KR20090098239A - Wireless electric power transmission apparatus and wireless charging system using that apparatus - Google Patents

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KR20090098239A
KR20090098239A KR1020080023483A KR20080023483A KR20090098239A KR 20090098239 A KR20090098239 A KR 20090098239A KR 1020080023483 A KR1020080023483 A KR 1020080023483A KR 20080023483 A KR20080023483 A KR 20080023483A KR 20090098239 A KR20090098239 A KR 20090098239A
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김윤명
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주식회사 이엠에프 세이프티
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type

Abstract

A wireless electric power transmission apparatus and a wireless charge system using the same are provided to perform a wireless charge regardless of a size and a shape of a portable device or a battery device by generating a uniform magnetic field on a supporting plate through a plurality of micro coils. A first rectifying part, a first regulator, a high frequency generation circuit, and a first coil are arranged inside a supporting plate. A central part(11a) of a top surface of the supporting plate is flat. An edge part(11b) of the top surface of the supporting plate is inclined to outside. The first rectifying part converts a commercial AC into a DC. The first regulator stabilizes the DC outputted from the first rectifying part. The high frequency generation circuit converts the DC outputted from the first regulator into a high frequency AC. The first coil receives the AC from the high frequency generation circuit, and generates a magnetic field. The first coil comprises a plurality of micro coils.

Description

무선 전력 전달 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템{Wireless Electric Power Transmission Apparatus and Wireless Charging System Using that Apparatus}Wireless power transmission device and wireless charging system using same {Wireless Electric Power Transmission Apparatus and Wireless Charging System Using that Apparatus}

본 발명은 무선 전력 전달 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 전자기유도(電磁氣誘導) 현상을 이용하여 무선으로 전력을 전달하는 장치 및 이 장치를 이용하여 휴대기기의 배터리 장치를 무선으로 충전하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transfer apparatus and a wireless charging system using the same, and more particularly, to an apparatus for transferring power wirelessly using an electromagnetic induction phenomenon and a battery apparatus of a portable device using the apparatus. It relates to a system for charging wirelessly.

휴대전화기, PDA, PMP 등과 같이 근래 들어 보급이 급속도로 늘고 있는 휴대기기는 충전식 배터리를 장착하여 사용한다. 이러한 배터리를 충전하기 위해서는 일반적으로 가정용 상용 전원을 이용하여 배터리에 전력을 공급하는 별도의 충전기기가 반드시 필요하다. 휴대기기와 충전기기에는 각각 외부로 노출된 접촉 단자가 구비되어 있어서, 두 접촉 단자를 서로 접속시켜 휴대기기의 배터리를 충전하게 된다.In recent years, mobile devices such as mobile phones, PDAs, and PMPs are rapidly increasing in popularity, and are equipped with rechargeable batteries. In order to charge such a battery, a separate charger for supplying power to the battery using a commercial power source is generally required. The portable device and the charger are each provided with contact terminals exposed to the outside, and the two contact terminals are connected to each other to charge the battery of the portable device.

그러나 이와 같이 접촉에 의한 충전 방식은 접촉 단자가 외부로 노출되어 있기 때문에 쉽게 이물질에 오염될 수 있고 종종 접촉 불량이 발생하여 충전이 원활 히 이루어지지 않는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 최근 들어 접촉 단자 없이 비접촉식으로 휴대기기의 배터리를 충전하기 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.However, in this way, the charging method by contact may be easily contaminated with foreign matters because the contact terminals are exposed to the outside, and there is a problem in that charging is not smoothly performed due to poor contact. In order to solve this problem, research and development for charging a battery of a mobile device in a non-contact manner without a contact terminal has been actively progressed in recent years.

비접촉식 충전 방식으로 제안된 것 중의 하나가 RF를 이용하는 방식이다. 이 방식은 RF 스테이션에서 발생하는 RF 전파를 휴대기기 내부의 RF 코일에서 수신하여 이를 내부 전원으로 전환한다. 이와 같이 RF를 이용하는 방식은 단일의 RF 스테이션을 통하여 다양한 크기와 형태를 가지는 다수의 휴대기기에서 전력을 전달받을 수 있다는 장점이 있다. 그러나 비교적 큰 전력 전달을 필요로 하는 경우에는 과다한 RF 전파를 발생시켜야 하기 때문에 전력 낭비는 물론 유해 전파의 발생이 문제가 되며 초소형 휴대기기에 RF 코일을 내장시키기가 쉽지 않다는 문제가 있다.One of the proposed contactless charging methods uses RF. This method receives RF waves from the RF station from the RF coil inside the mobile device and converts them to internal power. As such, the method of using RF has an advantage that power can be transmitted from a plurality of portable devices having various sizes and shapes through a single RF station. However, when a large amount of power transmission is required, excessive RF propagation must be generated, which leads to waste of power as well as generation of harmful radio waves, and it is not easy to embed an RF coil in a micro portable device.

