KR20080012782A - 비접촉식 충전 및 데이터 전송용 유도코일 - Google Patents

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Abstract

전기적 접촉 없이, 충전기와 배터리의 유도 결합을 이용하여 배터리를 충전하거나, 데이터를 전송하는, 비접촉식 충전 및 데이터 전송용 유도코일이 개시된다. 상기 유도코일은 소정의 회로 패턴이 형성되어 있는 인쇄회로기판이 둘 이상 적층되어 이루어지며, 상기 회로패턴의 외부에 위치하는 제1 말단은 상기 제1 말단을 관통하여 형성된 제1 접속부에 의하여 전기적으로 연결되고, 상기 회로패턴의 내부에 위치하는 제2 말단은 상기 제2 말단을 관통하여 형성된 제2 접속부에 의하여 전기적으로 연결되어 있다.
유도코일, 충전기, 유도 결합, 인쇄회로기판, 병렬접속

Description

비접촉식 충전 및 데이터 전송용 유도코일{Induction coil for cordless energy charging and data transfer}
본 발명은 비접촉식 충전 및 데이터 전송용 유도코일에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기적 직접 접촉 없이, 충전기와 배터리의 유도 결합을 이용하여 배터리를 충전하거나 데이터를 전송하는데 사용되는 비접촉식 충전 및 데이터 전송용 유도코일에 관한 것이다.
최근 휴대폰, 디지털 카메라 등의 휴대용 전자 기기 뿐만 아니라, 로봇 청소기, 무선 키보드 등 각종 무선 전자 기기의 개발 및 보급에 따라, 이들 제품에서 전원의 역할을 하는 배터리팩의 사용이 증가하고 있다. 이와 같은 제품에 적용되는 배터리팩은, 내장된 배터리 셀과 입출력단자 등으로 구성되며, 별도로 제공되는 전용 충전기에 배터리팩을 전기적으로 접촉시킴으로서 충전된다. 그러나, 상기 배터리팩 및 충전기는 제품 또는 제조사별로 그 크기와 모양이 서로 상이하므로, 각 배터리팩에 대응하는 전용 충전기를 구비하여야 할 뿐만 아니라, 배터리팩과 충전기 사이의 접촉 불량, 충전단자의 전기적 쇼트(short)로 인한 오동작 등의 문제가 발생하는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 충전기와 배터리의 유도 결합을 이용하여, 배터리를 비접촉식으로 충전하는 방법이 연구되고 있다. 비접촉식 충전 방법은, 고주파로 동작하는 변압기의 1차측 송신 권선(primary winding)을 충전기에 설치하고, 변압기의 2차측 수신 권선(secondary winding)을 배터리 팩 등의 휴대 이동 장치에 설치함으로써, 자기 결합에 의하여, 충전기의 에너지를 휴대 이동 장치의 배터리팩으로 공급하는 방식이다. 그러나, 통상적인 변압기와 같이, 유도 결합의 매체로서 코일 및 자성체 코어를 사용할 경우, 이들의 제조가 복잡할 뿐만 아니라, 충전기 및 휴대용 기기의 부피와 무게가 증가되는 단점이 있다. 따라서, 한국 공개특허공보 2002-57469호 및 등록실용신안공보 0357251호에서는, 변압기의 1차 및 2차측 권선을 PCB(Printed circuit board)의 형태로 구성한 비접촉식 충전장치를 개시하고 있다. 구체적으로, 공개특허공보 2002-57469호에는 권선형 회로패턴을 형성한 한 쌍의 PCB를 변압기의 송신측과 수신측으로 이용하는 비접촉식 충전장치가 개시되어 있으며, 등록실용신안공보 0357251호에는 권선형 회로패턴을 형성한 PCB를 다수개 적층하고, 이들을 직렬(serial) 연결하여, 송신측 또는 수신측으로 사용함으로써, 자계 수신 강도를 향상시킨 비접촉식 충전장치가 개시되어 있다. 