JP6539766B2 - 無線電力伝達のための充電アセンブリ - Google Patents

Description

〔関連出願との相互参照〕
本発明は、２０１５年９月３０日に出願された「無線電力伝達のための充電アセンブリ（Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）」という名称の米国特許出願第１４／８７１，８９０号に対する優先権の利益を主張するものであり、この特許出願の開示は、その全体が引用により本明細書に組み入れられる。

本発明は、全般的に無線充電アセンブリに関する。具体的には、本発明は、充電ステーションなどの充電装置内のコンポーネントとして使用できる無線充電アセンブリに関する。

スマートフォン、タブレット及びスマートウォッチなどのモバイル装置は、無線で充電されるように構成することができる。多くの場合、このようなモバイル装置は、モバイル装置を充電するとともに、場合によっては同じメーカーによって製造された他の装置も充電するように明確に構成された無線充電装置（例えば、充電ステーション）と共に販売される。

顧客によっては、様々な理由により、購入時にモバイル装置に付属する充電ステーション以外の充電装置を使用したいと望むことがある。従って、ドッキングステーションなどの充電装置の第三者メーカーは、自社の充電装置を、自社で製造していないモバイル装置を無線で充電できるように構成する必要がある。第三者メーカーのドッキングステーションがこのようなモバイル装置を無線で充電するには、ドッキングステーションと充電対象のモバイル装置との両方に互換性のある充電アセンブリが必要になり得る。

また、第三者メーカーによっては、モバイル装置を利用する周辺システムを提供し、スピーカ上でオーディオを再生したり、或いはディスプレイ装置上でビデオを再生したりする追加機能を提供するメーカーもある。これらの第三者メーカーは、このような周辺システムにモバイル装置のための充電能力を提供したいと望むことがある。換言すれば、これらの第三者メーカーは、周辺システムに充電装置を組み込みたいと望むことがある。

さらに、モバイル装置のメーカーは、やはりこれらのモバイル装置メーカーが提供する異なる充電装置及び周辺システムに容易に組み込むことができるモジュラ式無線充電アセンブリを必要とすることもある。

本発明のいくつかの実施形態は、無線充電装置において使用できる無線充電アセンブリに関する。他の実施形態は、このような無線充電アセンブリを含む無線充電装置に関する。本発明の実施形態による無線充電アセンブリは、（第三者機関の充電装置などの）充電装置及び周辺オーディオ／ビデオ装置などにおいて使用することができるが、本発明の実施形態は、このような応用に限定されるものではない。

いくつかの実施形態は、ハウジングと、キャップ構造と、フェリ磁性スリーブと、誘導コイルと、磁石と、プリント基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）と、４ピンコネクタとを含む無線充電アセンブリに関する。ハウジングは、アパーチャを有するハウジング底面と、ハウジング底面とリップ部との間に延びる側壁とを含むことができ、リップ部は、側壁からハウジングの周囲に沿ってハウジング底面と平行に外向きに広がる。

キャップ構造は、充電面と、充電面の反対側のキャップ底面とを有することができる。キャップ底面は、キャップ構造の周囲に沿って形成された隆起部を含み、リップ部においてハウジングに結合することができる。いくつかの実施形態では、ハウジング底面が、ねじ又はボルトを受け入れるように構成されたねじ穴を各々が含む複数の突出部をさらに有することができる。

フェリ磁性スリーブは、ハウジング内に配置することができる。フェリ磁性スリーブは、対向する第１及び第２の面と、フェリ磁性スリーブを貫いて第１の面から第２の面に延びる中心開口部と、中心開口部を取り囲んで第１の面に開口する凹部とを含むことができる。

誘導コイルは、キャップ底面とフェリ磁性スリーブの第２の面との間の凹部内に配置することができる。誘導コイルは、充電面全体にわたって無線で電力を伝達するように構成することができる。

磁石は、フェリ磁性スリーブの中心開口部内に配置することができる。ＰＣＢＡは、ハウジング内のフェリ磁性スリーブの第２の面とハウジング底面との間に配置することができる。４ピンコネクタは、ＰＣＢＡ（又はその一部）に取り付けることができ、ＰＣＢＡの底面からアパーチャを貫いて延びることができる。４ピンコネクタは、誘導コイルに電気的に結合することができる。いくつかの実施形態では、ＰＣＢＡが、誘導コイルからのワイヤを受け取る（そしてワイヤに電気的に結合する）ように構成された１又は２以上の接点パッドを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＰＣＢＡが、無線充電回路素子を含むことができる。

無線充電アセンブリは、キャップ構造のキャップ底面と誘導コイルとの間に配置された電磁シールドをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、無線充電アセンブリが、キャップ構造とハウジングとの間に配置された接着材料をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、無線充電アセンブリが、実質的に液体不浸透性である。

いくつかの実施形態では、無線充電アセンブリが、フェリ磁性スリーブの切り欠き部分に配置されたガイド要素をさらに含むことができる。ガイド要素は、誘導コイルからのワイヤをＰＣＢＡの１又は２以上の接点パッドに導くように構成することができる。

いくつかの実施形態では、ＰＣＢＡが、磁石が配置された中空部分を含むことができる。磁石は、磁石の周囲に配置されたケーシングによってＰＣＢＡ及びフェリ磁性スリーブの両方から分離することができる。

