特表 2024-543459 中空コアを有する無線電力共振器のためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-21

(54)【発明の名称】中空コアを有する無線電力共振器のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H01F 38/14 20060101AFI20241114BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20241114BHJP

   A61M 60/873 20210101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

H01F38/14

H02J50/12

A61M60/873

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024527801

(86)(22)【出願日】2022-11-29

(85)【翻訳文提出日】2024-05-13

(86)【国際出願番号】 US2022080539

(87)【国際公開番号】W WO2023102365

(87)【国際公開日】2023-06-08

(31)【優先権主張番号】63/284,278

(32)【優先日】2021-11-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】517073591

【氏名又は名称】ティーシー１ エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110001379

【氏名又は名称】弁理士法人大島特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ハンセン、ジョン・フレディ

(72)【発明者】

【氏名】キーン、レイチェル

(72)【発明者】

【氏名】ハージェス、ダニエル・アイ

(72)【発明者】

【氏名】アンダーソン、ラッセル・ユージーン

【テーマコード（参考）】

4C077

【Ｆターム（参考）】

4C077AA04

4C077DD01

4C077DD30

4C077FF04

4C077KK30

(57)【要約】

本開示によれば、経皮エネルギー伝達システム（ＴＥＴＳ）で使用するための共振器が提供される。本開示の共振器は、ハウジングと、ハウジング内に配置された磁気コアであって、環状溝及び中央開口部を画定する、該磁気コアと、環状溝内に配置されたコイル要素と、中央開口部内に配置された少なくとも１つの層であって、非磁性材料または非金属材料から作製された、該少なくとも１つの層と、を含む。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

経皮エネルギー伝達システム（ＴＥＴＳ）で使用するための共振器であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置された磁気コアであって、環状溝及び中央開口部を画定する、該磁気コアと、
前記環状溝内に配置されたコイル要素と、
前記中央開口部内に配置された少なくとも１つの層であって、非磁性材料または非金属材料から作製された、該少なくとも１つの層と、を含む、共振器。

【請求項2】

請求項１に記載の共振器であって、
当該共振器は、送信共振器である、共振器。

【請求項3】

請求項１に記載の共振器であって、
前記少なくとも１つの層は、酸化アルミニウム、エポキシ、及びプリント回路基板（ＰＣＢ）材料のうちの少なくとも１つから作製される、共振器。

【請求項4】

請求項１に記載の共振器であって、
前記少なくとも１つの層は、複数の層を含む、共振器。

【請求項5】

請求項４に記載の共振器であって、
前記複数の層は、第１の材料から作製された第１の層と、前記第１の材料とは異なる第２の材料から作製された第２の層とを含む、共振器。

【請求項6】

請求項４に記載の共振器であって、
前記複数の層は、互いに異なる厚さを有する、共振器。

【請求項7】

請求項４に記載の共振器であって、
前記複数の層のうちの少なくとも１つの層が空気の層である、共振器。

【請求項8】

無線電力伝送システムであって、
植込み型受信共振器と、
外部送信共振器と、を備え、
前記外部送信共振器は、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置された磁気コアであって、環状溝及び中央開口部を画定する、該磁気コアと、
前記環状溝内に配置されたコイル要素と、
前記中央開口部内に配置された少なくとも１つの層であって、非磁性材料または非金属材料から作製された、該少なくとも１つの層と、を含む、無線電力伝送システム。

【請求項9】

請求項８に記載の無線電力伝送システムであって、
前記少なくとも１つの層は、酸化アルミニウム、エポキシ、及びプリント回路基板（ＰＣＢ）材料のうちの少なくとも１つから作製される、無線電力伝送システム。

【請求項10】

請求項８に記載の無線電力伝送システムであって、
前記少なくとも１つの層は、複数の層を含む、無線電力伝送システム。

【請求項11】

請求項１０に記載の無線電力伝送システムであって、
前記複数の層は、第１の材料から作製された第１の層と、前記第１の材料とは異なる第２の材料から作製された第２の層とを含む、無線電力伝送システム。

