KR102210317B1 - 휴대용 전자 디바이스를 위한 무선 충전 매트 - Google Patents
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Abstract
실시예들은 무선 충전 디바이스를 설명하며, 무선 충전 디바이스는: 외측 주연부, 및 내부 공동을 정의하는 하나 이상의 벽을 갖는 하우징; 하우징의 외측 주연부 내의 충전 표면; 평면형 충전 표면 아래의 내부 공동 내에 배치된 송신기 코일 배열을 포함하며, 송신기 코일 배열은 상이한 층들에 배열된 복수의 송신기 코일을 포함하고, 각각의 송신기 코일은 한 쌍의 종단 단부(termination end)들을 가지며; 복수의 송신기 코일은 복수의 내측 송신기 코일 및 내측 송신기 코일들 둘레에 위치설정된 복수의 외측 송신기 코일을 포함하고; 복수의 외측 송신기 코일의 한 쌍의 종단 단부들은 복수의 내측 송신기 코일의 한 쌍의 종단 단부들과 상이하게 배열된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 9월 8일자로 출원된 미국 정규 특허 출원 제15/699,965호, 2017년 9월 8일자로 출원된 미국 정규 특허 출원 제15/699,978호, 2017년 9월 8일자로 출원된 미국 정규 특허 출원 제15/699,986호, 2017년 9월 8일자로 출원된 미국 정규 특허 출원 제15/699,995호, 2017년 9월 8일자로 출원된 미국 정규 특허 출원 제15/700,001호, 2017년 9월 8일자로 출원된 미국 정규 특허 출원 제15/700,009호, 2017년 9월 8일자로 출원된 미국 정규 특허 출원 제15/700,016호, 2017년 9월 8일자로 출원된 미국 정규 특허 출원 제15/700,025호, 2017년 9월 8일자로 출원된 미국 정규 특허 출원 제15/700,034호, 및 2017년 9월 8일자로 출원된 미국 정규 특허 출원 제15/700,038호의 우선권을 주장하며, 이들은 2016년 9월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/399,243호, 2016년 9월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/399,245호, 2016년 9월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/399,248호, 2016년 9월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/399,255호, 2016년 9월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/399,259호, 2016년 9월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/399,263호, 2016년 9월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/399,269호, 2016년 9월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/399,273호, 2017년 9월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/399,276호, 및 2017년 6월 29일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/526,905호에서 우선권의 이익을 주장하며, 이들의 개시내용은 그 전문이 모든 목적을 위해 본 명세서에 참고로 포함된다.
전자 디바이스들(예를 들어, 모바일 전화, 미디어 재생기, 전자 시계 등)은 자신의 배터리들에 저장된 전하가 있을 때 동작한다. 일부 전자 디바이스들은 충전 코드와 같은 물리적 연결부를 통해 전자 디바이스를 전원에 결합함으로써 재충전될 수 있는 재충전가능 배터리를 포함한다. 그러나, 충전 코드를 사용하여 전자 디바이스의 배터리를 충전하려면 전자 디바이스가 전원 콘센트에 물리적으로 연결되어야 한다. 또한, 충전 코드를 사용하려면 충전 코드의 커넥터, 전형적으로 플러그 커넥터와 정합하도록 구성된 커넥터, 전형적으로 리셉터클 커넥터가 모바일 디바이스에 있어야 한다. 리셉터클 커넥터는 전형적으로 먼지 및 습기가 전자 디바이스에 침투하여 그를 손상시킬 수 있는 통로를 제공하는 전자 디바이스 내의 공동을 포함한다. 또한, 전자 디바이스의 사용자는 배터리를 충전하기 위해 충전 케이블을 리셉터클 커넥터에 물리적으로 연결해야 한다.
이러한 단점을 피하기 위해, 무선 충전 디바이스는 충전 코드를 필요로 하지 않으면서 전자 디바이스를 무선으로 충전하도록 개발되어 왔다. 예를 들어, 일부 전자 디바이스들은 무선 충전 디바이스의 충전 표면 상에 디바이스를 단순히 놓음으로써 재충전될 수 있다. 충전 표면 아래에 배치된 송신기 코일은 전자 디바이스 내의 대응하는 수신 코일에 전류를 유도하는 시변 자기장을 생성할 수 있다. 유도 전류는 전자 디바이스의 내부 배터리를 충전하기 위해 그에 의해 사용될 수 있다.
일부 기존의 무선 충전 디바이스들은 많은 단점이 있다. 예를 들어, 일부 무선 충전 디바이스들은 충전되는 전자 디바이스가 전력을 수신하기 위하여, 충전 표면 상의 매우 한정된 충전 영역에 전자 디바이스가 배치될 것을 요구한다. 전자 디바이스가 충전 영역의 외부에 배치되는 경우, 전자 디바이스는 무선으로 충전되지 않을 수 있거나 또는 비효율적으로 충전되어 전력을 낭비할 수 있다. 이는 전자 디바이스가 무선 충전 디바이스에 의해 충전될 수 있는 용이성을 제한한다.
본 개시내용의 일부 실시예들은 무선으로 전력을 수신하기 위해 전자 디바이스가 배치될 수 있는 넓은 충전 영역을 갖는 충전 표면을 포함하는 무선 충전 디바이스를 제공한다. 일부 실시예들에서 무선 충전 디바이스는 충전 영역을 정의하는 충전 표면 아래의 무선 전력 송신기들의 배열을 포함하는 무선 충전 매트일 수 있다. 무선 충전 매트는 전자 디바이스가 충전 영역 내의 임의의 위치에서 충전되는 것을 허용할 수 있으며, 이에 의해 전자 디바이스들이 매트에 의해 충전될 수 있는 용이성을 증가시킨다.
일부 실시예들에서 무선 충전 디바이스는 충전 표면, 및 내부 공동 및 개구를 정의하는 제1 및 제2 벽들을 갖는 하우징, 및 내부 공동 내에 배치되고 무선 전력 전달 동안 시변 자속 및 전기장을 생성하도록 구성된 송신기 코일 배열을 포함하며, 송신기 코일 배열은 제1 평면에 배치된 송신기 코일들의 제1 세트, 제2 평면에 배치된 송신기 코일들의 제2 세트, 및 제1 평면과 제2 평면 사이의 제3 평면에 배치된 송신기 코일들의 제3 세트를 포함하는 복수의 송신기 코일을 포함하고, 복수의 송신기 코일 각각은 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖는다. 무선 충전 매트는 또한 송신기 코일 배열과 제1 벽 사이에 위치설정된 전자기 차폐부 - 전자기 차폐부는 송신기 코일 배열로부터 생성된 전기장을 포착하도록 그리고 자속이 통과하는 것을 허용하도록 구성됨 -, 송신기 코일 배열과 제2 벽 사이의 내부 공동 내에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상호연결 구조체는 송신기 코일 배열을 구동하기 위해 상호연결 구조체 상에 실장된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함함 -, 및 송신기 코일 배열과 상호연결 구조체 사이의 내부 공동 내에 위치설정된 강자성 차폐부를 포함하며, 강자성 차폐부는 자속을 상호연결 구조체로부터 멀리 재지향시키도록 구성된다.
일부 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 디바이스는 평면형 충전 표면, 및 내부 공동 및 개구를 정의하는 제1 및 제2 쉘(shell)들을 갖는 하우징, 하우징의 개구에 위치설정된 리셉터클 커넥터 - 리셉터클 커넥터는 복수의 접점 핀 및 복수의 접점 핀에 전기적으로 결합된 복수의 단자를 포함함 -, 및 내부 공동 내에 배치되고 무선 전력 전달 동안 시변 자속 및 전기장을 생성하도록 구성된 송신기 코일 배열을 포함하며, 복수의 송신기 코일을 포함하는 송신기 코일 배열은 제1 평면에 배치된 송신기 코일들의 제1 세트, 제2 평면에 배치된 송신기 코일들의 제2 세트, 및 제1 평면과 제2 평면 사이의 제3 평면에 배치된 송신기 코일들의 제3 세트를 포함하고, 복수의 송신기 코일 각각은 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖는다. 무선 충전 디바이스는 또한 송신기 코일 배열과 제1 쉘 사이에 위치설정된 전자기 차폐부를 포함하며, 전자기 차폐부는 송신기 코일 배열로부터 생성된 전기장을 포착하도록 그리고 자속이 통과하는 것을 허용하도록 구성되고, 전자기 차폐부는 송신기 코일 배열에 의해 생성된 전자기장을 포착하도록 구성된 전자기 본체, 및 전자기 본체를 둘러싸는 구리 경계를 포함한다. 무선 충전 디바이스는 추가로 송신기 코일 배열과 제2 쉘 사이의 내부 공동 내에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상호연결 구조체는 송신기 코일 배열을 구동하기 위해 상호연결 구조체 상에 실장된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함함 -, 및 송신기 코일 배열과 상호연결 구조체 사이의 내부 공동 내에 위치설정된 강자성 차폐부를 포함할 수 있으며, 강자성 차폐부는 자속을 상호연결 구조체로부터 멀리 재지향시키도록 구성된다.
일부 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 시스템은 시변 자속에 노출될 때 배터리를 충전하기 위해 전류를 생성하도록 구성된 수신기 코일을 포함하는 전기 디바이스, 및 전자 디바이스를 무선으로 충전하기 위해 시변 자속을 생성하도록 구성된 무선 충전 매트를 포함한다. 무선 충전 매트는 충전 표면, 및 내부 공동 및 개구를 정의하는 제1 및 제2 벽들을 갖는 하우징, 및 내부 공동 내에 배치되고 무선 전력 전달 동안 시변 자속 및 전기장을 생성하도록 구성된 송신기 코일 배열을 포함하며, 송신기 코일 배열은 제1 평면에 배치된 송신기 코일들의 제1 세트, 제2 평면에 배치된 송신기 코일들의 제2 세트, 및 제1 평면과 제2 평면 사이의 제3 평면에 배치된 송신기 코일들의 제3 세트를 포함하는 복수의 송신기 코일을 포함하고, 복수의 송신기 코일 각각은 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖는다. 무선 충전 매트는 또한 송신기 코일 배열과 제1 벽 사이에 위치설정된 전자기 차폐부 - 전자기 차폐부는 송신기 코일 배열로부터 생성된 전기장을 포착하도록 그리고 자속이 통과하는 것을 허용하도록 구성됨 -, 송신기 코일 배열과 제2 벽 사이의 내부 공동 내에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상호연결 구조체는 송신기 코일 배열을 구동하기 위해 상호연결 구조체 상에 실장된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함함 -, 및 송신기 코일 배열과 상호연결 구조체 사이의 내부 공동 내에 위치설정된 강자성 차폐부를 포함할 수 있으며, 강자성 차폐부는 자속을 상호연결 구조체로부터 멀리 재지향시키도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 무선 충전 디바이스는: 외측 주연부 및 외측 주연부 내의 충전 표면을 갖는 하우징 - 하우징은 내부 공동을 정의하는 제1 벽 및 제2 벽을 포함함 -; 및 내부 공동 내에 그리고 평면형 충전 표면 아래에 배치된 송신기 코일 배열을 포함한다. 송신기 코일 배열은 상이한 층들에 배열된 복수의 송신기 코일을 포함하며, 각각의 송신기 코일은 제1 종단 단부(termination end), 제2 종단 단부, 및 제1 종단 단부와 제2 종단 단부 사이에서 내측 직경으로부터 외측 직경으로 권취하는 와이어 코일을 갖고, 각각의 송신기 코일의 제1 종단 단부는 그 각자의 와이어 코일의 내측 직경 내에 배치되고, 각각의 송신기 코일의 제2 종단 단부는 그 각자의 와이어 코일의 외측 직경의 외부에 배치된다.
일부 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 디바이스는: 외측 주연부 및 무선 충전 디바이스의 외측 주연부 내의 평면형 충전 표면을 갖는 하우징 - 하우징은 내부 공동을 정의하는 제1 및 제2 쉘들을 포함함 -; 및 내부 공동 내에 그리고 평면형 충전 표면 아래에 배치된 송신기 코일 배열을 포함한다. 송신기 코일 배열은 상이한 층들에 배열된 복수의 송신기 코일을 포함하며, 각각의 송신기 코일은 제1 영역 및 제1 영역보다 많은 턴(turn)들을 갖는 제2 영역을 갖고, 복수의 송신기 코일은 복수의 내측 송신기 코일 및 내측 송신기 코일들 둘레에 위치설정된 복수의 외측 송신기 코일을 포함하며, 외측 송신기 코일들의 제1 영역들은 무선 충전 디바이스의 외측 주연부를 향해 배향된다.
일부 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 시스템은: 시변 자속에 노출될 때 배터리를 충전하기 위해 전류를 생성하도록 구성된 수신기 코일을 포함하는 전기 디바이스; 및 전자 디바이스를 무선으로 충전하기 위해 시변 자속을 생성하도록 구성된 무선 충전 매트를 포함한다. 무선 충전 매트는: 외측 주연부 및 외측 주연부 내의 충전 표면을 갖는 하우징 - 하우징은 내부 공동을 정의하는 제1 벽 및 제2 벽을 포함함 -; 및 내부 공동 내에 그리고 평면형 충전 표면 아래에 배치된 송신기 코일 배열을 포함한다. 송신기 코일 배열은 상이한 층들에 배열된 복수의 송신기 코일을 포함하며, 각각의 송신기 코일은 제1 종단 단부, 제2 종단 단부, 및 제1 종단 단부와 제2 종단 단부 사이에서 내측 직경으로부터 외측 직경으로 권취하는 와이어 코일을 갖고; 각각의 송신기 코일의 제1 종단 단부는 그 각자의 와이어 코일의 내측 직경 내에 배치되고, 각각의 송신기 코일의 제2 종단 단부는 그 각자의 와이어 코일의 외측 직경의 외부에 배치된다.
일부 실시예들에서, 무선 충전 디바이스는: 충전 표면, 및 내부 공동을 정의하는 제1 및 제2 벽들을 갖는 하우징; 내부 공동 내에 배치된 송신기 코일 배열 - 송신기 코일 배열은 복수의 송신기 코일을 포함하며, 복수의 송신기 코일은, 복수의 송신기 코일 내의 상이한 송신기 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 복수의 송신기 코일 각각이 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖도록, 중첩 배열로 내부 공동 내에 위치설정됨 -; 내부 공동 내에 그리고 송신기 코일 배열 아래에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상호연결 구조체는 상호연결 구조체 상에 실장되고 무선 전력 전달 동안 복수의 송신기 코일을 동작시키도록 구성된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함하며, 복수의 패키징된 전기 컴포넌트는 송신기 코일 배열 아래에 위치됨 -; 및 복수의 패키징된 전기 컴포넌트에 대응하게 위치설정된 복수의 개구를 포함하는 프레임을 포함하며, 각각의 개구는 각자의 패키징된 전기 디바이스가 배치되는 공간을 제공한다.
일부 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 디바이스는: 평면형 충전 표면, 및 내부 공동을 정의하는 제1 및 제2 쉘들을 갖는 하우징; 내부 공동 내에 배치된 송신기 코일 배열 - 송신기 코일 배열은 복수의 송신기 코일을 포함하며, 복수의 송신기 코일은, 복수의 코일 내의 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 복수의 송신기 코일 각각이 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖도록, 중첩 배열로 내부 공동 내에 위치설정됨 -; 내부 공동 내에 그리고 송신기 코일 배열 아래에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상호연결 구조체는 상호연결 구조체 상에 실장되고 무선 전력 전달 동안 복수의 송신기 코일을 동작시키도록 구성된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함하며, 복수의 패키징된 전기 컴포넌트는 송신기 코일 배열 아래에 위치됨 -; 복수의 패키징된 전기 컴포넌트에 대응하게 위치설정된 복수의 개구를 포함하는 프레임 - 각각의 개구는 각자의 패키징된 전기 디바이스가 배치되는 공간을 제공함 -; 및 프레임 아래에 배치되고 그에 결합되는 저부 차폐부를 포함하며, 저부 차폐부는 차폐층 및 하나 이상의 절연층을 포함하고, 하나 이상의 절연층은 복수의 개구 중 적어도 하나의 개구와 대응하도록 위치설정된다.
일부 다른 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 시스템은: 시변 자속에 노출될 때 배터리를 충전하기 위해 전류를 생성하도록 구성된 수신기 코일을 포함하는 전기 디바이스; 및 전자 디바이스를 무선으로 충전하기 위해 시변 자속을 생성하도록 구성된 무선 충전 디바이스를 포함한다. 무선 충전 디바이스는: 충전 표면을 갖는 하우징 - 하우징은 내부 공동을 정의하는 제1 및 제2 벽들을 포함함 -; 내부 공동 내에 배치된 송신기 코일 배열 - 송신기 코일 배열은 복수의 송신기 코일을 포함하며, 복수의 송신기 코일은, 복수의 코일 내의 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 복수의 송신기 코일 각각이 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖도록, 중첩 배열로 내부 공동 내에 위치설정됨 -; 내부 공동 내에 그리고 송신기 코일 배열 아래에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상호연결 구조체는 상호연결 구조체 상에 실장되고 무선 전력 전달 동안 복수의 송신기 코일을 동작시키도록 구성된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함하며, 복수의 패키징된 전기 컴포넌트는 송신기 코일 배열 아래에 위치됨 -; 및 복수의 패키징된 전기 컴포넌트에 대응하게 위치설정된 복수의 개구를 포함하는 프레임을 포함하며, 각각의 개구는 각자의 패키징된 전기 디바이스가 배치되는 공간을 제공한다.
일부 실시예들에서, 무선 충전 디바이스는: 평면형 충전 표면, 및 내부 공동을 정의하는 하나 이상의 벽을 갖는 하우징; 내부 공동 내에 위치설정된 송신기 코일 배열 - 송신기 코일 배열은 복수의 송신기 코일을 포함하며, 복수의 송신기 코일은, 복수의 코일 내의 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 복수의 송신기 코일 각각이 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖도록, 중첩 배열로 내부 공동 내에 위치설정됨 -; 및 송신기 코일 배열을 둘러싸는 패러데이 케이지(faraday cage)를 포함한다. 패러데이 케이지는: 송신기 코일 배열과 제1 쉘 사이에 위치설정된 전자기 차폐부; 송신기 코일 배열 아래의 내부 공동 내에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상호연결 구조체는 상호연결 구조체 상에 실장된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함함 -; 송신기 코일 배열과 상호연결 구조체 사이에 위치설정된 강자성 차폐부; 및 상호연결 구조체의 주연부 둘레에, 그리고 전자기 차폐부와 상호연결 구조체 사이에 배치된 전도성 접지 펜스(conductive grounding fence)를 포함한다.
일부 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 디바이스는: 평면형 충전 표면, 및 내부 공동을 정의하는 하나 이상의 벽을 갖는 하우징; 내부 공동 내에 위치설정된 송신기 코일 배열 - 송신기 코일 배열은 복수의 송신기 코일을 포함하며, 복수의 송신기 코일은, 복수의 코일 내의 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 복수의 송신기 코일 각각이 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖도록, 중첩 배열로 내부 공동 내에 위치설정됨 -; 및 송신기 코일 배열을 둘러싸는 패러데이 케이지를 포함한다. 패러데이 케이지는: 송신기 코일 배열과 제1 쉘 사이에 위치설정된 전자기 차폐부 - 전자기 차폐부는, 송신기 코일 배열에 의해 생성된 전자기장을 포착하도록 구성된 전자기 본체, 및 전자기 본체를 둘러싸는 구리 경계를 포함하며, 구리 경계는 접지 펜스와 결합함 -; 송신기 코일 배열 아래의 내부 공동 내에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상호연결 구조체는 상호연결 구조체 상에 실장된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함하며, 상호연결 구조체는 인쇄 회로 기판(PCB)임 -; 송신기 코일 배열과 상호연결 구조체 사이에 위치설정된 강자성 차폐부; 및 상호연결 구조체의 주연부 둘레에, 그리고 전자기 차폐부와 상호연결 구조체 사이에 배치된 전도성 접지 펜스를 포함하며, 전도성 접지 펜스는 전도성 재료로 형성된 소정 길이의 와이어이다.
일부 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 시스템은: 시변 자속에 노출될 때 배터리를 충전하기 위해 전류를 생성하도록 구성된 수신기 코일을 포함하는 전기 디바이스; 및 전자 디바이스를 무선으로 충전하기 위해 시변 자속을 생성하도록 구성된 무선 충전 매트를 포함한다. 무선 충전 매트는: 평면형 충전 표면을 갖는 하우징 - 하우징은 내부 공동을 정의하는 제1 및 제2 쉘들을 포함함 -; 송신기 코일 배열 - 송신기 코일 배열은 복수의 송신기 코일을 포함하며, 복수의 송신기 코일은, 복수의 코일 내의 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 복수의 송신기 코일 각각이 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖도록, 중첩 배열로 내부 공동 내에 위치설정됨 -; 및 송신기 코일 배열을 둘러싸는 패러데이 케이지를 포함한다. 패러데이 케이지는: 송신기 코일 배열과 제1 쉘 사이에 위치설정된 전자기 차폐부; 송신기 코일 배열 아래의 내부 공동 내에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상호연결 구조체는 상호연결 구조체 상에 실장된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함함 -; 송신기 코일 배열과 상호연결 구조체 사이에 위치설정된 강자성 차폐부; 및 상호연결 구조체의 주연부 둘레에, 그리고 전자기 차폐부와 상호연결 구조체 사이에 배치된 전도성 접지 펜스를 포함한다.
일부 실시예들에서, 무선 충전 디바이스는: 충전 표면을 갖는 하우징 - 하우징은 내부 공동을 정의하는 제1 및 제2 벽들을 포함함 -; 내부 공동 내에 배치된 송신기 코일 배열 - 송신기 코일 배열은 적어도 상부 층, 저부 층, 및 상부 층과 저부 층 사이의 중간 층에 배열된 복수의 송신기 코일을 포함하며, 복수의 송신기 코일은, 복수의 코일 내의 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 복수의 송신기 코일 각각이 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖도록, 중첩 배열로 내부 공동 내에 위치설정됨 -; 복수의 평면형 송신기 코일을 그들 각자의 위치들에 한정하기 위한 복수의 카울링(cowling); 송신기 코일 배열과 제2 벽 사이의 내부 공동 내에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상호연결 구조체는 상호연결 구조체 상에 실장된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함함 -; 및 상호연결 구조체에 결합되고 송신기 코일 배열을 복수의 패키징된 전기 컴포넌트에 전기적으로 결합하도록 구성된 복수의 스탠드오프(standoff)를 포함한다. 복수의 스탠드오프는: 상호연결 구조체를 상부 층 내의 송신기 코일에 결합하도록 구성된 제1 스탠드오프; 상호연결 구조체를 중간 층 내의 송신기 코일에 결합하도록 구성된 제2 스탠드오프; 및 상호연결 구조체를 저부 층 내의 송신기 코일에 결합하도록 구성된 제3 스탠드오프를 포함한다.
일부 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 디바이스는: 평면형 충전 표면을 갖는 하우징 - 하우징은 내부 공동을 정의하는 제1 및 제2 쉘들을 포함함 -; 내부 공동 내에 배치된 송신기 코일 배열 - 송신기 코일 배열은 적어도 상부 층, 저부 층, 및 상부 층과 저부 층 사이의 중간 층에 배열된 복수의 송신기 코일을 포함하며, 복수의 송신기 코일은, 복수의 코일 내의 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 복수의 송신기 코일 각각이 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖도록, 중첩 배열로 내부 공동 내에 위치설정됨 -; 복수의 평면형 송신기 코일을 그들 각자의 위치들에 한정하기 위한 복수의 카울링 - 복수의 카울링은 상부 층 내의 송신기 코일들의 위치들을 한정하기 위한 제1 개구들을 포함하는 상부 카울링, 저부 층 내의 송신기 코일들의 위치들을 한정하기 위한 제2 개구들을 포함하는 저부 카울링, 및 저부 층 내의 송신기 코일들의 위치들을 한정하기 위한 제3 개구들을 포함하는 중간 카울링을 포함함 -; 송신기 코일 배열과 제2 쉘 사이의 내부 공동 내에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상호연결 구조체는 상호연결 구조체 상에 실장된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함함 -; 및 상호연결 구조체에 결합되고 송신기 코일 배열을 복수의 패키징된 전기 컴포넌트에 전기적으로 결합하도록 구성된 복수의 스탠드오프를 포함하며, 복수의 스탠드오프의 각각의 스탠드오프는 제1 접점, 제2 접점, 및 제1 접점을 제2 접점에 결합하는 커넥터로 형성된 모놀리식 구조체(monolithic structure)를 포함한다. 복수의 스탠드오프는: 상호연결 구조체를 상부 층 내의 송신기 코일에 결합하도록 구성된 제1 스탠드오프; 제1 스탠드오프보다 짧고, 상호연결 구조체를 중간 층 내의 송신기 코일에 결합하도록 구성된 제2 스탠드오프; 및 제1 및 제2 스탠드오프들보다 짧고, 상호연결 구조체를 저부 층 내의 송신기 코일에 결합하도록 구성된 제3 스탠드오프를 포함한다.
일부 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 시스템은: 시변 자속에 노출될 때 배터리를 충전하기 위해 전류를 생성하도록 구성된 수신기 코일을 포함하는 전기 디바이스; 및 전자 디바이스를 무선으로 충전하기 위해 시변 자속을 생성하도록 구성된 무선 충전 매트를 포함한다. 무선 충전 매트는: 평면형 충전 표면을 갖는 하우징 - 하우징은 내부 공동을 정의하는 제1 및 제2 쉘들을 포함함 -; 내부 공동 내에 배치된 송신기 코일 배열 - 송신기 코일 배열은 적어도 상부 층, 저부 층, 및 상부 층과 저부 층 사이의 중간 층에 배열된 복수의 송신기 코일을 포함하며, 복수의 송신기 코일은, 복수의 코일 내의 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 복수의 송신기 코일 각각이 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖도록, 중첩 배열로 내부 공동 내에 위치설정됨 -; 송신기 코일 배열과 제2 쉘 사이의 내부 공동 내에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상호연결 구조체는 상호연결 구조체 상에 실장된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함함 -; 및 상호연결 구조체에 결합되고 송신기 코일 배열을 복수의 패키징된 전기 컴포넌트에 결합하도록 구성된 복수의 스탠드오프를 포함한다. 복수의 스탠드오프는: 상호연결 구조체를 상부 층 내의 송신기 코일에 결합하도록 구성된 제1 스탠드오프; 상호연결 구조체를 중간 층 내의 송신기 코일에 결합하도록 구성된 제2 스탠드오프; 및 상호연결 구조체를 저부 층 내의 송신기 코일에 결합하도록 구성된 제3 스탠드오프를 포함한다.
