WO2016144119A1

WO2016144119A1 - 슬림형 무선 충전 송수신기

Info

Publication number: WO2016144119A1
Application number: PCT/KR2016/002413
Authority: WO
Inventors: 김재범; 방성우
Original assignee: Pincraft Engineering Inc
Current assignee: Pincraft Engineering Inc
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2017-09-10
Also published as: KR20160109187A; KR101659397B1

Abstract

본 발명은 슬림형 무선 충전 송수신기에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 무선 충전 송수신기에 있어서, 송신기는, 피복된 코일, 자성체 시트가 상/하 적층 배열된 코일부; 상기 코일부의 측면에 배치되는 컨트롤부; 및 적어도 컨트롤부의 외주면에 형성되는 사출부;를 포함하며, 상기 코일은 다수의 단위 코일이 꼬인 상태를 이루고, 수신기는, 상기 송신기와 대칭구조인 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기를 제공한다. 이러한 본 발명은 송신기를 모체로 하는 인서트 사출을 통해 계층구조의 슬림화를 이룰 수 있으며, 따라서 제품의 경쟁력 향상은 물론, 코일부에서 사출부가 배제됨으로써, 더욱 원활한 전력 전송의 효과를 기대할 수 있다.

Description

슬림형 무선 충전 송수신기

본 발명은 슬림형 무선 충전 송수신기에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 무선 충전 송수신기에 있어서, 송신기는, 피복된 코일, 자성체 시트가 상/하 적층 배열된 코일부; 상기 코일부의 측면에 배치되는 컨트롤부; 및 적어도 컨트롤부의 외주면에 형성되는 사출부;를 포함하며, 상기 코일은 다수의 단위 코일이 꼬인 상태를 이루고, 수신기는, 상기 송신기와 대칭구조인 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기를 제공한다.

휴대용 기기중 특히 스마트폰에는 디스플레이 패널, AP, 메모리, 통신모듈, 카메라 등 많은 첨단의 기술들이 스마트폰의 프레임 내 작은 공간 속에 집약되어 있다. 이러한 모든 구성들을 구동하기 위해서는 전력의 공급이 필요하며, 이러한 기술요소들이 더욱 고도화되면서 전력의 사용량이 많아지고, 따라서 스마트폰에 있어서 배터리는 매우 중요한 구동장치로서 그 비중과 중요성이 점차 높아지고 있는 실정이다.

일반적으로 스마트폰 등 휴대 전자기기는 재충전 가능한 2차 전지가 배터리로서 장착된다. 이러한 배터리를 충전하기 위해서는, 가정용 상용 전원을 이용하여 휴대용 전자기기의 배터리에 전기 에너지를 제공하는 별도의 충전 장치가 필요하다.

과거 스마트폰의 이전세대인 피처폰은 한번 충전시키면 유지시간이 2 ~ 3일 이상 보장되었고, 배터리의 용량이 큰 것으로 채택하는 경우에는 1주일의 기간을 육박하여 사용하는 것이 가능하였으나, 스마트폰과 같이 장치가 복잡하고, 구성부품이 많아지면서 각 구성부품의 구동에 필요한 전력 수요가 늘어나게 되었다. 따라서, 이러한 전력 수요에 대응하여 충분한 시간동안 스마트폰의 전원상태를 유지할 수 있도록 하는 배터리의 용량확장 기술이 중요해졌으며, 이의 발전이 필수적으로 수반되어야 하였다.

그러나, 이러한 배터리 관련 기술의 발전속도는 스마트폰의 고도화 속도에 비하여 뒤쳐지고 있는 것이 현실인 바, 스마트폰의 구동에 필요한 배터리의 용량이 부족하므로 상시 충전체제가 구축될 필요가 있다. 특히 최근들어서 휴대용 전력 저장장치 등이 개발되어 이러한 스마트폰용 배터리의 기능을 보완하고 있다. 그러나, 이러한 휴대용 전력 저장장치 또한 전력을 모두 소진하는 경우에는 또 다른 저장장치가 필요하다. 그렇다고 해서 많은 저장장치를 휴대하고 다니기에는 불편함이 뒤따르는 문제점이 있다.

이의 유용한 대안으로서, 스마트폰의 충전에 있어서 장소에 구애됨 없이 상시 충전이 가능한 시스템의 구축 방안이 대두되고 있다.

