特許 5944886 無線充電セット及びそのソース部

(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】5944886

(24)【登録日】2016年6月3日

(45)【発行日】2016年7月5日

(54)【発明の名称】無線充電セット及びそのソース部

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20160621BHJP

   H02J 50/00 20160101ALI20160621BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 301D

   H02J17/00 B

【請求項の数】10

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2013-502454(P2013-502454)

(86)(22)【出願日】2011年3月25日

(65)【公表番号】特表2013-528041(P2013-528041A)

(43)【公表日】2013年7月4日

(86)【国際出願番号】KR2011002050

(87)【国際公開番号】WO2011122789

(87)【国際公開日】20111006

【審査請求日】2014年2月25日

(31)【優先権主張番号】10-2010-0029546

(32)【優先日】2010年3月31日

(33)【優先権主張国】KR

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】503447036

【氏名又は名称】サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】リュ，ヨン ホ

(72)【発明者】

【氏名】パク，ウン ソク

(72)【発明者】

【氏名】クォン，サン ウク

(72)【発明者】

【氏名】ホン，ヨン タク

(72)【発明者】

【氏名】キム，ナム ユン

(72)【発明者】

【氏名】パク，ユン クォン

(72)【発明者】

【氏名】キム，ドン ゾ

(72)【発明者】

【氏名】チェ，ジン ソン

【審査官】 馬場 慎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１１０３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１４０２２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−２０３９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−４６４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１０９６９１（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００ − ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ − ７／３６

Ｈ０２Ｊ ５０／００

Ｈ０１Ｍ １０／４２ − １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

柔軟性を有し、無線で電力を送信する少なくとも１つのソース共振器を含むソース部と、
前記送信される無線電力とマッチング（整合）されて前記ソース部から無線電力を受信する少なくとも１つのターゲット共振器を含み、前記少なくとも１つのターゲット共振器によって受信される無線電力を用いて電源を充電するデバイスとを有し、
前記ソース部は、前記デバイスの充電据え置き台及び前記充電据え置き台上に垂直に配置される柱状のバーに備えられ、前記デバイスは前記バーの周辺に位置することを特徴とする無線充電セット。

【請求項2】

前記充電が必要なデバイスが複数である場合、前記複数のデバイスは同時に前記ソース部によって充電されることを特徴とする請求項１に記載の無線充電セット。

【請求項3】

前記デバイスは複数のターゲット共振器を含み、
前記複数のターゲット共振器は互いに直交するように備えられることを特徴とする請求項１に記載の無線充電セット。

【請求項4】

前記デバイスは複数のターゲット共振器を含み、
前記複数のターゲット共振器は同時に前記無線電力を受信することを特徴とする請求項１に記載の無線充電セット。

【請求項5】

前記少なくとも１つのソース共振器は薄膜型の共振器であることを特徴とする請求項１に記載の無線充電セット。

【請求項6】

前記少なくとも１つのターゲット共振器には防水及び遮蔽のためのフィルムがラッピングされていることを特徴とする請求項１に記載の無線充電セット。

【請求項7】

前記デバイスは３次元映像を視聴するための３次元メガネであり、
前記３次元メガネは、メガネフレームのテンプルに備えられる第１ターゲット共振器、及び、ブリッジ又はフレームに備えられる第２ターゲット共振器を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線充電セット。

【請求項8】

外部表面と、
柔軟性を有し、前記外部表面上に位置して、少なくとも１つのデバイスに電力を無線で送信する１つ以上のソース共振器とを備え、
前記外部表面は、据え置き台上面と、前記据え置き台上面から垂直に突出した円柱状のバーとを含んで、各々前記１つ以上のソース共振器によってフレキシブルにラッピングされ、前記少なくとも１つのデバイスに電力を無線で送信することを特徴とする少なくとも１つのデバイスに電力を無線で送信するソース部。

【請求項9】

前記１つ以上のソース共振器は、全方向に電力を無線で送信することを特徴とする請求項８に記載の少なくとも１つのデバイスに電力を無線で送信するソース部。

【請求項10】

前記１つ以上のソース共振器は、複数のデバイスに同時に電力を無線で送信することを特徴とする請求項８に記載の少なくとも１つのデバイスに電力を無線で送信するソース部。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は無線充電セット及びそのソース部に係り、特に、位置に関係なく無線によりデバイスの充電が可能な、無線充電セット及びそのソース部に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯用電子製品のバッテリ性能が重要な問題として浮かび上がっている。携帯用電子製品だけではなく、家電製品でもデータを無線で送信する機能が提供されるが、一般に、その電力は電力線によって提供される。

【0003】

一方、無線電力送信（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）技術のうち、共振器を用いてデバイス又はデバイスのバッテリに無線で電力を供給する技術がある。しかし、無線電力送信技術を用いてデバイスを充電する場合、デバイスの共振器の位置と角度に応じて充電効率が低下するという問題が生じる。一例として、無線電力を供給するソース共振器とその無線電力が供給されるターゲット共振器（即ち、デバイスの共振器）の面が互いに垂直に位置すれば無線電力を送受信できない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、無線電力が送信される方向と位置、そして無線電力を受信するターゲット共振器の角度に関わらず、デバイスを充電できる無線充電セットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するためになされた本発明による無線充電セットは、柔軟性を有し、無線で電力を送信する少なくとも１つのソース共振器を含むソース部と、前記送信される無線電力とマッチング（整合）されて前記ソース部から無線電力を受信する少なくとも１つのターゲット共振器を含み、前記少なくとも１つのターゲット共振器によって受信される無線電力を用いて電源を充電するデバイスとを有し、前記ソース部は、前記デバイスの充電据え置き台及び前記充電据え置き台上に垂直に配置される柱状のバーに備えられ、前記デバイスは前記バーの周辺に位置することを特徴とする。

【0006】

前記充電が必要なデバイスが複数である場合、前記複数のデバイスは同時に前記ソース部によって充電されてもよい。
前記デバイスは複数のターゲット共振器を含み、前記複数のターゲット共振器は互いに直交するように備えられてもよい。
前記デバイスは複数のターゲット共振器を含み、前記複数のターゲット共振器は同時に前記無線電力を受信してもよい。
前記少なくとも１つのソース共振器は薄膜型の共振器であってもよい。
前記少なくとも１つのターゲット共振器には防水及び遮蔽のためのフィルムがラッピングされてもよい。
前記デバイスは３次元映像を視聴するための３次元メガネであり、前記３次元メガネは、メガネフレームのテンプルに備えられる第１ターゲット共振器、及び、ブリッジ又はフレームに備えられる第２ターゲット共振器を備えてもよい。

【0007】

上記目的を達成するためになされた本発明による少なくとも１つのデバイスに電力を無線で送信するソース部は、外部表面と、柔軟性を有し、前記外部表面上に位置して、少なくとも１つのデバイスに電力を無線で送信する１つ以上のソース共振器とを備え、前記外部表面は、据え置き台上面と、前記据え置き台上面から垂直に突出した円柱状のバーとを含んで、各々前記１つ以上のソース共振器によってフレキシブルにラッピングされ、前記少なくとも１つのデバイスに電力を無線で送信することを特徴とする。