비접촉식 충전 방식으로 제안된 다른 예로 유도결합 방식이 있다. 이 방식은 고주파가 동작하는 변압기의 1차 회로를 충전 모체에 설치하고 2차 회로를 휴대기기 안에 내장한다. 충전시에는 1차 회로와 2차 회로를 상호 근접시킴으로써 자기결합에 의해 충전 모체로부터 휴대기기로 에너지를 제공하게 된다. 그러나 이 방식은 변압기의 1차 회로나 2차 회로에 이용되는 페라이트 코어의 무게와 부피 때문에 휴대기기에 적용하기가 쉽지 않으며, 충전 모체와 휴대기기가 특정 위치에서 근접해야만 충전이 가능하다는 단점이 있다. 또한, 하나의 충전 모체를 이용하여 크기와 형태가 다른 다수의 휴대기기를 동시에 충전할 수 없어 공간 활용이 용이하지 않다는 문제가 있다.Another example proposed as a contactless charging method is an inductive coupling method. This method installs the primary circuit of a high frequency transformer in the charging matrix and embeds the secondary circuit in a portable device. When charging, the primary circuit and the secondary circuit are brought into close proximity to each other to provide energy from the charging mother to the mobile device by magnetic coupling. However, this method is not easy to be applied to portable devices because of the weight and volume of ferrite cores used in the primary or secondary circuits of the transformer, and it is disadvantageous that the charging mother and the portable device can be charged only when they are located in a specific position. . In addition, there is a problem that it is not easy to use space because it is not possible to simultaneously charge a plurality of mobile devices of different sizes and shapes using one charging matrix.

따라서 본 발명의 목적은 접촉 단자를 통한 기존의 접촉 충전 방식이 아닌 무선 충전 방식을 구현하기 위한 것으로, 이를 위해 무선 전력 전달 장치와 이를 이용한 무선 충전 시스템을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a wireless charging method rather than a conventional contact charging method through a contact terminal, and to provide a wireless power transmission device and a wireless charging system using the same.

본 발명의 다른 목적은 다양한 크기와 형태를 가지는 여러 유형의 휴대기기들에 범용적으로 적용할 수 있을 뿐만 아니라 그러한 휴대기기들을 동시에 사용할 수 있는 무선 전력 장치와 그 무선 충전 시스템을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a wireless power device and a wireless charging system that can be applied to various types of portable devices having various sizes and shapes as well as to use such portable devices simultaneously.

이러한 목적들을 달성하기 위하여 제공되는 본 발명의 무선 전력 전달 장치는 자계 발생 장치 받침판과 고주파 발생회로와 1차 코일을 포함하여 구성된다. 받침판은 윗면을 구비하고, 고주파 발생회로와 1차 코일은 모두 받침판 내부에 형성된다. 고주파 발생회로는 직류전류를 입력받아 고주파 교류전류로 변환하여 출력하고, 1차 코일은 고주파 발생회로가 출력한 교류전류를 입력받아 자계를 발생시킨다. 특히, 1차 코일은 각각 균일한 자계를 발생시키는 다수개의 미세 코일들이 바깥쪽으로 갈수록 점점 조밀한 간격으로 직렬 배치된 것이 특징이다.The wireless power transmission device of the present invention provided to achieve these objects comprises a magnetic field generator support plate, a high frequency generation circuit and a primary coil. The support plate has an upper surface, and both the high frequency generation circuit and the primary coil are formed inside the support plate. The high frequency generation circuit receives a DC current and converts it into a high frequency AC current, and the primary coil receives an AC current output from the high frequency generation circuit to generate a magnetic field. In particular, the primary coil is characterized in that a plurality of fine coils each generating a uniform magnetic field are arranged in series at increasingly dense intervals toward the outside.

