KR101963261B1 - 무선 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

내부 공간을 가지는 하우징과, 상기 하우징의 내부 공간에 배치되도록 상기 하우징에 고정 설치되며 설치홈이 형성되는 플레이트와, 상기 설치홈에 삽입 설치되는 자기력 발생부재와, 상기 자기력 발생부재의 상면에 고정 설치되는 코일 및 상기 플레이트와 이격 배치되도록 상기 하우징에 설치되는 회로기판을 포함하는 무선 충전 장치가 개시된다.

Description

무선 충전 장치{CORDLESS CHARGING APPARATUS}
본 발명은 무선 충전 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신단말기, PDA(Personal Digital Assistants) 등과 같은 휴대용 전자기기에는 재충전 가능한 2차 전지(Secondary Battery)가 배터리로서 장착된다.
이러한 배터리를 충전하기 위해서는, 가정용 상용 전원을 이용하여 휴대용 전자기기의 배터리에 전기 에너지를 제공하는 별도의 충전 장치가 필요하다.
통상적으로, 충전 장치와 배터리에는 외부에 각각 별도의 접촉 단자가 구성되어 있어서, 두 접촉 단자를 서로 접속시키는 것에 의해 충전 장치와 배터리를 전기적으로 연결한다.
그러나, 이와 같이 접촉 단자가 외부에 돌출되면, 미관상 좋지 않고 접촉 단자가 외부의 이물질에 오염되어 접촉 상태가 쉽게 불량해지기도 한다. 또한, 사용자의 부주의로 배터리에 단락이 발생하거나 습기에 노출되면, 충전에너지가 쉽게 소실될 수 있다.
이러한 접촉식 충전 방식의 대안으로서, 충전 장치와 배터리 각각의 접촉 단자들이 서로 접촉되지 않는 방식으로 배터리가 충전되도록 전력 전달이 무선으로 이루어지는 무선 충전 장치(또는 무접점 전력 전송 장치)가 제안되고 있다.
일반적으로 무선 충전 장치는 배터리를 갖는 무접점 전력 수신 장치(예컨대 휴대용 기기)로 전력을 무선으로 전송하는 장치를 지칭한다.
한편, 최근에는 각종 전자 기기의 박형화, 소형화 추세에 따라 무선 충전 장치에 대한 박형화의 요구가 증가하고 있는 실정이다.
일본 공개특허공보 제2008-300398호
박형화를 구현할 수 있는 무선 충전 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치는 내부 공간을 가지는 하우징과, 상기 하우징의 내부 공간에 배치되도록 상기 하우징에 고정 설치되며 설치홈이 형성되는 플레이트와, 상기 설치홈에 삽입 설치되는 자기력 발생부재와, 상기 자기력 발생부재의 상면에 고정 설치되는 코일 및 상기 플레이트와 이격 배치되도록 상기 하우징에 설치되는 회로기판을 포함한다.
상기 하우징은 내부면으로부터 돌출 형성되는 복수개의 돌기부를 구비하며, 상기 돌기부에는 상기 플레이트와 상기 회로기판의 고정 설치를 위한 나사홈이 형성될 수 있다.
상기 돌기부는 상기 플레이트의 고정 설치를 위한 제1 돌기부와, 상기 제1 돌기부로부터 소정 간격 이격 배치되며 상기 회로기판의 고정 설치를 위한 제2 돌기부를 구비할 수 있다.
상기 제2 돌기부의 높이가 상기 제1 돌기부의 높이보다 높게 형성될 수 있다.
상기 설치홈은 일측이 개방되도록 형성될 수 있다.
상기 플레이트는 상기 제1 돌기부와의 결합을 위한 돌출부를 구비할 수 있다.
플레이트의 설치홈을 통해 플레이트, 자기력 발생부재, 코일의 결합구성 두께를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 박형화를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 회로기판이 플레이트와 이격 배치되도록 하우징에 설치됨으로써, 무선 충전 장치를 보다 박형화할 수 있다.
