KR20180083773A - 무선 전력 전송 모듈 및 이를 구비하는 전자 기기 - Google Patents

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KR20180083773A
KR20180083773A KR1020170037033A KR20170037033A KR20180083773A KR 20180083773 A KR20180083773 A KR 20180083773A KR 1020170037033 A KR1020170037033 A KR 1020170037033A KR 20170037033 A KR20170037033 A KR 20170037033A KR 20180083773 A KR20180083773 A KR 20180083773A
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최태준
류정기
이승민
최창학
박두호
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈은, 나선 형상으로 권선되며 중공부를 구비하는 코일부 및 윗면에 상기 코일부가 수용되는 홈인 코일 수용부가 형성되고, 상기 코일 수용부의 중심에서 상방으로 돌출되며 상기 중공부에 삽입되는 자속 집중부를 구비하는 자성부를 포함하며, 상기 코일 수용부는 상기 윗면에서 폭이 가장 넓은 그릇 형상의 홈으로 형성될 수 있다.

Description

무선 전력 전송 모듈 및 이를 구비하는 전자 기기{WIRELESS POWER TRANSMISSION MODULE AND ELECTRONIC DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 무선 전력 전송 모듈 및 이를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다.
무선 전력 전송(Wireless Power Transfer) 기술은 스마트폰, 웨어러블 기기를 비롯한 다양한 통신 / 휴대 단말기 등을 포함하는 다양한 전자기기에 폭넓게 적용되고 있는 추세이다.
무선　전력 전송 기술에는 크게 코일을 이용한 전자기 유도방식과, 공진(Resonance)을 이용하는 공진 방식 등으로 구분되고 있다. 이 중 자기 유도에 의한　전력　전송　방법은 1차 코일과 2차 코일 간의　전력을　전송하는 방식이다.
코일에 자석을 움직이면 유도 전류가 발생하는데, 이를 이용하여 송신단에서 자기장을 발생시키고 수신단에서 자기장의 변화에 따라 전류가 유도되어 에너지를 만들어 낸다. 이러한 현상을 자기 유도 현상이라고 일컬으며 이를 이용한　전력　전송　방법은 에너지　전송　효율이 뛰어나다.
그러나, 종래의 전력 전송 모듈은 충전 거리와 충전 영역이 매우 제한적이라는 단점이 있다. 따라서 충전 거리와 충전 영역을 최대한 확장할 있는 무선 전력 전송 장치가 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 충전 거리와 충전 영역을 확장하여 충전 효율을 높일 수 있는 무선 전력 전송 모듈 및 이를 구비하는 전자 기기를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈은, 나선 형상으로 권선되며 중공부를 구비하는 코일부 및 윗면에 상기 코일부가 수용되는 홈인 코일 수용부가 형성되고, 상기 코일 수용부의 중심에서 상방으로 돌출되며 상기 중공부에 삽입되는 자속 집중부를 구비하는 자성부를 포함하며, 상기 코일 수용부는 상기 윗면에서 폭이 가장 넓은 그릇 형상의 홈으로 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈은, 양단이 서로 다른 내경을 갖는 솔레노이드 형태로 권선되는 코일부 및 상기 코일부와 결합하는 자성부를 포함하며, 상기 자성부는 상기 코일부의 중공부를 관통하며 상기 코일부와 결합하는 기둥 형태의 자속 집중부를 포함하고, 상기 자속 집중부의 길이는 상기 코일부 양단 간의 거리와 동일하게 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기는, 양단이 서로 다른 내경을 갖는 솔레노이드 형태로 권선되는 코일부 및 윗면에 상기 코일부가 수용되는 홈인 코일 수용부가 형성되고 상기 코일 수용부의 중심에서 상방으로 돌출되며 상기 코일부의 중공부에 삽입되는 자속 집중부를 구비하는 자성부를 포함하며, 상기 코일 수용부는 상기 자성부의 윗면에서 가장 넓은 면적을 갖는 그릇 형상의 홈으로 형성되는 무선 전력 전송 모듈 및 상기 무선 전력 전송 모듈을 내부에 수용하는 케이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈은 Z축 방향의 자기력선이 강화되어 무선 전력 송신 모듈로부터 먼 거리까지 자기장을 형성할 수 있다. 따라서 충전 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기를 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 I-I′에 따른 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 개략적으로 도시한 사시도.