특히, 유선의 충전기를 점포 등에서 고객 서비스 차원에서 설치 사용할 수 있으나, 전원 연결의 필요성, 전선 길이의 한계성, 충전기 거치 장소의 제한성 등으로 인하여 고객들에게 범용화 시키는데에는 일정정도 무리가 따르고 있다.

충전 장치는 유선에 의해서만 충전이 가능하였으나, 기술의 발달로 근래에는 무선충전 방식의 송수신기가 개발되고 있으며, 널리 보급되고 있는데, 이러한 무선충전 방식의 송수신기를 사용할 경우, 위 유선의 충전기에 비하여 상기에 열거된 제한성이 크게 완화될 수 있다.

무선충전은 기본적으로 코일의 전자기유도를 이용하여 이루어지는데, 충전 대상 기기, 예를 들어 휴대폰의 내부에 있는 코일의 내부로 통과하는 자속이 변화하면, 그에 따라 전압과 전류가 발생하고 이것을 휴대폰에 충전가능하게 변환되는 것이다.

이는 원리상 변압기와 매우 유사하지만, 변압기는 철심을 이용해 자기장이 전달되도록 하는 것임에 반해, 무선충전기는 공기가 매질이 되어 전달되기 때문에 효율이 매우 떨어지는 문제점이 있다. 그러므로 충전기와 휴대폰 등 충전 대상 기기가 거리상 약간만 떨어져도 자기장 세기가 상당히 약해지기 때문에 가까운 거리확보가 필수적이다.

한편, 이러한 무선 충전장치는 전술한 바와 같이 설치장소상의 제약성을 크게 완화하는 기능이 있다. 즉, 충전 대상기기를 올려 놓을 수 있는 곳이라면 어느 곳이든 무선 충전용 수신기의 설치가 가능한 잇점이 있는 것이다. 예를 들어 커피전문점의 테이블 등에 무선 충전용 수신기를 설치하면 테이블 자체가 무선 충전기능을 갖는 테이블이 되는 것이다. 이는 자기전송방식이라는 잇점을 최대한 응용한 것이다.

따라서, 이와 같은 다양한 장점을 갖는 무선 충전 기술 시장은 점점 확대되고 있으며, 스마트폰 등 휴대용 무선기기 분야는 물론, 자동차 및 소형화 가전 등에도 확대 적용되고 있다.

무선 충전 기술은 전력을 무선전력으로 변환하여 보내는 무선 충전 송신기와 송신기에서 보낸 무선전력을 받아 DUT(Device Under Test / 실제 전력을 받아 사용하는 장비, 예를 들어 스마트폰 등)의 전력부로 변환해 주는 무선 충전 수신기로 구분된다.

이러한 통상의 무선 충전 송신기(1)의 기본 구조는 도 1에 도시한 바와 같이 유선 전력을 무선 전력으로 변환해 주는 컨트롤부(50), 무선 전력을 송/수신 하는 코일부(10), 유도 방식의 코일을 한 방향으로 방사해 주기 위한 자성체 시트(20), 자기장의 타부분에 대한 영향을 막아주는 금속성 플레이트(30)를 포함하며, 그 외곽은 사출에 의해 형성된 하우징(40-1, 40-2)이 존재한다.

수신기의 구조는 송신기의 대칭 구조이므로, 이에 대한 도면과 설명은 생략하며, 송신기에 대한 설명으로 갈음하기로 한다.

무선 충전 송수신기는 소형화 제품에 직접적으로 일체화 개발되고 있어 소형화 설계 기술이 많은 부분 진척되어 있으나, 무선 충전 송수신기의 고전적인 코일 방식이 정형화된 상태이므로 더이상의 구조의 소형화에는 큰 제약을 안고 있다.

