KR20170003506A - 내구성 향상을 위한 무선충전장치 - Google Patents

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Abstract

무선충전장치는 무선충전을 위한 전력신호를 송신하는 송신부, 송신부의 동작을 제어하기 위한 회로를 포함하는 회로기판, 및 송신부와 회로기판 사이의 전기적 간섭을 차단하기 위한 차폐판을 포함하고, 차폐판과 회로기판을 관통하여 송신부와 회로를 전기적으로 연결하는 연결기를 더 포함한다.

Description

내구성 향상을 위한 무선충전장치{WIRELESS CHARGER FOR DURABILITY IMPROVEMENT}
본 발명은 무선 충전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 충전 장치의 코일 혹은 안테나를 포함하는 충전 패드의 내구성을 향상시킬 수 있는 구조를 가지는 무선 충전 장치에 관한 것이다.
무선충전은 전자기 유도(Electromangnetic Induction)를 통해 전류를 흐르게 하여 배터리에 충전하는 방식으로, 충전용 패드의 1차 코일에서 발생한 자기장이 배터리 부분의 2차 코일에 유도돼 전류를 공급하게 된다. 이 기술은 대용량의 배터리가 요구되는 휴대용 통신기기, 전기자동차 등에 적합하며 접점이 노출돼 있지 않아 누전 등의 위험이 거의 없으며 유선방식의 충전불량 현상을 막을 수 있다.
무선 충전 기술이 일반화되면서, 무선 충전 전력 신호를 제공하기 위한 다양한 충전 패드가 개발되고 있다. 일반적으로, 충전 패드는 무선 충전 전력 신호를 송신하는 코일 또는 안테나와 코일 또는 안테나에 무선충전기술에 따른 전력 신호를 공급하고 제어하는 회로부를 포함하는 기판을 포함하고 있다.
도1은 일반적인 무선 충전 장치(100) 내 구조를 설명한다.
도시된 바와 같이, 무선 충전 장치(100)의 내부에는 적어도 하나 이상의 코일(102, 104)과 코일을 고정하는 차폐판(110), 및 코일(102, 104)에 전력 신호를 공급하는 회로기판(120)이 포함되어 있다. 무선 충전 장치의 전체 면적을 줄이고 회로기판(120)에서 발생하는 잡음(noise)이 코일(102, 104)의 동작을 방해하지 못하도록 하기 위해, 코일(102, 104)과 회로기판(120)은 차폐판(110)의 앞 뒤에 위치한다. 코일(102, 104)과 회로기판(120) 내 회로는 코일리드선(106)을 통해 전기적으로 연결된다.
코일리드선(106)은 코일(102, 104)에서부터 차폐판(110)의 반대측에 있는 회로기판(120)의 연결부(122)까지 전기적으로 연결하기 위해 굽혀져 있고, 코일리드선(106)은 연결부(122)와 땜납(solder)을 통해 연결된다. 코일리드선(106)과 연결부(122)를 땜납을 이용하여 연결하기 위해서는 충분한 길이의 코일리드선(106)이 필요한데, 이는 땜납으로 인해 연결된 부위를 보호하고 외부 힘에 의한 끊어짐을 방지하기 위해 코일리드선(106)의 끝 일정길이를 에폭시 등으로 단단하게 하기 때문이다. 결과적으로, 회로기판(120) 내에 연결부(122)와 코일리드선(106)이 굽어진 가장자리(edge)까지 땜납을 위한 여유공간(P2)이 발생하고, 이는 상대적으로 회로기판(120) 내에 부품을 배치하는 어려움을 유발하거나 무선 충전 장치를 크기를 소형화하는 데 걸림돌이 된다.
또한, 코일리드선(106)이 차폐판(110)과 회로기판(120)의 가장자리(edge)를 둘러싸는 과정에서 굽혀질 수 밖에 없고, 이렇게 굽혀진 코일리드선(106)은 진동과 같은 외부 힘에 매우 약하다. 진동과 같은 외부 힘에 장시간 노출되면, 코일리드선(106)의 굽혀진 부분이 손상되거나 끊어질 수 있는데, 이로 인해 무선 충전 장치의 내구성이 악화된다.
