KR102506374B1 - 무선전력 송신장치 - Google Patents

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KR102506374B1 KR1020170170458A KR20170170458A KR102506374B1 KR 102506374 B1 KR102506374 B1 KR 102506374B1 KR 1020170170458 A KR1020170170458 A KR 1020170170458A KR 20170170458 A KR20170170458 A KR 20170170458A KR 102506374 B1 KR102506374 B1 KR 102506374B1
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Abstract

무선전력 송신장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치는 제1전자기기의 배터리를 무선충전하기 위한 제1코일; 상기 제1코일의 크기 및 두께와 다른 크기 및 두께를 갖도록 형성되고, 제2전자기기의 배터리를 무선충전하기 위한 제2코일; 상기 제1코일 및 제2코일에서 발생하는 자기장을 차폐하는 차폐부재; 상기 제1코일, 제2코일 및 차폐부재를 내부에 수용하고, 일면에 상기 제1전자기기 및 제2전자기기가 놓여지는 안착면을 포함하는 케이스; 및 상기 제1코일과 제2코일의 두께 편차를 보상할 수 있도록 상기 제1코일과 제2코일 중 상대적으로 얇은 두께를 갖는 코일과 대응되는 영역에서 상기 차폐시트의 일면에 구비되는 보상부재;를 포함하고, 상기 제1코일은 상기 제2코일과 서로 중첩되지 않으면서 상기 케이스와 대면하는 일면이 상기 케이스와 대면하는 제2코일의 일면과 서로 동일면을 이루도록 상기 제2코일의 내부에 배치되며, 상기 제1코일의 일면과 상기 안착면 사이의 이격거리는 상기 제2코일의 일면과 상기 안착면 사이의 이격거리와 서로 동일한 크기일 수 있다.

Description

무선전력 송신장치{wireless power transmission device}
본 발명은 이종의 전자기기를 모두 충전할 수 있는 무선전력 송신장치에 관한 것이다.
무선으로 전기 에너지를 원하는 전자기기로 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 계속되고 있다.
그러나, 이와 같은 무선전력 전송기술은 무선전력 송신장치와 무선전력 수신모듈이 서로 정렬된 상태에서만 원활한 전력전송이 이루어진다.
즉, 무선전력 송신장치에 포함된 송신용 안테나와 무선전력 수신모듈에 포함된 수신용 안테나가 서로 일치한 상태에서 좋은 충전효율을 얻을 수 있다. 구체적으로 서로 대응되는 송신용 안테나 및 수신용 안테나는 서로 유사한 사이즈를 갖도록 구비되고 송신용 안테나와 수신용 안테나의 중심이 서로 일치하는 경우 양호한 충전효율을 얻을 수 있다.
그러나, 무선전력 전송기술이 적용된 전자기기는 기기의 종류에 따라 송신용 안테나 및 수신용 안테나의 사이즈가 서로 다른 크기를 갖는다. 이에 따라, 양호한 충전효율을 얻기 위해서는 각각의 전자기기에 맞는 전용 충전기가 사용되고 있다.
이로 인해, 사용자는 전자기기별로 적합한 전용 충전기를 소지하거나 구비해야 하므로, 사용상의 불편함이 존재하였다.
KR 10-1325551 B1
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 하나의 무선전력 송신장치를 통하여 이종의 전자기기의 배터리를 각각 무선방식으로 충전할 수 있는 무선전력 송신장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 서로 다른 크기를 갖는 복수 개의 무선전력 송신용 안테나를 채용하더라도 복수 개의 무선전력 송신용 안테나가 동등한 수준의 충전효율을 구현할 수 있는 무선전력 송신장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 제1전자기기의 배터리를 무선충전하기 위한 제1코일; 상기 제1코일의 크기 및 두께와 다른 크기 및 두께를 갖도록 형성되고, 제2전자기기의 배터리를 무선충전하기 위한 제2코일; 상기 제1코일 및 제2코일에서 발생하는 자기장을 차폐하는 차폐부재; 상기 제1코일, 제2코일 및 차폐부재를 내부에 수용하고, 일면에 상기 제1전자기기 및 제2전자기기가 놓여지는 안착면을 포함하는 케이스; 및 상기 제1코일과 제2코일의 두께 편차를 보상할 수 있도록 상기 제1코일과 제2코일 중 상대적으로 얇은 두께를 갖는 코일과 대응되는 영역에서 상기 차폐시트의 일면에 구비되는 보상부재;를 포함하고, 상기 제1코일은 상기 제2코일과 서로 중첩되지 않으면서 상기 케이스와 대면하는 일면이 상기 케이스와 대면하는 제2코일의 일면과 서로 동일면을 이루도록 상기 제2코일의 내부에 배치되며, 상기 제1코일의 일면과 상기 안착면 사이의 이격거리는 상기 제2코일의 일면과 상기 안착면 사이의 이격거리와 서로 동일한 크기인 무선전력 송신장치를 제공한다.
