KR101406233B1 - Electromagnetic induction apparatus used in wireless charger - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 무선충전시스템에 이용되는 전자기유도장치는 기판과, 상기 기판에 설치되는 전자기유도배선을 포함하며, 상기 전자기유도배선은 내부에 하나 이상의 배선분리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 전류의 흐름 통로를 증가시켜 무선충전 시 충전 효율을 상승시킬 수 있다.The electromagnetic induction device used in the wireless charging system according to the present invention includes a substrate and an electromagnetic induction wiring provided on the substrate, wherein the electromagnetic induction wiring includes one or more wiring separating portions.
According to the present invention, it is possible to increase the flow path of the electric current to increase the charging efficiency upon wireless charging.

Description

무선충전시스템에 이용되는 전자기유도장치{ELECTROMAGNETIC INDUCTION APPARATUS USED IN WIRELESS CHARGER}ELECTROMAGNETIC INDUCTION APPARATUS USED IN WIRELESS CHARGER USED IN A WIRELESS FILLING SYSTEM

본 발명은 무선충전시스템에 이용되는 전자기유도장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선충전시스템에 이용되는 전자기유도 코일에 내부 분리부가 형성됨으로써, 전자기유도 효율을 상승시키도록 구성되는 무선충전시스템에 이용되는 전자기유도장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetic induction device used in a wireless charging system, and more particularly, to an electromagnetic induction device for use in a wireless charging system configured to increase an electromagnetic induction efficiency To an electromagnetic induction device.

최근 정보통신기술의 발달로 인해 음성통화뿐만이 아니라 인터넷, 화상통화 및 다양한 문서작업들이 가능한 휴대용 단말기의 사용이 증가하고 있으며, 기술의 발달에 따라 새로운 성능의 다양한 휴대용 단말기가 개발 보급되고 있다.2. Description of the Related Art [0002] With the recent development of information and communication technology, there has been an increase in the use of portable terminals capable of not only voice calls but also internet, video calls and various document operations.

일반적으로 가장 많이 이용되는 휴대용 단말기의 충전 방식은, 충전기에 휴대용 단말기를 거치하여 단자가 접촉되도록 하여 충전하거나, 충전기의 커넥터와 휴대용 단말기의 커넥터부를 직접 연결하여 충전하는 방식이 이용된다.Generally, the charging method of the portable terminal is most commonly used by charging the charger by placing the portable terminal in contact with the terminal, or charging the connector of the charger by directly connecting the connector of the portable terminal.

근래에는, 충전기에 휴대용 단말기를 거치하거나 충전기의 커넥터와 휴대용 단말기의 커넥터를 직접 연결하지 않고, 휴대용 단말기를 충전기에 올려놓거나 충전기의 부근에 배치시키는 것으로 충전이 이루어지는 무선충전방식이 개발되었다.Recently, a wireless charging method has been developed in which charging is performed by placing a portable terminal on a charger or placing the portable terminal near a charger without directly connecting the connector of the charger and the connector of the portable terminal.

상기 무선충전방식은 크게 자기공명방식과 전자기유도방식이 있는데, 자기공명방식은 무선충전을 위한 전력의 송수신단 간에 주파수를 통해 전력을 보내는 방식이다.The wireless charging method is largely a magnetic resonance method and an electromagnetic induction method. The magnetic resonance method is a method of transmitting power through a frequency between transmitting and receiving ends of power for wireless charging.

