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(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】5934213
(24)【登録日】2016年5月13日
(45)【発行日】2016年6月15日
(54)【発明の名称】無線電源システム及び多層シムアセンブリ
(51)【国際特許分類】
H01F 38/14 20060101AFI20160602BHJP
H01F 5/00 20060101ALI20160602BHJP
H01R 12/72 20110101ALI20160602BHJP
H02J 50/00 20160101ALI20160602BHJP
H01F 27/28 20060101ALI20160602BHJP
H01F 27/32 20060101ALI20160602BHJP
H01F 41/04 20060101ALI20160602BHJP
【ＦＩ】
H01F38/14
H01F5/00 M
H01R12/72
H02J17/00 B
H01F27/28 K
H01F27/32 C
H01F27/32 A
H01F41/04 A
H01F5/00 V
【請求項の数】18
【全頁数】23
(21)【出願番号】特願2013-526142(P2013-526142)
(86)(22)【出願日】2011年8月25日
(65)【公表番号】特表2013-541832(P2013-541832A)
(43)【公表日】2013年11月14日
(86)【国際出願番号】US2011049065
(87)【国際公開番号】WO2012027531
(87)【国際公開日】20120301
【審査請求日】2014年8月25日
(31)【優先権主張番号】61/376,909
(32)【優先日】2010年8月25日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】302070822
【氏名又は名称】アクセス ビジネス グループ インターナショナル リミテッド ライアビリティ カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100092624
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100165191
【弁理士】
【氏名又は名称】河合 章
(74)【代理人】
【識別番号】100151459
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 健一
(72)【発明者】
【氏名】デイビッド ダブリュ．バールマン
(72)【発明者】
【氏名】ウィリアム ティー．ストーナー，ジュニア
(72)【発明者】
【氏名】ベンジャミン シー．メス
(72)【発明者】
【氏名】ジョセフ シー．バン デン ブリンク
(72)【発明者】
【氏名】ジョシュア ケー．シュワネック
(72)【発明者】
【氏名】ニール ダブリュ．クイベンホーベン
【審査官】
堀 拓也
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２００５／０１８９９１０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００８−２０５２１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２００３／１０５３０８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２００８／０２０５２１４（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｆ ３８／１４
Ｈ０１Ｆ ５／００
Ｈ０１Ｆ ２７／２８
Ｈ０１Ｆ ２７／３２
Ｈ０１Ｆ ４１／０４
Ｈ０１Ｒ １２／７２
Ｈ０２Ｊ ５０／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
上部複数の無線電力コイル及び下部複数の無線電力コイルを多層コイル配列に配置する際に用いる多層シムアセンブリであって，
前記上部複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記上部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，該第１シム層は主面を含み，前記第１ガイド部は，前記主面から延長して第１陥凹部を規定し，前記上部複数の無線電力コイルを同時に囲む第１壁部を含み，前記第１壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記上部複数の無線電力コイルを囲む，第１シム層と，
前記第１シム層と結合され，前記多層コイル配列内の前記下部複数の無線電力コイルを整列させる第２ガイド部と，前記下部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第２経路設定部とを含む，第２シム層であって，該第２シム層は主面を含み，前記第２ガイド部は，前記主面から延長して第２陥凹部を規定し，前記下部複数の無線電力コイルを同時に囲む第２壁部を含み，前記第２壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記下部複数の無線電力コイルを囲む，第２シム層と，を有し，
前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部は協同して前記の複数の電力コイルを所定の重複するコイル配列に整列させ，前記下部複数の無線電力コイル及び前記上部複数の無線電力コイルがそれぞれ前記第１陥凹部及び前記第２陥凹部に受け入れられたとき，前記上部複数の無線電力コイルが前記下部複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１陥凹部は前記第２陥凹部に対してずれており，
前記第１経路設定部及び前記第２経路設定部は，前記上部複数の無線電力コイル及び前記下部複数の無線電力コイルと前記第１シム層及び前記第２シム層の端部との間それぞれに電線を導くためのチャネルシステムを含む，多層シムアセンブリ。
前記上部複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記上部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，該第１シム層は主面を含み，前記第１ガイド部は，前記主面から延長して第１陥凹部を規定し，前記上部複数の無線電力コイルを同時に囲む第１壁部を含み，前記第１壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記上部複数の無線電力コイルを囲む，第１シム層と，
前記第１シム層と結合され，前記多層コイル配列内の前記下部複数の無線電力コイルを整列させる第２ガイド部と，前記下部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第２経路設定部とを含む，第２シム層であって，該第２シム層は主面を含み，前記第２ガイド部は，前記主面から延長して第２陥凹部を規定し，前記下部複数の無線電力コイルを同時に囲む第２壁部を含み，前記第２壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記下部複数の無線電力コイルを囲む，第２シム層と，を有し，
前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部は協同して前記の複数の電力コイルを所定の重複するコイル配列に整列させ，前記下部複数の無線電力コイル及び前記上部複数の無線電力コイルがそれぞれ前記第１陥凹部及び前記第２陥凹部に受け入れられたとき，前記上部複数の無線電力コイルが前記下部複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１陥凹部は前記第２陥凹部に対してずれており，
前記第１経路設定部及び前記第２経路設定部は，前記上部複数の無線電力コイル及び前記下部複数の無線電力コイルと前記第１シム層及び前記第２シム層の端部との間それぞれに電線を導くためのチャネルシステムを含む，多層シムアセンブリ。
【請求項2】
前記第１シム層は不導電性材料で組立てられる，請求項１に記載の多層シムアセンブリ。
【請求項3】
上部複数の無線電力コイル及び下部複数の無線電力コイルを多層コイル配列に配置する際に用いる多層シムアセンブリであって，
前記上部複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記上部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，該第１シム層は主面を含み，前記第１ガイド部は，前記主面から延長して第１陥凹部を規定し，前記上部複数の無線電力コイルを同時に囲む第１壁部を含み，前記第１壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記上部複数の無線電力コイルを囲む，第１シム層と，
前記第１シム層と結合され，前記多層コイル配列内の前記下部複数の無線電力コイルを整列させる第２ガイド部と，前記下部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第２経路設定部とを含む，第２シム層であって，該第２シム層は主面を含み，前記第２ガイド部は，前記主面から延長して第２陥凹部を規定し，前記下部複数の無線電力コイルを同時に囲む第２壁部を含み，前記第２壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記下部複数の無線電力コイルを囲む，第２シム層と，を有し，
