KR102483060B1 - 무선 전력 송신기 - Google Patents

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Abstract

무선 전력 송신기는, 상기 무선 전력 송신기 상에 제 1 자세로 배치되는 제 1 무선 전력 수신기를 충전하기 위하여 제 1 방향의 제 1 자기장을 발생시키는 제 1 코일 및 상기 무선 전력 송신기 상에 제 2 자세로 배치되는 제 2 무선 전력 수신기를 충전하기 위하여 제 2 방향의 제 2 자기장을 발생시키는 제 2 코일을 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 송신기{WIRELESS POWER TRANSMITTER}
본 발명은 무선 전력 송신기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 전력 수신기를 무선으로 충전할 수 있는 무선 전력 송신기에 관한 것이다.
휴대전화 또는 PDA(Personal Digital Assistants) 등과 같은 이동 단말기는 그 특성상 재충전이 가능한 배터리로 구동되며, 이러한 배터리를 충전하기 위해서는 별도의 충전 장치를 이용하여 이동단말기의 배터리에 전기 에너지를 공급한다. 통상적으로 충전장치와 배터리에는 외부에 각각 별도의 접촉 단자가 구성되어 있어서 이를 서로 접촉시킴으로 인하여 충전장치와 배터리를 전기적으로 연결한다.
하지만, 이와 같은 접촉식 충전방식은 접촉 단자가 외부에 돌출되어 있으므로, 이물질에 의한 오염이 쉽고 이러한 이유로 배터리 충전이 올바르게 수행되지 않는 문제점이 발생한다. 또한 접촉 단자가 습기에 노출되는 경우에도 충전이 올바르게 수행되지 않는다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 근래에는 무선 충전 또는 무접점 충전 기술이 개발되어 최근 많은 전자 기기에 활용되고 있다.
이러한 무선충전 기술은 무선 전력 송수신을 이용한 것으로서, 예를 들어 휴대폰을 별도의 충전 커넥터를 연결하지 않고, 단지 충전 패드에 올려놓기만하면 자동으로 배터리가 충전이 될 수 있는 시스템이다. 일반적으로 무선 전동 칫솔이나 무선 전기 면도기 등으로 일반인들에게 알려져 있다. 이러한 무선충전 기술은 전자제품을 무선으로 충전함으로써 방수 기능을 높일 수 있고, 유선 충전기가 필요하지 않으므로 전자 기기 휴대성을 높일 수 있는 장점이 있으며, 다가오는 전기차 시대에도 관련 기술이 크게 발전할 것으로 전망된다.
이러한 무선 충전 기술에는 크게 코일을 이용한 전자기 유도방식과, 공진(Resonance)을 이용하는 공진 방식과, 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사(RF/Micro Wave Radiation) 방식이 있다.
전자기 유도에 의한 전력 전송 방법은 1차 코일과 2차 코일 간의 전력을 전송하는 방식이다. 코일에 자석을 움직이면 유도 전류가 발생하는데, 이를 이용하여 송신단에서 자기장을 발생시키고 수신단에서 자기장의 변화에 따라 전류가 유도되어 에너지를 만들어 낸다. 이러한 현상을 자기 유도 현상이라고 일컬으며 이를 이용한 전력 전송 방법은 에너지 전송 효율이 뛰어나다.
공진 방식은, 2005년 MIT의 Soljacic 교수가 Coupled Mode Theory로 공진 방식 전력 전송 원리를 사용하여 충전장치와 몇 미터(m)나 떨어져 있어도 전기가 무선으로 전달되는 시스템을 발표했다. MIT팀의 무선 충전시스템은 공명(resonance)이란 소리굽쇠를 울리면 옆에 있는 와인잔도 그와 같은 진동수로 울리는 물리학 개념을 이용한 것이다. 연구팀은 소리를 공명시키는 대신, 전기 에너지를 담은 전자기파를 공명시켰다. 공명된 전기 에너지는 공진 주파수를 가진 기기가 존재할 경우에만 직접 전달되고 사용되지 않는 부분은 공기 중으로 퍼지는 대신 전자장으로 재흡수되기 때문에 다른 전자파와는 달리 주변의 기계나 신체에는 영향을 미치지 않을 것으로 보고 있다.
무선 전력 송신기는 전력의 무선 송신을 위한 코일을 포함할 수 있다. 한편, 무선으로 충전을 수행하기 위한 무선 전력 수신기의 종류가 다양해짐에 따라서 무선 전력 수신기가 무선 전력 송신기에 배치되는 자세 또한 다양해진다. 예를 들어, 스마트폰과 같은 전자 장치는 내장된 코일이 무선 전력 송신기의 코일과 평행하도록 배치될 수 있으나, 손목시계형 전자 장치는 내장된 코일이 무선 전력 송신기의 코일과 수직하도록 배치될 수 있다. 수신 측 코일에 입사되는 자기장의 방향에 따라 무선 충전 효율이 크게 변경되며, 이에 따라 배치되는 자세에 따라 전자 장치에 대한 무선 충전 효율이 크게 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은 전술한 문제점 또는 다른 문제점을 해결하기 위한 무선 전력 송신기를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의하여, 무선 전력 송신기는, 상기 무선 전력 송신기 상에 제 1 자세로 배치되는 제 1 무선 전력 수신기를 충전하기 위하여 제 1 방향의 제 1 자기장을 발생시키는 제 1 코일; 및 상기 무선 전력 송신기 상에 제 2 자세로 배치되는 제 2 무선 전력 수신기를 충전하기 위하여 제 2 방향의 제 2 자기장을 발생시키는 제 2 코일을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의하여, 무선 전력 송신기는, 상기 무선 전력 송신기 상에 제 1 자세로 배치되는 제 1 무선 전력 수신기를 수용하는 보울(bowl) 형태의 제 1 하우징; 및 상기 제 1 하우징의 내측면에 포함되어, 상기 무선 전력 송신기 상에 제 2 자세로 배치되는 제 2 무선 전력 수신기를 거치하는 기둥 형태의 제 2 하우징을 포함하며, 상기 제 1 하우징은 상기 제 1 무선 전력 수신기를 충전하기 위하여 제 1 방향의 제 1 자기장을 발생시키는 제 1 코일을 포함하며, 상기 제 2 하우징은 상기 제 2 무선 전력 수신기를 충전하기 위한 방사형의 제 2 자기장을 발생시키는 제 2 코일을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의하여, 무선 전력 송신기는, 상기 무선 전력 송신기 상에 제 1 자세로 배치되는 제 1 무선 전력 수신기를 수용하는 보울(bowl) 형태의 제 1 하우징; 및 상기 제 1 하우징의 내측면에 포함되어, 상기 무선 전력 송신기 상에 제 2 자세로 배치되는 제 2 무선 전력 수신기를 거치하는 기둥 형태의 제 2 하우징을 포함하며, 상기 제 2 하우징에는, 평행하게 배치된 2개의 서브 코일들이 배치되며, 상기 서브 코일 사이에서는 방사형의 자기장이 형성되어 상기 제 2 무선 전력 수신기를 충전하며, 상기 서브 코일의 상방 또는 하방에서는 상기 서브 코일 각각에 수직 방향의 자기장이 형성되어 상기 제 1 무선 전력 수신기를 충전할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라서 무선 전력 송신기 상에 배치되는 무선 전력 수신기는 배치되는 자세에 무관하게 고효율의 무선 충전을 수행할 수 있다. 이에 따라, 다양한 형태의 무선 전력 수신기를 충전할 수 있는 무선 전력 송신기가 제공될 수 있다.
도 1은 무선 충전 시스템 동작 전반을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다.
도 4a 내지 4g는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 개념도를 도시한다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 배치를 도시한다.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력 송신부의 회로도를 도시한다.
도 7a 내지 7c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력 송신부의 회로도를 도시한다.
도 8a 내지 8c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일 및 캐패시터 사이의 연결을 설명하는 개념도들이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력 송신부의 개념도를 도시한다.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 개념도를 도시한다.
도 10d 내지 10f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 충전 효율에 대한 그래프들이다.
도 11은a 및 11b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 2 코일의 구성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 12a 및 12b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 13a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 13b는 도 13a의 코일의 측면도이며, 도 13c는 도 13a의 코일의 평면도이다.
도 13d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서 형성되는 자기장을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 실시예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, “가진다,” “가질 수 있다,”“포함한다,” 또는 “포함할 수 있다” 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, “A 또는 B,”“A 또는/및 B 중 적어도 하나,”또는 “A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상”등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, “A 또는 B,” “ A 및 B 중 적어도 하나,”또는 “ A 또는 B 중 적어도 하나”는,(1) 적어도 하나의 A를 포함,(2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는(3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
다양한 실시예에서 사용된 “제 1,”“제 2,”“첫째,”또는“둘째,”등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 “~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)”은 상황에 따라, 예를 들면, “~에 적합한(suitable for),” “~하는 능력을 가지는(having the capacity to),” “~하도록 설계된(designed to),” “~하도록 변경된(adapted to),” “~하도록 만들어진(made to),”또는 “~를 할 수 있는(capable of)”과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 “~하도록 구성(또는 설정)된”은 하드웨어적으로 “특별히 설계된(specifically designed to)”것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, “~하도록 구성된 장치”라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 “~할 수 있는” 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 “A, B, 및 C를 수행하도록 구성(또는 설정)된 프로세서”는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 수신기는 다양한 종류의 전자 장치에 포함될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치는 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상 전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device)(예: 스마트 안경, 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 스마트 미러, 또는 스마트 와치(smart watch))중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
먼저 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 적용될 수 있는 무선 충전 시스템의 개념을 설명한다.
도 1은 무선 충전 시스템 동작 전반을 설명하기 위한 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 충전 시스템은 무선 전력 송신기(100) 및 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)를 포함한다.
무선 전력 송신기(100)는 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)에 무선으로 각각 전력(1-1, 1-2, 1-n)을 송신할 수 있다. 더욱 상세하게는, 무선 전력 송신기(100)는 소정의 인증절차를 수행한 인증된 무선 전력 수신기에 대하여서만 무선으로 전력(1-1, 1-2, 1-n)을 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)와 전기적 연결을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)로 전자기파 형태의 무선 전력을 송신할 수 있다. 여기에서, 무선 전력 송신기(100)는 유도 방식 또는 공진 방식에 근거하여 무선 전력을 송신할 수 있다.
