KR102359779B1 - 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템 - Google Patents
로봇청소기용 무선전력 전송 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
로봇청소기용 무선전력 전송 시스템이 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템은 배터리 및 로봇제어부를 포함하는 로봇청소기; 전원라인을 통해 외부전원을 공급받아 상기 배터리를 충전하기 위한 전원을 공급하는 스테이션; 및 상기 전원라인을 통해 공급된 전원을 무선 방식으로 송출할 수 있도록 상기 스테이션에 내장되는 무선전력 송신모듈과, 상기 무선전력 송신모듈로부터 송출되는 무선 전력을 수신하여 상기 배터리를 충전시킬 수 있도록 상기 로봇청소기에 배치되는 무선전력 수신모듈을 포함하는 무선충전수단;을 포함하고, 상기 무선전력 수신모듈은 소정의 곡률로 휘어진 상태로 상기 로봇청소기에 내장되되, 상기 무선전력 송신모듈 및 무선전력 수신모듈 중 적어도 어느 하나는, 연성회로기판의 적어도 일면에 패턴형성되는 무선전력 전송용 안테나와, 일방향을 따라 간격을 두고 이격배치되도록 상기 연성회로기판에 관통형성되는 복수 개의 슬릿 및 상기 복수 개의 슬릿에 끼워지는 차폐시트를 포함한다.
Description
본 발명은 무선전력 전송 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로봇청소기에 적용될 수 있는 무선전력 전송 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 로봇청소기는 사용자의 조작 없이 스스로 주행 및 청소를 수행하는 장치이다. 이러한 로봇청소기는 프로그램에 설정된 경로를 따라 주행하면서 청소 작업을 수행하고, 주행 방향에 장애물이 있는 경우 장애물을 피해 임의의 방향으로 방향을 변경함으로써 청소 작업을 계속한다.
이와 같은 로봇청소기는 내장된 배터리를 통해 구동전원을 공급받음으로써 주행 및 청소 동작을 수행할 수 있다.
이때, 종래의 로봇청소기는 배터리에 충전된 전원이 모두 방전되기 이전에 충전장치(도킹 스테이션)로 복귀하여 배터리를 재충전한다.
그러나 종래 로봇청소기는 로봇청소기 및 충전장치에 서로 대응되는 접속단자를 구성하고, 서로 대응되는 한 쌍의 접속단자가 물리적으로 접촉 또는 결합되어 전기적으로 연결되는 경우 배터리의 충전이 이루어진다.
이로 인해, 접속단자 간의 접속이 불량하거나 그 수용위치를 제대로 설정하지 못하면서 접속단자의 접속이 제대로 이루어지지 못할 경우 배터리의 충전이 원활하게 이루어지지 못하는 문제가 있다.
한편, 무선으로 전기 에너지를 원하는 기기로 전달하는 무선전력전송 기술(wireless power transmission)은 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다.
이와 같이 무선전력 전송기술은 충전시 별도의 유선케이블을 사용할 필요가 없어 매우 편리하므로 다양한 전자기기에 적용하려는 시도가 계속해서 이루어지고 있다.
그러나, 이와 같은 무선전력 전송기술은 무선전력 송신모듈과 무선전력 수신모듈이 서로 정렬된 상태에서만 원활한 전력전송이 이루어진다. 따라서, 로봇청소기와 같이 전방향에 대한 이동이 자유로운 전자제품에 무선전력 전송기술이 적용되더라도 원활한 전력전송이 수행될 수 있도록 이에 적합한 형태의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 비접촉 방식을 통하여 로봇청소기의 배터리가 충전됨으로써 유선충전에서 발생할 수 있는 접속불량과 같은 충전오류를 방지할 수 있는 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 충전 자유도를 확보하면서도 대면적을 이용한 전력전송이 가능한 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 배터리 및 로봇제어부를 포함하는 로봇청소기; 전원라인을 통해 외부전원을 공급받아 상기 배터리를 충전하기 위한 전원을 공급하는 스테이션; 및 상기 전원라인을 통해 공급된 전원을 무선 방식으로 송출할 수 있도록 상기 스테이션에 내장되는 무선전력 송신모듈과, 상기 무선전력 송신모듈로부터 송출되는 무선 전력을 수신하여 상기 배터리를 충전시킬 수 있도록 상기 로봇청소기에 배치되는 무선전력 수신모듈을 포함하는 무선충전수단;을 포함하고, 상기 무선전력 수신모듈은 소정의 곡률로 휘어진 상태로 상기 로봇청소기에 내장되되, 상기 무선전력 송신모듈 및 무선전력 수신모듈 중 적어도 어느 하나는, 연성회로기판의 적어도 일면에 패턴형성되는 무선전력 전송용 안테나와, 일방향을 따라 간격을 두고 이격배치되도록 상기 연성회로기판에 관통형성되는 복수 개의 슬릿 및 상기 복수 개의 슬릿에 끼워지는 차폐시트를 포함하는 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템을 제공한다.
