JP6537522B2 - ワイヤレス充電コイル - Google Patents

Description

明細書
背景
開示の分野
本開示は、ワイヤレス充電コイルおよびその製造方法に関する。より具体的には、本開示は、二本平行巻きの直列接続されたワイヤレス充電コイルに関する。

関連技術
ワイヤレス電力伝達は、電磁誘導（誘導電力）および／または共振周波数法による（電力を伝達する）基地局から（電力を消費する）モバイル機器への電力の伝達である。ワイヤレス電力伝達は、モバイル機器、特にスマートフォンにおいてますます一般的になってきている。誘導充電技術の一般的規格は、ワイヤレスパワーコンソーシアムによって開発されたＱｉインターフェース規格であり、これは、電子機器間で電力のワイヤレス伝達を可能にするためにいくつかのプロトコルを有する。他の規格は、機器をワイヤレスに充電するために電磁誘導または共振周波数を利用し得る。モバイル機器（またはその他の電子機器）は、Ｑｉに準拠するようにするために特定の要件および性能基準を満たさなければならない。

一般に、消費者は、モバイル機器が小さく薄型であるが効果的であり効率的でもあることを望み、これは、しばしば相殺的な目標である。より具体的には、充電コイルは、抵抗を低下させて効率を向上させるために材料の厚みを変化させなければならない。さらに、これらの目標を最大化することは、性能および製造限界につながる可能性がある。

望ましいがまだ開発されていないものは、電子機器間のワイヤレス電力伝達のためのより薄型で効率的なワイヤレス充電コイルである。

概要
本開示は、ワイヤレス充電コイルおよびその製造方法に関する。より具体的には、本開示は、平面的な二本平行巻きの直列接続されたワイヤレス充電コイルに関する。コイルは、従来のワイヤレス充電コイルよりも厚みが薄く（例えば低背型であり）、密度が高く（例えば曲線因子が高く）、効率が高い（例えば抵抗が低い）。

本開示の上記の特徴は、以下の詳細な説明を添付の図面と併せ読むことによって明らかになるであろう。

ワイヤレス充電コイルを製造するための処理ステップを示す図である。 タイバー（tie bar）を有する第１の打抜きコイルの概略図である。 タイバーを有する第２の打抜きコイルの概略図である。 第１および第２の打抜きコイルのタイバーが除去された後の組立コイルの概略図である。 ジャンパを取付けた状態の組立てられたワイヤレス充電コイルの概略図である。 図５の部分Ａの詳細図である。 ワイヤレス充電コイルとＮＦＣアンテナとを含む電気部品アセンブリの概略図である。 平面的な二本巻きコイルを有する組立てられたワイヤレス充電コイルの概略図である。 図８のワイヤレス充電コイルの一部の断面図である。 積層された二本巻きコイルを有する組立てられたワイヤレス充電コイルの概略図である。 図１０のワイヤレス充電コイルの一部の断面図である。 電気部品アセンブリの斜視図である。 図１２の電気部品アセンブリの分解組立図である。 共振コイルの斜視図である。 共振コイルアセンブリの斜視図である。 折り曲げられた打抜き共振コイルの斜視図である。 部分的に開放された図１６のコイルの斜視図である。 完全に開放された図１６のコイルの斜視図である。 低背型の電気部品アセンブリの分解組立図である。 図１９の充填剤材料の斜視図である。 接着剤を有するワイヤレス充電コイルを製造するための処理ステップを示す図である。 第１の積層体に適用されたときの第１の打抜きコイルの部分断面図である。 第１および第２の積層体の間に位置決めされた組立コイルの部分断面図である。 組立コイルの部分断面図である。 図２４の組立コイルの部分上面図である。 本開示の組立コイルの上面図である。

詳細な説明
本開示は、ワイヤレス充電コイルおよびその製造方法に関する。図１〜図７に関連付けて以下により詳細に記載されるように、打抜き金属ワイヤレス充電コイルは、二本巻きの態様で接続された一連の平行な配線を備える。言い換えれば、ワイヤレス充電コイルは、第１および第２のコイルを含み、当該第１および第２のコイルは、平行であり、密接に配置されており、平行電流を有するように直列に接続されている。第１および第２のコイルは、性能要件（例えば電気的要件、電力要件など）を満たすために、積層されていてもよく、または平面的であって直列および／もしくは並列に接続されていてもよい。ワイヤレス充電コイルは、任意の電池式装置、特にモバイル機器（例えばスマートフォン、タブレット、時計など）で使用され得る。ワイヤレス充電コイルは、Ｑｉに準拠するように作製され得るが、いかなるワイヤレス伝達プロトコルにも適合するように調整可能である。銅などの導電性材料の量が多いワイヤレス充電コイルは、コイルの厚みを変化させる（例えば大きくする）ことによって所与のスペース内に位置決めされることができ、エネルギ利用率を増大させる。他のワイヤレス充電コイルと比較して、本明細書に記載されているワイヤレス充電コイルは、磁気結合効果（例えば磁場強度）の向上を示し、それによって、より高い効率でエネルギを伝達する。

図１は、本開示のワイヤレス充電コイルを製造するための処理ステップ１０を示す図である。ステップ１２において、金属シートを打抜いて、タイバーを有する第１のコイルを形成する。金属シートは、ワイヤレス電力伝達に好適なさまざまな材料（例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金など）のうちのいずれかであってもよい。ステップ１４において、金属シート（例えば、同一の金属シートまたは異なる金属シート）を打抜いて、タイバーを有する第２のコイルを形成する。ステップ１６において、第１のコイルを打抜いて、タイバーを除去する。ステップ１８において、第２のコイルを打抜いて、タイバーを除去する。ステップ２０において、第１および第２のコイルを組立てる。ステップ２２において、組立てられたコイルをフェライト基板に適用する。ステップ２４において、ジャンパ（例えば、リード）を取付けて、第１および第２のコイルを直列に電気的に接続する（例えば、ジャンパを介して、第１のコイルの内側端が第２のコイルの外側端に電気的に接続される）。

