KR20100134774A - 근거리 효율적인 무선 전력 송신 - Google Patents

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Abstract

예를 들어, 표면 상의 근거리 또는 장거리 중 어느 하나로부터의 자기 결합 공진을 이용하여 무선으로 디바이스에 전력이 공급된다.

Description

근거리 효율적인 무선 전력 송신{SHORT RANGE EFFICIENT WIRELESS POWER TRANSFER}
본 출원은 전체 내용이 참조 문헌으로 본원에 포함되는 2008년 4월 21일 출원된 가출원 제 61/046,757 호로부터 우선권을 주장한다.
선행 출원 및 가출원은 송신기와 수신기 사이의 무선 전력 송신을 기재하며, 참조문헌으로써 전체 내용이 본원에 포함되는, 명칭이 "Wireless Apparatus and Methods"인 2008년 1월 22일 출원된 미국 특허 출원 제 12/018,069 호를 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다.
송신 및 수신 안테나는 예를 들어 10%의 공진, 15%의 공진, 또는 20%의 공진 이내에서 실질적으로 공진인 공진 안테나가 바람직하다. 안테나는 이동에 적합하도록 소형이며, 안테나를 위한 이용가능한 공간이 제한될 수도 있는 휴대 디바이스일 수도 있다. 실시형태는 송신 및 수신될 전력을 위한 환경 및 구체적인 특징에 대한 고 효율의 안테나를 설명한다.
일 실시형태는, 에너지를, 이동해 다니는 전자기파의 형태로 자유 공간으로 보내기 보다는 송신 안테나의 근접장에 에너지를 저장함으로써 2개의 안테나 사이의 효율적인 전력 송신을 이용한다. 본 실시형태는 안테나의 품질 인자 (Q) 를 증가시킨다. 이것은 방사 저항 (Rr) 및 손실 저항 (Rl) 을 감소시킬 수 있다.
본 발명자는, 이 시스템에 의해 발생된 많은 솔루션들이 원격 전력 전송, 예를 들어 전력 송신기로부터 수신기로의 수 인치 또는 피트에 걸친 전력 전송을 포함한다는 것을 주목했다. 본 기술은, 합리적인 효율, 예를 들어, 3 내지 5 피트에서, 예를 들어, 5 내지 40 %의 효율로 전력의 전달을 허용하는 공동 출원에 개시된다.
그러나, 많은 사용자들 및/또는 제조자들은 실제로 더 높은 전력 전송 효율을 선호하고, 근거리에서 이 전력 전송을 수용하기 원할 것이다. 많은 이들은, 예를 들어, 전력 전송 솔루션이 사용하기에 보다 덜 편리하더라도, 전력 전송 솔루션이 90%의 효율이 넘는 것을 선호한다. 본 발명자들은, 근거리에서 전력 전송을 위해 사용되는 공진이 가깝게 접촉하는 상황에서 사용되는 경우 실제로 매우 고효율을 생성하는데 사용될 수도 있다는 것에 주목했다.
일 양태는 전력이 제공되는 디바이스를 수용하는 제 1 패드 표면을 포함하는 자기 결합 공진 시스템을 설명한다. 디바이스는 패드 표면 상의 디바이스에 제 1 전력 송신 효율로 전력을 제공하기 위해 자기 결합 공진을 이용한다. 제 1 표면 상에 있지 않은 다른 디바이스들, 예를 들어, 12 인치 미만 또는 3 피트 미만으로 패드로부터 떨어진 디바이스에는, 제 1 효율보다 낮은 제 2 전력 송신 효율로 전력이 제공된다.
디바이스들 및 패드 각각은 코일로 형성된 인덕터, 그리고 별개의 커패시터로 형성되고 적절한 주파수로 조정 (tuned) 되는 안테나를 갖는 자기 공진 회로들을 이용할 수 있다.
