JP6824737B2 - 誘導電力伝送システムのための送信器 - Google Patents

Description

本発明は、誘導電力伝送（ＩＰＴ：inductive power transfer）システムの分野のものである。より具体的には、本発明は、そのようなシステムで使用される誘導送電器（inductive power transmitter）に関するものである。

ＩＰＴ技術は、開発が増えている分野であり、ＩＰＴシステムは、現在、様々なアプリケーションで利用されており、また、種々の構成とともに利用されている。そのようなアプリケーションの１つは、いわゆる「充電マット（charging mat）」におけるＩＰＴシステムの使用である。そのような充電マットは、通常、無線による充電または電力供給を受けるためにポータブル電子デバイス（スマートフォンまたはＰＤＡ等）が置かれうる平面の充電面を提供する。

典型的には、充電マットは、当該充電マットの平面の充電面と平行に配置された１つ以上の送信コイルを備える。送信器は、送信コイルが平面の充電面のすぐ近くに時変の磁界を生成するように送信コイルを駆動する。ポータブル電子デバイスが平面の充電面の上または近くに置かれた際に、時変の磁界が、デバイスに関連する適切な受信器（例えば、当該自体の中に組み込まれた受信器）内に交流電流を誘導する。受信された電力は、その後、バッテリーの充電に使用されうるか、デバイスまたは他の何らかの負荷への電力供給に使用されうる。

充電マットの設計に関連する問題は、誘導電力伝送を十分に効率的にすることを確実にすることである。１つのアプローチは、送信コイルと受信コイルとの間の精密なアライメントを要求することである。これは、例えば、ユーザがデバイスを充電マット上に置く際にコイル間のアライメントが保証されるように、充電平面上にマーキングまたは刻み目を設けることである。しかし、このアプローチは、ユーザが充電マット上にデバイスを注意深く置くことを必要とするため、理想的ではない。更に、充電マットが複数のデバイスによって使用される場合、充電マットに適切な数の送信コイルが必要となる。

別のアプローチは、充電マットの面全体に対応する単一の大型の送信コイルを設けることである。この例では、１つ以上のデバイスを充電マットの面上のどこにでも置くことができる。これにより、ユーザが充電マット上でどこにデバイスを置けるのかに関してより大きな自由度が得られる。しかし、大型の送信コイルが生じさせる磁界は、一様ではないこともあり、充電マットの中央に向かって「ウィークスポット（weak spots）」が生じる。

別のアプローチは、より小型の送信コイルのアレイを設けることである。充電マットは、適切な検出メカニズムを使用してデバイスの位置を検出しうるとともに、最も近接した１つまたは複数のコイルをアクティブ化しうる。これにより、ユーザがどこにデバイスを置けるのかに関してより大きな自由度が得られるものの、各送信コイルが独立して駆動可能であること、及び充電マットをより複雑かつ高価にする個別の検出回路が必要となる。また、隣接する送信コイル間の境界が、隣接するコイルの打ち消し効果に起因してデッドスポット（deadspots）になり、それにより受信器が十分な電力を受信しなくなる可能性がある。

充電マットの設計の別の側面は、送信コイル及び受信コイルの相対的な方向付けの検討である。上述のアプローチでは、受信コイルは、典型的には送信コイルと平行である必要がある。これは、通常、ポータブルデバイスが通常のやり方で充電マット上に置かれた際に受信コイルが充電マットの面及び送信コイルと平行になるように、当該デバイス内で受信コイルを位置付けることによって達成される。しかし、デバイスが充電マット上に置かれるいくつかのシナリオでは、受信コイルは、平面の充電面と平行にならない可能性がある。これは、受信器が他のタイプの送信器（充電エンクロージャ等）に適合していて、デバイスが誤って置かれていることに起因しうるか、他の何らかの理由に起因しうる。誤った方位付けは、電力伝送の効率の減少を引き起こしうる。

本発明は、上記で確認した問題の少なくとも一部を解決する、充電マット用の送信器を提供する。具体的には、充電マット上に置かれた複数のデバイスへ電力を伝送する磁界を生じさせる充電マットを、それらの方向付けにかかわらず、最小限のデッドスポットとともに提供するか、または、有用な選択肢を公に少なくとも提供する。