上記のステップは、入れ替えられてもよく、統合されてもよく、または完全に省略されてもよい。例えば、コイルは、最初にタイバーを形成することなく打抜かれてもよく、および／または、第１および第２のコイルは、（最初に組立てられることなく）フェライトに直接適用されてもよい、などである。さらに、コイルは、打抜かれる代わりに光化学的にエッチングもしくは機械加工されてもよく、またはその他の好適な製造プロセスによって作製されてもよい。

図２は、タイバーを有する第１の打抜きコイル３０の図である。第１のコイル３０は、概して長方形の平面スパイラル配線３１であり得るが、配線３１は、任意の好適な形状（例えば円形の平面スパイラル）を形成してもよい。コイル３０の寸法は、コイル３０の用途（例えば、モバイル機器で使用される、ウェアラブル機器で使用される、自動車で使用される、など）に応じて変化し得る。コイル３０は、０．００３インチ〜０．０２０インチなどの任意の好適な厚みを有し得るが、より高い出力の用途ではより厚くてもよい。コイル３０は、幅が０．２５インチ〜４インチおよび／または高さが０．２５インチ〜４インチなどの任意の好適な全体寸法を有し得る。配線３１も任意の好適な寸法を有し得る。例えば、配線３１は、幅が０．００５インチ〜０．２５０インチであってもよい。当該寸法は、モバイル機器の物理的要件および性能要件（例えば、必要な周波数）に応じて変化し得る。コイル３０は、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、焼き戻し銅合金（例えば、Ｃ１１０）などのワイヤレス電力伝達のための任意の好適な材料から作製され得る。

コイル３０の配線３１は、任意の誘導または共振電力要件に適合させるなどの目的で、中心の周りを任意の回数（例えば、５回、１０回など）周回する。配線３１は、コイル３０の中心に内側部分３２を形成するように螺旋状になっている。その結果、コイル３０は、内側端３４と、外側端３６とを有する。配線３１間のスペース３８は、第２の打抜きコイル（以下でより詳細に説明）を収容するのに十分な幅（例えば、０．０２８５インチ）であるように構成される。タイバー４０は、ある場所からある場所へまたはある局からある局へコイル３０を搬送している間などにコイル３０の全体形状を維持するために（例えば、形状がほどけたり変形したりすることを防ぐために）、これらのスペース３８全体にわたって複数の場所に位置決めされ得る。外側端３６は、概して９０°などの角度で外に延び得る。内側端３４および外側端３６は、コイル３０の同一の側の方に配設され得るが、コイル３０内のさまざまな場所のうちのいずれにあってもよい。

図３は、タイバーを有する第２の打抜きコイル５０の図である。第２のコイル５０は、図２に示される第１のコイルと同一の特徴および特性の大半を共有する。第２のコイル５０は、概して長方形の平面スパイラル配線５１であり得るが、配線５１は、任意の好適な形状（例えば、円形の平面スパイラル）を形成してもよい。コイル５０の寸法は、コイル５０の用途（例えば、モバイル機器で使用される、ウェアラブル機器で使用される、自動車で使用される、など）に応じて変化し得る。コイル５０は、０．００３インチ〜０．０２０インチなどの任意の好適な厚みを有し得るが、より高い出力の用途ではより厚くてもよい。コイル５０は、幅が０．２５インチ〜４インチおよび／または高さが０．２５インチ〜４インチなどの任意の好適な全体寸法を有し得る。配線５１も任意の好適な寸法を有し得る。例えば、配線５１は、幅が０．００５インチ〜０．２５０インチであってもよい。当該寸法は、モバイル機器の物理的要件および性能要件（例えば、必要な周波数）に応じて変化し得る。コイル５０は、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、焼き戻し銅合金（例えば、Ｃ１１０）などのワイヤレス電力伝達のための任意の好適な材料から作製され得る。

コイル５０の配線５１は、任意の誘導または共振電力要件に適合させるなどの目的で、中心の周りを任意の回数（例えば、５回、１０回など）周回する。配線５１は、コイル５０の中心に内側部分５２を形成するように螺旋状になっている。その結果、コイル５０は、内側端５４と、外側端５６とを有する。配線５１間のスペース５８は、第１の打抜きコイル３０（上記）を収容するのに十分な幅（例えば、０．０２８５インチ）であるように構成される。タイバー６０は、ある場所からある場所へまたはある局からある局へコイル５０を搬送している間などにコイル５０の全体形状を維持するために（例えば、形状がほどけたり変形したりすることを防ぐために）、これらのスペース５８全体にわたって複数の場所に位置決めされ得る。外側端５６は、第１のコイル３０のように外に延びてはいない（が、延びていてもよい）。内側端５４および外側端５６は、コイル５０の同一の側の方に配設され得るが、コイル５０内のさまざまな場所のうちのいずれにあってもよい。

図４は、第１および第２の打抜きコイル１３０，１５０のタイバーが除去された後の組立コイル１７０の図である。示されているように、第１および第２のコイル１３０，１５０は、互いに嵌合される。より具体的には、第１のコイル１３０は、第２のコイル１５０の配線１５１の間に形成されたスペースに嵌合され、逆に、第２のコイル１５０は、第１のコイル１３０の配線１３１の間に形成されたスペースに嵌合される。しかし、以下でより詳細に説明するように、組立てられると、第１のコイル１３０の配線１３１と第２のコイル１５０の配線１５１との間の間隙は小さくなる（例えば、０．００３インチ、０．００４インチなど）。その結果、第１および第２のコイル１３０，１５０は、ともに平行な平面スパイラルを形成する。また、示されているように、第１のコイル１３０の内側端１３４は、第２のコイル１５０の内側端１５４に隣接し、第１のコイル１３０の外側端１３６は、第２のコイル１５０の外側端１５６に隣接している。しかし、当該端部は、互いから任意の相対的距離であってもよい。この打抜き方法は、組立コイル１７０では少なくとも約０．００３インチの平均スペース幅変動を有し得る。最大および最小変動は、組立コイル１７０の寸法（例えば、全高および全幅）に左右される。