이러한 무선 전력 전달 장치는 제1 정류부와 제1 레귤레이터를 더 포함할 수 있다. 제1 정류부와 제1 레귤레이터도 모두 받침판 내부에 형성된다. 제1 정류부는 상용 교류전류를 입력받아 직류전류로 변환하여 출력한다. 제1 레귤레이터는 제1 정류부가 출력한 직류전류를 입력받아 전압을 안정화시켜 출력한다. 이 경우, 전술 한 고주파 발생회로가 입력받는 직류전류는 제1 레귤레이터가 출력한 직류전류이다.The wireless power transmission device may further include a first rectifier and a first regulator. Both the first rectifier and the first regulator are also formed inside the support plate. The first rectifier receives a commercial AC current and converts the DC current into an output. The first regulator receives a DC current output from the first rectifier and stabilizes and outputs a voltage. In this case, the DC current input by the above-described high frequency generation circuit is a DC current output by the first regulator.

또한, 무선 전력 전달 장치에서, 받침판의 윗면은 중앙부가 편평하고 가장자리부가 중앙부로부터 바깥쪽으로 상향 경사진 것일 수 있다.In addition, in the wireless power transmission device, the upper surface of the support plate may be flat in the center portion and the edge portion inclined upward from the center portion outward.

한편, 상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 무선 전력 전달 장치를 이용한 무선 충전 시스템을 제공한다. 본 발명에 따른 무선 충전 시스템은 전술한 무선 전력 전달 장치와 하나 이상의 배터리 장치를 포함하여 구성된다. 배터리 장치는 받침판의 윗면에 놓이며, 특히 2차 코일과 제2 정류부와 제2 레귤레이터와 배터리를 구비한다. 2차 코일의 축 방향은 1차 코일의 축 방향과 동일하다. 2차 코일은 1차 코일에서 발생하는 자계에 의해 유도전류를 생성한다. 제2 정류부는 2차 코일에서 생성된 유도전류를 입력받아 직류전류로 변환하여 출력하고, 제2 레귤레이터는 제2 정류부가 출력한 직류전류를 입력받아 전압을 안정화시켜 출력한다. 배터리는 제2 레귤레이터가 출력한 직류전류를 충전용으로 공급받는다.On the other hand, in order to achieve the above object, the present invention provides a wireless charging system using a wireless power transmission device. The wireless charging system according to the present invention comprises the aforementioned wireless power transfer device and one or more battery devices. The battery device is placed on the top of the backing plate and has in particular a secondary coil, a second rectifier, a second regulator and a battery. The axial direction of the secondary coil is the same as the axial direction of the primary coil. The secondary coil generates an induced current by the magnetic field generated in the primary coil. The second rectifier receives the induced current generated by the secondary coil and converts the DC current into a DC current, and the second regulator receives the DC current output from the second rectifier and stabilizes the voltage. The battery is supplied with a DC current output by the second regulator for charging.

이러한 무선 충전 시스템에서, 배터리 장치는 휴대기기에 장착되거나 분리된 상태로 받침판의 윗면에 놓일 수 있다. 이때, 받침판의 면적은 배터리 장치나 휴대기기의 크기보다 큰 것이 바람직하다.In such a wireless charging system, the battery device may be placed on the top of the support plate while being mounted or detached from the portable device. At this time, the area of the support plate is preferably larger than the size of the battery device or portable device.

본 발명에 따르면, 무선 전력 전달 장치의 1차 코일에 자계가 발생하고, 이 자계에 의해 배터리 장치의 2차 코일에 유도전류가 생성되어 배터리에 제공된다. 따라서 접촉 단자를 통한 기존의 접촉 충전 방식이 아닌 무선 충전 방식을 구현할 수 있다.According to the present invention, a magnetic field is generated in the primary coil of the wireless power transmission device, and an induced current is generated in the secondary coil of the battery device by the magnetic field and provided to the battery. Therefore, it is possible to implement a wireless charging method rather than the conventional contact charging method through the contact terminal.