일부 실시예들에서 무선 충전 디바이스를 위한 상호연결 구조체는: 무선 충전 디바이스의 제1 컴포넌트와 결합하도록 구성된 제1 접점; 제1 접점 아래에 배치되고 무선 충전 디바이스의 제2 컴포넌트와 결합하도록 구성된 제2 접점; 및 제1 접점을 제2 접점과 결합하기 위한 커넥터를 포함하며, 제1 접점, 제2 접점, 및 커넥터는 모놀리식 구조체를 형성한다.
일부 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 디바이스는: 충전 표면을 갖는 하우징 - 하우징은 내부 공동을 정의하는 제1 및 제2 벽들을 포함함 -; 내부 공동 내에 위치설정된 송신기 코일 배열 - 송신기 코일 배열은 복수의 송신기 코일을 포함하며, 복수의 송신기 코일은, 복수의 코일 내의 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 복수의 송신기 코일 각각이 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖도록, 중첩 배열로 내부 공동 내에 위치설정됨 -; 송신기 코일 배열과 제2 벽 사이의 내부 공동 내에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상호연결 구조체는 상호연결 구조체 상에 실장된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함함 -; 및 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 송신기 코일 배열과 결합하도록 구성된 복수의 스탠드오프를 포함한다. 복수의 스탠드오프는: 송신기 코일 배열의 송신기 코일과 결합하도록 구성된 제1 접점; 제1 접점 아래에 배치되고 복수의 패키징된 전기 컴포넌트의 패키징된 전자 디바이스와 결합하도록 구성된 제2 접점; 및 제1 접점을 제2 접점과 전기적으로 결합하도록 구성된 커넥터를 포함하며, 제1 접점, 제2 접점, 및 커넥터는 모놀리식 구조체를 형성한다.
일부 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 시스템은: 시변 자속에 노출될 때 배터리를 충전하기 위해 전류를 생성하도록 구성된 수신기 코일을 포함하는 전기 디바이스; 및 전자 디바이스를 무선으로 충전하기 위해 시변 자속을 생성하도록 구성된 무선 충전 매트를 포함한다. 무선 충전 매트는: 충전 표면을 갖는 하우징 - 하우징은 내부 공동을 정의하는 제1 및 제2 벽들을 포함함 -; 내부 공동 내에 위치설정된 송신기 코일 배열 - 송신기 코일 배열은 복수의 송신기 코일을 포함하며, 복수의 송신기 코일은, 복수의 코일 내의 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 복수의 송신기 코일 각각이 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖도록, 중첩 배열로 내부 공동 내에 위치설정됨 -; 송신기 코일 배열과 제2 벽 사이의 내부 공동 내에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상호연결 구조체는 상호연결 구조체 상에 실장된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함함 -; 및 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 송신기 코일 배열과 결합하도록 구성된 복수의 스탠드오프를 포함한다. 복수의 스탠드오프는: 송신기 코일 배열의 송신기 코일과 결합하도록 구성된 제1 접점; 제1 접점 아래에 배치되고 복수의 패키징된 전기 컴포넌트의 패키징된 전자 디바이스와 결합하도록 구성된 제2 접점; 및 제1 접점을 제2 접점과 전기적으로 결합하도록 구성된 커넥터를 포함하며, 제1 접점, 제2 접점, 및 커넥터는 모놀리식 구조체를 형성한다.
일부 실시예들에서 상이한 무선 전력 수신 특성들을 갖는 복수의 상이한 전자 디바이스를 무선으로 충전하기 위한 무선 충전 디바이스는: 충전 표면, 및 내부 공동을 정의하는 하나 이상의 벽을 갖는 하우징; 내부 공동 내에 배치되고, 충전 표면 상에 위치설정된 제1 전자 디바이스를 무선으로 충전하도록 구성된 제1 복수의 송신기 코일을 포함하는 제1 송신기 코일 배열; 및 제1 송신기 코일 배열 아래의 내부 공동 내에 배치된 제2 송신기 코일 배열을 포함하며, 제2 송신기 코일 배열은 충전 표면 상에 위치설정된 제2 전자 디바이스를 무선으로 충전하도록 구성된 제2 복수의 송신기 코일을 포함하고; 제1 송신기 코일 배열은 제1 주파수에서 동작하고, 제2 송신기 코일 배열은 제1 주파수와 상이한 제2 주파수에서 동작한다.
일부 추가적인 실시예들에서 상이한 무선 전력 수신 특성들을 갖는 복수의 상이한 전자 디바이스를 무선으로 충전하기 위한 무선 충전 디바이스는: 충전 표면, 및 내부 공동을 정의하는 하나 이상의 벽을 갖는 하우징; 내부 공동 내에 배치되고, 충전 표면 상에 위치설정된 제1 전자 디바이스를 무선으로 충전하도록 구성된 제1 복수의 송신기 코일을 포함하는 제1 송신기 코일 배열; 및 제1 송신기 코일 배열 아래의 내부 공동 내에 배치된 제2 송신기 코일 배열을 포함하며, 제2 송신기 코일 배열은 충전 표면 상에 위치설정된 제2 전자 디바이스를 무선으로 충전하도록 구성된 제2 복수의 송신기 코일을 포함하고; 제1 복수의 송신기 코일은, 제1 복수의 코일 내의 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 제1 복수의 송신기 코일 각각이 제1 복수의 송신기 코일 내의 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖도록, 중첩 배열로 조직화되고, 제2 복수의 송신기 코일은 송신기 코일들의 단일 열로 배열된다.
일부 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 시스템은: 제1 시변 자속에 노출될 때 제1 배터리를 충전하기 위해 전류를 생성하도록 구성된 제1 수신기 코일을 포함하는 제1 전기 디바이스; 제2 시변 자속에 노출될 때 제2 배터리를 충전하기 위해 전류를 생성하도록 구성된 제2 수신기 코일을 포함하는 제2 전기 디바이스; 및 제1 및 제2 전자 디바이스들을 무선으로 충전하기 위해 제1 및 제2 시변 자속을 생성하도록 구성된 무선 충전 매트를 포함한다. 무선 충전 매트는: 충전 표면을 갖는 하우징; 충전 표면 상에 위치설정된 제1 전자 디바이스를 무선으로 충전하도록 구성된 제1 복수의 송신기 코일을 포함하는 제1 송신기 코일 배열; 및 제1 송신기 코일 배열 아래에 배치된 제2 송신기 코일 배열을 포함하며, 제2 송신기 코일 배열은 충전 표면 상에 위치설정된 제2 전자 디바이스를 무선으로 충전하도록 구성된 제2 복수의 송신기 코일을 포함하고; 제1 송신기 코일 배열은 제1 주파수에서 동작하고, 제2 송신기 코일 배열은 제1 주파수와 상이한 제2 주파수에서 동작한다.
일부 실시예들에서 무선 충전 디바이스를 위한 송신기 코일 배열은: 송신기 코일들의 제1 층 - 송신기 코일들의 제1 층 내의 각각의 송신기 코일은 제1 방사상 방향으로 배열됨 -; 송신기 코일들의 제2 층 - 송신기 코일들의 제2 층 내의 각각의 송신기 코일은 각도 오프셋만큼 제1 방사상 방향으로부터 오프셋되는 제2 방사상 방향으로 배열됨 -; 및 송신기 코일들의 제3 층을 포함하며, 송신기 코일들의 제3 층 내의 각각의 송신기 코일은 각도 오프셋만큼 제1 및 제2 방사상 방향들 둘 모두로부터 오프셋되는 제3 방사상 방향으로 배열되고, 송신기 코일들의 제2 층은 송신기 코일들의 제1 층과 제3 층 사이에 배치된다.
일부 추가적인 실시예들에서, 전자 디바이스를 무선으로 충전하도록 구성된 무선 충전 디바이스는: 충전 표면을 갖는 하우징 - 하우징은 내부 공동을 정의하는 제1 벽 및 제2 벽을 포함함 -; 내부 공동 내에 배치된 송신기 코일 배열을 포함한다. 송신기 코일 배열은: 송신기 코일들의 제1 층 - 송신기 코일들의 제1 층 내의 각각의 송신기 코일은 제1 방사상 방향으로 배열됨 -; 송신기 코일들의 제2 층 - 송신기 코일들의 제2 층 내의 각각의 송신기 코일은 각도 오프셋만큼 제1 방사상 방향으로부터 오프셋되는 제2 방사상 방향으로 배열됨 -; 및 송신기 코일들의 제3 층을 포함하며, 송신기 코일들의 상부 층 내의 각각의 송신기 코일은 각도 오프셋만큼 제1 및 제2 방사상 방향들 둘 모두로부터 오프셋되는 제3 방사상 방향으로 배열되고, 송신기 코일들의 제2 층은 송신기 코일들의 제1 층과 제3 층 사이에 배치된다.
일부 추가적인 실시예들에서, 전자 디바이스를 무선으로 충전하도록 구성된 무선 충전 디바이스는: 충전 표면을 갖는 하우징 - 하우징은 내부 공동을 정의하는 제1 벽 및 제2 벽을 포함함 -; 내부 공동 내에 배치된 송신기 코일 배열을 포함하며, 송신기 코일 배열은, 제1 동일평면 층에 정렬된 송신기 코일들의 제1 세트 - 제1 세트 내의 각각의 송신기 코일은 제1 보빈(bobbin) 둘레에 권취된 제1 와이어를 가짐 -; 제1 동일평면 층으로부터 이격된 제2 동일평면 층에 정렬된 송신기 코일들의 제2 세트 - 제2 세트 내의 각각의 송신기 코일은 제2 보빈 둘레에 권취된 제2 와이어를 가짐 -; 및 제1 동일평면 층과 제2 동일평면 층 사이의 제3 동일평면 층에 정렬된 송신기 코일들의 제3 세트를 포함하며, 제3 세트 내의 각각의 송신기 코일은 제3 보빈 둘레에 권취된 제3 와이어를 갖고, 코일들의 제1, 제2 및 제3 세트들 중 적어도 2개의 세트는 각각 복수의 송신기 코일을 포함하며, 각각의 제1 보빈은 송신기 코일들의 제3 세트를 향해 연장되는 제1 돌출부를 포함하고, 각각의 제2 보빈은 송신기 코일들의 제3 세트를 향해 연장되는 제2 돌출부를 포함한다.
일부 실시예들에서 무선 충전 디바이스는: 외측 주연부, 및 내부 공동을 정의하는 하나 이상의 벽을 갖는 하우징; 하우징의 외측 주연부 내의 충전 표면; 평면형 충전 표면 아래의 내부 공동 내에 배치된 송신기 코일 배열을 포함하며, 송신기 코일 배열은 상이한 층들에 배열된 복수의 송신기 코일을 포함하고, 각각의 송신기 코일은 한 쌍의 종단 단부들을 갖고; 복수의 송신기 코일은 복수의 내측 송신기 코일 및 내측 송신기 코일들 둘레에 위치설정된 복수의 외측 송신기 코일을 포함하며; 복수의 외측 송신기 코일의 한 쌍의 종단 단부들은 복수의 내측 송신기 코일의 한 쌍의 종단 단부들과 상이하게 배열된다.
일부 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 디바이스는: 외측 주연부, 및 내부 공동을 정의하는 하나 이상의 벽을 갖는 하우징; 하우징의 외측 주연부 내의 평면형 충전 표면; 평면형 충전 표면 아래의 내부 공동 내에 배치된 송신기 코일 배열을 포함하며, 송신기 코일 배열은 상이한 층들에 배열된 복수의 송신기 코일을 포함하고, 각각의 송신기 코일은 한 쌍의 종단 단부들을 갖고; 복수의 송신기 코일은, 복수의 코일 내의 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 복수의 송신기 코일 각각이 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 갖도록, 중첩 배열로 조직화되고; 복수의 송신기 코일은 복수의 내측 송신기 코일 및 내측 송신기 코일들 둘레에 위치설정된 복수의 외측 송신기 코일을 포함하며; 복수의 내측 송신기 코일의 한 쌍의 종단 단부들은 서로 간에 소정 각도를 두고 배열되고, 복수의 외측 송신기 코일의 한 쌍의 종단 단부들은 서로에 평행하게 배열된다.
일부 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 시스템은: 시변 자속에 노출될 때 배터리를 충전하기 위해 전류를 생성하도록 구성된 수신기 코일을 포함하는 전기 디바이스; 및 전자 디바이스를 무선으로 충전하기 위해 시변 자속을 생성하도록 구성된 무선 충전 매트를 포함한다. 무선 충전 매트는 내부 공동 내에 위치설정된 송신기 코일 배열을 포함하며, 송신기 코일 배열은 상이한 층들에 배열된 복수의 송신기 코일을 포함하고, 각각의 송신기 코일은 한 쌍의 종단 단부들을 갖고; 복수의 송신기 코일은 복수의 내측 송신기 코일 및 내측 송신기 코일들 둘레에 위치설정된 복수의 외측 송신기 코일을 포함하며; 복수의 외측 송신기 코일의 한 쌍의 종단 단부들은 복수의 내측 송신기 코일의 한 쌍의 종단 단부들과 상이하게 배열된다.
일부 실시예들에서, 무선 충전 송신기 코일은: 접점 하우징을 둘러싸는 외측 주연부를 갖고 외측 주연부로부터 접점 하우징으로 연장되는 제1 및 제2 채널들을 갖는 지지 구조체; 접점 하우징 내에 위치설정된 제1 및 제2 접점들; 및 지지 구조체의 외측 주연부 둘레에 권취된 와이어를 포함하며, 와이어는 제1 채널을 통해 연장되는 제1 단부 및 제2 채널을 통해 연장되는 제2 단부를 갖는다.
일부 추가적인 실시예들에서, 전자 디바이스를 무선으로 충전하도록 구성된 무선 충전 디바이스는: 충전 표면을 갖는 하우징 - 하우징은 내부 공동을 정의하는 제1 및 제2 벽들을 포함함 -; 내부 공동 내에 배치된 송신기 코일 배열을 포함하며, 송신기 코일 배열의 각각의 송신기 코일은: 접점 하우징을 둘러싸는 외측 주연부를 갖고 외측 주연부로부터 접점 하우징으로 연장되는 제1 및 제2 채널들을 갖는 지지 구조체; 접점 하우징 내에 위치설정된 제1 및 제2 접점들; 및 지지 구조체의 외측 주연부 둘레에 권취된 와이어를 포함하며, 와이어는 제1 채널을 통해 연장되는 제1 단부 및 제2 채널을 통해 연장되는 제2 단부를 갖는다.
일부 추가적인 실시예들에서, 무선 충전 시스템은: 시변 자속에 노출될 때 배터리를 충전하기 위해 전류를 생성하도록 구성된 수신기 코일을 포함하는 전기 디바이스; 및 전자 디바이스를 무선으로 충전하기 위해 시변 자속을 생성하도록 구성된 무선 충전 매트를 포함한다. 무선 충전 매트는: 충전 표면을 갖는 하우징 - 하우징은 내부 공동을 정의하는 제1 및 제2 벽들을 포함함 -; 내부 공동 내에 배치된 송신기 코일 배열을 포함하며, 송신기 코일 배열의 각각의 송신기 코일은: 접점 하우징을 둘러싸는 외측 주연부를 갖고 외측 주연부로부터 접점 하우징으로 연장되는 제1 및 제2 채널들을 갖는 지지 구조체; 접점 하우징 내에 위치설정된 제1 및 제2 접점들; 및 지지 구조체의 외측 주연부 둘레에 권취된 와이어를 포함하며, 와이어는 제1 채널을 통해 연장되는 제1 단부 및 제2 채널을 통해 연장되는 제2 단부를 갖는다.
본 발명의 실시예들의 본질 및 이점들의 더 나은 이해가 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하여 얻어질 수 있다.
도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 무선 충전 매트 및 충전 매트 상에 위치설정된 2개의 디바이스를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 충전 매트 내에 내장된 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 3은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 3개의 송신기 코일을 갖는 예시적인 기본 패턴을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 4는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 로제트 패턴(rosette pattern)으로 구성된 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 로제트 패턴으로 구성된 송신기 코일 배열의 상이한 층들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 송신기 코일들의 패턴의 확장을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 연속적인 충전 표면의 형성을 도시하는 단순화된 도면들 및 차트들이다.
도 8a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 2개의 송신기 코일에 대한 예시적인 방사상 방향들을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 8b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 각 층의 송신기 코일들이 다른 층들과 상이한 방사상 방향으로 배열되는, 3개의 송신기 코일 층으로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 도 8b에 도시된 송신기 코일 배열의 상이한 송신기 코일 층들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 10는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 송신기 코일들이 송신기 코일 배열에서의 그들의 위치에 기초하여 상이한 방사상 방향들로 배열되는 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 도 10에 도시된 송신기 코일 배열의 상이한 송신기 코일 층들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 12a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 모든 송신기 코일들이 송신기 코일 배열 내의 다른 송신기 코일들과 실질적으로 동일한 치수들을 갖는 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 12b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 하나 이상의 송신기 코일이 송신기 코일 배열 내의 다른 송신기 코일들과 상이한 치수들을 갖는 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 13a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 복수의 얇은 와이어로 형성된 예시적인 와이어 코일을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 13b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 복수의 얇은 와이어로 형성된 와이어 코일의 단일 턴의 단면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 13c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 전도성 와이어의 단일 코어로 형성된 예시적인 와이어 코일을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 13d는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 전도성 와이어의 단일 코어로 형성된 와이어 코일의 단일 턴의 단면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 14a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 종단 단부들이 와이어 코일의 내측 직경 내에 위치설정되고 서로에 대해 소정 각도를 두고 배열되는 와이어 코일의 상부 사시도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 14b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 도 14a에 도시된 와이어 코일의 측면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 14c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 종단 단부들이 와이어 코일의 내측 직경 내에 위치설정되고 서로 평행하게 배열되는 와이어 코일의 상부 사시도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 15a 내지 도 15d는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 보빈의 평면도 및 측면도를 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 16a 및 도 16b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 각도 송신기 코일(angle transmitter coil)의 상부 및 저부 사시도들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 17a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 각도 송신기 코일들로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 17b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 각도 송신기 코일들로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열의 일부분의 줌 인된 저부 사시도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 18a 및 도 18b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 평행 송신기 코일의 상부 및 저부 사시도들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 19는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 평행 및 각도 송신기 코일들로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 20a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 송신기 코일 배열의 분해 측면 사시도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 20b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 조립된 송신기 코일 배열의 측면 사시도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 21은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈이 없는 예시적인 송신기 코일을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 22a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈들이 없는 송신기 코일들로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 22b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈들이 없고 유사하게 조직화된 종단 단부들을 갖는 송신기 코일들로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 22c 내지 도 22e는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 도 22b에 도시된 예시적인 송신기 코일 배열의 개별적인 층들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 23은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈들을 구비한 송신기 코일들을 갖는 예시적인 무선 충전 매트의 분해도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 24는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈들이 없는 송신기 코일들을 갖는 예시적인 무선 충전 매트의 분해도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 25a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 얇은 전도성 경계를 갖는 예시적인 전자기 차폐부의 평면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 25b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 송신기 코일 배열의 에지들로 연장되는 전도성 경계를 갖는 예시적인 전자기 차폐부의 평면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 26a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 부분적으로 형성된 무선 충전 매트의 송신기 코일 배열 주위의 패러데이 케이지의 일부의 단면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 26b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 차폐 본체와 전도성 경계 사이의 계면의 근접 단면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 27a 및 도 27b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 스탠드오프를 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 28a 및 도 28b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 후크 구조체들을 갖는 예시적인 스탠드오프를 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 29는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 아래에 있는 드라이버 보드에 부착된 예시적인 조립된 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 30은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 드라이버 보드에 결합된 드롭 프레임(drop frame)의 저면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 31은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 저부 차폐부의 하향식 도면을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 32는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 2개 이상의 송신기 코일 배열을 포함하는 예시적인 무선 충전 매트의 분해도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 충전 매트 내에 내장된 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 3은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 3개의 송신기 코일을 갖는 예시적인 기본 패턴을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 4는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 로제트 패턴(rosette pattern)으로 구성된 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 로제트 패턴으로 구성된 송신기 코일 배열의 상이한 층들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 송신기 코일들의 패턴의 확장을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 연속적인 충전 표면의 형성을 도시하는 단순화된 도면들 및 차트들이다.
도 8a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 2개의 송신기 코일에 대한 예시적인 방사상 방향들을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 8b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 각 층의 송신기 코일들이 다른 층들과 상이한 방사상 방향으로 배열되는, 3개의 송신기 코일 층으로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 도 8b에 도시된 송신기 코일 배열의 상이한 송신기 코일 층들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 10는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 송신기 코일들이 송신기 코일 배열에서의 그들의 위치에 기초하여 상이한 방사상 방향들로 배열되는 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 도 10에 도시된 송신기 코일 배열의 상이한 송신기 코일 층들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 12a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 모든 송신기 코일들이 송신기 코일 배열 내의 다른 송신기 코일들과 실질적으로 동일한 치수들을 갖는 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 12b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 하나 이상의 송신기 코일이 송신기 코일 배열 내의 다른 송신기 코일들과 상이한 치수들을 갖는 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 13a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 복수의 얇은 와이어로 형성된 예시적인 와이어 코일을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 13b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 복수의 얇은 와이어로 형성된 와이어 코일의 단일 턴의 단면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 13c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 전도성 와이어의 단일 코어로 형성된 예시적인 와이어 코일을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 13d는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 전도성 와이어의 단일 코어로 형성된 와이어 코일의 단일 턴의 단면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 14a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 종단 단부들이 와이어 코일의 내측 직경 내에 위치설정되고 서로에 대해 소정 각도를 두고 배열되는 와이어 코일의 상부 사시도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 14b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 도 14a에 도시된 와이어 코일의 측면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 14c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 종단 단부들이 와이어 코일의 내측 직경 내에 위치설정되고 서로 평행하게 배열되는 와이어 코일의 상부 사시도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 15a 내지 도 15d는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 보빈의 평면도 및 측면도를 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 16a 및 도 16b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 각도 송신기 코일(angle transmitter coil)의 상부 및 저부 사시도들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 17a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 각도 송신기 코일들로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 17b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 각도 송신기 코일들로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열의 일부분의 줌 인된 저부 사시도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 18a 및 도 18b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 평행 송신기 코일의 상부 및 저부 사시도들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 19는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 평행 및 각도 송신기 코일들로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 20a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 송신기 코일 배열의 분해 측면 사시도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 20b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 조립된 송신기 코일 배열의 측면 사시도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 21은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈이 없는 예시적인 송신기 코일을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 22a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈들이 없는 송신기 코일들로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 22b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈들이 없고 유사하게 조직화된 종단 단부들을 갖는 송신기 코일들로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 22c 내지 도 22e는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 도 22b에 도시된 예시적인 송신기 코일 배열의 개별적인 층들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 23은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈들을 구비한 송신기 코일들을 갖는 예시적인 무선 충전 매트의 분해도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 24는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈들이 없는 송신기 코일들을 갖는 예시적인 무선 충전 매트의 분해도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 25a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 얇은 전도성 경계를 갖는 예시적인 전자기 차폐부의 평면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 25b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 송신기 코일 배열의 에지들로 연장되는 전도성 경계를 갖는 예시적인 전자기 차폐부의 평면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 26a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 부분적으로 형성된 무선 충전 매트의 송신기 코일 배열 주위의 패러데이 케이지의 일부의 단면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 26b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 차폐 본체와 전도성 경계 사이의 계면의 근접 단면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 27a 및 도 27b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 스탠드오프를 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 28a 및 도 28b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 후크 구조체들을 갖는 예시적인 스탠드오프를 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 29는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 아래에 있는 드라이버 보드에 부착된 예시적인 조립된 송신기 코일 배열을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 30은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 드라이버 보드에 결합된 드롭 프레임(drop frame)의 저면도를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 31은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 저부 차폐부의 하향식 도면을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 32는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 2개 이상의 송신기 코일 배열을 포함하는 예시적인 무선 충전 매트의 분해도를 도시하는 단순화된 도면이다.
본 개시내용의 실시예들은, 전자 디바이스가 무선 충전 매트의 충전 표면의 대부분(전체 면적이 아닌 경우)에 걸쳐 효율적으로 충전될 수 있는 무선 충전 매트를 설명한다. 충전 표면 아래에 배치된 송신기 코일들의 어레이들은 전자 디바이스의 수신기 또는 전자 디바이스가 결합되는 도킹 스테이션의 수신기에 전류를 유도할 수 있는 시변 자기장을 생성할 수 있다.
무선 충전 매트는 다수의 송신기 코일 층을 포함할 수 있다. 각각의 층은, 그리드 패턴으로 배열되고 대응하는 그리드 패턴으로 자기장을 생성하도록 구성된 송신기 코일들의 어레이를 포함할 수 있다. 층 내의 각각의 송신기 코일 사이의 공간들은 "데드 존(dead zone)", 즉, 자기장이 생성되지 않는 영역일 수 있다. 따라서, 다수의 송신기 코일 층은 무선 충전 매트의 충전 표면에 걸쳐 최소한의 데드 존들이 있도록 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 무선 충전 매트는, 각각의 층이 다른 두 층 내의 데드 존들을 채우도록 배열되는 3개의 송신기 코일 층을 포함한다. 예를 들어, 제1 층 내의 코일들에 의해 생성된 자기장은 제2 및 제3 층들 내의 데드 존들을 채울 수 있다. 마찬가지로, 제2 층 내의 코일들에 의해 생성된 자기장은 제1 및 제3 층들 내의 데드 존들을 채울 수 있고; 제3 층 내의 코일들에 의해 생성된 자기장은 제1 및 제2 층들 내의 데드 존들을 채울 수 있다. 따라서, 3개의 송신기 코일 층은 충전 표면에 걸쳐 이어지는 자기장을 집합적으로 생성할 수 있으며, 이에 의해 전자 디바이스가 충전 표면의 대부분에 걸쳐 충전될 수 있게 한다. 이러한 무선 충전 매트의 실시예들의 양태들 및 특징부들이 본 명세서에서 보다 상세히 논의된다.
I. 무선 충전 매트
도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 예시적인 무선 충전 매트(100)를 도시한다. 무선 충전 매트(100)는 무선 전력 수신기를 갖는 디바이스가 자신의 배터리를 무선으로 충전하기 위해 그 위에 배치될 수 있는 충전 표면(102)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 충전 표면(102)은 무선 충전 매트(100)의 상부 표면(104)의 대부분(전체 면적이 아닌 경우)에 걸쳐 이어지는, 상부 표면(104)의 영역일 수 있다. 무선 충전 매트(100)에 의해 생성된 시변 자기장은 충전 표면(102) 내의 상부 표면(104)의 영역들을 통해 전파될 수 있고, 디바이스들이 무선으로 전력을 수신할 수 있는 연속적인 영역을 형성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 디바이스들은 전력을 수신하기 위해 충전 표면(102) 내의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 디바이스(106)는 충전 표면(102) 내의 무선 충전 매트(100)의 좌측면 상에 위치설정되어 무선 충전 매트(100)로부터 전력을 수신할 수 있다. 그리고 제2 디바이스, 예를 들어, 디바이스(108)는 충전 표면(102) 내의 무선 충전 매트(100)의 우측면 상에 위치설정되어 무선 충전 매트(100)로부터 전력을 수신할 수 있다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 충전 표면(102) 내의 임의의 곳에 배치된 디바이스는 무선 충전 매트(100)로부터 전력을 수신할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 2개 이상의 디바이스가 전력을 수신하기 위해 무선 충전 매트(100) 상에 배치될 수 있다. 예로서, 디바이스들(106, 108) 둘 모두가 무선 충전 매트(100) 상에 동시에 배치되고 동시에 전력을 수신할 수 있다.
