KR101524904B1 - 전기기기용 유도수신기 - Google Patents

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요시 아잔콧
아미르 벤 샬롬
울라 그린왈드
애릭 로프
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파워매트 테크놀로지스 엘티디.
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Abstract

본 발명은 휴대용 전기기기에 유도결합으로 전력을 공급하는 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 충전식 파워팩; 파워팩의 충전을 조절하는 충전회로; 플랫폼 뒤에 위치한 유도코일; 및 파워팩에 연결되고 유도코일에 가변 전력을 공급하는 구동회로;를 포함하고, 유도코일은 플랫폼 위에 위치하고 전기부하에 유선연결된 2차코일과 유도결합하는 유도충전기에 관한 것이다.

Description

전기기기용 유도수신기{INDUCTIVE RECEIVERS FOR ELECTRICAL DEVICES}
본 발명은 휴대용 전기기기에 유도결합으로 전력을 공급하는 장치에 관한 것이다.
컴퓨터나 휴대폰과 같은 휴대통신기는 배터리라 불리우는 충전식 전기화학전지로 가동되는 것이 보통이다. 전지를 충전하기 위해, 이런 전기기기는 전지의 단자에 유선으로 연결된 파워잭 소켓에 연결되는 충전기가 있다. 충전기 자체는 스텝다운 변압기그 들어있는 플러그박스와, 플러그에 유선연결된 AC-DC 컨버터인 정류기로 이루어진다. 사용중에 플러그박스는 120V나 240V의 본선 소켓에 연결되고, 연결플러그는 전기기기에 연결된다. 전기기기와 플러그박스 사이의 전선은 보기가 좋지 않다. 또, 이런 전선이 갑자기 당겨지거나 감기면, 전선과 커넥터가 파손되기도 하며, 심지어는 소켓이나 벽면이 망가지기도 한다. 또, 전기기기도 땅바닥에 떨어질 수 있다.
충전기는 운반하기에는 큰 물건이다. 따라서, 휴대폰과 같은 소형 휴대기의 사용자들은 충전기를 들고다니지 않고 대개 야간에 충전하는 것이 일반적이고, 충전을 잘 하지 않기도 한다. 그 결과, 충전기를 사용할 수 없는 불편한 시간에 전지가 정지하는 경우도 많다.
Hui의 미국특허 7,164,255에 소개된 유도충전장치에서는, 평면형 충전장치를 사용하고, 이 장치의 평면 충전모듈의 충전면에 충전할 기기를 놓는다. 충전면과 평행하게 충전모듈 안에 배치된 1차권선이 충전할 기기 내부의 2차권선과 유도결합한다. 이 발명의 2차모듈을 이용하면 2차권선이 없는 기존의 전자기기에 사용될 수 있다. 이 장치는 휴대폰용의 유도충전 플랫폼을 제공하기는 하지만, 충전할 기기에 2차코일이 설치되지 않으면, 플랫폼을 사용할 대형 2차모듈을 들고다녀야 한다. 이 장치에서는 기존의 기기에 2차권선을 제공하는 편리한 수단에 대해서는 전혀 언급이 없다.
본 발명은 종래의 이런 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 이동통신기용으로 편리한 전원을 제공하기 위한 것으로, 특히 기존의 전기기기 안으로 충전기를 편리하게 접어넣을 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
따라서, 본 발명은 전기기기에 유도전력 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이런 목적 달성을 위해, 본 발명은 전기기기에 유선연결되고 전원에 유선연결된 1차인덕터와 유도결합하는 2차코일을 갖고, 2차코일이 액세서리에 설치되는 전력공급장치를 제공한다.
이런 전기기기는 컴퓨터, 휴대폰, 미디어 플레이어, PDA, 워크맨, 휴대용 CD 플레이어, 폰카메라, 휴대용 DVD 플레이어, 이동통신기이고, 2차인덕터는 전기기기 안에 접히도록 파워잭 소켓에 결합되는 전기커넥터아다. 전기커넥터는 암플러그와 수소켓을 갖는다. 또, 전기기기가 분리형 파워잭을 포함하고, 이 파워잭을 접점을 통해 전기기기에 연결할 수 있으며, 2차인덕터가 접점에 결합되는 전기커넥터를 포함하기도 한다. 또, 전기기기가 전기화학전지를 포함하고, 2차인덕터가 정류기를 통해 전기화학전지에 연결되어 충전하기도 한다. 또, 액세서리는 분리형 케이스, 전기기기 이동용 가방, 전기기기 운반용 끈, 패션고리, 장식용 펜던트, 이동식 댕글러, 전기기기용 스킨, 스티커, 벨트클립, 목걸이 또는 이어폰일 수 있다. 또, 전기기기가 전기화학전지를 포함하고, 액세서리로는 USB 플러그일 수도 있는데, 이런 USB 플러그는 전기기기의 데이타잭 소켓에 유선연결되어 컴퓨터와 이동통신기 사이의 데이터 교환을 가능케한다.
