JP2019068726A - 誘導相互接続システム - Google Patents

Abstract

【課題】強磁性体構造の受信素子をもつ無線充電システムを提供する。
【解決手段】無線充電システムが有する誘導相互接続システムの受信アセンブリ９００において、強磁性体構造の長さに沿って配置された中心軸の周りで軸対称の強磁性体構造６０５を含む受信素子６１２は、溝領域の互いに反対側にある２つの端領域を定める溝領域を含む。溝領域は、２つの端領域よりも短い長さを有する。受信素子はまた、強磁性体構造の溝領域の周りに、２つの端領域の間で巻回された受信機コイル６１８を含む。
【選択図】図９

Description

＜関連出願の相互参照＞
本出願は、それらの全体を参照することによって、及び全ての目的のためにその開示が本明細書に組み込まれる、２０１７年９月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／５６５，４６０号、及び２０１７年９月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／５６５，４７１号、に対する優先権を主張するものであり、同時に出願され、共に譲渡された２０１８年９月１０日に出願の米国非暫定特許出願第１６／１２７，０４６号、発明の名称「Inductive Interconnection Systems」及び２０１８年９月１０日に出願の非暫定特許出願第１６／１２７，０７２号、発明の名称「Attachment Devices for Inductive Interconnection Systems」に関連する。

タブレット及びスマートフォンなどのポータブル電子デバイスは、現代の日々の生活において至る所に存在するようになっている。それらのポータブル電子デバイスによって提供される機能性及び実用性は、タスクを簡単にし、生産性を改善し、及びエンターテインメントを提供することによってユーザの生活を強化する。しかしながら、いくつかのポータブルデバイスは、いくつかの入力方法が単純に提供されないことを理由に対話することが困難である。例えば、いくつかのポータブル電子デバイスの小さなフォームファクタは、物理キーボードを有さないデバイスをもたらし、タイプすることを煩わしくする。加えて、ポータブル電子デバイスは、その上で、ユーザが典型的な筆記用具、例えば、ペン又は鉛筆で書くことができる適切な面ではないディスプレイスクリーンを有する。

したがって、有用性におけるそれらのギャップを埋めることによって、それらのポータブル電子デバイスの使用を補完して、ユーザ経験を強化するためにアクセサリデバイスが開発されてきた。例えば、ユーザがキーを押下することによってタイプすることができる物理キーボードを設けるために、それらのポータブル電子デバイスと接続するポータブルキーボードが開発されてきた。更に、それらのポータブル電子デバイスのための筆記用具としての役割を果たすために、電子筆記デバイス、例えば、スタイラス及びスマート鉛筆などが設計されてきた。

いくつかのケースでは、それらのアクセサリデバイスは、ポータブル電子デバイスなどのホストデバイスからの電力を利用することによって動作する。ホストデバイスからの電力は、使用中に、又はもっぱら後で使用するためにアクセサリデバイスが１つ以上のローカルのバッテリに電力を貯蔵するよりも前に、このアクセサリデバイスに提供することができる。それらのアクセサリデバイスは、１つ以上の露出した電気接点を通じてホストデバイスに接続することが多い。しかしながら、アクセサリデバイスにおいてバッテリを充電するために露出した電気接点を使用することは、ホストデバイス及びアクセサリデバイスが露出した電気接点を有することを必要とする。露出した接点は、プラグ・ソケット型接続機構から形成することができるが、この接続機構は、ホスト及びアクセサリデバイスの両方で１つ以上の開口の原因となる。このことは、内部に埃及び湿気が侵入し、デバイスを損傷させ得る手段をもたらすことになる。更に、プラグ・ソケット型接続は、ホスト及びアクセサリデバイスが共に物理的に接続されることを必要とし、それによって、アクセサリデバイスがホストデバイスにより充電可能であるという容易さが制限される。

本開示のいくつかの実施形態は、ホストデバイスとアクセサリデバイスとの間の無線電力伝送を可能にする誘導相互接続システムを提供する。誘導相互接続システムは、アクセサリデバイスがホストデバイスから様々な回転の方向で電力を受信することを可能にする。これは、アクセサリデバイスがホストデバイスから電力を受信することができる仕方を容易にする。

いくつかの実施形態では、受信素子は、溝領域の互いに反対側にある２つの端領域を定める溝領域を有する強磁性体構造を含み、各端領域は、それぞれのインタフェース面を含み、溝領域は、２つの端領域よりも短い長さを有する。受信素子は更に、強磁性体構造の溝領域の周りに、２つの端領域の間で巻回されたインダクタコイルを含むことができ、溝領域の長さは、インダクタコイルの軸に対して垂直方向に沿って延在する寸法である。受信素子はまた、強磁性体構造及びインダクタコイルが配置された凹部を形成する複数の側壁及び後壁を含むシールドと、強磁性体構造をシールドに取り付けるために強磁性体構造とシールドとの間に配置されたスペーサと、を含むことができる。

いくつかの追加の実施形態では、誘導相互接続システムは、送信素子及び受信素子を含む。送信素子は、送信溝領域の互いに反対側に配置された２つの送信端領域を定める送信溝領域を有する送信強磁性体構造と、送信強磁性体構造の送信溝領域の周りに、２つの送信端領域の間で巻回された送信インダクタコイルと、を含み、送信インダクタコイルは、送信強磁性体構造を通って時間的に変化する磁束を生成するように構成されている。受信素子は、溝領域の互いに反対側にある２つの端領域を定める端領域を有する強磁性体構造を含むことができ、各端領域は、それぞれのインタフェース面を含み、溝領域は、２つの端領域よりも短い長さを有する。受信素子は更に、強磁性体構造の溝領域の周りに、２つの端領域の間で巻回されたインダクタコイルと、強磁性体構造及びインダクタコイルが配置された凹部を形成する複数の側壁及び後壁を含むシールドと、強磁性体構造をシールドに取り付けるために強磁性体構造とシールドとの間に配置されたスペーサと、を含むことができる。

或る実施形態では、ホストデバイスにデータを入力するスタイラスは、曲面部及び平面部を含む筐体と、筐体内に配置された電力受信回路と、筐体内に配置され、電力受信回路に接続された受信素子と、電力受信回路及び受信素子に接続され、ホストデバイスから電力を受信するように電力受信回路及び受信素子を動作させるように構成されたオペレーティングシステムと、を含む。受信素子は、溝領域の互いに反対側にある２つの端領域を定める溝領域を有する強磁性体構造体を含み、各端領域は、それぞれのインタフェース面を含み、溝領域は、２つの端領域よりも短い長さを有する。受信素子は更に、強磁性体構造の溝領域の周りに、２つの端領域の間で巻回されたインダクタコイルを含むことができ、溝領域の長さは、インダクタコイルの軸に対して垂直方向に沿って延在する寸法である。受信素子はまた、強磁性体構造及びインダクタコイルが配置された凹部を形成する複数の側壁及び後壁を含むシールドと、強磁性体構造をシールドに取り付けるために強磁性体構造とシールドとの間に配置されたスペーサと、を含むことができる。

いくつかの実施形態では、位置合わせデバイスは、垂直方向に配置された極を有する中心磁石と、中心磁石の互いに反対の端に配置された第１及び第２の補強磁石であって、第１及び第２の補強磁石は、水平方向に配置された極を有する、第１及び第２の補強磁石と、対応する第１及び第２の補強磁石の外側の端に配置された第１及び第２の強磁性体構造と、を含み、第１の補強磁石は、第１の強磁性体構造と中心磁石との間に配置され、第２の補強磁石は、第２の強磁性体構造と中心磁石との間に配置されている。

いくつかの追加の実施形態では、位置合わせデバイスは、中心強磁性体構造と、中心強磁性体構造の互いに反対の端に配置された第１及び第２の磁石であって、第１及び第２の磁石は、水平方向に配置された極端部を有する、第１及び第２の磁石と、第１及び第２の磁石の端に配置された第１及び第２の側面強磁性体構造と、を含み、第１の磁石は第１の側面強磁性体構造と中心強磁性体構造との間に配置され、第２の磁石は第２の側面強磁性体構造と中心強磁性体構造との間に配置されている。

或る実施形態では、ポータブル電子デバイスは、筐体と、筐体内に配置されたバッテリと、筐体内に配置され、ユーザインタフェース機能を実行するように構成されたディスプレイと、筐体内に配置され、ディスプレイに接続され、ユーザインタフェース機能を実行するようにディスプレイに指示するように構成されたプロセッサと、筐体内に配置された送信素子と、プロセッサ及びバッテリに接続された電力送信回路と、を含み、電力送信回路は、バッテリから送信素子に電力を経路指定するように構成されている。送信素子は、垂直方向に配置された極を有する中心磁石と、中心磁石の互いに反対の端に配置された第１及び第２の補強磁石と、水平方向に配置された極を有する第１及び第２の補強磁石と、対応する第１及び第２の補強磁石の外側の端に配置された第１及び第２の強磁性体構造と、を含み、第１の補強磁石は、第１の強磁性体構造と中心磁石との間に配置され、第２の補強磁石は、第２の強磁性体構造と中心磁石との間に配置されている。

以下の詳細な説明及び添付図面を参照することによって、本発明の実施形態の性質及び利点のより良好な理解を得ることができる。

本開示のいくつかの実施形態に従った、誘導相互接続システムを有する例示的な無線充電システムを示すブロック図である。

本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的な送信素子の異なる斜視図を示す。 本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的な送信素子の異なる斜視図を示す。 本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的な送信素子の異なる斜視図を示す。

本開示のいくつかの実施形態に従った、２つの送信素子を有する例示的なホストデバイスの上面図を示す。

本開示のいくつかの実施形態に従った、送信素子が筐体に組み込まれ、送信素子のいくつかの面が露出した、図３Ａに示されるホストデバイスの一部の斜視図を示す。

本開示のいくつかの実施形態に従った、図３Ｂに示される例示の、図示される切れ目に沿った断面の斜視図を示す。

本開示のいくつかの実施形態に従った、制限された角回転位置に沿った任意のポイントに配置される場合に送信素子から電力を受信するように構成された例示的な受信素子を示す。

本開示のいくつかの実施形態に従った、無線電力伝送中の誘導相互接続システムにおける送信素子と受信素子との間の例示的な磁気相互作用を示す。

本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的なアクセサリデバイスの簡略斜視図である。

本開示のいくつかの実施形態に従った、受信機素子の受信機コイルと交差するポイントにおけるアクセサリデバイスの簡略断面図である。

本開示のいくつかの実施形態に従った、受信機素子のインタフェース面と交差するポイントにおけるアクセサリデバイスの簡略断面図である。

本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的な無線充電システムの簡略上面図である。

本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的な無線充電システムの簡略断面図である。

本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的な受信アセンブリの分解図である。

本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的な送信アセンブリの分解図である。

本開示のいくつかの実施形態に従った、送信素子が受信素子に対して角度を成すように配置された、誘導相互接続システムの斜視図を示す。

本開示のいくつかの実施形態に従った、図６Ａに示される誘導相互接続システムを通る点線の切れ目に沿った断面図を示す。

本開示のいくつかの実施形態に従った、分離距離及び回転角度の両方を変化することに関して、送信素子及び受信素子の間の電力伝送効率の度合を示すグラフである。

本開示のいくつかの実施形態に従った、延長された受信素子を示す斜視図である。

本開示のいくつかの実施形態に従った、延長された受信素子を含む例示的な誘導相互接続システムを示す。

本開示のいくつかの実施形態に従った、３６０度の角回転位置に沿った任意の位置から電力を受信することのできる例示的な送信素子の斜視図及び平面図を示す。 本開示のいくつかの実施形態に従った、３６０度の角回転位置に沿った任意の位置から電力を受信することのできる例示的な送信素子の斜視図及び平面図を示す。 本開示のいくつかの実施形態に従った、３６０度の角回転位置に沿った任意の位置から電力を受信することのできる例示的な送信素子の斜視図及び平面図を示す。

本開示のいくつかの実施形態に従った、受信素子が送信素子から電力を受信する位置に移動している誘導相互接続システムの斜視図を示す。

本開示のいくつかの実施形態に従った、受信素子が電力を受信するために送信素子と位置合わせされたときの誘導相互接続システムを示す。

本開示のいくつかの実施形態に従った、無線電力伝送中の送信素子と受信素子との間の例示的な磁気相互作用を示す誘導相互接続システムの断面図を示す。

本開示のいくつかの実施形態に従った、単一の中心磁石を有するホストデバイスのための例示的なホスト位置合わせデバイスの簡略図である。

本開示のいくつかの実施形態に従った、中心磁石及び２つの補強磁石を有する例示的なホスト位置合わせデバイスの簡略図である。

本開示のいくつかの実施形態に従った、完全な３６０度の角回転位置に沿った任意のポイントにおいてホスト位置合わせデバイスに引き付けることのできる例示的なアクセサリ位置合わせデバイスを示す。

本開示のいくつかの実施形態に従った、アクセサリ位置合わせデバイス及びホスト位置合わせデバイスを含む位置合わせシステムの例示的な斜視図を示す。

面取り縁部を有さないアクセサリ及びホスト位置合わせデバイスの間の力プロファイルを示すグラフである。

本開示のいくつかの実施形態に従った、面取り縁部を有するアクセサリ及びホスト位置合わせデバイスの間の力プロファイルを示すグラフである。

本開示のいくつかの実施形態に従った、完全な３６０度の角回転位置に沿った任意のポイントにおいて電荷を受信するように構成された例示的なアクセサリデバイスと位置合わせされた例示的なホストデバイスを示す。

本開示の実施形態は、ホストデバイスとアクセサリデバイスとの間の無線電力伝送を可能にする無線充電システムのための誘導相互接続システムを説明する。誘導相互接続システムは、送信素子、及び送信素子から無線電力を受信するように構成された受信素子を含むことができる。送信素子は、ホストデバイス内に収容してもよく、受信素子は、アクセサリデバイス内に収容してもよく、その結果、アクセサリデバイスは、ホストデバイスから電力を受信することができる。いくつかの実施形態では、送信及び受信素子の各々は、強磁性体構造及び強磁性体構造の少なくとも一部の周りに巻回された誘導コイルを含む。無線電力伝送中、送信素子は、時間的に変化する磁束を生成することができ、この磁束は、アクセサリデバイスを充電するための受信素子において対応する電流を誘導することができる。送信及び受信素子の構成は、本明細書で更に詳細に議論されるように、アクセサリデバイスが様々な回転方向においてホストデバイスから電力を受信することを可能にすることができる。したがって、誘導相互接続システムは、アクセサリデバイスがホストデバイスから電力を受信することができる容易さを著しく改善する。
Ｉ．無線充電システム

無線充電システムは、電力を送信する電子送信デバイス及び電子送信デバイスから電力を受信する電子受信デバイスを含む。本明細書におけるいくつかの開示に従って、電子送信デバイスは、ホストデバイス、例えば、タブレット、スマートフォン、及びユーザのための様々な機能を実行する能力を有する任意の他のポータブル消費者電子デバイスであってもよく、電子受信デバイスは、アクセサリデバイス、例えば、ポータブルキーボード、スタイラス、スマート鉛筆、無線イヤホン、及びホストデバイスの機能を強化することができる任意の他の適切な電子デバイスであってもよい。