配線１３０，１３１の公差が厳しく、断面形状が長方形であることにより、巻きコイル、エッチングコイルなどの既存のコイル（例えば、６５％）よりも大きな充填率（例えば、８５％）がもたらされ得る。例えば、打抜きによって達成された長方形の断面形状（以下の図９を参照）は、円形ワイヤ（例えば、円形銅線）の円形の断面形状よりも場合によっては大きな充填率を提供する。より具体的には、０．０１０インチ直径の絶縁円形ワイヤ（０．０００５インチの絶縁材を有する０．００９インチ直径のワイヤ）は、０．００６厚みおよび０．００３間隔間隙を有する長方形断面を有する打抜きコイルと比較して、６５％の充填率を提供し得る。さらに、ワイヤレス充電コイル１７０は、他の既存のワイヤ（例えば、リッツ線）よりも高い周囲温度下で動作することができ、振動、衝撃または熱による劣化の影響を受けにくい。これは、一部には、ワイヤレス充電コイル１７０が単一の一体式の導体からなっている（例えば、複数の撚り線ではない）からである。これは、高温に耐えることができない個々の撚り線の各々を分離する絶縁材料を有するリッツ線の個々の撚り線と比較することができる。

図５は、ジャンパを取付けた状態の組立てられたワイヤレス充電コイル２７０の図である。図示されていないが、ジャンパは、第１の外側端２３６に取付けられ得る。示されているように、第１のコイル２３０の内側端２３４は、第１のジャンパ２７４によって第２のコイル２５０の外側端２５６に電気的に接続される。これらの端部２３４，２５６は、互いに比較的近接しており、ジャンパ２７４を短くすることができるようにコイル２７０の同一の側に配設されている。そして、第２のジャンパ２７６は、第２のコイルの内側端２５４をモバイル機器回路と電気的に接続するために使用される。外側端２３６および内側端２５４は、相対的に近接しており、ジャンパ２７６を短くして電子機器との電気配線をしやすくするためにコイル２７０の同一の側の方に配設されている。その結果、一対の平行な密接に配置されたコイル２３０，２５０は直列に接続され、そのため、第１および第２の配線２３０，２５０は、平行電流を有する（例えば、各配線の電流は、同一の時計回りの方向または反時計回りの方向である）。

電子機器の他の部品と完全に組立てられると、組立コイル２７０の内側部分２７２は、（例えば、プラスチックおよび糊によって）絶縁されて、適切な性能を確保する。組立てられたワイヤレス充電コイル２７０は、電気的要件に応じて任意の巻き数を有し得る。ワイヤレス充電コイル２７０は、スマートフォンなどの任意の電池式装置で使用され得る。組立コイル２７０は、任意の好適な全体寸法（例えば、幅が１．１４２インチおよび高さが１．４５７インチなど）を有し得る。コイル長さは、任意の好適な長さ（例えば、４８．４５９インチ）であり得る。

図６は、図５の部分Ａの詳細図である。示されているように、第１のコイル２３０の配線２３１と第２のコイル２５０の配線２５１との間には非常に小さな間隙２７８（例えば、空隙）（例えば、０．００３インチ、０．００４インチなど）があるが、（例えば、間隙の増大が交互に起こるように）配線２３１，２５１における曲げを考慮に入れて、コーナーには大きな間隙２８０があってもよい。これらの厳しい公差は、既存の方法よりも大きな充填率をもたらすことができる。

組立てられたワイヤレス充電コイル２７０は、充電コイル２７０の寸法および充電コイルを構築する際に使用される材料に応じて、いくつかの異なる値の直流（ＤＣ）抵抗（オーム）、交流（ＡＣ）抵抗および／またはＡＣ／ＤＣ抵抗比を提供し得る。当該値は、高いＡＣ／ＤＣ比を達成して誘導基準を満たすように調整可能である。コイル寸法は、必要な性能特性に応じてさまざまな抵抗を達成するように変化させることができる。例えば、Ｃ１１０合金を使用して抵抗が０．２３２オームである場合、配線２３０，２５０は、０．０００１２３４平方インチの断面積（例えば、厚みが０．００５インチおよび幅が０．０２４６インチ、または、厚みが０．００４インチおよび幅が０．０３０８インチ、など）を有していてもよく、Ｃ１１０合金を使用して抵抗が０．３００オームである場合、配線２３０，２５０は、０．００００９５３平方インチの断面積（例えば、厚みが０．００５インチおよび幅が０．０１９インチ、または、厚みが０．００４インチおよび幅が０．０２３８インチ、など）を有していてもよい。打抜きワイヤレス充電コイル２７０は、他の既存の方法（例えば、印刷回路基板（printed circuit board：ＰＣＢ）エッチングコイル）と比較して、高い配線厚みおよび／または高い総アスペクト比を達成することができる。

図７は、ワイヤレス充電コイル３７０を含む電気部品アセンブリ３９０の図である。より具体的には、ワイヤレス充電コイル３７０は、接触パドルを有する近接場通信（near field communication：ＮＦＣ）アンテナ３９４とともにフェライト基板３９２に取付けられる。ワイヤレス充電コイル３７０およびＮＦＣアンテナ３９４は、ワイヤレス充電コイル３７０およびＮＦＣアンテナ３９４をモバイル機器の回路に接続するために接触パッド（例えば、金）を有し得る。上記でより詳細に説明したように、アセンブリは、コイル３７０のさまざまな端部を接続する第１のジャンパ３７４、第２のジャンパ３７６および第３のジャンパ３７７を備える。ワイヤレス充電コイル３７０およびＮＦＣアンテナ３９４にわたってフィルム（例えば、透明なプラスチック）があってもよく、ジャンパ３７４，３７６，３７７は、当該フィルムの上にあり、接続点においてのみフィルムを貫通している。これにより、コイル３７０の電気的接続部のいずれも偶発的に短絡することが防止される。代替的に、ジャンパ３７４，３７６，３７７は、フィルムが不要であるように絶縁されてもよい。スペースを最小化するために、ワイヤレス充電コイル３７０は、ＮＦＣアンテナ３９４内にあり、ジャンパ３７６，３７７は、ＮＦＣアンテナ３９４の外側にまで及んでいる。しかし、ワイヤレス充電コイル３７０およびジャンパ３７６，３７７は、ＮＦＣアンテナ３９４に対していずれの場所に設置されてもよい。

