KR20180002626A - 전기적 접촉이 없는 무선 전력 전달을 위한 웨어러블 수신 코일들 - Google Patents

전기적 접촉이 없는 무선 전력 전달을 위한 웨어러블 수신 코일들 Download PDF

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Abstract

충전 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는 웨어러블 장치가 제공된다. 장치는 밴드를 포함한다. 장치는 제 1 수신 코일에 의해 인클로즈되는 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 1 부분을 따라 시계방향으로 권취되는 제 1 수신 코일을 포함한다. 장치는 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 2 부분을 따라 반시계방향으로 귄취되는 제 2 수신 코일을 포함한다. 장치는 제 1 수신 코일의 일부분 및 제 2 수신 코일의 일부분과 오버랩하는 기생 코일을 더 포함한다. 제 1 수신 코일은 밴드의 말단 단부들에서 제 2 수신 코일에 전기적으로 접속가능하지 않다. 장치는 제 1 수신 코일 및 상기 제 2 수신 코일을 포함하는 하나 이상의 공진 회로들을 더 포함한다.

Description

전기적 접촉이 없는 무선 전력 전달을 위한 웨어러블 수신 코일들{WEARABLE RECEIVE COILS FOR WIRELESS POWER TRANSFER WITH NO ELECTRICAL CONTACT}
본 출원은 일반적으로 충전 전력의 무선 전달에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 밴드 클래스프 (band clasp) 에서의 전기적 접촉이 없는 무선 전력 전달을 위한 웨어러블 수신 코일들에 관한 것이다.
웨어러블 전자 디바이스들의 무선 충전은, 웨어러블 디바이스의 밴드 내에 위치된 수신 코일들에 대해 완전한 턴들을 제공하기 위하여 웨어러블 디바이스의 밴드 클래스프에서 전기적 접속을 요구할 수도 있다. 그러나, 웨어러블 전자 디바이스의 밴드 클래스프에서 전기적 접속의 요건 없이 웨어러블 디바이스가 무선으로 충전가능하게 되는 것이 바람직할 수도 있는 구현들이 존재한다. 따라서, 밴드 클래스프에서 전기적 접촉이 없는 무선 전력 전달을 위한 웨어러블 수신 코일들이 바람직하다.
일부 구현들에서, 충전 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는 웨어러블 장치가 제공된다. 장치는 밴드를 포함한다. 장치는 제 1 수신 코일에 의해 인클로즈되는 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 1 부분을 따라 시계방향으로 권취되는 제 1 수신 코일을 포함한다. 장치는 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 2 부분을 따라 반시계방향으로 귄취되는 제 2 수신 코일을 포함한다.
일부 다른 구현들에서, 웨어러블 장치에 의해 충전 전력을 무선으로 수신하는 방법이 제공된다. 본 방법은 자기장의 영향 하에서, 제 1 수신 코일에 의해 인클로즈된 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 1 부분을 따라 시계방향으로 귄취되는 제 1 수신 코일을 통하여 제 1 전류를 생성하는 단계를 포함한다. 본 방법은 자기장의 영향 하에서, 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 2 부분을 따라 반시계방향으로 귄취되는 제 2 수신 코일을 통하여 제 2 전류를 생성하는 단계를 포함한다. 본 방법은 제 1 전류 및 제 2 전류를 이용하여 웨어러블 장치를 충전 또는 전력공급하는 단계를 더 포함한다.
또 다른 구현들에서, 충전 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는 웨어러블 장치를 제조하는 방법이 제공된다. 본 방법은 제 1 수신 코일에 의해 인클로즈되는 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 1 부분을 따라 시계방향으로 제 1 수신 코일을 권취하는 단계를 포함한다. 본 방법은 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 2 부분을 따라 반시계방향으로 제 2 수신 코일을 권취하는 단계를 포함한다.
또 다른 구현들에서, 충전 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는 웨어러블 장치가 제공된다. 웨어러블 장치는 자기장의 영향 하에서 전류를 생성하기 위한 제 1 수단을 포함하고, 상기 제 1 수단은 제 1 수단에 의해 인클로즈되는 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 1 부분을 따라 시계 방향으로 권취된다. 웨어러블 장치는 자기장의 영향에서 전류를 생성하기 위한 제 2 수단을 포함하고, 제 2 수단은 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 2 부분을 따라 반시계 방향으로 권취된다.
도 1 은 일부 예시적인 구현들에 따른 무선 전력 전달 시스템의 기능블록도이다.
도 2 는 다른 예시적인 구현들에 따른 무선 전력 전달 시스템의 기능블록도이다.
도 3 은 일부 예시적 구현들에 따른 송신 또는 수신 커플러를 포함하는 도 2 의 송신 회로부 또는 수신 회로부의 부분의 개략도이다.
도 4 는 일부 구현들에 따라 수신 코일을 포함하는 웨어러블 디바이스의 예시이다.
도 5 는 일부 구현들에 따라 무선 송신기의 평면형 송신 코일 및 웨어러블 디바이스에서의 밴드 내의 제 1 수신 코일 및 제 2 수신 코일의 예시이다.
도 6 은 일부 구현들에 따라 웨어러블 디바이스에서의 수신 코일의 제 1 수신 코일 및 제 2 수신 코일의 플랫화된 버전, 및 도 7 및 도 8 에 도시된 자기 플럭스에 관한 절단 평면을 도시한다.
도 7 은 일부 구현들에 따라 충전 표면 아래 배치된 송신 코일에 의해 생성된 자기장의 영향 하에서 도 6 의 제 1 수신 코일 및 제 2 수신 코일에 포함된 전류들에 의해 생성될 예시적인 자기장 벡터들의 예시이다.
도 8 은 일부 구현들에 따라 충전 표면 아래 배치된 송신 코일에 의해 생성된 자기장의 영향 하에서 도 6 의 제 1 수신 코일 및 제 2 수신 코일에서 유도된 전류들에 의해 생성될 예시적인 자기장 벡터들의 다른 예시이다.
도 9 는 일부 구현들에 따라 부분적으로 서로 오버랩하는 웨어러블 디바이스에서의 제 1 수신 코일 및 제 2 수신 코일의 플랫화된 뷰 및 3차원뷰를 예시한다.
도 10 은 일부 구현들에 따라 서로 오버랩하지 않는 웨어러블 디바이스에서의 제 1 수신 코일 및 제 2 수신 코일의 플랫화된 뷰 및 3차원뷰를 예시한다.
도 11 은 일부 구현들에 따라 웨어러블 디바이스에서의 제 1 수신 코일 및 제 2 수신 코일 각각과 부분적으로 오버랩하는 기생 코일의 플랫화된 뷰 및 3 차원 뷰를 예시한다.
도 12 는 일부 구현들에 따라 웨어러블 디바이스에서의 제 1 수신 코일 및 제 2 수신 코일 각각과 부분적으로 오버랩하는 기생 코일의 플랫화된 뷰 및 3 차원 뷰를 예시한다.
도 13 은 일부 예시적인 구현들에 따라 웨어러블 장치에 의해 충전 전력을 무선으로 수신하는 방법의 플로우차트이다.
도 14 는 일부 예시적인 구현들에 따라 충전 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는 웨어러블 장치를 제조하는 방법의 플로우차트이다.
다음의 상세한 설명에서는, 본 개시의 일부를 형성하는 첨부된 도면들에 대한 참조가 이루어진다. 상세한 설명, 도면, 및 특허청구범위에서 설명된 예시적인 구현들은 제한적인 것을 의미하는 것은 아니다. 본원에 제시된 청구물의 취지 또는 범위를 벗어나지 않으면서, 다른 구현들이 활용될 수도 있고, 다른 변형들이 이루어질 수도 있다. 본원에서 일반적으로 설명되고, 도면들에서 도시된 본 개시물의 양태들은 아주 다양하고 상이한 구성들로 배열되고, 대체되고, 조합되고, 설계될 수 있으며, 이들 모두는 본원에서 명시적으로 고려되고 본 개시의 일부분을 이룬다는 것이 쉽게 이해될 것이다.
무선 전력 전달은 전기장들, 자기장들, 전자기장들과 연관된 임의의 형태의 에너지 또는 다르게는, 물리적 전기 도체들의 이용없이 송신기로부터 수신기로 전달하는 것을 지칭할 수도 있다 (예를 들어, 전력은 자유 공간을 통하여 전달될 수도 있다). 무선 필드 (예를 들어, 자기장 또는 전자기장) 로의 전력 출력은 전력 전달을 실현하도록 "수신 커플러"에 의해 수신, 캡처, 또는 커플링될 수도 있다.
