特開 2015-213421 無線電力受信装置及びそれを備える電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-213421(P2015-213421A)

(43)【公開日】2015年11月26日

(54)【発明の名称】無線電力受信装置及びそれを備える電子機器

(51)【国際特許分類】

   H02J 17/00 20060101AFI20151030BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20151030BHJP

【ＦＩ】

   H02J17/00 B

   H02J7/00 301D

【審査請求】未請求

【請求項の数】30

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-86408(P2015-86408)

(22)【出願日】2015年4月21日

(31)【優先権主張番号】10-2014-0052696

(32)【優先日】2014年4月30日

(33)【優先権主張国】KR

(31)【優先権主張番号】10-2014-0120459

(32)【優先日】2014年9月11日

(33)【優先権主張国】KR

(71)【出願人】

【識別番号】594023722

【氏名又は名称】サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド．

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ジョン、イン ファ

(72)【発明者】

【氏名】キム、ヒュー

(72)【発明者】

【氏名】キム、ダエ フン

【テーマコード（参考）】

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503GB06

5G503GB08

(57)【要約】

【課題】本発明は、無線電力受信装置及びそれを備える電子機器に関する。
【解決手段】本発明の一実施形態による無線電力受信装置は、第１共振周波数を有する第１共振回路と、上記第１共振回路と並列に接続され、第２共振周波数を有する第２共振回路と、上記第１共振回路と前記第２共振回路の何れか一方または両方の共振回路で受信した無線電力を整流して充電電流を出力する整流部と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１共振周波数を有する第１共振回路と、
前記第１共振回路と並列に接続され、第２共振周波数を有する第２共振回路と、
前記第１共振回路と前記第２共振回路の何れか一方または両方の共振回路で受信した無線電力を整流して充電電流を出力する整流部と、を含む無線電力受信装置。

【請求項2】

前記第１共振回路と前記第２共振回路は直接接続される、請求項１に記載の無線電力受信装置。

【請求項3】

前記第１共振回路と前記第２共振回路はスイッチなしに接続される、請求項１または２に記載の無線電力受信装置。

【請求項4】

前記第１共振周波数での前記第１共振回路のインピーダンスよりも、前記第２共振回路が前記第１共振周波数で大きいインピーダンスを有することに起因して、前記第１共振周波数である前記無線電力の周波数に応じ、前記無線電力が前記第１共振回路を介して前記整流部に供給され、
前記第２共振周波数での前記第２共振回路のインピーダンスよりも、前記第１共振回路が前記第２共振周波数で大きいインピーダンスを有することに起因して、前記第２共振周波数である前記無線電力の周波数に応じ、前記無線電力が前記第２共振回路を介して前記整流部に供給される、請求項１から３の何れか一項に記載の無線電力受信装置。

【請求項5】

前記第１共振回路は、第１キャパシタ、及び前記第１キャパシタと直列に接続された第１コイルを有する、請求項１から４の何れか一項に記載の無線電力受信装置。

【請求項6】

前記第２共振回路は、第２キャパシタ、及び前記第２キャパシタと直列に接続された第２コイルを有する、請求項１から５の何れか一項に記載の無線電力受信装置。

【請求項7】

前記第２共振周波数は前記第１共振周波数の５倍に等しいか、または５倍より大きい、請求項１から６の何れか一項に記載の無線電力受信装置。

【請求項8】

前記第１共振周波数はＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）標準周波数またはＰＭＡ（Ｐｏｗｅｒ Ｍａｔｔｅｒｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ）標準周波数であり、
前記第２共振周波数はＡ４ＷＰ（Ａｌｌｉａｎｃｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ）標準周波数である、請求項１から７の何れか一項に記載の無線電力受信装置。

【請求項9】

整流部が配置される第１領域と、
第１コイル、第２コイル、第１キャパシタ、及び第２キャパシタが配置される第２領域と、を含む印刷回路基板を有し、
前記第１コイルの一端は前記整流部と接続され、前記第１コイルの他端は前記第１キャパシタと接続され、
前記第１キャパシタの一端は前記第１コイルと接続され、前記第１キャパシタの他端は前記整流部と接続され、
前記第２コイルの一端は前記整流部と接続され、前記第２コイルの他端は前記第２キャパシタと接続され、
前記第２キャパシタの一端は前記第２コイルと接続され、前記第２キャパシタの他端は前記整流部と接続され、
互いに接続された前記第１コイル及び前記第１キャパシタは、互いに接続された前記第２コイル及び前記第２キャパシタと並列に接続される、無線電力受信装置。

