KR101733579B1 - 외부 자연 방열판을 구비하는 무선충전장치 - Google Patents

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백승재
김용선
이대희
정성길
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Abstract

본 발명은 무선충전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선충전장치의 두께를 얇게 유지하면서도 무선충전장치 내부의 안테나인 송신코일 및 PCB에서 발생되는 열을 무선충전기 외부로 노출되는 방열판을 통해 효과적으로 자연 발열시키는 외부 자연 방열판을 구비하는 무선충전장치에 관한 것이다.

Description

외부 자연 방열판을 구비하는 무선충전장치{Wireless charging apparatus having the outer peripheral surface heat sink to emit heat to the outside}
본 발명은 무선충전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선충전장치의 두께를 얇게 유지하면서도 무선충전장치 내부의 안테나인 송신코일 및 PCB에서 발생되는 열을 무선충전기 외부로 노출되는 방열판을 통해 효과적으로 자연 발열시키는 외부 자연 방열판을 구비하는 무선충전장치에 관한 것이다.
일반적으로 회로를 구비하는 전자기기는 열을 발생시킨다. 특히 배터리, 전원소자, 송수신 코일(안테나), CPU, MCU, ECU 등의 컨트롤러(이와 같이 열을 발생하는 소자들을 "열 발생 소자"라 함)등은 열을 많이 발생한다.
발생된 열은 컨트롤러의 연산속도를 늦추고, 회로의 동작 속도를 늦추며, 심한 경우 컨트롤러 등의 소자를 파손시켜 전자기기의 고장의 원인이 될 수 있다.
이와 같이 열을 많이 발생하는 열 발생 소자 및 전자기기에는 소자에서 발생되는 열을 식혀주기 위해 방열 시스템이 적용되고 있다.
통상적으로 방열 시스템의 방식으로 자연 방열 방식, 강제 방열 방식 등이 있다.
자연 방열 방식은 해당 소자에 직접적으로 붙여 소자에서 발생되는 열을 공기 중으로 방출시키는 히트싱크 및 히트파이프 방식 등이 있으며, 강제 방열 방식은 히트싱크 및 히트 파이프 위와 전자기기 케이스에 팬 등을 구비하여 강제적으로 공기를 순환시켜 열을 방출하는 팬 방식, 히트파이프에 강제로 공기, 물 등의 냉각매질을 순환시켜 열을 시키는 공랭식 및 수냉식 등이 있다.
그러나 자연 방열 방식은 전자기기 케이스 내부의 소자에 직접 적용되므로 방열 효율이 떨어지는 문제점이 있으며, 강제 방열 방식은 비교적 큰 케이스를 가지는 전자기기에 적용되며 그 설치 비용이 비싼 문제점이 있었다.
특히, 무선충전장치는 높은 전력의 무선충전전력을 송신하므로 열이 많이 발생함에도 불구하고 그 두께가 얇고 그 크기가 비교적 작아 방열패드 및 히트싱크만 적용하고 있다. 따라서 종래 무선충전장치는 그 방열 효과가 다소 떨어지는 문제점이 있었다.