더욱이, 본 발명의 무선 전력 전달 장치는 받침판의 면적이 배터리 장치나 휴대기기의 크기보다 크고 받침판의 내부에 설치되는 1차 코일이 다수개의 미세 코일들로 이루어진다. 또한, 이러한 미세 코일들은 서로 직렬로 연결되어 받침판 위에서 균일한 자계가 발생되도록 적절한 간격으로 받침판의 윗면 아래에 골고루 배치된다. 따라서 본 발명의 무선 전력 장치와 이를 이용한 무선 충전 시스템은 받침판 윗면에 놓이는 배터리 장치나 휴대기기의 위치, 크기, 형태, 개수에 상관없이 충전을 구현할 수 있다.Furthermore, in the wireless power transmission device of the present invention, the area of the support plate is larger than the size of the battery device or the portable device, and the primary coil installed in the support plate is composed of a plurality of fine coils. In addition, the fine coils are evenly arranged below the upper surface of the support plate at appropriate intervals so that a uniform magnetic field is generated on the support plate and connected in series with each other. Therefore, the wireless power device of the present invention and the wireless charging system using the same can implement charging regardless of the position, size, shape and number of the battery device or the portable device placed on the support plate.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예들을 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 가급적 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the embodiments, descriptions of technical contents that are well known in the technical field to which the present invention belongs and are not directly related to the present invention are omitted. This is to more clearly communicate without obscure the core of the present invention by omitting unnecessary description.

한편, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 첨부 도면을 통틀어 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조번호를 부여한다.On the other hand, in the accompanying drawings, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not entirely reflect the actual size. Like reference numerals refer to like or corresponding elements throughout the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전달 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템을 나타내는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템(100)은 무선 전력 전달 장치(10)와 그 위에 놓인 하나 이상의 배터리 장치(20)로 이루어진다. 배터리 장치(20)는 휴대기기(30)에 장착되는 것으로, 휴대기기(30)에 장착된 상태이거나 또는 분리된 상태로 무선 충전 시스템(100)에 사용된다.1 is a perspective view showing a wireless power transmission device and a wireless charging system using the same according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the wireless charging system 100 includes a wireless power transfer device 10 and one or more battery devices 20 placed thereon. The battery device 20 is mounted on the portable device 30 and is used in the wireless charging system 100 in a state in which the battery device 20 is mounted or separated from the portable device 30.

무선 전력 전달 장치(10)는 윗면을 구비하는 자계 발생 장치 받침판(11a, 11b)의 형태로 구현되며, 배터리 장치(20)나 휴대기기(30)는 받침판(11a, 11b)의 윗면에 놓인다. 받침판의 윗면은 전체 면이 편평할 수도 있으나, 도시된 바와 같이 중앙부(11a)가 편평하고 가장자리부(11b)가 중앙부(11a)로부터 바깥쪽으로 상향 경사지도록 형성될 수도 있다. 즉, 받침판의 윗면은 접시 형태가 될 수 있다. 이렇게 하면 배터리 장치(20)나 휴대기기(30)를 받침판의 윗면에 놓을 때 가급적 중앙부(11a) 쪽에 놓이도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 배터리 장치(20)나 휴대기기(30)가 바깥쪽으로 벗어나는 것을 방지하는 효과도 있다.The wireless power transmission device 10 is implemented in the form of magnetic field generating device support plates 11a and 11b having an upper surface, and the battery device 20 or the portable device 30 is placed on the upper surfaces of the support plates 11a and 11b. The upper surface of the support plate may be flat, but may be formed such that the center portion 11a is flat and the edge portion 11b is inclined upwardly outward from the center portion 11a as shown. That is, the upper surface of the base plate may be in the form of a plate. In this way, when the battery device 20 or the mobile device 30 is placed on the upper side of the support plate, the battery device 20 or the mobile device 30 may be placed on the center portion 11a as much as possible. It also has the effect of preventing.