【請求項10】

前記第１キャパシタ及び前記第２キャパシタは前記印刷回路基板の前記第２領域に埋め込まれる、請求項９に記載の無線電力受信装置。

【請求項11】

前記第１コイル及び前記第２コイルは前記印刷回路基板の前記第２領域の同一面に配置される、請求項９または１０に記載の無線電力受信装置。

【請求項12】

前記第１コイルは前記第２コイルの内周側に配置される、請求項１１に記載の無線電力受信装置。

【請求項13】

前記第１コイルの外周側に前記第２コイルが配置される、請求項１１に記載の無線電力受信装置。

【請求項14】

前記第１コイルは前記印刷回路基板の前記第２領域の一の面に配置され、
前記第２コイルは前記印刷回路基板の前記第２領域の他の面に配置される、請求項９または１０に記載の無線電力受信装置。

【請求項15】

前記第２コイルと前記第２キャパシタによって決まる第２共振周波数は、前記第１コイルと前記第１キャパシタによって決まる第１共振周波数の５倍と等しいか、または５倍より大きい、請求項９から１４の何れか１項に記載の無線電力受信装置。

【請求項16】

前記第１コイルと前記第１キャパシタによって決まる第１共振周波数は、ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）標準周波数またはＰＭＡ（Ｐｏｗｅｒ Ｍａｔｔｅｒｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ）標準周波数であり、前記第２コイルと前記第２キャパシタによって決まる第２共振周波数は、Ａ４ＷＰ（Ａｌｌｉａｎｃｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ）標準周波数である、請求項９から１５の何れか１項に記載の無線電力受信装置。

【請求項17】

第１キャパシタ、第２キャパシタ、及び整流部が配置される第１領域と、
第１コイル及び第２コイルが配置される第２領域と、を含む印刷回路基板を含み、
前記第１コイルの一端は前記整流部と接続され、前記第１コイルの他端は前記第１キャパシタと接続され、
前記第１キャパシタの一端は前記第１コイルと接続され、前記第１キャパシタの他端は前記整流部と接続され、
前記第２コイルの一端は前記整流部と接続され、前記第２コイルの他端は前記第２キャパシタと接続され、
前記第２キャパシタの一端は前記第２コイルと接続され、前記第２キャパシタの他端は前記整流部と接続され、
互いに接続された前記第１コイル及び前記第１キャパシタは、互いに接続された前記第２コイル及び前記第２キャパシタと並列に接続される、無線電力受信装置。

【請求項18】

前記第１コイルと前記第２コイルは前記印刷回路基板の同一面に配置される、請求項１７に記載の無線電力受信装置。

【請求項19】

前記第１コイルは前記印刷回路基板の一の面に配置され、
前記第２コイルは前記印刷回路基板の他の面に配置される、請求項１７に記載の無線電力受信装置。

【請求項20】

前記第２コイルと前記第２キャパシタによって決まる第２共振周波数は、前記第１コイルと前記第１キャパシタによって決まる第１共振周波数の５倍と等しいか、または５倍より大きい、請求項１７から１９の何れか１項に記載の無線電力受信装置。

【請求項21】

前記第１コイルと前記第１キャパシタによって決まる第１共振周波数は、ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）標準周波数またはＰＭＡ（Ｐｏｗｅｒ Ｍａｔｔｅｒｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ）標準周波数であり、前記第２コイルと前記第２キャパシタによって決まる第２共振周波数は、Ａ４ＷＰ（Ａｌｌｉａｎｃｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ）標準周波数である、請求項１７から２０の何れか１項に記載の無線電力受信装置。

【請求項22】

第１共振周波数を有する第１共振回路と、
前記第１共振回路と並列に接続され、第２共振周波数を有する第２共振回路と、
前記第１共振回路と前記第２共振回路の何れか一方または両方の共振回路で受信した無線電力を整流して充電電流を出力する整流部と、
前記充電電流を受けて前記充電電流により充電される充電池と、を含む、電子機器。

【請求項23】

前記第１共振回路は、第１キャパシタ、及び前記第１キャパシタと直列に接続された第１コイルを有する、請求項２２に記載の電子機器。

【請求項24】

前記第２共振回路は、第２キャパシタ、及び前記第２キャパシタと直列に接続された第２コイルを有する、請求項２２または２３に記載の電子機器。

【請求項25】

前記第２共振周波数は前記第１共振周波数の５倍と等しいか、または５倍より大きい、請求項２２から２４の何れか１項に記載の電子機器。

【請求項26】

前記第１共振周波数はＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）標準周波数またはＰＭＡ（Ｐｏｗｅｒ Ｍａｔｔｅｒｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ）標準周波数であり、
前記第２共振周波数はＡ４ＷＰ（Ａｌｌｉａｎｃｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ）標準周波数である、請求項２２から２５の何れか１項に記載の電子機器。

