KR20170071498A - 무선 전력 전송을 위한 세그먼트화된 전도성 백 커버 - Google Patents

무선 전력 전송을 위한 세그먼트화된 전도성 백 커버 Download PDF

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Abstract

무선 전력 전송을 위한 장치가 개시된다. 장치는 전자 디바이스의 하우징의 부분을 포함할 수도 있다. 하우징의 부분은 제 1 전기 전도성 세그먼트 및 제 1 전기 전도성 세그먼트로부터 이격된 제 2 전기 전도성 세그먼트를 적어도 포함할 수도 있다. 전기 전도성 재료의 코일은 제 1 및 제 2 전기 전도성 세그먼트들에 상대적으로 배열될 수도 있다. 전력 수신 엘리먼트는 전기 전도성 재료의 코일 및 제 1 및 제 2 전기 전도성 세그먼트들 중 어느 하나 또는 양자 모두를 포함할 수도 있다.

Description

무선 전력 전송을 위한 세그먼트화된 전도성 백 커버{A SEGMENTED CONDUCTIVE BACK COVER FOR WIRELESS POWER TRANSFER}
본 개시는 일반적으로 무선 전력 전송에 관한 것으로, 특히 금속성 백 커버를 갖는 전자 디바이스들에서의 무선 전력 전송에 관한 것이다.
관련 출원들에 대한 상호 참조
35 U.S.C. §119(e) 에 의하여, 본 출원은, 내용이 모든 목적들을 위해 완전히 참조로 본 명세서에 통합되는, 2014년 10월 20일자로 출원된 미국 가출원 제62/065,888호의 출원일의 이익을 받을 자격이 있고 그 이익을 주장한다. 본 출원은 또한, 내용이 모든 목적들을 위해 완전히 참조로 본 명세서에 통합되는, 2015년 6월 30일자로 출원된 미국 출원 제14/788,011호에 대해 우선권을 주장한다.
무선 전력 전송은 모바일 폰들, 컴퓨터 태블릿들 등과 같은 휴대용 전자 디바이스들에서 점점 더 인기있는 능력인데, 그 이유는 이러한 디바이스들이 통상적으로 긴 배터리 수명 및 낮은 배터리 중량을 요구하기 때문이다. 와이어들의 사용 없이 전자 디바이스에 전력공급하는 능력은 휴대용 전자 디바이스들의 사용자들에게 편리한 솔루션을 제공한다. 무선 전력 충전 시스템들은, 예를 들어, 사용자들이 물리적, 전기적 커넥션들 없이 전자 디바이스들을 충전하거나 및/또는 전자 디바이스들에 전력공급하는 것을 허용할 수도 있고, 따라서 전자 디바이스들의 동작을 위해 요구되는 컴포넌트들의 수를 감소시키고 전자 디바이스의 사용을 단순화시킨다.
무선 전력 전송은 소비자 전자 디바이스들에서 제한된 전력 소스들을 갖는 것으로 인한 문제들에 대한 창조적인 솔루션들을 제조자들이 개발하는 것을 허용한다. 무선 전력 전송은, 종래의 충전 하드웨어 이를 테면 전원 어댑터들 및 충전 코드 (chord) 들이 제거될 수 있기 때문에 (사용자 및 제조자 양자 모두에 대한) 전체 비용을 감소시킬 수도 있다. 산업 설계의 관점에서 무선 전력 송신기 및/또는 무선 전력 수신기를 구성하고 모바일 핸드헬드 디바이스들로부터 컴퓨터 랩톱들까지 매우 다양한 디바이스들에 대해 지원하는 컴포넌트들 (예를 들어, 자기 코일, 충전 플레이트 등) 에서 상이한 사이즈들 및 형상들을 갖는 것에 있어서 유연성이 있다.
본 개시의 일부 양태들에서, 무선 전력 전송을 위한 장치는 적어도 제 1 전기 전도성 세그먼트 및 제 2 전기 전도성 세그먼트를 갖는 전자 디바이스의 하우징의 부분을 포함할 수도 있고, 제 1 및 제 2 전기 전도성 세그먼트들은 서로 이격된다. 장치는 제 1 및 제 2 전기 전도성 세그먼트들에 상대적으로 배열된 전기 전도성 재료의 코일 및 전기 전도성 재료의 코일 및 제 1 전기 전도성 세그먼트 또는 제 2 전기 전도성 세그먼트 중의 적어도 하나를 포함하는 전력 수신 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 전력 수신 엘리먼트는 전력을 무선으로 수신하기 위해 외부적으로 생성된 자기장에 커플링하도록 구성될 수도 있다.
일부 양태들에서, 전기 전도성 재료의 코일은 실질적으로 단지 제 1 및 제 2 전기 전도성 세그먼트들 사이의 간격을 따라 배열될 수도 있다. 다른 양태들에서, 전기 전도성 재료의 코일은 제 1 및 제 2 전기 전도성 세그먼트들 사이의 간격 내에 배치될 수도 있다.
일부 양태들에서, 전기 전도성 재료의 코일은 제 1 전기 전도성 세그먼트 또는 제 2 전기 전도성 세그먼트 중의 적어도 하나에 전기적으로 접속될 수도 있다.
일부 양태들에서, 제 1 전기 전도성 세그먼트는 전력 수신 엘리먼트의 적어도 부분적 턴 (partial turn) 을 구성할 수도 있다. 전기 전도성 재료의 코일은 전력 수신 엘리먼트의 하나 이상의 풀 턴 (full turn) 들을 정의할 수도 있다. 제 1 전기 전도성 세그먼트는 전기 전도성 재료의 코일과 전기적으로 접속될 수도 있다. 일부 양태들에서, 제 2 전기 전도성 세그먼트는 제 1 전기 전도성 세그먼트에 의해 둘러싸일 수도 있다.
일부 양태들에서, 장치는 제 1 전기 전도성 세그먼트와 제 2 전기 전도성 세그먼트 사이에 전기적 커넥션을 더 포함할 수도 있다.
일부 양태들에서, 장치는 제 1 및 제 2 전기 전도성 세그먼트들을 포함하는 복수의 전기 전도성 세그먼트들을 더 포함할 수도 있다. 복수의 전기 전도성 세그먼트들은 수평으로, 수직으로, 또는 대각선으로 이어지는 복수의 슬롯들에 의해 서로 이격될 수도 있다.
일부 양태들에서, 제 1 및 제 2 전기 전도성 세그먼트들은 수직으로 또는 수평으로 배열될 수도 있다.
일부 양태들에서, 장치는 전기 전도성 재료의 코일의 적어도 부분과 전자 디바이스의 전자 컴포넌트들 사이에 배치된 페라이트 재료를 더 포함할 수도 있다. 페라이트 재료는 무선 전력 전송 동안에 발생할 수 있는 외부적으로 생성된 자기장을 포함한 자기장들로부터 전자 컴포넌트들을 쉴딩하기 위해 전자 디바이스의 전자 컴포넌트들에 상대적으로 배열될 수도 있다.
일부 양태들에서, 전력 수신 엘리먼트는 적어도 하나의 커패시터를 갖는 커패시터 네트워크를 더 포함할 수도 있다. 전력 수신 엘리먼트는 커패시터 네트워크의 커패시턴스 및 전기 전도성 재료의 코일 및 제 1 또는 제 2 전기 전도성 세그먼트들 중의 적어도 하나의 인덕턴스에 의해 적어도 정의된 공진 주파수를 가질 수도 있다.
일부 양태들에서, 장치는 전력 수신 엘리먼트에 전기적으로 접속된 배터리를 더 포함할 수도 있다. 전력 수신 엘리먼트는 배터리를 충전하도록 추가로 구성될 수도 있다.
본 개시의 일부 양태들에서, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 장치는 전자 디바이스의 전자 컴포넌트들을 인클로징하도록 구성된 하우징의 부분을 구성하는 복수의 전기 전도성 세그먼트들을 포함할 수도 있다. 복수의 전기 전도성 세그먼트들은 복수의 슬롯들에 의해 서로 분리될 수도 있다. 장치는 복수의 전기 전도성 세그먼트들에 상대적으로 배열된 전기 전도성 코일 및 전기 전도성 코일 및 복수의 전기 전도성 세그먼트들을 포함하는 전력 수신 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 전력 수신 엘리먼트는 전력을 무선으로 수신하기 위해 외부적으로 생성된 자기장에 커플링하도록 구성될 수도 있다.
일부 양태들에서, 와전류들은 외부적으로 생성된 자기장에 응답하여 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중의 적어도 일부에서 형성될 수 있다. 전기 전도성 코일은 와전류들에 의해 생성된 제 1 자기장에 응답하여 전류를 생성하도록 구성될 수도 있다.
일부 양태들에서, 복수의 슬롯들에 상대적인 전기 전도성 코일의 배열은 전기 전도성 코일이 실질적으로 단지 복수의 슬롯들을 가로지르도록 (cross) 할 수도 있다.
일부 양태들에서, 하우징의 부분은 상부 피스, 중간 피스, 및 하부 피스를 포함할 수도 있다. 중간 피스는 복수의 전기 전도성 세그먼트들 및 복수의 슬롯들을 포함할 수도 있다.
일부 양태들에서, 전력 수신 엘리먼트는 전기 전도성 코일과 직렬로 전기적으로 접속된 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중의 제 1 전기 전도성 세그먼트를 더 포함할 수도 있다. 제 1 전기 전도성 세그먼트는 전력 수신 엘리먼트의 적어도 하나의 턴을 정의할 수도 있고 전기 전도성 코일은 전력 수신 엘리먼트의 추가적인 턴들을 정의할 수도 있다.
일부 양태들에서, 장치는 제 1 전기 전도성 세그먼트로부터 전기적으로 분리되고 그 제 1 전기 전도성 세그먼트에 의해 둘러싸이는 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중의 제 2 전기 전도성 세그먼트를 더 포함할 수도 있다.
일부 양태들에서, 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중 2 개 이상은 직렬로 전기적으로 접속될 수도 있고 전력 수신 엘리먼트의 턴의 적어도 부분을 포함할 수도 있다.
일부 양태들에서, 전기 전도성 코일은 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중의 일부에 걸쳐서 놓여 있을 수도 있다. 전기 전도성 코일은 복수의 슬롯들 중의 일부에 걸쳐서 배치될 수도 있다.
일부 양태들에서, 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중의 일부 사이의 분리 거리는 가변한다.