또한, 상기 무선전력 수신모듈은 상기 로봇청소기의 측부 테두리를 따라 내장될 수 있다.
일례로, 상기 무선전력 수신모듈은, 연성회로기판의 적어도 일면에 무선전력을 수신할 수 있도록 패턴형성되는 무선전력 전송용 안테나와, 상기 연성회로기판의 일면에 배치되는 차폐시트를 포함하고, 상기 무선전력 송신모듈은, 연성회로기판의 적어도 일면에 패턴형성되는 무선전력 전송용 안테나와, 일방향을 따라 간격을 두고 이격배치되도록 상기 연성회로기판에 관통형성되는 복수 개의 슬릿 및 상기 복수 개의 슬릿에 끼워지는 차폐시트를 포함하며, 상기 무선전력 수신모듈 및 무선전력 송신모듈은 서로 동일한 곡률을 갖도록 휘어진 상태로 상기 로봇청소기 및 스테이션에 각각 내장될 수 있다.
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다른 예로써, 상기 무선전력 수신모듈은, 연성회로기판의 적어도 일면에 패턴형성되는 무선전력 전송용 안테나와, 일방향을 따라 간격을 두고 이격배치되도록 상기 연성회로기판에 관통형성되는 복수 개의 슬릿 및 상기 복수 개의 슬릿에 끼워지는 차폐시트를 포함하고, 상기 무선전력 송신모듈은, 소정의 길이를 갖는 바형상의 자성체 코어와, 상기 자성체 코어의 둘레면에 길이방향을 따라 권선되는 코일을 포함하는 솔레노이드 형으로 구성될 수 있다.
또 다른 예로써, 상기 무선전력 수신모듈 및 무선전력 송신모듈 각각은, 연성회로기판의 적어도 일면에 패턴형성되는 무선전력 전송용 안테나와, 일방향을 따라 간격을 두고 이격배치되도록 상기 연성회로기판에 관통형성되는 복수 개의 슬릿 및 상기 복수 개의 슬릿에 끼워지는 차폐시트를 포함하고, 상기 무선전력 수신모듈 및 무선전력 송신모듈은 서로 동일한 곡률을 갖도록 휘어진 상태로 상기 로봇청소기 및 스테이션에 각각 내장될 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 슬릿에 끼워지는 차폐시트는 서로 이웃하는 두 개의 제1슬릿 및 제2슬릿 측에 반대방향으로 삽입될 수 있으며, 상기 차폐시트는 복수 개의 조각으로 분리형성된 Ni-Zn 페라이트 시트일 수 있다.
