KR102691761B1 - 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치 - Google Patents

Abstract

다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는, 전력 소스, 시트(sheet) 형태를 가지는 제 1 페라이트, 상기 제 1 페라이트 상에 위치하고, 상기 전력 소스로부터 제공되는 전력을 이용하여 자기장을 형성하는 제 1 송신용 코일, 상기 제 1 송신용 코일 상에 위치하고, 상기 전력 소스로부터 제공되는 상기 전력을 이용하여 자기장을 형성하는 제 2 송신용 코일, 및 상기 제 1 송신용 코일의 내측 및 상기 제 2 송신용 코일의 내측에 위치하며, 상기 제 1 송신용 코일의 높이 및 상기 제 2 송신용 코일의 높이의 합계보다 큰 높이를 가지는 제 2 페라이트를 포함할 수 있다. 그 밖의 다양한 실시예가 가능하다.

Description

무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치{WIRELESS POWER TRANSMITTING DEVICE FOR WIRELESSLY TRANSMITTING POWER}

본 개시의 다양한 실시예들은, 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치에 관한 것이다.

현대를 살아가는 많은 사람들에게 휴대용 디지털 통신기기들은 하나의 필수 요소가 되었다. 소비자들은 언제 어디서나 자신이 원하는 다양한 고품질의 서비스를 제공받고 싶어한다. 뿐만 아니라 최근 IoT (Internet of Thing)로 인하여 우리 생활 속에 존재하는 각종 센서, 가전기기, 통신기기 등은 하나로 네트워크화 되고 있다. 이러한 각종 센서들을 원활하게 동작시키기 위해서는 무선 전력 송신 시스템이 필요하다.

무선 전력 송신은 자기유도, 자기공진, 그리고 전자기파 방식이 있다. 자기유도 또는 자기공진 방식은, 무선 전력 송신 장치에 상대적으로 근거리에 위치한 전자 장치를 충전하는데 유리하다. 전자기파 방식은, 자기유도 또는 자기 공진 방식에 수 m에 이르는 원거리 전력 전송에 보다 유리하다. 전자기파 방식은 주로 원거리 전력 전송에 사용되며, 원거리에 있는 전력 수신기의 정확한 위치를 파악하여 전력을 가장 효율적으로 전달할 수 있다.

스마트 폰 충전을 위한 무선 전력 송신 장치는 일반적으로 스파이럴 형태의 코일을 포함하고 있으며, 강한 커플링을 위해 송신용 코일 및 수신용 코일은 거의 비슷한 크기로 설계되어 있다. 전송 효율은 코일의 저항이 낮을수록, 결합 계수가 높을수록 증가하는데, 상대적으로 높은 결합 계수(예를 들어, 0.5 이상의 결합 계수)를 확보하기 위해서 송신용 코일과 수신용 코일의 크기가 1:1에 가까운 크기를 갖도록 설계될 수 있다.

송신용 코일 및 수신용 코일이 거의 비슷한 크기로 설계된 경우, 무선 전력 송신 장치 위의 미리 설정된 충전 위치로부터 전자 장치의 위치가 약간이라도 벗어나게 될 경우, 전력 송신 효율이 크게 하락하게 되어 정상적인 충전이 불가능해진다. 전력 송신 효율이 낮을 경우, 수신용 코일에서 손실되는 전력이 증가하여 전자 장치에서 발열이 발생할 수 있다. 만약, 충전 위치의 자유도를 확보하고자 송신용 코일의 크기를 증가시킨다면, 송신용 코일에 의해 발생되는 자계가 전자 장치에 포함된 도체에 여기되어 불필요한 유도 전류가 형성되고, 이에 따른 추가적인 전력 손실 및 발열이 발생되는 문제가 있다.

다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는, 적어도 하나의 송신용 코일 및 적어도 하나의 송신용 코일 내측에 위치하는 페라이트를 포함할 수 있다. 페라이트의 높이는 적어도 하나의 송신용 코일의 높이보다 클 수 있으며, 전자 장치가 무선 전력 송신 장치 상에 배치된 경우, 페라이트 및 전자 장치 내의 수신용 코일이 근접할 수 있다.

다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치는, 전력 소스, 시트(sheet) 형태를 가지는 제 1 페라이트, 상기 제 1 페라이트 상에 위치하고, 상기 전력 소스로부터 제공되는 전력을 이용하여 자기장을 형성하는 제 1 송신용 코일, 상기 제 1 송신용 코일 상에 위치하고, 상기 전력 소스로부터 제공되는 상기 전력을 이용하여 자기장을 형성하는 제 2 송신용 코일, 및 상기 제 1 송신용 코일의 내측 및 상기 제 2 송신용 코일의 내측에 위치하며, 상기 제 1 송신용 코일의 높이 및 상기 제 2 송신용 코일의 높이의 합계보다 큰 높이를 가지는 제 2 페라이트를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치는, 전력 소스, 시트(sheet) 형태를 가지는 제 1 페라이트, 상기 제 1 페라이트 상에 위치하고, 상기 전력 소스로부터 제공되는 전력을 이용하여 자기장을 형성하는 제 1 송신용 코일, 상기 제 1 송신용 코일 상에 위치하고, 상기 전력 소스로부터 제공되는 상기 전력을 이용하여 자기장을 형성하는 제 2 송신용 코일, 및 상기 제 1 송신용 코일의 내측 및 상기 제 2 송신용 코일의 내측에 위치하는 제 2 페라이트를 포함하며, 상기 제 1 송신용 코일의 외경은, 상기 제 2 송신용 코일의 외경보다 클 수 있다.