前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部は協同して前記の複数の電力コイルを所定の重複するコイル配列に整列させ，前記下部複数の無線電力コイル及び前記上部複数の無線電力コイルがそれぞれ前記第１陥凹部及び前記第２陥凹部に受け入れられたとき，前記上部複数の無線電力コイルが前記下部複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１陥凹部は前記第２陥凹部に対してずれており，
前記第１シム層は少なくとも部分的に磁束収束材料で組み立てられ，該磁束収束材料は，前記上部複数の無線電力コイルのインダクタンスを増加させ，前記多層シムアセンブリ内の磁束経路を強化する，多層シムアセンブリ。
前記上部複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記上部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，該第１シム層は主面を含み，前記第１ガイド部は，前記主面から延長して第１陥凹部を規定し，前記上部複数の無線電力コイルを同時に囲む第１壁部を含み，前記第１壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記上部複数の無線電力コイルを囲む，第１シム層と，
前記第１シム層と結合され，前記多層コイル配列内の前記下部複数の無線電力コイルを整列させる第２ガイド部と，前記下部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第２経路設定部とを含む，第２シム層であって，該第２シム層は主面を含み，前記第２ガイド部は，前記主面から延長して第２陥凹部を規定し，前記下部複数の無線電力コイルを同時に囲む第２壁部を含み，前記第２壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記下部複数の無線電力コイルを囲む，第２シム層と，を有し，
前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部は協同して前記の複数の電力コイルを所定の重複するコイル配列に整列させ，前記下部複数の無線電力コイル及び前記上部複数の無線電力コイルがそれぞれ前記第１陥凹部及び前記第２陥凹部に受け入れられたとき，前記上部複数の無線電力コイルが前記下部複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１陥凹部は前記第２陥凹部に対してずれており，
前記第１シム層は少なくとも部分的に磁束収束材料で組み立てられ，該磁束収束材料は，前記上部複数の無線電力コイルのインダクタンスを増加させ，前記多層シムアセンブリ内の磁束経路を強化する，多層シムアセンブリ。
【請求項4】
上部複数の無線電力コイル及び下部複数の無線電力コイルを多層コイル配列に配置する際に用いる多層シムアセンブリであって，
前記上部複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記上部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，該第１シム層は主面を含み，前記第１ガイド部は，前記主面から延長して第１陥凹部を規定し，前記上部複数の無線電力コイルを同時に囲む第１壁部を含み，前記第１壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記上部複数の無線電力コイルを囲む，第１シム層と，
前記第１シム層と結合され，前記多層コイル配列内の前記下部複数の無線電力コイルを整列させる第２ガイド部と，前記下部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第２経路設定部とを含む，第２シム層であって，該第２シム層は主面を含み，前記第２ガイド部は，前記主面から延長して第２陥凹部を規定し，前記下部複数の無線電力コイルを同時に囲む第２壁部を含み，前記第２壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記下部複数の無線電力コイルを囲む，第２シム層と，を有し，
前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部は協同して前記の複数の電力コイルを所定の重複するコイル配列に整列させ，前記下部複数の無線電力コイル及び前記上部複数の無線電力コイルがそれぞれ前記第１陥凹部及び前記第２陥凹部に受け入れられたとき，前記上部複数の無線電力コイルが前記下部複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１陥凹部は前記第２陥凹部に対してずれており，
前記第１シム層は少なくとも部分的にシールド材料で組み立てられ，前記第１ガイド部は，磁束収束材料で組み立てられた，隆起，柱，ペグ及び突出部のうち少なくとも一つを含む，多層シムアセンブリ。
前記上部複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記上部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，該第１シム層は主面を含み，前記第１ガイド部は，前記主面から延長して第１陥凹部を規定し，前記上部複数の無線電力コイルを同時に囲む第１壁部を含み，前記第１壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記上部複数の無線電力コイルを囲む，第１シム層と，
前記第１シム層と結合され，前記多層コイル配列内の前記下部複数の無線電力コイルを整列させる第２ガイド部と，前記下部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第２経路設定部とを含む，第２シム層であって，該第２シム層は主面を含み，前記第２ガイド部は，前記主面から延長して第２陥凹部を規定し，前記下部複数の無線電力コイルを同時に囲む第２壁部を含み，前記第２壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記下部複数の無線電力コイルを囲む，第２シム層と，を有し，
前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部は協同して前記の複数の電力コイルを所定の重複するコイル配列に整列させ，前記下部複数の無線電力コイル及び前記上部複数の無線電力コイルがそれぞれ前記第１陥凹部及び前記第２陥凹部に受け入れられたとき，前記上部複数の無線電力コイルが前記下部複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１陥凹部は前記第２陥凹部に対してずれており，
前記第１シム層は少なくとも部分的にシールド材料で組み立てられ，前記第１ガイド部は，磁束収束材料で組み立てられた，隆起，柱，ペグ及び突出部のうち少なくとも一つを含む，多層シムアセンブリ。
【請求項5】
前記第１シム層は印刷回路基板である，請求項１に記載の多層シムアセンブリ。
【請求項6】
上部複数の無線電力コイル及び下部複数の無線電力コイルを多層コイル配列に配置する際に用いる多層シムアセンブリであって，
前記上部複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記上部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，該第１シム層は主面を含み，前記第１ガイド部は，前記主面から延長して第１陥凹部を規定し，前記上部複数の無線電力コイルを同時に囲む第１壁部を含み，前記第１壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記上部複数の無線電力コイルを囲む，第１シム層と，
前記第１シム層と結合され，前記多層コイル配列内の前記下部複数の無線電力コイルを整列させる第２ガイド部と，前記下部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第２経路設定部とを含む，第２シム層であって，該第２シム層は主面を含み，前記第２ガイド部は，前記主面から延長して第２陥凹部を規定し，前記下部複数の無線電力コイルを同時に囲む第２壁部を含み，前記第２壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記下部複数の無線電力コイルを囲む，第２シム層と，を有し，
前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部は協同して前記の複数の電力コイルを所定の重複するコイル配列に整列させ，前記下部複数の無線電力コイル及び前記上部複数の無線電力コイルがそれぞれ前記第１陥凹部及び前記第２陥凹部に受け入れられたとき，前記上部複数の無線電力コイルが前記下部複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１陥凹部は前記第２陥凹部に対してずれており，
前記第１経路設定部及び前記第２経路設定部のうち少なくとも一つは，前記多層シムアセンブリの端部と，前記上部複数の無線電力コイル及び前記下部複数の無線電力コイルの複数の接続点との間に電力を導くためのスタンプ加工されたトレースを含む，多層シムアセンブリ。