【0008】

前記１つ以上のソース共振器は、全方向に電力を無線で送信してもよい。
前記１つ以上のソース共振器は、複数のデバイスに同時に電力を無線で送信してもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によると、無線電力送信のためのソース共振器が全方向に無線電力を送信する全方向性の特徴を有することによって、無線電力が送信される方向と位置、そして、無線電力を受信するターゲット共振器の角度に関わらず、デバイスを充電できる。これによって、ターゲット共振器が置かれる位置に関わらず、充電が可能であるため充電効率を向上できる。
また、複数のデバイスは、１つのソース共振器によって同時に充電され得るため、充電が必要なデバイスが数個である場合、ユーザが待機する充電時間を短縮できる。
また、１つのデバイスに複数のターゲット共振器が挿入され、カップリングが発生したターゲット共振器を用いて充電することによって充電速度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一般的な無線電力送信システムの一例を説明するための図である。

【図2】本発明の実施形態に係る無線充電セットの一例を示す図である。

【図3】本発明の実施形態に係る無線充電セットの他の例を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係る無線充電セットの更なる例を示す図である。

【図5】無線で電力を送信するソース共振器の一例を示す図である。

【図6】デバイスに挿入されるターゲット共振器を説明するための図である。

【図7】一実施形態に係る２次元構造の共振器を示す図である。

【図8】一実施形態に係る３次元構造の共振器を示す図である。

【図9】一実施形態に係るバルキー型に設計された無線電力送信のための共振器を示す図である。

【図10】一実施形態に係る中空型に設計された無線電力送信のための共振器を示す図である。

【図11】パラレルシートが適用された無線電力送信のための共振器の例を示す図である。

【図12】一実施形態に係る分散キャパシタを含む無線電力送信のための共振器を示す図である。

【図13】（Ａ）は、図７に示した共振器で用いられる整合器を例示し、（Ｂ）は、図８に示した共振器で用いられる整合器を例示する図である

【図14】図７に示す共振器の等価回路を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
無線電力送信技術（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）は、無線でエネルギーを電力源からデバイスに送信する技術である。送信距離は、数ミリメートル（ｍｍ）の近距離だけではなく、数メートル（ｍ）程度の中距離（ｍｉｄ−ｒａｎｇｅ）送信が可能である。下記の説明で、充電は無線電力送信を用いてデバイスを充電する場合を意味する。

【0014】

図１は、一般的な無線電力送信システムの一例を説明するための図である。
図１に示す例では、無線電力送信システムによって無線で電力が送信され、このとき送信される電力を共振電力（ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｏｗｅｒ）と称する。

【0015】

図１に示すように、無線電力送信システムは、ソースとターゲットで構成されるソース−ターゲット構造である。即ち、無線電力送信システムは、ソース部を含む共振電力送信装置１１０とターゲット部を含む共振電力受信装置１２０を備える。

【0016】

共振電力送信装置１１０は、外部の電圧供給機からエネルギーを受信して共振電力を発生させるソース部１１１及びソース共振器１１５を備える。また、共振電力送信装置１１０は、共振周波数又はインピーダンスマッチングを行う整合制御部（Ｍａｔｃｈｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ）１１３をさらに備えてもよい。

【0017】

ソース部１１１は、外部の電圧供給機からエネルギーを受信して共振電力を発生する。ソース部１１１は、外部装置から入力される交流信号の信号レベルを所望するレベルに調整するためのＡＣ−ＡＣコンバーター、ＡＣ−ＡＣコンバーターから出力される交流信号を整流することによって、一定レベルのＤＣ電圧を出力するＡＣ−ＤＣコンバーター、ＡＣ−ＤＣコンバーターから出力されるＤＣ電圧を高速スイッチングすることによって、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ帯域のＡＣ信号を生成するＤＣ−ＡＣインバーターを含む。

【0018】

整合制御部１１３は、ソース共振器１１５の共振帯域幅（Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）又はソース共振器１１５のインピーダンスマッチング周波数を設定する。整合制御部１１３は、ソース共振帯域幅設定部（図示せず）又はソースマッチング周波数設定部（図示せず）のうち少なくとも１つを備える。ソース共振帯域幅設定部は、ソース共振器１１５の共振帯域幅を設定する。ソースマッチング周波数設定部は、ソース共振器１１５のインピーダンスマッチング周波数を設定する。ここで、ソース共振器の共振帯域幅又はソース共振器のインピーダンスマッチング周波数設定に応じて、ソース共振器１１５のＱファクター（Ｑ−Ｆａｃｔｏｒ）を決定する。

【0019】

ソース共振器１１５は電磁気エネルギーをターゲット共振器に伝達する。即ち、ソース共振器１１５は、ターゲット共振器１２１とのマグネチックカップリング１０１によって共振電力をターゲット装置１２０に伝達する。ここで、ソース共振器１１５は設定された共振帯域幅内で共振する。

【0020】

例えば、共振電力受信装置１２０は、ターゲット共振器１２１、共振周波数又はインピーダンスマッチングを行う整合制御部１２３及び受信した共振電力を負荷に伝達するためのターゲット部１２５を備える。負荷は例えば、共振電力受信装置１２０に対応するデバイス又はデバイスの動作であり、共振電力受信装置１２０はモバイルフォンである場合、ターゲット部１２５は受信した電力をモバイルフォンの動作を駆動するために伝達する。

【0021】

ターゲット共振器１２１は、ソース共振器１１５からマグネチックカップリング１０１を介して電磁気エネルギーを受信する。ここで、ターゲット共振器１２１は設定された共振帯域幅内で共振する。

【0022】

整合制御部１２３は、ターゲット共振器１２１の共振帯域幅又はターゲット共振器１２１のインピーダンスマッチング周波数のうち少なくとも１つを設定する。整合制御部１２３は、ターゲット共振帯域幅設定部（図示せず）又はターゲットマッチング周波数設定部（図示せず）のうち少なくとも１つを備える。ターゲット共振帯域幅設定部は、ターゲット共振器１２１の共振帯域幅を設定する。ターゲットマッチング周波数設定部は、ターゲット共振器１２１のインピーダンスマッチング周波数を設定する。ここで、ターゲット共振器１２１の共振帯域幅又はターゲット共振器１２１のインピーダンスマッチング周波数設定に応じて、ターゲット共振器１２１のＱファクターが決定される。

【0023】

ターゲット部１２５は、受信した共振電力を負荷に伝達する。ここで、ターゲット部１２５は、ソース共振器１１５からターゲット共振器１２１に送信されたＡＣ信号を整流してＤＣ信号を生成するＡＣ−ＤＣコンバーターと、ＤＣ信号の信号レベルを調整することによって定格電圧をデバイス又は負荷に供給するＤＣ−ＤＣコンバーターを含む。

【0024】

ソース共振器１１５及びターゲット共振器１２１は、ヘリックス（ｈｅｌｉｘ）コイル構造の共振器、スパイラル（ｓｐｉｒａｌ）コイル構造の共振器、又はメタ（ｍｅｔａ−）構造の共振器の何れかから構成される。

