KR102151449B1 - Magnetic levitation type wireless charging device - Google Patents

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KR102151449B1 KR1020190027436A KR20190027436A KR102151449B1 KR 102151449 B1 KR102151449 B1 KR 102151449B1 KR 1020190027436 A KR1020190027436 A KR 1020190027436A KR 20190027436 A KR20190027436 A KR 20190027436A KR 102151449 B1 KR102151449 B1 KR 102151449B1
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김형만
김영현
김상영
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주식회사 연후
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Abstract

The present invention relates to a magnetic levitation type wireless charging device capable of preventing device damage. The magnetic levitation type wireless charging device comprises: a floating unit wirelessly charging electronic devices such as a smartphone and the like; and a base unit wirelessly supplying power to the floating unit and floating the floating unit. The base unit includes: an electromagnet unit including a plurality of electromagnets; a hall sensor unit having a plurality of hall sensors for detecting a magnetic field formed by the plurality of electromagnets; and a control unit receiving a detection result of the hall sensor unit and controlling a current supplied to each of the electromagnets of the electromagnet unit. The electromagnet unit includes electromagnets generating an attractive force with regard to a permanent magnet of the floating unit and electromagnets generating a repulsive force.

Description

자기부상형 무선충전장치{Magnetic levitation type wireless charging device}Magnetic levitation type wireless charging device

본 발명은 자기부상형 무선충전장치에 관한 것으로, 안정성을 향상시킬 수 있는 자기부상형 무선충전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic levitation type wireless charging device, and to a magnetic levitation type wireless charging device capable of improving stability.

일반적으로 스마트폰 등의 전자기기의 충전 방식이 유선충전 방식에서 무선 충전방식으로 변화되고 있다. 무선충전 방식은 유선충전 방식에서 케이블의 잦은 단선 등의 문제를 해결할 수 있으며, 충전기와 전자기기간의 물리적인 결합이 없기 때문에 어두운 곳에서도 쉽게 충전이 가능한 장점이 있다.In general, the charging method of electronic devices such as smart phones is changing from a wired charging method to a wireless charging method. The wireless charging method can solve problems such as frequent disconnection of cables in the wired charging method, and has the advantage of being able to easily charge even in a dark place because there is no physical coupling between the charger and the electromagnetic period.

그러나 고정이 용이하지 않으며 충전중에는 전자기기의 근거리의 이동 또는 각도의 조정이 용이하지 않아 불편함이 있었다.However, it is inconvenient because it is not easy to fix and it is not easy to move or adjust the angle of the electronic device during charging.

이를 감안하여 스마트폰 등의 전자기기를 부상시킨 상태에서 충전을 할 수 있는 무선충전장치들이 제안되었다.In consideration of this, wireless charging devices have been proposed that can charge electronic devices such as smartphones while injured.

종래 자기부상형 무선충전 기술로서 등록특허 10-1666271호(이동 단말기의 부상 시스템, 2016년 10월 7일 등록)가 있다.As a conventional magnetic levitation wireless charging technology, there is Registration Patent No. 10-1666271 (floating system of a mobile terminal, registered on October 7, 2016).

상기 등록특허에서는 부양 유닛과 부양 모듈을 구비하여, 이동 단말기를 부상시킨 상태에서 충전이 가능한 구조에 대하여 제안하고 있다.In the above registered patent, a structure that can be charged while a mobile terminal is floating is proposed by having a flotation unit and a flotation module.

이때 부양 유닛은 영구자석을 구비하고 있으며, 부양 모듈에는 상기 부양 유닛의 영구자석과는 척력을 발생시키는 다수의 전자석을 포함하여 부양 유닛을 부양시킨다.At this time, the flotation unit is provided with a permanent magnet, and the flotation module includes a plurality of electromagnets that generate repulsion from the permanent magnets of the flotation unit to support the flotation unit.

또한, 다수의 전자석 둘레에 상기 부양 유닛의 영구자석과는 인력을 발생시키는 영구자석을 구비하여, 인력과 척력의 균형을 통해 이동 단말기가 장착된 부양 유닛을 안정적으로 부상시킬 수 있는 구성을 포함한다.In addition, it includes a configuration capable of stably floating a floating unit equipped with a mobile terminal through a balance between a manpower and a repulsive force by providing a permanent magnet that generates attractive force with the permanent magnet of the flotation unit around a plurality of electromagnets. .

그러나 위의 등록특허에서 부양 유닛과 부양 모듈 간에 영구자석에 의한 인력이 작용하기 때문에 전자석에 전원이 차단되는 경우, 상기 전자석에 의한 척력이 발생하지 않게 되어, 부양 유닛의 영구자석과 부양 모듈의 영구자석간의 인력만 작용하기 때문에 부양 유닛이 자유 낙하 상태보다 더 빠른 속도로 낙하하여, 부양 모듈과 충돌하게 되며, 따라서 기기의 손상이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.However, in the above registered patent, when the power to the electromagnet is cut off because attraction by the permanent magnet acts between the flotation unit and the flotation module, the repulsive force by the electromagnet does not occur, so that the permanent magnet of the flotation unit and the permanent magnet of the flotation module Since only the attractive force between the magnets acts, the flotation unit falls at a faster speed than the free fall state, collides with the flotation module, and thus there is a problem that damage to the device may occur.

또한, 부양 모듈이 외부 충격에 의해 변위가 발생하거나 경사도가 변화하는 경우, 부양 유닛의 영구자석과 부양 모듈의 전자석 간의 척력의 크기 및 방향의 변화가 발생할 수 있으며, 이때 부양 유닛과 부양 모듈의 영구자석간의 인력에 의해 부양 유닛이 한쪽 모서리부터 낙하하여 기기가 손상될 수 있는 문제점이 있었다.In addition, when the displacement of the flotation module occurs due to external impact or the inclination of the flotation module changes, a change in the magnitude and direction of the repulsive force between the permanent magnet of the flotation unit and the electromagnet of the flotation module may occur. There is a problem in that the device may be damaged by the floating unit falling from one corner by the attraction between the magnets.