前記上部複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記上部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，該第１シム層は主面を含み，前記第１ガイド部は，前記主面から延長して第１陥凹部を規定し，前記上部複数の無線電力コイルを同時に囲む第１壁部を含み，前記第１壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記上部複数の無線電力コイルを囲む，第１シム層と，
前記第１シム層と結合され，前記多層コイル配列内の前記下部複数の無線電力コイルを整列させる第２ガイド部と，前記下部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第２経路設定部とを含む，第２シム層であって，該第２シム層は主面を含み，前記第２ガイド部は，前記主面から延長して第２陥凹部を規定し，前記下部複数の無線電力コイルを同時に囲む第２壁部を含み，前記第２壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記下部複数の無線電力コイルを囲む，第２シム層と，を有し，
前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部は協同して前記の複数の電力コイルを所定の重複するコイル配列に整列させ，前記下部複数の無線電力コイル及び前記上部複数の無線電力コイルがそれぞれ前記第１陥凹部及び前記第２陥凹部に受け入れられたとき，前記上部複数の無線電力コイルが前記下部複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１陥凹部は前記第２陥凹部に対してずれており，
前記第１経路設定部及び前記第２経路設定部のうち少なくとも一つは，前記多層シムアセンブリの端部と，前記上部複数の無線電力コイル及び前記下部複数の無線電力コイルの複数の接続点との間に電力を導くためのスタンプ加工されたトレースを含む，多層シムアセンブリ。
【請求項7】
前記スタンプ加工されたトレースは，前記第１シム層及び前記第２シム層のうち少なくとも一つにオーバモールドされる，請求項６に記載の多層シムアセンブリ。
【請求項8】
前記上部複数の無線電力コイルそれぞれからの導線は，無線電力回路への接続のために前記第１シム層の表面に沿って導かれる，請求項１に記載の多層シムアセンブリ。
【請求項9】
上部複数の無線電力コイル及び下部複数の無線電力コイルを多層コイル配列に配置する際に用いる多層シムアセンブリであって，
前記上部複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記上部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，該第１シム層は主面を含み，前記第１ガイド部は，前記主面から延長して第１陥凹部を規定し，前記上部複数の無線電力コイルを同時に囲む第１壁部を含み，前記第１壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記上部複数の無線電力コイルを囲む，第１シム層と，
前記第１シム層と結合され，前記多層コイル配列内の前記下部複数の無線電力コイルを整列させる第２ガイド部と，前記下部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第２経路設定部とを含む，第２シム層であって，該第２シム層は主面を含み，前記第２ガイド部は，前記主面から延長して第２陥凹部を規定し，前記下部複数の無線電力コイルを同時に囲む第２壁部を含み，前記第２壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記下部複数の無線電力コイルを囲む，第２シム層と，を有し，
前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部は協同して前記の複数の電力コイルを所定の重複するコイル配列に整列させ，前記下部複数の無線電力コイル及び前記上部複数の無線電力コイルがそれぞれ前記第１陥凹部及び前記第２陥凹部に受け入れられたとき，前記上部複数の無線電力コイルが前記下部複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１陥凹部は前記第２陥凹部に対してずれており，
前記上部複数の無線電力コイルそれぞれからの導線は，印刷回路基板への接続のためにシールドを迂回する，多層シムアセンブリ。
前記上部複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記上部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，該第１シム層は主面を含み，前記第１ガイド部は，前記主面から延長して第１陥凹部を規定し，前記上部複数の無線電力コイルを同時に囲む第１壁部を含み，前記第１壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記上部複数の無線電力コイルを囲む，第１シム層と，
前記第１シム層と結合され，前記多層コイル配列内の前記下部複数の無線電力コイルを整列させる第２ガイド部と，前記下部複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第２経路設定部とを含む，第２シム層であって，該第２シム層は主面を含み，前記第２ガイド部は，前記主面から延長して第２陥凹部を規定し，前記下部複数の無線電力コイルを同時に囲む第２壁部を含み，前記第２壁部は少なくとも二つの無線電力コイルを含む前記下部複数の無線電力コイルを囲む，第２シム層と，を有し，
前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部は協同して前記の複数の電力コイルを所定の重複するコイル配列に整列させ，前記下部複数の無線電力コイル及び前記上部複数の無線電力コイルがそれぞれ前記第１陥凹部及び前記第２陥凹部に受け入れられたとき，前記上部複数の無線電力コイルが前記下部複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１陥凹部は前記第２陥凹部に対してずれており，
前記上部複数の無線電力コイルそれぞれからの導線は，印刷回路基板への接続のためにシールドを迂回する，多層シムアセンブリ。
【請求項10】
前記上部複数の無線電力コイル及び前記下部複数の無線電力コイルそれぞれからの導線はコネクタに導かれ，該コネクタは前記上部複数の無線電力コイル及び前記下部複数の無線電力コイルを無線電力回路へ電気的に接続することができる，請求項８に記載の多層シムアセンブリ。
【請求項11】
第１の複数の無線電力コイル及び第２の複数の無線電力コイルを多層コイル配列内に配置する際に用いる多層シムアセンブリであって，
主面と，前記第１の複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記第１の複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，前記第１ガイド部及び前記第１経路設定部はそれぞれ，前記主面から延長して前記第１シム層に陥凹部を規定し，前記第１の複数の無線電力コイル及び前記電気結線を同時に囲む壁面を含む，第１シム層と，
第２シム層を形成する印刷回路基板であって，該第２シム層は，前記多層コイル配列内の前記第２の複数の無線電力コイルと，印刷回路基板トレース網を含む第２経路設定部と，を含む，印刷回路基板と，を有し，
前記第１ガイド部は，前記第１の複数の無線電力コイルが前記第２の複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１の複数の無線電力コイルを前記第２の複数の無線電力コイルに対して，所定の重複する配列に整列させ，
前記第１シム層の少なくとも一部は磁束収束材料で組立てられる，多層シムアセンブリ。
主面と，前記第１の複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記第１の複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，前記第１ガイド部及び前記第１経路設定部はそれぞれ，前記主面から延長して前記第１シム層に陥凹部を規定し，前記第１の複数の無線電力コイル及び前記電気結線を同時に囲む壁面を含む，第１シム層と，
第２シム層を形成する印刷回路基板であって，該第２シム層は，前記多層コイル配列内の前記第２の複数の無線電力コイルと，印刷回路基板トレース網を含む第２経路設定部と，を含む，印刷回路基板と，を有し，
前記第１ガイド部は，前記第１の複数の無線電力コイルが前記第２の複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１の複数の無線電力コイルを前記第２の複数の無線電力コイルに対して，所定の重複する配列に整列させ，
前記第１シム層の少なくとも一部は磁束収束材料で組立てられる，多層シムアセンブリ。
【請求項12】
第１の複数の無線電力コイル及び第２の複数の無線電力コイルを多層コイル配列内に配置する際に用いる多層シムアセンブリであって，
主面と，前記第１の複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記第１の複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，前記第１ガイド部及び前記第１経路設定部はそれぞれ，前記主面から延長して前記第１シム層に陥凹部を規定し，前記第１の複数の無線電力コイル及び前記電気結線を同時に囲む壁面を含む，第１シム層と，
第２シム層を形成する印刷回路基板であって，該第２シム層は，前記多層コイル配列内の前記第２の複数の無線電力コイルと，印刷回路基板トレース網を含む第２経路設定部と，を含む，印刷回路基板と，を有し，