또한, 상기 슬릿이 형성된 연성회로기판에 패턴형성되는 무선전력 전송용 안테나는 일방향을 따라 산부와 골부가 순차적으로 반복형성되고, 서로 연결된 한 쌍의 산부 및 골부는 서로 이웃하는 두 개의 제1슬릿 및 제2슬릿의 단부를 각각 감싸도록 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 비접촉 방식을 통하여 로봇청소기의 배터리가 충전됨으로써 유선충전에서 발생할 수 있는 접속불량과 같은 충전오류를 방지하여 제품만족도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 충전 자유도를 확보하면서도 대면적을 이용한 전력전송이 가능함으로써 사용편의성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템을 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템을 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템을 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템을 나타낸 개략도,
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템을 나타낸 개략도,
도 6은 도 5의 변형예,
도 7은 본 발명의 제6실시예에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템을 나타낸 개략도,
도 8은 본 발명에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템에 적용될 수 있는 무선전력 수신모듈 및 무선전력 송신모듈의 일 실시형태를 나타낸 개략도,
도 9는 본 발명에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템에 적용될 수 있는 무선전력 수신모듈 및 무선전력 송신모듈의 다른 실시형태를 나타낸 개략도,
도 10은 도 9에서 차폐시트가 회로기판에서 분리된 상태를 나타낸 도면, 그리고,
도 11은 본 발명에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템에 적용될 수 있는 무선전력 송신모듈의 또 다른 실시형태를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템을 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템을 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템을 나타낸 개략도,
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템을 나타낸 개략도,
도 6은 도 5의 변형예,
도 7은 본 발명의 제6실시예에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템을 나타낸 개략도,
도 8은 본 발명에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템에 적용될 수 있는 무선전력 수신모듈 및 무선전력 송신모듈의 일 실시형태를 나타낸 개략도,
도 9는 본 발명에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템에 적용될 수 있는 무선전력 수신모듈 및 무선전력 송신모듈의 다른 실시형태를 나타낸 개략도,
도 10은 도 9에서 차폐시트가 회로기판에서 분리된 상태를 나타낸 도면, 그리고,
도 11은 본 발명에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템에 적용될 수 있는 무선전력 송신모듈의 또 다른 실시형태를 나타낸 개략도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템(100,200,300,400,500,500',600)은 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 로봇청소기(110), 스테이션(120) 및 무선충전수단을 포함한다.
상기 로봇청소기(110)는 소정의 생활공간 내에서 내장된 배터리(미도시)의 전원을 이용하여 기설정된 프로그램을 따라 자율주행하면서 생활공간에 존재하는 이물질을 제거하기 위한 것이다.
이러한 로봇청소기(110)는 소정의 두께를 갖는 원판의 형태일 수 있으며, 일측에 회전가능하게 결합된 구동유닛(미도시)을 통해 이동될 수 있다. 또한, 상기 로봇청소기(110)는 자율 주행을 위한 프로그램이 저장된 로봇제어부(미도시)가 내장될 수 있으며, 상기 로봇제어부는 내장된 배터리의 전원을 이용하여 구동될 수 있다.
이에 따라, 상기 로봇청소기(110)는 상기 로봇제어부에서 출력되는 제어 명령을 통해 상기 구동유닛이 작동됨으로써 소정의 생활공간 내에서 자율 주행하면서 자체 내장된 클리닝 유닛을 통해 여러 가지 청소 작업을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 클리닝 유닛은 흡입력을 통해 이물질을 흡입하는 진공 방식으로 구현될 수도 있고 브러쉬 또는 걸레를 통해 바닥을 닦는 형태로 구현될 수도 있으며 진공방식과 브러쉬 방식 및 걸레 방식 중 둘 이상이 상호 조합된 형태로 구현될 수도 있다.
상기 구동유닛은 상기 로봇청소기의 저면에 회전가능하게 결합되는 복수 개의 바퀴로 구비될 수 있으며, 상기 로봇제어부의 신호를 통해 구동이 제어될 수 있다. 이에 따라, 상기 로봇청소기(110)는 상기 로봇제어부의 제어명령을 통해 전진, 후진 및 방향 전환이 자유롭게 이루어짐으로써 상기 생활공간 내에서 자유로운 이동 및 방향전환이 가능할 수 있다.
이와 같은 로봇청소기(110)는 상기 배터리의 전원이 소진된 경우 상기 로봇제어부의 제어명령을 통해 별도의 스테이션(120) 측으로 이동한 후 충전될 수 있다.
여기서, 상기 로봇청소기(110) 및 스테이션(120) 측에는 위치정렬을 위한 정렬수단이 각각 내장될 수 있으며, 상기 스테이션(120)은 전원라인을 통해 외부전원을 공급받을 수 있다.
