KR20110107840A

KR20110107840A - 유도 전원 장치

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Publication number: KR20110107840A
Application number: KR1020117018408A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 더블유. 바맨; 윌리암 티. 주니어 스토너; 매튜 제이. 노콘크; 콜린 제이. 무어; 조수아 케이. 슈와네크; 토마스 제이 레피엔; 리차드 제이. 웨버; 리안 디. 샴퍼
Original assignee: 액세스 비지니스 그룹 인터내셔날 엘엘씨
Priority date: 2009-01-06
Filing date: 2010-01-05
Publication date: 2011-10-04
Also published as: US8890369B2; EP2374197A2; NZ593750A; US8373310B2; WO2010080739A3; TW201042875A; US20130113423A1; CN102356530A; RU2011132944A; CN104092313A; CN104092313B; CA2748371A1; TWI478460B; JP2012514967A; CN102356530B; MY158309A; WO2010080739A2; US20110006611A1; EP2374197B1; CN105978111A

Abstract

일 양태에서, 본 발명은 원격 장치를 전원 장치와 기계적으로 상호 연결시키기 위한 플런저를 갖는 무선 전원 장치를 제공한다. 플런저는 원격 장치와 끼워 맞추어지도록 확장/수축이 가능할 수 있다. 제2 양태에서, 본 발명은 원격 장치가 충전면에 대해 다양한 위치 내에 배치될 때에 1차 코일과 2차 코일 간의 밀접한 정렬을 가능하게 하는 가동 1차 코일을 갖는 무선 전원 장치를 제공한다. 가동 1차 코일은 예컨대, 페그, 플런저 또는 자석에 의해 원격 장치에 결합될 수 있다. 대안으로서, 가동 1차 코일의 위치는 수동적으로 조정될 수 있다. 제3 양태에서, 본 발명은 공통축을 중심으로 배치된 복수의 충전 스테이션을 갖는 충전 용기를 제공한다. 각 충전 스테이션은 충전면 상에의 원격 장치 배치를 어느 정도 자유롭게 할 수 있는 가동 1차 코일을 포함할 수 있다. 제4 양태에서, 본 발명은 수동적으로 가동할 수 있는 1차 코일을 갖는 무선 전원 장치를 제공한다.

Description

유도 전원 장치{INDUCTIVE POWER SUPPLY}

본 발명은 무선 전원 장치에 관한 것으로, 특히 유도 전원 장치에 관한 것이다.

휴대형 전자 장치의 확산과 지속적인 이용 증가에 따라, 직접적인 유선 연결이 필요없이 전자 장치를 충전하고 및/또는 전자 장치에 전력을 공급할 수 있는 무선 전원 장치의 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 유선 접속은 불편하고, 번거롭고, 미관상 좋지 못하다는 등의 여러 가지 문제점을 안고 있다. 특히, 유선 접속은 장치의 플러그를 물리적으로 꼽고 빼야하며, 코드들이 많이 얽혀 있어 미관상 좋지 못하고, 플러그를 코드와 원격 장치에 맞추어야 하고, 하나의 코드로는 한 번에 하나의 장치만을 충전시킬 수 있다. 더욱이, 종래의 쌍을 이루는(paired) 충전기로는 사용자는 소유하고 있는 장치 수만큼의 유선 DC 전원 장치를 유지 및 보관하고 있어야 한다.

무선 전력 공급 시스템은 유선 접속에 비해 큰 장점이 있는 것으로 입증되어 있다. 무선 전력 공급 시스템은 전자 장치를 전원 코드에 연결할 필요가 없기 때문에 유선 접속과 관련된 많은 문제를 해결한다. 많은 종래의 무선 전력 공급 시스템은 유선없이 전력을 전달하는 유도성 전력 전달(즉, 전자기장을 이용한 전력 전달)에 의존한다. 통상적인 유도성 전력 전달 시스템은 1차 코일을 이용하여 에너지를 가변 전자기장 형태로 무선 전달하는 유도성 전원 장치와 2차 코일을 이용하여 전자기장 에너지를 전력으로 변환하는 원격 장치를 포함한다. 유도성 전력 전달 시스템의 효율을 최적으로 하기 위해서는 통상적으로 1차 코일과 2차 코일 간에 적절한 정렬이 필요하다. 정렬은 대개는 받침대(cradle)나 기타 유사한 구조물을 이용하여 이루어진다. 예컨대 1차 코일은 2차 코일을 내장한 원격 장치의 일부를 단단히 수용하는 컵형 소켓의 바깥쪽 부근에 위치될 수 있다. 원격 장치가 그 컵형 소켓에 배치되면, 이 2개의 코일은 기계적 상호맞춤(interfit)에 의해 밀접하게 정렬된다. 이런 방식은 비록 정렬에는 도움이 되지만 원격 장치를 받침대 내에 잘 놓아야 하며 필연적으로 전자 장치가 전원 장치에 대해 움직이지를 못하게 된다. 또한 이 방식은 유도성 전원 장치를 특히 컵형 소켓 또는 받침대에 끼워 맞추어지도록 구성된 단일 장치에 연결하여 사용해야 하는 제약이 있을 수 있다. 또한 이 방식은 2차 코일을 내장한 복수의 장치와의 호환성이 쉽지 않다. 충전기에서 컵형 소켓은 정의상 이것이 설계 대상으로 하였던 2차 장치와 밀접하게 끼워 맞추어질 것이다. 그러나, 다른 장치의 경우에는 끼워맞춤이 헐겁게 되거나 소켓이 끼워 맞추어질 수 없는 정도로 매우 작을 수가 있다.

다른 종래의 응용에서, 전자 장치에 정합 무선 충전기가 구비된다. 이 구성에서는 무선 충전기는 충전을 위해 전자 장치를 수용하는 장착 구조를 제공하도록 상향 연장하는 고정 페그(peg)를 포함한다. 이 전자 장치는 페그를 통해 단단하게 끼워지도록 구성된 보이드(void)를 갖고 있다. 사용 시에, 전자 장치는 보이드가 페그를 통해 끼워진 상태에서 무선 충전기에 배치함으로써 무선 충전기에 결합될 수 있다. 이 구성에서 1차 코일과 2차 코일은 원격 장치가 무선 충전기에 올바르게 결합될 때에 적절히 정렬되도록 배치된다. 이 구성은 전자 장치와 그 무선 충전기 간에 양호한 정렬을 가능하게 하지만, 여러 가지 문제가 있을 수 있다. 예컨대, 페그가 고정되기 때문에 원격 장치가 자유롭게 움직이지를 못한다. 더욱이, 고정된 페그가 항상 (원격 장치가 없는 경우에도) 충전면으로부터 확장되기 때문에 다른 목적의 충전면 이용에 방해가 된다.

또 다른 종래의 응용에서는 자석을 이용하여 1차 코일과 2차 코일을 밀접하게 정렬시킨다. 예컨대, 어떤 종래의 응용에서는 1차 코일이 1차 자석과 결합하고 충전면 아래의 보이드 내에 느슨하게 끼워진다. 2차 자석을 갖는 원격 장치가 1차 자석에 충분히 근접하여 충전면 상에 놓이게 되면 1차 자석과 2차 자석의 자력에 의해서 1차 자석이 보이드를 통과하여 2차 자석과 정렬하게 된다. 이렇게 되면 1차 코일과 2차 코일이 밀접하게 정령하게 된다. 그러나, 어느 정도 개선은 되겠지만, 자력은 1차 자석과 1차 코일이 보이드 내에서 움직일 수 있게 할 정도로는 충분치 않을 수 있다. 특히 원격 장치가 1차 자석과 2차 자석이 미리 밀접하게 정렬되어 있지 않은 상황에서 원격 장치가 충전면 상에 먼저 배치되는 경우에 그렇다. 더욱이, 1차 자석과 1차 코일은 보이드 내에서 자유로이 움직일 수가 있기 때문에, 처음에 원격 장치를 충전면에 배치할 때에는 이들의 위치를 알지 못할 수 있다. 그렇게 되면 2개의 자석을 초기에 함께 묶어둘 수가 더 어렵게 될 수 있다.

<발명의 개요>

본 발명은 원격 장치를 전원 장치와 기계적으로 상호 연결시키기 위한 플런저를 구비한 무선 전원 장치를 제공한다. 일 실시예에서, 플런저는 플런저가 충전면과 수평으로 놓일 수 있는 수축 위치와 플런저가 충전면으로부터 돌출하여 원격 장치와 끼워 맞추어지는 확장 위치 간에서 충전면 내에 가동적으로 설치된다. 원격 장치에는 플런저를 수용하도록 구성된 소켓이 구비될 수 있다.

일 실시예에서, 플런저와 원격 장치는 원격 장치가 플런저에 인접 배치될 때에 플런저를 확장시키는 자석에 의해서 끼워 맞추어진다. 이 실시예에서, 플런저는 예컨대 코일 스프링에 의해 수축 위치로 바이어스될 수 있고, 원격 장치가 플런저 내의 자석에 충분히 인접하여 배치될 때에 확장될 수 있다.

일 실시예에서, 플런저는 플런저가 확장될 때에 무선 전원 장치를 작동시키는 스위치를 포함할 수 있다. 스위치는 무선 전원 장치에게 원격 장치가 전력을 수신할 수 있는 위치에 있다는 것을 표시해 줄 수 있다. 무선 전원 장치는 "대기" 상태에서 깨어나 전력을 공급하거나 유효 원격 장치(예컨대 무선 전원 장치로부터 전력을 수신하기에 적합한 원격 장치)의 존재를 확인함으로써 응답할 수 있다.

일 실시에에서, 플런저 내에 1차 코일이 배치되며, 이로써 플런저의 확장에 따라 1차 코일이 2차 코일과 더 밀접하게 정렬될 수 있다. 예컨대, 1차 코일은 플런저의 끝 부분에 끼워지는 Litz 와이어와 같은 와이어 코일일 수 있다. 플런저가 확장함에 따라 1차 코일은 더 밀접하게 정렬되도록 원격 장치쪽으로 확장할 수 있다.

제2 양태에서, 본 발명은 원격 장치가 충전면에 대해 다양한 위치 내에 배치될 때에 1차 코일과 2차 코일 간의 밀접한 정렬을 가능하게 하는 가동 1차 코일을 갖는 무선 전원 장치를 제공한다.

일 실시예에서, 무선 전원 장치는 적어도 하나의 이동 자유도를 가지고 충전면에 설치된 플런저를 포함한다. 이 실시예에서, 1차 코일은 플런저와 함께 움직이도록 플런저와 상호 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 1차 코일은 플런저에 대해 동축으로 배치된다. 따라서, 사용 시에, 1차 코일은 플런저에 끼워 맞추어진 원격 장치의 2차 코일과 밀접한 정렬을 유지하도록 플런저와 함께 이동한다. 플런저는 충전면으로부터 돌출하는 위치에서 (전술한 바와 같이) 수축하거나 고정될 수 있다. 플런저에 대한 360 회전 또는 이동 자유도는 이 설계와 관련해서 고유의 자유도 임에 유의한다. 360도 회전의 어느 부분에서도 무선 전력을 얻을 수 있을 것이다.

일 실시예에서, 가동 1차 코일은 하나 이상의 자석에 의해 원격 장치에 결합된다. 이 실시예에서, 1차 코일은 무선 전원 장치 내에 가동적으로 설치되고, 자석에 결합되어 자석의 움직임에 따라 1차 코일이 움직이게 된다. 이 실시예에서, 원격 장치에는 원격 장치가 충분히 근접 배치될 때에 1차 자석을 끌어당겨 1차 코일을 2차 코일과 정렬시키는 자석이 구비된다. 1차 코일/1차 자석 조합은 홈 위치(home position)로 바이어스될 수 있다. 홈 위치의 예는 사용자 배치와, 기지 영역 또는 배치 중 예상되는 운동 영역에서의 플런저 계합을 가능하게 하는 위치일 수 있다.

일 실시예에서, 1차 코일은 1차 코일을 2개 축을 따라 움직이게 할 수 있는 연결 아암에 피봇 장착된다. 이 실시예에서, 연결 아암은 일단에서 프레임에 피봇 장착될 수 있다. 1차 코일은 연결 아암의 자유단에 피봇 장착된 메달리온(medallion) 내에 수용될 수 있다. 연결 아암의 피봇 운동이 메달리온의 피봇 운동과 조합되면 1차 코링은 2개 축을 따라 자유롭게 움직인다. 연결 아암은 스프링에 의해 홈 위치로 바이어스될 수 있다.

제3 양태에서, 본 발명은 공통축을 중심으로 배치된 복수의 충전 스테이션을 갖는 충전 용기를 제공한다. 각 충전 스테이션은 원격 장치를 똑바로 선 위치로 유지시키고, 단일 평면 상에 배치 시에 동일 수의 장치를 충전하는데 필요한 공간을 절감하는 경사 충전면을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 각 충전 스테이션은 충전면 상에의 원격 장치 배치를 어느 정도 자유롭게 할 수 있는 가동 1차 코일을 포함한다. 일 실시예에서, 가동 1차 코일은 1차 코일이 충전면을 따라 원격 장치와 함께 움직일 수 있도록 원격 장치를 1차 코일에 기계적으로 결합시키는 플런저를 포함한다. 대안적인 실시예에서, 가동 1차 코일과 원격 장치는 1차 코일과 원격 장치를 결합시키는 자석들을 포함한다. 이 자석들은 1차 코일을 원격 장치의 2차 코일과 정렬시킬 수 있으며, 원격 장치가 충전면 상에서 움직이더라도 1차 코일과 2차 코일의 정렬을 유지할 수 있다.