図１は、本開示のいくつかの実施形態に従った、誘導相互接続システム１０５を有する例示的な無線充電システム１００を示すブロック図である。無線充電システム１００は、ホストデバイス１０１、及びホストデバイス１０１から送信された電力を受信するように構成されたアクセサリデバイス１０３を含む。いくつかの実施形態では、ホストデバイス１０１は、メモリバンク１０４に接続されたコンピューティングシステム１０２を含む。コンピューティングシステム１０２は、デバイス１０１を動作させる複数の機能を実行するためのメモリバンク１０４に記憶された命令を実行することができる。コンピューティングシステム１０２は、マイクロプロセッサ、コンピュータプロセシングユニット（ＣＰＵ）、グラフィックプロセシングユニット（ＧＰＵ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの１つ以上の適切なコンピューティングデバイスであってもよい。

コンピューティングシステム１０２はまた、ホストデバイス１０１が１つ以上の機能を実行すること可能にするためのユーザインタフェースシステム１０６、通信システム１０８、及びセンサシステム１１０に接続されてもよい。例えば、ユーザインタフェースシステム１０６は、ディスプレイ、スピーカ、マイクロフォン、触覚フィードバックを可能にするためのアクチュエータ、並びにボタン、スイッチ、及びディスプレイをタッチ感知式にすることを可能にするための容量性スクリーンなどの１つ以上の入力デバイスを含むことができる。通信システム１０８は、デバイス１０１が電話をかけ、無線アクセサリと対話し、インターネットにアクセスすることを可能にするための無線電気通信構成要素、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ構成要素、及び／又はＷｉｒｅｌｅｓｓ ｆｉｄｅｌｉｔｙ（ＷｉＦｉ）構成要素を含むことができる。センサシステム１１０は、光センサ、加速度計、ジャイロスコープ、温度センサ、並びに外部エンティティ及び／又は環境のパラメータを測定することができる任意の他のタイプのセンサを含むことができる。

ホストデバイス１０１はまた、バッテリ１１２を含むことができる。バッテリ１１２は、エネルギーを貯蔵する能力を有し、貯蔵されたエネルギーを放出する能力を有するリチウムイオンバッテリなどの任意の適切なエネルギー貯蔵デバイスであってもよい。放出されたエネルギーは、デバイス１０１の電気構成要素に電力を供給するために使用してもよい。

いくつかの実施形態では、バッテリ１１２はまた、アクセサリデバイス１０３に電力を送信するために放電してもよい。例えば、バッテリ１１２は、電力送信回路１１４にエネルギーを放出することができ、電力送信回路１１４は次いで、送信素子１１６を通じて電流を駆動することができる。送信素子１１６を通じて電流を駆動することによって、ホストデバイス１０１から伝播することができる時間的に変化する磁束１２８を生成することができる。磁束１２８は、受信素子１１８と相互作用することができ、磁束１２８によって、対応する電流を受信素子１１８において生成することができる。この誘導された電流は次いで、電力受信回路１２０によって受信することができ、電力受信回路１２０は、受信された電力（例えば、交流電流（ＡＣ）電力）を使用可能な電力（例えば、直流（ＤＣ）電力）に変換することができる。使用可能な電力は次いで、貯蔵のためにバッテリ１２２に提供することができ、又はアクセサリデバイス１０３を動作させるためにオペレーティングシステム１１９に提供してもよい。

本開示のいくつかの実施形態に従って、送信素子１１６及び受信素子１１８は共に、誘導相互接続システム１０５の一部であってもよい。本明細書で更に議論されるように、誘導相互接続システム１０５は、アクセサリデバイス１０３が様々な回転方向に配置されるときに、それがホストデバイス１０１から電力を受信することができるように構成することができる。いくつかの実施形態では、誘導相互接続システム１０５はまた、位置合わせデバイスの対、すなわちホスト位置合わせデバイス１２４とアクセサリ位置合わせデバイス１２６を含むことができる。ホスト位置合わせデバイス１２４は、それらが完全に相互に引き付けられるとき、２つの素子の間で効率的な電力伝達を保証するために送信素子１１６が受信素子１１８と位置合わせされるようにアクセサリ位置合わせデバイス１２６を引き付けることができる。誘導相互接続システム１０５の詳細は、本明細書で更に議論される。
ＩＩ．誘導相互接続システム

上述したように、無線充電システムのための相互接続システムは、ホストデバイスにおける送信素子及びアクセサリデバイスにおける受信素子を含むことができる。送信素子は、受信素子において対応する電流を誘導することができる、時間的に変化する磁束を生成するように構成することができる。電流は、使用可能な電力に変換してもよく、アクセサリデバイスにエネルギーとして貯蔵されるか、又はアクセサリデバイスを動作させるために即時に使用されるかのいずれかであってもよい。本開示のいくつかの実施形態に従って、送信及び受信素子の各々は、本明細書で更に議論されるように、強磁性体構造及びインダクタコイルを含む。
Ａ．送信素子

図２Ａ〜２Ｃは、本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的な送信素子２００の種々異なる斜視図を示す。特に、本開示のいくつかの実施形態に従って、図２Ａは、送信素子２００の斜視図を示し、図２Ｂは、送信素子２００の上面図を示し、図２Ｃは、送信素子２００の側面図を示す。

図２Ａを参照すると、送信素子２００は、コイル２０２及び強磁性体構造２０４を含むことができる。コイル２０２は、強磁性体構造２０４の一部の周りに巻回された導電性撚りワイヤであってもよい。巻回されるとコイル２０２はインダクタコイルを形成し、インダクタコイルは、電流がコイル２０２を通じて駆動されるときに時間的に変化する磁束を生成することができる。強磁性体構造２０４は、磁束の伝播方向を変更することができる構造であってもよい。例えば、強磁性体構造２０４は、ＭｎＺｎなどのフェライトを含む磁性材料から形成してもよい。強磁性体構造２０４の磁気特性は、その本体を通じてコイル２０２によって生成される磁束の方向を変更することができるので、強磁性体構造２０４は、その構造的設計に基づいて所定の方向に向かって磁束を案内するように構成することができる。例えば、強磁性体構造２０４は、或る方向に向かって磁束を案内するために強磁性体構造２０４の溝領域２１２の側面を越えて配置されたインタフェース面２０６及び２０８を含むことができる。送信素子２００の構造的構成のより良好な例示は、図２Ｂに示される上面図である。

図２Ｂに示されるように、送信素子２００は溝領域２１２を含むことができ、この溝領域は、溝領域２１２の互いに反対側に配置された２つの端領域２１４及び２１６を定める。コイル２０２は、溝領域２１２の周りに、端領域２１４及び２１６の間（周りではない）で巻回することができる。本明細書で言及されるように、送信素子２００は、２つのインタフェース面２０６及び２０８を含むことができる。インタフェース面２０６及び２０８は、同一の平面に配置された端領域２１４及び２１６のそれぞれの面であってもよい。端領域２１４及２１６は、方向Ｄに向かって溝領域２１２の面２１０を越えて突出することができ、その結果、端領域２１４及び２１６が配置された平面は、面２１０が存在する平面から距離Ｙ_１，ＴＸだけ離れて配置される。図２Ｂにおいて把握することができるように、面２１０は、コイル２０２の背後に隠れているが、明確にするために点線によって表されている。いくつかの実施形態では、面２１０は、側壁２１８ａ及び２１８ｂによってインタフェース面２０６及び２０８に接続されてもよい。よって、側壁２１８ａ及び２１８ｂは、溝領域２１２と端領域２１４及び２１６との間に配置することができる。側壁２１８ａ及び２１８ｂは、コイル２０２の厚さ以上の任意の適切な距離になるように選択することができる距離Ｙ_１，ＴＸだけ延在してもよい。例えば、Ｙ_１，ＴＸは、特定の実施形態では、１ミリメートルなど、０．５〜１．５ミリメートルであってもよい。図２Ｂにおいて理解することができるように、送信素子２００の全体的な構造は、英語のアルファベットの文字「Ｕ」に非常に類似してもよい。

いくつかの実施形態では、送信素子２００は、全体的な幅Ｘ_ＴＸ及び全体的な長さＹ_ＴＸを有することができる。図２Ｂに示されるように、幅Ｘ_ＴＸ及び長さＹ_ＴＸは、コイル２０２の軸に対して垂直方向に延在する送信素子２００の寸法であってもよい。加えて、端領域２１４及び２１６は、幅Ｘ_１，ＴＸを有することができる。寸法Ｘ_ＴＸ、Ｙ_ＴＸ、及びＸ_１，ＴＸは、送信素子２００と受信素子との間に所定の程度の誘導結合を達成するように選択することができ、ホストデバイス用の筐体の空間制約内で適合することができる全体的なサイズをもたらす。いくつかの例では、幅Ｘ_ＴＸ及びＸ_１，ＴＸは、効率的な電力伝送のために受信素子の対応する幅に等しくなるように選択される。幅Ｘ_ＴＸは、１０ミリメートル〜２０ミリメートルに及んでもよく、幅Ｘ_１，ＴＸは、３ミリメートル〜４ミリメートルに及んでもよく、長さＹ_ＴＸは、３ミリメートル〜４ミリメートルに及んでもよい。いくつかの実施形態では、溝領域２１２は、長さＹ_１、ＴＸとＹ_ＴＸとの間の差によって定められる長さ２２０を有することができる。よって、溝領域２１２の長さ２２０は、特定の実施形態では、長さＹ_ＴＸよりも短くてもよい。したがって、溝領域２１２は、端領域２１４及び２１６よりも短い長さを有することができる。

更に、図２Ｃにおける送信素子２００の側面斜視図に示されるように、送信素子２００は、高さＺ_ＴＸを有することもできる。いくつかの実施形態では、高さＺ_ＴＸはまた、送信素子２００と受信素子との間に所定の程度の誘導結合を達成するように選択され、ホストデバイス用の筐体の空間制約内で適合することができる全体的なサイズをもたらす。Ｚ_ＴＸは、３〜４ミリメートルに及んでもよい。図２Ｃにおいて更に理解することができるように、送信素子２００は、長方形の形状にある断面の輪郭を有することができる。しかしながら、図２Ｃにおける送信素子２００の長方形の断面の輪郭は例示的なものにすぎず、他の実施形態は異なる輪郭の形状を有することができることが認識されよう。例えば、いくつかの実施形態は、実質的に正方形、円形、卵形、三角形、及び台形などである輪郭を有することができる。

端領域２１４及び２１６は、任意の所望の方向に突出することができることが認識されよう。図２Ｂに示される実施形態は、端領域２１４及び２１６が方向Ｄに向かって突出することができることを示す。いくつかの実施形態では、方向Ｄは、受信素子に向かう方向であり、その結果、図５に関して本明細書で更に議論されるように、コイル２０２によって生成される磁場は、強磁性体構造２０４によって受信素子に向かって再方向付けられる。

図３Ａ〜３Ｃは、本開示のいくつかの実施形態に従った、ホストデバイスに組み込まれた送信素子を示す。特に、図３Ａは、本開示のいくつかの実施形態に従った、２つの送信素子を有する例示的なホストデバイス３００の上面図を示す。ホストデバイス３００は、例えば、とりわけ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、ラップトップコンピュータを含む、様々な異なる電子デバイスであってもよい。

図３Ａを参照すると、ホストデバイス３００は、筐体３０２、及び筐体３０２内に配置された１つ以上の送信素子を含むことができる。例えば、ホストデバイス３００は、２つの送信素子、第１の送信素子３０４及び第２の送信素子３０６を含むことができる。第１及び第２の送信素子３０４及び３０６は、筐体の３０２の外面に近接して配置することができ、その結果、ホストデバイス３００から電力を無線で受信するように、筐体３０２の外面に接触するアクセサリデバイスなどの外部デバイスに可及的に近接してそれらを配置することができる。いくつかの実施形態では、第１及び第２の送信素子３０４及び３０６は、筐体３０２の互いに反対側に配置してもよい。例えば、第１の送信素子３０４は、筐体３０２の左側３０８に配置してもよく、第２の送信素子３０６は、筐体３０２の右側３１０に配置してもよい。筐体３０２の左側及び右側３０８及び３１０に配置することは、ホストデバイス３００が筐体３０２の左側及び右側でアクセサリデバイスに電力を送信することを可能にする。

図３Ａは、２つの送信素子３０４及び３０６を有するホストデバイス３００を示すが、実施形態は、そのような構成に限定されない。追加の又は代替的な実施形態は、２つの送信素子よりも多くの又は少ない送信素子を有することができる。例えば、いくつかの実施形態は、４つの送信素子を有することができ、１つは、ホストデバイス３００の４つの側面の各々に位置し、又は３つの送信素子は、ホストデバイス３００の左、右、及び上面に位置する。更に、図３Ａは、筐体の３０２の側面のみに位置する２つの送信素子を示す。しかしながら、実施形態はそれに限定されない。いくつかの実施形態は、ホストデバイス３００の表面に近接して配置された送信素子を有することができ、その結果、アクセサリデバイスは、ホストデバイス３００の表面上に置くことによって、ホストデバイス３００から電力を受信することができる。

図３Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に従った、送信素子３０４が筐体３０２に組み込まれ、送信素子３０４のいくつかの面が露出した、図３Ａに示されるホストデバイス３００の一部３１２の斜視図を示す。図示されるように、送信素子３０４は、筐体３０２内に配置されるが、筐体３０２の外面３１４に近接している。本開示のいくつかの実施形態に従って、送信素子３０４のインタフェース面３１６及び３１８は、外面３１４から離れて外側に面することができ、その結果、本明細書で更に議論されるように、送信素子３０４の送信機コイル３２０によって生成される磁束は、受信素子に向かって外側に方向付けることができる。

送信素子３０４が筐体３０２にどのように組み込まれるかをより良好に理解するために、図３Ｃは、図３Ｂに図示される切れ目に沿った例示の断面の斜視図を示す。送信素子３０４は、筐体３０２に締め付けられたブラケット３２２によって筐体３０２に固定することができる。ブラケット３２２は、ステンレス鋼などの剛性材料から形成された任意の適切な構造であってもよく、接着剤３２４又は機械的締め具（図示せず）などの任意の適切なやり方で筐体３０２に締め付けてもよい。締め付ける場合、ブラケット３２２は、筐体３０２に対して送信素子３０４を押し付けて、接着材料３２４の支援でそれを適切な位置に固定することができる。ブラケット３２２は、開口３２３を含むことができ、送信機コイル３２０は、モジュール全体によって占有される空間の量を最小化するために開口３２３内に延在することができる。強磁性体構造３２６のインタフェース面３１６及び３１８は、外側に面してもよく、無線周波数（ＲＦ）ウインドウ３２８によって覆われてもよい。ＲＦウインドウ３２８は、磁束に対して透磁性の材料から形成することができ、また、物理的損傷からの或る程度の保護を提供するセラミック及びサファイヤなどの材料である。
Ａ．受信素子

本明細書で議論されるように、送信素子の強磁性体構造の構造的設計は、その突出したインタフェース面によって、それが受信素子に電力を指向的に送信することを可能にする。同様に、受信素子は、受信素子が送信素子に対向して配置される場合、送信素子のインタフェース面から伝播する時間的に変化する磁束を受信するように特に設計された強磁性体構造を含むことができる。

