KR20200085514A - 무선 충전 안테나 - Google Patents

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KR20200085514A
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임성현
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 무선 전력 송신 안테나 및 그것이 장착된 무선 전력 송신 안테나 모듈과 무선 전력 송신기에 관한 것으로서, 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈은 기판과 상기 기판위에 배치되고 전자기장을 방사하는 안테나와 상기 안테나에서 제1 방향으로 방사되는 전자기장을 차단하는 제1 차폐층과 상기 안테나에서 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 방사되는 전자기장을 차단하는 제2 차폐층을 포함하고, 상기 안테나는 상기 제1 차폐층과 상기 제2 차폐층 사이에 배치되고, 상기 제1 내지 2 방향이 아닌 다른 방향으로 상기 전자기장을 방사할 수 있다. 따라서, 본 발명은 광범위 측면 커버리지를 가지는 무선 전력 송신기를 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

무선 충전 안테나{Wireless Charging Antenna}
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 측면 무선 충전이 가능한 무선 전력 송신 안테나, 무선 전력 송신 안테나가 장착된 무선 전력 송신 안테나 모듈 및 무선 전력 송신 안테나 모듈이 장착된 무선 전력 송신기에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.
언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 고주파, Microwave, 레이저 등과 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.
무선 충전 기술의 응용 범위가 확대됨에 따라 다양한 방향에서 무선 충전이 가능한 무선 전력 송신기가 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 측면 방향 무선 충전이 가능하게 고안된 무선 전력 송신 안테나, 그것이 장착된 무선 전력 송신 안테나 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제조 원가가 저렴하고, 제조 공정인 단순하고, 광범위 측면 커버리지를 가지는 무선 전력 송신 안테나 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 광범위 측방향 무선 충전이 가능한 무선 전력 송신기를 제공하는 것이다.
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 발명은 무선 전력 송신 안테나 및 그것이 장착된 무선 전력 송신 안테나 모듈과 무선 전력 송신기를 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈은 기판과 상기 기판위에 배치되고 전자기장을 방사하는 안테나와 상기 안테나에서 제1 방향으로 방사되는 전자기장을 차단하는 제1 차폐층과 상기 안테나에서 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 방사되는 전자기장을 차단하는 제2 차폐층을 포함하고, 상기 안테나는 상기 제1 차폐층과 상기 제2 차폐층 사이에 배치되고, 상기 제1 내지 2 방향이 아닌 다른 방향으로 상기 전자기장을 방사할 수 있다.
여기서, 상기 안테나는 복수의 제1 절곡 패턴을 가지고 상기 제1 차폐층의 일측에 배치되는 제1 안테나부와 복수의 제2 절곡 패턴을 가지고 상기 제1 차폐층의 타측에 배치되는 제2 안테나부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 안테나부와 상기 제2 안테나부는 전기적으로 연결되어 폐루프를 형성할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 송신 안테나 모듈은 상기 폐루프의 외곽 일측에 상기 제1 내지 2 절곡 패턴을 따라 배치되는 제1 차폐벽을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 차폐벽은 상기 안테나와 동일한 높이를 가질 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 송신 안테나 모듈은 상기 폐루프의 내부에 상기 제1 내지 2 절곡 패턴을 따라 배치되는 제2 차폐벽을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 차폐벽은 상기 안테나와 동일한 높이를 가질 수 있다.
또한, 제1 절곡 패턴과 상기 제2 절곡 패턴은 제3 방향을 기준으로 좌우 대칭으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 2 절곡 패턴은 제1 절곡부와 제2 절곡부를 포함하고,
상기 제2 차폐층이 상기 제2 절곡부의 일측에 중첩되도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2 차폐층은 상기 안테나의 상부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2 차폐층은 복수의 차폐블록을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 차폐블록은 사각 평면 형태일 수 있다.
또한, 상기 안테나는 단일 턴을 가질 수 있다.
또한, 상기 안테나는 상기 제1 내지 제2 절곡 패턴이 형성된 방향으로 상기 전자기장을 방사할 수 있다.
다른 실시 예는 상기한 무선 전력 송신 안테나 모듈을 구비하여 무선 전력 수신기로 무선 전력을 전송하는 무선 전력 송신기를 제공할 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 방법, 장치 및 시스템에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 측면 방향 무선 충전이 가능하도록 고안된 무선 전력 송신 안테나 및 그것이 장착된 무선 전력 송신 안테나 모듈을 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 제조 원가가 저렴하고, 제조 공정인 단순하고, 광범위 측면 커버리지를 가지는 무선 전력 송신 안테나 구조를 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 광범위 측면 충전이 가능한 무선 전력 송신기를 제공하는 장점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 실시 예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2a는 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈의 적층 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b는 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈의 사시도이다.