일 실시예에서, 각 충전 스테이션은 별개의 무선 전원 회로를 포함한다. 이 실시예에서, 충전 스테이션들은 기본적으로 서로 독립적으로 동작할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 충전 스테이션은 공통의 무선 전원 회로로부터 전력을 수신하는 적어도 2개의 충전 스테이션을 포함한다. 이 공통의 무선 전원 회로는 복수의 1차 코일에 동시에 전력을 공급하기에 충분한 전력을 갖고 있을 수 있으며, 또는 대안으로서 예컨대 멀티플렉싱 방식을 통해 각자의 1차 코일에 전력을 공급할 수 있다.

일 양태에서, 본 발명은 무선 전원 장치의 1차 코일과 원격 장치의 2차 코일 간의 정렬 개선에 도움을 줄 수 있는 간단하고 효과적인 기계적 구조를 제공한다. 확장가능한 플런저를 포함하는 실시예들에서는, 플런저는 미사용 시에 수축할 수 있으며, 따라서 충전면을 가로막지 않을 수 있다. 이는 특히 충전면이 충전이 아닌 다른 목적에 이용될 수 있는 데스크톱이나 기타 다른 면인 경우에 유리할 수 있다. 이는 또한 플런저의 움직임을 허용하지 않고 동일 평면을 유지할 수 있는 장치들을 사용하는 경우에도 유리하다. 플런저가 자기적으로 계합하나 움직일 수는 없는 응용에서는, 유도성 링크가 매우 크게 작용하며 사용자에의 피드백이 매우 포지티브하다. 이러한 속성에 따라 이들 장치는 움직임이 전원 장치와 관계가 있는 경우를 제외하고는 직접적으로 교체될 수 있다. 상호사용이 가능한 면에 대해서는 다른 감지 및 방법이 이용될 수 있다. 플런저를 확장/수축시키는데 자석을 사용하는 것은 사용자가 직접 개입할 필요가 없기 때문에 편리하고 신뢰성이 있다. 1차 코일이 플런저 내에 배치된 실시예들에서, 플런저의 움직임을 이용하면 커플링, 따라서 성능을 개선할 수 있다. 플런저의 움직임을 이용하여 전원 장치를 작동시키는 실시예는 플런저가 수축했을 때에만 원격 장치를 받아들이므로 전력 소모를 저감할 수 있다. 가동 1차 코일을 이용하면 원격 장치가 충전면 상에 있을 때에 원격 장치가 자유롭게 이동할 수가 있다. 원격 장치와 1차 코일 간의 (예컨대 플런저를 통한) 기계적 커플링에 의해서 1차 코일의 신뢰성 있는 물리적 움직임을 제공한다. 다른 양태에서, 본 발명은 작은 공간에서도 복수의 장치에 무선으로 전력을 공급할 수 있는 충전 용기를 제공한다. 충전 용기는 공통축을 중심으로 배치된 경사 충전면들을 포함한다.

본 발명의 이들 및 다른 목적, 이점 및 특징들은 실시예들에 대한 설명과 도면을 참조하면 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 수축 위치에 있는 플런저를 보여주는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전원 장치의 사시도.
도 2는 플런저가 확장 위치에 있는 상태에서의 무선 전원 장치와 원격 장치의 사시도.
도 3은 무선 전원 장치의 전개 사시도.
도 4는 수축 위치에 있는 플런저를 보여주는 전원 장치의 횡단면도.
도 5는 확장 위치에 있는 전원 장치와 원격 장치의 횡단면도.
도 6은 수축 위치에 있는 플런저를 보여주는 제1의 다른 전원 장치의 사시도.
도 7은 확장 위치에 있는 플런저를 보여주는 제1의 다른 전원 장치의 사시도.
도 8은 수축 위치에 있는 플런저를 보여주는 제1의 다른 전원 장치의 횡단면도.
도 9는 확장 위치에 있는 플런저를 보여주는 제1의 다른 전원 장치의 횡단면도.
도 10은 정상 개방 스위치를 갖는 제2의 다른 전원 장치의 횡단면도.
도 11은 정상 폐쇄 스위치를 갖는 제2의 다른 전원 장치의 횡단면도.
도 12는 제3의 대안적인 실시예에 따른 전원 장치의 평면도.
도 13은 도 12의 전원 장치의 정면도.
도 14는 도 12의 전원 장치에 배치된 원격 장치의 사시도.
도 15는 도 12의 전원 장치의 횡단면도.
도 16은 대안적인 탬부어 트랙(tambour track)의 평면도.
도 17은 도 16의 탬부어 트랙의 말단부의 도면(end view).
도 18은 경사 충전면에 배치된 원격 장치의 측면도.
도 19는 수직 충전면에 배치된 원격 장치의 측면도.
도 20은 원격 장치의 측면도.
도 21은 수직 충전면에 배치된 원격 장치의 측면도로서, 1차 코일과 2차 코일을 관통하는 코어를 갖는 플런저를 보여주는 도.
도 22는 불이 켜진 링을 갖는 충전면의 평면도.
도 23은 불이 켜진 링을 갖는 충전면의 단면도(end view).
도 24는 본 발명의 양태에 따른 충전 용기의 사시도.
도 25는 충전 용기 전자 장치의 개략도.
도 26은 충전 용기의 전개 사시도.
도 27은 충전 용기 프레임의 부분 전개 사시도.
도 28은 모든 코일 이동 조립체가 설치된 충전 용기 프레임의 사시도.
도 29는 충전 커버 상에 설치되는 프레임의 하단 전개 사시도.
도 30은 프레임/충전 커버 상에 설치되는 기저부(foundation)의 하단 부분 전개 사시도.
도 31은 프레임/충전 커버/기저부 상에 설치되는 액세스 플레이트의 하단 부분 전개 사시도.
도 32는 코일 이동 조립체의 정면 사시도.
도 33은 코일 이동 조립체의 배면 사시도.
도 34는 코일 이동 조립체의 전개 사시도.
도 35는 충전 커버의 일부의 전개 사시도.
도 36은 충전 커버의 일부의 사시도.
도 37은 가동 페그를 구비한 대안적인 충전 용기의 사시도.
도 38은 코일 이동 조립체가 설치된 대안적인 충전 용기의 프레임의 사시도.
도 39는 수축 위치에 있는 플런저를 보여주는 제2의 대안적인 충전 용기의 일부의 사시도.
도 40은 확장 위치에 있는 플런저를 보여주는 제2의 대안적인 충전 용기의 일부의 사시도.
도 41은 확장/수축가능한 플런저를 갖는 코일 이동 조립체의 메달리온의 사시도.
도 42는 확장/수축가능한 플런저를 갖는 코일 이동 조립체의 메달리온의 전개 사시도.
도 43은 도 34의 수축된 플런저를 통해 취한 횡단면도.
도 44는 또 다른 대안적인 무선 전원 장치의 사시도.
도 45는 커버가 제거된 상태의 도 44의 무선 전원 장치의 사시도.
도 46은 커버가 제거된 상태의 도 44의 무선 전원 장치의 평면도.
도 47은 자동 계기판에 통합된 대안적인 무선 전원 장치의 사시도.
도 48은 하나의 충전 스테이션 상의 원격 장치를 보여주는 도 47의 무선 전원 장치의 사시도.
도 49는 계기판에서 제거된 도 47의 무선 전원 장치의 배면 사시도.
도 50은 도 47의 무선 전원 장치의 배면 부분 전개 사시도.
도 51은 언로크 위치에 운반체 로킹 기구를 갖는 무선 전원 장치의 실시예의 부분 전개 사시도.
도 52는 언로크 위치에 운반체 로킹 기구를 갖는 무선 전원 장치의 실시예의 부분 전개 사시도.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전원 장치(10)를 도시한 것이다. 무선 전원 장치(10)는 일반적으로 유도장을 발생하는 1차 코일(14)을 포함하는 전원 회로(12)를 내장한 하우징(11)을 포함한다. 하우징(12)은 휴대형 전자 장치(예컨대 랩톱 컴퓨터(100))와 같은 원격 장치가 무선 충전/전력을 수신하도록 착탈가능하게 배치될 수 있는 충전면(16)을 포함한다. 무선 전원 장치(10)는 충전면(16)에 배치된 플런저(18)를 포함한다. 플런저(18)는 충전면(16)에 대해 확장/수축가능하다. 플런저(18)는 원격 장치와 기계적으로 연결되어 이를 정렬하는 구조를 제공하도록 확장될 수 있고, 무선 전원 장치(10)에 장치가 놓여있지 않을 때에 일반적으로 평평한 충전면(16)을 제공하도록 수축될 수 있다. 전자 장치(100)는 플런저(18)에 끼워 맞추어지도록 구성된 소켓(106)을 포함할 수 있다(도 5 참조). 예시된 실시예에서, 플런저(16)는 플런저(18)와 전자 장치(100)에 내장된 자석들의 작용에 의해 확장 수축한다. 본 발명은 랩톱 컴퓨터(100)를 충전하고/이에 전력을 공급하도록 구성된 시스템과 관련하여 설명되지만, 본 발명은 셀룰러 폰, 개인 휴대 정보 단말, 미디어 플레이어, 리모트 컨트롤 장치, 비디오 스크린, 모니터 및 개인용 게임기와 같은 다양한 전자 장치는 물론, 가전 제품, 주방 용품 및 도구와 같은 다른 전기 구동 장치를 충전하는데 적합하게 이용된다.

전술한 바와 같이, 무선 전원 장치(10)는 전원 회로(12)를 포함한다(도 1 참조). 본 발명의 여러 가지 실시예는 기본적으로 임의의 무선 전원 회로를 포함할 수 있다. 그러나. 예시된 실시예에서는 본 발명은 Fulton Innovations of Ada(Michigan 소재)로부터 입수가능한 eCoupled_TM 유도성 전원 장치 기술을 포함한다. 일 실시예에서, 본 발명은 장치 또는 장치들의 전력 공급의 필요에 따라 유도성 커플링에 의해 공급된 전력량을 변화시킬 수 있는 적응성 유도성 전원 장치 시스템을 포함한다. 이 적응성 유도성 전원 장치 시스템은 동작 개시 시에 전자 장치에 전력을 정확한 크기로 공급할 수 있을 뿐만 아니라 전원 회로를 연속적으로 모니터하여 원하는 대로 실시간으로 조정할 수 있다. 이러한 기술에 의해서 전원 회로는 원격 장치의 전력 요건의 변경에 적응할 수 있다. 예컨대, 전원 회로는 여러 가지 장치와 이들의 조합을 수용하기 위헤 주파수, 듀티비 및 전력 크기와 같은 특성들을 조정할 수 있고, 또 1차 코일과 2차 코일 간의 오정렬을 조정할 수 있다. Baarman 등의 미국특허 6,436,299, Kuennen 등의 미국특허 6,825,620, Baarman 등의 미국특허 7,212,414, Baarman의 미국 특허공개 2004/0150934 및 Baarman의 미국 특허공개 2004/0130915는 본 명세서에 인용으로 포함된다. 본 발명은 원격 장치를 식별하고 전원 장치 시스템으로터 전력을 수신할 수 있는 능력을 확인할 수 있는 전원 장치 시스템을 포함할 수 있다. Baarman 등의 미국 특허공개 2007/0042729, Baarman의 미국 특허 가출원 60/883,127 및 Baarman의 미국 특허 가출원 60/883,125는 본 명세서에 인용으로 포함된다. 이 기술에 의하면 전원 장치 시스템은 다양한 장치에서(전력 요건이 서로 크게 다른 장치에서도) 최대 효율로 동작하도록 스스로 조정할 수 있다. 반드시 필요한 것은 아니지만 상기 eCoupled_TM 기술에 의하면 설계가 유연하며 시스템이 복수의 장치에 전력을 공급할 수 있다. 본 발명은 3상 유도성 전원 장치와 같은 다상 유도성 전원 장치를 포함할 수도 있다. 다상 유도성 전원 장치 시스템은 효율을 개선하고, 비용을 저감하고, 전원 장치 시스템이 발생하는 열을 감소시킬 수 있다. Baarman의 미국특허 가출원 60/976,137(출원일: 2007년 9월 28일, 발명의 명칭: "Multiphase Inductive Power Supply System")은 본 명세서에 인용으로 포함된다.

