KR20140067341A - 무선충전장치 - Google Patents

Abstract

무선충전장치가 개시된다. 본 발명은, 전력변환부가 전력을 변환하여 송신코일에 제공하는 전력송신부로부터, 전자기유도에 의해 유도되는 전류를 무선 이어폰의 작동을 위해 충전하는 것이다.

Description

무선충전장치{WIRELESS CHARGING APPARATUS}

본 발명은 무선으로 전력을 충전하는 장치에 관한 것이다.

무선으로 전기에너지를 전력원에서 원하는 기기로 전달하는 무선전력전송 기술은, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기모터나 변압기가 사용되면서 태동하였고, 그 후로는 라디오파(radio wave)나 레이저(laser)와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다.

이와 같은 무선충전분야의 종래기술로서, 하나의 코일에서 다른 쪽으로 자기장을 통해 전류를 유도하는 자기유도 방식이 있다. 그러나, 자기유도 방식은 양 코일의 상대적 위치와 거리에 의해 제한되고, 부하전력이 정확해야 하므로, 일부 제품에만 적용되었다.

그러나 최근 이러한 자기유도 방식을 이용한 무선충전기술이 새롭게 발전되고 있다.

전자기유도 방식은, 수 밀리와트(mW)에서부터 수십 킬로와트(kW) 이상을 전송할 수 있으며, 전송용량에 따라 다르지만 수백 와트(W) 이하의 용량에 대해서는 수 센티미터(cm) 이하를 전송할 수 있으며, 사용되는 주파수대역은 수백 kHz 이하이다. 이와 같은 전자기유도 방식은 다양한 응용분야에 적용되고 있으나, 전자기유도 방식에서는 낮은 품질계수를 가지는 공진코일을 사용하기 때문에, 전송효율을 높이기 위해 또는 송수신 코일의 결합계수를 높이기 위하여 전송거리를 작게 하고, 송수신 코일의 중심이 일치하도록 배치하는 것이 매우 중요하다.

최근 무선전력컨소시엄(Wireless Power Consortium; WPC)에서는 전자기유도 기술을 기반으로 하는 소출력 무선기기 무선충전 제품의 상용화를 위한 상호호환성을 위하여 WPC 단체표준을 제정하여 발표하였고, 이를 계기로 무선충전 제품에 대한 시장이 매우 빠르게 형성되고 있으며, 시장규모도 급속도로 성장하고 있다. 이 표준제정을 통하여 전자기유도 방식의 외부 금속물질에 의한 발열에 대한 위험성이 해결되었으며, 타 기기간의 상호 호환성 문제를 해결할 수 있었다.

그러나, 이와 같은 전자기유도 방식의 표준화로 인해 급속하게 새로운 제품이 출현하고 있으나, 수신기 코일의 물리적인 형상과 크기로 인해 소형 제품의 경우에는 소형화 개발에 어려움이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 무선으로 충전이 가능한 송/수신부 구조를 가지는 소형의 이어폰을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 소형 디바이스에 적용가능한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 전력변환부가 전력을 변환하여 송신코일에 제공하는 전력송신부로부터 전자기유도에 의해 유도되는 전류를 무선 이어폰의 작동을 위해 충전하는, 본 발명의 일실시예의 무선충전장치는, 상기 전자기유도에 의해 유도되는 전류를 출력하는 수신코일; 상기 수신코일에 의해 유도되는 전류로부터 전력을 픽업하는 픽업부; 및 상기 픽업부로부터 수신되는 전력을 충전하는 배터리부를 포함하고, 상기 수신코일은, 사용자가 상기 무선 이어폰을 귀에 거는 귀걸이부 내부에 제공될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 수신코일, 상기 픽업부 및 상기 배터리부가 배치되는 제1하우징을 더 포함하고, 상기 귀걸이부는, 상기 제1하우징의 일측에 제공될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 전력변환부 및 상기 송신코일이 배치되는 제2하우징을 더 포함하고, 상기 제2하우징의 전면의 크기는 상기 송신코일의 크기에 따라 결정될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제2하우징은 지면과 소정 각도를 이루도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제2하우징은, 상기 전면에 제공되는 고리부를 더 포함하고, 상기 귀걸이부가 상기 고리부에 거치되는 경우, 상기 송신코일과 상기 수신코일간의 위치가 중첩되도록 상기 고리부의 위치가 상기 제2하우징의 상기 전면 상에서 결정될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 수신코일은, 상기 송신코일과의 공진주파수에 따라 그 턴수가 결정될 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 이와 같은 본 발명은, 소형 제품에 적용하기 어려운 무선충전 방식을 소형 디바이스에 확장할 수 있으며, 유사한 제품에 대한 응용이 가능할 것이다.

또한, 본 발명은 케이블을 사용하지 않고 충전이 가능한 것으로서, 사용자의 편의성을 향상할 수 있으며, 케이블의 절단이나 커넥터의 고장 등에 의한 문제가 없으므로, 제품에 대한 신뢰성을 향상할 수 있다.

