KR101795557B1 - 무선 충전 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선 충전 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 평판형의 상부면을 가지며 제1 무선 충전 모듈이 내설된 베이스부; 상기 베이스부 상측으로 연장 형성되고, 상기 베이스부와 상호 착탈 가능하도록 구성된 기둥부; 및 상기 기둥부 상측에 결합되고, 헤드폰의 밴드부의 적어도 일부가 면접촉되는 상태를 이루며 거치될 수 있도록 만곡된 상부면을 가지며, 제2 무선 충전 모듈을 포함하는 헤드부;를 포함하는 무선 충전 장치가 개시된다.
본 발명의 일측면에 따르면, 평판형의 상부면을 가지며 제1 무선 충전 모듈이 내설된 베이스부; 상기 베이스부 상측으로 연장 형성되고, 상기 베이스부와 상호 착탈 가능하도록 구성된 기둥부; 및 상기 기둥부 상측에 결합되고, 헤드폰의 밴드부의 적어도 일부가 면접촉되는 상태를 이루며 거치될 수 있도록 만곡된 상부면을 가지며, 제2 무선 충전 모듈을 포함하는 헤드부;를 포함하는 무선 충전 장치가 개시된다.
Description
본 발명은 무선 충전 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평판형의 상부면을 갖는 베이스부와 헤드폰의 밴드부가 거치될 수 있는 헤드부에서 각각 별도로 무선 충전이 이뤄질 수 있으며, 베이스부와 헤드부를 연결하는 기둥부가 베이스부와 착탈 가능하도록 구성됨으로써 결합해제시 보관 및 휴대가 편리하고, 결합시 용이하게 동시 충전이 이뤄지도록 하는 무선 충전 장치에 관한 것이다.
경제 발전 및 기술 발달로 인해 유선 전화를 이용하던 사람들이 각자 하나 이상의 무선 통화가 가능한 모바일 단말기를 소지하게 되면서 무선 통신의 시대로 급변하게 되었다.
이에 발맞추어 이어폰, 헤드폰 등도 무선으로 신호를 전달받아 음악을 듣거나 통화가 이뤄질 수 있도록 하는 무선 제품이 많이 개발되었으며, 다양한 무선 가전들이 개발되고 있다.
종래 모바일 단말기는 물론 무선 헤드폰에서도 전원을 공급하여 충전하기 위해서는 충전 케이블을 직접 연결하거나 충전 독에 구비된 충전 커넥터에 연결하는 것이 일반적이었으나, 무선 충전이 이뤄지도록 하는 기술이 개발되면서 무선 통신을 더욱 원활하게 하는 등 생활의 편리함이 증대되고 있다.
무선 충전을 위한 종래기술의 일예로, 대한민국 등록특허 제10-1685413호의 "무선충전 시스템이 적용된 헤드셋"이 있다.
상기 무선충전 시스템은 헤드셋의 무선충전을 위해 밴드 또는 스피커 중 어느 하나에 수신기를 내설하고, 수신기와 대칭 구조를 이룬 송신기를 거치대에 내설하며, 코일 자성체 시트 및 금속성 플레이트가 상/하 적층 배열된 코일부, 코일부 측면에 배치되는 컨트롤부 등을 포함하여 이뤄진다.
상기 무선충전 시스템은 헤드셋의 무선 충전이 가능하다는 장점이 있으나, 헤드셋의 무선 충전만 가능할 뿐, 스마트 폰 등의 모바일 단말기의 무선 충전에 대한 고려가 전혀 이뤄지지 않는다.
또한, 헤드셋의 안정적인 거치를 위해 베이스가 넓고 상측으로 길게 형성된 스탠드가 형성되므로 시스템의 부피가 크고 휴대가 불편하다는 문제점이 있다.
헤드셋의 무선 충전을 위한 또 다른 종래기술의 일예로, 대한민국 등록특허 제10-1620628호의 "헤드셋 무선충전 시스템"이 있으며, 상기 종래기술은 헤드셋 거치시 헤드밴드 양측에 장착된 이어폰을 거치대 양측에서 동시에 충전하도록 구성되며, 별도의 도선을 연결하지 않더라도 헤드셋이 자동으로 충전된다.
