JP3203151U

JP3203151U - フレキシブルで格納可能な無線充電デバイス

Info

Publication number: JP3203151U
Application number: JP2015005724U
Authority: JP
Inventors: 葉裕洲; 葉宗和; 呉振旗; 葉俊廷; 黄雪蓉; 程柏叡; 胡志明; 崔久震
Original assignee: Jtouch Corp
Current assignee: Jtouch Corp
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2016-03-17
Anticipated expiration: 2025-11-10
Also published as: US20160322850A1; KR20160129674A; EP3089373A1

Abstract

【課題】簡単に、格納、保管、運搬することができるフレキシブルで格納可能な無線充電デバイスを提供する。【解決手段】無線充電デバイス３は、第一分離部３３、第二分離部３４、フレキシブル充電膜３０、および回路基板を含んでいる。第一分離部３３は、第一収容空間を有している。第二分離部３４は、第二収容空間を有している。フレキシブル充電膜３０は、第一分離部３３の第一収容空間に格納可能である。回路基板は、フレキシブル充電膜３０と電気的に接続され、第二分離部３４の第二収容空間に配置されている。第二分離部３４が第一分離部３３から離れる方向に動かされる時、フレキシブル充電膜３０は引き伸ばされ、それによって、受電デバイス４を無線で充電できる。第二分離部が第一分離部の方向へ動かされる時、フレキシブル充電膜は第一分離部の第一収容空間に格納される。【選択図】図３Ｂ

Description

本考案は、無線充電デバイスに関するものであり、さらに特徴的には、フレキシブルで格納可能な無線充電デバイスに関するものである。

近年、携帯電話またはタブレットコンピュータのような様々な携帯型電子デバイスが広く日常生活で使用されている。携帯型電子デバイスに電気エネルギーを供給するため、充電デバイスは、携帯型電子デバイスの内蔵電池を充電するために使用される。一般的に、充電デバイスは、有線充電デバイスと無線充電デバイスに分類される。無線充電デバイスが、様々な環境で動作されることができ、電力ケーブルによる制限がないので、有線充電デバイスは、徐々に無線充電デバイスによって置き換えられている。

無線充電動作は、また、誘導充電動作又は非接触充電動作と呼ばれている。無線充電技術によって、電気エネルギーは、電力提供デバイスから受電デバイスに、無線伝送方式で伝達される。一般的に3つの無線電力充電グループが挙げられ、それは、WPC (Wireless Power Consortium)(QI)、PMA (Power Matters Alliance)、およびA4WP (Alliance for Wireless Power)である。WPCおよびA4WP標準は、無線充電技術の主流である。無線充電技術は、磁気誘導（低周波）技術と磁気共鳴（高周波）技術を含む。磁気誘導技術は、近距離エネルギー伝達に適用される。磁気誘導技術の電力変換効率は高い。しかしながら、受電デバイスが、磁気誘導技術に従って、電力供給デバイスに位置合わせされ、取り付けられるべきであるので、受電デバイスは、同時に複数の受電デバイスを充電することはできない。磁気共鳴技術によって、送信端末と受信端末間のエネルギー伝達は、特定の共振周波数で実行される。結果的に、磁気共鳴技術は、磁気誘導技術と比較して、より長い距離のエネルギー伝達に適用することができる。

図１は、受電デバイスを無線で充電する、無線充電デバイスの使用を示している。図1に示すように、無線充電デバイス11は、無線伝送の方法で、受電デバイス12に電気エネルギーを伝達する。一般的に、無線充電デバイス11のコイルアセンブリは、マルチコアによる銅線で作られている。さらに、銅線が、フェライト磁性酸化物から作られている硬質の基板上に実装された後に、コイルアセンブリは生成される。コイルアセンブリは筐体内に設置される。つまり、無線充電デバイスは、実際の要件および動作環境に応じて、引き伸ばされたり、変形させたりすることはできず、無線充電デバイスの一方の側のみが受電デバイスを充電することが可能である。従って、無線充電デバイスの適用は制限される。さらに、無線充電デバイスを保管および運搬することは困難である。特に、無線充電デバイスが、より大きな表面の受電デバイスの無線充電に使用される場合、無線充電デバイスの体積および重量は増加する。この環境において、無線充電デバイスを運搬することは困難である。

さらに、現在の無線充電デバイスは、様々な異なる技術によって動作している。つまり、コイルアセンブリと送信端末回路の結合周波数は通常異なっている。この状況において、無線充電デバイスの構成部品と受電デバイスの構成部品には互換性がない。互換性がないので、異なる無線充電デバイスにおける回路構成部品およびコイルアセンブリは、通常異なっている。したがって、無線充電デバイスは、携帯型電子デバイスの種類に応じてカスタマイズされる。この状況で無線充電デバイスの用途は制限される。また、無線充電デバイスは、異なる無線充電技術に基づいて設計された、複数の受電デバイスを無線で充電することができない。

本考案の目的は、フレキシブル充電膜を有する、フレキシブルで格納可能な無線充電デバイスを提供することである。フレキシブルで格納可能な無線充電デバイスは、簡単に、格納、保管、運搬することができる。従って、無線充電の適用と利便性が広がり、配置スペースが節約される。

