KR101843896B1 - Apparatus for receiving wireless power - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 메탈 바디가 구비된 무선 전력 수신 디바이스의 무선 전력 수신 효율을 극대화시키고 발열 현상을 최소화시키기 위한 수신 안테나의 구조 및 해당 수신 안테나가 탑재된 무선 전력 수신 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.Recently, as the information and communication technology rapidly develops, a ubiquitous society based on information and communication technology is being made.
언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다. In order for information communication devices to be connected anytime and anywhere, sensors equipped with a computer chip having a communication function must be installed in all facilities of the society. Therefore, power supply problems of these devices and sensors are becoming a new challenge. In addition, mobile devices such as Bluetooth handsets and iPods, as well as mobile phones, have been rapidly increasing in number, and charging the battery has required users time and effort. As a way to solve this problem, wireless power transmission technology has recently attracted attention.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저를 이용하여 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다. The wireless power transmission technology (wireless power transmission or wireless energy transfer) is a technology to transmit electric energy from the transmitter to the receiver wirelessly using the induction principle of the magnetic field. In the 1800s, electric motor or transformer , And then a method of transferring electrical energy using a radio wave laser or a laser has also been attempted. Our electric toothbrushes and some wireless shavers are actually charged with electromagnetic induction.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Magnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 전력 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.Until now, energy transmission using radio has been classified into a magnetic induction method, a magnetic resonance method, and a power transmission method using a short wavelength radio frequency.
자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(Magnetic Flux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.In the magnetic induction method, when two coils are adjacent to each other and a current is supplied to one coil, a magnetic flux generated at this time causes an electromotive force to the other coils. As a technology, Commercialization is proceeding. The magnetic induction method has the disadvantage that it can transmit power of up to several hundred kilowatts (kW) and the efficiency is high, but the maximum transmission distance is 1 centimeter (cm) or less, so it is usually adjacent to the charger or the floor.
자기 공진 방식은 비방사 (Non-radiative) 자기장의 자기 유도와 안테나의 구조적 공진 또는 회로적 공진을 이용한다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 원거리 전송에서는 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.The self-resonance method uses magnetic induction of a non-radiative magnetic field and structural resonance or circuit resonance of the antenna. The self-resonance method is advantageous in that it is safe to other electronic devices or human body since it is hardly influenced by the electromagnetic wave problem. On the other hand, it can be used only in a limited distance and space, and the energy transmission efficiency is somewhat low in the long distance transmission.
단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 방식-은 에너지가 라디오 파(Radio wave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 수신부에서 렉테나(Rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 라디오 파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Short wavelength wireless power transmission - simply, the RF method - takes advantage of the fact that energy can be transmitted and received directly in the form of a radio wave. This technology is a RF power transmission method using Rectenna in the receiving part. Rectena is a compound of an antenna and a rectifier and means a device that converts RF power directly into DC power. That is, the RF method is a technique of converting radio waves into DCs, and research on commercialization has been actively carried out with recent improvement in efficiency.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.Wireless power transmission technology can be applied not only to mobile, but also to various industries such as IT, railroad, and household appliance industry.
최근 스마트폰의 두께를 줄이고 방열 구조를 개선하기 위해 스마트폰의 바디 및 프레임을 기존 플라스틱 계열 소재에서 메탈 계열 소재로 바뀌고 있는 실정이다.Recently, in order to reduce the thickness of smartphone and improve the heat dissipation structure, the body and frame of smartphone are changing from the plastic material to the metal material.
하지만, 종래의 메탈 바디가 구비된 무선 전력 수신 디바이스의 경우, 무선 전력 전송 장치에 의해 송출되는 자기장 또는 NFC(Near Field Communication) 송신 장치에서 송출되는 자기장이 메탈 바디에서 발생하는 와류 전류에 의하여 감소되어 무선 전력 전송 효율이 저하될 뿐만 아니라, 메탈 바디가 발열되는 문제점이 있었다.However, in the case of a conventional wireless power receiving device having a metal body, a magnetic field transmitted from a wireless power transmission apparatus or a magnetic field transmitted from an NFC (Near Field Communication) transmitting apparatus is reduced by a vortex current generated in a metal body Not only the wireless power transmission efficiency is lowered but also the metal body is heated.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 전력 전송 효율을 극대화시키고 발열을 최소화시키는 것이 가능한 무선 전력 수신 디바이스를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a wireless power receiving device capable of maximizing wireless power transmission efficiency and minimizing heat generation.
본 발명의 다른 목적은 메탈 바디의 영향으로 전력 전송 효율이 저하되는 것을 방지하는 것이 가능한 무선 전력 수신 디바이스를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a wireless power receiving device capable of preventing power transmission efficiency from being degraded due to the influence of a metal body.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, unless further departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible.
본 발명은 무선 전력 수신 장치를 제공할 수 있다.The present invention can provide a wireless power receiving apparatus.
본 발명의 일 실시예는, 메탈 바디(Metal Body)가 구비된 무선 전력 수신 장치에 있어서, 상기 메탈 바디의 일측에 형성되는 홀, 상기 홀과 연결되고 상기 메탈 바디의 외측 방향으로 연장되는 제1 개구부, 상기 홀을 중심으로 상기 제1 개구부의 반대측에서 상기 홀과 연결되고, 상기 메탈 바디의 외측 방향으로 연장되는 제2 개구부 및 상기 홀을 통해 인입되는 자기장과 상기 메탈 바디에 인가되는 자기장에 의해 발생된 유도 전류에 의한 자기장을 수신하는 수신 코일을 포함하고, 상기 제2 개구부는, 상기 제2 개구부의 측면으로부터 돌출되는 적어도 하나의 돌기를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a wireless power receiving apparatus provided with a metal body, including: a hole formed at one side of the metal body; a hole connected to the hole and extending outwardly of the metal body; A second opening connected to the hole at the opposite side of the first opening with respect to the hole and extending in an outward direction of the metal body and a magnetic field introduced through the hole and a magnetic field applied to the metal body And a receiving coil for receiving a magnetic field by the generated induced current, and the second opening may include at least one protrusion protruding from a side surface of the second opening.