그러나 상기 종래기술도 거치대를 헤드셋 무선충전을 위해서만 이용할 뿐, 모바일 단말기의 충전에 관한 언급이 없어 모바일 단말기는 별도의 충전장치를 이용하여야 하며, 헤드셋 무선충전 시스템의 보관 및 휴대가 어렵다는 문제가 상존한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 평판형의 상부면을 갖는 베이스부와 헤드폰의 밴드부가 거치될 수 있는 헤드부에서 각각 별도로 무선 충전이 이뤄질 수 있으며, 베이스부와 헤드부를 연결하는 기둥부가 베이스부와 착탈 가능하도록 구성됨으로써 결합해제시 보관 및 휴대가 편리하고, 결합시 용이하게 동시 충전이 이뤄지도록 하는 무선 충전 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 평판형의 상부면을 가지며 제1 무선 충전 모듈이 내설된 베이스부; 상기 베이스부 상측으로 연장 형성되고, 상기 베이스부와 상호 착탈 가능하도록 구성된 기둥부; 및 상기 기둥부 상측에 결합되고, 헤드폰의 밴드부의 적어도 일부가 면접촉되는 상태를 이루며 거치될 수 있도록 만곡된 상부면을 가지며, 제2 무선 충전 모듈을 포함하는 헤드부;를 포함하는 무선 충전 장치가 개시된다.
바람직하게, 상기 베이스부의 일측에는 상기 기둥부의 하단부가 삽입되는 삽입홈이 구비되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 베이스부와 기둥부를 걸림 결합하기 위한 결합수단이 구비되며, 상기 결합수단은, 상기 기둥부의 하단부에 형성된 결합돌기와, 상기 삽입홈 일측에 형성되어 상기 결합돌기가 삽입될 수 있는 요홈과, 상기 요홈 일측에 형성되어 결합상태에서 상기 결합돌기의 일측의 걸림이 이뤄져 결합상태가 유지되도록 하는 걸림턱을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 기둥부와 베이스부는 전기적 연결수단을 포함하며, 상기 전기적 연결수단은 상기 기둥부의 하단부 일측에 형성되며 상기 제2 무선 충전 모듈과 전기적으로 연결되는 수전원핀과, 상기 삽입홈의 대응되는 위치에 형성되며 외부 전원과 전기적으로 연결되는 암전원핀을 포함하며, 상기 기둥부의 하단부가 상기 삽입홈에 삽입된 상태에서, 상기 수전원핀과 암전원핀의 전기적 연결이 이뤄지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1 무선 충전 모듈은 모바일 단말기의 무선 충전을 위한 송신용 모듈이고, 상기 제2 무선 충전 모듈은 무선 헤드폰의 무선 충전을 위한 송신용 모듈이며, 상기 제1, 2 무선 충전 모듈은 상기 베이스부 일측에 형성된 전원 소켓으로부터 상기 베이스부 및 헤드부로 각각 전원이 분기되어 하나의 외부 전원으로 동시에 충전이 이뤄질 수 있도록 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제2 무선 충전 모듈은, 연성 회로기판 형태로 이뤄져 무선 전력을 송신하는 전력 송신용 코일 패턴이 포함되고, 중앙측이 양측 단부보다 일측으로 만곡된 형상을 갖도록 구성되는 안테나부와, 상기 안테나부 하부에 부착되며, 상기 안테나부와 동일한 방향으로 만곡된 형상을 갖도록 구성되는 페라이트 시트부와, 상기 안테나부와 전기적으로 연결되고, 상기 페라이트 시트부 하부에 위치하는 회로기판 형태로 이뤄진 컨트롤러부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일측면에 따르면, 평판형의 상부면을 가지며 제1 무선 충전 모듈이 내설된 베이스부; 상기 베이스부 상측으로 연장 형성되는 기둥부; 및 상기 기둥부 상측에 결합되고, 헤드폰의 밴드부의 적어도 일부가 면접촉되는 상태를 이루며 거치될 수 있도록 만곡된 상부면을 가지며, 제2 무선 충전 모듈을 포함하는 헤드부;를 포함하며, 상기 제1, 2 무선 충전 모듈은 하나의 외부 전원으로 동시에 충전이 이뤄질 수 있도록 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치가 개시된다.
이와 같은 본 발명은, 베이스부와 헤드부에서 각각 무선 충전이 이뤄져, 하나의 무선 충전 장치로 2 이상의 무선 장치의 충전이 가능하며, 베이스부와 기둥부의 착탈이 가능하여 보관 및 휴대가 용이하다는 장점이 있다.