한편, 전자기유도방식은 인접하게 배치된 두개의 코일 간에 유도전류를 발생시켜 충전하는 방식으로서, 두 코일의 권선 수와 코일간의 거리에 따라 유도전류가 발생되는 원리를 이용한다.
상기 무선충전에 관한 선행기술로서는 공개특허공보 10-2010-0094197 호 (발명의 명칭: 무선충전방법)가 있으며, 상기 공개특허공보의 명세서 및 도면에 도시된 바와 같이, 1차측 기판과 2차측 기판에 코일을 형성하여 1차측 기판에 인가한 전력에 의해 2차측 기판에 기전력을 유도하는 방식이 무선충전에 이용된다.
그런데, 상기 선행기술에는 1차측 기판의 코일과 2차측 기판의 코일이 모두 중실(中實)형 코일로 제시되어 있으며, 이러한 중실형 코일에서는 무선충전을 위한 고주파 전류가 흐를 경우 도체의 표면으로부터 내부로 갈수록 전자기장이 지수함수적으로 감소되는 표면효과로 인해, 무선충전 효율을 상승시키는 데 일정한 한계를 가진다.On the other hand, in the electromagnetic induction method, induction current is generated between two coils disposed adjacent to each other and charged, and the principle of induction current is generated according to the number of windings of the two coils and the distance between the coils.
As the prior art related to the wireless charging, there is a publicly known patent publication 10-2010-0094197 (name of the invention: wireless charging method). As shown in the specification and drawings of the above-mentioned publication, And the electromotive force is induced in the secondary side substrate by the electric power applied to the primary side substrate is used for wireless charging.
In the prior art, both the coil of the primary side substrate and the coil of the secondary side substrate are shown as solid coils. In such a solid-state coil, when a high-frequency current for wireless charging flows, , There is a certain limit to increase the wireless charging efficiency due to the surface effect in which the electromagnetic field is reduced exponentially as the distance increases.

본 발명의 목적은, 전류의 흐름 통로를 증가시켜 무선충전 시 충전 효율을 상승시키도록 구성되는 무선충전시스템에 이용되는 전자기유도장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an electromagnetic induction device used in a wireless charging system configured to increase a flow path of a current to raise charging efficiency upon wireless charging.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선충전시스템에 이용되는 전자기유도장치는 기판과, 상기 기판에 설치되는 전자기유도배선을 포함하며, 상기 전자기유도배선은 내부에 하나 이상의 배선분리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electromagnetic induction apparatus for use in a wireless charging system, comprising: a substrate; and an electromagnetic induction wiring provided on the substrate, wherein the electromagnetic induction wiring includes one or more wiring separators .

바람직하게는, 상기 기판은 피시비기판 또는 에프피시비기판이다.Preferably, the substrate is a PCB substrate or an FPC substrate.

여기서, 상기 전자기유도배선은 상기 기판 상에 설치되는 구리 또는 구리합금선일 수 있다.Here, the electromagnetic induction wiring may be a copper or copper alloy wire provided on the substrate.

바람직하게는, 상기 전자기유도배선은 상기 기판 상에 원형으로 복수 겹 배치된다.Preferably, the electromagnetic induction wiring is arranged in a plurality of layers in a circle on the substrate.

여기서, 상기 기판의 양면에 상기 전자기유도배선이 형성되되, 상기 기판 양면의 전자기유도배선은 쓰루홀을 통해 통전되도록 구성될 수 있다.Here, the electromagnetic induction wiring is formed on both surfaces of the substrate, and the electromagnetic induction wiring on both surfaces of the substrate may be configured to be electrically conducted through the through hole.

본 발명에 의해, 전류의 흐름 통로를 증가시켜 무선충전 시 충전 효율을 상승시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to increase the flow path of the electric current to increase the charging efficiency upon wireless charging.

첨부의 하기 도면들은, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 무선충전시스템에 이용되는 전자기유도장치의 사시도이며,
도 2(a) 는 종래 전자기유도장치 내의 전자기유도배선의 단면도이며,
도 2(b)는 본 발명에 따른 상기 전자기유도장치의 전자기유도배선 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
1 is a perspective view of an electromagnetic induction device used in a wireless charging system according to the present invention,
2 (a) is a cross-sectional view of an electromagnetic induction wiring in a conventional electromagnetic induction device,
2 (b) is a cross-sectional view of the electromagnetic induction wiring of the electromagnetic induction device according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Prior to this, the terms used in the specification and claims should not be construed in a dictionary sense, and the inventor may, on the principle that the concept of a term can be properly defined in order to explain its invention in the best way And should be construed in light of the meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments shown in the present specification and the drawings are only exemplary embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are presented. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may exist.

