JP2006094699A - 配置指示器を有する誘導充電パッド - Google Patents

Abstract

【課題】携帯装置の無接触バッテリー充電器の，効率の良い充電を容易にするめの配置指示器。
【解決手段】平坦面の上に、図形、指示図、または他の視覚的指示器を配置して、電気装置が最適に誘電充電し得るような好ましい配置方向を表示する。充電器は図形の境界内に一次コイルを備え、それによって、ユーザが最大効率で充電できるように充電器の表面に電気装置を置くべく案内される。絵、外形、指示図、あるいは他の方向指示器からなる視覚的指示器は、電気装置の形状に類似か、一般的電気装置の形状に類似である。視覚的指示器は、塗装、鋳込成形、シルクスクリーン印刷、メッキ、蒸着、および接着材料のうちから選択された方法によって、充電器上に配置される。
【選択図】図５

Description

本発明は一般的に携帯装置の無接触バッテリー充電器に関し、特には、効率の良い充電を容易にするための配置指示器を有する無接触充電器に関する。

携帯電気装置の分野では、無接触すなわち誘導による電気接続は周知である。例えば、携帯用のモータ付歯ブラシは一般に、誘導接続によって充電する再充電可能なバッテリーを有する。同様に、双方向ＲＦ無線、セルラ電話、ページャ、および無線通信機等の携帯無線通信装置には一般に、再充電可能なバッテリーが使用されており、ある用途では無接触の誘電充電によって再充電されている。

ほとんどすべての無接触充電器は誘導によってバッテリーを充電する。コイルを通った電流は、アンペアの法則によって磁束を生成する。このような電流が流れるコイルに近接して二次コイルが置かれると、磁束によって二次コイルが結合されて、それによって二次コイルに電流が誘導される。そのような誘電回路を図１に示す。

図１において、誘電結合充電システム１０は、第１の側すなわちベース装置１２と、第２の側すなわち携帯装置１６と、を有す。第１の充電装置１１として使用される第１コントローラは当業者には周知であって、ＡＣ電源と一次コイル１３とに接続している。一次コイル１３は、磁場１４によって二次コイル１５と誘電結合している。二次コイル１５は、ここの例では整流回路１９として示される二次充電装置を介してバッテリー２１に結合している。バッテリー２１は、ＲＬ２３として示される負荷に接続される。当業者には周知であるが、一次コイル１３から結合されたエネルギーは、二次コイル１５を介してバッテリー２１に充電される。

多くの無接触充電器を悩ます一つの問題は、殆どの磁束を二次コイルと結合させて最も効率的な充電工程を保障すべく、一次コイルと二次コイルとを配列することである。一次コイルと二次コイルとを配列する従来の一解決法は、密閉された無接触プラグを有するポケットのある充電器を作ることである。すなわち、電気装置をポケットに入れると、装置内で無接触プラグと適応して、一次コイルと二次コイルとを配列させる。これは「錠と鍵」法と呼ばれ、密閉されたプラグが「鍵」として作用し、「錠」として作用する装置中の凹所に適合する。この充電器は米国特許第５，９５２，８１４号の「誘電充電装置と電気装置」に開示されており、図２に示した。

「錠と鍵」法の問題点は、各電気装置毎に特有の充電器が設計されなければならないことである。すべての電気装置は特有の形状や型式を有するので、すべての異なる製品に適合する特有の充電器を造らなければならにない。この充電器の特化は、設計に時間がかかるし、製造に費用がかかる。
米国特許第５，９５２，８１４号

従って、第１と二次コイルの配列を容易にした、改良された無接触充電システムの必要がある。

本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。図中の類似の番号は類似の部品を示す。
図３と図４において、誘電充電システムの一次コイル３００と二次コイル３０１との結合を示す。図３と図４は、無接触充電システムにおいて配列の重要性の理由を示している。効率的な充電工程の観点では、図３の一次コイル３００と二次コイル３０１とは良い配列であるが、図４の一次コイル３００と二次コイル３０１とは不適切な配列である。