다양한 실시예에 따라서, 자기장 생성을 위한 구조체는, 시트(sheet) 형태를 가지는 제 1 페라이트, 상기 제 1 페라이트 상에 위치하고, 외부로부터 제공되는 전력을 이용하여 자기장을 형성하는 제 1 송신용 코일, 상기 제 1 송신용 코일 상에 위치하고, 외부로부터 제공되는 상기 전력을 이용하여 자기장을 형성하는 제 2 송신용 코일, 및 상기 제 1 송신용 코일의 내측 및 상기 제 2 송신용 코일의 내측에 위치하며, 상기 제 1 송신용 코일의 높이 및 상기 제 2 송신용 코일의 높이의 합계보다 큰 높이를 가지는 제 2 페라이트를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따라서, 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 코일 내측에 위치하는 페라이트를 포함하는 무선 전력 송신 장치가 제공될 수 있다. 페라이트의 높이가 송신용 코일의 크기보다 높을 수 있으며, 이에 따라 전자 장치가 무선 전력 송신 장치 상에 배치된 경우, 페라이트가 전자 장치 내의 수신용 코일에 근접할 수 있다. 이에 따라, 적어도 하나의 송신용 코일 각각이 상대적으로 큰 면적으로 제작되더라도, 송신용 코일 중앙부로 자계가 집중될 수 있다. 해당 구조에 따라서, 충전 위치의 자유도가 증가하면서도, 발열 문제가 완화될 수 있다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 2a는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치를 도시한다.
도 2b는 다양한 실시예에 따른 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 상세 블록도를 도시한다.
도 3a는 다양한 실시예와의 비교를 위한 비교예에 따른 코일의 평면도를 도시한다.
도 3b는 다양한 실시예와의 비교를 위한 비교예에 따른 코일의 측면도를 도시한다.
도 3c는 비교예에 의한 송신용 코일 및 전자 장치의 배치를 나타내는 측면도를 도시한다.
도 4a는 다양한 실시예에 따른 송신용 코일 및 페라이트를 도시하는 평면도이다.
도 4b는 다양한 실시예에 따른 송신용 코일 및 페라이트를 도시하는 측면도이다.
도 5a는 다양한 실시예에 따른 복수 개의 코일 구조를 나타내는 평면도들이다.
도 5b는 다양한 실시예에 따른 복수 개의 코일 구조를 나타내는 평면도들이다.
도 6a는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 내의 코일 연결 관계를 도시하는 도면이다.
도 6b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 내의 코일 연결 관계를 도시하는 도면이다.
도 7a는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 내의 코일 연결 관계를 도시하는 도면이다.
도 7b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 내의 코일 연결 관계를 도시하는 도면이다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 송신용 코일 및 페라이트를 도시하는 측면도이다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 송신용 코일을 도시한다.
도 10a는 다양한 실시예와의 비교를 위한 비교예에 따른 송신용 코일을 도시한다.
도 10b는 다양한 실시예에 따른 송신용 코일 및 페라이트를 도시한다.
도 10c는, 비정렬(misalignment) 정도에 따른 결합 계수를 실험하기 위한 실험 환경을 도시한다.
도 10d는 비교예에 따른 송신용 코일 및 다양한 실시예에 따른 송신용 코일에 대하여, x축 비정렬 정도에 따라 측정된 결합 계수를 나타내는 그래프들이다.
도 11a는 다양한 실시예에 따른 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치들의 코일 위치를 나타내는 도면이다.
도 11b는 다양한 실시예에 따른 송신용 코일 및 페라이트의 배치를 도시한다.
도 11c는 y축 비정렬 정도가 0인 경우에 대하여, 비교예 및 다양한 실시예들에 따른 구조 각각에 대한, 다양한 x축 비정렬 정도에 따라 측정된 결합 계수들이다.
도 11d는 y축 비정렬 정도가 6mm인 경우에 대하여, 비교예 및 다양한 실시예들에 따른 구조 각각에 대한, 다양한 x축 비정렬 정도에 따라 측정된 결합 계수들이다.

도 1은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 블록도를 도시한다 .

도 1을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는 전자 장치(150)에 무선으로 전력(161)을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 다양한 충전 방식에 따라 전자 장치(150)로 전력(161)을 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 유도 방식에 따라 전력(161)을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 유도 방식에 의한 경우에, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 통신 변복조 회로 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터는 적어도 하나의 코일과 함께 공진 회로를 구성할 수도 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, WPC(wireless power consortium) 표준 (또는, Qi 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 공진 방식에 따라 전력(161)을 송신할 수 있다. 공진 방식에 의한 경우에는, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 아웃 밴드 통신 회로(예: BLE(bluetooth low energy) 통신 회로) 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 코일은 공진 회로를 구성할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 (또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 공진 방식 또는 유도 방식에 따라 전류가 흐르면 유도 자기장을 생성할 수 있는 코일을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 유도 자기장을 생성하는 과정을, 무선 전력 송신 장치(100)가 전력(161)을 무선으로 송신한다고 표현할 수 있다. 아울러, 전자 장치(150)는, 주변에 형성된 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 유도 기전력이 발생되는 코일을 포함할 수 있다. 코일을 통하여 유도 기전력을 발생시키는 과정을, 전자 장치(150)가 전력(161)을 무선으로 수신한다고 표현할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치(100)는, 전자 장치(150)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 인-밴드 방식에 따라 전자 장치(150)와 통신을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)는, 송신하고자 하는 데이터를 예를 들어 온/오프 키잉(on/off keying) 변조 방식에 따라, 로드(또는, 임피던스)를 변경할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)는, 코일의 전류, 전압 또는 전력의 크기 변경에 기초하여 로드 변경(또는, 임피던스 변경)을 측정함으로써, 상대 장치에서 송신하는 데이터를 판단할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 아웃-밴드 방식에 따라 전자 장치(150)와 통신을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)는, 코일 또는 패치 안테나와 별도로 구비된 통신 회로(예: BLE 통신 모듈)를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다.

본 문서에서, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)가 특정 동작을 수행하는 것은, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)에 포함된 다양한 하드웨어, 예를 들어 프로세서와 같은 제어 회로, 코일 또는 패치 안테나 등이 특정 동작을 수행하는 것을 의미할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)가 특정 동작을 수행하는 것은, 프로세서가 다른 하드웨어로 하여금 특정 동작을 수행하도록 제어하는 것을 의미할 수도 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)가 특정 동작을 수행하는 것은, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)의 저장 회로(예: 메모리)에 저장되었던 특정 동작을 수행하기 위한 인스트럭션이 실행됨에 따라, 프로세서 또는 다른 하드웨어가 특정 동작을 수행하도록 야기하는 것을 의미할 수도 있다.

도 2a는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치를 도시한다.

