KR100995532B1

KR100995532B1 - 적층 구조의 직물형 인덕터

Info

Publication number: KR100995532B1
Application number: KR1020080113030A
Authority: KR
Inventors: 유회준; 이슬기
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2010-11-22
Also published as: KR20100054217A

Abstract

본 발명은 적층 구조를 갖는 직물형 인덕 터에 관한 것이다.

본 발명에 따른 적층 구조의 직물형 인덕터는 직물기판 및 직물기판 상에서 전도성 물질이 나선형으로 패터닝되어 형성된 권선 패턴을 포함하는 복수개의 인덕터를 포함하고, 복수개의 인덕터들은 서로 적층되되 각 권선 패턴은 각 권선 패턴을 따라 흐르는 전류의 방향이 동일하도록 서로 직렬로 연결된다.

본 발명에 따른 직물형 인덕터는 수 개의 인덕터들이 모두 같은 방향으로 전류가 흐르도록 직렬 연결되어 있으므로, 적층되는 인덕터 개수만큼 인덕턴스가 증가된다. 또한, 직물의 두께 자체가 얇아서 여러 층으로 구성되더라도 부피의 증가가 거의 없으며, 면적은 일정하므로, 크기의 증가 없이 인덕턴스만 증가시킬 수 있다.

착용형 컴퓨터, 평면형 인덕터, 권선, 아일릿(Eyelet), 전도성 섬유

Description

적층 구조의 직물형 인덕터{A FABRIC TYPE INDUCTOR OF MULTI-LAYER STRUCTURE}

본 발명은 적층 구조를 갖는 직물형 인덕터에 관한 것이다.

착용형 컴퓨터에 대한 관심이 증가하면서, 옷에 장착되는 유연한 입력 장치 또는 통신 장치 등이 개발되고 있다. 특히, 직물형 기판에 제작된 인덕턴스를 사용하는 통신 장치가 많이 개발되고 있는데, 이 때 통신 거리가 인덕턴스의 크기에 비례하므로 큰 인덕터의 사용이 요구되고 있다. 그러나, 착용형 컴퓨터의 특성상 크기가 큰 인덕터를 옷에 장착하는 것에는 무리가 따른다. 따라서 통신 거리와 인덕터의 크기는 상호 교환 조건의 관계에서 있어서, 어느 쪽을 희생시켜야 하는 문제점이 존재하게 된다.

본 발명은 직물형 기판을 이용하여 인덕터의 물리적 크기를 최소화시키면서, 수 개의 인덕터를 직렬 연결하여 인덕터의 인덕턴스를 증가 시키는 것에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 적층 구조의 직물형 인덕터는 직물기판 및 직물기판 상에서 전도성 물질이 나선형으로 패터닝되어 형성된 권선 패턴을 포함하는 복수개의 인덕터를 포함하고,

복수개의 인덕터들은 서로 적층되되, 각 권선 패턴은 각 권선 패턴을 따라 흐르는 전류의 방향이 동일하도록 서로 직렬로 연결된 것이 바람직하다.

전도성 물질에는 실버 페이스트, 카본 페이스트, 탄소나노튜브 페이스트 및 전도성 폴리머 중 적어도 하나 이상이 포함된 것이 바람직하다.

각 권선 패턴들이 서로 직렬로 연결되도록 각 권선 패턴들의 단자 사이를 전기적으로 연결하는 전도성 섬유를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 적층 구조의 직물형 인덕터는 직물기판 및 직물기판 상에서 전도성 물질이 나선형으로 패터닝되어 형성된 제1 권선 패턴을 포함하는 제1 인덕터 및 직물기판 및 직물기판 상에서 전도성 물질이 나선형으로 패터닝되어 형성되되, 제1 권선 패턴과 좌우 대칭인 형태로 패터닝되어 형성된 제2 권선 패턴을 포함하는 제2 인덕터를 포함하고,

제1 인덕터와 제2 인덕터가 교대로 번갈아가며 적층되되, 제1 권선 패턴과 제2 권선 패턴 사이는 제1 권선 패턴과 제2 권선 패턴을 따라 흐르는 전류의 방향이 동일하도록 서로 직렬로 연결된 것이 바람직하다.