무선 전력 전달 장치(10)에는(즉, 받침판의 윗면에는) 여러 개의 배터리 장치(20)나 휴대기기(30)가 함께 놓여 충전될 수 있다. 이를 위해 받침판의 면적은 배터리 장치(20)나 휴대기기(30)의 크기보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 도 3을 참조하여 후술하는 바와 같이, 무선 전력 전달 장치(10)의 1차 코일(15)은 받침판의 윗면 아래에 골고루 분포하는 다수개의 미세 코일들로 이루어진다. 이때, 미세 코일들은 받침판 아래에서 중심부보다 바깥쪽으로 갈수록 더 조밀한 간격으로 직렬 배치된다.In the wireless power transmission apparatus 10 (that is, the upper surface of the support plate), a plurality of battery devices 20 or portable devices 30 may be placed together and charged. To this end, the area of the support plate is preferably larger than the size of the battery device 20 or the portable device (30). In addition, as will be described later with reference to Figure 3, the primary coil 15 of the wireless power transmission device 10 is composed of a plurality of fine coils evenly distributed under the upper surface of the support plate. At this time, the fine coils are arranged in series at closer densities from the base plate toward the outside than the center portion.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전달 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a wireless power transmission device and a wireless charging system using the same according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 무선 전력 전달 장치(10)는 제1 정류부(12), 제1 레귤레이터(13), 고주파 발생회로(14), 1차 코일(15)로 구성된다. 이러한 구성요소들(12~15)은 모두 전술한 받침판 내부에 형성되며, 특히 1차 코일(15)은 받침판 윗면의 바로 아래에 위치한다. 한편, 배터리 장치(20)는 2차 코일(21), 제2 정류부(22), 제2 레귤레이터(23), 배터리(24)로 구성된다. 전술한 바와 같이 배터리 장치(20)는 휴대기기(도 1의 30)에 장착된 상태이거나 별도로 분리된 상태이다. 또한, 도 4를 참조하여 후술하는 바와 같이, 2차 코일(21), 제2 정류부(22), 제2 레귤레이터(23)는 효율적인 공간 활용을 위해 동일 층에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 2, the wireless power transmission apparatus 10 includes a first rectifier 12, a first regulator 13, a high frequency generator circuit 14, and a primary coil 15. These components 12 to 15 are all formed inside the support plate described above, and in particular, the primary coil 15 is located just below the upper surface of the support plate. Meanwhile, the battery device 20 includes a secondary coil 21, a second rectifier 22, a second regulator 23, and a battery 24. As described above, the battery device 20 is mounted on the portable device (30 of FIG. 1) or is in a separate state. In addition, as described below with reference to FIG. 4, the secondary coil 21, the second rectifier 22, and the second regulator 23 may be disposed on the same layer for efficient space utilization.

무선 전력 전달 장치(10)는 외부 상용 전원(40)을 이용하여 1차 코일(15)에 자계를 발생시키고, 배터리 장치(20)는 1차 코일(15)에서 발생한 자계에 의해 2차 코일(21)에 생성된 유도전류를 제2 정류부(22)와 제2 레귤레이터(23)를 경유하여 배터리(24)에 제공한다. 무선 전력 전달 장치(10)에 공급되는 외부전원은 주로 상용 교류전원(40)이지만, 경우에 따라 직류전원일 수도 있다. 도 2의 실시예는 전자의 경우이다.The wireless power transmission device 10 generates a magnetic field in the primary coil 15 by using an external commercial power supply 40, and the battery device 20 generates the secondary coil by the magnetic field generated in the primary coil 15. The induced current generated in 21 is passed through the second rectifier 22 and the second regulator 23. It is provided to the battery 24. The external power supplied to the wireless power transmission device 10 is mainly a commercial AC power supply 40, but may be a DC power supply in some cases. 2 is the case of the former.

무선 전력 전달 장치(10)는 상용 교류전원(40)에 연결되어 교류전류를 공급받는다. 제1 정류부(12)는 이 교류전류를 입력받아 직류전류로 변환하여 출력한다. 제1 레귤레이터(13)는 제1 정류부(12)가 출력한 직류전류를 입력받아 전압을 안정화시켜 출력한다. 고주파 발생회로(14)는 제1 레귤레이터(13)가 출력한 직류전류를 공급받아 고주파 교류전류로 변환하여 출력한다. 1차 코일(15)은 고주파 발생회로(14)가 출력한 교류전류를 입력받아 자계를 발생시킨다.The wireless power transmission device 10 is connected to a commercial AC power source 40 to receive an AC current. The first rectifier 12 receives the AC current, converts the DC current, and outputs the DC current. The first regulator 13 receives a DC current output from the first rectifying unit 12 and stabilizes and outputs a voltage. The high frequency generation circuit 14 receives a direct current output from the first regulator 13, converts the high frequency alternating current into an output, and outputs the high frequency alternating current. The primary coil 15 receives an alternating current output from the high frequency generation circuit 14 to generate a magnetic field.

