KR101792512B1 - 무선 충전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부 프레임, 상기 내부 프레임 외부 표면에 서로 90도의 각도로 교차하도록 권취된 제1 코일 및 제2 코일을 포함하는 코일부, 상기 코일부에 의해 발생된 전기를 제어하는 제어부, 상기 내부 프레임 내부에 위치하며 상기 제어부로부터 전기를 공급받아 축전하는 충전부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 충전지{Battery To Be Charged Wireless}

본 발명은 무선 충전지에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 충전 효율을 높일 수 있는 무선 충전지에 관한 것이다.

장난감, 리모콘 등 대부분의 소형 전자제품은 AAA, AA 등의 규격화된 일회용 건전지를 사용한다.

따라서 사용자들은 소형 전자제품을 사용하기 위해 지속적으로 일회용 건전지를 구매해야 하며, 한번 사용된 건전지는 다시 사용하지 못하기 때문에 폐기에 따른 환경 오염 문제도 발생되고 있다.

이에 한번 사용된 건전지를 다시 충전하여 사용하는 니켈 수소 충전지 등이 개발되어 사용되고 있다.

이와 별개로 최근에는 자기 유도 방식, 자기 공명 방식 등 무선 충전 기술이 개발되고 있으며, 최근 휴대폰 등을 중심으로 무선 충전 방식을 이용한 휴대 기기들이 출시되면서 무선 충전 기기에 대한 관심이 높아지고 있다.

이에 따라 무선 충전 방식을 이용하면서 AAA, AA 등의 규격 건전지를 대체할 수 있는 충전지들에 대한 개발도 요구되고 있으나 규격 건전지들은 크기가 작고 원통형 형상을 가지기 때문에 실제 일회용 건전지를 대신하여 사용할 수 있는 충전 용량을 갖는 충전지를 개발하기가 용이하지 않은 실정이다.

한국공개특허 제10-2008-0057313호 "니켈 수소 축전지"

본 발명의 목적은 무선 충전지를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 충전 효율이 높은 무선 충전지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제한된 체적 내에서 최대한 충전 용량을 크게 유지할 수 있는 무선 충전지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전용 충전기가 필요 없는 무선 충전지를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타 목적들은, 본 발명에 따른 무선 충전지에 의해 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전지는 내부 프레임, 상기 내부 프레임 외부 표면에 서로 90도의 각도로 교차하도록 권취된 제1 코일 및 제2 코일을 포함하는 코일부, 상기 내부 프레임 내부에 위치하며 상기 코일부에 의해 발생된 전기를 제어하는 제어부, 상기 내부 프레임 내부에 위치하며 상기 제어부로부터 전기를 공급받아 축전하는 충전부를 포함하여 이루어진다.

상기 내부 프레임의 표면에는 상기 제1 코일 및 제2 코일을 고정하기 위한 홈이 형성될 수 있다.

상기 내부 프레임은 원통형일 수 있다.

상기 제1 코일과 제2 코일은 상기 무선 충전지의 길이방향으로 권취될 수 있다.

상기 코일부는 상기 제1 코일 및 제2 코일과 90도의 각도로 교차하도록 상기 무선 충전지의 폭 방향으로 권취되어 있는 제3 코일을 더 포함할 수 있다.

상기 내부 프레임의 측면에는 나머지 영역보다 작은 외경을 갖는 요홈부가 형성되어 있으며, 상기 제3 코일은 상기 요홈부에 권취될 수 있다.

본 발명은 충전 효율이 높고, 위치에 상관없이 높은 충전 효율을 유지할 수 있고, 제한된 체적 내에서 최대한 충전 용량을 크게 유지할 수 있으며, 전용 충전기 없이 전자기기 내부에 삽입된 상태로도 충전이 가능한 무선 충전지를 제공하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전지의 제1 코일 및 제2 코일의 위치를 보여주는 도면이다.
도 4 내지 도 6은 무선 충전기의 코일과 무선 충전지의 코일의 위치에 따른 충전효율을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전지의 제1 코일 및 제2 코일과 무선 충전기의 코일 사이의 위치 관계를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전지의 제1 내지 제3 코일의 위치를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전지가 시계에 삽입된 상태로 충전되는 모습은 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 무선 충전지에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전지를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 수 있다.

또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1에 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전지(100)의 사시도가 도시되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전지는 도 1에 도시된 바와 같이 AAA 건전지, AA 건전지 등과 같이 일반적인 일회용 건전지와 동일한 외부 형상을 구비하고 있다.

따라서 종래 일회용 건전지가 사용되는 어떤 전자 제품에도 종래 일회용 건전지를 대신하여 사용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전지(100)의 구조를 보여주는 도 1의 A-A' 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전지(100)는 내부 프레임(10), 코일부(20), 제어부(30), 충전부(40)를 포함하여 이루어진다.