【0025】

図１に示すように、Ｑファクターの制御過程は、ソース共振器１１５の共振帯域幅及びターゲット共振器１２１の共振帯域幅を設定し、ソース共振器１１５とターゲット共振器１２１との間のマグネチックカップリングによって電磁気エネルギーを前記ソース共振器１１５から前記ターゲット共振器１２１に伝達することを含む。ここで、ソース共振器１１５の共振帯域幅は、ターゲット共振器１２１の共振帯域幅よりも広くか、又は、狭く設定される。即ち、ソース共振器１１５の共振帯域幅がターゲット共振器１２１の共振帯域幅より広くか、又は、狭く設定されることによって、ソース共振器のＢＷ−ファクターと前記ターゲット共振器のＢＷ−ファクターは互いに不平衡（ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ）の関係を保持する。

【0026】

共振方式の無線電力送信において、共振帯域幅は重要なファクターである。ソース共振器１１５とターゲット共振器１２１との間の距離変化、共振インピーダンスの変化、インピーダンスミスマッチング、反射信号などを全て考慮したＱファクターをＱｔとする場合、Ｑｔは数式（１）が示すように、共振帯域幅（Δｆ）と反比例関係を有する。

【数1】

【0027】

数式（１）において、ｆ_０は中心周波数、Δｆは共振帯域幅、（Γ_Ｓ，Ｄ）は共振器の間の反射損失、ＢＷ_Ｓはソース共振器１１５の共振帯域幅、ＢＷ_Ｄはターゲット共振器１２１の共振帯域幅を示す。本明細書において、ＢＷファクターは（１／ＢＷ_Ｓ）又は（１／ＢＷ_Ｄ）を意味する。

【0028】

一方、ソース共振器１１５とターゲット共振器１２１との間の距離が変わるか、又は、２つのうち１つの位置が変化すれば、ソース共振器１１５とターゲット共振器１２１との間のインピーダンスミスマッチングが発生することがある。インピーダンスミスマッチングは、電力伝達の効率を低下する直接的な原因になり得る。整合制御部１１３は、送信信号の一部が反射して戻ってくる反射波を検出することによって、インピーダンスミスマッチングが発生したと判断し、インピーダンスマッチングを行う。また、整合制御部１１３は、反射波の波形分析によって共振ポイントを検出することで共振周波数を変更する。ここで、整合制御部１１３は、反射波の波形で振幅が最小である周波数を共振周波数として決定する。例えば、無線電力の送信効率を向上するために整合制御部１１３は共振周波数を反射波が最小振幅を有する周波数に変更する。

【0029】

図２は、本発明の実施形態に係る無線電力充電のための無線充電セットの一例を説明するための図である。
図２に示すように、無線充電セットは、ソース部２１０及び複数のデバイス２２０、２３０、２４０を備える。

【0030】

ソース部２１０は、全方向に無線電力を送信する複数のソース共振器２１１、２１２を備える。図２ではソース共振器２１１、２１２が２個の場合を示すが、ソース共振器２１１、２１２の数は１個であるか、又は、３個以上であってもよい。ソース部２１０は柱状のバー２０上に備えられる。即ち、複数のソース共振器２１１、２１２はバー２０の互いに異なる面又は１つの面に左右又は上下、又は任意に備えられる。

【0031】

また、ソース部２１０を構成する複数のソース共振器２１１、２１２は柔軟性を有する。従って、バー２０が円柱である場合、ソース部２１０又は複数のソース共振器２１１、２１２は円柱バー２０の横面に沿ってフレキシブルに、機能の損傷なしに備えられる。

【0032】

複数のソース共振器２１１、２１２のうち少なくとも１つは、一例として、複数の薄膜型の共振器を並列形態に配置してなる３−Ｄ形態の共振器である。複数の薄膜型の共振器を並列に配置すると、無線電力の送信効率及び送信距離を増加できる。

【0033】

複数のデバイス２２０、２３０、２４０は、バー２０の周辺に位置して各々の電源を充電する。例えば、図２に示すように、複数のデバイス２２０、２３０、２４０はバー２０の設けられた受け台３０に置かれた状態で、ソース部２１０から無線電力を受信する。

【0034】

バー２０と受け台３０は、例えば、コンピュータ又はＴＶのモニター据え置き台である。また、複数のデバイス２２０、２３０、２４０は、３次元映像を視聴するための３次元メガネ、又は、３次元テレビやノート型パソコンで使用可能なブルートゥースヘッドセット、携帯端末など、充電を必要とする全ての電子機器の何れかである。

【0035】

一方、ソース部２１０は全方向性の無線電力送信を行う。複数のデバイス２２０、２３０、２４０は無線電力が受信可能な距離に位置すれば、無線電力をソース部２１０から受信できる。即ち、複数のデバイス２２０、２３０、２４０は、各々に備えられたターゲット共振器の面とソース部２１０が位置するバー２０の面がなす角度、複数のデバイス２２０、２３０、２４０の位置に関わらず充電可能である。

【0036】

そのために、複数のデバイス２２０、２３０、２４０は各々少なくとも１つのターゲット共振器と充電回路を含む。以下ではデバイス２２０を例に挙げて説明する。

【0037】

デバイス２２０は、ソース部２１０から全方向に送信される無線電力と整合（ｍａｔｃｈｉｎｇ）されて無線電力を受信し、受信された無線電力を用いて充電回路でその電源を充電する。即ち、デバイス２２０は、複数のターゲット共振器のうち少なくとも１つのターゲット共振器によって受信される無線電力を用いて電源を充電できる。

【0038】

例えば、複数のターゲット共振器が無線電力と整合がとれれば、デバイス２２０は２つのターゲット共振器を用いて同時に無線電力を受信する。そのために、複数のターゲット共振器は、複数のターゲット共振器の位置が互いに直交するように備えられる。即ち、互いに直交するよう備えられることで、複数のターゲット共振器で発生するフィールド（電磁波）は、その直交性によって互いに影響することなく整合がとれる。また、このような特性を用いてソース共振器からのフィールドによるマグネチックカップリングを介して無線電力を受信する。上述したように同時に複数のターゲット共振器が無線電力を受信する場合、受信される無線電力を合わせて充電することで、より効率よく無線電力の送受信と充電を可能にする。

【0039】

また、複数のデバイス２２０、２３０、２４０は、ソース部２１０から無線電力を受信する時間を共有し得る。即ち、複数のデバイス２２０、２３０、２４０は、ソース部２１０から送信される無線電力を用いて同時に充電できる。他の例として、複数のデバイスは同時に電力を受信できないこともある。

【0040】

図３は、本発明の実施形態に係る無線電力充電のための無線充電セットの他の例を説明するための図である。
図３を参照すると、無線充電セットはソース部３１０及び複数のデバイス３２０〜３６０を備える。

【0041】

ソース部３１０及び複数のデバイス３２０〜３６０は、図２を参照して説明したソース部２１０及び複数のデバイス２２０〜２４０と類似しているので、詳細な説明は省略する。ただし、ソース部３１０は全方向に無線電力を送信する、フレキシブルな少なくとも１つのソース共振器を備える。ソース部３１０は充電据え置き台４０の一面、例えば、上面に設けられる。従って、ソース共振器が複数である場合、ソース共振器は充電据え置き台４０の一面に任意、又は一定の規則に従って固定された位置に備えられる。

