KR20090106965A

KR20090106965A - 무접점 충전시스템

Info

Publication number: KR20090106965A
Application number: KR1020080032912A
Authority: KR
Inventors: 전병옥
Original assignee: 실버레이 주식회사
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2009-10-12

Abstract

본 발명은 무접점 충전시스템에 관한 것으로, 특히, 무접점 충전방식을 적용하는 전기기기의 구조를 단순화하면서도 충전과정에서 전기기기를 충전기몸체에 견고하게 고정하여 충전효율을 향상시킬 수 있는 무접점 충전시스템을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 무접점 충전시스템는, 전기적인 무접점 방식으로 전기기기에 구비된 충전지를 충전하도록, 충전기몸체측에 구성되어 자기장을 형성하여 충전 전력을 유도하는 1차 코일부, 1차 코일부를 구동하여 자기장이 형성되도록 하는 충전전력공급회로부, 상기 1차 코일부와 자기적으로 연결되어 유도기전력을 생성하는 2차 코일부, 상기 2차 코일부의 유도기전력을 근거하여 상기 충전지를 충전시킬 정전압과 정전류를 생성하는 충전회로부를 구비한 무접점 충전시스템에 있어서, 상기 전기기기측과 상기 충전기몸체측 중에서 어느 하나에 설치되어 자력을 발생하는 영구자석부재와; 상기 영구자석부재의 자력에 의해 서로 접속되도록 상기 영구자석부재와 대응하는 상기 전기기기측 또는 상기 충전기몸체측 중에서 어느 하나에 설치되는 자성체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다

무접점, 충전시스템, 영구자석부재, 전자석

Description

무접점 충전시스템 {SYSTEM FOR CONTACTLESS CHARGE}

본 발명은 무접점 충전시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무접점 충전방식을 적용하는 전기기기의 구조를 단순화하면서도 충전과정에서 전기기기를 충전기몸체에 견고하게 고정하여 충전효율을 향상시킬 수 있는 무접점 충전시스템에 관한 것이다.

전기를 동력원으로 하는 전기장치, 통신기기, 전자기기 등은 전원공급원으로부터 연결되는 케이블이 구비되어 있지만, 휴대나 사용상의 편의성을 도모하기 위해 가정용 전기장치, 통신기기 등(이하 '전기기기' 라 통칭한다)은 대부분 충전식 배터리(이하, 충전지라 한다)를 내장하고 무접점 충전시스템에 의해 전원을 충전하여 사용하는 것이 일반적이다.

예컨대, 가정용 전기장치로서 널리 이용되고 있는 전동 칫솔의 경우에는 양치질을 수행하는 과정에서 반복적인 상하좌우 운동을 실시하여야 하고 비교적 한정된 구강 내부의 좁은 공간에서 이루어지므로 전원을 공급하기 위해 케이블이 설치되어 있을 경우 사용과정에서 불편함을 초래하게 되어 무접점 충전시스템을 채용하고 있다.

무접점 충전시스템은 2차 코일, 재충전 가능한 충전지, 충전지의 충전상태를 제어하는 충전회로부를 칫솔몸체측에 구비하고, 2차 코일에 충전전력을 유도하기 위한 1차 코일, 외부의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류회로, 직류 전압에 의해 1차 코일을 구동하기 위한 구동 전력을 생성하는 충전전력공급회로를 충전기몸체측에 구비한다.

그리고, 충전기몸체(10)에는 도1에 도시된 바와 같이 충전과정에서 칫솔몸체(20)가 전도되지 않고 직립된 상태를 유지할 수 있도록 하기 위한 지지축(11)이 돌출되어 있고, 이 지지축(11)의 둘레에 1차 코일(40)이 링 형상으로 배치되어 있으며, 칫솔몸체의 저부에는 지지축에 끼워지는 끼움홈(21)이 요입되어 있고 이 끼움홈(21)의 둘레로 2차 코일(30)이 링 형상으로 배치되어 있다.

