KR20130000926A - Design the compact wireless charging coil and nfc antenna - Google Patents
Design the compact wireless charging coil and nfc antenna Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130000926A KR20130000926A KR1020110061746A KR20110061746A KR20130000926A KR 20130000926 A KR20130000926 A KR 20130000926A KR 1020110061746 A KR1020110061746 A KR 1020110061746A KR 20110061746 A KR20110061746 A KR 20110061746A KR 20130000926 A KR20130000926 A KR 20130000926A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- power transmission
- coil
- communication antenna
- near field
- antenna
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
- G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
- G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
- G06K19/07773—Antenna details
- G06K19/07777—Antenna details the antenna being of the inductive type
- G06K19/07779—Antenna details the antenna being of the inductive type the inductive antenna being a coil
- G06K19/07783—Antenna details the antenna being of the inductive type the inductive antenna being a coil the coil being planar
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F5/00—Coils
- H01F5/003—Printed circuit coils
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
-
- 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
- H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
Abstract
Description
본 발명은 무선전력 전달용 코일의 설계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 근거리 통신 안테나와 전력전달용 코일을 같은 공간 내에 제작하여 실장 면적을 작게 하며, 근거리통신에 사용하는 NFC (Near field communication ) 안테나와 무선 전력 전달용 코일간 상호 성능 저하 없이 제작하는 것이다.The present invention relates to a design of a coil for wireless power transmission, and more particularly, a near field communication antenna and a power transmission coil are manufactured in the same space to reduce a mounting area, and an NFC (Near field communication) antenna used for near field communication. It is manufactured without deteriorating mutual performance between the coil and the wireless power transmission coil.
최근 모바일 휴대용 장치, 특히 휴대폰에서 무선 충전 기능 도입과 근거리 통신의 사용성이 매우 커져가는 시점에 있으며 , 근거리통신과 무선 충전을 위한 무선 전력 전달용 코일을 동시에 사용해야 한다.Recently, the introduction of the wireless charging function and the use of short-range communication in mobile portable devices, especially mobile phones is getting very high, and the wireless power transmission coil for short-range communication and wireless charging should be used simultaneously.
현재 사용하고 있는 방법은 근거리 통신 안테나는 바테리 카바 또는 바테리 위에 실장하고 있고, 무선충전 전력 전달 코일은 휴대기기 외부에 별도 케이스를 만들어 부착하여 사용하고 있다.Currently, a near field communication antenna is mounted on a battery cover or battery, and a wireless charging power transmission coil is used by attaching a separate case to the outside of a mobile device.
즉, 근거리 통신 안테나는 휴대기기 내부에 실장하고 , 무선충전 전력 전달용 코일은 휴대기기 외부에 실장하는 데 2개 부품으로 별도 실장하고 있고 , 실장 면적도 각각 별도 차지 하고 있어서 넓은 실장 공간이 필요하다.That is, the near field communication antenna is mounted inside the portable device, and the wireless charging power transmission coil is separately mounted in two parts to be mounted outside the portable device, and the mounting area is also occupied separately, thus requiring a large mounting space. .
신규 기능인 무선충전 기능을 구비할려는 휴대기기에서 무선충전용 전력 전달 코일을 실장 공간을 마련하기가 쉽지 않다.It is not easy to provide a space for mounting a power transmission coil for wireless charging in a mobile device that has a new function, the wireless charging function.
그리고 현재 사용하고 있는 무선 충전 전력 전달용 코일은 낮은 주파수인 100khz∼130khz로 전력 전달하므로 전력 전달코일 크기가 크다.In addition, the wireless charging power transmission coils currently used transmit power at a low frequency of 100khz to 130khz, so the size of the power transmission coil is large.
최근 충전의 편리성을 강조되는 무선충전 방식의 휴대기기 도입이 시장에서 도입되고 있는 시기이나 소형화의 휴대기기 안에 무선충전기기용 유도성 코일 실장 공간을 확보하는 데 어려움이 있다.Recently, the introduction of the wireless charging method of the portable device, which emphasizes the convenience of charging, has been difficult to secure the space for mounting the inductive coil for the wireless charger in the portable device of miniaturization.
종래 기술의 문제점은 무선충전용 유도성 2차 코일을 휴대기기에 내부에 실장하는 면적이 있어야 하며, 근거리 통신 안테나를 실장하는 면적이 별도 있어야 하기 때문에 휴대 기기 내에 2개 소자(무선충전용 전력 전달 코일과 근거리통신 안테나 )를 동시에 실장시키는 공간적 확보에 어려움이 있다.The problem with the prior art is that the inductive secondary coil for wireless charging must have an area mounted inside the portable device, and the area for mounting the near field communication antenna must be separate, so that two devices (power transmission for wireless charging for wireless charging) are required. It is difficult to secure a space for mounting a coil and a near field communication antenna) at the same time.
본 발명의 해결과제는 무선충전용 전력 전달 코일과 근거리통신 안테나의 부품 크기를 작게 하여 작은 공간으로 휴대기기에 실장할 수 있도록 하는데 있다.The problem to be solved of the present invention is to reduce the size of the components of the wireless power transmission coil and the short-range communication antenna to be mounted on a portable device in a small space.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명자는 부품실장 공간을 줄이기 위해 근거리통신 안테나가 구성하는 공간의 내부에 무선 전력전달용 코일을 실장하였으며, 또는 전력전달용 코일에 구성하는 공간 내부에 근거리 통신 안테나를 실장하도록 하였다.In order to achieve the above object, the present inventors mounted a wireless power transmission coil in a space configured by a near field communication antenna to reduce a component mounting space, or a near field communication antenna in a space configured in a power delivery coil. I did it.
근거리통신 안테나가 구성하는 공간의 내부에 무선충전 전력 전달 코일을 실장하기 위해서, 무선충전용 전력 전달 코일을 소형화 할 수 있도록 300khz ∼ 50Mhz 주파수를 사용하여 전력전달 코일을 제작하여 근거리 통신 안테나가 구성하는 공간 내부에 상기 전력 전달 코일을 실장시켰다.In order to mount the wireless charging power transmission coil in the space of the near field communication antenna, a power transmission coil is manufactured using the 300khz to 50 MHz frequency to reduce the size of the wireless charging power transmission coil. The power transmission coil was mounted inside the space.
부품실장을 한층 더 축소하기 위한 방법으로 PCB 또는 FPCB 재질을 사용한 한 개의 기판 위에 상기 근거통신 안테나와 상기 전력 전달 코일을 동박 패튼을 형성을 여러 층에 적층하여 실장하는 장치를 사용하였다.In order to further reduce the component mounting, an apparatus for mounting the base communication antenna and the power transmission coil on a single substrate using a PCB or an FPCB material by stacking copper foil patterns on multiple layers was used.
하나의 일체형 부품을 제작하기 위해 근거리통신 안테나와 전력 전달용 코일을 한 개의 기판 소자 위에 실장하도록 하였으며 ,기판 소자의 재질과 근거리통신 안테나와 코일의 구성은 다음과 같다. 기판 재질 은 PCB 또는 FPCB 를 사용하여 근거리 통신 안테나와 전력 전달용 코일을 구리층 ( 동박 : 구리 박박 )으로 패튼을 형성 시켜 실장하였고, 또 다른 방법은 기판 재질을 얇은 PC(polycarbonate) sheet ( 필름 같이 얇은 시트 ) 하고 , 이 시트 위에 에나멜로 코팅한 동선( copper wire )으로 근거리 통신 안테나와 전력 전달용 코일을 실장시키는 장치를 구현하였다.In order to manufacture a single integrated component, a near field communication antenna and a power transmission coil are mounted on a single board element. The material of the board element and the structure of the near field communication antenna and coil are as follows. Substrate material was mounted by using a PCB or FPCB to install a short-range communication antenna and a coil for power transmission by forming a pattern on a copper layer (copper foil: copper foil). Another method is to use a thin PC (polycarbonate) sheet (like a film). Thin sheet), and an enamel-coated copper wire was used to mount a near field communication antenna and a power transmission coil.
휴대용 기기 내에 실장 시키는 방법으로 바테리에 위에 하나의 전자파 흡수체 위에 근거리 통신 안테나와 는 전력전달용 코일과 안테나를 올려 실장하거나 실드캔 같은 금속성 재질 위에 한 개의 전자파 흡수체 위에 한 개의 기판 위에 근거리통신 안테나와 전력전달용 코일을 올려 실장하였다.A near field communication antenna and a power transmission coil and an antenna are mounted on a battery in a portable device by mounting them in a portable device, or a near field communication antenna and power on a substrate on a single electromagnetic wave absorber on a metallic material such as a shield can. The transfer coil was mounted up.