또, 전기기기가 외부 이어폰이 달린 오디오기기이고, 2차인덕터를 이어폰에 설치하기도 한다. 이 경우, 이어폰이 1차인덕터를 2차인덕터에 유도결합하는 유도요소를 포함할 수 있다. 이때 유도요소가 2차인덕터를 포함하거나, 2차인덕터가 이어폰 스피커의 보이스코일이나 와이어로 된 루프를 포함할 수 있는데, 루프의 경우 오디오기기를 지지하는 목걸이에 설치되거나, 와이어의 단부를 서로 연결해 루프를 만들 수 있다. 또, 유도요소가 2차인덕터를 통과해 이어폰 안으로 들어가 1차인덕터와 선택적으로 결합하는 강자성체 코어일 수도 있다.
또, 2차인덕터가 유도코일을 포함하고, 유도코일은 a. 2차인덕터가 1차인덕터에 유도결합되었을 때 파워팩을 충전하기 위해 정류기를 통해 유도코일을 파워팩에 연결하기 위한 충전회로; 및 b. 외부 전기부하에 유선연결된 외부 인덕터에 유도코일이 전력을 공급할 수 있도록 상기 유도코일에 가변 전압을 공급하도록 파워팩에 연결되는 구동회로;에 선택적으로 연결될 수도 있다. 이 경우, 파워팩이 니켈-카드뮴 전지, 니켈-금속 하이브리드 전지, 알칼리 전지, 흐름전지, 충전식 전기화학전지 또는 커패시터이다. 또, 본 발명의 전력공급장치는 유도결합되었을 때 유도코일을 통해 자속을 안내하는 강자성체 코어를 포함할 수도 있다. 또, 드라이버가 파워팩을 고주파로 유도코일에 단속적으로 연결하는 스위치를 포함할 수도 있다. 또, 외부전원에 파워팩을 유선연결해 충전하기 위한 잭이나, 외부 전기부하에 파워팩을 유선연결하는 잭이 전력공급장치에 달려있을 수 있다.
또, 본 발명은 이상 설명한 유도코일을 갖춘 컴퓨터를 제공할 수도 있다. 이 경우, 파워팩이 컴퓨터를 작동시킨다.
본 발명은 또한 유도코일과 충전식 파워팩을 갖춘 유도충전기에 관한 것이기도 한데, 이 유도충전기는 a. 2차인덕터가 1차인덕터에 유도결합되었을 때 파워팩을 충전하기 위해 정류기를 통해 유도코일을 파워팩에 연결하기 위한 충전회로; 및 b. 외부 전기부하에 유선연결된 외부 인덕터에 유도코일이 전력을 공급할 수 있도록 상기 유도코일에 가변 전압을 공급하도록 파워팩에 연결되는 구동회로;를 더 포함한다.
도 1은 본 발명에 따라 컴퓨터를 작동시키는 유도전력 공급수단의 개략도;
도 2는 전력공급 유도코일 가까이 두어 컴퓨터를 작동시키기 위해 바닥에 2차코일이 설치된 컴퓨터의 개략도;
도 3은 휴대용 컴퓨터의 잭소켓을 보여주는 개략도;
도 4는 컴퓨터 운반용 가방에 유도코일을 설치한 예를 보여주는 개략도;
도 5는 가방 손잡이에 유도코일을 설치한 예를 보여주는 개략도;
도 6은 가방 어깨끈에 유도코일을 설치한 예를 보여주는 개략도;
도 7은 휴대용 컴퓨터의 접이식 손잡이에 유도코일을 설치한 예를 보여주는 개략도;
도 8은 패션고리에 유도코일을 설치한 예를 보여주는 개략도;
도 9는 접이식 2차코일 부착구가 달린 컴퓨터의 개략도;
도 10은 이동통신기의 유도충전기를 보여주는 개략도;
도 11은 이동통신기의 케이스에 유도충전기를 설치한 예를 보여주는 개략도;
도 12는 자가접착 유도충전기를 전지에 부착한 예를 보여주는 개략도;
도 13은 파워커넥터가 달린 유도충전기를 보여주는 개략도;
도 14는 보호케이스에 유도충전기가 설치된 예를 보여주는 개략도;
도 15는 유도충전기가 패션고리에 설치된 이동통신기의 개략도;
도 16은 복합 데이타 커넥터가 달린 이동통신기용 유도충전기의 개략도;
도 17은 이어폰 안에 설치된 오디오기기의 메인 요소들을 보여주는 블록도;
도 18a는 스피커의 보이스코일을 오디오기기의 전지에 유선연결하고 1차인덕터에 유도결합되는 오디오기기용 충전기의 개략도;
도 18b는 도 18a의 충전기를 연결하는 스위칭장치의 메인 요소의 블록도;
도 19는 유도루프를 목걸이 안에 설치한 오디오기기의 각종 충전기를 보여주는 개략도;
도 20은 오디오기기의 내부전지를 충전하는 방법의 순서도;
도 21은 충전모드와 구동모드에 따른 유도충전기의 블록도;
도 22는 1차코일에 의해 충전되는 유도충전기가 휴대폰에 적용되는 예를 보여주는 개략도;
도 23a는 내부 유도코일을 통해 1차코일에 의해 작동되는 휴대용 컴퓨터의 개략도;
도 23b는 도 23a의 유도코일에 의해 충전되는 휴대폰을 보여주는 개략도.