本考案の別の目的は、フレキシブル充電膜を有する、フレキシブルで格納可能な無線充電デバイスを提供することである。充電膜が頻繁に格納される場合であっても、薄膜送信コイルアセンブリと回路基板との間の導電性ワイヤは、壊れない。従って、無線充電デバイスの使用寿命は伸びる。

本考案のさらに別の目的は、一つまたは複数の周波数を有する電磁波を放射することが可能な、フレキシブルで格納可能な無線充電デバイスを提供することであり、それにより、同時に、または異なる時間に、一つまたは複数の受電デバイスを無線で充電できる。さらに、無線充電デバイスは、磁気共鳴または磁気誘導に応じて、少なくとも一つの受電デバイスを適応的または選択的に充電することができる。

本考案の態様に応じて、無線充電デバイスが提供される。無線充電デバイスは、第一分離部、第二分離部、フレキシブル充電膜、および回路基板を含む。第一分離部は、第一収容空間を有している。第二分離部は、第二収容空間を有している。フレキシブル充電膜は、第一側端部および第二側端部を有している。第一側端部は、第一分離部と接続されている。第二側端部は第二分離部と接続されている。フレキシブル充電膜は、第一分離部の第一収容空間に格納される。回路基板は、フレキシブル充電膜と電気的に接続され、第二分離部の第二収容空間内に配置される。第二分離部が第一分離部から離れる方向に動かされる時、フレキシブル充電膜は、少なくとも一つの受電デバイスを無線充電のためにフレキシブル充電膜上に置けるように、引き伸ばされる。第二分離部が第一分離部の方向に動かされる時、フレキシブル充電膜は第一分離部の第一収容空間に格納される。

本考案の上記内容は、以下の詳細な説明と添付の図面を検討した後に、当業者により容易に明らかになるであろう。

図1は、充電デバイスを無線で充電する、無線充電デバイスの使用を示す。

図2Aは、本考案の実施形態に係る無線充電システムのアーキテクチャを示す。

図2Bは、図2Aの無線充電システムのアーキテクチャの変形例を示す。

図3Aは、収納状態にある、無線充電システムのフレキシブルで格納可能な無線充電デバイスを示す斜視図である。

図3Bは、使用状態にある、無線充電システムのフレキシブルで格納可能な無線充電デバイスを示す斜視図である。

図4は、本考案の実施形態に係るフレキシブルで格納可能な無線充電デバイスを示す分解図である。

図5Aは、図3の無線充電デバイスの薄膜送信コイルアセンブリを示す分解図である。

図5Bは、図5Aの薄膜送信コイルアセンブリの変形例を示す分解図である。

図5Cは、図5Aの薄膜送信コイルアセンブリの別の変形例を示す分解図である。

図6は、図5Bに示される無線充電デバイスのシールド構造の例を示す。

図7は、図2の無線充電デバイスの送信モジュールを示す回路ブロック図である。

図8は、図2の受電デバイスの受信モジュールを示す回路ブロック図である。

図9は、本考案の実施形態に係る無線充電システムの受電デバイスの外観を示す斜視図である。

図10は、本考案の別の実施形態に係る無線充電システムのアーキテクチャを示す回路ブロック図である。

本考案は、以下の実施形態を参照して具体的に説明する。本考案の好ましい実施形態の以下の説明は、例示および説明のみを目的として本明細書に記載されていることが留意されるべきである。開示された正確な形態は、網羅的でもなく限定されるものでもない。

図2Aは、本考案の実施形態に係る、無線充電システムのアーキテクチャを示す。図2Bは、図2Aの無線充電システムのアーキテクチャの変形例を示す図である。図3Aは、収納状態にある、無線充電システムのフレキシブルで格納可能な無線充電デバイスを示す斜視図である。図3Bは、使用状態にある、無線充電システムのフレキシブルで格納可能な無線充電デバイスを示す斜視図である。図4は、本考案の実施形態に係るフレキシブルで格納可能な無線充電デバイスを示す分解図である。

図2A、図2B、図3A、図3B、および図4を参照のこと。無線充電システム2は、フレキシブルで格納可能な無線充電デバイス3（また、無線充電デバイスとも称する）と少なくとも一つの受電デバイス4を備えている。無線充電デバイス3は、電源5と接続されている。例えば、電源5は、AC商用電源、外部電池または内蔵電池である。無線充電デバイス3は、特定の周波数（すなわち、単一周波数）または広域周波数（例えば、複数の周波数）を有する電磁波を放射する。例えば、電磁波の周波数は、60Hzと300GHzの間の範囲である。その結果、磁気誘導技術（低周波数）または磁気共鳴技術（高周波数）により、無線充電デバイス3は、同一または異なる周波数の電磁波を介して、一つまたはそれ以上の受電デバイス4を無線で充電することができる。例えば、受電デバイス4は、携帯電話、タブレットコンピュータ、または電気製品である。