【請求項27】

それぞれ異なる共振周波数を有する複数の共振回路を有し、無線電力を受けるためにスイッチを使用することなく、前記複数の共振回路のうち、伝送される前記無線電力の周波数と等しい共振周波数を有する何れか１つの共振回路を自動的に動作させる受信部と、
前記受信部で受信した前記無線電力を整流して充電電流を出力する整流部と、
を含む無線電力受信装置。

【請求項28】

前記複数の共振回路のそれぞれは、互いに直列に接続されたコイル及びキャパシタを有する、請求項２７に記載の無線電力受信装置。

【請求項29】

前記複数の共振回路は、スイッチを介して接続されることなく直接、互いに並列に接続される、請求項２７または２８に記載の無線電力受信装置。

【請求項30】

前記複数の共振回路は、
伝送される前記無線電力の前記周波数と等しい共振周波数を有する共振回路をのぞき、伝送される前記無線電力の前記共振周波数で、それぞれ十分に大きいインピーダンスを有し、
伝送される無線電力の前記周波数と等しい前記共振周波数を有する前記共振回路をのぞき、前記複数の共振回路の何れによっても、伝送される前記無線電力が実質的に受信されない、請求項２７から２９の何れか１項に記載の無線電力受信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、無線で電力を受信する装置及びそれを備える電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

無線電力伝送（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）技術は、スマートフォンを始めとする様々な通信機器及び様々な家電機器の充電器分野に幅広く適用される傾向にあり、今後、電気自動車などにも適用され得るなどその活用分野が非常に広い。

【0003】

無線電力伝送技術は、大きく磁気誘導方式と磁気共振方式が開発されている。ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）規格方式による磁気誘導方式は１１０ｋＨｚ〜２０５ｋＨｚの周波数を使用し、Ａ４ＷＰ（Ａｌｌｉａｎｃｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ）規格方式による磁気共振方式は６．７８ＭＨｚの周波数を使用している。

【0004】

最近では、磁気誘導方式と磁気共振方式が統合された方式も開発されている。例えば、１１０ｋＨｚ〜２０５ｋＨｚの周波数を使用する磁気誘導方式で磁気共振動作を行って遠距離無線充電を実現する技術の開発が成されている。

【0005】

しかしながら、磁気誘導方式を用いると、遠距離無線充電が困難であり、磁気共振方式を用いると、回路が複雑になり、共振周波数が一つに固定されていることにより、無線電力受信に限界があるという問題があった。

【0006】

また、様々な共振周波数の無線電力を受信することができる方案が提案されているが、従来の技術は、共振周波数を選択するためのスイッチなどを使用し、そのため、それを制御するための制御回路が必要であることから回路が複雑になるなど実現性が低かった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】日本公開特許公報２０１０−１１９１９３号

【特許文献2】韓国公開特許公報第２０１３−０１０２２１８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の一実施形態によると、接触充電だけでなく、遠距離無線充電も可能で、様々な共振周波数を有することができ、回路構成も簡単な無線電力受信装置が提供される。

【0009】

本発明の他の一実施形態によると、上記無線電力受信装置を備える電子機器が提供される。

【課題を解決するための手段】

【0010】

一の側面において、無線電力受信装置は、第１共振周波数を有する第１共振回路と、第１共振回路と並列に接続され、第２共振周波数を有する第２共振回路と、第１共振回路と第２共振回路の何れか一方または両方の共振回路で受信した無線電力を整流して充電電流を出力する整流部と、を含む。

【0011】

第１共振回路と第２共振回路は直接接続されてよい。

【0012】

第１共振回路と第２共振回路はスイッチなしに接続されてよい。

【0013】

第１共振周波数での第１共振回路のインピーダンスよりも、第２共振回路が第１共振周波数で大きいインピーダンスを有することに起因して、第１共振周波数である無線電力の周波数に応じ、無線電力が第１共振回路を介して整流部に供給され、第２共振周波数での第２共振回路のインピーダンスよりも、第１共振回路が第２共振周波数で大きいインピーダンスを有することに起因して、第２共振周波数である無線電力の周波数に応じ、無線電力が第２共振回路を介して整流部に供給されてよい。

【0014】

第１共振回路は、第１キャパシタ、及び第１キャパシタと直列に接続された第１コイルを有してよい。

【0015】

第２共振回路は、第２キャパシタ、及び第２キャパシタと直列に接続された第２コイルを有してよい。

【0016】

第２共振周波数は第１共振周波数の５倍に等しいか、または５倍より大きくてよい。

【0017】

第１共振周波数はＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）標準周波数またはＰＭＡ（Ｐｏｗｅｒ Ｍａｔｔｅｒｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ）標準周波数であり、第２共振周波数はＡ４ＷＰ（Ａｌｌｉａｎｃｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ）標準周波数であってよい。