특히, 본 발명은, 베이스부와 기둥부를 결합할 때 전기적 연결이 함께 이뤄지도록 구성되므로, 기둥부를 베이스부 일측에 삽입하는 것만으로도 기구적, 전기적 연결이 동시에 이뤄질 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 모바일 단말기 및 무선 헤드폰을 하나의 외부 전원으로 동시에 충전 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 결합 해제시의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 결합 해제시의 하부에서 바라본 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 결합 해제시의 베이스부의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 결합 해제시의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 무선 충전 모듈의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 무선 충전 모듈의 분해사시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 무선 충전이 이뤄지기 전 상태의 모식도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 무선 충전시의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치에서 송신기용 모듈 및 수신기용 모듈 사이에 무선 충전이 이뤄지는 상황을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 결합 해제시의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 결합 해제시의 하부에서 바라본 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 결합 해제시의 베이스부의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 결합 해제시의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 무선 충전 모듈의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 무선 충전 모듈의 분해사시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 무선 충전이 이뤄지기 전 상태의 모식도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 무선 충전시의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치에서 송신기용 모듈 및 수신기용 모듈 사이에 무선 충전이 이뤄지는 상황을 나타내는 모식도이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다.
본 출원에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 구성요소 또는 이들의 조합이 존재하는 것을 표현하려는 것이지, 다른 구성요소 또는 특징이 존재 또는 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
본 발명의 설명에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 결합 해제시의 사시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치(1)는, 평판형의 상부면을 가진 베이스부(10), 베이스부(10)와 연결된 기둥부(30) 및 상기 기둥부(30)와 연결되는 헤드부(20)를 포함하여 이뤄진다.
상기 베이스부(10)는 스마트폰 등의 모바일 단말기(P)의 무선 충전이 이뤄질 수 있으며, 평판형의 상부면을 가져서 충전을 위해 모바일 단말기(P)를 올려 놓을 수 있다.
이를 위해 상기 베이스부(10)는 무선 충전을 위한 송신기용 모듈로서 제1 무선 충전 모듈(100)이 내설된다.
상기 제1 무선 충전 모듈(100)은 치(QI), 에어퓨엘 공진(AirFuel-Resonant), 에어퓨엘 유도(AirFuel-Inductive) 중 어느 하나의 충전 방식으로 동작할 수 있다.
치 방식과 에어퓨엘 유도 방식은 자기유도 방식의 일종이며, 상기 자기유도 방식은 코일 패턴 사이의 자기유도 현상을 이용하여 동작하게 된다. 즉, 송신기용 모듈의 코일 패턴에서 생성된 자기장이 수신기용 모듈의 코일 패턴에 유도 전류가 흐르도록 하여 에너지를 공급한다.
상기 에어퓨엘 공진 방식은 자기공진 방식의 일종으로, 코일 패턴 사이의 자기공진 현상을 이용하여 동작하게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 결합 해제시의 하부에서 바라본 사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 결합 해제시의 베이스부의 평면도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 단면도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 결합 해제시의 단면도이다.
도 5 및 도 6의 단면 위치는 후술하는 전기적 연결수단(50) 중 어느 하나를 수직으로 자른 부분으로 이해될 수 있다.
상술하면, 도 5는 도 1의 단면도로서, 도 4를 기준으로 좌측에 구비된 암전원핀(54)에 해당하는 위치를 수직으로 자르고 이를 좌측에서 바라본 측단면도로 이해될 수 있으며, 도 6은 동일한 부분을 자른 도 2의 측단면도로 이해될 수 있다.
상기 기둥부(30)는 상기 베이스부(10) 상측으로 연장 형성되며, 상기 베이스부(10)와 상호 착탈 가능하도록 구성된다.
상기 기둥부(30)는 상기 베이스부(10)와 헤드부(20)를 기구적, 전기적으로 연결한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치에서, 상기 베이스부(10)의 일측에는 상기 기둥부(30)의 하단부(32)가 삽입되는 삽입홈(14)이 구비된다.
상기 삽입홈(14)은 기둥부(30)의 하단부(32)와 유사한 모양으로 이뤄질 수 있으며, 일예로, 상기 기둥부(30)의 하단부(32)에 비해 유격 범위만큼 큰 크기의 직사각형 형상으로 형성될 수 있다.
일예로, 상기 삽입홈(14)은 상기 베이스부(10) 일측에 상측으로 돌출 형성된 돌출지지부(12)의 내측에 형성된다.
이 경우, 상기 기둥부(30)의 하단부(32)가 상기 삽입홈(14)에 삽입될 때, 상기 기둥부(30)가 어느 일측으로 기울어지지 않고 견고히 베이스부(10)에 지지될 수 있도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 베이스부(10)와 기둥부(30)를 걸림 결합하기 위한 결합수단(40)이 구비된다.
상기 기둥부(30)의 하단부(32)가 상기 삽입홈(14)에 삽입되어 베이스부(10)와 결합될 때, 상기 결합수단(40)에 의해 상기 기둥부(30)가 베이스부(10)에 걸림 결합되도록 함으로써 상기 헤드부(20) 및 기둥부(30)의 베이스부(10)로의 견고한 결합이 이뤄질 수 있게 된다.