근거리 통신안테나와 전력전달용 코일 간의 상호 간섭으로 인한 성능저하를 방지하기 위해 3W ∼ 20W 전력 전달하는 전력 전달 코일과 근거리 통신 안테나와의 간격( gap)을 3.0mm ∼ 9mm로 구성하도록 하였다.In order to prevent performance degradation due to mutual interference between the short range communication antenna and the power transmission coil, a gap between the power transmission coil transmitting the power of 3W and 20W and the short range communication antenna was configured to be 3.0mm to 9mm.
본발명의 방법에 의하면 근거리통신 안테나와 전력전달 코일의 실장 공간 소형으로 제작하였으며, 근거리통신 안테나 크기로 전력 전달 코일을 함께 실장 시킬 수 있는 장점이 있다.According to the method of the present invention, the mounting space of the short range communication antenna and the power transmission coil is manufactured in a small size, and the power transmission coil can be mounted together in the size of the short range communication antenna.
또한 ,근거리 통신 안테나와 전력전달 코일을 더 작게 제작하도록 하는 본 발명으로 현재 근거리통신 안테나 크기 수준 보다 더 작은 면적에서도 실장할 수 있도록 하였다.In addition, the present invention is to make the short-range communication antenna and the power transmission coil to be smaller to be mounted in a smaller area than the current short-range communication antenna size level.
원가측면에서도 근거리 통신 안테나와 전력전달 코일을 하나의 기판 위에 제작하여 부품 수 감소 및 원가 절감을 제공하였다.In terms of cost, the short-range communication antenna and the power transmission coil were fabricated on a single board to provide a reduction in component count and cost.
도 1 은 종래기술 방식으로 사용되는 무선충전용 전력 전달용 코일의 패튼 구성도이다.
도 2 는 종래의 기술로 사용된 근거리 통신 안테나 ( NFC 안테나 ) 의 패튼 구성도이다.
도 3 은 본 발명에 적용된 무선충전용 전력 전달용 코일의 소형화 설계 실시 예이다.
도 4 는 도선에 흐르는 전류와 도선 주변에 분포하는 전자기장 분포 유형도이다
도 5 는 근거리 통신 안테나와 전력전달용 코일간의 간격에 따라 근거리통신 안테나에 수신저하 시키는 영향력 도
도 6 은 본 발명이 적용된 근거리 통신 (NFC ; near field communication )안테나와 무선 충전용 코일을 작게 제작한 실시 예이다
도 7 은 본 발명에 적용한 근거리 통신 안테나와 전력전달용 코일와의 간격(gap) 길이에 따른 안테나 성능저하 시험 상관성 시험구성도이다.
도 8 은 본 발명에 적용된 무선 충전기 블럭도 및 무선전력 전달 시험도 와 시험 결과
도 9 는 본 발명에 적용된 근거리 통신 (NFC ; near field communication ) 안테나 안에 무선충전용 코일을 실장 시킨 실시 예이다.
도 10 은 본 발명이 적용된 근거리 통신 (NFC ; near field communication ) 안테나와 무선충전용 코일 소형화 개선 설계 실시 예이다
도 11 은 본 발명을 적용한 부품을 휴대 장치의 바테리 위에 일체형으로 실장하는 실시 예이다.
도 12 는 본 발명을 적용한 부품을 휴대 장치의 금속성 위에 일체형으로 실장하는 방법에 대한 예이다.
금속성의 종류 예는 실드캔 등이다.1 is a patten configuration diagram of a coil for power transmission for wireless charging used in the prior art method.
2 is a pattern configuration diagram of a near field communication antenna (NFC antenna) used in the prior art.
3 is a miniaturized design embodiment of the power transmission coil for wireless charging applied to the present invention.
4 is an electric field distribution type diagram distributed around a wire and a current flowing through the wire.
5 is an effect of reducing the reception in the short-range communication antenna according to the distance between the short-range communication antenna and the power transmission coil
6 illustrates an embodiment in which a near field communication (NFC) antenna and a wireless charging coil to which the present invention is applied are manufactured small.
7 is an antenna performance degradation test correlation test configuration diagram according to the gap length between the short-range communication antenna and the power transmission coil applied to the present invention.
8 is a wireless charger block diagram and wireless power transmission test and test results applied to the present invention
FIG. 9 illustrates an embodiment in which a coil for wireless charging is mounted in a near field communication (NFC) antenna according to the present invention.
10 is an embodiment of an improved miniaturization design of a near field communication (NFC) antenna and a wireless charging coil to which the present invention is applied.
11 is an embodiment in which the component to which the present invention is applied is integrally mounted on a battery of a portable device.
12 is an example of a method of integrally mounting a component to which the present invention is applied on a metallic body of a portable device.
Examples of the metallic type are shield cans and the like.
종래의 무선충전용 전력 전달용 코일 및 근거리 통신 안테나의 종래 기술은 다음과 같다.The prior art of the conventional wireless power transmission coil and short-range communication antenna is as follows.
무선 충전기 전력 전달용 코일의 종래 기술 은 종래의 무선 충전 방식은 외부에서 무선 충전 회로 및 코일을 별도의 실장 기구케이스에 실장하여, 이것을 휴대용 기기의 외부 충전 코넥트에 접속하여 무선 충전을 실시하였다.In the conventional technology of the wireless charger power transfer coil, the conventional wireless charging method uses a wireless charging circuit and a coil externally mounted in a separate mounting mechanism case, and connects it to an external charging connector of a portable device to perform wireless charging.
무선전력 전달용 코일의 크기는 무선 전력 유도 주파수를 100khz∼130khz 를 사 용하였으므로 크게 설계되어 있다.The size of the coil for wireless power transmission is designed to be large because the frequency of wireless power induction is 100khz to 130khz.
도 1은 종래 방식의 무선충전용 전력 전달용 코일 실시 예이며, 코일의 권선수도 8 회, 크기도 32mm 커게 되었다.1 is an embodiment of a coil for transmitting power for a wireless charging of the conventional method, the number of turns of the coil is 8 times, the size is also increased by 32mm.
반경 크기도 32mm32 mm radius
무선충전 전력전달 유도 주파수 : 100khzWireless charging power transfer induction frequency: 100khz
패튼 선폭 : 1.0 mmPatton Line Width: 1.0 mm
안테나 선간 간격 : 0.3 mmAntenna line spacing: 0.3 mm
총권선수 ( turns ) : 8 turns ( 4turns x 1layer x 양면배치 = 8turns )Generalists: 8 turns (4turns x 1layer x double sided = 8turns)
코일 인덕턴스 : 4.2 μHCoil Inductance: 4.2 μH
근거리통신 안테나의 종래 기술로써, 종래의 근거리 통신 안테나는 휴대폰에서는 바테리 cover에 실장시키는 방법이 있고 다른 한 방법은 바테리 위에 실장 시키는 방법이 있다.As a conventional technology of a near field communication antenna, a conventional near field communication antenna is mounted on a battery cover in a mobile phone, and another method is mounted on a battery.
근거리 통신 안테나의 송수신 주파수는 13.56Mhz를 사용하며, 안테나 방식은 loop 안테나를 사용하고 있다.The transmit / receive frequency of short range communication antenna is 13.56Mhz, and the antenna type is loop antenna.
도 2 는 종래의 근거리 통신 안테나 (NFC 안테나 ) 설계 실시 예 및 특성이다 .2 is a view illustrating a design and implementation of a conventional near field communication antenna (NFC antenna).
NFC 주파수 : 13.56MhzNFC frequency: 13.56Mhz
선폭 : 0.9mmLine width: 0.9mm
선간 간격 :0.2mmLine spacing: 0.2mm
권선수 ( turns ) : 4 turnsTurns: 4 turns
안테나 인덕턴스 : 1.38 μHAntenna Inductance: 1.38 μH
단, 바테리 위에 근거리통신 안테나를 실장시키는 경우에는 바테리 표면이 금속으로 인해 근거리통신 안테나에 유도된 자기장이 바테리 금속으로 전자기장이 흡수손실되는 것을 막고 자속의 경로를 만들어 주는 것으로 ferrite sheet라 명명하는 전자파흡수체를 사용하며, 근거리통신 안테나와 바테리 사이에 붙여서 유도되는 자기장 손실을 최소화시켜 준다.However, when the near field communication antenna is mounted on the battery, the magnetic field induced by the near field communication antenna due to the metal prevents the electromagnetic field from being absorbed and lost by the battery metal and creates a path for the magnetic flux. It minimizes the magnetic field loss induced between the near field antenna and the battery.
