KR20220090138A - 무선충전장치 - Google Patents

Abstract

무선충전장치가 개시된다. 상기 무선충전장치는 제1수평방향으로 소정 간격을 두고 마련되고 상기 전자장치가 놓이는 복수의 안착부를 가지는 베이스케이스 및 상기 베이스케이스에 착탈 가능하게 체결되고, 상기 전자장치를 충전하는 전송코일을 가진 복수의 홀더케이스를 포함한다. 상기 베이스케이스는 상기 안착부에 상기 제1수평방향에 대해 수직인 제2수평방향을 따라 배열된 복수의 제1체결부를 포함하며, 상기 홀더케이스는 상기 제2수평방향의 선택된 위치에 체결될 수 있도록 상기 복수의 제1체결부 중 일부에 상호 체결되는 제2체결부를 포함한다.

Description

무선충전장치{Wireless Charging Device}

본 발명은 전자장치 안착 시 유동을 최소화하여 안정적으로 받치고 전자장치의 종류에 따라 충전 코일 위치를 조절할 수 있는 무선충전장치에 관한 것이다.

종래의 멀티유선충전장치는 각각의 휴대폰에 케이블을 수동으로 체결하는 방식으로 사용자가 실수로 휴대폰의 외관에 스크래치 발생시킬 수 있다. 특히, 휴대폰 제조 공정에서 배터리 내구성을 테스트하기 위해 대량의 휴대폰들을 충전을 할 경우 작업 능력이 저하되어 생산성이 떨어지고, 외부 노출된 케이블이 많아서 미관상 좋지 않다.

종래의 무선충전장치는 대부분 한 대의 휴대폰을 안착하는 구조이며, 멀티 충전이 가능한 제품의 경우 최대 3개의 휴대폰을 수평으로 나란히 안착시켜 동시에 충전할 수 있다. 종래의 멀티 무선충전장치는 수평으로 안착시키기 때문에 점유면적이 넓고 충전 가능한 휴대폰의 수가 제한적이다. 따라서, 다양한 종류의 휴대폰의 제조 과정에서 사용하는 대량의 휴대폰을 충전하기에는 적합하지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은, 제조비가 저렴하면서도 수신코일의 위치가 다른 다양한 종류의 전자장치들에 대응하여 편리하게 충전할 수 있는 무선충전장치를 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 전자장치를 무선으로 충전하는 무선충전장치가 제공된다. 무선충전장치는 제1수평방향으로 소정 간격을 두고 마련되고 상기 전자장치가 놓이는 복수의 안착부를 가지는 베이스케이스 및 상기 베이스케이스에 착탈 가능하게 체결되고, 상기 전자장치를 무선 충전하는 전송코일을 가진 복수의 홀더케이스를 포함한다. 상기 베이스케이스는 상기 안착부에 상기 제1수평방향에 대해 수직인 제2수평방향을 따라 배열된 복수의 제1체결부를 포함하며, 상기 홀더케이스는 상기 제2수평방향의 선택된 위치에 체결될 수 있도록 상기 복수의 제1체결부 중 일부에 상호 체결되는 제2체결부를 포함한다.

상기 제1체결부와 상기 제2체결부 중 하나는 소정의 간격으로 배열된 복수의 후크를 포함하고, 상기 제1체결부와 제2체결부 중 다른 하나는 상기 복수의 후크 중 적어도 하나에 걸리는 후크걸림부를 포함할 수 있다.

상기 제1체결부와 제2체결부 중 다른 하나는 상기 복수의 후크 중 적어도 하나가 통과하는 후크통과공을 가진 체결바닥부를 포함하며, 상기 후크걸림부는 상기 체결바닥부로부터 상향 돌출될 수 있다.

상기 베이스케이스는 상부의 충전공간부와 하부의 하부공간부를 포함하며, 상기 복수의 후크는 상기 충전공간부의 바닥부에 마련될 수 있다.

상기 바닥부는 상기 복수의 후크 각각에 인접하게 상기 충전공간부와 상기 하부공간부를 연통시키는 복수의 연통부를 포함할 수 있다.

상기 홀더케이스는 상기 베이스케이스에 대해 90도 이상 경사지게 마련될 수 있다.

상기 홀더케이스는 상기 전자장치의 제1면을 지지하고, 상기 안착부는 상기 전자장치의 측면을 지지하도록 상기 제1체결부를 사이에 두고 다른 높이로 마련된 제1지지부 및 제2지지부를 포함할 수 있다.

상기 안착부는 상기 제1지지부의 내측에 인접하게 마련된 제3지지부 및 상기 제2지지부의 외측에 인접하게 마련된 제4지지부를 포함하며, 상기 제3지지부는 상기 제1지지부보다 낮고, 상기 제4지지부는 상기 제2지지부보다 높을 수 있다.