이처럼 위의 등록특허에 기재된 발명은 부양 모듈이 항상 평탄한 면에 위치해야 하며, 조금이라도 경사진 면에 위치하는 경우 척력의 균일한 발생이 용이하지 않아 안정적인 부상 상태를 유지하기 어려운 문제점이 있었다.As such, the invention described in the above registered patent has a problem in that the flotation module must always be located on a flat surface, and if it is located on a slightly inclined surface, it is not easy to uniformly generate repulsive force, so it is difficult to maintain a stable floating state.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전원이 차단되는 상태에서 적어도 부상부와 베이스부의 사이에 자기적인 인력이 작용하는 것을 방지하여, 기기 손상을 방지할 수 있는 자기부상형 무선충전장치를 제공함에 있다.In view of the above problems, the problem to be solved by the present invention is to prevent magnetic attraction between the floating portion and the base portion at least when the power is cut off, thereby preventing damage to the device. To provide a charging device.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 베이스부의 설치면의 경사 방향 및 정도를 고려하여 부상부 평탄한 상태로 부상시킬 수 있는 자기부상형 무선충전장치를 제공함에 있다.In addition, another problem to be solved by the present invention is to provide a magnetic levitation type wireless charging device capable of floating a floating part in a flat state in consideration of the inclination direction and degree of the installation surface of the base part.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명 자기부상형 무선충전장치는, 본 발명은 자기부상형 무선충전장치에 관한 것으로, 스마트폰 등 전자기기를 무선충전하는 부상부와, 상기 부상부에 무선으로 전력을 공급함과 아울러 부상부를 부상시키는 베이스부를 포함하는 자기부상형 무선충전장치에 있어서, 상기 베이스부는, 다수의 전자석을 구비하는 전자석부와, 상기 다수의 전자석에 의해 형성되는 자기장을 검출하는 다수의 홀센서를 구비하는 홀센서부와, 상기 홀센서부의 검출결과를 수신하고 상기 전자석부의 전자석 각각에 공급되는 전류를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 전자석부는 상기 부상부의 영구자석에 대하여 인력을 발생시키는 전자석들과 척력을 발생시키는 전자석들을 포함한다.The present invention magnetic levitation type wireless charging device for solving the above technical problem, the present invention relates to a magnetic levitation type wireless charging device, and a floating unit for wirelessly charging electronic devices such as a smartphone, and the floating unit wireless In the magnetic levitation type wireless charging device including a base unit for supplying power to and floating the floating unit, the base unit includes an electromagnet unit having a plurality of electromagnets, and a plurality of detecting magnetic fields formed by the plurality of electromagnets A Hall sensor unit having a Hall sensor of, and a control unit for receiving a detection result of the Hall sensor unit and controlling a current supplied to each of the electromagnets of the electromagnet unit, and the electromagnet unit provides an attractive force to the permanent magnet of the floating unit. It includes electromagnets that generate and electromagnets that generate repulsive force.

본 발명의 실시예에서, 상기 전자석부는, 하나의 그룹 내에 상기 영구자석에 대하여 각각 인력과 척력을 제공하는 전자석을 포함하도록 다수의 그룹으로 그룹화하고, 다수의 상기 그룹들을 기준점을 중심으로 동일 거리 및 등각도로 배치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the electromagnet unit is grouped into a plurality of groups to include an electromagnet that provides attractive force and repulsive force for the permanent magnet, respectively, in one group, and the plurality of groups are grouped at the same distance and distance from the reference point. It can be placed in an isometric angle.

본 발명의 실시예에서, 하나의 그룹을 이루는 상기 다수의 전자석들은 정삼각형으로 배치되며, 상기 기준점과 가까운 하나의 전자석이 상기 영구자석과 상호 인력을 발생시키고, 다른 두 전자석이 상기 영구자석에 대하여 척력을 발생시킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the plurality of electromagnets constituting a group are arranged in an equilateral triangle, and one electromagnet close to the reference point generates mutual attraction with the permanent magnet, and the other two electromagnets repulse against the permanent magnet. Can occur.

본 발명의 실시예에서, 상기 영구자석은, 전자석들의 집합인 상기 그룹의 수의 2배수로 원형 배치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the permanent magnets may be arranged in a circle with twice the number of the group, which is a set of electromagnets.

본 발명의 실시예에서, 상기 베이스부는 경사 방향 및 정도를 검출하는 자이로센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 베이스부가 설치되는 면의 경사 정도 및 방향과 무관하게 상기 전자석들에 공급되는 전류를 제어하여 상기 부상부를 지면과 평행하게 부상시킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the base unit further includes a gyro sensor for detecting an inclination direction and degree, and the control unit controls the current supplied to the electromagnets regardless of the inclination degree and direction of the surface on which the base unit is installed. The floating part can be floated parallel to the ground.

본 발명의 실시예에서, 상기 베이스부는 사용자의 설정을 입력받는 수단을 더 포함하고, 상기 제어부는 베이스부가 설치되는 면의 경사 정도 및 방향과 무관하게 상기 전자석들에 공급되는 전류를 제어하여 상기 부상부를 경사지게 부상시킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the base unit further includes a means for receiving a user's setting input, and the control unit controls the current supplied to the electromagnets regardless of the degree and direction of the inclination of the surface on which the base unit is installed. It can incline wealth.