이와 같은 로봇청소기(110) 및 스테이션(120)의 구성은 공지의 내용이므로 상세한 설명은 생략하기로 하며, 공지의 로봇청소기(110) 및 스테이션(120)에 적용될 수 있는 일반적인 구성들은 모두 적용될 수 있음을 밝혀한다.
이때, 본 발명에 적용되는 로봇청소기(110)는 서로 대응되는 접속단자의 접촉시 상기 스테이션(120)과 전기적으로 연결되어 배터리의 충전이 이루어지던 종래와는 달리 무선 충전 방식을 통해 배터리의 충전이 이루어질 수 있다.
이에 따라, 물리적인 접촉을 통해 유선 방식으로 충전되던 종래와는 달리 비접촉 방식으로 배터리의 충전이 이루어짐으로써 접속단자 간의 접속불량과 같은 충전오류가 방지될 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템(100,200,300,400,500,500',600)은 무선 방식으로 전력을 송,수신하기 위한 무선충전수단을 포함할 수 있으며, 상기 로봇청소기(110) 및 스테이션(120)에 서로 대응되는 무선충전수단이 각각 내장될 수 있다.
즉, 상기 스테이션(120) 측에는 전원라인을 통해 공급받은 외부전원을 무선 전력 방식으로 송출하기 위한 무선전력 송신모듈(140,240,340)이 내장될 수 있으며, 상기 로봇청소기(110) 측에는 상기 무선전력 송신모듈(140,240,340)로부터 송출되는 무선전력을 수신하여 상기 배터리를 충전시키기 위한 무선전력 수신모듈(130,230)이 내장될 수 있다.
일례로, 상기 무선전력 수신모듈(130,230)은 상기 로봇청소기(110)의 측면을 따라 내장될 수 있고, 상기 무선전력 송신모듈(140,240,340)은 상기 스테이션(120) 중 상기 로봇청소기(110)의 측면과 대면하는 일면에 내장될 수 있으며, 상기 로봇청소기(110)의 측면과 대면하는 스테이션(120)의 일면은 곡면으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 무선전력 송신모듈(140,240,340)은 전원라인을 통해 스테이션(120) 측으로 공급된 외부전원을 이용하여 자기장을 발생시키고 자기장과 함께 전력을 무선방식으로 송출하기 위한 것이며, 상기 무선전력 수신모듈(130,230)은 상기 무선전력 송신모듈(140,240,340)로부터 송출되는 전력을 수신하여 유도기전력을 발생시킴으로써 배터리를 충전하기 위한 전력을 생산할 수 있다.
이로 인해, 상기 로봇청소기(110)는 소정의 동작을 통해 상기 배터리의 전원이 소진된 경우 상기 스테이션(120) 측으로 이동하여 무선 방식으로 배터리가 재충전될 수 있다.
이때, 본 발명에 적용되는 무선전력 수신모듈(130,230)은 소정의 곡률로 휘어진 상태로 상기 로봇청소기(110)에 내장됨으로써 소정의 두께를 갖는 원판 형태로 형성되는 로봇청소기(110)의 측면에 효율적인 적용이 가능할 수 있다.
더불어, 상기 스테이션(120)에서 상기 로봇청소기(110)의 측면과 대면하는 일면이 곡면으로 형성되는 경우 서로 대면하는 로봇청소기(110)의 측면과 곡면으로 형성된 스테이션(120)의 대향면 사이는 전체적으로 서로 동일한 간격으로 이격될 수 있다.
이에 따라, 상기 스테이션(120) 측에 내장되는 무선전력 송신모듈(140,240)이 상기 곡면을 따라 소정의 곡률로 휘어진 상태로 내장되고 상기 로봇청소기(110)가 스테이션(120) 측으로 이동하여 로봇청소기(110)의 측면과 스테이션(120)의 곡면이 서로 대향된 상태에서 배터리의 무선 충전이 이루어지는 경우, 상기 무선전력 송신모듈(140,240) 및 무선전력 수신모듈(130,230)은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 소정면적의 면과 면이 대면하는 방식으로 대향 배치될 수 있으며, 상기 무선전력 송신모듈(140,240) 및 무선전력 수신모듈(130,230) 사이의 간격이 서로 균일한 상태를 유지할 수 있다.