전원 회로(12)는, 상세히 설명되지는 않지만, 일반적으로 전력(예컨대 AC 주 전력)을 원하는 전자기장을 발생하는데 적합한 전기 신호로 변환하는 회로를 포함한다. 원하는 전자기장은 원격 장치의 전력 요건, 1차 및 2차 코일의 특성, 및 전원 장치와 원격 장치 간의 전자기적 커플링의 특성에 따라 응용마다 다를 수가 있다. 전원 회로(12)는 컨트롤러와, 직렬 공진 탱크 서브회로(tank subcircuit)와 같은 탱크 서브회로를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 탱크 서브회로가 원하는 전자기장을 발생할 수 있도록 적당한 전기 신호를 발생하여 이를 탱크 서브회로에 인가하는데 필요한 회로와 프로그래밍을 포함할 수 있다. 탱크 서브회로는 일반적으로 커패시터와 1차 코일을 포함한다. 커패시터 값은 예컨대 탱크 서브회로의 공진 주파수를 조정하는데 있어 응용마다 다를 수 있다. 1차 코일은 탱크 서브회로에 공급된 전력에 응답하여 적당한 전자기장을 발생할 있는 와이어 코일(예컨대 Litz 와이어) 또는 기타 다른 회로 성분일 수 있다. 예컨대, 1차 코일은 Baarman 등의 미국 특허출원 60/975,953(출원일: 2007년 9월 28일, 발명의 명칭: "Printed Circuit Board Coil")에 따른 인쇄 회로 기판 코일일 수 있다. 이 특허출원도 본 명세서에 인용으로 포함된다. 컨트롤러는 1차 코일로부터 반사된 임피던스를 측정함으로써 충전될 장치의 존재를 검출하기 위해 1차 코일을 주기적으로 "테스트(ping)"하도록 프로그램될 수 있다. 장치가 검출되면, 컨트롤러는 그 동작 알고리즘에 따라 1차 코일을 턴 온시켜 구동할 수 있다. 컨트롤러는 표시등이 있다면 이 표시등을 켜서 컨트롤러가 전력을 공급하고 있다는 시각적 표시를 제공할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 무선 전원 장치(10)는 하우징(11)을 포함할 수 있다. 예시된 실시예의 하우징(11)은 랩톱 컴퓨터(100)와 같은 휴대형 전자 장치가 이 휴대형 장치를 충전하고 및/또는 이에 전력을 공급하는데 이용될 수 있는 전력을 무선으로 수신하도록 착탈가능하게 배치될 수 있는 충전면(16)을 포함한다. 하우징(11)은 카운터톱(counter top)이나 데스크톱과 같은 작업면 내로 만입되도록 설계될 수 있다. 대안으로서, 하우징(11)은 독립형 장치로서 기능하도록 설계될 수 있다. 작업면에 설치되면, 하우징(11)은 충전면(16)이 이 작업면과 동일 높이에 있도록 설치될 수 있다. 무선 전원 장치(10)는 충전면(16)에 배치된 플런저(18)를 포함할 수도 있다. 이 실시예의 플런저(18)는 충전면(16)에 대해 확장/수축가능하다. 플런저(18)는 원격 장치와 기계적으로 연결되도록 확장될 수 있고(도 2 참조), 무선 전원 장치(10)에 장치가 놓여있지 않을 때에 일반적으로 평평한 충전면(16)을 제공하도록 수축될 수 있다(도 1 참조). 전원 장치(10)와 장치(100) 간의 밀접한 정렬을 용이하게 하기 위해, 장치(100)는 플런저(18)와 밀접하게 끼워 맞추어지도록 구성된 소켓(106)을 포함할 수 있다(도 5 참조).

도 3은 무선 전원 장치(10)의 일부에 대한 확대 저부 사시도이다. 도시된 바와 같이, 무선 전원 장치(10)는 하우징(11), 1차 코일(14), 1차 페라이트(20), 플런저 스프링(22), 플런저(18), 1차 자석(24), 플런저 캡(26) 및 조립체 커버(28)를 포함한다. 하우징(11)은 다양한 재료로 제조될 수 있다. 예컨대, 하우징(11)은 플라스틱으로 사출 성형될 수 있다. 하우징(11)은 충전면(16)과, 하우징(11)을 데스크톱이나 카운터톱과 같은 지지 구조물에 탑재하기 위한 넓은 플랜지(40)를 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 하우징(11)은 플런저(18)를 단단하게 수용하도록 구성된 중앙 개구부(44)를 형성하는 플런저 네크부(42)를 포함한다. 플런저 네크부(42)의 길이는 플런저(18)의 주행 범위를 "확장" 방향으로 설정하도록 선택될 수 있다. 플런저 네크부(42)는, 후술하는 바와 같이, 플런저 스프링(22)을 수용하도록 구성된 내부 견부(46)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 이 실시예의 내부 견부(shoulder)(46)는 (도 5에 도시된 바와 같이) 압축된 플런저 스프링(22)을 수용하기에 충분한 깊이로 되어 있으며, 따라서 플런저(18)는 확장 시에 플런저 네크부(42)와 바로 계합할 수가 있게 된다.

이 실시예에서, 1차 코일(14)은 Litz 와이어와 같은 와어어 코일이다. 1차 코일(14)의 크기, 모양 및 기타 다른 특성은 응용에 따라 선택될 수 있다. 1차 코일(14)은 적당한 전자기장을 발생할 수 있는 다른 형태의 1차 코일로 대체될 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 대안으로서 1차 코일은 미국 특허출원 60/975,953(발명의 명칭: "Printed Circuit Board Coil")에 개시된 인쇄 회로 기판 코일과 같은 인쇄 회로 기판 코일일 수 있다.

예시된 실시예의 전원 장치(10)는 1차 코일(14)에 의해 발생된 전자기장을 제어하는데 도움을 주는 1차 페라이트(20)를 포함한다. 예컨대, 1차 페라이트(20)는 주위의 전자 장치들이 전자기장으로부터 차단되고 유도성 커플링의 성능을 개선하도록 구성된다. 예시된 페라이트(20)는 일반적으로 베이스(base)(48)와 네크부(50)를 갖는 환상형태(annular)를 갖고 있다. 베이스(48)는 일반적으로 1차 코일(14)과 동축 확장되도록 구성된다. 네크부(50)는 도 4에 도시된 바와 같이 1차 코일(14)의 중심에 끼워 맞추어지도록 구성된다. 1차 페라이트(20)는 임의의 적당한 페라이트 재료로 제조될 수 있다. 1차 페라이트의 크기, 모양 및 구성은 원하는 응용마다 다를 수 있으며, 원하지 않는 응용에서는 제거될 수 있다. 일반적으로 1차 코일의 상단과 충전면 간의 거리를 최소화하는 것이 바람직하다. 예시된 실시예에서, 이 거리는 대략 0.1''이하이지만, 어떤 응용에서는 더 클 수 있다.

이 실시예에서, 플런저 스프링(22)은 플런저(18)와 하우징(11) 사이에 배치되어 플런저(18)를 수축 위치로 기울어지게 한다. 이 스프링(22)은 기본적으로 플런저(18)를 원하는 위치로 기울어지게 할 수 있는 임의의 위치에 배치될 수 있다. 플런저 스프링(22)은 기본적으로 플런저(18)에 바이어스를 가할 수 있는 임의의 성분일 수 있지만 플런저(18) 상에서 동심원적으로 끼워지는 코일 스프링일 수 있다. 원한다면, 플런저 스프링(22)은 플라스틱이나 기타 다른 비페라이트 재료로 제조될 수 있다. 플런저 스프링(22)의 크기, 모양 및 특성은 원하는 강도, 내구성 및 플런저 동작 범위와 같은 여러 가지 문제에 따라 응용마다 다를 수 있다.

예시된 플런저(18)는 일반적으로 개방단(54)과 폐쇄단(56)을 갖는 공동(hollow) 원통체(52)와, 개방단(54)에 배치된 리테이너(retainer) 플랜지(58)를 포함한다. 폐쇄단(56)은 도시된 바와 같이 사각형이거나, 원격 장치(100)의 소켓(106) 내로의 삽입이 용이하도록 테이퍼형상으로 되어 있을 수 있다. 리테이너 플랜지(58)는 하우징 (11) 내에 플런저(18)를 유지하고 플런저 스프링(22)과 상호작용하도록 구성된다. 원통체(52)는 단면이 일반적으로는 환형이지만 원한다면 다른 단면을 가질 수 있다. 예컨대, 원통체(52)의 단면 형상은 원격 장치와 플런저(18) 간의 특정 정렬을 지시하도록 선택될 수 있다. 예시된 실시예에서, 환형 단면에 의해 원격 장치가 플런저(18)에 대해 기본적으로 아무런 제한없이 자유롭게 회전할 수 있다. 대안으로서, 사각형 단면을 갖는 플런저를 이용하여 원격 장치가 4개의 위치 중 하나에 배치되도록 할 수 있다. 다른 예로는 2개의 위치에 대한 직사각형 단면, 6개 위치에 대한 육각형 단면, 5개 위치에 대한 5각형 단면, 8개 위치에 대한 8각형 단면이 있다. 또 다른 예로서, 눈물방울형 또는 비대칭형 단면을 이용하여 원격 장치가 단일 위치에 배치되도록 할 수 있다. 예시된 실시예에서, 전원 장치(10)는 단일 원격 장치에 끼워 맞추어지는 단일 플런저(18)를 포함한다. 원한다면, 전원 장치(10)는 단일 장치에 끼워 맞추어지는 2개 이상의 플런저를 포함할 수 있다. 예컨대, 전원 장치(10)는 단일 장치의 2개 소켓과 끼워 맞추어지는 2개의 플런저(미도시)를 포함할 수 있다. 이 2개의 플런저는 전원 장치(10)와 원격 장치 간의 특정 정렬을 보장하도록 협동할 수 있다.

예시된 실시예에서, 플런저(18)는 자기력에 의해 작동된다. 더 구체적으로, 예시된 실시예는 플런저(18)에 배치된 1차 자석(24)과 휴대형 장치(100)에 배치된 2차 자석(104)을 포함한다. 2차 자석(104)이 1차 자석(24)과 충분히 정렬되면, 자력에 의해 플런저(18)가 소켓(106) 내로 확장된다. 예시된 실시예의 1차 자석(24)은 플런저(18)에 끼워 맞추어지는 디스크형 영구 자석이다. 그러나, 1차 자석(24)은 다른 형상을 가질 수 있으며, 2차 자석(104)과 상호작용하여 플런저(18)를 확장시킬 수 있는 다른 위치에 배치될 수 있다. 예시된 실시예의 1차 자석(24)은 희토류 영구 자석일 수 있다. 그러나, 이 자석은 기본적으로는 플런저(18)를 원하는 대로 작동시킬 수 있는 임의의 자석일 수 있다. 원한다면, 1차 자석(24)은 자기장의 존재하에서의 가열에 덜 민감한 본드 자석일 수 있다.

예시된 실시예의 전원 장치(10)는 플런저(18)의 개방단에 동심원적으로 끼워 맞추어지는 플런저 캡(26)을 포함한다. 플런저 캡(26)은 플런저(18) 내의 정 위치에 고정될 수 있다. 예컨대, 플런저 캡(26)은 마찰 피트(friction fit), 스냅 피트(snap-fit), 고정구 또는 접착제에 의해 정 위치에 고정될 수 있다. 특히 플런저 캡(26)은 1차 자석(24)을 플런저(18) 내의 정 위치에 고정시키고 조립체 커버(28)와 상호작용하여 플런저의 왕복운동을 안내한다(이에 대해서는 뒤에 더 자세히 설명함).

조립체 커버(28)는 전원 장치(10) 구성요소들을 정 위치에 유지시키도록 구성된 대체로 평면인 플레이트이다. 조립체 커버(28)는 나사(미도시) 또는 기타 다른 고정구에 의해 고정될 수 있다. 대안으로서 조립체 커버(28)는 하우징(11)에 스냅 피트되거나 고정될 수 있다. 예시된 실시예의 조립체 커버(28)는 플런저 캡(26)을 미끄러지기 쉽게 수용하도록 구성된 플런저 개구부(60)를 갖고 있다. 플런저 개구부(60)는 플런저(18)가 확장 또는 수축함에 따라 플런저(18)의 운동을 기계적으로 안내하는 플런저 캡(26)을 단단하게 수용할 수 있다.

본 발명은 기본적으로 전력을 무선 수신할 수 있는 임의의 원격 장치에 전력을 공급하는데 적합하게 이용된다. 예시된 실시예에서, 전원 장치(10)는 전자기장을 발생하며, 따라서 전자기장을 통해 전력을 수신할 수 있는 원격 장치에 전력을 공급하는데 적합하게 이용될 수 있다. 어떤 실시예에서는 원격 장치(100)는 랩톱 컴퓨터로서 나타나 있고, 다른 어떤 실시예에서는 일반적인 휴대형 전자 장치로서 나타나 있다. 원격 장치(100)는 와이어 코일(102)과 같은 2차 코일을 포함한다. 2차 코일(102)은 1차 코일(14)의 내경과 외경에 대응하는 내경과 외경을 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 원격 장치(100)는 플런저(18)를 단단하게 수용하도록 구성된 소켓(106)을 갖고 있다. 소켓(106)은 (도 5에 도시된 바와 같이) 사각형이거나, 플런저(18)의 삽입이 용이하도록 입구 부분이 각져 있을 수 있다. 예시된 실시예에서, 플런저(18)는 자석들의 상호작용을 통해 확장 및 수축하도록 구성된다. 따라서, 원격 장치(100)는 이 실시예에서는 소켓(106)의 단부에 인접 배치된 2차 자석(104)을 포함한다. 원격 장치(100)는 2차 페라이트(108)를 포함할 수도 있다. 2차 페라이트(108)는 디스크형일 수 있으며 2차 코일(102)과 중첩할 정도로 충분한 직경을 가질 수 있다. 도시되어 있지는 않지만, 원격 장치(100)는 2차 코일(102)에서 발생된 전력을 수신하여 이 전력을 원격 장치(100)를 충전시키거나 이에 전력을 공급하는데 이용되는 회로도 포함한다. 전원 회로(12)의 특성에 따라는, 원격 장치(100)는 전원 공급 프로세스에서 이용되는 정보(예컨대, 전력 요건 정보 또는 실시간 전력 수신 정보)를 전달할 수 있는 통신 회로나 원격 장치와 데이터를 주고 받을 수 있는 통신 회로와 같은 더 복잡한 회로를 포함할 수 있다.

