KR20170002247A - 무선 충전 장치 - Google Patents

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KR20170002247A
KR20170002247A KR1020150092553A KR20150092553A KR20170002247A KR 20170002247 A KR20170002247 A KR 20170002247A KR 1020150092553 A KR1020150092553 A KR 1020150092553A KR 20150092553 A KR20150092553 A KR 20150092553A KR 20170002247 A KR20170002247 A KR 20170002247A
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김준일
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치는, 공동 공진기(Cavity Resonator)와, 공동 공진기 내측면에 구비되며, 제1주파수의 전자기장을 형성하는 제1방사체와, 공동 공진기 내측에 인입/인출되어 전력을 공급받는 장치에 구비되며, 제1주파수의 전자기장 중 일부를 수신하는 제2방사체 및 공동 공진기 내측면으로 제1방사체의 실장 위치 이외의 위치에 구비되며, 상기 제1주파수의 전자기장 중 나머지 일부를 수신하는 적어도 하나 이상의 제3방사체를 포함할 수 있다.

Description

무선 충전 장치{WIRELESS CHARGING DEVICE}
본 발명의 다양한 실시 예들은 무선 충전 장치에 관한 것으로, 예컨데 케이지 타입의 무선 충전 장치에 관한 것이다.
전자장치에는 전자장치로 전원을 공급하기 위한 다양한 전원 제공 구조를 가지고 있으며, 그 중 하나가, 전자장치에 배터리가 실장되어 전원을 공급하도록 구비되는 구조이다. 전자장치에 실장된 배터리는 전자장치에 실장된 채로 유선 케이블이 연결되어 충전되거나, 전자장치에서 배터리를 분리하여 배터리 충전팩(이하 크래들(Cradle)이라 함.) 및 유선 케이블을 통해 충전될 수 있다, 그러나 전자장치 또는 배터리 충전팩에 유선 케이블이 직접 연결되는 경우, 전자장치 또는 배터리 충전팩에는 유선 케이블과 전기적으로 연결될 수 있는 케이블 연결 단자를 구비해야 한다. 최근에는 충전하기 위한 전자 장치와 무선 전력 송신을 통한 무선 충전(또는 무접점 충전)과 같은 장치가 제안되고 있다. 무선 충전은, 일반적으로 세 개의 방식으로 분류 할 수 있는데, 하나는 전자기 유도 방식(inductive coupling type), 다른 하나는 자기 공명 방식(resonant magnetic coupling type), 또 다른 하나는 전자기파 방식(RF Harvesting type)으로 분류할 수 있다. 전자기 유도 방식은 유도기전력에 의해 발생하는 1,2차 코일의 전류를 통해 전력을 전달하는 방식으로, 전자기장의 변화에 따라 발생된 기전력을 이용하여 무선 충전을 구현하는 방식이다. 자기 공명 방식은 전자기 커플링(Electro-Magnetic Coupling) 효과에 의해 전력 전달하는 방식으로, 두 공진기, 예컨데 Tx 공진기와 Rx공진기 사이에 저장된 전자기장이 특정 주파수에서 전달되도록 하여 무선 충전을 구현하는 방식이다. 또한, 전자기파 방식은 낮은 전자기장 밀도(EM field(electromagnetic field) density) 상의 공간에서 전자기장을 발생시키는 장치의 전자기장(EM field)의 수신만을 위하여 구성되는 구성으로, 자유 공간 상의 특정 주파수 에너지를 이용하여 무선 충전을 구현하는 방식이다.