이와 같이, 권선형 회로패턴 PCB를 다수개 직렬 연결하는 경우, 생성되는 자계의 강도가 커지므로, 전류의 전송량을 일정 정도 증가시킬 수는 있으나, 회로패턴의 저항값이 증가하므로 전력 전송 효율이 감소하고, 상대적으로 많은 열과 전자파가 발생하여 기기의 수명을 감소시키고, 인체에 바람직하지 못한 영향을 미칠 뿐 만 아니라, PCB의 직렬 연결 공정이 복잡한 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전력 전송 효율 및 전송 속도가 우수한 비접촉식 충전 및 데이터 전송용 유도코일을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 제작 및 대량생산이 용이한 비접촉식 충전 및 데이터 전송용 유도코일을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 박막화가 용이한 비접촉식 충전 및 데이터 전송용 유도코일을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 유도코일은 생산품질의 균일도가 우수하며, 직렬식이 아닌 병렬식으로 구성되고, 알루미늄을 비롯한 구리, 아연, 은, 금, 백금, 주석 등의 다양한 금속 소재로 제조될 수 있을 뿐 만 아니라, 에칭법, 스퍼터링법, 인쇄방식 등의 다양한 방법으로 제조가 가능하다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 소정의 회로 패턴이 형성되어 있는 인쇄회로기판이 둘 이상 적층되어 이루어지며, 상기 회로패턴의 외부에 위치하는 제1 말단은 상기 제1 말단을 관통하여 형성된 제1 접속부에 의하여 전기적으로 연결되고, 상기 회로패턴의 내부에 위치하는 제2 말단은 상기 제2 말단을 관통하여 형성된 제2 접속부에 의하여 전기적으로 연결되어 있는 것인, 유도코일을 제공한다.
본 발명은 또한, 전원에 연결되며, 상기 전원으로부터 출력된 전류를 전송하는 1차측 송신 권선을 포함하는 전류 송신부; 및 상기 1차측 송신 권선에 유도 결합되어 전류를 수신하고, 수신된 전류로 배터리를 충전하는 2차측 수신 권선을 포함하는 전류 수신부를 포함하는 비접촉식 충전장치에 있어서, 상기 1차측 송신 권선 및 2차측 수신 권선으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 권선은, 소정의 회로 패턴이 형성되어 있는 인쇄회로기판이 2 이상 적층되어 이루어지며, 상기 회로패턴의 외부에 위치하는 제1 말단은 상기 제1 말단을 관통하여 형성된 제1 접속부에 의하여 전기적으로 연결되고, 상기 회로패턴의 내부에 위치하는 제2 말단은 상기 제2 말단을 관통하여 형성된 제2 접속부에 의하여 전기적으로 연결되어 있는 것인, 비접촉식 충전장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 충전장치의 구성 및 사용 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비접촉식 충전장치는, 전원(10)에 연결되며, 상기 전원(10)으로부터 출력된 전류를 전송하는 1차측 송신 권선(22)을 포함하는 전류 송신부(20); 및 상기 1차측 송신 권선(22)에 유도 결합되어 전류를 수신하고, 수신된 전류로 배터리(12)를 충전하는 2차측 수신 권선(32)을 포함하는 전류 수신부(30)를 구비한다. 상기 전류 수신부(30)는 충전되 는 배터리(12)와 일체로 형성되거나, 배터리(12)가 장착되는 무선 장치(14)에 설치될 수 있으며, 배터리(12)와 함께 또는 별도로 무선 장치(14)에 착탈되는 구조를 가질 수도 있다. 또한, 상기 전류 송신부(20)는 패드(pad) 형태의 구조를 가지는 것이 바람직하다. 상기 전류 송신부(20) 및 전류 수신부(30)는 상용 전원(10)을 배터리(12) 충전에 적합하도록 변환하고, 배터리(12)의 충전에 필요한 통상의 각종 전자 소자를 포함한다. 