근거리통신 안테나와 바테리 사이에 바테리 금속으로 전자기장이 손실되는 것을 막고 ,안테나 성능 저하를 방지하기 위해 전자파 흡수체 시트 ( 일명 ferrite sheet )를 사용하고 있는데 , 무선 전력전달용 코일 또한 바테리 위에서는 전자기장의 손실로 인해 전자파 흡수체 시트가 없으면 전력전달 손실이 많이 발생하여 ferrite sheet의 전자파 흡수체 성분은 니켈, 구리 아연 등의 성분을 갖고 있으며, 각 제조사 마다 다른 성분과 조성비를 가지고 있다.The electromagnetic wave absorber sheet (also called ferrite sheet) is used to prevent the loss of electromagnetic field by the battery metal between the near field antenna and the battery, and to prevent the antenna performance deterioration. Due to the absence of the electromagnetic wave absorber sheet, power transmission loss occurs a lot, so the electromagnetic wave absorber component of the ferrite sheet has components such as nickel and copper zinc, and each manufacturer has different components and composition ratios.
일반적으로 사용하는 ferrite sheet 특성은 투자율 ( μ )은 약 130 이상인 것을 사용하고 , 손실값은 0.5 ∼ 10 수준의 것을 사용한다.Generally used ferrite sheet has a permeability (μ) of about 130 or more, and a loss value of 0.5 to 10 is used.
본 발명은 근거리 통신 안테나와 전력전달용 코일을 같은 부품 공간을 공유하여 설계함으로써 실장 면적을 작게 제작하였다.According to the present invention, the mounting area is made small by designing the near field communication antenna and the power transmission coil by sharing the same component space.
근거리 통신 안테나와 전력전달용 코일을 실장 면적을 줄이기 위하여 근거리통신 안테나가 구성하는 공간의 내부에 무선 전력전달용 코일을 실장하는 장치를 구성하거나 전력전달용 코일에 구성하는 공간 내부에 근거리 통신 안테나를 실장하는 장치를 제작하였다.In order to reduce the mounting area of the near field communication antenna and the power transmission coil, a device for mounting the wireless power transmission coil inside the space constituted by the near field communication antenna or a near field communication antenna in the space configured in the power transmission coil The apparatus to mount was produced.
같은 부품 공간을 공유하여 설계하면, 실장 면적을 줄일 수 있으나 ,Designing to share the same component space reduces the footprint,
같은 공간을 근거리 통신 안테나와 전력전달용 코일이 사용함으로써 ,By using the same space for the near field communication antenna and the power transmission coil,
상호간에 간섭에 의한 근거리 통신 안테나의 성능 저하가 없어야 하고, 전력전달 손실이 발생되지 않게 설계되어야 한다.There should be no performance degradation of near field communication antenna due to mutual interference, and it should be designed so that power transmission loss does not occur.
즉 ,근거리 통신 안테나 성능 저하 없이 무선충전 전력전달용 코일을 제작하였고, 또한 전력전달 손실 없도록 근거리 통신 안테나를 제작한 후 하나의 기판 위에 실장 구조를 가지도록 만들었다..That is, the wireless charging power transfer coil was manufactured without degrading the performance of the near field communication antenna, and the short range communication antenna was manufactured to prevent power transmission loss, and then the mounting structure was formed on one substrate.
본 발명은 이를 해결하기 위해 원인 분석과 대책을 수립하였다.The present invention has established cause analysis and countermeasures to solve this problem.
무선충전 전력 전달용 코일이 근거리통신 안테나에 성능 저하시키는 원인을 다음과 같다.The reason why the wireless charging power transfer coil degrades the short range communication antenna is as follows.
근거리 통신 안테나 안에 전력전달용 코일을 배치 실장하는 경우, 근거리통신 입출력기기 위에 올려 놓으면 , 근거리통신 입출력기는 13.56Mhz의 주파수로 무선출력을 방사한다 . 이때 13.56Mhz의 무선출력은 근거리 통신 안테나에 유기되어 유도전류가 흐르게 되면서 전자기장이 흐르는 안테나 도선 주변으로 발생하고, 마찬가지로 근거리통신 입출력기기에서 13.56Mhz로 무선 출력되는 것은 무선충전 전력 전달용 코일에도 유도성 코일로 유기되어 유도전류가 흐르게 되고, 전력전달용 코일 도선 주변에 전자기장이 발생된다.If a power transmission coil is placed inside a near field antenna, and placed on the near field communication input / output device, the near field communication input / output emits radio power at a frequency of 13.56 MHz. At this time, the wireless output of 13.56Mhz is induced in the near field communication antenna and induced current flows around the antenna lead through which the electromagnetic field flows. Likewise, the wireless output of 13.56Mhz in the near field communication input / output device is inductive to the coil for transmitting wireless charging power. The induced current flows to the coil, and an electromagnetic field is generated around the coil conductor for power transmission.
전력전달용 코일 도선에 발생된 전자기장은 근거리통신 안테나에서 발생되는 전자기장을 상쇄 시키는 작용을 한다.The electromagnetic field generated in the power transmission coil leads to cancel the electromagnetic field generated by the near field antenna.
그러므로 근거리 통신 안테나에 유기되는 전류를 감쇄 시켜 수신성능을 저하시킨다.Therefore, attenuation of current induced in the near field communication antenna lowers reception performance.
마찬가지로 , 무선충전을 할 때는 반대로 무선충전 유도성 주파수 전력에 의해 근거리통신 안테나에 유기되어 흐르는 유도전류에 의해 발생된 안테나의 전자기장이 전력전달 2차 코일에서 흐르는 유기전류에 의해 발생된 전자기장을 상쇄시키는 작용을 하게 되어 전력전달 손실을 일으키게 하는 원인이 된다.Similarly, in the case of wireless charging, the electromagnetic field of the antenna generated by the induced current flowing to the near field antenna by the wireless charging inductive frequency power cancels the electromagnetic field generated by the induced current flowing in the power transmission secondary coil. This can cause power transmission losses.
본 발명은 이러한 상호간의 유도성 전자기장이 상쇄되는 간섭을 줄이기 위해 , 근거리통신 안테나와 전력전달 코일간 공간적으로 약간의 간격 ( gap)을 주면 해결되는 것을 실험적으로 알 수 있었다. 이론적으로 도선에 흐르는 전류 (I)가 흐를 때 ,도선주변에 분포하는 자속의 세기 및 전자기장세기( H),The present invention has been found to be solved by giving a small gap in the spatial communication between the near field antenna and the power transmission coil in order to reduce the interference of the mutual inductive electromagnetic fields. Theoretically, when the current (I) flowing through the wire flows, the intensity of magnetic flux and electromagnetic field (H) distributed around the wire,
자속의 세기 B = 4 π x 10n x HIntensity of magnetic flux B = 4 π x 10 n x H
= 4 π x 10n x 1/ (2π) x I/r= 4 π x 10 n x 1 / (2π) x I / r
= 2 x 10n x I/r ( A/m )= 2 x 10 n x I / r (A / m)
r : 도선으로부터 떨어진 거리 (m)r: distance from the conductor (m)
I; 도선에 흐르는 전류 ( A ), ( n = -7)I; Current flowing through the conductor (A), (n = -7)
전자기장 세기 H = I / 2π r = 1/ (2π) x I/r ( A/m )Field strength H = I / 2π r = 1 / (2π) x I / r (A / m)
도 4에서는In Figure 4
도선에 흐르는 전류와 도선 주변에 분포하는 전자기장 분포 유형도를 표시하였다.The current flowing through the wire and the type of electromagnetic field distribution around the wire are shown.
위 도선에 흐르는 전류에 대해 도선 주변에 분포하는 거리r에서 전자기장 세기는 도선으로 떨어진 간격에 대해 반비례로 점차 작아진다.At a distance r distributed around the lead for the current flowing in the lead, the field strength gradually decreases in inverse proportion to the distance away from the lead.
어느 정도 거리까지 전자기장이 분포되어 인접한 도선 , 즉 근거리 통신 안테나 및 전력전달 코일간에 거리에 반비례로 자속 및 전가기장이 분포한다는 것을 알 수 있다.It can be seen that the magnetic field and the electric field are distributed in inverse proportion to the distance between adjacent conductors, that is, the near field antenna and the power transmission coil.
도5에서는5,
근거리 통신 안테나와 전력전달용 코일간의 간격에 따라 근거리통신 안테나에 수신저하 시키는 크기는 전력전달 코일의 자속세기의 영향력 크기를 그래프로 도식화 설명이 되어 있다.The magnitude of the decrease in reception of the near field communication antenna according to the distance between the near field communication antenna and the power transmission coil is illustrated graphically by the magnitude of the influence of the magnetic flux intensity of the power transmission coil.
도7 은 본 발명을 시험하기 위한 시험도이다.7 is a test diagram for testing the present invention.
근거리 통신 안테나와 전력전달용 코일와의 간격(gap) 길이에 따른 안테나 성능저하 시험 상관성 시험 구성도를 나타내었다.The performance degradation test correlation test diagram according to the gap length between the near field communication antenna and the power transmission coil is shown.
