KR20110063814A - 유도 충전기 및 충전 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나 이상의 배터리식 전기 기기를 동시에 유도 충전하기 위한 충전기를 제공한다. 충전기는 배터리식 전기 기기에 전력을 유도식으로 제공하도록 구성된 외부 유닛을 포함하고, 외부 유닛은 원형 패턴으로 배열된 2개 이상의 1차 코일쌍과, 1차 코일쌍의 각각의 1차 코일 사이에 회전 자기장을 발생시키기 위해 1차 코일쌍에 교류 전류(AC)를 제공하기 위한 AC 전원과, AC 전원을 구동하기 위한 프로세서를 포함하고, 하나 이상의 배터리식 전기 기기는 외부 유닛의 원형 패턴 내부에 배열되도록 구성되고, 각각의 전기 기기는 자기장의 부분을 둘러싸고 이에 응답하여 전기 기기의 배터리를 충전하기 위한 전류를 발생시키기 위한 2차 코일을 포함한다.

Description

유도 충전기 및 충전 방법{INDUCTIVE CHARGER AND CHARGING METHOD}

본 발명은 유도 충전기 및 충전 방법에 관한 것이다. 충전기는 충전기와 전기 기기(appliance) 사이의 무접촉식 유도 결합을 사용하여 하나 이상의 배터리식 전기 기기를 동시에 충전하기 위해 적용 가능하다.

다수의 현재의 휴대형 전기 기기는 재충전 가능 배터리를 구비한다. 예시적인 전기 기기는 전동 칫솔, 전기 면도기, 수염 정돈기 및/또는 제모 디바이스를 포함한다. 전기 기기는 또한 휴대폰 또는 랩탑 컴퓨터와 같은 다른 충전형 전기 기기를 포함할 수 있다.

이들 디바이스의 몇몇에서, 배터리는 직접 전기 접속이 아니라 유도 결합을 경유하여 재충전된다. 예는 필립스 소니케어(Philips Sonicare)^TM 칫솔, 파나소닉 디지털 코드리스 폰 솔루션(Panasonic Digital Cordless Phone Solution) KX-PH15AL 및 파나소닉 남성용 면도기 ES70/40 시리즈를 포함한다.

이들 디바이스의 각각은 통상적으로 본선 전기(mains electricity), 차량 시가 라이터(car cigarette lighter) 또는 다른 전원으로부터 전력을 취출하여 이를 배터리를 충전하기 위해 적합한 형태로 변환하는 어댑터 또는 충전기를 갖는다. 이들 전기 기기에 전력 공급하거나 충전하는 통상의 수단과 관련된 다수의 문제점이 존재한다.

각각의 전기 기기 내의 배터리 및 이들을 접속하는 수단의 특징의 모두는 제조업자마다, 그리고 디바이스마다 상당히 다양하다. 따라서, 다수의 이러한 전기 기기를 소유한 사용자는 또한 다수의 상이한 어댑터를 소유해야 한다. 사용자가 여행을 가게 되면, 이들은 이 동안에 이들의 디바이스를 사용할 것으로 예상되면 일군의 충전기들을 가져가야 할 것이다.

충전기는 직접 전기 접속 또는 유도 결합을 사용하건간에, 종종 사용자가 소형 커넥터를 전기 기기 내에 플러그인 되거나 디바이스를 적절한 정렬로 스탠드 내에 배치하도록 요구하여 불편함을 발생시킨다.

게다가, 대부분의 어댑터 및 충전기는 본선 소켓 내에 플러그인 되어야 하고, 따라서 다수가 함께 사용되면, 이들은 플러그 스트립 내의 공간을 차지하고 어지럽고 혼란스러운 와이어의 얽힘을 발생시킨다.

상기 문제점 이외에, 개방 전기 접점을 갖는 충전기와 관련된 추가의 실용적인 문제점이 존재한다. 예를 들어, 이러한 충전기는 접점의 부식 또는 단락의 가능성에 기인하여 습식 환경에서 사용될 수 없고, 또한 전기 스파크를 발생시키는 가능성에 기인하여 가연성 가스 환경에서 사용될 수 없다.

유도 충전을 사용하는 충전기는 개방 전기 접점을 가질 필요성을 제거하고, 따라서 어댑터 및 디바이스가 밀봉되게 하여 습식 환경에서 사용될 수 있게 한다. 예를 들어, 전술된 바와 같은 전동 칫솔, 면도기 및 제모 디바이스는 욕실에서 사용되도록 설계된다. 그러나, 이러한 충전기는 여전히 전술된 바와 같은 모든 다른 문제점을 갖고 있다. 예를 들어, 디바이스는 여전히 충전기 내에 정확하게 배치되어 디바이스 및 충전기가 미리 규정된 상대 위치에 있게 되어야 한다. 어댑터는 여전히 단지 특정 업체 및 모델에 대해 특정하게 설계되고, 여전히 동시에 하나의 디바이스만을 충전할 수 있다. 그 결과, 사용자는 여전히 일군의 상이한 어댑터를 소유하고 관리해야 한다.

스플래시파워 리미티드(Splashpower Limited)(UK)의 명의의 US-7248017-B2호는 상기 문제점을 인식하고 전기 기기가 충전기와 축방향으로 정렬되어야 하는 것을 필요로 하는 유도 전력 전달 시스템의 한계를 극복하기 위한 다수의 해결책을 설명하고 있다.

비교적 간단한 해결책은 1차 유닛이 대면적에 걸쳐 전자기장을 방사할 수 있는 유도 전력 전달 시스템을 사용하는 것이다. 사용자는 이들을 정확하게 배치할 필요 없이 하나 이상의 디바이스가 1차 유닛의 범위 내에서 재충전되도록 간단히 배치할 수 있다. 예를 들어, 이 1차 유닛은 대면적을 에워싸는 1차 코일로 이루어질 수 있다. 전류가 1차 코일을 통해 흐를 때, 대면적에 걸쳐 연장하는 전자기장이 발생되고, 2차 픽업 코일을 갖는 디바이스가 이 영역 내의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 이 방법은 다수의 결점을 갖는다. 첫째로, 전자기 방사선의 강도가 규제 한계에 의해 지배된다. 따라서, 이 방법은 단지 제한된 비율로 전력을 전달할 수 있다. 둘째로, 픽업 코일은 정의에 의해 1차 코일보다 훨씬 작은 면적을 에워싸기 때문에, 픽업 코일은 단지 1차 코일에 의해 발생된 자기장의 대응하는 작은 부분만을 둘러쌀 수 있다. 이 소위 자기 결합은 예를 들어 1차 코일과 관련한 픽업 코일의 거리, 단면 및 배향에 의존한다.