한편, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)와 양방향 통신을 수행할 수 있다. 여기에서 무선 전력 송신기(100) 및 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 소정의 프레임으로 구성된 패킷(2-1, 2-2, 2-n)을 처리하거나 송수신할 수 있다. 무선 전력 수신기는 특히, 이동통신단말기, PDA, PMP, 스마트폰 등으로 구현될 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)로 무선으로 전력을 제공할 수 있다. 예를 들어 무선 전력 송신기(100)는 공진 방식을 통하여 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)에 전력을 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기(100)가 공진 방식을 채택한 경우, 무선 전력 송신기(100)와 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 1110-n) 사이의 거리는 실내 환경에서 동작하는 거리일 수 있다. 또한 무선 전력 송신기(100)가 전자기 유도 방식을 채택한 경우, 전력제공장치(100)와 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 사이의 거리는 바람직하게는 10cm 이하일 수 있다.
무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 무선 전력 송신기(100)로부터 무선 전력을 수신하여 내부에 구비된 배터리의 충전을 수행할 수 있다. 또한 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 무선 전력 전송을 요청하는 신호나, 무선 전력 수신에 필요한 정보, 무선 전력 수신기 상태 정보 또는 무선 전력 송신기(100) 제어 정보 등을 무선 전력 송신기(100)에 송신할 수 있다.
또한 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 각각의 충전상태를 나타내는 메시지를 무선 전력 송신기(100)로 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 디스플레이와 같은 표시수단을 포함할 수 있으며, 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 각각으로부터 수신한 메시지에 기초하여 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 각각의 상태를 표시할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기(100)는 각각의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)가 충전이 완료되기까지 예상되는 시간을 함께 표시할 수도 있다.
무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 각각에 무선 충전 기능을 디스에이블(disabled)하도록 하는 제어 신호를 송신할 수도 있다. 무선 전력 송신기(100)로부터 무선 충전 기능의 디스에이블 제어 신호를 수신한 무선 전력 수신기는 무선 충전 기능을 디스에이블할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(200)는 전력 송신부(211), 제어부(212) 및 통신부(213)를 포함할 수 있다. 또한 무선 전력 수신기(250)는 전력 수신부(251), 제어부(252) 및 통신부(253)를 포함할 수 있다.
전력 송신부(211)는 무선 전력 송신기(200)가 요구하는 전력을 제공할 수 있으며, 무선으로 무선 전력 수신기(250)에 전력을 제공할 수 있다. 여기에서, 전력 송신부(211)는 교류 파형의 형태로 전력을 공급할 수 있으며, 직류 파형의 형태로 전력을 공급하면서 이를 인버터를 이용하여 교류 파형으로 변환하여 교류 파형의 형태로 공급할 수도 있다. 전력 송신부(211)는 내장된 배터리의 형태로 구현될 수도 있으며, 또는 전력 수신 인터페이스의 형태로 구현되어 외부로부터 전력을 수신하여 다른 구성 요소에 공급하는 형태로도 구현될 수 있다. 전력 송신부(211)는 일정한 교류 파형의 전력을 제공할 수 있는 수단이라면 제한이 없다는 것은 당업자가 용이하게 이해할 것이다.
아울러, 전력 송신부(211)는 교류 파형을 무선 전력 수신기(250)로 제공할 수 있다. 전력 송신부(211)는 추가적으로 공진회로 또는 유도회로를 더 포함할 수 있으며, 이에 따라 소정의 전자기파를 송신 또는 수신할 수 있다. 전력 송신부(211)가 공진회로로 구현되는 경우, 공진회로의 루프 코일의 인덕턴스(L)는 변경가능할 수도 있다. 한편 전력 송신부(211)는 전자기파를 송수신할 수 있는 수단이라면 제한이 없는 것은 당업자는 용이하게 이해할 것이다.
제어부(212)는 무선 전력 송신기(200)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부(212) 또는 제어부(252)는 저장부(미도시)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 애플리케이션을 이용하여 무선 전력 송신기(200)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부(212)는 CPU, 마이크로프로세서, 미니 컴퓨터와 같은 형태로 구현될 수 있다. 한편, 제어부(252)는 무선 전력 송신기(200)의 동작 전반을 제어할 수 있다.
통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)의 통신부(253)와 NFC(near field communication), Zigbee 통신, 적외선 통신, 가시광선 통신, 블루투스 통신, BLE(bluetooth low energy) 방식 등을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 통신부(213)는 CSMA/CA 알고리즘을 이용할 수도 있다. 한편, 상술한 통신 방식은 단순히 예시적인 것이며, 본 발명의 실시 예들은 통신부(213)에서 수행하는 특정 통신 방식으로 그 권리범위가 한정되지 않는다.
한편, 통신부(213)는 무선 전력 송신기(200)의 정보에 대한 신호를 송신할 수 있다. 여기에서, 통신부(213)는 상기 신호를 유니캐스트(unicast), 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다.
또한, 통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)로부터 전력 정보를 수신할 수 있다. 여기에서 전력 정보는 무선 전력 수신기(250)의 용량, 배터리 잔량, 충전 횟수, 사용량, 배터리 용량, 배터리 비율 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)의 충전 기능을 제어하는 충전 기능 제어 신호를 송신할 수 있다. 충전 기능 제어 신호는 특정 무선 전력 수신기(250)의 무선 전력 수신부(251)를 제어하여 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하게 하는 제어 신호일 수 있다.
통신부(213)는 무선 전력 수신기(250) 뿐만 아니라, 다른 무선 전력 송신기(미도시)로부터의 신호를 수신할 수도 있다.
한편, 도 2에서는 전력 송신부(211) 및 통신부(213)가 상이한 하드웨어로 구성되어 무선 전력 송신기(200)가 아웃-밴드(out-band) 형식으로 통신되는 것과 같이 도시되었지만, 이는 예시적인 것이다. 본 발명은 전력 송신부(211) 및 통신부(213)가 하나의 하드웨어로 구현되어 무선 전력 송신기(200)가 인-밴드(in-band) 형식으로 통신을 수행할 수도 있다.
무선 전력 송신기(200) 및 무선 전력 수신기(250)는 각종 신호를 송수신할 수 있으며, 이에 따라 무선 전력 송신기(200)가 주관하는 무선 전력 네트워크로의 무선 전력 수신기(250)의 가입과 무선 전력 송수신을 통한 충전 과정이 수행될 수 있다.
전력 수신부(251)는 전력 송신부(211)로부터 유도 방식 또는 공진 방식에 기초하여 무선 전력을 수신할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기(200)의 블록도를 도시한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(200)는 제어부(212), 제 1 코일(301) 및 제 2 코일(302)을 포함할 수 있다. 제어부(212)는 제 1 코일(301) 및 제 2 코일(302)에 각각 전류를 인가할 수 있다. 제어부(212)는 구동부(미도시)로부터의 전류를 제 1 코일(301) 및 제 2 코일(302)에 인가할 수 있다. 제어부(212)는 제 1 코일(301) 및 제 2 코일(302) 중 어느 하나의 코일에만 전류를 인가할 수도 있다. 예를 들어, 제어부(212)는 무선 전력 수신기의 거치가 감지된 코일에만 전류를 인가할 수 있다.
제 1 코일(301) 및 제 2 코일(302) 각각은 적어도 하나의 서브 코일을 포함할 수도 있다. 제 1 코일(301)은 제 1 자기장(B1)을 발생시킬 수 있으며, 제 1 코일(301)로부터의 자기장 또는 전자기장은 제 1 무선 전력 수신기(311)로 전달될 수 있다. 제 2 코일(302)은 제 2 자기장(B2)을 발생시킬 수 있으며, 제 2 코일(302)로부터의 자기장 또는 전자기장은 제 2 무선 전력 수신기(312)로 전달될 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는 자기유도방식에 기초하여 제 1 무선 전력 수신기(311) 및 제 2 무선 전력 수신기(312)를 충전할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기(200)의 제 1 코일(301)로부터의 제 1 자기장(B1)은 제 1 무선 전력 수신기(311)의 2차 코일에 유도 전류를 생성할 수 있으며, 이에 따라 제 1 무선 전력 수신기(311)는 무선 충전을 수행할 수 있다. 또한, 제 2 코일(302)로부터의 제 2 자기장(B2)은 제 2 무선 전력 수신기(312)의 2차 코일에 유도 전류를 생성할 수 있으며, 이에 따라 제 2 무선 전력 수신기(312)는 무선 충전을 수행할 수 있다.
또는, 무선 전력 송신기(200)는 공진방식에 기초하여 제 1 무선 전력 수신기(311) 및 제 2 무선 전력 수신기(312)를 충전할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기(200)의 제 1 코일(301)로부터의 제 1 자기장(B1) 및 제 1 자기장(B1)에 대응하는 제 1 전기장을 포함하는 전자기장은 제 1 무선 전력 수신기(311)의 공진 회로에서 흡수될 수 있으며, 이에 따라 제 1 무선 전력 수신기(311)는 무선 충전을 수행할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기(200)의 제 2 코일(302)로부터의 제 2 자기장(B2) 및 제 2 자기장(B2)에 대응하는 제 2 전기장을 포함하는 전자기장은 제 2 무선 전력 수신기(312)의 공진 회로에서 흡수될 수 있으며, 이에 따라 제 2 무선 전력 수신기(312)는 무선 충전을 수행할 수 있다.
상술한 바에서와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기(200)는 자기유도방식 또는 공진방식에 기초하여 제 1 무선 전력 수신기(311) 및 제 2 무선 전력 수신기(312)를 충전할 수 있다.
