KR101581058B1 - 유도성 커플링을 위한 자기 위치 설정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도 커플링에 사용되는 자기 위치 설정 시스템에 관한 것이다. 자기 위치 설정 시스템은 충분한 자력을 제공하지만 예상 전자기장의 존재하에서 과열을 야기하는 충분한 전기적 전도성을 갖지 않는 마그넷을 갖는다. 마그넷은 접착식 마그넷 또는 실드형 마그넷일 수 있다. 다른 태양에서, 복수개의 마그넷은 유도성 전력 공급기와 원격 장치를 정렬시키기 위해 협동하는 자기 인력과 자기 반발력을 제공하도록 사용될 수 있다. 다른 태양에서, 센서는 원격 장치 또는 유도성 전력 공급기의 다른 위치 사이에서 분화를 허용한다. 다른 태양에서, 유도성 전력 공급기의 다수개의 마그넷은 다른 위치에 원격 장치를 위치 설정하기 위해 원격 장치의 다수개의 마그넷과 상호 작용한다.

Description

유도성 커플링을 위한 자기 위치 설정 시스템 {MAGNETIC POSITIONING FOR INDUCTIVE COUPLING}

본 발명은 유도성 커플링에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유도성 필드에서 장치를 위치 설정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

향상되고 더 저렴한 전자장치의 출현에 따라, 무선 전력 공급 시스템의 사용이 증가하고 있다. 무선 전력 공급 시스템은 코드의 필요성을 배제함으로써 시각적인 혼란함과 원격 장치의 반복적인 연결 및 연결해제의 필요성을 제거한다. 종래 대부분의 무선 전력 공급 시스템은 무선으로 전력을 전달하기 위해 유도성 전력 전달에 의존한다. 통상의 유도성 전력 전달 시스템은 변화하는 전자기장의 형태로 에너지를 무선으로 전달하기 위해 제1 코일을 사용하는 유도성 전력 공급기와, 전자기장의 에너지를 전력으로 변환하기 위해 제2 코일을 사용하는 원격 장치를 포함한다. 향상된 효율성을 갖는 유도성 전력 전달 시스템을 제공하기 위해, 제1 코일과 제2 코일 사이에 적정 정렬을 제공하는 것이 통상적으로 바람직하다. 정렬은 크래들(cradle) 또는 이와 유사한 다른 구조물을 이용하여 종종 달성된다. 예를 들면, 제1 코일은 제2 코일을 내장하는 원격 장치의 일부를 밀접하게 수용하도록 형상화된 컵의 외부 주위에 위치될 수 있다. 원격 장치가 컵에 배치되면, 2개의 코일은 적절히 정렬된다. 이런 방법이 정렬의 제공을 돕기는 하지만, 크래들 내에 원격 장치의 신중한 배치가 요구된다. 이는 컵 또는 크래들 내에 끼워지도록 특별히 구성된 단일 장치와 관련하여 유도성 전력 공급기의 사용을 제한할 수도 있다.

보이스(Boys) 등에 의해 출원되어 2002년 1월 24일자로 공개된 미국특허출원공개 제2002/0008973 A1호에 설명된 바와 같은 마그넷을 갖는, 풀(pool)에서 수중용으로 사용 가능한 유도성 조명 시스템이 공지되어 있다. 상기 특허 출원은 램프 유닛을 일시적으로 위치시키기 위한 마그넷을 포함할 수 있는 시스템을 설명한다. 상기 특허 출원은 유도성 커플링의 측면에서 조명을 위치시키기 위한 마그넷의 사용에 대해 공지하고 있지만, 마그넷에 대한 정보가 미비하여 다수의 문제에 대한 해결은 이루어 지지 않는다. 첫 번째, 상기 문헌에는 마그넷이 어디에 위치하는지와, 마그넷이 유도성 전력 공급기와 램프 유닛 양자에 포함되는지 아닌지에 대해 기재되어 있지 않다. 두 번째, 상기 특허 출원은 전자기장의 존재하에서 가열되는 일반적인 자석의 고유 특성에 대한 어떠한 인식도 하고 있지 않으며, 어떠한 해결책도 제시하지 못하고 있다. 세 번째, 상기 특허 출원은 유도성 전력 공급기에 대한 원격 장치의 배향을 해결하기 위해 임의의 해결책의 필요성을 인식하거나 임의의 해결책을 제공하지 못한다.

본 발명은 유도성 커플링에 사용되는 자기 위치 설정 시스템을 제공한다.

일 태양에서, 본 발명은 충분한 자력을 제공하지만 예상되는 전자기장의 존재하에서 과열을 야기할 정도의 충분한 전기적 전도성을 갖지 않는 마그넷을 구비한 자기 위치 설정 시스템을 제공한다. 일 실시예에서, 마그넷은 바인더에 의해 함께 바인딩되는 희토류 마그넷의 입자를 갖는 접착식 마그넷이다. 접착식 마그넷은 에폭시 바인더로 결합되는 네오디뮴 입자를 포함할 수 있다.

제2 태양에서, 본 발명은 주요 마그넷의 자력을 향상시키기 위한 보조 마그넷을 갖는 자기 위치 설정 시스템을 제공한다. 일 실시예에서, 보조 마그넷은 제1 마그넷에 충분히 가깝게 위치되어, 보조 마그넷으로부터의 자기장이 제1 마그넷의 자기장과 결합하여 강화하는 것을 가능케 한다. 제1 마그넷은 완전한 전자기장 내에 위치되어 영향을 가할 수 있지만, 과열을 야기하지 않을 만큼 충분히 비전도성이다. 보조 마그넷은 상대적으로 전도성일 수 있지만, 차폐될 수 있어서, 약한 자기장을 발생시키기 때문에 과열을 야기하지 않는다. 시스템은 보조 마그넷과 제1 마그넷 사이에 위치되는 페라이트 플레이트(ferrite plate)와 같은 실드를 포함할 수 있다. 실드는 보조 자석에 도달하는 전자기장의 양을 적절히 감소시키기 위해 크기화되고 형성화될 수 있다.

제3 태양에서, 본 발명은 원격 장치와 유도성 전력 공급기 사이에 적절한 배향을 제공하도록 구성된 마그넷의 배열체를 갖는 자기 위치 설정 시스템을 제공한다. 전력 공급기 및 원격 장치는 최적의 코일 정렬을 돕기 위해 정합 패턴으로 배열된 마그넷을 포함할 수 있다.

본 발명의 이들 목적 및 다른 목적들과, 장점 및 특징들은 설명되는 실시예에 대한 상세한 설명과 도면을 참조하여 쉽게 이해되고 인지될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유도성 전력 공급기 및 원격 장치의 사시도이다.
도 2는 유도성 전력 공급기 및 원격 장치의 단면도이다.
도 3은 제2 마그넷을 포함하는 원격 장치의 포토그래프이다.
도 4는 유도성 전력 공급기 및 원격 장치의 포토그래프이다.
도 5는 보조 마그넷 및 실드를 갖는 다른 제1 실시예의 일부의 분해 사시도이다.
도 6은 다른 제1 실시예의 단면도이다.
도 7은 제1 마그넷 레이아웃과 이에 상응하는 제2 마그넷 레이아웃의 예시적인 도면이다.
도 8은 다른 마그넷 레이아웃의 예시적인 도면이다.
도 9는 다른 제2 마그넷 레이아웃의 예시적인 도면이다.
도 10은 다른 제3 마그넷 레이아웃의 예시적인 도면이다.
도 11은 다른 제4 마그넷 레이아웃에 따른 제1 및 제2 마그넷의 예시적인 도면이다.
도 12는 바형 마그넷을 갖는 다른 실시예의 예시적인 도면이다.
도 13은 자기 위치 설정 시스템이 원격 장치의 배향을 결정하기 위해 사용될 수 있는 다른 실시예의 제1 및 제2 마그넷 레이아웃의 예시적인 도면이다.
도 14는 플러시형 제1 마그넷과 실드형 보조 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 15는 연장형 제1 마그넷과 실드형 보조 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 16은 실드에 안착된 플러시형 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 17은 실드에 안착된 연장형 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 18은 실드에 리세스된 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 19는 실드에 부분적으로 리세스된 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 20은 실드의 슬리브 내에 배열된 플러시형 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 21은 실드의 슬리브 내에 배열된 연장형 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 22는 실드의 리세스된 슬리브 내에 배열된 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 23은 실드의 부분적으로 리세스된 슬리브 내에 배열된 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 24는 실드의 슬리브 내에 부분적으로 배열된 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 25는 충전면을 통해 연장하는 제1 마그넷의 차폐되지 않은 부분을 도시하는, 도 24와 유사한 단면도이다.
도 26은 실드의 캐비티 내에 배열된 플러시형 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 27은 실드의 캐비티 내에 배열된 연장형 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 28은 실드의 리세스된 캐비티 내에 배열된 플러시형 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 29는 실드의 부분적으로 리세스된 캐비티 내에 배열된 연장형 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 30은 실드의 역방향 캐비티 내에 배열된 플러시형 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 31은 실드의 역방향 캐비티 내에 배열된 연장형 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 32는 실드의 리세스된 역방향 캐비티 내에 배열된 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 33은 실드의 부분적으로 리세스된 역방향 캐비티 내에 배열된 제1 마그넷을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.