본 발명은 무선 충전 장치 내 코일 리드선의 구부러짐을 제거하여 무선 충전 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 차량과 같이 진동과 같은 외부 힘이 지속적으로 전달되는 환경에서도 무선 충전 장치가 안전하게 동작할 수 있고, 무선 충전 장치의 수명이 단축되지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 충전 장치 내 코일 리드선의 땜납을 위해 소모되었던 여유 공간을 제거할 수 있어서, 회로 기판의 모듈을 배치하기 위한 공간을 확보하기 용이해졌고, 무선 충전 장치를 더 소형화할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전장치는 무선충전을 위한 전력신호를 송신하는 송신부, 상기 송신부의 동작을 제어하기 위한 회로를 포함하는 회로기판, 및 상기 송신부와 상기 회로기판 사이의 전기적 간섭을 차단하기 위한 차폐판을 포함하고, 상기 차폐판과 상기 회로기판을 관통하여 상기 송신부와 상기 회로를 전기적으로 연결하는 연결기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 송신부와 상기 회로기판은 상기 차폐판의 앞면과 뒷면에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 차폐판과 상기 회로기판 각각은 상기 연결기가 위치할 수 있는 복수의 홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결기는 상기 송신부로부터 연장된 리드선이 이탈하는 것을 방지하는 리드선 안내부, 상리 리드선 안내부를 통과하여 위치한 상기 리드선과 연결되는 연결부, 및 상기 차폐판과 상기 회로기판을 관통하는 고정부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 리드선 안내부, 상기 연결부, 및 상기 고정부는 모두 동일한 전도성 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 리드선 안내부는 상기 연결부 및 상기 고정부와 달리 비전도성 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결부는 상기 리드선과 땜납으로 연결되는 전도성 물질의 평면인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 리드선 안내부는 상기 리드선을 끼울 수 있는 홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 홈은 상기 리드선의 직경과 실질적으로 동일한 너비를 가지는 제1부분, 및 상기 리드선의 직경보다 작지만 탄성계수에 의해 상기 리드선의 직경만큼 넓어지는 제2부분을 포함할 수 있고, 상기 제2부분은 마찰력을 줄이기 위한 곡면으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고정부는 상기 연결부로부터 연장되는 핀(pin)구조로서, 한 개의 상기 연결부에 두 개의 상기 고정부가 연장된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고정부는 상기 차폐판과 상기 회로기판을 관통하는 몸체, 상기 차폐판에 고정되면 자유롭게 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지부, 및 상기 차폐판에 고정시 진동에 의해 상기 연결기가 움직이는 것을 방지하기 위한 움직임고정부를 포함할 수 있고, 상기 이탈방지부와 상기 움직임고정부는 상기 연결부로부터 거리가 서로 다른 위치에 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 몸체의 두께는 상기 차폐판에 형성된 홀의 직경보다 작고, 상기 이탈방지부와 상기 움직임고정부는 상기 몸체로부터 서로 반대방향으로 돌출되거나 구부러져, 평면상 상기 이탈방지부와 상기 움직임고정부를 포함하는 상기 고정부의 두께는 상기 홀의 직경보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 차페판에 형성된 홀은 상기 움직임고정부, 상기 몸체, 및 상기 이탈방지부의 두께보다 큰 직경을 가지는 제1부분, 및 상기 움직임고정부와 상기 몸체의 두께에 맞물리는 크기의 직경을 가지는 제2부분을 포함할 수 있다.
또한, 상기 회로기판은 상기 회로와 상기 연결기를 연결하기 위한 전선(wire)이 인쇄된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB)인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 차폐판은 상기 송신부와 상기 연결기를 땜납으로 연결할 때 땜납의 위치를 고정하고, 상기 차폐판의 외부로 전류가 흐르는 것을 차단하기 위한 땜납고정벽을 포함할 수 있다.
또한, 상기 송신부는 상기 전력신호를 송신하기 위한 적어도 하나 이상의 코일 혹은 안테나를 포함할 수 있다.
또한, 차폐판은 센더스트(Sendust)와 폴리아미드수지(Poly Amide)를 결합한 물질로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 무선 충전 장치 내 코일과 제어회로를 연결하기 위해 코일 리드선을 굽히고 차폐판을 돌아서 연결할 필요가 없어져, 무선 충전 장치의 면적을 줄일 수 있다.