상기 베이스케이스 및 상기 홀더케이스는 사출 금형에 의해 제작되어 조립될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 무선충전장치는 수직으로 대량의 전자장치들을 세워 충전함으로써 충전장치의 점유면적을 줄일 수 있고, 전자장치들을 무선충전장치에 거치할 때 수평면에 대하여 수직 방향으로 경사를 적용하여 안정적으로 받쳐지도록 하고, 전자장치들 간의 간격을 확보하여 충전 시에 발생하는 열을 용이하게 방출할 수 있다.

또한, 본 발명의 무선충전장치는 전자장치의 크기에 맞춰 무선충전장치의 전송코일의 위치 조절이 가능하도록 하여 대부분의 전자장치의 수신코일과 무선충전장치의 전송코일의 중심 편차가 5mm 이내가 되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 무선충전장치는 각 부품을 사출 금형을 통해 대량으로 제작할 수 있어 제조비용을 절감할 수 있다.

충전회로가 마련된 홀더케이스는 기초 부품인 베이스케이스와 쉽게 결합 및 해체가 가능하도록 후크 조립 구조를 적용함으로써, 제조라인에서 휴대폰을 대량으로 충전하는 공간 및 작업 효율성을 향상시키고, 투자 비용을 절감시킬 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 실시예에 따른 무선충전장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 2의 무선충전장치와 연동되는 전자장치의 전력수신모듈의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 무선충전장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 무선충전장치를 분해하여 나타낸 도면이다.
도 6은 충전을 위해 도 4의 무선충전장치에 전자장치가 안착된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 베이스케이스를 위에서 본 도면이다.
도 8은 도 7의 A-A선을 따라 절취한 단면도이다.
도 9는 도 7의 B부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 10은 베이스케이스를 아래에서 본 도면이다.
도 11은 도 10의 C부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 12는 홀더케이스를 나타내는 사시도이다.
도 13은 홀더케이스를 분해하여 나타낸 사시도이다.
도 14는 도 4의 D-D선을 따라 절취한 무선충전장치의 단면도이다.
도 15는 도 14의 무선충전장치의 E부분을 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 16은 베이스케이스에 홀더케이스가 체결된 상태를 부분 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 17은 전자장치의 수신코일의 다양한 중심위치의 수신코일을 나타내는 도면이다.
도 18은 홀더케이스의 전송코일과 전자장치의 수신코일의 매칭 상태를 나타내는 도면이다.
도 19는 베이스케이스의 제1체결부에 대해 홀더케이스의 제2체결부를 2단계 이동시킨 상태를 나타내는 도면이다.
도 20은 베이스케이스의 제1체결부에 대해 홀더케이스의 제2체결부를 7단계 이동시킨 상태를 나타내는 도면이다.
도 21은 제2실시예에 따른 무선충전장치에 전자장치를 안착시키는 제1예를 나타내는 도면이다
도 22는 제2실시예에 따른 무선충전장치에 전자장치를 안착시키는 제2예를 나타내는 도면이다.
도 23은 다수의 홀더케이스를 일괄적으로 묶어서 베이스케이스에 체결하는 스텝 툴을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 도면에서 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 구성요소를 지칭하며, 도면에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되어 있을 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.

본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 '상부', '하부', '좌측', '우측', '내측', '외측', '내면', '외면', '전방', '후방' 등의 용어는 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이에 의해 각 구성요소의 형상이나 위치가 제한되는 것은 아니다.

본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 전송코일(12)을 가진 무선충전장치(1), 및 송출된 전력을 수신하는 수신코일(22)을 가진 전자장치(2)로 구성될 수 있다. 전자장치(2)는 무선충전장치(1)의 전송코일(12)에서 송출하는 전력을 무선으로 수신하는 수신코일(22)이 마련된 전력수신모듈(20)과 수신한 전력을 저장하는 배터리(30)를 포함할 수 있다.

일 예로, 무선충전장치(1)는 통상적으로 데스크나 탁자 위 등에서 놓여서 사용될 수 있다. 무선충전장치(1)는 간편하고 안정적으로 고정 및 거치할 수 있는 거치대 형태로 제공될 수 있다.

일 예로, 전자장치(2)는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전자 태그, 조명 장치, 리모트 콘트롤러 등을 포함하며, 이에 한정되지 않는다.

일 예로, 무선충전장치(1)와 전력수신모듈(20)은 무선 전력뿐만 아니라 전송에 사용되는 동작주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선충전장치(1)와 전자장치(2)는 무선 전력 전송에 사용되는 동작주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.

도 2는 실시예에 따른 무선충전장치(1)의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2를 참조하면 무선충전장치(1)는 전력변환부(11), 전송코일 또는 공진회로(resonant circuit)(12), 제1제어부(13), 제1통신부(14), 및 LED(15)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 무선충전장치(1)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전력변환부(11)는 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(11)는 공급된 전력을 무선 송신용 전력으로 변환할 수 있다.