본원에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 구현들을 설명하려는 목적이며, 본 개시를 제한하려는 의도는 아니다. 청구 엘리먼트의 특정 개수가 의도되면, 그러한 의도는 청구항에서 명시적으로 인용될 것이며, 이러한 인용이 없으면 그러한 의도가 없는 것으로 당업자는 더 이해할 수 있을 것이다. 본원에서 이용된 바와 같이, 단수 형태들 "a", "an" 및 "the"는, 문맥상 그렇지 않다고 명확하게 나타내지 않는 한, 복수의 형태들도 포함하는 것으로 의도된다. 본원에 이용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은 연관되어 나열된 항목들 중 하나 이상의 임의의 그리고 모든 조합들을 포함한다. 용어 "포함한다", "포함하는", 구비한다" 및/또는 "구비하는"은, 본 명세서에서 사용될 때, 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 및/또는 컴포넌트들을 특정하지만, 하나 이상의 다른 피쳐들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 컴포넌트들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아님이 더 이해될 것이다. 엘리먼트들의 리스트를 선행하는 경우의 표현, 이를 테면, "중 적어도 하나"는 엘리먼트들의 전체 리스트를 변경하고 리스트의 개별적인 엘리먼트들을 변경하지 않는다.
도 1 은 일부 예시적인 구현들에 따른 무선 전력 전달 시스템의 기능블록도 (100) 이다. 입력 전력 (102) 은 에너지 전달을 수행하기 위하여 송신 커플러 (114) 를 통하여 무선 (예를 들어, 자기적 또는 전자기적) 필드 (105) 를 생성하도록 전력 소스 (도시 생략) 으로부터 송신기 (104) 에 제공될 수도 있다. 수신기 (108) 가 송신기 (104) 에 의해 생성된 무선 필드 (105) 에 위치될 때 수신기 (108) 는 수신 커플러 (118) 를 통하여 전력을 수신할 수도 있다. 무선 필드 (105) 는 송신기 (104) 에 의해 출력되는 에너지가 수신기 (108) 에 의해 캡처될 수도 있는 영역에 대응한다. 수신기 (108) 는 무선 필드 (105) 에 커플링될 수도 있고, 출력 전력 (110) 에 커플링된 디바이스 (이 도면에 도시되지 않음) 에 의한 저장 또는 소비를 위하여 출력 전력 (110) 을 생성할 수도 있다. 송신기 (104) 및 수신기 (108) 양쪽은 거리 (112) 만큼 분리된다.
일 예시적 구현에서, 송신 커플러 (114) 에 의해 생성된 시변 자기장을 통하여 유도적으로 전달된다. 송신기 (104) 및 수신기 (108) 는 또한, 상호 공진 관계에 따라 구성될 수도 있다. 수신기 (108) 의 공진 주파수 및 송신기 (104) 의 공진 주파수가 실질적으로 동일하거나 또는 매우 비슷할 때, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 송신 손실들이 최소로 된다. 그러나, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 공진이 정합되지 않은 경우에도, 에너지는 전달될 수도 있지만, 효율은 감소될 수도 있다. 예를 들어, 효율은 공진이 정합되지 않을 때 적을 수도 있다. 에너지의 전달은 송신 커플러 (114) 로부터 자유 공간으로 에너지를 전파하기 보다는, 송신 커플러 (114) 의 무선 필드 (105) 로부터 무선 필드 (105) 의 근방에서 존재하는 수신 커플러 (118) 로 에너지를 커플링하는 것에 의해 발생한다. 공진 유도성 커플링 기법들은 따라서 다양한 거리들에 대해 그리고 다양한 유도성 커플러 구성들로 개선된 효율성 및 전력 전달을 허용할 수도 있다.
일부 구현들에서, 무선 필드 (105) 는 송신기 (104) 의 "니어 필드" 에 대응한다. 니어-필드는 송신 커플러 (114) 로부터 멀리 최소로 전력을 방사하는 송신 커플러 (114) 에서 전류 및 전하들로부터 야기되는 강한 리액티브 필드들이 존재하는 영역에 대응할 수도 있다. 니어 필드는 송신 커플러 (114) 의 약 1 파장 (또는 파장의 일부) 내에 있는 영역에 대응할 수도 있다. 효율적인 에너지 전달은 파 필드로의 전자기 파에서의 에너지의 대부분을 전파하기 보다는, 무선 필드 (105) 에서의 에너지의 큰 부분을 수신 커플러 (118) 에 커플링하는 것에 의해 발생할 수도 있다. 무선 필드 (105) 내에 위치될 때, "커플링 모드"는 송신 커플러 (114) 와 수신 커플러 (118) 사이에서 전개될 수도 있다.
도 2 는 다른 예시적인 구현들에 따른 무선 전력 전달 시스템 (200) 의 기능블록도이다. 시스템 (200) 은 도 1 의 시스템 (100) 과 유사한 동작 및 기능성의 무선 전력 전달 시스템일 수도 있다. 그러나, 시스템 (200) 은 도 1 에 비해, 무선 전력 전달 시스템 (200) 의 컴포넌트들에 관한 추가적인 상세들을 제공한다. 시스템 (200) 는 송신기 (204) 및 수신기 (208) 를 포함한다. 송신기 (204) 는 오실레이터 (222), 드라이버 회로 (224) 및 필터 및 정합 회로 (226) 를 포함하는 송신 회로부 (206) 를 포함한다. 오실레이터 (222) 는 주파수 제어 신호 (223) 에 응답하여 조정될 수도 있는 원하는 주파수에서 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. 오실레이터 (222) 는 드라이버 회로 (224) 에 오실레이터 신호를 제공한다. 드라이버 회로 (224) 는 입력 전압 신호 (VD)(225) 에 기초하여 송신 커플러 (214) 의 공진 주파수에서 송신 커플러 (214) 를 드라이브하도록 구성될 수도 있다.
필터 및 정합 회로 (226) 는 고조파들, 또는 원하지 않는 주파수들을 필터 제거하고, 송신 회로부 (206) 의 임피던스를 송신 커플러 (214) 의 임피던스에 정합한다. 송신 커플러 (214) 를 구동하는 결과로서, 송신 커플러 (214) 는 배터리 (236) 를 충전하기에 충분한 레벨에서 무선으로 전력을 출력하도록 무선 필드 (205) 를 생성한다.
수신기 (208) 는 정합 회로 (232) 및 정류기 회로 (234) 를 포함하는 수신 회로 (210) 를 포함한다. 정합 회로 (232) 는 수신 회로부 (210) 의 임피던스를 수신 커플러 (218) 의 임피던스에 정합할 수도 있다. 정류기 회로 (234) 는 배터리 (236) 를 충전하기 위해 교류 (AC) 전력 입력으로부터 직류 (DC) 전력 출력을 생성할 수도 있다. 수신기 (208) 및 송신기 (204) 는 개별적인 통신 채널 (219) (예를 들면, 블루투스, 지그비, 셀룰러 등) 상에서 추가적으로 통신할 수도 있다. 수신기 (208) 및 송신기 (204) 는 대안으로서 무선 필드 (205) 의 특징들을 이용하여 대역내 시그널링을 통하여 통신할 수도 있다. 일부 구현들에서, 수신기 (208) 는 송신기 (204) 에 의해 송신되고 수신기 (208) 에 의해 수신되는 전력량이 배터리 (236) 를 충전하기에 적절한지의 여부를 결정하도록 구성될 수도 있다.
도 3 은 일부 예시적 구현들에 따라 도 2 의 송신 회로부 (206) 또는 수신 회로부 (210) 의 부분의 개략도이다. 도 3 에 예시된 바와 같이, 송신 또는 수신 회로부 (350) 는 커플러 (352) 를 포함할 수 있다. 커플러 (352) 는 또한, "도체 루프", 안테나, 코일, 인덕터, 또는 "자기" 커플러로서 구성될 수도 있거나 이로서 지칭될 수도 있다. 용어 "커플러" 는 일반적으로 다른 "커플러" 에 커플링하기 위하여 에너지를 무선으로 출력 또는 수신할 수도 있는 컴포넌트를 지칭한다.
