KR102657896B1

KR102657896B1 - 무선 전력 시스템용 코일

Info

Publication number: KR102657896B1
Application number: KR1020217031757A
Authority: KR
Inventors: 사이닝 렌; 호 파이 렁; 리앙 첸
Original assignee: 애플 인크.
Priority date: 2019-04-03
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2024-04-17
Also published as: US11251656B2; KR20210129208A; WO2020205721A3; CN113661632A; US20200321807A1; WO2020205721A2

Abstract

무선 전력 시스템은 무선 전력 송신 디바이스 및 무선 전력 수신 디바이스를 갖는다. 상기 무선 전력 송신 디바이스는 하나 이상의 코일들을 갖는 무선 충전 매트이거나 무선 충전 퍽일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 무선 충전 퍽은 링에 배열된 6 개 또는 다른 개수의 코일들을 가질 수 있다. 상기 무선 전력 수신 디바이스는 대향되는 단부에 기둥을 갖는 C자형 코어와 같은 길쭉한 자기 코어를 가질 수 있다. 제1 및 제2 코일은 상기 기둥에 형성되고, 제3 코일은 상기 제1 및 제2 코일 사이에 형성될 수 있다. 상기 자기 코어 상의 제1 및 제2 코일과 같은 상기 무선 전력 수신 디바이스의 코일들은 무선 충전 퍽 내의 6 개의 코일중의 한쌍으로부터 방출되는 자속을 수신하도록 구성될 수 있다.

Description

무선 전력 시스템용 코일

본 출원은, 2019년 7월 3일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/503,394호, 및 2019년 4월 3일자로 출원된 미국 특허 가출원 제62/828,931호에대한 우선권을 주장하며, 그 전부 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.

본 출원은 일반적으로 전력 시스템들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 전자 디바이스들을 충전하기 위한 무선 전력 시스템들에 관한 것이다.

무선 충전 시스템에서, 충전 매트 또는 충전 퍽(puck)과 같은 무선 전력 송신 디바이스는 휴대용 전자 디바이스와 같은 무선 전력 수신 디바이스에 전력을 무선으로 송신한다. 휴대용 전자 디바이스는 코일 및 정류기 회로부를 갖는다. 휴대용 전자 디바이스의 코일은 무선 충전 매트 내의 코일로부터 교류 무선 전력 신호들을 수신한다. 정류기 회로부는 수신된 신호들을 직류 전력으로 변환한다.

무선 전력 시스템은 무선 전력 송신 디바이스 및 무선 전력 수신 디바이스를 갖는다. 동작 시, 무선 전력 송신 디바이스는 무선 전력 수신 디바이스에 무선 전력을 송신한다. 상기 무선 전력 수신 디바이스는 코일들과 정류기 회로부를 사용하여 무선 전력을 수신한다. 상기 정류기 회로부는 해당 출력 전압을 부하로 공급한다.

상기 무선 전력 송신 디바이스는 하나 이상의 코일들을 갖는 무선 충전 매트이거나 무선 충전 퍽일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 무선 충전 퍽은 링에 배열된 다수의 코일들을 가질 수 있다.

상기 무선 전력 수신 디바이스는 길쭉한 자기 코어를 구비할 수 있는데, 길쭉한 자기 코어의 예로서 기둥 모양의 돌기들을 구비한 C자형의 코어가 있고, 돌기들은 길쭉한 자기 코어의 대향되는 단부에서 길쭉한 자기 코어로부터 직교로 돌출된다. 제1 및 제2 코일들은 상기 돌기들에 형성되고, 제3 코일은 제1 및 제2 코일들 사이에 형성될 수 있다. 무선 전력 수신 디바이스의 코일들은 무선 충전 퍽 내의 한 쌍의 코일들에서 방출되는 자속을 수신하도록 구성될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 디바이스 및 무선 전력 수신 디바이스를 포함하는 예시적인 무선 충전 시스템의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 및 수신 회로부의 회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 충전 퍽과 같은 무선 전력 송신 디바이스 및 손목시계와 같은 대응되는 무선 전력 수신 디바이스를 예시한 측단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 3개 관련 코일들을 갖는 만곡된 길쭉한 자기 코어를 예시한 사시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 디바이스 내의 예시적인 자기 코어 및 3개의 무선 전력 수신 코일들에 의해 오버랩되는 무선 전력 송신 디바이스 내의 예시적인 한 쌍의 무선 전력 송신 코일들의 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 손목시계 디바이스에 무선 전력을 송신하는 다수의 코일들을 갖는 충전 매트를 구비한 무선 전력 시스템을 예시한 측면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 3개의 코일들을 구비한 C자형 자기 코어를 갖는 손목시계 디바이스와 같은 무선 전력 수신 디바이스를 예시한 평면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 코어의 대향되는 단부에 위치한 코일들을 갖는 무선 전력 송신 디바이스의 자기 코어를 예시한 평면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 디바이스에서 링에 배열된 3개의 코일들을 갖는 자기 코어의 예시도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 디바이스에서 링에 배열된 4개의 코일들을 갖는 자기 코어의 예시도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 디바이스에서 링에 배열된 6개의 코일들을 갖는 자기 코어의 예시도이다.
도 12 및 도 13은 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 디바이스용 무선 전력 수신 코일들을 구비한 길쭉한 자기 코어를 예시한 측면도이다.

무선 전력 시스템은 무선 충전 매트 또는 무선 충전 퍽과 같은 무선 전력 송신 디바이스를 포함한다. 무선 전력 송신 디바이스는 손목시계, 셀룰러 전화기, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 또는 다른 전자 장비와 같은 무선 전력 수신 디바이스에 전력을 무선으로 송신한다. 무선 전력 수신 디바이스는 디바이스에 전력을 공급하기 위해 그리고 내부 배터리를 충전하기 위해 무선 전력 송신 디바이스로부터의 전력을 사용한다.

무선 전력 송신 디바이스는 무선 전력 수신 디바이스와 통신하고 무선 전력 수신 디바이스의 특성들에 대한 정보를 획득한다. 일부 실시예들에서, 무선 전력 송신 디바이스는 다수의 전력 전송 코일들을 갖는다. 이러한 실시예들에서, 무선 전력 송신 디바이스는 무선 전력 수신 디바이스로부터의 정보 및/또는 무선 전력 송신 디바이스에서 이루어진 측정들을 사용하여 송신 디바이스 내의 어느 코일 또는 코일들이 무선 전력 수신 디바이스들에 자기적으로 결합되는지를 결정한다. 이어서, 무선 전력 송신 디바이스에서 코일 선택이 수행된다. 무선 전력은 무선 전력 수신 디바이스 내의 배터리를 충전하고/하거나 다른 부하 회로부에 전력을 공급하기 위해 선택된 코일(들)을 사용하여 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 수신 디바이스로 송신된다.

