KR20160086248A - Pma 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛 및 이를 구비한 무선전력 수신모듈 - Google Patents
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Abstract
PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛 및 이를 구비한 무선전력 수신모듈이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛은, 무선전력 수신모듈의 안테나에 유기되는 무선 신호에 의해 발생되는 자기장을 차폐하는 자기장 차폐시트; 무선전력 송신 모듈에서 발생하는 자기력선의 일부를 유도하여 자속의 경로를 변경시키는 어트랙터; 및 상기 어트랙터의 전체두께 중 적어도 일부의 두께 또는 전체두께를 수용할 수 있도록 상기 자기장 차폐시트에 구비되는 어트랙터 수용부;를 포함한다. 이에 의하면, 무선전력 수신모듈의 두께가 박형화되더라도 안정적인 동작 전압값을 얻기 위한 충분한 두께의 어트랙터를 사용할 수 있어 초박형의 무선전력 수신모듈의 구현을 가능하게 하며, 어트랙터를 구성하는 자성재료의 선택폭이 넓어 무선전력 수신모듈의 설계 자유도를 높일 수 있다.
Description
본 발명은 휴대 단말기 등의 무선충전에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛 및 이를 구비한 무선전력 수신모듈에 관한 것이다.
최근 휴대폰, 타블렛 PC 등을 비롯한 휴대 단말기에 RFID(Radio Frequency Identification: 무선식별), 근거리 무선통신(NFC), 무선충전(무선충전용), 대화형 펜 타블렛 등 다양한 기능이 추가되고 있다.
NFC는 전자태그인 RFID의 하나로 13.56MHz 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선통신 모듈로 10cm의 가까운 거리에서 단말기 간 데이터를 전송하는 기술을 말한다. NFC는 모바일 결제뿐만 아니라 파일 전송방식으로 슈퍼마켓이나 일반 상점에서 물품 정보나 방문객을 위한 여행 정보 전송, 교통, 출입통제 잠금장치 등에 광범위하게 활용된다.
또한, 최근 구글이 발표한 스마트폰에 구비된 ‘안드로이드 빔’에는 근거리 무선통신(NFC) 기반의 근거리 정보 송수신 기능으로서, 모바일 결제뿐만 아니라 사진·명함·파일·지도·웹사이트 등을 한 전화기에서 다른 전화기로 전달하는 기능을 제공하고 있다.
한편, 휴대 단말기에는 내장된 배터리를 무선으로 충전하기 위한 무선 충전 기능이 구비되고 있는데, 이러한 무선 충전은 휴대 단말기에 내장되는 무선전력 수신모듈과, 상기 무선전력 수신모듈에 전력을 공급하는 무선전력 송신 모듈에 의해 이루어진다.
또한, 무선 충전은 자기 유도 방식과 자기 공진 방식으로 분류되기도 하며, 무선전력 송신 모듈에 대한 무선전력 수신모듈의 접근을 감지하는 방식에 따라 PMA 방식과 Qi 방식으로 분류되기도 한다.
상기 PMA 무선충전 방식은 영구자석과 홀 센서를 이용하여 무선전력 수신모듈의 접근을 감지함으로써 무선전력 송신 모듈의 동작을 제어하는 것으로, 이에 대한 개념이 도 1에 개략적으로 도시되어 있다.
도 1에 나타난 바와 같이, 무선전력 송신 모듈(10)에는 영구자석(14)과 홀 센서(12)가 설치되어 있고, 무선전력 수신모듈(20)에는 차폐시트(24)의 대략 중앙부에 소위 어트랙터(22)라는 자성체가 부착되어 있다.
무선전력 송신 모듈(10)에 대한 무선전력 수신모듈(20)의 접근시 영구자석(14)으로부터 자기력선이 발생하는데, 이들 자기력선의 일부가 상기 어트랙터(22)에 의해 그 경로가 바뀌면서 홀센서(12)에서의 전압값에 차이가 발생되고, 이 전압값의 차이가 일정 이상이 되면 무선전력 수신모듈(20)이 접근한 것으로 인지하여 무선전력 송신 모듈(10)이 동작함으로써 무선 충전이 이루어지게 된다.
한편, 최근 휴대 단말기가 경박단소형화됨에 따라 휴대 단말기에 내장되는 무선전력 수신모듈(20)의 두께도 얇아지고 있으며, 예컨대 무선전력 수신모듈(20)의 두께를 0.6mm 이하, 심지어 0.3mm 이하로 설계해야 하는 문제에 직면했다. 이와 같이 무선전력 수신모듈의 두께를 0.6mm 이하, 심지어 0.3mm 이하로 설계하는 경우, 어트랙터(22)가 차폐시트(24)의 일면에 직접 부착되기 때문에 어트랙터(22)의 두께를 일정 두께 이상으로 두껍게 하는 것이 어려운 문제가 있다.
부연하면, 상기 어트랙터는 그 두께 또는 면적이 클수록 영구자석(14)의 자기력선의 경로를 변경하여 홀센서에서의 동작 전압값의 차이를 일정 이상으로 검출되게 하는 기능을 발휘하는데 문제가 없으나, 상기와 같은 무선전력 수신모듈의 구조 및 형상의 제한으로 인해 그 크기 및 두께를 증가시킬 수 없음에 따라 PMA 무선충전 방식에서 요구하는 동작 전압값을 안정적으로 검출할 수 없는 문제가 발생한다.