루프 또는 자기 커플러들의 공진 주파수는 루프 또는 자기 커플러의 인덕턴스 및 커패시턴스에 기초한다. 인덕턴스는 커플러 (352) 에 의해 형성된 단순히 인덕턴스일 수도 있는 한편, 커패시턴스는 원하는 공진 주파수에서 공진 구조를 형성하기 위해 커패시터 (또는 커플러 (352) 의 자체 용량) 를 통하여 추가될 수도 있다. 비제한적인 예로서, 커패시터 (354) 및 커패시터 (356) 는 공진 주파수에서 신호 (358) 를 선택하는 공진 회로를 형성하기 위해 송신 또는 수신 회로부 (350) 에 추가될 수도 있다. 더 큰 인덕턴스를 나타내는 더 큰 직경의 코일들을 이용하는 더 큰 사이즈의 커플러들에 대하여, 공진을 생성하는데 필요한 커패시턴스의 값은 더 낮을 수도 있다. 또한, 커플러의 사이즈가 증가할 수록, 커플링 효율은 증가할 수도 있다. 이는 송신 및 수신 커플러들 양쪽의 사이즈가 증가하면 주로 참이 된다. 송신 커플러들에 대해, 실질적으로 커플러 (352) 의 공진 주파수에 대응하는 주파수에 의해 신호 (358) 는 커플러 (352) 에 대한 입력일 수도 있다.
도 4 는 일부 구현들에 따라 수신 코일을 포함하는 웨어러블 디바이스 (400) 의 예시이다. 웨어러블 디바이스 (400) 는 밴드 (402) 의 단부들 사이에서 내부에 있는 유도성 무선 충전 전력 전달 코일에 대한 전기적 접속을 제공하지 않는 시계, 팔찌, 밴드 또는 일부 다른 유형의 웨어러블 장치일 수도 있다. 밴드 (402) 는 2 개의 단부들, 및 일부 구현들에서, 웨어러블 디바이스 (400) 를 사용자에게 고정하도록 구성가능한 클래스프 (도시 생략) 를 갖는 밴드, 팔찌, 또는 스트랩을 포함한다. 일부 구현들에서, 예를 들어, 시계가 팔에 착용될 때와 같이, 고정 수단은 웨어러블 디바이스 (400) 가 떨어지지 않고 웨어러블 디바이스 (400) 를 부속물에 확고하게 유지할 수 있게 한다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 밴드 (402) 는 실질적으로 곡선형 단면 (404) 을 갖는다. 본 출원의 목적으로, "실질적으로 곡선형 단면"은 단면 (404) 이 전체적으로 곡선이지만 (예를 들어, 플랫하지 않지만), 이를 테면, 면 (406) 에서와 같이 또는 웨어러블 디바이스 (400) 의 밴드 (402) 의 단부들을 물리적으로 연결하는 클래스프 (도 4 에는 클래스프가 도시되어 있지 않음) 에서와 같이 비교적 플랫하거나 또는 직선형인 하나 이상의 부분을 가질 수도 있음을 의미하는 것으로 고려될 수도 있다. 특히 느슨한 커플링 시스템에서 유도성 전력 전달 동안 수신 코일과 송신기 코일 사이의 상호 커플링을 증가시키기 위해, 충분한 자기 플럭스를 캡처할 수 있는 것이 가능한 만큼 크게 수신 코일의 사이즈를 증가시키는 것 (예를 들어, 유효 직경을 증가시키는 것) 이 유리할 수 있다. 그러나, 웨어러블 디바이스 (400) 의 더 작은 폼 팩터로 인하여, 적절한 전력 전달을 위하여 송신 코일과 충분한 상호 커플링을 갖도록 충분한 사이즈의 수신 코일을 형성하는 것이 어려울 수도 있다. 또한, 설명된 바와 같이, 웨어러블 디바이스 (400) 는 사용자의 팔목 또는 다른 신체 부분 주변에 밴드 (402) 를 고정 또는 부착하기 위한 다른 패스너 구조 (fastener structure) 또는 밴드 (402) 의 단부들 사이의 갭을 필요로 할 수도 있다. 전체적인 웨어러블 디바이스 (400) 주변의 큰 수신 코일에 대한 메카니즘을 형성하기 위해 큰 수신 코일 밴드 (402) 의 단부들 사이의 전기적 접속을 제공하는 것은 어려울 수도 있다. 따라서, 다음 도면들에서 설명된 구현들에 따르면, 웨어러블 디바이스 (400) 의 밴드 (402)(또는 스트랩) 내에 수신 코일들을 포함하는 공진기가, 밴드 또는 스트랩의 클래스프에서, 또는 클래스프가 달리 위치될 수 있는 밴드 또는 스트랩에서의 갭에서 수신 코일들 사이의 어떠한 전기적 접촉도 없이 설계될 수도 있다. 이는 설명된 바와 같이 전기적 접속들을 위한 요구를 회피하면서 적절한 무선 전력 전달을 위하여 송신 코일들과 충분한 상호 커플링을 갖는 더 큰 수신 코일들을 통합한 웨어러블 디바이스들의 구현들을 가능하게 할 수도 있다.
도 5 는 일부 구현들에 따라 무선 송신기의 평면형 송신 코일 (510) 과 웨어러블 디바이스 (예를 들어, 도 4 의 웨어러블 디바이스 (400)) 에서의 제 1 수신 코일 (502) 및 제 2 수신 코일 (504) 의 예시 (500) 이다. 일부 구현들에서, 제 1 수신 코일 (502) 과 제 2 수신 코일 (504) 은 도 4 의 웨어러블 디바이스 (400) 의 밴드 (402)(또는 스트랩) 내에 배치될 수도 있다. 따라서, 도 4 에 도시된 바와 같이, 웨어러블 디바이스 (400) 는 밴드 (402)(또는 스트랩) 의 실질적으로 곡선형 단면 (404) 이 점선들 (506 및 508) 과 실질적으로 일치하도록 하는 면에 놓인다. 일부 구현들에서, 제 1 수신 코일 (502) 및 제 2 수신 코일 (504) 은 공진 유도성 전력 전달 시스템의 용량성/유도성 공진기의 부분일 수도 있다. 따라서, 공진 유도성 무선 전력 전달은 비공진 유도성 무선 전력 전달보다 더 효율적일 수도 있기 때문에, 하나 이상의 공진 회로들은 제 1 수신 코일 (502) 및 제 2 수신 코일 (504) 을 포함할 수도 있다. 일부 다른 구현들에서, 제 1 수신 코일 (502) 및 제 2 수신 코일 (504) 은 비공진 유도성 전력 전달 시스템의 일부일 수도 있다. 도시된 바와 같이, 밴드 (예를 들어, 도 4 의 밴드 (402)) 의 클래스프 또는 밴드 자체의 갭이 위치될 수도 있는 갭 (514) 에서 제 1 수신 코일 (502) 과 제 2 수신 코일 (504) 간에 직접적인 전기적 접속이 존재하지 않는다. 무선 송신기의 예시적인 충전 표면 (512) 과 함께 제 1 수신 코일 (502) 및 제 2 수신 코일 (504) 아래에 배치된 무선 송신기의 송신 코일 (510) 이 또한 도시된다.
일부 구현들에서, (도시된 X, Y, 및 Z 축들에 대하여) 제 1 수신 코일 (502) 과 제 2 수신 코일 (504) 에 의해 인클로즈되는 단면이 Z 및 Y 방향으로 실질적으로 연장될 수도 있고 X 방향으로 구부러질 수도 있도록 제 1 수신 코일 (502) 및 제 2 수신 코일 (504) 은 (도 5 에 도시된 배향에 대하여) 수직으로 배치될 수도 있다. 송신 코일 (510) 이 제 1 수신 코일 (502) 과 제 2 수신 코일 (504) 에 의해 인클로즈되는 단면들에 대하여 실질적으로 직교하게 배치되도록, 송신 코일 (510) 에 의해 인클로즈되는 단면은 X-Y 평면에 놓일 수도 있다. 따라서, 제 1 수신 코일 (502) 과 제 2 수신 코일 (504) 의 각각에 의해 인클로즈되는 단면들은 또한, 밴드 (402) 의 실질적으로 곡선형 단면 (404) 에 대하여 실질적으로 직교이다. (도 5 에 예시된 바와 같이 코일 (502) 의 상부 에지의 범위까지 묘사된) 밴드의 제 1 부분을 따라 연장된 제 1 수신 코일 (502) 의 에지 및 (도 5 에 예시된 바와 같이 코일 (504) 의 상부 에지의 범위까지 묘사된) 밴드의 제 2 부분을 따라 연장된 제 2 수신 코일의 에지가 (예를 들어, 점선 (506) 에 의해 도시된) 실질적으로 타원형의 복합 단면의 대부분의 페리미터를 형성하도록 제 1 수신 코일 (502) 과 제 2 수신 코일 (504) 이 형상화될 수도 있다. 제 1 수신 코일 (502) 과 제 2 수신 코일 (504) 의 하부 에지들은 또한 (예를 들어, 점선 (508) 에 의해 도시된 바와 같이) 위에서부터 보았을 때 유사한 복합 단면을 형성할 수도 있다. 따라서, 제 1 수신 코일 (502) 과 제 2 수신 코일 (504) 의 상부 및/또는 하부 에지들에 의해 형성된 점선들 (506, 508) 에 의해 도시된 이들 복합 타원형 단면들은 송신 코일 (510) 에 의해 생성된 분극화된 자기 플럭스를 수직으로 (Z-축) 인클로즈하거나 또는 둘러쌀 수도 있다. 이들 복합 타원형 단면들은 제 1 수신 코일 (502) 과 제 2 수신 코일 (504) 에 의해 인클로즈되는 단면들의 평면들에 실질적으로 직교할 수도 있고, 송신 코일 (510) 의 평면 (예를 들어, 송신 코일 (510) 이 권취되는 평면) 에 대해 평행할 수도 있다. 또한, 일부 구현들에서, 제 1 수신 코일 (502) 은 제 2 수신 코일 (504) 에 비해, (제 1 수신 코일 및 제 2 수신 코일에 법선인 방향으로부터, 예를 들어, 도 5 에 도시된 바와 같이 예를 들어, X-축을 따라 보았을 때) 시계 반대 방향 또는 반시계방향으로 권취될 수도 있다.