前記第１ガイド部は，前記第１の複数の無線電力コイルが前記第２の複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１の複数の無線電力コイルを前記第２の複数の無線電力コイルに対して，所定の重複する配列に整列させ，
前記第１経路設定部は，前記第１の複数の無線電力コイルと，前記印刷回路基板との間に電線を導くためのチャネルシステムを含む，多層シムアセンブリ。
主面と，前記第１の複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記第１の複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，前記第１ガイド部及び前記第１経路設定部はそれぞれ，前記主面から延長して前記第１シム層に陥凹部を規定し，前記第１の複数の無線電力コイル及び前記電気結線を同時に囲む壁面を含む，第１シム層と，
第２シム層を形成する印刷回路基板であって，該第２シム層は，前記多層コイル配列内の前記第２の複数の無線電力コイルと，印刷回路基板トレース網を含む第２経路設定部と，を含む，印刷回路基板と，を有し，
前記第１ガイド部は，前記第１の複数の無線電力コイルが前記第２の複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１の複数の無線電力コイルを前記第２の複数の無線電力コイルに対して，所定の重複する配列に整列させ，
前記第１経路設定部は，前記第１の複数の無線電力コイルと，前記印刷回路基板との間に電線を導くためのチャネルシステムを含む，多層シムアセンブリ。
【請求項13】
第１の複数の無線電力コイル及び第２の複数の無線電力コイルを多層コイル配列内に配置する際に用いる多層シムアセンブリであって，
主面と，前記第１の複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記第１の複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，前記第１ガイド部及び前記第１経路設定部はそれぞれ，前記主面から延長して前記第１シム層に陥凹部を規定し，前記第１の複数の無線電力コイル及び前記電気結線を同時に囲む壁面を含む，第１シム層と，
第２シム層を形成する印刷回路基板であって，該第２シム層は，前記多層コイル配列内の前記第２の複数の無線電力コイルと，印刷回路基板トレース網を含む第２経路設定部と，を含む，印刷回路基板と，を有し，
前記第１ガイド部は，前記第１の複数の無線電力コイルが前記第２の複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１の複数の無線電力コイルを前記第２の複数の無線電力コイルに対して，所定の重複する配列に整列させ，
前記第１経路設定部は，前記第１の複数の無線電力コイルと，前記印刷回路基板との間に電力を導くためのスタンプ加工されたトレースを含む，多層シムアセンブリ。
主面と，前記第１の複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記第１の複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，前記第１ガイド部及び前記第１経路設定部はそれぞれ，前記主面から延長して前記第１シム層に陥凹部を規定し，前記第１の複数の無線電力コイル及び前記電気結線を同時に囲む壁面を含む，第１シム層と，
第２シム層を形成する印刷回路基板であって，該第２シム層は，前記多層コイル配列内の前記第２の複数の無線電力コイルと，印刷回路基板トレース網を含む第２経路設定部と，を含む，印刷回路基板と，を有し，
前記第１ガイド部は，前記第１の複数の無線電力コイルが前記第２の複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１の複数の無線電力コイルを前記第２の複数の無線電力コイルに対して，所定の重複する配列に整列させ，
前記第１経路設定部は，前記第１の複数の無線電力コイルと，前記印刷回路基板との間に電力を導くためのスタンプ加工されたトレースを含む，多層シムアセンブリ。
【請求項14】
前記スタンプ加工されたトレースは，前記第１シム層にオーバモールドされる，請求項１３に記載の多層シムアセンブリ。
【請求項15】
第１の複数の無線電力コイル及び第２の複数の無線電力コイルを多層コイル配列内に配置する際に用いる多層シムアセンブリであって，
主面と，前記第１の複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記第１の複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，前記第１ガイド部及び前記第１経路設定部はそれぞれ，前記主面から延長して前記第１シム層に陥凹部を規定し，前記第１の複数の無線電力コイル及び前記電気結線を同時に囲む壁面を含む，第１シム層と，
第２シム層を形成する印刷回路基板であって，該第２シム層は，前記多層コイル配列内の前記第２の複数の無線電力コイルと，印刷回路基板トレース網を含む第２経路設定部と，を含む，印刷回路基板と，を有し，
前記第１ガイド部は，前記第１の複数の無線電力コイルが前記第２の複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１の複数の無線電力コイルを前記第２の複数の無線電力コイルに対して，所定の重複する配列に整列させ，
前記印刷回路基板トレース網は，前記第２の複数の無線電力コイルと，無線電力回路の複数の接続点との間の電気結線を提供し，前記印刷回路基板トレース網は，前記第１経路設定部と無線電力回路の前記複数の接続点との間の電気結線を提供する，多層シムアセンブリ。
主面と，前記第１の複数の無線電力コイルを前記多層コイル配列内に整列させる第１ガイド部と，前記第１の複数の無線電力コイルそれぞれからの電気結線を導く第１経路設定部とを含む第１シム層であって，前記第１ガイド部及び前記第１経路設定部はそれぞれ，前記主面から延長して前記第１シム層に陥凹部を規定し，前記第１の複数の無線電力コイル及び前記電気結線を同時に囲む壁面を含む，第１シム層と，
第２シム層を形成する印刷回路基板であって，該第２シム層は，前記多層コイル配列内の前記第２の複数の無線電力コイルと，印刷回路基板トレース網を含む第２経路設定部と，を含む，印刷回路基板と，を有し，
前記第１ガイド部は，前記第１の複数の無線電力コイルが前記第２の複数の無線電力コイルに対して実質的に軸方向にずれるように，前記第１の複数の無線電力コイルを前記第２の複数の無線電力コイルに対して，所定の重複する配列に整列させ，
前記印刷回路基板トレース網は，前記第２の複数の無線電力コイルと，無線電力回路の複数の接続点との間の電気結線を提供し，前記印刷回路基板トレース網は，前記第１経路設定部と無線電力回路の前記複数の接続点との間の電気結線を提供する，多層シムアセンブリ。
【請求項16】
第１の複数の無線電力コイルそれぞれを同時に受け入れる形状をした第１陥凹部を含む上部シム層であって，前記第１の複数の無線電力コイルそれぞれから延長する第１の複数のトレースを含む，上部シム層と，
第２の複数の無線電力コイルそれぞれを同時に受け入れる形状をした第２陥凹部を含む中間シム層であって，前記第２の複数の無線電力コイルそれぞれから延長する第２の複数のトレースを含む，中間シム層と，
第３の複数の無線電力コイルそれぞれを同時に受け入れる形状をした第３陥凹部を含む下部シム層であって，前記第３の複数の無線電力コイルそれぞれから延長する第３の複数のトレースを含む，下部シム層と，を有し，
前記第１陥凹部，前記第２陥凹部及び前記第３陥凹部は，前記第１の複数の無線電力コイル，前記第２の複数の無線電力コイル及び前記第３の複数の無線電力コイルが各々対応する陥凹部に受け入れられたとき，前記第１の複数の無線電力コイル，前記第２の複数の無線電力コイル及び前記第３の複数の無線電力コイルが，所定の部分的に重複する３次元コイル配列に整列するように，互いに軸方向にずれており，
前記上部シム層，前記中間シム層及び前記下部シム層のうち一つは，前記上部シム層，前記中間シム層及び前記下部シム層のうち残りのものを越えて突出した横方向延長部を含む，多層シムアセンブリ。
第２の複数の無線電力コイルそれぞれを同時に受け入れる形状をした第２陥凹部を含む中間シム層であって，前記第２の複数の無線電力コイルそれぞれから延長する第２の複数のトレースを含む，中間シム層と，
第３の複数の無線電力コイルそれぞれを同時に受け入れる形状をした第３陥凹部を含む下部シム層であって，前記第３の複数の無線電力コイルそれぞれから延長する第３の複数のトレースを含む，下部シム層と，を有し，
前記第１陥凹部，前記第２陥凹部及び前記第３陥凹部は，前記第１の複数の無線電力コイル，前記第２の複数の無線電力コイル及び前記第３の複数の無線電力コイルが各々対応する陥凹部に受け入れられたとき，前記第１の複数の無線電力コイル，前記第２の複数の無線電力コイル及び前記第３の複数の無線電力コイルが，所定の部分的に重複する３次元コイル配列に整列するように，互いに軸方向にずれており，
前記上部シム層，前記中間シム層及び前記下部シム層のうち一つは，前記上部シム層，前記中間シム層及び前記下部シム層のうち残りのものを越えて突出した横方向延長部を含む，多層シムアセンブリ。
【請求項17】
前記上部シム層，前記中間シム層及び前記下部シム層の外周の一部は互いに実質的に垂直方向に整列している，請求項１６に記載の多層シムアセンブリ。
【請求項18】
前記上部シム層，前記中間シム層及び前記下部シム層のうち少なくとも一つに隣接したシールドを更に含む，請求項１６に記載の多層シムアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は，無線電源及び無線電源を組み立てる方法に関する。