본 발명에 따른 자기 위치 설정 시스템을 구현한 원격 장치 및 유도성 전력 공급기가 도 1에 도시되어 있다. 유도성 전력 공급기(10)는 전력 공급 회로(12)와 제1 코일(14)을 대체로 포함한다. 원격 장치(16)는 제2 코일(18)과 로드(20)를 대체로 포함한다. 자기 위치 설정 시스템(22)은 제1 코일(14)의 중앙에 대략 위치되는 제1 마그넷(24)과, 제2 코일(18)의 중앙에 대략 위치되는 제2 마그넷(26)을 대체로 포함한다. 2개의 마그넷(24, 26)은 상호 인력이 작용하도록 배향되며, 이에 따라 전력 공급기(10)와 원격 장치(16) 사이에서 적정한 정렬이 제공되도록 돕는다. 마그넷(24, 26)은 충분한 전기적 비전도성을 가지므로, 이들은 전자기장의 존재하에서 허용 한계치를 지나 가열되지 않는다.

본 발명은 기본적인 임의의 유도성 전력 공급기와 함께 사용되기에 적합하다. 따라서, 유도성 전력 공급기(10)는 상세히 설명되지 않을 것이다. 유도성 전력 공급기(10)는 전력 공급 회로(12)와 제1 코일(14)을 포함한다는 정도의 설명으로 충분할 것이다. 전력 공급 회로(12)는 교류를 발생시켜 제1 코일(14)에 인가한다. 전력 공급 회로(12)에 의해 인가된 교류로 인해, 제1 코일(14)은 전자기장을 발생시킨다. 전력 공급 회로(12)는 소정의 주파수 또는 주파수들에서 제1 코일(14)에 교류를 인가할 수 있는 기본적인 임의의 회로일 수 있다. 예를 들면, 전력 공급 회로(12)는, 2004년 11월 30일자로 쿠에넨(Kuennen) 등에게 "유도성 커플링 안정 회로(Inductively Coupled Ballast Circuit)"란 발명의 명칭으로 특허 허여된 미국 특허 제6,825,620호에 개시된 유도성 전력 공급 시스템의 공진 추적 회로, 2007년 5월 1일자로 바르만(Baarman)에게 "적응성 유도 전력 공급기(Adaptive Inductive Power Supply)"란 발명의 명칭으로 특허 허여된 미국 특허 제7,212,414호에 개시된 적응적 유도 전력 공급기, 또는 미국 특허 출원 번호 제10/689,148(상동)에 공지된 적응적 유동 전력 공급기 일 수 있으며, 상기의 모든 개시 내용은 본 명세서에서 전반적으로 참조한다.

도시된 실시예의 제1 코일(14)은 전자기장의 발생에 적합한 원형의 와이어 코일이다. 일부 실시예에서, 제1 코일(14)은 리쯔(Litz) 와이어 코일일 수 있다. 코일의 특성은 애플리케이션에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 코일의 턴 횟수, 크기, 형상 및 구조는 다를 수 있다. 또한, 와이어의 특성은 와이어의 길이, 게이지 및 형태 등에 따라 다를 수 있다. 와이어 코일과 관련하여 설명되었지만, 제1 코일(14)은 적절한 전자기장을 발생시킬 수 있는 기본적인 임의의 다른 구조일 수 있다. 일 실시예예서, 제1 코일[24; 또는 제2 코일(26)]은 바르만(Baarman) 등에 의해 2007년 9월 28일자로 출원되고 발명의 명칭이 "인쇄 회로 기판 코일(Printed Circuit Board Coil)"이며 본 명세서에서 전반적으로 참조되는 미국 특허 출원 번호 제60/975,953호의 발명 원리를 포함하는 인쇄 회로 기판 코일과 같은 인쇄 회로 기판 코일로 대체될 수 있다.

자기 위치 설정 시스템(22)은 유도성 전력 공급기(10)에 통합된 제1 마그넷(24)을 포함한다. 제1 마그넷(24)의 위치가 달라질 수 있지만, 제1 마그넷(24)은 제1 코일(14) 내에 배치될 수 있다. 예를 들면, 대체로 원형인 제1 코일(14)을 포함하는 애플리케이션에서, 제1 마그넷(24)은 프라이머리(primary) 내에서 동축으로 위치될 수 있다. 제1 마그넷(24)은 충분한 자력을 제공할 수 있는 동시에 제1 코일(14)에 의해 발생된 전자기장의 존재하에서 과열을 야기하지 않을 정도로 충분히 전기적 비전도성인 재료로 제조된다. 주어진 환경에서 허용 가능한 열의 양은 애플리케이션에 따라 달라질 수 있는데, 예를 들면 주변 재료 및 밀접하게 위치된 전자 장치의 열에 견딜 수 있는 성능에 따라 달라질 것이다. 일 실시예에서, 제1 마그넷은 압축 성형 마그넷 또는 사출 성형 마그넷과 같은 접착식 마그넷이다. 예를 들면, 접착식 네오디뮴 마그넷 및 사마륨 코발트 마그넷을 포함하는 희토류 접착식 마그넷이 적절한 것으로 입증되었다. 바인더는 애플리케이션에 따라 달라질 수 있지만, 도시된 실시예에서는 전기적 비전도성 에폭시이다. 일부 애플리케이션에서, 바인더 없이 적절한 접착식 마그넷의 형성이 가능할 수 있다. 희토류 접착식 마그넷이 적절한 것으로 입증되었지만, 다양한 다른 마그넷이 전자기장, 필요한 자력 및 열 축적의 허용오차에 따라 적절할 수도 있다. 예를 들면, 제1 마그넷(24)은 세라믹 페라이트 마그넷(ceramic ferrite magnet)일 수 있다. 통상의 세라믹 페라이트 마그넷은 통상의 희토류 접착식 마그넷보다 사실상 낮은 자속 밀도를 가질 수 있다. 따라서, 이들은 상대적으로 낮은 자력을 요구하는 애플리케이션에 보다 적절할 수 있다.

자기 위치 설정 시스템은 원격 장치의 초기 배치를 도울 뿐만 아니라, 긴 시간 동안 원격 장치를 적정 위치에 유지하기 위해 사용될 수 있다. 유도성 전력 공급기에서 원격 장치를 특정 배향으로 유지할 필요가 있는 애플리케이션에서, 자기 위치 설정 시스템은 아래에서 구체적으로 설명되는 바와 같이 다수개의 마그넷을 포함할 수 있다. 이런 기능을 제공하기 위해, 마그넷은 중력 및 진동과 같은 잠재적인 외부 힘에 대항하여 장치를 제 위치에 유지하기 위해 충분한 자속 밀도를 갖도록 크기화될 수 있다. 예를 들면, 마그넷은 유도성 전력 공급기에서 향상된 시야각을 제공하거나 원격 장치의 사용을 용이하게 할 수 있는 경사면 또는 기울기면에 원격 장치를 유지하기 위해 충분한 강도를 가질 수 있다. 일부 애플리케이션에서, 마그넷은 이동 차량에서 원격 장치를 충전하는 등의 경우, 가속력 및 감속력에 대항하여 원격 장치를 제 위치에 유지하기 위해 충분한 자속 밀도를 가질 수 있다. 원격 장치가 유도성 전원 공급기에 위치되어 사용자와 상호작용할 수 있는 이들 애플리케이션에서, 마그넷은 사용자 상호 작용에 대항하여 장치를 유지하기 위해 충분한 강도를 가질 수 있다. 예를 들면, 사용자는 전화기 또는 디지털 미디어 플레이어를 작동시키기 위해 버튼을 누르거나 터치 스크린을 조작할 수 있다. 일부 실시예에서, 장치 전체의 조작이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 유도성 전력 공급기에서 원격 장치의 스핀은 특별한 효과 또는 사용자 입력을 위해 사용되는 애플리케이션일 수 있다(예를 들면, 게임 조작기, 제어 조정기 및 디스플레이 조정기). 이런 애플리케이션에서, 마그넷의 강도 및 구조는, 원격 장치가 스핀되거나 회전될 때 원격 장치를 제 위치에 유지하도록 설정될 수 있다.

