KR20160122783A - 연결가능한 디바이스들의 자기 연결 및 정렬 - Google Patents

Abstract

제1 및 제2 전자 디바이스 각각은 연결 표면 및 자기 요소를 포함한다. 제1 및 제2 디바이스는 각각의 연결 표면들을 따라 접촉할 수 있다. 자기 요소들은 제1 및 제2 디바이스 중 어느 하나 또는 둘 다를 이동시켜 서로에 대하여 정렬 위치를 달성함으로써, 제1 및 제2 디바이스들을 정렬하도록 구성될 수 있다. 자기 요소는 또한 정렬 위치에 있을 때 제1 및 제2 전자 디바이스들의 분리에 저항하도록 동작할 수 있다.

Description

연결가능한 디바이스들의 자기 연결 및 정렬{MAGNETIC CONNECTION AND ALIGNMENT OF CONNECTIBLE DEVICES}

관련 출원들과의 상호 참조

본 특허 협력 조약 특허 출원은 2014년 3월 24일에 출원되고, 발명의 명칭이 "Magnetic Connection and Alignment of Connectible Devices"인 미국 가특허 출원 제 61/969,343호에 관한 우선권을 주장하고, 이들의 개시내용은 본 명세서에 전체적으로 참조로서 편입된다.

기술분야

본 개시내용은 일반적으로 연결가능한 디바이스들에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연결가능한 디바이스들의 자기 연결 및 정렬에 관한 것이다.

많은 전자 디바이스들이 다른 전자 디바이스들에 연결된다. 예를 들어, 휴대용 디지털 미디어 플레이어, 웨어러블 디바이스, 및/또는 다른 종류의 휴대용 컴퓨팅 디바이스와 같은 전자 디바이스들은 충전하고, 데이터를 전달하고, 외부 입력/출력 디바이스를 하나 이상의 액세서리에 연결하고, 그리고 기타 등등을 위하여 하나 이상의 도크에 연결할 수 있다. 연결은 기계적으로 전자 디바이스들을 결합하고/하거나 전력 및/또는 데이터 전송의 목적들을 위하여 전기적으로 전자 디바이스들을 결합할 수 있다. 일부 종래의 결합 기술들을 이용하는 경우, 전자 디바이스들 간의 전기적 결합을 방해하지 않거나 또는 추가적으로 용이하게 하는 면에서 전자 디바이스들 간의 기계적 결합을 유지하는 것이 어려울 수 있다.

본 개시내용은 연결가능한 전자 디바이스의 연결 및 정렬을 위한 시스템들 및 방법들을 개시한다. 제1 및 제2 연결가능한 전자 디바이스는 각각 연결 표면 및 자기 요소를 포함한다. 두 디바이스들은 접촉 위치에 배치될 수 있고, 두 표면들 사이의 마찰 계수를 초과하는 자기 요소들 사이의 측방향 자기력(lateral magnetic force)은 자기 요소의 횡 자기력(transverse magnetic force)이 두 디바이스들을 연결할 수 있는 정렬 위치 내로 두 디바이스들을 가져올 수 있다. 디바이스들 중 하나 이상은 마찰 계수를 초과하고 두 디바이스들을 접촉 위치로부터 정렬 위치로 가져오는 측방향 자기력을 돕는 다양한 특징부들을 포함할 수 있다.

일부 구현예들에서, 이러한 특징부는, 저마찰 재료(들)로 형성되는 연결 표면들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다양한 구현예들에서, 연결 표면들은 두 디바이스들이 접촉 위치와 정렬 위치 사이에서 전환할 때 두 표면들 사이의 마찰 계수를 감소시키도록 대응하게 형상화될 수 있다. 일부 구현예들에서, 자기 요소들 사이의 횡 자기력은 접촉 위치와 정렬 위치 사이에서 증가할 수 있다.

다양한 구현예들에서, 자기 요소들 중 하나 이상은, 대향 표면(face surface), 및 다수의 측면에 의해 연결되는 반대측 표면(opposite surface)을 가질 수 있으며, 이때 대향 표면은 각각의 연결 표면과 대향하고, 차폐 요소는 반대측 표면 및 다수의 측면을 적어도 부분적으로 덮을 수 있다. 연자성 재료, 강자성 재료, 및/또는 철 코발트와 같이 쉽게 자화되는 능력을 보이는 임의의 다른 재료로 형성될 수 있는 차폐 요소는 자기 요소의 자기장을 연결 표면의 방향으로 지향시킬 수 있다.

일부 구현예들에서, 제1 전자 디바이스는 제2 전자 디바이스의 하나 이상의 전송 컴포넌트로부터 수신하도록 동작가능한 하나 이상의 수신 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이러한 경우에서, 두 디바이스들의 연결 및 정렬은 수신 및 전송 컴포넌트들을 적어도 정렬하는 목적을 위한 것일 수 있다. 예를 들어, 전송 컴포넌트는 유도 전력 전송 컴포넌트일 수도 있고, 수신 컴포넌트는 유도 전력 수신 컴포넌트일 수 있다.

일부 실시예에서, 연결가능한 전자 디바이스들의 자기 연결 및 정렬을 위한 시스템은 제1 전자 디바이스 및 제2 전자 디바이스를 포함한다. 제1 전자 디바이스는 제1 연결 표면 및 제1 연결 표면에 인접하게 위치설정되는 제1 자기 요소를 포함하며, 제2 전자 디바이스는 제2 연결 표면 및 제2 연결 표면에 인접하게 위치설정되는 제2 자기 요소를 포함한다. 제1 및 제2 자기 요소들은 제1 및 제2 전자 디바이스들을 서로에 대하여 초기 위치로부터 정렬 위치로 이동시키도록 동작하는 자기력을 생성할 수 있다. 제1 연결 표면은 초기 위치 및 정렬 위치 둘 다에서 제2 연결 표면과 접촉할 수 있다.

일 실시예는, 연결 표면을 정의하는 하우징 및 제1 연결 표면에 인접하고 하우징 내에 위치설정되는 자기 요소를 포함하는 전자 디바이스일 수 있다. 자기 요소는 정렬 위치를 달성하기 위해 하우징 및 인접한 외부 표면 중 하나를 다른 하나에 대하여 이동시킴으로써 하우징을 외부 표면과 정렬하도록 구성될 수 있다. 자기 요소는 하우징 및 외부 표면이 정렬 위치에 있을 때 하우징의 외부 표면으로부터의 분리에 저항하도록 추가로 동작할 수 있다.

다른 실시예는, 제1 연결 표면을 정의하는 제1 하우징 및 제1 연결 표면에 인접하게 위치설정되는 제1 자기 요소를 갖는 제1 전자 디바이스를 포함하는, 자기 연결 및 정렬을 위한 시스템일 수 있다. 시스템은, 또한 제2 연결 표면을 정의하는 제2 하우징 및 제2 연결 표면에 인접하게 위치설정되는 제2 자기 요소를 갖는 제2 전자 디바이스를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 자기 요소들은 제1 및 제2 전자 디바이스들을 서로에 대하여 초기 위치로부터 정렬 위치로 이동시키도록 동작하는 자기력을 생성할 수 있다. 제1 연결 표면은 초기 위치 및 정렬 위치 둘 다에서 제2 연결 표면과 접촉할 수 있다.

