KR20130099071A - 무선 전원 공급 시스템 및 다층 심 조립체 - Google Patents

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데이비드 더블유. 바르만
윌리엄 티. 제이알. 스토너
벤자민 씨. 모에스
덴 브링크 조셉 씨. 반
조슈아 케이. 슈바네커
네일 더블유. 카이벤호벤
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액세스 비지니스 그룹 인터내셔날 엘엘씨
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Abstract

무선 전원 공급 장치는 다층 심 조립체를 포함한다. 각 심은 다층 코일 어레이에 있어서 코일의 정렬 및 도체의 라우팅에 도움이 된다. 실드 또는 PCB는 다층 심 조립체의 일부로서 사용될 수 있다. 와이어는 심 조립체의 에지에 채널을 통해서 라우팅될 수 있고, 또는 와이어는 다층 심 조립체의 일부를 통해서 돌출될 수 있다. 트레이스는 다층 심 조립체를 통해서 전류를 라우팅하는데 사용될 수 있다. 플라스틱 심은 플라스틱으로 코일을 오버-몰딩함으로써 만들어질 수 있다.

Description

무선 전원 공급 시스템 및 다층 심 조립체{WIRELESS POWER SUPPLY SYSTEM AND MULTI-LAYER SHIM ASSEMBLY}
본 발명은 무선 전원 공급 장치 및 무선 전원 공급 장치를 구축하기 위한 방법에 관한 것이다.
무선 전원 솔루션은 점차 보편화되어 가고 있다. 간단한 무선 전원 솔루션은 휴대 전화와 같이, 무선 전원 공급 장치 및 원격 장치를 포함할 수 있다. 무선 전원 공급 장치는 벽 플러그, 무선 전원 회로 및 1차 코일을 가질 수 있다. 전력은 벽 콘센트에서 공급되고, 회로는 전자기장을 생성하는 1차 코일을 통전시키기 위해 전력을 사용한다. 원격 장치는 2차 코일, 무선 전원 회로 및 로드를 포함한다. 원격 장치가 1차 코일에 의해 발생하는 전자기장의 근처에 배치되면, 2차 코일은 에너지를 수신한다. 원격 장치의 회로는 로드를 통전시키기 위해 2차 코일의 전력을 사용함으로써, 무선 전원 공급 장치와 원격 장치 사이의 전기적 접점을 사용하지 않고도 무선 전원 공급 장치로부터 원격 장치로 전력을 전송한다.
좀 더 복잡한 무선 전원 솔루션도 개발되었다. 예를 들어, 일부 무선 전원 공급 장치는 무선 전력을 수신하기 위해 원격 장치가 배치될 수 있는 어레이로 구성된 다중 1차 코일을 포함한다. 일부 어레이는 단일 층 내에서 서로 인접하는 모든 1차 코일을 제공한다. 다른 어레이들은 다층이며, 중첩되는 1차 코일들을 갖는다. 1차 코일들의 어레이를 이용하면, 전력 전송 표면이 단일 코일 무선 전원 공급 장치보다 클 수 있다. 일부 상황에서는, 어레이는 단일의 1차 코일이 제공할 수 있는 것보다 더 많은 전력을 전송하는 데 사용된다. 다른 상황에서는, 상기 어레이가 원격 장치에 위치적 자유(positional freedom)를 제공하는 데 사용될 수 있다. 또 다른 상황에서는, 어레이가 다중 원격 장치를 충전할 수 있는 능력을 제공할 수 있다.
각종 문제는 1차 코일 어레이를 구축할 때 발생할 수 있다. 첫째, 각 1차 코일이 무선 전원 회로에 연결하기 위한 적어도 2개의 리드를 갖고 있으므로, 연결을 관리하는 것은 라우팅될 연결의 수 때문에 어려울 수 있다. 각각의 코일과 무선 전원 회로 사이의 개별 연결은 시간이 걸릴 수 있다. 둘째로는, 1차 코일 각각을 제 위치에 확보한다는 것은 번거롭고 시간이 걸릴 수 있다. 서로 상대적으로 1차 코일들을 배치하는 것은 생성되는 전자기장에 영향을 미칠 수 있고, 따라서 전력 전송의 효율성에도 영향을 미칠 수 있다. 제조 중에 열악한 정렬은 무선 전원 공급 장치의 수명 전반에 걸쳐 효율성 손실을 가져올 수 있다. 셋째, 어레이에 라우팅될 연결의 수가 주어지면, 일부 연결은 무선 전원 회로에 도달하기 위해 어레이의 다른 코일의 일부를 통해 라우팅되는 경우가 있다. 코일을 크로스 오버하는 와이어가 너무 많으면, 적층의 두께와 어레이에 의해 발생하는 전자기장에 악영향을 미칠 수 있다.
1차 어레이를 구축하는 데 있어서 어려움의 일부를 해결하기 위해 시도된 한가지 해결책은 인쇄 회로 기판을 사용하여 어레이를 구축하는 것이다. 1차 어레이들은 도체 트레이스 패턴을 사용하여 인쇄 회로 기판에 구성될 수 있다. 다층 인쇄 회로 기판은 다층 어레이를 생성하는 데 사용할 수 있다. 인쇄 회로 기판의 어레이는 1차 어레이를 구축하는 것과 관련된 몇 가지 과제를 극복할 수 있지만, 특히 고전력 출력 수준에서는 비효율적일 수 있다. 또한, 열은 인쇄 회로 기판 어레이에서는 다루기 곤란한 문제일 수 있다.
와이어 1차 어레이에서 와이어 1차 코일을 정렬 및 연결하는 것이 인쇄 회로 기판 1차 어레이에서보다 더 어려워질 수 있지만, 인쇄 회로 기판 어레이 솔루션에서보다 와이어 1차 어레이에서 효율성과 열 문제는 덜하다. 1차 와이어 코일 어레이에 대해 일부 초보적인 해결책이 시도되었지만, 대량 생산의 상황에는 불충분하며, 소규모의 어레이에 한정된다.
상기 문제들은 무선 전원 공급 장치가 다층 심 조립체를 포함하는 본 발명의 실시 형태에 의해 극복된다. 조립체의 각 심은 다층 코일 어레이에서 코일의 정렬 및 도체의 라우팅에 도움이 된다. 각 심의 일부에는 정렬 및 라우팅에 적합한 패턴이 제공될 수 있다. 하우징, 실드 및 무선 전원 회로는 다층 심 조립체 및 다층 코일 어레이와 함께 무선 전원 공급 장치에 포함될 수 있다.
한 실시 형태에서, 각각의 심 층은 비전도성 물질로 만들어지고, 어레이 내에 코일을 정렬하기 위한 가이드, 및 심 조립체의 에지에 와이어를 라우팅하기 위한 채널을 포함한다. 다층 코일 어레이를 구축하기 위해, 심들은 서로의 상부에 한번에 하나씩 실드에 장착될 수 있으며, 각 층의 코일은 가이드를 사용하여 제 위치에 정렬되고 고정될 수 있으며, 각 층의 와이어는 다음 심을 적층하기 전에 와이어 라우팅 채널을 사용하여 라우팅될 수 있다. 무선 전원 회로는 인쇄 회로 기판 위의 실드의 다른 측에 장착될 수 있거나 무선 전원 공급 장치 내의 다른 위치에 배치될 수 있다. 다층 심 조립체의 에지로부터 돌출하는 와이어는 실드의 외부 주위를 감쌀 수 있고, 인쇄 회로 기판에 연결되거나 그렇지 않으면 무선 전원 회로에 연결될 수 있다. 한 실시 형태에서, 와이어들은 모두 심 조립체의 동일한 에지에 라우팅될 수 있다. 대안적인 실시 형태에서는, 와이어들이 심 조립체의 여러 에지에 라우팅될 수 있다.
대안적인 실시 형태에서, 실드는 전력 전송 표면 반대편의 심, 예컨대 다층 심 조립체에서의 기저부의 심을 대체할 수 있다. 즉, 실드는 코일을 정렬하기 위한 가이드, 및 와이어를 라우팅하기 위한 채널을 포함할 수 있다. 다층 심 조립체의 일부로서 실드를 이용함으로써, 무선 전원 공급 장치의 두께를 얇게 할 수 있다.
