特許 5678230 受信コイル装置及びその動作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5678230

(24)【登録日】2015年1月9日

(45)【発行日】2015年2月25日

(54)【発明の名称】受信コイル装置及びその動作方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 17/00 20060101AFI20150205BHJP

   H01Q 7/00 20060101ALI20150205BHJP

   H01F 38/14 20060101ALI20150205BHJP

【ＦＩ】

   H02J17/00 B

   H02J17/00 X

   H01Q7/00

   H01F23/00 B

【請求項の数】14

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-501310(P2014-501310)

(86)(22)【出願日】2012年3月27日

(65)【公表番号】特表2014-518057(P2014-518057A)

(43)【公表日】2014年7月24日

(86)【国際出願番号】US2012030731

(87)【国際公開番号】WO2012135211

(87)【国際公開日】20121004

【審査請求日】2013年9月18日

(31)【優先権主張番号】13/075,357

(32)【優先日】2011年3月30日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】593096712

【氏名又は名称】インテル コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】コナヌール，アナンド エス．

(72)【発明者】

【氏名】カラカオグル，ウルン

(72)【発明者】

【氏名】ヤーン，ソーンナン

(72)【発明者】

【氏名】クーパー，エミリー ビー．

【審査官】 吉村 伊佐雄

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１０−５２４６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１２３１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３９７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０６９３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１２２３５５（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特開平０９−０６５５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２９８３３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ １／００− ３／１２、 ７／００−１３／００、

１５／００−１５／４２、

Ｈ０１Ｆ ３８／１４、

Ｈ０１Ｑ １／１２− １／２６、 ３／００−１１／２０、

２１／００−２５／０４

Ｈ０２Ｊ ７／００− ７／１２、 ７／３４− ７／３６、１７／００、

Ｈ０４Ｂ ５／００− ５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送信コイル装置から電磁結合により電力供給を受ける受信コイル装置であって、
第１の端部及び第２の端部を有する第１の導電性部分と、
第３の端部及び第４の端部を有する第２の導電性部分と、
当該受信コイル装置と前記送信コイル装置との間の整列に応じて、前記第１の導電性部分及び前記第２の導電性部分が８の字コイル構造を形成するように前記第１の端部及び前記第４の端部を接続し且つ前記第２の端部及び前記第３の端部を接続する第１設定と、前記第１の導電性部分及び前記第２の導電性部分が円形コイル構造を形成するように前記第１の端部及び前記第３の端部を接続し且つ前記第２の端部及び前記第４の端部を接続する第２設定との間で切り替わるスイッチと
を有する受信コイル装置。

【請求項2】

当該受信コイル装置と前記送信コイル装置との間の整列を示すセンサ出力信号を生成するセンサ
を更に有する請求項１に記載の受信コイル装置。

【請求項3】

前記センサは、当該受信コイル装置内又はその近くでの磁界の強さ及び方向を検知するホール効果センサである、
請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記センサは、当該受信コイル装置と前記送信コイル装置との相対位置を検知する近接センサである、
請求項２に記載の装置。

【請求項5】

前記センサは、当該受信コイル装置を通じて受け取られる電力、前記送信コイル装置での反射電力、及び／又は前記送信コイル装置での転送電力を含む１又はそれ以上のエネルギ伝達特性を示す、
請求項２に記載の装置。

【請求項6】

前記センサは、前記送信コイル装置から、当該受信コイル装置と前記送信コイル装置との間の整列に関する情報を受信するよう構成される、
請求項２に記載の装置。

【請求項7】

当該受信コイル装置と前記送信コイル装置との間の整列に応じて前記スイッチを前記第１の設定と前記第２の設定との間で切り替わるよう制御する制御モジュールと、
当該受信コイル装置の前記第１の導電性部分及び前記第２の導電性部分を流れる電流を生成するアプリケーション回路モジュールと
を更に有し、
前記整列におけるずれが第１閾値よりも小さい場合に、前記制御モジュールは、前記スイッチの設定を前記第２設定と定め、それにより前記第１の導電性部分及び前記第２の導電性部分が円形コイル構造を形成し、前記アプリケーション回路モジュールは、前記送信コイル装置を流れる電流とは反対の方向において前記円形コイル構造を流れる電流を生成し、
前記整列におけるずれが前記第１閾値よりも大きく且つ第２閾値よりも小さい場合に、前記制御モジュールは、前記スイッチの設定を前記第１設定と定め、それにより前記第１の導電性部分及び前記第２の導電性部分が８の字コイル構造を形成し、前記アプリケーション回路モジュールは、前記８の字コイル構造のうちの前記送信コイル装置と重なり合う前記第１の導電性部分又は前記第２の導電性部分の一方における電流フロー方向が前記送信コイル装置における電流フロー方向及び前記第１の導電性部分又は前記第２の導電性部分の他方における電流フロー方向とは反対であるように、前記８の字コイル構造を流れる電流を生成し、
前記整列におけるずれが前記第２閾値よりも大きい場合に、前記制御モジュールは、前記スイッチの設定を前記第２設定と定め、それにより前記第１の導電性部分及び前記第２の導電性部分が円形コイル構造を形成し、前記アプリケーション回路モジュールは、前記送信コイル装置を流れる電流と同じ方向において前記円形コイル構造を流れる電流を生成する、
請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の装置。

【請求項8】

第１の端部及び第２の端部を有する第１の導電性部分と、第３の端部及び第４の端部を有する第２の導電性部分とを有し、送信コイル装置から電磁結合により電力供給を受ける受信コイル装置の動作方法であって、
スイッチにより、当該受信コイル装置と前記送信コイル装置との間の整列に応じて、前記第１の端部及び前記第４の端部を接続し且つ前記第２の端部及び前記第３の端部を接続することで前記第１の導電性部分及び前記第２の導電性部分により形成される８の字コイル構造と、前記第１の端部及び前記第３の端部を接続し且つ前記第２の端部及び前記第４の端部を接続することで前記第１の導電性部分及び前記第２の導電性部分により形成されるが円形コイル構造との間で当該受信コイル装置の構造を切り替えるステップ
を有する方法。

