KR20200104589A - 무선충전코일 - Google Patents

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KR20200104589A
KR20200104589A KR1020190023102A KR20190023102A KR20200104589A KR 20200104589 A KR20200104589 A KR 20200104589A KR 1020190023102 A KR1020190023102 A KR 1020190023102A KR 20190023102 A KR20190023102 A KR 20190023102A KR 20200104589 A KR20200104589 A KR 20200104589A
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region
divided
terminal
wireless charging
coil
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KR1020190023102A
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이기민
김진복
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

무선충전코일은 제1 단자와, 제1 단자와 연결되고, 제1 분할영역을 포함하는 권선부와, 권선부와 연결되는 제2 단자를 포함한다. 제1 단자는 권선부의 중심과 제2 단자를 통과하는 가상의 직선과 중첩되지 않는다.

Description

무선충전코일{Wireless charging coil}
실시예는 무선충전코일에 관한 것이다.
휴대폰, 노트북과 같은 휴대용 단말은 전력을 저장하는 배터리와 배터리의 충전 및 방전을 위한 회로를 포함한다. 이러한 단말의 배터리가 충전되려면, 외부의 충전장치로부터 전력을 공급받아야 한다.
일반적으로 배터리에 전력을 충전시키기 위한 충전장치와 배터리 간의 전기적 연결방식의 일 예로, 상용전원을 공급받아 배터리에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리의 단자를 통해 배터리로 전기에너지를 공급하는 단자공급방식을 들 수 있다. 이러한 단자공급방식은 물리적인 케이블(cable) 또는 전선의 사용이 동반된다. 따라서 단자공급방식의 장비들을 많이 취급하는 경우, 많은 케이블들이 상당한 작업 공간을 차지하고 정리가 곤란하며 외관상으로도 좋지 않다. 또한 단자공급방식은 단자들간의 서로 다른 전위차로 인한 순간방전현상, 이물질에 의한 소손 및 화재 발생, 자연방전, 배터리의 수명 및 성능 저하 등의 문제점을 야기할 수 있다.
최근 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전력을 전송하는 방식을 이용한 충전시스템(이하 “무선충전시스템”이라 칭함.)과 제어방법들이 제시되고 있다. 또한, 무선충전시스템이 과거에는 일부 휴대용 단말에 기본 장착되지 않고 소비자가 별도 무선충전 수신기 액세서리를 별도로 구매해야 했기에 무선충전시스템에 대한 수요가 낮았으나 무선충전 사용자가 급격히 늘어날 것으로 예상되며 향후 단말 제조사에서도 무선충전 기능을 기본 탑재할 것으로 예상된다.
한편, 무선충전용 배터리가 대용량화되면서 품질계수(quality factor)가 중요해지고 있다. 통상적으로 무선충전 효율을 높이기 위해서는 품질계수 또한 높아야 한다.
품질계수(Q)는 수학식 1과 나타낸 바와 같이, 인덕턴스(L)에 비례하고 저항(R)에 반비례한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
인덕턴스를 높이기 위해서는 안테나의 길이, 즉 코일의 총 길이가 길어지거나 저항이 감소되어야 한다.
하지만, 예컨대, 스마트폰과 같은 전자기기에는 수많은 부품들이 실장되어야 하므로, 수신안테나의 사이즈에 한계가 있다. 따라서, 이와 같이 설정된 사이즈에서 코일의 길이를 증가시키는 데에 한계가 있어 인덕턴스의 증가 또한 한계가 있다.
또한, 인덕턴스를 높이기 위해 안테나의 길이를 늘리거나 코일의 턴수(감는 횟수)가 증가되는 경우 저항도 함께 커지므로, 품질계수를 높이기 어렵다.
따라서, 교류저항을 줄여 품질계수를 증대시킬 수 있는 방안이 연구되었다.
무선충전 수신 안테나는 실제 작동할 때에는 교류전류가 흐르기 때문에 직류저항이 아닌 교류저항이 관련된다. 이때의 교류저항은 수학식 2와 같이 나타낸다.
[수학식 2]
Figure pat00002
Rac는 교류저항을 나타내고, Rdc는 직류저항을 나타내고, Ys는 표피효과(skin effect)로 인한 저항성분을 나타내며, Yp는 근접효과(proximity effect)로 인한 저항성분을 나타낸다.
교류저항을 줄이기 위해서는 직류저항(Rdc), 표피효과와 근접효과를 줄여야 한다.
표피효과라 함은 교류전류가 흐르고 있는 코일의 단면에서 교류전류가 고르게 흐르지 않고 중심부일수록 교류전류가 적게 흐르거나 아예 흐르지 않고 주변부에 많이 흐르는 현상을 말한다. 이러한 표피효과는 주파수가 높아질수록 더욱 더 심해진다. 도 1a에 도시한 바와 같이, 코일(1)에 교류전류가 흐르는 경우, 전류밀도(J)가 코일(1)의 중심부에는 없고 코일(1)의 주변부에 분포되게 되므로 교류전류가 코일(1)의 중심부로는 흐르지 않고 코일(1)의 주변부로만 흐르게 된다.
근접효과라 함은 서로 인접한 코일에 교류전류가 흐를 때 코일에 흐르는 전류밀도가 한쪽으로 쏠리는 현상을 말한다. 이러한 근접효과는 주파수가 높아질수록 그리고 인접하는 코일 사이의 간격이 좁을수록 더욱 더 심해진다. 도 1b에 도시한 바와 같이, 서로 인접한 코일(3, 5)에 교류전류가 흐르는 경우, 각 코일(3, 5)의 전류밀도(J)가 서로 멀어지는 영역에 분포되고 서로 인접한 영역에는 분포되지 않게 된다. 이와 같이, 서로 인접한 코일(3, 5)에 교류전류에 흐르는 경우, 각 코일(3, 5)는 표피효과뿐만 아니라 근접효과의 영향도 받게 된다.
이상과 같이 품질계수이나 교류저항이 인덕턴스뿐만 아니라 교류저항에 직접적으로 관련되는 표피효과 및 근접효과와 같은 다양한 파라미터에 영향을 받기 때문에, 종래에는 교류저항을 줄여 품질계수를 높이기 위한 최적의 무선충전코일의 설계가 어려웠다. 특히, 종래에는 제한된 영역 내에서 코일의 길이나 면적을 고려하여 품질계수를 향상시키는데 한계가 있었다.
실시예는 새로운 구조의 무선충전코일을 제공한다.
실시예는 품질계수를 향상시킬 수 있는 최적 설계가 가능한 무선충전코일을 제공한다.
실시예는 표피효과를 줄여 교류저항을 줄일 수 있는 무선충전코일을 제공한다.
실시예는 근접효과를 줄여 교류저항을 줄일 수 있는 무선충전코일을 제공한다.
실시예는 교류저항을 줄일 수 있는 무선충전코일을 제공한다.
실시예는 충전효율을 향상시킬 수 있는 무선충전코일을 제공한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 실시예의 일 측면에 따르면, 무선충전코일은, 제1 단자; 상기 제1 단자와 연결되고, 제1 분할영역을 포함하는 권선부; 및 상기 권선부와 연결되는 제2 단자를 포함하고, 상기 제1 단자는 상기 권선부의 중심과 상기 제2 단자를 통과하는 가상의 직선과 중첩되지 않는다.
상기 권선부는 제2 분할영역과, 상기 제1 분할영역과 상기 제2 분할영역 사이에 비분할영역을 포함할 수 있다.
상기 제1 단자 또는 상기 제2 단자 중 적어도 하나는 상기 권선부의 중심과 상기 비분할영역을 통과하는 가상의 직선과 중첩되지 않을 수 있다.
상기 제1 분할영역은 2개의 도선으로 분할될 수 있다.
상기 제2 분할영역은 3개의 도선으로 분할될 수 있다.
상기 제1 분할영역의 상기 2개의 도선은 상기 제1 단자와 공통으로 연결되고, 상기 제1 분할영역의 상기 2개의 도선은 상기 비분할영역에 공통으로 연결될 수 있다. 상기 제2 분할영역의 상기 3개의 도선은 상기 비분할영역에 공통으로 연결되며, 상기 제2 분할영역의 상기 3개의 도선은 상기 제2 단자에 공통으로 연결될 수 있다.
상기 제2 분할영역의 상기 3개의 도선 중 하나의 도선의 선 폭은 다른 도선의 선 폭과 상이할 수 있다.
상기 제1 분할영역의 도선의 선 폭은 상기 제2 분할영역의 도선의 선 폭보다 클 수 있다.
상기 제1 분할영역의 도선의 선 폭은 250 마이크로 미터 내지 380 마이크로 미터일 수 있다.
상기 제2 분할영역의 도선의 선 폭은 200 마이크로 미터 내지 250 마이크로 미터일 수 있다.
상기 제1 분할영역의 도선의 선 간격은 상기 제2 분할영역의 도선의 선 간격과 동일할 수 있다.
상기 제1 분할영역의 도선의 선 간격과 상기 제2 분할영역의 도선의 선 간격은 180 마이크로 미터일 수 있다.
상기 비분할영역의 길이는 370 마이크로 미터 이하일 수 있다.
상기 비분할영역은 상기 제1 분할영역과 연결되는 제1 도체영역과, 상기 제2 분할영역과 연결되는 제3 도체영역과, 제1 도체영역과 제3 도체영역 사이에 배치되는 제2 도체영역을 포함할 수 있다.
상기 제2 도체영역의 폭은 상기 제1 도체영역의 폭보다 클 수 있다.
상기 제1 도체영역의 폭은 상기 제1 분할영역의 코일의 선 폭과 동일하고, 상기 제2 도체영역의 폭은 상기 제1 도체영역에서 상기 제3 도체영역을 향하는 방향을 따라 커지며, 상기 제3 도체영역의 폭은 상기 제2 분할영역의 코일의 선 폭과 동일할 수 있다.
상기 권선부는 상기 제1 분할영역에서 권선된 제1 권선부와, 상기 제2 분할영역에서 권선된 제2 권선부를 포함하고, 상기 제1 권선부는 제1 스플릿 구조를 가지고, 상기 제2 권선부는 상기 제2 스플릿 구조와 상이한 제2 스플릿 구조를 가질 수 있다.
상기 제2 스플릿 구조에서 분할된 도선 개수는 상기 제1 스플릿 구조에서 분할된 도선 개수보다 많을 수 있다.
상기 권선부의 중심에서 상기 권선부의 외측을 향하는 방향을 따라 권선되는 코일의 선 폭은 커질 수 있다.
상기 제1 단자는 상기 권선부의 내측에 위치하고, 상기 제2 단자는 상기 권선부의 외측에 위치할 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 무선충전코일은, 제1 단자; 상기 제1 단자와 연결되고, 제1 분할영역을 포함하는 권선부; 및 상기 권선부와 연결되는 제2 단자를 포함하고, 상기 권선부의 중심과 상기 제1 단자의 양단이 이루는 제1 부채꼴영역과 상기 권선부의 중심과 상기 제2 단자의 양단이 이루는 제2 부채꼴영역은 중첩되지 않을 수 있다.