즉, 상기 전류 송신부(20)는 통상의 다이오드 정류기, 프리볼트(free volt) 변환기, AC/DC 컨버터, DC/DC 컨버터, 인버터 등을 구비할 수 있으며, 상기 전류 수신부(30)는 통상의 정류기, 커패시터 등을 포함할 수 있고, 이들 소자의 구성은, 예를 들면, 공개특허공보 2002-57469호, 등록실용신안공보 0357251호 등에 상세히 개시되어 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 충전 및 데이터 전송용 유도코일이 사용되는 1차측 송신 권선(22) 및/또는 2차측 수신 권선(32)의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 3a, 3b 및 3c는, 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 충전장치에 사용되는 권선(22, 32)의 정면도, 배면도 및 A-A선 측단면도이다. 도 2, 3a 내지 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비접촉식 충전장치에 사용되는 권선(22, 32)은 인쇄회로기판(50)이 둘 이상 적층되어 이루어지며, 각각의 인쇄회로기판(50)에는 소정의 회로 패턴(52), 바람직하게는 나선형 원형 회로 패턴(52) 또는 나선형 사각형 회로 패턴이 동일한 형태로 형성되어 있다. 상기 회로패턴(52)의 양 말단 중, 외부에 위치하는 제1 말단(54)은 상기 제1 말단(54)을 모두 관통하여 형성된 제1 접속부(54a)에 의하여 전기적으로 연결되고, 상기 회로패턴(52)의 내부에 위치하는 제2 말단(56)은 상기 제2 말단(56)을 모두 관통하여 형성된 제2 접속부(56a)에 의하여 전기적으로 연결되어 있다. 상기 제1 접속부(54a) 및 제2 접속부(56a)는 각각 제1 및 제2 단자(54b, 56b)에 연결되고, 필요에 따라 통상의 충전용 소자를 거쳐, 전원(10)에 연결되거나, 배터리(12)에 연결된다(도 1 참조). 상기 1차측 송신 권선(22) 및 2차측 수신 권선(32)이 동일한 형태를 가지면 전력 전송 효율이 향상되므로 바람직하다.
상기 1차측 송신 권선(22) 및/또는 2차측 수신 권선(32)은, 도 1에 도시된 것과 유사한 형태로, 데이터를 전송하는 기기측과 데이터를 수신하는 기기측에 각각 장착되어, 데이터 전송용 유도코일로 사용될 수 있다. 즉, 1차측 송신 권선(22) 및/또는 2차측 수신 권선(32)은 전력 전송용뿐 만 아니라, 데이터 전송용 유도코일로 사용될 수 있다. 예를 들면, 소정의 데이터에 상응하는 신호 간격 또는 신호 세기를 가지는 전원을 상기 1차측 송신 권선(22)에 공급하고, 이를 2차측 수신 권선(32)에서 수신하는 방법으로, 데이터를 전송하는 기기(1차측)로부터 데이터를 수신하는 기기(2차측)로 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 제1 접속부(54a) 및 제2 접속부(56a) 외에, 회로패턴(52)에 전기적으로 연결되는 제3 접속부(55)를 더욱 형성하고, 제3 접속부(55)에 데이터 신호를 인가하면, 상기 제3 접속부(55)에 인가된 데이터 신호는 상기 제1 접속부(54a) 및 제2 접속부(56a)에 인가된 전류에 더해져, 2차측 수신 권선(32)으로 전송된다. 따라서, 2차 측 수신 권선(32)은 수신된 전류로부터 데이터 신호를 분리하여 데이터를 전송받을 수 있다. 이와 같이, 제3 접속부(55)를 포함한 3개의 단자를 이용하면, 추가되는 회로를 최소화하면서도, 데이터를 더욱 효율적으로 전송할 수 있다. 이와 같은 데이터 전송 기능은 충전 기능과 함께 수행될 수도 있다.