나아가, 설치홈의 일측이 개방된 형상을 가지도록 형성됨으로써, 코일의 리드부가 단락되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 나타내는 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 장치를 나타내는 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 나타내는 분해도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치(100)는 일예로서, 하우징(120), 플레이트(130), 자기력 발생부재(140), 코일(150) 및 회로기판(160)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 무선 충전 장치(100)는 휴대용 기기의 배터리를 충전시키기 위한 장치로서, 외부로부터 공급되는 가정용 교유 전원을 직류 전원으로 변환하고, 직류 전원을 다시 특정 주파수의 교류 전압으로 변환하는 기능을 수행한다.
이를 위해 무선 충전 장치(100)는 가정용 교류 전원을 특정 주파수의 교류 전압으로 변환하는 전압 변환부(미도시)가 탑재된 회로기판(160)을 구비할 수 있다.
상기한 교류 전압이 무선 충전 장치(100)에 인가되면 코일(150) 주변의 자기장이 변화되고, 이에 따라 무선 충전 장치(100)에 인접 배치되는 휴대용 기기의 충전 모듈은 자기장 변화에 따라 전압이 인가된다. 이로 인하여 휴대용 기기의 배터리가 충전될 수 있다.
하우징(120)은 내부 공간을 가질 수 있다. 즉, 하우징(120)은 하부 케이스(122)와 상부 케이스(124)로 구성될 수 있다. 그리고, 하부 케이스(122)는 상부가 개방된 박스 형상을 가질 수 있으며, 상부 케이스(124)는 하부 케이스(122)의 개방된 상부를 폐쇄시키는 역할을 수행한다.
한편, 하부 케이스(122)에는 내부면으로부터 돌출 형성되는 복수개의 돌기부(126)가 구비될 수 있다. 돌기부(126)는 플레이트(130)와 회로기판(160)의 설치를 위한 구성으로서, 돌기부(126)에는 상면으로부터 만입 형성되는 나사홈(129)이 형성될 수 있다.
한편, 돌기부(126)는 플레이트(130)의 고정 설치를 위한 제1 돌기부(127)와, 제1 돌기부(127)로부터 소정 간격 이격 배치되며 회로기판(160)의 고정 설치를 위한 제2 돌기부(128)를 구비할 수 있다.
제1 돌기부(127)는 일예로서, 플레이트(130)의 네 모서리를 지지할 수 있도록 4개가 하부 케이스(122)에 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 제1 돌기부(127)는 플레이트(130)의 형상에 따라 배치 위치가 변경 가능할 것이다. 즉, 본 실시예에서는 플레이트(130)가 직사각형 형상을 가지므로, 제1 돌기부(127)도 직사각형 형상을 가지는 플레이트(130)의 네 모서리를 지지하도록 형성되나, 예를 들어 플레이트(130)의 형상이 육각형인 경우 제1 돌기부(127)는 6개가 형성될 수도 있을 것이다.
한편, 제2 돌기부(128)도 일예로서, 회로기판((160)의 네 모서리를 지지할 수 있도록 4개가 하부 케이스(122)에 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 제2 돌기부(128)는 회로기판(160)의 형상에 따라 배치 위치가 변경 가능할 것이다.
또한, 제2 돌기부(128)의 높이는 제1 돌기부(127)의 높이보다 높게 형성될 수 있다. 다시 말해, 회로기판(160)과 코일(150)이 동등한 위치에 배치될 수 있도록 제1,2 돌기부(127,128)의 높이는 서로 다르게 형성될 수 있다.
플레이트(130)는 하우징(120)의 내부 공간에 배치되도록 하우징(120)에 고정 설치되며, 설치홈(132)이 형성될 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 플레이트(130)는 일예로서 네 모서리가 제1 돌기부(127)에 나사에 의해 고정 설치될 수 있다.