유도성 전력 공급기(10)는 원격 장치(16)가 배치되는 표면(32)을 갖는 전용 하우징과 같은 하우징(30) 내에 내장될 수 있다. 표면(32)의 크기, 형상 및 구조는 다양할 수 있다. 예를 들면, 표면(32)은 (도시된 바와 같이) 평평하거나 하나 이상의 원격 장치(16)를 수납할 수 있는 외형일 수 있다. 표면(32)은 원격 장치(16)를 적정 정렬 위치로 이동시키도록 마그넷(24, 26)의 성능을 향상시키기 위해 저마찰 재료를 포함할 수 있다. 다르게는, 유도성 전력 공급기(10)는 데스크톱, 테이블 상면 또는 계산대와 같은 작업면에 하우징될 수 있다. 이들 실시예에서, 원격 장치(16)는 유도성 전력 공급기가 내장된 작업면에 직접 배치될 수 있다. 다를 예로서, 유도성 전력 공급기(10)는 천장 내에, 또는 벽 내에, 또는 다른 경사면/수직면에 배열될 수 있다. 예를 들면, 유도성 전력 공급기(10)는 (도시되지 않은) 천장 장착형 또는 벽 장착형 조명기구에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 천장 장착 및 벽 장착 애플리케이션에서, 자기 위치 설정 시스템은 천장 또는 벽에 원격 장치(예컨대 조명기구)를 고정하기 위해 사용될 수 있으며, 이에 의해 다른 기계적 체결구의 필요성을 제거한다. 이는 용이한 설치를 제공할 뿐만 아니라 조명 기구 또는 원격 장치의 간단한 교체를 가능케 한다. 자기 위치 설정 시스템(22)의 강도는 애플리케이션에 따라 달라질 수 있다. 일부 실시예에서, 특정 범위(예컨대 3센티미터) 내에서 원격 장치(16)를 적정 정렬 위치로 이동시키기 위해 충분한 힘을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 주어진 범위에서 원격 장치의 중심 설정을 위해 필요한 자기력의 크기는, 원격 장치(16)의 중량 및 마찰계수뿐만 아니라 유동성 전력 공급기의 표면(32)의 외형/형상 및 마찰계수에 따라 아주 크게 달라질 수 있다. 다른 애플리케이션에서, 천장 또는 벽에 원격 장치를 지지하기 위해 충분한 자성 강도를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 이런 애플리케이션에서, 원격 장치(16)의 중량은 적절한 자성 강도를 결정하는 중요한 역할을 한다. 또 다른 실시예에서, 적정 정렬 위치로 마그넷의 큰 이동을 제공하는 것이 정말 바람직할 수 있다. 이런 애플리케이션에서, 원격 장치(16)를 적정 정렬 위치로 수동적으로 이동시킬 필요가 있지만, 자력은 감지할 수 있는 가이드를 제공할 수 있다.

전술한 바와 같이, 원격 장치(16)는 대체로 제2 코일(18)과 로드(20)를 포함한다. 원격 장치(16)가 도면에 예시적으로 도시되어 있지만, 전자기장에서 작동하거나 전자기장에 반응하는 기본적인 임의의 장치 또는 구성요소일 수 있다. 예를 들면, 원격 장치(16)는 휴대폰, 개인 휴대 정보 단말기, 디지털 미디어 플레이어 또는 내부 배터리를 충전하기 위해 유도성 전원 공급기를 사용할 수 있는 다른 전자 장치와 같은, 유도 전원(10)으로부터 유도적으로 수용되는 전력을 작동시키는 로드(20)를 갖는 능동 장치일 수 있다. 다른 예로서, 원격 장치(16)는 전자기장의 다이렉트 애플리케이션을 통해 전자기장에 의해 직접적으로 가열된 유도 가열기와 같은 로드(20)에 기능을 달성하는 수동 장치일 수 있다. 통상의 수동 애플리케이션에서, 원격 장치(16)는 제2 코일(18)을 포함하지 않을 것이다. 그러나, 자기 위치 설정 시스템(22)은 전자기장을 수용하도록 의도된 원격 장치(16)의 요소(예컨대 로드)와 제1 코일(14) 사이에서 적정 정렬을 제공하기 위해 여전히 사용될 수 있다.

도시된 실시예의 제2 코일(18)은 변화하는 전자기장의 존재하에서 전기의 발생에 적합한 원형의 코일 와이어이다. 도시된 바와 같이, 제2 코일(18)은 제1 코일(14)의 크기 및 형상에 상응할 수 있다. 예를 들면, 2개의 코일(14, 18)은 사실상 동일한 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 코일(18)은 리쯔 와이어 코일일 수 있다. 제1 코일(14)과 마찬가지로, 제2 코일(18)의 특성은 애플리케이션에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 제2 코일(18)의 턴 횟수, 크기, 형상 및 구조는 변경될 수 있다. 또한, 와이어의 특성은 와이어의 길이, 게이지 및 형태에 따라 다를 수 있다. 와이어의 코일과 관련하여 설명되었지만, 다르게는 제2 코일(18)은 의도된 전자기장에 반응하여 충분한 전력을 발생시킬 수 있는 기본적인 임의의 구조일 수 있다.

자기 위치 설정 시스템(22)은 원격 장치(16)에 통합되는 제2 마그넷(26)을 포함한다. 제2 마그넷(26)은 제1 마그넷(24)에 상응하도록 위치 설정된다. 보다 구체적으로, 제2 마그넷(26)은 제1 마그넷(24)과 제2 마그넷(26)이 정렬된 경우 제1 코일(14)과 제2 코일(18) 사이에서 적정 정렬을 제공하는 위치에 위치 설정된다. 도시된 실시예에서, 제2 마그넷(26)은 제2 코일(18) 내에서 대체로 동축으로 배열된다. 이 위치에서, 자기 위치 설정 시스템(22)은 제2 코일(18)의 축을 중심으로 원격 장치(16)의 배향과 무관하게 제1 코일(14) 및 제2 코일(18)을 정렬한다. 제1 마그넷(24)과 마찬가지로, 제2 마그넷(26)은 충분한 자력을 제공할 수 있는 동시에 제1 코일(14)에 의해 발생된 전자기장의 존재하에서 과열을 야기하지 않을 만큼 충분히 전기적 비전도성인 재료로 제조된다. 원격 장치(16)에서 허용 가능한 열의 양은 주변 재료 및 밀접하게 위치된 전자장치의 열에 견딜 수 있는 성능에 따라 달라질 것이다. 제2 마그넷(26)은 압축 성형 마그넷 또는 사출 성형 마그넷과 같은 접착식 마그넷일 수 있다. 제2 마그넷(26)은 접착식 네오디뮴 마그넷 또는 사마륨 코발트 마그넷을 포함하여 희토류 접착식 마그넷일 수 있다. 제1 마그넷(24)과 마찬가지로, 바인더는 전기적 비전도성 에폭시이지만 애플리케이션에 따라 다를 수 있고 일부 실시예에서는 제외될 수 있다. 제2 마그넷(18)은 과다한 열 축적 없이 적절한 자력을 제공할 수 있는 다양한 다른 임의의 마그넷일 수 있다. 예를 들면, 제2 마그넷(26)은 세라믹 페라이트 마그넷일 수 있다.

제1 마그넷(24)과 제2 마그넷(26) 모두가 제한된 RF 흡수성과 이에 따른 제한된 가열성을 갖는 재료로 제조되지만, 일부 애플리케이션에서 제1 마그넷 및 제2 마그넷 모두가 이들 특성을 가질 필요는 없다. 예를 들면, 일부 애플리케이션에서, 제1 마그넷(24) 또는 제2 마그넷(26)이 통상의 희토류 소결 마그넷일 수 있다. 이는 유도성 전력 공급기 또는 원격 장치가 온도에 대해 큰 허용오차를 가지거나, 2개의 마그넷 중 하나가 과열을 거치지 않는 전자기장이 충분히 약한 애플리케이션에서 이용 가능하다.

