KR20230129048A - 무선 전력 전송 효율을 개선하기 위한 액세서리 디바이스 - Google Patents

Abstract

무선 전력 전송 시스템에서 무선 전력 전송 효율을 개선하기 위한 액세서리(300)는 전력 송신기 권선(103)으로부터 전력 수신기(104)의 친화적 금속으로의 플럭스 결합을 감소시키고/시키거나 전력 송신기 권선(103)으로부터 전력 수신기 권선(105)으로의 플럭스 결합을 향상시키도록 치수설정 및 위치설정된 자기 (예를 들어, 페라이트) 코어를 포함할 수 있다. 코어는 전력 수신기 권선의 외부 치수(예를 들어, 외경)에 대응하는 개구부를 한정할 수 있다. 코어는 전력 수신기의 친화적 금속으로의 플럭스 결합을 감소시키기에 충분한 플럭스를 인터셉트하도록 선택된 외부 치수, 예컨대, 전력 송신기 권선의 외부 치수(예컨대, 외경)에 대응하는 외부 치수를 추가로 가질 수 있다. 액세서리는 전력 수신기 디바이스(104)를 위한 케이스일 수 있거나, 전력 송신기 디바이스(102)의 면에 부착되도록 구성될 수 있고 또한 하나 이상의 정렬 고정구들을 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 전송 효율을 개선하기 위한 액세서리 디바이스

예시적인 무선 (유도성) 전력 전송 시스템이 도 1에 도시되어 있다. 무선 전력 송신기(PTx)(102)와 무선 전력 수신기(PRx)(104) 사이의 무선 (유도성) 전력 전송의 효율은 각각의 PTx 권선(권선(103))과 PRx 권선(권선(105)) 사이의 자기 결합의 정도에 의존한다. 무선 (유도성) 전력 전송 권선들은, 자석 와이어 또는 리츠(Litz) 와이어와 같은 적합한 와이어로부터 권취된 코일들, 또는 인쇄 회로 보드들(PCB) 또는 가요성 인쇄 회로 보드들(플렉스 회로들) 상에 적합하게 형성된 트레이스들을 포함하여, 다양한 형태들을 취할 수 있다. 이들 권선은 대체로 원형인 것으로 생각될 수 있지만, 실질적으로 평면형일 필요가 없을 수 있다. 대체로 원형이란, 권선이 폐루프를 형성하는 것을 의미하지만, 형상은 정사각형, 직사각형, 원형, 타원형, 다각형, 및 다른 형상을 포함하는 임의의 폐쇄 형태일 수 있고, 때때로 항상 둥근 코너를 갖는 것은 아니다. 추가적으로, 권선들은 종종 권선의 최외부 턴(turn)들과 권선의 최내부 턴들 사이의 거리에 대응하는 두께를 가질 것이다. 예를 들어, 원형 권선은 외경(최외부 권선들의 직경에 대응함) 및 내경(권선의 최내부 턴들의 직경에 대응함)을 가질 수 있다. 문맥에 따라, 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "직경"은 외경, 내경, 또는 이들 둘의 평균을 지칭할 수 있다. "직경"은 또한 정사각형 권선의 경우에 변의 길이 또는 직사각형 또는 타원형 권선의 경우에 장축 또는 단축의 길이 등과 같이, 형상이 엄격하게 원형이 아닌 권선의 경우에 유사한 내부 또는 외부 치수를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.

권선들 사이의 자기 결합의 정도에 영향을 미칠 수 있는 하나의 인자는 이러한 권선들의 상대 크기들이다. PTx 코일과 PRx 코일 사이에 크기 미스매치(mismatch)가 있는 경우에, PTx 권선으로부터의 자기 플럭스가 수신기 권선 이외의 수신 디바이스의 금속 구조체들에 결합될 수 있다. 그러한 구조체들은 "친화적 금속(friendly metal)"으로 알려지거나 지칭될 수 있다. 이러한 결합은 그것이 송신기로부터의 에너지를 낭비하여 감소된 효율을 야기하기 때문에 바람직하지 않을 수 있다. 일부 경우에, 그러한 바람직하지 않은 자기 결합은 또한 PTx 및 PRx 디바이스들 중 하나 또는 둘 모두가, 송신되고 있는 무선 전력의 양을 잘못 이해하게 하여, 피드백 루프 어려움으로 이어질 수 있다.

