KR20170004834A - 무선 전력 수신 장치 및 이를 포함하는 기기 - Google Patents

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KR20170004834A
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Abstract

본 출원은 무선 전력 전송 기술이 적용되는 무선 전력 수신 장치 및 이 장치를 포함하는 기기에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 적어도 일부가 외곽 영역에 배치되며, 데이터의 송신 및/또는 수신에 사용되는 제1 코일과, 상기 외곽 영역의 안쪽 경계선 내부에 배치되고, 무선으로 전송된 전력을 수신하는 제2 코일을 포함하고, 상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제2 코일의 바깥쪽 경계선의 중심은 상이하다.

Description

무선 전력 수신 장치 및 이를 포함하는 기기{A wireless power receiving device, and an apparatus comprising the same}
본 출원은 무선으로 전송된 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치, 및 이 장치를 포함하는 기기에 관한 것이다.
무선 전력 전송 (Wireless power transfer) 기술은 스마트폰을 비롯한 다양한 통신 기기 및 여러 가지 가전 기기의 충전기 분야에 폭넓게 적용되고 있으며, 향후 전기 자동차 등에도 적용될 수 있는 등, 그 활용분야가 매우 넓은 기술이다. 무선 전력 전송 기술 분야에서는 충전효율을 높이고, 장치의 수명을 연장시키며, 회로의 성능을 향상시키기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다.
일본 공개특허공보 제 2004-047849 호
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발열 및 방열 성능을 개선하여 충전 효율을 높이고, 장치의 수명을 연장시키며, 회로의 성능을 향상시킬 수 있는 무선 전력 수신 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발열 및 방열 성능을 개선하여 충전 효율을 높이고, 장치의 수명을 연장시키며, 회로의 성능을 향상시킬 수 있는 무선 전력 수신 장치를 포함한 기기가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 적어도 일부가 외곽 영역에 배치되며, 데이터 송신 및/또는 수신에 사용되는 제1 코일과, 상기 외곽 영역의 안쪽 경계선 내부에 배치되고 무선으로 전송된 전력을 수신하는 제2 코일을 포함하고, 상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제2 코일의 바깥쪽 경계선의 중심은 상이하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 포함하는 기기는 데이터를 출력하거나 입력받는 처리부와 상기 처리부에 필요한 전력을 수신하고, 상기 데이터를 송신 및/또는 수신하는 무선 전력 수신 장치를 포함하고, 상기 무선 전력 수신 장치는 적어도 일부가 외곽 영역에 배치되며, 상기 데이터의 송신 및/또는 수신에 사용되는 제1 코일과, 상기 외곽 영역의 안쪽 경계선 내부에 배치되고 무선으로 전송된 전력을 수신하는 제2 코일을 포함하고, 상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제2 코일의 바깥쪽 경계선의 중심은 상이하다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치 및 이를 포함하는 기기에 따르면, 발열 및 방열 성능을 개선할 수 있으며, 이로 인해 충전 효율을 높일 수 있고, 장치의 수명을 연장시키며, 회로의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치 및 이를 포함하는 기기에 따르면, 발열 및 방열 성능을 개선할 수 있으며, 이로 인해 충전 효율을 높일 수 있고, 장치의 수명을 연장시키며, 회로의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 포함하는 기기 및 무선 전력 전송 장치를 포함하는 무선 전력 충전 시스템을 개략적으로 나타내는 것이다.
도 3는 도 2에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 포함하는 기기의 배면도를 개략적으로 나타내는 것이다.
도 4 내지 도 12 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 평면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 13은 도 12에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 수신 코일의 인입부를 조금 더 구체적으로 나타낸 것이다.
도 14는 도 12에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 수신 코일의 인입부의 사시도를 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치 및 이 장치를 포함하는 기기에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 포함하는 기기 및 무선 전력 전송 장치를 포함하는 무선 전력 충전 시스템을 개략적으로 나타내는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 충전 시스템은 무선 전력 수신 장치(10)를 포함하는 기기(1)와 무선 전력 송신 장치(2)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기기는 무선 전력 수신 장치(10), 배터리(20) 및 처리부(30)를 포함한다.
무선 전력 송신 장치(2)는 전력을 무선으로 송신한다. 도시하지는 않았지만, 무선 전력 송신 장치(2)는 교류 전력을 발생시키는 인버터 회로와, 교류 전력을 인가받아 전력을 무선으로 송신하는 송신 코일을 포함할 수 있다.