【請求項9】

センサにより、当該受信コイル装置と前記送信コイル装置との間の整列を決定するステップを更に含む、
請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記センサは、当該受信コイル装置内又はその近くでの磁界の強さ及び方向を検知するホール効果センサである、
請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記センサは、当該受信コイル装置と前記送信コイル装置との相対位置を検知する近接センサである、
請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記センサは、当該受信コイル装置を通じて受け取られる電力、前記送信コイル装置での反射電力、及び／又は前記送信コイル装置での転送電力を含むエネルギ伝達特性を示す、
請求項９に記載の装置。

【請求項13】

前記センサは、前記受信コイル装置から、当該受信コイル装置と前記送信コイル装置との間の整列に関する情報を受信するよう構成される、
請求項９に記載の方法。

【請求項14】

当該受信コイル装置の構造を切り替えるステップは、
前記整列におけるずれが第１閾値よりも小さい場合に、前記第１の導電性部分及び前記第２の導電性部分により円形コイル構造を形成し、前記送信コイル装置を流れる電流とは反対の方向において前記円形コイル構造を流れる電流を生成するステップと、
前記整列におけるずれが前記第１閾値よりも大きく且つ第２閾値よりも小さい場合に、前記第１の導電性部分及び前記第２の導電性部分により８の字コイル構造を形成し、前記８の字コイル構造のうちの前記送信コイル装置と重なり合う前記第１の導電性部分又は前記第２の導電性部分の一方における電流フロー方向が前記送信コイル装置における電流フロー方向及び前記第１の導電性部分又は前記第２の導電性部分の他方における電流フロー方向とは反対であるように、前記８の字コイル構造を流れる電流を生成するステップと、
前記整列におけるずれが前記第２閾値よりも大きい場合に、前記第１の導電性部分及び前記第２の導電性部分により円形コイル構造を形成し、前記送信コイル装置を流れる電流と同じ方向において前記円形コイル構造を流れる電流を生成するステップ、
請求項８乃至１３のうちいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

近接近範囲内にある装置は、様々な理由のために、無線によりエネルギを伝えることができる。例えば、装置は、無線により他の装置のバッテリを充電することができる。また、２つの装置は、近距離通信（ＮＦＣ；near field communications）を交えることもできる。

【0002】

そのような無線エネルギ伝達は、近接コイルの間の電磁結合を必要とすることがある。例えば、第１の装置は送信コイルを有し、第２の装置は受信コイルを有する。電流が送信コイルを通って流れる場合に、磁界が発生する。次いで、この磁界は、受信コイルにおいて電流を引き起こすことができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

このようなエネルギ伝達の効果は、コイル間の整列に基づきうる。例えば、ずれが送信コイルと受信コイルとの間に存在する場合に、受信コイルで生じる電流はより小さくなる。結果として、低減されたエネルギ伝達が起こる。これは、あいにく、無線充電及びＮＦＣ等の用途の有効性を低下させうる。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】送信コイル及び受信コイルの従来配置の図である。

【図2A】例となるコイル配置の図である。

【図2B】例となるコイル配置の図である。

【図3A】コイル装置構造の図である。

【図3B】コイル装置構造の図である。

【図4A】様々な配置について構造を示す図である。

【図4B】様々な配置について構造を示す図である。

【図4C】様々な配置について構造を示す図である。

【図5A】例となるスイッチモジュール実施の図である。

【図5B】例となるスイッチモジュール実施の図である。

【図6】例となる制御モジュール実施の図である。

【図7】例となるコイル配置を表す。

【図8】例となるコイル配置を表す。

【図9】例となる性能特性を示すグラフである。

【図10】論理フロー図である。

【図11】例となる動作環境のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0005】

図面において、同じ参照符号は概して、同じ、機能上類似した、及び／又は構造上類似した要素を示す。要素が最初に現れる図面は、参照符号における最左の数字によって示される。本発明は、添付の図面を参照して記載される。

【0006】

この明細書全体を通して“一実施形態”又は“実施形態”との言及は、その実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造又は特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。よって、この明細書全体を通して様々な場所における表現“一実施形態において”又は“実施形態において”の出現は、必ずしも全て同じ実施形態を参照しているわけではない。更に、特定の特徴、構造又は特性は、１又はそれ以上の実施形態において何らかの適切な方法で組み合わされてよい。

【0007】

実施形態は、再構成可能なコイルに関する技術を提供する。かかるコイルは、ＮＦＣ及び無線充電用途を含む（が、それらに限定されない）用途において使用されてよい。例となる無線充電用途は、無線共振エネルギリンク（ＷＲＥＬ；Wireless Resonant Energy Link）（ＷＲＥＬは、カリフォルニア州サンタクララのインテル コーポレイションによって開発された。）のあらゆるバージョン又は仕様と、コンシューマ エレクトロニクス アソシエイション（ＣＥＡ）によって提供されるような無線電力技術とを含む（が、それらに限定されない）。なお、実施形態は、他の無線充電技術、標準及び状況とともに使用されてよい。

【0008】

例えば、再構成可能なコイルは、第１の導電性部分及び第２の導電性部分を有してよい。２又はそれ以上の構造が確立されてよい。実施形態において、それらの構造は特定の電流経路に対応してよい。例えば、円形構造において、経路は、第１及び第２の導電性部分の両方において同じ循環方向を有して設けられる。しかし、８の字形構造では、経路は、第１の導電性部分における第１の循環方向と、第２の導電性部分における第２の循環方向とを有して設けられる。それらの導電性部分の間に結合されるスイッチ（例えば、双極双投スイッチ）は、コイルの構造を設定してよい。