한 실시 형태에서, 채널을 통해 심 조립체의 에지에 라우팅되는 와이어 대신, 와이어들이 다층 심 조립체의 부분을 통해서 돌출하고, 무선 전원 회로에 연결된다. 무선 전원 공급 회로가 실드에 고정된 인쇄 회로 기판 위에 있는 실시 형태에서, 심 조립체로부터의 와이어는 인쇄 회로 기판의 홀을 통해서 돌출될 수 있고, 인쇄 회로 기판에 납땜되거나 또는 다른 방법으로 연결될 수 있다.
한 실시 형태에서, 하나 이상의 심은 인쇄 회로 기판이며, 전류를 라우팅하기 위한 트레이스를 가지고 있다. 코일은 트레이스에 연결될 수 있고 무선 전원 회로에 라우팅될 수 있다. 심 회로 기판은 층으로 된 심들을 함께 납땜할 수 있게 하여 그들 사이에 전류가 흐르게 할 수 있는 비아 연결부(via connections)를 가질 수 있다. 심 회로 기판은 무선 전원 회로에 다층 심 조립체를 연결하기 위한 핀 커넥터를 포함할 수 있다. 무선 전원 회로가 다층 심 조립체에 포함되는 실시 형태에서, 트레이스는 무선 전원 회로에 직접 연결될 수 있다.
한 실시 형태에서, 스탬프된 전기 트레이스는 플라스틱 심을 형성하기 위해 오버-몰딩된다(over-molded). 플라스틱 심은 코일을 정렬하기 위한 가이드, 및 심을 통해 전류를 라우팅하기 위한 매립된 전기 트레이스를 포함한다. 무선 전원 회로와 다층 코일 어레이의 코일에 연결하기 위한 스탬프된 금속 트레이스 위의 종단 지점은 크림프 연결부, 솔더 패드 또는 다른 적절한 종단 구조일 수 있다.
한 실시 형태에서, 플라스틱 심은 플라스틱과 코일의 층을 오버-몰딩함으로써 만들어진다. 전기 커넥터의 리드는 무선 전원 회로와의 연결을 위해 플라스틱 덮개의 외부로 돌출할 수 있다. 다중 플라스틱 심은 다층 코일 어레이 심 조립체를 형성하기 위해 서로의 상부에 배치될 수 있다. 일부 플라스틱 심은 다른 플라스틱 심으로부터의 전기 커넥터가 통과할 수 있도록 개구(aperture)를 포함할 수 있다. 코일 리드는 각 코일의 외경과 내경으로부터 돌출하고 전기 커넥터의 리드에 연결된다. 이 구성의 장점 중 하나는 코일의 내경에 있는 코일 리드가 코일을 크로스-오버하지 않는다는 것이다. 이 실시 형태의 변형에서는, 심의 각 코일이 개별적으로 오버-몰딩될 수 있다. 개별적으로 오버-몰딩된 각각의 코일 층은 심을 구성한다.
무선 전원 솔루션의 성능이 어레이의 중심 간격에 대한 중심의 기하학적 패턴에 의존하는 어레이 내에 코일을 정렬시키기 위한 구조적 지원을 제공하는 것이 바람직하다. 다층 심 어레이 조립체는 코일의 정렬을 지원하고, 와이어의 라우팅을 지원하며, 무선 전원 회로에 코일 어레이를 연결함으로써 제조를 용이하게 한다.
본 발명의 이들과 다른 목적, 장점 및 특징은 본 실시 형태 및 도면의 설명을 참조하면 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 2개의 에지에 리드가 라우팅된 조립된 다층 심 조립체의 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1의 다층 심 조립체의 일부 상세도를 도시한다.
도 3은 도 1의 다층 심 조립체의 분해도를 도시한다.
도 4는 1개의 에지에 리드가 라우팅된 조립된 다층 심 조립체의 사시도를 도시한다.
도 5는 도 4의 다층 심 조립체의 일부 분해도를 도시한다.
도 6은 실드 심을 갖는 조립된 다층 심 조립체의 사시도를 도시한다.
도 7은 도 6의 다층 심 조립체의 일부 상세도를 도시한다.
도 8은 도 6의 다층 심 조립체의 분해도를 도시한다.
도 9는 조립체를 통해서 와이어가 돌출하는 조립된 다층 심 조립체의 사시 상면도를 도시한다.
도 10은 도 9의 다층 심 조립체의 사시 하면도를 도시한다.
도 11은 도 9의 다층 심 조립체의 분해도를 도시한다.
도 12는 인쇄 회로 기판 심을 갖는 조립된 다층 심 조립체의 사시도를 도시한다.
도 13은 도 12의 다층 심 조립체의 분해 하면도를 도시한다.
도 14는 도 12의 다층 심 조립체 분해 상면도를 도시한다.
도 15는 도 12의 다층 심 조립체의 일부 상세도를 도시한다.
도 16은 핀 커넥터를 갖는 도 12의 다층 심 조립체의 사시도를 도시한다.
도 17은 트레이스가 매립되어 있는 플라스틱 오버-몰딩된 심을 갖는 조립된 다층 심 조립체의 사시도를 도시한다.
도 18은 도 17의 다층 심 조립체의 분해도를 도시한다.
도 19는 트레이스의 일부가 펀칭된 이후의 도 17의 다층 심 조립체의 일부 상세도를 도시한다.
도 20은 트레이스의 일부가 펀칭된 이전의 도 17의 다층 심 조립체의 일부 상세도를 도시한다.
도 21은 오버-몰딩된 코일 어레이 심을 갖는 조립된 다층 심 조립체의 사시 상면도를 도시한다.
도 22는 도 21의 다층 심 조립체의 사시 하면도를 도시한다.
도 23은 도 21의 다층 심 조립체의 분해도를 도시한다.
도 24는 개별적으로 오버-몰딩된 코일을 갖는 다층 심 조립체의 분해도를 도시한다.
도 25는 본 발명의 실시 형태에 의한 무선 전원 공급 시스템의 사시도를 도시한다.
도 26은 다층 심 조립체를 제조하는 한 실시 형태에 관한 일부 단계의 대표적인 흐름도를 도시한다.
도 27은 다층 심 조립체를 제조하는 한 실시 형태에 관한 일부 단계의 대표적인 흐름도를 도시한다.
본 발명의 실시 형태를 자세히 설명하기 전에, 본 발명은 다음의 설명에서 설명되거나 도면에서 설명된 동작의 세부 사항에 또는 구성 요소의 구성 및 배치의 세부 사항에 한정되는 것이 아님을 이해하여야 한다. 본 발명은 다양한 다른 실시 형태로 구현될 수 있고, 본 명세서에 명시적으로 공개하지 않는 다른 대안적 방법으로 실시 또는 실행될 수 있다. 또한, 본 명세서 중에서 사용되는 표현 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며, 제한적인 것으로 간주되는 것이 아님을 이해하여야 한다. "포함(including)"과 "포함(comprising)" 및 그 변형의 사용은 그 이후에 열거된 항목 및 그 등가물뿐만 아니라 추가 항목 및 그 등가물을 포함하는 것을 의미한다. 또한, 목록은 다양한 실시 형태의 설명에서 사용할 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 목록의 사용은 구성 요소의 특정 순서 또는 수에 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지는 않는다. 또한, 목록의 사용은 열거된 단계 또는 구성 요소와 결합할 수 있는 어떠한 추가 단계 또는 구성 요소도 본 발명의 범위에서 배제되지 않는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 한 실시 형태에 따라 구성된 다층 심 조립체는 도 1-3에 도시되고, 일반적으로 100으로 지정된다. 일반적으로, 다층 심 조립체는 다중 심과 다중 코일을 포함한다. 각 심은 코일 어레이 내에 코일의 일부를 정렬하는데 도움이 되고, 심은 다층 코일 어레이 내에 코일을 일괄적으로 배열한다. 심은 또한 무선 전원 회로와 코일 사이에 전기를 라우팅하는 데 도움이 된다.