그러나, 종래의 전자기파 방식은 낮은 전자기장 밀도(EM field density)를 갖는 공간에서의 충전 방식으로서, 정류 등을 통하여 얻을 수 있는 에너지의 양이 매우 적다. 또한, 케비티(Cavity)나 하우징(housing) 또는 케이지(Cage)(이하 '케이지'로 통일하여 명칭 함.)의 내부에서 전자기장 밀도를 높여 충전하는 방식의 경우, 케이지 내부에 무선 충전을 위해 안테나가 장착된 장치가 배치되고, 이러한 장치의 전원을 충전하기 위해 수신하는 전자기장 에너지(EM Energy)는, 수신되지 않은 전자기장 에너지에 대비하여 매우 적은 양이며, 케이지 내부에서 장치로 수신되지 않은 전자기장 에너지는 사용되지 못하고 소멸된다. 또한, 케이지 내부에서 케이지 면을 통하여 소멸되지 않은 전자기장 에너지는 케이지를 에너지 원(energy source)으로 형성하여 전자 잡음 노이즈(EMI(Electro Magnetic Interference)/EMC(ElectroMagnetic Compatibility))와 같은 문제를 일으킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예는 케이지 내부에서 발생되는 전자기장 에너지 중 무선 충전을 위해 안테나가 장착된 장치의 전원을 충전하기 위해 수신되는 전자기장 에너지(EM Energy) 이외의 수신되지 않은 전자기장 에너지를 재활용할 수 있도록 하는 무선 충전 장치를 제공하고자 한다.
또한, 상기 장치로 수신되지 않은 전자기장 에너지를 통해 다양한 전력을 생산할 수 있도록 하는 무선 충전 장치를 제공하고자 한다.
또한, 상기 장치로 수신되지 않은 전자기장 에너지가 케이지를 에너지 원(energy source)으로 형성하여 전자 잡음 노이즈(EMI(Electro Magnetic Interference)/EMC(Electro Magnetic Compatibility))의 발생을 최소화시킬 수 있는 무선 충전 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치는, 공동 공진기(Cavity Resonator); 상기 공동 공진기 내측면에 구비되며, 제1주파수의 전자기장을 형성하는 제1방사체; 상기 공동 공진기 내측에 인입/인출되어 전력을 공급받는 장치에 구비되며, 상기 제1주파수의 전자기장 중 일부를 수신하는 제2방사체; 및 상기 공동 공진기 내측면으로 상기 제1방사체의 실장 위치 이외의 위치에 구비되며, 상기 제1주파수의 전자기장 중 나머지 일부를 수신하는 적어도 하나 이상의 제3방사체를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치는, 케이지의 내부에 배치되어 무선 충전을 위해 안테나가 장착된 장치의 전원을 충전하기 위해 수신되는 전자기장 에너지(EM Energy) 이외의 수신되지 않은 전자기장 에너지를 케이지 내에 배치된 수신모듈을 통해 수신하여 다양한 에너지 원으로 재활용할 수 있다, 예컨데 케이지 내부에 살균기 장치를 구비하거나 별도의 외부 살균 장치와 연결되어, 수신모듈로 유입되는 전자기장 에너지를 정류하여 케이지 내부에 배치된 살균기를 구동시키거나 또는 별도의 외부 살균 장치의 전력으로 구현되도록 재활용될 수 있는 것이다.
또한, 상기 장치로 수신되지 않은 전자기장 에너지가 수신모듈로 유입됨에 따라 케이지를 에너지 원(energy source)으로 형성하는 전자기장 에너지가 최소화됨으로써, 전자 잡음 노이즈(EMI(Electro Magnetic Interference)/EMC(ElectroMagnetic Compatibility))의 발생을 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시 예 중 하나의 실시 예에 따른 무선 충전 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시 예 중 하나의 실시 예에 따른 무선 충전 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 다른 형상의 제3방사체 구조를 가지는 무선 충전 장치의 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 다른 형상의 제3방사체 구조를 가지는 무선 전력 장치의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 다른 형상의 케이징을 구비한 무선 충전 장치의 개략적인 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시 예 중 하나의 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 공동 공진기의 개략적인 구동 상태를 나타내는 블록도이다.
도 7a는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 공동 공진기가 외부 전자기기와 연결되는 것을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7b는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 공동 공진기가 외부 전자기기와 연결되어 전원이 공급되는 것을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 8a은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 공동 공진기의 내부로 멀티 모듈이 구비되는 것을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8b는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 공동 공진기의 내부로 멀티 모듈이 구비되어 전력이 제공되는 것을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 공동 공진기의 구동 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 공동 공진기에 반사판이 형성된 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 일부 실시 예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 도면 설명과 관련하여서, 유사한 구성요소에 대해서 동일 또는 유사한 참조부호가 사용될 수 있다.