이에 따라, 전동칫솔의 손잡이 부분을 형성하는 칫솔몸체(20)는 끼움홈(21)과 그 둘레에 2차 코일(30)에 배치되어야 하므로 그 외경이 매우 커지게 된다. 이러한, 칫솔몸체(20)의 외경 증가는 전동칫솔의 전체 외관을 필요 이상으로 커지게하여 사용상에 불편함을 초래할 뿐만 아니라 상품성을 해치는 주요 원인으로 작용되고 있다.

이러한 전동칫솔 외에도, 무접점 충전방식을 채용하는 전기기기는 충전과정에서 작은 외력에도 전기기기가 충전기몸체로부터 쉽게 이탈되므로 충전효율이 저하되거나, 심할 경우에는 전혀 충전작용이 수행되지 않은 공통적인 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 착안한 것으로, 무접점 충전방식을 적용하는 전기기기의 구조를 단순화하면서도 충전과정에서 전기기기를 충전기몸체에 견고하게 고정하여 충전효율을 향상시키고 안전성과 상품성이 향상되도록 한 무접점 충전시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 무접점 충전시스템은, 전기적인 무접점 방식으로 전기기기에 구비된 충전지를 충전하도록, 충전기몸체측에 구성되어 자기장을 형성하여 충전 전력을 유도하는 1차 코일부, 1차 코일부를 구동하여 자기장이 형성되도록 하는 충전전력공급회로부, 상기 1차 코일부와 자기적으로 연결되어 유도기전력을 생성하는 2차 코일부, 상기 2차 코일부의 유도기전력을 근거하여 상기 충전지를 충전시킬 정전압과 정전류를 생성하는 충전회로부를 구비한 무접점 충전시스템에 있어서, 상기 전기기기측과 상기 충전기몸체측 중에서 어느 하나에 설치되어 자력을 발생하는 영구자석부재와; 상기 영구자석부재의 자력에 의해 서로 접속되도록 상기 영구자석부재와 대응하는 상기 전기기기측 또는 상기 충전기몸체측 중에서 어느 하나에 설치되는 자성체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 영구자석부재는 상기 충전기몸체측에 설치되고 신축성 패드에 자석 입자가 포함된 고무자석패드로 구성되고, 상기 1차 코일부은 상기 고무자석패드의 저부에 도전선 선재에 의해 원추형으로 감김, 형성되어 상기 전기기기의 안착시에 수 축되면서 충격력이 흡수되도록 될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 무접점 충전시스템은, 전기적인 무접점 방식으로 전기기기에 구비된 충전지를 충전하도록, 충전기몸체측에 구성되어 자기장을 형성하여 충전 전력을 유도하는 1차 코일부, 1차 코일부를 구동하여 자기장이 형성되도록 하는 충전전력공급회로부, 상기 1차 코일부와 자기적으로 연결되어 유도기전력을 생성하는 2차 코일부, 상기 2차 코일부의 유도기전력을 근거하여 상기 충전지를 충전시킬 정전압과 정전류를 생성하는 충전회로부를 구비한 무접점 충전시스템에 있어서, 상기 충전지에 충전된 전압을 측정하는 충전지전압측정부; 상기 전기기기가 상기 충전기몸체측에 선택적으로 고정되도록 자력이 생성 또는 소멸되는 전자석; 상기 전자석이 착탈되도록 상기 충전기몸체측에 형성되는 자성체; 및 상기 충전지전압측정부의 측정결과에 기초하여 상기 충전지의 충전을 제어하는 동시에 상기 충전지의 충전과정에서 자력을 발생하여 상기 전기기기를 상기 충전기몸체측에 고정되도록 하고, 상기 충전지가 완전 충전된 상태에서 자력이 소멸되도록 상기 전자석의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 무접점 충전시스템은, 전기적인 무접점 방식으로 전기기기에 구비된 충전지를 충전하도록, 충전기몸체측에 구성되어 자기장을 형성하여 충전 전력을 유도하는 1차 코일부, 1차 코일부를 구동하여 자기장이 형성되도록 하는 충전전력공급회로부, 상기 1차 코일부와 자기적으로 연결되어 유도기전력을 생성하는 2차 코일부, 상기 2차 코일부의 유도기전력을 근거하여 상기 충전지를 충전시킬 정전압과 정전류를 생성하는 충전회로부를 구비한 무접점 충전시스템에 있어서, 상기 충전지에 충전된 전압을 측정하는 충전지전압측정부; 상기 충전지전압측정부의 측정결과에 기초하여 상기 충전지의 충전을 제어하는 2차측 제어부; 상기 2차측 제어부의 제어하에 상기 충전기의 충전상태 신호를 송신하도록 상기 전기기기측에 구성되는 송신부; 상기 송신부로부터 충전상태 신호를 수신받기 위해 상기 충전기몸체측에 구성되는 수신부; 상기 충전기몸체에 구성되어 상기 전기기기가 상기 충전기몸체측에 선택적으로 고정되도록 자력이 생성 또는 소멸되는 전자석; 상기 전자석이 착탈되도록 상기 전기기기측에 구성되는 자성체; 및 상기 수신부에 수신된 충전상태 신호에 근거로 상기 충전지의 충전과정에서 자력을 발생하여 상기 전기기기를 상기 충전기몸체측에 고정되도록 하고, 상기 충전지가 완전 충전된 상태에서는 자력이 소멸되도록 상기 전자석의 구동을 제어하는 1차측 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 충전전력공급회로부는, 상용 교류전압을 직류전압으로 정류하는 1차 정류기와; 상기 1차 정류기에 의해 정류된 직류전압을 이용하여 고주파 교류전압 펄스를 생성하고 상기 1차 코일부에 인가하는 구동회로를 포함할 수 있다.

