KR20160042743A - 무선 충전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 충전기의 구조에 관한 것으로서, 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전기는 휴대 단말을 삽입할 수 있는 삽입구를 구비하는 하우징과, 상기 삽입구로 삽입된 휴대 단말에 구비되는 수신코일과 대면하도록 구비되는 송신코일을 구비하고, 상기 하우징은 휴대 단말의 세로부를 지지하는 세로지지부와 가로부를 지지하는 가로지지부를 포함하고, 상기 세로지지부와 상기 가로지지부는 상호 연동되어 상기 세로지지부의 이동에 따라 상기 가로지지부도 일정 비율 이동하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 충전기 {WIRELESS CHARGER}
본 발명은 무선 충전기의 구조에 관한 것이다.
무선 충전기는 별도의 케이블 없이 무선으로 배터리를 충전할 수 있는 장치이다. 종래 무선 충전기는 전력을 전송하도록 코일이 권선된 충전용 단말 본체로 구성된다. 그리고, 단말 본체의 상부에 충전이 요구되는 배터리를 올려놓으면 별도의 케이블 등이 없더라도 무선 전력전송 방식으로 배터리가 충전된다. 물론, 배터리에는 무선 전력 수신 장치가 구비되어 있다.
이 경우, 배터리는 단말 본체 중 권선된 코일의 중앙 부분에 가깝게 올려질수록 충전 효율이 좋아지므로 단시간에 충전이 완료될 수 있다.
그런데, 종래의 무선 충전기는 단순히 배터리를 올려놓을 수 있는 구조로 되어 있고, 별도로 중앙부를 맞출 수 있는 구조는 아니므로 배터리의 충전 효율이 저하되는 문제점이 있다.
이는, 휴대 단말(핸드폰 등)에 배터리가 내장된 상태로 충전이 진행되는 경우에는 휴대 단말의 사이즈가 다양한 최근에는 특히 문제될 수 있다.
아울러, 무선 충전기는 전원이 꽂힌 상태로 충전을 하기 않고 대기시키는 경우가 많은데, 이러한 경우라도 무선 충전기는 수신기 감지를 위해 송신 코일에서 수신부를 감지하고자 일정 전력을 소모하게 되므로 불필요한 전력이 소모되는 문제점이 있다.
본 발명은 다양한 사이즈의 휴대 단말(핸드폰 등)에 적용되더라도 휴대 단말의 충전 효율을 최대화할 수 있는 무선 충전기를 제공하고지 한다.
아울러, 충전이 시작되기 전에 대기전력의 소모를 방지하여 전력 사용에 효율을 기할 수 있는 무선 충전기를 제공하고자 한다.
발명의 일 실시예에 따른 무선 충전기는 휴대 단말을 삽입할 수 있는 삽입구를 구비하는 하우징과, 상기 삽입구로 삽입된 휴대 단말에 구비되는 수신코일과 대면하도록 구비되는 송신코일을 구비하고, 상기 하우징은 휴대 단말의 세로부를 지지하는 세로지지부와 가로부를 지지하는 가로지지부를 포함하고, 상기 세로지지부와 상기 가로지지부는 상호 연동되어 상기 세로지지부의 이동에 따라 상기 가로지지부도 일정 비율 이동하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 사용하면, 간단한 기구적 구성의 변경으로 다양한 사이즈의 휴대 단말(핸드폰 등)에 적용되더라도 휴대 단말의 충전 효율을 최대화할 수 있는 무선 충전기를 제공할 수 있다.
아울러, 충전이 시작되기 전에 대기전력의 소모가 없으므로 전력 사용에 효율을 기할 수 있다.
도 1은 무선 충전기의 구조를 나타내는 도면이고,
도 2는 무선 충전기와 휴대 단말에 각각 구비되는 송신 코일과 수신 코일의 중심의 상대 위치에 따른 충전 효율 개념을 설명하기 위한 참고도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전기의 내부 투시 사시도이고,
도 4 및 도 5는 도 3의 무선 충전기의 활용 원리를 설명하는 참고도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전기의 내부 투시 사시도이고,
도 7 및 도 8은 도 6의 무선 충전기의 활용 원리를 설명하는 참고도이고,
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전기의 전력전송 원리를 설명하기 위한 참고도이고,
도 11 내지 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전기에서 대기전력의 손실을 저감하는 구조를 설명하는 다양한 실시예에 대한 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
　
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 무선 충전기의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 무선 충전기와 휴대 단말에 각각 구비되는 송신 코일과 수신 코일의 중심의 상대 위치에 따른 충전 효율 개념을 설명하기 위한 참고도이다.
도 1을 참고하면, 무선 전력전송장치(10) - 이하, '무선 충전기'라는 용어와 혼용하여 사용함 - 의 구조가 개시된다. 무선 전력전송장치(10)는 핸드폰(20)을 삽입할 수 있는 삽입구(13)를 구비하는 하우징(11); 상기 삽입구(13)로 삽입된 핸드폰(20)에 구비되는 수신코일(23)과 대면하도록 구비되는 송신코일(12)을 구비한다.
그리고, 도 2를 참고하면, 송신코일(12)의 중심(CT)과 수신코일(23)의 중심(CR)이 상호 일치하도록 구비되면 충전효율이 66.80%로 가장 좋은 위치에서(CT=CR), 수신코일(23)의 중심(CR)이 송신코일(12)의 중심(CT)에서 좌우(C1방향) 또는 상하(C2 방향)로 어긋나는 길이가 커질수록 충전 효율이 저감되는 것을 알 수 있다.