따라서, 무선 충전 송수신기에 대한 연구를 통해 적어도 코일 방식을 유지하는 범위내에서 제품의 슬림화가 요구되고 있으며, 나아가, 송수신기로서의 기능 향상이 가능한 무선 충전 송수신기에 대한 개발이 절실하다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 금속성 플레이트를 코일부의 하단과 선택적으로 컨트롤부의 하단에 배치함으로써 코일에 의하여 주도되는 방사가 금속성 플레이트의 반대방향으로 극대화되도록 하며, 아울러, 외부기기로부터 발생될 수 있는 차폐의 역할을 함으로써 무선 충전 송수신기의 전력 전송 효율을 보다 증가시키고, 코일부 및 컨트롤부를 보호하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 무선 충전 송수신기의 두께를 박형화함에 따라서 야기되는 기계적 특성의 저하문제를 금속성 플레이트를 통해 보강함으로써, 얇은 두께임에도 불구하고 내구성과 제품에 대한 신뢰성을 향상시키도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 코일부와 컨트롤부의 접촉면적을 축소함으로써 컨트롤부에 대한 코일부의 영향을 최소화하며, 따라서 컨트롤부의 작동효율을 좋게 하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 필요에 따라서 코일, 필름 등의 형성시 금속성 플레이트 등과 함께 인서트 사출공정을 수행하도록 함으로써, 무선 충전 송수신기의 슬림화 수준을 보다 심화시키는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 컨트롤부를 무선 충전 송수신기의 두께 형성에 직접 참여하도록 하지 않고, 실질적으로 송수신기의 두께를 구성하는 코일부 및 사출부의 측면에 배치함으로써 더욱 박형화하며, 이로부터 송신기와 수신기에 각각 형성된 코일간의 간격을 최소화함으로써 전력의 전송 손실을 최소화하도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 금속성 플레이트에 대한 자성의 특성을 보다 강화함으로써, 코일에 의한 전자기 방사 측면에서 효율과 세기를 보다 강화하면서도 얇은 두께를 구현한 무선 충전 송수신기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 코일부에 대하여 국부적으로 사출부의 형성을 배제함으로써, 전력 전송시 사출부에 의한 손실을 더 저감하고 전력 전송의 효율을 배가시킬 수 있는 슬림형 무선 충전 송수신기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 코일부의 불량 시, 컨트롤부와는 별도로 코일부만을 간략하게 교체할 수 있으므로 부품 교체의 범위를 최소화시킬 수 있는 슬림형 무선 충전 송수신기를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 코일부의 코일을 기판위에 설치하지 않고, 피복된 것을 사용하며, 다만, 매우 미세한 코일을 다수 꼬임을 주어 가닥으로 제조한 후 사용할 수 있으므로, 전기 방사를 위한 코일의 단면적을 전체적으로 늘려 방사특성이 더 우수한 슬림형 무선 충전 송수신기를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 코일을 기판위에 설치하지 않고 자성체상에 배치함으로써 전체적으로 두께를 더 줄일 수 있도록 하는 슬림형 무선 충전 송수신기를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 코일이 얹혀지는 자성체의 일부에 홈부를 형성하되, 상기 코일의 양단과 컨트롤부가 연결될 때 양단부 코일의 진행경로상에 홈부를 마련함으로써, 홈부가 없는 경우 코일의 중첩구간에서 두께가 두꺼워지지 않도록 하므로 충전기의 두께를 더 줄일 수 있는 슬림형 무선 충전 송수신기를 제공하는데 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 무선 충전 송수신기에 있어서, 송신기는, 피복된 코일, 자성체 시트가 상/하 적층 배열된 코일부; 상기 코일부의 측면에 배치되는 컨트롤부; 및 적어도 컨트롤부의 외주면에 형성되는 사출부;를 포함하며, 상기 코일은 다수의 단위 코일이 꼬인 상태를 이루고, 수신기는, 상기 송신기와 대칭구조인 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기를 제공한다.

상기 자성체 시트는 페라이트, 비정질 금속(amorphous metal), 연자성체 또는 강자성체를 재질로 하는 것이 바람직하다.

상기 금속성 플레이트는 서스(SUS), 인청동, 알루미늄, 금, 은 또는 동을 재질로 하는 것이 바람직하다.

상기 금속성 플레이트의 일부 또는 전부에는 자성재료가 코팅, 증착 또는 페인팅되는 것이 바람직하다.

상기 자성재료는 비정질 금속인 것이 바람직하다.

상기 금속성 플레이트는 사출부와 함께 인서트 사출에 의해 제작되는 것이 바람직하다.

상기 컨트롤부는 상기 코일부의 측면 일측에 나란히 배치되거나, 코일부의 외주부를 둘러싼 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 코일부 상부에는 이를 밀폐하기 위한 상측 외관부;가 더 포함되는 것이 바람직하다.

상기 상측 외관부는 부착되는 필름, 페인팅 또는 증착에 의한 코팅체, 또는 인서트 사출물인 것이 바람직하다.