예시적인 무선 전력 시스템(무선 충전 시스템)이 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전력 시스템(8)은 무선 전력 송신 디바이스(12)와 같은 무선 전력 송신 디바이스, 무선 전력 수신 디바이스(24)와 같은 무선 전력 수신 디바이스를 포함한다. 무선 전력 송신 디바이스(12)는 제어 회로부(16)를 포함한다. 무선 전력 수신 디바이스(24)는 제어 회로부(30)를 포함한다. 제어 회로부(16) 및 제어 회로부(30)와 같은 시스템(8) 내의 제어 회로부는 시스템(8)의 동작을 제어하는데 사용된다. 이 제어 회로부는 마이크로프로세서들, 전력 관리 유닛들, 기저대역 프로세서들, 디지털 신호 프로세서들, 마이크로제어기들, 및/또는 프로세싱 회로들을 갖는 주문형 집적 회로들과 연관된 프로세싱 회로부를 포함할 수 있다. 프로세싱 회로부는 디바이스들(12 및 24) 내의 원하는 제어 및 통신 특징부들을 구현한다. 예를 들어, 프로세싱 회로부는, 코일들을 선택하고, 전력 송신 레벨들을 결정하고, 센서 데이터 및 기타 데이터를 프로세싱하고, 사용자 입력을 프로세싱하고, 디바이스들(12 및 24) 사이의 협상들을 처리하고, 대역내 및 대역외 데이터를 전송 및 수신하고, 측정을 실시하고, 시스템(8)의 동작을 다른 방식으로 제어하는 데 사용될 수 있다.

시스템(8) 내의 제어 회로부는 하드웨어(예를 들면, 전용 하드웨어 또는 회로부), 펌웨어, 및/또는 소프트웨어를 사용하여 시스템(8)에서 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 시스템(8)에서 동작들을 수행하기 위한 소프트웨어 코드는 제어 회로부(8) 내의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체(예를 들면, 유형의(tangible) 컴퓨터 판독가능 저장 매체) 상에 저장된다. 소프트웨어 코드는 때로는 소프트웨어, 데이터, 프로그램 명령어들, 명령어들, 또는 코드로 지칭될 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 비휘발성 랜덤-액세스 메모리(NVRAM)와 같은 비휘발성 메모리, 하나 이상의 하드 드라이브들(예를 들면, 자기 드라이브들 또는 솔리드 스테이트 드라이브들), 하나 이상의 이동식 플래시 드라이브들 또는 다른 이동식 매체 등을 포함할 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 소프트웨어는 제어 회로부(16 및/또는 30)의 프로세싱 회로부에서 실행될 수 있다. 프로세싱 회로부는 프로세싱 회로부, 하나 이상의 마이크로프로세서, 중앙 프로세싱 유닛(CPU) 또는 다른 프로세싱 회로부를 갖는 주문형 집적 회로들을 포함할 수 있다.

전력 송신 디바이스(12)는 독립형 전력 어댑터(예를 들어, 전력 어댑터 회로부를 포함하는 무선 충전 매트 또는 충전 퍽(charging puck))일 수 있거나, 케이블에 의해 전력 어댑터 또는 다른 장비에 결합되는 무선 충전 매트 또는 퍽일 수 있거나, 휴대용 디바이스일 수 있거나, 가구, 차량, 또는 다른 시스템에 통합된 장비일 수 있거나, 탈착가능 배터리 케이스일 수 있거나, 또는 다른 무선 전력 전송 장비일 수 있다. 무선 전력 송신 디바이스(12)가 무선 충전 매트 또는 무선 충전 퍽인 예시적인 구성은 하나의 예시로 본 명세서에서 설명되어 있다.

전력 수신 디바이스(24)는 손목시계, 셀룰러 전화기, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 이어 버드와 같은 액세서리, 또는 다른 전자 장비와 같은 휴대용 전자 디바이스일 수 있다. 전력 송신 디바이스(12)는 벽 콘센트(예를 들어, 교류 전원)에 결합될 수 있고, 전력을 공급하기 위한 배터리를 가질 수 있고, 그리고/또는 다른 전력의 공급원을 가질 수 있다. 전력 송신 디바이스(12)는 벽 콘센트로부터의 AC 전력 또는 기타 전원을 DC 전력으로 변환하기 위한 AC-DC 전력 변환기(14)와 같은 교류(AC)-직류(DC) 전력 변환기를 가질 수 있다. DC 전력은 제어 회로부(16)에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 동작 시, 제어 회로부(16) 내의 제어기는 전력 송신 회로부(52)를 사용하여 디바이스(24)의 전력 수신 회로부(54)에 무선 전력을 송신한다. 전력 송신 회로부(52)는 스위칭 회로부(예를 들어, 트랜지스터들로 형성된 인버터 회로부(61))를 가질 수 있는데, 스위칭 회로부는 송신 코일들(36)과 같은 하나 이상의 무선 전력 송신 코일들을 통해 AC 전류 신호들을 생성하기 위하여 제어 회로부(16)에 의해 제공되는 제어 신호들에 기초하여 턴 온/턴 오프된다. 코일들(36)은 (예를 들어, 디바이스(12)가 무선 충전 매트인 구성들에서) 평면 코일 어레이로 배열될 수 있거나, (예를 들어, 디바이스(12)가 무선 충전 퍽인 구성들에서) 코일들의 클러스터를 형성하도록 배열될 수 있다. 일부 구성들에서, 디바이스(12)는 단일 코일만을 가질 수 있다. 다른 배열에서, 퍽 또는 다른 무선 송신 디바이스는 2개 이상의 코일들, 3개 이상의 코일들, 4개 이상의 코일들, 또는 6개 이상의 코일들을 가질 수 있다.

AC 전류가 하나 이상의 코일들(36)을 통과함에 따라 생성된 교류 전자기(예를 들어, 자기)장(신호들(44))은, 전력 수신 디바이스(24) 내의 코일(들)(48)과 같은 하나 이상의 대응되는 수신기 코일들에 의해 수신된다. 디바이스(24)는 단일 코일(48), 적어도 2개의 코일들(48), 적어도 3개의 코일들(48), 적어도 4개의 코일들(48), 또는 다른 적합한 수의 코일들(48)을 가질 수 있다. 교류 전자기장이 코일(들)(48)에 의해 수신될 때, 대응하는 교류 전류가 코일(들)(48)에 유도된다. 정류기(50)와 같은 정류기 회로부는 코일(48)로부터 수신된 AC 신호들(전자기 신호들(44)과 관련된 수신된 교류 신호들)을 디바이스(24)에 전력을 공급하기 위한 DC 전압 신호들로 변환하는데, 정류기 회로부는 예를 들어, 브리지 네트워크 내에 배열된 동기 정류 금속 산화물 반도체 트랜지스터들과 같은 정류 컴포넌트들을 포함한다.

정류기(50)에 의해 생성된 DC 전압(정류기 출력 전압 Vrect로도 지칭됨)은 배터리(58)와 같은 배터리를 충전하는데 사용될 수 있고 디바이스(24) 내의 다른 컴포넌트들에 전력을 공급하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(24)는 디스플레이, 터치 센서, 통신 회로들, 오디오 컴포넌트들, 센서들, 발광 다이오드 상태 표시자들, 다른 발광 및 광 검출 컴포넌트들 및 다른 컴포넌트들과 같은 입출력 디바이스들(56)을 포함할 수 있고, 이러한 컴포넌트들(디바이스(24)에 대한 부하를 형성함)은 정류기(50)에 의해 생성되는 DC 전압(및/또는 배터리(58)에 의해 생성된 DC 전압)으로부터 전력을 공급받을 수 있다.

