WO2021137311A1 - 사용자 단말을 다양한 방향 및 각도로 거치할 수 있는 무선 충전 장치 - Google Patents

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charging device
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repeater
user terminal
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김경환
이성훈
육경환
김형석
김환용
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless charging device capable of transmitting wireless power in various directions and angles by changing the direction of a magnetic field generated in a transmitting coil through a repeater capable of horizontal and vertical rotation, and mounting a user terminal in parallel with the repeater.
  • the wireless charging device When the user terminal is charged by the wireless charging method, when the transmitting coil in the wireless charging device and the receiving coil in the user terminal are magnetically coupled by the user terminal being mounted on the wireless charging device, the wireless charging device is the transmitting coil. Apply current to
  • a current When a current is applied to the transmitting coil, a magnetic field is generated in the transmitting coil, and the magnetic field generated in the transmitting coil induces a current in the receiving coil.
  • the current induced in the receiving coil is supplied to the battery in the user terminal, so that the user terminal is charged.
  • the strength of a magnetic field generated in the transmitting coil and interlinked with the receiving coil should be large, and for this purpose, the transmitting coil and the receiving coil should be disposed to face each other in parallel.
  • the user terminal must always be mounted flat on the top of the wireless charging device, but in such a mounting form, the usability of the user terminal is very poor.
  • the user when the user wants to charge the user terminal while watching the screen output from the user terminal, the user has to mount the user terminal flat on the top of the wireless charging device. In this case, the output direction of the screen is upward.
  • the output direction of the screen is upward
  • An object of the present invention is to provide a wireless charging device that mounts a user terminal on a repeater that changes the direction of a magnetic field generated in a transmitting coil.
  • Another object of the present invention is to provide a wireless charging device capable of rotating and moving the mounted user terminal in a vertical direction or in a horizontal direction.
  • an object of the present invention is to provide a wireless charging device capable of preventing a decrease in the strength of a magnetic field provided to a receiving coil in the user terminal due to the user terminal being mounted at an angle.
  • the user terminal can be mounted on the repeater for changing the direction of the magnetic field generated in the transmitting coil by including the repeater inside the terminal holder which is inclined with respect to the upper surface of the case parallel to the transmitting coil.
  • the present invention includes a terminal holder that can rotate and move horizontally with respect to the upper surface of the case while forming a predetermined angle with respect to the upper surface of the case, thereby rotating the mounted user terminal in a vertical direction or rotating in a horizontal direction and can be moved
  • the present invention can prevent a decrease in the strength of the magnetic field provided to the receiving coil in the user terminal by forming and arranging the repeater so that the projection area of the repeater projected on the upper surface of the case is always wider than the area formed by the transmitting coil. .
  • the present invention by mounting the user terminal on a repeater that changes the direction of the magnetic field generated in the transmitting coil, it is possible to provide a magnetic field in the direction in which the receiving coil is disposed in the user terminal, regardless of the mounting shape of the user terminal, By separating the coil and the receiving coil, there is an effect that can lower the amount of heat generated by wireless charging.
  • the present invention allows the user to check the screen output from the user terminal at various locations while the user terminal is wirelessly charged by rotating the mounted user terminal in a vertical direction or rotating and moving it in a horizontal direction.
  • the present invention prevents a decrease in the strength of the magnetic field provided to the receiving coil in the user terminal due to the user terminal being mounted at an angle, so that power can always be transmitted to the user terminal with maximum efficiency regardless of the mounting shape of the user terminal. have.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a state in which a user terminal is mounted on a wireless charging device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the separated components of the wireless charging device shown in Figure 1;
  • 3 and 4 are exploded views of a power transmission module according to each embodiment of the present invention.
  • 5 and 6 are views for explaining a coupling relationship between the moving member and the power transmission module.
  • FIG. 7 is an exploded view of a terminal holder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 8 and 9 are views for explaining the coupling relationship between the terminal holder and the moving member.
  • FIG. 10 is a view for explaining the structural features of the moving member for coupling with the terminal cradle.
  • FIG. 11 is a view for explaining the structural features of a terminal holder for coupling with a moving member and mounting a user terminal.
  • FIG. 12 is a view showing a coupling relationship between the rotating plate and the mounting plate constituting the terminal cradle.
  • FIG. 13 and 14 are diagrams illustrating examples of each use of a wireless charging device according to an embodiment of the present invention.
  • 15 and 16 are views for explaining the width of the repeater projected on the upper surface of the case of the power transmission module according to the angle of the terminal holder.
  • first, second, etc. are used to describe various components, but these components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from other components, and unless otherwise stated, the first component may be the second component, of course.
  • any component is disposed on the "upper (or lower)" or “top (or lower)” of the component means that any component is disposed in contact with the upper surface (or lower surface) of the component. Furthermore, it may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.
  • the present invention relates to a wireless charging device capable of transmitting wireless power in various directions and angles by changing the direction of a magnetic field generated in a transmitting coil through a repeater capable of horizontal and vertical rotation, and mounting a user terminal in parallel with the repeater.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a state in which a user terminal is mounted on a wireless charging device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the components of the wireless charging device shown in FIG. 1 separated.
  • 3 and 4 are exploded views of a power transmission module according to each embodiment of the present invention.
  • 5 and 6 are views for explaining a coupling relationship between the moving member and the power transmission module.
  • FIG. 7 is an exploded view of a terminal cradle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 8 and 9 are views for explaining the coupling relationship between the terminal holder and the moving member.
  • Figure 11 is a view for explaining the structural features of the terminal cradle for coupling with the moving member and mounting of the user terminal.
  • FIG. 12 is a view showing a coupling relationship between the rotating plate and the mounting plate constituting the terminal cradle.
  • FIG. 13 and 14 are diagrams illustrating examples of each use of a wireless charging device according to an embodiment of the present invention.
  • 15 and 16 are diagrams for explaining the width of the repeater projected on the upper surface of the case of the power transmission module according to the angle of the terminal holder.
  • a wireless charging device 1 may be mounted on a user terminal 2 , and by transmitting power wirelessly to the mounted user terminal 2 , the user terminal 2 ) can be charged.
  • the wireless charging device 1 may be implemented as a portable device to charge the user terminal 2 at any location, or may be structurally combined with other devices to charge the user terminal 2 .
  • the wireless charging device 1 may be embedded in the vehicle interior, specifically, the dashboard (dashboard), and when the user mounts the user terminal 2 on the wireless charging device 1, the mounted user terminal ( 2) can be charged.
  • the wireless charging device 1 may basically transmit power wirelessly to the user terminal 2 in an electromagnetic induction method.
  • the wireless charging device 1 when the wireless charging device 1 and the user terminal 2 mounted thereon are aligned, the wireless charging device 1 is magnetically coupled to the user terminal 2 and the user terminal ( 2) can transmit power.
  • the wireless charging device 1 may include a transmitting coil 140 for generating a magnetic field therein.
  • the wireless charging device 1 may wirelessly transmit power to the user terminal 2 through the transmission coil 140 provided therein to generate a magnetic field.
  • the power transmission principle of the wireless charging device 1 will be described in more detail.
  • the receiving coil in the user terminal 2 and the transmitting coil 140 in the wireless charging device 1 may be magnetically coupled.
  • the wireless charging device 1 may apply a current to the transmitting coil 140 , and a magnetic field may be generated in the transmitting coil 140 .