본 개시의 일부 양태들에서, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 방법은 전자 디바이스의 하우징의 부분을 포함하는 복수의 전도성 세그먼트들에서 와전류들의 흐름들을 자기적으로 유도하는 단계를 포함할 수도 있다. 방법은 복수의 전도성 세그먼트들에 상대적으로 배열된 전기 전도성 코일에서 전류의 흐름을 자기적으로 유도하는 단계 및 복수의 전도성 세그먼트들 중의 적어도 하나에서의 와전류들 또는 전기 전도성 코일에서의 전류 중 어느 하나 또는 양자 모두를 전자 디바이스에서의 전자 회로들에 제공하는 단계를 포함할 수도 있다.
일부 양태들에서, 방법은 전자 회로들에 제공되는 결합된 전류를 생성하기 위해 복수의 전도성 세그먼트들에서의 와전류들과 전기 전도성 코일에서의 전류를 더하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 양태들에서, 전기 전도성 코일에서 전류의 흐름을 자기적으로 유도하는 단계는 복수의 전도성 세그먼트들에서의 와전류들의 흐름으로 인해 발생하는 자기장들에 커플링하는 단계를 포함할 수도 있다.
일부 양태들에서, 방법은 복수의 전도성 세그먼트들에서 와전류들의 흐름들을 유도하기 위해 외부적으로 생성된 자기장에 커플링하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 양태들에서, 방법은 전기 전도성 코일에서 전류의 흐름을 유도하기 위해 외부적으로 생성된 자기장에 커플링하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 개시의 일부 양태들에서, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 장치는 제 1 전류를 전도하기 위한 복수의 제 1 수단에 의해 적어도 부분적으로 형성된 전자 디바이스를 하우징하기 위한 수단을 포함할 수도 있다. 복수의 제 1 수단은 서로 이격된다. 장치는 제 1 전류와는 상이한 제 2 전류를 전도하기 위한 제 2 수단 및 제 1 전류 또는 제 2 전류 중 어느 하나 또는 양자 모두를 전자 디바이스에서의 전자 회로들에 제공하기 위한 수단을 더 포함할 수도 있다.
일부 양태들에서, 장치는 전자 회로들에 제공되는 결합된 전류를 형성하기 위해 제 1 전류와 제 2 전류를 결합하기 위한 수단을 더 포함한다.
다음의 상세한 설명 및 첨부한 도면들은 본 발명의 본질 및 이점들의 더 나은 이해를 제공한다.
다음에 오는 논의 및 특히 도면들에 대하여, 도시된 특이사항들이 예시적인 논의의 목적들을 위한 예들을 나타내고, 본 개시의 원리들 및 개념적 양태들의 설명을 제공하기 위해 제시된다는 것이 강조된다. 이와 관련하여, 본 개시의 근본적인 이해를 위해 필요한 것을 넘어서 구현 상세들을 도시하기 위한 어떤 시도도 이루어지지 않는다. 다음에 오는 논의는, 도면들과 함께, 본 개시에 따른 실시형태들이 실시될 수도 있는 방법을 당업자들에게 명백하게 한다. 첨부한 도면들에서:
도 1 은 예시적인 실시형태에 따른 무선 전력 전송 시스템의 기능적 블록 다이어그램이다.
도 2 는 예시적인 실시형태에 따른 무선 전력 전송 시스템의 기능적 블록 다이어그램이다.
도 3 은 예시적인 실시형태에 따른 전력 송신 또는 수신 엘리먼트를 포함하는 도 2 의 송신 회로부 또는 수신 회로부의 부분의 개략적 다이어그램이다.
도 4a 및 도 4b 는 전자 디바이스에 대한 하우징들의 예시적인 예들을 나타낸다.
도 5a, 도 5b, 및 도 5c 는 본 개시에 따른 전자 디바이스에 대한 하우징의 세그먼트화된 백 커버의 예들을 예시한다.
도 6a 및 도 6b 는 본 개시의 일부 실시형태들에 따른 전력 수신 엘리먼트의 일 예를 도시한다.
도 6c 및 도 6ca 는 도 6b 에 도시된 전력 수신 엘리먼트의 일부 상세들을 도시한다.
도 6d 는 본 개시의 일부 실시형태들에 따른 전력 수신 엘리먼트의 동작을 예시한다.
도 6e 는 자기 쉴드의 일 예를 예시한다.
도 7a 및 도 7b 는 본 개시의 일부 실시형태들에 따른 전력 수신 엘리먼트를 예시한다.
도 7c 는 본 개시의 일부 실시형태들에 따른 전력 수신 엘리먼트를 예시한다.
도 8a 및 도 8b 는 본 개시의 일부 실시형태들에 따른 수직으로 적층된 전력 수신 엘리먼트들의 예들을 예시한다.
도 9 는 본 개시의 일부 실시형태들에 따른 수평으로 구성된 전력 수신 엘리먼트의 일 예를 예시한다.
도 10 은 본 개시의 일부 실시형태들에 따른 수직으로 적층된 전력 수신 엘리먼트의 일 예를 예시한다.
도 11a, 도 11b, 및 도 11c 는 본 개시에 따른 추가적인 양태들을 도시하는 예들을 예시한다.
다음의 설명에서, 설명의 목적들을 위해, 다수의 예들 및 특정 상세들이 본 개시의 철저한 이해를 제공하기 위하여 기재된다. 그러나, 청구항들에서 표현한 바와 같은 본 개시는 이들 예들에서의 피처들의 일부 또는 전부를 단독으로 또는 아래에 설명된 다른 피처들과 조합하여 포함할 수도 있고, 본 명세서에서 설명된 피처들 및 개념들의 수정들 및 등가물들을 더 포함할 수도 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다.
무선 전력 전송은 전기장들, 자기장들, 전자기장들, 또는 그 외의 다른 것과 연관된 임의의 형태의 에너지를 물리적 전기 도체들의 사용 없이 (예를 들어, 전력은 자유 공간 (free space) 을 통하여 전송될 수도 있다) 송신기로부터 수신기로 전송하는 것을 지칭할 수도 있다. 무선장 (예를 들어, 자기장 또는 전자기장) 으로의 전력 출력은 전력 전송을 달성하기 위해 "전력 수신 엘리먼트" 에 의해 수신되거나, 캡처되거나, 또는 커플링될 수도 있다.
도 1 은 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 기능적 블록 다이어그램이다. 입력 전력 (102) 은 에너지 전송을 수행하기 위한 무선 (예를 들어, 자기 또는 전자기) 장 (105) 을 생성하기 위해 전력 소스 (이 도면에는 미도시됨) 로부터 송신기 (104) 에 제공될 수도 있다. 수신기 (108) 는 무선장 (105) 에 커플링하고 출력 전력 (110) 에 커플링된 디바이스 (이 도면에는 미도시됨) 에 의한 소비 또는 저장을 위한 출력 전력 (110) 을 생성할 수도 있다. 송신기 (104) 및 수신기 (108) 는 거리 (112) 만큼 분리될 수도 있다. 송신기 (104) 는 수신기 (108) 에 에너지를 송신/커플링하기 위해 전력 송신 엘리먼트 (114) 를 포함할 수도 있다. 수신기 (108) 는 송신기 (104) 로부터 송신된 에너지를 수신 또는 캡처/커플링하기 위해 전력 수신 엘리먼트 (118) 를 포함할 수도 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 송신기 (104) 및 수신기 (108) 는 상호 공진 관계에 따라 구성될 수도 있다. 수신기 (108) 의 공진 주파수 및 송신기 (104) 의 공진 주파수가 실질적으로 동일하거나 또는 매우 가까울 때, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 송신 손실들이 감소된다. 이로써, 무선 전력 전송은 더 큰 거리들에 걸쳐 제공될 수도 있다. 공진 유도 커플링 기법들은 따라서 다양한 거리들에 걸쳐 그리고 다양한 유도 전력 송신 및 수신 엘리먼트 구성들로 개선된 효율 및 전력 전송을 허용할 수도 있다.
소정의 실시형태들에서, 무선장 (105) 은 아래에 추가로 설명될 바와 같이 송신기 (104) 의 "근접장 (near field)" 에 대응할 수도 있다. 근접장은 전력 송신 엘리먼트 (114) 로부터 멀리 전력을 최소로 방사하는 전력 송신 엘리먼트 (114) 에서의 전류들 및 전하들로부터 생기는 강한 리액티브 장이 존재하는 영역에 대응할 수도 있다. 근접장은 전력 송신 엘리먼트 (114) 의 약 1 파장 (또는 그 일부) 내에 있는 영역에 대응할 수도 있다.
소정의 실시형태들에서, 효율적인 에너지 전송은 원격장 (far field) 에 전자기파에서의 에너지의 대부분을 전파하기 보다는 전력 수신 엘리먼트 (118) 에 무선장 (105) 에서의 에너지의 많은 부분을 커플링하는 것에 의해 발생할 수도 있다.
소정의 구현들에서, 송신기 (104) 는 전력 송신 엘리먼트 (114) 의 공진 주파수에 대응하는 주파수로 시변 (time varying) 자기 (또는 전자기) 장을 출력할 수도 있다. 수신기 (108) 가 무선장 (105) 내에 있을 때, 시변 자기 (또는 전자기) 장은 전력 수신 엘리먼트 (118) 에서 전류를 유도할 수도 있다. 상기 설명한 바와 같이, 전력 수신 엘리먼트 (118) 가 전력 송신 엘리먼트 (114) 의 주파수에서 공진하기 위해 공진 회로로서 구성되면, 에너지는 효율적으로 전송될 수도 있다. 전력 수신 엘리먼트 (118) 에서 유도된 교류 (alternating current; AC) 신호는 부하를 충전하거나 또는 부하에 전력공급하기 위해 제공될 수도 있는 직류 (direct current; DC) 신호를 생성하도록 정류될 수도 있다.
도 2 는 다른 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 전송 시스템 (200) 의 기능적 블록 다이어그램이다. 시스템 (200) 은 송신기 (204) 및 수신기 (208) 를 포함할 수도 있다. 송신기 (204) (본 명세서에서 전력 송신 유닛 (PTU) 으로 또한 지칭됨) 는 발진기 (222), 드라이버 회로 (224), 전단 회로 (226) 를 포함할 수도 있는 송신 회로부 (206) 를 포함할 수도 있다. 발진기 (222) 는 주파수 제어 신호 (223) 에 응답하여 조정할 수도 있는 원하는 주파수에서 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. 발진기 (222) 는 드라이버 회로 (224) 에 발진기 신호를 제공할 수도 있다. 드라이버 회로 (224) 는 입력 전압 신호 (VD) (225) 에 기초하여 예를 들어, 전력 송신 엘리먼트 (214) 의 공진 주파수에서, 전력 송신 엘리먼트 (214) 를 드라이빙하도록 구성될 수도 있다. 드라이버 회로 (224) 는 발진기 (222) 로부터 구형파를 수신하고 사인파를 출력하도록 구성된 스위칭 증폭기일 수도 있다.
