KR20180086706A - 노트북용 무선전력 전송 시스템 - Google Patents

노트북용 무선전력 전송 시스템 Download PDF

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KR20180086706A
KR20180086706A KR1020170010470A KR20170010470A KR20180086706A KR 20180086706 A KR20180086706 A KR 20180086706A KR 1020170010470 A KR1020170010470 A KR 1020170010470A KR 20170010470 A KR20170010470 A KR 20170010470A KR 20180086706 A KR20180086706 A KR 20180086706A
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진병수
장길재
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주식회사 아모센스
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Abstract

노트북용 무선전력 전송 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 노트북용 무선전력 전송 시스템은 노트북 본체에 매립되고, 무선 전력을 수신하여 상기 노트북 본체에 전력을 공급하는 무선전력 수신모듈; 외부로부터 공급되는 전원을 이용하여 자기장을 발생시켜 무선 전력을 송출하는 무선전력 송신모듈; 및 상기 무선전력 수신모듈과 무선전력 송신모듈의 위치를 정렬하기 위한 정렬수단을 포함한다.

Description

노트북용 무선전력 전송 시스템{Wireless power transmission system for note-book}
본 발명은 무선전력 전송 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노트북에 적용될 수 있는 무선전력 전송 시스템에 관한 것이다.
무선으로 전기 에너지를 원하는 기기로 전달하는 무선전력전송 기술(wireless power transmission)은 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다.
우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 무선전력 전송기술의 원리로 충전된다.
이와 같이 무선전력 전송기술은 충전시 별도의 유선케이블을 사용할 필요가 없어 매우 편리하므로 다양한 전자기기에 적용하려는 시도가 계속해서 이루어지고 있다.
그러나, 이와 같은 무선전력 전송기술은 무선전력 송신모듈과 무선전력 수신모듈이 서로 정렬된 상태에서만 원활한 전력전송이 이루어진다. 따라서, 노트북과 같이 휴대성이 강조되고 사용과정에서 한 위치에서 고정되지 않고 유동이 발생할 수 있는 전자제품에 무선전력 전송기술이 적용되더라도 원활한 전력전송이 수행될 수 있도록 이에 적합한 형태의 개발이 시급한 실정이다.
KR 10-2015-0057161 A
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 무선전력 전송시 무선전력 수신모듈과 무선전력 송신모듈이 항상 정렬된 상태를 유지할 수 있는 노트북용 무선전력 전송 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 노트북 본체에 매립되고, 무선 전력을 수신하여 상기 노트북 본체에 전력을 공급하는 무선전력 수신모듈; 외부로부터 공급되는 전원을 이용하여 자기장을 발생시켜 무선 전력을 송출하는 무선전력 송신모듈; 및 상기 무선전력 수신모듈과 무선전력 송신모듈의 위치를 정렬하기 위한 정렬수단을 포함하는 노트북용 무선전력 전송 시스템을 제공한다.
또한, 상기 무선전력 수신모듈은, 소정의 길이를 갖는 바형상의 제1자성체 코어와, 상기 제1자성체 코어의 둘레면에 길이방향을 따라 권선되는 제1코일을 포함하고, 상기 무선전력 송신모듈은, 소정의 길이를 갖는 바형상의 제2자성체 코어와, 상기 제2자성체 코어의 둘레면에 길이방향을 따라 권선되는 제2코일을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2자성체 코어는 상기 제1자성체 코어보다 상대적으로 더 긴 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 정렬수단은 상기 제1자성체 코어의 양단부로부터 간격을 두고 이격배되는 한 쌍으로 구비되고, 전력 전송시 상기 한 쌍의 정렬수단은 상기 제2자성체 코어 중 제2코일이 권선되지 않은 제2자성체 코어의 양 단부측을 고정할 수 있다.
일례로, 상기 한 쌍의 정렬수단은 상기 노트북 본체에 고정설치되는 영구자석일 수 있으며, 상기 무선전력 송신모듈은 상기 제2자성체 코어의 양 단부측이 자력에 의해 상기 노트북 본체에 고정될 수 있다.