본 출원은 무선 데스크톱을 형성하기 위한 이러한 기술들의 이용을 개시한다. 무선 데스크톱은 통신 단말기, 셀룰러 전화기, 또는 컴퓨터 기반 주변 디바이스들과 같은 개인 전자 디바이스들을 충전하는데 사용될 수 있고 이들 충전된 디바이스들은 무선 에너지 송신 기술을 이용한, 선이 없는, 전력공급 또는 재충전 중 어느 하나 또는 둘 모두이다.
도 1은 무선으로 전력이 인가된 물품들을 갖는 무선 데스크톱을 도시한다.
도 2는 등가 회로를 도시한다.
도 3a 내지 도 3f는 폴드 아웃을 갖는 그리고 폴드 아웃을 갖지 않는 패드들 상의 하나의 수신기들을 도시한다.
도 4는 하나의 수신기들에 대한 효율을 도시한다.
도 5a 내지 도 5d는 다수의 수신기들을 구비한 패드들을 도시한다.
도 6은 다수의 수신기들에 대한 전송 효율을 도시한다.
도 7은 기생을 이용한 동일평면의 필드 접속을 도시한다.
도 8은 데스크톱 기생을 도시한다.
실시형태는 자기장 안테나들을 이용하여, 접속된 자기 공진을 이용한다. 실시형태들은 임의의 주파수에서 동작할 수도 있지만, 2개의 실시형태들은 근거리를 제외하고 LF (예를 들어, 135 kHz) 또는 HF (예를 들어, 13.56 MHz) 중 어느 하나에서 동작할 수도 있다. 일 실시형태는 안테나로서 커패시터와 직렬인 루프 코일을 이용한다. 일 실시형태에서, 수신기 파트 (예를 들어, 휴대용 디바이스) 는 패드 상에 직접적으로 위치되도록 의도된다. 본 실시형태에서는, 송신기와 수신기 사이에 상대적으로 작고 고정된 거리가 있다. 그 고정 거리는, 예를 들어, 패드의 재료 및 하우징의 재료의 두께에 의해 설정될 수도 있다. 이것은 송신기 및 수신기를 형성하는 코일들 사이에서, 1 센티미터 미만, 즉, 10 mm 미만일 수도 있다. 이 거리는 일정하여서, 패드에 대하여 가압되는 경우 물품이 항상 안테나로부터 동일한 거리에 있다.
고정된 거리는 패드의 기하학 및 충전된 물품의 기하학에 의존한다. 실시형태에서, 안테나는 그 일정한 거리에서 최대 응답을 갖도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 이 조정뿐만 아니라 본 명세서에 기재된 다른 조정 동작들이 계산될 수 있고, 이후 시험 및 에러에 의해 최적화된다.
그러나, 다른 근접 충전 시스템 (close-charging systems) 과는 다르게, 이 시스템은 또한 예를 들어, 안테나로부터 수 인치 또는 수 피트인 거리에 위치되는 물품들을 충전할 수 있다. 이 안테나는 원격으로 충전하는 경우 덜 효율적이지만, 여전히 그 거리에서 전력을 제공할 것이다. 이것은 -매우 구체적으로 고정된 거리 및/또는 배향을 제외하고 본질적으로 전혀 충전을 제공하지 않는 순수 유도성 시스템과는 다르게- 충전 패드 상에 직접적으로 위치되지 않은 물품들의 충전을 허용한다.
이것은, 충전 패드 상의 디바이스의 배치에 있어서 보다 작은 정밀도로 이용하는 능력을 포함하여, 일정한 이점을 생성한다. 디바이스가 패드에 떨어져 위치하더라도, 디바이스는 여전히 근접한 것으로부터 저 레벨로 전하를 수신할 것이다. 예를 들어, 디바이스가 패드 상에 정확하게 위치되지 않더라도, 저 레벨의 차지는, 예를 들어, 0.05 와트와 0.25 와트 사이에 있을 수 있다.