図3A、図3B、および図4を参照のこと。無線充電デバイス3はフレキシブル充電膜30、第一分離部33、第二分離部34、および回路基板35を備えている。フレキシブル充電膜30は、少なくとも一つの薄膜送信コイルアセンブリ31を備えている。さらに、フレキシブル充電膜30は第一面30a、第二面30b、第一側端部30c、および第二側端部30dを有している。第一側端部30cと第二側端部30dは、フレキシブル充電膜30にある二つの向き合う端部それぞれに位置している。さらに、第一側端部30cは、第一分離部33と接続され、第二側端部30dは、第二分離部34と接続されている。フレキシブル充電膜30は、第一分離部33内の空間に格納される。フレキシブル充電膜30と回路基板35は、導電性ワイヤ39を介して、互いに電気的に接続されている。回路基板35と導電性ワイヤ39は、第二分離部34内に配置される。無線充電デバイス3を用いることによって、第二分離部34は、ユーザによる外力に応じて、第一分離部33からF方向に向かって（例：位置Aから位置Bへ）動かされる。したがって、フレキシブル充電膜30は、引き伸ばされ、広げられる。この状況において、無線充電デバイス3は、使用状態にある。少なくとも一つの受電デバイス4が第一面30aまたは第二面30bに設置された後、少なくとも一つの受電デバイス4は、無線充電デバイス3によって、無線で充電される。一方、無線充電デバイス3が、もはや使用されない場合、第二分離部34は第一分離部33の方向へ（例：位置Bから位置Aへ）向かって動かされる。したがって、フレキシブル充電膜30は、第一分離部33内の空間に格納される。この状況において、無線充電デバイス3は、格納状態となり、無線充電デバイス3は、簡単に収納され、運搬することができる。

図3A、図3Bおよび図4を参照のこと。無線充電デバイス3の第一分離部33は、第一筐体331と巻取り機構332を備えている。この実施形態で、第一筐体331は、短形状の中空ボックスである。第一筐体331の形状は、限定されないことに留意されたい。さらに、第一筐体331は、第一収容空間333を備えている。巻取り機構332は、第一収容空間333内に配置されている。第一筐体331は、その二つの向き合う端部に、側面カバー334、335を備えている。第一筐体331の二つの
向かい合う端部は、側面カバー334、334によってキャップされる。さらに、第一筐体331は、開口部336をさらに備えている。フレキシブル充電膜30は、開口部336を通って、通り抜けられるようになっている。

本実施形態で、巻取り機構332は、回転軸337と調整機構338を備えている。回転軸337と調節機構338は、第一筐体331の第一収容空間333内に配置され、互いに接続されている。フレキシブル充電膜30の第一側端部30cは、第一筐体331の開口部336を通って、通り抜けられ、回転軸337に接続されている。フレキシブル充電膜30は、回転軸337の周りに巻きつけられる。調節機構338は、回転軸337の巻数と配置角度を調節するために用いられる。調節機構338は、好ましくは、ねじり調節機構であるが、それに限定されるものではない。第二分離部34が、ユーザによる外力に応じて、第一分離部33から離れる方向に動いた場合、フレキシブル充電膜30は、第二分離部34の移動方向に沿って、第一分離部33の開口部336から解放される。したがって、回転軸337は、特定の方向（例：時計回り）に、相応に回転される。外力がもはや加えられない場合、回転軸337は回転されず、回転軸337は、調節機構338と回転軸337の間の相互作用を介して、特定の角度で位置決めされる。この状況において、ねじりモーメントは、調節機構338と回転軸337の間に保存される。したがって、ユーザの引っ張り力に応じて、回転軸337の周りにあるフレキシブル充電膜30は、引き伸ばされ、フレキシブル充電膜30の引き伸ばされた長さは、実際の要件に応じて調節されることができる。フレキシブル充電膜30を保管するために、第二分離部34は、小さい引っ張り力に応じて、第一分離部33から離れる方向に、わずかに動かされる。したがって、回転軸337の回転は、調節機構338によって、もはや制限されない。一方、調節機構338と回転軸337の間に保存されたねじりモーメントは、解放される。したがって、回転軸337は、逆方向（例：反時計回り）に回転され、フレキシブル充電膜30は、第一分離部33と第二分離部34が互いに接するまで、第一分離部33内の回転軸337の周りに自動的に巻かれる。実施形態では、調節機構338は、バネ、リード、およびギアを備える。調節機構338の構造は、実際の要件に応じて変更されてもよいことに留意されたい。

第二分離部34は、第二筐体341を備えている。第二筐体341は、細長いスロット342と第二収容空間343を備えている。フレキシブル充電膜30の第二側端部30dは、第二筐体341の長細いスロット342と接続されている。回路基板35は、少なくとも一つの送信モジュール32を備える。回路基板35の送信モジュール32は、導電性ワイヤ39を介して、フレキシブル充電膜30の薄膜送信コイルアセンブリ31と電気的に接続されている。本実施形態で、導電性ワイヤ39は、電源線またはフレキシブルフラットケーブルである。回路基板35は、第二筐体341の第二収容空間343内に固定されている。したがって、回路基板35と導電性ワイヤ39は、第二筐体341によって守られている。さらに、フレキシブル充電膜30が頻繁に格納されたとしても、導電性ワイヤ39が壊れる可能性は最小化されるだろう。

