KR101198880B1

KR101198880B1 - 비접촉 충전 모듈 및 이를 이용한 수신측 및 송신측 비접촉 충전 기기

Info

Publication number: KR101198880B1
Application number: KR1020120007328A
Authority: KR
Inventors: 켄이치로 타바타; 토쿠지 니시노; 아키오 히다카
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2012-01-25
Publication date: 2012-11-07
Also published as: US20120187904A1; US20140062393A1; EP2620961A4; US8547058B2; EP2620961A1; CN203366973U; KR20120086669A; US8928278B2; WO2012101730A1

Abstract

상대측 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시, 상대측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석을 이용하는 경우와 자석을 이용하지 않는 경우가 있는 비접촉 충전 모듈에 있어서, 비접촉 충전 모듈에 설치된 코일의 L값을 변화시키지 않고 사용할 수 있는 비접촉 충전 모듈. 이 비접촉 충전 모듈은, 도선이 권회된 평면 코일부와, 평면 코일부의 코일면을 탑재하고 평면 코일부의 코일면에 대향하도록 설치된 자성 시트를 구비하고, 자성 시트에는 평면 코일부의 중공부에 대응하는 위치 내부에 구멍부를 마련한 것을 특징으로 한다

Description

비접촉 충전 모듈 및 이를 이용한 수신측 및 송신측 비접촉 충전 기기{Contact-less Charging Module and Reception-side and Transmission-side Contact-less Charging Devices Using the Same}

본 발명은, 소용돌이 형상의 도선으로 이루어진 평면 코일부와 자성 시트를 가지는 비접촉 충전 모듈 및 이것을 이용한 수신측 및 송신측 비접촉 충전 기기에 관한 것이다.

최근, 본체 기기를 충전기에서 비접촉 충전할 수 있는 것이 많이 이용되고 있다. 이것은, 충전기 측에 송신측 비접촉 충전 모듈, 본체 기기 측에 수신측 비접촉 충전 모듈을 배치하여, 양 모듈간에 전자기 유도를 일으킴으로써 충전기 측으로부터 본체 기기 측으로 전력을 전송하는 것이다. 그리고, 상기 본체 기기로서 휴대 단말기기 등을 적용하는 것도 제안되어 있다.

이 휴대 단말기기 등의 본체 기기나 충전기는, 박형화(薄型化)나 소형화가 요망되는 것이다. 이 요망에 부응하기 위해, (특허 문헌 1)과 같이, 송신측 비접촉 충전 모듈이나 수신측 비접촉 충전 모듈로서의 평면 코일부와, 자성 시트를 구비하는 것이 고려된다.

(특허 문헌 1) 일본 특허공개 2006-42519호 공보

이런 종류의 비접촉 충전 모듈은, 1차측 비접촉 충전 모듈(송신측 비접촉 충전 모듈)의 위치와 2차측 비접촉 충전 모듈(수신측 비접촉 충전 모듈)의 위치를 정확하게 맞출 필요가 있다. 이것은, 전력 전송을 위한 전자기 유도를 효율적으로 행하기 위해서이다.

1차측 비접촉 충전 모듈(송신측 비접촉 충전 모듈)과 2차측 비접촉 충전 모듈(수신측 비접촉 충전 모듈)을 정확하게 위치정렬하는 방법의 하나로서 자석(magnet)을 이용하는 방법이 있다. 이것은, 한쪽의 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석에 의해 다른 쪽 비접촉 충전 모듈이 위치정렬되는 것이다. 이것은, 1차측 비접촉 충전 모듈 또는 2차측 비접촉 충전 모듈의 적어도 한쪽에 자석을 탑재함으로써, 서로의 자석 또는 한쪽의 자석과 다른 쪽의 자성 시트가 서로 끌어당겨 위치정렬을 행하는 방법이다.

또, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈을 정확하게 위치정렬하는 다른 방법으로서 자석을 이용하지 않고 위치정렬을 하는 방법이 있다.

예를 들면, 1차측 비접촉 충전 모듈을 탑재한 충전기의 충전면에 볼록(凸)부를 형성하고, 2차측 비접촉 충전 모듈을 탑재한 전자기기에 오목(凹)부를 형성하여 볼록(凸)부를 오목(凹)부에 끼워넣는 등의, 물리적 (형상적)으로 강제적인 위치정렬을 행하는 방법이다. 또, 1차측 비접촉 충전 모듈이 2차측 비접촉 충전 모듈의 코일 위치를 검출함으로써, 1차측 비접촉 충전 모듈의 코일을 자동적으로 2차측 비접촉 충전 모듈의 코일 위치까지 이동시키는 방법이다. 또 충전기에 다수의 코일을 구비함으로써, 휴대 기기가 충전기의 충전면의 어디에서도 충전 가능하게 하는 방법이다.

그렇지만, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬에 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우는, 각각의 비접촉 충전 모듈에 설치된 코일의 L값이 크게 변화한다. 전력 전송을 위한 전자기 유도는, 각각의 비접촉 충전 모듈에 설치된 코일의 L값을 이용해서 그 공진 주파수가 결정된다.

그 때문에, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬에 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우는, 비접촉 충전 모듈을 공용(共用)하기 어렵다는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명은 상기의 문제를 고려하여, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬 시에, 다른 쪽의 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 어느 경우에 있어서도, 비접촉 충전 모듈에 설치된 코일의 L값의 변화를 억제하여, 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 어느 경우에도 사용할 수 있는 비접촉 충전 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 이것을 이용한 수신측 및 송신측 비접촉 충전 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 상대측의 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시에, 상대측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석을 이용하는 경우와 자석을 이용하지 않는 경우가 있는 비접촉 충전 모듈에 있어서, 도선이 권회된 평면 코일부와, 상기 평면 코일부의 코일면을 탑재하고 상기 평면 코일부의 코일면에 대향하도록 설치된 자성 시트를 구비하고, 상기 자성 시트에는 상기 평면 코일부의 중공부에 대응하는 위치 내부에 구멍부(穴部)를 마련한 것이다.

본 발명에 의하면, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬 시에, 다른 쪽의 비접촉 충전 모듈(1차측 비접촉 충전 모듈 혹은 2차측 비접촉 충전 모듈)에 구비된 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 어느 경우라 하더라도, 비접촉 충전 모듈에 설치된 코일의 L값을 변화시키지 않으므로, 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 어느 경우에도 양호한 위치정렬 및 전력 전송을 행할 수 있는 비접촉 충전 모듈을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 비접촉 전력 전송 기기를 나타내는 블록도
도 2는 본 발명의 실시형태에 있어서의 비접촉 충전기의 구성을 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 실시형태에 있어서의 1차측에 이용된 비접촉 충전 모듈을 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 실시형태에 있어서의 1차측에 이용된 비접촉 충전 모듈을 나타내는 상세도
도 5는 본 발명의 실시형태에 있어서의 휴대 단말기기의 구성을 나타내는 도면
도 6은 본 발명의 실시형태에 있어서의 2차측에 이용된 비접촉 충전 모듈을 나타내는 도면
도 7은 본 발명의 실시형태에 있어서의 2차측에 이용된 비접촉 충전 모듈을 나타내는 상세 도면
도 8은 본 발명의 실시형태에 있어서의 비접촉 충전 모듈의 자성 시트의 개념도
도 9는 본 실시형태의 다른 쪽의 비접촉 충전 모듈에서 위치정렬에 자석을 구비하는 경우와 구비하지 않는 경우에 있어서의 비접촉 충전 모듈의 코일의 L값과 중심부의 두께의 관계를 나타내는 도면
도 10은 본 발명에 의한 코일을 사각형 및 원형으로 권회한 비접촉 충전 모듈의 상면도

청구항 1에 기재한 발명은, 상대측 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시에, 상대측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석을 이용하는 경우와 자석을 이용하지 않는 경우가 있는 비접촉 충전 모듈에 있어서, 도선이 감겨진 평면 코일부와, 상기 평면 코일부의 코일면을 탑재하고, 상기 평면 코일부의 코일면에 대향하도록 설치된 자성 시트를 구비하고, 상기 자성 시트에는 상기 평면 코일부의 중공부에 대응하는 위치 내부에 구멍부(穴部)를 마련한 것이다. 이에 의해, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬 시에, 상대측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 어느 경우라 하더라도, 비접촉 충전 모듈에 설치된 코일의 L값을 변화시키지 않으므로, 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 어느 경우에도 효율적으로 사용할 수 있는 비접촉 충전 모듈을 얻을 수 있다.