데스크톱 공간을 효율적으로 이용하고 데스크톱 배선을 감소시키기 위해서, 전력 송신기/전력 베이스의 안테나는 통상적으로 데스크톱 상에 존재하는 호스트 디바이스에 포함될 수도 있다. 실시형태들은, 호스트 디바이스가 PC 모니터 또는 램프 중 어느 하나를 포함하는 것으로 설명하지만, 프린터, 스캐너, 팩스 머신, 전화기, 라우터 등과 같은 임의의 다른 물품일 수 있다.
송신기 유닛은 이 호스트 디바이스에 이미 존재하는 110/230 VAC 공급으로부터 직접적으로 전력을 공급받을 수도 있으므로, 여분의 전력 코드 또는 전력 접속을 요구하지 않는다.
일 실시형태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, PC 모니터 스크린 (100) 의 받침대 (104) 에 또는 디스크 램프 (110) 의 받침대 (112) 에 송신 안테나가 임베딩된다. 이 받침대들은 대칭적인 자기장을 생성하는 원형의 유선 루프 안테나를 하우징하기 위해 디스크 형상일 수도 있다. 이 자기장은, 안테나 루프의 평면에 있어서, 데스크 상의 임의의 위치에서 대부분 수직으로 편향된다. 본 실시형태는 무선 전력이 인에이블된 디바이스들에 통합된 안테나 루프의 동일 평면 배향에 유리하다; 즉, 수신 디바이스의 루프 코일이 송신 디바이스의 루프 코일과 실질적으로 평행한 평면으로 배향되는 경우, 최선의 전력 송신이 획득될 것이다. 동일 평면 관계가 유지될 수 있도록, 충전 베이스의 표면은 코일과 실질적으로 평행할 수도 있다. 도 7은 동일 평면 동작이 데스크톱 상의 물품들 모두에 대하여 확장될 수 있는 방법을 도시한다.
통상적인 방식으로 위치된다면, 이 동일 평면 배향은, 예를 들어, 키보드, 마우스 디바이스에, 그리고 이동 전화기, MP3 플레이어, PDA 등과 같은 많은 다른 전자식 디바이스들에 통합된 와이어 루프 안테나를 위해 사용될 수 있다. 그러나, 이것은 다른 애플리케이션에서 사용될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 도 1에 도시된 바와 같이 데스크톱 상의 전력 베이스 보다 더 많이 있을 수도 있다. 전력인 수신 디바이스에 가장 가까운 베이스로부터 또는 다수의 상이한 소스들로부터 공급된다.
각각의 전력 베이스는 또한 와이어 루프 안테나 상에 직접적으로 디바이스들을 위치시킬 면적을 제공하여 가장 강한 결합을 발생시킬 수도 있으므로, 고 효율로 고 전력 송신을 할 수 있게 한다. 이 가까운 근접 결합은 예를 들어, 충전 코일에 인접한 표면 (105) 을 제공함으로써 이루어진다. 이 실시형태에서, 하나의 디바이스 보다 더 많은 디바이스가 이러한 충전 패드 표면 (105) 상에 위치될 수도 있다. 이것은, 더 큰 코일이 송신에 있어서 개선된 효율도 제공하는 다른 이점이 있다.
키보드 또는 컴퓨터 마우스와 같은 오랜 배터리 자율성을 가진 저 전력 디바이스들이 근접 결합에 의해 충전할 전력 베이스의 근접 또는 부근에 위치될 수도 있다. 이러한 디바이스들을 위한 이용가능한 전력 및 송신 효율은 고정 거리 결합에 대하여 더 낮을 것이다. 그러나, 이러한 디바이스들은 끊임없이 충전되고 간헐적으로 사용될 수도 있다. 따라서, 이러한 디바이스들은 끊임없는 충전을 요구하지 않는다. 일 실시형태에서, 다수의 디바이스들이 하나의 디바이스보다는 시스템을 더 많이 로딩할 수도 있기 때문에, 다른 디바이스들이 충전 패드 상에 추가적으로 위치되는 경우 충전량이 감소될 수도 있다.