상기 권선부는 제2 분할영역과, 상기 제1 분할영역과 상기 제2 분할영역 사이에 비분할영역를 포함할 수 있다.
상기 권선부의 중심과 상기 비분할영역의 양단이 이루는 제3 부채꼴영역은 상기 제1 부채꼴영역 또는 상기 제2 부채꼴영역 중 적어도 하나는 중첩되지 않을 수 있다.
상기 제1 분할영역은 2개의 도선으로 분할될 수 있다.
상기 제2 분할영역은 3개의 도선으로 분할될 수 있다.
상기 제1 분할영역의 상기 2개의 도선은 상기 제1 단자와 공통으로 연결되고, 상기 제1 분할영역의 상기 2개의 도선은 상기 비분할영역에 공통으로 연결될 수 있다. 상기 제2 분할영역의 상기 3개의 도선은 상기 비분할영역에 공통으로 연결되며, 상기 제2 분할영역의 상기 3개의 도선은 상기 제2 단자에 공통으로 연결될 수 있다.
상기 제2 분할영역의 상기 3개의 도선 중 하나의 도선의 선 폭은 다른 도선의 선 폭과 상이할 수 있다.
상기 제1 분할영역의 도선의 선 폭은 상기 제2 분할영역의 도선의 선 폭보다 클 수 있다.
상기 제1 분할영역의 도선의 선 폭은 250 마이크로 미터 내지 380 마이크로 미터일 수 있다.
상기 제2 분할영역의 도선의 선 폭은 200 마이크로 미터 내지 250 마이크로 미터일 수 있다.
상기 제1 분할영역의 도선의 선 간격은 상기 제2 분할영역의 도선의 선 간격과 동일할 수 있다.
상기 제1 분할영역의 도선의 선 간격과 상기 제2 분할영역의 도선의 선 간격은 180 마이크로 미터일 수 있다.
상기 비분할영역의 길이는 370 마이크로 미터 이하일 수 있다.
상기 비분할영역은 상기 제1 분할영역과 연결되는 제1 도체영역과, 상기 제2 분할영역과 연결되는 제3 도체영역과, 제1 도체영역과 제3 도체영역 사이에 배치되는 제2 도체영역을 포함할 수 있다.
상기 제2 도체영역의 폭은 상기 제1 도체영역의 폭보다 클 수 있다.
상기 제1 도체영역의 폭은 상기 제1 분할영역의 코일의 선 폭과 동일하고, 상기 제2 도체영역의 폭은 상기 제1 도체영역에서 상기 제3 도체영역을 향하는 방향을 따라 커지며, 상기 제3 도체영역의 폭은 상기 제2 분할영역의 코일의 선 폭과 동일할 수 있다.
상기 권선부는 상기 제1 분할영역에서 권선된 제1 권선부와, 상기 제2 분할영역에서 권선된 제2 권선부를 포함하고, 상기 제1 권선부는 제1 스플릿 구조를 가지고, 상기 제2 권선부는 상기 제2 스플릿 구조와 상이한 제2 스플릿 구조를 가질 수 있다.
상기 제2 스플릿 구조에서 분할된 도선 개수는 상기 제1 스플릿 구조에서 분할된 도선 개수보다 많을 수 있다.
상기 권선부의 중심에서 상기 권선부의 외측을 향하는 방향을 따라 권선되는 코일의 선 폭은 커질 수 있다.
상기 제1 단자는 상기 권선부의 내측에 위치하고, 상기 제2 단자는 상기 권선부의 외측에 위치할 수 있다.
실시예에 따른 무선충전코일의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 코일을 2개로 분할하여 표피효과로 인한 저항성분 및/또는 근접효과로 인한 저항성분를 줄일 수 있다. 저항성분 및/또는 근접효과로 인한 저항성분가 줄어듦에 따라 교류저항도 줄고, 이에 따라 품질계수가 증대되어 충전효율이 향상될 수 있다.
실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 권선부의 중심에서 권선부의 외측을 향하는 방향을 따라 권선되는 코일의 선폭이 커지도록 하여, 코일의 길이가 증가되는 것과 비례하여 코일의 단면적도 커지도록 하여 직류저항의 증가를 억제하여 교류저항이 커지지 않아 품질계수가 커질 수 있다는 장점이 있다.
실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 권선부의 비분할영역의 전후에 배치되는 제1 분할영역과 제2 분할영역에서 제1 분할영역의 제1 스플릿 구조의 도선 개수보다 제2 분할영역의 제2 스플릿 구조의 도선 개수가 더 많도록 하여 제1 분할영역과 제2 분할영역 모두에서 코일 내의 도선의 선폭이 2δ이하가 되어 표피효과로 인한 저항성분 및/또는 근접효과로 인한 저항성분을 줄여 교류저항의 감소로 인해 품질계수 향상될 수 있다는 장점이 있다.
실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 권선부의 양단에 연결되는 제1 단자와 제2 단자 그리고 권선부 상에 비분할영역이 배치되는 경우, 제1 단자가 권선부의 중심과 제2 단자를 통과하는 제1 가상의 직선이나 권선부의 중심과 비분할영역을 통과하는 제2 가상의 직선과 중첩되지 않거나 제2 단자가 제2 가상의 직선과 중첩되지 않음으로써, 제1 단자, 비분할영역, 제2 단자 사이에 발생되는 근접효과로 인한 저항성분(Yp)을 제거하여 교류전류를 줄여 품질계수를 높일 수 있다는 장점이 있다.
실시예의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 실시예의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1a는 단일 코일에서의 표피효과를 설명하는 도면이다.
도 1b는 서로 인접하는 코일에서의 근접효과를 설명하는 도면이다.
도 2은 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3는 실시예에 따른 무선전력송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4은 도 3에 따른 무선전력송신기와 연동되는 무선전력수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 실시예에 따른 무선전력송신기의 분해사시도이다.
도 6는 실시예에 따른 무선전력수신기를 도시한다.
도 7은 실시예에 따른 무선충전코일모듈을 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7의 A 영역을 도시한 확대도이다.
도 9는 도 7의 B 영역을 도시한 확대도이다.
도 10은 도 7에 도시된 무선충전코일모듈에서 X-Y라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 11은 제1 단자, 제2 단자 및 비분할영역의 위치 관계를 도시한다.
도 12는 실시예에 따른 전자기기의 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “B 및(와) C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 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 전력 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선전력송신기, 무선 전력 송신 장치, 무선전력송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 전송기, 무선충전장치 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선전력수신기, 무선 전력 수신 장치, 무선전력수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 단말 등이 혼용되어 사용될 수 있다.
실시예에 따른 무선전력수신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선전력송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 방식은 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일반적으로, 무선 전력 시스템을 구성하는 무선전력송신기와 무선전력수신기는 인밴드 통신 또는 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신을 통해 제어 신호 또는 정보를 교환할 수 있다. 여기서, 인밴드 통신, BLE 통신은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 주파수 변조 방식, 위상 변조 방식, 진폭 변조 방식, 진폭 및 위상 변조 방식 등으로 수행될 수 있다. 일 예로, 무선전력수신기는 수신코일을 통해 유도된 전류를 소정 패턴으로 ON/OFF 스위칭하여 궤환 신호(feedback signal)를 생성함으로써 무선전력송신기에 각종 제어 신호 및 정보를 전송할 수 있다. 무선전력수신기에 의해 전송되는 정보는 수신 전력 세기 정보를 포함하는 다양한 상태 정보를 포함할 수 있다. 무선전력송신기는 수신 전력 세기 정보에 기반하여 충전 효율 또는 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.
<무선 충전 시스템>
도 2은 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2을 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 동작주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작주파수와 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.
인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지않으며, 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)으로 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.
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.
<무선전력송신기>
도 3는 실시예에 따른 무선전력송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3를 참조하면 무선전력송신기(200)는 크게, 전력 변환부(210), 전력 전송부(220), 통신부(230), 제어부(240), 센싱부(250)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선전력송신기(200)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(210)는 전원부(260)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
이를 위해, 전력 변환부(210)는 전원부(260)로부터 공급된 전력을 무선 송신용 전력으로 변환할 수 있다.
전력 전송부(220)는 다중화기(221)(또는 멀티플렉서), 송신 코일(222)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 전력 전송부(220)는 전력 전송을 위한 특정 동작주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전력 전송부(220)는 전력변환부(210)의 출력 전력이 송신 코일에 전달되는 것을 제어하기 위한 다중화기(221)와 복수의 송신 코일(222)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다.
실시예에 따른 제어부(240)는 복수의 무선전력수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 무선전력송신기(200)에 3개의 무선전력수신기-즉, 제1 내지 3 무선전력수신기-가 각각 3개의 서로 다른 송신 코일-즉, 제1 내지 3 송신 코일-을 통해 식별된 경우, 제어부(240)는 다중화기(221)를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 통해 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯의 길이에 따라 해당 무선전력수신기로 전송되는 전력의 양이 제어될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯 동안의 증폭기(212) 증폭률을 제어하여 무선전력수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.
제어부(240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(222)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 다중화기(221)를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(232)로부터 어느 송신 코일을 통해 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator)가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 신호 세기 지시자를 수신할 수 있다. 연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 다중화기(221)를 제어할 수도 있다. 다른 일 예로, 제어부(240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 제2차 감지 신호 송출 절차에서 감지 신호를 가장 먼저 송출할 송신 코일로 결정하고, 결정 결과에 따라 다중화기(221)를 제어할 수도 있다.
변조부(231)는 제어부(240)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(221)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
복조부(232)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(240)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC: Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선전력수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.
또한, 복조부(232)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(240)에 제공할 수도 있다.
일 예로, 무선전력송신기(200)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선전력수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.
또한, 무선전력송신기(200)는 송신 코일(222)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(222)을 통해 무선전력수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선전력송신기(200)는 송신 코일(222)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일)에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선전력수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.
이상이 도 3의 설명에서는 무선전력송신기(200)와 무선전력수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.
<무선전력수신기>
도 4은 도 3에 따른 무선전력송신기와 연동되는 무선전력수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4을 참조하면, 무선전력수신기(300)는 수신코일(310), 정류기(320), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 330), 부하(340), 통신부(360), 주제어부(370)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(360)는 복조부(361) 및 변조부(362) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 도 4의 예에 도시된 무선전력수신기(300)는 인밴드 통신을 통해 무선전력송신기와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예에 따른 통신부(360)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다.
수신코일(310)을 통해 수신되는 AC 전력은 정류부(320)에 전달할 수 있다. 정류기(320)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(330)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(330)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(340)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(340)에 전달할 수 있다. 또한 수신코일(310)은 복수의 수신코일(미도시)-즉, 제1 내지 제n 수신코일-을 포함하여 구성될 수 있다. 일 실시예에 따른 각각의 수신코일(미도시)에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있고, 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 수신코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 수신코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.