본 발명은 베이스부에 공급되는 전원이 차단되면, 부상부를 부상시키는 척력과 부상부의 부상 안정성을 향상시키기 위한 인력을 모두 차단하여, 부상부의 낙하속도를 상대적으로 줄여 기기의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention is effective in preventing damage to the device by relatively reducing the falling speed of the injured part by blocking both the repulsive force to injure the injured part and the manpower to improve the injured stability when the power supplied to the base is cut off. There is.

또한, 본 발명은 외부의 충격에 의해 베이스부의 각도가 변경되는 경우에도, 부상부의 수평 상태를 유지하여 안정적으로 지지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of stably supporting the floating portion by maintaining the horizontal state even when the angle of the base portion is changed due to external impact.

그리고 본 발명은 베이스부를 평탄한 면이 아닌 다양한 방향 및 정도로 경사진 경사면에서 사용 가능하게 됨으로써, 사용의 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of improving the convenience of use by enabling the base portion to be used on an inclined surface inclined in various directions and degrees rather than a flat surface.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상형 무선충전장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 전자석부의 배치 관계를 보인 평면도이다.
도 3은 영구자석부의 배치 관계를 보인 평면도이다.
도 4는 전자석부를 이루는 하나의 그룹과 영구자석의 배치 관계를 보인 설명도이다.
도 5 내지 도 9는 각각 본 발명의 동작 상태 예시도이다.1 is a block diagram of a magnetic levitation type wireless charging device according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing an arrangement relationship of the electromagnet part of the present invention.
3 is a plan view showing an arrangement relationship of a permanent magnet part.
4 is an explanatory diagram showing an arrangement relationship between a group constituting an electromagnet and a permanent magnet.
5 to 9 are diagrams illustrating an operation state of the present invention, respectively.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms and various modifications may be added. However, the description of the present embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention, and to fully inform a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In the accompanying drawings, for convenience of description, the size of the components is enlarged compared to the actual size, and the ratio of each component may be exaggerated or reduced.

'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.Terms such as'first' and'second' may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the above terms. The above terms may be used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, without departing from the scope of the rights of the present invention, the'first element' may be referred to as the'second element', and similarly, the'second element' may also be named as the'first element'. I can. In addition, expressions in the singular include plural expressions unless clearly expressed otherwise in context. Unless otherwise defined, terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those of ordinary skill in the art.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상형 무선충전장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a magnetic levitation type wireless charging device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상형 무선충전장치의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a magnetic levitation type wireless charging device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상형 무선충전장치는, 스마트폰 등 전자기기를 무선충전하는 부상부(200)와, 상기 부상부(200)에 무선으로 전력을 공급함과 아울러 부상부(200)를 부상시키는 베이스부(100)를 포함하되,Referring to FIG. 1, a magnetic levitation type wireless charging device according to a preferred embodiment of the present invention includes a floating unit 200 for wirelessly charging electronic devices such as a smartphone, and wirelessly supplying power to the floating unit 200. In addition, but including a base portion 100 to injure the injured portion 200,

상기 베이스부(100)는 상용 교류전원을 공급받아 직류전원으로 변환하는 전원부(110)와, 상기 전원부(110)의 전류전원을 무선전력으로 변환하여 송신하는 무선전력 송신부(120)와, 상기 부상부(200)와 척력 및 인력이 작용하여 부상부(200)를 부상시키는 전자석부(130), 상기 전자석부(130)의 자기장을 검출하는 홀센서부(140)와, 기울기와 방향을 검출하는 자이로센서(150)와, 상기 홀센서부(140)의 자기장 검출결과 및 자이로센서(150)에서 검출된 기울기 정보를 이용하여 상기 전자석부(130)에 공급되는 전류를 제어하는 제어부(160)를 포함하고,The base unit 100 includes a power supply unit 110 that receives commercial AC power and converts it to DC power, a wireless power transmission unit 120 that converts and transmits the current power of the power supply unit 110 into wireless power, and the floating The electromagnet unit 130 which floats the floating unit 200 by the action of the unit 200 and the repulsive force and attraction, the hall sensor unit 140 which detects the magnetic field of the electromagnet unit 130, and detects the inclination and direction A gyro sensor 150 and a control unit 160 for controlling the current supplied to the electromagnet unit 130 by using the magnetic field detection result of the hall sensor unit 140 and the slope information detected by the gyro sensor 150 Including,

상기 부상부(200)는 상기 베이스부(100)의 무선전력 송신부(120)의 무선전력을 수신하는 무선전력 수신부(210)와, 상기 무선전력 수신부(210)를 통해 수신된 전력으로 상기 전자기기를 무선충전하는 무선충전부(220)와, 상기 베이스부(100)의 전자석부(130)에 대하여 인력 및 척력이 작용하여 베이스부(100)가 부상할 수 있도록 하는 영구자석부(230)를 포함하여 구성된다.The floating unit 200 includes a wireless power receiving unit 210 receiving wireless power from the wireless power transmitting unit 120 of the base unit 100, and the electronic device using the power received through the wireless power receiving unit 210. Including a wireless charging unit 220 for wireless charging, and a permanent magnet unit 230 for allowing the base unit 100 to float by the attractive force and repulsive force acting on the electromagnet unit 130 of the base unit 100 It is composed by

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상형 무선충전장치의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the magnetic levitation type wireless charging device according to a preferred embodiment of the present invention configured as described above will be described in more detail.