いくつかの実施形態は、４ピンオスコネクタに電力を伝えるように構成されたメスコネクタを含む充電装置と、ハウジング、キャップ構造、フェリ磁性スリーブ、誘導コイル、磁石、プリント基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）、及びＰＣＢＡの底面から延びる４ピンオスコネクタを含む無線充電アセンブリとに関する。

本開示は、同じ構造要素を同じ参照符号によって示す添付図面と共に以下の詳細な説明を読むことによって容易に理解されるであろう。

いくつかの実施形態による無線充電アセンブリの上面斜視図である。 いくつかの実施形態による無線充電アセンブリの底面斜視図である。 いくつかの実施形態による、スタック状になった無線充電アセンブリのサブコンポーネントの分解図である。 いくつかの実施形態による、ハウジングのリップ部に結合されたキャップ構造の隆起部を含む無線充電アセンブリの一部の簡略断面図である。 いくつかの実施形態による、無線充電アセンブリを組み込んだ充電装置の簡略断面図である。 実施形態による、無線充電アセンブリを組み込んだ充電装置の例を示す図である。 実施形態による、無線充電アセンブリを組み込んだ充電装置の別の例を示す図である。 実施形態による、無線充電アセンブリを組み込んだ充電装置のさらに別の例を示す図である。

以下、添付図面に示す代表的な実施形態を詳細に参照する。以下の説明は、これらの実施形態を１つの好ましい実施形態に限定することを意図したものではないと理解されたい。それどころか、特許請求の範囲に定める説明する実施形態の思想及び範囲に含めることができる代替物、修正物及び同等物も対象とすることが意図されている。

説明するいくつかの実施形態は、充電装置に組み込むことができる無線充電アセンブリ（例えば、「ドック」、「ドッキングステーション」、「ポータブルバッテリ」、又は「充電器」）に関する。充電装置は、充電アセンブリの充電回路に４ピンコネクタを介して電力を供給できる電源を含む（又は電源に電気的に結合する）ことができる。この充電アセンブリを用いて、ウェアラブル装置などのモバイル装置の充電回路（例えば、受信機コイル）に無線で電力を伝達することができる。モバイル装置は、この伝達された電力を用いてモバイル装置の内部バッテリを充電することができる。ウェアラブル装置に加え、他のモバイル装置の例としては、スマートフォン、メディアプレーヤ、携帯情報端末、タブレットコンピュータ及びラップトップコンピュータなどを挙げることができる。

図１は、実施形態による無線充電アセンブリ１００の上面斜視図である。図１に示すように、充電アセンブリ１００は、キャップ構造１１０及びハウジング１４０を含む。キャップ構造１１０とハウジング１４０は、外周上の周縁領域１２０に沿って接触（又は薄い接着層を介してほぼ接触）することができる。キャップ構造１１０は、結合されたモバイル装置の対応する充電面を無線充電中に支持するような輪郭形状を有することができる充電面１１５を含むことができる。例えば、図１に示す例では、充電面１１５が、モバイル装置の凸状の充電面に対応する非平面形状（すなわち、凹形）を有する。しかしながら、凹状の充電面１１５を示してはいるが、本発明の実施形態は、このような形状に限定されるものではない。他の実施形態では、充電面１１５が、凸形、波形、平面形、又は他のいずれかの好適な形状などの他のいずれかの形状を有することができる。

図１に示すように、充電アセンブリ１００は、ハウジング底面を含むハウジング１４０を有する。図１に示す上面斜視図からは明らかでないが、ハウジング１４０は、アパーチャと、いくつかの実施形態では、図２を参照しながら後述するようなねじ穴を各々が含む複数の突出部とを含むことができる。図１では、１つの突出部１３０のごく一部しか見えない。ハウジング１４０は、ハウジング底面との間に延びる円筒部分を有する側壁を含む。ハウジング１４０は、側壁からハウジングの周囲に沿ってハウジング底面と平行に外向きに広がるリップ部（又は「フランジ」）も含む。キャップ構造１１０は、その境界に沿って、ハウジング１４０のリップ部に結合された隆起部を含むことができる。ハウジング１４０のリップ部、及び隆起部を含むキャップ構造１１０の境界は、共に周縁領域１２０を形成する。周縁領域１２０については、以下で図４を参照しながらさらに詳細に説明する。キャップ構造１１０は、充電面１１５の反対側のキャップ底面（図１からは明らかでない）を有することができ、その上に隆起部が配置される。いくつかの実施形態では、キャップ構造１１０の隆起部が、ハウジング１４０のリップ部と物理的に接触することができる。他の実施形態では、キャップ構造１１０の隆起部が、エポキシ又は樹脂などの薄い接着層を用いてハウジング１４０のリップ部に結合することができる。

充電アセンブリ１００は、図１では実質的に円筒形として示しているが、充電対象の装置の表面に一致するような、又は充電装置に適合するような、或いはこれらの両方のような様々な形状に形成することができる。例えば、実施形態では、充電アセンブリ１００又は充電面１１５を、実質的に立方体、三角形、球形などの形状とすることができる。実施形態では、充電アセンブリ１００を、充電アセンブリ１００が充電するように構成されたモバイル装置に適したサイズとすることができる。