또한, 마그넷의 크기는 열 축적과 관련이 있다는 것이 실험을 통해 밝혀졌다. 예를 들면, 마그넷의 볼륨을 감소시킴으로써 열을 감쇄시킬 수 있다. 원통형 마그넷과 관련하여, 열은 마그넷의 직경 및/또는 높이를 감소시킴으로써 감쇄시킬 수 있다.

다른 실시예에서, 마그넷(24, 26)은 (도시되지 않은) 원격 장치가 아닌 제1 코일(12)을 이동시키기 위해 사용될 수 있다. 이런 목적을 달성하기 위해, 제1 코일(14)은 유도성 전력 공급기(10) 내에 여유있게 위치될 수 있다. 예를 들면, 제1 코일(14)은 대체로 큰 크기의 공극 내에서 소정의 이동 방향을 따라 자유로이 배치될 수 있다. 원격 장치(16)가 제1 코일(14)과 충분한 간격을 두고 배치되면, 자기 위치 설정 시스템(22)은 제1 마그넷(24)을 이동시킬 것이며, 이에 의해 제1 마그넷(14)은 원격 장치(16)의 제2 마그넷(26) 아래의 정렬 위치로 이동될 것이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 특정 실례를 도시하는 포토그래프이다. 도 3은 제2 코일(718) 및 제2 마그넷(726)을 도시하기 위해 제거된 (도시되지 않은) 배터리 커버를 구비한 휴대용 무선 전화기(716)의 포토그래프이다. 도시된 바와 같이, 제2 코일(718)과 제2 마그넷(726)은 휴대용 무선 전화기(716)의 배터리 격실 내에 동축으로 배열된다. 휴대용 무선 전화기(716)는 제2 코일(718)과 제2 마그넷(726)을 수용하기 위해 (도시되지 않은) 특별 배터리 격실 도어를 포함할 수 있다. 예를 들면, 배터리 격실은 수명 연장형 배터리를 수용하기 위해 사용된 형태와 같은 (도시되지 않은) 확대형 배터리 커버에 의해 폐쇄될 수 있다. 도 4는 유도성 전력 공급기(710) 상단에 지지되는 휴대용 무선 전화기(716)를 도시하는 포토그래프이다. 유도성 전력 공급기(710)는 충전면(732)을 한정하는 투명 커버를 포함한다. 투명 커버를 통해 제1 코일(714)과 제1 마그넷(724)의 관망이 가능하도록 유도성 전력 공급기(710)에 대해 적정한 정렬이 이루어 지지않은 휴대용 무선 전화기(716)가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 제1 마그넷(724)과 제2 마그넷(726)이 일직선이 되도록 휴대용 무선 전화기(716)가 위치 설정되면, 제2 코일(718)은 제1 코일(714)과 정렬될 것이며, 이에 의해 시스템의 효과적인 작동이 가능케 된다.

본 발명의 다른 실시예가 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 마그넷(24, 26) 중 적어도 하나는 보조 마그넷에 의해 향상된다. 개시 내용의 목적을 위해, 본 발명의 태양은 유도성 전력 공급기(10')의 보조 마그넷(60)의 사용과 관련하여 설명될 것이다. 유도성 전력 공급기(10'), 원격 장치(16') 및 자기 위치 설정 시스템(22')은 설명되는 것을 제외하고는 전술된 내용과 기본적으로 동일하다. 도 6을 참조하면, 유도성 전력 공급기(10')는 일반적으로 유도성 전력 회로(12') 및 제1 코일(14')을 포함하고, 원격 장치(16')는 일반적으로 제2 코일(18') 및 로드(20')를 포함한다. 자기 위치 설정 시스템(22')은 일반적으로 제1 마그넷(24'), 보조 마그넷(60), 실드(62) 및 제2 마그넷을 포함한다. 제1 마그넷(24'), 보조 마그넷(60) 및 실드(62)는 유도성 전력 공급기(10')에 위치된다. 도시된 바와 같이, 제1 마그넷(24')은 제1 코일(14') 내에서 동축으로 위치된다. 실드(62)는 제1 코일(14')과 제1 마그넷(24') 아래에 위치될 수 있다. 이 실시예의 보조 마그넷(60)은 제1 마그넷(24')의 반대쪽에서 실드(62)의 바로 아래에 위치된다. 보조 마그넷(60)은 제1 마그넷(24')과 동축으로 정렬될 수 있다. 실드(62)는 보조 마그넷(60)에 도달하는 전자기장의 양을 감소시키기 위해 구성된다. 이 목적을 달성하기 위해, 도시된 실드(62)는 제1 코일(14')과 적어도 동일 공간에 있도록 충분히 크다. 그러나, 실드(62)의 크기, 형상 및 구조는 소정의 방열량뿐만 아니라, 어느 정도는 보조 마그넷(60) 및 제1 코일(14')의 크기, 형상 및 구조에 기초하여 애플리케이션에 따라 다를 수 있다. 보조 마그넷(60)은 기본적으로 적절한 자력을 생성하기 위해 제1 마그넷(24')의 자기장을 보충할 수 있는 임의의 마그넷일 수 있다. 예를 들면, 보조 마그넷(60)은 희토류 소결 마그넷과 같은 희토류 마그넷일 수 있다. 사용 시, 보조 마그넷(60)으로부터의 자기장은 제1 마그넷(24')으로부터의 자기장과 결합할 것이다. 결합된 자기장은 제1 마그넷(24') 자체가 제공하는 자력보다 큰 자력을 제공할 것이다. 실드(62)는 과열을 방지하기 위해 제1 코일(14')의 전자기장으로부터 보조 마그넷(60)의 충분한 분리를 제공한다. 예를 들면, 실드(62)는 그렇지 않았으면 보조 마그넷(62)을 포위했을 전자기장의 일부가 보조 마그넷(62)을 지나 실드(62)를 관통하게 하는 전자기장 가이드로서 기능할 것이다. 이에 따라, 보조 마그넷(60)은 보조 마그넷(60)이 전자기장에 직접 배치된 경우에 야기되는 발열을 어느 정도 발생시키지 않으면서 향상된 자력의 향상을 돕는다.

또한, 본 발명은 복수개의 마그넷을 이용하여 적절한 배향으로 원격 장치의 배치를 도울 수 있는 자기 위치 설정 시스템을 제공한다. 본 발명의 태양을 도시하는 다양한 다른 실시예들이 도 7 내지 도 12에 도시되어 있다. 개시 내용의 목적을 위해, 본 발명의 태양은 다양한 예시적인 마그넷 레이아웃의 대표 도면을 참조하여 설명될 것이다. 이들 마그넷 레이아웃 및 다른 마그넷 레이아웃은 기본적으로 임의의 유도성 전력 공급 시스템에 통합될 수 있다. 마그넷 패턴은 소정의 배향으로 원격 장치의 완전한 자기 정렬을 제공하도록 선택된다. 다수의 마그넷 실시예에서, 특정 마그넷이 전자기장으로부터 충분히 원거리에 위치되어 과열을 발생시키지 않는다면, 각각의 마그넷 중 하나 이상은 희토류 소결 마그넷(또는 다른 형태의 전기적 전도성 마그넷)일 수 있다. 도 7은 한 쌍의 마그넷(124a 및 124b)을 갖는 제1 마그넷(124)과 이에 대응하는 위치에 배치된 한 쌍의 마그넷(126a 및 126b)을 갖는 제2 마그넷(126)을 도시한다. 이런 레이아웃에서, 자기 위치 설정 시스템(122)은 마그넷(124a 및 124b)과 마그넷(126a 및 126b)이 정렬되면 큰 인력을 제공할 것이다. 대응하는 마그넷이 정렬되도록 원격 장치가 위치되면, 제1 코일(114)과 제2 코일(118)은 적절히 정렬되어 효과적인 작동이 가능할 것이다. 일부 실시예에서, 자기 위치 설정 시스템(122)은 (도시되지 않은) 원격 장치를 최적의 정렬 위치로 이동시킬 수 있을 것이다. 다른 애플리케이션에서, 사용자는 적정 정렬이 자기 흡인(magnetic attraction)을 통해 감지될 때까지 원격 장치를 조정할 필요가 있을 수 있다. 도 8을 참조하면, 제1 마그넷(224)은 특정 패턴으로 정렬되는 복수개의 개별 마그넷(224a 내지 224f)을 포함할 수 있다. 도시되진 않았지만, 제2 마그넷(226)도 복수개의 개별 마그넷(226a 내지 226f)을 포함할 수 있다. 제2 마그넷(226)을 구성하는 마그넷(226a 내지 226f)은 제1 마그넷(224)의 개별 마그넷(224a 내지 224f)에 대해 동일하고 상보 패턴(complementary pattern)으로 정렬될 수 있다. 다르게는, 제1 마그넷(224)에 인접하여 배치될 때 적절한 배향을 제공하도록 구성되어 제공된다면, 제2 마그넷(226)은 다른 개수 및 배열의 마그넷을 포함할 수 있다. 자기 위치 설정 시스템(222)의 마그넷 레이아웃은 완전한 자기 흡인이 발생하는 3개의 배향을 제공한다. 자기 위치 설정 시스템(222)의 레이아웃은 사용자가 원격 장치(216)를 부정확한 위치에 배열하는 것을 회피하도록 돕는데, 왜냐하면 적절하게 정렬된 원격 장치는 정렬된 6개의 모든 마그넷으로부터 자력을 발생시키는 반면에, 정렬이 잘못된 최대 힘은 2개의 마그넷으로부터 자력을 발생시키기 때문이다. 이들 양 위치 사이에서의 인력의 차이는 사용자가 알 수 있다. 또 다른 레이아웃이 도 9에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 자기 위치 설정 시스템(322)은 마그넷(224a 내지 224f)과는 다소간 다른 패턴으로 배열된 복수개의 개별 마그넷(324a 내지 324f)을 구비한 제1 마그넷(324)을 포함한다. 도시되지 않았지만, 제2 마그넷은 제1 마그넷(324)의 개별 마그넷(324a 내지 324f)에 대해 동일하고 상보 패턴으로 정렬된 복수개의 개별 마그넷을 포함할 수도 있다. 다르게는, 제1 마그넷(324)에 인접하여 배치될 때 적절한 배향을 제공하도록 구성된다면, 제2 마그넷은 다른 개수 및 배열의 마그넷을 포함할 수 있다. 자기 위치 설정 시스템(322)의 마그넷 레이아웃은 완전한 자기 흡인이 발생하는 3개의 배향을 제공한다. 도 8의 레이아웃과 마찬가지로, 이 레이아웃은 사용자가 원격 장치를 부정확한 위치에 배열하는 것을 회피하도록 돕는다.