전력 송신기(PTx) 권선을 갖는 PTx 및 전력 수신기(PRx) 권선을 갖는 PRx를 포함하는 무선 전력 전송 시스템에서 무선 전력 전송 효율을 개선하기 위한 액세서리는 - PTx 권선 및 PRx 권선은 치수적으로 미스매칭됨 - 선택된 자기 특성들을 갖는 재료로 형성된 코어를 포함할 수 있다. 코어는 PTx 권선으로부터 PRx의 친화적 금속으로의 플럭스 결합을 감소시키는 것 및 PTx 권선으로부터 PRx 권선으로의 플럭스 결합을 향상시키는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 치수설정 및 위치설정될 수 있다. 코어는 페라이트 코어일 수 있다. PTx 권선과 PRx 권선 사이의 치수 미스매치는 PTx 권선이 PRx 권선보다 큰 것을 포함할 수 있다. 그러한 경우에, 코어는 PRx 권선의 외부 치수에 대응하는 개구부를 한정할 수 있다. 코어는 PRx의 친화적 금속으로의 플럭스 결합을 감소시키기 위해 충분한 플럭스를 인터셉트(intercept)하도록 선택된 외부 치수를 가질 수 있다. 개구부는 PRx 권선의 외경에 대응하는 내경을 가질 수 있다. 액세서리는 접착제들, 자석들, 기계적 특징부들 등에 의해 PTx 또는 PRx에 부착되도록 구성된 심(shim)을 포함하는 다양한 형태들로 구성될 수 있다. 액세서리는 또한 스마트폰, 스마트워치 등과 같은 전자 디바이스를 위한 케이스로서 구성될 수 있다.

액세서리는 전자 디바이스의 무선 충전 권선 및 무선 충전기의 무선 충전 권선이 치수적으로 미스매칭될 때 전자 디바이스와 무선 충전기 사이의 무선 전력 전송 효율을 개선하도록 구성될 수 있다. 액세서리는 선택된 자기 특성들을 갖는 재료로 형성된 코어를 포함할 수 있고, 코어는 무선 충전기의 무선 충전 권선으로부터 전자 디바이스의 금속으로의 플럭스 결합을 감소시키는 것; 및 무선 충전기의 무선 충전 권선으로부터 디바이스의 무선 충전 권선으로의 플럭스 결합을 향상시키는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 치수설정 및 위치설정된다. 액세서리는 하나 이상의 정렬 고정구들을 추가로 포함할 수 있다. 하나 이상의 정렬 고정구들은 전자 디바이스에 대해 액세서리를 정렬 또는 고정시키도록 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 정렬 고정구들은 무선 충전기에 대해 케이스를 정렬 또는 고정시키도록 구성될 수 있다. 정렬 고정구는 하나 이상의 자석들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 자석들은 링을 형성할 수 있다. 코어는 페라이트 코어일 수 있다. 치수 미스매치는 무선 충전기의 무선 충전 권선이 전자 디바이스의 무선 충전 권선보다 큰 것을 포함할 수 있다. 그러한 경우에, 코어는 전자 디바이스의 무선 충전 권선의 외부 치수에 대응하는 개구부를 한정할 수 있다. 코어는 전자 디바이스의 친화적 금속으로의 플럭스 결합을 감소시키기 위해 충분한 플럭스를 인터셉트하도록 선택된 외부 치수를 가질 수 있다. 개구부는 무선 충전기의 무선 충전 권선의 외경에 대응하는 내경을 가질 수 있다.

무선 충전 액세서리 디바이스는 무선 전력 송신기의 무선 전력 송신 권선으로부터 무선 전력 수신기의 친화적 금속으로의 플럭스 결합을 감소시키기 위한 또는 무선 전력 송신 권선으로부터 무선 전력 수신기의 치수적으로 미스매칭된 무선 전력 수신 권선으로의 플럭스 결합을 향상시키기 위한 수단, 및 무선 전력 송신기의 무선 전력 송신 권선으로부터 무선 전력 수신기의 친화적 금속으로의 플럭스 결합을 감소시키기 위한 또는 무선 전력 송신 권선으로부터 무선 전력 수신기의 무선 전력 수신 권선으로의 플럭스 결합을 향상시키기 위한 수단을 무선 전력 수신기 또는 무선 전력 송신기 중 적어도 하나에 대해 정렬시키기 위한 수단을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기의 무선 전력 송신 권선으로부터 무선 전력 수신기의 친화적 금속으로의 플럭스 결합을 감소시키기 위한 또는 무선 전력 송신 권선으로부터 무선 전력 수신기의 무선 전력 수신 권선으로의 플럭스 결합을 향상시키기 위한 수단은 페라이트 코어일 수 있다. 무선 전력 송신 권선과 무선 전력 수신 권선 사이의 치수 미스매치는 무선 전력 송신 권선이 무선 전력 수신 권선보다 큰 것을 포함할 수 있고, 코어는 무선 전력 수신 권선의 외부 치수에 대응하는 개구부를 한정한다. 코어는 무선 전력 수신기의 친화적 금속으로의 플럭스 결합을 감소시키기 위해 충분한 플럭스를 인터셉트하도록 선택된 외부 치수를 가질 수 있다.

