KR102166816B1

KR102166816B1 - 무선 동력 디바이스 및 전기 장치

Info

Publication number: KR102166816B1
Application number: KR1020187032130A
Authority: KR
Inventors: 샤오용 왕; 유밍 송; 펭 다이
Original assignee: 타이코 일렉트로닉스 (상하이) 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2017-04-03
Publication date: 2020-10-16
Also published as: US11146107B2; CN107276238A; KR20180133460A; CN107276238B; US20190044382A1; WO2017175113A1; EP3440680A1; MX2018012257A

Abstract

무선 동력 디바이스는 제1 코일을 갖는 제1 코일 어셈블리 및 제1 코일과 전자기적으로 커플링되도록 적응된 제2 코일을 갖는 제2 코일 어셈블리를 포함한다. 제1 코일 어셈블리는 전기 장치의 제1 캐리어 상에 장착되도록 적응되고, 제2 코일 어셈블리는 전기 장치의 제2 캐리어 상에 장착되도록 적응되고, 제2 캐리어는 제1 캐리어에 대해 이동 가능하도록 구성된다. 제1 코일 및 제2 코일 중 하나는 송신 코일로서 사용되며, 제1 코일 및 제2 코일 중 다른 것은 수신 코일로서 사용된다. 제2 캐리어가 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 제2 코일은 송신 코일에 의해 생성되는 자력선들의 방향과 수직하는 방향으로 제1 코일에 대해 이동된다.

Description

무선 동력 디바이스 및 전기 장치

본 출원은 2016년 4월 08일에 중국의 국가 지식산권국에 출원된 중국 특허 출원 제CN201610216343.0 호의 이점을 주장하며, 상기 출원의 전체 개시내용은 인용에 의해 본원에 통합된다.

본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 무선 동력 디바이스 및 그러한 무선 동력 디바이스를 포함하는 전기 장치에 관한 것이다.

현재 전기 장치에서, 제어 및 구동 컴포넌트들에 의해 요구되는 전력은 주로 외부 배선 또는 내장형 배터리를 통해 획득된다. 전기 장치 내부의 전력 송신은 또한 주로 물리적 연결의 전력 라인에 의해 달성된다. 따라서, 일부 이동 컴포넌트들의 이동 영역들에서, 전력 라인들은 물리적 마모에 영향을 받기 쉬워서, 안전, 장비 수명 및 유지 보수의 일부 이슈들을 발생시킨다. 이러한 이유로, 전력의 무선 송신은 전기 장치에 적용되고, 즉, 전기 장치의 일부 부분들에서, 전력의 비-접촉 송신은 커플링 코일 그룹들을 통해 달성된다.

종래 기술에서, 무선 전력 송신 디바이스는 일반적으로 송신 코일 및 송신 코일에 커플링된 수신 코일을 포함한다. 전기 장치의 이동 컴포넌트 상에 장착된 코일은, 일반적으로, 송신 코일에 의해 생성되는 자력선들(magnetic lines)의 방향으로 전기 장치의 고정 컴포넌트 상에 장착된 다른 코일에 대해 이동한다. 이동 컴포넌트가 이동함에 따라, 송신 코일과 수신 코일 사이의 거리는 자력선들의 방향에서 점차적으로 증가한다. 따라서, 다른 코일에 대해 이동 컴포넌트 상에 장착된 하나의 코일의 이동 거리가 과도하게 클 때, 수신 코일을 통과하는 자속(magnetic flux)은 급격하게 감소되고, 송신 코일과 수신 코일 사이의 안정적이고 충분한 전자기 커플링이 보장되지 않을 수 있고, 따라서 무선 전력 송신이 달성되지 않을 수 있다. 이러한 방식으로, 송신 코일과 수신 코일 사이의 거리는 송신 코일 또는 수신 코일의 직경보다 더 크지 않도록 설계되어야 한다.

그러나, 일부 애플리케이션들에서, 이동 컴포넌트의 이동 거리는 다소 커서, 최대 수십 센티미터의 레벨에 도달한다. 예컨대, 캐비닛 에어-컨디셔너의 전면 바람막이는 에어 컨디셔너의 본체에 대해 수십 센티미터만큼 이동할 수 있다. 그러한 애플리케이션 경우에서, 종래의 무선 전력 송신 디바이스의 송신 코일 및 수신 코일은 더 이상 적용 가능하지 않다.

본 발명은 위에서 언급된 단점들의 적어도 하나의 양상을 극복하거나 완화하기 위해 이루어졌다.

본 개시내용의 일 양상에 따라, 무선 동력 디바이스가 제공되고, 무선 동력 디바이스는, 제1 코일을 포함하는 제1 코일 어셈블리, 및 제1 코일과 전자기적으로 커플링되도록 적응된 제2 코일을 포함하는 제2 코일 어셈블리를 포함한다. 제1 코일 및 제2 코일 중 하나는 송신 코일로서 사용되고, 제1 코일 및 제2 코일 중 다른 것은 수신 코일로서 사용된다. 제1 코일 어셈블리는 전기 장치의 제1 캐리어 상에 장착되도록 적응되고, 제2 코일 어셈블리는 전기 장치의 제2 캐리어 상에 장착되도록 적응되고, 제2 캐리어는 제1 캐리어에 대해 이동 가능하도록 구성되고, 그리고 제2 캐리어가 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 제2 코일은 송신 코일에 의해 생성되는 자력선들의 방향과 수직하는 방향으로 제1 코일에 대해 이동된다.