도 1에 도시된 전력공급수단(10)은 휴대용 컴퓨터(12)에 이용되고, 이 컴퓨터의 2차인덕터(14)는 연결선(15)에 의해 컴퓨터에 연결되며, 연결선은 2가닥의 다섬유 절연선으로 되어 있고 변압기(20)를 통해 컴퓨터에 전력을 공급하는데 사용된다.
2차인덕터(14)는 코일로서 전원(18)에 유선연결된 코일형태의 1차인덕터(16)에 접근한다. 따라서, 1차코일(16)과 2차코일(14)이 유도결합을 통해 컴퓨터(12)에 전력을 공급한다. 1차코일(16)은 테이블 윗면(18)에 위치한다. 이런 유도전력 공급으로, 거추장스런 선을 없앨 수 있어, 좀더 안전하고 산뜻하며 융통성있는 작업환경이 구현된다.
휴대용 컴퓨터를 예로 들어 설명하지만, 데스크탑, 핸드헬드, 자동차 장착 컴퓨터 등은 물론, 핸드헬드 DVD 플레이어, 프로젝터, 핸드헬드 TV, 전자액자, 오디오장치 등에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
도 2와 같이, 2차코일(14)이 휴대용 컴퓨터(12)의 키보드 밑에 내장될 수도 있다. 작업면(22)의 1차코일(16a) 위에 컴퓨터(12)를 두면, 무선으로 전력을 받을 수 있다. 이 전력은 배터리(24)를 충전하거나 컴퓨터(12)를 작동시키는데 이용된다.
도 3에서 2차코일(14a)이 연결되는 컴퓨터(12)는 2차코일과의 연결을 위해 전용 잭소켓(28)에 끼워지는 잭(26)을 통해 전력을 받는다. 잭소켓(28)은 전원용의 파워잭소켓(30)과는 별도의 것이고, 파워잭소켓은 본선소켓에 끼워지는 변압기가 달린 형태의 전원(도시 안됨)에 연결되는 것이다. 잭(26)과 잭소켓(28)은 오접속 방지를 위해 파워잭소켓(30) 및 전원잭과는 별도로 마련하는 것이 좋다. 한편, 이들 소켓(28,30)에 문자로 표시를 하여 혼란을 방지할 수도 있다.
그러나, 유도결합의 목적이 변압기결합을 대체하는데 있으므로, 2차코일(14a)은 변압기형 전원을 거쳐 본선에 연결하기 위한 파워잭 소켓(30)을 통해 컴퓨터(12)에 연결된다. 이런 식으로, 유도결합용 2차코일(14a)을 이용해 기존의 휴대용 컴퓨터를 작동시킬 수 있다.
파워잭의 하우징 안의 충전식 배터리에 연결되는 접속점을 통해 컴퓨터(12)에 전력을 공급할 수도 있다.
2차코일(14a)은 1차코일(16)이 배치된 표면상의 접속점 위에 위치하는 전선에 일종의 퍽 형태로 제공될 수도 있다.
그러나, 걸리적 거리는 선을 없애고 연결을 더 간단히 끊기 위해, 도 4와 같이, 추가 기능을 갖는 액세서리에 2차코일(14b)을 내장하는 것이 좋을 수도 있다. 예를 들어, 컴퓨터(12)를 운반하기 위한 가방(40) 한쪽에 2차코일을 설치하거나, 도 5와 같이 가방(44)의 손잡이(42) 안에 2차코일(14c)을 설치할 수도 있다.
도 6의 2차코일(14d)는 가방(48)의 어깨끈(46) 안에 설치되는데, 어깨끈이 플렉시블하기 때문에 가방안에 들은 컴퓨터(12)는 1차코일(16)이 위치하는 "전력공급지점"에서 80cm의 반경내라면 어디에도 있을 수 있다.
도 7에는 컴퓨터(12)의 운반용 손잡이(52)가 도시되어 있다. 이 손잡이(52)는 끈(54)으로 컴퓨터에 연결되고 2차코일(14e)을 내장하고 있는데, 2차코일은 컴퓨터(12)의 파워잭(30)에 끼워지는 플러그(56)를 통해 컴퓨터에 연결된다.
도 7b와 같이, 끈(54)을 컴퓨터(12) 둘레에 감아 운반할 수 있지만, 컴퓨터(12)를 눕혀서 사용할 때는 끈(54)을 풀어 유도코일(14e)이 1차코일(16e)에 유도결합되게 배치할 수 있다(도 7a 참조).