상기 충전회로부는, 상기 2차 코일부의 출력단에 접속되어 유도된 교류전압 펄스를 소정 레벨의 직류로 평활화하는 2차 정류기와; 상기 2차 정류기에 의해 평활화된 직류전압을 충전지에 충전할 정전압과 정전류로 생성하는 정전압/정전류 회로를 포함할 수 있다.

여기서, 서로 접촉되는 상기 전기기기와 상기 충전기몸체의 접촉면상에는 미 세한 다수의 요철부가 형성되어 충전과정에서 상기 1차 및 2차 코일부로부터 생성되는 열기가 공냉방식에 의해 냉각되도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 전기기기는 하측부분의 직경이 최소화되도록, 권취두께가 감소되도록 코일을 상하방향으로 고르게 감아서 상기 2차 코일부를 길게 형성하고, 상기 충전기몸체는 전기기기의 하측부분이 삽입되도록 설치홈부가 요입, 형성되고, 상기 설치홈부의 둘레에 상기 2차 코일부와 대응하도록 상기 1차 코일부가 형성될 수 있다.

상기 충전지는 재충전이 가능한 리듐 이온 전지로 구성하되, 선형으로 형성된 전지층과, 이 전지층의 외부에 피복되는 고분자 폴리머층으로 구성될 수 있다.

상기 선형으로 형성된 충전지는 섬유사와 함께 편직 또는 제직되어 천 형태로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 충전지는 재충전이 가능한 리듐 이온 전지로 구성하되, 시트 형태로 형성된 전지층과, 이 전지층의 외부에 피복되는 고분자 폴리머층으로 구성될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 무접점 충전시스템에 의하면, 영구자석부재 또는 전자석에 의해 충전지를 구비한 전기기기를 충전기몸체에 안정되게 고정할 수 있으므로 사용상의 편의성이 향상되고, 충전효율을 향상시킬 수 있다.

그리고, 전동칫솔과 같은 전기기기의 외관 구조를 단순화 및 경량화할 수 있는 있으므로 제조원가의 절감과 상품성을 향상시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도1 내지 도8에 의거하여 상세히 설명하고, 도1 내지 도8에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

첨부도면 도2는 본 발명에 따른 무접점 충전시스템의 기술적 사상을 설명하기 위한 블럭도, 도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무접점 충전시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도2 및 도3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 무접점 충전시스템은, 전기적인 무접점 방식으로 전기기기(100)에 구비된 충전지(110)를 충전하도록, 충전기몸체(200)측에 구성되는 1차 코일부(210) 및 충전전력공급회로부(220)와, 전기기기(100)측에 구성되는 2차 코일부(120) 및 충전회로부(130)와, 전기기기(100)측과 충전기몸체(200)측 중에서 어느 하나에 설치되어 자력을 발생하는 영구자석부재(230)와, 영구자석부재의 자력에 의해 서로 접속되도록 영구자석부재와 대응하는 전기기기측 또는 상기 충전기몸체측 중에서 어느 하나에 설치되는 자성체(140)를 구비한다. 본 실시예에서는 충전기몸체측에 영구자석부재를 구성하고, 전기기기측에 자성체를 구성하였다.