【請求項12】

請求項１０に記載の無線電力伝送システムであって、
前記複数の層は、互いに異なる厚さを有する、請求項１０に記載の無線電力伝送システム。

【請求項13】

請求項１０に記載の無線電力伝送システムであって、
前記複数の層のうちの少なくとも１つの層が空気の層である、無線電力伝送システム。

【請求項14】

経皮エネルギー伝達システム（ＴＥＴＳ）で使用するために共振器を組み立てる方法であって、
ハウジング内に、環状溝及び中央開口部を画定する磁気コアを配置するステップと、
前記環状溝内にコイル要素を配置するステップと、
前記中央開口部内に、非磁性材料または非金属材料から作製された少なくとも１つの層を配置するステップと、を含む、方法。

【請求項15】

請求項１４に記載の方法であって、
前記共振器は、送信共振器である、方法。

【請求項16】

請求項１４に記載の方法であって、
前記少なくとも１つの層を配置する前記ステップは、酸化アルミニウムから作製された少なくとも１つの層を配置するステップを含む、方法。

【請求項17】

請求項１４に記載の方法であって、
前記少なくとも１つの層を配置する前記ステップは、エポキシ及び／またはプリント回路基板（ＰＣＢ）材料から作製された少なくとも１つの層を配置するステップを含む、方法。

【請求項18】

請求項１４に記載の方法であって、
前記少なくとも１つの層を配置する前記ステップは、複数の層を配置するステップを含む、方法。

【請求項19】

請求項１８に記載の方法であって、
前記複数の層を配置する前記ステップは、
第１の材料から作製された第１の層を配置するステップと、
前記第１の材料とは異なる第２の材料から作製された第２の層を配置するステップと、を含む、方法。

【請求項20】

請求項１８に記載の方法であって、
前記複数の層を配置する前記ステップは、互いに異なる厚さを有する複数の層を配置するステップを含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２１年１１月３０日出願の米国特許仮出願第６３／２８４、２７８号に基づく優先権を主張するものである。上記出願の開示内容の全体は、参照により本明細書中に援用される。

【0002】

（技術分野）
本開示は、一般に、無線電力伝送システムに関し、より詳細には、中空コアを有する無線電力共振器に関する。

【背景技術】

【0003】

ＶＡＤ（Ventricular assist device）として知られている心室補助装置（補助人工心臓）は、植込み型の血液ポンプであり、一般に心不全またはうっ血性心不全と呼ばれる心臓が十分な循環を提供することができない症状を患っている患者において、短期使用（すなわち、数日または数か月）及び長期使用（すなわち、数年または生涯）の両方で使用される。心不全を患っている患者は、心臓移植を待つ間に、または、長期のＤＴ治療（destination therapy）として、ＶＡＤを使用することができる。別の例では、患者は、心臓手術後の回復期に、ＶＡＤを使用することができる。このように、ＶＡＤは、弱った心臓を補助したり（すなわち、部分的な補助）、本物の心臓の機能を効果的に代替したりすることができる。

【0004】

ＶＡＤへの電力供給には、無線電力伝送システムを使用することができる。無線電力伝送システムは、一般に、外部送信共振器と、患者の体内に植え込まれるように構成された植込み型受信共振器とを備える。このような無線電力伝送システムは、経皮エネルギー伝送システム（ＴＥＴＳ）とも呼ばれている。

【0005】

一般に、ＴＥＴＳからの遠方場電磁（ＥＭ）放射を低減することが望ましい（例えば、他の装置とのＥＭ干渉を低減するために）。ＴＥＴＳにおける送信共振器は、一般に、遠方場電磁（ＥＭ）放射の最大の発生源である。したがって、送信共振器による遠方場電磁（ＥＭ）放射を低減すること、及び、送信共振器の冷却を改善することは有益であろう。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、無線電力伝送で使用するための共振器に関する。