근거리 통신 안테나와 전력전달 코일간의 간격 (gap)에 따른 근거리 통신 안테나의 성능 시험 결과는 다음과 같다.The performance test results of the near field antenna according to the gap between the near field antenna and the power transmission coil are as follows.
수신감도 성능 저하에 대한 간격 근거리통신 안테나와 전력전달용 코일간의 간격 ( GAP) 시험 결과를 보면, 간격이 0∼1.5 mm 사이에서는 심각한 안테나 성능저하로 근거리통신 리더기기와 근거리통신 안테나의 동작거리가 6mm 밖에 되지 않던 것이GAP test results show that the gap between the near field communication antenna and the power transmission coil is reduced due to severe antenna deterioration. The operating distance between the near field communication device and the near field antenna is 6 mm. Only thing was
3.0mm 간격(gap) 배치 이후로는 거의 영향을 받지 않는 수준으로 급격하게 변화되어 규격을 만족하는 것을 볼 수 있다 .After the 3.0mm gap arrangement, it can be seen that it is rapidly changed to a level that is almost unaffected to satisfy the specification.
5mm 간격( gap) 배치한 경우에는 근거리통신 리더기와 안테나와의 동작 거리가 55mm로 되어 전혀 상호간에 상쇄하는 감쇄가 없음을 알 수 있었다.In the case of 5mm gap, the operating distance between short range communication reader and antenna is 55mm, so there is no attenuation that cancels each other.
현재 근거리통신 안테나 성능 규격은 국제규격이 근거리 통신 리드기와 근거리 통신 안테나와의 동작거리가 40mm 이상이다.At present, the performance specification of the near field communication antenna is more than 40mm between the near field communication lead and the near field antenna.
실제 실험에서 이러한 발생된 전자기장이 인접한 근거리 통신 안테나에 수신감도 저하에 영향을 얼마나 미치는지 간격 (gap)별로 실험을 한 결과는 매우 적은 간격 (gap)을 두고 배치하더라도 상호 성능저하가 발생하지 않음을 알 수 있었고, 소형화 설계를 가능하게 되었다.In the actual experiments, the results of experiments by gaps show how the generated electromagnetic fields affect the reception sensitivity of adjacent short-range communication antennas. Even if the gaps are arranged at a very small gap, no mutual performance degradation occurs. It was possible to make a compact design.
상호 간섭으로 성능 저하에 영향을 주는 유도전자기장이 어느 일정 크기 이하이면 그 상호간의 영향이 급격히 감쇄 함을 실험적으로 알 수 있다.It can be seen experimentally that if the induced electromagnetic field affecting the performance deterioration due to mutual interference is less than a certain magnitude, the mutual influence rapidly decreases.
즉 거리에 따라 반비례하는 자속의 세기가 어느정도 세기 이하이면 급격히 상호간에 간섭에 따른 성능저하 즉 , 성능저하를 발생시키는 유도기전력이 급격히 작아짐을 실험적으로 알 수 있다.That is, when the intensity of the magnetic flux inversely proportional to the distance is less than a certain intensity, it can be experimentally seen that the induced electromotive force causing the performance deterioration, that is, the performance deterioration, rapidly decreases.
즉 거리에 따라 반비례하는 자속의 세기가 어느정도 세기 이하이면 급격히 상호간에 간섭에 따른 성능저하 즉 , 성능저하를 발생시키는 유도기전력이 급격히 작아짐을 실험적으로 알 수 있다.That is, when the intensity of the magnetic flux inversely proportional to the distance is less than a certain intensity, it can be experimentally seen that the induced electromotive force causing the performance deterioration, that is, the performance deterioration, rapidly decreases.
즉 , 3.0mm 간격 (gap)정도에서 약간의 간격을 두고 설계하면, 성능 저하에는 영향이 미미함을 볼 수 있다.In other words, if you design a little gap at about 3.0mm gap (gap), it can be seen that the performance degradation is insignificant.
발생된 전자기장이 인접한 근거리 통신 안테나에 수신감도 저하에 영향을 얼마나 미치는지 간격 (gap)별로 실험을 한 결과는 매우 적은 간격 (gap)을 두고 배치하더라도 상호 성능저하가 발생하지 않음을 알 수 있었고, 소형화 설계를 가능하게 되었다.Experimental results show that the generated electromagnetic field affects the reception sensitivity of adjacent short-range communication antennas by gaps, and it can be seen that mutual performance degradation does not occur even with very small gaps. Design became possible.
근거리통신 안테나 성능 저하 시험을 할 때 주의 할 점은 다음과 같다.The following points should be noted when performing the near field communication performance degradation test.
전력전달 코일을 충전회로에 연결하지 않고 open된 상태에서 시험하면 유도 전류가 흐르지 않기 때문에 전자기장이 발생되지 않아 근거리 통신 안테나 성능저하가 발생하지 않는다.If the power transmission coil is tested without being connected to the charging circuit, the induced current does not flow, and thus no electromagnetic field is generated, resulting in no degradation in the near field communication antenna.
그래서 시험 할 때는 전력전달 코일에 휴대기기의 정류기회로를 적용한 충전회로의 등가 회로인 저항 ( R ), 콘덴서 (C)를 직렬로 연결하여 시험하여 폐루프를 만들어 실제 동작 조건으로 만들어 시험하여야 한다.Therefore, in the test, the resistance circuit (R) and the capacitor (C), which are equivalent circuits of the charging circuit applying the rectifier circuit of the portable equipment, are connected to the power transmission coil in series to make a closed loop to be tested under actual operating conditions.
마찬가지로 무선 전달 전력의 성능저하 즉 전달전력 감소 등을 측정할 때 주의할 점은 근거리 통신 안테나는 반드시 안테나 매칭회로 및 근거리 통신 송수신 회로를 연결하여 폐루프가 형성되도록 해야 한다.Similarly, when measuring the performance degradation of the wireless transmission power, that is, the reduction of the transmission power, it should be noted that the near field communication antenna must be connected to the antenna matching circuit and the near field communication transmission and reception circuit to form a closed loop.
수신감도 성능 저하에 대한 간격 근거리통신 안테나와 전력전달용 코일간의 간격 ( GAP) 시험 결과를 보면, 간격이 0∼1.5 mm 사이에서는 심각한 안테나 성능저하로 근거리통신 리더기기와 근거리통신 안테나의 동작거리가 6mm 밖에 되지 않던 것이GAP test results show that the gap between the near field communication antenna and the power transmission coil is reduced due to severe antenna deterioration. The operating distance between the near field communication device and the near field antenna is 6 mm. Only thing was
3.0mm 간격(gap) 배치 이후로는 거의 영향을 받지 않는 수준으로 급격하게 변화되어 규격을 만족하는 것을 볼 수 있다 .After the 3.0mm gap arrangement, it can be seen that it is rapidly changed to a level that is almost unaffected to satisfy the specification.
5mm 간격( gap) 배치한 경우에는 근거리통신 리더기와 안테나와의 동작 거리가 55mm로 되어 전혀 상호간에 상쇄하는 감쇄가 없음을 알 수 있었다.In the case of 5mm gap, the operating distance between short range communication reader and antenna is 55mm, so there is no attenuation that cancels each other.
현재 근거리통신 안테나 성능 규격은 국제규격이 근거리 통신 리드기와 근거리 통신 안테나와의 동작거리가 40mm 이상이다.At present, the performance specification of the near field communication antenna is more than 40mm between the near field communication lead and the near field antenna.
그러나 실제 실험에서 이러한 발생된 전자기장이 인접한 근거리 통신 안테나에 수신감도 저하에 영향을 얼마나 미치는지 간격 (gap)별로 실험을 한 결과는 매우 적은 간격 (gap)을 두고 배치하더라도 상호 성능저하가 발생하지 않음을 알 수 있었고, 소형화 설계를 가능하게 되었다.However, in actual experiments, the results of experiments by gaps show how the generated electromagnetic fields affect the reception sensitivity of adjacent short-range communication antennas. It became known, and the compact design became possible.
본 시험으로 상호 성능 저하 없이 부품면적을 중첩하여 공유 설계로 소형 가능한 구조와 최소 간격을 두고 배치하는 설계사양도 함께 도출하였다.This test also derived the smallest possible structure and the smallest spacing with a shared design by overlapping component areas without compromising performance.
도 8 은 본 발명을 시험하기 위해 무선충전기 블럭도 및 무선전력 전달 시험도 와 시험 결과이다 근거리통신 안테나 성능이 규격을 충분히 만족하는 간격(gap) 배치를 3.0mm로 하였을 때 , 전력전달에 시험한 결과 3.5W ( 5V 700mA )가 손실 없이 전달하는 것을 확인 할 수 있었다..8 is a wireless charger block diagram and wireless power transmission test and test results for testing the present invention. When the gap arrangement in which the short-range communication antenna performance satisfies the specification is set to 3.0 mm, the power transmission test is performed. As a result, 3.5W (5V 700mA) can be confirmed to deliver without loss.