상기 회로 패턴(52)이 형성된 인쇄회로기판(50)의 적층 개수는 둘 이상, 바람직하게는 3 내지 15 층, 더욱 바람직하게는 3 내지 10층이며, 상기 인쇄회로기판(50)의 적층 개수가 너무 적으면, 전력 전송 효율 및 전송 속도가 충분히 향상되지 못할 우려가 있고, 적층 개수가 너무 많아도 전력 전송 효율이 오히려 저하될 우려가 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판(50)에 형성된 나선형 회로 패턴(52)에 있어서, 상기 패턴(52)의 권취 회수는 5 내지 50회인 것이 바람직하고, 10 내지 30회면 더욱 바람직하고, 상기 패턴(52)의 최외곽 직경은 10 내지 200mm인 것이 바람직하고, 20 내지 80mm이면 더욱 바람직하다. 상기 패턴(52)의 권취 회수 및 직경이 상기 범위를 벗어나면, 회로폭이 좁아 임피던스(impedance)가 증가하거나, 회로폭이 과도하게 넓어져 전력 전송 효율이 오히려 저하될 우려가 있다. 상기 회로 패턴(52)의 형상은, 도 3a에 도시된 바와 같이 원형으로 형성될 수 도 있으나, 도 3e에 도시된 바와 같이 사각형으로 형성될 수 도 있으며, 필요에 따라, 삼각형, 사다리꼴, 다이아몬드형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 3b 및 3c에 도시된 바와 같이, 권선(22, 32)의 최하부 인쇄회로기판(50) 후면에는, 상기 다수의 나선형 회로패턴(52)의 제2 말단(56)을 연결하는 제2 접속부(56a)를 권선(22, 32) 외부로 인출하기 위한 인출선(57)이 형성되어 있을 수 있고, 상기 인출선(57)은 다수의 인쇄회로기판(50)을 관통하여 형성된 제3 접속부(58)에 연결되어, 상기 다수의 인쇄회로기판(50) 중, 최상부 인쇄회로기판(50)의 상부에 형성된 제2 단자(56b)에 연결되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 다수의 나선형 회로패턴(52)의 제2 말단(56)과 연결되는 제2 접속부(56a)와 제1 말단(54)과 연결되는 제1 접속부(54a)를 동일 평면상에 위치시킴에 의하여, 전류 송신부(20) 및 전류 수신부(30) 내에, 인쇄회로기판(50)을 효율적으로 배치시킬 수 있다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 인출선(57)을 상기 최하부 인쇄회로기판(50) 후면에 형성하는 대신, 인출선(57)이 형성된 별도의 인쇄회로기판(59)을 제작하고, 이를 제2 접속부(56a)와 제3 접속부(58)가 형성된 최하부 인쇄회로기판(50) 후면에 접착할 수도 있다.
본 발명에 사용되는 인쇄회로기판(50, 59)은, 통상의 사진 식각(photo- lithography) 방법으로, 절연물질로 이루어진 기판에 소정의 회로 패턴(52) 또는 인출선(57)의 패턴을 형성하여 제조할 수 있으며, 바람직하게는 연성 인쇄 회로(Flexible Printed Circuit: FPC), 연성 동박 적층필름(flexible copper clad laminate)과 같이, 유연한 폴리에스테르 필름, 폴리이미드 필름 등의 내열성 플라스틱 필름 상부에 구리, 알루미늄, 백금, 니켈, 아연, 은, 금, 주석, 전도성 고분자 등의 전도성 물질로, 회로 패턴(52) 또는 인출선(57)의 패턴을 형성하여, 제조 할 수도 있다. 이와 같이 연성 동박 적층필름을 사용하면, 이들 적층 필름, 즉, 인쇄회로기판(50, 59)들을 절연성 접착제로 접착하거나 물리적으로 적층하기 용이하므로 바람직하다. 또한, 본 발명에 사용되는 인쇄회로기판(50, 59)은, 내열성 필름 등의 기판에 전도성 물질을 스퍼터링(sputtering)하여 증착하거나, 전도성 물질을 포함하는 페이스트(paste)를 내열성 필름 등의 기판에 인쇄(print)하거나, 기판에 전도성 물질층을 형성하고 이를 소정 형태로 에칭하여 제조될 수도 있으며, 이 경우, 페이스트에 포함되는 전도성 물질은 나노 크기의 입자인 것이 바람직하다. 이와 같은 방식으로 회로패턴의 형태를 자유롭게 구성할 수 있고, 용도에 따라 회로 패턴의 두께를 조절할 수 있다. 이와 같이 회로패턴 및 회로두께를 조절함으로서, 인쇄회로기판(50, 59)으로부터 발생하는 열의 발생량을 제어할 수 있다. 또한, Si, Ag, Fe 등의 전도성 물질을, 상기 내열성 필름 등의 절연성 기판에 페이스트 형태로 코팅하거나(이 경우, 상기 회로패턴과 접촉되지 않도록 하는 것이 바람직하다), 기판 내부에 함침시킴으로서, 전자파 차폐 효과를 부여할 수도 있다.