이에서 보듯이, 휴대 단말(20)을 무선 전력전송장치(10)에 삽입하거나 거치하는 등 무선 충전을 하는 경우에는 송신코일(12)의 중심(CT)과 수신코일(23)의 중심(CR)이 상호 일치 내지는 근접하도록 하는 것이 충전 효율을 최대화할 수 있는 방안임을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전기의 내부 투시 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전기(100)는 휴대 단말 등의 전자장치를 삽입할 수 있는 삽입구(115)를 구비하는 하우징(110); 상기 삽입구(115)로 삽입된 휴대 단말에 구비되는 수신코일과 대면하도록 구비되는 송신코일(120)을 구비하고, 상기 하우징(110)은 휴대 단말의 세로부를 지지하는 세로지지부(111)와 가로부를 지지하는 가로지지부(113)를 포함하고, 상기 세로지지부(111)와 상기 가로지지부(113)는 상호 연동되어 상기 세로지지부(111)의 이동에 따라 상기 가로지지부(113)도 일정 비율 이동하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
다시 말해, 본 실시예에 따른 무선 충전기(100)는 휴대 단말(MP1, MP2)의 사이즈에 무관하게 휴대 단말(MP1, MP2)을 하우징(110)의 삽입구(115)에 끼워 충전하고자 하는 경우에 송신코일(120)의 중심(CT)과 수신코일(R1, R2)의 중심(CR)이 상호 일치 내지는 근접하도록 구비하여 무선 충전효율을 극대화할 수 있도록 한다.
휴대 단말(MP1, MP2)은 다양한 사이즈를 가지며, 사이즈가 커질수록 가로와 세로의 길이가 일정 비율로 모두 커지는 것이 일반적이다. 그런데, 무선 충전기(100)에 구비되는 송신코일(120)은 하우징(110)의 소정 위치에 고정된 상태로 구비된다. 그러므로, 송신코일(120)의 중심(CT)과 수신코일(R1, R2)의 중심(CR)이 상호 일치 내지는 근접하도록 구비하기 위해서는 하우징(110)에 구비되는 세로지지부(111)와 가로지지부(113)가 모두 이동 가능하도록 구비되어야 한다.
그리고, 일반적으로 무선 충전기(100)에는 커버 등이 별도로 구비되지 않고, 단순히 휴대 단말(MP1, MP2)을 끼우거나 거치하는 방식으로 구비되므로 세로지지부(111)의 확장 내지는 복귀에 의해 가로지지부(113)도 확장 내지는 복귀할 수 있는 구조로 구비되어야 한다. 즉, 세로지지부(111)는 탄성 거치된 상태로 양측으로 각각 확장되므로 휴대 단말(MP1, MP2)의 양쪽 세로부가 모두 한 쌍의 세로지지부(111)에 의해 양측에서 지지되어 안정적인 구조이나, 가로지지부(113)는 아래쪽(도 3 및 도 4 기준)에만 구비되므로 윗쪽(도 3 및 도 4 기준) 부분의 구속력이 없어서 탄성결합 방식으로 구비되는 가로지지부(113)를 누르더라도 가로지지부(113)가 탄성력에 의해 원상태로 복귀되어 휴대 단말(MP1, MP2)이 원하는 위치에 안착될 수 없다는 문제점이 있기 때문이다.
이에, 본 실시예에 따른 무선 충전기(100)는 세로지지부(111)의 확장 내지는 복귀에 따라 가로지지부(113)도 하향이동(확장) 내지는 복귀할 수 있도록 세로지지부(111)와 가로지지부(113)를 상호 연동시키는 구조를 제시한다. 이하, 상술한다.
하우징(110)은 휴대 단말(MP1, MP2)이 삽입되도록 삽입부(115)를 구비할 수 있다. 첨부된 도면의 하우징(110)은 박스 형상으로 구비된 것이 예시되어 있으나, 활용에 따라 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 하우징(110)에는 휴대 단말(MP1, MP2) 형상의 삽입부(115)가 구비될 수 있다. 본 실시예에 따른 무선 충전기(100)는 다양한 사이즈의 휴대 단말(MP1, MP2)을 충전에 사용할 수 있도록 하는 구조이므로, 상기 삽입부(115)의 사이즈는 충분히 큰 휴대 단말(MP1, MP2)도 삽입될 수 있는 크기로 구비될 수 있다. 여기서, 삽입부(115)는 하우징(110)에 휴대 단말(MP1, MP2)을 거치할 수 있는 구조면 충분하며, 가령, 하우징(110)에 구비되는 구멍 또는 하우징(110)의 일면이 오픈되어 휴대 단말을 거치할 수 있는 형상 등이 가능하다.
그리고, 하우징(110)에는 삽입부(115)로 삽입되는 휴대 단말(MP1, MP2)의 수신코일(R1, R2)과 대면하도록 송신코일(120)이 구비된다.
또한, 하우징(110)에는 이하 설명할 세로지지부(111)와 가로지지부(113)에 경사진 방향으로 가이드레일(114)이 구비될 수 있다. 가이드레일(114)은 양쪽에 구비되는 세로지지부(111)와 가로지지부(113)에 상응하는 위치에 각각 구비될 수 있다. 나아가, 상기 가이드레일(114)의 경사도는 휴대 단말(MP1, MP2)의 세로모서리와 가로모서리의 길이의 비율에 따라 정해질 수 있다.