【背景技術】
【0002】
無線電力ソリューションがますます普及しつつある。単純な無線電力ソリューションは，無線電源と，携帯電話機のような遠隔装置とを含むことができる。無線電源は，電源プラグ（ｗａｌｌ ｐｌｕｇ）と，無線電力回路と，１次コイルとを備えてもよい。電力はコンセント（ｗａｌｌ ｏｕｔｌｅｔ）から供給され，回路はこの電力を用いて電磁界を生成する１次コイルを励磁する。遠隔装置は，２次コイルと，無線電力回路と，負荷とを含む。遠隔装置が１次コイルによって生成された電磁界の近傍に置かれたとき，２次コイルはエネルギを受け取る。遠隔装置内の回路は２次コイルからの電力を用いて負荷にエネルギを与え，それによって，無線電源と遠隔装置との間の電気接点を用いずに，無線電源からの電力を遠隔装置に転送する。
【0003】
いくつかのより複雑な無線電力ソリューションもまた開発されている。例えば，いくつかの無線電源は配列を成す複数の１次コイルを含み，遠隔装置はその配列上に置かれると無線電力を受電することができる。いくつかの配列は，互いに隣り合うすべての１次コイルを単一層内に提供する。ほかの配列は多層であって，重複する１次コイルを有する。１次コイルの配列を用いることによって，電力転送面を単一コイル無線電源より大きくすることができる。いくつかの環境においては，単一の１次コイルが供給するより大きな電力を転送するために配列が用いられる。別の環境においては，遠隔装置に位置の自由を与えるために配列を用いてもよい。さらに別の環境においては，配列は複数の遠隔装置に充電する能力を有してもよい。
【0004】
１次コイル配列を組み立てる際に様々な問題が生じることがある。第一に，１次コイルは無線電源回路に接続するために少なくとも二つの導線を有するため，導くべき結線の数のために，結線の管理が困難なことがある。各コイルと無線電力回路との間を個別に接続することは時間が掛かることがある。第二に，一次コイルがそれぞれ所定の場所にあること確かめることは退屈であり時間が掛かることがある。１次コイル同士の配置は，生成される電磁界，したがって電力転送効率に影響することがある。製造の際の位置合わせが不十分であると，無線電源の寿命全体を通して効率が失われることになる。第三に，配列において導くべき結線数が与えられていると，いくつかの結線は，無線電力回路に届くために，配列内のほかのいくつかのコイルの上を通る。コイル上をあまりに多くの電線が交差すると，スタックの厚みと，配列によって生成される電磁界に影響することがある。
【0005】
１次配列を組み立てる際の困難性のいくつかを処理するために試みられた一つのソリューションは，印刷回路基板を用いて配列を組み立てることである。１次コイルは，導体トレースパターンを用いて印刷回路基板内に組み立てることができる。多層印刷回路基板を用いて多層配列を製造することができる。印刷回路基板配列は，１次配列を組み立てることに関係する問題のいくつかを克服することができるが，それらは特に高電力出力レベルにおいて，非効率である。熱もまた問題になることがあり，印刷回路基板配列においては処理することが困難である。
【0006】
印刷回路基板１次配列よりも電線１次配列の方が，電線１次コイルを整列させ，接続することはより困難である。しかし，効率及び熱の問題は，印刷回路基板１次配列よりも電線１次配列の方が，問題が少ない。１次電線コイル配列に対するいくつかの初歩的なソリューションが試みられたが，それらは大量生産の場合には十分ではなく，小さな配列に限定される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題は，無線電源が多層シム（ｓｈｉｍ）アセンブリを含む本願発明の実施例によって克服される。アセンブリ内の各シムは，多層コイル配列内のコイルの整列及び導体の経路設定（ｒｏｕｔｉｎｇ）を支援する。各シムの一部は整列及び経路設定に適したパターンを提供することができる。筐体と，シールドと，無線電力回路とが，多層シムアセンブリ及び多層コイル配列を備えた無線電源内に含まれてもよい。
【0008】
一つの実施例においては，各シム層は不導電性材料でできており，配列にコイルを配列させるガイドと，電線をシムアセンブリの端部に導く（ｒｏｕｔｅ）チャネルとを含む。多層コイル配列を組み立てるために，シムを互いの上に一つずつ搭載してもよく，各層内のコイルはガイドを用いて所定の位置に整列させ，固定してもよく，各層内の電線は，次のシムを積み重ねる前に電線経路設定チャネルを用いて導いてもよい。無線電力回路は，印刷回路基板上のシールドの反対側に搭載してもよいし，無線電源内のどこに配置してもよい。多層シムアセンブリの端部から突き出ている電線は，シールドの外側に巻き付け，印刷回路基板に接続してもよいし，別様に無線電力回路に接続してもよい。一つの実施例においては，電線はすべて，シムアセンブリの同一の端部に接続してもよい。代替実施例においては，電線はシムアセンブリの複数の端部に接続してもよい。
【0009】
代替実施例においては，シールドと電力転送面の反対側のシムとを置き換えてもよく，一つの例は多層シムアセンブリ内の底部シムである。すなわち，シールドはコイルを整列させるガイドと，電線を導くチャネルとを含んでもよい。シールドを多層シムアセンブリの一部として利用することによって，無線電源の厚みを減少させることができる。
【0010】
一つの実施例においては，電線をシムアセンブリの端部までチャネルを介して導く代わりに，電線は多層シムアセンブリの一部を通って突出し，無線電力回路に接続する。無線電力回路が，シールドに固定されている印刷回路基板上にある実施例においては，シムアセンブリからの電線は印刷回路基板の穴を通って突出し，ハンダ付け又は別の方法で印刷回路基板に接続される。
【0011】
一つの実施例においては，シムのうち１又は複数が印刷回路基板であり，電流を導くためのトレースを有する。コイルはトレースに接続され，無線電力回路に導かれる。シム回路基板は，積層されたシムが一緒にハンダ付けされて，その間に電流が通るようにするビア（ｖｉａ）接続を有してもよい。シム回路基板は，多層シムアセンブリを無線電力回路に接続するピンコネクタを含んでもよい。無線電力回路が多層シムアセンブリに含まれる実施例においては，トレースは無線電力回路に直接接続してもよい。
【0012】
一つの実施例においては，スタンプ加工された電気トレースがオーバモールドされてプラスチックシムを形成する。プラスチックシムはコイルを整列させるためのガイドと，シムを通じて電流を導くための埋め込み電気トレースとを含む。無線電力回路と多層コイル配列内のコイルとに接続するためのスタンプ加工された金属トレースの終端点は，波型接続（ｃｒｉｍｐ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ），ハンダパッド又はほかの適切な終端構造であってよい。
【0013】
一つの実施例においては，プラスチックシムがプラスチックでコイルの層をオーバモールドすることによって形成される。電気コネクタ導線は，無線電力回路との接続のためにプラスチックカバーから突き出てもよい。多層プラスチックシムを次々に上に置いて，多層コイル配列シムアセンブリを形成することができる。プラスチックシムのうちいくつかは，ほかのプラスチックシムからの電気コネクタが貫通できるように開口部を含んでもよい。コイル導線は各コイルの外径及び内径から突出して，電気コネクタ導線に接続する。この構成の一つの利点は，コイルの内径上のコイル導線がコイルをまたがないことである。この実施例の変形においては，シム内の各コイルを個別にオーバモールドしてもよい。個別にオーバモールドされたコイルの各層がシムを成す。
【0014】
無線電力ソリューションの性能が，配列の中心と中心との間隔の幾何学的パターンに依存する配列内のコイルを整列させる，組立て支援を提供することが望ましい。多層シム配列アセンブリは，コイルの整列を支援し，電線の経路設定を支援し，コイル配列を無線電力回路に接続することによって，製造を容易にする。
【0015】
本願発明のこれらの目的，利点及び特徴は，現在の実施例の説明及び図面を参照することによって，より十分に理解し，評価されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】二つの端部に導かれた導線を有する組み立てられた多層シムアセンブリの透視図である。
【図4】一つの端部に導かれた導線を有する組み立てられた多層シムアセンブリの透視図である。
【図6】シールドシムを有する組み立てられた多層シムアセンブリの透視図である。
【図9】アセンブリを通して突き出る電線を有する組み立てられた多層シムアセンブリの上面透視図である。
【図12】印刷回路基板シムを有する組み立てられた多層シムアセンブリの透視図である。
【図17】埋め込まれたトレースを有するプラスチックオーバモールドされたシムを有する組み立てられた多層シムアセンブリの透視図である。
【図21】オーバモールドされたコイル配列シムを有する組み立てられた多層シムアセンブリの上面透視図である。
【図24】個別にオーバモールドされたコイルを有する多層シムアセンブリの展開図である。
【図25】本発明の実施例による無線電源システムの透視図である。
【図26】多層シムアセンブリを製造する一実施例のステップのうちいくつかの代表的なフロー図である。