액세서리는 전자 디바이스와 무선 전력 송신기 사이의 무선 전력 전송 효율을 개선하기 위해 무선 전력 송신기의 면에 부착되도록 구성될 수 있고, 전자 디바이스의 무선 충전 권선 및 무선 전력 송신기의 무선 충전 권선은 치수적으로 미스매칭된다. 액세서리는 선택된 자기 특성들을 갖는 재료로 형성된 코어를 포함할 수 있고, 코어는 무선 전력 송신기의 무선 충전 권선으로부터 전자 디바이스의 금속으로의 플럭스 결합을 감소시키는 것; 및 무선 전력 송신기의 무선 충전 권선으로부터 전자 디바이스의 무선 충전 권선으로의 플럭스 결합을 향상시키는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 치수설정 및 위치설정된다. 액세서리는 접착제에 의해 또는 기계식 체결구들 등과 같은 다른 방식들에 의해 무선 전력 송신기의 면에 부착되도록 구성될 수 있다. 코어는 무선 전력 송신기의 적어도 하나의 무선 충전 권선에 의해 유도되는 플럭스로부터 전자 디바이스의 금속을 차폐하도록 치수설정된 페라이트 링일 수 있다. 페라이트 링은 원하는 수준의 차폐 또는 플럭스 방향전환을 제공하기 위해 무선 전력 송신기의 하나 이상의 무선 충전 권선들 근처에 위치되도록 크기설정 및 치수설정된 하나 이상의 탭들을 포함할 수 있다. 코어는 원하는 수준의 차폐 또는 플럭스 방향전환을 제공하기 위해 무선 전력 송신기의 하나 이상의 무선 충전 권선들 근처에 위치되도록 크기설정 및 치수설정된 추가 페라이트 바(bar)들을 추가로 포함할 수 있다.

도 1은 무선 전력 전송 시스템을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 크기들이 상이한 코일들을 갖는 상황에서 플럭스 결합을 예시하는 무선 전력 전송 시스템을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 무선 전력 전송 효율을 개선하기 위해 PTx와 PRx 사이에 액세서리가 개재된 무선 전력 전송 시스템을 도시한다.
도 4a와 도 4b, 도 5a와 도 5b, 도 6a와 도 6b, 및 도 7a와 도 7b는 무선 전력 전송 효율 향상 액세서리의 각각의 실시예들을 예시한다.
도 8은 페라이트 코어를 포함하는 플럭스 차폐/방향전환 액세서리의 실시예를 예시한다.
도 9는 도 8의 플럭스 차폐/방향전환 액세서리의 추가적인 상세사항들을 예시한다.
도 10은 대응하는 자석 링을 갖는 세그먼트형 페라이트 코어를 포함하는 무선 전력 전송 효율 향상 액세서리를 예시한다.

다음의 설명에서, 설명의 목적을 위해, 개시된 개념의 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 상세사항들이 기재된다. 이러한 설명의 일부로서, 본 개시내용의 도면들의 일부는 단순함을 위해 구조들 및 디바이스들을 블록도 형태로 표현한다. 명료함을 위해, 실제 구현예의 모든 특징부들이 본 개시내용에 기술되지는 않는다. 게다가, 본 개시내용에 사용된 표현은 가독성 및 교육 목적들을 위해 선택되었고, 개시된 요지를 상세히 기술하거나 제한하기 위해 선택되지 않았다. 오히려, 첨부된 청구범위는 그러한 목적을 위해 의도된다.

개시된 개념들의 다양한 실시예들은 첨부 도면에서 제한으로서가 아니라 예로서 도시되며, 첨부 도면에서 유사한 도면 부호는 유사한 요소들을 표시한다. 예시의 단순함 및 명료함을 위해, 적절한 경우, 대응하는 또는 유사한 요소들을 나타내기 위해 상이한 도면들 사이에서 참조 부호들이 반복되었다. 추가적으로, 많은 구체적인 상세사항들이 본 명세서에 기술된 구현예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 기재된다. 다른 경우들에 있어서, 방법들, 절차들 및 컴포넌트들은 기술되고 있는 관련된 유관 기능을 모호하지 않게 하기 위해 상세히 기술되지 않았다. 본 개시내용에서 "일", "하나의", 또는 "다른 하나의" 실시예에 대한 언급들은 반드시 동일한 또는 상이한 실시예에 대한 것은 아니며, 이들은 적어도 하나를 의미한다. 하나 초과의 실시예의 특징부들 또는 본 개시내용의 하나 초과의 종류들을 예시하기 위해 주어진 도면이 사용될 수 있고, 도면에서의 모든 요소들이 소정 실시예 또는 종류들에 필요하지는 않을 수 있다. 주어진 도면에 제공될 때, 참조 부호는 여러 도면 전체에 걸쳐 동일한 요소를 지칭하지만, 그것은 모든 도면에서 반복되지 않을 수도 있다. 도면은 달리 지시되지 않는 한 축척대로 도시되지 않으며, 특정 부분들의 비율들은 본 개시내용의 상세사항들 및 특징부들을 더 잘 예시하기 위해 과장될 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 PTx 권선(103)과 PRx 권선(105) 사이의 크기 미스매치를 포함하는 무선 (유도성) 전력 전송 배열을 예시한다. 예시된 배열에서, PTx 권선(103)은 PRx 권선(105)보다 큰 직경을 갖는다. 예시되지 않은 다른 상황으로, 그의 반대도 적용될 수 있다. 도 2b의 측면도에서, 플럭스 라인들(202)이 반시계 방향으로 구동 PTx 권선(103)(도 2a에 평면도로 도시됨)과 연관된 예시적인 플럭스 경로를 예시한다. 도 2b에서 알 수 있는 바와 같이, 플럭스 라인들(202) 중 일부는 PRx 권선(105)을 통과한다. 플럭스의 이러한 부분은 PRx 디바이스에 효과적으로 결합된 것으로 생각될 수 있다. 그러나, 플럭스 라인들(202) 중 일부는 PRx 권선(105)을 통과하지 않지만, 오히려, 도 2b에서 "X" 마킹들로 표시된 PRx 디바이스(104)의 금속 구성요소들(즉, 전술된 "친화적 금속")에 도달한다. 103으로부터의 자기 플럭스 중 일부가 PRx 권선(105)보다는 친화적 금속과 상호작용하는 한, PTx와 PRx 사이의 자기 결합이 감소된다. 이는 적어도 부분적으로 각각의 PTx 권선(103) 및 PRx 권선(105)의 상이한 크기들 때문일 수 있다.