전송코일(12)은 전력 전송을 위해 특정 동작주파수를 생성하여 송출한다. 전송코일(12)은 도전라인이 복수 회 감겨진 또는 인쇄된 코일로 구현될 수 있다.

제1제어부(13)는 제1통신부(14)를 통해 수신한 전자장치(2)의 제2통신부(25)에서 보낸 전자장치(2)의 상태정보를 기초로 전력변환부(11)를 제어할 수 있다. 상태정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 어플리케이션을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 제1제어부(13)는 무선충전장치(1)의 상태정보를 기초로 LED(15)를 제어할 수 있다. 무선충전장치(1)의 상태정보는 충전진행 유무, 충전대상 유무 등을 포함할 수 있다. 제1제어부(13)는 무선충전장치(1)가 충전진행 중인 경우 청색LED, 충전 완료된 경우 녹색LED, 충전이 진행되지 않는 경우 적색LED를 점등시키고, 충전대상이 없는 경우 LED를 오프(OFF)시킬 수 있다.

제1제어부(13)는 제어프로그램을 실행하는 적어도 하나의 범용 프로세서를 포함하며, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit), AP(application processor), 또는 마이크로프로세서(microprocessor)로 구현될 수 있다.

제1통신부(14)는 전자장치(2)의 제2통신부(25)로부터 전자장치(2)의 상태정보를 수신하거나 무선충전장치(1)의 상태정보를 전자장치(2)에 전달할 수 있다.

제1통신부(14)는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(13)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 않는다.

제1통신부(14)는 전자장치(2)와의 무선통신을 위한 제1안테나모듈(141)을 포함할 수 있다. 일 예로, 무선충전장치(1)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 전자장치(2)와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 전자장치(2)의 상태정보를 획득할 수 있다.

또한, 무선충전장치(1)는 전송코일(12)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 전송코일(12)을 통해 전자장치(2)의 전력수신모듈(20)과 전자장치(2)의 상태정보를 교환할 수도 있다.

무선충전장치(1)와 전력수신모듈(20)은 각각 제1 및 제2안테나모듈(도 2의 141, 도 3의 241)를 이용하여 인밴드 통신뿐만 아니라 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. LED(15)는 제1제어부(13)에 의해 온 또는 오프 제어될 수 있다. LED(15)는 단일 또는 다른 색의 복수 LED로 구현될 수 있다. 단일 LED는 지속적인 점등, 점멸 점등, 오프 등으로 무선충전장치(1)의 상태를 표시할 수 있다. 다른 색의 복수 LED는 LED의 컬러에 의해 상태를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 적색LED는 충전대상이 놓여 있으나 전송코일(12)과 수신코일(21)의 불일치에 의한 충전이 진행되지 않는 상태를 나타내고, 청색LED는 원활하게 충전이 진행되고 있는 상태를 나타내고, 녹색LED는 전자장치(2)의 배터리(30)가 충전이 완료된 상태를 나타낼 수 있다.

도 3은 도 2의 무선충전장치(1)와 연동되는 전자장치(2)의 전력수신모듈(20)의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 전력수신모듈(20)은 수신코일(21), 정류부(22), DC-DC 컨버터(DC/DC Converter, 23), 제2통신부(24), 제2제어부(25) 및 센서(26)를 포함하여 구성될 수 있다.

수신코일(21)은 전송코일(12)이 방출하는 자기장에 대해 유도 기전력을 생성하여 무선충전장치(1)의 전송코일(12)로부터 전력을 수신할 수 있다. 수신코일(21)은 도전라인이 복수 회 감겨진 또는 인쇄된 코일로 구현될 수 있다.

수신코일(21)을 통해 수신되는 AC 전력은 정류부(22)에 전달할 수 있다.

정류부(22)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 DC-DC 컨버터(23)에 전송할 수 있다.

DC-DC 컨버터(23)는 정류부(22)가 출력한 DC 전력의 세기를 배터리(도 1의 30) 또는 전자장치(2)의 부하에 의해 요구되는 특정 세기로 변환할 수 있다.

제2통신부(24)는 무선충전장치(1)와의 무선통신을 위한 제2안테나모듈(241)을 포함할 수 있다. 제2통신부(24)는 제2안테나모듈(241)을 이용하여 인밴드 통신 또는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다.

제2제어부(25)는 측정된 정류부(22)의 출력 DC전압의 세기를 소정 기준치와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 패킷을 생성하여 제2통신부(24)에 전송할 수 있다. 여기서, 제2통신부(24)는 생성된 패킷을 수신코일(21) 또는 자체적으로 무선충전장치(1)에 전송될 수 있다. 또한, 제2제어부(25)는 정류부(22)의 출력 DC전압의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 제2통신부(24)를 통해 무선충전장치(1)에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.