한편, 제 1 무선 전력 수신기(311)는 무선 전력 송신기(200) 상에 제 1 자세로 배치될 수 있다. 여기에서, 자세(orientation)는 무선 전력 수신기가 무선 전력 송신기(200) 상에 배치되는 경우에, 무선 전력 수신기에 포함된 코일과 무선 전력 송신기의 기준면 사이의 방향을 지시하는 단어로 이용될 수 있다. 하나의 예에서, 제 1 무선 전력 수신기(311)의 코일의 루프를 형성하는 면은 무선 전력 송신기(200)의 기준면과 제 1 각도를 이룰 수 있으며, 이 경우 무선 전력 수신기(311)는 제 1 자세로 무선 전력 송신기(200) 상에 배치되었다고 명명할 수 있다. 한편, 무선 전력 수신기는 제품의 하우징의 형태에 따라 무선 전력 송신기(200) 상에 다양한 자세로 배치될 수 있다. 예를 들어, 스마트폰과 같이 실질적으로 직육면체인 하우징을 포함하는 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기의 기준면과 제 1 각도를 이루도록 배치될 수 있다. 한편, 손목시계형 전자 장치는 평면상에 배치하는 경우, 포함되는 코일이 평면과 수직하게 배치될 수 있으며, 손목시계형 전자 장치와 같은 제 2 무선 전력 수신기(312)는 제 1 무선 전력 수신기(311)의 제 1 자세와 상이한 제 2 자세로 무선 전력 송신기(200)에 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기(200)의 제 1 코일(301)에서 발생하는 제 1 자기장(B1)은 제 1 자세로 배치된 제 1 무선 전력 수신기(311)의 코일의 루프를 형성하는 면에 수직한 방향일 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기(200)의 제 2 코일(302)에서 발생하는 제 2 자기장(B2)은 제 2 자세로 배치된 제 2 무선 전력 수신기(311)의 코일의 루프를 형성하는 면에 수직한 방향일 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신기(200)는 다양한 자세로 배치되는 무선 전력 수신기 모두에게 고효율의 무선 충전이 가능하도록 다양한 방향의 자기장들(B1,B2)을 형성할 수 있는 코일들(301,302)을 포함할 수 있다.
도 4a 내지 4e는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 개념도를 도시한다.
도 4a를 참조하면, 무선 전력 송신기는 보울(bowl) 형태의 제 1 하우징(401) 및 기둥 형태의 제 2 하우징(402)을 포함할 수 있다. 도 4a의 도면에서는, 제 1 하우징(401)은 내측면(403)이 굴곡지게 형성되는 것과 같이 도시되어 있지만, 내측면(403)의 형성 형태는 단순히 예시적인 것으로, 무선 전력 수신기를 수용할 수 있는 공간을 가지는 형태라면 제한이 없다. 보울 형태의 제 1 하우징(401)은 내측면(403)이 함입된 구조로, 내측면(403) 상에 무선 전력 수신기가 배치될 수 있다.
제 2 하우징(402)은 제 1 하우징(401)의 내측면(403)에 연결될 수 있다. 도 4b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 평면도이다. 도 4b에서와 같이, 제 2 하우징(402)은 내측면(403)의 중심에 원기둥의 형태로 형성된 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 단순히 예시적인 것으로 제 2 하우징(402)은 기둥 형태라면 형성 위치 및 형성 형태에 제한이 없다.
도 4c는 다양한 형태의 무선 전력 수신기가 무선 전력 송신기 상에 배치되는 것을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 제 1 하우징(401)의 함입된 내측면(403)에는 제 1 무선 전력 수신기(311)가 수용될 수 있다. 제 1 무선 전력 수신기(311)는 제 1 하우징(401)의 외주면상에 거치된 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 단순히 예시적인 것으로, 제 1 무선 전력 수신기(311)는 제 1 하우징(401)의 내측면(403) 상에 거치될 수도 있다.
한편, 제 1 하우징(401)의 외주면에는 제 1 코일(430)이 포함될 수 있다. 무선 전력 송신기는, 제 1 코일(430)에 전류를 인가할 수 있으며, 제 1 코일(430)은 제 1 자기장(B1)을 유도할 수 있다. 무선 전력 송신기가 자기유도방식에 기초하여 무선 충전을 수행하는 경우에는, 제 1 코일(430)로부터 유도되는 제 1 자기장(B1)에 의하여 무선 전력 수신기(311)의 2차 코일(440)에 유도 전류가 인가될 수 있으며, 이에 따라 무선 전력 수신기(311)는 무선 충전을 수행할 수 있다. 한편, 무선 전력 송신기는 공진방식에 기초하여 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이 경우, 제 1 코일(430)은 적어도 하나의 커패시터에 연결될 수 있으며, 이에 따라 무선 전력 송신기는 공진 회로를 포함할 수 있다. 공진 회로는 제 1 자기장(B1) 및 제 1 자기장(B1)에 대응하는 제 1 전기장을 포함하는 전자기장을 발생시킬 수 있다. 제 1 무선 전력 수신기(311)는 코일(440) 및 코일(440)에 연결되는 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 공진 회로를 포함할 수 있다. 제 1 무선 전력 수신기(311)의 공진 회로의 공진 주파수는, 무선 전력 송신기의 공진 회로의 공진 주파수와 동일할 수 있다. 제 1 무선 전력 수신기(311)의 공진 회로는 무선 전력 송신기로부터의 전자기장을 흡수할 수 있으며, 이에 따라 무선 충전을 수행할 수 있다.
한편, 제 1 무선 전력 수신기(311)의 코일(440)은 제 1 자기장(B1)과 실질적으로 수직이 되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 무선 전력 수신기(311)가 제 1 하우징(401)의 내측면(403)에 완전히 수용되는 경우에는, 제 1 무선 전력 수신기(311)의 코일(440)은 제 1 코일(430)과 실질적으로 평행하게 배치될 수 있으며, 이에 따라 제 1 코일(401)로부터 발생되는 제 1 자기장(B1)은 제 1 무선 전력 수신기(311)의 코일(440)과 직교할 수 있다. 무선 전력 수신기 측의 코일과 입사되는 자기장이 이루는 각도가 수직에 가까울수록, 무선 충전의 효율이 증가할 수 있다. 이에 따라, 제 1 무선 전력 수신기(311)는 제 1 코일(430)로부터 상대적으로 높은 충전 효율로 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 제 1 하우징(401)의 함입 깊이는 무선 충전 효율을 고려하여 결정될 수 있다. 상술한 바와 같이, 함입 깊이가 작을수록 제 1 무선 전력 수신기(311)의 코일(440)과 제 1 자기장(B1)이 이루는 각도가 수직에 가까울 수 있어 충전 효율이 증가할 수 있다. 한편, 함입 깊이가 작으면 제 1 무선 전력 수신기(311)의 수용이 상대적으로 불안할 수도 있다. 이에 따라, 제 1 하우징(401)의 함입 깊이는 충전 효율 및 무선 전력 수신기의 수용의 트레이드 오프를 고려하여 설계될 수 있다.
제 2 하우징(402)에는 제 2 코일(410,420)이 포함될 수 있다. 제 2 하우징(402)의 외주면을 따라서 기설정된 간격으로 이격되어 서로 평행한 두 개의 서브 코일(410,420)이 배치될 수 있다. 무선 전력 송신기에는 두 개의 서브 코일(410,420) 각각에 전류를 인가할 수 있다. 두 개의 서브 코일(410,420) 각각은 인가된 전류에 기초하여 자기장을 유도할 수 있으며, 두 개의 서브 코일(410,420) 각각으로부터의 자기장은 합산될 수 있다. 이에 따라, 두 개의 서브 코일(410,420)의 사이에서는 방사형의 제 2 자기장(B2)이 형성될 수 있다. 제 2 하우징(402)의 중심으로부터 2차원의 모든 방향으로 제 2 자기장(B2)이 형성될 수 있다. 두 개의 서브 코일(410,420) 사이에서 방사형의 제 2 자기장(B2)이 형성되는 더욱 상세한 과정에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
한편, 제 2 하우징(402)에는 제 2 무선 전력 수신기(312)가 거치될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 2 무선 전력 수신기(312)는 스트랩을 포함하는 손목시계형 전자 장치일 수 있다. 제 2 무선 전력 수신기(312)의 본체부에는 코일(450)이 포함될 수 있다. 제 2 무선 전력 수신기(312)는 스트랩이 제 2 하우징(402)을 감싸도록 거치될 수 있다. 이에 따라, 제 2 무선 전력 수신기(312) 내의 코일(450)이 제 1 코일(430)과 이루는 각도는 실질적으로 수직일 수 있다. 즉, 제 1 코일(430)로부터 발생하는 제 1 자기장(B1)은 제 1 코일(430)과 평행할 수 있으며, 이에 따라 충전 효율이 크게 저하될 수 있다. 제 2 무선 전력 수신기(312)는 제 2 자기장(B2)을 이용하여 무선 충전을 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 2 자기장(B2)은 제 2 하우징(402)을 중심으로 방사형으로 형성될 수 있으므로, 제 2 무선 전력 수신기(312)의 코일(450)과 제 2 자기장(B2)이 이루는 각도는 실질적으로 수직일 수 있다. 이에 따라, 제 2 무선 전력 수신기(312)는 무선 전력 송신기로부터 상대적으로 높은 충전 효율로 전력을 수신할 수 있다. 즉, 제 1 무선 전력 수신기(311)와 같이 제 1 자세로 코일(440)이 배치된 경우나, 또는 제 2 무선 전력 수신기(312)와 같이 제 2 자세로 코일(450)이 배치된 경우 양자 모두 상대적으로 높은 충전 효율로 무선 충전이 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신기는 제 1 무선 전력 수신기(311) 및 제 2 무선 전력 수신기(312)가 각각 상이한 자세로 배치되는 경우에도, 각 무선 전력 수신기에 대하여 상대적으로 높은 충전 효율로 무선 충전을 수행할 수 있다.
도 4d 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일의 개념도를 도시한다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 제 2 코일은 서로 평행하게 배치된 두 개의 서브 코일(410,420)을 포함할 수 있다. 제 1 서브 코일(410)은 반지름 R의 원형의 형태를 가질 수 있다. 제 2 서브 코일(420)은 반지름 R의 원형의 형태를 가질 수 있다. 여기에서, 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420)은 서로 동일한 형태를 가질 수 있다. 한편, 다른 실시예에서는, 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420)이 상이한 형태를 가질 수도 있다. 도 4d의 실시예에서는, 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420)이 각각 1회 권선된 코일일 수 있지만, 이는 단순히 예시적인 것으로 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420)은 복수 회 권선된 코일일 수도 있다.