이러한 크기 미스매치를 해결하고 PTx 권선(103)과 PRx 권선(105) 사이의 자기 결합의 정도를 개선하는 하나의 방식은 PTx와 PRx 사이에 플럭스 차폐 및/또는 방향전환 액세서리를 제공하는 것이다. 도 3a가 그러한 배열의 측면도를 예시하는 한편, 도 3b는 그러한 배열의 평면도를 예시한다. 플럭스 차폐 및/또는 방향전환 액세서리는 소결 페라이트 또는 나노결정질 시트들과 같은 적합한 자기 특성들을 갖는 페라이트 또는 다른 강자성 재료로 제조된 코어(300)를 포함할 수 있다. 코어(300)는 PRx(104)의 친화적 금속을 PTx 권선(104)에 의해 유도되는 플럭스로부터 차폐하고/하거나 그러한 플럭스의 일부 또는 실질적으로 전부를 PRx 권선(105)으로 효과적으로 방향전환시키도록 치수설정될 수 있다.

상대적으로 더 큰 PTx 코일(103) 및 상대적으로 더 작은 PRx 코일(105)을 갖는 예시된 예에서, 페라이트 코어(300)는 PRx 코일의 내경에 대체적으로 대응하는 내경(ID) 및 그렇지 않으면 친화적 금속으로 결합될 PTx 코일로부터의 플럭스를 인터셉트하기에 충분히 큰 외경(OD)을 갖는 링 형상일 수 있다. 그러한 코어(300)를 각각의 권선들 사이에, 그들에 대체로 평행하게, 그리고 그들과 실질적으로 중첩하고 동축으로 위치설정함으로써, 권선들(103, 105) 사이의 자기 결합이 개선될 수 있고, PRx 디바이스(104)의 친화적 금속으로의 플럭스 결합이 감소될 수 있다.

실질적으로 유사한 해결책이, PRx 코일이 더 크고 PTx 코일 권선이 더 작은 반대 상황으로 또한 구현될 수 있다. 또한, 위에서 언급된 바와 같이, 각각의 권선들 및 코어의 형상들이 엄격하게 원형일 필요는 없지만, 위에서 언급된 직경들이 내부 변 길이들, 장축 및 단축 길이들 등일 수 있는 임의의 폐쇄된 또는 실질적으로 폐쇄된 형상일 수 있다. "실질적으로 폐쇄된" 형상이란, 코어가 둘 이상의 자기 재료 세그먼트들로 구성될 수 있고 세그먼트들 사이의 간격이 (코어 크기에 비해) 상대적으로 작은 것을 의미한다. 중요한 것은 코어(300)가 PTx 권선(103)으로부터 PRx 디바이스(104)의 친화적 금속으로의 원치 않는 플럭스 결합을 감소시키고/시키거나 PRx 권선(105)으로의 플럭스 결합을 향상시키도록 위치설정 및 치수설정된다는 것이다. 추가적으로, 설명된 실시예가 실질적으로 평면형 코일들 및 코어(300)를 특징으로 하지만, 동일한 원리들은 비평면형 권선들 및 비평면형 중간 코어들(300)에 적용된다. 그러한 실시예들에서, 중간 코어(300)는 소위 "친화적 금속"으로의 바람직하지 않은 플럭스 결합을 감소시키고/시키거나 PRx 권선으로 결합되는 플럭스의 양을 증가시키도록 형상화, 위치설정, 및 치수설정되어야 한다.

다양한 다른 구현예들에서, 코어(300)는 PRx 코일 대신에 PTx 코일의 형상에 치수적으로 순응한다. 예를 들어, 케이스 내에 전화기를 두는 것은, 페라이트 코어/링(300)의 외경이 송신기 권선(103)의 직경과 정렬시키고 구조체(300)의 중심 개구부가 전화기(104)의 전력 수신 윈도우(105)로 플럭스가 유동하게 하도록 페라이트 코어/링(300)의 내경이 크기설정되도록, 페라이트 코어(300)를 충전 패드(102)의 전력 송신 권선(103)과 정렬시킬 수 있다. 즉, 페라이트 코어/링(300)의 내경은 전화기(104)의 전력 수신 권선(105)의 내경보다 크다. 일부 경우에, 페라이트 코어/링(300)의 내경은 전력 수신 권선(105)의 내경보다 크고 외경보다 작다.