いくつかの実施形態では、受信素子の構造物は、それから無線電力を受信する送信素子の構造物と実質的に同様であってもよい。例えば、図４は、本開示のいくつかの実施形態に従った、送信素子に対向して直接的に配置される場合に、送信素子から電力を受信するように構成された例示的な受信素子４００を示す。或る実施形態では、受信素子４００は、図２Ａにおける送信素子２００のように、送信素子と実質的に同様であってもよい。よって、受信素子４００は、強磁性体構造４０４の溝領域４１０の周りに巻回されたコイル４０２を含むことができる。端領域４１４及び４１６は、溝領域４１０の互いに反対側に配置することができ、強磁性体構造４０４の側面を越えて突出することができる。端領域４１４及び４１６はまた、インタフェース面４０６及び４０８を含むことができ、磁束は、無線電力伝送中にコイル４０２において対応する電流を誘導するために、インタフェース面４０６及び４０８を通って強磁性体構造４０４に入り、強磁性体構造４０４を通して方向変更することができる。いくつかの実施形態では、コイル４０２は、二重層構成において約８５の巻きターンから形成され、それは、２つの巻きターン層を意味する。すなわち、インタフェース面４０６と４０８との間で巻回する第１の巻きターン層、並びに第１の層の上面とインタフェース面４０６及び４０８との間で巻回する第２の巻きターン層である。

図５は、本開示のいくつかの実施形態に従った、無線電力伝送中の誘導相互接続システム５００における送信素子２００と受信素子４００との間の例示的な磁気相互作用を示す。この実施形態では、送信素子２００及び受信素子４００は、図４に関して本明細書で議論されるように、構造物において実質的に同様である。更に、送信素子２００は、筐体３０２内に収容されるとして図示される。

無線電力伝送中に、コイル２０２は、多くの異なる方向に伝播することができる多量の時間的に変化する磁束５０２を生成することができる。本開示のいくつかの実施形態に従って、実質的に大量の磁束が、強磁性体構造２０４によって再方向付けされ、その結果、磁束はインタフェース面２０８及び２０６を抜け出すか、又はインタフェース面２０８及び２０６に入る。本明細書で言及されるように、強磁性体構造２０４の形状は、突出部分によって所定の方向に向かって磁束を方向付けることができ、磁束は、この場合では、受信素子４００に向かう。したがって、磁束５０２は、強磁性体構造２０４及び４０４の対応するインタフェース面の間の領域５０４に集中して存在することができる。

コイル２０２を通って流れる電流の方向に応じて、コイル２０２によって生成される実質的に大量の磁束５０２は、最初にインタフェース面２０８から強磁性体構造４０４のインタフェース面４０８に流れることができ、それは次いで、強磁性体構造４０４を通って伝播し、インタフェース面４０６から抜け出ることができ、その結果、磁束５０２は、インタフェース面２０６を通って強磁性体構造２０４に再度入ることができる。結果として生じる磁束の流れは、コイル４０２において電流を誘導する磁気ループ５０６を形成し、電流は、受信素子４００が配置されたアクセサリデバイスに電力を提供するために使用することができる。磁気ループ５０６が時計回りの方向で図示されているが、磁気ループ５０６はまた、電流がコイル２０２を通じて反対方向に流れるときに反時計回りの方向に伝播することがあることが認識されよう。

図５は、受信素子４００に電力を送信する送信素子２００を示すが、実施形態はそのように限定されない。他の実施形態は、電力の伝送を逆方向にすることができ、その結果、送信素子２００は、受信素子４００から電力を受信する。例として、電流は、受信素子４００のコイル４０２に駆動してもよく、その結果、コイル４０２は、時間的に変化する磁束を生成する。生成された時間的に変化する磁束は、強磁性体構造４０４によって再方向付けしてもよく、その磁束は、強磁性体構造２０４によって受信することができる。強磁性体構造２０４において受信された磁束は、コイル２０２において対応する電流を誘導することができ、その電流は、送信素子２００が配置されたホストデバイスに電力を提供するために使用することができる。

図５において理解することができるように、送信素子２００に対する受信素子４００の向きは、電力が誘導相互接続システム５００において伝送される効率に実質的に影響を与えることがある。いくつかの実施形態では、最適な電力伝送は、送信素子２００が受信素子４００と整列される場合、並びに強磁性体構造４０４のインタフェース面４０６及び４０８が強磁性体構造２０４の対応するインタフェース面２０６及び２０８に面するように２つの素子が配向される場合に達成される。更に、送信及び受信素子２００及び４００の間の分離距離４２６が最小化されるときに最適な電力伝送を達成することができる。

本開示のいくつかの実施形態に従って、受信素子４００は、ホストデバイス、例えば、図３におけるホストデバイス３００とアクセサリデバイスとの間で無線電力伝送を可能にするためにアクセサリデバイス内に組み込まれてもよい。図６は、本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的なアクセサリデバイス６００の簡略斜視図である。図６に示されるように、アクセサリデバイス６００は、図１におけるアクセサリデバイス１０３など、オペレーティングシステム、電力受信回路、及びバッテリを有する任意の適切な電子デバイスであってもよい。アクセサリデバイス６００は、ホストデバイスにデータを入力するように動作してもよい。例として、アクセサリデバイス６００は、ユーザがホストデバイスと接触して、ホストデバイスにデータを入力するために使用することができるスタイラス又はスマート鉛筆であってもよい。したがって、いくつかの実施形態では、アクセサリデバイス６００は、後端６０６、及びホストデバイスと接触するように構成された後端６０６とは反対側のインタフェース端６０４を有する筐体６０２を含むことができる。例えば、インタフェース端６０４は、鉛筆又はペンなどの従来の筆記用具の先端を真似るように先端に向かって先細る構造を有することができる。

いくつかの実施形態では、アクセサリデバイス６００の筐体６０２は、両方が筐体６０２のインタフェース端６０４の少なくとも一部と後端６０６との間に延在する曲面部６０８及び平面部６１０を含むことができる。平面部６１０は、受信面６１１を含むことができ、受信面６１１に対し、ホストデバイスについての筐体は、図７Ａ〜７Ｂ及び８Ａに関して本明細書で議論されるように、無線電力伝達を遂行するように位置付けられてもよい。いくつかの実施形態に従って、アクセサリデバイス６００は、筐体６０２の平面部６１０内に配置され、平面部６１０に隣接する受信素子６１２を含むことができる。受信素子６１２は、図４及び５に関して本明細書で議論される受信素子４００と同一の形状及び機能を有することができる。よって、受信素子６１２は、インタフェース面６１４及び６１６、並びに強磁性体構造６０５の溝領域（図示しないが、図４における受信素子４００の溝領域４１０と同様の）の周りに巻回された受信機コイル６１８を有する強磁性体構造６０５を含むことができる。いくつかの実施形態では、連絡面６１４及び６１６は、筐体６０２の平面部６１０に面することができ、その結果、アクセサリデバイス６００は、平面部６１０を通じて送信素子から伝播する磁束と相互作用することによって、電力を無線で受信することができる。筐体６０２の断面の輪郭は、図７Ａ及び７Ｂにより良好に示されるように、大文字「Ｄ」に類似することができる。

図７Ａ及び７Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に従った、異なる位置におけるアクセサリデバイス６００の断面図を示す。特に、本開示のいくつかの実施形態に従って、図７Ａは、受信機素子６１２の受信機コイル６１８にわたるポイントにおけるアクセサリデバイス６００の簡易断面図７００であり、図７Ｂは、受信機素子６１２のインタフェース面６１６にわたるポイントにおけるアクセサリデバイス６００の簡易断面図７００である。

図７Ａに示されるように、筐体６０２は、筐体６０２の長さに沿って（すなわち、中心軸に対して平行に）延在する曲面部６０８及び平面部６１０を含む。曲面部６０８及び平面部６１０は、図６に関して本明細書で議論されるように、受信機素子６１２など、それの中で１つ以上の電気構成要素を取り囲むことができるモノシリック構造を形成することができる。受信機素子６１２に加えて、筐体６０２はまた、それらに限定されないが、シールド７０２、支持フレーム７０４、１つ以上の電気構成要素７１５、及び構成要素７１５が搭載されるドライバボード７１７などの様々な他の構成要素を取り囲むことができる。シールド７０２は、受信素子６１２の周りで伝播する磁束が筐体６０２の筐体開口７１０内で電気構成要素（複数可）上に露出されることを阻止するための適切な任意の材料から形成することができる。例えば、シールド７０２は、銅から形成することができる。電気構成要素（複数可）７１５は、アクセサリデバイス６００及び／又は受信機コイル６１８を動作させるための任意の適切な電子デバイスであってもよい。例えば、電気構成要素（複数可）７１５は、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブル論理アレイ（ＦＰＧＡ）、及び特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などであってもよい。電気構成要素（複数可）７１５は、送信器素子によって生成される磁束によって誘導される電流を受信機コイル６１８から受信すること等によって、無線電力を受信するために受信素子６１２の受信機コイル６１８に電気的に接続してもよい。

いくつかの実施形態では、シールド７０２は、磁束の遮蔽を強化するやり方で構成及び配置される。例えば、シールド７０２は、凹部を形成する内部底面７１４並びに内部側面７１６及び７１８を含むことができ、凹部内に受信素子６１２が配置され、その結果、シールド７０２は、受信素子６１２の５つの側の周りに配置される。シールド７０２の斜視図が図９に示されており、本明細書で更に議論される。受信素子６１２の５つの側面の周りに配置することによって、シールド７０２は、磁束が開口７１０及び／又はアクセサリデバイス６００の外側に伝播することを阻止するその能力を強化することができる。いくつかの実施形態では、シールド７０２は、外側側面７２０及び７２２、並びに外側背面７２４を含むことができる。外側側面７２０及び７２２は、支持フレーム７０４の輪郭に従うことができ、よって、湾曲の輪郭を有することができ、外側背面７２４は、空間、例えば、筐体開口７１０を設けるために略平面であってもよく、筐体開口７１０の中にアクセサリデバイス６００の構成要素、例えば、電気構成要素（複数可）７１５を配置することができる。いくつかの実施形態では、シールド７０２の厚さは、図７Ａに示されるように、内側側面７１６及び７１８とそれぞれの外側側面７２０及び７２２との間の領域に対する厚さより大きい。シールド７０２のより厚さがある部分には、更なる構造的にロバストな遮蔽構成要素を設けることができると共に、受信素子６１２に対する追加の構造的な保護を提供することができる。特定の実施形態では、外側背面７２４は、アクセサリデバイスを二等分に分ける中心の垂直線７１２に沿って配置される。そのような実施形態では、シールド７０２は、アクセサリデバイスの１つの半部の領域内に配置される。

支持フレーム７０４は、筐体６０２に対する構造的支持、及び機械的応力からの、アクセサリデバイス６００の内部構成要素に対する保護をもたらす能力を有する任意の適切な構造であってもよい。或る実施形態では、支持フレーム７０４は、図７Ａに示されるように、筐体６０２の内面に接して配置され、受信素子６１２と筐体６０２の平面部６１０との間の領域を除き内面の領域に沿って延在する。支持フレーム７０４は、アルミニウム及び鋼などの任意の適切な剛性材料から形成してもよい。

いくつかの実施形態では、受信素子６１２とシールド７０２の内側側面７１６及び７１８、並びに底面との間でギャップ７０６が存在することがある。ギャップ７０６は、受信機コイル６１８の最適な動作効率を保証するために、受信機コイル６１８をシールド７０２から電気的に分離することを支援する空き間隔とすることができる。ギャップ７０６が小さすぎる場合、受信機コイル６１８は、シールド７０２に近すぎることがあり、それによって、受信コイル６１８が動作することができる効率性を低下させる。いくつかの実施形態では、ギャップ７０６は、０．２〜０．４ミリメートルであり、特に、或る実施形態では、０．３ミリメートルである。受信素子６１２は、機械的応力への影響を最小化するためにシールド７０２に物理的に結合してもよい。例えば、受信素子６１２は、図７Ｂに示されるように、１つ以上のスペーサ７２６によってシールド７０２に結合してもよい。スペーサ７２６は、受信素子６１２の強磁性体構造６０５、シールド７０２の内側底面７１４、並びに内側側面７１６及び７１８の両方の少なくとも一部に直接付着してもよい。いくつかの実施形態では、スペーサ７２６は、インタフェース面６１４及び６１６とは反対側の強磁性体構造６０５の面に接して配置されている。よって、スペーサ７２６は、受信機コイル６１８の反対側に配置することができる。感圧接着剤（ＰＳＡ）などの任意の適切な接着剤を、強磁性体構造６０５とシールド７０２との間にスペーサ７２６を付着するために使用することができる。スペーサ７２６を利用することにより、間隔を空けて受信素子６１２を固定することができ、使用中にそれが周りでずれることを防止することができる。いくつかの実施形態では、スペーサ７２６は、受信機コイル６１８及びシールド７０２の電気的な分離を保証するために、シールド７０２から所定の距離だけ離れて受信素子６１２を配置するのに適切な厚さを有するように設計される。例えば、スペーサ７２６は、０．５〜０．７ミリメートル、特に、いくつかの例では、約０．６ミリメートルの厚みを有することができる。

図６及び７Ａ〜７Ｂは、１つの平面領域のみを含む筐体を有するアクセサリデバイスを示すが、実施形態はそのように限定されないことが認識されよう。他の実施形態は、２つ、３つ、更には６つなど、筐体の周りで更なる平面領域を有することができる。更に、アクセサリデバイスは、その筐体においていずれの湾曲領域を有さなくてもよい。代わりに、筐体は、複数の平面領域から形成してもよく、その結果、断面の輪郭は、三角形、正方形、長方形、五角形、及び六角形などの幾何学的形状である。本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、任意の適切な断面の輪郭が使用されてもよいことが認識されよう。

図５に関して本明細書で議論されるように、無線充電システムの動作の間、送信素子は、磁束を生成することによって無線電力伝達を遂行するために受信素子の近くに位置付けられてもよく、磁束は、受信素子において電流を誘導してアクセサリデバイスのバッテリを充電するために、受信素子と相互作用することができる。アクセサリデバイス６００を含む無線充電システムの例は、図８Ａ〜８Ｂに示されている。

図８Ａは、本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的な無線充電システム８００の簡略上面図であり、図８Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的な無線充電システム８００の簡略断面図である。システム８００は、図６及び７Ａ〜７Ｂに関して本明細書で議論されるように、アクセサリデバイス、例えば、アクセサリデバイス６００、並びに図３Ａ〜３Ｃに関して本明細書で議論される、ホストデバイス、例えば、ホストデバイス３００を含み、アクセサリデバイス６００は、電力を無線で受信するためにホストデバイスに連結される。簡潔にするために、図３Ａ〜３Ｃ、６、及び７Ａ〜７Ｂで使用される参照符号は、それらの相互関係を示すために図８で使用される。よって、そのような構成要素の詳細は、それぞれの図において参照されてもよい。更に、理解を明確及び容易にするために、アクセサリデバイス６００の筐体６０２及びシールド７０２は、点線で描かれ、ホストデバイス３００の筐体３０２は、実線で描かれ、それぞれの筐体の部分は透明であり、よって、デバイスの内部構成要素を見ることができる。