일예로, 상기 결합수단(40)은, 상기 기둥부(30)의 하단부(32)에 형성된 결합돌기(42)와, 상기 삽입홈(14) 일측에 형성되어 상기 결합돌기(42)가 삽입될 수 있는 요홈(44)과, 상기 요홈(44) 일측에 형성되어 결합상태에서 상기 결합돌기(42)의 일측의 걸림이 이뤄져 결합상태가 유지되도록 하는 걸림턱(46)을 포함한다.
일예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 결합돌기(42)는 기둥부(30)의 하단부(32) 일측에 외측면으로 일부 돌출 형성되며, 탄성 변형이 가능하도록 형성되어 가압시 상기 일부 돌출된 부분이 탄성 변형에 의해 내측으로 이동할 수 있도록 구성된다.
상기 기둥부(30)의 하단부(32)를 상기 삽입홈(14)에 삽입하면, 상기 삽입홈(14)의 일측(예, 돌출지지부(12)의 내측면)에 의해 상기 결합돌기(42)의 일부가 눌려지면서 상기 기둥부(30)의 하단부(32)가 용이하게 삽입홈(14)에 삽입된다.
다음으로, 상기 기둥부(30)의 하단부(32)가 베이스부(10)로의 삽입이 진행되면서 상기 결합돌기(42)가 상기 요홈(44)에 삽입되고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 돌출지지부(12)의 하부 및 요홈(44)의 일측에 형성된 걸림턱(46)에 상기 결합돌기(42)의 일측의 걸림이 이뤄져 결합상태가 유지된다.
이때, 상기 결합돌기(42)와 걸림턱(46)의 걸림은 상기 결합돌기(42)를 탄성 변형하도록 하는 힘이 제거되어 상기 결합돌기(42)가 외측면으로 돌출되도록 탄성 복원됨으로써 이뤄진다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 기둥부(30)와 베이스부(10)가 전기적으로 연결되도록 하는 전기적 연결수단(50)을 포함한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전기적 연결수단(50)은 상기 기둥부(30)의 하단부(32) 일측에 형성되며 상기 제2 무선 충전 모듈(200)과 전기적으로 연결되는 수전원핀(52)과, 상기 삽입홈(14)의 대응되는 위치에 형성되며 외부 전원과 전기적으로 연결되는 암전원핀(54)을 포함한다.
상기 수전원핀(52)은 전선(C) 등에 의해 상기 기둥부(30)의 내부를 거쳐 상기 헤드부(20)에 내설된 제2 무선 충전 모듈(200)과 연결될 수 있다.
상기 암전원핀(54)은 전선 등에 의해 외부 전원과 연결될 수 있으며, 상기 베이스부(10)에 구비되는 제1 무선 충전 모듈(100)과도 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 수전원핀(52)이 암전원핀(54)에 삽입되는 구조적 연결 상태에서 상기 수전원핀(52)과 암전원핀(54)이 전기적으로도 연결된다.
일예로, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 기둥부(30)의 하단부(32)가 상기 삽입홈(14)에 삽입될 때, 상기 기둥부(30)의 하단부(32) 일측에 형성된 수전원핀(52)이 상기 암전원핀(54)에 삽입된다.
이때, 상기 기둥부(30)의 하단부(32)가 상기 삽입홈(14)에 삽입된 상태에서, 상기 수전원핀(52)과 암전원핀(54)의 전기적 연결이 이뤄지고, 상기 외부 전원과 제2 무선 충전 모듈(200)이 전기적으로 연결된다.
따라서, 상기 기둥부(30)와 베이스부(10)의 기구적 결합에 의해 전기적 연결도 함께 이뤄지고, 상기 기둥부(30)와 베이스부(10)의 기구적 결합해제에 의해 전기적 연결해제도 함께 이뤄진다.
상기 헤드부(20)는 상기 기둥부(30) 상측에 결합되고, 헤드폰(H)의 밴드부의 적어도 일부가 면접촉되는 상태를 이루며 거치될 수 있도록 만곡된 상부면을 가진다.
상기 헤드부(20)는 제2 무선 충전 모듈(200)을 포함한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 무선 충전 모듈의 단면도, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 무선 충전 모듈의 분해사시도이다.
상기 제2 무선 충전 모듈(200)은 무선 충전을 위한 송신기 또는 수신기로 이용 가능한 무선 충전 모듈로 이해될 수 있다.