3mm 간격을 두고 배열 설계한 경우 , 무선 전력전달도 거의 감쇄 없이 전달 됨을 실험적으로 알 수 있었다.Experimental results show that the wireless power transfer can be delivered with little attenuation when the array is designed at 3mm intervals.
근거리 통신 안테나와 무선전력 전달 코일 간의 간격 ( gap )에 따라 무선전력 전달 전달 감쇄를 일으키는 시험 결과는 다음과 같다.According to the gap between the near field antenna and the wireless power transmission coil, the test result that causes the wireless power transmission transmission attenuation is as follows.
무선으로 전력 전달 파워는 5.0W 까지는 근거리통신 안테나와의 간격 ( gap)을 3.0mm 로 하면 전력전달 감쇄 없음을 알 수 있으며,If the power transmission power is wirelessly up to 5.0W, if the gap with the near field antenna is 3.0mm, it can be seen that there is no power transmission attenuation.
20W 출력을 감쇄 없도록 하기 위해서는 적어도 근거리 통신 안테나와 전력전달 코일간의 간격이 9.0mm 이상을 해야 함을 시험적으로 확인 되었다.In order to avoid attenuation of the 20W output, it has been experimentally verified that the distance between the near field communication antenna and the power transmission coil should be at least 9.0 mm.
현재 스마트 폰에서 사용하는 3.5W∼ 5.0W 충전이 필요한 곳에서는 약 3.0mm 정도의 작은 간격으로 소형화로 구현하면서 무선 충전 전력을 전송할 수 있다.Where 3.5W to 5.0W charge is used in current smartphones, wireless charging power can be transmitted while being miniaturized at a small interval of about 3.0mm.
도3 은 본 발명에서 전력전달용 코일의 면적을 작제 제작한 실 예이다.Figure 3 is an example of manufacturing the area of the power transmission coil in the present invention.
부품실장 공간을 줄이기 위해To reduce component mounting space
근거리통신 안테나가 구성하는 공간의 내부에 무선 전력전달용 코일을 실장하는 장치를 구현하기 위하여, 근거리통신 안테나가 구성하는 공간의 내부에 무선 전력 전달용 코일을 실장 시킬 수 있도록 작게 하는 수단으로 유도 전력 주파수를 7.0Mhz 주파수를 사용하였다.In order to implement a device for mounting a wireless power transfer coil in a space constituted by a near field communication antenna, induction power is a means for reducing the size of the wireless power transmission coil in a space formed by the near field communication antenna. The frequency was used 7.0Mhz frequency.
무선충전용 전력 전달용 2차 코일의 소형화 설계 실시 예로써, 본 코일은 근거리통신 안테나 안에 충분히 내장 실장될 수 있도록 작게 설계한 예이다.As a miniaturized design embodiment of a secondary coil for power transmission for wireless charging, the coil is designed to be small enough to be sufficiently embedded in a short range communication antenna.
코일의 소형화 방법으로써 , 무선충전 유도 주파수를 기존에 100KHZ대에서 높은 주파수를 사용하면 코일의 소형화를 할 수 있었다.As a method of miniaturizing the coil, it was possible to miniaturize the coil by using the wireless charging induction frequency in the high frequency of 100KHZ.
실시 예로 7Mhz의 무선충전 유도 주파수를 사용하였고, 휴대폰 충전 전력인 3.5W의 전력전달이 되도록 설계 및 시험적으로 실시하였다.As an example, the wireless charging induction frequency of 7Mhz was used, and the design was conducted and tested to be 3.5W, which is the power transmission of the mobile phone.
도 3에서In Figure 3
무선충전용 전력 전달용 2차 코일의 소형화 설계 실시 예에 대한 설계사양이며 코일의 외곽크기도 소형화 구현하였다.The design specification for the miniaturized design embodiment of the secondary coil for power transmission for wireless charging and the outer size of the coil is also miniaturized.
코일의 크기도 35.0 x 18.0 mm (w x l ) 로 작게 제작되어 ,근거리통신 안테나가 구성하는 공간의 내부에 실장 할 수 있도록 하였으며, 종래 방식인 유도전력 주파수를 100 Khz 사용한 종래의 코일의 크기가 직경 32mm 로 크게 되어 있었다.Coil size is also made small by 35.0 x 18.0 mm (wxl), so that it can be mounted inside the space of a near-field communication antenna, and the size of a conventional coil using a conventional induced power frequency of 100 Khz is 32 mm in diameter. It was big.
-코일 외각 크기 (w x l ) : 35.0 x 18.0 mmCoil shell size (w x l): 35.0 x 18.0 mm
-무선충전 전력전달 유도 주파수 : 7.0 MhzWireless charging power transfer induction frequency: 7.0 Mhz
-패튼 선폭 : 0.9 mmPattern width: 0.9 mm
-패튼 선간 간격 : 0.1 mmPattern spacing: 0.1 mm
-총 권선 수 ( turns ) : 4 turns ( 4 turns x 1 layer )Total turns: 4 turns (4 turns x 1 layer)
-코일 인덕턴스 : 0.621 μHCoil Inductance: 0.621 μH
근거리통신 안테나 안에 무선 전력전달용 코일을 실장시키기 위해 무선전력 전달 코일의 크기를 소형화가 필요하며, 도 3에서 구현한 바와 같이 7 Mhz 유도주파수를 높여서 구현한 전력전달 코일을 사용하여 도 6에서 구현하였다.In order to mount the wireless power transfer coil in the near field communication antenna, the size of the wireless power transfer coil needs to be downsized, and is implemented in FIG. 6 using the power transfer coil implemented by increasing the 7 Mhz induction frequency as shown in FIG. 3. It was.
도 6은 본 발명이 부품실장 공간을 줄이기 위해6 is to reduce the component mounting space of the present invention
근거리통신 안테나가 구성하는 공간의 내부에 무선 전력전달용 코일을 실장하는 장치이다.It is a device that mounts a coil for wireless power transmission inside a space constituted by a near field communication antenna.
근거리통신 안테나가 구성하는 공간의 내부에 무선 전력 전달용 코일을 실장 시키기 위해 무선충전용 전력 전달 코일을 작게 만들기 위한 수단으로 높은 유도 전력 주파수인 7.0Mhz 주파수를 사용하였다.In order to mount the wireless power transmission coil inside the space of the near field communication antenna, a high induction power frequency of 7.0 MHz was used as a means for making the wireless power transmission coil small.
유도전력 전달 주파수가 높아짐에 따라 전력전달 코일의 크기가 작아지는 이유는 높은 유도전력 주파수에서는 작은 인덕턴스도 값에서도 3.5W의 동일한 전력전달이 됨을 알 수 있었다.The reason that the size of the power transmission coil decreases as the induction power transmission frequency increases is that the same power transmission of 3.5W is obtained even at a small inductance value at the high induction power frequency.
즉 , 7Mhz 유도전력 주파수를 사용한 경우, 권선수 ( turns ) 가 4 turns 이고 전력 전달 코일 인덕턴스가 0.621 μH 값에서 3.5W의 같은 전력전달을 됨을 알 수 있고, 코일의 크기도 35.0 x 18.0 mm (w x l ) 로 작게 제작되어 ,근거리통신 안테나가 구성하는 공간의 내부에 실장 할 수 있다.That is, when the 7Mhz induction power frequency is used, it can be seen that the number of turns is 4 turns and the power transmission coil inductance transmits the same power of 3.5W at the value of 0.621 μH, and the coil size is 35.0 x 18.0 mm (wxl). It is small and can be mounted inside the space that the short-range communication antenna constitutes.
유도전력 주파수를 100 Khz 사용한 종래의 경우, 8 회전 권선 수이며, 코일 인덕턴스가 4.2μH 되어 크기가 직경 32mm 로 크게 되었다.In the conventional case using an induction power frequency of 100 Khz, the number of windings is 8 turns, and the coil inductance is 4.2 µH, which is large in size to 32 mm in diameter.
유도 전력 전달 주파수를 7Mhz 이상 높게 하면 전력 전달 코일의 크기를 더 줄일 수 있으며, 실험적으로 7Mhz 이상 50Mhz 까지 가능함을 확인하였다.Increasing the induction power transmission frequency to 7Mhz or more can further reduce the size of the power transmission coil, and experimentally confirmed that it is possible to be more than 7Mhz to 50Mhz.
그러나 13.56Mhz의 근거리통신 안테나의 크기가 기본적으로 차지하고 때문에 근거리 통신 안테나 가 구성하는 공간의 내부에 실장 가능한 전력전달 코일의 크기 정도면 충분하다.However, since the size of the local area antenna of 13.56Mhz is basically occupied, the size of the power transmission coil that can be mounted inside the space of the local area antenna is sufficient.