도 2c는 다른 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈의 사시도이다.
도 3은 실시 예에 따른 안테나의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 실시 예에 따른 제1차폐벽의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 실시 예에 따른 제2차폐벽의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 실시 예에 따른 제2차폐층의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈을 이용한 측면 방향 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈의 안테나 방사 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 10은 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈의 무선 전력 수신기 배치 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
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.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 하드웨어적이 구성 요소-예를 들면, 회로 소자, 마이크로 프로세서, 메모리, 센서 등을 포함함-로 구현될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 해당 구성 요소의 일부 기능 또는 전체가 소프트웨어로 구현될 수도 있다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 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.
실시예의 설명에 있어서, 무선 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 기능이 탑재된 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 기능이 탑재된 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 파워를 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다.
여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 전송 표준은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) Qi 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 표준 기술을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 1개 이상의 송신기로부터 무선 파워를 수신할 수도 있다.
본 발명에 따른 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다.
인밴드 통신에 있어서, 무선 전력 송신단(10)에 의해 송출된 전력 신호(41)가 무선 전력 수신단(20)에 수신되면, 무선 전력 수신단(20)은 수신된 전력 신호를 변조하고, 변조된 신호(42)가 무선 전력 송신단(10)에 전송될 수 있다.
다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다.
여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로만 정보를 전송하는 것일 수도 있다.
반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다.
일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신단(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다.
무선 전력 수신단(20)은 접속된 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드를 지원하는 것으로 확인된 경우, 이를 전자 기기(30)에 알릴 수 있다.
전자 기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레이일 수 있음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 있다.
도 2a는 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈의 적층 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 무선 전력 송신 안테나 모듈(200)은 기판(210), 제1차폐층(220), 안테나(230) 및 제2차폐층(240)을 포함하여 구성될 수 있다.
기판(210)은 교류 전력 신호를 생성하기 위한 구동 회로 소자를 포함할 수 있다. 실시 예로, 구동 회로 소자는 기판과 별도로 구비될 수 있다.
또한, 기판(210)은 온도/전압/전류 등을 측정하기 위한 센서를 포함할 수도 있다. 실시 예로, 온도/전압/전류 등을 측정하기 위한 센서는 기판과 별도로 구비될 수 있다.
실시 예로, 기판(210)은 근거리 무선 통신을 위한 통신 회로를 포함할 수도 있다. 실시 예로, 근거리 무선 통신을 위한 통신 회로는 기판과 별도로 구비될 수 있다.
다른 실시 예로, 기판(210)은 인밴드 통신을 위한 변/복조 회로를 포함할 수도 있다. 실시 예로, 인밴드 통신을 위한 변/복조 회로는 기판과 별도로 구비될 수 있다.
안테나(230)는 양단이 기판(210)과 전기적으로 연결되어, 기판(210)에서 의해 생성된 교류 전력 신호를 출력할 수 있다. 실시 예로, 안테나(230)는 기판과 별도로 구비된 구동 회로 소자를 통해 교류 전력 신호를 출력할 수 있다.
안테나(230)의 형태 및 구조는 후술할 도면들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
제1차폐층(220)은 안테나(230)에 의해 제1 방향(251)으로 방사되는 전자기장을 차단할 수 있다.
제2차폐층(240)은 안테나(230)에 의해 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향(252)으로 방사되는 전자기장을 차단할 수 있다.
제1차폐층(220)은 안테나(230)에 의해 방사되는 전자기장이 기판(210)에 전달되는 것을 차단할 있다.
실시 예에 따른 제1차폐층(220)은 안테나(230)의 면적보다 크거나 같을 수 있다.
실시 예에 따른 제2차폐층(240)은 안테나(230)의 면적보다 작을 수 있다. 실시 예에 따른 제2차폐층(240)은 안테나(230)의 면적보다 작고, 안테나(230)의 두께보다 작을 수 있다.
실시 예에 따른 제2차폐층(240)은 후술할 도 6의 도면 번호 610에 도시된 바와 같이, 복수의 차폐 블록(611)으로 구성될 수 있다. 일 예로, 각각의 차폐 블록(611)은 사각 평면 형태일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
안테나(230)와 제2차폐층(240) 사이에는 접착부재(260)가 배치될 수 있다.
또한, 안테나(230)와 제1차폐층(220) 사이에도 접착부재(미도시)가 배치될 수도 있다.
또한, 제1차폐층(220)과 기판(210) 사이에도 접착부재(미도시)가 배치될 수도 있다.