이때, 본 발명에 적용될 수 있는 제1전자기기 및 제2전자기기는 서로 다른 사이즈 및 서로 다른 이종의 전자기기일 수 있다. 일례로, 상기 제1전자기기는 스마트 워치일 수 있고, 상기 제2전자기기는 스마트폰과 같은 모바일 기기일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치는 제1코일 및 제2코일이 서로 다른 사이즈, 예컨대 서로 다른 두께를 갖더라도 보상부재를 통해 전자기기가 놓여지는 케이스의 일면과 동등한 간격을 유지하도록 함으로써 동등한 충전효율을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치는, 차폐부재를 수용하여 차폐부재의 파손을 방지할 수 있고, 케이스와의 체결성을 높일 수 있는 지지부재;를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 제1전자기기의 배터리를 무선충전하기 위한 제1코일; 상기 제1코일의 크기 및 두께와 다른 크기 및 두께를 갖도록 형성되고, 상기 제1전자기기와 다른 종류의 제2전자기기의 배터리를 충전할 수 있도록 상기 제1코일의 외측에 상기 제1코일의 중심점과 서로 일치하도록 배치되는 제2코일; 상기 제1코일 및 제2코일에서 발생하는 자기장을 차폐하는 차폐부재; 상기 제1코일, 제2코일 및 차폐부재를 수용하는 케이스; 및 상기 제1코일과 제2코일의 두께 편차를 보상할 수 있도록 상기 차폐부재의 일면에 구비되는 보상부재;를 포함하고, 상기 제1코일은 상기 제2코일과 서로 중첩되지 않으면서 상기 케이스와 대면하는 일면이 상기 케이스와 대면하는 제2코일의 일면과 서로 동일면을 이루도록 상기 제2코일의 내부에 배치되는 무선전력 송신장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 하나의 무선전력 송신장치를 통하여 서로 다른 이종의 전자기기의 배터리를 무선방식으로 모두 충전할 수 있다. 이를 통해, 전용 충전기를 사용하지 않더라도 다양한 종류의 전자기기에 모두 사용할 수 있음으로써 사용편의성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 서로 다른 크기를 갖는 복수 개의 무선전력 송신용 안테나가 동등한 수준의 충전효율을 구현할 수 있음으로써 하나의 기기를 통하여 공용화를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치가 제1전자기기를 충전하는 사용상태도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치가 제2전자기기를 충전하는 사용상태도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치를 나타낸 도면,
도 4는 도 3의 분리도,
도 5는 도 3의 단면도,
도 6은 도 5의 변형예,
도 7은 도 5의 다른 변형예,
도 8은 도 7의 또 다른 변형예,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치에서 보상부재에 의해 충전효율이 개선된 결과를 나타낸 그래프,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 송신장치를 나타낸 분리도, 그리고,
도 11은 도 10의 결합단면도이다.
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 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100,200)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 무선전력 수신모듈이 내장된 피충전대상물인 전자기기(10,20)가 상부측에 배치되는 경우 상기 무선전력 수신모듈 측으로 무선전력을 송출함으로써 상기 전자기기(10,20)에 포함된 배터리를 충전할 수 있다.
여기서, 상기 전자기기는 도 1에 도시된 바와 같이 사용자의 신체에 착용할 수 있는 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스(10)일 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 휴대폰, 스마트폰, PDA, PMP, 테블릿, 멀티미디어 기기 등과 같은 모바일 전자기기(20)일 수도 있다. 더불어, 상기 전자기기는 자동차나 드론 등과 같은 이동체일 수도 있다. 그러나 상기 전자기기를 이에 한정하는 것은 아니며 무선 전력 방식을 이용하여 배터리를 충전하거나 송출되는 무선전력을 구동전원으로 사용할 수 있는 것이라면 모두 적용될 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100,200)는 크기가 다른 이종의 전자기기를 모두 충전할 수 있도록 구현될 수 있다.