무선 전력 수신 장치(10)는 무선 전력 송신 장치(2)가 무선으로 송신한 전력을 수신하고, 충전 전력을 출력한다. 또한, 데이터를 송신 및/또는 수신한다. 도시하지는 않았지만, 무선 전력 수신 장치(10)는 무선으로 송신된 전력을 수신하는 수신 코일과 수신 코일에 연결되어 수신 코일로부터 출력되는 교류 전력을 정류하는 정류 회로 등을 포함할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신 장치(10)는 데이터를 송신 및/또는 수신하기 위한 통신 코일을 포함할 수 있다.
무선 전력 수신 장치(10)는 기기(1)와 분리될 수 있는 장치일 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(10)는 수신 코일이 형성된 기판일 수 있다. 상기 기판에는 데이터를 송신 및/또는 수신하기 위한 통신 코일이 추가적으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 기판에는 정류 회로 등이 배치될 수 있다. 또는, 무선 전력 수신 장치(10)의 구성요소 전부 또는 일부는 기기(1)의 케이스나 본체와 결합된 형태로 구현될 수도 있다. 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(10)의 수신 코일 및 통신 코일은 기기(1)의 케이스와 결합된 형태로 구현될 수 있다. 이 경우, 기기(1)의 케이스가 무선 전력 수신 장치일 수 있다. 또는 무선 전력 수신 장치(10)는 수신 코일 및 통신 코일을 포함하고, 정류 회로 등은 기기(1)의 본체의 기판 등에 배치될 수도 있다.
배터리(20)는 무선 전력 수신 장치(10)가 출력한 충전 전력을 이용하여 에너지를 저장한다.
처리부(30)는 데이터를 입력하거나 출력한다. 처리부(30)는 다양한 소자들이 장착된 인쇄 회로 기판일 수 있다. 처리부(30)는 배터리(20)로부터 전력을 공급받을 수도 있고, 무선 전력 수신 장치(10)로부터 직접 전력을 공급받을 수도 있다.
기기(1)는 배터리(20)에 저장된 에너지를 이용하여 다양한 동작을 수행한다. 예를 들면, 기기(1)는 배터리(20)로부터 전력을 공급받는 디스플레이 장치(미도시)를 포함하여 다양한 정보를 표시할 수도 있고, 배터리(20)로부터 전력을 공급받는 통신 모듈(미도시), 마이크(미도시), 및 스피커(미도시)를 포함하여 이동 통신 기능을 수행할 수도 있다. 통신 모듈(미도시)은 처리부(30)에 포함될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 포함하는 기기 및 무선 전력 전송 장치를 포함하는 무선 전력 충전 시스템을 개략적으로 나타내는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 충전 시스템은 무선 전력 수신 장치(10-1)를 포함하는 기기(1-1)와 무선 전력 송신 장치(2-1)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기기는 무선 전력 수신 장치(10-1), 배터리(20-1) 및 처리부(30-1)를 포함한다.
도 2의 기기(1-1), 무선 전력 수신 장치(10-1), 배터리(20-1), 처리부(30-1) 및 무선 전력 송신 장치(2-1)의 기능 및 동작은 도 1에서 설명한 기기(1), 무선 전력 수신 장치(10), 배터리(20), 처리부(30) 및 무선 전력 송신 장치(2)의 기능 및 동작과 동일하다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 많은 경우에 있어서 무선 전력 수신 장치(10-1)의 위치는 기기(1-1)의 중앙부가 아니라 기기(1-1)의 어느 한 쪽으로 치우쳐지게 된다. 예를 들면, 처리부(30-1) 또는 기타 입출력을 위한 소자(미도시)나 장치(미도시) 등이 기기의 일정 영역을 차지하게 되거나 디자인 등의 이유로, 무선 전력 수신 장치(10-1)는 기기(1-1)의 어느 한 쪽으로 치우쳐져 배치된다.
도 1 및 도 2에서는 본 발명의 무선 전력 수신 장치를 포함하는 기기가 스마트폰인 경우를 예시하고 있으나, 본 발명의 무선 전력 수신 장치는 모바일 기기 뿐만 아니라 전기 자동차 등 다양한 기기에 적용될 수 있다.
도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 포함하는 기기의 배면도를 개략적으로 나타내는 것이다. 도 3에서, 일점 쇄선의 교차점은 기기의 중심(이하, 기기 중심)(c)을 나타낸다.
