KR20130081629A

KR20130081629A - 무선 충전 시스템용 수신기

Info

Publication number: KR20130081629A
Application number: KR1020120086193A
Authority: KR
Inventors: 김시환; 나기용
Original assignee: 주식회사 케이더파워
Priority date: 2012-01-09
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2013-07-17
Also published as: US20200336019A1; US20170208158A1; US20210234410A1; WO2013105776A1; JP2015500622A; US10944298B2; US20190222072A1; KR20140101665A; US20150054455A1; US20160315497A1; US10491049B2; EP2804290B1; CN104040835B; US10284023B2; EP3595127A1; KR101983612B1; US9653942B2; US20200028385A1; JP5878244B2; US20180331583A1

Abstract

본 발명은 비접촉식 자기유도를 이용한 무선 충전 시스템용 수신기에서, 적어도 두가지 이상의 방식에서 송신하는 무선전력 에너지를 수신할 수 있는 수신부를 제공하며, 상기 수신부는 제어부가 구비되고, 상기 수신부의 제어부 혹은 메모리에는 각각의 방식을 판단할 수 있는 값이 저장되고, 그 값에 의해 송신부의 방식을 판단하고, 상기 제어부는 송신부의 방식이 판단되면, 수신부도 그에 맞는 방식이 되어 무선 전력 에너지를 수신 받을 수 있도록 하므로서, 무선전력 시스템에서 수신부의 코일의 모양을 효과적으로 설계하고, 추가로 수신부 자계의 효율을 상승시킬 수 있는 구조를 제공하므로서, 무선전력 송신부의 상태에 따라 선택적으로 무선 전력을 수신 받을 수 있고 수신 효율도 높이는 효과를 얻게 되는 무선전력 시스템용 수신부를 제공한다.

Description

무선 충전 시스템용 수신기{THE RECIVING SET FOR THE WIRELESS CHARGING SYSTEM}

본 발명은 무선 충전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 충전기에서 무선으로 전송하는 전력을 효율적으로 수신하기 위한 새로운 설계 구조를 제공하는 무선 충전 시스템용 수신기이다.

전자기기에서 무선 송,수신부가 구비되어 무선충전이 이루어지는 기술이 개발되고 있는 실정이다. 최근의 이동통신단말기는 다양한 형태로 개발되고, 이에 따라 다양한 전원충전기의 형태만큼 다양한 충전잭이 있었다. 이에 따른 충전기의 호환성 문제가 부각되었으나 이러한 충전잭들은 24핀 충전잭으로 표준화되어 이용자들에게 충전기간의 호환성 문제를 해결하였다.

하지만, 이는 여전히 충전기와 기기 간 유선케이블을 통해 충전이 이루어지기 때문에 거리의 제약으로 인해 이용자들에게 상당한 번거로움과 불편함을 주고 있다. 또한, 충전기 하나로 다수개의 단말기를 충전하는 경우, 충전기와 단말기잭의 수동적인 착탈로 인한 번거로움과 연결부의 마모나 훼손으로 인해 단말기에 손상이 가해질 수 있는 문제점이 있었다.

그러나, 상기와 같은 접속 단자 방식은 기기에 따라 단자의 규격과 모양이 다르게 되어, 사용자는 매번 새로운 충전 장치를 구입해야 하는 어려움이 따르게 되며, 이러한 방식은 새로운 기기를 구입하게 되면 종래 충전기는 폐기하게 되는 새로운 문제를 발생시키게 된다.

그리고, 이러한 문제를 해결하기 위하여 비 접촉식 자기 유도 방법, 즉 무선 충전 방식이 고안되었다. 비접촉식 충전 방법은 고주파로 동작하는 1차 회로를 충전 모체에 구성하고 2차 회로를 밧데리측 즉, 휴대형 전자기기 내 또는 축전지 내에 구성함으로써, 충전 모체의 전류 즉, 에너지를 유도 결합에 의하여 휴대형 전자기기의 축전지에 제공하는 방식이다. 유도 결합을 이용한 비접촉식 충전 방식은 이미 일부 응용분야(예: 전동 칫솔, 전기 면도기 등)에 이용되고 있다.

그러나 휴대전화, 휴대형 MP3 플레이어, CD 플레이어, MD 플레이어, 카세트 테이프 플레이어, 노트북 컴퓨터, PDA 등의 휴대형 전자기기에 응용하고자 할 경우에는, 축전지 측에 추가되는 부피와 무게가 작아야 한다는 요구 조건 이외에도, 휴대형 전자기기 또는 축전지가 놓여지는 위치에 따른 충전효율의 편차를 개선하여야 한다.

그리고, 휴대폰이나 스마트폰에 적용할 경우 편차 개선뿐 아니라 무선 충전기도 정해진 방식에 따라 방식에 따라 몇 가지 방법이 출시되고 있는 실정이어서, 무선 충전기도 방식이 다르면 충전되지 못하는 문제점에 제기되고 있다.

또한, 두 개 이상의 코일을 구비하지 않고, 각 코일간의 설계 규격이 정해지지 않았으며, 또한 각각의 코일이 단말기에 위치하는 정확한 구조에 대해서도 서술되어 있지 않고 있는 실정이다.

즉, 선행기술 1(대한민국 등록특허 10-0928439)은 제1상부코어(코일)와 제2상부코어 사이에 위치되도록 구비되며, 컨트롤부는 무접점전력수신장치로부터 전송되는 신호가, 상기 저부코어, 제1상부코어, 제2상부코어중 어느 코어로 수신되는지를 판별하고, 판별결과에 대응하여 해당 코어를 통해 전력신호를 전송제어하는 것을 특징으로 하지만, 복합 기능을 가진 코일(안테나)를 제시하지는 않으며, 최적의 설계 조건이나 구조를 제시하지 않는다.

또한, 선행기술 2(대한민국 등록특허 10-0928439)는 1차측코어부의 유도패턴코어는 피씨비베이스의 상부로 다수의 코어로 되는 저부코어레이어가 구비되고, 저부코어레이어 상부의 간격패널 상부로 다수의 코어로 되는 상부코어레이어가 구비되며, 상기 저부코어레이어와 상기 상부코어레이어는 서로 교차되어 위치되어 구비되고 복층형으로 구비된 것이 특징이나, 복합 기능을 가진 코일(안테나)에 대한 구조를 제시하지 않을 뿐더러, 최적의 설계 조건을 구체적으로 제시하지 않고 있다.

아울러, 선행기술 3(대한민국 등록특허 10-1001262)은 휴대용 단말기가 탈착 가능하게 안착되는 거치대; 및상기 거치대에 상기 휴대용 단말기가 안착되면 외부로부터 공급받은 전원으로부터 발생되는 자기장이 전자기 유도에 의하여 상기 휴대용 단말기측으로 전달되면서 무선 충전이 이루어지도록 상기 거치대에 마련되는 충전 모듈;을 포함하는 충전 가능한 휴대폰용 케이스를 제공하지만, 마찬가지로 복합 기능을 가진 코일(안테나)에 대한 구조를 제시하지 않을 뿐더러, 최적의 설계 조건을 구체적으로 제시하지 않고 있다.

따라서, 복합 기능도 가지면서 최적의 설계 조건을 가지는 무선충전 방식의 개발이 필요한 실정이다.

선행기술 1 : 대한민국 등록특허 10-0928439. 등록일 : 2009년11월18일 선행기술 2 : 대한민국 등록특허 10-0971714. 등록일 : 2010년07월15일 선행기술 3 : 대한민국 공개특허 10-2011-0040622, 공개일 : 2010년4월20일

본 발명의 목적은, 무선충전 시스템에서 무선 전력 송신부에서 송신하는 전력을 효과적으로 수신하기 위해, 무선전력 수신부의 설계 구조를 제공하며, 상세하게는 코일의 새로운 모양, 선택 방법 및 설계 방법 등의 구조를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 비접촉식 자기유도를 이용한 무선 충전 시스템용 수신기에서, 적어도 두가지 이상의 방식에서 송신하는 무선전력 에너지를 수신할 수 있는 수신부를 제공하며, 상기 수신부는 제어부가 구비되고, 상기 수신부의 제어부 혹은 메모리에는 각각의 방식을 판단할 수 있는 값이 저장되고, 그 값에 의해 송신부의 방식을 판단하고, 상기 제어부는 송신부의 방식이 판단되면, 수신부도 그에 맞는 방식이 되어무선 전력 에너지를 수신 받을 수 있도록 하므로서 달성된다.

그리고, 상기 수신기의 제어부는 방식이 선택되면 선택된 방식의 매칭 파트와 연결된 안테나 루프 코일을 통해 무선전력 에너지를 수신 받을 수 있도록 한다.

또한, 비접촉식 자기유도를 이용한 무선 충전 시스템용 수신기에서, 수신부에 구비된 부품을 하나의 부품으로 구비하는 수신부를 제공하며, 상기 수신부는 매칭 파트, 제어부, 컨버터, 무선 통신 모듈, 안테나 루프 코일, 칩 안테나 등의 부품이 구비되고, 상기 부품에서 매칭 파트, 제어부, 컨버터, 무선 통신 모듈, 안테나 루프 코일, 칩 안테나를 하나의 부품으로 구비하고, 상기 제어부의 기능은 상기 수신기가 구비된 휴대폰 혹은 전자 기기의 메인 CPU 칩에서 수행할 수 있다.

아울러, 비접촉식 자기유도를 이용한 무선 충전 시스템용 수신기에서, 상기 수신부에 강 자성체가 더 구비되고, 상기 강자성체는 가계거울 효과로 인해 자계 강도를 상승 시키도록 하며, 송신부로부터 전력 에너지가 송신될 때의 순서는 송신부, 안테나 루프 코일, 강 자성체 순서이다.

한편, 비접촉식 자기유도를 이용한 무선 충전 시스템용 수신기에서, 무전 전력 에너지를 수신할 수 있는 루프 코일이 형성되고, 무선전력 에너지를 수신하기 위한 부품이 구비되며, 상기 루프 코일을 통해 밧데리가 충전될 때, 상기 밧데리이 전력이 사용되는 기기의 하부 케이스에 상기 루프 코일이 형성된다.

본 발명에 따르면, 무선전력 시스템에서 수신부의 코일의 모양을 효과적으로 설계하고, 추가로 수신부 자계의 효율을 상승시킬 수 있는 구조를 제공하므로서, 무선전력 송신부의 상태에 따라 선택적으로 무선 전력을 수신 받을 수 있고 수신 효율도 높이는 효과를 얻게 되는 무선전력 시스템용 수신부를 제공한다.