또한, 상기 제1자성체 코어 및 제2자성체 코어는 페라이트, 비정질 리본 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선전력 수신모듈 및 정렬수단은 디스플레이부가 접이가능하게 연결되는 노트북 본체의 측부에 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 정렬수단을 통해 무선전력 수신모듈과 무선전력 송신모듈이 정확한 위치로 정렬됨으로써 전송효율을 높일 수 있으며, 노트북의 자유로운 사용이 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면, 정렬수단을 통해 항상 무선전력 송신모듈과 무선전력 수신모듈이 서로 정렬된 상태를 유지하므로 위치에 따른 임피던스 변동을 고려할 필요가 없으므로 일정한 위치 또는 장착 위치에 적합한 형태로 무선전력 수신모듈과 무선전력 송신모듈을 구성할 수 있음으로써 전체적인 사이즈가 작고 가벼운 형태로의 제작이 가능하다.
더불어, 본 발명에 의하면, 정렬수단을 통해 무선전력 수신모듈과 무선전력 송신모듈의 위치가 고정되므로 위치에 따른 임피던스의 변동이 없어 항상 최상의 효율로 전력을 전송할 수 있어 높은 무선전력 전송 효율을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노트북용 무선전력 전송 시스템을 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 노트북용 무선전력 전송 시스템이 노트북에 적용된 상태를 나타낸 도면,
도 3은 도 2에서 무선전력 송신모듈이 내장된 케이스가 노트북 본체에 부착되는 위치를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 노트북용 무선전력 전송 시스템이 다른 형태의 노트북에 적용된 상태를 나타낸 도면, 그리고,
도 5는 본 발명에 따른 노트북용 무선전력 전송 시스템이 노트북에 적용되는 경우 노트북 본체에 위치정렬을 위한 보조정렬수단이 형성된 경우를 나타낸 도면이다.
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 부가하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노트북용 무선전력 전송 시스템(100)은 노트북과 같은 전자제품에 적용될 수 있는 것으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 무선전력 수신모듈(110), 무선전력 송신모듈(120) 및 정렬수단(130)을 포함한다.
본 발명에서, 상기 노트북은 휴대가 간편하여 개인이 소지하고 이동하며 사용할 수 있는 소형의 컴퓨터를 지칭하는 것으로, 공지의 노트북 컴퓨터, 테블릿 PC, 넷북 등이 모두 포함될 수 있다.
상기 무선전력 수신모듈(110) 및 무선전력 송신모듈(120)은 외부로부터 공급되는 전원을 이용하여 자기장을 발생시키고 자기장을 통해 전력을 무선으로 송출하거나 수신하기 위한 것이다.
즉, 상기 무선전력 송신모듈(120)은 공급된 전원을 이용하여 자기장을 발생시키고 자기장과 함께 전력을 무선방식으로 송출하며, 상기 무선전력 수신모듈(110)은 상기 무선전력 송신모듈(120)로부터 송출되는 전력을 수신하여 유도기전력을 발생시킴으로써 필요로 하는 전력을 생산할 수 있다. 본 발명에서, 상기 무선전력 수신모듈(110)을 통해 생산된 전력은 상기 노트북에 내장되는 메인배터리를 충전하는 용도로 사용될 수도 있고 실시간으로 전송되어 노트북의 구동전원으로 직접 사용될 수도 있다. 이와 같은 무선전력 전송 방식은 공지의 내용이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이때, 본 발명에 적용되는 무선전력 수신모듈(110) 및 무선전력 송신모듈(120)은 위치 및 거리에 대한 자유도가 높아 10W 이상의 수십W ~ 수 KW급의 고전력을 전송할 수 있으면서도 전체적인 사이즈를 줄일 수 있도록 솔레노이드 형태로 구성될 수 있다.
구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 무선전력 수신모듈(110)은 소정의 길이를 갖는 바형상의 제1자성체 코어(111)와, 상기 제1자성체 코어(111)의 둘레면에 길이방향을 따라 권선된 제1코일(112)을 포함하는 형태일 수 있으며, 상기 무선전력 송신모듈(120)은 소정의 길이를 갖는 바형상의 제2자성체 코어(121)와, 상기 제2자성체 코어(121)의 둘레면에 길이방향을 따라 권선된 제2코일(122)을 포함하는 형태일 수 있다.