例示的な一実施形態によれば、交流磁界を生成する複数の送信コイルであって、前記複数の送信コイルは列を成して配置され、かつ、前記列において各送信コイルは隣接する送信コイルと部分的にオーバラップしている、前記複数の送信コイルと、各送信コイルと接続されており、各送信コイルの交流磁界が、前記列において隣接する送信コイルの前記交流磁界に対して位相シフトされるように前記複数の送信コイルを駆動する送信回路と、を備えることを特徴とする誘導送電器が提供される。

例示的な他の実施形態によれば、交流磁界を生成する複数の送信コイルであって、前記複数の送信コイルは列を成して配置され、かつ、前記列において各送信コイルは隣接する送信コイルと部分的にオーバラップしている、前記複数の送信コイルと、各送信コイルと接続されており、前記複数の送信コイルによって生成される前記交流磁界が充電面に沿って伝搬するように前記複数の送信コイルを駆動する送信回路と、を備えることを特徴とする誘導送電器が提供される。

用語「comprise（含む、備える）」、「comprises（含む、備える）」及び「comprising（含む、備える）」は、様々な司法権の下で、排他的または包含的な意味で用いられうるものと認められる。本明細書のために、これらの用語は、特に言及されない限り包含的な意味を有することが意図されており、即ち、それらは、直接的に参照を使用する、記載された構成要素を含むこと、及び特定されていない他の構成要素または要素も含みうることを意味するものとされる。

本明細書におけるいかなる先行技術への言及も、そのような先行技術が共通の一般知識の一部を形成することの承認を形成するものではない。

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示しており、また、上記で与えられた本発明の概要、及び以下で与えられる実施形態の詳細な説明とともに、本発明の原理を説明するのに貢献する。

図１は、一実施形態に係る充電マットを示す。 図２は、ＩＰＴシステムの全体的な表現を示すブロック図を示す。 図３は、一実施形態に係る図１の充電マットを示す。 図４は、一実施形態に係る、図３の充電マットの各送信コイルに供給される電流を表すグラフを示す。 図５ａ〜５ｇは、図３の充電マットの断面を示す。 図６は、他の実施形態に係る、図３の充電マットの各送信コイルに供給される電流を表すグラフを示す。 図７は、他の実施形態に係る、図１の充電マットを示す。 図８は、一実施形態に係る、図７の充電マットの各送信コイルに供給される電流を表すグラフを示す。 図９は、更なる実施形態に係る、図１の充電マットを示す。

図１は充電マット１を示している。充電マットは充電平面２を備え、当該充電平面には、以下でより詳細に説明される誘導電力伝送（ＩＰＴ）システムを用いて無線による充電または電力供給を受けるためにポータブル電子デバイス３が置かれうる。充電マットは、適切な電源４（例えば、主電源または外部駆動回路）と接続されうる。

充電マットは、異なる多数の名称（充電パッド、電力パッド、または更に単純に充電面等）で知られうることが理解されよう。「充電マット」との用語は、本明細書の残りの部分では最も広い意味で使用され、充電または電力供給を受けるためにデバイスが置かれうる、概して平面の面を含む誘導電力伝送のための他のあらゆる装置を包含する。充電マットは更に、充電面を備える他の装置（例えば、組み込まれた充電面を有するラップトップ、または、組み込まれた充電面を有するベンチ、テーブル及び他の面）を含んでもよい。

同様に、ポータブル電子デバイスとの用語が多くのタイプのデバイスを包含することが、当業者に理解されよう。用語の範囲を限定することなく、いくつかの例示的なポータブル電子デバイスは、携帯電話、タブレット、ＰＤＡ、リモコン、ラップトップ、カメラ、ゲームデバイス及び腕時計を含んでもよい。

図１の充電面１は、以下でより詳細に議論される誘導電力送信器（送電器）（図示せず）を備える。本明細書のために、送電器は、充電マット自体の本体とは異なるものとして議論される。しかし、充電マットを送電器の一部として考えることも同様に正しいことが理解される。更に、ポータブル電子デバイス３は、以下でより詳細に議論される誘導電力受信器（受電器）（図示せず）を備える。誘導送電器が誘導受電器と適切に結合された場合に、電力が誘導的に（または無線で）誘導送電器から（複数の）誘導受電器へ伝送されるように、全体として、誘導送電器及び（複数の）誘導受電器は一緒にＩＰＴシステムを形成することが理解されよう。