도 1-3을 참조하면, 다층 심 조립체(100)의 도시한 실시 형태는 3개의 심(102, 104, 106), 다층 코일 어레이(110)를 형성하는 18개의 코일(108), 및 실드(112)를 포함한다. 각 심은 단층 코일 어레이 내에 6개의 코일을 정렬하고, 3개의 심은 3층 코일 어레이 내에 18개의 코일을 일괄적으로 정렬한다.
각 코일(108)은 권선부(114) 및 전송부(116)를 가지고 있다. 권선부(114)는 교류로 통전할 때, 전자기장이 생성되도록 1회 이상의 회선(turns)을 포함한다. 전송부(116)는 교류 전원에 연결을 제공하고 코일을 연결하는 리드(117)를 2개 이상 포함하는 코일 부분을 가리킨다. 때로는, 전송부(116)는 코일 와이어라고 한다. 본 실시 형태에 도시된 코일이 평면의 나선형으로 감겨있지만, 다른 실시 형태에서는, 다른 유형 및 형태의 코일로 실시될 수 있다. 예를 들어, 평면의 직사각형으로 감긴 코일이 나선형으로 감긴 코일 대신 사용될 수 있다.
본 실시 형태에서, 각 심 층은 비전도성 물질로 만들어져 있고, 어레이 내에 코일을 정렬시키기 위한 가이드(120), 및 코일로부터의 전기적 연결을 라우팅하기 위한 라우팅부(118)를 포함한다.
가이드(120)는 지정한 위치에서 어레이 내에 코일을 정렬시키기에 적합한 각각의 심의 부분이다. 도시한 바와 같이, 가이드(120)는 각 코일의 위치를 규정하는 벽과 개구를 제공하는, 제거된 심의 부분일 수 있다. 심이 표면에 고정되면, 코일은 개구 내에 배치될 수 있고, 개구의 벽은 코일이 적절하게 배치되는 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 심이 서로의 상부에 배치되기 때문에, 코일은 아래에 있는 심의 상부면 또는 아래에 있는 코일의 상부면에 안착될 수 있다. 도시된 바와 같이, 각 층의 코일은 일반적으로 그들이 놓여있는 각각의 심의 상부면과 하부면과 수평을 이룬다. 그런 방식으로, 심 표면의 상부에 안착된 코일은 일반적으로 코일 표면의 상부에 안착된 코일과 수직 정렬된다. 다른 실시 형태에서, 가이드(120)는 정렬을 지원하는 엠보싱 패턴일 수 있다. 즉, 심 내의 개구 대신, 각 심은 그 심 내에 코일을 정렬시키기 위한 패턴을 가질 수 있다. 이러한 유형의 실시 형태에서, 각 층으로부터의 코일은 아래에 있는 심 위에 안착될 수 없다. 코일의 크기와 형태는 실시 형태에 따라 바뀔 수 있다. 예를 들어, 코일은 그들이 엠보싱 패턴에 배치된 경우, 그들이 심의 상부면과 수평을 이루거나 그 아래와 수평을 이루도록 얇게 제조될 수 있다. 가이드(120)는 제조시에 몰딩될 수 있거나, 몰딩 후에 밀링될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 가이드(120)는 코일이 전기적으로 접속될 수 있는 연결 지점일 수 있다.
라우팅부(118)는 코일(108)의 전송부(116)를 코일(108)의 권선부(114)로부터 무선 전원 회로에 라우팅하는 것을 지원한다. 예를 들어, 각각의 심은 그 심과 연결된 코일 어레이 내에 각각의 코일(108)의 전송부(116)를 라우팅하기에 충분한 크기의 라우팅 채널(118)을 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 도 1-3에 도시된 실시 형태와 같이, 2개의 심은 서로 나란히 배치될 때 더 큰 라우팅 채널을 형성하도록 협력할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 라우팅 채널(118)의 일부 또는 전부가 다중 코일의 전송부(116)를 동시에 라우팅하기에 충분할 정도로 클 수 있다.
일반적으로, 다층 심 조립체를 구축하기 위해, 심은 서로 상호 장착될 수 있고, 또는 실드를 갖는 실시 형태에서는, 서로의 상부에서 한번에 하나씩 실드에 장착될 수 있다. 제1 심(102)을 배치한 후, 그 층의 각 코일의 권선부는 가이드(120)를 사용하여 제 위치에 정렬될 수 있고, 제자리에 고정될 수 있다. 그 층의 각 코일의 전송부(116)는 다음 심을 적층하기 전에 라우팅 채널(118)을 사용하여 라우팅될 수 있다. 무선 전원 회로는 인쇄 회로 기판 위의 실드의 반대편에 장착될 수 있거나 다른 위치에 배치될 수 있다. 다층 심 조립체의 에지에서 돌출하는 와이어는 실드의 외부를 감쌀 수 있고, 인쇄 회로 기판에 연결하거나 그렇지 않으면, 예를 들어, 터미널 블록의 납땜 연결에 의해 무선 전원 회로에 연결할 수 있다. 한 실시 형태에서, 도 1-3에 도시된 바와 같이, 와이어는 심 조립체의 여러 에지에 라우팅될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 도 4-5에 도시된 바와 같이, 와이어는 심 조립체의 동일한 에지에 모두 라우팅될 수 있다.
도 1-3의 다층 심 조립체의 구성의 한가지 구체적인 방법은 1) 글루 또는 양면 테이프 같은 접착제, 또는 본질적으로 다른 어떤 적절한 패스너를 이용하여 제1 심을 실드에 부착하는 단계, 2) 코일 와이어가 각 코일 근처의 와이어 라우팅 채널을 통해 돌출하도록 정렬되게, 제1 심의 컷아웃(cutouts) 내에 6개의 코일을 정렬 및 부착하는 단계, 3) 제1 심과 6개의 제1 코일 위에 제2 심을 부착하는 단계, 4) 제2 심과 6개의 코일의 제2 층을 정렬 및 부착하는 단계, 5) 제2 심 내의 채널을 통해 코일의 제2 층의 와이어를 라우팅하는 단계, 6) 6개의 코일의 제3 층을 배치하는 단계, 7) 제2 심 내의 채널을 통해 코일의 제3 층의 와이어를 라우팅하는 단계, 8) 제2 심과 코일의 제2 층 위에 제3 심을 정렬 및 부착하는 단계, 및 9) 제3 심과 6개의 코일의 제3 층을 정렬 및 부착하는 단계를 포함한다.
도 26은 도 1-3의 다층 심 조립체를 구성하는 방법과 관련하여 이미 논의된 단계 6-9를 대체하는 일련의 대안적인 단계의 일반적인 흐름도를 도시한다. 이 실시 형태에서, 상단 심 조립체(2601, 2602, 2603)가 조립되고 하단 심 조립체(2604)와 합쳐진다. 하단 심 조립체(2604)는 상기 단계 1-5와 관련하여 기술된 대로 또는 기타 적절한 조립 방법을 사용하여 조립될 수 있다. 한 실시 형태에서, 상단 심 조립체는 다층 심 조립체를 만들기 위해 다음과 같이 조립되어 하단 심 조립체와 합쳐진다. 먼저, 단면 접착 필름(2601)은 접착면을 위로 한 채로 놓여진다. 상단 심(2602)은 접착 필름(2601) 위에 뒤집혀 배치될 수 있다. 코일(2603)은 상단 심(2602) 내에 놓일 수 있다. 와이어는 상단 심(2602) 내의 채널을 통해 라우팅될 수 있다. 다음, 옵션 단계는 상단 심 조립체(2601, 2602, 2603) 또는 하단 심 조립체(2604)에 접착제를 도포하는 것이다. 다음, 상단 심 조립체(2601, 2602, 2603)는 다층 심 조립체를 만들기 위해 플립-오버되어 하단 심 조립체(2604)와 정렬될 수 있다.