하우징(110)에는 삽입부(115)로 돌출되어 휴대 단말(MP1, MP2)의 세로모서리를 지지하는 세로지지부(111)와 가로모서리를 지지하는 가로지지부(113)가 구비된다. 세로지지부(111)와 가로지지부(113)는 상호 연동된 구조로 구비되며, 좌우로 한쌍이 구비될 수 있다.
세로지지부(111)는 하우징(110)에 탄성 내지는 단순 슬라이딩 이동 가능한 상태로 삽입부(115)로 돌출되도록 구비될 수 있다. 그리고, 삽입부(115)로 삽입되는 휴대 단말(MP1, MP2)의 세로모서리를 가압할 수 있다. 세로지지부(111)의 상단, 즉, 휴대 단말(MP1, MP2)이 삽입되는 부분의 단부는 상측으로 갈수록 외측으로 경사진 테이퍼부(111a)가 구비될 수 있다. 휴대 단말(MP1, MP2)이 삽입되는 경우 세로지지부(111)의 확장이 용이하도록 하기 위함이다.
가로지지부(113)는 하우징(111)에 탄성 내지는 단순 슬라이딩 이동 가능한 상태로 삽입부(115)로 돌출되도록 구비될 수 있다. 그리고, 삽입부(115)로 삽입되는 휴대 단말(MP1, MP2)의 하부의 가로모서리를 가압할 수 있다. 아울러, 가로지지부(113)는 세로지지부(111)와 연결되어 세로지지부(111)의 확장 내지는 복귀에 의해 함께 확장(하측이동) 내지는 복귀될 수 있다.
세로지지부(111)와 가로지지부(113)은 상호 연결되어 'L' 형상으로 구비될 수 있다. 그리고, 세로지지부(111)와 가로지지부(113) 중 어느 일 부분에는 상기 가이드레일(114)에 상응하는 위치에 가이드돌기(112)가 구비될 수 있으며, 상기 가이드돌기(112)는 상기 가이드레일(114)에 삽입될 수 있다. 상기 가이드돌기(112)는 탄성결합되어 이동시 원래의 자리로 복귀하도록 장착될 수 있다.
그리고, 휴대 단말(MP1, MP2)이 세로지지부(111)의 테이퍼부(111a)를 타고 내려오면서 세로지지부(111)를 가압하면, 상기 가이드돌기(112)는 상기 가이드레일(114)을 타고 하측으로 이동하면서 상기 세로지지부(111)는 좌우측, 즉, 좌우의 세로지지부(111)가 상호 간격이 멀어지도록 확장되는 방향으로 이동하고, 상기 가로지지부(113)는 하측, 즉, 휴대 단말(MP1, MP2)이 삽입부(115)의 내부에서 아랫쪽으로 더 깊이 삽입될 수 있도록 확장되는 방향으로 이동한다. 이에 따라, 휴대 단말(MP1, MP2)의 사이즈에 따라 세로지지부(111)와 가로지지부(113)가 상호 연동하여 확장되면서, 휴대 단말(MP1, MP2)이 삽입부(115)에 끼워지는 경우 하우징(110)에 구비되는 송신코일(120)의 중심(CT)과 휴대 단말(MP1, MP2)의 중심에 구비되는 수신코일(120)의 중심(CR)이 대략 일치하거나 근접하도록 할 수 있다. 이에 따라 무선 충전기(100)의 충전 효율을 높일 수 있다.
한편, 세로지지부(111), 가로지지부(113) 및 가이드돌기(112)는 모두 상호 연결된 형상이므로, - 실질적으로 일체로 구비된다고 봐도 무방함 - 적어도 어느 하나만 하우징(110)에 탄성결합되면 복원력을 공유할 수 있다.
이에, 세로지지부(111)와 하우징(110)의 사이에는 제1 탄성부재(111c)가 구비될 수 있다. 또는 가로지지부(113)와 하우징(110)의 사이에 제2 탄성부재(113c)가 구비될 수도 있다. 한편, 세로지지부(111)와 가로지지부(113)는 움직임이 상호 연동된 상태이므로, 제1 탄성부재(111c)와 제2 탄성부재(113c) 중 적어도 어느 하나만 구비될 수 있다.
그리고, 본 실시예에서는 가이드돌기(112)가 세로지지부(111)나 가로지지부(113)에 구비되고 가이드레일(114)이 하우징(110)에 구비되는 구조를 중심으로 설명했으나, 이와는 반대로 가이드돌기가 하우징(110)에 구비되고 가이드레일이 세로지지부(111)나 가로지지부(113)에 구비되는 구조도 활용 가능하다.
도 4 및 도 5는 도 3의 무선 충전기의 활용 원리를 설명하는 참고도이다.
도 4를 참조하면, 상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 무선 충전기(100)는 휴대 단말(MP1, MP2)이 세로지지부(111)의 테이퍼부(111a)를 타고 내려오면서 세로지지부(111)를 가압하면, 상기 가이드돌기(112)는 상기 가이드레일(114)을 타고 하측으로 이동하면서 상기 세로지지부(111)는 좌우측, 즉, 좌우의 세로지지부(111)가 상호 간격이 멀어지도록 확장되는 방향으로 이동하고, 상기 가로지지부(113)는 하측, 즉, 휴대 단말(MP1, MP2)이 삽입부(115)의 내부에서 아랫쪽으로 더 깊이 삽입될 수 있도록 확장되는 방향으로 이동할 수 있다.