제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420)은 서로 H만큼 이격될 수 있다. 여기에서, H는 무선 전력 수신기의 코일의 크기에 따라서 결정될 수 있다. 무선 전력 수신기의 코일의 한 변의 길이는 h1일 수 있으며, 이 경우 무선 전력 송신기는 H를 h1으로 결정할 수 있다. 한편, 무선 전력 수신기는 한 변의 길이가 h2인 코일을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기는 수신되는 전력 또는 소모 전력에 따라 상이한 카테고리로 분류될 수 있다. 상이한 카테고리에 속하는 무선 전력 수신기는 상이한 크기의 코일을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 카테고리 정보를 수신할 수 있으며, 이에 대응하여 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420) 사이의 거리를 조정할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기의 코일의 한 변의 길이가 h2로 파악된 경우, 무선 전력 송신기는 H를 h2로 조정할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 코일(410,420)들 사이의 거리를 조정할 수 있는 모터(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
제 1 서브 코일(410)에는 적어도 하나의 커패시터(411)가 연결될 수 있다. 제 2 서브 코일(420)에는 적어도 하나의 커패시터(421)가 연결될 수 있다. 도 4d에서는 적어도 하나의 커패시터(411) 및 적어도 하나의 커패시터(421)가 각각 하나인 것과 같이 도시되어 있지만 이는 단순히 예시적인 것으로, 무선 전력 송신 방식 또는 임피던스 매칭에 따라서 다양한 개수의 커패시터의 다양한 연결이 가능할 수 있다.
무선 전력 송신기는 무선 전력 송신 시에 제 1 서브 코일(410)에 제 1 방향으로 제 1 전류(I1)를 인가할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 무선 전력 송신기는 전력을 제공할 수 있는 전력 구동부(미도시) 및 전력 구동부(미도시)로부터 제공되는 직류 전력을 교류 전력으로 인버팅하는 인버터(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
제 1 방향의 제 1 전류(I1)에 의하여, 제 1 서브 코일(410) 주변에는 자기장(B3)이 형성될 수 있다. 자기장(B3)은 제 1 전류에 의한 유도 자기장일 수 있다. 자기장(B3)은 제 1 서브 코일(410)의 중심부에서는 하측 방향을 가질 수 있다. 아울러, 도 4d에 도시된 바와 같이, 제 1 서브 코일(410)의 중심에서 벗어난 지점의 하측에서는 자기장(B3)이 외부로 방출되는 방향으로 형성될 수 있다.
무선 전력 송신기는 무선 전력 송신 시에 제 2 서브 코일(420)에 제 2 방향으로 제 2 전류(I2)를 인가할 수 있다. 여기에서, 제 2 방향은 제 1 방향과 반대 방향일 수 있다. 제 2 방향의 제 2 전류(I2)에 의하여, 제 2 서브 코일(420) 주변에는 자기장(B4)이 형성될 수 있다. 자기장(B4)은 제 2 전류에 의한 유도 자기장일 수 있다. 자기장(B4)은 제 2 서브 코일(420)의 중심부에서는 상측 방향을 가질 수 있다. 아울러, 도 4d에 도시된 바와 같이, 제 2 서브 코일(420)의 중심에서 벗어난 지점의 상측에서는 자기장(B4)이 외부로 방출되는 방향으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420) 사이의 공간에서는 방사형으로 자기장(B3,B4)이 발생할 수 있으며, 무선 전력 수신기는 배치 위치의 제약 없이 전력을 수신할 수 있다. 자기장(B3) 및 자기장(B4)의 벡터합은 도 4c에서의 제 2 자기장(B2)일 수 있다. 한편, 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420)을 포함하는 무선 전력 송신기는 공진 방식 또는 자기유도 방식에 근거하여 전력을 송신할 수 있다.
제 1 코일(430)에는 제 3 전류(I3)가 인가될 수 있으며, 이에 따라 제 1 자기장(B1)이 유도될 수 있다. 제 1 자기장(B1)은 지면으로부터 수직의 방향일 수 있으며, 이에 따라 제 2 자기장(B3,B4)와 직교할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 복수 개의 서로 직교하는 자기장을 형성할 수 있으며, 이에 따라 다양한 자세로 배치되는 다양한 형태의 무선 전력 수신기 각각에 대하여 상대적으로 높은 충전 효율로 무선 충전을 수행할 수 있다.
도 4e는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420)의 평면도를 도시한다. 도 4e에 도시된 바와 같이, 제 1 서브 코일(410)에는 제 1 방향의 제 1 전류(I1)가 인가될 수 있다. 이에 따라, 제 1 서브 코일(410)의 하부에는 방사형의 자기장(B3)이 유도될 수 있다. 더욱 상세하게, 자기장(B3)은 제 1 서브 코일(410) 근처의 하부에서, 제 1 서브 코일(410)의 중심에서부터 방사형으로 형성될 수 있다. 제 2 서브 코일(420)에는 제 2 방향의 제 2 전류(I2)가 인가될 수 있다. 제 2 방향은 제 1 방향과 반대 방향일 수 있다. 이에 따라, 제 2 서브 코일(420)의 상부에는 방사형의 자기장(B4)이 유도될 수 있다. 더욱 상세하게, 자기장(B4)은 제 2 서브 코일(420) 근처의 상부에서, 제 2 서브 코일(420)의 중심에서부터 방사형으로 형성될 수 있다.
무선 전력 수신기가, 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420) 사이의 외각 어디에 배치되더라도, 무선 전력 송신기로부터 전력을 수신할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신기의 배치 위치에 대한 제약이 완화될 수 있다.
도 4f는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 코일의 구현예의 개념도를 도시한다.
도 4f에 도시된 바와 같이, 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420)은 기설정된 간격으로 이격되어 평행하게 배치될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420)은 서로 반대 방향으로 전류가 흐르도록 연결될 수 있다. 한편, 제 1 코일(430)은 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420)보다 상대적으로 큰 반경을 가질 수 있다. 제 2 무선 전력 수신기의 코일(312)은 예를 들어 도 4f와 같이 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420)의 간격 바깥에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420) 사이에서는 방사형의 자기장(B2)이 발생되기 때문에, 제 2 무선 전력 수신기의 코일(312)은 수직으로 입사하는 자기장(B2)을 이용하여 무선 충전을 수행할 수 있다.
도 4g는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 무선 전력 수신기의 배치를 설명하기 위한 개념도를 도시한다. 도 4g에 도시된 바와 같이, 다양한 제 1 무선 전력 수신기의 코일(441,442)는 제 1 코일(430)에 거치될 수 있다. 제 1 코일(430)의 내측 근처에서는 코일의 전선을 감싸는 원형 자기장(B1)이 형성될 수 있으며, 이에 따라 제 1 코일(430)에 거치되는 코일(441,442)에는 실질적으로 수직으로 자기장(B2)이 입사될 수 있다. 이에 따라, 코일(441,442)은 상대적으로 높은 충전 효율로 무선 충전을 수행할 수 있다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 배치를 도시한다. 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기(312)는 무선 전력 송신기의 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420) 사이의 외부에 배치될 수 있다. 하나의 실시예에서, 무선 전력 수신기(312)는 와치형 웨어러블 전자 장치일 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기는 제 1 서브 코일(410) 및 제 2 서브 코일(420)이 배치되며, 와치형 웨어러블 전자 장치가 거치될 수 있는 하우징을 포함할 수 있다.
도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 방사형의 자기장을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신기(312)가 어느 위치에 배치되더라도, 무선 전력 수신기(312)는 발생된 자기장에 기초하여 전력을 무선으로 수신할 수 있다.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력 송신부의 회로도를 도시한다. 도 6a 내지 6c의 회로도는, 예를 들어 유도 방식에 따른 전력 송신부의 회로도일 수 있다.
도 6a 내지 6c에 따른 전력 송신부는 제 1 주파수의 무선 전력을 송신할 수 있다. 제 1 주파수는, 예를 들어 100 내지 200 kHz일 수 있다. 전력 송신부는 제 1 주파수의 무선 전력을 효율적으로 송신하기 위하여, 적어도 하나의 커패시터와 적어도 하나의 코일을 포함할 수 있다. 전력 송신부가 포함하는 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 코일 각각의 커패시턴스 및 인덕턴스는, 제 1 주파수에 대응하여 결정될 수 있다. 더욱 상세하게, 전력 송신부가 포함하는 코일 및 커패시터에 따른 오드 모드의 주파수가 제 1 주파수가 되도록, 커패시턴스 및 인덕턴스가 결정될 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 전력 송신부는 임피던스 매칭을 수행할 수 있는 매칭 소자를 더 포함할 수도 있다. 이는 전력 송신이 고출력 또는 고효율이 되도록 하기 위함이다.
여기에서, 오드 모드는 두 개의 서브 코일(624,634) 각각에 인가되는 전류가 서로 반대 방향인 경우이며, 이븐 모드는 두 개의 서브 코일(624,634) 각각에 인가되는 전류가 서로 동일한 방향인 경우에 대응된다. 본 발명의 실시예에서, 두 개의 서브 코일(624,634) 각각에 인가되는 전류는 서로 반대 방향일 수 있으며, 이에 따라 오드 모드의 주파수가 결정될 수 있다. 오드 모드의 주파수는 하기 수학식 1에 따라 결정될 수 있다. 서브 코일(624,634) 각각의 리액턴스는 L1 및 L2일 수 있다. 한편, 두 개의 서브 코일(624,634) 각각에는 적어도 하나의 커패시터가 연결되며, 이에 따라 두 개의 공진기가 형성되는 경우를 상정하도록 한다. 아울러, 무선 전력 송신기는 추가적으로 저항값 R을 가지는 저항을 포함할 수 있다.
Figure 112015073121813-pat00001
수학식 1에서, ω1은 제 1 서브 코일(624) 및 적어도 하나의 커패시터에 의하여 결정되는 공진 주파수(f1)에 대응하는 각주파수로 2πf1일 수 있다. ω2은 제 2 서브 코일(634) 및 적어도 하나의 커패시터(321)에 의하여 결정되는 공진 주파수(f2)에 대응하는 각주파수로 2πf2일 수 있다. 아울러, Γ1은
Figure 112015073121813-pat00002
이고, Γ2은
Figure 112015073121813-pat00003
일 수 있다. 또한, Q1은
Figure 112015073121813-pat00004
이며, Q2는
Figure 112015073121813-pat00005
일 수 있다. 한편, k는
Figure 112015073121813-pat00006
일 수 있으며, M은 제 1 서브 코일(624) 및 제 2 서브 코일(634) 사이의 상호유도계수일 수 있다.