도 27은 도 1 내지 도 3의 다층 심 조립체를 구성하는 방법과 관련하여 이전 단계 6-9를 대체하는 대안적인 단계의 다른 세트에 대한 일반적인 흐름을 도시한다. 이 실시 형태에서, 상단 심 조립체(2702, 2703)는 조립되어, 하단 심 조립체(2704)와 합쳐진다. 하단 심 조립체(2704)는 이전의 단계 1-5와 관련하여 설명된 대로 또는 다른 적절한 조립 방법을 사용하여 조립될 수 있다. 한 실시 형태에서, 상단 심 조립체는 다층 심 조립체를 만들기 위해, 다음과 같이 조립될 수 있고, 하단 심 조립체와 합쳐질 수 있다. 먼저, 상단 심(2702)은 평평한 표면에 뒤집혀 놓인다. 코일(2703)은 상단 심(2702) 내에 놓인다. 와이어는 상단 심(2702) 내의 채널을 통해 라우팅된다. 다음, 옵션 단계는 상단 심 조립체(2702, 2703) 또는 하단 심 조립체(2704)에 접착제를 도포하는 것이다. 다음, 부분 심 조립체(2704)는 다층 심 조립체를 만들기 위해 뒤집어서 상단 심 조립체(2702, 2703)와 정렬될 수 있다.
일단 조립되면, 다층 심 조립체는 무선 전원 공급 장치의 하우징에 장착될 수 있다. 하우징은 하우징에 다층 심 조립체를 정렬 및 부착하는 구체적인 특징을 가질 수 있다. 조립체 전체는 하우징의 내부에, 뒤에 또는 아래에 숨길 수 있다. 코일의 각 층은 그 각각의 심의 상부면 및 하부면과 수평이 되므로, 도시한 실시 형태는 무선 전원 공급 장치의 전체 두께를 최소화할 수 있다. 또한, 이 구성은 1차 코일 어레이와 원격 장치 사이의 갭을 최소화할 수 있다.
코일의 제1 층은 실드(112)와 물리적으로 접촉하고 있기 때문에, 다층 심 조립체의 도시된 실시 형태는 실드의 높은 수준의 효과를 제공한다. 실드는 페라이트 자속 실드(112)와 같은, 본질적으로 어떤 적절한 실드일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 실드는 자속 유도기, 예를 들어, 2010년 8월 25일에 출원되고 제목이 자속 유도기 및 자속 유도기를 만드는 방법인 미국 특허 출원 번호 12/868,052호에서 설명된 자속 유도기일 수 있으며, 이는 본 명세서에서 참고로 인용된다.
도 4-5를 참조하면, 다층 심 조립체(200)의 실시 형태는 도 1-3에 도시된 다층 심 조립체와 유사하게 묘사된다. 다층 심 조립체(200)는 3개의 심(202, 204, 206), 다층 코일 어레이(210)를 형성하는 18개의 코일(208), 및 실드(212)를 포함한다. 주요한 차이점은, 코일 각각의 코일 리드(217)는 심 조립체의 동일한 에지에 모두 라우팅되어 버린다는 것이다. 도 5는 다층 심 조립체의 하나의 에지에 라우팅을 실현하기 위해 와이어 라우팅 채널이 심 내에 형성될 수 있는 한 가지 방법을 도시한다. 실드(212), 코일(208) 및 심(202, 204, 206)은 일반적으로 도 1-3의 실시 형태와 관련하여 설명한 대로 조립될 수 있다. 조립된 다층 심 조립체(200)는 무선 전원 공급 장치의 하우징 내에 또는 위에 장착될 수 있다. 무선 전원 회로는 실드 아래에 장착된 인쇄 회로 기판 위에 포함될 수 있고, 코일 리드(217)는 회로에 연결하기 위해 주위를 감쌀 수 있다. 대안적인 실시 형태에서, 무선 전원 회로는 무선 전원 공급 장치 내의 다른 곳에 포함될 수 있다.
도 6-8을 참조하면, 다층 심 조립체(300)의 실시 형태는 도 1-3에 도시된 다층 심 조립체와 약간 유사한 것으로 묘사된다. 다층 심 조립체(300)는 2개의 심(304, 306), 다층 코일 어레이(310)를 형성하는 18개의 코일(308), 및 실드 심(312)을 포함한다. 이 실시 형태와 도 1-3에서 도시된 실시 형태와의 주요한 차이점은, 실드 심(312)이 코일을 정렬하고 와이어를 라우팅하기 위해 심들 중에서 하나를 대체하는 것이다.
실드 심(312)은 어레이 내에 코일을 정렬하기 위한 가이드(320), 및 심 조립체의 에지에 와이어를 라우팅하기 위한 채널(318)을 포함한다. 실드 내의 가이드(320)는 지정된 위치에서 어레이 내에 코일을 정렬시키기에 적절한 실드의 부분이다. 도시된 바와 같이, 가이드(320)는 정렬을 지원하는 엠보싱 패턴일 수 있다. 즉, 실드 심(312)은 실드 위에 코일을 정렬시키기 위한 엠보싱 패턴을 가질 수 있다. 엠보싱 패턴의 크기와 형태는 코일의 크기와 형태에 따라 달라진다. 실드 심(312) 내의 가이드(320)는 제조시에 몰딩되거나 몰딩 후에 밀링될 수 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 코일은 가이드(320)를 사용하여 어레이 내에 배치될 수 있고, 심(304)은 코일이 심(304) 내에 배치될 때, 실드 심(312)의 상부면에 또는 실드 심(312) 내에 배치된 코일(308)의 상부면에 안착할 수 있도록 실드 심(312)의 상부에 고정될 수 있다. 각 층의 코일은 그들이 놓여 있는 각각의 심의 상부면 및 하부면과 대체로 수평을 이룰 수 있다. 그런 방식으로, 심 표면의 상부에 안착되는 코일은 코일 표면의 상부에 안착되는 코일과 대체로 수직 정렬된다. 대안적인 실시 형태에서, 가이드(320)는 각각의 코일의 위치를 규정하는 벽과 개구를 제공하기 위해 제거되는 실드의 부분일 수 있다. 실드의 다른 층과 같은 표면에 심이 고정되면, 코일은 개구 내에 배치될 수 있고, 개구의 벽은 코일의 적절한 배치를 보장하기 위해 사용될 수 있다.
대안적인 실시 형태에서, 심(304, 306)은 실드된 부분과 실드되지 않은 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실드되지 않은 심 부분은 다층 코일 어레이 내의 코일과 다층 코일 어레이를 둘러싼 영역에 겹치도록 배치될 수 있고, 각 심(304, 306)의 실드된 부분은 다층 코일 어레이 내의 코일에 겹치지 않는 심의 소정 부분을 커버할 수 있다. 이런 방식으로, 다층 심 조립체는 실드에 의해 방해받지 않는 무선 전송로를 포함하여 제공될 수 있지만, 무선 전송 경로 이외의 거의 모든 다른 경로는 실드에 의해 금지될 수 있다.
도 9-11을 참조하면, 다층 심 조립체(400)의 실시 형태는 도 6-8에 도시된 다층 심 조립체와 약간 유사 것으로 묘사된다. 다층 심 조립체(400)는 2개의 심(404, 406), 다층 코일 어레이(410)를 형성하는 18개의 코일(408), 실드 심(412), 및 인쇄 회로 기판(421)을 포함한다. 이 실시 형태와 도 6-8에서 묘사된 실시 형태와의 주요한 차이점은, 와이어 라우팅 채널(418)이 수평 대신 수직으로 된다는 것이다.
심(404, 406) 및 실드 심(412)은 도 6-8의 실시 형태와 관련하여 설명한 대로 적층되지만, 코일 와이어가 조립체의 에지에 채널을 통해 라우팅되는 대신, 와이어는 다층 심 조립체의 부분을 통해 돌출하여, 무선 전원 회로(423)에 연결된다. 무선 전원 회로(423)가 실드(412)에 고정된 인쇄 회로 기판(421) 위에 배치되는 실시 형태에서, 코일 와이어는 인쇄 회로 기판 내의 홀을 통해서 돌출할 수 있고, 인쇄 회로 기판(421) 위의 도전성 트레이스(422)에 납땜되거나 그렇지 않으면 다른 방법으로 연결될 수 있다. 인쇄 회로 기판(421) 위의 도전성 트레이스(422)는 인쇄 회로 기판(421) 위에 위치한 무선 전원 회로(423)에, 또는 에지 보드 커넥터, 솔더 패드, 나사 단자 또는 다른 적절한 종단 등의 단자 영역에 전기적 연결을 라우팅할 수 있다.