이로 인해, 무선전력전송이 대면적 방식으로 이루어질 수 있으므로 kW급의 대용량 전송이 가능하고, 무선전력 전송용 안테나(134,234)를 보다 넓은 면적에 형성할 수 있으므로 방열 성능을 높여 충전효율을 높이거나 충전시간을 단축시킬 수 있다.
일례로, 상기 무선전력 수신모듈(130) 및 무선전력 송신모듈(140)은 도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이 회로기판(132)의 적어도 일면에 무선전력을 수신하거나 송신할 수 있도록 패턴형성된 무선전력 전송용 안테나(134)와, 상기 회로기판(132)의 일면에 배치되는 차폐시트(136)를 포함할 수 있으며, 상기 무선전력 수신모듈(130) 및 무선전력 송신모듈(140)은 서로 동일한 곡률을 갖도록 휘어진 상태로 상기 로봇청소기(110) 및 스테이션(120)에 각각 내장될 수 있다.
여기서, 상기 무선전력 전송용 안테나(134)는 무선전력을 송출하기 위한 무선전력 송신용 안테나의 역할을 수행할 수도 있고, 무선전력을 수신하기 위한 무선전력 수신용 안테나의 역할을 수행할 수도 있다. 더불어, 회로기판(132)은 유연성을 갖는 공지의 연성회로기판일 수 있으며, 상기 차폐시트(136)는 유연성을 갖도록 복수 개의 조각으로 분리형성된 시트일 수 있다. 일례로, 상기 차폐시트(136)는 플레이크 처리를 통해 Ni-Zn 페라이트 시트가 복수 개의 조각으로 분리형성된 형태일 수 있으며, 적어도 일면에 배치되는 보호필름(미도시)을 통해 복수 개의 조각이 고정된 형태일 수 있다.
이에 따라, 상기 회로기판(132) 및 차폐시트(136)가 유연성을 가져 소정의 곡률을 갖도록 휘어진 상태로의 배치가 가능함으로써 곡면으로 이루어진 로봇청소기(110)의 측면 및/또는 스테이션(120)의 일면에 효율적인 적용이 가능할 수 있다.
더불어, 회로기판의 일면에 무선전력 전송용 안테나(134)가 패턴형성되는 형태이므로 박형화 및 경량화가 가능하다.
다른 예로써, 상기 무선전력 수신모듈(230) 및 무선전력 송신모듈(240)은 도 2 및 도 9에 도시된 바와 같이 회로기판(232)의 일면에 패턴형성되는 무선전력 전송용 안테나(234)와, 상기 회로기판(232)에 길이방향을 따라 간격을 두고 이격배치되는 복수 개의 슬릿(233) 및 상기 복수 개의 슬릿(233)에 끼워지는 차폐시트(236)를 포함할 수 있으며, 상기 무선전력 수신모듈(230) 및 무선전력 송신모듈(240)은 서로 동일한 곡률을 갖도록 휘어진 상태로 상기 로봇청소기(110) 및 스테이션(120)에 각각 내장될 수 있다.