전력 베이스의 부근의 자기장 세기는 안전성 임계 레벨 아래인 것이 바람직할 것이다. 전력 베이스는 사람이 접근 중인 경우 자동으로 자기장 세기를 감소시키는 기능을 추가적으로 제공할 수도 있다. 이 기능은 적외선 또는 마이크로파 사람 검출 (108) 을 이용할 수도 있다. 이것은 근접 검출자, 예를 들어, 사용자 근접에 의해 작동될 수 있는 것일 수 있다.
제 1 실시형태는 근접 검출기를 수동으로 작동시킨다. 자기장의 존재에 불편함으로 느끼는 사람은 기능을 턴 온할 수 있다. 이 기능은 또한 부근의 디바이스들로 하여금 사람이 가까이에 있는 시간 동안 전력의 수신을 중단하게 할 수 있을 것이다. 이것은, 예를 들어, 사람의 존재를 검출하기 위해 IR 검출기를 이용할 수도 있다.
다른 실시형태는 기능을 작동시키고 자동으로 턴 오프하는 근접 검출기를 항상 구비할 수도 있다.
코드리스 전화기, 디지캠 등과 같은 다른 디바이스들이 충전 스테이션에 위치될 수도 있다. 이것은 무선 전력 수신기 및 그 안테나로 하여금 재충전 스테이션의 필수 부분을 이루도록 한다. 충전 스테이션은 휴대용 디바이스 그 자체 이외에 효율적인 전력 수신기를 통합하기 위해 더 많은 면적 및/또는 공간을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 이것은, 본원에 기재된 바와 같이, 전기 접촉을 이용할 수도 있고, 또는 무선 기술 또는 무선 기생 안테나를 이용할 수도 있다. 충전 스테이션 그 자체는 전하를 수신하는 휴대 디바이스들과 송신기 사이의 결합을 개선하는 기생 안테나 또는 전력 계전기로서 구성되어 사용될 수도 있다.
도 1에 도시된 실시형태에서, 사용자의 "데스크톱" 상에 다수의 상이한 전기적으로 작동되는 디바이스들이 있으며, 이는 매일 작업을 위해 사용자에 의해 사용되는 물품들일 수도 있다. 이러한 일 물품은 PC를 위한 모니터 (100) 이다. 이것은 AC 아웃렛으로 플러깅하는 110 V 연결 (102) 에 의해 제공된 오프 전력을 작동시킨다. 110 V 연결 (100) 은 모니터의 동작을 위해 전력을 제공하고, 또한 모니터의 베이스로 통합되는 무선 표면 (104) 에 전력을 제공한다. 충전 패드는 본원에 상세하게 기재되는 기술들을 이용할 수도 있다.
무선 근접 충전은 베이스 상의 편평한 표면을 형성하는 구역 (105) 에서 인에이블될 수도 있다. 본 실시형태에 따르면, 무선 근접 충전은, 이것이 또한 장거리 접속을 통해 적절하게 동작할 수도 있더라도, 근거리 접속을 위해 특별히 조정될 수도 있다. 표면 (105) 은, 휴대폰과 같은 디바이스 및 107과 같은 PDA가 표면 상에 존재할 수도 있도록 크기를 바꿀 수도 있다. 충전이 구역 (105) 에 대하여 최적화되는 동안, 충전은 다른 구역에서도 실시될 수 있다.
본 실시형태에서, 데스크 램프 (110) 의 일부로서 다른 충전 베이스도 존재한다. 이것은 상부에 구역 (113) 을 갖는 충전 베이스 (112) 를 형성한다. 104 충전 베이스에서와 같이, 자기적으로 결합된 공진을 이용하여 114와 같은 물품들의 가까운 근접 충전을 실시하기 위해 충전이 최적화된다. 이것은 또한 충전 베이스로부터 떨어져 있는 충전 물품들일 수도 있다.