실시예에 따라 상기 메탈 바디의 상부 또는 하부를 구분하는 제3 개구부를 더 포함하고, 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부 각각의 폭은 상기 홀의 직경보다 작고, 상기 제1 개구부는 상기 홀과의 직선 거리가 짧은 상기 제3 개구부와 연접되고, 상기 제2 개구부는 상기 홀과의 직선 거리가 긴 상기 제3 개구부를 향해 배치될 수 있다. The first opening and the second opening may have a width smaller than the diameter of the hole, and the first opening may have a diameter smaller than the diameter of the hole, And the second opening may be disposed toward the third opening having a long linear distance from the hole.
실시예에 따라, 상기 홀은, 상기 홀의 외부로 돌출된 적어도 하나의 돌기를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the hole may include at least one protrusion protruding out of the hole.
실시예에 따라, 상기 수신 코일은, 상기 제2 개구부 또는 상기 홀에 포함된 상기 적어도 하나의 돌기의 형태를 따라 감길 수 있다. According to an embodiment, the receiving coil may be wound along the shape of the at least one protrusion contained in the second opening or the hole.
실시예에 따라, 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부 중 적어도 하나는 비전도성 소재를 포함할 수 있다. According to an embodiment, at least one of the first opening and the second opening may comprise a nonconductive material.
실시예에 따라, 상기 수신 코일의 일면에 접착 시트를 통해 부착되어 상기 홀을 통해 일면이 외부 노출되는 플라스틱 필름을 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the receiving coil may further include a plastic film attached to one side of the receiving coil through an adhesive sheet and having one side exposed through the hole.
실시예에 따라, 메탈 바디(Metal Body)가 구비된 무선 전력 수신 장치는, 상기 메탈 바디의 일측에 형성되는 홀, 상기 홀과 연결되고 상기 메탈 바디의 외측 방향으로 연장되는 제1 개구부, 및 상기 홀을 통해 인입되는 자기장과 상기 메탈 바디에 인가되는 자기장에 의해 발생된 유도 전류에 의한 자기장을 수신하는 수신 코일을 포함하고, 상기 제1 개구부는, 상기 제1 개구부의 측면으로부터 돌출되는 적어도 하나의 돌기를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a wireless power receiving apparatus provided with a metal body includes: a hole formed at one side of the metal body; a first opening connected to the hole and extending outwardly of the metal body; And a receiving coil for receiving a magnetic field due to an induced current generated by a magnetic field applied to the metal body and a magnetic field drawn through the hole, wherein the first opening includes at least one And may include protrusions.
실시예에 따라, 상기 홀을 중심으로 상기 제1 개구부의 반대측에서 상기 홀과 연결되고, 상기 메탈 바디의 외측 방향으로 연장되는 제2 개구부를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment, the semiconductor device may further include a second opening connected to the hole on the opposite side of the first opening with respect to the hole, and extending outwardly of the metal body.
실시예에 따라, 상기 메탈 바디의 상부 또는 하부를 구분하는 제3 개구부를 더 포함하고, 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부 각각의 폭은 상기 홀의 직경보다 작고, 상기 제1 개구부는 상기 홀과의 직선 거리가 짧은 상기 제3 개구부와 연접되고, 상기 제2 개구부는 상기 홀과의 직선 거리가 긴 상기 제3 개구부를 향해 배치될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the metal body further includes a third opening that defines an upper portion or a lower portion of the metal body, wherein a width of each of the first opening and the second opening is smaller than a diameter of the hole, And the second opening may be disposed toward the third opening having a long linear distance from the hole.
실시예에 따라, 상기 제1 개구부는 비전도성 소재를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the first opening may comprise a nonconductive material.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And can be understood and understood.
본 발명에 따른 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Effects of the method and apparatus according to the present invention will be described as follows.
본 발명은 무선 전력 전송 효율을 극대화시키고 발열을 최소화시키는 것이 가능한 무선 전력 전송 수신 디바이스를 제공하는 장점이 있다.An advantage of the present invention is to provide a wireless power transmission receiving device capable of maximizing wireless power transmission efficiency and minimizing heat generation.
또한, 본 발명은 메탈 바디의 영향으로 전력 전송 효율이 저하되는 것을 방지하는 것이 가능한 무선 전력 수신 디바이스를 제공하는 장점이 있다.It is an advantage of the present invention to provide a wireless power receiving device capable of preventing power transmission efficiency from being degraded due to the influence of a metal body.
또한, 본 발명은 무선 전력 전송 장치의 송신 코일 또는 NFC(Near Field Communication) 안테나를 통해 송출되는 자기장이 메탈 바디에 와류 전류를 발생시키고 이로 인해 메탈 바디가 발열되는 현상을 차단하는 것이 가능한 무선 전력 수신 디바이스를 제공하는 장점이 있다.Also, the present invention provides a wireless power transmission apparatus capable of preventing a phenomenon that a magnetic field transmitted through a transmission coil or an NFC (Near Field Communication) antenna of a wireless power transmission apparatus generates a vortex current in a metal body, There is an advantage of providing a device.
또한, 메탈 바디 홀과 송신 코일 중심이 일치하지 않을 경우에도 더 넓은 범위에서도 무선전력전송이 가능한 장점이 있다. In addition, there is an advantage that wireless power transmission can be performed even in a wider range even when the center of the metal body and the transmission coil do not coincide.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 무선 전력 수신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 디바이스에서의 무선 전력 수신 안테나의 장착 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이다.
도 4는 상기 도 2에 따른 수신 코일 안테나 구조를 구비한 무선 전력 수신 장치와 무선 전력 송신 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신 디바이스의 구조 및 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신 디바이스의 구조 및 특성을 설명하기 위한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention. It is to be understood, however, that the technical features of the present invention are not limited to the specific drawings, and the features disclosed in the drawings may be combined with each other to constitute a new embodiment.
1 is a view for explaining the structure of a wireless power receiving apparatus.
2 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure of a wireless power receiving antenna in a wireless power receiving device according to an embodiment of the present invention.
3 is a system configuration diagram for explaining a wireless power transmission method in an electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view for explaining the operation of the wireless power receiving apparatus and the wireless power transmitting apparatus having the receiving coil antenna structure according to FIG.
5 is a view for explaining the structure and characteristics of a wireless power receiving device according to another embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining the structure and characteristics of a wireless power receiving device according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus and various methods to which embodiments of the present invention are applied will be described in detail with reference to the drawings. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment, in the case where it is described as being formed "above" or "below" each element, the upper or lower (lower) And that at least one further component is formed and arranged between the two components. Also, in the case of "upper (upper) or lower (lower)", it may include not only an upward direction but also a downward direction based on one component.