먼저, 베이스부(100)의 전원부(110)는 외부의 상용 교류전원(예를 들어 AC 220V)을 공급받아 베이스부(100) 내부 구성요소들에서 사용할 직류전원 및 부상부(200)에 무선으로 공급할 직류전원을 생성한다. 즉, 전원부(110)는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터를 포함함과 아울러 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.First, the power supply unit 110 of the base unit 100 receives external commercial AC power (for example, AC 220V) and wirelessly connects the DC power and the floating unit 200 to be used in the internal components of the base unit 100. Generate DC power to be supplied. That is, the power supply unit 110 may include an AC/DC converter for converting AC power into a DC power source and a DC/DC converter.

상기 전원부(110)의 전원은 무선전력 송신부(120)로 제공됨과 아울러 홀센서부(140), 자이로센서(150), 전자석부(130) 및 제어부(160)로 제공된다.The power of the power supply unit 110 is provided to the wireless power transmission unit 120 as well as the hall sensor unit 140, the gyro sensor 150, the electromagnet unit 130, and the control unit 160.

상기 전자석부(130)는 복수의 전자석이 하나의 단위 그룹으로 동작하며, 베이스부(100)에는 다수의 단위 그룹을 포함하여 구성된다. 본 발명의 특징적인 전자석부(130)의 배치 관계는 이후에 좀 더 상세히 설명하기로 한다.In the electromagnet unit 130, a plurality of electromagnets operate as one unit group, and the base unit 100 includes a plurality of unit groups. The arrangement relationship of the characteristic electromagnet unit 130 of the present invention will be described in more detail later.

상기 무선전력 송신부(120)는 자기공명 방식으로 전력을 무선으로 공급하는 것으로 하며, 공급된 전력은 무선전력 송신부(120)와 쌍을 이루는 부상부(200)의 무선전력 수신부(210)에 수신된다.The wireless power transmission unit 120 is supposed to wirelessly supply power in a magnetic resonance method, and the supplied power is received by the wireless power reception unit 210 of the floating unit 200 paired with the wireless power transmission unit 120 .

무선전력 수신부(210)를 통해 수신된 전력은 다시 무선충전부(220)를 통해 부상부(200)의 상부에 올려진 전자기기를 무선방식으로 충전한다. 이때의 전자기기는 스마트폰, 스마트워치, 스마트밴드 등 비교적 소형의 전자기기인 것으로 한다.The power received through the wireless power receiving unit 210 is again charged to the electronic device placed on the upper portion of the floating unit 200 through the wireless charging unit 220 in a wireless manner. The electronic devices at this time are assumed to be relatively small electronic devices such as smart phones, smart watches, and smart bands.

이때 본 발명 자기부상은 개인 사용자의 전자기기를 무선으로 충전하기 위한 것일 수 있으며, 전시장, 대리점 등에서 전자기기를 전시하면서 무선충전을 수행하기 위한 것일 수 있다.In this case, the magnetic levitation of the present invention may be for wirelessly charging an electronic device of an individual user, and may be for performing wireless charging while exhibiting the electronic device at an exhibition hall or an agency.

베이스부(100)의 제어부(160)는 홀센서부(140)와 자이로센서(150)에서 검출된 결과에 따라 전자석부(130)에 공급되는 전류를 제어하는 것으로, 전자석부(130) 각각에 의한 인력 및 척력을 조절할 수 있다.The control unit 160 of the base unit 100 controls the current supplied to the electromagnet unit 130 according to the result detected by the hall sensor unit 140 and the gyro sensor 150, and controls the current supplied to the electromagnet unit 130, respectively. The attractive force and repulsive force can be adjusted.

이러한 제어부(160)의 제어에 따라 효과적으로 부상부(200)를 부상 제어하기 위해서, 본 발명의 전자석부(130)는 특별한 배치 관계에 따라 배치되는 다수의 전자석들을 포함한다.In order to effectively control the floating unit 200 according to the control of the control unit 160, the electromagnet unit 130 of the present invention includes a plurality of electromagnets disposed according to a special arrangement relationship.

도 2는 본 발명의 전자석부(130)의 배치 관계를 보인 평면도이다.2 is a plan view showing an arrangement relationship of the electromagnet unit 130 of the present invention.

도 2를 참조하면 전자석부(130)는 복수의 전자석(131,132,133)들이 하나의 그룹(Group)을 이루며, 전자석부(130)는 다수의 그룹(G1~G8)을 포함한다. 도면에서는 8개의 그룹(G1~G8)을 도시하였으며, 그룹 하나 당 3개의 전자석을 포함하여 총 24개의 전자석을 포함하는 구조로 도시하였다.Referring to FIG. 2, in the electromagnet unit 130, a plurality of electromagnets 131, 132, and 133 form a group, and the electromagnet unit 130 includes a plurality of groups G1 to G8. In the drawing, 8 groups (G1 to G8) are shown, and a structure including a total of 24 electromagnets including 3 electromagnets per group is shown.

상기 복수의 그룹(G1~G8)은 기준점(P1)을 기준으로 동일한 반경에 배치되며, 상호 균등한 각도로 분할 배치된다.The plurality of groups G1 to G8 are disposed at the same radius based on the reference point P1, and are divided and disposed at equal angles to each other.

즉, 그룹(G1~G8)들 각각의 중심점으로부터 기준점(P1)까지의 직선을 이었을 때 각 직선의 길이는 동일하며, 직선들이 이루는 각도도 동일하다.That is, when a straight line from the center point of each of the groups G1 to G8 to the reference point P1 is the same, the length of each straight line is the same, and the angle formed by the straight lines is also the same.

상기 복수의 그룹(G1~G8) 각각에 포함된 전자석(131,132,133)들은 삼각형으로 배치되되, 상기 기준점(P1)에 가까운 하나의 전자석(131)과 상기 전자석(131)보다는 기준점(P1)과의 거리가 더 먼 두 전자석(132,133)을 포함한다. 두 전자석(132,133)에서 기준점(P1)까지의 거리는 동일한 것으로 한다.Electromagnets 131, 132, and 133 included in each of the plurality of groups G1 to G8 are arranged in a triangular shape, and a distance between one electromagnet 131 close to the reference point P1 and a reference point P1 rather than the electromagnet 131 Contains two electromagnets 132 and 133 farther apart. It is assumed that the distance from the two electromagnets 132 and 133 to the reference point P1 is the same.