또, 도 8과 같이, 컴퓨터(12)에 체인(64)으로 연결된 패션고리(62) 안에 유도코일(14)을 설치할 수도 있는데, 이 경우 패션고리(62)를 전력공급점에 일치시키면 1차코일(16)로부터 컴퓨터에 전력을 공급할 수 있다.
도 9와 같이, 길이조정식 2차코일 부착구(70)를 컴퓨터(12)에 부착할 수도 있다. 2차코일(14f)은 컴퓨터(12) 바닥에 결합된 끈(74)에 설치하고, 컴퓨터를 사용할 때는, 도 9a와 같이 2차코일(14f)이 1차코일(16)과 유도결합하도록 끈(74)을 펴면 된다.
도 9b와 같이, 컴퓨터를 접었을 때는, 끈(74)도 접어두는데, 2차코일 부착구(70)의 두께는 컴퓨터(12)가 테이블 윗면에 평평하게 눕는 것을 방해하지 않도록 컴퓨터의 받침대(13)의 높이보다 낮아야 한다.
도 10의 유도충전기(100)는 휴대폰, PDA, 카메라 등의 이동통신기(200)의 전지를 충전하기 위한 것이다. 이 충전기(100)의 2차코일(120)은 연결선(140)을 통해 이동통신기(200)의 파워잭 소켓(220)에 연결되는데, 연결선(140)은 보통 2가닥의 다섬유 절연선으로 이루어지고 변압기를 통해 이동통신기에 전원을 연결하는데 사용된다.
2차코일(120)이 전원에 유선연결된 1차코일(10) 가까이에서 유도결합하면, 이동통신기(200)의 전지(240)를 충전할 수 있다. 1차코일(10)은 테이블 윗면(20) 안에 위치한다. 이런 식의 유도결합 충전에 의해, 전기선을 없애거나 최소화할 수 있다. 2차코일(120)을 퍽(122) 형태로 제공하여 1차코일(10) 위의 표면에 배치할 수도 있다. 한편, 이런 2차코일(120)을 이동통신기(200)의 액세서리 안에 설치할 수도 있다.
수년간 휴대폰은 패션아이템이었고, 각종 패셔너블한 액세서리들이 같이 판매되었다. 이런 액세서리에는 폰케이스, 보호케이스, 벨트클립, 소형 장식펜던트 등이 있는데, 어떤 액세서리는 단순히 장식용이지만, 어떤 것은 휴대폰을 보호하거나 운반하기 쉽게 하는 2차기능들을 갖곤 한다. 본 발명의 2차코일(120)을 이런 액세서리에도 설치할 수 있다.
도 11a에 의하면, 2차코일(120)을 이동통신기의 케이싱(260a,b)에 설치한다. 이동통신기를 도 11b와 같이 1차코일(10) 위에 놓으면, 전선 없이도 전지(240)를 충전할 수 있다. 충전기는 전지의 단자에 직접 연결되거나, 이동통신기(200)의 파워잭 소켓(220)을 통해 전지에 연결된다.
도 12a에 의하면, 2차코일(120)이 접착면(122)에 배치되어 이동통신기(200)의 전지(240)에 직접 접착됨으로써, 전지의 단자와 전기접촉할 수도 있다. 2차코일(120)이 1차코일(10)과 유도결합하도록 전지(240)를 배치하면, 전지가 충전된다. 도 12b와 같이, 전지(240)는 2차전지(120)에서 직접 충전되므로, 충전을 위해 전지를 이동통신기에 연결할 필요가 없다.
도 13에서는, 플러그(162)와 소켓(164)이 둘다 달린 커넥터(160)에 2차코일(120)이 유선연결된다. 커넥터(160)의 플러그(162)는 기기의 파워잭 소켓(220)에 결합되고, 소켓(164)에는 충전기의 플러그(40)가 결합된다. 이 실시예에서는 이동통신기(200)의 전지(240)를 충전할 때 유도충전기(100)가 도전형 충전기를 선택할 수 있다. 이런 선택은 스위치를 이용하는 것이 좋은데, 커넥터(160)는 2차코일(120)이 1차코일과 유도결합하는 유도충전기나, 소켓(164)이 전원에 유선연결될 때마다 전력을 공급하는 유선공급방식을 자동으로 선택할 수 있다.
도 14에서는 휴대통신기(200)를 넣는 패셔너블한 보호용 케이스(300)에 2차코일(120)이 설치되고, 이런 2차코일은 케이스(300) 내부의 커넥터(160)에 유선연결되며, 이 커넥터는 휴대통신기의 파워잭 소켓(220)에 결합된다.
도 15의 이동통신기(200)는 패션고리(400) 안에 2차코일이 설치되는데, 패션고리(400)는 파워잭 소켓(220)에 결합되고, 필요할 경우에는 지지끈(420)으로 이동통신기에 묶여있을 수 있다. 즉, 본 발명의 유도충전기(100)를 이동통신기의 패션 액세서리 안에 설치할 수 있다. 마찬가지로, 벨트클립이나, 목걸이나, 손고리 등의 다른 액세서리에 2차코일(120)을 설치할 수 있다.