'제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는' 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, '전면', '후면', '상면', '하면' 등과 같은 도면에 보이는 것을 기준으로 기술된 상대적인 용어들은 '제1', '제2' 등과 같은 서수들로 대체될 수 있다. '제1', '제2' 등의 서수들에 있어서 그 순서는 언급된 순서나 임의로 정해진 것으로서, 필요에 따라 임의로 변경될 수 있다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에서 전자 장치는 터치 패널을 구비하는 임의의 장치일 수 있으며, 전자 장치는 단말, 휴대 단말, 이동 단말, 통신 단말, 휴대용 통신 단말, 휴대용 이동 단말, 디스플레이 장치 등으로 칭할 수 있다.
예를 들어, 전자 장치는 스마트폰, 휴대폰, 내비게이션 장치, 게임기, TV, 차량용 헤드 유닛, 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿(Tablet) 컴퓨터, PMP(Personal Media Player), PDA(Personal Digital Assistants) 등일 수 있다. 전자 장치는 무선 통신 기능을 갖는 포켓 사이즈의 휴대용 통신 단말로서 구현될 수도 있다. 또한, 전자 장치는 플렉서블 장치 또는 플렉서블 디스플레이 장치일 수 있다.
전자 장치는 서버 등의 외부 전자 장치와 통신하거나, 외부 전자 장치와의 연동을 통해 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 카메라에 의해 촬영된 영상 및/또는 센서부에 의해 검출된 위치 정보를 네트워크를 통해 서버로 전송할 수 있다. 네트워크는, 이에 한정되지 않지만, 이동 또는 셀룰러 통신망, 근거리 통신망(Local Area Network: LAN), 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network: WLAN), 광역 통신망(Wide Area Network: WAN), 인터넷, 소지역 통신망(Small Area Network: SAN) 등일 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시 예 중 하나의 실시 예에 따른 무선 충전 장치의 개략적인 사시도이다. 도 2는 본 발명의 다양한 실시 예 중 하나의 실시 예에 따른 무선 충전 장치의 개략적인 단면도이다. 도 3은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 다른 형상의 제3방사체(112) 구조를 가지는 무선 충전 장치의 개략적인 사시도이다. 도 4는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 다른 형상의 제3방사체(112) 구조를 가지는 무선 전력 장치의 개략적인 단면도이다. 도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 다른 형상의 케이징(110)을 구비한 무선 충전 장치의 개략적인 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치는 공동 공진기(100)(Cavity Resonator)와, 제1방사체(111), 제2방사체(102) 및 제3방사체(112)를 포함할 수 있다. 또한, 무선 충전 장치는 상기 무선 충전 장치를 구동시킬 수 있도록 전력을 공급하는 유선 전력 공급부(140)와, 후술하나 상기 무선 충전 장치에서 정류된 제1주파수의 전자기장을 이용하는 외부 전자 기기(200)와 연결하도록 연결 커넥터부(130)를 더 포함할 수 있다.
공동 공진기(100)는 도체(導體)로 둘러싸인 공동구조(空洞構造)의 구성물로서, 도체로 둘러싸인 내부 공간(119)은 고유주파수의　전자기장만이 존재할 수 있도록 구비될 수 있다. 또한, 공동 공진기(100)는 특정 주파수(이하 '제1주파수'라 함.)의 전자기장 밀도를 증가시키는 구조를 가질 수 있다.
상기 공동 공진기(100)는 케이징(110)과 커버부(120)를 포함할 수 있다.
케이징(110)은 무선 충전을 하기 위해 전력을 공급 받는 장치(이하 '디바이스(101)'라 함.)의 유출입을 위해 적어도 일면이 오픈된 개구부(117)를 구비하고, 개구부(117)와 연결되며 디바이스(101)를 안착하기 위한 내부 공간(119)이 구비될 수 있다. 케이징(110)은 상기 제1주파수의 전자기장의 밀도를 증폭시키도록 구비될 수 있다. 상기 케이징(110)의 내측면에는 제1주파수의 전자기장을 형성하는 제1방사체(111)와, 상기 제1주파수의 전자기장 중 상기 디바이스(101)의 무선 충전을 위해 상기 디바이스(101)로 수신되는 제1주파수의 전자기장(이하 '제1전자기장'이라 함.) 이외의 수신되지 않은 제1주파수의 전자기장(이하 '제2전자기장'이라 함.)을 수신하는 제3방사체(112)가 실장될 수 있다.