또한, 차량에 본 발명을 제공하는 경우에, 차량의 운행중에는 충전을 위해 거치대에 걸어두면 충전이 이루어지므로, 보다 안전한 운행을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 이어폰의 무선충전장치의 무선충전 동작의 개념을 설명하기 위한 일예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이어폰의 무선충전장치 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이어폰의 무선충전장치의 전력수신부의 구성을 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 사용자가 본 발명에 따라 무선충전되는 이어폰을 귀에 거는 방식을 설명하기 위한 일예시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 이어폰의 무선충전장치가 충전을 수행하는 방식을 설명하기 위한 일예시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 이어폰의 무선충전장치의 무선충전 동작의 개념을 설명하기 위한 일예시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 무선충전장치는, 전력송신부(1)와 전력수신부(2)로 구성되어, 전력송신부(1)의 송신코일(11)과 전력수신부(2)인 이어폰의

귀걸이부(3)의 내부에 형성된 수신코일간의 전자기유도에 의해 충전이 수행된다.

도 1의 전력송신부(1)의 구성은 본 발명의 일실시예의 동작을 설명하기 위해 송신코일(11)이 밖으로 드러나는 것으로 하여 도시하였으나, 이는 본 발명의 개념을 설명하기 위한 것으로서, 전력송신부(1)의 하우징에 의해 송신코일(11)이 외부로 드러나지 않게 됨은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이어폰의 무선충전장치 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이어폰의 무선충전장치의 전력수신부(2)의 구성을 설명하기 위한 분해사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 무선충전장치에서, 전력송신부(1)는 1차측의 송신코일(11) 및 전력변환부(12)를 포함하며, 전력수신부(2)는 수신코일(21), 전력픽업부(22), 제어부(23) 및 배터리(24)를 포함한다. 또한, 전력수신부(2)에는 이어폰(4) 기능수행을 위해 무선통신부(41), 마이크(42) 및 스피커(43)가 포함된다.

전력수신부(2)는 이어폰의 귀걸이부(3) 내부에 제공되는 2차측의 수신코일(21)을 포함하며, 그 외 구성요소는 하우징(5a, 5b) 내부에 제공되며, 귀걸이부(3)는 하우징(5a, 5b)의 일측에 제공될 수 있다.

전력송신부(1)의 전력변환부(12)는 무선전력을 송신하기 위해 전력을 송신코일(11)에 제공하는 전류로 변환한다. 송신코일(11)은 전력변환부(12)로부터 인가되는 전류를 수신하고, 송신코일(11)과 2차측 코일인 수신코일(21)간의 전자기유도에 의해 전력수신부(2)로 전류가 전달된다.

이와 같이 수신코일(21)는 송신코일(11)과의 전자기유도에 의해 유도되는 전류를 출력하고, 전력픽업부(22)는 수신코일(21)에 유도되는 전류로부터 전력을 픽업한다. 배터리부(24)는 전력픽업부(22)로부터 수신되는 전력이 충전된다.

제어부(23)는 전력픽업부(22)의 전력수신을 제어하고, 전력송신부(1)와의 통신을 통해 전력수신부(2)를 전체적으로 제어한다.

무선통신부(41)는 무선으로 호스트(도시되지 않음)로부터 스피커(43)를 통해 사용자에게 출력할 신호를 수신하거나, 또는 사용자가 마이크(42)를 통해 입력하는 신호를 호스트로 전송할 수 있다. 무선통신부(41)는 예를 들어 블루투스 모듈이거나, 와이파이 다이렉트 모듈일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 무선통신부(41), 마이크(42) 및 스피커(43)에 의한 이어폰의 기능에 대해서는, 이미 널리 알려진 바와 같으므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

귀걸이부(3)에 제공되는 수신코일(21)의 턴(turn) 수는 송신코일(11)과의 공진주파수에 따라 결정될 수 있으며, 사용자가 귀에 귀걸이부(3)를 통해 이어폰을 걸수 있도록 그 형상이 결정될 수 있다. 도 4a 및 도 4b는 사용자가 본 발명에 따라 무선충전되는 이어폰을 귀에 거는 방식을 설명하기 위한 일예시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 사용자는, 이어폰을 본 발명의 충전방식에 따라 충전하고, 귀걸이부(3)를 귀에 걸어 이어폰을 사용할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 이어폰의 무선충전장치가 충전을 수행하는 방식을 설명하기 위한 일예시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 전력송신부(1)는, 하우징(7)을 구비하여, 위에서 설명한 전력변환부(12) 및 송신코일(11)을 그 내부에 장착한다. 송신코일(11)은 하우징의 크기와 관련된다. 즉, 하우징(7)은 송신코일(11)의 크기에 따라 그 전면의 크기가 결정될 수 있다.