또한, 상기 제1 내지 제3 접속부(54a, 56a, 58)는 적층된 인쇄회로기판(50)을 소형 드릴 등으로 관통하고, 형성된 관통홀에 전도성 고분자, 구리 등의 전도성 물질을 채워 넣어 형성할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 다수의 상기 인쇄회로기판(50)에 형성된 나선형 회로 패턴(52)은 상기 제1 접속부(54a) 및 제2 접속부(56a)의 사이, 즉, 한 쌍의 단자(54b, 56b) 사이에서 서로 병렬 연결된 구조를 가진다. 즉, 인쇄회로기판(50)에 형성된 나선형 회로 패턴(52)의 모든 시작점은 제1 접속부(54a)에 의하여 접속되고, 나선형 회로 패턴(52)의 모든 끝점은 제2 접속부(56a)에 의하여 접속되어, 서로 병렬 연결된다. 이와 같이 나선형 회로 패턴(52)이 병렬 연결되므로, 나선형 회로 패턴(52)이 모두 직렬로 연결되는 경우와 비교하여, 전체 회로의 저항이 현저히 감소하고, 전력의 전송 효율이 향상된다. 또한, 나선형 회로 패턴(52)이 모두 직렬로 연결되는 경우, 인접하는 층의 인쇄회로기판(50)에서 전류가 서로 반대 방향으로 이동하는 반면, 본 발명에서와 같이, 나선형 회로 패턴(52)이 모두 병렬로 연결되면, 전류가 인접하는 인쇄회로기판(50)에서 모두 동일한 방향 및 궤적으로 이동하므로, 전류의 세기가 증폭되어 전류의 전송 효율이 향상된다. 또한, 본 발명에 있어서는, 모두 동일한 형태의 인쇄회로기판(50)을 사용하고, 이들을 적층한 상태에서 각각 한번의 관통홀 형성 작업으로 상기 제1 접속부(54a), 제2 접속부(56a) 및 필요에 따라 제3 접속부(58)를 형성하므로, 제조 공정이 간단하고, 대량생산이 용이한 장점을 가진다. 본 발명에 있어서, 상기 1차측 송신 권선(22) 및 2차측 수신 권선(32) 모두가 적층된 인쇄회로기판(50)으로 이루어질 수 있으나, 필요에 따라 상기 1차측 송신 권선(22) 및 2차측 수신 권선(32)의 어느 하나 만이 적층된 인쇄회로기판(50)으로 이루어질 수도 있다.
본 발명에 따른 비접촉식 충전장치는 전력 전송 효율 및 전송 속도가 우수할 뿐 만 아니라, 제작 및 대량생산이 용이한 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 비접촉식 충전장치는 패드 등의 박막 형태로 제작되어, 다양한 배터리식 무선기기에 유용하게 적용될 수 있으며, 예를 들면, 휴대폰, MP3 플레이어, PDA, 노트북-PC, 디지털 카메라, 캠코더, 휴대용 게임기, PMP(Portable media player) 등의 휴대용 전자 기기 뿐만 아니라, 휴대용 의료장비, 로봇, 로봇 청소기, 장난감용 로봇, 소형 전동차 또는 자동차, 자동 진공청소기, 전기면도기, 무선키보드 등의 각종 무선기기 등, 2차 전지로 충전이 요구되는 모든 유무선 장치에 유용하게 적용될 수 있다. 또한, 마우스와 마우스패드 등과 같이 순간 유도전류를 사용한 순간 충전이 가능한 용도에도 사용가능하다.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
두께 10㎛의 폴리이미드 필름 상부에, 구리를 이용하여, 패턴의 권취 회수가 18회(turn)이고, 외부 직경이 42mm이며, 패턴의 두께(회로폭)가 0.65mm이고, 패턴 사이의 공간 거리가 0.2mm인 나선형 회로 패턴을 형성하고, 이를 8층으로 적층하여 패드(pad)형 전류 송신부의 1차측 송신 권선으로 사용하였다. 또한, 두께 10㎛의 폴리이미드 필름 상부에, 구리를 이용하여, 패턴의 권취 회수가 18회(turn)이고, 외부 직경이 30mm이며, 패턴의 두께(회로폭)가 0.54mm이고, 패턴 사이의 공간 거리가 0.2mm인 나선형 회로 패턴을 형성하고, 이를 4층으로 적층하여 패드(pad)형 전류 수신부의 2차측 송신 권선으로 사용하였다. 상기 전류 송신부 및 수신부를 접촉시키고, 1차측 송신 권선으로 0.151 A, 4.62V의 전류를 공급하면서, 2차측 수신 권선에서 출력되는 전압 및 전류를 측정한 결과, 0.112A, 3.81V의 전류를 검출하여, 전력의 전송 효율은 61% 였다. 여기서 전송 효율은 1차측 전류x전압값에 대한 2차측 전류x전압값의 %값으로 계산하였다.
