KR20230140725A - 스파이럴 코일 및 상기 스파이럴 코일을 포함하는 무선전력 송수신 회로 - Google Patents

스파이럴 코일 및 상기 스파이럴 코일을 포함하는 무선전력 송수신 회로 Download PDF

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Abstract

스파이럴 코일 및 상기 스파이럴 코일을 포함하는 무선전력 송수신 회로가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 스파이럴 코일은 하나 이상의 코일 턴을 형성하는 도선을 포함하고, 상기 도선은, 각각의 코일 턴에서 상기 스파이럴 코일의 중심측 방향의 일측면과 상기 스파이럴 코일의 중심측 반대 방향의 타측면이 서로 다른 높이를 가지고, 상기 일측면과 상기 타측면 사이에 빈 공간으로 형성된 적어도 하나 이상의 슬롯(slot)을 포함하고, 상기 일측면과 상기 타측면의 상부에 위치하고, 상기 일측면과 상기 하측면을 연결하는 상부면을 포함할 수 있다.

Description

스파이럴 코일 및 상기 스파이럴 코일을 포함하는 무선전력 송수신 회로{SPIRAL COIL AND CIRCUIT OF TRANSMITTING AND RECEIVING WIRELESS POWER INCLUDING THE SAME}
본 발명은 스파이럴 코일 및 상기 스파이럴 코일을 포함하는 무선 전력 송수신 회로에 관한 것이다.
코일은 자기장을 이용하는 무선충전기술 뿐 아니라 일반회로의 인덕터 설계에서 필수 요소이다. 특히, 시스템 소형화를 위한 평면형 스파이럴 코일은 인쇄회로기판(PCB)을 이용하므로 금속 두께(또는 높이)가 매우 얇게 제작되어 단면적이 작다. 따라서 작은 단면적으로 인해 발생하는 높은 저항을 줄이기 위해선 금속의 높이를 증가시켜야 하지만 인쇄회로기판의 특성상 금속 두께를 수백 이상으로 제작하기 어려운 관계로 코일을 구성하는 각 턴(turn)의 폭(width)이나 턴의 간격(pitch)을 조정하거나, 후처리 과정에서 금속(니켈 또는 은, 금)의 도금 두께를 늘이는 등 다양한 노력들을 기울이고 있다.
스파이럴 코일의 저항은 주파수에 따른 표피효과 뿐 아니라 턴 간의 간격(pitch)이 줄어든 환경에서 각 턴의 변(edge)에 몰리는 높은 전하밀도로 인해 발생하는 근접효과(proximity effect), 그리고 인덕터에서 발생하는 자기장이 각 턴의 금속 표면에 수직방향으로 입사되어 반작용으로 발생하는 와전류(Eeddy current)의 영향으로 전류분포의 불균형이 생겨 저항이 증가한다.
한편, 최근에는 구리를 이용하는 3차원 프린팅 기술의 개발로 다양한 구조의 금속 모형을 제작할 수 있게 되었다. 따라서, 평면형 스파이럴 코일을 개발하는데 이러한 기술을 적용할 경우 현재보다 손실이 적은 다양한 코일 모델을 설계할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 도선의 높이가 증가함에 따라 저항 감소효과가 감소하거나 또는 저항이 커지는 현상을 방지하기 위한 스파이럴 코일 및 상기 스파이럴 코일을 포함하는 무선전력 송수신 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 적절한 도선의 두께를 유지할 수 있는 구조를 가지는 스파이럴 코일 및 상기 스파이럴 코일을 포함하는 무선전력 송수신 장치를 제공한다.
다양한 실시예들에 따른 스파이럴 코일은 하나 이상의 코일 턴을 형성하는 도선을 포함하고, 상기 도선은, 각각의 코일 턴에서 상기 스파이럴 코일의 중심측 방향의 일측면과 상기 스파이럴 코일의 중심측 반대 방향의 타측면이 서로 다른 높이를 가지고, 상기 일측면과 상기 타측면 사이에 빈 공간으로 형성된 적어도 하나 이상의 슬롯(slot)을 포함하고, 상기 일측면과 상기 타측면의 상부에 위치하고, 상기 일측면과 상기 타측면을 연결하는 상부면을 포함할 수 있다.