본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 제2 캐리어가 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 수신 코일의 중심 축은 송신 코일에 의해 생성되는 자력선들의 방향과 평행한다.

본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 제2 코일 어셈블리는, 전체적으로 직사각형 프레임으로서 형성되고 개구를 갖는 자기 코어를 더 포함하고, 제2 코일은 자기 코어의 측벽 둘레에 권선된다. 제1 코일은 전체적으로 미리 결정된 형상의 프레임으로서 형성되고, 제1 코일의 측벽은 개구를 통해 자기 코어의 내부 공간에 도입되고, 제2 코일은 제1 코일의 내부 공간에 배치된다.

본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 제1 코일은 전체적으로 직사각형 프레임으로서 형성되어, 제2 코일은 제1 코일의 길이 방향과 평행하는 제1 방향으로 제1 코일에 대해 이동 가능하다.

본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 제1 코일은 전체적으로 L-형상 또는 역전된 L-형상 프레임으로서 형성되고, 제1 방향으로 연장되는 제1 부분 및 제1 방향과 일반적으로 수직하는 제2 방향으로 연장되는 제2 부분을 포함하여, 제2 코일은 제1 방향 또는 제2 방향으로 제1 코일에 대해 이동 가능하다.

본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 제1 코일 어셈블리는 직사각형을 갖는 복수의 제1 코일들을 포함하고, 복수의 제1 코일들은 미리 결정된 형상을 갖는 코일 어레이를 형성한다. 제2 코일 어셈블리는, 전체적으로 직사각형 프레임으로서 형성되고 단부 개구를 갖는 자기 코어를 더 포함하고, 제2 코일은 자기 코어의 측벽 둘레에 권선된다. 코일 어레이는, 제2 코일 어셈블리가 미리 결정된 형상을 갖는 코일 어레이를 따라 이동 가능하도록 자기 코어의 단부 개구를 통과한다.

본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 자기 코어는 전체적으로 직사각형 프레임으로서 형성되고, 한 쌍의 길이 방향 측벽들, 자신의 하나의 단부에 있는 단부 측벽 및 다른 단부에 있는 한 쌍의 평판부들을 포함한다. 제2 코일은 자기 코어의 단부 측벽 둘레에 권선되고, 단부 개구는 한 쌍의 평판부들 사이에 위치된다. 한 쌍의 평판부들은, 제1 코일과의 커플링 영역을 증가시키기 위해 자기 코어의 다른 부분들의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는다.

본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 복수의 제1 코일들로 구성되는 코일 어레이는 전체적으로 L-형상 또는 역전된 L-형상으로서 형성되고, 코일 어레이는 제1 방향으로 연장되는 제1 부분 및 제1 방향과 일반적으로 수직하는 제2 방향으로 연장되는 제2 부분을 포함하여, 제2 코일은 제1 방향 또는 제2 방향으로 제1 코일에 대해 이동 가능하다.

본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 무선 동력 디바이스는 제1 코일 및 제2 코일의 위치들을 검출하도록 적응된 위치 센서, 및 복수의 제1 코일들의 턴 온 및 턴 오프를 제어하도록 적응된 제어 디바이스를 더 포함한다. 제1 코일에 대한 제2 코일의 이동 동안에, 제어 디바이스는, 위치 센서에 의해 검출된 위치 정보에 기반하여, 제2 코일에 가장 가까운, 복수의 제1 코일 중 하나만을 턴 온하고, 복수의 제1 코일들 중 나머지는 오프 상태로 유지된다.

본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 코일 어레이 내의 인접한 2개의 제1 코일들은, 제2 코일과 제1 코일 사이의 연속적이고 안정적인 전자기 커플링을 실현하기 위해, 인접한 2개의 제1 코일들 사이의 연속적인 전환(transition)을 보장하도록 서로 부분적으로 중첩된다.

본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 제2 코일 어셈블리는 전체적으로 L-형상을 갖는 자기 코어를 더 포함하고, 제2 코일은 자기 코어 상에 권선된다. 제1 코일은 전체적으로 미리 결정된 형상을 갖는 프레임으로서 형성되고, 제2 코일은 제1 코일의 내부 공간에 배치된다.

본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 단일 송신 코일을 통해 복수의 수신 코일들에 연결된 복수의 부하들에 전력을 공급하기 위해, 단일 송신 코일들 및 복수의 수신 코일들이 제공된다.

본 개시내용의 또 다른 양상에 따라, 전기 장치가 제공되고, 전기 장치는 위의 무선 동력 디바이스, 무선 동력 디바이스의 제1 코일 어셈블리가 장착되는 제1 캐리어, 및 무선 동력 디바이스의 제2 코일 어셈블리가 장착되는 제2 캐리어를 포함하고, 제2 캐리어는 제1 캐리어에 대해 이동 가능하다. 제2 캐리어가 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 제2 코일은 송신 코일에 의해 생성되는 자력선들의 방향과 수직하는 방향으로 제1 코일에 대해 이동된다.