한편, Q가 1보다 상대적으로 큰 수인 경우에는 오드 모드에서의 주파수는 수학식 2와 같이 표현될 수도 있다.
Figure 112015073121813-pat00007
무선 전력 송신기는 오드 모드에서의 주파수가 공진 방식에서 정의된 6.78MHz를 가지도록하는, 서브 코일(624,634), 커패시터 및 저항의 소자 값을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 무선 전력 송신기는 오드 모드에서의 주파수가 유도 방식에서 정의된 100 내지 200 kHz를 가지도록하는, 서브 코일(624,634), 커패시터 및 저항의 소자 값을 가질 수 있다.
한편, 이븐 모드에서는 수학식 3과 같은 주파수를 가질 수 있다.
Figure 112015073121813-pat00008
오드 모드에서의 각주파수(ωodd)에 대응하는 공진 주파수는 도 6에서와 같이 f1(620)일 수 있다. 이븐 모드에서의 각주파수(ωeven)에 대응하는 공진 주파수는, 도 6에서와 같이 f2(630)일 수 있다. 한편, f0(610)은 단일 서브 코일(624) 및 적어도 하나의 커패시터에 대응하는 공진 주파수일 수 있다. 예를 들어, 오드 모드에서의 공진 주파수 f1은 f0보다 작을 수 있으며, 이븐 모드에서의 공진 주파수 f2는 f0보다 클 수 있다.
우선, 도 6a를 참조하면, 구동부(610)는 무선 송신을 위한 전력을 제공할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기는 구동부(610)로부터 입력되는 직류 전류를 인버팅하여 출력하는 인버팅부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 제 1 커패시터(621)의 일단 및 타단은 구동부(610)에 연결될 수 있다. 제 2 커패시터(622)의 일단은 제 1 커패시터(621)의 일단에 연결될 수 있으며, 제 2 커패시터(622)의 타단은 제 1 서브 코일(624)의 일단에 연결될 수 있다. 제 1 서브 코일(624)의 타단은 제 3 커패시터(623)의 타단에 연결될 수 있다. 제 3 커패시터(623)의 일단은 제 1 커패시터(621)의 일단에 연결될 수 있다.
제 4 커패시터(631)의 일단 및 타단은 구동부(610)에 연결될 수 있다. 제 5 커패시터(632)의 일단은 제 4 커패시터(631)의 일단에 연결될 수 있으며, 제 5 커패시터(632)의 타단은 제 2 서브 코일(634)의 일단에 연결될 수 있다. 제 2 서브 코일(634)의 타단은 제 6 커패시터(633)의 타단에 연결될 수 있다. 제 6 커패시터(633)의 일단은 제 4 커패시터(631)의 일단에 연결될 수 있다.
즉, 도 6a의 실시예에서는, 제 1 서브 코일(624)은 대응하는 제 1 커패시터(621), 제 2 커패시터(622) 및 제 3 커패시터(623)에 연결될 수 있다. 아울러, 제 2 서브 코일(634)은 대응하는 제 4 커패시터(631), 제 5 커패시터(632) 및 제 6 커패시터(633)에 연결될 수 있다. 다시 말하여, 제 1 서브 코일(624) 및 제 2 서브 코일(634) 각각은 분리적으로 커패시터를 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 제 1 서브 코일(624) 및 제 2 서브 코일(634)은 도 3과 같이 서로 평행하게 배치될 수 있다.
도 6b는 제 1 서브 코일(644) 및 제 2 서브 코일(645)이 공유 커패시터에 연결되는 실시예를 도시한다. 도 6b를 참조하면, 구동부(610)는 무선 송신을 위한 전력을 제공할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기는 구동부(610)로부터 입력되는 직류 전류를 인버팅하여 출력하는 인버팅부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 제 1 커패시터(641)의 일단 및 타단은 구동부(610)에 연결될 수 있다. 제 2 커패시터(642)의 일단은 제 1 커패시터(641)의 일단에 연결될 수 있으며, 제 2 커패시터(642)의 타단은 제 1 서브 코일(644)의 일단에 연결될 수 있다. 제 1 서브 코일(644)의 타단은 제 2 서브 코일(645)의 일단에 연결될 수 있다. 제 2 서브 코일(645)의 타단은 제 3 커패시터(643)의 타단에 연결될 수 있다. 제 3 커패시터(643)의 일단은 제 1 커패시터(641)의 일단에 연결될 수 있다.
즉, 도 6b의 실시예에서는, 제 1 서브 코일(644) 및 제 2 서브 코일(645)이 제 1 커패시터(641), 제 2 커패시터(642) 및 제 3 커패시터(643)에 연결될 수 있다. 다시 말하여, 제 1 서브 코일(644) 및 제 2 서브 코일(645) 각각은 커패시터를 공유할 수 있다.
하나의 실시예에서, 제 1 서브 코일(644) 및 제 2 서브 코일(645)은 서로 직렬로 연결될 수 있으며, 예를 들어 도 3과 같이 서로 평행하게 배치될 수 있다.
도 6c는 제 1 서브 코일(654) 및 제 2 서브 코일(655)이 공유 커패시터에 연결되는 실시예를 도시한다. 도 6c를 참조하면, 구동부(610)는 무선 송신을 위한 전력을 제공할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기는 구동부(610)로부터 입력되는 직류 전류를 인버팅하여 출력하는 인버팅부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 제 1 커패시터(651)의 일단 및 타단은 구동부(610)에 연결될 수 있다. 제 2 커패시터(652)의 일단은 제 1 커패시터(651)의 일단에 연결될 수 있으며, 제 2 커패시터(652)의 타단은 제 1 서브 코일(654)의 일단 및 제 2 서브 코일(655)의 일단에 연결될 수 있다. 제 1 서브 코일(654)의 타단은 제 3 커패시터(653)의 일단에 연결될 수 있다. 제 2 서브 코일(655)의 타단은 제 3 커패시터(653)의 타단에 연결될 수 있다. 제 3 커패시터(653)의 일단은 제 1 커패시터(651)의 타단에 연결될 수 있다.
즉, 도 6c의 실시예에서는, 제 1 서브 코일(654) 및 제 2 서브 코일(655)이 제 1 커패시터(651), 제 2 커패시터(652) 및 제 3 커패시터(653)에 연결될 수 있다. 다시 말하여, 제 1 서브 코일(654) 및 제 2 서브 코일(655) 각각은 커패시터를 공유할 수 있다.
하나의 실시예에서, 제 1 서브 코일(654) 및 제 2 서브 코일(655)은 서로 병렬로 연결될 수 있으며, 예를 들어 서로 평행하게 배치될 수 있다.
도 7a 내지 7c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력 송신부의 회로도를 도시한다. 도 7a 내지 7c의 회로도는, 예를 들어 공진 방식에 따른 전력 송신부의 회로도일 수 있다.
도 7a 내지 7c에 따른 전력 송신부는 제 2 주파수의 무선 전력을 송신할 수 있다. 제 2 주파수는, 예를 들어 6.79MHz일 수 있다. 전력 송신부는 제 2 주파수의 무선 전력을 효율적으로 송신하기 위하여, 적어도 하나의 커패시터와 적어도 하나의 코일을 포함할 수 있다. 전력 송신부가 포함하는 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 코일 각각의 커패시턴스 및 인덕턴스는, 제 2 주파수에 대응하여 결정될 수 있다. 더욱 상세하게, 전력 송신부가 포함하는 코일 및 커패시터에 따른 오드 모드의 주파수가 제 2 주파수가 되도록, 커패시턴스 및 인덕턴스가 결정될 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 전력 송신부는 임피던스 매칭을 수행할 수 있는 매칭 소자를 더 포함할 수도 있다. 이는 전력 송신이 고출력 또는 고효율이 되도록 하기 위함이다.
우선, 도 7a를 참조하면, 구동부(710)는 무선 송신을 위한 전력을 제공할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기는 구동부(810)로부터 입력되는 직류 전류를 인버팅하여 출력하는 인버팅부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 제 1 커패시터(721)의 일단은 구동부(710)에 연결될 수 있다. 제 2 커패시터(722)의 일단은 구동부(710)에 연결될 수 있다. 제 3 커패시터(723)의 일단은 제 1 커패시터(721)의 타단에 연결될 수 있다. 제 3 커패시터(723)의 타단은 제 2 커패시터(722)의 타단에 연결될 수 있다. 제 1 서브 코일(724)의 일단은 제 1 커패시터(721)의 타단 및 제 3 커패시터(723)의 일단에 연결될 수 있다. 제 1 서브 코일(724)의 타단은 제 2 커패시터(722)의 타단 및 제 3 커패시터(723)의 타단에 연결될 수 있다.
제 4 커패시터(731)의 일단은 구동부(710)에 연결될 수 있다. 제 5 커패시터(732)의 일단은 구동부(710)에 연결될 수 있다. 제 6 커패시터(733)의 일단은 제 4 커패시터(731)의 타단에 연결될 수 있다. 제 6 커패시터(733)의 타단은 제 5 커패시터(732)의 타단에 연결될 수 있다. 제 2 서브 코일(734)의 일단은 제 4 커패시터(731)의 타단 및 제 6 커패시터(733)의 일단에 연결될 수 있다. 제 2 서브 코일(734)의 타단은 제 5 커패시터(732)의 타단 및 제 6 커패시터(733)의 타단에 연결될 수 있다.
즉, 도 7a의 실시예에서는, 제 1 서브 코일(724)는 대응하는 제 1 커패시터(721), 제 2 커패시터(722) 및 제 3 커패시터(723)에 연결될 수 있다. 아울러, 제 2 서브 코일(734)은 대응하는 제 4 커패시터(731), 제 5 커패시터(732) 및 제 6 커패시터(733)에 연결될 수 있다. 다시 말하여, 제 1 서브 코일(724) 및 제 2 서브 코일(734) 각각은 분리적으로 커패시터를 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 제 1 서브 코일(724) 및 제 2 서브 코일(734)은 도 3과 같이 서로 평행하게 배치될 수 있다.