또 다른 실시예는 연결가능한 전자 디바이스들의 자기 연결 및 정렬을 위한 방법일 수 있다. 방법은 제1 전자 디바이스를 제2 전자 디바이스에 대하여 접촉 위치로부터 정렬 위치로 자기적으로 이동시키는 단계; 및 제1 자기 요소와 제2 자기 요소 사이의 자기력을 이용하여 제1 전자 디바이스 및 제2 전자 디바이스를 정렬 위치에서 유지하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 둘 다는 예시 및 설명을 위한 것이고, 본 개시내용을 반드시 제한하지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에 포함되고 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 개시내용의 발명 대상을 예시한다. 더불어, 설명 및 도면은 본 개시내용의 개념을 설명하는 기능을 한다.

도 1은 연결가능한 전자 디바이스들의 연결 및 정렬을 위한 시스템을 예시하는 전방 등각투상도이다.
도 2는 정렬 위치에 있는 연결가능한 전자 디바이스들을 예시하는, 도 1의 단면(A-A)을 따라 취한 도 1의 시스템의 정단면도이다.
도 3은 하나의 가능한 접촉 위치에 있는 연결가능한 전자 디바이스들을 도시하는 도 2의 시스템을 예시한다.
도 4는 도 2의 단면(B-B)을 따라 취한 도 2의 시스템의 측단면도이다.
도 5a는, 제1 자기 요소가 제1 전자 디바이스 및 차폐 요소에서 분리되는 경우, 도 2의 제1 자기 요소의 자기장을 예시한다.
도 5b는 제1 전자 디바이스에서 분리된, 도 2의 차폐 요소를 포함하는 제1 자기 요소의 자기장을 예시한다.
도 6은 연결가능한 전자 디바이스들의 연결 및 정렬을 위한 방법을 예시하는 방법도이다. 이 방법은 도 1의 시스템에 의해 수행될 수 있다.
도 7a는 접촉 위치에 있는 제1 및 제2 전자 디바이스들의 대안적인 실시예의 제1 및 제2 자기 요소들의 근접 도면이다.
도 7b는 정렬 위치에 있는 제1 및 제2 전자 디바이스들의 대안적인 실시예의 제1 및 제2 자기 요소들의 근접 도면이다.
도 8은 예시적인 주파수 제어 유도 충전 시스템(frequency controlled inductive charging system)의 간략 블록도이다. 예시적인 주파수 제어 유도 충전 시스템은 도 2의 시스템에 활용될 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 명세서에 개시되는 자기 연결 및 정렬 기술들의 다양한 실시예들이 활용될 수 있는 샘플 전자 디바이스들의 등각투상도를 예시한다.
도 12는 도 11의 단면(C-C)을 따라 취한, 도 11의 웨어러블 디바이스의 개략적 측단면도이다.

이어지는 설명은 본 개시내용의 다양한 요소들을 구현하는 샘플 시스템들, 방법들, 및 장치들을 포함한다. 그러나, 설명한 개시내용은 본 명세서에서 설명한 형태들에 부가하여 다양한 형태로 실행될 수 있음이 이해되어야 한다.

본 개시내용은 연결가능한 전자 디바이스의 연결 및 정렬을 위한 시스템들 및 방법들을 개시한다. 제1 및 제2 연결가능한 전자 디바이스는 각각 하우징이나 다른 인클로저의 일부일 수 있는 연결 표면, 및 자기 요소(영구 자석일 수 있음)를 포함할 수 있다. 두 디바이스들은 연결 표면들이 접촉하는 가능한 수의 상이한 초기 또는 접촉 위치들 중 하나에 배치될 수 있다. 자기 요소들 사이에 가해진 자기력의 측방향 벡터는 벡터 힘이 두 디바이스들의 인접한 표면들 사이의 마찰력을 초과하는 한 두 디바이스들을 서로 정렬할 수 있다. 하나 또는 둘 다의 디바이스들의 결과적인 이동은, 자기 요소들의 극성이 전자 디바이스들 중 하나 이상을 정렬 위치 내로 잠재적으로 회전시킴에 따라 병진(translational) 및 회전(rotational) 둘 다일 수 있다. 디바이스들이 정렬 위치에 있을 때, 자기 요소들에 의해 생성되는 자기력의 횡 벡터는 두 디바이스들 및/또는 인접한 표면들의 디커플링을 방지할 수 있다. 횡 벡터는 측방향 벡터에 일반적으로 횡방향일 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "측방향 자기력"은 디바이스들 중 하나 또는 둘 다를 서로에 대하여 측방향으로 이동시키는 자기력을 지칭한다. 측방향 자기력은, 일반적으로 두 디바이스들의 인접한 표면들 사이의 슬라이딩 계면과 정렬되는 소정 구현예에서, 디바이스(들) 상에 가해진 측방향 힘일 수 있다. 일부 횡(높이) 모션은, 특히 각각의 디바이스들의 인접한 표면들이 만곡되거나, 단차지거나, 그렇지 않으면 비평면형인 경우, 서로에 대한 두 디바이스들의 정렬의 부작용으로서 발생할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 측방향 컴포넌트를 갖는 모션(횡 모션도 있더라도)은 측방향 자기력에 의해 생성되는 것으로 간주될 수 있다. 측방향 자기력은 하기 도 1 내지 도 3에 대하여 더 충분히 논의된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "횡 자기력"은 일반적으로 측방향에 대하여 횡방향인 횡 방향으로 디바이스들을 서로를 향하여 끌어당기는 자기력을 의미한다. 횡 자기력은 두 디바이스들을 중심에 놓고 정렬할 뿐만 아니라 두 디바이스들 사이의 분리 또는 증가된 간극에 저항하도록 동작할 수 있다. 횡 컴포넌트를 갖는 모션(측방향 모션도 있더라도)은 횡 자기력에 의해 생성(또는 저항)되는 것으로 간주될 수 있다. 횡 자기력은 하기 도 1 내지 도 3에 대하여 더 충분히 논의된다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 측방향 자기력 및 횡 자기력은 동일한 단일 자기장의 컴포넌트들일 수 있다. 둘 모두는 자기 요소들의 위치들에 기초하여 달라질 수 있다.

두 디바이스들의 정렬은 다수의 이유로 그리고 다양한 구현예들에서 유용할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예들에서, 두 디바이스들은 각각 유도 전력 전송 시스템의 전송 및 수신 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이러한 경우에서, 두 디바이스들의 연결 및 정렬은 유도 전력 전송 효율성을 촉진하기 위하여 전송 및 수신 컴포넌트들을 정렬할 수 있다.

디바이스들 중 하나 이상은 두 디바이스들의 하우징들(또는 하우징의 부분들) 사이의 마찰 계수를 초과함으로써 두 디바이스들을 초기 또는 접촉 위치로부터 정렬 위치로 가져오는 측방향 자기력을 돕는 다양한 특징부들을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 이러한 특징부는 결정 재료와 같은 저마찰 재료(들), 마찰 감소 코팅이나 처리를 갖는 재료, 연마된 표면 등으로 형성되는 연결 표면들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

다양한 구현예들에서, 연결 표면들(및/또는 하우징의 다른 부분들)은 두 디바이스들이 초기 또는 접촉 위치와 정렬 위치 사이에서 전환할 때 두 표면들 사이의 마찰 계수를 감소시키도록 대응하게 형상화될 수 있다. 이러한 대응 형상화는 예컨대 중력이 두 디바이스들을 전환하는 것을 돕게 함으로써 연결 표면들을 정렬 위치 내로 가져오는 측방향 자기력을 또한 보충할 수 있다. 이러한 대응 형상화는 제1 전자 디바이스의 연결 표면이 볼록하게 만곡되고 제2 전자 디바이스의 연결 표면이 대응하게 오목하게 만곡되는 것과 같이 표면들에 대응하게 만곡시키는 것을 포함할 수 있다.