그리고, 도 5를 참조하면, 휴대 단말의 사이즈에 따라, 본 실시예에 따른 무선 충전기(100)가 어떻게 유동적으로 활용될 수 있는지 알 수 있다. 즉, 제1 휴대 단말(MP1)은 제2 휴대 단말(MP2)보다 크기가 작게 구비되며, 이들이 동일한 무선 충전기(100)의 삽입부(115)에 삽입되는 경우를 예시로 설명한다.
도 5의 (a)의 경우는 상대적으로 사이즈가 작은 제1 휴대 단말(MP1)이 무선 충전기(100)에 삽입된 경우로, 세로지지부(111)와 가로지지부(113)가 비교적 작게 이동한 것을 알 수 있다(M1). 그리고, 도 5의 (b)의 경우는 상대적으로 사이즈가 큰 제2 휴대 단말(MP2)이 무선 충전기(100)에 삽입된 경우로, 세로지지부(111)와 가로지지부(113)가 비교적 많이 이동한 것을 알 수 있다(M2). 그리고, 본 발명의 특징상 세로지지부(111)와 가로지지부(113)가 연동하여 확장하면서 어느 경우라도 송신코일(120)의 중심(CT)과 휴대 단말(MP1, MP2)의 중심에 구비되는 수신코일(120)의 중심(CR)이 대략 일치하거나 근접한 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전기의 내부 투시 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전기(200)는 휴대 단말을 삽입할 수 있는 삽입구(215)를 구비하는 하우징(210); 상기 삽입구(215)로 삽입된 휴대 단말에 구비되는 수신코일과 대면하도록 구비되는 송신코일(220)을 구비하고, 상기 하우징(210)은 휴대 단말의 세로부를 지지하는 세로지지부(211)와 가로부를 지지하는 가로지지부(213)를 각각 포함하고, 상기 세로지지부(211)와 상기 가로지지부(213)는 기어(212, 214)에 의해 상호 연동되어 상기 세로지지부(211)의 이동에 따라 상기 가로지지부(213)도 일정 비율 이동하도록 구비되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 기어(212, 214)는 톱니바퀴일 수 있다.
다시 말해, 본 실시예에 따른 무선 충전기(200)는 휴대 단말(MP1, MP2)의 사이즈에 무관하게 송신코일(220)의 중심(CT)과 수신코일(R1, R2)의 중심(CR)이 상호 일치 내지는 근접하도록 구비하여 무선 충전효율을 극대화할 수 있도록 한다.
휴대 단말(MP1, MP2)은 다양한 사이즈를 가지며, 사이즈가 커질수록 가로와 세로의 길이가 일정 비율로 모두 커지는 것이 일반적이다. 그런데, 무선 충전기(200)에 구비되는 송신코일(220)은 하우징(210)의 소정 위치에 고정된 상태로 구비된다. 그러므로, 송신코일(220)의 중심(CT)과 수신코일(R1, R2)의 중심(CR)이 상호 일치 내지는 근접하도록 구비하기 위해서는 하우징(210)에 구비되는 세로지지부(211)와 가로지지부(213)가 모두 이동 가능하도록 구비되어야 한다.
그리고, 일반적으로 무선 충전기(200)에는 커버 등이 별도로 구비되지 않고, 단순히 휴대 단말(MP1, MP2)을 끼우거나 거치하는 방식으로 구비되므로 세로지지부(211)의 확장 내지는 복귀에 의해 가로지지부(213)도 확장 내지는 복귀할 수 있는 구조로 구비되어야 한다. 즉, 세로지지부(211)는 탄성 거치된 상태로 양측으로 각각 확장되므로 휴대 단말(MP1, MP2)의 양쪽 세로부가 모두 한 쌍의 세로지지부(211)에 의해 양측에서 지지되어 안정적인 구조이나, 가로지지부(213)는 아래쪽(도 6 및 도 7 기준)에만 구비되므로 윗쪽(도 6 및 도 7 기준) 부분의 구속력이 없어서 탄성결합 방식으로 구비되는 가로지지부(213)를 누르더라도 가로지지부(213)가 탄성력에 의해 원상태로 복귀되어 휴대 단말(MP1, MP2)이 원하는 위치에 안착될 수 없다는 문제점이 있기 때문이다.
이에, 본 실시예에 따른 무선 충전기(200)는 세로지지부(211)의 확장 내지는 복귀에 따라 가로지지부(213)도 하향이동(확장) 내지는 복귀할 수 있도록 세로지지부(211)와 가로지지부(213)를 상호 연동시키는 구조를 제시한다. 이하, 상술한다.
하우징(210)은 휴대 단말(MP1, MP2)이 삽입되도록 삽입부(215)를 구비할 수 있다. 첨부된 도면의 하우징(210)은 박스 형상으로 구비된 것이 예시되어 있으나, 활용에 따라 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 하우징(210)에는 휴대 단말(MP1, MP2) 형상의 삽입부(215)가 구비될 수 있다. 본 실시예에 따른 무선 충전기(200)는 다양한 사이즈의 휴대 단말(MP1, MP2)을 충전에 사용할 수 있도록 하는 구조이므로, 상기 삽입부(215)의 사이즈는 충분히 큰 휴대 단말(MP1, MP2)도 삽입될 수 있는 크기로 구비될 수 있다. 여기서, 삽입부(215)는 하우징(210)에 휴대 단말(MP1, MP2)을 거치할 수 있는 구조면 충분하며, 가령, 하우징(210)에 구비되는 구멍 또는 하우징(210)의 일면이 오픈되어 휴대 단말을 거치할 수 있는 형상 등이 가능하다.