일부 실시예에서, 자기 위치 설정 시스템에 의해 제공된 촉각 피드백은 사용자가 블라인드 표면의 자기 열점 내에 마그넷의 정렬을 충분히 가능케 한다. 즉, 사용자가 마그넷을 정렬하기 위해 표식 또는 다른 표시는 불필요하다. 사용자가 원격 장치를 조정할 때, 자기 흡인 및 자기 반발의 양은 원격 장치의 위치에 기초하여 변경될 수 있다. 임의의 자기 흡인 쪽으로 그리고 임의의 자기 반발로부터 멀어지는 쪽으로 원격 장치를 이동시킴으로써, 사용자는 원격 장치를 하나 이상의 적절한 정렬 위치로 가이드할 수 있다. 이런 조정은 사용자가 표면을 응시하지 않으면서 "블라인드(blind)"할 수 있도록 한다. 일 실시예에서, 사용자는 예컨대 운전과 같은 시각적 주의를 요구하는 활동을 수행하면서 충전을 위해 원격 장치를 정렬할 수 있다.

도 7 내지 도 9의 실시예가 제1 코일(114) 내의 복수개의 마그넷(124a 내지 124f)을 도시하고 있지만, 제1 마그넷(124)은 제1 코일(114)의 외부에 개별 마그넷(124a 내지 124f)의 일부 또는 모두와 정렬될 수 있다. 예를 들면, 도 10은 제1 코일(414)의 외부에 위치한 4개의 마그넷(424a 내지 424d)을 갖는 제1 마그넷(424)을 도시한다. 즉, 원격 장치가 적절한 배향(들)으로 위치 설정될 때 최대 자기 인력을 제공하도록 배열된다면, (도시되지 않은) 제2 마그넷은 정합 배열된 4개의 마그넷을 포함하거나 다른 개수의 마그넷을 포함할 수 있다.

도 11의 실시예는 제1 마그넷(624)의 마그넷 레이아웃과 제2 마그넷(626)의 마그넷 레이아웃이 상이한 예시적인 자기 위치 설정 시스템을 도시한다. 제1 마그넷(624)은 제1 코일(614) 내에 위치되고 제2 마그넷(626)은 제2 코일(618) 내에 위치된다. 도시된 바와 같이, 제1 마그넷(624)은 일 극성을 갖는 7개의 링에 대해 링을 형성하는 다른 극성을 갖는 6개의 마그넷과 함께 배열되는 복수개의 마그넷(624a 내지 624g)을 포함한다. 제2 마그넷(626)은 제1 마그넷(624) 중에 중심 마그넷(624g)의 극성과 일치하는 단일의 마그넷을 포함한다. 복수개의 마그넷(624a 내지 624f)과 제2 마그넷(626)은 자기 반발력을 제공한다. 마그넷(624g)과 제2 마그넷(626)은 자기 흡인력을 제공한다. 상기 자기 흡인력과 자기 반발력은 유도성 전력 공급기 및 원격 장치의 정렬을 돕는다.

마그넷이 원형 마그넷으로 도시되어 있지만, 마그넷의 형상은 필요에 따라 애플리케이션 별로 다를 수 있다. 바형 마그넷(bar magnet)은 원격 장치가 기본적으로 바형 마그넷의 길이를 따라 어디든 위치될 필요가 있는 애플리케이션에 사용될 수 있다. 예를 들면, 트랙 조명 조립체와 관련하여, 제1 마그넷(524)은 제1 코일(514) 내에 배치된 바형 마그넷일 수 있다. 제1 코일(514)은 타원형 코일이거나 그렇지 않으면 세장형 코일일 수 있다. 바형 코일(524)은 제1 코일(514)의 길이를 따라 하나 이상의 원격 장치(516, 예컨대 조명기구)가 다른 위치에 배열되는 것을 허용한다. 원격 장치(516)는, 자기 위치 설정 시스템(522)이 특정 배향으로 원격 장치(516)의 위치 설정을 도울 필요가 없거나 바람직하지 않은 경우 단일의 마그넷(526)을 포함할 수 있다. 다르게는, 원격 장치(516')는 특정 배향으로 위치 설정을 도울 필요가 있는 경우 다수개의 마그넷(526a' 및 526b')을 포함할 수 있다.