【0007】

一態様では、経皮エネルギー伝達システム（ＴＥＴＳ）で使用するための共振器が提供される。本開示の共振器は、ハウジングと、ハウジング内に配置された磁気コアであって、環状溝及び中央開口部を画定する、該磁気コアと、環状溝内に配置されたコイル要素と、中央開口部内に配置された少なくとも１つの層であって、非磁性材料または非金属材料から作製された、該少なくとも１つの層と、を含む。

【0008】

別の態様では、無線電力伝送システムが提供される。本開示の無線電力伝送システムは、植込み型受信共振器と、外部送信共振器と、を備え、外部送信共振器は、ハウジングと、ハウジング内に配置された磁気コアであって、環状溝及び中央開口部を画定する、該磁気コアと、環状溝内に配置されたコイル要素と、中央開口部内に配置された少なくとも１つの層であって、非磁性材料または非金属材料から作製された、該少なくとも１つの層と、を含む。

【0009】

さらに別の態様では、経皮エネルギー伝達システム（ＴＥＴＳ）で使用するために共振器を組み立てる方法が提供される。本開示の方法は、ハウジング内に、環状溝及び中央開口部を画定する磁気コアを配置するステップと、環状溝内にコイル要素を配置するステップと、中央開口部内に、非磁性材料または非金属材料から作製された少なくとも１つの層を配置するステップと、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、例示的な実施形態による無線電力伝送システムの簡略化された電気回路図である。

【図2】図２は、図１に示した無線電力伝送システムを使用して、心室補助装置（ＶＡＤ）に電力を供給する例を示す図である。

【図3】図３は、図１に示したシステムを実施するために使用することができる共振器３００の一実施形態の前面側の斜視図である。

【図4】図４は、例示的な実施形態による、図１に示したシステムを実施するために使用することができる共振器アセンブリの斜視断面図である。

【図5】図５は、図１に示したシステムを実施するために使用することができる別の共振器の断面図である。

【図6】図６は、図５に示した共振器の磁力線を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示は、無線電力伝送のためのシステム及び方法に関する。無線電力伝送システムで使用するための本開示の共振器は、ハウジングと、ハウジング内に配置された磁気コアであって、環状溝及び中央開口部を画定する、該磁気コアと、環状溝内に配置されたコイル要素と、中央開口部内に配置された少なくとも１つの層であって、非磁性材料または非金属材料から作製された、該少なくとも１つの層と、を含む。

【0012】

次に図面を参照すると、図１は、例示的な実施形態による無線電力伝送システム１００の簡略化された電気回路である。システム１００は、外部送信共振器１０２と、植込み型受信共振器１０４とを備える。図１に示すシステムでは、電源Ｖｓ１０８が送信共振器１０２に電気的に接続されており、電源Ｖｓ１０８は送信共振器１０２に電力を供給する。受信共振器１０４は、負荷１０６（例えば、植込み型医療機器）に接続されている。受信共振器１０４及び負荷１０６は、スイッチングまたは整流デバイス（図示せず）に電気的に接続されてもよい。

【0013】

例示的な本実施形態では、送信共振器１０２は、コンデンサＣｘ１１４によって電源Ｖｓ１０８に接続されたコイルＬｘ１１０を含む。また、受信共振器１０４は、コンデンサＣｙ１１６によって負荷１０６に接続されたコイルＬｙ１１２を含む。コイルＬｘ１１０（インダクタＬｘ）及びコイルＬｙ１１２（インダクタＬｙ）は、結合係数ｋで接続される。Ｍｘｙは、コイルＬｘ１１０及びコイルＬｙ１１２間の相互インダクタンスである。相互インダクタンスＭｘｙは、結合係数ｋと下記の式（１）に示すような関係にある。

【0014】

【数1】

【0015】

動作中、送信共振器１０２は、電源Ｖｓ１０８から供給された電力を無線送信する。受信共振器１０４は、送信共振器１０２から無線送信された電力を受信し、受信した電力を負荷１０６に供給する。