실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 전송 시스템을 구성하는 무선 전력 송신 장치에 대해 설명의 편의를 위해 송신기, 송신단, 송신 장치, 송신측, 파워 전송 장치 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 수신 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 수신기, 단말기, 수신측, 수신 장치, 파워 수신 장치 등이 혼용되어 사용될 수 있다.In the description of the embodiments, a transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, a power transmitter, and the like are used in combination for a wireless power transmitter constituting the wireless power transmission system for convenience of explanation. In addition, a receiver, a terminal, a receiver, a receiver, a power receiver, and the like may be used in combination for the sake of convenience of description in the expression for the wireless power receiver.
본 발명에 따른 송신기는 패드 형태 또는 거치대 형태로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 송신 수단을 구비하여 복수의 수신기에 무선으로 전력을 전달할 수도 있다. The transmitter according to the present invention may be configured in the form of a pad or a cradle, and one transmitter may have a plurality of wireless power transmission means to transmit power wirelessly to a plurality of receivers.
본 발명에 따른 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 기타 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다. The receiver according to the present invention may be used in a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a PDA (Personal Digital Assistants), a PMP (Portable Multimedia Player), a navigation device, Small electronic devices, and the like. However, the present invention is not limited thereto, and it is sufficient if the wireless power receiving means according to the present invention is installed to charge the battery.
이하의 설명에서는 무선 전력 수신 장치에 구비되며, 무선 전력 송신 장치에 의해 송출되는 교류 신호를 수신하는 수신 코일을 수신 코일 안테나 또는 수신 안테나와 혼용하여 사용하기로 한다.In the following description, the receiving coil provided in the wireless power receiving apparatus for receiving the AC signal transmitted by the wireless power transmitting apparatus is used in combination with the receiving coil antenna or the receiving antenna.
또한, 무선 전력 송신 장치에 구비되며, 무선 전력 수신 장치의 무선 충전을 위한 교류 신호가 송출되는 송신 코일을 송신 코일 안테나 또는 송신 안테나와 혼용하여 사용하기로 한다.The transmission coil provided in the wireless power transmission apparatus and through which the AC signal for wireless charging of the wireless power reception apparatus is transmitted is used in combination with the transmission coil antenna or the transmission antenna.
도 1은 따른 무선 전력 수신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a structure of a wireless power receiving apparatus according to the present invention.
상세하게, 도 1은 메탈 바디의 일측에 형성된 로고 홀(Logo Hole)을 통해 제조사 로고가 외부에 노출되도록 구성된 스마트폰의 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view illustrating a structure of a smart phone configured to expose a manufacturer's logo to the outside through a logo hole formed on one side of a metal body.
도 1을 참조하면, 메탈 바디가 구비된 스마트폰의 후면은 크게 상단 바디(110), 중앙 바디(120), 하단 바디(130)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a rear surface of a smart phone having a metal body may include a
상단 바디(110)의 일측에는 카메라(111)와 후레쉬(112)가 장착될 수 있으며, 상단 바디(110)의 내부 일측에는 무선 통신을 위한 안테나가 장착될 수 있다. 상단 바디(110)의 전부 또는 일부는 정상적인 무선 통신을 위해 금속 재질이 아닌 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.A
중앙 바디(120)는 메탈 소재로 구성될 수 있으며, 중앙 바디(120)의 일측에는 NFC(Near Field Communication) 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신 등의 근거리 무선 통신을 위한 홀(122)이 형성될 수 있다. 일 예로, 홀(122)의 형태는 원형이거나 해당 제조사의 로고 형태일 수 있으나 이는 하나의 실시예에 불과하며, 스마트폰의 구현 형태 및 제조사의 선택에 따라 상이하게 형성될 수 있음을 주의해야 한다. 또한, 중앙 바디(120)의 메탈 소재로 알루미늄 소재가 사용될 수 있으나 이는 하나의 실시예에 불과하며, 제조사의 선택에 따라 티타늄, 텅스텐 등의 다양한 메탈 소재가 적용될 수 있다. 홀(122)에는 도면 번호 121의 전파 차단 및 간섭을 발생시키지 않는 플라스틱 계열의 소재로 로고(121b)가 형성되어 장착될 수 있다. The
또한, 플라스틱 로고(121b)의 일면에는 홀(122) 밖으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 접착 시트(121a)가 장착될 수 있다. 일 예로, 도면 번호 121에 도시된 바와 같이, 접착 시트(121a)의 일부 영역은 메탈 바디(121c)의 일면에 부착되어 플라스틱 로고(121b)를 고정시킬 수 있다.An
만약, 홀(122)을 통해 근거리 무선 통신이 이루어지지 않는 경우, 일 실시예에 따른 접착 시트는 금속 재질의 접착 시트일 수 있으나 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예는 플라스틱 재질일 수도 있다.In the case where short-range wireless communication is not performed through the
하단 바디(130)는 스피커(131), 외부 전원 및 디바이스 연결 포트(132), 마이크(133), 이어폰 연결 포트(134) 등이 구비될 수 있다.The
하단 바디(130)는 메탈 재질로 형성되거나 일부 또는 전체가 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 디바이스에서의 무선 전력 수신 안테나의 장착 구조를 설명하기 위한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure of a wireless power receiving antenna in a wireless power receiving device according to an embodiment of the present invention.