PTx 디바이스들(102) 및 PRx 디바이스들(104)의 다양한 구현예들에서, 코어(300)를 포함하는 중간 디바이스는 다양한 형태들을 취할 수 있다. 일례로서, PTx(102)는 충전 매트일 수 있고, PRx(104)는 모바일 전화기, 스마트 워치, 태블릿 컴퓨터, 무선 이어폰 충전 케이스 또는 다른 디바이스와 같은 전자 디바이스일 수 있고, 페라이트 코어(300)를 포함하는 중간 디바이스는 도 4a(평면도) 및 도 4b(측면도)에 예시된 바와 같은 전자 디바이스를 위한 액세서리(400)일 수 있다. 액세서리(400)는 모바일 전화기를 위한 케이스, PTx와 PRx 사이에 배치될 수 있는 "심", 또는 페라이트 코어(300)를 포함하는 다른 중간 디바이스일 수 있다. 페라이트 코어(300)는 액세서리(400) 내에 배치될 수 있으며, 이때 액세서리는 PRx 디바이스의 PRx 권선에 대해 코어(300)를 적절히 위치설정시키도록 설계 및 치수설정된다. 예를 들어, 케이스 내에 전화기를 두는 것은, 페라이트 코어/링(300)의 내경이 수신기 권선(105)의 외경과 정렬되고 페라이트 코어/링(300)의 환형부가 전화기(104)의 친화적 금속을 충전 패드(102)의 PTx 권선(103)에 의해 유도되는 플럭스로부터 차폐하도록, 페라이트 코어(300)를 전화기(104)의 전력 수신 권선(105)과 적합하게 정렬시킬 수 있다.

도 5a와 도 5b, 도 6a와 도 6b, 및 도 7a와 도 7b에 각각 예시된 바와 같이, 케이스(500, 600, 또는 700)는 또한 선택적으로, 사용자가 액세서리/전화기 조합을 외부 충전 디바이스와 정렬시키는 것을 보조하기 위한 하나 이상의 메커니즘들을 포함할 수 있다. 그러나 일례로서, 케이스이든, 심이든, 또는 다른 것이든, 그러한 액세서리는 또한, 액세서리/디바이스 조합을 상보적으로 배열된 자석들을 갖는 무선 전력 송신기 및/또는 수신기 디바이스와 정렬시키는 역할을 할 수 있는 하나 이상의 자석들을 포함할 수 있다. 이러한 정렬은 디바이스들의 각각의 코일들을 정렬시키는 것뿐만 아니라 페라이트 코어(300)를 PTx 권선(103) 및/또는 PRx 권선(105)과 정렬시키는 것을 보조할 수 있다. 도 5a 및 도 5b에서, 자석 링(502)은 페라이트 링(300) 아래에 있는 것으로 도시되거나, 다시 말하면, 페라이트 링(300)이 자석들과 디바이스(예를 들어, 도시되지 않은 전화기) 사이에 배치된다. 도 4a 및 도 4b의 실시예에서와 같이, 페라이트 링(300)은 플럭스가 송신기로부터 디바이스의 "친화적 금속"으로의 결합을 방지하여, 바람직하지 않은 전력 손실 및 연관된 가열을 감소시킨다. 추가적으로, 자석 링(502)의 자석들은 손실들을 감소시키도록 세그먼트화될 수 있다. 본 실시예에서, 액세서리는 (다양한 공지된 기법들에 따라) 디바이스에 기계적으로 위치설정되고 고정될 수 있으며, 자석들은 디바이스/액세서리 조합을 전력 송신 디바이스(예를 들어, 도시되지 않은 충전 패드)에 부착 및 정렬하는 것을 보조하는 데 사용될 수 있다. 추가적으로, 위에서 언급되고 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 페라이트 링(300)은 또한 세그먼트화될 수 있으며, 이 경우 자석 링 세그먼트들 및 페라이트 링 세그먼트들은 도 10과 관련하여 아래에 예시된 바와 같이 산재될 수 있다.

도 6a 및 도 6b에서, 자석 링(502)은 페라이트 링(300) 위에 있는 것으로 도시되거나, 다시 말하면, 페라이트 링(300)이 자석들과 전력 송신 디바이스(예컨대, 도시되지 않은 충전 패드) 사이에 배치된다. 도 4a와 도 4b, 및 도 5a와 도 5b의 실시예에서와 같이, 페라이트 링(300)은 플럭스가 송신기로부터 디바이스의 "친화적 금속"으로의 결합을 방지하여, 바람직하지 않은 전력 손실 및 연관된 가열을 감소시킨다. 추가적으로, 자석 링(502)의 자석들은 손실들을 감소시키도록 세그먼트화될 수 있다. 본 실시예에서, 액세서리(예를 들어, 케이스 또는 심)는 디바이스(예를 들어, 전화기)에 자기적으로 고정(및 정렬)될 수 있고, 디바이스/액세서리 조합은 전력 송신 디바이스(예를 들어, 도시되지 않은 충전 패드)에 대해 자유롭게 위치될 수 있다 . 상기와 같이 그리고 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 페라이트 링(300)은 또한 세그먼트화될 수 있으며, 이 경우 자석 링 세그먼트들 및 페라이트 링 세그먼트들은 도 10과 관련하여 아래에 예시된 바와 같이 산재될 수 있다.