도 1 은 본 발명에 따른 무선충전시스템에 이용되는 전자기유도장치의 사시도이다.1 is a perspective view of an electromagnetic induction device used in a wireless charging system according to the present invention.

도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 무선충전시스템에 이용되는 전자기유도장치는 기판(10)과, 상기 기판(10)에 설치되는 전자기유도배선(20)을 포함하며, 상기 전자기유도배선(20)은 내부에 하나 이상의 배선분리부(30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.1, an electromagnetic induction device used in a wireless charging system according to the present invention includes a substrate 10 and an electromagnetic induction wiring 20 installed on the substrate 10, and the electromagnetic induction wiring 20 ) Includes one or more wiring separating portions (30) therein.

본 발명에 따른 무선충전시스템은 이동통신용 배터리 등을 무선으로 충전하기 위한 시스템으로서, 무선충전기(Wireless Charger)의 송신부 또는 수신부 모두에 이용될 수 있다.The wireless charging system according to the present invention is a system for wirelessly charging a mobile communication battery or the like, and can be used for both a transmitter and a receiver of a wireless charger.

본 발명에 따른 전자기유도장치는 기판(10)과 전자기유도배선(20)을 포함하는데, 상기 기판(10)은 피시비(PCB) 기판 또는 에프피시비(FPCB) 기판 등일 수 있다.An electromagnetic induction apparatus according to the present invention includes a substrate 10 and an electromagnetic induction wiring 20 which may be a PCB substrate or an FPCB substrate.

또한, 상기 전자기유도배선(20)은 상기 피시비 기판 또는 에프피시비 기판 상에 형성되는 구리 또는 구리합금 선일 수 있으며, 따라서 상기 전자기유도배선(20) 및 배선분리부(30)는 상기 기판(10) 상에 에칭 등의 방식으로 형성된다.The electromagnetic induction wiring 20 and the wiring separator 30 may be formed on the PCB 10 or the FPCB substrate so that the electromagnetic induction wiring 20 and the wiring separator 30 are formed on the substrate 10, And is formed by etching or the like.

본 발명의 전자기유도장치에 있어서는 상기 전자기유도배선(20)의 내부에 하나 이상의 배선분리부(30)가 형성되는 것을 특징으로 하는 바, 상기 배선분리부(30)에 의해 상기 전자기유도배선(20)이 2 개 이상으로 분리되는 효과를 발휘할 수 있다.The electromagnetic induction apparatus according to the present invention is characterized in that at least one wiring separating section 30 is formed inside the electromagnetic induction wiring 20 so that the electromagnetic induction wiring 20 ) Can be separated into two or more.

통상 무선충전을 위해 고주파 전류를 도체에 흐르게 할 경우, 도체의 표면으로부터 내부로 갈수록 지수함수적으로 전자기장이 감소되는 현상을 표면효과(Skin Effect)라 한다.In general, when a high-frequency current flows in a conductor for wireless charging, the phenomenon that the electromagnetic field decreases exponentially from the surface to the inside of the conductor is called a skin effect.

이때, 표면에서의 전자기장 값의 약 37%로 감소하는 깊이를 Skin depth 라 한다.At this time, the depth that reduces to about 37% of the electromagnetic field value at the surface is called skin depth.

따라서, 특히 고주파 전류에 대해서는 내부로 갈수록 흐르는 전류의 양이 감소되므로, 대부분의 전류가 도체의 표면을 따라 흐르게 된다.Thus, especially for high frequency currents, the amount of current flowing into the interior decreases, so that most of the current flows along the surface of the conductor.

도 2(a) 는 종래 전자기유도장치 내의 전자기유도배선의 단면도이며, 도 2(b)는 도 1 의 A-A 단면을 따른 본 발명에 따른 상기 전자기유도장치의 전자기유도배선 단면도이다. Fig. 2 (a) is a cross-sectional view of an electromagnetic induction wiring in a conventional electromagnetic induction device, and Fig. 2 (b) is an electromagnetic induction wiring cross-sectional view of the electromagnetic induction device according to the present invention taken along a line A-A in Fig.