  • the magnetic field generated in the transmitting coil 140 may be transferred to the receiving coil to induce a current in the receiving coil, and the current induced in the receiving coil may be supplied to the battery in the user terminal 2 to charge the battery.
  • the wireless charging device 1 of the present invention may be largely composed of a power transmission module 100 , a moving member 200 , and a terminal cradle 300 .
  • the power transmission module 100 includes a case 110 , a substrate 120 disposed therein, and a flat core disposed on the substrate 120 . (130), it may be composed of a plurality of transmission coils 140 arranged side by side on the flat core (130).
  • the case 110 may include a top case 110t and a bottom case 110b, and the top case 110t and the bottom case 110b may be coupled to each other to airtight the inner space of the case 110 .
  • a control circuit for applying a current to the transmitting coil 140 by using an external power source may be mounted on the substrate 120, and this control circuit may be implemented with a printed circuit board (PCB), an integrated circuit (IC), etc. .
  • PCB printed circuit board
  • IC integrated circuit
  • the flat core 130 may be made of a component that has high magnetic permeability and is not easily broken. More specifically, the flat core 130 may be made of an amorphous metal material such as cobalt (Co), iron (Fe), nickel (Ni), boron (B), silicon (Si), or a combination thereof, and a sheet Or it may have a thin film form.
  • the flat core 130 may be a ferrite core.
  • the flat core 130 may increase the magnetic flux density of the magnetic field generated by the transmitting coil 140 and efficiently form a magnetic path of the magnetic field.
  • the plurality of transmission coils 140 are flat plate coils arranged side by side in one direction on the top of the flat plate core 130 , and may have a circular, oval, or rectangular shape.
  • the plurality of transmitting coils 140 may be arranged side by side while being spaced apart from each other in an area formed by the flat core 130 .
  • the plurality of transmitting coils 140 may be arranged side by side at the same interval. More specifically, the plurality of transmitting coils 140 may be arranged side by side so that the distance d1 between the centers of each transmitting coil 140 is the same.
  • the plurality of transmitting coils 140 are spaced apart from each other on the flat core 130 and partially overlapped with the plurality of first coils 140a and the plurality of first coils 140a. At least one second coil 140b disposed on the plurality of first coils 140a may be included.
  • the number of the first coil 140a and the second coil 140b is not limited, but for convenience of description below, the transmitting coil 140 includes two first coils 140a and a single second coil 140b. It is assumed to include
  • the two first coils 140a may be spaced apart from each other in the area formed by the flat core 130 .
  • the single second coil 140b may be disposed to overlap the two first coils 140a so as to overlap a portion of the two first coils 140a.
  • each of the first coil 140a and the second coil 140b may be arranged side by side at the same interval.
  • the first coil 140a and the second coil 140b may be arranged side by side so that the distance d2 between the centers of each coil is the same.
  • Terminals for electrical connection with the aforementioned control circuit may be provided at both ends of each of the transmitting coils 140 described with reference to FIGS. 3 and 4 , and the control circuit provides a voltage to the terminal provided in the transmitting coil 140 . can be authorized.
  • the control circuit includes at least one transmitting coil magnetically coupled to the receiving coil among the plurality of transmitting coils 140 ( 140) can be applied with a voltage. Accordingly, a magnetic field may be generated in the transmitting coil 140 , and the magnetic field generated in the transmitting coil 140 may induce a current in the receiving coil in the user terminal 2 . The current induced in the receiving coil may charge the internal battery of the user terminal 2 .
  • the moving member 200 may be coupled to the above-described power transmission module 100 to move the terminal holder 300 to be described later along the arrangement direction of the transmission coil 140 . 3 and 4 , a plurality of transmitting coils 140 may be arranged side by side in a specific direction. At this time, the moving member 200 coupled to the terminal holder 300 moves the terminal holder 300 by moving on the power transmission module 100 in the direction in which the transmission coil 140 is arranged (hereinafter, arrangement direction). )) can be moved along.
  • the position of the terminal holder 300 may always be located on the line in which the transmitting coil 140 is arranged, regardless of how much in which direction the moving member 200 moves.
  • the terminal cradle 300 may always be located above any transmission coil 140 .
  • the moving member 200 is installed on the upper surface of the case 110 of the power transmitting module 100 in the arrangement direction of the transmitting coil 140 . You can slide along.
  • the movable member 200 may be movably coupled to the upper surface of the case 110 , and may slide along the arrangement direction of the transmitting coil 140 in a state coupled to the case 110 . . Specifically, the moving member 200 may be coupled to the upper surface of the case 110 so that the transmitting coil 140 can slide on the arranged straight line.
  • the movable member 200 and the upper surface of the case 110 may be coupled through various fastening structures.
  • a rail may be fixedly installed on the upper surface of the case 110 according to the arrangement direction of the transmitting coil 140 , and the moving member 200 may be coupled to the corresponding rail to slide.
  • a groove formed according to the arrangement direction of the transmitting coil 140 may be provided on the upper surface of the case 110 , and the moving member 200 may be coupled to the corresponding groove to slide.
  • a sliding groove 111 extending along the arrangement direction of the transmitting coil 140 may be provided.
  • the sliding groove 111 may be formed integrally with the upper surface of the case 110 by being recessed in the upper surface of the case 110 .
  • the moving member 200 may be coupled to the sliding groove 111 to slide along the arrangement direction of the transmitting coil 140 .
  • the moving member 200 may have a flat plate structure, and both side ends of the moving member 200 may be formed to correspond to the curved shape of the sliding groove 111 formed on the upper surface of the case 110 .
  • the moving member 200 may be coupled to the sliding groove 111 , and a sliding groove extending along the arrangement direction of the transmitting coil 140 ( 111) to slide along.
  • the terminal holder 300 may be provided on the upper surface of the case 110 of the power transmission module 100 , and may hold the user terminal 2 in a state in which it is inclined with respect to the upper surface of the case 110 .
  • the strength of the magnetic field generated in the transmitting coil 140 and linking to the receiving coil should be large, and for this purpose, the transmitting coil 140 and the receiving coil may have to be disposed to face each other in parallel.
  • the power transmission module (100)
  • the transmitting coil 140 and the receiving coil within the user terminal 2 may not be arranged to face each other in parallel. In this case, since the strength of the magnetic field generated in the transmitting coil 140 and linking to the receiving coil is weakened, power transmission efficiency may be lowered.
  • the terminal cradle 300 may include a repeater 310 therein for converting the direction of the magnetic field generated in the transmitting coil 140 to the direction toward the receiving coil. More specifically, the terminal holder 300 may include a repeater 310 disposed in parallel with the receiving coil in the user terminal 2 when the user terminal 2 is mounted therein.
  • the magnetic field generated upward from the transmitting coil 140 may link to the repeater 310 , and accordingly, a current may be induced in the repeater 310 .
  • the current induced in the repeater 310 may generate a magnetic field perpendicular to the repeater 310 .
  • the magnetic field generated upward from the transmitting coil 140 may be converted to a direction perpendicular to the repeater 310 as it passes through the repeater 310 .
  • the user terminal 2 is mounted on the repeater 310 for changing the direction of the magnetic field generated by the transmitting coil 140 , so regardless of the mounting shape of the user terminal 2 , the user terminal ( 2) not only can provide a magnetic field in the direction in which the receiving coil is arranged, but also has the effect of lowering the amount of heat generated by wireless charging by spacing the transmitting coil 140 and the receiving coil apart.