도 7a 및 도 7b에서, 자석 링(502)은 실질적으로 페라이트 링(300)과 동일한 평면에 있는 것으로 도시된다. 정확한 동일평면성(coplanarity)이 요구되지는 않고, 이는 주어진 실시예의 경우에 자석들 및 페라이트 코어의 각각의 높이들에 따라 심지어 가능하지 않을 수 있다. 위에서 논의된 도 4a와 도 4b, 도 5a와 도 5b, 및 도 6a와 도 6b의 실시예에서와 같이, 페라이트 링(300)은 플럭스가 송신기로부터 디바이스의 "친화적 금속"으로의 결합을 방지하여, 바람직하지 않은 전력 손실 및 연관된 가열을 감소시킨다. 추가적으로, 자석 링(502)의 자석들은 손실들을 감소시키도록 세그먼트화될 수 있다. 본 실시예에서, 자석들은 디바이스 및/또는 전력 송신 디바이스(예를 들어, 충전 패드)에 대해 액세서리를 고정 및 위치설정시키는 데 사용될 수 있다.

도 7a 및 도 7b와 같이, 도 10에서, 자석 링(502)은 실질적으로 페라이트 링(300)과 동일한 평면에 있는 것으로 도시된다. 위에서 논의된 바와 같이, 특히 주어진 실시예의 경우에 자석들 및 페라이트 코어의 상이한 각각의 높이들의 가능성을 고려하여, 정확한 동일평면성이 요구되지 않는다. 그러나, 패키징을 위해, 링(502) 내의 자석 컴포넌트들 및 링(300) 내의 페라이트 컴포넌트들은 이러한 컴포넌트들의 적어도 일부가 결과적인 액세서리의 z-높이를 감소시키기 위해 동일평면이 되도록 배열되는 것이 도움이 될 수 있다. 위에서 논의된 도 4a와 도 4b, 도 5a와 도 5b, 도 6a와 도 6b, 및 도 7a와 도 7b의 실시예에서와 같이, 페라이트 링(300)은 플럭스가 송신기로부터 디바이스의 "친화적 금속"으로의 결합을 방지하여, 바람직하지 않은 전력 손실 및 연관된 가열을 감소시킨다. 추가적으로, 자석 링(502)의 자석들은 손실들을 감소시키고 제조성을 개선하기 위해 세그먼트들("M")로 세그먼트화된다. 페라이트 링(300)은 마찬가지로, 자석 세그먼트들("M") 사이에 개재된 세그먼트들("F")로 세그먼트화된다. 상기와 같이, 자석들은 디바이스 및/또는 전력 송신 디바이스(예를 들어, 충전 패드)에 대해 액세서리를 고정 및 위치설정시키는 데 사용될 수 있다. 반경방향 및 원주방향 둘 모두로의 자석 세그먼트들 및 페라이트 세그먼트들의 상대 크기는, (자석들의 크기를 증가시킴으로써) 액세서리(1000)와 디바이스(예를 들어, 전화기) 및/또는 전력 송신기 사이에 충분한 체결 힘을 제공하기 위해 그리고/또는 (페라이트 세그먼트들의 크기를 증가시킴으로써) 플럭스 차폐/결합 효과를 증가시키기 위해 필요에 따라 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 자석 링 세그먼트들 및 페라이트 링 세그먼트들의 상대적 위치설정은 다양한 세그먼트들이 각각의 링들의 원주를 따라 실질적으로 동일선상에 있도록 될 수 있다. 페라이트 링 세그먼트들 및 자석 링 세그먼트들의 특정 치수들에 따라, 원주 주위의 넓은 동일선성(collinearity)이 일부 응용예에 적절할 수 있기 때문에, 정확한 동일선성은 필요하지 않을 수 있거나 제공되지 않을 수 있다.

도 8은 페라이트 코어(300)를 포함하는 플럭스 차폐/방향전환 액세서리(801)의 대안적인 실시예를 예시한다. 액세서리(801)는 PTx 디바이스(102) 자체에, 위치설정하고 선택적으로 고정하도록 구성된 심 디바이스일 수 있다. (상기와 같이, PTx 디바이스(102)는, 예를 들어, 충전 매트, 충전 패드, 또는 다른 적합한 무선/유도성 충전 디바이스일 수 있다.) 액세서리(801)는 또한 PTx(102) 및 연관된 PTx 권선(103)에 대해 중간 디바이스(801)를 정렬 및/또는 고정시키기 위한 기계적, 접착제, 및/또는 자기 특징부들(802)을 포함할 수 있다. 상기와 같이, 코어(300)는 PRx 디바이스(예컨대, 모바일 전화기 또는 다른 전자 디바이스 또는 액세서리)의 친화적 금속으로의 원치 않는 플럭스 결합을 적합하게 감소시키고/시키거나 PRx 디바이스의 PRx 권선(105)으로의 플럭스 결합을 향상시키도록 위치설정된 바와 같이 치수설정되어야 한다. 이와 같이, 그것은 그것이 PRx 디바이스의 친화적 금속으로 통상적으로 결합될 플럭스를 인터셉트하고/하거나 방향전환시키도록 PTx 권선(105)에 대해 위치설정될 필요가 있을 것이다.