도 4와 5는 수축 위치(도 4)와 확장 위치(도 5)에 있는 플런저(18)를 보여주는 전원 장치(10)의 구상도(representational view)이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 플런저 스프링(22)은 하우징(11)과 플런저(18)의 리테이너 플랜지(58) 사이에 끼워져 있다. 플런저 스프링(22)은 2차 자석(104)이 스프링(22)을 극복하는 1차 자석(24)과 2차 자석(104) 간의 인력을 위해 플런저(18)에 충분히 인접해질 때까지 플런저(18)를 수축 위치에 유지시킨다. 1차 자석(24)은 폐쇄단(56)에서 플런저 본체(52)의 공동 중심 내에 배치되며, 이 경우, 이 자석은 원격 장치(100)의 2차 자석(104)에 가까이 있을 것이다. 이제 도 5를 참조로 설명하면, 원격 장치(100)는 소켓(106)이 플런저(18)와 정렬되도록 충전면(16) 위에 배치된다. 도시된 바와 같이, 1차 자석(24)과 2차 자석(104) 간의 인력에 의해 플런저(18)가 확장되고, 이에 따라 플런저 스프링(22)이 내부 견부(46) 쪽으로 압축된다. 확장된 플런저(18)는 소켓(106) 내로 단단히 끼워 맞추어져서 2차 코일(102)을 1차 코일(14)과 기계적으로 정렬시킨다.

도 6 내지 9에 도시된 대안적인 실시예에서는 무선 전원 장치(10')는 플런저(18') 내에 배치된 1차 코일(14')을 포함한다. 무선 전원 장치(10')는 기본적으로 무선 전원 장치(10)과 동일하나, 다만 아래에 설명되고 해당 도면에 도시된 부분이 다르다. 이 도들은 하우징(11')에 내장된 플런저(18')가 수축 위치(도 6 및 8)와 확장 위치(도 7 및 9)에 있는 것을 보여 준다. 무선 전원 장치(10)와 마찬가지로, 무선 전원 장치(10')의 플런저(18')는 자석을 이용하여 충전면(16')과 동일 높이 정렬을 넘어서 확장하고 이로 수축하도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 플런저(18')는 1차 코일(14')을 수용할 정도의 충분한 크기의 공동체(hollow body)(52')를 포함한다. 이 실시예에서, 전원 장치(10')는 플런저(18') 내에 끼워 맞추어지는 1차 페라이트(20')와 1차 자석(24')을 포함할 수 있다. 1차 코일(14'), 1차 페라이트(20') 및 1차 자석(24')은 플런저 캡(26')에 의해 플런저(18')의 공동체(52') 내에 고정된다.

도 10 및 11에 도시된 대안적인 실시예에서, 무선 전원 장치(10'')는 플런저(18'')에 결합되어 플런저(18'')가 확장될 때에만 전원 장치(10'')를 작동시키는 스위치(90)를 포함한다. 이 실시예의 무선 전원 장치(10'')는 기본적으로 무선 전원 장치(10)과 동일하나, 다만 아래에 설명되고 해당 도면에 도시된 부분이 다르다. 이 실시예에서, 제어 회로는 스위치(90)의 위치에 따라 작동되거나 작동중지될 있다. 일부 실시예에서, 전원 장치(10'')를 "작동"시키고 "작동중지"시킨다는 것은 전원 장치(10)의 동작을 유지하면서 1차 코일(14'')에 전력을 공급하거나 전력 공급을 중단한다는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 제어 회로는 스위치(90)의 위치를 결정하고 1차 코일(14'')에의 전력 공급을 적당하게 작동/작동중지시키는 기능을 갖는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 대안으로서, 스위치(90)는 예컨대 플런저(18'')가 수축될 때에 전원 장치(10'')로의 전력 흐름을 차단함으로써 전원 장치(10'')를 직접적으로 제어할 수 있다. 도 11에 도시된 실시예에서, 충전면은 플런저의 상면에서 지속될 수 있다. 벽면과 색처리, 나무결 처리 및 기타 다른 처리를 실시하여 이들 플런저가 두드러져 보이지 않도록 하여 플런저가 주위 환경과 융화될 수 있도록 할 수 있다.

이 실시예에서, 스위치(90)는 하우징(11'') 내에 배치되며 플런저(18'')와 함께 움직이는 플런저 캡(26'')에 결합된다. 더 구체적으로는, 이 실시예의 플런저 캡(26'')은 스위치(90)에 기계적으로 연결되며, 이로써, 플런저 캡(26'')의 움직임에 따라 스위치(90)가 기계적으로 작동하게 된다. 스위치(90)는 도 10에 도시된 바와 같이 "정상 개방" 스위치이거나 도 11에 도시된 바와 같이 "정상 폐쇄" 스위치일 수 있다. 대안으로서, 스위치는 플런저(18'')의 움직임을 감지할 수 있는 홀 효과(Hall Effect) 스위치, 리드(reed) 스위치 또는 기타 다른 스위치일 수 있다. 홀 효과 스위치, 리드 스위치 또는 기타 다른 감지 스위치는 1차 자석(24'')의 움직임을 감지할 수 있다.

확장/수축가능한 플런저를 포함하는 실시예의 무선 전원 장치는 플런저의 확장과 수축을 자동화하는 시스템을 포함할 수 있다. 예컨대, 전원 회로는 원격 장치가 언제 존재하는지를 판단한 다음에 플런저를 확장시키고, 원격 장치가 언제 제거되었는지를 판단한 다음에 플런저를 수축시키는 기능을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 전원 장치는 탱크 회로를 주기적으로 테스트하고 탱크 회로에서의 전력을 직접적으로 또는 간접적으로 평가함으로써 원격 장치가 언제 존재하는지를 판단한다. 원격 장치가 1차 코일에 충분히 근접하여 존재하면 탱크 회로의 전력이 증가할 것이다. 예컨대, 무선 전원 장치는 탱크 회로에 전류 센서나 전압 센서와 같은 센서를 포함할 수 있다. 이 예에서, 유휴(vacant) 전원 장치(예컨대, 현재로서는 원격 장치에 전력을 공급하고 있지 않은 전원 장치)는 탱크 회로에 짧은 전력 펄스를 주기적으로 인가하고 센서를 이용하여 탱크 회로의 전력량을 나타내는 특성을 측정할 수 있다. 전원 장치는 원격 장치(또는 잠재적인 원격 장치)의 존재를 나타내도록 결정되는 임계치로 미리 프로그램될 수 있다. 센서 판독치가 이 임계치를 만족하거나 이를 초과하면 무선 전원 장치는 플런저를 확장시킬 수 있다. 임계치가 더 이상 충족되지 않을 때에는 플런저는 수축될 수 있는데, 그 이유는 예컨대 측정된 특성이 원격 장치의 제거로 인해 그 값이 떨어졌기 때문이다. 전원 장치와 원격 장치 간의 통신을 포함하는 실시예에서는 충전면 상의 대상체가 유효한 원격 장치임을 나타내는 통신을 보낼 수 없는 경우에 전원 장치는 플런저를 수축시킬 수 있다. 다른 예로서, 원격 장치는 전원 장치 내의 스위치를 기동시키는 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 원격 장치는 전원 장치 내의 리드 스위치, 홀 효과 그위치 또는 기타 다른 자기 작동 스위치를 기동시킬 수 있는 자석을 가질 수 있다. 원격 장치의 존재에 의해 스위치가 작동되면 무선 전원 장치는 플런저를 확장시킬 수 있다. 원격 장치의 제거에 의해 스위치가 다시 작동되면 무선 전원 장치는 플런저를 수축시킬 것이다. 도시되어 있지는 않지만, 플런저 자동 확장/수축 기구는 솔레노이드, 모터 또는 다른 적당한 전기적, 기계적 또는 전자기적 기구를 포함할 수 있다.

도 12 내지 17은 본 발명의 제2 양태를 보여준다. 이 양태에서, 전원 장치(210)는 충전면(216)에 가동적으로 장착된 페그(peg)(218)와 1차 코일(214)을 포함한다. 원격 장치(100)가 페그(218) 상에 배치되면 페그(218)와 1차 코일(214)은 원격 장치(100)가 충전면(216) 상에서 이동함에 따라 원격 장치(100)와 함께 주행할 것이다. 이에 의해서 1차 코일(214)과 2차 코일(104) 간에 밀접한 정렬이 용이해지고, 그와 동시에 충전면(216) 상에서 원격 장치(100)가 공간적으로 자유로워진다.

도 12 내지 15는 본 발명의 이 양태의 일 실시예를 보여준다. 이 실시예에서, 페그(218)는 충전면(216)을 따라 한 방향으로 이동가능하다. 무선 전원 장치(210)는 하우징(211), 전원 회로(212), 1차 코일(예컨대, 1차 코일(214)), 충전면(216), 페그(218) 및 가동 탬부어면(tambour surface)(250)을 포함한다. 페그(218)는 탬부어면(250) 내에 설치되며, 따라서 페그(218)는 탬부어면(250)과 함께 움직인다. 충전면(216)은 탬부어면(250)을 동작상 유지하기 위한 트랙(252)을 포함한다. 탬부어 트랙(252)과 탬부어면(250)은 일반적으로 종래의 것이며, 따라서 상세히 설명하지 않는다. 탬부어면(250)은 그 길이 방향 에지를 따라 서로 힌지로 연결된 복수의 슬래트(또는 다른 유사한 구성요소)를 포함한다는 정도로만 설명해 둔다. 탬부어면(250)의 측방 에지는 탬부어 트랙(252) 내로 미끄러지듯이 끼워지고, 따라서 탬부어면(250)은 트랙(252)을 따라 움직일 수 있다. 이제 도 15를 참조로 설명하면, 트랙(252)은 탬부어면(250)이 스스로 아래로 구르도록 굽어져 있다. 충전면(216)은 탬부어 트랙(252)을 따라 위치된 슬롯(254)을 갖고 있다. 페그(218)는 탬부어면(250)으로부터 충전면(216)의 슬롯(254)을 통해 돌출하는 고정 구성요소일 수 있다. 페그(218)가 충전면(216)에 대해 연장하는 거리는 응용마다 다를 수 있지만, 일반적으로는 원격 장치(100)를 안전하게 수용할 수 있는 정도로 충분한 거리이다. 대안으로서, 도 15에 도시된 바와 같이, 페그(218)는 예컨대 전원 장치(10)의 플런저(18)처럼 자석의 작동을 통해 확장과 수축이 가능할 수 있다. 1차 코일(214)은 탬부어면(250)의 내부에 설치되어 페그(218)와 함께 움직일 수 있다. 예컨대, 1차 코일(214)은 페그(218)와 동축 정렬되어 설치될 수 있다. 비록 도시되어 있지는 않지만, 전원 장치(210)는 원한다면 1차 페라이트를 포함할 수 있다. 사용 시에, 원격 장치(100)는 소켓(106)이 페그(218)에 끼워진 상태에서 충전면(216) 상에 배치된다. 이에 따라 1차 코일(214)과 2차 코일(104)이 정렬되어 무선 전력 전달을 개선하게 된다. 원격 장치(100)가 페그(218) 상에 배치된 후에는 원격 장치(100)는 탬부어면(250)의 주행 방향에서 충전면(216)을 따라 앞뒤로 움직일 수 있다. 원격 장치(100)가 움직임에 따라 페그(218)는 원격 장치(100)와 함께 이동하고, 이에 따라 원격 장치(100)가 움직임에 따라 1차 코일(214)이 움직여서 1차 코일(214)과 2차 코일(104) 간의 밀접한 정렬을 유지하게 된다.

전술한 바와 같이, 전원 장치(210)는 한 방향을 따라 움직일 수 있는 페그(218)를 제공한다. 원한다면, 페그(218)에는 추가적인 자유도가 제공될 수 있다. 예컨대, 도 16 및 17에 도시된 바와 같이, 탬부어면(250')은 페그(218)의 측방 및 길이 방향 움직임 가능하도록 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 이 실시예의 탬부어면(250')은 인접한 슬래트(261)에 대해 측방으로 자유롭게 움직일 수 있는 슬래트(260)를 포함할 수 있다. 이는 도 17에 도시된 바와 같이 가동 슬래트(260)와 그 인접 슬래트(261) 간에 설형(tongue) 및 홈형(groove) 계면을 제공함으로써 달성될 수 있다. 페그(218)는 가동 슬래트(260)에 설치될 수 있으며, 따라서 전체 탬부어면(250')이 탬부어 트랙을 따라 움직임에 따라 길이 방향으로 이동할 수 있고, 가동 슬래트(260)가 탬부어면(250')의 나머지 부분에 대해 측방으로 이동함에 따라 측방으로 이동할 수가 있다.