본 발명의 일실 시 예에 따른 케이징(110)은 육면체의 사각 기둥 형상이며, 그 내측의 내부 공간(119)도 육면체 형상을 가지는 것을 예를 들어 설명할 수 있다.
그러나, 케이징(110)의 형상은 이러한 형상에 제공되는 것은 아니며, 도 5와 같이 원기둥 형상으로 구비되고, 그 내측의 내부 공간(119)도 원기동 형상을 가질 수도 있다. 또한 도시되진 않았으나, 다양한 모양의 기둥 형상일 수도 있고, 그 내부 공간(119)도 케이징(110)의 형상과는 다른 형상으로 구비될 수도 있는 것과 같이 얼마든지 변경이나 변형이 가능할 것이다.
커버부(120)는 개구부(117)를 커버하여, 내부 공간(119)을 밀폐시킴으로써, 공동 공진기(100)가 구동될 때, 내부 공간(119)에만 제1전자기장이 밀집되어 채워질 수 있다.
제1방사체(111)는 상기 공동 공진기(100), 예컨데 케이징(110)의 내측 바닥면에 구비되며, 공동 공진기(100)에 전력이 공급되면 제1방사체(111)는 제1전자기장을 방사하여, 내부 공간(119)에 제1전자기장의 밀도가 증가시키도록 구동될 것이다.
제1방사체(111)는 케이징(110)의 내측 바닥면 전체 또는 일부에 일정 크기를 가지도록 구비되거나 또는 복수개의 방사모듈이 격자 형상으로 규칙 또는 불규칙하게 배치될 수 있다.
제3방사체(112)는 공동 공진기(100)의 내측면 중 상기 제1방사체(111)의 실장 위치 이외의 위치에 구비될 수 있다. 본 발명의 제3방사체(112)는 공동 공진기(100)의 내측면, 예를 들어 케이징(110)의 내측 측벽면에 실장될 수 있다. 제3방사체(112)는 제1방사체(111)에서 방사되어 내부 공간(119)에 밀집되는 제1전자기장 중 후술하는 디바이스(101)의 제2방사체(102)로 수신되지 않은 제2전자기장의 일부 또는 전체를 수신할 수 있다.
제3방사체(112)는 상기 케이징(110)의 내측 벽면 전체 또는 일부의 소정 위치로 일정 크기를 가지도록 적어도 하나가 구비될 수도 있고, 격자 형상을 가지는 복수개의 방사모듈이 케이징(110)의 내측 벽면 전체 또는 일부 벽면에 규칙 또는 불규칙적으로 상기 케이징(110)의 내측 벽면 전체 또는 일부의 소정 면적으로 구비될 수도 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1방사체(111)는 케이징(110)의 내측 바닥면에 실장되고, 제3방사체(112)는 케이징(110)의 내측 측벽면에 실장되는 것을 예를 들어 설명할 수 있다. 그러나, 제1방사체(111)와 제3방사체(112)의 실장 위치는 이에 한정되는 구성은 아니며, 공동 공진기(100)에 전원이 인가될 때 제1전자기장을 형성하여 공동 공진기(100)의 내부 공간(119)에 유입되는 디바이스(101)로 전력을 전달할 수 있는 배치 및 상기 제2전자기장을 수신할 수 있는 배치라면 제1방사체(111)와 제3방사체(112)의 구성 위치는 얼마든지 변경이나 변형이 가능할 것이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시 예 중 하나의 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 공동 공진기(100)의 개략적인 구동 상태를 나타내는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 공동 공진기(100)로 전원이 인가된 상태에서 후술한 유선 전력 공급부(140)를 통해 전원이 인가되면, 제1방사체(111)는 제1주파수의 전자기장을 형성하게 된다. 이에 따라 케이징(111) 내부에는 제1주파수의 전자기장의 전자기파가 채워질 수 있게 된다.