図１の充電マット１は、概して長方形である。本明細書の残りの部分では、長方形の充電マットとの関連で、充電マット及び誘導送電器について議論する。しかし、他の形状の充電マットで機能するようにどのように本発明を適合させうるかは、当業者には理解されよう。本発明の範囲を限定することなく、充電マットは、例えば、円形、正方形、または不規則な形状であってもよい。

図１では、充電面２は、充電マット１の上面全体に対応し、それ故に、概して長方形でもある。本明細書の残りの部分では、長方形の充電面との関連で、充電面及び誘導送電器について議論する。しかし、充電面は、必ずしも充電マットと同じサイズである必要はない（例えば、充電面は、充電マットよりも小さく、縁によって囲まれていてもよい）こと、または必ずしも充電マットと同じ形状である必要はない（例えば、円形の充電面を有して、充電マットは正方形であってもよい）ことが理解されよう。本説明の目的で、図１に示すように、充電面の２つの次元である充電面長５及び充電面幅６を規定することが有用である。これらの次元の制約との関連での本明細書におけるあらゆる議論を、異なる次元の制約を有する充電面（例えば、長さが長軸に対応しうるとともに幅が短軸に対応しうる、楕円形の充電面）にどのように適合させうるかについて、当業者には理解されよう。

図２は、ＩＰＴシステム７の全体的な表現を示すブロック図である。ＩＰＴシステムは、誘導送電器８及び誘導受電器９を備える。誘導送電器は、適切な電源と接続された送信回路１０を備える。図２では、これは、主電源４と更に接続されたＡＣ−ＤＣ変換器１１として示されている。送信回路は、送信コイル１２と接続されている。送信回路は、送信コイルが時変の磁界を生成するように、当該送信コイルを交流電流で駆動する。いくつかの構成では、送信コイルは、送信回路の一部とみなされてもよいが、明確さの目的で、本説明では別個としてそれらに言及する。送信コイルは、共振回路を作り出すために、キャパシタ（図示せず）と並列または直列に接続されてもよい。以下では、送信コイル及び送信回路の具体的な構成について、より詳細に説明する。

図２は、誘導送電器内のコントローラ１３も示している。コントローラは、誘導送電器の各部分と接続されうる。コントローラは、誘導送電器の各部分からの入力を受信し、誘導送電器の各部分が動作する仕方を制御する出力を生成するように構成される。コントローラはメモリを備えてもよい。コントローラは、好ましくは、ＩＰＴシステムの要求条件に依存する種々の計算タスクを実行するようプログラムされるプログラマブルロジックコントローラである。

図２は、誘導受電器９も示している。誘導受電器は、負荷１６へ更に電力を供給する受信回路１５と適切に接続された受信コイル１４を備える。当該負荷は、バッテリー等の、ポータブル電子デバイス内の任意の負荷であってもよい。受信回路は、誘導電流を、負荷に適した形式に変換するように構成される。いくつかのＩＰＴシステムでは、受信コイルは、共振回路を作り出すために、キャパシタ（図示せず）と並列または直列に接続されてもよい。

図３は、一実施形態に係る、下部にある送信コイル１７ａ，１７ｂ，１７ｃを露出するために充電面が取り除かれた、図１の充電マット１を示している。各送信コイルは、送信回路（図示せず）と適切に接続されている。簡単化のため、図３の送信コイルは、単一ループとして示されているが、典型的には、単一の送信コイルが一連のループで構成されることが理解されよう。送信コイルは、銅線またはリッツ線等の、任意の適切な材料でできている。送信コイルは、透磁性層（magnetically permeable layer）に巻きつけられていてもよい。代替的には（または追加的には）、図３に示すように、充電マット１は、送信コイルの後方に透磁性層１８を備えていてもよい。透磁性層についての他の適切な構成もあり得ることも理解され、本発明はこの点において限定されない。

送信コイル１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、列を成して配置されている。明確さの目的で、図３には、図面内で各送信コイルが区別可能となるよう、わずかな間隔１９によって示されるように、各送信コイルはわずかにオフセットされるように示されている。このようなオフセットは、充電マットの、場合によっては少ない体積に送信コイルがフィットできるように、実際には必要であってもよい。それでも、わずかなオフセットにもかかわらず、充電面長５と概して平行の列を成して複数の送信コイルが配置されることが理解されよう。