1차 코일에 대한 2차 코일의 자기 결합 계수(k₂₁)는 2차 코일에 의해 둘러싸인 플럭스(φ₂)와 1차 코일에 의해 둘러싸인 플럭스(φ₁)의 비로서 표현된다.

k₂₁ = φ₂/φ₁

결합 계수가 낮을수록, 자기 결합이 약하고, 동일한 양의 에너지를 전달하기 위해 1차 코일 내의 전류가 높아져야 한다. 1차 코일 내의 전류의 증가는 전기 저항에 기인하는 에너지 손실을 증가시킨다. 에너지 전달을 효율적이게 하고 에너지 손실을 제한하기 위해, 1차 코일과 픽업 코일 사이의 자기 결합을 최적화하는 것이 바람직하다.

자기 결합을 최적화하기 위해, 단지 요구된 코일만이 활성화되는 1차 코일의 어레이를 사용하는 것을 제안할 수 있다. 이 방법은 표제가 "데스크형 무접촉식 파워 스테이션 시스템의 코일 형상(Coil Shape in a Desk-type Contactless Power Station System)"인 일본 자기 학회의 저널에 발표된 논문에 설명되어 있다(2001년 11월 29일). 다중 코일 개념의 실시예에서, 감지 메커니즘이 1차 유닛에 대한 2차 디바이스의 상대 위치를 감지한다. 다음에, 제어 시스템은 국부화된 방식으로 2차 디바이스에 전력을 전달하기 위해 적절한 코일을 활성화한다. 이 방법은 전술된 문제점에 대한 해결책을 제공하지만, 이는 복잡하고 고비용의 방식으로 문제점을 해결한다. 1차 필드가 국부화될 수 있는 정도는 1차 코일의 수 및 따라서 사용된 구동 회로의 수에 의해 제한된다. 다중 코일 시스템과 관련된 비용은 이 개념의 상업적인 적용을 심하게 제한한다. 불균일한 필드 분포가 또한 결점이다. 모든 코일이 1차 유닛에서 활성화될 때, 이들은 대형 코일의 상당량으로 합산되고, 그 자기장 분포는 코일의 중심에서 최소값을 나타내는 것으로 보인다.

US-7248017-B2호는 자기 코어 재료의 얇은 시트 및 얇은 시트 주위에 권취된 픽업 코일을 포함하는 재충전 가능 배터리를 개시한다. 픽업 코일은 외부 유닛으로부터 유도식으로 전력을 수용하도록 구성된다. 외부 유닛은 필드 발생 표면에 또는 필드 발생 표면 상에 전자기장을 발생시킨다. 배터리를 충전하기 위해, 코일이 필드 발생 표면에 근접하여 배치되어, 시트의 종축과 코일의 중심축이 각각 표면에 평행하게 연장되게 된다. 외부 유닛은 필드 발생 표면을 따라 회전 자기 쌍극을 생성하기 위한 다수의 전도체를 포함하여, 코일이 그 회전 배향에 무관하게 전력을 수신할 수 있게 된다. 다중 코일 디자인과는 달리, 이 해결책은 더 간단한 제어 시스템 및 더 소수의 구성 요소를 필요로 한다.

그 장점에도 불구하고, US-7248017-B2호의 해결책은 필드 발생 표면과 픽업 코일 사이의 약한 결합 및 결과적인 전력 손실 및 낮은 효율에 기인하여 부적합하다. 외부 유닛의 전도체는 픽업 코일에 의해 둘러싸인 면적보다 훨씬 큰 면적을 에워싼다. 자기 결합을 증가시키기 위해, US-7248017-B2호는 낮은 자기 저항 경로를 제공함으로써 유도 플럭스를 증가시키기 위해 2차 디바이스 내에 고투자율(high magnetic permeability) 자기 재료를 포함하는 것을 교시하고 있다. 약한 자기 결합에 기인하여, 비교적 높은 전류가 전도체에 제공된다. 이 전류에 의해 발생된 자기 플럭스를 보상하기 위해, 자기 재료의 층은 플럭스를 위한 복귀 경로를 제공하기 위해 충전 영역 아래에 존재한다.

상기한 점의 견지에서, 단일의 1차 유닛이 상이한 2차 디바이스에 전력을 공급할 수 있어, 이에 의해 일군의 상이한 어댑터 및 충전기에 대한 필요성을 배제하고, 증가된 자기 결합 효율을 갖는 유니버설 유도 충전기에 대한 요구가 존재한다.

따라서, 본 발명은 하나 이상의 배터리식 전기 기기에 전력을 유도식으로 제공하기 위한 유도 충전기로서, 각각의 전기 기기는 자기장의 부분을 둘러싸고 이에 응답하여 전기 기기의 배터리를 충전하기 위한 전류를 발생시키기 위한 2차 코일을 포함하는 유도 충전기를 제공하고, 충전기는,

- 원형 패턴으로 배열된 2개 이상의 1차 코일쌍으로서, 원형 패턴은 전기 기기의 하나 이상의 2차 코일을 둘러싸기 위해 구성되는 1차 코일쌍과,

- 1차 코일쌍의 각각의 1차 코일 사이에 회전 자기장을 발생시키기 위해 1차 코일쌍에 교류 전류(AC)를 제공하기 위한 AC 전원을 포함한다.

본 발명의 유도 충전기는 이하의 특징을 갖는다. 이는 유니버설형이다, 즉 단일의 충전기가 상이한 전력 요구를 갖는 상이한 전기 기기에 전력을 공급할 수 있어, 이에 의해 일군의 상이한 어댑터 및 충전기의 필요성을 배제한다. 충전기는 전기 기기가 1차 코일의 원형 패턴 내의 임의의 위치에 배치될 수 있게 하여, 이에 의해 충전기에 대해 전기 기기를 플러그인하거나 정확하게 배치하기 위한 필요성을 배제하기 때문에 편리하다. 충전기는 상이한 전력 요구를 갖는 다수의 전기 기기에 동시에 전력을 공급할 수 있다. 충전기는 어떠한 전기 접점도 요구되지 않아, 이에 의해 습식, 가스, 청결 및 다른 부정형 환경에서 사용을 허용하기 때문에 상이한 환경에서 사용을 위한 융통성을 제공한다.

