KR20220123938A - 무선 전력 전송용 멀티 코일 - Google Patents

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Abstract

이 명세서는 무선 전력 전송용 멀티 코일에 관한 것이다. 이 명세서의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송용 멀티 코일은, 제1 코일; 및 제1 방향으로 제1 코일로부터 이격되어 제1 코일의 일부와 중첩하고 제1 코일과 같은 패턴을 갖는 제2 코일을 포함하고, 제1 코일은 제1 방향을 따라 제1 코일의 중심을 기준으로 나눈 제1 부분과 제2 부분을 포함하고, 제1 부분과 제2 부분은 제1 코일이 형성하는 평면과 수직인 제3 방향을 따라 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 제1 코일과 제2 코일을 포함하는 멀티 코일은 다층 PCB로 제조되고, 제1 부분과 제2 부분은 다층 PCB에서 서로 다른 레이어에 형성될 수 있다.

Description

무선 전력 전송용 멀티 코일 {Multiple coils for transmitting power wirelessly}
이 명세서는 무선으로 전력을 전송하기 위한 멀티 코일에 관한 것이다.
통신 및 정보 처리 기술이 발달함에 따라 스마트 폰이나 태블릿 PC 등과 같은 스마트 단말기의 사용이 점차적으로 증가되고 있는데, 현재 스마트 단말에 많이 적용되고 있는 충전 방식은 전원에 연결된 어댑터를 스마트 단말기에 직접 연결하여 외부 전원을 공급받아 충전하거나 또는 호스트의 USB 단자를 통해 스마트 단말기에 연결하여 호스트의 USB 전원을 공급받아 충전하는 방식이다.
최근에는, 연결 선을 통해 어댑터에 또는 호스트에 스마트 단말기를 직접 연결해야 하는 불편함을 줄이기 위하여, 전기적 접촉 없이 자기 결합을 이용하여 배터리를 무선으로 충전하는 무선 충전 방식이 점차 스마트 단말기에 적용되고 있다.
전력 수신 장치가 전송 장치 표면 위에서 이동하여 전송 효율이 저하되는 문제를 해결하고 무선 충전 영역을 넓히기 위해, 유도 결합 방식의 무선 전력 전송 장치에 전송 코일을 하나만 형성하지 않고 전송 코일을 복수 개 겹치도록 배치하는 다중 코일 유형(또는 멀티 코일 유형)의 전송 장치가 출시되고 있다.
전송 장치의 다중 코일에서 이웃하는 두 전송 코일은 외곽 영역의 일부가 서로 겹치게 배치되기 때문에, 리츠(Litz) 전선(또는 구리 단선)으로 코일을 쌓아 여러 레이어의 전송 코일을 형성하면, 전송 코일 아래에 놓이는 페라이트와 전송 코일 사이 간격이 발생하여 코일 인덕턴스와 저항이 위치마다 달라지는 문제가 발생한다.
코일 인덕턴스와 저항이 위치마다 달라지면, 위치마다 전송 코일과 수신 코일 사이 자기 결합도에 차이가 발생하여 위치마다 전송 효율이 달라지고, 공진 주파수 검출과 이물질 검출에 대해 캘리브레이션 동작을 진행할 때 코일마다 그 결과가 달라질 수 있다.
이 명세서는 이러한 상황을 감안한 것으로, 이 명세서의 목적은 다중 코일을 구성하는 각 코일의 성능을 균일화하는 데 있다.
이 명세서의 다른 목적은 다중 코일에서 충전 효율과 이물질 검출 성능을 위치마다 균일화하는 데 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 이 명세서의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송용 멀티 코일은, 제1 코일; 및 제1 방향으로 제1 코일로부터 이격되어 제1 코일의 일부와 중첩하고 제1 코일과 같은 패턴을 갖는 제2 코일을 포함하고, 제1 코일은 제1 방향을 따라 제1 코일의 중심을 기준으로 나눈 제1 부분과 제2 부분을 포함하고, 제1 부분과 제2 부분은 제1 코일이 형성하는 평면과 수직인 제3 방향을 따라 서로 다른 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 교류 전류에 의해 자기장을 변화시키되, 제1 코일 및 제1 방향으로 제1 코일로부터 이격되어 제1 코일의 일부와 중첩하고 제1 코일과 같은 패턴을 갖는 제2 코일을 포함하여 구성되는, 전송 코일; 전송 코일에서 발생하는 자기장의 전파를 제한하기 위한 차폐부; 및 전송 코일과 차폐부를 감싸는 케이스를 포함하여 구성되고, 제1 코일은 제1 방향을 따라 제1 코일의 중심을 기준으로 나눈 제1 부분과 제2 부분을 포함하고, 제1 부분과 제2 부분은 제1 코일이 형성하는 평면과 수직인 제3 방향을 따라 서로 다른 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 대칭 형상으로 PCB 코일을 설계하여, 코일마다 인덕턴스와 저항 편차를 최소로 할 수 있게 되고, 공진 주파수 검출과 이물질 검출을 위치마다 균등화할 수 있고, 이에 따라 충전 영역을 넓히고 충전 효율을 개선할 수 있게 된다.
또한, 코일마다 물리적 성질의 편차를 줄일 수 있어서 공진 주파수 계산, 이물질 검출, Q 팩터 계산 등을 위해 캘리브레이션을 진행할 때 코일마다 같은 설정 값을 적용할 수 있게 된다.
도 1은 무선 전력 전송 장치로부터 전자 기기로 전력이 무선으로 전송되는 것을 개념적으로 나타낸 것이고,
도 2는 전자기 유도 방식으로 전력을 무선으로 전송하기 위한 전송 모듈의 전력 변환부의 회로 구성을 개념적으로 도시한 것이고,
도 3은 무선 전력 전송 모듈과 수신 모듈이 전력과 메시지를 주고받기 위한 구성을 도시한 것이고,
도 4는 무선 전력 전송 모듈과 수신 모듈 사이 전력 전송을 제어하기 위한 루프를 블록으로 도시한 것이고,
도 5a 내지 도 5c는 4개 코일로 이루어진 종래 멀티 코일 구조를 도시한 것이고,
도 6a 내지 도 6c는 이 명세서의 실시예에 따른 4개 코일로 이루어진 멀티 코일 구조를 도시한 것이고,
도 7a와 도 7b는 멀티 코일을 4개 코일로 구성할 때 도 5의 멀티 코일과 도 6의 멀티 코일의 저항과 인덕턴스를 각각 비교한 그래프이고,
도 8a와 도 8b는 멀티 코일을 4개 코일로 구성할 때 도 5의 멀티 코일과 도 6의 멀티 코일에 전류를 흘릴 때 자기장 분포를 각각 도시한 것이고,
도 9a와 도 9b는 멀티 코일을 6개 코일로 구성할 때 도 5의 멀티 코일과 도 6의 멀티 코일의 저항과 인덕턴스를 각각 비교한 그래프이고,
도 10은 멀티 코일을 6개 코일로 구성할 때 도 6의 멀티 코일에 전류를 흘릴 때 자기장 분포를 도시한 것이고,
도 11은 이 명세서에 따른 멀티 코일을 구비하는 충전기의 분해 사시도를 도시한 것이다.