도 6 은 일부 구현들에 따라 웨어러블 디바이스에서의 제 1 수신 코일 (602) 및 제 2 수신 코일 (604) 의 플랫화된 버전 (600), 및 도 7 및 도 8 에 도시된 자기 플럭스에 관한 절단 평면 (606) 을 도시한다. 제 1 수신 코일 (602) 및 제 2 수신 코일 (604) 은 도 5 와 연계하여 이전에 설명된 제 1 수신 코일 (502) 및 제 2 수신 코일 (504) 의 플랫화된 버전들에 대응할 수도 있다 (예를 들어, 간략화를 위하여 제 1 수신 코일 (502) 및 제 2 수신 코일 (504) 은 Y-Z 평면으로 플랫화되고 X 축 방향으로 구부러지지 않은 것으로 도시됨). 절단 평면 (606) 은 아래의 도 7 및 도 8 에 도시된 뷰들에 대응하는 제 1 수신 코일 (602) 및 제 2 수신 코일 (604) 상의 위치를 나타낸다. 따라서, 절단 평면 (606) 은 도 5 의 X-Z 평면에 놓일 것이다.
도 7 은 일부 구현들에 따라 충전 표면 (706) 아래 배치된 송신 코일에 의해 생성된 자기장의 영향 하에서 도 6 의 제 1 수신 코일 (602) 및 제 2 수신 코일 (604) 에 포함된 전류들에 의해 생성될 예시적인 자기장 벡터들의 예시 (700) 이다. 도 7 에서, 제 1 수신 코일 (602) 및 제 2 수신 코일 (604) 은 (반대측을 향하여 수평으로 보는 도 7 의 좌측 또는 우측으로부터 보았을 때) 동일한 시계방향 또는 반시계방향으로 권취된다. 알 수 있는 바와 같이, 제 1 수신 코일 (602) 및 제 2 수신 코일 (604) 은 동일한 방향으로 권취되고, 동일한 방향으로 각각의 코일에서 전류들이 유도되며, 이는 제 1 수신 코일 (602) 및 제 2 수신 코일 (604) 각각에 대하여 그리고 각각에 대해 실질적으로 동일한 상대 방향들로 포인팅하는 자기장 벡터들에 의해 추론될 수 있다. 이러한 구현들에서, 충전 표면 (706) 아래에 배치된 송신 코일과 결합형 제 1 및 제 2 수신 코일들 (602, 604)(예를 들어, 수직방향 코일들) 사이에는 상호 인덕턴스가 실질적으로 없을 수도 있다. 이는 충전 영역의 중심에 있어서, 제 1 코일 (602) 로부터 유도된 자기 플럭스가 아래에서 오고, 제 2 코일 (604) 로부터의 자기 플럭스가 위에서 오기 때문에 그 결과, 자기 플럭스가 매우 작거나 또는 제로 네트 수직 플럭스가 된다.
도 8 은 일부 구현들에 따라 충전 표면 (706) 아래 배치된 송신 코일에 의해 생성된 자기장의 영향 하에서 도 6 의 제 1 수신 코일 (602) 및 제 2 수신 코일 (604) 에서 유도된 전류들에 의해 생성될 예시적인 자기장 벡터들의 다른 예시 (800) 이다. 도 8 에서, 제 1 수신 코일 (602) 및 제 2 수신 코일 (604) 은 (반대측을 향하여 수평으로 보는 도 8 의 좌측 또는 우측으로부터 보았을 때) 반대 시계방향 또는 반시계방향으로 권취된다. 알 수 있는 바와 같이, 제 1 수신 코일 (602) 및 제 2 수신 코일 (604) 은 반대 방향으로 권취되고, 반대 방향으로 각각의 코일에서 생성된 교류들이 유도되며, 이는 제 1 수신 코일 (602) 및 제 2 수신 코일 (604) 각각에 대하여 그리고 각각에 대해 실질적으로 반대되는 상대 방향들로 포인팅하는 자기장 벡터들에 의해 추론될 수 있다. 이러한 구현들에서, 충전 표면 (706) 아래에 배치된 송신 코일과 제 1 수신 코일 (602) 또는 제 2 수신 코일 (604) 사이에 실질적으로 비제로 상호 인덕턴스 (예를 들어, 150nH) 가 존재할 수도 있다. 따라서, 도 8 에 도시된 바와 같이, 제 1 수신 코일 (602) 및 제 2 수신 코일 (604) 각각은 도 5 와 연계하여 이전에 설명된 점선들 (506, 508) 에 의해 도시된 실질적으로 타원형 단면에 실질적으로 직교하는 방향으로 분극되는 자기장의 영향 하에서 교류를 생성하도록 구성된다. 이러한 자기장은 또한 제 1 수신 코일 (602) 및 제 2 수신 코일 (604) 각각에 의해 인클로즈되는 단면에 실질적으로 평행한 방향으로 분극된다. 제 1 수신 코일 (602) 및/또는 제 2 수신 코일 (604) 과, 충전 표면 (706) 아래에 배치된 송신 코일 사이의 상호 커플링을 증가시키는 것은 제 1 수신 코일 (602) 및 제 2 수신 코일 (604) 에 대한 동일한 방향으로의 분극이다. 이렇게 생성된 전류들이 웨어러블 장치를 충전 또는 전력공급하는데 이용될 수도 있다.
도 9 는 일부 구현들에 따라 부분적으로 서로 오버랩하는 웨어러블 디바이스에서의 제 1 수신 코일 (902) 및 제 2 수신 코일 (904) 의 플랫화된 뷰 (950) 및 3차원뷰 (900) 를 예시한다. 이러한 구현들에서, 웨어러블 디바이스를 착용하기 위한 클래스프는 완전히 제거될 수도 있다. 제 1 수신 코일 (902) 및 제 2 수신 코일 (904) 의 배치를 보다 쉽게 시각화하기 위해, 제 1 수신 코일 (902) 및 제 2 수신 코일 (904) 의 상대 위치들을 보여주도록 플랫화된 밴드를 예시하는 2 개의 뷰들로서 3 차원 뷰 (900) 및 플랫화된 뷰 (950) 가 도시되어 있다. 플랫화된 뷰 (950) 에서, 포인트들 A 및 C 는 제 1 수신 코일 (902) 및 제 2 수신 코일 (904) 을 형성하는데 이용되는 단일의 도체의 제 1 및 제 2 단부에 대응한다. 플랫화된 뷰 (950) 에서 밴드의 각 측면 상에 도시된 포인트 B 는 도체가 제 1 수신 코일 (902) 로부터 제 2 수신 코일 (904) 까지 연장되는 도체 상의 동일한 지점을 나타낸다. 지점 B 는 밴드의 하부 에지 근처에 그리고 클래스프가 통상 위치되는 측면과 실질적으로 반대측인 밴드의 측면에 위치된다. 제 1 수신 코일 (902) 은 오버랩 부분 (906) 에서 제 2 수신 코일 (904) 과 부분적으로 오버랩하여 오버랩 부분 (906) 에서 제 1 수신 코일 (902) 과 제 2 수신 코일 (904) 사이에 전기적 접속이 아닌 일정 정도의 자기적 접속을 제공한다. 도 9 는 제 1 수신 코일 (902) 및 제 2 수신 코일 (904) 이 직렬로 배선되는 것으로 도시되어 있지만, 이것은 요구되지 않는다. 제 1 수신 코일 (902) 및 제 2 수신 코일 (904) 은 또한 완전히 다른 도체로부터 권취될 수도 있다. 이것은 오버랩을 허용하지만 위에 설명된 바와 같이 클래스프 단부들 사이의 직접적인 전기적 접속이 없는 클래스프를 허용할 수도 있다. 도 9 는 제 1 수신 코일 (902) 의 권선들이 화살표 방향으로 보았을 때 시계 방향으로 상부로부터 권취되어 있음을 도시한다. 그 후, 도체는 (포인트 B 를 통해) 웨어러블 디바이스 밴드의 후면의 하부를 가로질러 라우팅되고, 제 2 수신 코일 (904) 은 도 8 과 연계하여 이전에 설명된 바와 같이, 화살표의 방향으로 볼 때 반시계 방향으로 하부로부터 권취된다. 뷰 (950) 는 제 1 코일 (902) 과 동일한 방향으로 귄취되는 제 2 코일 (904) 을 도시하고 있음을 주지해야 한다. 그러나 이는 단지 원형 밴드가 뷰 (950) 에서 직선으로 플랫화되어 있기 때문이다. 따라서, 뷰 (950) 는 실제로 화살표로 표시된 방향과 반대 방향으로부터 보았을 때 제 2 코일 (904) 을 보여준다. 표 1 은 수신기 코일 (902 및 904) 과 도 9 에 도시된 구현들에 대한 다양한 송신기들 사이의 최대 및 최소 상호 인덕턴스에 대한 예시적인 값들을 도시한다.