일례로, 상기 무선전력 송신장치(100,200)는 스마트 워치와 같은 제1전자기기(10)의 배터리를 충전할 수 있고, 스마트폰과 같은 제2전자기기(20)의 배터리를 충전할 수 있다.
본 발명에서, 크기가 다른 이종의 전자기기는 웨어러블 디바이스나 모바일 기기와 같이 크기와 종류가 서로 상이한 전자기기는 물론 전자기기의 전체 크기나 종류와는 상관없이 전자기기에 내장된 무선전력 수신모듈의 수신용 안테나의 사이즈가 서로 상이한 전자기기를 의미할 수 있다. 더불어, 이종의 전자기기는 동일한 전자기기라하더라도 각각의 전자기기에 내장된 무선전력 수신모듈의 수신용 안테나의 사이즈가 서로 상이한 전자기기일 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100,200)는 도 3 및 도 10에 도시된 바와 같이 제1코일(111), 제2코일(112), 차폐부재(120,220) 및 케이스(130)를 포함한다.
상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)은 전원 공급시 소정의 주파수 대역을 이용하여 무선 전력을 전송할 수 있다. 즉, 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)은 무선 전력을 전송하는 무선전력 송신용 안테나의 역할을 수행할 수 있다.
이때, 상기 제1코일(111)은 상기 제1전자기기(10)의 배터리를 충전하기 위한 안테나의 역할을 수행할 수 있으며, 상기 제2코일(112)은 상기 제2전자기기(20)의 배터리를 충전하기 위한 안테나의 역할을 수행할 수 있다.
이와 같은 제1코일(111) 및 제2코일(112)은 일정길이를 갖는 도전성부재가 시계방향 또는 반시계방향으로 복수 회 권선되어 중앙부에 중심점(O1,O2)을 포함하는 빈공간부가 형성된 평판형코일로 구성될 수 있다.
즉, 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)은 도전성부재가 권선된 평판형태의 코일몸체와, 상기 코일몸체의 중앙부에 형성된 빈공간부를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)은 코일몸체가 원형일 수도 있고, 정사각형 또는 직사각형과 같은 사각형상이거나 타원형일 수도 있다. 또한, 상기 도전성부재는 한 가닥으로 이루어질 수도 있고, 복수 개의 가닥이 길이방향을 따라 꼬인 형태일 수도 있다.
그러나 상기 코일몸체의 형상을 이에 한정하는 것은 아니며, 무선전력 전송용 안테나로 사용되는 공지의 다양한 형상이 모두 적용될 수 있다. 더불어, 무선전력 전송용 안테나의 역할을 수행하는 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)은 회로기판의 적어도 일면에 동박 등과 같은 전도체를 루프 형태로 패터닝하거나 전도성 잉크를 사용하여 루프 형상의 금속 패턴으로 형성된 안테나패턴일 수도 있다.
또한, 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)은 전자기 유도 현상에 기초한 유도결합 방식 또는 자기공진 방식을 통하여 전력을 송출할 수 있으며, 100~350kHz의 주파수 대역에서 자기유도 방식으로 작동하는 Qi 규격 또는 PMA 규격의 안테나일 수도 있고, 6.78MHz에서 자기공진방식으로 작동하는 A4WP 규격의 안테나일 수도 있으며, Qi 규격, PMA 규격 및 A4WP 규격 중 적어도 2개 이상이 서로 조합된 형태일 수도 있다.
한편, 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)은 코일몸체의 크기가 서로 다른 크기일 수 있으며, 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)은 전반적인 동작을 제어하기 위한 회로부를 구성하는 회로기판(140)과 서로 병렬연결될 수 있다.
또한, 상기 제1코일(111)은 외경(W1)이 상기 제2코일(112)의 내경(W2)과 동일하거나 상대적으로 작은 크기를 가질 수 있다.
이에 따라, 상기 제1코일(111)은 상기 제2코일(112)과 서로 중첩되지 않으면서 상기 제2코일(112)의 내측에 배치될 수 있다. 더불어, 상기 제1코일(111)은 중심점(O1)이 상기 제2코일(112)의 중심점(O2)과 서로 일치하도록 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1코일(111)은 중심점(O1)이 상기 제2코일(112)의 중심점(O2)과 일치하도록 상기 제2코일(112)의 중앙부 빈공간부 측에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1코일(111)은 코일몸체가 상기 제2코일(112)의 코일몸체와 중첩되지 않도록 상기 제2코일(112)의 빈공간부 측에 배치될 수 있다. 더불어, 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)은 상기 회로부를 통해 선택적으로 작동될 수 있다.