자기 위치 설정 시스템은 유도성 전력 공급기에 대해 원격 장치의 배향을 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 제어 정보와 같은 이런 정보는 원격 장치에 입력(input)을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 원격 장치는 입력에 따라 작동하거나 입력을 다른 장치에 전달할 수 있다. 전자의 예로서, 자기 위치 설정 시스템은 원격 장치의 디스플레이를 인물 모드(portrait mode) 또는 풍경 모드(landscape mode)로 작동시킬 지를 결정하도록 사용될 수 있다. 후자의 예로서, 원격 장치 자체가 다른 장치를 제어할 수 있다. 이런 예에서, 사용자는 입력을 다른 장치에 제공하기 위해 원격 장치의 배향을 변경할 수 있다. 또한, 자기 위치 설정 시스템은 원격 장치의 회전 방향, 예를 들면 시계 방향 또는 반시계 방향을 결정할 수 있다. 다른 정보들 중에서 회전 방향에 대한 정보는 원격 장치 또는 다른 장치에 명령을 수행함에 있어 특히 유용하다. 예를 들면, 회전 방향은 볼륨 또는 밝기를 증가시키는 입력 신호인 시계 방향과 볼륨 또는 밝기를 감소시키는 입력 신호인 반시계 방향을 갖는 볼륨 컨트롤 입력(volume control input)으로 사용될 수 있다. 도 13은 본 발명의 태양에 따른 일 실시예의 제1 마그넷 및 제2 마그넷 레이아웃의 도면이다. 이 실시예에서, 원격 장치는 8개의 고유 배향 중 하나에 위치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 마그넷(824)은 제1 코일(814) 내에 배열된 9개의 개별 마그넷(824a 내지 824i)을 포함하고, 제2 마그넷(826)은 제2 코일(818) 내에 위치한 2개의 개별 마그넷(826a 및 826b)을 포함한다. 원격 장치를 정렬하기 위해, 중앙 제1 마그넷(824a)과 중앙 제2 마그넷(826a)은 정렬되고 외측 제2 마그넷(826b)은 8개의 외측 제1 마그넷(824b 내지 824i) 중 하나와 정렬되며, 이에 따라 8개의 고유 배향이 형성된다. 제1 마그넷(824)은 원격 장치(816)의 다른 배향들 사이의 자기장에서 분화(differentiation)를 생성하는 기준 마그넷으로서 기능하는 인덱싱 마그넷(824j)을 포함할 수도 있다. 이 실시예에서, 인덱싱 마그넷(824j)은 제1 코일(814)의 외부에 위치되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 하나 이상의 인덱싱 마그넷은 유도성 전력 공급기의 내부 또는 주변의 다른 위치에 배치되거나, 또는 유도성 전력 공급기 외에 이에 인접한 다른 구조체의 위치에 배치될 수도 있다. 또한, 원격 장치(816)는 원격 장치(816)를 둘러싸는 자기장에 관한 정보를 제공하는 하나 이상의 홀 효과 센서[Hall effect sensor(850), 또는 자기장을 측정할 수 있는 다른 구성요소]를 포함할 수 있다. 다수개의 센서는 원격 장치의 배향 또는 이동을 정확하게 평가하기 위한 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 홀 효과 센서의 위치는 애플리케이션에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 다른 위치와 다른 배향으로 배열된 2개의 홀 효과 센서는 향상된 감도 또는 정확도를 제공할 수 있다. 인덱싱 마그넷(824j)이 제공되는 경우, 홀 효과 센서(들)(850)의 측정값은 원격 장치(816)의 일 배향을 다른 배향으로 유일하게 변경시킬 것이다. 원격 장치(816) 내의 (도시되지 않은) 제어기는, 원격 장치(816)의 배향 및/또는 특정 배향과 관련한 제어, 기능, 또는 다른 작동을 결정하기 위해 홀 효과 센서(들)로부터 얻은 측정값과 룩업 테이블(look-up table)을 비교할 수 있다. 이에 따라, 원격 장치(816)의 배향은 입력 또는 제어 신호를 원격 장치(816)에 제공하기 위해 사용될 수 있다. 원격 장치(816)는 내부적으로는 입력 또는 제어 신호에 따라 작동될 수 있고, 또한 다른 장치로 보낼 수도 있다. 예시된 실시예에서는 인덱싱 마그넷(824j)을 포함하지만, 인덱싱 마그넷이 모든 애플리케이션에 필요한 것은 아닐 수 있다. 예를 들면, 인덱싱 마그넷 없이 가능한 배향의 범위 전체에 걸쳐 고유의 측정값을 수용하는 애플리케이션에서는 인덱싱 마그넷이 불필요할 수 있다. 인덱싱 마그넷이 불필요할 수 있는 애플리케이션의 실례는 프라이머리의 마그넷 레이아웃이 균일하거나 대칭을 이루지 않는 경우를 포함한다. 인덱싱 마그넷이 요구되지 않는 애플리케이션의 다른 실례는, 프라이머리에 의해 발생된 전자기장이 배향에 따른 센서에 의해 검출되는 충분한 분화를 제공하는 애플리케이션이다. 유도성 커플링의 원격 장치 측면에서 배향/이동의 결정과 관련하여 설명되었지만, 배향/이동은 유동성 커플링의 유도성 전력 공급기의 측면에서 대안적으로 또는 추가적으로 결정될 수 있다. 예를 들면, 원격 장치의 배향 또는 이동은 유도성 전력 공급기 또는 유도성 전력 공급기와 상호 작용하는 일부 다른 장치의 제어 신호로서 사용될 수 있다. 센서(들)(예컨대 홀 효과 센서)가 유도성 커플링의 유도성 전력 공급기 측면에 위치되는 애플리케이션에서, 원격 장치의 일 배향으로부터 다른 배향으로의 센서 검출에서 소정의 분화 정도를 생성하기 위해 원격 장치에 인덱싱 마그넷을 추가할 필요가 있을 수 있다.

자기 위치 설정 시스템은 원격 장치의 이동 동안 전력을 지속적으로 공급할 수 있다. 즉, 유도성 전력 공급기는 원격 장치의 이동 동안 원격 장치가 제1 위치에 있을 때, 그리고 원격 장치가 제2 위치에 있을 때 전력을 공급할 수 있다. 예를 들면, 원격 장치는 자기 위치 설정 시스템의 사용을 통해 360도 회전 가능하다. 유도성 전력 공급기는, 원격 장치가 제1 방향으로 정지되어 있을 때, 원격 장치가 회전될 때, 그리고 원격 장치가 제2 방향으로 정지되어 있을 때 전력을 공급할 수 있다. 다른 예에서, 유도성 전력 공급기는 원격 장치가 전력 전달 표면에서 제1 정지 위치에 있을 때, 원격 장치가 전력 전달 표면 주변을 슬라이딩할 때, 그리고 원격 장치가 전력 전달 표면에서 제2 정지 위치에 있을 때 전력을 공급할 수 있다. 일부 실시예에서, 원격 장치는 전력 전달 표면으로부터 분리된 경우에도 전력이 지속적으로 공급될 수 있다. 원격 장치가 유도성 전력 공급기 근처로부터 멀어지면, 전력 전달은 중지된다. 원격 장치가 유도성 전력 공급기 근처로 다시 다가가면, 전력 전달은 재시작 또는 재개된다. 필요하다면, 유도성 전력 공급기는 위치 관계의 차이를 설명하기 위해 전력 전달을 유지하도록 조정할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 유도성 전력 공급기는 작동 주파수, 공명 주파수, 레일 전압, 또는 다른 유도성 전력 공급기의 개수에 대해 조작 또는 조작의 조합을 수행할 수 있다.

유도성 전력 공급기로부터 원격 장치로 전원을 전달하는 동안 발생된 전자기장의 일부 또는 모두로부터 마그넷을 차폐하는 다양한 실시예들이 도 14 내지 도 33에 도시되어 있다. 이들 실시예들은 유도성 전력 공급기와 관련하여 설명되었지만, 마그넷 및 실드가 원격 장치에 내장되는 것도 가능하다. 각각의 실시예로부터 구성요소들이 다를 수 있지만, 설명의 용이함을 위해, 동일한 구성요소를 설명하기 위해서 동일한 도면부호가 사용되었다. 설명된 실시예들의 마그넷은 유도성 전력 공급기 및 원격 장치의 정렬을 위해 자력을 제공한다. 이들 실시예의 실드는 유도성 전력 공급기로부터 원격 장치로 전력이 무선으로 전달되는 동안 자석에 도달하는 전자기장을 감소시키도록 구성된다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 도 5 및 도 6에 도시된 실드형 보조 마그넷의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 5 및 도 6에서, 보조 마그넷(60)은 제1 마그넷(24)보다 약간 크다. 도 14는 보조 마그넷(960) 및 제1 마그넷(924)의 크기가 동일할 수 있음을 도시한다. 또한, 도 14의 실시예는 제1 마그넷이 코일(914)의 표면과 동일 평면에 있을 수 있음을 도시한다. 도 15는 제1 마그넷(924)이 보조 마그넷(960)보다 클 수 있음을 도시한다. 또한, 도 15의 실시예는 제1 마그넷이 코일(915)의 높이 위로 연장될 수 있음을 도시한다. 이런 특정 실시예에 명확하게 도시되어 있진 않지만, 마그넷의 크기, 형상 및 높이는 달라질 수 있다. 이들 실시예에서 코일(914) 및 실드(962)는 도 5 및 도 6과 관련하여 설명된 바와 같이 이와 유사하게 위치되어 작동된다.

도 16 내지 도 19를 참조하면, 도시된 다른 실시예들은 실드(962)의 구멍(925) 내에 배열된 단일의 마그넷(924)을 포함한다. 마그넷(924)은 도 16에 도시된 바와 같이 실드 및 코일(914)의 표면과 동일 평면에 있을 수 있다. 마그넷(924)은 도 17에 도시된 바와 같이 실드(962)와 동일 평면에 있을 수 있고 코일(914)의 높이 위로 연장될 수 있다. 마그넷(924)의 일 측면은 도 18에 도시된 바와 같이 실드(962)와 동일 평면에 있을 수 있고, 다른 측면은 실드로 리세스될 수 있다. 마그넷(924)은 도 19에 도시된 바와 같이 실드(962)에 부분적으로 리세스될 수 있다. 실드 내에 배열된 마그넷의 도시된 실시예들은 단지 예시일 뿐이다.