図2Aに示される実施形態で、無線充電デバイス3は、一つの薄膜送信コイルアセンブリ31と一つの送信モジュール32を備えている。したがって、無線充電デバイス3は、受電デバイス4を無線で充電するために、特定の周波数を有する電磁波を放射する。薄膜送信アセンブリ31は、フレキシブル充電膜30内に配置され、送信モジュール32は、回路基板35上に配置されている（図4参照）。図2Bに示される実施形態では、無線充電デバイス3は、複数の薄膜送信コイルアセンブリ31と複数の送信モジュール32を備えている。薄膜送信コイルアセンブリ31は、対応する送信モジュール32と電気的に接続されている。したがって、無線充電デバイス3は、同時に又は異なる時間に、一つまたは複数の受電デバイス4を無線で充電するために、特定の周波数または複数の周波数を有する電磁波を放射する。

図5Aは、図3の無線充電デバイスの薄膜送信コイルアセンブリを示す分解図である。図4および図5Aを参照のこと。フレキシブル充電膜30の本実施形態では、薄膜送信コイルアセンブリ31は、フレキシブル基板311、発振開始アンテナ312、共振アンテナ313、第一保護層314、および第二保護層315を備えている。発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は、フレキシブル基板311にある二つの面のそれぞれに配置されている。特に、発振開始アンテナ312は、フレキシブル基板311の第一面311aに配置され、共振アンテナ313は、フレキシブル基板311の第二面311bに配置されている。さらに、一つまたは複数のコンデンサ316は、共振アンテナ313の第一端部313aと第二端部313bの間に接続されている。発振開始アンテナ312の両端部は、回路基板35上の送信モジュール32に接続されている。本実施形態では、共振アンテナ313のより大きい部分は、フレキシブル基板311の第二面311b上に配置され、共振アンテナ313の第一端部313aは、フレキシブル基板311の穿孔311cを貫通し、第一面311aを通って突き出ている。発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は、第一保護層314と第二保護層315によってそれぞれカバーされている。つまり、第一保護層314と第二保護層315は、発振開始アンテナ312と共振アンテナ313それぞれの外側に置かれている。送信モジュール32からのAC信号が、薄膜送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナ312によって受信される時、発振開始アンテナ312の結合効果を生じる。したがって、特定の周波数を有する電磁波と、対応する受電デバイス4の無線受信部4aの薄膜受信コイルアセンブリ41は、結合効果を生じる（図2Aと図2B参照）。結合効果に応じて、無線充電デバイス3からの電気エネルギーは、磁気共鳴または磁気誘導に応じて、薄膜受信コイルアセンブリ41によって受信される。受信された電気エネルギーは受信モジュール42によって、出力電圧にさらに変換される。出力電圧は、受電デバイス4を無線で充電するために、負荷4bへ伝達される。ある実施形態では、発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は単一のループアンテナまたは複数のループアンテナである。さらに、発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は円形、楕円形または長方形の形状を有している。

ある実施形態では、第一接着層と第二接着層（図に示さず）は、フレキシブル基板311の第一面311aと第二面311bにそれぞれ配置される。発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は、導電性材料で作られている。さらに、発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は、対応する接着層を介して、フレキシブル基板311の第一面311aと第二面311bにそれぞれ固定されている。各々の第一接着層と第二接着層は、光硬化性接着材料、熱硬化性接着材料または任意の別の適切な硬化性接着材料で作られている。（例：酢酸ビニル-エチレン共重合体ゲル（vinyl acetate-ethylene copolymer gel）、ポリイミドゲル（polyimide gel）、ゴム状ゲル（rubbery gel）、ポリオレフィンゲル（polyolefin gel）または湿気硬化性ポリウレタンゲル（moisture curable polyurethane gel））。ある実施形態では、接着層は、硬化性接着材料と磁性材料を含む。好ましくは、磁性材料は、接着材料内に混入される強磁性粉末であるが、それに限定されるものではない。あるいは、ある別の実施形態では、フレキシブル基板311は、接着層によって置き換えられる。

フレキシブル基板311は、ポリエチレンテレフタレート（PET）、薄いガラス、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリエーテルスルホン（PES）、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポリイミド（PI）、または、ポリカーボネート（PC）で作られていることが好ましいが、それに限定されるものではない。ある実施形態では、発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は、単一のループアンテナまたは複数のループアンテナである。また、発振開始アンテナ312と共振アンテナ313は、円形、楕円形または長方形の形状を有している。発振開始アンテナ312と共振アンテナ313の導電性材料は、銀（Ag）、銅（Cu）、金（Au）、アルミニウム（Al）、スズ（Sn）またはグラフェンを含むが、それに限定されるものではない。さらに、各々の第一保護層314と第二保護層315は、保護塗料で作られている。保護塗料の例としては、エポキシ樹脂（epoxy resin）、アクリルシリコン（acrylic silicone）、ポリウレタンゴム（polyurethane rubber）、酢酸ビニル-エチレン共重合体ゲル（vinyl acetate-ethylene copolymer gel）、ポリイミドゲル（polyimide gel）、ゴム状ゲル（rubbery gel）、ポリオレフィンゲル（polyolefin gel）、湿気硬化性ポリウレタンゲル又はシリコン（moisture curable polyurethane gel or silicone）を含むが、それに限定されるものではない。