센서(26)는 정류부(22)의 출력 DC전압의 세기를 측정하고, 이를 제2제어부(25)에 제공할 수 있다. 또는, 센서(26)는 무선 전력 수신에 따라 수신코일(21)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 제2제어부(25)에 전송할 수도 있다. 일 예로, 센서(25)는 전자장치(2)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 제2제어부(25)에 제공할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 무선충전장치(1)를 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4의 무선충전장치(1)를 분해하여 나타낸 도면이고, 도 6은 충전을 위해 도 4의 무선충전장치(1)에 전자장치(2)가 안착된 상태를 나타낸 도면이다.

도 4 및 5를 참조하면, 무선충전장치(1)는 베이스케이스(17) 및 복수의 홀더케이스(18)를 포함한다.

베이스케이스(17)는 제1수평방향(H1)으로 소정 간격을 두고 구획된 10개의 충전구역(1710)을 가진다. 충전구역(1710)은 10개로 한정되지 않는다. 충전구역(1710)의 바닥에는 홀더케이스(18)를 체결하는 제1체결부(1740)가 마련되어 있다. 충전구역(1710)과 충전구역(1710) 사이에는 구획벽(1720)이 마련되어 있다. 구획벽(1720)은 베이스케이스(17)에 체결되는 홀더케이스(18)가 안정적으로 지지될 수 있게 한다. 베이스케이스(17)에 대한 상세한 구조는 후술한다.

홀더케이스(18)는 판상의 박스 형상으로 하단부에 베이스케이스(17)의 제1체결부(1740)에 착탈 가능하도록 제2체결부(184)가 마련되어 있다. 홀더케이스(18)는 베이스케이스(17)의 충전구역(1710) 마다 설치된다. 홀더케이스(18)는 베이스케이스(17)에 대해 소정 각도, 예를 들면 도면에서 바닥으로부터 제2수평방향으로 90도 이상, 예를 들면 100~110도, 바람직하게는 105도의 경사져 있다. 경사각도가 110도를 초과하면, 대량 생산라인에서 무선충전장치들(1)의 점유 면적이 증가할 수 있다. 반대로, 경사각도가 100도 미만이면 전자장치인 전자장치(2)가 작은 진동에도 홀더케이스(18)로부터 이탈할 수 있다.

홀더케이스(18)는 충전구역(1710)과 충전구역(1710) 사이를 구획하는 구획벽(1720)을 따라 마련된다. 홀더케이스(18)의 전송코일(12)은 전자장치(2)가 접촉 지지되는 접촉면(1811)에 배치된다. 홀더케이스(18)는 전송코일(12)이 노출될 수 있도록 개방된 코일개구(12)를 포함한다. 만일, 전송코일(12)가 노출시키지 않고 커버에 의해 가려진 경우, 홀더케이스(18)의 외측에는 전송코일(12)의 위치에 대응하여 충전영역이 표시될 수 있다. 홀더케이스(18)의 상세한 구조는 후술한다.

도 6을 참조하면, 전자장치인 전자장치(2)는 충전을 위해 베이스케이스(17)의 각 충전구역(1710)에 안착된다. 전자장치인 전자장치(2)는 제1면(후면)에 마련된 수신코일(도 3의 21)이 복수의 충전구역(1710)에 각각 설치된 복수의 홀더케이스(18)의 접촉면(1811)에 마련된 전송코일(12)에 대향하도록 지지된다. 이때, 전자장치(2)는 기울어져 있는 홀더케이스(18)에 의해 자연적으로 접촉될 수 있다.

이하 도 7 내지 11을 참조하여 베이스케이스(17)의 구조를 설명한다.

도 7은 베이스케이스(17)를 위에서 본 도면이고, 도 8은 도 7의 A-A선을 따라 절취한 베이스케이스(17)의 단면도이고, 도 9는 도 7의 B부분을 확대하여 나타낸 도면이고, 도 10은 베이스케이스(1)를 아래에서 본 도면이고, 도 11은 도 10의 C부분을 확대하여 나타낸 도면이다.

도 7 내지 9에 나타낸 바와 같이, 베이스케이스(17)는 직사각형 형상의 베이스본체(170)를 포함한다.

베이스본체(170)는 좌측 선단에 착탈 결합되는 장식대(1701)을 포함한다. 장식대(1701)는 하단부에 적어도 하나의 체결돌기(1702)가 돌출되어 있다. 적어도 하나의 체결돌기(1702)는 베이스본체(170)의 선단 상부에 마련된 체결공(1703)에 끼움 결합된다. 장식대(1701)는 홀더케이스(18)에 지지된 전자장치(2)가 제1수평방향(H1)의 반대쪽으로 넘어져 이탈되는 것을 방지한다.