[표 1]
Figure pct00001
도 10 은 일부 구현들에 따라 서로 오버랩하지 않는 웨어러블 디바이스에서의 제 1 수신 코일 (1002) 및 제 2 수신 코일 (1004) 의 플랫화된 뷰 (1005) 및 3차원뷰 (1000) 를 예시한다. 제 1 수신 코일 (1002) 및 제 2 수신 코일 (1004) 의 배치를 보다 쉽게 시각화하기 위해, 제 1 수신 코일 (1002) 및 제 2 수신 코일 (1004) 의 상대 위치들을 보여주도록 플랫화된 밴드를 예시하는 2 개의 뷰들로서 3 차원 뷰 (1000) 및 플랫화된 뷰 (1050) 가 도시되어 있다. 플랫화된 뷰 (1050) 에서, 포인트들 A 및 C 는 제 1 수신 코일 (1002) 및 제 2 수신 코일 (1004) 을 형성하는데 이용되는 단일의 도체의 제 1 및 제 2 단부에 대응한다. 플랫화된 뷰 (1050) 에서 밴드의 각 측면 상에 도시된 포인트 B 는 도체가 제 1 수신 코일 (1002) 로부터 제 2 수신 코일 (1004) 까지 연장되는 도체 상의 동일한 지점을 나타낸다. 지점 B 는 밴드의 하부 에지 근처에 그리고 클래스프가 통상 위치되는 측면과 실질적으로 반대측인 밴드의 측면에 위치된다. 제 1 수신 코일 (1002) 은 제 2 수신 코일 (1004) 과 오버랩하지 않는다. 또한, 제 1 수신 코일 (1002) 및 제 2 수신 코일 (1004) 은 밴드의 말단 단부들에서 서로에 대해 전기적으로 접속가능하지 않다. 도 10 은 제 1 수신 코일 (1002) 및 제 2 수신 코일 (1004) 이 직렬로 배선되는 것으로 도시되어 있지만, 이것은 요구되지 않는다. 제 1 수신 코일 (1002) 및 제 2 수신 코일 (1004) 은 또한 완전히 다른 도체로부터 권취될 수도 있다. 도 10 은 제 1 수신 코일 (1002) 의 권선들이 화살표 방향으로 보았을 때 시계 방향으로 상부로부터 권취되어 있음을 도시한다. 그 후, 도체는 웨어러블 디바이스 밴드의 후면의 하부를 가로질러 라우팅되고, 제 2 수신 코일 (1004) 은 도 8 과 연계하여 이전에 설명된 바와 같이, 화살표의 방향으로 볼 때 반시계 방향으로 하부로부터 권취된다. 도 9 및 도 10 에 도시된 바와 같이, (도 9 에서의 오버랩 (906) 에서, 또는 도 10 에서의 동일한 위치에서 제 1 수신 코일 (1002) 과 제 2 수신 코일 (1004) 사이의 갭에서) 뷰어에게 가장 가까운 코일들 측에는 전기적 접촉이 존재하지 않는다. 뷰 (1050) 는 제 1 코일 (1002) 과 동일한 방향으로 귄취되는 제 2 코일 (1004) 을 도시하고 있음을 주지해야 한다. 그러나 이는 단지 원형 밴드가 뷰 (1050) 에서 직선으로 플랫화되어 있기 때문이다. 따라서, 뷰 (1050) 는 실제로 화살표로 표시된 방향과 반대 방향으로부터 보았을 때 제 2 코일 (1004) 을 보여준다. 표 2 는 수신기 코일 (1002 및 1004) 과 도 10 에 도시된 구현들에 대한 다양한 송신기들 사이의 최대 및 최소 상호 인덕턴스에 대한 예시적인 값들을 도시한다.
[표 2]
Figure pct00002
도 11 은 일부 구현들에 따라 웨어러블 디바이스에서의 제 1 수신 코일 (1102) 및 제 2 수신 코일 (1104) 각각과 부분적으로 오버랩하는 기생 코일 (1106) 의 플랫화된 뷰 (1150) 및 3 차원 뷰 (1100) 를 예시한다. 제 1 수신 코일 (1102) 및 제 2 수신 코일 (1104) 의 배치를 보다 쉽게 시각화하기 위해, 제 1 수신 코일 (1102) 및 제 2 수신 코일 (1104) 의 상대 위치들을 보여주도록 플랫화된 밴드를 예시하는 2 개의 뷰들로서 3 차원 뷰 (1100) 및 플랫화된 뷰 (1150) 가 도시되어 있다. 플랫화된 뷰 (1150) 에서, 포인트들 A 및 C 는 제 1 수신 코일 (1102) 및 제 2 수신 코일 (1104) 을 형성하는데 이용되는 단일의 도체의 제 1 및 제 2 단부에 대응한다. 플랫화된 뷰 (1150) 에서 밴드의 각 측면 상에 도시된 포인트 B 는 도체가 제 1 수신 코일 (1102) 로부터 제 2 수신 코일 (1104) 까지 연장되는 도체 상의 동일한 지점을 나타낸다. 지점 B 는 밴드의 하부 에지 근처에 그리고 클래스프가 통상 위치되는 측면과 실질적으로 반대측인 밴드의 측면에 위치된다. 도 11 은 제 1 수신 코일 (1102) 및 제 2 수신 코일 (1104) 을 도시하는데, 이는 도 10 과 연계하여 제 1 수신 코일 (1002) 및 제 2 수신 코일 (1004) 에 대하여 이전에 설명된 배치와 실질적으로 동일한 배치를 가질 수도 있다. 도 11 은 제 1 수신 코일 (1102) 및 제 2 수신 코일 (1104) 의 각각과 부분적으로 오버랩하는 기생 코일 (1106) 을 추가적으로 포함한다. 일부 구현들에서, 기생 코일 (1106) 은 수신 코일들 (1102, 1104) 의 어느 것과도 직접적으로 전기적으로 접속되지 않고, 추가로, 정류 회로에 어떠한 전력도 직접적으로 출력하지 않고 어떠한 드라이버 회로에 의해서도 직접 구동되지 않을 수도 있다. 제 1 수신 코일 (1102) 및 제 2 수신 코일 (1104) 을 부분적으로 오버랩하는 것에 의해, 기생 코일 (1106) 은 제 1 수신 코일 (1102) 과 제 2 수신 코일 (1104) 사이의 자기장들을 링크하여, 제 1 수신 코일 (1102) 과 제 2 수신 코일 (1104) 사이의 갭에서의 전기적 접속을 모방한다. 제 1 수신 코일 (1102) 에서 유도된 전류들이 기생 코일 (1106) 에서 전류를 유도하는 자기장을 야기하고 이 자기장은 이어서 제 2 수신 코일 (1104) 에서 전류를 유도하는 다른 자기장을 야기하고 또는 그 역으로도 이루어지기 때문에 이러한 효과가 실현된다. 제 1 수신 코일로부터 기생 코일 (1106) 로 그리고 나서 다른 수신 코일로의 이 전류 유도는 제 1 수신 코일 (1102) 및 제 2 수신 코일 (1104) 사이의 전기적 접속을 모방한다. 뷰 (1150) 는 제 1 코일 (1102) 과 동일한 방향으로 귄취되는 제 2 코일 (1104) 을 도시하고 있음을 주지해야 한다. 그러나 이는 단지 원형 밴드가 뷰 (1150) 에서 직선으로 플랫화되어 있기 때문이다. 따라서, 뷰 (1150) 는 실제로 화살표로 표시된 방향과 반대 방향으로부터 보았을 때 제 2 코일 (1104) 을 보여준다.