본 개시내용의 위에 설명된 다양한 예시적인 실시예들에 따라, 전기 장치의 제2 캐리어(예컨대, 이동 컴포넌트)가 전기 장치의 제1 캐리어(예컨대, 고정 컴포넌트)에 대해 이동될 때, 제2 캐리어 상에 장착된 제2 코일은 항상 송신 코일에 의해 생성되는 자력선들의 방향과 수직하는(또는 소위 직교하는) 방향으로 제1 캐리어 상에 장착된 제1 코일에 대해 이동된다. 이로써, 자력선들의 방향에서의 송신 코일과 수신 코일 사이의 거리는, 제1 캐리어에 대한 제2 캐리어의 이동 동안에 일정하게 유지된다. 따라서, 송신 코일과 수신 코일 사이의 전자기 커플링 세기는 제2 캐리어의 이동 거리가 증가함에 따라 감소하지 않을 것이고, 따라서 송신 코일과 수신 코일 사이의 전자기 커플링 세기는 내내(all along) 안정적으로 유지될 수 있어서, 이동 컴포넌트가 먼 거리를 이동하는 경우에, 안정적인 무선 동력 송신을 달성한다.

또한, 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 단일 송신 코일은 복수의 수신 코일들에 커플링될 수 있어서, 전력은 단일 송신 코일을 통해 복수의 수신 코일들에 연결된 복수의 부하들에 공급된다.

본 발명의 상기 및 다른 특징들은 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 상세한 예시적인 실시예들을 설명함으로써 더 명맥하게 될 것이다.
도 1은 본 개시내용의 실시예에 따른 무선 동력 디바이스의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 무선 동력 디바이스의 수신 코일 어셈블리의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 3은 본 개시내용의 실시예에 따른 무선 동력 디바이스의 개략적인 사시도를 도시하고, 송신 코일에 의해 생성되는 자력선의 방향 및 수신 코일의 이동 방향이 도시된다.
도 4는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 송신 코일의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 5는 본 개시내용의 추가의 실시예에 따른 무선 동력 디바이스의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 6은 도 5에 도시된 무선 동력 디바이스의 수신 코일 어셈블리의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 7은 본 개시내용의 또 다른 실시예에 따른 무선 동력 디바이스의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 무선 동력 디바이스의 수신 코일 어셈블리의 개략적인 사시도를 도시한다.

본 개시내용의 예시적인 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 이후에 상세하게 설명될 것이며, 유사한 참조 부호들은 유사한 엘리먼트들을 나타낸다. 그러나, 본 개시내용은 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 본원에 제시된 실시예로 제한되는 것으로 이해되어서는 안되며; 오히려 이러한 실시예들은 본 개시내용이 철저하고 완전할 것이며, 당업자에게 본 개시내용의 개념을 완전히 전달하도록 제공된다.

이후의 상세한 설명에서, 설명의 목적들을 위해, 수많은 특정 세부사항들이 개시된 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 하나 또는 그 초과의 실시예들은 이러한 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 경우들에서, 잘 알려진 구조들 및 디바이스들이 도면을 간소화하기 위해 개략적으로 도시된다.

본 개시내용의 일반적인 개념에 따라, 제1 코일을 포함하는 제1 코일 어셈블리 및 제1 코일과 전자기적으로 커플링되도록 적응된 제2 코일을 포함하는 제2 코일 어셈블리를 포함하는 무선 동력 디바이스가 제공된다. 제1 코일 및 제2 코일 중 하나는 송신 코일로서 사용되며, 제1 코일 및 제2 코일 중 다른 것은 수신 코일로서 사용된다. 제1 코일 어셈블리는 전기 장치의 제1 캐리어 상에 장착되도록 적응되고, 제2 코일 어셈블리는 전기 장치의 제2 캐리어 상에 장착되도록 적응되고, 제2 캐리어는 제1 캐리어 대해 이동 가능하고, 제2 캐리어가 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 제2 코일은 송신 코일에 의해 생성되는 자력선들의 방향과 수직하는 방향으로 제1 코일에 대해 이동된다.

도 1은 본 개시내용의 실시예에 따른 무선 동력 디바이스의 개략적인 사시도를 도시한다. 도 2는 도 1에 도시된 무선 동력 디바이스의 수신 코일 어셈블리(120)의 개략적인 사시도를 도시한다. 도 3은 본 개시내용의 실시예에 따른 무선 동력 디바이스의 개략적인 사시도를 도시하고, 송신 코일(111)에 의해 생성되는 자력선의 방향(B) 및 수신 코일(211)의 이동 방향이 도시된다.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 예시된 실시예에서, 무선 동력 디바이스는 주로 제1 코일(111)을 포함하는 제1 코일 어셈블리(110) 및 제1 코일과 전자 기적으로 커플링되도록 적응된 제2 코일(121)을 포함하는 제2 코일 어셈블리(120)를 포함한다. 제1 코일 어셈블리(110)는 전기 장치의 제1 캐리어 상에 장착되도록 적응되고, 제2 코일 어셈블리(120)는 전기 장치의 제2 캐리어 상에 장착되도록 적응된다.

본 개시내용의 일 실시예에서, 제1 코일(111) 및 제2 코일(121) 중 하나는 송신 코일로서 사용되며, 제1 코일(111) 및 제2 코일(121) 중 다른 것은 수신 코일로서 사용된다. 예시 목적으로, 예시된 실시예에서, 제1 코일(111)은 송신 코일로서 사용되고, 제2 코일(121)은 수신 코일로서 사용된다.

본 개시내용의 일 실시예에서, 제2 캐리어는 이동 컴포넌트(예컨대, 이동 문)를 포함할 수 있고, 제1 캐리어는 전기 장치의 고정 컴포넌트(예컨대, 이동 불가능 하우징)를 포함할 수 있다. 따라서, 제2 캐리어는 제1 캐리어에 대해 이동 가능하다.