여기서, 상기 제1코일(112) 및 제2코일(122)은 소정의 선경 및 길이를 갖는 도전성부재일 수 있다. 일례로, 상기 도전성부재는 구리일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며 코일로 사용되는 공지의 재료가 모두 적용될 수 있다.
더불어, 상기 제1자성체 코어(111) 및 제2자성체 코어(121)에 각각 권선된 제1코일(112) 및 제2코일(122)의 턴수는 목적하는 전송 전력에 맞게 적절하게 가변될 수 있다.
또한, 상기 제1자성체 코어(111) 및 제2자성체 코어(121)는 사용되는 주파수에 따라 적절하게 변경될 수 있고, 투자율이 높고 투자손실률이 낮으며 Q값이 높은 재질이 사용될 수 있으며, 포화자속밀도가 높은 재질이 사용될 수 있다. 일례로, 상기 제1자성체 코어(111) 및 제2자성체 코어(121)는 Ni-Zn 페라이트, Mn-Zn 페라이트 및 비정질 리본 중 적어도 1종 이상을 포함하는 자성체로 이루어질 수 있다. 그러나 상기 제1자성체 코어(111) 및 제2자성체 코어(121)의 재질을 이에 한정하는 것은 아니며 공지의 모든 자성체가 적절하게 사용될 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 노트북용 무선전력 전송 시스템(100)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 무선전력 수신모듈(110)이 상기 노트북의 본체(11) 측에 매립되어 노트북 본체(11)와 일체화된 형태일 수 있으며, 상기 무선전력 송신모듈(120)은 휴대가 가능한 형태로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 노트북의 디스플레이부(12)가 힌지부(13,13')를 매개로 노트북 본체(11)에 접이가능하게 연결된 형태인 경우 상기 무선전력 수신모듈(110)은 상기 힌지부(13)가 연결되는 노트북 본체(11)의 측면일 수도 있고(도 2 참조), 상기 힌지부(13')가 소정의 길이를 갖는 형태인 경우 상기 힌지부(13')에 매립된 형태일 수도 있다(도 4 참조). 더불어, 도시하지는 않았지만, 상기 무선전력 수신모듈(110)은 상기 디스플레이부(12)와 노트북 본체(11)의 연결방식에 따라 디스플레이부(12) 측에 매립되는 형태일 수도 있다.
또한, 상기 무선전력 송신모듈(120)은 소정의 길이를 갖는 케이스(123)에 내장된 형태일 수 있고, 상기 케이스(123)와 케이블(126)을 매개로 연결되는 어뎁터(124) 및 플러그(125)를 포함할 수 있으며, 상기 어뎁터(124) 및 플러그(125)는 서로 일체형으로 형성될 수도 있고 두 개의 부재로 분리된 형태일 수도 있다. 본 발명에서, 상기 어뎁터(124) 및 노트북 본체(11) 측에는 무선 전력을 송신하거나 수신하기 위하여 전력을 적합한 형태로 변경하거나 구동하기 위한 적절한 회로가 포함될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 노트북용 무선전력 전송 시스템(100)은 무선전력 수신모듈(110)과 무선전력 송신모듈(120)이 모두 솔레노이드 방식으로 구현됨으로써 평판형 코일 방식에 비하여 상대적으로 좁은 설치공간을 필요로하므로 상기 무선전력 수신모듈(110)이 노트북 본체(11)의 측면이나 힌지부(13')와 같이 협소한 장소에 설치될 수 있다.
이에 따라, 상기 노트북 측에 전원을 공급하고자 하는 경우, 상기 플러그(125)를 콘센트에 삽입한 후 상기 무선전력 송신모듈(120)이 내장된 케이스(123)를 상기 무선전력 수신모듈(110) 측에 근접시키게 되면 상기 무선전력 송신모듈(120)로부터 무선 전력이 송출되고 상기 무선전력 수신모듈(110)이 송출된 전력을 수신함으로써 상기 노트북이 필요로하는 전원을 무접점 방식으로 공급할 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 노트북용 무선전력 전송시스템(100)은 전력 전송시 무선전력 수신모듈(110)과 무선전력 송신모듈(120)이 상기 정렬수단(130)을 통해 서로 정렬된 상태를 유지할 수 있다.