도 12 는 일부 구현들에 따라 웨어러블 디바이스에서의 제 1 수신 코일 (1202) 및 제 2 수신 코일 (1204) 각각과 부분적으로 오버랩하는 기생 코일 (1206) 의 플랫화된 뷰 (1250) 및 3 차원 뷰 (1200) 를 예시한다. 제 1 수신 코일 (1202) 및 제 2 수신 코일 (1204) 의 배치를 보다 쉽게 시각화하기 위해, 제 1 수신 코일 (1202) 및 제 2 수신 코일 (1204) 의 상대 위치들을 보여주도록 플랫화된 밴드를 예시하는 2 개의 뷰들로서 3 차원 뷰 (1200) 및 플랫화된 뷰 (1250) 가 도시되어 있다. 플랫화된 뷰 (1250) 에서, 포인트들 A 및 C 는 제 1 수신 코일 (1202) 및 제 2 수신 코일 (1204) 을 형성하는데 이용되는 단일의 도체의 제 1 및 제 2 단부에 대응한다. 플랫화된 뷰 (1250) 에서 밴드의 각 측면 상에 도시된 포인트 B 는 도체가 제 1 수신 코일 (1202) 로부터 제 2 수신 코일 (1204) 까지 연장되는 도체 상의 동일한 지점을 나타낸다. 지점 B 는 밴드의 하부 에지 근처에 그리고 클래스프가 통상 위치되는 측면과 실질적으로 반대측인 밴드의 측면에 위치된다. 도 12 는 제 1 수신 코일 (1202) 및 제 2 수신 코일 (1204) 을 도시하는데, 이는 도 10 과 연계하여 제 1 수신 코일 (1002) 및 제 2 수신 코일 (1004) 에 대하여 이전에 설명된 배치와 실질적으로 동일한 배치를 가질 수도 있다. 도 12 는 제 1 수신 코일 (1202) 와 제 2 수신 코일 (1204) 의 각각과 부분적으로 오버랩하고 제 1 수신 코일 (1202) 와 제 2 수신 코일 (1204) 사이에 정의된 밴드의 실질적으로 곡선형 단부를 따라 갭에서 자체적으로 횡단하는 기생 코일 (1206) 을 추가적으로 포함한다. 제 1 수신 코일 (1202) 및 제 2 수신 코일 (1204) 을 부분적으로 오버랩하는 기생 코일 (1206) 은 제 1 수신 코일 (1102) 과 제 2 수신 코일 (1104) 사이의 자기장들을 링크하여, 제 1 수신 코일 (1102) 과 제 2 수신 코일 (1104) 사이의 갭에서의 전기적 접속을 모방한다. 뷰 (1250) 는 제 1 코일 (1202) 과 동일한 방향으로 귄취되는 제 2 코일 (1204) 을 도시하고 있음을 주지해야 한다. 그러나 이는 단지 원형 밴드가 뷰 (1250) 에서 직선으로 플랫화되어 있기 때문이다. 따라서, 뷰 (1250) 는 실제로 화살표로 표시된 방향과 반대 방향으로부터 보았을 때 제 2 코일 (1204) 을 나타낸다.
일부 구현들에서, 제 1 코일 (502, 602, 902, 1002, 1102, 1202) 은 또한, "자기장의 영향 하에서 전류를 생성하기 위한 제 1 수단" 의 적어도 일부분을 포함하거나 또는 적어도 일부분으로서 알려져 있을 수도 있다. 이와 유사하게, 제 2 코일 (504, 904, 1004, 1104, 1204) 은 또한, "자기장의 영향 하에서 전류를 생성하기 위한 제 2 수단" 의 적어도 일부분을 포함하거나 또는 적어도 일부분으로서 알려져 있을 수도 있다. 일부 구현들에서, 기생 코일 (1106, 1206) 은 또한, "전류를 생성하기 위한 제 1 수단과 전류를 생성하기 위한 제 2 수단의 일부분 사이에 상호 유도성 커플링을 증가시키기 위한 수단" 의 적어도 일부분을 포함하거나 또는 적어도 일부분으로서 알려져 있을 수도 있다.
도 13 은 일부 예시적인 구현들에 따라 웨어러블 장치에 의해 충전 전력을 무선으로 수신하는 방법의 플로우차트 (1300) 이다. 플로우차트 (1300) 는 도 4 내지 도 12 중 어느 것을 참조하여 본원에서 설명된다. 플로우차트 (1300) 가 특정 순서를 참조하여 본원에 설명되어 있지만, 여러 구현들에서, 본원의 블록들은 상이한 순서로 수행되거나 생략될 수도 있고, 추가적인 블록들이 추가될 수도 있다.
블록 1302 는 자기장의 영향 하에서, 제 1 수신 코일에 의해 인클로즈된 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 1 부분을 따라 시계방향으로 귄취되는 제 1 수신 코일을 통하여 제 1 전류를 생성하는 것을 포함한다. 예를 들어, 도 9 내지 도 12 와 연계하여 이전에 설명된 바와 같이, 전류는 제 1 수신 코일 (902, 1002, 1102, 1202) 에 의해 인클로즈된 단면에 법선인 방향 (화살표 참조) 으로부터 보았을 때 밴드의 제 1 부분을 따라 시계방향으로 귄취되는 제 1 수신 코일 (902, 1002, 1102, 1202) 을 통하여 자기장의 영향 하에서 생성될 수도 있다. 플로우차트 (1300) 는 블록 1304 으로 진행할 수도 있다.
블록 1304 은 자기장의 영향 하에서, 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 2 부분을 따라 반시계방향으로 귄취되는 제 2 수신 코일을 통하여 제 2 전류를 생성하는 것을 포함한다. 예를 들어, 도 9 내지 도 12 와 연계하여 이전에 설명된 바와 같이, 제 2 전류는 반시계방향 (예를 들어, 랩핑되고 플랫하게 레이아웃되지 않을 때와 동일한 화살표) 으로부터 보았을 때 밴드의 제 2 부분을 따라 반시계방향으로 귄취되는 제 2 수신 코일 (904, 1004, 1104, 1204) 을 통하여 자기장의 영향 하에서 생성될 수도 있다.
일부 구현들에서, 예를 들어, 도 10 및 도 12 는 제 1 수신 코일 (1002, 1202) 은 제 2 수신 코일 (1004, 1204) 과 오버랩하지 않는다. 일부 다른 구현들에서, 예를 들어, 도 9 및 도 11 은 제 1 수신 코일 (902, 1102) 은 제 2 수신 코일 (904, 1104) 의 부분과 오버랩한다. 도 4 내지 도 6 및 도 9 내지 도 12 에 도시된 바와 같이, 밴드 (402) 의 제 1 부분을 따라 연장된 제 1 수신 코일 (502, 602, 902, 1002, 1102, 1202) 의 에지 및 밴드 (402) 의 제 2 부분을 따라 연장된 제 2 수신 코일 (504, 902, 1002, 1102, 1202) 의 에지는 제 1 수신 코일 (502, 602, 902, 1002, 1102, 1202) 에 의해 인클로즈되는 단면에 실질적으로 직교하는 실질적으로 타원형 단면 (점선들 (506, 508) 에 의해 도시됨) 의 페리미터의 대부분을 형성한다. 점선들 (506) 에 의해 도시된 실질적으로 타원형 단면은 또한 일부 경우들에, 제 2 수신 코일 (504, 904, 1004, 1104, 1204) 에 의해 인클로즈된 단면에 실질적으로 직교이다. 또한, 제 1 수신 코일 (1002, 1202) 은 (도 9 내지 도 12 의 각각에서의 점선들로서 도시된) 밴드의 말단 단부들에서의 제 2 수신 코일 (1004) 에 전기적으로 접속가능하지 않다. 플로우차트 (1300) 는 블록 1306 으로 진행할 수도 있다.
블록 1306 은 제 1 전류 및 제 2 전류를 이용하여 웨어러블 장치를 충전 또는 전력공급하는 것을 포함한다. 예를 들어, 도 4 및 도 5 와 연계하여 이전에 설명된 바와 같이, 웨어러블 디바이스 (400) 는 웨어러블 디바이스 (400) 를 충전 또는 전력공급하기 위해 제 1 수신 코일 (502, 602, 902, 1002, 1102, 1202) 및 제 2 수신 코일 (504, 904, 1004, 1104, 1204) 에 의해 생성된 전류를 이용할 수도 있다.