【0018】

他の側面において、無線電力受信装置は、整流部が配置される第１領域と、第１コイル、第２コイル、第１キャパシタ、及び第２キャパシタが配置される第２領域と、を含む印刷回路基板を有し、第１コイルの一端は整流部と接続され、第１コイルの他端は第１キャパシタと接続され、第１キャパシタの一端は第１コイルと接続され、第１キャパシタの他端は整流部と接続され、第２コイルの一端は整流部と接続され、第２コイルの他端は第２キャパシタと接続され、第２キャパシタの一端は第２コイルと接続され、第２キャパシタの他端は整流部と接続され、互いに接続された第１コイル及び第１キャパシタは、互いに接続された第２コイル及び第２キャパシタと並列に接続される。

【0019】

第１キャパシタ及び第２キャパシタは印刷回路基板の第２領域に埋め込まれてよい。

【0020】

第１コイル及び第２コイルは印刷回路基板の第２領域の同一面に配置されてよい。

【0021】

第１コイルは第２コイルの内周側に配置されてよい。

【0022】

第１コイルの外周側に第２コイルが配置されてよい。

【0023】

第１コイルは印刷回路基板の第２領域の一の面に配置され、第２コイルは印刷回路基板の第２領域の他の面に配置されてよい。

【0024】

第２コイルと第２キャパシタによって決まる第２共振周波数は、第１コイルと第１キャパシタによって決まる第１共振周波数の５倍と等しいか、または５倍より大きくてよい。

【0025】

第１コイルと第１キャパシタによって決まる第１共振周波数は、ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）標準周波数またはＰＭＡ（Ｐｏｗｅｒ Ｍａｔｔｅｒｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ）標準周波数であり、第２コイルと第２キャパシタによって決まる第２共振周波数は、Ａ４ＷＰ（Ａｌｌｉａｎｃｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ）標準周波数であってよい。

【0026】

他の側面において、無線電力受信装置は、第１キャパシタ、第２キャパシタ、及び整流部が配置される第１領域と、第１コイル及び第２コイルが配置される第２領域と、を含む印刷回路基板を含み、第１コイルの一端は整流部と接続され、第１コイルの他端は第１キャパシタと接続され、第１キャパシタの一端は第１コイルと接続され、第１キャパシタの他端は整流部と接続され、第２コイルの一端は整流部と接続され、第２コイルの他端は第２キャパシタと接続され、第２キャパシタの一端は第２コイルと接続され、第２キャパシタの他端は整流部と接続され、互いに接続された第１コイル及び第１キャパシタは、互いに接続された第２コイル及び第２キャパシタと並列に接続される。

【0027】

第１コイルと第２コイルは印刷回路基板の同一面に配置されてよい。

【0028】

第１コイルは印刷回路基板の一の面に配置され、第２コイルは印刷回路基板の他の面に配置されてよい。

【0029】

第２コイルと第２キャパシタによって決まる第２共振周波数は、第１コイルと第１キャパシタによって決まる第１共振周波数の５倍と等しいか、または５倍より大きくてよい。

【0030】

第１コイルと第１キャパシタによって決まる第１共振周波数は、ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）標準周波数またはＰＭＡ（Ｐｏｗｅｒ Ｍａｔｔｅｒｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ）標準周波数であり、第２コイルと第２キャパシタによって決まる第２共振周波数は、Ａ４ＷＰ（Ａｌｌｉａｎｃｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ）標準周波数であってよい。

【0031】

他の側面において、電子機器は、第１共振周波数を有する第１共振回路と、第１共振回路と並列に接続され、第２共振周波数を有する第２共振回路と、第１共振回路と第２共振回路の何れか一方または両方の共振回路で受信した無線電力を整流して充電電流を出力する整流部と、充電電流を受けて充電電流により充電される充電池と、を含む。

【0032】

第１共振回路は、第１キャパシタ、及び第１キャパシタと直列に接続された第１コイルを有してよい。

【0033】

第２共振回路は、第２キャパシタ、及び第２キャパシタと直列に接続された第２コイルを有してよい。

【0034】

第２共振周波数は第１共振周波数の５倍と等しいか、または５倍より大きくてよい。

【0035】

第１共振周波数はＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）標準周波数またはＰＭＡ（Ｐｏｗｅｒ Ｍａｔｔｅｒｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ）標準周波数であり、第２共振周波数はＡ４ＷＰ（Ａｌｌｉａｎｃｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ）標準周波数であってよい。

【0036】

他の側面において、無線電力受信装置は、それぞれ異なる共振周波数を有する複数の共振回路を有し、無線電力を受けるためにスイッチを使用することなく、複数の共振回路のうち、伝送される無線電力の周波数と等しい共振周波数を有する何れか１つの共振回路を自動的に動作させる受信部と、受信部で受信した無線電力を整流して充電電流を出力する整流部と、を含む。