베이스본체(170)는 바닥부(1707)에 의해 상부에 충전공간부(1704)와 하부에 하부공간부(1705)가 마련된다. 충전공간부(1704)는 구획벽(1720)에 의해 복수의 충전구역(1710)으로 분할된다. 복수의 충전구역(1710)은 제1수평방향(H1)을 따라 나란히 배열된다. 복수의 충전구역(1710)은 전자장치들(2) 사이 공간에 발열을 낮출 공기가 순환되도록 충분한 공간으로 구획된다. 충전공간부(1704)와 하부공간부(1705)는 바닥부(1707)에 의해 구획된다. 바닥부(1707)는 충전공간부(1704)와 하부공간부(1705)를 연통하는 연통부(1706)를 포함한다.

복수의 충전구역(1710)은 각각 바닥에 제1수평방향(H1)에 수직인 제2수평방향(H2)을 따라 마련된 복수, 예를 들면 제1 내지 제10후크(1741~1750)를 포함한다. 연통부(1706)는 제1 내지 제10후크(1741~1750)의 주위에 하부공간부(1705)에 연통하는 제1 내지 제11연통부(도 11의 1761~1771)를 포함한다. 후크(1704)의 상세한 구조는 후술한다.

베이스본체(170)는 전자장치(2)의 측면을 지지하는 안착부(1730)를 포함한다. 안착부(1730)는 각 충전구역 내에 제1 내지 제10후크(1741~1750)를 사이에 두고 마련된 제1지지부(1731)와 제2지지부(1732)를 포함한다. 제1지지부(1731)와 제2지지부(1732)는 다양한 종류의 전자장치(2)를 수용할 수 있도록 파여진 홈의 형태를 가진다. 제1지지부(1731)는 제2지지부(1732)보다 높게 마련되어 전자장치(2)가 기울어진 상태로 놓일 수 있다.

베이스본체(170)는 전면 하단의 좌측 및 우측에 돌출된 제1 및 제2버팀대(1781, 1782)이 마련되어 있다. 따라서, 베이스본체(170)의 전면은 제1 및 제2버팀대(1781, 1782)에 의해 베이스본체(170)의 전면 하단부와 지지면 사이에 제1틈새(1783)가 마련된다. 베이스본체(170)의 후면 하단은 버팀대가 없고 일정한 높이의 선형상으로 이루어져 있기 때문에 베이스본체(170)는 기울진 상태로 지지면에 놓일 수 있다.

베이스본체(170)의 우측면은 제2버팀대(1782)에 의해 베이스본체(170)의 우측면 하단부와 지지면 사이에 경사진 제2틈새(1784)가 마련된다. 마찬가지로, 베이스본체(170)의 좌측면은 제1버팀대(1781)에 의해 베이스본체(170)의 좌측면 하단부와 지지면 사이에 제3틈새(미도시)가 마련된다.

연통부(1706)는 후크들(1741~1750)의 언더컷을 성형하기 위해 형성된다.

또한, 연통부(1706), 제1틈새 및 제2틈새(1783,1784), 그리고 제3틈새는 하부공간부(1705)를 외부와 연통시켜, 충전 중에 발생하는 열을 외부로 원활하게 방출하게 하는 공기순환통로가 된다.

도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 하부공간부(1705)는 바닥부(1707)에 의해 상부의 충전공간부(1704)와 구획된다. 바닥부(1707)에는 제1 내지 제10후크(1741~1750)에 인접하는 위치에 충전공간부(1704)와 하부공간부(1705)를 상호 연통시키는 제1 내지 제11연통부(1761-1771)가 마련되어 있다. 제1 내지 제10후크(1741~1750) 및 제1 내지 제11연통부(1761~1771)는 제2수평방향(H2)을 따라 정렬된 형태를 가진다. 중앙의 제5 내지 제7연통부(1765~1767)는 인접하는 중앙의 제4 내지 제7후크(도 9의 1744~1747) 사이 전체에 걸쳐 개방되고, 제1 내지 제4연통부(1761~1764)는 제1 내지 제4후크(도 9의 1741~1744)의 우측에 인접하게 형성되고, 제8 내지 제11연통부(1768~1771)는 제7 내지 제10후크(1747~1750)의 좌측에 인접하게 형성된다.

이하 도 12 및 도 13을 참조하여 홀더케이스(18)의 구조를 설명한다.

도 12는 홀더케이스(18)를 나타내는 사시도이고, 도 13은 홀더케이스(18)를 분해하여 나타낸 사시도이다.

도 12 및 13을 참조하면, 홀더케이스(18)는 홀더케이스 본체(180), 브리지(183), 제2체결부(184) 및 IF커넥터(185)를 포함한다.