예를 들어, 무선전력 수신모듈(20)의 두께가 0.6mm 이하, 심지어 0.3mm 이하로 설계되어야 하는 경우, 현재의 무선전력 수신모듈의 구조에서 어트랙터의 두께는 150㎛ 정도 이상으로 두껍게 할 수 없으며, 이에 따라 어트랙터를 구성하는 자성체의 선택폭이 매우 제한적이어서 무선전력 수신모듈의 제조에 어려움이 있을 뿐만 아니라 특성 구현 측면에서도 상당한 어려움이 따를 수 있다.
즉, PMA 무선충전 방식에 있어서, 무선전력 수신모듈의 접근을 감지하기 위해서는 상기 홀센서에서의 전압값의 차이가 일정 수준 이상 검출되어야 하는데, 어트랙터가 150㎛ 정도의 얇은 두께로 이루어지는 경우에는 홀센서에서의 전압값의 차이가 상기 표준 동작 전압값에 훨씬 못 미치기 때문에, 무선전력 수신모듈의 접근을 감지하지 못함에 따라 무선 충전이 이루어지지 않는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 무선전력 수신모듈이 0.6mm 이하, 심지어 0.3mm 이하의 두께로 설계되더라도 PMA 무선충전 방식에서 요구하는 안정적인 동작 전압값을 검출할 수 있도록 어트랙터의 두께를 충분히 확보할 수 있는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 어트랙터를 차폐시트와 일체로 구성하여 무선전력 수신모듈의 조립 공정을 줄일 수 있는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기와 같은 차폐유닛을 구비하거나 또는 무선전력 수신모듈의 전체 두께와 동일한 두께의 어트랙터를 구비할 수 있는 구조적인 개선을 통하여 0.6mm 이하, 심지어 0.3mm 이하의 두께를 가지면서도 PMA 무선충전 방식에서 요구되는 모든 조건 및 특성을 안정적으로 만족 또는 구현할 수 있는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛은, 무선전력 수신모듈의 안테나에 유기되는 무선 신호에 의해 발생되는 자기장을 차폐하는 자기장 차폐시트; 무선전력 송신 모듈에서 발생하는 자기력선의 일부를 유도하여 자속의 경로를 변경시키는 어트랙터; 및 상기 어트랙터의 전체두께 중 적어도 일부의 두께 또는 전체두께를 수용할 수 있도록 상기 자기장 차폐시트에 구비되는 어트랙터 수용부;를 포함한다.
여기서, 상기 어트랙터는 상기 무선전력 수신모듈에 구비된 내측 안테나 패턴의 중앙부 공간부의 크기와 동일한 크기로 형성될 수 있다.
또한, 상기 어트랙터는 박판의 자성체로 구비될 수 있다.
또한, 상기 어트랙터는 비정질 리본층을 적어도 5층 이상으로 적층하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 자성체는 실리콘 스틸, 비정질 합금, 페라이트, 퍼멀로이 또는 폴리머 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 자기장 차폐시트는 적어도 3층의 비정질 리본층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 자기장 차폐시트는 적어도 두 층의 비정질 리본층과 적어도 한 층의 페라이트층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선전력 수신모듈의 총두께가 0.15mm ~ 0.6mm일 수 있다.
또한, 상기 무선전력 수신모듈의 총두께가 0.3mm일 수 있다.
또한, 상기 어트랙터 수용부는 상기 자기장 차폐시트의 일면으로부터 내측으로 일정깊이 함몰되는 수용홈으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 어트랙터 수용부는 상기 자기장 차폐시트를 관통하는 관통구로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 자기장 차폐시트는 상기 관통구를 덮는 밀폐시트가 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 다른 실시예에 의한 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈은, 적어도 하나의 안테나 패턴을 구비하는 안테나 유닛; 상기 안테나 유닛에 유기되는 무선 신호에 의해 발생되는 자기장을 차폐하는 자기장 차폐시트; 상기 안테나 유닛과 자기장 차폐시트 사이에 배치되어 상기 무선전력 송신 모듈에서 발생하는 자기력선의 일부를 유도하여 자속의 경로를 변경시키는 어트랙터; 및 상기 어트랙터의 전체두께 중 적어도 일부의 두께 또는 전체두께를 수용할 수 있도록 상기 자기장 차폐시트 및 안테나 유닛 중 적어도 하나 또는 양쪽에 구비되는 어트랙터 수용부;를 포함한다.
여기서, 상기 안테나 유닛은 무선충전용 안테나 패턴, MST 안테나 패턴 및 NFC 안테나 패턴 중 적어도 2개의 안테나 패턴을 포함하는 콤보형일 수 있다.
또한, 상기 어트랙터는 상기 안테나 유닛 또는 상기 자기장 차폐시트와 일체화될 수 있다.
또한, 상기 어트랙터 수용부는 상기 자기장 차폐시트의 일면에만 구비되거나 상기 안테나 유닛의 일면에만 구비될 수 있다.
또한, 상기 어트랙터 수용부는 서로 대향하는 자기장 차폐시트의 일면과 안테나 유닛의 일면에 각각 구비될 수 있다.