안테나(230)의 양단 리드선은 제1차폐층(220)을 관통하여 기판(210)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 제1차폐층(220)의 일측에는 안테나(230)로부터 연장된 리드선을 통과시키기 위한 복수의 관통홀(미도시)이 구비될 수 있다. 따라서, 안테나(230)의 양단은 관통홀을 통해 기판(210) 또는 외부 구동 회로 소자와 전기적으로 연결될 수 있다.
실시 예에 따른 무선 충전 안테나 모듈(200)은 제2차폐층(240)에 의해 제2 방향(252)으로 방사되는 전자기장이 차단되고, 제3방향(253) 및 제4방향(254)으로 전자기장을 방사시킬 수 있다.
즉, 실시 예에 따른 무선 충전 안테나 모듈(200)은 양 측면 방향으로 전자기장을 방사하여 측면 방향에 배치된 무선 전력 수신기를 충전할 수 있는 장점이 있다.
도 2b는 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈의 사시도이다.
도 2c는 다른 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈의 사시도이다.
상기 도 2b와 도 2c에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈은 제2차폐층(240)의 구조가 상이할 수 있다.
무선 전력 송신 안테나 모듈(200)의 세부 구조는 후술할 도면들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
도 3은 실시 예에 따른 안테나의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 안테나(230)는 제1 안테나부(310)와 제2안테나부(320)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1안테나부(310)는 복수의 제1절곡패턴(311)을 가지고 제1차폐층(220)의 일측에 배치되고, 제2안테나부(320)는 복수의 제2절곡패턴(321)을 가지고 제1차폐층(220)의 타측에 배치될 수 있다.
제1안테나부(310)와 제2안테나부(320)는 전기적으로 상호 연결되어 폐루프를 형성할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1절곡패턴(311)과 제2절곡패턴(321)은 제3방향(330)을 기준으로 좌우 대칭 구조를 가질 수 있다.
제1절곡패턴(311)과 제2절곡패턴(321)은 각각 제1절곡부(312, 322)와 제2절곡부(313, 323)를 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 도 2a의 제2차폐층(240)은 상기 도 2b 또는 상기 도 2c에 도시된 바와 같이, 제2절곡부(313, 323)상에 일부 중첩되도록 배치될 수 있다.
도 4는 실시 예에 따른 제1차폐벽의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1차폐벽(410)은 폐루프 형상을 가지는 안테나(230)의 제1절곡패턴(311)과 제2절곡패턴(312) 외곽 일측에 배치될 수 있다.
실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈(200)은 측면 방향-즉, 제3방향(330)-으로의 전자기파 방사가 이루어지도록 제1절곡패턴(311)과 제2절곡패턴(312)의 제1영역(420)의 제3방향(330)에 제1차폐벽(410)이 배치되지 않을 수 있다.
도면 번호 430에 보여지는 바와 같이, 제1차폐벽(410)은 안테나(230)에 형성된 절곡패턴에 의해 전류의 방향이 반대가 되어 전자기장이 상쇄되는 것을 방지할 수 있다.
실시 예에 따른 제1차폐벽(410)은 안테나(230)와 동일 높이를 가질 수 있다.
다른 실시 예에 따른 제1차폐벽(410)은 안테나(230)보다 높게 형성될 수도 있다.
도 5는 실시 예에 따른 제2차폐벽의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 안테나(230)의 폐루프 내부에는 제2차폐벽(510)이 배치될 수도 있다.
도면 번호 520에 보여지는 바와 같이, 제2차폐벽(510)은 안테나(230)에 형성된 절곡패턴에 의해 전류의 방향이 반대가 되어 전자기장이 상쇄되는 것을 방지할 수 있다.
실시 예에 따른 제2차폐벽(510)은 안테나(230)와 동일 높이를 가질 수 있다.
다른 실시 예에 따른 제2차폐벽(510)은 안테나(230)보다 높게 형성될 수도 있다.
도 6은 실시 예에 따른 제2차폐층의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
실시 예에 따른 제2차폐층(240)은 도면 번호 610에 도시된 바와 같이, 복수의 차폐 블록(611)으로 구성될 수 있다. 일 예로, 각각의 차폐 블록(611)은 사각 평면 형태일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이하에서는 도 7 내지 도 10을 참조하여 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈을 이용한 무선 충전 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 7은 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈을 이용한 측면 방향 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
무선 전력 송신 안테나 모듈(200)은 양 측면 방향-즉, X축 방향(730)-으로 고밀도의 전자기장을 방사할 수 있다.
하기 도 8은 Z축 방향(740) 및 Y축 방향(750)으로 방사되는 전자기장의 세기가 X축 방향(730)으로 방사되는 전자기장보다 현저히 작은 것을 보여준다.