상기 1차 코일부(210) 및 2차 코일부(120)는 자기적으로으로 상호 연결되는 것으로, 1차 코일부(210)는 충전기몸체측에 구성되어 자기장을 형성하여 충전 전력 을 유도하고, 2차 코일부(120)는 1차 코일부(210)와 자기적으로 연결되어 유도기전력을 생성한다.

상기 충전전력공급회로부(220)는 1차 코일부(210)를 구동하여 자기장이 형성되도록 하는 구성으로, 상용 교류전압(a)을 직류전압으로 정류하는 1차 정류기(240)와, 1차 정류기에 의해 정류된 직류전압을 이용하여 고주파 교류전압 펄스를 생성하고 이를 1차 코일부(210)에 인가하는 구동회로(미도시)를 포함한다. 그리고, 구동회로는 상세하게 도시하지는 않았으나 무접점 충전회로에 널리 알려진 통상의 기술로서, 예컨대, 직류전압을 상용 주파수 이상의 고주파 교류전압으로 발진하는 고주파발진회로, 변조된 고주파 교류전압을 1차 코일부(210)에 인가하는 드라이브회로, 및 펄스폭변조(pulse width modulation) 신호발생기를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 충전회로부(130)는 2차 코일부(120)의 유도기전력을 근거하여 충전지(110)를 충전시킬 정전압과 정전류를 생성하는 구성으로, 상기 2차 코일부(120)의 출력단에 접속되어 유도된 교류전압 펄스를 소정 레벨의 직류로 평활화하는 2차 정류기(150)와, 상기 2차 정류기에 의해 평활화된 직류전압을 충전지(110)에 충전할 정전압과 정전류로 생성하는 정전압/정전류 회로(미도시)를 포함하여 구성할 수 있다. 이러한, 충전회로부(130)는 전술한 것에 제한되는 것이 아니라 동일한 동작을 수행하도록 마련되는 공지의 회로들이 적용될 수 있을 것이다.

상기 충전지(110)는 재충전이 가능한 2차 전지로서 리듐 이온 전지로 구성할 수 있다. 외관 형태는 원판, 환봉 형상과 같은 통상의 형태로 구성할 수도 있지만, 전기기기의 직경을 최소화할 수 있도록 공지의 리듐 이온 전지 제조기술에 의해 작은 직경을 갖는 선형으로 구성할 수 있다. 이러한, 선형의 충전지(110)는 선형 구조의 전지층(電池層)과, 이 전지층의 외부에 피복되는 고분자 폴리머층으로 구성된다.

이와 같이, 선형으로 형성된 상기 충전지(110)는 섬유사와 함께 편직 또는 제직되어 편물이나 직물 형태의 천으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 충전지(110)는 재충전이 가능한 리듐 이온 전지로 구성하되, 시트 형태로 형성할 수 있다. 즉, 필름 형태로 형성된 전지층의 외부에 고분자 폴리머층을 피복하여 시트 형태로 구성한다.

상기와 같이 충전지(110)를 천 형태 또는 시트형태로 형성하게 되면 스마트 의류(지능형 의류)의 충전시스템으로 편리하게 적용할 수 있을 것이다. 즉, 스마트 의류에 구비되는 각종 전자기기에 전원을 공급하는 충전지(110)를 천 형태 또는 시트 형태로 형성하게 되면 의류로서의 착용감과 활동성을 충분히 확보할 수 있다.

아울러, 상기 충전지(110)에는 과전압이나 과전류를 차단하기 위한 보호회로를 구비한다.