공개특허 제10-2015-0028131호
따라서 본 발명의 목적은 무선충전장치의 두께를 얇게 유지하면서도 무선충전장치 내부의 안테나인 송신코일 및 인쇄회로기판에서 발생되는 열을 무선충전기 외부로 노출되는 방열판을 통해 효과적으로 자연 발열시키는 외부 자연 방열판을 구비하는 무선충전장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 외부 자연 방열판을 구비하는 무선충전장치는: 내측으로 공간이 형성되도록 상부케이스 및 하부케이스를 포함하는 케이스; 무선충전전력의 송출에 따른 열을 발생하는 무선충전전력 송신코일; 상기 케이스 내측 공간에 배치되고, 상기 무선충전전력 송신코일을 통해 무선충전전력을 송출하도록 제어하는 회로가 구성되며, 상기 제어 동작에 따른 열을 발생하는 인쇄회로기판; 및 상기 무선충전전력 송신코일 및 인쇄회로기판 사이에 배치되어 상기 무선충전전력 송신코일 및 인쇄회로기판에 접촉되도록 구성되는 접촉 방열판 및 상기 접촉 방열판에 연결되고 상기 케이스의 외부 외주면을 따라 형성되는 루프 방열판을 포함하여 상기 무선충전전력 송신코일 및 인쇄회로기판에서 발생되는 열을 전달받아 외부로 방출하는 루프 방열판을 포함하는 방열판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 장치는: 상기 무선충전전력 송신코일 및 상기 접촉 방열판 사이에 구성되어 상기 무선충전전력 송신코일에서 발생되는 전자파 및 노이즈를 차단하고 상기 무선충전전력 송신코일에서 발생되는 열만 전도하는 자성시트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방열판의 접촉 방열판은, 상기 무선충전전력 송신코일 및 상기 인쇄회로기판에 접촉되어 열을 전도받는 베이스; 및 상기 베이스의 양 측면에서 상기 무선충전전력 송신코일 및 인쇄회로기판 방향 중 적어도 한 방향으로 절곡되어 연장 형성되는 절곡부를 포함하고, 상기 루프 방열판은, 상기 절곡부에 접촉되는 접촉부; 및 상기 접촉부의 외측에 연결되어 상기 케이스의 외주면을 따라 외부로 노출되도록 형성되는 루프부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 루프부는, 상기 케이스의 상부케이스 및 하부케이스 결합부를 따라 형성되되, 상기 상부케이스 및 하부케이스보다 들어가게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 루프부는, 띠 형상으로 상기 케이스의 외주면을 따라 폐루프로 구성되되, 외부로 노출되는 외주면에 일정 높이의 다수의 요철들이 형성되고, 상기 접촉 방열판의 절곡부의 상단부 및 상기 루프 방열판의 접촉부의 하단부는 다수의 요철들이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 장치는: 원판형으로 구성되어 바닥에 놓이고 내부에 가정전원을 인가받아 상기 무선충전부에서 필요로 하는 구동전원을 생성하여 출력하는 거치대 본체; 및 상기 거치대 본체 상부면에 형성되어 상기 케이스의 일부분이 삽입되어 거치되도록 구성되되 상기 무선충전부로 상기 구동전원을 공급하는 마이크로 5핀 연결수단을 구비하는 거치부를 포함하는 거치대를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 케이스는 방열 레진으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 루프 방열판은 알루미늄, 스테인리스, 마그네슘 중 어느 하나로 다이캐스팅되어 생성되거나, 알루미늄, 알루미늄 강, 스테인리스, 스테인리스 강, 마그네슘, 마그네슘 강, 구리, 구리강 중 어느 하나를 컴퓨터기반수치제어(CNC) 가공하여 생성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 무선충전전력 송신코일 및 PCB에서 발생하는 열을 무선충전기 외부로 노출되는 방열판을 통해 전달하여 외부 공기에 의해 상기 방열판으로 전달된 열이 외부 공기 중으로 방출되도록 함으로써 외부 공기에 의한 자연 방열을 수행함으로써 보다 효과적으로 송신 코일 및 인쇄회로기판에서 발생되는 열을 외부로 방출시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 방열판을 무선충전전력 송신코일 및 인쇄회로기판 사이에 접촉되는 접촉 방열판 및 상기 접촉 방열판과 동일 층에서 접촉되고 무선충전장치의 케이스 외주면을 따라 형성되는 루프 방열판으로 구성되므로 방열 효율 대비 무선충전장치의 두께를 얇게 형성할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 루프 방열판의 외부 공기 노출면을 요철형태로 구성함으로써 무선충전장치의 두께를 얇게 형성하면서도 외부 공기가 접촉되는 면적을 최대화함으로써 두께 대비 열 방출 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 외부 자연 방열판을 구비하는 무선충전장치의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따라 상부케이스가 오픈된 무선충전부가 거치대에 거치된 경우의 무선충전장치의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 무선충전장치의 무선충전부의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 루프 방열판의 다양한 형태들을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 무선충전장치의 방열판의 루프 방열판의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 외부 자연 방열판의 구성 및 동작을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 외부 자연 방열판을 구비하는 무선충전장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따라 상부케이스가 오픈된 무선충전부가 거치대에 거치된 경우의 무선충전장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 무선충전장치의 무선충전부의 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 루프 방열판의 다양한 형태들을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 외부 자연 방열판을 구비하는 무선충전장치는 무선충전부(100)만으로 구성될 수도 있고, 상기 무선충전부(100)가 거치되는 거치대(200)를 더 포함할 수도 있을 것이다.