그러나, 300khz 이상 50Mhz까지의 유도 전력 전달 주파수를 사용할 수 있으며, 높은 유도 전력 주파수를 사용하여 전력 전달 코일은 한 개 이상 다수 개를 근거리통신 안테나가 구성하는 공간의 내부에 실장할 수 있다.However, an induction power transmission frequency of 300khz or more and 50Mhz may be used, and by using a high induction power frequency, one or more power transmission coils may be mounted in a space constituted by a short range communication antenna.
여기서 한 개 이상 다수 개의 전력전달 코일을 사용하는 필요성이란, 충전 고정장치에서 여러 개의 전력전달 1차 코일을 사용하는 경우 , 이동하는 휴대장치에 내장하는 전력전달 2차 코일인 상기 코일을 고정장치 전력전달 1차 코일과 함께 짝을 이루도록 한 개 이상 실장하는 필요성이 있다.Here, the necessity of using one or more power transmission coils means that when using a plurality of power transmission primary coils in a charging fixing device, the coils, which are power transmission secondary coils embedded in a mobile portable device, are used for fixing device power. There is a need to mount more than one to mate with the transfer primary coils.
이것은 많은 전력을 전달하기 위해 2개 이상 고정장치에서 1차 전력전달 코일이 사용되는 경우에 전력전달 2차 코일도 한 개 이상 실장할 때 필요하다.This is necessary when mounting more than one power delivery secondary coil where primary power delivery coils are used in two or more fixtures to deliver large amounts of power.
실험적으로 주파수가 높아짐에 따라 더 작은 크기로 만들 수 있으며, 근거리 통신 안테나가 구성하는 공간 내부에 다수 개의 전력전달 코일을 실장할 수 있는 크기로 할 수 있음을 확인하였다.Experimentally, as the frequency increases, it can be made smaller, and it is confirmed that it can be sized to mount a plurality of power transmission coils in the space of the near field communication antenna.
근거리통신 안테나와 전력 전달용 코일을 한 개의 기판 소자 위에 실장하는 장치이며,A device for mounting a near field communication antenna and a power transmission coil on a single board element,
근거리통신 안테나와 전력 전달용 코일의 제작하는 재질과 구성에 있어서,In the material and configuration of the near field communication antenna and the power transmission coil,
근거리통신 안테나와 전력 전달용 코일을 한 개의 기판 소자 위에 실장하는 장치로 하였고, 기판 소자의 재질은 PCB 또는 FPCB 를 사용하여 상기 근거리 통신 안테나와 상기 전력 전달용 코일을 구리층 ( 동박 : 구리 박막 )으로 패튼을 형성 시켜 실장하는 장치이다 .A device for mounting a near field communication antenna and a coil for power transmission on a single board element, and the material of the board element is a PCB or FPCB to connect the near field antenna and the power coil to a copper layer (copper foil: copper thin film). It is a device to form a pattern by mounting.
구리층 동박의 두께는 37um, 또는 74um 으로 구성하였다.The thickness of the copper layer copper foil consisted of 37um or 74um.
또 다른 방법은 기판 재질을 얇은 PC(polycarbonate) sheet ( 필름 같이 얇은 시트 ) 하고 , 이 시트 위에 에나멜로 코팅한 동선( copper wire )으로 근거리 통신 안테나와 전력 전달용 코일을 실장시키는 장치로 하였다.Another method was to mount a short PC (polycarbonate) sheet (thin film like film) on the substrate material and mount the near field antenna and power transmission coil on copper sheet coated with enamel.
에나멜로 코팅한 동선 직경은 200um 로 사용하여 구성하였다.Copper wire diameter coated with enamel was used as 200um.
도 6 는 본 발명이 부품실장 공간을 줄이기 위해6 is the present invention to reduce the component mounting space
근거리통신 안테나가 구성하는 공간의 내부에 무선 전력전달용 코일을 실장하는 장치의 실시 예에 대한 사양이다.It is a specification of an embodiment of an apparatus for mounting a wireless power transfer coil in a space of a near field communication antenna.
-안테나 크기 : 49.8 x 33.0 mmAntenna Size: 49.8 x 33.0 mm
- NFC 주파수 : 13.56MhzNFC frequency: 13.56Mhz
- 선폭 : 0.9mmLine width: 0.9mm
- 안테나 선간 간격 :0.2mm-Antenna line spacing: 0.2mm
- 권선수 ( turns ) : 4 turns ( 1 Layer 설계, 단층 설계 )-Turns: 4 turns (1 Layer design, single layer design)
- 안테나 인덕턴스 : 1.38 μHAntenna inductance: 1.38 μH
-기판 재질 : PCB 또는 FPCB 설계Board material: PCB or FPCB design
-코일 외각 크기 (w x l ) : 35.0 x 18.0 mmCoil shell size (w x l): 35.0 x 18.0 mm
-무선충전 전력전달 유도 주파수 : 7.0 MhzWireless charging power transfer induction frequency: 7.0 Mhz
-패튼 선폭 : 0.9 mmPattern width: 0.9 mm
-패튼 선간 간격 : 0.1 mmPattern spacing: 0.1 mm
-총 권선 수 ( turns ) : 4 turns ( 4 turns x 1 layer : 단층 설계 )Total turns: 4 turns (4 turns x 1 layer)
-코일 인덕턴스 : 0.621 μHCoil Inductance: 0.621 μH
- 기판 재질 : PCB 또는 FPCB 설계-Board material: PCB or FPCB design
- 3.0 mm-3.0 mm
종래의 근거리 통신 안테나 안에 무선 충전용 코일을 배치 설계하는데 있어서 ,In the arrangement design of the wireless charging coil in the conventional short-range communication antenna,
종래의 무선충전 유도 주파수가 100KHZ 대에서는 전력전달용 코일의 크기가 상당히 커서 근거리통신 안테나 안에 내장 할 수 가 없다.In the case of the conventional wireless charging induction frequency of 100KHZ band, the size of the power transmission coil is quite large and cannot be embedded in the near field communication antenna.
그래서 본 고안은 근거리통신 안테나 안에 무선충전 코일을 실장할 수 있도록 소형화 설계를 실시하였다.Therefore, the present invention has been carried out a miniaturized design to mount the wireless charging coil in the near field communication antenna.
도6은 본발명에서6 is in the present invention
도3에서 7Mhz의 무선충전 유도 주파수를 높여서 설계한 결과(도 3)를 종래의 근거리통신 안테나( 도 2 )안에 실장 배치 설계를 실시한 결과이다.In FIG. 3, the result of designing the radio charging induction frequency of 7Mhz is increased (FIG. 3) is a result of mounting design in a conventional short-range communication antenna (FIG. 2).
도 6에 대한 무선 전력 전달 전력 및 근거리통신 안테나 성능 저하가 없는 것으로 설계 및 시험 실시한 결과이다.It is a result of design and test that there is no degradation of the wireless power transmission power and the short-range communication antenna for FIG.
성능저하 없이 설계하기 위하여 근거리 통신 안테나와 무선전력 전달용 코일 간의 간격 ( gap )을 3mm로 하여 구현 하였다In order to design without deterioration, the gap between the short-range communication antenna and the coil for wireless power transmission is 3mm.
도 9 는 발명의 목적인 부품실장 공간을 줄이기 위해9 is to reduce the component mounting space which is the object of the invention
전력전달용 코일에 구성하는 공간 내부에 근거리 통신 안테나를 실장하는 장치이며, It is a device for mounting a near field communication antenna in the space constituting the power transmission coil,
근거리통신 안테나와 전력 전달용 코일을 한 개의 기판 소자 위에 실장하는 장치이다.It is a device to mount a near field communication antenna and a power transmission coil on a single board element.
무선 충전 전력전달 코일에 구성하는 공간 내부에 근거리 통신 안테나를 실장하였으며,A near field communication antenna is mounted in the space constituting the wireless charging power transfer coil.
근거리통신 안테나와 전력 전달용 코일의 제작하는 재질과 구성에 있어서,In the material and configuration of the near field communication antenna and the power transmission coil,
근거리통신 안테나와 전력 전달용 코일을 한 개의 기판 소자 위에 실장하는 장치로 하였고, 기판 소자의 재질은 PCB 또는 FPCB 를 사용하여 상기 근거리 통신 안테나와 상기 전력 전달용 코일을 구리층 ( 동박 : 구리 박막 )으로 패튼을 형성 시켜 실장하는 장치이다 .A device for mounting a near field communication antenna and a coil for power transmission on a single board element, and the material of the board element is a PCB or FPCB to connect the near field antenna and the power coil to a copper layer (copper foil: copper thin film). It is a device to form a pattern by mounting.