アセンブリの総厚みは、さまざまな起こり得る必要性および要件に応じて変化し得る。例えば、ワイヤレス充電コイルの総厚みが約０．３６ｍｍである場合、ジャンパは、厚みが０．０５〜０．０８ｍｍであってもよく、フィルムは、厚みが０．０３ｍｍであってもよく、ＮＦＣアンテナ３９４およびコイル３７０は、厚みが０．０８ｍｍであってもよく、フェライト３９２は、厚みが０．２ｍｍであってもよい。

図８は、平面的な二本巻きコイルを有する組立てられたワイヤレス充電コイル４７０の概略図である。上記のように、ワイヤレス充電コイル４７０は、第１のコイル４３０（例えば、配線）と、第２のコイル４５０（例えば、配線）とを含む。組立コイル４７０は、図１〜図７に関して上記した態様で製造され、動作する。第１のコイル４３０および第２のコイル４５０は、さまざまな電力要件を満たすなどの目的で任意の所望の厚みを有し得る。第１のコイル４３０および第２のコイル４５０は、直列または並列に接続され得る。

第１および／または第２のコイル４３０，４５０の幅は、組立てられたワイヤレス充電コイル４７０の性能を最適化するようにコイルの長さに沿って変化し得る。同様に、第１および第２のコイル４３０，４５０の厚みは、コイルの長さにわたって変化し得る。例えば、第１のコイル４３０の幅（および／または厚み）は、第１の端部４３４からコイル４３０の中央に向かって徐々に大きくなってもよく（または、狭くなってもよく）、同様に、幅（および／または厚み）は、中央からコイル４３０の第２の端部４３６に向かって徐々に狭くなってもよく（または、大きくなってもよく）（例えば、広−狭−広のスパイラルコイル）、それによって、全体にわたって断面積を変化させている。幅（例えば、断面）または厚みの任意の変形例が使用されてもよく、および／または、これらの寸法は、所望の性能特性に従ってコイルの部分にわたって一定に維持されてもよい。

さらに（または代替的に）、コイルの巻きの間のスペースは、ワイヤレス充電コイル４７０の性能を最適化するために変更されてもよい。例えば、配線間の間隙幅は、第１のコイル４３０の外側に向かって広くなっていてもよく、第１のコイル４３０の内側（または反対側）に向かって狭くなっていてもよい。同様に、組立コイル４７０における第１のコイル４３０と第２のコイル４５０との間の距離も、性能を最適化するために変更されてもよい。さらに、コイルの端縁の形状は、渦電流を減少させるなどの目的で変更されてもよい（例えば、扇形波形、城郭風など）。

図９は、図８のワイヤレス充電コイルの一部の断面図である。第１のコイル４３０は、セクション４１４〜４２４を備え、第２のコイル４５０は、セクション４０２〜４１２を備える。示されているように、第１のコイル４３０の断面は、第１のコイル４３０の第１の端部から第２の端部に向かって徐々に広くなり、次いで狭くなっている。その結果、セクション４１４および４２４が最も狭く（例えば、０．０２５インチ）、その後にセクション４０４および４２２が続き（例えば、０．０３０インチ）、セクション４１８および４２０が最も広い（例えば、０．０３５インチ）。同様に、第２のコイル４５０の断面は、第２のコイル４５０の第１の端部から第２の端部に向かって徐々に広くなり、次いで狭くなっている。その結果、セクション４０２および４１２が最も狭く、セクション４０６および４０８が最も広い。アンテナの断面の寸法の変化も他の態様で変更されてもよい。

図１０は、積層された二本巻きコイルを有する組立てられたワイヤレス充電コイル５７０の概略図である。上記のように、ワイヤレス充電コイル５７０は、第１のコイル５３０と、第２のコイル５５０とを含む。組立コイル５７０は、第１および第２のコイル５３０，５５０が平面的である代わりに積層されていること以外は、図１〜図７に関して上記した態様で、および図８〜図９に記載した態様で製造され、動作する。第１のコイル５３０は、第１の端部５３４と第２の端部５３６とを含み、第２のコイル５５０は、第１の端部５５４と第２の端部５５６とを含む。さらに、第２のコイル５５０に対する第１のコイル５３０の傾斜またはオフセット（例えば、積層距離）を変化させることは、ワイヤレス充電コイル５７０の性能に影響を及ぼし得る。第１のコイル５３０および第２のコイル５５０は、直列または並列に接続され得る。

図１１は、図１０のワイヤレス充電コイルの一部の断面図である。このコイル５７０は、第１および第２のコイル５３０，５５０が平面的である代わりに積層されていること以外は、図８〜図９のものと同様であり、セクション５１４〜５２４を有する第１のコイル５３０と、セクション５０２〜５１２を有する第２のコイル５５０とを含む。

図１２〜図１３は、電気部品アセンブリ６９０を示す図である。より具体的には、図１２は、電気部品アセンブリ６９０の斜視図である。電気部品アセンブリ６９０は、フェライトシールド６９２と、フェライトシールド６９２上に位置決めされた感圧接着剤（pressure sensitive adhesive：ＰＳＡ）層６０２と、それらの間に位置決めされた組立コイル６７０（例えば、二本巻きコイル）と、ＰＳＡ層６０２上に位置決めされたジャンパ６７４，６７６とを備える。