여기서, 상기 무선전력 전송용 안테나(234)는 무선전력을 송출하기 위한 무선전력 송신용 안테나의 역할을 수행할 수도 있고, 무선전력을 수신하기 위한 무선전력 수신용 안테나의 역할을 수행할 수도 있다. 더불어, 상기 회로기판(232)은 유연성을 갖는 공지의 연성회로기판일 수 있으며, 상기 차폐시트(236)는 유연성을 갖도록 복수 개의 조각으로 분리형성된 시트일 수 있다. 일례로, 상기 차폐시트(236)는 플레이크 처리를 통해 Ni-Zn 페라이트 시트가 복수 개의 조각으로 분리형성된 형태일 수 있으며, 적어도 일면에 배치되는 보호필름(미도시)을 통해 복수 개의 조각이 고정된 형태일 수 있다. 또한, 상기 복수 개의 슬릿(233)에 순차적으로 끼워지는 차폐시트(236)는 서로 이웃하는 두 개의 제1슬릿(233a) 및 제2슬릿(233b) 측에 각각 반대방향으로 삽입될 수 있다. 더하여, 상기 회로기판(232)의 일면에 패턴형성되는 무선전력 전송용 안테나(234)는 회로기판(232)의 길이방향을 따라 산부(234a)와 골부(234b)가 순차적으로 반복 형성된 형태될 수 있으며, 서로 연결된 한 쌍의 산부(234a) 및 골부(234b)는 서로 이웃하는 두 개의 제1슬릿(233a) 및 제2슬릿(233b)의 단부를 각각 감싸도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 회로기판(232) 및 차폐시트(236)가 유연성을 가져 소정의 곡률을 갖도록 휘어진 상태로의 배치가 가능함으로써 곡면으로 이루어진 로봇청소기(110)의 측면 및 스테이션(120)의 일면에 효율적인 적용이 가능할 수 있다.
더불어, 본 실시예의 경우 상기 무선전력 수신모듈(230) 및 무선전력 송신모듈(240)은 차폐시트(236)와 회로기판(232)의 결합방식을 통해 유연성을 확보하면서도 공지의 솔레노이드 형태와 유사한 형태로 제작이 가능하여 내장되는 위치가 곡면으로 형성되더라도 솔레노이드 형태로의 적용이 가능함으로써 무선전력 수신모듈(230) 및 무선전력 송신모듈(240) 간의 위치 및 거리에 대한 충전자유도를 높일 수 있다. 더하여, 회로기판의 일면에 무선전력 전송용 안테나(234)가 패턴형성되는 형태이므로 박형화 및 경량화가 가능하다.
또 다른 예로써, 무선충전수단은 도 1 및 도 2에 도시된 무선전력 수신모듈(130,230) 및 무선전력 송신모듈(140,240)의 형태가 서로 조합된 형태로 구현될 수도 있다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 무선전력 수신모듈(130)은 도 8의 형태로 구현될 수 있고, 상기 무선전력 송신모듈(240)은 도 9의 형태로 구현될 수 있다. 반대로, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 무선전력 수신모듈(230)은 도 9의 형태로 구현될 수 있고, 상기 무선전력 송신모듈(140)은 도 8의 형태로 구현될 수 있다.
이와 같은 경우, 도 9의 형태로 구현되는 무선전력 수신모듈(230) 또는 무선전력 송신모듈(240)은 하나 또는 복수 개로 구비될 수 있다.
더불어, 로봇청소기(110)에 내장되는 배터리의 충전을 위하여 로봇청소기(110) 및 스테이션(120)의 위치가 정렬되는 경우, 도 9의 형태로 구현되는 무선전력 수신모듈(230) 또는 무선전력 송신모듈(240)은 상기 차폐시트(236)의 일단부측이 도 8의 형태로 구현되는 무선전력 전송용 안테나(134)의 중공부 측에 위치하도록 로봇청소기(110) 또는 스테이션(120) 측에 배치될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 차폐시트(236)의 일단부측이 도 8의 형태로 구현되는 무선전력 전송용 안테나(134)의 중공부의 중심부(O) 측에 위치하도록 로봇청소기(110) 또는 스테이션(120) 측에 배치될 수 있다. 이는, 도 9의 형태로 구현된 무선전력 수신모듈(230) 또는 무선전력 송신모듈(240)로부터 솔레노이드 형태로 방출되는 자기장이 도 8의 형태로 구현된 무선전력 수신모듈(130) 또는 무선전력 송신모듈(140)의 무선전력 전송용 안테나(134) 측으로 원활하게 유기될 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 본 발명에 적용되는 무선전력 송신모듈(340)은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 공지의 솔레노이드 형태로 구현될 수 있다.
구체적으로, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 무선전력 송신모듈(340)은 소정의 길이를 갖는 바형상의 자성체 코어(342)와, 상기 자성체 코어(342)의 둘레면에 길이방향을 따라 권선된 코일(344)을 포함하는 형태일 수 있다.