상기 도선은, 상기 상부면의 수직 단면이 일정한 높이 변화량을 가지도록 형성될 수 있다.
상기 도선은, 상기 상부면의 수직 단면이 일정하지 않은 높이 변화량을 가지도록 형성될 수 있다.
상기 도선은, 상기 일측면의 높이가 상기 타측면의 높이보다 높게 형성될 수 있다.
상기 도선은, 상기 일측면의 높이가 상기 타측면의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.
상기 일측면의 높이와 상기 타측면의 높이 차이는, 상기 도선의 폭에 비례할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 스파이럴 코일은 하나 이상의 코일 턴을 형성하는 도선을 포함하고, 상기 도선은, 각각의 코일 턴에서 상기 스파이럴 코일의 중심측 방향의 일측면과 상기 스파이럴 코일의 중심측 반대 방향의 타측면이 서로 다른 높이를 가지고, 상기 일측면과 상기 타측면 사이에 빈 공간으로 형성된 적어도 하나 이상의 슬롯(slot)을 포함하고, 상기 일측면과 상기 타측면의 하부에 위치하고, 상기 일측면과 상기 타측면을 연결하는 하부면을 포함할 수 있다.
상기 도선은, 상기 하부면의 수직 단면이 평평한 형상을 가질 수 있다.
상기 도선은, 상기 하부면의 수직 단면이 평평하지 않은 형상을 가질 수 있다.
상기 도선은, 상기 일측면의 높이가 상기 타측면의 높이보다 높게 형성될 수 있다.
상기 도선은, 상기 일측면의 높이가 상기 타측면의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.
상기 일측면의 높이와 상기 타측면의 높이 차이는, 상기 도선의 폭에 비례할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 무선전력 송수신 회로는 하나 이상의 코일 턴을 형성하는 도선을 포함하는 스파이럴 코일 및 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 인쇄회로기판은, 유전체 및 상기 스파이럴 코일과 연결되도록 상기 유전체의 일측면에 형성되는 배선을 포함하고, 상기 도선은, 각각의 코일 턴에서 상기 스파이럴 코일의 중심측 방향의 일측면과 상기 스파이럴 코일의 중심측 반대 방향의 타측면이 서로 다른 높이를 가지고, 상기 일측면과 상기 타측면 사이에 빈 공간으로 형성된 적어도 하나 이상의 슬롯(slot)을 포함하고, 상기 일측면과 상기 하측면의 상부에 위치하고, 상기 일측면과 상기 타측면을 연결하는 상부면을 포함할 수 있다.
상기 배선은, 상기 스파이럴 코일의 형상과 동일하게 형성될 수 있다.
상기 배선은, 상기 스파이럴 코일의 형상에 대응하도록 결정된 고정 위치에 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 무선충전 시스템에서 리지 와이어를 사용하지 않고 저손실 코일을 제작할 수 있으며, 온보드 형태의 무선전력 송수신 장치의 대량 생산에 유리하게 스파이럴 코일을 제작할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 동일한 도선 단면적이나 부피를 사용하여 수 퍼센트 이상 저항을 줄일 수 있는 스파이럴 코일을 제공할 수 있고, 인쇄회로기판을 사용하는 무선전력 송수신 장치, 예를 들어 안테나, 전송선로와 같은 소자의 저항을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스파이럴 코일의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스파이럴 코일의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 일실시예에 따른 스파이럴 코일의 수직 단면도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 일실시예에 따른 스파이럴 코일의 수직 단면도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력 송수신 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력 송수신 장치를 나타낸 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스파이럴 코일(100)의 구조를 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스파이럴 코일(100)의 구조를 나타낸다. 스파이럴 코일(100)은 도선이 일정한 반경의 원으로 형성될 수 있다. 일례로, 도선은 하나 이상의 코일 턴을 형성할 수 있다. 도 1은 도선의 코일 턴 N이 2인 스파이럴 코일(100)을 나타낸다.