제1 권선 패턴 및 제2 권선 패턴을 구성하는 전도성 물질에는 실버 페이스 트, 카본 페이스트, 탄소나노튜브 페이스트 및 전도성 폴리머 중 적어도 하나 이상이 포함된 것이 바람직하다.

제1 권선 패턴과 제2 권선 패턴의 단자에 관통구멍이 형성되고, 제1 권선 패턴과 제2 권선 패턴이 서로 직렬로 연결되도록 관통구멍을 통해 삽입 고정되어 제1 권선 패턴과 제2 권선 패턴의 단자 사이를 전기적으로 연결하는 전도성 물질 더 포함하는 것이 바람직하다.

제1 권선 패턴과 제2 권선 패턴 사이를 전기적으로 연결하는 전도성 물질에는 금속 아일릿이 포함된 것이 바람직하다.

제1 권선 패턴과 제2 권선 패턴이 서로 직렬로 연결되도록 제1 권선 패턴과 제2 권선 패턴의 단자 사이를 전기적으로 연결하는 전도성 섬유를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 직물형 인덕터는 수 개의 인덕터들이 모두 같은 방향으로 전류가 흐르도록 직렬 연결되어 있으므로, 적층되는 인덕터 개수만큼 인덕턴스가 증가된다.

또한, 직물의 두께 자체가 얇아서 여러 층으로 구성되더라도 부피의 증가가 거의 없으며, 면적은 일정하므로, 크기의 증가 없이 인덕턴스만 증가 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 기술이 되는 직렬 연결된 인덕터의 인덕턴스 합에 관한 개 념도이다.

일반적으로, 두 개 이상의 권선이 직렬 연결되어 있는 경우, 각 권선에 흐르는 전류의 방향에 따라서 권선들의 인덕턴스가 합쳐지거나 상쇄된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 권선 1, 권선 2, 권선 3 및 권선 4가 서로 직렬로 연결되어 있는 경우 권선 1, 권선 2 및 권선 3에 흐르는 전류의 방향이 동일하고, 권선 4에 흐르는 전류의 방향이 권선 1, 권선 2 및 권선 3에 흐르는 전류의 방향과 반대이면, 인덕턴스의 총 합(L)은 권선 1, 권선 2 및 권선 3의 인덕턴스의 합(L1+L2+L3)에서 권선 4의 인덕턴스(L4)만큼 상쇄된 값을 갖게 된다.

이하에는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적층 구조의 직물형 인덕터에 대해 상세히 설명한다.

[제1 실시예]

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인덕터들의 기본 구성과 연결구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 직물형 인덕터는 실질적으로 모양이 동일한 권선 패턴이 형성된 인덕터들로 구성되며, 설명의 편의를 위해 인덕터 마다 도면 부호를 달리하여 설명하도록 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 적층 구조의 직물형 인덕터는 직물기판(101, 201) 및 직물기판(101, 201) 상에서 전도성 물질이 나선형으로 패터닝되어 형성된 권선 패턴(110, 210)을 포함하는 복수개의 인덕터(100, 200)를 포함한다. 각각의 권선 패턴들(110, 210)은 제1 단자(111, 211)에서부터 제2 단자(113, 213) 까지 나선형으로 패터닝 되어 있다.

또한, 복수개의 인덕터들(100, 200)은 서로 적층되어 있으며, 각각의 권선 패턴들(110, 210)은 모두 같은 방향으로 전류가 흐를 수 있도록 서로 직렬로 연결되어 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 인덕터(100)와 제2 인덕터(200)가 적층되는 경우, 제1 권선 패턴(110)의 제1 단자(111)와 제2 권선 패턴(210)의 제2 단자(213)가 전도성 섬유에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 경우, 전류(I)는 제1 권선 패턴(110)의 제2 단자(113)를 통해 입력되어 제1 권선 패턴(110)을 따라 흐른 뒤, 제1 권선 패턴(110)의 제1 단자(111)에서 제2 권선 패턴(210)의 제2 단자(213)로 입력되어 제2 권선 패턴(210)을 따라 흐르게 되는데, 이 때, 제1 권선 패턴(110)에 흐르는 전류(I)의 방향과 제2 권선 패턴(210)에 흐르는 전류(I)의 방향은 동일하다.