【0037】

複数の共振回路のそれぞれは、互いに直列に接続されたコイル及びキャパシタを有してよい。

【0038】

複数の共振回路は、スイッチを介して接続されることなく直接、互いに並列に接続されてよい。

【0039】

複数の共振回路は、伝送される無線電力の周波数と等しい共振周波数を有する共振回路をのぞき、伝送される無線電力の共振周波数で、それぞれ十分に大きいインピーダンスを有し、伝送される無線電力の周波数と等しい共振周波数を有する共振回路をのぞき、複数の共振回路の何れによっても、伝送される無線電力が実質的に受信されなくてよい。

【0040】

他の特徴及び側面は後述の記載、図面及び特許請求の範囲から理解されるであろう。

【発明の効果】

【0041】

本発明の一実施形態による無線電力受信装置及び電子機器は、遠距離無線充電が可能であると共に、様々な共振周波数を有することができる。例えば、様々な送信部から送信された様々な共振周波数を有する無線電力を受信することができる本発明の一実施形態による無線電力受信装置を利用することにより、無線充電受信装置の汎用性を確保することができる。また、別途の更なる選択スイッチなしにコイル及びキャパシタのみを用いて具現できるため、回路構成が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】無線電力受信装置を備える電子機器の構成の一部を示したものである。

【図2】無線電力受信装置の第１共振周波数と第２共振周波数の関係を説明するためのものである。

【図3】第１共振周波数を有する無線電力が受信されるときの、図１の無線電力受信装置の等価回路図を示したものである。

【図4】第２共振周波数を有する無線電力が受信されるときの、図１の無線電力受信装置の等価回路図を示したものである。

【図5】無線電力受信装置の実際の実施の例を示したものである。

【図6】図５の無線電力受信装置の第２領域に形成されたコイルの一実施形態を示したものである。

【図7】図５及び図６において無線電力受信装置の第２領域にキャパシタが形成された場合の第２領域の断面を示したものである。

【図8】図５の無線電力受信装置の第２領域に形成されたコイルの他の一実施形態を示したものである。

【図9】図５の無線電力受信装置の第２領域に形成されたコイルのさらに他の実施形態を示したものである。

【図10】無線電力受信装置が電子機器に装着された例を示したものである。

【発明を実施するための形態】

【0043】

以下の詳細な説明は、ここで説明される方法、装置及び／またはシステムを十分な理解を助けるために提供される。しかしながら、ここで説明される方法、装置及び／またはシステムの様々な変更、修正及び等価物は当業者にとって明らかであろう。説明される処理ステップ及び／または動作のシーケンスは単なる例であり、従って、或る順序で出現することが必要な段階及び／または動作の例外を除いては、動作のシーケンスは、ここでの説明に限定されず、当該技術分野で知られるように変更され得る。また、当業者にとって周知の機能及び構造の説明は、明瞭さ及び簡潔さを高める目的で省略され得る。

【0044】

図面及び詳細な説明を通して、同じ符号は同じ要素を指す。符号の左端の１または複数の桁はその符号が最初に出現した図面を示す。図面は縮尺を変更するものではないかもしれず、図中の要素の相対的なサイズ、比率、及び描写は、明瞭さ、説明、及び簡便性のために誇張されるかもしれない。

【0045】

図１は、無線電力受信装置を備える電子機器の構成を示す。電子機器は無線電力受信装置１００及び充電池２００を含み、上記無線電力受信装置１００は受信部１０及び整流部２０を含む。

【0046】

以下では、図１に示したブロックのそれぞれの機能について説明する。

【0047】

図１の例において、受信部１０は、２つのコイルＬ１、Ｌ２と２つのキャパシタＣ１、Ｃ２を含み、送信部から伝送された無線電力を受信する。しかしながら、上記コイルとキャパシタの数は変更されてもよい。図１の例において、コイルＬ１とキャパシタＣ１とは直列に接続され、コイルＬ２とキャパシタＣ２とは直列に接続される。直列に接続されたコイルとキャパシタ（Ｌ１、Ｃ１）は、第１共振周波数を有する共振回路を構成し、直列に接続されたコイルとキャパシタ（Ｌ２、Ｃ２）は、第１共振周波数とは異なる第２共振周波数を有する共振回路を構成する。従って、受信部１０は、以下の２つの異なる共振周波数（

【数1】

、

【数2】

）を有することができる。従って、受信部１０は、２種類の異なる送信部から伝送された異なる２つの共振周波数を有する２種類の無線電力を、共振動作を介して受信することができる。上記共振周波数（ｆｒ１、ｆｒ２）は、ｆｒ１＜＜ｆｒ２の関係を満たすことができる。