도 12-16을 참조하면, 다층 심 조립체(500)의 실시 형태는 도 4-5에 도시된 다층 심 조립체와 약간 유사 것으로 묘사된다. 다층 심 조립체(500)는 3개의 인쇄 회로 기판 심(502, 504, 506), 다층 코일 어레이(510)를 형성하는 18개의 코일(508), 및 실드(512)를 포함한다. 이 실시 형태와 도 4-5에서 묘사된 실시 형태와의 주요한 차이점은, 심이 인쇄 회로 기판으로 만들어진다는 것이다.
인쇄 회로 기판 심(502, 504, 506)은 이중 층 인쇄 회로 기판으로 구성되어 있으며, 와이어 라우팅 채널 대신 트레이스(518)를 포함한다. 본 실시 형태에서, 각 인쇄 회로 기판 심(502, 504, 506)은 어레이 내에 코일을 정렬하기 위한 가이드(520), 및 심 조립체의 에지에 전기를 라우팅하기 위한 트레이스(518)를 포함한다. 각 코일의 코일 와이어(517)는 각 코일의 외경에 가까운 연결 영역(519)에 납땜하여 각 심(502, 504, 506)의 트레이스(518)에 연결된다. 이 방식으로, 코일 와이어의 길이는 관리가능한 짧은 길이로 유지될 수 있다. 양면 회로 기판은 층을 이룬 심들이 함께 납땜되어, 이들 사이에 전류의 흐름을 허용하는 비아 연결을 가질 수 있다.
도 13에서 가장 잘 도시되어 있듯이, 인쇄 회로 기판 심(502) 중 하나는 전기적 연결을 가능하게 하기 위해 다른 심(504, 506) 및 실드(512)보다 더 확장될 수 있다. 확장된 인쇄 회로 기판 심(502)의 에지는 솔더 패드, 핀 커넥터, 터미널 블록, 또는 본질적으로 다른 종단 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같이, 다층 심 조립체(500)는 핀 커넥터(524)를 포함할 수 있다. 핀 커넥터는 전기적으로 다층 심 조립체(500)에 무선 전원 회로를 연결하기 위한 인터페이스를 제공한다. 인쇄 회로 기판 심에의 연결은 이산 와이어(discrete wires), 리본 케이블, 또는 본질적으로 다른 어떤 적절한 커넥터로 만들어질 수 있다.
도 17-20을 참조하면, 다층 심 조립체(600)의 실시 형태는 도 12-16에 도시된 다층 심 조립체와 약간 유사 것으로 묘사된다. 다층 심 조립체(600)는 3개의 심(602, 604, 606), 다층 코일 어레이(610)를 형성하는 18개의 코일(608), 및 실드(612)를 포함한다. 도 12-16의 다층 심 조립체와 이 실시 형태와의 주요한 차이점은 이 실시 형태에서의 심은 트레이스를 갖는 인쇄 회로 기판 심이 아니라, 오히려 회로 경로를 형성하기 위해 스탬프된 전기 트레이스 주위가 공동 몰딩된 플라스틱 심이라는 것이다.
플라스틱 오버-몰딩 전에, 스탬프된 트레이스(618)는 함께 펀칭되고 탭(630)에 의해 연결된다. 이것은 오버-몰딩 전에 스탬프된 트레이스(618)의 처리 및 배치를 용이하게 할 수 있다. 몰딩 공정 중에 또는 후에, 커넥터 탭(630)은 플라스틱 심에 매립된 개별 트레이스(618)를 남기도록 펀칭된다. 탭(630)이 일단 펀칭되면 개구(632)가 심 내에 남아 있을 수 있다. 트레이스가 종단 지점을 갖는 경우, 스탬프된 금속 트레이스(618) 위의 종단 지점(619)은 크림프 연결부, 핀 커넥터, 솔더 패드, 또는 본질적으로 다른 어떤 유형의 종단부일 수 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, 핀 커넥터(624)는 다층 심 조립체(600)에 무선 전원 회로를 전기적으로 연결하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다.
도 21-23을 참조하면, 다층 심 조립체(700)의 실시 형태는 각각의 심이 오버-몰딩되는 것으로 묘사된다. 도시된 실시 형태에서, 다층 심 조립체(700)는 3개의 오버-몰딩된 심(702, 704, 706), 다층 코일 어레이(710)를 형성하는 18개의 코일(708), 실드(712), 및 인쇄 회로 기판(721)을 포함한다. 다층 오버-몰딩된 심 조립체(700)는 다층 무선 전원 코일 어레이 내에 무선 전원 코일의 제1 서브세트 및 무선 전원 코일의 제2 서브세트를 정렬시키기 위한 정렬 시스템을 포함할 수 있다. 정렬 시스템은 각각의 다층 오버-몰딩된 심 층 내에 및 실드 층 내에 정렬 기능부를 포함할 수 있다. 정렬 기능부는 범프(bump), 포스트(post), 페그(peg), 돌기(extrusion), 에지(edge), 캐비티(cavity), 홀(hole) 또는 근본적으로 다른 유형의 정렬 기능부를 포함할 수 있다. 다층 오버-몰딩된 심 조립체(700)는 무선 전원 코일의 제1 서브세트 및 제2 서브세트로부터 전기적 연결을 라우팅하기 위한 라우팅 시스템을 포함할 수 있다. 라우팅 시스템은 하나가 존재한다면, 제1 오버-몰딩된 심 층, 제2 오버-몰딩된 심 층 및 실드 층 내에 라우팅 기능부를 포함할 수 있다. 라우팅 기능부는 채널, 스탬프된 트레이스, 에지, 홀, 또는 본질적으로 다른 유형의 라우팅 기능부를 포함할 수 있다.
본 실시 형태에서, 각각의 오버-몰딩된 심은 코일 와이어가 심으로부터 돌출하는 코일 주위에 플라스틱 하우징을 형성하는 6개의 코일(708)과 오버-몰딩된다. 오버-몰딩 심(702, 704, 706)은 완전히 또는 부분적으로 코일(708)을 감쌀 수 있다. 한 실시 형태에서, 코일 와이어는 심의 에지로부터 돌출한다. 다른 실시 형태에서, 코일 와이어는 각 코일의 외경과 내경으로부터 심의 하부면에서 돌출한다. 코일 와이어가 심 하부면에서 돌출하는 실시 형태에서, 심(704, 706), 실드(712) 및 인쇄 회로 기판(721)은, 코일 와이어(718)가 인쇄 회로 기판(721)에 도달하게 다층 심 조립체(700)를 통해 라우팅될 수 있도록 개구(734)를 모두 포함할 수 있는데, 여기서 코일 와이어(718)의 코일 리드(717)는 인쇄 회로 기판(721) 위의 도전성 트레이스(722)에 납땜되거나 다른 방법으로 연결될 수 있다. 인쇄 회로 기판 위의 도전성 트레이스(722)는 무선 전원 회로에 또는 에지 보드 커넥터, 솔더 패드, 나사 단자, 또는 다른 적절한 종단 등의 단자 영역에 전기적 연결을 라우팅할 수 있다.
권선 코일의 변형에 있어서, 와이어 리드는 플라스틱으로의 오버-몰딩 이전에 납땜, 용접 또는 다른 방법으로 금속 탭에 부착될 수 있다. 그 다음, 금속 탭은 오버-몰딩 공정 후 디스크로부터 돌출한다.
일부 실시 형태에서, 코일(708)은 와이어 대신에 스탬프된 시트 금속으로 구성될 수 있다. 스탬프된 코일의 실시 형태에서, 코일은 코일 와이어 대신, 코일의 외경과 내경으로부터 돌출하는 금속 탭을 가질 수 있다. 돌출하는 금속 탭은 각각의 심이 상기 코일 와이어에서 설명했듯이, 서로의 상부에 적층될 수 있도록 심의 평면에 수직으로 구부러질 수 있다. 이 구성의 한가지 장점은 코일의 내경에 있는 코일 리드가 코일을 크로스-오버(cross-over)하지 않는다는 것인데, 이는 Z-차원의 두께를 추가하게 한다.