【0016】

図２は、外部コイル２０２（例えば、図１に示す送信共振器１０２）を使用して、患者２００の体内に植え込まれた植込み型コイル２０４（例えば、図１に示す受信共振器１０４）に電力を無線送信する例を示す図である。植込み型コイル２０４は、受信した電力を植込み型装置２０６に供給する。例えば、植込み型装置２０６としては、ペースメーカまたは心臓ポンプ（例えば、左心室補助装置（ＬＶＡＤ））が挙げられる。いくつかの実施形態では、植込み型コイル２０４及び／または植込み型装置２０６は、電池を備えてもよいし、または電池２０７に接続されてもよい。

【0017】

一実施形態では、外部コイル２０２は、コンピュータ装置２１０との間で信号を送受信できるように、例えば有線接続または無線接続を介してコンピュータ装置２１０に通信可能に接続されている。いくつかの実施形態では、コンピュータ装置２１０は、外部コイル２０２の電源としての役割も果たす。他の実施形態では、外部コイル２０２は、別の電源（図示せず）に接続される。コンピュータ装置２１０は、メモリ装置２１４と、メモリ装置２１４に通信可能に接続されたプロセッサ２１２とを備える。いくつかの実施形態では、コンピュータ実行可能命令がメモリ装置２１４に格納されている。

【0018】

コンピュータ装置２１０は、ユーザインターフェース（ＵＩ）２１６をさらに備える。ユーザインターフェース（ＵＩ）２１６は、ユーザ（例えば、患者２００）に情報を提示する。ユーザインターフェース（ＵＩ）２１６としては、例えば、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、及び、「電子インク」ディスプレイなどのディスプレイ装置に接続されるディスプレイアダプタ（図示せず）が挙げられる。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース（ＵＩ）２１６は、１以上の表示装置を含む。さらに、いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース（ＵＩ）２１６は、プレゼンテーションインターフェースであるか、または、プレゼンテーションインターフェースを含む。プレゼンテーションインターフェースは、視覚的コンテンツを生成せずに、可聴及び／またはコンピュータで生成された音声コンテンツを生成する。例示的な実施形態では、ユーザインターフェース（ＵＩ）２１６は、外部コイル２０２と植込み型コイル２０４との間の接続が最適になるように、患者２００が外部コイル２０２を配置するのを支援するよう作成された１以上の表現または画像を表示する。いくつかの実施形態では、コンピュータ装置２１０は、例えば腕時計型などのウェアラブルデバイスであってもよい。

【0019】

図３は、図１に示したシステム１００を実施するために使用することができる共振器３００の一実施形態の前面側の斜視図である。共振器３００は、例えば、外部送信共振器１０２（図１）、植込み型受信共振器１０４（図１）、外部コイル２０２（図２）、及び／または植込み型コイル２０４（図２）を実施するために使用することができる。

【0020】

一実施形態では、共振器３００は、コア３０２と、コイル素子３０４とを含む。コア３０２は、前面３０５と、背面３０６と、前面３０５及び背面３０６間に延びる環状側壁３０８とを有する。前面３０５には環状溝３１０が形成されており、これにより、前面３０５の中央部分に中央ポスト部３１２が形成されている。

【0021】

共振器３００（コア３０２及びコイル素子３０４を含む）は、コンデンサ（例えば、コイル素子３０４に電気的に接続されたプリント基板上のコンデンサ）に接続されると、無線電力共振器として機能する。しかしながら、当業者であれば、共振器３００は、コンデンサに接続されることなく、コイルアセンブリを構成することを理解するであろう。したがって、本明細書で使用するとき、「共振器」という用語は、無線電力共振器を構成するために、コンデンサに接続されることを必要としない。それどころか、本明細書で使用するとき、「共振器」という用語は、図３に示すように、コンデンサに接続されていないコア及びコイル素子を含むコイルアセンブリを包含するのに十分な広範さを有する。