센싱부(350)는 정류기(320) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(370)에 제공할 수 있다. 또는, 센싱부(350)는 무선 전력 수신에 따라 수신코일(310)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(370)에 전송할 수도 있다.
일 예로, 센싱부(350)는 무선전력수신기(300)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(370)에 제공할 수도 있다.
일 예로, 주제어부(370)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(362)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(362)에 의해 변조된 신호는 수신코일(310) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선전력송신기에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(370)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(362)를 통해 무선전력송신기에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 복조부(361)는 수신코일(310)과 정류기(320) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(320) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(370)에 제공할 수 있다. 주제어부(370)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(362)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 무선전력송신기의 분해사시도이다.
실시예에 따른 무선전력송신기는 도 2에 도시된 무선전력송신기(10)이나 도 3에 도시된 무선전력송신기(200) 일 수 있다.
도 5를 참조하면, 실시예에 따른 무선전력송신기는 제1 브라켓(400), 제1 기판(500), 제2 브라켓(600), 차폐재(605), 송신코일(610) 및 제2 기판(700)을 포함하여 구성될 수 있다. 상술한 무선전력송신기의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.
제1 및 제2 기판(500, 700)은 인쇄회로기판(PCB) 또는 플렉서블 인쇄회로기판(FPCB)일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
제1 브라켓(400)은 제2 브라켓(600)과 체결될 수 있다. 즉, 나사와 같은 볼트류를 이용하여 제1 브라켓(400)과 제2 브라켓(600)이 체결될 수 있다.
제1 기판(500)은 제1 브라켓(400) 상에 위치될 수 있다. 제1 기판(500)은 제1 브라켓(400) 및/또는 제2 브라켓(600)에 체결될 수 있다. 예컨대, 나사가 제1 브라켓(400)과 제1 기판(500)을 관통하여 제2 브라켓(600)에 체결될 수 있다.
제1 기판(500)의 하면에는 송신코일(610)을 구동하거나 제어하기 위한 각 종 회로부가 실장될 수 있다. 예컨대, 회로부로는 도 3에 도시된 다중화기(221), 무선충전통신부(230), 타이머(255), 센싱부(250), 제어부(240)가 있고, 도 4에 도시된 무선충전통신부(360), 주제어부(370), 센싱부(350)가 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
제1 기판(500)은 리지드(rigid)한 사각 형상을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 따라서, 제1 기판(500)은 상면에 배치되는 차폐재(605), 송신코일(610) 등을 지지할 수 있다. 또한, 제1 기판(500)의 면적은 송신코일(610)의 면적, 차폐재(605)의 면적 보다 클 수 있다. 제1 기판(500)의 일측에는 단자부(660)를 포함할 수 있다. 단자부를 이용하여 제1 기판(500)의 회로부는 송신코일(610) 및 제2 기판(700)의 회로부에 전기적으로 접속될 수 있다. 단자부는 복수의 핀이나 패드로 이루어질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
차폐재(605)가 제1 기판(500)의 상면 상에 배치될 수 있다.
구체적으로, 차폐재(605)가 제1 기판(500)의 상면에 제2 기판(700)의 개구부(601) 내에 배치될 수 있다. 다른 예로, 차폐재(605)가 제2 기판(700)의 아래 그리고 제1 기판(500)의 상부에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 차폐재(605)의 면적은 제2 기판(700)의 개구부(601)의 면적보다 클 수 있다. 따라서, 차폐재(605)의 에지 영역은 제2 기판(700)의 프레임(603)과 중첩될 수 있다. 또 다른 예로, 차폐재(605)가 제2 기판(700)의 상부에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 차폐재(605)의 면적은 제2 기판(700)의 개구부(601)의 면적보다 클 수 있다. 따라서, 차폐재(605)의 에지 영역은 제2 기판(700)의 프레임(603)과 중첩될 수 있다.
송신코일(610)의 자기장을 충분히 차폐하기 위해 차폐재(605)의 면적은 송신코일(610)의 면적보다 클 수 있다.
차폐재(605) 상에 송신코일(610)이 배치될 수 있다. 송신코일(610)은 하나 이상의 송신코일(620 내지 640)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 송신코일(620 내지 640)은 무선전력송신기의 하나 이상의 송신코일이거나 무선전력수신기의 하나 이상의 수신코일일 수 있다. 또한, 송신코일(610)이 복수일 경우, 각각의 송신코일(620 내지 640)은 동일한 턴 수로 감겨있을 수 있다. 하지만, 이에 제한되는 것은 아니고 서로 다른 턴 수로 감겨 있을 수 있다. 또한, 복수의 송신코일(620 내지 640)은 동일한 인덕턴스를 구비할 수 있다. 하지만, 이에 제한되는 것은 아니고 서로 다른 인덕턴스를 구비할 수 있다. 또한, 복수의 송신코일(620 내지 640)은 하나 이상의 층으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 송신코일(620 내지 640)은 제1 내지 제3 송신코일(620 내지 640)을 포함할 수 있다. 제2 송신코일(630)과 제3 송신코일(640)은 동일한 층 즉, 제1 층에 서로 나란하게 배치될 수 있다. 이러한 경우, 제1 송신코일(620)은 제1 층과 상이한 제2 층에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 송신코일(620)의 일부 영역은 제2 송신코일(630)의 일부 영역과 중첩되고 다른 영역은 제3 송신코일(640)의 일부 영역과 중첩되도록 배치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
이와 같이, 복수의 송신코일(620 내지 640)을 서로 다른 층에 배치하여 무선전력을 효율적으로 전달할 수 있도록 충전영역을 확장시킬 수 있다. 특히, 제1 송신코일(620)은 기판(400)과 동일한 층에 배치될 수 있다.
송신코일(610)은 외면에 절연 물질로 코팅되거나 절연층으로 피복될 수 있다.
차폐재(605)의 면적은 제1 내지 제3 송신코일(620 내지 640)의 배치 점유 면적보다 클 수 있다. 배치 점유 면적이라 함은 제1 내지 제3 송신코일(620 내지 640)이 차지하고 있는 총 면적일 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3 송신코일(620 내지 640)에 의해 발생된 전자기장이 차폐재(605)에 의해 차폐되어 제1 기판(500)에 실장된 회로부나 외부에 영향을 주지 않을 수 있다.
차폐재(605)는 송신코일(610)의 하면에 배치될 수 있다. 차폐재(605)의 상면은 송신코일(610)의 하면, 구체적으로 제2 및 제3 송신코일(630, 640)의 하면에 접할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
예컨대, 차폐재(605)의 상면과 제2 및 제3 송신코일(630, 640)의 하면 사이에는 접착제 또는 접착부재(미도시)가 배치되어 차폐재(605)에 제2 및 제3 송신코일(630, 640)이 고정될 수 있다. 차폐재(605)는 상부에 배치된 송신코일(610)에서 발생된 무선전력을 충전 방향으로 가이드 할 수 있고, 제1 기판(500)의 아래에 실장되는 각종 회로부를 전자기장으로부터 보호할 수 있다.
송신코일(610) 또는 제2 브라켓(600) 상에는 제2 기판(700)이 배치될 수 있다. 제2 기판(700)은 나사와 같은 볼트류를 이용하여 제2 브라켓(600)에 체결될 수 있다.
예컨대, 송신코일(610)이 제1 층에 배치되는 제2 및 제3 송신코일(630, 640)과 제1 층 위의 제2 층에 제1 송신코일(620)이 배치되는 경우, 제1 층과 제2 층의 전체 두께가 제2 브라켓(600)의 두께보다 클 수 있다. 이를 위해, 제2 브라켓(600)의 양단의 일부 영역은 상부로 돌출된 제1 및 제2 돌출부(602, 604)를 가질 수 있다. 따라서, 제2 기판(700)은 제2 브라켓(600)의 양단에 돌출된 제1 및 제2 돌출부에 체결됨으로써, 적어도 제1 송신코일(620)의 상면이 제2 기판(700)의 하면과 접촉되지 않게 되어, 제2 기판(700)의 하면과의 접촉으로 인한 제1 송신코일(620)의 파손을 방지할 수 있다.
제2 기판(700)의 상면에는 예컨대, 도 3 또는 도 4에 도시된 근거리통신부(270, 380)과 같은 회로부가 실장될 수 있다. 또한, 제2 기판(700)의 상면에는 무선통신코일(280, 390)이 패턴으로 배치될 수 있다. 무선통신코일(280, 390)은 적어도 1회 이상의 턴수를 가질 수 있다. 도시되지 않았지만, 무선통신코일(280, 390)의 양단은 비아홀을 통해 근거리통신부(270, 380)와 같은 회로부와 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 제2 기판(700)의 회로부는 예컨대, 케이블이나 버스라인을 이용하여 제1 기판(500)에 실장된 제어부(도 3의 240)나 주제어부(도 4의 370)에 전기적으로 접속될 수 있다.
도 6는 실시예에 따른 무선전력수신기를 도시한다.
실시예에 따른 무선전력수신기(800)는 도 2에 도시된 무선전력수신기(20)이거나 도 4에 도시된 무선전력수신기(300)일 수 있다. 도 6에 도시된 무선전력수신기는 멀티 모드 안테나 모듈로 지칭될 수 있다.
도 6를 참조하면, 실시예에 따른 무선전력수신기(800)은 인쇄 회로 기판(860), 제1 안테나(810), 제2 안테나(820), 제1 연결 단자(840) 및 제2 연결 단자(850)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 안테나(810)는 실시예의 무선충전코일일 수 있다. 제1 안테나(810)의 동작주파수는 대략 110 KHz 내지 대략 205 KHz일 수 있다.
상세하게, 실시예에 따른 무선전력수신기(800)은 인쇄 회로 기판(860), 무선 충전을 위해 인쇄 회로 기판(860)의 중앙 영역에 패턴 인쇄되어 배치되는 제1 안테나(810), 제1 근거리 무선 통신을 위해 제1 안테나(810)의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제2 안테나(820), 제2 근거리 무선 통신을 위해 제2 안테나(820)와 중첩되지 않도록 제2 안테나(820)의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제3 안테나(830), 제1 안테나(810)에 상응하는 제1 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제1 연결 단자(840) 및 제2 안테나(820) 및 제3 안테나(830)에 각각 상응하는 제2 내지 제3 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제2 연결 단자(850)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제1 연결 단자(840)와 제2 연결 단자(850)가 인쇄 회로 기판(850)에 물리적으로 분리 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 연결 패턴이 제2 안테나(820) 및 제3 안테나(830)에 중첩되지 않도록 제1 연결 단자(840)와 제2 연결 단자(850)가 인쇄 회로 기판(860)상에서 물리적으로 분리 배치될 수 있다.