무선충전부(100)는 도 1 및 도 2에서 보이는 바와 같이 원판형으로 형성될 수도 있고, 사각형, 오각형 등 다양한 형상으로 형성될 수도 있을 것이다.
거치대(200)는 도 1 및 도 2에서 보이는 바와 같이 무선충전부(100)와 동일하게 원판형으로 형성될 수도 있고, 다양한 형상으로 형성될 수도 있을 것이다.
거치대(200)는 바닥에 놓이는 거치대 본체(110) 및 상기 거치대 본체(110)의 상부에 형성되어 상기 무선충전부(100)의 일부가 삽입되어 걸리도록 홈으로 형성되는 거치부(120)를 포함한다.
거치대(200)는 가정전원(110V, 220V)을 입력받아 무선충전부(100)로 구동전원을 공급하도록 구성될 수 있을 것이다. 구체적으로 거치대(200)는 가정전원 입력단자를 구비하고, 입력된 가정전원을 무선충전부(100)에서 필요로 하는 구동전원으로 변환하는 전원부(미도시)를 포함하며, 상기 변환된 구동전원을 상기 무선충전부(100)로 공급하기 위한 연결수단(미도시)을 구비한다. 상기 연결수단은 상기 거치부(120)에 구성될 수 있으며, 마이크로 5핀 커넥터 등이 될 수 있을 것이다.
무선충전부(100)는 상부케이스(10) 및 하부케이스(80)를 포함하는 케이스, 무선충전전력 송신코일(20), 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)(40) 및 방열판(50)을 포함하고, 실시예에 따라 자성시트(30)를 더 포함할 수 있을 것이다.
무선충전부(100)는 상기 거치대(200)의 거치부(120)에 놓이는 경우 상기 거치부의 연결수단에 대응하는 연결수단을 통해 연결되어 거치대(200)로부터 구동전원을 입력받아 동작한다.
그러나 무선충전부(100)는 거치대(200) 없이도 가정전원을 입력받거나 어댑터를 통한 구동전원을 입력받아 독립적으로 동작하도록 구성될 수도 있을 것이다. 전자의 경우 인쇄회로기판(40)에 가정전원을 구동전원으로 변환하기 위한 전원부를 구비하여야 할 것이다.
상부케이스(10)는 하부케이스(80)에 결합될 수 있도록 구성될 것이다. 상부케이스(10) 및 하부케이스(80)는 외주면을 따라 내부에서 외부로 연장되어 그 외주면이 공기 중에 노출되도록 구성되어야 하는 방열판(50)을 형성되어야 하므로 끼움결합 방식 및 걸쇠 방식 등으로 구성되는 것이 바람직할 것이다.
무선충전전력 송신코일(20)은 무선충전전력을 송출한다. 이때 무선충전전력 송신코일(20)에서는 열이 발생된다.
무선충전전력 송신코일(20)의 하부에는 인쇄회로기판(PCB)(40)이 구성된다. 인쇄회로기판(40)에는 무선충전과 관련된 전반적인 동작을 제어하고 상기 무선충전전력 송신코일(20)을 통해 무선충전전력을 송출시키기 위한 컨트롤러, 무선충전전력 송신 소자, 전원소자, 사용자 인터페이스 소자 등을 포함하는 회로가 구성된다. 상기 회로의 소자들은 동작 시 열을 발생한다.
방열판(50)은 상기 무선충전전력 송신코일(20) 및 인쇄회로기판(40) 사이에 배치되어 상기 무선충전전력 송신코일(20) 및 인쇄회로기판(40)에 접촉되도록 구성되는 접촉 방열판(60) 및 상기 접촉 방열판(60)에 연결되고 도 3과 같이 상기 케이스의 외부 외주면을 따라 형성되는 루프 방열판(70)을 포함하여 상기 무선충전전력 송신코일(20) 및 인쇄회로기판(40)에서 발생하는 열을 전달받아 외부의 공기 중으로 방출한다.
상기 접촉 방열판(60)은 상기 무선충전전력 송신코일(20) 및 상기 인쇄회로기판(40)에 접촉되어 열을 전도받는 베이스(61) 및 상기 베이스(61)의 양 측면에서 상기 무선충전전력 송신코일(20) 및 인쇄회로기판(40) 방향 중 적어도 한 방향으로 절곡되어 연장 형성되는 절곡부(62-1, 62-2)를 포함한다.
