KR101261267B1 - Coil for non-contact battery charger and winding tool for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
무접점 충전기용 코일의 권선 간격은 코일의 폭방향 내측보다 외측에 배치되는 부분의 권선 간격이 좁게 형성되는 무접점 충전기용 코일 및 이 코일을 제조하기 위한 권선 용구를 개시한다. 이러한 코일 및 권선 용구는 코일의 폭방향 내측보다 외측 부분의 권선 간격이 좁게 형성됨에 따라 코일의 외측부분에서 발생되는 자기장이 강해 충전기의 중심부가 아닌 외곽에서도 용이하게 충전시킬 수 있다.The winding spacing of a coil for a contactless charger discloses a coil for a contactless charger in which a winding spacing of a portion disposed outside the inner side of the coil in a width direction is formed narrower, and a winding tool for manufacturing the coil. Since the coil and the winding tool have a narrower winding distance of the outer part than the inner side in the width direction of the coil, the magnetic field generated in the outer part of the coil is strong, and thus can be easily charged in the outer part of the charger rather than the center of the charger.
Description
본 발명은 이동통신단말기, PDA, 노트북 등과 같은 휴대용 정보통신기기와, 연산기기와, AV기기와, 가전과, 산업용, 수송용의 충전배터리를 충전하기 위해 사용되는 무접점 충전기용 코일 및 이 코일을 제조하기 위한 권선 용구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무접점 충전시 충전효율을 극대화하기 위해 자기발생코일의 형태를 변경한 무접점 충전기용 코일 및 이 코일을 제조하기 위한 권선 용구에 관한 것이다. The present invention relates to a portable information communication device such as a mobile communication terminal, a PDA, a laptop, and the like, a computing device, an AV device, a home appliance, an industrial charger, a coil for a contactless charger used for charging a rechargeable battery for transportation and the coil. The present invention relates to a winding tool for manufacturing a coil, and more particularly, to a coil for a contactless charger in which a shape of a magnetic generating coil is changed to maximize charging efficiency during contactless charging, and a winding tool for manufacturing the coil.
일반적으로 이동통신단말기, PDA, 노트북 등과 같은 휴대용 정보통신기기와, 연산기기와, AV기기와, 가전과, 산업용, 수송용의 충전배터리를 에너지원으로 사용하는 기기들은 충전기가 반드시 필요하다.In general, chargers are required for portable information communication devices such as mobile communication terminals, PDAs, notebook computers, computing devices, AV devices, home appliances, industrial, and transport batteries as energy sources.
그런데 대부분의 기기들의 충전방식은 배터리와 충전기를 전기적으로 접촉시키는 접촉식 충전방식을 채택하고 있다. However, the charging method of most devices employs a contact charging method in which a battery and a charger are electrically contacted.
그러나 접촉식 충전방식에 많은 문제점과 편리성 부족이 야기되면서 비접촉식 충전방식이 개발되었다. 그것이 무접점 충전기이다.However, the contactless charging method has been developed due to a number of problems and lack of convenience. That's a solid state charger.
무접점 충전은 전자기 유도회로를 이용한다. 무접점 충전의 구조는 전류가 흐름에 따라 전자기 유도를 발생시키는 부분과, 상기 발생된 전자기 유도에 의해 전압 전류를 유도시켜 수신부 코일이 이 자계를 받아 충전하는 부분으로 구성된다.Contactless charging uses electromagnetic induction circuits. The contactless charging structure includes a portion that generates electromagnetic induction as a current flows, and a portion in which a voltage is induced by the generated electromagnetic induction so that the receiver coil receives the magnetic field and charges the magnetic field.
도 1은 종래 기술에 따른 무접점 충전 구조를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a contactless charging structure according to the prior art.
배터리는 배터리 셀(1)과 배터리 코어(2)와 자기유도 코일(3)과 배터리 외곽 케이스(4)가 계층을 이루어 구성된다. 그리고 충전기는 충전기 외곽 케이스(5)와 자기발생 코일(6)과 충전기 코어(7)가 계층을 이루어 구성된다.The battery consists of a battery cell (1), a battery core (2), a magnetic induction coil (3) and a battery outer case (4) layered. The charger is composed of a charger outer case (5), the magnetic generating coil (6) and the charger core (7) layered.