각 안테나의 연결 패턴은 해당 안테나의 양단에서 연장되는 리드선으로 형성되거나 해당 안테나의 특정 위치에서 분기되어 형성될 수 있다. 여기서, 각 안테나의 연결 패턴 및 연결 단자가 배치되는 위치는 연결 패턴의 길이가 최소화되도록 배치될 수 있다.
일 예로, 제1 근거리 무선 통신은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission)이고, 제2 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication)일 수 있다. 여기서, MST에서의 동작주파수는 예컨대, 3.24MHz이고, NFC에서의 동작주파수는 예컨대, 13.56MHz일 수 있다.
다른 일 예로, 제1 근거리 무선 통신은 NFC이고, 제2 근거리 무선 통신은 MST일 수도 있다.
또 다른 일 예로, 제1 근거리 무선 통신 및 제2 근거리 무선 통신은 각각 NFC, RFID 통신, 블루투스 통신, UWB(Ultra Wideband) 통신, MST 통신, 애플페이 통신, 구글페이 통신 중 어느 하나에 대응될 수도 있다.
제2 안테나(320)와 제3 안테나(330) 사이의 이격 거리가 최소 1 mm 이상이 유지되도록 인쇄 회로 기판(360)에 해당 안테나의 패턴이 배치될 수 있다. 제2 안테나(320)와 제3 안테나(330)의 사이의 이격 거리에 대한 편차가 소정 제1 기준치 이하가 유지되도록 제2 안테나(320) 및 제3 안테나(330)가 인쇄 회로 기판(360)에 배치될 수 있다.
또한, 제1 안테나(310)와 제2 안테나(320) 사이의 이격 거리는 최소 0.5 mm 이상이 유지되도록 인쇄 회로 기판(360)에 해당 안테나의 패턴이 배치될 수 있다. 제1 안테나(310)와 제2 안테나(320)의 사이의 이격 거리에 대한 편차가 소정 제2 기준치 이하가 유지되도록 제1 안테나(310) 및 제2 안테나(320)가 인쇄 회로 기판(360)에 배치될 수 있다.
일 예로, 제1 안테나(310)는 인쇄 회로 기판(360)의 양면에 각각 패턴 인쇄될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(360)에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄된 패턴이 상호 도통될 수 있다. 이를 통해, 제1 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도가 향상될 수 있다.
다른 일 예로, 제2 안테나(320)는 인쇄 회로 기판(360)의 양면에 각각 패턴 인쇄될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(360)에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄된 패턴이 상호 도통될 수 있다. 이를 통해, 제2 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도가 향상될 수 있다.
또 다른 일 예로, 제3 안테나(330)는 인쇄 회로 기판(360)의 양면에 각각 패턴 인쇄될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(360)에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄된 패턴이 상호 도통될 수 있다. 이를 통해, 제3 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도가 향상될 수 있다.
또 다른 일 예로, 제1 안테나(310), 제2 안테나(320), 제3 안테나(330) 중 적어도 하나의 안테나가 인쇄 회로 기판(360)의 양면에 각각 패턴 인쇄될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(360)에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄된 해당 안테나 패턴이 상호 도통될 수 있다. 이를 통해, 해당 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도가 향상될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 안테나(310)는 소정 내직경을 가지는 원형 패턴으로 인쇄 회로 기판(360)에 인쇄될 수 있으며, 제1 연결 단자는 내직경 외부에 배치될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하다.
이상에서 설명된 무선전력송신기의 송신코일(도 5의 610) 및/또는 무선전력수신기의 수신코일(도 6의 810)은 이하에서 설명되는 무선충전코일로 지칭될 수 있다.
이하에서는 품질계수를 향상시킬 수 있는 최적 설계가 가능한 무선충전코일모듈을 설명한다.
도 7은 실시예에 따른 무선충전코일모듈을 도시한 평면도이고, 도 8은 도 7의 A 영역을 도시한 확대도이며, 도 9는 도 7의 B 영역을 도시한 확대도이다. 또한, 도 10은 도 7에 도시된 무선충전코일모듈에서 X-Y라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 7 내지 도 10을 참고하면, 실시예에 따른 무선충전코일모듈(900)은 필름(901)을 포함할 수 있다. 필름(901)은 무선충전코일(902)을 형성하기 위한 기판으로 작용할 수 있다. 또한, 필름(901)은 무선충전코일(902)을 보호하고 지지할 수 있다. 필름(901)은 두께가 얇고 유연한(flexible) 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 필름(901)은 PI(polyimide)나 PET(Polyethylene terephthalate)일 수 있다. 필름(901)은 무선충전코일(902) 위쪽 또는 아래쪽에 형성될 수 있다. 필름(901)은 무선충전코일(902) 위쪽과 아래에 모두 형성될 수 있다.
실시예에 따른 무선충전코일모듈(900)은 차폐재(907)를 포함할 수 있다. 차폐재(907)는 무선충전코일(902)의 전자기장을 차폐시킬 수 있다. 차폐재(907)는 예컨대, 페라이트(ferrite) 재질 또는 리본(Ribbon) 재질을 포함하여 이루어질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 차폐재(907)는 무선충전코일(902)을 지지할 수 있다. 차폐재(907)의 면적은 무선충전코일(902)의 면적과 같거나 클 수 있다.
차폐재(907)는 필름(901)의 아래에 배치될 수 있다. 차폐재(907)는 접착재(미도시)를 이용하여 필름(901)에 부착될 수 있다. 접착재가 매우 얇기 때문에 차폐재(907)는 필름(901)의 하면에 접촉되는 것으로 간주될 수 있다. 접착재는 방열 성능과 절연 특성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다.
실시예에 따른 무선충전코일모듈(900)은 방열재(909)를 포함할 수 있다. 방열재(909)는 차폐재(907)의 아래에 배치될 수 있다. 방열재(909)는 접착재(미도시)를 이용하여 차폐재(907)에 부착될 수 있다. 방열재(909)는 차폐재(907)의 하면과 접촉될 수 있다. 방열재(909)는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 방열재(909)는 구리(Cu) 을 포함하여 이루어질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도시되지 않았지만, 하나 이상의 방열재(909)는 차폐재(907) 내부에 배치될 수도 있다. 이러한 경우, 방열재(909)는 플레이트 형상을 가지거나 방열 특성이 우수한 미립자(particles)나 비드(beads)일 수 있다.
도시되지 않았지만, 하나 이상의 차폐재(970)는 방열재(909) 내부에 배치될 수 있다.
방열재(909)는 무선충전코일(902)과 차폐재(907)를 지지할 수 있다. 방열재(909)는 무선충전코일(902)에서 발생된 열을 외부로 방출시킬 수 있다. 방열재(909)의 두께가 두꺼울수록 방열 성능이 우수하지만, 두께에 비례하여 무선충전코일모듈(900)의 부피가 커지므로, 방열재(909)의 두께에 대한 최적화가 요구된다. 예컨대, 방열재(909)의 두께는 차폐재(907)의 두께에 비해 2배 내지 5배 두꺼울 수 있다.
방열재(909)는 무선충전코일모듈(900)의 발열 상태에 따라 선택적으로 채택될 수 있다. 예컨대, 무선충전코일모듈(900)의 발열이 발생되지 않는 경우, 방열재(909)는 생략될 수 있다.
실시예에 따른 무선충전코일모듈(900)은 무선충전코일(902)을 포함할 수 있다. 무선충전코일(902)은 무선전력송신기로부터의 무선전력을 수신하기 위한 부재로서, 예컨대 도 6에 도시된 제1 안테나(810)일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
실시예에서, 무선충전코일(902)은 권선부(903)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 무선충전코일(902)은 권선부(903)에 의해 둘러싸인 중공부(906)를 포함할 수 있다. 권선부(903)는 필름(901)의 상면에 배치될 수 있다. 도시되지 않았지만, 권선부(903)가 직접 차폐재(907)의 상면에 배치될 수도 있다.
권선부(903)의 일측, 즉 중공부(906)에서 권선부(903)의 내측에 인접한 영역에 제1 단자(905a)가 배치될 수 있다. 권선부(903)의 타측, 즉 권선부(903)의 외측에 인접한 영역에 제2 단자(905b)가 배치될 수 있다.
도시되지 않았지만, 무선충전코일(902)은 중공부(906)에 인접한 제1 단자(905a)에 연결되어 코일패턴(904)을 가로질러 코일패턴(904)의 외측으로 연장되는 연결부재를 포함할 수 있다. 코일패턴(904)의 외측으로 연장된 연결부재는 제2 단자(905b)에 인접하여 배치되는 연결단자에 연결될 수 있다. 연결부재와 코일패턴(904) 사이의 전기적으로 쇼트를 방지하기 위해 연결부재와 코일패턴(904) 사이에 절연층이 배치될 수 있다. 연결부재는 코일패턴(904)과 동일한 금속 재질로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
예컨대, 권선부(903)의 일측은 제1 단자(905a)에 연결되고, 권선부(903)의 타측은 제2 단자(905b)에 연결될 수 있다. 권선부(903)는 복수 회 권선될 수 있다. 권선부(903)의 권선 방향은 시계 방향 또는 반시계 방향일 수 있다. 권선부(903), 제1 단자(905a) 및 제2 단자(905b)는 일체형으로 형성될 수 있다. 권선부(903), 제1 단자(905a) 및 제2 단자(905b)은 금속 재질로 이루어질 수 있다. 또는 제1 및 제2 단자(905a, 905b)가 권선부(903)와 별개로 형성된 후, 권선부(903)에 본딩 공정에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 및 제2 단자(905a, 905b)는 전원을 공급하는 회로부에 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 단자(905a, 905b)에 교류전압이 인가되는 경우, 중공부(906)를 기준으로 주기적으로 시계방향 또는 반시계 방향으로 코일패턴(904)에 전류가 흐를 수 있다.
실시예에서, 권선부(903)의 코일은 스플릿(split) 구조를 가질 수 있다. 즉, 권선부(903)의 코일은 개구(921c, opening)에 의해 제1-1 도선(921a)과 제1-2 도선(921b)으로 분할(또는 분리)될 수 있다. 개구(921c)는 슬릿(slit), 틈(crevice), 홀(hole), 구멍 등으로 지칭될 수 있다. 제1-1 도선(921a)는 제1 스플릿으로 지칭되고, 제1-2 도선(921b) 은 제2 스플릿으로 지칭될 수 있다.
스플릿 구조를 갖지 않는 경우 권선부(903)의 코일의 코일 선폭이나 직경은 2δ를 초과할 수 있다. 여기서, δ는 수학식 3으로 나타낸 표피깊이일 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
μ는 투자율을 나타내며, σ는 도전율을 나타내며, f는 동작주파수를 나타낼 수 있다.
예컨대, 실시예에 따른 무선충전코일(902)이 128kHz의 동작주파수(f)에서 구동되는 경우, 표피깊이(δ)는 185 마이크로 미터일 수 있다.