도선의 길이가 늘어남으로써 스파이럴 코일(100)의 인덕턴스가 향상될 수 있다. 반경이 서로 다른 도선으로 스파이럴 코일(100)의 설계가 가능한 장점을 가질 수 있다.
자기장의 세기를 증가시키기 위하여 동일한 도선을 동일한 직경으로 여러 번 감는 형태의 코일은 물리적으로 복수의 층을 가지는 헬리컬 구조로 형성됨으로써 소형 기기에 내장하기 어려운 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 도 1에서 도시된 구조의 스파이럴 코일(100)은 도선을 서로 다른 반경을 가지도록 하여 단층 또는 2층 구조로 설계함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다. 이때, 도 1과 같은 스파이럴 코일(100)의 중심에서 첫번째 도선까지의 거리는 내경(Rin)을 나타내고, 마지막 도선까지의 거리는 외경(Rout)으로 나타낼 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력 송수신 회로의 단면을 나타낸 도면이다. 예를 들어, 도 2에 도시된 스파이럴 코일(100)의 단면은 도 1에에서 A-A'의 단면을 나타낼 수 있다. 도 1은 2회 턴 수로 감겨진 도선(110, 120)을 포함하는 스파이럴 코일(100)의 일 예시를 나타내고, 도 2에 도시된 스파이럴 코일(100)의 단면은 1회 턴에 대응하는 도선(110)과 2회 턴에 대응하는 도선(120)으로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 스파이럴 코일(100)의 N 회 턴 수로 감겨진 도선에서, 각 턴에 대응하는 복수의 도선이 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 무선전력 송수신 회로의 스파이럴 코일(100)이 인쇄회로기판(200)과 연결된 일실시예에서의 단면도를 나타낸 것으로 이해될 수 있다.
일례로, 무선전력 송수신 회로는 스파이럴 코일(100) 및 인쇄회로기판(200)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인쇄회로 기판은 배선(210), 유전체(220) 또는 비아홀(230) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 인쇄회로기판(200)의 배선(210)은 유전체(220)의 일측면 또는 양측면에 형성되어, 전기적 신호 또는 전력을 전송하는 경로를 의미하고, 금속 재질을 포함할 수 있다. 배선(210)은 패턴에 따라 전기적 신호 또는 전력을 전송하는 경로를 형성할 수 있다. 인쇄회로기판(200)은 비아홀(230)(via hole)을 통해 유전체(220)의 상하에 있는 배선(210)이 전기적으로 연결될 수 있다. 도 2와 같이, 스파이럴 코일(100)은 인쇄회로기판(200)의 배선(210)에 연결될 수 있다.
도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 도선(110, 120)은 각각의 코일턴에서 스파이럴 코일(100)의 중심츰 방향의 일측면과 스파이럴 코일(100)의 중심측 반대 방향의 타측면이 서로 다른 높이를 가질 수 있다.
도 2에서, 코일 턴 1 또는 2에 대응하는 도선(110, 120)에서, 스파이럴 코일(100)의 중심측 방향의 측면을 일측면, 스파이럴 코일(100)의 중심측 반대 방향의 측면을 타측면이라고 할 수 있다. 도 2에 도시된, 코일 턴 1에 대응하는 도선(110)의 일측면과 타측면은 서로 다른 높이를 가진다. 도 2에 도시된, 코일 턴 2에 대응하는 도선(120)의 일측면과 타측면은 서로 다른 높이를 가진다.
예를 들어, 도 2에 확대되어 도시된 코일 턴 2에 대응하는 도선(120)을 살펴보면, 일측면의 높이 h1이 타측면의 높이 h2보다 클 수 있다. 도 2에 도시된 도선(110, 120)의 일측면의 높이는 h1, 타측면의 높이는 h2로 동일하나, 도선(110)과 도선(120)의 일측면의 높이와 타측면의 높이는 상이할 수 있다.
도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 도선은 일측면과 타측면 사이에 빈 공간으로 형성된 적어도 하나 이상의 슬롯(130)을 포함할 수 있다.