도 1은 본 발명의 무선충전 시스템에서 수신부의 블럭도를 나타낸 도면이다.
도 2는 충전 방식의 또 다른 실시예의 도면이다.
도 3a와 도 3b는 은 본 발명의 코일을 상세히 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 멀티 코일의 경우 배치를 나타내는 실시예의 도면이다.
도 5는 방식의 차이를 설명한 도면이다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 순서도를 나타낸 도면이다.
도 7내지 도 10c는 원칩화 방법 및 블록도 구성을 나타낸 실시예의 도면이다.
도 11 내지 도 16은 밧데리 표면에 수신부가 구비된 실시예의 도면이다.
도 17 내지 도 20은 수신부가 밧데리 충전 케이스 측면에 부착된 실시예의 도면이다.
도 21 내지 도 25는 기기 케이스에 루프 코일이 형성된 실시예의 도면이다.
도 26 내지 도 29는 자계 효율을 높이기 위한 또 다른 실시예의 도면이다.
도 30 내지 도 34는 무선전력 수신용 코일(52)과 NFC 코일(51)의 배치를 나타낸 도면이다.
도 35와 도 37은 코일간의 제어를 나타내는 실시예의 도면이다.
도 38a 내지 도 40은 페라이트 시트를 구비하는 실시예의 도면이다.
도 41내지 도 44는 코일이 구비되는 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템용 수신부의 설계 구조에 대해 상세히 설명한다.

- 실시예 1 -

도 1은 본 발명의 무선충전 시스템용 수신부의 블럭도를 나타낸 도면이다.

통상 무선 충전 시스템은 전력 에너지를 송신하는 송신부와 전력에너지를 수신하는 수신부로 구성되고, 송신부는 일정신호를 감지하기 위해 주기적으로 센서가 구동되고, 충전 요청신호가 감지되는 지를 판단하게 된다. 충전요청신호가 감지되는 경우, 송신부의 송전부는 켜지게 된다. 그리고, 수신부의 신호를 통해 수신부측의 배터리 전압을 확인하고, 충전 가능 상태를 확인하게 되면, 송전이 이루어진다.

이때, 상기의 상태에 돌입하게 되면, 수신부에서는 전력에너지의 수신이 수행되고, 수신부의 밧데리에 전원은 충전되게 된다. 즉, 이러한 일반적인 무선 충전 시스템을 효과적으로 수행하기 위해 수신부의 효과적인 설계 구조를 제공하고자 하는 것이 도 1의 블록도이다.

무선전력을 일차적으로 수신하는 안테나 루프 코일 기판(50)이 구비되며, 특히 본 발명에서는 멀티 코일을 제공하게 된다. 즉, 본 발명의 루프 코일 기판(50)에는 WPC 방식의 코일(52)과 KTP 방식의 코일(53) 및, 근거리 통신인 NFC(Near Field Communication) 에 사용되는 안테나 코일(51)을 제공한다. 그리고, 상기 코일(51)(52)(53)은 하나의 판에 구비되게 된다.

이때, 도면에서 처럼 최 외각에 NFC(Near Field Communication) 에 사용되는 안테나 코일(51)이 구비된다.

그리고, 상기의 설명에서 송수신부의 상호 신호를 주고 받는 통신 모듈인 지그비(Zigbee)(11), 각각의 신호와 부품을 정해진 프로그램에 의해 제어하는 제어부(10) 및 전압 혹은 전력을 최종적인 휴대폰(60) 등의 밧데리 전압에 맞도록 하여 주는 컨버터(12)가 구비된다. 이때, 상기 컨버터(12)는 상황에 따라 전압을 높이거나 낮추는 역할을 할 수 있고, 마찬가지로 전력량을 높이거나 낮출 수 있는 것이다.

그리고, 본 발명의 또 다른 특징은 WPC 매칭 파트(Matching Part)(14)와 KTP 매칭 파트(Matching Part)(15)가 각각 구비된다. 즉, 본 발명에서는 WPC 방식의 코일(52)과 KTP 방식의 코일(53)이 존재하며, 상기 두가지 방식 중에서 하나를 선택하여 전력 에너지를 수신받도록 하는 기능을 하는 것이 매칭파트(14)(15)이다.

즉, 각각의 코일(Coil) 인덕턴스(inductance)가 상의 하여 각 인덕턴스에 맞게 매칭을 하는 것이다.

도 2는 충전 방식의 또 다른 실시예의 도면이다.

밧데리(70)를 직접 충전 시킬 수 있도록 컨버터(12)와 밧데리(70) 사이에 차징 컨트롤러(Charging Controller)(17)를 구비할 수 있다. 이때, 상기 차징 컨트롤러는 충전 IC(Integrated Circuit) 형태로 구비될 수도 있다. 일명, 차징 매니지먼트 콜트롤러(Charging Management Controller)라고도 할 수 있으며, 펄스 방식, 리니어 방식, 스위치 방식 등 다양한 방법이 적용될 수 있음은 당연하다.

도 3a와 도 3b는 은 본 발명의 코일을 상세히 나타낸 도면이다.

도면에서 기판은 도시 생략하였지만, 플렉서블 수지 기판 혹은 통상의 기판(예를들면 피씨비, 플라스틱 혹은 금속 기판)에 멀티 코일이 구비됨은 당연하다. 그리고, 도 3a에서처럼 최외각에 가장 크게 NFC 코일(51)이 구비되며, 그 내부에 WPC 코일(52)과 KTP 코일(53)이 구비된다.

이때, KTP 코일(53)은 두 개의 코일(내부 코일과 외부 코일)을 형성하고 그 사이에 WPC 코일(52)을 형성하게 된다. 그리고, 도면에서 도시된 코일의 형태처럼, WPC 코일(52)은 구리 같은 전기선 형태의 코일을 직접 감아서 스파이럴(Spiral) 코일의 형태로 구비하고, KTP 코일(53)과 NFC 코일은 기판에 박막(증착이나 인쇄 코팅 후 식각 공정을 통해 형성된 박막 형태의 코일)형태로 구비된다.

따라서, 본 발명에서 기판이라고 함은 루프 코일을 코팅하여 형성하기 위한 베이스 기판(피씨비 혹은 금속 혹은 수지등의 기판)일 수도 있고, 단지 루프 코일을 지지하기 위한 기판일 수도 있다. 이때 루프 코일을 지지하는 기판이라는 것은 스파이럴 코일을 판(금속, 수지이나 수지등으로 된 따딱하거나 플렉서블한 판)에 고정하기 위한 단순한 의미의 기판일 수도 있음은 당연하다. 즉, 스파이럴 코일을 기판에 테이프나 접착재로 붙이는 형태가 될 수가 있는 것이다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 코일을 다른 부품에 구비하는 방법을 제공한다.

이때 도 3의 (A)도에서처럼 두개 이상의 코일을 형성할 수 있지만, 또 3의 (B)에서 처럼 한개 코일만 형성될 수 있음은 당연하다.

도 3b는 이종 코일의 또 다른 실시예의 도면이다.

예를들어, KTP 방식은 인덕턴스 값이 3

(마이크로 헨리)이고, WPC 방식은 9

라고 하면, 각각 해당되는 코일의 턴(turns) 수가 다르게 된다. 따라서, 도면에서처럼 WPC 코일은 코일(52)의 처음과 끝에 인출선(52a)(52b)를 연결하여 사용하고, KTP 코일은 코일(52)의 중간과 끝에 인출선(52c)(52b)을 연결하여 사용한다. 그리고, 상기 WPC 인출선(52a)(52b)은 WPC 매칭 파트(14)와 연결하고, KTP 인출선(52b)(52c)은 KTP 매칭 파트(15)와 연결한다.

그렇게 되면, 제어부(10)에 의해 선택된 매칭 파트와 연결된 인출선과 연결된 코일을 통해 무선전력 에너지는 수신되게 되는 것이다.

도 4a 내지 도 4c는 멀티 코일의 경우 배치를 나타내는 실시예의 도면이다.

도 4a는 두개의 코일이 중첩되는 상태를 나타내는 실시예의 도면이다. 즉 무선충전 시스템에서 충전 방식이 다른 코일이 하나의 코일 세트(예를 들어 A 방식 충전 코일의 내부 혹은 와부에 B 방식 충전 코일이 감겨 있거나, 혹은 하나의 코일 중간에 인출선이 구비되어 방식이 다른 충전을 선택할 수 있는 코일을 코일 세트라고 함)에 구비된다.

그리고, 상기 코일 세트가 2 개 중첩되는 경우이다.

도 4b는 3 개의 코일 세트가 중첩되는 경우를 나타낸 실시예의 도면이고, 마찬가지고 도 4c는 2 개 이상의 코일 세트가 구비되지만, 중첩되지 않은 경우를 나타는 도면이다.

또한 도면에서처럼, 중첩되거나 중첩되지 않더라도 멀티 코일이 구비되는 경우에는, 송신부 코일에도 적용할 수 있고 수신부 코일에도 적용할 수 있다.

- 실시예 2 -

도 5는 무선충전기 원리를 설명한 도면이다.

도 5는 무선 충전기가 전력에너지를 공급하기 위한 일반적인 구조이며, 먼저 수신부(200)는 안테나 루프 코일(52)(53)이 콘덴서(C)로 직렬 연결된 구조를 가지고, 송신부(300)도 안테나 루프 코일(31)이 콘덴서(C)로 병렬 연결된 구조를 가진다. 단지 차이점은 송신부(300)는 공진 필터가 더 구비되는 것이며, 상기 공진 필터(Resonance Filter)는 코일(52)과 콘덴서(C)가 직렬 연결되는 구조로서 구성된다. 이때, 상기 루프 코일과 콘덴서의 직렬과 병렬 연결은 변경될 수 있음은 당연하다.

무선 충전기에서 일반적으로 사용하는 방식은 WPC(Wireless Power Consortium) 방식으로, WPC 방식의 무선 전력 에너지가 전달되기 위해서는 일반적으로 아래와 같은 조건을 가진다.

"전압 : 7-15V(수신부 기준), 주파수 : 100 - 200kHz, 전류 : 5V (0.7A), 전력 : 3.5W, 코일의 인덕턴스 값 : 8 마이크로 헨리(Micro Henry) - 12 마이크로 헨리 "

한편, 코일과 콘덴서는 직렬로 연결된 구조를 가진다. 무선 전력 에너지 전달에서 매개체는 안테나 루프 코일(52)(53)이며 상기 안테나 코일(52)(53)은 콘덴서와 연결되는 구조를 가지는데 직렬로 연결된다는 것이다.