【0048】

図１には、受信部１０が２つのコイルＬ１、Ｌ２と２つのキャパシタＣ１、Ｃ２からなるものが例示されているが、受信部１０は、３つ以上のコイルと３つ以上のキャパシタを含んでもよく、この場合、３つ以上の共振周波数を有する３種類以上の無線電力を、それぞれ３つ以上の共振動作を介して３つ以上の送信部から受信することができる。

【0049】

整流部２０は、受信部１０で受信した無線電力を整流して直流電力に変換する。整流部２０は、無線電力受信装置１００により電力を供給される装置からの電力要求に基づき、必要に応じて上記直流電力の電圧を昇圧または減圧することもできる。

【0050】

充電池２００は、上記整流部２０から直流電力の供給を受けて、直流電力のエネルギーを貯蔵する。

【0051】

一例において、本発明の一実施形態による無線電力受信装置１００を備える電子機器は、上記充電池２００に貯蔵されたエネルギーを利用して多様な動作をする。例えば、上記電子機器は、音声通話や無線インターネット接続、及び、携帯端末によって行われる、当業者に知られた他の任意の動作などの様々な動作をすることができるスマートフォン、タブレットＰＣ、ノート型パソコン、ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの様々な種類の携帯端末の何れであってもよい。

【0052】

他の例において、無線電力受信装置１００を備える電子機器は、無線電力受信装置１００と、外部電源から伝送された無線電力を充電し得る充電池２００とを備え、外部の機器に電力を供給する電力供給装置である。

【0053】

図２は、無線電力受信装置１００の第１共振周波数と第２共振周波数の関係の例を説明する。図２は、無線電力受信装置の共振周波数と、伝送される無線電力の共振周波数の比による電力伝送効率の例を示したものである。図２において、ω_０は無線電力受信装置の共振周波数、ω_Ａは伝送される無線電力の共振周波数であり、周波数比（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒａｔｉｏ）はこれらの比を示す。また、伝達率（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｂｉｌｉｔｙ）（｜Ｇ（ω_Ａ）｜）は電力伝送効率、δは減衰係数（Ｄａｍｐｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を示す。

【0054】

図２から分かるように、減衰係数δに関係なく、ω_Ａ／ω_０が約５になると、伝達率がほぼ０である。即ち、伝送される無線電力の共振周波数ω_Ａが無線電力受信装置１００の共振周波数ω_０の約５倍になると、実質的に無線電力は無線電力受信装置１００に伝達されないことが分かる。言い換えると、第２共振周波数（ｆｒ２）が第１共振周波数（ｆｒ１）の約５倍になると、第１共振周波数（ｆｒ１）を有する無線電力を伝送する送電コイルと第２共振周波数（ｆｒ２）を有する第２共振回路Ｌ２、Ｃ２の間のカップリングまたは干渉が殆どなく、同様に、第２共振周波数（ｆｒ２）を有する無線電力を伝送する送電コイルと第１共振周波数（ｆｒ１）を有する第１共振回路Ｌ１、Ｃ１の間のカップリングまたは干渉が殆どない。従って、本発明の一実施形態における第２共振周波数（ｆｒ２）は、カップリングまたは干渉を避けるべく、第１共振周波数（ｆｒ１）の５倍に等しいか、または５倍より大きく設定されることができる。

【0055】

一例において、第１共振周波数（ｆｒ１）と第２共振周波数（ｆｒ２）は、異なる無線電力伝送規格による共振周波数である。例えば、第１共振周波数（ｆｒ１）はＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）標準周波数またはＰＭＡ（Ｐｏｗｅｒ Ｍａｔｔｅｒｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ）標準周波数で、第２共振周波数（ｆｒ２）はＡ４ＷＰ（Ａｌｌｉａｎｃｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｓｅｓ Ｐｏｗｅｒ）標準周波数であることができる。上記ＷＰＣ標準周波数は１１０ｋＨｚから２０５ｋＨｚで、上記ＰＭＡ標準周波数は２７７ｋＨｚから３５７ｋＨｚで、上記Ａ４ＷＰ標準周波数は６．７８ＭＨｚである。従って、無線電力受信装置１００を用いると、共振周波数を選択するスイッチを制御することなく、様々な規格で伝送される無線電力を全て受信することができる。