본 발명은 외부로부터 인가되는 진동에 대한 내구성이 강화된 무선 충전 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도1은 일반적인 무선 충전 장치 내 구조를 설명한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치 내 구조를 설명한다.
도3은 도2에 도시된 송신부와 회로기판의 전기적 연결을 설명한다.
도4는 도2에 도시된 연결기 및 차폐판의 구조를 설명한다.
도5는 도2에 도시된 무선 충전 장치의 조립 순서를 설명한다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치(200) 내 구조를 설명한다.
도시된 바와 같이, 무선 충전 장치(200)는 무선충전을 위한 전력신호를 송신하는 송신부(202, 204), 송신부(202, 204)의 동작을 제어하기 위한 회로를 포함하는 회로기판(220), 및 송신부(202, 204)와 회로기판(220) 사이의 전기적 간섭을 차단하기 위한 차폐판(210)을 포함한다. 또한, 무선 충전 장치(200)는 차폐판(210)과 회로기판(220)을 관통하여 송신부(202, 204)와 회로기판(220) 내 회로들을 전기적으로 연결하기 위한 연결기(230)를 더 포함한다. 여기서, 연결기(230)는 차페판(210)의 상부에 위치하여 차폐판(210)과 회로기판(220)을 관통한 뒤, 회로기판(220) 상에 돌출되는 형태로 사용된다.
송신부(202, 204)는 전력신호를 송신하기 위한 적어도 하나 이상의 코일 혹은 안테나를 포함할 수 있다. 여기서는 송신부(202, 204)가 코일(coil)을 포함하는 경우를 예로 들어 설명한다.
일례로, 회로기판(220)은 복수의 회로와 연결기(230)를 연결하기 위한 전선(wire)이 인쇄된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB)을 포함할 수 있다.
송신부(202, 204)와 회로기판(220)은 차폐판(210)의 서로 반대면(예를 들면, 앞면과 뒷면)에 배치된다. 차폐판(210)과 회로기판(220)은 연결기(230)가 위치할 수 있는 복수의 홀(미도시)을 구비한다.
회로기판(220)에서 나오는 잡음(Noise)이 송신부(202, 204)에 영향을 주지 않도록 차폐판(210)을 송신부(202, 204)와 회로기판(220)에 위치시키는 데, 차폐제 기능도 하면서 연결기(230)를 고정할 수 있는 형상을 자유롭게 구현할 수 있도록 사출형 차폐제를 이용하여 차폐판(210)을 형성한다. 예를 들어, 사출형 차폐제로서 센더스트(Sendust)와 폴리아미드수지(Poly Amide)를 섞어 센더스트의 차폐성능과 폴리아미드수지의 사출성을 결합시킨 물질을 사용할 수 있다.
송신부(202, 204)로부터 연장된 코일리드선(206)은 연결기(230)와 연결된다. 코일리드선(206)은 연결기(230)와 연결되면 땜납고정벽(212)에 의해 차폐판(210) 밖으로 벗어나지 못한다. 땜납고정벽(212)은 송신부(202, 204)와 연결기(230)를 땜납(solder)으로 연결할 때 땜납의 위치를 고정하고, 차폐판(210)의 외부로 전류가 흐르는 것을 차단한다.
도3은 도2에 도시된 송신부(202)와 회로기판(220)의 전기적 연결을 설명한다.
도시된 바와 같이, 송신부(202)로부터 연장된 코일리드선(206)은 연결기(230)와 맞닿아 연결된다 (C1영역). 연결기(230)는 차폐판(210)에 삽입된 구조로 회로기판(220)을 관통한다 (C2영역).
연결기(230)는 송신부(202)로부터 연장된 코일리드선(206)이 이탈하는 것을 방지하는 리드선 안내부(232), 리드선 안내부(232)를 통과하여 위치한 코일리드선(206)과 연결되는 연결부(234), 및 차폐판(210)과 회로기판(220)을 관통하는 고정부(236)를 포함한다.
여기서, 리드선 안내부(232), 연결부(234), 및 고정부(236)는 모두 동일한 전도성 물질(예를 들어, 금속물)을 포함할 수 있다. 특히, 연결기(230)는 코일리드선(206)과 회로기판(220)에서 땜납(solder)을 해야 하기 때문에, 표면에는 땜납이 잘되면서 전기전도도를 증가시켜줄 수 있는 도금을 적용할 수 있다. 또한, 다른 예로서, 리드선 안내부(232)는 연결부(234) 및 고정부(236)와 달리 비전도성 물질을 포함할 수도 있다.
