２０］のシステム。
［２３］
前記同調要素は、前記誘導ループの一部を短絡させる部分を有している［２０］のシステム。
［２４］
前記同調要素は、短絡する誘導ループの面積を変更するために可変サイズを有している［２３］のシステム。
［２５］
前記要素は、その外形が三角形である［２４］のシステム。
［２６］
前記可変容量は切替容量である［２２］のシステム。
［２７］
無給電アンテナを備え、容量を直列に備えた誘導ループで作られており、前記誘導ループは、ワイヤの実際の断面積を増大させることなく無給電アンテナに使用されるワイヤの有効断面積を増大させる物質で作られ、誘導ループと容量のＬＣ値は、特定周波数における共振周波数を規定し、前記無給電アンテナのエリア内の磁気的発生無線電力を受信し再送するシステム。
［２８］
前記誘導ループは、互いに電気的に隔離されたワイヤの多重ストランドを備えたストランドワイヤで作られる［２７］のシステム。
［２９］
前記ストランドワイヤはリッツワイヤである［２８］のシステム。
［３０］
前記特定周波数において磁気エネルギーを送信する送信アンテナをさらに備えている［２７］のシステム。
［３１］
前記無給電アンテナは、前記無給電アンテナの共振周波数を変更することに調整可能である同調要素を有している［２７］のシステム。
［３２］
前記同調要素は可変キャパシタンスを有している［３１］のシステム。
［３３］
前記同調要素は前記共振周波数を下方向に単に調節する［３１］のシステム。
［３４］
前記同調要素は、前記誘導ループの一部を短絡させる部分を有している［３１］のシステム。
［３５］
前記同調要素は、短絡する誘導ループの面積を変更するために可変サイズを有している［３４］のシステム。
［３６］
前記可変容量は切替容量である［３２］のシステム。
［３７］
無給電アンテナを備え、容量を直列に備えた誘導ループで作られており、誘導ループと容量のＬＣ値は特定周波数の共振周波数に同調され、前記無給電アンテナのエリア内の前記特定周波数の磁気的発生無線電力を受信し再送し、前記無給電アンテナは、前記誘導ループの一部の両端を短絡することによって前記無給電アンテナの共振周波数を変更することに調整可能である同調要素を有しているシステム。
［３８］
前記誘導ループは、ワイヤの実際の断面積を増大させることなくアンテナに使用されるワイヤの有効断面積を増大させる物質で作られる［３７］のシステム。
［３９］
前記特定周波数において磁気電力を送信する送信アンテナをさらに備えている［３７］のシステム。
［４０］
前記要素は、短絡する誘導ループの面積を変更するために可変サイズを有している［３７］のシステム。
［４１］
前記要素は三角形である［４０］のシステム。
［４２］
磁場発生器を含み、特定周波数において磁場を生成する無線電力送信機と、前記特定周波数を有する磁場を生成することによって無線電力を送信する送信アンテナを備え、前記送信アンテナはインダクタンスを有し、また容量を有し、前記特定周波数で実質的に共振するＬＣ値を形成し、前記インダクタンスは、ループのまわりに延びるアンテナループによって形成され、ループを形成するエリアは、少なくとも二つの異なる平面区間を有し、第一の平面区間は第二の平面区間の上方にあるシステム。
［４３］
無給電アンテナをさらに備え、前記送信アンテナの前記ループよりも小さく、前記無線電力をあるエリア内に再送する［４２］のシステム。
［４４］
前記アンテナは、第一の平面内の第一の区域と、前記第一の平面の上方に水平にある第二の平面内の第二の区域を有している［４２］のシステム。
［４５］
前記第一と第二の平面の間に延びる第三の部分をさらに備えている［４４］のシステム。
［４６］
磁気共振器の第一の要素を形成し、無線電力を磁場として生成する第一のアンテナから無線電力を生成することと、
無給電アンテナを使用して、前記第一のアンテナの範囲内に、前記無線電力を再送することと、
前記無給電アンテナによって無線で再送された前記磁気電力を無線で携帯装置内に受信し、前記電力を使用して前記装置に電力を供給することを有している方法。
［４７］