図示されるように、アクセサリデバイス６００は、無線電力伝送を可能にするためにホストデバイス３００に接して配置される。配置されると、アクセサリデバイス６００の受信面６１１は、ホストデバイス３００の外面３１４と接触することができ、又は外面３１４と近接することができる。そして、受信素子６１２及び送信素子３０４の両方は、図５における無線充電システム５００に関して本明細書で議論されるように、受信素子６１２のインタフェース面６１４及び６１６が、送信素子３０４のインタフェース面３１６及び３１８に面するように配置することができ、それらの間で磁束の伝播を集中させる。そのようにして、送信機コイル３２０によって生成される磁束は、強磁性体構造３２６によって強磁性体構造６０５に向けて再方向付けすることができ、次いで、強磁性体構造６０５を通じて伝播することによって受信機コイル６１８において対応する電流を誘導することができる。

無線電力伝送中、シールド７０２は、漂遊磁束がアクセサリデバイス６００内で他の内部構成要素上に露出すること、又は筐体６０２から抜け出ることを防止することができる。同様に、ホストデバイス３００はまた、漂遊磁束がホストデバイス３００内で他の内部構成要素上に露出すること、又は筐体３０２から抜け出ることを防止するためのシールド８０２を含むことができる。シールド８０２は、送信素子３０４の背後、例えば、透明なウインドウ３２８が配置された側面とは反対側の送信素子３０４の側面上で延在する、銅シート又は磁束を遮断するための任意の他の適切な材料であってもよい。いくつかの実施形態では、シールド８０２は、シールド８０２の遮蔽能力を強化するために、送信素子３０４の最遠の左方及び右方の縁部を越えて延在することができる。

いくつかの実施形態では、筐体６０２の平面部６１０は、磁束に対して透磁性であることができ、その結果、磁束は、その構造を自由に通ることができ、また、物理的損傷に対して或る程度の保護をもたらす。例えば、平面部６１０は、セラミック及びサファイヤなどの材料から形成してもよい。いくつかの実施形態では、平面部６１０全体は、磁束に対して透磁性であることができる。又はインタフェース面６１４及び６１６を覆っている平面部６１０の部分、若しくはＲＦウインドウ３２８から直接横切るように配置された平面部６１０の部分など、磁束の伝播経路に沿って配置された平面部６１０の一部のみが、磁束に対して透磁性であることができる。そのようにして、送信素子３０４によって生成される磁束は、無線電力伝送を遂行するために、受信素子６１２によって受信されるようにＲＦウインドウ３２８及び筐体６０２の平面部６１０を通って自由に移動することができる。

いくつかの実施形態では、送信素子３０４及び受信素子６１２の相対的寸法は、位置合わせの許容度を改善するために調節することができる。その結果、アクセサリデバイス６００は、アクセサリデバイス６００がホストデバイス３００と正確に位置合わせされない場合、例えば、送信素子３０４及び受信素子６１２のそれぞれの水平軸が相互に重ならない場合でも、ホストデバイス３００から電力を受信することができる。例えば、図８Ｂに示されるように、送信素子３０４の高さＺ_ＴＸは、受信素子６１２の高さＺ_ＲＸよりも短くてもよい。より長い高さＺ_ＲＸを有することによって、受信素子６１２は、上方向又は下方向に数ミリメートルずれてもよく、それでも電力伝送の効率が著しい低下することなく、送信素子３０４から電力を受信するように適切に位置付けることができる。

図９及び１０は、受信及び送信素子を形成する異なる構成要素をより良好に示すための、受信及び送信アセンブリ９００及び１０００の分解図である。特に、図９は、受信素子６１２を含む受信アセンブリ９００の分解図であり、図１０は、送信素子３０４を含む例示的な送信アセンブリ１０００の分解図である。

図９に示されるように、受信アセンブリ９００は、受信素子６１２、シールド７０２、及びスペーサ７２６を含むことができる。受信素子６１２は、図６に関して本明細書で議論される強磁性体構造６０５及び受信機コイル６１８を含むことができる。それらの構成要素はまた、図４における対応する構成要素４０４及び４０２に関して更に詳細に議論される。図７Ｂに関して本明細書で議論されるように、シールド７０２は、磁束がアクセサリデバイス６００の他の内部構成要素に伝播することを阻止することができると共に、磁束がアクセサリデバイス６００を抜け出ることを阻止することができ、スペーサ７２６は、受信素子６１２を適切な位置に固定することができ、受信機コイル６１８がシールド７０２に過度に接近することを防止することができる。シールド７０２は、凹部９１０を形成する４つの側壁及び後壁から形成された五角形のボックスであってもよく、凹部９１０の中に受信素子６１２及びスペーサ７２６が配置されてもよい。凹部９１０に配置されるとき、受信素子６１２のインタフェース面６１４及び６１６は、凹部９１０の外側に面してもよい。いくつかの例では、シールド７０２は、アクセサリデバイス６００の筐体６０２内にアンカーポイントを取り付けるための更なる面領域を提供するために２つの拡張部９１２及び９１４を含むことができる。拡張部９１２及び９１４は、後壁が配向される面に対して平行な方向にシールド７０２のそれぞれの側壁から延在することができる。拡張部９１２及び９１４は、シールド７０２がずれること、及び緩んでしまうことを防止するためにアンカーポイントに締め付けることができる。加えて、シールド７０２はまた、シールド７０２の背面の近傍に開口９１６を含むことができる。開口９１６は、ワイヤを通すことのできる通路を提供することができる。例えば、受信機コイル６１８を形成するワイヤ９１８は、開口９１６を通じてシールド７０２の凹部９１０に入ることができ、凹部９１０を抜け出ることができる。そのようにして、ワイヤ９１８は、ドライバボード（図示せず）、又は無線電力伝送中に受信コイル６１８を動作させるように構成された任意の他の駆動構成要素との電気的接続を行うことができる。

いくつかの実施形態では、スペーサ７２６は、２つの別個の部分、すなわち第１の部分９０２及び第２の部分９０４から形成することができる。各々の部分９０２及び９０４は、強磁性体構造６０５のそれぞれの部分に取り付けてもよく、それぞれの部分の背後に配置してもよい。例えば、第１の部分９０２は、インタフェース面６１４の背後に配置してもよく、第２の部分９０４は、インタフェース面６１６の背後に配置してもよい。スペーサ７２６は、２つの部分から構成してもよく、その結果、受信機コイル６１８は、スペーサ７２６の第１及び第２の部分９０２及び９０４の間に配置することができる。いくつかの実施形態では、各部分９０２及び９０４は、強磁性体構造６０５の部分を覆うリテーナを含むことができる。例として、第１の部分９０２は、背面リテーナ９０７に結合された個々のリテーナ９０６ａ〜ｃを含むことができ、第２の部分９０４は、背面リテーナ９０９に結合された個々のリテーナ９０８ａ〜ｃを含むことができる。個々のリテーナ９０６ａ〜ｃ及び背面リテーナ９０７は、モノシリック構造を形成することができ、リテーナ９０８ａ〜ｃ及び背面リテーナ９０９についても同様のことが言える。各リテーナは、強磁性体構造６０５と接触する面領域の部分９０２及び９０４の量を増大させるために、強磁性体構造６０５の上面、底面、及び側面のそれぞれの部分を覆うことができる。面領域におけるこの増大は、スペーサ７２６と強磁性体構造６０５との間のより強い結合を生じさせ、その結果、スペーサ７２６が、受信素子６１２をより良好に適切な位置に固定することができ、落下イベントを経験するときにそれが外れること、及び緩くなることを防止することができる。図９は、リテーナ９０６ａ〜ｃ及び９０８ａ〜ｃを、それぞれの背面リテーナ９０８及び９０８の個々の、別個の拡張部として示すが、実施形態はそのような実施形態に限定されない。いくつかの例では、複数の個々のリテーナを有する代わりに、各部分９０２及び９０４は、強磁性体構造６０５の３つの連続する側の周りを途切れなく包む単一のリテーナを有することができる。

図１０を参照すると、送信アセンブリ１０００は、送信素子３０４、スペーサ１００２、及び補強材１００４を含むことができる。送信素子３０４は、図３Ａ〜３Ｃに関して本明細書で議論される強磁性体構造３２６及び送信機コイル３２０を含むことができる。それらの構成要素はまた、図２Ａ〜２Ｃにおける対応する構成要素２０４及び２０２に関して更に詳細に議論される。補強材１００４は、送信素子３０４に対して構造的な支持をもたらす硬質の構成要素であることができ、送信素子３０４を装着することができる構造を設けることができる。いくつかの実施形態では、補強材１００４は、それに限定されないが、ＦＲ４などの剛性材料から形成された平板である。スペーサ１００２は、２つの部分、すなわち送信機コイル３２０の任意の端に位置付けることができる第１の部分１００６及び第２の部分１００８から形成することができる。スペーサ１００２は、強磁性体構造３２６を補強材１００４に結合することができ、その結果、送信素子３０４は、実質的に適切な位置で固定される。いくつかの実施形態では、送信素子３０４は、補強材１００４に取り付けられ、その結果、インタフェース面３１６及び３１８は、補強材１００４が面している方向に対して垂直の方向に面している。そのようにして、インタフェース面３１６及び３１８は、図３Ｂ〜３Ｃ及び５に関して本明細書で示され、かつ議論されるように、磁束を受信素子に方向付けるように配置することができる。送信機コイル３２０を形成するために使用されるワイヤ１０１０は、接触パッド１００８ａ〜ｂを含むコネクタ１００７に接続してもよい。送信機コイル３２０の各々の終端は、それぞれの接触パッドと接触することができ、その結果、ワイヤ１０１０は、ドライバボード（図示せず）、又は無線電力伝送中に送信機コイル３２０を動作させるように構成されたいずれかの他の駆動構成要素との電気的接触を行うことができる。

図５及び８Ａに関して本明細書で議論される無線充電システムは、それぞれのインタフェース面が無線電力伝送のために直接対向するように配置された送信及び受信素子を有するが、実施形態は、そのような位置合わせの制約に限定されない。むしろ、本明細書におけるいくつかの実施形態は、送信及び受信素子が直接対向しない場合であっても、無線充電を可能にする。例えば、受信素子は、様々な回転可能な向きで、インタフェース面から伝播する時間的に変化する磁束を受信するように特に設計してもよい。例として、受信素子は、本明細書で更に議論されるように、制限された角回転位置に沿った任意のポイントにおいて電力伝送を可能にする設計、及び完全な３６０度の角回転位置に沿った任意のポイントにおいて電力伝送を可能にする別の設計を有することができる。
１．制限された角回転位置を可能にする受信素子

ホストデバイスにおける送信素子は、その強磁性体構造のインタフェース面によって受信素子に電力を送信することができる。本開示のいくつかの実施形態に従って、受信素子は、インタフェース面から伝播する時間的に変化する磁束を受信するように特別に設計してもよく、その結果、受信素子は、それが制限された角回転に沿った任意のポイントに配置される場合でも送信素子から電力を受信することができる。

本開示のいくつかの実施形態に従って、送信及び受信素子２００及び４００のインタフェース面の間の磁束の集中（図２Ａ〜２Ｃ及び４に関して本明細書で議論される）は、分離距離４２６が受信素子４００に対する送信素子２００の角度の向きの調節に起因して増大する場合であっても、十分な電力伝送を可能にする。図１１Ａは、本開示のいくつかの実施形態に従った、送信素子１１０２が受信素子１１０４を基準にして角度を成すように配置された誘導相互接続システム１１００の斜視図を示す。送信及び受信素子１１０２は、図２Ａ〜２Ｃ及び４に関して本明細書で議論される送信及び受信素子２００及び４００と、機能及び構造において同様である。よって、そのような素子の詳細な説明は、それらの図を参照してもよく、簡潔にするためにここでは議論しない。

図示されるように、送信素子１１０２は、ホストデバイスの筐体１１０８内に配置され、アクセサリデバイスの筐体１１０６内に配置された受信素子１１０４に近接して配置される。いくつかの例では、筐体１１０８は、所定の角度だけ回転してもよく、その結果、筐体１１０８は、図１１Ｂに示される筐体１１０６に対して傾斜される。これは、例えば、ホストデバイスがタブレットであり、アクセサリデバイスがキーボードアクセサリであり、スクリーンがユーザの顔に向かって上方向に角度付けられるようにタブレットが傾斜される場合に行われる。

図１１Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に従った、図１１Ａに示される誘導相互接続システム１１００を通る点線の切れ目に沿った断面図を示す。筐体１１０８が軸ポイント１１１２の周りで筐体１１０６を基準にして角度１１０９だけ回転する場合、それぞれの送信及び受信素子１１０２及び１１０４は、対応して、角度１１０９に沿って回転する。したがって、送信素子１１０２は、受信素子１１０４から離れた回転分離距離１１１０に配置されることがある。回転は、送信及び受信素子１１０２及び１１０４の間に、回転がない場合よりも大きな正味の分離を生じさせる。よって、いくつかの例では、回転分離距離１１１０は、送信素子１１０２及び受信素子１１０４のちょうど底部の角の間の距離が距離５０８と実質的に同一であるときであっても、図５に関して本明細書で議論される分離距離５０８よりも大きくなることがある。よって、送信及び受信素子の間の誘導結合の程度は、図１１Ｃに示されるように、少なくとも２つの要因、すなわち分離距離と回転角に依存することがある。

図１１Ｃは、分離距離及び回転角の両方を変化することに関して、送信及び受信素子の間の電力伝送効率の度合を示すグラフ１１０１である。グラフ１１０１は、上方向に向かって増大するパーセンテージで電力伝送効率の度合を表すｙ軸、及び右に向かって増大するミリメートルで分離距離の大きさを表すｘ軸を有する。３つのプロットがグラフ１１０１に示されており、各々は、角回転の異なる角度を表し、プロット１１２０は、０度の角回転を表し、プロット１１２２は、２０度の角回転を表し、プロット１１２４は、４５度の角回転を表す。

グラフ１１０１に示されるように、電力伝送効率の度合は、分離距離が増大するにつれて減少する。グラフ１１０１は更に、角回転が増大するにつれて、電力伝送効率が全ての分離距離にわたって更に減少することを示す。よって、角回転によって生じる誘導結合の損失は、分離距離によって生じる誘導結合の損失に加わる。しかしながら、本明細書における実施形態では、どのような角回転の角度であっても十分な電力伝送を可能にすることができることが認識されよう。例えば、送信素子と受信素子との間で十分な無線電力伝送を行うための電力伝送効率閾値が２０％の電力伝送効率である場合、分離距離が５．５ミリメートルよりも短く、角回転が４５度よりも小さい誘導相互接続システムによっても、上首尾の電力伝送をなお達成することができる。しかしながら、それらの制限は例示にすぎず、それらは、所望の電力伝送効率に応じて変化することがある。

本明細書で上述した開示は、単一の軸ポイント、例えば、図１１Ｂにおける軸ポイント１１１２の周りの角回転を議論するが、実施形態は、１つの軸ポイントの周囲しか回転することができない構成に限定されない。いくつかの実施形態は、図１２Ａ及び１２Ｂに関して本明細書で議論されるように、延長された受信素子に沿った任意のポイントにわたって回転することができる。