도 2a를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는, 제어 회로(102), 통신 회로(103), 메모리(105), 전력 소스(106), 또는 전력 송신 회로(109) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 전자 장치(150)는, 차저(charger), 제어 회로(152), 통신 회로(153), 배터리(154), 메모리(156), 또는 전력 수신 회로(159) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따른 전력 송신 회로(109)는 유도 방식, 공진 방식 또는 전자기파 방식 중 적어도 하나의 방식에 따라 무선으로 전력(161)을 송신할 수 있다. 전력 송신 회로(109) 및 전력 수신 회로(159)의 상세 구성에 대하여서는 도 2a 및 2b를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 제어 회로(102)는, 무선 전력 송신 장치(100)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(102)는, 전력(161)의 송신 여부를 결정하거나, 전력(161)의 크기를 제어하거나, 또는 전자 장치(150)의 적어도 하나의 기능(예를 들어, 충전의 개시 또는 충전의 중단)을 제어할 수도 있다. 제어 회로(102) 또는 제어 회로(152)는, CPU와 같은 범용 프로세서, 미니 컴퓨터, 마이크로 프로세서, MCU(micro controlling unit), FPGA(field programmable gate array) 등의 연산을 수행할 수 있는 다양한 회로로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. 제어 회로(102)는, 통신 회로(103)를 통하여 전자 장치(150)와 데이터를 송수신할 수 있다. 데이터는, 무선 전력 송수신의 제어에 이용될 수 있다. 통신 회로(103) 및 통신 회로(153)는, 예를 들어 아웃 밴드 통신 방식의 통신 회로(예: 블루투스 통신 모듈, 또는 NFC 통신 모듈)로 구현되거나, 또는 인-밴드 통신 방식의 통신 회로로 구현될 수 있다. 인-밴드 통신 방식인 경우, 통신 회로(153)는, 예를 들어 전력 수신 회로(159)의 코일에 직접 또는 다른 소자를 통하여 연결된 스위치와, 스위치를 통하여 코일에 직접 또는 다른 소자를 통하여 연결된 더미 로드(예: 더미 저항 또는 더미 커패시터)를 포함할 수 있다. 통신 회로(103)는, 스위치의 온/오프 과정에서 검출되는 전력 송신 회로(109) 내 코일에 인가되는 전압, 또는 전류의 변경에 기반하여 정보를 확인할 수 있다.

다양한 실시예에 따른 전력 수신 회로(159)는 전력 송신 회로(109)로부터 유도 방식, 공진 방식 또는 전자기파 방식 중 적어도 하나의 방식에 따라 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 전력 수신 회로(159)는, 수신된 교류 파형의 전력을 직류 파형으로 정류하거나, 전압을 컨버팅(converting)하거나, 전력을 레귤레이팅(regulating)하는 전력 처리를 수행할 수 있다. 차저(151)는, 수신된 레귤레이팅된 전력(예: DC 전력)을 이용하여 배터리(154)를 충전할 수 있다. 차저(151)는, 수신된 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 조정하여 배터리(154)로 전달할 수 있다. 배터리(154)는, 전력을 저장하고 있다가 다른 하드웨어로 전달할 수 있다. 도시되지는 않았지만, PMIC(power management integrated circuit)(미도시)가 전력 수신 회로(159)로부터 전력을 수신하여 다른 하드웨어로 전달하거나, 또는 배터리(154)로부터 전력을 수신하여 다른 하드웨어로 전달할 수도 있다.

제어 회로(152)는, 전자 장치(150)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 메모리(156)는, 전자 장치(150)의 전반적인 동작의 수행을 위한 인스트럭션이 저장될 수 있다. 메모리(105)에는, 무선 전력 송신 장치(100)의 전반적인 동작의 수행을 위한 인스트럭션이 저장될 수 있으며, 또는 통신 회로(103)를 통하여 획득된 정보와 송신하여야 하는 전력의 크기 사이의 관계에 대한 룩업테이블 또는 획득된 정보와 송신하여야 하는 전력의 크기 사이의 관계에 대한 수학식 정보 등이 저장될 수 있다. 메모리(105) 또는 메모리(156)는, ROM(read only memory), RAM(random access memory), 또는 플래시 메모리 등의 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 구현 형태에는 제한이 없다.

도 2b는 다양한 실시예에 따른 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 상세 블록도를 도시한다.

다양한 실시예에서, 전력 송신 회로(109)는, 전력 어댑터(211), 전력 생성 회로(212), 코일(213) 및 매칭 회로(214)를 포함할 수 있다. 전력 어댑터(211)는, 전력 소스(106)로부터 전력을 수신하여 전력 생성 회로(212)로 제공할 수 있다. 어댑터(211)는, 예를 들어 전력 인터페이스일 수 있으며, 구현에 따라 무선 전력 송신 장치(100)에 포함되지 않을 수도 있다. 전력 생성 회로(212)는, 수신된 전력을 예를 들어 교류 파형으로 변환하거나, 및/또는 증폭하여 코일(213)로 전달할 수 있다. 교류 파형의 주파수는, 표준에 따라 100 내지 205kHz 또는 6.78MHz 등으로 설정될 수 있으나, 제한은 없다. 전력 생성 회로(212)는, 인버터(inverter)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 인버터는 풀-브릿지 인버터 또는 하프-브릿지 인버터일 수 있으나, 종류에는 제한이 없다. 코일(213)에 전력이 인가되면, 코일(213)로부터 시간에 따라 크기가 변경되는 유도 자기장이 형성될 수 있으며, 이에 따라 무선으로 전력이 송신될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 코일(213)과 함께 공진 회로를 구성하는 적어도 하나의 커패시터가 전력 송신 회로(109)에 더 포함될 수도 있다. 매칭 회로(214)는, 제어 회로(102)의 제어에 따라 코일(213)과 연결되는 회로의 커패시턴스 또는 리액턴스 중 적어도 하나를 변경함으로써, 전력 송신 회로(109) 및 전력 수신 회로(159)가 서로 임피던스 매칭되도록 할 수 있다. 전력 수신 회로(159)의 코일(221)에는, 주변에 형성된 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 유도 기전력이 발생할 수 있으며, 이에 따라 전력 수신 회로(159)는 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 정류 회로(222)는, 수신된 교류 파형의 전력을 정류할 수 있다. 컨버팅 회로(223)는 정류된 전력의 전압을 조정하여 PMIC 또는 차저로 전달할 수 있다. 전력 수신 회로(159)는 레귤레이터를 더 포함할 수도 있으며, 또는 컨버팅 회로(223)가 레귤레이터로 치환될 수도 있다. 매칭 회로(224)는, 제어 회로(152)의 제어에 따라 코일(221)과 연결되는 회로의 커패시턴스 또는 리액턴스 중 적어도 하나를 변경함으로써, 전력 송신 회로(109) 및 전력 수신 회로(159)가 서로 임피던스 매칭되도록 할 수 있다.

다양한 실시예에서, 코일(213)의 개수는 하나 또는 이상일 수 있다. 코일(213)이 복수개인 경우, 코일들은 서로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 코일(213)의 다양한 구현 형태에 대하여 더욱 상세하게 후술하도록 한다.