내부 프레임(10)은 후술할 코일부(20)의 코일들이 권취되기 위한 틀을 제공하기 위한 구성이다. 내부 프레임의 표면에는 후술할 코일들이 권취되며, 그 내부에는 후술할 제어부(30) 및 충전부(40) 등이 위치하게 된다.

무선 충전지(100)의 충전용량을 확보하기 위해서는 가능한 큰 충전부(40)를 구비해야 한다. 따라서 내부 프레임(10)은 가능한 그 내부 면적을 넓히기 위해 무선 충전지의 외형과 유사한 형상을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 일반적으로 원통 형상을 갖는 일회용 건전지의 외형에 대응하여 도 3에 도시된 바와 같이 내부 프레임(10)의 형상도 원통형으로 형성하되 그 표면에 코일이 권취되기 위한 공간을 확보하기 위해 충전지의 외경 보다는 작은 외경을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.

그러나 내부 프레임의 형상은 가능한 큰 내부 공간을 가지며 외부에 코일이 권취될 수 있는 어떠한 형태로도 가능하며, 원통형에 한정되지 않는다.

다음으로, 코일부(20)는 상기 내부 프레임(10)에 권취되어 있는 복수 개의 코일을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전지(100)는 무선 충전 기술을 사용하여 충전을 하는 충전지이기 때문에 도 4에 도시된 바와 같이 충전기측 코일(A)에 대응하여 자기 유도 또는 자기 공명 등의 방식에 따라 전류를 발생시키는 수신 코일(B)을 구비해야 하는 것이다.

이때 더 빠른 시간 내에 더 많은 전류를 발생시키기 위해서는 수신 코일(B)이 만드는 내부 영역(D)의 면적이 가능한 넓은 것이 바람직하다.

이에 본 발명에 따른 무선 충전지(100)의 코일부(20)는 코일이 가능한 넓은 내부 영역을 형성하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 내부 프레임(10)의 외부 표면에 무선 충전지(100)의 길이방향으로 권취되어 있는 제1 코일(21)을 포함하여 이루어진다.

그러나 일반적으로 규격 건전지의 외형은 원통형이기 때문에 구르기 쉽고, 전자 제품 내에 삽입되어 고정되어 있는 경우라 하더라도 삽입된 상태에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 충전기측 코일(A)과 제1 코일(21)이 평행하지 않으면 원하는 만큼의 자기력선이 제1 코일 내부공간으로 통과하지 못하여 원하는 속도로 전류를 발생시키지 못하는 문제가 발생한다.

특히 도 6에 도시된 바와 같이 제1 코일(21)이 충전기측 코일(A)과 직교하게 위치하는 경우에는 전혀 전류를 발생하지 못할 수도 있다.

이에 본 발명에 따른 코일부(20)는 충전지(100)가 어떠한 방향으로 위치하더라도 원하는 수준의 충전 속도를 유지할 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같이 코일부(20)가 제1 코일(21)과 90도 각도로 교차하도록 권취된 제2 코일(22)을 더 포함하도록 구성한다.

이때 제2 코일(22) 역시 제1 코일(21)과 마찬가지로 가능한 넓은 내부 공간을 형성하도록 내부 프레임(10)의 외부 표면에 무선 충전지(100)의 길이방향으로 권취되어 있는 것이 바람직하다.

이에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 무선 충전지(100)가 충전기(1) 상부에 어떠한 방향으로 위치하더라도 충전기측 코일(A)과 수평하게 위치된 것과 동일한 자기력선이 제1 코일 및 제2 코일 내부 공간을 관통하여 원하는 수준의 충전 속도를 유지할 수 있게 된다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전지를 충전하기 위해 특정 고정 위치로 고정시키기 위한 전용 충전기를 구비할 필요가 없다.

이때 90도 각도로 교차하도록 권취된 제1 코일과 제2 코일이 원통 형상의 내부 프레임(10) 표면에서 미끄러지지 않고 90도 각도를 유지할 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같이 내부 프레임 표면에 제1 코일(21)과 제2 코일(22)을 고정하기 위한 홈(50)을 형성하는 것이 바람직하다.

위와 같은 코일부(20)에 의해 발생된 전류는 제어부(30)에 의해 정류되고 충전부(40)에 충전된다. 이러한 제어부(30) 및 충전부(40)의 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 익히 알려져 있는 구성이므로 본 명세서에서는 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전지(100)는 지금까지 설명한 바와 같이 전류를 발생시키는 코일이 단면적이 작은 무선 충전지의 폭방향으로 권취되지 않고 단면적이 넓은 무선 충전지의 길이방향으로 권취되어 있기 때문에 권취된 코일이 이루는 내부 면적이 넓어 충전 속도를 최대화할 수 있다.