도 1 내지 5에 도시된 실시예에서, 전원 장치(10)는 일반적으로 데스크톱 또는 카운터톱과 같은 수평면을 따라 연장하는 충전면(16)을 포함한다. 전원 장치(10)는 다른 배향에서도 적합하게 이용될 수 있다. 예컨대, 도 18 내지 21에 도시된 바와 같이, 전원 장치(10)(및/또는 충전면(16))는 벽에 비디오 모니터나 뷰어를 고정시키거나, 벽에 램프를 고정시키거나, 차량의 계기판에 휴대형 전자 장치를 고정시키거나, 용품의 표면에 리모트 컨트롤을 고정시키는 것과 같이 다양한 으용 분야에서 이용될 수 있도록 여러 가지 각도로 기울어질 수 있다. 도 18은 차량 계기판과 같은 경사진 충전면(16)에 배치된 원격 장치(100)를 보여준다. 이 실시예(및 다른 실시예)에서, 플런저(18)는 확장/수축이 가능하지 않는 고정 페그로 대체될 수 있다. 도 19는 벽과 같은 수직 충전면(16)에 배치된 원격 장치(100)를 보여준다. 도 20은 도 21의 전원 장치(10) 상에 배치되는 원격 장치(100)를 보여준다. 도 21의 전원 장치(10)는 검은 음영 영역으로 나타낸 전자기 코어 재료(19)를 갖는 플런저(18)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 플런저(18)가 확장되면, 코어 재료(19)가 1차 코일(14)과 2차 코일(104) 사이의 간극에 걸치게 되어 전자기 코어 재료의 이점(benefit)을 제공하게 된다. 이들 실시예에서, 플런저(18)와 소켓(106)은 충전면(16) 상의 원격 장치를 지지하도록 상호작용한다. 플런저(18)와 소켓(106) 간의 상호접속을 개선하기 위해 플런저(18)와 소켓(106)에는 보완 컨튜어(complimentary contour)가 제공될 수 있다. 예컨대, 플런저(18)의 끝부분은 돌출부를 포함할 수 있고, 소켓(106)은 대응하는 언더컷(undercut)(미도시)을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 플런저(18)는 충전면(16)에 대해 소정 각도로 배향될 수 있고, 소켓(106)은 대응 각도로(미도시) 형성될 수 있다. 이 실시예에서, 페그는 장치를 수직 또는 반수직 위치로 유지하도록 설계된다. 소켓을 선택된 장치 내의 무게 중심 위에 배치함으로써 적당한 배향에서 서스펜션(suspension)이 가능하거나 장치가 적당한 위치에서 중력을 받을 수 있다. 사용된 재료의 표면 마찰은 수직 표면보다 적은 것이 이용되는 경우에는 중요하게 될 수 있다. 테플론 표면 또는 처리를 이용하면 장치가 자유롭게 움직일 수 있고, 다른 응용에서는 고무같은 표면 또는 처리가 선택되어 움직임에 저장하거나 이를 방지할 수 있다. 또한 소켓에서는 약간의 언더컷 또는 립(lip)이 장식될 수 있음에 유의해야 한다. 장치의 무게에 의해 장치가 페그의 상부에 있는 언더컷으로 이동하면 페그와 소켓이 수직 또는 반수직 위치에서 더 안전하게 될 수 있도록 페그에는 역장식(reverse detail)이 설계될 수 있다(미도시). 다른 실시예에서, 플런저 본체와 플런저는 1차 코일로부터 2차 코일로의 전력을 더 잘 전달하도록하는 페라이트일 수 있다. 페라이트 플런저 조립체는 가동 페라이트 플런저와, 이 페라이트 플런저와 함께 움직이는 페라이트 주위를 감싸는 코일을 포함할 수 있다.

충전면(16)에는 무선 전원 장치(10)의 존재 및/또는 충전면(16) 내의 플런저(18)의 위치를 식별하는 표시자가 구비될 수 있다. 예컨대, 도 22 및 23에 도시된 바와 같이, 전원 장치(10)는 글로우 링(glow ring)(70)을 포함할 수 있다. 글로우 링(70)은 플런저(18) 주위에 동축으로 배치될 수 있으며, 기본적으로 임의의 반투명 또는 투명 재료로 제조될 수 있다. 하우징(11)에는 글로우 링(70)에 인접한 곳에 LED 또는 기타 다른 광원(71)이 배치되어 글로우 링(70)을 조명할 수 있다(도 23 참조). 충전면(16)은 다른 형태의 조명, 특정 윤곽, 프린트 재료 또는 그래픽과 같은 다른 형태의 표지(indicia)를 포함할 수 있다.

다른 양태에서, 본 발명은 복수의 원격 장치에 무선으로 전력을 공급할 수 있는 다중 스테이션 충전 용기(400)를 제공한다(예컨대, 도 24 및 37 참조). 전력은 기본적으로 배터리(또는 수퍼 커패시터와 같은 다른 전력 저장 장치)를 충전하거나 원격 장치에 전력을 공급하는 것을 포함한 임의의 목적으로 원격 장치에 의해 이용될 수 있다. 예시된 실시예에서, 충전 용기(400)는 5개의 충전 스테이션(402a-e)을 포함한다. 충전 스테이션의 수는 응용마다 다를 수 있다. 충전 용기(400)는 기본적으로 이 충전 스테이션들에 전력을 공급할 수 있는 임의의 무선 전원 회로를 포함할 수 있다. 도 25에 도시된 실시예에서, 각 충전 스테이션(402a-e)은 각자의 컨트롤러(408a-e)(도 31 참조)를 포함하며, 따라서 각 충전 스테이션(402a-e)은 기본적으로 독립적으로 동작할 수 있다. 컨트롤러(408a-e) 모두는 하나의 DC 전원 장치(401)로부터 DC 전력을 수신한다. 이 방식에 따라 기본적으로 개별적인 충전 스테이션(402a-e)의 동작을 조정할 필요가 없다. 도 25는 충전 용기(400)의 일 실시예에서 전자 장치의 표현을 보여준다. 이 표현에서는 단일 충전 스테이션(402a)과 원격 장치(100)의 구성요소들이 더 자세히 나타나 있다. 나머지 4개의 충전 스테이션(402b-e)은 덜 자세히 나타나 있지만, 이들은 충전 스테이션(402a)의 세부 사항을 그대로 반영함을 알아야 한다. 대안으로서, 충전 스테이션(402a-e) 전부는 하나의 컨트롤러(미도시)에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 예컨대, 충전 용기는 충전 스테이션 전부에 동시에 전력을 공급할 수 있는 충분한 전력 공급 기능을 갖는 단일 컨트롤러(미도시)를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 충전 용기는 모든 충전 스테이션을 동시에 충전하기에는 전력이 충분치 않으나 다양한 전력 분배 알고리즘(미도시)을 이용하야 충전 스테이션에 전력을 공급하는 단일 컨트롤러를 포함할 수 있다. 예시적인 전력 분배 알고리즘으로는 (1) 모든 장치가 시간 경과에 따라 실질적으로 동일한 량의 전력을 수신하도록 각 충전 스테이션에 전력 슬러그(slug)를 타임 슬라이스로 제공하는 것, (2) 다른 장치의 전력 필요에 따라 변하는 타임 슬라이스의 길이에 따라 각 충전 스테이션에 전력 슬러그를 타임 슬라이스로 제공하는 것, (3) 충전 용기에 원격 장치들이 배치된 순서로 원격 장치를 한 번에 하나씩 순차적으로 완전히 충전하는 것, 또는 (4) 충전 스테이션들 간에 가용 전력을 나누어 동시에 공급하는 것이 있다. 이들 전력 분배 알고리즘은 예시적인 것이며 본 발명을 특정 전력 분배 알고리즘(들)으로 한정하려는 것이 아니다.

예시된 실시예에서, 충전 용기(400)는 1차 코일(404a-e)과 2차 코일(102) 간에 밀접한 정렬을 유지하면서 원격 장치(100)의 위치를 자유롭게 하는 가동 1차 코일(404a-e)을 포함한다. 도 24 내지 36의 실시예에서, 1차 코일(404a-e)과 2차 코일(102)은 자석에 의해 밀접하게 정렬하여 결합된다. 그러나, 도 37 내지 43에 예시된 실시예에서는 1차 코일과 2차 코일은 플런저/페그를 이용하여 기계적으로 결합된다(이에 대해서는 뒤에 더 자세히 설명함).

도 24 내지 36의 충전 용기(400)는 전력을 이용하는 다양한 장치에 전력을 공급하는데 적절히 이용될 수 있다. 충전 용기(400)에 이용할 원격 장치(100)는 소켓(106)을 포함할 필요가 없으며, 2차 자석(104)은 제거된 소켓(106) 대신에 2차 코일(102)의 중심 내에 동축으로 배치될 수 있다.

이제 도 26을 참조로 설명하면, 충전 용기(400)는 일반적으로 기부(foundation)(410), 프레임(412), 충전 커버(414), 캡(416) 및 액세스 플레이트(418)를 포함한다. 전원 회로는 기저부(410) 및/또는 프레임(412)에 설치될 수 있다. 예컨대, 별도의 인쇄 회로 기판 조립체(PCBA) 컨트롤러(408a-e)가 각 프레임 플레이트(430a-e)(후술함)의 배면에 설치되어 해당 충전 스테이션(402a-e)의 동작을 제어할 수 있다(도 31 참조). PCBA 컨트롤러(408a-e) 5개 모두는 기저부(410) 및/또는 프레임(412)에 설치된 단일 AC/DC 전원 장치(401)(도 25 참조)로부터 전력을 수신할 수 있다. 프레임(412)은 1차 코일(404a-e)과, 이 경우에는 코일 이동 조립체(406a-e)(도 27 및 28 참조)를 지지한다. 충전 커버(414)는 프레임(412)을 덮고 5개의 별개의 충전면(403a-e)(도 29 참조)을 제공한다. 충전 커버(414)는 각 충전면(403a-e)의 기부(base)에서 선반(426a-e)을 형성하도록 정형된다. 선반(426a-e)은 원격 장치들(100)이 충전면(403a-e)에 배치될 때에 이들 장치를 지지할 수 있다. 기저부(410)는 프레임(412)의 기초를 제공하며 데스크톱이나 카운터톱과 같은 지지면(도 30 참조) 상에 충전 용기(400)를 지지하는 피트(feet)(428)를 포함할 수 있다. 액세스 플레이트(418)는 충전 용기(400)의 하단을 폐쇄하며 전원 회로에 접근하도록 제거될 수 있다(도 31 참조). 캡(416)은 충전 용기(400)의 상단을 폐쇄한다. 캡(416)은 꽃병, 컵 또는 트레이 형상으로 정형될 수 있으며, 또는 다른 기능이 구비될 수 있다(도 24 및 26 참조).

이제 도 27과 28을 참조로 설명하면, 프레임(412)은 일반적으로 개략적으로 5면 단절 각뿔을 형성하도록 그 면들을 따라 함께 연결된 4개의 사다리꼴 플레이트(430a-e)를 포함한다. 이 플레이트들(430a-e)은 여러 가지 구성요소를 플레이트(430a-e)에 부착하기 위한 복수의 스크류 보스(boss)를 포함할 수 있다. 예컨대, 스크류 보스(431a)는 컨트롤러(408)를 각 플레이트의 배면에 고정시키는데 이용되고, 스크류 보스(431b)는 가이드 플레이트(432a-e)(후술함)를 고정시키는데 이용되고, 스크류 보스(431c)는 메인 피봇 스크류(436)(후술함)를 고정시키는데 이용되고, 스크류 보스(431d)는 와이어 고정 스크류(도면부호 미병기)를 고정시키는데 이용된다. 플레이트들(430a-e)은 와이어들이 플레이트(430a-e)의 배면 상의 컨트롤러(408)로부터 1차 코일(458a-e)로 연장할 수 있도록 하는 개구부를 가질 수 있다. 예시된 실시예에서, 가이드 플레이트(432a-e)는 예컨대 스크류나 기타 다른 고정구에 의해 각 플레이트(430a-e) 위에 장착된다.

예시된 실시예에서, 코일 이동 조립체(406a-e)는 대응 가이드 플레이트(432a-e)를 통해 각 플레이트(430a-e)에 장착된다. 코일 이동 조립체(406a-e)에 의해서 1차 코일(458)은 원격 장치(100)와 정렬을 유지하도록 이동한다. 도 27은 간단하게 하기 위해 하나의 코일 이동 조립체(406a)만을 보여준다. 완전히 조립되면 별개의 코일 이동 조립체(406b-e)들은 각 가이드 플레이트(432b-e)의 면에 장착된다(도 28 참조). 코일 이동 조립체(406a)는 메인 피봇 스크류(436)에 의해 프레임(412)에 피봇 장착된다. 메인 피봇 스크류(436)는 메인 피봇 워셔(438)와 메인 피봇 부싱(440)을 통해 끼워지고, 스크류 보스(431c)에 바로 장착되고 및/또는 너트(미도시)에 의해 플레이트(430a)의 반대면에 고정될 수 있다. 코일 이동 조립체(406a)는 비틀림 스프링(442) 또는 다른 바이어스 구성요소에 의해 중앙 또는 홈 위치로 바이어스될 수 있다. 도시된 바와 같이, 비틀림 스프링(442)은 메인 피봇 부싱(440)을 통해 끼워질 수 있다. 비틀림 스프링(442)에 의해 코일 이동 조립체(406a)는 원격 장치(100)가 없을 때에 기지의 "홈" 위치로 복귀한다. 코일 이동 조립체(406a-e)의 출발 위치는 이미 알고 있으므로, 이는 원격 장치(100)가 충전면들(403a-e) 중 하나 상에 배치될 때에 원격 장치(100)와 1차 코일(458a-e) 간의 초기 정렬을 용이하게 할 수 있다.

도 24 내지 34의 실시예에서, 코일 이동 조립체(406a-e)는 코일 이동 조립체(406a-e)와 원격 장치(100)에 위치한 자석들에 의해 원격 장치(100)와 결합된다. 도 32와 33은 각각 단일 코일 이동 조립체(406a)의 전면 사사도와 후면 사사시도이다. 도 34는 코일 이동 조립체(406a)의 전개 사시도이다. 나머지 코일 이동 조립체(406b-e)는 코일 이동 조립체(406a)와 기본적으로 동일하며, 따라서 별도로 설명하지 않는다. 도 34에 가장 잘 도시된 바와 같이, 코일 이동 조립체(406a)는 일반적으로 연결 아암(450), 메달리온(medallion)(452), 페라이트 플레이트(454), 1차 자석(456) 및 1차 코일(458)을 포함한다. 예시된 연결 아암(450)은 일단에 피봇 컬러(collar)(464)를, 타단에 피봇 홀(466)을 갖고 있다. 연결 아암(450)은 전원 회로로부터의 와이어가 1차 코일(458)로 이어질 수 있는 와이어 라우팅 탭(468a-b)을 포함할 수도 있다.