【図27】多層シムアセンブリを製造する一実施例のステップのうちいくつかの代表的なフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の実施例を詳細に説明する前に，本発明は以降の説明に記載されたか，図に示された動作の詳細又は組立て及び構成要素の配置の詳細に限定されるものではないことを理解されたい。本発明は別の実施例で実現し，ここで明確に開示されていない種々の代替方法で実践し又は実行してもよい。また，ここで用いている表現及び用語は説明用であって，限定として理解することは望ましくないことも理解されたい。「含む」，「有する」及びその変形の使用は，その後に掲げる項目及びその均等物，並びに追加項目及びその均等物を含むものとする。さらに，種々の実施例の説明において列挙を用いることがある。別途明確に言及しない限り，列挙の使用は本発明を如何なる構成要素の特定の順序又は数に限定するものと捉えることは望ましくない。また，列挙の使用は，本発明の範囲から，列挙されたステップ又は構成要素と組合せ又は組み込むことができる如何なる追加のステップ又は構成要素を除外すると捉えることは望ましくない。
【0018】
本発明の一つの実施例によって組み立てられた多層シムアセンブリが図１〜３に示されており，全体として１００と記されている。一般に，多層シムアセンブリは複数のシム及び複数のコイルを含む。各シムはコイルのいくつかをコイル配列に整列させることを支援し，シムは集合的にコイルを多層コイル配列に配置する。シムはまた，無線電源回路とコイルとの間に電気を導くことを支援する。
【0019】
図１〜３を参照すると，多層シムアセンブリ１００の図示された実施例は３枚のシム１０２，１０４，１０６と，多層コイル配列１１０を形成する１８個のコイル１０８と，シールド１１２とを含む。各シムは６個のコイルを単層コイル配列に整列させ，３枚のシムが集合的に１８個のコイルを３層コイル配列に整列させる。
【0020】
各コイル１０８は巻線部１１４及び伝送部１１６を有する。巻線部１１４は１又は複数の旋回を含み，交番電流で励磁されたとき電磁界が生成される。伝送部１１６は交番電流源への接続を提供する，コイルの一部を指し，コイルを接続するための１又は複数の導線１１７を含む。伝送部１１６はコイル電線と呼ばれることもある。現実施例に示されるコイルは平坦でありらせん状に巻かれているが，別の種類及び形状のコイルを実現してもよい。例えば，らせん状に巻かれたコイルの代わりに，平坦で長方形に巻かれたコイルを使用してもよい。
【0021】
現実施例においては，各シム層は不導電性材料でできており，コイルを配列に整列させるためのガイド１２０と，コイルから電気結線を導くための経路設定部１１８とを含む。
【0022】
ガイド１２０は，コイルを指定された１の配列に整列させるのに適した各シムの一部である。図示したとおり，ガイド１２０は，シムが除去されて各コイルの位置を規定する壁を有する開口部を提供するシムの一部であってよい。シムが表面に固定されたとき，コイルは開口部に置かれ，開口部の壁は，コイルが確実に正しく配置されるようにするために用いることができる。図３に示すように，シムは次々に上に置かれ，コイルは下のシムの上面，又は下のコイルの上面に置かれる。図示したとおり，各層のコイルは一般に，それらが置かれている対応するシムの上面及び底面と概略同一面にある。このようにして，シム表面の上に置かれたコイルは一般に，コイル表面の上に置かれたコイルと垂直に整列する。別の実施例においては，ガイド１２０は整列を補助するエンボスパターンであってよい。すなわち，シム内の開口部の代わりに，各シムがコイルをシム内に整列させるためのパターンを有してもよい。この種の実施例においては，各層のコイルは下のシムの上には置かれない。コイルのサイズ及び形状は実施例によって異なってもよい。例えば，シムがエンボスパターン上に置かれたとき，コイルがシムの上面と同一面又は下にあるように製造してもよい。ガイド１２０は，製造の際にモールドしてもよいし，モールドの後にミル加工してもよい。また別の実施例においては，ガイド１２０はコイルが電気的に接続される接続点であってもよい。
【0023】
経路設定部１１８は，コイル１０８の巻線部１１４から無線電力回路へ，コイル１０８の伝送部１１６を導くことを支援する。例えば，各シムは，当該シムと関係するコイル配列内のコイル１０８それぞれの伝送部１１６を導くのに十分大きな経路設定チャネル１０８を含んでもよい。図１〜３に示す実施例のようなほかの実施例においては，二つのシムが互いに隣り合って配置されたとき，協同してより大きな経路設定チャネル１１８を形成してもよい。いくつかの実施例においては，経路設定チャネル１１８のいくつか又はすべてが複数のコイルの伝送部１１６を同時に導くのに十分大きくてもよい。
【0024】
一般に多層シムアセンブリを組み立てるために，シムは互いに搭載してもよいし，シールドを有する実施例においては，互いの上に一つずつシールドに搭載してもよい。第１のシムを置いた後，当該層のコイルそれぞれの巻線部がガイド１２０を用いて所定の位置に整列させられ，所定の場所に固定される。各コイルの伝送部１１６は，次のシムを積み重ねる前に電線経路設定チャネル１１８を用いて導かれる。無線電力回路は印刷回路基板上のシールドの反対側に搭載してもよいし，任意の場所に配置してもよい。多層シムアセンブリの端部から突き出ている電線は，シールドの外側に巻き付けて印刷回路基板に接続してもよいし，別の方法，例えば端子ブロックのハンダ接続によって，無線電力回路に接続してもよい。一つの実施例においては，図１〜３に示すように，電線はシムアセンブリの複数の端部に導かれる。別の実施形態においては，図４〜５に示すように，電線はすべてシムアセンブリの同じ端部に導かれる。
【0025】
図１〜３の多層シムアセンブリの組立てに関する一つの特定の方法は，１）第１シムを，糊又は両面テープのような粘着剤又は本質的に任意のほかの適切な留め具でシールドに取り付けるステップと，２）コイル電線が各コイルのそばの電線経路設定チャネルを通して突き出るように整列するように，第１シムの切欠きに６個のコイルを整列させ，貼り付けるステップと，３）第１シム及び第１の６個のコイルの上に第２シムを貼り付けるステップと，４）第２シムに第２層の６個のコイルを整列させ，貼り付けるステップと，５）第２シム内のチャネルを通して第２層のコイルの電線を導くステップと，６）第３層の６個のコイルを置くステップと，７）第２シム内のチャネルを通して第３層のコイルの電線を導くステップと，８）第２シム及び第２層のコイルの上に第３シムを整列させ，貼り付けるステップと，９）第３シムに第３層の６個のコイルを整列させ，貼り付けるステップと，を含む。
【0026】
図２６は，図１〜３の多層シムアセンブリを組み立てる方法に関係して上述したステップ６〜９を置き換える代替ステップの概略フロー図を示す。この実施例において，上部シムアセンブリ２６０１，２６０２，２６０３は，底部シムアセンブリ２６０４と組み合わされ，結合される。底部シムアセンブリ２６０４は，上述のステップ１〜５に関係して説明したとおり組み立ててもよいし，ほかの適切な組立て方法を用いて組み立ててもよい。一つの実施例においては，上部シムアセンブリは，次のとおり底部シムアセンブリと組み合わされ，結合されて，多層シムアセンブリを形成する。最初に，片面粘着フィルム２６０１が，粘着面を上にして置かれる。上部シム２６０２が粘着フィルム２６０１上に逆さまに置かれる。コイル２６０３が上部シム２６０２に置かれる。電線が上部シム２６０２内のチャネルを通して導かれる。次に，任意選択のステップは，粘着剤を上部シムアセンブリ２６０１，２６０２，２６０３又は底部シムアセンブリ２６０４に塗布することである。次に，上部シムアセンブリ２６０１，２６０２，２６０３は折り曲げられ，底部シムアセンブリ２６０４と整列させられて，多層シムアセンブリが形成される。
【0027】
図２７は，図１〜３の多層シムアセンブリを組み立てる方法に関係して上述したステップ６〜９を置き換える別の代替ステップ集合の概略フロー図を示す。この実施例において，上部シムアセンブリ２７０２，２７０３は，底部シムアセンブリ２７０４と組み合わされ，結合される。底部シムアセンブリ２７０４は，上述のステップ１〜５に関係して説明したとおり組み立ててもよいし，ほかの適切な組立て方法を用いて組み立ててもよい。一つの実施例においては，上部シムアセンブリは，次のとおり底部シムアセンブリと組み合わされ，結合されて，多層シムアセンブリを形成する。最初に，上部シム２７０２が平坦面上に逆さまに置かれる。コイル２７０３が上部シム２７０２に置かれる。電線が上部シム２７０２内のチャネルを通して導かれる。次に，任意選択のステップは，粘着剤を上部シムアセンブリ２７０２，２７０３又は底部シムアセンブリ２７０４に塗布することである。次に，部分シムアセンブリ２７０４は折り曲げられ，上部シムアセンブリ２７０２，２７０３と整列させられて，多層シムアセンブリが形成される。
【0028】
組み立てられると，多層シムアセンブリは無線電源の筐体に搭載される。筐体は，当該筐体に多層シムアセンブリを整列させ，貼り付けるための特定の機能を有してもよい。アセンブリは全体が筐体の内部，背後又は下に隠してもよい。図示した実施例は，コイルの各層が，対応するシムの上面及び底面と同一面になっているため，無線電源の総厚みを最小にする。さらに，この組み立ては１次コイル配列と遠隔装置との間のギャップを最小にする。
【0029】
多層シムアセンブリの図示した実施例は，第１層のコイルがシールド１１２と物理的に接触しているため，高レベルのシールド効果を提供する。シールドは，フェライト磁束シールド１１２のような，本質的に任意の適切なシールドであってよい。いくつかの実施例において，シールドは，ここで参照する２０１０年８月２５日出願の"Flux Concentrator and Method of Making a Magnetic Flux Concentrator"と題する米国特許出願第12/868,052号に記載の磁束収束器のような磁束収束器であってよい。
【0030】