도 2에서, 코일 턴 1 또는 2에 대응하는 도선(110, 120) 각각의 일측면과 타측면 사이에 빈 공간으로 형성된 슬롯(130)이 도시되어 있다. 예를 들어, 확대한 코일 턴 2에 대응하는 도선(120)의 일부를 참조하면, 일측면과 타측면 사이에 슬롯(130)이 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 도선(110, 120)은 일측면과 타측면의 상부에 위치하고, 일측면과 하측면을 연결하는 상부면을 포함할 수 있다. 도 2와 같이, 각 턴에 대응하는 도선(110, 120)은 일측면, 타측면 및 일측면과 타측면을 연결하는 상부면을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 스파이럴 코일(100)은 일측면과 타측면이 서로 다른 높이를 가짐으로써 저항을 낮출 수 있다. 일실시예에 따른 스파이럴 코일(100)은 각 턴에 대응하는 도선의 일측면과 타측면이 서로 다른 높이를 가짐으로써, 근접효과(proximity effect)에 의한 저항을 줄일 수 있다. 서로 마주보는 도선(110)의 타측면의 높이와 도선(120)의 일측면의 높이가 서로 다르기 때문에, 근접효과에 의한 저항 증가를 방지할 수 있다.
도 2에 도시된 스파이럴 코일(100)은 슬롯(130)을 포함하여, 저항을 낮출 수 있다. 스파이럴 코일(100)의 도선(110, 120)의 높이가 증가함에 따라 표피두께보다 커지는 경우, 저항이 감소하는 효과가 줄어들거나, 오히려 저항이 증가할 수 있다. 스파이럴 코일(100)의 도선(110, 120)은 슬롯(130)을 포함하여, 도선의 두께 t를 유지하고, 저항을 줄일 수 있다.
일례로, 도선(110, 120)의 일측면의 높이와 타측면의 높이 차이는 도선(110, 120)의 폭에 비례할 수 있다. 도 2를 참조하면, 도선(110, 120)의 상부면의 수직 단면이 일정한 높이 변화량을 가지도록 형성될 수 있다. 도선(110, 120)의 상부면의 수직 단면이 일정한 높이 변화량을 가지는 경우, 도선(110, 120)의 일측면과 타측면의 높이 차이는 도선의 폭에 비례할 수 있다.
다른 예로, 도선(110, 120)의 일측면의 높이와 타측면의 높이의 차이는 도선(110, 120)의 폭에 비례하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도선(110, 120)의 일측면으로부터 타측면 방향으로 상부면의 높이가 h1으로 유지되다가, 일정한 높이 변화량으로 높이가 감소하여, 타측면에 연결될 수도 있다.
다른 예로, 도선(110, 120)의 일측면으로부터 타측면 방향으로 상부면의 높이가 h1으로 유지되다가, 특정 지점(예: 도선(110, 120)의 폭 절반 지점)에서 인쇄회로기판(200) 측 수직방향으로 꺾인 형태로 인쇄회로기판(200) 방향으로 연장될 수 있다. 인쇄회로기판(200) 측으로 연장된 상부면은 높이 h2에서 타측면 방향으로 꺾여서 연장되어, 타측면과 연결될 수 있다. 예를 들어, 상부면은 계단 형상으로 일측면과 타측면을 연결할 수 있다.