図１３は、図１２の電気部品アセンブリの分解組立図である。二本巻きコイル６７０は、内側端６５４と外側端６５６とを有する第２のコイル６５０と相互接続された、内側端６３４と外側端６３６とを有する第１のコイル６３０を含む。使用および組立てをしやすくする（例えば、端部を電気的に接続するために距離を最小化する）ために、内側端および外側端は、組立コイル６７０の同一の側にある。

フェライトシールド６９２は、（例えば、コイル６７０がフェライトシールド６９２上に設置されたときの）第１のコイル６３０の内側端６３４および第２のコイル６５０の内側端６５４の配置と関連があるように位置決めされた第１の孔６９６および第２の孔６９８を含む。孔６９６，６９８は円形であるように示されているが、任意の形状およびサイズの開口が使用されてもよい（例えば、１つの長方形の開口など）。これらの孔６９６，６９８は、電気部品アセンブリ６９０の組立ておよび溶接を容易にする。

ＰＳＡ層６０２およびフェライトシールド６９２は、互いに同様にサイズ決めされ、長方形であるように示されているが、両方とも任意の形状（例えば、円形）を有していてもよい。ＰＳＡ層は、フェライトシールド６９２に対する組立コイル６７０の相対的配置を確実にする。ＰＳＡ層６０２は、一方または両方の側に接着剤を有し得て、一方または両方の側に接着剤なしのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム領域６０４を含み得る。ＰＥＴフィルム領域６０４は、電気部品アセンブリ６９０の組立ておよび溶接を容易にする。

ＰＳＡ層６０２は、第１のコイル６３０の内側端６３４および第２のコイル６５０の内側端６５４（ならびに、フェライト基板６９２の第１の孔６９６および第２の孔６９８）の配置と位置の点で関連がある第１の孔６０６および第２の孔６０８をＰＥＴフィルム領域６０４に含む。孔６０６，６０８は円形であるように示されているが、任意の形状およびサイズの開口が使用されてもよい（例えば、１つの長方形の開口）。孔６０６，６０８は、ジャンパ６７４，６７６を組立コイル６７０の内側端６３４，６５４と電気的に接続するためにＰＳＡ層６０２を貫通するアクセスを提供する。ＰＥＴフィルム領域６０４は、アセンブリ６９０へのジャンパ６７４，６７６の取付けを容易にする。

図１４は、共振コイル７３０の斜視図である。共振コイル７３０は、概して長方形の平面スパイラル配線７３１であり得るが、配線７３１は、任意の好適な形状を形成してもよい。共振コイル７３０は、内側端７３４と外側端７３６とを含む。配線７３１は、金属（例えば、銅、アルミニウムなど）のストリップまたはシート上で打抜かれる。コイル７３０の寸法は、コイル７３０の用途に応じて変化し得る。コイル７３０は、任意の好適な厚みおよび任意の好適な全体寸法を有し得る。配線７３１も、任意の好適な寸法を有し得る。当該寸法は、物理的要件および性能要件に応じて変化し得る。コイル７３０は、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、焼き戻し銅合金（例えば、Ｃ１１０）などのワイヤレス電力伝達のための任意の好適な材料から作製され得る。性能要件のために、配線７３１の巻きの間の間隙は、他のタイプの誘導コイルよりも共振コイルの場合に大きくなる。

打抜きは、高収量で大量に生産するためのスケーラブルなプロセスを提供する。打抜き配線７３１は、ほどきを起こしにくく、より厚い配線を可能にすることができる。これは、他の既存の技術と比較して有利である。例えば、ワイヤ（例えば、銅）を巻いて表面上の特定のパターンにすることは困難であり、巻かれたワイヤはほどける可能性がある。さらに、エッチングされた銅は、高価であり、最大厚み（例えば、０．００４インチの厚み）に限定され得る。

共振コイル７３０の配線７３１は、第１の側７３７と、配線７３１の角度が付いた部分７４１によって第１の側７３７からオフセットされる第２の側７３９とを含む。角度が付いた部分７４１は、互いに位置合わせされ（例えば、線Ｂ−Ｂに沿って行われる）、同一の方向に角度が付いている。言い換えれば、角度が付いた部分７４１は全て、コイル７３０の特定の側の方に（例えば、線Ａ−Ａの一方の側の方に）角度が付いており、その結果、コイル７３０の第１の部分７３７（例えば、上方部分）は、コイル７３０の第２の部分７３９（例えば、下方部分）に対してシフトされる。

図１５は、図１４からの第１の共振コイル７３０を含む共振コイルアセンブリ７９０の斜視図である。共振コイルアセンブリ７９０は、互いに同一の第１のコイル７３０および第２のコイル７５０を含む（製造コストを最小化する）。共振コイルアセンブリ７９０は、第１のコイル７３０および第２のコイル７５０が接着剤（例えば、加熱活性化、感圧など）などによってフィルム７０２（例えば、ＰＥＴフィルム）に貼り合わせられて川下のオペレーションに安定性を提供するように貼り合わせられ得る。第１のコイル７３０は、フィルム７０２の一方の側に接着され得て、第２のコイル７５０は、フィルム７０２の反対側に接着され得る。

第１のコイル７３０は、外側端７３６と内側端７３４とを含み、第２のコイル７５０は、外側端７５６と内側端７５４とを含む。第１のコイル７３０および第２のコイル７５０は、第２のコイル７５０が線Ｄ−Ｄを中心として１８０°回転されること以外は、全く同一のサイズおよび形状のコイルであり得る。このように、第１のコイル７３０の配線７３１は、配線が互いに交差する線Ｄ−Ｄに沿った各コイルの角度が付いた部分以外は、第２のコイル７５０の配線７５１の巻きによって形成される間隙の間に位置決めされる（逆もまた同様である）。第１のコイル７３０の内側端７３４は、第２のコイル７５０の内側端７５４に隣接し（および電気的に接続し）得て、第１のコイル７３０の外側端７３６は、第２のコイル７５０の外側端７５６に隣接し得る。