【0009】

コイルの構造は、様々な動作条件に基づき選択されてよい。例えば、コイルの構造は、そのコイルと他のコイルとの整列（又はずれ）に基づき選択されてよい。この整列（又はずれ）は、２つのコイルの軸の間のオフセットと見なされ得る。なお、整列又はずれの他の表現（例えば、中心又は図心点に基づくオフセット）が用いられてよい。代替的に、又は追加的に、コイルの構造は、エネルギ伝達特性に基づき選択されてよい。

【0010】

整列に基づく構造の例として、円形構造は、コイル軸が密接に整列している場合（すなわち、小さなオフセットが存在する場合）に、用いられてよい。また、円形構造は、軸が大幅にずれ、それにより、一方のコイルが他方に投影される場合に、重なり合う領域はない場合（すなわち、大きなオフセットが存在する場合）にも、用いられてよい。さもなければ、８の字形構造が用いられてよい。なお、実施形態は、このような例となる構造の使用に限定されない。

【0011】

この整列は、様々な技術によって決定されてよい。１つの技術は、再構成可能なコイル（例えば、再構成可能な受信コイル）内又はその近くの位置で磁界強さを検知するホール効果センサを用いることを伴う。この磁界強さは、送信コイル及び受信コイルの軸整列（又はずれ）を示す。検知された磁界強さに基づき、コイルの構造が確立され得る。実施形態において、これは、検知された磁界強さと１又はそれ以上の閾値との比較に基づき構造を選択することを伴ってよい。なお、実施形態はこの例に限定されない。

【0012】

代替的に、又は追加的に、軸整列は、再構成可能なコイル（送信コイル又は受信コイルのいずれか一方）と他のコイルとの相対位置を検知する近接センサの使用を通じて示されてよい。この相対位置は、他のコイルとの整列を示す。この検知された位置に基づき、構造が選択され得る。例えば、８の字形構造は、一定範囲のずれについて確立されてよい。しかし、この範囲外では（例えば、ずれが大きいか小さいかのいずれかである場合）、円形構造が確立され得る。

【0013】

上述されたように、コイルの構造は、エネルギ伝達特性に基づいてよい。例えば、構造は、受信コイルを通じて受け取られる電力、送信コイルでの反射電力、及び／又は送信コイルでの転送電力に基づき選択されてよい。

【0014】

そのような特徴は、ノートブック型コンピュータプラットフォーム及び充電される装置（例えば、携帯電話機、タブレット型コンピュータ、等）のような２つの装置の間のずれが比較的大きい場合に無線充電を提供するのを助けることができる。また、かかる無線充電は、ずれが起きる場合に、より広い距離で発生しうる。

【0015】

加えて、ＮＦＣ通信は、２つの装置の間の比較的大きな程度のずれで起こり得る。更に、他のＮＦＣ可能な装置（例えば、携帯電話機、タブレット型コンピュータ、等）と対にされるＮＦＣ装置（例えば、ノートブック型コンピュータプラットフォーム、等）の読取範囲において増大が達成され得る。

【0016】

図１は、送信コイル１０２及び受信コイル１０４を有する従来配置１００の図である。この配置は、近距離通信（ＮＦＣ）及び無線充電のような様々な用途において用いられてよい。

【0017】

図１に示されるように、送信コイル１０２は端子１１０及び１１２を有する。それらの端子は、アプリケーション回路モジュール１０６へ接続されている。同様に、受信コイル１０４は端子１１４及び１１６を有する。それらの端子は、アプリケーション回路モジュール１０８へ接続されている。アプリケーション回路モジュール１０６は、無線充電又はＮＦＣのような無線用途に関連した信号（例えば、電流）を発生させる。反対に、アプリケーション回路モジュール１０８は、そのような用途に関連した対応する信号を受信して処理する。

【0018】

例えば、アプリケーション回路モジュール１０６は、送信コイル１０２を流れる電流１２０を発生させる。これは磁界の発生をもたらす。この磁界により、送信コイル１０２は、受信コイルとの磁束鎖交を生成する。結果として、誘導結合が達成される。従って、電流１２６が受信コイル１０４において引き起こされる。そして、電流１２６はアプリケーション回路モジュール１０８によって受け取られる。

【0019】

図１は、送信コイル１０２によって生成される磁界に関連した磁束ベクトル１２２及び１２４を示す。より具体的に、図１は、磁束ベクトル１２２及び１２４が正反対の方向を有することを示す（すなわち、磁束ベクトル１２２は図から手前に出る方向を有し、磁束ベクトル１２４は手前から図に入る方向を有する。）。

【0020】

このような磁束鎖交の範囲（及び結果として電流１２６の大きさ）は、様々な要因に基づきうる。かかる要因の１つは、共通の軸に対するコイル１０２及び１０４の整列である。

【0021】

例えば、コイル１０２及び１０４の間の結合において大きな落ち込みが起こるずれの組が存在する。かかる落ち込みは、受信コイル１０４の一部分における磁束ベクトルが受信コイル１０４の第２部分における磁束ベクトルと逆方向を有することに起因する。よって、鎖交成分をオフセットすることが受信コイル１０４により起こる。これは、非常に低い正味の磁束鎖交をもたらす。

【0022】

説明のために、図１は、送信コイル１０２及び受信コイル１０４がそれらの軸（又はそれらの中心）において整列されていないことを示す。より具体的に、図１は、受信コイル１０４の一部が送信コイル１０２の外側に整列されるような範囲で、それらのコイルがずれていることを示す。結果として、磁束ベクトル１２２及び１２４は、受信コイル１０４内で逆向きの電流成分を引き起こす。これは、受信コイル１０４における全体的な電流（例えば、電流１２６）の大きさを低下させうる。

【0023】

このような電流低下は性能を危うくしうる。例えば、無線充電用途は、エネルギ伝達の低減に見舞われる。また、ＮＦＣ用途は、受信信号強度の低下及びエラーレートの増大に見舞われる。