【0042】

複数のデバイス３２０〜３６０は充電を必要とする場合、充電据え置き台４０の一面に置かれて充電できる。そのために、複数のデバイス３２０〜３６０は各々少なくとも１つのターゲット共振器を備える。複数のデバイス３２０〜３６０が充電据え置き台４０上又は近傍に置かれれば、各ターゲット共振器は、ソース部３１０から全方向に送信される無線電力と整合がとれ、各デバイス３２０〜３６０は整合がとれた無線電力を用いて充電する。これによって、複数のデバイス３２０〜３６０は、複数のデバイス３２０〜３６０に備えられたターゲット共振器の面とソース部３１０に備えられたソース共振器の面がなす角度、複数のデバイス３２０〜３６０の位置に関わらず充電可能である。

【0043】

図２を参照して説明したように、複数のデバイス３２０〜３６０は、３次元メガネ、又は、３次元テレビ乃至ノート型パソコンで使用可能なブルートゥースヘッドセット、携帯用端末など、充電を必要とする全ての電子機器の何れかである。

【0044】

図４は、本発明の実施形態に係る無線電力充電のための無線充電セットの他の例を説明するための図である。
図４を参照すると、無線充電セットは、複数のソース部４１０、４２０及び複数のデバイス４３０〜４５０を備える。

【0045】

ソース部４１０は柱状のバー５０に備えられ、複数のソース共振器４１１、４１２を含む。ソース部４１０は、図２に示すソース部２１０と同一であるので詳細な説明は省略する。

【0046】

ソース部４２０は、複数のデバイス４３０〜４５０が充電のために据置される充電据え置き台６０に挿入される。ソース部４２０は、図３に示すソース部３１０と同一であるので詳細な説明は省略する。

【0047】

バー５０に備えられるソース部４１０の複数のソース共振器４１１、４１２と、充電据え置き台６０に備えられるソース部４２０のソース共振器とは、互いに垂直に位置するため、ソース部４１０のソース共振器とソース部４２０のソース共振器の間の相互干渉が最小化される。従って、少なくとも１つのターゲット共振器を含む複数のデバイス４３０〜４５０が充電据え置き台６０のどこに位置しても、さらに高い効率で無線電力を送受信できる。そして、ここで、ソース部４１０とソース部４２０に電力を供給するフィーダ（ｆｅｅｄｅｒ）は図示しないが、１つに構成され、同時に各々電力を供給する。又は、フィーダは各ソース部４１０、４２０別に構成されてソース部４１０、４２０各々に電力を供給する。

【0048】

例えば、デバイス４３０に１つのターゲット共振器のみが挿入された場合、又は、２つのターゲット共振器が互いに直交するように挿入されている場合、デバイス４３０は無線電力を受信して充電できる。

【0049】

フィーダは、ソース部４１０及びソース部４２０に電力を供給する様々な種類の電源の何れかである。例えば、フィーダは、有線でソース部４１０及びソース部４２０に電力を供給する。又は、フィーダは、無線でソース部４１０及びソース部４２０に電力を供給する。

【0050】

図５は、無線電力送信のためのソース共振器の一例を説明するための図である。
図３に示されたソース部３１０のソース共振器は一例として、図５を参照して説明するＭＮＧ（ｍｕ ｎｅｇａｔｉｖｅ、ミューネガティブ）共振器である。図５に示したソース共振器は全方向に無線電力を送信し、送信線路部５１０及びキャパシタ５２０を含む。

【0051】

送信線路部５１０は複数の送信線シート（Ｓｈｅｅｔ）が並列に配置された構造をとる。キャパシタ５２０は、送信線路部５１０の特定位置に挿入される。ソース共振器に生成される電界（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ）はキャパシタ５２０に閉じ込められる。

【0052】

キャパシタ５２０は、集中素子（ｌｕｍｐｅｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）及び分散素子（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）などの様々な形状をとる。例えば、インターデジタル（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ）キャパシタ、及び高い誘電率を有する基板が中間に挿入されたギャップ（ｇａｐ）キャパシタがある。キャパシタ５２０が送信線路部５１０に挿入されることによって、ソース共振器はメタ物質（ｍｅｔａ ｍａｔｅｒｉａｌ）の特性を有する。

【0053】

メタ物質とは、自然で発見されることのできない特別な電気的な性質を有する物質であり、人工的に設計された構造を有する。自然界に存在する全ての物質の電磁気特性は固有の誘電率又は透磁率を有し、大部分の物質は正の誘電率及び正の透磁率を有する。大部分の物質において、電界、磁界及びポインティング・ベクトルには右手の法則が適用されるため、このような物質をＲＨＭ（Ｒｉｇｈｔ Ｈａｎｄｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ、右手系物質）という。しかし、メタ物質は自然界で存在しない誘電率ε又は透磁率μを有する物質であり、誘電率又は透磁率の符号によりＥＮＧ（ｅｐｓｉｌｏｎ ｎｅｇａｔｉｖｅ、負ε）物質、ＭＮＧ（ｍｕ ｎｅｇａｔｉｖｅ、負μ）物質、ＤＮＧ（ｄｏｕｂｌｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ、負ε・負μ）物質、ＮＲＩ（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ、負屈折率）物質、ＬＨＭ（ｌｅｆｔ−ｈａｎｄｅｄ＿ｍａｔｅｒｉａｌ、左手系物質）などに分類される。

【0054】

ここで、集中素子として挿入されたキャパシタ５２０のキャパシタンスが適切に決定される場合、ソース共振器はメタ物質の特性を有する。特に、キャパシタ５２０のキャパシタンスを適切に調整することによって、ソース共振器は負の透磁率を有し得るため、ソース共振器はＭＮＧ共振器と呼ばれる。ＭＮＧ共振器の共振周波数は、ＭＮＧ共振器の物理的なサイズを変更することなく、キャパシタを適切に設計変更して変更できる。また、ＭＮＧ共振器は集中素子としてキャパシタ５２０を用いて高いＱファクターを有し得るので、電力送信の効率を向上できる。

【0055】

図６は、デバイスに挿入されるターゲット共振器を説明するための図である。
図６に示したデバイスは、図２又は図３を参照して説明したデバイス２２０〜２４０、３２０〜３６０の具体例である。複数のターゲット共振器６１０、６２０の位置は図６に示す例で示した位置に限定されることなく、ユーザ又は製造者の必要に応じて様々な位置に挿入できる。デバイスが図示したように、３次元映像を視聴するための３次元メガネである場合、複数のターゲット共振器６１０、６２０はメガネフレームのテンプル（ｔｅｍｐｌｅ、こめかみ）だけではなく、ブリッジ（ｂｒｉｄｇｅ）又はフレーム（ｆｒａｍｅ）など、様々な位置に挿入できる。例えば、３次元メガネは、メガネフレームのこめかみ部に備えられる第１ターゲット共振部及びブリッジ又はフレームに備えられる第２ターゲット共振部を含む。また、複数のターゲット共振器６１０、６２０は、取り外し可能に構成されて、３次元メガネ又はブルートゥースヘッドセットに必要に応じて装着される場合がある。