효율적인 무선 전력 전송을 위해서는 무선 전력 수신 장치(10-1)의 수신 코일의 중심(이하, 수신 코일 중심)과 무선 전력 송신 장치(도 2의 2-1)의 송신 코일의 중심(이하, 송신 코일 중심)이 정렬되어야 한다. 이를 위해, 기기(1-1)는 무선 전력 송신 장치(도 2의 2-1)의 정해진 위치(예를 들면, 중앙)에 위치할 필요가 있다. 이 경우, 기기 중심이 송신 코일 중심과 정렬되게 된다. 따라서, 효율적인 무선 전력 전송을 위해서, 수신 코일 중심이 기기 중심(c)과 정렬되도록 설계할 필요가 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 기기(1-1)의 디자인이나 다른 구성요소의 배치 등을 이유로, 무선 전력 수신 장치(10-1)는 기기(1-1)의 중심부에 위치하지 못하고 일반적으로 어느 한 쪽으로 치우치게 된다. 이러한 상태에서, 수신 코일 중심이 기기 중심(c)과 정렬되도록 무선 전력 수신 장치를 설계하면, 수신 코일 중심도 무선 전력 수신 장치(10-1)의 중심에 위치하는 것이 아니라 무선 전력 수신 장치(10-1)의 어느 한 쪽으로 치우치게 된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 평면도를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 4에서 도면부호 11-2은 수신 코일의 패턴이 형성되는 영역을 나타낸다. 또한, 도 4에서 일점 쇄선의 교차점은 무선 전력 수신 장치를 포함하는 기기의 중심을 나타낸다. 또한, 도 4에서 도면부호 12-2는 통신 코일의 패턴이 형성되는 영역을 나타낸다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 서로 다른 기능을 수행하는 복수개의 코일들을 포함할 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 수신 코일이 스파이럴 코일 형태인 경우, 무선 전력 수신 장치(10-2)에서 수신 코일의 패턴이 형성될 수 있는 영역은, 무선 전력 수신 장치(10-2)에서 기기의 중심부에 대응하는 영역(cr)을 제외한 나머지 영역이 된다.
또한, 무선 전력 수신 장치(10-2)가 수신 코일 외에 다른 코일, 예를 들면 근거리 통신을 위한 NFC(Near Field Communication) 코일 또는 자기장을 발생시켜 정보(예를 들면, 신용카드 정보)를 전송하는 MST(Magnetic Security Transmission) 코일 등 통신 코일을 추가적으로 포함하는 경우, 수신 코일의 패턴이 형성될 수 있는 영역(11-2)은 무선 전력 수신 장치(10-2)에서 기기의 중심부에 대응하는 영역(cr)과 통신 코일의 패턴이 형성되는 영역(12-2)을 제외한 영역, 즉, 무선 전력 수신 장치(10-2)에서 기기의 중심부에 대응하는 영역(cr)과 통신 코일 등이 배치된 영역(12-2)의 중간 영역이 될 수 있다. 통신 코일이 형성되는 영역(12-2)은 무선 전력 수신 장치(10-2)의 외곽 영역일 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 외곽 영역은 도넛 형상일 수 있다. 즉, 상기 외곽 영역은 기판 형태 또는 기기의 케이스 형태를 가지는 무선 전력 수신 장치의 테두리에 가까운 영역으로서, 바깥쪽 경계선(ol)과 안쪽 경계선(il) 사이의 영역일 수 있다. 수신 코일이 형성되는 영역(11-2)은 통신 코일이 형성되는 영역(12-2)의 안쪽 경계선(il) 내에 위치할 수 있으며, 도넛 형상일 수 있다.
수신 코일의 패턴 폭은 영역에 따라 서로 다른 값을 가진다. 즉, 도 4에서, 수신 코일이 배치되는 영역(11-2)의 위쪽 영역에 형성된 패턴들의 폭의 평균값, 수신 코일이 배치되는 영역(11-2)의 아래쪽 영역에 형성된 패턴들의 폭의 평균값, 수신 코일이 배치되는 영역(11-2)의 왼쪽 영역에 형성된 패턴들의 폭의 평균값, 및 수신 코일이 배치되는 영역(11-2)의 오른쪽 영역에 형성된 패턴들의 폭의 평균값 중 적어도 하나 이상은 다른 값과 상이한 값을 가진다. 예를 들면, 상술한 네 개의 값이 모두 다른 값일 수도 있고, 어느 하나의 값이 나머지 세 개의 값과 상이할 수도 있고, 어느 두 개의 값은 나머지 두 개의 값과 상이할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(10-2)의 수신 코일(11-2)은 도 4에 도시한 바와 같이 비대칭 형상을 가질 수 있으며, 무선 전력 수신 장치에서 수신 코일(11-2)이 배치될 수 있는 영역에서 네 방향의 여유 공간의 폭(즉, 수신 코일(11-2)의 바깥쪽 경계선에서 무선 전력 수신 장치(10-2)의 끝 또는 통신 코일(미도시)의 안쪽 경계선 까지의 거리)이 동일하도록 배치될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(10-2)의 수신 코일(11-2)은 수신 코일이 배치될 수 있는 영역을 효율적으로 활용하여 배치된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 평면도를 개략적으로 나타낸 것으로서, 도 4에 나타낸 본 발명의 일실시예의 무선 전력 수신 장치에서 코일 부분을 조금 더 구체적으로 나타낸 도면이다. 도 5에서 일점 쇄선의 교차점은 무선 전력 수신 장치를 포함하는 기기의 중심을 나타낸다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(10-21)는 수신 코일(11-21)과 통신 코일(12-21)을 포함한다. 수신 코일(11-21)은 도 4의 영역(11-2)에 배치되고, 통신 코일(12-21)은 도 4의 영역(12-2)에 배치된다.