도 7b는 제 1 서브 코일(744) 및 제 2 서브 코일(745)이 공유 커패시터에 연결되는 실시예를 도시한다. 도 7b를 참조하면, 구동부(710)는 무선 송신을 위한 전력을 제공할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기는 구동부(710)로부터 입력되는 직류 전류를 인버팅하여 출력하는 인버팅부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
제 1 커패시터(741)의 일단은 구동부(710)에 연결될 수 있다. 제 2 커패시터(742)의 일단은 구동부(710)에 연결될 수 있다. 제 3 커패시터(743)의 일단은 제 1 커패시터(741)의 타단에 연결될 수 있다. 제 3 커패시터(743)의 타단은 제 2 커패시터(742)의 타단에 연결될 수 있다. 제 1 서브 코일(744)의 일단은 제 1 커패시터(741)의 타단 및 제 3 커패시터(743)의 일단에 연결될 수 있다. 제 1 서브 코일(744)의 타단은 제 2 서브 코일(745)의 일단에 연결될 수 있다. 제 2 서브 코일(745)의 타단은 제 2 커패시터(742)의 타단 및 제 3 커패시터(743)의 타단에 연결될 수 있다.
즉, 도 7b의 실시예에서는, 제 1 서브 코일(744) 및 제 2 서브 코일(745)이 제 1 커패시터(741), 제 2 커패시터(742) 및 제 3 커패시터(743)에 연결될 수 있다. 다시 말하여, 제 1 서브 코일(744) 및 제 2 서브 코일(745) 각각은 커패시터를 공유할 수 있다.
하나의 실시예에서, 제 1 서브 코일(744) 및 제 2 서브 코일(745)은 서로 직렬로 연결될 수 있으며, 예를 들어 도 3과 같이 서로 평행하게 배치될 수 있다.
도 7c는 제 1 서브 코일(754) 및 제 2 서브 코일(755)이 공유 커패시터에 연결되는 실시예를 도시한다.
도 7c를 참조하면, 구동부(710)는 무선 송신을 위한 전력을 제공할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기는 구동부(710)로부터 입력되는 직류 전류를 인버팅하여 출력하는 인버팅부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
제 1 커패시터(751)의 일단은 구동부(710)에 연결될 수 있다. 제 2 커패시터(752)의 일단은 구동부(710)에 연결될 수 있다. 제 3 커패시터(753)의 일단은 제 1 커패시터(751)의 타단에 연결될 수 있다. 제 3 커패시터(753)의 타단은 제 2 커패시터(752)의 타단에 연결될 수 있다. 제 1 서브 코일(754)의 일단은 제 1 커패시터(751)의 타단 및 제 3 커패시터(753)의 일단에 연결될 수 있다. 제 1 서브 코일(754)의 타단은 제 2 커패시터(752)의 타단 및 제 3 커패시터(753)의 타단에 연결될 수 있다. 제 2 서브 코일(755)의 일단은 제 1 커패시터(751)의 타단 및 제 3 커패시터(753)의 일단에 연결될 수 있다. 제 2 서브 코일(755)의 타단은 제 2 커패시터(752)의 타단 및 제 3 커패시터(753)의 타단에 연결될 수 있다.
즉, 도 7c의 실시예에서는, 제 1 서브 코일(754) 및 제 2 서브 코일(755)이 제 1 커패시터(741), 제 2 커패시터(742) 및 제 3 커패시터(743)에 연결될 수 있다. 다시 말하여, 제 1 서브 코일(754) 및 제 2 서브 코일(755) 각각은 커패시터를 공유할 수 있다.
하나의 실시예에서, 제 1 서브 코일(754) 및 제 2 서브 코일(755)은 서로 병렬로 연결될 수 있으며, 예를 들어 서로 평행하게 배치될 수 있다.
도 8a 내지 8c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일 및 캐패시터 사이의 연결을 설명하는 개념도들이다.
도 8a를 참조하면, 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)은 서로 평행하게 배치될 수 있다. 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)은 서로 직렬로 연결될 수 있다.
제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)은 공진 회로 구성을 위하여 커패시터(830)에 연결될 수 있다. 하나의 실시예에서, 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)은 공진 회로 구성을 위한 커패시터(830)를 공유할 수 있다. 제 1 서브 코일(810) 및 공유 커패시터(830)는, 예를 들어 f0의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있다. 아울러, 제 2 서브 코일(820) 및 공유 커패시터(830)는, 예를 들어 f0의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)의 리액턴스는 동일할 수 있으며, 이에 따라 양 코일 각각에 대응하는 공진 주파수가 동일할 수도 있다. 다만, 이는 단순히 예시적인 것으로 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)의 리액턴스는 상이할 수도 있다.
제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)에는 서로 반대 방향의 전류가 인가될 수 있으며, 이에 따라 전체 공진 주파수는, 예를 들어 수학식 1과 같은 오드 모드의 주파수를 가질 수 있다. 제 1 서브 코일(810), 제 2 서브 코일(820)의 리액턴스 및 공유 커패시터(830)의 커패시턴스는, 오드 모드에서의 주파수가 유도 방식 또는 공진 방식에서 정의된 주파수를 가지도록 설계될 수 있다.
한편, 구동부(미도시)로부터 급전을 위한 추가 커패시터(840)가 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)에 병렬로 연결될 수도 있다.
도 8b를 참조하면, 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)은 서로 평행하게 배치될 수 있다. 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)은 서로 병렬로 연결되거나 서로 연결되지 않을 수도 있다.
제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820) 각각은 공진 회로 구성을 위하여 커패시터(811,821)에 연결될 수 있다. 제 1 서브 코일(810) 및 커패시터(811)는, 예를 들어 f0의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있다. 아울러, 제 2 서브 코일(820) 및 커패시터(821)는, 예를 들어 f0의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)의 리액턴스는 동일할 수 있으며, 이에 따라 양 코일 각각에 대응하는 공진 주파수가 동일할 수도 있다. 다만, 이는 단순히 예시적인 것으로 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)의 리액턴스는 상이할 수도 있다.
제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)에는 서로 반대 방향의 전류가 인가될 수 있으며, 이에 따라 전체 공진 주파수는, 예를 들어 수학식 1과 같은 오드 모드의 주파수를 가질 수 있다. 제 1 서브 코일(810), 제 2 서브 코일(820)의 리액턴스 및 공유 커패시터(830)의 커패시턴스는, 오드 모드에서의 주파수가 유도 방식 또는 공진 방식에서 정의된 주파수를 가지도록 설계될 수 있다.
한편, 구동부(미도시)로부터 급전을 위한 추가 커패시터(850)가 제 1 서브 코일(810)에 병렬로 연결될 수도 있다.
제 1 서브 코일(810)이 제 2 서브 코일(820)에 병렬로 연결된 경우에는, 제 1 서브 코일(810)로 입력된 전류가 제 2 서브 코일(820)로 인가될 수 있다. 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)이 서로 연결되지 않은 경우에는, 제 1 서브 코일(810)에 의하여 유도된 자기장에 의하여 제 2 서브 코일(820)에도 유도 자기장 및 유도 기전류가 흐를 수 있다. 제 1 서브 코일(810)에 제 1 방향으로 전류가 인가된다면, 제 2 서브 코일(820)에는 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로의 유도 기전류가 흐를 수 있다. 이에 따라, 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)에 대하여 오드 모드의 주파수가 형성될 수 있다.
도 8c를 참조하면, 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)은 서로 평행하게 배치될 수 있다. 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)은 서로 병렬로 연결되거나 서로 연결되지 않을 수도 있다.
제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820) 각각은 공진 회로 구성을 위하여 커패시터(811,821)에 연결될 수 있다. 제 1 서브 코일(810) 및 커패시터(811)는, 예를 들어 f0의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있다. 아울러, 제 2 서브 코일(820) 및 커패시터(821)는, 예를 들어 f0의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)의 리액턴스는 동일할 수 있으며, 이에 따라 양 코일 각각에 대응하는 공진 주파수가 동일할 수도 있다. 다만, 이는 단순히 예시적인 것으로 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)의 리액턴스는 상이할 수도 있다.
제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)에는 서로 반대 방향의 전류가 인가될 수 있으며, 이에 따라 전체 공진 주파수는, 예를 들어 수학식 1과 같은 오드 모드의 주파수를 가질 수 있다. 제 1 서브 코일(810), 제 2 서브 코일(820)의 리액턴스 및 공유 커패시터(830)의 커패시턴스는, 오드 모드에서의 주파수가 유도 방식 또는 공진 방식에서 정의된 주파수를 가지도록 설계될 수 있다.
한편, 무선 전력 송신기는 구동부(미도시)로부터 급전을 위한 추가 코일(860) 및 추가 커패시터(870)를 포함할 수 있다. 구동부는 추가 코일(860) 및 추가 커패시터(870)에 전류를 인가할 수 있다. 추가 코일(860)은 인가된 전류에 기초하여 자기장을 발생시킬 수 있다. 추가 코일(860)에 의하여 발생된 자기장에 의하여 제 1 서브 코일(810)에는 유도 자기장 및 유도 기전류가 형성될 수 있다.
제 1 서브 코일(810)이 제 2 서브 코일(820)에 병렬로 연결된 경우에는, 제 1 서브 코일(810)에 형성된 전류가 제 2 서브 코일(820)로 인가될 수 있다. 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)이 서로 연결되지 않은 경우에는, 제 1 서브 코일(810)에 의하여 유도된 자기장에 의하여 제 2 서브 코일(820)에도 유도 자기장 및 유도 기전류가 흐를 수 있다. 제 1 서브 코일(810)에 제 1 방향으로 전류가 인가된다면, 제 2 서브 코일(820)에는 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로의 유도 기전류가 흐를 수 있다. 이에 따라, 제 1 서브 코일(810) 및 제 2 서브 코일(820)에 대하여 오드 모드의 주파수가 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력 송신부의 개념도를 도시한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 전력 송신부는 제 1 서브 루프(910) 및 제 2 서브 루프(920)를 포함하는 루프를 포함할 수 있다. 여기에서, 제 1 서브 루프(910)는 실질적으로 원형 형태를 가지지만, 닫힌(cloese) 루프는 아닐 수 있다. 제 2 서브 루프(920) 또한 실질적으로 원형 형태를 가지지만, 닫힌 루프는 아닐 수 있다. 제 1 서브 루프(910)는 제 2 서브 루프(920)에 연결될 수 있다. 더욱 상세하게, 제 1 서브 루프(910) 및 제 2 서브 루프(920) 사이에는 연결 도선(931,932)이 배치될 수 있다. 연결 도선(931,932)은 서브 루프(910,920)의 루프를 이루는 면에 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
구동부(미도시)는 제 1 서브 루프(910)에 제 1 방향의 전류(I1)를 인가할 수 있다. 전류(I1)은 연결 도선(931)을 따라 인가되어, 제 2 서브 루프(920)로 인가될 수 있다. 제 2 서브 루프(920)에서는 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 전류(I1)가 인가될 수 있다. 이에 따라, 제 1 서브 루프(910) 및 제 2 서브 루프(920)는 서로 오드 모드를 형성할 수 있다.