권선부(903)의 코일의 코일 선폭이나 직경이 2δ를 초과하는 경우 표피효과로 인한 저항성분(Ys) 및/또는 근접효과로 인한 저항성분(Yp)이 증가되는 문제가 있다. 즉, 권선부(903)의 코일의 코일 선폭이나 직경이 2δ를 초과하는 경우 도 1a에 도시한 바와 같이, 권선부(903)의 코일의 중심영역으로 전류가 흐르지 않게 되고 이는 곧 저항성분(Ys)의 증가로 이어진다. 아울러, 권선부(903)의 코일이 2δ를 초과하는 경우 도 1b에 도시한 바와 같이, 서로 인접하는 코일에서 서로 마주보는 면에 근접하여 전류가 흐르지 않게 되고 이는 곧 저항성분(Yp)의 증가로 이어질 수 있다.
따라서, 실시예에서는 권선부(903)의 코일을 스플릿 구조로 하여 그 코일의 도선(921a, 921b) 선폭이나 직경을2δ 이하가 되도록 하여, 표피효과로 인한 저항성분(Ys) 및/또는 근접효과로 인한 저항성분(Yp)를 줄일 수 있다. 저항성분(Ys) 및/또는 근접효과로 인한 저항성분(Yp)가 줄어듦에 따라 교류저항(Rac)도 줄고, 이에 따라 품질계수(Q)가 증대되어 충전효율이 향상될 수 있다.
한편, 권선부(903)의 코일이 하나의 개구(921c)에 의해 2개의 도선(921a, 921b)으로 분할되어 각 도선(921a, 921b)의 선폭이나 직경이 2δ이하가 되더라도 권선부(903)의 내측으로부터 권선부(903)의 외측을 향하는 방향을 따라 권선부(903)의 코일 길이, 구체적으로 2개의 도선(921a, 921b)이 증가될 수 있다. 권선부(903)의 코일 길이(l)가 증가하는 경우, 수학식 4에 나타낸 바와 같이, 직류저항(Rdc)가 증가된다.
[수학식 4]
Figure pat00004
ρ는 저항률을 나타내고, l은 코일의 길이를 나타내며, S는 코일의 단면적을 나타낸다.
수학식 4로부터, 직류저항(Rdc)의 증가를 억제하기 위해서는 권선부(903)의 내측으로부터 권선부(903)의 외측을 향하는 방향을 따라 권선부(903)의 2개의 도선(921a, 921b)의 단면적(S)이 증가되어야 한다.
따라서, 실시예에서, 권선부(903)의 내측으로부터 권선부(903)의 외측을 향하는 방향을 따라 권선부(903)의 코일의 선폭이나 직경은 커질 수 있다. 즉, 권선부(903)의 내측으로부터 권선부(903)의 외측을 향하는 방향을 따라 권선부(903)의 2개의 도선(921a, 921b)의 선폭이나 직경은 커질 수 있다.
권선부(903)의 내측으로부터 권선부(903)의 외측을 향하는 방향을 따라 가면서 권선부(903)의 2개의 도선(921a, 921b)의 선폭이나 직경이 커지는 경우, 권선부(903)의 내측으로부터 권선부(903)의 외측 사이의 특정 지점부터 권선부(903)의 2개의 도선(921a, 921b)의 선폭이나 직경이 2δ를 초과하여 다시 표피효과로 인한 저항성분(Ys) 및/또는 근접효과로 인한 저항성분(Yp)이 증가되는 문제가 발생된다. 특정 지점은 특정 지점은 권선부(903)의 도선(921a, 921b)의 선폭이나 직경이 2δ를 초과하는 지점일 수 있다.
도 7 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 실시예는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 해당 특정 지점부터 권선부(903)의 외측 사이의 권선부(903)의 코일은 또 다른 스플릿 구조를 가질 수 있다. 즉, 권선부(903)의 내측과 특정 지점 사이에 위치된 권선부(903)의 코일은 제1 스플릿 구조를 가지고, 특정 지점과 권선부(903)의 외측 사이에 위치된 권선부(903)의 코일은 제2 스플릿 구조를 가질 수 있다. 제1 스플릿 구조에서는 권선부(903)의 코일이 하나의 개구(921c)에 의해 제1-1 도선(921a)과 제1-2 도선(921b)으로 분할될 수 있다. 제2 스플릿 구조에서는 2개의 개구(922d, 922e)에 의해 제2-1 도선(922a), 제2-2 도선(922b) 및 제2-3 도선(922c)으로 분할될 수 있다.
특정 지점은 제1 스플릭 구조와 제2 스플릿 구조를 이어주거나 연결시켜주기 위한 영역으로서, 비분할영역(923)일 수 있다. 비분할영역(923)은 매개영역, 중간영역, 연결영역, 이음영역 등으로 지칭될 수 있다.
실시예에 따르면, 권선부(903)의 내측과 특정 지점 사이의 권선부(903)의 코일은 제1 스플릿 구조를 가지고, 특정 지점과 권선부(903)의 외측 사이의 권선부(903)의 코일은 제2 스플릿 구조를 가짐으로써, 특정 지점과 권선부(903)의 외측 사이의 권선부(903)의 코일의 도선의 선폭이나 직경 또한 2δ이하가 되어 표피효과로 인한 저항성분(Ys) 및/또는 근접효과로 인한 저항성분(Yp)을 줄여 교류저항(Rac)의 감소로 인해 품질계수(Q)가 향상될 수 있다.
권선부(903)는 나선형으로 권선된 제1 권선부(921)와 제2 권선부(922)를 포함할 수 있다. 제2 권선부(922)는 제1 권선부(921)를 둘러쌀 수 있다. 제1 권선부(921)의 권선 방향과 제2 권선부(922)의 권선 방향은 동일할 수 있다. 예컨대, 제1 권선부(921)의 권선 방향과 제2 권선부(922)의 권선 방향은 반시계 방향일 수 있다.
예컨대, 제1 권선부(921)는 m회 권선될 수 있다. 제1 권선부(921)의 일측은 제1 단자(905a)에 연결될 수 있다. 예컨대, 제2 권선부(922)는 n회 권선될 수 있다. 제2 권선부(922)의 일측은 제1 권선부의 타측에 연결되고, 제2 권선부(922)의 타측은 제2 단자(905b)에 연결될 수 있다. 예컨대, m이 n보다 클 수 있다. 즉 제1 권선부(921)가 제2 권선부(922)보다 더 많이 권선될 수 있다. 예컨대, 권선부(903)는 13턴(turns) 이하를 가질 수 있다. 예컨대, 제1 권선부(921)는 6턴을 가지고, 제2 권선부(922)는 6턴을 가질 수 있다. 예컨대, 제1 권선부(921)는 제9턴을 가지고, 제2 권선부(922)는 4턴을 가질 수 있다.
제1 권선부(921)는 제1 단자(905a)와 비분할영역(923) 사이의 제1 분할영역(930)에 위치되어 제1 스플릿 구조를 가질 수 있다. 제2 권선부(922)는 비분할영역(923)과 제2 단자(905b) 사이의 제2 분할영역(931)에 위치되어 제2 스플릿 구조를 가질 수 있다. 제1 권선부(921), 비분할영역(923) 및 제2 권선부(922)는 일체로 형성될 수 있다. 제1 단자(905a), 제1 권선부(921), 비분할영역(923), 제2 권선부(922) 및 제2 단자(905b)는 일체로 형성될 수 있다.
제1 권선부(921)는 하나의 개구(921c)에 의해 분할된 제1-1 도선(921a)와 제1-2 도선(921b)를 포함할 수 있다. 제1-1 도선(921a)와 제1-2 도선(921b)는 제1 단자(905a)에 공통으로 연결될 수 있다. 제1-1 도선(921a)와 제1-2 도선(921b)는 비분할영역(923)에 공통으로 연결될 수 있다.
제2 권선부(922)는 2개의 개구(922d, 922e)에 의해 분할된 제2-1 도선(922a), 제2-2 도선(922b) 및 제2-3 도선(922c)를 포함할 수 있다. 제1 개구(922d)에 의해 제2-1 도선(922a) 및 제2-2 도선(922b)로 분할되고, 제2 개구(922e)에 의해 제2-2 도선(922b) 및 제2-3 도선(922c)로 분할될 수 있다. 제2-1 도선(922a), 제2-2 도선(922b) 및 제2-3 도선(922c)은 비분할영역(923)에 공통으로 연결될 수 있다. 제2-1 도선(922a), 제2-2 도선(922b) 및 제2-3 도선(922c)은 제2 단자(905b)에 공통으로 연결될 수 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 제1 분할영역(930)은 제1 단자(905a)와 비분할영역(923) 사이에서 권선되는 제1 권선부(921)의 제1 스플릭 구조에 의해 형성된 영역일 수 있다. 제2 분할영역(931)은 비분할영역(923)과 제2 단자(905b) 사이에서 권선되는 제2 권선부(922)의 제2 스플릿 구조에 의해 형성된 영역일 수 있다. 즉, 제1 분할영역(930)에서 제1 권선부(921)의 코일은 하나의 개구(921c)에 의해 분할된 제1-1 도선(921a)과 제1-2 도선(921b)이 m회 권선될 수 있다. 제1-1 도선(921a)과 제1-2 도선(921b)의 일측은 제1 단자(905a)에 공통 연결되고 타측은 비분할영역(923)에 공통 연결될 수 있다. 제2 분할영역(931)에서 제2 권선부(922)의 코일은 제1 개구(922d)와 제2 개구(922e)에 의해 분할된 제2-1 도선(922a), 제2-2 도선(922b) 및 제2-3 도선(922c)이 n회 권선될 수 있다. 제2-1 도선(922a), 제2-2 도선(922b) 및 제2-3 도선(922c)은 비분할영역(923)에 공통 연결되고 타측은 제2 단자(905b)에 공통 연결될 수 있다.
제1 권선부(921)의 코일의 선폭(W1)은 제1-1 도선(921a)의 선폭(w11), 제1-2 도선(921b)의 선폭(w12) 및 제1-1 도선(921a)과 제1-2 도선(921b) 사이의 간격(d1)의 합일 수 있다. 제1-1 도선(921a)과 제1-2 도선(921b)의 간격(d1)은 개구(921c)의 폭일 수 있다. 제1-1 도선(921a)의 선폭(w11)과 제1-2 도선(921b)의 선폭(w12)은 동일할 수 있다. 제1-1 도선(921a)의 선폭(w11)과 제1-2 도선(921b)의 선폭(w12)은 제1-1 도선(921a)과 제1-2 도선(921b) 사이의 간격(d1)보다 클 수 있다.