US-2007/0057581-A1호는 전력을 발생하기 위한 시스템을 개시하고 있다. 복수의 초전도성 자석쌍이 원형 패턴으로 정지 코일 주위에 배치된다. 제어 프로세서는 미리 결정된 시퀀스로 전자석쌍을 턴온 및 턴오프하기 위해 전력을 인가한다. 회전 자기장이 발생되고, 전류 흐름은 정지 코일 내에 유도된다. 전자석은 연철 코어 주위에 권취된 코일을 포함한다. 코어를 포함하는 전자석은 DC 구동 전류로 구동된다. 흥미는 있지만, US-2007/0057581-A1호의 시스템은 상세 및 실용성의 결여에 의해 당 기술 분야의 숙련자에 의해 무시될 것이다. 예를 들어, 유도 전류는 가정, 기업을 위한 전기를 생성하는데 사용될 수 있고, 또는 전기 자동차의 부분일 수 있어 따라서 연료 보급의 필요성을 배제하는 것이 제안되어 있다. 시스템의 효율을 증가시키기 위해, 초전도성 전자석을 사용하는 것이 제안되어 있는데, 이는 절대온도 0(0 K)에 근접한 온도로 냉각되어야 한다. 시스템으로부터 흐르는 전류는 초전도성 자석을 냉각하기 위한 냉각 요소를 향해 그리고 제어 프로세서를 향해 시스템 내로 재차 안내될 수 있다. 제어 프로세서 자체는 공지되어 있고 완전히 개시되지는 않는 것으로 가정된다.

당 기술 분야의 숙련자는 끊임없는 움직임형 설명에 기인하여 US-2007/0057581-A1호를 무시할 것이다. 실제로, US-2007/0057581-A1호의 시스템은 예를 들어 초전도성 자석을 냉각하는데 필요한 전력에 기인하여, 서두에 개시된 무접촉식 에너지 전달을 위한 임의의 시스템보다 더 비효율적일 수 있다. 게다가, US-2007/0057581-A1호의 시스템은 전력 빌딩 또는 차량과 같은 대규모 용례에 관한 것이다.

실시예에서, 각각의 1차 코일쌍은 각각의 1차 코일쌍을 단락시키기 위한 하나 이상의 스위치를 구비한다. 선택적으로, 충전기는 AC 전원을 구동하기 위한 프로세서를 포함하고, 프로세서는 대응 스위치를 사용하여 1차 코일쌍 중 적어도 하나를 단락시키고 나머지 1차 코일쌍에 교류 전류를 공급하도록 구성된다. 1차 코일쌍의 일부의 단락은 더 균일한 자기장을 제공한다. 효율 및 자기 결합은 증가되고, 따라서 에너지 손실을 제한한다. 자기 결합은 예를 들어 적절한 회로가 결여된 충전기에 비교하여 최대 3배 증가될 수 있다.

실시예에서, 충전기는 1차 코일의 외부를 둘러싸는 고투자율 재료의 커버를 포함한다. 전술된 충전기의 전자기 방사선은 규제 한계 내에 있지만, 커버는 미리 결정된 레벨로 전자기 방사선을 낮출 수 있고, 따라서 충전기 외부의 낮은 전자기 방출을 가능하게 한다.

다른 양태에 따르면, 본 발명은 하나 이상의 배터리식 전기 기기에 전력을 유도식으로 제공하기 위한 방법으로서, 각각의 전기 기기는 자기장의 부분을 둘러싸고 이에 응답하여 전기 기기의 배터리를 충전하기 위한 전류를 발생시키기 위한 2차 코일을 포함하는 방법을 제공하고, 이 방법은,

- 원형 패턴으로 배열된 2개 이상의 1차 코일쌍을 포함하는 충전기를 제공하는 단계로서, 원형 패턴은 전기 기기의 하나 이상의 2차 코일을 둘러싸기 위해 구성되는 충전기 제공 단계와,

- 1차 코일쌍의 각각의 1차 코일 사이에 회전 자기장을 발생시키기 위해 1차 코일쌍에 교류 전류(AC)를 제공하기 위한 AC 전원을 사용하는 단계를 포함한다.

이 방법은 상기 개시된 충전기에 관련된 모든 장점을 제공한다.

본 발명의 충전기의 다른 특징 및 장점은 첨부 도면과 조합하여 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명에 따르면, 단일의 충전기가 상이한 전력 요구를 갖는 상이한 전기 기기에 전력을 공급할 수 있어, 이에 의해 일군의 상이한 어댑터 및 충전기의 필요성이 배제된다. 또한, 충전기에 대해 전기 기기를 플러그인하거나 정확하게 배치하기 위한 필요성을 배제하기 때문에 편리하다. 또한, 본 발명의 충전기는 어떠한 전기 접점도 요구되지 않아, 이에 의해 습식, 가스, 청결 및 다른 부정형 환경에서 사용을 허용하기 때문에 상이한 환경에서 사용을 위한 융통성을 제공한다.

도 1은 본 발명의 시스템의 유도 충전기의 사시도.
도 2는 도 1의 충전기의 절결 사시도.
도 3a 내지 도 3d는 회전 자기장의 연속적인 단계를 포함하는 본 발명의 시스템의 평면도.
도 4는 본 발명의 시스템의 다이어그램.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 배터리식 전기 기기의 예시적인 절결 측면도.
도 6은 배터리식 전기 기기 내에 포함된 회로를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예의 자기장 라인의 다이어그램.
도 8은 본 발명의 유도 충전기의 다른 실시예의 다이어그램.
도 9는 충전기의 구동 신호의 타이밍 다이어그램.
도 10은 도 8의 충전기의 더 복잡한 다이어그램.
도 11은 1차 코일을 단락하기 위한 회로의 다이어그램.
도 12는 본 발명의 충전기의 실시예의 자기장 라인을 포함하는 평면도.
도 13은 본 발명의 시스템의 실시예의 사시도.
도 14는 본 발명의 시스템의 다른 실시예의 사시도.