図１２Ａは、本開示のいくつかの実施形態に従った、延長された受信素子１２００を示す斜視図である。いくつかの実施形態では、延長された受信素子１２００は、図２Ａに関して本明細書で議論される送信素子２００と実質的に同様であってもよい。例えば、延長された受信素子１２００は、強磁性体構造１２０４、及び強磁性体構造１２０４の中心部分１２１２の周りに巻回されたコイル１２０２を含むことができる。強磁性体構造はまた、（図示しないが、図２Ａにおける面２１０に同様に配置された）側面を越えて突出し、インタフェース面１２０６及び１２０８を含む端領域１２１４及び１２１６を含むことができる。よって、延長された受信素子１２００が方向１２２０から観察されるとき、観察される構造は、図４における受信素子４００と実質的に同様であり、これは、図２Ａの送信素子２００と実質的に同様である。しかしながら、延長された受信素子１２００は、図２Ａにおける送信素子２００の高さＺ_ＴＸよりも実質的に大きい高さ１２１８を含むことができる。いくつかの実施形態では、高さ１２１８は、中心部分１２１２、並びに組み合わされる端領域１２１４及び１２１６の幅よりも長い。比較的に大きい高さは、受信素子が高さ１２１８に沿った任意のポイントから電力を受信することを可能にし、それによって、電荷を受信するように受信素子を配置することができるより大きな面積をもたらす。

例えば、図１２Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に従った、延長された受信素子１２００を含む例示的な誘導相互接続システム１２０１を示す。延長された受信素子１２００は、送信素子１２２２が高さ１２１８にわたる任意のポイントに沿って配置されるときに送信素子１２２２から十分な量の電力を無線で受信することができる。例として、延長された受信素子１２００は、ポイント１２２４、１２２６、及び１２２８のうちのいずれか１つに配置される場合に送信素子１２２２から電力を受信することができる。
２．３６０度の回転を可能にする受信素子

上述した図に関して議論されるように、受信素子は、制限された範囲の角回転において送信素子から電力を受信するように構成してもよい。しかしながら、以下の図と共に本明細書で更に議論されるように、受信素子は、本開示のいくつかの実施形態に従って、完全な３６０度の範囲の角回転に沿った任意のポイントにおいて送信素子から電力を受信するように構成することができる。したがって、中に受信素子が配置されたアクセサリデバイスは、受信素子がどのようにその軸に沿って回転するかにかかわらず、ホストデバイスから電力を受信することができる。これは、電力を受信するために、アクセサリデバイスをホストデバイスに対して容易に設置することを可能にし、それによって、ユーザ経験を実質的に強化する。

図１３Ａ〜１３Ｃは、本開示のいくつかの実施形態に従った、３６０度の角回転にわたる任意の位置から電力を受信する能力を有する例示的な受信素子１３００の斜視図及び平面図を示す。特に、本開示のいくつかの実施形態に従って、図１３Ａは、受信素子１３００の斜視図を示し、図１３Ｂは、受信素子１３００の上面図を示し、図１３Ｃは、受信素子１３００の側面図を示す。

図１３Ａを参照すると、受信素子１３００は、コイル１３０２及び強磁性体構造１３０４を含むことができる。コイル１３０２は、強磁性体構造１３０４の一部の周りに巻回された導電性の撚りワイヤであってもよい。巻回されると、コイル１３０２は、電流がコイル１３０２を通じて駆動されるときに時間的に変化する磁束を生成することができるインダクタコイルを形成する。強磁性体構造１３０４は、磁束の伝播を再方向付けすることができる構造であってもよい。例えば、強磁性体構造１３０４は、ＭｎＺｎなどのフェライトを含む磁気材料から形成してもよい。

強磁性体構造１３０４の磁気特性がその本体を通じてコイル１３０２によって生成される磁束を再方向付けすることができるので、強磁性体構造１３０４は、その構造的設計に基づいて、３６０度の全ての方向に向かって磁束を案内するように構成することができる。例えば、図４Ａにおける受信素子４００の長方形のブロック状の構造とは異なり、受信素子１３００は、形状が略円筒状とすることができる。いくつかの実施形態では、受信素子１３００は、強磁性体構造１３０４の長さに沿って配置された中心軸２０９の周りで対称であってもよい。チャネル１３１１は、中心軸２０９に沿って配置してもよく、それを通してワイヤ及びケーブルなどの目的物が通り抜けることができる空き空間を設けることができる。受信素子１３００は、強磁性体構造１３０４の溝領域の外面を越えて配置されたインタフェース面１３０６及び１３０８を含むことができる。受信素子１３００の構造的構成のより良好な例示は、図１３Ｂの上面図に示される。

図１３Ｂに示されるように、受信素子１３００は、溝領域１３１２の互いに反対側に配置された２つの端領域１３１４及び１３１６を定める溝領域１３１２を含むことができる。コイル１３０２は、溝領域１３１２の周りに、端領域１３１４及び１３１６の間（周りではない）で巻回される。本明細書で言及されるように、受信素子１３００は、２つのインタフェース面１３０６及び１３０８を含むことができ、２つのインタフェース面１３０６及び１３０８は、中心軸１３０９から同一の距離だけ離れて配置された端領域１３１４及び１３１６のそれぞれの面であってもよい。インタフェース面１３０６及び１３０８は、中心軸１３０９の周りで軸対称であってもよく、その結果、それは形状において略環状である。端領域１３１４及び１３１６は、溝領域１３１２の面１３１０を越えて突出することができ、その結果、インタフェース面１３０６及び１３０８は、面１３１０から距離Ｙ_１，ＲＸだけ離れて配置される。図１３Ｂにおいて把握することができるように、面１３１０は、コイル１３０２の背後に隠れているが、明確にするために破線によって表されている。いくつかの実施形態では、面１３１０は、側壁１３１８ａ及び１３１８ｂによってインタフェース面１３０６及び１３０８に接続してもよい。よって、側壁１３１８ａ及び１３１８ｂは、溝領域１３１２と端領域１３１４及び１３１６との間に配置することができる。側壁１３１８ａ及び１３１８ｂは、距離Ｙ_１，ＲＸだけ延在してもよく、距離Ｙ_１，ＲＸは、コイル１３０２の厚さ以上の任意の適切な距離となるように選択することができる。例えば、Ｙ_１，ＲＸは、特定の実施形態では、１ミリメートルなど、０．５〜１．５ミリメートルであってもよい。いくつかの実施形態では、端領域１３１４及び１３１６は、中心軸１３０９から外側に広がるフランジの形状にあってもよい。図１３Ｂにおいて理解することができるように、受信素子１３００の全体的な構造は、ボビンの構造に非常に類似してもよい。

いくつかの実施形態では、受信素子１３００は、全体的な幅Ｘ_ＲＸ及び全体的な直径ｄ_ＲＸを有することができる。加えて、端領域１３１４及び１３１６は、幅Ｘ_１，ＲＸを有することができる。寸法Ｘ_ＲＸ、Ｙ_ＲＸ、及びＸ_１，ＲＸは、設計に従って選択してもよい。例えば、寸法Ｘ_ＲＸ、Ｙ_ＲＸ、及びＸ_１，ＲＸは、受信素子１３００と送信素子との間に所定の程度の誘導結合を達成するように選択することができ、アクセサリデバイス用の筐体の空間制約の中で適合することができる全体的なサイズをもたらす。いくつかの例では、幅Ｘ_ＲＸ及びＸ_１，ＲＸは、効率的な電力伝送のために送信素子の対応する幅に等しくなるように選択される。幅Ｘ_ＲＸは、１０ミリメートル〜８０ミリメートルに及んでもよく、幅Ｘ_１，ＲＸは、３ミリメートル〜４ミリメートルに及んでもよく、長さＹ_ＲＸは、３ミリメートル〜４ミリメートルに及んでもよい。

更に、図１３Ｃにおける受信素子１３００の側面図に示されるように、受信素子１３００はまた、長さｄ_ＲＸ及び半径方向の厚さｙ_ＲＸを有することができる。長さｄ_ＲＸはまた、受信素子１３００の直径として定めてもよい。いくつかの実施形態では、長さｄ_ＲＸ及び半径の厚さｙ_ＲＸはまた、受信素子１３００と受信素子との間に所定の程度の誘導結合を達成するように選択され、アクセサリデバイス用の筐体の空間制約の中で適合することができる全体的なサイズをもたらす。特定の実施形態では、ｄ_ＲＸは、７〜８ミリメートルに及んでもよく、半径方向の厚さｙ_ＲＸは、３〜４ミリメートルに及んでもよい。いくつかの実施形態では、半径方向の厚さｙ_ＲＸは、それから電力を受信する送信機コイルの全体的な長さＹ_ＴＸに等しくてもよく、図２Ａを参照することができる例である。いくつかの更なる実施形態では、図１３Ｂにおける溝領域１３１２は、長さＹ_１，ＲＸとｄ_ＲＸとの間の差によって定められる長さ１３２０を有することができる。よって、溝領域１３１２の長さ１３２０は、特定の実施形態では、長さｄ_ＲＸよりも短くてもよい。したがって、溝領域１３１２は、端領域１３１６及び１３１６よりも短い長さを有することができる。

端領域１３１４及び１３１６は、中心軸１３０９から離れるように、かつ中心軸１３０９に対して垂直方向に受信素子１３００の外周全体の周りで突出することができる。よって、端領域１３１４及び１３１６は、中心軸１３０９の周りで連続的に突出することができる。本開示の実施形態に従って、これは、図１４Ａ〜１４Ｃに関して本明細書で更に議論されるように、受信素子１３００が中心軸１３０９の周りの任意の回転方向で送信素子から電力を受信することを可能にする。

図１４Ａは、本開示のいくつかの実施形態に従った、受信素子１３００が送信素子２００から電力を受信する位置に移動している誘導相互接続システム１４００の斜視図を示す。図２Ａに関して本明細書で言及されるように、送信素子２００は、インタフェース面２０６及び２０８を有する、強磁性体構造２０４の中心部分の周りに巻回されたコイル２０２を含むことができる。電力を受信するために、受信素子１３００は、受信素子１３００のインタフェース面１３０６及び１３０８が送信素子２００のそれぞれのインタフェース面２０６及び２０８に近接して配置されるように、送信素子２００と位置合わせされ、位置合わせ状態になるように移動することができる。

図１４Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に従った、受信素子１３００が電力を受信するために送信素子２００と位置合わせされるときの誘導相互接続システム１４００を示す。送信素子２００は、任意の適切なポータブル電子デバイス（例えば、タブレットコンピュータ、スマートフォン、及びラップトップコンピュータなど）用の筐体とすることができ、図３に関して本明細書で議論される筐体３０２内に収容されるものとして示されている。位置合わせされると、コイル２０２は、時間的に変化する磁束を生成することができ、時間的に変化する磁束は、受信素子１３００がどのように中心軸１３０９の周りで回転経路１４０１に沿って回転するかにかかわらず、コイル１３０２において対応する電流を誘導することができる。これは、受信素子１３００が中心軸１３０９の周りで軸対称であり、その結果、受信素子１３００が中心軸１３０９の周りでどれだけ回転されているかに関係なく、それと送信素子２００との間の電気的相互作用が影響を受けることがなく、電力を伝送し続けることができるからである。この概念のより良好な例示が図１４Ｃに示される。

図１４Ｃは、本開示のいくつかの実施形態に従った、無線電力伝送中の送信素子２００と受信素子１３００との間の例示的な磁気相互作用を示す誘導相互接続システム１４００の断面図を示す。送信素子２００は、筐体内３０２内に収容されるものとして図示される。図１４Ｃに示される例示によって認識することができるように、中心軸１３０９は、受信素子１３００を二等分する、すなわち第１の半部１４１０と第２の半部１４１２に分けることができる。送信素子２００に最も近く配置された第１の半部１４１０は、図４及び５における受信素子４００と実質的に同様の断面を有することができる。よって、無線電力伝送中の電気的相互作用は、実質的に同様である。例えば、無線電力伝送中、コイル２０２は、時間的に変化する多量の磁束１４０２を生成することができ、磁束１４０２の実質的な部分は、強磁性体構造２０４によって再方向付けすることができ、その結果、磁束はインタフェース面２０８及び２０６を抜け出又は通過し、インタフェース面１３０６及び１３０８を通って強磁性体構造１３０４に入り又は抜け出る。よって、磁束１４０２は、強磁性体構造２０４及び１３０４の対応するインタフェース面／リングの間の領域１４０４に集中して存在することができる。いくつかの実施形態では、インタフェース面１３０６及び１３０８の面は、中心軸１３０９に並列する。

更に、コイル２０２を通って流れる電流の方向に応じて、コイル２０２によって生成されるかなりの量の磁束１４０２は、最初にインタフェース面２０８から強磁性体構造１３０４のインタフェース面１３０８に流れることができ、次いで、強磁性体構造１３０４を通って伝播することができ、インタフェース面１３０６から抜け出ることができ、その結果、磁束１４０２はインタフェース面２０６を通って強磁性体構造２０４に再度入ることができる。結果として生じる磁束の流れは、コイル１３０２において電流を誘導する磁気ループ１４０６を形成し、電流は、中に受信素子１３００が配置されたアクセサリデバイスに電力を提供するために使用することができる。磁気ループ１４０６は時計回りの方向で図示されているが、磁気ループ１４０６はまた、電流が反対方向にコイル２０２を通って流れるときに反時計回りの方向に伝播することができる。受信素子１３００が中心軸１３０９の周りで対称であるので、第２の半部１４１２は、第１の半部１４１０と同一であってもよく、第１の半部１４１０とちょうど鏡像対称に配置できることが認識されよう。よって、受信素子１３００が中心軸１３０９の周りで回転する場合、送信素子２００に最も近い半部は、図１４Ｃに示される第１の半部１４１０と同一であり、同一の電気的相互作用を有する。そのようにして、受信素子１３００は、それがどのように中心軸１３０９の周りを回転するかに関係なく、電力を受信することができ、それによって、受信素子１３００が送信素子２００から電力を受信することができる容易さを著しく増大させる。

図１４Ｃは、受信素子１３００に電力を送信する送信素子２００を示すが、実施形態は、そのように限定されない。他の実施形態では、電力の伝送を逆方向にすることができ、その結果、送信素子２００は、受信素子１３００から電力を受信する。例として、電流は、受信素子１３００のコイル１３０２に駆動することができ、その結果、コイル１３０２が、時間的に変化する磁束を生成する。生成された時間的に変化する磁束は、強磁性体構造１３０４によって再方向付けすることができ、強磁性体構造１３０４によって受信することができる。強磁性体構造１３０４において受信された磁束は、コイル１３０２において対応する電流を誘導することができ、電流は、中に送信素子２００が配置されたホストデバイスに電力を提供するために使用することができる。
ＩＩＩ．誘導相互接続システムのための位置合わせデバイス

本明細書における開示によって理解することができるように、効率的な電力伝送は、アクセサリデバイスにおける受信素子がホストデバイスにおける送信素子と位置合わせされるときに達成される。２つの素子の間の位置合わせを達成するために、１つ以上の位置合わせデバイスを実装することができる。しかしながら、受信素子、例えば、図１３Ａにおける受信素子１３００がその中心軸の周りで略対称であり、その中心軸の周りで略対称でもあるアクセサリデバイス、例えば、スタイラス及びスマート鉛筆などの筐体内に収容される場合、アクセサリデバイスのための位置合わせデバイスは、角回転の任意の角度において受信素子を送信素子と位置合わせすることができることも必要となることがある。本開示のいくつかの実施形態に従って、１つ以上の位置合わせデバイスは、アクセサリデバイスが完全な３６０度の範囲の角回転に沿った任意のポイントにおいてホストデバイスと位置合わせすることを可能にするために、ホストデバイス及びアクセサリデバイスに実装してもよい。