図１６〜図１８は、打抜き共振コイル８７０の図である。図１６は、折り曲げられた打抜き共振コイル８７０の斜視図である。コイル８７０は、コネクタシート８７１と、接続点８７３において端部がコネクタシート８７１の端縁に接続される第１のコイル部分８３０の配線の第１の組８３１と、接続点８７３において端部がコネクタシート８７１の同一の端縁に接続される第２のコイル部分８５０の配線の第２の組８５１とを備える。打抜き共振コイル８７０を作製するために、（単一の）金属シートを打抜いて、（例えば、配線の第１および第２の組８３１，８５１の各配線の弧が同一方向に向けられるように）配線の第１の組８３１および配線の第２の組８５１を形成する。次いで、配線の第１および第２の組８３１，８５１の端部が、コネクタシート８７１（例えば、絶縁材料）の同一の端縁に接続される。コネクタシート８７１は、配線の組８３１，８５１の互いに対する接続を容易にし、電子回路への打抜き共振コイル８７０の接続を容易にする。次いで、配線の第１および第２の組８３１，８５１の端部は、一連のジャンパおよび／または配線を使用するなどして互いに接続される。例えば、ジャンパおよび／または配線は、コネクタシート８７１内にあってもよく、コネクタシートに平行に（および配線の第１および第２の組８３１，８５１に垂直に）延びていてもよい。

図１７は、部分的に開放された図１６のコイル８７０の斜視図である。示されているように、第１のコイル部分８３０の配線の第１の組８３１は、接続点８７３において曲げられる。図１８は、完全に開放された図１６のコイル８７０の斜視図である。示されているように、第１のコイル部分８３０が第２のコイル部分８５０と平面的になるまで、第１のコイル部分８３０の配線の第１の組８３１は、接続点８７３において曲げられ続ける。配線を曲げることにより、その外面に破断が生じる可能性があり、その場合、導電性を確保するために超音波溶接が使用され得る。代替的に、配線の第１および第２の組８３１，８５１は、コネクタシート８７１の対向する端縁に接続してもよく、その結果、曲げを不要にすることができる。このように、打抜き（および曲げ）は、発生するスクラップの量を減少させ、それによって材料利用を向上させる。

図１９は、低背型の電気部品アセンブリ９９０の分解組立図である。より具体的には、低背型の電気部品アセンブリ９９０は、基板９９２（例えば、ＰＥＴ層）と、充填剤材料層９３３（例えば、ゴム、発泡体、デュロメータなど）と、コイル９３０（例えば、共振コイル）と、保護層９０２とを備える。保護層９０２は、一部が半透明であり得て、（例えば適用または除去のための）タブを備え得る。

図２０は、図１９の充填剤材料９３３の斜視図である。充填剤材料９３３は、サイズおよび形状の点でコイル９３０に対応する溝９３５を備える。このように、コイル９３０は、曲げおよび／または変形からコイル形状を保護する充填剤材料９３３に入れ子にされる。このようなアセンブリは、後続のオペレーションでのコイル９３０の取扱いを容易にする。

図２１は、接着剤（例えば、糊）を用いてワイヤレス充電コイルを製造するための処理ステップ１０００を示す図である。ステップ１００２において、金属シートを打抜いて、タイバーを有する第１のコイルを形成する。ステップ１００４において、金属シートを打抜いて、タイバーを有する第２のコイルを形成する。ステップ１００６において、接着剤層を有する第１の積層体（例えば、プラスチック基板、Transilwrap社）に第１のコイルを適用して、そこに接着させる。ステップ１００８において、接着剤層を有する第２の積層体（例えば、プラスチック基板、Transilwrap社）に第２のコイルを適用して、そこに接着させる。ステップ１０１０において、第１のコイルを打抜いて、タイバーを除去する。ステップ１０１２において、第２のコイルを打抜いて、タイバーを除去する。したがって、プラスチック積層体上の接着剤層の結果、第１のコイルおよび第２のコイルは、所定の場所に固定される。ステップ１０１４において、積層体を接着させた第１のコイルを、積層体を接着させた第２のコイルと組立てる。より具体的には、上記のように、スパイラル配線を有する第１のコイルは、第２のコイルの配線間に形成されたスペースに嵌合され、逆に、第２のコイルは、第１のコイルの配線間に形成されたスペースに嵌合され、それによって組立コイルを形成する。その結果、組立コイルは、第１の積層体と第２の積層体との間に位置決めされる（例えば、はさまれる）。

ステップ１０１６において、組立てられたコイルに熱プレスを適用して、第１および第２の積層体から接着剤層を移動および硬化させる。より具体的には、加えられる熱は、接着剤を融解させるのに十分に高温（例えば、２２０〜２５０°Ｆ以上）であるべきであるが、プラスチック積層体を融解させるほど高温であってはならない。加えられる圧力は、第１のコイルを第２の積層体の方に押し、その結果、第２のコイルの配線間に位置決めされた第２の積層体の接着剤は、移動されて、第１のコイルの第１の配線と第２のコイルの第２の配線との間のスペース間に押しやられる。（例えば、熱および／または圧力により）第１および第２のコイルを押すことにより、接着剤は、配線間のスペースに移動する（例えば、配線を互いに絶縁する）。これは、第１のコイルおよび第２のコイルの配線を被覆またはコーティングし、第１のコイルを第２のコイルに接合する。圧力、熱および期間は、組立コイルを製造するための所望のサイクル時間に応じて変化し得る。なお、このようなプロセスにより、組立てられたときに第１のコイルを第２のコイルから平面的にオフセットさせることができる。

図２２は、第１の積層体１１２３に適用されたときの第１の打抜きコイル１１３０の部分断面図である。第１の積層体１１２３は、表面に塗布された接着剤層１１２７を含む。第１の打抜きコイル１１３０が第１の積層体１１２３に適用されると、接着剤１１２７のうちのいくらかが側面に移動され、その結果、移動した接着剤１１２７は、第１の打抜きコイル１１３０の配線１１３１の側面に対して蓄積する。したがって、第１の打抜きコイル１１３０の配線１１３１の側面および下方の接着剤１１２７は、配線１１３１が第１の積層体１１２３に対して移動することを防止する。