도4는 도2에 도시된 연결기(230) 및 차폐판(210)의 구조를 설명한다.
도시된 바와 같이, 연결부(234)는 코일리드선(206)과 땜납(solder)으로 연결되는 전도성 물질의 평면일 수 있다.
리드선 안내부(232)는 코일리드선(206)을 끼울 수 있는 홈(246)을 포함한다. 홈(246)은 코일리드선(206)의 직경과 실질적으로 동일한 너비(W1)를 가지는 제1부분, 및 코일리드선(206)의 직경(W1)보다 작은 너비(W2)이지만 탄성계수에 의해 코일리드선(206)의 직경만큼 넓어질 수 있는 제2부분을 포함한다. 또한, 홈(246)의 제2부분은 마찰력을 줄이기 위한 곡면(248)으로 형성된 것을 특징으로 한다.
고정부(236)는 연결부(234)로부터 연장되는 핀(pin)구조로서, 한 개의 연결부(234)에 두 개의 고정부(236)가 연장되어 있다. 하지만, 실시예에 따라 고정부(236)의 개수를 변화시킬 수 있다.
고정부(236)는 차폐판(210)과 회로기판(220, 도2참조)을 관통하는 몸체(243), 차폐판(210)에 고정되면 자유롭게 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지부(244), 및 차폐판(210)에 고정 시 진동에 의해 연결기(230)가 움직이는 것을 방지하기 위한 움직임고정부(242)를 포함한다. 고정부(236) 내 이탈방지부(244)와 움직임고정부(242)는 연결부(234)로부터 거리가 서로 다른 위치에 형성된다.
차페판(210)에 형성된 홀(214)은 움직임고정부(242), 몸체(243), 및 이탈방지부(244)를 포함하는 두께(T2)보다 큰 제1직경(D1을 가지는 제1부분과 움직임고정부(242)와 몸체(236)에 맞물리는 크기의 제2직경(D2)을 가지는 제2부분으로 구성된다.
몸체(243)의 두께(T1)는 몸체(243)가 삽입되는 차폐판(210)에 형성된 홀(214)의 넓은 제1직경(D1) 및 좁은 제2직경(D2)보다 작다. 고정부(236)의 이탈방지부(244)와 움직임고정부(242)는 몸체(243)로부터 서로 반대방향으로 돌출되거나 구부러져, 평면상 이탈방지부(244)와 움직임고정부(242)를 포함하는 고정부(236)의 두께(T2)는 홀(214)의 넓은 제1직경(D1)보다 작지만 좁은 제2직경(D2)보다 큰 것이 특징이다.
도5는 도2에 도시된 무선 충전 장치의 조립 순서를 설명한다.
도5(a)를 참조하면, 차폐판(210)에 연결기(230)를 삽입한다.
도5(b)를 참조하면, 연결기(230)를 차폐판(210)에 삽입한 후 회로기판(220)을 연결한다.
도5(c)를 참조하면, 차폐판(210) 상에 송신부(202)를 고정하고, 송신부(202)로부터 연장되는 코일리드선(206)을 연결기(230)에 연결한다.
도5(d)를 참조하면, 코일리드선(206)은 연결기(230)에 연결되고, 땜납고정벽(212)에 의해 차폐판(210)의 외부와 차단된다. 이후, 코일리드선(206)과 연결기(230)를 땜납(solder)을 통해 전기적으로 연결하고, 회로기판(220)에 돌출된 연결기(230)는 필요에 따라 선택적으로 땜납(solder)을 통해 회로기판(220) 내에 복수의 회로들과 전기적으로 연결한다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
202: 송신부
206: 코일리드선
210: 차폐판
212: 땜납고정벽
220: 회로기판
230: 연결기

Claims (1)

  1. 무선충전을 위한 전력신호를 송신하는 코일을 포함하는 송신부;
    일측면에 상기 송신부가 배치된 차폐판; 및
    상기 차폐판을 관통하여 상기 코일과 연결되는 연결기
    를 포함하는 무선충전장치.
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