도 16에서는 이동통신기(200)의 데이타잭 소켓(280)에 결합되는 데이타채널이 유도충전기(700)에 달려있다. USB 플러그가 달린 USB 케이블(720)이 유도충전기에 유선연결되고, 유도충전기는 컴퓨터(800)의 USB잭 소켓(820)에 연결되어, 이동통신기(200)와 컴퓨터(800) 사이에 데이타 링크가 형성된다.
USB 커넥터(740)는 컴퓨터(800)에서 전력을 받아 이동통신기(200)의 전지(120)를 충전하는데 이용되기도 한다. 유도충전기(700)는 전력 이용상태에 따라 USB 커넥터(740)를 통해 전지(120)나 2차코일(120)을 자동으로 선택하여 충전한다.
Nokia사의 "Charging Device with an Induction Coil"이란 제목의 미국특허 7,180,265에서 소개한 유도충전기는 휴대용 전자기기를 충전하는 것으로, 1차코일이 배터리에 결합되어 있고, 유도코어는 1차코일을 관통한다. 유도코어의 일부분은 충전기 밖으로 돌출하여 휴대용 전자기기의 2차코일과 결합한다. 이 충전기는 기본적으로 전자기기에 매달 수 있는 충전후크로서, 1차코일에 결합되고 2차코일을 통해 전자기기를 충전한다. 그러나, 전자기기에 끈을 다는 것이 불편한 경우도 많다.
도 17은 오디오기기(1200)의 내부 전지(1220)를 충전하기 위한 유도충전기(1100)의 회로의 블록도이다. 이 충전기(1100)의 2차인덕터(1140)은 정류기(1240)를 통해 오디오기기(1200)의 전지(1220)에 유선연결된다. 외부 1차인덕터(1320)에 2차인덕터(1140)를 유도결합하는 유도요소(1180)가 이어폰(1120) 안에 설치된다.
1차인덕터(1320)는 대개 드라이버(1310)를 통해 전원(1300)에 유선연결되고, 드라이버는 1차인덕터를 구동하는데 필요한 회로, 예컨대 고주파 발진전압을 공급하는 스위치를 제공한다. 이 충전기(1100)는 전화기, 미디어 플레이어, PDA, 워크맨, 휴대용 CD 플레이어나 DVD 플레이어, 이동통신기와 같이 이어폰 케이블(1122)을 통해 이어폰(1121)을 연결해야 하는 오디오기기(1200)에 사용하기에 적당하다.
본 발명의 특징은, 충전기(1100)의 일부분을 오디오기기(1200)의 이어폰(1120) 안에 설치하는데 있다. 이렇게 되면, Hui의 미국특허 7,164,255에 소개된 장치와 같은 종래의 기기가 장치 내부에나 전용 어댑터에 2차코일을 설치해야 했던 문제점을 극복할 수 있고, 본 발명의 이런 유도충전기(1100)는 수신범위가 짧은 오디오기기를 충전하는데 적당함은 물론 이어폰(1120) 안에 설치될 수 있기 때문에, Nokia사의 미국특허 7,180,265에서 소개한 것처럼 지지스트랩과 같은 주변기기에 의해 오디오기기(1200) 자체가 비대화되지도 않는다.
도 18a는 본 발명의 다른 오디오기기(2200)용 충전기(2100)의 개략도이다. 이 실시예의 이어폰(2120)에서는, 이오폰잭(2202)을 통해 오디오기기(2200)에 연결되는 플러그(2126)에 신호선(2125)을 통해 연결되는 이어피스(2124) 안에 이동식 코일스피커(2122)가 설치된다. 코일스피커(2122)의 보이스코일(2140)은 신호선(2125)을 통해 받은 전기신호를 오디오신호로 변환하는 트랜스듀서이다.
보이스코일(2140)은 도킹부(2322) 안에 있는 1차인덕터(2320)와 결합한다. 즉, 보이스코일(2140)은 유도충전기(2100)의 2차인덕터(1140) 역할을 하여(도 17 참조), 신호선(2125)을 통해 오디오기기에 전력을 공급한다. 한편, 이어폰(2120)의 전용 전선으로 오디오기기의 전지와 보이스코일(2140)을 정류기(1240)를 통해 유선연결할 수도 있다(도 17 참조).
도 18b는 도 18a의 충전기(2100)를 오디오기기(2200)에 연결하는 스위칭 장치(2270)의 블록도이다. 이 스위칭장치(2270)를 통해 보이스코일(2140)이 오디오기기(2200)에 선택적으로 연결된다. 스위칭장치(2270)는 오디오기기(2200)와 이어폰(2120) 양쪽으로 접힐 수 있는 별도의 장치이거나, 오디오기기나 이어폰의 어느 한쪽에 설치되는 장치일 수 있다.