図４〜５を参照すると，図１〜３に示した多層シムアセンブリに類似の多層シムアセンブリ２００の実施例が示されている。多層シムアセンブリ２００は３枚のシム２０２，２０４，２０６と，多層コイル配列２１０を形成する１８個のコイル２０８と，シールド２１２とを含む。主な違いは，コイルそれぞれのコイル導線２１７がすべてシムアセンブリの同一の端部に導かれていることである。図５は，多層シムアセンブリの一つの端部への経路設定を達成するために，シム内に電線経路設定チャネルを形成することができる一つの方法を示している。シールド２１２と，コイル２０８と，シム２０２，２０４，２０６とは，概略，図１〜３の実施例に関係して説明した通りに組み立てることができる。組み立てられた多層シムアセンブリ２００は，無線電源の筐体内又は筐体上に搭載される。無線電力回路はシールドの下に搭載された印刷回路基板上に含めてもよく，コイル導体２１７は巻き付けられて回路に接続される。代替実施例においては，無線電力回路は無線電源の任意の場所に含めてもよい。
【0031】
図６〜８を参照すると，図１〜３に示した多層シムアセンブリに幾分類似の多層シムアセンブリ３００の実施例が示されている。多層シムアセンブリ３００は２枚のシム３０４，３０６と，多層コイル配列３１０を形成する１８個のコイル３０８と，シールド３１２とを含む。この実施例と図１〜３に示された実施例との主な違いは，シールドシム３１２が，コイルを整列させ，電線を導くためのシムの一つを置き換えることである。
【0032】
シールドシム３１２は，配列内のコイルを整列させるガイド３２０と，電線をシムアセンブリの端部に導くためのチャネル３１８とを含む。シールド内のガイド３２０は，コイルを指定された位置で配列に整列させるのに適したシールドの一部である。図示したとおり，ガイド３２０は整列を補助するエンボスパターンを有してもよい。すなわち，シールドシム３１２は，シールド上のコイルを整列させるためのエンボスパターンを有してもよい。エンボスパターンのサイズ及び形状は，コイルのサイズ及び形状に非常に依存する。シールドシム３１２内のガイド３２０は，製造の際にモールドしてもよいし，モールド後にミル加工してもよい。図８に示すとおり，コイルはガイド３２０を用いて配列内に配置され，シム３０４は，コイルがシム３０４内に配置されたとき，コイルがシールドシム３１２の上面に置かれるか，シールドシム３１２内に配置されたコイル３０８の上面に置かれるかのいずれかであるように，シールドシム３１２の上に固定される。各層のコイルは，概略，コイルが置かれている対応するシムの上面及び底面と同一面にある。このようにして，シム表面の上に置かれたコイルは一般に，コイル表面の上に置かれたコイルと垂直に整列する。ほかの実施例においては，ガイド３２０は，シールドが除去されて各コイルの位置を規定する壁を有する開口部を提供するシールドの一部であってよい。シムが，シールドのほかの層のような表面に固定されたとき，コイルは開口部に置かれ，開口部の壁は，コイルが確実に正しく配置されるようにするために用いることができる。
【0033】
代替実施例において，シム３０４，３０６はシールドされた部分及びシールドされていない部分を含んでもよい。例えば，シールドされていない部分は多層コイル配列内のコイルと重複するように配置され，多層コイル配列を囲む範囲及びシム３０４，３０６それぞれのシールドされた部分は，多層コイル配列内のコイルと重複しないシムの任意の部分を含んでもよい。このようにして，シールドによって阻止されないが，無線転送経路以外のすべてのほかの経路はシールドによって実質的にシールドによって禁止される無線転送経路を含む多層シムアセンブリが提供される。
【0034】
図９〜１１を参照すると，図６〜８に示した多層シムアセンブリに幾分類似の多層シムアセンブリ４００の実施例が示されている。多層シムアセンブリ４００は２枚のシム４０４，４０６と，多層コイル配列４１０を形成する１８個のコイル４０８と，シールド４１２と，印刷回路基板４２１と，を含む。この実施例と図６〜８に示された実施例との主な違いは，電線経路設定チャネル４１８が水平ではなく垂直なことである。
【0035】
シム４０４，４０６及びシールドシム４１２は図６〜８に関係して説明したとおり積み重ねられている。しかし，コイル電線がチャネルを通してアセンブリの端部に導かれる代わりに，電線は多層シムアセンブリの一部を通して突き出し，無線電力回路４２３に接続されている。無線電源回路４２３が，シールド４１２に固定された印刷回路基板４２１上に配置されている実施例においては，コイル電線は印刷回路基板内の穴を通して突き出て，ハンダ付け又はほかの方法で，印刷回路基板４２１上の導電性トレース４２２に接続される。印刷回路基板４２１上の導電性トレース４２２は，印刷回路基板４２１上に配置された無線電力回路４２３又はボードエッジコネクタ，ハンダパッド，ネジ端子又はほかの適切な終端のような端子エリアに電気結線を導くことができる。
【0036】
図１２〜１６を参照すると，図４〜５に示した多層シムアセンブリに幾分類似の多層シムアセンブリ５００の実施例が示されている。多層シムアセンブリ５００は３枚のシム５０２，５０４，５０６と，多層コイル配列５１０を形成する１８個のコイル５０８と，シールド５１２とを含む。この実施例と図４〜５に示された実施例との主な違いは，シムが印刷回路基板でできていることである。
【0037】
印刷回路基板シム５０２，５０４，５０６は２層印刷回路基板で組み立てられており，電線経路設定チャネルの代わりにトレース５１８を有する。現実施例においては，印刷回路基板シム５０２，５０４，５０６はそれぞれ，配列内のコイルを整列させるためのガイド５２０と，電気をシムアセンブリの端部に導くためのトレース５１８を含む。各コイルのコイル電線５１７は，各コイルの外径に近い接続エリア５１９にハンダ付けすることによって，シム５０２，５０４，５０６それぞれのトレース５１８に接続される。このようにして，コイル電線の長さが扱い易い，短い長さに保つことができる。両面回路基板は，積層シムが互いにハンダ付けされ，各シム間に電流を通すことができるようにするビア接続を有してもよい。
【0038】
おそらくは図１３に最もよく示されているが，印刷回路基板シム５０２の一つはほかのシム５０４，５０６及びシールド５１２よりも更に延長して，電気結線を行うことができる。延長された印刷回路基板シム５０２の端部は，ハンダパッド，ピンコネクタ，端子ブロック又は本質的に任意のほかの終端構造を有してよい。例えば図１６に示すように，多層シムアセンブリ５００はピンコネクタ５２４を含んでもよい。ピンコネクタは，無線電力回路を多層シムアセンブリ５００に電気的に接続するインタフェースを提供する。印刷回路基板シムへの接続は，個別電線，リボンケーブル又は本質的に任意のほかの適切なコネクタで成される。
【0039】
図１７〜２０を参照すると，図１２〜１６に示した多層シムアセンブリに幾分類似の多層シムアセンブリ６００の実施例が示されている。多層シムアセンブリ６００は３枚のシム６０２，６０４，６０６と，多層コイル配列６１０を形成する１８個のコイル６０８と，シールド６１２と，を含む。この実施例と図１２〜１６に示された実施例との主な違いは，この実施例のシムはトレースを有する印刷回路基板シムではなく，回路経路を形成するためにスタンプ加工された電気トレースの周囲に共通モールド（ｃｏ−ｍｏｌｄ）されているプラスチックシムであることである。
【0040】
プラスチックオーバモールドに先立って，スタンプ加工されたトレース６１８が共に打ち抜かれ，タブ６３０によって接続される。これによって，オーバモールドに先立つスタンプ加工されたトレース６１８の処理及び配置を容易にすることができる。モールド処理の際，又はその後で，コネクタタブ６３０が打ち抜かれて，プラスチックシム内に個別のトレース６１８が埋め込まれたままにする。タブ６３０が打ち抜かれると，開口部６３０がシム内に残される。トレースが終端点を有するとき，スタンプ加工された金属トレース６１８上の終端点６１９は波型接続，ピンコネクタ，ハンダパッド又は本質的に任意のほかの種類の端子であってよい。図１８に示すように，ピンコネクタ６２４は無線電力回路を多層シムアセンブリ６００に電気的に接続するインタフェースを提供することができる。
【0041】
図２１〜２３を参照すると，各シムがオーバモールドされている多層シムアセンブリ７００の実施例が示されている。図示されている実施例において，多層シムアセンブリ７００は３枚のオーバモールドされたシム７０２，７０４，７０６と，多層コイル配列７１０を形成する１８個のコイル７０８と，シールド７１２と，印刷配線基板７２１と，を含む。多層オーバモールドシムアセンブリ７００は，多層無線電力コイル配列のうち，無線電力コイルの第１サブセットと，無線電力コイルの第２サブセットと，を整列させるための整列システムを含むことができる。整列システムは，オーバモールドされたシム層それぞれと，シールド層とに整列機能（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｆｅａｔｕｒｅ）を含むことができる。整列機能は，隆起，柱，ペグ，突出部（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ），端部，空洞，穴，又は本質的に任意のほかの種類の整列機能を含むことができる。多層オーバモールドシムアセンブリ７００はまた，無線電力コイルの第１及び第２サブセットからの電気結線を導くための経路設定システムを含んでもよい。経路設定システムは，第１オーバモールドシム層と，第２オーバモールドシム層と，存在すればシールド層とに経路設定機能を含んでもよい。経路設定機能は，チャネル，スタンプ加工されたトレース，端部，穴，又は本質的に任意のほかの種類の経路設定機能を含んでもよい。
【0042】