도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무접점 충전시스템의 제1 변형예를 설명하기 위한 도면으로서, 보다 구체적으로는 전기기기와 충전기몸체(200)의 접속측 단면을 개략적으로 도시한 것이다.

무접점 충전시스템은 도4에 도시된 바와 같이 충전을 위해 전기기기를 충전기몸체(200)에 설치하는 과정에서 전기기기에 인가되는 충격력을 흡수할 수 있도 록, 영구자석부재와 1차 코일부(210)를 신축성을 갖도록 구성한다.

즉, 영구자석부재는 신축성 패드에 자석 입자가 포함된 고무자석패드로 구성되어 충전기몸체(200)측에 설치되고, 1차 코일부(210)는 고무자석패드의 저부에 도전선 선재(코일)에 의해 원추형으로 감김, 형성되어 전기기기의 안착시에 수축되면서 충격력을 흡수하도록 구성된다.

도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무접점 충전시스템의 제2 변형예를 나타내는 도면으로서, 이에 나타난 바와 같이, 서로 접촉되는 전기기기와 충전기몸체(200)의 접촉면상에는 미세한 다수의 요철부(190,290)가 형성된다. 이러한, 요철부는 전기기기의 충전과정에서 1차 및 2차 코일부(120)로부터 발생되는 열기의 방출이 용이하게 이루어지도록 하여 충전효율을 향상시키게 된다.

도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무접점 충전시스템의 제3 변형예를 설명하기 위한 도면으로서, 더 구체적으로는 전기기기와 충전기몸체(200)의 접속측 요부 단면을 개략적으로 도시한 것이다.

도6을 참조하면, 제1 실시예의 제3 변형예에 따른 무접점 충전시스템은 전동칫솔과 같은 전기기기의 하측부분, 즉 손잡이 부분의 직경을 최소화함으로써, 사용상의 편의성과 상품성을 향상시키도록 한 것이다.

즉, 전기기기의 하측부분에 형성되는 2차 코일부(120)는 종래(링 형상으로 코일이 감김된 구조)와 달리 코일의 권취두께가 감소되도록 코일이 상하방향으로 고르게 감겨져 길게 형성된다.

그리고, 충전기몸체(200)는 전기기기의 하측부분이 삽입되도록 설치홈부 (250)가 요입되어 있고, 이 설치홈부(250)의 둘레에 2차 코일부(120)와 대응하도록 1차 코일부(210)가 형성되어 있다.

한편, 전술한 제1 실시예에 따른 무접점 충전시스템에 의하면, 전기기기에 구비된 충전지(110)에 충전작업을 시행하는 과정에서 영구자석부재와 자성체가 서로 자력에 의해 접속되면서 전기기기를 충전기몸체(200)측에 견고하게 고정한다.

이에 따라, 1차 코일부(210)와 2차 코일부(120)는 안정된 자기적 커플링을 형성하게 되므로 종래와 같이 전기기기에 끼움홈을 형성하거나 충전기몸체(200)에 지지축을 형성하지 않더라도 효과적인 충전동작을 수행할 수 있다.

도7는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무접점 충전시스템을 설명하기 위한 블럭도로서, 제1 실시예와 유사한 구성에 대하여는 동일부호를 부여하여 설명한다.

도7을 참조하면, 제2 실시예에 따른 무접점 충전시스템은 자기장을 형성하여 충전 전력을 유도하는 1차 코일부(210)와, 1차 코일부(210)를 구동하여 자기장이 형성되도록 하는 충전전력공급회로부(220)를 충전기몸체측에 구성하고, 1차 코일부(210)와 자기적으로 연결되어 유도기전력을 생성하는 2차 코일부(120), 2차 코일부(120)의 유도기전력을 근거하여 충전시킬 정전압과 정전류를 생성하는 충전회로부(130), 및 이 충전회로부(130)에 의해 충전되는 충전지(110)를 전기기기측에 구비한다.

그리고, 전기기기측에는 충전지(110)에 충전된 전압을 측정하는 충전지전압측정부(160)와, 전기기기가 상기 충전기몸체(200)측에 선택적으로 고정되도록 자력이 생성 또는 소멸되는 전자석(170)과, 이 전자석과 충전회로부(130)의 구동을 제 어하기 위한 제어부(180)를 더 구비한다.