【0024】

図２Ａは、再構成可能である例となるコイル装置２００の図である。実施形態において、コイル装置２００は、例えば、無線充電及び／又はＮＦＣ用途において、受信コイル又は送信コイルのいずれかとして用いられてよい。なお、実施形態は、このような例に限定されない。

【0025】

図２Ａに示されるように、コイル装置２００は、第１の導電性部分２０２、第２の導電性部分２０４、スイッチモジュール２０６、制御モジュール２０８、及びセンサ２１０を有する。また、コイル装置２００は端子２１２及び２１４を有する。

【0026】

第１及び第２の導電性部分２０２及び２０４の夫々は、電流が流れることを可能にする導電材料から成る。ともに、（スイッチモジュール２０６によって結合される）第１及び第２の導電性部分２０２及び２０４はコイルを形成する。第１及び第２の導電性部分２０２及び２０４は半円形状を有して示されているが、実施形態はこの形状に限定されない。更に、図２Ａは、サイズが略同じである第１及び第２の導電性部分２０２及び２０４を示す。しかし、実施形態において、かかる部分は異なるサイズを有してよい。

【0027】

第１及び第２の導電性部分２０２及び２０４は、スイッチモジュール２０６へ接続されている。図２Ａは、スイッチモジュール２０６が接続端子Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを有することを示す。それらの端子は、第１及び第２の導電性部分２０２及び２０４への接続を提供する。特に、第１の導電性部分２０２は、端子Ａ及びＣによってスイッチモジュール２０６へ接続され、一方、第２の導電性部分２０４は、端子Ｂ及びＤによってスイッチモジュール２０６へ接続される。

【0028】

実施形態において、スイッチモジュール２０６は、コイル装置２００のための構造を確立してよい。それらの構造は、電流が第１及び第２の導電性部分２０２及び２０４を通って流れることができる態様を決定する。かかる構造の例は、図３Ａ及び図３Ｂを参照して以下で記載される。

【0029】

コイル装置２００は、１又はそれ以上のセンサを有してよい。一例として、図２Ａは、センサ２１０を示す。センサ２１０は、他のコイルとの整列（又はずれ）を示すセンサ出力信号２２０を生成する。実施形態において、センサ出力信号２２０はアナログ信号であってよい。代替的に、センサ出力信号２２０はデジタル信号であってよい。

【0030】

実施形態において、センサ２１０は（例えば、コイル装置２００が受信コイルとして動作する場合に）ホール効果センサであってよい。ホール効果センサは、位置で磁界の強さ及び方向を検知する。この位置は、第１及び第２の導電性部分２０２及び２０４によって形成されるコイル内又はその近くであってよい。センサ出力信号２２０は（その大きさ及び符号により）検知された磁界の強さ及び方向を示すことができる。

【0031】

代替的に、センサ２１０は、他のコイルに対するコイル配置２００の相対位置を検知する近接センサであってよい。この相対位置は、コイルの軸整列（又はずれ）を示す。かかる近接センサは、磁界又は放射線を発することができる。磁界又は放射線における（又は戻り信号における）特性（例えば、大きさ又は変化）は相対位置を示す。よって、センサ出力信号２２０は、（例えば、その大きさにより）近接を示すことができる。実施形態において、他のコイルは、近接センサの目標対象として動作してよい。代替的に、又は追加的に、別個の目標対象が他のコイル内又はその近くに位置付けられてよい。

【0032】

（整列を示す）センサ出力信号２２０に基づき、制御モジュール２０８は、特定の構造を採用するようスイッチモジュール２０６に指示してよい。実施形態において、制御モジュール２０８は、センサ出力信号２２０を１又はそれ以上の閾値と比較することによって、この構造を決定してよい。

【0033】

図２Ａは、更に、コイル装置２００の端子２１２及び２１４がアプリケーション回路モジュール２１６へ結合されていることを示す。アプリケーション回路モジュール２１６は、コイル装置２００において循環する電流を生成する又は受ける。そのような電流は、用途（例えば、無線充電及び／又はＮＦＣ用途）に関連しうる。

【0034】

例えば、コイル装置２００が送信コイルとして動作する場合に、アプリケーション回路モジュール２１６は、コイル装置２００を通って循環される電流を生成する。この電流は、遠隔の受信コイルにおいて対応する電流を引き起こすよう意図される磁束を発生させる。よって、アプリケーション回路モジュール２１６は、信号発生回路及び／又はデータ送信回路（例えば、変調器、増幅器、等）のような部品を有してよい。なお、実施形態はこれらの例に限定されない。

【0035】

代替的に、コイル装置２００が受信コイルとして動作する場合に、アプリケーション回路モジュール２１６は、遠隔の送信コイルとの結合に基づくコイル装置２００からの電流を受け取る。次いで、アプリケーション回路モジュール２１６はこの電流を処理する。よって、アプリケーション回路モジュール２１６は、バッテリ充電回路及び／又はデータ信号受信回路のような部品を有してよい。なお、実施形態はこれらの例に限定されない。

【0036】

ここで記載されるように、コイル装置２００はセンサ２１０を有する。実施形態において、かかるセンサは、（代替的に、又は追加的に）アプリケーション回路モジュールに含まれてよい。図２Ｂは、そのような実施の例を示す。

【0037】

より具体的に、図２Ｂは、コイル装置２００’及びアプリケーション回路モジュール２１６’を示す。これらの要素は図２Ａのそれらと同じである。しかし、図２Ｂでは、アプリケーション回路モジュール２１６’はセンサモジュール２１８を有する。更に、図２Ｂに示されるように、制御モジュール２０８は、アプリケーション回路モジュール２１６’内のセンサモジュール２１８からセンサ出力信号２２０を受信する。センサモジュール２１８は、コイル間のエネルギ又は電力の伝達に関する様々な特性を検出してよい。