도 9는 플럭스 차폐/방향전환 액세서리(801)(도 8)의 실시예들(902, 904)의 추가적인 상세사항들을 예시한다. 실시예들(902, 904)에서, PTx 디바이스(102)는 DDQ 코일로서 배열된 복수의 송신 코일들(103)을 포함할 수 있다. 액세서리(902, 904)는 PTx 디바이스(102)와 PRx 디바이스(104)(예를 들어, 모바일 전화기) 사이에 위치설정될 수 있다. 액세서리(902, 904)는 PTx 디바이스(102)의 상단/Q 코일(103)을 둘러싸는 페라이트 프레임(300)으로서 구현될 수 있는 페라이트 링(300)을 포함할 수 있다. 그 결과, PRx 디바이스(104)의 친화적 금속은 코일(103)에 의해 유도되는 플럭스로부터 효과적으로 차폐된다. 유사하게, 액세서리(904)는 PTx 디바이스(904)의 송신 영역의 전부 또는 실질적으로 전부를 커버하는 페라이트 프레임을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 필요한 수준의 차폐/플럭스 방향전환을 제공하기 위해 요구되는 바와 같이 추가 페라이트 바들(910)이 특정 코일들 근처에 제공될 수 있다. 페라이트 링/프레임(300) 내의 선택적인 탭들(912)이 또한 유사한 효과를 위해 사용될 수 있다.

전술한 것은 무선 전력 송신기(PTx) 디바이스와 무선 전력 수신기(PRx) 디바이스 사이의 개선된 결합을 제공하는 무선 전력 전송 시스템들을 위한 액세서리들의 예시적인 실시예들을 설명한다. 이러한 시스템들은 다양한 응용들에서 사용될 수 있지만, 상이한 디바이스들과 함께 사용되는 것을 예상하여 구성된 무선 충전 디바이스들(예를 들어, 충전 매트들, 패드들, 스탠드들 등)과 함께 사용될 때, 전자 디바이스들, 예컨대 모바일 컴퓨팅 디바이스들(예를 들어, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰 등) 및 그들의 액세서리들(예를 들어, 무선 이어폰들, 스타일러스들 및 다른 입력 디바이스들 등)과 함께 사용될 때 특히 유리할 수 있다. 다수의 특정 특징들 및 다양한 실시예들이 설명되었지만, 달리 상호 배타적인 것으로 언급되지 않는 한, 다양한 특징들 및 실시예들은 특정 구현예에서 다양한 순열들로 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 전술한 다양한 실시예들은 단지 예시로서 제공되고 본 개시내용의 범주를 제한하도록 구성되지 않아야 한다. 본 개시내용의 범주로부터 벗어남이 없이 그리고 청구범위의 범주로부터 벗어남이 없이, 본 명세서의 원리들 및 실시예들에 대해 다양한 수정들 및 변경들이 이루어질 수 있다.

본 명세서에서 제시되고 청구된 기법들은 본 기술 분야를 명백히 개선시키고 그러므로 추상적이거나 무형이거나 순수하게 이론적이지 않은 실용적인 속성의 물질적인 대상들 및 구체적인 예들을 참조하고 그에 적용된다. 추가로, 본 명세서의 말단에 첨부된 임의의 청구항들이 "[기능]을 [수행]하기 위한 수단..." 또는 "[기능]을 [수행]하기 위한 단계..."로 지정된 하나 이상의 요소들을 포함하면, 그러한 요소들은 35 U.S.C. 112(f) 하에서 해석될 것이라고 의도된다. 그러나, 임의의 다른 방식으로 지정된 요소들을 포함하는 임의의 청구항들에 대해, 그러한 요소들이 35 U.S.C. 112(f) 하에서 해석되지 않을 것이라고 의도된다.

Claims (22)