상기 필름은 PC(Polycarbonate), PI(Polyimide) 또는 PET(Polyethylene Terephtalate) 재질인 것이 바람직하다.

상기 사출물은 금속성 플레이트의 하면까지 더 연장되어 형성되는 것이 바람직하다.

상기 코일은 자성체 시트상에서 또는 상측 외관부 하부에서 인서트 사출되어 형성되는 것이 바람직하다.

상기 금속성 플레이트는 컨트롤부의 하단까지 연장하여 설치되거나, 상기 컨트롤부의 하단에 금속성 플레이트가 별도로 설치되는 것이 바람직하다.

상기 자상체 시트에는 홈부가 마련되고, 상기 피복된 코일의 상기 컨트롤부와 연결되는 양단부가 상기 홈부를 경유하도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 금속성 플레이트를 코일부 반대편에 배치함으로써 코일에 의하여 주도되는 방사가 금속성 플레이트의 반대방향으로 극대화되도록 하며, 따라서 무선 충전 송수신기의 전력효율을 보다 증가시키도록 하는 작용효과가 기대된다.

또한, 본 발명은 무선 충전 송수신기의 두께를 박형화함에 따라서 야기되는 기계적 특성의 저하문제를 금속성 플레이트를 통해 보강함으로써, 얇은 두께임에도 불구하고 내구성과 제품에 대한 신뢰성을 향상시키도록 하는 작용효과가 기대된다.

또한, 본 발명은 필요에 따라서 코일, 필름 등의 형성시 인서트 사출공정을 수행하도록 함으로써, 무선 충전 송수신기를 더욱 박형화하도록 하는 작용효과가 기대된다.

또한, 본 발명은 컨트롤부를 무선 충전 송수신기의 두께 형성에 직접 참여하지 않고, 실질적으로 상기 송수신기의 두께를 이루는 코일부 및 사출부의 측면에 배치함으로써 더욱 박형화하며, 이로부터 송신기와 수신기에 각각 형성된 코일간의 간격을 최소화함으로써 전력의 전송 손실을 최소화하도록 하는 작용효과가 기대된다.

또한, 본 발명은 자성의 특성을 보다 강화함으로써, 전자기 방사 측면에서 효율을 보다 강화하면서도 얇은 두께를 구현할 수 있는 작용효과가 기대된다.

또한, 본 발명은 코일부에 대한 사출부의 형성을 배제함으로써, 전력 전송시 손실을 줄이고 효율을 제고할 수 있는 작용효과가 기대된다.

또한, 본 발명은 코일부의 불량 시, 컨트롤부와는 별도로 코일부만을 간략하게 교체할 수 있으므로 부품 교체의 범위를 최소화시킬 수 있는 작용효과가 기대된다.

또한, 본 발명은 코일부의 코일을 기판위에 설치하지 않고, 피복된 것을 사용하며, 다만, 매우 미세한 코일을 다수 꼬임을 주어 가닥으로 제조한 후 사용할 수 있으므로, 전기 방사를 위한 코일의 단면적을 전체적으로 늘려 방사특성이 더 우수하도록 하는 작용효과가 기대된다.

또한, 본 발명은 코일을 기판위에 설치하지 않고 자성체상에 배치함으로써 전체적으로 두께를 더 줄일 수 있도록 하는 작용효과가 기대된다.

또한, 본 발명은 코일이 얹혀지는 자성체의 일부에 홈부를 형성하되, 상기 코일의 양단과 컨트롤부가 연결될 때 양단부 코일의 진행경로상에 홈부를 마련함으로써, 홈부가 없는 경우 코일의 중첩구간에서 두께가 두꺼워지는 현상을 예방할 수 있으므로 충전기의 두께를 더 줄일 수 있는 작용효과가 기대된다.

도 1은 종래의 무선 충전 송신기를 설명하기 위해 나타낸 개략도,

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 송수신기를 설명하기 위해 나타낸 개략도,

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 다른 송신기를 설명하기 위해 나타낸 개략도,

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 송신기의 일례를 설명하기 위해 나타낸 개략도, 그리고

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 컨트롤부의 구성 형태를 나타내는 평면도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라서 홈부가 마련되는 자성체 시트의 평면도이다.

도 7은 도 6의 저면도이다.