도 3에 명확하게 도시된 바와 같이, 제2 캐리어가 제1 캐리어에 대해 이동하면, 제2 코일(121)은 송신 코일에 의해 생성되는 자력선의 방향(B)과 수직하는 방향(S1)으로 제1 코일(111)에 대해 이동된다. 이로써, 제1 캐리어에 대한 제2 캐리어의 이동 동안에, 자력선들의 방향(B)에서의 송신 코일(111)과 수신 코일(121) 사이의 거리는 일정하게 유지된다. 따라서, 송신 코일(111)과 수신 코일(121) 사이의 전자기 커플링 세기는 제2 캐리어의 이동 거리가 증가함에 따라 감소하지 않을 것이므로, 송신 코일(111)과 수신 코일(121) 사이의 전자기 커플링 세기는 내내 안정적으로 유지될 수 있어서, 이동 컴포넌트가 먼 거리로 이동하는 경우에, 안정적인 무선 동력 송신을 달성한다.

여전히 도 3을 참조하면, 예시된 실시예에서, 제2 캐리어가 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 즉, 제2 코일(121)이 제1 코일(111)에 대해 이동될 때, 수신 코일(121)의 중심 축은 송신 코일(111)에 의해 생성되는 자력선들의 방향(B)과 평행하여, 수신 코일(121)의 자속 영역이 가장 크게 유지된다.

도 1-3에 도시된 바와 같이, 예시된 실시예에서, 제2 코일 어셈블리(120)는, 전체적으로 직사각형 프레임을 갖고 개구(1221)가 제공되는 자기 코어(122)를 더 포함하고, 제2 코일(121)은 자기 코어(122)의 측벽 둘레에 권선된다. 제1 코일(111)은 전체적으로 직사각형 프레임을 갖는다. 제1 코일(111)의 측벽(1111)은 개구(1221)를 통해 자기 코어(122)의 내부 공간으로 도입되고, 제2 코일(121)은 제1 코일(111)의 내부 공간(1101)에 배치된다.

도 1-3에 도시된 바와 같이, 제1 코일(111)이 전체적으로 직사각형 프레임을 갖기 때문에, 제2 코일(121)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 코일(111)의 길이 방향과 평행하는 제1 방향(S1)으로 제1 코일(111)에 대해 이동 가능하다.

제1 코일의 형상이 도 1-3에 예시된 실시예에 한정되지 않는다는 것이 부디 유의되어야 한다. 제1 코일은 또한 원형, Z-형상, L-형상 등과 같은 임의의 다른 적절한 형상들로서 형성될 수 있다.

본 개시내용의 일 실시예에서, 제1 코일(송신 코일)의 길이는 제2 코일(121)(수신 코일)의 길이보다 훨씬 더 클 수 있어서, 단일 송신 코일(111)이 복수의 수신 코일들에 전자기적으로 커플링되고, 따라서 전력이 단일 송신 코일을 통해 복수의 수신 코일들에 연결된 복수의 부하들에 공급될 수 있다.

도 4는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 송신 코일(111')의 개략적인 사시도를 도시한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 예시된 실시예에서, 제1 코일(111')은 전체적으로 L-형상 또는 역전된 L-형상 프레임으로서 형성되고, 제1 방향(S1)으로 연장되는 제1 부분 및 제1 방향(S1)에 일반적으로 수직하는 제2 방향(S2)으로 연장되는 제2 부분을 포함한다. 이러한 방식으로, 도 2에 도시된 제2 코일(121)은 제1 방향(S1) 또는 제2 방향(S2)으로 도 4에 도시된 제1 코일(111 ')에 대해 이동 가능하다.

본 개시내용의 또 다른 양상에서, 위에 설명된 무선 동력 디바이스, 무선 동력 디바이스의 제1 코일 어셈블리(110)가 장착되는 제1 캐리어 및 무선 동력 디바이스의 제2 코일 어셈블리(120)가 장착되는 제2 캐리어를 포함하는 전기 장치가 또한 제공된다. 제2 캐리어는 제1 캐리어에 대해 이동 가능하다. 제2 캐리어가 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 제2 코일(121)은 송신 코일에 의해 생성되는 자력선의 방향(B)과 수직하는 방향(S1, S2)으로 제1 코일(111)에 대해 이동된다.

예시되지 않지만, 위에 설명된 전기 장치는 임의의 타입의 전기 장치, 이를테면, 냉장고, 세탁기, 에어 컨디셔너 등을 포함할 수 있다.

도 5는 본 개시내용의 추가의 실시예에 따른 무선 동력 디바이스의 개략적인 사시도를 도시하고, 도 6은 도 5에 도시된 무선 동력 디바이스의 수신 코일 어셈블리(220)의 개략적인 사시도를 도시한다.

도 5 내지 6에 도시된 바와 같이, 예시된 실시예에서, 무선 동력 디바이스는 주로 제1 코일(211)을 포함하는 제1 코일 어셈블리(210) 및 제1 코일(211)과 전자기적으로 커플링되도록 적응된 제2 코일(221)을 포함하는 제2 코일 어셈블리(220)를 포함한다. 제1 코일 어셈블리(210)는 전기 장치의 제1 캐리어 상에 장착되도록 적응되고, 제2 코일 어셈블리(220)는 전기 장치의 제2 캐리어 상에 장착되도록 적응된다.

본 개시내용의 일 실시예에서, 제1 코일(211) 및 제2 코일(221) 중 하나는 송신 코일로서 사용되며, 제1 코일(211) 및 제2 코일(221) 중 다른 것은 수신 코일로서 사용된다. 예시 목적으로, 예시된 실시예에서, 제1 코일(211)은 송신 코일로서 사용되고, 제2 코일(221)은 수신 코일로서 사용된다.