또한, 제1 권선 패턴(110)의 제2 단자(113)와 제2 권선 패턴(210)의 제1 단자(211) 사이를 전도성 섬유로 연결하여 제1 인덕터(100)와 제2 인덕터(200)를 직렬 연결할 수 있다. 이 때, 전류가 입력되는 단자는 제1 권선 패턴(110)의 제1 단자(111) 또는 제2 권선 패턴(210)의 제2 단자(213)일 수 있다. 이와 같은 연결방식으로 수 개의 인덕터를 적층하여 직렬 연결할 수 있다.

권선 패턴을 구성하는 전도성 물질에는 실버 페이스트(silver paste), 카본 페이스트(carbon paste), 탄소나노튜브 페이스트(CNT paste) 및 전도성 폴리머 중 적어도 하나 이상의 물질이 포함될 수 있다.

권선 패턴의 형성 방법은, 먼저, 권선 모양으로 뚫린 구멍이 형성된 마스크 를 직물기판 상에 배치시킨 후, 전도성 물질을 마스크를 향해 도포하면, 마스크를 통과한 전도성 물질이 직물기판 상에서 권선 모양으로 증착된다. 이후, 증착된 전도성 물질을 약 150도에서 건조시키면, 직물기판 상에서 인쇄된 권선 패턴을 얻을 수 있게 된다.

도 3은 제1 실시예에 따른 직물형 인덕터의 전체적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 적층된 인덕터들(100, 200)은 직물기판의 가장자리에 형성된 접착제(10)에 의해 서로 접착되고, 각각의 권선 패턴들은 단자 사이에 연결된 전도성 섬유(20)에 의해 직렬로 연결된다.

따라서, 본 발명에 따른 직물형 인덕터는 수 개의 인덕터들이 모두 같은 방향으로 전류가 흐르도록 직렬 연결되어 있으므로, 적층되는 인덕터 개수만큼 인덕턴스가 증가된다.

또한, 직물형 기판 상에 제작된 인덕터 수 개를 층으로 쌓은 후 직렬 연결하여 이들을 하나의 인덕터로써 이용한다. 따라서 직물의 두께 자체가 얇아서 여러 층으로 구성되더라도 부피의 증가가 거의 없으며, 면적은 일정하므로, 크기의 증가 없이 인덕턴스만 증가 시킬 수 있다. 인덕턴스를 이용한 착용형 컴퓨터의 통신 장치에 적용될 경우, 작은 크기의 인덕터로도 통신 거리를 증가시킬 수 있다.

[제2 실시예]

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인덕터들의 기본 구성과 연결구조를 개 략적으로 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 적층 구조의 직물형 인덕터는 제1 인덕터(300)와 제2 인덕터(400)를 복수 개 포함한다.

제1 인덕터(300)는 직물기판(301) 및 그 직물기판(301) 상에서 전도성 물질이 패터닝되어 형성된 제1 권선 패턴(310)을 포함한다. 제1 권선 패턴(310)은 제1 단자(311)에서부터 제2 단자(313)까지 나선형으로 패터닝 되어 있다.

제2 인덕터(400)는 직물기판(401) 및 그 직물기판(401) 상에서 전도성 물질이 패터닝 되어 형성된 제2 권선 패턴(410)을 포함한다. 제2 권선 패턴(410)은 제1 단자(411)에서부터 제2 단자(413)까지 나선형으로 패터닝 되어 있다. 또한, 제2 권선 패턴(410)은 제1 권선 패턴(310)과 좌우 대칭인 모양을 갖는다.

제1 권선 패턴(300)과 제2 권선 패턴(400)을 구성하는 전도성 물질에는 실버 페이스트(silver paste), 카본 페이스트(carbon paste), 탄소나노튜브 페이스트(CNT paste) 및 전도성 폴리머 중 적어도 하나 이상의 물질이 포함될 수 있다.

권선 패턴의 제조 방법은, 먼저, 권선된 모양으로 뚫려진 구멍이 형성된 마스크를 직물기판 상에 배치시킨 후, 전도성 물질을 마스크를 향해 도포하면, 마스크를 통과한 전도성 물질이 직물기판 상에서 권선 모양으로 증착된다. 이후, 증착된 전도성 물질을 약 150도에서 건조시키면, 직물기판 상에서 인쇄된 권선 패턴을 얻을 수 있게 된다.