본 발명에 따른 무접촉식 유도 충전기(10)는 용기(12)를 포함한다. 용기는 예를 들어 외부 컵형 부재(14) 및 내부 컵형 부재(16)를 포함하는 컵이다. 다수의 1차 코일이 원주를 따라 컵형 부재(14, 16)의 벽들 사이에 원형 패턴으로 배열된다. 1차 코일은 쌍으로 배열되고, 각각의 1차 코일쌍은 2개의 대향 코일을 포함한다. 즉, 제 1 쌍은 코일(L1, L5)을 포함하고, 제 2 쌍은 코일(L2, L6)을 포함한다. 도 1의 실시예는 8개의 코일(L1 내지 L8) 및 4개의 코일쌍을 포함한다. 컵형 부재(16)는 하나 이상의 배터리식 전기 기기가 충전을 위해 배열될 수 있는 공간(18)을 그 내부에 형성한다.

각각의 1차 코일은 자기 재료의 코어가 없는 와이어 코일이다. 다르게는, 코일은 자기 재료의 잔류 자기에 기인하여 AC 구동 전류를 상쇄할 수 있다.

전력을 유도 전달하기 위해, 2차 코일(20)을 포함하는 전기 기기가 1차 코일쌍(도 3a)의 원 내에 배열된다. 1차 코일쌍은 그 후에 회전 자기장을 발생시키기 위한 교류 전류(AC)를 구비한다. 자기장 라인(22)이 도 3a 내지 도 3d에 도시된다. 코일쌍(L1/L5, L2/L6, L3/L7, L4/L8)을 순차적으로 구동함으로써, 자기장은 2차 코일(20) 주위에서 회전한다. 코일은 예를 들어 이하와 같이 순차적으로 구동된다.

1. 코일(L1 내지 L4)은 대향 코일(L5 내지 L8)을 향한 자기장을 발생시킨다(도 3a),

2. 코일(L2 내지 L5)은 대향 코일(L6 내지 L1)을 향한 자기장을 발생시킨다(도 3b),

3. 코일(L3 내지 L6)은 대향 코일(L7 내지 L2)을 향한 자기장을 발생시킨다(도 3c),

4. 코일(L4 내지 L7)은 대향 코일(L8 내지 L3)을 향한 자기장을 발생시킨다(도 3d).

도 4는 마이크로제어기에 의해 작동 가능한 전력 변환 회로(32), 전류 분류기(shunt)(34), 배타적 논리합(XOR)(36) 및 4개의 드라이버(38)에 접속된 마이크로제어기(30)를 도시한다. 배타적 동작이라 또한 칭하는(예를 들어, XOR 또는 EOR로 표기됨) 논리 연산 배타적 논리합은 피연산자 중 정확하게 하나만이 참의 값을 갖는 경우에만 참의 값을 생성하는 2개의 입력 피연산자 상의 논리합의 유형이다.

전력 변환 회로(32)는 외부 소스, 예를 들어 본선으로부터 전력을 충전기(10)에 적합한 포맷으로 변환하기 위한 입력 회로이다. 실용 실시예에서, 전력 변환 회로(32)는 예를 들어 교류 본선 전압(예를 들어, 110 내지 130 또는 220 내지 240 VAC)을 예를 들어 5 내지 15 V의 범위의 DC 전압으로 변환한다. DC 전압은 마이크로제어기(30)에 전력 공급하고, 드라이버(38)에 공급된다.

마이크로제어기(30)는 구형파 전압(100)을 발생시킨다. 전압(100)은 논리 XOR(36)에 공급된다. 마이크로제어기는 XOR(36)의 구형파 전압(102)의 위상을 제어하기 위해 XOR(36)을 구동한다. XOR(36)은 구형파 전압(102)을 드라이버(38)에 공급한다. 각각의 드라이버(38)는 구형파 전압(102)을 구형파 전압(104)으로 변환한다. 드라이버(38)는 구형파 전압(104)을 캐패시터와 코일쌍의 직렬 접속부에 공급한다.

전류 분류기(34)는 일 단부에서 마이크로제어기(30) 및 전력 변환 회로(32)에 접속된다. 다른 단부에서, 전류 분류기는 드라이버(38)에 접속된다. 전류 분류기는 드라이버(38)의 교류 출력 전류(106)에 관한 정보(예를 들어, 진폭)를 마이크로제어기에 제공한다.

본 발명의 충전기를 사용하여 충전될 수 있는 배터리식 전기 기기는 하나 이상의 배터리(40)를 포함한다. 일반적으로, 배터리(40)는 원통형이고, 전기 기기의 길이를 따라 연장된다(도 5a, 도 5b, 도 5c). 도 5a는 하나의 배터리를 포함하는 필립스 소니케어 전동 칫솔(42)을 도시한다. 도 5b는 하나의 배터리를 포함하는 필립스 전기 수염 정돈기를 도시한다. 도 5c는 2개의 배터리를 포함하는 필립스 전기 면도기(44)를 도시한다.

배터리 및 예를 들어 인쇄 회로 기판 등을 포함하는 전기 기기의 배터리 격실(46)은 일반적으로 디바이스의 베이스 또는 핸들에 위치된다. 배터리 격실은 디바이스의 가장 무거운 부분이고, 따라서 사용자가 사용 중에 손으로 파지할 수 있는 디바이스의 부분을 형성한다. 배터리 격실은 가장 무거운 부분이기 때문에, 또한 충전을 위해 충전기(10) 내에 배치될 수 있는 부분일 수도 있다.

2차 코일에 에너지를 전달할 수 있게 하기 위해, 이들은 수직으로 배열된(도 2) 1차 코일(L1 내지 L8)과 정렬되어야 한다. 그러나, 종래의 전기 기기는 일반적으로 다른 방식으로 배열된 2차 코일을 갖는다.

본 발명에 따르면, 디바이스의 본체(48)는 변형되고 2차 코일(20)은 배터리의 길이를 에워싼다(도 5a, 도 5b). 2차 코일(20)은 비교적 적은 공간을 차지하고, 본체(48)의 크기는 종래의 디바이스에 상응할 수 있을 것이다. 2차 코일(20)의 폭은 본체(48)의 내경에 의해 제한된다. 2차 코일의 길이는 본체(48)의 내부벽의 길이를 따라 연장될 수 있다. 2차 코일(20)이 클수록, 더 많은 자기 플럭스를 에워쌀 수 있고 자기 결합 계수가 더 높을 수 있다.

필립스 소니케어 칫솔과 같은 무접촉식 충전을 위해 이미 적합한 전기 기기는 수직 배열된 2차 코일(20)을 구비할 수 있다. 게다가, 전기 기기는 2차 코일(20)(도 6)과 직렬로 배열된 캐패시터(50)를 구비할 수 있다. 2차 코일(20)과 함께, 캐패시터(50)는 하나 이상의 공진 주파수를 갖는 공진 회로를 형성한다. 1차 코일(L1 내지 L8)에 제공된 교류 전압은 상기 공진 주파수 중 하나에 실질적으로 대응하는 주파수를 가질 수 있다. 따라서, 구동 회로 내의 (기생) 임피던스가 보상될 수 있어, 에너지 손실을 감소시키고 효율을 향상시킨다.