【0056】

図３は、第１共振周波数（ｆｒ１）を有する無線電力が受信されるときの、図１の無線電力受信装置の等価回路図の例を示したものである。

【0057】

図３を参照して、第１共振周波数（ｆｒ１）を有する無線電力が受信されるときの、無線電力受信装置の動作を以下に説明する。

【0058】

上述したように、

【数3】

、

【数4】

及びｆｒ１＜＜ｆｒ２である。第１共振周波数（ｆｒ１）を有する無線電力が受信されるとき、第１共振周波数ｆｒ１での第２コイルＬ２のインピーダンスの大きさ（ω１・Ｌ２）（ここで、ω１＝２π・ｆｒ１）は、第１共振周波数ｆｒ１での第２キャパシタＣ２のインピーダンスの大きさ（１／（ω１・Ｃ２））に比べると、無視できる程度に小さい。従って、図１の第２コイルＬ２と第２キャパシタＣ２は、図３に示したように、等価容量特性Ｃ２を有する。

【0059】

また、第１共振周波数（ｆｒ１）を有する無線電力が受信されるとき、第１コイルＬ１と第１キャパシタＣ１の合成インピーダンスは極めて小さい値（理想的には、０）になるため、第１コイルＬ１と第１キャパシタＣ１の合成インピーダンスと比較して、第２キャパシタＣ２のインピーダンスは極めて大きい値になる。従って、第１コイルＬ１及び第１キャパシタＣ１と並列に接続された第２キャパシタＣ２は開回路であるとみることができ、第２キャパシタＣ２は第１コイルＬ１及び第１キャパシタＣ１の共振回路に影響を与えなくなる。

【0060】

よって、第１共振周波数（ｆｒ１）を有する無線電力が受信されるとき、無線電力受信装置の受信部１０は、第１コイルＬ１及び第１キャパシタＣ１のみで構成されたものとみることができ、その結果、受信部１０は共振動作によって、共振周波数ｆｒ１を有する上記無線電力を受信することができる。

【0061】

図４は、第２共振周波数（ｆｒ２）を有する無線電力が受信されるときの、図１の無線電力受信装置の等価回路図を示したものである。

【0062】

図４を参照して、第２共振周波数（ｆｒ２）を有する無線電力が受信されるときの、無線電力受信装置１００の動作を以下に説明する。

【0063】

上述したように、

【数5】

、

【数6】

、及びｆｒ１＜＜ｆｒ２である。第２共振周波数（ｆｒ２）を有する無線電力が受信されるとき、第２共振周波数ｆｒ２での第１キャパシタＣ１のインピーダンスの大きさ（１／（ω２・Ｃ１））（ここで、ω２＝２π・ｆｒ２）は、第２共振周波数ｆｒ２での第１コイルＬ１のインピーダンスの大きさ（ω２・Ｌ１）に比べると、無視できる程度に小さい。従って、図１の第１コイルＬ１と第１キャパシタＣ１は、図４に示したように、等価誘導特性Ｌ１を有する。

【0064】

また、第２共振周波数（ｆｒ２）を有する無線電力が受信されるとき、第２コイルＬ２と第２キャパシタＣ２の合成インピーダンスは極めて小さい値（理想的には、０）になるため、第２コイルＬ２と第２キャパシタＣ２の合成インピーダンスと比較して、第１コイルＬ１のインピーダンスは相対的に極めて大きい値になる。従って、第２コイルＬ２及び第２キャパシタＣ２と並列に接続された第１コイルＬ１は開回路であるとみることができ、第１コイルＬ１は第２コイルＬ２及び第２キャパシタＣ２の共振回路に影響を与えなくなる。

【0065】

よって、第２共振周波数（ｆｒ２）を有する無線電力が受信されるとき、無線電力受信装置の受信部１０は、第２コイルＬ２及び第２キャパシタＣ２のみで構成されたものとみることができ、その結果、受信部１０は共振動作によって、共振周波数ｆｒ２を有する上記無線電力を受信することができる。

【0066】

図３及び図４では、本発明の一実施形態による無線電力受信装置１００が第１共振周波数（ｆｒ１）または第２共振周波数（ｆｒ２）を有する無線電力を受信した場合を、それぞれ例に挙げて説明したが、本発明の一実施形態による無線電力受信装置１００は、第１共振周波数（ｆｒ１）を有する無線電力と第２共振周波数（ｆｒ２）を有する無線電力を同時に受信することもできる。この場合、第１共振周波数（ｆｒ１）を有する無線電力は受信部１０の第１コイルＬ１と第１キャパシタＣ１を介して受信され、第２共振周波数（ｆｒ２）を有する無線電力は受信部１０の第２コイルＬ２と第２キャパシタＣ２を介して受信される。

【0067】

図５は、無線電力受信装置１００の実際の実施の例を示したものである。この例の無線電力受信装置１００は、集積回路及び電子部品などが実装される第１領域４０、及びコイルなどが実装される第２領域５０を含む印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）を備える。

【0068】

この例では、無線電力受信装置１００（図１参照）の整流部２０（図１参照）は、上記第１領域４０に配置される。整流部２０（図１参照）は、一つのチップ状として実施されることができる。