홀더케이스 본체(180)는 도 13에 나타낸 바와 같이 상부케이스(1801), 하부케이스(1802) 및 상부케이스(1801)와 하부케이스(1802) 사이에 내장된 PCB(1803) 및 전송코일(12)을 포함한다.

상부케이스(1801)는 접촉면(1811)에 전송코일(12)이 위치하는 코일개구(1812)가 마련되어 있다.

브리지(183)는 제2체결부(184)를 배치하기 위해 홀더케이스 본체(180)의 하단으로부터 하향 돌출하도록 연장한다.

제2체결부(184)는 베이스케이스(17)의 제1체결부(1740)에 체결될 수 있다.

제2체결부(184)는 브리지(183)의 하단으로부터 접촉면(1811) 방향으로 연장하는 체결바닥부(1841), 체결바닥부(1841)에 마련된 적어도 하나의 후크통과공(1842), 및 적어도 하나의 후크통과공(1842)를 사이에 두고 체결바닥부(1841)의 좌우에서 돌출하는 한 쌍의 후크걸림부(1843)를 포함한다.

IF커넥터(185)는 홀더케이스 본체(180)의 좌측에 마련되고 PCB(1803)의 충전회로에 전력을 공급하는 커넥터이다. 일 예로, IF커넥터(185)는 s외부 파워어댑터로부터 USB Type-C와 같은 유선케이블이 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다.

이하 도 14 및 도 15를 참조하여, 베이스케이스(17)의 제1체결부(1740)와 홀더케이스(18)의 제2체결부(184)의 체결 구조를 설명한다.

도 14는 도 4의 D-D선을 따라 절취한 무선충전장치(1)의 단면도이고, 도 15는 도 14의 무선충전장치의 E부분을 확대하여 나타낸 사시도이고, 도 16은 베이스케이스(17)에 홀더케이스(18)가 체결된 상태를 부분 확대하여 나타낸 사시도이다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 제1체결부(1740)는 제1 내지 제 10후크(1741~1750)를 포함한다. 제1 내지 제 10후크(1741~1750)는 지지면(SF)에 대해 기울어진 상태로 배치되어 있다. 제1 내지 제3후크(1741~1743)는 각각 우측을 향해 돌출하는 하나의 물림턱(1752)을 포함한다. 제4 내지 제7후크(1744~1747)는 각각 좌측과 우측을 향해 돌출하는 한 쌍의 물림턱(1752)을 포함한다. 제8 내지 제10후크(1748~1750)는 각각 좌측을 향해 돌출하는 하나의 물림턱(1752)을 포함한다.

변형 실시예로서, 제1 내지 제10후크(1741~1750)는 모두 좌우 양측에 물림턱(1752)을 포함하도록 할 수도 있다.

제1 내지 제4후크(1741~1744)는 각각 4개의 후크통과공(1842)을 통과한다. 이때, 제1 및 제4후크(1741,1744)의 물림턱(1752)은 제2체결부(184)의 한 쌍의 후크걸림부(1843)에 각각 체결된다.

도 16을 참조하면, 홀더케이스(18)는 브리지(183)가 구획벽(1720)의 경사진 측벽(1721)에 면 접촉으로 지지되어 있다. 또한, 홀더케이스 본체(180)는 하단이 구획벽(1720)의 상단에 지지되어 있다. 이러한 지지구조는 충전을 위해 전자장치(2)를 거치시킬 때 발생하는 토크 하중을 안정적으로 받쳐줄 수 있다.

이하 도 17 내지 20를 참조하여, 전자장치(2)의 수신코일(21) 위치에 따라 홀더케이스(18)를 이동하여 체결하는 방법을 설명한다.

도 17은 전자장치(2)의 다양한 수신코일중심(211) 위치를 나타내는 도면이고, 도 18은 홀더케이스(18)의 전송코일(12)과 전자장치(2)의 수신코일(21)의 매칭 상태를 나타내는 도면이고, 도 19는 베이스케이스(17)의 제1체결부(1740)에 대해 홀더케이스(18)의 제2체결부(184)를 2단계 이동시킨 상태를 나타내는 도면이고, 도 20은 베이스케이스(17)의 제1체결부(1740)에 대해 홀더케이스(18)의 제2체결부(184)를 7단계 이동시킨 상태를 나타내는 도면이다.

도 17을 참조하면, 다양한 종류의 전자장치(2)의 수신코일중심(211)은 수신코일영역(21R) 내에서 길이방향의 중심선을 따라 7단계 범위 내에 배치되는 것으로 가정한다.