청구항 2에 기재한 발명은, 상기 구멍부가 관통공인 것을 특징으로 하는 것이다. 이에 의해, 위치정렬에 이용하는 자석의 영향을 최소한으로 억제할 수 있다.

청구항 3에 기재한 발명은, 상기 구멍부의 깊이가 상기 자성 시트의 두께의 40~60%인 것을 특징으로 하는 것이다. 이에 의해, 자석을 위치정렬에 이용하는 경우와 이용하지 않는 경우에서의 코일의 L값을 가까운 값으로 함과 동시에, 자석의 위치정렬 효과도 충분히 얻을 수 있다.

청구항 4에 기재한 발명은, 상기 평면 코일부의 도선이 원형으로 권회되어있는 것이다. 이에 의해, 자속(磁束)을 균등하게 발생시킬 수 있어 안정된 전력 전송을 행할 수 있다.

청구항 5에 기재한 발명은, 상기 구멍부의 상면의 형상을 상기 평면 코일부의 중공부의 형상과 동일하게 했다. 이에 의해, 자석과 자성 시트의 중심부가 균형있게 서로 당겨, 서로의 중심간 위치정렬이 정확하게 이루어질 수 있다.

청구항 6에 기재한 발명은, 상기 구멍부의 모든 단부(端部)를 상기 평면 코일부의 중공부의 단부로부터 등거리로 한다. 이에 의해, 자석과 자성 시트의 중심부가 균형있게 서로 당겨, 서로의 중심간 위치정렬이 정확하게 이루어질 수 있다.

청구항 7에 기재한 발명은, 상기 구멍부가 상기 자석보다 크게 형성되어있는 것으로 한다. 이에 의해, 자석의 영향을 균형있게 억제할 수 있다.

청구항 8에 기재한 발명은, 상기 구멍부의 중심이 상기 평면 코일부의 중심부의 중심과 일치하는 것으로 했다. 이에 의해, 자석과 자성 시트의 중심부가 균형있게 서로 당겨, 서로의 중심간 위치정렬이 정확하게 이루어질 수 있다.

청구항 9에 기재한 발명은, 상기 평면 코일부의 도선이 사각형으로 권회되어있는 것으로 한다. 이에 의해, 효율이 좋은 전력 전송을 행할 수 있다.

(실시형태)

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 이용해 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 비접촉 전력 전송 기기를 나타내는 블록도이다.

비접촉 전력 전송 기기는, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)(송신측 비접촉 충전 모듈)과, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)(수신측 비접촉 충전 모듈)로 구성되어, 전자기 유도 작용을 이용해 1차측 비접촉 충전 모듈(1)로부터 2차측 비접촉 충전 모듈(2)로 전력 전송이 행해진다. 이 비접촉 전력 전송 기기는, 약 5W 이하의 전력 전송에 사용된다. 또, 전력 전송의 주파수는 약 110~205kHz이다. 1차측 비접촉 충전 모듈(1)은 예를 들면 충전기에 탑재되고, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)은 예를 들면 휴대전화, 디지털 카메라, PC 등에 탑재된다.

1차측 비접촉 충전 모듈(1)은, 1차측 코일(11a), 자성 시트(3), 공진 콘덴서(도시하지 않음), 전력 입력부(5)를 구비한다. 전력 입력부(5)는 외부 전원으로서의 상용 전원(300)에 접속되어 100~240V 정도의 전력 공급을 받아, 소정 전류(직류 12V, 1A)로 변환해서 1차측 코일(11a)에 공급한다. 1차측 코일(11a)은 그 형상, 권수 및 공급받은 전류에 따른 자계를 발생시킨다. 공진 콘덴서는 1차측 코일(11a)에 접속되고, 1차측 코일(11a)과의 관계에 따라 1차측 코일(11a)로부터 발생시키는 자계의 공진 주파수를 결정한다. 1차측 비접촉 충전 모듈(1)로부터 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 대한 전자기 유도 작용은 이 공진 주파수에 의해 행해진다.

한편, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)은, 2차측 코일(11b), 자성 시트(4), 공진 콘덴서(도시하지 않음), 정류 회로(6), 전력 출력부(7)로 구성된다. 2차측 코일(11b)은 1차측 코일(11a)로부터 발생한 자계를 받아, 그 자계를 전자기 유도 작용을 이용해 소정 전류로 변환하고, 정류회로(6), 전력 출력부(7)를 경유하여 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 외부로 출력한다. 정류회로(6)는 교류 전류인 소정 전류를 정류하여 직류 전류인 소정 전류(직류 5V, 1.5A)로 변환한다. 또, 전력 출력부(7)는 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 외부 출력부이며, 이 전력 출력부(7)를 경유하여, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 접속되는 전자기기(200)에 전력 공급을 행한다.

다음에, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)을 비접촉 충전기에 탑재하는 경우에 대해서 설명한다.

도 2는, 본 발명의 실시형태에 있어서의 비접촉 충전기의 구성을 나타내는 도면이다. 한편, 도 2에 나타내는 비접촉 충전기는 그 내부를 알 수 있도록 나타낸 것이다.

전자기 유도 작용을 이용하여 전력을 송신하는 비접촉 충전기(400)는, 그 외장을 구성하는 케이스의 내부에 1차측 비접촉 충전 모듈(1)을 가진다.

비접촉 충전기(400)는, 옥내 또는 옥외에 설치된 상용 전원(300)의 콘센트(301)에 꽂는 플러그(401)를 가진다. 이 플러그(401)를 콘센트(301)에 꽂음으로써, 비접촉 충전기(400)는 상용 전원(300)으로부터 전력 공급을 받을 수 있다.

비접촉 충전기(400)는 탁자 위(501)에 설치되고, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)은 비접촉 충전기(400)의 탁자면 측과는 반대측의 면(402)의 근방에 배치된다. 그리고, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에서의 1차측 코일(11a)의 주평면을, 비접촉 충전기(400)의 탁자면 측과는 반대측의 면(402)에 평행하게 배치한다. 이와 같이 함으로써, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)을 탑재한 전자기기의 전력 수신 작업 영역을 확보할 수 있다. 한편, 비접촉 충전기(400)는 벽면에 설치되어도 좋고, 이 경우 비접촉 충전기(400)는 벽면 측과는 반대측의 면의 근방에 배치된다.

또, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)은, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)과의 위치정렬에 이용하는 자석(30a)을 가지는 경우가 있다. 이 경우, 1차측 코일(11a)의 중앙 영역에 위치하는 중공부에 배치된다.

다음에, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 대해 설명한다.

도 3은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 1차측 비접촉 충전 모듈을 나타내는 도면이고, 1차측 코일이 원형 코일인 경우를 나타낸다. 또한, 도 3에 있어서는 원형으로 권회된 원형 코일로 설명하고 있지만, 대략 사각형 형상으로 감긴 사각형 코일이어도 좋다. 또한, 지금부터 설명하는 1차측 비접촉 충전 모듈의 상세는 기본적으로 2차측 비접촉 충전 모듈에도 적용된다. 1차측 비접촉 충전 모듈에 대한 2차측 비접촉 충전 모듈의 다른 점은 나중에 자세히 설명한다.

1차측 비접촉 충전 모듈(1)은, 도선이 소용돌이 형상으로 권회된 1차측 코일(11a)과, 1차측 코일(11a)의 면에 대향하도록 설치된 자성 시트(3)를 구비한다.

도 3에 나타내는 것처럼, 1차측 코일(11a)은, 면상에서 소용돌이를 그리듯이 지름 방향을 향해 도전체를 감은 코일과, 코일의 양단에 설치된 전류 공급부로서의 단자(22a, 23a)를 구비한다. 즉, 전류 공급부로서의 단자(22a, 23a)는, 외부 전원인 상용 전원(300)으로부터의 전류를 1차측 코일(11a)에 공급한다. 코일은 도선을 평면상에서 평행하게 감아 돌린 것이며, 코일에 의해 형성된 면을 코일면이라 부른다. 또한, 두께 방향이란, 1차측 코일(11a)과 자성 시트(3)의 적층 방향이다.

또, 자성 시트(3)는, 1차측 코일(11a)을 탑재하는 평탄부(31a)와, 평탄부(31a)의 중심부에 있으며 1차측 코일(11a)의 중공 영역내에 상당하는 중심부(32a)와, 1차측 코일(11a)의 인출선의 일부가 삽입되는 직선 오목부(33a)로 구성되어 있다. 중심부(32a)는 평탄부(31a)에 대해서 오목부 또는 관통공이 형성되어 있다.

본 실시형태의 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에서, 1차측 코일(11a)은 직경이 20mm인 내경으로부터 밖을 향해 권회되어 외경이 30mm가 되어 있다. 즉, 1차측 코일(11a)은 도너츠 형상으로 권회되어 있다. 한편, 1차측 코일(11a)은 원형으로 권회되어도 좋고, 다각형으로 권회되어도 좋다.

또, 도선은 서로 공간을 두고 권회됨으로써, 상단의 도선과 하단의 도선 사이의 부유용량이 작아져, 1차측 코일(11a)의 교류 저항을 작게 억제할 수 있다. 또, 공간을 메우듯이 권회됨으로써, 1차측 코일(11a)의 두께를 억제할 수 있다.

또, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)은, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)과의 위치정렬에 이용하는 자석(30a)을 가지는 경우가 있다. 이는, 규격(WPC)에 의해, 자석(30a)은 원형인 것, 직경이 15.5mm 이하인 것 등이 정해져 있다. 자석(30a)은 코인 형상을 하고 있고, 그 중심이 1차측 코일(11a)의 권회 중심축과 일치하도록 배치되어야 한다. 이는, 1차측 코일(11a)에 대한 자석(30a)의 영향을 경감시키기 위해서이다.

즉, 위치정렬의 방법으로서는, 예를 들면 아래의 방법을 들 수 있다. 예를 들면 충전기의 충전면에 볼록(凸)부, 2차측의 전자기기에 오목(凹)부를 형성하여 끼워넣는 등, 물리적(형상적)으로 강제적인 위치정렬을 행하는 방법. 또, 적어도 1차측 및 2차측의 한쪽에 자석을 탑재함으로써, 서로의 자석 또는 한쪽 자석과 다른 쪽 자성 시트가 서로 끌어당겨 위치정렬을 행하는 방법. 1차측이 2차측의 코일 위치를 검출함으로써, 1차측의 코일을 자동적으로 2차측의 코일 위치까지 이동시키는 방법. 충전기에 다수의 코일을 구비함으로써, 휴대 기기가 충전기의 충전면의 어디에 있어도 충전 가능하게 하는 방법 등이다.

이와 같이, 1차측(충전측) 비접촉 충전 모듈 및 2차측(피충전측) 비접촉 충전 모듈의 코일의 위치정렬에는 여러 가지 방법을 들 수 있지만, 자석을 사용하는 방법과 자석을 사용하지 않는 방법으로 나눌 수 있다. 그리고, 1차측(충전측) 비접촉 충전 모듈이라면, 자석을 구비한 2차측(피충전측) 비접촉 충전 모듈 및 자석을 구비하지 않은 2차측(피충전측) 비접촉 충전 모듈의 양쪽에 적응할 수 있도록 함으로써 2차측(피충전측) 비접촉 충전 모듈의 타입에 관계없이 충전이 가능하여 편리성이 향상된다. 마찬가지로, 2차측(피충전측) 비접촉 충전 모듈이라면, 자석을 구비하여 이것을 위치정렬에 사용하는 1차측(충전측) 비접촉 충전 모듈 및 자석을 구비하지 않고 자석을 위치정렬에 사용하지 않는 1차측(충전측) 비접촉 충전 모듈의 양쪽에 적응할 수 있도록 함으로써 1차측(충전측) 비접촉 충전 모듈의 타입에 관계없이 충전이 가능하여 편리성이 향상된다. 즉, 전력 전송을 행하는 상대인 다른 쪽의 비접촉 충전 모듈과 전자기 유도에 의해 전력 전송을 행하는 비접촉 충전 모듈에 있어서, 다른 쪽의 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시에, 다른 쪽의 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석을 이용해서 위치정렬을 행하는 경우 및 자석을 이용하지 않고 위치정렬을 행하는 경우가 있는 비접촉 충전 모듈에 있어서, 전력 전송이 양호하게 행해지도록 구성하는 것이 필요하다.

1차측 비접촉 충전 모듈(1)이 자석(30a)을 가지는 경우, 자석(30a)을 배치하는 첫번째의 방법으로서 자석(30a)을 자성 시트(3)의 중심부(32a)의 상면에 배치하는 방법이 있다. 또, 자석(30a)을 배치하는 두번째의 방법으로서, 자석(30a)을 자성 시트(3)의 중심부(32a) 대신에 배치하는 방법이 있다. 두번째 방법에서는, 자석(30a)이 코일의 중공 영역에 배치되기 때문에 1차측 비접촉 충전 모듈(1)을 소형화할 수 있다.

또한, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 위치정렬에 자석을 이용하지 않는 경우는, 도 3에 나타내는 자석(30a)은 필요 없다.

여기서, 자석이 비접촉 충전 모듈의 전력 전송 효율에 미치는 영향에 대해 설명한다. 일반적으로, 자석은 1차측 비접촉 충전 모듈 및 2차측 비접촉 충전 모듈의 적어도 한쪽에서 내장되는 코일의 중공부 안에 설치된다. 이에 의해, 자석과 자석 또는 자석과 자성 시트(3)를 가능한 한 근접시킬 수 있음과 동시에, 1차측 및 2차측의 코일을 근접시킬 수 있다. 자석은 원형이며, 이 경우, 자석의 직경은 코일의 내경보다 작게 된다. 본 실시형태에 있어서는 자석의 직경은 약 15.5mm(약 10mm~20mm)이며, 두께는 약 1.5~2mm이다. 또, 네오듐 자석을 사용하고 있고, 세기는 약 75mT에서 150mT 정도이면 좋다. 본 실시형태에 있어서는, 1차측 비접촉 충전 모듈의 코일과 2차측 비접촉 충전 모듈의 코일의 간격이 2~5mm 정도이므로, 이 정도의 자석으로 충분히 위치정렬이 가능하게 된다.