  • the terminal holder 300 includes, in addition to the repeater 310 , a rotating plate 320 coupled to the moving member 200 to be rotatable in the horizontal direction, a mounting plate 330 coupled to the rotating plate 320 and the terminal.
  • a terminal cradle case 340 in direct contact with the user terminal 2 .
  • the terminal holder 300 configured as described above may be coupled to the movable member 200 to be rotatable in the horizontal direction.
  • the rotation plate 320 of the terminal holder 300 may be coupled to the moving member 200, and rotate the terminal holder 300 in the horizontal direction by rotating in the horizontal direction on the fixed moving member 200.
  • a circular depression 210 may be formed in the movable member 200 , and The rotating plate 320 may be inserted into the depression 210 .
  • the recessed part 210 may have a circular shape recessed downward, and the rotary plate 320 of the terminal holder 300 has a circular plate shape corresponding to the shape of the recessed part 210, so that the recessed part ( 210) may be inserted.
  • the rotating plate 320 of the terminal holder 300 may be rotated by being inserted into the depression 210 .
  • the rotating plate 320 may rotate in a horizontal circumferential direction while being inserted into the depression 210 . Accordingly, the repeater 310 , the mounting plate 330 , and the terminal holding case 340 coupled to the rotating plate 320 may also rotate in the circumferential direction according to the rotation of the rotating plate 320 .
  • a plurality of rotation grooves arranged side by side along the circumferential direction on the inner circumferential surface of the depression 210 formed in the moving member 200 . 220 may be provided.
  • the terminal holder 300 may be coupled to the plurality of rotation grooves 220 to rotate in the horizontal direction by a unit angle.
  • a plurality of rotation grooves 220 adjacent to and arranged side by side at the same interval may be provided on the inner circumferential surface of the depression 210 . Accordingly, the central angle ⁇ 1 of each rotation groove 220 may be the same as a unit angle.
  • the rotation plate 320 When the rotation plate 320 is inserted into the depression 210 , the rotation plate 320 may be coupled to the plurality of rotation grooves 220 provided on the inner circumferential surface of the depression 210 .
  • the rotation plate 320 may have a disk shape, and the rotation plate 320 has a plurality of rotation grooves 220 provided on the inner circumferential surface of the recessed portion 210 through any coupling member provided on the outer circumferential surface thereof. ) can be combined.
  • the rotation plate 320 coupled to the plurality of rotation grooves 220 may be fixed by the elastic force of the coupling member coupled to each rotation groove 220, but each rotation groove by an external force (eg, rotational force applied by the user) It can be rotated by a central angle (unit angle) formed by 220 .
  • the coupling member coupled to the first rotation groove is fixed by its elastic force, but when the user rotates the rotating plate 320, the coupling member rotates by a unit angle and is coupled to the second rotation groove adjacent to the first rotation groove. can be fixed.
  • the rotation plate 320 may include a plurality of rotation protrusions 321 coupled to the plurality of rotation grooves 220 as a coupling member.
  • the circular rotation plate 320 may include a plurality of rotation protrusions 321 formed on the outer circumferential surface.
  • the plurality of rotation protrusions 321 formed on the rotating plate 320 may be respectively coupled to the plurality of rotation grooves 220 formed in the depression 210 of the moving member 200 .
  • the central angle of each rotation protrusion 321 may also be the same as a unit angle.
  • the rotation protrusion 321 may be formed of a member having elasticity. Accordingly, when the rotating plate 320 is fitted into the recessed portion 210 , each of the rotation protrusions 321 may be fixed by being completely coupled to the rotation groove 220 . At this time, when the user applies a rotational force to the rotation plate 320 , each rotation protrusion 321 may be sequentially coupled to the plurality of rotation grooves 220 while rotating by a unit angle.
  • the mounting plate 330 may be coupled to the rotating plate 320 so as to be rotatable in a vertical direction with respect to the rotating plate 320 .
  • the moving member 200 may be disposed parallel to the power transmission module 100 , and the rotating plate 320 may also be coupled to the moving member 200 in parallel.
  • the holder plate 330 coupled to the rotation plate 320 as shown in FIG. 11 is vertical with respect to the rotation plate 320 . can be rotated to
  • one side end of the mounting plate 330 may be fastened to the rotating plate 320 through a hinge shaft. Accordingly, the mounting plate 330 may rotate in a vertical direction with respect to the rotating plate 320 fixed to the moving member 200 .
  • the rotating plate 320 is disposed parallel to the upper surface of the case 110 , the angle ⁇ 2 formed by the rotating plate 320 and the mounting plate 330 is, the user terminal 2 mounted on the terminal holder 300 is It may be the same as the angle formed with respect to the upper surface of the case 110 .
  • the mounting plate 330 may form an angle within a certain range with respect to the rotating plate 320 .
  • the mounting plate 330 may rotate in the vertical direction within the maximum angle with respect to the rotating plate 320 .
  • an arbitrary member limiting an angle may be added in various shapes to the hinge shaft connecting the mounting plate 330 and the rotating plate 320 .
  • Limiting the maximum angle in this way is to ensure high power transmission efficiency when transmitting power through the repeater 310, which will be described later with reference to FIGS. 15 and 16 .
  • the rotating plate 320 may be inserted into the receiving groove 331 recessed in the rear surface of the mounting plate 330 . More specifically, the terminal mounting case 340 may be coupled to the front surface of the mounting plate 330 , and the receiving groove 331 corresponding to the shape of the rotating plate 320 may be recessed on the rear surface of the mounting plate 330 .
  • the rotating plate 320 is formed on the rear surface of the mounting plate 330 . It may be inserted into the receiving groove 331 . Accordingly, the mounting plate 330 may be disposed parallel to the case 110 .
  • the present invention can mount the user terminal 2 at an angle as described above, as well as mount the user terminal 2 flat like a conventional wireless charging device.
  • the terminal holder 300 may have an inclination in the height direction (z-axis direction) with respect to the arrangement direction (x-axis direction) of the transmitting coil 140 . In this state, the terminal holder 300 may move forward and backward along the arrangement direction (x-axis direction) of the transmitting coil 140 through the moving member 200 .
  • a user located in the front (+x-axis direction) of the terminal holder 300 can secure a view of the screen output from the user terminal 2 , and at this time, the user terminal 2 is the terminal holder 300 .
  • ) may be charged by receiving power from any one of the plurality of transmission coils 140 according to the position (x-axis position).
  • the terminal holder 300 is inclined in the height direction (z-axis direction) with respect to the direction (y-axis direction) horizontally perpendicular to the arrangement direction of the transmitting coil 140 . can have In this state, the terminal holder 300 may move forward and backward along the arrangement direction (x-axis direction) of the transmitting coil 140 through the moving member 200 .
  • a user located on the side (+y-axis direction) of the terminal holder 300 can secure a view of the screen output from the user terminal 2 , and in this case, the user terminal 2 is connected to the terminal holder 300 .
  • ) may be charged by receiving power from any one of the plurality of transmission coils 140 according to the position (x-axis position).
  • the present invention rotates the mounted user terminal 2 in the vertical direction or rotates and moves it in the horizontal direction, so that the user can use the user terminal at various positions while charging the user terminal 2 wirelessly. You can check the screen output in (2).
  • the repeater 310 may transmit the magnetic field generated in the transmitting coil 140 to the receiving coil.
  • the strength of the magnetic field generated in the transmitting coil 140 and linking to the repeater 310 should be large.
  • the area may be wider than the area R2 formed by each transmitting coil 140 .