도 3a는 다양한 실시예와의 비교를 위한 비교예에 따른 코일의 평면도(top view)를 도시한다. 도 3b는 다양한 실시예와의 비교를 위한 비교예에 따른 코일의 측면도(side view)를 도시한다.

도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, 비교예에 따른 송신용 코일(301)은 페라이트(302) 상에 위치할 수 있다. 페라이트(ferrite)(302)는 시트(sheet) 형태를 가질 수 있다. 페라이트(302)는 송신용 코일(301)로부터 형성되는 자기장을 차폐할 수 있다. 페라이트(302)는, 송신용 코일(301)이 배치되는 면과 대향되는 면으로의 자기장이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 페라이트(302)는 송신용 코일(301)의 인덕턴스를 증대할 수도 있으며, 외부 도체가 송신용 코일(301)에 영향을 미치는 영향을 감소시킬 수도 있다. 송신용 코일(301)은 스파이럴(spiral) 형태를 가질 수 있으나, 구현 형태에는 제한이 없다.

도 3c는 비교예에 의한 송신용 코일 및 전자 장치의 배치를 나타내는 측면도를 도시한다.

비교예에 따라서, 송신용 코일(301)의 크기는 전자 장치(150) 내의 수신용 코일(322)의 크기와 실질적으로 동일할 수 있다. 여기에서, 크기가 실질적으로 동일하다는 것은, 양 크기의 차이가 임계치 이하인 것일 수 있다. 송신용 코일(301) 및 수신용 코일(322)의 크기 차이가 작을수록, 송신용 코일(301) 및 수신용 코일(322) 사이의 전력 송신 효율이 높을 수 있다. 임계치는, 지정된 정렬 상태에서 송신용 코일(301) 및 수신용 코일(322) 사이의 결합 효율이 지정된 값(예: 0.5) 이상이 되도록 설정된 값일 수 있다. 송신용 코일(301) 및 수신용 코일(322)이 실질적으로 동일한 크기를 가지므로, 송신용 코일(301)과 수신용 코일(322)이 정확하게 정렬되어 배치된 경우에 높은 전력 송신 효율로 전력이 전달될 수 있다. 예를 들어, 3차원 공간에서의 송신용 코일(301)의 중심과 수신용 코일(322)이 z축 방향으로 이격된 경우, 송신용 코일(301)의 x축 및 y축 상의 2차원 위치와 수신용 코일(322)의 x축 및 y축 상의 2차원 위치 사이가 실질적으로 동일한 경우 높은 전력 송신 효율로 전력이 전달될 수 있다. 양 코일들의 중심들 사이의 차이가 증가할수록, 전력 송신 효율은 급격하게 감소할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(150)를 정확하게 송신용 코일(301)의 위치에 대응시켜 배치하여야만 충전이 가능하게 됨으로써, 전자 장치(150)의 배치 자유도가 감소한다.

배치 자유도 향상을 위하여 송신용 코일(301)의 크기 증가가 고려될 수 있다. 하지만, 전자 장치(150)는, 구현에 따라 양단에 금속 물질(예: 알루미늄)(323,324)을 포함할 수도 있다. 이 경우, 송신용 코일(301)로부터 발생하는 자기장이 금속 물질(323,324)로 여기될 수도 있으며, 이는 금속 물질(323,324) 내의 불필요한 유도 전류 형성과, 이에 따른 발열 발생을 야기할 수 있다.

도 4a는 다양한 실시예에 따른 송신용 코일 및 페라이트를 도시하는 평면도이다. 도 4b는 다양한 실시예에 따른 송신용 코일 및 페라이트를 도시하는 측면도이다.

도 4a 및 4b를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는, 제 1 페라이트(401), 제 1 송신용 코일(402), 제 2 송신용 코일(403), 또는 제 2 페라이트(410) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제 1 페라이트(401)는 시트 형태를 가질 수 있다. 제 1 송신용 코일(402)은 제 1 페라이트(401) 상에 위치할 수 있다. 제 1 송신용 코일(402)은 스파이럴 형태를 가질 수 있으나, 그 형태에는 제한이 없다. 제 1 송신용 코일(402) 상에는 제 2 송신용 코일(403)이 위치할 수 있다. 제 2 송신용 코일(403)은 스파이럴 형태를 가질 수 있으나, 그 형태에는 제한이 없다. 도 4a 및 4b를 참조하면, 제 1 송신용 코일(402)의 외경은 제 2 송신용 코일(403)의 외경보다 클 수 있다. 제 1 송신용 코일(402)의 내경은 제 2 송신용 코일(403)의 내경보다 클 수 있다. 다양한 실시예에서, 제 1 송신용 코일(402) 및 제 2 송신용 코일(403)은 동일한 길이의 내경을 가질 수도 있다. 도 4a에서의 굵은 선은, 제 1 송신용 코일(402) 및 제 2 송신용 코일(403)의 내측과 외측 경계를 용이하게 구분하기 위하여 이용되었을 뿐이며, 해당 부분에서 코일의 폭이 상이한 것을 의미하지는 않는다.

다양한 실시예에 따라서, 제 1 송신용 코일(402)의 내측 및 제 2 송신용 코일(403)의 내측에는 제 2 페라이트(410)가 위치할 수 있다. 제 2 페라이트(410)의 높이는, 제 1 송신용 코일(402)의 높이 및 제 2 송신용 코일(403)의 높이의 합보다 클 수 있다. 다만, 제 2 페라이트(410)의 높이는, 구현에 따라 제 1 송신용 코일(402)의 높이 및 제 2 송신용 코일(403)의 높이의 합과 같거나, 또는 더 작을 수도 있다. 제 2 페라이트(410)의 높이가 상대적으로 높음에 따라서, 전자 장치(150)가 무선 전력 송신 장치(100)에 배치된 경우에, 전자 장치(150)의 수신용 코일과 제 2 페라이트(410) 사이의 거리는 상대적으로 짧을 수 있다. 예를 들어, 수신용 코일과 제 2 페라이트(410) 사이의 거리가 0.3 mm 내지 30mm 이내가 될 수 있도록 제 2 페라이트(410)의 높이가 결정될 수 있다. 제 2 페라이트(410)의 외경과 제 2 송신용 코일(403)의 내경 사이의 차이는 예를 들어 0 내지 10mm의 범위 내에서 결정될 수 있다.

