KR101408149B1 - Exterior case of mobile phone for wireless charging using electromagnetic coupled resonance method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자기 감응공명을 이용한 핸드폰 배터리의 무선 충전 기능을 갖는 핸드폰 케이스에 관한 것이다. 무선 충전용 핸드폰 케이스는, 핸드폰 배면에 구비되는 케이스 본체와, 이에 납작한 스파이럴 구조로 배치되어 외부에서 공급되는 고주파 전력을 공진시키는 수전용 공진코일과, 그 내부에 배치되어 전력을 수신하는 급전코일; 및 수신된 전력을 정류하여 배터리로 전력을 공급하는 RF 정류기로 이루어진다. 이에 의해 핸드폰을 전력 전송장치로부터 수 미터 이격한 상태에서 핸드폰을 사용하면서도 배터리 충전이 가능하다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mobile phone case having a wireless charging function of a mobile phone battery using electromagnetic resonance resonance. A wireless charging cellular phone case includes a case body provided on a back surface of a cellular phone, a power supply coil disposed inside the case and receiving power, the power supply coil being disposed in a flat spiral structure to resonate high frequency power supplied from the outside; And an RF rectifier for rectifying the received power to supply power to the battery. This makes it possible to charge the battery while using the mobile phone while the mobile phone is separated from the power transmission device by several meters.
Description
본 발명은 전자기 감응공명을 이용한 핸드폰 배터리의 무선 충전 기능을 갖는 핸드폰 케이스에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
종래의 핸드폰 배터리의 충전 방식은 크게 전원에 유선으로 연결하는 유선 충전 방식과, 전원에 직접 연결하지 않고 전자기 유도를 이용한 무선 충전 방식으로 나누어 볼 수 있다.The conventional charging method of the mobile phone battery can be roughly classified into a wired charging method which is connected to a power source by wire, and a wireless charging method which is performed by using electromagnetic induction without being directly connected to a power source.
유선 충전 방식의 경우, 핸드폰 일측 또는 하측에 형성된 충전 단자에 충전용 어댑터를 연결하고, 어댑터의 코드를 전원 콘센트에 연결하였다.In the case of the wired charging system, a charging adapter was connected to a charging terminal formed on one side or lower side of a mobile phone, and a cord of the adapter was connected to a power outlet.
무선 충전 방식의 경우, 도 1의 좌측과 같이 핸드폰 배면 케이스에 전자기 유도코일을 설치하고, 도 2와 같이 핸드폰 케이스의 전자기 유도코일에 자기장을 인가할 수 있도록 송전 코일이 설치된 충전용 패드를 구비한다.In the case of the wireless charging system, an electromagnetic induction coil is provided on the back of the mobile phone as shown in the left side of FIG. 1, and a charging pad provided with a transmission coil for applying a magnetic field to the electromagnetic induction coil of the mobile phone case .
핸드폰은 도 2와 같이, 충전용 패드 상에 올려놓는 순간부터 충전이 시작된다. 이러한 무선 방식은 핸드폰뿐만 아니라 전동 칫솔 등에 많이 사용되고 있다.As shown in Fig. 2, the mobile phone starts charging from the moment it is placed on the charging pad. Such a wireless system is widely used in electric toothbrushes as well as mobile phones.
이러한 기술을 채용한 핸드폰 충전 장치의 일예로서 한국 등록특허 제10-1055280호(발명의 명칭 : 근거리 무선 통신을 이용한 무선 충전 시스템 및 무선 충전용 케이스)가 개시된 바 있다. 이 기술은 근거리 무선 통신(Near Field Communication) 방식을 이용하여 신호를 송신하는 베이스 스테이션(상술한 충전용 패드에 해당)과, 그 신호를 충전용 전원으로 변환 출력하는 핸드폰 케이스로 이루어진다.Korean Patent No. 10-1055280 (entitled " Wireless charging system using short range wireless communication and wireless charging case) " has been disclosed as an example of a mobile phone charging apparatus employing such a technique. This technology is composed of a base station (corresponding to the above-described charging pad) for transmitting a signal by using a near field communication system and a cellular phone case for converting and outputting the signal into a charging power source.