ハウジング１４０及びキャップ構造１１０は、機械的及び熱的応力に耐えることができる非腐食性で化学的耐性を有する不活性材料で作製することができる。例えば、ハウジング１４０は、好適な金属、金属合金、セラミック、プラスチック又は合成物などの剛性材料で作製することができる。いくつかの実施形態では、ハウジング１４０を、３０４などの３００シリーズのステンレススチールで作製することができる。キャップ構造１１０は、いずれかの好適なセラミック、プラスチック又は合成物で作製することができる。例えば、いくつかの実施形態では、キャップ構造１１０をポリカーボネート材料で作製することができる。実施形態では、充電アセンブリ１００が耐水性及び耐液性を有するように、接着剤（例えば、樹脂）を用いてキャップ構造１１０とハウジング１４０とを結合することができる。

図２は、無線充電アセンブリ１００の底面斜視図である。図２に示すように、キャップ構造１１０の隆起部は、周縁領域１２０においてハウジング１４０のリップ部２２０に結合される。図示の実施形態には、ハウジング１４０の底面において正三角形を形成する、ねじ穴を含む３つの突出部１３０を示しているが、突出部１３０及びそのねじ穴は、あらゆる好適な構成であらゆる好適な数を配置することができる。図２からは明らかでないが、ねじ穴は、内面にねじ山を有してねじ及びボルトなどを収容することができる。

突出部１３０は、いずれかの好適な金属、金属合金、セラミック、プラスチック又は合成物を含むことができる。いくつかの実施形態では、突出部１３０が、ハウジング１４０と同じ材料を含むことができる。図２に示すように、突出部１３０は、ハウジング１４０の底面から突出することができる。いくつかの実施形態では、突出部１３０を接着剤によってハウジング１４０に取り付けることができる。他のいくつかの実施形態では、突出部１３０をハウジング１４０に半田付けすることができる。さらに他の実施形態では、ハウジング１４０と突出部１３０とが単体を形成するように、ハウジング１４０の底面及び突出部１３０を同じ材料で構成することができる。突出部１３０を用いて、充電アセンブリ１００を充電装置に物理的に結合することができる。実施形態では、この結合を、突出部１３０の内部を満たすねじ穴を通じてねじを固定することによって実現することができる。

突出部１３０を用いて充電アセンブリ１００を充電装置に拘束することに加え、又はその代わりに、ハウジング１４０のリップ部２２０の表面を用いて、糊又は他の接着剤を使用して充電アセンブリ１００を充電装置に固定することもできる。具体的には、リップ部２２０の表面を充電装置の表面に接着することができる。いくつかの実施形態では、突出部１３０のねじ穴にねじ又はボルトを挿入することに加え、リップ部２２０の表面に接着剤を用いて充電アセンブリ１００を充電装置に固定することもできる。ハウジング１４０のリップ部２２０のサイズは、充電アセンブリ１００が組み込まれた充電装置の外面及び／又は内面を含む特定の応用に応じて異なることができる。いくつかの実施形態では、接着剤を用いて充電アセンブリ１００を充電装置に固定する場合、充電アセンブリ１００が、ハウジングの底面に突出部１３０を含まなくてもよい。

図２に示すように、充電アセンブリ１００は、４ピンコネクタ２１０を含むことができる。図２では、４ピンコネクタ２１０が、充電アセンブリ１００に電力を供給できるように、充電装置に電気的に結合することができるオスコネクタである。いくつかの実施形態では、４ピンコネクタ２１０を用いて充電アセンブリ１００をＵＳＢ電源に接続することができる。実施形態では、４ピンコネクタ２１０の４つのピンが、ＵＳＢプラス、ＵＳＢマイナス、電源及び接地に対応することができる。いくつかの実施形態では、４ピンコネクタ２１０が、電力伝達に加えてＵＳＢハンドオフなどの基本データ転送を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、４ピンコネクタ２１０をデバッグヘッダとし、ＵＳＢプラス及びマイナスピンを、デバッグに使用できるデータピンとすることができる。

いくつかの実施形態では、４ピンコネクタ２１０を、充電装置内の対応するソケット付きメスコネクタに取り付けることができる。このメスコネクタは、可撓ケーブルを介して（バッテリ又は電源コンセントから電力を得ることができる）ＵＳＢポートなどの動力源に結合することができる。いくつかの実施形態では、４ピンコネクタ２１０を充電装置のプリント基板（ＰＣＢ）上の貫通穴に取り付けて適所に半田付けすることができる。このような実施形態では、突出部１３０を用いてハウジング１４０を充電装置のＰＣＢに取り付けることができる。或いは、４ピンコネクタ２１０のピンを充電装置内のワイヤに直接半田付けし、このワイヤを最終的にＵＳＢポートなどの動力源に接続することもできる。

いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂などの接着剤を用いて、ハウジング１４０のアパーチャ２１５に４ピンコネクタ２１０を取り付けることができる。充電アセンブリ１００は、４ピンコネクタ２１０の外側境界とアパーチャ２１５との間に形成されたいずれかの空間をシールすることにより、水などの液体に対してさらに不浸透性とすることができる。いくつかの実施形態では、接着剤を用いてシールすることに加え、又はその代わりに、４ピンコネクタ２１０をハウジング１４０に半田付けすることもできる。

図３は、いくつかの実施形態による、スタック状になった無線充電アセンブリ１００のサブコンポーネントの分解図である。いくつかの実施形態では、図３に示すキャップ構造１１０以外のサブコンポーネントの大部分をハウジング１４０内に配置してキャップ構造１１０によって覆うことができる。他のいくつかの実施形態では、充電アセンブリ１００が、図３に示すよりも多くの又は少ないサブコンポーネントを含むことができる。