도 4는 도 3의 II-II′에 따른 단면도.
도 5는 도 3에 도시된 무선 전력 전송 모듈의 분해 사시도.
도 6은 여러 형태의 무선 전력 송신 모듈에서 형성되는 자기장을 시뮬레이션하여 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 개략적으로 도시한 사시도.
도 8은 도 7의 III-III′에 따른 단면도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 개략적으로 도시한 사시도.
도 10은 도 9의 IV-IV′에 따른 단면도
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 개략적으로 도시한 사시도.
도 12는 도 11의 V-V′에 따른 단면도.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 개략적으로 도시한 사시도.
도 14는 도 13의 VI-VI′에 따른 단면도.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 개략적으로 도시한 단면도.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 개략적으로 도시한 단면도.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I′에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기는 무선 충전 장치로, 전력을 무선으로 송신하는 무선전력 송신장치나, 전력을 무선으로 수신하여 저장하는 무선전력 수신장치를 포함한다. 또한 본 실시예에서 무선전력 송신장치는 충전 기기(20)를 포함하며, 무선전력 수신장치는 충전 기기로부터 전력을 수신하여 저장하는 휴대 단말기(10)를 포함한다.
이하의 실시예에서는 전자 기기의 예로 충전 기기(20)를 설명한다.
그러나, 본 발명의 전가 기기는 휴대 단말기나 휴대 단말기의 충전 기기로 한정되지 않으며, 무선 충전이 가능한 다양한 가전 제품이나 이들의 충전 장치, 그리고 전기 자동차와 전기 자동차의 충전 장치 등 무선 충전 기술이 적용되는 모든 전자 기기를 포함한다.
충전 기기(20)는 휴대 단말기(10)의 무선 전력 수신 모듈(13)을 이용하여 휴대 단말기(10)의 배터리(12)를 충전시키는 데에 이용된다.
충전 기기(20)는 외부로부터 공급되는 가정용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하거나 외부로부터 직접 직류 전원을 공급받고, 직류 전원을 다시 특정 주파수의 교류 전압으로 변환한 후, 무선 전력 전송 모듈(30)을 통해 무선 전력을 외부로 전송한다.
이를 위해 충전 기기(20)는 케이스(50) 및 무선 전력 전송 모듈(30)을 포함한다.
케이스(50)는 전체적으로 절연성의 수지 재질로 형성될 수 있으며, 내부에 수용되는 구성 요소들을 외부로부터 보호한다.
케이스(50)는 납작한 원통 형상 또는 직육면체 형상 등 내부에 수용 공간일 구비한다면 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 케이스(50) 내부에 형성되는 수용 공간에는 무선 전력 전송 모듈(30)이 수용된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 II-II′에 따른 단면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 무선 전력 전송 모듈의 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 함께 참조하면, 무선 전력 전송 모듈(30)은 코일부(35), 및 자성부(32)를 포함한다.
코일부(35)는 권선된 코일을 적어도 하나 포함한다. 본 실시예에 있어서 코일부(35)의 코일은 양단이 서로 다른 내경을 갖는 솔레노이드 형태 또는 소라 껍데기와 같이 일단으로 갈수록 직경이 작아지는 나선 형태로 권선된다.
코일은 피복이 형성된 도선이 이용될 수 있다. 이 경우, 코일은 통상의 절연 코일(예컨대, 폴리우레탄 와이어, polyurethane wire)이나 다중 절연 코일(예컨대 TIW, Triple Insulated Wire)이 이용될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 코일은 한 가닥으로 형성된 와이어가 이용될 수 있으며, 여러 가닥을 꼬아 형성한 연선(예컨대, 리쯔 와이어, Litz Wire) 형태의 와이어가 이용될 수도 있다.
한편 본 발명의 코일부(35)는 상기한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들어 도선이 납작하게 형성되는 평각 와이어를 이용하는 것도 가능하다. 또한 기판에 코일 패턴을 형성한 코일 기판으로 코일부(35)를 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
코일부(35)는 나선 형상으로 권선되는 나선부(35a)와, 나선부(35a)의 양단에서 연장되어 자성부(32)의 외부로 인출되는 인출부(35b)로 구분될 수 있다. 인출부(35b)는 후술되는 전압 변환부(22)에 전기적으로 연결될 수 있다.