이하, 이 명세서에 따른 인쇄 회로 기판 코일에 대한 실시예를 첨부하는 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 무선 전력 전송 장치로부터 전자 기기로 전력이 무선으로 전송되는 것을 개념적으로 나타낸 것이다.
무선 전력 전송 장치(1)는, 전자 기기(2)가 필요로 하는 전력을 무선으로 전달하는 전력 전달 장치이거나, 무선으로 전력을 전달함으로써 전자 기기(2)의 배터리를 충전하기 위한 무선 충전 장치일 수 있고, 또는 접촉되지 않은 상태에서 전원이 필요한 전자 기기(2)에 전력을 전달하는 여러 가지 형태의 장치로 구현될 수 있다.
전자 기기(2)는 무선 전력 전송 장치(1)로부터 무선으로 전력을 수신하여 동작이 가능한 기기로, 무선으로 수신되는 전력을 이용하여 배터리를 충전할 수도 있다. 무선으로 전력을 수신하는 전자 기기는 휴대가 가능한 전자 기기, 예를 들어 스마트 폰이나 스마트 단말, 태블릿 컴퓨터, 멀티미디어 단말, 키보드, 마우스, 영상 또는 음성의 보조 장치 등의 입출력 장치, 보조 배터리 등을 포함할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(1)의 무선 전력 신호에 의한 전자기 유도 현상에 기초한 유도 결합 방식, 즉 무선 전력 전송 장치(1)에서 전송하는 무선 전력 신호에 의하여 전자 기기(2)에서 공진이 발생하고 공진 현상에 의하여 무선 전력 전송 장치(1)로부터 전자 기기(2)로 접촉 없이 무선으로 전력이 전달될 수 있는데, 전자기 유도 현상에 의하여 1차 코일에서 교류 전류에 의해 자기장을 변화시켜 2차 코일 쪽에 전류를 유도함으로써 전력을 전달한다.
무선 전력 전송 장치(1)의 1차 코일에 흐르는 전류의 세기가 변화하면, 그 전류에 의해 1차 코일 또는 전송 코일(primary coil, TX coil)을 통과하는 자기장이 변화하고, 변화된 자기장은 전자 기기(2) 내의 2차 코일 또는 수신 코일(secondary coil, RX coil) 측에 유도 기전력을 발생시킨다.
무선 전력 전송 장치(1) 측의 1차 코일과 전자 기기(2) 측의 2차 코일이 근접하도록 무선 전력 전송 장치(1) 및 전자 기기(2)를 배치하고, 무선 전력 전송 장치(1)가 1차 코일의 전류가 변화하도록 제어하면, 전자 기기(2)는 2차 코일에 유도된 기전력을 이용하여 배터리와 같은 부하에 전원을 공급한다.
유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율은, 무선 전력 전송 장치(1)와 전자 기기(2) 사이의 배치와 거리의 영향을 받게 되므로, 무선 전력 전송 장치(1)는 평평한 인터페이스 표면을 포함하도록 구성되고 인터페이스 표면의 하부에는 1차 코일이 장착되고, 인터페이스 표면 상부에 하나 이상의 전자 기기가 놓일 수 있다. 인터페이스 표면 하부에 장착된 1차 코일과 인터페이스 표면 상부에 위치한 2차 코일 사이 공간을 충분히 작게 함으로써 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율을 올릴 수 있다.
인터페이스 표면 상부에는 전자 기기가 놓일 위치를 지시하는 마크가 표시될 수 있는데, 인터페이스 표면 하부에 장착된 1차 코일과 2차 코일 사이의 배열이 적합하게 이루어지도록 하는 전자 기기의 위치를 지시할 수 있다. 전자 기기의 위치를 안내하기 위한 돌출 형태의 구조물이 인터페이스 표면 상부에 형성될 수도 있고, 인터페이스 표면 하부에 자석과 같은 자성체를 형성하여 전자 기기 내부에 마련된 다른 극의 자성체와의 인력에 의하여 1차 코일과 2차 코일이 잘 배열되도록 안내할 수도 있다.
도 2는 전자기 유도 방식으로 전력을 무선으로 전송하기 위한 전송 모듈의 전력 변환부의 회로 구성을 개념적으로 도시한 것이다.
무선 전력 전송 모듈은 크게 전원 및 인버터와 공진 회로로 구성되는 전력 변환부를 포함하여 구성될 수 있는데, 전원은 전압원이나 전류원이 될 수 있고 전력 변환부는 전원으로부터 공급되는 전력을 무선 전력 신호로 변환하여 무선 전력 수신 모듈에 전달한다. 무선 전력 신호는 공진 특성을 갖는 자기장 또는 전자기장 형태로 형성되고, 공진 회로는 무선 전력 신호를 발생시키는 코일을 포함한다.
인버터는 스위칭 소자와 제어 회로를 통해 직류 입력을 원하는 전압과 주파수의 교류 파형으로 변환하는데, 도 2에서는 풀 브리지(Full-bridge) 인버터를 도시한 것이고, 하프 브리지 인버터 등 다른 종류의 인버터도 가능하다.
공진 회로는 자기 유도 방식으로 전력을 전송할 1차 코일(Lp)과 커패시터(Cp)를 포함하여 구성되는데, 코일과 커패시터가 전력 전송의 기본 공진 주파수를 결정한다. 1차 코일은 전류의 변화에 따라 무선 전력 신호에 해당하는 자기장을 형성하고, 평판 형태 또는 솔레노이드 형태로 구현될 수 있다.