전단 회로 (226) 는 고조파들 또는 다른 원하지 않는 주파수들을 걸러 내기 위해 필터 회로를 포함할 수도 있다. 전단 회로 (226) 는 송신기 (204) 의 임피던스를 전력 송신 엘리먼트 (214) 에 매칭시키기 위해 매칭 회로를 포함할 수도 있다. 아래에 더 상세히 설명될 바와 같이, 전단 회로 (226) 는 전력 송신 엘리먼트 (214) 와 공진 회로를 생성하기 위해 튜닝 회로를 포함할 수도 있다. 전력 송신 엘리먼트 (214) 를 드라이빙하는 결과로서, 전력 송신 엘리먼트 (214) 는 배터리 (236) 를 충전하거나, 또는 다르게는 부하에 전력공급하기에 충분한 레벨에서 전력을 무선으로 출력하기 위해 무선장 (205) 을 생성할 수도 있다.
송신기 (204) 는 송신 회로부 (206) 의 하나 또는 양태들을 제어하거나 또는 전력의 전송을 관리하는 것에 관련된 다른 동작들을 달성하도록 구성된 송신 회로부 (206) 에 동작가능하게 커플링된 제어기 (240) 를 더 포함할 수도 있다. 제어기 (240) 는 마이크로제어기 또는 프로세서일 수도 있다. 제어기 (240) 는 ASIC (application-specific integrated circuit) 으로서 구현될 수도 있다. 제어기 (240) 는 송신 회로부 (206) 의 각각의 컴포넌트에, 직접적으로 또는 간접적으로, 동작가능하게 접속될 수도 있다. 제어기 (240) 는 송신 회로부 (206) 의 컴포넌트들의 각각으로부터 정보를 수신하고 수신된 정보에 기초하여 계산들을 수행하도록 추가로 구성될 수도 있다. 제어기 (240) 는 그 컴포넌트의 동작을 조정할 수도 있는 컴포넌트들의 각각에 대한 제어 신호들 (예를 들어, 신호 (223)) 을 생성하도록 구성될 수도 있다. 이로써, 제어기 (240) 는 그것에 의해 수행된 동작들의 결과에 기초하여 전력 전송을 조정 또는 관리하도록 구성될 수도 있다. 송신기 (204) 는 예를 들어, 제어기 (240) 로 하여금, 무선 전력 전송의 관리에 관련된 것들과 같은 특정한 기능들을 수행하게 하기 위한 명령들과 같은 데이터를 저장하도록 구성된 메모리 (미도시) 를 더 포함할 수도 있다.
수신기 (208) (본 명세서에서 전력 수신 유닛 (PRU) 으로 또한 지칭됨) 는 전단 회로 (232) 및 정류기 회로 (234) 를 포함할 수도 있는 수신 회로부 (210) 를 포함할 수도 있다. 전단 회로 (232) 는 수신 회로부 (210) 의 임피던스를 전력 수신 엘리먼트 (218) 에 매칭시키기 위해 매칭 회로부를 포함할 수도 있다. 아래에 설명될 바와 같이, 전단 회로 (232) 는 전력 수신 엘리먼트 (218) 와 공진 회로를 생성하기 위해 튜닝 회로를 더 포함할 수도 있다. 정류기 회로 (234) 는 도 2 에 도시한 바와 같이, 배터리 (236) 를 충전하기 위해 AC 전력 입력으로부터 DC 전력 출력을 생성할 수도 있다. 수신기 (208) 및 송신기 (204) 는 추가적으로 별개의 통신 채널 (219) (예를 들어, 블루투스, 지그비, 셀룰러 등) 상에서 통신할 수도 있다. 수신기 (208) 및 송신기 (204) 는 대안적으로 무선장 (205) 의 특성들을 이용하여 대역내 시그널링을 통해 통신할 수도 있다.
수신기 (208) 는 송신기 (204) 에 의해 송신되고 수신기 (208) 에 의해 수신된 전력의 양이 배터리 (236) 를 충전하기에 적절한지 여부를 결정하도록 구성될 수도 있다. 소정의 실시형태들에서, 송신기 (204) 는 에너지 전송을 제공하기 위한 직접장 (direct field) 커플링 계수 (k) 로 주로 비방사장 (non-radiative field) 을 생성하도록 구성될 수도 있다. 수신기 (208) 는 무선장 (205) 에 직접 커플링할 수도 있고 출력 또는 수신 회로부 (210) 에 커플링된 배터리 (또는 부하) (236) 에 의한 소비 또는 저장을 위한 출력 전력을 생성할 수도 있다.
수신기 (208) 는 무선 전력 수신기 (208) 의 하나 이상의 양태들을 관리하기 위해 상기 설명한 바와 같이 송신 제어기 (240) 와 유사하게 구성된 제어기 (250) 를 더 포함할 수도 있다. 수신기 (208) 는 예를 들어, 제어기 (250) 로 하여금 무선 전력 전송의 관리에 관련된 것들과 같은, 특정한 기능들을 수행하게 하기 위한 명령들과 같은 데이터를 저장하도록 구성된 메모리 (미도시) 를 더 포함할 수도 있다.
상기 논의한 바와 같이, 송신기 (204) 및 수신기 (208) 는 거리만큼 분리될 수도 있고 송신기 (204) 와 수신기 (208) 사이의 송신 손실들을 최소화하기 위해 상호 공진 관계에 따라 구성될 수도 있다.
도 3 은 예시적인 실시형태들에 따른, 도 2 의 송신 회로부 (206) 또는 수신 회로부 (210) 의 부분의 개략적 다이어그램이다. 도 3 에 예시한 바와 같이, 송신 또는 수신 회로부 (350) 는 전력 송신 또는 수신 엘리먼트 (352) 및 튜닝 회로 (360) 를 포함할 수도 있다. 전력 송신 또는 수신 엘리먼트 (352) 는 또한 안테나 또는 "루프" 안테나로 지칭되거나 또는 이들로서 구성될 수도 있다. 용어 "안테나" 는 일반적으로 다른 "안테나" 에 커플링하기 위한 에너지를 무선으로 출력 또는 수신할 수도 있는 컴포넌트를 지칭한다. 전력 송신 또는 수신 엘리먼트 (352) 는 또한, "자기" 안테나, 또는 유도 코일, 공진기, 또는 공진기의 부분으로 본 명세서에서 지칭되거나 또는 이들로서 구성될 수도 있다. 전력 송신 또는 수신 엘리먼트 (352) 는 또한, 전력을 무선으로 출력 또는 수신하도록 구성되는 타입의 코일 또는 공진기로 지칭될 수도 있다. 본 명세서에서 사용한 바와 같이, 전력 송신 또는 수신 엘리먼트 (352) 는 전력을 무선으로 출력 및/또는 수신하도록 구성되는 타입의 "전력 전송 컴포넌트" 의 일 예이다. 전력 송신 또는 수신 엘리먼트 (352) 는 페라이트 코어 (이 도면에는 미도시됨) 와 같은 물리적 코어 또는 에어 코어 (air core) 를 포함할 수도 있다.
전력 송신 또는 수신 엘리먼트 (352) 가 튜닝 회로 (360) 와 공진 회로 또는 공진기로서 구성될 때, 전력 송신 또는 수신 엘리먼트 (352) 의 공진 주파수는 인덕턴스 및 커패시턴스에 기초할 수도 있다. 인덕턴스는 단순히 전력 송신 또는 수신 엘리먼트 (352) 를 형성하는 코일 또는 다른 인덕터에 의해 생성된 인덕턴스일 수도 있다. 커패시턴스 (예를 들어, 커패시터) 는 원하는 공진 주파수에서 공진 구조를 생성하기 위해 튜닝 회로 (360) 에 의해 제공될 수도 있다. 비제한적인 예로서, 튜닝 회로 (360) 는 커패시터 (354) 를 포함할 수도 있고 공진 회로를 생성하기 위해 커패시터 (356) 가 송신 및/또는 수신 회로부 (350) 에 추가될 수도 있다.
튜닝 회로 (360) 는 전력 송신 또는 수신 엘리먼트 (352) 와 공진 회로를 형성하기 위해 다른 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 다른 비제한적인 예로서, 튜닝 회로 (360) 는 회로부 (350) 의 2 개의 단자들 사이에 병렬로 배치된 커패시터 (미도시) 를 포함할 수도 있다. 여전히 다른 설계들이 가능하다. 일부 실시형태들에서, 전단 회로 (226) 에서의 튜닝 회로는 전단 회로 (232) 에서의 튜닝 회로와 동일한 설계 (예를 들어, 360) 를 가질 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 전단 회로 (226) 는 전단 회로 (232) 에서와는 상이한 튜닝 회로 설계를 이용할 수도 있다.
전력 송신 엘리먼트들에 대해, 전력 송신 또는 수신 엘리먼트 (352) 의 공진 주파수에 실질적으로 대응하는 주파수를 가진 신호 (358) 가 전력 송신 또는 수신 엘리먼트 (352) 에 대한 입력일 수도 있다. 전력 수신 엘리먼트들에 대해, 전력 송신 또는 수신 엘리먼트 (352) 의 공진 주파수에 실질적으로 대응하는 주파수를 가진 신호 (358) 가 전력 송신 또는 수신 엘리먼트 (352) 로부터의 출력일 수도 있다.
전자 디바이스들은 점점 더 전자 디바이스들의 하우징들/케이싱들의 설계에 있어서 금속성 백 커버들을 통합하고 있다. 그러나, 금속성 백 커버들은 금속이 전자기 (EM) 방사를 흡수할 수 있기 때문에 무선 통신을 위한 도전과제를 제시한다. 셀룰러 통신 및 다른 형태들의 무선 통신 (예를 들어, WiFi, 블루투스 등) 을 위해 이용되는 안테나들을 수용하기 위해, 금속성 백 커버는 다수의 피스들로 분할될 수도 있고, 그 피스들 사이의 슬롯들에는 안테나들이 포지셔닝된다. 슬롯들은 금속성 백 커버들의 존재에도 불구하고 EM 방사의 송신 및 수신을 허용한다.