전력 전송을 위해 1차측 코일과 2차측 코일 사이에 자속이 발생하고 있을 때, 그 사이나 주변에 자석이 존재하면 자속은 자석을 피하듯이 뻗어나간다. 또는, 자석 안을 관통하는 자속은 자석 안에서 와전류나 발열이 되어 손실이 된다. 또, 자석이 자성 시트 근방에 배치됨에 따라, 자석 근방의 자성 시트의 투자율(透磁率)이 저하되어 버린다. 따라서, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 구비된 자석(30a)은, 1차측 코일(11a) 및 2차측 코일(11b) 양쪽의 L값을 저하시켜 버린다. 그 결과, 비접촉 충전 모듈간의 전송 효율이 저하되어 버린다.

도 4는, 본 발명의 실시형태에 있어서의 1차측 비접촉 충전 모듈을 나타내는 상세도이다. 도 4의 (a)는 1차측 비접촉 충전 모듈의 상면도, (b)는 1차측 비접촉 충전 모듈의 (a)에서의 A-A선 단면도이다. 도 4의 (c)는, 직선 오목부를 마련했을 경우에 1차측 비접촉 충전 모듈의 (a)에서의 B-B선 단면도이다. 도 4의 (d)는, 슬릿을 마련했을 경우의 1차측 비접촉 충전 모듈의 (a)에서의 B-B선 단면도이다. 또한, 도 4의 (a), (b)는 자석(30a)을 구비하지 않은 경우를 나타내고 있다. 한편, 구비할 경우에는, 점선으로 나타낸 자석(30a)을 구비한다.

1차측 코일(11a)은, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)이 장착되는 비접촉 충전기(400)의 박형화를 달성하기 위해, 1차측 코일(11a)의 중심 영역에 위치하는 권회 시작 부분부터 단자(23a)까지를 두께 방향으로 2단으로 하고, 나머지 영역을 1단으로 했다. 이 때, 상단 도선과 하단 도선이 서로 공간을 두고 권회됨으로써, 상단 도선과 하단 도선 사이의 부유 용량이 작아져 1차측 코일(11a)의 교류 저항을 작게 억제할 수 있다.

또, 도선을 적층하여 1차측 코일(11a)을 1차측 비접촉 충전 모듈(1)의 두께 방향으로 늘릴 경우, 1차측 코일(11a)의 권수를 늘려 1차측 코일(11a)에 흘리는 전류를 증가시킬 수 있다. 도선을 적층할 때, 상단에 위치하는 도선과 하단에 위치하는 도선이 서로의 공간을 메우도록 감겨짐으로써, 1차측 코일(11a)의 두께를 억제하면서, 1차측 코일(11a)에 흘리는 전류를 증가시킬 수 있다.

한편, 본 실시형태에서는 단면 형상이 원형 형상인 도선을 사용하여 1차측 코일(11a)을 형성하고 있지만, 사용하는 도선은 단면 형상이 각형인 도선이어도 좋다. 단면 형상이 원형인 도선을 사용할 경우, 서로 이웃하는 도선 간에 틈새가 생기기 때문에, 도선 사이의 부유 용량이 작아져 1차측 코일(11a)의 교류 저항을 작게 억제할 수 있다.

또, 1차측 코일(11a)은 두께 방향으로 2단으로 권회하는 것 보다 1단으로 권회하는 쪽이 1차측 코일(11a)의 교류 저항이 낮아져, 전송 효율을 높게 할 수 있다. 이는, 2단으로 도선을 권회하면, 상단 도선과 하단 도선 사이에 부유 용량이 발생하기 때문이다. 따라서, 1차측 코일(11a)은 전체를 2단으로 권회하는 것보다, 가능한 한 많은 부분을 1단으로 권회하는 쪽이 좋다. 또, 1단으로 권회함으로써 1차측 비접촉 충전 모듈(1)로서 박형화할 수가 있다. 또한, 2개 도선으로 평면 코일부를 구성할 경우는, 단자(22a, 23a)부분에서 2개 도선이 납땜 등에 의해 전기적으로 접속되어 있으므로, 2개의 도선이 1개의 굵은 도선처럼 되어도 된다. 2개의 도선은, 코일면에 대해서 평행하게 배열하여 권회되어도 좋고, 코일면에 대해서 수직으로 배열하여 권회되어도 좋다. 즉, 코일면에 평행일 경우는, 2개 도선은 평면 형태에서 동일한 중심을 축으로 권회되어 있고, 반경 방향에서 한쪽의 도선이 다른 쪽 도선을 안쪽에 품게 된다. 이와 같이 2개의 도선을 단자(22a, 23a)부분에서 전기적으로 접합하여 1개의 도선처럼 기능시킴으로써, 동일 단면적이라도 두께를 억제할 수 있다. 즉, 예를 들면, 직경이 0.25mm인 도선의 단면적을, 직경이 0.18mm인 도선을 2개 준비함으로써 얻을 수 있다. 따라서, 직경이 0.25mm인 도선 1개이면, 코일의 1 턴의 두께는 0.25mm, 코일의 반경 방향의 폭은 0.25mm이지만, 직경이 0.18mm인 도선 2개이면, 코일의 1 턴의 두께는 0.18mm, 반경 방향의 폭은 0.36mm가 된다. 한편, 두께 방향이란 평면 코일부와 자성 시트(3)의 적층 방향이다. 또, 코일은 중심측의 일부분만 두께 방향으로 2단으로 겹쳐져 있고, 나머지 외측 부분은 1단으로 해도 좋다. 또, 코일면에 수직일 경우는, 비접촉 충전 모듈(1)의 두께가 증가하지만, 도선의 단면적이 사실상 증가하는 것으로 평면 코일부를 흐르는 전류를 증가시킬 수 있어, 충분한 권수도 용이하게 확보할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 약 0.18~0.35mm의 도선으로 1차측 코일(11a)을 구성하고 있고, 그 중에서도 1차측 비접촉 충전 모듈(1)의 1차측 코일(11a)에는 0.25~0.35mm의 도선이 매우 적합하다.

또한, 1차측 코일(11a)의 교류 저항이 낮기 때문에 1차측 코일(11a)에서의 손실을 막아 L값을 향상시킴으로써, L값에 의존하는 1차측 비접촉 충전 모듈(1)의 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 1차측 코일(11a)은 환상(원형)으로 형성되어 있다. 1차측 코일(11a)의 형상은 환상(원형)으로 한정되지 않고, 타원 형상, 사각형상, 다각형상이어도 좋다. 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 위치정렬을 고려하면, 1차측 코일(11a)의 형상은 환상(원형)이 바람직하다. 이것은, 1차측 코일(11a)의 형상이 환상(원형)일 경우, 전력의 송수신이 보다 넓은 범위에서 가능해지기 때문에, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)의 1차측 코일(11a)과 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 2차측 코일(11b)의 위치정렬이 용이하게 된다. 즉, 전력의 송수신이 보다 넓은 범위에서 가능하게 되기 때문에, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)은 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 대한 각도의 영향을 받기 어렵게 된다.