인버터에 의해 변환된 교류 전류가 공진 회로를 구동시킴으로써 1차 코일에 자기장이 형성되는데, 인버터가 포함된 스위치의 온/오프 타이밍을 제어하여 공진 회로의 공진 주파수에 가까운 주파수의 교류를 생성하여 전송 모듈의 전송 효율을 높일 수 있고, 인버터를 제어함으로써 전송 모듈의 전송 효율을 변경할 수 있다.
도 3은 무선 전력 전송 모듈과 수신 모듈이 전력과 메시지를 주고받기 위한 구성을 도시한 것이다.
전력 변환부는 수신 모듈의 수신 상태와 상관없이 일방적으로 전력을 전송할 뿐이므로, 수신 모듈의 상태에 맞도록 전력을 전송하기 위해서는 수신 모듈로부터 수신 상태와 관련된 피드백을 받기 위한 구성이 무선 전력 전송 모듈에 필요하다.
무선 전력 전송 모듈(100)은 전력 변환부(110), 통신부(120), 제어부(130) 및 전원부(140)를 포함하여 구성될 수 있고, 무선 전력 수신 모듈(200)은 전력 수신부(210), 통신부(220) 및 제어부(230)를 포함하여 구성될 수 있고 수신되는 전력이 공급될 부하(또는 전원부)(240)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 부하(240)는 전력 수신부(210)로부터 공급되는 전력으로 내부 배터리를 충전하기 위한 충전부를 포함할 수 있다.
전력 변환부(110)는, 도 2의 인버터와 공진 회로로 구성되고, 무선 전력 신호를 형성시키기 위해 사용되는 주파수, 전압, 전류 등의 특성을 조절할 수 있는 회로를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
통신부(120)는, 전력 변환부(110)에 연결되어, 전송 모듈(100)로부터 자기 유도에 따라 무선으로 전력을 수신하는 수신 모듈(200)에 의하여 변조되는 무선 전력 신호를 복조하여 전력 제어 메시지를 검출할 수 있다.
제어부(130)는, 통신부(120)가 검출하는 메시지를 기초로, 전력 변환부(110)의 동작 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상의 특성을 결정하고, 전력 변환부(110)를 제어하여 전력 변환부(110)가 메시지에 적합한 무선 전력 신호를 생성하도록 할 수 있다. 통신부(120)와 제어부(130)는 하나의 모듈로 구성될 수 있다.
전력 수신부(210)는, 전력 변환부(110)의 1차 코일에서 발생하는 자기장의 변화에 따라 유도 기전력이 발생하는 2차 코일과 커패시터로 구성되는 매칭 회로를 포함하고, 2차 코일에 흐르는 교류 전류를 정류하여 직류 전류를 출력하는 정류 회로를 포함할 수 있다.
수신 모듈의 통신부(220)는, 전력 수신부(210)에 연결되고, DC에서의 저항 부하 및/또는 AC에서의 용량성 부하를 조절하는 방식으로 전력 수신부의 부하를 조절함으로써, 전송 모듈과 수신 모듈 사이의 무선 전력 신호를 변화시켜 전력 제어 메시지를 전송 모듈에 전송할 수 있다.
수신 모듈의 제어부(230)는, 수신 모듈에 포함된 각 구성 요소를 제어하는데, 전력 수신부(210)의 출력을 전류 또는 전압 형태로 측정하고, 이를 근거로 통신부(220)를 제어하여 무선 전력 전송 모듈(100)에 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 메시지는 무선 전력 전송 모듈(100)로 하여금 무선 전력 신호의 전달을 시작하거나 종료하도록 지시할 수 있고 또한 무선 전력 신호의 특성을 조절하도록 할 수 있다.
전송 모듈의 전력 변환부(110)에 의하여 형성된 무선 전력 신호는 전력 수신부(210)에 의하여 수신되고, 수신 모듈의 제어부(230)는 무선 전력 신호를 변조하도록 통신부(220)를 제어하는데, 제어부(230)는 통신부(220)의 리액턴스(reactance)를 변경시킴으로써 무선 전력 신호로부터 수신하는 전력량이 변하도록 하는 변조 과정을 수행할 수 있다. 무선 전력 신호로부터 수신되는 전력량이 변하면 무선 전력 신호를 형성시키는 전력 변환부(110)의 전류 및/또는 전압도 바뀌고, 무선 전력 전송 모듈(100)의 통신부(120)는 전력 변환부(110)의 전류 및/또는 전압의 변경을 감지하여 복조 과정을 수행할 수 있다.
수신 모듈의 제어부(230)는, 무선 전력 전송 모듈(100)에게 전달하고자 하는 메시지를 포함하는 패킷을 생성하고 생성되는 패킷을 포함하도록 무선 전력 신호를 변조하고, 전송 모듈의 제어부(130)는 통신부(120)를 통해 추출한 패킷을 디코딩 하여 전력 제어 메시지를 획득할 수 있는데, 수신 모듈의 제어부(230)는 수신되는 파워를 조절하기 위하여 전력 수신부(210)를 통해 수신되는 전력량을 근거로 무선 전력 신호의 특성을 변경을 요청하는 메시지를 전송할 수 있다.
도 4는 무선 전력 전송 모듈과 수신 모듈 사이 전력 전송을 제어하기 위한 루프를 블록으로 도시한 것이다.
전송 모듈(100)의 전력 변환부(110)에서 발생하는 자기장의 변화에 따라 수신 모듈(200)의 전력 수신부(210)에서 전류가 유도되어 전력이 전송되고, 수신 모듈의 제어부(230)는 원하는 제어 점, 즉 원하는 출력 전류 및/또는 전압을 선택하고, 전력 수신부(210)을 통해 수신되는 전력의 실제 제어 점을 결정한다.
수신 모듈(100)의 제어부(230)는 전력이 전송되는 동안 원하는 제어 점과 실제 제어 점을 이용하여 제어 에러 값을 계산하는데, 예를 들어 2개의 출력 전압 또는 전류의 차이를 제어 에러 값으로 취할 수 있다. 원하는 제어 점에 도달하기 위해 적은 전력이 요구되면, 예를 들어 마이너스 값이 되고, 원하는 제어 점에 도달하기 위해 더 많은 전력이 필요하면 플러스 값이 되도록 제어 에러 값을 결정할 수 있다. 수신 모듈(200)의 제어부(230)는 통신부(220)를 통해 전력 수신부(210)의 리액턴스를 시간에 따라 변경하는 방식으로 계산된 제어 에러 값을 포함하는 패킷을 생성하여 전송 모듈(100)에 전송할 수 있다.