図３の上部から開始して、充電アセンブリ１００は、充電面１１５を有する上述したキャップ構造１１０を含むことができる。キャップ構造１１０も、いずれかの好適な金属、金属合金、セラミック、プラスチック又は合成物で作製することができる。例えば、いくつかの実施形態では、キャップ構造１１０をポリカーボネート材料で作製することができる。キャップ構造１１０は、成型、機械加工、打抜き加工、又はそれ以外の望む形で形成することができる。いくつかの実施形態では、キャップ構造１１０が、最終的な充電装置において充電アセンブリ１００から見える唯一の部分となり得るので、キャップ構造１１０の見た目を美しくすることができる。実施形態では、ドッキングステーションなどの充電装置に充電アセンブリ１００を組み込んだ後に、キャップ構造１１０の上面が、ユーザに見える充電アセンブリ１００の唯一の部分となり得る。

いくつかの実施形態では、充電アセンブリ１００が、キャップ構造１１０の下方に電磁シールド３０５を含むことができる。実施形態では、電磁シールド３０５を、充電面１１５上にモバイル装置を配置した際の充電動作中又は（例えば、モバイル装置の画面にタッチすることによる）モバイル装置の操作中における充電システムとモバイル装置との間の結合ノイズを除去するのに役立つ容量性シールドとすることができる。電磁シールド３０５は、充電アセンブリ１００の誘導コイル３１５とモバイル装置内の誘導受信機コイルとの間に生じ得る静電結合の一部又は全部を消去することができる。このような静電結合は、消去しなければ、特にモバイル装置側の接地ノイズを引き起こす恐れがある。実施形態では、電磁シールド３０５を、充電アセンブリ１００の共通接地に接地させることができる。ハウジング１４０、及びプリント基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）３６０上のメインロジックボード（ＭＬＢ）などの他のサブコンポーネントも共通接地に接続することができる。

いくつかの実施形態では、電磁シールド３０５を、好適な薄い可撓性材料で作製することができる。電磁シールド３０５は、例えば、誘電層、接着層及び導電層を含む１又は２以上の層を含むことができる。他の実施形態では、電磁シールド３０５を、例えば物理蒸着（ＰＶＤ）によって堆積された導電層とすることができる。いくつかの例では、電磁シールド３０５を、インク又は導電性感圧接着剤とすることができる。いくつかの実施形態では、電磁シールド３０５の総厚を、約１２ミクロンの導電層の厚みを含む約５０ミクロンとすることができる。電磁シールド３０５は、接地コネクタ３１０によって接地に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、電磁シールド３０５が存在しなくてもよい。

図３に示す充電アセンブリ１００は、電磁シールド３０５の下方に誘導コイル３１５を含むことができる。誘導コイル３１５を用いて、例えば誘導コイル３１５を流れる交流電流（ＡＣ）から時変電磁場を生成して伝えることができる。この電磁場は、充電アセンブリ１００に結合されたモバイル装置の誘導受信機コイル内に、電磁誘導（図３には図示せず）によって対応する時変電流を生成することができる。従って、誘導コイル３１５及び受信機コイルは、効果的に変圧器を形成することができる。

実施形態では、誘導コイル３１５が、１又は２以上の層を含むことができる。いくつかの実施形態では、導電材料の層を含む多層可撓性構造を形成することによって誘導コイル３１５を形成することができる。他の実施形態では、導電性ワイヤを巻くことによって誘導コイル３１５を形成することができる。いくつかの実施形態では、誘導コイル３１５が３次元形状を特徴とすることができる。この３次元形状は、例えば実質的に平面状のコイルを圧縮成形又は真空成形することによって実現することができる。

誘導コイル３１５内の導電性材料は、以下に限定されるわけではないが、金属（例えば、銅、金、銀など）、合金、半導体、導電性セラミック及び導電性ポリマーなどを含むいずれかの好適な導電性材料を含むことができる。図３に示すように、誘導コイル３１５は、リードワイヤ３２０を含むことができる。誘導コイル３１５は、ポリイミド、ＰＥＴ及びその他の熱成形材料などの絶縁材料を任意に含むことができる。いくつかの実施形態では、リードワイヤ３２０が正及び負の信号に対応することができ、リードワイヤ３２０を用いて、誘導コイル３１５を介して時変電流を伝えることができる。以下でさらに詳細に説明するように、リードワイヤ３２０はガイド部３４５を通じて導かれ、ＰＣＢＡ３６０上の接点パッド３７０に接触することができる。

図３に示すように、充電アセンブリ１００に含まれるフェリ磁性スリーブ３２５は、フェリ磁性スリーブ３２５とキャップ構造１１０との間に誘導コイル３１５が位置するように配置することができる。フェリ磁性スリーブ３２５は、誘導コイル３１５からの電磁束線を充電対象のモバイル装置内の誘導受信機コイルに向けるのに役立つことができる。フェリ磁性スリーブ３２５は、フェリ磁性スリーブ３２５を通る磁束線のための低磁気損失経路を提供することによってＰＣＢＡ３６０を電磁場から保護することもできる。フェリ磁性スリーブ３２５は、フェライト材料（酸化鉄で構成されたセラミック材料）又は他のいずれかの好適なフェリ磁性材料で構成することができる。実施形態では、フェリ磁性スリーブ３２５をポリマー系とすることができる。