메달리온(452)은 클레비스(clevis)(460), 대체로 원형인 하우징(468) 및 와이어링 루프(470)를 포함한다. 복수의 볼 베어링(472)이 메달리온(452)의 전면과 후면에 끼워져 메달리온이 충전 용기(400) 내에서 원활하고 용이하게 움직일 수 있도록 한다. 후면 볼 베어링(472)은 보스(480)의 단부에 형성된 베어링 시트(474)에 끼워 맞추어진다(도 33 참조). 전면 볼 베어링(472)은 메달리온(452)의 전면으로 만입된 베어링 시트(474)에 끼워 맞추어진다(도 34 참조). 사용 시에, 후면 볼 베어링(472)은 가이드 플레이트(432a)의 전면을 따라 달리고 전면 볼 베어링(472)은 충전면(403a)의 후면을 따라 달린다. 볼 베어링의 수, 크기 및 위치는 응용마다 다를 수 있다. 원한다면, 볼 베어링을 없애거나 PTFE 슬라이드 또는 다른 유사한 저마찰 재료와 같은 다른 저마창 구조물로 대체될 수 있다. 연결 아암(450)은 메달리온 피봇 스크류(462)에 의해 클레비스(460)에 피봇 고정된다. 메달리온 피봇 부싱(464)은 메달리온 피봇 스크류(462)를 통해 끼워져 연결 아암(450)에 대한 메달리온(452)의 피봇 운동을 용이하게 한다. 도 33에 가장 잘 도시한 바와 같이, 메달리온(452)은 그 후면에 와이어 라우팅 홈(476)과 와이어 스크류(478)를 포함할 수 있다. 1차 코일(458)로부터의 와이어는 이 위치에서 제어 회로로부터의 와이어에 연결될 수 있다.

페라이트 플레이트(454), 1차 자석(456) 및 1차 코일(458)은 메달리온(452)의 원형 하우징(468)에 끼워 맞추어진다. 예시된 실시예에서, 페라이트 플레이트(454)의 직경은 하우징(468)의 내경보다 약간 작다. 페라이트 플레이트(454)는 와이어를 1차 코일(458)로 보내거나 이로부터 받는 와이어 슬롯(476)을 가질 수 있다. 1차 코일(458)은 하우징(468)의 내경보다 약간 작은 외경과, 1차 자석(456)을 수용할 정도로 충분한 크기의 내경을 가질 수 있다.

사용 시에, 코일 이동 조립체(406a-e)와 프레임(412) 간의 피봇 연결과 연결 아암(450)과 메달리온(452) 간의 피봇 연결의 협동에 의해서 1차 코일(458)은 넓은 범위에 걸쳐 움직일 수 있다. 원격 장치(100)가 충전 스테이션(402a-e)에 배치되면 2차 자석(104)과 1차 자석(456)가 자기력에 의해 서로 끌린다. 이 자기는 스프링(442)의 바이어스를 극복하고 1차 코일(458)을 이동시켜 2차 코일(102)과 정렬되게 한다. 볼 베이링(472)은 충전 스테이션(402a-e) 내에서의 메달리온(452)의 움직을 원활하고 용이하게 한다. 원격 장치(100)는 자석들에 의해 결합되면 코일 이동 조립체(406a-e)의 이동 제한에 걸리는 1차 코일(458)과 2차 코일(102) 간의 정렬을 잃지 않고 충전면에서 자유롭게 움직일 수 있다.

예시된 실시예에서, 각 충전 스테이션(402a-e)은 충전 스테이션(400)의 상태를 알려주는 표시등(422a-e)(예컨대 LED)을 포함한다. 표시등(422a-e)은 단순히 충전 스테이션이 온인지 오프인지를 알려줄 수 있거나, 더욱 종합적인 정보를 알려줄 수 있다. 예컨대, 표시등(422a-e)은 다양한 상태를 표시하기 위해 다양한 패턴으로 빛을 발하거나 색상/휘도를 변화시킬 수 있다. 원한다면, 표시등(422a-e)은 여러 가지 에러 상태와 같은 정보를 전달하기 위해 소정의 패턴으로 불빛을 깜박일 수 있다. 예시된 실시예에서, 각 충전 스테이션(402a-e)은 광파이프(424a-e)를 포함한다. 광파이프(424a-e)는 대응하는 충전면(403a-e)이 사용자에게 쉽게 보일 수 있도록 그 충전면(403a-e) 아래에 노출된다. 이제 도 35 및 36을 참조로 설명하면, 충전면(402a)에 대한 광파이프(424a)는 예컨대 스크류 또는 기타 다른 고정구에 의해 대응 선반(426a)의 하면에 고정될 수 있다. 나머지 광파이프(424b-e)도 대응 선반들(426b-e) 아래에 설치된다.

본 발명의 이 양태의 대안적인 실시예에서, 코일 이동 조립체는 원격 장치에 (전술한 바와 같이 자기적으로가 아니라) 기계적으로 결합된다. 도 37 내지 43에 도시된 바와 같이, 충전 용기(600)는 각 충전 스테이션(602a-e)에 가동 페그(656a-e)를 포함할 수 있다. 이 페그들(656a-e)은 원격 장치(100)의 소켓(106)에 끼워 맞추어져, 기본적으로 무선 전원 장치(10)와 관련하여 전술한 방식과 동일한 방식으로 원격 장치(100)를 1차 코일(658a-e)에 기계적으로 결합시킨다. 이 실시예는 기본적으로 충전 용기(400)와 기본적으로는 동일하나, 아래에 설명되고 해당 도면에 도시된 부분이 다르다.

이 실시예에서, 충전 용기(600)는 일반적으로 기저부(610), 프레임(612), 충전 커버(614), 캡(616) 및 액세스 플레이트(미도시)를 포함한다. 프레임(612)은 1차 코일(658a-e)과 코일 이동 조립체(606a-e)를 지지한다. 충전 커버(614)는 프레임(612)을 덮고 5개의 별개의 충전면(603a-e)을 제공한다. 캡(616)은 충전 용기(600)의 상단을 폐쇄한다. 액세스 플레이트(미도시)는 충전 용기(400)와 관련하여 전술한 것과 같이 충전 용기(600)의 하단을 폐쇄한다.

도 38은 충전 커버(614)가 제거된 상태의 충전 용기(600)를 보여준다. 도시된 바와 같이, 페그(656a-e)는 코일 이동 조립체(606a-e)의 중심에 설치된다. 코일 이동 조립체(606a-e)는 일반적으로 코일 이동 조립체(406a-e)와 동일하나, 다만 1차 자석(456a-e)이 페그(656a-e)로 대체되는 점이 다르다. 페그(656a-e)는 메달리온(652a-e)에 단단히 고정되며 원격 장치(100)의 소켓(106)에 끼워 맞추어질 정도로 충분한 거리로 확장한다. 충전 용기(400)과 관련하여 전술한 연결에 의해서 메달리온(652)은 따라서 페그(656a-e)는 충전면(603a-e) 아래로 이동할 수 있다. 각 충전면(603a-e)은 페그(656a-e)가 끼워 맞추어지는 슬롯(605a-e)을 갖고 있다. 슬롯(605a-e)에 의해 페그(656a-e)의 상하 이동이 가능해진다.

원한다면, 충전면(603a-e) 정면에 있는 슬롯(605a-e)은 페그(656a-e)가 좌우 이동을 할 수 있도록 좌우 방향으로 확장될 수 있다. 코일 이동 조립체(606a-e)의 연결에 의해서 페그(656a-e)는 전술한 상하 방향 이외에도 좌우 방향으로 이동할 수가 있을 것이다.

도 37과 38의 실시예는 고정 페그(656a-e)를 보여준다. 원한다면, 고정 페그(656a-e)는 확장/수축가능한 플런저(656a-e')로 대체될 수 있다. 설명 목적상, 이 대안 실시예는 도 39 내지 43에 도시된 단일 충전 스테이션(602a')과 관련하여 설명한다. 나머지 충전 스테이션(602b-e')은 기본적으로 충전 스테이션(602a')과 동일하며, 따라서 별도로 설명하지 않는다. 전술한 플런저 실시예에서처럼, 플런저(656a')는 비교적 평탄한 충전면(603a')을 제공하도록 수축될 수 있으며(도 39 참조), 또는 원격 장치(100)를 1차 코일(658a')에 기계적으로 결합시키는 구조를 제공하도록 확장될 수 있다(도 40 참조).

이 실시예의 코일 이동 조립체(606a-e')는 기본적으로 전술한 코일 이동 조립체(606a-e)와 동일하나, 플런저(656a-e')가 왕복 운동을 위해 메달리온(652a')에 설치된다는 점이 다르다. 이제 도 41 내지 43을 참조로 설명하면, 각 코일 이동 조립체는 연결 아암에 의해 프레임에 가동 장착되는 메달리온(652a')을 포함한다. 메달리온(652a')은 중앙 개구부(681)를 형성하는 관형 플런저 네크부(680')를 포함한다. 플런저(656a')는 플런저 네크부(680') 내에 가동적으로 자리를 잡는데, 그 본체(657)는 메달리온(652a')의 전면으로부터 돌출하고, 그 리테이너 플랜지(683)는 메달리온(652a')의 후면에 배치된다. 이 실시예에서, 플런저(656a')는 속이 비어 있으며, 플런저(656a')를 확장시키기 위해 원격 장치(100)의 2차 자석(104)과 상호작용할 1차 자석(686a')이 내부에 들어 있다. 코일 스프링(682a')은 플런저(656a')과 메달리온(652a') 사이에 위치하여 플런저(656a')를 수축 위치로 바이어스시킨다. 플런저 네트부(680')의 입구에는 플러그 캡(684a')이 끼워져 플런저(656a')를 고정시킨다. 1차 코일(658a')과 1차 페라이트(654a')는 메달리온(452)과 관련하여 전술한 바와 같이 메달리온(652a')의 원형 하우징(658a') 내에 배치된다.

도 43은 단일 충전 스테이션(602a')의 일부의 내부 구성을 보여주는 충전 용기(600')의 일부의 횡단면도이다. 이 도는 충전면(603a')과 코일 이동 조립체(606a')를 보여준다. 도시된 바와 같이, 코일 이동 조립체(606a')는 충전면(603a')에 인접하여 배치되며, 플런저(656a')는 충전면(603a')의 슬롯(605a')을 통해 연장한다. 이 특정 실시예에서, 플런저(656a')는 슬롯(605a') 내에 유지되고, 수축 위치에 있을 때에 충전면과 동일 높이에 있도록 구성된다. 비록 도시되어 있지는 않지만, 베어링 자리(676)에는 메달리온(674')과 충전면(603a') 사이에 복수의 볼 베어링이 자리잡고 있을 수 있다(도 43 참조).

도 44 내지 46은 무선 전원 장치의 다른 대안적인 실시예를 보여준다. 이 실시예에서, 무선 전원 장치(700)는 일반적으로 하우징(711), 전원 회로(712), 1차 코일(714) 및 1차 자석(724)을 포함한다(도 45 및 46 참조). 하우징(711)은 커버(713)와 기부(715)를 포함한다. 커버(713)는 전원 장치(700)로부터 전력을 무선 수신하는 원격 장치를 수용할 수 있는 원격 장치 지지면(716)을 갖고 있다. 1차 코일(714)은 원격 장치 지지면(716) 아래에서 (도 44의 라인 A로 나타낸 바와 같이) 이동가능하기 때문에 1차 코일(714)은 지지면(716) 상에 배치된 1차 코일(714)과 원격 장치의 2차 코일(미도시) 사이에 밀접한 정렬이 이루어지도록 원하는 대로 움직일 수 있다. 예시된 실시예에서, 1차 코일(714)과 1차 자석(724)은 기부(715)에 형성된 궤도(raceway)(704)를 따라 움직일 수 있는 운반체(702)에 지지된다. 도시된 바와 같이, 운반체(702)는 휠(706) 또는 기타 다른 베어링에 의해 궤도(704)에 지지된다. 베어링 수는 가변적이지만 예시된 실시예는 4개의 베어링을 포함한다. 이 실시예의 운반체(702)는 1차 자석(724)이 1차 코일(714)을 원격 장치의 2차 코일(미도시)과 정렬시킬 수 있을 정도로 충분히 작은 저항을 갖고 움직이도록 되어 있다. 예컨대, 1차 자석(724)은 원격 장치(미도시)에 위치한 2차 자석 또는 (금속 조각과 같은) 자석 어트랙터(attractor)와 상호작용할 수 있다. 대안으로서, 원격 장치는 2차 자석을 포함할 수 있으며, 전원 장치는 자석 어트랙터를 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 1차 자석(724)과 2차 자석(미도시)은 각각 1차 코일과 2차 코일(미도시)의 중심 가까이에 위치해 있다. 따라서, 1차 자석(724)과 2차 자석(미도시)이 자기 인력에 의해 함께 끌어당겨질 때에 1차 코일(714)과 2차 코일(미도시)가 동축 정렬되도록 움직일 수가 있다. 전원 장치(700)는 운반체(702)(및 결과적으로 1차 코일(714)과 1차 자석(724))를 홈 위치로 복귀시키는 스프링(708) 또는 기타 다른 바이어스 부재를 포함할 수 있다. 예컨대, 예시된 실시예의 전원 장치는 운반체(702)와 하우징(711)(또는 하우징에 대해 고정된 다른 구성요소) 간에 위치한 "C"형 스프링(708)을 포함한다. 스프링(708)은 운반체(702)를 정지대(717)에 대해 궤도(704)의 단부쪽으로 밀어낸다. 따라서, 이 실시예에서, 운반체(702)는 복귀하여 정지대(717)와 계합될 때에 홈 위치에 도달된다. 이 스프링력은 응용마다 다를 수 있지만, 스프링(708)은 운반체(702)의 원하는 동작 범위에 걸쳐 1차 자석(724) 및/또는 2차 자석(또는 자석 어트랙터)의 자기 인력에 의해 극복되는 힘을 갖도록 선택된다.