그리고, 하우징(210)에는 삽입부(215)로 삽입되는 휴대 단말(MP1, MP2)의 수신코일(R1, R2)과 대면하도록 송신코일(220)이 구비된다.
하우징(210)에는 삽입부(215)로 돌출되어 휴대 단말(MP1, MP2)의 세로모서리를 지지하는 세로지지부(211)와 가로모서리를 지지하는 가로지지부(213)가 구비된다. 세로지지부(211)와 가로지지부(213)는 상호 톱니바퀴 등의 기어(212, 214)로 연동된 구조로 구비된다. 그리고, 상기 세로지지부(211)는 좌우로 한쌍이 구비되고, 상기 가로지지부(213)는 하나가 상기 좌우의 세로지지부(211)와 모두 연결되거나, 한 쌍이 각각 좌우의 세로지지부(213)와 각각 연결될 수 있다.
세로지지부(211)는 하우징(210)에 탄성 내지는 단순 슬라이딩 이동 가능한 상태로 삽입부(215)로 돌출되도록 구비될 수 있다. 그리고, 삽입부(215)로 삽입되는 휴대 단말(MP1, MP2)의 세로모서리를 가압할 수 있다. 세로지지부(211)의 상단, 즉, 휴대 단말(MP1, MP2)이 삽입되는 부분의 단부는 상측으로 갈수록 외측으로 경사진 테이퍼부(211a)가 구비될 수 있다. 휴대 단말(MP1, MP2)이 삽입되는 경우 세로지지부(211)의 확장이 용이하도록 하기 위함이다.
가로지지부(213)는 하우징(210)에 탄성 내지는 단순 슬라이딩 이동 가능한 상태로 삽입부(215)로 돌출되도록 구비될 수 있다. 그리고, 삽입부(215)로 삽입되는 휴대 단말(MP1, MP2)의 하부의 가로모서리를 가압할 수 있다. 아울러, 가로지지부(213)는 세로지지부(211)와 기어(212, 214)로 연결되어 세로지지부(211)의 확장 내지는 복귀에 의해 함께 확장(하측이동) 내지는 복귀될 수 있다.
세로지지부(211)와 가로지지부(213)은 좌우측 하부의 모서리 부분에서 기어(212, 214)에 의해 상호 이동이 연동되도록 구비될 수 있다. 즉, 세로지지부(211)의 좌우측으로의 확장에 의해 가로지지부(213)가 하부로 이동하도록 구비될 수 있다.
즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 톱니바퀴 형상의 제1 기어(212)와 톱니바퀴 형상의 제2 기어(214)가 상호 치합된 상태로 구비되고, 제1 기어(212)는 세로지지부(211)에 구비되는 제1 톱니(211a)와 치합되고, 제2 기어(214)는 가로지지부(213)에 구비되는 제2 톱니(213a)와 치합되어, 제2 기어(212)가 좌우로 확장되면, 제1 기어(212)가 반시계 방향으로 회전하고, 이에 의해 제2 기어(214)가 시계 방향으로 회전하고, 제2 기어(214)와 치합된 가로지지부(213)가 하부 방향으로 이동할 수 있다. 여기서, 세로지지부(211)와 가로지지부(213)의 이동 비율은 제1 기어(212)와 제2 기어(214)의 톱니 수에 따라 조절할 수 있으며, 이는 휴대 단말(MP1, MP2)의 가로 길이와 세로 길이를 고려하여 조절할 수 있다.
한편, 도면의 도시에서는 제1 기어(212)와 제2 기어(214)를 포함하는 2개의 기어에 의해 세로지지부(211)에서 가로지지부(213)로 동력이 전달되는 형상이나, 기어의 개수는 2개를 초과할 수도 있다.
휴대 단말(MP1, MP2)의 사이즈에 따라 세로지지부(211)와 가로지지부(213)가 상호 연동하여 확장되면서, 휴대 단말(MP1, MP2)이 삽입부(215)에 끼워지는 경우 하우징(210)에 구비되는 송신코일(220)의 중심(CT)과 휴대 단말(MP1, MP2)의 중심에 구비되는 수신코일(R1, R2)의 중심(CR)이 대략 일치하거나 근접하도록 할 수 있다. 이에 따라 무선 충전기(200)의 충전 효율을 높일 수 있다.
한편, 세로지지부(211), 가로지지부(213) 및 제1, 제2 기어(212, 214)는 모두 상호 연결된 형상이므로, 적어도 어느 하나만 하우징(210)에 탄성결합되면 복원력을 공유할 수 있다.
이에, 세로지지부(211)와 하우징(210)의 사이에는 제3 탄성부재(211c)가 구비될 수 있다. 또는 가로지지부(213)와 하우징(210)의 사이에 제4 탄성부재(213c)가 구비될 수도 있다. 한편, 세로지지부(211)와 가로지지부(213)는 움직임이 상호 연동된 상태이므로, 제3 탄성부재(211c)와 제4 탄성부재(213c) 중 적어도 어느 하나만 구비될 수 있다.