한편 당사가 자체적으로 개발한 방식인 KTP 방식은 다음과 같은 특징을 가진다.

"전압 : 7-24V(수신부 기준), 주파수: 1MHz - 6.78MHz, 전류 : 5V(1A), 전력 : 5W, 코일의 인덕턴스 값 : 600nH(Nano Henry) - 2 마이크로 헨리 "

이때 상기에 표시된 전압과 전류 값은 상기의 숫자에 정확히 일치함을 의미하는 것은 아니고 범위를 나타냄은 당연하다.

하여간, WPC 방식과 KTP 방식의 가장 큰 차이점은 코일의 인덕턴스 값과 주파수 값의 차이이다. 먼저 주파수 값의 차이에서 그 기준을 1MHz 로 할 수가 있다. 즉, WPC 방식은 1MHz(Mega Hertz) 이하로 저주파이고 KTP 방식은 1MHz(Mega Hertz) 이상으로 고주파이다.

그러나, 실제 사용하는 주파수로는 WPC 방식은 100 - 200 KHz의 주파수를 사용하며, KTP 방식 6 - 8 MHz 이상으로 고주파를 사용한다는 것이다.

또한, 코일의 인덕턴스 값으로 WPC 방식은 "8 마이크로 헨리 - 12 마이크로 헨리" 이고, KTP 방식은 " 600 나노 헨리 - 2 마이크로 헨리" 이다.

상기의 특징을 가지는 KTP 방식은 상당한 장점을 가지게 된다. 예을 주파수를 발진 시키는 부품에 있어서도 고 주파수를 사용하므로서 부품의 소형화(고주파는 일반적으로 부품의 크기를 작게 할 수 있다.)가 가능하고, 코일의 인덕턴스 값을 작게 하므로서 안테나 루프 코일을 스파이럴 코일 대신, PCB 기판(혹은 수지 기판)에 인쇄 방식으로 형성한 코일을 사용할 수가 있는 것이다.

기판에 코일을 형성하므로서 양산시 유리하고 단가 절감의 효과를 가져 올 수가 있는 것이다. 그리고 코일의 턴수(Turns, 감김 횟수)도 WPC 방식은 50회 이상을 넘어가게 되는 데, KTP 방식은 50 회 이하로도 가능할 수가 있는 것이다.

한편 상기 턴수는 휴대폰 기기에 적용되는 기준으로 언급된 숫자이다, 통상 휴대폰 기기는 그 면적이 최대 100 cm제곱 이내인 경우에 일반적으로 산정한 숫자이다.

- 실시예 3 -

도 6a와 도 6b는 본 발명의 순서도를 나타낸 도면이다.

도 6a를 먼저 서명하고자 한다. 무선 충전 시스템이 전력 에너지를 송전하는 송신부와 전력에너지를 수신하는 수신부로 구성되고, 수신부에서 전력 에너지 송신을 요청하는 신호를 송신부에 보내게 되면, 일정 신호를 수신하기 위해 주기적으로 센서가 구동되는 송신부는 충전 요청신호가 감지되고, 충전 신호를 수신부에 보내게 된다. 즉, 이러한 일반적인 과정을 통하여 수신부에서 근거리 통신 모듈(16)을 통해 받은 신호는 제어부(10)에 보내지고, 상기 제어부(10)는 정해진 방법에 의해 송신부와 상호 신호 교환을 하는 것이다.(150 - 152 단계)

그리고, 정해진 방법에 의해 상호 통신 신호를 교환한 다음 전력 에너지를 수신 받게 된다.(153 단계) 이때, 본 발명에서는 서로 다른 방식의 전력 에너지를 송신 받을 수 있는 설계 구조를 제공한다.

즉, 상호 근거리 통신신호를 근거로 송신부의 방식을 분별할 수 있다면, 해당되는 매칭 파트가 선택이 되어 활성화 되고, 결국 상기 매칭 파트와 연결된 코일이 활성화 되게 된다. (154 단계 와 160 단계)

결과적으로 상기 제어부(10)가 선택한 매칭 파트와 연결된 안테나 루프 코일을 통해 전력 에너지가 수신된다는 것이다.

즉, 상호 근거리 통신 신호에 방식을 구별할 수 있는 신호가 포함될 수 있고, 방식이 구별되게 되면 해당되는 매칭 파트가 바로 선택될 수 있다는 것이다. 여기서 해당되는 매칭 파트가 선택이 된다는 것은 도 1의 블록도 설명에 준한다.(도 6에서 154단계에서 바로 160단계로 진행할 수 있다는 것이다.)

한편, 근거리 통신 신호를 통해 방식을 선택할 수 없으면, 송신부에서 보내는 무선 전력 에너지의 크기 값 분석을 통해 방식을 선택할 수가 있다. (156 단계 - 158 단계) 도 5의 설명에서처럼 WPC 방식과 KTP 방식은 전압, 주파수, 임피이던스 혹은 인덕턴스 값이 다르며, 상기 값들을 분석하여, 어떠한 방식인가를 판별하게 된다. 그리고, 이러한 판별은 이미 정해진 방법에 의해 제어부(10)에서 판별하게 된다. 그리고 판별이 끝나면 해당되는 매칭 파트를 선택하게 된다.(160 단계)

제어부(10)에서 상기의 판단이 가능한 이유는 미리 각 방식에 대한 특징 값이 제어부(10) 혹은 메모리(본 발명에서는 따로 언급되지 않았지만 정해진 알고리즘을 수행하기 위해서는 메모리 소자가 구비되었음은 당연하다.) 저장되고, 상기 저장된 값을 근거로 어떠한 방식인가를 판단하게 되는 것이다.

해당되는 매칭 파트가 선택되어 활성화되면, 해당되는 코일도 활성화되어 무선 전력 에너지를 수신 받게 된다. (162 단계 - 164 단계) 안테나 코일(52)(53)을 통해 무선 전력 에너지를 수신 받으면, 제어부(10)를 통해 컨버터(12)가 제어되어 최종적으로 밧데리가 충전될 수 있는 전압 5V가 만들어지게 되어, 밧데리가 충전되는 것이다.(166 단계)

즉, 제어부(10)는 선택된 방식에 따라 컨버터가 변환해 주어야 하는 비율이 정해지고, 그 비율에 맞게 전압이나 전력을 변환하여 최종적으로 출력을 하는 것이다.(168 단계)

이때, 상기 도 6의 순서도는 무선전력 시스템에서 2 가지 방식의 송신부에서 송신하는 전력 에너지를 수신할 수 있는 방법을 제공하고 있다. 즉, 정해진 두 가지 방법에서 하나의 방식으로 전력에너지를 송신하면, 수신부는 송신되는 전력 에너지를 수신할 수 있는 방식으로 선택되어 전력 에너지를 수신할 수 있게 된다.

하지만, 송신되는 전력 에너지를 수신 받을 수 있는 방식을 수신부가 선택할 때, 반드시 2 가지 방식 중에서 하나를 선택해야만 하는 것은 아니다. 즉, 코일의 인덕턴스, 임피이던스, 전압, 주파수 그리고 근거리 통신 부호 등을 통해 구별하고 선택할 수 있다면, 송신되는 전력에너지의 3가지 방식 이상 중에서도 하나가 선택되어 전력에너지를 보내게 되면 수신부가 선택할 수도 있어, 결국 수신부는 전력 에너지를 수신할 수가 있게 할 수 있는 것이다.

예를들어, 송신부는 WPC 방식과 KTP 방식 이외에 다른 방식도 존재할 수 있으며, 따라서 송신부는 상기 두 가지 방식 이외에 다른 방식으로 전력 에너지를 송신할 수 있다는 것이다. 이런 경우에도 코일의 인덕턴스, 임피이던스, 전압, 주파수 그리고 통신 부호 등을 통해 송신되는 전력 에너지가 어떠한 방식인 가를 판별하여, 그에 해당되는 방식으로 본 발명의 수신부는 선택되고, 따라서 수신되는 전력 에너지를 수신 받을 수 있다는 것이다.

도 6b는 상태를 분석하여 방식을 선택하는 또 다른 실시예의 도면이다.

무선 충전을 시작하면 전력 에너지를 송신하고 수신하게 된다.(100 - 102 단계)

수동으로 충전 방식을 선택하게 되면 해당 안테나 코일이 선택되도록 할 수 있다. (104 단계, 110 단계) 즉, 스위치 혹은 메뉴 방식(선택 방법은 통상의 방법을 사용할 수 있으므로 본 발명에서는 수동 선택 방법에 대해서는 별도의 설명을 생략한다,)

자동으로 충전 방식이 선택되어 지면, 수신 코일(52)(51)의 충전 신호를 분석하게 된다. 전압 분석을 할 수 있고, 주파수 분석을 할 수 있고, 임피던스 분석을 할 수가 있다. 그리고 분석 값에 따라 해당 안테나 코일을 선택하게 된다. (104 단계 - 110 단계)

그리고, 분석된 전압 값, 주파수 값, 임피던스 값 등에 맞게 코일에 그에 대응하는 값을 갖도록 한다, (112 단계) 예를들어 주파수 값을 분석하여, 방식이 선택되었으면 수신부 코일에는 선택된 방식의 주파수 값을 갖도록 하는 것이다.

상기와 같은 방식이 정해지면, 무선전력에서지 송수신이 일어나게 되고 밧테리는충전되게 된다.

- 실시예 4 -

도 7내지 도 10c는 원칩화 방법 및 블록도 구성을 나타낸 실시예의 도면이다.

부품의 간단화 및 원가 절감을 위해서는 부품의 원칩(One Chip)화 중요한 수단이 될 수 있으며, 도 7은 원칩화 할 수 있는 부품을 하나의 블록(100)으로 나타낸 도면이다.

즉, 제어부(10), 통신 모듈(Zigbee), 컨버터(12), 매칭 파트(14)(15), 통신파트(13)등을 하나의 부품으로 원칩화 할 수 있게 된다.

한편, 무선 전력 에너지를 수신할 때, 휴대폰 혹은 전자기기에 밧데리를 내장한 상태에서 무선전력 에너지를 수신할 수 있도록 각각의 부품을 구성할 수 있다. 이 경우에는 부품의 비용 절감을 위해서 휴대폰 부품 혹은 전자 기기의 메인 CPU 칩(110)이 수신부의 제어부(10) 기능을 대신할 수가 있다.