도 4a 는 본 개시에 따른 전자 디바이스 (40) 의 개략적 표현을 나타낸다. 전자 디바이스 (40) 는 모바일 컴퓨팅 디바이스 (예를 들어, 컴퓨터 태블릿, 랩톱 등), 모바일 통신 디바이스 (예를 들어, 셀룰러 폰), 스마트폰 디바이스 등일 수도 있다. 전자 디바이스 (40) 는 전자 디바이스 (40) 를 하우징하기 위한 수단 (하우징 (400)) 내에 하우징된 전자 컴포넌트들 (42) 을 포함할 수도 있다. 하우징 (400) 은 프론트 커버 (402) 및 백 커버 (404) 를 포함할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 프론트 커버 (402) 는 전자 디바이스 (40) 의 디스플레이 패널 컴포넌트 (예를 들어, 발광 다이오드 어레이) 를 포함할 수도 있다. 디스플레이 패널 프론트 커버 (402) 는 디스플레이를 드라이빙하기 위하여 전자 컴포넌트 (42) 에 대한 커넥션들을 포함할 수도 있고, 하우징 (400) 을 정의하는 인클로저를 완성할 수 있는 보호용 외부 층을 가질 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 전자 디바이스 (40) 의 디스플레이 패널은 전자 컴포넌트들 (42) 과 통합될 수도 있고 프론트 커버 (402) 는 디스플레이 패널 맨위에 배치된 유리 또는 플라스틱 또는 다른 적절한 재료의 시트일 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 백 커버 (404) 는 전자 컴포넌트들 (42) 이 배치될 수도 있는 볼륨을 정의하는 쉘 (shell) 또는 다른 유사한 구조로서 구성될 수도 있다. 본 개시에 따르면, 백 커버 (404) 는 전기 전도성인 적합한 재료를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 백 커버 (404) 는 전부 전기 전도성 재료 또는 재료들일 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 백 커버 (404) 는 유리, 플라스틱 등과 같은 전기 비전도성 재료들도 물론 포함할 수도 있다. 백 커버 (404) 의 더 많은 상세들이 아래에 설명될 것이다.
도 4b 는 다른 실시형태들에 따른 하우징 (400') 의 개략적 표현을 나타낸다. 하우징 (400') 은 프론트 커버 (402'), 백 커버 (404'), 및 사이드 커넥터 (406') 를 포함할 수도 있다. 프론트 커버 (402') 는 상기 설명한 바와 같을 수도 있다. 백 커버 (404') 는 커버 플레이트, 패널, 또는 다른 이러한 유사한 구조로서 구성될 수도 있다. 본 개시에 따르면, 백 커버 (404') 는 전기 전도성인 임의의 적합한 재료를 포함할 수도 있고, 일부 실시형태들에서, 전기 비전도성 재료들을 포함할 수도 있다. 사이드 커넥터 (406') 는 프론트 커버 (402') 및 백 커버 (404') 를 함께 접속 또는 다르게는 접합시키는 것에 의해 하우징 (400') 의 인클로저를 완성하도록 구성될 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 사이드 커넥터 (406') 는 플라스틱 또는 금속성일 수도 있다.
도 5a 내지 도 5c 는 본 개시에 따른 백 커버 (500) 의 양태들을 예시한다. 백 커버 (500) 및 본 명세서에서 설명된 다른 실시형태들의 백 커버들의 설명은 도 4a 및 도 4b 에 도시된 예시적인 구성들에, 그리고 도시되지 않은 백 커버들의 다른 구성들에 적용되는 것으로 이해될 것이다.
도 5a 를 참조하면, 일부 실시형태들에서, 백 커버 (500) 는 여러 피스들: 상부 피스 (502), 중간 피스 (504), 및 하부 피스 (506) 로 파티셔닝될 수도 있다. 상부 피스 (502) 는 적합한 세퍼레이터 (52) 에 의해 중간 피스 (504) 로부터 분리될 수도 있다. 유사하게, 세퍼레이터 (54) 는 중간 피스 (504) 를 하부 피스 (506) 로부터 분리할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 세퍼레이터들 (52, 54) 은 전자 디바이스 (예를 들어, 40, 도 4a) 에서 통신 안테나들 (미도시) 을 수용하기 위하여 플라스틱 스트립들 또는 다른 전기 비전도성 재료일 수도 있다. 통신 안테나들은 셀룰러 통신, WiFi, 글로벌 포지셔닝 시스템들 (GPS), 블루투스 등을 제공할 수도 있다. 셀룰러 통신은 롱 텀 에볼루션 (LTE), 광대역 코드 분할 다중 액세스 (WCDMA), GSM (global systems for mobile), 코드 분할 다중 액세스 (CDMA) 등과 같은 표준들을 이용할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 상부 피스 (502) 및 하부 피스 (506) 는 예를 들어, 전자 디바이스에서 통신 안테나들을 추가로 수용하기 위해 전기 비전도성 재료일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 상부 피스 (502) 및 하부 피스 (506) 중 어느 하나 또는 양자 모두는 생략될 수도 있다: 예를 들어, 통신 안테나들의 구성에 의존하여, 통신 안테나들이 존재하지 않고, 기타 등등 때문이다. 그러나, 다음의 설명들은 상부 피스 (502) 컴포넌트 및 하부 피스 (506) 컴포넌트를, 그들이 일부 실시형태들에서는 존재할 수도 있고 다른 실시형태들에서는 어느 하나 또는 양자 모두가 생략될 수도 있다는 것을 바탕으로 하여 포함할 것이다.
본 개시에 따르면, 백 커버 (500) 의 부분은 여러 세그먼트들로 세그먼트화될 수도 있다. 도 5b 는 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 백 커버 (500) 의 중간 피스 (504) 가 전기 전도성 재료 (예를 들어, 금속) 일 수도 있다는 것을 도시한다. 중간 피스 (504) 는 복수의 전기 전도성 세그먼트들 ("금속성 세그먼트들") (504a 내지 504i) 로 파티셔닝될 수도 있다. 도 5b 는 중간 피스 (504) 가 3×3 그리드로 배열된 9 개의 세그먼트들로 파티셔닝된다는 것을 도시한다. 다른 실시형태들에서, 중간 피스 (504) 는 더 많거나 또는 더 적은 세그먼트들로 파티셔닝되고 3×3 그리드 이외의 구성들로 배열될 수도 있다.
전도성 세그먼트들 (504a 내지 504i) 은 서로 이격될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 예를 들어, 슬롯들 (512) 은 전도성 세그먼트들 (504a 내지 504i) 사이에 물리적 분리를 제공할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 슬롯들 (512) 중의 일부는 전도성 세그먼트들 (504a 내지 504i) 을 함께 유지할 수 있는 플라스틱 또는 그 외의 다른 전기 비전도성 재료로 채워질 수도 있다.
백 커버 (500) 의 중간 피스 (504) 는 임의적인 패턴들로 파티셔닝될 수도 있다. 도 5b 는 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 전도성 세그먼트들 (504a 내지 504i) 을 분리하는 슬롯들 (512) 이 수평으로 및/또는 수직으로 직선 방향들로 이어질 수도 있고; 전도성 세그먼트들 (504a 내지 504i) 이 직사각형이라는 것을 도시한다. 다른 실시형태들에서, 예를 들어 도 5c 에 도시한 바와 같이, 슬롯들 (512') 은 대각선들을 따라 이어질 수도 있다. 전도성 세그먼트들 (504a' 내지 504i') 은 규칙적인 다각형들 (예를 들어, 오각형들, 육각형들 등) 또는 임의적으로 형상화된 다각형들일 수도 있다. 도시하지는 않았지만, 여전히 다른 실시형태들에서, 슬롯들은 곡선 변들을 갖는 전도성 세그먼트들을 정의하기 위해 구부러질 수도 있는 것으로 이해된다.
논의는 이제 본 개시에 따른 전력 수신 엘리먼트들의 설명들로 돌아갈 것이다. 도 6a 및 도 6b 는 예를 들어, 본 개시의 일부 실시형태들에 따른 전력 수신 엘리먼트 (610) (도 6b) 로 구성된 백 커버 (600) 의 예시적인 예를 도시한다. 백 커버 (600) 는 상부 피스 (602), 중간 피스 (604), 및 하부 피스 (606) 를 포함할 수도 있다. 상부 피스 (602) 는 도 5a 에서 설명한 바와 같이 적합한 세퍼레이터 (62) 에 의해 중간 피스 (604) 로부터 분리될 수도 있다. 유사하게, 세퍼레이터 (64) 는 중간 피스 (604) 를 하부 피스 (606) 로부터 분리할 수도 있다.
도 6a 를 참조하면, 중간 피스 (604) 는 전기 전도성일 수도 있다. 중간 피스 (604) 는 전류를 전도하기 위한 복수의 수단으로 파티셔닝될 수도 있다. 예를 들어, 중간 피스 (604) 는 전도성 세그먼트들 (604a, 604b) 을 포함할 수도 있다. 전도성 세그먼트 (604a) 는 예를 들어, 카메라의 렌즈를 수용하기 위해 개구부 (616) 를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 전도성 세그먼트 (604a) 는 전도성 세그먼트 (604b) 를 둘러싸거나 또는 다르게는 에워쌀 수도 있다. 슬롯들 (612) 은 전도성 세그먼트 (604a) 를 전도성 세그먼트 (604b) 로부터 분리할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 슬롯 폭 (W) 은 2mm 또는 3mm 일 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 슬롯 폭 (W) 은 임의의 적합한 폭일 수도 있다. 전도성 세그먼트 (604a) 는 브레이크 (614) 를 포함할 수도 있다.
도 6b 를 참조하면, 전력 수신 엘리먼트 (610) 는 중간 피스 (604) 의 전도성 세그먼트들 (604a, 604b) 및 전도성 세그먼트들 (604a, 604b) 중에 배치된, 전류를 전도하기 위한 수단, 예를 들어, 전기 전도성 재료의 코일 ("전도성 코일") (622) 을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전도성 코일 (622) 은 가요성 인쇄 회로 기판 (PCB) 상에 형성된 (인쇄된, 에칭된 등등) 전도성 트레이스들을 포함할 수도 있다. 가요성 PCB 는 슬롯들 (612) 에 배치될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 전도성 코일 (622) 은 슬롯들 (612) 에 배치된 와이어의 코일을 포함할 수도 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 전도성 코일 (622) 은 전도성 세그먼트들 (604a, 604b) 을 분리하는 슬롯들 (612) 을 따라 배열될 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 전도성 코일 (622) 은 슬롯들 (612) 에 의해 정의된 공간들 내에 배치될 수도 있다. 전력 수신 엘리먼트 (610) 는 전도성 세그먼트 (604a) 및 전도성 코일 (622) 에서 생성된 전류를 전자 디바이스의 전자 컴포넌트들 (예를 들어, 42, 도 1) 에 제공하기 위한 수단을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 예를 들어, 전력 수신 엘리먼트 (610) 는 전자 디바이스의 전자 컴포넌트들 (예를 들어, 42, 도 1) 에 접속하여 그 전자 컴포넌트들에 전력을 제공할 수 있는 출력 단자들 (피드들) (624) 에 접속될 수도 있다.