フェリ磁性スリーブ３２５は、対向する第１及び第２の面と、中心開口部３３５とを含むことができる。図３に示すように、フェリ磁性スリーブ３２５の第１の面は上面であり、第２の面は底面である。図３に示すような実施形態では、中心開口部３３５を電磁シールド３０５及び誘導コイル３１５と実質的に同心状にすることができる。フェリ磁性スリーブ３２５は、第１の面に開口して中心開口部３３５を取り囲む凹部３４０を含むこともできる。凹部３４０内には、キャップ底面とフェリ磁性スリーブ３２５の底面との間に効果的に位置するように誘導コイル３１５を配置することができる。

図３に示すように、いくつかの実施形態では、フェリ磁性スリーブ３２５が切り欠き部分３３０を含むことができる。このような実施形態では、無線充電アセンブリ１００が、切り欠き部分３３０に配置されたガイド要素３４５を含むことができる。ガイド要素３４５は、誘導コイル３１５からのワイヤをＰＣＢＡ３６０上の１又は２以上の接点パッド３７０に導くために使用できる複数の穴又は溝を有することができる。充電アセンブリ１００内の（例えば、ハウジング１４０内の）空間が制限された実施形態では、ガイド要素３４５が、誘導コイル３１５からのリードワイヤ３２０を広がらないように、及び／又は充電アセンブリ１００の特定のサブコンポーネントに接触しないように管理するのに役立つことができる。

図３に示すように、充電アセンブリ１００は、フェリ磁性スリーブ３２５の中心開口部３３５内に少なくとも部分的に配置された磁石３５０を含むことができる。実施形態では、磁石３５０が、ＰＣＢＡ３６０の中空部分３６５内に延びることもできる。図３に示すように、磁石３５０は、ケーシング３５５によって取り囲むこともできる。ケーシング３５５は、実質的に磁石３５０と共形であり、磁石３５０をＰＣＢＡ３６０及びフェリ磁性スリーブ３２５の両方から（例えば、物理的及び電気的に）分離することができる。磁石３５０は、モバイル装置を充電アセンブリ１００と位置合わせするように、充電対象のモバイル装置内に位置する対応する磁石と共に使用することができる。具体的には、磁石３５０を用いて充電動作中に誘導コイル３１５とモバイル装置内の誘導受信機コイルとを位置合わせし、充電効率を最大化することができる。

図３にさらに示すように、充電アセンブリ１００は、ハウジング１４０内のフェリ磁性スリーブ３２５の第２の面とハウジング底面との間に配置されたＰＣＢＡ３６０を含むことができる。ＰＣＢＡ３６０は、無線充電のための電力回路素子を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＰＣＢＡ３６０が、１又は２以上の接点パッド３７０を含むことができる。図３には３つの接点パッド３７０を示しており、一例では、２つの接点パッドが、誘導コイル３１５からのリードワイヤ３２０との接続部（正及び負）を提供し、１つの接点パッドが、電磁シールド３０５との接続部（例えば、接地）を提供し、これによって充電アセンブリ１００内に３つサービスループを形成することができる。

図３からは明らかでないが、ＰＣＢＡ３６０は、接点パッド３７０を含む面の反対側のＰＣＢＡ３６０の底面に取り付けられた、及び／又は底面から延びる４ピンコネクタを含むことができる。この４ピンコネクタは、図２に示す４ピンコネクタ２１０などの４ピンオスコネクタとすることができる。この４ピンオスコネクタは、ハウジング１４０のアパーチャ２１５を貫いて延びることができる。実施形態では、４ピンオスコネクタを、充電アセンブリ１００が組み込まれた充電装置の電源に取り付けることができる。

図３に示す全てのサブコンポーネントは、図１及び図２に示すような最終的な充電アセンブリ１００を形成するように共に組み立てて圧縮することができる。例えば図３においてＰＣＢＡの上方に示すサブコンポーネントなどの複数のサブコンポーネントを、糊又は感圧接着剤（ＰＳＡ）などの接着剤を用いてキャップ構造１１０のキャップ底面に取り付けることができる。ＰＣＢＡ３６０を（例えば、導電性ＰＳＡを用いて）ハウジング１４０に伝導的に接着することができる。図２に示すように、紫外線硬化（ＵＶ）糊を使用することによって４ピンコネクタをアパーチャ２１５にシールすることができる。４ピンコネクタを半田付けによってＰＣＢＡに取り付けることができる。誘導コイル３１５のリードワイヤ３２０をＰＣＢＡ３６０の接点パッド３７０に結合（例えば、半田付け）することができる。ハウジング１４０は、ＰＣＢＡ３６０を覆って樹脂などの接着剤で満たすことができる。この樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル、ポリイミド又はその他の接着剤を含むことができる。図３におけるＰＣＢＡ３６０の上方のコンポーネントをＰＣＢＡ３６０に向けてハウジング１４０内に押し下げることができる。この過程中、樹脂の一部が変位して、キャップ構造１１０の隆起部とハウジング１４０のリップ部２２０との間の領域内に上昇し、これによってキャップ構造１１０をハウジング１４０に結合する。