도 20 내지 도 24를 참조하면, 도시된 다른 실시예들은 실드(962)의 슬리브(927) 내에 배열되는 단일의 마그넷(924)을 포함한다. 슬리브는 실드에 일체형으로 형성되거나 실드에 연결될 수 있다. 슬리브는 실드(962)의 재료와 동일하거나 다른 재료로 제조될 수 있다. 마그넷(924)의 양 측면은 도 20 내지 도 24에 도시된 바와 같이 슬리브(927)와 동일한 평면에 있을 수 있다. 마그넷, 슬리브 및 코일(914)의 표면 모두는 도 20에 도시된 바와 같이 동일한 평면에 있을 수 있다.

도 21은 실드의 슬리브(927) 내에 배열된 연장형 제1 마그넷(924)을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다. 마그넷(924)과 슬리브(927) 모두는 도 21에 도시된 바와 같이 코일(914)의 표면 위로 연장될 수 있다. 도 21은 충전면(929)을 포함하며, 슬리브(927)와 마그넷(924)은 충전면을 통해 돌출된다. 이런 구조는 추가의 촉각 피드백을 위한 표면을 통해 마그넷(924)과 실드 또는 코어(927)가 돌출되는 것을 허용한다. 예를 들면, 마그넷이 작을수록 이런 구조와 결합되어 양호한 전자기장을 제공한다. 다른 실시예에서, 충전면은 슬리브 및 마그넷 중 어느 하나 또는 모두와 동일 평면에 있거나, 또는 슬리브 및 마그넷은 충전면 아래에 있을 수 있다.

도 22를 참조하면, 슬리브(927) 및 마그넷(924)의 일 측면은 실드(962)와 동일 평면에 있을 수 있고, 슬리브(927) 및 마그넷(924)의 다른 측면은 실드(927)로 리세스될 수 있다. 마그넷(924)과 슬리브(927)는 도 23에 도시된 바와 같이 실드(962)에 부분적으로 리세스될 수 있다. 다르게는, 마그넷의 일 측면 또는 양 측면은 슬리브의 위쪽 또는 아래쪽으로 연장될 수 있다.

도 24는 실드의 슬리브(927) 내에 부분적으로 배열된 제1 마그넷(924)을 갖는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다. 이에 따르면, 마그넷(924)의 일 측면은 슬리브(927)와 동일한 평면에 있고, 마그넷(924)의 다른 측면은 도 24에 도시된 바와 같이 슬리브(927) 위로 연장될 수 있다. 도 24는 구멍을 구비한 충전면(929)을 포함하며, 마그넷(924)은 충전면(929)의 구멍을 통해 돌출된다. 이런 구조는 추가의 촉각 피드백을 위한 표면을 통해 마그넷(924)의 돌출을 허용한다. 예를 들면, 작은 마그넷일수록 이런 구조와 결합하여 전자기장을 제공할 수 있다.

도 25 내지 도 33을 참조하면, 도시된 다른 실시예는 실드(962)의 캐비티(930) 내에 배열되는 단일의 마그넷(924)을 포함한다. 캐비티는 실드에 일체형으로 형성되거나 실드(962)에 연결되는 분리된 부분일 수 있다. 캐비티는 실드(962)의 재료와 동일하거나 다른 재료로 제조될 수 있다. 마그넷(924)의 일 측면은 캐비티(930) 내에 안착될 수 있고 마그넷(924)의 다른 측면은 측면이 도 25에 도시된 바와 같이 충전면(929)과 동일한 평면에 있도록 캐비티(930) 위로 연장될 수 있다. 충전면이 다른 실시예에 도시되어 있지 않지만, 충전면이 포함될 수 있고, 자석, 실드 및 슬리브는 충전면 위에 또는 아래에 정렬되거나 충전면과 동일한 평면에 있을 수 있다. 마그넷의 일 측면은 캐비티(930) 내에 안착될 수 있고, 마그넷(924), 캐비티(930) 및 코일(914)의 표면은 도 26에 도시된 바와 같이 상호 동일한 평면에 있을 수 있다. 마그넷의 일 측면과 캐비티(930)는 상호 동일한 평면에 있을 수 있지만 도 27에 도시된 바와 같이 코일(914) 표면의 높이 위로 연장될 수 있다. 마그넷(924)의 일 측면은 도 28에 도시된 바와 같이 실드가 캐비티(930)에 안착되면 실드와 동일한 평면에 있을 수 있다. 마그넷(924)은 도 29에 도시된 바와 같이 부분적으로 리세스된 캐비티(930) 내에서 동일한 평면상에 안착될 수 있다. 마그넷(924)은 역방향 캐비티(930) 내에서 동일한 평면상에 안착될 수 있고, 역방향 캐비티는 도 30에 도시된 바와 같이 코일(914)의 표면과 동일한 평면에 있다. 마그넷(924)은 역방향 캐비티(930) 내에서 동일한 평면상에 안착될 수 있고, 역방향 캐비티는 도 31에 도시된 바와 같이 코일(914)의 표면 위로 연장된다. 역방향 캐비티(930)는 도 32에 도시된 바와 같이 실드(962) 아래쪽으로 리세스될 수 있다. 역방향 캐비티(930)는 도 33에 도시된 바와 같이 부분적으로 리세스될 수 있다.

여러 구성요소들 사이의 위치 관계를 용이하게 이해할 수 있도록 충전면(929)은 일부 도면에만 도시되어 있지만, 충전면은 이들 다양한 실시예에서 각기 다른 여러 위치에 위치될 수 있고 다른 실시예들과 관련하여 설명된 바와 같이 다른 여러 특성을 가질 수 있다.

상기의 기술 내용은 본 발명의 실시예에 관한 것이다. 특허청구범위에 한정된 바와 같이 본 발명의 사상 및 태양으로부터 벗어남 없이 다양한 변경 및 변형이 가능하며, 상기 특허청구범위는 등가의 문헌을 포함하여 특허법의 원론에 기초하여 해석되어야 한다. 단수형으로 기재된 청구범위의 구성요소가 단수형의 구성요소로 한정되는 것은 아니다.

Claims (36)