수신 코일(11-21)의 패턴은 무선 전력 수신 장치(10-21)에서 기기의 중심부에 대응하는 영역과 통신 코일(12-21)이 배치된 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된다. 도 5에 도시한 바와 같이, 무선 전력 수신 장치(10-21)에서 기기의 중심에 대응하는 위치는 무선 전력 수신 장치(10-21)의 중심의 오른쪽 아래 방향으로 치우쳐질 수 있다. 이 경우, 수신 코일(11-21)의 위쪽 영역의 패턴들의 폭의 평균값과 수신 코일(11-21)의 왼쪽 영역의 패턴들의 폭의 평균값 각각은 수신 코일(11-21)의 아래쪽 영역의 패턴들의 폭의 평균값이나 수신 코일(11-21)의 오른쪽 영역의 패턴들의 폭의 평균값보다 클 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(10-21)는 수신 코일(11-21)의 적어도 일부 영역의 패턴들의 폭을 넓게 함으로써, 패턴에서의 저항을 줄이고, 발열의 원인이 되는 동손을 감소시킬 수 있다. 이로 인해 발열이 감소하게 된다. 나아가, 수신 코일(11-21)과 통신 코일(12-21) 사이의 간격이 좁아짐으로 인해 방열 성능도 향상된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 평면도를 개략적으로 나타낸 것으로서, 도 4에 나타낸 본 발명의 일실시예의 무선 전력 수신 장치에서 코일 부분을 조금 더 구체적으로 나타낸 도면이다. 도 6에서 일점 쇄선의 교차점은 무선 전력 수신 장치를 포함하는 기기의 중심을 나타낸다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(10-22)는 수신 코일(11-22)과 통신 코일(12-22)을 포함한다. 수신 코일(11-22)은 도 4의 영역(11-2)에 배치되고, 통신 코일(12-22)은 도 4의 영역(12-2)에 배치된다.
도 6에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 통신 코일(12-22)이 수신 코일(11-22)의 일측에 배치되는 코일 부분과 수신 코일(11-22)의 상기 일측에 대향하는 타측에 배치되는 코일 부분을 포함하는 것을 제외하면, 도 5에 나타낸 것과 동일하다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 통신 코일(12-22)은 복수개의 코일 부분으로 나뉘어질 수 있다.
도 5 내지 도 6에서는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치가 하나의 수신 코일과 하나의 통신 코일을 모두 포함하는 경우를 나타내었으나, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 수신 코일 만을 포함할 수도 있으며, 두 개 이상의 통신 코일을 포함할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 평면도를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 7에서 일점 쇄선의 교차점은 무선 전력 수신 장치를 포함하는 기기의 중심을 나타낸다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(10-3)에서, 수신 코일의 패턴이 형성되는 영역(11-3)은 무선 전력 수신 장치(10-3)의 오른쪽에 치우쳐질 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(10-3)가 무선 전력 수신 장치(10-3)를 포함하는 기기의 오른쪽에 치우쳐져 배치되는 경우, 수신 코일의 중심(수신 코일의 안쪽 경계선의 중심)이 기기의 중심과 대응되는 위치에 있도록 하기 위해, 수신 코일의 패턴이 형성되는 영역(11-3)은 무선 전력 수신 장치(10-3)의 오른쪽에 치우쳐질 수 있다. 이 경우, 수신 코일의 왼쪽 영역의 패턴들의 폭의 평균값은 다른 영역들의 패턴들의 폭의 평균값보다 클 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 평면도를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 8에서 일점 쇄선의 교차점은 무선 전력 수신 장치를 포함하는 기기의 중심을 나타낸다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(10-4)에서, 수신 코일의 패턴이 형성되는 영역(11-4)은 무선 전력 수신 장치(10-4)의 아래쪽에 치우쳐질 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(10-4)가 무선 전력 수신 장치(10-4)를 포함하는 기기의 위쪽으로 치우쳐져 배치되는 경우, 수신 코일의 중심(수신 코일의 안쪽 경계선의 중심)이 기기의 중심과 대응되는 위치에 있도록 하기 위해, 수신 코일의 패턴이 형성되는 영역(11-4)은 무선 전력 수신 장치(10-4)의 아래쪽에 치우쳐질 수 있다. 이 경우, 수신 코일의 위쪽 영역의 패턴들의 폭의 평균값은 다른 영역들의 패턴들의 폭의 평균값보다 클 수 있다.