디바이스들(106, 108)은 무선 충전 매트(100)로부터 전력을 수신하도록 구성된 임의의 적합한 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 디바이스(106) 및/또는 디바이스(108)는 휴대용 전자 디바이스(예를 들어, 모바일 폰, 미디어 재생기, 전자 시계 등), 도킹 스테이션, 또는 액세서리 전자 디바이스일 수 있으며, 각각은 무선 충전 매트(100)에 의해 생성된 자기장에 노출될 때 전력을 수신하도록 구성된 수신기 코일을 갖는다.
무선 충전 매트(100)는 하나 이상의 디바이스가 그 위에서 충전될 수 있는 적합한 표면을 제공하도록 형상화될 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 매트(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 알약의 형상(대체로 타원형 형상)일 수 있지만, 다른 실시예들은 상이한 형상들을 가질 수 있다. 일부 실시예들은 원형 형상, 직사각형 형상, 정사각형 형상, 또는 본 개시내용의 기술적 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서 디바이스가 그 위에서 무선으로 충전될 수 있는 표면을 제공하기 위한 임의의 다른 적합한 형상을 가질 수 있다.
II. 송신기 코일들의 배열
시변 자기장은 무선 충전 매트(100) 내에 내장된 다수의 송신기 코일에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 매트(100)는 도 2에 도시된 바와 같은 송신기 코일 배열을 포함할 수 있다. 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 충전 매트(100) 내에 내장된 송신기 코일 배열(200)을 도시한다. 도 2의 예시는, 내장된 송신기 코일 배열(200)이 보이도록 상부 표면(104)이 제거된 무선 충전 매트(100)를 도시한다. 송신기 코일 배열(200)은 상이한 층들에 그리고 비-동심원 방식으로 배열된 송신기 코일들의 다수의 어레이를 포함하여, 모든 송신기 코일들이 동작하고 있을 때, 충전 표면(102)에 걸쳐 자기장의 어레이가 생성되게 할 수 있다.
A. 송신기 코일 패턴
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 송신기 코일들(200)의 특정 배열은 무선 충전 매트(100)로 하여금, 전자 디바이스가 그 위에서 충전될 수 있는 연속적인 충전 표면을 형성하는 자기장의 어레이를 생성하게 할 수 있다. 연속적인 충전 표면은 전자 디바이스가 충전 표면 내의 임의의 위치에서 효율적으로 충전될 수 있게 한다. 충전 표면은 무선 충전 매트(100)의 대부분(전체 면적이 아닌 경우)에 걸쳐 이어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 송신기 코일 배열(200)은 기본 패턴에 따라 배열될 수 있으며, 기본 패턴은 송신기 코일 배열(200)로 하여금 연속적인 충전 표면을 형성하는 자기장을 생성할 수 있게 한다. 기본 패턴은 더 큰 연속적인 충전 표면을 형성하는 더 복잡한 패턴들을 형성하도록 확장될 수 있다.
1. 기본 패턴
도 3은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 3개의 송신기 코일 - 제1 송신기 코일(302), 제2 송신기 코일(304), 및 제3 송신기 코일(306) - 을 갖는 예시적인 기본 패턴(300)을 도시한다. 제1, 제2, 및 제3 송신기 코일들(302, 304, 306)은 3개의 별개의 층으로 배열될 수 있으며, 이에 의해 송신기 코일 스택을 형성한다. 예를 들어, 제1 송신기 코일(302)은 제1 층에 위치설정될 수 있고, 제2 송신기 코일(304)은 제1 층 위의 제2 층에 위치설정될 수 있으며, 제3 송신기 코일(306)은 제1 및 제2 층들 위의 제3 층에 위치설정될 수 있다. 각각의 송신기 코일은, 편평한 링-같은 형상을 형성하도록 외측 반경으로부터 내측 반경으로 권취되는 와이어의 단일 층으로 형성될 수 있으며, 이는 본 명세서에서 더 상세히 논의될 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 송신기 코일은, 이해의 용이함을 위해 송신기 코일 아래의 층들에 위치된 다른 송신기 코일들이 보이도록, 중심 부재(예를 들어, 본 명세서에서 더 논의될 "보빈") 없이 도시된다.
일부 실시예들에서, 제1, 제2, 및 제3 송신기 코일들(302, 304, 306)은 각각 중심 종단 구역을 포함할 수 있다. 중심 종단 구역은 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 상호연결 층과 인터페이싱하기 위해 남겨둔, 각각의 송신기 코일의 중심에 있는 영역일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1, 제2, 및 제3 송신기 코일들(302, 304, 306)은 각각 중심 종단 구역들(316, 318, 320)을 가질 수 있다. 중심 종단 구역들(316, 318, 320)은 본 명세서에서 더 논의되는 바와 같이, 상호연결 층과 인터페이싱하기 위해 남겨둔, 각각의 송신기 코일의 중심의 영역들일 수 있다. 따라서, 제1, 제2, 및 제3 송신기 코일들(302, 304, 306)은, 그들 각자의 중심 종단 구역들이 이웃하는 송신기 코일에 의해 차단되지 않으면서 상호연결 층과 인터페이싱할 수 있는 위치들에 위치설정될 수 있다. 예를 들어, 송신기 코일(302)의 중심 종단 구역(316)은 송신기 코일(304, 306)의 외측 직경의 외부에 측방향으로 위치설정된다. 중심 종단 구역들(318, 320)에 대해서도 마찬가지일 수 있다. 따라서, 중심 종단 구역들(316, 318, 320)은 다른 송신기 코일과 교차하지 않으면서 송신기 코일 스택을 통해 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 중심 종단 구역들(316, 318, 320)은 중심 종단 구역들(316, 318, 320)이 정삼각형(322)을 형성하도록 서로로부터 동일하게 이격되어 위치설정될 수 있다.
2. 로제트 패턴
위에서 언급된 바와 같이, 기본 패턴은 무선 충전 매트들의 상이한 형상들 및 크기들에 대해 다른 패턴들을 형성하도록 확장될 수 있다. 그러한 패턴들 중 하나는 로제트 패턴이며, 이는 그것의 원형 프로파일이 주어지면 실질적으로 원형인 무선 충전 매트들에 적합할 수 있다. 로제트 패턴은, 송신기 코일들이, 복수의 코일 내의 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 서로와 비-동심원을 이루도록 중첩 배열로 배열되는 패턴일 수 있다. 확장된 기본 패턴에서, 하나 이상의 송신기 코일 층은 2개 이상의 송신기 코일을 포함할 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 로제트 패턴으로 구성된 예시적인 송신기 코일 배열(400)을 도시한다. 송신기 코일 배열(400)은 층들 중 하나 이상이 다수의 송신기 코일을 포함하는 3개의 별개의 송신기 코일 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 송신기 코일 층은 송신기 코일들(402a 내지 402c)을 포함할 수 있고, 제2 송신기 코일 층은 송신기 코일들(404a 내지 404c)을 포함할 수 있고, 제3 송신기 코일 층은 송신기 코일(406)을 포함할 수 있다. 송신기 코일 배열(400) 내의 각각의 송신기 코일은 송신기 코일의 내측 직경에 의해 정의된 개구를 가질 수 있으며, 여기서 각각의 개구는 인접한 송신기 코일의 어떠한 부분과도 중첩되지 않는 종단 구역(418)(즉, 중심 부분)을 포함한다. 또한, 송신기 코일들은 복수의 코일 중 어떠한 2개의 코일도 서로와 동심원을 이루지 않도록 배열된다.
기본 패턴은, 서로 가장 가까운 3개의 송신기 코일의 모든 그룹(각각의 송신기 코일 층에 하나의 송신기 코일이 있음)이 기본 패턴으로 배열되도록 로제트 패턴 전체에 걸쳐 펴져 있을 수 있다. 예를 들어, 송신기 코일들(402a, 404a, 406)이 기본 패턴으로 배열된다. 마찬가지로, 송신기 코일들(402a, 404b, 406)이 기본 패턴으로 배열되고, 송신기 코일들(404b, 402c, 406)이 기본 패턴으로 배열되는 등등이다. 기본 패턴에 따라 송신기 코일 배열(400)을 배열함으로써, 송신기 코일 배열(400)은 전자 디바이스가 그 내의 임의의 위치에서 충전될 수 있는 연속적인 충전 영역을 생성할 수 있다.
확장된 기본 패턴의 배열을 더 잘 이해하기 위하여, 도 5a 내지 도 5c는 송신기 코일 배열(400)의 상이한 층들을 도시한다. 특히, 도 5a는 송신기 코일들(402a 내지 402c)을 포함하는 제1 층을 도시하고, 도 5b는 송신기 코일들(404a 내지 404c)을 포함하는 제2 층을 도시하며, 도 5c는 송신기 코일(406)을 포함하는 제3 층을 도시한다. 실시예들에 따르면, 동일한 층 내의 송신기 코일들은 생성된 자기장이 균일하게 이격된 그리드 패턴으로 배열될 수 있도록 동일하게 이격될 수 있다. 예를 들어, 송신기 코일들(402a 내지 402c, 404a 내지 404c)은 거리(D1)만큼 이격될 수 있다. 거리(D1)는 다른 층들 내의 송신기 코일들의 부분들이 적층을 위해 그것 내에 끼워맞춰지기에 충분히 넓도록 선택될 수 있으며, 이는 본 명세서에서 더 논의될 것이다. 다른 실시예들에서, 거리(D1)는 인접한 송신기 코일들이 서로 접촉하지 않게 충분히 넓도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 거리(D1)는 3 mm 미만일 수 있다. 특정 실시예에서, 거리(D1)는 1 mm 미만이다.
동일한 층 내의 각각의 송신기 코일의 중심은 거리(D2)만큼 분리될 수 있다. 거리(D2)는 충전 표면에 걸친 자속의 균일성에 영향을 줄 수 있다. 더 큰 거리들(D2)은 충전 표면에 걸쳐 더 낮은 자속 균일성을 야기하는 반면에, 더 작은 거리들(D2)은 충전 표면에 걸쳐 더 높은 자속 균일성을 야기한다. 일부 실시예들에서, 거리(D2)는 각각의 송신기 코일의 외측 직경을 고려하면서 송신기 코일들 사이의 적합한 거리(D1)를 허용하는 가장 작은 거리이도록 선택된다. 추가적인 실시예들에서, 거리(D2)는 동일한 층 내의 모든 인접한 송신기 코일들에 대해 동일하다. 따라서, 3개의 송신기 코일의 그룹들(예를 들어, 제1 및 제2 층들 각각 내의 송신기 코일들(402a 내지 402c, 404a 내지 404c) 각각)은 정삼각형(422)의 끝점들에 따라 배열될 수 있다.
도 5a 및 도 5b가 단일 송신기 코일 층 내의 단지 3개의 송신기 코일만을 도시하지만, 실시예들은 단지 3개의 코일만을 갖는 송신기 코일 층들에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 대신에, 다른 실시예들은 4개 이상의 송신기 코일을 갖는 송신기 코일 층들을 포함할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 송신기 코일들은 동일하게 이격되고, 정삼각형들의 코너들에 대응하는 위치들에 배치된다.
B. 송신기 코일 패턴의 확장
기본 패턴과 같이, 로제트 패턴(또는 기본 패턴으로 형성된 임의의 다른 패턴)은 상이한 형상들 및 크기들의 무선 충전 매트들을 위한 송신기 코일들의 더 큰 세트들을 형성하도록 확장될 수 있다. 도 6a 내지 도 6c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 송신기 코일들의 패턴의 확장을 도시한다. 도 6a는 초기 패턴(600)을 도시하고, 도 6b 및 도 6c는 각각 증분적 송신기 코일 층에 의해 확장된 후의 초기 패턴을 도시한다.
도 6a의 초기 패턴(600)은 로제트 패턴으로 배열된 송신기 코일 배열(600)로서 도시되어 있지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 기본 패턴으로 형성된 임의의 초기 패턴이 초기 패턴으로서 사용될 수 있음을 이해한다. 초기 패턴(600)은 3개의 송신기 코일 층을 포함하며, 여기서 제1 층은 송신기 코일들(602a 내지 602c)을 포함하고, 제2 층은 송신기 코일들(604a 내지 604c)을 포함하며, 제3 층은 송신기 코일(606a)을 포함한다. 제2 층은 제1 층과 제3 층 사이에 배치될 수 있다.
송신기 코일들의 패턴이 확장될 수 있는 방식은 기존의 송신기 코일 배열에 기초할 수 있다. 예를 들어, 기존 패턴에 송신기 코일을 추가하는 것은 가장 가까운 송신기 코일들이 위치설정되는 층들에 기초할 수 있으며, 패턴에 추가되는 송신기 코일은 가장 가까운 송신기 코일들이 위치설정되지 않은 층에 배치된다. 예로서, 가장 가까운 송신기 코일들이 제1 및 제2 층들에 위치설정되는 경우, 패턴을 확장하는 데 사용되는 다음 송신기 코일은 제3 층에 위치설정된다. 마찬가지로, 가장 가까운 송신기 코일들이 제1 및 제3 층들에 위치설정되는 경우, 다음 송신기 코일은 제2 층에 배치되고, 가장 가까운 송신기 코일들이 제2 및 제3 층들에 위치설정되는 경우, 다음 송신기 코일은 제1 층에 배치된다. 이러한 접근법은 추가의 코일이 기존 송신기 코일 배열에 추가될 때마다 패턴을 확장하는 데 사용될 수 있다. 패턴에 추가된 각각의 송신기 코일은 도 3에 대해 본 명세서에서 논의된 기본 패턴에 따라 위치설정된다.
도 6b에 도시된 특정 예에서, 송신기 코일들(606b, 606c)이 송신기 코일 배열(600)에 추가되어 송신기 코일 배열(601)을 형성한다. 본 명세서에서 논의된 접근법을 사용하여, 송신기 코일들(606b, 606c)은 최외측 송신기 코일들의 위치들에 따라 송신기 코일 배열(601)에 배치된다. 최외측 송신기 코일들(602b, 602c, 604b)이 제1 및 제2 층들에 위치설정되므로, 송신기 코일들(606b, 606c)은 제3 층에 위치설정될 수 있다. 다른 송신기 코일 층에 의해 패턴을 확장하는 것은 동일한 접근법을 따른다. 예를 들어, 도 6c에 도시된 바와 같이, 송신기 코일(602d)이 송신기 코일 배열(601)에 추가되어 송신기 코일 배열(603)을 형성한다. 최외측 송신기 코일들(606b, 606c, 604b)이 제2 및 제3 층들에 위치설정되므로, 송신기 코일(602d)은 제1 층에 위치설정될 수 있다.
송신기 코일 배열(600)은 임의의 설계에 따라 임의의 정도로 확장될 수 있다. 예를 들어, 송신기 코일 배열(600)은 16-코일 설계에 따라 확장될 수 있다. 도 6d는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 16개 코일로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열(605)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 송신기 코일 배열(605) 내의 송신기 코일들은, 복수의 코일 내의 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 서로와 비-동심원을 이루도록 중첩 배열로 조직화될 수 있다. 송신기 코일 배열(605)은 도 2에 대해 본 명세서에서 간략하게 논의된 송신기 코일 배열(200)의 코일 배열과 유사할 수 있다. 따라서, 각각의 송신기 코일은 충전 매트(100)의 충전 표면(102)에 걸친 넓은 커버리지를 제공하도록 위치설정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 송신기 코일 배열(600)은 상이한 설계에 따라 추가로 확장될 수 있다. 예로서, 송신기 코일 배열(600)은 22-코일 설계에 따라 확장될 수 있다. 도 6e는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 22개 코일로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열(607)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 도 6a 내지 도 6c에 대해 본 명세서에서 설명된 단계들에 따라 16-코일 설계에 6개의 추가의 코일이 추가될 수 있다. 추가의 코일들을 추가하는 것은 충전 표면(102)의 형상 및 커버리지를 변경할 수 있다. 또한, 추가의 코일들을 추가하는 것은 충전 표면(102)에 걸친 자속의 밀도를 변화시킬 수 있다. 더 많은 코일들은 더 적은 코일들을 갖는 송신기 코일 배열보다 더 큰 충전 표면(102) 및 충전 표면(102)에 걸친 더 큰 밀도의 자속을 야기할 수 있다.
C. 송신기 코일 패턴의 커버리지
본 개시내용의 실시예들에 따르면, 기본 패턴으로 형성된 패턴들로 배열된 송신기 코일들은 연속적인 충전 표면을 형성하는 자기장을 생성할 수 있다. 연속적인 충전 표면은 전자 디바이스들이 충전 표면 상에 놓여서 충전 표면 내의 임의의 위치에서 전력을 수신할 수 있게 하며, 이에 의해 사용자가 자신의 디바이스를 충전할 수 있는 용이성을 향상시킨다.
도 7a 내지 도 7c는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 송신기 코일들의 패턴이 어떻게 연속적인 충전 표면을 생성하는지를 도시한다. 각각의 도면은 송신기 코일 배열의 별개의 층을 도시하며, 거리에 걸친 자기장의 강도를 플로팅하는 대응하는 그래프를 도시한다. 그래프는 하나의 송신기 코일의 강도를 플로팅하지만, 동일한 층 내의 모든 송신기 코일들에 적용될 수 있다. 각각의 그래프는 상향으로 증가하는 자기장의 강도(이는 암페어/미터(amperes per meter)를 나타내는 단위 H에 의해 표현될 수 있음)를 나타내는 Y-축, 및 우측으로 증가하는 충전 표면에 걸친 수평 거리를 나타내는 X-축을 갖는다.
도 7a는 본 개시내용의 일부에 따른, 송신기 코일들의 어레이(700), 및 송신기 코일(702)에 의해 생성된 자기장의 강도-대-거리 곡선을 나타내는 그래프(708)를 도시한다. 송신기 코일들의 어레이(700)는 송신기 코일 배열의 제1 층 내에 위치설정된 송신기 코일들의 어레이일 수 있다. 일부 실시예들에서, 송신기 코일(702)은 송신기 코일(702)의 중심 근처에서 피크를 이루고 곡선(714)의 중심으로부터 더 멀리 이동함에 따라 감소하는 강도-대-거리 곡선(714)을 갖는 자기장을 생성한다.
송신기 코일이 무선 충전을 수행하기 위해서, 송신기 코일은 충전 표면 위로 연장되기에 충분히 강한 자기장을 생성할 필요가 있을 수 있다. 무선 충전이 가능해지는 임계치는 그래프(708)에 도시된 강도 임계치(715)에 의해 나타내어질 수 있다. 강도 임계치(715) 위의 곡선(714)의 부분은 무선 충전에 충분할 수 있고, 강도 임계치(715) 미만인 곡선(714)의 부분들은 무선 충전에 불충분할 수 있다. 강도 임계치(715) 미만인 곡선(714)의 부분들은 "데드 존들"(716, 718)로서 지정될 수 있으며, 여기서 자기장은 충전 표면 상에 놓인 전자 디바이스를 무선으로 충전하기에 충분히 강하지 않다.
따라서, 실시예들에 따르면, 데드 존들을 채우기 위해 추가의 층들이 송신기 코일 배열에 포함될 수 있다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 제1 층의 데드 존들의 적어도 일부를 채우기 위해 본 명세서에서 논의된 기본 패턴의 배열에 일치하는 방식으로 제1 송신기 코일 층의 상부 상에 제2 송신기 코일 층이 배치될 수 있으며, 이에 의해 송신기 코일 배열(701)을 생성한다. 제2 송신기 코일 층은 자기장 강도-대-거리 곡선(720)을 갖는 송신기 코일(704)을 포함할 수 있다. 제2 층 내의 송신기 코일(704)을 포함함으로써, 송신기 코일(704)(및 제2 층 내의 다른 송신기 코일들)에 의해 생성된 자기장은 제1 층으로부터의 데드 존(718)을 채울 수 있다. 따라서, 제2 층 내의 송신기 코일들에 대응하는 충전 표면의 부분들은 무선 충전을 수행할 수 있다.
차트(720)로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 제2 층을 추가하더라도 일부 데드 존들이 여전히 있을 수 있다. 예를 들어, 데드 존(716)의 부분들이 여전히 존재할 수 있으며, 이에 의해 충전 표면의 일부 영역들이 무선 충전을 수행할 수 없게 하고, 불연속적인 충전 표면을 생성한다. 이와 같이, 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 나머지 데드 존들을 채우기 위해 제3 층이 포함될 수 있다.
도 7c는 송신기 코일 배열(703)을 형성하도록 제1 및 제2 송신기 코일 층들의 상부 상에 형성된 제3 송신기 코일 층을 도시한다. 일부 실시예들에서, 제2 송신기 코일 층은 제1 및 제3 송신기 코일 층들 사이에 위치설정될 수 있다. 제3 송신기 코일 층은 자기장 강도-대-거리 곡선(722)을 갖는 송신기 코일(706)을 포함할 수 있다. 제3 층 내의 송신기 코일(706)을 포함함으로써, 송신기 코일(706)(및 제2 층 내의 다른 송신기 코일들)에 의해 생성된 자기장은 제1 및 제2 층들로부터의 데드 존(716)을 채울 수 있다. 따라서, 충전 표면 내에는 더 이상 어떠한 데드 존들도 없을 수 있으며, 이에 의해 전자 디바이스가 충전 표면 내의 임의의 위치에 놓일 때 무선으로 충전될 수 있는 연속적인 충전 표면을 생성한다.
도 7a 내지 도 7c가 연속적인 충전 표면을 생성하기 위해 단지 3개의 층만을 갖는 송신기 코일 배열을 도시하지만, 실시예들은 그러한 구성들에 제한되지 않는다. 다른 실시예들은 본 개시내용의 기술적 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서, 연속적인 충전 표면을 형성하기 위해 3개 초과 또는 미만의 층들을 가질 수 있다.
D. 송신기 코일의 회전 배열
송신기 코일들을 상이한 층들에서 서로 중첩되도록 배열하는 것은, 단일 층으로 배열된 유사한 코일들의 어레이에 비해 조립될 때 송신기 코일 배열의 z-높이(예를 들어, 두께)를 증가시킨다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 송신기 코일 배열 내의 송신기 코일들은, 이하에서 논의되는 다양한 실시예에서 설명되는 바와 같이 송신기 코일 배열의 z-높이를 최소화하도록 다양한 방사상 방향으로 배향될 수 있다. 방사상 방향은, 송신기 코일이 진북(true north)과 같은 임의의 임의적인 각도 방향일 수 있는 기준 방향에 대하여 방사상으로 정렬되는 각도이다. 송신기 코일의 방사상 방향은 송신기 코일의 기준 위치와 기준 방향 사이의 각도 차이에 의해 정의될 수 있다.
도 8a는 예시적인 기준 방향(807)에 대한 송신기 코일들(801a, 801b)의 예시적인 기준 위치들을 도시한다. 예시적인 기준 방향(807)은 도 8a에 도시된 바와 같이 진북에 대응하는 각도 방향일 수 있다. 기준 위치는 모든 다른 송신기 코일들에서 공통적인, 송신기 코일의 임의의 구조적 부품에 의해 나타내어질 수 있다. 예를 들어, 송신기 코일(801a)의 기준 위치(803a)는 송신기 코일(801a)의 종단 단부(805a)에 의해 나타내어질 수 있다. 마찬가지로, 송신기 코일(801b)의 기준 위치(803b)는 송신기 코일(801b)의 대응하는 종단 단부(805b)에 의해 나타내어질 수 있다. 송신기 코일(801a)의 방사상 방향은 기준 방향(807)과 기준 위치(803a) 사이의 각도에 의해 정의될 수 있고, 송신기 코일(801b)의 방사상 방향은 기준 방향(807)과 기준 위치(803b) 사이의 각도에 의해 정의될 수 있다. 따라서, 송신기 코일(801a)은 도 8a에 도시된 바와 같이 송신기 코일(801b)과 상이한 방사상 방향으로 배열될 수 있다.
이 송신기 코일들이 배열되는 특정 방식은 하나 이상의 인자에 기초할 수 있다. 예를 들어, 송신기 코일의 구조체는 인접한 층들 내의 송신기 코일들 사이의 공간들 내에 끼워맞춰질 수 있는 돌출부들을 포함할 수 있으며, 이에 의해 z-높이를 최소화한다. 예로서, 제1 층 내의 송신기 코일은 제2 층 내의 인접한 송신기 코일들 사이의 공간 내에 끼워맞춰지는 돌출부들을 가질 수 있다. 그러한 구조체들의 상세사항들은 본 명세서에서 더 논의될 것이다.
상이한 송신기 코일 층들 내의 송신기 코일들은 상이한 방사상 방향들로 배열될 수 있다. 도 8b는 3개의 송신기 코일 층 - 제1 송신기 코일 층(802), 제2 송신기 코일 층(804), 및 제3 송신기 코일 층(806) - 으로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열(800)을 도시하며, 여기서 각각의 층의 송신기 코일들은 다른 층들과 상이한 방사상 방향으로 배열된다. 송신기 코일 배열(800)은 도 1 및 도 2의 무선 충전 매트(100)와 같은 알약-형상의 무선 충전 매트에 적합한 배열로 도시되어 있지만, 실시예들은 그러한 배열들로 제한되지 않고, 다른 실시예들이 본 개시내용의 기술적 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서 무선 충전 매트들의 다른 형상들에 적합한 송신기 코일 배열들을 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 제1 송신기 코일 층(802)의 송신기 코일들은 제1 방사상 방향(808)으로 배열될 수 있고, 제2 송신기 코일 층(804)의 송신기 코일들은 제2 방사상 방향(810)으로 배열될 수 있으며, 제3 송신기 코일 층(806)의 송신기 코일들은 제3 방사상 방향(812)으로 배열될 수 있다. 제1, 제2, 및 제3 방사상 방향들(808, 810, 812)은 각도 오프셋(814)만큼 서로로부터 오프셋될 수 있다. 각도 오프셋(814)은, 송신기 코일 배열(800)이 조립될 때 제1, 제2, 및 제3 송신기 코일 층들(802, 804, 806)의 송신기 코일들이 최소의 z-높이를 달성할 수 있게 하는 각도로 결정될 수 있으며, 이는 본 명세서에서 더 상세히 논의될 것이다. 일부 실시예들에서, 각도 오프셋(814)은 범위가 110 내지 130도이며, 특히 특정 실시예들에서는 약 120도이다.