도 7 및 도 8은 도 6의 무선 충전기의 활용 원리를 설명하는 참고도이다.
도 7을 참조하면, 상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 무선 충전기(200)는 휴대 단말(MP1, MP2)이 세로지지부(211)의 테이퍼부(211a)를 타고 내려오면서 세로지지부(211)를 가압하면, 세로지지부(211)는 좌우측, 즉, 좌우의 세로지지부(211)가 상호 간격이 멀어지도록 확장되는 방향으로 이동하고, 상기 가로지지부(213)는 상기 세로지지부(211)와 기어(212, 214) 연결되어 하측, 즉, 휴대 단말(MP1, MP2)이 삽입부(215)의 내부에서 아랫쪽으로 더 깊이 삽입될 수 있도록 확장되는 방향으로 이동할 수 있다.
그리고, 도 8을 참조하면, 휴대 단말의 사이즈에 따라, 본 실시예에 따른 무선 충전기(200)가 어떻게 유동적으로 활용될 수 있는지 알 수 있다. 즉, 제1 휴대 단말(MP1)은 제2 휴대 단말(MP2)보다 크기가 작게 구비되며, 이들이 동일한 무선 충전기(200)의 삽입부(215)에 삽입되는 경우를 예시로 설명한다.
도 8의 (a)의 경우는 상대적으로 사이즈가 작은 제1 휴대 단말(MP1)이 무선 충전기(200)에 삽입된 경우로, 세로지지부(211)와 가로지지부(213)가 비교적 작게 이동한 것을 알 수 있다(M1). 그리고, 도 8의 (b)의 경우는 상대적으로 사이즈가 큰 제2 휴대 단말(MP2)이 무선 충전기(200)에 삽입된 경우로, 세로지지부(211)와 가로지지부(213)가 비교적 많이 이동한 것을 알 수 있다(M2). 그리고, 본 발명의 특징상 세로지지부(211)와 가로지지부(213)가 연동하여 확장하면서 어느 경우라도 송신코일(220)의 중심(CT)과 휴대 단말(MP1, MP2)의 중심에 구비되는 수신코일(220)의 중심(CR)이 대략 일치하거나 근접한 것을 알 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전기의 전력전송 원리를 설명하기 위한 참고도이다.
도 9을 참조하면, 무선 충전기(100, 200)에서 전력이 휴대 단말로 전송되는 원리가 도시된다. 즉, 파워소스(1)에서 전력을 공급받아 제어부(2) - 전력 전달(power transfer)을 포함하는 개념임 - 의 제어에 의해 전력이 송신코일(120, 220)로 전달되며, 송신코일(120, 220)은 휴대 단말의 수신코일(23)에 의해 전력을 전송받게 된다. 이 경우, 제어부(2)는 송신코일(120, 220)이 휴대 단말의 수신부, 즉, 수신코일(23)을 감지하기 위해 충전 중이 아닌 경우에도 파워소스(1)에서 지속적으로 전원을 공급받아 일정 전력을 소모하게 되며, 이러한 소비는 휴대 단말을 충전하지 않는 동안 불필요하게 낭비되는 전력이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전기(100, 200)에 적용되는 전력전송 원리가 도시된다. 즉, 파워소스(1)와 제어부(2)의 사이에 스위치(300)를 구비하여 휴대 단말이 충전 상태로 배치되지 않은 경우에는 파워소스(1)에서 제어부(2)로 전력이 전달되지 않도록 하는 방식이다.
특히, 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명한 무선 충전기(100, 200)는 세로지지부(111)와 가로지지부(113)가 휴대 단말(MP1, MP2)의 삽입에 의해 확장되는 구조이다. 그러므로, 세로지지부(111) 또는 가로지지부(113)의 확장에 따른 스위치 조작이 기구적으로 가능한 구조이므로, 이를 활용하여 스위치(300)로 이용할 수 있다.
이하, 도 11 내지 도 19를 참조하여, 이를 구현하는 다양한 실시예를 상술한다.
도 11 내지 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전기에서 대기전력의 손실을 저감하는 구조를 설명하는 다양한 실시예에 대한 도면이다.
도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 스위치(310)는 파워소스(1)와 제어부(2)의 사이에 택트스위치(Tact Switch, 313)를 구비하고, 상기 택트스위치(313)가 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)의 확장에 따라 가압되어 작동될 수 있도록 하는 구조이다. 이에, 상기 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)와 상기 택트스위치(313)의 사이에는 탄성력이 있는 스프링(311)이 구비될 수 있고, 상기 스프링(311)이 상기 택트스위치(313)와 접촉하는 부분에는 접속 성능 향상을 위해 금속판(312)이 추가로 구비될 수 있다.
도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 스위치(320)는 파워소스(1)와 제어부(2)의 사이의 공급 라인을 단절하고, 단절된 공급 라인의 각 단부에 탄성 결합 구조를 형성할 수 있다. 그리고, 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)의 확장에 따라 탄성 부재가 가압되어 상호 연결될 수 있도록 구현할 수 있다. 즉, 단절된 공급 라인 중 파워소스(1) 또는 제어부(2)와 연결된 일 단에는 코일 스프링 구조의 탄성체(322)를 장착하고, 다른 일단에는 탄성편 형상의 탄성체(321)를 장착하고, 코일 스프링 구조의 탄성체(322) 또는 탄성편 형상의 탄성체(321)가 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)의 확장에 따라 밀리면서 코일 스프링 구조의 탄성체(322)와 탄성편 형상의 탄성체(321)가 서로 접촉할 수 있도록 구현할 수 있다. 그리고, 코일 스프링 구조의 탄성체(322)의 단부에는 접속 성능을 향상시키고자 금속 판(323)이 구비될 수 있다.