또한, 상기 어트랙터 수용부는 상기 자기장 차폐시트의 일면 또는 안테나 유닛의 일면 중 적어도 어느 하나의 일면으로부터 내측으로 일정깊이 함몰되는 수용홈으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 어트랙터 수용부는 상기 자기장 차폐시트 또는 안테나 유닛 중 적어도 어느 하나를 관통하는 관통구로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 자기장 차폐시트의 일면 또는 안테나 유닛의 일면 중 적어도 일면에는 상기 관통구를 덮는 밀폐시트가 구비될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기와 같은 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈이 휴대 단말기 본체의 리어 케이스 또는 백커버에 설치된 것을 특징으로 하는 무선 충전 가능한 휴대 단말기를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기와 같이 휴대 단말기에 내장된 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈; 및 상기 무선전력 수신모듈이 일정 거리 이내로 접근하거나 접촉하면 동작하여 상기 무선전력 수신모듈로 전력을 공급하는 무선전력 송신 모듈;을 포함하는 PMA 무선충전 방식 충전 시스템을 제공한다.
본 발명의 차폐유닛에 의하면, 무선전력 송신 모듈과의 접근시 영구자석에서 발생되는 자기력선의 일부를 유도하여 자속의 경로를 변경시키는 어트랙터의 일부 또는 전체 두께가 자기장 차폐시트의 어트랙터 수용부를 통해 수용될 수 있으므로, 무선전력 수신모듈의 전체 두께를 증가시킬 필요 없이 충분한 두께를 갖는 어트랙터를 사용할 수 있음으로써 무선전력 수신모듈의 전체두께가 예컨데 0.6mm 이하, 심지어 0.3mm 이하의 두께를 갖는 박형으로 설계되더라도 무선전력 수신모듈에서 요구되는 모든 조건 및 특성을 만족하는 상태로 안정적으로 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 차폐유닛에 의하면, 차폐시트와 어트랙터가 일체화되어 하나의 차폐유닛 부품으로 구성되기 때문에 이와 같이 구성된 차폐유닛을 안테나 유닛과 직접 결합시키는 간소화된 공정으로 무선전력 수신모듈을 제조할 수 있으므로, 조립 공정 간소화로 인한 제조비용 절감을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 무선전력 수신모듈에 의하면, 무선전력 송신 모듈과의 접근시 영구자석에서 발생되는 자기력선의 일부를 유도하여 자속의 경로를 변경시키는 어트랙터의 일부 또는 전체 두께가 자기장 차폐시트 또는 안테나 유닛의 어트랙터 수용부를 통해 수용될 수 있으므로, 무선전력 수신모듈의 전체 두께를 증가시킬 필요 없이 충분한 두께의 어트랙터를 사용할 수 있음으로써 무선전력 수신모듈의 전체두께가 예컨데 0.6mm 이하, 심지어 0.3mm 이하의 두께를 갖는 박형으로 설계되더라도 PMA 무선충전 방식에서 요구하는 모든 조건 및 특성을 만족하는 무선전력 수신모듈의 구현이 가능하여, 경박단소형화 된 휴대 단말기에 안정적이면서도 효율적인 적용이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 어트랙터의 두께를 무선전력 수신모듈의 전체 두께와 같은 두께로 형성할 수 있기 때문에, 어트랙터를 구성하는 자성재료의 선택폭이 넓어, 즉 기존에는 구조상 150㎛ 정도의 두께로 어트랙터를 구성할 수밖에 없어서 자성재료의 선택이 매우 제한적이었으나, 본 발명에 의하면 어트랙터의 두께를 충분히 확보할 수 있으므로, 다양한 종류의 지성재료의 선택이 가능하여, 무선전력 수신모듈의 제조가 용이하며 설계 자유도가 높은 효과가 있다.
도 1은 일반적인 PMA 무선충전 방식 충전 시스템에서 무선전력 송신 모듈에 대한 무선전력 수신모듈의 접근 감지 개념을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차폐유닛, 그리고 이를 구비한 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈을 개략적으로 나타낸 사시도,
도 3은 도 2의 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차폐유닛의 차폐시트 적층 구조를 개략적으로 나타낸 확대 단면도로서, a)는 비정질 리본층으로만 이루어진 경우이고, b)는 비정질 리본층과 페라이트층으로 이루어진 경우를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신모듈에서 어트랙터 수용부의 다양한 형태를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신모듈에서 어트랙터 수용부 및 어트랙터의 또 다른 형태를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 어트랙터에서 제1부분과 제2부분의 배치관계를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신모듈을 채용한 PMA 무선충전 방식 충전 시스템에서 무선전력 송신 모듈에 대한 무선전력 수신모듈의 접근 감지 개념을 설명하기 위한 도 1에 해당하는 개략도, 그리고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈이 휴대 단말기에 내장된 상태를 보인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차폐유닛, 그리고 이를 구비한 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈을 개략적으로 나타낸 사시도,
도 3은 도 2의 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차폐유닛의 차폐시트 적층 구조를 개략적으로 나타낸 확대 단면도로서, a)는 비정질 리본층으로만 이루어진 경우이고, b)는 비정질 리본층과 페라이트층으로 이루어진 경우를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신모듈에서 어트랙터 수용부의 다양한 형태를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신모듈에서 어트랙터 수용부 및 어트랙터의 또 다른 형태를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 어트랙터에서 제1부분과 제2부분의 배치관계를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신모듈을 채용한 PMA 무선충전 방식 충전 시스템에서 무선전력 송신 모듈에 대한 무선전력 수신모듈의 접근 감지 개념을 설명하기 위한 도 1에 해당하는 개략도, 그리고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈이 휴대 단말기에 내장된 상태를 보인 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
먼저, 도 8을 참고하면, PMA 무선충전 방식 충전 시스템(1)은 무선전력 송신 모듈(10) 및 무선전력 수신모듈(100) 등을 포함한다. 상기 무선전력 수신모듈(100)은 도 9에 나타낸 바와 같이, 스마트폰 등과 같은 휴대 단말기(90)에 내장되어 배터리와 전기적으로 연결되며, 상기 무선전력 송신 모듈(10)은 도시되지 않은 별도의 케이스 등에 내장된 상태로 비치된다. 상기 무선전력 송신 모듈(10)은 상기 무선전력 수신모듈(100)이 접근하면 동작하여 전력을 무선으로 상기 무선전력 수신모듈(100)로 공급한다. 무선전력 수신모듈(100)은 상기와 같이 공급되는 전력으로 휴대 단말기(90)의 내장 배터리를 충전한다.