充電アセンブリ１００の様々なサブコンポーネントは、湿気及び振動の影響を受けることがある。いくつかの実施形態では、上記で概説したように、様々なサブコンポーネントを樹脂などの非導電性接着材料によって「埋め込む」ことができる。例えば、液体設定可能なエポキシを用いて、サブコンポーネント、ハウジング１４０及びキャップ構造１１０のキャップ底面間のあらゆる空間を部分的又は全体的に満たすことができる。このような封入アセンブリは、様々な利点をもたらすことができる。例えば、非導電性接着材料は、実質的な液体不浸透性、並びに耐衝撃性及び耐振動性をもたらすことができる。

図４は、ある実施形態による、キャップ構造１１０の隆起部４３０及びハウジング１４０のリップ部２２０を含む、無線充電アセンブリ１００の周縁領域１２０の簡略断面図である。上述したように、コンポーネントをＰＣＢＡ３６０に向けてハウジング１４０内に押し下げると、樹脂の一部が変位して、キャップ構造１１０の隆起部４３０とハウジング１４０のリップ部２２０との間の領域内に上昇し、これによってキャップ構造１１０をハウジング１４０に結合することができる。樹脂は、硬化時に表面接点４２０においてキャップ構造１１０をハウジング１４０に接合し、これによって封水及び／又は気密を行うことができる。いくつかの実施形態では、この凝結過程において、熱及び／又は圧力を付与することができる。いくつかの実施形態では、任意に表面接点４２０に接着層を施すこともできるが、他の実施形態では、表面接点４２０の接着を行わなくてもよい。

図５は、ある実施形態による、充電装置５００において使用する無線充電アセンブリ１００の簡略断面図である。充電装置５００は、例えば、ドック、ドッキングステーション、ポータブルバッテリ又は充電器などとすることができる。図５に示す充電装置５００は、ベースユニット５１０、充電アセンブリ１００及び電源５２０を含むことができる。いくつかの実施形態では、電源５２０からの持続的動力源を維持する必要なく充電アセンブリ１００の４ピンコネクタ２１０に電力を供給できるように、ベースユニット５１０が内部バッテリを含むことができる。ベースユニット５１０の１つの構成例を示しているが、充電装置５００は、図６Ａ〜図６Ｃの非限定的な例を用いて説明するような異なる構成及び／又は外形を有する他のいずれかの好適なベースユニットに組み込むこともできる。

図５に示すように、充電アセンブリ１００は、ねじ穴を有する突出部１３０を用いてベースユニット５１０に固定することができる。図５では、断面内に２つの突出部が見える。ねじ５３０を用いて、充電アセンブリ１００をベースユニット５１０に固定することができる。充電アセンブリ１００は、充電装置５００に内部で物理的に結合されるので、突出部１３０及びねじは、充電装置５００のユーザに見えなくてもよい。いくつかの実施形態では、ねじの代わりに、又はねじに加えて、ボルトを使用することもできる。これに加えて、又はこの代わりに、いくつかの実施形態では、充電アセンブリ１００を接着剤によって充電装置５００のベースユニット５１０に固定することもできる。

充電アセンブリ１００の４ピンオスコネクタ２１０は、充電装置２００の対応する４ピンメスコネクタ５４０に取り付けることができる。図５からは明らかでないが、４ピンメスコネクタ５４０は、ベースユニット５１０内の電源５２０に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、電源５２０を、可撓ケーブルを介して壁コンセント又はＵＳＢポートなどの差し込み口にさらに接続することができる。可撓ケーブルは、導体対及び熱伝導性シールド層を含むことができる。いくつかの実施形態では、４ピンコネクタ２１０を充電装置５００のベースユニット５１０のプリント基板（ＰＣＢ）上の貫通穴に取り付けて適所に半田付けすることができる。これとは別に、又はこれに加えて、４ピンコネクタ２１０からのピンを、ＰＣＢ、又は電源５２０に電気的に結合された他の回路に接続できるワイヤに直接半田付けすることもできる。いくつかの実施形態では、充電装置５００が、複数の充電対象のモバイル装置に対応できるように、複数の充電アセンブリ１００を含むことができる。

モバイル装置は、充電装置５００から充電面１１５上に配置されたモバイル装置への無線電力伝達動作中に、充電装置から受け取った電力を管理して分配することに関連する回路を作動させることができる。いくつかの実施形態では、モバイル装置が、電力を受け取る用意がある無線通信チャネルを介して充電装置５００と通信することができる。充電装置は、このような信号を受け取った後に、誘導コイル３１５内に交流又はスイッチング電流を生成し、この電流が、モバイル装置内の誘導受信機コイル内に対応する電流をさらに引き起こすことができる。モバイル装置は、受け取った電流を用いて、例えば１又は２以上の内部バッテリの充電を補充することができる。図５からは明らかでないが、充電装置５００は、モバイル装置と通信するトランシーバを含むこともできる。いくつかの実施形態では、充電装置５００が、モバイル装置又は外部情報源から受け取った情報に基づいて、伝達される電力の特性を動的に変更又は調整することができる。

図６Ａ〜図６Ｃは、実施形態による、充電アセンブリ１００を利用してモバイル装置を充電する充電装置６００、６１０及び６２０の３つの例である。実施形態では、充電装置６００、６１０及び６２０が、モバイル装置の充電とは別のさらなる機能を提供することができる。例えば、充電装置６００、６１０及び６２０は、モバイル装置に記憶されたメディアコンテンツをスピーカ及び／又はビデオディスプレイを通じて再生することもできる。