상이한 층들 내의 송신기 코일들은 상이한 방사상 방향들로 배열될 수 있지만, 동일한 동일평면의 층 내의 송신기 코일들은 동일한 방사상 방향으로 배열될 수 있다. 이 개념을 더 잘 예시하기 위해, 도 9a 내지 도 9c는 각각 도 8b의 송신기 코일 배열(800)의 상이한 송신기 코일 층을 도시한다. 특히, 도 9a는 제1 송신기 코일 층(802)을 도시하고, 도 9b는 제2 송신기 코일 층(804)을 도시하며, 도 9c는 제3 송신기 코일 층(806)을 도시한다.
도 9a 내지 도 9c로부터 알 수 있는 바와 같이, 송신기 코일들(802)은 모두 동일한 방사상 방향, 예를 들어, 제1 방사상 방향(808)으로 배열된다. 마찬가지로, 송신기 코일들(804)은 모두 방사상 방향(810)으로 배열되고, 송신기 코일들(806)은 모두 방사상 방향(812)으로 배열된다. 일부 실시예들에서, 동일한 층 내의 송신기 코일들은 실질적으로 동일평면 상에 있다. 또한, 동일한 동일평면의 층 내의 인접한 송신기 코일들은 도 5a 및 도 5b에 대해 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 서로로부터 동일한 거리만큼 떨어져 위치설정된다. 또한, 동일평면의 층 내의 송신기 코일들의 각각의 세트는 수평축(900)을 가로질러 대칭이다. 일부 실시예들에서, 송신기 코일들의 3개의 층 중 2개의 층만이 동일한 수의 송신기 코일들을 갖는다. 예를 들어, 제1 층 내의 송신기 코일들(802)은 제2 층 내의 송신기 코일들(804)과 동일한 수의 송신기 코일들을 갖는다. 제3 층 내의 송신기 코일들(806)은 다른 두 층과 상이한 수의 송신기 코일들을 가질 수 있으며, 예컨대 다른 두 층보다 2개 적은 송신기 코일들을 갖는다. 이러한 현상은 본 명세서에서 위에서 논의된 확장된 로제트 패턴의 아티팩트이다.
도 8b 및 도 9a 내지 도 9c는 하나의 예시적인 송신기 코일 배열을 도시하지만; 실시예들은 그러한 배열들로 한정되지 않는다. 다른 실시예들은 상이한 송신기 코일 배열들을 가질 수 있다. 예로서, 도 10은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 16개의 개별적인 코일을 포함하는 예시적인 송신기 코일 배열(1000)을 예시하며, 여기서 송신기 코일들은 송신기 코일 배열에서의 그들의 위치에 기초하여 상이한 방사상 방향들로 배열된다. 예를 들어, 송신기 코일 배열(1000)은 12개의 외측 송신기 코일(1002) 및 4개의 내측 송신기 코일(1004)을 포함할 수 있다. 외측 송신기 코일들(1002)은 송신기 코일 배열(1000)의 최외측 영역들 근처에 위치설정된 송신기 코일들의 세트일 수 있는 한편, 내측 송신기 코일들(1004)은 외측 송신기 코일들(1002)에 의해 둘러싸인 송신기 코일들일 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 관찰의 용이성을 위해 내측 송신기 코일들(1004)은 굵은 선에 의해 나타내어지고, 외측 송신기 코일들(1002)은 굵지 않은 선에 의해 나타내어진다.
일부 실시예들에서, 외측 송신기 코일들(1002)은 내측 송신기 코일들(1004)과 상이한 방사상 방향으로 배열된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 외측 송신기 코일들(1002)은 송신기 코일 배열(1000)의 외측 에지들을 향하는 방사상 방향으로 배열될 수 있는 한편, 내측 송신기 코일들(1004)은 다양한 방사상 방향으로 배열될 수 있다. 외측 송신기 코일들(1002)을 그러한 방식으로 배열하는 것은 외측 송신기 코일들(1002)의 일부 부분들이 충전 표면의 내부 영역으로부터 떨어져 위치설정될 수 있게 한다. 그러한 부분들은 송신기 코일의 구조적 구성으로 인해 송신기 코일들의 덜 효율적인 부분들이 될 것이며, 이는 본 명세서에서 추가로 논의될 것이다.
송신기 코일 배열(1000)의 다층 구성을 고려하면, 동일한 동일평면의 층 내의 송신기 코일들은 상이한 방향들로 배열될 수 있다. 도 11a 내지 도 11c는 각각 도 10의 송신기 코일 배열(1000)의 상이한 송신기 코일 층을 도시한다. 특히, 도 11a는 송신기 코일 배열(1000)의 제1 송신기 코일 층(1102)을 도시하고, 도 11b는 제2 송신기 코일 층(1104)을 도시하며, 도 11c는 제3 송신기 코일 층(1106)을 도시한다.
도 11a 내지 도 11c로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1 송신기 코일 층(1102) 내의 하나 이상의 송신기 코일은 동일한 층 내의 다른 송신기 코일들과 상이한 방사상 방향으로 배열된다. 도 10의 외측 송신기 코일들(1002)의 일부인 송신기 코일들, 예를 들어, 송신기 코일들(1108a, 1108b, 1108d, 1108e, 1108f)은 무선 충전 매트에 걸쳐 보다 균일한 충전 표면을 달성하기 위해 그들의 방사상 방향이 도 10에 대해 본 명세서에서 논의된 바와 같이 바깥쪽을 향하도록 배열될 수 있다. 반대로, 도 10의 내측 송신기 코일들(1104)의 일부인 송신기 코일들, 예를 들어, 송신기 코일(1108c)은 그것의 방사상 방향이 110과 130 사이의 증분이도록, 예컨대 도 8b에 대해 본 명세서에서 논의된 120도이도록 배열될 수 있다. 도 11b 및 도 11c에 도시된 바와 같이, 제2 및 제3 송신기 코일 층들 내의 각자의 내측 및 외측 송신기 코일들의 일부인 송신기 코일들은 또한 동일한 원리들에 기초하여 배열될 수 있다.
각자의 송신기 코일 배열들로 도 2 내지 도 11c에 도시된 송신기 코일들은 유사한 치수들을 가질 수 있다. 예를 들어, 각각의 송신기 코일 배열 내의 송신기 코일들은 동일한 내측 직경 및 외측 직경을 가질 수 있다. 도 12a는 모든 송신기 코일들이 실질적으로 동일한 치수들, 예를 들어, 동일한 내측 및 외측 직경들을 갖는 예시적인 송신기 코일 배열(1200)을 도시한다. 내측 직경은 그것의 중심에 가장 가까운 송신기 코일의 턴에 의해 형성된 주연부의 직경에 의해 정의될 수 있고, 외측 직경은 그것의 중심으로부터 가장 먼 송신기 코일의 턴에 의해 형성된 주연부의 직경에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 송신기 코일(1202a)은 내측 직경(1204) 및 외측 직경(1206)을 가질 수 있다. 송신기 코일 배열(1200) 내의 가장 먼 좌측 및 우측 위치들에 위치설정된 송신기 코일들(1202b, 1202c)도 모든 다른 송신기 코일들과 실질적으로 동일한 치수들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 송신기 코일들은, 그들 각자의 내측 및 외측 직경들이 10% 미만, 특히 특정 실시예들에서 5% 미만만큼 상이할 때 실질적으로 동일한 치수들을 갖는다.
본 명세서에서 논의된 송신기 코일 배열은 실질적으로 동일한 치수들을 가질 수 있지만, 일부 실시예들은 일부 송신기 코일들이 동일한 송신기 코일 배열 내의 다른 송신기 코일들과 상이한 치수들을 갖는 송신기 코일 배열들을 가질 수 있으며, 이는 도 12b에 대해 본 명세서에서 논의될 것이다.
도 12b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 하나 이상의 송신기 코일이 송신기 코일 배열(1201) 내의 다른 송신기 코일들과 상이한 치수들을 갖는 예시적인 송신기 코일 배열(1201)을 도시한다. 일부 실시예들에서, 송신기 코일 배열(1200) 내의 모든 다른 송신기 코일들은, 송신기 코일 배열(1200)의 가장 먼 좌측 및 우측 위치들에 위치설정되는 송신기 코일들, 예컨대 송신기 코일들(1202b, 1202c)을 제외하고, 동일한 내측 및 외측 직경들(1204, 1206)을 가질 수 있다.
송신기 코일들(1202b, 1202c)은 그것들의 위치들 때문에 송신기 코일 배열(1200) 내의 모든 다른 송신기 코일들보다 작은 내측 직경을 가질 수 있다. 송신기 코일 배열(1200)의 가장 먼 좌측 및 우측 위치들은 송신기 코일 배열의 가장 에지에 있는 것으로 인해 가장 작은 밀도의 송신기 코일들을 갖는다. 따라서, 그러한 위치들에서 생성된 자속은 송신기 코일 배열(1200)의 다른 영역들에서 생성된 자속, 예컨대 송신기 코일 배열(1200)의 중심 근처에서 생성된 자속보다 덜 치밀할 수 있다. 따라서, 가장 먼 좌측 및 우측 위치들에 위치된 하나 이상의 송신기 코일은 송신기 코일 배열의 그 영역들에서 생성된 자속 밀도를 증가시키기 위해 상이한 코일 치수들을 가질 수 있다. 예를 들어, 송신기 코일들(1202b, 1202c)은 송신기 코일 배열(1200) 내의 다른 송신기 코일들, 예를 들어, 송신기 코일(1202a)과 비교할 때 더 작은 내측 직경(1208)을 갖지만 그와 동일한 외측 직경(1210)을 가질 수 있다. 더 작은 내측 직경을 가짐으로써, 송신기 코일들(1202b, 1202c)은 더 많은 턴들을 가질 수 있으며, 이에 의해 더 큰 양의 자속을 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 내측 직경(1208)은 내측 직경(1204)보다 대략 3 내지 5 mm 더 작다. 예를 들어, 내측 직경(1208)은 내측 직경(1204)보다 대략 4 mm 더 작아서 내측 직경(1208)이 13 mm이고 내측 직경(1204)이 17 mm일 수 있다. 다른 실시예들은 더 매끄러운 충전 영역을 달성하기 위해 송신기 코일들의 형상 및/또는 기하학적 구조를 수정할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 하나 이상의 송신기 코일의 형상은 무선 충전 매트의 기하학적 구조, 및 무선 충전 매트에 대한 송신기 코일들의 위치에 기초하여 수정될 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 매트가 정사각형의 일반적 형상 또는 여러 직선 에지를 갖는 다른 형상인 경우, 무선 충전 매트의 에지들에 배치된 일부 송신기 코일들은 "D"의 형상일 수 있어서 송신기 코일의 직선 에지들이 무선 충전 매트의 직선 에지들에 대응할 수 있게 된다.
III. 송신기 코일 구조
도 2 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 송신기 코일들은 원형의 "O"-형상 링들로서 도시된다. 원형의 "O"-형상 링들은 무선 충전을 수행하기 위해 수신기 코일에 대응하는 전류를 유도할 수 있는 시변 자기장을 생성하기 위한 와이어 코일을 나타낸다는 것을 이해해야 한다. 일부 실시예들에서, 와이어 코일은, 와이어의 각각의 턴이 더 작은 와이어 코일들의 번들을 포함하는 와이어 코일로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 와이어 코일은, 와이어의 각각의 턴이 전도성 재료의 단일 코어를 포함하는 와이어 코일로 형성될 수 있다. 도 2 내지 도 12는 송신기 코일들을 원형 링들로서 도시하지만, 일부 실시예들에서 각각의 송신기 코일은, 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 와이어의 폭 및 와이어의 나선형 성질로 인해 완벽한 원형이 아닌 대체로 원형인 형상을 갖는 외측 주연부를 가질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "대체로 원형인" 코일은 원형 주연부를 갖는 코일, 및 이하에서 논의되는 바와 같이 원형에 가까운 주연부를 갖는 코일 둘 모두를 지칭한다. 다른 실시예들에서, 송신기 코일들은 비-원형일 수 있으며, 예컨대 코일들이 인접한 송신기 코일들 사이의 공간의 사용을 최대화할 수 있도록 하는 육각형이거나, 또는 임의의 다른 적합한 형상, 예를 들어, 정사각형, 타원형, 직사각형, 삼각형 등일 수 있다.
A. 송신기 코일 와이어링
도 13a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 복수의 얇은 와이어로 형성된 예시적인 와이어 코일(1300)을 도시한다. 와이어의 단일 턴은 도 13b에 도시된 바와 같이, 작은 전도성 와이어들의 번들(1302)을 포함할 수 있다. 도 13b는 와이어 코일(1300)의 단일 턴의 단면도(1301)를 도시한다. 와이어의 단일 턴은 서브-번들들(1303a, 1303b, 1303c)과 같은 서브-번들들로 배열될 수 있는 다수의 얇은 와이어(1305)를 포함할 수 있다. 와이어들의 번들(1302)의 전체 폭은 각각의 얇은 와이어(1305)의 두께, 및 얇은 와이어들의 번들(1302)이 배열되는 방식(예를 들어, 얼마나 많은 얇은 와이어들(1305)이 z 방향으로 함께 적층되어 각각의 서브-번들의 높이(H)를 정의하는지)에 의해 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 얇은 와이어(1305)의 두께는 110 내지 120 마이크로미터의 범위일 수 있어, 얇은 와이어의 번들(1302)의 폭이 1 내지 2 mm의 범위이고 높이(H)가 0.4 내지 0.7 mm의 범위가 되게 한다. 코일의 각각의 턴에 대해 얇은 와이어의 번들을 사용하는 것은 특히, 제한된 공간에서 많은 수의 턴을 달성하는 그것의 능력을 고려해 볼 때 더 강한 자기장을 생성하는 데 유용할 수 있다.
와이어 코일(1300)은 내측 반경(1304)과 외측 반경(1306) 사이에서 권취하는 와이어 코일로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 와이어 코일(1300)은 내측 반경(1304)으로부터 외측 반경(1306)으로 권취하는 와이어의 단일 층으로 형성된 평탄화된 "O"-링일 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다. 내측 반경(1304)은 와이어 코일(1300)이 빈 내부 공간을 갖도록 허용하는 영이 아닌(non-zero) 반경일 수 있다. 와이어 코일(1300)이 와이어의 단일 층으로 권취하게 하는 것은 코일의 전체 높이를 최소화하며, 이로 인해 코일들이 조립되면 무선 충전 매트의 전체 높이가 감소하게 된다.
특정 실시예들에서, 각각의 얇은 와이어(1305)는 폴리우레탄과 같은 유전체 재료의 하나 이상의 층으로 덮이는 전기적으로 절연된 와이어이다. 전기 절연 층은 얇은 와이어들이 코일링될(coiled) 때 인접한 얇은 와이어와 단락되는 것을 방지한다. 또한, 전체로서의 와이어 코일(1300)은 폴리이미드와 같은 다른 절연 재료 층으로 덮여서, 권취된 와이어들을 함께 부착하여 코일링된 와이어의 단일 구조체를 형성할 수 있다. 와이어 코일(1300)은 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이 보빈에 부착될 수 있고, 따라서 송신기 코일 배열로 (예를 들어, 제조 공정의 일부로서 로봇을 사용하여) 쉽게 픽업되고 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 더 작은 코일들의 번들을 사용하는 대신, 도 13c에 도시된 바와 같이 전도성 재료의 단일 코어가 와이어의 각각의 턴에 사용될 수 있다. 도 13c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 전도성 와이어의 단일 코어로 형성된 예시적인 와이어 코일(1307)을 도시한다. 도 13d는 와이어 코일(1307)의 단일 턴의 단면도(1309)를 도시한다. 단면도(1309)에 도시된 바와 같이, 와이어의 단일 턴은 도 13b에 도시된 바와 같은 와이어들의 번들(1302) 대신에 전도성 와이어의 단일 코어(1311)로 형성될 수 있다. 와이어 코일의 각각의 턴에 대해 전도성 와이어의 단일 코어를 사용하는 것은 특히 송신기 코일이 PCB 내에 형성되는 응용들에서 유용할 수 있으며, PCB는 매우 작은 치수들을 갖는 전도성 라인들로 인쇄될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전도성 와이어의 단일 코어는 0.9 내지 1.3 mm의 폭, 및 0.08 내지 0.18 mm의 높이를 가질 수 있다.
다시 도 13a를 참조하면, 와이어 코일(1300)은 2개의 종단 단부인, 제1 종단 단부(1308) 및 제2 종단 단부(1310)를 가질 수 있다. 종단 단부들은 전류가 와이어 코일(1300)을 통해 들어가고 나갈 수 있는 통로일 수 있다. 일부 실시예들에서, 종단 단부(1310)는 도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같이 코일(1300)의 내측 직경 내에 위치설정되도록 코일(1300) 위로 접힐(fold over) 수 있다.
특히, 도 14a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 종단 단부들(1402, 1404)이 와이어 코일(1400)의 내측 직경(1406) 내에 위치설정되는 와이어 코일(1400)의 상부 사시도를 도시하고, 도 14b는 와이어 코일(1400)의 측면도를 도시한다. 종단 단부들(1402, 1404)을 와이어 코일(1400)의 내측 직경 내에 위치설정하는 것은 코일(1400)이 드라이버 보드와 같은 다른 구조체에 결합되는 방법을 단순화하는데, 그로 인해 결합이 단일 위치에서, 예를 들어, 와이어 코일(1400)의 중심에서 수행될 수 있게 되기 때문이다.
도 14a에 도시된 바와 같이, 종단 단부(1402)는 내측 직경(1406) 내에 위치설정되도록 코일(1400) 위로 구부러진다. 종단 단부(1402)는 그 자체에서 접히지 않으면서 코일(1400) 위로 구부러지는 것처럼 보이지만, 실시예들은 그러한 배열들로 제한되지 않으며, 종단 단부(1402)가 내측 직경(1406) 내에 위치설정되기 위해 그 자체에서 접히는 실시예들이 또한 본 명세서에서 구상된다. 일부 실시예들에서, 종단 단부(1402)의 부분(1408)은 코일(1400) 상에 놓여, 그것이 코일(1400)의 평면 위로 돌출되게 된다. 예를 들어, 도 14b를 참조하면, 부분(1408)은 코일(1400)의 와이어의 권취에 의해 형성된 표면에 의해 정의된 바와 같은 코일(1400)의 평면(1410) 위로 연장될 수 있다. 돌출부는 코일(1400)의 하나의 측면 상에만 위치설정될 수 있어, 코일(1400)의 다른 측면은 돌출부를 갖지 않을 수 있다. 종단 단부(1402)와 달리, 종단 단부(1404)는 이미 내측 직경(1406) 내에 위치설정될 수 있으므로 평면(1410) 위로 돌출되지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 종단 단부(1404)는 코일(1400) 위로 접히지 않고 단지 코일(1400)의 중심을 향해 구부러질 수 있다.
다시 도 14a를 참조하면, 종단 단부들(1402, 1404)이 코일(1400)의 중심을 향하는 방향들은, 일부 실시예들에서, 서로에 대해 각도(1412)를 형성할 수 있다. 각도(1412)는 도 8b에 대해 본 명세서에서 논의된 오프셋 각도(814)와 같은 오프셋 각도에 기초하여 결정될 수 있다. 오프셋 각도(814)는 코일(1400)의 중첩 부분(1408)이 인접한 층 내의 송신기 코일들 사이의 간극에 위치설정되게 하여 송신기 코일 스택의 z-높이를 최소화할 수 있으며, 이는 본 명세서에서 추가로 논의될 것이다.
도 14a로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 와이어 코일(1400)의 일부분은 다른 영역들과 상이한 수의 턴들을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 14a에 도시된 바와 같이 코일(1400)의 영역(1414)은 와이어의 4개의 턴을 가질 수 있지만, 코일(1400)의 나머지(예를 들어, 영역(1414)의 일부가 아닌 코일(1400)의 영역들)는 와이어의 5개의 턴을 갖는다. 다른 예(도 14a에 도시되지 않음)에서, 코일(1400)의 영역(1414)은 코일(1400)의 나머지보다 많은 턴을 가질 수 있다. 영역(1414)에서 더 많거나 더 적은 턴을 갖는 것은 권취가 시작되고 종료되는 곳을 정의하는 종단 단부들(1402, 1404)의 배열에 의존한다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 영역(1414)은 송신기 코일 배열로 배열될 때 다른 송신기 코일들과의 결합 특성들이, 코일(1400)의 다른 영역들과는 상이할 수 있다. 예로서, 영역(1414)은 송신기 코일 배열 내의 다른 송신기 코일들과 더 많은 결합을 가질 수 있다. 더 많은 결합을 갖는 것은 송신기 코일의 효율성을 감소시킬 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 영역(1414)은 종단 단부들(1402, 1404)이 위치설정되는 각도를 감소시킴으로써 다른 송신기 코일들과의 결합을 완화시키기 위해, 최소화될 수 있다. 예를 들어, 종단 단부들(1402, 1404)은 도 14c에 도시된 바와 같이, 서로에 평행하게 위치설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 영역(1414)은 코일(1400)의 절반 미만이어서, 영역(1414)이 코일(1400)의 나머지보다 작은 코일(1400) 부분이 되게 한다.
도 14c는 종단 단부들(1402, 1404)이 서로 평행하게 배열되는 예시적인 와이어 코일(1401)을 도시한다. 종단 단부들(1402, 1404)을 서로 평행하게 배열함으로써, 코일의 다른 영역들보다 적은 턴들을 갖는 코일(1401)의 영역(1416)은 최소화될 수 있다. 예를 들어, 단지 4개 턴의 와이어를 갖는 영역(1416)은, 도 14c에 도시된 종단 단부들(1402, 1404) 사이의 작은 거리가 되도록 최소화될 수 있다. 이와 비교하여, 영역(1416)은 도 14a에서의 영역(1414)보다 실질적으로 더 작을 수 있다. 따라서, 영역(1416)을 최소화함으로써, 코일(1401)은 더 효율적인 방식으로 동작할 수 있다.
일부 실시예들에서, 코일들(1400, 1401)을 구성하는 와이어의 각각의 턴의 폭으로 인해, 각각의 코일은 진정한 원형이 아닌 대체로 원형인 형상(코일의 외측 주연부에 의해 정의된 바와 같음)을 가질 수 있다. 즉, 코일들(1400, 1401)의 외측 주연부의 일부 영역들은 진정한 원형의 외측 주연부로부터 벗어날 수 있다. 예를 들어, 파선 및 점선으로 나타내어진 진정한 원형(1418)의 외측 주연부는 도 14a 및 도 14c에서 코일(1400, 1401) 위로 중첩된다. 더 적은 턴들을 갖는 코일들(1400, 1401)의 외측 주연부의 부분들, 예를 들어, 부분들(1414, 1416)은 더 짧은 반경을 가짐으로써 진정한 원형(1418)의 외측 주연부로부터 벗어날 수 있다. 송신기 코일들의 비-원형 형상은 이하에서 추가로 논의되는 바와 같이, 충전 영역의 전체 표면에 걸쳐 균일한 충전 효율을 보장하기 위해 송신기 코일 배열의 조직화를 지시할 수 있다.
본 명세서에서 추가로 이해되는 바와 같이, 종단 단부들이 배열되는 상이한 방식들은 도 8 내지 도 11c에 대해 본 명세서에서 논의된 바와 같이 코일들의 방사상 방향들에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 관계의 상세사항들은 도 17a 내지 도 19에 대해 본 명세서에서 추가로 논의될 것이다.
B. 보빈
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 각각의 와이어 코일은 권취되고, 각각의 코일의 종단 단부들은 "보빈"으로 알려진 중심 디스크-형상 지지 구조체에 부착된다. 와이어 코일 및 보빈을 조합함으로써 형성된 구조체는 본 개시내용의 전반에 걸쳐 때때로 "송신기 코일"로서 지칭된다. 보빈은 와이어 코일에 대한 구조적 완전성을 제공할 뿐만 아니라, 각자의 쌍의 접점 핀들과의 결합을 위해 종단 단부들이 부착될 수 있는 구조체를 제공하는 지지 구조체이다. 접점 핀들은, 무선 충전을 위한 송신기 코일로서 와이어 코일을 동작시키기 위해 드라이버 보드에 와이어 코일을 전기적으로 결합할 수 있다.
도 15a 내지 도 15d는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 예시적인 보빈(1500)을 도시한다. 특히, 도 15a는 보빈(1500)의 상부 사시도를 도시하고, 도 15b는 보빈(1500)의 측면도를 도시하며, 도 15c 및 도 15d는 다른 예시적인 보빈들의 측면도들을 각각 도시한다. 이러한 예시적인 보빈들은, 그들의 접점 하우징들 및 핀들이 상이하게 배열될 수 있다는 것을 제외하고는, 보빈(1500)과 유사한 특징부들을 가질 수 있으며, 이는 이하에서 논의되는 바와 같다.
보빈(1500)은 실질적으로 평면형 표면들을 포함하는 디스크의 형상인, 대체로 편평하고 원형인 구조체일 수 있다. 예를 들어, 보빈(1500)은 도 15b에 도시된 바와 같이, 실질적으로 평면형 상부 표면(1502) 및 실질적으로 평면형 저부 표면(1504)을 가질 수 있다. 다시 도 15a를 참조하면, 보빈(1500)은 보빈(1500)의 중심 근처에 위치설정된 접점 하우징(1506)을 포함한다. 한 쌍의 접점 핀들(1508a, 1508b)은 와이어 코일의 각자의 쌍의 종단 단부들과 결합하기 위해 접점 하우징(1502) 내에 존재할 수 있다. 접점 핀들(1508a, 1508b)은 각이 진(angular) 보빈(1500) 둘레에 권취된 와이어 코일(도시되지 않음)을 동작시키기 위한, PCB로서 형성된 드라이버 보드와 같은 제어 보드 상의 패드들과 접촉하도록 구성되는, 캔틸레버 빔들 형태의 접점들(또는 임의의 다른 적합한 형태의 접점들)일 수 있다.
일부 실시예들에서, 접점 하우징(1506)은 보빈(1500)의 평면형 표면을 지나 돌출될 수 있다. 예로서, 접점 하우징(1506)은 도 15b에 도시된 바와 같이 평면형 상부 표면(1502)을 지나 돌출될 수 있다. 다른 예로서, 접점 하우징(1506)은 도 15c에 도시된 바와 같이 상부 및 저부 표면들(1502, 1504) 둘 모두를 각각 지나 돌출될 수 있거나, 도 15d에 도시된 바와 같이 저부 표면(1504)을 지나 돌출될 수 있다. 접점 하우징(1506)은 와이어 코일의 종단 단부들이 접점 핀들(1508a, 1508b)과 결합하기 위한 추가적인 수직 공간을 제공하도록 보빈(1500) 의 평면을 지나 돌출된다. 예를 들어, 접점 하우징(1506)은 종단 단부들이 보빈(1500)에 솔더링되기 위한 충분한 공간을 제공할 수 있다. 생성된 솔더링된 구조체는 상부 및 저부 표면들(1502, 1504)에 의해 정의된 보빈(1500)의 두께보다 많은 수직 공간을 점유할 수 있다.