前記第一のアンテナは、前記第二のアンテナよりも大きな外側寸法を有している［４６］の方法。
［４８］
ワイヤの実際の断面積を増大させることなくアンテナに使用されるワイヤの有効断面積を増大させる物質を使用することをさらに有している［４６］の方法。
［４９］
前記生成することは、部屋の周囲を囲む送信アンテナを使用する［４６］の方法。
［５０］
前記送信アンテナは部屋の異なる高レベルにある［４９］の方法。
［５１］
前記無給電アンテナの共振周波数に同調することをさらに有している［４６］の方法。
［５２］
前記同調することは、可変容量の値を変更することを有している［５１］の方法。
［５３］
前記同調することは、前記誘導ループの一部を短絡させることを有している［５１］の方法。

Claims (26)

1. 無線電力を転送するためのシステムであって、
   誘導ループを有する中継器アンテナと、前記誘導ループは、
   前記中継器アンテナに使用されるワイヤの実際の断面積を増大させることなく前記ワイヤの有効断面積を増大させる物質を有し、前記中継器アンテナは、共振周波数を規定するＬＣ値を有し、前記中継器アンテナのエリア内で、前記共振周波数と同一の等しい周波数において前記無線電力を受信し中継して、無線場を介して携帯装置を充電、または前記携帯装置に電力を供給し、
   前記中継器アンテナの磁場内に配置され、前記中継器アンテナの前記共振周波数を調節するための短絡ループと、
   ほぼ一定のループ長を保ちながら、機械的に前記短絡ループの面積を変更する機構と、
   を備え、前記機械的に前記短絡ループの前記面積を変更することは、前記中継器アンテナの前記共振周波数を変更させる、システム。
2. 前記誘導ループは、互いに電気的に隔離されたワイヤの多重ストランドを備えたストランドワイヤを備える請求項１のシステム。
3. 前記ストランドワイヤはリッツワイヤを備える請求項２のシステム。
4. 実質的に前記共振周波数において実質的な磁気エネルギーを送信する送信アンテナをさらに備えている請求項１のシステム。
5. 無線電力を転送するためのシステムであって、
   ある共振周波数で共振し、かつ第一の無線場を介して無線電力を送信するように構成された第一のサイズの送信アンテナを備える無線電力送信機と；
   前記第一のサイズとは異なる第二のサイズを有する中継器アンテナと、なお、前記中継器アンテナは、実質的に前記と同じ共振周波数で共振して前記無線電力送信機から受信された無線電力を第二の無線の場による携帯装置の充電に十分な水準で中継するように構成される；
   前記中継器アンテナの磁場内に配置され、前記中継器アンテナの共振周波数を調節するように構成された短絡ループと；
   を備え、前記短絡ループは、前記短絡ループの面積を変更し、前記中継器アンテナの前記共振周波数を変更させるように構成される機械的な機構を備える、システム。
6. 前記中継器アンテナは誘導ループとキャパシタンス値を有するキャパシタを有する請求項５のシステム。
7. 前記誘導ループは、互いに電気的に隔離されたストランドを備えたストランドワイヤで作られる請求項６のシステム。
8. 前記誘導ループは、ワイヤの実際の断面積を増大させることなく前記アンテナに使用される前記ワイヤの有効断面積を増大させる物質で作られる請求項６のシステム。
9. 前記送信アンテナは、部屋の周囲を囲んでいる請求項５のシステム。
10. 前記送信アンテナは、前記部屋の異なるレベルにある請求項９のシステム。
11. 前記無線電力送信機は、周波数発生器とマッチングシステムを有し、前記マッチングシステムは、結合トランスと、前記トランスの二次側のキャパシタを有している請求項５のシステム。
12. 無線電力を転送するためのシステムであって、
    第一のサイズを有していて、ある共振周波数で共振して第一の無線場を介して前記第一のサイズとは異なる第二のサイズを有している送信アンテナから転送された無線電力を受信するように同調された中継器アンテナと、なお、前記送信アンテナは実質的に前記と同じ共振周波数で共振するように構成されていて、前記中継器アンテナは、実質的に前記と同じ共振周波数で共振し、かつ前記受信された無線電力を第二の無線場による携帯装置の充電に十分な水準で中継するように構成される、