일 실시예로, 무선 전력 수신 안테나가 장착된 스마트폰의 단면 구조는 도면 번호 210에 도시된 바와 같이, 스마트폰 후면의 메탈 바디(204) 또는 메탈 하우징의 일측에 구비된 홀(205)에 플라스틱 로고(203)의 일면이 외부에 노출되도록 삽입되고, 그 상단에 수신 코일(202)이 적층되며, 수신 코일(202)의 상단에는 자성 차폐 시트(201)가 적층될 수 있다.In one embodiment, the cross-sectional structure of a smartphone equipped with a wireless power receiving antenna may include a
최종적으로 무선 전력 수신을 위한 수신 코일(202)은 도면 번호 220과 같이 플라스틱 로고(203)와 자성 차폐 시트(201) 사이에 장착될 수 있다. 일 예로, 플라스틱 로고(203)의 직경은 10 ~ 20mm이고, 수신 코일(202)의 직경은 30 ~ 40mm이 고, 두께는 0.2 ~ 0.3mm일 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 수신 코일이 장착되는 무선 전력 수신 디바이스의 용도 및 구조, 무선 전력 송신기에 장착되는 송신 코일의 직경 및 두께에 따라 홀(205)의 직경이 상이하게 결정될 수 있고, 홀(205)의 직경에 따라 수신 코일(202)의 직경 및 두께는 상이하게 결정될 수도 있음을 주의해야 한다. 또한, 자성 차폐 시트(201)의 두께는 0.2 ~ 0.3mm이고, 수신 코일(202)에 의해 발생되는 자기장이 충분히 차폐될 수 있도록 수신 코일(202)보다 넓은 면적을 가지도록 구성될 수 있다. Finally, the receiving
수신 코일(202)은 플라스틱 로고(203)가 삽입되는 홀(205)의 외형을 따라 감긴 형태로 구현될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.The receiving
일 실시예에 따른 수신 코일(202)의 상/하단면에는 양면 접착 시트가 부착될 수 있다. 이 경우, 플라스틱 로고(203)와 자성 차폐 시트(201)가 수신 코일(202)의 양면에 각각 부착되며, 이를 통해 플라스틱 로고(203)가 홀(205)에 고정되어 장착될 수 있다.A double-sided adhesive sheet may be attached to the top / bottom surfaces of the receiving
일 실시예에 따른 플라스틱 로고(203)는 플라스틱 필름 형태로 구성될 수도 있으며, 수신 코일(202)은 리드 프레임 패턴 코일(Lead Frame Pattern Coil)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수신 코일(202)은 동판 에칭 코일, PCB(Printed Circuit Board) 패턴 코일 등이 사용될 수도 있다.The
일 예로, 무선 전력 수신 디바이스는 해당 디바이스 본체의 후면 일측에 형성된 홀을 통해 외부 노출되는 로고를 표시하기 위한 플라스틱 필름(Plastic Film), 플라스틱 필름 일면에 장착되는 리드 프레임 패턴 코일(Lead Frame Pattern Coil), 리드 프레임 패턴 코일 일면에 장착되는 마그네틱 쉬트(Magnetic Sheet)가 적층되어 구성될 수도 있다.For example, the wireless power receiving device includes a plastic film for displaying a logo exposed to the outside through a hole formed at a rear side of the device body, a lead frame pattern coil mounted on one side of the plastic film, And a magnetic sheet mounted on one side of the lead frame pattern coil may be stacked.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이다.3 is a system configuration diagram for explaining a wireless power transmission method in an electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 송신기(320)와 무선 전력 수신기(310)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the wireless power transmission system may include a
상기 도 3에는 무선 전력 송신기(320)가 하나의 무선 전력 수신기(310)에 무선 파워를 전송하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(320)는 복수의 무선 전력 수신기(310)에 무선 전력을 전송하여 무선 충전을 수행할 수도 있다. 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기(310)는 복수의 무선 전력 송신기(320)로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있음을 주의해야 한다. 3, a
무선 전력 송신기(420)는 무선 전력 전송을 위해 정의된 특정 동작 주파수를 이용하여 자기장을 발생시키며, 무선 전력 수신기(310)는 구비된 수신 코일을 통해 수신된 자기장으로 전력 생성하여 구비된 부하를 충전시킬 수 있다.The wireless power transmitter 420 generates a magnetic field using a specific operating frequency defined for wireless power transmission and the
무선 전력 수신기(310)는 무선 전력 송신기(320)에 의해 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수로 동조하여 전력을 수신할 수 있다.The
일 예로, 무선 전력 전송을 위해 사용되는 동작 주파수는 6.78MHz 대역일 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다. As an example, the operating frequency used for wireless power transmission may be, but is not limited to, the 6.78 MHz band.
즉, 무선 전력 송신기(320)에 의해 송출되는 전력 신호는 공진 현상을 통해 무선 전력 수신기(310)에 전달될 수 있다.That is, the power signal transmitted by the
하나의 무선 전력 송신기(320)로부터 전력을 수신할 수 있는 무선 전력 수신기(310)의 최대 개수는 무선 전력 송신기(320)의 최대 전송 파워 레벨, 무선 전력 수신기(310)의 최대 전력 수신 레벨, 무선 전력 송신기(320) 및 무선 전력 수신기(310)의 물리적인 형태 및 구조 등에 기반하여 결정될 수 있다.The maximum number of
무선 전력 송신기(320)와 무선 전력 수신기(310)는 무선 전력 전송을 위한 주파수 대역-즉, 공진 주파수 대역-과는 상이한 주파수 대역으로 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 양방향 통신은 2.4GHz 대역을 이용한 반이중 방식의 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신 프로토콜이 적용될 수 있으나 이에 국한되지는 않으며, NFC(Near Field Communication), RFID(Radio Frequency Identification) 통신, UWB(Ultra Wideband) 통신 등의 다른 근거리 무선 통신이 적용될 수도 있다.The
무선 전력 송신기(320)와 무선 전력 수신기(310)는 상기 양방향 통신을 통해 서로의 특성 및 상태 정보-예를 들면, 전력 제어를 위한 전력 협상 정보 등을 포함함-를 교환할 수 있다. The
일 예로, 무선 전력 수신기(310)는 무선 전력 송신기(320)로부터 수신되는 전력 레벨을 제어하기 위한 소정 전력 수신 상태 정보를 양방향 통신을 통해 무선 전력 송신기(320)에 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기(320)는 수신된 전력 수신 상태 정보에 기반하여 동적으로 전송 전력 레벨을 제어할 수 있다. 이를 통해, 무선 전력 송신기(320)는 전력 전송 효율을 최적화시킬 수 있을 뿐만 아니라 과전압(Over-Voltage) 또는 과열 등에 따른 부하 파손을 방지하는 기능, 저전압(Under-Voltage)에 따라 불필요한 전력이 낭비되는 것을 방지하는 기능 등을 제공할 수 있다. In one example, the
또한, 무선 전력 송신기(320)는 양방향 통신을 통해 무선 전력 수신기(310)의 인증 및 식별, 무선 전력 수신기(310)와 구성 및 상태 정보 교환, 호환되지 않는 장치 또는 충전이 불가능한 물체 식별(Foreign Object Detection), 유효한 부하를 식별, 충전 완료 상태 정보 획득, 시스템 오류 및 알람 확인, 복수의 수신기를 위한 전력 분배 등의 기능을 수행할 수도 있다.The
이하에서는, 보다 구체적으로 공진 방식의 무선 전력 전송 과정을 상기 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a wireless power transmission process of a resonance method will be described in more detail with reference to FIG.