보빈(1500)은 또한 한 쌍의 접점 패드들(1512a, 1512b)을 포함할 수 있다. 접점 패드들(1512a, 1512b)은 와이어 코일의 종단 단부들이 접점 핀들(1508a, 1508b)과 전기적으로 결합하기 위해 부착될 수 있는 표면을 제공할 수 있다. 예를 들어, 접점 패드들(1512a, 1512b)은 각자의 접점 핀들(1508a, 1508b)에 전기적으로 결합되는 실질적으로 편평한 표면들일 수 있다. 보빈(1500)은 종단 단부들이 접점 패드들(1512a, 1512b)과 결합할 수 있게 하는 한 쌍의 채널들(1510a, 1510b)을 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 채널들(1510a, 1510b)은 외측 림(outer rim)(1516)으로부터 접점 하우징(1506)을 향해, 즉, 보빈(1500)의 중심을 향해 연장된다. 채널들(1510a, 1510b)은 종단 단부들이 접점 패드들(1512a, 1512b)과 접촉하기 위해 횡단하는 통로를 제공할 수 있다. 도 15a에 도시된 바와 같이, 채널들(1510a, 1510b)은 종단 단부들이 보빈(1500)의 전체 두께에 실질적으로 영향을 미치지 않으면서 위치설정될 수 있는 보빈(1500) 내의 빈 영역들일 수 있다.
보빈(1500)은 하나 이상의 개구(1516a, 1516b)를 추가로 포함할 수 있다. 각각의 개구(1516a, 1516b)는 장치들이 보빈(1500)의 일 측면으로부터 다른 측면으로 통과할 수 있도록 보빈(1500)을 통해 연장되는 빈 공간일 수 있다. 일부 실시예들에서, 개구들(1516a, 1516b)은 보빈(1500)을 붙잡고 보빈(1500)을 픽업하여 송신기 코일 배열 내와 같은 특정 위치들에 정확하게 배치하는 데 사용될 수 있는 특징부들이다. 또한, 개구들(1516a, 1516b)은, 보빈(1500)이 픽업되고 그의 의도된 위치에 배치된 후에 보빈(1500)을 송신기 코일 배열 내에 고정시키기 위해 장치들이 횡단할 수 있는 통로들을 제공한다.
일부 실시예들에서, 보빈(1500)은 와이어 코일을 보빈(1500)에 부착하기 위한 부착 패드들(1514)을 포함할 수 있다. 에폭시 접착제와 같은 임의의 적합한 접착제가 와이어 코일을 부착 패드들(1514)에 고정시킴으로써 보빈(1500)을 와이어 코일에 고정시킬 수 있다. 도 15a는 보빈(1500)의 일 측면 상에만 배치된 3개의 부착 패드(1514)를 도시하지만, 실시예들은 그러한 구성들에 제한되지 않는다. 다른 실시예들은 더 많거나 더 적은 부착 패드들을 가질 수 있고, 부착 패드들은 보빈의 하나의 측면 또는 양 측면 상에 배치될 수 있다.
C. 각도 송신기 코일
도 15a에 도시된 바와 같이, 보빈(1500)의 채널들(1510a, 1510b)은 서로에 대해 각도(1518)를 두고 배열될 수 있다. 각도(1518)는, 특히 송신기 코일들이 최소의 z-높이로 스택 내에 배열되게 하기에 적합한, 영이 아닌 각도일 수 있다. 예를 들어, 각도(1518)는 110 내지 130도, 예컨대 특정 실시예들에서 120도일 수 있다. 각도(1518)는 도 14의 코일(1400)의 종단 단부들 사이의 각도(1412)에 대응할 수 있다. 이와 같이, 보빈(1500)의 외측 림(1516) 둘레에 와이어를 권취하는 것은, 코일(1400)이 형성되게 할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 보빈(1500) 둘레에 와이어 코일을 권취하는 것은, 도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이 각도 송신기 코일이 형성되게 한다.
도 16a 및 도 16b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈(1604) 둘레에 권취된 와이어 코일(1602)로 형성된 예시적인 각도 송신기 코일(1600)의 상부 및 저부 사시도들을 각각 도시한다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 종단 단부들(1606, 1608)은 도 15a에서의 각도(1518)와 같은 각도로 보빈(1604) 상의 각자의 접점 패드들에 부착될 수 있다. 접점 패드들에 부착되면, 종단 단부들(1606, 1608)은 접점 하우징(1612) 내의 각자의 접점 핀들(1610a, 1610b)에 전기적으로 결합될 수 있다. 따라서, 접점 패드들(1610a, 1610b)이 드라이버 보드(도시되지 않음)에 결합되면, 드라이버 보드는 각도 송신기 코일(1600)의 동작을 제어하기 위해 코일(1602)에 전기적으로 결합될 수 있다. 또한, 와이어 코일(1602)이 보빈(1604) 둘레에 권취되면, 각도 송신기 코일(1600)이 형성되고, 무선 충전 매트의 조립 동안 픽업되고 드라이버 보드 상에 배치될 수 있는 단일 구조체로서 구성된다.
도 16b의 각도 송신기 코일(1600)의 저부 사시도로부터 알 수 있는 바와 같이, 종단 단부(1608)는 코일(1602) 위로 구부러질 수 있다. 따라서, 접점 하우징(1612) 이외에, 종단 단부(1608)가 또한 각도 송신기 코일(1600)의 평면으로부터 돌출될 수 있다. 일부 실시예들에서, 종단 단부(1608) 및 접점 하우징(1612)은 각도 송신기 코일(1600)의 동일한 평면으로부터 돌출된다. 이러한 돌출은 송신기 코일 배열로 구현될 때 송신기 코일들이 방사상으로 배향되는 방식에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 도 17a 및 도 17b에 대해 추가로 논의될 것이다.
도 17a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 각도 송신기 코일들로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열(1700)을 도시한다. 각각의 각도 송신기 코일은 송신기 코일 배열(1700)의 z-높이를 최소화하면서 또한 각각의 송신기 코일로부터의 접점 핀들이 드라이버 보드(도시되지 않음)와 접촉할 수 있게 하기에 적합한 방사상 방향으로 배열될 수 있다. 특히, 송신기 코일 배열(1700)은 도 8 내지 도 9c에 도시된 송신기 코일 배열에 기초하여 조직화될 수 있다. 도 8 내지 도 9c에 대한 본 명세서에서의 논의와 유사하게, 상이한 송신기 코일 층들 내의 송신기 코일들은 송신기 코일 배열(1700)의 z-높이를 최소화하기 위해, 제1, 제2, 및 제3 송신기 코일 층들에서 상이한 방사상 방향들로, 예를 들어, 방사상 방향들(1704, 1706, 1708)로 배열될 수 있다. 도 8b에서의 방사상 방향들(808, 810, 812)과 유사하게, 방사상 방향들(1704, 1706, 1708)은 120도와 같은 110 내지 130도의 각도 오프셋들로 배열될 수 있다. 각도 오프셋은, 송신기 코일의 평면으로부터 돌출되는 종단 단부들이 다른 층 내의 인접한 코일들 사이에 밀어 넣어짐으로써 송신기 코일 배열(1700)의 z-높이를 최소화할 수 있도록 선택된다.
도 17b는 송신기 코일 배열(1700)의 일부분의 줌 인된 저부 사시도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 제1 송신기 코일 층 내의 각도 송신기 코일의 종단 단부(1710)는 제2 송신기 코일 층 내의 인접한 송신기 코일들(1712, 1714) 사이의 공간에 밀어 넣어질 수 있다. 인접한 송신기 코일들 사이의 공간은 도 5a 및 도 5b에 대해 본 명세서에서 논의된 거리(D1)에 대응할 수 있다. 거리(D1)는 종단 단부의 폭, 즉, 송신기 코일의 와이어의 폭보다 클 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(D1)는 1.5 내지 2 mm의 범위이다.
송신기 코일들의 접점 하우징들은 접점 핀들이 다른 송신기 코일에 의해 차단되지 않으면서 드라이버 보드와 인터페이싱할 수 있는 위치들에 위치설정된다. 예를 들어, 접점 하우징들은 송신기 코일들의 중심 종단 구역들(1718) 내에 위치설정될 수 있다. 중심 종단 구역들(1718)은 도 4에 대해 본 명세서에서 논의된 중심 종단 구역들(418)에 대응할 수 있다.
D. 평행 송신기 코일
도 18a 및 도 18b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 예시적인 평행 송신기 코일(1800)을 도시한다. 특히, 도 18a는 평행 송신기 코일(1800)의 상부 사시도를 도시하고, 도 18b는 평행 송신기 코일(1800)의 저부 사시도를 도시한다.
도 18a에 도시된 바와 같이, 평행 송신기 코일(1800)은 보빈(1804) 둘레에 권취된 와이어 코일(1802)을 포함할 수 있다. 종단 단부들(1806, 1808)은 보빈(1804) 상의 각자의 접점 패드들에 부착되고 서로 평행하게 배열될 수 있다. 종단 단부들(1806, 1808)이 평행하게 배열되면, 종단 단부들(1806, 1808) 사이의 영역에 의해 정의된 코일링된 와이어(1802)의 부분(1814)은 코일링된 와이어(1602)의 부분(1614)보다 작을 수 있다. 따라서, 평행 송신기 코일(1800)은 각도 송신기 코일(1600)보다 효율적일 수 있다. 접점 패드들에 부착되면, 종단 단부들(1806, 1808)은 접점 하우징(1812) 내의 각자의 접점 핀들(1810a, 1810b)에 전기적으로 결합될 수 있다. 따라서, 접점 패드들(1810a, 1810b)이 드라이버 보드(도시되지 않음)에 결합되면, 드라이버 보드는 평행 송신기 코일(1800)의 동작을 제어하기 위해 코일(1802)에 전기적으로 결합될 수 있다.
도 18b의 평행 송신기 코일(1800)의 저부 사시도로부터 알 수 있는 바와 같이, 접점 하우징(1812)은 평행 송신기 코일(1800)의 평면으로부터 돌출될 수 있다. 종단 단부(1808)는 코일(1802) 위로 구부러지고 또한 평행 송신기 코일(1800)의 평면으로부터 돌출될 수 있다. 일부 실시예들에서, 종단 단부(1808) 및 접점 하우징(1812)은 평행 송신기 코일(1800)의 동일한 평면으로부터 돌출된다. 이러한 돌출은 송신기 코일 배열로 구현될 때 송신기 코일들이 방사상으로 배향되는 방식에 영향을 미칠 수 있다.
도 19는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 평행 및 각도 송신기 코일들로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열(1900)을 도시한다. 각각의 송신기 코일은 송신기 코일 배열(1900)의 내부 영역의 효율성을 최대화하면서 또한 z-높이를 최소화하고 각각의 송신기 코일로부터의 접점 핀들이 드라이버 보드(도시되지 않음)와 접촉할 수 있게 하기에 적합한 방사상 방향으로 배열될 수 있다. 특히, 송신기 코일 스택은 도 10 내지 도 11c에 도시된 송신기 코일 배열에 따라 배열될 수 있다. 송신기 코일 배열(1900)은 유사하게 외측 송신기 코일들(1902) 및 내측 송신기 코일들(1904)을 포함할 수 있다. 외측 송신기 코일들(1902)은 송신기 코일 배열(1900)의 최외측 영역들 근처에 위치설정된 송신기 코일들의 단일 라인일 수 있는 한편, 내측 송신기 코일들(1904)은 외측 송신기 코일들(1902)에 의해 둘러싸인 송신기 코일들일 수 있다.
일부 실시예들에서, 외측 송신기 코일들(1902)은 송신기 코일 배열(1900)의 외측 에지들, 예를 들어, 송신기 코일 배열(1900)이 배치되는 무선 충전 매트의 외측 주연부를 향하는 방사상 방향들로 배열된 평행 송신기 코일들일 수 있다. 예를 들어, 더 적은 와이어 턴들을 갖는 외측 송신기 코일들(1902)의 부분들(1906), 예를 들어, 도 18a에서의 부분(1814)과 같은 와이어 코일의 덜 효율적인 부분들은, 송신기 코일 배열(1900)의 외측 에지들을 향해 배향될 수 있다. 따라서, 더 많은 턴들 및 더 나은 효율성을 갖는 외측 송신기 코일들(1904)의 부분들의 나머지는 송신기 코일 배열(1900)의 내부를 향해 집중될 수 있다. 이는 무선 충전 매트가 충전 표면의 내부 영역들에서 더 일관되고 효율적인 충전 표면을 갖도록 보장하는 것을 돕는다.
외측 송신기 코일들(1902)은 평행 송신기 코일들로 형성될 수 있지만, 내측 송신기 코일들(1904)은 외측 송신기 코일들(1902)의 배열에 의해 야기된 공간적 제약들 때문에 각도 송신기 코일들로 형성될 수 있다. z-높이를 최소화하면서 내측 송신기 코일들(1904)을 송신기 코일 배열(1900) 내에 끼워맞추기 위해, 내측 송신기 코일들(1904)은 도 17a에 대해 본 명세서에서 논의된 원리들에 따라 다양한 방사상 방향으로 배열될 수 있다. 즉, 내측 송신기 코일들(1904)은 120도와 같은 110 내지 130도의 각도 오프셋에 따라 상이한 방사상 방향들로 배열될 수 있어, 각도 송신기 코일의 평면으로부터 돌출되는 종단 단부들이 다른 층 내의 인접한 코일들 사이에 밀어 넣어짐으로써 송신기 코일 배열(1900)의 z-높이를 최소화할 수 있게 한다.
IV. 송신기 코일의 다층 배열
송신기 코일 배열의 z-높이를 최소화하기 위해, 접점 하우징들 및 와이어 코일들의 종단 단부들의 접힘에 의해 야기된 송신기 코일들의 돌출부들은, 그것들이 전체로서의 송신기 코일 배열 위로 또는 아래로 돌출되지 않도록 송신기 코일 배열 내에 안착될 수 있다. 이러한 개념을 더 잘 이해하기 위해, 도 20a 및 도 20b는 조립될 때 돌출부가 어떻게 위치설정되는지를 보여주는 예시적인 송신기 코일 배열(2000)의 측면도들을 도시한다. 송신기 코일 배열(2000)의 안착은 도 8, 도 10, 도 17a, 및 도 19에 도시된 송신기 코일 배열들(800, 1000, 1700, 1900)과 같은 다른 송신기 코일 배열들이 안착되는 방법과 유사할 수 있고, 그것을 적절히 나타낼 수 있다.
도 20a는 어떻게 돌출부들이 위치설정되는지를 보여주기 위해 송신기 코일 배열(2000)의 분해도를 도시한다. 송신기 코일 배열(2000)은 제1 송신기 코일 층 내의 제1 송신기 코일(2002), 제2 송신기 코일 층 내의 제2 송신기 코일(2004), 및 제3 송신기 코일 층 내의 제3 송신기 코일(2006)을 포함할 수 있다. 각각의 송신기 코일은 동일한 층 내의 다른 송신기 코일들을 대표할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 송신기 코일(2002)은 제3 송신기 코일(2006)로부터 떨어져 위치설정되는 한편 제2 송신기 코일(2004)는 각각 제1 및 제3 송신기 코일들(2002, 2006) 사이에 위치설정된다.
제1 송신기 코일(2002)은 제1 송신기 코일(2002)의 평면형 표면(2010)을 지나 연장되는 돌출부(2008)를 가질 수 있다. 표면(2010)은 권취된 와이어의 코일 및 와이어 코일이 둘레에 권취되는 보빈의 부분들 둘 모두의 대응하는 평면형 표면들을 포함할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 권취된 와이어의 코일의 평면형 표면들 및 제1 송신기 코일(2002)의 대응하는 측면들 상의 보빈의 부분들은 실질적으로 동일평면 상에 있을 수 있다. 보빈의 다른 부분들은 실질적으로 표면(2010) 위로 돌출되지 않을 수 있기 때문에, 다른 부분들은 도 20a의 측면 사시도로부터 인지되는 바와 같이 와이어 코일의 뒤에 숨겨지므로 도시되지 않는다. 일부 실시예들에서, 돌출부(2008)는 접점 하우징 뿐만 아니라, 와이어 코일의 접힌 종단 단부를 포함할 수 있다. 제1 송신기 코일(2002)의 접점 핀들(2026)은 돌출부의 반대 방향을 따라 평면형 표면(2011)을 지나 연장되도록 위치설정될 수 있다. 접점 핀들(2026)은 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 아래에 있는 드라이버 보드와 접촉하기 위해 평면형 표면(2011)을 지나 돌출된다.
제1 송신기 코일(2002)과 유사하게, 제3 송신기 코일(2006)은 제3 송신기 코일(2002)의 평면형 표면(2014)을 지나 연장되는 돌출부(2012)를 가질 수 있다. 돌출부(2012)는 보빈의 접점 하우징 및 제3 송신기 코일(2006)의 보빈 둘레에 권취된 와이어 코일의 접힌 종단 단부를 포함할 수 있다. 제3 송신기 코일(2006)의 접점 핀들(2024)은 돌출부의 방향을 따라 돌출부(2012)의 단부를 지나(예를 들어, 보빈의 접점 하우징을 지나) 연장되도록 위치설정될 수 있다. 접점 핀들(2024)은 아래에 있는 드라이버 보드와 접촉하기 위해 돌출부(2012)의 단부를 지나 연장된다.
도 20a에 추가로 도시된 바와 같이, 제2 송신기 코일(2004)은 2개의 부분 - 제1 부분(2016a) 및 제2 부분(2016b) - 을 포함하는 돌출부를 가질 수 있다. 제1 및 제2 부분들(2016a, 2016b)은 보빈의 접점 하우징, 및 제2 송신기 코일(2004)의 보빈 둘레에 권취된 와이어 코일의 접힌 종단 단부를 포함할 수 있다. 제1 부분(2016a)은 제2 송신기 코일(2004)의 표면(2018)을 지나 연장될 수 있고, 제2 부분(2016b)은 표면(2018)의 반대편인 표면(2020)을 지나 연장될 수 있다. 제2 송신기 코일(2004)의 접점 핀들(2022)은 아래에 있는 드라이버 보드와 접촉하기 위해 제2 부분(2016b)의 방향을 따라 제2 부분(2016b)의 단부를 지나 연장되도록 위치설정될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 제1 및 제3 송신기 코일들(2002, 2006)의 돌출부들(2008, 2012)은 각각 제2 송신기 코일(2004)을 향해 위치설정되어, 송신기 코일들이 송신기 코일 배열(2000)로 조립될 때, 돌출부들이 전체로서의 송신기 코일 배열(2000) 위로 또는 아래로 돌출되지 않도록 할 수 있다. 또한, 송신기 코일들의 접점 패드들의 위치는, 송신기 코일들이 송신기 코일 배열(2000)로 조립될 때, 접점 핀들이 아래에 있는 드라이버 보드와 접촉하기 위해 송신기 코일 배열(2000)의 저부 표면을 지나 연장될 수 있도록 배열된다. 접점 핀들이 송신기 코일들의 각자의 표면들로부터 떨어져 위치설정되는 거리는, 도 20b에 도시된 바와 같이 송신기 코일 배열(2000)로서 조립된 후에도 그것들이 드라이버 보드와 접촉할 수 있도록 구성된다.
도 20b는 아래에 있는 드라이버 보드(2029)에 부착된, 조립된 송신기 코일 배열(2000)을 도시한다. 조립될 때, 송신기 코일들로부터의 돌출부들은 돌출부들(2008, 2012, 2016a, 2016b)을 나타내는 점선들에 의해 도시된 바와 같이 송신기 코일 배열(2000) 내에 안착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 송신기 코일 배열(2000) 내의 어떠한 돌출부들도 상부 평면(2032)(즉, 제3 송신기 코일(2006)의 표면(2013)) 위로 연장되거나 송신기 코일 배열(2000)의 저부 평면(2030)(즉, 제1 송신기 코일(2002)의 표면(2011)) 아래로 연장되지 않는다. 따라서, 돌출부(2008)는 제2 및 제3 송신기 코일들(2004, 2006)의 권선들의 코일의 조합된 두께보다 작은 거리만큼 표면(2010)으로부터 연장될 수 있고; 마찬가지로, 돌출부(2012)는 제1 및 제2 송신기 코일들(2002, 2004)의 권선들의 코일의 조합된 두께보다 작은 거리만큼 표면(2014)으로부터 연장될 수 있다. 제2 송신기 코일(2004)은 제1 및 제3 송신기 코일들(2002, 2006) 사이에 위치설정되기 때문에, 부분(2016a)은 제3 송신기 코일(2006)의 권선들의 코일의 두께보다 작은 거리만큼 표면(2018)으로부터 연장될 수 있고, 부분(2016b)은 제1 송신기 코일(2002)의 권선들의 코일의 두께보다 작은 거리만큼 표면(2020)으로부터 연장될 수 있다.
일부 실시예들에서, 접점 핀들은 송신기 코일 배열(2000)이 조립될 때 드라이버 보드(2029)와 접촉하도록 배열될 수 있다. 따라서, 송신기 코일 배열에서 드라이버 보드(2029)로부터 가장 멀리 떨어져 위치설정된 송신기 코일들은, 그들의 접점 핀들이 그것의 와이어 코일로부터 가장 멀리 떨어져 위치설정될 수 있다. 예를 들어, 도 20b에 도시된 바와 같이, 제3 송신기 코일(2006)은 드라이버 보드(2029)로부터 가장 멀리 떨어져 위치설정될 수 있다. 따라서, 접점 핀들(2024)은, 송신기 코일 배열(2000)이 조립될 때 그것들이 드라이버 보드(2029)와 접촉할 수 있도록, 제3 송신기 코일(2006)의 와이어 코일로부터 가장 멀리 떨어져 위치설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 20a에 도시된 바와 같이, 접점 핀들(2024)은 제3 송신기 코일(2006)의 표면(2014)으로부터 거리(2028)에 위치설정되고, 접점 핀들(2022)은 제2 송신기 코일(2004)의 표면(2020)으로부터 거리(2030)에 위치설정되고, 접점 핀들(2026)은 제1 송신기 코일(2002)의 표면(2011)으로부터 거리(2032)에 위치설정된다. 따라서, 거리(2028)는 거리(2030, 2032)보다 클 수 있고, 거리(2030)는 거리(2028)보다 작지만 거리(2032)보다 클 수 있으며, 거리(2032)는 거리들(2028, 2030)보다 작을 수 있다. 각자의 송신기 코일들의 접점 핀들을 이들 거리에 따라 배열함으로써, 접점 핀들은, 그것들이 결합되는 코일들이 드라이버 보드(2029)로부터 상이한 거리들로 떨어져 위치설정되더라도, 도 20b에 도시된 바와 같이, 아래에 있는 드라이버 보드(2029)와 접촉하도록 위치설정될 수 있다.
접점 핀들(2022, 2024, 2026)은 돌출부들(2016a, 2016b, 2012, 2008)이 연장되는 방향에 관계없이 드라이버 보드(2029)를 향해 연장된다는 것을 이해해야 한다. 예로서, 제1 송신기 코일(2002)의 접점 핀들(2026)은 그것의 돌출부(2008)가 상향으로 연장되더라도 드라이버 보드(2029)를 향해 하향으로 연장된다. 접점 핀들(2022, 2024, 2026)은 드라이버 보드(2029)와 접촉하기 위해 드라이버 보드(2029)를 향해 연장되어, 제어 보드(2029)가 무선 충전을 수행하기 위해 송신기 코일들을 동작시킬 수 있게 한다.
V. 보빈이 없는 송신기 코일
본 명세서에서 논의된 전술된 실시예들은 보빈들을 갖는 송신기 코일들로 형성된 송신기 코일 배열들에 관한 것이다. 그러나, 본 개시내용의 실시예들에 따른 송신기 코일 배열들은 보빈들을 갖는 송신기 코일들로 형성되어야 하는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 송신기 코일 배열들은 보빈들이 없는 송신기 코일들로 형성될 수 있지만 여전히 보빈들이 있는 송신기 코일들로 형성된 송신기 코일 배열들과 동일한 커버리지, 성능, 및 효율성을 달성할 수 있다.
도 21은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈이 없는 예시적인 송신기 코일(2100)을 도시한다. 송신기 코일(2100)은 내측 반경(2104)과 외측 반경(2106) 사이에서 권취된 와이어 코일(2102)를 포함할 수 있다. 와이어 코일(2102)은 도 12a의 와이어 코일(1200)과 유사하게 복수의 얇은 와이어로 형성되거나, 도 13a의 와이어 코일(1300)과 유사하게 전도성 재료의 단일 코어로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 와이어 코일(2102)은 초기 위치(2108)로부터 종단 위치(2110)로 권취할 수 있다. 초기 위치(2108)는 와이어가 권취를 개시하는 와이어 코일(2102)을 따른 위치일 수 있고, 종단 위치(2110)는 와이어가 권취를 종료하는 와이어 코일(2102)을 따른 위치일 수 있다. 와이어의 권선들은 실질적으로 초기 위치(2108)와 종단 위치(2110) 사이에서 서로로부터 벗어나지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 종단 위치(2110)는 실질적으로 균일한 권선 프로파일을 달성하기 위해 초기 위치(2108)에 기초하여 위치설정될 수 있다. 예를 들어, 종단 위치(2110)는 초기 위치(2108)로부터 권선의 코일(2102)을 바로 가로질러 위치설정될 수 있다. 초기 위치(2108) 및 종단 위치(2110)를 이러한 방식으로 위치설정함으로써, 권선들의 수는 가능한 한 정수에 가까울 수 있으며, 이에 의해 실질적으로 균일한 권선 프로파일을 달성할 수 있다. 실질적으로 균일한 권선 프로파일은 도 14a 및 도 14c에 대해 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 송신기 코일(2100)의 나머지와 상이한 수의 턴들을 갖는 부분(2116)의 크기를 최소화할 수 있다. 또한, 턴들의 수는 설계에 의해 결정된 목표 인덕턴스 값에 따라 결정될 수 있다. 더 많은 턴들이 송신기 코일에 형성됨에 따라, 송신기 코일의 인덕턴스는 증가한다. 송신기 코일에서 너무 큰 인덕턴스를 가지면 비효율적인 전력 전달이 발생할 수 있다. 특정 실시예들에서, 턴들의 수는 6 내지 8개의 턴의 범위일 수 있으며, 예컨대 일부 실시예들에서는 7개의 턴일 수 있다.