즉, 상기 정렬수단(130)을 통해 상기 무선전력 수신모듈(110)을 구성하는 제1자성체 코어(111)와 상기 무선전력 송신모듈(120)을 구성하는 제2자성체 코어(121)가 일직선 상에서 서로 대면한 상태로 배열될 수 있다.
이를 통해, 상기 제1자성체 코어(111)의 양 단부 측에 형성되는 주자기력선이 상기 제2자성체 코어(121)의 단부 측으로 원활하게 유입될 수 있음으로써 손실을 줄여 전체적인 전력전송효율을 높일 수 있다.
더불어, 전력전송시 상기 정렬수단(130)을 통해 항상 무선전력 수신모듈(110)과 무선전력 송신모듈(120)이 정렬된 상태를 유지할 수 있음으로써 전력전송과정에서 노트북 본체(11)가 움직이거나 유동이 발생하더라도 안정적인 전력전송이 이루어질 수 있다.
일례로, 상기 정렬수단(130)은 영구자석일 수 있으며, 상기 영구자석은 동전 타입일 수 있다. 또한, 상기 영구자석은 한 쌍으로 구비되어 상기 무선전력 수신모듈(110)의 양단부 측에 각각 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 한 쌍의 정렬수단(130)은 상기 제1자성체 코어(111)의 양 단부측에 배치될 수 있으며, 상기 제1자성체 코어(111)의 단부와 비접촉된 상태로 배치될 수 있다. 여기서, 상기 한 쌍의 정렬수단(130)은 상기 무선전력 수신모듈(110)과 마찬가지로 노트북 본체(11)의 측면에 매립되거나 일면이 노출되는 형태로 장착될 수도 있고, 상기 힌지부(13')에 매립되거나 일면이 노출되는 형태로 장착될 수도 있다.
이때, 상기 제2자성체 코어(121)는 상기 제2코일(122)이 권선되는 부분과 상기 제2코일(122)이 권선되지 않은 부분이 형성될 수 있으며, 상기 제2코일(122)이 권선되지 않는 부분이 상기 제2자성체 코어(121)의 양단부 측일 수 있다. 또한, 상기 제2자성체 코어(121)는 상기 제1자성체 코어(111)보다 상대적으로 더 긴 길이를 갖도록 구비될 수 있으며, 상기 제1자성체 코어(111)의 전체길이와 상기 제1자성체 코어(111)의 양단부 측에 배치되는 한 쌍의 정렬수단(130)을 포함하는 길이와 대략 동일하거나 더 긴 길이를 가질 수 있다.
이에 따라, 상기 무선전력 수신모듈(110)과 무선전력 송신모듈(120)이 일직선상에 위치하는 경우 상기 한 쌍의 정렬수단(130)은 상기 제2자성체 코어(121)의 양 단부측에 배치될 수 있다.
이로 인해, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 무선전력 송신모듈(120)이 내장된 케이스(123)를 상기 노트북 본체(11) 측에 매립된 무선전력 수신모듈(110) 측으로 근접하게 되면, 상기 제1자성체 코어(111)의 양단부측에 배치된 한 쌍의 영구자석은 상기 제2자성체 코어(121)의 양단부측과 대응되는 위치에 배치될 수 있으며, 상기 영구자석에서 발생되는 자력에 의해 상기 무선전력 송신모듈(120)이 내장된 케이스(123)가 상기 노트북 본체(11)의 일측에 부착된 상태를 유지할 수 있다.
더불어, 두 개의 영구자석을 통해 상기 제2자성체 코어(121)의 양단부측에 자력이 가해지므로 상기 제2자성체 코어(121)는 상기 제1자성체 코어(111)와 일직선상에 위치한 상태로 고정될 수 있다. 이로 인해, 노트북 본체(11)가 움직이더라도 항상 무선전력 송신모듈(120)과 무선전력 수신모듈(110)이 서로 정렬된 상태를 유지하므로 안정적인 전력전송이 이루어질 수 있다.
더욱이, 상기 정렬수단(130)을 통해 항상 무선전력 송신모듈(120)과 무선전력 수신모듈(110)이 서로 정렬된 상태를 유지하므로 위치에 따른 임피던스 변동을 고려할 필요가 없으므로 일정한 위치 또는 장착 위치에 적합한 형태로 무선전력 수신모듈(110)과 무선전력 송신모듈(120)을 구성할 수 있음으로써 전체적인 사이즈가 작고 가벼운 형태로의 제작이 가능하다.