図２３は、第１の積層体１１２３と第２の積層体１１２５との間に位置決めされた組立コイルの部分断面図である。上記のように、組立てられると、第１の配線１１３１を有する第１のコイル１１３０は、第２のコイル１１５０の第２の配線１１５１間に形成されたスペースに嵌合され、逆に、第２のコイル１１５０は、第１のコイル１１３０の第１の配線１１３１間に形成されたスペースに嵌合され、それによって組立コイル１１７０を形成する。その結果、組立コイル１１７０は、第１の積層体１１２３と第２の積層体１１２５との間に位置決めされる（例えば、はさまれる）。これは、第１のコイル１１３０の第１の配線１１３１間の第１の接着剤１１２７を移動させ、第２のコイル１１５０の第２の配線１１５１間の第２の接着剤１１２９を移動させる。

第１および第２の接着剤層１１２７，１１２９が（例えば、圧力および／または熱によって）硬化されると、接着剤は、（例えば、融解によって）配線１１３１，１１５１の表面を被覆し、配線１１３１，１１５１のための絶縁剤および安定剤として作用する。言い換えれば、第１および第２のコイル１１３０，１１５０は、接合される。これは、配線１１３１，１１５１の相対的移動を防止し、第１の打抜きコイル１１３０が第２の打抜きコイル１１５０と接触して組立コイル１１７０を短絡させることを防止する。一例として、第１および第２の打抜きコイル１１３０，１１５０は、各々厚みが０．０１２５インチであってもよく、各々の接着剤層１１２７，１１２９は、厚みが０．００５５インチであってもよく、総厚みは、０．０２２５インチであってもよい。圧力および／または熱が加えられた後、総厚みは０．０２０５インチになってもよく、接着剤の移動の合計は０．００２インチであってもよい。

図２４〜図２５は、組立コイル１１７０の部分図である。より具体的には、図２４は、組立コイル１１７０の部分断面図であり、図２５は、図２４の組立コイル１１７０の部分上面図である。（上記のように）組立コイル１１７０は、スパイラル配線１１３１を有する第１のコイル１１３０を備え、第１のコイル１１３０は、第２のコイル１１５０の配線１１５１間に形成されたスペースに嵌合され、逆に、第２のコイル１１５０は、第１のコイル１１３０の配線１１３１間に形成されたスペースに嵌合される。したがって、第１および第２のコイル１１３０，１１５０は、平行な平面スパイラルを形成する。

上記のように、第１の接着剤層を有する第１の積層体１１２３（例えば、Transilwrap社）は、第１の打抜きコイル１１３０に適用され、第２の接着剤層を有する第２の積層体１１２５（例えば、Transilwrap社）は、第２の打抜きコイル１１５０に適用される。その結果、第１および第２の打抜きコイル１１３０，１１５０は、第１および第２の積層体１１２３，１１２５の間に位置決めされる。第１および第２のコイル１１３０，１１５０が互いに組立てられると、接着剤１１２７（明確にするために黒色に染色されている）は、第１および第２の配線１１３１，１１５１の間のスペースを充填するように移動される。

図２５は、第１のコイル１１３０および第２のコイル１１５０が組立てられたときの接着剤１１２７の移動を示す。より具体的には、接着剤１１２７（明確にするために黒色に染色されている）は、第１の配線１１３１と第２の配線１１５１との間に示されている。さらに、示されている特定の例では、右側の配線１１３１ｂ，１１５１ｂよりも左側の第１および第２の配線１１３１ａ，１１５１ａに対してより多くの圧力がかけられている。その結果、右側では左側よりも移動する接着剤１１２７が少なく、それによって、（黒色に染色されている接着剤１１２７の結果）右側の配線１１５１ｂが左側の配線１１５１ａよりも見えにくくなっている。

図２６は、本開示の組立コイル１２７０の上面図である。上記のように、組立コイル１２７０は、内側端１２３４および外側端１２３６を有する第１のスパイラル配線１２３１を有する第１のコイル１２３０と、内側端１２５４および外側端１２５６を有する第２のスパイラル配線１２５１を有する第２のコイル１２５０と、第１のコイル１２３０の外側端１２３６に取付けられた第１のジャンパ１２７７と、第１のコイル１２３０の内側端１２３４および第２のコイル１２５０の外側端１２５６に取付けられた第２のジャンパ１２７４と、第２のコイル１２５０の内側端１２５４に取付けられた第３のジャンパ１２７６とを備える。第１および第２のスパイラルコイル１２３０，１２５０は、内側部分１２７２を形成する。

積層体１２２７（例えば、フィルム、接着フィルム、プラスチックフィルムなど）は、内側部分１２７２を含む組立コイル１２７０を被覆する。上記で説明したように、積層体１２２７の接着剤層は、第１のコイル１２３０および第２のコイル１２５０を安定させ、絶縁する。これは、第１および第２のコイル１２３０，１２５０の相対的移動を防止し、第１および第２のコイル１２３０，１２５０が偶発的に互いに接触して組立コイル１２７０を短絡させることを防止する。

積層体１２２７は、１つ以上の切抜き部を規定し得る。より具体的には、積層体１２２７は、第１のコイル１２３０の第１の内側端１２３４および第２のコイル１２５０の第２の内側端１２５４へのアクセスを提供する（例えば、露出させる）ように内側切抜き部１２２３を規定し得る。また、積層体１２２７は、第１のコイル１２３０の第１の外側端１２３６および第２のコイル１２５０の第２の外側端１２５６へのアクセスを提供する（例えば、露出させる）ように外側切抜き部１２２５を規定し得る。第１の切抜き部１２２３は、実質的に内側部分１２７２にまで及び得る。組立コイル１２７０（ならびにその第１および第２のコイル１２３０，１２５０）は、任意の材料および／またはスタイル（例えば、Ａ６スタイルコイル）を有し得る。