부연하면, 상기 제2 무선 충전 모듈(200)은 무선 헤드폰(H)의 충전을 위한 헤드부(20)에 구비되는 경우 무선 충전을 위한 송신기로서 이용될 수 있으며, 무선 헤드폰(H)의 밴드부 등에 구비되는 경우 무선 충전을 위한 수신기로서 이용될 수 있다.
이하, 무선 헤드폰(H)의 충전을 위한 송신기로서의 제2 무선 충전 모듈(200)을 중심으로 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 제2 무선 충전 모듈(200)은, 안테나부(210), 페라이트 시트부(220) 및 컨트롤러부(230)가 적층된 구조를 포함한다.
상기 안테나부(210)는 중앙측이 양측 단부보다 일측으로 만곡된 형상을 갖도록 구성된다.
상기 안테나부(210)는 연성 회로기판 형태로 이뤄져 무선 전력을 송신하는 전력 송신용 코일 패턴이 포함된다.
상기 코일 패턴은 컨트롤러부(230)와 전기적으로 연결되며, 컨트롤러부(230)에서 무선 충전 제어 명령이 이뤄지면 상기 코일 패턴을 통해 무선 전력 신호가 코일 패턴의 상측으로 방사된다.
상기 방사된 신호를 전력 수신용 코일 패턴에서 수신하고, 상기 수신용 코일 패턴과 전기적으로 연결된 컨트롤러부(1230, 도 9 참조)에서 수신된 신호를 전력으로 변환, 무선 충전이 이뤄지게 된다.
상기 코일 패턴은 수십 KHz 내지 수십 MHz 대역의 주파수를 이용하여 무선 전력 신호를 전달하며, 후술하는 무선 충전 방식에 따라 적절한 범위의 주파수(예, 자기공진 방식 6.78 MHz)가 이용될 수 있다.
상기 안테나부(210)의 일측에는 상기 코일 패턴의 일단부가 상기 컨트롤러부(230)에 전기적으로 연결되도록 하는 패턴 연결부(214)가 더 구비될 수 있다.
상기 패턴 연결부(214)는 상기 컨트롤러부(230)에 삽입되거나 납땜 등에 의해 고정 연결된다.
상기 페라이트 시트부(220)는 상기 안테나부(210) 하부에 부착되며, 상기 안테나부(210)와 동일한 방향으로 만곡된 형상을 갖도록 구성된다.
상기 페라이트 시트부(220)는 안테나부(210)의 코일 패턴에서 방사되는 무선 전력 신호가 코일 패턴의 상측으로만 방사되도록 하는 역할을 하며, 망간, 아연, 철 중 적어도 어느 하나의 소재를 포함하여 이뤄질 수 있다.
일예로, 상기 페라이트 시트부(220)와 상기 안테나부(210)는 부착수단(예, 양면 테이프)에 의해 상호 부착된다.
상기 컨트롤러부(230)는 상기 안테나부(210)와 전기적으로 연결되고, 상기 페라이트 시트부(220) 하부에 위치하는 회로기판 형태로 이뤄진다.
상기 컨트롤러부(230)는 상기 안테나부(210)의 일측면에 구비되는 경우 안테나부(210)에서 방출되는 무선 신호에 의해 영향을 받을 수 있어 무선 충전 동작에 이상이 생길 수 있으므로, 상기 안테나부(210)의 무선 신호가 가장 도달하기 어려운 위치 즉, 페라이트 시트부(220)의 하부에 구비되는 것이 바람직하다.
상기 컨트롤러부(230)는 무선 충전을 제어하기 위한 것으로, 효율적인 무선 충전 제어를 위해 송신기용 컨트롤러부와 수신기용 컨트롤러부 사이에서 블루투스(예, 2.4 GHz), RF 등의 주파수 대역의 신호를 이용한 통신을 수행할 수 있으며, 상호간의 통신을 위한 통신 모듈(미도시)을 포함하여 이뤄진다.
상기 컨트롤러부(230)는 컨트롤러부간의 통신을 통해 무선 충전의 대상 기기를 인식하고, 무선 충전의 시작, 충전 상황에 따른 종료(예, 충전 완료, 대상 기기 이동 등) 등을 제어한다.
상기 컨트롤러부(230)는 충전이상 상황 발생을 검출하고 무선 충전 동작을 차단하도록 제어하는 보호회로를 포함할 수 있으며, 상기 충전이상 상황은 미리 설정된 온도, 전류 및 전압 중 어느 하나의 값을 초과하는 것으로 이해될 수 있다.