도 8은 도 6의 단면도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명하도록 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 송수신기를 설명하기 위해 나타낸 개략도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 무선 충전 송수신기는, 어댑터(150)를 통해 AC 전원과 연결되는 송신기(100) 및 상기 송신기(100)와 전력을 무선으로 공급받는 수신기(200)를 포함하며, 수신기(200)는 전력 저장소 즉, 전자기기(DUT, Device Under Test)의 배터리(B)와 연결되어, 배터리를 충전시키고, 전자기기의 구동 에너지를 공급한다.

본 발명에 의한 무선 충전 송수신기의 구성 상세를 살펴보면, 송신기는, 코일(111), 자성체 시트(113) 및 금속성 플레이트(115)가 상/하 적층 배열된 코일부(110); 상기 코일부(110)의 측면에 배치되는 컨트롤부(130); 및 적어도 컨트롤부(130)(130)의 외주면에 형성되는 사출부(120);를 포함하며, 수신기(200)는, 상기 송신기(100)와 대칭구조를 이룬다.

상기 코일(111)은 피복되어 있으며, 자성체 시트(113)상에 그대로 올라가 있다. 즉, 상기 코일(111)을 지지하기 위한 별도의 기판을 필요로 하지 않으며, 특히, 도시되지는 않았으나, 상기 코일(111)은 미세한 굵기를 갖는 다수의 단위 코일 가닥이 서로 꼬여있는 상태로 제작되기 때문에 방사를 위한 코일 단면적이 크며, 따라서 방사특성이 더 우수하다.

상기 컨트롤부(130)는 가장 기본적인 형태이면서도 상기 코일부(110)의 측면에 존재하고, 그 하부에 별도로 이를 지지하는 기재(예를 들어 별도의 기판 등)를 구비하지 않는다. 왜냐하면 별도의 기재는 본 발명에서 추구하는 슬림형의 무선충전기를 구현하는데 반하기 때문이다. 즉, 코일부(110)의 측면에는 단순히 컨트롤부(130)만이 존재하는 것이다.

상기 금속성 플레이트(115)는 컨트롤부(130)의 하단 영역까지 연장하여 설치되거나, 상기 컨트롤부(130)의 하단에 금속성 플레이트가 별도로 설치되도록 함으로써, 컨트롤부(130)에 이르기까지 외부기기와의 차폐가 가능하며, 컨트롤부(130)의 기계, 기구적 보호기능의 부여가 용이하다.

상기 코일부(110)와 상기 컨트롤부(130)의 배치위치를 단면도상 병렬관계가 되도록 배치한 점은 본 발명의 하나의 특징을 이룬다.

또한, 사출부(120)를 적어도 컨트롤부(130)의 외주면에 형성되도록 한다는 점에서 코일(111)부의 하부에는 이와 같은 사출부(120)의 형성이 반드시 필요한 것이 아니며, 따라서 사출부(120)로 인해 야기되는 송수신장치의 두께 증가를 피할 수 있는 장점이 있는 바, 이 또한 본 발명의 하나의 특징을 이룬다. 즉, 컨트롤부(130)의 보호를 위한 사출부(120)의 형성은 종래에 코일부(110)와 컨트롤부(130)가 상하로 배치되었을 때에는 코일부(110)와 컨트롤부(130) 이외에 무선 충전장치의 두께를 결정하는 하나의 요소였으나, 본 발명에서는 컨트롤부(130)가 측면으로 배치되기 때문에 코일부(110)에는 사출부(120)의 형성이 필요치 않은 경우가 있어 사출부(120)의 형성을 회피함으로써 무선 송수신장치의 전체적인 두께의 슬림화가 가능하다.

특히, 전력전송의 관점에서 코일(111)에 의해 방사되는 전력의 이동거리를 짧게하며, 따라서 전력 전송의 손실을 줄여 원활한 전력 전송이 가능하다.

이러한 송수신기(100,200)는, 어댑터(150)를 통해 AC 전원과 연결되는 송신기(100) 및 송신기(100)와 전력을 무선으로 공급받는 수신기(200)를 포함하며, 수신기(200)는 전력 저장소 즉, 전자기기(DUT, Device Under Test)의 배터리(B)와 연결되어, 배터리(B)를 충전시키고, 전자기기에 구동 에너지를 공급한다.