도 2(a)와 도 2(b)를 비교하면, 본 발명에 따른 전자기유도장치 내의 전자기유도배선은 중간 부분에서 상기 배선분리부(30)에 의해 분리된다.2 (a) and 2 (b), the electromagnetic induction wiring in the electromagnetic induction apparatus according to the present invention is separated by the wiring separator 30 at the intermediate portion.

따라서, 상기 종래 전자기유도배선(120)에 비해 중간 부분에서 증가된 표면 길이 또는 면적을 가지게 되며, 증가된 표면 길이 만큼 전류의 흐름 통로가 커지게 된다.Therefore, compared to the conventional electromagnetic induction wiring 120, it has an increased surface length or area in the middle portion, and the flow passage of the electric current increases by an increased surface length.

즉, 표면효과에 의해 상기 종래 전자기유도배선(121)에서 사각점선(121) 밖의 부분이 전자기유도에 유효한 부분으로서 작용한다면, 본 발명에 따른 전자기유도배선(20)에서도 사각점선(21) 밖의 부분이 전자기유도에 유효한 부분으로 작용된다.That is, if the portion outside the square dashed line 121 in the conventional electromagnetic induction wiring 121 functions as an effective portion for electromagnetic induction due to the surface effect, the electromagnetic induction wiring 20 according to the present invention also has a portion outside the quadrangular dotted line 21 Serves as an effective part for electromagnetic induction.

이러한 상태에서 상기 배선분리부(30)에 의해 전자기유도배선(20)의 중간부분이 분리됨으로써, 굵은 사각점선(32) 부분의 영역만큼 전자기유도에 유효한 부분(표면)이 증가된다.In this state, the middle portion of the electromagnetic induction wiring 20 is separated by the wiring separating portion 30, so that the portion (surface) effective for electromagnetic induction is increased by the area of the thick rectangular dotted line 32 portion.

한편, 통상 무선충전시스템 구성을 위한 기판 상에 구리선을 에칭할 경우 도선의 폭 및 전체 도선 면적의 너비는 고정 설계된다.On the other hand, when a copper wire is etched on a substrate for a wireless charging system configuration, the width of the wire and the width of the entire wire area are fixedly designed.

여기서서, 상기 본 발명에서와 같이 배선분리부(30)에 의해 도선의 중간 부분을 2선 이상으로 분할함으로써, 표면효과에 의해 발생되는 도선 중심부의 전류 흐름 통로 소실을 최소화할 수 있다.Here, as in the present invention, by dividing the intermediate portion of the conductor by more than two lines by the wiring separator 30, it is possible to minimize the current flow path loss at the center portion of the conductor caused by the surface effect.

따라서, 상기 배선분리부(30)에 의해 도선의 표면을 최대한 크게 함으로써, 동일 공간에 배치되는 도선 면적에 대해 전류가 흐를 수 있는 표면 크기를 극대화할 수 있다.Therefore, by maximizing the surface of the conductor by the wiring separator 30, it is possible to maximize the size of the surface over which the current can flow with respect to the conductor area disposed in the same space.

상기 전자기유도배선(20)은 상기 기판(10) 상에 원형으로 복수 겹 배치되는데, 도 1 에 도시된 바와 같이 좌측 단자부(42)에 이어지는 도선(22)으로부터 시작하여 원의 중심을 향해 나선적으로 복수 겹 형성되는 것이 바람직하다.The electromagnetic induction wiring 20 is arranged on the substrate 10 in a plurality of layers in a circular pattern. The electromagnetic induction wiring 20 is formed in such a manner that the electromagnetic induction wiring 20 is spirally extended from the lead 22, As shown in Fig.

그리하여, 상기 전자기유도배선(20)을 공간 효율적으로 배치할 수 있으며, 전류의 흐름이 원활해지도록 구성될 수 있다.Thus, the electromagnetic induction wiring 20 can be arranged in a space-efficient manner and the current flow can be smooth.