디바이스(12) 및/또는 디바이스(24)는 대역내 또는 대역외 통신들을 사용하여 무선으로 통신할 수 있다. 디바이스(12)는, 예를 들어, 안테나를 사용하여 무선으로 대역외 신호들을 디바이스(24)로 송신하는 무선 트랜시버 회로부(40)를 가질 수 있다. 무선 트랜시버 회로부(40)는 안테나를 사용하여 무선으로 디바이스(24)로부터 대역외 신호들을 수신하는 데 사용될 수 있다. 디바이스(24)는 대역외 신호들을 디바이스(12)로 송신하는 무선 트랜시버 회로부(46)를 가질 수 있다. 무선 트랜시버(46) 내의 수신기 회로부는 안테나를 사용하여 디바이스(12)로부터 대역외 신호들을 수신할 수 있다. 디바이스들(12 및 24) 사이의 대역내 송신들은 코일들(36 및 48)을 사용하여 수행될 수 있다. 하나의 예시적인 구성에서, 주파수-시프트 키잉(frequency-shift keying, FSK)은 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 대역내 데이터를 전달하기 위해 사용되고, 진폭-시프트 키잉(amplitude-shift keying, ASK)은 디바이스(24)로부터 디바이스(12)로 대역내 데이터를 전달하기 위해 사용된다. 이러한 FSK 및 ASK 송신 동안 전력이 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 무선으로 전달될 수 있다.

전력 송신 디바이스(12) 및 전력 수신 디바이스(24)는 무선 전력의 송신을 제어하도록, 수신된 전력, 충전 상태 등과 같은 정보를 통신할 수 있는 것이 바람직하다. 그렇지만, 위에서 설명된 기술은 기능을 하기 위해 개인 식별가능 정보의 송신을 수반할 필요가 없다. 어떻게 될지 모르니, 이러한 충전 기술의 임의의 구현이 개인 식별가능 정보의 사용을 수반하는 한, 구현자들이 일반적으로 사용자들의 프라이버시를 유지하기 위한 업계 또는 정부 요구사항들을 충족시키거나 초과하는 것으로 인식되는 프라이버시 정책들 및 관례들을 따라야 한다는 것에 유의한다. 특히, 개인 식별가능 정보 데이터는 의도하지 않은 또는 인가되지 않은 액세스 또는 사용의 위험들을 최소화하도록 관리되고 처리되어야 하며, 인가된 사용의 성질(nature)이 사용자들에게 명확히 표시되어야 한다.

제어 회로부(16)는 디바이스(12)의 충전 표면 상의 외부 물체들을 검출하기 위해(예를 들어, 충전 매트의 상부 상에서, 또는, 원하는 경우, 충전 퍽의 결합 표면에 인접한 물체들을 검출하기 위해) 사용될 수 있는 외부 물체 측정 회로부(41)를 갖는다. 회로부(41)는 코일들, 종이 클립들, 및 다른 금속성 물체들과 같은 이물질들을 검출할 수 있고, 무선 전력 수신 디바이스들(24)의 존재를 검출할 수 있다(예를 들면, 회로부(41)는 하나 이상의 코일(48)의 존재를 검출할 수 있다). 물체 검출 동작 및 특성화 동작들 동안, 외부 물체 측정 회로부(41)는 코일들(36) 상에서 측정들을 실시하여 디바이스(12) 상에 임의의 디바이스들(24)이 존재하는지 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다.

예시적인 배열에서, 제어 회로부(16)의 측정 회로부(41)는 신호 생성기 회로부(예를 들어, 하나 이상의 프로브 주파수들에서 AC 프로브 신호들을 생성하기 위한 발진기 회로부, 인덕턴스 정보, Q-인자 정보 등을 수집하기 위해 임펄스 응답들이 측정될 수 있도록 임펄스들을 생성할 수 있는 펄스 생성기 등) 및 신호 검출 회로부(예를 들어, 필터들, 아날로그-디지털 변환기들, 임펄스 응답 측정 회로들 등)를 포함한다. 측정이 동작되는 동안, 디바이스(12) 내의 스위칭 회로부는 각각의 코일들(36)이 사용 상태로 스위칭되도록 제어 회로부(16)에 의해 조절될 수 있다. 각각의 코일(36)이 사용 상태로 선택적으로 스위칭됨에 따라, 제어 회로부(16)는 신호 측정 회로부(41)의 신호 생성기 회로부를 사용하여 그 코일에 프로브 신호를 인가하면서, 신호 측정 회로부(41)의 신호 검출 회로부를 사용하여 대응되는 응답을 측정한다. 제어 회로부(30) 및/또는 제어 회로부(16) 내의 측정 회로부(43)는 전류 및 전압 측정에도 사용될 수 있다.

도 2는 시스템(8)에 대한 예시적인 무선 충전 회로부의 회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 회로부(52)는 하나 이상의 코일들(36) 및 커패시터(70)와 같은 커패시터들을 포함하는 출력 회로를 통해 송신되는 무선 전력 신호들을 생성하는 하나 이상의 인버터들(61)과 같은 인버터 회로부 또는 다른 구동 회로부를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디바이스(12)는 각각이 구동 신호들을 각각의 코일(36)에 공급하는 다수의 개별적으로 제어되는 인버터들(61)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 인버터(61)는 스위칭 회로부를 사용하여 다수의 코일들(36) 사이에 공유된다.

동작 동안, 인버터(들)(61)에 대한 제어 신호들은 제어 입력(74)에서 제어 회로부(16)에 의해 제공된다. 단일 인버터(61) 및 단일 코일(36)이 도 2의 예에 도시되어 있지만, 원한다면, 다수의 인버터들(61) 및 다수의 코일들(36)이 사용될 수 있다. 다수의 코일들을 가진 구성에서, 스위칭 회로부는 하나의 인버터(61)를 다수의 코일들(36)에 결합할 수 있고, 및/또는 각각의 코일(36)을 각각의 인버터(61)에 결합할 수 있다. 무선 전력 송신 동작들 동안, 하나 이상의 선택된 인버터들(61) 내의 트랜지스터들은 제어 회로부(16)로부터의 AC 제어 신호들에 의해 구동된다. 이는 선택된 코일들(36) 및 커패시터들(70)로부터 형성된 출력 회로들이 교류 전자기장들(신호들(44))을 생성하도록 하는데, 교류 전자기장들(신호들(44))은 디바이스(24) 내의 하나 이상의 코일들(48) 및 하나 이상의 커패시터들(72)로부터 형성된 무선 전력 수신 회로를 사용하여 무선 전력 수신 회로부(54)에 의해 수신된다. 정류기 회로부(예를 들어 하나 이상의 정류기(50))는 디바이스(24) 내의 부하 회로부에 전력을 공급하기 위해(예를 들어, 배터리(58)를 충전하기 위해, 디스플레이 및/또는 다른 입출력 디바이스들(56)에 전력을 공급하기 위해, 및/또는 다른 컴포넌트들에 전력을 공급하기 위해) 수신된 전력을 AC에서 DC로 변환하고, 정류기 출력 단자들(76)을 거쳐 대응되는 직류 출력 전압(Vrect)을 공급한다. 단일 코일(48) 또는 다수의 코일들(48)이 디바이스(24) 내에 포함될 수 있다. 다수의 코일들(48)을 갖는 구성에서, 스위칭 회로부를 사용하여 하나 이상의 원하는 코일들(48)을 사용가능한 정류기 및/또는 다수의 정류기들에 선택적으로 결합할 수 있다.