一次コイル３００は、コア３０２がコイルで巻かれている。コア３０２は任意であって、同じ第１の巻線において、コアとしては空気、プラスチック、又は別の材料も使用可能である。しかしながら、最大の効率を得るためには、コア３０２は一般に、鉄のような透磁率の高い金属が良い。当事者には周知の通り、電流Ｉｐがワイヤコイル３０４を通ると、磁場３０６がアンペアの法則によって発生する。この磁場３０６は、コア３０２の周囲で閉ループを形成する。二次コイル３０１が磁場３０６の内側に置かれると、磁場３０６が第２のワイヤ３０５を通るので、第２の電流Ｉｓが生成する。これが、この電流‐磁場‐電流変換の効率を最大にする、無接触充電の目的である。

一次コイル３００と二次コイル３０１とが、磁場３０６が二次コイルの巻きワイヤ３０５のすべてを通るように配列されるならば、変換は最大になり、すなわち最高効率を示す。図３の実施例において、第２コア３０３が長方形の棒ならば、第１のコア３０２と第２のコア３０３とが互いに平行で近接している時に最高効率を示す。磁場３０６は二次コイル３０１の全巻線を通る。

一方、図４において、第１のコア３０２と第２のコア３０３とは曲がっているので、磁場３０６は二次コイル３０１の最大１〜２巻きしか通らない。この配列においては、エネルギー変換効率は、図３の配列に比べて一桁以上下がる。結局、無線充電から必要なエネルギーを得るためには、第１のコアと第２のコアとが適切に配列されていて、第１のコアから第２のコアへのエネルギー変換を最大にすることを保証しなければならない。これが本特許の目的である。

図５は、本発明による無接触充電器の好ましい一実施例の断面図である。無接触充電器５００は平面の充電表面５０４を含む。装飾設計や工業設計によっては、充電表面５０４は平面でない場合もあるが、一般には、充電表面５０４の上に置かれる電気装置５０１が滑り落ちないように、平面が好ましい。

この断面図で示される充電器５００には、バッテリーを充電するのに使用される電気装置５０１に電力を移送するための一次コイル５０２が含まれている。一次コイル５０２は電源５０６から電力を受け、図１に示されているのと同様な一次コントローラを含んだ回路を備えていてもよい。電気装置は、電気装置５０１が充電表面５０４の上に置かれたときに、一次コイル５０２から電力を受けるための二次コイル５０３を備える。

図６は、本発明による無接触充電器の好ましい一実施例の断面図である。一次コイルと二次コイル間の結合を保証するために、電気装置５０１の図表示６００が充電器５００の充電表面５０４の上に置かれる。図表示６００は、図表示６００の境界内置かれた一次コイルの位置を示している。電気装置５０１が図表示６００の上に置かれると、電気装置５０１は図表示６００と共に配列され、充電器５００の一次コイルは電気装置５０１の二次コイルと共に配列される。このようにして、図表示６００境界内の電気装置５０１の位置は効率的な誘導電力移動を容易にする。

図表示６００は多くの形状をとり得る。一実施例において、図表示は電気装置５０１を
絵で表した。別の実施例では、図表示６００は電気装置の外形でもよい。別例では、図表示は商標登録の電気装置の絵表現、商標登録の電気装置の外形、電気装置の好ましい方向の指示図、あるいは他の視覚的指示でもよい。図６の実施例において、電気装置５０１はセルラ電話であり、図表示６００はセルラ電話に対応する外形の点線である。外形は、最大の無接触エネルギー移動をするための配置である。

図表示６００は、すべての方法においても充電表面５０４上にある。図表示法は、描画、シルクスクリーン印刷、めっき、印刷、リソグラフィー、エッチング、および蒸着を含む。別例として、図表示は、鋳込み成型やそれと同等の方法で充電装置５０４中に成型してもよい。当業者にとっては明らかであるが、本発明の充電器５００は、電話、双方向無線、コンピュータ・マウス、ページャ、パーソナル・デジタル。アシスタンス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、携帯コンピュータ等の種々の電気装置で使用できる。このように、図表示６００はこれらの装置のいずれにも、或はその組み合わせにも描ける。

図７は、本発明の別の実施例を示す。この実施例において、図表示６００は接着シート７００上に描かれて、充電表面５０４と接着で結合している。この実施例では種々の接着シート７００を充電器５００の表面に配置できるので、充電器５００はカスタム生産できる。このように、製造業者は、例えば電話とページャの充電器を、１つの充電器の接着シート７００を変更することで簡単に作ることができる。図６の実施例のように、図表示は、テキスト６０１や他の方向指示器を含んで、ユーザが電気装置を置くのを助ける。