무선 전력 송신기(320)는 전원공급부(power supplier, 321), 전력변환부(Power Conversion Unit, 322), 매칭회로(Matching Circuit, 323), 송신공진기(Transmission Resonator, 324), 송신기 전력 센서(325), 주제어부(Main Controller, 326) 및 통신부(Communication Unit, 327)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(327)은 무선 전력 수신기로의 제어 정보를 전송을 위한 데이터 송신기(Data Transmitter)와 무선 전력 수신기로부터 제어 정보를 수신하기 위한 데이터 수신기(Data receiver)를 포함하여 구성될 수 있다.The
전원공급부(321)는 주제어부(326)의 제어에 따라 전력변환부(322)에 특정 공급 전압을 공급할 수 있다. 이때, 공급 전압은 DC 전압 또는 AC 전압일 수 있다. The
전력변환부(322)는 주제어부(326)의 제어에 따라 전력공급부(321)로부터 수신된 전압을 특정 전압으로 변환시킬 수 있다. 이를 위해, 전력변환부(322)는 DC/DC 변환기(DC/DC convertor), AC/DC 변환기(AC/DC convertor), 파워 증폭기(Power amplifier) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.The
매칭회로(323)는 전력 전송 효율을 극대화시키기 위해 전력변환부(322)와 송신공진기(324) 사이의 임피던스를 정합하는 회로이다.The
송신공진기(324)는 매칭회로(323)로부터 인가된 전압에 따라 특정 공진 주파수를 이용하여 무선으로 전력을 전송할 수 있다.The
송신기 전력 센서(325)는 송신기 각 단의 전압, 전류, 전력의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(326)에 제공할 수 있다. 일 예로, 송신기 전력 센서(325)는 전원 공급부(321)의 출력 전압/전류/전력의 세기, 전력변환부(322) 출력 전압/전류/전력의 세기, 매칭 회로(323)의 출력 전압/전류/전력의 세기 등을 측정하여 주제어부(326)에 전달할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(320)는 무선 전력 송신 장치(320)의 내부 온도를 측정하는 소정 온도 센서를 더 포함하여 구성될 수도 있다. 이 경우, 온도 센서는 측정된 온도 정보를 주제어부(326)에 제공할 수 있으며, 주제어부(326)는 온도 센서로부터 수신된 온도 정보에 기반하여 과열 발생 여부를 판단할 수 있으며, 그에 따른 전력 전송 제어를 수행할 수도 있다.The wireless
무선 전력 수신기(310)는 수신공진기(Reception Resonator, 311), 정류기(Rectifier, 312), DC-DC 변환기(DC-DC Converter, 313), 부하(Load, 314), 수신기 전력 센서(315), 주제어부(Main Controller, 316) 및 통신부(Communication Unit, 317)를 포함하여 구성될 수 있다. 통신부는 데이터 송신기(Data Transmitter)와 데이터 수신기(Data receiver)를 포함할 수 있다.The
수신공진기(311)는 공진 현상을 통해 송신공진기(324)에 의해 송출된 전력을 수신할 수 있다.The
정류기(312)는 수신공진기(311)를 통해 인가되는 AC 전을 DC 전압으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.The
DC-DC 변환기(313)는 정류된 DC 전압을 부하(314)에 요구되는 특정 DC 전압으로 변환할 수 있다.The DC-
수신기 전력 센서(315)는 수신기 각 단의 전압, 전류, 전력의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(316)에 제공할 수 있다. 일 예로, 수신기 전력 센서(315)는 수신 공진기(311)의 출력 전압/전류/전력의 세기, 정류기(312) 출력 전압/전류/전력의 세기, DC/DC 변환기(313) 출력 전압/전류/전력의 세기 등을 측정하여 주제어부(316)에 전달할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(310)는 무선 전력 수신 장치(310)의 내부 온도를 측정하는 소정 온도 센서를 더 포함하여 구성될 수도 있다. 이 경우, 온도 센서는 측정된 온도 정보를 주제어부(316)에 제공할 수 있으며, 주제어부(316)는 온도 센서로부터 수신된 온도 정보에 기반하여 과열 발생 여부를 판단할 수 있으며, 판단 결과, 과열 발생이 감지되면, 주제어부(316)는 통신부(317)를 통해 과열이 발생되었음을 지시하는 소정 알람 메시지를 무선 전력 송신기(320)에 전송할 수 있다.The wireless
주제어부(316)는 정류기(312) 및 DC-DC 변환기(313)의 동작을 제어하거나 무선 전력 수신기(310)의 특성 및 상태 정보를 생성하고, 생성된 특성 및 상태 정보를 통신부(317)을 통해 무선 전력 송신기(320)에 전송할 수 있다. 일 예로, 주제어부(316)는 정류기(312)와 DC-DC 변환기(313)에서의 출력 전압 및 전류의 세기를 모니터링하여 과전압/과전류가 감지된 경우, 내부 구비된 과전압/과전류 차단 회로를 제어하여 과전압/과전류가 부하에 전달되는 것이 차단되도록 제어할 수 있다. The
일 예로, 모니터링된 정류기 출력 전압 및 전류의 세기 정보가 통신부(317)를 통해 무선 전력 송신기(320)에 전송될 수 있다. For example, the monitored rectifier output voltage and current strength information may be transmitted to the
또한, 주제어부(316)는 정류된 DC 전압을 소정 기준 전압과 비교하여 과전압 상태(Over-Voltage State)인지 저전압 상태(Under-Voltage State)인지를 판단하고, 판단 결과에 따라 시스템 오류가 감지된 경우, 감지 결과를 통신부(317)를 통해 무선 전력 송신기(320)에 전송할 수도 있다.Also, the
또한, 주제어부(316)는 시스템 오류 상태가 감지되면, 부하의 훼손을 방지하기 위해 정류기(312) 및 DC-DC 변환기(313)의 동작을 제어하거나 스위치 또는(및) 제너 다이오드를 포함한 소정 과전류 차단 회로를 제어하여 부하(314)에 소정 기준치 이상의 전압이 인가되지 않도록 제어할 수도 있다.The
상기한 도 3에서는 수신기 및 송신기 각각의 주제어부(316 또는 326)와 통신부(317 또는 327)가 서로 다른 모듈로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예는 주제어부(316 또는 326)와 통신부(317 또는 327)가 각각 하나의 모듈로 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.In FIG. 3, the
본 발명에 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(320)는 충전 중 충전 영역에 새로운 무선 전력 수신기가 추가되거나, 충전 중인 무선 전력 수신기와의 접속이 해제되거나, 무선 전력 수신기의 충전이 완료되는 등의 이벤트가 감지되면, 나머지 충전 대상 무선 전력 수신기들에 대한 전력 재분배 절차를 수행할 수도 있다. 이때, 전력 재분배 결과는 대역외 통신을 통해 접속된 무선 전력 수신기(들)에 전송될 수 있다.The
상기한 도 3의 실시예에서는 자기 공진 방식에서의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 시스템에 관해 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예는 전자기 유도 방식을 이용한 무선 전력 전송 방법으로도 무선 충전 시스템이 구성될 수도 있음을 주의해야 한다. 전자기 유도 방식은 반이중 대역외 통신이 아닌 인밴드 통신을 통해 제어 신호를 교환할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.In the embodiment of FIG. 3, a system for explaining a wireless power transmission method in a self-resonance system is described, but this is only one embodiment, and another embodiment of the present invention uses an electromagnetic induction system It should be noted that the wireless power transmission method may also constitute a wireless charging system. The electromagnetic induction method can exchange control signals through in-band communication instead of half-duplex communication, but is not limited thereto.