도 6b 에서 식별된 전력 수신 엘리먼트 (610) 의 영역 (6C) 에 대한 추가적인 상세가 도 6c 를 참조하여 도시된다. 도 6c 에 도시된 추가적인 상세는 전도성 코일 (622) 의 일단이 출력 단자들 (624a) 중의 하나에 대한 전기적 커넥션 (626a) 을 가질 수도 있음을 드러내 보인다. 전도성 코일 (622) 의 타단은 전도성 세그먼트 (604a) 에 형성된 브레이크 (614) 의 일측의 전도성 세그먼트 (604a) 에 대한 커넥션 (626b) 을 가질 수도 있다. 전도성 세그먼트 (604a) 가 전도성 세그먼트 (604b) 를 에워싸기 때문에, 전도성 세그먼트 (604a) 는 전도성 코일 (622) 과 직렬로 접속되는 것으로 보여질 수도 있다. 이에 따라, 출력 단자 (624a) 에서 시작하여, 시계방향 경로가 전기적 커넥션 (626b) 까지 2 개의 턴들 또는 와인딩들에 대한 전도성 코일 (622) 을 따라가는 것에 의해 트레이싱될 수 있다. 시계방향 경로는 전도성 세그먼트 (604a) 에서 전기적 커넥션 (626b) 으로부터 다른 턴을 위한 브레이크 (614) 의 타측의 출력 단자 (624b) 를 가진 전기적 커넥션 (626c) 까지 계속된다. 이에 따라, 전도성 코일 (622) 은 전력 수신 엘리먼트 (610) 의 2 개의 턴들을 정의할 수도 있고 전도성 세그먼트 (604a) 는 전력 수신 엘리먼트 (610) 에서 추가적인 턴을 정의할 수도 있다.
도 6ca 는 도 6c 의 뷰 라인들 A-A 을 따라 취해진 단면도이다. 일부 실시형태들에서, 전도성 코일 (622) 은 슬롯들 (612) 에 의해 정의된 공간 (채널) 내에 배치될 수도 있다. 도 6ca 에 도시한 바와 같이, 일부 실시형태들에서, 전도성 코일 (622) 은 가요성 PCB 에 형성된 트레이스들을 포함할 수도 있다. 다른 실시형태들 (미도시) 에서, 전도성 코일 (622) 은 슬롯들 (612) 에 의해 정의된 공간 보다 위에 슬롯들 (612) 을 따라 놓여 있을 수도 있다.
도 6d 는 부하 (Rload) 에 전력을 제공하기 위한 무선 전력 전송 동안의 전력 수신 엘리먼트 (610) 를 예시한다. 동작 시에, 전도성 코일 (622) 이 전도성 세그먼트들 (604a, 604b) 중 어떤 것에 의해서도 커버되지 않기 때문에, 외부적으로 생성된 자기장 (66) 은 전도성 코일 (622) 에 직접 커플링할 수 있다. 외부적으로 생성된 자기장 (66) 의 직접 커플링은 전도성 코일 (622) 에서 전류의 흐름을 유도할 수 있으며, 이는 차례로 부하 (Rload) 에 전력을 제공하는데 이용될 수 있다. 추가로, 전도성 세그먼트 (604a) 에서의 와전류들 (68) 의 흐름이 생성되고 부하 (Rload) 에 제공될 수도 있다. 외부적으로 생성된 자기장 (66) 의 방향에 의존하여, 와전류들 (68) 의 방향은 도 6d 에 나타낸 바와 같이, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 있을 수도 있다. 전도성 세그먼트 (604a) 가 전도성 코일 (622) 과 직렬 방식으로 접속되기 때문에, 전도성 세그먼트 (604a) 에서 유도된 와전류들 (68) 은 전도성 코일 (622) 에서의 전류 흐름에 더해질 수 있고, 따라서 부하 (Rload) 에 결합된 전류를 제공한다.
도시하지는 않았지만, 정류 회로 (및 가능하다면 필터링, 변환 등을 위한 다른 수신 회로부) 는 배터리를 충전하거나 또는 다르게는 다른 회로부에 전력공급하는 것이 가능하게 하는데 적합한 방식으로 시변 전류 흐름을 직류 (DC) 레벨로 변환하기 위해 제공될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 튜닝 커패시터들 (미도시) 또는 다른 적합한 튜닝 네트워크는 외부적으로 생성된 자기장의 주파수에 매칭하는 공진 주파수를 갖는 공진 회로를 정의하기 위하여 전도성 코얼 (622) 에 접속될 수도 있다.
자기장들은 예를 들어, 전도성 세그먼트 (604a) 에서 유도될 수 있는 와전류들의 흐름 (68, 도 6d) 으로 인해, 무선 전력 전송 동안에 전력 수신 엘리먼트 (610) 에서 발생할 수 있다. 이들 자기장들은 전자 디바이스의 전자 컴포넌트들 (예를 들어, 42, 도 1) 에 커플링할 수도 있으며, 이는 전자 컴포넌트들의 적절한 동작을 간섭할 수 있다. 이에 따라 도 6e 에 나타낸 바와 같이, 일부 실시형태들에서, 자기 쉴딩 (632) 은 무선 전력 전송 동안에 발생할 수도 있는 임의의 자기장들로부터 전자 컴포넌트들을 쉴딩하기 위해 제공될 수도 있다. 자기 쉴딩 (632) 은 페라이트의 층; 예를 들어, 페라이트 테이프 또는 다른 적합한 페라이트 재료를 포함할 수도 있다. 자기 쉴딩 (632) 은 전도성 코일 (622) 맨위에 계층화될 수도 있다. 특히, 자기 쉴딩 (632) 은 백 커버 (600) 의 중간 피스 (604) 의 내부측에 배치될 수도 있다. 자기 쉴딩 (632) 은 전도성 코일 (622) 과 전자 컴포넌트들 (미도시) 사이에 포지셔닝될 수도 있고, 따라서 무선 전력 전송 동안에 전도성 코일 (622) 부근에서 발생할 수도 있는 자기장들로부터 전자 컴포넌트들을 쉴딩한다. 다른 양태에서, 자기 쉴딩 (632) 은 그 장 (field) 의 전도성 코일 (622) 및/또는 전도성 세그먼트 (604a) 와의 커플링을 향상시킬 수도 있는 방식으로 자기 플럭스가 이동하게 하는 경로를 제공한다.
도 7a 는 일부 실시형태들에 따른 백 커버 (700) 를 도시한다. 백 커버 (700) 는 상부 피스 (702), 중간 피스 (704), 및 하부 피스 (706) 를 포함할 수도 있다. 상부 피스 (702) 는 도 5a 에서 설명한 바와 같이 적합한 세퍼레이터 (72) 에 의해 중간 피스 (704) 로부터 분리될 수도 있다. 유사하게, 세퍼레이터 (74) 는 중간 피스 (704) 를 하부 피스 (706) 로부터 분리할 수도 있다. 중간 피스 (704) 는 전기 전도성이고 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 로 파티셔닝될 수도 있다. 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 은 슬롯들 (712) 에 의해 서로 분리될 수도 있다.
전력 수신 엘리먼트 (710) 는 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 및 그 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 중의 일부에 걸쳐서 배치된 전도성 코일 (722) 을 포함할 수도 있다. 도 7a 는 예를 들어, 전도성 코일 (722) 이 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704d 및 704f 내지 704i) 에 걸쳐서 놓여 있다는 것을 도시한다. 일부 실시형태들에서, 전도성 코일 (722) 은 예를 들어 도 6b 에 나타낸 바와 같이, 슬롯들 (712) 을 따라 놓여 있는 대신에 슬롯들 (712) 을 가로지를 수도 있다. 전도성 코일 (722) 은 전자 디바이스 (예를 들어, 40, 도 4a) 의 내부에 배치된, 중간 피스 (704) 바로 아래에 놓여 있을 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 전도성 코일 (722) 은 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 의 표면들로부터 약 0.1mm 의 거리만큼 이격될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 그 간격 거리는 상이할 수도 있다. 그 간격은 전기 비전도성 재료의 층을 이용하여 제공될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전도성 코일 (722) 에 대해 이용되는 재료 주위에 형성된 절연성 코팅은 간격을 제공하기 위해 서빙할 수도 있다.
전도성 코일 (722) 은 도 7a 에 도시한 바와 같이 2 개의 턴들을 가질 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 전도성 코일 (722) 은 상이한 수의 턴들을 가질 수도 있다. 전도성 코일 (722) 은 출력 단자들 (724) 을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 출력 단자들 (724) 은 전자 디바이스의 전자 컴포넌트들 (예를 들어, 42, 도 4a) 에 DC 레벨을 제공하기 위하여 정류기 회로 (미도시) 에 접속할 수도 있다.
동작 시에, 전력 수신 유닛 (710) 이 외부적으로 생성된 자기장 (미도시) 에 노출될 때, 와전류들이 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 에서 유도될 수도 있다. 도 7b 는 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 에서 발생할 수도 있는 (화살표들로 나타낸) 와전류들의 일 예를 예시한다. 와전류들의 흐름의 방향은 외부적으로 생성된 자기장의 방향에 의존한다. 슬롯들 (712) 의 슬롯 폭들 (W) 은 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 에서의 와전류들의 형성을 제어하기 위해 가변할 수 있다. 도 7b 에서 예시된 예에서, 예를 들어, 슬롯 폭 (W) 은 0.5mm 또는 1.0mm 일 수도 있지만, 다른 실시형태들에서는 상이할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 슬롯 폭 (W) 은 모든 슬롯들 (712) 에 대해 동일할 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 슬롯 폭 (W) 은 상이한 슬롯들 (712) 에 대해 상이할 수도 있다.
전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 에서의 와전류들의 흐름에 응답하여, 자기장들은 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 에서 발생할 수도 있다. 이들 자기장들은 차례로, 전도성 코일 (722) 에서 전류의 흐름을 유도할 수도 있으며, 이는 정류되어 출력 단자들 (724) 을 통해 부하 (미도시) 에 제공될 수 있다. 이것은 외부적으로 생성된 자기장에 대한 전도성 코일 (722) 의 "간접 (indirect)" 커플링으로 지칭될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 튜닝 커패시터들 (미도시) 또는 다른 적합한 튜닝 네트워크는 외부적으로 생성된 자기장의 주파수에 매칭하는 공진 주파수를 갖는 공진 회로를 정의하기 위하여 전도성 코일 (722) 에 접속될 수도 있다.
와전류들의 흐름으로 인해 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 로부터 발생하는 자기장들은 외부적으로 생성된 자기장의 소스 (미도시) 와 전력 수신 엘리먼트 (710) 사이의 상호 커플링을 증가시키기 위해 외부적으로 생성된 자기장과 커플링할 수도 있다. 도 7b 는 주 (dominant) 커플링이 발생할 수 있는 슬롯들 (712) 사이의 교차 영역들 (732) 을 예시한다. 이것은 교차점 주위의 와전류들 (예를 들어 741 내지 744) 로부터 생성된 자기장이 구조상으로 합산 (added up) 되기 때문이다.