図６Ａは、充電アセンブリ１００を組み込んだ充電装置６００の一例の簡略図である。図６Ａに示すように、充電装置６００は基部構造６０４を含む。基部構造６０４上には、ペデスタル構造６０２を取り付けることができる。ペデスタル構造６０２は、本明細書で説明した突出部１３０を含む様々な方法でペデスタル構造６０２に固定できる充電アセンブリ１００を含むことができる。充電装置６００で示すいくつかの実施形態では、ペデスタル構造６０２の表面を剪断することにより、基部構造６０４の表面との間に角度を形成することができる。いくつかの実施形態では、この角度を４５度未満とすることにより、モバイル装置をペデスタル６０２の剪断面上に配置している間にモバイル装置が滑り落ちるのを防ぐことができる。図６Ａには示していないが、充電装置６００は、ペデスタル構造の基部の近くに、このようなモバイル装置の滑りを防ぐように構成された支持部材を含むことができる。いくつかの実施形態では、充電装置６００の充電アセンブリ１００上にモバイル装置が配置されている時に、（図３に示す）磁石３５０がモバイル装置内の対応する磁石と相互作用することにより、送信機コイル３１５とモバイル装置内の誘導受信機コイルとを位置合わせして効率的な電力伝達に役立つことができる。充電アセンブリ１００内の磁石３５０は、モバイル装置内の磁石と相互作用してモバイル装置が充電装置から滑り落ちるのを防ぐこともできる。

図６Ａに示すように、充電アセンブリ１００は、ペデスタル構造６０２の剪断面上で充電面１１５が外を向くようにペデスタル構造６０２内に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、スマートウォッチなどのモバイル装置を充電のために充電面１１５上に配置することができる。充電装置６００には、基部構造６０４内の電源６０６を介してＵＳＢ電力などの電力を供給することができる。電源６０６は、ＡＣコンセント、ＵＳＢ充電ポート、電源アダプタ、又はその他の好適な動力源に接続することができる。いくつかの実施形態では、充電装置６００が、ウェアラブルモバイル装置又は他のモバイル装置のためのナイトスタンドとして機能することができる。ユーザから見ると、充電アセンブリ１００で見えるのは充電面１１５のみである。充電アセンブリ１００の残りのコンポーネントは、ペデスタル６０２の内部のハウジング１４０内に配置されるので視界から隠れている。いくつかの実施形態では、充電装置６００が、モバイル装置の充電とは別のさらなる機能を提供することができる。

図６Ｂは、充電アセンブリ１００を組み込んだ別の充電装置６１０の例の簡略図である。図６Ｂに示すように、充電装置６１０は基部構造６１２を含む。基部構造６１２は、充電アセンブリ１００が配置された凹部を含み、ユーザには充電面１１５が見える。充電装置６１０は、基部構造６１２内の電源６１４を介して電力供給源に接続することができる。図６Ｂに示すように、充電装置６１０は、共有される外面が充電アセンブリ１００の充電面１１５と基部構造６１２の外面とを含む平面配列を含むことができる。いくつかの実施形態では、充電面１１５の一部（例えば、外周領域）を基部構造６１２の外面によって隠すことができる。いくつかの実施形態では、充電装置６１０が、モバイル装置の充電とは別のさらなる機能を提供することができる。

図６Ｃは、充電アセンブリ１００を組み込んだ別の充電装置６２０の例の簡略図である。充電装置６２０は、ポータブルバッテリとすることができ、図６Ｃには示していない蓄電池を含むことができる。図６Ｃに示すように、充電装置６２０は、蓄電池及び電源６２４を有する基部構造６２２を含む。電源６２４をＵＳＢ電源などの電源に接続することにより、基部構造６２２内のバッテリを充電することができる。いくつかの実施形態では、充電装置６２０をバッテリ充電ユニット内に配置することによって基部構造６２２内のバッテリを充電することができる。基部構造６２２は、図６Ｃでは円筒形として示しているが、あらゆる適当な形状及び配置とすることができる。充電アセンブリ１００は、（例えば、円筒の上部に）充電面１１５が露出するように充電装置６２０の上部に取り付けることができる。

上記の説明では、説明した実施形態を完全に理解できるように説明目的で特定の専門用語を使用した。しかしながら、当業者には、説明した実施形態を実施するために特定の詳細は不要であることが明らかであろう。従って、本明細書で説明した特定の実施形態についての上記の説明は、例示及び説明を目的としたものである。これらの説明は、包括的であることや、或いは開示した厳密な形態に実施形態を限定するためのものではない。当業者には、上記の教示に照らして多くの修正及び変形が可能であることが明らかであろう。

Claims (20)

