アップルの「シェイク充電」技術が将来iPhoneやiPodに搭載されるかもしれない

米国特許商標庁が木曜日に公開したアップルの新しい特許出願は、電磁誘導システム、つまり「振って充電」で携帯型電子機器に電力を供給するという同社の考えを示している。

電磁誘導、つまり導体が磁場内を移動する際に電流が発生する現象は、いわゆる「振って充電」または「電池不要」の消費者向け製品の電力を生成するために利用されてきました。

この現象に基づく技術は、懐中電灯やラジオといった小型で電力効率の高い機器の電源として長年利用されてきました。十分な電流を生成するために、これらのシステムでは通常、導体として太い銅線のコイルが使用され、製品のサイズが大きくなってしまいます。

Appleの発明は、1つまたは複数の可動磁石を備えたプリントコイルの使用を提案しており、これは重い銅コイルが固定磁石の上を移動する従来の構成とは逆のものです。Appleのシステムでは、磁石がプリントコイルを搭載した回路基板に沿って移動し、コイル間に「起電力」、つまり電圧を発生させることで電力を生成します。

このシステムの機能の鍵となるのは、プリントコイルの作成です。Appleによると、プリントコイルは現代の回路基板の印刷技術であればどれでも形成できるとのことです。例えば、プリントコイルは「基板上に銅を堆積させてコイルの形状の配線を形成する」か、「基板から銅を選択的にエッチングする」ことで形成でき、同じ効果が得られます。

プリントコイル形成の図。

必要な電力レベルを達成するために、回路基板は複数の層で構成され、その上にプリントコイルが形成されます。これらの複数の層は、ビア（電気コネクタ）を介して互いに接続され、コイルアレイを形成します。Appleによると、一実施形態では、コイルアレイは回路基板を積み重ねて形成できるとのことです。

磁石または磁石群は、回路基板に沿って自由に移動することができ、コイル間に起電力を発生させます。本発明の一実施形態では、磁石をガイドするハウジングが設けられ、ハウジング内には潤滑剤が導入され、自由な移動を促進します。

ユーザーがデバイスを振ったり、通常の使用中に動かしたりすることで、磁石がプリントコイル上を移動すると、電流が発生します。生成された電流は、電力調整回路を通過した後、制御回路に接続された大容量コンデンサまたはバッテリーに蓄えられます。

ユニット全体はポータブルデバイスに搭載可能で、アプリケーションの説明ではAppleのiPodとiPhoneが候補として具体的に挙げられています。現在、これら2つの製品の電力消費量は電磁誘導システムには大きすぎるため、今後も壁のコンセントやコンピューターから電源を得ることになります。しかし、AppleのiDevices内部の電子部品は効率化が進んでおり、将来的には日常使用に十分な電力を供給できるレベルに到達するかもしれません。

Apple 社がこの技術を将来の製品に採用するかどうかは不明だが、この発明は同社が電子機器を真にワイヤレス化する方法に積極的に取り組んでいることを示している。