송신기(100)와 수신기(200) 각각은 컨트롤부(130)와 코일부(110)를 포함하여 구성되며, 도 3에 도시된 바와 같이 서로 대칭의 구조일 뿐, 실질적 동일하다. 따라서, 중복 설명은 생략하고, 이하, 도면을 참조하여 송신기(100)에 대해서만 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 송신기를 설명하기 위해 나타낸 개략도이다.

일 실시예에 의거하여, 본 발명의 충전용 무선 송신장치에서 송신부(100)는 코일(111), 자성체 시트로서 페라이트 시트(113, Ferrite sheet) 및 금속성 플레이트로서 서스 프레임(115, SUS Frame)이 상/하 적층 배열된 코일부(110), 상기 코일부(110)의 측면에 배치되되, 나란하게 배치될 수도 있고, 코일부를 감싸듯이 배치될 수도 있으며, PCB(131)가 구비된 컨트롤부(130), 선택적으로 적용되며, 상기 코일부(110) 상부에 부착되는 필름(140); 및 선택적으로 적용되며, 상기 코일부(110) 상부 이외의 영역에 성형되는 사출부(120)를 포함하여 구성된다.

전술한 영역에서는 자성체 시트와 금속성 플레이트로 명명하여 일반적인 단어로 표시하였으나, 여기서는 일 실시예에 의하여 페라이트 시트와 서스 프레임으로 표현하고 있음을, 따라서 후술하는 바와 같이 다른 재질로 대체될 수 있음을 주지하여야 한다.

상기 코일(111)은 무선 송신을 위한 것이며, 페라이트 시트(113)는 상부로 전력을 송신하고, 하부로의 전력 누출을 차단해 줌으로써 코일에서 발생되는 자기장의 방향성을 극대화하는 역할을 수행한다. 아울러, 서스 프레임(115) 역시 코일에 의해 발생되는 전자기파의 방향성을 개선하기 위한 것이다.

여기서, 상기 페라이트 시트(113)는 자성을 갖는 한 다른 재질로 대체 가능하다. 즉, 비정질 금속(amorphous metal), 연자성체 또는 강자성체를 재질로 하는 것도 가능하므로, 위 시트의 재질이 페라이트만으로 한정되지 아니한다.

또한, 상기 서스 프레임(115)은 금속성 플레이트로서, 위 기능 뿐 아니라 기기의 강성을 보강하여 제품의 신뢰성을 구축하기 위하여 설치되는데, 이와 같은 기능을 부여받은 재질이라면 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 상기 서스 프레임(115)은 인청동, 금, 은, 동 또는 알루미늄 등을 대체하는 재질로 할 수 있다.

상기 페라이트 시트(113) 및 서스 프레임(115)은 무선전력전송 분야에서 매우 중요한 개념인 방사효율을 향상하는데 있어서 공통된 기능을 갖는다고 할 것이다.

한편, 상기 서스 프레임(115)에 자성을 더 부여하기 위하여 자성체를 더 결합하거나 그 일부 또는 전체에 걸쳐서 자성체를 더 코팅 등 할 수도 있는데, 이는 무선 충전을 위한 전력 송신의 효율을 배가시키는 역할을 더 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

이와 같이 서스 프레임(115)에 자성을 부여하는 방식은 바람직하게는 코팅이 좋은데, 이는 서스 프레임(115)의 두께를 최대한 얇게 구성하기 위한 것이며, 따라서 비정질 금속 등을 코팅하는 방법에 의해 서스 프레임(115)과 결합할 수 있다. 이와 같이 비정질 금속을 코팅하는 경우는 예를 들어 비정질 금속과 이종의 재질인 페라이트 시트 등을 자성체 시트로 사용하였을 때 적용하는 것이 좋다. 다만, 자성체 시트로 비정질 금속을 사용하고, 서스 프레임(115)에 자성을 더 부여하기 위하여 비정질 금속을 코팅하는 것은 비정질 금속을 서스 프레임(115)상에 이중으로 코팅하는 것이며, 이를 공정상 배제하는 것은 아니다.

상기 페라이트 시트(113)는 적층의 방식에서 의하여 코일부(110) 및 금속성 플레이트(115)와 결합되는 반면, 상기 상기 페라이트 시트(113)를 대체하는 비정질 금속은 코팅의 방식에 의하여 상기 코일부(110)의 하부 또는 금속성 플레이트(115)의 상부에 형성되므로, 재질에 따라서 해당 적층구조의 형성방법이 다소 상이할 수 있다.