[실시예 2]
패드(pad)형 전류 송신부의 1차측 송신 권선은 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다. 패드(pad)형 전류 수신부의 2차측 송신 권선으로는, 두께 10㎛의 폴리이미드 필름 상부에, 구리를 이용하여, 패턴의 권취 회수가 18회(turn)이고, 외부 직경이 35mm이며, 패턴의 두께(회로폭)가 0.67mm이고, 패턴 사이의 공간 거리가 0.2mm인 나선형 회로 패턴을 형성하고, 이를 5층으로 적층하여 사용하였다. 상기 전류 송신부 및 수신부를 접촉시키고, 1차측 송신 권선으로 0.151 A, 4.62V의 전류를 공급하면서, 2차측 수신 권선에서 출력되는 전압 및 전류를 측정한 결과, 0.115A, 3.85V의 전류를 검출하여, 전력의 전송 효율은 63% 였다.
[실시예 3]
패드(pad)형 전류 송신부의 1차측 송신 권선은 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다. 패드(pad)형 전류 수신부의 2차측 송신 권선으로는, 두께 10㎛의 폴리이미드 필름 상부에, 구리를 이용하여, 패턴의 권취 회수가 16회(turn)이고, 외부 직경이 34mm이며, 패턴의 두께(회로폭)가 0.75mm이고, 패턴 사이의 공간 거리가 0.2mm인 사각형 회로 패턴을 형성하고, 이를 6층으로 적층하여 사용하였다. 상기 전류 송신부 및 수신부를 접촉시키고, 1차측 송신 권선으로 0.151 A, 4.62V의 전류를 공급하면서, 2차측 수신 권선에서 출력되는 전압 및 전류를 측정한 결과, 0.119A, 3.88V의 전류를 검출하여, 전력의 전송 효율은 66% 였다.
[비교예]
패드(pad)형 전류 송신부의 1차측 송신 권선은 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다. 패드(pad)형 전류 수신부의 2차측 송신 권선으로는, 두께 10㎛의 폴리이미드 필름 상부에, 구리를 이용하여, 패턴의 권취 회수가 16회(turn)이고, 외부 직경이 30mm이며, 패턴의 두께(회로폭)가 0.54mm이고, 패턴 사이의 공간 거리가 0.2mm인 나선형 회로 패턴을 형성하고, 이를 그대로, 즉, 적층공정을 행하지 않고 1층으로 사용하였다. 상기 전류 송신부 및 수신부를 접촉시키고, 1차측 송신 권선으로 0.151 A, 4.62V의 전류를 공급하면서, 2차측 수신 권선에서 출력되는 전압 및 전류를 측정한 결과, 0.072A, 3.10V의 전류를 검출하여, 전력의 전송 효율은 32% 였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 충전 및 데이터 전송용 유도코일의 구성 및 사용 상태를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 충전 및 데이터 전송용 유도코일에 사용되는 1차측 송신 권선 또는 2차측 수신 권선의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도.
도 3a, 3b 및 3c는, 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 충전 및 데이터 전송용 유도코일에 사용되는 권선의 정면도, 배면도 및 측단면도.
도 3d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 전송용 유도코일에 사용되는 권선의 정면도.
도 3e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비접촉식 충전 및 데이터 전송용 유도코일에 사용되는 권선의 정면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비접촉식 충전 및 데이터 전송용 유도코일에 사용되는 권선의 측단면도.