1. 전력 송신기(PTx) 권선을 갖는 PTx 및 전력 수신기(PRx) 권선을 갖는 PRx를 포함하는 무선 전력 전송 시스템에서 무선 전력 전송 효율을 개선하기 위한 액세서리로서, 상기 PTx 권선 및 PRx 권선은 치수적으로 미스매칭되고(mismatched), 상기 액세서리는,
   선택된 자기 특성들을 갖는 재료로 형성된 코어를 포함하고, 상기 코어는,
   상기 PTx 권선으로부터 상기 PRx의 친화적 금속(friendly metal)으로의 플럭스 결합(flux coupling)을 감소시키는 것; 및
   상기 PTx 권선으로부터 상기 PRx 권선으로의 플럭스 결합을 향상시키는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 치수설정 및 위치설정되는, 액세서리.
2. 제1항에 있어서, 상기 코어는 페라이트 코어인, 액세서리.
3. 제1항에 있어서, 상기 PTx 권선과 상기 PRx 권선 사이의 상기 치수 미스매치는 PTx 권선이 상기 PRx 권선보다 큰 것을 포함하고, 상기 코어는 상기 PRx 권선의 외부 치수에 대응하는 개구부를 한정하는, 액세서리.
4. 제3항에 있어서, 상기 코어는 상기 PRx의 친화적 금속으로의 플럭스 결합을 감소시키기 위해 충분한 플럭스를 인터셉트(intercept)하도록 선택된 외부 치수를 갖는, 액세서리.
5. 제4항에 있어서, 상기 개구부는 상기 PRx 권선의 외경에 대응하는 내경을 갖는, 액세서리.
6. 전자 디바이스와 무선 충전기 사이의 무선 전력 전송 효율을 개선하도록 구성된 액세서리로서, 상기 디바이스의 무선 충전 권선 및 상기 무선 충전기의 무선 충전 권선은 치수적으로 미스매칭되고, 상기 액세서리는,
   선택된 자기 특성들을 갖는 재료로 형성된 코어를 포함하고, 상기 코어는,
   상기 충전기의 무선 충전 권선으로부터 상기 디바이스의 금속으로의 플럭스 결합을 감소시키는 것; 및
   상기 충전기의 무선 충전 권선으로부터 상기 전화기의 무선 충전 권선으로의 플럭스 결합을 향상시키는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 치수설정 및 위치설정되는, 액세서리.
7. 제6항에 있어서, 하나 이상의 정렬 고정구들을 추가로 포함하는, 액세서리.
8. 제7항에 있어서, 상기 하나 이상의 정렬 고정구들은 상기 전자 디바이스에 대해 상기 액세서리를 정렬 또는 고정시키도록 구성되는, 액세서리.
9. 제7항에 있어서, 상기 하나 이상의 정렬 고정구들은 상기 무선 충전기에 대해 상기 액세서리를 정렬 또는 고정시키도록 구성되는, 액세서리.
10. 제7항에 있어서, 상기 하나 이상의 정렬 고정구들은 상기 디바이스 및 상기 무선 충전기 둘 모두에 대해 상기 액세서리를 정렬 또는 고정시키도록 구성되는, 액세서리.
11. 제7항에 있어서, 상기 정렬 고정구는 하나 이상의 자석들을 포함하는, 액세서리.
12. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 자석들은 링을 형성하는, 액세서리.
13. 제6항에 있어서, 상기 코어는 페라이트 코어인, 액세서리.
14. 제6항에 있어서, 상기 치수 미스매치는 상기 무선 충전기의 무선 충전 권선이 상기 전자 디바이스의 무선 충전 권선보다 큰 것을 포함하고, 상기 코어는 상기 전자 디바이스의 무선 충전 권선의 외부 치수에 대응하는 개구부를 한정하는, 액세서리.
15. 제14항에 있어서, 상기 코어는 상기 전자 디바이스의 친화적 금속으로의 플럭스 결합을 감소시키기 위해 충분한 플럭스를 인터셉트하도록 선택된 외부 치수를 갖는, 액세서리.
16. 제15항에 있어서, 상기 개구부는 상기 무선 충전기의 무선 충전 권선의 외경에 대응하는 내경을 갖는, 액세서리.
17. 제6항에 있어서, 상기 액세서리는 상기 전자 디바이스를 위한 케이스인, 액세서리.
18. 제6항에 있어서, 상기 액세서리는 상기 디바이스와 상기 무선 충전기 사이에 배치되도록 구성된 심(shim)인, 액세서리.
19. 전자 디바이스와 무선 전력 송신기 사이의 무선 전력 전송 효율을 개선하기 위해 상기 무선 전력 송신기의 면에 부착되도록 구성된 액세서리로서, 상기 전자 디바이스의 무선 충전 권선 및 상기 무선 전력 송신기의 무선 충전 권선은 치수적으로 미스매칭되고, 상기 액세서리는,
    선택된 자기 특성들을 갖는 재료로 형성된 코어 - 상기 코어는,
    상기 무선 전력 송신기의 무선 충전 권선으로부터 상기 전자 디바이스의 금속으로의 플럭스 결합을 감소시키는 것; 및
    상기 무선 전력 송신기의 무선 충전 권선으로부터 상기 전자 디바이스의 무선 충전 권선으로의 플럭스 결합을 향상시키는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 치수설정 및 위치설정됨 -; 및
    상기 액세서리를 상기 무선 전력 송신기의 면에 고정시키도록 구성된 접착제를 포함하는, 액세서리.
20. 제19항에 있어서, 상기 코어는 상기 무선 전력 송신기의 적어도 하나의 무선 충전 권선에 의해 유도되는 플럭스로부터 상기 전자 디바이스의 금속을 차폐하도록 치수설정된 페라이트 링인, 액세서리.
21. 제20항에 있어서, 상기 페라이트 링은 원하는 수준의 차폐 또는 플럭스 방향전환을 제공하기 위해 상기 무선 전력 송신기의 하나 이상의 무선 충전 권선들 근처에 위치되도록 크기설정 및 치수설정된 하나 이상의 탭들을 포함하는, 액세서리.
22. 제20항에 있어서, 상기 페라이트 코어는 원하는 수준의 차폐 또는 플럭스 방향전환을 제공하기 위해 상기 무선 전력 송신기의 하나 이상의 무선 충전 권선들 근처에 위치되도록 크기설정 및 치수설정된 추가 페라이트 바(bar)들을 추가로 포함하는, 액세서리.