특히, 상기 도 3 내지 6을 통해 설명된 안테나(230)의 절곡패턴 및 차폐 구조는 X축 방향(730)으로 방사되는 전자기장의 세기를 극대화시킬 수 있다.
따라서, 하기 도 9에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 안테나 모듈(200)의 양 측면-즉, X축 방향(730)-에는 제1 무선 전력 수신기(710)와 제2 무선 전력 수신기(720)가 배치되어 충전이 이루어질 수 있다.
물론, 하기 도 10에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 안테나 모듈(200)의 양 측면 중 어느 하나의 측면에만 무선 전력 수신기(1010)가 배치되어 충전이 이루어질 수도 있다.
도 11은 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
상세하게, 도 11은 종래의 무선 전력 송신 안테나 모듈(1110)과 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈(1120)의 결합 계수(K)를 비교하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 원형 형태의 측면 절곡 패턴을 가지고 있지 않은 무선 전력 송신 안테나 모듈(1110)의 결합 계수는 0.52이고, 사각형의 측면 절곡 패턴을 가지는 무선 전력 송신 안테나 모듈(1120)의 결합 계수는 0.74이다.
따라서, 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈(1120)은 종래의 무선 전력 송신 안테나 모듈(1110)에 비해 결합 계수 0.22의 성능 개선 효과가 있다.
또한, 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈(1120)은 종래의 무선 전력 송신 안테나 모듈(1110)에 비해 광범위 측면 커버리지를 제공할 수 있는 장점이 있다.
실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈(1120)은 단일 턴의 폐루프 형태의 코일이 배치되는 특징이 있다.
반면, 종래의 무선 전력 송신 안테나 모듈(1110)은 복수의 턴을 가지는 권선 형태의 코일이 배치되었다.
따라서, 실시 예에 따른 무선 전력 송신 안테나 모듈(1120)은 단순한 코일 형상을 가지므로, 종래의 무선 전력 송신 안테나 모듈(1110)에 비해 가공비 절감 효과를 기대할 수 있다.
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.

Claims (15)

  1. 기판;
    상기 기판위에 배치되고 전자기장을 방사하는 안테나;
    상기 안테나에서 제1 방향으로 방사되는 전자기장을 차단하는 제1 차폐층; 및
    상기 안테나에서 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 방사되는 전자기장을 차단하는 제2 차폐층
    을 포함하고,
    상기 안테나는 상기 제1 차폐층과 상기 제2 차폐층 사이에 배치되고, 상기 제1 내지 2 방향이 아닌 다른 방향으로 상기 전자기장을 방사하는 무선 전력 송신 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나는
    복수의 제1 절곡 패턴을 가지고 상기 제1 차폐층의 일측에 배치되는 제1 안테나부; 및,
    복수의 제2 절곡 패턴을 가지고 상기 제1 차폐층의 타측에 배치되는 제2 안테나부
    를 포함하는 무선 전력 송신 안테나 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 안테나부와 상기 제2 안테나부는 전기적으로 연결되어 폐루프를 형성하는 무선 전력 송신 안테나 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 폐루프의 외곽 일측에 상기 제1 내지 2 절곡 패턴을 따라 배치되는 제1 차폐벽을 포함하는 무선 전력 송신 안테나 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 차폐벽은 상기 안테나와 동일한 높이를 가지는 무선 전력 송신 안테나 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 폐루프의 내부에 상기 제1 내지 2 절곡 패턴을 따라 배치되는 제2 차폐벽을 포함하는 무선 전력 송신 안테나 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 차폐벽은 상기 안테나와 동일한 높이를 가지는 무선 전력 송신 안테나 모듈.
  8. 제2항에 있어서,
    제1 절곡 패턴과 상기 제2 절곡 패턴은 제3 방향을 기준으로 좌우 대칭으로 배치되는 무선 전력 송신 안테나 모듈.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1 내지 2 절곡 패턴은 제1 절곡부와 제2 절곡부를 포함하고,
    상기 제2 차폐층이 상기 제2 절곡부의 일측에 중첩되도록 배치되는 무선 전력 송신 안테나 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 차폐층은 상기 안테나의 상부에 배치되는 무선 전력 송신 안테나 모듈.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제2 차폐층은 복수의 차폐블록을 포함하는 무선 전력 송신 안테나 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 차폐블록은 사각 평면 형태인 무선 전력 송신 안테나 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 안테나는 단일 턴인 무선 전력 송신 안테나 모듈.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 안테나는 상기 제1 내지 제2 절곡 패턴이 형성된 방향으로 상기 전자기장을 방사하는 무선 전력 송신 안테나 모듈.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 기재된 무선 전력 송신 안테나 모듈을 구비하여 무선 전력 수신기로 무선 전력을 전송하는 무선 전력 송신기.
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