송신기 코일(2100)은 또한 제1 종단 단부(2112) 및 제2 종단 단부(2114)를 포함할 수 있다. 각각의 종단 단부(2112, 2114)는 와이어 코일(2102)이 물리적으로 종료되는 지점일 수 있다. 보빈들을 갖는 송신기 코일들과 달리, 제2 종단 단부(2114)는 송신기 코일(2100)의 내측 직경 내에 위치설정되기 위해 와이어 코일(2102) 위로 접히지 않을 수 있다. 대신에, 제2 종단 단부(2114)는 종단 위치(2110)에서 와이어 코일(2102)로부터 멀리 벗어나기 시작하여 와이어 코일(2102)의 외부에서 멈출 수 있다. 제1 및 제2 종단 단부들(2112, 2114)은 아래에 있는 드라이버 보드와 접촉하기 위해 제1 및 제2 종단 구역들(2118, 2120)과 결합할 수 있다. 제1 종단 구역(2118)은 송신기 코일(2100)의 내측 직경 내에 위치설정될 수 있지만, 제2 종단 구역(2120)은 송신기 코일(2100)의 내측 직경의 외부에 위치설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 종단 구역(2120)은 도 22에 대해 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 송신기 코일(2100)이 송신기 코일 배열로 조립될 때 다른 송신기 코일 내에 위치설정될 수 있다.
도 22a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈들이 없는 송신기 코일들로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열(2200)을 도시한다. 송신기 코일 배열(2200) 내의 송신기 코일들의 위치들은 조립 동안 도 22a에 도시된 각자의 위치들에 따라 송신기 코일들의 위치들을 정의하는 캐리어들에 의해 제어될 수 있다. 각각의 캐리어는 송신기 코일들의 위치를 정의하는 보스(boss)들의 어레이를 포함할 수 있다. 보스들은 캐리어 표면으로부터 돌출되고, 송신기 코일들이 그 둘레에 위치설정될 수 있는 구조체를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 캐리어는 송신기 코일들이 드라이버 보드 상의 접점들에 고정될 때까지 그것들을 일시적으로 제위치에 유지한다. 각각의 캐리어는 송신기 코일 배열의 상이한 층에 특정한 것일 수 있다. 송신기 코일들이 드라이버 보드에 고정되면, 캐리어는 제거될 수 있으며, 이에 의해 송신기 코일들을 송신기 코일 배열에 따른 그들 각자의 위치들에 남긴다. 각각의 층은, 모든 층들이 조립되어 도 22에 도시된 송신기 코일 배열을 형성할 때까지, 하나씩 조립된다. 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 송신기 코일 배열(2200) 내의 송신기 코일들의 각각의 층은 카울링에 의해 제위치에 고정될 수 있다.
각각의 송신기 코일은, 송신기 코일 배열(2200)의 내부 영역 내에서의 결합을 최소화하면서, 또한 각각의 송신기 코일의 종단 단부들이 드라이버 보드(도시되지 않음)와 접촉할 수 있게 하기에 적합한 방사상 방향으로 배열될 수 있다. 도 19의 송신기 코일 배열(1900)과 유사하게, 송신기 코일 배열(2200)은 도 10 내지 도 11c에 도시된 송신기 코일 배열에 따라 3개의 송신기 코일 층으로 배열될 수 있다. 따라서, 송신기 코일 배열(2200)은 외측 송신기 코일들(2202) 및 내측 송신기 코일들(2204)을 포함할 수 있다. 외측 송신기 코일들(2202)은 송신기 코일 배열(2200)의 최외측 영역들 근처에 위치설정된 송신기 코일들의 단일 라인일 수 있는 한편, 내측 송신기 코일들(2204)은 외측 송신기 코일들(2202)에 의해 둘러싸인 송신기 코일들일 수 있다.
일부 실시예들에서, 외측 송신기 코일들(2202)은 그것의 방사상 방향들이 송신기 코일 배열(2200)의 외측 에지들을 향하는 제1 방사상 배열로 배열되어, 상이한 수의 턴들을 갖는 그것들의 영역들, 예를 들어, 도 21의 영역(2116)이 송신기 코일 배열(2200)의 외측 에지들을 향해 배향되게 할 수 있다. 따라서, 더 많은 턴들 및 더 낮은 결합 경향들을 갖는 외측 송신기 코일들(2204)의 부분들은 송신기 코일 배열(2200)의 내부를 향해 집중될 수 있다. 이는 무선 충전 매트가 충전 표면의 내부 영역들에서 더 일관되고 효율적인 충전 표면을 갖도록 보장하는 것을 돕는다. 또한, 내측 송신기 코일들(2204)은 제1 방사상 배열과 상이한 제2 방사상 배열로 배열될 수 있다. 제2 방사상 배열은 내측 송신기 코일들(2204)이 도 22에 도시된 바와 같이 서로에 대해 상이한 각도 오프셋들에 따라 배열되는 경우일 수 있다. 예를 들어, 내측 송신기 코일들(2204)은 50 내지 70도, 특히 일부 실시예들에서는 60도의 각도 오프셋들로 배열될 수 있다. 내측 송신기 코일들(2204)을 제2 방사상 배열에 따라 배열하는 것은 그것들의 종단 단부들이 인접한 송신기 코일들의 내측 직경들 내에서 종단함으로써 아래에 있는 상호연결 구조체들에 도달하는 것을 허용한다.
보빈들이 없는 송신기 코일들이 접힘 부분도 갖지 않고 코일의 권선의 평면으로부터 돌출되는 보빈도 갖지 않는 것을 고려하면, 내측 송신기 코일들(2204)은 z-높이를 최소화하기 위해 인접한 층들 내에 돌출부들을 안착시키는 방사상 방향으로 배열될 필요가 없다. 대신에, 내측 송신기 코일들(2204)은 단지, 그것들의 제2 종단 단부들이 아래에 있는 드라이버 보드(도시되지 않음)와 접촉할 수 있도록 배열될 필요가 있을 수 있다. 송신기 코일들의 제2 종단 단부들은 제2 종단 구역들이 다른 송신기 코일에 의해 차단되지 않도록 위치설정될 때 아래에 있는 드라이버 보드와 접촉할 수 있다. 따라서, 내측 송신기 코일들(2204)에 대한 제2 종단 구역들은 인접한 송신기 코일의 내측 직경 내에 위치설정될 수 있다. 도 22에 도시된 바와 같이, 내측 송신기 코일들(2204)은 50 내지 70도, 예컨대 일부 실시예들에서는 대략 60도의 각도 오프셋에서 서로로부터 오프셋된 다양한 방사상 방향들로 배열될 수 있다. 내측 송신기 코일들(2204)을 이러한 식으로 배열하는 것은, 그것들의 제2 종단 구역들이 이웃하는 송신기 코일들의 내측 직경 내에 위치설정되게 하여, 그것들의 제2 종단 단부들이 아래에 있는 드라이버 보드와 접촉할 수 있게 한다.
도 22a에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 송신기 코일은 각자의 종단 단부들이 존재하는 외측 종단 구역(2208) 및 내측 종단 구역(2206)을 가질 수 있다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 각각의 종단 구역은 종단 단부가 위치설정되는 영역일 수 있다. 종단 단부는, 각자의 송신기 코일의 권선이 물리적으로 종료되지만, 아래에 있는 드라이버 보드와 연결하기 위한 스탠드오프와 결합되는 경우 그것의 전기적 연결이 계속될 수 있는 지점일 수 있다. 외측 종단 구역(2208)은 그것의 각자의 송신기 코일, 예를 들어, 송신기 코일(2210)의 외측 직경의 외부에 위치설정되는 종단 구역일 수 있다. 내측 종단 구역(2206)은 그것의 각자의 송신기 코일의 내측 직경의 내부에 위치설정되는 종단 구역일 수 있다. 따라서, 외측 송신기 코일들은 송신기 코일 배열의 외측 주연부 근처에 위치설정되는 외측 종단 구역을 가질 수 있고, 내측 송신기 코일들은 인접한 송신기 코일의 내측 직경 내에 위치설정되는 외측 종단 구역들을 가질 수 있다. 예를 들어, 송신기 코일(2212)은 내측 송신기 코일로서 위치설정되고, 인접한 송신기 코일(2218)의 내측 직경 내에 위치설정되는 외측 종단 구역(2214)을 가질 수 있다.
각각의 송신기 코일이 2개의 종단 구역을 갖는다는 것을 고려하면, 송신기 코일 배열이 아래에 있는 드라이버 보드와 결합하기 위한 많은 종단 구역을 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 많은 경우들에서, 이러한 종단 구역들의 위치들은 송신기 코일 배열이 동작하는 효율성에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 송신기 코일 배열의 종단 구역들은 도 22b 내지 도 22e에 대해 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 설계의 단순화 및 동작 효율의 개선을 향상시키기 위해 소정 정도의 유사성을 갖도록 배열될 수 있다.
도 22b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈들이 없고 유사하게 조직화된 종단 단부들을 갖는 송신기 코일들로 형성된 예시적인 송신기 코일 배열(2201)을 도시하는 단순화된 도면이다. 송신기 코일 배열(2201)은, 복수의 코일 내의 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 송신기 코일 배열의 각각의 송신기 코일이 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정되는 중심축을 갖도록 중첩 배열로 배열된 22개의 송신기 코일로 형성되며, 이는 도 3 내지 도 7c에 대해 본 명세서에서 논의된 바와 같다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 종단 구역들의 조직화는 실질적으로 송신기 코일 배열 전반에 걸쳐 반복되는 종단 구역들의 기본 패턴에 따라 도출될 수 있다. 예로서, 송신기 코일 배열(2201)은 실질적으로 기본 패턴(2220)에 따라 위치설정되는 종단 구역들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 기본 패턴(2220)은 도 22b에서 굵은 선으로 도시된 5개 송신기 코일의 종단 구역들에 의해 확립된다. 기본 패턴(2220)의 종단 구역들은 가장 먼 좌측 및 우측 송신기 코일들의 종단 구역들을 제외하고 송신기 코일 배열(2201)의 대부분의 전반에 걸쳐 반복될 수 있다. 가장 먼 좌측 및 우측 송신기 코일들의 종단 구역들은, 하나의 종단 구역이 코일의 외부에 있고 다른 종단 구역은 코일의 내부에 있도록 위치설정될 수 있다.
송신기 코일 배열(2201) 내의 송신기 코일들의 보다 상세한 도면은 도 22c 내지 도 22e에서 볼 수 있다. 도 22c 내지 도 22e는 송신기 코일 배열(2201)의 각각의 층 내의 송신기 코일들의 세트들의 단순화된 도면들이다. 도 22c는 송신기 코일들의 제1 세트(2222)의 각도 배향들을 도시한다. 도 22c에 도시된 바와 같이, 외측 송신기 코일들 중에 위치설정되는 송신기 코일들(2228b, 2228c, 2228e, 2228f)은, 송신기 코일 배열(2201)로 배열될 때 가장 먼 우측 송신기 코일(2228g)을 제외하고, 수직으로 상향 또는 하향인 각도 배향들을 가질 수 있다. 내측 송신기 코일들 중에 위치설정되는 송신기 코일들(2228a, 2228d)은 수직으로 상향인 각도 배향들을 가질 수 있다. 도 22d에 도시된 바와 같이, 외측 송신기 코일들 중에 위치설정되는 송신기 코일들(2230a, 2230b, 2230d, 2230e, 2230g, 2230h)은 수직으로 상향 또는 하향인 각도 배향들을 가질 수 있다. 내측 송신기 코일들 중에 위치설정되는 송신기 코일들(2230c, 2230f)은 수직으로 상향인 각도 배향들을 가질 수 있다. 그리고, 도 22e에 도시된 바와 같이, 외측 송신기 코일들 중에 위치설정되는 송신기 코일들(2232c, 2232b, 2232e, 2232f)은, 송신기 코일 배열(2201)로 배열될 때 가장 먼 우측 송신기 코일(2232a)을 제외하고, 수직으로 상향 또는 하향인 각도 배향들을 가질 수 있다. 내측 송신기 코일들 중에 위치설정되는 송신기 코일들(2232d, 2232g)은 수직으로 상향인 각도 배향들을 가질 수 있다.
도 22c 내지 도 22e에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 송신기 코일 배열의 외측 송신기 코일들은, 가장 먼 좌측 및 우측 송신기 코일들을 제외하고, 수직으로 상향 또는 하향으로 향하는 각도 방향으로 배열될 수 있다. 그리고, 송신기 코일 배열의 내측 송신기 코일들은 동일한 방향, 예를 들어, 수직으로 상향으로 향하는 각도 방향으로 배열될 수 있다. 이러한 방식에서, 송신기 코일 배열(2201) 내의 송신기 코일들에 대한 종단 구역들의 위치는 서로 실질적으로 유사할 수 있으며, 이에 의해 설계를 단순화하고 충전 효율을 향상시킨다.
아래에 있는 드라이버 보드와 접촉하기 위해 와이어 코일의 평면 아래로 연장되는 접점 핀들을 갖는 보빈들을 구비한 송신기 코일들과 달리, 보빈들이 없는 송신기 코일들은, 드라이버 보드 상에 설치되면 아래에 있는 드라이버 보드로부터 상승된 접점 패드들을 갖는 표면 실장된 스탠드오프들과 접촉함으로써 아래에 있는 드라이버 보드와 접촉할 수 있다. 따라서, 접점 패드들은 그것들이 결합되는 각자의 송신기 코일들과 동일한 평면에 위치설정될 수 있다. 그러한 스탠드오프들의 상세사항들은 본 명세서에서 추가로 논의될 것이다.
VI. 무선 충전 매트 조립체
도 23은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈들을 구비한 송신기 코일들을 갖는 예시적인 무선 충전 매트(2300)의 분해도를 도시한다. 보빈들을 갖는 송신기 코일들은 도 16a 내지 도 20b에 대해 본 명세서에서 논의된 송신기 코일들에 대응할 수 있다. 무선 충전 매트(2300)는 2개의 쉘 - 제1 쉘(2302) 및 제2 쉘(2304) - 로 형성된 하우징을 포함할 수 있다. 제1 쉘(2302)은 제2 쉘(2304)과 정합하여, 내부 컴포넌트들이 위치설정되는 내부 공동을 형성할 수 있다. 특히, 제1 및 제2 쉘들(2302, 2304)의 표면들은 내부 공동을 정의하는 벽들을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 쉘(2302)은 내부 공동의 상부 경계를 정의하는 제1 벽을 형성하는 저부 표면을 가질 수 있다. 또한, 제2 쉘(2304)은 내부 공동의 저부 경계를 정의하는 제2 벽을 형성하는 상부 표면을 가질 수 있다. 제1 및 제2 쉘들(2302, 2304) 둘 모두의 측면 표면들은 내부 공동의 측방향 경계들을 형성하는 측벽들을 가질 수 있다. 제1 및 제2 쉘들(2302, 2304)은 또한 제1 및 제2 쉘들(2302, 2304)이 정합될 때 하우징 내의 개구를 형성하는 노치들(2306a, 2306b)을 각각 포함할 수 있다. 리셉터클 커넥터와 같은 전기 커넥터(2308)는, 무선 충전 매트(2300)가 전기 커넥터(2308)에 연결된 케이블을 통해 외부 전원으로부터 전력을 수신할 수 있도록, 개구 내에 위치설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전기 커넥터(2308)는 복수의 접점 핀 및 접점 핀들에 전기적으로 결합된 복수의 단자를 포함할 수 있어, 무선 전력 전달을 위한 전력을 제공하기 위해 전력이 외부 전원으로부터 무선 충전 매트(2300)로 라우팅될 수 있게 한다.
제1 및 제2 쉘들(2302, 2304)은 각각 2개 이상의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 쉘(2302)은 상부 커버링(2310), 순응성 층(2312), 및 보강 층(2314)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 순응성 층(2312)은 상부 커버링(2310)과 보강 층(2314) 사이에 배치될 수 있다. 상부 커버링(2310)은 무선 충전 매트(2300)가 조립될 때 노출되는 코스메틱 층일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 상부 커버링(2310)의 상부 표면은, 무선 전력 수신기 코일(2342)을 갖는 디바이스(2340)가 무선 충전 매트(2300)로부터 전력을 수신하기 위해 그 위에 배치될 수 있는 충전 표면(2316)을 포함한다. 충전 표면(2316)의 크기 및 치수들은 제1 및 제2 쉘들(2302, 2304) 사이에 감싸지는 하나 이상의 송신기 코일 배열(예를 들어, 본 명세서에서 논의된 임의의 송신기 코일 배열)에 의해 정의될 수 있다.
보강 층(2314)은 무선 충전 매트(2300)에 구조적 완전성을 주는 강성 구조체일 수 있다. 섬유유리와 같은 임의의 적합한 강성 재료가 보강 층(2314)을 형성하는 데 사용될 수 있다. 순응성 층(2312)은 상부 커버링(2310) 아래에 위치설정되어, 디바이스들이 전력을 수신하기 위해 상부 커버링(2310)과 접촉할 때 디바이스들이 놓일 부드러운, 베개-같은 텍스처를 제공할 수 있다. 순응성 층(2312)은 발포체 또는 임의의 다른 다공성 재료와 같은 임의의 적합한 순응성 재료로 형성될 수 있다.
제2 쉘(2304)은 저부 커버링(2318), 저부 섀시(2320), 및 드롭 프레임(2322)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 저부 섀시(2320)는 저부 커버링(2318) 및 드롭 프레임(2322) 사이에 위치설정될 수 있다. 저부 커버링(2318)은 무선 충전 매트(2300)가 조립될 때 노출되는 외측 커버링일 수 있다. 저부 섀시(2320)는 무선 충전 매트(2300)에 구조적 강성을 제공하기 위한 강성 구조체일 수 있다. 일부 실시예들에서, 저부 섀시(2320)는 섬유유리 또는 탄소 섬유와 같은 임의의 적합한 강성 재료들로 형성될 수 있다. 드롭 프레임(2322)은 무선 충전 매트(2300)의 백본(backbone)을 형성하는 구조적 지지층일 수 있다. 일부 실시예들에서, 드롭 프레임(2322)은 복수의 개구(2348)가 그 내에 형성되는 강성 플라스틱 층이다. 각각의 개구(2348)는 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 하나 이상의 송신기 코일을 동작시키기 위한 인버터와 같은 전자 디바이스에 대응하는 치수들을 갖도록 형성될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 상부 및 저부 쉘들(2302, 2304)은 정합하여 내부 공동을 형성할 수 있다. 도 23에 도시된 바와 같은 여러 내부 컴포넌트들이 내부 공동 내에 위치설정될 수 있다. 내부 컴포넌트들은 제1 쉘(2302) 아래에 위치설정된 검출 코일들(2324)을 포함할 수 있다. 검출 코일들(2324)은 검출 코일들(2324)이 충전 표면(2316) 내의 상부 커버링(2310) 상에 위치설정된 디바이스의 존재를 검출할 수 있게 하는 미리결정된 주파수로 동작하도록 설계된 코일들의 배열일 수 있다.
일부 실시예들에서, 내부 컴포넌트들은 또한 검출 코일들(2324) 아래에 배치된 송신기 코일 배열(2326)을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 송신기 코일 배열(2326)은 다수의 층으로, 그리고 어떠한 2개의 코일도 서로와 동심원을 이루지 않는 중첩 및 비-동심 배열로 배열된 복수의 대체로 평면형인 송신기 코일로 형성될 수 있다. 다시 말해서, 각각의 송신기 코일은 복수의 송신기 코일 내의 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리에 떨어져 위치설정되는 중심축을 가질 수 있다. 예를 들어, 송신기 코일 배열(2326)은 송신기 코일들의 3개 층(예를 들어, 제1 층(2328), 제2 층(2330), 및 제3 층(2332))을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 층은 서로 동일평면 상에 배열되는 복수의 송신기 코일을 포함한다. 일부 예시적인 송신기 코일 배열들은 본 명세서에서 위에서 논의된 도 8, 도 10, 도 19, 및 도 22에서의 송신기 코일 배열들(800, 1000, 1900, 2200)을 포함한다. 송신기 코일 배열(2326)은 도 16a와 도 16b 및 도 18a와 도 18b에 대해 본 명세서에서 논의된 바와 같이 스트랜드(stranded) 송신기 코일들로 형성될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 송신기 코일 배열(2326)은 PCB 내의 패턴화된 전도성 와이어들의 어레이로서 형성될 수 있다.
송신기 코일 배열(2326)은 전자 디바이스(2340) 내의 수신기 코일(2342)에 전류를 유도하기 위해 제1 쉘(2302)의 상부 표면 위로 전파하는 시변 자기장을 생성하도록 동작될 수 있다. 송신기 코일 배열(2326)에 의해 생성된 시변 자기장의 커버리지는 충전 표면(2316)의 치수들과 일치할 수 있다. 일부 실시예들에서, 송신기 코일 배열(2326) 내의 모든 송신기 코일은 동일한 방향으로 권취되는 와이어 코일을 포함한다. 반면에, 수신기 코일(2342)은 송신기 코일들과 반대 방향으로 권취되는 와이어 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송신기 코일 배열(2326) 내의 모든 와이어 코일은 시계방향으로 권취되는 반면, 수신기 코일(2342)의 와이어 코일은 시계 반대 방향으로 권취된다.
일부 실시예들에서, 페라이트 층(2334)이 송신기 코일 배열(2326) 아래에 배치될 수 있다. 페라이트 층(2334)은 송신기 코일 배열(2326)에 의해 생성된 자기장이 송신기 코일 배열(2326) 아래에 배치된 컴포넌트들을 방해하는 것을 방지하도록 구성된 강자성 재료의 층일 수 있다. 페라이트 층(2334)은 충전 표면(2316) 및/또는 송신기 코일 배열(2326)에 대응하도록 크기가 정해지고 형상화될 수 있다. 특정 실시예들에서, 페라이트 층(2334)은 제1 송신기 코일 층(2328) 바로 아래에 위치설정될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 제1 송신기 코일 층(2328)은 제2 및 제3 송신기 코일 층들(2330, 2332) 내의 와이어 코일들보다 적은 턴들을 갖는 와이어 코일들을 포함할 수 있다. 페라이트 층(2334)은 송신기 코일 배열(2326) 내의 송신기 코일들의 접점 핀들의 위치들에 대응하는 복수의 개구를 포함할 수 있다. 복수의 개구는 송신기 코일들이 페라이트 층(2334) 아래에 배치된 컴포넌트들과 접촉하는 것을 허용한다. 예를 들어, 복수의 개구는 송신기 코일들이 페라이트 층(2334) 아래에 배치된 드라이버 보드(2336)와 접촉하는 것을 허용할 수 있다.
드라이버 보드(2336)는 송신기 코일 배열(2326)을 동작시키기 위한 신호들 및 전력을 라우팅하도록 구성된, PCB, 플렉스 회로(flex circuit), 패턴화된 세라믹 보드, 패턴화된 실리콘 기판 등과 같은, 전기 상호연결 구조체일 수 있다. 일부 실시예들에서, 드라이버 보드(2336)는 송신기 코일 배열(2326) 내의 송신기 코일들의 대응하는 접점 핀들과 접촉하도록 위치설정된 복수의 접점(2346)을 포함한다. 복수의 인버터가 송신기 코일 배열(2326) 내의 송신기 코일들을 동작시키기 위해 드라이버 PCB(2336)의 하부측 상에 실장될 수 있다. 각각의 인버터는 인버터가 접촉하는 각자의 송신기 코일들에 대응하는 위치들에 위치설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 인버터는 드라이버 PCB(2336) 아래로 연장되도록 드라이버 PCB(2336)의 저부 표면에 표면 실장될 수 있다. 따라서, 복수의 인버터는 드롭 프레임(2322) 내의 각자의 개구들(2348)로 삽입될 수 있다. 개구들(2348)은 드라이버 PCB(2336) 상에 실장된 각자의 인버터들에 대응하는 위치들에 위치설정될 수 있다. 도 23에 도시된 바와 같이, 노치들(2350)은, 조립될 때 리셉터클 커넥터(2308)가 무선 충전 매트(2300) 내에 위치설정되도록, 페라이트 층(2334) 및 드라이버 PCB(2336) 내에 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 접지 링(2338)은 드라이버 PCB(2336)의 외측 주연부의 적어도 일부분을 따라 권취될 수 있다. 접지 링(2338)은 리셉터클 커넥터(2308)가 드라이버 PCB(2336)에 결합되는 위치를 제외하고 드라이버 PCB(2336)의 외측 주연부를 따라 권취된 전도성 와이어일 수 있다.
도 24는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 보빈들이 없는 송신기 코일들을 갖는 예시적인 무선 충전 매트(2400)의 분해도를 도시한다. 보빈들이 없는 송신기 코일들은 도 21 및 도 22에 대해 본 명세서에서 논의된 송신기 코일들에 대응할 수 있다. 무선 충전 매트(2300)와 같이, 무선 충전 매트(2400)는 2개의 쉘 - 제1 쉘(2402) 및 제2 쉘(2404) - 로 형성된 하우징을 포함할 수 있다. 제1 쉘(2402)은 제2 쉘(2404)과 정합하여, 내부 컴포넌트들이 위치설정되는 내부 공동을 형성할 수 있다. 무선 충전 매트(2300)와 유사하게, 제1 및 제2 쉘들(2402, 2404)은 또한 제1 및 제2 쉘들(2402, 2404)이 정합될 때 하우징 내의 개구를 형성하는 노치들(2406a, 2406b)을 각각 포함할 수 있다. 리셉터클 커넥터와 같은 전기 커넥터(2408)는, 무선 충전 매트(2400)가 전기 커넥터(2408)에 연결된 케이블을 통해 외부 전원으로부터 전력을 수신할 수 있도록, 개구 내에 위치설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전기 커넥터(2408)는 복수의 접점 핀 및 접점 핀들에 전기적으로 결합된 복수의 단자를 포함할 수 있어, 무선 전력 전달을 위한 전력을 제공하기 위해 전력이 외부 전원으로부터 무선 충전 매트(2400)로 라우팅될 수 있게 한다.
제1 및 제2 쉘들(2402, 2404)은 각각 2개 이상의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 쉘(2402)은 상부 커버링(2410) 및 보강 층(2412)을 포함할 수 있다. 상부 커버링(2410)은 무선 충전 매트(2400)가 조립될 때 노출되는 코스메틱 층일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 상부 커버링(2410)의 상부 표면은, 무선 전력 수신기 코일(2415)을 갖는 디바이스(2416)가 무선 충전 매트(2400)로부터 전력을 수신하기 위해 배치될 수 있는 충전 표면(2414)을 포함한다. 충전 표면(2414)의 크기 및 치수들은 제1 및 제2 쉘들(2402, 2404) 사이에 감싸지는 하나 이상의 송신기 코일 배열(예를 들어, 본 명세서에서 논의된 임의의 송신기 코일 배열)에 의해 정의될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상부 커버링(2410)은 충전 표면(2414) 아래에 배치된 순응성 층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 순응성 층은 디바이스들이 전력을 수신하기 위해 상부 커버링(2410)과 접촉할 때 디바이스들이 놓일 부드러운, 베개-같은 텍스처를 제공하도록 구성될 수 있다. 순응성 층은 발포체 또는 임의의 다른 다공성 재료와 같은 임의의 적합한 순응성 재료로 형성될 수 있다. 보강 층(2412)은 상부 커버링(2410) 아래에 위치설정되고 무선 충전 매트(2400)에 구조적 완전성을 주는 강성 구조체로 구성될 수 있다. 섬유유리 또는 강성 중합체(예를 들어, 성형된 칼릭스(Kalix))와 같은 임의의 적합한 강성 재료가 보강 층(2412)을 형성하는 데 사용될 수 있다.