일부 구현예들에서, 자기 요소들 사이의 횡 자기력은 디바이스들을 초기 또는 접촉 위치로부터 정렬 위치까지 이동시킴에 따라 증가할 수 있다. 일부 경우에서, 횡 자기력은 연결 표면들이 갑자기 함께 끌어당겨지지 않도록 초기 또는 접촉 위치에서 충분히 약할 수 있고, 이는 연결 표면들을 접촉에 배치하는 경우 인지가능한 "스냅 효과"를 사용자가 인지하는 것으로부터 방지할 수 있다.

예를 들어, 자기 요소들 중 하나 이상은 디바이스들이 정렬 위치에 있지 않은 경우 각각의 연결 표면으로부터 멀어지게 편향되도록 이동가능하게 장착될 수 있다. 횡 자기력은 디바이스들이 정렬 위치로 전환하거나 이동하는 경우 각각의 연결 표면을 향하여 자기 요소들을 가져올 수 있다.

다양한 구현예들에서, 자기 요소들 중 하나 이상은 대향 표면(face surface) 및 다수의 측면에 의해 연결되는 반대측 표면(opposite surface)을 가질 수 있으며, 이때 대향 표면은 각각의 연결 표면과 대향하고, 차폐 요소는 반대측 표면 및 두 측면들을 적어도 부분적으로 덮을 수 있다. 간극은 차폐 요소와 다수의 측면 사이에 존재할 수 있다. 연자성 재료, 강자성 재료, 및/또는 철 코발트와 같이 쉽게 자화되는 능력을 보이는 임의의 다른 재료로 형성될 수 있는 차폐 요소는 자기 요소의 자기장을 연결 표면의 방향으로 지향시킬 수 있다. 자기장의 이러한 방향은 그렇지 않으면 가능하게 되는 것보다 더 작은 자기 요소들의 사용을 가능하게 할 수 있고, 자기 요소들 사이의 횡 자기력이 디바이스들이 정렬 위치에 있는 경우 더 강해지고 디바이스들이 접촉 또는 비정렬 위치에 있는 경우 더 약해지게 할 수 있다.

일부 구현예들에서, 제1 전자 디바이스는 제2 전자 디바이스의 하나 이상의 전송 컴포넌트로부터 수신하도록 동작가능한 하나 이상의 수신 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이러한 경우에서, 두 디바이스들의 연결 및 정렬은 수신 및 전송 컴포넌트들을 적어도 정렬하는 목적을 위한 것일 수 있다. 예를 들어, 전송 컴포넌트는 유도 전력 전송 컴포넌트일 수 있고, 수신 컴포넌트는 유도 전력 수신 컴포넌트일 수 있다. 일부 경우들에서, 제2 전자 디바이스는 제1 전자 디바이스를 위한 도크(dock)로서 동작할 수 있다.

도 1은 연결가능한 전자 디바이스들의 연결 및 정렬을 위한 시스템(100)을 예시하는 전방 등각투상도이다. 시스템은 제1 전자 디바이스(101) 및 제2 전자 디바이스(102)를 포함할 수 있다. 도 1은 특정 형상의 하우징을 갖는 무선(cordless) 전자 디바이스로서의 제1 전자 디바이스(101) 및 무선 전자 디바이스를 위한 도크로서의 제2 전자 디바이스(102)를 예시하지만, 이는 단지 예시일 뿐임이 이해된다. 다양한 구현예들에서, 제1 전자 디바이스(101) 또는 제2 전자 디바이스(102) 중 어느 하나는 임의의 종류의 전자 디바이스, 예컨대, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 모바일 컴퓨팅 디바이스, 스마트폰, 셀룰러폰, 디지털 미디어 플레이어, 전자 디바이스를 충전 및/또는 하나 이상의 외부 컴포넌트에 연결하기 위한 목적으로 다른 전자 디바이스에 연결하는 도크, 및/또는 임의의 기타 그와 같은 전자 디바이스일 수 있다.

예시된 바와 같이, 제1 전자 디바이스(101)는 제2 전자 디바이스(102)의 제2 연결 표면(104)과 접촉하도록 동작 가능한 제1 연결 표면(103)을 포함한다. 일부 경우들에서, 제1 연결 표면(103) 및 제2 연결 표면(104)은 제1 전자 디바이스(101)와 제2 전자 디바이스(102) 사이의 슬라이딩 계면을 형성한다. 그와 같이, 제1 및 제2 전자 디바이스들은 하나 이상의 방향으로 서로에 대하여 위치설정가능할 수 있다.

도 2는 정렬 위치에 있는 제1 및 제2 연결가능한 전자 디바이스들(101, 102)을 예시하는 도 1의 단면(A-A)을 따라 취한 도 1의 시스템(100)의 정단면도이다. 도 3은 하나의 가능한 접촉 위치에 있는 제1 및 제2 연결가능한 전자 디바이스들(101, 102)을 도시하는 도 2의 시스템을 예시한다. 제1 및 제2 연결 표면들(103, 104)은 임의의 수의 상이한 지점들에서 접촉할 수 있다. 그와 같이, 임의의 수의 상이한 접촉 위치들이 가능할 수 있고, 도 3이 예시이다. 그러나, 제1 및 제2 연결가능한 전자 디바이스들(101, 102)은, 도 2에 예시된 바와 같이, 단일의 정렬 위치를 가질 수 있고, 제1 자기 요소(105)는 제2 자기 요소(111)와 연결되고, 전송 컴포넌트(113a, 113b)(단일 코일의 단면부들)는 수신 컴포넌트(107a, 107b)(단일 코일의 단면부들)와 정렬된다.

도 2에 예시된 바와 같이, 제1 전자 디바이스(101)는 하나 이상의 제1 자기 요소(105)(이는 영구 자석일 수 있고 차폐 요소(106)를 포함할 수 있음), 수신 컴포넌트들(107a, 107b)(차폐 요소들(140a, 140b)을 각각 포함하는 단일 코일의 단면부들), 처리 유닛들(108), 하나 이상의 비일시적 저장 매체(109)(자기 저장 매체; 광학 저장 매체; 광자기 저장 매체; 읽기 전용 메모리; 랜덤 액세스 메모리; 소거 및 프로그램가능 메모리; 플래시 메모리; 등의 형태를 취할 수 있지만, 이에 제한되지 않음), 및/또는 하나 이상의 전원(110)(예컨대 하나 이상의 배터리)을 포함할 수 있다. 처리 유닛(108)은 비일시적 저장 매체(109)에 저장되는 하나 이상의 명령어를 실행하여 하나 이상의 제1 전자 디바이스 동작, 예컨대 수신 컴포넌트를 활용하는 하나 이상의 수신 동작, 통신 동작, 산출 동작, 저장 동작, 입력/출력 동작, 시간 동작, 충전 동작 등을 수행할 수 있다.

유사하게, 제2 전자 디바이스(102)는 하나 이상의 제2 자기 요소(111)(이는 영구 자석일 수 있고 차폐 요소(112)를 포함할 수 있음), 전송 컴포넌트들(113a, 113b)(각각 차폐 요소들(141a, 141b)을 포함하는 단일 코일의 단면부들), 처리 유닛들(114), 하나 이상의 비일시적 저장 매체(115), 및/또는 하나 이상의 전원(116)(예컨대 하나 이상의 교류 또는 직류 전원)을 포함할 수 있다. 처리 유닛(114)은 비일시적 저장 매체(115)에 저장되는 하나 이상의 명령어를 실행하여 하나 이상의 제1 전자 디바이스 동작들, 예컨대 전송 컴포넌트를 활용하는 하나 이상의 전송 동작, 산출 동작, 저장 동작 등을 수행할 수 있다.