전송 모듈의 통신부(120)는 수신 모듈(200)에 의하여 변조되는 무선 전력 신호에 포함되는 패킷을 복조하여 메시지를 검출하는데, 제어 에러 값을 포함하는 제어 에러 패킷을 복조할 수 있다.
전송 모듈의 제어부(130)는, 통신부(120)를 통해 추출한 제어 에러 패킷을 디코딩 하여 제어 에러 값을 얻고, 전력 변환부(110)에 실제로 흐르는 실제 전류 값과 제어 에러 값을 이용하여 수신 모듈이 원하는 전력을 전송하기 위한 새로운 전류 값을 결정할 수 있다.
전송 모듈의 제어부(130)는, 수신 모듈로부터 제어 에러 패킷을 수신하는 과정으로부터 시스템이 안정화되면, 1차 코일에 흐르는 실제 전류 값이 새로운 전류 값이 되도록 새로운 동작 점, 즉 1차 코일에 인가되는 AC 전압의 크기, 주파수, 듀티 비 등이 새로운 값에 이르도록 전력 변환부(110)를 제어하고, 수신 모듈이 추가로 제어 정보나 상태 정보를 통신할 수 있도록 새로운 동작 점을 계속 유지하도록 한다.
무선 전력 전송 모듈(100)과 무선 전력 수신 모듈(200) 사이 상호 작용은 선택(selection), 핑(ping), 식별/구성(identification & configuration) 및 파워 전송(power transfer)을 포함하여 4가지 단계로 이루어질 수 있다. 선택 단계는 전송 모듈이 인터페이스 표면 위에 놓인 대상물을 발견하기 위한 단계이고, 핑 단계는 대상물이 수신 모듈을 포함하는 지 여부를 확인하는 단계이고, 식별/구성 단계는 수신 모듈에 전력을 보내기 위한 준비 단계로 수신 모듈로부터 적절한 정보를 수신하고 이를 근거로 수신 모듈과 전력 전송 계약(Power Transfer Contract)을 체결하고, 파워 전송 단계는 전송 모듈과 수신 모듈의 상호 작용으로 실제로 전력을 무선으로 수신 모듈에 전송하는 단계이다.
핑 단계에서는, 수신 모듈(200)이 1차 코일과 수신 코일의 자속 결합 정도를 가리키는 신호 강도 패킷(Signal Strength Packet, SSP)을 공진 파형의 변조를 통해 전송 모듈(100)에 전송하는데, 신호 강도 패킷(SSP)은 수신 모듈에서 정류한 전압을 모니터링 하여 생성하는 메시지로서, 전송 모듈(100)은 이를 수신 모듈(200)로부터 수신하여 전력 전송을 위한 초기 구동 주파수를 선정하는 데 활용할 수 있다.
식별/구성 단계에서는, 수신 모듈(200)의 버전, 제조사 코드, 장치 식별 정보 등을 포함하는 식별 패킷(Identification Packet), 수신 모듈(200)의 최대 파워, 파워 전송 방법 등의 정보를 포함하는 구성 패킷(Configuration Packet) 등을 수신 모듈(200)이 전송 모듈(100)에 전송한다.
파워 전송 단계에서는, 수신 모듈(200)이 전력 신호를 수신하는 동작 점과 파워 전송 계약에서 정한 동작 점과의 차이를 가리키는 제어 에러 패킷(Control Error Packet, CEP), 수신 모듈(200)이 인터페이스 표면을 통해 수신하는 파워의 평균 값을 가리키는 수신 파워 패킷(Received Power Packet, RPP) 등을 수신 모듈(200)이 전송 모듈(100)에 전송한다.
수신 파워 패킷(RPP)은, 수신 모듈의 전력 수신부(210)의 정류 전압, 부하 전류, 옵셋 전력 등을 감안한 수신 전력량 데이터로, 수신 모듈(200)에 의해 전력을 수신 중에 계속하여 전송 모듈(100)로 전송되고, 전송 모듈(100)은 이를 수신하여 전력 제어를 위한 연산 인자로 사용한다.
전송 모듈의 통신부(120)는 각각 공진 파형의 변화로부터 패킷을 추출하고, 제어부(130)는 추출되는 패킷을 디코딩 하여 메시지를 얻고 이를 기초로 전력 변환부(110)를 제어하여 수신 모듈(200)이 요청하는 대로 파워 전송 특성을 바꾸면서 전력을 무선으로 전송할 수 있다.
한편, 유도 결합에 의해 전력을 무선으로 전달 방식에서 그 효율은 주파수 특성에 따른 영향은 적으나, 전송 모듈(100)과 수신 모듈(200) 사이의 배열과 거리의 영향을 받게 된다.
무선 전력 신호가 도달할 수 있는 영역을 두 가지로 구분할 수 있는데, 전송 모듈(100)이 수신 모듈(200)에 무선으로 전력을 전달할 때 높은 효율의 자기장이 통과할 수 있는 인터페이스 표면의 부분을 활동 영역이라고 할 수 있고, 전송 모듈(100)이 수신 모듈(200)의 존재를 감지할 수 있는 영역을 감지 영역이라 할 수 있다.
전송 모듈의 제어부(130)는, 수신 모듈(200)이 활동 영역 또는 감지 영역에 배치되거나 제거되었는지 여부에 대하여 감지할 수 있는데, 전력 변환부(110)에서 형성되는 무선 전력 신호를 이용하거나 별도로 구비되는 센서에 의하여 수신 모듈(200)이 활동 영역 또는 감지 영역에 배치되었는지 여부를 검출할 수 있다.
예를 들어, 전송 모듈의 제어부(130)는 감지 영역에 존재하는 수신 모듈(200)로 인하여 무선 전력 신호가 영향을 받아 전력 변환부(110)의 무선 전력 신호를 형성하기 위한 전력의 특성이 변화하는지 여부를 모니터링 함으로써 수신 모듈(200)의 존재를 검출할 수 있다. 전송 모듈의 제어부(130)는 수신 모듈(200)의 존재를 검출한 결과에 따라 수신 모듈(200)을 식별하는 과정을 수행하거나 무선 전력 전송을 시작할 것인지 여부 등을 결정할 수 있다.
전송 모듈의 전력 변환부(110)는 위치 결정부를 더 포함할 수 있는데, 위치 결정부는 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율을 높이기 위하여 1차 코일을 이동 또는 회전시킬 수 있고, 특히 수신 모듈(200)이 전송 모듈(100)의 활동 영역 내에 존재하지 않는 경우에 사용될 수 있다.