  • the repeater projection area R1 may be the same as the area formed by the actual repeater 310 , and may have a maximum area. In this case, the repeater projection region R1 may be wider than the region R2 formed by any of the plurality of transmission coils 140 .
  • the repeater projection area R1 may have a minimum area. In this case, the repeater projection region R1 may be wider than the region R2 formed by any of the plurality of transmission coils 140 .
  • the repeater projection area R1 may always be wider than the area formed by the transmitting coil 140 , regardless of how much angle the terminal cradle 300 forms with respect to the upper surface of the case 110 . Accordingly, most of the magnetic field generated by the arbitrary transmitting coil 140 may link to the repeater 310 , and the repeater 310 may transmit power to the receiving coil with high efficiency.
  • the present invention prevents the decrease in the strength of the magnetic field provided to the receiving coil in the user terminal 2 due to the user terminal 2 being mounted at an angle, through the shape and arrangement of the repeater 310, Power can always be transmitted with maximum efficiency to the user terminal 2 regardless of the mounting shape of the user terminal 2 .

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Abstract

본 발명은 수평 및 수직 회동 가능한 리피터를 통해 송신 코일에서 발생한 자기장의 방향을 변화시키고, 리피터와 평행하게 사용자 단말을 거치함으로써 다양한 방향 및 각도로 무선 전력을 송신할 수 있는 무선 충전 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치는 케이스, 상기 케이스 내부에 배치되는 평판 코어, 상기 평판 코어 상에서 나란히 배열되는 복수의 송신 코일, 내부에 리피터를 포함하고, 상기 케이스의 상면에서 상기 케이스의 상면에 대해 경사지게 배치되는 단말 거치대 및 상기 단말 거치대를 상기 송신 코일의 배열 방향을 따라 이동시키는 이동 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

사용자 단말을 다양한 방향 및 각도로 거치할 수 있는 무선 충전 장치
본 발명은 수평 및 수직 회동 가능한 리피터를 통해 송신 코일에서 발생한 자기장의 방향을 변화시키고, 리피터와 평행하게 사용자 단말을 거치함으로써 다양한 방향 및 각도로 무선 전력을 송신할 수 있는 무선 충전 장치에 관한 것이다.
최근 무선 충전 방식을 이용하여 사용자 단말을 충전하는 기술이 상용화되고 있다.
무선 충전 방식에 의하여 사용자 단말이 충전되는 과정을 설명하면, 사용자 단말이 무선 충전 장치에 거치됨으로써 무선 충전 장치 내 송신 코일과 사용자 단말 내 수신 코일이 자기 결합(magnetic coupling)되면 무선 충전 장치는 송신 코일에 전류를 인가한다.
송신 코일에 전류가 인가되면 송신 코일에서는 자기장이 발생하고, 송신 코일에서 발생한 자기장은 수신 코일에 전류를 유도한다. 수신 코일에 유도된 전류는 사용자 단말 내 배터리로 공급됨으로써 사용자 단말은 충전된다.
전술한 무선 충전 방식에서 전력이 효율적으로 전달되기 위해서는 송신 코일에서 발생하여 수신 코일에 쇄교하는 자기장의 세기가 커야하고, 이를 위해 송신 코일과 수신 코일은 평행하게 대향 배치되어야 한다.
이러한 한계로 인해 사용자 단말은 무선 충전 장치의 상부에 항상 평평하게 거치되어야 하는데, 이와 같은 거치 형태에서는 사용자 단말에 대한 사용성이 매우 떨어지는 단점이 있다.
예컨대, 사용자가 사용자 단말에서 출력되는 화면을 시청하면서 사용자 단말을 충전하고자 할 때, 사용자는 사용자 단말을 무선 충전 장치의 상부에 평평하게 거치해야 하는데, 이 경우 화면의 출력 방향은 위 방향이 되어 사용자가 무선 충전 장치의 전후방 또는 측방에 위치하는 경우 사용자 단말에서 출력되는 화면을 시청하기 어렵다는 단점이 있다.
이에 따라, 사용자 단말의 거치 형태와 관계 없이 사용자 단말을 무선 충전할 수 있는 무선 충전 장치가 요구되고 있다.
본 발명은 송신 코일에서 발생한 자기장의 방향을 전환하는 리피터 상에 사용자 단말을 거치하는 무선 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 거치된 사용자 단말을 수직 방향으로 회동시키거나 수평 방향으로 회동 및 이동시킬 수 있는 무선 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 사용자 단말이 경사지게 거치됨으로 인해 사용자 단말 내 수신 코일에 제공되는 자기장의 세기가 감소하는 것을 방지할 수 있는 무선 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명은 송신 코일과 평행한 케이스의 상면에 대해 경사지게 형성되는 단말 거치대 내부에 리피터를 포함시킴으로써, 송신 코일에서 발생한 자기장의 방향을 전환하는 리피터 상에 사용자 단말을 거치할 수 있다.
또한, 본 발명은 케이스의 상면에 대해 일정 각도를 형성하면서 케이스의 상면에 대해 수평 방향으로 회동 및 이동할 수 있는 단말 거치대를 포함함으로써, 거치된 사용자 단말을 수직 방향으로 회동시키거나 수평 방향으로 회동 및 이동시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 케이스의 상면에 투영된 리피터의 투영 영역이 항상 송신 코일이 형성하는 영역보다 넓도록 리피터를 형성 및 배치함으로써, 사용자 단말 내 수신 코일에 제공되는 자기장의 세기 감소를 방지할 수 있다.
본 발명은 송신 코일에서 발생한 자기장의 방향을 전환하는 리피터 상에 사용자 단말을 거치함으로써, 사용자 단말의 거치 형태에 관계 없이 사용자 단말 내 수신 코일이 배치된 방향으로 자기장을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 송신 코일과 수신 코일을 이격시킴으로써 무선 충전에 의한 발열량을 낮출 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 거치된 사용자 단말을 수직 방향으로 회동시키거나 수평 방향으로 회동 및 이동시킴으로써, 사용자 단말을 무선으로 충전하고 있는 동안에도 사용자가 다양한 위치에서 사용자 단말에서 출력되는 화면을 확인할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 사용자 단말이 경사지게 거치됨으로 인해 사용자 단말 내 수신 코일에 제공되는 자기장의 세기가 감소하는 것을 방지함으로써, 사용자 단말의 거치 형태에 관계 없이 사용자 단말에 언제나 최대 효율로 전력을 송신할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치에 사용자 단말이 거치된 모습을 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 무선 충전 장치의 구성요소를 분리 도시한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 각 실시예에 따른 전력 송신 모듈의 분해도.
도 5 및 도 6은 이동 부재과 전력 송신 모듈 간의 결합 관계를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 거치대의 분해도.
도 8 및 도 9는 단말 거치대와 이동 부재 간의 결합 관계를 설명하기 위한 도면.
도 10은 단말 거치대와의 결합을 위한 이동 부재의 구조적 특징을 설명하기 위한 도면.
도 11은 이동 부재와의 결합 및 사용자 단말의 거치를 위한 단말 거치대의 구조적 특징을 설명하기 위한 도면.
도 12는 단말 거치대를 구성하는 회전판과 거치판의 결합 관계를 도시한 도면.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 각 사용예를 도시한 도면.