제 1 서브 루프(910) 및 제 2 서브 루프(920)에는 커패시터(911)가 연결될 수 있다. 이에 따라, 제 1 서브 루프(910) 및 커패시터(911)는 공진 회로를 형성하며, 제 2 서브 루프(920) 및 커패시터(911)는 공진 회로를 형성할 수 있다. 여기에서, 제 1 서브 루프(910)에 대응하는 공진 회로 및 제 2 서브 루프(920)에 대응하는 공진 회로 각각의 공진 주파수는 f0일 수 있다. 다양한 실시예에서, 공진 주파수는 서로 상이할 수도 있다. 이에 따라, 루프 전체의 공진 주파수는, 예를 들어 수학식 1과 같은 오드 모드의 공진 주파수를 가질 수 있다.
도 9의 실시예에서 전력 송신부는 유도 방식 또는 공진 방식에 따라 무선 전력을 송신할 수 있으며, 오드 모드의 공진 주파수가 100 내지 200 kHz 또는 6.78 Mhz가 되도록 서브 루프(910,920)의 리액턴스 및 커패시터(911)의 커패시턴스가 설계될 수 있다.
이에 따라, 연결 도선(931,932) 사이의 영역을 제외한, 서브 루프(910,920) 사이의 영역에서 방사형으로 자기장이 발생될 수 있다. 무선 전력 수신기는 코일(940) 및 커패시터(941)를 포함한 전력 수신부를 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기는 연결 도선(931,932) 사이의 영역을 제외한 나머지 영역에 배치된 경우에 무선으로 전력을 수신할 수 있다.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 개념도를 도시한다. 도 10a 내지 10c에서의 무선 전력 송신기는 제 1 하우징에 코일이 포함되지 않은 경우를 상정하도록 한다. 즉, 도 10a 내지 10c에서는, 무선 전력 송신기의 기둥 형태의 제 2 하우징에 제 1 코일 및 제 2 코일이 포함될 수 있다.
도 10a를 참조하면, 제 1 무선 전력 수신기(1020)는 무선 전력 송신기(1010)의 제 1 하우징의 내측면에 접촉한 상태로 수용될 수 있다. 즉, 제 1 무선 전력 수신기(1020)의 일부는 제 1 하우징의 측벽의 상부 외주면에 접촉되며, 제 1 무선 전력 수신기(1020)의 다른 일부는 제 1 하우징의 내측면에 접촉한 상태로 무선 전력 송신기(1010)에 수용될 수 있다.
도 10b를 참조하면, 제 1 무선 전력 수신기(1020)는 무선 전력 송신기(1010)의 제 1 하우징의 측벽의 상부 외주면 상에 거치될 수 있다. 즉, 무선 전력 수신기(1020)는 제 1 하우징의 내측면에 접촉하지 않은 상태로 외주면 상에 거치될 수 있다. 이 경우, 기둥 형태의 제 2 하우징의 높이는 제 1 하우징의 측벽의 높이보다 작을 수 있다.
한편, 도 10a 및 10b의 실시예에서는, 제 1 하우징에는 코일이 포함되지 않으며, 제 2 하우징에 제 1 코일 및 제 2 코일이 포함될 수 있다. 도 10c는 제 2 하우징에 두 개의 코일이 포함되는 개념도를 도시한다.
도 10c에 도시된 바와 같이, 기둥 형태의 제 2 하우징에는 기설정된 거리로 이격되어 서로에 대하여 평행하게 배치되는 제 1 코일(1041) 및 제 2 코일(1042)가 포함될 수 있다.
도 10c에서와 같이, 제 1 코일(1041)에는 제 1 방향으로 전류(I5)가 인가될 수 있다. 제 2 코일(1042)에는 제 2 방향으로 전류(I6)가 인가될 수 있으며, 제 1 방향은 제 2 방향과 반대일 수 있다. 제 1 코일(1041)은 인가되는 전류(I5)에 의하여 자기장(B3)이 유도될 수 있다. 더욱 상세하게, 제 1 코일(1041)의 상측에는 제 1 코일(1041)로 입사되는 방향으로 자기장(B3)이 유도될 수 있다. 제 2 코일(1042)의 하측에는 제 2 코일(1042)로 입사되는 방향으로 자기장(B4)이 유도될 수 있다. 아울러, 제 1 코일(1041) 및 제 2 코일(1042) 사이에서는 제 1 코일(1041)로부터 유도된 자기장(B3) 및 제 2 코일(1042)로부터 유도된 자기장(B4)이 합산되어, 방사형의 자기장이 형성될 수 있다.
이에 따라, 제 1 코일(1041) 상측에 배치되는 제 1 무선 전력 수신기(1020)는 제 1 코일(1041)로부터 인가되는 자기장(B3)에 기초하여 무선 충전을 수행할 수 있다. 아울러, 제 1 코일(1041) 및 제 2 코일(1042) 사이에 배치되는 제 2 무선 전력 수신기(1030)는 방사형의 자기장에 기초하여 무선 충전을 수행할 수 있다.
도 10d 내지 10f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 충전 효율에 대한 그래프들이다. 도 10d는 손목시계형 전자 장치를 기둥 형태의 제 2 하우징에 거치한 경우의 충전 효율에 대한 것으로 최대 76%의 효율을 가짐을 표시한다. 아울러, 도 10e는 스마트폰형 전자 장치를 보울 형태의 제 1 하우징에 수용한 경우의 충전 효율에 대한 것으로 최대 84%의 효율을 가짐을 표시한다. 도 10f는 손목시계형 전자 장치를 기둥 형태의 제 2 하우징에 거치하고, 또한 스마트폰형 전자 장치를 보울 형태의 제 1 하우징에 동시 수용한 경우의 충전 효율에 대한 것으로 최대 85%의 효율을 가짐을 표시한다.
도 11a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 2 코일의 구성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 11a의 실시예에서, 제 2 코일은 하나의 서브 코일(1101)과 서브 코일(1101)과 평행하게 배치되는 금속판(1102)을 포함할 수 있다. 여기에서, 서브 코일(1101) 및 금속판(1102) 사이의 거리는 무선 전력 수신기의 코일 사이즈에 대응하여 결정될 수 있으며, 상술한 바와 같이 거리는 조정될 수도 있다.
무선 전력 송신기는 서브 코일(1101)에 전류(I1)를 인가할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 서브 코일(1101)에 시계 방향의 전류(I1)를 인가할 수 있다. 인가되는 전류(I1)에 기초하여, 서브 코일(1101)은 자기장(B3)을 유도할 수 있다. 자기장(B3)은 서브 코일(1101) 내부에서 하측의 방향으로 형성될 수 있다.
금속판(1102)은 전도체일 수 있으며, 자기장(B3)에 의하여 금속판(1102) 상에는 유도 기전류(I2)가 발생할 수 있다. 유도 기전류(I2)는 금속판(1102) 상에서 반시계 방향으로 인가될 수 있다. 아울러, 유도 기전류(I2)에 의하여 자기장(B4)가 유도될 수 있다. 자기장(B4)은 반시계 방향의 유도 기전류(I2)에 의하여 금속판(1102)으로부터 상측의 방향으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 서브 코일(1101) 및 금속판(1102) 사이에서는 방사형의 자기장이 형성될 수 있다. 금속판(1102)에 수직하게 배치되는 무선 전력 수신기의 코일은, 서브 코일(1101) 및 금속판(1102) 사이에서 형성된 방사형의 자기장에 기초하여, 상대적으로 높은 충전 효율로 무선 충전을 수행할 수 있다.
도 11b는 발명의 다양한 실시예에 따른 제 2 코일의 구성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 11b에 도시된 바와 같이, 서브 코일(1101)은 제 1 코일(1110)에 연결될 수 있다. 한편, 제 2 무선 전력 수신기의 코일(1120)은 서브 코일(1101) 및 금속판(1102) 사이의 바깥에 거치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 서브 코일(1101) 및 금속판(1102) 사이에서는 방사형의 자기장(B3,B4)이 형성될 수 있다. 제 2 무선 전력 수신기의 코일(1120)은 수직으로 입사하는 자기장(B3,B4)을 이용하여 무선 충전을 수행할 수 있다.
도 12a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 12a를 참조하면, 제 1 코일(1201)은 보울 형태의 제 1 하우징의 측벽 상부의 외주면을 따라 형성될 수 있다. 아울러, 제 2 코일(1202)은 기둥 형태의 제 2 하우징의 측벽의 외주면을 따라 형성될 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 1 코일(1201)에 전류를 인가할 수 있으며, 제 1 코일(1201)은 이에 대응하여 자기장(B6)을 유도할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기는 제 2 코일(1202)에 전류를 인가할 수 있으며, 제 2 코일(1202)은 이에 대응하여 자기장(B7)을 유도할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기는 제 1 코일(1201) 및 제 2 코일(1202) 각각에 상이한 방향의 전류를 인가할 수 있으며, 이에 따라 제 1 코일(1201) 및 제 2 코일(1202) 사이에는 방사형의 자기장이 형성될 수 있다.
이에 따라, 보울 형태의 제 1 하우징에 수용되는 제 1 무선 전력 수신기는 제 1 코일(1201)에 의하여 유도된 자기장(B6)에 기초하여 무선 충전을 수행할 수 있다. 아울러, 기둥 형태의 제 2 하우징에 거치되는 제 2 무선 전력 수신기는 제 1 코일(1201) 및 제 2 코일(1202)에 의하여 유도되는 방사형 자기장에 기초하여 무선 충전을 수행할 수 있다.