아울러. 도 8은 이런 경우의 실시예를 나타낸 도면이다. 이때에, 수신부의 부품들을 원칩화할 경우에는, 제어부(10)를 제외한 통신 모듈(Zigbee), 컨버터(12), 매칭 파트(14)(15), 통신파트(13)등 을 하나의 부품으로 원칩화 할 수 있게 된다.

또한, 도 9a는 안테나 루프 코일(50)과 안테나 칩(6)을 제외하고 나머지 부품을 모두 휴대폰 기기나 전자 기기에 장착하여 수신부 부품을 최소한으로 하고자 하는 실시예의 도면이다. 도 9b는 수신부 제어부(10)의 기능을 휴대폰이나 전자 기기의 메인 CPU Chip(110)이 대신하였을 경우를 나타낸 도면이다.

본 발명에서 하나의 부품 혹은 원칩화가 의미하는 바는 집적화를 의미할 수 있다. 집적화에 의해 I.C.화할 수도 있고, MEMS(micro electro mechanical systems)을 통해 하나의 부품으로 만들 수 있다는 것을 의미하는 것이다.

도 10a내지 도 10c는 휴대폰 제어부(메인칩)(110)가 무선충전기 제어를 실시하는 또 다른 실시예의 도면이다.

도 10a는 무선충전기를 제어하는 제어부(10)가 구비되고, 상기 제어부(10)를 휴대폰 중앙처리장치(메인칩)(110)이 다시 제어하는 경우를 나타낸 실시예의 도면이다,

도 10b는 휴대폰 제어부(110)와 무선충전기 제어부(10)가 서로 정보를 주고 받는 경우의 블럭도를 나타내는 실시예의 도면이다.

무선충전기 제어부(10)가 전력에너지를 수신하게 되면, 수신 상태를 휴대폰 제어부(110)에 전송하게 된다. (120 단계 - 122 단계)그리고, 충전 방식에 맞는 안테나 코일을 선택하고, 분석값을 고려하여 변환하게 된다. (앞의 설명 참조) (128 단계)

그리고, 선택 방식에 대한 정보도 휴대폰 제어부에 전송하게 된다,(130 단계)

이때, 122단계는 반드시 124 단계 보다 순서가 앞일 필요는 없다. 124 단계다음이거나. 128 단계 다음일 수도 있다는 것이다.

도 10C는 휴대폰 화면에서 무선 충전을 제어하는 방법에 대한 실시예의 도면이다.

휴대폰(혹은 휴대 단말기 화면)에서 무선충전을 선택하게 되면, 상기도와 같은 실시예의 화면(74(이 나타날 수 있으며, 날자(71)가 표기되어 충전 이력이 저장될 수 있다. 그리고, 무선충전 시작과 종료(72)를 선택할 수 있고, 충전방식(73)을 선택할 수 있으며 충전방식이 표시될 수가 있다.

한편 도10c와 같은 제어는 앞의 도면의 실시예의 모든 경우에 적용될 수 있음은 당연하다.

- 실시예 5 -

도 11 내지 도 16은 밧데리 표면에 수신부가 구비된 실시예의 도면이다.

도 11은 밧데리(70) 표면에 안테나 루프 코일 기판(50)과 수신부 부품부(55)가 장착되는 도면으로서, 루프 코일 기판(50)과 수신부 부품부(55)를 모두 합한 면적이 밧데리 표면 보다 넓지 않도록 하는 구조가 된다. 그리고, 상기 부품부(55)는 수신부 부품을 하나의 기판 혹은 동일층의 기판에 구비하여 밧데리 표면에 구비한 형태를 나타낸 도면이다.

도 12는 부품부(55)와 루프 코일(50)이 상호 접혀질 수 있도록 플렉서블 연결선(57)으로 연결된 상태를 나타낸 도면이다. 이때, 상기 플렉서블 연결선(57)은 통상의 FPC(Flexible Printed Circuit)과 같은 방법으로 만들어진 연결선으로 휘어짐이 가능한 수지 기판에 도선을 인쇄하여 제조한 것이다. 물론, 반드시 FPC를 사용해야 하는 것은 아니며, 두 개의 부품을 휘어짐이 가능한 연결선으로 연결할 수 있다면 본 발명에 적용될 수 있음은 당연하다.

여기서 외부 연결 단자(56)도 구비되며, 외부 연결 단자(56)는 밧데리를 휴대폰 혹은 전자 기기와 전기적으로 연결하는 단자이다. 이때, 상기 단자(56)는 기판(55)의 위쪽 면에 구비되게 된다.

도 13은 부품부(55) 기판과 루프 코일 기판(50)이 플렉서블 연결선(57)에 의해 접혀진 상태를 나타낸 도면이다. 도면에서처럼, 기판(55)의 위쪽에 외부 연결 단자(56)가 구비되는 이유는 기판(55)이 접혀졌을 때 외부와 연결이 가능하도록 하는 구조를 제공하기 위해서이다. 이렇게 하므로서, 루프 코일(50) 기판은 밧데리(70) 표면에 부착되고 부품부(55) 기판은 밧데리(70) 측면에 부착되게 되는 것이다.

한편, 도 14와 도15는 밧데리(70) 측면에 부품부 기판(55)이 장착될 수 있는 원리를 나타낸 도면이다. 즉, 부품부 기판(55)에 장착된 부품(55a)은 도 14 에서처럼 돌출되어 있는 형태이며, 상기 돌출된 부품(55a)이 밧데리(70) 측면에 부착되기 위해서는 밧데리 측면에 부품이 놓여지는 홈(70a)가 구비되게 된다, 밧데리(70) 측면에 홈이 구비되기 위해서는 별도의 플라스틱 구조물이 사용되게 된다, 즉, 밧데리 측면에 홈을 형성하는 것이 아니라 홈이 형성된 별도의 플라스틱 구조물이 밧데리 측면에 부착된다는 것이다.

한편, 도 15와 같이 부품부 기판(55)이 도14에서처럼 한 측면에 부착되는 것이 아니라, 3개 측면에 부착되는 실시예의 도면이다. 즉 부품부 기판(55)이 한 측면에 부착될 수 있고, 두개 측면이나 세개 측면에도 부착될 수 있다는 것이며, 당연히 경우에 따라서는 4개 측면에도 부착될 수 있다는 것이다.

그리고, 도 13에서처럼 기판(55)이 밧데리(70) 측면에 부착될 때는 부품(55a)이 보이지 않고, 도 14나 도 15에서처럼 기판(55)이 펼쳐졌을 때 부품(55a)이 보이도록 한다, 이를 위해서는 기판(55)이 밧데리(70) 측면에 부착될 때를 기준으로 하면 부품(55a)이 기판의 안쪽 면에 형성되도록 하는 것이다.

도 16은 밧데리 표면에서 안테나 루프 코일(52)이 형성되는 영역을 나타내는 도면이다. 일반적으로 밧데리(70)도 정확히 사각형의 모양은 아니고, 루프 코일(52)은 더욱더 사각형의 형상이 아니다.

하지만, 밧데리(70)가 사각형은 아니지만 밧데리의 네변의 연결선을 사용하여 사각형의 형태로 만들 수 있고, 루프 코일(52)의 최 외곽 부분을 연결하여 사각형의 형상을 만들 수가 있다. 도 16에서는 루프 코일(52) 하나만을 나타내었지만, 또 다른 루프 코일(51)(53)이 형성될 수 있음도 당연하다. 즉, 여러개의 코일을 사용하여도 최 외곽 부분을 연결하여 사각형을 만들 수 있다는 것이다. 그리고, 코일이 형성되는 영역(Domain)을 나타낼 수 있게 된다.

밧데리 사각형의 두변을 각각 BS1과 BS2라고 하고, 루프 코일의 사각형의 두변을 BS1-1과 BS2-1라고 할 때, 각각의 비율을 생각할 수 있다. 밧데리(70) 표면에 루프 코일이 너무 작은 면적으로 형성되면, 무선 전력의 자계 면적도 작아 지므로 그만큼 효율이 적게 된다. 따라서 일정 크기 이상 되어야 함은 당연하다. 그리고 혹여, 루프 코일(51)(52)(53)이 밧데리 표면에 형성될 때 육안으로 보이도록 형성될 경우 디자인적 효과도 생각할 수가 있다.

그리고, 이러한 점을 고려하여 밧데리 사각형의 한변과 루프 코일의 사각형의 한변의 비율을 생각할 수가 있으며, 70%정도가 적당할 수 있으므로 다음과 같은 관계가 성립된다.

(BS1-1)/(BS1) > 0.7,

(BS2-1)/(BS2) > 0.7

또한, 만일 도 11의 실시예에서처럼, 밧데리(70) 표면에 부품부 기판(55)도 형성될 경우에는 코일이 차지하는 면적이 상대적으로 줄어들게 되며 따라서 아래와 같은 관계를 생각할 수 있다.

(BS1-1)/(BS1) > 0.6

이때, 상기 비율ml 최대값은 1.0일 수도 있으나 0.99정도로 거의 크기가 비슷할 수 있다.

아울러, 상기 비율이 0.7일 때를 가정하면, 루프 코일 영역의 면적은 밧데리가 만든 사각형의 면적의 49% 이상이 될 수 있다. 그러나. 실제 루프 코일의 모양은 원형이거나 곡선이 포함된 사각형 모양이 되고, 코일 내부도 비워 있을 수도 있으므로, 순수한 루프 코일의 면적은 훨씬 더 작을 수밖에 없다. 즉, 실제 루프 코일의 면적은 영역(Domain)의 면적의 20% -80%정도 밖에 되지 않을 수도 있는 것이다.

한편, 별도의 안테나 루프 코일 기판(50)을 사용하지 않고, 안테나 루프 코일(51)(52)(53)을 직접 밧데리 표면에 부착하여도 된다. 이 경우에는 테이프 등을 사용하여 상기 안테나 루프 코일(51)(52)(53)을 밧데리 표면에 부착할 수도 있다. 그리고 당연히 안테나 루프 코일(51)(52)(53)을 모두 덮을 수 있는 크기의 필름을 사용하여 밧데리(70) 표면에 부착할 수 있음은 당연하다. 이때, 상기 필름에 접착재를 코팅할 수도 있고, 상기 필름을 테이프로 부착할 수도 있다.

- 실시예 6 -

도 17 내지 도 20은 수신부가 밧데리 충전 케이스 측면에 부착된 실시예의 도면이다.