위치 결정부는 전송 모듈(100)의 1차 코일과 수신 모듈(200)의 2차 코일의 중심간 거리가 일정 범위 이내가 되도록 1차 코일을 이동시키거나 1차 코일과 수신 코일의 중심이 중첩되도록 1차 코일을 이동시키는 구동부를 포함하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 전송 모듈(100)은 수신 모듈(200)의 위치를 감지하기 위한 센서나 감지부를 더 구비할 수 있고, 전송 모듈의 제어부(130)는 감지부의 센서로부터 수신하는 수신 모듈(200)에 대한 위치 정보를 기초로 위치 결정부를 제어할 수 있다.
또는, 전송 모듈의 제어부(130)는 통신부(120)를 통하여 수신 모듈(200)과의 배열 또는 거리에 대한 제어 정보를 수신하고 이를 기초로 위치 결정부를 제어할 수도 있다.
또한, 전송 모듈(100)은 둘 이상 복수의 1차 코일을 포함하도록 형성되어 복수의 1차 코일 중에서 수신 모듈(200)의 수신 코일과 적합하게 배열되는 일부의 코일을 선택적으로 이용하여 전송 효율을 높일 수 있는데, 이 경우 위치 결정부는 복수의 1차 코일 중에서 어느 것이 전력 전달을 위하여 사용될 것인지 결정할 수 있다.
활동 영역을 통과하는 자기장을 형성시키는 단일 1차 코일 또는 하나 이상의 1차 코일들의 조합을 주요 셀(primary cell)로 지칭할 수 있는데, 전송 모듈의 제어부(130)는, 수신 모듈(200)의 위치를 감지하고 이를 기초로 활동 영역을 결정하고, 활동 영역에 대응되는 주요 셀을 구성하는 전송 모듈을 연결하고 해당 전송 모듈의 1차 코일과 수신 모듈(200)의 2차 코일이 유도 결합될 수 있도록 제어할 수 있다.
한편, 수신 모듈(200)은 스마트 폰 또는 멀티미디어 재생 단말을 포함하는 스마트 폰이나 스마트 기기와 같은 전자 기기 내에 내장되고, 전자 기기가 전송 모듈(100)의 인터페이스 표면 위에 수직이나 수평 방향으로 일정하지 않은 방향이나 위치로 놓이게 되므로, 전송 모듈은 넓은 활동 영역을 필요로 한다.
활동 영역을 넓히기 위하여 복수 개의 1차 코일을 사용할 경우, 1차 코일 개수만큼 구동 회로가 필요하고 복수 개의 1차 코일에 대한 제어가 복잡해지므로, 제품화할 때 전송 모듈 즉 무선 충전기의 비용 증가가 발생한다. 또한, 활동 영역을 확대하기 위하여 전송 코일의 위치를 바꾸는 방식을 적용하는 경우에도 1차 코일의 위치를 옮기기 위한 이송 메커니즘을 구비해야 하므로, 부피와 무게가 커지고 제작 비용이 많아지는 문제가 있다.
위치가 고정된 하나의 1차 코일을 가지고도 활동 영역을 확장하는 방법이 있다면 효과적이지만, 단순하게 1차 코일의 크기를 키운다면 1차 코일의 단위 면적당 자속 밀도가 떨어지고 송수신 코일 사이에 자기 결합력이 약해져 기대하는 만큼 활동 영역이 증가하지도 않고 전송 효율도 떨어지게 된다.
이와 같이, 활동 영역의 확대와 전송 효율의 향상을 위하여 1차 코일의 적절한 형상과 크기를 결정하는 것이 중요하다. 둘 이상의 1차 코일을 채용하는 다중 코일 방식이 무선 전력 전송 모듈의 활동 영역을 확대하는 방법으로 효과적이다.
무선 전력 전송 모듈의 활동 영역을 확대하기 위해 둘 이상의 코일로 구성되는 다중 코일 또는 멀티 코일을 1차 코일로 사용할 수 있다. 멀티 코일 구조로 1차 코일을 형성할 때 한정된 충전 영역에 많은 코일을 배치하고 이물질 검출 성능을 높이기 위해 이웃하는 코일이 서로 겹치는 적층 구조를 채용할 수밖에 없다.
도 5a 내지 도 5c는 4개 코일로 이루어진 종래 멀티 코일 구조를 도시한 것으로, 도 5a는 평면도이고, 도 5b는 사시도이고, 도5c는 측면도이다.
도 5a 내지 도 5c에서는 4개의 코일(왼쪽부터 제1, 제2, 제3, 제4 코일)이 순차적으로 x 방향(또는 제1 방향)으로 배치되는데, 제2 코일과 제4 코일이 제1 코일과 제3 코일 위에 배치되어 있다. 제1 방향으로 서로 이웃하는 두 코일의 중심이 코일의 제1 방향의 직경보다 작고 코일의 제1 방향의 반경보다 약간 큰 간격으로 서로 이격되어, 각 코일의 외곽 영역이 이웃하는 코일의 외곽 영역과 서로 중첩한다.
중첩하는 외곽 영역에서 한 코일은 아래에 배치되고 한 코일은 위에 배치되어 단층이 발생하는데, 도 5a에서 제1 방향 기준으로 가장 왼쪽의 제1 코일은 아래에(페라이트 바로 위에) 배치되고, 제2 코일은 제1 코일 위에 배치되고, 제3 코일은 아래에(페라이트 바로 위에) 배치되고, 제4 코일은 제3 코일 위에 배치된다.
리츠 전선으로 또는 PCB 방식으로 멀티 코일의 각 코일을 형성하고 각 코일의 외곽이 중첩하도록 배치하면, 도 5a 내지 도 5c에 도시한 것과 같이, 일부 코일은 1차 코일 아래에 놓이는 페라이트 바로 위에 놓이지만, 일부 코일은 일정 거리(코일의 두께에 해당하는 거리) 이상으로 페라이트로부터 이격된다.
즉, 적층 구조로 인해 코일마다 단차가 다르게 발생하는데, 코일마다 1차 코일의 아래에 배치되는 페라이트나 차폐 구조와의 거리가 달라지고 또한 1차 코일의 위에 놓이게 되는 수신 코일과의 거리가 달라져, 각 코일이 이러한 페라이트나 수신 코일과의 관계가 비대칭이 된다.