도 15 및 도 16은 전력 송신 모듈의 케이스 상면에 투영되는 리피터의 넓이를 단말 거치대의 각도에 따라 설명하기 위한 도면.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 명세서에서 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
또한, 본 명세서에서 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다
본 발명은 수평 및 수직 회동 가능한 리피터를 통해 송신 코일에서 발생한 자기장의 방향을 변화시키고, 리피터와 평행하게 사용자 단말을 거치함으로써 다양한 방향 및 각도로 무선 전력을 송신할 수 있는 무선 충전 장치에 관한 것이다.
이하, 도 1 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치에 사용자 단말이 거치된 모습을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 무선 충전 장치의 구성요소를 분리 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 각 실시예에 따른 전력 송신 모듈의 분해도이다.
도 5 및 도 6은 이동 부재와 전력 송신 모듈 간의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 거치대의 분해도이다.
도 8 및 도 9는 단말 거치대와 이동 부재 간의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 단말 거치대와의 결합을 위한 이동 부재의 구조적 특징을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 이동 부재와의 결합 및 사용자 단말의 거치를 위한 단말 거치대의 구조적 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 단말 거치대를 구성하는 회전판과 거치판의 결합 관계를 도시한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 각 사용예를 도시한 도면이다.
도 15 및 도 16은 전력 송신 모듈의 케이스 상면에 투영되는 리피터의 넓이를 단말 거치대의 각도에 따라 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치(1)는 사용자 단말(2)을 거치할 수 있고, 거치된 사용자 단말(2)에 무선으로 전력을 전송함으로써 사용자 단말(2)을 충전시킬 수 있다.
이러한 무선 충전 장치(1)는 휴대용 장치로 구현되어 임의의 위치에서 사용자 단말(2)을 충전시킬 수도 있고, 다른 장치들과 구조적으로 결합 설치되어 사용자 단말(2)을 충전시킬 수도 있다. 예컨대, 무선 충전 장치(1)는 차량 내부, 구체적으로는 대시보드(dashboard)에 매립 설치될 수 있고, 사용자가 무선 충전 장치(1)에 사용자 단말(2)을 거치하면, 거치된 사용자 단말(2)을 충전시킬 수 있다.
무선 충전 장치(1)는 기본적으로 전자기 유도 방식으로 사용자 단말(2)에 무선으로 전력을 송신할 수 있다.
보다 구체적으로, 무선 충전 장치(1)와 이에 거치된 사용자 단말(2)이 정렬(aligned)된 경우, 무선 충전 장치(1)는 사용자 단말(2)과 자기 결합(magnetic coupling)되어 사용자 단말(2)에 전력을 송신할 수 있다.
이를 위해, 무선 충전 장치(1)는 그 내부에 자기장을 발생시키는 송신 코일(140)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 무선 충전 장치(1)는 내부에 구비되어 자기장을 발생시키는 송신 코일(140)을 통해 사용자 단말(2)에 무선으로 전력을 송신할 수 있다.
무선 충전 장치(1)의 전력 송신 원리를 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
사용자 단말(2)이 무선 충전 장치(1)에 거치되면, 사용자 단말(2) 내 수신 코일과 무선 충전 장치(1) 내 송신 코일(140)은 자기 결합될 수 있다. 이 때, 무선 충전 장치(1)는 송신 코일(140)에 전류를 인가할 수 있고, 송신 코일(140)에서는 자기장이 발생할 수 있다. 송신 코일(140)에서 발생한 자기장은 수신 코일에 전달되어 수신 코일에 전류를 유도할 수 있고, 수신 코일에 유도된 전류는 사용자 단말(2) 내 배터리로 공급됨으로써 배터리를 충전시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 전술한 무선 충전 동작을 위해 본 발명의 무선 충전 장치(1)는 크게 전력 송신 모듈(100), 이동 부재(200) 및 단말 거치대(300)로 구성될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 무선 충전 장치(1)를 구성하는 각 구성요소들을 구체적으로 설명하도록 한다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하여 전력 송신 모듈(100)의 구조를 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 송신 모듈(100)은 케이스(110)와, 그 내부에 배치되는 기판(120), 기판(120) 상에 배치되는 평판 코어(130), 평판 코어(130) 상에서 나란히 배열되는 복수의 송신 코일(140)로 구성될 수 있다.
케이스(110)는 탑 케이스(110t)와 바텀 케이스(110b)로 이루어질 수 있고, 탑 케이스(110t)와 바텀 케이스(110b)는 서로 결합됨으로써 케이스(110)의 내부 공간을 기밀할 수 있다.
기판(120)에는 외부전원을 이용하여 송신 코일(140)에 전류를 인가하는 제어 회로가 탑재될 수 있으며, 이러한 제어 회로는 PCB(Printed Circuit Board), IC(Integrated Circuit) 등으로 구현될 수 있다.
평판 코어(130)는 높은 투자율을 가지며 쉽게 깨지지 않는 성분으로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 평판 코어(130)는 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 붕소(B), 규소(Si) 등의 비 정질 금속 재료 및 이들의 조합으로 이루어질 수 있고, 시트 또는 박막 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서 평판 코어(130)는 페라이트(ferrite) 코어일 수 있다.
이에 따라, 평판 코어(130)는 송신 코일(140)에서 생성되는 자기장의 자속 밀도를 높이고 자기장의 자로를 효율적으로 형성할 수 있다.
복수의 송신 코일(140)은 평판 코어(130)의 상부에서 일 방향으로 나란히 배열되는 평판형 코일로서, 원형, 타원형 또는 사각형 모양을 가질 수 있다.
일 예에서, 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 송신 코일(140)은 평판 코어(130)가 형성하는 영역 내에서 서로 이격되어 나란히 배열될 수 있다. 이 때, 복수의 송신 코일(140)은 동일한 간격으로 나란히 배열될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 송신 코일(140)은 각 송신 코일(140)의 중심간의 거리(d1)가 동일하도록 나란히 배열될 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 다른 예에서 복수의 송신 코일(140)은 평판 코어(130) 상에서 이격 배치되는 복수의 제1 코일(140a)과, 복수의 제1 코일(140a)과 일부 중첩되도록 복수의 제1 코일(140a) 상에 배치되는 적어도 하나의 제2 코일(140b)을 포함할 수 있다.
제1 코일(140a)과 제2 코일(140b)의 개수는 제한하지 않으나, 이하 설명의 편의를 위해 송신 코일(140)이 두 개의 제1 코일(140a)과 단일의 제2 코일(140b)을 포함하는 것으로 가정하도록 한다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 두 개의 제1 코일(140a)은 평판 코어(130)가 형성하는 영역 내에서 평판 코어(130) 상에 이격 배치될 수 있다. 한편, 단일의 제2 코일(140b)은 두 개의 제1 코일(140a)의 일부와 모두 중첩되도록 두 개의 제1 코일(140a) 상에 중첩 배치될 수 있다. 이 때, 제1 코일(140a) 및 제2 코일(140b) 각각은 동일한 간격으로 나란히 배열될 수 있다. 다시 말해, 제1 코일(140a)과 제2 코일(140b)은 각 코일의 중심간의 거리(d2)가 동일하도록 나란히 배열될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 각 송신 코일(140)의 양 단부에는 전술한 제어 회로와 전기적인 연결을 위한 단자가 구비될 수 있고, 제어 회로는 송신 코일(140)에 구비된 단자에 전압을 인가할 수 있다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이 무선 충전 장치(1)에 사용자 단말(2)이 거치된 경우, 제어 회로는 복수의 송신 코일(140) 중, 수신 코일과 자기 결합된 적어도 하나의 송신 코일(140)에 전압을 인가할 수 있다. 이에 따라, 송신 코일(140)에서는 자기장이 발생할 수 있고, 송신 코일(140)에서 발생한 자기장은 사용자 단말(2) 내 수신 코일에 전류를 유도할 수 있다. 수신 코일에 유도된 전류는 사용자 단말(2)의 내부 배터리를 충전할 수 있다.