도 2에 도시된 실시예와 다른 예로, 도선(110, 120)의 상부면의 수직 단면이 일정하지 않은 높이 변화량을 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도선(110, 120)의 일측면으로부터 타측면까지 상부면의 높이가 h1에서 h1+h까지 커지다가, h2로 작아질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력 송수신 회로의 단면을 나타낸 도면이다. 이하의 도 3 내지 7에서, 상기의 도 1 및 도 2에서 설명한 내용과 동일한 내용에 대한 설명은 생략되더라도, 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 3의 인쇄회로기판(200)은 배선(210), 유전체(220) 또는 비아홀(230)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 일실시예에 따른 스파이럴 코일(100)은 복수의 슬롯(130)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 스파이럴 코일(100)의 도선은 각각 2개의 슬롯(130)을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 도선(110, 120)은 각각 2개의 슬롯(130)을 포함하는 실시예를 나타내고 있으나, 이에 한정되지 않고 도선(110, 120)은 각각 1개 또는 3개 이상의 슬롯(130) 등을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력 송수신 회로의 단면을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 일실시예에 따른 스파이럴 코일(100)의 도선(110, 120)의 일측면의 높이가 타측면의 높이보다 작을 수 있다. 도 4와 같이, 코일 턴 1에 대응하는 도선(110) 및 코일 턴 2에 대응하는 도선(120) 각각의 일측면의 높이 h1이 타측면의 높이 h2보다 작은 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 일실시예에 따른 무선전력 송수신 회로의 단면을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 일실시예에 따른 도선(110, 120)은 일측면과 타측면의 하부에 위치하고, 일측면과 타측면을 연결하는 하부면을 포함할 수 있다. 도 5에서, 도선(110, 120)의 일측면의 높이는 h1, 타측면의 높이는 h2로, 일측면의 높이 h1이 타측면의 높이 h2보다 클 수 있다.
하부면은 일측면과 타측면의 하부에 위치하고, 일측면과 타측면을 연결할 수 있다. 도 5에서, 일측면과 타측면의 사이에 하나 이상의 슬롯(130)이 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 하부면은 평평한 형상을 가지는 예를 도시하였으나, 하부면은 도 5에 도시된 하부면과 다른 형상을 가질 수 있다.
도 5에 도시된 실시예와 다른 예로, 하부면을 포함하는 도선(110, 120)은 복수의 슬롯(130)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도선(110, 120)의 하부면에서 상측 방향으로 연장되는 분리부가 형성되어, 복수의 슬롯(130)이 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 실시예와 다른 예로, 하부면을 포함하는 도선(110, 120)의 일측면의 높이가 타측면의 높이보다 작을 수 있다.
도 5에 도시된 실시예와 다른 예로, 하부면은 평평하지 않은 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 하부면은 일측면의 하단에서 타측면 방향으로 도선(110, 120)의 일정 폭(예: 도선의 폭의 절반)까지 수평하게 연장되고, 도선의 일정 폭(110, 120)에서 수직 방향으로 일정 높이까지 연장된 후, 타측면 방향으로 수평하게 연장되어, 타측면의 하단에 연결될 수 있다. 상기와 같이, 하부면은 일측면의 하단에서 계단 형상으로 타측면의 하단에 연결될 수 있다. 상기와 같이 하부면이 계단 형상을 가질 때, 도선(110, 120)의 하부면은 배선(210)과 일부 영역에서 연결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력 송수신 회로를 나타낸 도면이다.
도 6의 (a)는 일실시예에 따른 스파이럴 코일(100), (b)는 일실시예에 따른 인쇄회로기판(200)에 형성된 배선(210)을 나타내고, (c)는 인쇄회로기판(200) 및 인쇄회로기판(200)에 연결된 스파이럴 코일(100)을 포함하는 무선전력 송수신 회로의 단면을 나타낸 도면이다. 도 6의 (a) 및 (b)는 스파이럴 코일(100) 및 배선(210)의 상측면도를 나타낸 것으로 이해될 수 있다.
도 6을 참조하면, 일실시예에 따른 배선(210)은 스파이럴 코일(100)의 형상과 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 배선(210)은 스파이럴 코일(100)의 형성과 동일한 형상으로 유전체(220)의 일측면에 형성될 수 있다. 도 6의 (b)의 배선(210)의 형상은 (a)의 스파이럴 코일(100)의 형상과 동일한 형상을 가질 수 있다.
도 6의 (c)와 같이, (a)의 스파이럴 코일(100)은 인쇄회로기판(200)에 (b)의 형상으로 형성된 배선(210)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 인쇄회로기판(200)의 배선(210)과 스파이럴 코일(100) 사이에 솔더링(240)(240)(soldering)이 더 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력 송수신 회로를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 일실시예에 따른 배선(210)은 스파이럴 코일(100)의 형상에 대응하도록 결정된 고정 위치에 형성될 수 있다.