【0056】

また、図６に示された複数のターゲット共振器６１０、６２０とデバイスの大きさの比率は固定的ではなく変動可能である。即ち、複数のターゲット共振器６１０、６２０の大きさは、図６に示すものよりも大きいか、又は、小さい場合がある。

【0057】

また、例えば、複数のターゲット共振器６１０、６２０がメガネフレームの右側テンプルに備えられ、左側テンプルにはバッテリと充電回路が備えられるように設計される場合がある。

【0058】

複数のターゲット共振器６１０、６２０のうち少なくとも１つは、一例として、複数の薄膜型の共振器を並列形態に配置した３−Ｄ形態の共振器である。又は、複数のターゲット共振器６１０、６２０のうち少なくとも１つは、図４を参照して説明したＭＮＧ共振器形態に設計される場合がある。複数の薄膜型の共振器を並列に配置するか、又は、ＭＮＧ共振器形態に設計すれば、無線電力の受信効率及び受信距離を増加できる。

【0059】

また、選択的に、図２及び図３を参照して説明したターゲット共振器又は充電回路には外部衝撃又は防水からの保護及び遮蔽のためのフィルムがラッピングされる。

【0060】

図７は、一実施形態に係る２次元構造の共振器を示す図である。
図７を参照すれば、一実施形態に係る２次元構造の共振器は、第１信号導体部分７１１、第２信号導体部分７１２、及びグラウンド導体部分７１３を含む送信線路（図５の５１０）、キャパシタ７２０、整合器７３０、及び導体７４１、７４２を備える。

【0061】

図７に示すように、キャパシタ７２０は、送信線路で第１信号導体部分７１１と第２信号導体部分７１２との間の位置に直列に挿入され、それによって電界はキャパシタ７２０に閉じ込められる。一般的に、送信線路は上部に少なくとも１つの導体、下部に少なくとも１つの導体を含み、上部にある導体を介して電流が流れ、下部にある導体は電気的にグラウンドされる。本明細書では、送信線の上部にある導体を第１信号導体部分７１１と第２信号導体部分７１２に分割して呼び、送信線路の下部にある導体をグラウンド導体部分７１３と呼ぶ。

【0062】

図７に示すように、本発明の一実施形態に係る共振器７００は、２次元構造の形態を有する。送信線路路は、上部に第１信号導体部分７１１及び第２信号導体部分７１２を含み、下部にグラウンド導体部分７１３を含む。第１信号導体部分７１１及び第２信号導体部分７１２とグラウンド導体部分７１３は互いに向かい合うように配置される。電流は第１信号導体部分７１１及び第２信号導体部分７１２を通じて流れる。

【0063】

また、図７に示すように、第１信号導体部分７１１の一端は導体７４２を介して接地され、他端はキャパシタ７２０と接続される。そして、第２信号導体部分７１２の一端は導体７４１を介して接地され、他端はキャパシタ７２０と接続される。即ち、第１信号導体部分７１１、第２信号導体部分７１２、及びグラウンド導体部分７１３、導体７４１、７４２は互いに接続されることによって、共振器７００は電気的に閉鎖されているループ構造を有する。ここで、「ループ構造」は円形構造、四角形のような多角形の構造などを全て含み、「ループ構造を有する」ことは電気的に閉回路をなすことを意味する。

【0064】

キャパシタ７２０は送信線路の中間部に挿入される。より具体的には、キャパシタ７２０は第１信号導体部分７１１と第２信号導体部分７１２との間に挿入される。ここで、キャパシタ７２０は、上述のように集中素子（ｌｕｍｐｅｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）及び分散素子（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）などの形態を有する。特に、分散素子の形態を有する分散キャパシタは、ジグザグ形態の導体ラインとその導体ラインとの間に存在する高い誘電率を有する誘電体を含む。

【0065】

キャパシタ７２０が送信線路に挿入されることによって共振器７００はメタ物質の特性を有し得る。ここで、メタ物質とは、自然で発見されることのできない特別な電気的な性質を有する物質であり、人工的に設計された構造を有する。自然界に存在する全ての物質の電磁気特性は固有の誘電率又は透磁率を有し、大部分の物質は正の誘電率及び正の透磁率を有する。大部分の物質において、電界、磁界及びポインティング・ベクトルには右手の法則が適用されるため、このような物質をＲＨＭ（Ｒｉｇｈｔ Ｈａｎｄｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ）という。
しかし、メタ物質は自然界で存在しない誘電率又は透磁率を有する物質であり、誘電率又は透磁率の符号によりＥＮＧ物質、ＭＮＧ物質、ＤＮＧ物質、ＮＲＩ物質、ＬＨＭ物質などに分類される。

【0066】

ここで、集中素子として挿入されたキャパシタ７２０のキャパシタンスが適切に決定される場合、前記共振器７００はメタ物質の特性を有する。特に、キャパシタ７２０のキャパシタンスを適切に調整することによって、共振器は負の透磁率を有し得るので、本発明の一実施形態に係る共振器７００はＭＮＧ共振器と呼ばれる。以下で説明するように、キャパシタ７２０のキャパシタンスを定める基準（ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）は様々であり得る。共振器７００がメタ物質の特性を有する基準、共振器７００が対象周波数で負の透磁率を有する基準、又は共振器７００が対象周波数でゼロ番目共振（Ｚｅｒｏｔｈ−Ｏｒｄｅｒ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）の特性を有する基準などがあり、例えば、上述した基準のうち少なくとも１つの基準の下でキャパシタ７２０のキャパシタンスを決定する。

【0067】

ＭＮＧ共振器７００は、伝搬定数（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔａｎｔ）が０であるときの周波数を共振周波数として有するゼロ番目共振の特性を有し得る。ＭＮＧ共振器７００がゼロ番目共振特性を有する場合、共振周波数はＭＮＧ共振器７００の物理的なサイズに対して独立的である。即ち、下記で再び説明するが、ＭＮＧ共振器７００で共振周波数を変更するためにはキャパシタ７２０を適切に設計するだけで充分であり、ＭＮＧ共振器７００の物理的なサイズを変更しなくてもよい。

【0068】

また近接フィールドにおいて、電界が送信線路に挿入されたキャパシタ７２０に集中しているので、近接フィールドでは磁界が支配的（ｄｏｍｉｎａｎｔ）になる。そして、ＭＮＧ共振器７００は集中素子のキャパシタ７２０を用いて高いＱファクターを有するので、電力送信の効率を向上できる。参考までに、Ｑファクターは、無線電力送信において、抵抗損失の程度、又は抵抗に対するリアクタンスの比を表すが、Ｑファクターが大きいほど無線電力送信の効率は大きいと理解される。

【0069】

また、ＭＮＧ共振器７００はインピーダンスマッチングのための整合器７３０を備える。ここで、整合器７３０は、ＭＮＧ共振器７００の磁界の強度を適切に調整でき、整合器７３０によってＭＮＧ共振器７００のインピーダンスが決定される。そして、電流はコネクタを介してＭＮＧ共振器７００に流入するか、又は、ＭＮＧ共振器７００から流出する。ここで、コネクタはグラウンド導体部分７１３又は整合器７３０に接続される。ただし、コネクタとグラウンド導体部分７１３又は整合器７３０の間に物理的な連結なしで、（電磁）カップリングを介して電力が送信されてもよい。