무접촉식 충전을 위해 여전히 적합하지 않은 전기 기기는 코일(20) 및 캐패시터(50)와 직렬의 정류기(52)를 구비한다. 전압 제한을 위한 제너 다이오드(Zener diode)(54)가 정류기(52)의 출력에 접속된다. 선택적으로, 버퍼 캐패시터(56)가 다이오드(54)(도 6)에 병렬로 배열된다.

개량 실시예(미도시)에서, 전기 기기(42, 44)는 2개 이상의 2차 코일을 구비할 수 있고, 각각의 2차 코일은 다른 배향을 갖는다. 예를 들어, 2개의 2차 코일은 서로 수직일 수 있다. 자기장이 회전함에 따라(도 3a 내지 도 3d), 항상 2차 코일 중 하나는 자기 플럭스를 에워싸서, 따라서 배터리를 완전히 충전하는데 필요한 시간을 감소시킬 것이다.

개량 실시예에서, 하나 이상의 1차 코일쌍이 단락되고, 반면에 나머지 1차 코일쌍에는 교류가 제공된다. 자기장 라인(22)이 1차 코일(L1/L5)이 단락되고 나머지 1차 코일에 교류가 제공될 때 도 7에 도시되어 있다.

1차 코일쌍의 일부를 단락하는 것은 자기 플럭스의 단락을 감소시킨다. 단락된 코일을 통한 전체 자기 플럭스는 0이다. 이는 자기 플럭스(φ₁)가 2차 코일(들)을 통해 통과할 때 자기 결합 계수(k₂₁)를 증가시킨다.

실용 실시예에서, 하나 또는 2개의 1차 코일쌍이 단락된다. 충전기가 3개 또는 4개의 코일쌍을 포함하면, 2개 또는 3개의 1차 코일쌍에는 교류가 제공될 수 있다. 테스트는 후자가 가장 효율적이고, 최고 결합 계수 및 가장 균일한 자기장을 제공한다는 것을 증명하였다.

도 8은 각각의 1차 코일(L1 내지 L8)을 단락하기 위한 스위치(S1 내지 S8)를 포함하는 도 4의 충전기에 상응하는 충전기를 도시한다. 각각의 1차 코일쌍은 캐패시터(C2, C4, C6, C8), 드라이버(38) 및 XOR(36)과 직렬 접속된다. 마이크로프로세서(30)는 신호(100)를 각각의 XOR(36)의 제 1 입력에 공급한다. 신호(100)는 예를 들어 구형파 고주파수 전압 신호이다. 출력(RB0, RB1, RB2, RB3)은 제 1 타이밍 신호를 드라이버(38)에 공급한다. 제 1 타이밍 신호는 드라이버(38)를 턴온하고(예를 들어, 각각의 제 1 타이밍 신호가 높을 때), 턴오프한다(제 1 타이밍 신호가 낮을 때).

제 1 타이밍 신호는 또한 인버터(60)에 공급된다. 각각의 인버터는 입력 제 1 타이밍 신호를 반전시키고 반전된 제 1 타이밍 신호(61)를 출력한다. 반전된 신호는 입력 제 1 타이밍 신호가 낮은값을 가질 때 높은값을 갖고, 입력 제 1 타이밍 신호가 높은값을 가질 때 낮은값을 갖는다. 각각의 인버터(60)는 반전된 제 1 타이밍 신호(61)를 스위치(S1 내지 S8)에 공급한다. 반전된 제 1 타이밍 신호(61)는 스위치(S1 내지 S8)를 개방하고[신호(61)가 낮을 때], 폐쇄한다[신호(61)가 높을 때]. 따라서, 스위치(S1 내지 S8)는 대응 드라이버(38)가 온일 때 개방된다(도통하지 않음). 스위치(S1 내지 S8)는 대응 드라이버(38)가 오프일 때 폐쇄된다[즉, 도통됨 따라서 코일(L1 내지 L8)을 단락함]

출력(RB4, RB5, RB6, RB7)은 각각의 XOR(36)의 제 2 입력에 제 2 타이밍 신호를 공급한다. 제 2 타이밍 신호가 낮으면, XOR(36)의 출력 신호(102)는 입력 신호(100)에 대응한다. 제 2 타이밍 신호가 높으면, XOR(36)는 입력 신호(100)를 반전시킨다. 후자의 경우에, 출력 신호(102)는 입력 신호(100)가 낮을 때 높고, 출력 신호(102)는 입력 신호(100)가 높을 때 낮다.

출력(102), 예를 들어 구형파 고주파수 전압이 드라이버(38)에 공급된다. 드라이버는 전압(102)을 전압(102)과 동일한 주파수를 갖는 전압(104)으로 변압한다.

선택적으로, 캐패시터(C2 내지 C8)는 드라이버(38)와 코일(L1 내지 L8) 사이에 접속된다. 드라이버(38)는 캐패시터(C2,..., C8)와 대응 코일쌍의 직렬 접속부에 전압(104)을 공급한다. 캐패시터(C2,..., C8)에 의해, 필터링된 구동 전류(106)가 코일(L1,..., L8)에 공급된다. 바람직하게는, 전압(104) 및 구동 전류(106)의 주파수는 캐패시터(C2,..., C8) 및 대응 코일(L1 내지 L8)의 직렬 접속부의 공진 주파수에 대응한다.

도 9는 RB0, RB1, RB2, RB3(제 1 타이밍 신호) 및 RB4, RB5, RB6, RB7(제 2 타이밍 신호)의 출력의 예를 도시한다. 도 9의 예에서, 1차 코일쌍의 드라이버(38)는 매 4개의 타이밍 유닛 중 3개 중에 활성화된다(제 1 타이밍 신호에 의해). 드라이버(38)는 매 4번째 타이밍 유닛에 비활성화된다(도면의 x-축에 지시됨).