도 3은 무선 전력 송신 디바이스(12)가 무선 충전 퍽이고, 무선 전력 수신 디바이스(24)가 손목시계인 예시적인 구성에서의 시스템(8)의 측단면도이다. 디바이스(12)는 하우징(90)(예를 들어, 폴리머, 다른 유전체 재료, 및/또는 다른 재료로 형성된 퍽 하우징)을 갖는다. 케이블(92)은 하우징(90)에 결합되어 디바이스(12)에 전력을 공급할 수 있다. 일부 구성에서, 내부 배터리로 전원을 공급할 수 있다. 디바이스(12)를 디바이스(24)에 정렬하고 고정하도록, 하우징(90)에 자석(94)과 같은 자석이 장착될 수 있다.

디바이스(24)는 하우징(96)과 같은 하우징을 구비할 수 있다. 손목 밴드(98)(예를 들어, 손목시계줄)는 하우징(96)에 결합될 수 있다. 하우징(96) 및 디바이스(24)는 전면(F) 및 후면(R)과 같은 대향되는 전면 및 후면을 가질 수 있다. 디스플레이(99)는 하우징(96) 및 디바이스(24)의 전면(F)에 형성될 수 있고, 축(116) (예를 들어, 하우징(96)의 전면(F) 및 후면(R)을 포함하는 평면에 평행되는 도 3의 XY 평면과 같은 평면)에 대해 수직되는 평면에 놓여질 수 있다. 자석(100)과 같은 자석(또는 철봉, 다른 자성 재료와 같은 자성 재료)은 하우징(96)에 장착될 수 있다. 디바이스(12 및 24)가 서로 인접하게 배치될 때, 자석(94 및 100)과 같은 자기 부착 컴포넌트들은 디바이스(12 및 24)를 함께 고정시킬 수 있다. 이는 하우징(90) 내의 코일(들)(36)이 하우징(96) 내의 코일(들)(48)에 무선 전력을 송신할 수 있도록 한다.

디바이스(12 및/또는 24) 내의 코일(들)은 임의의 적합한 권선 턴수를 가질 수 있다. 코일들은 철, 페라이트 또는 다른 자성 재료로 만들어진 코어 주위에 권취되는 권선으로 형성될 수 있다. 도 4는 자기 코어 및 자기 코어 주위에 권취되는 와이어로 형성된 관련 코일들을 예시한 사시도이다. 도 4의 자기 코어 및 코일(들)은 시스템(8)(예를 들어, 디바이스(24)의 코일(48)을 형성함)에 사용될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 코어(102)는 길쭉한 형상을 가질 수 있고 평면(예를 들어, 도 3의 전면(F)과 디스플레이(99)가 놓여진 평면, 및 후면(R)이 놓여진 평면과 평행하는 도 4의 X-Y 평면)에 놓여질 수 있다. 길쭉한 코어의 일부는 수직으로 돌출될 수 있다(예를 들어, 돌기들은 길쭉한 코어로부터 수직으로 돌출되어 Z축을 따라 X-Y 평면에 대해 수직되게 연장하는 기둥들(P1 및 P2)을 형성함).

다수의 코일(들)(48)은 코어(102)에 권취될 수 있다. 코어(102)는 자성 재료로 형성되고 반월형의 메인부(MP)(길쭉한 C자형 코어, 만곡된 길쭉한 코어, 만곡된 길쭉한 자기 코어, 만곡된 길쭉한 코어 구조, 말굽 모양의 코어 등으로도 지칭됨)를 갖는다. 반월형의 메인부(MP)는 만곡된 것이다(예를 들어, 메인부(MP)는 구부러져 그 길이를 따라 만곡된다). 수직으로 연장되는 기둥들(P1, P2)과 같은 수직으로 연장되는 한 쌍의 돌기들은 메인부(MP)의 대향되는 단부로부터 직교로 연장된다(예를 들어, 길쭉한 코어는 길쭉한 코어의 길이방향에 대해 직교로 연장되는 한 쌍의 돌기들을 갖는다). 디바이스(24)가 손목시계인 구성에서, 기둥들(P1 및 P2)은 디바이스(24)의 디스플레이가 놓여진 평면에 대해 수직으로 연장될 수 있다(예를 들어, 손목시계는 대향되는 전면 및 후면을 가질 수 있고, 전면의 평면에 놓이는 디스플레이를 가질 수 있으며, 전면과 후면 사이에 놓이는 코어(102)를 포함할 수 있고, 디스플레이가 놓여진 평면에 대해 수직인 세로축을 가진 기둥들(P1 및 P2)을 가질 수 있다). 이러한 유형의 배열로, 기둥들(P1, P2)은 도 3의 축(116)에 평행한 기둥의 축을 따라 연장된다. 코어(102)는 원형 단면 프로파일, 직사각형 단면 프로파일, 또는 다른 적합한 단면 형상을 가질 수 있다. 코어(102)의 풋프린트(footprint)(위에서 볼 때의 윤곽)는 C자형, L자형, 직선형, 곡선형, 하나 이상의 직선 세그먼트들 및/또는 하나 이상의 곡선 세그먼트들을 갖는 형상, 및/또는 다른 적합한 형상일 수 있다.

코일들(C1, C2, C3)은 여러회 권선된 와이어(106)로 형성될 수 있다. 코일들(C1, C2)은 코어(102)의 기둥들(P1, P2)에 각각 권취될 수 있다. 코일 단자들(104)은 디바이스(24)의 정류기 회로부에 결합될 수 있다. 일부 구성에서, 2개 이상의 코일들은(예를 들어, 스위칭 회로부 또는 유선 신호 경로를 사용하여) 직렬로 결합될 수 있다 예를 들어, 코일들(C1 및 C2)은 직렬로 결합될 수 있고, 정류기(50)에 결합된 단자들을 갖는 단일 코일로서 전기적으로 작동될 수 있다. 이러한 구성의 코일들(C1 및 C2)의 권선 방향은 상호 보완적일 수 있다(예를 들어, 코일(C1)은 시계 방향으로 권선, 코일(C2)은 반시계 방향으로 권선). 이와 같이, 결합된 C1/C2코일의 전류는 자속이 기둥(P1)(예를 들어, 자기장(B1))을 통과하여 기둥(P2)(예를 들어, 자기장(B2))으로 빠져나갈 때 생성된다. 코일(C3)은 코일들(C1, C2)(예를 들어, 자기 코어(102))과 동일한 공통 자기 코어에 권취되는 권선된 와이어(106)로 형성될 수 있다. 코일들(C1, C2)이 디바이스(12)로부터 자속을 수신할 수 있도록 잘 배치되어 있지 않은 경우, 코어(C3)를 사용하여 무선 전력 신호를 수신할 수 있다.

도 5는 적어도 2개의 무선 전력 송신 코일들(36A 및 36B)을 갖는 무선 전력 송신 디바이스의 충전 표면에 디바이스(24)가 평평하게 배치된 예시적인 구성에서, 자기 코일 코어(102) 및 코일들(C1, C2, C3)의 평면도이다. 디바이스(24)는 예를 들어 충전 매트의 충전 표면에 후면이 아래로 향하도록 배치된 손목시계일 수 있다. 도 5의 예에서, 코어(102)는 코일들(36A 및 36B) 모두를 오버랩하므로, 송신 디바이스(12)는 코일들(36A 및 36B) 모두를 구동할 수 있다. 디바이스(12)는 예를 들어 코일들(36A 및 36B)이 서로에 대한 위상차가 180°가 되도록 구동함으로써 전력 전달 효율을 향상시킬 수 있다. 코일들(36A 및 36B)의 위상차가 180°가 되도록 구동될 때, 자속(예를 들어 자기장(B1) 참조)은 코일(36A)의 중심에서 생성되고, 코일(C1) 및 기둥(P1)을 통과하여, 코어(102) 및 코일(C3)을 통해 안내되고, 코일(C2) 및 기둥(P2)을 통과하여, 코일(36B)의 중심에서 수신될 것이다(예를 들어, 자기장(B2) 참조). 이 예시적인 시나리오에서, 코일들(C1, C2 및 C3)을 사용하여 무선 전력을 수신할 수 있다.