도 7의 (a)는 일실시예에 따른 스파이럴 코일(100)의 형상, (b)는 일실시예에 따른 배선(210)의 형상을 나타낸 도면이다. 도 7의 (b)의 배선(210)은 스파이럴 코일(100)의 형상에 대응되는 고정 위치들에 형성될 수 있다. 도 7의 (b)에 도시된 배선(210)은 인쇄회로기판(200)의 유전체(220)의 일측면에 형성될 수 있다.
도 7의 (c) 또는 (d)와 같이, (a)의 스파이럴 코일(100)은 인쇄회로기판(200)에 (b)의 형상으로 형성된 배선(210)에 연결될 수 있다. 예를 들어, (c)와 같이 배선(210)과 스파이럴 코일(100)이 직접 연결되거나, 또는 (d)와 같이 인쇄회로기판(200)의 배선(210)과 스파이럴 코일(100) 사이에 솔더링(240)(240)이 더 형성될 수 있다.
도 7의 (c) 및 (d)와 같이, 고정 위치에 형성된 배선(210)과 대응하는 스파이럴 코일(100) 부분은 인쇄회로기판(200)의 배선(210)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 무선전력 송수신 회로의 단면에서, 도선(110)은 배선(210)과 연결되지 않았으나, 도선(120)은 배선(210)과 연결될 수 있다. 다른 위치에서의 무선전력 송수신 회로의 단면에서는 도 7의 (c) 또는 (d)에 도시된 실시예와 달리, 도선(110)은 배선(210)과 연결되고, 도선(120)은 배선(210)과 연결되지 않는 단면이 나타날 수도 있다.
상기의 도 6 및 도 7에서는 도 3에 도시된 도선의 일측면의 높이가 타측면의 높이보다 크고, 2개의 슬롯(130)을 포함하는 스파이럴 코일(100)이 인쇄회로기판(200)에 연결되는 예를 도시하였으나, 도 6 및 도 7에 도시된 스파이럴 코일(100)과 다른 스파이럴 코일(100)이 도 6 및 도 7과 실질적으로 동일하게 인쇄회로기판(200)에 연결될 수 있다.
일례로, 인쇄회로기판(200)에 스파이럴 코일(100)이 연결되는 것은, 인쇄회로기판(200)과 스파이럴 코일(100)의 기계적인 연결 및/또는 전기적인 연결을 의미할 수 있다.
상기에서 설명한 스파이럴 코일(100)은 3차원 금속 프린팅을 이용하여 제작될 수 있다. 일례로, 스파이럴 코일(100)은 3차원 금속 프린팅으로 용이하게 제작될 수 있고, 스파이럴 코일(100)의 도선의 형상에 의해, 스파이럴 코일(100)은 낮은 저항을 가질 수 있다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 스파이럴 코일
110. 120: 도선
200: 인쇄회로기판
210: 배선
220: 유전체
230: 비아홀
240: 솔더링

Claims (15)

  1. 스파이럴 코일에 있어서,
    하나 이상의 코일 턴을 형성하는 도선
    을 포함하고,
    상기 도선은,
    각각의 코일 턴에서 상기 스파이럴 코일의 중심측 방향의 일측면과 상기 스파이럴 코일의 중심측 반대 방향의 타측면이 서로 다른 높이를 가지고,
    상기 일측면과 상기 타측면 사이에 빈 공간으로 형성된 적어도 하나 이상의 슬롯(slot)을 포함하고,
    상기 일측면과 상기 타측면의 상부에 위치하고, 상기 일측면과 상기 타측면을 연결하는 상부면을 포함하는, 스파이럴 코일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도선은,
    상기 상부면의 수직 단면이 일정한 높이 변화량을 가지도록 형성되는, 스파이럴 코일.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도선은,
    상기 상부면의 수직 단면이 일정하지 않은 높이 변화량을 가지도록 형성되는, 스파이럴 코일.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도선은,
    상기 일측면의 높이가 상기 타측면의 높이보다 높게 형성되는, 스파이럴 코일.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도선은,
    상기 일측면의 높이가 상기 타측면의 높이보다 낮게 형성되는, 스파이럴 코일.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 일측면의 높이와 상기 타측면의 높이 차이는,
    상기 도선의 폭에 비례하는, 스파이럴 코일.