한편, 무선 전력 전달 장치(10)에 공급되는 외부전원이 고주파 발생회로(14)를 구동시키기에 적절한 직류전원일 경우, 외부전원으로부터 공급된 직류전류는 바로 고주파 발생회로(14)로 제공된다. 이때는 제1 정류부(12)와 제1 레귤레이터(13)가 불필요해진다.On the other hand, when the external power supplied to the wireless power transmission device 10 is a DC power supply suitable for driving the high frequency generation circuit 14, the DC current supplied from the external power supply is directly provided to the high frequency generation circuit 14. At this time, the first rectifying part 12 and the first regulator 13 become unnecessary.

무선 전력 전달 장치(10)의 1차 코일(15)에서 자계가 발생하면, 배터리 장치(20)의 2차 코일(21)은 1차 코일(15)에서 발생한 자계에 의해 유도전류를 생성한다. 제2 정류부(22)는 2차 코일(21)에서 생성된 유도전류를 입력받아 직류전류로 변환하여 출력하고, 제2 레귤레이터(23)는 제2 정류부(22)가 출력한 직류전류를 입력받아 전압을 안정화시켜 출력한다. 배터리(24)는 제2 레귤레이터(23)가 출력한 직류전류를 공급받는다.When a magnetic field is generated in the primary coil 15 of the wireless power transmission device 10, the secondary coil 21 of the battery device 20 generates an induced current by the magnetic field generated in the primary coil 15. The second rectifier 22 receives the induced current generated by the secondary coil 21 and converts the DC current into a DC current, and the second regulator 23 receives the DC current output by the second rectifier 22. The voltage is stabilized and output. The battery 24 is supplied with a DC current output from the second regulator 23.

이상과 같이, 본 발명의 무선 충전 방식은 무선 전력 전달 장치(10)의 1차 코일(15)에 발생한 자계에 의해 배터리 장치(20)의 2차 코일(21)에서 유도전류가 생성되어 배터리(24)에 충전되는 방식이다.As described above, in the wireless charging method of the present invention, an induced current is generated in the secondary coil 21 of the battery device 20 by the magnetic field generated in the primary coil 15 of the wireless power transmission device 10, thereby providing a battery ( 24) is charged.

특히, 무선 전력 전달 장치(10)의 1차 코일(15)은 도 3에 도시된 바와 같이 다수개의 미세 코일들로 이루어진다. 이러한 미세 코일들은 각각 균일한 자계를 발생시키면서, 서로 직렬로 연결되어 바깥쪽이 중심부보다 다소 조밀한 간격으로 배치되면서 무선 전력 전달 장치(10)의 받침판 윗면에 자계를 고르게 분포시킨다. 따라서 받침판 윗면에 놓이는 배터리 장치나 휴대기기의 위치, 크기, 형태, 개수에 상관없이 충전을 구현할 수 있다.In particular, the primary coil 15 of the wireless power transfer device 10 is composed of a plurality of fine coils as shown in FIG. Each of these fine coils generates a uniform magnetic field, and is connected in series with each other to distribute the magnetic field evenly on an upper surface of the support plate of the wireless power transmission apparatus 10 while the outside is disposed at a more dense interval than the center portion. Therefore, charging can be implemented regardless of the location, size, shape, and number of battery devices or mobile devices placed on the upper surface of the support plate.