충전 베이스 상의 114와 같은 물품들을 충전하는 것 이외에, 물품들 중 어느 하나 또는 둘 모두는 무선 충전을 위해 인에이블되는 원격 디바이스들에 커플링되는 자기 공진 출력 전력을 생성한다. 이러한 원격 디바이스들은, 예를 들어, 동일 주파수의 송신에 대하여 공진인 자기 공진 안테나를 내부에 포함할 수도 있다. 실시형태에서, 이것은 13.56 MHz 또는 135 Khz, 또는 임의의 다른 주파수일 수도 있다.
충전된 디바이스는 디지털 카메라 (121), 무선 마우스 (122), 및 무선 키보드 (123) 을 포함할 수 있다. 이러한 디바이스들 각각은, 예를 들어, 디바이스의 동작에 의해 충전되는 배터리를 내부에 포함할 수 있다.
중요한 특징은 바로 가까이에 있는 충전은 고 효율로 실시될 수 있고, 먼 거리에 있는 충전은 저 효율로 실시될 수 있다는 것이다.
도 2는 전력 송신 시스템의 등가 회로를 도시하며, 효율이 계산될 수 있는 방법을 예시한다. 전력원 (200) 부분은 전력원 (205), 예를 들어, AC 소켓을 포함한다. 전력원 (205) 은 등가 손실 저항 (210) 을 갖는다. 손실 저항 (210) 은 공진 및 전력 변환 손실들을 모델링한다. 대안으로, 전력원은, 예를 들어, 전력원으로부터의 전력이 어떤 다른 주파수 또는 어떤 다른 전력값으로 변경되는 경우, 변환 전자장치의 일부 부분들을 포함할 수 있다.
전력원 (205) 은 단말기 (215) 를 통해 안테나 부분 (220) 에 접속된다. 안테나는 인덕터 (230) 및 직렬 커패시턴스 (235) 를 포함한다. 인덕터 및 커패시턴스의 LC 상수는 실질적으로 소스 (205) 의 주파수에 있도록 조정된다. 안테나는 또한 내부 손실, 외부 손실, 및 방사 손실을 포함한 송신 안테나 손실을 나타내는 기생 값들인 손실 저항값 (235) 을 나타낸다.
자기장 (250) 은 안테나 (230) 의 부근에서 생성된다. 이것은 수신기의 안테나 (240) 에 커플링된다. 안테나 (230) 에서와 같이, 안테나 (240) 은 인덕터 (242) 및 커패시터 (244) 를 포함한다. 인덕터 및 커패시터는 수신되는 수신 주파수와 공진인 회로를 형성한다.
수신 안테나 손실은 직렬 저항 (246) 으로 도시된다. 입력 전력 (Pr) 은 탄말기 (248) 를 통해 부하 (260) 로 접속된다. 부하 (260) 는 또한 직렬 저항으로서 나타내어진 수신 전력 손실 (262) 을 포함하며, 이는 시스템 내의 손실로서 모델링될 수 있다.
이러한 손실은 전력 변환 손실뿐만 아니라 직렬 저항 손실을 포함할 수 있다.
다른 시스템은 다양한 상이한 시나리오로 최대 효율을 획득하도록 시도할 수 있다. 예를 들어, 일 시나리오에서, 송신 안테나는 무부하 수신기의 존재시 동작 주파수에서 공진을 획득하기 위해 커패시턴스를 충전함으로써 조정될 수 있다. 무부하의 수신기 시나리오에서, 부하의 저항은 무한이다. 부하 수신기들은 이 저항을 변경한다. 수신기 측정은 또한, 무부하 송신기의 존재 시 또는 다수의 송신기들의 케이스에서 커패시턴스 등을 변경하기 위해 수신 안테나를 조정함으로써 실시될 수 있다.
상이한 값들이 측정될 수 있다. 커패시턴스 값 조정은, 예를 들어, 무부하, 적절한 부하 (예를 들어, 하나의 부하) 또는 많은 하부 시스템에 대하여 이용가능할 수 있다. 상이한 커패시턴스 값들은 최고의 효율값을 생성하고, 그 값으로 동작하기 위해 동적으로 스위칭될 수 있다.