【0038】

例えば、コイル装置２００’が送信コイルとして動作する場合に、センサモジュール２１８は反射電力を測定してよい。そのような測定を行うよう、センサモジュール２１８は、反射エネルギを受け取るが送信エネルギを転送しない方向性結合器を有してよい。また、センサモジュール２１８は、転送電力を測定してよい。更に、センサモジュール２１８は、転送電力と反射電力とを比較してよい（かかる比較は、より高い精度を達成することができる。）。高い反射電力は、コイルのずれ及び／又は不適切なコイル構造を示す。センサモジュール２１８は、反射電力、転送電力、及び／又は転送電力と反射電力との比較のインジケーションをセンサ出力信号２２０として制御モジュール２０８へ供給してよい。ここで記載されるように、コイル装置２００’の構造は、センサ出力信号２２０に基づき確立されてよい。

【0039】

代替的に、コイル装置２００’が受信コイルとして動作する場合に、センサモジュール２１８は、（コイル装置２００’における誘導電流に基づく）送信コイルから受け取られる電力を測定してよい。よって、センサモジュール２１８は、受信電力を測定する回路を有してよい。高受信電力の測定は、整列及び／又は適切なコイル構造を示し、一方、低受信電力の測定は、ずれ及び／又は不適切なコイル構造を示す。次いで、この測定された電力は、センサ出力信号２２０において制御モジュール２１８へ示されてよい。ここで記載されるように、コイル装置２００’の構造は、センサ出力信号２２０に基づき確立されてよい。

【0040】

更なる実施形態において、センサモジュール２１８は、遠隔の装置から情報を受信してよい。例えば、センサモジュール２１８は、コイル装置２００’がエネルギを交換しているコイルを備えた遠隔の装置から発せられる情報を受け取ってよい。この他のコイル（ここでは「遠隔コイル」と呼ばれる。）は、動作特性を測定している対応するアプリケーション回路を有してよい。

【0041】

例えば、遠隔のコイルが送信コイルである場合に、そのアプリケーション回路モジュールは、反射及び／又は転送電力を測定してよく、かかる測定をセンサモジュール２１８へ伝えてよい。代替的に、遠隔のコイルが受信コイルである場合に、それは受信電力を測定してよく、かかる測定をセンサモジュール２１８へ伝えてよい。そのようなデータ通信は、対応する装置の間に存在する様々な通信媒体を介して起こってよい。そのような技術に関する更なる詳細は、図１１を参照して以下で記載される。

【0042】

図３Ａ及び図３Ｂは、コイル装置２００及び２００’のための異なる構造の例を提供する。実施形態において、それらの構造は、制御モジュール２０８によって制御されるスイッチモジュール２０６によって確立される。

【0043】

図３Ａは、８の字形構造におけるコイル装置２００を示す。この構造では、スイッチモジュール２０６は、端子ＡとＤの間及び端子ＢとＣの間の結合又は接続を提供する。この構造により、電流は電流経路３２０に沿って流れることができる。図３Ａは、電流経路３２０の循環方向が第１及び第２の導電性部分２０２及び２０４において異なることを示す。より具体的に、電流経路３２０は、第１の導電性部分２０２においては時計方向を有し、第２の導電性部分２０４において反時計方向を有する。

【0044】

図３Ｂは、円形構造におけるコイル装置２００を示す。この構造では、スイッチモジュール２０６は、端子ＡとＢの間及び端子ＣとＤの間の結合又は接続を提供する。この構造により、電流は電流経路３２２に沿って流れる。図３Ｂは、電流経路３２２の循環方向が第１及び第２の導電性部分２０２及び２０４の両方において同じ（時計方向）であることを示す。

【0045】

図４Ａ乃至４Ｃは、受信コイルのためのそのような構造の例となる使用を示す。特に、図４Ａ乃至４Ｃは、異なる整列における送信コイル４０２及び受信コイル装置４０４を示す。受信コイル装置４０４は、（例えば、コイル装置２００又は２００’として）図２Ａ、２Ｂ、３Ａ及び３Ｂを参照して上述されたように実施されてよい。なお、実施形態はこの実施に限定されない。

【0046】

図４Ａにおいて、送信コイル４０２及び受信コイル装置４０４の軸は整列されていない。より具体的に、軸は、送信コイル４０２が受信コイル装置４０４の上に投影される場合に、それらが完全には重なり合わない範囲で、ずれている。例えば、受信コイル装置４０４は、主に第２の導電性部分２０４に対応する非重複領域を有する。

【0047】

電流４２０が送信コイル４０２において流れる。この電流は磁束ベクトル４２４及び４２６を引き起こす。図４Ａは、図から出ていくベクトル４２４と、図へ入っていくベクトル４２６とを示す。それらのベクトルは、反対の循環方向を有する受信コイル装置４０４における成分電流を引き起こす。例えば、磁束ベクトル４２４は（例えば、第１の導電性部分２０２において）時計方向の成分電流を引き起こし、一方、磁束ベクトル４２６は（例えば、第２の導電性部分２０４において）反時計方向の成分電流を引き起こす。

【0048】

そのような成分電流から生じる正味の電流を増大させるよう、図４Ａは、受信コイル装置４０４がこの整列において８の字形構造を採用することを示す。この構造は、正味の電流４２２が第１の導電性部分２０２を通って時計方向において且つ第２の導電性部分２０４を通って反時計方向において流れることを可能にする。

【0049】

図４Ｂにおいて、送信コイル４０２及び受信コイル装置４０４の軸は整列されている。より具体的に、軸はオフセットを有さない（又はほとんどオフセットを有さない）。電流４３０が送信コイル４０２において流れる。この電流は、（図から出ていく）磁束ベクトル４３４と、（図へ入っていく）磁束ベクトル４３６とを引き起こす。それらのベクトルは、同じ循環方向を有する受信コイル装置４０４における成分電流を引き起こす。

【0050】

よって、図４Ｂの整列では、受信コイル装置４０４は円形構造を有する。結果として、図４Ｂは、第１及び第２の導電性部分２０２及び２０４の両方を通って時計方向において流れる正味の電流４３２を示す。