図5Bは、図5Aの薄膜送信コイルアセンブリの変形例を示す分解図である。図5Bに示されるように、薄膜送信コイルアセンブリの一方の側のみが、受電デバイス4への充電を提供する場合、薄膜送信コイルアセンブリ31はシールド構造317をさらに備える。シールド構造317は、発振開始アンテナ312と第一保護層314の間に並べられる。シールド構造317は、第一保護層314の外側に向かう電磁波の発散を遮断するために使用される。したがって、電磁波の効率が向上する。図5Cは、図5Aの薄膜送信コイルアセンブリの別の変形例を示す分解図である。図5Cに示されるように、シールド構造317は、第一保護層314の外側に置かれる。同様に、シールド構造317は、薄膜送信コイルアセンブリ31の外側に向かう電磁波の発散を遮断するために使用される。したがって、電磁波の効率が向上する。

図6は、図5Bに示される無線充電デバイスのシールド構造の例を示す。図6に示される実施形態で、薄膜送信アセンブリ31の外側に向かう、高い周波数（例：6MHzよりも高い周波数）を有する電磁波の発散を遮断するために、シールド構造317は、金属メッシュである。金属メッシュは、銅、金、銀、アルミニウム、タングステン、クロム、チタン、インジウム、スズ、ニッケル、鉄、またはそれらの組み合わせから選ばれた金属材料又は金属複合材料で作られている。金属メッシュのパターンは、複数のメッシュ部343を備えている。メッシュ部343の隣接するどの2つの金属線344と345も互いに交差せず、距離dだけ離れている。距離dは、薄膜送信コイルアセンブリ31からの電磁波の波長より短い。ある別の実施形態では、シールド構造34は、第一保護層314の外側に向かう、より低い周波数（例えば、60Hzと20MHzの間の範囲）を有する電磁波発散を遮断するために、磁気透過性膜である。磁気透過性膜は、フェライト（ferrite）、ニッケル亜鉛フェライト（zinc-nickel ferrite）、亜鉛-マンガンフェライト（zinc-manganese ferrite）又は鉄-シリコン-アルミニウム合金（iron-silicon-aluminum alloy）および接着材料との混合物である。別の実施形態では、シールド構造317は、複合膜であり、それにより、第一保護層314の外側に向かう、広帯域周波数を有する電磁波の発散を遮断し、電磁波の効率を向上できる。例えば、複合膜は、金属メッシュと磁気透過性膜との組み合わせである。

図7は、図2の無線充電デバイスの送信モジュールを示す回路ブロック図である。ある実施形態で、送信モジュール32は、変換回路321、発振器322、電力増幅器323およびフィルタ回路324を備えている。変換回路321の入力端は、電源5と電気的に接続されている。変換回路321の出力端は、発振器322および電力増幅器323と電気的に接続されている。変換回路321は、電源5からの電気エネルギーを変換し、発振器322および電力増幅器323に調整電圧を供給するために、使用される。例えば、変換回路321は、DC-DCコンバータ、AC-ACコンバータおよび/またはDC-ACコンバータを含む。発振器322は、特定の周波数のAC信号を調節可能に出力するために使用される。特定の周波数のAC信号は、電力増幅器323によって増幅される。AC信号の望ましくない周波数共振波は、フィルタ回路324によってフィルタされる。フィルタされたAC信号は、薄膜送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナ312に伝達される。

図2Aと図2Bを再度参照のこと。本実施形態では、各受電デバイス4は、無線受信部4aと負荷4bを備えている。無線受信部4aと負荷4bは、別の構成部品であってもよく、または、統合された単一の構成部品であってもよい。例えば、無線受信部4aは、無線受信パッドであり、負荷4bは、無線で充電できる機能のない携帯電話である。しかしながら、無線受信パッドおよび携帯電話が、互いに電気的に接続された後に、携帯電話は無線で充電することができる。あるいは、別の実施形態では、無線受信部4aは、負荷4b（例えば、携帯電話）の筐体内に配置される。