나선부(35a)는 양단이 서로 다른 내경(D1, D2)를 갖는 나선 형상(또는 솔레노이드 형상)으로 권선되며, 중심 부분에는 빈 공간인 중공부(36)가 형성된다. 이에 따라, 나선부(35a)는 양단이 일정 거리 이격 배치되며, 내경이 작은 일단으로 갈수록 중공부(36)의 직경도 감소하는 형태로 형성된다.
중공부(36)에는 후술되는 자속 집중부(34)가 삽입된다. 따라서 중공부(36)는 자속 집중부(34)가 용이하게 삽입될 수 있는 크기로 형성된다.
본 실시예에 따른 코일부(35)는 원뿔(conical) 모양으로 나선부(35a)가 형성된다. 이는 후술되는 자성부(32)의 코일 수용부(32a) 형상에 대응하여 구현되는 형상이다.
코일부(35)는 자성부(32)의 코일 수용부(32a)에 삽입되어 자성부(32)와 접촉하도록 자성부(32)에 결합된다. 따라서 나선부(35a)는 코일 수용부(32a)의 내면과 접촉하도록 배치되며, 이에 따라 나선부(35a)의 전체적인 형상은 코일 수용부(32a)의 형상과 동일하게 구성될 수 있다.
코일부(35)는 후술되는 전압 변환부(22)에서 공급되는 전력을 외부로 전송한다.
상용 교류 전원(또는 외부 직류 전원)이 전압 변환부(22)를 통해 변압되어 코일부(35)에 인가되면, 코일부(35) 주변의 자기장이 변화된다. 이에 코일부(35)와 인접하게 배치되는 휴대 단말기(10)의 무선 전력 수신 모듈(13)에는 자기장의 변화에 따라 전자기 유도 전압이 발생되고, 이로 인해 휴대 단말기(10)의 배터리(12)가 충전된다.
자성부(32)는 코일부(35)에 의해 발생하는 자기장의 자로를 효율적으로 형성하기 위해 구비된다. 이를 위해 자성부(32)는 자로가 용이하게 형성될 수 있는 자성체 재질로 형성되며, 예를 들어 페라이트(ferrite) 분말을 소결하여 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 페라이트 외에도 실리콘 스틸, 비정질 리본, 나노결정 리본 및 금속 연자성체 복합 폴리머 등의 재질을 선택적으로 이용할 수 있다.
자성부(32)는 원통 형태의 몸체를 가지며, 홈의 형태로 형성되는 코일 수용부(32a), 그리고 코일 수용부(32a)의 중심에서 돌출되는 자속 집중부(34)를 포함한다.
자성부(32)의 몸체는 기저부(321)와 측벽부(322)로 구분될 수 있다.
기저부(321)는 자성부(32)의 밑면을 구성하는 부분으로, 코일 수용부(32a)의 바닥면 하부에 배치되는 부분으로 정의될 수 있다. 여기서, 코일 수용부(32a)의 바닥은 자성부(32)의 윗면에서 가장 멀리 이격되는 코일 수용부(32a)의 내면을 의미한다.
측벽부(322)는 기저부(321)의 테두리를 따라 상부로 연장되어 코일 수용부(32a)의 측면을 형성하는 부분을 의미한다. 따라서 코일 수용부(32a)는 기저부(321)와 측벽부(322)에 의해 구체적인 형상의 구현된다.
본 실시예에 있어서 측벽부(322)의 내면은 경사면으로 형성되고 외면은 수직면으로 형성된다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
코일 수용부(32a)는 코일부(35)가 수용되는 홈으로, 자성부(32)의 윗면에 형성된다.
코일 수용부(32a)는 자성부(32)의 윗면에서 폭(또는 직경)이 가장 넓은 그릇 형상의 홈으로 형성된다. 따라서 코일 수용부(32a)는 바닥 측으로 갈수록 내경이 작아지는 형태의 홈으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 원뿔 형태로 코일 수용부(32a)가 형성되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 포물선 형상으로 코일 수용부(32a)를 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
코일 수용부(32a)의 내부에는 적어도 하나의 인출 홈(33a)이 구비된다.
인출 홈(33a)은 코일 수용부(32a)의 바닥과 입구 부분을 연결하는 선형의 홈으로 형성되며, 측벽부(322)의 내벽을 따라 형성된다.