위와 같은 전자기 유도를 이용한 무선 충전 방식은 충전용 어댑터를 핸드폰 및 전원에 연결할 필요가 없다는 점에서 유선 방식보다는 편리하나, 전자기 유도 코일과 송전 코일은 불과 수 센티미터 이내에 이격시켜야만 충전이 가능하므로 사용상 제한이 따랐다. The wireless charging method using the electromagnetic induction as described above is more convenient than the wire method in that it is not necessary to connect the charging adapter to the mobile phone and the power source. However, since the electromagnetic induction coil and the transmission coil must be separated within a few centimeters, I followed.
구체적으로, 사용자는 충전을 위해서 자신의 핸드폰을 충전용 패드에 올려놓아야 하므로 충전중 핸드폰 사용이 어렵다는 문제점이 있었다. 또한 핸드폰 사용을 위하여 핸드폰을 충전용 패드로부터 분리하는 순간 충전 작동이 정지되므로 그만큼 충전에 소요되는 시간이 늘어날 수밖에 없었다.Specifically, the user has to place his or her cell phone on the charging pad in order to charge the mobile phone, which makes it difficult to use the cell phone during charging. Also, since the charging operation is stopped as soon as the mobile phone is separated from the charging pad for use of the mobile phone, the time required for the charging has increased.
특히, 휴게소나 편의점과 같이 다수개의 핸드폰을 동시에 충전하는 장치가 필요한 경우, 핸드폰을 동시에 여러 개 올려놓을 수 있도록 충전용 패드의 면적도 그에 비례하여 커져야 하므로 제조 단가가 상승한다는 문제점이 있었다.Particularly, when a device for simultaneously charging a plurality of mobile phones is required, such as a rest area or a convenience store, the area of the charging pad must be increased in proportion to the number of mobile phones to be mounted at the same time.
공개특허공보 제10-2010-0125894호(2010.12.01. 공개)Published Patent Publication No. 10-2010-0125894 (Dec. 1, 2010)
상술한 배경 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 핸드폰을 충전용 패드에 올려놓지 않고 사용자가 소지한 상태에서도 충전이 가능한 무선 충전용 핸드폰 케이스를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problems of the background art described above, and it is an object of the present invention to provide a cellular phone case for wireless charging which can be charged even when the cellular phone is not carried on a charging pad.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 핸드폰 배터리의 무선 충전을 위한 무선 충전용 핸드폰 케이스로서, 상기 핸드폰 배면에 구비되는 케이스 본체; 상기 케이스 본체에 납작한 스파이럴 구조로 배치되어 외부에서 공급되는 고주파 전력을 공진시키는 수전용 공진코일; 상기 수전용 공진코일 내부에 배치되어 상기 수전용 공진코일로부터 전력을 수신하는 급전코일; 및 상기 급전코일로 수신된 전력을 정류하여 상기 배터리로 전력을 공급하는 RF 정류기; 를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a mobile phone case for wireless charging of a mobile phone battery, the mobile phone case comprising: a case body provided on a back surface of the mobile phone; A reception-specific resonance coil disposed in the case body in a flat spiral structure to resonate high-frequency power supplied from the outside; A feed coil disposed in the water-receiving resonance coil and receiving power from the water-supplied resonance coil; And an RF rectifier for rectifying power received by the power supply coil and supplying power to the battery; .
바람직하게, 상기 케이스 본체는, 상기 핸드폰의 배면을 구성한다. 이때, 일단은 상기 RF 정류기에 연결되고, 타단은 상기 케이스 본체를 상기 핸드폰 배면에 결합시 상기 배터리의 연결단자에 전기적으로 연결되어 상기 RF 정류기에 의해 정류된 전력을 상기 배터리에 공급하는 커넥터; 를 더 포함한다.Preferably, the case body constitutes the back surface of the cellular phone. A connector having one end connected to the RF rectifier and the other end electrically connected to a connection terminal of the battery when the case body is coupled to the back of the cellular phone and supplying power rectified by the RF rectifier to the battery; .
또는 상기 케이스 본체는, 상기 핸드폰의 배면 커버를 감싸도록 탈부착된다. 이때, 일단은 상기 RF 정류기에 케이블로 연결되고, 타단은 상기 핸드폰 외측면에 형성된 충전단자에 삽입됨으로써 상기 RF 정류기에 의해 정류된 전력을 상기 배터리에 공급하는 커넥터; 를 더 포함한다.Or the case body is detachably attached so as to surround the back cover of the cellular phone. A connector having one end connected to the RF rectifier by a cable and the other end inserted into a charging terminal formed on an outer surface of the mobile phone to supply power rectified by the RF rectifier to the battery; .