제1 및 제2 전자 디바이스들(101, 102)이 가능한 접촉 위치들 중 한 곳으로 배치될 때(도 3에 도시된 바와 같음), 제1 및 제2 자기 요소들(105, 111)은 제1 및 제2 자기 요소들의 정렬에 따라, 측방향 및/또는 횡 자기력을 가하는 자기장을 생성할 수 있다. 일부 경우들에서, 측방향(199) 자기력은 일반적으로 제1 및 제2 연결 표면들(103, 104) 사이의 계면과 정렬된다. 제1 및 제2 자기 요소들(105, 111) 사이의 측방향(199) 자기력은 전자 디바이스들을 정렬 위치(도 2에 도시됨) 내로 가져올 수 있고, 이때 제1 및 제2 자기 요소들 사이의 횡(198) 자기력은 두 디바이스들을 중심에 두거나 정렬할 뿐만 아니라 두 디바이스들의 임의의 횡 분리에 저항할 수 있다. 이러한 이동은, 자기 요소들의 극성들이 제1 및 제2 전자 디바이스들이 이미 회전가능하게 정렬되지 않는 경우 정렬 위치 내로 제1 전자 디바이스를 회전시키도록 동작할 수 있으므로, 병진 및 회전 둘 다(그러나 둘 다일 필요는 없음)일 수 있다. 도 2 및 도 3은 일반적으로 좌우 측방향 이동을 예시하지만, 이는 예시이며, 제1 및 제2 연결 표면들(103, 104) 사이의 계면이 이동을 허용하는 한 두 디바이스들이 단지 하나 대신에 두 차원들로 정렬될 수 있도록 측방향 이동은 다양한 방향들 중 임의의 방향에 있을 수 있음을 이해해야 한다. 디바이스들 중 하나 이상은 제1 및 제2 연결 표면들(103, 104) 사이의 마찰 계수(예컨대, 정적 및/또는 운동 마찰 계수)에 의해 표현되는 바와 같이 측방향 자기력이 마찰의 힘을 초과하게 하는 다양한 특징부들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

일부 구현예들에서, 제1 및 제2 연결 표면들(103, 104) 중 하나 이상은 결정 재료와 같은 저마찰 재료(들), 마찰 감소 코팅이나 처리를 갖는 재료, 연마된 표면 등으로 형성될 수 있다. 저마찰 재료로 표면들 중 하나 이상을 형성함으로써, 더 작은 측방향 자기력은 두 표면들 사이의 마찰 계수를 초과할 필요가 있고, 제1 및 제2 전자 디바이스들(101, 102)을 접촉 위치로부터 정렬 위치로 가져온다. 측방향 자기력이 마찰 계수를 초과하지 않은 경우, 두 표면들 사이의 마찰은 두 위치들 사이의 전환을 방지하고/하거나 이러한 전환을 더 어렵게 만들 수 있다.

다양한 구현예들에서, 제1 및 제2 연결 표면들(103, 104)은 제1 및 제2 전자 디바이스들(101, 102)이 접촉 위치와 정렬 위치 사이에서 전환될 때 두 표면들 사이의 마찰 계수를 최소화하도록 대응하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 연결 표면(103)은 볼록하게 만곡될 수 있고, 제2 연결 표면(104)은 제1 연결 표면의 곡선에 대응하도록 오목하게 만곡될 수 있다. 이러한 방식으로 하우징들의 이러한 부분들을 만곡시킴으로써, 중력은 디바이스들을 정렬하는 데 도움이 된다.

즉, 제1 및 제2 연결 표면들(103, 104)의 대응 곡선들은, 표면들 사이의 마찰의 힘이 충분히 약한 경우 중력이 제1 연결 표면으로 하여금 제2 연결 표면에 대하여 이동하게 하도록 형성될 수 있다. 따라서, 중력은 측방향(199) 자기력이 연결 표면들을 정렬 위치 내로 가져오는 것을 도울 수 있다. 대응 곡선들은 코팅되거나, 기계가공되거나, 연마되거나, 또는 그렇지 않으면 표면(들)의 이동 동안 제1 및 제2 연결 표면들(103, 104) 사이의 마찰력을 줄이도록 처리될 수 있다. 도 3에서 볼 수 있었던 바와 같이, 제1 및 제2 연결 표면들의 대응 곡선들은, 제1 전자 디바이스(101)가 제2 연결 표면(104)의 기울기 상의 더 높은 위치로부터 가장 낮은 위치(즉, 정렬 위치)까지 슬라이드될 수 있으므로, 두 디바이스들을 정렬 위치(도 2에 도시됨)로 전환시키는 것을 중력이 돕게 할 수 있다.

도 4는 오목하게 만곡된 제2 연결 표면(104)이 볼록하게 만곡된 제1 연결 표면(103)에 어떻게 대응할 수 있는지를 추가로 예시하는, 도 2의 단면(B-B)을 따라 취한, 도 2의 시스템의 측단면도이다.

도 3 및 도 4는 대응하는 곡선들의 특정 예를 도시하지만, 이는 예이며 다른 대응하는 표면 구성들이 가능하고 고려됨을 이해해야 한다. 예를 들어, 다양한 구현예들에서, 제2연결 표면(104)은 볼록하게 만곡될 수 있고, 제1 연결 표면(103)은 오목하게 만곡될 수 있다.

일부 구현예들에서, 제1 및 제2 자기 요소들(105, 111) 사이의 횡(198) 자기력은 접촉 위치와 정렬 위치 사이에서 증가할 수 있다. 횡 자기력이 제1 및 제2 연결 표면들(103, 104)이 갑자기 함께 당겨지지 않도록 접촉 위치에서 충분히 약할 수 있으므로, 이는 연결 표면에 접촉할 때 인지가능한 "스냅 효과"를 사용자가 느끼는 것을 방지할 수 있다. 또한, 횡 자기력이 다양한 접촉 위치들에서 더 약하고 정렬 위치에서 더 강할(접촉 위치들 중 하나 이상에 비해 증가하는) 수 있으므로, 자기 요소들은 제1 및 제2 디바이스들(101, 102)이 접촉 위치로부터 정렬 위치로 전환할 때 제1 및 제2 연결 표면들 사이의 마찰 계수를 증가시키지 않으면서 정렬 위치에서 제1 및 제2 디바이스들(101, 102)과 연결하는 데 활용될 수 있다.

예를 들어, 도 7a에 예시된 바와 같이, 자기 요소들(105, 111) 중 하나 이상은 디바이스들이 정렬 위치에 있지 않는 경우 각각의 연결 표면으로부터 멀어지게 편향되도록 이동가능하게 장착될 수 있다(예컨대, 각각 스프링 마운트들(131, 133)에 연결되는 스프링들(132 및/또는 134)을 통해). 도 7b에 예시된 바와 같이, 횡(198) 자기력은 디바이스들이 정렬 위치로 전환될 때(스프링들(132 및/또는 134)을 연장하는) 각각의 연결 표면을 향하여 자기 요소들을 가져올 수 있다.