이러한 코일들의 비대칭은 코일마다 인덕턴스와 저항을 다르게 하고, 이러한 물리적 값의 차이는 공진 주파수, 이물질 검출 성능, 충전 효율에 영향을 주고, 각 코일마다 성능도 달라지고 이에 따라 그 설정 값도 다르게 해야 한다.
특히, 코일을 리츠 전선으로 형성하는 경우, 코일 제작이나 양산 과정에서 이러한 문제를 개선하기 어렵다. PCB 방식으로 코일을 형성하는 경우 비아(Via)를 통해 코일의 형상을 어느 정도 자유롭게 변형할 수 있어서, 코일마다 편차가 발생하는 문제를 해결할 여지가 있다.
이 명세서에서는, 중첩 구조로 형성되는 멀티 코일을 구성하는 코일 사이 편차를 줄이기 위해, 이웃하게 배치되는 두 코일이 서로 중첩하면서도 두 코일의 모양 또는 패턴이 같도록 코일을 PCB 방식으로 설계할 수 있다.
각 코일을 멀티 코일을 구성하는 코일들이 나열되는 제1 방향을 따라 코일의 중심으로부터 양쪽으로 제1 부분과 제2 부분으로 2개로 나누고, 제1 부분과 제2 부분을 멀티 코일이 형성하는 평면에 수직한 제3 방향을 따라 서로 다른 위치에 배치할 수 있다.
예를 들어, 멀티 코일을 구성하는 각 코일의 한쪽 절반(제1 부분)을 제1 레이어(또는 제1 층)에 형성하고 다른 절반(제2 부분)을 제1 레이어보다 높은(또는 낮은) 제2 레이어(또는 제2 층)에 형성할 수 있다.
제1 코일과 제2 코일을 인접하게 배치할 때, 제1 코일의 제2 부분과 제2 코일의 제1 부분이 제3 방향을 기준으로 서로 다른 위치에 있기 때문에, 제1 코일의 제2 부분과 제2 코일의 제1 부분을 서로 중첩하게 배치할 수 있게 된다.
멀티 코일을 구성하는 각 코일이 제1 레이어에 형성되는 부분(제1 부분)과 제2 레이어에 형성되는 부분(제2 부분)을 동일하게 포함하여 그 모양이 서로 같기 때문에, 코일마다 물리적 값이 같게 되고 공진 주파수 검출이나 이물질 검출을 위한 캘리브레이션에 필요한 설정 값도 코일마다 같게 할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 이 명세서의 실시예에 따른 4개 코일로 이루어진 멀티 코일 구조를 도시한 것으로, 도 6a는 평면도이고, 도 6b는 사시도이고, 도 6c는 측면도이다.
도 6a 내지 도 6c에서는 4개의 코일(왼쪽부터 제1, 제2, 제3, 제4 코일)이 순차적으로 x 방향(또는 제1 방향)으로 배치된다. 제1 방향으로 서로 이웃하는 두 코일의 중심이 코일의 제1 방향의 직경보다 작고 코일의 제1 방향의 반경보다 약간 큰 간격으로 서로 이격된다.
제1 방향을 기준으로, 각 코일의 왼쪽 절반(제1 부분)은 아래 페라이트에 닿은 상태로 복수 개의 레이어가 형성되는 PCB에서 제1 레이어에 형성되고, 각 코일의 오른쪽 절반(제2 부분)은 페라이트에서 이격된 상태로 PCB에서 제3 레이어에 형성될 수 있다. 각 코일의 제2 부분은 PCB의 제3 레이어에 형성되므로, 해당 코일보다 오른쪽에 배치되는 코일의 제1 부분(제1 레이어에 형성됨)보다 위에 배치되어 제3 방향으로 서로 중첩된다.
여기서, 제1 레이어와 제3 레이어는 PCB를 4개의 레이어로 구성할 때 일 예에 불과하고, PCB를 다른 개수의 레이어로 구성할 때는 제1 부분과 제2 부분이 다른 레이어에 형성될 수 있고, 제1 부분과 제2 부분이 서로 다른 레이어에 형성되는 것으로 충분하다. 제1 부분과 제2 부분을 반드시 하나의 레이어에 형성할 필요는 없고, PCB를 구성하는 각 레이어의 두께에 따라 2개 또는 그 이상의 연속되는 레이어에 형성할 수도 있다. 대신 제1 부분이 형성되는 레이어와 제2 부분이 형성되는 레이어가 서로 중복되지만 않으면 된다.
복수 개의 턴을 갖는 각 코일은 PCB의 제1 레이어에 형성된 제1 부분과 PCB의 제3 레이어에 형성된 제2 부분으로 구성되고, 각 턴은 제1 부분에 속하는(즉 제1 레이어에 형성되는) 제1 구간과 제2 부분에 속하는(즉 제2 레이어에 형성되는) 제2 구간으로 구성되고, 제1 레이어에 있는 제1 구간과 제2 레이어에 있는 제2 구간은 제1 레이어와 제3 레이어 사이 제2 레이어를 관통하는 비아(Via)를 통해 연결된다.
제n 턴의 마지막은 제(n+1) 턴의 처음과 연결되므로, 제n 턴의 제2 구간의 끝은 제(n+1) 턴의 제1 구간의 시작과 비아를 통해 연결될 수 있다. 이러한 방식으로 제1 레이어와 제2 레이어에 각각 해당 턴의 절반에 해당하는 길이 구간을 갖도록 배치되는 각 턴이 다음 턴에 연결될 수 있다.
도 6의 멀티 코일을 구성하는 각 코일은, 권선 폭 0.5mm, 권선 간격 0.4mm, 권선 회수 11회, 권선 두께 3Oz(1 Oz는 35um)(그래서 약 100um), 제1 레이어와 제3 레이어 사이 간격 약 600um, 각 코일의 x 방향 내경 약 16mm, 각 코일의 x 방향 외경 약 36mm, 각 코일의 y 방향 내경 약 37mm, 각 코일의 y 방향 외경 약 57mm로 설계할 수 있다.
코일의 내경과 외경 크기는 목표로 하는 충전 영역을 고려하여 설계할 수 있고, 같은 간격으로 배치하는 코일의 개수를 늘려 멀티 코일의 충전 영역을 제1 방향으로 확장할 수 있다.