도 24를 참조하면, 도 21-23의 실시 형태의 변형이 묘사된다. 묘사된 실시 형태에서, 다층 심 조립체(800)는 3개의 오버-몰딩 심(802, 804, 806), 다층 코일 어레이(810)를 형성하는 18개의 코일(808), 실드(812), 및 인쇄 회로 기판(821)을 포함한다. 이 실시 형태와 도 21-23의 실시 형태와의 주요 차이는 각 심의 코일 각각이 전체 심을 한 번에 오버-몰딩하는 대신, 개별적으로 오버-몰딩될 수 있다는 것이다. 도 21-23의 실시 형태에서와 같이, 다층 오버-몰딩된 심 조립체(800)는 정렬 시스템 및 라우팅 시스템을 포함할 수 있다.
본 실시 형태에서, 각 코일은 플라스틱 디스크 내에 개별적으로 오버-몰딩된다. 각 코일로부터의 와이어 리드는 상기에서와 거의 같은 방식으로 플라스틱 디스크로부터 돌출된다. 개별적으로 오버-몰딩된 코일은 와이어 코일로서 설명되어 있지만, 대안적인 실시 형태에서는 스탬프된 코일이 개별적으로 오버-몰딩될 수 있다. 실드(812), 인쇄 회로 기판(821) 및 심(802, 804, 806) 내의 개구(834)는 각 코일로부터의 와이어 리드가 다층 심 조립체를 통해 라우팅되게 한다. 일부 실시 형태에서, 각각의 심(802, 804, 806) 내에 개별적으로 오버-몰딩된 코일(808)들 사이의 에어 갭(835)은 각 코일로부터 와이어 리드를 라우팅하기에 충분하고, 심 내에 개구는 필요하지 않게 된다.
일부 실시 형태에서, 오버-몰딩시의 돌출은 정렬을 지원하는 데 도움이 된다. 예를 들면, 범프, 포스트, 페그, 돌기 또는 다른 유형의 돌출은 정렬을 지원할 수 있다. 본 실시 형태에서, 코일 리드는 이들이 견고해지도록 오버-몰딩되므로, 개별 오버-몰딩된 코일과 인쇄 회로 기판(821) 사이에 (하부의 코일 리드를 통해) 전기적 연결을 모두 제공할 수 있고 동시에 코일 정렬을 위한 가이드로서도 작용한다. 예를 들어, 본 실시 형태에서, 코일의 간격 및 정렬은 코일 리드의 위치와 실드(812) 내의 홀의 위치에 따라 결정된다. 대안적인 실시 형태에서, 2개의 개별적인 구조는 전기적 연결 및 정렬을 제공하는 데 사용할 수 있다. 예를 들어, 비-강체(non-rigid) 코일 리드는 실드(812) 전체를 통해 인쇄 회로 기판(821)에 라우팅될 수 있고, 각각의 개별 오버-몰딩된 디스크의 별개의 돌출은 원하는 배열로 코일을 정렬하는 데 사용될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 별개의 돌출이 개별 오버-몰딩된 코일을 정렬하기 위해 실드 위에 포함될 수 있다.
본 발명의 한 실시 형태에 따라 구성된 무선 전원 공급 시스템은 도 25에 도시되고, 일반적으로 2500으로 지정된다. 일반적으로, 무선 전원 공급 시스템(2500)은 무선 전원 공급 장치(2502) 및 원격 장치(2504)를 포함한다. 무선 전원 공급 시스템은 무선 전원 공급 장치, 하나 이상의 원격 장치, 또는 무선 전원 공급 장치와 하나 이상의 원격 장치의 조합으로 볼 수 있다. 무선 전원 공급 장치(2502)는 전자기장을 발생시킬 수 있으며, 원격 장치는 전자기장의 에너지를 무선으로 수신하여 사용할 수 있다.
무선 전원 공급 장치(2502)는 하우징(2506), 코드(2508), 무선 전원 회로(2510) 및 다층 심 조립체(2512)를 포함한다. 하우징(2506)은 무선 전원 공급 장치(2502)의 구성 요소를 보호하고, 원격 장치가 수신기 전원에 배치될 수 있는 무선 전송 표면을 제공한다. 일반적으로, 무선 전송 표면과 하우징의 주변 영역은 비-전도성 및 비-자성이다. 필요한 경우, 하우징의 다른 부분이 전도성 및 자성을 가질 수 있다.
코드(2508)는 AC 또는 DC 전원 등의 전원에 무선 전원 공급 장치를 연결하기 위해 제공된다. 대안적인 실시 형태에서, 예를 들어, 배터리 충전 구성에서 코드는 불필요할 수 있다.
무선 전원 회로(2510)는 기본적으로 다층 심 조립체(2512)의 다층 코일 어레이의 하나 이상의 코일에 AC 신호를 제공할 수 있는 모든 회로를 포함할 수 있다. 본 실시 형태에서, 무선 전원 회로(2510)는 하우징(2506) 내에 위치하고 있다. 일부 실시 형태에서는 무선 전원 회로(2510)가 다층 심 조립체(2512)와 통합될 수 있다. 이는 "유도 결합 밸러스트 회로"라는 발명의 명칭으로 2004년 11월 30일자로 큐넨(Kuennen) 등에게 허여된 미국 특허 6,825,620호에 공개된 유도 전력 공급 시스템의 공진 탐색 회로를 포함하는 유도 전원 회로; "적응형 유도 전원 공급 장치"라는 발명의 명칭으로 2007년 5월 1일자로 바르만(Baarman)에게 허여된 미국 특허 7,212,414호에 공개된 적응형 유도 전력 공급 장치; "통신 가능한 적응형 유도 전원 장치"라는 발명의 명칭으로 바르만에 의해 2003년 10월 20일자로 출원된 미국 출원 번호 10/689,148호의 통신가능한 유도 전원 공급 장치; "배터리 충전 시스템 및 방법"이라는 발명의 명칭으로 바르만에 의해 2007년 9월 14일에 출원된 미국 출원 11/855,710호의 LI-ION 배터리의 무선 충전을 위한 유도 전원 공급 장치; "장치 식별 기능이 있는 유도 전원 공급 장치"라는 발명의 명칭으로 바르만 등에 의해 2007년 12월 27일 출원된 미국 특허 출원 번호 11/965,085호의 장치 식별 기능이 있는 유도 전원 공급 장치; 또는 "듀티 사이클 제어 기능이 있는 유도 전원 공급 장치"라는 발명의 명칭으로 바르만에 의해 2008년 1월 7일에 출원된 미국 출원 번호 61/019,411호의 듀티 사이클 제어 기능이 있는 유도 전원 공급 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 이 모두는 그 전체가 본 명세서에 참고로서 인용된다.
다층 심 조립체의 다른 다양한 실시 형태는 상기에 논의되어 있다. 본질적으로, 다층 코일 어레이 내로의 코일의 정렬에 도움이 되고 다층 코일 어레이에 무선 전원 회로(2510)로부터의 도체를 라우팅하는 데 도움이 되는 소정의 다층 심 조립체(2512)가 이용될 수 있다.
무선 전원 공급 장치(2502)는 디자인과 구성을 변화시키는 원격 장치(2504)의 다양한 사용을 위한 것이다. 일반적으로, 각 원격 장치는 하나 이상의 2차 코일, 무선 전원 수신 회로 및 로드를 포함한다. DC 로드의 경우, 무선 전원 수신 회로는 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 정류 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 무선 전원 수신 회로는 로드에 안정된 출력을 제공하는 정규 회로를 포함할 수 있다. 로드는 배터리 또는 무선 전원 수신 회로에 의해 공급되는 전력을 활용할 수 있는 몇 가지 다른 구성 요소일 수 있다.
그 사용되는 정도에 따라, "수직", "수평", "상부", "하부", "상단", "하단", "내부", "안쪽", "외부", 및 "바깥쪽" 등의 방향을 나타내는 용어는 도면에 설명된 실시 형태의 배향에 따라 본 발명을 설명하는 것을 돕는 데 사용된다. 방향 용어의 사용은 특정 배향의 패키지에 본 발명을 제한하는 것으로 해석되는 것은 아니다.