복수개의 제1 인덕터(300)와 제2 인덕터(400)는 교대로 번갈아가며 적층되고, 제1 권선 패턴(310)과 제2 권선 패턴(410)은 제1 권선 패턴(310)과 제2 권선 패턴(410)을 따라 흐르는 전류의 방향이 동일하도록 서로 직렬로 연결되어 있다.

예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 인덕터(300)와 제2 인덕터(400)로 이루어진 한 쌍이 적층되는 경우, 제1 권선 패턴(310)의 제1 단자(311)와 제2 권선 패턴(410)의 제1 단자(411)가 접속될 수 있다. 이러한 경우, 전류(I)는 제1 권선 패턴(310)의 제2 단자(313)를 통해 입력되어 제1 권선 패턴(310)을 따라 흐른 뒤, 제1 권선 패턴(310)의 제1 단자(311)에서 제2 권선 패턴(413)의 제1 단자(411)로 입력되어 제2 권선 패턴(413)을 따라 흐르게 되는데, 이 때, 제1 권선 패턴(310)을 통해 흐르는 전류(I)의 방향과 제2 권선 패턴(410)을 통해 흐르는 전류(I)의 방향은 동일하다.

또한, 제1 권선 패턴(310)의 제2 단자(313)와 제2 권선 패턴(410)의 제2 단자(413) 사이를 연결하여 제1 인덕터(300)와 제2 인덕터(400)를 직렬 연결할 수 있다. 이와 같은 경우도 제1 권선 패턴(310)을 통해 흐르는 전류(I)의 방향과 제2 권선 패턴(410)을 통해 흐르는 전류(I)의 방향은 동일하다.

제1 인덕터(300)와 제2 인덕터(400)는 제1 권선 패턴(310)과 제2 권선 패턴(410)의 단자 사이를 연결하는 전도성 섬유에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 도 5a에 도시된 바와 같이, 제1 인덕터(300)의 제1 단자(310)와 제2 인덕터(400)의 제1 단자(410) 각각 형성된 관통 구멍을 통하여 삽입 고정된 전도성 물질에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.

전도성 물질은 도 5b에 도시된 바와 같은 금속의 아일릿(Eyelet)(30)일 수 있다. 하나의 아일릿으로 구성된 경우에는, 도6에 도시된 바와 같이, 여러 장으로 적층된 직물에 관통구멍을 형성한 후, 직물의 일측 면의 관통구멍을 통하여 아일릿(30)을 삽입하고, 직물의 타측 면의 관통구멍을 통해 나온 아일릿(30) 일부분을 망치 등으로 두드려서 직물의 일측 면의 아일릿(30) 상부와 같은 모양을 내어 여러 장의 직물들을 연결 및 고정한다. 또한, 암수 세트로 구성된 아일릿일 경우에는 직물에 관통구멍을 형성한 후, 암수의 아일릿을 관통구멍을 통해 결합하여 직물들을 연결 및 고정한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 권선 패턴의 모양이 좌우 대칭인 한 쌍의 제1 인덕터(300)와 제2 인덕터(400)는 번갈아 가면서 여러 층으로 적층 될 수 있다.

연결방법은, 전술한 방법과 같이 좌우 대칭인 한 쌍의 제1 인덕터(300)와 제2 인덕터(400)를 적층하여 직렬로 연결하고, 그 한 쌍을 단위로 여러 쌍을 적층하되 서로 직렬로 연결하는 것이다. 더욱 구체적으로, 도 7에서와 같이 제1 인덕터(300)의 제1 단자(311)와 제2 인덕터(400)의 제1 단자(411)가 전기적으로 연결되고, 이와 동일한 방법으로 좌우 대칭인 또 다른 제3 인덕터(500)와 제4 인덕터(600) 한 쌍이 연결된다. 이렇게 두 쌍의 인덕터들은 각 권선 패턴들에 모두 동일한 방향으로 흐를 수 있도록 연결된다. 또한, 수 개의 인덕터들이 이러한 방식으로 직렬 연결되어 하나의 인덕터로써 이용할 수 있다.