구리층 동박의 두께는 37um, 또는 74um 으로 구성하였다.The thickness of the copper layer copper foil consisted of 37um or 74um.
또 다른 방법은 기판 재질을 얇은 PC(polycarbonate) sheet(필름 같이 얇은 시트) 하고 ,이 시트 위에 에나멜로 코팅한 동선( copper wire )으로 근거리 통신안테나와 전력 전달용 코일을 실장시키는 장치로 하였다.Another method was to use a thin PC (polycarbonate) sheet (thin film-like sheet) as the substrate material, and to mount a near field communication antenna and a power transmission coil with copper wire coated with enamel.
에나멜로 코팅한 동선 직경은 200um 로 사용하여 구성하였다.Copper wire diameter coated with enamel was used as 200um.
도 9는 본 발명의 목적인 부품실장 공간을 줄이기 위해9 is to reduce the component mounting space which is an object of the present invention
전력전달용 코일에 구성하는 공간 내부에 근거리 통신 안테나를 실장하는 장치의 실시 예이며, 설계사양은 다음과 같다.An embodiment of an apparatus for mounting a near field communication antenna in a space included in a power transmission coil, and design specifications thereof are as follows.
-안테나 크기 : 42 x 42 mmAntenna size: 42 x 42 mm
- NFC 주파수 : 13.56MhzNFC frequency: 13.56Mhz
- 선폭 : 0.9mmLine width: 0.9mm
- 안테나 선간 간격 :0.1mm-Antenna line spacing: 0.1mm
- 권선수 ( turns ) : 3 turns ( 1 Layer 설계, 단층에 설계 )-Turns: 3 turns (1 Layer design, single floor design)
- 안테나 인덕턴스 : 1.42 μHAntenna inductance: 1.42 μH
-기판 재질 : PCB 또는 FPCB 설계Board material: PCB or FPCB design
- 무선충전 전력전달 유도 주파수 : 100khz-Wireless charging power transfer induction frequency: 100khz
-패튼 선폭 : 0.9 mmPattern width: 0.9 mm
- 선간 간격 : 0.3 mmLine spacing: 0.3 mm
- 총권선수 ( turns ) : 8 turns ( 4 turns x 1 layer x 양면 배치 = 8turns )-Turns: 8 turns (4 turns x 1 layer x double sided = 8turns)
- 충전용 코일 인덕턴스 : 4.2 μHCharging coil inductance: 4.2 μH
- 3.0 mm-3.0 mm
도 10은10 is
PCB 또는 FPCB 재질을 사용한 한 개의 기판 위에 상기 근거통신 안테나와 상기 전력 전달 코일을 동박 패튼을 형성을 여러 층에 적층하여 실장하는 장치를 구비한 것으로 근거리 통신 (NFC ; near field communication ) 안테나와 무선충전용 코일을 작게 구현한 실시 예이다.Near field communication (NFC) antenna and wireless charging are provided with a device for mounting the base communication antenna and the power transmission coil on a single substrate using a PCB or FPCB material by stacking copper foil patterns on multiple layers. The embodiment is implemented in a small coil.
하나의 기판인 PCB 또는 FPCB를 사용하였고 한 층에 평면으로 동박으로 4회로 감아서 설계한 것을 4층 복수층에 동박 패튼으로 각 층에 1회씩 감아서 4층에 적층 시켜 구현 하였다.One board, PCB or FPCB, was used and was designed by winding four layers of copper foil in a plane on one layer.
그 결과 근거리통신 안테나의 크기가 도 6에서 49.8 x 33 ( w x l ) mm 크기가 41.0 x 24 ( w x l ) mm 로 크기로 작게 되었으며 ,As a result, the size of the short-range communication antenna is reduced to 49.8 x 33 (w x l) mm and 41.0 x 24 (w x l) mm in FIG.
전력 전달 코일의 크기도 35 x 18 mm 크기가 27 x 10.0mm로 작게 되었다.The size of the power transmission coil is also reduced to 35 x 18 mm, which is 27 x 10.0 mm.
도 10에서 구현한 사양은 다음과 같다.The specification implemented in FIG. 10 is as follows.
-크기 : 41 x 24 mmSize: 41 x 24 mm
- NFC 주파수 : 13.56MhzNFC frequency: 13.56Mhz
- 선폭 : 0.9mmLine width: 0.9mm
- 안테나 선간 간격 :0.13mm-Antenna line spacing: 0.13mm
- 권선수 ( turns ) : 4 turns ( 4 Layer 설계, 4층 복층 설계 )-Number of turns: 4 turns (4 Layer design, 4 layer double layer design)
- 안테나 인덕턴스 : 1.38 μHAntenna inductance: 1.38 μH
-기판 재질 : PCB 또는 FPCB 설계Board material: PCB or FPCB design
-코일 외각 크기 (w x l ) : 21.0 x 10.0 mmCoil shell size (w x l): 21.0 x 10.0 mm
-무선충전 전력전달 유도 주파수 : 7.0 MhzWireless charging power transfer induction frequency: 7.0 Mhz
-패튼 선폭 : 0.9 mmPattern width: 0.9 mm
-패튼 선간 간격 : 0.13 mmPatton spacing: 0.13 mm
-총 권선 수 ( turns ) : 4 turns ( 4 turns x 4 Layer : 4층 복층 설계 )Total turns: 4 turns (4 turns x 4 Layer: 4 layers design)
-코일 인덕턴스 : 0.59 μHCoil Inductance: 0.59 μH
- 기판 재질 : PCB 또는 FPCB 설계-Board material: PCB or FPCB design
- 3.0 mm ∼ 이상 가능함 : 6mm 설계-3.0 mm or more possible: 6mm design
도 11은 본 발명을 휴대 기기 내에 실장하는 방법에 관한 것이다.11 relates to a method of mounting the invention in a portable device.
휴대용 기기 내에 실장 시키는 방법의 하나로 바테리에 실장시키는 방법에서,In one method of mounting in a portable device in a battery,
근거리 통신 안테나와 바테리 사이에 삽입하는 하나의 전자파 흡수체 위에 한 개의 기판 위에 상기 전력전달용 코일과 상기 근거리통신 안테나를 올려 실장하는 장치이다.The power transmission coil and the near field communication antenna are mounted on a single substrate on an electromagnetic wave absorber inserted between the near field communication antenna and the battery.
도 12는 본 발명을 휴대 기기 내에 실장하는 방법에 관한 것이다.12 relates to a method of mounting the invention in a portable device.
휴대용 기기 내에 실장 시키는 또 하나의 방법으로서, 실드캔 같은 금속성 재질 위에 한 개의 전자파 흡수체 위에 한 개의 기판 위에 근거리통신 안테나와 전력전달용 코일을 올려 실장하는 장치이다.Another method of mounting in a portable device is a device for mounting a near field communication antenna and a power transmission coil on a substrate on an electromagnetic wave absorber on a metallic material such as a shield can.
Claims (7)
근거리통신 안테나가 구성하는 공간의 내부에 무선 전력전달용 코일을 실장하는 장치와 전력전달용 코일에 구성하는 공간 내부에 근거리 통신 안테나를 실장하는 장치To reduce component mounting space
A device for mounting a wireless power transfer coil in a space of a near field communication antenna and a device for mounting a near field communication antenna in a space for a power transmission coil.
상기 근거리통신 안테나 안의 면적에 상기 무선충전용 전력전달 코일을 실장시키기 위해 무선충전용 전력 전달 코일을 소형화 할 수 있도록 300khz ∼ 50Mhz 주파수를 사용하여 상기 전력전달 코일을 사용하여 , 상기 근거리 통신 안테나가 구성하는 공간 내부에 상기 전력 전달 코일을 한 개 이상 복수 개를 실장하는 장치.The method of claim 1, wherein
The short range communication antenna is configured by using the power transfer coil using a 300khz to 50 MHz frequency so that the power transfer coil for wireless charging can be miniaturized to mount the power transfer coil for wireless charging in the area of the short range communication antenna. An apparatus for mounting one or more of the power transmission coil in the space to be.
상기 근거리통신 안테나와 상기 전력 전달용 코일을 한 개의 기판 소자 위에 실장하는 장치.
기판 소자의 재질과 근거리통신 안테나와 코일의 구성에 대한 것으로,
기판 재질 은 PCB 또는 FPCB 를 사용하여 상기 근거리 통신 안테나와 상기 전력 전달용 코일을 구리층 ( 동박 : 구리 박박 )으로 패튼을 형성 시켜 실장하는 장치.
기판 재질을 얇은 PC(polycarbonate) sheet ( 필름 같이 얇은 시트 ) 하고 , 이 시트 위에 에나멜로 코팅한 동선( copper wire )으로 상기 근거리 통신 안테나와 상기 전력 전달용 코일을 실장시키는 장치The method of claim 1, wherein
And mounting the short range communication antenna and the power transmission coil on one substrate element.