도 8에서 참조부호 12 및 14는 무선전력 수신모듈(100)의 접근을 감지하기 위한 장치를 구성하는 홀센서 및 영구자석이며, 부호 16은 송신용 무선 충전 안테나 패턴이다.
도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈(100)은 안테나 유닛(110), 차폐시트(120) 및 어트랙터(130) 등을 포함한다.
상기 안테나 유닛(110)은 휴대폰, PDA, PMP, 테블릿, 멀티미디어 기기 등과 같은 휴대용 전자기기와 무선 신호를 송출하거나 수신하여 소정의 기능을 수행토록 하기 위한 안테나 패턴 및 무선전력을 수신하기 위한 안테나 패턴을 포함할 수 있다. 이에 대해서는 후술된다.
이러한 안테나 유닛(110)은 시계방향 또는 반시계 방향으로 권선되는 원형, 타원형 또는 사각형상의 평판형 코일로 구성될 수 있으나, 이를 꼭 한정하는 것은 아니며, 도 2에 도시된 바와 같이 폴리이미드(PI)나 PET 등과 같은 합성수지로 이루어진 연성회로기판에 동박 등과 같은 전도체를 루프 형태로 패터닝하거나 전도성 잉크를 사용하여 연성회로기판에 루프 형상의 금속 패턴을 형성할 수도 있다.
그리고, 상기 안테나 유닛(110)의 단부측에는 휴대 단말기의 메인회로기판과 전기적인 연결을 위한 연결단자가 구비된다.
상기 안테나 유닛(110)은 수신되는 무선전력 신호를 통해 전자기 유도 현상에 기초한 유도 결합 방식을 이용하여 전력을 전달하는 것으로, 수신 코일(Rx coil)의 역할을 수행하는 부분과 이하에서 설명하는 다른 부분이 같이 구성되어 있다.
즉, 상기 안테나 유닛(110)은 무선 전력 충전, 근거리 데이터 통신 등 서로 다른 역할을 수행하는 무선충전(Wireless Power Transfer)용, MST(Magnetic Secure Transmission)용 및 NFC(Near Field Communication)용 평판형 코일 중 적어도 2개로 구성될 수 있으며, 기판(112)의 일면에 무선충전용 안테나 패턴(114a), MST 안테나 패턴(114b) 및 NFC 안테나 패턴(114c) 중 적어도 2개의 안테나 패턴이 형성될 수도 있다.
여기서, 기판(112)은 그 상면에 상기 안테나 패턴(114a,114b,114c)과 회로부가 형성되는 기재가 되는 요소로서, 내열성 및 내압성을 가지며, 가요성(flexible)을 갖는 소재이다. 이러한 소재의 물성을 고려할 때, 상기 기판(112)으로서 열경화성 고분자 필름인 폴리이미드(polyimide) 필름이 채용될 수 있다.
상기 차폐시트(120)는 일정면적을 갖는 판상의 부재로 이루어지며, 상기 안테나 유닛(110)에 유기되는 무선 신호에 의해 발생되는 자기장을 차폐하는 역할을 수행한다.
이와 같은 차폐시트(120)는 박판의 자성시트가 복수 개로 구비되어 적층되는 구조로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 박판의 자성시트는 비정질 합금 또는 나노결정립 합금으로 이루어진 박판의 리본시트(121a)와 페라이트 시트(121b) 등이 사용될 수 있다.
즉, 상기 차폐시트는 도 4a에 도시된 바와 같이 비정질 합금 또는 나노결정립 합금으로 이루어진 박판의 리본시트(121a)만으로 구성될 수도 있고, 도 4b에 도시된 바와 같이 하나의 페라이트 시트(121b)와 두 개의 비정질 합금 또는 나노결정립 합금으로 이루어진 박판의 리본시트(121a)가 적층되어 구성될 수도 있다.
여기서, 상기 비정질 합금은 Fe계 또는 Co계 자성 합금이 사용될 수 있으며, 재료비용을 고려할 때 Fe계 자성 합금을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 페라이트 시트(121b)는 MnZn 페라이트 또는 NiZn 페라이트와 같은 소결 페라이트 시트로 이루어질 수 있다.
그러나, 상기 박판의 자성시트를 위에 언급한 종류로 한정하는 것은 아니며 자성의 성질을 갖는 물질이면 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
한편, 상기 안테나 유닛(110)의 상부측에 배치되는 차폐시트(120)는 접착층을 매개로 상기 안테나 유닛(110)을 일면에 고정할 수도 있다.