図2Aと図2Bを再度参照のこと。受電デバイス4の無線受信部4aは、薄膜受信コイルアセンブリ41と受信モジュール42を備えている。薄膜送信コイルアセンブリ31と同様に、薄膜受信コイルアセンブリ41は、フレキシブル基板、発振開始アンテナ、共振アンテナ、第一保護層、および第二保護層を備えている。さらに、一つまたは複数のコンデンサは、共振アンテナの二つの端部の間に接続されている。薄膜受信コイルアセンブリ41のフレキシブル基板、発振開始アンテナ、共振アンテナ、第一保護層および第二保護層の、構造、材料、および機能は、図5Aに示されるように、薄膜送信コイルアセンブリ31のフレキシブル基板、発振開始アンテナ、共振アンテナ、第一保護層および第二保護層のそれらと類似しており、重複説明を省略する。薄膜受信コイルアセンブリ41と薄膜送信コイルアセンブリ31の結合効果に起因して、無線充電デバイス3の薄膜送信コイルアセンブリ31からの電気エネルギーは、電磁共鳴または電磁誘導に応じて、薄膜受信コイルアセンブリ41によって受信される。したがって、受電デバイス4は、フレキシブル充電膜30の第一面30aまたは第二面30b上に配置される場合、無線充電デバイス3の薄膜送信コイルアセンブリ31によって放射される電磁波の、より高い周波数(例：6.78MHz)と、受電デバイス4の薄膜受信コイルアセンブリ41の周波数が同一であれば、電気エネルギーは、電磁共鳴に応じて、無線充電デバイス3の薄膜送信コイルアセンブリ31から、無線受信部4aの薄膜受信コイルアセンブリ41へ伝達される。あるいは、受電デバイス4が、フレキシブル充電膜30の第一面30aまたは第二面30b上に配置される場合、無線充電デバイス3の薄膜送信コイルアセンブリ31によって放射される電磁波の、より低い周波数（例：100KHz）と、受電デバイス4の薄膜受信コイルアセンブリ41の周波数が同一の場合、電気エネルギーは、電磁誘導に応じて、無線充電デバイス3の薄膜送信コイルアセンブリ31から、無線受信部4 aの薄膜受信コイルアセンブリ41へ伝達される。

図8は、図2の受電デバイスの受信モジュールの回路ブロック図を示す。図2Aと図2Bおよび図8を参照のこと。無線受信部4aは、少なくとも一つの受信モジュール42を備えている。各受信モジュール42は、フィルタ回路421、整流回路422、電圧安定化回路423およびDC電圧調節回路424を備えている。フィルタ回路421は、薄膜受信コイルアセンブリ41の共振アンテナに電気的に接続されている。薄膜受信コイルアセンブリ41からのAC信号の共振波は、フィルタ回路421によってフィルタされる。整流回路422は、フィルタ回路421および電圧安定化回路423と電気的に接続され、AC信号を整流DC電圧に変換する。電圧安定化回路423は、整流DC電圧を安定化するために、整流回路422およびDC電圧調節回路424と電気的に接続され、それにより、DC電圧を定格電圧値に安定化できる。DC電圧調節回路424は、安定化したDC電圧を、調整DC電圧に調節（例：増加）するために、電圧安定化回路423および負荷424と電気的に接続される。調整DC電圧は、負荷4b（例：携帯電話のバッテリー）を充電するために、負荷4bに供給される。

図9は、本考案の実施形態に係る無線充電システムの受電デバイスの外観を示す斜視図である。図2A、図2Bおよび図9を参照のこと。受電デバイス4は、無線受信部4aと負荷4bを備えている。本実施形態で、受電デバイス4の無線受信部4aは、無線受信パッドであり、負荷4bは、無線で充電できる機能のない携帯電話である。無線受信部4a（例：無線受信パッド）のコネクタ43が、負荷4b（例：携帯電話）の対応するコネクタと電気的に接続されている時、無線充電デバイス3の薄膜送信コイルアセンブリ31からの電気エネルギーは、無線受信部4aの薄膜受信コイルアセンブリ41および受信モジュールによって受信される。この状況において、たとえ携帯電話が無線で充電できる機能を持っていないとしても、携帯電話は、無線受信部4aを介して、無線充電デバイス3によって無線で充電することができる。

図10は、本考案の別の実施形態に係る無線充電システムのアーキテクチャを示す回路ブロック図である。本実施形態で、無線充電システム2は、無線充電デバイス3と二つの受電デバイス4および4’を備えている。受電デバイス4は、無線受信部4aを備え、受電デバイス4’は、無線受信部4a’を備えている。無線受信部4aと4a’の仕様と特徴に応じて、無線充電デバイス3は、受電デバイス4および4’の負荷4bと4b’を、磁気共鳴または磁気誘導の手段によって、適切に、選択的に、充電することができる。この実施形態において、無線充電デバイス3は、フレキシブル充電膜30、第一分離部33、第二分離部34および回路基板35備えている。フレキシブル充電膜30は、薄膜コイルアセンブリ31を備えている。回路基板35は、送信モジュール32、制御部36、第一切替回路37、第二切替回路38、二つの第一コンデンサC11、C12、および二つの第二コンデンサC21、C22を備えている。薄膜送信コイルアセンブリ31と送信モジュール32の構造、機能、原理は、上述したものと類似であり、重複説明を省略する。受信コイルアセンブリ41、41’と、受信モジュール42, 42’の構造、機能、原理は、上述したものと類似であり、重複説明を省略する。第一コンデンサC11とC12は、薄膜送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナ（図に示さず）と並列に接続されている。さらに、第一コンデンサC11とC12は、互いに並列に接続され、それにより、受電デバイス4と4’の受信コイルアセンブリ41と41’の誘導結合がなされる。第二コンデンサC21とC22は、送信モジュール32の出力端子、薄膜送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナ（図に示さず）と直列に接続されている。さらに、第二コンデンサC21とC22は、送信モジュール32と誘導結合されるために、互いに並列に接続されている。従って、第二コンデンサC21とC22は、信号をフィルタすることができ、充電性能を向上できる。第一切替回路37は、二つの第一切替要素S11とS12を備えている。第一切替要素S11とS12は、対応する第一コンデンサC11とC12とそれぞれ接続されている。第二切替回路38は、二つの第二切替要素S21とS22を備えている。第二切替要素S21とS22は、対応する第二コンデンサC21とC22とそれぞれ接続されている。制御部36は、第一切替回路37の第一切替要素S11およびS12と、第二切替回路37の第二切替要素S21およびS22と、電気的に接続されている。適切な無線充電技術に基づく、受電デバイス4および4’の無線受信部4aおよび4a’からの検出信号に応じて、制御部36は、制御信号を生成する。制御信号に従って、第一切替回路36の第一切替要素S11およびS12と、第二切替回路37の第二切替要素S21およびS22は、選択的に、オンまたはオフにされる。結果として、無線充電デバイス3は、無線受信部4aおよび4a’の仕様と特徴に応じて、磁気共鳴または磁気誘導の手段によって、受電デバイス4および4’の負荷4bおよび4b’を、適切に、選択的に、充電することができる。