제2 쉘(2404)은 저부 커버링(2418) 및 저부 섀시(2420)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 저부 섀시(2420)는 무선 충전 매트(2400)가 조립될 때 저부 섀시(2420)가 보이지 않도록 저부 커버링(2418)에 대해 위치설정될 수 있다. 저부 커버링(2418)은 무선 충전 매트(2400)가 조립될 때 노출되는 외측 커버링일 수 있다. 저부 섀시(2420)는 무선 충전 매트(2400)에 구조적 강성을 제공하기 위한 강성 구조체일 수 있다. 일부 실시예들에서, 저부 섀시(2420)는 섬유유리, 탄소 섬유, 또는 스테인리스 강과 같은 임의의 적합한 강성 재료들로 형성될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 상부 및 저부 쉘들(2402, 2404)은 정합하여 내부 공동을 형성할 수 있다. 도 24에 도시된 바와 같이, 다양한 내부 컴포넌트들이 내부 공동 내에 위치설정될 수 있다. 예를 들어, 내부 컴포넌트들은 송신기 코일 배열(2429)을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 송신기 코일 배열(2429)은 다수의 층으로, 그리고 어떠한 2개의 코일도 서로와 동심원을 이루지 않는 중첩 및 비-동심 배열로 배열된 복수의 대체로 평면형인 송신기 코일로 형성될 수 있다. 예를 들어, 송신기 코일 배열(2429)은 송신기 코일들의 3개 층(예를 들어, 제1 층(2428a), 제2 층(2428b), 및 제3 층(2428c))을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 층은 서로 동일평면 상에 배열되는 복수의 송신기 코일을 포함한다. 일부 예시적인 송신기 코일 배열들은 본 명세서에서 논의된 도 8, 도 10 및 도 19의 송신기 코일 배열들(800, 1000, 1900)과 같은, 보빈 둘레에 권취된 송신기 코일들을 갖는 송신기 코일 배열들, 및 본 명세서에서 논의된 도 22에 도시된 송신기 코일 배열(2200)과 같은, 보빈 둘레에 권취되지 않은 송신기 코일들을 포함하는 송신기 코일 배열들을 포함한다. 또한, 송신기 코일 배열(2429)은 임의의 적합한 수의 송신기 코일들을 가질 수 있다. 예를 들어, 송신기 코일 배열(2429)은 도 6d의 송신기 코일 배열(605)과 같이 총 16개의 코일, 또는 도 6e의 송신기 코일 배열(607)과 같이 총 22개의 코일을 가질 수 있다.
송신기 코일 배열(2429)은 전자 디바이스(2416) 내의 수신기 코일(2415)에 전류를 유도하기 위해 제1 쉘(2402)의 상부 표면 위로 전파하는 시변 자기장을 생성하도록 동작될 수 있다. 송신기 코일 배열(2429)에 의해 생성된 시변 자기장의 커버리지는 충전 표면(2414)의 치수들과 일치할 수 있다.
무선 충전 매트(2400)는 또한 송신기 코일 배열(2429)을 수용하기 위한 복수의 카울링(2431)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 카울링(2431)은 제1 카울링(2430a), 제2 카울링(2430b), 및 제3 카울링(2430c)을 포함할 수 있다. 각각의 카울링은 송신기 코일들이 존재할 수 있는 개구들(2431a 내지 2431c)을 갖는 실질적으로 평면형 구조체일 수 있다. 예를 들어, 제1 카울링(2430a)은 제1 송신기 코일 층(2428a)을 수용할 수 있고, 제2 카울링(2430b)은 제2 송신기 코일 층(2428b)을 수용할 수 있으며, 제3 카울링(2430c)은 제3 송신기 코일 층(2428c)을 수용할 수 있다. 송신기 코일들이 카울링 내에 수용될 때, 카울링은 송신기 코일들을 그것들 각자의 위치들에 한정하고 그것들이 임의의 측방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 각각의 카울링의 일부 부분들은 또한 송신기 코일들의 내측 직경 내에 존재하여, 층 내의 임의의 빈 공간을 회피할 수 있다. 빈 공간은 인접한 층들 내의 구조체들의 휘어짐을 허용할 수 있으며, 이는 하나 이상의 컴포넌트 상의 물리적 스트레스를 야기하고 과도한 마모 및 인열을 초래할 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 카울링(2430a 내지 2430c)의 두께는 송신기 코일의 두께와 동일하다. 따라서, 송신기 코일들이 각자의 카울링 내에 수용되면, 카울링 및 송신기 코일들은 조합하여, 그 내에 큰 개방 공간을 갖지 않는 실질적으로 평면형 구조체를 형성한다.
일부 실시예들에서, 무선 충전 매트(2400)는 또한 송신기 코일들 및 카울링들의 각각의 층을 분리시키기 위한 하나 이상의 스페이서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 매트(2400)는 제1 스페이서(2444a), 제2 스페이서(2444b), 및 제3 스페이서(2444c)를 포함할 수 있다. 제1 스페이서(2444a)는 제1 송신기 코일 층(2428a)과 제2 송신기 코일 층(2428b) 사이에 위치설정되어, 제1 스페이서(2444a)의 두께에 의해 정의된 설정된 거리만큼 2개의 송신기 코일 층(2428a, 2428b)을 분리시킬 수 있다. 유사하게, 제2 스페이서(2444b)는 제2 송신기 코일 층(2428b)과 제3 송신기 코일 층(2428c) 사이에 위치설정되어, 제2 스페이서(2444b)의 두께에 의해 정의된 설정된 거리만큼 2개의 송신기 코일 층(2428b, 2428c)을 분리시킬 수 있다. 또한, 제3 스페이서(2444c)는 제3 송신기 코일 층(2428c)과 전자기 차폐부(2422) 사이에 위치설정되어, 제3 스페이서(2444c)의 두께에 의해 정의된 설정된 거리만큼 그것들을 분리시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 스페이서들(2444a 내지 2444c)의 두께는 동일하여, 각각의 송신기 코일 층(2428a 내지 2428c) 및 전자기 차폐부(2422)가 동일한 거리만큼 서로 분리되게 한다. 스페이서들(2444a 내지 2444c)의 하나의 목적은 인접한 전도성 층들(예를 들어, 송신기 코일 층들(2428a 내지 2428c) 및 전자기 차폐부(2422)) 사이에서 소정 정도의 기생 커패시턴스를 정의하는 것이다. 전도성 층들 사이의 공간이 동일하도록 정의함으로써, 그것은 특히 높은 주파수 범위에서, 충전 표면(2414) 상의 이물질의 검출 감도의 증가를 제공한다.
무선 전력 전달 동안, 송신기 코일 배열(2429)은 수신기 코일(2415)에 대응하는 전류를 유도하기 위한 시변 자기장을 생성할 수 있다 이러한 생성된 자기장은, 제어되지 않는다면, 노이즈를 생성하고 주위 컴포넌트들에 불리하게 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 송신기 코일 배열(2429)은 자기장이 하나의 방향으로 생성되고 이웃 컴포넌트들을 방해하지 않도록 자기장을 한정하는 여러 컴포넌트들에 의해 둘러싸일 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴포넌트들은 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 강자성 차폐부(2432), 전자기 차폐부(2422), 접지 펜스(2424), 및 드라이버 보드(2426)를 포함한다.
강자성 차폐부(2432)는 송신기 코일 배열(2429) 아래에 배치되고, 송신기 코일 배열(2429)에 의해 생성된 자기장이 강자성 차폐부(2432) 아래에 배치된 컴포넌트들을 방해하는 것을 금지하도록 구성되는 강자성 재료의 층일 수 있다. 강자성 차폐부(2432)는 충전 표면(2414) 및/또는 송신기 코일 배열(2429)에 따라 크기가 정해지고 형상화될 수 있다. 특정 실시예들에서, 강자성 차폐부(2432)는 제1 송신기 코일 층(2428a) 바로 아래에 위치설정될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 제1 송신기 코일 층(2428a)은 제2 및 제3 송신기 코일 층들(2428b, 2428c) 내의 와이어 코일들보다 적은 턴들을 갖는 와이어 코일들을 포함할 수 있다. 강자성 차폐부(2432)는 송신기 코일 배열(2429) 내의 송신기 코일들의 접점 핀들의 위치들에 대응하는 복수의 개구를 포함할 수 있다. 복수의 개구는 송신기 코일들이 강자성 차폐부(2432) 아래에 배치된 컴포넌트들, 예컨대 드라이버 보드(2426)와 접촉하는 것을 허용한다.
본 명세서에서 언급된 바와 같이, 전자기 차폐부(2422)는 또한 무선 충전 매트(2400)와 함께 포함될 수 있다. 전자기 차폐부(2422)는 제1 쉘(2402) 아래에 위치설정될 수 있고 무선 전력 전달 동안 수신기 코일 상의 유해한 전압의 생성을 방지하도록 구성될 수 있다. 특히, 전자기 차폐부(2422)는 무선 전력 전달 동안 무선 충전 매트(2400) 내에서 송신기 코일들에 의해 생성된 전기장을 인터셉트하도록 구성되어, 유해한 전압이 수신기 코일, 예를 들어, 수신기 코일(2415) 상에 생성되는 것을 방지할 수 있다. 전자기 차폐부(2422)의 구조 및 재료 조성은 도 25a 및 도 25b에 대해 본 명세서에서 추가로 논의된다.
도 25a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 전자기 차폐부(2500)의 평면도이다. 전자기 차폐부(2500)는 차폐 본체(2502) 및 차폐 본체(2502)의 주연부 둘레의 전도성 경계(2504)를 포함할 수 있다. 차폐 본체(2502)는 무선 충전 매트(2400) 내의 하나 이상의 송신기 코일에 의해 생성된 전기장을 인터셉트하고, 인터셉트된 전기장에 의해 생성된 전압을 전도성 경계(2504)를 통해 접지로 방전할 수 있다. 일부 실시예들에서, 차폐 본체(2502)는 자속이 차폐 본체를 통과할 수 있게 하지만 전기장이 통과하는 것을 방지하는 속성들을 갖는 재료로 구성된다. 예를 들어, 차폐 본체(2502)는 감압 접착(PSA) 층 상에 라미네이팅된 은(silver)으로 형성될 수 있다. 은 층의 두께는 대략 30 내지 40 μm, 특히 일 실시예에서는 35 μm일 수 있다. 도 25a에 추가로 도시된 바와 같이, 전도성 경계(2504)는 차폐 본체(2502) 둘레의 얇은 전도성 영역으로서 구성될 수 있지만; 실시예들은 그렇게 한정되지 않는다. 다른 실시예들은 도 25b에 도시된 바와 같이, 상이한 구성들의 전도성 경계(2504)를 가질 수 있다.
도 25b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 다른 예시적인 전자기 차폐부(2501)의 평면도이다. 전자기 차폐부(2501)는 차폐 본체(2502), 및 본 명세서에서 논의된 임의의 송신기 코일 배열과 같은 송신기 코일 배열의 에지들로 연장되는 전도성 경계(2506)를 포함할 수 있다. 전도성 경계(2506)를 송신기 코일 배열의 에지들로 연장함으로써, 전자기 차폐부(2501)를 통한 자기장의 전달 효율은 전자기 차폐부(2500)의 전달 효율에 비해 향상될 수 있다.
전도성 경계(2504, 2506)는 구리와 같은 전도성 재료로 형성될 수 있다. 전도성 경계(2504, 2506)는 차폐 본체(2502)의 표면 상에 접착되는 구리의 얇은 시트일 수 있다. 전도성 경계(2504, 2506)의 전도성 속성들은 인터셉트된 전기장에 의해 생성된 전압이 접지로 라우팅될 수 있게 한다. 일부 실시예들에서, 전도성 경계(2504)는 도 24에 도시된 접지 펜스(2424)와 같은 접지 펜스로 전압을 라우팅할 수 있다.
도 24를 다시 참조하고 본 명세서에서 전술된 바와 같이, 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 무선 충전 매트(2400)는 접지 펜스(2424)를 포함할 수 있다. 접지 펜스(2424)는 드라이버 보드(2426)의 외측 주연부의 적어도 일부분을 따라 권취되고 전자기 차폐부(2422)의 외측 주연부의 적어도 일부분에 부착될 수 있다. 접지 펜스(2424)는 전도성 속성들뿐만 아니라, 접지 펜스(2422)를 통한 자기장의 전파를 억제하는 차폐 속성들을 갖는 소정 길이의 와이어로 형성될 수 있다. 예를 들어, 접지 펜스(2422)는 금속, 예를 들어 강철, 또는 코팅된 금속, 예를 들어 니켈 도금된 강철로 형성될 수 있다.
드라이버 보드(2426)는 송신기 코일 배열(2429)을 동작시키기 위한 신호들 및 전력을 라우팅하도록 구성된 PCB일 수 있다. 일부 실시예들에서, 드라이버 보드(2426)는 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 복수의 스탠드오프를 통해 송신기 코일 배열(2429)로 전력을 라우팅하기 위한 복수의 접합 패드(2442)를 포함할 수 있다. 전기 커넥터(2408)는 드라이버 보드(2426) 상에 실장되어, 드라이버 보드(2426)가 송신기 코일 배열(2429)을 동작시키기 위한 전력을 외부 소스로부터 수신할 수 있게 한다. 드라이버 보드(2426), 접지 펜스(2424), 강자성 차폐부(2432) 및 전자기 차폐부(2422)의 조합은 송신기 코일 배열(2429)에 의해 생성된 시변 자기장의 방출을 제어하기 위해 송신기 코일 배열(2429)을 둘러싸는 패러데이 케이지를 형성할 수 있다. 예를 들어, 패러데이 케이지는 단일 방향으로 패러데이 케이지 밖으로 자속을 지향시키면서, 패러데이 케이지 밖으로 모든 다른 방향들로 자속이 전파하는 것을 실질적으로 방지할 수 있다. 이 패러데이 케이지에 대한 더 나은 이해 및 상이한 관점이 도 26a 및 도 26b에 대해 논의되고 도시된다.
도 26a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 부분적으로 형성된 무선 충전 매트의 송신기 코일 배열(2429)(도시되지 않음) 주위의 패러데이 케이지의 일부의 단면도이다. 패러데이 케이지의 에지만이 보여지므로 송신기 코일 배열(2429)은 보이지 않으며, 송신기 코일 배열(2429)이 패러데이 케이지의 에지들로부터 멀리 위치설정되지만 복수의 카울링(2431)의 에지들은 볼 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 도 26a에 도시된 패러데이 케이지의 일부는 단지 무선 충전 매트의 일 측면에 대한 것이고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이 도면이 무선 충전 매트의 실질적으로 모든 에지들을 대표한다는 것을 이해한다는 것이 이해되어야 한다. 도 26a에 도시된 바와 같이, 복수의 카울링(2431)(및 송신기 코일 배열(2429))은 전자기 차폐부(2422), 접지 펜스(2424), 강자성 차폐부(2432), 및 드라이버 보드(2426)로 형성된 패러데이 케이지에 의해 감싸진다.
일부 실시예들에 따르면, 패러데이 케이지는 자속이 하나의 방향으로 전파하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 접지 펜스(2424)는 접지 펜스(2424)를 통한 송신기 코일 배열(2429)로부터의 자속의 전파에 실질적으로 저항하도록 구성되어, 자기장이 측방향으로 패러데이 케이지 내에서 억제되도록 할 수 있다. 또한, 강자성 차폐부(2432)는 송신기 코일 배열(2429)로부터 드라이버 보드(2426)로의, 즉, 하향으로 그리고 패러데이 케이지 밖으로의 자속의 전파를 실질적으로 완화시키도록 자속을 재지향시키도록 구성될 수 있다. 그러나, 전자기 차폐부(2422)는 자속이 패러데이 케이지 밖으로 단일 방향으로, 예를 들어, 전자 디바이스 내의 수신기 코일을 향해 상향으로 지향되도록 자속이 통과하여 전파하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 하나의 방향으로의 자속의 전파를 허용하도록 패러데이 케이지를 구성함으로써, 패러데이 케이지는 생성된 자속이 무선 충전 매트 내의 다른 전기 시스템들에 노이즈를 생성하는 것을 방지하면서, 의도적으로 자속이 무선 충전을 수행하기 위해 수신기 코일을 향하는 방향으로 전파하는 것을 허용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전자기 차폐부(2422)는 접지 펜스(2424)에 부착되어, 무선 충전 동안 전자기 차폐부(2422) 상에서 생성된 전압이 접지로 방전될 수 있게 한다. 일부 경우들에서, 전자기 차폐부(2422)의 전도성 경계(2506)는 강건한 전기적 및 물리적 연결을 달성하기 위해 레이저 용접을 통해 접지 펜스(2424)에 부착된다. 또한, 강자성 차폐부(2432)는 드라이버 보드(2426)로의 자속의 전파를 완화시키기 위해 드라이버 보드(2426)의 표면 상에 위치설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 강자성 차폐부(2432)는 드라이버 보드(2426) 상에 그리고 접지 펜스(2424)로부터 측방향으로 위치설정되어, 강자성 차폐부(2432)가 접지 펜스(2424)와 드라이버 보드(2426) 사이에 위치설정되지 않게 한다. 강자성 차폐부(2432)를 부착하지 않음으로써, 그것의 취성 구조체는 접지 펜스(2424)와 드라이버 보드(2426) 사이의 계면에서의 물리적 스트레스에 노출되지 않을 것이며, 이에 의해 강자성 차폐부(2432)에 대한 손상을 최소화한다.
도 25b에 도시된 전자기 차폐부(2501)에 대해 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 전도성 경계(2506)는 차폐 본체(2502)에 접착된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 접착제가 전도성 경계(2506)를 차폐 본체(2502)의 에지에 부착하기 위해 사용될 수 있다. 도 26b는 차폐 본체(2502)와 전도성 경계(2506) 사이의 계면의 근접 단면도이다. 도시된 바와 같이, 전도성 경계(2506)는 접착제 층들(2602, 2604)에 의해 차폐 본체(2502)에 부착될 수 있다. 접착제 층들(2602, 2604)은 단면 또는 양면 구리 테이프와 같은 임의의 적합한 전도성 접착제일 수 있다. 일부 실시예들에서, 접착제 층(2602)은 양면 구리 테이프의 층이고 접착제 층(2604)은 단면 접착제 테이프의 층이다. 전도성 접착제의 사용은, 전자기 차폐부(2502) 상에 포착된 전압이 전도성 경계(2506)를 통해 접지 펜스(2424)로 라우팅될 수 있게 한다. 도 26b는 전도성 경계(2506)를 도시하지만, 본 명세서에서 개시내용은, 그 대신에 전도성 경계(2504)가 사용되는 실시예들에도 또한 적용된다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 차폐부(2422)는 접착제로 제3 카울링 층(2430c)에 고정되어, 그것이 사용 동안 제위치에서 실질적으로 이동하지 않게 할 수 있다. 예를 들어, 차폐부(2422)는 PSA와 같은 접착제(2606)를 통해 고정될 수 있다.
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 드라이버 보드는 송신기 코일 배열을 동작시키도록 구성된 PCB일 수 있다. 따라서, 도 24를 다시 참조하면, 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 드라이버 보드(2426)는 복수의 스탠드오프(2434)를 통해 송신기 코일 배열(2429) 내의 송신기 코일들에 전기적으로 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 스탠드오프는 드라이버 보드(2426)로부터 송신기 코일 배열(2429)로의 전력 전달을 가능하게 하기 위해 각자의 접합 패드(2442)에 결합된다. 스탠드오프들(2434)은 드라이버 보드(2426)와 송신기 코일 배열(2429)의 각각의 층 사이에서 전력을 라우팅하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 스탠드오프들(2434)은 도 27a와 도 27b 및 도 28a와 도 28b에 대해 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 포스트의 일 단부로부터 포스트의 반대편 단부로 전력을 라우팅할 수 있는 복수의 전도성 포스트로 구성될 수 있다.
도 27a 및 도 27b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 예시적인 스탠드오프(2700)를 도시한다. 스탠드오프(2700)는 일 단부 상의 제1 접점(2702) 및 반대편 단부 상의 제2 접점(2704)을 포함할 수 있다. 커넥터(2706)는 제1 접점(2702)을 제2 접점(2704)에 전기적으로 결합하여 전력이 접점들(2702, 2704) 사이에서 라우팅되게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 접점(2702), 제2 접점(2704), 및 커넥터(2706)는 그것의 측면 상에서 기울어진 문자 "U"와 같이 형상화되는 하나의 모놀리식 구조체를 형성한다. 이러한 모놀리식 구조체는 수직 방향으로 압력이 가해질 때 소정 정도의 기계적 컴플라이언스(mechanical compliance)를 가질 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 제1 접점(2702), 제2 접점(2704), 및 커넥터(2706)는 구리의 전도도의 대략 60% 내지 90%의 전도도를 갖는 구리 합금과 같은, 높은 전도성인 실질적으로 강성 재료로 형성될 수 있다. 일부 예시적인 구리 합금들은 NKC4419, NKE 010, 및 C19210을 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
모놀리식 구조체를 형성하기 위해 기계적으로 강한 전도성 재료들을 사용하는 것에 더하여, 별개의 지지 구조체들이 또한 스탠드오프(2700)를 강화하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 지지 컴포넌트(2708)가 제1 및 제2 접점들(2702, 2704) 사이에 위치설정되어 스탠드오프(2700)에 구조적 지지를 제공할 수 있다. 지지 컴포넌트(2708)는 또한, 제1 접점(2702)의 상부 표면 및 제2 접점(2704)의 저부 표면만이 노출되도록, 제1 및 제2 접점들(2702)의 측벽들 위로 연장될 수 있다. 지지 컴포넌트(2708)와 모놀리식 구조체 사이의 구조적 결합을 강화하기 위해, 하나 이상의 후크 구조체가 도 28a에 도시된 바와 같이 제1 및/또는 제2 접점들(2702, 2704)에 구현될 수 있다.
도 28a 및 도 28b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 후크 구조체들(2810)을 갖는 예시적인 스탠드오프(2800)를 도시한다. 스탠드오프(2700)와 같이, 스탠드오프(2800)는 커넥터(2806)를 통해 함께 결합되는 제1 접점(2802) 및 제2 접점(2804)을 포함할 수 있다. 제1 접점(2802), 제2 접점(2804), 및 커넥터(2806)는 스탠드오프(2700)와 유사한 모놀리식 구조체를 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스탠드오프(2800)는 제1 접점(2802) 및/또는 제2 접점(2804)으로부터 연장되는 후크 구조체들(2810)을 포함한다. 도 28a에 도시된 바와 같이, 후크 구조체들(2810)은 제1 접점(2802)으로부터 연장되고 또한 모놀리식 구조체의 일부를 형성한다. 후크 구조체들(2810)은 도 28b에 도시된 지지 구조체(2808)와 접촉하기 위한 추가적인 표면 영역을 제공하여, 지지 구조체(2808)와의 기계적 결합을 향상시킨다.
본 명세서에서 논의된 바와 같이, 스탠드오프들(2434)은 드라이버 보드(2426)를 송신기 코일 배열(2429)의 각각의 송신기 코일과 결합하도록 구성될 수 있다. 따라서, 스탠드오프들(2434)은 드라이버 보드(2426)를 상이한 층들 내의 송신기 코일들과 결합하기 위해 상이한 높이들을 갖도록 구성될 수 있다.
도 29는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른, 스탠드오프들(2902, 2904, 2906)을 이용해 아래에 있는 드라이버 보드(예를 들어, 드라이버 보드(2426))에 부착된 예시적인 조립된 송신기 코일 배열(2900)을 도시한다. 송신기 코일 배열(2900)은 제1 송신기 코일 층 내의 송신기 코일(2908), 제2 송신기 코일 층 내의 송신기 코일(2910), 및 제3 송신기 코일 층 내의 송신기 코일(2912)을 포함할 수 있다. 명료성을 위해 송신기 코일 배열(2429)의 각각의 층으로부터의 하나의 송신기 코일만이 도 29에 도시된다.
조립될 때, 스탠드오프들(2902, 2904, 2906)은 점선에 의해 도시된 바와 같이 송신기 코일 배열(2900) 내에 안착될 수 있다. 각각의 스탠드오프(2902, 2904, 2906)는 그것이 결합되는 송신기 코일의 각자의 층에 대응하는 상이한 높이를 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 스탠드오프(2902)는 드라이버 보드(2426)를 제1 송신기 코일 층 내의 송신기 코일(2908)과 결합하기에 적합한 제1 높이를 가질 수 있고, 스탠드오프(2904)는 드라이버 보드(2426)를 제2 송신기 코일 층 내의 송신기 코일(2910)과 결합하기에 적합한 제2 높이를 가질 수 있으며, 스탠드오프(2906)는 드라이버 보드(2426)를 제3 송신기 코일 층 내의 송신기 코일(2912)과 결합하기에 적합한 제3 높이를 가질 수 있다. 따라서, 스탠드오프(2906)는 스탠드오프들(2902, 2904) 둘 모두보다 높을 수 있고, 스탠드오프(2904)는 스탠드오프(2902)보다 높고 스탠드오프(2906)보다 짧을 수 있다. 송신기 코일들의 3개의 층이 조립되면, 인접한 송신기 코일들은 서로에 대해 놓이지만 여전히 드라이버 보드(2426)와 결합할 수 있으며, 이에 의해 송신기 코일 배열(2900)의 z-높이를 최소화한다.
도 24를 다시 참조하면, 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, 무선 충전 매트(2400)는 또한 드롭 프레임(2436) 및 드롭 프레임(2436)을 위한 저부 차폐부(2438)를 포함할 수 있다. 무선 충전 매트(2400)로 조립될 때, 저부 차폐부(2438)는 드롭 프레임(2436)에 접착될 수 있다. 드롭 프레임(2436)은 무선 충전 매트(2400)의 백본을 형성하는 구조적 지지층일 수 있다. 일부 실시예들에서, 드롭 프레임(2436)은 복수의 개구(2440)가 그 내에 형성되는 강성 플라스틱 층이다. 각각의 개구(2440)는 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 하나 이상의 송신기 코일을 동작시키기 위한 복수의 인버터와 같은 하나 이상의 전자 디바이스에 대응하는 치수들 및 위치를 갖도록 형성될 수 있다.