더 일반적으로, 전술된 예시적인 실시예(도 8, 도 9)는 인접한 1차 코일쌍에 이후에 고주파수 전압(104)을 공급하기 위해 제 1 및 제 2 타이밍 신호(RB0,..., RB7)를 사용한다. 전압(104)은 각각 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 1차 코일쌍에 공급된다. 그 후에, 제 1 타이밍 신호(RB0 내지 RB3)는 XOR(36)의 전압(102)의 위상을 변화시킨다. 전압(104) 및 구동 전류(106)는 신호(102)의 위상에 대응하는 위상을 갖는다. 전압(104)은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 1차 코일쌍 각각에 재차 공급되어, 따라서 1차 코일 사이에 연속 회전 자기장을 발생시킨다.

각각의 신호(RB0,..., RB7)(도 9)의 주파수는 자기장(22)의 회전 주파수를 결정한다. 실용 실시예에서, 신호(RB0,..., RB7)의 주파수는 자기장이 신호(100)(도 8)의 주파수 밑의 적어도 1000배 속도에서 회전하도록 선택된다. 이들 주파수는 충전기(10)가 비교적 높은 전력 전송 계수를 갖게 하고, 동시에 욕실 내에서와 같이 가정에서 사용을 위해 적당한, 즉 충분히 작은 크기를 갖게 할 수 있다.

신호(100)는 예를 들어 약 10 kHz 내지 1 MHz의 범위, 예를 들어 약 100 kHz의 주파수를 갖는 구형파 전압이다. 선택적으로, 신호(RB0, RB1, RB2, RB3)의 주파수는 예를 들어 수 헤르츠 내지 수 kHz의 범위의 고주파수 신호(100)의 주파수보다 약 1000 내지 10,000배 낮다. 제 2 타이밍 신호(RB4, RB5, RB6, RB7)는 신호(RB0, RB1, RB2, RB3)에 대응하는 주파수를 갖는다.

도 10은 도 8의 충전기의 더 상세한 예시적인 실시예를 도시하고, 여기서 유사한 요소는 동일한 도면 부호를 구비한다. 각각의 드라이버(38)는 스위치(T1,..., T8)를 포함하는 하프 브리지(half-bridge) 정류자를 포함한다. 스위치는 예를 들어 MOSFET 또는 트랜지스터를 포함한다. 스위치는 전력 변환기(32)와 같은 DC 전압 소스에 접속된다. 전력 변환기는 본선과 같은 외부 전원(110)에 접속된다. 전류 분류기(34)는 전력 변환기(32)와 스위치 사이에 접속될 수 있다. 전류 분류기(34)는 예를 들어 비교적 낮은 저항(도 10)을 갖는 저항기이다. 예를 들어 제어기(30) 내에 포함되는 전압계(108)가 저항기(34) 상의 전압을 측정한다. 제어기(30)는 저항기(34)의 측정된 전압 및 저항을 사용하여 출력 구동 전류(106)를 계산한다.

드라이버(38)는 입력 신호(102)와 동일한 주파수 및 위상을 갖는 구동 전압(104)을 캐패시터(C2, ...C8)와 1차 코일(L1 내지 L8)의 직렬 접속부에 공급한다. 캐패시터는 1차 코일(L1 내지 L8)에 필터링된 구동 전류(106)를 공급한다.

도 11은 스위치(S1 내지 S8)의 실용적인 예시적인 실시예를 도시한다. 각각의 스위치는 반직렬(anti-series)로 접속된, 즉 이들의 다이오드가 반대방향으로 접속된 2개의 n-형 MOSFET(M1, M2, M3, M4)을 포함한다. 반전된 제 1 타이밍 신호가 변압기의 1차 코일(62)에 공급되고, MOSFET은 변압기의 2차 코일(64)에 접속된다. 따라서, 반전된 제 1 타이밍 신호는 MOSFET을 동시에 개폐할 수 있다.

실시예에서, 마이크로프로세서(30)는 전류 분류기(34)(도 4, 도 10)의 입력을 사용하여, 피크 부하를 갖는 자기장 라인(22)의 방향을 결정한다. 드라이버(38)가 이상적인 전류 소스가 아니기 때문에, 구동 전류(106)는 2차 코일(20)로의 전력 전달이 증가할 때 증가할 것이다. 분류기(34)를 경유하는 드라이버(38)의 하프 브리지 회로(T1 내지 T8)의 입력 전류를 측정하는 것은 필터링된 구동 전류(106)의 진폭의 편리하고 적합한 지시를 제공한다. 피크 부하는 1차 코일로부터 하나 이상의 2차 코일(20)로의 에너지 전달이 최대값을 갖는 것을 암시한다. 최대 에너지 전달의 위치는 필터링된 구동 전류(106) 및 따라서 분류기(34)를 경유한 전류의 진폭이 최고인 위치에 대응할 것이다.

에너지 전달이 최대인 필드 라인의 위치를 결정한 후에, 자기장의 회전은 실질적으로 그 위치에서 중지된다. 따라서, 에너지 전달의 효율은 최저 에너지 전달을 갖는 자기장의 위치를 스킵함으로써 증가된다.

2개 이상의 2차 코일이 컵형 충전기(10) 내부에 배열되면, 자기장은 에너지 전달이 (국부) 최대값을 갖는 2개 이상의 위치를 가질 수 있다. 마이크로프로세서는 상기 2개 이상의 위치를 결정하고, 상기 위치들 사이에서 자기장을 스위칭할 수 있다. 최저 에너지 전달을 갖는 위치를 스킵함으로써, 시스템의 효율이 증가한다.

사용시에, 1차 코일에 의해 발생된 자기장은 예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이 컵(10)의 외부로 연장된다. 그러나, 전자기장으로부터 컵의 외부의 임의의 품목(예를 들어, 전기 회로, 은행 카드, 배터리)을 보호하기 위해 컵(10)의 외부의 플럭스 밀도를 제한하는 것이 바람직할 수도 있다.

도 12는 컵(10) 및 1차 코일(L1 내지 L8)을 도시한다. 외부 컵 부재(14)의 외부면은 고투자율 재료(70)로 덮인다. 외부면은 외부 컵형 부재(14)의 벽 및/또는 저부를 포함한다. 고투자율은 예를 들어 약 100 내지 최대 약 2000의 투자율(μ)이다. 고투자율 재료는 예를 들어 강철, 페라이트(예를 들어, ZnFe₂O₄ 또는 철 플러스 바륨/스트론튬 산화물), 퍼멀로이(니켈 철 자기 합금) 및/또는 뮤 메탈(mu-metal)(약 75% 니켈, 15% 철, 구리 및 몰리브덴을 포함하는 니켈-철 합금)을 포함한다.