스위칭장치(2270)가 스위칭회로의 충전기 출력단자(B)나 오디오신호 입력단자(A)에 보이스코일 단자(C)를 연결할 수 있다. 오디오신호 입력단자(A)는 보이스코일(2140)에 연결되는 증폭기(2260)로부터 오디오신호(2250)를 받는다. 충전기 출력단자(B)는 정류기(2240)를 거쳐 전지(2220)에 연결되고, 보이스코일(2140)이 1차인덕터(2320)에 연결되었을 때 전지(2220)를 충전하는데 사용된다.
한편, 신호선을 따라 생기는 고주파 전압동요를 감지하는 주파수 디텍터(2274)로 스위칭회로(2272)를 제어하기도 한다. 고주파 전압동요가 있다는 것은, 보이스코일(2140)이 동작중인 1차인덕터(2320)에 결합되었음을 나타낸다. 따라서, 이런 고주파 전압동요가 검출되면, 스위칭회로(2272)를 출력단자(B)에 연결해 전지(2220)를 충전한다.
도19는 오디오기기(3200,4200,5200)의 충전기(3100,4100,5100)를 보여준다. 도 19a의 이어폰(3120)의 목걸이(3122) 안에 들어있는 전선(3142)으로 된 유도회로(3140)가 코일 형태로 감겨 정류기(1240)를 통해 오디오기기(3200)의 내부전지(1220)에 연결된다(도 17 참조). 유도회로(3140)는 외부의 1차인덕터(320)와 유도결합한다. 오디오기기(3200)는 후크(3322)에 목걸이(3122)를 걸어 편리하게 보관할 수 있다.
1차코일(3320)을 통과하는 강자성체로 후크(3322)를 만드는 것이 좋다. 목걸이(3122)가 후크(3322)에 걸리면, 강자성체가 목걸이(3122) 내부의 유도회로(3140)와 1차코일(3320) 사이에 공통의 유도코어(3180)를 형성한다. 이렇게 1차코일(3320)과 유도코일(3140)이 유도결합을 하여, 1차코일(3320)에서 유도코일(3140)에 전력이 유도에 의해 전송되면서, 오디오기기(3200)의 전지(1220)가 충전된다(도 17 참조).
또, 목걸이(3122) 안에 강자성체를 삽입해 후크(3322)의 강자성체 유도코어(3180)와 유도결합하는 자기회로를 완성해 유도결합을 강화할 수도 있다.
이상 목걸이(3122) 안에 있는 유도회로(3140)를 예로들어 설명했지만, 이어폰의 다른 부분에 2차인덕터를 장치할 수도 있다. 예컨대, 2차코일을 이어폰 케이블 안에 설치하거나, 휴대폰의 이어폰 케이블에 들어가는 마이크로폰 하우징 안에 설치하거나, 편리한 보관을 위해 이어폰에 달려있기도 하는 스프링식 와인더와 같은 케이블 저장기에 설치할 수도 있다.
도 19b의 오디오기기(4200)용 충전기(4100)의 이어폰(4120)에 달린 2개의 이어피스(4122a,b) 각각은 자체 케이블(4124a,b)을 통해 오디오기기(4200)에 연결된다. 이어폰 케이블(4124) 안에 매립된 유도코일(4140)은 정류기(1240)를 통해 오디오기기(4200)의 내부전지(1220)에 연결된다(도 17 참조). 유도코일(4140)의 단부에 달린 접속단자(4142a,b)는 유도코일(4140)의 단부와 유선연결되어 유도코일을 형성한다. 이 유도코일이 외부의 1차코일(도시 안됨)과 유도결합하여 1차코일에서 유도코일로 전력을 보낸다.
도 19c의 실시예에서는, 오디오기기(5200) 안에 있는 2차코일(5140)이 정류기(5240)를 통해 내부전지(5220)에 연결된다. 유도코어(5180)는 내부 2차코일(5140)을 통해 이어폰(5120) 안으로 들어가 1차인덕터(5320)과 유도결합한다. 1차인덕터가 오디오기기(5200)를 걸어두는 후크(도시 안됨)에 설치될 수도 있다.
도 20은 본 발명에 따라 오디오기기의 내부전지를 유도결합으로 충전하는 방법의 순서도로서, 아래의 단계로 이루어진다:
단계 a - 2차인덕터가 정류기를 통해 전지에 연결되어 있는 오디오기기의 이어폰 내부에 유도충전기 설치;
단계 b - 외부 1차인덕터를 드라이버를 통해 전원에 연결;
단계 c - 충전기의 2차인덕터를 외부의 1차인덕터와 유도결합;
단계 d - 1차인덕터에 가변전압 공급.
도 21은 다른 유도충전기(6100)의 블록도로서, 이 유도충전기(6100)는 유도코일(6120)과 충전식 파워팩(6140)으로 구성되고, 이들 2개 회로는 충전회로(6160)나 구동회로(6180)를 통해 서로 연결된다. 유도충전기(6100)가 도 21a의 충전모드(a)와 도 21b의 구동모드(b) 사이를 스위칭하는데 본 발명의 특징이 있다.