사용 시에, 사용자는 지지면(716) 상의 원격 장치를 그 2차 자석(또는 자석 어트랙터)이 1차 자석과 자기적으로 결합되도록 하는 위치에 배치한다. 예컨대, 이것은 원격 장치를 2차 자석(또는 자석 어트랙터)이 1차 자석(724)와 개략 정렬되는 위치에 배치함으로써 일어날 수 있다. 그러면, 원격 장치는 지지면(716) 상의 원하는 위치로 미끄러질 수 있으며, 자기 인력에 의해서 1차 코일(714)은 원격 장치와 함께 움직이고, 이에 따라 1차 코일(714)과 2차 코일(미도시) 간에 밀접한 정렬이 유지될 것이다.

도 47 내지 49는 전원 장치의 또 다른 대안적인 실시예를 보여준다. 이 실시예에서, 1차 코일은 제어 노브(knob)와 같은 제어부의 수동 조작을 통해 움직일 수 있다. 설명 목적상, 이 실시예는 자동 계기판에 집적된 무선 전원 장치와 관련하여 설명한다. 그러나 이는 자동차 응용에 이용하는데 한정된다. 이는 기본적으로 다른 응용에 통합될 수 있다. 예컨대, 수동으로 위치조정가능한 1차 코일이 충전 패드나 충전 용기와 같은 데스크톱 충전기에 통합될 수 있으며, 또는 이것은 카운터톱, 데스크톱 또는 테이블톱과 같은 작업면에 바로 통합될 수 있다. 2개의 전원 장치 스테이션(802a, 802b)은 별도의 전원 회로(미도시)에 의해 구동될 수 있다. 이에 의해 2개의 전원 장치 스테이션(802a, 802b)은 기본적으로 서로 독립적으로 동작할 수 있다. 대안으로서, 2개의 전원 장치 스테이션(802a, 802b)은 한 세트의 전원 회로에 의해 구동될 수 있다. 예컨대, 단일 전원 회로는 양 1차 코일에 전력을 동시에 공급하거나 타임 슬라이싱 또는 기타 다른 멀티플렉싱 방법을 이용하여 양 1차 코일에 전력을 독립적으로 공급할 수 있다.

도 47과 48에 도시된 바와 같이, 전원 장치 스테이션(802a, 802b)은 자동차의 계기판, 예컨대 센터 카운슬(900)에 위치된다. 이 특정 실시예에서, 무선 전력 장치(800)는 2개의 병렬 무선 전원 장치 스테이션(802a, 802b)을 포함한다. 그러나, 이 스테이션의 수와 상대적 위치는 응용마다 다를 수 있다. 2개의 전원 장치 스테이션(802a, 802b)은 기본적으로 동일하며, 서로 거울상이라는 점이 다르다. 각 전원 장치 스테이션(802a, 802b)은 원격 장치를 지지하는 지지면(816a, 816b)을 포함한다. 지지면(816a, 816b)은 각 원격 장치(예컨대 도 48에서 원격 장치(910) 참조)를 대체로 잘 보이는 배향으로 유지하도록 기울어져 있으나, 일반적으로는 똑 바로 세워져 있다. 지지면(816a, 816b)의 위치와 배향은 응용마다 다를 수 있다. 각 전원 장치 스테이션(802a, 802b)은 (도 48에 도시된) 가동 1차 코일(814a, 814b)과, 1차 코일(814a, 814b)을 도 48의 라인 B로 표시된 방향으로 수동적으로 조정하기 위한 제어부(810a, 810b)를 포함한다. 가동 1차 코일(814a, 814b)에 의해서 사용자는 2차 코일이 원격 장치마다 다른 위치에 있을 수 있을 때에도 2차 코일과의 정렬을 위해 조정할 수 있다.

예시된 실시예에서, 1차 코일(814a, 814b)은 래크 앤 피니언 조립체를 이용하여 움직일 수 있다. 이제 도 49 및 50을 참조로 설명하면, 무선 전원 장치(800)는 일반적으로 면판(850), 변속기(852) 및 리어 커버(854)를 포함한다. 1차 코일(814a, 814b)은 운반체(818a, 818b) 상에 지지된다. 운반체(818a, 818b)는 변속기(852)의 채널(820a, 820b)에 미끄러지듯이 끼워 맞추어진다. 각 운반체(818a, 818b)는 변속기(852)에 내장된 구동 기어(824a, 824b)(또는 피니언)와 상호작용하도록 구성된 치열(822b)(또는 래크)을 포함한다(도 50 참조). 제어 노브(810a, 810b)는 각각 사프트(856a, 856b)에 의해 구동 기어(824a, 824b)에 결합되어 있다. 따라서, 제어 노브(810a, 810b)의 회전에 따라 대응 사프트(856a, 856b)와 대응 구동 기어(824a, 824b)가 회전하게 된다. 각 구동 기어(824a, 824b)의 톱니(teeth)는 제어 노브(810a, 810b)의 회전에 따라 대응 운반체(818a, 818b)와 그에 따른 대응 1차 코일(814a, 814b)이 직선 운동하도록 치열(822b)의 톱티와 계합한다. 예시된 실시예에서, 제어 노브(810a, 810b)는 미사용 시에 계기판(900) 내로 수축해 들어갈 수 있는 확장/수축가능 노브이다. 이와 관련하여 제어 노브(810a, 810b)는 기본적으로 노브의 선택가능한 확장과 수축을 제공하는 구조를 포함할 수 있다. 자동차 무선 제어 노브에는 많은 적당한 확장/수축가능 기구가 사용되고 있다. 본 발명은 예시된 기계적 연결에 한정되지 않으며, 예컨대, 기본적으로 사용자 입력에 응답하여 1차 코일을 이동시킬 수 있는 임의의 기계적 또는 전기 기계적 연결을 포함할 수 있다. 예컨대, 대안적인 실시예에서, 1차 코일은 슬라이딩 제어 아암에 의해 직접적으로 움직일 수 있는 운반체 상에 지지될 수 있다. 예시된 실시예는 운반체에 하나의 자유도(예컨대 하나의 이동선을 따른 이동)를 제공한다. 대안으로서, 본 발명은 1차 코일에 추가적인 자유도를 제공한다. 예컨대, 운반체는 2개의 서로 다른 이동선을 따라 움직일 수 있으며, 이에 따라 단순히 선을 따라서가 아니라 평면 내에서 운반체(및, 그러므로 1차 코일)의 위치를 조정할 수가 있다. 이는 "x" 방향을 따른 이동을 위한 제어부(예컨대 노브나 슬라이더)와 "y" 방향을 따른 이동을 위한 제2 제어부(예컨대 노브나 슬라이더)와 같은 2개의 서로 다른 제어부를 제공함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 양 자유도를 따른 이동을 제어하는 단일 제어부(예컨대 조이스틱)가 제공될 수 있다.

본 발명은 1차 코일(814a, 814b)을 소정 위치에 고정시키기 위한 로킹 기구를 포함할 수 있다. 예컨대, 어떤 응용에서는, 1차 코일(또는 1차 운반체)은 의도하지 않은 움직임이 일어날 수 있는데, 로킹 기구는 이러한 의도하지 않은 움직임에 대해 1차 코일(또는 1차 운반체)을 고정하도록 제공될 수 있다. 무선 전원 장치(800)와 관련해서는, 1차 운반체(818a 또는 818b)가 중력의 영향으로 또는 움직이고 있는 차량에 의해 생기는 힘에 의해 움직이는 것이 가능할 수 있다. 예컨대, 운반체(818a 또는 818b)는 중력에 의해 그리고 도로의 요철 부분의 충격에 의해 시간이 지남에 따라 미끄러져 내려갈 수 있다.

도 51 및 52는 로킹 기구의 일 실시예를 보여준다. 이들 도는 집적된 로킹 기구를 갖는 단일 코일 이동 조립체(902)의 일부를 보여준다. 도 51을 참조로 설명하면, 시스템(900)은 래크(922)를 포함하는 가동 운반체(918)에 인접 배치된 고정 래크(904)를 포함한다. 고정 래크(904)는 구동 기어(924)의 톱니와 맞물리도록 구성된 톱니(906)를 포함한다. 더욱이, 구동 기어(924)를 갖고 있는 샤프트(956)는 제어부(910)이 확장 및 수축될 때 축방향으로 움직인다.. 또한 제어부(910)의 움직임에 따라 구동 기어(924)가 로크 위치(도 52)와 언로크 위치(도 51) 간에 축방향으로 움직인다. 로크 위치에서는 구동 기어(924)는 그 톱니가 고정 래크(904)와 가동 래크(922) 모두에 맞물리도록 배치된다. 고정 래크(904)는 움직일 수 없으므로 고정 래크(904)는 꼭 들어맞는 구동 기어(924)가 회전 운동하는 것을 방지한다. 결과적으로 회전 로크된 구동 기어(924)가 가동 운반체(918)의 움직임을 방지한다. 언로크 위치에서 구동 기어(924)는 이것이 가동 운반체(918)와는 꼭 들어맞으나 고정 래크(904)와는 꼭 들어맞지 않는 위치로 축방향으로 움직인다. 이 위치에서는 사용자는 샤프트(956)와 구동 기어(924)를 회전시키는 제어부(910)를 자유롭게 회전시킬 수가 있고, 이에 따라 가동 운반체(918)와 움직이고, 그 결과, 1차 코일(914)이 움직이게 된다.

무선 전원 장치는 로킹 기구의 동작을 자동화하는 회로와 프로그래밍을 포함할 수 있다. 예컨대, 전원 회로는 1차 코일과 2차 코일 사이에 적당한 커플링이 존재하는 시기를 판단할 수 있는 기능을 가질 수 있다. 적당한 커플리이 검출되면, 무선 전원 장치는 로키 기구와 계합할 수 있다. 일 실시예에서, 이는 무선 전원 장치에 커플링 질을 표시하는 신호를 제공할 수 있는 탱크 회로의 전류 센세와 같은 센서를 구비함으로써 달성될 수 있다. 센서 감지값이 충분한 커플링을 나타내도록 정해진 특정 임계치를 충족하거나 이를 초과하면 무선 전원 장치는 로킹 기구와 계합할 수 있다. 로킹 기구는 예컨대 원격 장치가 제거되었기 때문에 임계치가 더 이상 충족되지 않을 때에는 계합이 해제된다. 다른 예로서, 원격 장치는 1차 코일과 2차 코일 사이에 적당한 커플링이 존재하는 시기를 판단하고 대응 신호를 무선 전원 장치에 제공할 수 있는 기능을 가질 수 있다. 무선 전원 장치는 이 신호를 수신하면 로킹 기구와 계합할 수 있다. 일 실시예에서, 원격 장치는 원격 장치에서 무선 수신되고 있는 전력량을 나타내는 검지값을 얻을 수 있는 전류 또는 전압 센서와 같은 센서를 포함할 수 있다. 센서 검지값이 원격 장치가 임계치 또는 그 이상에서 전력을 수신하고 있다는 것을 표시하면 원격 장치는 무선 전원 장치에 소정의 신호를 제공할 수 있다. 비록 도시되어 있지는 않지만, 자동화된 로킹 기구는 구동 기어(924)를 고정 래크(904)와 축방향으로 계합시키거나 계합 해제하도록 선택적으로 이동시킬 수 있는 솔레노이드, 모터, 또는 다른 전기적, 기계적 또는 전기 기계적 기구를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 자동화된 로킹 기구는 선택적으로 이동되어 운반체(918)의 일부 또는 운반체(918)를 고정 위치에 유지시키는 운반체 구동렬과 계합할 수 있는 브레이크 또는 기타 다른 로킹 기구를 포함할 수 있다. 예컨대, 자동화된 로킹 기구는 구동 기어(924)의 톱니와 꼭 들어맞도록 구성된 고정 톱니를 갖는 자동화된 피봇 아암(미도시)을 포함할 수 있다. 자동화 피봇 아암은 구동 기어(924)를 회전되지 못하도록 선택적으로 고정시키기 위해 구동 기어(924)의 톱니와 선택적으로 계합될 수 있다.

어떤 응용에서는, 수동 제어 기구가 의도하지 않는 움직임을 방지하기에 충분한 내부 저항을 가질 수 있으며, 그러므로 로킹 기구의 덕을 보지 못할 수 있다. 예컨대, 운반체와 운반체 채널 간에는 수동적으로 가해지는 힘이 없이 운반체가 움직이는 것을 방지하기에 충분한 마찰이 있을 수 있다. 다른 예로서, 샤프트와 샤프트 지지 구조 간에 의도하지 않은 운반체 움직임을 방지하기에 충분한 마찰이 있을 수 있다.

전원 장치는 사용자에게 1차 코일(814a, 814b)이 2차 코일(미도시)과 충분히 정렬되는 때를 알려주는 LED(830a, 830b) 또는 기타 다른 형태의 피드백을 포함할 수 있다. 예컨대, 각 스테이션(802a, 802b)은 1차 코일(814a, 814b)과 그 대응 2차 코일(미도시)이 점점 더 크게 정렬됨에 따라 점점 더 밝아지는 LED(830a, 830b)를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 사용자는 가장 밝은 LED 위치를 찾을 때까지 제어 노브(810a, 810b)를 돌릴 수 있다. 대안으로서, 각 스테이션(802a, 802b)은 1차 코일(814a, 814b)이 2차 코일(미도시)과 충분히 정렬되면 빛을 발하는 LED(830a, 830b)를 포함할 수 있다. 전원 장치(800)는 1차 코일과 2차 코일 간의 정렬 또는 정렬도를 표시하는 청각 또는 촉각 피드백과 같은 다른 형태의 피드백을 제공할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로 피드백 기구는 원격 장치(910)에 포함될 수 있다. 예컨대, 원격 장치(910)는 1차 코일과 2차 코일 간의 정렬 또는 정렬도를 표시하는 시각, 청각 또는 촉각 피드백을 제공할 수 있다. 디스플레이 스크린을 갖는 원격 장치(910)로서, 원격 장치(910)는 스크린을 이용하는 시각 피드백을 제공하도록 프로그램될 수 있다.