여기서, 상기 원형으로 복수 겹 배치되는 전자기유도배선(20)의 시작부분(24)과 끝부분(26)에는 상기 배선분리부(30)가 형성되지 않고 나머지 원형 부분에서 상기 배선분리부(30)가 형성됨으로써, 상기 전자기유도배선(20)이 전체적으로는 하나의 통전(通電)선이 되면서도 배선의 표면적은 넓힐 수 있다.The wiring separator 30 is not formed at the starting portion 24 and the end portion 26 of the electromagnetic induction wiring 20 which are arranged in a plurality of circles. The surface of the wiring can be widened while the electromagnetic induction wiring 20 as a whole becomes one energizing line.

상기 전자기유도배선(20)의 끝부분(26)에는 기판(10)을 관통하는 쓰루홀(Through hole)(28)이 형성되어, 상기 기판 이면에 형성되는 전자기유도배선(50) 패턴과 통전되도록 구성된다.A through hole 28 penetrating the substrate 10 is formed at the end portion 26 of the electromagnetic induction wiring 20 so as to be electrically connected to the pattern of the electromagnetic induction wiring 50 formed on the back surface of the substrate. .

그리고, 상기 기판(10)의 이면에도 원형으로 전자기유도배선(50)을 형성한 상태에서 우측단자부(44)에 형성된 쓰루홀(27)을 통해 통전되도록 구성된다.The electromagnetic induction wiring 50 is circularly formed on the back surface of the substrate 10 so that the electromagnetic induction wiring 50 is energized through the through holes 27 formed in the right terminal portion 44.

그리하여, 기판의 양면에 원형의 전자기유도배선 패턴을 형성하고, 상기 쓰루홀(27, 28)을 통해 통전되도록 구성함으로써, 공간효율적으로 전자기유도배선을 배치시킬 수 있다.Thus, a circular electromagnetic induction wiring pattern is formed on both surfaces of the substrate and is configured to be energized through the through holes (27, 28), so that the electromagnetic induction wiring can be arranged space-efficiently.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.While the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments and the drawings, it is to be understood that the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. Various modifications and variations may be made without departing from the scope of the appended claims.

10: 기판 20: 전자기유도배선
30: 배선분리부10: substrate 20: electromagnetic induction wiring
30:

Claims (5)

무선충전시스템에 이용되는 전자기유도장치로서,
기판과;
상기 기판에 설치되는 전자기유도배선을 포함하며,
상기 전자기유도배선은 내부에 하나 이상의 배선분리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전시스템에 이용되는 전자기유도장치. An electromagnetic induction device for use in a wireless charging system,
Claims [1]
And an electromagnetic induction wiring provided on the substrate,
Wherein the electromagnetic induction wiring includes at least one wire separating portion in the electromagnetic induction wiring. 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 피시비기판 또는 에프피시비기판인 것을 특징으로 하는 무선충전시스템에 이용되는 전자기유도장치.The method according to claim 1,
Wherein the substrate is a PCB substrate or an FPCB substrate. 제 2 항에 있어서,
상기 전자기유도배선은 상기 기판 상에 설치되는 구리 또는 구리합금선인 것을 특징으로 하는 무선충전시스템에 이용되는 전자기유도장치.3. The method of claim 2,
Wherein the electromagnetic induction wiring is a copper or copper alloy wire provided on the substrate. 제 3 항에 있어서,
상기 전자기유도배선은 상기 기판 상에 원형으로 복수 겹 배치되는 것을 특징으로 하는 무선충전시스템에 이용되는 전자기유도장치.The method of claim 3,
Wherein the electromagnetic induction wiring is arranged in a plurality of layers in a circular shape on the substrate. 제 4 항에 있어서,
상기 기판의 양면에 상기 전자기유도배선이 형성되되, 상기 기판 양면의 전자기유도배선은 쓰루홀을 통해 통전되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무선충전시스템에 이용되는 전자기유도장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the electromagnetic induction wiring is formed on both sides of the substrate, and the electromagnetic induction wiring on both sides of the substrate is electrically connected through the through hole.
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