인출 홈(33a)에는 코일부(35)의 내측에 위치하는 인출부(35b)가 삽입된다. 따라서 인출 홈(33a)의 폭과 깊이는 코일부(35)의 인출부(35b) 직경과 동일하거나 더 크게 형성되며, 이에 인출부(35b)는 인출 홈(33) 내에 완전히 삽입된다.
인출 홈(33a)을 구비함에 따라, 코일부(35)의 인출부(35b)는 나선부(35a)와 간섭 없이 코일 수용부(32a)의 외부로 인출될 수 있다.
또한 코일 수용부(32a)의 입구 부분에는 코일부(35)의 외측에 위치하는 인출부(35b)가 삽입되는 삽입 홈(33b)이 형성될 수 있다.
삽입 홈(33b)은 인출 홈(33a)과 마찬가지로, 폭과 깊이가 인출부(35b) 직경과 동일하거나 더 크게 형성되며, 이에 인출부(35b)는 삽입 홈(33b) 내에 완전히 삽입된다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 삽입 홈(33b)은 필요에 따라 생략될 수 있다.
자속 집중부(34)는 기둥 형태로 형성되어 코일 수용부(32a)의 바닥 중심에 서 돌출되는 형태로 배치된다. 자속 집중부(34)의 길이는 코일 수용부(32a)의 깊이와 동일하게 구성될 수 있다. 따라서 자속 집중부(34)의 끝단은 코일 수용부(32a)가 형성된 자성부(32)의 윗면과 동일한 평면 상에 배치될 수 있다.
자속 집중부(34)는 코일부(35)의 중심 부분에 형성된 중공부(36)에 삽입된다. 따라서 자속 집중부(34)는 코일부(35)가 자성부(32)에 결합될 때, 코일부(35)의 중공부(36) 내에 삽입될 수 있는 크기로 형성된다.
본 실시예에 따른 자속 집중부(34)는 외경(R)이 코일부(35)의 중공부(36) 직경(D1)과 동일하거나 유사한 크기로 형성된다.
한편, 본 실시예에서는 자속 집중부(34)가 코일부(35)의 중공부(36) 형상에 따라 원 기둥 형태로 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 자속 집중부(34)를 타원 기둥, 사각 기둥, 또는 삼각 기둥의 형태로 형성하는 등 필요에 따라 다양한 변형이 가능하다.
코일부(35)는 중공부(36)를 형성하는 부분 중 적어도 일부가 자속 집중부(34)의 외주면에 접촉하며 자속 집중부(34)에 결합될 수 있다. 또한 적어도 일부가 자속 집중부(34)에 권선될 수 있다.
자속 집중부(34)를 구비함에 따라, 무선 전력 전송 모듈(30)에서 발생되는 자기장은 자속 집중부(34)의 끝단(또는 상단)에서 방사되는 형태로 형성된다. 이에 전력을 수신하는 휴대 단말기(도 2의 10)와 최대한 가까운 위치에서 자기장을 방사하게 되므로, 휴대 단말기(10)에 구비되는 무선 전력 수신 모듈(13)과 매우 용이하게 전자기 결합을 이룰 수 있다.
도 6은 여러 형태의 무선 전력 송신 모듈에서 형성되는 자기장을 시뮬레이션하여 도시한 도면이다.
도 6의 (a)는 종래의 평면형 무선 전력 송신 모듈에서 발생되는 자기장을 시뮬레이션하여 도시한 도면이고, (b)는 자속 집중부가 제거된 본 실시예에 따른 무선 전력 송신 모듈에서 발생되는 자기장을 시뮬레이션하여 도시한 도면이다. 또한 (c)는 도시된 본 실시예에 따른 무선 전력 송신 모듈에 대한 도면이다. 여기서 도 6에 도시된 색깔은 적색 또는 청색에 가까워질수록(또는 절대값이 커질수록) 자기장의 세기(A/m)가 증가하는 것을 의미한다.
본 실시예에 따른 무선 전력 송신 모듈(30)은 자속 집중부(34)의 끝단 상에 무선 전력 수신 모듈(예컨대, 도 1의 10)이 안착된다. 따라서 코일 수용부(32a) 내부가 아닌, 자속 집중부(34)의 끝단 외측으로 자기장의 자속이 형성되어야 한다.