본 발명의 무선 충전용 핸드폰 케이스에 의하면, 전자기감응공명 방식을 채택하여 전력 전송장치로부터 수 미터 이격한 거리에서도 핸드폰 배터리의 충전이 가능하므로, 사용자가 핸드폰을 사용하면서도 충전이 가능하다. 이에 따라 충전 대상이 되는 핸드폰 개수가 많아지더라도 전력 전송장치의 면적을 확장시킬 필요가 없어, 전력 전송장치의 소형화가 가능하다.According to the mobile phone case for wireless charging according to the present invention, the mobile phone battery can be charged even at a distance of several meters from the power transmission device by adopting the electromagnetic sensitive resonance method, so that the user can charge the mobile phone while using the mobile phone. Accordingly, even if the number of mobile phones to be charged increases, it is not necessary to expand the area of the power transmission device, thereby making it possible to miniaturize the power transmission device.
또한 본 발명에 의하면, 무선 충전용 핸드폰 케이스를 핸드폰의 배면 커버로 구성함으로써 핸드폰의 디폴트 기능으로 사용하는 이외에, 핸드폰 배면 커버를 감쓰는 보조 케이스 형태로 제작하여 기존 핸드폰 제품에 적용이 가능하다.According to the present invention, the cellular phone case for wireless charging is configured as a back cover of a cellular phone, so that it is used as a default function of a cellular phone.
또한 본 발명에 의하면, 수전용 공진코일을 핸드폰 케이스 내부 표면에 부착하거나, 케이스 내부에 매립시킴으로써 기존 케이스의 부피를 그대로 유지할 수 있다는 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage that the volume of the existing case can be maintained by attaching the water-receiving resonance coil to the inner surface of the cellular phone case or by embedding it in the case.
도 1은 종래의 전자기 유도 방식에 의한 무선 충전용 핸드폰 케이스를 나타내는 사진.
도 2는 종래의 전자기 유도 방식에 의한 충전용 패드와 충전중인 핸드폰을 나타내는 사진.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 무선 충전용 핸드폰 케이스와 핸드폰 본체와의 연결 상태를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 무선 충전용 핸드폰 케이스와 핸드폰 본체와의 연결 상태를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 충전용 핸드폰 케이스가 장착된 핸드폰과 전력 전송장치를 나타낸 구성도.1 is a photograph showing a cell phone case for wireless charging according to a conventional electromagnetic induction method;
2 is a photograph showing a charging pad and a mobile phone being charged by a conventional electromagnetic induction method.
FIG. 3 is a view showing a connection state between a mobile phone case for wireless charging and a mobile phone body according to the first embodiment of the present invention; FIG.
4 is a view showing a connection state between a mobile phone case for wireless charging and a mobile phone body according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a mobile phone and a power transmission device equipped with a charging mobile phone case according to the present invention. FIG.
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명의 실시예는 핸드폰 충전용 케이스 본체가 핸드폰의 배면을 직접 구성하는 제1실시예와, 핸드폰의 배면 커버를 감싸도록 탈부착되는 제2실시예로 나누어 볼 수 있다. 제2실시예의 케이스 본체는 핸드폰을 충격이나 긁힘으로부터 보호하기 위한 액세서리 제품으로 판매되는 보조 케이스에 해당된다.The embodiment of the present invention can be divided into a first embodiment in which the cellular phone charging case body directly configures the back surface of the cellular phone and a second embodiment in which the cellular phone is detachably attached to surround the back cover of the cellular phone. The case body of the second embodiment corresponds to a secondary case sold as an accessory product for protecting the cellular phone from impact or scratches.