도 9는 본 발명이 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 평면도를 개략적으로 나타낸 것으로서, 무선 전력 수신 장치의 코일 부분 만을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(10-5)는 수신 코일(11-5), 제1 통신 코일(12-5), 및 제2 통신 코일(13-5)을 포함할 수 있다.
제1 통신 코일(12-5) 및 제2 통신 코일(13-5)은 무선 전력 수신 장치(10-5)의 외곽 영역에 배치될 수 있다. 수신 코일(11-5)은 제1 통신 코일(12-5) 및 제2 통신 코일(13-5)이 배치된 외곽 영역의 안쪽 경계선 내부에 배치될 수 있다.
도 9에는, 제1 통신 코일(12-5)과 제2 통신 코일(13-5) 전부가 무선 전력 수신 장치(10-5)의 외곽 영역에 배치된 경우가 예시되어 있으나, 제1 통신 코일(12-5) 또는 제2 통신 코일(13-5)의 일부는 수신 코일(11-5)이 형성되는 영역의 안쪽 경계선 내부에 배치될 수도 있다. 예를 들면, 제1 통신 코일(12-5) 또는 제2 통신 코일(13-5)은 두 개의 코일 부분이 서로 연결되어 구성되되, 하나의 코일 부분은 무선 전력 수신 장치(11-5)의 외곽 영역에 배치되고, 다른 하나의 코일 부분은 수신 코일(11-5)이 형성되는 영역의 안쪽 경계선 내부에 배치될 수 있다.
수신 코일(11-5)은 무선으로 전송된 전력을 수신한다.
제1 통신 코일(12-5)과 제2 통신 코일(13-5) 각각은 서로 다른 방식으로 데이터를 송신 및/또는 수신한다. 예를 들면, 제1 통신 코일(12-5)은 자기장을 이용하여 정보(예를 들면, 신용카드 정보)를 전송하는 MST 코일일 수 있고, 제2 통신 코일(13-5)은 근거리 통신을 위한 NFC 코일일 수 있다.
제2 통신 코일(13-5)의 코일 패턴은 무선 전력 수신 장치(10-5)의 바깥쪽 영역에 형성될 수 있다. 제1 통신 코일(12-5)의 코일 패턴은 제2 통신 코일(13-5)의 안쪽 경계선의 내부에 형성될 수 있다. 수신 코일(11-5)의 코일 패턴은 제1 통신 코일(12-5)의 안쪽 경계선의 내부에 형성될 수 있다.
도 9에서, C1은 수신 코일(11-5)의 안쪽 경계선의 중심이고, C2는 수신 코일(11-5)의 바깥쪽 경계선의 중심이다. 상기 C1은 무선 전력 수신 장치(10-5)를 포함하는 기기의 중심에 대응될 수 있다. 또한, 상기 C1은 무선 전력 수신 장치(10-5)를 포함하는 기기가 무선 전력 송신 장치로부터 전력을 공급받을 때, 무선 전력 송신 장치의 송신 코일의 중심에 대응될 수 있다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 수신 코일(11-5)의 영역(A1)의 패턴들의 폭의 평균값은 수신 코일(11-5)의 영역(A2)의 패턴들의 폭의 평균값보다 크다. 이러한 이유로, 수신 코일(11-5)은 비대칭 형상을 가지며, 수신 코일(11-5)의 안쪽 경계선의 중심(C1)과 수신 코일(11-5)의 바깥쪽 경계선의 중심(C2)은 위치가 서로 상이하다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 중심(C1)은 수신 코일(11-5)의 안쪽 경계선으로 이루어진 도형의 무게 중심을 의미하며, 중심(C2)은 수신 코일(11-5)의 바깥쪽 경계선으로 이루어진 도형의 무게 중심을 의미한다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에 있어서, 수신 코일(11-5)의 안쪽 경계선의 중심(C1)과 수신 코일(11-5)의 바깥쪽 경계선의 중심(C2) 사이의 거리(D)는 수신 코일(11-5)의 안쪽 경계선의 중심(C1)과 수신 코일(11-5)의 바깥쪽 경계선의 중심(C2)을 잇는 직선 방향에서의 수신 코일(11-5)의 안쪽 경계선의 중심(C1)과 수신 코일(11-5)의 안쪽 경계선 사이의 거리(R)의 7% 이상일 수 있다. 상기 거리(D)를 상기 거리(R)의 7% 이상으로 설정함으로써, 공정 편차 등이 발생하더라도 실제적인 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 거리(D)는 상기 거리(R)의 15% 이하일 수 있다. 이와 같이 설정함으로써, 충전 성능도 만족하면서, 다른 코일들의 성능에 영향을 주지 않을 수 있다.