또한, 다시 도 2를 참조하면, 다양한 구현예들에서, 제1 및 제2 자기 요소들(105, 111)은 각각 차폐 요소들(106, 112)을 포함할 수 있다. 각각의 자기 요소는, 대향 표면, 및 대향 표면이 각각의 연결 표면과 대향하도록(대향하는 것으로 도시됨) 다수의 측면에 의해 연결되는 반대측 표면을 가질 수 있다. 각각의 차폐 요소는 반대 측면 및 두 측면들을 적어도 부분적으로 덮을 수 있다. 간극(117 또는 118)은 각각의 차폐 요소와 다수의 측면 사이에 존재(그에 의해 정의됨)하고 오프셋될 수 있다.

연자성 재료, 강자성 재료, 및/또는 철 코발트와 같이 쉽게 자화되는 능력을 보이는 임의의 다른 재료로 형성될 수 있는 차폐 요소(106 또는 112)는 자기 요소의 자기장을 연결 표면의 방향으로 지향시킬 수 있다. 자기장의 이러한 방향은 그렇지 않으면 가능하게 되는 것보다 더 작은 자기 요소들의 사용을 가능하게 할 수 있고, 자기 요소들 사이의 측방향(199) 자기력에 악영향을 주지 않으면서, 자기 요소들 사이의 횡(198) 자기력은 제1 및 제2 전자 디바이스들(101, 102)이 정렬 위치에 있는 경우 더 강해지고 디바이스들이 접촉 위치에 있는 경우 더 약해지게 할 수 있다.

도 5a는 제1 전자 디바이스(101) 및 차폐 요소(106)로부터 분리된 도 2의 제1 자기 요소(105)의 자기장(120A)(샘플 필드 라인(sample field line)을 포함)을 예시한다. 대조적인 방식으로, 도 5b는 제1 전자 디바이스(101)(다시, 샘플 필드 라인을 포함)에서 분리된, 도 2의 차폐 요소를 포함하는 제1 자기 요소(105)의 자기장(120A)을 예시한다. 도 5a와 도 5b를 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, 차폐 요소(106)의 포함은 제1 연결 표면(103)을 향하여 자기장(120A)을 지향시킬 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 하나의 샘플 방향으로 순환하듯이 자기장(120A)의 방향을 예시하지만, 이는 예시임이 이해된다. 다른 실시예들에서, 자기장(120A)은 본 개시내용의 범주를 벗어나지 않고, 반전될 수 있다.

도 2로 돌아가면, 일부 구현예들에서, 제1 전자 디바이스(101)는 제2 전자 디바이스(102)의 하나 이상의 전송 컴포넌트(113a, 113b)로부터 수신하도록 동작가능한 하나 이상의 수신 컴포넌트(107a, 107b)를 포함할 수 있다. 이러한 경우에서, 두 디바이스들의 연결 및 정렬은 수신 및 전송 컴포넌트들을 적어도 정렬하는 목적을 위한 것일 수 있다.

예를 들어, 전송 컴포넌트(113a, 113b)(차폐 요소들(141a, 141b)을 각각 포함하는 단일 코일의 단면 부분들)는 유도 전력 전송 컴포넌트일 수 있고, 수신 컴포넌트(107a, 107b)(차폐 요소들(140a, 140b)을 각각 포함하는 단일 코일의 단면 부분들)는 유도 전력 수신 컴포넌트일 수 있다. 이와 같이, 제1 및 제2 전자 디바이스들(101, 102)의 연결 및 정렬은 적어도 유도 전력 수신 컴포넌트(107a, 107b) 및 유도 전력 전송 컴포넌트(113a, 113b)를 정렬하는 것이 목적일 수 있다.

또한, 수신 컴포넌트(107a, 107b)는 제1 전자 디바이스(101)의 상면에 평행한 것으로 도시되고 전송 컴포넌트(113a, 113b)는 제2 전자 디바이스(102)의 저면에 평행한 것으로 도시되어, 그것들이 제1 및 제2 연결 표면들(103, 104)에 맞춰 정렬될 때 동일 평면상에 있지 않게 되지만, 이것은 예시임이 이해된다. 다른 구현예들에서, 수신 컴포넌트(107a, 107b)는 만곡되고 제1 연결 표면(103)과 동일 평면 상에 있을 수 있고/있거나, 전송 컴포넌트(113a, 113b)는 본 개시내용의 범주를 벗어나지 않으면서 만곡되고 제2 연결 표면(104)과 동일 평면 상에 있을 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 수신 컴포넌트(107a, 107b) 및 전송 컴포넌트(113a, 113b)는 제1 전자 디바이스(101)의 상면 및/또는 제2 전자 디바이스(102)의 저면에 대하여 비스듬히 놓일 수 있다.

일부 경우들에서, 제2 전자 디바이스(102)는 제1 전자 디바이스(101)를 위한 도크(dock)로서 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전자 디바이스들(101, 102)이 유도 전력 전송 컴포넌트들(113a, 113b) 및 수신 컴포넌트들(107a, 107b)을 포함한다고 상기 논의된 바와 같이, 제1 및 제2 전자 디바이스들(101, 102)은 제2 전자 디바이스(102)가 제1 전자 디바이스(101)에 유도적으로 전력을 전송함으로써 제1 전자 디바이스(101)를 위한 충전 도크로서 기능하는 유도 전력 전송 시스템에서의 관여자일 수 있고, 제1 전자 디바이스(101)는 전원(110)에 전력을 저장한다.

도 6은 연결가능한 전자 디바이스들의 연결 및 정렬을 위한 방법(600)을 예시하는 방법도이다. 이 방법은, 예를 들어, 도 1의 시스템에 의해 수행될 수 있다.

흐름은 제1 전자 디바이스의 제1 연결 표면이 접촉 위치에서 제2 전자 디바이스의 제2 연결 표면과 접촉되는 블록(601)에서 시작할 수 있다. 이어서, 흐름은 블록(602)으로 진행할 수 있다.

블록(602)에서, 제1 및 제2 전자 디바이스들의 제1 및 제2 자기 요소들 사이의 측방향 자기력을 활용하여 제1 및 제2 전자 디바이스들을 접촉 위치로부터 정렬 위치 내로 각각 가져온다. 이러한 이동은 병진 및 회전 둘 다일 수 있는데, 자기 요소들의 극성은 전자 디바이스들 중 하나 이상을 정렬 위치 내로 회전시키기 위해 가능하게 동작한다. 측방향 자기력은 제1 및 제2 연결 표면들의 마찰 계수를 초과할 수 있다. 이어서, 흐름은 제1 및 제2 전자 디바이스들이 제1 및 제2 자기 요소들 사이에 횡 자기력을 이용하여 정렬 위치에서 연결되는 블록(603)으로 진행할 수 있다.

방법(600)이 위에서 특정 순서로 수행되는 특정 동작들을 포함하는 것으로서 도시되고 기술되었지만, 이는 예시임이 이해된다. 다양한 구현예들에서, 동일, 유사, 및/또는 상이한 동작들의 다양한 구성들이 본 개시내용의 범주를 벗어나지 않으면서 수행될 수 있다. 예를 들어, 블록들(602, 603)은 선형 순서로 수행되는 것으로서 예시되고 설명된다. 그러나, 다양한 구현예에서, 이러한 동작들은 병렬로 그리고/또는 실질적으로 병렬로 수행될 수 있다.

이제 도 8을 참조하면, 예시적인 주파수 제어 유도 충전 시스템(800)의 간략 블록도는 도 2의 시스템(100)의 전송 컴포넌트(113a, 113b) 및 수신 컴포넌트(107a, 107b)와 함께 활용될 수 있음이 도시된다. 유도 충전 시스템은 제어기(804) 및 직류 변환기(806)에 동작 가능하게 연결된 클록 회로(802)를 포함한다. 클록 회로(802)는 유도 충전 시스템(800)에 대한 타이밍 신호들을 생성할 수 있다.