다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하여 이동 부재(200)의 기능 및 구조를 구체적으로 설명하도록 한다.
이동 부재(200)는 전술한 전력 송신 모듈(100)과 결합되어 후술하는 단말 거치대(300)를, 송신 코일(140)의 배열 방향을 따라 이동시킬 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 송신 코일(140)은 특정 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 이 때, 단말 거치대(300)와 결합된 이동 부재(200)는, 전력 송신 모듈(100) 상에서 이동함으로써 단말 거치대(300)를 송신 코일(140)이 배열된 방향(이하, 배열 방향(arrangement direction))을 따라 이동시킬 수 있다.
이에 따라, 이동 부재(200)가 어느 방향으로 얼마나 이동했는지에 관계 없이 단말 거치대(300)의 위치는 항상 송신 코일(140)이 배열된 선상에 위치할 수 있다. 다시 말해, 단말 거치대(300)는 항상 임의의 송신 코일(140)의 상부에 위치할 수 있다.
단말 거치대(300)를 송신 코일(140)의 배열 방향에 따라 이동시키기 위해, 이동 부재(200)는 전력 송신 모듈(100)의 케이스(110)의 상면에 설치되어 송신 코일(140)의 배열 방향을 따라 슬라이드 이동할 수 있다.
도 5를 참조하면, 이동 부재(200)는 케이스(110)의 상면에 이동 가능하도록 결합될 수 있고, 케이스(110)와 결합된 상태에서 송신 코일(140)의 배열 방향을 따라 슬라이드 이동할 수 있다. 구체적으로, 이동 부재(200)는 송신 코일(140)이 배열된 직선상에서 슬라이드 이동할 수 있도록 케이스(110)의 상면에 결합될 수 있다.
이를 위해, 이동 부재(200)와 케이스(110)의 상면은 다양한 체결 구조를 통해 결합될 수 있다. 예컨대, 케이스(110)의 상면에는 송신 코일(140)의 배열 방향에 따라 레일(rail)이 고정 설치될 수 있고, 이동 부재(200)는 해당 레일과 결합되어 슬라이드 이동할 수 있다. 또한, 케이스(110)의 상면에는 송신 코일(140)의 배열 방향에 따라 형성된 홈이 구비될 수 있고, 이동 부재(200)는 해당 홈에 결합되어 슬라이드 이동할 수 있다.
도 6을 참조하여 구체적으로 설명하면, 케이스(110)의 상면에는, 송신 코일(140)이 배열된 직선상에서, 송신 코일(140)의 배열 방향에 따라 연장 형성되는 슬라이딩 홈(111)이 구비될 수 있다. 이러한 슬라이딩 홈(111)은 케이스(110)의 상면에서 함몰 형성됨으로써 케이스(110)의 상면과 일체로 형성될 수 있다.
이 때, 이동 부재(200)는 슬라이딩 홈(111)에 결합되어 송신 코일(140)의 배열 방향을 따라 슬라이드 이동할 수 있다. 구체적으로, 이동 부재(200)는 평판형 구조를 가질 수 있고, 이동 부재(200)의 양 측단은 케이스(110) 상면에 형성된 슬라이딩 홈(111)의 만곡된 형상에 대응되도록 형성될 수 있다.
이동 부재(200)의 양 측단이 슬라이딩 홈(111)에 끼워짐으로써 이동 부재(200)는 슬라이딩 홈(111)에 결합될 수 있고, 송신 코일(140)의 배열 방향에 따라 연장되는 슬라이딩 홈(111)을 따라 슬라이드 이동할 수 있다.
다음으로, 단말 거치대(300)의 기능에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
단말 거치대(300)는 전력 송신 모듈(100)의 케이스(110)의 상면에 구비될 수 있고, 케이스(110)의 상면에 대해 경사지게 배치된 상태에서 사용자 단말(2)을 거치할 수 있다.
한편, 전력 송신 효율성이 증가되기 위해서는 송신 코일(140)에서 발생하여 수신 코일에 쇄교하는 자기장의 세기가 커야하고, 이를 위해 송신 코일(140)과 수신 코일은 평행하게 대향 배치되어야 할 수 있다.
그러나, 도 1에 도시된 것과 같이, 단말 거치대(300)가 케이스(110)의 상면에 대해 경사지게 배치되고, 사용자 단말(2)이 이러한 단말 거치대(300)에 평행하게 거치되는 경우, 전력 송신 모듈(100) 내 송신 코일(140)과 사용자 단말(2) 내 수신 코일은 평행하게 대향 배치되지 못할 수 있다. 이 때에는 송신 코일(140)에서 발생하여 수신 코일에 쇄교하는 자기장의 세기가 약해지므로 전력 송신 효율이 낮아질 수 있다.
이를 방지하기 위해, 단말 거치대(300)는 송신 코일(140)에서 발생하는 자기장의 방향을 수신 코일을 향하는 방향으로 전환하는 리피터(repeater, 310)를 내부에 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 단말 거치대(300)는 사용자 단말(2)이 거치되었을 때 사용자 단말(2) 내 수신 코일과 평행하게 대향 배치되는 리피터(310)를 내부에 포함할 수 있다.
송신 코일(140)에서 위쪽으로 발생한 자기장은 리피터(310)에 쇄교할 수 있고, 이에 따라 리피터(310)에는 전류가 유도될 수 있다. 리피터(310)에 유도된 전류는 리피터(310)에 수직인 자기장을 발생시킬 수 있다. 이러한 과정을 통해 송신 코일(140)에서 위쪽으로 발생한 자기장은 리피터(310)를 통과함에 따라 리피터(310)에 수직인 방향으로 전환될 수 있다.
이 때, 리피터(310)와 수신 코일이 대향 배치되므로 수신 코일에는 많은 양의 자기장이 쇄교할 수 있고, 이에 따라 전력 송신 효율의 저하를 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 송신 코일(140)에서 발생한 자기장의 방향을 전환하는 리피터(310) 상에 사용자 단말(2)을 거치함으로써, 사용자 단말(2)의 거치 형태에 관계 없이 사용자 단말(2) 내 수신 코일이 배치된 방향으로 자기장을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 송신 코일(140)과 수신 코일을 이격시킴으로써 무선 충전에 의한 발열량을 낮출 수 있는 효과가 있다.
이하, 도 7 내지 도 12를 참조하여, 단말 거치대(300)의 구조와 단말 거치대(300)와 이동 부재(200) 간의 연결 관계를 구체적으로 설명하도록 한다.
도 7을 참조하면, 단말 거치대(300)는 리피터(310) 외에도 수평 방향으로 회동 가능하도록 이동 부재(200)와 결합되는 회전판(320), 회전판(320)에 결합되는 거치판(330) 및 단말 거치대(300)의 외부 케이스로서 사용자 단말(2)과 직접 접하는 단말 거치 케이스(340)를 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 단말 거치대(300)는 수평 방향으로 회동 가능하도록 이동 부재(200)에 결합될 수 있다.