여기서, 상기 접착층은 접착 성질을 갖는 본드, PVC, 고무 또는 양면 테이프 등일 수 있으며, 전도성을 갖는 성분이 포함될 수도 있다. 한편, 도시하지는 않았지만 상기 안테나 유닛은 PI나 PET 등과 같은 별도의 기재를 구비하고, 이 기재와 상기 차폐시트가 부착될 수도 있다.
한편, 상기 차폐시트(120)의 일면에는 무선전력 수신모듈(100)이 무선전력 송신 모듈(10)에 접근할 때 상기 무선전력 송신 모듈(10)에서 발생하는 자기력선의 일부를 유도하여 자속의 경로를 변경시켜줌으로써 상기 무선전력 송신 모듈(10)의 동작 개시 조건을 만족하는 홀센서(12)의 전압값 변화를 유도하는 어트랙터(130)가 구비된다.
이러한 어트랙터(130)는 상기 안테나 유닛(110)의 중앙부 공간부와 대응되는 위치에 배치되며, 판상의 시트 또는 필름부재 등과 같은 박판의 자성편으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 박판의 자성편은 허용되는 무선전력 수신모듈(100)의 사이즈에서 최대한의 면적을 확보하여 높은 효율을 얻을 수 있도록 적어도 일면이 상기 안테나 유닛(110)의 중앙부 공간부의 면적과 동일한 면적을 갖도록 구비될 수 있다.
여기서, 상기 어트랙터(130)는 상기 차폐시트(120)의 일면에 부착되어 상기 차폐시트(120)와 일체화된 차폐유닛으로 구비될 수도 있고, 상기 안테나 유닛(110)의 일면에 부착되어 상기 안테나 유닛(110)과 일체화되는 형태로 구비될 수도 있다.
이를 통해, 상기 어트랙터(130)가 차폐시트(120) 또는 안테나 유닛(110)과 일체화되어 하나의 부품으로 구성됨으로써 차폐시트(120)와 안테나 유닛(110)의 결합시 간소화된 공정으로 무선전력 수신모듈(100)을 제조할 수 있게 되어 조립 공정의 간소화를 통한 제조비용의 절감을 도모할 수 있게 된다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 어트랙터(130)는 상기 무선전력 송신 모듈(10)에서 발생되는 자기력선의 일부를 유도할 수 있도록 박판의 자성체로 형성될 수 있다.
일례로, 상기 자성체는 실리콘 스틸(FeSi)로 이루어진 박판의 자성편이 사용되거나 비정질 합금 또는 나노결정립 합금으로 이루어진 박판의 자성편이 사용될 수 있으며, 페라이트 또는 퍼멀로이로 이루어진 박판의 자성편이 사용될 수도 있다. 더불어, 상기 어트랙터는 폴리머로 이루어진 박판의 자성편이 사용될 수도 있다. 그러나, 상기 어트랙터(130)의 재질을 이에 한정하는 것은 아니며 자성을 띠는 재료는 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기 박판의 자성편은 단층의 비정질 리본층으로만 구성될 수도 있지만, 2층 이상의 비정질 리본층이 적층되어 구성될 수도 있으며, 바람직하게는 비정질 리본층이 적어도 5층 이상으로 적층하여 구성될 수도 있다. 더불어, 상기 비정질 리본층은 플레이크 처리되어 다수의 조각으로 분리될 수 있다.
통상적으로, PMA 무선충전 방식을 통하여 무선 충전을 하기 위해서는 무선전력 수신모듈(100)측으로 무선전력 송신 모듈(10)의 접근시 상기 무선전력 송신 모듈(10) 측에 구비되는 홀센서(12)에서의 전압값이 일정크기 이상으로 변경이 일어나야 한다.
즉, 상기 홀센서(12)에서 일정크기 이상의 전압값의 변경이 감지되면 무선전력 송신 모듈(10) 측으로 무선전력 수신모듈(100)이 접근한 것으로 인지하게 된다. 이와 같이, 상기 홀센서에서 전압값의 변경을 통해 상기 무선전력 송신 모듈(10)의 동작 개시 조건을 만족하게 되면 상기 무선전력 송신 모듈(10)이 작동됨으로써 고주파 신호가 상기 무선전력 송신 모듈(10)로부터 무선전력 수신모듈(100) 측으로 전달되어 충전이 이루어지게 된다.
이러한 조건을 만족시키기 위해서는 상기 어트랙터(130)의 전체두께를 두껍게 하여 영구자석(14)으로부터 발생되는 자기력선의 유도율을 높이거나, 어트랙터(130)의 전체면적을 넓힘으로써 영구자석(14)으로부터 발생되는 자기력선의 유도율을 높여 줌으로써 홀센서(12)에서 발생하는 전압의 변경값을 높일 수 있게 된다.
그러나, 상기 어트랙터(130)의 면적을 넓히는 것은 무선전력 수신모듈(100)의 전체적인 사이즈가 정해져 있기 때문에 제한적일 수밖에 없다.
더불어, 상기 무선전력 수신모듈(100)은 휴대폰 등과 같은 전자기기에 적용되는 경우 상기 전자기기의 경박단소형화의 요구에 맞도록 무선전력 수신모듈(100)의 전체두께도 제한될 수밖에 없다. 이로 인해, 영구자석에서 발생되는 자기력선의 일부를 유도하여 자속의 경로를 변경하는 어트랙터 역시 사용되는 전체두께가 제한될 수밖에 없다.