도 21a와 같이 충전모드에 있는 유도충전기(6100)에서, 구동회로(6260)를 통해 전원(6240)에 연결된 외부의 1차코일(6220)에 유도코일(6120)이 유도결합된다. 셀렉터(6170)에 의해 유도코일(6120)이 충전회로(6160)를 통해 파워팩(6140)에 연결된다.
충전모드에서, 외부의 1차코일(6220)은 발진자기장을 일으킨다. 내부 유도코일(6120)은 외부 1차코일(6220) 부근에 위치하여, 1차코일(6220)과 유도코일(6120) 사이의 자속을 연결하여, 1차코일(6220)에서 유도코일(6120)로 전력을 전송한다. 일반적으로, 파워팩에서 전력을 생산하는 전기화학적 반응을 반전시키는데 직류전류가 필요하기 때문에, 유도코일(6120)에서 생긴 교류전류가 충전회로(6160)에서 정류되면서 파워팩(6140)에 충전이 일어난다.
도 21b의 구동모드에서는 전기부하(6340)에 유선연결된 외부의 2차코일(6320)에 유도코일(6120)이 유도결합된다. 셀렉터(6170)에 의해 유도코일(6120)이 구동회로(6180)를 통해 파워팩(6140)에 연결된다. 구동모드에서 전원(6140)이 구동회로(6180)에 전력을 공급하고, 구동회로는 유도코일(6120)을 작동시키는 가변전압을 일으킨다. 구동회로(6180)의 고주파 스위치가 파워팩(6140)을 유도코일(6120)에 단속적으로 연결하면, 유도코일(6120)에 걸린 가변전압에 의해 발진자기장이 생기기 때문에, 유도충전기(6100) 부근에 있는 외부의 2차코일(6320)이 유도코일(6120)에 유도결합된다. 이때문에, 2차코일(6320)에 유선연결된 전기부하(6340)에 파워팩(6140)으로부터 전력이 공급된다.
충전식 파워팩은 많은 종류가 알려져있고 각종 유도충전기(6100)에 사용된다. 충전식 전기화학전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-금속 하이브리드 전지, 알칼리 전지, 흐름전지 등이 있다. 납-알칼리 축전지, 커패시터, 수퍼커패시터와 같은 다른 축전기도 유도충전기(6100)로 사용할 수 있다.
도 22의 다른 유도충전기(7100)에서, 강자성체 코어(7122)를 둘러싼채 컨트롤박스(7130)를 통해 내부 파워팩(7140)에 연결된 유도코일(7120)이 하우징(7110) 안에 들어있다. 컨트롤박스(7130)에는 구동모드를 위한 구동회로, 충전모드를 위한 충전회로 및 모드 셀렉터(도시 안됨)가 있다. 본선이나 태양전지와 같은 외부 전원에서 전용 잭을 통해 파워팩(7140)을 충전하기 위한 다른 회로도 있을 수 있다. 전용잭이 외부 부하에 유선연결되어 전력을 공급할 수도 있다.
도 22a의 유도충전기(7100)는 유도전력 콘센트(7200)에 의해 충전되고, 이 콘센트의 1차코일(7220)는 책상 윗면, 조리대, 회의테이블, 작업대와 같은 플랫폼(7280)의 포미카나 합판으로 된 표면층 뒤에 가려져 있다. 1차코일(7120)을 구동하는데 필요한 전자회로를 제공하는 드라이버(7260)를 통해 전원(7240)에 1차회로(7220)가 유선연결된다. 구동용 전자회로에는 고주파 발진전압을 공급하는 스위치가 있다.
2차코일에 유선연결된 전기기기는 유도전력 콘센트(7200)와의 유도결합을 통해 전력을 공급받을 수 있다. 특히, 연결선을 통해 외부 충전기에 연결되는 휴대폰, 미디어 플레이어 등에는 유도전력 콘센트(7200)와 유도결합하는 2차코일을 포함하는 내부 충전회로가 있다.
도 22b의 휴대폰(7300)의 내부 2차코일(7320)은 도시 안된 정류기를 통해 내부전원(7340)에 연결된다. 휴대폰(7300)을 도 22a의 유도전력 콘센트(7200) 위에 놓으면, 콘센트의 1차코일과 휴대폰의 2차코일(7320)이 유도결합되어 휴대폰이 충전된다.
유도전력 콘센트를 이용할 수 없을 때는, 도 7b의 유도충전기(7100) 위에 휴대폰을 놓으면 충전이 된다. 유도충전기(7100)가 구동모드에 있으면, 휴대폰의 2차코일(7320)이 유도충전기(7100)의 내부 유도코일(7120)과 유도결합하여 전력을 받는다.