또한, 수신 코일(11-5)의 영역(A1)의 패턴들의 폭의 평균값은 수신 코일(11-5)의 영역(A2)의 패턴들의 폭의 평균값의 약 1.1배 이상일 수 있다.
또한, 수신 코일(11-5)의 영역(A1)의 패턴들의 폭의 평균값은 수신 코일(11-5)의 영역(A2)의 패턴들의 폭의 평균값의 약 1.25배 이하일 수 있다. 이와 같이 설정함으로써, 공정 편차가 발생하더라도 실제적인 효과를 얻을 수 있으며, 반복 실험 결과, 상기와 같은 수치가 다른 코일들의 성능에 영향을 주지 않는 범위에서 최적의 비율임을 확인할 수 있었다.
상술한 바와 같이, 수신 코일(11-5)의 영역(A1)의 패턴들의 폭의 평균값은 수신 코일(11-5)의 영역(A2)의 패턴들의 폭의 평균값보다 크다. 상기 영역(A1)은 수신 코일(11-5)의 안쪽 경계선의 중심(C1)과 제1 통신 코일(12-5)의 안쪽 경계선 사이의 거리가 상대적으로 긴 위치에 대응되는 영역일 수 있고, 상기 영역(A2)은 수신 코일(11-5)의 안쪽 경계선의 중심(C1)과 제1 통신 코일(12-5)의 안쪽 경계선 사이의 거리가 상대적으로 짧은 위치에 대응되는 영역일 수 있다.
도 10은 본 발명이 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 평면도를 개략적으로 나타낸 것으로서, 무선 전력 수신 장치의 코일 부분 만을 개략적으로 나타낸 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(10-6)는 수신 코일(11-6), 제1 통신 코일(12-6), 및 제2 통신 코일(13-6)을 포함할 수 있다.
제1 통신 코일(12-6) 및 제2 통신 코일(13-6)은 무선 전력 수신 장치(10-6)의 외곽 영역에 배치될 수 있다. 수신 코일(11-6)은 제1 통신 코일(12-6) 및 제2 통신 코일(13-6)이 배치된 외곽 영역의 안쪽 경계선 내부에 배치될 수 있다.
도 9에서 설명한 것과 같이, 제1 통신 코일(12-6) 또는 제2 통신 코일(13-6)의 일부는 수신 코일(11-6)이 형성되는 영역의 안쪽 경계선 내부에 배치될 수도 있다.
수신 코일(11-6)은 무선으로 전송된 전력을 수신한다.
제1 통신 코일(12-6)과 제2 통신 코일(13-6) 각각은 서로 다른 방식으로 데이터를 송신 및/또는 수신한다. 예를 들면, 제1 통신 코일(12-6)은 자기장을 이용하여 정보(예를 들면, 신용카드 정보)를 전송하는 MST 코일일 수 있고, 제2 통신 코일(13-6)은 근거리 통신을 위한 NFC 코일일 수 있다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 수신 코일(11-6)의 안쪽 경계선에 의해 형성되는 도형과 수신 코일(11-6)의 바깥쪽 경계선에 의해 형성되는 도형은 서로 상이한 형태를 가질 수 있다. 또한, 수신 코일(11-6)의 안쪽 경계선의 중심(C)과 제1 통신 코일(12-6)의 안쪽 경계선 사이의 거리가 상대적으로 긴 위치에 대응되는 방향(L2 방향)의 수신 코일(11-6)의 패턴들의 폭의 평균값은 수신 코일(11-6)의 안쪽 경계선의 중심(C)과 제1 통신 코일(12-6)의 안쪽 경계선 사이의 거리가 상대적으로 짧은 위치에 대응되는 방향(L1 방향)의 수신 코일(11-6)의 패턴들의 폭의 평균값보다 크다.
도 11은 본 발명이 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 평면도를 개략적으로 나타낸 것으로서, 무선 전력 수신 장치의 코일 부분 만을 개략적으로 나타낸 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(10-7)는 수신 코일(11-7), 제1 통신 코일(12-7), 및 제2 통신 코일(13-7)을 포함할 수 있다.
제1 통신 코일(12-7)은 무선 전력 수신 장치(10-7)의 외곽 영역에 배치될 수 있다. 수신 코일(11-7)은 제1 통신 코일(12-7)이 배치된 외곽 영역의 안쪽 경계선 내부에 배치될 수 있다. 제2 통신 코일(13-7)의 일부는 무선 전력 수신 장치(10-7)의 외곽 영역에 배치되고, 다른 일부는 수신 코일(11-7)이 배치된 영역의 안쪽 경계선 내부에 배치될 수 있다.
제1 통신 코일(12-7)은 두 개의 코일 부분들(12-71, 12-72)이 서로 연결되어 형성될 수 있다.