일예로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 페라이트 시트부(220)와 상기 컨트롤러부(230) 사이에는 상기 안테나부(210) 및 페라이트 시트부(220)를 지지하는 지지부(240)가 더 구비된다.
상기 지지부(240)는 상기 안테나부(210) 및 페라이트 시트부(220)와 컨트롤러부(230)를 견고히 결합되도록 하는 한편, 상기 컨트롤러부(230)와 페라이트 시트부(220) 사이에 간극(g)이 형성되도록 하기 위한 것으로, 컨트롤러부(230)에서 발생될 수 있는 열량을 고려하여 적절한 크기의 간극(g)이 형성되도록 지지부(240)의 형태가 조절될 수 있다.
일예로, 상기 지지부(240)는 상기 페라이트 시트부(220)와 동일한 방향으로 만곡된 형상을 가지며 상기 페라이트 시트부(220)의 하면 테두리를 지지하는 지지프레임(242)과, 상기 지지프레임(242)의 하측에 구비되고 상기 컨트롤러부(230)에 결합되는 2 이상의 지지다리(244)를 포함한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 컨트롤러부(230)는 상기 각각의 지지다리(244)가 삽입되는 결합홀(232)이 구비될 수 있으며, 상기 지지다리(244)의 하부에는 상기 결합홀(232)의 일측에 걸림이 이뤄지는 후크(244a) 및 상기 지지다리(244)가 하측으로 이동하는 것을 방지하기 위한 걸림돌기(244b)가 더 구비될 수 있다.
상기 안테나부(210)에 부착된 페라이트 시트부(220)와 상기 페라이트 시트부(220)의 하면 테두리를 지지하는 지지프레임(242)은 부착수단(예, 양면 테이프)에 의해 상호 부착될 수 있다.
상기 지지다리(244)는 상기 지지프레임(242)과 일체 형성될 수 있으며, 상기 지지다리(244)가 상기 컨트롤러부(230)에 결합됨으로써 상기 안테나부(210), 페라이트 시트부(220) 및 컨트롤러부(230)를 포함하는 무선 충전 모듈(200)이 견고한 형태로 구성된다.
상기 간극(g)은 상기 만곡된 형상의 안테나부(210) 및 페라이트 시트부(220)와 평판형상의 상기 컨트롤러부(230)의 형상 차이로 인해 형성되는 공간과 더불어 상기 컨트롤러부(230)에 발생되는 열이 안테나부(210)로 전달되는 것을 최소화하는 한편, 상기 컨트롤러부(230)의 부품 및 회로기판이 열에 의해 손상을 입지 않도록 하는 효과를 더욱 증대시킨다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 무선 충전이 이뤄지기 전 상태의 모식도, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 무선 충전시의 상태를 나타내는 모식도이다.
제2 무선 충전 모듈(1200)은 무선 헤드폰(H)의 무선 충전을 위한 수신기로서 이용될 수도 있으며, 무선 전력을 수신하는 전력 수신용 코일 패턴을 포함하여 이뤄진다.
즉, 무선 충전을 위한 수신기로서 이용되는 제2 무선 충전 모듈(1200)은 무선 충전을 위한 송신기로서 이용되는 제2 무선 충전 모듈(200)과 동일한 형태의 안테나부(1210) 및 페라이트 시트부(1220)를 포함하며, 상기 안테나부(1210)와 전기적으로 연결되고, 상기 페라이트 시트부(1220) 하부에 위치하는 회로기판 형태로 이뤄지는 컨트롤러부(1230)를 포함한다.
이때, 상기 컨트롤러부(1230)는 연성 회로기판으로 이뤄질 수 있으며, 상기 안테나부(1210)와 동일한 방향으로 만곡된 형상을 갖도록 구성된다.
상기 무선 헤드폰(H)의 효율적인 무선 충전을 위해서는 수신기의 안테나부(1210)와 송신기의 안테나부(210)가 마주 대하도록 구성되는 것이 바람직하다.
이를 위해 무선 헤드폰(H)의 무선 충전을 위한 수신기용 모듈로서 이용되는 제2 무선 충전 모듈(1200)의 안테나부(1210), 페라이트 시트부(1220) 및 컨트롤러부(1230)의 적층 순서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 무선 헤드폰(H)의 무선 충전을 위한 송신기용 모듈로서 이용되는 제2 무선 충전 모듈(200)의 적층 순서와 반대가 되도록 구성된다.
상기 안테나부(1210)와 페라이트 시트부(1220), 페라이트 시트부(1220)와 컨트롤러부(1230) 사이는 부착수단(예, 양면 테이프)에 의해 상호 부착될 수 있다.