【0022】

一実施形態では、コア３０２は、磁性材料から作製される。磁性材料は、例えば、ニッケル系フェライトやマンガン系フェライトなどのフェライト材料であり得る。ニッケル系フェライトは、一般に、電気伝導率が低く、損失が少ない。一方、マンガン系フェライトは、透磁率が高く（損失は許容範囲内）、磁力線の封じ込めを容易にし、近傍の導体（例えば、近くのＰＣＢのチタン製の筐体や銅）に入る漏れ磁場を低減して損失を防止することができる。他の実施形態では、他の種類のフェライト材料を使用してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、マグネシウム系フェライト（例えば、約１メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数範囲においてニッケル系フェライトやマンガン系フェライトよりも性能が優れているＭｇＣｕＺｎ）を使用してもよい。

【0023】

コイル素子３０４は環状溝３１０内に配置され、中央ポスト部３１２を取り囲む。共振器３００は、例えば、リッツ線型の共振器または積層板型の共振器であり得る。リッツ線型の共振器では、コイル素子３０４は、複数のリッツ線のループを含む。積層板型の共振器では、コイル素子３０４は、複数の誘電体層及び導電層を交互に積層させて構成した積層板を含む。誘電体層は、例えば、セラミック、プラスチック、ガラス、及び／またはマイカ（雲母）から作製され得る。

【0024】

コイル素子３０４は、例えば、電源（送信共振器として機能する場合）または負荷１０６（受信共振器として機能する場合）に電気的に接続される。動作時には、送信共振器として動作する共振器３００に電力を供給すると、コイル素子３０４に電流が流れ、それにより、誘導電流ループが形成される。第１の共振器の共振周波数が第２の共振器の共振周波数と重なることを条件にして、この誘導電流ループにより、第１の共振器から第２の共振器に電力を無線伝送することができる。コイル素子３０４は、コイル素子３０４を電源または負荷に電気的に接続することを容易にする複数の端子（図示せず）を有し得る。

【0025】

図４は、共振器アセンブリ４００の斜視断面図である。共振器アセンブリ４００は、図３に示した共振器３００と同様の共振器を備える。共振器アセンブリ４００は、送信共振器４０２と受信共振器４０４とを備える。一実施形態では、送信共振器４０２は、第１のハウジング４１２（例えば、セラミックハウジング）と、第１のハウジング４１２内に配置された第１のコイル素子４０６及び第１のコア４１０とを含む。同様に、受信共振器４０４は、第２のハウジング４２０（例えば、セラミックハウジング）と、第２のハウジング４２０内に配置された第２のコイル素子４１４及び第２のコア４１８とを含む。上述したように、受信共振器４０４は、一般に、患者の体内に植え込まれ、送信共振器４０２は、一般に、患者の体外に配置される。送信共振器４０２及び受信共振器４０４は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、直列インダクタ、及び／または他の電子部品などの、１以上の電子部品（図示せず）をさらに含み得る。

【0026】

この実施形態では、受信共振器４０４は、送信共振器４０２の反対側に、金属ディスク４５０をさらに含む。金属ディスク４５０は、例えば、チタンから製造され得る。金属ディスク４５０は、外面４５２と、内面４５４（すなわち、第２のコイル素子４１４に面する面）とを含む。

【0027】

図４の実施形態では、受信共振器４０４は、金属ディスク４５０の周縁部に当接する金属リング４６０をさらに含む。金属リング４６０は、金属ディスク４５０と同じ金属（例えば、チタン）から製造され得る。金属リング４６０は、金属ディスク４５０に溶接または他の方法で結合され、金属ディスク４５０と第２のハウジング４２０との間の接合部分としての機能を果たす。さらに、金属リング４６０は、第２のハウジング４２０にろう付けまたは他の方法で結合される。

【0028】

送信共振器４０２の第１のコア４１０は、中実のコアである。すなわち、第１のコア４１０の中央部分４７０は、第１のコアの残りの部分と連続しており、第１のコアの残りの部分と同じ磁性材料（例えば、フェライト）を含む。したがって、第１のコア４１０は、一般に、（リング形状ではなく）ディスク形状を有する。