본 발명에서 구성하는 사출부(120)는 상기 코일부(110)와 컨트롤부(130)를 모체로 하여 인서트 사출 방법에 의해서 형성된다. 여기서 코일부(110)에 대한 사출부의 형성을 일부 또는 전부에 있어서 배제되는 것도 가능하다.

이와 같이 인서트 사출 방법을 사용하는 경우 코팅 형태의 사출이 가능하여, 제품 자체의 두께를 보다 슬림하게 제작할 수 있는 이점이 있다.

이와 같은 인서트 사출은 서스 프레임(115)만을 모체로 하는 인서트 사출도 가능하다. 즉, 서스 프레임(115)을 인서트로 하여 여기에 사출부를 형성하는 것도 가능하다. 특히 서스 프레임(115)의 코일 방향에 대한 반대면에만 사출부(120)를 형성하되, 인서트 사출방식을 사용하는 것이 가능한 것이다.

이후에 사출부(120)가 형성되지 아니한 서스 프레임(115)의 면에 페라이트 시트(113)와 코일(111)의 적층을 수행함으로써 코일부의 일면에만 사출부(120)가 형성되도록 하는 것이 가능한 것이다.

한편, 코일부(110)에서 사출부(120)를 배제할 수도 있다. 즉, 코일부(110)에는 국부적으로 또는 전반적으로 사출부(120)를 형성하거나 형성하지 않을 수도 있는 것이다. 코일부(110)에서 사출부(120)의 형성이 배제되면 컨트롤부(130)에만 사출부(120)가 마련되는 것이며, 컨트롤부(130)는 외부 보호수단이 필요하기 때문에 코일부(110)에 대한 사출부(120)의 형성이 배제되더라도 컨트롤부(130)에는 사출부(120)가 반드시 마련되어야 한다.

본 발명은 이와 같이 전력 전송의 직접적인 수단인 코일부(110)로부터 사출부(120)를 배제함으로써 수신기(200)와의 원활한 전력 전송 가능한 이점이 있다. 즉, 종래에는 사출부(120)를 장치 전체에 걸쳐서 반드시 마련하여야 하며, 따라서 전체적인 두께가 두꺼워져 송수신 성능의 한계가 존재하였으나, 본 발명은 선택적으로 적용되는 상측 외관부, 일 실시예로서, 얇은 필름(140)을 사이에 두고 송신기(100)와 수신기(200)간의 밀착 상태가 최대한 유지되므로, 전력 전송의 효과를 배가시킬 수 있다.

여기서, 상기 필름(140)은 상측 외관부로서 상기 코일부 상부에서 이를 밀폐하기 위한 기능을 한다. 그러므로, 상측 외관부의 재질 및 형태가 반드시 필름일 필요는 없으나, 무선 송수신기의 두께를 슬림화하도록 한다면 다른 벌크 상태의 개재물 보다는 필름의 형태가 바람직하다.

이때, 상기 필름(140)은 송신기(100) 또는 수신기(200)의 코일부(110)의 상부에 부착되며, PC Flim(Polycarbonate film)인 것이 바람직하다. 그러나, PC 필름 이외에도 PI(Polyimide), PET(Polyethylene Terephtalate) 등을 재질로 하는 것도 가능하다. 위 필름은 코일부에 상기와 같은 부착의 방식 뿐 아니라 인서트 방식, 페인팅 방식, 코팅 방식, 증착 방식 등 다양한 방식에 의하여 형성하는 것이 가능하다. 그러므로, 필름(140)의 형성방식에 별도로 제한을 두어서는 아니된다.

한편, 코일부(110)가 독립된 모듈로 먼저 제작될 수도 있는데 이에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 송신기의 일례를 설명하기 위해 나타낸 개략도이다.

도시된 바와 같이 송신기(100)는 코일부(110)를 모체로 하여 성형하는 제1사출부(121), 코일부(110)의 측면에 배치되는 컨트롤부(130)를 모체로하여 컨트롤부(130)를 감싸듯 성형하는 제2사출부(123)를 포함하며, 이때, 제1사출부(121)와 제2사출부(123)는 인서트 사출에 의한 성형인 것이 바람직하다.