또한, 단자(22a, 23a)는 서로 근접해도 좋고 떨어져 배치되어도 좋지만, 떨어져 배치되는 것이 1차측 비접촉 충전 모듈(1)을 실장하기 쉽다.

자성 시트(3)는, 전자기 유도 작용을 이용한 비접촉 충전의 전력 전송 효율을 향상시키기 위해 설치한 것이며, 평탄부(31a)와, 중심이며 1차측 코일(11a)의 내경에 상당하는 중심부(32a)와, 직선 오목부(33a)를 구비한다. 또, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 위치정렬 자석(30a)을 설치하는 경우, 자석(30a)을 중심부(32a)의 상방에 배치해도 좋고, 자석(30a)을 중심부(32a) 대신에 배치해도 좋다. 또, 자성 시트(3)의 코일(11a)의 중공부에 대응하는 부분에 오목부 또는 관통공이 구비되어 있다.

또, 자성 시트(3)로서 Ni-Zn계 페라이트 시트, Mn-Zn계 페라이트 시트, Mg-Zn계 페라이트 시트 등을 사용할 수 있다. 자성 시트(3)는, 단층 구성으로 해도 좋고, 동일 재료를 두께 방향으로 복수매 적층한 구성도 좋고, 다른 자성 시트를 두께 방향으로 복수매 적층해도 좋다. 적어도, 투자율이 250 이상, 포화자속밀도가 350mT 이상의 것이면 바람직하다.

또, 아몰퍼스(amorphous) 금속도 자성 시트(3)로서 이용할 수 있다. 자성 시트(3)로서 페라이트 시트를 사용할 경우는 1차측 코일(11a)의 교류 저항을 저하시키는 점에서 유리하게 되고, 자성 시트로서 아몰퍼스 금속을 사용할 경우는 1차측 코일(11a)을 박형화할 수 있다. 또, 자성 시트(3)의 형상은, 원형, 사각형, 다각형, 네 모서리가 라운드진 사각형 및 다각형이라도 좋다.

다음으로, 자석이 1차측 비접촉 충전 모듈(1) 및 후술하는 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 대해서 미치는 영향에 대해 설명한다. 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 의해 발생한 자계를 2차측 비접촉 충전 모듈(2)내의 2차측 코일(11b)이 수신하여 전력 전송을 행한다. 여기서, 1차측 코일(11a) 및 2차측 코일(11b)의 주변에 자석을 배치하면, 자계가 자석을 피하듯이 발생하든가, 자석을 통과하려는 자계는 없어져 버리는 경우도 있다. 또, 자성 시트(3) 중 자석에 가까운 부분의 투자율이 저하되어 버린다. 즉, 자석에 의해 자계가 약해지는 것이다. 따라서, 자석에 의해 약해지는 자계를 최소한으로 하기 위해서는, 1차측 코일(11a) 및 2차측 코일(11b)과 자석의 거리를 떼어 놓거나, 자석의 영향을 받기 어려운 자성 시트(3)를 구비하는 등의 대책을 강구할 필요가 있다.

다음으로, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)를 휴대 단말기기에 탑재하는 경우에 대해서 설명한다.

도 5는, 본 발명의 실시형태에 있어서의 휴대 단말기기의 구성을 나타내는 도면이며, 휴대 단말기기를 분해했을 경우의 사시도이다.

휴대 단말기기(520)는, 액정 패널(521), 조작 버튼(522), 기판(523), 전지 팩(524) 등으로 구성되어 있다. 전자기 유도 작용을 이용해 전력을 수신하는 휴대 단말기기(520)는, 그 외장을 형성하는 케이스(525, 526)의 내부에 2차측 비접촉 충전 모듈(2)를 가지는 휴대 단말기기이다.

액정 패널(521), 조작 버튼(522)이 설치된 케이스(525)의 이면에는, 조작 버튼(522)으로부터 입력된 정보를 수신함과 동시에 필요한 정보를 액정 패널(521)에 표시하여 휴대 단말기기(520) 전체를 제어하는 제어부를 구비하는 기판(523)이 설치되어 있다. 또, 기판(523)의 이면에는 전지 팩(524)이 설치되어 있다. 전지 팩(524)은, 기판(523)과 접속되어 기판(523)에 전력 공급을 행한다.

또, 전지 팩(524)의 이면, 즉 케이스(526) 측에는 2차측 비접촉 충전 모듈(2)이 설치되어 있다. 2차측 비접촉 충전 모듈(2)은, 전자기 유도 작용에 의해 1차측 비접촉 충전 모듈(1)로부터 전력 공급을 받아, 그 전력을 이용하여 전지 팩(524)을 충전한다.

2차측 비접촉 충전 모듈(2)은, 2차측 코일(11b), 자성 시트(4) 등으로 구성된다. 전력 공급을 받는 방향을 케이스(526) 측으로 할 경우, 케이스(526)와 기판(523) 사이에, 케이스(526) 측으로부터 차례로 2차측 코일(11b), 자성 시트(4)를 배치하면, 기판(523)과 전지 팩(524)의 영향을 경감하고 전력 공급을 받을 수 있다. 또한, 도 5에 있어서는, 자성 시트(4)가 2차측 코일(11b)보다 케이스(526) 측에 배치된 것처럼 보이지만, 알기 쉽게 하기 위해 모식적으로 나타낸 것이며, 실제는 상술한 것처럼 케이스(526) 측으로부터 2차측 코일(11b), 자성 시트(4)의 순으로 배치된다.

다음에, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 대해 설명한다.

도 6은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 2차측 비접촉 충전 모듈을 나타내는 도면이며, 2차측 코일이 원형 코일인 경우를 나타낸다.

도 7은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 2차측 비접촉 충전 모듈을 나타내는 상세 도면이다. 도 7의 (a)는 2차측 비접촉 충전 모듈의 상면도, (b)는 2차측 비접촉 충전 모듈의 (a)에서의 C-C선 단면도이다. 도 7의 (c)는 직선 오목부를 마련했을 경우의 2차측 비접촉 충전 모듈의 (a)에서의 D-D선 단면도이다. 도 7의 (d)는 슬릿을 마련했을 경우의 2차측 비접촉 충전 모듈의 (a)에서의 D-D선 단면도이다. 또한, 도 7의 (a), (b)는 자석(30b)을 구비하지 않은 경우를 나타내고 있다. 한편, 구비할 경우에는, 점선으로 나타낸 자석(30b)을 구비한다.

2차측 비접촉 충전 모듈(2)을 설명하는 도 6 및 도 7은, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)을 설명하는 도 3 및 도 4에 각각 대응한다. 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 구성은 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 거의 동일하다.

2차측 비접촉 충전 모듈(2)이 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 다른 점으로는, 자성 시트(4)의 크기와 재료를 들 수 있다. 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 이용하는 자성 시트(4)는 약 40×40mm 이내의 크기에 들어갈 정도의 사이즈이고, 두께는 약 2mm 이하이다.

1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 이용하는 자성 시트(3)와, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 이용하는 자성 시트(4)의 사이즈는 다르다. 이는, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)이 일반적으로 포터블 전자기기에 탑재되기 때문이며 소형화가 요구되기 때문이다. 본 실시형태에 있어서 자성 시트(4)는 거의 정방형인 약 33mm×33mm이다. 자성 시트(4)가 2차측 코일(11b)의 외주 단부보다 동일 정도 또는 크게 형성되는 것이 바람직하다. 또, 자성 시트(3)의 형상은, 원형, 사각형, 다각형, 네 모서리가 라운드진 사각형 및 다각형이라도 좋다.

또, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)은 전력 공급의 수신측으로서 휴대단말에 이용되기 때문에, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 휴대단말 내에 있어서의 점유 공간에는 여유가 없다. 또, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 2차측 코일(11b)에 흐르는 전류는 작기 때문에, 자성 시트(4)의 절연성은 그다지 요구되지 않는다. 한편, 본 실시형태에서는 약 0.18~0.35mm 도선에 의해 2차측 코일(11b)을 구성하고 있고, 그 중에서도 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 2차측 코일(11b)에는 0.18~0.30mm 정도의 도선이 매우 적합하다.

탑재되는 전자기기가 휴대전화일 경우, 휴대전화의 외장을 구성하는 케이스와 그 내부에 위치하는 전지 팩 사이에 배치되는 일이 많다. 일반적으로, 전지 팩은 알루미늄 케이스이기 때문에, 전력 전송에 악영향을 미친다. 이는, 코일이 발생시키는 자속을 약하게 하는 방향으로 알루미늄에 와전류가 발생하기 때문에, 코일의 자속이 약화되는 것에 기인한다. 그 때문에, 전지 팩의 외장인 알루미늄과 그 외장 상에 배치되는 2차측 코일(11b) 사이에 자성 시트(4)를 설치하여, 알루미늄에 대한 영향을 경감시킬 필요가 있다.

다음에, 자성 시트(3, 4)의 중심부의 두께에 대해서 설명한다.

도 8은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 비접촉 충전 모듈의 자성 시트의 개념도이며, 예로서 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 구비되는 자성 시트(4)로 한다. 도 8의 (a)는 본 발명의 실시형태에 있어서의 비접촉 충전 모듈의 자성 시트의 상면도이며, (b)는 (a)의 자성 시트의 직선 오목부의 위치를 변경한 상면도이다. 여기서, 중심부(32b)에 오목부 형상 또는 관통공 등의 구멍부를 마련하고 있다. 도 8의 (c)는 (a)의 E-E선 단면도, (d)는 중심부를 오목부로 했을 경우의 (a)의 F-F선 단면도, (e)은 중심부를 관통공으로 했을 경우의 (a)의 F-F선 단면도이다. 중심부(32b)가 오목부 형상 또는 관통공으로 되어있다.

중심부(32b)에 오목부 형상 또는 관통공 등의 구멍부를 마련함으로써, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 구비되는 자석(30a)의 영향을 작게 할 수 있다. 아래에 그 이유를 설명한다.

한편, 예로서 자석(30a)을 구비하는 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 전력 전송을 행하는 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 자성 시트(4)에 대해서 설명한다. 그렇지만, 아래에서 설명하는 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 자성 시트(4)에 대한 설명은, 자석(30b)을 구비하는 2차측 비접촉 충전 모듈(2)과 전력 전송을 행하는 1차측 비접촉 충전 모듈(1)의 자성 시트(3)에 대해서도 적용된다. 즉, 전력 전송의 상대인 다른 쪽 비접촉 충전 모듈이 자석을 구비하는 경우와 구비하지 않는 경우의 양쪽에 있어서, 위치정렬 및 전력 전송이 가능한 비접촉 충전 모듈의 자성 시트의 중심부에 대해서 설명한다.

전술한 바와 같이, 비접촉 전력 전송 기기는, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 위치정렬에 자석이 이용되는 경우와 그렇지 않은 경우가 있다. 그리고, 자석이 존재함으로써 1차측, 2차측 비접촉 충전 모듈간의 자속을 방해하기 때문에, 자석이 있을 경우에 1차측 비접촉 충전 모듈(1)의 1차측 코일(11a) 및 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 2차측 코일(11b)의 L값이 큰 폭으로 감소한다.

또, 1차측 코일(11a)은 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에서 공진 콘덴서를 이용해 LC공진 회로를 만든다. 이 때, 자석(30a)을 위치정렬에 이용하는 경우와 이용하지 않는 경우에서 L값이 큰 폭으로 변화하면, 공진 콘덴서와의 공진 주파수도 큰 폭으로 변화되어 버린다. 이 공진 주파수는, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 전력 전송에 이용되기 때문에, 자석(30a)의 유무에 따라 공진 주파수가 큰 폭으로 변화하면 정상적으로 전력 전송을 할 수 없게 되어 버린다.

따라서, 자석(30a)을 위치정렬에 이용하는 경우와 이용하지 않는 경우의 공진 주파수를 가까운 값으로 하기 위해서, 자석(30a)을 위치정렬에 이용하는 경우와 이용하지 않는 경우에서의 2차측 코일(11b)의 L값을 가까운 값으로 할 필요가 있다.

다음으로, 1차측 비접촉 충전 모듈에 자석(30a)을 구비하는 경우와 구비하지 않는 경우에 있어서, 자성 시트(4)의 중심부의 두께와 2차측 코일(11b)의 L값의 관계에 대해서 설명한다.

도 9는, 본 실시형태의 다른 쪽의 비접촉 충전 모듈에서 위치정렬에 자석을 구비하는 경우와 구비하지 않는 경우에 있어서의 비접촉 충전 모듈의 코일의 L값과 중심부의 두께의 관계를 나타내는 도면이다. 여기서, 파내기 비율이란, 0%는 중심부(32b)를 오목 형상으로 하지 않고 평탄한 것을 나타내고, 100%라는 것은 중심부(32b)를 관통공으로 한 것을 나타낸다.

자석(30a)을 이용하지 않는 경우는, 자성 시트(4)의 중심부(32b)를 얇게 할수록 2차측 코일(11b)의 자계가 작아져 L값이 감소한다. 이에 비해, 자석(30a)을 이용하는 경우는, 자성 시트(4)의 중심부(32b)를 얇게 할수록 자성 시트(4)와 자석(30a)의 적층 방향의 거리가 커지기 때문에 자석(30a)의 영향이 작아지고, 2차측 코일(11b)의 자계가 커져 L값이 상승한다. 그리하여, 중심부(32b)를 관통공으로 형성했을 경우에 L값이 가장 근접한다. 즉, 중심부(32b)를 관통공으로 함으로써, 위치정렬에 이용하는 자석(30a)의 영향을 최소한으로 억제할 수 있다.

또, 자석(30a)은 자성 시트(4)와 서로 끌어당김으로써 위치정렬을 행하기 때문에, 중심부(32b)에 어느 정도의 두께가 있는 편이 위치정렬의 정확도가 향상된다. 특히, 파내기 비율을 60% 이하로 함으로써, 위치정렬의 정확도를 안정시킬 수 있다.

따라서, 파내기 비율을 40~60%로 함으로써, 자석(30a)을 위치정렬에 이용하는 경우와 이용하지 않는 경우에서의 2차측 코일(11b)의 L값을 가까운 값으로 함과 동시에, 자석(30a)의 위치정렬의 효과도 충분히 얻을 수 있다. 즉, 자석(30a)과 자성 시트(4)의 중심부(32b)가 서로 끌어당겨, 서로의 중심간을 위치정렬할 수 있다.