하나의 그룹에 포함된 세 전자석(131,132,133)의 평면상 중심점을 서로 이으면 정삼각형이되며, 세 전자석(131,132,133) 사이의 간격도 일정하다.When the center points of the three electromagnets 131, 132, and 133 included in one group are connected to each other, they become an equilateral triangle, and the spacing between the three electromagnets 131, 132 and 133 is also constant.

이때 전자석(131,132,133)의 사이 중앙에는 홀센서부(140)를 이루는 홀센서(141)가 배치되어, 하나의 그룹에 포함된 전자석(131,132,133)에 의해 발생되는 자기장을 검출한다.At this time, a Hall sensor 141 constituting the Hall sensor unit 140 is disposed in the center between the electromagnets 131, 132 and 133 to detect a magnetic field generated by the electromagnets 131, 132 and 133 included in one group.

홀센서부(140)는 8개의 홀센서(141)를 포함할 수 있다.The Hall sensor unit 140 may include eight Hall sensors 141.

이와 같은 구성에서 상기 전자석(131)은 전류의 공급에 따라 상기 부상부(200)의 영구자석부(230)를 당기는 인력을 발생시키는 것으로 하며, 다른 두 전자석(132,133)은 영구자석부(230)를 밀어내는 척력을 발생시키는 것으로 한다.In this configuration, the electromagnet 131 generates an attractive force that pulls the permanent magnet part 230 of the floating part 200 according to the supply of current, and the other two electromagnets 132 and 133 are the permanent magnet part 230 It is assumed that it generates a repulsive force that pushes away.

이때 인력과 척력의 크기는 각 전자석(131,132,133)에 공급되는 전류량을 제어하여 조절할 수 있다.At this time, the magnitude of the attractive force and the repulsive force may be adjusted by controlling the amount of current supplied to each of the electromagnets 131, 132, and 133.

상기 부상부(200)의 영구자석부(230)는 다수의 영구자석을 포함하여 구성되며, 영구자석의 수는 상기 전자석(131,132,133)들의 그룹(G1~G8)과 적어도 동수로 마련된 것일 수 있으나, 제어의 안정성을 위하여 그룹(G1~G8)의 2배수로 구성되는 것이 바람직하다.The permanent magnet part 230 of the floating part 200 includes a plurality of permanent magnets, and the number of permanent magnets may be provided at least equal to the group (G1 to G8) of the electromagnets 131, 132, and 133, For the stability of control, it is preferable to be composed of twice the number of groups (G1 to G8).

도 3은 영구자석부(230)의 영구자석(231) 배치도이다. 3 is a layout diagram of the permanent magnet 231 of the permanent magnet unit 230.

도 3을 참조하면 본 발명의 영구자석부(230)는 상기 전자석부(130)의 그룹(G1~G8)의 수의 2배수인 16개의 영구자석(231)을 포함하며, 영구자석(231)들은 중앙의 기준점(P2)을 기준으로 동일 거리 및 동일 각도에 배치된다.3, the permanent magnet unit 230 of the present invention includes 16 permanent magnets 231 that are twice the number of groups G1 to G8 of the electromagnet unit 130, and the permanent magnet 231 They are arranged at the same distance and at the same angle based on the central reference point P2.

즉, 각 영구자석(231)들의 평면상 중심점과 기준점(P2) 사이를 잇는 직선을 고려할 때, 직선의 길이는 모두 동이하며, 직선간의 각도도 모두 동일하다.That is, when considering a straight line connecting the center point and the reference point P2 on the plane of each of the permanent magnets 231, the lengths of the straight lines are all the same, and the angles between the straight lines are also the same.

이때 기준점(P2)과 영구자석(231) 중심 사이의 거리는 앞서 설명한 기준점(P1)과 그룹(G1~G8)의 중심 사이의 거리와 동일하다. At this time, the distance between the reference point P2 and the center of the permanent magnet 231 is the same as the distance between the reference point P1 and the centers of the groups G1 to G8 described above.

따라서, 도 4에 도시한 바와 와 같이, 베이스부(100)와 부상부(200)를 겹쳐 두었을 때, 영구자석(231)의 평면상 중심점은 세 전자석들(131,132,133)의 사이에 위치하는 홀센서(141)의 평면상 중심점과 일치하게 배치된다.Therefore, as shown in FIG. 4, when the base portion 100 and the floating portion 200 are overlapped, the center point on the plane of the permanent magnet 231 is a hole located between the three electromagnets 131, 132, and 133. It is arranged to coincide with the center point on the plane of the sensor 141.

상기 영구자석(231)들은 서로 이격되지 않고, 측면이 접한 상태로 배치되는 것으로 하여, 부상부(200)와 베이스부(100) 사이에 인력 및 척력의 지속적인 유지가 가능하도록 한다.The permanent magnets 231 are not spaced apart from each other and are disposed in a state in which the sides are in contact, so that the attractive force and repulsive force can be continuously maintained between the floating part 200 and the base part 100.

이와 같은 구성에 의하여 도 5와 같이 하나의 영구자석(231)에는 인력과 척력이 동시에 작용하게 되며, 인력과 척력이 균형을 이루어 부상부(200)를 안정적으로 부상시키고, 부상된 상태를 유지할 수 있게 된다.By such a configuration, as shown in FIG. 5, attraction and repulsive force act simultaneously on one permanent magnet 231, and the attraction and repulsive force are balanced to stably injure the injured part 200 and maintain the injured state. There will be.