도 3a 내지 도 3f는 충전의 상이한 시나리오들을 도시한다. 도 3a는 큰 충전 패드 (305) 상의 종래의 PDA (300) 를 도시한다. 실시형태에서, 이것은 26 cm 지름을 가질 수도 있는 저 주파수 충전 패드일 수도 있다. 다른 실시형태는 폴드아웃 안테나 부분 (315) 을 포함하는 PDA (310) 를 이용할 수도 있다. 폴드아웃 안테나 부분 (315) 은 결합 효율을 개선하기 위해 디바이스의 바디에서 떨어져 폴딩될 수 있는 루프 안테나를 포함할 수도 있다.
도 3c는 작은 패드 실시형태를 도시하며, 패드 (320) 는 실질적으로 PDA (300) 와 동일한 사이즈이다. 이 실시형태에서, 패드는 6 × 9 cm일 수도 있다. 도 3b는, 이 패드가 폴드아웃 실시형태로 사용되는 방법을 도시하며, 플랩 (315) 은 패드 (320) 와 딱 맞는다. 도 3e 및 도 3f에 중간 패드를 나타낸다. 이 실시형태에서, 중간 패드 (330) 는 상부에 PDA (300), 또는 그 폴드아웃 플랫을 갖는 폴드아웃 PDA (310) 를 포함한다. 이 중간 패드는 본 실시형태에서 지름이 18 cm일 수도 있다.
이들 디바이스들에 대한 효율 결과를 도 4에 도시하며, 이는 상이한 사이즈의 디바이스들이 어떻게 상이한 사이즈의 패드들 상에 위치될 수 있는지를 나타낸다. 6개의 상황 중 5개가 80%보다 더 큰 효율을 갖는다. 전화기 내에 통합된 수신기를 구비한 큰 패드에 의해 생성되는 최저의 효율 조차도 50%의 전송 효율을 갖는다.
도 5a 내지 도 5d에 도시된 다른 실시형태는 동일한 패드 상에 다수의 수신기들 모두를 사용할 수도 있다. 패드들, 특히 큰 패드와 중간 패드가 물리적으로 다수의 상이한 전화기들을 홀딩할 만큼 충분히 큰 사이즈를 갖기 때문에, 다수의 상이한 디바이스들이 그 패드 상에 모두 위치될 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 이들 상이한 실시형태들을 도시한다. 도 5a에서, 패드 (305) 는 400, 402, 및 404로 도시된 바와 같이 상부에 3개의 PDA 전화기들/디바이스들을 포함한다; 그러나, 패드는 더 많거나 더 적은 디바이스들을 포함할 수도 있다.
도 5b의 실시형태에서, 패드 상의 PDA를 각각 나타내는 디바이스들 (510, 512 및 514) 인 이 디바이스들은 패드에 대하여 편평한 폴드아웃과 마찬가지이고 전화기의 몸체로부터 떨어져 있는 폴드아웃 안테나를 갖는다.
도 5c는 상부에 2개의 전화기 (400, 402) 를 구비한 중간 패드 (330) 를 도시하는 한편 도 5b는 상부에 2개의 폴드아웃 (510, 512) 을 구비한 이 동일한 패드를 도시한다.
도 6은 최대 효율이 80% 보다 더 큰 이 시스템의 측정된 효율을 나타낸다.
시스템의 효율
Figure pct00001
은 단말기 (215) 에 걸친 입력 전력을 단말기 (248) 에 걸친 수신 전력으로 제산하여 계산될 수 있고 또는
Figure pct00002
이다.