제 1 송신용 코일(402), 제 2 송신용 코일(403), 및 제 2 페라이트(410)를 포함하는 구조에 따라서, 제 1 송신용 코일(402) 및 제 2 송신용 코일(403)에 의하여 형성되는 자계가, 제 1 송신용 코일(402) 및 제 2 송신용 코일(403)의 중심부로 집중될 수 있다. 제 1 송신용 코일(402) 및 제 2 송신용 코일(403)의 크기(예를 들어, 외경)는, 비교예에 따른 송신용 코일(301)보다 클 수 있다. 즉, 제 1 송신용 코일(402) 및 제 2 송신용 코일(403)의 크기(예를 들어, 외경)는, 일반적인 전력 수신을 위한 전자 장치(예: 스마트 폰, 태블릿 PC, 또는 스마트 워치)에 포함된 수신용 코일(322)의 크기보다 클 수 있다. 이에 따라, 제 1 송신용 코일(402) 및 제 2 송신용 코일(403)의 중심으로부터, 수신용 코일(322)의 중심 사이의 2차원상에서의 거리가 어느 정도 떨어진다 하더라도, 상대적으로 양호한 전력 전송 효율이 담보될 수 있다. 즉, 무선 전력 송수신 시의 전자 장치(150)의 배치 자유도가 증가할 수 있다. 아울러, 상술한 바와 같이, 제 1 송신용 코일(402) 및 제 2 송신용 코일(403)에 의하여 형성되는 자계가, 제 1 송신용 코일(402) 및 제 2 송신용 코일(403)의 중심부로 집중됨에 따라서, 전자 장치(150) 내의 양단에 위치하는 금속 물질(323,324)로의 자계 여기 또한 감소할 수 있다.

아울러, 제 2 페라이트(410)에 의하여 제 1 송신용 코일(402) 및 제 2 송신용 코일(403)에 의하여 유도된 자계가 더 강화될 수도 있다. 상술한 바와 같이, 다양한 실시예에 따라서 제 2 페라이트(410)의 높이는 제 1 송신용 코일(402)의 높이 및 제 2 송신용 코일(403)의 높이의 합보다 클 수도 있으며, 이에 따라 제 2 페라이트(410)는 무선 전력 수신을 위한 전자 장치(150)의 수신용 코일(322)에 근접할 수 있으며, 이에 따라 전력 송신 효율이 증가할 수 있다. 제 2 페라이트(410)의 투자율은 제 1 페라이트(401)의 투자율보다 높을 수도 있으나, 제한은 없다. 예를 들어, 제 2 페라이트(410)의 투자율은 제 1 페라이트(401)의 투자율과 같거나, 또는 더 낮을 수도 있다.

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다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는, 제 1 페라이트, 제 1 송신용 코일, 제 2 송신용 코일, 또는 제 2 페라이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제 1 페라이트는 시트 형태를 가질 수 있다. 제 1 송신용 코일은 제 1 페라이트 상에 위치할 수 있다. 제 2 송신용 코일은 제 1 송신용 코일 상에 위치할 수 있다. 제 1 송신용 코일 및 제 2 송신용 코일의 내측에는 제 2 페라이트가 위치할 수 있다. 제 1 송신용 코일의 외경은 제 2 송신용 코일의 외경보다 클 수 있다. 제 1 송신용 코일의 내경 및 제 2 송신용 코일의 내경은 실질적으로 동일할 수 있다.

도 5a는 다양한 실시예에 따른 복수 개의 코일 구조를 나타내는 평면도들이다 .

도 5a를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는, 제 1 페라이트(511) 및 제 2 페라이트(521)를 포함할 수 있다. 제 1 페라이트(511) 및 제 2 페라이트(521)는, 서로 이격된 것과 같이 도시되어 있지만, 구현에 따라서 하나의 시트형 페라이트로 구현될 수도 있다. 제 1 페라이트(511) 상에는 제 1 송신용 코일(511)이 위치할 수 있으며, 제 1 송신용 코일(211) 상에는 제 2 송신용 코일(512)이 위치할 수 있다. 제 1 송신용 코일(511)의 외경은 제 2 송신용 코일(512)의 외경보다 클 수 있다. 제 1 송신용 코일(511) 및 제 2 송신용 코일(512) 내측에는 제 3 페라이트(514)가 위치할 수 있다. 제 3 페라이트(512)의 높이는, 제 1 송신용 코일(511)의 높이 및 제 2 송신용 코일(512)의 높이의 합계보다 클 수 있다. 제 2 페라이트(521) 상에는 제 3 송신용 코일(521)이 위치할 수 있으며, 제 3 송신용 코일(521) 상에는 제 4 송신용 코일(522)이 위치할 수 있다. 제 3 송신용 코일(521)의 외경은 제 4 송신용 코일(522)의 외경보다 클 수 있다. 제 3 송신용 코일(521) 및 제 4 송신용 코일(522) 내측에는 제 4 페라이트(514)가 위치할 수 있다. 제 4 페라이트(514)의 높이는, 제 3 송신용 코일(521)의 높이 및 제 4 송신용 코일(522)의 높이의 합계보다 클 수 있다.

도 5b는 다양한 실시예에 따른 복수 개의 코일 구조를 나타내는 평면도들이다.

도 5b의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는, 도 5a와 비교하여 제 5 송신용 코일(530)을 더 포함할 수 있다. 제 5 송신용 코일(530)은, 예를 들어 제 2 송신용 코일(513) 및 제 4 송신용 코일(523) 상에 위치할 수 있다. 제 5 송신용 코일(530)의 중심의 2차원 상의 위치는, 제 2 송신용 코일(513)의 중심의 2차원 상의 위치 및 제 4 송신용 코일(523)의 중심의 2차원 상의 위치 사이일 수 있다. 제 1 송신용 코일(512) 및 제 2 송신용 코일(513)로부터의 자계는 제 1 송신용 코일(512) 및 제 2 송신용 코일(513)의 중심으로 집중될 수 있으며, 제 3 송신용 코일(522) 및 제 4 송신용 코일(523)로부터의 자계는 제 3 송신용 코일(522) 및 제 4 송신용 코일(523)의 중심으로 집중될 수 있다. 제 5 송신용 코일(530)은, 제 1 송신용 코일(512), 제 2 송신용 코일(513), 제 3 송신용 코일(522) 및 제 4 송신용 코일(523)에 의한 음영 지역(예: 제 1 송신용 코일(512)의 중심 및 제 3 송신용 코일(522)의 중심 사이의 영역)에 배치된 전자 장치(150)에 대하여 상대적으로 높은 전력 송신 효율로 전력을 송신할 수 있다.