各送信コイル１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、概して同じサイズ及び形状である。この実施形態では、複数の送信コイルは長方形であり、充電マット幅６とほぼ対応する送信コイル長２０と、充電面長のほぼ５分の３である送信コイル幅２１を有する。送信コイルは、充電マット１の充電面と概して同一平面上にある。

一実施形態において、各送信コイルは、列において隣接する送信コイルと部分的にオーバラップしている。例えば、送信コイル１７ａは、オーバラップ間隔２２によって示されるように、送信コイル１７ｂとオーバラップしている。複数の送信コイルが列において規則的に分布するように、各送信コイル間の部分的なオーバラップは同じであってもよい。しかし、複数の送信コイルが列において不規則に分布するように部分的なオーバラップが存在する列を成して、当該複数の送信コイルを配置することが可能であってもよいことが、当業者には理解されよう。

更なる実施形態では、各送信コイルは、列において全ての送信コイルと部分的にオーバラップしていてもよい。例えば、オーバラップ間隔２３によって示されるように、送信コイル１７ａは、送信コイル１７ｂとオーバラップし、更に送信コイル１７ｃとオーバラップしている。送信コイル１７ａと、直接隣接する送信コイル１７ｂとの間のオーバラップ間隔２２が、送信コイル幅の３分の２であることが理解されよう。

各送信コイル１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、送信回路（図３には図示せず）と適切に接続されている。図２を参照して議論したように、送信回路は、送信コイルが交流磁界を生成するように、交流電流によって送信コイルを駆動する。送信回路は、各送信コイルの交流磁界が、列において隣接する送信コイルの交流磁界に対して位相シフトされるように、送信コイルを駆動する。特定の実施形態では、送信回路は、列において隣接する送信コイルの交流磁界に対して６０度位相シフトされるように、送信コイルを駆動する。例えば、一実施形態によれば、送信コイル１７ａの交流磁界は、送信コイル１７ｂの交流磁界に対して６０度位相シフトされうるとともに、送信コイル１７ｂの交流磁界は、送信コイル１７ｃの交流磁界に対して６０度位相シフトされうることで、送信コイル１７ｃの交流磁界は、送信コイル１７ａの交流磁界に対して２４０度位相シフトされうる。

適切な位相シフトで送信コイルを駆動するように構成されうる、多数の適切な送信回路が存在することが当業者には理解され、本発明はこの点において限定されない。一実施形態では、単一の送信回路が、多相信号で複数の送信コイルを駆動するように構成されうる。他の実施形態では、送信コイルごとに個別の送信回路が存在しうる。送信回路は、複数の送信コイルを駆動するための交流電流を生成するように構成された、適切な変換器であってもよい。図２を参照して示したように、送信コイルは、共振回路を作るためにキャパシタと並列または直列に接続されうる。そのようなキャパシタは、送信回路内に組み込まれうる。図２に参照して更に示したように、（複数の）送信回路が適切なコントローラと接続されうる。コントローラは、適切な振幅及び周波数で送信コイルを駆動するための出力交流電流を生成するように送信回路を制御するよう構成されうる。送信コイルごとに個別の送信回路が存在する場合、コントローラは、複数の送信回路間で正確な位相シフトを確保するよう各送信回路を制御しうる。

誘導送電器（即ち、複数の送信コイル及び送信回路）の全体的な構成を議論してきたが、以下では、誘導送電器についてのこのような構成の効果について検討することが有用である。送信コイル間の空間的差異及び位相シフトに起因して、充電面の近くで生成される交流磁界が、効率的には、複数の送信コイルから成る列と平行の方向に、充電面に沿って「伝搬する（travel）」ことが理解されよう。以下では、これについてより詳細に説明する。

図４は、図３の充電マットの各送信コイルに供給される電流を表すグラフを示している。位相Ａは送信コイル１７ａと関係し、位相Ｂは送信コイル１７ｂと関係し、位相Ｃは送信コイル１７ｃと関係する。