上記の実施例のいずれにおいても、ワイヤレス充電コイル（例えば、二本巻きコイル）が構築され、次いで（例えば、異なる場所および／またはときに）、ワイヤレス充電コイルの第１および第２のコイルが、積層型であっても平面型であっても、電気的要件に応じて直列または並列に互いに電気的に接続され得る。

システムおよび方法について詳細に説明してきたが、上記の説明はその精神または範囲を限定することを意図したものではないということが理解されるべきである。本明細書に記載されている本開示の実施例は、単に例示であり、当業者は本開示の精神および範囲から逸脱することなくいかなる変更および変形もなし得るということが理解されるであろう。上記のものを含む全てのこのような変更および変形は、本開示の範囲内に含まれるよう意図されている。

Claims (19)

1. ワイヤレス充電コイルであって、
   第１のスパイラル配線を有する第１の打抜きコイルを備え、前記第１のスパイラル配線は、巻きの間に第１のスペースを規定し、前記ワイヤレス充電コイルはさらに、
   第２のスパイラル配線を有する第２の打抜きコイルを備え、前記第２のスパイラル配線は、巻きの間に第２のスペースを規定し、
   前記第１の打抜きコイルおよび第２の打抜きコイルは、同一平面上にある関係にあり、前記第１の打抜きコイルは、前記第２の打抜きコイルの前記第２のスペース内に位置決めされ、前記第２の打抜きコイルは、前記第１の打抜きコイルの前記第１のスペース内に位置決めされ、前記第１および第２の打抜きコイルは、電気的に接続され、前記ワイヤレス充電コイルはさらに、
   前記第１および第２の打抜きコイルを接合して前記第１および第２の打抜きコイルを絶縁するように前記第１の打抜きコイルおよび前記第２の打抜きコイルを被覆して取囲む接着剤を備える、ワイヤレス充電コイル。
2. 第１の積層体と第２の積層体とをさらに備え、前記第１の打抜きコイルおよび前記第２の打抜きコイルは、前記第１の積層体と前記第２の積層体との間に位置決めされる、請求項１に記載のワイヤレス充電コイル。
3. 前記第１の打抜きコイルおよび第２の打抜きコイルは、直列に接続される、請求項１に記載のワイヤレス充電コイル。
4. 前記第１の打抜きコイルおよび第２の打抜きコイルは、並列に接続される、請求項１に記載のワイヤレス充電コイル。
5. 前記第１の打抜きコイルは、内側端と外側端とを含み、前記内側端および前記外側端は、前記第１の打抜きコイルの同一の側に配設される、請求項１に記載のワイヤレス充電コイル。
6. 前記第１の打抜きコイルの前記外側端に取付けられた第１のジャンパをさらに備える、請求項５に記載のワイヤレス充電コイル。
7. 前記第２の打抜きコイルは、内側端と外側端とを含み、前記第１の打抜きコイルの前記内側端および前記第２の打抜きコイルの前記外側端に取付けられた第２のジャンパをさらに備える、請求項６に記載のワイヤレス充電コイル。
8. 前記第２の打抜きコイルの前記内側端に取付けられた第３のジャンパをさらに備える、請求項７に記載のワイヤレス充電コイル。
9. ワイヤレス充電コイルを製造する方法であって、
   金属シートを打抜いて、第１のスパイラル配線を有する第１の打抜きコイルを形成するステップを備え、前記第１のスパイラル配線は、巻きの間に第１のスペースを規定し、前記方法はさらに、
   前記第１の打抜きコイルを第１の積層体に接着剤を介して貼付するステップと、
   金属シートを打抜いて、第２のスパイラル配線を有する第２の打抜きコイルを形成するステップとを備え、前記第２のスパイラル配線は、巻きの間に第２のスペースを規定し、前記方法はさらに、
   前記第２の打抜きコイルを第２の積層体に接着剤を介して貼付するステップと、
   前記第１の打抜きコイルおよび前記第２の打抜きコイルを相互位置決めして、前記第１の打抜きコイルが前記第２の打抜きコイルの前記第２のスペース内に位置決めされ、かつ、前記第２の打抜きコイルが前記第１の打抜きコイルの前記第１のスペース内に位置決めされる平面コイルアセンブリを形成するステップとを備え、前記第１の打抜きコイルおよび前記第２の打抜きコイルは、前記第１および第２の積層体の間に位置決めされ、前記方法はさらに、
   前記平面コイルアセンブリを加熱およびプレスして、前記第１および第２の打抜きコイルを取囲んで接合するように前記第１および第２の積層体の前記接着剤を移動および硬化させるステップを備える、方法。
10. 前記加熱プレスによって加えられる熱は、前記接着剤を融解させるが、前記積層体を融解させない、請求項９に記載の方法。
11. 前記加熱プレスによって加えられる圧力は、前記第１の打抜きコイルの前記第１の配線と前記第２の打抜きコイルの前記第２の配線との間の前記接着剤を移動させて押しやり、前記第１および第２の打抜きコイルを絶縁する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記金属シートを打抜くステップは、タイバーを有する前記第１の打抜きコイルを形成する、請求項９に記載の方法。
13. 前記第１の打抜きコイルを打抜いて、前記タイバーを除去するステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
14. 前記第１の打抜きコイルおよび第２の打抜きコイルは、直列に接続される、請求項９に記載の方法。
15. 前記第１の打抜きコイルおよび第２の打抜きコイルは、並列に接続される、請求項９に記載の方法。
16. 前記第１の打抜きコイルは、内側端と外側端とを含み、前記内側端および前記外側端は、前記第１の打抜きコイルの同一の側に配設される、請求項９に記載の方法。
17. 前記第１の打抜きコイルの前記外側端に取付けられた第１のジャンパをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
18. 前記第２の打抜きコイルは、内側端と外側端とを含み、前記第１の打抜きコイルの前記内側端および前記第２の打抜きコイルの前記外側端に取付けられた第２のジャンパをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
19. 前記第２の打抜きコイルの前記内側端に取付けられた第３のジャンパをさらに備える、請求項１８に記載の方法。

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