케이징(111)의 내부 공간(119)에 안착된 디바이스(101)의 제2방사체(102)는 제1주파수의 전자기장 중 일부('제1전자기장'에 해당됨)을 수신할 수 있다. 제2방사체(102)가 제1전자기장을 수신함에 따라 디바이스(101)는 무선 충전될 수 있는 것이다.
앞서도 언급하였듯이 제1주파수의 전자기장 중 제2방사체(101)로 흡수되는 제1전자기장 이외의 전자기장은('제2전자기장'에 해당됨.) 케이징(110) 내부에 설치된 제3방사체(112)로 흡수될 수 있다. 제3방사체(112)로 흡수되는 제2전자기장은 정류소자부(170)를 거쳐 외부 전자기기(200)로 전원이 전달되거나, 공동 공진기(100)에 구비되는 멀티 모듈(190)을 구동할 수 있도록 전원이 전달될 수 있다.
도 7a은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 공동 공진기(100)가 외부 전자기기와 연결되는 것을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7b는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 공동 공진기(100)가 외부 전자기기(200)와 연결되어 전원이 공급되는 것을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 8a는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 공동 공진기(100)의 내부로 멀티 모듈(190)이 구비되는 것을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8b는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 공동 공진기(100)의 내부로 멀티 모듈(190)이 구비되어 전력이 제공되는 것을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 7a 내지 도 8b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공동 공진기(100)에는 정류 소자부(170), 연결 단자부(121), 연결 커넥터부(130), 유선 전력 공급부(140), 멀티 모듈(190) 및 반사판(160, 도 10 함께 참조)이 더 제공될 수 있다.
정류 소자부(170)(rectifier element)는 상기 제3방사체(112)로 유입된 상기 제2전자기장을 정류하도록 구비될 수 있으며, 정류 소자부(170)는 수신된 제2전자기장을 정류할 수 있도록 정류 소자로 구비되거나 또는 정류 소자를 포함하는 회로 또는 모듈로 구비될 수 있다.
제2전자기장은 정류 소자부(170)에서 정류되어, 정류된 직류 전원을 이용하여, 상기 공동 공진기(100)는 상기 유선 전력 공급부(140)와 상기 제1주파수의 전자기장을 통해 생성되는 전력을 함께 사용하여 상기 전력을 공급받는 장치를 충전할 수 있다. 또한, 이와는 달리 공동 공진기(100)에 별도의 멀티 모듈(190), 예컨데 음악을 재생할 수 있는 음향 모듈이나, 디바이스(101)를 살균할 수 있는 살균 모듈 등이 실장된 경우, 정류된 직류 전원을 이용하여 멀티 모듈(190)을 구동시킬 수 있도록 구비될 수 있다. 또한, 이와는 달리 정류된 직류 전원을 이용하여, 상기 정류된 직류 전원은 상기 공동 공진기(100)와 연결되는 외부의 전자 기기(200)를 구동시킬 수 있다.
연결 단자부(121)는 상기 공동 공진기(100)의 외측면, 예컨데 커버부(120)의 일면으로 구비될 수 있다. 연결 단자부(121)는 상기 제3방사체(112)로 유입된 상기 제1전자기장을 에너지 원으로 하여 전원을 제공받는 전자 기기(200)와 연결되도록 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 연결 단자부(121)는 커버부(120)의 상면으로 노출되는 것을 예를 들어 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도시되진 않았으나, 예를 들어 케이징(110)의 외측면의 소정 위치에 제공될 수도 있는 것과 같이, 공동 공진기(100)의 외측면으로 노출되어 제2전자기장이 정류된 직류 전원을 외부의 전자 기기(200)로 전달 할 수 있도록 구비되는 구성이라면 그 실장 위치는 얼마든지 변경이나 변형이 가능 할 것이다.
연결 커넥터부(130)는 앞선 상기 연결 단자부(121)와 상기 전자 기기(200)의 단자(미도시)를 전기적으로 연결하기 위해 구비될 수 있다.