도 5에 명확하게 도시된 바와 같이, 제2 캐리어가 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 제2 코일(221)은 송신 코일에 의해 생성되는 자력선의 방향(B)과 수직하는 방향(S1)으로 제1 코일(211)에 대해 이동된다. 이로써, 자력선의 방향(B)에서의 송신 코일(211)과 수신 코일(221) 사이의 거리는, 제1 캐리어에 대한 제2 캐리어의 이동 동안에 일정하게 유지된다. 따라서, 송신 코일(211)과 수신 코일(221) 사이의 전자기 커플링 세기는 제2 캐리어의 이동 거리가 증가함에 따라 감소하지 않을 것이므로, 송신 코일(211)과 수신 코일(221) 사이의 전자기 커플링 세기는 내내 안정적으로 유지될 수 있어서, 이동 컴포넌트가 먼 거리로 이동하는 경우에, 안정적인 무선 동력 송신을 달성한다.

여전히 도 5를 참조하면, 예시된 실시예에서, 제2 캐리어가 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 즉, 제2 코일(221)이 제1 코일(211)에 대해 이동될 때, 수신 코일(221)의 중심 축은 송신 코일(211)에 의해 생성되는 자력선들의 방향(B)과 평행하여, 수신 코일(221)의 자속 영역이 가장 크게 유지된다.

도 5 내지 6에 도시된 바와 같이, 예시된 실시예에서, 제1 코일 어셈블리(210)는 직사각형을 갖는 복수의 제1 코일(211)을 포함하고, 복수의 제1 코일들(211)은 미리 결정된 형상을 갖는 코일 어레이를 형성한다. 제2 코일 어셈블리(220)는, 전체적으로 직사각형 프레임으로서 형성되고 단부 개구(2201)가 제공되는 자기 코어(222)를 더 포함하고, 제2 코일(221)은 자기 코어(222)의 측벽 둘레에 권선된다. 코일 어레이는, 제2 코일 어셈블리(220)가 미리 결정된 형상을 갖는 코일 어레이를 따라 이동 가능하도록 자기 코어(222)의 단부 개구(2201)를 통과한다.

도 5 내지 6에 도시된 바와 같이, 예시된 실시예에서, 자기 코어(222)는 전체적으로 직사각형 프레임으로서 형성되고, 한 쌍의 길이 방향 측벽들(2221 및 2222), 하나의 단부에서 단부 측벽(2223) 및 다른 단부에서 한 쌍의 평판부들(222a 및 222b)을 포함한다. 제2 코일(221)은 자기 코어(222)의 단부 측벽(2223) 둘레에 권선되고, 단부 개구(2201)는 한 쌍의 평판부들(222a 및 222b) 사이에 위치된다. 한 쌍의 평판부들(222a 및 222b)은, 제1 코일(211)과의 커플링 영역을 증가시키기 위해 자기 코어(222)의 다른 부분들보다 더 넓은 폭을 갖는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 예시된 실시예에서, 복수의 제1 코일들(211)로 구성된 코일 어레이는 전체적으로 L-형상 또는 역전된 L-형상으로서 형성되고, 제1 방향(S1)으로 연장되는 제1 부분 및 제1 방향(S1)과 일반적으로 수직하는 제2 방향(S2)으로 연장되는 제2 부분을 포함하여, 제2 코일(221)은 제1 방향(S1) 또는 제2 방향(S2)으로 제1 코일(211)에 대해 이동 가능하다.

예시되지 않지만, 본 개시내용의 일 실시예에서, 무선 동력 디바이스는 위치 센서 및 제어 디바이스를 더 포함한다. 위치 센서는 제1 코일(211) 및 제2 코일(221)의 위치를 검출하도록 적응되며, 제어 디바이스는 복수의 제1 코일들(211)의 턴 온 및 턴 오프를 제어하도록 적응된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 코일(211)에 대한 제2 코일(221)의 이동 동안에, 제어 디바이스는, 에너지를 절약하기 위해, 위치 센서에 의해 검출된 위치 정보에 기반하여, 제2 코일(221)에 가장 가까운, 복수의 제1 코일(211) 중 하나만을 턴 온하고, 복수의 제1 코일(211) 중 나머지는 오프 상태로 유지된다.

도 5에 명확하게 도시된 바와 같이, 예시된 실시예에서, 코일 어레이 내의 인접한 2개의 제1 코일들(211)은, 제2 코일(221)과 제1 코일(211) 사이의 연속적이고 안정적인 전자기 커플링을 실현하기 위해, 인접한 2개의 제1 코일들(211) 사이의 연속적인 전환를 보장하도록 서로 부분적으로 중첩된다.

복수의 제1 코일들로 구성된 코일 어레이의 형상이 도 5-6에 예시된 실시예에 한정되지 않는다는 것을 부디 유의되어야 한다. 복수의 제1 코일들로 구성된 코일 어레이는 또한 원형, Z-형상, 직사각형, L-형상 등과 같은 임의의 다른 적절한 형상들로서 형성될 수 있다.

본 개시내용의 일 실시예에서, 제1 코일(211)(송신 코일)의 길이는 제2 코일(221)(수신 코일)의 길이보다 훨씬 더 클 수 있어서, 단일 송신 코일(211)이 복수의 수신 코일들에 전자기적으로 커플링되는 데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 전력은 단일 송신 코일(211)을 통해 복수의 수신 코일들(221)에 연결된 복수의 부하들에 공급될 수 있다.