【0051】

図４Ｃにおいて、送信コイル４０２及び受信コイル装置４０４の軸は大幅にずれている。より具体的に、軸は、送信コイル４０２が受信コイル装置４０４の上に投影される場合に、それらが全く重なり合わない範囲で、ずれている。

【0052】

電流４４０が送信コイル４０２において流れる。この電流は、（図から出ていく）磁束ベクトル４４４と、（図へ入っていく）磁束ベクトル４４６とを引き起こす。それらのベクトルは、同じ循環方向を有する受信コイル装置４０４における成分電流を引き起こす。よって、図４Ｃでは、受信コイル装置４０４は円形構造を有する。結果として、正味の電流４４２は、第１及び第２の導電性部分２０２及び２０４の両方を通って反時計方向において流れる。

【0053】

上述されたように、コイル装置の構造は、スイッチモジュールにより確立され得る。図５Ａ及び図５Ｂは、スイッチモジュール２０６において使用される例となる実施５００を示す。この実施は、２つの設定を有する双極双投配置を用いる。実施５００のそれらの設定は、図２Ａ及び図２Ｂの制御モジュール２０８のような制御エンティティから受信される制御指令又は信号に基づいてよい。

【0054】

図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、実施５００はノード５０２〜５１２を有する。ノード５０２〜５１２は夫々、端子Ａ〜Ｄの１つへ結合されている（端子Ａ〜Ｄは、例えば、図２Ａ、２Ｂ、３Ａ及び３Ｂを参照して、上述された。）。特に、ノード５０２は端子Ｂへ結合され、ノード５０４は端子Ｄへ結合され、ノード５０６は端子Ｃへ結合され、ノード５０８は端子Ａへ結合され、ノード５１０は端子Ｄへ結合され、ノード５１２は端子Ｂへ結合されている。

【0055】

図５Ａは、第１設定を有する実施５００を示す。この設定では、結合はノード５０２と５０６との間に存在する。また、結合はノード５０４と５０８との間にも存在する。よって、図２Ａ乃至４Ｃを参照して、この設定は８の字形構造を提供することができる。

【0056】

図５Ｂは、第２設定を有する実施５００を示す。この設定では、結合はノード５０６と５１０との間に存在する。また、結合はノード５０８と５１２との間にも存在する。よって、図２Ａ乃至４Ｃを参照して、この設定は円形構造を提供することができる。

【0057】

実施５００は、様々な方法において実施されてよい。実施形態において、電子（例えば、ソリッドステート）スイッチング回路が用いられてよい。代替的に、又は追加的に、電気機械的及び／又は機械的スイッチが用いられてよい。しかし、実施形態はそれらの例に限定されない。

【0058】

上述されたように、スイッチモジュールの設定（及び結果としてコイル構造）は、制御モジュールによって決定され得る。図６は、例となる制御モジュール実施６００を示す図である。この実施は、決定モジュール６０２及び信号発生器６０４を有する。これらの要素は、ハードウェア及び／又はソフトウェアのあらゆる組み合わせにおいて実施されてよい。

【0059】

図６は、決定モジュール６０２が１又はそれ以上のセンサ出力信号（例えば、図２Ａ及び図２Ｂの信号２２０）を受信することを示す。これらの信号に基づき、決定モジュール６０２はコイル構造を選択する。例えば、決定モジュール６０２は、円形構造又は８の字形構造を選択してよい。この構造は、コイル装置２００のために選択されてよい。しかし、実施形態はこの状況に限定されない。次いで、決定モジュール６０２は選択インジケータ６２２を生成する。選択インジケータ６２２は信号発生器６０４へ送られる。

【0060】

決定モジュール６０２は、構造を選択する際に様々な技術を用いてよい。そのような技術の１つは、センサ出力信号６２０を１又はそれ以上の閾値と比較することを伴う。例えば、センサ出力信号６２０がコイル間の整列を示す場合に、決定モジュール６０２は、センサ出力信号６２０が第１閾値よりも小さいずれを示す場合には、円形構造を選択してよい。しかし、センサ出力信号６２０が第１閾値より大きく且つ第２閾値より小さいずれを示す場合には、８の字形構造が選択されてよい。更に、センサ出力信号６２０が第２閾値よりも大きいずれを示す場合には、円形構造が選択されてよい。

【0061】

センサ出力信号６２０がコイル間のエネルギ伝達特性（例えば、転送電力、反射電力、受信電力、転送電力と反射電力との比較、等の１又はそれ以上）を示す実施形態では、閾値に基づく構造選択法がまた用いられてよい。

【0062】

代替的に、決定モジュール６０２は、どの構造が最良のエネルギ伝達特性（例えば、センサ出力信号６２０によって示される。）をもたらすのかを決定するよう構造選択を切り替えてよい。このような切り替えは繰り返し起きてよい。

【0063】

選択インジケータ６２２に基づき、信号発生器６０４は、スイッチモジュールのための（例えば、スイッチモジュール２０６のための）設定を確立する命令６２４を生成してよい。例えば、命令６２４は、双極双投スイッチの設定を確立してよい。しかし、実施形態はこの例に限定されない。実施形態において、命令６２４は、１又はそれ以上の制御信号（例えば、電気信号）の形をとってよい。

【0064】

図７及び図８は、例となるコイル配置を表す。特に、図７は、円形形状を夫々有するコイル７０２及び７０４を有する配置を表す。コイル７０２及び７０４の夫々は、５０ミリメートルの半径ｒを有する。しかし、実施形態はこのサイズに限定されない。

【0065】

図８は、異なる形状のコイルを有する配置を表す。特に、図８は、円形形状を有するコイル８０２と、８の字形状を有するコイル８０４とを示す。コイル８０２及び８０４の夫々は、５０ミリメートルの半径ｒを有する。しかし、実施形態はこのサイズに限定されない。