수신 코일(11-7)은 무선으로 전송된 전력을 수신한다.
제1 통신 코일(12-7)과 제2 통신 코일(13-7) 각각은 서로 다른 방식으로 데이터를 송신 및/또는 수신한다. 예를 들면, 제1 통신 코일(12-7)은 자기장을 이용하여 정보(예를 들면, 신용카드 정보)를 전송하는 MST 코일일 수 있고, 제2 통신 코일(13-7)은 근거리 통신을 위한 NFC 코일일 수 있다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 수신 코일(11-7)의 패턴 폭은 영역에 따라 상이할 수 있다. 구체적으로 도 12의 수신 코일(11-7)의 왼쪽 및 위쪽 영역에서의 패턴들의 폭의 평균값은 도 12의 수신 코일(11-7)의 오른쪽 및 아래쪽 영역에서의 패턴들의 폭의 평균값보다 클 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 평면도를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 무선 전력 수신 장치의 코일 부분만을 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(10-8)는 수신 코일(11-8)을 포함한다. 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(10-8)는 제1 통신 코일(12-8) 및/또는 제2 통신 코일(13-8)을 추가적으로 포함할 수 있다.
수신 코일(11-8)은 인입선(A 영역에서 수신 코일(11-8)의 내측 단자로부터 외측으로 인출되는 패턴)이 배치되는 영역을 제외하고는 n(n은 2 이상의 자연수)개의 층으로 형성되고, 인입선이 배치되는 영역은 m(m은 n보다 작은 자연수)개의 층으로 형성된다.
또한, 수신 코일(11-8)의 인입선이 배치되는 영역의 패턴들의 폭의 평균값은 인입선이 배치되는 영역을 제외한 영역에서의 패턴들의 폭의 평균값보다 크다.
즉, 수신 코일(11-8)은 복수개의 층을 가지도록 구현될 수 있다. 그런데, 수신 코일(11-8)의 내측 단자를 수신 코일(11-8)의 외부와 연결하기 위한 인입선이 배치되는 영역은 상기 인입선을 배치하기 위해 인입선이 배치되지 않는 영역보다 작은 층수를 가지게 된다. 도 12에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따르면, 이러한 인입선이 배치되는 영역의 코일 패턴들의 패턴폭을 인입선이 배치되지 않는 영역의 코일 패턴들의 패턴폭보다 넓게 설계한다. 따라서, 인입선이 배치되는 영역의 전류를 낮출 수 있으며, 저항 손실을 줄여 발열을 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(10-8)는 수신 코일(11-8) 외부에 배치되는 제1 통신 코일(12-8) 및/또는 수신 코일(11-8) 내부에 배치되는 제2 통신 코일(13-8)을 더 포함할 수 있다. 제1 통신 코일(12-8)은 근거리 통신을 위한 코일로서 NFC(Near Field Communication) 안테나 또는 모바일 결재를 위한 코일로서 MST(Magnetic Secure Transmission) 안테나일 수 있다. 제2 통신 코일(13-8)은 근거리 통신을 위한 코일로서 NFC(Near Field Communication) 안테나일 수 있다. 도시하지는 않았지만, 제2 통신 코일(13-8)은 수신 코일(11-8)의 외부에 배치되는 코일과 연결될 수 있다.
도 13은 도 12에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 수신 코일의 인입부(A)를 보다 상세하게 나타낸 도면으로서, 수신 코일(도 12의 11-8) 만을 나타낸 것이다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서는, 인입선(113)이 배치되는 영역의 패턴들(111)의 폭의 평균값은 인입선이 배치되지 않은 영역의 패턴들(112)의 폭의 평균값보다 크다.
도 14는 도 12 및 도 13에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 수신 코일의 인입부의 사시도를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 수신 코일(도 12의 11-8) 만을 나타낸 것이다.
도 14에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서, 인입선(113)이 배치되지 않는 영역의 코일 패턴들(112)은 2개의 층으로 형성된다. 이로 인하여 무선 전력 수신 장치의 고성능, 저발열 및 소형화를 달성할 수 있다.
또한, 도 14에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서, 인입선(113)이 배치되는 영역의 코일 패턴들(111)은 1개의 층으로 형성되고, 인입선(113)이 배치되지 않는 영역의 코일 패턴들(112)보다 넓은 패턴폭을 가진다. 이로 인하여 무선 전력 수신 장치의 저발열을 달성할 수 있다.