이를 통해, 상기 제1전자기기(10) 및 제2전자기기(20)가 상기 케이스(130)의 일면에 배치되는 경우 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112) 중 어느 하나는 상기 제1전자기기(10) 또는 제2전자기기(20)에 포함된 무선전력 수신용 안테나와의 상호 작용을 통해 상기 제1전자기기(10)의 배터리 또는 제2전자기기(20)의 배터리를 충전할 수 있다.
더불어, 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)은 중심점(O1,O2)이 서로 일치하도록 배치됨으로써 서로 다른 이종의 제1전자기기(10) 및 제2전자기기(20)가 동일한 위치에 놓이더라도 무선 충전이 원활하게 이루어질 수 있다. 이를 통해, 사용자는 전자기기(10,20)의 배터리를 충전하고자 하는 경우, 상기 전자기기(10,20)의 종류 및 크기에 상관없이 항상 동일한 위치에 전자기기(10,20)를 배치할 수 있음으로써 사용편의성을 높일 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100,200)는 무선전력 송신장치(100,200)를 통하여 서로 다른 이종의 전자기기(10,20)의 배터리를 무선방식으로 모두 충전할 수 있다. 이를 통해, 상기 이종의 전자기기(10,20)는 전용 충전기를 사용하지 않더라도 상기 제1코일(111) 또는 제2코일(112)을 통해 전송되는 무선 전력을 이용하여 각각의 배터리를 충전할 수 있으며, 전자기기(10,20)의 종류에 상관없이 항상 동일한 위치에 전자기기(10,20)를 배치할 수 있음으로써 사용편의성을 높일 수 있다.
상기 차폐부재(120,220)는 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)에서 발생되는 자기장을 차폐함과 아울러 소요의 방향으로 자기장의 집속도를 높여줌으로써 소정의 주파수 대역에서 작동하는 제1코일(111) 및 제2코일(112)의 성능을 높여줄 수 있다.
이를 위해, 상기 차폐부재(120,220)는 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)의 일면에 배치될 수 있으며, 자성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
일례로, 상기 차폐부재(120,220)는 비정질 리본, 페라이트 또는 폴리머 등이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 비정질 리본은 비정질 합금 및 나노결정립 합금 중 적어도 1종 이상을 포함하는 비정질 리본일 수 있고, 상기 비정질 합금은 Fe계 또는 Co계 자성 합금이 사용될 수 있으며, 상기 페라이트 시트는 Mn-Zn 페라이트 또는 Ni-Zn 페라이트와 같은 소결 페라이트일 수 있다.
더불어, 상기 차폐부재(120,220)는 전체적인 저항을 높여 와전류의 발생을 억제하거나 유연성을 높일 수 있도록 플레이크 처리되어 복수 개의 미세조각으로 분리형성될 수 있으며, 상기 복수 개의 미세조각은 비정형으로 이루어질 수 있다.
더하여, 상기 차폐부재(120)는 복수 개의 자성시트가 접착층을 매개로 다층으로 적층된 시트형태일 수 있고, 서로 다른 이종의 자성시트가 적층된 하이브리드 시트일 수도 있다. 또한, 상기 복수 개의 자성시트는 플레이크 처리되어 복수 개의 미세조각으로 분리된 형태일 수 있으며, 서로 이웃하는 미세 조각들은 전체적으로 절연되거나 부분적으로 절연될 수도 있다.
이와 같은 차폐부재(120,220)는 무선전력 전송효율을 높이기 위하여 통상적으로 사용되는 공지의 재료가 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100,200)는 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)이 서로 다른 크기와 서로 다른 두께(t1,t2)를 가질 수 있다.
즉, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제2코일(112) 보다 상대적으로 작은 크기를 가지는 제1코일(111)의 전체두께(t1)는 상대적으로 더 큰 크기를 가지는 제2코일(112)의 전체두께(t2)보다 상대적으로 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 또한, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제2코일(112) 보다 상대적으로 작은 크기를 가지는 제1코일(111)의 전체두께(t1)는 상대적으로 더 큰 크기를 가지는 제2코일(112)의 전체두께(t2)보다 상대적으로 얇은 두께를 가질 수도 있다.