그리고, 플레이트(130)에는 무선 충전 장치(100)의 박형화를 구현하기 위하여 설치홈(132)이 형성될 수 있다. 또한, 설치홈(132)은 일측이 개방되도록 형성될 수 있다. 일예로서, 회로기판(160)에 대향되는 측이 개방되도록 설치홈(132)이 형성될 수 있다. 즉, 플레이트(130)에는 'ㄷ'자 형상을 가지는 설치홈(132)이 형성될 수 있다. 이에 따라 코일(150)의 리드부(152)가 회로기판(160)과의 연결을 위해 인출되는 경우 코일(150)의 단락을 저감시킬 수 있다.
또한, 플레이트(130)에 설치홈(132)이 형성되므로, 휴대용 기기의 충전을 위해 휴대용 기기를 상부 케이스(124)의 상면에 놓아둘 경우 휴대용 기기의 안테나 부분과의 간섭을 저감시킬 수 있다.
즉, 설치홈(132)을 통해 휴대용 기기의 안테나 부분과 플레이트(130)의 상기 간격을 증가시킬 수 있어 휴대용 기기의 통화품질 저하를 방지할 수 있다.
한편, 플레이트(130)는 비자성체 재질로 이루어질 수 있다. 일예로서 플레이트(130)는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 플레이트(130)가 비자성체 재질로 이루어지므로, 전자파나 누설 자속을 차폐할 수 있는 것이다.
자기력 발생부재(140)는 플레이트(130)의 설치홈(132)의 내부에 삽입되어 설치될 수 있다. 또한, 자기력 발생부재(140)는 편평한 시트나 플레이트 형상을 가질 수 있으며, 코일(150)의 하부에 배치될 수 있다.
그리고, 자기력 발생부재(140)는 코일(150)에 의해 발생하는 자기장의 자로를 효율적으로 형성하기 위해 구비될 수 있다.
일예로서, 자기력 발생부재(140)는 자성 시트로 이루어질 수 있다. 즉, 자기력 발생부재(140)는 페라이트 시트(ferrite sheet)가 이용될 수 있다.
또한, 자기력 발생부재(140)는 코일(150)의 일면에 페라이트 가루나 자성체 용액을 도포하여 형성하는 등 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
나아가, 본 실시예에서는 자기력 발생부재(140)와 코일(150)이 서로 견고하게 고정 접착되도록 자기력 발생부재(140)와 코일(150) 사이에 접착 시트(미도시)가 개재될 수 있다.
접착 시트는 자기력 발생부재(140)와 코일(150)의 사이에 배치되어 자기력 발생부재(140)와 코일(150)을 상호 접합시킬 수 있다. 접착 시트는 접착 테이프로 이루어질 수 있다.
또한 자기력 발생부재(140)의 표면에 접착제나 접착성을 갖는 수지를 도포하여 형성할 수도 있다. 이 경우 접착 시트가 페라이트 분말을 함유하도록 하여 접착 시트가 자기력 발생부재(140)와 함께 자성을 갖도록 구성할 수도 있을 것이다.
코일(150)은 자기력 발생부재(140)의 상면에 고정 설치될 수 있다. 한편, 코일(150)은 복수개의 코일이 적층되는 형태로 형성될 수 있다. 다시 말해, 코일(150)은 복수개의 코일이 적층되어 고리 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
상기한 코일(150)은 통상의 절연 코일(예컨대, 폴리우레탄 와이어, polyurethane wire) 등이 이용될 수 있으며, 여러 가닥의 와이어를 꼬아 형성한 연선(撚線) 형태의 코일(예컨대 리쯔 와이어, Litz wire 등)이 이용될 수 있다. 또한 절연성이 높은 다중 절연 코일(예컨대 TIW, Triple Insulated Wire)이나, 두께가 얇은 박막 코일을 등 필요에 따라 선택적으로 이용할 수 있다.
한편, 코일(150)은 회로기판(160)과의 연결을 위한 리드부(152)를 구비할 수 있다. 즉, 코일(150)과 이격 배치되는 회로기판(160)과의 연결을 위해 코일(150)의 끝단부는 회로기판(160) 측으로 인출될 수 있다.
그리고, 리드부(152)는 설치홈(132)의 개방된 부분을 통해 회로기판(160) 측으로 인출될 수 있다. 이에 따라, 리드부(152)가 플레이트(130)에 접촉되어 단락되는 것을 방지할 수 있다.