여기서, 상기 코일(344)은 소정의 선경 및 길이를 갖는 도전성부재일 수 있으며, 전원라인을 통해 공급받은 외부전원을 무선 전력으로 송출하는 무선전력 송신용 안테나의 역할을 수행할 수 있다. 일례로, 상기 도전성부재는 구리일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며 코일로 사용되는 공지의 재료가 모두 적용될 수 있다.
더불어, 상기 자성체 코어(342)에 권선된 코일(344)의 턴수는 목적하는 전송 전력에 맞게 적절하게 가변될 수 있으며, 상기 자성체 코어(342)는 사용되는 주파수에 따라 적절하게 변경될 수 있고, 투자율이 높고 투자손실률이 낮으며 Q값이 높은 재질이 사용될 수 있으며, 포화자속밀도가 높은 재질이 사용될 수 있다. 일례로, 상기 자성체 코어(342)는 Ni-Zn 페라이트, Mn-Zn 페라이트 및 비정질 리본 중 적어도 1종 이상을 포함하는 자성체로 이루어질 수 있다. 그러나 상기 자성체 코어(342)의 재질을 이에 한정하는 것은 아니며 공지의 모든 자성체가 적절하게 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
이와 같은 경우, 상기 로봇청소기(110)에 내장되는 무선전력 수신모듈(130,230)은 도 8 또는 도 9에 도시된 형태로 구현될 수 있다.
구체적으로, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 무선전력 수신모듈(130)은 도 8의 형태로 구현될 수 있다. 이때, 상기 무선전력 송신모듈(340)은 하나 또는 복수 개로 구비되어 상기 스테이션(120)에 내장될 수 있다.
이와 같은 경우 상기 무선전력 송신모듈(340)은 상기 자성체 코어(342)의 일단부측이 도 8의 형태로 구현되는 무선전력 전송용 안테나(134)의 중공부 측에 위치하도록 스테이션(120) 측에 배치될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 자성체 코어(342)의 일단부측이 도 8의 형태로 구현되는 무선전력 전송용 안테나(134)의 중공부의 중심부(O) 측에 위치하도록 스테이션(120) 측에 배치될 수 있다. 이는, 상술한 바와 같이 솔레노이드 형태로 방출되는 자기장이 도 8의 형태로 구현된 무선전력 수신모듈(130)의 무선전력 전송용 안테나(134) 측으로 원활하게 유기될 수 있도록 하기 위함이다.
다른 예로써, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 무선전력 수신모듈(230)은 도 9의 형태로 구현될 수도 있다. 이와 같은 경우, 상기 무선전력 수신모듈(230) 및 무선전력 송신모듈(340)은 모두 솔레노이드 형태로 자기장의 경로가 형성될 수 있으며, 자기장의 원활한 유입을 위하여 자성체 코어(342)의 길이와, 휘어진 상태로 배치되는 차폐시트(236)의 단부와 단부 사이의 직선거리가 대략 동일한 길이를 크기를 갖도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 적용되는 무선전력 전송 시스템(100)은 상술한 로봇청소기 외에도 다양한 전자제품에 적용될 수 있음을 밝혀둔다. 일례로, TV 등을 포함하는 생활가전, 노트북 컴퓨터, 전기자동차, 드론과 같은 무인비행체 등에도 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100,200,300,400,500,500',600 : 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템
110 : 로봇청소기 120 : 스테이션
130,230 : 무선전력 수신모듈 132,232 : 회로기판
134,234 : 무선전력 전송용 안테나 136,236 : 차폐시트
233 : 슬릿 234a : 산부
234b : 골부
140,240,340 : 무선전력 송신모듈 342 : 자성체 코어
344 : 코일
110 : 로봇청소기 120 : 스테이션
130,230 : 무선전력 수신모듈 132,232 : 회로기판
134,234 : 무선전력 전송용 안테나 136,236 : 차폐시트