이때 부상 높이는 20mm 정도가 될 수 있으며, 전자기기의 충전을 위한 무선전력은 12V, 2.5A의 전력을 사용할 수 있다. 이와 같은 부상 높이와 무선 전력의 예는 하나의 실시예이며 필요에 따라 조절할 수 있다.At this time, the floating height may be about 20mm, and wireless power for charging electronic devices may use 12V, 2.5A power. An example of such floating height and wireless power is one embodiment and can be adjusted as needed.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같이 상용 전원이 베이스부(100)에 공급되고, 제어부(160)의 제어에 따라 전자석부(130)에 전류가 공급되면, 베이스부(100)의 상부에서 부상부(200)를 부상시킨다. 또한 베이스부(100)에서 무선전력을 부상부(200)로 공급하고, 부상부(200)는 다시 무선으로 전자기기를 충전할 수 있다.In the present invention, as described above, when commercial power is supplied to the base unit 100 and current is supplied to the electromagnet unit 130 under the control of the control unit 160, the floating unit 200 from the top of the base unit 100 ) Injured. In addition, wireless power is supplied from the base unit 100 to the floating unit 200, and the floating unit 200 may wirelessly charge the electronic device again.

이와 같은 정상 동작 상태에 정전이나 사용자의 조작실수, 외부의 충격이 발생하여 베이스부(100)에 공급되는 외부의 상용전원이 차단되면, 상기 전자석부(130)에 공급되는 전류 역시 차단된다.In such a normal operation state, when a power outage, a user's operation error, or an external shock occurs, and the external commercial power supplied to the base unit 100 is cut off, the current supplied to the electromagnet unit 130 is also cut off.

상기 전자석부(130)에 전류가 차단된다는 의미는 각 그룹(G1~G8) 내의 전자석(131,132,133) 각각에 공급되는 전원이 차단되어, 베이스부(100)와 부상부(200) 사이에 인력과 척력이 작용하지 않게 되는 것을 뜻한다.The means that the current is cut off in the electromagnet unit 130 means that the power supplied to each of the electromagnets 131, 132, and 133 in each group (G1 to G8) is cut off, so that attraction and repulsion between the base unit 100 and the floating unit 200 are cut off. It means that this will not work.

따라서, 특정한 이유로 베이스부(100)에 공급되는 상용전원이 차단되면, 베이스부(100)와 부상부(200) 사이에 작용하는 척력 및 인력은 작용하지 않으며, 부상부(200)는 중력에 의해 자유 낙하 된다. 부상부(200)의 부상 높이는 20mm 정도이고 중력에 의한 자유 낙하에 의해서는 기기의 파손 위험이 종래와 같이 인력이 지속적으로 작용하는 상태에 비하여 상대적으로 낮아지게 된다.Therefore, when the commercial power supplied to the base unit 100 is cut off for a specific reason, the repulsive force and attraction acting between the base unit 100 and the floating unit 200 do not work, and the floating unit 200 is caused by gravity. It becomes free fall. The floating height of the floating part 200 is about 20 mm, and the risk of damage to the device is relatively lowered by the free fall due to gravity, compared to a state in which manpower continuously acts as in the prior art.

도 6은 본 발명의 특징적인 작용을 설명하기 위한 설명도이다.6 is an explanatory diagram for explaining the characteristic operation of the present invention.

도 6을 참조하면 베이스부(100)의 설치면의 각도가 θ로 경사진 경사면에 놓인 경우, 자이로센서(150)는 베이스부(100)의 경사 방향 및 경사 정도를 검출한다.Referring to FIG. 6, when the angle of the installation surface of the base unit 100 is placed on an inclined surface inclined to θ, the gyro sensor 150 detects the inclination direction and degree of inclination of the base unit 100.

자이로센서(150)의 검출결과는 제어부(160)에 제공되며, 제어부(160)에서는 경사 방향 및 정도에 따라 각 그룹(G1~G8)의 전자석(131,132,133)에 공급되는 전류를 제어하여 위치에 따라 베이스부(100)와 부상부(200) 사이에 작용하는 인력과 척력을 제어한다.The detection result of the gyro sensor 150 is provided to the control unit 160, and the control unit 160 controls the current supplied to the electromagnets 131, 132, and 133 of each group (G1 to G8) according to the inclination direction and degree. The attractive force and repulsive force acting between the base portion 100 and the floating portion 200 are controlled.

좀 더 구체적으로, 도 6과 같이 베이스부(100)가 θ의 각도로 경사진 경사면에 위치하되, 그룹(G5)이 반대편의 그룹(G1)에 비해 더 높은 위치에 위치하는 경사방향인 상태를 가정한다.More specifically, as shown in FIG. 6, the base portion 100 is located on an inclined surface inclined at an angle of θ, but the group G5 is in a state in which the group G5 is located at a higher position than the opposite group G1. I assume.

이때 부상부(200)를 지면과 평탄하게 부상시키기 위해서는 영구자석(231)들과 작용하는 전자석부(130)의 각 그룹(G1~G8)의 자기장에 차이를 두어 제어해야 한다.At this time, in order to float the floating part 200 flat with the ground, the magnetic field of each group (G1 to G8) of the electromagnet part 130 acting with the permanent magnets 231 must be controlled by making a difference.