일부 구현들에서, 플로우차트 (1300) 는 추가적으로 제 1 수신 코일 (1102, 1202) 의 일부분 및 제 2 수신 코일 (1104, 1204) 의 일부분과 오버랩하는 기생 코일 (1106, 1206) 을 통하여 제 1 수신 코일 (1102, 1202) 과 제 2 수신 코일 (1104, 1204) 사이의 상호 유도성 커플링을 증가시키는 것을 포함할 수도 있다. 도 12 에 도시된 바와 같이, 기생 코일 (1206) 은 제 1 수신 코일 (1202) 과 제 2 수신 코일 (1204) 사이에 정의된 갭에서 자체적으로 교차한다.
도 14 는 일부 예시적인 구현들에 따라 충전 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는 웨어러블 장치를 제조하는 방법의 플로우차트 (1400) 이다. 플로우차트 (1400) 는 도 4 내지 도 12 중 어느 것을 참조하여 본원에서 설명된다. 플로우차트 (1400) 가 특정 순서를 참조하여 본원에 설명되어 있지만, 여러 구현들에서, 본원의 블록들은 상이한 순서로 수행되거나 생략될 수도 있고, 추가적인 블록들이 추가될 수도 있다.
블록 1402 는 제 1 수신 코일에 의해 인클로즈되는 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 1 부분을 따라 시계방향으로 제 1 수신 코일을 권취하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 도 4 내지 도 6 또는 도 9 내지 도 12 의 어느 것과 연계하여 이전에 설명된 바와 같이, 제 1 수신 코일 (502, 602, 902, 1002, 1102, 1202) 은 웨어러블 디바이스 (400) 의 밴드 (402) 의 제 1 부분을 따라 권취될 수도 있다. 플로우차트 (1400) 는 블록 1404 으로 진행할 수도 있다.
블록 1404 는 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 2 부분을 따라 반시계방향으로 제 2 수신 코일을 권취하는 것을 포함한다. 예를 들어, 도 4 내지 도 6 또는 도 9 내지 도 12 와 연계하여 이전에 설명된 바와 같이, 제 2 수신 코일 (504, 904, 1004, 1104, 1204) 은 반시계방향으로부터 보았을 때 (예를 들어, 밴드 (402) 가 랩핑되고 플랫하게 레이아웃되지 않을 때 제 1 코일의 권취가 보여지는 것과 동일한 방향으로부터 보여질 때) 밴드 (402) 의 제 2 부분을 따라 반시계방향 (제 1 코일과 반대되는 방향) 으로 권취될 수도 있다.
일부 구현들에서, 플로우차트 (1400) 는 추가적으로 제 1 수신 코일 (1102, 1202) 의 일부분 및 제 2 수신 코일 (1104, 1204) 의 일부분과 오버랩하기 위해 밴드 (402) 를 따라 기생 코일 (1106, 1206) 을 권취하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 구현들에서, 기생 코일 (1206) 은 제 1 수신 코일 (1202) 과 제 2 수신 코일 (1204) 사이에 정의된 갭에서 자체적으로 교차한다.
위에서 설명된 방법들의 다양한 동작들은 다양한 하드웨어 및/또는 스프트웨어 컴포넌트(들), 회로들, 및/또는 모듈(들) 과 같은, 동작들을 수행할 수 있는 임의의 적절한 수단에 의해 수행될 수도 있다. 일반적으로, 도면들에서 도시된 임의의 동작들은 그 동작들을 수행할 수 있는 대응하는 기능적 수단에 의해 수행될 수도 있다.
정보 및 신호들은 다양한 상이한 기술들 및 기법들 중 임의의 것을 이용하여 표현될 수도 있다. 예를 들어, 위의 설명을 통해 참조될 수도 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 혹은 자기 입자들, 광학 필드들 혹은 입자들, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 표현될 수도 있다.
본원에서 개시된 구현들과 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들 양자 모두의 조합들로서 구현될 수도 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 교환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들을 그들의 기능적 관점에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되는지 여부는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들에 따라 달라진다. 설명된 기능성은 각각의 특정 애플리케이션에 대한 다양한 방식들로 구현될 수도 있으나, 이러한 구현 결정들이 구현들의 범위를 벗어나게 하는 것으로 해석되어져서는 안된다.
본 명세서에 개시된 구현들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 및 회로들은 본 명세서에서 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 반도체 (ASIC), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 (FPGA) 또는 다른 프로그래밍가능 로직 디바이스, 개별 게이트 또는 트랜지스터 로직, 개별 하드웨어 콤포넌트들, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현되거나 또는 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러, 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들어, DSP 및 마이크프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 협력하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 그러한 구성으로 구현될 수도 있다.
본원에서 개시된 구현들과 연계하여 설명된 방법 또는 알고리즘 및 기능들의 단계들은 하드웨어에서, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈에서, 또는 이들 둘의 조합에서 직접적으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 기능들은 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 유형의 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장되거나 또는 전송될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM (Randdom Access Memory), 플래시 메모리, ROM (Read Only Memory), EPROM (Electrically Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), 레지스터들, 하드디스크, 탈착가능 디스크, CD-ROM, 또는 종래 기술에서 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체 내에 있을 수도 있다. 저장 매체는 프로세서에 커플링되어, 프로세가 저장 매체로부터 정보를 판독하거나 저장 매체에 정보를 기록할 수 있다. 다르게는, 저장 매체는 프로세서에 일체화될 수도 있다. 본원에서 이용되는 바와 같은 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는 CD (compact disc), 레이저 디스크, 광 디스크, DVD (digital versatile disc), 플로피 디스크, 및 블루레이 디스크를 포함하는데, 여기서 디스크 (disk) 는 보통 데이터를 자기적으로 재생하며, 반면 디스크 (disc) 는 레이저들을 이용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 위의 조합들도 컴퓨터 판독가능 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다. 프로세서와 저장 매체는 ASIC 내에 있을 수도 있다.
본 개시물을 요약할 목적으로, 소정의 양태들, 이점들, 및 신규한 특징들이 본원에 설명되었다. 반드시 모든 이러한 이점들이 본 발명의 임의의 특정 실시형태에 따라 달성될 필요가 없을 수도 있음이 이해될 것이다. 따라서, 하나 이상의 구현들은 반드시 본원에 교시되거나 제안된 다른 이점들을 반드시 달성하는 것은 아닌, 본원에 교시된 하나의 이점 또는 이점들의 그룹을 실현하거나 최적화한다.
이들 예시적인 구현들의 여러 수정예들이 당업자에게는 자명할 것이며, 본원에서 정의된 일반적인 원칙들은 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않으면서 다른 구현들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 출원은 본원에서 보여진 예시적인 구현들로 제한되도록 의도된 것은 아니며 본원의 개시된 원칙들과 신규의 특징들과 일치하는 광의의 범위를 제공하기 위한 것이다.

Claims (40)

  1. 충전 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는 웨어러블 장치로서,
    밴드;
    제 1 수신 코일에 의해 인클로즈되는 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 상기 밴드의 제 1 부분을 따라 시계방향으로 권취되는 제 1 수신 코일; 및
    상기 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 상기 밴드의 제 2 부분을 따라 반시계방향으로 귄취되는 제 2 수신 코일을 포함하는, 웨어러블 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밴드의 제 1 부분을 따라 연장된 상기 제 1 수신 코일의 에지 및 상기 밴드의 제 2 부분을 따라 연장된 상기 제 2 수신 코일의 에지는 상기 제 1 수신 코일에 의해 인클로즈되는 상기 단면에 실질적으로 직교하는 실질적으로 타원형 단면의 페리미터의 대부분을 형성하는, 웨어러블 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일 및 상기 제 2 수신 코일은 각각 상기 실질적으로 타원형 단면에 실질적으로 직교하는 방향으로 분극되는 자기장의 영향 하에서 교류를 생성하도록 구성되는, 웨어러블 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 자기장은 상기 제 1 수신 코일에 의해 인클로즈되는 상기 단면에 실질적으로 평행한 방향으로 분극되는, 웨어러블 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일은 상기 제 2 수신 코일과 오버랩하지 않는, 웨어러블 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일은 상기 제 2 수신 코일의 일부분과 오버랩하는, 웨어러블 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일의 일부분 및 상기 제 2 수신 코일의 일부분과 오버랩하는 기생 코일을 더 포함하는, 웨어러블 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기생 코일은 상기 제 1 수신 코일과 상기 제 2 수신 코일 사이에 정의된 갭에서 자체적으로 교차하는, 웨어러블 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일은 상기 밴드의 말단 단부들에서 상기 제 2 수신 코일에 전기적으로 접속가능하지 않은, 웨어러블 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일 및 상기 제 2 수신 코일은 상기 웨어러블 장치를 충전 또는 전력공급하기 위해 송신기로부터의 전력을 유도적으로 커플링하도록 구성되는, 웨어러블 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일 및 상기 제 2 수신 코일이 상기 웨어러블 장치를 충전 또는 전력공급하기 위하여 자기장의 영향 하에 있을 때 상기 제 1 수신 코일로부터 그리고 상기 제 2 수신 코일로부터 전류를 수신하도록 구성되는 전력 수신 회로를 더 포함하는, 웨어러블 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일 및 상기 제 2 수신 코일을 포함하는 하나 이상의 공진 회로들을 더 포함하는, 웨어러블 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 밴드는 2 개의 단부들 및 사용자에게 상기 웨어러블 장치를 고정하도록 구성가능한 클래스프를 갖는 밴드, 팔찌 또는 스트랩을 포함하는, 웨어러블 장치.