도 6a는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 내의 코일 연결 관계를 도시하는 도면이다. 도 6b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 내의 코일 연결 관계를 도시하는 도면이다 .

도 6a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 장치(100)에 포함된 인버터(601)에는 제 1 송신용 코일(602) 및 제 2 송신용 코일(603)이 연결될 수 있다. 제 1 송신용 코일(602) 및 제 2 송신용 코일(603)은 직렬로 연결될 수 있다. 인버터(601)는, 입력된 전력을 교류 전력으로 인버팅하여 제 1 송신용 코일(602) 및 제 2 송신용 코일(603)로 전달할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 인버터(602)와, 제 1 송신용 코일(602) 및 제 2 송신용 코일(603) 사이에는 적어도 하나의 소자(예: 커패시터) 또는 회로(예: 증폭 회로)가 개입되어 연결될 수도 있다. 한편, 도 6a에서는 인버터(601)가 제 1 송신용 코일(602) 및 제 2 송신용 코일(603)에 연결되는 것으로 도시되어 있지만, 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100) 내의 임의의 소자에 제 1 송신용 코일(602) 및 제 2 송신용 코일(603)이 연결될 수도 있다. 인버터(601)는, 예를 들어 전력 송신 회로(109)에 포함될 수 있으나, 구현에 따라 그 명칭은 직류-교류 변환 회로, 컨버터 등으로 명명될 수도 있다. 또는, 구현에 따라 무선 전력 송신 장치(100)는 인버터(601)를 포함하지 않을 수도 있으며, 이 경우에는 제 1 송신용 코일(602) 및 제 2 송신용 코일(603)은 전력 소스로 직접 또는 다른 회로(또는, 다른 소자)를 통하여 연결될 수 있다.

도 6b에서와 같이, 제 1 송신용 코일(613)은 제 1 층에서 스파이럴 형태로 권선될 수 있다. 제 2 송신용 코일(612)는 제 2 층에서 스파이럴 형태로 권선될 수 있다. 제 1 송신용 코일(613)의 일단은 인버터(601)로 직접 또는 다른 소자(또는, 다른 회로)를 통하여 연결될 수 있다. 제 1 송신용 코일(613)의 타단은 제 2 층의 제 2 송신용 코일(612)의 일단에 연결될 수 있다. 제 2 송신용 코일(612)의 타단은 인버터(601)로 직접 또는 다른 소자(또는, 다른 회로)를 통하여 연결될 수 있다.

도 7a는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 내의 코일 연결 관계를 도시하는 도면이다. 도 7b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 내의 코일 연결 관계를 도시하는 도면이다 .

도 7a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 장치(100)에 포함된 인버터(701)에는 제 1 송신용 코일(702) 및 제 2 송신용 코일(703)이 연결될 수 있다. 제 1 송신용 코일(702) 및 제 2 송신용 코일(703)은 병렬로 연결될 수 있다. 인버터(701)는, 입력된 전력을 교류 전력으로 인버팅하여 제 1 송신용 코일(702) 및 제 2 송신용 코일(703)로 전달할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 인버터(702)와, 제 1 송신용 코일(702) 및 제 2 송신용 코일(703) 사이에는 적어도 하나의 소자(예: 커패시터) 또는 회로(예: 증폭 회로)가 개입되어 연결될 수도 있다.

도 7b에서와 같이, 제 1 송신용 코일(712)은 제 1 층에서 스파이럴 형태로 권선될 수 있다. 제 2 송신용 코일(713)는 제 2 층에서 스파이럴 형태로 권선될 수 있다. 제 1 송신용 코일(712)의 양단은 인버터(601)로 직접 또는 다른 소자(또는, 다른 회로)를 통하여 연결될 수 있다. 제 1 송신용 코일(712)의 양단은 제 2 층의 제 2 송신용 코일(713)의 양단에 연결될 수 있다. 제 2 송신용 코일(713)의 양단은 인버터(601)로 직접 또는 다른 소자(또는, 다른 회로)를 통하여 연결될 수 있다.

도 8은 다양한 실시예에 따른 송신용 코일 및 페라이트를 도시하는 측면도이다 .

도 8을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는, 제 1 페라이트(800), 제 1 송신용 코일(811), 제 2 송신용 코일(812), 또는 제 2 페라이트(810) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제 1 페라이트(800)는 시트 형태를 가질 수 있다. 제 1 송신용 코일(811)은 제 1 페라이트(800) 상에 위치할 수 있다. 제 1 송신용 코일(801)은 스파이럴 형태를 가질 수 있으나, 그 형태에는 제한이 없다. 제 1 송신용 코일(801) 상에는 제 2 송신용 코일(802)이 위치할 수 있다. 제 2 송신용 코일(802)은 스파이럴 형태를 가질 수 있으나, 그 형태에는 제한이 없다.

도 4a 및 4b의 실시예에서는 제 1 송신용 코일(402)의 중심 및 제 2 송신용 코일(403)의 중심이 2차원 좌표상에서 실질적으로 일치하도록 배치된 것과는 대조적으로, 도 8의 실시예에서는 제 1 송신용 코일(811)의 중심 및 제 2 송신용 코일(812)의 중심이 2차원 좌표상에서 일치하지 않도록 배치될 수 있다. 즉, 제 1 송신용 코일(811)의 중심의 2차원 좌표상의 위치는 제 2 송신용 코일(812)의 중심의 2차원 좌표상의 위치는 이격될 수 있다. 제 1 송신용 코일(811) 및 제 2 송신용 코일(812)은 보다 넓은 충전 영역을 확보하기 위하여, 2차원 좌표상에서 이격 배치될 수 있다. 코일들(811,812)의 중심들 사이의 거리는, 확보 요구되는 충전 영역을 커버할 수 있도록 결정될 수 있다. 제 1 송신용 코일(811)의 내측 및 제 2 송신용 코일(812)의 내측에 제 2 페라이트(810)가 위치할 수 있다. 제 2 페라이트(810)의 높이는, 제 1 송신용 코일(811)의 높이 및 제 2 송신용 코일(812)의 높이의 합계보다 클 수 있다.

도 9는 다양한 실시예에 따른 송신용 코일을 도시한다 .

도 9에 도시된 바와 같이, 다양한 실시예에 따른 송신용 코일(910)은 스파이럴 형태로 권선될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 송신용 코일(910)의 제 1 부분(911)의 폭(w1)은 제 2 부분(912)의 폭(w2)과 상이할 수 있다. 예를 들어, 제 1 부분(911)의 폭(w1)은 제 2 부분(912)의 폭(w2)보다 작을 수 있으며, 제 1 부분(911)에 위치한 와이어(wire) 들 사이의 간격이 제 2 부분(912)에 위치한 와이어들 사이의 간격보다 작을 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예들의 코일들 중 적어도 일부는 도 9의 송신용 코일의 권선 구조를 가질 수 있다.