도 4는 상기 도 2에 따른 수신 코일 안테나 구조를 구비한 무선 전력 수신 장치와 무선 전력 송신 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a view for explaining the operation of the wireless power receiving apparatus and the wireless power transmitting apparatus having the receiving coil antenna structure according to FIG.
도 4에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 장치는 직류-직류 변환기(DC/DC Converter), 증폭기(Amplifier), 주제어부(MCU:Main Control Unit), 전류 센서(Current Sensor) 및 통신부 등을 포함하여 구성될 수 있다.4, the wireless power transmission apparatus includes a DC / DC converter, an amplifier, a main control unit (MCU), a current sensor, and a communication unit. .
무선 전력 수신 장치는 수신 코일(202)을 통해 수신된 AC 신호를 DC 신호로 변환하기 위한 정류기(Rectifier), 정류된 DC 신호를 특정 DC 전압으로 변환하기 위한 직류-직류 변환기(DC/DC Converter), 무선 전력 수신 장치 내 특정 포트의 전류를 측정하기 위한 전류 센서(Current Sensor), 주제어부(MCU:Main Control Unit) 및 통신부 등을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부는 블루투스 저전력 통신 기능이 탑재될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 무선 전력 수신 장치가 전자기 유도 방식을 지원하는 경우, 통신부는 인밴드 통신 기능이 탑재될 수도 있다.The wireless power receiving apparatus includes a rectifier for converting the AC signal received through the receiving
도 4를 참조하면, 무선 전력 송신기의 송신 코일 안테나는 송신기 회로로 자기력이 전달되는 것을 차단하기 위한 자성 차폐제(401)와 자성 차폐제(401)와 충전 베드(403) 사이에 위치한 송신 코일(402)로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 4, the transmission coil antenna of the wireless power transmitter includes a
송신 코일(402)를 통해 송출되는 AC 전력-즉, 자기장-은 무선 전력 수신 장치의 메탈 바디(203) 일측에 장착된 플라스틱 로고(203)를 통해 수신 코일(202)에 전달될 수 있다. 하지만, 메탈 바디(204)의 표면 영역에는 자성체의 자속 변화에 따른 기전력이 발생될 수 있으며, 해당 기전력에 의해 메탈 바디(204)에 와류 전류(eddy current)가 발생될 수 있다. 와류 전류에 의한 전력 손실은 열로 변환되어 무선 전력 수신기의 메탈 바디(204)의 로고 홀(205) 주변 영역의 온도를 상승시킬 수 있다. 무선 전력 수신기의 온도 상승은 과열 감지에 의한 충전 중단을 야기시킬 수 있다. 또한, 무선 전력 수신기의 온도 상승은 인접하고 있는 무선 전력 송신기의 온도 상승을 야기할 수도 있다. 아울러, 홀에 유기된 와류 전류에 의해 홀을 통과하는 송신 자기장의 세기가 급격히 감소하고, 송수신 결합 효율이 급격히 떨어진다. The AC power - that is, the magnetic field - transmitted through the transmitting
송신 코일(402)의 크기가 메탈 바디(204)의 크기보다 작거나 메탈 바디(204)의 홀(205)의 중심과 송신 코일(402)의 중심이 일치하였을때, 송신 코일(402)의 크기는 송신 코일(402)의 최외각 와이어와 메탈 바디(204)의 테두리가 겹쳐지지 않도록 결정될 수 있다. 이는 송신 코일(402)에 의해 메탈 바디(204)의 최 외각 부분에서 역방향 전류가 유도되는데, 이 전류가 송신 코일(402)에서 생성되는 자기장을 상쇄시켜 송수신 사이의 상호 인덕턴스 값을 감소시킨다. When the size of the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 디바이스의 구조 및 특성을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the structure and characteristics of a wireless power receiving device according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 무선 전력 수신 디바이스(1300)의 후면은 크게 상단 바디(510), 중단 바디(520) 및 하단 바디(530) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상단 바디(510), 중단 바디(520) 및 하단 바디(530) 중 적어도 하나는 메탈 바디로 구성될 수 있다.5, the rear surface of the wireless
도 5에 도시된 바와 같이, 중단 바디(520)와 상단 바디(510) 또는 하단 바디(530) 사이에는 이동 통신 안테나, 카메라 모듈, 스피커 등의 설계를 위한 슬릿(Slit, 515 및 525)이 구성되어 서로 분리될 수 있다. 또는 상단 바디, 중단 바디, 하단 바디로 구분되지 않고 일체형 바디로 구성되고, 슬릿은 일체형 바디의 상측 외곽 또는 하측 외곽에 배치될 수도 있다. 이하 설명의 편의를 위해, 중단 바디(520)와 상단 바디(510) 사이, 중단 바디(520)와 하단 바디(530) 사이에 형성되는 슬릿을 통칭하여 제3 개구부(515 및 525)라 명하기로 한다. 단, 중단 바디(520)와 상단 바디(510) 사이에 형성되는 슬릿과 중단 바디(520)와 하단 바디(530) 사이에 형성되는 슬릿을 구분하여 설명해야 하는 경우, 중단 바디(520)와 상단 바디(510) 사이에 형성되는 슬릿은 상단 제3 개구부(515), 중단 바디(520)와 하단 바디(530) 사이에 형성되는 슬릿은 하단 제3 개구부(525)라 명하기로 한다.