이때, 배터리 외곽 케이스(4)와 충전기 외곽 케이스(5)는 도시된 바와 같이 서로 근접된다.In this case, the battery outer case 4 and the charger
배터리 외곽 케이스(4)와 충전기 외곽 케이스(5)가 서로 근접했을 때, 충전기 코어(7)에 유도된 전자기는 충전기의 자기발생 코일(6)로 흐르는 전압 전류에 의해 충전기 외곽 케이스(5)를 통과하고, 이와 같이 충전기 외곽 케이스(5)를 통과한 전자기는 배터리 외곽 케이스(4)를 통과하여 배터리 코어(2)와 자기수신코일 (3)에 다다르게 된다.When the battery outer case 4 and the charger
그러면 배터리 코어(2)로 유도된 전자기에 의해 자기수신 코일(3)에 전압 전류가 발생되고, 이와 같이 발생된 전압 전류는 충전 회로를 거쳐 배터리 셀(1)에 충전된다.Then, a voltage current is generated in the
따라서 충전기에서 배터리로 충전 시에 중요한 것이 충전기 코어(7)와 배터리 코어(2) 간의 거리이다. 이러한 배터리 코어(2)의 면과 충전기 코어(7)의 면 사이의 거리(G)를 공극이라 하는데, 상기한 공극은 무접점 충전에서 충전효율에 큰 영향을 준다.Therefore, what is important when charging from the charger to the battery is the distance between the
특히나 무접점 충전에서는 대용량의 전류를 충전기에서 배터리로 유도시켜야 하기 때문에, 충전효율이 우수해야 한다.In particular, in contactless charging, a large amount of current must be induced from the charger to the battery, so charging efficiency must be excellent.
만약 충전효율이 열악하다면 배터리 충전시간이 많이 걸릴 뿐만 아니라 손실된 에너지가 열로 변환됨에 따라 그 열로 인해 충전기 및 배터리가 고장이 날 수도 있다.If the charging efficiency is poor, not only it takes a long time to charge the battery, but also the charger and the battery may fail due to the heat converted into the lost energy.
그런데 아직까지 무접점 충전 시에는 공극의 크기가 상당히 크기 때문에 충전효율이 극대화되지 못하고 있다.However, when the contactless charging so far, the size of the pores is quite large, the charging efficiency has not been maximized.
또한, 충전기의 자기발생 코일은 통상적으로 일정한 간격으로 감겨져 있는데, 만약 사용자가 충전기의 중앙에 배터리를 놓지 않고 다른 위치 예를 들면, 충전기의 외곽에 놓았을 경우 충전효율이 떨어지는 문제점이 발생된다. 이는 자기장이 코일 중앙부에서 바깥쪽으로 갈수록 약해지기 때문이다. In addition, the self-generating coil of the charger is usually wound at regular intervals, if the user does not place the battery in the center of the charger, for example, if placed in the outer position of the charger, there is a problem that the charging efficiency is lowered. This is because the magnetic field weakens toward the outside from the center of the coil.
따라서 무접점 충전 시에 보다 우수한 충전효율을 발휘하도록 해주는 기술이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a demand for a technology that enables more excellent charging efficiency during contactless charging.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 충전효율을 극대화시킬 수 있는 무접점 충전기용 코일 및 이 코일을 제조하기 위한 권선 용구를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is to solve the above problems, the present invention is to provide a coil for a contactless charger and a winding tool for manufacturing the coil that can maximize the charging efficiency.
또, 본 발명은 배터리가 충전기의 중앙부를 벗어난 위치에 놓일 경우에도 용이하게 충전될 수 있는 무접점 충전기용 코일 및 이 코일을 제조하기 위한 권선 용구를 제공하는데 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide a coil for a contactless charger which can be easily charged even when the battery is placed in a position outside the center of the charger and a winding tool for manufacturing the coil.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무접점 충전기용 코일의 권선 간격은 상기 코일의 중심부 측보다 외측에 배치되는 부분이 좁게 형성된 것을 특징으로 한다.Winding interval of the coil for a contactless charger of the present invention for achieving the above object is characterized in that the portion disposed on the outer side than the central side of the coil is formed narrower.
상기 코일은 원형, 타원형, 사각형 중 하나의 형태로 권선되는 것을 특징으로 한다.The coil is characterized in that the winding in the form of one of circular, oval, square.
상기 코일은 적어도 일측면이 오목한 형상, 볼록한 형상, 마름모 형상, 단차를 갖는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The coil is characterized in that at least one side is formed in a shape having a concave shape, convex shape, rhombus shape, step.