도 10a는 다양한 실시예와의 비교를 위한 비교예에 따른 송신용 코일을 도시한다. 비교예에 따른 송신용 코일(1001)는, 40.5 X 47.5 mm2의 면적을 가질 수 있다. 도 10b는 다양한 실시예에 따른 송신용 코일 및 페라이트를 도시한다. 도 10b에서와 같이, 다양한 실시예에 따른 송신용 코일(1011)은 60 X 47.5 40.5 X 47.5 mm2의 면적을 가질 수 있다. 다양한 실시예에 따른 송신용 코일(1011)은 비교예에 따른 송신용 코일(1011)보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 송신용 코일(1011)의 내측에는 페라이트(1012)가 위치할 수 있다. 페라이트(1012)는 결합 계수(coupling coefficient) 감소를 보완할 수 있으며, 자계를 강화할 수도 있다. 도 10c는, 비정렬(misalignment) 정도에 따른 결합 계수를 실험하기 위한 실험 환경을 도시한다. 도 10c를 참조하면, 비교예에 따른 송신용 코일(1011) 및 수신용 코일(1020)을 2차원 좌표 상에서 중첩되어 표시될 수 있다. 도 10c에서는, 송신용 코일(1011)의 중심의 2차원 좌표 상에서의 위치와 수신용 코일(1020)의 중심의 2차원 좌표 상에서의 위치가 20mm만큼 떨어질 수 있으며, x축 비정렬(X misalignment) 정도가 20mm임으로 표현될 수 있다. 결합 계수 측정 실험은, 예를 들어 x축 비정렬 정도를 조정하면서 수행될 수 있다. 해당 실험은, 다양한 실시예에 따른 송신용 코일(1011)과 페라이트(1012)가 위치한 환경에서 수신용 코일(1020)을 이동시키면서 수행될 수 있다.

도 10d는 비교예에 따른 송신용 코일 및 다양한 실시예에 따른 송신용 코일에 대하여, x축 비정렬 정도에 따라 측정된 결합 계수를 나타내는 그래프들이다.

제 1 그래프(1031)는, 도 10a에서의 비교예에 따른 송신용 코일(1001)에 대한 다양한 x축 비정렬 정도에 따라 측정된 결합 계수들이다. 제 2 그래프(1032)는, 도 10b에서의 다양한 실시예에서와 같이 내측에 페라이트(1012)가 위치한 송신용 코일(1011)에 대한 다양한 x축 비정렬 정도에 따라 측정된 결합 계수들이다. 제 3 그래프(1033)는, 도 10b에서의 다양한 실시예에서의 내측에 페라이트(1012)가 위치하지 않은 경우의 송신용 코일(1011)에 대한 다양한 x축 비정렬 정도에 따라 측정된 결합 계수들이다.

도 10d에서와 같이, 예상 충전 영역의 비정렬 정도는 약 13mm 일 수 있다. 예상 충전 영역의 경계에서의 제 1 그래프(1031)가 나타내는 결합 계수는 약 0.3이며, 제 2 그래프(1032)가 나타내는 결합 계수는 약 0.4임을 확인할 수 있다. 즉, 다양한 실시예에 따른 송신용 코일(1011) 및 페라이트(1012) 구조에 따라서 예상되는 충전 영역의 경계에서 더 높은 결합 계수가 확보될 수 있다. 이에 따라, 다양한 실시예에 따른 구조에 의하여 충전 위치의 자유도가 증가될 수 있다. 아울러, 동일한 x축 비정렬 정도에서, 제 3 그래프(1033)에 비하여 제 2 그래프(1032)의 결합 계수가 높은 것을 확인할 수 있으며, 이에 따라 내측에 배치되는 페라이트(1012)에 의하여 결합 계수가 증가함을 확인할 수 있다.

도 11a는 다양한 실시예에 따른 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치들의 코일 위치를 나타내는 도면이다.

도 11a에서와 같이, 제 1 타입의 전자 장치(1100)에 포함된 코일(1101)의 중심은, 무선 전력 송신 장치(1150)의 지지면을 기준으로 81.25mm의 지점에 위치할 수 있다. 제 1 타입의 전자 장치(1100)에 포함된 코일(1101)의 중심은, 제 1 타입의 전자 장치(1100)가 케이스(1102)에 인입된 경우에, 무선 전력 송신 장치(1150)의 지지면을 기준으로 83.2mm의 지점에 위치할 수 있다. 제 2 타입의 전자 장치(1110)에 포함된 코일(1111)의 중심은, 무선 전력 송신 장치(1150)의 지지면을 기준으로 71.2mm의 지점에 위치할 수 있다. 제 1 타입의 전자 장치(1100)는 시중에 출시되는 대형 크기의 스마트 폰일 수 있으며, 제 2 타입의 전자 장치(1110)는 시중에 출시되는 소형 크기의 스마트 폰일 수 있다. 시중에 출시되는 스마트 폰들의 크기에 따라, 약 12mm 정도(즉, -6mm 내지 +6mm 정도)의 중심 위치 차이가 있을 수 있다. 이를 y축 중심 오차라 명명할 수 있다.

도 11b는 다양한 실시예에 따른 송신용 코일 및 페라이트의 배치를 도시한다.

도 11b를 참조하면, 제 1 구조(1120)는 제 1 송신용 코일(1121) 및 제 2 송신용 코일(1121)의 내측에 위치하는 페라이트(1122)를 포함할 수 있다. 제 1 송신용 코일(1121)은 60 X 47.5 mm2의 면적을 가질 수 있다. y축의 중심 오차를 고려하였을 때, 제 1 구조(1120)에서는 y축 방향으로는 18mm의 유효 충전 영역이 확보될 수 있다. 제 2 구조(1120)는, 제 1 송신용 코일(1131), 제 2 송신용 코일(1132), 및 제 1 송신용 코일(1131)과 제 2 송신용 코일(1132) 내측에 위치하는 페라이트(1133)를 포함할 수 있다. 제 1 송신용 코일(1131) 및 제 2 송신용 코일(1132) 각각은 70 X 50.5 mm2의 면적을 가질 수 있다. y축의 중심 오차를 고려하였을 때, 제 2 구조(1130)에서는 y축 방향으로는 22mm의 유효 충전 영역이 확보될 수 있다.