더불어, 위치에 따른 임피던스의 변동이 없으므로 항상 최상의 효율로 전력을 전송할 수 있어 높은 무선전력 전송 효율을 구현할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 노트북용 무선전력 전송 시스템(100)은 상기 무선전력 송신모듈(120)이 내장된 케이스(123)를 상기 노트북 본체(11) 측에 부착하는 경우 상기 케이스(123)의 부착위치를 식별할 수 있는 보조정렬수단(140)을 포함할 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 보조정렬수단(140)은 상기 노트북 본체(11)에 인입형성되는 수용홈의 형태일 수 있으며, 상기 수용홈은 상기 케이스(123)의 길이와 대략 동일한 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 상기 수용홈을 통해 상기 케이스(123)가 부착될 위치를 용이하게 확인할 수 있으며, 상기 케이스(123)가 상기 수용홈에 삽입되어 수용홈의 테두리를 통해 지지됨으로써 의도치 않는 외력이 케이스(123) 측에 가해지더라도 상기 케이스(123)의 위치가 쉽게 변동되는 것을 방지할 수 있다.
도면에는, 상기 보조정렬수단(140)으로서 수용홈의 형태를 예시하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 노트북 본체(11)의 일면으로부터 돌출형성되는 프레임 형태일 수도 있고, 대략 'ㄱ'자 형상의 돌출부로 구비되어 상기 케이스(123)의 모서리 측을 지지하는 형태일 수도 있다. 더불어, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 보조정렬수단(140)은 도 4에 도시된 노트북 형태에도 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
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 : 노트북용 무선전력 전송 시스템
110 : 무선전력 수신모듈 111 : 제1자성체 코어
112 : 제1코일 120 : 무선전력 송신모듈
121 : 제2자성체 코어 122 : 제2코일
123 : 케이스 124 : 어뎁터
125 : 플러그 126 : 케이블
130 : 정렬수단 140 : 보조정렬수단

Claims (7)

  1. 노트북 본체에 매립되고, 무선 전력을 수신하여 상기 노트북 본체에 전력을 공급하는 무선전력 수신모듈;
    외부로부터 공급되는 전원을 이용하여 자기장을 발생시켜 무선 전력을 송출하는 무선전력 송신모듈; 및
    상기 무선전력 수신모듈과 무선전력 송신모듈의 위치를 정렬하기 위한 정렬수단을 포함하는 노트북용 무선전력 전송 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무선전력 수신모듈은, 소정의 길이를 갖는 바형상의 제1자성체 코어와, 상기 제1자성체 코어의 둘레면에 길이방향을 따라 권선되는 제1코일을 포함하고,
    상기 무선전력 송신모듈은, 소정의 길이를 갖는 바형상의 제2자성체 코어와, 상기 제2자성체 코어의 둘레면에 길이방향을 따라 권선되는 제2코일을 포함하는 노트북용 무선전력 전송 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2자성체 코어는 상기 제1자성체 코어보다 상대적으로 더 긴 길이를 갖도록 형성되는 노트북용 무선전력 전송 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 정렬수단은 상기 제1자성체 코어의 양단부로부터 간격을 두고 이격배되는 한 쌍으로 구비되고,
    전력 전송시 상기 한 쌍의 정렬수단은 상기 제2자성체 코어 중 제2코일이 권선되지 않은 제2자성체 코어의 양 단부측을 고정하는 노트북용 무선전력 전송 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 한 쌍의 정렬수단은 상기 노트북 본체에 고정설치되는 영구자석이며, 상기 무선전력 송신모듈은 상기 제2자성체 코어의 양 단부측이 자력에 의해 상기 노트북 본체에 고정되는 노트북용 무선전력 전송 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제1자성체 코어 및 제2자성체 코어는 페라이트, 비정질 리본 중 1종 이상을 포함하는 노트북용 무선전력 전송 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 무선전력 수신모듈 및 정렬수단은 디스플레이부가 접이가능하게 연결되는 노트북 본체의 측부 또는 힌지부 중 어느 일측에 배치되는 노트북용 무선전력 전송 시스템.
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