図１５は、本開示のいくつかの実施形態に従った、単一の中心磁石１５０２を有するホストデバイスのための例示的なホスト位置合わせデバイス１５００の簡略図である。ホスト位置合わせデバイス１５００は、アクセサリデバイスにおいてアクセサリ位置合わせデバイスに位置合わせすることによって、アクセサリデバイスをホストデバイスに位置合わせするためにホストデバイス内に収容することができる。中心磁石１５０２は、ネオジム磁石などの任意の適切な永久磁石であってもよい。ホスト位置合わせデバイス１５００は、本明細書で更に議論されるように、アクセサリ位置合わせデバイスを引き付けるようにアクセサリ位置合わせデバイスに向かって方向付けられるインタフェース面１５０４を有することができる。いくつかの実施形態では、中心磁石１５０２は、その磁極が垂直方向に位置付けられるように配置することができ、それは、そのＮ極及びＳ極が垂直軸に沿って配置されることを意味する。例えば、図１５に示されるように、中心磁石１５０２は、インタフェース面１５０４に配置されたＮ極を有することができ、その結果、磁束１５０５は、対応するＳ極を有するアクセサリ位置合わせデバイスを引き付けるように外側に方向付けられる。

いくつかの実施形態に従って、中心磁石１５０２は、２つの強磁性体構造１５０６及び１５０８の間に配置することができる。強磁性体構造１５０６及び１５０８は、永久磁石ではないが、それを通って磁束が伝播することを可能にする強磁性体材料から形成される構造体である。例として、強磁性体構造１５０６及び１５０８は、フェライト系ステンレス鋼、鉄、ニッケル、コバルト、又は任意の他の適切な材料から形成してもよい。いくつかの実施形態では、強磁性体構造１５０６及び１５０８は、中心磁石１５０２の幅１５１４よりも長い幅１５１０及び１５１２を有する。図１８〜１９に関して本明細書で更に議論されるように、より広い強磁性体構造１５０６及び１５０８を有することは、磁束が中心磁石１５０２から更に離れて伝播することを可能にすることができ、その結果、磁束が、中心磁石１５０２のすぐ横の領域に集中せず、それによって、アクセサリ位置合わせデバイスがその領域において移動するにつれて、力プロファイルを平坦にする。

図１５を更に参照して、ホスト位置合わせデバイス１５００はまた、中心磁石１５０２並びに強磁性体構造１５０６及び１５０８の両方のインタフェース部に配置された面取り領域１５１６及び１５１８を含むことができる。いくつかの実施形態では、面取り領域１５１６及び１５１８は、Ｖ字形を形成する傾斜面であり、傾斜面の最下端は、中心磁石１５０２と強磁性体構造１５０６及び１５０８の両方の間のインタフェース部に配置されている。面取り領域１５１６及び１５１８は、面取り領域１５１６及び１５１８において磁束の強度を減少させると共に、面取りが存在しない場合にそれらの領域において存在する高い磁束の集中に起因する磁束の漏れを最小化するために、中心磁石１５０２の最上部の角と強磁性体構造１５０６及び１５０８との間の分離距離を拡張することができる。本明細書で更に議論されるように、面取り領域１５１６及び１５１８の磁束強度を減少させることによって、アクセサリ位置合わせデバイスがホスト位置合わせデバイス１５００との位置合わせ状態に移動するにつれて、それに影響を与える力プロファイルを平坦にすることができる。更に、面取り領域１５１６及び１５１８において磁束の漏れを最小化することによって、磁気感応デバイスを、負の相互作用を被ることなく、ホスト位置合わせデバイス１５００に接近させることができる。例えば、磁束の漏れを最小化することは、クレジットカードがホスト位置合わせデバイス１５００に何らかの事情で接近されるときに消磁されることを防止することができる。

いくつかの実施形態では、ホスト位置合わせデバイス１５００は、アクセサリ位置合わせデバイスに影響を与える力プロファイルを更に平坦にするために外側面取り縁部１５２０及び１５２２を含むことができる。例えば、外側面取り縁部１５２０及び１５２２は、中心磁石１５０２から離れるように下方向に傾斜してもよく、その結果、アクセサリ位置合わせデバイスが中心磁石１５０２に向かって移動するにつれて、アクセサリ位置合わせデバイス上の吸引力が徐々に高まる。外側面取り縁部１５２０及び１５２２が存在しない場合、強磁性体構造１５０６及び１５０８から伝播する磁束は、アクセサリ位置合わせデバイスが強磁性体構造１５０６及び１５０８の接近するように移動するにつれて、それを劇的に引き付け始める。本開示のいくつかの実施形態に従って、１つ以上の補強磁石を、図１６に関して本明細書で議論されるように、アクセサリ位置合わせデバイスとの磁気的吸着力の強度を補強するために、ホスト位置合わせデバイスに実装することができる。

図１６は、本開示のいくつかの実施形態に従った、中心磁石１６０２、並びに２つの補強磁石１６０４及び１６０６を有するホストデバイスのための例示的なホスト位置合わせデバイス１６００の簡略図である。ホスト位置合わせデバイス１５００は、アクセサリデバイスにおいてアクセサリ位置合わせデバイスに位置合わせすることによって、アクセサリデバイスをホストデバイスに位置合わせするために、ホストデバイス内に収容してもよい。位置合わせデバイス１６００は、本明細書で更に議論されるように、アクセサリ位置合わせデバイスを引き付けるようにアクセサリ位置合わせデバイスに向かって方向付けられたインタフェース面１６０８を有することができる。中心磁石１５０２と同様に、中心磁石１６０２は、その磁極が垂直方向に位置付けられるように配置することができ、それは、そのＮ極及びＳ極が垂直軸に沿って配置されることを意味する。例えば、図１６に示されるように、中心磁石１６０２は、インタフェース面１６０８に配置されたＮ極を有することができ、その結果、磁束１６０５は、対応するＳ極を有するアクセサリ位置合わせデバイスを引き付けるように外側に向かって方向付けられる。

しかしながら、ホスト位置合わせデバイス１５００とは異なり、ホスト位置合わせデバイス１６００は、中心磁石１６０２の互いに反対側にある２つの補強磁石１６０４及び１６０６を含むことができる。補強磁石１６０４及び１６０６は、それらの磁極が水平軸に沿って位置付けられるように配置することができる。更に、補強磁石１６０４及び１６０６の磁極の向きは、それらの磁束が中心磁石１６０２によって生成される磁束を集束及び増強するように配置することができる。例えば、中心磁石が、そのＮ極が上方向であり、そのＳ極が下方向であるように配置される場合、補強磁石１６０４は、そのＮ極が右にあり、そのＳ極が左にあるように配置され、補強磁石１６０６は、そのＮ極が左にあり、そのＳ極が右にあるように配置される。したがって、補強磁石１６０４及び１６０６からの磁束は最初に、中心磁石１６０２に向かって伝播し、次いで、中心磁石１６０２によって生成される磁束と集束し、アクセサリ位置合わせデバイスに向かって上方向に伝播する増強された磁束１６０５を提供することができる。いくつかの実施形態では、補強磁石１６０４及び１６０６は、相互に反対の極性を有し、その結果、両方の磁石からの磁束は、中心磁石１６０２に向かって、又は中心磁石１６０２から離れるように方向付けられる。したがって、中心磁石１６０２の横に配置された補強磁石の極性は、アクセサリ位置合わせデバイスの方向において上方向に配向された中心磁石１６０２の極性と同一の極性であってもよい。

いくつかの実施形態に従って、中心磁石１６０２、並びに補強磁石１６０４及び１６０６は、２つの強磁性体構造１６０７及び１６０９の間に配置される。例えば、補強磁石１６０４は、強磁性体構造１６０７と中心磁石１６０２との間に配置することができ、補強磁石１６０６は、強磁性体構造１６０９と中心磁石１６０２との間に配置することができる。強磁性体構造１６０７及び１６０９は、形状及び機能において図１５における強磁性体構造１５０６及１５０８と実質的に同様であってもよい。よって、強磁性体構造１６０７及び１６０９は、それを通して磁束が伝播することを可能とする強磁性体材料から形成された構造体であり、中心磁石１６０２の幅１６１４よりも長い幅１６１１６０及び１６１２を有する。図１８〜１９に関して本明細書で更に議論されるように、より広い強磁性体構造１６０７及び１６０９を有することは、磁束が補強磁石１６０４及び１６０６からより離れるように伝播することを可能にすることができ、その結果、磁束が、補強磁石１６０４及び１６０６のすぐ横の領域に集中せず、それによって、アクセサリ位置合わせデバイスがその領域に移動するにつれて、力プロファイルを平坦にする。

図１６を更に参照すると、ホスト位置合わせデバイス１６００はまた、中心磁石１５０２、並びに補強磁石１６０４及び１６０６の両方のインタフェース部に配置された面取り領域１６１６及び１６１８を含むことができる。面取り領域１５１６及び１５１８と同様に、面取り領域１６１６及び１６１８は、面取り領域１６１６及び１６１８において磁束の強度を減少させることができると共に、面取りが存在しない場合にそれらの領域において存在する磁束の高い集中に起因する磁束の漏れを最小化することができる。よって、本明細書で更に議論されるように、アクセサリ位置合わせデバイスがホスト位置合わせデバイス１５００との位置合わせ状態に移動するにつれて、アクセサリ位置合わせデバイスに影響を与える力プロファイルを平坦にすることができる。また、磁気感応デバイスは、図１５に関して本明細書で議論されるように、負の相互作用を被ることなく、ホスト位置合わせデバイス１６００に接近させることができる。

図１５及び１６は、上方向に配向されたＮ極及び下方向に配向されたＳ極を有する中心磁石１５０２及び１６０２を示すが、実施形態は、そのような構成に限定されないことが認識されよう。いくつかの実施形態は、反対極性に配置された中心磁石１５０２及び１６０２を有することができる。そのような例では、補強磁石１６０４及び１６０６はまた、反対極性に配置してもよい。

ホスト位置合わせデバイス１６００は、図１５における外側面取り縁部１５２０及び１５２２のような外側面取り縁部を有するとして示されないが、ホスト位置合わせデバイス１６００は、いくつかの実施形態では、アクセサリ位置合わせデバイスに影響を与える力プロファイルを更に平坦にするための外側面取り縁部を含むことができることが認識されよう。

本開示のいくつかの実施形態に従って、アクセサリ位置合わせデバイスは、完全な３６０度の角回転に沿った任意のポイントにおいてホスト位置合わせデバイスの中心磁石に引き付けられるように構成してもよい。図１７Ａは、本開示のいくつかの実施形態に従った、完全な３６０度の角回転に沿った任意のポイントにおいてホスト位置合わせデバイスに引き付けられてもよい例示的なアクセサリ位置合わせデバイス１７００を示す。アクセサリ位置合わせデバイス１７００は、中心強磁性体構造１７０６と２つの側面強磁性体構造１０２８及び１７１０との間に配置された磁石１７０２及び１７０４の対を含むことができる。例えば、磁石１７０２は、中心強磁性体構造１７０６と側面強磁性体構造１７０８との間に配置することができ、磁石１７０４は、中心強磁性体構造１７０６と側面強磁性体構造１７１０との間に配置することができる。磁石１７０２及び１７０４は、任意の適切な永久磁石、例えば、ネオジム磁石であってもよく、強磁性体構造１７０６、１７０８、及び１７１０は、任意の適切な強磁性体材料、例えば、フェライト系ステンレス鋼、鉄、ニッケル、コバルト、又は任意の他の適切な材料から形成してもよい。

磁石１７０２及び１７０４の磁極は、水平に配置してもよく、それらの磁束の両方が中心強磁性体構造１７０６に向かって又は中心強磁性体構造１７０６から離れるように伝播するよう配向してもよい。したがって、それらの磁束は、中心強磁性体構造１７０６において集束及び増強することができ、次いで、全ての放射方向においてその中心軸１７１２から離れるように（又は、極性によっては向かうように）外側に伝播することができる。例えば、磁石１７０２及び１７０４は、中心強磁性体構造１７０６に向かって配向されたそれらのＳ極を有することができ、その結果、磁束は、全ての放射方向１７１４から中心軸１７１２に向かって伝播する。いくつかの実施形態では、アクセサリ位置合わせデバイス１７００は、略円筒形状を有し、その結果、その構造は中心軸１７１２を基準にして軸対称である。よって、アクセサリ位置合わせデバイス１７００は、図１７Ｂにより良好に示されるように、その中心軸１７１２の周りの回転の任意の角度においてＮ極を有する任意の磁石に引き付けられる。

図１７Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に従った、アクセサリ位置合わせデバイス（例えば、アクセサリ位置合わせデバイス１７００）及びホスト位置合わせデバイス（例えば、ホスト位置合わせデバイス１６００）を含む位置合わせシステム１７０１の例示的な斜視図を示す。図１７Ｂに示されるように、アクセサリ位置合わせデバイス１７００は、ホスト位置合わせデバイス１６００に引き付けられている。アクセサリ位置合わせデバイス１７００がホスト位置合わせデバイス１６００に接近されるとき、補完的な磁束によって生成される力は、それらを位置合わせ状態に向かって引き付ける。理解を容易にするために、図１６及び１７Ａに関して本明細書で議論される磁極性は図１７Ｂにも適用される。位置合わせの間、ホスト位置合わせデバイス１６００は、アクセサリ位置合わせデバイス１７００の中心強磁性体構造１７０６のＳ極性を引き付けるそのインタフェース面１６０８において強いＮ極性を有する。アクセサリ位置合わせデバイス１７００の略軸対称の構造は、その中心軸１７１２の周りの回転１７１６の任意の角度においてホスト位置合わせデバイス１６００にそれが引き付けられることを可能にする。いくつかの実施形態では、チャネル１７１１は、中心軸１７１２に沿って配置することができ、それを通してワイヤ及びケーブルなどの目的物が通り抜けることのできる空き空間を設けることができる。

本明細書で言及されるように、アクセサリ位置合わせデバイス１７００は更に、側面強磁性体構造１７０８及び１７１０を含む。側面強磁性体構造１７０８及び１７１０は、磁束の伝播を拡散することを支援することができ、その結果、磁石１７０２及び１７０４の間のインタフェース部において磁束の高い集中が存在しない。強磁性体構造１７０８、１７１０、１６０７、及び１６０９による磁束の拡散は、面取り縁部１６１６及び１６１８と共にデバイス１７００及び１６００の間の吸引力の力プロファイルを平坦にすることを支援し、その結果、ユーザは、それらの間にスムーズな吸引力を感じる。

図１８及び１９は、アクセサリ及びホスト位置合わせデバイスの間の例示的な力プロファイルを示すグラフである。特に、本開示のいくつかの実施形態に従って、図１８は、面取り縁部（例えば、図１７Ｂにおける面取り縁部１６１６及び１６１８）を有さないアクセサリ及びホスト位置合わせデバイスの間の力プロファイル１８０２を示し、図１９は、面取り縁部を有するアクセサリ及びホスト位置合わせデバイスの間の力プロファイル１９０２を示す。両方のグラフは、アクセサリ位置合わせデバイスの中心とホスト位置合わせデバイスの中心との間の距離を表すｘ軸を有し、０は、位置合わせ状態を表す。両方のグラフはまた、正の値が反発力を示し、負の値が吸引力を示す力の程度を表すｙ軸を有する。