도 17은 밧데리 충전 케이스(Batery Travel Charger)(80)가 닫혀진 상태를 나타낸 도면이고, 도 18은 밧데리 충전 케이스(80)가 열려진 상태의 도면이다. 그리고, 히부 케이스 측면 바닥에 송신부 기판(50)이 부착됨을 보인다.

이때, 도 18은 송신부의 루프 코일 기판(50)이 부착되었음을 보이는 도면이며, 단면에서 볼 때 실제 위치는 도 19 에 도시되었다. 루프 코일 기판(50)은 최대한 아래 쪽에 위치하는 것이 바람직하며, 따라서, 도 19에 도시된 바와 같이 루프 코일 기판(50)의 위치는 최대한 아래쪽에 구비되게 된다.

즉, 도 19의 (A)도에서처럼 하부 케이스(82) 아래 바닥에 루프 코일 기판(50)을 부착하고, 그 위에 하부 덮개(82a)로 덮은 형상을 하고 있을 수 있고, (B)도에서처럼 하부 케이스(82) 밖에서 루프 코일 기판(50)을 부착한 형태를 취할 수 있다, 한편 송신부 부품(55a)은 케이스 내부에 별도의 공간을 만들어 장착할 수도 있지만, 하부 케이스(82)에 홈 공간(82b)을 만들어 상기 홈 공간(82b)에 부품(55a)이 장착되도록 하므로서 공간 효율을 높일 수 있음은 물론이다.

도 20은 밧데리 충전 케이스에서 루프 코일이 차지하는 영역의 비율을 나타낸 도면이다.

즉, 밧데리 충전 케이스(80) 표면에서 안테나 루프 코일(52)이 형성되는 영역(Domain)을 나타내는 도면이다. 일반적으로 밧데리 충전 케이스(80)도 정확히 사각형의 모양은 아니고, 루프 코일(52)은 더욱더 사각형의 형상이 아니다.

하지만, 밧데리 충전 케이스(80) 네 변의 연결선을 사용하여 사각형의 형태로 만들 수 있고, 루프 코일(52)의 최 외곽 부분을 연결하여 사각형의 형상을 만들 수가 있다. 도 20에서는 루프 코일(52) 하나만을 나타내었지만, 또 다른 루프 코일(51)(53)이 형성될 수 있음도 당연하다. 즉, 여러 개의 코일을 사용하여도 최 외곽 부분을 연결하여 사각형을 만들 수 있다는 것이다. 그리고, 코일이 형성되는 영역(Domain)을 나타낼 수 있게 된다.

밧데리 충전 케이스(80) 사각형의 두 변을 각각 TS1과 TS2라고 하고, 루프 코일의 사각형의 두 변을 TS1-1과 TS2-1라고 할 때, 각각의 비율을 생각할 수 있다. 밧데리 충전 케이스(80) 표면에 루프 코일이 너무 작은 면적으로 형성되면, 무선 전력의 자계 면적도 작아 지므로 그만큼 효율이 적게 된다. 따라서 일정 크기 이상 되어야 함은 당연하다. 그리고 혹여, 루프 코일(51)(52)(53)이 육안으로 보이도록 형성될 경우 디자인적 효과도 생각할 수가 있다.

그리고, 이러한 점을 고려하여 밧데리 사각형의 한 변과 루프 코일의 사각형의 한 변의 비율을 생각할 수가 있으며, 70%정도가 적당할 수 있으므로 다음과 같은 관계가 성립된다.

(TS1-1)/(TS1) > 0.7,

(TS2-1)/(TS2) > 0.7

이때, 상기 비율이 1.0일 수도 있으나 0.99정도로 거의 크기가 비슷할 수 있다.

아울러, 순수한 루프 코일의 면적은 훨씬 더 작을 수밖에 없으며, 실제 루프 코일의 면적은 영역(Domain)의 면적의 20% -80%정도 밖에 되지 않을 수도 있는 것이다.

한편, 본 발명에서는 무선 전력 에너지를 수신하는 코일(52)과 NFC 코일(51)이 일체형으로 형성될 수도 있지만, 일체형으로 형성되지 않을 수도 있음을 보이고 있다. 즉, 때로는 무선 전력 수신용 코일(52)만 구비될 수도 있고, 무선전력 수신용 코일(52)과 NFC 코일(51)이 함께 구비될 수도 있다.

- 실시예7 -

도 21내지 도 24는 기기 케이스에 루프 코일이 형성된 실시예의 도면이다.

본 실시예에서 기기는 휴대용 단말기가 될 수도 있고, 휴대폰이 될 수도 있으며, 다른 전자 기기도 될 수가 있다. 이때, 다른 기기는 무선 전력 에너지를 수신받아 충전된 밧데리가 사용되는 기기를 의미한다.

도 21은 하부 케이스(61)에 루프 코일(52)을 부착하고 그 상단에 필름(62) 등을 부착하여 장착하는 방법을 나타낸 실시예의 도면이다. 이때 상기 루프 코일(52)은 상징적이므로, 상기 루프 코일(52)은 두개 이상의 루프 코일(51)(52)(53)일 수도 있고, 상기 루프 코일이 형성된 기판(50)일 수도 있음은 당연하다.

마찬가지로 상기 필름(60)도 상징적이며, 루프 코일(52)이나 기판(50)을 하부 케이스(61)에 부착하기 위한 고정 수단이라고 할 수 있다. 즉, 상기 필름(62)에 접착재를 코팅하여 하부 케이스(61)에 고정할 수 있고, 상기 필름을 테이프를 사용하여 하부 케이스에 고정할 수 있다. 당연히 상기 필름(62) 대신 테이프만을 사용할 수도 있다는 것이다.

그리고, 루프 코일이 기판(50)에 형성된 형태일 경우에는 상기 기판(50)을 하부 케이스에 부착하거나 고정하는 방법을 사용하게 되며, 상기 필름(60) 대신에 기판을 그대로 하부 케이스(61)에 곶어할 수도 있게 된다. 이때도 접착제, 테이프, 고정 나사, 고정 핀 등 같은 것이 사용될 수 있음은 당연하다.

도 22는 하부 케이스(61) 아래쪽에 루프 코일(52)(두개 이상의 루프 코일일 수 있고, 루프 코일이 형성된 기판일 수도 있다.)이 부착되고, 그 아래에 필름(62)이 부착되는 실시예의 도면이다. 이때에는 상기 필름(62)이 케이스 외부에 그대로 노출되므로 좀 더 두꺼운 필름(62)을 사용하는 것이 좋다. 일종의 판 정도의 두께를 가져도 되는 것이며 그러나 1mm를 넘지 않는 것이 바람직하다. 그밖에 부착하는 방법은 도 21의 실시예에 준하게 된다.

도 23은 하부 케이스 내부에 루프 코일은 형성한 실시예의 도면이다.

도 23의 도면에서는 루프 코일(52)(혹은 두개 이상의 루프 코일이나 기판)을 점선으로 표시하였는데, 이것은 하부 케이스 내부에 루프 코일(52)이 형성되었음을 나타내기 위한 것이다.

하부 케이스(61) 내부에 루프 코일(52)이 형성되도록 하기 위해서는 하부 케이스를 사출할 때, 상기 루프 코일(52)(본 실시예에서는 두 개 이상의 루프 코일이나 기판을 의미한다.)을 금형 내부에 삽입하여 사출하는 방법을 사용하게 된다. 즉, 통상의 케이스 내부에 얇은 기판의 형상(루프 코일이나 루프 코일이 형성된 기판은 얇은 기판의 형상이라고 할 수 있다.)을 삽입하여 사출하는 방법을 사용하면 되는 것이다. 그러나 이때, 하부 케이스(61)의 두께가 고려되고 금형 내부에 삽입되는 작업을 용이하게 하기 위해 상기 루프 코일(52)의 두께도 1mm 이내로 하는 것이 좋다.

한편, 루프 코일이 하부 케이스 내부에 형성될 때 내부의 루프 코일과 외부의 회로와 연결하기 위한 수단이 필요하며, 이를 위해 연결단자(61a)가 하부 케이스(61)에 형성된다, 이때, 하부 케이스 사출시에 상기 연결 단자(61a)도 상기 루프 코일과 연결된 상태에서 금형에 삽입되어 형성할 수가 있다.

도 24는 하부 케이스(61)에 루프 코일(52)이 형성될 경우에, 가장 아래에서부터 루프 코일(52)까지의 거리 "d"를 나타낸 도면이다. 상기 거리는 하부 케이스의 최대 두께를 고려하고 무선전력 에너지 송신부와 수신부 코일의 상호 거리를 고려하여 정하게 된다. 즉, 상기 "d"값은 1.5mm 이내가 적당하다. 하지만, 도 22와 도 23의 실시예에서는 상기 상기 "d"값은 1.0mm 이내가 적당하다.

그리고, 도 24의 실시예에서 나타낸 "d" 값은 밧데리에 루프 코일이 장착되는 경우와 밧데리 충전 케이스에 루프 코일이 장착되는 경우 모두에 적용될 수 있는 값이다.

도 25는 하부 케이스에서 루프 코일이 형성된 영역을 나타낸 도면이다.

즉, 하부 케이스(61) 표면에서 안테나 루프 코일(52)이 형성되는 영역(Domain)을 나타내는 도면이다. 일반적으로 하부 케이스(61)도 정확히 사각형의 모양은 아니고, 루프 코일(52)은 더욱더 사각형의 형상이 아니다.

하지만, 하부 케이스(61) 네변의 연결선을 사용하여 사각형의 형태로 만들 수 있고, 루프 코일(52)의 최 외곽 부분을 연결하여 사각형의 형상을 만들 수가 있다. 본 실시예에서는 루프 코일(52) 하나만을 나타내었지만, 또 다른 루프 코일(51)(53)이 형성될 수 있음도 당연하다. 즉, 여러 개의 코일을 사용하여도 최 외곽 부분을 연결하여 사각형을 만들 수 있다는 것이다. 그리고, 코일이 형성되는 영역(Domain)을 나타낼 수 있게 된다.

하부 케이스(61) 사각형의 두변을 각각 CS1과 CS2라고 하고, 루프 코일의 사각형의 두변을 CS1-1과 CS2-1라고 할 때, 각각의 비율을 생각할 수 있다. 하부 케이스(61) 표면에 루프 코일이 너무 작은 면적으로 형성되면, 무선 전력의 자계 면적도 작아지므로 그만큼 효율이 적게 된다. 따라서 일정 크기 이상 되어야 함은 당연하다. 그리고 혹여, 루프 코일(51)(52)(53)이 육안으로 보이도록 형성될 경우 디자인적 효과도 생각할 수가 있다.