無線充電デバイス3と受電デバイス4および4’の動作周波数は、以下の式によって計算されることができる。
fa = 1/[(2π)×(LaCa)^1/2] = 1/[(2π)×(LbCb)^1/2] = fb
この実施形態において、faは、無線充電デバイス3の動作周波数であり、fbは、受電デバイス4または4’の動作周波数であり、Caは、第一コンデンサC11またはC12の容量値であり、Laは、薄膜送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナのインダクタンス値であり、Cbは、受電デバイス4または4’の第三コンデンサC3またはC3’の容量値であり、Lbは、薄膜受信コイルアセンブリ41または41’の発振開始アンテナのインダクタンス値である。例えば、第一コンデンサC11およびC12の容量値は、それぞれ0.5μFおよび0.1nFであり、薄膜送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナのインダクタンス値Lは、5μHである。受電デバイス4の第三コンデンサC3の容量値が、0.5μFであり、薄膜受信コイルアセンブリ41の発振開始アンテナのインダクタンス値が、5μHである場合、無線充電デバイス3の制御部36は、第一切替回路37と第二切替回路38に対応する制御信号を発生させる。制御信号に応じて、第一切替要素S11と第二切替要素S21は、オンになり、第一切替要素S12と第二切替要素S22はオフとなる。従って、0.5μFの容量値を持つ第一コンデンサC11は、無線充電デバイス3によって選ばれ、薄膜送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナのインダクタンス値Lは、5μHとなる。この状況において、無線充電デバイス3の動作周波数と、受電デバイス4の無線受信部4aの動作周波数は、どちらも100KHzである。従って、受電デバイス4の無線受信部4aは、電磁誘導に従って、低い周波数で、無線充電デバイス3により無線で充電される。一方、受電デバイス4’の第三コンデンサC3’の容量値が、0.1nFであり、薄膜受信コイルアセンブリ41’の発振開始アンテナのインダクタンス値L3’が、5μHである場合、無線充電デバイス3の制御部36は、第一切替回路37と第二切替回路38に、対応する制御信号を発生させる。この制御信号に応じて、第一切替要素S12と第二切替要素S22はオンになり、第一切替要素S11と第二切替要素S21は、オフになる。従って、0.1nFの容量値を有する第一コンデンサC12は、無線充電デバイス3によって選ばれ、薄膜送信コイルアセンブリ31の発振開始アンテナのインダクタンス値Lは、5μHである。この状況において、無線充電デバイス3の動作周波数と、受電デバイス4’の無線受信部4a’の動作周波数は、どちらも6.78MHzである。結果として、受電デバイス4’の無線受信部4a’は、磁気共鳴に従って、高い周波数で、無線充電デバイス3により無線で充電される。動作周波数は、ここに示されているが、例示と説明のみを目的としている。

上記の説明から、本考案は、充電膜を有するフレキシブルで格納可能な無線充電デバイスを提供する。充電膜はフレキシブルでスリムである。充電膜が格納、保管、運搬できるので、充電膜を用いる利便性が広がり、配置スペースが節約される。さらに、充電膜が頻繁に格納される場合であっても、薄膜送信コイルアセンブリと回路基板との間の導電ワイヤは壊れない。したがって、無線充電デバイスの使用寿命は伸びる。さらに、本考案の無線充電デバイスは、少なくとも一つの周波数を有する電磁波を放射することができ、それにより、同時に、または、異なる時間に、少なくとも一つの受電デバイスを無線で充電できる。さらに、無線充電デバイスは、磁気共鳴または磁気誘導に応じて、少なくとも一つの受電デバイスを、適応的にまたは選択的に、充電することができる。

本考案は、現在最も実用的かつ好ましい実施形態と考えられるものに関して説明してきたが、本考案は、開示された実施形態に限定される必要はないことを理解されるべきである。それどころか、請求の範囲の精神および範囲内に含まれる様々な修正および類似の構成を包含することが意図され、請求の範囲は、そのような修正および類似の構造のすべてを包含するように最も広い解釈に従うべきである。