도 7c 는 일부 실시형태들에 따른 전력 수신 엘리먼트 (710') 를 도시한다. 일부 실시형태들에서, 전도성 코일 (722') 은 더 작은 경계 (perimeter) 를 가질 수도 있다. 보다 구체적으로는, 전도성 코일 (722') 은 슬롯들 (712) 의 교차 영역들 (732) 에 더 가깝게 와인딩될 수도 있다. 교차 영역들 (732) 에서의 더 강한 자기장들은 전도성 코일 (722') 에서 더 큰 전류의 흐름을 유도할 수 있다. 하나의 양태에서, 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 에서의 와전류들이 슬롯들 (712) 에 더 가까운 영역들을 따라 더 많이 집중될 수도 있기 때문에 교차 영역들 (732) 에서의 더 강한 자기장들이 발생할 수도 있다.
도 7a 및 도 7c 에 나타내지는 않았지만, 자기 쉴드 (예를 들어, 632, 도 6e) 는 백 커버 (700) 의 내부측에 제공될 수도 있다. 보다 구체적으로는, 자기 쉴드는 무선 전력 전송 동안에 발생할 수 있는 자기장들에 노출될 수도 있는 전자 컴포넌트들과 전도성 코일 (722 (도 7a), 722' (도 7c)) 사이에 배치될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 자기 쉴드는 백 커버 (700) 의 중간 피스 (704) 의 전체 내측 표면을 커버할 수도 있다.
도 8a 는 일부 실시형태들에 따른 백 커버 (800) 를 도시한다. 백 커버 (800) 는 상부 피스 (802), 중간 피스 (804), 및 하부 피스 (806) 를 포함할 수도 있다. 상부 피스 (802) 는 도 5a 에서 설명한 바와 같이, 적합한 세퍼레이터 (82) 에 의해 중간 피스 (804) 로부터 분리될 수도 있다. 유사하게, 세퍼레이터 (84) 는 중간 피스 (804) 를 하부 피스 (806) 로부터 분리할 수도 있다. 중간 피스 (804) 는 전기 전도성이고 전도성 세그먼트들 (804a, 806b) 로 파티셔닝될 수도 있다. 전도성 세그먼트들 (804a, 806b) 은 슬롯 (812) 에 의해 분리될 수도 있다. 개구부 (816) 가 예를 들어, 카메라 렌즈를 수용하기 위해 전도성 세그먼트 (804a) 에 제공될 수도 있다.
전력 수신 엘리먼트 (810) 는 전도성 세그먼트들 (804a, 804b) 및 그 전도성 세그먼트들 (804a, 804b) 에 걸쳐서 배치된 전도성 코일 (822) 을 포함할 수도 있다. 전력 수신 엘리먼트 (810) 는 수직으로 적층된 구성의 일 예를 나타낸다. 도 8a 는 예를 들어, 2-엘리먼트 수직으로 적층된 구성을 도시한다.
전도성 코일 (822) 은 도 8a 에 도시한 바와 같이, 2 개의 턴들을 가질 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 전도성 코일 (822) 은 상이한 수의 턴들을 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전도성 코일 (822) 은 약 0.1mm 의 거리만큼 전도성 세그먼트들 (804a, 804b) 의 표면들로부터 이격될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 그 간격 거리는 상이할 수도 있다.
전도성 코일 (822) 은 출력 단자들 (824) 을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 출력 단자들 (824) 은 전자 디바이스의 전자 컴포넌트들 (예를 들어, 42, 도 4a) 에 DC 레벨을 제공하기 위하여 정류기 회로 (미도시) 에 접속할 수도 있다.
동작 시에, 전력 수신 유닛 (810) 이 외부적으로 생성된 자기장 (미도시) 에 노출될 때, 와전류들이 전도성 세그먼트들 (804a, 804b) 에서 유도될 수도 있다. 슬롯 (812) 의 폭은 전도성 세그먼트들 (804a, 804b) 에서의 와전류들의 형성을 제어하기 위해 증가 또는 감소될 수 있다.
와전류들의 흐름에 응답하여, 자기장들은 전도성 세그먼트들 (804a, 804b) 에서 발생할 수도 있다. 이들 자기장들은 차례로, 전도성 코일 (822) 에서 전류의 흐름을 유도할 수도 있으며 (외부적으로 생성된 자기장에 대한 간접 커플링), 이는 정류되어 출력 단자들 (824) 을 통해 부하 (미도시) 에 제공될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 튜닝 커패시터들 (미도시) 또는 다른 적합한 튜닝 네트워크는 외부적으로 생성된 자기장의 주파수에 매칭하는 공진 주파수를 갖는 공진 회로를 정의하기 위하여 전도성 코일 (822) 에 접속될 수도 있다.
도 8a 에 나타내지는 않았지만, 자기 쉴드 (예를 들어, 632, 도 6e) 는 백 커버 (800) 의 내부측에 제공될 수도 있다. 보다 구체적으로는, 자기 쉴드는 무선 전력 전송 동안에 발생할 수 있는 자기장들에 노출될 수도 있는 전자 컴포넌트들과 전도성 코일 (822) 사이에 배치될 수도 있다.
도 8b 는 도 8a 의 2-엘리먼트 수직으로 적층된 구성 대신에, 3-엘리먼트 수직으로 적층된 구성을 갖는 전력 수신 엘리먼트 (810') 를 도시한다. 백 커버 (800) 의 중간 피스 (804) 는 슬롯들 (812') 에 의해 분리된, 3 개의 수직으로 배열된 전도성 세그먼트들 (804a, 804b, 804c) 을 포함할 수도 있다. 전력 수신 엘리먼트 (810') 는 전도성 세그먼트들 (804a 내지 804c) 및 3 개의 수직으로 배열된 전도성 세그먼트들 (804a, 804b, 804c) 에 걸쳐서 와인딩하는 전도성 코일 (822') 을 포함할 수도 있다. 본 실시형태의 동작은 도 8a 에서 설명된 동작과 유사하다.
도 9 는 일부 실시형태들에 따른 백 커버 (900) 를 도시한다. 백 커버 (900) 는 상부 피스 (902), 중간 피스 (904), 및 하부 피스 (906) 를 포함할 수도 있다. 상부 피스 (902) 는 도 5a 에서 설명한 바와 같이 적합한 세퍼레이터 (92) 에 의해 중간 피스 (904) 로부터 분리될 수도 있다. 유사하게, 세퍼레이터 (94) 는 중간 피스 (904) 를 하부 피스 (906) 로부터 분리할 수도 있다. 중간 피스 (904) 는 전기 전도성이고 전도성 세그먼트들 (904a, 904b, 904c) 로 파티셔닝될 수도 있다. 전도성 세그먼트들 (904a 내지 904c) 은 슬롯들 (912) 에 의해 분리될 수도 있다. 개구부 (916) 가 예를 들어, 카메라 렌즈를 수용하기 위해 전도성 세그먼트들 (904b) 에 제공될 수도 있다.
도 8a 및 도 8b 에 도시된 수직으로 적층된 배열 대신에, 도 9 는 수평으로 배열된 전도성 코일 (922) 및 전도성 세그먼트들 (904a 내지 904c) 의 수평 구성을 갖는 전력 수신 엘리먼트 (910) 를 도시한다. 전도성 코일 (922) 은 전도성 세그먼트 (904b) 에 걸쳐서 놓여 있는 부분들, 및 슬롯들 (912) 을 따라 놓여 있는 부분들을 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 튜닝 커패시터들 (미도시) 또는 다른 적합한 튜닝 네트워크는 무선 전력 전송을 위해 외부적으로 생성된 자기장의 주파수에 매칭하는 공진 주파수를 갖는 공진 회로를 정의하기 위하여 전도성 코일 (922) 에 접속될 수도 있다.
슬롯들 (912) 을 따라 이어지는 전도성 코일 (922) 의 수직 부분들은 전도성 세그먼트들 (904a 내지 904c) 중 어떤 것에 의해서도 커버되지 않는다. 이에 따라, 외부적으로 생성된 자기장 (미도시) 의 존재 시에, 외부적으로 생성된 자기장은 전도성 코일 (922) 에서 전류의 흐름을 유도하기 위해 전도성 코일 (922) 의 이들 수직 부분들과 직접 커플링할 수 있다.
도 9 에 나타내지는 않았지만, 자기 쉴드 (예를 들어, 632, 도 6e) 는 백 커버 (900) 의 내부측에 제공될 수도 있다. 보다 구체적으로는, 자기 쉴드는 무선 전력 전송 동안에 발생할 수 있는 자기장들에 노출될 수도 있는 전자 컴포넌트들과 전도성 코일 (922) 사이에 배치될 수도 있다.
도 10 은 일부 실시형태들에 따른 백 커버 (1000) 를 도시한다. 백 커버 (1000) 는 상부 피스 (1002), 중간 피스 (1004), 및 하부 피스 (1006) 를 포함할 수도 있다. 상부 피스 (1002) 는 도 5a 에서 설명한 바와 같이, 적합한 세퍼레이터 (12) 에 의해 중간 피스 (1004) 로부터 분리될 수도 있다. 유사하게, 세퍼레이터 (14) 는 중간 피스 (1004) 를 하부 피스 (1006) 로부터 분리할 수도 있다. 중간 피스 (1004) 는 전기 전도성이고 전도성 세그먼트들 (1004a, 1004b, 1004c) 로 파티셔닝될 수도 있다. 전도성 세그먼트들 (1004a 내지 1004c) 은 슬롯들 (1012) 에 의해 분리될 수도 있다. 개구부 (1016) 가 예를 들어, 카메라 렌즈를 수용하기 위해 전도성 세그먼트 (1004b) 에 제공될 수도 있다.
도 10 에 도시된 전력 수신 엘리먼트 (1010) 는 도 8a 및 도 8b 에 나타낸 바와 같이, 수직으로 적층된 구성의 다른 예이다. 도 10 의 전력 수신 엘리먼트 (1010) 는 수직으로 적층된 전도성 세그먼트들 (1004a 내지 1004c) 및 전도성 코일 (1022) 을 포함할 수도 있다. 전도성 코일 (1022) 은 슬롯들 (1012) 을 따라 놓여 있는 부분들 (1022a), 및 전도성 세그먼트들 (1004a 내지 1004c) 의 외주부들을 따라 이어지는 부분들 (1022b) 을 가질 수도 있다.