상기 각각의 무선 충전 방식 중 에어퓨엘 공진 방식(AirFuel-Resonant)에 의한 무선 충전은 송신기용 모듈 및 수신기용 모듈의 안테나부(210)의 코일 패턴 배치 형태에 민감하게 반응하지 않으므로, 코일을 자유롭게 정렬할 수 있으며, 1m 이내의 장거리 무선 충전이 가능하다는 장점이 있다.
따라서, 상기 제2 무선 충전 모듈(200)이 무선 충전을 위한 송신기로서 만곡된 형상을 갖는 안테나부(210)를 포함하고, 무선 충전을 위한 수신기로서 이용되는 제2 무선 충전 모듈(1200) 또한 만곡된 형상을 갖는 안테나부(1210)를 포함하므로 무선 전력의 전달에 따른 충전 효율을 고려할 때 에어퓨엘 공진 방식으로 동작하도록 구현되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치에서, 상기 제1 무선 충전 모듈(100)은 모바일 단말기(P)의 무선 충전을 위한 송신용 모듈로 구성되고, 상기 제2 무선 충전 모듈(200)은 무선 헤드폰(H)의 무선 충전을 위한 송신용 모듈로 구성된다.
상기 제1 무선 충전 모듈(100)은 모바일 단말기(P)의 무선 충전을 위한 공지의 다양한 무선 충전 방식 및 형상으로 이뤄질 수 있으며, 일예로, 상기 베이스부(10)의 상부면의 형태를 고려할 때, 안테나를 이루는 코일 패턴이 평판형으로 이뤄지도록 구성될 수 있다.
일예로, 상기 제1, 2 무선 충전 모듈(100, 200)은 상기 베이스부(10) 일측에 형성된 전원 소켓(S)으로부터 상기 베이스부(10) 및 헤드부(20)로 각각 전원이 분기되어 하나의 외부 전원으로 동시에 충전이 이뤄질 수 있도록 전기적으로 연결된다.
일예로, 상기 베이스부(10) 일측으로 외부 전원이 연결되는 경우, 상기 외부 전원과 베이스부(10)에 내설된 제1 무선 충전 모듈(100)이 전기적으로 연결되고, 상기 외부 전원과 헤드부(20)에 내설된 제2 무선 충전 모듈(200)이 상기 기둥부(30) 내부를 통해 전선(C) 등에 의해 전기적으로 연결된다.
상기 외부 전원이 내부에서 분기되어 베이스부(10)와 헤드부(20)로 각각 연결되므로, 베이스부(10)에서의 무선 충전과 헤드부(20)에서의 무선 충전을 위해 각각 별도의 전원선을 연결하지 않아도 베이스부(10)와 헤드부(20)에서의 동시 무선 충전이 이뤄질 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 기둥부(30)와 베이스부(10)의 기구적 결합에 의해 전기적 연결도 함께 이뤄지므로, 기둥부(30)와 베이스부(10)를 결합하거나 결합해제할 때 전선의 별도 보관이 필요하지 않으며, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 보관 및 휴대도 간편하게 이뤄질 수 있게 된다.
도 9의 미설명부호 1100은 모바일 단말기(P)에 내설된 무선 충전을 위한 수신기용 모듈이며, 상기 제1 무선 충전 모듈(100)의 충전 방식에 대응하는 형태로 이뤄진다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치에서 송신기용 모듈 및 수신기용 모듈 사이에 무선 충전이 이뤄지는 상황을 나타내는 모식도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 무선 헤드폰 충전을 위한 송신기용 모듈(예, 송신기용 제2 무선 충전 모듈(200))과 수신기용 모듈(예, 수신기용 제2 무선 충전 모듈(1200)) 사이에서 이뤄지는 무선 충전은, 컨트롤러부(230, 1230) 사이의 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신을 통해 무선 헤드폰이 충전을 위한 적절한 위치에 놓여진 것을 파악한 후, 컨트롤러부(230)에서는 입력된 전원을 증폭하고 RF 매칭을 통해 안테나부(210)로 무선 전력 신호를 전달하게 된다.
상기 무선 충전 장치에 구비된 무선 헤드폰 충전을 위한 송신기용 제2 무선 충전 모듈(200)의 안테나부(210)에서 전달된 신호를 무선 헤드폰에 구비된 수신기용 제2 무선 충전 모듈(1200)의 안테나부(1210)에서 수신하면, 컨트롤러부(1230)에서는 수신된 무선 전력 신호를 정류기, DC/DC 변환기를 거쳐 출력 전원으로 변환하고 이를 이용하여 무선 헤드폰의 배터리를 충전하게 된다.