要約すると、この発明は電気装置の無接触充電器に関し、その充電器の上には、グラフィックな表示やイメージが描かれている。このイメージは、電気装置を効率良く、無接触で充電するための好ましい方向を示している。一実施例において、そのイメージは電気装置と幾何学的に同じでも、外形、絵、テキスト、方向指示器の形式でもよい。

本発明は多様な装置に使用され得る。例えば、装置がセルラ電話の場合、そのイメージはセルラ電話の外形でもよい。無接触、すなわち誘導充電器は、平坦表面を備え、イメージや視覚的指示器はその平坦面に置かれ、従って、視覚的指示器は、最適に誘導充電し得る、電気装置の方向を示している。視覚的指示器は充電されるべき特定の電気装置を示してもよく、形状を一般的にして、充電器をより汎用にしてもよい。

本発明の好ましい実施例について図示し、説明してきたが、それは本発明を制限するものではない。請求項で規定した本発明の精神や範囲から逸脱せずに多くの修正、変形、改変、置き換えが可能である。

従来の無接触、誘電充電回路図。 従来の無接触充電器の図。 適正配置された一次および二次コイルの図。 適正配置されていない一次および二次コイルの図。 本発明による無接触充電器の断面図。 本発明による無接触充電器の外形図。 本発明による無接触充電器の別例図。

Claims (19)

1. 誘電電力移送を容易にするために、電気装置の方向を図形表示した無接触充電器
2. 前記図形表示が、電気装置の絵表示や外形表示、一般的な電気装置の絵表示や外形表示、電気装置の方向を指示する説明や視覚的指示器、のうちから選択される請求項１に記載の充電器。
3. 前記図形表示が、塗装、鋳型成形、シルクスクリーン印刷、メッキ、蒸着、印刷、リソグラフィー、エッチング、および接着材料、のうちから選択される、充電器の上に置かれた請求項２に記載の充電器。
4. 前記充電器が平坦な充電面を備える請求項３に記載の充電器。
5. 前記充電器が前記図形表示の境界内に配置された一次コイルを備える請求項３に記載の充電器。
6. 前記電気装置が、電話、双方向無線、コンピュータ・マウス、ページャ、パーソナル・デジタル・アシスタンス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、および携帯コンピュータのうちから選択される請求項１に記載の充電器。
7. 前記充電器の上に、電気装置を無接触充電するのに好適な方向を示すイメージを備えた、該電気装置のための無接触充電器。
8. 前記イメージが電気装置と幾何学的に類似している請求項７に記載の充電器。
9. 前記イメージが、外形、絵、指示図および方向指示器のうちから選択される請求項７に記載の充電器。
10. 前記イメージが、塗装、鋳型成形、シルクスクリーン印刷、メッキ、蒸着、および接着材料、のうちから選択される方法によって充電器の上に置かれる請求項９に記載の充電器。
11. 前記電気装置がセルラ電話からなり、前記イメージがセルラ電話の外形からなる請求項９に記載の充電器。
12. 平坦面と、平坦面の上に置かれた視覚的指示器と、からなり、該視覚的指示器は最適な誘電充電をすべく電気装置の方向を表示する、誘電充電器。
13. 前記視覚的指示器は電気装置の形状と幾何学的に類似している請求項１２に記載の充電器。
14. 前記視覚的指示器が、電気装置の絵表示、図形表示や外形表示、一般的な電気装置の絵表示、図形表示や外形表示、のうちから選択される請求項１３に記載の充電器。
15. 前記視覚的指示器が、塗装、鋳型成形、シルクスクリーン印刷、メッキ、蒸着、印刷、リソグラフィー、エッチング、および接着材料、のうちから選択される方法によって充電器の上に置かれる請求項１４に記載の充電器。
16. 前記電気装置がセルラ電話からなる請求項１５に記載の充電器。
17. 前記充電器が平坦な充電面を備える請求項１５に記載の充電器。
18. 前記視覚的指示器が、充電器内に配置された一次コイルの外形を示す請求項１５に記載の充電器。
19. 前記視覚的指示器が、一般的な電気装置を表現する形状である請求項１５に記載の充電器。

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