1. 無線充電アセンブリであって、
   充電面を含むハウジングと、
   前記ハウジング内に配置されたフェリ磁性スリーブと、
   を備え、前記フェリ磁性スリーブは、対向する第１及び第２の面と、前記フェリ磁性スリーブを貫いて前記第１の面から前記第２の面に延びる中心開口部と、前記中心開口部を取り囲んで前記第１の面に開口する凹部とを含み、前記無線充電アセンブリは、
   前記充電面と前記フェリ磁性スリーブの前記第２の面との間の前記凹部内に配置され、前記充電面全体にわたって無線で電力を伝達するように構成された誘導コイルと、
   空洞部分を定めるプリント基板（ＰＣＢ）と、
   前記中心開口部内に配置されたケーシング及び前記ＰＣＢの前記空洞部分によって取り囲まれた磁石をさらに備え、
   前記ケーシングは前記フェリ磁性スリーブの前記第２の面に接触し、前記ケーシングと前記フェリ磁性スリーブの前記第２の面との間の相互作用により、前記磁石の動きが前記中心開口部を貫いて前記充電面へ向かうことを防止する、
   ことを特徴とする無線充電アセンブリ。
2. 前記ハウジングの前記充電面と前記誘導コイルとの間に配置された電磁シールドをさらに備える、請求項１に記載の無線充電アセンブリ。
3. 前記ハウジングは、ねじ又はボルトを受け取るように構成されたねじ穴を各々が含む複数の突出部をさらに含む、請求項１に記載の無線充電アセンブリ。
4. 前記ハウジングは、ハウジングコンポーネントに結合されたキャップ構造を含み、前記ハウジングコンポーネントは、外面と、該外面とリップ部との間に延びる側壁とを含み、前記ハウジングの前記リップ部は、前記側壁から外向きに広がって前記キャップ構造に結合する、請求項１に記載の無線充電アセンブリ。
5. 前記フェリ磁性スリーブは、前記ＰＣＢと前記充電面との間に配置される、請求項１に記載の無線充電アセンブリ。
6. 前記ＰＣＢは、前記誘導コイルからのワイヤを受け取るように構成された１又は２以上の接点パッドを含む、請求項５に記載の無線充電アセンブリ。
7. 前記フェリ磁性スリーブの切り欠き部分に配置され、前記誘導コイルからの前記ワイヤを前記１又は２以上の接点パッドに導くように構成されたガイド要素をさらに備える、請求項６に記載の無線充電アセンブリ。
8. 前記ＰＣＢに取り付けられ、前記ＰＣＢの表面から前記ハウジングの外面によって定められるアパーチャを貫いて延び、前記誘導コイルに電気的に結合されたコネクタをさらに備える、請求項５の何れか１項に記載の無線充電アセンブリ。
9. 前記充電面は、凹部の形状を有する、請求項５に記載の無線充電アセンブリ。
10. 前記ケーシングは前記磁石を前記ＰＣＢ及び前記フェリ磁性スリーブの両方から物理的及び電気的に分離させる、請求項９に記載の無線充電アセンブリ。
11. 無線充電アセンブリであって、
    ハウジング外面と側壁とを含むハウジングを備え、前記側壁は、前記ハウジング外面と、前記側壁から前記ハウジングの周囲に沿って外向きに広がるリップ部との間に延び、前記無線充電アセンブリは、
    充電面と、前記リップ部において前記ハウジングに結合された、前記充電面の反対側の内向き面とを有するキャップ構造と、
    前記ハウジング内に配置されたフェリ磁性スリーブと、
    をさらに備え、前記フェリ磁性スリーブは、対向する第１及び第２の面と、前記フェリ磁性スリーブを貫いて前記第１の面から前記第２の面に延びる中心開口部と、前記中心開口部を取り囲んで前記第１の面に開口する凹部とを含み、
    前記内向き面と前記フェリ磁性スリーブの前記第２の面との間の前記凹部内に配置され、前記充電面全体にわたって無線で電力を伝達するように構成された誘導コイルと、
    前記フェリ磁性スリーブの前記第２の面と、前記ハウジング外面との間の前記ハウジング内に配置されたプリント基板（ＰＣＢ）と、
    前記フェリ磁性スリーブの前記中心開口部と、前記ＰＣＢの空洞部分の両方内に配置されたケーシング内の磁石であって、前記ケーシングの周辺部は、前記フェリ磁性スリーブの前記第２の面と相互作用して、前記磁石の動きが前記キャップ構造の前記内向き面に近づくことを防止する、
    ことを特徴とする無線充電アセンブリ。
12. 前記ハウジングの前記充電面と前記誘導コイルとの間に配置された電磁シールドをさらに備える、請求項１１に記載の無線充電アセンブリ。
13. 前記ハウジング外面は、ねじ又はボルトを受け取るように構成されたねじ穴を各々が含む複数の突出部をさらに含む、請求項１１に記載の無線充電アセンブリ。
14. 前記キャップ構造と前記ハウジングとの間に配置された接着材料をさらに備える、請求項１１に記載の無線充電アセンブリ。
15. 前記無線充電アセンブリは、実質的に液体不浸透性を有する、請求項１１に記載の無線充電アセンブリ。
16. 前記ＰＣＢは、前記誘導コイルからのワイヤを受け取るように構成された１又は２以上の接点パッドを含む、請求項１１に記載の無線充電アセンブリ。
17. 前記フェリ磁性スリーブの切り欠き部分に配置され、前記誘導コイルからの前記ワイヤを前記１又は２以上の接点パッドに導くように構成されたガイド要素をさらに備える、請求項１６に記載の無線充電アセンブリ。
18. 前記ＰＣＢは、無線充電回路素子を含む、請求項１１に記載の無線充電アセンブリ。
19. 前記充電面は、凹部の形状を有する、請求項１１に記載の無線充電アセンブリ。
20. 前記ケーシングは前記磁石を前記ＰＣＢ及び前記フェリ磁性スリーブの両方から物理的及び電気的に分離させる、請求項１１に記載の無線充電アセンブリ。

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