【0029】

図５は、（図１に示した）システム１００を実施するために使用することができる送信共振器５００の別の実施形態の断面図である。本開示の共振器５００は、ハウジング５０２と、コア５０４と、コイル素子５０６とを含む。コア５０４は、断面Ｕ形状の環状溝５０８を有し、コイル素子５０６は、環状溝５０８内に配置される。

【0030】

図５に示すように、コア５０４は、中空のコア（open core）である。すなわち、コア５０４は、金属材料または磁性材料を含まない中央開口部５１０を有する。その代わりに、非磁性材料または非金属材料から作製された１以上の層５１２が、中央開口部５１０内に配置される。図示の実施形態では、層５１２は、第１の層５２０、第２層５２２、及び第３の層５２４を含む。あるいは、層５１２は、任意の適切な数の層を含むことができる。さらに、図示の実施形態では、第１の層５２０、第２層５２２、及び第３の層５２４は、互いに異なる厚さを有する。あるいは、第１の層５２０、第２層５２２、及び第３の層５２４のうちの少なくともいくつかは、互いに同じ厚さを有する。

【0031】

第１の層５２０、第２層５２２、及び第３の層５２４は、互いに同じ材料から作製してもよいし、または、互いに異なる材料から作製してもよい。第１の層５２０、第２層５２２、及び第３の層５２４を作製する材料としては、例えば、酸化アルミニウム、エポキシ（例えば、ＥｐｏＴｅｋＴ ７１１０）、プリント回路基板（ＰＣＢ）材料などが挙げられる。当業者であれば、任意の適切な材料を使用できることを理解するであろう。いくつかの実施態様では、第１の層５２０、第２層５２２、及び第３の層５２４のうちの少なくとも１つは、空気の層を含み得る。

【0032】

注目すべきことには、図５に示されるコア５０４の中空コア構成は、図４に示した中実コア構成と比較して、放射される電磁（ＥＭ）場が低減する。さらに、第１の層５２０、第２層５２２、及び第３の層５２４を作製する材料の選択に応じて、共振器５００の全体温度も、図４に示した送信共振器と比較して低下する。

【0033】

磁気コア（第１のコア４１０やコア５０４など）は、一般に、無線電力伝送システムにおいて、送信共振器１０２（図１）や共振器５００などの送信共振器によって生成された磁場を、受信共振器１０４（図１）などの受信共振器に導き、集めるために使用される。このようなコアは、一般に、「Ｕ」形状の断面を有し、この「Ｕ」形状の断面により、コイル素子を配置するための環状溝が形成される。「Ｕ」形状の環状溝の側壁部の厚さは、一般に、不均一である。例えば、少なくともいくつかの既知のコアでは、「Ｕ」形状の環状溝における、コイルの中心軸側の側壁部の厚さは、その反対側の側壁部と比べて大きい。また、「Ｕ」形状の環状溝における、コイルの中心軸側の側壁部では、磁場も、その反対側の側壁部と比べて強い。磁場が強いのは、磁場が比較的小さい直径に集中するためである。したがって、単位体積当たりの磁場が高いことに伴う磁場飽和及び損失を避けるためには、より多くの量のフェライトが必要となる。設計及び製造を簡単にし、共振器の効率に悪影響を及ぼさないようにするために、「Ｕ」形状の環状溝における厚さが大きい側壁部を、コイルの中央部分に連続させる場合が多い。換言すれば、「Ｕ」形状の環状溝における厚さが大きい側壁部は、コイルの中央部分まで延在している。その結果、図４に示す第１のコア４１０のような中実のコアが得られる。

【0034】

「Ｕ」形状の環状溝における厚さが大きい側壁部をコイルの中央部分に連続させると、コイルの中央部分に存在する磁性材料が、コアのすぐ後に磁気的な「影」を作り出す。この概念は、２０２１年６月８日に出願された米国特許出願第１７／３４１、８１８号において説明されている（上記出願の開示内容の全体は、参照により本明細書中に援用される）。この磁気的な影は、共振器内の電子部品を磁場から保護する。