도 6은 디바이스(24)의 가장자리(edge)가 무선 전력 송신 디바이스의 충전 표면 상에 배치되고, 무선 전력 송신 디바이스는 적어도 2개의 무선 전력 송신 코일(36A 및 36B)을 갖는 예시적인 구성에서의 자기 코일 코어(102) 및 코일들(C1, C2, C3)의 측면도이다. 디바이스(24)는 예를 들어 손목시계일 수 있는데, 손목시계는, 그의 왼쪽 또는 오른쪽 가장자리로 충전 매트의 충전 표면에 맞대고 밴드(98)에 의해 그 위치에 지지된다. 도 6의 예에서, 코어(102)는 코일(36A 및 36B) 모두를 오버랩하므로, 디바이스(12)는 코일(36A 및 36B) 모두를 구동할 수 있다(예를 들어, 코일들(36A 및 36B)은 전력 송신 효율을 향상시키기 위해 위상차가 180°가 되도록 구동될 수 있다). 코일들(36A 및 36B)이 위상차가 180°되도록 구동되면, 자속(예를 들어 자기장(B1) 참조)은 코일(36A)의 중심에서 생성되고, 코일(C3) 과 코어(102)의 일부를 통과하여, 코일(36B)(예를 들어, 자기장(B2) 참조)의 중심에서 수신될 것이다. 이 예시적인 시나리오에서, 코일들(C1, C2)은 도 5의 시나리오 만큼 많은 자속을 수신하지 못할 수 있으나, 측방향 코일(솔레노이드)(C3)로 인해, 디바이스(24)가 하우징(96)의 가장자리에 놓이더라도 무선 전력 송신은 여전히 가능할 수 있다.

도 7의 예시적인 디바이스(24)의 평면도와 같이, 코어(102)는 하우징(96)의 한 가장자리(예를 들어, 좌측 가장자리)보다 다른 하나의 가장자리(예를 들어, 우측 가장자리)에 더 가깝게 위치될 수 있다. 코어(102)의 이러한 배치는 하우징(96)의 내부에 안테나(예를 들어, 안테나 공진 요소(111) 및 셀룰러 전화 안테나, 근거리 통신 안테나, 밀리미터파 안테나, 무선 근거리 통신망 안테나 및/또는 기타 무선 주파수 통신 회로를 형성하기 위한 관련 안테나 접지 구조와 같은 하나 이상의 안테나 공진 요소를 위한 공간)를 위한 공간(예를 들어, 안테나 수용부(110) 참조)을 만드는데 도움이 될 수 있다. 안테나 공진 요소(111)는 하나 이상의 패치 안테나, 역 F 안테나, 루프 안테나, 모노폴 안테나, 다이폴 안테나 등을 형성하기 위한 금속 트레이스 및/또는 다른 전도성 구조를 포함할 수 있다. 제어 회로부(16)는 700 ㎒ 내지 2700 ㎒의 통신 주파수, 2700 ㎒(예를 들어, 2.4 ㎓ 및/또는 5 ㎓의 근거리 통신망 주파수) 이상의 주파수, 5 ㎓ 이상의 주파수, 밀리미터파 주파수, 또는 다른 적합한 통신 주파수에서 동작하는 라디오 주파수 트랜시버 회로부를 포함할 수 있다. 1Mhz를 초과하는 이러한 주파수는 디바이스(12)에서 디바이스(24)로 송신되는 무선 전력 신호의 주파수(예를 들어, 1 ㎒ 미만, 500 ㎑ 미만 등일 수 있음)와 다를 수 있다. C-형(반월 모양) 코어(102)를 사용하는 것도 배터리(58), 입력-출력 디바이스(56), 및 하우징(96)의 다른 전기 컴포넌트들을 위한 내부 수용부(예를 들어, 영역(112) 참조)를 생성하는데 도움이 될 수 있다. 디바이스(12)의 코일 구조(예를 들어, 도 7의 예에서 코일들(C1, C2 및 C3))로 무선 전력을 수신하는데 사용된 무선 전력 주파수와 상이한 안테나 수용부(110)의 안테나(들)의 통신 주파수는 간섭을 방지하는 데 도움이 될 수 있다.

디바이스(12)는 무선 전력 신호를 디바이스(24)에 송신하기 위한 하나 이상의 코일들(36)을 가질 수 있다. 2개 이상의 코일들 사이에서 하나의 자기 코어가 공유되거나, 각각의 코일(36)이 선택적으로 별도의 자기 코어를 가질 수 있다. 도 8의 예에서, 디바이스(12)의 송신 디바이스 자기 코어(114)는 기둥(P1' 및 P2')을 형성하는 수직으로 연장된 돌기들을 갖는 대향되는 제1 및 제2 단부를 가지고 있고, 기둥들(P1' 및 P2')은 각가 한 쌍의 제1 및 제2 코일(36) 중 하나를 갖고 있다. 도 8의 자기 코어(114) 및 코일들(36)은, 예를 들어, 무선 충전 퍽 하우징(예를 들어, 도 3의 하우징(90) 참조)에 장착될 수 있다. 도 8의 코일들(36) 사이의 간격은, 디바이스(24)의 코어(102)의 코일들(C1, C2) 사이의 간격에 매치하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 도 7 참조). 이러한 방식으로, 자속은 코일(36)의 제1 코일을 벗어나 코일(C1)에 효율적으로 결합될 수 있고, 코어(102)를 통해 안내된 후, 코일(C2)을 벗어나 코일(36)의 제2 코일에 효율적으로 결합될 수 있다.

바람직하게는, 하우징(96)과 하우징(90)이 서로에 대해 회전하도록 한다(예를 들어, 도 3의 축(116)과 정렬된 회전축을 중심으로). 예를 들어, 하우징(90)에는 자석(94)과 같은 단일 자기 부착 구조, 하우징(96)에는 자석(100)과 같은 단일 자기 부착 구조가 있을 수 있다. 이러한 자기 요소는 하우징(96 및 90)의 중심에 위치할 수 있다. 이는 하우징(96)과 하우징(90)의 결합과 측방향 정렬에 도움이 되지만, 축(116)을 중심으로한 하우징(90)과 하우징(96) 사이의 원하는 회전 정렬을 보장하지 못할 수 있다.

코일들(36)과 코일들(48)(예를 들어, 도 7의 코일들(C1 및 C2) 및/또는 디바이스(24)의 다른 코일들(48)) 사이의 전자기 결합(예를 들어, 자기장 결합)을 촉진시키기 위하여, 디바이스(12)에 3개 이상의 코일들(36)을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 코일들은 공통 자기 코어를 공유할 수 있고, 및/또는 다수의 코일들(36)을 수용하도록 다수의 자기 코어가 제공될 수 있다.