상기 베이스(61)는 히트싱크 및 히트 파이프 중 하나가 적용될 수 있을 것이다.
루프 방열판(70)은 상기 절곡부(62-1, 62-2)에 접촉되는 접촉부(72-1, 72-2) 및 상기 접촉부(72-1, 72-2)의 외측에 연결되어 상기 케이스의 외주면을 따라 외부로 노출되도록 형성되는 루프부(71)를 포함한다.
루프 방열판(70)은 도 4에 (가)에서 나타낸 바와 같이 2개의 접촉부(72-1, 72-2)를 구비하는 링 형상으로 형성될 수도 있고, (나)와 같이 하나의 접촉부(72-1)로 구성되고 일부분이 개방된 개루프 형태로 구성될 수도 있으며, (다)와 같이 제1루프 방열판(70-1) 및 제2루프 방열판(70-2)로 구성될 수도 있으며, (라) 및 (마)와 같이 루프부(71)와 접촉부(72)가 일체형으로 구성될 수도 있을 것이다.
도 4의 (나)와 같이 루프 방열판(70)이 구성되는 경우 접촉 방열판(60)의 절곡부(62)는 루프 방열판(70)의 접촉부(72)의 개수와 동일하게 한 개로 구성되는 것이 바람직할 것이다. 즉, 접촉 방열판(60)의 절곡부(62)의 개수와 루프 방열판(70)의 접촉부(72)의 개수는 동일하게 구성되는 것이 바람직할 것이다.
무선충전부(100)의 두께를 최소화하기 위해 상기 루프 방열판(70)의 접촉부(72)와 접촉 방열판(60)의 베이스(61)는 동일 평면상에 평행하도록 형성되는 것이 바람직할 것이다.
그리고 루프 방열판(70)의 루프부(71)는 도 1 및 도 2와 같이 접촉부(72-1, 72-2)에 평행하게 형성되어 상부케이스(10)와 하부케이스(80)의 결합부분을 따라 수평으로 형성될 수도 있고, 상기 접촉부(72)에 수직으로 연결되어 케이스의 수직 외주면을 따라 형성되도록 구성될 수도 있을 것이다. 후자의 경우 상부케이스(10) 및 하부케이스(80)의 수직방향에 대해 상기 루프부(71)가 삽입되는 홈(미도시)이 형성되는 것이 바람직할 것이다. 그리고 이때의 루프부(71)는 도 1 및 도 2와 같이 원형이 아니라 케이스의 형태에 따라 달라질 수 있을 것이다.
상기 루프 방열판(70)은 알루미늄, 스테인리스, 마그네슘 중 어느 하나로 다이캐스팅되어 생성되거나, 알루미늄, 알루미늄 강, 스테인리스, 스테인리스 강, 마그네슘, 마그네슘 강, 구리, 구리 강 중 하나를 컴퓨터기반수치제어(CNC) 가공하여 생성될 수 있을 것이다.
그리고 상기 루프부(71)는 케이스보다 높게 돌출되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉 루프부(71)는 케이스보다 들어가게 형성되는 것이 바람직할 것이다. 이는 높은 열이 루프부(71)로 전달될 때, 루프부(71)에 사용자의 신체가 접촉되는 것을 최소화하기 위한 것이다.
하부케이스(80)는 하부케이스 본체(81) 및 하부케이스 본체(81) 내측에 구성되어 상기 인쇄회로기판(40)을 고정하는 기판 고정부(82)를 포함한다.
기판 고정부(82)는 도 1 및 도 2에서 나타낸 바와 같이 하부케이스 본체(81)의 내측 측면부에 구성되어 인쇄회로기판(40)의 측면이 삽입되도록 구성된다.
상기 케이스는 열을 좀 더 효율적으로 분산시켜 방출시키기 위해 방열 레진으로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
자성시트(30)는 무선충전전력 송신코일(20) 및 접촉 방열판(60)의 베이스(61) 사이에 구성되어 무선충전전력 송신코일(20)에서 발생되는 전자파 및 노이즈 등이 인쇄회로기판(40)으로 전달되지 않도록 차단하고, 무선충전전력 송신코일(20)에서 발생되는 열을 접촉 방열판(60)으로 전달한다.