도 8에 도시된 실시형태는 에너지 소스와 에너지 싱크 간의 결합을 개선시키는 기생 안테나로서 전력 계전기를 형성한다. 에너지 소스는 공진 커패시터 및 인덕터일 수도 있는 공진 안테나 (810) 로 형성된다. 동일 주파수에서 또한 공진될 수도 있는 기생 안테나 (800) 가 사용될 수도 있다. 이 기생 안테나는 도시된 바와 같이 데스크톱 구역 (820) 의 큰 부분을 커버하도록 확장될 수도 있다. 이러한 기생 루프는 데스크 아래에 장착되거나, 데스크톱 표면에 빌트되거나, 데스크의 표면 예를 들어, 데스크 매트와 같은 편평한 구조로 놓여질 수도 있다. 기생 디바이스는 하나이고 작은 활성 전력 베이스에 의해 여기될 수 있고, 그 구역 내에서의 무선 데스크톱 전력공급 및 충전의 성능 및 효율을 극적으로 개선시킬 수 있다.
그러나, 작은 전력 베이스로부터의 유도성 여기는, 어떤 부분의 통합을 요구하지 않기 때문에 편리한 솔루션일 수도 있다. 이것은 기생 안테나가 비가시적으로 데스크톱으로 통합되는 경우 특히 그러하다. 도 8은 큰 기생 루프를 도시하며, 이것에 의해 전력 베이스와 수신기 디바이스들 사이의 결합을 개선한다. 기생 루프는 전체 데스크 표면을 커버할 수 있으며, 이는 데스크 표면 전체에 핫 존 (hot zone) 을 제공한다. 이 실시형태에서, 기생 안테나는 전체 데스크톱 구역에 수동적인 전력의 반복을 제공한다.
다른 실시형태에서, 또한 송신기 유닛으로부터 동일한 종류의 안테나가 직접적으로 구동될 수도 있다.
더욱 일반적인 목표를 실시하는 상이한 방법들을 가져오는데 사용될 수 있는 일반적인 구조 및 교시, 및 더욱 구체적인 실시형태들이 본원에 기재된다.
몇 가지 실시형태들만이 상기 상세한 설명에 개시되었지만, 다른 실시형태들이 가능하고 발명자는 다른 실시형태가 본 명세서 내에 포함되는 것을 의도한다. 명세서는 다른 방법으로 성취될 수도 있는 보다 일반적인 목적을 완수하기 위해서 구체적인 예를 설명한다. 본 개시는 본보기를 보이기 위한 것으로 의도되며, 청구범위는 당업자가 예상할 수 있는 임의의 수정 또는 변경을 포함하도록 의도된다.
또한, 발명자는, 용어 "하는 수단"을 사용하는 청구범위가 35 USC 112, 제 6 문단에 의해 해석되는 것으로 의도되는 것을 의도한다. 더욱이, 제약이 청구범위에 명시적으로 포함되지 않는다면, 명세서로부터의 제약이 임의의 청구범위로 판독되는 것을 의도하지 않는다.
특정 수치값이 본원에 언급되는 경우, 어떤 다른 범위가 특별히 언급되지 않는다면, 그 값은 20%까지 증가 또는 감소될 수도 있지만, 여전히 본 출원의 교시 내에 있다는 것으로 생각한다. 구체화된 논리적 감각이 사용되는 경우, 반대의 논리적 감각 또한 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (26)

  1. 전력이 공급될 디바이스들이 제 1 표면에 대해 위치되는 제 1 표면을 포함하고, 상기 제 1 표면 상의 상기 디바이스들에는 제 1 전력 전송 효율로 전력을 제공하고, 상기 제 1 표면 상에 있지 않은 다른 디바이스들에는 상기 제 1 전력 전송 효율보다 낮은 제 2 전력 전송 효율로 전력을 제공하는 자기 결합 공진 시스템을 포함하며,
    상기 디바이스들 각각은 상기 제 1 표면에 인접한 송신 안테나와 적어도 하나의 디바이스 내의 수신 안테나 사이의 자기 결합 공진을 이용하여 상기 전력을 수신하는, 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 제 1 표면에서 최대 효율을 위해 조정 (tuned) 되는, 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 안테나는 패드의 재료의 두께에 대하여 조정되는, 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표면 상에 있지 않은 디바이스들은 상기 제 1 표면으로부터 수 인치 떨어져 있는, 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표면 상이 있지 않은 디바이스들은 상기 제 1 표면으로부터 수 피트 떨어져 있는, 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표면은 데스크톱 컴포넌트에 통합되는, 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 데스크톱 컴포넌트는 모니터의 베이스인, 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 데스크톱 컴포넌트는 램프의 베이스인, 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 데스크톱 컴포넌트는 모니터의 베이스인, 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표면은 상기 제 1 표면 내 안테나의 코일과 평행인, 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    사람의 근접을 검출하고 상기 사람의 근접을 검출할 시 송신을 종료하게 하는 디바이스를 더 포함하는, 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 디바이스는 사람의 근접을 검출하기 위해 스위치 온되고, 전력을 계속 송신하기 위해 스위치 오프되는, 시스템.