이는, 서로 다른 이종의 전자기기(10,20) 측으로 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112) 중 어느 하나가 무선 전력을 송출하는 경우, 상기 제1전자기기(10) 또는 제2전자기기(20)에 포함된 무선전력 수신용 안테나 측으로 무선 전력을 원활하게 송출할 수 있도록 제1전자기기(10) 또는 제2전자기기(20)에 적합한 인덕턴스를 구현하기 위함이다.
이에 따라, 상기 제1코일(111)의 전체두께(t1)는 상기 제2코일(112)의 전체두께(t2)에 대하여 상기 제1전자기기(10)의 종류에 따라 상대적으로 두꺼운 두께일 수도 있고 상대적으로 얇은 두께일 수도 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100,200)는 상기 케이스(130)의 일면에 제1전자기기(10) 또는 제2전자기기(20)가 배치되는 경우, 상기 제1코일(111)과 전자기기(10)가 놓이는 케이스(130)의 일면 사이의 거리와 상기 제2코일(112)과 전자기기(20)가 놓이는 케이스(130)의 일면 사이의 거리는 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)의 전체두께(t1,t2)와 상관없이 항상 동일한 거리를 가질 수 있다.
즉, 상기 케이스(130)와 대면하는 제1코일(111)의 일면이 상기 케이스(130)와 대면하는 제2코일(112)의 일면과 서로 동일면을 이루도록 상기 제1코일(111)이 제2코일(112)의 내부에 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 케이스(130)의 일면에 제1전자기기(10) 또는 제2전자기기(20)가 배치되는 경우 상기 제1전자기기(10)를 충전하기 위한 제1코일(111)과 제1전자기기(10) 사이의 이격거리는 상기 제2전자기기(20)를 충전하기 위한 제2코일(112)과 제2전자기기(20) 사이의 이격거리와 동일할 수 있다.
이로 인해, 상기 제1전자기기(10)에 포함된 무선전력 수신용 안테나와 상기 제1코일(111) 사이의 간격은 상기 제2전자기기(20)에 포함된 무선전력 수신용 안테나와 상기 제2코일(112) 사이의 간격이 동일함으로써 제1전자기기(10)의 배터리를 충전하기 위한 제1코일(111)의 충전효율과 제2전자기기(20)의 배터리를 충전하기 위한 제2코일(112)의 충전효율이 동일한 충전효율로 구현될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100,200)는 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)의 두께 편차를 보상하기 위한 보상부재(122,222)를 포함할 수 있다.
이와 같은 보상부재(122,222)는 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112) 중 상대적으로 두께가 얇은 어느 하나의 코일과 대응되는 영역에 구비될 수 있다. 또한, 상기 보상부재(122,222)는 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 차폐부재(120,220)의 일면에 적층된 형태일 수도 있고, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 차폐부재(120,220)와 일체로 형성될 수도 있다.
더불어, 상기 보상부재(122,222)는 상기 제1코일(111) 또는 제2코일(112)에서 발생되는 자기장을 차폐할 수 있도록 자성을 갖는 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 보상부재(122)가 차폐시트로 구현되어 상기 차폐부재(120)의 일면에 배치되는 경우 상기 차폐부재(120)와 동일한 재질로 이루어질 수도 있고 서로 다른 재질로 이루어질 수도 있다.
구체적인 일례로써, 상기 무선전력 송신장치(100,200)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제1코일(111)이 상기 제2코일(112)보다 상대적으로 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 보상부재(122)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 링형상의 차폐시트로 구비되어 상기 제2코일(112)과 대응되는 영역에 배치될 수 있으며, 상기 차폐부재(120)의 일면에 적층될 수 있다. 여기서, 상기 보상부재(122) 및 차폐부재(120)는 서로 동일한 재질로 이루어질 수도 있고, 서로 다른 재질로 이루어질 수도 있다. 비제한적인 예로써, 상기 차폐부재(120)는 Mn-Zn 페라이트 시트일 수 있고, 상기 보상부재(122)는 Ni-Zn 페라이트 시트일 수 있으며, 상기 차폐부재(120) 및 보상부재(122)는 둘 다 Mn-Zn 페라이트일 수 있다.