도 9는 3개의 코일들(36)을 갖는 디바이스(12)의 예시적인 배열에서 디바이스(12)의 코일들(36)의 평면도이다. 코일들(36)은 공유 환형(링형) 자기 코어(114)(예로서)의 수직으로 연장되는 기둥들(P1', P2', P3')을 형성하는 수직으로 연장되는 돌기들에 각각 형성될 수 있다. 필요에 따라 다른 코어 구조를 사용할 수 있다(예를 들어, 각각 자체 코어를 가진 코일, 분할되는 코어(114), 및/또는 상이한 형상을 가지는 코일 등). 일 실시예에서, 임의의 인접한 한 쌍의 코일들(36)은 각각의 코일들(48)의 안과 밖으로 신호를 구동하는데 사용될 수 있다. 120° 이격된 3개의 코일들(36)을 사용하기에, 코일들(48)과 코일들(36) 사이의 정렬은 +/-60°내의 회전 오차를 수용할 수 있다.

도 10은 디바이스(12)가 4개의 코일들(36)을 가지도록 하는 디바이스(12)의 코일들(36)의 평면도이다. 코일들(36)은 공유 환형(링형) 자기 코어(114)로부터 수직으로 연장하여 기둥들(P1', P2', P3', P4')을 형성하는 돌기들에 각각 형성될 수 있다. 필요에 따라 다른 코어 구조를 사용할 수 있다. 예를 들어, 각각 자체 코어를 가진 코일(36), 분할되는 코어(114), 및/또는 상이한 형상을 가진 코일 등일 수 있다.

도 11의 예에서, 디바이스(12)는 6개의 코일들(36)을 포함한다. 코일들(36)은 공유 환형(링형) 자기 코어(114)로부터 수직으로 연장하여 기둥들(P1', P2', P3', P4', P5' 및 P6')을 형성하는 부분에 각각 형성될 수 있다. 필요에 따라 다른 코어 구조를 사용할 수 있다. 예를 들어, 각각 자체 코어를 가진 코일(36), 분할되는 코어(114), 및/또는 상이한 형상을 가진 코일 등일 수 있다. 일 실시예에서, 임의의 인접한 한쌍의 코일들(36), 또는 필요에 따라 대향되는 임의의 한쌍의 코일들(36)은 각각의 코일들(48)의 안과 밖으로 신호를 구동하는데 사용될 수 있다. 서로 90°이격된 4개의 코일들(36)을 사용하기에, 코일들(48)과 코일들(36) 사이의 정렬은 +/-45°내의 회전 오차를 수용할 수 있다.

전술된 예시와 같이, 링(36)은 디바이스(12) 내의 클러스터(예를 들어, 원형 링 패턴 또는 다른 적합한 패턴과 같은 레이아웃) 내에 배열될 수 있다. 특히 다수의 코일들(36)을 가진 배열에서, 코일들(36)의 클러스터는 디바이스들(12 및 24) 사이의 소정의 회전 자유도를 허용함과 동시에, 디바이스들(12 및 24) 사이에 만족스러운 전자기 결합이 달성될 수 있도록 보장한다. 예를 들어, 도 11의 6개 코일의 배열을 고려할 수 있다. 이러한 배열에서, 코일들(36)은 원형 링형 자기 코어 주위에 균일하게 분포되어 코일들(36)은 서로 60° 이격된다. 디바이스(24)의 코일들 사이의 간격(예를 들어, 도 11의 링을 가로지르는 거리)은 디바이스(24)의 코일들(48) 사이의 간격(예를 들어, 도 7의 코일들(C1 및 C2) 사이의 간격)에 매치될 수 있다. 도 11의 6개 코일의 배열에서, 한 쌍의 코일들(48)(예를 들어, 도 7의 코일들(C1 및 C2))은6개 상이한 회전 위치(하우징(96)이 회전축(116)을 중심으로 하우징(90)에 대해 회전하는 위치)에서 도 11의 짝을 이루는 한 쌍의 대향되는 코일들(36)과 정렬될 수 있다(예를 들어, 코어(114)의 대향되는 측면의 제1 및 제2 코일들(36)). 그 결과, 코일들(36)과 코일들(48) 사이의 잠재적인 회전 오차는 30°를 절대 초과하지 않는다.

초기의 셋업 동작 시, 디바이스(12)는 측정 회로부(41)(필요에 따라 측정 회로부(43)를 사용함)를 사용하여, 코일들(36) 중 어느 코일이 코일들(48)에 무선 전력을 송신하는 것을 충족할 수 있는지 결정할 수 있다. 예를 들어, 디바이스(24)의 코일들(C1 및 C2)이 도 11의 코일들(36')과 같은 디바이스(12)의 각각의 대향되는 제1 및 제2 코일들과 오버랩하는 경우, 제어 회로부(16)는 디바이스(12)의 무선 전력 송신 회로부를 구성하여(예를 들어, 스위칭 회로부, 인버터 회로부 등을 사용하여) 이러한 코일들을 통해 AC신호를 구동한다. 제1 및 제2 코일들(36')은 개별적으로 구동되거나(코일들(36') 중 제1 코일은 제1 구동 신호를 수신할 수 있고, 코일들(36') 중 제2 코일은 제1 구동 신호에 대해 위상차가 180°인 제2 구동 신호를 수신할 수 있음) 유선으로 코일들(36')을 직렬로 연결할 수 있다.

예를 들어, 대향되는 코일들은 와이어를 사용하여 전기적으로 결합될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 디바이스(12)의 코일 링의 대향되는 측에 있는 한 쌍의 코일들(36')은 와이어(120)와 같은 와이어를 사용하여 전기적으로 결합될 수 있다. 와이어(120)는 코일들(36') 중 제1 코일과 제2 코일을 결합할 수 있다. 이러한 배열에서, 코일들(36') 중 제1 코일 및 제2 코일들은 와이어(120)에 결합되는 단자를 갖는다. 제1 및 제2 코일들(36')은 각각 와이어(120)에 연결되지 않은 하나의 자유 단자(104)를 갖는다. 제1 및 제2 코일은 서로 반대되게 감길 수 있다(예를 들어, 제1 코일(36')은 시계 방향으로 기둥(P2')에 감기고, 제2 코일(36')은 반시계 방향으로 반대되는 기둥(P5')에 감긴다). 이 예에서 코일들(36')이 직렬로 연결되기에, 제1 코일(36')의 자유 단자에 인가된 전류는 제1 코일(36'), 와이어(120), 제2 코일(36')을 통해 제2 코일(36')의 자유 단자로 유동한다. 제1 코일(36')의 시계 방향의 권선은 제1 배향(도 11에서 북(N)으로 지칭되고, 도 11에서 페이지로부터 나오는 방향)을 갖는 제1 코일(36')로부터의 자속을 생성한다. 동시에, 제2 코일(36')의 반시계 방향의 권선은 반대되는 제2 배향(도 11에서 남(S)으로 지칭되고, 도 11에서 페이지로 들어가는 방향)을 갖는 제2 코일(36')로부터의 자속을 생성한다. 마찬가지로, 코일들(48)(예를 들어, 도 7의 코어(102) 상의 코일들(C1 및 C2))은 서로 반대되는 방향의 권선을 갖는다(예를 들어, 코일(C1)은 남쪽 방향, 코일(C2)은 북쪽 방향) 그 결과, 자속은 제1 코일(36')에서 코일(C1)로 방출되고, 코어(102)를 통과하여, 코일(C2)에서 빠져나와 제2 코일(36')로 전달된다.