보다 구체적으로, 단말 거치대(300)의 회전판(320)은 이동 부재(200)에 결합될 수 있고, 고정된 이동 부재(200) 상에서 수평 방향으로 회전함으로써 단말 거치대(300)를 수평 방향으로 회전시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 단말 거치대(300)가 이동 부재(200)에 회전 가능하도록 결합되기 위해, 이동 부재(200)에는 원형의 함몰부(210)가 형성될 수 있고, 단말 거치대(300)의 회전판(320)은 함몰부(210)에 삽입될 수 있다. 보다 구체적으로, 함몰부(210)는 하방으로 함몰된 원 형상을 가질 수 있고, 단말 거치대(300)의 회전판(320)은 함몰부(210)의 형상과 대응되는 원판 형상을 가짐으로써 함몰부(210)에 삽입될 수 있다.
단말 거치대(300)의 회전판(320)은 함몰부(210)에 삽입되어 회동할 수 있다.
도 9를 참조하면, 회전판(320)은 함몰부(210)에 삽입된 상태에서 수평의 원주 방향으로 회전할 수 있다. 이에 따라, 회전판(320)에 결합된 리피터(310), 거치판(330) 및 단말 거치 케이스(340) 또한 회전판(320)의 회전에 따라 함께 원주 방향으로 회전할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 단말 거치대(300)와 이동 부재(200)가 결합되는 경우, 이동 부재(200)에 형성된 함몰부(210)의 내측 원주면에는 원주 방향에 따라 나란히 배열되는 복수의 회동 홈(220)이 구비될 수 있다. 이 때, 단말 거치대(300)는 복수의 회동 홈(220)에 결합되어 단위 각도만큼 수평 방향으로 회동할 수 있다.
도 10을 참조하면, 함몰부(210)의 내측 원주면에는 동일한 간격으로 인접하여 나란히 배열되는 복수의 회동 홈(220)이 구비될 수 있다. 이에 따라 각 회동 홈(220)의 중심각(θ1)은 단위 각도로 모두 동일할 수 있다.
회전판(320)이 함몰부(210)에 삽입되면, 회전판(320)은 함몰부(210)의 내측 원주면에 구비된 복수의 회동 홈(220)에 결합될 수 있다. 예컨대, 회전판(320)은 원판 형상을 가질 수 있고, 회전판(320)은 그 외측 원주면에 구비된 임의의 결합 부재를 통해 함몰부(210)의 내측 원주면에 구비된 복수의 회동 홈(220)에 결합될 수 있다.
복수의 회동 홈(220)에 결합된 회전판(320)은 각 회동 홈(220)에 결합된 결합 부재의 탄성력에 의해 고정될 수 있으나, 외력(예컨대, 사용자가 인가하는 회전력)에 의해 각 회동 홈(220)이 형성하는 중심각(단위 각도)만큼 회전될 수 있다. 예컨대, 제1 회동 홈에 결합된 결합 부재는 그 탄성력에 의해 고정되나, 사용자가 회전판(320)을 회전시키는 경우 해당 결합 부재는 단위 각도만큼 회전하여 제1 회동 홈에 인접한 제2 회동 홈에 결합 고정될 수 있다.
도 11을 참조하여 구체적으로 설명하면, 회전판(320)은, 복수의 회동 홈(220)에 각각 결합되는 복수의 회동 돌기(321)를 결합 부재로서 포함할 수 있다. 구체적으로, 원형의 회전판(320)은 외측 원주면에 형성되는 복수의 회동 돌기(321)를 포함할 수 있다.
이 때, 회전판(320)에 형성되는 복수의 회동 돌기(321)는 이동 부재(200)의 함몰부(210)에 형성된 복수의 회동 홈(220)에 각각 결합될 수 있다. 이를 위해, 각 회동 돌기(321)의 중심각 또한 단위 각도로 모두 동일할 수 있다.
회동 돌기(321)는 탄성을 가진 부재로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 회전판(320)이 함몰부(210)에 끼워지게 되면 각 회동 돌기(321)는 회동 홈(220)에 완전히 결합됨으로써 고정될 수 있다. 이 때, 사용자가 회전판(320)에 회전력을 가하는 경우, 각 회동 돌기(321)는 단위 각도만큼 회전하면서 복수의 회동 홈(220)에 순차적으로 결합될 수 있다.
이러한 구조를 통해 사용자가 단말 거치대(300)를 회전시킬 때, 사용자에게 딸깍거리는 느낌을 주어 사용감을 향상시킬 수 있다.
한편, 거치판(330)은 회전판(320)에 대해 수직 방향으로 회동 가능하도록 회전판(320)에 결합될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 이동 부재(200)은 전력 송신 모듈(100)에 평행하게 배치되고, 회전판(320) 또한 이동 부재(200)에 평행하게 결합될 수 있다. 이 상태에서 단말 거치대(300)가 케이스(110)의 상면에 대해 경사지게 배치되기 위해, 도 11에 도시된 바와 같이 회전판(320)에 결합된 거치판(330)은 회전판(320)에 대해 수직 방향으로 회동할 수 있다.
보다 구체적으로, 거치판(330)의 일 측단은 힌지 축을 통해 회전판(320)과 체결될 수 있다. 이에 따라, 거치판(330)은 이동 부재(200)에 고정된 회전판(320)에 대해 수직 방향으로 회동할 수 있다.
회전판(320)이 케이스(110)의 상면에 평행하게 배치되므로, 회전판(320)과 거치판(330)이 형성하는 각도(θ2)는, 단말 거치대(300)에 거치된 사용자 단말(2)이 케이스(110)의 상면에 대해 형성하는 각도와 동일할 수 있다.
한편, 거치판(330)은 회전판(320)에 대해 일정 범위 내에서 각도를 형성할 수 있다. 다시 말해, 거치판(330)은 회전판(320)에 대해 최대각도 내에서 수직 방향으로 회동할 수 있다. 이를 위해, 거치판(330)과 회전판(320)을 연결하는 힌지 축에는 각도를 제한하는 임의의 부재가 다양한 형상으로 부가될 수 있다.
이와 같이 최대각도를 제한하는 것은 리피터(310)를 통해 전력을 송신할 때 높은 전력 송신 효율을 담보하기 위한 것으로 이에 대해서는 도 15 및 도 16을 참조하여 후술하도록 한다.
도 12를 참조하면, 회전판(320)은 거치판(330)의 배면에 함몰 형성된 수납 홈(331)에 삽입될 수 있다. 보다 구체적으로, 거치판(330)의 전면에는 단말 거치 케이스(340)가 결합될 수 있고, 거치판(330)의 배면에는 회전판(320)의 형상에 대응되는 수납 홈(331)이 함몰 형성될 수 있다.
회전판(320)에 대해 거치판(330)이 회동함에 따라 거치판(330)과 회전판(320) 사이의 각도(θ2)가 0도가 되면, 회전판(320)은 거치판(330)의 배면에 형성된 수납 홈(331)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 거치판(330)은 케이스(110)와 평행하게 배치될 수도 있다.
즉, 본 발명은 앞서 설명한 것과 같이 사용자 단말(2)을 경사지게 거치할 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 무선 충전 장치와 같이 사용자 단말(2)을 평평하게 거치할 수도 있다.
도 13을 참조하면, 일 사용예에서, 단말 거치대(300)는 송신 코일(140)의 배열 방향(x축 방향)을 기준으로 높이 방향(z축 방향)의 경사를 가질 수 있다. 이 상태에서 단말 거치대(300)는 이동 부재(200)를 통해 송신 코일(140)의 배열 방향(x축 방향)을 따라 전후방으로 이동할 수 있다.