또한, 하우징(7)의 일면에는, 전력수신부(2)를 걸 수 있는 고리부(6)가 형성되어, 귀걸이부(3)를 고리부(6)에 거는 것에 의해 무선충전이 수행되도록 한다.

사용자가 전력수신부(2)를 전력송신부(1)의 하우징(7)에 제공되는 고리부(6)에 귀걸이부(3)를 걸게 되면, 고리부(6)에 귀걸이부(3)가 거치되어, 송신코일(11)과 수신코일(21)간의 위치가 중첩되도록 고리부(6)의 위치가 결정될 수 있다. 전력송신부(1)의 하우징(7)은, 지면과 소정 각도(θ)를 이루도록 형성되어, 고리부(6)에 거치된 전력수신부(2)가 하향의 힘을 받아, 송신코일(11)과 수신코일(21)이 자연스럽게 그 위치가 중첩되게 할 수 있다.

또한, 하우징(7)의 표면은, 송신코일(11)과 수신코일(21)의 결합도를 높이도록 그 형태가 결정될 수 있을 것이다.

다만, 본 발명의 설명의 편의를 위해, 전력수신부(2)가 제공되는 디바이스를 이어폰에 한정하여 설명하였으나, 이어폰 또는 헤드셋 등, 무선으로 유사한 기능을 수행하는 디바이스에 제공될 수 있음은 자명하다. 또한, 이어폰 또는 헤드셋 이외에도, 소형 디바이스에서, 유사한 형상을 제공할 수 있는 어떠한 디바이스에 대한 적용 역시 가능하다 할 것이다.

예를 들어, 무선 헤드셋에 본 발명을 적용하는 경우, 전력송신부(1)를 차량에 배치하고, 사용자가 고리부(6)에 헤드셋의 귀걸이부(3)를 거치하도록 구성하는 것이 가능할 것이다.

이와 같은 본 발명은, 소형 제품에 적용하기 어려운 무선충전 방식을 소형 디바이스에 확장할 수 있으며, 유사한 제품에 대한 응용이 가능할 것이다.

또한, 본 발명은 케이블을 사용하지 않고 충전이 가능한 것으로서, 사용자의 편의성을 향상할 수 있으며, 케이블의 절단이나 커넥터의 고장 등에 의한 문제가 없으므로, 제품에 대한 신뢰성을 향상할 수 있다.

또한, 차량에 본 발명을 제공하는 경우에, 차량의 운행중에는 충전을 위해 거치대에 걸어두면 충전이 이루어지므로, 보다 안전한 운행을 가능하게 한다.

한편, 본 발명의 설명에서는 소형 디바이스의 예로서 무선 이어폰을 그 예를 들어 설명하였으나, 본 발명이 무선 이어폰에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명과 같이, 귀걸이부(3)의 내부에 수신코일을 배치하는 것과 같이 수신코일의 배치가 가능한 모든 디바이스에 적용될 수 있을 것임은 본 발명이 속하는 기술분야에 있어 자명하다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1: 전력송신부 2: 전력수신부
3: 귀걸이부 5, 7: 하우징
6: 고리부 11, 21: 코일

Claims (6)

1. 전력변환부가 전력을 변환하여 송신코일에 제공하는 전력송신부로부터 전자기유도에 의해 유도되는 전류를 무선 이어폰의 작동을 위해 충전하는 무선충전장치에 있어서,
   상기 전자기유도에 의해 유도되는 전류를 출력하는 수신코일;
   상기 수신코일에 의해 유도되는 전류로부터 전력을 픽업하는 픽업부; 및
   상기 픽업부로부터 수신되는 전력을 충전하는 배터리부를 포함하고, 상기 수신코일은, 사용자가 상기 무선 이어폰을 귀에 거는 귀걸이부 내부에 제공되는 무선충전장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 수신코일, 상기 픽업부 및 상기 배터리부가 배치되는 제1하우징을 더 포함하고, 상기 귀걸이부는, 상기 제1하우징의 일측에 제공되는 무선충전장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 전력변환부 및 상기 송신코일이 배치되는 제2하우징을 더 포함하고, 상기 제2하우징의 전면의 크기는 상기 송신코일의 크기에 따라 결정되고,
   
4. 제3항에 있어서, 상기 제2하우징은 지면과 소정 각도를 이루도록 형성되는 무선충전장치.
   
5. 제3항에 있어서, 상기 제2하우징은,
   상기 전면에 제공되는 고리부를 더 포함하고, 상기 귀걸이부가 상기 고리부에 거치되는 경우, 상기 송신코일과 상기 수신코일간의 위치가 중첩되도록 상기 고리부의 위치가 상기 제2하우징의 상기 전면 상에서 결정되는 무선충전장치.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 수신코일은,
   상기 송신코일과의 공진주파수에 따라 그 턴수가 결정되는 무선충전장치.

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