Claims (15)

  1. 소정의 회로 패턴이 형성되어 있는 인쇄회로기판이 둘 이상 적층되어 이루어지며, 상기 회로패턴의 외부에 위치하는 제1 말단은 상기 제1 말단을 관통하여 형성된 제1 접속부에 의하여 전기적으로 연결되고, 상기 회로패턴의 내부에 위치하는 제2 말단은 상기 제2 말단을 관통하여 형성된 제2 접속부에 의하여 전기적으로 연결되어 있는 것인, 유도코일.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회로 패턴은 나선형이며, 상기 회로 패턴이 형성된 인쇄회로기판의 적층 개수는 2 내지 15층이며, 상기 나선형 회로 패턴의 권취 회수는 5 내지 50회이고, 상기 나선형 회로 패턴의 최외곽 직경은 10 내지 200mm인 것인 유도코일.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회로 패턴은 나선형 원형 회로 패턴 및 나선형 사각형 회로 패턴으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 유도코일.
  4. 제1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은, 절연물질로 이루어진 기판 상부에, 구리, 알루미늄, 백금, 니켈, 아연, 은, 금, 주석 및 전도성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 전도성 물질로 회로 패턴이 형성되어 있는 것인 유도코일.
  5. 제4항에 있어서, 상기 회로 패턴은 기판에 전도성 물질을 스퍼터링하여 증착하는 방법, 전도성 물질을 포함하는 페이스트를 기판에 인쇄하는 방법, 및 기판에 전도성 물질층을 형성하고 이를 소정 형태로 에칭하는 방법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 방법으로 형성되는 것인 유도코일.
  6. 제4항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 사진식각 방법으로 형성되는 것인 유도코일.
  7. 제1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 연성 동박 적층필름인 것인 유도코일.
  8. 제1항에 있어서, 상기 유도코일은 데이터 전송용으로 사용되는 것인 유도 코일.
  9. 제8항에 있어서, 상기 회로패턴에 전기적으로 연결되는 데이터 전송용 접속부가 더욱 형성되어 있는 것인 유도 코일.
  10. 전원에 연결되며, 상기 전원으로부터 출력된 전류를 전송하는 1차측 송신 권선을 포함하는 전류 송신부; 및
    상기 1차측 송신 권선에 유도 결합되어 전류를 수신하고, 수신된 전류로 배터리를 충전하는 2차측 수신 권선을 포함하는 전류 수신부를 포함하는 비접촉식 충 전장치에 있어서,
    상기 1차측 송신 권선 및 2차측 수신 권선으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 권선은, 소정의 회로 패턴이 형성되어 있는 인쇄회로기판이 둘 이상 적층되어 이루어지며, 상기 회로패턴의 외부에 위치하는 제1 말단은 상기 제1 말단을 관통하여 형성된 제1 접속부에 의하여 전기적으로 연결되고, 상기 회로패턴의 내부에 위치하는 제2 말단은 상기 제2 말단을 관통하여 형성된 제2 접속부에 의하여 전기적으로 연결되어 있는 것인, 비접촉식 충전장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전류 송신부는 패드 형태의 구조를 가지며, 상기 전류 수신부는 충전되는 배터리와 일체로 형성되는 것인 비접촉식 충전장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 접속부는 상기 다수의 인쇄회로기판 중, 최상부 인쇄회로기판의 상부에 형성된 제1 단자에 연결되고, 상기 다수의 회로패턴의 제2 말단을 연결하는 제2 접속부를 권선 외부로 인출하기 위한 인출선이, 상기 권선의 최하부 인쇄회로기판 후면에 형성되어 있으며, 상기 인출선은 다수의 인쇄회로기판을 관통하여 형성된 제3 접속부에 연결되어, 상기 최상부 인쇄회로기판의 상부에 형성된 제2 단자에 연결되는 것인 비접촉식 충전장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 인출선은 별도의 인쇄회로기판에 형성된 후, 상기 제2 접속부와 제3 접속부가 형성된 최하부 인쇄회로기판 후면에 접착되는 것인 비접 촉식 충전장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 비접촉식 충전장치는 데이터 전송을 수행할 수 있으며, 휴대폰, MP3 플레이어, PDA, 노트북-PC, 디지털 카메라, 캠코더, 휴대용 게임기, PMP(Portable media player), 휴대용 의료장비, 로봇, 로봇 청소기, 장난감용 로봇, 소형 전동차 또는 자동차, 자동 진공청소기, 전기면도기, 무선키보드, 및 마우스로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 2차 전지로 충전이 요구되는 장치에 사용되는 것인 비접촉식 충전장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 1차측 송신 권선 및 2차측 수신 권선은 동일한 형태를 가지는 것인 비접촉식 충전장치.
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