도 23에서는 유도충전기(8100)가 휴대용 컴퓨터(8000) 안에 설치된다. 이 컴퓨터(8000)에 내장된 유도코일(8120)은 유도전력 콘센트(8200)로부터 컴퓨터에 전력을 공급한다(도 23a 참조). 1차코일(8220)에 유도결합된 유도코일(8120)은 컴퓨터를 작동시키거나 컴퓨터 내부의 파워팩(8140)을 충전한다.
컴퓨터(8000)의 유도코일(8120)은 내장된 2차코일(8320)로 휴대폰(8300)과 같은 외부기기를 충전하는데 사용된다(도 8b 참조). 비슷한 예를 미디어 플레이어, 휴대폰, 마이크, 블루투스 기기 등과 같이 전용케이블을 사용하거나 USB와 같은 표준 표준포트를 사용해 충전하는데에도 적용할 수 있다. 이 경우에도 아무런 전용케이블이 불필요하다는 장점이 있다.
이상 설명한 휴대용 컴퓨터(8000)는 제쳐 두고라도, 전기자동차, 발전기, 비상등과 같은 다른 장치에 유도충전기를 설치할 수 있다.

Claims (14)

  1. 충전식 파워팩;
    상기 파워팩의 충전을 조절하는 충전회로;
    플랫폼 뒤에 위치한 유도코일;
    상기 파워팩에 연결되고 유도코일에 가변 전력을 공급하여, 플랫폼 위에 위치하고 전기부하에 유선연결된 2차코일에 유도코일이 유도결합하도록 하는 구동회로; 및
    외부 전기부하에 전력을 공급하기 위해 상기 파워팩을 전기부하에 연결하는 잭;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도충전기.
  2. 제1항에 있어서, 유도결합되었을 때 상기 유도코일을 통해 자속을 안내하는 강자성체 코어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도충전기.
  3. 삭제
  4. 충전식 파워팩;
    상기 파워팩의 충전을 조절하는 충전회로;
    플랫폼 뒤에 위치한 유도코일; 및
    상기 파워팩에 연결되고 유도코일에 가변 전력을 공급하여, 플랫폼 위에 위치하고 전기부하에 유선연결된 2차코일에 유도코일이 유도결합하도록 하는 구동회로;를 포함하고,
    상기 유도코일이 외부 1차코일 부근에 있을 때 외부 1차코일로부터 유도코일에 전력이 전달되어 파워팩을 충전하도록 상기 충전회로가 유도코일에 연결되는 것을 특징으로 하는 유도충전기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 충전회로가 정류기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도충전기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 파워팩이 니켈-카드뮴 전지, 니켈-금속 하이브리드 전지, 알칼리 전지, 흐름전지, 충전식 전기화학전지 또는 커패시터인 것을 특징으로 하는 유도충전기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 구동회로가 상기 파워팩을 유도코일에 고주파로 단속적으로 연결하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도충전기.
  8. 제1항에 있어서, 재충전을 위해 상기 파워팩을 외부 전원에 연결하는 잭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도충전기.
  9. 충전식 파워팩;
    상기 파워팩의 충전을 조절하는 충전회로;
    플랫폼 뒤에 위치한 유도코일; 및
    상기 파워팩에 연결되고 유도코일에 가변 전력을 공급하여, 플랫폼 위에 위치하고 전기부하에 유선연결된 2차코일에 유도코일이 유도결합하도록 하는 구동회로;를 포함하고,
    상기 파워팩의 충전을 위해 전원에 유선연결된 1차코일에 유도코일이 유도결합되었을 때 유도코일을 상기 파워팩에 연결하는 것을 특징으로 하는 유도충전기.
  10. 유도충전기를 포함하는 컴퓨터에 있어서:
    유도충전기가,
    충전식 파워팩;
    상기 파워팩의 충전을 조절하는 충전회로;
    플랫폼 뒤에 위치한 유도코일; 및
    상기 파워팩에 연결되고 유도코일에 가변 전력을 공급하여, 플랫폼 위에 위치하고 전기부하에 유선연결된 2차코일에 유도코일이 유도결합하도록 하는 구동회로;를 포함하고,
    상기 유도코일이 2차코일이고, 상기 2차코일이 전원에 연결된 1차코일에 유도결합되었을 때 컴퓨터에 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 파워팩을 통해 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  12. 삭제
  13. 플랫폼 뒤에 있는 유도코일과, 충전식 파워팩을 구비한 유도충전기에 있어서:
    a. 상기 유도코일이 전원에 유선연결된 1차코일에 유도결합되었을 때 상기 파워팩에 유도코일을 연결해 파워팩을 충전시키는 충전회로; 및
    b. 상기 파워팩에 연결되고 상기 유도코일에 가변 전력을 공급하는 구동회로;를 더 포함하고,
    상기 유도코일은 플랫폼 위에 위치하고 전기부하에 유선연결된 2차코일과 유도결합하는 것을 특징으로 하는 유도충전기.
  14. 제1항에 있어서, 상기 구동회로나 충전회로를 통해 유도코일을 파워팩에 선택적으로 연결하는 모드 셀렉터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도충전기.
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