특히, 상기 무선전력 수신모듈(100)의 총두께가 0.6mm 이하, 심지어 0.3mm 이하로 제한되는 경우 사용할 수 있는 어트랙터(130)의 전체두께는 더욱 심한 제약을 받을 수밖에 없다.
본 발명에서는 상기 무선전력 수신모듈(100)의 전체 두께가 0.15mm 내지 0.6mm, 일례로 0.3mm로 설계된 조건에서도 상기 홀센서에서 전압값의 변화가 일정 크기 이상으로 변경될 수 있도록 상기 어트랙터(130)가 충분한 두께를 갖도록 구비될 수 있다.
이를 위해, 상기 자기장 차폐시트(120) 및 안테나 유닛(130) 중 적어도 일측에는 상기 어트랙터(130)의 전체두께 중 적어도 일부의 두께를 수용하는 어트랙터 수용부(140)가 구비된다.
이러한 어트랙터 수용부(140)는 자기장 차폐시트(120) 및 안테나 유닛(130)의 사이에 배치되는 어트랙터(130)의 전체두께 중 적어도 일부의 두께를 수용함으로써 무선전력 수신모듈(100)의 전체두께가 박형화되더라도 충분한 두께를 갖는 어트랙터(130)를 사용할 수 있도록 한다.
일례로, 상기 어트랙터 수용부(140)는 상기 자기장 차폐시트(120) 또는 안테나 유닛(130)중 적어도 하나의 일면으로부터 내측으로 일정깊이 함몰형성되는 수용홈의 형태로 구비될 수 있다.
즉, 상기 어트랙터 수용부(140)는 도 3에 도시된 바와 같이 자기장 차폐시트(120)의 일면에만 일정깊이 함몰형성되는 수용홈의 형태로 구비될 수 있다. 이때, 상기 자기장 차폐시트(120)가 도 4에 도시된 바와 같이 복수 개의 층으로 이루어진 경우 상기 수용홈은 상기 복수 개의 층 중 최상위 층을 제외한 나머지 층에 해당하는 높이로 형성될 수 있다. 이를 통해, 상기 어트랙터(130)의 전체두께를 증가시킴과 동시에 상기 자기장 차폐시트를 구성하는 최상위 층을 통해 어트랙터(130)가 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 어트랙터 수용부(140)는 도 5a에 도시된 바와 같이 자기장 차폐시트(120)및 안테나 유닛(130)의 각각의 일면에 일정깊이 함몰형성되는 수용홈의 형태로 각각 구비될 수도 있다.
더불어, 도시하지는 않았지만 상기 안테나 유닛(130)의 일면에만 상기 수용홈이 일정깊이 함몰형성될 수도 있다.
한편, 상기 어트랙터 수용부(140)는 상기 자기장 차폐시트 또는 안테나 유닛(130) 중 적어도 하나를 관통하는 관통구의 형태로 이루어질 수도 있다. 이와 같이 상기 어트랙터 수용부(140)가 관통구의 형태로 구비되는 경우 상기 자기장 차폐시트 또는 안테나 유닛의 일면에는 상기 관통구에 삽입되는 어트랙터가 외부로 노출되는 것을 방지하기 위한 별도의 밀폐시트(150)가 구비될 수 있다. 이와 같이 상기 밀폐시트(150)가 구비되는 경우 상기 관통구에 삽입되는 어트랙터는 상기 밀폐시트(150)와 접착층을 매개로 직접 고정될 수도 있다.
여기서, 상기 밀폐시트(150)는 열을 외부로 방출하기 위한 방열시트일 수도 있으며, 상기 자기장 차폐시트 또는 안테나 유닛의 일면을 전체적으로 커버하도록 구비될 수도 있고, 상기 관통구의 개방영역을 포함하여 부분적으로 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기 어트랙터 수용부(140)는 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 자기장 차폐시트만을 관통하여 형성되는 관통구의 형태로 구비될 수도 있고, 도 5c에 도시된 바와 같이 상기 자기장 차폐시트(120) 및 안테나 유닛(130)을 각각 관통하여 형성되는 두 개의 관통구의 형태로 구비될 수도 있다. 이와 같은 경우 상기 어트랙터의 두께를 무선전력 수신모듈의 전체두께와 대략 동일한 두께로 형성할 수 있다.
더불어, 도시하지는 않았지만 상기 안테나 유닛(130)에만 상기 관통구가 형성될 수도 있다.
한편, 상기 어트랙터(130')는 서로 다른 단면적을 갖는 다단의 구조로 이루어질 수도 있다. 즉, 상기 어트랙터(130')는 상대적으로 넓은 단면적을 갖는 제1부분(131)과 상대적으로 좁은 단면적을 갖추어 상기 제1부분(131)의 일면에 적층되는 제2부분(132)으로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 어트랙터(130')가 서로 다른 단면적을 갖는 제1부분(131)과 제2부분(132)으로 구비되는 경우, 상기 제2부분(132)은 상기 제1부분(131)의 일면에 도 7a에 도시된 바와 같이 가상의 중심선을 기준으로 정중앙부에 배치되어 대칭적으로 적층될 수도 있으며, 도 7b 내지 도 7e에 도시된 바와 같이 상,하,좌,우 중 어느 한 쪽에 치우쳐져 비대칭적으로 적층될 수도 있다.