図５ａ〜５ｇは、図３の充電マット１の断面を示しており、図４の時刻（ａ）〜（ｇ）に対応する、得られる磁束の大まかな表現を示している。例えば、時刻ｔ＝（ａ）において、位相Ａの電流は最大かつ正となり、それ故に、得られる磁束２４は、全体的に送信コイル１７ａの上で正である。位相Ｃが負であることに起因して、送信コイル１７ｃの磁束からの小規模な打ち消し効果が存在することになる。

時刻ｔ＝（ｂ）において、位相Ｂの電流はここで最大かつ正となり、それ故に、得られる磁束２４は、全体的に送信コイル１７ｂの上で正である。同様に、時刻ｔ＝（ｃ）において、位相Ｃの電流は最大かつ正となり、それ故に、得られる磁束は、全体的に送信コイル１７ｃの上で正である。

時刻ｔ＝（ｄ）において、得られる磁束の方向が反転する。位相Ａの電流はここで最大かつ負となり、そのため、得られる磁束２４は、全体的に送信コイル１７ａの上で負である。時刻ｔ＝（ｅ）において、位相Ｂの電流はここで最大かつ負となり、それ故に、得られる磁束は、全体的に送信コイル１７ｂの上で負である。時刻ｔ＝（ｆ）において、位相Ｃの電流はここで最大かつ負となり、それ故に、得られる磁束は、全体的に送信コイル１７ｃの上で負である。最後に、時刻ｔ＝（ｇ）において、位相Ａの電流は再び最大かつ正となり、図５ａに関連して議論したような開始点に戻る。

このように、得られる磁束は、サイクルのある部分について充電面全体にわたって存在するだけでなく、送信コイル１７ａから送信コイル１７ｂへ、送信コイル１７ｃへ「伝搬する」ことが理解されよう。このため、充電面上にデッドスポットは存在しない。したがって、適切な受信コイルが充電面上のどこかに置かれた受電器は、誘導送電器からの電力を捕捉することになる。更に、磁束の変化は、充電面に対して直交する方向であるだけでなく、充電面に対して平行（即ち、複数の送信コイルから成る列の方向と平行）の方向であるため、受信コイルは、当該複数の送信コイルと同一平面上になくとも電力を捕捉しうる。

他の実施形態では、各位相が１２０度位相シフトされた多相信号を複数の送信コイルに供給することが可能であってもよい。これは、一般的に利用できるまたは一般的に生成される３相電力に対応するため、特に有益である。更に、これにより送信回路の制御が単純化されうる。図６は、他の実施形態に係る、図３の充電マットの各送信コイルに供給される電流を表すグラフを示している。この実施形態では、位相Ａ'は送信コイル１７ａに供給され、位相Ｂ'は送信コイル１７ｃに供給され、位相Ｃ'は送信コイル１７ｂに供給される。重要なことには、送信コイル１７ｂの極性が反転されている。その結果、この構成は、送信コイル１７ａ，１７ｂを通る実効電流と、図示され、かつ、図４及び５ａ〜５ｇに関連して議論したような、結果として得られる磁束とをもたらすことが理解されよう。

図７を参照すると、下部にある送信コイル２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄを露出するために充電面が取り除かれた、図１の充電マット１の他の実施形態が示されている。各送信コイルは、送信回路（図示せず）と適切に接続されている。複数の送信コイルは列を成して配置されている。

各送信コイル２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄは、概して同じサイズ及び形状である。この実施形態では、複数の送信コイルは長方形であり、充電マット幅６とほぼ対応する送信コイル長２６と、充電面長のほぼ７分の４である送信コイル幅２７を有する。

一実施形態では、各送信コイルは、列において隣接する送信コイルと部分的にオーバラップしている。例えば、送信コイル２５ａは、オーバラップ間隔２８によって示されるように、送信コイル２５ｂとオーバラップしている。複数の送信コイルが列において規則的に分布するように、各送信コイル間の部分的なオーバラップは同じであってもよい。しかし、複数の送信コイルが列において不規則に分布するように部分的なオーバラップが存在する列を成して、当該複数の送信コイルを配置することが可能であってもよいことが、当業者には理解されよう。