The material of the board element and the configuration of the near field communication antenna and coil,
The substrate material is a PCB or FPCB is used to mount the short-range communication antenna and the power transmission coil by forming a pattern of a copper layer (copper foil: copper foil).
A device that uses a thin PC (polycarbonate) sheet (film-like thin sheet) of substrate material and mounts the short-range communication antenna and the power transmission coil with copper wire coated with enamel.
휴대용 기기 내에 실장 시키는 방법으로 바테리에 실장시키는 방법에서,
근거리 통신 안테나와 바테리 사이에 삽입하는 하나의 전자파 흡수체 위에 한 개의 기판 위에 상기 전력전달용 코일과 상기 근거리통신 안테나를 올려 실장하는 장치.The method of claim 1, wherein
In a method of mounting in a battery by mounting in a portable device,
And mounting the power transmission coil and the near field communication antenna on a single substrate on an electromagnetic wave absorber inserted between the near field communication antenna and the battery.
휴대용 기기 내에 실장 시키는 또 하나의 방법으로서, 실드캔 같은 금속성 재질 위에 한 개의 전자파 흡수체 위에 한 개의 기판 위에 상기 근거리통신 안테나와 상기 전력전달용 코일을 올려 실장하는 장치The method of claim 1, wherein
As another method of mounting in a portable device, a device for mounting the near field communication antenna and the power transmission coil on a substrate on a electromagnetic wave absorber on a metallic material such as a shield can.
상기 근거리 통신 안테나와 3W ∼ 20W 전력 전달하는 상기 전력 전달 코일과의 간격( gap)을 3.0mm ∼ 9mm로 구성하는 장치 .The method of claim 1,
And a gap between the short range communication antenna and the power transmission coil for delivering 3W to 20W of power in a range of 3.0 mm to 9 mm.
PCB 또는 FPCB 재질을 사용한 한 개의 기판 위에 상기 근거통신 안테나와 상기 전력 전달 코일을 동박 패튼을 형성을 여러 층에 적층하여 실장하는 장치 .The method of claim 3, wherein
A device in which the base communication antenna and the power transmission coil are laminated on a plurality of layers to form a copper foil pattern on a single substrate using a PCB or an FPCB material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110061746A KR20130000926A (en) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | Design the compact wireless charging coil and nfc antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110061746A KR20130000926A (en) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | Design the compact wireless charging coil and nfc antenna |
Related Child Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130040572A Division KR101765482B1 (en) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | Installation method for attenna apparatus with ntc attenna annd wireless charging coil |
| KR1020130040571A Division KR101765487B1 (en) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | Installation method for attenna apparatus with ntc attenna annd wireless charging coil |
| KR1020130040569A Division KR101279856B1 (en) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | Attenna apparatus with ntc attenna annd wireless charging coil |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130000926A true KR20130000926A (en) | 2013-01-03 |
Family
ID=47834259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110061746A KR20130000926A (en) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | Design the compact wireless charging coil and nfc antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20130000926A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140090045A (en) * | 2013-01-08 | 2014-07-16 | 엘에스전선 주식회사 | Antenna for wireless charging and Dual mode antenna having the same |
| WO2014126394A1 (en) * | 2013-02-15 | 2014-08-21 | 주식회사 아모텍 | Electromagnetic wave absorbing sheet and antenna module having same |
| WO2014178645A1 (en) * | 2013-04-30 | 2014-11-06 | (주)씨제이텍 | Method for manufacturing receiving antenna for wireless charger and receiving antenna for wireless charger manufactured using same |
| KR101467677B1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-12-10 | 광운대학교 산학협력단 | Nfc antenna and apparatus comprising nfc antenna |
| KR101490513B1 (en) * | 2011-11-30 | 2015-02-05 | 엘지이노텍 주식회사 | Wireless charging module consisting composite magnetic sheet |
| KR20150051922A (en) * | 2013-11-05 | 2015-05-13 | 엘지전자 주식회사 | Wireless power transmitting apparatus |
| US9843196B2 (en) | 2013-06-11 | 2017-12-12 | Lg Electronics Inc. | Wireless power transmitter, wireless power receiver and wireless charging system in home appliances |
| WO2018164350A1 (en) * | 2017-03-09 | 2018-09-13 | 주식회사 아모센스 | Wireless power transmission device for vehicle |
| US10224747B2 (en) | 2012-12-12 | 2019-03-05 | Ls Cable & System Ltd. | Antenna for wireless power, and dual mode antenna comprising same |
-
2011
- 2011-06-24 KR KR1020110061746A patent/KR20130000926A/en active Application Filing
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101490513B1 (en) * | 2011-11-30 | 2015-02-05 | 엘지이노텍 주식회사 | Wireless charging module consisting composite magnetic sheet |
| US10224747B2 (en) | 2012-12-12 | 2019-03-05 | Ls Cable & System Ltd. | Antenna for wireless power, and dual mode antenna comprising same |
| US10263467B2 (en) | 2012-12-12 | 2019-04-16 | Ls Cable & System Ltd. | Antenna for wireless power, and dual mode antenna comprising same |
| KR20140090045A (en) * | 2013-01-08 | 2014-07-16 | 엘에스전선 주식회사 | Antenna for wireless charging and Dual mode antenna having the same |
| WO2014126394A1 (en) * | 2013-02-15 | 2014-08-21 | 주식회사 아모텍 | Electromagnetic wave absorbing sheet and antenna module having same |
| KR101467677B1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-12-10 | 광운대학교 산학협력단 | Nfc antenna and apparatus comprising nfc antenna |
| WO2014178645A1 (en) * | 2013-04-30 | 2014-11-06 | (주)씨제이텍 | Method for manufacturing receiving antenna for wireless charger and receiving antenna for wireless charger manufactured using same |
| US9843196B2 (en) | 2013-06-11 | 2017-12-12 | Lg Electronics Inc. | Wireless power transmitter, wireless power receiver and wireless charging system in home appliances |
| KR20150051922A (en) * | 2013-11-05 | 2015-05-13 | 엘지전자 주식회사 | Wireless power transmitting apparatus |
| WO2018164350A1 (en) * | 2017-03-09 | 2018-09-13 | 주식회사 아모센스 | Wireless power transmission device for vehicle |
| US11095137B2 (en) | 2017-03-09 | 2021-08-17 | Amosense Co., Ltd. | Wireless power transmission device for vehicle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101279856B1 (en) | Attenna apparatus with ntc attenna annd wireless charging coil | |
| KR20130000926A (en) | Design the compact wireless charging coil and nfc antenna | |
| KR102017621B1 (en) | Coil substrate for cordless charging and electric device using the same | |
| KR101179398B1 (en) | Contactless power transmission device and electronic device having the same | |
| KR101926594B1 (en) | Antenna unit for a wireless charging and wireless charging module having the same | |
| US9620282B2 (en) | Noncontact connector apparatus and system using inductive coupling between coils | |
| KR101827721B1 (en) | Antenna module for car | |
| US20180254552A1 (en) | Antenna device and electronic apparatus | |
| US20140375262A1 (en) | Wireless charging module and mobile terminal provided with same | |
| KR20170005670A (en) | Wiress antenna for wireless charging and nfc communication, and wireless device having the same | |
| RU2623095C2 (en) | Wireless charging system and its application for charging mobile and portable devices | |
| US9472340B2 (en) | Coil type unit for wireless power transmission, wireless power transmission device, electronic device and manufacturing method of coil type unit for wireless power transmission | |
| US9704642B2 (en) | Information transmission apparatus and system using inductive coupling between coils | |
| KR20160140473A (en) | Wireless power transfer module and portable auxiliary battery including the same | |
| KR101431983B1 (en) | Coil type unit for wireless power transmission, wireless power transmission device, electronic device and manufacturing method of coil type unit for wireless power transmission | |
| CN111527666B (en) | wireless power transmission device | |
| WO2017119215A1 (en) | Composite antenna and electronic apparatus | |
| KR101765482B1 (en) | Installation method for attenna apparatus with ntc attenna annd wireless charging coil | |
| KR101765487B1 (en) | Installation method for attenna apparatus with ntc attenna annd wireless charging coil | |
| KR20190070011A (en) | wireless power transmission device | |
| KR101926615B1 (en) | Combo antenna module and mobile electronic device having the same | |
| KR101782793B1 (en) | Installation method for attenna apparatus with ntc attenna annd wireless charging coil | |
| KR20170010595A (en) | Combo antenna module and mobile electronic device having the same | |
| WO2018139519A1 (en) | Antenna device, non-contact transmission device, and non-contact transmission system | |
| KR20180127282A (en) | Wiress antenna for wireless charging and nfc communication, and wireless device having the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| A107 | Divisional application of patent |