도 30은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 드라이버 보드(2426)에 결합된 드롭 프레임(2436)의 저면도이다. 도면은 저부 차폐부가 없이 드롭 프레임(2436) 및 드라이버 보드(2426)를 도시하여, 복수의 패키징된 전기 컴포넌트(3002)의 배치가 드롭 프레임(2436)과 관련하여 보여질 수 있다. 따라서, 드롭 프레임(2436)의 개구들(2440)은 저부 사시도에서 볼 때 드라이버 보드(2426)가 각각의 개구(2440)를 통해 보이도록 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 다양한 크기 및 형상의 복수의 검은색 컴포넌트들로 도시된, 패키징된 전기 컴포넌트들(3002)은 개구들(2440) 내의 드라이버 보드(2426) 상에 배치될 수 있다. 전기 컴포넌트들(3002)은 무선 충전 매트(2400)를 동작시키기 위해 이용되는 임의의 적합한 전기 컴포넌트일 수 있다. 예를 들어, 전기 컴포넌트들(3002)은 전력 전자장치, 마이크로제어기, 커패시터, 저항기 등일 수 있다. 일부 실시예들에서, 전기 컴포넌트들(3002)은 송신기 코일 배열(2429) 내의 송신기 코일들을 동작시키기 위해 드라이버 보드(2426)의 대응하는 하부측 영역 상에 실장될 수 있는 복수의 인버터를 포함한다.
특정 실시예들에서, 개구들(2440) 중 일부는, 도 6d 및 도 6e에 도시된 송신기 코일들(605, 607)의 배열과 같은 송신기 코일들의 배열을 동작시키기 위해 패키징된 인버터들이 배치되는 공간을 제공할 수 있다. 예를 들어, 인버터 개구들(2442)은 패키징된 인버터들이 위치설정되는 공간을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 인버터 개구들(2442)은 더 쉽게 보이도록 굵은 선으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 패키징된 인버터들을 위한 인버터 개구들(2442)의 수는 송신기 코일들의 배열에 사용된 송신기 코일들의 수와 대응한다. 예를 들어, 무선 충전 매트가 22개의 코일로 구성된 송신기 코일들의 배열을 포함하는 경우, 드롭 프레임(2436)은 22개의 인버터 개구(2442)를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 인버터 개구는 각자의 송신기 코일을 지원하기 위한 각자의 인버터와 대응한다. 일부 실시예들에서, 인버터 개구들(2442)은, 패키징된 인버터들이 그것들이 지원하는 각자의 송신기 코일들 바로 아래에 위치설정될 수 있도록 배치된다. 다른 실시예들에서, 하나 이상의 인버터 개구(2442)는 패키징된 인버터가 그것의 각자의 송신기 코일 바로 아래에 배치되게 위치설정되지 않을 수 있다. 그러나, 이들 인버터 개구는 그럼에도 불구하고 패키징된 인버터로 하여금 그것의 각자의 송신기 코일에 아주 가깝게 배치될 수 있게 하면서, 그것의 각자의 송신기 코일로부터는 먼 무선 충전 매트의 에지에는 배치되지 않게 할 수 있다. 패키징된 인버터들이 그것들의 각자의 송신기 코일들에 가깝게 - 바로 아래가 아니라면 - 위치설정되게 함으로써, 긴 트레이스 길이로부터의 높은 저항으로 인한 타이밍 지연 및 손실(인버터들이 충전 매트의 주연부에 배치되어 충전 매트의 중심에 있는 송신기 코일들로 라우팅되어야 하는 종래 충전 매트들에 의해 겪게 되는 바와 같음)이 최소화될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 저부 차폐부(2438)(도 30에 도시되지 않음)는 드라이버 보드(2426)가 결합되는 측면의 반대편인 드롭 프레임(2436)의 측면 상에 라미네이팅될 수 있다. 따라서 저부 차폐부(2438)는 각자의 개구들(2440) 내의 전기 컴포넌트들(3002)을 둘러쌈으로써, 전기 컴포넌트들이 외부의 전기적 방해로부터 보호되게 할 뿐만 아니라, 개구들(3002)의 외부에 있는 무선 충전 매트(2400)의 컴포넌트들이 전기 컴포넌트들(3002)로부터 생성된 노이즈에 의해 방해받지 않게 한다. 일부 실시예들에서, 저부 차폐부(2438)는 도 31에 도시된 바와 같이 차폐층 및 복수의 절연층으로 형성된다.
도 31은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 저부 차폐부(3100)의 하향식 도면이다. 저부 차폐부(3100)는 차폐층(3102) 및 차폐층(3102)에 부착된 복수의 절연층(3104)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 절연층들(3104)은 도 30의 개구들(2440)과 같은, 드롭 프레임의 하나 이상의 개구에 대응한다. 예를 들어, 절연층들(3104)은 도 31에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 개구(2440/2442)에 대응하는 스트립들로 구성될 수 있다. 무선 충전 매트로 구성될 때, 절연층(3104)은 드롭 프레임(2436)에 부착되고 드롭 프레임(2436)(그것의 하나 이상의 개구와 함께)과 차폐층(3102) 사이에 위치설정될 수 있다. 절연층들(3104)은 전기 컴포넌트들(3002)이 차폐층(3102)과 전기적으로 결합하는 것을 방지할 수 있다. 일부 실시예들에서, 차폐층(3102)은 가요성인 얇은 재료이다. 따라서, 개구들(2440) 바로 위의 차폐층(3102)의 영역들은 개구들(2440) 내로 휘어져(deflect) 하나 이상의 전기 컴포넌트(3002)와 접촉할 수 있다. 따라서, 절연층들(3104)은 차폐층(3102)과 하나 이상의 전기 컴포넌트(3002) 사이의 전기적 결합을 방지할 수 있다.
차폐층(3102)은 전기 컴포넌트들(3002)로의 그리고 그로부터의 전기 방출에 대한 차폐에 적합한 임의의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 차폐층(3102)은 구리로 형성될 수 있다. 절연층들(3104)은 폴리이미드와 같은 임의의 전기 절연 재료로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 포스트가 개구들(2440) 내에 배치되어, 차폐층(3102)이 개구들(2440) 내로 눌러질 때 이동의 정도를 완화시킬 수 있다. 예를 들어, 도 30을 다시 참조하면, 포스트들(3004)은 저부 차폐부(2438)의 휘어짐을 완화시키기 위해 개방 공간들이 있는 영역들에서 드라이버 보드(2426) 상에 위치설정될 수 있다. 또한, 포스트들(3004)은 또한 개구들(2440)을 누르는 외부 물체들에 의해 야기되는 손상으로부터 전기 컴포넌트들(3002)을 보호할 수 있다.
VII. 하이브리드 pcb 및 스트랜드 코일 무선 충전 매트
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 무선 충전 매트는 2개 이상의 디바이스에 전력을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 디바이스는 더 큰 수신 코일들을 갖는 더 큰 디바이스, 예를 들어, 스마트 폰, 태블릿, 랩톱 등일 수 있는 반면에, 다른 디바이스는 더 작은 수신 코일들을 갖는 더 작은 디바이스, 예를 들어, 스마트 워치(smart watch), 소형 휴대용 음악 재생기 등일 수 있다. 그러한 실시예들에서, 무선 충전 매트는 각각의 송신기 코일 배열이 상이한 전자 디바이스를 충전하는 데 최적화되는 2개 이상의 송신기 코일 배열을 포함할 수 있다. 따라서, 무선 충전 매트는 유리하게는 한 번에 2개 이상의 상이한 디바이스를 충전할 수 있고/있거나 다수의 상이한 디바이스를 충전하는 데 동일하게 효율적일 수 있다.
도 32는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 2개 이상의 송신기 코일 배열을 포함하는 예시적인 무선 충전 매트(3200)의 분해도를 도시한다. 무선 충전 매트(3200)는 제1 쉘(3202) 및 제2 쉘(3204)을 포함할 수 있으며, 각각의 쉘은 도 23의 제1 및 제2 쉘들(2302, 2304)과 유사하게 구성될 수 있다. 제1 및 제2 쉘들(3202, 3204)은 정합되어, 내부 컴포넌트들이 수용될 수 있는 내부 공동을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 내부 공동은 2개 이상의 송신기 코일 배열을 포함할 수 있다. 예를 들어, 내부 공동은 2개의 송신기 코일 배열 - 제1 송신기 코일 배열(3206) 및 제2 송신기 코일 배열(3208) - 을 포함할 수 있다. 무선 충전 매트(3200)는 도 23의 무선 충전 매트(2300)와 유사하게 다른 내부 컴포넌트들을 추가로 포함할 수 있지만 명료함을 위해 도시되어 있지 않음을 이해해야 한다.
제1 송신기 코일 배열(3206)은 제1 수신기 코일(3214)을 포함하는 제1 디바이스(3212)를 충전하도록 최적화될 수 있고, 제2 송신기 코일 배열(3208)은, 제1 수신 코일과 상이한 크기 및 형상을 갖고 따라서 상이한 전기적 특성들을 갖는 제2 수신기 코일(3218)을 포함하는 제2 디바이스(3216)를 충전하도록 최적화될 수 있다. 예를 들어, 제1 디바이스(3212)는 제2 디바이스(3216)보다 큰 디바이스일 수 있고, 제1 수신기 코일(3214)은 제2 수신기 코일(3218)보다 클 수 있다. 각각의 송신기 코일 배열(3206, 3208)은 상이한 디바이스를 충전하도록 최적화될 수 있지만, 각각의 송신기 코일 배열은 여전히, 그것들이 충전하는 데 최적화되어 있지는 않은 다른 디바이스들을 단지 덜 효율적인 방식으로 충전할 수 있다. 비록 도 32는 2개의 디바이스만을 도시하지만, 본 명세서에서 논의된 실시예들은 도 32에 도시된 것들과 상이한 크기들 및 형상들을 각각 갖는 2개 초과의 디바이스를 충전하도록 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 각각의 송신기 코일 배열은 전체 충전 표면에 걸쳐 전자 디바이스를 충전할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 하나의 송신기 코일 배열이 충전 표면의 서브-영역 내의 디바이스들만을 충전할 수 있고, 다른 송신기 코일 배열은 충전 표면의 다른 서브-영역 내의 디바이스들만을 충전할 수 있는 경우가 아니다.
일부 실시예들에서, 제1 및 제2 송신기 코일 배열들(3206, 3208)은, 송신기 코일들의 크기들이 상이한 전기 디바이스에 대해 최적화되는 송신기 코일들로 형성될 수 있다. 예로서, 제1 송신기 코일 배열(3206)은 제1 크기의 송신기 코일들로 형성될 수 있는 반면, 제2 송신기 코일 배열(3208)은 제2 크기의 송신기 코일들로 형성된다. 제1 크기는 제1 전자 디바이스(3212) 내의 수신기 코일(3214)의 크기에 대응할 수 있는 반면에, 제2 크기는 제2 전자 디바이스(3216) 내의 수신기 코일(3218)의 크기에 대응할 수 있다. 따라서, 제1 송신기 코일 배열(3206)은 특히 제1 디바이스(3212)의 수신기 코일(3214)에 전류를 유도하는 데 효율적이지만 제2 디바이스(3216)의 수신기 코일(3218)에 전류를 유도하는 데에는 덜 효율적일 수 있다. 반대로, 제2 송신기 코일 배열(3208)은 특히 제2 디바이스(3216)의 수신기 코일(3218)에 전류를 유도하는 데 효율적이지만 제1 디바이스(3212)의 수신기 코일(3214)에 전류를 유도하는 데에는 덜 효율적일 수 있다. 각각의 송신기 코일 배열은 전체 충전 표면에 걸쳐 전자 디바이스를 충전할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
추가적인 실시예들에서, 제1 및 제2 송신기 코일 배열들(3206, 3208)은 상이한 패턴들로 배열될 수 있으며, 각각의 패턴은 상이한 전기 디바이스에 대해 최적화된다. 예로서, 제1 송신기 코일 배열(3206)은 송신기 코일들의 단일 열로 배열될 수 있는 한편, 제2 송신기 코일 배열(3208)은 본 명세서에서 위에서 논의된 도 8, 도 10, 도 19, 및 도 22에서의 송신기 코일 배열들(800, 1000, 1900, 2200) 중 임의의 것에 따라 배열된다. 따라서, 제1 송신기 코일 배열(3206)은 특히 제1 디바이스(3212)의 수신기 코일(3214)에 전류를 유도하는 데 효율적이지만 제2 디바이스(3216)의 수신기 코일(3218)에 전류를 유도하는 데에는 덜 효율적일 수 있고, 그 반대일 수도 있다.
본 명세서에서 논의된 바와 같이, 송신기 코일 배열들은 시변 자기장을 생성할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 송신기 코일 배열들(3206, 3208)은 시변 자기장을 생성하도록 다양한 주파수들에서 동작될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 송신기 코일 배열(3206)은 제1 주파수에서 동작할 수 있는 한편 제2 송신기 코일 배열(3208)은 제2 주파수에서 동작한다. 제1 및 제2 송신기 코일 배열들(3206, 3208)이 상이한 패턴들로 배열될 때 제1 및 제2 주파수들은 동일하거나 상이할 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 송신기 코일 배열들(3206, 3208)이 동일한 패턴으로 배열될 때 제1 및 제2 주파수들은 상이하다. 예를 들어, 제1 및 제2 송신기 코일 배열들(3206, 3208)은 둘 모두 본 명세서에서 위에서 논의된 도 8, 도 10, 도 19, 및 도 22에서의 송신기 코일 배열들(800, 1000, 1900, 2200) 중 임의의 것, 또는 임의의 다른 송신기 코일 배열에 따라 배열될 수 있다. 그러한 경우들에서, 제1 송신기 코일 배열(3206)은, 특히 제1 디바이스(3212)의 수신기 코일(3214)에 전류를 유도하는 데 효율적이지만 제2 디바이스(3216)의 수신기 코일(3218)에 전류를 유도하는 데에는 덜 효율적인 주파수에서 동작할 수 있다. 반대로, 제2 송신기 코일 배열(3208)은, 특히 제2 디바이스(3216)의 수신기 코일(3218)에 전류를 유도하는 데 효율적이지만 제1 디바이스(3212)의 수신기 코일(3214)에 전류를 유도하는 데에는 덜 효율적인 주파수에서 동작할 수 있다. 동작 주파수들의 차이는 각자의 수신기 코일들의 특정 동작 주파수들에 의존할 수 있다. 일부 실시예들에서, 그 차이는 몇 자릿수(order of magnitude)의 범위일 수 있다. 예로서, 제1 주파수는 제2 주파수보다 1 자릿수 또는 2 자릿수 높을 수 있다. 특정 실시예들에서, 제1 디바이스(3212)는 스마트 워치이고 제2 디바이스(3216)는 스마트 폰이다.
또한, 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 송신기 코일 배열들(3206, 3208)은 동일하거나 상이한 송신기 코일들로 형성될 수 있다. 즉, 제1 송신기 코일 배열(3206)은 보빈들이 있거나 없는 스트랜드 코일링된 와이어를 갖는 송신기 코일들, 예를 들어, 도 16, 도 18 및 도 21에서의 송신기 코일들(1600, 1800, 2100)로 형성될 수 있는 한편, 제2 송신기 코일 배열(3208)은 PCB 내에 형성될 수 있다. 각각의 형태의 구성은 각자의 디바이스에 효율적으로 전력을 유도하도록 맞춤화될 수 있다. 예를 들어, 제2 송신기 코일 배열(3208)의 스트랜드 코일 구성은 특히 제2 디바이스(3216)의 수신기 코일(3218)에 전류를 유도하는 데 효율적이지만 제1 디바이스(3212)의 수신기 코일(3214)에 전류를 유도하는 데에는 덜 효율적일 수 있다.
본 발명이 특정 실시예들에 대하여 설명되었지만, 본 발명은 하기의 청구범위의 범주 내의 모든 수정들 및 등가물들을 커버하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다.
Claims (200)
- 무선 충전 디바이스로서,
충전 표면, 및 내부 공동 및 개구를 정의하는 제1 및 제2 벽들을 갖는 하우징;
상기 내부 공동 내에 배치되고 무선 전력 전달 동안 시변 자속 및 전기장을 생성하도록 구성된 송신기 코일 배열 - 상기 송신기 코일 배열은 복수의 송신기 코일을 포함하고, 상기 복수의 송신기 코일은,
제1 평면에 배치된 송신기 코일들의 제1 세트;
제2 평면에 배치된 송신기 코일들의 제2 세트; 및
상기 제1 평면과 상기 제2 평면 사이의 제3 평면에 배치된 송신기 코일들의 제3 세트를 포함하며, 상기 복수의 송신기 코일 각각은 상기 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 가짐 -;
상기 송신기 코일 배열과 상기 제1 벽 사이에 위치설정된 전자기 차폐부 - 상기 전자기 차폐부는 상기 송신기 코일 배열로부터 생성된 전기장을 포착하도록 그리고 상기 자속이 통과하는 것을 허용하도록 구성됨 -;
상기 송신기 코일 배열과 상기 제2 벽 사이의 상기 내부 공동 내에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상기 상호연결 구조체는 상기 송신기 코일 배열을 구동하기 위해 상기 상호연결 구조체 상에 실장된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함함 -; 및
상기 송신기 코일 배열과 상기 상호연결 구조체 사이의 상기 내부 공동 내에 위치설정된 강자성 차폐부를 포함하며, 상기 강자성 차폐부는 상기 자속을 상기 상호연결 구조체로부터 멀리 재지향시키도록 구성되는, 무선 충전 디바이스. - 제1항에 있어서, 상기 복수의 송신기 코일은 중첩 배열로 위치설정되는, 무선 충전 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 송신기 코일들의 제1, 제2 및 제3 세트들 내의 각각의 송신기 코일은 상기 송신기 코일들의 제1, 제2 및 제3 세트들 내의 모든 다른 송신기 코일과 실질적으로 동일한 외측 직경을 구비한 일반적으로 원형 형상을 갖는, 무선 충전 디바이스.
- 제3항에 있어서, 상기 송신기 코일들의 제1 세트는 수평축을 가로질러 제1 대칭 패턴으로 배열된 제1 복수의 평면형 코일을 포함하고, 상기 송신기 코일들의 제2 세트는 수평축을 가로질러 제2 대칭 패턴으로 배열된 제2 복수의 평면형을 포함하고, 상기 송신기 코일들의 제3 세트는 수평축을 가로질러 제3 대칭 패턴으로 배열된 제3 복수의 평면형 코일을 포함하며; 상기 송신기 코일들의 제1, 제2 및 제3 세트들 중 2개의 세트만이 동일한 수의 송신기 코일들을 갖는, 무선 충전 디바이스.
- 제3항에 있어서, 상기 복수의 송신기 코일 내의 각각의 송신기 코일은 상기 송신기 코일의 내측 직경에 의해 정의된 개구를 포함하고, 각각의 송신기 코일의 상기 개구의 중심 부분은, 상기 개구의 상기 중심 부분과 상기 상호연결 구조체 사이에 다른 송신기 코일이 배치되지 않으면서 상기 상호연결 구조체 바로 위에 위치설정되는, 무선 충전 디바이스.
- 제3항에 있어서, 각각의 송신기 코일은 스트랜드 와이어(stranded wire)의 단일 층으로 형성되는, 무선 충전 디바이스.
- 제1항에 있어서,
상기 하우징의 상기 개구에 위치설정된 리셉터클 커넥터 - 상기 리셉터클 커넥터는 복수의 접점 핀 및 상기 복수의 접점 핀에 전기적으로 결합된 복수의 단자를 포함함 -; 및
상기 전자기 차폐부와 상기 상호연결 구조체 사이에 결합된 전기 전도성 접지 펜스(electrically conductive grounding fence)를 추가로 포함하며, 상기 접지 펜스는 상기 리셉터클 커넥터가 상기 상호연결 구조체에 결합되는 위치를 제외하고 상기 상호연결 구조체의 주연부 둘레에 배치되는, 무선 충전 디바이스. - 제7항에 있어서, 상기 전자기 차폐부는,
상기 송신기 코일 배열에 의해 생성된 전자기장을 포착하도록 구성된 전자기 본체; 및
상기 전자기 본체를 둘러싸는 구리 경계를 포함하며, 상기 구리 경계는 상기 접지 펜스와 결합하는, 무선 충전 디바이스. - 제8항에 있어서, 상기 구리 경계는 상기 송신기 코일 배열의 외측 에지로 연장되는, 무선 충전 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 패키징된 전기 컴포넌트는 상기 복수의 송신기 코일 중 대응하는 송신기 코일들에 전기적으로 결합되는, 무선 충전 디바이스.
- 무선 충전 디바이스로서,
평면형 충전 표면, 및 내부 공동 및 개구를 정의하는 제1 및 제2 쉘(shell)들을 갖는 하우징;
상기 하우징의 상기 개구에 위치설정된 리셉터클 커넥터 - 상기 리셉터클 커넥터는 복수의 접점 핀 및 상기 복수의 접점 핀에 전기적으로 결합된 복수의 단자를 포함함 -;
상기 내부 공동 내에 배치되고 무선 전력 전달 동안 시변 자속 및 전기장을 생성하도록 구성된 송신기 코일 배열 - 상기 송신기 코일 배열은 복수의 송신기 코일을 포함하고, 상기 복수의 송신기 코일은,
제1 평면에 배치된 송신기 코일들의 제1 세트;
제2 평면에 배치된 송신기 코일들의 제2 세트; 및
상기 제1 평면과 상기 제2 평면 사이의 제3 평면에 배치된 송신기 코일들의 제3 세트를 포함하며, 상기 복수의 송신기 코일 각각은 상기 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 가짐 -;
상기 송신기 코일 배열과 상기 제1 쉘 사이에 위치설정된 전자기 차폐부 - 상기 전자기 차폐부는 상기 송신기 코일 배열로부터 생성된 전기장을 포착하도록 그리고 상기 자속이 통과하는 것을 허용하도록 구성되며, 상기 전자기 차폐부는,
상기 송신기 코일 배열에 의해 생성된 전자기장을 포착하도록 구성된 전자기 본체; 및
상기 전자기 본체를 둘러싸는 구리 경계를 포함함 -;
상기 송신기 코일 배열과 상기 제2 쉘 사이의 상기 내부 공동 내에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상기 상호연결 구조체는 상기 송신기 코일 배열을 구동하기 위해 상기 상호연결 구조체 상에 실장된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함함 -; 및
상기 송신기 코일 배열과 상기 상호연결 구조체 사이의 상기 내부 공동 내에 위치설정된 강자성 차폐부를 포함하며, 상기 강자성 차폐부는 상기 자속을 상기 상호연결 구조체로부터 멀리 재지향시키도록 구성되는, 무선 충전 디바이스. - 제11항에 있어서, 상기 복수의 송신기 코일은 중첩 배열로 위치설정되는, 무선 충전 디바이스.
- 제11항에 있어서, 상기 송신기 코일들의 제1, 제2 및 제3 세트들 내의 각각의 송신기 코일은 상기 송신기 코일들의 제1, 제2 및 제3 세트들 내의 모든 다른 송신기 코일과 실질적으로 동일한 외측 직경을 구비한 일반적으로 원형 형상을 갖는, 무선 충전 디바이스.
- 제13항에 있어서, 상기 송신기 코일들의 제1 세트는 수평축을 가로질러 제1 대칭 패턴으로 배열된 제1 복수의 평면형 코일을 포함하고, 상기 송신기 코일들의 제2 세트는 수평축을 가로질러 제2 대칭 패턴으로 배열된 제2 복수의 평면형을 포함하고, 상기 송신기 코일들의 제3 세트는 수평축을 가로질러 제3 대칭 패턴으로 배열된 제3 복수의 평면형 코일을 포함하며; 상기 송신기 코일들의 제1, 제2 및 제3 세트들 중 2개의 세트만이 동일한 수의 송신기 코일들을 갖는, 무선 충전 디바이스.
- 무선 충전 시스템으로서,
시변 자속에 노출될 때 배터리를 충전하기 위해 전류를 생성하도록 구성된 수신기 코일을 포함하는 전자 디바이스; 및
상기 전자 디바이스를 무선으로 충전하기 위해 상기 시변 자속을 생성하도록 구성된 무선 충전 매트를 포함하며, 상기 무선 충전 매트는,
충전 표면, 및 내부 공동 및 개구를 정의하는 제1 및 제2 벽들을 갖는 하우징;
상기 내부 공동 내에 배치되고 무선 전력 전달 동안 시변 자속 및 전기장을 생성하도록 구성된 송신기 코일 배열 - 상기 송신기 코일 배열은 복수의 송신기 코일을 포함하고, 상기 복수의 송신기 코일은,
제1 평면에 배치된 송신기 코일들의 제1 세트;
제2 평면에 배치된 송신기 코일들의 제2 세트; 및
상기 제1 평면과 상기 제2 평면 사이의 제3 평면에 배치된 송신기 코일들의 제3 세트를 포함하며, 상기 복수의 송신기 코일 각각은 상기 복수의 송신기 코일 중 모든 다른 송신기 코일들의 중심축들로부터 측방향 거리만큼 떨어져 위치설정된 중심축을 가짐 -;
상기 송신기 코일 배열과 상기 제1 벽 사이에 위치설정된 전자기 차폐부 - 상기 전자기 차폐부는 상기 송신기 코일 배열로부터 생성된 전기장을 포착하도록 그리고 상기 자속이 통과하는 것을 허용하도록 구성됨 -;
상기 송신기 코일 배열과 상기 제2 벽 사이의 상기 내부 공동 내에 위치설정된 상호연결 구조체 - 상기 상호연결 구조체는 상기 송신기 코일 배열을 구동하기 위해 상기 상호연결 구조체 상에 실장된 복수의 패키징된 전기 컴포넌트를 포함함 -; 및
상기 송신기 코일 배열과 상기 상호연결 구조체 사이의 상기 내부 공동 내에 위치설정된 강자성 차폐부를 포함하며, 상기 강자성 차폐부는 상기 자속을 상기 상호연결 구조체로부터 멀리 재지향시키도록 구성되는, 무선 충전 시스템. - 제15항에 있어서, 상기 복수의 송신기 코일은 중첩 배열로 위치설정되는, 무선 충전 시스템.
- 제15항에 있어서,
상기 하우징의 상기 개구에 위치설정된 리셉터클 커넥터 - 상기 리셉터클 커넥터는 복수의 접점 핀 및 상기 복수의 접점 핀에 전기적으로 결합된 복수의 단자를 포함함 -; 및
상기 전자기 차폐부와 상기 상호연결 구조체 사이에 결합된 전기 전도성 접지 펜스를 추가로 포함하며, 상기 접지 펜스는 상기 리셉터클 커넥터가 상기 상호연결 구조체에 결합되는 위치를 제외하고 상기 상호연결 구조체의 주연부 둘레에 배치되는, 무선 충전 시스템. - 제15항에 있어서, 상기 복수의 패키징된 전기 컴포넌트는 상기 복수의 송신기 코일 중 대응하는 송신기 코일들에 전기적으로 결합되는, 무선 충전 시스템.
- 제17항에 있어서, 상기 전자기 차폐부는,
상기 송신기 코일 배열에 의해 생성된 전자기장을 포착하도록 구성된 전자기 본체; 및
상기 전자기 본체를 둘러싸는 구리 경계를 포함하며, 상기 구리 경계는 상기 접지 펜스와 결합하는, 무선 충전 시스템. - 제19항에 있어서, 상기 구리 경계는 상기 송신기 코일 배열의 외측 에지로 연장되는, 무선 충전 시스템.
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