이와 같이 상기 어트랙터(130')가 서로 다른 단면적을 갖는 다단의 구조로 이루어진 경우 상기 어트랙터 수용부(240) 역시 상기 어트랙터(130')와 대응되도록 제1수용부(141) 및 제2수용부(142)로 구비된다.
이를 통해, 상기 어트랙터(130')가 상기 어트랙터 수용부(240)로의 삽입시 상대적으로 좁은 면적을 갖는 제2부분(132)을 통해 어트랙터(130')가 상기 어트랙터 수용부(240)로부터 외부로 이탈되는 것을 방지할 수 있으며, 별도의 접착층을 사용하지 않더라도 상기 어트랙터(130')가 정위치를 유지할 수 있게 된다.
상기 어트랙터(130') 및 어트랙터 수용부(240)가 다단의 구조로 이루어진 다양한 형태가 도 6에 도시되어 있다.
즉, 도 6a에 도시된 바와 같이 상기 어트랙터 수용부(240)는 자기장 차폐시트(120)를 관통하는 관통구의 형태로 구비될 수도 있고, 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 자기장 차폐시트(120)의 일면으로부터 내측으로 일정깊이 함몰형성되는 수용홈의 형태로 구비될 수 있다.
이때, 상기 안테나 유닛(130) 측에도 도 6c에 도시된 바와 같이 어트랙터 수용부(140)가 관통구의 형태로 구비될 수도 있다. 더불어, 도시하지는 않았지만 상기 안테나 유닛(130) 측에도 수용홈의 형태로 구비되는 어트랙터 수용부가 구비될 수도 있다.
한편, 상기 어트랙터(130')가 다단의 구조로 구비되는 경우 상대적으로 넓은 단면적을 갖는 제1부분(131)은 상기 안테나 유닛(130)과의 적층시 상기 안테나 유닛(130)과 더 가까운 위치에 위치하도록 형성됨으로써 상기 무선전력 송신 모듈(10)과의 접근시 영구자석과의 대향 면적을 넓힐 수 있도록 한다. 더불어, 상기 제1부분(131)은 상기 제2부분(132)보다 상대적으로 큰 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신모듈(100)은 자기장 차폐시트(120) 또는 안테나 유닛(130) 중 적어도 하나에 구비되는 어트랙터 수용부(140,240)를 통해 어트랙터(130,130')의 전체두께 중 적어도 일부의 두께를 수용함으로써 무선전력 수신모듈(100)의 전체두께를 증가시키지 않더라도 어트랙터(130,130')의 전체두께를 늘릴 수 있게 된다.
이로 인해, 상기 무선전력 수신모듈(100)의 전체두께가 0.15mm ~ 0.6mm, 일례로 0.3mm이면서도 PMA 무선충전 방식에서 요구하는 안정적인 동작 전압값을 홀센서에서 검출할 수 있게 된다(도 8 참조).
여기서, 상기 무선전력 수신모듈의 전체두께(t)는 안테나 유닛(110), 어트랙터(130) 및 차폐시트(120)의 적층높이일 수도 있으며, 상기 차폐시트(120)의 상부면에 흑연과 같은 방열시트(122)가 구비되는 경우 상기 방열시트(122)를 포함하는 두께일 수도 있다.
더불어, 상기 무선전력 수신모듈(100)의 전체두께로 0.15mm ~ 0.6mm의 두께를 예시하였지만, 이는 무선전력 수신모듈의 전체두께가 얇은 두께를 갖는다는 것으로 이해되어야 할 것이며, 무선전력 수신모듈(100)의 전체두께를 한정하는 것은 아님을 밝혀둔다.