연결 커넥터부(130)의 일단은 연결 단자부(121)에 전기적으로 결합될 수 있는 제1연결단자(131)로 구비되고, 연결 커넥터부(130)의 타단은 전자 기기(200)의 단자에 전기적으로 결합될 수 있는 제2연결단자(132)로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 기기(200)는 살균 장치, 조명 장치, 음향 장치, 전력 충전 장치, 통신 장치, 알림 장치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 예를 들어 설명할 수 있다. 그러나, 전자 기기(200)는 이에 한정되는 것은 아니며, 직류 전원을 인가 받아 구동될 수 있는 기기라면 얼마든지 변경이나 변형이 가능할 것이다.
유선 전력 공급부(140)는 공동 공진기(100)를 구동시킬 수 있도록 전력을 제공하는 구성물이다. 공동 공진기(100)의 외측면, 예컨테 케이징(110)의 외측 바닥면이나, 외측 측면 일부 위치에 유선 전력 공급부(140)와 전기적으로 연결되는 전력 단자부(115)가 구비될 수 있다. 이에, 유전 전력 공급부가 전력 단자부(115)에 연결되면 공동 공진기(100)는 디바이스(101)를 충전할 수 있게 구동될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 공동 공진기(100)의 구동 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 9를 참조하면, 유선 전력 공급부(140)가 전력 단자부(115)와 결합된 상태에서, 상기 공동 공진기(100)를 구동시키기 위한 별도의 스위치부(180)가 제공될 수도 있다(도 9의 Ⅰ참조). 즉, 유선 전력 공급부(140)가 전력 단자부(115)와 연결된 상태에서 내부 공간(119)으로 디바이스(101)가 안착되고, 커버부(120)가 케이징(110)의 개구부(117)를 커버하여 내부 공간(119)을 밀폐한 후, 스위치부(180)를 온/오프시키면 공동 공진기(100)가 구동되거나 구동을 멈추도록 구비될 수 있는 것이다.
또한, 이와는 달리 유선 전력 공급부(140)가 전력 단자부(115)와 결합된 상태에서 케이징(110)의 개구부(117)로 커버부(120)가 안착되면, 공동 공진기(100)가 구동되도록 구비될 수도 있다(도 9의 Ⅱ참조).
앞서서도 언급하였듯이, 유선 전력 공급부(140)의 전력을 통해 공동 공진기(100)가 구동될 때, 공동 공진기(100)는 유선 전력 공급부(140)를 통해 공동 공진기(100)에 인가되는 전원과, 제3방사체(112)로 유입되는 제1전자기장을 통한 전력을 함께 이용하여 상기 전력을 공급 받는 장치('외부 전자기기(200)'에 해당됨.)를 충전할 수 있도록 구비될 수 있다.
또한, 이와는 달리 공동 공진기(100)에 별도의 멀티 모듈(190)(후술함), 예컨데 음악을 재생할 수 있는 음향 모듈이나, 디바이스(101)를 살균할 수 있는 살균 모듈 등이 실장된 경우, 유선 전력 공급부(140)를 통해 공동 공진기(100)에 인가되는 전원과, 제3방사체(112)로 유입되는 제1전자기장을 통한 전력을 함께 이용하여 멀티 모듈(190)을 구동시키거나, 또는 제3방사체(112)로 유입되는 제1전자기장의 정류된 직류 전원을 이용하여 멀티 모듈(190)을 구동시킬 수 있도록 구비될 수 있다.
또한, 이와는 달리 유선 전력 공급부(140)를 통해 공동 공진기(100)에 인가되는 전원과, 제3방사체(112)로 유입되는 제1전자기장을 통한 전력을 함께 이용하거나, 또는 제3방사체(112)로 유입되는 제1전자기장의 정류를 통해 상기 공동 공진기(100)와 연결되는 외부의 전자 기기(200)를 구동시킬 수 있도록 구비될 수 있다.