제1실시예에 의한 핸드폰 충전용 케이스는, 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스 본체(10), 수전용 공진코일(11), 급전코일(12), RF 정류기(13) 및 커넥터(14)로 이루어진다.3, the case for charging mobile phones according to the first embodiment includes a
케이스 본체(10)는, 일반 핸드폰 케이스와 동일하게 핸드폰(1) 배면에 노출된 배터리, 카메라, 확장 메모리, USIM 칩 등의 전자기기를 외부로부터 보호하기 위하여 필수적으로 구비된다.The
수전용 공진코일(11)은, 케이스 본체(10)에 납작한 형태의 스파이럴 구조로 배치되어, 도 5와 같이 외부의 전력 전송장치(30)로부터 공급되는 고주파 전력을 공진시킨다.The water-receiving
급전코일(12)은, 수전용 공진코일(11) 내부에 배치되고, 그 일측으로 인출되어, 수전용 공진코일(11)로부터 전력을 수신한다.The
상술한 수전용 공진코일(11)과 급전코일(12) 중 적어도 어느 하나는, 케이스 본체(10)의 내부 표면에 부착하거나, 패턴을 형성하여 제작할 수 있다. 또는 외부에서 보이지 않도록 케이스 본체(10) 내부에 매립되도록 제작함으로써 코일의 단선을 방지함과 동시에 핸드폰 내부 전자기기와의 간섭을 최소화할 수 있다. 이에 의해 수전용 공진코일(11)과 급전코일(12)이 설치되는 공간은 무시할 수 있는 수준이 된다. At least one of the water-receiving
RF 정류기(13)는, 급전코일(12)로 수신된 전력을 정류하여 설정된 DC 전력을 제공한다.The
커넥터(14)는, RF 정류기(13)와 핸드폰(1) 배터리(2)의 연결단자(3)를 전기적으로 연결하는 구성으로서, 케이스 본체(10)를 핸드폰(1) 배면에 체결시 전기적으로 연결되도록 구성된다. 이러한 커넥터(14)와 연결단자(3)의 구조는, 도면에 표시하지는 않았으나, 접촉 또는 삽입에 의한 전기적 연결이 가능하다.The
상술한 제1실시예에 의한 핸드폰 충전용 케이스에 전력을 송신하기 위한 전력 송신장치(30)의 일예는, 도 5에 도시된 바와 같다.An example of the power transmitting
전력 송신장치(30)는, 전원(31)에 연결된 RF 발진기(32)로부터 고주파 전력을 발생시키고, 발생된 고주파 전력은 RF 증폭기(33)에 의해 증폭되어 급전코일(34)로 공급된다. 급전코일(34) 둘레에는 스파이럴 형태의 송전용 공진코일(35)이 구비되어 상술한 수전용 공진코일(11)로 공진 주파수의 전력을 전송한다.The
이때 전력 송신장치(30)와 핸드폰 충전용 케이스가 장착된 핸드폰(1) 사이의 거리 d는 수 미터가 된다. 즉, 핸드폰 본 발명의 핸드폰 충전용 케이스가 장착된 핸드폰(1)을 소지한 사용자가 전력 송신장치(30)로부터 수 미터 범위 이내에만 있으면 자동으로 핸드폰 배터리(2)가 충전된다. 따라서 사용자는 배터리(2)를 충전하면서 핸드폰을 자유롭게 사용할 수 있다. 또한 핸드폰을 올려놓는 종래의 충전용 패드와 달리, 충전시키려는 핸드폰의 장소적인 제약이 없어 충전 대상이 되는 핸드폰의 개수가 많아지더라도 전력 송신장치(30)의 크기를 크게 할 필요가 없으므로 장치의 소형화가 가능하다.At this time, the distance d between the
제2실시예에 의한 핸드폰 충전용 케이스는, 도 4에 도시된 바와 같이, 케이스 본체(20), 수전용 공진코일(21), 급전코일(22), RF 정류기(23) 및 커넥터(24)로 이루어진다. 수전용 공진코일(21), 급전코일(22), RF 정류기(23)는 제1실시예와 ㄷ동일하므로 설명을 생략하며, 이하에서는 제1실시예와의 차이점에 대해서만 설명한다.4, the case for charging the mobile telephone according to the second embodiment includes a
케이스 본체(20)는, 통상의 핸드폰(1)의 배면 커버를 감싸도록 탈부착되는 것으로, 핸드폰을 충격이나 긁힘으로부터 보호하기 위한 케이스이다. 즉, 제2실시예의 케이스 본체(20)는, 제1실시예와 달리 현재 시중에 판매되는 모든 핸드폰에 적용이 가능하다는 장점이 있다.The
커넥터(24)는 통상적으로 핸드폰(1) 하측단에 형성된 충전단자(4)에 결합이 가능하도록 RF 정류기(23)와 케이블로 연결된다.The
따라서 사용자는 케이스 본체(20)를 핸드폰(1) 배면에 결합시킨 상태에서, 커넥터(24)를 핸드폰(1)충전단자(4)에 삽입한 상태에서, 도 5와 같이, 전력 송신장치(30)로부터 수 미터 범위에 있기만 하면 충전이 가능하다.