【0035】

共振器５００（図５）では、中央開口部５１０に磁性材料が存在しないため、共振器５００の背面５３０の付近で、電磁（ＥＭ）場が増大する。しかしながら、近接場の電磁（ＥＭ）場のみが増加し、共振器５００によって発生する遠方場の電磁（ＥＭ）場は実際には減少する。本明細書で使用するとき、近接場とは一般に、コイル素子５０６からの距離がコア５０４の外径以下であることを指し、遠方場とは一般に、コイル素子５０６からの距離がコア５０４の外径よりも大きいこと（コア５０４の外径の数倍の距離を含む）を指す。

【0036】

図６は、共振器５００を通る磁力線６０２を示す図６００である。明確にするために、受信共振器６０４も示している。注目すべきことには、中実コアを有する共振器は、磁力線はコアの中央部分を通るが、中空コアを有する共振器５００では、磁力線６０２は、コア５０４の中央部分ではなく、コア５０４の内半径６１０とコイル素子５０６の内半径６１２との間の領域を通ることである。このように、中空コアを有する共振器５００では、磁力線が通る位置が、中実コアと比べて、シフト（移動）するのは、コア５０４の内半径６１０とコイル素子５０６の内半径６１２との間の領域には、透磁率が高いフェライト材料が存在し、このフェライト材料によって、磁力線６０２を互いに離間させる磁気圧力が減少するためである。なお、フェライトの透磁率は無限ではないため、すべての磁力線６０２の位置が、フェライト材料を通るようにシフトするわけではないことに留意されたい。したがって、磁力線６０２の一部は、コア５０４の内半径と共振器５００の中央部分６１４との間を通る。

【0037】

磁力線６０２が半径方向外側にシフトすることにより、磁力線６０２はコイル素子５０６に近づく。その結果、磁力線６０２は、コイル素子５０６を通過するときにより鋭く曲がり、磁力線６０２の軌跡は、送信共振器５００及び受信共振器６０４に近づくように引っ張られ、これにより、遠方場電磁（ＥＭ）放射は低減する（例えば、少なくとも５％低減する）。注目すべきことには、この現象は、共振器５００と受信共振器６０４との間の結合も増大させる。

【0038】

それに加えてまたはその代わりに、第１の層５２０、第２層５２２、及び第３の層５２４を作製するために選択された材料（例えば、非金属材料や非磁性材料）がフェライトよりも高い熱伝導率を有する場合、共振器５００を通る熱輸送が改善され、共振器５００の全体温度が低下する。

【0039】

本明細書で説明した実施形態は、無線電力伝送のためのシステム及び方法に関する。無線電力伝送システムで使用するための本開示の共振器は、ハウジングと、ハウジング内に配置された磁気コアであって、環状溝及び中央開口部を画定する、該磁気コアと、環状溝内に配置されたコイル要素と、中央開口部内に配置された少なくとも１つの層であって、非磁性材料または非金属材料から作製された、該少なくとも１つの層と、を含む。

【0040】

本開示の実施形態及び実施例を、特定の実施形態を参照して説明したが、これらの実施形態及び実施例は、本開示の原理及び適用の単なる例示であることを理解されたい。したがって、特許請求の範囲によって定義される本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態及び実施例に対して様々な変更を加えたり、他の構成を考案したりすることができることを理解されたい。したがって、本出願は、それらの実施形態の改変例や変形例、及びそれらの均等物を包含することを意図している。

【0041】

本明細書は、実施例を用いて、最良の実施の形態（ベストモード）を含む本発明の内容を開示し、かつ、本開示を当業者が実施（任意の装置またはシステムの作製及び使用、並びに組み込まれた任意の方法の実施を含む）することを可能にする。本発明の特許される技術範囲は、特許請求の範囲の請求項の記載によって定義され、当業者が想到可能な別の実施例も包含する。そのような別の実施例は、請求項の文言と相違しない構成要素を含む場合、または、請求項の文言とは実質的に相違しない均等な構成要素を含む場合、その請求項の範囲内に含まれるものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】