도 11c는 y축 비정렬 정도가 0인 경우에 대하여, 비교예 및 다양한 실시예들에 따른 구조 각각에 대한, 다양한 x축 비정렬 정도에 따라 측정된 결합 계수들이다.

제 1 그래프(1141)는, 도 10a에서의 비교예에 따른 송신용 코일(1001)에 대한 다양한 x축 비정렬 정도에 따라 측정된 결합 계수들이다. 제 2 그래프(1142)는, 도 11b에서의 제 1 구조(1120)에 대한 다양한 x축 비정렬 정도에 따라 측정된 결합 계수들이다. 제 3 그래프(1143)는, 도 11b에서의 제 2 구조(1130)에 대한 다양한 x축 비정렬 정도에 따라 측정된 결합 계수들이다. 동일한 x축 비정렬 정도에서의 제 2 구조(1130)에 의한 결합 계수가 제 1 구조(1120)에 의한 결합 계수보다 높은 것을 확인할 수 있다.

도 11d는 y축 비정렬 정도가 6mm인 경우에 대하여, 비교예 및 다양한 실시예들에 따른 구조 각각에 대한, 다양한 x축 비정렬 정도에 따라 측정된 결합 계수들이다.

제 1 그래프(1151)는, 도 10a에서의 비교예에 따른 송신용 코일(1001)에 대한 다양한 x축 비정렬 정도에 따라 측정된 결합 계수들이다. 제 2 그래프(1152)는, 도 11b에서의 제 1 구조(1120)에 대한 다양한 x축 비정렬 정도에 따라 측정된 결합 계수들이다. 제 3 그래프(1153)는, 도 11b에서의 제 2 구조(1130)에 대한 다양한 x축 비정렬 정도에 따라 측정된 결합 계수들이다. 동일한 x축 비정렬 정도에서의 제 2 구조(1130)에 의한 결합 계수가 제 1 구조(1120)에 의한 결합 계수보다 높은 것을 확인할 수 있다.

도 11c 및 11d에서와 같이, 다양한 y축 비정렬 정도에서, 제 1 구조(1120) 및 제 2 구조(1130)에 의하여 x축 방향으로의 충전 위치 자유도가 확장됨을 확인할 수 있다.

본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나",“A 또는 B 중 적어도 하나,”"A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,”및 “A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, “기능적으로” 또는 “통신적으로”라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, “커플드” 또는 “커넥티드”라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.

상기 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치의 전술한 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 전술한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.

본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은, 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. "모듈"은, 예를 들면, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. "모듈"은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면,"모듈"은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 범위는, 본 개시의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

1. 무선 전력 송신 장치에 있어서,
   전력 소스;
   시트(sheet) 형태를 가지는 제 1 페라이트;
   상기 제 1 페라이트 상에 위치하고, 상기 전력 소스로부터 제공되는 전력을 이용하여 자기장을 형성하는 제 1 송신용 코일;
   상기 제 1 송신용 코일 상에 위치하고, 상기 전력 소스로부터 제공되는 상기 전력을 이용하여 자기장을 형성하는 제 2 송신용 코일, 및
   상기 제 1 송신용 코일의 내측 및 상기 제 2 송신용 코일의 내측에 위치하며, 상기 제 1 송신용 코일의 높이 및 상기 제 2 송신용 코일의 높이의 합계보다 큰 높이를 가지는 제 2 페라이트
   를 포함하며,
   상기 제 1 송신용 코일의 외경은, 상기 제 2 송신용 코일의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 무선 전력 송신 장치 상에 무선으로 전력을 수신하기 위한 전자 장치가 위치한 경우, 상기 제 2 페라이트 및 상기 전자 장치 내의 수신용 코일 사이의 거리가 0.3mm 내지 30mm 가 되도록, 상기 제 2 페라이트의 높이가 설정된 무선 전력 송신 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 송신용 코일 및 상기 제 2 송신용 코일은 스파이럴 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제 1 송신용 코일 및 상기 제 2 송신용 코일의 제 1 방향으로 연장된 부분의 폭은, 상기 제 1 송신용 코일 및 상기 제 2 송신용 코일의 제 2 방향으로 연장된 부분의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 송신용 코일의 내경 및 상기 제 2 페라이트의 외경 사이의 차이는 0 내지 10mm 가 되도록 설정된 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 송신용 코일은 상기 제 2 송신용 코일에 직렬 또는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.
12. 무선 전력 송신 장치에 있어서,
    전력 소스;
    시트(sheet) 형태를 가지는 제 1 페라이트;
    상기 제 1 페라이트 상에 위치하고, 상기 전력 소스로부터 제공되는 전력을 이용하여 자기장을 형성하는 제 1 송신용 코일;
    상기 제 1 송신용 코일 상에 위치하고, 상기 전력 소스로부터 제공되는 상기 전력을 이용하여 자기장을 형성하는 제 2 송신용 코일, 및
    상기 제 1 송신용 코일의 내측 및 상기 제 2 송신용 코일의 내측에 위치하는 제 2 페라이트
    를 포함하며,
    상기 제 1 송신용 코일의 외경은, 상기 제 2 송신용 코일의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.
13. 자기장 생성을 위한 구조체에 있어서,
    시트(sheet) 형태를 가지는 제 1 페라이트;
    상기 제 1 페라이트 상에 위치하고, 외부로부터 제공되는 전력을 이용하여 자기장을 형성하는 제 1 송신용 코일;
    상기 제 1 송신용 코일 상에 위치하고, 외부로부터 제공되는 상기 전력을 이용하여 자기장을 형성하는 제 2 송신용 코일, 및
    상기 제 1 송신용 코일의 내측 및 상기 제 2 송신용 코일의 내측에 위치하며, 상기 제 1 송신용 코일의 높이 및 상기 제 2 송신용 코일의 높이의 합계보다 큰 높이를 가지는 제 2 페라이트
    를 포함하며,
    상기 제 1 송신용 코일의 외경은, 상기 제 2 송신용 코일의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 구조체.
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 송신용 코일 및 상기 제 2 송신용 코일은 스파이럴 형태를 가지며,
    상기 제 1 송신용 코일 및 상기 제 2 송신용 코일의 제 1 방향으로 연장된 부분의 폭은, 상기 제 1 송신용 코일 및 상기 제 2 송신용 코일의 제 2 방향으로 연장된 부분의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 구조체.
20. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 송신용 코일은 상기 제 2 송신용 코일에 직렬 또는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 구조체.
    

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