멀티 모듈(190)은 상기 공동 공진기(100)에 구비될 수 있으며, 상기 제3방사체(112)로 유입된 상기 제2전자기장을 에너지 원으로 하여 정류된 직류 전력이나 유선 전력 공급부(140) 중 적어도 하나의 전력을 제공받아 구동될 수 있다. 예를 들어 멀티 모듈(190)은 유선 전력 공급부(140)를 통해 전력을 인가받아 구동될 수도 있고, 제2전자기장을 정류한 직류 전력을 인가받아 구동될 수도 있고, 유선 전력 공급부(140) 및 제2전자기장을 정류한 직류 전력을 함께 인가받아 구동될 수도 있는 것이다.
상기 멀티 모듈(190)은, 상기 전력을 공급받는 장치를 살균하는 살균모듈, 상기 전력을 공급받는 장치로 광을 조사하는 발광 모듈, 상기 전력을 공급받는 장치의 충전 상태를 알려주는 알림 모듈, 상기 전력을 공급받는 장치와 연동되어 상기 전력을 공급받는 장치로 수신되는 정보를 표시하는 표시모듈, 상기 전력을 공급받는 장치의 전력 충전 중에 소리를 재생하는 음향 모듈 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 모듈(190)은 상기의 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 공동 공진기(100)에 라디오 모듈이 실장되는 경우, 라디오 모듈은 유선 전력 공급부(140)를 통한 전력 또는 제2전자기장을 정류한 직류 전력 중 적어도 하나를 제공받아 구동될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 장치에서, 공동 공진기에 반사판(160)이 형성된 상태를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 반사판(160)은 상기 공동 공진기(100)의 내측 일부면 또는 전체면에 구비될 수 있으며, 금속 재질로 이루어질 수 있다. 전자기장은 금속을 만나면 완전반사(total reflection)를 하는데, 반사판(160)을 통해 전자파를 차단할 수 있고, 상기 케이징(110)의 내부에 밀집되는 제1주파수의 전자기장을 특정 방향으로 보낼 수 있을 것이다.
이와 같이 구성된 무선 충전 장치의 무선 충전 구동을 살펴볼 수 있다. 유선 전력 공급부(140)를 공동 공진기(100)에 결합하여 공동 공진기(100)에 전력이 제공될 수 있도록 한다.
케이징(110)의 내부 공간(119)으로 디바이스(101)를 삽입하고, 개구부(117)로 커버부(120)를 커버하여 내부 공간(119)을 커버할 수 있다. 이때 공동 공진기(100)가 연결 커넥터부(130)를 통해 외부 전자 기기(200)와 연결될 수도 있다.
케이징(110)의 내부 공간(119)에 디바이스(101)가 안착되고, 유선 전력 공급부(140)가 전력 단자부(115)와 결합된 상태에서, 스위치부(180)를 온/오프하거나 또는 케이징(110)의 개구부(117)로 커버부(120)가 안착됨에 따라 공동 공진기(100)는 구동될 수 있다.
공동 공진기(100)에 전력이 인가되며, 제1방사체(111)는 제1주파수의 전자기장을 방사할 수 있고, 내부 공간(119)에 제1주파수의 전자기장을 밀집시킬 수 있다. 제1주파수의 전자기장 중 일부인 제1전자기장은 제2방사체(102)로 수신되어 디바이스(101)를 충전시킬 수 있다. 또한, 제1주파수의 전자기장 중 나머지 일부인 제2전자기장 중 일부 또는 전체는 케이징(110)의 내측면에 실장된 제3방사체(112)로 수신될 수 있다.
제3방사체(112)로 수신된 제2전자기장은 정류 소자부(170)를 통해 직류 전력으로 정류되어, 공동 공진기(100)를 구동시키거나 공동 공진기(100)와 전기적으로 연결된 전자 기기(200)에 전력을 공급하거나, 공동 공진기(100)에 실장된 멀티 모듈(190)을 구동시킬 수 있다.
즉, 앞서서도 언급하였듯이, 유선 전력 공급부(140)의 전력을 통해 공동 공진기(100)가 구동될 때, 공동 공진기(100)는 유선 전력 공급부(140)와 상기 제1주파수의 전자기장을 통해 생성되는 전력을 함께 사용하여 상기 전력을 공급받는 장치를 충전할 수 있다.