중단 바디(520)의 일측에는 홀(540)이 형성될 수 있으며, 홀(540)의 주변(메탈 바디의 하부)에는 수신 코일이 배치될 수 있다. 물론, 홀(540)의 내부에는 특정 로고가 인쇄된 플라스틱 필름이 부착되거나 비전도성 소재로 만들어진 부품이 홀(540)의 형태로 제작되어 홀(540) 내에 장착될 수 있다. 홀(540)의 위치는 중단 바디(820)의 상부에 치우쳐서 형성될 수도 있다.A
무선 전력 수신 디바이스(1300)가 충전 영역에 위치되어 무선 충전이 개시되면, 홀(540) 주변의 메탈 바디 영역에 자기장이 입사되어 무선 충전 효율이 저하될 뿐만 아니라 홀(540) 주변의 온도가 상승할 수 있다. 이는, 무선 전력 수신 디바이스뿐만 아니라 무선 전력 송신 장치에도 장애를 발생시켜 고장을 유발하거나 무선 충전이 비정상적으로 종료될 수 있다.When the wireless
도 5를 참조하면, 제1 개구부(545)는 상단 제3 개구부(515)에 연접되고, 홀(540)의 외경과 연접되도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에 따라 제1 개구부(545)는 하단 제3 개구부(525), 중단 바디(520)의 좌측 모서리, 또는 중단 바디(520)의 우측 모서리에 연접되고, 홀(540)의 외경과 연접되도록 구성될 수 있다.5, the
또한, 제1 개구부(545)는 오픈된 영역일 수도 있고 또한, 비전도성 소재로 채워져 있을 수도 있다. 일 예로, 비전도성 소재는 플라스틱 소재를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. Also, the
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 개구부(545)의 폭이 홀(540)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 일 예로, 홀(540)의 직경이 13mm인 경우, 제1 개구부(545)의 폭은 5mm 이내로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 5, the width of the
도 5에서 무선 전력 수신 디바이스(1300)에 자기장이 인가되면, 홀 주위로 흐르는 전류의 방향과 메탈 바디 경계면을 따라 흐르는 전류의 방향이 반대로 형성되고, 홀 주위에 흐르는 전류는 수신 코일과 동일한 방향으로 전류가 흐른다.5, when a magnetic field is applied to the wireless
제1 개구부(545)가 없는 경우에는 홀(540) 주변과 메탈 바디 경계면으로 분리되어 유도 전류가 흐르는 반면에, 제1 개구부(545)가 형성되는 경우 도 5에 도시된 바와 같이 유도 전류(550)가 더 길어진 경로를 통해 흐르도록 하여 열 발생이 분산되도록 할 수 있다.In the case where the
무선 전력 수신 디바이스(1300)는 홀(540)과 연결되는 제2 개구부(1310)를 더 포함할 수 있다. 제2 개구부(1310)는 제1 개구부(545)의 정반대 방향으로 연장될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 개구부(545)의 연장 방향과 일정한 각도를 가지고 연장될 수도 있다. 도 5는 하나의 제2 개구부(1310)는 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 복수로 형성될 수도 있다. The wireless
또한, 무선 전력 수신 디바이스(1300)의 제2 개구부(1310)는 양쪽으로 돌출된 적어도 하나의 돌기를 가질 수 있다. 이러한 돌기는 유도 전류(1350)의 경로를 길게 하여 열 발생 영역을 분산시켜 중단 바디(520)의 온도의 상승을 줄일 수 있으며, 유도 전류(1350)에 의한 자속 밀도를 높임으로써 수신 코일에 전달되는 자기장의 세기를 높일 수 있다.In addition, the
실시예에 따라, 홀(540)도 제2 개구부(1310)와 마찬가지로 외부로 돌출된 적어도 하나의 돌기를 가짐으로써 중단 바디(520)의 온도의 상승을 줄이고 수신 코일에 전달되는 자기장의 세기를 높일 수 있다.According to the embodiment, the
실시예에 따라, 무선 전력 수신 디바이스(1300)에 포함되는 수신 코일 역시 제2 개구부(1310)의 형태를 따라 감음으로써 수신 코일에 전달되는 자기장의 세기를 높일 수 있다.According to the embodiment, the receiving coil included in the wireless
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신 디바이스의 구조 및 특성을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the structure and characteristics of a wireless power receiving device according to another embodiment of the present invention.
무선 전력 수신 디바이스(1400)의 제1 개구부(645)는 양쪽으로 돌출된 형태를 가질 수 있다. 이러한 돌출된 형태는 유도 전류(1450)의 경로를 길게 하여 열 발생 영역을 분산시켜 중단 바디(620)의 온도의 상승을 줄일 수 있으며, 유도 전류(1450)에 의한 자속 밀도를 높임으로써 수신 코일에 전달되는 자기장의 세기를 높일 수 있다.The
실시예에 따라, 홀(640)의 외경도 제1 개구부(645)와 마찬가지로 외부로 돌출된 형태를 가짐으로써 중단 바디(620)의 온도의 상승을 줄이고 수신 코일에 전달되는 자기장의 세기를 높일 수 있다.According to the embodiment, the outer diameter of the
실시예에 따라, 무선 전력 수신 디바이스(1400)에 포함되는 수신 코일 역시 제1 개구부(645)의 형태를 따라 감음으로써 수신 코일에 전달되는 자기장의 세기를 높일 수 있다.According to the embodiment, the receiving coil included in the wireless
실시예에 따라, 돌기가 형성된 제1 개구부(645)만 포함하고, 제2 개구부(1410)는 포함하지 않을 수도 있다. According to the embodiment, only the
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Accordingly, the above description should not be construed in a limiting sense in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.