전력 수신 엘리먼트 (1010) 는 직렬 방식으로 전도성 세그먼트들 (1004a 내지 1004c) 을 함께 접속하는 커넥터들 (1032a, 1032b) 을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 커넥터 (1032a) 는 전도성 세그먼트들 (1004a 및 1004b) 을 함께 접속시킬 수도 있고, 커넥터 (1032b) 는 전도성 세그먼트들 (1004b 및 1004c) 을 함께 접속시킬 수도 있다. 직렬 접속된 세그먼트들 (1004a 내지 1004c) 은 전력 수신 엘리먼트 (1010) 에서 1/2 의 턴을 정의하는 것으로서 보여질 수도 있다. 도 10 에 나타낸 실시형태에서, 전도성 코일 (1022) 은 전력 수신 엘리먼트 (1010) 에서의 총 2.5 개의 턴들에 대해, 전력 수신 엘리먼트 (1010) 에서 2 개의 턴들을 정의한다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 튜닝 커패시터들 (미도시) 또는 다른 적합한 튜닝 네트워크는 무선 전력 전송을 위해 외부적으로 생성된 자기장의 주파수에 매칭하는 공진 주파수를 갖는 공진 회로를 정의하기 위하여 전도성 코일 (1022) 에 접속될 수도 있다.
전도성 코일 (1022) 은 전도성 세그먼트들 (1004a 내지 1004c) 중 어떤 것에 의해서도 커버되지 않는다. 이에 따라, 외부적으로 생성된 자기장 (미도시) 의 존재 시에, 외부적으로 생성된 자기장은 전도성 코일 (1022) 에서 전류의 흐름을 유도하기 위해 전도성 코일 (1022) 과 직접 커플링할 수 있다. 전력 수신 엘리먼트 (1010) 에서의 유도된 전류의 경로는 전도성 코일 (1022) 및 전도성 세그먼트들 (1004a, 1004b, 및 1004c) 을 포함한다. 전력은 전력 수신 엘리먼트 (1010) 의 어디에서든 탭핑될 수 있어서 편리하다.
도 10 에 도시하지는 않았지만, 자기 쉴드 (예를 들어, 632, 도 6e) 는 백 커버 (1000) 의 내부측에 제공될 수도 있다. 자기 쉴드는 무선 전력 전송 동안에 발생할 수 있는 자기장들에 노출될 수도 있는 전자 컴포넌트들과 전도성 코일 (1022) 사이에 배치될 수도 있다. 보다 구체적으로는, 자기 쉴드는 슬롯들 (1012) 을 따라 놓여 있는 전도성 코일 (1022) 의 부분들 상에 제공될 수도 있다.
도 11a 는 일부 실시형태들에 따른 백 커버 (1100a) 를 도시한다. 백 커버 (1100a) 는 상부 피스 (1102), 중간 피스 (1104), 및 하부 피스 (1106) 를 포함할 수도 있다. 중간 피스 (1104) 는 전기 전도성일 수도 있고, 도 11a 는 중간 피스 (1104) 가 도 7a 에 도시된 실시형태들과 유사하게 4 개의 전도성 세그먼트들 (1104a, 1104b, 1104c, 1104d) 로 파티셔닝될 수도 있다는 것을 도시한다. 전도성 세그먼트들 (1104a 내지 1104d) 은 슬롯들 (1112) 에 의해 분리될 수도 있다.
전력 수신 엘리먼트 (1110) 는 전도성 세그먼트들 (1104a 내지 1104b) 및 그 전도성 세그먼트들 (1104a 내지 1104d) 에 걸쳐서 배치된 전도성 코일 (1122) 을 포함할 수도 있다. 전도성 코일 (1122) 은 전자 디바이스 (예를 들어, 40, 도 4a) 의 내부에 배치된, 중간 피스 (1104) 바로 아래에 놓여 있을 수도 있다.
동작 시에, 전력 수신 유닛 (1110) 이 외부적으로 생성된 자기장 (미도시) 에 노출될 때, 와전류들이 전도성 세그먼트들 (1104a 내지 1104d) 에서 유도될 수도 있다. 와전류들의 흐름에 응답하여, 자기장들은 전도성 세그먼트들 (1104a 내지 1104d) 로부터 발생할 수도 있다. 이들 자기장들은 차례로, 도 7b 와 유사한, 전도성 코일 (1122) 에서 전류의 흐름을 유도할 수도 있으며 (외부적으로 생성된 자기장에 대한 간접 커플링), 이는 정류되어 부하 (미도시) 에 제공될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 튜닝 커패시터들 (미도시) 또는 다른 적합한 튜닝 네트워크는 외부적으로 생성된 자기장의 주파수에 매칭하는 공진 주파수를 갖는 공진 회로를 정의하기 위하여 전도성 코일 (1122) 에 접속될 수도 있다.
도 11b 는 도 11a 에 도시된 실시형태의 변형을 나타낸다. 도 11b 는 일부 실시형태들에 따른 백 커버 (1100b) 를 도시한다. 백 커버 (1100b) 는 상부 피스 (1102), 중간 피스 (1104'), 및 하부 피스 (1106) 를 포함할 수도 있다. 중간 피스 (1104') 는 전기 전도성일 수도 있고, 도 11b 는 중간 피스 (1104') 가 4 개의 전도성 세그먼트들 (1104a', 1104b', 1104c', 1104d') 로 파티셔닝될 수도 있다는 것을 도시한다. 전력 수신 엘리먼트 (1110') 는 전도성 세그먼트들 (1104a' 내지 1104d') 및 그 전도성 세그먼트들 (1104a' 내지 1104d') 에 걸쳐서 배치된 전도성 코일 (1122) 을 포함할 수도 있다. 전도성 코일 (1122) 은 전자 디바이스 (예를 들어, 40, 도 4a) 의 내부에 배치된, 중간 피스 (1104) 바로 아래에 놓여 있을 수도 있다.
전도성 세그먼트들 (1104a' 내지 1104d') 은 슬롯들 (1112') 이 형상에 있어서 가변할 수 있도록 형상화될 수도 있다. 도 11b 는 예를 들어, 개방 영역 (1132') 이 중간 피스 (1104') 의 중심 부분에 정의될 수도 있는 일 실시형태를 도시한다. 개방 영역 (1132') 은 각각의 전도성 세그먼트들 (1104a' 내지 1104d') 에서의 교차점 주위의 4 개의 와전류의 더 큰 전류 경로 및 매그니튜드를 증가시키는 것에 의해 상호 인덕턴스를 증가시킬 수 있다. 코일이 개방 영역 (1132') 내측에 있는 다른 실시형태에서, 개방 영역 (1132') 은 도 11a 에 대해 상기 설명된 간접 커플링에 더하여, 외부적으로 생성된 자기장 (미도시) 이 전도성 코일 (1122) 과 직접 커플링하는 것을 허용할 수도 있다. 개방 영역 (1132') 은 예를 들어, 환경으로부터 밑에 있는 컴포넌트들을 보호하기 위해 비전도성 재료 (미도시) 로 커버될 수도 있다.
도 11c 는 도 11a 에 도시된 실시형태의 또 다른 변형을 나타낸다. 도 11c 는 일부 실시형태들에 따른 백 커버 (1100c) 를 도시한다. 백 커버 (1100c) 는 상부 피스 (1102), 중간 피스 (1104''), 및 하부 피스 (1106) 를 포함할 수도 있다. 중간 피스 (1104'') 는 전기 전도성일 수도 있고, 도 11c 는 중간 피스 (1104'') 가 4 개의 전도성 세그먼트들 (1104a'', 1104b'', 1104c'', 1104d'') 로 파티셔닝될 수도 있다는 것을 도시한다. 전력 수신 엘리먼트 (1110'') 는 전도성 세그먼트들 (1104a'' 내지 1104d'') 및 그 전도성 세그먼트들 (1104a'' 내지 1104d'') 에 걸쳐서 배치된 전도성 코일 (1122) 을 포함할 수도 있다. 전도성 코일 (1122) 은 전자 디바이스 (예를 들어, 40, 도 4a) 의 내부에 배치된, 중간 피스 (1104) 바로 아래에 놓여 있을 수도 있다.
전도성 세그먼트들 (1104a'' 내지 1104d'') 은 슬롯들 (1112'') 이 형상에 있어서 가변할 수 있도록 형상화될 수도 있다. 도 11c 는 예를 들어, 개방 영역 (1132'') 이 중간 피스 (1104'') 의 중심 부분에 정의될 수도 있는 일 실시형태를 도시한다. 세그먼트 (1134) 는 개방 영역 (1132'') 에 제공될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 세그먼트 (1134) 는 전도성 세그먼트들 (1104a'' 내지 1104d'') 과 동일한 전도성 재료일 수도 있다. 세그먼트 (1134) 가 전도성 코일 (1122) 에 대한 외부적으로 생성된 자기장 (미도시) 의 직접 커플링을 방지할 수도 있지만, 전도성 세그먼트들 (1104a'' 내지 1104d'') 과 동일한 재료인 세그먼트 (1134) 는 백 커버 (1100c) 의 설계에 미적 외관 (aesthetic look) 을 제공할 수도 있다.
본 개시에 따르면, 전술한 실시형태들은 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 방법을 제공한다. 예를 들어, 도 7a 를 참조하면, 방법은, 전자 디바이스의 하우징 (예를 들어, 400, 도 4a) 의 부분 (700) 을 포함하는 복수의 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 에서 와전류들의 흐름들을 자기적으로 유도하는 단계, 복수의 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 에 상대적으로 배열된 전기 전도성 코일 (722) 에서 전류의 흐름을 자기적으로 유도하는 단계, 및 복수의 전도성 세그먼트들 중의 적어도 하나에서의 와전류들 또는 전기 전도성 코일에서의 전류 중 어느 하나 또는 양자 모두를 출력 (724) 을 통해 전자 디바이스에서의 전자 회로들에 제공하는 단계를 포함할 수도 있다.
본 개시에 따르면, 다음의 실시형태들은 장치가 전자 디바이스에서 무선 전력 전송을 제공하게 하기 위한 방법을 제공한다. 예를 들어, 도 7a 를 참조하면, 방법은 전자 디바이스의 전자 컴포넌트들을 인클로징하도록 구성된 하우징 (예를 들어, 400, 도 4a) 의 부분 (700) 을 구성하는 복수의 전기 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 을 제공하는 단계로서, 복수의 전기 전도성 세그먼트들은 복수의 슬롯들 (712) 에 의해 서로 분리되는, 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 을 제공하는 단계, 복수의 전기 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 에 상대적으로 배열된 전기 전도성 코일 (722) 을 제공하는 단계, 및 전기 전도성 코일 (722) 및 복수의 전기 전도성 세그먼트들 (704a 내지 704i) 을 포함하고, 전력을 무선으로 수신하기 위해 외부적으로 생성된 자기장에 커플링하도록 구성된 전력 수신 엘리먼트 (710) 를 제공하는 단계를 포함할 수도 있다.