【0066】

図９は、図７及び図８の配置のシミュレーションに基づく例となる性能特性を示すグラフである。特に、図９は、（ｘ軸に沿ってミリメートルで示される）整列と（ｙ軸に沿ってデシベルで示される）結合との間の関係を示す。ｘ軸で、零ミリメートルの整列は、送信コイルの軸と受信コイルの軸とがオフセットされない（すなわち、それらが同一線形順序に並んでいる）ことを示す。ｙ軸で、結合はＳパラメータによって表される。

【0067】

曲線９０２は、図７（２つの円形コイル）の配置についてシミュレーションされた結合特性（Ｓ１２）を示す。この曲線は、ずれが大きくなるにつれて低下している。曲線９０４は、図８（円形コイル及び８の字形コイル）の配置についてシミュレーションされた結合特性（Ｓ２１）を示す。この曲線は、コイル軸の整列が存在する場合に最小値に達し、非常に大きなずれについて低下する前に最大値に達するようずれとともに増大する。

【0068】

曲線９０６は、曲線９０２及び９０４の結合である。特に、曲線９０６は、動的なスイッチングが図７の配置と図８の配置との間で起こる場合に常に最大値を用いる結合を示す。コイルの軸の間に５０ミリメートルのずれがある場合でさえ、曲線９０６のシミュレーションされたＳ２１は、円形コイルのみについての−６ｄＢ（曲線９０２）と比較して、−２．５ｄＢである。Ｓ２１の大きさの二乗はｄＢにおける効率に対応する。

【0069】

図１０は、論理フローの実施形態を表す。特に、図１０は、ここで記載される１又はそれ以上の実施形態によって実行される動作を表すことができる論理フロー１０００を表す。図１０は特定のシーケンスを示すが、他のシーケンスが用いられてよい。また、表されている動作は、様々な並列及び／又は直列な結合において実行されてよい。

【0070】

図１０の動作は、図２Ａ及び図２Ｂの第１及び第２の導電性部分２０２及び２０４のような２つの導電性部分を有する再構成可能なコイルに関して記載されている。しかし、実施形態はこの状況に限定されない。このコイルは、受信コイルとして動作してよい。代替的に、このコイルは、送信コイルとして使用されて動作してよい。

【0071】

ブロック１００２で、コイルに関する動作条件が決定される。この動作条件は、再構成可能なコイルと他のコイルとの整列であってよい。代替的に、この動作条件は、１又はそれ以上のエネルギ伝達特性（例えば、転送電力、反射電力、受信電力、転送電力と反射電力との比較、等の１又はそれ以上）であってよい。ここで記載されるように、この決定は、１又はそれ以上の受信されるセンサ出力信号に基づいてよい。

【0072】

決定された整列に基づき、構造はブロック１００４でコイル装置のために選択される。この選択は、２又はそれ以上の構造からであってよい。例えば、この選択は、８の字形構造及び円形構造からであってよい。

【0073】

ブロック１００６で、選択された構造が再構成可能なコイルのために確立される。実施形態において、これは、第１の導電性部分と第２の導電性部分との間に結合されるスイッチの設定を確立することを伴ってよい。

【0074】

図１１は、ここで記載される技術が用いられ得る例となる動作環境１１００の図である。この環境は、第１の装置１１０２及び第２の装置１１０４を有する。図１１に示されるように、装置１１０２及び１１０４の夫々は、コイル装置及びアプリケーション回路モジュールを有する。より具体的に、装置１１０２はコイル装置１１０６及びアプリケーション回路モジュール１１０８を有し、一方、装置１１０４はコイル装置１１１０及びアプリケーション回路モジュール１１１２を有する。これらの要素により、装置１１０２及び１１０４は、１又はそれ以上の用途（例えば、無線充電及び／又はＮＦＣ用途）に従って無線エネルギを交換する。

【0075】

実施形態において、コイル装置１１０６及び１１１０の一方は送信コイルとして動作し、他方は受信コイルとして動作する。また、送信コイル及び／又は受信コイルは、ここで記載されるように、再構成可能であってよい。

【0076】

図１１に示されるように、装置１１０２及び１１０４は夫々、通信インタフェースモジュール１１１４及び１１１６を有する。これらのモジュールは、装置が通信媒体１１１８にわたって情報を交換することを可能にする。かかる情報は、ここで記載されるように、エネルギ伝達に関する測定（例えば、転送電力、反射電力、受信電力、転送電力と反射電力との比較、等の１又はそれ以上）を含んでよい。例えば、かかる情報は、再構成可能でないコイルを有する装置から再設定可能なコイルを有する装置へ転送されてよい。

【0077】

再構成可能なコイルを有する装置での情報の受信時に、センサモジュール（例えば、図２Ｂのセンサモジュール２１８）は、対応する情報を同じ装置内の制御モジュール（例えば、制御モジュール２０８）へ供給してよい。この情報に基づき、コイルは構成されてよい。よって、装置は、自身が遠隔コイルの装置から受け取った情報に基づき、自身のコイルを構成してよい。しかし、実施形態はこれに限定されない。例えば、装置は、そのような通信を必要としない、整列に基づく及び／又はエネルギ伝達に基づくコイル構成技術を用いてよい。

【0078】

通信媒体１１１８は、情報を運ぶことができる有線及び／又は無線媒体あるいはあらゆる結合を有してよい。かかる媒体の例は、無線通信ネットワーク、有線通信ネットワーク、光ネットワーク／インタフェース、コンピュータバスシステム、コンピュータインタフェース（例えば、シリアル及び／又はパラレルインタフェース）、等を含む（が、それらに限られない）。然るに、通信インタフェースモジュール１１１４及び１１１６は、トランシーバ、変調器、復調器、アンテナ、ベースバンド処理部、メディアアクセスコントロール部、等のような様々な部品を有してよい。