설명의 편의성을 위하여 대표되는 두 그룹(G1,G5)에 대해 살펴보면, 부상부(200)를 평탄하게 부상시키기 위해서는 상대적으로 영구자석(231)과의 거리가 먼 그룹(G1)의 자기장을 거리가 가까운 그룹(G5)에 비하여 더 크게 만들어야 하며, 따라서 제어부(160)는 자이로센서(150)의 검출결과 및 홀센서부(140)를 통해 검출되는 자기장을 고려하여 그룹(G1)의 전자석(131,132,133)에 인가되는 전류의 크기를 그룹(G5)의 전자석(131,132,133)에 공급되는 전류의 크기보다 더 크게 인가한다.Looking at the two representative groups (G1, G5) for convenience of explanation, in order to float the floating part 200 flat, the magnetic field of the group G1, which is relatively far from the permanent magnet 231, is It should be made larger than the nearest group G5, and thus the controller 160 considers the detection result of the gyro sensor 150 and the magnetic field detected through the Hall sensor unit 140, and the electromagnets 131, 132, 133 of the group G1 The magnitude of the current applied to the group G5 is applied larger than the magnitude of the current supplied to the electromagnets 131, 132, and 133 of the group G5.

따라서 그룹(G1)과 영구자석(231) 사이의 척력(F1)보다 그룹(G5)과 영구자석(231) 사이의 척력(F2)을 더 크게 제어할 수 있다.Therefore, the repulsive force F2 between the group G5 and the permanent magnet 231 can be controlled to be greater than the repulsive force F1 between the group G1 and the permanent magnet 231.

이때 도시되지는 않았지만, 각 전자석 그룹(G2~G7)에 대해서도 상대적인 자기장의 세기를 고려하여 전류 제어를 수행한다.At this time, although not shown, current control is performed for each electromagnet group G2 to G7 in consideration of the relative strength of the magnetic field.

이와 같은 과정을 통해 베이스부(100)가 위치하는 면의 경사도와 무관하게 부상부(200)를 지면과 수평한 상태로 부상시킬 수 있게 된다.Through this process, regardless of the slope of the surface on which the base unit 100 is located, the floating unit 200 can be floated in a state horizontal with the ground.

도 7은 본 발명의 다른 사용 상태를 보인 예시도이다.Figure 7 is an exemplary view showing another state of use of the present invention.

도 7을 참조하면 본 발명은 베이스부(100)가 수평인 상태에서 사용자의 설정에 따라 부상부(200)를 경사진 상태로 부상시킬 수 있다.Referring to FIG. 7, according to the present invention, in a state in which the base part 100 is horizontal, the floating part 200 may be inclined according to a user setting.

이때 베이스부(100)에는 사용자가 설정을 입력 할 수 있는 별도의 입력부를 포함하거나, 사용자의 스마트폰 등과 연동을 위한 근거리 통신모듈을 포함하고, 스마트폰에 설치된 어플리케이션을 이용하여 부상부의 경사 정도 및 방향을 설정할 수 있도록 할 수 있다.At this time, the base unit 100 includes a separate input unit through which the user can input settings, or includes a short-range communication module for interworking with the user's smartphone, and the degree of inclination of the injured part and You can set the direction.

이와 같은 설정에 따라 제어부(160)는 각 그룹(G1~G8)의 전자석(131,132,133)에 공급되는 전류를 제어하여 부상부(200)에 포함된 다수의 영구자석(231)들과의 인력과 척력을 제어하여 부상부(200)를 설정에 부합하게 경사진 상태로 부상시킬 수 있다.According to this setting, the control unit 160 controls the current supplied to the electromagnets 131, 132, and 133 of each group (G1 to G8), thereby controlling the attractive force and repulsive force with the plurality of permanent magnets 231 included in the floating unit 200. By controlling the floating unit 200 can be inclined in a state inclined in accordance with the setting.

이처럼 부상부(200)를 경사지게 부상시켜, 부상부(200) 상부에 장착되어 충전되는 전자기기의 전시효과를 높일 수 있다.In this way, the floating part 200 is inclined to float, thereby increasing the display effect of the electronic device mounted on the floating part 200 to be charged.

도 8과 도 9는 각각 본 발명의 다른 사용상태를 보인 설명도이다.8 and 9 are explanatory diagrams showing different states of use of the present invention, respectively.

도 8은 베이스부(100)가 지면에 대하여 수직인 벽면에 고정설치된 상태, 도 9는 지면에 대하여 평행한 천장 등의 구조물에 상하 역전된 상태로 설치된 상태를 나타낸다.FIG. 8 shows a state in which the base portion 100 is fixedly installed on a wall surface perpendicular to the ground, and FIG. 9 shows a state installed in a structure such as a ceiling parallel to the ground in a vertically inverted state.

이때, 베이스부(100)는 설치 상태에서 일정한 간격을 유지한 상태로 부상부(200)의 위치를 유지할 수 있다. 따라서 부상부(200)는 지면에 대하여 수직인 상태 또는 지면과 평행한 상태로 유지할 수 있다.In this case, the base unit 100 may maintain the position of the floating unit 200 while maintaining a constant interval in the installed state. Accordingly, the floating portion 200 may be maintained in a state perpendicular to the ground or in a state parallel to the ground.

이와 같이 다양한 설치상태를 가질 수 있는 이유는, 상기 베이스부(100)에 마련된 자이로센서(150)에서 검출된 베이스부(100)의 설치 방향에 따라 전자석부(130)를 이루는 다수의 전자석(131,132,133) 각각에 공급되는 전류를 제어부(160)에서 제어하기 때문이다.The reason for having various installation states as described above is that a plurality of electromagnets 131, 132, 133 constituting the electromagnet unit 130 according to the installation direction of the base unit 100 detected by the gyro sensor 150 provided in the base unit 100 ) This is because the control unit 160 controls the current supplied to each.