도 12 및 도 13은 디바이스(24)의 코일(48)의 측면도이다. 도 12의 예에서, 코일들(C1, C2, C3)은 공통 자기 코어(114)에 형성된다. 코어(114)의 두께(T1)는 약 0.5mm, 또는 다른 적합한 두께일 수 있다. 기둥들(P)에서 코어(114)의 높이(T2)는 약 1.5mm 또는 다른 적합한 두께일 수 있다. 코어(114)의 폭(예를 들어, 도 12의 페이지로 들어가는 방향에서의 코어(114)의 측면 치수)은 약 2.5mm 또는 다른 적합한 크기일 수 있다. 코어(114)는 페라이트와 같은 자성 재료 또는 다른 자성 재료로 형성될 수 있다. 코어(114)는 방향(122)에서 위에서 볼 때 직선 또는 만곡된 길쭉한 형상을 가질 수 있다(예를 들어, 말굽형, C자형으로 지칭되는 형상, 또는 다른 적합한 자기 코어 형상을 형성함). 도 13의 예에서, 코일(C3)은 도 13의 메인 자기 코어(114)로부터 분리된 자기 코어(114')에 형성되어 있다. 이러한 유형의 배열에서, 코일(C3)은 와전류가 코일(C3)을 통한 전류 흐름 및 관련 전자기 방출에 의해 유도될 수 있는 영역(120)의 내부 컴포넌트들로부터 더 멀리 떨어질 수 있다. 도 13의 자기 코어(114')의 위치는 코어(114)가 전자기를 차폐하는 역할을 하도록 허용할 수도 있다(예를 들어, 코어(114)는 영역(120)에 위치한 컴포넌트들에서 와전류를 유도할 수 있는 코일(C3)로부터의 자기장을 차단하는 것을 도울 수 있다).

일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 시, 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선으로 전력을 수신하도록 구성되는 무선 전력 수신 디바이스가 제공되고, 상기 무선 전력 수신 디바이스는 전기 컴포넌트; 길쭉한 자기 코어; 길쭉한 자기 코어의 대향되는 제1 및 제2 단부에 구비되는 제1 및 제2 코일; 및 상기 제1 및 제2 코일을 사용하여 무선 전력을 수신하고, 전기 컴포넌트에 전압을 공급하는 정류기 회로부를 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 상기 길쭉한 자기 코어는 그 길이를 따라 만곡된다.

다른 실시예에 따르면, 무선 전력 수신 디바이스는 길쭉한 자기 코어가 장착되는 하우징; 상기 하우징의 전면에 구비되는 디스플레이; 및상기 제1 코일과 제2 코일 사이에서 상기 길쭉한 자기 코어에 권취되는 제3 코일을 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 상기 길쭉한 자기 코어는, 각각의 상기 제1 및 제2 단부에서 상기 길쭉한 자기 코어로부터 수직으로 돌출되는 제1 및 제2 기둥을 갖는다.

다른 실시예에 따르면, 상기 길쭉한 코어는 C자형이고, 상기 제1 코일은 상기 제1 기둥에 권취되는 와이어를 포함하고, 상기 제2 코일은 상기 제2 기둥에 권취되는 와이어를 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 코일은 직렬로 연결되고, 상기 제1 기둥에 권취되는 와이어는 시계 방향으로 상기 제1 기둥에 권취되고, 상기 제2 기둥에 권취되는 와이어는 반시계 방향으로 상기 제2 기둥에 권취되는다.

다른 실시예에 따르면, 상기 무선 전력 수신 디바이스는 상기 하우징에 결합되는 손목 밴드를 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 상기 기둥은 상기 디스플레이에 대해 수직으로 연장된다.

다른 실시예에 따르면, 상기 무선 전력 수신 디바이스는 1 ㎒ 이상 주파수의 무선 신호를 송신하도록 구성된 안테나 공진 소자를 포함하고, 상기 제1 및 제2 코일은 1 ㎒ 미만 주파수의 무선 전력 신호를 수신하도록 구성된다.

일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 시, 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선으로 전력을 수신하도록 구성되는 무선 전력 수신 디바이스를 제공하고, 상기 무선 전력 수신 디바이스는 자성 재료의 길쭉한 코어; 상기 길쭉한 코어에 형성된 제1, 제2, 및 제3코일; 및 상기 제1, 제2, 및 제3코일을 사용하여 무선 전력을 수신하는 정류기 회로부를 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 무선 전력 수신 디바이스는, 길쭉한 코어가 장착되고, 대향되는 전면 및 후면을 가진 하우징; 및 상기 전면 상의 디스플레이를 포함하고, 상기 길쭉한 코어는 대향되는 제1 및 제2 단부를 갖고, 상기 제1 코일은 상기 제1 단부에서 상기 길쭉한 코어에 권취되는 와이어를 갖고, 상기 제2 코일은 상기 제2 단부에서 상기 길쭉한 코어에 권취되는 와이어를 갖는다.

다른 실시예에 따르면, 상기 길쭉한 코어는 만곡 형상이고, 평면에 놓여지며, 상기 길쭉한 코어는 상기 제1 및 제2 단부에 각각 제1 및 제2 기둥을 갖고, 상기 제1 및 제2 기둥은 상기 평면에 대해 수직으로 연장된다.

다른 실시예에 따르면, 상기 제1 코일은 상기 제1 기둥에 위치하고, 상기 제2 코일은 상기 제2 기둥에 위치한다.

다른 실시예에 따르면, 상기 길쭉한 코어가 놓여진 평면은 상기 전면과 평행한다.

다른 실시예에 따르면, 상기 길쭉한 코어는 그 길이를 따라 만곡된다.

다른 실시예에 따르면, 상기 길쭉한 코어는 C자형이다.

일 실시예에 따르면, 퍽 하우징 및 적어도 4개의 무선 전력 송신 코일을 포함하는 상기 퍽 하우징 내의 다수의 무선 전력 송신 코일; 및 다수의 무선 전력 송신 코일을 사용하여 무선 전력을 송신하도록 구성된 무선 전력 송신 회로부를 포함하는 무선 충전 퍽으로부터 무선 전력을 수신하도록 구성되는 무선 전력 수신 디바이스를 제공하고, 상기 무선 전력 수신 디바이스는, 손목시계 하우징; 상기 손목시계 하우징에 대해 퍽 하우징을 자기적으로 유지하도록 구성된 상기 손목시계 하우징 내의 자석; 상기 손목밴드 하우징에 결합되는 손목밴드; 길이를 따라 만곡된 길쭉한 자기 코어; 및상기 길쭉한 자기 코어의 대향되는 단부에 권선되어 형성된 제1 및 제2 무선 전력 수신 코일을 포함하고, 상기 제1 및 제2 무선 전력 수신 코일은 상기 다수의 무선 전력 송신 코일 중의 한쌍으로부터 전력을 수신하도록 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 상기 퍽 하우징에 구비된 상기 다수의 무선 전력 송신 코일은 링에 동일한 간격으로 배치된 4개의 무선 전력 송신 코일을 포함하고, 상기 제1 및 제2 무선 전력 수신 코일은 상기 길쭉한 자기 코어의 돌출부에 형성된다.

다른 실시예에 따르면, 상기 길쭉한 자기 코어는 C자형이고, 상기 손목시계 하우징의 전면에 평행하는 평면에 놓여진다.