상기 설명은 본 발명의 본 실시 형태들이다. 다양한 변형이나 변경은 균등론을 포함하는 특허법의 원리에 따라 해석되어야 하며, 특허 청구 범위에서 정의된 바와 같이, 본 발명의 정신에서 벗어나지 않고 행해질 수 있다. 이 공개는 예시적인 목적을 위해 제공되며, 본 발명의 모든 실시 형태의 포괄적인 설명으로 해석되지 않으며, 또한 이러한 실시와 관련하여 예시 또는 설명된 특정 요소에 특허 청구 범위를 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 이에 국한되지 않고, 기재된 발명의 모든 개별 요소들은 실질적으로 유사한 기능을 제공하거나 그렇지 않으면 적절한 조치를 제공하는 대안적인 요소로 바꿀 수 있다. 이것은 예를 들면, 당업자에게 현재 알려진 대안 요소와, 당업자가 개발할 때 대안으로 인식하고 있는 미래에 개발될 수 있는 대안 요소를 포함하고 있다. 또한, 공개된 실시 형태는 협력하여 기술되고 장점 컬렉션을 협조적으로 제공할 수 있는 여러 기능을 포함한다. 본 발명은 이러한 모든 기능을 포함하거나, 별도로 청구 범위에 기재되어 있는 경우를 제외하고는 기재된 모든 이점을 제공하는 이러한 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 관사, "a", "an", "the" 또는 "said"를 사용하는 단수의 요소를 청구하는 소정의 기준은 요소를 단수로 제한하는 것으로 해석되지는 않는다.

Claims (42)

  1. 복수의 무선 전원 코일을 정렬하는데 사용하기 위한 다층 심 조립체로서,
    상기 복수의 무선 전원 코일의 제1 서브세트를 정렬시키기 위한 제1 가이드 부와, 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트로부터 전기적 연결을 라우팅하기 위한 제1 라우팅 부를 포함하는 제1 심 층; 및
    상기 제1 심 층과 합쳐진 제2 심 층을 포함하고,
    상기 제2 심 층은 상기 복수의 무선 전원 코일의 제2 서브세트를 정렬시키기 위한 제2 가이드 부와, 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제2 서브세트로부터 전기적 연결을 라우팅하기 위한 제2 라우팅 부를 포함하는, 다층 심 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 심 층이 비-전도성 재료로 구성되는, 다층 심 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 심 층은 적어도 부분적으로 자속 유도 재료(flux concentrating material)로 구성되고, 상기 자속 유도 재료는 상기 복수의 무선 전원 코일의 인덕턴스를 증가시키고 상기 다층 심 조립체 내의 자속 경로를 강화시키는, 다층 심 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 심 층은 적어도 부분적으로 실드 재료로 구성되고, 상기 가이드 부는 자속 유도 재료로 구성된 범프, 포스트, 페그 및 돌기 중 적어도 하나를 포함하는, 다층 심 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 심 층이 인쇄 회로 기판인, 다층 심 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 가이드 부는 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트의 각각에 대해 위치를 정하도록 성형된 캐비티를 포함하고, 상기 제2 가이드 부는 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제2 서브세트의 각각에 대해 위치를 정하도록 성형된 캐비티를 포함하는, 다층 심 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 가이드 부는 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트를 정렬시키기 위한 여러 쌍의 종단 지점을 포함하고, 상기 제1 라우팅 부는 상기 여러 쌍의 종단 지점과, 무선 전원 회로에 연결하기 위한 여러 쌍의 종단 지점 사이에 스탬프된 트레이스 네트워크를 포함하는, 다층 심 조립체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 가이드 부와 상기 제2 가이드 부는 미리 정해진 중첩 코일 어레이 내에 상기 복수의 무선 전원 코일을 정렬하도록 협조하는, 다층 심 조립체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 라우팅 부와 상기 제2 라우팅 부는 상기 복수의 무선 전원 코일과 상기 심의 에지 사이에 와이어를 라우팅하기 위한 채널 시스템을, 포함하는 다층 심 조립체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 라우팅 부와 상기 제2 라우팅 부 중 적어도 상기 하나는 상기 다층 심 조립체의 에지와, 상기 복수의 무선 전원 코일에 대한 복수의 연결 지점 사이에 전력을 라우팅하기 위한 스탬프된 트레이스를 포함하는, 다층 심 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 스탬프된 트레이스는 상기 제1 심 층과 상기 제2 심 층 중 적어도 하나 내에 오버-몰딩되는, 다층 심 조립체.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 가이드 부가 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트를 수용하도록 성형된 엠보싱 패턴을 포함하는, 다층 심 조립체.
  13. 제1항에 있어서, 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트 각각으로부터의 리드들은 무선 전원 회로에 연결하기 위한 상기 제1 심 층의 표면을 따라 라우팅되는, 다층 심 조립체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트 각각으로부터의 상기 리드들은 인쇄 회로 기판에 연결하기 위한 실드의 주위에 라우팅되는, 다층 심 조립체.
  15. 제13항에 있어서, 상기 복수의 무선 전원 코일 각각으로부터의 리드들은 상기 복수의 무선 전원 코일을 무선 전원 회로에 전기적으로 연결할 수 있는 커넥터에 라우팅되는, 다층 심 조립체.
  16. 복수의 무선 전원 코일을 정렬하는데 사용하기 위한 다층 심 조립체로서,
    상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트를 정렬시키기 위한 제1 가이드 부와, 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트로부터 전기적 연결을 라우팅하기 위한 제1 라우팅 부를 포함하는 제1 심 층; 및
    인쇄 회로 기판 위에 인쇄된 상기 복수의 무선 전원 코일의 제2 서브세트와, 인쇄 회로 기판 트레이스 네트워크를 포함하는 제2 라우팅 부를 포함하는 제2 심 층을 형성하는 인쇄 회로 기판을 포함하는, 다층 심 조립체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 심 층의 적어도 일부가 자속 유도 재료로 구성되는, 다층 심 조립체.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제1 가이드 부가 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제2 서브세트에 대해, 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트를 미리 정해진 중첩 어레이 내에 정렬하는, 다층 심 조립체.
  19. 제16항에 있어서, 상기 제1 라우팅 부가 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트와 상기 인쇄 회로 기판 사이에 와이어를 라우팅하기 위한 채널 시스템을 포함하는, 다층 심 조립체.
  20. 제16항에 있어서, 상기 제1 라우팅 부가 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트와 상기 인쇄 회로 기판 사이에 전력을 라우팅하기 위한 스탬프된 트레이스를 포함하는, 다층 심 조립체.
  21. 제20항에 있어서, 상기 스탬프된 트레이스가 상기 제1 심 층 내에 오버-몰딩되는, 다층 심 조립체.
  22. 제16항에 있어서, 상기 제1 가이드 부는 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트 각각에 대해 위치를 정하도록 성형된 캐비티와, 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트를 수용하도록 성형된 엠보싱 패턴 중 적어도 하나를 포함하는, 다층 심 조립체.
  23. 제13항에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판 트레이스 네트워크는 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제2 서브세트와 무선 전원 회로에의 복수의 연결 지점 사이에 전기적 연결을 제공하고, 상기 인쇄 회로 기판 트레이스 네트워크는 상기 제1 라우팅 부와 무선 전원 회로에의 상기 복수의 연결 지점 사이에 전기적 연결을 제공하는, 다층 심 조립체.