제어기(804)는 직류 변환기(806)의 상태를 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 클록 회로(802)는 사이클당 기준으로 직류 변환기(806) 내의 스위치들을 활성화 및 비활성화하기 위해 제어기(804)에 의해 사용되는 주기적 신호들을 생성한다. 임의의 적합한 직류 변환기(806)가 유도 충전 시스템(800)에 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, H 브릿지가 직류 변환기으로서 사용될 수 있다. H 브릿지들은 본 기술분야에서 알려져 있어서, 단지 H 브릿지의 동작에 대한 간략한 요약이 본 명세서에 기재된다.

제어기(804)는 네 개의 스위치(S1, S2, S3, S4)(미도시)의 개폐를 제어한다. 스위치(S1, S4)가 주어진 기간 동안에 닫히고 스위치(S2, S3)가 열리면, 양의 단자로부터 음의 단자로 부하를 통해 전류가 흐를 수 있다. 유사하게, 스위치(S2, S3)가 다른 주어진 기간 동안에 닫힌 반면에 스위치(S1, S4)가 열리면, 음의 단자로부터 양의 단자로 전류가 흐른다. 이러한 스위치들의 개폐는 동일한 부하를 통하는 전류의 방향을 반복적으로 반전시킴으로써 시변(time-varying) 전류를 생성한다.

대안적인 실시예에서, H 브릿지가 요구되지 않을 수 있다. 예를 들어, 단일 스위치가 직류 변환기(806)로부터의 전류의 흐름을 제어할 수 있다. 이러한 방식으로, 직류 변환기(806)는 구형파 생성기로서 기능할 수 있다.

직류 변환기(806)에 의해 생성되는 시변 신호 또는 구형파 신호가 변압기(808)에 입력될 수 있다. 통상적으로, 위에서 참조한 테더링 충전 시스템들에 사용되는 것들과 같은 변압기는 2차 코일에 결합되는 1차 코일을 포함하고, 각각의 코일은 공동 코어를 중심으로 감긴다. 그러나, 본 명세서에 기재된 바와 같은 유도 충전 시스템은 공극 및 각각의 코일을 포함하는 각자의 하우징에 의해 분리되는 1차 및 2차 코일을 포함한다. 따라서, 예시된 바와 같이, 변압기(808)는 필수적인 물리적 요소가 아닐 수 있지만, 대신 두 개의 유도적으로 근접한 전자기 코일들, 예컨대 1차 코일(810)(도 2의 시스템(100)의 전송 컴포넌트(113a, 113b)일 수 있음)과 2차 코일(812)(도 2의 시스템(100)의 수신 컴포넌트(107a, 107b)일 수 있음) 사이의 관계 및 계면을 참조할 수 있다.

다음은 전송기 및 유도 전력 전송 시스템의 2차 코일(812)과의 상호작용에 대한 간략한 설명이다. 전송기는 2차 코일(812) 내에 전압을 유도하기 위하여 1차 코일(810)에 시변 전압을 제공하도록 구성될 수 있다. 교류 및 구형파 둘 모두 예시로서 시사되었지만, 다른 파형들도 고려됨을 이해할 수 있다. 이러한 경우에, 제어기(804)는 직류 변환기(806)의 다수의 상태를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(804)는 전압, 전류, 듀티 사이클, 파형, 주파수, 또는 임의의 이들의 조합을 제어할 수 있다.

제어기(804)는 주기적으로 전력 전송 회로부의 동작의 효율을 증가시키기 위하여 1차 코일(810)에 인가되는 파형들의 다양한 특성들을 수정할 수 있다. 예를 들어, 특정 경우에, 제어기(804)는, 2차 코일(812)이 1차 코일(810)에 유도적으로 근접하지 않을 수 있다고 결정되는 경우, 1차 코일(810)에 대한 모든 전력을 중단할 수 있다. 이 결정은 임의의 수의 적합한 방법들로 성취될 수 있다. 예를 들어, 제어기(804)는 1차 코일(810) 상의 유도 부하를 검출하도록 구성될 수 있다. 유도 부하가 특정 선택된 임계치를 하회하는 경우, 제어기(804)는 2차 코일(812)이 1차 코일(810)에 유도적으로 근접하지 않다고 결론내릴 수 있다. 이러한 경우에, 제어기(804)는 1차 코일(810)에 대한 모든 전력을 중단할 수 있다.

다른 경우들에서, 일 실시예에서, 제어기(804)는 변압기(808)의 공진 주파수 또는 그 근처에 있도록 듀티 사이클을 설정할 수 있다. 다른 예시에서, 듀티 사이클의 활성 상태(즉, 하이(high))를 정의하는 파형의 기간은 변압기(808)의 공진 주파수 또는 그 근처에 있도록 선택될 수 있다. 이러한 선택들이 1차 코일(810)과 2차 코일(812) 간의 전력 전달 효율을 증가시킬 수 있음을 이해할 수 있다.

대안적인 예시에서, 제어기(804)는 유도 부하에서 스파이크가 감지되는 경우, 1차 코일(810)에 대한 모든 전력을 중단할 수 있다. 예를 들어, 유도 부하가 특이한 비율로 특정 선택된 임계치를 초과하여 급등하는 경우, 제어기(804)는 중간 객체가 1차 코일(810)에 근접하게 유도적으로 배치될 수 있음을 결론내릴 수 있다. 이러한 경우에, 제어기(804)는 1차 코일(810)에 대한 모든 전력을 중단할 수 있다.

더 추가적인 예시들에서, 제어기(804)는 1차 코일(810)에 인가되는 파형들의 다른 특성들을 수정할 수 있다. 예를 들어, 수신기 회로부가 전력을 더 요구하는 경우, 제어기(804)는 1차 코일(810)에 인가되는 파형의 듀티 사이클을 증가시킬 수 있다. 관련된 예시에서, 수신기 회로부가 전력을 덜 요구하는 경우, 제어기(804)는 1차 코일(810)에 인가되는 파형의 듀티 사이클을 감소시킬 수 있다. 이러한 각각의 예시들에서, 1차 코일(810)에 인가되는 시간 평균 전력은 수정될 수 있다.

다른 예시에서, 제어기(804)는 1차 코일(810)에 인가되는 파형의 규모를 수정하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 예시에서, 수신기 회로부가 전력을 더 요구하는 경우, 제어기(804)는 1차 코일(810)에 인가되는 파형의 최대 전압을 증폭할 수 있다. 관련된 경우에서, 파형의 최대 전압은 수신기 회로부가 전력을 덜 요구하는 경우에 감소될 수 있다.

도 8를 참조하여, 그리고 위에서 언급한 바와 같이, 유도 전력 전송 시스템의 전송기 부분은, 1차 코일(810)과 2차 코일(812) 간의 유도 결합을 통해 수신기의 2차 코일(812) 내에 전압을 유도하기 위하여 1차 코일(810)에 시변 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 1차 코일(810)의 시변 신호에 의한 가변 자기장의 생성을 통해 1차 코일(810)로부터 2차 코일(812)로 전력이 전달될 수 있다.

2차 코일(812)에서 생성되는 시변 신호는 시변 신호를 DC 신호로 변환하는 직류 변환기(814)에 의해 수신될 수 있다. 임의의 적합한 직류 변환기(814)가 유도 충전 시스템(800)에 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 정류기가 직류 변환기로서 사용될 수 있다. 이어서 DC 신호는 프로그램가능 부하(816)에 의해 수신될 수 있다.