도 6의 (c)를 참조하면, 본 실시예에 따른 무선 전력 송신 모듈(30)은 코일 수용부(32a) 내부가 아닌 자속 집중부(34) 끝단에 자기장이 집중되는 것을 확인할 수 있다. 또한 자속 집중부(34)에서 상대적으로 먼 위치까지 자기장이 형성되는 것을 알 수 있다.
반면에 도 6의 (a)를 참조하면, 종래의 평면형 무선 전력 송신 모듈은 본 발명에 비해 전체적으로 자기장의 세기가 작게 나타나며, 자기장이 무선 전력 송신 모듈의 근처에만 형성되는 것을 알 수 있다.
또한 도 6의 (b)를 참조하면, 자속 집중부를 구비하지 않는 경우, 도 3의 Z축 방향으로 형성되는 자기장의 세기가 (c)에 비해 현저하게 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 도 6의 (b)에 도시된 구조는 코일 수용부 내부 공간에 무선 전력 수신 모듈을 배치하기 위해 이용될 수는 있으나, 본 실시예와 같이 무선 전력 송신 모듈(30)의 상부에 무선 전력 수신 모듈을 배치하는 경우, 충전 효율이 매우 저하됨을 유추할 수 있다.
이처럼 본 실시예에 따른 무선 전력 송신 모듈(30)은, 원뿔 형상의 코일부(35)를 통해 자속 집중부(34)로 자기장을 집중시킬 수 있으며, 자속 집중부(34)에 의해 Z축 방향의 자기력선이 강화되어 무선 전력 송신 모듈(30)로부터 먼 거리까지 자기장을 형성할 수 있다. 따라서 무선 전력 송신 모듈(30)로부터 다소 먼 거리에 무선 전력 수신 모듈이 위치하더라도 전력의 수신이 가능하므로, 충전 효율을 높일 수 있다.
본 실시예에 따른 자성부(32)는 전체가 동일한 재질로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 자속 집중부(34)를 기저부(321)나 측벽부(322)와 다른 재질로 형성하는 등 자성부(32)의 일부를 다른 재질로 형성하는 것도 가능하다. 예를 들어, 자속 집중부(34)는 기저부(321)나 측벽부(322)보다 높은 투자율을 갖는 재질로 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈(30)은 전압 변환부(22)를 더 포함할 수 있다.
전압 변환부(22)는 외부로부터 공급되는 가정용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하거나 외부로부터 직접 직류 전원을 공급받고, 직류 전원을 다시 특정 주파수의 교류 전압으로 변환한 후, 코일부(35)로 공급한다.
전압 변환부(22)는 전자 부품이 실장된 회로 기판의 형태로 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
자성부(32)와 전압 변환부(22) 사이에는 전자파나 누설 자속을 자폐하기 위해 필요에 따라 알루미늄(aluminum) 시트와 같은 차폐 시트(미도시)가 부가될 수 있다.
한편 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 III-III′에 따른 단면도이다
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈(30a)은 자속 집중부(34) 끝단의 단면적이 작아지는 원뿔 형태로 형성된다. 보다 구체적으로, 끝단으로 갈수록 단면적이 축소되되, 끝단은 편평한 면으로 형성된다.
이 경우, 전술한 실시예에 비해 자속 집중부(34) 끝단의 좁은 면적에 자기장이 집중되므로 Z 방향으로 자기장의 거리를 더 확장할 수 있다. 따라서 충전 가능 거리가 확장되므로 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 전송 모듈로부터 멀리 이격 배치되더라도 원활한 충전이 가능하다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 10은 도 9의 IV-IV′에 따른 단면도이다
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈(30b)은 자속 집중부(34)의 끝단으로 갈수록 자속 집중부(34)의 단면적이 커지는 형태로 형성된다. 보다 구체적으로, 끝단으로 갈수록 단면적이 확장되되, 끝단은 편평한 면으로 형성된다.
이 경우, 전술한 실시예에 비해 자속 집중부(34) 끝단의 면적이 확장되므로, 전술한 실시예에 비해 넓은 범위(X, Y 방향)로 자기장을 형성할 수 있다. 이에 충전 가능 범위가 확장되므로 무선 전력 수신 장치가 정확한 충전 위치에 놓이지 않더라도 원활한 충전이 가능하다.