다른 실시예에 따르면, 청구 범위의 무선 전력 수신 디바이스는 상기 제1 및 제2 무선 전력 수신 코일 사이에서, 상기 길쭉한 금속 코어에 배치되는 제3 전력 수신 코일을 포함하고, 상기 길쭉한 자기 코어의 상기 돌출부는 상기 길쭉한 자기 코어에 대해 수직으로 연장된다.

일 실시예에 따르면, 무선 전력 수신 디바이스에 전력을 무선으로 송신하도록 구성되는 무선 전력 송신 디바이스가 제공되고, 상기 무선 전력 수신 디바이스는 환형 자기 코어 및 상기 무선 전력 수신 디바이스에 무선 전력 신호를 송신하도록 구성된 상기 환형 자기 코어 상의 무선 전력 송신 코일을 가진 퍽 하우징을 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 상기 퍽 하우징 내의 무선 전력 송신 코일은 상기 환형 자석 코어를 따라 동일한 간격으로 배치된 4개의 무선 전력 송신 코일을 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 디바이스는 상기 무선 전력 수신 디바이스의 대응되는 자석을 끌어당기도록 구성된 자석을 포함한다.

전술한 것은 단지 예시적인 것이며, 설명된 실시예들에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims

무선 전력 송신 시, 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선으로 전력을 수신하도록 구성되는 무선 전력 수신 디바이스에 있어서,
전기 컴포넌트;
길쭉한 자기 코어;
상기 길쭉한 자기 코어의 대향되는 제1 및 제2 단부에 구비되는 제1 및 제2 코일 - 상기 길쭉한 자기 코어는 평면에 대해 만곡 형상을 갖고, 상기 길쭉한 자기 코어는, 각각의 상기 제1 및 제2 단부에서 상기 평면으로부터 수직으로 돌출되는 제1 및 제2 기둥을 가짐 -; 및
상기 제1 및 제2 코일을 사용하여 무선 전력을 수신하고, 상기 전기 컴포넌트에 전압을 공급하는 정류기 회로부를 포함하는, 무선 전력 수신 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 길쭉한 자기 코어는 그 길이를 따라 만곡된, 무선 전력 수신 디바이스.
제2항에 있어서,
상기 길쭉한 자기 코어가 장착되는 하우징;
상기 하우징의 전면에 구비되는 디스플레이; 및
상기 제1 코일과 제2 코일 사이에서 상기 길쭉한 자기 코어에 권취되는 제3 코일을 더 포함하는, 무선 전력 수신 디바이스.
삭제
제3항에 있어서, 상기 길쭉한 코어는 C자형이고, 상기 제1 코일은 상기 제1 기둥에 권취되는 와이어를 포함하고, 상기 제2 코일은 상기 제2 기둥에 권취되는 와이어를 포함하는, 무선 전력 수신 디바이스.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 코일은 직렬로 연결되고, 상기 제1 기둥에 권취되는 와이어는 시계 방향으로 상기 제1 기둥에 권취되고, 상기 제2 기둥에 권취되는 와이어는 반시계 방향으로 상기 제2 기둥에 권취되는, 무선 전력 수신 디바이스.
제3항에 있어서,
상기 하우징에 결합되는 손목 밴드를 더 포함하는, 무선 전력 수신 디바이스.
제7항에 있어서, 상기 기둥들은 상기 디스플레이에 대해 수직으로 연장되는, 무선 전력 수신 디바이스.
제1항에 있어서, 1 ㎒ 이상 주파수의 무선 신호를 송신하도록 구성된 안테나 공진 소자를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 코일은 1 ㎒ 미만 주파수의 무선 전력 신호를 수신하도록 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
무선 전력 송신 시, 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선으로 전력을 수신하도록 구성되는 무선 전력 수신 디바이스에 있어서,
자성 재료의 길쭉한 코어 - 상기 자성 재료의 길쭉한 코어는 평면에 대해 만곡 형상을 갖고, 상기 길쭉한 코어는, 각각의 제1 및 제2 단부에서 상기 평면으로부터 수직으로 돌출되는 제1 및 제2 기둥을 가짐 -;
상기 길쭉한 코어에 형성된 제1, 제2, 및 제3코일; 및
상기 제1, 제2, 및 제3코일을 사용하여 무선 전력을 수신하는 정류기 회로부를 포함하는, 무선 전력 수신 디바이스.
제10항에 있어서,
상기 길쭉한 코어가 장착되고, 대향되는 전면 및 후면을 가진 하우징; 및
상기 전면 상의 디스플레이를 더 포함하고, 상기 길쭉한 코어는 대향되는 제1 및 제2 단부를 갖고, 상기 제1 코일은 상기 제1 단부에서 상기 길쭉한 코어에 권취되는 와이어를 갖고, 상기 제2 코일은 상기 제2 단부에서 상기 길쭉한 코어에 권취되는 와이어를 갖는, 무선 전력 수신 디바이스.
삭제
제11항에 있어서, 상기 제1 코일은 상기 제1 기둥에 위치하고, 상기 제2 코일은 상기 제2 기둥에 위치하는, 무선 전력 수신 디바이스.
제13항에 있어서, 상기 길쭉한 코어가 놓여진 평면은 상기 전면과 평행하는, 무선 전력 수신 디바이스.
삭제
제10항에 있어서, 상기 길쭉한 코어는 C자형인, 무선 전력 수신 디바이스.
퍽 하우징 및 적어도 4개의 무선 전력 송신 코일을 포함하는 상기 퍽 하우징 내의 다수의 무선 전력 송신 코일; 및 상기 다수의 무선 전력 송신 코일을 사용하여 상기 무선 전력을 송신하도록 구성된 무선 전력 송신 회로부를 포함하는 무선 충전 퍽으로부터 무선 전력을 수신하도록 구성되는 무선 전력 수신 디바이스에 있어서,
손목시계 하우징;
상기 손목시계 하우징에 대해 상기 퍽 하우징을 자기적으로 유지하도록 구성된 상기 손목시계 하우징 내의 자석;
상기 손목밴드 하우징에 결합되는 손목밴드;
길쭉한 자기 코어 - 상기 길쭉한 자기 코어는 평면에 대해 만곡 형상을 갖고, 상기 길쭉한 자기 코어는, 각각의 제1 및 제2 단부에서 상기 평면으로부터 수직으로 돌출되는 제1 및 제2 기둥을 가짐 -; 및
상기 길쭉한 자기 코어의 상기 제1 및 제2 단부에 권선되어 형성된 제1 및 제2 무선 전력 수신 코일을 포함하고, 상기 제1 및 제2 무선 전력 수신 코일은 상기 다수의 무선 전력 송신 코일 중의 한쌍으로부터 전력을 수신하도록 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
제17항에 있어서, 상기 퍽 하우징에 구비된 상기 다수의 무선 전력 송신 코일은 링에 동일한 간격으로 배치된 4개의 무선 전력 송신 코일을 포함하고, 상기 제1 및 제2 무선 전력 수신 코일은 상기 길쭉한 자기 코어의 상기 제1 및 제2 기둥에 형성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
제18항에 있어서, 상기 평면은 상기 손목시계 하우징의 전면에 평행한, 무선 전력 수신 디바이스.
제18항에 있어서, 상기 제1 및 제2 무선 전력 수신 코일 사이에서, 상기 길쭉한 자기 코어에 배치되는 제3 전력 수신 코일을 더 포함하는, 무선 전력 수신 디바이스.
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