233 : 슬릿 234a : 산부
234b : 골부
140,240,340 : 무선전력 송신모듈 342 : 자성체 코어
344 : 코일
Claims (13)
- 배터리 및 로봇제어부를 포함하는 로봇청소기;
전원라인을 통해 외부전원을 공급받아 상기 배터리를 충전하기 위한 전원을 공급하는 스테이션; 및
상기 전원라인을 통해 공급된 전원을 무선 방식으로 송출할 수 있도록 상기 스테이션에 내장되는 무선전력 송신모듈과, 상기 무선전력 송신모듈로부터 송출되는 무선 전력을 수신하여 상기 배터리를 충전시킬 수 있도록 상기 로봇청소기에 배치되는 무선전력 수신모듈을 포함하는 무선충전수단;을 포함하고,
상기 무선전력 수신모듈은 소정의 곡률로 휘어진 상태로 상기 로봇청소기에 내장되되,
상기 무선전력 송신모듈 및 무선전력 수신모듈 중 적어도 어느 하나는,
연성회로기판의 적어도 일면에 패턴형성되는 무선전력 전송용 안테나와, 일방향을 따라 간격을 두고 이격배치되도록 상기 연성회로기판에 관통형성되는 복수 개의 슬릿 및 상기 복수 개의 슬릿에 끼워지는 차폐시트를 포함하는 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 무선전력 수신모듈은 상기 로봇청소기의 측부 테두리를 따라 내장되는 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 무선전력 수신모듈은,
연성회로기판의 적어도 일면에 무선전력을 수신할 수 있도록 패턴형성되는 무선전력 전송용 안테나와, 상기 연성회로기판의 일면에 배치되는 차폐시트를 포함하고,
상기 무선전력 송신모듈은,
연성회로기판의 적어도 일면에 패턴형성되는 무선전력 전송용 안테나와, 일방향을 따라 간격을 두고 이격배치되도록 상기 연성회로기판에 관통형성되는 복수 개의 슬릿 및 상기 복수 개의 슬릿에 끼워지는 차폐시트를 포함하며,
상기 무선전력 수신모듈 및 무선전력 송신모듈은 서로 동일한 곡률을 갖도록 휘어진 상태로 상기 로봇청소기 및 스테이션에 각각 내장되는 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 무선전력 수신모듈은,
연성회로기판의 적어도 일면에 패턴형성되는 무선전력 전송용 안테나와, 일방향을 따라 간격을 두고 이격배치되도록 상기 연성회로기판에 관통형성되는 복수 개의 슬릿 및 상기 복수 개의 슬릿에 끼워지는 차폐시트를 포함하고,
상기 무선전력 송신모듈은, 소정의 길이를 갖는 바형상의 자성체 코어와, 상기 자성체 코어의 둘레면에 길이방향을 따라 권선되는 코일을 포함하는 솔레노이드 형으로 구성되는 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 무선전력 수신모듈 및 무선전력 송신모듈 각각은,
연성회로기판의 적어도 일면에 패턴형성되는 무선전력 전송용 안테나와, 일방향을 따라 간격을 두고 이격배치되도록 상기 연성회로기판에 관통형성되는 복수 개의 슬릿 및 상기 복수 개의 슬릿에 끼워지는 차폐시트를 포함하고,
상기 무선전력 수신모듈 및 무선전력 송신모듈은 서로 동일한 곡률을 갖도록 휘어진 상태로 상기 로봇청소기 및 스테이션에 각각 내장되는 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 복수 개의 슬릿에 끼워지는 차폐시트는 서로 이웃하는 두 개의 제1슬릿 및 제2슬릿 측에 반대방향으로 삽입되는 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템. - 제 11항에 있어서,
상기 차폐시트는 복수 개의 조각으로 분리형성된 Ni-Zn 페라이트 시트인 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 슬릿이 형성된 연성회로기판에 패턴형성되는 무선전력 전송용 안테나는 일방향을 따라 산부와 골부가 순차적으로 반복형성되고, 서로 연결된 한 쌍의 산부 및 골부는 서로 이웃하는 두 개의 제1슬릿 및 제2슬릿의 단부를 각각 감싸도록 배치되는 로봇청소기용 무선전력 전송 시스템.
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