회로기판(160)은 플레이트(130)와 이격 배치되도록 하우징(120)에 설치될 수 있다. 즉, 회로기판(160)은 제2 돌기부(128)의 상면에 안착된 상태에서 나사에 고정 설치될 수 있다.
그리고, 회로기판(160)에는 코일(150)에 대한 전원의 인가를 제어하는 회로가 내장될 수 있다. 즉, 회로기판(160)은 외부로부터 공급되는 가정용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 직류 전원을 다시 특정 주파수의 교류 전압으로 변환하는 전압 변환부(미도시)를 포함할 수 있다. 전원 변환부를 통해 변환된 전압은 코일(150)에 인가될 수 있다.
상기한 바와 같이, 플레이트(130)에 설치홈(132)이 형성되어 자기력 발생부재(140)와 코일(150)이 설치홈(132)에 삽입 배치될 수 있다. 이에 따라 자기력 발생부재(140), 코일(150)이 평면으로 형성되는 플레이트(130) 상에 단순히 적층되는 경우와 비교하여 플레이트(130), 자기력 발생부재(140), 코일(150)의 결합구성 두께를 감소시킬 수 있다.
결국, 무선 충전 장치(100)의 박형화를 구현할 수 있는 것이다.
또한, 회로기판(160)이 플레이트(130)와 이격 배치되도록 하우징(120)에 설치됨으로써, 무선 충전 장치(100)를 보다 박형화할 수 있다.
나아가, 설치홈(132)의 일측이 개방된 형상을 가지도록 형성됨으로써, 코일(150)의 리드부(152)가 단락되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 장치에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 상기에서 사용한 도면부호를 사용하여 도면에 도시하고 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 장치를 나타내는 구성도이다.
도 4를 참조하면, 플레이트(230)는 제1 돌기부(127, 도 2 참조)와의 결합을 위한 돌출부(234)가 형성될 수 있다. 즉, 돌출부(234)가 제1 돌기부(127)에 안착되도록 하여 돌출부(234)를 나사로 제1 돌기부(127)에 고정시킴으로써 플레이트(230)가 하부 케이스(122)에 고정 설치될 수 있다.
이에 따라, 플레이트(230)의 면적을 감소시키면서 자기력 발생부재(140)와 코일(150)의 크기를 동일하게 유지할 수 있으므로, 방사특성의 저하를 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100, 200 : 무선 충전 장치
120 : 하우징
130, 230 : 플레이트
140 : 자기력 발생부재
150 : 코일
160 : 회로기판

Claims (6)

  1. 내부 공간을 가지는 하우징;
    상기 하우징의 내부 공간에 배치되도록 상기 하우징에 고정 설치되며, 설치홈이 형성되는 플레이트;
    상기 설치홈에 삽입 설치되는 자기력 발생부재;
    상기 자기력 발생부재의 상면에 고정 설치되는 코일; 및
    상기 플레이트와 이격 배치되도록 상기 하우징에 설치되는 회로기판;
    을 포함하며,
    상기 플레이트의 설치홈은 일측이 개방되도록 형성되는 벽부에 의해 형성되며,
    상기 벽부는 상기 플레이트의 바닥면 가장자리에 배치되는 무선 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징은
    내부면으로부터 돌출 형성되는 복수개의 돌기부를 구비하며,
    상기 돌기부에는 상기 플레이트와 상기 회로기판의 고정 설치를 위한 나사홈이 형성되는 무선 충전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 플레이트의 고정 설치를 위한 제1 돌기부와, 상기 제1 돌기부로부터 소정 간격 이격 배치되며 상기 회로기판의 고정 설치를 위한 제2 돌기부를 구비하는 무선 충전 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 돌기부의 높이가 상기 제1 돌기부의 높이보다 높게 형성되는 무선 충전 장치.
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 플레이트는 상기 제1 돌기부와의 결합을 위한 돌출부를 구비하는 무선 충전 장치.
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