  7. 스파이럴 코일에 있어서,
    하나 이상의 코일 턴을 형성하는 도선
    을 포함하고,
    상기 도선은,
    각각의 코일 턴에서 상기 스파이럴 코일의 중심측 방향의 일측면과 상기 스파이럴 코일의 중심측 반대 방향의 타측면이 서로 다른 높이를 가지고,
    상기 일측면과 상기 타측면 사이에 빈 공간으로 형성된 적어도 하나 이상의 슬롯(slot)을 포함하고,
    상기 일측면과 상기 타측면의 하부에 위치하고, 상기 일측면과 상기 타측면을 연결하는 하부면을 포함하는, 스파이럴 코일.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 도선은,
    상기 하부면의 수직 단면이 평평한 형상을 가지는, 스파이럴 코일.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 도선은,
    상기 하부면의 수직 단면이 평평하지 않은 형상을 가지는, 스파이럴 코일.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 도선은,
    상기 일측면의 높이가 상기 타측면의 높이보다 높게 형성되는, 스파이럴 코일.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 도선은,
    상기 일측면의 높이가 상기 타측면의 높이보다 낮게 형성되는, 스파이럴 코일.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 일측면의 높이와 상기 타측면의 높이 차이는,
    상기 도선의 폭에 비례하는, 스파이럴 코일.
  13. 하나 이상의 코일 턴을 형성하는 도선을 포함하는 스파이럴 코일; 및
    인쇄회로기판
    을 포함하고,
    상기 인쇄회로기판은,
    유전체; 및
    상기 스파이럴 코일과 연결되도록 상기 유전체의 일측면에 형성되는 배선을 포함하고,
    상기 도선은,
    각각의 코일 턴에서 상기 스파이럴 코일의 중심측 방향의 일측면과 상기 스파이럴 코일의 중심측 반대 방향의 타측면이 서로 다른 높이를 가지고,
    상기 일측면과 상기 타측면 사이에 빈 공간으로 형성된 적어도 하나 이상의 슬롯(slot)을 포함하고,
    상기 일측면과 상기 타측면의 상부에 위치하고, 상기 일측면과 상기 타측면을 연결하는 상부면을 포함하는, 무선전력 송수신 회로.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 배선은,
    상기 스파이럴 코일의 형상과 동일하게 형성되는, 무선전력 송수신 회로.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 배선은,
    상기 스파이럴 코일의 형상에 대응하도록 결정된 고정 위치에 형성되는, 무선전력 송수신 회로.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201001457A (en) 2008-06-30 2010-01-01 Delta Electronics Inc Magnetic component
KR101395256B1 (ko) * 2010-07-23 2014-05-16 한국전자통신연구원 무선 전력 전송 장치 및 그 제작 방법
KR101441453B1 (ko) 2010-08-25 2014-09-18 한국전자통신연구원 무선 에너지 전송을 위한 자기 공진체에서 전기장 및 복사전력 감소 장치 및 그 방법
CN103443883B (zh) * 2011-01-14 2016-10-12 香港城市大学 用于无线功率传输的装置及方法
US9406435B2 (en) * 2012-06-12 2016-08-02 Georgia Tech Research Corporation Misalignment insensitive wireless power transfer
US9496746B2 (en) * 2013-05-15 2016-11-15 The Regents Of The University Of Michigan Wireless power transmission for battery charging
KR102052806B1 (ko) 2017-12-26 2019-12-09 삼성전기주식회사 코일 부품 및 코일 부품의 제조 방법
KR102224308B1 (ko) 2019-11-07 2021-03-08 삼성전기주식회사 코일 부품
KR102213052B1 (ko) 2019-11-13 2021-02-08 한국과학기술원 무선전력전송용 pcb 코일
US20220394854A1 (en) 2021-06-04 2022-12-08 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and system for making coil for wireless charging
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