도 5는 본 발명에 따른 무선충전장치의 방열판의 루프 방열판의 구성을 설명하기 위한 도면으로, (가)는 루프 방열판(70)의 사시도를 나타낸 것이고, (나)는 루프 방열판(70)의 측면도를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 루프 방열판(70)은 외부 공기에 노출되는 면적을 넓히기 위해 루프부(71)의 외주면에 일정 높이로 형성되는 다수의 요철(73)들이 형성될 수 있을 것이다.
또한, 접촉 방열판(60)의 절곡부(62)의 상단부 및 루프 방열판(70)의 접촉부(72)의 하단부는 공기에 노출되는 면적을 넓히기 위해 요철(미도시)이 형성될 수 있을 것이다.
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 상부케이스 20: 무선충전전력 송신코일
30: 자성시트 40: 인쇄회로기판(PCB)
50: 방열판 60: 접촉 방열판
61: 베이스 62: 절곡부
70: 루프 방열판 71: 루프부
72: 접촉부 73: 요철
80: 하부케이스 81: 하부케이스 본체
82: 기판 고정부 100: 무선충전부
110: 거치대 본체 120: 거치부
200: 거치대

Claims (8)

  1. 내측으로 공간이 형성되도록 상부케이스 및 하부케이스를 포함하는 케이스;
    무선충전전력의 송출에 따른 열을 발생하는 무선충전전력 송신코일;
    상기 케이스 내측 공간에 배치되고, 상기 무선충전전력 송신코일을 통해 무선충전전력을 송출하도록 제어하는 회로가 구성되며, 상기 제어 동작에 따른 열을 발생하는 인쇄회로기판; 및
    상기 무선충전전력 송신코일 및 인쇄회로기판 사이에 배치되어 상기 무선충전전력 송신코일 및 인쇄회로기판에 접촉되도록 구성되는 접촉 방열판 및 상기 접촉 방열판에 연결되고 상기 케이스의 외부 외주면을 따라 형성되는 루프 방열판을 포함하여 상기 무선충전전력 송신코일 및 인쇄회로기판에서 발생되는 열을 전달받아 외부로 방출하는 루프 방열판을 포함하는 방열판을 포함하되,
    상기 방열판의 접촉 방열판은,
    상기 무선충전전력 송신코일 및 상기 인쇄회로기판에 접촉되어 열을 전도받는 베이스; 및
    상기 베이스의 양 측면에서 상기 무선충전전력 송신코일 및 인쇄회로기판 방향 중 적어도 한 방향으로 절곡되어 연장 형성되는 절곡부를 포함하고,
    상기 루프 방열판은,
    상기 절곡부에 접촉되는 접촉부; 및
    상기 접촉부의 외측에 연결되어 상기 케이스의 외주면을 따라 외부로 노출되도록 형성되는 루프부를 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 자연 방열판을 구비하는 외부 자연 방열판을 구비하는 무선충전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선충전전력 송신코일 및 상기 접촉 방열판 사이에 구성되어 상기 무선충전전력 송신코일에서 발생되는 전자파 및 노이즈를 차단하고 상기 무선충전전력 송신코일에서 발생되는 열만 전도하는 자성시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 자연 방열판을 구비하는 무선충전장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 루프부는,
    상기 케이스의 상부케이스 및 하부케이스 결합부를 따라 형성되되, 상기 상부케이스 및 하부케이스보다 들어가게 형성되는 것을 특징으로 하는 외부 자연 방열판을 구비하는 무선충전장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 루프부는,
    띠 형상으로 상기 케이스의 외주면을 따라 폐루프로 구성되되, 외부로 노출되는 외주면에 일정 높이의 다수의 요철들이 형성되고,
    상기 접촉 방열판의 절곡부의 상단부 및 상기 루프 방열판의 접촉부의 하단부는 다수의 요철들이 형성되는 것을 특징으로 하는 외부 자연 방열판을 구비하는 무선충전장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 방열 레진으로 형성되는 것을 특징으로 하는 외부 자연 방열판을 구비하는 무선충전장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 루프 방열판은 알루미늄, 스테인리스, 마그네슘 중 어느 하나로 다이캐스팅되어 생성되거나, 알루미늄, 알루미늄 강, 스테인리스, 스테인리스 강, 마그네슘, 마그네슘 강, 구리, 구리강 중 어느 하나를 컴퓨터기반수치제어(CNC) 가공하여 생성되는 것을 특징으로 하는 외부 자연 방열판을 구비하는 무선충전장치.
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