일부 실시예들에서, 수신기 직류 변환기(814)는 하프 브릿지(half bridge)일 수 있다. 이와 같은 예시들에서, 2차 코일(812)은 증가된 권취 수를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 2차 코일은 두 배 많은 권취를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 이해할 수 있는 바와 같이, 2차 코일(812)에 걸쳐 유도되는 전압은 하프 브릿지 정류기에 의해 효율적으로 절반 감소할 수 있다. 특정 경우에, 이 구성은 훨씬 적은 전자 컴포넌트들을 요구할 수 있다. 예를 들어, 하프 브릿지 정류기는 전파(full wave) 브릿지 정류기에 비하여 절반의 트랜지스터들을 요구할 수 있다. 더 적은 전자 컴포넌트들의 결과로서, 저항 손실이 현저하게 감소될 수 있다.

특정 다른 실시예들에서, 수신기는 또한 전송기 내에 존재하는 자화 인덕턴스를 튜닝 아웃(tune out)하는 회로부를 포함할 수 있다. 본 기술분야에서 알려질 수 있는 바와 같이, 자화 인덕턴스로 인해 불완전하게 결합된 코일들에 의해 형성되는, 변압기 내의 손실이 생길 수 있다. 다른 누설 인덕턴스 중에서, 이 자화 인덕턴스는 전송기의 효율을 현저하게 감소시킬 수 있다. 추가로, 자화 인덕턴스는 1차 및 2차 코일 간의 결합의 기능일 수 있기 때문에, 전송기 자체 내에서 완전히 보상될 필요는 없을 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 논의된 특정 실시예들에서, 동조 회로부가 수신기 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예들에서, 커패시터가 프로그램가능 부하(816)에 평행하게 위치설정될 수 있다.

더 추가적인 예시들에서, 위에서 참조한 샘플 수정들의 조합이 제어기에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제어기(804)는 전압을 두 배로 늘리고, 듀티 사이클을 감소시킬 수 있다. 다른 예시에서, 제어기는 시간이 지남에 따라 전압을 증가시키는 반면, 시간이 지남에 따라 듀티 사이클은 감소시킬 수 있다. 임의의 수의 적합한 조합들이 본 명세서에서 고려된다는 것을 이해할 수 있다.

다른 실시예들은 다수의 1차 코일들(810)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 두 1차 코일이 존재하는 경우, 각각은 독립적으로 또는 동시에 활성화 또는 사용될 수 있다. 이와 같은 실시예에서, 개별적인 코일들은 제어기(804)에 각각 결합될 수 있다. 추가적인 예시들에서, 여러 개별적인 1차 코일들(810) 중 하나가 선택적으로 단락될 수 있다. 예를 들어, 스위치가 코일에 병렬로 위치설정되어 스위치가 꺼질 때 전류가 인덕터를 통해 흐르도록 할 수 있다. 반면에, 스위치가 켜질 때, 전류는 코일을 통해 흐르지 않을 것이다. 스위치는 임의의 적합한 유형의 수동, 고체 상태, 또는 릴레이 기반 스위치일 수 있다. 이러한 방식으로, 여러 코일들의 각각을 통하는 전류의 증가량은 선택에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 높은 유도 부하를 갖는 환경에서, 스위치는 1차 코일(810)을 구비한 회로 내의 코일을 포함하도록 꺼질 수 있다.

도 9 내지 도 11은 본 명세서에 개시되는 자기 연결 및 정렬 기술들의 다양한 실시예들이 활용될 수 있는 샘플 전자 디바이스들(901 내지 1101)의 등각투상도를 예시한다. 예시된 바와 같이, 도 9는 스마트폰(901)을 예시하고, 도 10은 태블릿 컴퓨터(1001)를 예시하고, 도 11은 여기에 시계로서 도시된 웨어러블 디바이스(1101)를 예시한다. 그러나, 이것들은 예시이고 본 명세서에 개시되는 자기 연결 및 정렬 기술들의 실시예들은 본 개시내용의 범주를 벗어나지 않으면서 매우 다양하고 상이한 전자 디바이스들에 활용될 수 있음이 이해된다.

도 1 내지 도 8은 컴포넌트들의 다양한 구성들(예컨대 수신 컴포넌트들(107a, 107b), 전송 컴포넌트들(113a, 113b), 및 자기 요소들(105, 111))을 예시하지만, 이것들은 예시임이 이해된다. 다양한 구현예들에서 다양한 다른 구성들이 본 개시내용의 범주를 벗어나지 않으면서 가능하다.

예를 들어, 도 12는 도 11의 단면(C-C)을 따라 취한, 도 11의 웨어러블 디바이스(1101)의 개략적 측단면도이고, 수신 컴포넌트들(1107a, 1107b), 제1 자기 요소(1105), 제1 연결 표면(1103), 차폐 요소들(1140a, 1140b), 및 차폐 요소(1106)의 다른 샘플 구성을 예시한다. 그러나, 이 구성도 또한 예시이고 다른 구성들도 본 개시내용의 범주를 벗어나지 않으면서 가능하다는 것이 이해된다. 또한, 웨어러블 디바이스(1101)는 명확성을 위해 도 12의 측단면도에서 생략되는 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 웨어러블 디바이스는 그 하우징 내에 입력 메커니즘, 프로세서, 메모리, 디스플레이, 모터와 같은 출력 요소, 센서 등 중 일부나 전부, 또는 다수를 포함할 수 있다.

상기 설명하고 첨부 도면에 예시된 바와 같이, 본 개시내용은 연결가능한 전자 디바이스의 연결 및 정렬을 위한 시스템들 및 방법들을 개시한다. 제1 및 제2 연결가능한 전자 디바이스는 각각 연결 표면 및 자기 요소를 포함한다. 두 디바이스들은 연결 표면들이 접촉하는 가능한 수의 상이한 접촉 위치들 중 하나로 배치될 수 있으며, 이때 두 표면들 사이의 마찰 계수를 초과하는 자기 요소들 사이의 측방향 자기력은 두 디바이스들을 정렬 위치 내로 가져올 수 있다. 디바이스들이 정렬 위치에 있을 때, 자기 요소들의 횡 자기력은 두 디바이스들을 연결할 수 있다. 옵션적으로, 하나의 디바이스의 다른 디바이스로부터의 유도 충전은 디바이스들이 정렬 위치에 있을 때 발생할 수 있다.

본 개시내용에서, 개시된 방법들은 명령어들의 세트들 또는 동작들을 활용할 수 있다. 또한, 개시된 방법들에서 단계들의 특정 순서 또는 계층은 예시적인 접근법들의 예시들임이 이해된다. 다른 실시예들에서, 방법에서 단계들의 특정 순서 또는 계층은 개시된 요지 내에 남아있으면서 재배열될 수 있다. 첨부된 방법 청구항들은 예시적인 순서로 다양한 단계들의 요소들을 나타내고, 나타낸 특정 순서 또는 계층으로 반드시 제한되는 것을 의미하지는 않는다.

본 개시내용과 본 개시내용의 다수의 수반되는 장점은 전술한 설명에 의해 이해될 것으로 여겨지며, 개시된 요지로부터 벗어나는 일 없이 또는 모든 그 실질적인 장점을 희생시키는 일 없이 구성요소들의 형태, 구성 및 배열에 있어서 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 점이 명백해질 것이다. 설명되는 형태는 단지 설명을 위한 것이며, 하기 청구범위는 그러한 변경들을 포괄하고 포함하는 것으로 의도된다.