또한, 상기 제1코일(111)이 상기 제2코일(112)보다 상대적으로 두꺼운 두께를 가지는 경우, 상기 보상부재(222)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제2코일(112)과 대응되는 영역에서 상기 차폐부재(220)의 일면으로부터 링형상으로 돌출형성되는 돌출부일 수 있다. 즉, 상기 보상부재(222)는 상기 차폐부재(220)와 일체로 형성될 수 있다.
다른 예로써, 상기 무선전력 송신장치(100,200)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제2코일(112) 보다 상대적으로 작은 크기를 가지는 제1코일(111)의 전체두께(t1)가 상대적으로 큰 크기를 가지는 제2코일(112)의 전체두께(t2)보다 상대적으로 얇은 두께를 가질 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 보상부재(122)는 도 7에 도시된 바와 같이 판상의 차폐시트로 구비되어 상기 제1코일(111)과 대응되는 영역에 배치될 수 있으며, 상기 차폐부재(120)의 일면에 적층될 수 있다. 여기서, 상기 보상부재(122) 및 차폐부재(120)는 서로 동일한 재질로 이루어질 수도 있고, 서로 다른 재질로 이루어질 수도 있다. 비제한적인 예로써, 상기 차폐부재(120)는 Mn-Zn 페라이트 시트일 수 있고, 상기 보상부재(122)는 Ni-Zn 페라이트 시트일 수 있으며, 상기 차폐부재(120) 및 보상부재(122)는 둘 다 Mn-Zn 페라이트일 수 있다.
또한, 상기 제1코일(111)이 상기 제2코일(112)보다 상대적으로 얇은 두께를 가지는 경우, 상기 보상부재(222)는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제1코일(111)과 대응되는 영역에서 상기 차폐부재(220)의 일면으로부터 돌출형성되는 돌출부일 수 있다. 여기서, 상기 돌출부는 상기 차폐부재(220)와 일체로 형성될 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100,200)는 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)의 크기 및 두께가 서로 다른 크기를 갖더라도 상기 보상부재(122,222)를 통해 상기 제1코일(111)과 제2코일(112)의 두께 편차가 보상됨으로써 상기 케이스(130)의 일면과 대면하는 제1코일(111)의 일면과 제2코일(112)의 일면이 서로 동일면을 형성할 수 있다.
이에 따라, 상기 케이스(130)의 일면에 제1전자기기(10) 또는 제2전자기기(20)가 배치되는 경우, 상기 제1전자기기(10)에 포함된 무선전력 수신용 안테나와 상기 제1코일(111) 사이의 간격은 상기 제2전자기기(20)에 포함된 무선전력 수신용 안테나와 상기 제2코일(112) 사이의 간격이 서로 동일할 수 있다. 이로 인해, 상기 제1전자기기(10)의 배터리를 충전하기 위한 제1코일(111)의 충전효율과 제2전자기기(20)의 배터리를 충전하기 위한 제2코일(112)의 충전효율은 서로 동일한 충전효율로 구현될 수 있다.
이는, 도 9를 통해 확인할 수 있다. 즉, 도 9에서 파란색은 제1코일(111)과 제2코일(112) 중 상대적으로 얇은 두께를 갖는 코일에 보상부재(122,222)가 적용되지 않은 경우의 충전효율이고, 빨간색은 제1코일(111)과 제2코일(112) 중 상대적으로 얇은 두께를 갖는 코일에 보상부재(122,222)가 적용된 상태의 충전효율이다. 더불어, 빨간색은 제1코일(111)과 제2코일(112) 중 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는 코일의 충전효율을 동시에 의미한다.
도 9를 통해 확인할 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100,200)는 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)이 서로 다른 두께를 가지는 경우, 상대적으로 얇은 두께를 갖는 코일과 대응되는 영역에 보상부재(122,222)를 배치하여 코일간의 두께 편차를 상쇄함으로써 상대적으로 얇은 두께를 갖는 코일의 충전효율이 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는 코일의 충전효율과 동일하게 구현될 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100,200)를 통해 서로 다른 이종의 전자기기를 충전하는 경우, 상기 이종의 전자기기는 모두 동일한 충전효율로 충전될 수 있다.
상기 케이스(130)는 상기 제1코일(111), 제2코일(112) 및 차폐부재(120,220)를 내부에 수용함으로써 상기 제1코일(111), 제2코일(112) 및 차폐부재(120,220)가 외부로 노출되는 것을 방지하고 외력으로부터 상기 제1코일(111), 제2코일(112) 및 차폐부재(120,220)를 보호할 수 있다.