Claims

無線充電デバイスであって、
第一収容空間を有する第一分離部と、
第二収容空間を有する第二分離部と、
第一側端部と第二側端部を備えているフレキシブル充電膜と、
前記フレキシブル充電膜と電気的に接続され、前記第二分離部の前記第二収容空間内に配置されている、回路基板と、を備え、
前記第一側端部は、前記第一分離部と接続され、前記第二側端部は、前記第二分離部と接続され、前記フレキシブル充電膜は、前記第一分離部の前記第一収容空間に格納可能であり、
前記第二分離部が、前記第一分離部から離れる方向に動かされる時、前記フレキシブル充電膜は、少なくとも一つの受電デバイスを無線充電のために前記フレキシブル充電膜上に置けるように、引き伸ばされ、
前記第二分離部が前記第一分離部の方向へ動かされる時、前記フレキシブル充電膜は、前記第一分離部の前記第一収容空間に格納される、
無線充電デバイス。
前記フレキシブル充電膜と前記回路基板が、導電性ワイヤを介して、互いに電気的に接続され、前記導電性ワイヤは、前記第二分離部の前記第二収容空間内に配置されている、
請求項1に記載の無線充電デバイス。
前記第一分離部は、
前記第一収容空間と開口部を備えている第一筐体と、
前記第一収容空間内に配置され、回転軸を備えている巻取り機構と、を備え、
前記フレキシブル充電膜は、前記開口部を通って、通り抜けられ、
前記フレキシブル充電膜の前記第一側端部は、前記回転軸と接続し、前記フレキシブル充電膜は前記回転軸の周りに巻かれる、
請求項1に記載の無線充電デバイス。
前記巻取り機構は、調節機構をさらに備え、前記調節機構は、前記回転軸の巻数と配置角度を調節するために、前記回転軸に接続している、
請求項3に記載の無線充電デバイス。
前記調節機構は、ねじり調節機構であり、前記調節機構は、前記回転軸に、ねじりモーメントを与え、前記ねじりモーメントが解放される時、前記フレキシブル充電膜は、自動的に、前記回転軸の周りに巻かれる、
請求項4に記載の無線充電デバイス。
前記第二分離部は、第二筐体を備え、前記第二筐体は、前記第二収容空間と細長いスロットを備え、前記フレキシブル充電膜の前記第二側端部は、前記第二筐体の前記細長いスロットに接続されている、
請求項1に記載の無線充電デバイス。
前記フレキシブル充電膜は、
少なくとも一つの薄膜送信コイルアセンブリを備え、前記回路基板は、少なくとも一つの送信モジュールを備え、
前記少なくとも一つの薄膜送信コイルアセンブリは、前記対応する送信モジュールからAC信号を受信するために、前記対応する送信モジュールと電気的に接続し、
前記少なくとも一つの薄膜送信コイルアセンブリは、少なくもと一つの受電デバイスを無線で充電するために、少なくとも一つの特定の周波数を放射する、
請求項1に記載の無線充電デバイス。
各薄膜送信コイルアセンブリは、
第一面と第二面を有するフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板の前記第一面上に配置されている発振開始アンテナと、
前記フレキシブル基板の前記第二面上に配置されている共振アンテナと、
前記発振開始アンテナをカバーする第一保護層と、
前記共振アンテナをカバーする第二保護層と、を備え、
前記第一面と前記第二面は互いに対向し、
少なくとも一つのコンデンサが、各共振アンテナの第一端部と第二端部の間に接続され、
特定の周波数を有する電磁波は、前記共振アンテナと前記発振開始アンテナの結合効果に応じて、放射される、
請求項7に記載の無線充電デバイス。
前記薄膜送信コイルアセンブリは、シールド構造をさらに備え、
前記シールド構造は、前記発振開始アンテナと前記第一保護層の間に並べられ、または、前記シールド構造は、前記第一保護層の外側に置かれ、
前記シールド構造は、金属メッシュ、磁気透過性膜、または、前記金属メッシュと前記磁気透過性膜の組み合わせを備えている、
請求項8に記載の無線充電デバイス。
各送信モジュールは、
電源からの電気エネルギーを変換するために、前記電源と電気的に接続している変換回路と、
前記特定の周波数を有する前記AC信号を適切に出力するために、前記変換回路と電気的に接続している発振器と、
前記AC信号を増幅するために、前記発振器および前記変換回路と接続している電力増幅器と、
前記AC信号をフィルタし、前記フィルタされたAC信号を対応する前記薄膜送信コイルアセンブリに出力するために、前記電力増幅器と接続しているフィルタ回路と、
を備えている、
請求項7に記載の無線充電デバイス。
前記無線充電デバイスは、制御部をさらに備えている、
前記受電デバイスは、磁気共鳴または磁気誘導に応じて、前記制御部の制御に従って、前記無線充電デバイスによって無線で充電される、請求項1に記載の無線充電デバイス。
前記フレキシブル充電膜は、第一面と第二面をさらに備え、
前記少なくとも一つの受電デバイスが、前記フレキシブル充電膜の前記第一面上または前記第二面上に設置された後、前記少なくとも一つの受電デバイスは、前記無線充電デバイスによって、無線で充電される、
請求項1に記載の無線充電デバイス。