한편, 본 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈(30b)은 자속 집중부(34)의 형상으로 인해 자속 집중부(34)가 코일부(35)의 중공부 내에 삽입되기 어렵다. 따라서 본 실시예에 따른 자성부(32)는 자속 집중부(34)와 자성부(32)의 다른 부분(예컨대, 기저부와 측벽부)를 각각 별도로 제조한 후, 자속 집중부(34)와 측벽부(322) 사이에 코일부(35)가 개재되도록 자속 집중부(34)를 기저부(321) 상에 결합할 수 있다.
이처럼 본 발명에 따른 무선 전력 전송 모듈은 자속 집중부(34)의 형상을 변경함으로써 자기장의 범위를 조정할 수 있으며, 이에 무선 충전이 요구되는 다양한 전자 기기에 적용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 12는 도 11의 V-V′에 따른 단면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈(30c)은 자성부(32)와 자속 집중부(34)의 외형이 모두 모서리가 둥근 사각 기둥 형상으로 형성된다. 따라서, 자속 집중부(34)는 사각 기둥의 형태로 형성되며, 코일 수용부(32a)에 배치되는 코일부(35)의 중공부(36)도 모서리가 둥근 사각 형상의 홈으로 형성된다.
또한 본 실시예에 따른 자성부(32)에는 인출 홈이 아닌, 인출 구멍(33c)이 형성된다.
인출 구멍(33c)은 기저부(321)와 인접한 위치에서 측벽부(322)를 외경 방향으로 관통하는 형태로 형성되며, 이에 인출 구멍(33c)의 일단은 코일 수용부(32a)와 연결되고 타단은 몸체의 측벽부(322) 외측면에 배치된다.
따라서, 코일부(35)의 내측에 위치하는 인출부(35b)는 인출 구멍(33c)을 통해 측벽부(322)의 외측으로 인출된다.
한편 본 실시예에서는 인출 구멍(33c)이 자속 집중부(34)와 수직하게 X-Y 평면을 따라 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 인출 구멍(33c)을 경사지게 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 14는 도 13의 VI-VI′에 따른 단면도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈(30d)은 도 11에 도시된 무선 전력 전송 모듈과 유사하게 형성되며, 인출 구멍(33c)의 배치 구조에 있어서 차이를 갖는다.
본 실시예에 따른 인출 구멍(33c)은 코일 수용부(32a)의 기저부(321)를 관통하는 형태로 형성된다. 이에 인출 구멍(33c)의 일단은 코일 수용부(32a)와 연결되고 타단은 자성부(32)의 밑면에 배치된다.
따라서, 코일부(35)의 내측에 위치하는 인출부(35b)는 인출 구멍(33c)을 통해 자성부(32)의 하부로 인출된다.
인출 구멍(33c)은 코일부(35)의 내측에 배치되는 인출부(35b)가 용이하게 인출될 수 있도록 자속 집중부(34)와 인접한 위치에 배치될 수 있다.
또한 자성부(32)의 하부로 인출된 인출부(35b)가 자성부(32)의 측면으로 인출되도록, 자성부(32)의 밑면에는 안내 홈(33d)이 구비된다.
안내 홈(33d)은 인출 구멍(33c)에서 연장되며, 자성부(32)의 외경 방향으로 배치된다. 따라서 안내 홈(33d)은 인출 구멍(33c)과 측벽부(322)의 외주면을 연결하는 홈으로 형성된다.
또한 안내 홈(33d)은 인출부(35b)가 완전히 삽입될 수 있는 폭과 깊이로 형성된다. 이에 따라, 인출 구멍(33c)을 통해 자성부(32)의 하부로 인출된 인출부(35b)는 안내 홈(33d)에 삽입되어 최종적으로는 자성부(32)의 측면으로 인출된다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈(30e)은, 코일부(35)의 일부가 코일 수용부(32a)의 내면을 따라 배치되고, 나머지 일부가 자속 집중부(34)의 외주면에 권선된다.
한편, 본 실시예에서는 자속 집중부(34)의 외주면 전체에 코일부(35)가 권선되는 경우를 예로 들고 있으나, 필요에 따라 자속 집중부(34)의 외주면 중 일부분에만 권선되는 것도 가능하다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈(30f)은 코일 수용부(32a)에 편평한 바닥면(B)이 형성된다. 이에 따라 코일부(35)의 나선부(35a)는 원뿔 형태로 경사지게 권선되는 영역과, 상기한 바닥면(B) 상에 평면 형태로 편평하게 권선되는 영역으로 구분될 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.