  24. 복수의 무선 전원 코일을 통해 무선 전력을 전송할 수 있는 무선 전원 회로를 포함하는 무선 전원 공급 장치를 다층 심 조립체를 사용하여 제조하는 방법으로서,
    하우징을 제공하는 단계;
    상기 하우징 내에, 제1 가이드 부와 제1 라우팅 부를 포함하는 상기 다층 심 조립체의 제1 심 층을 장착하는 단계;
    상기 제1 가이드 부를 사용하여 상기 제1 심 층 내에 상기 복수의 무선 전원 코일의 제1 서브세트를 정렬하는 단계;
    상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트로부터 전기적 연결을 라우팅하는 단계;
    제2 가이드 부와 제2 라우팅 부를 포함하는 상기 다층 심 조립체의 제2 심 층을 상기 제1 심 층에 인접하여 장착하는 단계;
    상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제2 서브세트를 제2 심 층 내에 정렬하는 단계; 및
    상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제2 서브세트로부터 전기적 연결을 라우팅하는 단계를 포함하는, 무선 전원 공급 장치 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 다층 심 조립체의 상기 제1 심 층을 상기 하우징 내에 장착하는 상기 단계가 상기 제1 심 층을 전자기 실드에 장착하는 단계를 포함하는, 무선 전원 공급 장치 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 무선 전원 회로가 상기 다층 심 조립체의 상기 제1 심 층의 반대편에 있는 상기 전자기 실드에 장착되는, 무선 전원 공급 장치 제조 방법.
  27. 제24항에 있어서, 전기적 연결을 라우팅하는 상기 단계가 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제2 서브세트로부터 상기 다층 심 조립체 내의 개구를 통해 상기 무선 전원 회로에 전기적 연결을 라우팅하는 단계를 포함하는, 무선 전원 공급 장치 제조 방법.
  28. 제24항에 있어서, 전기적 연결을 라우팅하는 상기 단계가 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트로부터의 리드를 상기 제1 심 층 내의 스탬프된 트레이스에 연결함으로써, 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트로부터 상기 무선 전원 회로에 전기적 연결을 라우팅하는 단계를 포함하며, 상기 제1 심 층 내의 상기 스탬프된 트레이스가 상기 무선 전원 회로와 직접 또는 간접적으로 전기적으로 연결되는, 무선 전원 공급 장치 제조 방법.
  29. 복수의 무선 전원 코일을 정렬하는데 사용하기 위한 오버-몰딩된 다층 심 조립체이며,
    상기 복수의 무선 전원 코일의 제1 서브세트를 포함하는 제1 오버-몰딩된 심 층으로서, 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트 각각이 한 쌍의 코일 리드를 포함하는, 제1 오버-몰딩된 심 층;
    상기 제1 오버-몰딩된 심 층에 인접하여 있는 제2 오버-몰딩된 심 층으로서, 상기 복수의 무선 전원 코일의 제2 서브세트를 포함하고, 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제2 서브세트 각각이 한 쌍의 코일 리드를 포함하는 제2 오버-몰딩된 심 층;
    상기 제2 오버-몰딩된 심 층에 인접하여 있는 실드 층;
    다층 무선 전원 코일 어레이 내에 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트 및 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제2 서브세트를 정렬시키기 위한 정렬 시스템으로서, 상기 제1 오버-몰딩된 심 층, 상기 제2 오버-몰딩된 심 층 및 상기 실드 층 내에 정렬 기능부를 포함하는 정렬 시스템; 및
    상기 복수의 무선 전원 코일 리드의 상기 제1 서브세트 및 상기 복수의 무선 전원 코일 리드의 상기 제2 서브세트로부터 전기적 연결을 라우팅하기 위한 라우팅 시스템으로서, 상기 제1 오버-몰딩된 심 층, 상기 제2 오버-몰딩된 심 층 및 상기 실드 층에 라우팅 기능부를 포함하는 라우팅 시스템을 포함하는, 다층 오버-몰딩된 심 조립체.
  30. 제29항에 있어서, 상기 라우팅 기능부는 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트 각각으로부터의 상기 코일 리드 쌍이 통과하도록 라우팅되는 상기 제2 오버-몰딩된 심 층 내의 개구와, 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트 각각으로부터 및 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제2 서브세트 각각으로부터의 상기 코일 리드 쌍이 통과하도록 라우팅되어 인쇄 회로 기판에 연결되는 상기 실드 층 내의 개구를 포함하는, 다층 오버-몰딩된 심 조립체.
  31. 제29항에 있어서, 상기 정렬 기능부는 상기 제1 오버-몰딩 심 층 내의 복수의 강성 돌출부, 상기 복수의 강성 돌출부를 수용하기 위한 상기 제2 오버-몰딩된 심 층 내의 복수의 개구, 및 상기 복수의 강성 돌출부를 수용하기 위한 상기 실드 층 내의 복수의 개구를 포함하고, 상기 돌출부가 상기 복수의 무선 전원 코일을 정렬시키기 위해 상기 제2 오버-몰딩된 심 층 내의 상기 복수의 개구 및 상기 실드 층 내의 상기 복수의 개구와 정합하는, 다층 오버-몰딩된 심 조립체.
  32. 제31항에 있어서, 상기 제1 오버-몰딩 심 층의 상기 라우팅 기능부는 상기 복수의 강성 돌출부를 통해 상기 복수의 코일 리드를 라우팅시키고, 상기 제2 오버-몰딩된 심 층 및 상기 실드 층 내의 상기 복수의 개구를 통해 상기 코일 리드를 라우팅시키는, 다층 오버-몰딩된 심 조립체.
  33. 제29항에 있어서, 상기 라우팅 기능부는 상기 제1 오버-몰딩된 심 층, 상기 제2 오버-몰딩된 심 층 및 상기 실드 층 중 적어도 하나를 통해 전기적 연결을 라우팅하는 도전성 트레이스를 포함하는, 다층 오버-몰딩된 심 조립체.
  34. 제29항에 있어서, 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트 각각으로부터의 상기 코일 리드는 상기 제1 오버-몰딩된 심 층을 통해 돌출하는 별개의 금속 탭에 전기적으로 결합되는, 다층 오버-몰딩된 심 조립체.
  35. 제29항에 있어서, 상기 제1 오버-몰딩된 심 층 및 상기 제2 오버-몰딩된 심 층 중 적어도 하나가 상기 복수의 무선 전원 코일의 인덕턴스를 증가시키고 상기 다층 오버-몰딩된 심 조립체 내의 자속 경로를 강화하기 위해 자속 유도 재료를 포함하는, 다층 오버-몰딩된 심 조립체.
  36. 제29항에 있어서, 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제1 서브세트 각각으로부터의 상기 코일 리드 쌍이 공통 모드 임피던스를 줄이기 위해 공통의 개구를 통해 통과하도록 라우팅되는 다층 오버-몰딩된 심 조립체.
  37. 제29항에 있어서, 상기 정렬 기능부는 상기 제1 오버-몰딩된 심 층, 상기 제2 오버-몰딩된 심 층 및 상기 실드 층 중 적어도 2개를 연결하기 위한 기계적인 커넥터를 포함하는, 다층 오버-몰딩된 심 조립체.
  38. 제29항에 있어서, 상기 정렬 기능부는 상기 제2 오버-몰딩된 심 층 내의 복수의 개구를 포함하고, 상기 복수의 개구 각각은 상기 복수의 무선 전원 코일의 상기 제2 서브세트 내의 상기 무선 전원 코일 중 하나의 내부에 배치되어, 상기 개구가 상기 복수의 무선 전원 코일을 정렬하기 위해 다른 정렬 기능부와 협력하는, 다층 오버-몰딩된 심 조립체.
  39. 제29항에 있어서, 상기 무선 전원 코일 각각이 개별적으로 오버-몰딩되는, 다층 오버-몰딩된 심 조립체.
  40. 제29항에 있어서, 상기 각각의 무선 전원 코일이 플라스틱 및 수지 중 적어도 하나로 오버-몰딩되는, 다층 오버-몰딩된 심 조립체.
  41. 제29항에 있어서, 상기 제1 오버-몰딩된 심 층이 플라스틱 및 수지 중 적어도 하나로 오버-몰딩되며, 상기 제2 오버-몰딩된 심 층이 플라스틱 및 수지 중 적어도 하나로 오버-몰딩되는, 다층 오버-몰딩된 심 조립체.
  42. 제29항에 있어서, 상기 무선 전원 회로는 상기 다층 심 조립체에 연결되고, 상기 다층 심 조립체는 무선 전원 공급 장치의 외부 하우징을 형성하기 위해 오버-몰딩되는, 다층 오버-몰딩된 심 조립체.
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