고투자율 재료의 커버(70)는 컵(10)의 외부의 플럭스 밀도를 감소시킨다. 또한, 커버는 컵의 내부의 플럭스 밀도의 균일도를 증가시킨다. 따라서, 커버는 본 발명의 충전 시스템이 컵(10)의 외부의 전자기 방사선을 규제 한계 내에 여전히 유지하면서 1차 코일 내의 충전 전류를 증가시키고 따라서 충전 시간을 감소시킬 수 있게 한다. 컵의 외부의 특정 거리에서 전자기 방사선은 적절한 고투자율 재료, 커버의 두께 및/또는 1차 코일 전류를 선택함으로써 미리 결정된 레벨로 감소될 수 있다.

충전 컵(10)의 1차 코일에 적합하지 않거나 호환성이 없는 배터리식 전기 기기를 또한 충전하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 장치는 개방 전기 접점을 갖는 통상의 재충전 가능 디바이스를 포함하는 다수의 현재 통상의 욕실 전기 기기를 포함한다. 예는 필립스 전기 면도기를 포함한다. 본 발명의 충전 컵(10)은 이하에 예가 제공된 상기 디바이스를 또한 충전하는데 사용될 수 있다.

예를 들어, 컵(10)은 하나 이상의 커넥터용 소켓을 구비할 수 있다. 커넥터는 그가 부착되는 디바이스를 식별하기 위해 특정 형상 또는 세팅을 가질 수 있다. 따라서, 디바이스는 본 발명의 충전기를 사용하여 와이어를 경유하여 통상의 방식으로 충전될 수 있다.

다른 실시예에서(도 13), 디바이스[예를 들어, 면도기(44)]는 와이어(82)를 경유하여 어댑터(80)에 접속된다. 어댑터(80)는 2차 코일(미도시) 및 도 6에 도시된 회로에 상응하는 회로를 포함한다. 어댑터(80)의 2차 코일은 1차 코일(L1 내지 L8)과 대략 동일한 크기를 갖는다. 디바이스를 충전하기 위해, 어댑터가 컵(10)의 외부에 배열되고, 2차 코일은 1차 코일 중 하나에 실질적으로 평행하다.

본 발명의 충전기가 현재의 통상의 전기 기기를 충전하기 위한 하위 호환성을 제공하는 것은(도 13 참조) 또한 본 발명의 시스템의 대중의 호응을 가속화할 것이다.

또 다른 실시예에서, 컵(10)의 내부 공간(18)은 하나 이상의 리세스(90)(도 14)를 구비한다. 리세스(90)는 전동 칫솔과 같은 전기 기기를 미리 결정된 바람직한 위치로 기계적으로 강제한다. 바람직한 위치는 예를 들어 1차 코일 중 하나에 대한 2차 코일의 상대 위치를 최적화한다. 게다가, 리세스는 예를 들어 더러운 칫솔이 면도기에 접촉하는 것을 방지하기 위해 상이한 전기 기기를 서로로부터 분리한다.

실제로, 충전기는 예를 들어 5 내지 15 cm 정도의 내경 및 5 내지 10 cm 정도의 높이를 갖는다. 1차 코일은 예를 들어 약 3 내지 7 cm의 직경을 갖는다. 1차 코일은 예를 들어 6 cm 정도의 높이 및 4 cm 정도의 폭을 가질 수 있다. 2차 코일은 대응 전기 기기가 결합 계수를 최적화하는 것을 허용하는 만큼 크다. 2차 코일의 크기는 예를 들어 하나의 1차 코일의 크기에 상응할 수 있다.

전술된 충전기는 2개 이상의 1차 코일쌍을 포함할 수 있다. 효율, 자기장의 균일도 및 구동 회로에 관련된 비용의 견지에서, 바람직한 실시예는 3개 또는 4개의 1차 코일쌍을 포함한다.

자기 결합 계수는 약 0.07(동시에 하나의 1차 코일쌍을 활성화할 때) 내지 0.12(예를 들어, 동시에 4개의 코일쌍 중 3개를 활성화할 때) 정도일 수 있다. 결합 계수는 비활성화 1차 코일쌍을 단락시키는 것과 같은 전술된 실시예의 일부를 사용하여 더 향상될 수 있다. 하나 또는 2개의 코일쌍을 단락하고 모든 나머지 코일쌍을 단락시킬 때, 자기 결합 계수(k₂₁)는 약 0.3으로 상승될 수 있다. 테스트는 2차 코일(들) 내의 유도 전류가 (예를 들어 하나 또는 2개의) 1차 코일쌍의 단락시에 최대 3배로 증가될 수 있다는 것을 증명하였다. 게다가, 충전기 내부의 자기장의 향상된 균일도에 기인하여, 1차 코일쌍의 단락은 충전기 내부의 2차 코일(들)의 위치 설정이 덜 중요하게 한다.

1차 코일은 예를 들어 약 50 내지 150 kHz의 범위의 주파수를 갖는 교류 전압(104)이 공급된다. 전압의 주파수의 증가는 더 소형의 코일의 사용을 가능하게 하고, 이는 충전기가 욕실에서 사용을 위해 의도될 때 장점이 있다. 1차 코일의 교류 구동 전류(106)는 예를 들어 0.5 내지 1 A의 범위이고, 이는 욕실 전기 기기를 충전하기 위한 자기장을 생성하기 위해 충분하다. 충전기(10) 외부의 전자기장은 최대 1 A의 1차 코일 전류에서 (비교적 엄격한) 유럽 규제 한계 내에 있다.

마이크로제어기는 예를 들어 마이크로칩(Microchip)^TMPIC16F876이다. 상기 마이크로제어기는 50 내지 150 kHz 범위의 1차 코일 전류의 작동 주파수를 발생시킬 수 있다. 전류 증폭기는 예를 들어 인터내셔널 렉티파이어(International Rectifier)^TM로부터의 레벨 시프터(level-shifter)를 구비한 하프 브리지 회로이다.

실시예에서, 충전기(10)는 제 1 모드 및 제 2 모드를 갖는다. 제 1 모드에서, 충전기는 그 1차 코일로부터 충전기 내부의 하나 이상의 2차 코일로 에너지를 전달한다. 제 2 모드는 대기 모드이고, 1차 코일 전류가 상당히 감소된다(예를 들어, 10 내지 100배). 충전기는 에너지 전달이 미리 결정된 레벨 미만으로 강하할 때 대기 모드로 자동으로 스위칭된다. 마이크로프로세서는 2차 코일이 없을 때 미리 결정된 레벨 미만의 강하를 해석한다. 이후에 2차 코일을 갖는 전기 기기가 충전기 내부에 배열되면, 1차 코일 전류가 급격하게 변화될 수 있다. 이에 응답하여, 마이크로프로세서는 충전 모드와 관련된 레벨까지 1차 코일 전류를 증가시킨다.