본 개시내용의 또 다른 양상에서, 위에 설명된 무선 동력 디바이스, 무선 동력 디바이스의 제1 코일 어셈블리(210)가 장착되는 제1 캐리어 및 무선 동력 디바이스의 제2 코일 어셈블리(220)가 장착되는 제2 캐리어를 포함하는 전기 장치가 또한 제공된다. 제2 캐리어는 제1 캐리어에 대해 이동 가능하다. 제2 캐리어가 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 제2 코일(221)은 송신 코일에 의해 생성되는 자력선들의 방향(B)과 수직하는 방향(S1, S2)으로 제1 코일(211)에 대해 이동된다.

도 7은 본 개시내용의 또 다른 실시예에 따른 무선 동력 디바이스의 개략적인 사시도를 도시하고, 도 8은 도 7에 도시된 무선 동력 디바이스의 수신 코일 어셈블리(320)의 개략적인 사시도를 도시한다.

도 7 내지 8에 도시된 바와 같이, 예시된 실시예에서, 무선 동력 디바이스는 주로 제1 코일(311)을 포함하는 제1 코일 어셈블리(310) 및 제1 코일(311)과 전자기적으로 커플링되도록 적응된 제2 코일(321)을 포함하는 제2 코일 어셈블리(320)를 포함한다. 제1 코일 어셈블리(310)는 전기 장치의 제1 캐리어 상에 장착되도록 적응되고, 제2 코일 어셈블리(320)는 전기 장치의 제2 캐리어 상에 장착되도록 적응된다.

본 발명의 일 실시예에서, 제1 코일(311) 및 제2 코일(321) 중 하나는 송신 코일로서 사용되고, 제1 코일(311) 및 제2 코일(321) 중 다른 것은 수신 코일로서 사용된다. 예시 목적으로, 예시된 실시예에서, 제1 코일(311)은 송신 코일로서 사용되고, 제2 코일(321)은 수신 코일로서 사용된다.

도 7에 명확하게 도시된 바와 같이, 제2 캐리어가 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 제2 코일(321)은 송신 코일에 의해 생성되는 자력선들의 방향(B)과 수직하는 방향(S1)으로 제1 코일(311)에 대해 이동된다. 이로써, 자력선들의 방향(B)에서의 송신 코일(311)과 수신 코일(321) 사이의 거리는, 제1 캐리어에 대한 제2 캐리어의 이동 동안에 일정하게 유지된다. 따라서, 송신 코일(311)과 수신 코일(321) 사이의 전자기 커플링 세기는 제2 캐리어의 이동 거리가 증가함에 따라 감소하지 않을 것이므로, 송신 코일(311)과 수신 코일(321) 사이의 전자기 커플링 세기는 내내 안정적으로 유지될 수 있어서, 이동 컴포넌트가 먼 거리로 이동하는 경우에, 안정적인 무선 동력 송신을 달성한다.

여전히 도 7을 참조하면, 예시된 실시예에서, 제2 캐리어가 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 즉, 제2 코일(321)이 제1 코일(311)에 대해 이동될 때, 수신 코일(321)의 중심 축은 송신 코일(311)에 의해 생성되는 자력선들의 방향(B)과 평행하여, 수신 코일(321)의 자속 영역이 가장 크게 유지된다.

도 7-8에 도시된 바와 같이, 예시된 실시예에서, 제2 코일 어셈블리(320)는 전체적으로 L-형상을 갖는 자기 코어(322)를 더 포함하고, 제2 코일(321)은 자기 코어(322) 상에 권선된다. 제1 코일(311)은 전체적으로 미리 결정된 형상을 갖는 프레임으로서 형성되고, 제2 코일(321)은 제1 코일(311)의 내부 공간(3101)에 배치되어, 제2 코일(321)은 미리 결정된 형상을 갖는 제1 코일(311)에 대해 이동 가능하다.

도 7에 도시된 바와 같이, 예시된 실시예에서, 제1 코일(311)은 전체적으로 직사각형 프레임으로서 형성되어, 제2 코일(321)이 제1 코일(311)의 길이 방향과 평행하는 제1 방향(S1)으로 제1 코일(311)에 대해 이동 가능하다.

제1 코일의 형상이 도 7-8에 예시된 실시예에 한정되지 않는다는 것이 부디 유의되어야 한다. 제1 코일은 또한 원형, Z-형상, L-형상 등과 같은 임의의 다른 적절한 형상들로서 형성될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 예시된 실시예에서, 제1 코일(111')은 전체적으로 L-형상 또는 역전된 L-형상 프레임으로서 형성되고, 제1 방향(S1)으로 연장되는 제1 부분 및 제1 방향(S1)과 일반적으로 수직하는 제2 방향(S2)으로 연장되는 제2 부분을 포함하여, 도 8에 도시된 제2 코일(321)은 제1 방향(S1) 또는 제2 방향(S2)으로 도 4에 도시된 제1 코일(111')에 대해 이동 가능하다.

본 개시내용의 일 실시예에서, 제1 코일(송신 코일)(311)의 길이는 제2 코일(수신 코일)(321)의 길이보다 훨씬 더 클 수 있어서, 단일 송신 코일(311)이 복수의 수신 코일들(321)에 전자기적으로 커플링될 수 있다. 이러한 방식으로, 전력은 단일 송신 코일(311)을 통해 복수의 수신 코일들(321)에 연결된 복수의 부하들에 공급될 수 있다.