【0070】

より具体的に、図７に示すように、整合器７３０は、共振器７００のループ構造によって形成されるループ内に一体化された形態で位置する。整合器７３０は、物理的な形態を変更することによって共振器７００のインピーダンスを調整する。特に、整合器７３０は、グラウンド導体部分７１３から距離ｈだけ離れた位置にインピーダンスマッチングのための導体７３１を含み、共振器７００のインピーダンスは距離ｈを調整することによって変更され得る。

【0071】

図７には示していないが、整合器７３０を制御できるコントローラが存在する場合、整合器７３０はコントローラによって生成される制御信号によって整合器７３０の物理的な形態を変更する。例えば、制御信号によって整合器７３０の導体７３１とグラウンド導体部分７１３との間の距離ｈが増加又は減少し、それによって整合器７３０の物理的な形態が変更されることで、共振器７００のインピーダンスが調整される。

【0072】

整合器７３０は、図７に示すように導体の部分７３１のような受動素子で実現されるか、又は、実施形態によってはダイオード、トランジスタなどのような能動素子で実現される。能動素子が整合器７３０に含まれる場合、能動素子はコントローラによって生成される制御信号により駆動され、その制御信号に応じて共振器７００のインピーダンスは調整される。例えば、整合器７３０には能動素子の一種であるダイオードが含まれ、ダイオードが「ｏｎ」又は「ｏｆｆ」の状態であるかに応じて共振器７００のインピーダンスが調整される。

【0073】

また、図７に示していないが、ＭＮＧ共振器７００を貫通するマグネチックコアをさらに含んでもよい。このようなマグネチックコアは電力送信距離を増加する機能を行う。

【0074】

図８は一実施形態に係る３次元構造の共振器を示す図である。
図８を参照すれば、一実施形態に係る３次元構造の共振器８００は、第１信号導体部分８１１、第２信号導体部分８１２、及びグラウンド導体部分８１３を含む送信線路及びキャパシタ８２０を含む。ここで、キャパシタ８２０は、送信線路で第１信号導体部分８１１と第２信号導体部分８１２との間に位置に直列に挿入され、電界はキャパシタ８２０に閉じ込められる。

【0075】

また、図８に示すように、共振器８００は３次元構造の形態を有する。送信線路路は、上部に第１信号導体部分８１１及び第２信号導体部分８１２を含み、下部にグラウンド導体部分８１３を含む。第１信号導体部分８１１及び第２信号導体部分８１２とグラウンド導体部分８１３は互いに向かい合うように配置される。電流は、第１信号導体部分８１１及び第２信号導体部分８１２を通じてｘ方向に流れ、このような電流によって−ｙ方向に磁界Ｈ（ｗ）が発生する。もちろん、図８に示すものとは相異なり、＋ｙ方向に磁界Ｈ（ｗ）が発生してもよい。

【0076】

また、図８に示すように、第１信号導体部分８１１の一端は導体８４２を介して接地され、他端はキャパシタ８２０と接続される。そして、第２信号導体部分８１２の一端は導体８４１を介して接地され、他端はキャパシタ８２０と接続される。即ち、第１信号導体部分８１１、第２信号導体部分８１２、及びグラウンド導体部分８１３、導体８４１、８４２は互いに接続されることによって、共振器８００は電気的に閉鎖されているループ構造を有する。ここで、「ループ構造」は円形構造、四角形のような多角形の構造などを全て含み、「ループ構造を有する」ことは電気的に閉回路をなすことを意味する。

【0077】

また、図８に示すように、キャパシタ８２０は、第１信号導体部分８１１と第２信号導体部分８１２との間に挿入される。ここで、キャパシタ８２０は、上述のように集中素子又は分散素子などの形態を有する。特に、分散素子の形態を有する分散キャパシタは、ジグザグ形態の導体ラインとその導体ラインとの間に存在する高い誘電率を有する誘電体を含む。

【0078】

図８に示すように、キャパシタ８２０が送信線路に挿入されることによって共振器８００はメタ物質の特性を有し得る。集中素子として挿入されたキャパシタ８２０のキャパシタンスが適切に決定される場合、共振器８００はメタ物質の特性を有する。特に、キャパシタ８２０のキャパシタンスを適切に調整することによって、共振器８００は特定の周波数帯域において負の透磁率を有し得るので、本発明の一実施形態に係る共振器８００はＭＮＧ共振器と呼ばれる。下記で説明するが、キャパシタ８２０のキャパシタンスを定める基準は様々であり得る。共振器８００がメタ物質の特性を有する基準、共振器８００が対象周波数で負の透磁率を有する基準、又は共振器８００が対象周波数でゼロ番目共振の特性を有する基準などがあり、例えば、上述した基準のうち少なくとも１つの基準の下でキャパシタ８２０のキャパシタンスを決定する。

【0079】

図８に示すように、ＭＮＧ共振器８００は、伝搬定数が０であるときの周波数を共振周波数として有するゼロ番目共振の特性を有し得る。ＭＮＧ共振器８００がゼロ番目共振の特性を有する場合、共振周波数はＭＮＧ共振器８００の物理的なサイズに対して独立的である。即ち、ＭＮＧ共振器８００で共振周波数を変更するためにはキャパシタ８２０を適切に設計するだけで充分であり、ＭＮＧ共振器８００の物理的なサイズを変更しなくてもよい。

【0080】

図８に示すように、ＭＮＧ共振器８００を参照すれば、近接フィールドにおいて、電界が送信線路８１０に挿入されたキャパシタ８２０に集中しているので、近接フィールドでは磁界が支配的になる。特に、ゼロ番目共振特性を有するＭＮＧ共振器８００は磁気双極子（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｉｐｏｌｅ）に類似の特性を有するので、近接フィールドでは磁界が支配的になり、キャパシタ８２０の挿入により発生する少ない量の電界又はそのキャパシタ８２０に集中されるので、近接フィールドでは磁界がさらに支配的になる。ＭＮＧ共振器８００は集中素子のキャパシタ８２０を用いて高いＱファクターを有するので、電力送信の効率を向上できる。

【0081】

また、図８に示すように、ＭＮＧ共振器８００はインピーダンスマッチングのための整合器８３０を備える。ここで、整合器８３０は、ＭＮＧ共振器８００の磁界の強度を適切に調整でき、整合器８３０によってＭＮＧ共振器８００のインピーダンスが決定される。そして、電流はコネクタ８４０を介してＭＮＧ共振器８００に流入するか、又は、ＭＮＧ共振器８００から流出する。ここで、コネクタ８４０はグラウンド導体部分８１３又は整合器８３０と接続される。

【0082】

より具体的に、図８に示すように、整合器８３０は共振器８００のループ構造によって形成されるループの内部に位置する。整合器８３０は物理的な形態を変更することによって共振器８００のインピーダンスを調整する。特に、整合器８３０はグラウンド導体部分８１３から距離ｈだけ離隔された位置にインピーダンスマッチングのための導体部分８３１を含み、共振器８００のインピーダンスは距離ｈを調整することによって変更され得る。