도 18을 참조하면, 베이스케이스(17)의 제1체결부(1740)에 대해 홀더케이스(18)의 제2체결부(184)를 1단계 체결상태에서, 홀더케이스(18)의 전송코일(12)과 전자장치(2)의 수신코일(12)의 중심이 상호 일치한 상태이다. 이때, 베이스케이스(17)의 제1 내지 제10후크(1741~1750)는 제1 및 제2버팀대(1781, 1782)에 의해 후크 경사선(L1)을 따라 기울어져 있고, 전자장치(2)는 제1지지부(1731)와 제2지지부(1732)의 높이 차이에 의해 전자장치 경사선(L2)을 따라 기울어져 있다. 따라서, 전송코일(12)은 홀더케이스(18)의 이동 체결에 의해 후크 경사선(L1)을 따라 이동할 수 있다.

만일, 후크 경사선(L1)과 전자장치 경사선(L2)의 각도가 동일하면, 전송코일(12)은 제2수평방향으로 전자장치(2)의 중심선을 따라 이동된다. 반면에, 후크 경사선(L1)과 전자장치 경사선(L2)의 각도 차가 있으면, 전송코일(12)은 그 차이만큼 전자장치 경사선(L2)으로부터 벗어나 이동된다. 따라서, 후크 경사선(L1)과 전자장치 경사선(L2)의 각도는 전자장치(2)의 종류에 따른 수신코일중심(211)의 위치 편차를 고려하여 설계될 수 있다. 또한, 전송코일(12)과 수신코일(12)의 중심 편차는 전력 전송 효율을 고려하여 5mm 이내를 만족하도록 한다.

도 18에서, 전송코일(12)의 이동 경로인 후크 경사선(L1)은 전자장치 경사선(L2) 상측에 위치하므로 수신코일(21)이 전자장치(2)의 중심선 상측에 위치되는 경우에 전송코일(12)과 수신코일(21)를 매칭시키기에 적합하다. 만일, 수신코일(21)이 전자장치(2)의 중심선 하측에 위치되는 경우에는 전송코일(12)을 후크 경사선(L1)을 따라 이동시키더라도 전송코일(12)과 수신코일(12)의 중심 편차가 확대된다. 이 경우, 전자장치(2)를 제2수평방향으로 180도 회전시켜 카메라영역(CR)이 제1지지부(1731) 방향으로 거치되도록 함으로써 전송코일(12)과 수신코일(12)의 중심을 매칭시킬 수 수 있다.

도 19를 참조하면, 전자장치(2)의 수신코일중심(211)이 도 17의 2단계 위치에 있으면, 홀더케이스(18)의 제2체결부(184)는 좌측으로 한 칸 이동되어 체결된다. 이때, 제2체결부(184)의 한 쌍의 후크걸림부(1843)는 제2후크(1742)와 제5후크(1745)의 물림턱(1752)에 각각 체결된다.

도 20을 참조하면, 전자장치(2)의 수신코일중심(211)이 도 17의 7단계 위치에 있으면, 홀더케이스(18)의 제2체결부(184)는 좌측으로 일곱 칸 이동되어 체결된다. 이때, 제2체결부(184)의 한 쌍의 후크걸림부(1843)는 제7후크(1747)와 제10후크(1750)의 물림턱(1752)에 각각 체결된다.

이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전장치(1)는 전자장치(2)의 다양한 수신코일중심(211) 위치에 대응하여 전송코일(12)의 위치를 간단하고 편리하게 조절할 수 있다. 특히, 무선충전장치(1)는 조립되는 베이스케이스(17) 및 홀더케이스(18)가 각각 개별적으로 대량으로 사출 성형할 수 있는 구조로 설계됨으로써 제조비용을 절감할 수 있다.

이하 도 21 및 도 22를 참조하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 무선충전장치(1)를 설명한다.

도 21은 제2실시예에 따른 무선충전장치(1)에 전자장치(2)를 안착시키는 제1예를 나타내는 도면이며, 도 22는 제2실시예에 따른 무선충전장치(1)에 전자장치(2)를 안착시키는 제2예를 나타내는 도면이다.

도 21을 참조하면, 베이스케이스(17)는 전자장치(2)를 안착시키는 제1지지부(1731)과 제2지지부(1732)외에 제3지지부(1733)와 제4지지부(1734)를 더 포함한다. 제3지지부(1733)는 제1지지부(1731)의 내측에 인접하게 제1지지부(1731)보다 낮은 높이를 가진다. 제4지지부(1734)는 제2지지부(1732)의 외측에 인접하게 제2지지부(1732)보다 높은 높이를 가진다.

도 21에서, 전자장치(2)는 제1지지부(1731)과 제2지지부(1732)에 지지되어 있다. 이때, 전송코일(12)의 이동 경로인 후크 경사선(L1)은 전자장치 경사선(L2) 상측에 위치하므로 수신코일(21)이 전자장치(2)의 중심선 상측에 위치되는 경우에 전송코일(12)과 수신코일(12)의 중심을 매칭시킬 수 수 있다.