또한 제1 코일(21)과 제2 코일(22)이 서로 90도의 각도로 교차하도록 권취되어 있기 때문에 도 7에 도시된 바와 같이 구르기 쉬운 무선 충전지(100)가 어떠한 방향으로 위치되어 있더라도 원하는 속도로 충전되도록 할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전지(100)는 길이 방향에 있어서 일부 영역의 내부 공간을 코일이 완전히 차지하지 않고 내부 프레임 표면에 코일이 권취되며, 제어부(30) 및 충전부(40)가 내부 프레임(10)의 내부 공간에 위치하기 때문에 충전부(40)의 용적을 가능한 크게 유지할 수 있어 무선 충전지(100)의 충전 용량도 가능한 크게 형성할 수 있다.

도 8에 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전지(100')가 도시되어 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전지(100')는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전지(100)와 달리 제1 코일(21) 및 제2 코일(22)과 90도의 각도로 교차하도록 무선 충전지(100')의 폭 방향으로 권취되어 있는 제3 코일(23)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전지(100')는 도 9와 같이 소형 전자 제품에 삽입된 채 충전될 때, 경우에 따라 무선 충전지(100')가 세로로 세워질 경우를 대비하기 위한 실시예이다.

이와 같이 무선 충전지(100')가 세로로 세워질 경우 무선 충전지의 길이방향으로 권취되어 있는 제1 코일(21)과 제2 코일(22)의 내부면은 충전기측 코일(A)과 직교하여 전류를 발생시키지 않게 된다.

이때 무선 충전지(100')의 폭 방향으로 권취되어 있는 제3 코일(23)을 구비한 경우, 충전기측 코일(A)에 의한 자기력선이 제3 코일(23)의 내부 영역을 관통하면서 전류를 발생시켜 충전이 이루어질 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전지(100')는 제1 코일(21), 제2 코일(22), 제3 코일(23)의 내부 영역이 서로 90도를 이루기 때문에 무선 충전지(100')가 어떠한 위치로 위치하더라도 충전이 이루어질 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 무선 충전지는 충전을 위해 특정 위치로 고정될 필요가 없고, 이에 따라 무선 충전지를 고정시키기 위한 전용 충전기도 필요로 하지 않는다.

위와 같은 제3 코일(23)은 도 8에 도시된 바와 같이 내부 프레임(10)의 측면에 권취될 수 있으며, 이때 권취된 제3 코일(23)의 위치 고정을 위해, 내부 프레임의 측면에 나머지 영역보다 작은 외경을 갖는 요홈부(60)가 형성될 수 있다.

제3 코일(23) 및 요홈부(60)가 형성된 내부 프레임(10)을 제외한 나머지 구성요소들은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전지(100)와 동일하므로 이들 구성요소에 대한 구체적인 설명은 앞선 설명으로 갈음하기로 한다.

지금까지 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전지를 구체적인 실시예를 참고로 한정되게 설명하였다. 그러나 본 발명은 이러한 구체적인 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 발명의 사상 및 그 영역을 이탈하지 않으면서 다양한 변화 및 변경이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

10: 내부 프레임 20: 코일부
21: 제1 코일 22: 제2 코일
23: 제3 코일 30: 제어부
40: 충전부 50: 홈
60: 요홈부

Claims (6)

1. 내부 프레임;
   상기 내부 프레임 외부 표면에 서로 90도의 각도로 교차하도록 권취된 제1 코일 및 제2 코일을 포함하는 코일부;
   상기 내부 프레임 내부에 위치하며, 상기 코일부에 의해 발생된 전기를 제어하는 제어부;
   상기 내부 프레임 내부에 위치하며, 상기 제어부로부터 전기를 공급받아 축전하는 충전부;
   를 포함하여 이루어지는 무선 충전지.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 내부 프레임의 표면에는 상기 제1 코일 및 제2 코일을 고정하기 위한 홈이 형성되어 있는 무선 충전지.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 내부 프레임이 원통형인 무선 충전지.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 코일과 제2 코일은 상기 무선 충전지의 길이방향으로 권취되어 있는 무선 충전지.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 코일부는 상기 제1 코일 및 제2 코일과 90도의 각도로 교차하도록 상기 무선 충전지의 폭 방향으로 권취되어 있는 제3 코일을 더 포함하는 무선 충전지.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 내부 프레임의 측면에는 나머지 영역보다 작은 외경을 갖는 요홈부가 형성되어 있으며, 상기 제3 코일은 상기 요홈부에 권취되어 있는 무선 충전지.
   

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