도 12b는 도 12a의 무선 전력 송신기의 코일의 구현예를 도시한다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 제 1 코일(1201) 및 제 2 코일(1202)은 서로 연결될 수 있으며, 제 1 코일(1201)의 반경은 제 2 코일(1202)에 비하여 상대적으로 클 수 있다. 한편, 도 12b에 도시된 바와 같이, 제 2 무선 전력 수신기의 코일(1210)은 제 1 코일(1201) 및 제 2 코일(1202) 사이의 바깥에 거치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 코일(1201) 및 제 2 코일(1202) 사이에서는 방사형의 자기장(B6,B7)이 형성될 수 있다. 제 2 무선 전력 수신기의 코일(1210)은 수직으로 입사하는 자기장(B6,B7)을 이용하여 무선 충전을 수행할 수 있다.
도 13a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 13a를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 보울 형태의 제 1 하우징(1310)을 포함할 수 있다. 제 1 하우징(1310)은 측벽에 상기 무선 전력 수신기의 거치를 위한 2개의 홈(1321,1322)을 가질 수 있다. 여기에서, 2개의 홈(1321,1322)은 손목시계형 전자 장치의 양 갈래로 연장되는 스트랩이 거치될 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 이에 따라, 도 13a와 같이, 제 2 전자 장치(1330)는 홈(1321,1322)에 거치될 수 있다. 제 2 전자 장치(1330)는 포함된 코일이 제 1 하우징(1310)의 바닥에 수직하는 자세로 배치될 수 있다.
한편, 제 1 하우징(1310)의 외주면에는 코일(1340)이 포함될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 제 1 하우징(1310)의 홈(1321,1322)을 제외한 측벽의 상부에 배치되는 코일을 제 1 코일(1341)로 명명할 수 있으며, 제 1 하우징(1310)의 홈(1321,1322) 및 홈(1321,1322)에 의하여 격리되는 측벽에 배치되는 코일을 제 2 코일(1342)로 명명할 수 있다. 즉, 제 1 코일(1341)은 실질적으로 제 1 하우징(1310)의 바닥에 평행할 수 있으며, 제 2 코일(1342)은 실질적으로 제 1 하우징(1310)의 바닥에 수직할 수 있다.
무선 전력 송신기는 코일(1340)에 전류(I)를 인가할 수 있다. 전류(I)는 제 1 코일(1341) 및 제 2 코일(1342)에 인가될 수 있다. 제 1 코일(1341)은 인가된 전류(I)에 기초하여 자기장(B9)을 유도할 수 있으며, 제 2 코일(1342)은 인가된 전류(I)에 기초하여 자기장(B8)을 유도할 수 있다. 자기장(B9)은 제 1 하우징(1310)의 바닥과 수직할 수 있으며, 자기장(B9)은 제 1 하우징(1310)의 측벽에 수직할 수 있다. 이에 따라, 제 2 전자 장치(1330)는 측벽에 수직한 자기장(B9)에 기초하여 상대적으로 높은 충전 효율로 무선 충전을 수행할 수 있다. 도 13b는 도 13a의 코일(1340)의 측면도이며, 도 13c는 도 13a의 코일(1340)의 평면도이다. 도 13b 및 13c를 참조하면, 제 1 코일(1341)은 제 1 코일(1341)에 수직한 자기장(B9)이 유도되며, 제 2 코일(1342)은 제 2 코일(1342)에 수직한 자기장(B8)을 유도할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 서로 수직한 복수 개의 자기장(B8,B9)을 형성할 수 있으며, 다양한 자세로 배치되는 무선 전력 수신기들 각각은 상대적으로 높은 충전 효율로 무선 충전을 수행할 수 있다.
도 13d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 코일에 의하여 생성되는 자기장의 개념도를 도시한다.
도 13d에 도시된 바와 같이, 제 1 코일(1341)의 전선 근처에는 전선을 감싸는 방향의 자기장(B9)이 형성될 수 있으며, 제 2 코일(1342)의 근처에는 제 2 코일(1342)에 수직한 방향의 자기장(B8)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 제 1 코일(1341)에 거치되는 제 1 무선 전력 수신기의 코일(1351)은 실질적으로 수직으로 입사되는 자기장(B9)을 이용하여 무선 충전을 수행할 수 있으며, 제 2 코일(1341)에 대응되도록 거치되는 제 2 무선 전력 수신기의 코일(1352) 또한 실질적으로 수직으로 입사되는 자기장(B8)을 이용하여 무선 충전을 수행할 수 있다.
상기 무선 전력 송신기의 전술한 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 전술한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 “유닛”은, 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. “유닛”은, 예를 들면, 모듈(module), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. “유닛”은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. “유닛”은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. “유닛”은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면,“모듈”은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 범위는, 본 개시의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (21)

  1. 무선 전력 송신기에 있어서,
    제1 부분과 제2 부분으로 구성되고, 제1 무선 전력 수신기가 상기 제1 부분에 기대어 배치되는 제1 자세로 배치되거나 제2 무선 전력 수신기가 상기 제2 부분에 장착되는 제2 자세로 배치되는 것에 기반하여, 상기 제1 무선 전력 수신기 및 상기 제2 무선 전력 수신기 중 적어도 하나를 수용하는 하우징;
    상기 제1 부분에 배치되고, 제 1 방향의 제 1 자기장을 발생시키는 제 1 코일; 및
    상기 제1 코일과 평행하도록 상기 제2 부분에 배치되고, 상기 제1 방향과 수직인 제 2 방향의 제 2 자기장을 발생시키는 제 2 코일을 포함하고,
    상기 제1 무선 전력 수신기가 상기 제1 자세로 배치됨에 따라 상기 제1 무선 전력 수신기의 코일이 상기 제1 방향에 수직하거나, 상기 제2 무선 전력 수신기가 상기 제2 자세로 배치됨에 따라 상기 제2 무선 전력 수신기의 코일이 상기 제2 방향에 수직함에 기반하여, 상기 제1 무선 전력 수신기 또는 상기 제2 무선 전력 수신기 중 적어도 하나가 충전되는 무선 전력 송신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 제1 부분은 보울(bowl) 형태인 무선 전력 송신기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 제2 부분은 기둥 형태인 무선 전력 송신기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 코일은, 서로 평행하게 배치되는 제 1 서브 코일 및 제 2 서브 코일을 포함하는 무선 전력 송신기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일 각각에 전류를 인가하는 구동부
    를 더 포함하며,
    상기 제 1 서브 코일에는 상기 구동부로부터의 제 3 방향으로 제 1 전류가 인가되며, 상기 제 2 서브 코일에는 상기 구동부로부터의 제 4 방향으로 제 2 전류가 인가되는 무선 전력 송신기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 서브 코일은 상기 제 1 전류에 기초하여 제 1 서브 자기장을 발생시키며, 상기 제 2 서브 코일은 상기 제 2 전류에 기초하여 제 2 서브 자기장을 발생시키는 무선 전력 송신기.
  7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 서브 자기장 및 상기 제 2 서브 자기장에 의하여, 상기 제 1 서브 코일 및 상기 제 2 서브 코일 사이에서 방사형의 상기 제 2 자기장이 형성되는 무선 전력 송신기.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 5 항에 있어서,
    상기 제 3 방향 및 상기 제 4 방향은 서로 반대 방향이며, 상기 제 1 서브 코일 및 상기 제 2 서브 코일과 적어도 하나의 커패시터는 오드(odd) 모드의 공진 주파수를 가지는 무선 전력 송신기.
  9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 서브 코일 및 상기 제 2 서브 코일은 직렬 또는 병렬로 연결되는 무선 전력 송신기.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 서브 코일 및 상기 제 2 서브 코일은 유선으로 연결되지 않는 무선 전력 송신기.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 서브 코일이 발생시킨 자기장에 의하여, 상기 제 2 서브 코일이 유도 자기장 및 유도 기전류를 발생시키는 무선 전력 송신기.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 코일은, 금속판 및 상기 금속판에 평행하게 배치된 제 1 서브 코일을 포함하는 무선 전력 송신기.
  13. 무선 전력 송신기에 있어서,
    보울(bowl) 형태를 가지고, 제1 무선 전력 수신기를 수용하는 제 1부분 및 제2 무선 전력 수신기의 거치를 위해 측벽에 2개의 홈을 가지는 제2 부분으로 구성된 하우징;
    상기 제1 부분에 제 1 자세로 배치되는 상기 제1 무선 전력 수신기를 충전하기 위하여 제 1 방향의 제 1 자기장을 발생시키는 제 1 코일; 및
    상기 제2 부분에 제 2 자세로 배치되는 상기 제2 무선 전력 수신기를 충전하기 위하여 제 2 방향의 제 2 자기장을 발생시키는 제 2 코일을 포함하는 무선 전력 송신기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 코일은, 상기 2개의 홈 각각의 외주면을 따라 형성되는 무선 전력 송신기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 코일은, 상기 측벽의 상측 외주면을 따라 형성되어, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향이 직교하는 무선 전력 송신기.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 무선 전력 송신기에 있어서,
    보울(bowl) 형태의 제1 부분과 기둥 형태의 제2 부분으로 구성되고, 제1 무선 전력 수신기가 상기 제1 부분과 제1 각도를 이루면서 상기 제2 부분의 상측에 배치되는 제1 자세로 배치되거나 제2 무선 전력 수신기가 상기 제2 부분에 장착되는 제2 자세로 배치되는 것에 기반하여, 상기 제1 무선 전력 수신기 또는 상기 제2 무선 전력 수신기 중 적어도 하나를 수용하는 하우징을 포함하고,
    상기 제 2 부분에는 평행하게 배치된 제1 서브 코일과 제2 서브 코일을 포함하는 2개의 서브 코일들이 배치되고, 상기 서브 코일들 사이에 상기 제2 무선 전력 수신기가 장착되고, 상기 서브 코일들 사이에서 상기 제1 서브 코일이 형성한 자기장과 상기 제2 서브 코일이 형성한 자기장이 합산된 방사형의 자기장에 기반하여, 상기 제2 무선 전력 수신기가 충전되며,
    상기 제1 서브 코일이 형성한 자기장에 기반하여, 상기 제1 무선 전력 수신기가 충전되는 무선 전력 송신기.


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