【0083】

図８には示していないが、整合器８３０を制御できるコントローラが存在する場合、整合器８３０はコントローラによって生成される制御信号に応じて整合器８３０の物理的な形態を変更する。例えば、制御信号に応じて整合器８３０の導体８３１とグラウンド導体部分８１３との間の距離ｈが増加又は減少し、これにより整合器８３０の物理的な形態が変更されることで共振器８００のインピーダンスが調整される。
整合器８３０の導体８３１とグラウンド導体部分８１３との間の距離ｈは様々な方式で調整される。即ち、第１に、整合器８３０には様々な導体が含まれてもよく、その導体のうち何れか１つを適応的に活性化することによって距離ｈが調整され得る。第２に、導体８３１の物理的な位置を上下に調整することによって距離ｈが調整される。このような距離ｈはコントローラの制御信号に応じて制御され、コントローラは様々なファクターを考慮して制御信号を生成する。

【0084】

整合器８３０は、図８に示すように、導体の部分８３１のような受動素子で実現されるか、又は、実施形態によってはダイオード、トランジスタなどのような能動素子で実現される。能動素子が整合器８３０に含まれる場合、能動素子はコントローラによって生成される制御信号により駆動され、その制御信号に応じて共振器８００のインピーダンスは調整される。例えば、整合器８３０には能動素子の一種であるダイオードが含まれ、ダイオードが「ｏｎ」又は「ｏｆｆ」の状態であるかに応じて共振器８００のインピーダンスが調整される。

【0085】

また、図８には明示的には示していないが、ＭＮＧ共振器８００を貫通するマグネチックコアをさらに含んでもよい。このようなマグネチックコアは電力送信距離を増加する機能を行う。

【0086】

図９は一実施形態に係るバルキー型（ｂｕｌｋｙ ｔｙｐｅ）に設計された無線電力送信のための共振器９００を示す図である。
図９を参照すれば、第１信号導体部分９１１と導体９４２は個別的に製造された後に互いに接続されるのではなく、一体型に製造される。同様に、第２信号導体部分９１２と導体９４１も一体型に製造される。

【0087】

仮に、第２信号導体部分９１２と導体９４１が個別的に製造された後互いに接続される場合、継ぎ目９５０による導体損失が発生し得る。ここで、本発明の実施形態によれば、第２信号導体部分９１２と導体９４１は別途の継ぎ目なしで（ｓｅａｍｌｅｓｓ）互いに接続され、導体９４１とグラウンド導体部分９１３も別途の継ぎ目なしで互いに接続されることで、継ぎ目による導体損失を低減できる。即ち、第２信号導体部分９１２とグラウンド導体部分９１３は別途の継ぎ目なしで一体型に製造される。同様に、第１信号導体部分９１１とグラウンド導体部分９１３は別途の継ぎ目なしで１つの一体型に製造される。

【0088】

図９に示すように、別途の継ぎ目なしで一体型に２以上の部分を互いに接続する類型をバルキー型と呼ぶ。

【0089】

図１０は、一実施形態に係る中空型（Ｈｏｌｌｏｗ ｔｙｐｅ）に設計された無線電力送信のための共振器１０００を示す図である。
図１０を参照すれば、中空形に設計された無線電力送信のための共振器１０００の第１信号導体部分１０１１、第２信号導体部分１０１２、グラウンド導体部分１０１３、導体１０４１、１０４２各々は内部に空いている空間を含む。

【0090】

与えられた共振周波数において、有効電流は第１信号導体部分１０１１、第２信号導体部分１０１２、グラウンド導体部分１０１３、導体１０４１、１０４２各々の全ての部分を介して流れるのではなく、一部の部分（表面に近接する部分）のみを介して流れるものとモデリングできる。即ち、与えられた共振周波数において、第１信号導体部分１０１１、第２信号導体部分１０１２、グラウンド導体部分１０１３、導体１０４１、１０４２の厚さが各々の表皮厚さ（ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）よりも過度に厚いことは効率的ではない。即ち、それは共振器１０００の重さ又は共振器１０００の製造費用を増加させる原因になり得る。

【0091】

従って、本発明の実施形態によれば、与えられた共振周波数において、第１信号導体部分１０１１、第２信号導体部分１０１２、グラウンド導体部分１０１３、導体１０４１、１０４２各々の表皮厚さに基づいて第１信号導体部分１０１１、第２信号導体部分１０１２、グラウンド導体部分１０１３、導体１０４１、１０４２各々の厚さを適切に決定できる。第１信号導体部分１０１１、第２信号導体部分１０１２、グラウンド導体部分１０１３、導体１０４１、１０４２各々が該当の表皮厚さよりも大きく且つ適切な厚さを有する場合、共振器１０００は軽くなり、共振器１０００の製造費用も低減される。

【0092】

例えば、図１０に示すように、第２信号導体部分１０１２の厚さはｄ（ｍｍ）に決定され、ｄは

によって決定される。ここで、ｆは周波数、μは透磁率、σは導電率を表す。特に、第１信号導体部分１０１１、第２信号導体部分１０１２、グラウンド導体部分１０１３、導体１０４１、１０４２が銅（ｃｏｐｐｅｒ）からなり、５．８ｘ１０＾７（ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍ）の導電率を有する場合、共振周波数が１０ｋＨｚについては表皮厚さｄが約０．６ｍｍとなり、共振周波数が１００ＭＨｚについては表皮厚さｄは０．００６ｍｍとなる。

【0093】

図１１は、パラレルシート（ｐａｒａｌｌｅｌ−ｓｈｅｅｔ）が適用された無線電力送信のための共振器１１００を示す図である。
図１１を参照すれば、無線電力送信のための共振器１１００に含まれた第１信号導体部分１１１１、第２信号導体部分１１１２各々にはパラレルシートが適用される。

【0094】

第１信号導体部分１１１１、第２信号導体部分１１１２は各々、絶縁層を介して並列に積層された導体薄膜からなり、完ぺきな導体ではないので、個々の導体薄膜は抵抗成分を有し、その抵抗成分によって抵抗損失が発生する。このような抵抗損失はＱファクターを減少させ、カップリング効率を減少させ得る。

【0095】

本発明の一実施形態によると、第１信号導体部分１１１１、第２信号導体部分１１１２各々にパラレルシートを適用することによって抵抗損失を減らし、Ｑファクター及びカップリングの効率を増加できる。図１１に示す部分１１７０を参照すれば、パラレルシートが適用される場合、第１信号導体部分１１１１、第２信号導体部分１１１２各々は複数の導体薄膜を含む。この導体薄膜は並列的に配置され、第１信号導体部分１１１１、第２信号導体部分１１１２各々の端部で互いに短絡（接地仕上げ）される。

【0096】

第１信号導体部分１１１１、第２信号導体部分１１１２各々にパラレルシートを適用する場合、複数の導体薄膜が並列的に接続配置されるので、導体薄膜が有する抵抗成分の合計は導体薄膜の枚数分の１に減少する。従って、抵抗損失を低減し、Ｑファクター及びカップリング効率を向上できる。