한편, 배터리 장치(20)의 2차 코일(21)은 도 4에 도시된 바와 같이 수회 내 지 수십회 감겨진 단일 코일로 이루어진다. 무선 전력 전달 장치(10)에 비하여 배터리 장치(20)의 내부 공간이 상대적으로 작기 때문에, 2차 코일(21)은 1차 코일(15)처럼 여러 개의 미세 코일로 이루어지기도 어려울 뿐만 아니라, 굳이 1차 코일(15)과 같은 배치를 따를 이유도 없다. 다만, 2차 코일(21)의 축 방향은 1차 코일(15)의 축 방향과 동일하다. 아울러, 배터리 장치(20)의 내부 공간에는 전술한 제2 정류(22)나 제2 레귤레이터(23)와 같은 전자회로도 2차 코일(21)과 동일 층에 형성될 수 있다. 도 4에서 참조번호 25번은 단자를 나타내는데, 이 단자는 휴대기기의 외부로 노출되는 단자가 아니라 배터리 장치(20)가 휴대기기에 장착될 때 휴대기기의 내부회로와 연결되는 단자이다.On the other hand, the secondary coil 21 of the battery device 20 is composed of a single coil wound several times to several tens, as shown in FIG. Since the internal space of the battery device 20 is relatively smaller than that of the wireless power transmission device 10, the secondary coil 21 may not only be made of several fine coils like the primary coil 15, There is no reason to follow the same arrangement as the difference coil 15. However, the axial direction of the secondary coil 21 is the same as the axial direction of the primary coil 15. In addition, an electronic circuit such as the second rectifier 22 or the second regulator 23 may also be formed on the same layer as the secondary coil 21 in the internal space of the battery device 20. In FIG. 4, reference numeral 25 denotes a terminal, which is not a terminal exposed to the outside of the portable device, but a terminal connected to an internal circuit of the portable device when the battery device 20 is mounted on the portable device.

지금까지 실시예를 통하여 본 발명에 따른 무선 전력 전달 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템에 대하여 설명하였다. 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.So far, the wireless power transmission apparatus and the wireless charging system using the same according to the present invention have been described through the embodiments. In the present specification and drawings, preferred embodiments of the present invention have been disclosed, and although specific terms have been used, these are merely used in a general sense to easily explain the technical contents of the present invention and to help the understanding of the present invention. It is not intended to limit the scope. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전달 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템을 나타내는 사시도.1 is a perspective view showing a wireless power transmission device and a wireless charging system using the same according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전달 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템을 나타내는 블록도.Figure 2 is a block diagram showing a wireless power delivery device and a wireless charging system using the same according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 무선 전력 전달 장치의 1차 코일 배치를 나타내는 개략도.3 is a schematic diagram showing a primary coil arrangement of the wireless power transmission device shown in FIG.

도 4는 도 2에 도시된 배터리 장치의 2차 코일 및 전자회로 배치를 나타내는 개략도.4 is a schematic diagram showing a secondary coil and an electronic circuit arrangement of the battery device shown in FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10: 무선 전력 전달 장치 12: 제1 정류부10: wireless power transmission device 12: first rectifying unit

13: 제1 레귤레이터 14: 고주파 발생회로13: 1st regulator 14: High frequency generation circuit

15: 1차 코일 20: 배터리 장치15: primary coil 20: battery unit

21: 2차 코일 22: 제2 정류부21: secondary coil 22: second rectifier

23: 제2 레귤레이터 24: 배터리23: second regulator 24: battery

25: 단자 30: 휴대기기25: terminal 30: mobile device

40: 교류전원40: AC power

Claims (8)