10: 휴대 단말기
12: 배터리
13: 무선 전력 수신 모듈
20: 충전 기기
22: 전압 변환부
30, 30a~30f: 무선 전력 전송 모듈
32: 자성부
32a: 코일 수용부
34: 자속 집중부
35: 코일부
50: 케이스

Claims (16)

  1. 나선 형상으로 권선되며 중공부를 구비하는 코일부; 및
    윗면에 상기 코일부가 수용되는 홈인 코일 수용부가 형성되고, 상기 코일 수용부의 중심에서 상방으로 돌출되며 상기 중공부에 삽입되는 자속 집중부를 구비하는 자성부;
    를 포함하며,
    상기 코일 수용부는 상기 윗면에서 폭이 가장 넓은 그릇 형상의 홈으로 형성되는 무선 전력 전송 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자속 집중부는,
    끝단이 상기 자성부의 윗면과 동일한 평면 상에 배치되는 무선 전력 전송 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 코일부는,
    상기 코일 수용부의 내면에 접촉하도록 배치되는 무선 전력 전송 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 코일부는,
    적어도 일부가 상기 자속 집중부의 외주면에 권선되는 무선 전력 전송 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 자속 집중부는,
    끝단으로 갈수록 외경이 증가하거나 감소하는 무선 전력 전송 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 자성부는,
    상기 코일 수용부의 바닥을 형성하는 기저부와, 상기 기저부의 둘레를 따라 배치되어 상기 코일 수용부의 측면을 형성하는 측벽부를 포함하는 무선 전력 전송 모듈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 코일부는,
    나선 형상으로 권선되는 나선부와, 상기 나선부의 양 단에서 연장되어 상기 자성부의 외부로 인출되는 인출부를 포함하며,
    상기 자성부는,
    상기 인출부를 상기 자성부의 외부로 인출하는 인출 홈 또는 인출 구멍을 적어도 하나 구비하는 무선 전력 전송 모듈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 인출 구멍은,
    상기 자성부의 상기 측벽부를 관통하는 형태로 형성되는 무선 전력 전송 모듈.
  9. 제7항에 있어서, 상기 인출 구멍은,
    상기 자성부의 상기 기저부를 관통하는 형태로 형성되는 무선 전력 전송 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 자성부의 밑면에 형성되어 상기 인출 구멍과 상기 측벽부의 외주면을 연결하는 안내 홈을 더 포함하는 무선 전력 전송 모듈.
  11. 제6항에 있어서, 상기 자속 집중부는,
    상기 기저부 또는 상기 측벽부와 다른 재질로 형성되는 무선 전력 전송 모듈.
  12. 제1항에 있어서, 상기 코일 수용부는,
    바닥면 중 적어도 일부가 편평하게 형성되는 무선 전력 전송 모듈.
  13. 제1항에 있어서, 상기 자속 집중부는,
    끝단이 편평하게 형성되는 무선 전력 전송 모듈.
  14. 양단이 서로 다른 내경을 갖는 솔레노이드 형태로 권선되는 코일부; 및
    상기 코일부와 결합하는 자성부;
    를 포함하며,
    상기 자성부는 상기 코일부의 중공부를 관통하며 상기 코일부와 결합하는 기둥 형태의 자속 집중부를 포함하고,
    상기 자속 집중부의 길이는 상기 코일부 양단 간의 거리와 동일하게 형성되는 무선 전력 전송 모듈.
  15. 양단이 서로 다른 내경을 갖는 솔레노이드 형태로 권선되는 코일부 및 윗면에 상기 코일부가 수용되는 홈인 코일 수용부가 형성되고 상기 코일 수용부의 중심에서 상방으로 돌출되며 상기 코일부의 중공부에 삽입되는 자속 집중부를 구비하는 자성부를 포함하며, 상기 코일 수용부는 상기 자성부의 윗면에서 가장 넓은 면적을 갖는 그릇 형상의 홈으로 형성되는 무선 전력 전송 모듈; 및
    상기 무선 전력 전송 모듈을 내부에 수용하는 케이스;
    를 포함하는 전자 기기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 코일부는,
    적어도 일부가 상기 자속 집중부의 외주면에 권선되는 전자 기기.
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