  14. 웨어러블 장치에 의해 충전 전력을 무선으로 수신하는 방법으로서,
    자기장의 영향 하에서, 제 1 수신 코일에 의해 인클로즈된 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 1 부분을 따라 시계방향으로 귄취되는 제 1 수신 코일을 통하여 제 1 전류를 생성하는 단계;
    상기 자기장의 영향 하에서, 상기 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 상기 밴드의 제 2 부분을 따라 반시계방향으로 귄취되는 제 2 수신 코일을 통하여 제 2 전류를 생성하는 단계; 및
    상기 제 1 전류 및 상기 제 2 전류를 이용하여 상기 웨어러블 장치를 충전 또는 전력공급하는 단계를 포함하는, 웨어러블 장치에 의해 충전 전력을 무선으로 수신하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 밴드의 제 1 부분을 따라 연장된 상기 제 1 수신 코일의 에지 및 상기 밴드의 제 2 부분을 따라 연장된 상기 제 2 수신 코일의 에지는 상기 제 1 수신 코일에 의해 인클로즈되는 상기 단면에 실질적으로 직교하는 실질적으로 타원형 단면의 페리미터의 대부분을 형성하는, 웨어러블 장치에 의해 충전 전력을 무선으로 수신하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 자기장은 상기 실질적으로 타원형 단면에 실질적으로 직교하는 방향으로 분극되는, 웨어러블 장치에 의해 충전 전력을 무선으로 수신하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 자기장은 상기 제 1 수신 코일에 의해 인클로즈되는 상기 단면에 실질적으로 평행한 방향으로 분극되는, 웨어러블 장치에 의해 충전 전력을 무선으로 수신하는 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일은 상기 제 2 수신 코일과 오버랩하지 않는, 웨어러블 장치에 의해 충전 전력을 무선으로 수신하는 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일은 상기 제 2 수신 코일의 일부분과 오버랩하는, 웨어러블 장치에 의해 충전 전력을 무선으로 수신하는 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일의 일부분 및 상기 제 2 수신 코일의 일부분과 오버랩하는 기생 코일을 통하여 상기 제 1 수신 코일과 상기 제 2 수신 코일 사이의 상호 유도성 커플링을 증가시키는 단계를 더 포함하는, 웨어러블 장치에 의해 충전 전력을 무선으로 수신하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서
    상기 기생 코일은 상기 제 1 수신 코일과 상기 제 2 수신 코일 사이에 정의된 갭에서 자체적으로 교차하는, 웨어러블 장치에 의해 충전 전력을 무선으로 수신하는 방법.
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일은 상기 밴드의 말단 단부들에서 상기 제 2 수신 코일에 전기적으로 접속가능하지 않은, 웨어러블 장치에 의해 충전 전력을 무선으로 수신하는 방법.
  23. 제 14 항에 있어서,
    전력 수신 회로에 의해, 상기 웨어러블 장치를 충전 또는 전력공급하기 위해 상기 제 1 수신 코일로부터 상기 제 1 전류를 그리고 상기 제 2 수신 코일로부터 상기 제 2 전류를 수신하는 단계를 더 포함하는, 웨어러블 장치에 의해 충전 전력을 무선으로 수신하는 방법.
  24. 충전 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는 웨어러블 장치를 제조하는 방법으로서,
    제 1 수신 코일에 의해 인클로즈되는 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 1 부분을 따라 시계방향으로 상기 제 1 수신 코일을 권취하는 단계; 및
    상기 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 상기 밴드의 제 2 부분을 따라 반시계방향으로 제 2 수신 코일을 권취하는 단계를 포함하는, 웨어러블 장치를 제조하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 밴드의 제 1 부분을 따라 연장된 상기 제 1 수신 코일의 에지 및 상기 밴드의 제 2 부분을 따라 연장된 상기 제 2 수신 코일의 에지는 상기 제 1 수신 코일에 의해 인클로즈되는 상기 단면에 실질적으로 직교하는 실질적으로 타원형 단면의 페리미터의 대부분을 형성하는, 웨어러블 장치를 제조하는 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일은 상기 제 2 수신 코일과 오버랩하지 않는, 웨어러블 장치를 제조하는 방법.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일은 상기 제 2 수신 코일의 일부분과 오버랩하는, 웨어러블 장치를 제조하는 방법.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일의 일부분 및 상기 제 2 수신 코일의 일부분과 오버랩하도록 상기 밴드를 따라 기생 코일을 권취하는 단계를 더 포함하는, 웨어러블 장치를 제조하는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 기생 코일은 상기 제 1 수신 코일과 상기 제 2 수신 코일 사이에 정의된 갭에서 자체적으로 교차하는, 웨어러블 장치를 제조하는 방법.
  30. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 코일은 상기 밴드의 말단 단부들에서 상기 제 2 수신 코일에 전기적으로 접속가능하지 않은, 웨어러블 장치를 제조하는 방법.
  31. 제 24 항에 있어서,
    적어도 상기 제 1 수신 코일로부터 그리고 상기 제 2 수신 코일로 하나 이상의 공진 회로들을 형성하는 단계를 더 포함하는, 웨어러블 장치를 제조하는 방법.
  32. 제 24 항에 있어서,
    상기 밴드는 2 개의 단부들 및 사용자에게 웨어러블 장치를 고정하도록 구성가능한 클래스프를 갖는 밴드, 팔찌 또는 스트랩을 포함하는, 웨어러블 장치를 제조하는 방법.
  33. 충전 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는 웨어러블 장치로서,
    자기장의 영향 하에서 전류를 생성하기 위한 제 1 수단으로서, 상기 제 1 수단은 상기 제 1 수단에 의해 인클로즈되는 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 밴드의 제 1 부분을 따라 시계 방향으로 권취되는, 상기 전류를 생성하기 위한 제 1 수단; 및
    상기 자기장의 영향에서 전류를 생성하기 위한 제 2 수단으로서, 상기 제 2 수단은 상기 단면에 법선인 방향으로부터 보았을 때 상기 밴드의 제 2 부분을 따라 반시계 방향으로 권취되는, 상기 전류를 생성하기 위한 제 2 수단을 포함하는, 웨어러블 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 밴드의 제 1 부분을 따라 연장된 상기 전류를 생성하기 위한 제 1 수단의 에지, 및 상기 밴드의 제 2 부분을 따라 연장된 상기 전류를 생성하기 위한 제 2 수단의 에지는 상기 전류를 생성하기 위한 제 1 수단에 의해 인클로즈되는 상기 단면에 실질적으로 직교하는 실질적으로 타원형 단면의 페리미터의 대부분을 형성하는, 웨어러블 장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 자기장은 상기 실질적으로 타원형 단면에 실질적으로 직교하는 방향으로 분극되는, 웨어러블 장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 자기장은 상기 전류를 생성하기 위한 제 1 수단에 의해 인클로즈되는 상기 단면에 실질적으로 평행한 방향으로 분극되는, 웨어러블 장치.
  37. 제 33 항에 있어서,
    상기 전류를 생성하기 위한 제 1 수단은 상기 전류를 생성하기 위한 제 2 수단과 오버랩하지 않는, 웨어러블 장치.
  38. 제 33 항에 있어서,
    상기 전류를 생성하기 위한 제 1 수단은 상기 전류를 생성하기 위한 제 2 수단의 일부분과 오버랩하는, 웨어러블 장치.
  39. 제 33 항에 있어서,
    상기 전류를 생성하기 위한 제 1 수단과, 상기 전류를 생성하기 위한 제 2 수단의 일부분 사이의 상호 유도성 커플링을 증가시키기 위한 수단을 더 포함하는, 웨어러블 장치.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 상호 유도성 커플링을 증가시키기 위한 수단은 상기 전류를 생성하기 위한 제 1 수단과 상기 전류를 생성하기 위한 제 2 수단 사이에 정의된 갭에서 자체적으로 교차하는, 웨어러블 장치.
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