개량 실시예에서, 마이크로프로세서는 대기 모드, 즉 제 2 모드를 갖는다. 주기적으로, 마이크로프로세서(30)는 대기 모드로부터 웨이크되고, 충전기(10)가 하나 이상의 충전 가능 전기 기기를 포함하는지 여부를 검출한다. 충전기가 충전 가능한 전기 기기를 포함하면, 프로세서(30)는 그 배터리를 충전하기 시작한다. 충전기가 충전 가능한 전기 기기를 포함하지 않으면, 프로세서(30)는 미리 결정된 기간 동안 대기 모드로 복귀한다. 미리 결정된 기간은 예를 들어 몇초 내지 최대 몇분, 예를 들어 2초 내지 5분의 범위이다. 대기 모드와 제 1 활성 모드 사이에서 프로세스를 스위칭하는 것은 에너지를 절약한다. 또한, 충전기 내의 충전 가능 전기 기기는 항상 검출될 수 있다.

본 발명의 시스템은 일반적인 속도로 통상의 타입 AA 또는 타입 AAA 재충전 가능 배터리를 충전하는데 적합하다. 충전 시간은 하나 이상의 배터리를 완전히 충전하기 위해 몇시간 정도, 즉 5 내지 15시간일 수 있다. 이들 충전 시간은 1차 및 2차 코일의 정확한 정렬을 필요로 하는 충전기의 충전 시간에 상응한다. 이는 예를 들어 브라운 오랄 비 플라크 컨트롤(Braun Oral B Plak Control)과 같은 통상의 전동 칫솔을 포함한다.

본 발명은 전술된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 다수의 수정이 첨부된 청구범위의 범주 내에서 고려될 수 있다.

10: 유도 충전기 12: 용기
14: 외부 컵형 부재 16: 내부 컵형 부재
18: 공간 20: 2차 코일
22: 자기장 라인 30: 마이크로제어기
32: 전력 변환 회로 34: 전류 분류기
36: 배타적 논리합 38: 드라이버
40: 배터리 42: 전동 칫솔
44: 전기 면도기 48: 본체
50: 캐패시터 52: 정류기
54: 제너 다이오드 56: 버퍼 캐패시터
100, 102, 104: 구형파 전압 L1 내지 L8: 코일

Claims (12)

1. 하나 이상의 배터리식 전기 기기들에 전력을 유도식으로 제공하기 위한 유도 충전기(10)로서, 각각의 전기 기기는 자기장의 부분을 둘러싸고 이에 응답하여 상기 전기 기기의 배터리를 충전하기 위한 전류를 발생시키기 위한 2차 코일을 포함하는 상기 유도 충전기에 있어서,
   - 원형 패턴으로 배열된 2개 이상의 1차 코일쌍들로서, 상기 원형 패턴은 상기 전기 기기들의 하나 이상의 2차 코일들(20)을 둘러싸기 위해 구성되는 상기 1차 코일쌍들과,
   - 상기 1차 코일쌍들의 각각의 1차 코일들(L1, L2,..., L8) 사이에 회전 자기장(22)을 발생시키기 위해 상기 1차 코일쌍들에 교류 전압(104)을 제공하기 위한 AC 전원을 포함하는 유도 충전기.
2. 제 1 항에 있어서, 각각의 1차 코일쌍은 각각의 상기 1차 코일쌍을 단락시키기 위한 하나 이상의 스위치들(S1, S2,..., S8)을 구비하는 유도 충전기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 AC 전원을 구동하기 위한 프로세서(30)를 포함하고, 상기 프로세서는 대응 스위치들(S1, S2,..., S8)을 사용하여 상기 1차 코일쌍들 중 적어도 하나를 단락시키고 나머지 1차 코일쌍들에 교류 전압(104)을 공급하도록 구성되는 유도 충전기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 4개의 1차 코일쌍들을 포함하는 유도 충전기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교류 전압(104)은 약 10 kHz 이상의 주파수를 갖는 유도 충전기.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전기(10)는 상기 교류 전압(104)의 주파수보다 1000배 초과 미만인 주파수에서 자기장(22)을 회전하도록 구성되는 유도 충전기.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전기(10)는 캐패시터(C2 내지 C8)와 대응 1차 코일쌍의 직렬 접속부의 공진 주파수에 실질적으로 대응하는 주파수에서 상기 교류 전압(104)을 제공하도록 구성되는 유도 충전기.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전기(10)는 하나 이상의 상기 전기 기기들의 공진 주파수에 실질적으로 대응하는 주파수에서 상기 교류 전압(104)을 제공하도록 구성되는 유도 충전기.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 코일들의 외부를 둘러싸는 고투자율 재료의 커버(70)를 포함하는 유도 충전기.
10. 하나 이상의 배터리식 전기 기기들에 전력을 유도식으로 제공하기 위한 방법으로서, 각각의 전기 기기는 자기장(22)의 부분을 둘러싸고 이에 응답하여 상기 전기 기기의 배터리(40)를 충전하기 위한 전류를 발생시키기 위한 2차 코일(20)을 포함하는 상기 방법에 있어서,
    - 원형 패턴으로 배열된 2개 이상의 1차 코일쌍들을 포함하는 충전기(10)를 제공하는 단계로서, 상기 원형 패턴은 상기 전기 기기들의 하나 이상의 2차 코일들(20)을 둘러싸기 위해 구성되는 상기 충전기 제공 단계와,
    - 상기 1차 코일쌍들의 각각의 1차 코일들(L1, L2,..., L8) 사이에 회전 자기장(22)을 발생시키기 위해 상기 1차 코일쌍들에 교류 전압(104)을 제공하기 위한 AC 전원을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    - 상기 1차 코일쌍들 중 적어도 하나를 단락시키는 단계와,
    - 나머지 1차 코일쌍들에 상기 교류 전압(104)을 공급하는 단계를 포함하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 각각의 1차 코일쌍은 각각의 상기 1차 코일쌍을 단락시키기 위한 하나 이상의 스위치들(S1, S2,..., S8)을 구비하는 방법.

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