상기 코일은 다수의 영역으로 구획되고,The coil is divided into a plurality of regions,
상기 각 영역별로 구획된 코일의 권선 간격은 상기 코일의 폭방향 외측으로 갈수록 점차 좁아지는 것을 특징으로 한다.The winding interval of the coil partitioned by each region is characterized in that the gradually narrower toward the outer width direction of the coil.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무접점 충전기용 코일을 제조하기 위한 권선 용구는, 제1권선 용구와, 상기 제1권선 용구와 마주보도록 이격되는 제2권선 용구와, 상기 제1권선 용구와 제2권선 용구를 연결하는 축을 포함하고,Winding tool for manufacturing a coil for a contactless charger of the present invention for achieving the above object, the first winding tool, the second winding tool spaced to face the first winding tool, and the first winding tool And an axis connecting the second winding tool,
상기 제1권선 용구와 제2권선 용구의 상호 마주보는 면 중 적어도 일면은, 볼록한 형상, 오목한 형상, 중심부에서 상하단부로 갈수록 상기 제1권선 용구와 상기 제2권선 용구 사이의 거리가 멀어지거나 근접되게 경사지게 형성된 형상, 단차를 갖는 형상으로 마련된 것을 특징으로 한다.At least one of the surfaces facing each other between the first winding tool and the second winding tool has a convex shape, a concave shape, and a distance between the first winding tool and the second winding tool increases or decreases toward the upper and lower ends thereof. It is characterized in that it is provided in a shape formed to be inclined so as to have a step.
상기 권선 용구는 지그 또는 보빈인 것을 특징으로 한다.The winding tool is characterized in that the jig or bobbin.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 무접점 충전기용 코일 및 이 코일을 제조하기 위한 권선 용구는 코일을 감을 때 내부보다 외부에서 권선 간격이 조밀하게 하여 충전 효율을 극대화시킬 수 있다. As described above, the coil for a contactless charger of the present invention and the winding tool for manufacturing the coil may have a tighter winding distance from the outside than the inside when the coil is wound, thereby maximizing the charging efficiency.
도 1은 종래의 무접점 충전기용 코일을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 무접점 충전기용 코일을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 코일을 제조하기 위한 권선 용구의 여러 형태를 나타내는 도면이다
도 4는 본 발명에 따른 무접점 충전기용 코일의 여러 형태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 코일을 제조하기 위한 권선 용구의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional coil for a contactless charger.
2 is a view showing a coil for a contactless charger according to the present invention.
3 is a view showing various forms of the winding tool for manufacturing a coil according to the present invention.
4 is a view showing various forms of a coil for a contactless charger according to the present invention.
5 is a view showing another embodiment of a winding tool for manufacturing a coil according to the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation according to the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals denote the same elements regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 발명의 무접점 충전기용 코일(10)은 이동통신단말기, PDA, 노트북 등과 같은 휴대용 정보통신기기와, 연산기기와, AV기기와, 가전과, 산업용, 수송용의 충전배터리를 충전시키기 위해 사용되는 무접점 충전기에 적용된다. 이러한 무접점 충전기용 코일(10)은 권선 간격이 코일의 폭방향을 기준으로 내측(중심부 측)보다 외측이 좁게 형성될 수 있다. The
예를 들면, 코일(10)의 권선 간격은 도 2에 도시된 바와 같이 자기장의 세기에 따라 다수의 영역(t1,t2,t3)으로 구획될 수 있다. 즉, 코일(10)의 권선 간격은 제1영역(t1)이 가장 넓으며, 제3영역(t3)이 가장 좁을 수 있다.For example, the winding interval of the
또, 코일(10)의 권선 간격은 도면에 도시되지는 않았지만 중심부 측에서 외측으로 갈수록 점차 좁아질 수도 있다.In addition, although the winding interval of the
상기와 같이 코일(10)의 권선 간격을 다르게 하는 것은 코일(10)의 외측에서도 큰 유도 자기장을 발생시키기 위함이다. As described above, the winding intervals of the
따라서, 상기와 같은 코일(10)을 사용하게 되면 충전가능 변위가 일정한 간격으로 권선된 코일에 비해 대략 50% 이상 넓어진다. 예를 들면, 스마트폰용 1200mAh 배터리의 경우 충전기의 외곽에서도 대략 3시간 정도면 완전 충전이 가능하다. 다시 말하면, 본 발명의 코일이 적용된 무접점 충전기는 중심부가 아닌 외곽부에서도 용이하게 배터리를 충전시킬 수 있다.