更なる実施形態では、各送信コイルは、列において全ての送信コイルと部分的にオーバラップしていてもよい。例えば、送信コイル２５ａは、オーバラップ間隔２９によって示されるように、送信コイル２５ｂとオーバラップし、更に送信コイル２５ｃとオーバラップし、また、オーバラップ間隔３０によって示されるように、送信コイル２５ｄとオーバラップしている。送信コイル２５ａと、直接隣接する送信コイル２５ｂとの間のオーバラップ間隔２８が、送信コイル幅の４分の３であることが理解されよう。

各送信コイル２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄは、送信回路（図７には図示せず）と適切に接続されている。当該送信回路は、図３に関連して議論したものと同じになるが、この例では、送信回路は、各送信回路の交流磁界が、列において隣接する送信コイルの交流磁界に対して４５度位相シフトされるように、複数の送信コイルを駆動する。

図８は、図７の充電マットの各送信コイルに供給される電流を表すグラフを示している。位相Ａは送信コイル２５ａと関係し、位相Ｂは送信コイル２５ｂと関係し、位相Ｃは送信コイル２５ｃと関係し、位相Ｄは送信コイル２５ｄと関係する。これが、充電面に沿って伝搬する、結果として得られる磁束をどのようにもたらすのかについては、図５ａ〜５ｇに関連して議論したのと同様に理解されよう。

本発明は、３つまたは４つの送信コイルに限定されることはなく、実際には、列を成して配置される任意の数の送信コイルに対して適用可能であることが、更に理解されよう。 図３及び図７の議論と比較することで、いくつかの一般的なルールが浮かび上がり始める。以下のルールが、任意の具体的な応用の固有の特性に依存してどのように適応される必要があるのかについて当業者には理解されよう。

送信コイル幅は、充電面長のｎ／（２ｎ−１）であり、ｎは、列の送信コイル数である。

送信コイルは、送信コイル幅の（ｎ−１）／ｎだけ、直接隣接した送信コイルと部分的にオーバラップしており、ｎは、列の送信コイル数である。より一般的には、列内の第１の送信コイルと当該列内の第２の送信コイルは、送信コイル幅の（ｎ−ｍ−１）／ｎだけオーバラップしており、ｎは送信コイル数であり、ｍは第１の送信コイルと第２の送信コイルとの間の送信コイル数である。

最後に、送信回路は、各送信コイルの交流磁界が、直接隣接した送信コイルの交流磁界に対して１８０／ｎ度位相シフトされるように、複数の送信コイルを駆動する。

図３及び図７に示される本発明の実施形態では、各送信コイルが、列内で隣接する送信コイルと部分的にオーバラップする、一列のみの送信コイルが存在している。他の実施形態では、誘導送電器の特定の要求条件に依存して、二列以上の送信コイルを設けることが可能であってもよい。例えば、一実施形態では、送信コイルの２つ以上の並列の列を、隣り合った構成で設けることが可能であってもよい。他の実施形態では、送信コイルの２つ以上の同一直線上の列を、端と端とを接した構成で設けることが可能であってもよい。

図９は、送信コイルの第１の列３２と第２の列３３とを有する充電マット３１を示している。各列は、３つの送信コイル３４ａ，３４ｂ，３４ｃ及び３５ａ，３５ｂ，３５ｃをそれぞれ有している。これら３つの送信コイルは、図３に示される送信コイルと類似していることが理解されよう。他の制約に起因して、送信コイルの２つ以上の列が充電マットの境界にフィットできるように、送信コイルをより小さくすることが好ましいであろうことが理解されよう。

図９に示される実施形態では、それぞれの対応するコイルが、送信回路からの同じ信号（あるいは、同相の信号）によって駆動されてもよい。即ち、送信コイル３４ａ及び送信コイル３５ａが、同じ位相を有する信号によって駆動され、送信コイル３４ｂ及び送信コイル３５ｂが、同じ位相を有する信号によって駆動され、送信コイル３４ｃ及び送信コイル３５ｃが、同じ位相を有する信号によって駆動されてもよい。これにより、図３及び図７に関連して説明したのと同様の伝搬する磁界がもたらされることが理解されよう。しかし、この実施形態では、誘導電力送信が、二極システムではなく、効率的には、四極システムになることが理解されよう。