도 7a와 도 7b는 멀티 코일을 4개 코일로 구성할 때 도 5의 멀티 코일과 도 6의 멀티 코일의 저항과 인덕턴스를 각각 비교한 그래프로, Ansys 회사의 3D Maxwell 전자기 해석을 통해 얻은 결과를 비교한 것이다.
도 7a에서, 도 6의 멀티 코일을 구성하는 각 코일의 AC 저항(단위 ohm)이 제5의 멀티 코일을 구성하는 각 코일의 AC 저항보다 큰 것으로 결과가 나왔지만, 각 코일의 AC 저항은 도 6의 경우가 도 5의 경우보다 더 비슷한 값으로 나옵니다.
또한, 도 7b에서, 도 6의 멀티 코일을 구성하는 각 코일의 인덕턴스(단위 uH)가 제5의 멀티 코일을 구성하는 각 코일의 인덕턴스보다 큰 값으로 나왔고, 각 코일의 인덕턴스도 도 6의 경우가 도 5의 경우보다 더 균일하게 나옵니다.
또한, 도 6의 멀티 코일을 구성하는 각 코일의 저항과 인덕턴스에서, 제1 코일과 제4 코일의 값이 제2 코일과 제3 코일보다 작게 나오는데, 이는 제2 코일과 제3 코일은 제1 부분과 제2 부분이 모두 인접 코일과 중첩되는 반면, 제1 코일과 제4 코일은 제1 부분과 제2 부분 중 하나가 중첩되지 않기 때문이다.
이와 같이, 도 6과 같이 각 코일을 같은 형상으로 하고 서로 중첩시켜 멀티 코일을 형성함으로써, AC 저항과 인덕턴스를 코일마다 균등하게 설계할 수 있게 된다.
도 8a와 도 8b는 멀티 코일을 4개 코일로 구성할 때 도 5의 멀티 코일과 도 6의 멀티 코일에 전류를 흘릴 때 자기장 분포를 각각 도시한 것이다.
각 코일에 임의 전류를 흐르게 할 때 코일이 배치되는 평면(xy 평면)의 각 위치마다 자기장 분포에 차이가 발생할 수밖에 없다. 이 명세서에 따른 도 6의 멀티 코일의 경우, 제5의 멀티 코일에 비교해, 스케일을 같게 하여 비교할 때, 멀티 코일 안쪽의 자기장 분포가 균일하고 외부로 누설되는 자기장도 적어지고, 이에 따라 멀티 코일 안쪽의 평균 자기장의 세기도 크게 된다.
도 9a와 도 9b는 멀티 코일을 6개 코일로 구성할 때 도 5의 멀티 코일과 도 6의 멀티 코일의 저항과 인덕턴스를 각각 비교한 그래프이다.
역시 도 6 구조의 멀티 코일이, 도 5 구조의 멀티 코일에 비해, 각 코일의 인덕턴스가 더 높게 형성되고, 각 코일마다 AC 저항과 인덕턴스의 편차가 적고 균일하다.
도 10은 멀티 코일을 6개 코일로 구성할 때 도 6의 멀티 코일에 전류를 흘릴 때 자기장 분포를 도시한 것으로, 멀티 코일 안쪽의 자기장 분포가 상당히 균일하고 그 세기도 크다.
이와 같이 멀티 코일이 형성하는 충전 영역의 자기장 세기가 커져 충전 영역을 넓히는 효과가 발생하고, 또한 충전 영역의 자기장 분포가 균일하여 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
도 11은 이 명세서에 따른 멀티 코일을 구비하는 충전기의 분해 사시도를 도시한 것이다.
무선 전력 전송 장치 또는 충전기(1)는, 상면에 충전 대상인 수신 모듈을 포함하는 전자 기기가 놓이고 동작 영역을 갖는 안착 면이 형성될 수 있고, 안착 면에 전자 기기가 놓이면 충전기가 이를 감지하여 무선 충전을 시작할 수 있다.
충전기(1)는 전면 케이스(161)와 후면 케이스(162) 사이에 전송 장치의 공진 회로를 구성하는 1차 코일(115)이 장착될 수 있다. 1차 코일(115)은 복수 개의 PCB 코일로 구성되는 멀티 코일일 수 있다.
멀티 코일을 구성하는 각 코일은 코일들이 나열되는 제1 방향으로 코일의 중심으로부터 양쪽이 서로 다른 레이어에 형성될 수 있는데, 각 코일에서 제1 부분이 제1 레이어에 형성되면 제2 부분은 제2 레이어 또는 제3 레이어에 형성될 수 있다.
각 코일을 대칭으로 나눈 2 부분을 다른 레이어에 형성하기 때문에, 제1 코일과 제2 코일을 제1 방향으로 인접하게 배치할 때 제1 코일과 제2 코일의 중심 사이 거리를 제1 코일(또는 제2 코일)의 직경보다 작고 반경보다 크게 배치하면, 제2 코일의 제1 부분이 제1 레이어에 형성되고 제1 코일의 제2 부분이 제2 또는 제3 레이어에 형성되어 코일이 놓이는 평면에 수직한 제3 방향을 따라 제1 코일의 제2 부분과 제2 코일의 제1 부분이 서로 중첩하는 중첩 영역이 형성될 수 있다.
1차 코일(115) 아래에 차폐부(170)가 형성될 수 있다. 즉, 차폐부(170)는, 충전기(1)의 후면 케이스(162)와 전송 코일(115)의 사이에 형성될 수 있고, 1차 코일(115)의 외곽을 기준으로 적어도 일부가 초과하도록 형성될 수 있다.
차폐부(170)는, 1차 코일(115)의 동작에 의해 회로 기판(미도시)에 장착되어 전송 장치의 인버터(113), 통신부(120) 및 제어부(130)를 구성하는 마이크로 프로세서, 메모리 등의 소자가 전자기적인 영향을 받거나 회로 기판에 장착된 소자들의 동작에 의해 1차 코일(115)이 전자기적인 영향을 받는 것을 방지할 수 있는데, 도금이 필요 없는 스테인리스나 티타늄 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 1차 코일(115)과 회로 기판(미도시) 사이에 페라이트 시트(미도시)가 마련되어, 1차 코일(115)이나 회로 기판에서 발생하는 와전류(Eddy current) 등의 전자파 장애가 다른 부품에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.