도 14에서는, 수신 코일에서 인입선이 배치되는 영역에는 코일 패턴이 1층으로 형성되고, 인입선이 배치되지 않는 영역에서는 코일 패턴이 2층으로 형성되는 경우를 예시하였으나, 코일 패턴의 층수는 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
1, 1-1 : 기기
2, 2-1 : 무선 전력 송신 장치
10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6, 10-7, 10-8 : 무선 전력 수신 장치
20, 20-1 : 배터리
30, 30-1 : 처리부
11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6, 11-7, 11-8 : 수신 코일
12-2, 12-5, 12-6, 12-7, 12-8 : 제1 통신 코일
13-5, 13-6, 13-7, 13-8 : 제2 통신 코일

Claims (16)

  1. 적어도 일부가 외곽 영역에 배치되며, 데이터의 송신 및/또는 수신에 사용되는 제1 코일;
    상기 외곽 영역의 안쪽 경계선 내부에 배치되고, 무선으로 전송된 전력을 수신하는 제2 코일을 포함하고,
    상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제2 코일의 바깥쪽 경계선의 중심은 상이한 무선 전력 수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제2 코일의 바깥쪽 경계선의 중심 사이의 거리는 상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제2 코일의 바깥쪽 경계선의 중심을 잇는 직선 방향에서의 상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제2 코일의 안쪽 경계선 사이의 거리의 7% 이상인 무선 전력 수신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제2 코일의 바깥쪽 경계선의 중심 사이의 거리는 상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제2 코일의 바깥쪽 경계선의 중심을 잇는 직선 방향에서의 상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제2 코일의 안쪽 경계선 사이의 거리의 15% 이하인 무선 전력 수신 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 코일은
    제1 영역 및 상기 제1 영역과 중첩되지 않는 제2 영역을 포함하고,
    상기 제1 영역에서의 패턴들의 폭의 평균값은 상기 제2 영역에서의 패턴들의 폭의 평균값보다 큰 무선 전력 수신 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 영역에서 상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제1 코일의 안쪽 경계선 사이의 거리는 상기 제2 영역에서 상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제1 코일의 안쪽 경계선 사이의 거리보다 긴 무선 전력 수신 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 영역에서의 패턴들의 폭의 평균값은 상기 제2 영역에서의 패턴들의 폭의 평균값의 1.1배 이상인 무선 전력 수신 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 영역에서의 패턴들의 폭의 평균값은 상기 제2 영역에서의 패턴들의 폭의 평균값의 1.25배 이하인 무선 전력 수신 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 제2 코일의 안쪽 단자를 상기 제2 코일의 바깥쪽에 배치되는 단자와 연결하는 인입선이 배치되는 영역을 포함하는 무선 전력 수신 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 영역은 n개의 층으로 형성되고, 상기 제2 영역은 m개의 층으로 형성되며, 상기 n은 자연수이고, 상기 m은 상기 n보다 큰 자연수인 무선 전력 수신 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 코일의 안쪽 경계선에 의해 형성되는 형상과 상기 제2 코일의 바깥쪽 경계선에 의해 형성되는 형상은 서로 상이한 무선 전력 수신 장치.
  11. 데이터를 출력하거나 입력하는 처리부;
    상기 처리부에 전원을 공급하는 배터리; 및
    무선으로 전송되는 전력을 수신하고, 상기 배터리 또는 상기 처리부로 충전 전력을 공급하는 무선 전력 수신 장치를 포함하고,
    상기 무선 전력 수신 장치는
    적어도 일부가 외곽 영역에 배치되며, 상기 데이터의 송신 및/또는 수신에 사용되는 제1 코일;
    상기 외곽 영역의 안쪽 경계선 내부에 배치되고, 무선으로 전송된 전력을 수신하는 제2 코일을 포함하고,
    상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제2 코일의 바깥쪽 경계선의 중심은 상이한 기기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제2 코일의 바깥쪽 경계선의 중심 사이의 거리는 상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제2 코일의 바깥쪽 경계선의 중심을 잇는 직선 방향에서의 상기 제2 코일의 안쪽 경계선의 중심과 상기 제2 코일의 안쪽 경계선 사이의 거리의 7% 이상인 기기.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제2 코일은
    제1 영역 및 상기 제1 영역과 중첩되지 않는 제2 영역을 포함하고,
    상기 제1 영역에서의 패턴들의 폭의 평균값은 상기 제2 영역에서의 패턴들의 폭의 평균값보다 큰 기기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 영역에서의 패턴들의 폭의 평균값은 상기 제2 영역에서의 패턴들의 폭의 평균값의 1.1배 이상인 기기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 제2 코일의 안쪽 단자를 상기 제2 코일의 바깥쪽에 배치되는 단자와 연결하는 인입선이 배치되는 영역을 포함하는 기기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 영역은 n개의 층으로 형성되고, 상기 제2 영역은 m개의 층으로 형성되며, 상기 n은 자연수이고, 상기 m은 상기 n보다 큰 자연수인 기기.
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