제2 권선부(922)의 코일의 선폭(W2)은 제2-1 도선(922a)의 선폭(w21), 제2-2 도선(922b)의 선폭(w22), 제2-3 도선(922c)의 선폭(w23), 제2-1 도선(922a)과 제2-2 도선(922b) 사이의 간격(d21)와 제2-2 도선(922b)과 제2-3 도선(922c) 사이의 간격(d22)의 합일 수 있다. 제2-1 도선(922a), 제2-2 도선(922b) 및 제2-3 도선(922c) 중 하나의 도선의 선폭은 다른 도선의 선폭과 상이할 수 있다. 예컨대, 제2-2 도선(922b)의 선폭(w22)은 제2-1 도선(922a)의 선폭(w21) 또는 제2-2 도선(922b)의 선폭(w23)보다 작을 수 있다.
제2 권선부(922)의 코일의 선폭(W2)은 제1 권선부(921)의 코일의 선폭(W1)보다 클 수 있다. 제1 권선부(921)의 제1-1 도선(921a) 또는 제1-2 도선(921b)의 선폭(w11, w12)은 제2 권선부(922)의 제2-1 도선(922a), 제2-2 도선(922b) 또는 제2-3 도선(922c)의 선폭(w21, w22, w23)보다 클 수 있다. 예컨대, 제1 권선부(921)의 제1-1 도선(921a) 또는 제1-2 도선(921b)의 선폭(w11, w12)은 250 마이크로 미터 내지 380 마이크로 미터일 수 있다. 예컨대, 제2 권선부(922)의 제2-1 도선(922a), 제2-2 도선(922b) 또는 제2-3 도선(922c)의 선폭(w21, w22, w23)은 200 마이크로 미터 내지 250 마이크로 미터일 수 있다. 제1 권선부(921)의 제1-1 도선(921a)과 제1-2 도선(921b) 사이의 간격(d1)은 제2 권선부(922)의 제2-1 도선(922a)과 제2-2 도선(922b) 사이의 간격(d21) 또는 제2-2 도선(922b)과 제2-3 도선(922c) 사이의 간격(d22)과 동일할 수 있다. 제1 권선부(921)의 제1-1 도선(921a)과 제1-2 도선(921b) 사이의 간격(d1) 및 제2 권선부(922)의 제2-1 도선(922a)과 제2-2 도선(922b) 사이의 간격(d21) 또는 제2-2 도선(922b)과 제2-3 도선(922c) 사이의 간격(d22) 각각은 180 마이크로 미터일 수 있다.
비분할영역(923)은 제1 권선부(921)의 제1-1 도선(921a)과 제1-2 도선(921b)과 연결되는 제1 도체영역(923a), 제2 권선부(922)의 제2-1 도선(922a), 제2-2 도선(922b) 및 제2-3 도선(922c)과 연결되는 제3 도체영역(923c) 및 제1 도체영역(923a)와 제3 도체영역(923c) 사이에 배치되는 제2 도체영역(923b)를 포함할 수 있다. 제1 도체영역(923a), 제2 도체영역(923b) 및 제3 도체영역(923c)은 일체로 형성될 수 있다.
제1 도체영역(923a)의 폭은 제1 권선부(921)의 코일의 선폭(W1)과 동일할 수 있다. 제3 도체영역(923c)의 폭은 제2 권선부(922)의 코일의 선폭(W2)과 동일할 수 있다. 제2 도체영역(923b)의 폭은 코일의 길이 방향을 따라 가변될 수 있다. 즉, 제2 도체영역(923b)의 폭은 제1 도체영역(923a)에서 제3 도체영역(923c)을 향하는 방향을 따라 커질 수 있다.
비분할영역(923)은 제1 스플릿 구조를 갖는 제1 권선부(921)와 제2 스플릿 구조를 갖는 제2 권선부(922)를 이어주기 위해 제1 권선부(921)와 제2 권선부(922) 사이에 배치될 수 있다.
비분할영역(923)의 폭이 적어도 제1 권선부(921)의 코일의 선폭(W1)과 같거나 크므로, 비분할영역(923)의 폭은 2δ를 초과하게 되어 수학식 2에 나타낸 바와 같이 표피효과로 인한 저항성분(Ys)와 근접효과로 인한 저항성분(Yp)이 증가될 수 있다. 또한, 비분할영역(923)의 길이(L)도 커지는 경우, 수학식 4에 나타낸 바와 같이, 직류저항(Rdc)이 커질 수 있다. 따라서, 비분할영역(923)의 폭이 2δ를 초과하고 비분할영역(923)의 길이(L)가 커지는 경우 교류저항(Rac)가 증가되어 품질계수가 감소될 수 있다.
실시예에서, 비분할영역(923)의 길이(L)를 줄여 직류저항(Rdc)를 줄일 수 있다. 예컨대, 비분할영역(923)의 길이(L)는 370 마이크로 미터 이하일 수 있다.
비분할영역(923)은 제1 분할영역(930)과 제2 분할영역(931) 사이에 배치될 수 있다. 제1 단자(905a)는 제1 분할영역(930)의 일측, 예컨대 권선부(903)의 내측에 배치되고, 제2 단자(905b)는 제2 분할영역(931)의 일측, 예컨대 권선부(903)의 외측에 배치될 수 있다.
비분할영역(923), 제1 단자(905a) 또는 제2 단자(905b)의 폭은 제1 권선부(921)의 코일의 선폭(W1)이나 제2 권선부(922)의 코일의 선폭(W2)보다 크므로, 2δ를 초과할 수 있다. 권선부(903)의 중심(910)과 제2 단자(905b)를 통과하는 제1 가상의 직선(935)과 권선부(903)의 중심(910)과 비분할영역(923)을 통과하는 제2 가상의 직선(937)이 정의될 수 있다. 제1 가상의 직선(935)은 제2 단자(905b)의 중심을 통과할 수 있다. 제2 가상의 직선(937)은 비분할영역(923)의 중심, 구체적으로 제2 도체영역(923b)의 중심을 통과할 수 있다. 제1 가상의 직선(935)과 제2 가상의 직선(937)은 실체가 아닌 가상으로 정의된 라인일 수 있다.
제1 단자(905a)나 제2 단자(905b)가 제2 가상의 직선(937) 상에 위치되는 경우, 제1 가상의 직선(935) 상에 위치된 제1 단자(905a)와 제2 단자(905b)의 서로 마주보는 면에 근접하여 전류가 흐르지 않게 되어 근접효과로 인한 저항성분(Yp)가 증가될 수 있다. 아울러, 제1 단자(905a) 및/또는 제2 단자(905b)와 비분할영역(923)이 제2 가상의 직선(937) 상에 위치되는 경우, 제2 가상의 직선(937) 상에 위치된 제1 단자(905a) 및/또는 제2 단자(905b)와 비분할영역(923)의 서로 마주보는 면에 근접하여 전류가 흐르지 않게 되어 근접효과로 인한 저항성분(Yp)가 증가될 수 있다.
실시예에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제1 단자(905a)가 제1 가상의 직선(935) 상에 위치되지 않게 하거나 제1 단자(905a) 및/또는 제2 단자(905b)가 제2 가상의 직선(937) 상에 위치되지 않게 할 수 있다. 즉, 제1 단자(905a)가 제1 가상의 직선(935)과 중첩되지 않을 수 있다. 제1 단자(905a) 및/또는 제2 단자(905b)가 제2 가상의 직선(937)과 중첩되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 단자(905a)는 제1 가상의 직선(935)과 중첩되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 단자(905a)는 제2 가상의 직선(937)과 중첩되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 단자(905a)는 제1 가상의 직선(935)과 제2 가상의 직선(937)과 중첩되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제2 단자(905b)는 제2 가상의 직선(937)과 중첩되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 단자(905a)와 제2 단자(905b)는 제2 가상의 직선(937)과 중첩되지 않을 수 있다.
예컨대, 제1 단자(905a)는 제1 가상의 직선(935)의 왼측에 배치되고, 비분할영역(923)은 제1 가상의 직선(935)의 오른측에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 단자(905a)와 제2 단자(905b)는 제2 가상의 직선(937)의 왼측에 배치되고, 제1 단자(905a)는 제1 가상이 직선의 왼측에 배치될 수 있다.
제1 단자(905a)나 비분할영역(923)은 제1 가상의 직선(935) 상을 제외한 영역, 즉 중첩되지 않는 영역에 위치될 수 있다. 제1 단자(905a)나 제2 단자(905b)는 제2 가상의 직선(937) 상을 제외한 영역, 즉 중첩되지 않는 영역에 위치될 수 있다. 아울러, 권선부(903)의 중심(910)과 제1 단자(905a)를 통과하는 제3 가상의 직선(미도시)이 정의되는 경우, 제2 단자(905b)나 비분할영역(923)은 제3 가상의 직선 상을 제외한 영역, 즉 중첩되지 않는 영역에 위치될 수 있다.
실시예에 따르면, 제1 단자(905a)가 권선부(903)의 중심(910)과 제2 단자(905b)를 통과하는 제1 가상의 직선(935)이나 권선부(903)의 중심(910)과 비분할영역(923)을 통과하는 제2 가상의 직선(937)과 중첩되지 않거나 제2 단자(905b)가 제2 가상의 직선(937)과 중첩되지 않음으로써, 제1 단자(905a), 비분할영역(923), 제2 단자(905b) 사이에 발생되는 근접효과로 인한 저항성분(Yp)을 제거하여 교류전류를 줄여 품질계수를 높일 수 있다.
이상에서는 제1 가상의 직선(935)과 제2 가상의 직선(937)은 제2 단자(905b)의 특정 지점이나 비분할영역(923)의 특정 지점을 통과하는 것으로 설명되었다. 이와 달리, 제2 단자(905b)나 비분할영역(923)의 사이즈를 이용하여 제1 단자(905a)와 제2 단자(905b) 또는 비분할영역(923) 간의 중첩 관계에 대한 발명도 가능하고, 이하에서 이에 대해 설명한다.
도 11은 제1 단자, 제2 단자 및 비분할영역의 위치 관계를 도시한다.
도 11에 도시한 바와 같이, 권선부(903)의 중심(910)과 제1 단자(905a)의 양단이 이루는 제1 부채꼴영역(925), 권선부(903)의 중심(910)과 제2 단자(905b)의 양단이 이루는 제2 부채꼴영역(926) 및 권선부(903)의 중심(910)과 비분할영역(923)의 양단이 이루는 제3 부채꼴영역(927)이 정의될 수 있다.
제1 부채꼴영역(925)은 권선부(903)의 중심(910)과 제1 단자(905a)를 통과하는 가상의 선의 집합 영역을 의미할 수 있다.
제2 부채꼴영역(926)은 권선부(903)의 중심(910)과 제2 단자(905b)를 통과하는 가상의 선의 집합 영역을 의미할 수 있다.
제3 부채꼴영역(927)은 권선부(903)의 중심(910)과 비분할영역(923)을 통과하는 가상의 선의 집합 영역을 의미할 수 있다.