그리고, 이러한 점을 고려하여 케이스 사각형의 한변과 루프 코일의 사각형의 한변의 비율을 생각할 수가 있으며, 70%정도가 적당할 수 있으므로 다음과 같은 관계가 성립된다.

(CS1-1)/(CS1) > 0.6,

(CS2-1)/(CS2) > 0.7

아울러, 실제 루프 코일의 면적은 영역(Domain)의 면적의 20% -80%정도 밖에 되지 않을 수도 있는 것이다.

- 실시예 8 -

도 26 내지 도 29는 자계 효율을 높이기 위한 또 다른 실시예의 도면이다.

일반적으로 볼 때, 기존의 자계 코일에 강자성체 구조물을 부착하게 되면 자계거울(Magnetic Mirror) 효과가 나타나게 되고, 이러한 효과로 전류당 자계 강도는 증가하게 된다. 만일 크기와 투자율이 무한대인 자성체 주변에 전류가 흐른다면, 전류가 만드는 자계 분포는 자성체 표면으로부터 반대인 위치에 전류의 방향과 크기가 같은 거울 전류가 있는 것으로 상징하여 구할 수가 있다.

즉, 구조물의 크기가 무한대인 경우 권선을 만드는 자계는 구조물 표면으로부터 반대편으로 같은 거리에 같은 모양의 권선이 있다고 가정하여 구한 자계와 같게 된다. 물론 그 값이 완전히 동일 할 수는 없고, 이론적으로 그러하다는 것이다.

이때, 강자성체를 만들기 위한 재료로는 규소 강판을 사용하지만, 페라이트, 퍼말로이, 퍼멘듀어, 메탈유리, 분말철 등 기존에 상용화된 재료를 들 수 있다. 공기의 자기투자율은 4×3.14×10 -7 정도이다. 반면에, 페라이트는 공기의 자기투자율에 비해 수백 배 정도 큰 자기투자율을, 그리고 규소강은 수천 배 내지 수만 배 정도 큰 자기투자율을 갖는다.

또한, 상기에 언급된 강 자성체 재료들은 높은 전기 전도도를 가지고 있기 때문에, 덩어리 형태로 사용할 경우 와전류 발생이 많아진다. 따라서, 본 실시예에서는 도 26 등에 도시된 바와 같이 얇은 규소 강판을 수직 방향으로 적층한 형태로 하여 사용했다. 규소 강판의 표면은 절연체로 코팅이 되어 있기 때문에, 규소 강판 사이를 관통하는 와전류는 발생하지 않고 규소 강판 내에서만 맴도는 와전류만 발생한다. 따라서, 와전류의 발생이 매우 제한되어 가상의 권선이 형성하는 자계를 감소시키는 정도가 매우 약해지게 된다.

도 26은 상기의 자계 거울 원리를 본 발명에 적용한 실시예의 도면으로 자계 거울 효과를 가지는 강자성체(90) 하단에 코일(52)이 구비된 실시예의 도면이다, 자계 거울의 효과를 증명하기 위해서, 자기 거울의 두께 “15mm”, 순수한 코일의 면적 “6358 mm²", 규소강으로 만든 자계 거울의 면적 “7630 mm²" 으로 하였다.

이때, 코일의 인덕턴스 값은 50μH 하고, 코일 권선에 흐르는 전류의 크기는 2,000A로 하였을 때, 코일 중심부에서의 자속밀도가 자기 거울이 없는 경우에서의 1.02 Telsa로부터 자기 거울이 있는 경우에서의 1.48 Tesla로 상승한 것을 보여주고 있다. 이 경우, 자계의 상승률은 약 45%에 이르는 것을 확인할 수가 있었다.

도 27은 강 자성체의 두께에 따른 효과를 나타낸 도면이다.

본 발명에서는 송신부 혹은 수신부가 장착되는 기기의 구조에 따라 강자성체의 두께가 한정될 수밖에 없으며, 이러한 상황을 고려하여 강 자성체 두께에 따라 자계의 상승률 효과를 상호 비교해 본 그래프이다.

강 자성체 두께가 10mm 이었을 때, 얻을 수 있는 자계 상승의 효과를 1,0으로 보았을 때, 강 자성체의 두께가 4mm 0.65, 그리고 강 자성체의 두께가 1,5mm이었을 때 0.4 로 나타났다. 즉, 강자성체 두께가 얇을 경우 효과는 떨어지지만 자성체의 두께가 10mm 이었을 때를 100% 로 가정하면, 각각 65%와 40%로 효과는 분명히 나타났다.

그리고, 상기 값을 자계 상승률로 판단하게 되면, 각각 30 %와 18%의 자계 강도 상승 효과를 본 것이다. 즉, 자계 상승 효과의 최대화 정도를 줄이고 대신 강 자성체의 두께를 얇게함으로써, 기기의 설계 구조에도 적용되는 강자성체(90)를 구비하여 어느 정도의 자계 상승 효과도 볼 수 있는 가능성을 제시할 수 있는 것이다.

즉, 본 발명에서는 1.5mm의 두께의 강자성체를 채용할 수도 있고 또한 기기에 따라 효과가 가장 극대화된 10mm의 두께의 강자성체를 채용할 수도 있다는 것이다.

도 28은 본 발명에 적용될 수 있는 실시예의 구조이며, 강 자성체(90)도 본 발명이 적용되는 기구 구조에 따라 직사각형 형태로 변형될 수 있음을 보인다, 그리고, 강 자성체 하단에 코일 혹은 기판(NFC 코일(51), KTP 방식의 코일(53)이 구비된 루프 코일, 스파이럴 코일로 만들어진 WPC 방식의 코일(52) 혹은 상기 코일이 형성된 기판)이 부착되게 된다.

여기서 하단이라고 하는 것은 방향을 이야기하는 것으로, 실제 사용에서는 상단일 수도 있음은 당연하다. 즉, 송신부에서 코일이 위치하는 방향을 생각할 수가 있는데, 도 28의 실시예에서 본다면, 가장 위에 강 자성체가 위치하고, 그 아래에 수신부 루프 코일 혹은 기판 그리고 그 아래에 송신부가 위치하는 구조가 되는 것이다.

물론, 강 자성체를 가장 아래에 위치할 경우에는 그 위에 송신부 루프 코일혹은 기판이 위치하고 그 위에 송신부가 위치하는 구조가 되는 것이다.

도 29는 기기 내에서 강 자성체의 크기를 나타내는 도면이다.

강자성체(90)의 효과를 극대화하기 위해서는, 강자성체(90)의 면적이 코일이 면적 보다 최소 20%는 더 커야 한다. 그러나 실제 부품의 장착 구조에서는 강 자성체(90)에 기판이 밀착되는 형태가 되기 때문에, 강 자성체와 기판의 크기 비율은 중요하다. 그리고, 도 29는 코일(52)(53)의 크기(CD)와 기판(50)의 크기(PD) 및 강 자성체(90)의 크기(MD)를 길이로 해서 나타낸 도면이다.

만일, 기판(50)의 크기가 코일(52)(53)의 크기보다 20%이상 크다면, 강자성체(90)의 크기는 기판(50)의 크기보다 최소한 같으면 된다, 물론 더 커도 상관은 없다.

그러나 만일 기판(50)의 크기가 코일(52)(53)의 크기보다 20% 이내로 작다면, 이때는 강자성체(90)의 크기가 기판(50)의 크기보다 큰 것이 좋다. 하지만, 코일(52)(53) 크기보다 20% 이상 더 클 필요는 없다.

하지만, 기기의 설계 구조에 따라 효율이 낮더라도 크기가 조절될 필요는 있게 된다. 이러한 점이 고려된다면, 강 자성체(90)의 크기는 기판(52)(53)의 크기와 비슷하게 설계되는 것이 바람직하고, 경우에 따라서 기판의 크기와 강 자성체의 크기는 25% 이내에서 서로 다를 수가 있을 것이다. 그렇다면, 그 상호 관계는 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수가 있을 것이다.

즉, 한 쪽의 거리의 비율이 약 0.866 정도 된다면 면적에서는 0.75배가 되기 때문이다.

이때, 무선 충전기의 수신부는 무선 충전기의 송신부(300)와의 배치 관계는 매우 중요하다. 도면에서 보면, 송신부(300), 코일(52)(53), 기판(50), 강자성체(90)의 순서로 위치하게 된다, 하지만, 그 순서는 강자성체(90), 기판(50), 코일(52)(53), 송신부(300)로 반대가 될 수도 있음은 당연하다. 그리고, 기판(50)과 코일(52)(53)의 순서 또한 바뀔 수 있음도 당연하다.

또한, 코일(52)(53)과 강 자성체의 거리는 가까울수록 좋기 때문에 기판을 얇은 수지 기판으로 할 수 있음도 당연하다.

그리고, 도 29의 실시예는 밧데리 충전 케이스(80)와 기기의 하부 케이스(61)에 모두 적용 가능함은 당연하다. 이때 밧데리 충전 케이스(80) 경우에는 강자성체의 두께를 4.0mm 이내로 얇게 하는 것이 좋고, 기기에 장착할 경우에는 강자성체의 두께를 1.5mm 이내로 하는 것이 좋다, 효율은 떨어지지만 기기의 두께를 너무 두껍게 할 수 없기 때문이다.

- 실시예 9 -

도 30 내지 도 34는 무선전력 수신용 코일(52)과 NFC 코일(51)의 배치를 나타낸 도면이다.

본 발명에서는 무선 전력 에너지를 수신하는 코일(52)과 NFC 코일(51)이 일체형으로 형성될 수도 있지만, 일체형으로 형성되지 않을 수도 있음을 보이고 있다.

본 발명에서는 무선 전력 코일 혹은 안테나가 위치할 수 있는 부품을 생각할 수가 있다. 본 발명에서 코일 혹은 안테나는 밧데리(70)에 구비될 수가 있고, 밧데리 충전 케이스(Batery Travel Charger)(80)에 구비될 수가 있으며, 휴대 단말기위 하부 케이스(61)에 구비될 수가 있다.

이때, 무선 전력 에너지를 수신하는 코일(52)과 NFC 코일(51)이 일체형으로 형성되었다 함은, 상기 두 개의 코일(52)(51)이 모두 밧데리(70)에 구비되거나, 상기 두 개의 코일(52)(51)이 모두 밧데리 충전 케이스(80)에 구비되거나, 상기 두 개의 코일(52)(51)이 모두 휴대 단말기의 하부 케이스(61)에 구비되는 경우를 의미한다.