Therefore, when the
한편, 코일(10)은 권선 용구를 사용하여 권선된다. 권선 용구는 도 3에 도시된 바와 같이 한 세트로 이루어진 지그(100)일 수 있다. 이때의 지그(100)는 제1지그(110)와, 이 제1지그(110)와 마주보도록 이격되는 제2지그(120) 및 제1지그(110)와 제2지그(120)를 상호 연결하는 축(111)을 포함한다.On the other hand, the
도 3의 (a)에 도시된 지그(100)는 일측면이 완만한 곡선형태로 볼록하게 형성되는 제1지그와, 이 제1지그의 일측면과 마주보는 타측면이 평탄하게 형성되는 제2지그와, 제1지그와 제2지그를 연결하는 축을 포함한다. 이와 같이 형성된 지그의 축을 중심으로 코일을 권선하면, 일측면이 오목하게 형성되는 형상의 코일이 만들어진다. 이때의 코일의 권선 간격은 중심부 측에서 넓게 감기게 되고 바깥쪽으로 갈수록 좁게 감겨진다.The
도 3의 (b)에 도시된 지그는 상호 마주보는 면이 완만한 곡선형태로 볼록하게 형성되는 제1지그와 제2지그를 포함한다. 이와 같이 형성된 지그에서 코일을 감으면, 양측면이 오목하게 형성되는 형상의 코일이 만들어진다.The jig shown in (b) of FIG. 3 includes a first jig and a second jig which are convexly formed in a curved shape with mutually opposite surfaces. When the coil is wound around the jig formed as described above, a coil having a shape in which both sides are concave is formed.
도 3의 (c)에 도시된 지그는 일측면이 완만한 곡선형태로 오목하게 형성되는 제1지그와, 이 제1지그의 일측면과 마주보는 타측면이 평탄하게 형성되는 제2지그를 포함한다. 이와 같이 형성되는 지그에서 코일을 감으면, 일측면이 볼록하게 형성되는 형상의 코일이 만들어진다.The jig shown in (c) of FIG. 3 includes a first jig having one side concave in a gentle curved shape, and a second jig having the other side facing the one side of the first jig flat. do. When the coil is wound around the jig formed in this way, a coil having a shape in which one side is convex is made.
도 3의 (d)에 도시된 지그는 상호 마주보는 면이 완만한 곡선형태로 오목하게 형성되는 제1지그와 제2지그를 포함한다. 이와 같이 형성되는 지그에서 코일을 감으면, 양측면이 볼록하게 형성되는 형상의 코일이 만들어진다.The jig shown in (d) of FIG. 3 includes a first jig and a second jig, which face each other, are concave in a gentle curved shape. When the coil is wound around the jig formed as described above, a coil having a shape in which both sides are convex is formed.
도 3의 (e)에 도시된 지그는 상호 마주보는 면이 중심에서 상하부로 갈수록 근접 또는 멀어지도록 경사진 경사면을 갖는 제1지그와 제2지그를 포함한다. 이와 같이 형성되는 지그에서 코일을 감으면, 양측면이 마름모형상의 코일이 만들어진다.The jig shown in (e) of FIG. 3 includes a first jig and a second jig having inclined surfaces inclined such that mutually facing surfaces move closer or further from the center to the top and bottom. When the coil is wound around the jig formed in this way, a coil having a rhombus shape on both sides is formed.
도 3의 (f)에 도시된 지그는 일측면에 단차가 형성되는 제1지그와, 이 제1지그의 일측면과 마주보는 타측면이 평탄하게 형성되는 제2지그를 포함한다. 이와 같이 형성되는 지그에서 코일을 감으면, 일측면에 단차가 형성되는 형상의 코일이 만들어진다.The jig illustrated in FIG. 3F includes a first jig having a step formed on one side thereof, and a second jig having the other side facing the one side of the first jig flat. When the coil is wound around the jig formed as described above, a coil having a shape in which a step is formed on one side is formed.
도 3의 (g)에 도시된 지그는 상호 마주보는 면에 단차가 형성되는 제1지그와 제2지그를 포함한다. 이와 같이 형성되는 지그에서 코일을 감으면, 양측면에 단차가 형성되는 형상의 코일이 만들어진다.The jig illustrated in (g) of FIG. 3 includes a first jig and a second jig having steps formed on mutually opposite surfaces. When the coil is wound around the jig formed in this way, a coil having a shape in which a step is formed on both sides is formed.