1. 전자기장을 이용하여 유도성 전력 공급기로부터 원격 장치로 전력을 무선으로 전달하기 위한 유도성 전력 공급 시스템에 사용하는 자기 위치 설정 시스템으로서,
   접착식 마그넷의 제1 자축과 정렬된 제1 극성을 갖는 접착식 마그넷 - 상기 접착식 마그넷의 상기 제1 극성 및 상기 제1 자축은 전력 전달 표면에 수직임 -;
   제2 마그넷의 제2 자축과 정렬된 제2 극성을 갖는 제2 마그넷 - 상기 제2 극성은 상기 접착식 마그넷의 상기 제1 극성과는 반대이고, 상기 제2 마그넷의 상기 제2 극성 및 상기 제2 자축은 상기 전력 전달 표면에 수직임 -;
   을 포함하고,
   상기 접착식 마그넷 및 상기 제2 마그넷은 전자기장 내에 위치하고, 상기 접착식 마그넷 및 상기 제2 마그넷은 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치 중 적어도 하나에 위치하고, 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치 중 다른 하나는 자기 요소를 포함하고,
   상기 접착식 마그넷이 자기 요소와 쌍을 이루어 자기 요소와 협력하여 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치의 정렬을 위한 자기 흡인력을 제공하고,
   상기 제2 마그넷이 쌍을 이루지 않아 상기 자기 위치 설정 시스템은 상기 제2 마그넷을 보완하는 흡인성 마그넷이 없고, 상기 제2 마그넷은 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치의 정렬을 위하여 자기 요소와 협력 작용 시 자기 반발력을 제공하고, 상기 자기 흡인력 및 상기 자기 반발력이 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치를 정렬시키도록 협력하여 상기 접착식 마그넷의 상기 제1 자축 및 상기 자기 요소의 자축이 동축 정렬로 이동하는, 자기 위치 설정 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치 중 적어도 하나에 위치하는 추가 마그넷을 더 포함하고, 상기 추가 마그넷 위치는 상기 접착식 마그넷 위치와는 상이하고, 상기 제2 마그넷이 상기 추가 마그넷과 쌍을 이루지 않아 상기 자기 위치 설정 시스템은 상기 제2 마그넷과 상기 추가 마그넷 사이의 흡인 협력 작용이 없는, 자기 위치 설정 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치 중 적어도 하나에 위치하는 철 요소를 더 포함하고, 상기 철 요소 위치는 상기 접착식 마그넷 위치와는 상이한, 자기 위치 설정 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 접착식 마그넷은 접착식 네오디뮴 및 접착식 사마륨 코발트 중 적어도 하나를 포함하는, 자기 위치 설정 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 접착식 마그넷은 바인더에 의해 함께 결합되는, 자기 위치 설정 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 바인더는 전기적으로 비전도성인, 자기 위치 설정 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 접착식 마그넷은 희토류 마그넷의 입자를 포함하는, 자기 위치 설정 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 희토류 마그넷을 세라믹 페라이트 마그넷으로 대체하는, 자기 위치 설정 시스템.
9. 전자기장을 이용하여 유도성 전력 공급기로부터 원격 장치로 전력을 무선으로 전달하기 위한 유도성 전력 공급 시스템에 사용하는 자기 위치 설정 시스템으로서,
   제1 마그넷의 제1 자축과 정렬된 제1 극성을 갖는 제1 마그넷 - 상기 제1 마그넷의 상기 제1 극성 및 상기 제1 자축은 전력 전달 표면에 수직임 -;
   제2 마그넷의 제2 자축과 정렬된 제2 극성을 갖는 제2 마그넷 - 상기 제2 극성은 상기 제1 마그넷의 상기 제1 극성과는 반대이고, 상기 제2 마그넷의 상기 제2 극성 및 상기 제2 자축은 상기 전력 전달 표면에 수직임 -; 및
   상기 유도성 전력 공급기로부터 상기 원격 장치로 전력을 무선으로 전달하는 동안 상기 제1 마그넷 및 상기 제2 마그넷 중 적어도 하나에 도달하는 전자기장을 감소시키는 실드
   를 포함하고,
   상기 제1 마그넷 및 상기 제2 마그넷은 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치 중 적어도 하나에 위치하고, 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치 중 다른 하나는 자기 요소를 포함하고,
   상기 제1 마그넷이 자기 요소와 쌍을 이루어 자기 요소와 협력하여 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치의 정렬을 위한 자기 흡인력을 제공하고,
   상기 제2 마그넷이 쌍을 이루지 않아 상기 자기 위치 설정 시스템은 상기 제2 마그넷을 보완하는 흡인성 마그넷이 없고, 상기 제2 마그넷은 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치의 정렬을 위하여 자기 요소와 협력 작용 시 자기 반발력을 제공하고,
   상기 자기 흡인력 및 상기 자기 반발력은 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치를 정렬시키도록 협력하는, 자기 위치 설정 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1 마그넷에 인접하여 위치한 제3 마그넷을 더 포함하고, 상기 제3 마그넷은 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치의 정렬을 위한 추가 자력을 제공하는, 자기 위치 설정 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1 마그넷 및 상기 제3 마그넷은 상기 실드를 개재하는, 자기 위치 설정 시스템.
12. 제9항에 있어서, 상기 실드는 구멍을 포함하고, 상기 제1 마그넷은 상기 실드의 상기 구멍 내에 배치되는, 자기 위치 설정 시스템.
13. 제9항에 있어서, 상기 실드는 슬리브를 포함하고, 상기 제1 마그넷은 상기 실드의 상기 슬리브 내에 배치되는, 자기 위치 설정 시스템.
14. 제9항에 있어서, 상기 실드는 캐비티를 포함하고, 상기 제1 마그넷은 상기 실드의 상기 캐비티 내에 배치되는, 자기 위치 설정 시스템.
15. 제9항에 있어서, 상기 제1 마그넷은 상기 유도성 전력 공급기의 충전면과 동일 평면상에 있는, 자기 위치 설정 시스템.
16. 제9항에 있어서, 상기 실드는 상기 유도성 전력 공급기의 충전면과 동일 평면상에 있는, 자기 위치 설정 시스템.
17. 제9항에 있어서, 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치 중 적어도 하나는 상기 제1 마그넷에 대해 회전 가능하고, 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치 중 적어도 하나는 상기 회전 동안 전력을 수신하는 것 및 송신하는 것 중 적어도 하나를 수행하는, 자기 위치 설정 시스템.
18. 전자기장을 이용하여 유도성 전력 공급기로부터 원격 장치로 전력을 무선으로 전달하기 위한 유도성 전력 공급 시스템에 사용하는 자기 위치 설정 시스템으로서,
    제1 마그넷의 제1 자축과 정렬된 제1 극성을 갖는 제1 마그넷 - 상기 제1 마그넷의 상기 제1 극성 및 상기 제1 자축은 전력 전달 표면에 수직임 -; 제2 마그넷의 제2 자축과 정렬된 제2 극성을 갖는 제2 마그넷 - 상기 제2 극성은 상기 제1 마그넷의 상기 제1 극성과는 반대이고, 상기 제2 마그넷의 상기 제2 극성 및 상기 제2 자축은 상기 전력 전달 표면에 수직이고, 상기 제2 마그넷이 쌍을 이루지 않아 상기 자기 위치 설정 시스템은 흡인을 위한 상기 제2 마그넷과 정렬된 흡인성 마그넷이 없음 - 을 포함하는, 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치 중 적어도 하나
    상기 제1 마그넷의 상기 제1 극성과는 반대인 제3 극성을 갖는 제3 마그넷을 포함하는, 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치 중 다른 하나
    를 포함하고,
    상기 제1 마그넷 및 상기 제3 마그넷은 자기 흡인력을 제공하도록 쌍을 이루고,
    상기 제2 마그넷 및 상기 제3 마그넷은 자기 반발력을 제공하고,
    상기 자기 흡인력 및 상기 자기 반발력은 상기 유도성 전격 공급기 및 상기 원격 장치를 정렬시키도록 협력하고,
    상기 마그넷들 중 적어도 하나는 접착된 것 및 차폐된 것 중 적어도 하나인, 자기 위치 설정 시스템.
19. 제18항에 있어서, 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치를 정렬시키기 위하여 추가 자기 흡인력 및 추가 자기 반발력 중 적어도 하나를 제공하는 제4 마그넷을 더 포함하고, 상기 제2 마그넷이 상기 제4 마그넷과 쌍을 이루지 않아 상기 자기 위치 설정 시스템은 상기 제2 마그넷과 상기 제4 마그넷 사이의 흡인 협력 작용이 없는, 자기 위치 설정 시스템.
20. 제18항에 있어서, 상기 자기 흡인력 및 상기 자기 반발력은 블라인드 표면에 촉각 사용자 피드백을 제공하여, 충전을 위하여 사용자가 상기 원격 장치 및 상기 유도성 전력 공급기를 정렬하게 하는, 자기 위치 설정 시스템.
21. 전자기장을 이용하여 유도성 전력 공급기로부터 원격 장치로 전력을 무선으로 전달하기 위한 유도성 전력 공급 시스템에 사용하는 자기 위치 설정 시스템으로서,
    복수의 제1 마그넷을 포함하는, 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치 중 적어도 하나 - 상기 복수의 제1 마그넷 각각은 제1 자축과 정렬된 제1 극성을 갖고, 상기 제1 극성 및 상기 제1 자축은 전력 전달 표면에 수직이고, 상기 복수의 제1 마그넷의 상기 제1 자축들은 서로 정렬됨 -;
    복수의 제2 마그넷 및 적어도 하나의 제3 마그넷을 포함하는, 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치 중 다른 하나 - 상기 복수의 제2 마그넷 각각은 제2 자축과 정렬된 제2 극성을 갖고, 적어도 하나의 제3 마그넷이 쌍을 이루지 않아 상기 자기 위치 설정 시스템은 흡인을 위하여 상기 적어도 하나의 제3 마그넷과 정렬된 흡인성 마그넷이 없고, 상기 제2 극성 및 상기 제2 자축은 상기 전력 전달 표면에 수직이고, 상기 복수의 제2 마그넷의 상기 제2 자축들은 서로 정렬됨 -
    를 포함하고,
    상기 복수의 제2 마그넷의 상기 제2 극성은 상기 복수의 제1 마그넷의 상기 제1 극성과는 반대이고, 상기 적어도 하나의 제3 마그넷은 상기 제1 극성과 동일한 제3 극성을 갖고,
    상기 복수의 제1 마그넷 및 상기 복수의 제2 마그넷이 쌍을 이루어 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치를 복수의 상이한 위치에 정렬시키기 위한 자기 흡인력을 제공하고, 상기 복수의 제1 마그넷 중 적어도 하나 및 상기 적어도 하나의 제3 마그넷은 상기 유도성 전력 공급기 및 상기 원격 장치의 정렬을 위한 자기 반발력을 제공하고,
    상기 마그넷들 중 적어도 하나는 접착된 것 및 차폐된 것 중 적어도 하나인, 자기 위치 설정 시스템.
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