5, in a state where the
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 중심으로 하여 그 변형물과 균등물에까지 미침은 자명하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
1 : 핸드폰 2 : 배터리
3 : 연결단자 4 : 충전단자
10, 20 : 케이스 11, 21 : 수전용 공진코일
12, 22 : 급전코일 13, 23 : RF 정류기
14, 24 : 커넥터 30 : 전력 전송장치
31 : 전원 32 : RF 발진기
33 : RF 증폭기 34 : 급전코일
35 : 송전용 공진코일 1: Mobile phone 2: Battery
3: Connection terminal 4: Charging terminal
10, 20:
12, 22: power feeding coils 13, 23: RF rectifier
14, 24: connector 30: power transmission device
31: power supply 32: RF oscillator
33: RF amplifier 34: power supply coil
35: transmission-only resonance coil
Claims (5)
상기 핸드폰 배면에 구비되는 케이스 본체;
상기 케이스 본체에 납작한 스파이럴 구조로 배치되어 외부에서 공급되는 고주파 전력을 공진시키는 수전용 공진코일;
상기 수전용 공진코일 내부에 배치되어 상기 수전용 공진코일로부터 전력을 수신하는 급전코일; 및
상기 급전코일로 수신된 전력을 정류하여 상기 배터리로 전력을 공급하는 RF 정류기;
를 포함하며,
상기 수전용 공진코일 및 상기 급전코일 중 적어도 하나는 상기 케이스 본체 내부에 매립 설치되는 것인 무선 충전용 핸드폰 케이스.A mobile phone case for wireless charging for wireless charging of a mobile phone battery,
A case body provided on a back surface of the mobile phone;
A reception-specific resonance coil disposed in the case body in a flat spiral structure to resonate high-frequency power supplied from the outside;
A feed coil disposed in the water-receiving resonance coil and receiving power from the water-supplied resonance coil; And
An RF rectifier for rectifying the power received by the power feed coil to supply power to the battery;
/ RTI >
Wherein at least one of the water-receiving resonance coil and the power supply coil is embedded in the case body.
상기 케이스 본체는, 상기 핸드폰의 배면을 구성하는 것을 특징으로 하는 무선 충전용 핸드폰 케이스.The method according to claim 1,
And the case main body constitutes a back surface of the mobile phone.
일단은 상기 RF 정류기에 연결되고, 타단은 상기 케이스 본체를 상기 핸드폰 배면에 결합시 상기 배터리의 연결단자에 전기적으로 연결되어 상기 RF 정류기에 의해 정류된 전력을 상기 배터리에 공급하는 커넥터; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전용 핸드폰 케이스.3. The method of claim 2,
A connector having one end connected to the RF rectifier and the other end electrically connected to a connection terminal of the battery when the case body is coupled to the back of the mobile phone and supplying the power rectified by the RF rectifier to the battery; Wherein the mobile phone case further comprises:
상기 케이스 본체는, 상기 핸드폰의 배면 커버를 감싸도록 탈부착되는 것을 특징으로 하는 무선 충전용 핸드폰 케이스.The method according to claim 1,
Wherein the case body is detachably attached to cover the back cover of the mobile phone.
일단은 상기 RF 정류기에 케이블로 연결되고, 타단은 상기 핸드폰 외측면에 형성된 충전단자에 삽입됨으로써 상기 RF 정류기에 의해 정류된 전력을 상기 배터리에 공급하는 커넥터; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전용 핸드폰 케이스.5. The method of claim 4,
A connector having one end connected to the RF rectifier by a cable and the other end inserted into a charging terminal formed on an outer surface of the mobile phone to thereby supply power rectified by the RF rectifier to the battery; Wherein the mobile phone case further comprises:
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