이에 따라, 단말 거치대(300)의 전방(+x축 방향)에 위치한 사용자는 사용자 단말(2)에서 출력되는 화면에 대한 시야를 확보할 수 있으며, 이 때 사용자 단말(2)은 단말 거치대(300)의 위치(x축 위치)에 따라 복수의 송신 코일(140) 중 어느 한 송신 코일(140)로부터 전력을 제공받아 충전될 수 있다.
도 14를 참조하면, 다른 사용예에서, 단말 거치대(300)는 송신 코일(140)의 배열 방향에 수평적으로 수직인 방향(y축 방향)을 기준으로 높이 방향(z축 방향)의 경사를 가질 수 있다. 이 상태에서 단말 거치대(300)는 이동 부재(200)를 통해 송신 코일(140)의 배열 방향(x축 방향)을 따라 전후방으로 이동할 수 있다.
이에 따라, 단말 거치대(300)의 측방(+y축 방향)에 위치한 사용자는 사용자 단말(2)에서 출력되는 화면에 대한 시야를 확보할 수 있으며, 이 때 사용자 단말(2)은 단말 거치대(300)의 위치(x축 위치)에 따라 복수의 송신 코일(140) 중 어느 한 송신 코일(140)로부터 전력을 제공받아 충전될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 거치된 사용자 단말(2)을 수직 방향으로 회동시키거나 수평 방향으로 회동 및 이동시킴으로써, 사용자 단말(2)을 무선으로 충전하고 있는 동안에도 사용자가 다양한 위치에서 사용자 단말(2)에서 출력되는 화면을 확인할 수 있도록 할 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 리피터(310)는 송신 코일(140)에서 발생하는 자기장을 수신 코일로 전달할 수 있다. 이 때, 수신 코일에 제공되는 자기장의 세기를 증가시키기 위해서는, 송신 코일(140)에서 발생하여 리피터(310)에 쇄교하는 자기장의 세기가 커야한다.
리피터(310)에 쇄교하는 자기장의 세기를 증가시키기 위해, 리피터(310)를 케이스(110)의 상면에 수직 방향으로 투영하였을 때 케이스(110)의 상면에 형성되는 리피터 투영 영역(R1)의 넓이는 각 송신 코일(140)이 형성하는 영역(R2)보다 넓을 수 있다.
도 15를 참조하면, 거치판(330)과 회전판(320)이 형성하는 각도가 0도일 때, 즉 단말 거치대(300)가 전력 송신 모듈(100)의 케이스(110)와 평행하게 배치될 때, 리피터 투영 영역(R1)은 실제 리피터(310)가 형성하는 영역과 동일할 수 있고, 그 넓이가 최대일 수 있다. 이 때, 리피터 투영 영역(R1)은 복수의 송신 코일(140) 중 임의의 송신 코일(140)이 형성하는 영역(R2)보다 넓을 수 있다.
한편, 도 16을 참조하면, 거치판(330)과 회전판(320)이 형성하는 각도가 최대일 때, 즉 단말 거치대(300)가 전력 송신 모듈(100)의 케이스(110)의 상면에 대해 최대 경사를 형성할 때, 리피터 투영 영역(R1)은 그 넓이가 최소일 수 있다. 이 때, 리피터 투영 영역(R1)은 복수의 송신 코일(140) 중 임의의 송신 코일(140)이 형성하는 영역(R2)보다 넓을 수 있다.
즉, 리피터 투영 영역(R1)은 단말 거치대(300)가 케이스(110)의 상면에 대해 얼마만큼의 각도를 형성하는지에 관계 없이, 항상 송신 코일(140)이 형성하는 영역보다 넓을 수 있다. 이에 따라, 임의의 송신 코일(140)에서 발생한 자기장의 대부분이 리피터(310)에 쇄교할 수 있고, 리피터(310)는 높은 효율로 수신 코일에 전력을 전달할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 사용자 단말(2)이 경사지게 거치됨으로 인해 사용자 단말(2) 내 수신 코일에 제공되는 자기장의 세기가 감소하는 것을, 리피터(310)의 형상 및 배치를 통해 방지함으로써, 사용자 단말(2)의 거치 형태에 관계 없이 사용자 단말(2)에 언제나 최대 효율로 전력을 송신할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (13)

  1. 케이스;
    상기 케이스 내부에 배치되는 평판 코어;
    상기 평판 코어 상에서 나란히 배열되는 복수의 송신 코일;
    내부에 리피터를 포함하고, 상기 케이스의 상면에서 상기 케이스의 상면에 대해 경사지게 배치되는 단말 거치대; 및
    상기 단말 거치대를 상기 송신 코일의 배열 방향을 따라 이동시키는 이동 부재를 포함하는
    무선 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 송신 코일은
    상기 평판 코어 상에서 이격 배치되는 복수의 제1 코일과,
    상기 제1 코일과 일부 중첩되도록 상기 제1 코일 상에 배치되는 적어도 하나의 제2 코일을 포함하는
    무선 충전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 송신 코일은 동일한 간격으로 나란히 배열되는
    무선 충전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동 부재는
    상기 케이스의 상면에 설치되어 상기 송신 코일의 배열 방향을 따라 슬라이드 이동하는
    무선 충전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 케이스의 상면에는 상기 송신 코일의 배열 방향에 따라 연장 형성되는 슬라이딩 홈이 구비되고,
    상기 이동 부재는 상기 슬라이딩 홈에 결합되어 상기 송신 코일의 배열 방향을 따라 슬라이드 이동하는
    무선 충전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단말 거치대는 수평 방향으로 회동 가능하도록 상기 이동 부재에 결합되는
    무선 충전 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이동 부재에는 원형의 함몰부가 형성되고,
    상기 단말 거치대는 상기 함몰부에 삽입되어 수평 방향으로 회동하는
    무선 충전 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 함몰부의 내측 원주면에는 원주 방향에 따라 나란히 배열되는 복수의 회동 홈이 구비되고,
    상기 단말 거치대는 상기 복수의 회동 홈에 결합되어 단위 각도만큼 수평 방향으로 회동하는
    무선 충전 장치
  9. 제1항에 있어서,
    상기 단말 거치대는
    수평 방향으로 회동 가능하도록 상기 이동 부재에 결합되는 회전판과,
    상기 회전판에 대해 수직 방향으로 회동 가능하도록 상기 회전판에 결합되는 거치판을 포함하는
    무선 충전 장치.
  10. 제8항 및 제9항에 있어서,
    상기 회전판은 상기 복수의 회동 홈에 각각 결합되는 복수의 회동 돌기를 포함하는
    무선 충전 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 회전판은 상기 거치판의 배면에 형성된 수납 홈에 삽입되는
    무선 충전 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 리피터를 상기 케이스의 상면에 수직 방향으로 투영하였을 때 상기 케이스의 상면에 형성되는 리피터 투영 영역의 넓이는 각 송신 코일이 형성하는 영역보다 넓은
    무선 충전 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 단말 거치대가 상기 케이스의 상면에 대해 최대 경사를 형성할 때, 상기 리피터를 상기 케이스의 상면에 수직 방향으로 투영하였을 때 상기 케이스의 상면에 형성되는 리피터 투영 영역의 넓이는 각 송신 코일이 형성하는 영역보다 넓은
    무선 충전 장치.
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