전도성 세그먼트들 (예를 들어, 704a 내지 704i, 도 7a) 에서의 와전류들의 형성은 일반적으로 비생산적인 것으로 간주된다. 그러나, 본 개시에 따르면, 와전류들은 구조상의 방식으로, 즉 (예를 들어, 슬롯들 (712, 도 7a) 에서) 자기장들을 생성하는데 이용될 수도 있으며, 이는 그 후 전도성 코일 (722) 에서 전류의 흐름을 유도할 수 있다 (이는 위에서 간접 커플링으로 지칭됨).
상기 설명된 방법들의 다양한 동작들은 동작들을 수행하는 것이 가능한 임의의 적합한 수단, 이를 테면 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트(들), 회로들, 및/또는 모듈(들)에 의해 수행될 수도 있다. 일반적으로, 도면들에서 예시된 임의의 동작들은 동작들을 수행하는 것이 가능한 대응하는 기능적 수단에 의해 수행될 수도 있다.
상기 설명은 특정한 실시형태들의 양태들이 구현될 수도 있는 방법의 예들과 함께 본 개시의 다양한 실시형태들을 예시한다. 상기 예들은 유일한 실시형태들인 것으로 간주되어서는 안되고, 다음의 청구항들에 의해 정의한 바와 같이 특정한 실시형태들의 유연성 및 이점들을 예시하도록 제시된다. 상기 개시 및 다음의 청구항들에 기초하여, 다른 배열들, 실시형태들, 구현들 및 등가물들이 청구항들에 의해 정의한 바와 같이 본 개시의 범위로부터 벗어남 없이 채용될 수도 있다.

Claims (30)

  1. 무선 전력 전송을 위한 장치로서,
    전자 디바이스의 하우징의 부분으로서, 상기 하우징의 상기 부분은 적어도 제 1 전기 전도성 세그먼트 및 제 2 전기 전도성 세그먼트를 포함하고, 상기 제 1 전기 전도성 세그먼트 및 상기 제 2 전기 전도성 세그먼트는 서로 이격되는, 상기 하우징의 부분;
    상기 제 1 전기 전도성 세그먼트 및 상기 제 2 전기 전도성 세그먼트에 상대적으로 배열된 전기 전도성 재료의 코일; 및
    상기 전기 전도성 재료의 코일 및 상기 제 1 전기 전도성 세그먼트 및 상기 제 2 전기 전도성 세그먼트 중의 적어도 하나를 포함하는 전력 수신 엘리먼트로서, 상기 전력 수신 엘리먼트는 전력을 무선으로 수신하기 위해 외부적으로 생성된 자기장에 커플링하도록 구성된, 상기 전력 수신 엘리먼트
    를 포함하는, 무선 전력 전송을 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 재료의 코일은 실질적으로 단지 상기 제 1 전기 전도성 세그먼트와 상기 제 2 전기 전도성 세그먼트 사이의 간격을 따라 배열되는, 무선 전력 전송을 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 재료의 코일은 상기 제 1 전기 전도성 세그먼트와 상기 제 2 전기 전도성 세그먼트 사이의 간격 내에 배치되는, 무선 전력 전송을 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 재료의 코일은 상기 제 1 전기 전도성 세그먼트 또는 상기 제 2 전기 전도성 세그먼트 중의 적어도 하나에 전기적으로 접속되는, 무선 전력 전송을 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 전도성 세그먼트는 상기 전력 수신 엘리먼트의 적어도 부분적 턴 (partial turn) 을 구성하고 상기 전기 전도성 재료의 코일은 상기 전력 수신 엘리먼트의 하나 이상의 풀 턴 (full turn) 들을 정의하고, 상기 제 1 전기 전도성 세그먼트는 상기 전기 전도성 재료의 코일과 전기적으로 접속되는, 무선 전력 전송을 위한 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 전기 전도성 세그먼트는 상기 제 1 전기 전도성 세그먼트에 의해 둘러싸이는, 무선 전력 전송을 위한 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 전도성 세그먼트와 상기 제 2 전기 전도성 세그먼트 사이에 전기적 커넥션을 더 포함하는, 무선 전력 전송을 위한 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 전도성 세그먼트 및 상기 제 2 전기 전도성 세그먼트를 포함하는 복수의 전기 전도성 세그먼트들을 더 포함하고, 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들은 수평으로, 수직으로, 또는 대각선으로 이어지는 복수의 슬롯들에 의해 서로 이격되는, 무선 전력 전송을 위한 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 전도성 세그먼트 및 상기 제 2 전기 전도성 세그먼트는 수직으로 또는 수평으로 배열되는, 무선 전력 전송을 위한 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 재료의 코일의 적어도 부분과 상기 전자 디바이스의 전자 컴포넌트들 사이에 배치된 페라이트 재료를 더 포함하는, 무선 전력 전송을 위한 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 페라이트 재료는 무선 전력 전송 동안에 발생할 수 있는 상기 외부적으로 생성된 자기장을 포함한 자기장들로부터 상기 전자 컴포넌트들을 쉴딩하기 위해 상기 전자 디바이스의 상기 전자 컴포넌트들에 상대적으로 배열되는, 무선 전력 전송을 위한 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 수신 엘리먼트는 적어도 하나의 커패시터를 갖는 커패시터 네트워크를 더 포함하고, 상기 전력 수신 엘리먼트는 상기 전기 전도성 재료의 코일 및 상기 제 1 전기 전도성 세그먼트 또는 상기 제 2 전기 전도성 세그먼트 중의 적어도 하나의 인덕턴스 및 상기 커패시터 네트워크의 커패시턴스에 의해 적어도 정의된 공진 주파수를 갖는, 무선 전력 전송을 위한 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 수신 엘리먼트에 전기적으로 접속된 배터리를 더 포함하고,
    상기 전력 수신 엘리먼트는 상기 배터리를 충전하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 전송을 위한 장치.
  14. 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 장치로서,
    상기 전자 디바이스의 전자 컴포넌트들을 인클로징하도록 구성된 하우징의 부분을 구성하는 복수의 전기 전도성 세그먼트들로서, 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들은 복수의 슬롯들에 의해 서로 분리되는, 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들;
    상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들에 상대적으로 배열된 전기 전도성 코일; 및
    상기 전기 전도성 코일 및 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들을 포함하고, 전력을 무선으로 수신하기 위해 외부적으로 생성된 자기장에 커플링하도록 구성된 전력 수신 엘리먼트
    를 포함하는, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    와전류들이 상기 외부적으로 생성된 자기장에 응답하여 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중의 적어도 일부에서 형성되고, 상기 전기 전도성 코일은 상기 와전류들에 의해 생성된 제 1 자기장에 응답하여 전류를 생성하도록 구성되는, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 슬롯들에 상대적인 상기 전기 전도성 코일의 배열은 상기 전기 전도성 코일이 실질적으로 단지 상기 복수의 슬롯들을 가로지르도록 하는, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 부분은 상부 피스, 중간 피스, 및 하부 피스를 포함하고, 상기 중간 피스는 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 및 상기 복수의 슬롯들을 포함하는, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 전력 수신 엘리먼트는 상기 전기 전도성 코일과 직렬로 전기적으로 접속된 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중의 제 1 전기 전도성 세그먼트를 더 포함하고, 상기 제 1 전기 전도성 세그먼트는 상기 전력 수신 엘리먼트의 적어도 하나의 턴을 정의하고 상기 전기 전도성 코일은 상기 전력 수신 엘리먼트의 추가적인 턴들을 정의하는, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 전도성 세그먼트로부터 전기적으로 분리되고 상기 제 1 전기 전도성 세그먼트에 의해 둘러싸이는 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중의 제 2 전기 전도성 세그먼트를 더 포함하는, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 장치.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중 2 개 이상은 직렬로 전기적으로 접속되고 상기 전력 수신 엘리먼트의 턴의 적어도 부분을 포함하는, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 장치.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 코일은 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중의 일부에 걸쳐서 놓여 있는, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 장치.
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 코일은 상기 복수의 슬롯들 중의 일부에 걸쳐서 배치되는, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 장치.
  23. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중의 일부 사이의 분리 거리는 가변하는, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 장치.
  24. 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 방법으로서,
    전자 디바이스의 하우징의 부분을 포함하는 복수의 전도성 세그먼트들에서 와전류들의 흐름을 자기적으로 유도하는 단계;
    상기 복수의 전도성 세그먼트들에 상대적으로 배열된 전기 전도성 코일에서 전류의 흐름을 자기적으로 유도하는 단계; 및
    상기 복수의 전도성 세그먼트들 중의 적어도 하나에서의 상기 와전류들 또는 상기 전기 전도성 코일에서의 상기 전류 중 어느 하나 또는 양자 모두를 상기 전자 디바이스에서의 전자 회로들에 제공하는 단계
    를 포함하는, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 전자 회로들에 제공되는 결합된 전류를 생성하기 위해 상기 복수의 전도성 세그먼트들에서의 상기 와전류들과 상기 전기 전도성 코일에서의 상기 전류를 더하는 단계를 더 포함하는, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 코일에서 전류의 흐름을 자기적으로 유도하는 단계는 상기 복수의 전도성 세그먼트들에서의 상기 와전류들의 흐름으로 인해 발생하는 자기장들에 커플링하는 단계를 포함하는, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 방법.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 복수의 전도성 세그먼트들에서 상기 와전류들의 흐름들을 유도하기 위해 외부적으로 생성된 자기장에 커플링하는 단계를 더 포함하는, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 방법.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 코일에서 상기 전류의 흐름을 유도하기 위해 외부적으로 생성된 자기장에 커플링하는 단계를 더 포함하는, 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 방법.
  29. 전자 디바이스에서의 무선 전력 전송을 위한 장치로서,
    제 1 전류를 전도하기 위한 복수의 제 1 수단에 의해 적어도 부분적으로 형성된 상기 전자 디바이스를 하우징하기 위한 수단으로서, 상기 복수의 제 1 수단은 서로 이격되는, 상기 전자 디바이스를 하우징하기 위한 수단;
    상기 제 1 전류와는 상이한 제 2 전류를 전도하기 위한 제 2 수단; 및
    상기 제 1 전류 또는 상기 제 2 전류 중 어느 하나 또는 양자 모두를 상기 전자 디바이스에서의 전자 회로들에 제공하기 위한 수단
    을 포함하는, 전자 디바이스에서 무선 전력 전송을 위한 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    전자 회로들에 제공되는 결합된 전류를 형성하기 위해 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류를 결합하기 위한 수단을 더 포함하는, 전자 디바이스에서 무선 전력 전송을 위한 장치.
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