제어부(180)는 충전지전압측정부(160)의 측정결과에 기초하여 충전지(110)의 충전을 제어하는 동시에 상기 충전지(110)의 충전과정(충전이 진행중인 상태)에서 자력을 발생하여 전기기기를 충전기몸체(200)측에 고정되도록 하고, 충전지(110)가 완전 충전된 상태에서 자력이 소멸되도록 전자석의 구동을 제어한다.

또한, 충전기몸체(200)측에는 전자석이 착탈되도록 형성되는 자성체를 구비한다.

아울러, 본 발명의 제2 실시예에서 충전전력공급회로부(220), 충전회로부(130) 등의 세부구성은 전술한 제1 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략하고, 제1 실시예의 변형예에 나타난 구성들도 제2 실시예에서도 동일하게 적용할 수 있다.

한편, 전술한 제2 실시예에 따른 무접점 충전시스템의 작용을 간략하게 설명하면, 전기기기에 구비된 충전지(110)에 충전이 진행중인 경우에는 해당 신호가 충전지전압측정부(160)로부터 제어부로 인가되고, 이에 따라, 제어부는 전자석을 구동하여 자성체와 접속되도록 함으로써, 전기기기를 충전기몸체(200)측에 견고하게 고정한다.

그리고, 충전지(110)의 충전이 완료되면 충전지전압측정부(160)로부터 완전충전상태 신호가 제어부에 인가되고, 제어부는 전자석의 구동을 정지하여 전기기기의 구속상태를 해제함으로써, 과충전이나 불필요한 전력의 소모를 방지할 수 있다.

도8는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무접점 충전시스템의 변형예를 설명하기 위한 블럭도이다.

도8에 도시된 바와 같이, 제2 실시예의 변형예에 따른 무접점 충전시스템은 1차 코일부(210), 및 충전전력공급회로부(220)를 충전기몸체측에 구비하고, 2차 코일부(120), 충전회로부(130), 충전지(110), 및 충전지전압측정부(160)를 전기기기측에 구비하되, 전기기기측에 2차측 제어부(181) 및 송신부(182)를 더 구비하고, 충전기몸체(200)측에 1차측 제어부(260), 수신부(270), 및 전자석(280)을 더 구비한다.

2차측 제어부(181)는 충전지전압측정부(160)의 측정결과에 기초하여 충전지(110)의 충전을 제어하는 한편, 충전지전압측정부(160)로부터 인가되는 신호에 따라 충전기의 충전상태 신호가 수신부(270)측으로 송신되도록 송신부(182)를 제어한다.

수신부(270)는 송신부(182)로부터 충전상태 신호를 수신받기 위한 구성이고, 이 수신부(270)에 수신된 충전상태 신호에 근거하여 1차측 제어부(260)는 전자석(280)의 구동을 제어하게 된다. 즉, 수신부(270)에 수신되는 신호가 충전 진행상태 신호일 경우 전자석에 자력을 발생하여 전기기기를 충전기몸체(200)측에 고정되도록 하고, 수신되는 신호가 완전 충전된 상태의 신호일 경우 자력이 소멸되어 전기기기와 충전기몸체(200)의 구속상태가 해제되도록 전자석의 구동을 제어한다.

상기 송신부(182)는 충전상태정보와 같은 베이스밴드 신호를 변조하여 피드백 응답신호를 생성하는 장치로서, 수신부(270)측에 피드백 응답신호를 송신하는 안테나(182a)를 구비한 통상의 무선송신모듈로 구성될 수 있다.