본 개시내용은 다양한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 이러한 실시예들은 예시적이고 본 개시내용의 범주는 그들에 제한되지 않음을 이해할 것이다. 많은 변형들, 수정들, 추가들 및 개선들이 가능하다. 보다 일반적으로, 본 개시내용에 따른 실시예들은 문맥 또는 특정 실시예들에서 설명된다. 기능성은 본 개시내용의 다양한 실시예에서 서로 다르게 블록들로 분리 또는 조합되거나, 상이한 용어로 설명될 수 있다. 이들 및 다른 변형들, 수정들, 추가들 및 개선들은 다음의 청구범위에 정의된 바와 같이 본 개시내용의 범주 내에 속할 수 있다.

Claims (23)

1. 전자 디바이스로서,
   연결 표면을 정의하는 하우징; 및
   상기 연결 표면에 인접하고 상기 하우징 내에 위치설정되는 자기 요소
   를 포함하며,
   상기 자기 요소는 정렬 위치를 달성하기 위해 상기 하우징 및 인접한 외부 표면 중 하나를 다른 하나에 대하여 이동시킴으로써 상기 하우징을 상기 외부 표면과 정렬하도록 구성되고,
   상기 자기 요소는 상기 하우징 및 외부 표면이 상기 정렬 위치에 있을 때 상기 하우징의 상기 외부 표면으로부터의 분리에 저항하도록 추가로 구성되는, 전자 디바이스.
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징 및 외부 표면이 상기 정렬 위치에 있을 때 전송된 전력을 수신하도록 동작가능한 수신 컴포넌트를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
3. 제2항에 있어서, 상기 수신 컴포넌트는 유도 전력 수신 컴포넌트를 포함하는, 전자 디바이스.
4. 제1항에 있어서,
   상기 자기 요소는 자기장을 생성하고;
   상기 자기장은 상기 하우징 및 외부 표면 중 하나를 다른 하나에 대하여 이동시키도록 측방향 자기력(lateral magnetic force)을 가하는, 전자 디바이스.
5. 제4항에 있어서,
   상기 자기장은 상기 하우징의 상기 외부 표면으로부터의 분리에 저항하도록 횡 자기력(transverse magnetic force)을 가하고;
   상기 횡 자기력은 접촉 위치에서보다 상기 정렬 위치에서 더 큰, 전자 디바이스.
6. 자기 연결 및 정렬을 위한 시스템으로서,
   제1 전자 디바이스 - 상기 제1 전자 디바이스는,
   제1 하우징, 및
   상기 제1 하우징 내에 위치설정되는 제1 자기 요소를 포함함 -; 및
   제2 전자 디바이스 - 상기 제2 전자 디바이스는,
   제2 하우징, 및
   상기 제2 하우징 내에 위치설정되는 제2 자기 요소를 포함함 -
   를 포함하며,
   상기 제1 및 제2 자기 요소들은 서로에 대하여 초기 위치로부터 상기 제1 및 제2 전자 디바이스들을 정렬 위치로 이동시키도록 동작하는 자기력을 생성하고,
   상기 제1 하우징 및 제2 하우징은 상기 초기 위치 및 상기 정렬 위치 둘 다에서 서로 접촉하는, 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1 하우징의 제1 연결 표면 또는 상기 제2 하우징의 제2 연결 표면 중 적어도 하나는 저마찰 재료를 포함하는, 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 저마찰 재료는 결정성 재료, 마찰 감소 코팅, 및 연마된 표면 중 하나 이상을 포함하는, 시스템.
9. 제6항에 있어서, 상기 제1 디바이스의 제1 연결 표면 및 상기 제2 디바이스의 제2 연결 표면은 상기 제1 및 제2 연결 표면들 사이의 마찰력을 감소시키도록 대응하게 형상화되는, 시스템.
10. 제6항에 있어서, 상기 제1 자기 요소와 상기 제2 자기 요소 사이의 횡 자기력은 상기 제1 및 제2 전자 디바이스들이 상기 초기 위치와 상기 정렬 위치 사이에서 이동함에 따라 증가하는, 시스템.
11. 제6항에 있어서,
    상기 제1 자기 요소는 상기 제1 하우징 내에 이동가능하게 장착되고, 상기 제1 및 제2 전자 디바이스들이 상기 정렬 위치에 있지 않을 때 상기 제1 하우징의 제1 연결 표면으로부터 멀리 편향되며;
    상기 횡 자기력은 상기 제1 및 제2 전자 디바이스들이 상기 초기 위치로부터 상기 정렬 위치로 이동할 때 상기 제1 연결 표면을 향해 상기 제1 자기 요소를 끌어당기는, 시스템.
12. 제6항에 있어서, 상기 제1 자기 요소는,
    상기 제1 하우징의 제1 연결 표면과 대향하고 다수의 측면에 의해 반대측 표면에 연결되는 대향 표면; 및
    상기 반대측 표면 및 상기 다수의 측면을 적어도 부분적으로 덮는 차폐 요소를 포함하는, 시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기 차폐 요소는 상기 제1 자기 요소의 자기장을 상기 제1 연결 표면을 향해 지향시키는, 시스템.
14. 제12항에 있어서, 상기 차폐 요소는 연자성 재료, 강자성 재료, 및 철 코발트 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
15. 제12항에 있어서, 상기 차폐 요소는 상기 다수의 측면 중 적어도 하나로부터 간극에 의해 오프셋(offset)되는, 시스템.
16. 제6항에 있어서, 상기 제2 자기 요소는,
    상기 제2 디바이스의 제2 연결 표면과 대향하고 다수의 측면에 의해 반대측 표면에 연결되는 대향 표면; 및
    상기 반대측 표면 및 상기 다수의 측면을 적어도 부분적으로 덮는 차폐 요소를 포함하는, 시스템.
17. 제6항에 있어서, 상기 자기력은 상기 제1 및 제2 연결 표면들 사이의 계면과 정렬되는 측방향 자기력인, 시스템.
18. 연결가능한 전자 디바이스들의 자기 연결 및 정렬을 위한 방법으로서,
    제2 전자 디바이스에 대하여 접촉 위치로부터 정렬 위치로 제1 전자 디바이스를 자기적으로 이동시키는 단계; 및
    상기 제1 전자 디바이스의 제1 자기 요소와 상기 제2 전자 디바이스의 제2 자기 요소 사이의 자기력을 이용하여 상기 정렬 위치에서 상기 제1 전자 디바이스 및 상기 제2 전자 디바이스를 유지하는 단계
    를 포함하는, 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 자기력은 상기 제1 연결 표면과 상기 제2 연결 사이의 마찰을 초과하는, 방법.
20. 제18항에 있어서, 상기 접촉 위치로부터 상기 정렬 위치로 상기 제1 전자 디바이스 및 상기 제2 전자 디바이스를 자기적으로 이동시키는 단계는, 상기 제2 전자 디바이스에 대하여 측방향으로 상기 제1 전자 디바이스를 이동시키는 단계를 포함하는, 방법.
21. 제18항에 있어서, 상기 제1 및 제2 디바이스들이 상기 정렬 위치에 있을 때 상기 제2 디바이스를 이용하여 상기 제1 디바이스를 유도적으로 충전하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
22. 제18항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전자 디바이스들의 디커플링에 자기적으로 저항하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
23. 제18항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전자 디바이스들은 유도 전력 전송 시스템 내의 컴포넌트들이며, 상기 정렬 위치로 상기 제2 전자 디바이스를 이동시키는 단계는 상기 유도 전력 전송 시스템의 유도 충전 효율성을 증가시키는, 방법.

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