図１８に示されるように、面取り縁部がない場合、力プロファイル１８０２は、ユーザによって経験される大きい反発力のピーク１８０４及び１８０６を含むことがある。それらのピークは、中心磁石（例えば、図１６及び１７Ｂにおける１６０２）と両方の補強磁石（例えば、図１６及び１７Ｂにおける１６０４及び１６０６）との間のインタフェース部に位置付けられることがある。よって、ユーザは、２つのデバイスが位置合わせされるにつれて強い吸引力を感じる前に、アクセサリ位置合わせデバイス１７００が位置合わせされた位置に向かって移動するにつれて強い抵抗を感じる。対照的に、図１９に示される力プロファイル１９０２は、ピーク１８０４及び１８０６を有しておらず、代わりに、ホスト位置合わせデバイスが面取り縁部を有さなかった場合にピークとなる平面領域１９０４及び１９０６を有する。面取り縁部は、その領域において磁束の集中を減少させ、よって、それらの位置においてアクセサリ位置合わせデバイスに反発する強い反発力が存在しない。面取り領域を有する結果として、力プロファイルは、実質的により平坦であり、それによって、より良好なユーザの感触をもたらす。

図２０は、本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的な無線充電システムを示し、ホストデバイス２０００は、完全な３６０度の角回転に沿ったいずれかのポイントにおいて電荷を受信するように構成された例示的なアクセサリデバイス２００２、及び／又はその筐体がホストデバイス２０００と接触する平面部を含む例示的なアクセサリデバイス２００３と位置合わせされている。ホストデバイス２０００は、ホスト位置合わせデバイス２００４〜２００７及び送信素子２００８〜２００９を含むことができる。各々のホスト位置合わせデバイス２００４〜２００７は、図１６に関して本明細書で議論されるホスト位置合わせデバイス１６００として構成してもよい。更に、各々の送信素子２００８〜２００９は、図２Ａに関して本明細書で議論される送信素子２００として構成してもよい。ホスト位置合わせデバイス２００４〜２００７及び送信素子２００８〜２００９は、ホストデバイス２０００の筐体２００１内に収容してもよい。

図２０に更に示されるように、アクセサリデバイス２００２は、アクセサリ位置合わせデバイス２０１０〜２０１１及び受信素子２０１２を含むことができる。各々のアクセサリ位置合わせデバイス２０１０〜２０１１は、図１７Ａに関して本明細書で議論されるアクセサリ位置合わせデバイス１７００として構成してもよい。更に、受信素子２０１２は、図１３Ａに関して本明細書で議論される受信素子１３００として構成してもよい。アクセサリ位置合わせデバイス２０１０〜２０１１及び受信素子２０２０は、アクセサリデバイス２００２の筐体２０１３内に収容してもよい。本開示のいくつかの実施形態に従って、筐体２０１３は、中心軸２０１４を基準にして軸対称であってもよく（例えば、略円筒状）、その受信素子２０１２を送信素子２００９によって生成される時間的に変化する磁束と相互作用させることによって、ホストデバイス２０００から電力を受信する能力を有することができる。アクセサリデバイス２００２は、そのアクセサリ位置合わせデバイス２０１０及び２０１１をそれぞれのホスト位置合わせデバイス２００５及び２００７と相互作用させることによって、電力を受信するためにホストデバイス２０００との位置合わせを達成することができる。中心軸２０１４の周りの角回転の任意の角度においてホストデバイス２０００と位置合わせし、ホストデバイス２０００から電力を受信する能力を有することによって、アクセサリデバイス２００２が電力を受信する容易さが実質的に改善される。

加えて又は代わりに、ホストデバイス２０００は、アクセサリデバイス２００３を無線で充電するように構成してもよい。アクセサリデバイス２００３は、図５及び８Ａ〜８Ｂに関して本明細書で議論される送信素子に対向して配置されるときに、電荷を受信することができる受信素子２０２０を含むアクセサリデバイスであってもよい。よって、受信素子２０２０は、図４における受信素子４００並びに図６、７Ａ〜７Ｂ、８Ａ〜８Ｂ、及び９における受信素子６１２として構成してもよい。そのような実施形態では、アクセサリデバイス２００３は、図６、７Ａ〜７Ｂ、及８Ａ〜８Ｂに関して本明細書で議論されるように、無線電力伝送を可能にするために、ホストデバイス２０００と接触する平面部を有する筐体を含むことができる。受信素子２０２０に加えて、アクセサリデバイス２００３はまた、アクセサリ位置合わせデバイス２０２２及び２０２４を含むことができる。アクセサリデバイス２００３が完全な３６０度の角回転に沿った任意のポイントにおいて電荷を受信することができない場合があるので、位置合わせデバイス２０２２及び２０２４は、位置合わせデバイス２０１０及び２０１１のように、円筒状に構成する必要がない場合がある。代わりに、アクセサリ位置合わせデバイス２０２２及び２０２４は、略長方形であってもよく、位置合わせデバイス２０１０及び２０１１に対して必要なように筐体全体の周りに延在する必要はなく、その代わりに、アクセサリデバイス２００３の１つの側面に接して配置することができる。しかしながら、それでもアクセサリ位置合わせデバイス２０２２及び２０２４は、位置合わせデバイス２０１０及び２０１１と同一の磁気構造を有するように構成してもよく、それは、それぞれのホスト位置合わせデバイス２００４及び２００６を磁気的に引き付け、ホスト位置合わせデバイス２００４及び２００６と位置合わせするために図１７Ａ〜１７Ｂに関して本明細書で議論されるように、アクセサリ位置合わせデバイス２０２２及び２０２４が、中心強磁性体構造と２つの側面強磁性体構造との間に配置された磁石の対を含むことができることを意味する。

ホストデバイス２０００は、図１に関して本明細書で議論されるホストデバイス１０１など、コンピューティングシステム、通信システム、センサシステム、メモリバンク、ユーザインタフェースシステム、バッテリ、及び電力送信回路のうちの少なくとも１つを有する任意の適切なポータブル電子デバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、ホストデバイス２００２は、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、スマートフォン、又は任意の他の適切なデバイスである。加えて、アクセサリデバイス２００２は、図１におけるアクセサリデバイス１０３など、オペレーティングシステム、電力受信回路、及びバッテリを有する任意の適切な電子デバイスであってもよい。アクセサリデバイス２００２は、ホストデバイス２０００にデータを入力するように動作してもよい。例として、アクセサリデバイス２００２は、ユーザがホストデバイス１０１と接触してホストデバイス１０１にデータを入力するために使用することができるスタイラス又はスマート鉛筆であってもよい。したがって、いくつかの実施形態では、アクセサリデバイス２００２は、ホストデバイス２０００の筐体２００１と接触するように構成されたインタフェース端２０１６を含むことができる。例えば、インタフェース端２０１６は、鉛筆又はペンなどの従来の筆記用具の先端を真似るように先端に向かって先細る構造を有することができる。

図２０は、４つのホスト位置合わせデバイス２００４〜２００７及び２つの送信素子２００８〜２００９を有するとしてのホストデバイス２０００を示すが、実施形態はそのように限定されない。他の実施形態は、更に多くの又は少ないホスト位置合わせデバイス及び送信素子を有することができる。更に、実施形態は、ホスト位置合わせデバイス２００４〜２００７及び送信素子２００８〜２００９がホストデバイス２０００の任意の側面に配置された構成に限定されない。ホスト位置合わせデバイス２００４〜２００７及び送信素子２００８〜２００９は、ホストデバイス２０００の最上部及び／又は底部の縁部など、アクセサリデバイス２００２との電力伝送を可能にする任意の適切な位置に配置することができることが認識されよう。

上記議論された実施形態に加えて、以下の実施形態も本明細書で想定される。特定の実施形態では、受信素子は、強磁性体構造の長さに沿って配置された中心軸の周りで軸対称の強磁性体構造を含むことができる。強磁性体構造は、溝領域の互いに反対側にある２つの端領域を定める溝領域を含むことができ、溝領域は、２つの端領域よりも短い長さを有する。受信素子はまた、強磁性体構造の溝領域の周りに、２つの端領域の間で巻回されたインダクタコイルを含むことができる。

いくつかのケースでは、受信素子は更に、中心軸に沿って配置されたチャネルを含むことができる。強磁性体構造は、円筒状の形状であってもよい。端領域は、送信素子に向かって磁束の伝播を方向付けるように構成してもよい。いくつかの実施形態では、強磁性体構造は更に、インダクタコイルの厚さ以上の距離に延在する側壁を含む。側壁は、溝領域と２つの端領域との間に配置してもよい。

追加の実施形態では、誘導相互接続システムは、送信素子及び受信素子を含む。送信素子は、送信溝領域の互いに反対側に配置された２つの送信端領域を定める送信溝領域を有する送信強磁性体構造を含むことができ、送信溝領域は、２つの送信端領域よりも短い長さを有する。送信素子はまた、送信強磁性体構造の送信溝領域の周りに、２つの送信端領域の間で巻回された送信インダクタコイルを含むことができる。送信インダクタコイルは、送信強磁性体構造を通じて時間的に変化する磁束を生成するように構成することができる。受信素子は、受信強磁性体構造の長さ方向に沿って配置された中心軸の周りで軸対称の受信強磁性体構造を含むことができる。受信強磁性体構造は、受信溝領域の互いに反対側にある２つの受信端領域を定める受信溝領域を含むことができ、受信溝領域は、２つの受信端領域よりも短い長さを有する。受信素子はまた、受信強磁性体構造の受信溝領域の周りに、２つの受信端領域の間で巻かれた受信インダクタコイルを含むことができる。受信インダクタコイルは、時間的に変化する磁束によって誘導される電流を受信するように構成することができる。

送信端領域は各々、受信素子に面したそれぞれの送信インタフェース面を含むことができ、受信端領域は各々、送信素子に面したそれぞれの受信インタフェース面を含む。送信インタフェース面は、受信インタフェース面の少なくとも一部に面することができる。受信インタフェース面は、中心軸の周りで軸対称であってもよい。受信強磁性体構造は更に、中心軸に沿って配置されたチャネルを含むことができる。受信強磁性体構造は、円筒状の形状であってもよい。

いくつかの更なる実施形態では、ホストデバイスにデータを入力するスタイラスは、円筒状筐体、円筒状筐体内に配置された電力受信回路、円筒状筐体内に配置され、電力受信回路に接続された受信素子、並びに電力受信回路及び受信素子に接続され、ホストデバイスから電力を受信するように電力受信回路及び受信素子を動作させるように構成されたオペレーティングシステムを含むことができる。受信素子は、強磁性体構造の長さ方向に沿って配置された中心軸の周りで軸対称の強磁性体構造であって、強磁性体構造は、溝領域の互いに反対側にある２つの端領域を定める溝領域を含み、溝領域は、２つの端領域よりも短い長さを有する、強磁性体構造と、強磁性体構造の溝領域の周りに、２つの端領域の間で巻かれたインダクタコイルと、を含むことができる。

強磁性体構造は更に、中心軸に沿って配置されたチャネルを含むことができる。強磁性体構造は、円筒状の形状であってもよい。端領域は、送信素子に向かって磁束の伝播を方向付けるように構成してもよい。強磁性体構造は更に、インダクタコイルの厚さ以上の距離に延在する側壁を含むことができる。側壁は、溝領域と２つの端領域との間に配置してもよい。スタイラスは更に、ホストデバイスにデータを入力するためにホストデバイスと接触するように構成されたインタフェース端を含むことができる。インタフェース端は、先端に向かって先細る構造を有することができる。

いくつかの実施形態では、位置合わせデバイスは、垂直方向に配置された極を有する中心磁石、中心磁石の互いに反対の端に配置された第１及び第２の補強磁石、水平方向に配置された極を有する第１及び第２の補強磁石、並びに対応する第１及び第２の補強磁石の外側の端に配置された第１及び第２の強磁性体構造を含み、その結果、第１の補強磁石は、第１の強磁性体構造と中心磁石との間に配置され、第２の補強磁石は、第２の強磁性体構造と中心磁石との間に配置される。

第１及び第２の補強磁石は、極性において反対であってもよい。第１及び第２の強磁性体構造は各々、第１の幅を有することができ。中心磁石は、第１の幅よりも短い第２の幅を有することができる。位置合わせデバイスは更に、中心磁石と第１及び第２の補強磁石との間のインタフェース部に配置された面取り領域を含むことができる。面取り領域は、Ｖ字形の傾斜面から形成してもよく、傾斜面の最下端は、中心磁石と第１及び第２の補強磁石との間のインタフェース部に配置される。位置合わせデバイスは更に、中心磁石から最も遠く離れた位置合わせデバイスの外側の端に配置された外側面取り縁部を含むことができ、外側面取り縁部は、中心磁石から離れて下方向に傾斜する傾斜面から形成される。いくつかの例では、中心磁石は、第１の極性を有するインタフェース面、右側に向かって配向された第２の極性を有する第１の補強磁石、及び左側に向かって配向された第３の極性を有する第２の補強磁石を含むことができ、第１、第２、及び第３の極性は、同一の極性である。

いくつかの追加の実施形態では、位置合わせデバイスは、中心強磁性体構造と、中心強磁性体構造の互いに反対にある端に配置された第１及び第２の磁石であって、第１及び第２の磁石は、水平方向に配置された極端部を有する、第１及び第２の磁石と、第１の磁石が第１の側面強磁性体構造と中心強磁性体構造との間に配置され、第２の磁石が第２の側面強磁性体構造と中心強磁性体構造との間に配置されるように第１及び第２の磁石の端に配置された第１及び第２の側面強磁性体構造と、を含む。

第１及び第２の磁石は、極性において反対にあってもよい。位置合わせデバイスは、位置合わせデバイスの長さに沿って配置された中心軸の周りで軸対称であってもよい。位置合わせデバイスは更に、中心軸に沿って配置されたチャネルを含むことができる。位置合わせデバイスは、略円筒状であってもよい。

いくつかの更なる実施形態では、ポータブル電子デバイスは、筐体、筐体内に配置されたバッテリ、筐体内に配置され、ユーザインタフェース機能を実行するように構成されたディスプレイ、筐体内に配置され、ディスプレイに接続され、ユーザインタフェース機能を実行するようにディスプレイに指示するように構成されたプロセッサ、筐体内に配置された送信素子、並びにプロセッサ及びバッテリに接続された電力送信回路を含み、電力送信回路は、バッテリから送信素子に電力を経路指定するように構成されている。送信素子は、垂直方向に配置された極を有する中心磁石、中心磁石の互いに反対にある端に配置された第１及び第２の補強磁石、水平方向に配置された極を有する第１及び第２の補強磁石、並びに対応する第１及び第２の補強磁石の外側の端に配置された第１及び第２の強磁性体構造を含むことができ、その結果、第１の補強磁石は、第１の強磁性体構造と中心磁石との間に配置され、第２の補強磁石は、第２の強磁性体構造と中心磁石との間に配置される。