또한, 이와는 달리 공동 공진기(100)에 멀티 모듈(190), 예컨데 음악을 재생할 수 있는 음향 모듈이 실장되는 경우, 정류된 직류 전력은 음향 모듈이 구동될 수 있도록 전력을 제공할 수 있게 된다. 또한 공동 공진기(100)에 내부 공간(119)에서 무선 충전되는 디바이스(101)를 살균할 수 있는 살균 장치가 실장되는 경우, 정류된 직류 전력은 살균 모듈이 구동될 수 있도록 전력을 제공할 수 있게 된다.
또한, 상기 공동 공진기(100)가 연결 커넥터부(130)를 통해 외부의 전자 기기(200), 예를 들어 스피커 장치와 연결되는 경우, 스피커 장치가 구동될 수 있도록 전력을 제공할 수 있다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
100: 공동 공진기 110: 케이징
120: 커버부 130: 연결 커넥터부
140: 유선 전력 공급부 150: 스위치부
170: 정류 소자부

Claims (13)

  1. 무선 충전 장치에 있어서,
    공동 공진기(Cavity Resonator);
    상기 공동 공진기 내측면에 구비되며, 제1주파수의 전자기장을 형성하는 제1방사체;
    상기 공동 공진기 내측에 인입/인출되어 전력을 공급받는 장치에 구비되며, 상기 제1주파수의 전자기장 중 일부를 수신하는 제2방사체; 및
    상기 공동 공진기 내측면으로 상기 제1방사체의 실장 위치 이외의 위치에 구비되며, 상기 제1주파수의 전자기장 중 나머지 일부를 수신하는 적어도 하나 이상의 제3방사체를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공동 공진기에는 상기 제3방사체로 유입된 상기 제1주파수의 전자기장을 정류하는 정류소자부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공동 공진기는,
    상기 전력을 공급받는 장치가 안착되며, 적어도 일면으로 개구부를 구비하고 내면에 상기 제1방사체와 상기 제3방사체가 배치되어 상기 제1주파수의 전자기장의 밀도를 증폭시키는 케이징; 및
    상기 개구부를 밀착 커버하는 커버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 커버부가 상기 개구부를 커버하면 상기 공동 공진기가 구동되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공동 공진기에는 상기 제3방사체로 유입된 상기 제1주파수의 전자기장을 에너지 원으로 제공받는 전자 기기와 연결되는 연결 단자부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전자 기기는 살균 장치, 조명 장치, 음향 장치, 전력 충전 장치, 통신 장치, 알림 장치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 공동 공진기에는 상기 연결 단자부와 상기 전자 기기의 단자를 연결하기 위한 커넥터부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공동 공진기에는 상기 제3방사체로 유입된 상기 제1주파수의 전자기장을 에너지 원으로 제공받아 구동되는 멀티모듈이 구비되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 멀티 모듈은,
    상기 전력을 공급받는 장치를 살균하는 살균모듈, 상기 전력을 공급받는 장치로 광을 조사하는 발광 모듈, 상기 전력을 공급받는 장치의 충전 상태를 알려주는 알림 모듈, 상기 전력을 공급받는 장치와 연동되어 상기 전력을 공급받는 장치로 수신되는 정보를 표시하는 표시모듈, 상기 전력을 공급받는 장치의 전력 충전 중에 소리를 재생하는 음향 모듈 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공동 공진기의 내측면 일부면 또는 전체면에는 반사판이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 공동 공진기에는 상기 공동 공진기를 구동시키는 유선 전력 공급부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 유선 전력 공급부와 상기 제3방사체의 상기 제1주파수의 전자기장을 통해 생성되는 전력은 상기 전력을 공급받는 장치를 충전하거나 또는 상기 공동 공진기에 제공되는 멀티모듈을 구동시키거나 또는 상기 공동 공진기와 연결되는 외부의 전자 기기를 구동시키는 것 중 적어도 하나로 사용되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 공동 공진기에는 상기 공동 공진기를 구동시키는 스위치부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.

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WO2024181699A1 (ko) * 2023-02-28 2024-09-06 삼성전자 주식회사 무선 전력 송신 장치

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