上述の誘導送電器が、充電マットの充電面にわたって伝搬する交流磁界をもたらすことが理解されよう。送信コイル間のオーバラップは、２つの隣接する送信コイル間で通常は生じうるデッドスポットの影響を少なくする。それとともに、これにより、受電器（及び関連するポータブル電子デバイス）を、電力を受信するために充電マットの充電面上のどこにでも置くことが可能になる。更に、伝搬する磁界に起因して、受電器は、受信コイルが送信コイルと同一平面上にあるが他の方向付けでもある場合に、受信コイルによって電力を受信できる。

本発明の実施形態の記述によって本発明を説明してきたが、また、実施形態を詳細に説明してきたが、添付の請求項の範囲を多少なりともそのような詳細に限定することは、出願人の意図ではない。更なる利点及び変更が、当業者には容易に見える。したがって、より広い態様の本発明は、図示及び記述されている具体的な詳細、代表的な装置及び方法、並びに例示的な例に限定されることはない。このため、出願人の全体的な発明概念の精神または範囲から逸脱することなく、そのような詳細からの逸脱がなされてもよい。

Claims (14)

1. 誘導送電器を用いて無線による充電または電力供給のために少なくとも１つのポータブル電子デバイスを置くことができる充電マットであって、
   前記誘導送電器が、
   交流磁界を生成するように構成された複数の送信コイルであって、
   該複数の送信コイルは列を成して配置され、各送信コイルは少なくとも１つの隣接する送信コイルと部分的にオーバラップしており、かつ、前記充電マットの充電面に対して少なくとも２つの次元で平行に前記複数の送信コイルが互いに空間的に離間している、前記複数の送信コイルと、そして、
   交流電流で前記複数の送信コイルを駆動するように各送信コイルと接続され、該交流電流が位相シフトを有する隣接コイルに与えられるようになっており、これによって前記複数の送信コイルによって生成される交流磁界が前記充電マットの充電面に沿って伝搬するように、前記複数の送信コイルを駆動する送信回路と、
   を備えることを特徴とする充電マット。
2. 前記誘導送電器は、透磁性層を備えることを特徴とする請求項１に記載の充電マット。
3. 一列のみの送信コイルが存在するか、又は、二列以上の送信コイルが存在することを特徴とする請求項１に記載の充電マット。
4. 前記複数の送信コイルは、規則的分布で前記列に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の充電マット。
5. 各送信コイルは、前記列の他の全ての送信コイルと部分的にオーバラップしていることを特徴とする請求項１に記載の充電マット。
6. 前記列の各送信コイルは、同じサイズであることを特徴とする請求項１に記載の充電マット。
7. 前記列の各送信コイルは、前記列の方向に対して平行の送信コイル幅と、前記列の前記方向に対して垂直の送信コイル長と、によって規定され、各送信コイルは、前記送信コイル幅の（ｎ−１）／ｎだけ、直接隣接した送信コイルと部分的にオーバラップしており、ｎは、前記列の送信コイル数であることを特徴とする請求項２に記載の充電マット。
8. 前記充電マットは充電面を有しており、前記送信コイルは、前記充電面と同一平面上にあることを特徴とする請求項１に記載の充電マット。
9. 前記充電面は、充電面長及び充電面幅によって規定され、前記列の各送信コイルは、前記列の方向に対して平行の送信コイル幅と、前記列の前記方向に対して垂直の送信コイル長と、によって規定されることを特徴とする請求項８に記載の充電マット。
10. 前記送信コイル長は、前記充電面幅と同じであるか、又は、前記送信コイル幅は、前記充電面長のｎ／（２ｎ−１）であり、ｎは、前記列の送信コイル数であることを特徴とする請求項９に記載の充電マット。
11. 各送信コイルは、共振回路を作り出すために共振キャパシタに対して直列に接続又は並列に接続されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の充電マット。
12. 各送信コイルの交流磁界は、直接隣接した送信コイルの交流磁界に対して１８０／ｎ度位相シフトされており、ｎは、前記複数の送信コイルの総数であることを特徴とする請求項１に記載の充電マット。
13. 送信コイルごとに個別の送信回路が存在するか、又は、前記複数の送信コイルの全てに対する単一の送信回路が存在し、前記単一の送信回路は、多相信号を生成するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の充電マット。
14. 前記列には３つの送信コイルが存在することを特徴とする請求項１に記載の充電マット。

Images