第１及び第２の補強磁石は、極性において反対であってもよい。第１及び第２の強磁性体構造は各々、第１の幅を有することができ、中心磁石は、第１の幅よりも短い第２の幅を有することができる。送信素子は更に、中心磁石と第１及び第２の補強磁石との間のインタフェース部に配置された面取り領域を含むことができる。面取り領域は、Ｖ字形の傾斜面から形成してもよく、傾斜面の最下端は、中心磁石と第１及び第２の補強磁石との間のインタフェース部に配置される。送信素子は更に、中心磁石から最も遠くに離れた位置合わせデバイスの外側の端に位置付けられた外側面取り縁部を含むことができ、外側面取り縁部は、中心磁石から離れて下方向に傾斜する傾斜面から形成される。いくつかのケースでは、中心磁石は、第１の極性を有するインタフェース面を含むことができ、第１の補強磁石は、右側に向かって配向された第２の極性を有することができ、第２の補強磁石は、左側に向かって配向された第３の極性を有することができ、第１、第２、及び第３の極性は、同一の極性である。ポータブル電子デバイスは、タブレットであってもよい。

本発明が特定の実施形態に関して説明されてきたが、本発明は、以下の請求項の範囲内にある全ての修正物及び同等物に及ぶことが意図されることが認識されよう。

本開示のいくつかの実施形態に従った、受信素子の受信機コイルと交差するポイントにおけるアクセサリデバイスの簡略断面図である。

本開示のいくつかの実施形態に従った、受信素子のインタフェース面と交差するポイントにおけるアクセサリデバイスの簡略断面図である。

本開示の実施形態は、ホストデバイスとアクセサリデバイスとの間の無線電力伝送を可能にする無線充電システムのための誘導相互接続システムを説明する。誘導相互接続システムは、送信素子、及び送信素子から無線電力を受信するように構成された受信素子を含むことができる。送信素子は、ホストデバイス内に収容してもよく、受信素子は、アクセサリデバイス内に収容してもよく、その結果、アクセサリデバイスは、ホストデバイスから電力を受信することができる。いくつかの実施形態では、送信及び受信素子の各々は、強磁性体構造及び強磁性体構造の少なくとも一部の周りに巻回されたインダクタコイルを含む。無線電力伝送中、送信素子は、時間的に変化する磁束を生成することができ、この磁束は、アクセサリデバイスを充電するための受信素子において対応する電流を誘導することができる。送信及び受信素子の構成は、本明細書で更に詳細に議論されるように、アクセサリデバイスが様々な回転方向においてホストデバイスから電力を受信することを可能にすることができる。したがって、誘導相互接続システムは、アクセサリデバイスがホストデバイスから電力を受信することができる容易さを著しく改善する。
Ｉ．無線充電システム

図７Ａに示されるように、筐体６０２は、筐体６０２の長さに沿って（すなわち、中心軸に対して平行に）延在する曲面部６０８及び平面部６１０を含む。曲面部６０８及び平面部６１０は、図６に関して本明細書で議論されるように、受信機素子６１２など、それの中で１つ以上の電気構成要素を取り囲むことができるモノシリック構造を形成することができる。受信機素子６１２に加えて、筐体６０２はまた、それらに限定されないが、シールド７０２、支持フレーム７０４、１つ以上の電気構成要素７１５、及び構成要素７１５が搭載されるドライバボード７１７などの様々な他の構成要素を取り囲むことができる。シールド７０２は、受信素子６１２の周りで伝播する磁束が筐体６０２の筐体開口７１０内で電気構成要素（複数可）上に露出されることを阻止するための適切な任意の材料から形成することができる。例えば、シールド７０２は、銅から形成することができる。電気構成要素（複数可）７１５は、アクセサリデバイス６００及び／又は受信機コイル６１８を動作させるための任意の適切な電子デバイスであってもよい。例えば、電気構成要素（複数可）７１５は、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などであってもよい。電気構成要素（複数可）７１５は、送信素子によって生成される磁束によって誘導される電流を受信機コイル６１８から受信すること等によって、無線電力を受信するために受信素子６１２の受信機コイル６１８に電気的に接続してもよい。

いくつかの実施形態では、スペーサ７２６は、２つの別個の部分、すなわち第１の部分９０２及び第２の部分９０４から形成することができる。各々の部分９０２及び９０４は、強磁性体構造６０５のそれぞれの部分に取り付けてもよく、それぞれの部分の背後に配置してもよい。例えば、第１の部分９０２は、インタフェース面６１４の背後に配置してもよく、第２の部分９０４は、インタフェース面６１６の背後に配置してもよい。スペーサ７２６は、２つの部分から構成してもよく、その結果、受信機コイル６１８は、スペーサ７２６の第１及び第２の部分９０２及び９０４の間に配置することができる。いくつかの実施形態では、各部分９０２及び９０４は、強磁性体構造６０５の部分を覆うリテーナを含むことができる。例として、第１の部分９０２は、背面リテーナ９０７に結合された個々のリテーナ９０６ａ〜ｃを含むことができ、第２の部分９０４は、背面リテーナ９０９に結合された個々のリテーナ９０８ａ〜ｃを含むことができる。個々のリテーナ９０６ａ〜ｃ及び背面リテーナ９０７は、モノシリック構造を形成することができ、リテーナ９０８ａ〜ｃ及び背面リテーナ９０９についても同様のことが言える。各リテーナは、強磁性体構造６０５と接触する面領域の部分９０２及び９０４の量を増大させるために、強磁性体構造６０５の上面、底面、及び側面のそれぞれの部分を覆うことができる。面領域におけるこの増大は、スペーサ７２６と強磁性体構造６０５との間のより強い結合を生じさせ、その結果、スペーサ７２６が、受信素子６１２をより良好に適切な位置に固定することができ、落下イベントを経験するときにそれが外れること、及び緩くなることを防止することができる。図９は、リテーナ９０６ａ〜ｃ及び９０８ａ〜ｃを、それぞれの背面リテーナ９０７及び９０８の個々の、別個の拡張部として示すが、実施形態はそのような実施形態に限定されない。いくつかの例では、複数の個々のリテーナを有する代わりに、各部分９０２及び９０４は、強磁性体構造６０５の３つの連続する側の周りを途切れなく包む単一のリテーナを有することができる。

いくつかの実施形態に従って、中心磁石１６０２、並びに補強磁石１６０４及び１６０６は、２つの強磁性体構造１６０７及び１６０９の間に配置される。例えば、補強磁石１６０４は、強磁性体構造１６０７と中心磁石１６０２との間に配置することができ、補強磁石１６０６は、強磁性体構造１６０９と中心磁石１６０２との間に配置することができる。強磁性体構造１６０７及び１６０９は、形状及び機能において図１５における強磁性体構造１５０６及１５０８と実質的に同様であってもよい。よって、強磁性体構造１６０７及び１６０９は、それを通して磁束が伝播することを可能とする強磁性体材料から形成された構造体であり、中心磁石１６０２の幅１６１４よりも長い幅１６１０及び１６１２を有する。図１８〜１９に関して本明細書で更に議論されるように、より広い強磁性体構造１６０７及び１６０９を有することは、磁束が補強磁石１６０４及び１６０６からより離れるように伝播することを可能にすることができ、その結果、磁束が、補強磁石１６０４及び１６０６のすぐ横の領域に集中せず、それによって、アクセサリ位置合わせデバイスがその領域に移動するにつれて、力プロファイルを平坦にする。

本開示のいくつかの実施形態に従って、アクセサリ位置合わせデバイスは、完全な３６０度の角回転に沿った任意のポイントにおいてホスト位置合わせデバイスの中心磁石に引き付けられるように構成してもよい。図１７Ａは、本開示のいくつかの実施形態に従った、完全な３６０度の角回転に沿った任意のポイントにおいてホスト位置合わせデバイスに引き付けられてもよい例示的なアクセサリ位置合わせデバイス１７００を示す。アクセサリ位置合わせデバイス１７００は、中心強磁性体構造１７０６と２つの側面強磁性体構造１７０８及び１７１０との間に配置された磁石１７０２及び１７０４の対を含むことができる。例えば、磁石１７０２は、中心強磁性体構造１７０６と側面強磁性体構造１７０８との間に配置することができ、磁石１７０４は、中心強磁性体構造１７０６と側面強磁性体構造１７１０との間に配置することができる。磁石１７０２及び１７０４は、任意の適切な永久磁石、例えば、ネオジム磁石であってもよく、強磁性体構造１７０６、１７０８、及び１７１０は、任意の適切な強磁性体材料、例えば、フェライト系ステンレス鋼、鉄、ニッケル、コバルト、又は任意の他の適切な材料から形成してもよい。

図２０は、本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的なホストデバイスを示し、ホストデバイス２０００は、完全な３６０度の角回転に沿ったいずれかのポイントにおいて電荷を受信するように構成された例示的なアクセサリデバイス２００２、及び／又はその筐体がホストデバイス２０００と接触する平面部を含む例示的なアクセサリデバイス２００３と位置合わせされている。ホストデバイス２０００は、ホスト位置合わせデバイス２００４〜２００７及び送信素子２００８〜２００９を含むことができる。各々のホスト位置合わせデバイス２００４〜２００７は、図１６に関して本明細書で議論されるホスト位置合わせデバイス１６００として構成してもよい。更に、各々の送信素子２００８〜２００９は、図２Ａに関して本明細書で議論される送信素子２００として構成してもよい。ホスト位置合わせデバイス２００４〜２００７及び送信素子２００８〜２００９は、ホストデバイス２０００の筐体２００１内に収容してもよい。

Claims (20)

1. 溝領域の互いに反対側にある２つの端領域を定める前記溝領域を有する強磁性体構造であって、各端領域は、それぞれのインタフェース面を含み、前記溝領域は、前記２つの端領域よりも短い長さを有する、強磁性体構造と、
   前記強磁性体構造の前記溝領域の周りに、前記２つの端領域の間で巻回されたインダクタコイルであって、前記溝領域の前記長さは、前記インダクタコイルの軸に対して垂直方向に沿って延在する寸法である、前記インダクタコイルと、
   前記強磁性体構造及びインダクタコイルが配置された凹部を形成する複数の側壁及び後壁を含むシールドと、
   前記強磁性体構造を前記シールドに取り付けるために前記強磁性体構造と前記シールドとの間に配置されたスペーサと、
   を含む、受信素子。
2. 前記シールドは、前記凹部を定める五角形のボックスを形成するように前記後壁に結合された４つの側壁を含み、前記インタフェース面は、前記凹部の外側に面する、請求項１に記載の受信素子。
3. 前記シールドは、前記後壁が配向された面に対して平行な方向に、前記シールドの１つ以上の側壁から延在する１つ以上の拡張部を含む、請求項１又は２に記載の受信素子。
4. 前記スペーサは、２つの部分を含み、各部分は、前記強磁性体構造の前記インタフェース面のうちの１つの背後に配置されている、請求項１乃至３の何れか１項に記載の受信素子。
5. 前記スペーサの各部分は、前記強磁性体構造の部分に重なるリテーナを含む、請求項４に記載の受信素子。
6. 前記リテーナは、前記強磁性体構造の上面、底面、及び側面のうちの少なくとも１つの部分に重なる、請求項５に記載の受信素子。
7. 送信素子であって、
   送信溝領域の互いに反対側に配置された２つの送信端領域を定める前記送信溝領域を有する送信強磁性体構造と、
   前記送信強磁性体構造の前記送信溝領域の周りに、前記２つの送信端領域の間で巻回された送信インダクタコイルであって、前記送信強磁性体構造を通って時間的に変化する磁束を生成するように構成されている送信インダクタコイルと、を含む送信素子と、
   受信素子であって、
   溝領域の互いに反対側にある２つの端領域を定める前記溝領域を有する強磁性体構造であって、各端領域は、それぞれのインタフェース面を含み、前記溝領域は、前記２つの端領域よりも短い長さを有する、強磁性体構造と、
   前記強磁性体構造の前記溝領域の周りに、前記２つの端領域の間で巻回されたインダクタコイルと、
   前記強磁性体構造及びインダクタコイルが配置された凹部を形成する複数の側壁及び後壁を含むシールドと、
   前記強磁性体構造を前記シールドに取り付けるために前記強磁性体構造と前記シールドとの間に配置されたスペーサと、を含む、受信素子と、
   を含む、誘導相互接続システム。
8. 前記送信端領域は各々、前記受信素子に面したそれぞれの送信インタフェース面を含み、前記受信端領域は各々、前記送信素子に面したそれぞれの受信インタフェース面を含む、請求項７に記載の誘導相互接続システム。
9. 前記送信インタフェース面は、前記受信インタフェース面の少なくとも一部に面する、請求項８に記載の誘導相互接続システム。
10. 前記強磁性体構造は更に、前記溝領域と、前記インダクタコイルの厚み以上の距離に延在する前記２つの端領域との間に配置された側壁とを含む、請求項８又は９に記載の誘導相互接続システム。
11. 前記シールドは、前記凹部を定める五角形のボックスを形成するように前記後壁に結合された４つの側壁を含む、請求項７乃至１０の何れか１項に記載の誘導相互接続システム。
12. 前記スペーサは、２つの部分を含み、各部分は、前記強磁性体構造の前記２つのインタフェース面のそれぞれのインタフェース面の背後に配置されている、請求項７乃至１１の何れか１項に記載の誘導相互接続システム。
13. ホストデバイスにデータを入力するためのスタイラスであって、
    曲面部及び平面部を含む筐体と、
    前記筐体内に配置された電力受信回路と、
    前記筐体内に配置され、前記電力受信回路に接続された受信素子であって、前記受信素子は、
    溝領域の互いに反対側にある２つの端領域を定める前記溝領域を有する強磁性体構造であって、各端領域は、それぞれのインタフェース面を含み、前記溝領域は、前記２つの端領域よりも短い長さを有する、強磁性体構造と、
    前記強磁性体構造の前記溝領域の周りに、前記２つの端領域の間で巻回されたインダクタコイルであって、前記溝領域の前記長さは、前記インダクタコイルの軸に対して垂直方向に沿って延在する寸法である、前記インダクタコイルと、
    前記強磁性体構造及びインダクタコイルが配置された凹部を形成する複数の側壁及び後壁を含むシールドと、
    前記強磁性体構造を前記シールドに取り付けるために前記強磁性体構造と前記シールドとの間に配置されたスペーサと、を含む、前記受信素子と、
    前記電力受信回路及び前記受信素子に接続されており、前記ホストデバイスから電力を受信するように前記電力受信回路及び前記受信素子を動作させるように構成されたオペレーティングシステムと、
    を含む、スタイラス。
14. 前記スペーサは、２つの部分を含み、各部分は、前記強磁性体構造の前記２つのインタフェース面のそれぞれのインタフェース面の背後に配置されている、請求項１３に記載のスタイラス。
15. 前記スペーサの各部分は、前記強磁性体構造の周囲部分を覆う１つ以上のペタルを含む、請求項１４に記載のスタイラス。
16. 前記１つ以上のペタルは、前記強磁性体構造の上面、底面、及び側面の周囲部分を覆う、請求項１５に記載のスタイラス。
17. 前記凹部を定める五角形のボックスを形成するように前記後壁に結合された４つの側壁を含む、請求項１３乃至１６の何れか１項に記載のスタイラス。
18. 前記端領域は、送信素子に向かって磁束の伝播を方向付けるように構成されている、請求項１３乃至１７の何れか１項に記載のスタイラス。
19. 前記ホストデバイスにデータを入力するために前記ホストデバイスと接触するように構成されたインタフェース端を更に含む、請求項１３乃至１８の何れか１項に記載のスタイラス。
20. 前記インタフェース端は、先端に向かって先細る構造を有する、請求項１９に記載のスタイラス。