도 22에서, 전자장치(2)는 제3지지부(1733)과 제4지지부(1734)에 지지되어 있다. 이때, 전송코일(12)의 이동 경로인 후크 경사선(L1)은 전자장치 경사선(L2) 하측에 위치하므로 수신코일(21)이 전자장치(2)의 중심선 하측에 위치되는 경우에 전송코일(12)과 수신코일(12)의 중심을 매칭시킬 수 수 있다.

변형 실시예로서, 베이스케이스(17)는 제1체결부로서 복수의 후크걸림부를 포함하고, 홀더케이스(18)는 제2체결부로서 적어도 하나의 후크를 포함할 수 있다.

도 23은 다수의 홀더케이스(18)를 일괄적으로 묶어서 베이스케이스(17)에 체결하는 스텝 툴(STEP TOOL, 40)을 나타내는 도면이다.

도 23을 참조하면, 스텝 툴(40)은 충전할 전자장치(2)의 기종이 변경되어 사전에 홀더케이스(18)의 위치를 변경하여 체결할 때 예컨대, 10개의 홀더케이스(18)를 하나씩 변경 체결하는 시간을 절약하기 위해 도입된 보조 도구이다. 하나의 스텝 툴(40)은 5개의 홀더케이스(18)를 묶어서 체결할 수 있으므로, 10개의 홀더케이스(18)가 체결되는 베이스케이스(17)는 2개의 스텝 툴(40)로 조립될 수 있다. 스텝 툴(40)은 5개의 홀더케이스(18)를 묶는 것으로 한정되지 않는다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

1: 무선충전장치
11: 전력변환부
12: 전송코일
13: 제1제어부
14: 제1통신부
16: LED
17: 베이스케이스
1710: 충전구역
1720: 구획벽
1730: 안착부
1740: 제1체결부
1741~1750: 제1 내지 제10후크
1752: 물림턱
18: 홀더케이스
180: 홀더케이스 본체
183: 브리지
184: 제2체결부
1841: 체결바닥부
1842: 후크통과공
1843: 후크걸림부
2: 전자장치
20: 전력수신모듈
21: 수신코일
30: 배터리
40: 스텝 툴

Claims (9)

1. 전자장치를 무선으로 충전하는 무선충전장치에 있어서,
   제1수평방향으로 소정 간격을 두고 마련되고 상기 전자장치가 놓이는 복수의 안착부를 가지는 베이스케이스; 및
   상기 베이스케이스에 착탈 가능하게 체결되고, 상기 전자장치를 충전하는 전송코일을 가진 복수의 홀더케이스를 포함하며,
   상기 베이스케이스는 상기 안착부에 상기 제1수평방향에 대해 수직인 제2수평방향을 따라 배열된 복수의 제1체결부를 포함하며,
   상기 홀더케이스는 상기 제2수평방향의 선택된 위치에 체결될 수 있도록 상기 복수의 제1체결부 중 일부에 상호 체결되는 제2체결부를 포함하는 무선충전장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1체결부와 상기 제2체결부 중 하나는 소정의 간격으로 배열된 복수의 후크를 포함하고,
   상기 제1체결부와 제2체결부 중 다른 하나는 상기 복수의 후크 중 적어도 하나에 걸리는 후크걸림부를 포함하는 무선충전장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1체결부와 제2체결부 중 다른 하나는 상기 복수의 후크 중 적어도 하나가 통과하는 후크통과공을 가진 체결바닥부를 포함하며,
   상기 후크걸림부는 상기 체결바닥부로부터 상향 돌출되는 무선충전장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 베이스케이스는 상부의 충전공간부와 하부의 하부공간부를 포함하며,
   상기 복수의 후크는 상기 충전공간부의 바닥부에 마련되는 무선충전장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 바닥부는 상기 복수의 후크 각각에 인접하게 상기 충전공간부와 상기 하부공간부를 연통시키는 복수의 연통부를 포함하는 무선충전장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 홀더케이스는 상기 베이스케이스에 대해 90도 이상 경사지게 마련되는 무선충전장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 홀더케이스는 상기 전자장치의 제1면을 지지하고,
   상기 안착부는 상기 전자장치의 측면을 지지하도록 상기 제1체결부를 사이에 두고 다른 높이로 마련된 제1지지부 및 제2지지부를 포함하는 무선충전장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 안착부는 상기 제1지지부의 내측에 인접하게 마련된 제3지지부 및 상기 제2지지부의 외측에 인접하게 마련된 제4지지부를 포함하며,
   상기 제3지지부는 상기 제1지지부보다 낮고,
   상기 제4지지부는 상기 제2지지부보다 높은 무선충전장치.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 베이스케이스 및 상기 홀더케이스는 사출 금형에 의해 제작되어 조립되는 무선충전장치.

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