도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 스위치(330)는 파워소스(1)와 제어부(2)의 사이의 공급 라인을 단절하고, 단절된 공급 라인의 각 단부에 탄성 결합 구조를 형성할 수 있다. 그리고, 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)의 확장에 따라 탄성 부재가 가압되어 상호 연결될 수 있도록 구현할 수 있다. 본 실시예는 도 12의 실시예에서 코일 스프링 구조의 탄성체(322)를 도체 스펀지(332)로 변경한 형상이므로 상세한 설명을 생략한다.
도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 스위치(340)는 파워소스(1)와 제어부(2)의 사이의 공급 라인을 단절하고, 단절된 공급 라인의 각 단부에 탄성 결합 구조를 형성할 수 있다. 그리고, 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)의 확장에 따라 탄성 부재가 가압되어 상호 연결될 수 있도록 구현할 수 있다. 본 실시예는 기본적으로 도 12의 구현 방식과 동일하나, 파워소스(1)와 연결되는 공급 라인은 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)와 연결되고, 상기 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)가 직접 제어부(2)와 연결된 공급 라인과 접촉하도록 할 수 있다. 물론, 공급라인과 연결되는 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)는 내부에 배선 등을 통해 전력의 전속이 가능한 구조로 이루어질 수 있다.
그리고, 제어부(2)와 연결된 공급 라인의 단부에는 접촉 성능을 향상시키고자 코일 스프링 구조의 탄성체(342) 또는 탄성편 형상의 탄성체(미도시)가 구비될 수 있으며, 이들의 단부에는 탄성판(343)이 구비될 수 있다.
도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 스위치(350)는 파워소스(1)와 제어부(2)의 사이의 공급 라인을 단절하고, 단절된 공급 라인의 각 단부에 탄성 결합 구조를 형성할 수 있다. 그리고, 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)의 확장에 따라 탄성 부재가 가압되어 상호 연결될 수 있도록 구현할 수 있다. 본 실시예는 도 14의 실시예에서 코일 스프링 구조의 탄성체(342)를 도체 스펀지(352)로 변경한 형상이므로 상세한 설명을 생략한다.
도 16을 참조하면, 일 실시예에 따른 스위치(350)는 파워소스(1)와 제어부(2)의 사이의 공급 라인을 단절하고, 단절된 공급 라인의 사이에 별도의 컨트롤러(362)를 구비한다. 그리고, 무선 충전기(100, 200)의 내부에는 휴대 단말이 삽입되는 경우 휴대 단말의 접근을 감지할 수 있는 초음파 센서, 정전용량 센서 등의 근접센서(361)를 구비하여 휴대 단말의 접근 감지에 따라 컨트롤러(362)의 조작에 의해 전력을 공급 라인을 통해 전달하거나 단절되도록 할 수 있다.
도 17을 참조하면, 일 실시예에 따른 스위치(360)는 파워소스(1)와 제어부(2)의 사이의 공급 라인을 단절하고, 단절된 공급 라인의 사이에 별도로 홀센서를 포함하는 컨트롤러(361)를 구비한다. 그리고, 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)의 확장에 따라 상기 컨트롤러(361)로 접근하도록 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)의 일단에 구비되는 자석(362)을 구비할 수 있다. 자석(362)의 접근에 따라 홀센서가 이를 감지하여 휴대 단말이 무선 충전기에 삽입되었음을 감지할 수 있다.
도 18을 참조하면, 복수의 파워소스(1, 1')에 의해 전력을 공급받을 수 있는 스위치(370) 구조가 개시된다. 무선 충전기 회로의 전원(1, 1')과 제어부(2, 전원 입력단) 사이에 트랜지스터 스위치(371)를 설치하고 Base(BJT의 경우) 또는 Gate단(FET의 경우)에는 용수철(372)을 연결한다. 휴대 단말이 무선 충전기 내부로 삽입되어 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)를 누르면 Base 또는 Gate단에 전압이 인가되어 트랜지스터 스위치가 On 되고 이때 전원과 무선충전기 회로가 연결된다. 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)가 눌리지 않으면 전원과 무선충전기 회로는 서로 분리된다.