충전기(1)는, 1차 코일을 포함하는 전력 변환부, 통신부, 제어부, 전원부 등이 하나의 몸체에 구비되는 구조로 형성되거나 또는 전송 코일과 차폐부(170)가 장착되는 제1 몸체 및 제1 몸체와 연결되어 전송 코일의 동작을 제어하기 위한 변환부, 통신부, 제어부, 전원부 등을 포함하는 제2 몸체로 분리되어 구성될 수 있다.
또한, 충전기(1)의 몸체에는 디스플레이나 스피커와 같은 출력부, 사용자 입력부, 전원을 공급하기 위한 소켓이나 외부 기기가 결합되는 인터페이스 등이 배치될 수 있다. 수신 장치의 정렬 여부를 표시하도록 디스플레이가 전면 케이스(161)의 상면에 형성될 수 있고, 사용자 입력부와 소켓 등은 몸체 측면에 배치될 수 있다.
특히, 충전기(1)는, 1차 코일과 수신 코일이 정렬되지 않은 것을 확인하는 경우, 인터페이스 위에 일렬로 배치되는 복수 개의 LED의 색이나 밝기를 다르게 조절하여 사용자가 수신 코일을 포함하는 전자 기기의 위치를 조절하도록 안내할 수 있다.
이 명세서에 기재된 무선 전력 전송용 멀티 코일은 아래와 같이 설명될 수 있다.
일 실시예에 따른 무선 전력 전송용 멀티 코일은, 제1 코일; 및 제1 방향으로 제1 코일로부터 이격되어 제1 코일의 일부와 중첩하고 제1 코일과 같은 패턴을 갖는 제2 코일을 포함하고, 제1 코일은 제1 방향을 따라 제1 코일의 중심을 기준으로 나눈 제1 부분과 제2 부분을 포함하고, 제1 부분과 제2 부분은 제1 코일이 형성하는 평면과 수직인 제3 방향을 따라 서로 다른 위치에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 코일과 제2 코일을 포함하는 멀티 코일은 다층 PCB로 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 부분과 제2 부분은 다층 PCB에서 서로 다른 레이어에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 부분과 제2 부분은 각각 둘 이상의 연속되는 레이어에 형성되고, 제1 부분이 형성되는 각 레이어는 제2 부분이 형성되는 레이어와 중복되지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 제1 코일의 제1 부분과 제2 부분은 비아를 통해 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 코일은 복수 개의 턴을 포함하고, 각 턴은 제1 부분에 속하는 제1 구간과 제2 부분에 속하는 제2 구간을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 구간과 2 구간은 제1 비아를 통해 연결되고, 현재 턴의 제2 구간은 다음 턴의 제1 구간에 제2 비아를 통해 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 코일의 제2 부분과 제2 코일의 제1 부분 또는 제1 코일의 제1 부분과 제2 코일의 제2 부분이 중첩될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 코일의 중심과 제2 코일의 중심 사이 거리는 제1 방향을 기준으로 제1 코일의 외경보다 작고 제1 코일의 내경보다 클 수 있다.
다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 교류 전류에 의해 자기장을 변화시키되, 제1 코일 및 제1 방향으로 제1 코일로부터 이격되어 제1 코일의 일부와 중첩하고 제1 코일과 같은 패턴을 갖는 제2 코일을 포함하여 구성되는, 전송 코일; 전송 코일에서 발생하는 자기장의 전파를 제한하기 위한 차폐부; 및 전송 코일과 차폐부를 감싸는 케이스를 포함하여 구성되고, 제1 코일은 제1 방향을 따라 제1 코일의 중심을 기준으로 나눈 제1 부분과 제2 부분을 포함하고, 제1 부분과 제2 부분은 제1 코일이 형성하는 평면과 수직인 제3 방향을 따라 서로 다른 위치에 형성될 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1: 무선 전력 전송 장치 2: 전자 기기
100: 무선 전력 전송 모듈 110: 전력 변환부
120: 통신부 130: 제어부
140: 전원부 200: 무선 전력 수신 모듈
210: 전력 수신부 220: 통신부
230: 제어부 240: 부하

Claims (10)

  1. 제1 코일; 및
    제1 방향으로 상기 제1 코일로부터 이격되어 상기 제1 코일의 일부와 중첩하고 제1 코일과 같은 패턴을 갖는 제2 코일을 포함하고,
    상기 제1 코일은 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 코일의 중심을 기준으로 나눈 제1 부분과 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분과 제2 부분은 상기 제1 코일이 형성하는 평면과 수직인 제3 방향을 따라 서로 다른 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 멀티 코일.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 코일과 제2 코일을 포함하는 멀티 코일은 다층 PCB로 제조되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 멀티 코일.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 부분과 제2 부분은 상기 다층 PCB에서 서로 다른 레이어에 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 멀티 코일.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 부분과 제2 부분은 각각 둘 이상의 연속되는 레이어에 형성되고, 상기 제1 부분이 형성되는 각 레이어는 상기 제2 부분이 형성되는 레이어와 중복되지 않는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 멀티 코일.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 코일의 제1 부분과 제2 부분은 비아를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 멀티 코일.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 코일은 복수 개의 턴을 포함하고, 각 턴은 상기 제1 부분에 속하는 제1 구간과 상기 제2 부분에 속하는 제2 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 멀티 코일.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 구간과 상기 2 구간은 제1 비아를 통해 연결되고, 현재 턴의 제2 구간은 다음 턴의 제1 구간에 제2 비아를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 멀티 코일.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 코일의 제2 부분과 상기 제2 코일의 제1 부분 또는 상기 제1 코일의 제1 부분과 상기 제2 코일의 제2 부분이 중첩되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 멀티 코일.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 코일의 중심과 상기 제2 코일의 중심 사이 거리는 상기 제1 방향을 기준으로 상기 제1 코일의 외경보다 작고 상기 제1 코일의 내경보다 큰 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 멀티 코일.
  10. 교류 전류에 의해 자기장을 변화시키되, 제1 코일 및 제1 방향으로 상기 제1 코일로부터 이격되어 상기 제1 코일의 일부와 중첩하고 제1 코일과 같은 패턴을 갖는 제2 코일을 포함하여 구성되는, 전송 코일;
    상기 전송 코일에서 발생하는 자기장의 전파를 제한하기 위한 차폐부; 및
    상기 전송 코일과 차폐부를 감싸는 케이스를 포함하여 구성되고,
    상기 제1 코일은 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 코일의 중심을 기준으로 나눈 제1 부분과 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분과 제2 부분은 상기 제1 코일이 형성하는 평면과 수직인 제3 방향을 따라 서로 다른 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
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