상기 수신부(270)는 피드백 응답신호를 복조하여 충전지(110)의 충전상태정보를 복원하는 장치로서, 송신부(182)의 안테나(182a)로부터 전송되는 피드백 응답신호를 수신하는 안테나(271)를 구비한 통상의 무선수신모듈로 구성될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같은 제2 실시예의 변형예에 따르면, 전자석(280)을 충전기몸체(200)측에 설치하여도 송신부(182)와 수신부(270)에 의해 충전지(110)의 충전상태가 전자석의 구동을 제어하는 1차측 제어부(260)에 인가되므로, 충전기의 완전 충전여부에 따라 전기기기의 고정 및 해제 동작을 수행할 수 있다. 이에 따라, 부피와 중량이 큰 전자석을 충전기몸체(200)에 설치하고, 비교적 부피와 중량이 작은 자성체를 전기기기측에 설치하여 구성할 수 있으므로 전기기기측의 부피와 중량을 최소화하여 사용상의 편의성과 상품성의 향상을 도모할 수 있다.

상술한 바와 같은, 본 발명에 따른 무접점 충전시스템은 전동칫솔을 중심으로 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 전기기기에 적용할 수 있고, 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

도1은 종래 무접점 충전시스템을 구비한 전기기기를 나타내는 도면,

도2는 본 발명에 따른 무접점 충전시스템의 기술적 사상을 설명하기 위한 블럭도,

도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무접점 충전시스템을 설명하기 위한 도면,

도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무접점 충전시스템의 제1 변형예를 설명하기 위한 도면,

도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무접점 충전시스템의 제2 변형예를 나타내는 도면,

도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무접점 충전시스템의 제3 변형예를 설명하기 위한 도면,

도7는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무접점 충전시스템을 설명하기 위한 블럭도,

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100:전자기기 110:충전지

120:2차 코일부 130:충전회로부

140:자성체 150:2차 정류기

160:충전지전압측정부 170,280:전자석

180:제어부 181:2차측 제어부

182:송신부 190,290:요철부

200;충전기몸체 210:1차 코일부

220:충전전력공급회로부 230:영구자석부재

240:1차 정류기 250:설치홈부

260:1차측 제어부 270:수신부

Claims

전기적인 무접점 방식으로 전기기기에 구비된 충전지를 충전하도록, 충전기몸체측에 구성되어 자기장을 형성하여 충전 전력을 유도하는 1차 코일부, 1차 코일부를 구동하여 자기장이 형성되도록 하는 충전전력공급회로부, 상기 1차 코일부와 자기적으로 연결되어 유도기전력을 생성하는 2차 코일부, 상기 2차 코일부의 유도기전력을 근거하여 상기 충전지를 충전시킬 정전압과 정전류를 생성하는 충전회로부를 구비한 무접점 충전시스템에 있어서,

상기 전기기기측과 상기 충전기몸체측 중에서 어느 하나에 설치되어 자력을 발생하는 영구자석부재와;

상기 영구자석부재의 자력에 의해 서로 접속되도록 상기 영구자석부재와 대응하는 상기 전기기기측 또는 상기 충전기몸체측 중에서 어느 하나에 설치되는 자성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전시스템.
제1항에 있어서,

상기 영구자석부재는 상기 충전기몸체측에 설치되고 신축성 패드에 자석 입자가 포함된 고무자석패드로 구성되고,

상기 1차 코일부은 상기 고무자석패드의 저부에 도전선 선재에 의해 원추형으로 감김, 형성되어 상기 전기기기의 안착시에 수축되면서 충격력이 흡수되도록 된 것을 특징으로 하는 무접점 충전시스템.
전기적인 무접점 방식으로 전기기기에 구비된 충전지를 충전하도록, 충전기몸체측에 구성되어 자기장을 형성하여 충전 전력을 유도하는 1차 코일부, 1차 코일부를 구동하여 자기장이 형성되도록 하는 충전전력공급회로부, 상기 1차 코일부와 자기적으로 연결되어 유도기전력을 생성하는 2차 코일부, 상기 2차 코일부의 유도기전력을 근거하여 상기 충전지를 충전시킬 정전압과 정전류를 생성하는 충전회로부를 구비한 무접점 충전시스템에 있어서,

상기 충전지에 충전된 전압을 측정하는 충전지전압측정부;

상기 전기기기가 상기 충전기몸체측에 선택적으로 고정되도록 자력이 생성 또는 소멸되는 전자석;