【0079】

また、図１１は、装置１１０２及び１１０４が夫々、電力供給１１２０及び１１２２を有することを示す。かかる電力供給はバッテリを有してよい。例えば、無線充電用途において、かかるバッテリは充電され得る。

【0080】

また、図示されていないが、装置１１０２及び１１０４は夫々、プロセッサ及び記憶媒体（例えば、メモリ、磁気記憶装置、光記憶装置、等）を有してよい。そのような要素は、様々なユーザ用途を提供するために用いられてよい。例えば、記憶媒体は、プロセッサにそのような用途を実行させる命令（例えば、制御ロジック又はソフトウェア）を記憶してよい。更に、記憶媒体は、そのような用途によって扱われるデータを記憶してよい。

【0081】

かかるユーザ用途は、コイル装置１１０６及び１１１０を通じて（例えば、ＮＦＣ用途を通じて）交換される情報を伴ってよい。然るに、プロセッサは夫々、モジュール１１０８及び１１１２の対応する１つへ動作上結合されてよい。

【0082】

更に、かかるユーザ用途は、ユーザとの情報の交換を伴ってよい。然るに、装置１１０２及び１１０４は、様々なユーザ入力及び出力装置を有してよい。そのような装置の例は、キーパッド、キーボード、タッチスクリーン、マイクロホン、スピーカ、ディスプレイ、等を含む（が、それらに限られない）。

【0083】

装置１１０２及び１１０４は、様々なタイプであってよい。例えば、装置１１０２及び１１０４は、ノートブック型コンピュータ、デスクトップ型コンピュータ、タブレット型コンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話機、スマートホン、メディアプレーヤ、等のあらゆる組み合わせであってよい。例となる無線充電シナリオでは、より大きな装置がより小さな装置へエネルギを伝えてよい（例えば、ノートブックは無線により携帯電話機又はスマートホンを充電してよい。）。そのようなシナリオは、限定のためではなく説明のために与えられる。よって、より小さな装置がより大きな装置を無線により充電してよい。

【0084】

ここで記載されるように、様々な実施形態がハードウェア要素、ソフトウェア要素、又はそれらのあらゆる組み合わせを用いて実施されてよい。ハードウェア要素の例は、プロセッサ、マイクロプロセッサ、回路、回路素子（例えば、トランジスタ、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、等）、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能論理装置（ＰＬＤ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、論理ゲート、レジスタ、半導体装置、チップ、マイクロチップ、チップセット、等を含んでよい。

【0085】

ソフトウェアの例は、ソフトウェアコンポーネント、プログラム、アプリケーション、コンピュータプログラム、アプリケーションプログラム、システムプログラム、マシンプログラム、オペレーティングシステムソフトウェア、ミドルウェア、ファームウェア、ソフトウェアモジュール、ルーチン、サブルーチン、機能、方法、手順、ソフトウェアインタフェース、アプリケーションプログラムインタフェース（ＡＰＩ）、命令セット、コンピューティングコード、コンピュータコード、コードセグメント、コンピュータコードセグメント、ワード、値、シンボル、又はそれらのあらゆる組み合わせを含んでよい。

【0086】

幾つかの実施形態は、例えば、機械読取可能媒体又はアーティクルを用いて実施されてよい。かかる媒体は、機械によって実行される場合にその機械に実施形態に従う方法及び／又は動作を実行させることができる命令又は命令の組を記憶してよい。そのような機械は、例えば、あらゆる適切な処理プラットフォーム、コンピュータプラットフォーム、コンピュータ装置、処理装置、コンピュータシステム、処理システム、コンピュータ、プロセッサ、等を有してよく、ハードウェア及び／又はソフトウェアのあらゆる適切な組み合わせを用いて実施されてよい。

【0087】

機械読取可能媒体又はアーティクルは、例えば、あらゆる適切なタイプのメモリユニット、メモリ装置、メモリアーティクル、メモリ媒体、記憶装置、記憶アーティクル、記憶媒体及び／又は記憶ユニット、例えば、メモリ、取り外し可能又は取り外し不可能媒体、消去可能又は消去不可能媒体、書込可能又は書換可能媒体、デジタル又はアナログ媒体、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク読出専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、書込可能コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）、書換可能コンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）、光ディスク、磁気媒体、光学磁気媒体、取り外し可能メモリカード又はディスク、様々なタイプのデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、テープ、カセット、等を含んでよい。命令は、あらゆる適切なハイレベル、ローレベル、オブジェクト指向、視覚的、コンパルス済み及び／又は解釈済みプログラミング言語を用いて実施されるソースコード、コンパイル済みコード、解釈済みコード、実行可能コード、スタティックコード、ダイナミックコード、暗号化コード、等のようなあらゆる適切なタイプのコードを含んでよい。

【0088】

本発明の様々な実施形態が上述されたが、それらは限定においてではなく単に一例として提示されていることが理解されるべきである。

【0089】

例えば、実施形態は円形コイルに限定されない。実際に、あらゆる適切なコイル形状が用いられてよい。更に、実施形態は同じ又は類似したサイズを有する送信及び受信コイルを用いてよいが、サイズが異なる送信及び受信コイルが用いられてよい。また、例は単巻コイルに関して記載されている。しかし、実施形態は、複数の巻き数を有するコイルを有してよい。また、実施形態において、コイルは、様々な材料（例えば、強磁性体）のコア又はエアコアを有してよい。

【0090】

更に、実施形態において、再構成可能なコイルは、導電性部分を幾つ有してもよい。更に、そのようなコイルにおいて、電流経路特性（例えば、循環方向）は、あらゆる数の導電性部分において且つあらゆる組み合わせにおいて変更されてよい。

【0091】

然るに、当業者には明らかなように、形態及び詳細における様々な変更は、本発明の精神及び適用範囲から逸脱することなしになされ得る。よって、本発明の広さ及び適用範囲は、上記の例となる実施形態のいずれによっても制限されるべきではなく、特許請求の範囲及びその均等に従ってのみ定義されるべきである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】