지금까지의 설명은 본 발명의 실시예들에 대한 것이다. 균등론을 비롯한 특허법의 제원칙에 따라 해석되어야 하는 첨부 청구범위에 기재된 본 발명의 본질과 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변경과 수정이 가능할 수 있다. 예컨대 부정관사, 정관사 또는 "상기"라는 용어를 사용하는 단수 형태의 청구범위 구성요소에 대한 기재는 구성요소를 단수형으로만 해석하여서는 않된다. 본 발명은 여러 가지 대안적인 실시예의 설명을 통해 공개된다. 명시적으로 달리 지적하지 않는 한, 일 실시예와 관련하여 개시된 대안적 및 선택적 특징과 구성요소들은 명시적으로 기재되지 않더라도 다른 실시예들에 통합될 수 있다.

Claims

원격 장치에 전력을 공급할 수 있는 무선 전력 공급 시스템으로서,
하우징(housing);
상기 하우징 내에서 움직일 수 있게 지지되는 운반체(carrier) - 상기 운반체는, 원격 장치가 없는 경우에 상기 운반체가 자동으로 복귀하는 홈 위치를 가짐 - ;
상기 운반체에 의해 지지되어 상기 운반체와 함께 움직일 수 있는 프라이머리(primary); 및
상기 프라이머리에 전기적으로 결합된 전원 회로 - 상기 전원 회로는 상기 프라이머리에 전력을 공급하며, 상기 프라이머리는 상기 전원 회로에 의해 공급되는 상기 전력에 응답하여 전자기장을 생성함 -
를 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제1항에 있어서,
상기 운반체를 상기 홈 위치로 이동(urging)시키는 바이어싱 부재를 더 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제2항에 있어서,
상기 바이어싱 부재는 스프링으로서 더 정의되는 무선 전력 공급 시스템.
제2항에 있어서,
상기 운반체와 원격 장치를 상호 연결시키는 연결 부재를 더 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제4항에 있어서,
상기 연결 부재는 상기 무선 전력 공급 시스템과 상기 원격 장치 중 적어도 하나에 배치된 자석으로서 더 정의되는 무선 전력 공급 시스템.
제4항에 있어서,
상기 연결 부재는 상기 하우징에 장착된 플런저(plunger)로서 더 정의되는 무선 전력 공급 시스템.
제4항에 있어서,
상기 연결 부재는 상기 하우징에 장착된 페그(peg)로서 더 정의되는 무선 전력 공급 시스템.
제4항에 있어서,
상기 하우징에 대해 상기 운반체를 장착시키는 연결 아암(linkage arm)을 더 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제8항에 있어서,
상기 연결 아암은 상기 하우징에 피봇 장착되고, 상기 운반체는 상기 연결 아암에 피봇 장착되는 무선 전력 공급 시스템.
제4항에 있어서,
상기 운반체는 궤도(raceway) 상에 지지되는 무선 전력 공급 시스템.
제10항에 있어서,
상기 운반체는 상기 궤도와 계합(engaging)되는 베어링을 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
원격 장치에 전력을 공급하기 위한 무선 전력 공급 시스템으로서,
전원 회로;
상기 전원 회로와 전기적으로 결합되는 프라이머리 - 상기 프라이머리는, 상기 전원 회로로부터 전력을 수신하는 것에 응답하여 전자기장을 생성할 수 있음 - ;
상기 전자기장 내에 배치되는 무선 전원 표면; 및
상기 무선 전원 표면 내에 지지되는 플런저 - 상기 플런저는, 상기 플런저가 상기 무선 전원 표면과 실질적으로 수평(flush)을 이루거나 또는 그 아래로 오목하게 된 제1 위치와, 상기 플런저가 상기 무선 전원 표면으로부터 연장되는 제2 위치 사이에서 이동 가능함 -
를 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제12항에 있어서,
상기 플런저가 상기 제2 위치에 있는 경우에 상기 플런저를 수용하는 소켓(receptacle)을 갖는 원격 장치를 더 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제13항에 있어서,
상기 원격 장치와 상기 플런저 중 적어도 하나는 자석을 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제14항에 있어서,
상기 원격 장치와 상기 플런저의 각각은 자석을 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제12항에 있어서,
상기 플런저와 상기 전원 회로에 동작가능하게 결합되는 스위치를 더 포함하고, 상기 스위치는, 상기 플런저의 움직임에 응답하여 상기 전원 회로를 활성화 및 비활성화시키는 무선 전력 공급 시스템.
제12항에 있어서,
상기 프라이머리는 상기 플런저에 의해 운반되는 무선 전력 공급 시스템.
제12항에 있어서,
상기 플런저를 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 움직이게 하는 플런저 이동 기구를 더 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
원격 장치에 전력을 공급하기 위한 무선 전력 공급 시스템으로서,
전원 회로;
상기 전원 회로와 전기적으로 결합되는 프라이머리 - 상기 프라이머리는, 상기 전원 회로에 의해 공급되는 전력에 응답하여 전자기장을 생성할 수 있음 - ;
상기 전자기장 내에 배치된 무선 전원 표면; 및
상기 무선 전원 표면 내에 지지되는 돌출부 - 상기 돌출부는, 적어도 하나의 자유도를 가지고 상기 무선 전원 표면을 따라 이동가능하며, 상기 프라이머리는 상기 돌출부와 상호 연결되어, 상기 돌출부의 움직임이 상기 프라이머리의 움직임으로 귀결됨 -
를 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제19항에 있어서,
상기 돌출부는, 플런저가 상기 무선 전원 표면과 실질적으로 수평을 이루거나 또는 그 아래로 오목하게 되어 있는 수축(retracted) 위치와, 상기 플런저가 상기 무선 전원 표면으로부터 연장되는 확장 위치 사이에서 이동 가능한 플런저인 무선 전력 공급 시스템.
제20항에 있어서,
상기 표면에 대한 피봇 움직임을 위해 장착되는 연결 아암을 더 포함하고, 상기 프라이머리는 상기 연결 아암 상에 장착되는 무선 전력 공급 시스템.
제21항에 있어서,
상기 연결 아암에 피봇 장착된 운반체를 더 포함하고, 상기 돌출부와 상기 프라이머리는 상기 운반체에 장착되는 무선 전력 공급 시스템.
제22항에 있어서,
상기 연결 아암과 상기 운반체 중 적어도 하나를 홈 위치로 이동시키는 바이어싱 부재를 더 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제22항에 있어서,
상기 연결 아암을 홈 위치로 이동시키는 바이어싱 부재와 상기 운반체를 홈 위치로 이동시키는 바이어싱 부재를 더 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
원격 장치에 전력을 무선으로 공급하기 위한 무선 전력 공급 시스템으로서,
전원 회로;
상기 전원 회로와 전기적으로 결합되는 프라이머리 - 상기 프라이머리는, 상기 전원 회로에 의해 공급된 전력에 응답하여 전자기장을 생성할 수 있음 - ;
상기 전자기장 내에 배치되어, 상기 전자기장 내에서 원격 장치를 지지하도록 구성된 무선 전원 표면;
상기 표면에 인접하여 장착되는 가동 운반체 - 상기 운반체에 의해 상기 프라이머리가 운반됨 - ; 및
상기 무선 전원 표면에 대하여 상기 운반체, 결과적으로 상기 프라이머리의 위치를 수동으로 조정하기 위한 제어부 - 상기 프라이머리는 상기 표면 상에 배치된 원격 장치의 세컨더리(secondary)와의 정렬이 향상되도록 선택적으로 이동되어 상기 프라이머리와 상기 세컨더리 간의 향상된 결합(coupling)을 제공함 -
를 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제25항에 있어서,
상기 프라이머리와 상기 원격 장치의 상기 세컨더리 간에 정렬의 정도를 나타내는 피드백을 제공하는 피드백 표시자를 더 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제25항에 있어서,
상기 제어부는 상기 표면에 대해 상기 가동 운반체를 선형적으로 이동시키기 위한 액츄에이터로서 더 정의되는 무선 전력 공급 시스템.
제25항에 있어서,
상기 제어부는 래크(rack)와 피니언(pinion) 조립체를 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제28항에 있어서,
상기 가동 운반체는 상기 래크에 결합되고, 상기 제어부는 상기 피니언에 결합된 노브(knob)를 포함하고, 상기 노브의 회전에 따라 상기 가동 운반체가 선형 이동하는 무선 전력 공급 시스템.
제26항에 있어서,
상기 피드백 표시자는 조명(light)을 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제25항에 있어서,
상기 표면은 경사면으로서 더 정의되고,
상기 경사면의 바닥을 향하여 배치된 원격 장치 지지부를 더 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
하나 이상의 원격 장치에 전력을 공급하기 위한 무선 전력 공급 시스템으로서,
공통축을 중심으로 배치된 복수의 스테이션 - 상기 복수의 스테이션의
각각은,
원격 장치를 지지하기 위한 경사면;
상기 경사면에 인접하여 배치되는 가동 운반체;
상기 운반체 상에 지지되는 프라이머리; 및
상기 가동 운반체를 원격 장치에 결합시기키 위한 커플러 - 상기 경사 면을 따르는 상기 원격 장치의 움직임은 상기 경사면 아래의 상기 운 반체와 상기 프라이머리의 움직임으로 귀결됨 -
를 포함함 - ; 및
상기 프라이머리들 중 적어도 하나에 전력을 공급하기 위한 전원 회로
를 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제32항에 있어서,
상기 커플러는 상기 운반체와 상기 원격 장치 중 적어도 하나 내에 자석을 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제32항에 있어서,
상기 커플러는 상기 운반체로부터 연장되는, 상기 경사면을 넘어 돌출하는 돌출부를 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제32항에 있어서,
상기 복수의 스테이션은 상기 공통축을 중심으로 실질적으로 대칭적으로 배치되는 5개의 스테이션으로서 더 정의되는 무선 전력 공급 시스템.
제32항에 있어서,
상기 전원 회로는 상기 스테이션들의 각각에 대해 분리된 전원 회로를 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제34항에 있어서,
상기 돌출부는, 플런저가 상기 경사면과 실질적으로 수평을 이루거나 또는 그 아래로 오목하게 된 수축 위치와, 상기 플런저가 상기 경사면으로부터 연장되는 확장 위치 사이에서 이동 가능한 플런저인 무선 전력 공급 시스템.
제32항에 있어서,
상기 경사면에 대한 피봇 움직임을 위해 장착되는 연결 아암을 더 포함하고, 상기 운반체는 상기 연결 아암 상에 장착되는 무선 전력 공급 시스템.
제38항에 있어서,
상기 운반체는 상기 연결 아암에 피봇 장착되는 무선 전력 공급 시스템.
제39항에 있어서,
상기 연결 아암과 상기 운반체 중 적어도 하나를 홈 위치로 이동시키는 바이어싱 부재를 더 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제39항에 있어서,
상기 연결 아암을 홈 위치로 이동시키는 제1 바이어싱 부재 및 상기 운반체를 홈 위치로 이동시키는 제2 바이어싱 부재를 더 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
무선 전력 공급 시스템으로서,
세컨더리에 의해 원격 장치를 지지하기 위한 충전면(charging surface) - 상기 세컨더리는 상기 충전면에 대해 서로 다른 위치에 배치될 수 있음 - ;
상기 충전면에 인접하여 배치된 가동 운반체;
상기 운반체 상에 지지되는 프라이머리;
상기 프라이머리에 전력을 공급하기 위한 전원 회로; 및
상기 충전면에 대해 상기 운반체의 선택적인 움직임을 제공하는 수동 운반체 이동 기구 - 상기 운반체는 상기 프라이머리와 상기 원격 장치의 상기 세컨더리 간에 최적의 정렬을 제공하도록 수동으로 조정될 수 있음 -
를 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제42항에 있어서,
상기 운반체를 상기 운반체의 의도하지 않은 움직임에 저항하는 고정 위치에 로킹(locking)하기 위해 로킹 위치로 선택적으로 움직일 수 있는 로킹 기구를 더 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제42항에 있어서,
상기 가동 운반체는 단일 이동선(single line of motion)을 따라 움직일 수 있고, 상기 이동 기구는 상기 단일 이동선을 따르는 상기 운반체의 선택적 움직임을 가능하게 하는 무선 전력 공급 시스템.
제44항에 있어서,
상기 프라이머리와 상기 원격 장치의 상기 세컨더리 간에 정렬의 정도에 대한 표시를 제공하기 위한 피드백을 더 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제45항에 있어서,
상기 운반체를 상기 운반체의 의도하지 않은 움직임에 저항하는 고정 위치에 로킹하기 위해 로킹 위치로 선택적으로 움직일 수 있는 로킹 기구를 더 포함하는 무선 전력 공급 시스템.
제42항에 있어서,
상기 가동 운반체는 적어도 2개의 서로 다른 자유도를 따라 움직일 수 있고, 상기 이동 기구는 상기 자유도의 각각을 따라 상기 운반체의 선택적 움직임을 가능하게 하는 무선 전력 공급 시스템.