상기 전자석이 착탈되도록 상기 충전기몸체측에 형성되는 자성체; 및

상기 충전지전압측정부의 측정결과에 기초하여 상기 충전지의 충전을 제어하는 동시에 상기 충전지의 충전과정에서 자력을 발생하여 상기 전기기기를 상기 충전기몸체측에 고정되도록 하고, 상기 충전지가 완전 충전된 상태에서 자력이 소멸되도록 상기 전자석의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전시스템.
전기적인 무접점 방식으로 전기기기에 구비된 충전지를 충전하도록, 충전기몸체측에 구성되어 자기장을 형성하여 충전 전력을 유도하는 1차 코일부, 1차 코일부를 구동하여 자기장이 형성되도록 하는 충전전력공급회로부, 상기 1차 코일부와 자기적으로 연결되어 유도기전력을 생성하는 2차 코일부, 상기 2차 코일부의 유도기전력을 근거하여 상기 충전지를 충전시킬 정전압과 정전류를 생성하는 충전회로 부를 구비한 무접점 충전시스템에 있어서,

상기 충전지에 충전된 전압을 측정하는 충전지전압측정부;

상기 충전지전압측정부의 측정결과에 기초하여 상기 충전지의 충전을 제어하는 2차측 제어부;

상기 2차측 제어부의 제어하에 상기 충전기의 충전상태 신호를 송신하도록 상기 전기기기측에 구성되는 송신부;

상기 송신부로부터 충전상태 신호를 수신받기 위해 상기 충전기몸체측에 구성되는 수신부;

상기 충전기몸체에 구성되어 상기 전기기기가 상기 충전기몸체측에 선택적으로 고정되도록 자력이 생성 또는 소멸되는 전자석;

상기 전자석이 착탈되도록 상기 전기기기측에 구성되는 자성체; 및

상기 수신부에 수신된 충전상태 신호에 근거로 상기 충전지의 충전과정에서 자력을 발생하여 상기 전기기기를 상기 충전기몸체측에 고정되도록 하고, 상기 충전지가 완전 충전된 상태에서는 자력이 소멸되도록 상기 전자석의 구동을 제어하는 1차측 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 충전전력공급회로부는,

상용 교류전압을 직류전압으로 정류하는 1차 정류기와;

상기 1차 정류기에 의해 정류된 직류전압을 이용하여 고주파 교류전압 펄스를 생성하고 상기 1차 코일부에 인가하는 구동회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 충전회로부는,

상기 2차 코일부의 출력단에 접속되어 유도된 교류전압 펄스를 소정 레벨의 직류로 평활화하는 2차 정류기와;

상기 2차 정류기에 의해 평활화된 직류전압을 충전지에 충전할 정전압과 정전류로 생성하는 정전압/정전류 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

서로 접촉되는 상기 전기기기와 상기 충전기몸체의 접촉면상에는 미세한 다수의 요철부가 형성되어 충전과정에서 상기 1차 및 2차 코일부로부터 생성되는 열기가 공냉방식에 의해 냉각되도록 된 것을 특징으로 하는 무접점 충전시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전기기기는 하측부분의 직경이 최소화되도록, 권취두께가 감소되도록 코일을 상하방향으로 고르게 감아서 상기 2차 코일부를 길게 형성하고,

상기 충전기몸체는 전기기기의 하측부분이 삽입되도록 설치홈부가 요입, 형성되고, 상기 설치홈부의 둘레에 상기 2차 코일부와 대응하도록 상기 1차 코일부가 형성되는 것을 특징으로 하는 무접점 충전시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 충전지는 재충전이 가능한 리듐 이온 전지로 구성하되, 선형으로 형성된 전지층과, 이 전지층의 외부에 피복되는 고분자 폴리머층으로 구성된 것을 특징으로 하는 무접점 충전시스템.
제9항에 있어서,

상기 선형으로 형성된 충전지는 섬유사와 함께 편직 또는 제직되어 천 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 무접점 충전시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 충전지는 재충전이 가능한 리듐 이온 전지로 구성하되, 시트 형태로 형성된 전지층과, 이 전지층의 외부에 피복되는 고분자 폴리머층으로 구성된 것을 특징으로 하는 무접점 충전시스템.