제1 단자(905a)의 양단에서 제1 단은 제1 분할영역(930)의 제1 권선부(921)의 제1-1 도선(921a)과 제1-2 도선(921b)과 연결되고 제2 단은 제1 단의 반대편에 위치될 수 있다. 제2 단자(905b)의 양단에서 제1 단은 제2 분할영역(931)의 제2 권선부(922)의 제2-1 도선(922a), 제2-2 도선(922b) 및 제2-3 도선(922c)과 연결되고 제2 단은 제1 단의 반대편에 위치될 수 있다. 비분할영역(923)의 양단에서 제1 단은 비분할영역(923)의 제1 도체영역(923a)의 일측으로서 제1 분할영역(930)의 제1-1 도선(921a)과 제1-2 도선(921b)과 연결되고, 제2 단은 비분할영역(923)의 제3 도체영역(923c)의 일측으로서 제2 분할영역(931)의 제2-1 도선(922a), 제2-2 도선(922b) 및 제2-3 도선(922c)과 연결될 수 있다.
제1 부채꼴영역(925)은 권선부(903)의 중심(910)과 제1 단자(905a)의 제1 단을 통과하는 가상의 직선과 권선부(903)의 중심(910)과 제1 단자(905a)의 제2 단을 통과하는 또 다른 가상의 직선에 의해 형성된 영역일 수 있다. 제2 부채꼴영역(926)은 권선부(903)의 중심(910)과 제2 단자(905b)의 제1 단을 통과하는 가상의 직선과 권선부(903)의 중심(910)과 제2 단자(905b)의 제2 단을 통과하는 또 다른 가상의 직선에 의해 형성된 영역일 수 있다. 제3 부채꼴영역(927)은 권선부(903)의 중심(910)과 비분할영역(923)의 제1 단을 통과하는 가상의 직선과 권선부(903)의 중심(910)과 비분할영역(923)의 제2 단을 통과하는 또 다른 가상의 직선에 의해 형성된 영역일 수 있다.
제1 단자(905a)가 포함된 제1 부채꼴영역(925)은 제2 단자(905b)가 포함된 제2 부채꼴영역(926)과 중첩되지 않을 수 있다. 제1 부채꼴영역(925)과 제2 부채꼴영역(926)이 중첩되지 않음으로써, 제1 단자(905a)와 제2 단자(905b) 또한 중첩되지 않게 되어, 제1 단자(905a)와 제2 단자(905b) 사이에 발생되는 근접효과로 인한 저항성분(Yp)을 제거하거나 최소화하여 교류저항(Rac)을 줄여 품질계수(Q)를 향상시킬 수 있다.
제1 단자(905a)가 포함된 제1 부채꼴영역(925)은 비분할영역(923)이 포함된 제3 부채꼴영역(927)과 중첩되지 않을 수 있다. 제1 부채꼴영역(925)과 제3 부채꼴영역(927)이 중첩되지 않음으로써, 제1 단자(905a)와 비분할영역(923) 또한 중첩되지 않게 되어, 제1 단자(905a)와 비분할영역(923) 사이에 발생되는 근접효과로 인한 저항성분(Yp)을 제거하거나 최소화하여 교류저항(Rac)을 줄여 품질계수(Q)를 향상시킬 수 있다.
제2 단자(905b)가 포함된 제2 부채꼴영역(926)은 비분할영역(923)이 포함된 제3 부채꼴영역(927)과 중첩되지 않을 수 있다. 제2 부채꼴영역(926)과 제3 부채꼴영역(927)이 중첩되지 않음으로써, 제2 단자(905b)와 비분할영역(923) 또한 중첩되지 않게 되어, 제2 단자(905b)와 비분할영역(923) 사이에 발생되는 근접효과로 인한 저항성분(Yp)을 제거하거나 최소화하여 교류저항(Rac)을 줄여 품질계수(Q)를 향상시킬 수 있다.
제1 단자(905a)가 포함된 제1 부채꼴영역(925), 제2 단자(905b)가 포함된 제2 부채꼴영역(926) 및 비분할영역(923)이 포함된 제3 부채꼴영역(927)은 중첩되지 않을 수 있다. 제1 부채꼴영역(925), 제2 부채꼴영역(926) 및 제3 부채꼴영역(927)이 중첩도지 않음으로서, 제1 단자(905a), 제2 단자(905b) 및 비분할영역(923) 또한 중첩되지 않을 수 있다. 이에 따라, 제1 단자(905a), 제2 단자(905b) 및 비분할영역(923) 사이에 발생되는 근접효과로 인한 저항성분(Yp)을 제거하거나 최소화하여 교류저항(Rac)을 줄여 품질계수(Q)를 향상시킬 수 있다.
한편, 실시예 따른 전자기기는 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 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 실시예에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 모바일 디바이스 기기(이하, "디바이스"라 칭함.)라면 족하고, 단말 또는 디바이스라는 용어는 혼용하여 사용될 수 있다. 다른 일 실시예에 따른 무선전력수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 전자기기의 분해 사시도이다.
이하의 도 12에 대한 설명에서 누락된 기술적 사항은 무선전력수신기(도 6의 800)로부터 변형이 가능하므로, 도 6으로부터 용이하게 이해될 수 있다.
도 12를 참조하면, 실시예에 따른 전자기기(1000)는 커버(1150), 커버의 일측에 배치되는 무선충전코일모듈(1105) 및 무선충전코일모듈(1105)의 일측에 배치되는 배터리(1170)을 포함할 수 있다.
도시되지 않았지만, 커버(1150)와 대응되는 또 다른 커버가 구비되어, 이들이 서로 체결될 수 있다. 도시되지 않았지만, 실시예에 따른 전자기기(1000)는 소정의 동작을 수행하기 위한 적어도 하나 이상의 전자 부품으로 구성된 적어도 하나 이상의 회로를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나 이상의 회로는 기판에 실장될 수 있다. 이러한 경우, 적어도 하나 이상의 회로는 배터리(1170)에 대면되는 기판의 반대면 상에 실장되어, 배터리(1170)의 발열에 영향을 받지 않게 된다. 커버(1150)와 또 다른 커버가 체결됨으로써, 이들 내부에 구비되는 무선충전코일모듈(1105), 배터리(1170) 및/또는 적어도 하나 이상의 회로가 보호될 수 있다.
무선충전코일모듈(1105)에 의해 예컨대, 무선전력송신기로부터 전력을 무선으로 입력받아 배터리(1170)에 충전될 수 있다. 아울러, 배터리(1170)의 전원에 의해 적어도 하나 이상의 회로가 구동되어 해당 전자기기(1000)의 다양한 기능이 수행될 수 있다.
무선충전코일모듈(1105)은 기판(1110), 제1 코일(1120), 제2 코일(1130), 차폐재(1140) 및 방열재(1160)를 포함한다. 실시예에 따른 전자기기(1000)는 이상에 설명된 구성 요소 중 일부가 생략되거나 다른 기능을 갖는 구성 요소가 더 추가될 수도 있다.
예컨대, 제1 코일(1120)과 제2 코일(1130)은 기판(1110) 상에 배치되고, 차폐재(1140)은 기판(1110)의 아래에 배치될 수 있다. 방열재(1160)은 차폐재(1140)의 아래에 배치될 수 있다. 아울러, 배터리(1160)가 방열재(1160)의 아래에 배치될 수 있다.
예컨대, 무선충전코일모듈(1105)의 방열이 용이한 경우, 방열재(1160)가 생략될 수도 있다.
구체적으로, 기판(1110)는 제1 코일(1120)과 제2 코일(1130)을 지지할 수 있다. 기판(1110)는 단층 구조로 이루어질 수 있으며, 다층 구조로 이루어질 수도 있다. 여기서, 기판(1110)는 PCB(Printed Circuit Board), FPCB(Flexible PCB) 및 필름(film)을 포함할 수 있다.
이러한 기판(1110)는 적어도 하나 이상의 슬릿(slit, 1117)과 적어도 하나의 브릿지(bridge, 1115)를 포함할 수 있다. 슬릿은 개구, 틈, 홀(hole) 또는 구멍으로 지칭될 수 있다.
적어도 하나 이상의 슬릿(1117)에 의해 기판(1110)의 내부 영역과 외부 영역으로 구분될 수 있다. 이러한 경우, 제1 코일(1120)은 기판(1110)의 내부 영역에 배치되고, 제2 코일(1130)은 기판(1110)의 외부 영역에 배치될 수 있다. 적어도 하나 이상의 슬릿(1117)은 제1 코일(1120)의 둘레를 따라 기판(1110)에 형성될 수 있다.
브릿지(1115)는 기판(1110)의 일부로서, 슬릿(1117) 사이에 브릿지(1115)가 위치될 수 있다. 슬릿(1117)은 다양한 형상 예컨대 타원형 또는 다각형을 가질 수 있다.
제1 코일(1120)은 예컨대, 상술한 실시예(도 7 내지 도 11)에서 설명된 무선충전코일패턴(904)일 수 있다. 제2 코일(1130)은 NFC나 MST일 수 있다. 다른 예로서, 제2 코일(1130)은 NFC이고 추가로 또 다른 코일이 기판(1110) 상에 배치될 수도 있다. 제2 코일(1130)은 제1 코일(1120)의 외측에 배치된다. 제2 코일(1130)은 제1 코일(1120)을 둘러쌀 수 있다.
차폐재(1140)는 제1 코일(1120)과 제2 코일(1130)을 격리시킬 수 있다. 차폐재(1140)는 제1 코일(1120)과 제2 코일(1130)을 무선 전력 수신 장치의 다른 구성들로부터 격리시킬 수 있다.
차폐재(1140)는 제1 차폐재(1141)와 제2 차폐재(1145)를 포함할 수 있다.
제1 차폐재(1141)은 제2 코일(1130)의 전자기장을 차폐시키기 위해 제공되는 것으로서, 적어도 제2 코일(1130)의 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다. 제2 차폐재(1145)는 제1 코일(1120)의 전자기장을 차폐시키기 위해 제공되는 것으로서, 적어도 제1 코일(1120)의 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다. 제2 차폐재(1145)는 기판(1110)과 제1 차폐재(1141) 사이에 배치될 수 있다. 제1 차폐재(1141)는 제2 차폐재(1145), 기판(1110), 제1 코일(1120) 및 제2 코일(1130)을 지지할 수 있다. 제2 차폐재(1145)는 기판(1110)에서 제1 코일(1120)을 지지할 수 있다.
이러한 제2 차폐재(1145)는 제1 차폐재(1141) 상에 적층된다.
제1 차폐재(1141)와 제2 차폐재(1145)는 서로 다른 물질적 특성을 가질 수 있다. 여기서, 제1 차폐재(1141)와 제2 차폐재(1145)는 서로 다른 투자율(permeability; μ)을 가질 수 있다. 제1 차폐재(1141)의 투자율이 제2 코일(1130)의 공진 주파수 대역에서 유지될 수 있다. 이를 통해, 제2 코일(1130)의 공진 주파수 대역에서, 제1 차폐재(1141)의 손실율이 억제될 수 있다. 또한 제2 차폐재(1145)의 투자율이 제1 코일(1120)의 공진 주파수 대역에서, 유지될 수 있다. 이를 통해, 제1 코일(1120)의 공진 주파수 대역에서 제2 차폐재(1145)의 손실율이 억제될 수 있다.