한편, 도 3의 (a) 내지 (g)의 지그를 통해 만들어지는 코일은 사용범위에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이 원형, 타원형, 사각형으로 권선될 수 있으며, 이와 같이 다양한 형상으로 형성된 코일은 상술한 바와 같이 적어도 하나의 측면이 오목한 형상, 볼록한 형상, 마름모 형상, 단차를 갖는 형상으로 형성될 수 있다.On the other hand, the coil made through the jig of (a) to (g) of Figure 3 may be wound in a circular, oval, square as shown in Figure 4, depending on the range of use, the coil formed in various shapes as such As described above, at least one side surface may be formed in a concave shape, a convex shape, a rhombus shape, and a shape having a step.
또, 코일의 형상과 특성을 내기 위해 도 3의 지그를 사용하지 않고, 도 5에 도시된 원형 또는 사각형상의 보빈(130,140)을 사용할 수도 있다. 이러한 경우 상호 마주보는 플레이트의 구조를 도 3의 지그의 형상과 동일하게 사용할 수 있다.
In addition, it is also possible to use the circular or
이상과 같이 본 발명에 따른 무접점 충전기용 코일 및 이 코일을 제조하기 위한 권선 용구의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.As described above, a simple modification to a coil for a contactless charger and a winding tool for manufacturing the coil according to the present invention can be easily used by those skilled in the art. All of them can be seen to fall within the scope of the present invention.
10 : 코일 100 : 지그
110 : 제1 지그 111 : 축
120 : 제2 지그 130,140 : 보빈10: coil 100: jig
110: first jig 111: axis
120: second jig 130,140: bobbin
Claims (6)
상기 코일의 권선 간격은 상기 코일의 중심부 측보다 외측에 배치되는 부분이 좁게 형성된 것을 특징으로 하는 무접점 충전기용 코일.In the coil provided in the contactless charger,
The winding interval of the coil is a coil for a contactless charger, characterized in that the portion disposed on the outer side than the central side of the coil is formed narrower.
상기 코일은 원형, 타원형, 사각형 중 하나의 형태로 권선되는 것을 특징으로 하는 무접점 충전기용 코일.The method of claim 1,
The coil is a contactless charger coil, characterized in that the winding in the form of one of a circle, oval, square.
상기 코일은 적어도 일측면이 오목한 형상, 볼록한 형상, 마름모 형상, 단차를 갖는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 무접점 충전기용 코일.The method according to claim 1 or 2,
The coil is a contactless charger coil, characterized in that at least one side is formed in a concave shape, convex shape, rhombus shape, step shape.
상기 코일은 다수의 영역으로 구획되고,
상기 각 영역별로 구획된 코일의 권선 간격은 상기 코일의 폭방향 외측으로 갈수록 점차 좁아지는 것을 특징으로 하는 무접점 충전기용 코일.The method of claim 1,
The coil is divided into a plurality of regions,
Coils for contactless charger, characterized in that the winding interval of the coil partitioned by each area gradually becomes narrower toward the outside in the width direction of the coil.
상기 권선 용구는 제1권선 용구와, 상기 제1권선 용구와 마주보도록 이격되는 제2권선 용구와, 상기 제1권선 용구와 제2권선 용구를 연결하는 축을 포함하고,
상기 제1권선 용구와 제2권선 용구의 상호 마주보는 면 중 적어도 일면은, 볼록한 형상, 오목한 형상, 중심부에서 상하단부로 갈수록 상기 제1권선 용구와 상기 제2권선 용구 사이의 거리가 멀어지거나 근접되게 경사지게 형성된 형상, 단차를 갖는 형상 중 어느 하나의 형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 무접점 충전기용 코일을 제조하기 위한 권선 용구.In the winding tool for manufacturing a coil provided in a contactless charger,
The winding tool includes a first winding tool, a second winding tool spaced to face the first winding tool, and a shaft connecting the first winding tool and the second winding tool,
At least one of the surfaces facing each other between the first winding tool and the second winding tool has a convex shape, a concave shape, and a distance between the first winding tool and the second winding tool increases or decreases toward the upper and lower ends thereof. Winding tool for manufacturing a coil for a contactless charger, characterized in that provided in any one of the shape, the shape having a stepped shape so as to be inclined.
상기 권선 용구는 지그 또는 보빈인 것을 특징으로 하는 무접점 충전기용 코일을 제조하기 위한 권선 용구.The method of claim 5,
The winding tool is a winding tool for manufacturing a coil for a contactless charger, characterized in that the jig or bobbin.
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