예를 들어 도 9의 경우, 척력을 제공하는 전자석에 공급되는 전류를 줄이고, 인력을 제공하는 전자석에 공급되는 전류량을 증가시켜 중력이 가중된 부상부(200)를 안정적으로 유지할 수 있다.For example, in the case of FIG. 9, the current supplied to the electromagnet providing repulsive force may be reduced, and the amount of current supplied to the electromagnet providing attractive force may be increased to stably maintain the gravity-weighted floating portion 200.

이처럼 본 발명은 전자석들을 이용하여 인력과 척력을 동시에 작용시키되, 인력과 척력의 크기를 설치 상태에 따라 가변함으로써, 다양한 형태의 설치가 가능하다.As described above, in the present invention, the attractive force and the repulsive force are simultaneously operated using electromagnets, but various types of installation are possible by varying the magnitude of the attractive force and the repulsive force according to the installation state.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the embodiments according to the present invention have been described above, these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent ranges of embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the following claims.

100:베이스부 110:전원부
120:무선전력 송신부 130:전자석부
131,132,133:전자석 140:홀센서부
141:홀센서 150:자이로센서
160:제어부 200:부상부
210:무선전력 수신부 220:무선충전부
230:영구자석부 231:영구자석100: base unit 110: power supply unit
120: wireless power transmission unit 130: electromagnet unit
131,132,133: electromagnet 140: hall sensor unit
141: Hall sensor 150: Gyro sensor
160: control unit 200: injury unit
210: wireless power receiver 220: wireless charging unit
230: permanent magnet part 231: permanent magnet

Claims (6)

스마트폰 등 전자기기를 무선충전하는 부상부와, 상기 부상부에 무선으로 전력을 공급함과 아울러 부상부를 부상시키는 베이스부를 포함하는 자기부상형 무선충전장치에 있어서,
상기 베이스부는,
다수의 전자석을 구비하는 전자석부와, 상기 다수의 전자석에 의해 형성되는 자기장을 검출하는 다수의 홀센서를 구비하는 홀센서부와, 상기 홀센서부의 검출결과를 수신하고 상기 전자석부의 전자석 각각에 공급되는 전류를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 전자석부는 상기 부상부의 영구자석에 대하여 인력을 발생시키는 전자석들과 척력을 발생시키는 전자석들을 포함하되,
상기 전자석부는, 하나의 그룹 내에 상기 영구자석에 대하여 각각 인력과 척력을 제공하는 전자석을 포함하도록 다수의 그룹으로 그룹화하고, 다수의 상기 그룹들을 기준점을 중심으로 동일 거리 및 등각도로 배치하는 것을 특징으로 하는 자기부상형 무선충전장치.In the magnetic levitation type wireless charging device comprising a floating unit for wirelessly charging electronic devices such as a smartphone, and a base unit for wirelessly supplying power to the floating unit and floating the floating unit,
The base portion,
An electromagnet unit including a plurality of electromagnets, a Hall sensor unit including a plurality of Hall sensors for detecting a magnetic field formed by the plurality of electromagnets, and receiving the detection result of the Hall sensor unit, and each electromagnet of the electromagnet unit It includes a control unit for controlling the supplied current,
The electromagnet unit includes electromagnets generating attractive force and electromagnets generating repulsive force with respect to the permanent magnet of the floating unit,
The electromagnet unit is grouped into a plurality of groups to include electromagnets that provide attractive force and repulsive force for the permanent magnet, respectively, in one group, and the plurality of groups are arranged at the same distance and isometric angle around a reference point. Magnetic levitation wireless charging device. 삭제delete 제1항에 있어서,
하나의 그룹을 이루는 상기 다수의 전자석들은 정삼각형으로 배치되며,
상기 기준점과 가까운 하나의 전자석이 상기 영구자석과 상호 인력을 발생시키고,
다른 두 전자석이 상기 영구자석에 대하여 척력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기부상형 무선충전장치.The method of claim 1,
The plurality of electromagnets forming one group are arranged in an equilateral triangle,
One electromagnet close to the reference point generates mutual attraction with the permanent magnet,
Magnetic levitation type wireless charging device, characterized in that the other two electromagnets generate a repulsive force with respect to the permanent magnet. 제3항에 있어서,
상기 영구자석은,
전자석들의 집합인 상기 그룹의 수의 2배수로 원형 배치되는 것을 특징으로 하는 자기부상형 무선충전장치.The method of claim 3,
The permanent magnet,
Magnetic levitation type wireless charging device, characterized in that the circular arrangement is twice the number of the group, which is a set of electromagnets. 제1항 또는 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 베이스부는 경사 방향 및 정도를 검출하는 자이로센서를 더 포함하고,
상기 제어부는 베이스부가 설치되는 면의 경사 정도 및 방향과 무관하게 상기 전자석들에 공급되는 전류를 제어하여 상기 부상부를 지면과 평행하게 부상시키는 것을 특징으로 하는 자기부상형 무선충전장치.The method according to claim 1 or 3 or 4,
The base portion further comprises a gyro sensor for detecting the inclination direction and degree,
The control unit controls the current supplied to the electromagnets regardless of the degree and direction of the inclination of the surface on which the base unit is installed, and floats the floating unit parallel to the ground. 제1항 또는 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 베이스부는 사용자의 설정을 입력받는 수단을 더 포함하고,
상기 제어부는 베이스부가 설치되는 면의 경사 정도 및 방향과 무관하게 상기 전자석들에 공급되는 전류를 제어하여 상기 부상부를 경사지게 부상시키는 것을 특징으로 하는 자기부상형 무선충전장치.The method according to claim 1 or 3 or 4,
The base unit further comprises a means for receiving input of the user's settings,
The control unit controls the current supplied to the electromagnets regardless of the degree and direction of the inclination of the surface on which the base unit is installed to incline the floating unit.
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