이와 같이 코일부(110)를 모체로 하는 인서트 사출을 진행함으로써, 코일부(110)의 모듈화가 가능하며, 따라서 적어도 코일부(110)가 불량일 경우, 교체의 범위를 최소화시킬 수 있는 경제적 효과를 기대할 수 있다. 즉, 종래에는 코일부(110) 또는 컨트롤부(130)의 오류 발생시 전 구성요소들이 적층 구조이므로 모두에 대해서 교체할 수 밖에는 없었으나, 본 발명에 의하면 병렬결합관계이므로 병렬구조중 어느 하나를 교체하는 것이 가능할 수 있다. 따라서, 장치 유지의 경제성이 예상된다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 컨트롤부는 코일부의 일측에 나란히 설치될 수 있으며(a), 특히 코일부를 중심으로 방사형으로 설치되는 것(b)도 가능하다. 그러나, 이러한 두가지의 실시양태는 모두 코일부를 중심으로 하여 그 측면에 컨트롤부를 마련한다는 점에서 공통성을 가지며, 구성의 형태가 다소 다를 뿐이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라서 홈부가 마련되는 자성체 시트의 평면도, 도 7은 도 6의 배면도, 도 8은 도 6의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 무선 충전기는 금속플레이트를 제외하고 하우징(160)에 강성을 부여하여 휨을 방지할 수도 있다.

상기 자성체 시트(113)의 일부에는 홈부(150-1, 150-2)가 가공되어 있으며, 자성체 시트(113)상에 마련된 코일(111)의 양단부(111-1, 111-2)가 측면에 마련되는 컨트롤부(130)에 연결될 때, 상기 홈부(150-1, 150-2)를 경유하게 된다. 이로써, 상기 홈부(150-1, 150-2)가 없는 경우, 코일의 양단부(111-1, 111-2)와 코일(111)간의 중첩에 의하여 무선 충전기의 두께가 전체적으로 두꺼워지는 단점을 해결할 수 있다.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 안정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

무선 충전 송수신기에 있어서,

송신기는,

피복된 코일, 자성체 시트가 상/하 적층 배열된 코일부;

상기 코일부의 측면에 배치되는 컨트롤부; 및

적어도 컨트롤부의 외주면에 형성되는 사출부;를 포함하며,

상기 코일은 다수의 단위 코일이 꼬인 상태를 이루고,

수신기는, 상기 송신기와 대칭구조인 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기.
제1항에 있어서,

상기 자성체 시트는 페라이트, 비정질 금속(amorphous metal), 연자성체 또는 강자성체를 재질로 하는 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기.
제1항에 있어서,

상기 코일부에서 상기 자성체 시트 하부에는 금속성 플레이트가 더 적층되며, 상기 금속성 플레이트는 서스(SUS), 인청동, 알루미늄, 금, 은 또는 동을 재질로 하는 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기.
제1항에 있어서,

상기 금속성 플레이트의 일부 또는 전부에는 자성재료가 코팅, 증착 또는 페인팅되는 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기.
제4항에 있어서,

상기 자성재료는 비정질 금속인 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기.
제1항에 있어서,

상기 금속성 플레이트는 사출부와 함께 인서트 사출에 의해 제작되는 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기.
제1항에 있어서,

상기 컨트롤부는 상기 코일부의 측면 일측에 나란히 배치되거나, 코일부의 외주부를 둘러싼 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기.
제1항에 있어서,

상기 코일부 상부에는 이를 밀폐하기 위한 상측 외관부;

가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기.
제8에 있어서,

상기 상측 외관부는 부착되는 필름, 페인팅 또는 증착에 의한 코팅체, 또는 인서트 사출물인 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기.
제9에 있어서,

상기 필름은 PC(Polycarbonate), PI(Polyimide) 또는 PET(Polyethylene Terephtalate) 재질인 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기.
제1항에 있어서,

상기 사출물은 금속성 플레이트의 하면까지 더 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기.
제1항에 있어서,

상기 코일은 자성체 시트상에서 또는 상측 외관부 하부에서 인서트 사출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기.
제1항에 있어서,

상기 금속성 플레이트는 컨트롤부의 하단까지 연장하여 설치되거나, 상기 컨트롤부의 하단에 금속성 플레이트가 별도로 설치되는 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기.
제1항에 있어서,

상기 자상체 시트에는 홈부가 마련되고, 상기 피복된 코일의 상기 컨트롤부와 연결되는 양단부가 상기 홈부를 경유하도록 하는 것을 특징으로 하는 슬림형 무선 충전 송수신기.