그리고, 일체형으로 형성되지 않았다 함은, 무선 전력 에너지를 수신하는 코일(52)은 하부 케이스(61)에 구비되지만, NFC 코일(51)은 밧데리(70)에 구비되는 경우이고, 혹은 무선 전력 에너지를 수신하는 코일(52)은 밧데리(70)에 구비되지만, NFC 코일(51)은 하부 케이스(61)를 의미한다.

즉, 상기 예 이외에도 일체형이라 함은 상기 두 개의 코일이 동일 부품에 존재하는 경우이고, 일체형이 아니라 함은 상기 부품이 동일 부품에 존재하지 않는 경우이다.

물론, 상기 코일(51)(52)이 밧데리 혹은 하부 케이스에 존재하지 않고, 하부 케이스(61)와 휴대 단말기 부품 사이(61-1)에 필름 형태로 존재할 수도 있음은 당연하다.

그러면 일체형과 비 일체형의 경우의 수가 상당히 발생하게 된다.

즉, 무선 전력 코일(52)이 밧데리(70), 하부 케이스(61), 사이(61-1)에 존재할 수 있고, NFC 코일도 밧데리(70), 하부 케이스(61), 사이(61-1)에 존재할 수 있으나, 같은 곳에 존재하지 않는 경우가 일체형이 아니게 된다.

그리고 일체형은 밧데리(70), 하부 케이스(61), 사이(61-1)에 상기 코일(51)(52)이 함께 존재한다는 것이다.

그리고, 상기 코일(51)(52)이 휴대 단말기 부품과 하부 케이스 사이(61-1)에 존재할 경우 상기 코일(51)(52)이 필름 같은 것이나 페라이트 시트로 감싸 있게 됨은 당연하다.

한편, 상기 코일(51)은 하나의 방식일 수도 있지만, 두 가지 이상의 방식의 코일일 수 있음은 당연하다. (본 발명의 도 3 참조)

도 30은 일체형이 아닌 경우의 실시예의 도면이다.

무선 전력 수신 코일(52)의 영역과 NFC 코일(51)의 영역이 서로 겹치지 말아야 한다.

즉, NFC 코일(51)이 형성된 전체 영역(NA)에서 NFC 코일(51)이 형성되지 않은 부분에 코일(52) 영역(CA)이 형성되도록 하는 것이다. 물론 부분적으로 일부 겹칠 수는 있더라도 통신에 방해가 될 정도로 겹치지는 말아야 한다는 것이다.

또한, 도면에서는 NFC 코일(51)이 코일(52) 보다 상단에 구비된 실시예를 도시하였으나, NFC 코일(51)이 코일(52)보다 하단에 구비되는 경우도 마찬가지로 서로 겹치지 말아야 한다.

아울러, 도 30에서는 NFC 코일(51) 영역 내부에 코일(52)이 구비되는 실시예의 도면이지만, NFC 코일(51) 영역 외부에 코일(52)이 구비되어도 서로 겹치지 말아야 함은 당연하다.

도 31은 휴대 단말기 부품(60a)과 하부 케이스(61) 사이의 영역(61-1)에 코일이 구비되는 실시예의 도면이다. 도 31에서는 무선 전력 수신 코일(52)만 구비된 것으로 도시되었지만, 실제로는 NFC 코일(51)도 함께 구비될 수 있음은 당연하다.

그리고, 사이 영역(61-1)에 구비된다는 것은 본 발명의 코일(52)(51)이 하부 케이스(61)에 부착되지도 않고, 휴대 단말기 부품(예를 들면 밧데리 등)에 부착되지도 않은 상태로 구비된다는 것을 의미한다.

또한 상기 휴대 단말기 부품(60a)은 밧데리(70) 혹은 다른 부품을 통칭적으로 의미한다. 그리고, 휴대 단말기 부품(60a)과 하부 케이스(61) 사이의 영역(61-1)에 코일이 구비될 때에는, 코일(52)(51)이 기판에 구비될 수도 있지만 절연 필름(55c)으로 감싼 상태로 구비될 수도 있음은 당연하다. 그리고 도면에서는 도시 생략되었지만, 코일(52)(51)과 부품 사이에는 페라이트 시트가 더 구비될 수 있다.

도 32는 일체형으로 존재할 경우 코일(52)과 NFC 코일(51)의 단면 위치 개요도를 나타낸 것이다. 본 발명에서는 무선 전력 수신용 코일(52)과 NFC 코일(51)이 일체형으로 구비될 수 있음은 보이는 것이다.

(A)도에서 보는 바와 같이 코일(52)과 NFC 코일(51)이 동일 기판에 형성되고, 그 사이에 절연층(55a)이 코팅될 수가 있다. 또한, (B)도와 같이 별도의 기판(55)에 코일(52)과 NFC 코일(51)이 형성될 수가 있다. 그리고 상기 기판(55)은 통상의 플렉서블 기판을 사용함은 당연하다.

한편, 코일(52)과 NFC 코일(51)의 상대적인 비율을 정할 수 있는데, 본 발명에서는 NFC 코일(51)의 내부에 코일(52)을 구비하도록 하였다. 따라서 NFC 코일(51)의 길이 L1은 NFC 코일(51)의 두께의 길이(상하 뚜께가 아니며 수평 두께임.)라고 할 수가 있다. 반면에, L2는 코일(52)이 차지하는 영역의 거리를 나타낸다.(즉, 코일(52)의 형태가 도우넛 모양으로 내부가 비여 있을 수도 있으나 비어 있는 부분도 포함된다는 것이다.)

본 발명에서는 L1의 길이보다 L2의 길이가 최소한 2 배 이상은 되도록 하고 있다. 그 이유는 무선 전력 에너지 수신을 극대화하기 위해서이다.

또한, 바람직하기는 코일(52)과 NFC 코일(51)의 거리(도면에서 볼 때 좌우 거리를 의미함.)는 어느 정도 이격되어 있는 것이 좋다. 그리고 상기 이격 거리는 1 - 10 mm 이내가 바람직하다. 그리고, 가장 최적의 이격 거리는 5mm 정도가 적당하다.

한편 본 발명의 실시하기 위해서, 본 발명의 코일(51)(52)이 반드시 기판에 구비되어야 하는 것은 아니다. 상기 코일이 그대로 각 부품에 부착될 수도 있다는 것이다. 그러나 사이(61-1)에 구비될 때에는 상기 코일(61-1)은 필름 등으로 코팅되어서 구비될 수 있음은 당연하다.

도 33은 또 다른 실시예의 도면이다. 즉 휴대 단말기가 5인치(inch) 이내로 작은 경우에는 (가)도에서처럼 코일(52)이 NFC 코일(51) 내부에 구비되는 경우가 일반적이 된다, 하지만, 휴대 단말기가 10인치 혹은 7인치 정도로 클 때에는 코일(52)이 NFC 코일(51) 외부에 구비되는 경우도 있게 된다.

도 34는 코일 배치의 또 다른 실시예의 도면으로, NFC 코일(51) 내부에도 코일(52)이 구비되고, NFC 코일(51) 외부에도 코일(52)이 구비되는 경우가 된다. 즉, 코일(52)의 면적과 코일(52)의 크기를 더 크게 하여 무전전력 수신 에너지를 극대화 할 수 있다.

- 실시예 10 -

도 35와 도 37은 코일간의 제어를 나타내는 실시예의 도면이다.

일반적으로 NFC 코일(52)은 항시 on 상태를 유지하게 된다. on 상태를 유지한다는 것은 NFC 코일(52)과 NFC 코일(52)을 제어하는 모듈이 항시 연결되어 있다는 것을 의미한다.

그러나, 무선충전 수신용 코일(51)이 무선 전력 수신 에너지를 송신하게 되면, NFC 코일은 off 상태를 유지하게 된다. 이때, off 상태를 유지한다는 것은 NFC 코일(52)과 NFC 코일(52)을 제어하는 모듈의 연결이 차단된다는 것을 의미한다.

도 35는 이러한 원리를 나타내는 실시예이 블록도를 나타낸 도면이다.

코일(52)에서 수신된 전력 에너지가 휴대 단말기(60)에 공급되는 과정은 앞의 실시예와 비슷하다. 다만, NFC 코일(51)을 통해 수신되는 데이터가 별도의 경로를 통하여 휴대 단말기(60)에 전달되게 된다.

도면에서처럼 수신 코일(52)과 NFC 코일(51)이 구비되며, 상기 두 개의 코일은 회로적으로 분리되게 된다. 따라서, 무선 전력 수신부를 제어하는 제어부(110a)와 NFC 코일(51)을 제어하는 NFC 모듈(110b)은 별도로 구비된다. 이때 별도로 구비된다는 것은 기능을 분리한다는 것을 의미하며 따라서 제어부(110a)와 NFC 모듈(110b)을 별도 부품으로 할 수도 있고, 하나의 부품에서 기능을 구별할 수 있다.

그러므로, 두 경로로 구분된다는 정확한 의미는 코일(51)에서 제어부(110a)까지의 연결선과 NFC 코일(51)에서 NFC 모듈(110b)까지의 연결선을 상호 분리된 다는 것이다.

상기 NFC 모듈(110b)은 NFC Transmission모듈을 의미하고, 또한, 상기 NFC Transmission 모듈에는 아날로그 인터페이스(Analogue Interface), R/F Level Interface, Card Mode Detecter 등으로 구성되며, 10cm의 가까운 거리에서 단말기 간 데이터를 전송할 수 있도록 하는 기능을 한다.

일반적으로 NFC는 전자태그(RFID)의 하나로 13.56Mz 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선통신 모듈로 10cm의 가까운 거리에서 단말기 간 데이터를 전송하는 기술을 말한다. NFC는 결제뿐만 아니라 슈퍼마켓이나 일반 상점에서 물품 정보나 방문객을 위한 여행 정보 전송, 교통, 출입통제 잠금장치 등에 광범위하게 활용된다.

그리고, 스위치(18)를 더 구비하며, 상기 스위치는 코일을 제어하는 제어부(110a)의 제어로 연결을 차단할 수 있고, 상기 스위치(18)에 의해 연결이 차단되게 되면 NFC 코일(51)의 기능은 정지되게 된다.

결과적으로, 무선 전력 수신 코일을 상기 제어부(110a)가 제어하여 무선 전력 수신 에너지를 수신하게 되면, 상기 제어부(110a)는 스위치를 차단하여, NFC 기능을 정지하게 한다는 것이다.