이를 위해, 상기 케이스(130)는 내부공간을 갖는 함체형상으로 형성될 수 있다.
일례로, 상기 케이스(130)는 상부가 개방된 제1케이스(132)와 상기 제1케이스(132)와 결합되어 상기 제1케이스(132)의 개방된 상부를 덮는 제2케이스(131)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2케이스(131)는 외부로 노출되는 일면이 수평면으로 형성될 수 있으며, 상기 수평면은 충전대상물인 상기 제1전자기기(10) 및 제2전자기기(20)가 놓여지는 안착면일 수 있다.
이때, 상기 제2케이스(131)의 내면은 서로 동일면을 형성하는 제1코일(111)의 일면 및 제2코일(112)의 일면과 접할 수 있다. 또한, 제1케이스(132)의 내부에는 상기 차폐부재(120,220)의 하면에 전반적인 구동을 제어하기 위한 회로부를 구성하는 회로기판(140)이 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(200)는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 상기 케이스(130)의 내부에 배치되는 지지부재(150)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 지지부재(150)는 상기 차폐부재(120,220)를 지지함과 더불어 상기 케이스(130)와의 체결성을 높일 수 있다.
일례로, 상기 지지부재(150)는 일면에 상기 차폐부재(120,220)를 수용하기 위한 제1수용홈(152)이 형성될 수 있으며, 하면이 볼트부재와 같은 체결부재를 매개로 상기 케이스(130)와 체결될 수 있다.
여기서, 상기 제1수용홈(152)은 상기 차폐부재(120,220)와 대략 동일한 면적을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 제1코일(111)과 제2코일(112) 중 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는 코일의 두께와 차폐부재(120,220)의 두께를 합한 두께와 동일한 크기의 깊이를 가질 수 있다.
이에 따라, 상기 차폐부재(120,220)는 상기 제1수용홈(152)에 삽입되어 지지부재(150)를 통해 지지됨으로써 외력으로부터 보호될 수 있다. 특히, 상기 차폐부재(120,220)가 취성이 강한 페라이트 재질로 이루어진다 하더라도 상기 제1수용홈(152)에 삽입되어 외력으로부터 보호될 수 있음으로써 외력에 의한 차폐부재(120,220)의 깨짐이나 파손 등에 의한 특성변화를 미연에 방지할 수 있다.
더불어, 상기 지지부재(150)가 케이스(130)와 고정되는 방식이므로 상기 차폐부재(120,220)를 케이스(130)에 고정하기 위한 가공이 불필요함으로써 차폐부재(120,220)를 가공하는 과정에서 발생할 수 있는 차폐부재(120,220)의 깨짐이나 손상을 원천적으로 차단할 수 있다.
한편, 상기 무선전력 송신장치(200)가 지지부재(150)를 포함하는 경우 상기 회로기판(140)은 상기 지지부재(150)의 하면측에 배치될 수 있으며, 상기 지지부재(150)의 하면에는 상기 회로기판(140)을 수용할 수 있는 제2수용홈(154)이 형성될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 회로기판(140)은 상기 제2수용홈(154)에 수용된 상태에서 하면이 상기 제1케이스(132)의 바닥면과 접촉된 상태일 수 있다.
이에 따라, 상기 지지부재(150)를 케이스(130)에 고정하는 경우 상기 제2수용홈(154)에 삽입된 회로기판(140)은 상기 케이스(130)에 고정할 필요없이 지지부재(150)에 의해 고정된 상태를 유지할 수 있다.
도면에는 상기 지지부재(150)의 제1수용홈(152)에 배치되는 제1코일(111), 제2코일(112), 차폐부재(120,220) 및 보상부재(122,222)가 도 3 내지 도 5에 도시된 형태로 도시하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 제1코일(111), 제2코일(112), 차폐부재(120,220) 및 보상부재(122,222)는 도 6 내지 도 8에 도시된 형태일 수도 있다.
더불어, 상기 지지부재(150)는 상기 제1코일(111), 제2코일(112) 및 회로기판(140)에서 발생된 열을 빠르게 분산시켜 국부적인 위치에 열이 집중되는 것을 방지할 수 있도록 방열성을 갖는 재질로 이루어질 수도 있다. 일례로, 상기 지지부재(150)는 방열성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있다.