【0097】

図１２は、一実施形態に係る分散キャパシタを含む無線電力送信のための共振器１２００を示す図である。
図１２を参照すれば、無線電力送信のための共振器１２００に含まれるキャパシタ１２２０は分散キャパシタである。集中素子としてのキャパシタは相対的に高い等価直列抵抗（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉａｌ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：ＥＳＲ）を有する。集中素子としてのキャパシタが有するＥＳＲを減らすための様々な提案があるが、本発明の実施形態では分散素子としてのキャパシタ１２２０を用いることによってＥＳＲを減らす。参考までに、ＥＳＲによる損失はＱファクター及びカップリング効率を低下する。

【0098】

分散素子としてのキャパシタ１２２０は、図１２に示すように、ジグザグの構造を有する。即ち、分散素子としてのキャパシタ１２２０はジグザグ構造の導体ライン及び誘電体で実現される。

【0099】

それだけではなく、図１２に示すように分散素子としてのキャパシタ１２２０を用いることによってＥＳＲによる損失を低減できると同様に、複数の集中素子としてのキャパシタを並列的に用いることによってＥＳＲによる損失を低減できる。なぜなら、集中素子としてのキャパシタ各々が有する抵抗成分は並列接続によって小さくなるので、並列的に接続された集中素子としてのキャパシタの実効抵抗も小さくなり、従って、ＥＳＲによる損失を低減できるからである。例えば、１０ｐＦのキャパシタ１つを、１ｐＦのキャパシタ１０個で代替することによってＥＳＲによる損失を低減できる。

【0100】

図１３（Ａ）は図７に示した共振器７００で用いられる整合器７３０を例示し、図１３（Ｂ）は図８に示した共振器８００で用いられる整合器８３０の例示する図である。
図１３（Ａ）は整合器７３０を含む図９に示された２次元共振器７００の一部を示し、図１３（Ｂ）は整合器８３０を含む図１０に示された３次元共振器８００の一部を示す。

【0101】

図１３（Ａ）を参照すれば、整合器７３０は、導体７３１、導体７３２及び導体７３３を含み、導体７３２及び導体７３３は送信線路のグラウンド導体部分７１３及び導体７３１と接続される。導体７３１とグラウンド導体部分７１３との間の距離ｈにより２次元共振器のインピーダンスが決定され、導体７３１とグラウンド導体部分７１３との間の距離ｈはコントローラによって制御される。導体７３１とグラウンド導体部分７１３との間の距離ｈは様々な方式で調整され、導体７３１になり得る様々な導体の何れか１つを適応的に活性化することによって距離ｈを調整する方式、導体７３１の物理的な位置を上下に調整することで距離ｈを調整する方式などがある。

【0102】

図１３（Ｂ）を参照すれば、整合器は、導体８３１、導体８３２及び導体８３３を備え、導体８３２及び導体８３３は送信線路のグラウンド導体部分８１３及び導体８３１と接続される。導体８３１とグラウンド導体部分８１３との間の距離ｈにより３次元共振器のインピーダンスが決定され、導体８３１とグラウンド導体部分８１３との間の距離ｈはコントローラによって制御される。上述の２次元構造の共振器７００に含まれる整合器７３０と同様に、３次元構造の共振器８００に含まれる整合器８３０の場合でも導体８３１とグラウンド導体部分８１３との間の距離ｈは様々な方式で調整される。例えば、導体８３１になり得る様々な導体の何れか１つを適応的に活性化することによって距離ｈを調整する方式、導体８３１の物理的な位置を上下に調整することで距離ｈを調整する方式などがある。

【0103】

図１３（Ａ）及び（Ｂ）には示していないが、整合器７３０、８３０は能動素子を含んでもよく、能動素子を用いて共振器のインピーダンスを調整する方式は上述した内容に類似する。即ち、能動素子を用いて整合器を通じて流れる電流の経路を変更することによって、共振器のインピーダンスを調整できる。

【0104】

図１４は、図７に示す無線電力送信のための共振器７００の等価回路を示す図である。
図７に示す無線電力送信のための共振器７００は図１４に示す等価回路にモデリングされる。図１４に示す等価回路において、Ｃ_Ｌは図７に示す送信線路の中間部に集中素子の形態に挿入されたキャパシタを表す。

【0105】

ここで、図７に示す無線電力送信のための共振器７００はゼロ番目共振特性を有する。即ち、伝搬定数が０である場合、無線電力送信のための共振器７００は ω_ＭＺＲ を共振周波数として有すると仮定する。ここで、共振周波数 ω_ＭＺＲ は下記の数式（２）のように表される。ここで、ＭＺＲは、ミューゼロ共振器（Ｍｕ Ｚｅｒｏ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）を意味する。

【数2】

【0106】

数式（２）を参照すれば、共振器の共振周波数 ω_ＭＺＲ は Ｌ_Ｒ／Ｃ_Ｌ によって決定され、共振周波数 ω_ＭＺＲ と共振器の物理的なサイズは互いに独立的であることが分かる。従って、共振周波数 と共振器の物理的なサイズが互いに独立的であるので、共振器の物理的なサイズは十分に小さくできる。

【0107】

以上で説明した無線充電セットは、１つ以上のデバイスに電力を無線で供給するソース部を含む。該ソース部は外部表面（ｅｘｔｅｒｉｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ）及び１つ以上のソース共振器を含み、１つ以上のソース共振器はフレキシブルであって、前記外部表面上に位置できる。１つ以上のソース共振器は少なくとも１つのデバイスに電力を無線で送信する。

【0108】

例えば、ソース部は、円柱状の外部表面、及び円柱状の外部表面の周囲にフレキシブルにラッピングされた１つ以上のソース共振器を含む。他の例として、ソース部は据え置き台及び円柱状のバーを含む。ここで、円柱状のバーは据え置き台から突出して設けられ、また、据え置き台及び円柱状のバー各々は、少なくとも１つのデバイスに電力を無線で送信する１つ以上のソース共振器を含む。

【0109】

上述したように本発明は、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、前記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能であろう。

【0110】

従って、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲だけではなく特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。

【符号の説明】

【0111】

２０、５０ バー
３０ 受け台
４０、６０ 充電据え置き台
１０１ マグネチックカップリング
１１０ 共振電力送信装置
１１１ ソース部
１１３ 整合制御部
１１５ ソース共振器
１２０ 共振電力受信装置
１２１ ターゲット共振器
１２３ 整合制御部
１２５ ターゲット部
２１０ ソース部
２１１、２１２ ソース共振器
２２０、２３０、２４０ デバイス
３１０ ソース部
３２０、３３０、３４０、３５０、３６０ デバイス
４１０ ソース部
４１１、４１２ ソース共振器
４２０、４３０、４４０、４５０ デバイス
５１０ 送信線路部
５２０ キャパシタ
６１０、６２０ ターゲット共振器
７００、８００、９００、１０００、１１００ （２次元、３次元）共振器
７１１、８１１、９１１、１０１１、１１１１ 第１信号導体部分
７１２、８１２、９１２、１０１２、１１１２ 第２信号導体部分
７１３、８１３、９１３、１０１３、１１１３ グラウンド導体（部分）
７２０、８２０、９２０、１０２０、１１２０、１２００ キャパシタ
７３０、８３０、９３０、１０３０、１１３０ 整合器
７３１、８３１、９３１、１０３１ 導体
７４１，７４２、８４１，８４２、９４１，９４２、１０４１，１０４２ 導体
９５０ 継ぎ目

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】