BLE 통신을 통해, 배터리가 완전히 충전되거나 무선 헤드폰을 움직이는 경우 또는 충전이상 상황이 발생하는 등 충전이 더 이상 진행될 수 없는 상황을 인지하면, 송신기용 제2 무선 충전 모듈(200)의 컨트롤러부(230)에서는 충전을 중단 제어하고, 수신기용 제2 무선 충전 모듈(1200)로의 무선 전력 신호 전달을 중단하게 된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.
1: 무선 충전 장치
10: 베이스부 12: 돌출지지부
14: 삽입홈 20: 헤드부
30: 기둥부 32: 하단부
40: 결합수단 42: 결합돌기
44: 요홈 46: 걸림턱
50: 전기적 연결수단 52: 수전원핀
54: 암전원핀 100: 제1 무선 충전 모듈
200, 1200: 제2 무선 충전 모듈 210, 1210: 안테나부
220, 1220: 페라이트 시트부 230, 1230: 컨트롤러부
240: 지지부 242: 지지프레임
244: 지지다리 S: 전원 소켓
H: 무선 헤드폰 P: 모바일 단말기
C: 전선 g: 간극
10: 베이스부 12: 돌출지지부
14: 삽입홈 20: 헤드부
30: 기둥부 32: 하단부
40: 결합수단 42: 결합돌기
44: 요홈 46: 걸림턱
50: 전기적 연결수단 52: 수전원핀
54: 암전원핀 100: 제1 무선 충전 모듈
200, 1200: 제2 무선 충전 모듈 210, 1210: 안테나부
220, 1220: 페라이트 시트부 230, 1230: 컨트롤러부
240: 지지부 242: 지지프레임
244: 지지다리 S: 전원 소켓
H: 무선 헤드폰 P: 모바일 단말기
C: 전선 g: 간극
Claims (7)
- 평판형의 상부면을 가지며 제1 무선 충전 모듈이 내설된 베이스부;
상기 베이스부 상측으로 연장 형성되고, 상기 베이스부와 상호 착탈 가능하도록 구성된 기둥부; 및
상기 기둥부 상측에 결합되고, 헤드폰의 밴드부의 적어도 일부가 면접촉되는 상태를 이루며 거치될 수 있도록 만곡된 상부면을 가지며, 제2 무선 충전 모듈을 포함하는 헤드부;를 포함하며,
상기 제2 무선 충전 모듈은,
연성 회로기판 형태로 이뤄져 무선 전력을 송신하는 전력 송신용 코일 패턴이 포함되고, 중앙측이 양측 단부보다 일측으로 만곡된 형상을 갖도록 구성되는 안테나부와,
상기 안테나부 하부에 부착되며, 상기 안테나부와 동일한 방향으로 만곡된 형상을 갖도록 구성되는 페라이트 시트부와,
상기 안테나부와 전기적으로 연결되고, 상기 페라이트 시트부 하부에 위치하는 회로기판 형태로 이뤄진 컨트롤러부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 베이스부의 일측에는 상기 기둥부의 하단부가 삽입되는 삽입홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 베이스부와 기둥부를 걸림 결합하기 위한 결합수단이 구비되며,
상기 결합수단은,
상기 기둥부의 하단부에 형성된 결합돌기와,
상기 삽입홈 일측에 형성되어 상기 결합돌기가 삽입될 수 있는 요홈과,
상기 요홈 일측에 형성되어 결합상태에서 상기 결합돌기의 일측의 걸림이 이뤄져 결합상태가 유지되도록 하는 걸림턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 기둥부와 베이스부는 전기적 연결수단을 포함하며,
상기 전기적 연결수단은 상기 기둥부의 하단부 일측에 형성되며 상기 제2 무선 충전 모듈과 전기적으로 연결되는 수전원핀과, 상기 삽입홈의 대응되는 위치에 형성되며 외부 전원과 전기적으로 연결되는 암전원핀을 포함하며,
상기 기둥부의 하단부가 상기 삽입홈에 삽입된 상태에서, 상기 수전원핀과 암전원핀의 전기적 연결이 이뤄지는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 무선 충전 모듈은 모바일 단말기의 무선 충전을 위한 송신용 모듈이고,
상기 제2 무선 충전 모듈은 무선 헤드폰의 무선 충전을 위한 송신용 모듈이며,
상기 제1, 2 무선 충전 모듈은 상기 베이스부 일측에 형성된 전원 소켓으로부터 상기 베이스부 및 헤드부로 각각 전원이 분기되어 하나의 외부 전원으로 동시에 충전이 이뤄질 수 있도록 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
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