본 개시내용의 또 다른 양상에서, 위에 설명된 무선 동력 디바이스, 무선 동력 디바이스의 제1 코일 어셈블리(310)가 장착되는 제1 캐리어 및 무선 동력 디바이스의 제2 코일 어셈블리(320)가 장착되는 제2 캐리어를 포함하는 전기 장치가 또한 제공된다. 제2 캐리어는 제1 캐리어에 대해 이동 가능하다. 제2 캐리어가 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 제2 코일(321)은 송신 코일에 의해 생성되는 자력선들의 방향(B)과 수직하는 방향(S1, S2)으로 제1 코일(311)에 대해 이동된다.

위의 실시예들이 예시를 위해 의도된 것이지, 제한적이지 않다는 것을 당업자들은 인지해야 한다. 예컨대, 많은 수정들이 당업자들에 의해 위의 실시예들에 대하여 이루어질 수 있고, 상이한 실시예들에 설명된 다양한 특징들은 구성 또는 원리의 모순 없이 서로 자유롭게 조합될 수 있다.

본 개시내용이 첨부된 도면들과 관련하여 설명되었지만, 첨부 도면들에 도시된 위의 실시예들은 본 개시내용의 예시적인 바람직한 실시예들을 예시하도록 의도되며, 본 개시내용에 대한 제한으로서 인지되어서는 안된다.

본 명세서에서 "포함하다" 및/또는 "포함하는"이란 용어들은 다른 엘리먼트들 또는 단계들을 배제하지 않으며, 단수 형태들은 복수 형태들을 또한 포함하는 것으로 의도된다는 것이 유의되어야 한다. 또한, 청구항들에서 임의의 참조 번호는 본 개시내용의 범위에 대한 제한으로서 인지되어서는 안된다.

몇몇의 예시적인 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 다양한 변경들 또는 수정들이, 그 범주가 청구 범위들 및 이들의 동등물들로 규정되는 본 개시내용의 원리들 및 사상으로부터 이탈함이 없이 이러한 실시예들에 이루어질 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims

무선 동력 디바이스(wireless powering device)로서,
제1 코일(111)을 포함하는 제1 코일 어셈블리(110); 및
상기 제1 코일(111)과 전자기적으로 커플링되도록 적응된 제2 코일(121)을 포함하는 제2 코일 어셈블리(120)를 포함하고,
상기 제1 코일(111) 및 상기 제2 코일(121) 중 하나는 송신 코일로서 사용되고, 상기 제1 코일(111) 및 상기 제2 코일(121) 중 다른 것은 수신 코일로서 사용되고,
상기 제1 코일 어셈블리(110)는 전기 장치의 제1 캐리어 상에 장착되도록 적응되고, 상기 제2 코일 어셈블리(120)는 상기 전기 장치의 제2 캐리어 상에 장착되도록 적응되고, 상기 제2 캐리어는 상기 제1 캐리어에 대해 이동 가능하고, 그리고
상기 제2 캐리어가 상기 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 상기 제2 코일(121)은 상기 송신 코일에 의해 생성되는 자력선들의 방향(B)과 수직하는 방향(S1, S2)으로 상기 제1 코일(111)에 대해 이동되고,
상기 제1 코일 어셈블리(210)는 직사각형을 갖는 복수의 제1 코일들(211)을 포함하고, 상기 복수의 제1 코일들(211)은 미리 결정된 형상을 갖는 코일 어레이를 형성하고,
상기 제2 코일 어셈블리(220)는, 전체적으로 직사각형 프레임으로서 형성되고 단부 개구(2201)를 갖는 자기 코어(222)를 더 포함하고, 상기 제2 코일(221)은 상기 자기 코어(222)의 측벽 상에 권선되고,
상기 코일 어레이는, 상기 제2 코일 어셈블리(220)가 미리 결정된 형상을 갖는 상기 코일 어레이를 따라 이동 가능하도록 상기 자기 코어(222)의 단부 개구(2201)를 통과하는,
무선 동력 디바이스.
제1 항에 있어서,
상기 제2 캐리어가 상기 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 상기 수신 코일의 중심 축은 상기 송신 코일에 의해 생성된 상기 자력선들의 방향(B)과 평행하는,
무선 동력 디바이스.
제1 항에 있어서,
상기 제2 코일 어셈블리(120)는, 전체적으로 직사각형 프레임으로서 형성되고 개구(1221)를 갖는 자기 코어(122)를 더 포함하고, 상기 제2 코일(121)은 상기 자기 코어(122)의 측벽 둘레에 권선되고, 그리고
상기 제1 코일(111)은 전체적으로 미리 결정된 형상의 프레임으로서 형성되고, 상기 제1 코일(111)의 측벽은 상기 개구(1221)를 통해 상기 자기 코어(122)의 내부 공간에 도입되고, 상기 제2 코일(121)은 상기 제1 코일(111)의 내부 공간(1101)에 배치되는,
무선 동력 디바이스.
제3 항에 있어서,
상기 제1 코일(111)은 전체적으로 직사각형 프레임으로서 형성되어, 상기 제2 코일(121)은 상기 제1 코일(111)의 길이(longitudinal) 방향과 평행하는 제1 방향(S1)으로 상기 제1 코일(111)에 대해 이동 가능한,
무선 동력 디바이스.
제1 항에 있어서,
상기 제1 코일(111')은 전체적으로 L-형상 또는 역전된 L-형상 프레임으로서 형성되고, 제1 방향(S1)으로 연장되는 제1 부분 및 상기 제1 방향(S1)과 일반적으로 수직하는 제2 방향(S2)으로 연장되는 제2 부분을 포함하여, 상기 제2 코일(121)은 상기 제1 방향(S1) 또는 상기 제2 방향(S2)으로 상기 제1 코일(111')에 대해 이동 가능한,
무선 동력 디바이스.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 자기 코어(222)는 전체적으로 직사각형 프레임으로서 형성되고, 한 쌍의 길이 방향 측벽들(2221, 2222), 자신의 하나의 단부에 위치된 단부 측벽(2223) 및 다른 단부에 위치된 한 쌍의 평판부들(222a, 222b)을 포함하고,
상기 제2 코일(221)은 상기 자기 코어(222)의 단부 측벽(2223) 둘레에 권선되고, 상기 단부 개구(2201)는 상기 한 쌍의 평판부들(222a, 222b) 사이에 위치되고,
상기 한 쌍의 평판부들(222a, 222b)은, 상기 제1 코일(211)과의 커플링 영역을 증가시키기 위해 상기 자기 코어(222)의 다른 부분들의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는,
무선 동력 디바이스.
제7 항에 있어서,
상기 복수의 제1 코일들(211)로 구성되는 상기 코일 어레이는 전체적으로 L-형상 또는 역전된 L-형상으로서 형성되고, 상기 코일 어레이는 제1 방향(S1)으로 연장되는 제1 부분 및 상기 제1 방향(S1)과 일반적으로 수직하는 제2 방향(S2)으로 연장되는 제2 부분을 포함하여, 상기 제2 코일(221)은 상기 제1 방향(S1) 또는 상기 제2 방향(S2)으로 상기 제1 코일(211)에 대해 이동 가능한,
무선 동력 디바이스.
제8 항에 있어서,
상기 무선 동력 디바이스는:
상기 제1 코일(211) 및 상기 제2 코일(221)의 위치들을 검출하도록 적응된 위치 센서; 및
복수의 제1 코일들(211)의 턴 온 및 턴 오프를 제어하도록 적응된 제어 디바이스를 더 포함하고,
상기 제1 코일(211)에 대한 상기 제2 코일(221)의 이동 동안에, 상기 제어 디바이스는, 상기 위치 센서에 의해 검출된 위치 정보에 기반하여, 상기 제2 코일(221)에 가장 가까운, 상기 복수의 제1 코일들(211) 중 하나만을 턴 온하고, 상기 복수의 제1 코일들(211) 중 나머지는 오프 상태로 유지되는,
무선 동력 디바이스.
제9 항에 있어서,
상기 코일 어레이 내의 인접한 2개의 제1 코일들(211)은, 상기 제2 코일(221)과 상기 제1 코일(211) 사이의 연속적이고 안정적인 전자기 커플링을 실현하기 위해, 상기 인접한 2개의 제1 코일들(211) 사이의 연속적인 전환(transition)을 보장하도록 서로 부분적으로 중첩되는,
무선 동력 디바이스.
제1 항에 있어서,
상기 제2 코일 어셈블리(320)는 전체적으로 L-형상을 갖는 자기 코어(322)를 더 포함하고, 상기 제2 코일(321)은 상기 자기 코어(322) 상에 권선되고,
상기 제1 코일(311)은 전체적으로 미리 결정된 형상을 갖는 프레임으로서 형성되고, 상기 제2 코일(321)은 상기 제1 코일(311)의 내부 공간(3101)에 배치되는,
무선 동력 디바이스.
제11 항에 있어서,
상기 제1 코일(311)은 전체적으로 직사각형 프레임으로서 형성되어, 상기 제2 코일(321)은 상기 제1 코일(311)의 길이 방향과 평행하는 제1 방향(S1)으로 상기 제1 코일(311)에 대해 이동 가능한,
무선 동력 디바이스.
제11 항에 있어서,
상기 제1 코일(111')은 전체적으로 L-형상 또는 역전된 L-형상 프레임으로서 형성되고, 제1 방향(S1)으로 연장되는 제1 부분 및 상기 제1 방향(S1)과 일반적으로 수직하는 제2 방향(S2)으로 연장되는 제2 부분을 포함하여, 상기 제2 코일(321)은 상기 제1 방향(S1) 또는 상기 제2 방향(S2)으로 상기 제1 코일(111')에 대해 이동 가능한,
무선 동력 디바이스.
제1 항에 있어서,
단일 송신 코일을 통해 복수의 수신 코일들에 연결된 복수의 부하들에 전력을 공급하기 위해, 상기 단일 송신 코일 및 상기 복수의 수신 코일들이 제공되는,
무선 동력 디바이스.
전기 장치로서,
제1 항에 따른 무선 동력 디바이스;
상기 무선 동력 디바이스의 제1 코일 어셈블리(110)가 장착되는 제1 캐리어; 및
상기 무선 동력 디바이스의 제2 코일 어셈블리(120)가 장착되는 제2 캐리어를 포함하고,
상기 제2 캐리어는 상기 제1 캐리어에 대해 이동 가능하고,
상기 제2 캐리어가 상기 제1 캐리어에 대해 이동될 때, 상기 제2 코일(121)은 송신 코일에 의해 생성되는 자력선들의 방향(B)과 수직하는 방향(S1, S2)으로 상기 제1 코일(111)에 대해 이동되는,
전기 장치.