  13. 자기 결합 공진을 이용하여 디바이스에 전력을 제공하는 자기 결합 공진 시스템, 및
    상기 자기 결합 공진 시스템에 결합되고, 사람의 근접을 검출하여 상기 사람의 근접을 검출할 시 송신을 종료하게 하는 디바이스를 포함하는, 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 디바이스는 사람의 근접을 검출하기 위해 스위치 온되고, 전력을 계속 송신하기 위해 스위치 오프되는, 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 자기 결합 공진 시스템은 충전될 디바이스가 제 1 표면에 대해 위치되는 제 1 표면을 포함하고, 제 1 표면 상의 디바이스들에는 제 1 전력 전송 효율로 상기 전력을 제공하고, 상기 디바이스들 각각은 상기 제 1 표면에 인접한 송신 안테나와 적어도 하나의 디바이스 내의 수신 안테나 사이의 자기 결합 공진을 이용하여 상기 전력을 수신하는, 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 자기 결합 공진 시스템은, 상기 제 1 표면 상에 있지 않은 다른 디바이스들에는 상기 제 1 전력 전송 효율보다 낮은 제 2 전력 전송 효율로 전력을 더 제공하는, 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 제 1 표면에서 최대 효율을 위해 조정되는, 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 송신 안테나는 패드의 재료의 두께에 대하여 조정되는, 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 표면 상에 있지 않은 디바이스들은 상기 제 1 표면으로부터 12 인치 미만으로 떨어져 있는, 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 표면 상에 있지 않은 디바이스들은 상기 제 1 표면으로부터 3 피트 미만으로 떨어져 있는, 시스템.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 표면은 데스크톱 컴포넌트로 통합되는, 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 데스크톱 컴포넌트는 모니터의 베이스인, 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 데스크톱 컴포넌트는 램프의 베이스인, 시스템.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 데스크톱 컴포넌트는 모니터의 베이스인, 시스템.
  25. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 표면은 상기 제 1 표면 내 안테나의 코일과 평행인, 시스템.
  26. 전력이 공급될 디바이스들이 제 1 표면에 대해 위치되는 제 1 표면에 대하여 제 1 디바이스를 위치시킴으로써, 자기 결합 공진 시스템을 이용하여, 상기 제 1 디바이스에 무선으로 제 1 전력을 공급하는 단계로서, 상기 제 1 표면 상의 디바이스들에는 제 1 전력 전송 효율로 전력을 제공하는, 상기 제 1 전력 공급 단계;
    상기 제 1 표면 상에 있지 않은 제 2 디바이스에는 상기 제 1 전력 전송 효율보다 낮은 제 2 전력 전송 효율로 무선으로 제 2 전력을 공급하는 단계를 포함하며,
    상기 제 2 디바이스 각각은 상기 제 1 표면에 인접한 송신 안테나와 적어도 하나의 디바이스 내의 수신 안테나 사이의 자기 결합 공진을 이용하여 상기 전력을 수신하는, 방법.
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