윗면을 구비하는 자계 발생 장치 받침판;A magnetic field generating device support plate having a top surface; 상기 받침판 내부에 형성되고, 직류전류를 입력받아 고주파 교류전류로 변환하여 출력하는 고주파 발생회로;A high frequency generating circuit formed inside the support plate and receiving a DC current and converting the same into a high frequency AC current; 상기 받침판 내부에 형성되고, 상기 고주파 발생회로가 출력한 상기 교류전류를 입력받아 자계를 발생시키는 1차 코일;A primary coil formed inside the support plate and receiving the AC current output from the high frequency generation circuit to generate a magnetic field; 을 포함하며, 상기 1차 코일은 각각 균일한 자계를 발생시키는 다수개의 미세 코일들이 바깥쪽으로 갈수록 점점 조밀한 간격으로 직렬 배치된 것을 특징으로 하는 무선 전력 전달 장치.The primary coil is a plurality of fine coils each of which generates a uniform magnetic field are wireless power transfer apparatus characterized in that arranged in series at increasingly closer intervals toward the outside. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 받침판 내부에 형성되고, 상용 교류전류를 입력받아 직류전류로 변환하여 출력하는 제1 정류부;A first rectifying unit formed inside the support plate and receiving a commercial AC current and converting the same into a DC current; 상기 받침판 내부에 형성되고, 상기 제1 정류부가 출력한 상기 직류전류를 입력받아 전압을 안정화시켜 출력하는 제1 레귤레이터;A first regulator formed inside the support plate and configured to receive the DC current output from the first rectifier and stabilize the voltage; 를 더 포함하며, 상기 고주파 발생회로가 입력받는 상기 직류전류는 상기 제1 레귤레이터가 출력한 직류전류인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전달 장치.And a direct current received by the high frequency generation circuit is a direct current output by the first regulator. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 받침판의 상기 윗면은 중앙부가 편평하고 가장자리부가 상기 중앙부로부터 바깥쪽으로 상향 경사진 것을 특징으로 하는 무선 전력 전달 장치.The upper surface of the support plate is a wireless power transfer device, characterized in that the center portion is flat and the edge portion is inclined upwardly outward from the center portion. 윗면을 구비하는 받침판과, 상기 받침판 내부에 형성되고 직류전류를 입력받아 고주파 교류전류로 변환하여 출력하는 고주파 발생회로와, 상기 받침판 내부에 형성되고 상기 고주파 발생회로가 출력한 상기 교류전류를 입력받아 자계를 발생시키는 1차 코일로 이루어지는 무선 전력 전달 장치;A support plate having an upper surface, a high frequency generation circuit formed inside the support plate to receive a DC current and converting the same into a high frequency AC current, and receiving the AC current formed in the support plate and output by the high frequency generation circuit. A wireless power transmission device comprising a primary coil for generating a magnetic field; 상기 받침판의 상기 윗면에 놓이며, 상기 1차 코일에서 발생하는 자계에 의해 유도전류를 생성하는 2차 코일과, 상기 2차 코일에서 생성된 유도전류를 입력받아 직류전류로 변환하여 출력하는 제2 정류부와, 상기 제2 정류부가 출력한 상기 직류전류를 입력받아 전압을 안정화시켜 출력하는 제2 레귤레이터와, 상기 제2 레귤레이터가 출력한 상기 직류전류를 공급받는 배터리로 이루어지는 하나 이상의 배터리 장치;A second coil disposed on the upper surface of the support plate and configured to generate an induced current generated by the magnetic field generated by the primary coil, and to convert the induced current generated from the secondary coil into a direct current; At least one battery device including a rectifier, a second regulator configured to receive the DC current output from the second rectifier, stabilize the voltage, and output the stabilized voltage; and a battery supplied with the DC current output by the second regulator; 를 포함하며, 상기 2차 코일의 축 방향은 상기 1차 코일의 축 방향과 동일하고, 상기 1차 코일은 각각 균일한 자계를 발생시키는 다수개의 미세 코일들이 바깥쪽으로 갈수록 점점 조밀한 간격으로 직렬 배치된 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템.The axial direction of the secondary coil is the same as the axial direction of the primary coil, the primary coil is a plurality of fine coils each of which generates a uniform magnetic field arranged in series at increasingly closer intervals toward the outside Wireless charging system characterized in that. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 무선 전력 전달 장치는, 상기 받침판 내부에 형성되고 상용 교류전류를 입력받아 직류전류로 변환하여 출력하는 제1 정류부와, 상기 받침판 내부에 형성되고 상기 제1 정류부가 출력한 상기 직류전류를 입력받아 전압을 안정화시켜 출력하는 제1 레귤레이터를 더 포함하며, 상기 고주파 발생회로가 공급받는 상기 직류전류는 상기 제1 레귤레이터가 출력한 직류전류인 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템.The wireless power transmission device includes a first rectifying unit formed inside the support plate and receiving a commercial AC current and converting the same into a DC current, and receiving the DC current formed inside the support plate and output by the first rectifying unit. And a first regulator for stabilizing and outputting a voltage, wherein the DC current supplied by the high frequency generation circuit is a DC current output by the first regulator. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 받침판의 상기 윗면은 중앙부가 편평하고 가장자리부가 상기 중앙부로부터 바깥쪽으로 상향 경사진 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템.The top surface of the base plate is a wireless charging system, characterized in that the center portion is flat and the edge portion is inclined upward outward from the center portion. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 배터리 장치는 휴대기기에 장착되거나 분리된 상태로 상기 받침판의 상기 윗면에 놓이는 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템.The battery device is a wireless charging system, characterized in that placed on the upper surface of the support plate in a state of being mounted on or detached from a portable device. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 받침판의 면적은 상기 배터리 장치나 상기 휴대기기의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템.Wireless charging system, characterized in that the area of the support plate is larger than the size of the battery device or the portable device.
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