現実施例においては，オーバモールドシムはそれぞれ６個のコイル７０８と共にオーバモールドされて，コイル電線がシムから突き出ている，コイルの周囲のプラスチックケーシングを形成する。オーバモールドシム７０２，７０４，７０６はコイル７０８を完全に，又は部分的に囲むことができる。一つの実施例においては，コイル電線はシムの端部から突き出ている。別の実施例においては，コイル電線はシムの底面の，各コイルの外径及び内径から突き出ている。コイル電線がシムの底面から突き出ている実施例においては，シム７０４，７０６と，シールド７１２と，印刷回路基板７２１とはすべて，コイル電線７１８が多層シムアセンブリ７００を通って導かれて印刷回路基板７２１へ届くように開口部７３４を含んでもよい。印刷回路基板において，コイル電線７１８のコイル導線７１７は印刷回路基板７２１上のトレース７２２にハンダ付けされるか，他の方法で接続される。印刷回路基板上の導電性トレース７２２は無線電力回路又は，ボードエッジコネクタ，ハンダパッド，ネジ端子，又はほかの適切な終端のような終端エリアに電気結線を導くことができる。
【0043】
電線巻線コイルについての変形においては，電線の導線は，プラスチックでオーバモールドする前に，ハンダ付け，溶接又は別の方法で金属タブに取り付けられる。そして，オーバモールド処理の後，金属タブはディスクから突き出る。
【0044】
いくつかの実施例においては，コイル７０８は電線の代わりにスタンプ加工された金属薄板で組み立てることができる。スタンプ加工されたコイルの実施例においては，コイルは，コイル電線の代わりにコイルの外径及び内径から突き出た金属タブを有してもよい。突き出た金属タブは，各シムが上述のコイル電線について説明した通り，互いの上に順に積み重ねることができる。この構成の一つの利点は，コイルの内径上のコイル導線がコイルをまたがず，Z次元厚みを増さないことである。
【0045】
図２４を参照すると，図２１〜２３の実施例の変形が図示されている。図示された実施例において，多層シムアセンブリ８００は３枚のオーバモールドされたシム８０２，８０４，８０６と，多層コイル配列８１０を形成する１８個のコイル８０８と，シールド８１２と，印刷配線基板８２１と，を含む。この実施例と，図２１〜２３の実施例との主な差は，シム全体を一度にオーバモールドする代わりに，各シム内のコイルをそれぞれ個別にオーバモールドできることである。ちょうど図２１〜２３の実施例のように，多層オーバモールドシムアセンブリ８００は，整列システム及び経路設定システムを含んでもよい。
【0046】
現実施例において，各コイルはプラスチックディスク内に個別にオーバモールドされる。各コイルからの電線導線は，上述したものとほぼ同一の方法でプラスチックディスクから突き出る。個別にオーバモールドされたコイルは電線コイルとして説明されたが，代替実施例においてはスタンプ加工されたコイルを個別にオーバモールドしてもよい。シールド８１２と，印刷回路基板８２１と，シム８０２，８０４，８０６内の開口部８３４は，各コイルからの電線導線が多層シムアセンブリを通って導かれるようにする。いくつかの実施例において，各シム８０２，８０４，８０６内の個別にオーバモールドされたコイル８０８間の空気ギャップ８３５は，各コイルからの電線導線を導くのに十分であり，シム内の開口部は必要ない。
【0047】
いくつかの実施例において，オーバモールド内の突出部は整列を助ける。例えば，隆起，柱，ペグ，突出部，又はほかの種類の突出部は整列を助けることができる。現実施例において，コイル導線は，該コイル導線が剛になり，したがって個別にオーバモールドされたコイルと印刷回路基板８２１との間の電気結線（基になるコイル導線を介する）と，また同時に，コイル整列のためのガイドとして作用することができるようにオーバモールドされる。例えば，現実施例において，コイルの間隔及び配置は，コイルの位置とシールド８２１内の穴の位置とによって決定される。代替実施例においては，二つの別個の構造を用いて，電気結線及び整列を提供することができる。例えば，非剛体コイルはシールド８１２内の全体を通って印刷回路基板８２１へ導かれ，各個別オーバモールドディスク上の個別の突出部を用いて，コイルを所望の配置に整列させることができる。別の実施例においては，個別オーバモールドコイルを整列させるために，個別の突出部をシールドに含めてもよい。
【0048】
本発明の一実施例によって組み立てられた無線電源システムが図２５に示され，全体として２５００と記されている。一般に，無線電源システム２５００は無線電源２５０２及び遠隔装置２５０４を含む。無線電源システムは，無線電源，１又は複数の遠隔装置，又は無線電源と１又は複数の遠隔装置との組合せを指してもよい。無線電源２５０２は電磁界を生成することができ，遠隔装置は電磁界内のエネルギを受け取り，利用することができる。
【0049】
無線電源２５０２は，筐体２５０６と，コード２５０８と，無線電源回路２５１０と，多層シムアセンブリ２５１２とを含む。筐体２５０６は，無線電源２５０２の構成要素を保護し，遠隔装置が受電するために配置される無線転送面を提供する。一般に，無線転送面と，筐体の周辺エリアは不導電性かつ非磁性である。筐体のほかの部分は，所望であれば導電性かつ磁性であってもよい。
【0050】
コード２５０８は，無線電源をＡＣ又はＤＣ電源のような電源に接続するために提供される。代替実施例においては，例えば電池駆動構成においては，コードは不必要である。
【0051】
無線電源回路２５１０は，ＡＣ信号を，多層シムアセンブリ２５１２の多層コイル配列内の１又は複数のコイルに供給することができる，本質的に任意の回路を含んでもよい。現実施例においては，無線電力回路２５１０は筐体２５０６内に配置される。いくつかの実施例においては，無線電力回路２５１０は多層シムアセンブリ２５１２と一体化してもよい。２００４年１１月３０日発行のKuennenほかの"Inductively Coupled Ballast Circuit"と題する米国特許第6,825,620号に開示されている誘導電源システムの共振探査回路，２００７年５月１日発行のBaarmanの"Adaptive Inductive Power Supply"と題する米国特許大7,212,41号の適応型誘導電源，２００３年１０月２０日出願のBaarmanの"Adaptive Inductive Power Supply with Communication"と題する米国特許出願第10/689,148号の通信を含む誘導電源，Baarmanによって２００７年９月１４日に出願された"System and Method for Charging a Battery"と題する米国特許出願第11/855,710 号のリチウムイオン電池を無線で充電するための誘導電源，Baarmanほかによって２００７年１２月２７日に出願された"Inductive Power Supply with Device Identification"と題する米国特許出願第11/965,085号の装置識別を有する誘導電源，又はBaarmanによって２００８年１月７日に出願された"Inductive Power Supply with Duty Cycle Control"と題する米国特許仮出願第61/019,411号のデューティサイクル制御を有する誘導電源，を含む誘導電源回路を用いることが望ましいことがある。上記特許文献のすべてをここで参照する。
【0052】
多層シムアセンブリの種々の異なる実施例を上で述べた。コイルの多層コイル配列への整列を支援し，無線電源回路２５１０から多層コイル配列への導体の経路設定を支援する，本質的に任意の多層シムアセンブリ２５１２を利用することができる。
【0053】
無線電源２５０２は，設計及び構成が異なる広範な遠隔装置２５０４と共に用いることを意図したものである。一般に，各遠隔装置は，１又は複数の２次コイルと，無線受電回路と，負荷と，を含む。ＤＣ負荷に関しては，無線受電回路は，ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する整流回路を含んでもよい。いくつかの実施例においては，無線受電回路は調整された出力を負荷に供給するための調整回路を含んでもよい。負荷は，電池又は無線受電回路によって供給される電力を利用できる，あるほかの構成要素であってよい。
【0054】
「垂直」，「水平」，「上」，「底」，「上方」，「下方」，「内側」，「内側に」，「外側」，「外側に」のような方向に関する用語は，それらが用いられる限り，図に示した実施例の方向に基づいて本発明の説明を支援するために用いられる。方向に関する用語の使用は，本発明を如何なる特定の方向の実装に限定すると解釈することは望ましくない。
【0055】
上記の説明は，本発明の現実施例についてのものである。本願請求項に規定された本発明の精神及び広範な態様から逸脱することなく，種々の代替及び変更を行ってもよい。本願請求項は，均等論を含む特許法の原理に従って解釈すべきである。本明細書は説明のために呈示されたものであり，本願発明のすべての実施例の徹底的な説明として，又はこれらの実施例に関係して図示若しくは説明した特定の要素に請求項の範囲を限定するものとして解釈することは望ましくない。例えば，制限なしに，説明した本発明の個別要素は，実質的に類似の機能を提供するか，又は別様に適切な動作を提供する代替要素によって置き換えてもよい。例えばこのことは，現在当業者が知っているかも知れない現在既知の代替要素と，開発の際に当業者が代替物として認識するかも知れない，将来開発されるかも知れない代替要素と，を含む。さらに，開示した実施例は，共に説明した，協同して一群の利点を提供するかも知れない複数の特徴を含む。本発明は，請求項において明確に言及した場合を除き，これらの特徴のすべてを含むか，言及した利点のすべてを提供する実施例だけに限定されるものではない。例えば，「一つの（ａ／ａｎ）」，「この（ｔｈｅ）」又は「前記（ｓａｉｄ）」の用語を使用した単数の請求項の要素のいかなる参照も，当該要素を単数に限定するものととらえてはならない。