【0069】

無線電力受信装置１００（図１参照）の受信部１０（図１参照）の第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２は、第２領域５０に形成される。

【0070】

無線電力受信装置１００（図１参照）の受信部１０（図１参照）の第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２は、第１領域４０に配置されてもよく、第２領域５０に形成されてもよい。上記第１キャパシタＣ１及び上記第２キャパシタＣ２が第２領域５０に配置される場合、上記第１キャパシタＣ１及び上記第２キャパシタＣ２は、上記印刷回路基板の内部に埋め込まれる（ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ）形態に形成されてもよい。

【0071】

図６は、図５の無線電力受信装置１００の第２領域５０に形成されたコイルの一実施形態を示したものである。

【0072】

図６に示したように、第１コイルＬ１は、第１コイルＬ１と同じ印刷回路基板の同じ表面に配置される第２コイルＬ２から間隔ｄだけ離れて、その内側に配置される。図６の例では、第１コイルＬ１が第２コイルＬ２の内周側に、第２コイルＬ２が第１コイルＬ１の外周側に配置される場合が示されているが、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２の配置は変わってもよい。

【0073】

また、図６の例では、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２が円形である場合が例示されているが、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２は他の形状を有してもよい。

【0074】

図７は、図５及び図６の無線電力受信装置１００の第２領域５０の断面の例を示したものであって、無線電力受信装置１００の第２領域５０に形成されたキャパシタの一実施形態を示したものである。

【0075】

図７の例では、第２領域５０には、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２が配置され、印刷回路基板（ＰＣＢ）の内部に埋め込まれている。埋め込まれた第１キャパシタＣ１は、対応するビアホール（ｖｉａ）を介して第１コイルＬ１と整流部２０（図１参照）との間に接続され、埋め込まれた第２キャパシタＣ２は、対応するビアホール（ｖｉａ）を介して第２コイルＬ２と整流部２０（図１参照）との間に接続されている。しかしながら、第１キャパシタＣ１が第１コイルＬ１と直列に、第２キャパシタＣ２が第２コイルＬ２と直列に接続される限りにおいて、第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２は図７に図示された位置に限定される。

【0076】

代わりに、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２は、第２領域５０ではなく、第１領域４０に配置されてもよい。

【0077】

図８及び図９は、図５の無線電力受信装置１００の第２領域５０に形成されたコイルの他の一実施形態を示したものである。

【0078】

図８の例では、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２は、同じＰＣＢ基板の表面の左右に並列配置される。

【0079】

また、図９の例では、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２が印刷回路基板の異なる面、例えば、印刷回路基板の一の面と他の面に配置される。

【0080】

第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２は第１領域４０または第２領域５０に配置されてもよく、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２が第２領域５０に配置される場合、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２は、図７及び図９に示したように、印刷回路基板（ＰＣＢ）の内部に埋め込まれることができる。

【0081】

図１０は、無線電力受信装置１００が装着された電子機器３００を示したものであり、図１０における２００は充電池である。

【0082】

図１０に示したように、無線電力受信装置１００は、電子機器３００の背面に装着される。無線電力受信装置１００の端子と電子機器３００の端子が互いに接続できる位置に無線電力受信装置１００を配置することにより、無線電力受信装置１００が受信した無線電力が充電池２００に供給されることができる。

【0083】

図１０には、本発明の一実施形態による無線電力受信装置１００が電子機器３００の背面に装着される場合が例示されているが、無線電力受信装置１００は、様々な方法で電子機器３００に装着されるか、接続されることができる。例えば、電子機器３００が別途のポート（例えば、ＵＳＢポート、または、電力を受信可能な他のポートなど）を備え、無線電力受信装置１００が上記ポートに接続される形態に具現されてもよい。

【0084】

さらに、無線電力受信装置１００は、充電池２００と一体型に具現されてもよく、電子機器３００と一体型に具現されてもよい。

【0085】

以上では、本発明の一実施形態による無線電力受信装置が２つのコイルと２つのキャパシタで構成される場合を例に挙げて説明したが、コイルとキャパシタの数は３つ以上であってもよく、この場合、無線電力受信装置は、３つ以上の異なる共振周波数を有する３種類以上の無線電力を３つ以上の共振動作により受信することができる。

【0086】

本発明の一実施形態による無線電力受信装置は、それぞれのコイル及びキャパシタの直列回路の出力側の接続をそれぞれ制御するための別途のスイッチなしに自動的に送信された無線電力の共振周波数に同期化されたコイル及びキャパシタの直列回路のみが活性化され、活性化されたコイル及びキャパシタの直列回路を介して受信した無線電力が整流部に伝達される。

【0087】

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

【符号の説明】

【0088】

１００ 無線電力受信装置
２００ 充電池
１０ 受信部
２０ 整流部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】