한편, 본 실시형태에서는 약 50%로 함으로써, 가장 효과적으로 두 가지 효과를 얻을 수 있다. 또, 절반 정도 두께를 남기는 것을, 관통공을 형성한 후에 관통공 내에 자성체를 절반 깊이까지 채워도 좋다. 또, 중심부(32b)에 마련하는 구멍부(오목부 또는 관통공)는, 반드시 중심부(32a)와 동일한 형상 및 동일 사이즈일 필요는 없다. 중심부(32b) 즉 코일의 중공부 형상이 대략 사각형이거나 대략 원형이라 하더라도, 그에 의존하지 않고 구멍부는 여러 가지 형상으로 할 수 있다. 즉, 사각형이나 원형이다. 또, 구멍부는 중심부(32b)보다 작은 것이 바람직하며, 적어도 중심부(32b)의 면적의 30% 이상의 면적을 확보하면 좋다.

또, 자성 시트(3, 4)는 포화자속밀도가 높은 재료와 투자율이 높은 재료를 적층해도 좋기 때문에, 예를 들면 고포화자속밀도 재료의 중심부를 평탄하게 형성하고, 고투자율 재료의 중심부에 관통공을 형성하며, 자성 시트(3, 4)로서 중심부(32a)를 오목 형상으로 형성해도 좋다. 또한, 고포화자속밀도 재료란, 고투자율 재료에 비해 포화자속밀도가 높고 투자율이 낮은 자성 시트를 말하며, 특히 페라이트 시트이면 좋다.

또, 오목부, 또는 관통공의 직경은, 2차측 코일(11b)의 내경보다 작게 하면 좋다. 오목부 또는 관통공의 직경을 2차측 코일(11b)의 내경과 거의 동일하게(코일의 내경보다 0~2mm 작게) 함으로써, 2차측 코일(11b)의 내주 원내의 자계를 높일 수 있다.

또, 오목부 또는 관통공의 직경을 코일의 내경보다 작게 하여(코일의 내경보다 2~8mm 작음) 계단 형태로 함으로써, 계단 형태의 외측은 위치정렬을 위해 이용할 수 있고, 안쪽은 자석(30a)을 위치정렬에 이용하는 경우와 이용하지 않는 경우의 1차측 코일(11a)의 L값을 가까운 값으로 하기 위해 이용할 수 있다. 또, 오목부 또는 관통공은 자석(30a)의 사이즈보다 크게 하면 좋다. 즉, 자석(30a)의 지름보다 크게, 2차측 코일(11b)의 중공부보다 작은 구멍부로 하면 좋다.

또, 오목부 또는 관통공의 상면의 형상은, 2차측 코일(11b)의 중공부의 형상과 동일함으로써, 자석(30a)과 자성 시트(4)의 중심부(32b)가 균형있게 서로 끌어당겨, 서로의 중심간 위치정렬을 정확도 좋게 할 수 있다.

오목부 또는 관통공의 모든 단부는, 2차측 코일(11b)의 내경으로부터 등거리로 함으로써, 자석(30a)과 자성 시트(4)의 중심부(32b)가 균형있게 서로 끌어 당겨, 서로의 중심간 위치정렬을 더욱 정확도 좋게 할 수 있다.

나아가, 오목부 또는 관통공의 상면의 형상의 중심은, 2차측 코일(11b)의 중공부의 중심과 일치시킴으로써, 자석(30a)과 자성 시트(4)의 중심부(32b)가 균형있게 서로 끌어 당겨, 서로의 중심간 위치정렬을 정확도 좋게 할 수 있다. 또, 오목부 또는 관통공이 자석(30a)보다 크게 형성됨으로써 자석(30a)의 영향을 균형있게 억제할 수 있다.

상기와 같이 중심부를 구멍부로 하는 구성은 1차측 비접촉 충전 모듈의 자성 시트(3)에도 적응되고, 그 효과는 1차측 비접촉 충전 모듈(1)의 자성 시트(3)의 중심부(32a)에 구멍부를 구비해도 얻어진다. 즉, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)이 자석(30b)을 구비하고 있는 경우와 구비하고 있지 않는 경우의 어느 쪽에 있어서도 위치정렬 및 효율적인 전력 전송을 할 수 있는 1차측 비접촉 충전 모듈(1)을 얻을 수 있다.

또, 자성 시트(3, 4)의 네 모서리이며, 평탄부(31a, 31b) 위의 코일(11a, 11b)이 배치되어 있지 않은 영역에 두꺼운 부분을 형성해도 좋다. 즉, 자성 시트(3, 4)의 네 모서리이며 평탄부(31a, 31b) 위의 코일(11a, 11b)의 외주보다 외측은, 자성 시트(3, 4) 위에 아무 것도 적재되어 있지 않다. 따라서, 거기에 두꺼운 부분을 형성함으로써 자성 시트(3, 4)의 두께를 증가시켜, 비접촉 전력 전송 기기의 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다. 두꺼운 부분의 두께는 두꺼우면 두꺼울수록 좋지만, 박형화를 위해 도선의 두께와 거의 동일하게 한다.

도 10은, 코일(11b)을 사각형 및 원형으로 권회한 비접촉 충전 모듈의 상면도이며, (a)는 코일(11b)을 사각형으로, (b)는 코일(11b)을 원형으로 각각 권회한 경우를 나타낸다. 사각형 및 원형으로 코일(11b)을 권회한 경우이며, 코일(11b)의 중공부에는 오목부 또는 관통공이 형성되어 있으며, 이 구멍부에 의해 상술한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 도 10에서는 2차측 비접촉 모듈에 대해 설명했지만, 1차측 비접촉 충전 모듈이라 해도 동일한 효과를 가진다.

본 발명의 비접촉 충전 모듈에 의하면, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬에 상대측 비접촉 충전 모듈의 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 어느 경우라 하더라도, 비접촉 충전 모듈에 설치된 코일의 L값의 변화를 억제하므로, 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 어느 경우에도 사용할 수 있으며, 휴대전화, 휴대용 오디오, 휴대용 컴퓨터 등의 휴대단말, 디지털 카메라, 비디오 카메라 등의 휴대 기기를 충전할 때의 수신측 충전 기기로서 유용하다.

1 1차측 비접촉 충전 모듈
2 2차측 비접촉 충전 모듈
3 자성 시트(1차측)
4 자성 시트(2차측)
11a 1차측 코일
11b 2차측 코일
22a, 23a 단자(1차측)
22b, 23b 단자(2차측)
30a 자석(1차측)
30b 자석(2차측)
31a 평탄부(1차측)
31b 평탄부(2차측)
32a 중심부(1차측)
32b 중심부(2차측)
33a 직선 오목부(1차측)
33b 직선 오목부(2차측)
34a 슬릿(1차측)
34b 슬릿(2차측)