Claims (10)
상기 메탈 바디의 일측에 형성되는 홀;
상기 홀과 연결되고 상기 메탈 바디의 외측 방향으로 연장되는 제1 개구부;
상기 홀을 중심으로 상기 제1 개구부의 반대측에서 상기 홀과 연결되고, 상기 메탈 바디의 외측 방향으로 연장되는 제2 개구부;
적어도 일부가 상기 홀의 외형을 따라 감긴 형태로 형성되어, 상기 홀을 통해 인입되는 자기장과 상기 메탈 바디에 인가되는 자기장에 의해 발생된 유도 전류에 의한 자기장을 수신하는 수신 코일; 및
상기 홀의 상단에 적층된 상기 수신 코일의 상단에 배치되어, 상기 수신 코일에 의해 발생되는 자기장을 차폐하는 차폐재를 포함하고,
상기 제2 개구부는, 상기 제2 개구부의 측면으로부터 돌출되는 적어도 하나의 돌기를 포함하는, 무선 전력 수신 장치.1. A wireless power receiving apparatus provided with a metal body,
A hole formed on one side of the metal body;
A first opening connected to the hole and extending outwardly of the metal body;
A second opening connected to the hole on the opposite side of the first opening with respect to the hole and extending outwardly of the metal body;
At least a part of which is wound along the outer shape of the hole and receives a magnetic field generated by an induced current generated by a magnetic field applied through the hole and a magnetic field applied to the metal body; And
And a shielding member disposed at an upper end of the receiving coil stacked on the upper end of the hole to shield a magnetic field generated by the receiving coil,
And the second opening portion includes at least one protrusion protruding from a side surface of the second opening portion.
상기 메탈 바디의 상부 또는 하부를 구분하는 제3 개구부를 더 포함하고,
상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부 각각의 폭은 상기 홀의 직경보다 작고,
상기 제1 개구부는 상기 홀과의 직선 거리가 짧은 상기 제3 개구부와 연접되고,
상기 제2 개구부는 상기 홀과의 직선 거리가 긴 상기 제3 개구부를 향해 배치되는, 무선 전력 수신 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a third opening for separating an upper portion or a lower portion of the metal body,
Wherein a width of each of the first opening and the second opening is smaller than a diameter of the hole,
The first opening is connected to the third opening having a short linear distance from the hole,
And the second opening is disposed toward the third opening with a long linear distance from the hole.
상기 홀은, 상기 홀의 외부로 돌출된 적어도 하나의 돌기를 포함하는 무선 전력 수신 장치.The method according to claim 1,
Wherein the hole includes at least one protrusion protruding out of the hole.
상기 수신 코일은, 적어도 일부가 상기 제2 개구부 또는 상기 홀에 포함된 상기 적어도 하나의 돌기의 형태를 따라 감기는, 무선 전력 수신 장치.The method of claim 3,
Wherein the receiving coil is wound along at least a portion of the at least one protrusion included in the second opening or the hole.
상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부 중 적어도 하나는 비전도성 소재를 포함하는, 무선 전력 수신 장치.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the first opening and the second opening includes a nonconductive material.
상기 수신 코일의 일면에 접착 시트를 통해 부착되어 상기 홀을 통해 일면이 외부 노출되는 플라스틱 필름을 더 포함하는, 무선 전력 수신 장치.The method according to claim 1,
Further comprising: a plastic film attached to one surface of the receiving coil through an adhesive sheet and having one side exposed to the outside through the hole.
상기 메탈 바디의 일측에 형성되는 홀;
상기 홀과 연결되고 상기 메탈 바디의 외측 방향으로 연장되는 제1 개구부;
적어도 일부가 상기 홀의 외형을 따라 감긴 형태로 형성되어, 상기 홀을 통해 인입되는 자기장과 상기 메탈 바디에 인가되는 자기장에 의해 발생된 유도 전류에 의한 자기장을 수신하는 수신 코일; 및
상기 홀의 상단에 적층된 상기 수신 코일의 상단에 배치되어, 상기 수신 코일에 의해 발생되는 자기장을 차폐하는 차폐재를 포함하고,
상기 제1 개구부는, 상기 제1 개구부의 측면으로부터 돌출되는 적어도 하나의 돌기를 포함하는, 무선 전력 수신 장치.1. A wireless power receiving apparatus provided with a metal body,
A hole formed on one side of the metal body;
A first opening connected to the hole and extending outwardly of the metal body;
At least a part of which is wound along the outer shape of the hole and receives a magnetic field generated by an induced current generated by a magnetic field applied through the hole and a magnetic field applied to the metal body; And
And a shielding member disposed at an upper end of the receiving coil stacked on the upper end of the hole to shield a magnetic field generated by the receiving coil,
Wherein the first opening includes at least one protrusion protruding from a side surface of the first opening.
상기 홀을 중심으로 상기 제1 개구부의 반대측에서 상기 홀과 연결되고, 상기 메탈 바디의 외측 방향으로 연장되는 제2 개구부를 더 포함하는, 무선 전력 수신 장치. 8. The method of claim 7,
And a second opening connected to the hole on the opposite side of the first opening with the hole as a center and extending outwardly of the metal body.
상기 메탈 바디의 상부 또는 하부를 구분하는 제3 개구부를 더 포함하고,
상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부 각각의 폭은 상기 홀의 직경보다 작고,
상기 제1 개구부는 상기 홀과의 직선 거리가 짧은 상기 제3 개구부와 연접되고,
상기 제2 개구부는 상기 홀과의 직선 거리가 긴 상기 제3 개구부를 향해 배치되는, 무선 전력 수신 장치.9. The method of claim 8,
Further comprising a third opening for separating an upper portion or a lower portion of the metal body,
Wherein a width of each of the first opening and the second opening is smaller than a diameter of the hole,
The first opening is connected to the third opening having a short linear distance from the hole,
And the second opening is disposed toward the third opening with a long linear distance from the hole.
상기 제1 개구부는 비전도성 소재를 포함하는, 무선 전력 수신 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the first opening comprises a nonconductive material.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160146659A KR101843896B1 (en) | 2016-11-04 | 2016-11-04 | Apparatus for receiving wireless power |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR101843896B1 true KR101843896B1 (en) | 2018-03-30 |
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KR (1) | KR101843896B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140125528A1 (en) * | 2012-11-08 | 2014-05-08 | Htc Corporation | Mobile device and antenna structure |
WO2016036450A1 (en) * | 2014-09-05 | 2016-03-10 | Qualcomm Incorporated | Metal back cover with combined wireless power transfer and communications |
-
2016
- 2016-11-04 KR KR1020160146659A patent/KR101843896B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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