도 18을 참조하면, 복수의 파워소스(1, 1')에 의해 전력을 공급받을 수 있는 스위치(380) 구조가 개시된다. 무선 충전기 회로의 전원(1, 1')과 제어부(2, 전원 입력단) 사이에 트랜지스터 스위치(381)를 설치하고 Base(BJT의 경우) 또는 Gate단(FET의 경우)에는 도체 스펀지(382)을 연결한다. 휴대 단말이 무선 충전기 내부로 삽입되어 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)를 누르면 Base 또는 Gate 단에 전압이 인가되어 트랜지스터 스위치가 On 되고 이때 전원과 무선충전기 회로가 연결된다. 세로지지부(111, 211) 또는 가로지지부(113, 213)가 눌리지 않으면 전원과 무선충전기 회로는 서로 분리된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전기 자전거의 동력전달장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
또한, 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100, 200: 무선 충전기
110, 210: 하우징
120, 220: 송신코일

Claims (22)

  1. 휴대 단말을 삽입할 수 있는 삽입구를 구비하는 하우징;
    상기 삽입구로 삽입된 휴대 단말에 구비되는 수신코일과 대향하도록 구비되는 송신코일;
    상기 휴대 단말의 세로부를 지지하도록 상기 하우징에 구비되고 상기 휴대 단말의 가로 길이에 따라 좌우로 이동하도록 구비되는 세로지지부; 및
    상기 휴대 단말의 가로부를 지지하도록 상기 하우징에 구비되고 상기 휴대 단말의 세로 길이에 따라 상하로 이동하도록 구비되는 가로지지부;
    상기 세로지지부와 상기 가로지지부는 상호 연동되어 상기 세로지지부의 이동에 따라 상기 가로지지부도 일정 비율 이동하도록 구비되는 무선 충전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세로지지부에서 상기 삽입구의 입구쪽에 위치하는 상단은 경사진 무선 충전기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세로지지부와 상기 하우징의 사이에는 탄성부재가 구비되는 무선 충전기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가로지지부와 상기 하우징의 사이에는 탄성부재가 구비되는 무선 충전기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 세로지지부와 상기 가로지지부는 상호 연결되도록 구비되고,
    상기 세로지지부와 상기 가로지지부 중 어느 하나에는 가이드 돌기가 구비되며,
    상기 하우징에는 상기 가이드 돌기가 삽입되어 슬라이드 되고, 상기 세로지지부와 상기 가로지지부의 이동 방향에 경사지도록 구비되는 가이드 레일이 구비되는 무선 충전기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가이드 레일의 경사도는 상기 세로지지부와 상기 가로지지부의 길이 비에 해당하는 무선 충전기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 세로지지부와 상기 가로지지부는 'L' 형상으로 배치되는 무선 충전기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 세로지지부와 상기 가로지지부는 상호 연결되도록 구비되고,
    상기 세로지지부와 상기 가로지지부 중 어느 하나에는 상기 세로지지부와 상기 가로지지부의 이동 방향에 경사지도록 구비되는 가이드 레일이 구비되며,
    상기 하우징에 고정 구비되고 상기 가이드 레일에 끼워져서 상기 세로지지부와 상기 가로지지부의 이동을 안내하는 가이드 돌기가 구비되는 무선 충전기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 가이드 레일의 경사도는 상기 세로지지부와 상기 가로지지부의 길이 비에 해당하는 무선 충전기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 세로지지부와 상기 가로지지부는 'L' 형상으로 배치되는 무선 충전기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 세로지지부와 상기 가로지지부의 사이에 구비되고, 상기 세로지지부와 상기 가로지지부의 이동을 상호 연동해주는 기어로 구성된 동력전달수단이 구비되는 무선 충전기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 동력전달수단은, 상기 세로지지부와 치합되고 상기 세로지지부의 좌우이동에 따라 회전하는 톱니바퀴 형상의 제1 기어와, 상기 제1 기어 및 상기 가로지지부와 각각 치합되어 상기 세로지지부의 좌우이동에 따라 상기 가로지지부의 상하이동이 가능하도록 구비되는 톱니바퀴 형상의 제2 기어를 포함하는 무선 충전기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 동력전달수단은, 상기 세로지지부와 치합되고 상기 세로지지부의 좌우이동에 따라 회전하는 톱니바퀴 형상의 제1 기어와, 상기 제1 기어로부터 회전력을 전달받고 상기 가로지지부와 치합되어 상기 세로지지부의 좌우이동에 따라 상기 가로지지부의 상하이동이 가능하도록 구비되는 톱니바퀴 형상의 제2 기어를 포함하는 무선 충전기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 송신코일은 송신할 전력을 공급하는 파워소스와 연결되고,
    상기 송신코일과 상기 파워소스의 사이에는 전력의 송신을 제어하는 스위치가 구비되며,
    상기 스위치는 상기 가로지지부 또는 상기 세로지지부의 좌우 또는 상하 이동에 따라 작동되는 무선 충전기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 스위치는 세로지지부 또는 가로지지부의 이동에 따라 가압되어 작동되는 택트스위치(Tact Switch)인 무선 충전기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 세로지지부 또는 상기 가로지지부의 이동에 따라 스프링 클립(Spring Clip)이 이동하여 탄성부재를 가압하여 작동되는 탄성스위치인 무선 충전기.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 탄성부재는 스프링 또는 도체 스펀지인 무선 충전기.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 파워소스는 상기 세로지지부 또는 상기 가로지지부와 연결되고,
    상기 스위치는 세로지지부 또는 가로지지부가 이동하여 탄성부재를 가압하면서 접촉되어 작동되는 탄성스위치인 무선 충전기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 세로지지부 또는 상기 가로지지부는 전도체이거나, 내부에 신호전달선이 내삽되는 무선 충전기.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 탄성부재는 스프링 또는 도체 스펀지인 무선 충전기.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 하우징에는 삽입되는 휴대 단말의 접근을 감지하는 근접센서를 구비하고,
    상기 근접센서를 제어하는 컨트롤러의 조작에 의해 전력 공급의 여부를 조절하는 무선 충전기.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 세로지지부 또는 상기 가로지지부에는 자석이 구비되고, 상기 세로지지부 또는 상기 가로지지부의 이동을 감지하는 홀센서를 구비하여,
    상기 홀센서를 제어하는 컨트롤러의 조작에 의해 전력 공급의 여부를 조절하는 무선 충전기.
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