즉, PMA 무선충전 방식에서 상기 무선전력 수신모듈(100)의 전체두께가 제한되더라도 상술한 어트랙터 수용부를 통해 사용되는 어트랙터의 전체두께 중 적어도 일부의 두께를 수용함으로써 요구되는 무선전력 수신모듈의 두께를 만족하면서도 PMA 무선충전 방식에서 요구되는 모든 조건 및 특성을 안정적으로 만족 또는 구현할 수 있게 된다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈(100)은 도 9에 도시된 바와 같이 휴대 단말기(90)의 리어 케이스 또는 백커버의 내측에 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈(100)은 도 8에 도시된 바와 같이, 무선전력 송신 모듈(10) 및 무선전력 수신모듈(100) 등을 포함하는 PMA 무선충전 방식 충전 시스템(1)에 적용될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈
110 : 안테나 유닛 112 : 기판
114a : 무선충전용 안테나패턴 114b : MST 안테나패턴
114c : NFC 안테나패턴 120,120',120" : 차폐시트
121a : 비정질 합금 또는 나노결정립 합금으로 이루어진 박판의 리본시트
121b : 페라이트 시트 122 : 방열시트
130,130' : 어트랙터 131 : 제1부분
132 : 제2부분 140,240 : 어트랙터 수용부
141 : 제1수용부 142 : 제2수용부
150 : 밀폐시트
110 : 안테나 유닛 112 : 기판
114a : 무선충전용 안테나패턴 114b : MST 안테나패턴
114c : NFC 안테나패턴 120,120',120" : 차폐시트
121a : 비정질 합금 또는 나노결정립 합금으로 이루어진 박판의 리본시트
121b : 페라이트 시트 122 : 방열시트
130,130' : 어트랙터 131 : 제1부분
132 : 제2부분 140,240 : 어트랙터 수용부
141 : 제1수용부 142 : 제2수용부
150 : 밀폐시트
Claims (24)
- PMA 무선충전 방식의 무선전력 수신모듈용 차폐유닛으로서,
무선전력 수신모듈의 안테나에 유기되는 무선 신호에 의해 발생되는 자기장을 차폐하는 자기장 차폐시트;
무선전력 송신 모듈에서 발생하는 자기력선의 일부를 유도하여 자속의 경로를 변경시키는 어트랙터; 및
상기 어트랙터의 전체두께 중 적어도 일부의 두께 또는 전체두께를 수용할 수 있도록 상기 자기장 차폐시트에 구비되는 어트랙터 수용부;를 포함하는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛. - 제 1항에 있어서,
상기 어트랙터는 상기 무선전력 수신모듈에 구비된 내측 안테나 패턴의 중앙부 공간부의 크기와 동일한 크기로 형성되는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛. - 제 1항에 있어서,
상기 어트랙터는 박판의 자성체로 구비되는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛. - 제 1항에 있어서,
상기 어트랙터는 비정질 시트를 복수층으로 적층하여 구성되는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛. - 제 4항에 있어서,
상기 각각의 비정질 시트는 플레이크 처리되어 다수의 조각으로 분리된 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛. - 제 3항에 있어서,
상기 자성체는 실리콘 스틸, 비정질 합금, 페라이트, 퍼멀로이 및 폴리머 중에서 선택된 어느 하나인 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛. - 제 1항에 있어서,
상기 자기장 차폐시트는 적어도 3층의 비정질 리본층을 포함하는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛. - 제 1항에 있어서,
상기 자기장 차폐시트는 적어도 두 층의 비정질 리본층과 적어도 한 층의 페라이트층을 포함하는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛. - 제 1항에 있어서,
상기 어트랙터 수용부는 상기 자기장 차폐시트의 일면으로부터 내측으로 일정깊이 함몰되는 수용홈으로 형성되는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛. - 제 1항에 있어서,
상기 어트랙터 수용부는 상기 자기장 차폐시트를 관통하는 관통구로 형성되는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈용 차폐유닛. - 적어도 하나의 안테나를 구비하는 안테나 유닛;
상기 안테나 유닛에 유기되는 무선 신호에 의해 발생되는 자기장을 차폐하는 자기장 차폐시트;
상기 안테나 유닛과 자기장 차폐시트 사이에 배치되어 무선전력 송신 모듈에서 발생하는 자기력선의 일부를 유도하여 자속의 경로를 변경시키는 어트랙터; 및
상기 어트랙터의 전체두께 중 적어도 일부의 두께 또는 전체두께를 수용할 수 있도록 상기 자기장 차폐시트 및 안테나 유닛 중 적어도 하나 또는 양쪽에 구비되는 어트랙터 수용부;를 포함하는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈. - 제 11항에 있어서,
상기 안테나 유닛은 무선충전용 안테나, MST 안테나 및 NFC 안테나 중 적어도 2개의 안테나를 포함하는 콤보형인 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈. - 제 11항에 있어서,
상기 어트랙터는 상기 안테나 유닛 또는 상기 자기장 차폐시트와 일체화되는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈. - 제 11항에 있어서,
상기 어트랙터는 박판의 자성체로 이루어지는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈. - 제 11항에 있어서,
상기 어트랙터는 비정질 시트를 복수층으로 적층하여 구성되는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈. - 제 15항에 있어서,
상기 각각의 비정질 시트는 플레이크 처리되어 다수의 조각으로 분리된 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈. - 제 14항에 있어서,
상기 자성체는 실리콘 스틸, 비정질 합금, 페라이트 및 퍼멀로이 중에서 선택된 어느 하나인 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈. - 제 11항에 있어서,
상기 어트랙터는 상기 무선전력 수신모듈에 구비된 내측 안테나 패턴의 중앙부 공간부의 크기와 같은 크기로 형성되는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈. - 제 11항에 있어서,
상기 자기장 차폐시트는 적어도 3층의 비정질 리본층을 포함하는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈. - 제 11항에 있어서,
상기 자기장 차폐시트는 적어도 두 층의 비정질 리본층과 적어도 한 층의 페라이트층을 포함하는 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈. - 제 11항에 있어서,
상기 무선전력 수신모듈의 총두께가 0.15mm ~ 0.6mm인 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈. - 제 21항에 있어서,
상기 무선전력 수신모듈의 총두께가 0.3mm인 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈. - 청구항 제 11항 내지 청구항 제 22항 중 어느 한 항에 기재된 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈이 휴대 단말기 본체의 리어 케이스 또는 백커버에 설치되는 무선 충전 가능한 휴대 단말기.
- 청구항 제 11항 내지 청구항 제 22항 중 어느 한 항에 기재된 PMA 무선충전 방식 무선전력 수신모듈; 및
상기 무선전력 수신모듈이 일정 거리 이내로 접근하거나 접촉하면 동작하여 상기 무선전력 수신모듈로 전력을 공급하는 무선전력 송신 모듈;을 포함하는 PMA 무선충전 방식 충전 시스템.
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