연결수단은, 제1 인덕터(300)와 제2 인덕터(400) 한 쌍은 아일릿(30)에 의해 전기적으로 연결되고, 아일릿(30)으로 연결된 인덕터들 간은 전도성 섬유(20)에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 뿐만 아니라, 각 단자 간의 연결은 아일릿을 이용하여 연결될 수 있으며, 전도성 섬유를 이용하여 연결될 수도 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예 따른 직물형 인덕터의 전체적인 구성을 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 직물형 인덕터에는 아일릿(30)과 전도성 섬유(20)에 의해 수 개의 인덕터가 연결되어 있다.

이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 직렬 연결된 인덕터의 인덕턴스 합에 관한 개념도.

도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인덕터들의 기본 구성과 연결 구조를 나타낸 도면.

도 4, 도 5, 도 7 및 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인덕터들의 기본 구성과 연결 구조를 나타낸 도면.

도 6은 아일릿을 이용하여 직물과 직물을 연결하는 방법을 나타낸 도면.

Claims

직물기판 및 상기 직물기판 상에서 전도성 물질이 나선형으로 패터닝되어 형성된 권선 패턴을 포함하는 복수개의 인덕터를 포함하고,

상기 복수개의 인덕터들은 서로 적층되되, 각 권선 패턴은 각 권선 패턴을 따라 흐르는 전류의 방향이 동일하도록 서로 직렬로 연결된, 적층 구조의 직물형 인덕터.
제1항에 있어서,

상기 전도성 물질에는 실버 페이스트, 카본 페이스트, 탄소나노튜브 페이스트 및 전도성 폴리머 중 적어도 하나 이상이 포함된, 적층 구조의 직물형 인덕터.
제1항에 있어서,

상기 각 권선 패턴들이 서로 직렬로 연결되도록 각 권선 패턴들의 단자 사이를 전기적으로 연결하는 전도성 섬유를 더 포함하는, 적층 구조의 직물형 인덕터.
직물기판 및 상기 직물기판 상에서 전도성 물질이 나선형으로 패터닝되어 형성된 제1 권선 패턴을 포함하는 제1 인덕터; 및

직물기판 및 직물기판 상에서 전도성 물질이 나선형으로 패터닝되어 형성되되, 상기 제1 권선 패턴과 좌우 대칭인 형태로 패터닝되어 형성된 제2 권선 패턴을 포함하는 제2 인덕터를 포함하고,

상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터가 교대로 번갈아가며 적층되되, 상기 제1 권선 패턴과 상기 제2 권선 패턴 사이는 상기 제1 권선 패턴과 상기 제2 권선 패턴을 따라 흐르는 전류의 방향이 동일하도록 서로 직렬로 연결된, 적층 구조의 직물형 인덕터.
제4항에 있어서,

상기 제1 권선 패턴 및 상기 제2 권선 패턴을 구성하는 전도성 물질에는 실버 페이스트, 카본 페이스트, 탄소나노튜브 페이스트 및 전도성 폴리머 중 적어도 하나 이상이 포함된, 적층 구조의 직물형 인덕터.
제4항에 있어서,

상기 제1 권선 패턴과 상기 제2 권선 패턴의 단자에 관통구멍이 형성되고,

상기 제1 권선 패턴과 상기 제2 권선 패턴이 서로 직렬로 연결되도록 상기 관통구멍을 통해 삽입 고정되어 상기 제1 권선 패턴과 상기 제2 권선 패턴의 단자 사이를 전기적으로 연결하는 전도성 물질 더 포함하고,

상기 제1 권선 패턴과 상기 제2 권선 패턴 사이를 전기적으로 연결하는 전도성 물질에는 금속 아일릿이 포함된, 적층 구조의 직물형 인덕터.
제4항에 있어서,

상기 제1 권선 패턴과 상기 제2 권선 패턴이 서로 직렬로 연결되도록 상기 제1 권선 패턴과 상기 제2 권선 패턴의 단자 사이를 전기적으로 연결하는 전도성 섬유를 더 포함하는, 적층 구조의 직물형 인덕터.