차폐재(1140)는 페라이트(ferrite) 재질을 포함하여 이루어질 수 있다. 즉 차폐재(1140)는 금속 분말들과 수지 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 금속 분말들은 연자성계 금속 분말들, 알루미늄(Al), 메탈 실리콘(metal silicon) 및 산화철(FeO; Fe3O4; Fe2O3) 등을 포함할 수 있다. 또한 수지 물질은 열가소성 수지, 예컨대 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin Elastomer)를 포함할 수 있다 제1 차폐재(1141)의 금속 분말들과 제2 차폐재(1145)의 금속 분말들은 서로 다른 종류로 이루어질 수 있다. 한편, 제1 차폐재(1141)의 금속 분말들과 제2 차폐재(1145)의 금속 분말들은 동일한 종류로 이루어질 수 있다. 다만, 제1 차폐재(1141)에서 금속 분말들의 중량비와 제2 차폐재(1145)에서 금속 분말들의 중량비가 다를 수 있다. 또는 제1 차폐재(1141)에서 금속 분말들의 혼합비와 제2 차폐재(1145)에서 금속 분말들의 혼합비가 다를 수 있다. 게다가, 제1 차폐재(1141)와 제2 차폐재(1145)는 동일한 두께를 가질 수 있으며, 서로 상이한 두께를 가질 수도 있다.
도시 하지 않았지면, 실시예에 따라 제1 차폐재(1141)와 제2 차폐재(1145)가 동일 물질로 일체로 형성될 수 있다.
도시 하지 않았지만, 실시예에 따라 제1 차폐재(1141)가 구멍을 가지고, 제1 차폐재(1141)의 구멍 내에 제2 차폐재(1145)가 배치될 수 있다.
방열재(1160)이 차폐재(1140)의 아래에 배치될 수 있다. 방열재(1160)는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 방열재(1160)는 구리(Cu)로 이루어질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
방열재(1160)의 적어도 하나 이상의 영역은 방열 통로를 위해 커버(1150)에 체결될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.
900: 무선충전코일모듈
901: 필름
902: 무선충전코일
903, 921, 922: 권선부
905a, 905b: 단자
906: 중공부
907: 차폐재
909: 방열재
910: 중심
921a, 921b, 922a, 922b, 922c: 도선
921c, 922d, 922e: 개구
923: 비분할영역
923a, 923b, 923c: 도체영역
925, 926, 927: 부채꼴영역
930, 931: 분할영역
935, 937: 가상의 직선
1000: 전자기기
1105: 무선충전코일모듈
1110: 기판
1115: 브릿지
1117: 슬릿
1120, 1130: 코일
1140, 1141, 1145: 차폐재
1150: 커버
1160: 방열재

Claims (42)

  1. 제1 단자;
    상기 제1 단자와 연결되고, 제1 분할영역을 포함하는 권선부; 및
    상기 권선부와 연결되는 제2 단자를 포함하고,
    상기 제1 단자는 상기 권선부의 중심과 상기 제2 단자를 통과하는 가상의 직선과 중첩되지 않는 무선충전코일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 권선부는 제2 분할영역과, 상기 제1 분할영역과 상기 제2 분할영역 사이에 비분할영역을 포함하는 무선충전코일.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 단자 또는 상기 제2 단자 중 적어도 하나는 상기 권선부의 중심과 상기 비분할영역을 통과하는 가상의 직선과 중첩되지 않는 무선충전코일.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 분할영역은 2개의 도선으로 분할되는 무선충전코일.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 분할영역은 3개의 도선으로 분할되는 무선충전코일.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 분할영역의 상기 2개의 도선은 상기 제1 단자와 공통으로 연결되고,
    상기 제1 분할영역의 상기 2개의 도선은 상기 비분할영역에 공통으로 연결되고,
    상기 제2 분할영역의 상기 3개의 도선은 상기 비분할영역에 공통으로 연결되며,
    상기 제2 분할영역의 상기 3개의 도선은 상기 제2 단자에 공통으로 연결되는 무선충전코일.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 분할영역의 상기 3개의 도선 중 하나의 도선의 선 폭은 다른 도선의 선 폭과 상이한 무선충전코일.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 분할영역의 도선의 선 폭은 상기 제2 분할영역의 도선의 선 폭보다 큰 무선충전코일.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 분할영역의 도선의 선 폭은 250 마이크로 미터 내지 380 마이크로 미터인 무선충전코일.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 분할영역의 도선의 선 폭은 200 마이크로 미터 내지 250 마이크로 미터인 무선충전코일.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 제1 분할영역의 도선의 선 간격은 상기 제2 분할영역의 도선의 선 간격과 동일한 무선충전코일.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 분할영역의 도선의 선 간격과 상기 제2 분할영역의 도선의 선 간격은 180 마이크로 미터인 무선충전코일.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 비분할영역의 길이는 370 마이크로 미터 이하인 무선충전코일.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 비분할영역은 상기 제1 분할영역과 연결되는 제1 도체영역과, 상기 제2 분할영역과 연결되는 제3 도체영역과, 제1 도체영역과 제3 도체영역 사이에 배치되는 제2 도체영역을 포함하는 무선충전코일.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 도체영역의 폭은 상기 제1 도체영역의 폭보다 큰 무선충전코일.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 도체영역의 폭은 상기 제1 분할영역의 코일의 선 폭과 동일하고,
    상기 제2 도체영역의 폭은 상기 제1 도체영역에서 상기 제3 도체영역을 향하는 방향을 따라 커지며,
    상기 제3 도체영역의 폭은 상기 제2 분할영역의 코일의 선 폭과 동일한 무선충전코일.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 권선부는,
    상기 제1 분할영역에서 권선된 제1 권선부와, 상기 제2 분할영역에서 권선된 제2 권선부를 포함하고,
    상기 제1 권선부는 제1 스플릿 구조를 가지고,
    상기 제2 권선부는 상기 제2 스플릿 구조와 상이한 제2 스플릿 구조를 갖는 무선충전코일.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 스플릿 구조에서 분할된 도선 개수는 상기 제1 스플릿 구조에서 분할된 도선 개수보다 많은 무선충전코일.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 권선부의 중심에서 상기 권선부의 외측을 향하는 방향을 따라 권선되는 코일의 선 폭은 커지는 무선충전코일.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단자는 상기 권선부의 내측에 위치하는 무선충전코일.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단자는 상기 권선부의 외측에 위치하는 무선충전코일.
  22. 제1 단자;
    상기 제1 단자와 연결되고, 제1 분할영역을 포함하는 권선부; 및
    상기 권선부와 연결되는 제2 단자를 포함하고,
    상기 권선부의 중심과 상기 제1 단자의 양단이 이루는 제1 부채꼴영역과 상기 권선부의 중심과 상기 제2 단자의 양단이 이루는 제2 부채꼴영역은 중첩되지 않은 무선충전코일.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 권선부는 제2 분할영역과, 상기 제1 분할영역과 상기 제2 분할영역 사이에 비분할영역을 포함하는 무선충전코일.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 권선부의 중심과 상기 비분할영역의 양단이 이루는 제3 부채꼴영역은 상기 제1 부채꼴영역 또는 상기 제2 부채꼴영역 중 적어도 하나는 중첩되지 않는 무선충전코일.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 제1 분할영역은 2개의 도선으로 분할되는 무선충전코일.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제2 분할영역은 3개의 도선으로 분할되는 무선충전코일.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제1 분할영역의 상기 2개의 도선은 상기 제1 단자와 공통으로 연결되고,
    상기 제1 분할영역의 상기 2개의 도선은 상기 비분할영역에 공통으로 연결되고,
    상기 제2 분할영역의 상기 3개의 도선은 상기 비분할영역에 공통으로 연결되며,
    상기 제2 분할영역의 상기 3개의 도선은 상기 제2 단자에 공통으로 연결되는 무선충전코일.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 제2 분할영역의 상기 3개의 도선 중 하나의 도선의 선 폭은 다른 도선의 선 폭과 상이한 무선충전코일.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 제1 분할영역의 도선의 선 폭은 상기 제2 분할영역의 도선의 선 폭보다 큰 무선충전코일.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 제1 분할영역의 도선의 선 폭은 250 마이크로 미터 내지 380 마이크로 미터인 무선충전코일.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 제2 분할영역의 도선의 선 폭은 200 마이크로 미터 내지 250 마이크로 미터인 무선충전코일.
  32. 제26항에 있어서,
    상기 제1 분할영역의 도선의 선 간격은 상기 제2 분할영역의 도선의 선 간격과 동일한 무선충전코일.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 제1 분할영역의 도선의 선 간격과 상기 제2 분할영역의 도선의 선 간격은 180 마이크로 미터인 무선충전코일.
  34. 제23항에 있어서,
    상기 비분할영역의 길이는 370 마이크로 미터 이하인 무선충전코일.
  35. 제23항에 있어서,
    상기 비분할영역은 상기 제1 분할영역과 연결되는 제1 도체영역과, 상기 제2 분할영역과 연결되는 제3 도체영역과, 제1 도체영역과 제3 도체영역 사이에 배치되는 제2 도체영역을 포함하는 무선충전코일.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 제2 도체영역의 폭은 상기 제1 도체영역의 폭보다 큰 무선충전코일.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 제1 도체영역의 폭은 상기 제1 분할영역의 코일의 선 폭과 동일하고,
    상기 제2 도체영역의 폭은 상기 제1 도체영역에서 상기 제3 도체영역을 향하는 방향을 따라 커지며,
    상기 제3 도체영역의 폭은 상기 제2 분할영역의 코일의 선 폭과 동일한 무선충전코일.
  38. 제22항에 있어서,
    상기 권선부는,
    상기 제1 분할영역에서 권선된 제1 권선부와, 상기 제2 분할영역에서 권선된 제2 권선부를 포함하고,
    상기 제1 권선부는 제1 스플릿 구조를 가지고,
    상기 제2 권선부는 상기 제2 스플릿 구조와 상이한 제2 스플릿 구조를 갖는 무선충전코일.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 제2 스플릿 구조에서 분할된 도선 개수는 상기 제1 스플릿 구조에서 분할된 도선 개수보다 많은 무선충전코일.
  40. 제22항에 있어서,
    상기 권선부의 중심에서 상기 권선부의 외측을 향하는 방향을 따라 권선되는 코일의 선 폭은 커지는 무선충전코일.
  41. 제22항에 있어서,
    상기 제1 단자는 상기 권선부의 내측에 위치하는 무선충전코일.
  42. 제22항에 있어서,
    상기 제2 단자는 상기 권선부의 외측에 위치하는 무선충전코일.
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