    前記中継器アンテナの磁場内に配置され、前記中継器アンテナの共振周波数を調節するように構成された短絡ループと
    を備え、前記短絡ループは、前記短絡ループの面積を変更し、前記中継器アンテナの前記共振周波数を変更させるように構成される機械的な機構を備える、システム。
13. 前記中継器アンテナは誘導ループとキャパシタンスを有するキャパシタを有する請求項１２のシステム。
14. 前記誘導ループは、ワイヤの実際の断面積を増大させることなく前記中継器アンテナに使用される前記ワイヤの有効断面積を増大させる物質で作られる請求項１３のシステム。
15. 前記誘導ループは、互いに電気的に隔離されたストランドを備えたストランドワイヤで作られる請求項１４のシステム。
16. 無線場を介してエネルギーを送信するように構成された送信アンテナをさらに備えている請求項１２のシステム。
17. 無線電力を転送するための方法であって、
    ある共振周波数で共振するように構成されていて第一の無線場を介して無線電力を送信する第一のサイズを有している第一のアンテナから無線電力を送信することと、
    前記第一のアンテナの範囲内に位置していて前記第一のサイズとは異なる第二のサイズを有しており実質的に前記と同じ共振周波数で共振するように構成されている第二のアンテナで前記第一の無線場を介して受信された電力を第二の無線場による携帯装置の充電に十分な水準で前記携帯装置へ中継することと、
    前記第二のアンテナの磁場内に配置された短絡ループを使用して、前記第二のアンテナの共振周波数を調節することと
    を備え、前記短絡ループは、前記短絡ループの面積を変更し、前記中継器アンテナの前記共振周波数を変更させるように構成される機械的な機構を備える、方法。
18. 前記第一のアンテナは、前記第二のアンテナよりも大きな外側寸法を有している請求項１７の方法。
19. ワイヤの実際の断面積を増大させることなく前記アンテナに使用される前記ワイヤの有効断面積を増大させる物質を使用することをさらに備える請求項１７の方法。
20. 前記第一のアンテナは、部屋の周囲を囲む送信アンテナを備える請求項１７の方法。
21. 前記送信アンテナは前記部屋の異なる高さのレベルにある請求項２０の方法。
22. 前記第二のサイズが前記第一のサイズよりも小さい請求項５のシステム。
23. 前記中継器アンテナは、キャパシタンス値を有する誘導ループを有する請求項５のシステム。
24. 前記送信アンテナは、送信アンテナエリアを含み、前記無線電力中継エリアは、前記送信アンテナエリア内のエリアに対応する請求項５のシステム。
25. 前記無線電力中継エリアは、送信アンテナエリア内のエリアに対応する請求項１２のシステム。
26. 無線電力を転送するためのシステムであって、
    第一の無線場を介して無線電力を送信するための手段と、なお、前記無線電力を送信するための手段は、第一のサイズを有すると共に、ある共振周波数で共振するように構成され；
    前記無線電力を送信するための手段から受信された無線電力を携帯装置の充電に十分な水準で第二の無線場を介してあるエリアで中継するための手段と、なお、前記無線電力を中継するための手段は、前記第一のサイズとは異なる第二のサイズを有すると共に、実質的に前記と同じ共振周波数で共振するように構成され；
    前記中継するための手段の磁場内に配置され、前記中継するための手段の共振周波数を調節するための手段と；
    前記調節するための手段のほぼ一定の長さを保ちながら、前記調節するための手段の面積を機械的に変更するための手段と；
    を備え、前記調節するための手段の前記面積の前記機械的に変更するための手段は、前記中継するための手段の共振周波数を変更させる、システム。

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