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 : 무선전력 송신장치
111 : 제1코일 112 : 제2코일
120,220 : 차폐부재 122,222 : 보상부재
130 : 케이스 131 : 제2케이스
132 : 제1케이스 140 : 회로기판
150 : 지지부재 152 : 제1수용홈
154 : 제2수용홈 10 : 제1전자기기
20 : 제2전자기기

Claims (16)

  1. 제1전자기기의 배터리를 무선충전하기 위한 제1코일;
    상기 제1코일의 크기 및 두께와 다른 크기 및 두께를 갖도록 형성되고, 제2전자기기의 배터리를 무선충전하기 위한 제2코일;
    상기 제1코일 및 제2코일에서 발생하는 자기장을 차폐하는 차폐부재;
    상기 제1코일, 제2코일 및 차폐부재를 내부에 수용하고, 일면에 상기 제1전자기기 및 제2전자기기가 놓여지는 안착면을 포함하는 케이스; 및
    상기 제1코일과 제2코일의 두께 편차를 보상할 수 있도록 상기 제1코일과 제2코일 중 상대적으로 얇은 두께를 갖는 코일과 대응되는 영역에서 상기 차폐부재의 일면에 구비되는 보상부재;를 포함하고,
    상기 제1코일은 상기 제2코일과 서로 중첩되지 않으면서 상기 케이스와 대면하는 일면이 상기 케이스와 대면하는 제2코일의 일면과 서로 동일면을 이루도록 상기 제2코일의 내부에 배치되며,
    상기 제1코일의 일면과 상기 안착면 사이의 이격거리는 상기 제2코일의 일면과 상기 안착면 사이의 이격거리와 서로 동일한 크기인 무선전력 송신장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1코일은 중심점이 상기 제2코일의 중심점과 서로 일치하도록 배치되는 무선전력 송신장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 보상부재는 상기 차폐부재의 일면에 적층되는 차폐시트인 무선전력 송신장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 보상부재는 상기 차폐부재의 일면에 돌출형성되는 돌출부이고, 상기 돌출부는 상기 차폐부재와 일체로 형성된 것인 무선전력 송신장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 무선전력 송신장치는,
    상기 제1코일 및 제2코일과 전기적으로 연결되는 회로기판; 및
    상기 케이스의 내부에 배치되어 상기 차폐부재를 지지하기 하기 위한 지지부재;를 더 포함하고,
    상기 지지부재는 상기 차폐부재를 수용할 수 있도록 상면으로부터 내측으로 인입형성되는 제1수용홈과, 상기 회로기판을 수용할 수 있도록 상기 케이스의 바닥면과 대면하는 하면에 인입형성되는 제2수용홈을 포함하는 무선전력 송신장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 무선전력 송신장치는,
    상기 제1코일 및 제2코일과 전기적으로 연결되는 회로기판;을 더 포함하고,
    상기 지지부재는 상기 케이스의 바닥면과 대면하는 일면에 상기 회로기판을 수용하기 위한 제2수용홈이 형성되는 무선전력 송신장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 지지부재는 방열성을 갖는 재질로 이루어지는 무선전력 송신장치.
  9. 제1전자기기의 배터리를 무선충전하기 위한 제1코일;
    상기 제1코일의 크기 및 두께와 다른 크기 및 두께를 갖도록 형성되고, 상기 제1전자기기와 다른 종류의 제2전자기기의 배터리를 충전할 수 있도록 상기 제1코일의 외측에 상기 제1코일의 중심점과 서로 일치하도록 배치되는 제2코일;
    상기 제1코일 및 제2코일에서 발생하는 자기장을 차폐하는 차폐부재;
    상기 제1코일, 제2코일 및 차폐부재를 내부에 수용하고, 일면에 상기 제1전자기기 및 제2전자기기가 놓여지는 안착면을 포함하는 케이스; 및
    상기 제1코일과 제2코일의 두께 편차를 보상할 수 있도록 상기 차폐부재의 일면에 구비되는 보상부재;를 포함하고,
    상기 제1코일은 상기 제2코일과 서로 중첩되지 않으면서 상기 케이스와 대면하는 일면이 상기 케이스와 대면하는 제2코일의 일면과 서로 동일면을 이루도록 상기 제2코일의 내부에 배치되는 무선전력 송신장치.
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