Claims

삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
송신측 비접촉 충전 모듈로부터 전자기 유도에 의해 전력을 수신하는 수신측 비접촉 충전 모듈에 있어서,
상기 송신측 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시, 상기 송신측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석을 이용하는 경우와 자석을 이용하지 않는 경우가 있는 수신측 비접촉 충전 모듈로서,
도선이 권회된 평면 코일부와,
상기 평면 코일부의 코일면을 탑재하고, 상기 평면 코일부의 코일면에 대향하도록 설치된 자성 시트를 구비하고,
상기 자성 시트에는, 상기 평면 코일부의 내부 권선에 대응하는 위치 내부에 구멍부를 마련한 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제12항에 있어서,
상기 구멍부는 관통공인 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제12항에 있어서,
상기 구멍부의 깊이는 상기 자성 시트의 두께의 40~60%인 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제12항에 있어서,
상기 구멍부의 상면의 형상은 상기 평면 코일부의 내부 권선의 형상과 동일한 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제15항에 있어서,
상기 구멍부의 모든 단부는 상기 평면 코일부의 내측원으로부터 등거리인 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제12항에 기재된 수신측 비접촉 충전 모듈을 구비하여, 상기 송신측 비접촉 충전 모듈을 구비한 송신측 비접촉 충전 기기로부터 전력을 수신하는 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 기기.
수신측 비접촉 충전 모듈로 전자기 유도에 의해 전력을 송신하는 송신측 비접촉 충전 모듈에 있어서,
수신측 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시, 상기 수신측 비접촉 충전 모듈의 수신측 평면 코일부의 중공부에 구비된 자석을 이용하여 위치 정렬을 행하는 경우와 자석을 이용하지 않는 경우가 있고, 스스로는 위치 정렬용 자석을 가지지 않는 송신측 비접촉 충전 모듈로서,
도선이 권회된 송신측 평면 코일부와,
상기 송신측 평면 코일부의 코일면을 탑재하고, 상기 송신측 평면 코일부의 코일면에 대향하도록 설치되고, 상기 수신측 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시에 자석을 사용하는 경우에 상기 수신측 비접촉 충전 모듈의 자석과 서로 끌어당기는 자성 시트를 구비하고,
상기 자성 시트에는, 상기 송신측 평면 코일부의 중공부에 대응하는 위치 내부에 구멍부를 마련하고,
상기 구멍부의 면적이 상기 자성 시트에서 상기 송신측 평면 코일부의 중공부에 대응하는 위치의 면적의 30% 이상인 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
제18항에 있어서,
상기 구멍부는 관통공인 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
제18항에 있어서,
상기 구멍부의 깊이는 상기 자성 시트의 두께의 40~60%인 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
제18항에 있어서,
상기 구멍부의 상면의 형상은 상기 송신측 평면 코일부의 중공부의 형상과 동일한 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
제21항에 있어서,
상기 구멍부의 모든 단부는 상기 송신측 평면 코일부의 중공부로부터 등거리인 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
제18항에 있어서,
상기 구멍부가 상기 자석보다 크게 형성되어있는 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
제18항에 있어서,
상기 구멍부의 중심이 상기 송신측 평면 코일부의 중심부의 중심과 일치하는 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
제18항에 기재된 송신측 비접촉 충전 모듈을 구비한 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 기기.
송신측 비접촉 충전 모듈로부터 전자기 유도에 의해 전력을 수신하는 수신측 비접촉 충전 모듈에 있어서,
송신측 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시, 상기 송신측 비접촉 충전 모듈의 송신측 평면 코일부의 중공부에 구비된 자석을 이용하여 위치정렬하는 경우와 자석을 이용하지 않고 위치정렬하는 경우가 있는 수신측 비접촉 충전 모듈로서,
도선이 사각형상으로 권회된 평면 코일부와,
상기 수신측 평면 코일부의 코일면을 탑재하고, 상기 수신측 평면 코일부의 코일면에 대향하도록 설치된 자성 시트를 구비하고,
상기 자성 시트에는, 상기 수신측 평면 코일부의 사각형상인 중공부에 대응하는 위치 내부에 구멍부를 마련한 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제26항에 있어서,
상기 구멍부는 관통공인 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제26항에 있어서,
상기 구멍부의 깊이는 상기 자성 시트의 두께의 40~60%인 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제26항에 있어서,
상기 구멍부의 상면의 형상은 상기 수신측 평면 코일부의 중공부의 형상과 동일한 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제29항에 있어서,
상기 구멍부의 모든 단부는 상기 수신측 평면 코일부의 중공부로부터 등거리인 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제26항에 있어서,
상기 구멍부가 상기 자석보다 크게 형성되어있는 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제26항에 있어서,
상기 구멍부의 중심이 상기 수신측 평면 코일부의 중심부의 중심과 일치하는 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
수신측 비접촉 충전 모듈로 전자기 유도에 의해 전력을 송신하는 송신측 비접촉 충전 모듈에 있어서,
수신측 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시, 상기 수신측 비접촉 충전 모듈의 수신측 평면 코일부의 중공부에 구비된 자석을 이용하여 위치 정렬을 행하는 경우와 자석을 이용하지 않고 위치정렬하는 경우가 있는 송신측 비접촉 충전 모듈로서,
도선이 사각형상으로 권회된 송신측 평면 코일부와,
상기 송신측 평면 코일부의 코일면을 탑재하고, 상기 송신측 평면 코일부의 코일면에 대향하도록 설치된 자성 시트를 구비하고,
상기 자성 시트에는, 상기 송신측 평면 코일부의 사각형상인 중공부에 대응하는 위치 내부에 구멍부를 마련한 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
제26항에 기재된 수신측 비접촉 충전 모듈을 구비한 것을 특징으로 하는 휴대 단말.
제33항에 기재된 송신측 비접촉 충전 모듈을 구비한 것을 특징으로 하는 비접촉 충전기.
제12항에 있어서,
상기 평면 코일부의 도선은 나선형으로 권회되어있는 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제12항에 있어서,
위치정렬 자석을 더 구비하고,
상기 위치정렬 자석은 상기 송신측 비접촉 충전 모듈에 포함된 자석과 커플링되고, 상기 위치정렬 자석은 상기 수신측 비접촉 충전 모듈을 상기 송신측 비접촉 충전 모듈에 위치정렬할 때 사용되는 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제12항에 있어서,
위치정렬 모듈을 더 구비하고,
상기 위치정렬 모듈은 상기 수신측 비접촉 충전 모듈을 상기 송신측 비접촉 충전 모듈에 위치정렬할 때 자석을 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제12항에 있어서,
상기 평면 코일부는 코일면을 더 구비하고, 상기 자성 시트는 상기 코일면에 대향하여 커플링되는 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제39항에 있어서,
상기 자성 시트는 상기 코일면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제36항에 있어서,
상기 구멍부는 상기 평면 코일부의 내부 권선에 대응되는 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제12항에 있어서,
상기 구멍부는 상기 자성 시트에 부분적으로 뚫려 있는 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제12항에 있어서,
상기 구멍부는 상기 자성 시트를 완전히 관통하여 뚫려 있는 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제12항에 있어서,
상기 구멍부는 상기 평면 코일부의 내부 권선에 대향하여 중심지워진 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제41항에 있어서,
상기 구멍부는 상기 평면 코일부의 내부 권선과 동심인 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제12항에 있어서,
상기 평면 코일부의 도선은 나선형으로 권회되어있는 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
제18항에 있어서,
상기 평면 코일부의 도선은 나선형으로 권회되어있는 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
제47항에 있어서,
상기 구멍부는 상기 평면 코일부의 내부 권선에 대응되는 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
제18항에 있어서,
상기 구멍부는 상기 자성 시트에 부분적으로 뚫려 있는 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
제18항에 있어서,
상기 구멍부는 상기 자성 시트를 완전히 관통하여 뚫려 있는 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
제18항에 있어서,
상기 구멍부는 상기 평면 코일부의 내부 권선에 대향하여 중심지워진 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
제48항에 있어서,
상기 구멍부는 상기 평면 코일부의 내부 권선과 동심인 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
제18항에 있어서,
상기 자성 시트는 상기 수신측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬 자석과 작동적으로 커플링되는 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
제53항에 있어서,
상기 구멍부의 면적이 상기 위치정렬 자석의 면적보다 더 큰 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.