한편, 무선 전력 수신 에너지를 수신받게 될 경우 NFC 기능을 정지하게 되는 방법은 본 발명에서 제시하는 방법 이외에 다른 방법도 가능할 수 있다. 가장 중요한 것은 상기 제어부(110a)가 수신 코일(51)을 제어하면 NFC 기능을 정지하는 제어 명령을 수행한다는 것이다.

도 36은 또 다른 실시예의 도면으로, 휴대 단말기(60) 내에 존재하는 메인칩(110)(Main Chip : 휴대 단말기 전제를 제어하는 칩)에서 무선 전력 수신용 코일(51)과 NFC 코일(52)을 제어하게 된다.

즉, 도 35의 제어부(110a)와 NFC 모듈(110b)의 기능을 휴대 단말기의 메인칩(110)이 수행하게 된다. 이를 위해서는 상기 메인칩(110) 내에 제어부(110a)와 NFC 모듈(110b)의 기능을 수행할 수 있는 섹터를 구비하게 되는 것이다.

도 37은 무선 충전 코일을 제어하는 제어부(110a)와 NFC 모듈(110b)도 구비되고, 휴대폰 제어부(110)가 구비되어 휴대폰 제어부(110)가 상기 제어부(110a)와 NFC 모듈(110b)도 제어함을 보이고 있다, 그리고, 방식에 맞는 코일을 선택할 때에는 제어부(110a)가 스위치(18)를 차단하거나 연결하게 된다. ,

- 실시예 11 -

도 38a 내지 도 40은 페라이트 시트를 구비하는 실시예의 도면이다.

페라이트 시트는 절연 효과도 가질 수 있지만, 코일 서로 간에 혹은 코일과 부품 간에 자장의 영향을 주는 것을 최소화하기 위해 구비되는 시트 형태의 부품이다. 따라서, 상기 페라이트 시트는 코일과 휴대폰 부품 사이에 위치하게 된다.

도 38a의 (A)도는 코일(52)(51)이 형성된 기판(55)을 위에서 보게 되었을 경우를 나타내는 도면이다.

그리고, (B)도는 코일 상단에 페라이트 시트(59)를 구비한 실시예의 도면이다. 도면에서처럼, 페라이트 시트(59)는 코일(52)(51) 상단에만 구비되는 것이 아니라, 무선 전력 수신 코일(51)과 NFC 코일(52) 사이의 경계 영역에도 구비된다.

상기 코일(52)(51) 사이의 경계 영역에 페라이트 시트(59)가 구비되므로서, 무선 전력 수신 코일(51)과 NFC 코일(52) 상호간에 자장의 영향을 감소시키게 된다.

도 38b도는 코일 상단에 구비되는 페라이트 시트(59)의 사시도를 나타낸 도면이다. 도면에서처럼, 무선 전력 수신 코일(51)과 NFC 코일(52) 사이의 경계 영역에도 페라이트 시트(59)가 구비되도록 하기 위해서, 페라이트 시트(59)의 표면에는 돌출부(59a)가 형성되게 된다.

한편, 상기 도(A)와 도(B)는 하나의 개념도로서, 실제의 크기를 그대로 도시한 것은 아니다. 즉, 도(A)에서 표시된 페라이트 시트(59)의 두께는 통상 1mm를 넘지 않을 수도 있고, 최대한의 두께를 가져도 2mm를 넘기가 어렵다. 따라서, 도 38도에서 도시된 페라이트 시트 사시도도 개념 형상을 나타낸 도면이라고 할 수 있다. 마찬가지로 코일의

두께도 0,5mm 이내가 될 수 있고 두껍더라도 2mm를 넘기기 어렵다.

도 39는 영역별로 서로 다른 종류의 페라이트 시트가 구비되도록 하는 실시예의 도면이다.

도 39에서처럼, 무선 전력 수신 코일(51)을 커버하는 페라이트 시트(59-1), NFC 코일(52)커버하는 페라이트 시트(59-2), 그리고, 상기 코일(52)(51) 사이의 경계 영역에 존재하는 페라이트 시트(59-3) 모두 다른 종류의 페라이트 시트를 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 3 가지의 서로 다른 종류의 페라이트 시트(59-1)(59-2)(59-3)를 사용함을 보이고 있다.

무선 전력 수신 코일(51)과 NFC 코일(52)의 전기적 특성은 서로 다르게 되며, 따라서 그에 맞게 서로 다른 페라이트 시트(59-1)(59-2)를 사용하게 된다. 그리고, 코일 사의의 경계 영역의 전기 특성 또한 코일(52)(51)과 다르기 때문에 또 다른 페라이트 시트(59-3)를 사용하게 되는 것이다.

도 40은 페라이트 시트가 장착되는 또 다른 실시예의 도면이다. 도면에서처럼, 코일이 존재하지 않는 영역의 기판(55)은 제거하고, 제거된 영역에도 페라이트 시트가 존재하도록 하는 실시예의 도면이다.

이 경우에는 페라이트 시트(59)를 유연한 재료를 사용할 수도 있게 된다. 실제로 휴대 단말기는 하부 케이스(61)와 부품은 밀착되게 되어 빈 공간이 거의 없게 설계되어 진다. 따라서 페라이트 시트(59)가 코일에 장착되게 되면, 압착되게 된다.

이때, 신축성이 있고 유연한 성질이 있는 재료로 페라이트 시트(59)를 만들고, 도면에서 표시된 두께 T(하부 케이스와 부품 사이에 실제 주어진 공간에 맞는 두께)보다 더 두껍게 페라이트 시트를 제작하게 되면, 페라이트 시트(59)는 압착되어 기판(55)이 제거된 영역(도면에서 D로 표시된 부분)을 채우게 된다.

그리고, 페라이트 시트로는 규소 강판을 사용하지만, 망간, 페라이트, 퍼말로이, 퍼멘듀어, 메탈유리, 분말철 등 기존에 상용화된 재료를 들 수 있다. 또한 흡수체 형태로 아연 등을 사용할 수 있다.

물론, 처음부터 페라이트 시트(59)의 모양을 기판이 제거된 영역(55)에도 구비되도록 제작할 수 있음은 당연할 것이다.

- 실시예 12 -

도 41내지 도 44는 코일이 구비되는 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

도 41은 NFC 코일이 무선 충전 코일(52)(53)과는 별도의 영역(zone)에 구비되는 실시예의 도면이다, 즉, 앞의 실시예에서는 NFC 코일이 무선충전 코일(52)(53)을 내부 혹은 외부에서 감겨지는 형태로 구비되었지만, 본 도면은 완젼히 별도 영역에 NFC 코일이 구비됨을 나타내는 도면이다.

도 42는 단면 위치를 나타내는 실시예의 도면이다. NFC 코일과 무선 충전 코일(52)(53)이 각각 별도의 영역(zone)에 구비되지만 휴대 단말기 하부 케이스(61) 상단에 구비됨을 보이는 도면이다. 물론 하부 케이스(61) 중간 혹은 하단에 구비될 수 있음은 당연하다.

도 43과 도 44는 구비되는 위치가 다른 경우의 실시예의 도면이다.

즉, 도 43은 NFC 코일은 휴대폰(혹은 휴대단말기)(60)에 구비되고, 무선 충전 코일(52)(53)은 밧테리 표면(70)에 구비되는 실시예이고, 도 44는 무선 충전 코일(52)(53)은 휴대폰(혹은 휴대단말기)(60)에 구비되고, NFC 코일은 밧테리 표면(70)에 구비되는 실시예이이다.

이때. 휴대폰(혹은 휴대 단말기)(60)에 구비된다는 것은 하부 케이스(61)에 구비될 수도 있고, 하부 케이스와 휴대폰 부품 사이에 필름 형태로 구비될 수도 있다는 것이다.

51 : NFC 코일 52, 53 : 무선 충전 코일(혹 안테나)
10 : 제어부 110, 110a : 제어부
60 : 휴대폰 61 : 휴대폰 케이스
70 : 밧테리 80 : 밧데리 충전 케이스
59 : 페라이트 시트 110b : NFC 모듈

Claims

비접촉식 자기유도를 이용한 무선 충전 시스템용 수신기에서, 적어도 두 가지 이상의 방식에서 송신하는 무선전력 에너지를 수신할 수 있는 수신부를 제공하며,
상기 수신부는 제어부가 구비되고, 상기 수신부의 제어부 혹은 메모리에는 각각의 방식을 판단할 수 있는 값이 저장되고, 그 값에 의해 송신부의 방식을 판단하고,
상기 제어부는 송신부의 방식이 판단되면, 수신부도 그에 맞는 방식이 되어무선 전력 에너지를 수신받을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템용 수신기.
제 1항에 있어서,
상기 수신기의 제어부는 방식이 선택되면 선택된 방식의 매칭 파트와 연결된 안테나 루프 코일을 통해 무선전력 에너지를 수신받을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템용 수신기.
비접촉식 자기유도를 이용한 무선 충전 시스템용 수신기에서, 수신부에 구비된 일부 부품을 하나의 부품으로 구비하는 수신부를 제공하며,
상기 수신부는 매칭 파트, 제어부, 컨버터, 무선 통신 모듈, 안테나 루프 코일, 칩 안테나 등의 부품이 구비되고,
상기 부품에서 매칭 파트, 제어부, 컨버터, 무선 통신 모듈, 안테나 루프 코일, 칩 안테나를 하나의 부품으로 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템용 수신기.
제1항에 있어서, 상기 제어부의 기능은 상기 수신기가 구비된 휴대폰 혹은 전자 기기의 메인 CPU 칩에서 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템용 수신기.
비접촉식 자기유도를 이용한 무선 충전 시스템용 수신기에서, 상기 수신부에 강 자성체가 더 구비되고,
상기 강자성체는 가계거울 효과로 인해 자계 강도를 상승시키도록 하며, 송신부로부터 전력 에너지가 송신될 때의 순서는 송신부, 안테나 루프 코일, 강 자성체 순서인 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템용 수신기.
비접촉식 자기유도를 이용한 무선 충전 시스템용 수신기에서, 무전 전력 에너지를 수신할 수 있는 루프 코일이 형성되고, 무선전력 에너지를 수신하기 위한 부품이 구비되며,
상기 루프 코일을 통해 밧데리가 충전될 때, 상기 밧데리이 전력이 사용되는 기기의 하부 케이스에 상기 루프 코일이 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템용 수신기.