KR20130094845A - 비접촉 충전 모듈 및 비접촉 충전 기기 - Google Patents

Abstract

도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있는 비접촉 충전 모듈. 이 비접촉 충전 모듈은, 도선이 권회된 평면 코일부(2)와, 절연 시트(4)를 개재하여 평면 코일부(2)를 탑재하고, 도전성을 가지는 자성 시트(3)와, 자성 시트(3)에 마련되고, 평면 코일부(2)의 권회 시작 지점으로부터 자성 시트(3)의 단부에까지 뻗어있는 오목부(33) 또는 슬릿(34)을 구비하고, 평면 코일부(2)의 도선은, 절연 시트(4)를 오목부(33) 또는 슬릿(34) 내에 밀어넣으며 오목부(33) 또는 슬릿(34) 내에 수납되고, 평면 코일부(2)의 도선은, 절연 시트(4)에 의해 도전성을 가지는 자성 시트(3)로부터 절연 되는 것을 특징으로 한다.

Description

비접촉 충전 모듈 및 비접촉 충전 기기{Non-contact charging module and non-contact charger}

본 발명은, 도선을 권회한 평면 코일부와 자성 시트를 가지는 비접촉 충전 모듈 및 비접촉 충전 기기에 관한 것이다.

최근, 본체 기기를 충전기에서 비접촉 충전할 수 있는 것이 많이 이용되고 있다. 이것은, 충전기측에 송전용 코일, 본체 기기측에 수전용 코일을 배치하고, 두 코일 사이에 전자 유도를 발생시킴으로써 충전기측으로부터 본체 기기측에 전력을 전송하는 것이다. 그리고, 상기 본체 기기로서 휴대 단말 기기 등을 적용하는 것도 제안되고 있다.

이 휴대 단말 기기 등의 본체 기기나 충전기는, 박형화나 소형화가 요망된다. 이 요망에 부응하기 위해, 특허 문헌 1과 같이, 송전용 코일이나 수전용 코일로서의 평면 코일부와 자성 시트를 구비하는 것을 생각해 볼 수 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허공개 제2006－42519호 공보

그렇지만, 특허 문헌 1과 같이 1개의 도선의 평면 코일부와 전체적으로 평면 형상인 자성 시트를 구비한 비접촉 충전 모듈에서는, 코일의 권회 시작 또는 권회 끝부분이 코일의 안쪽에 위치하는 일이 있다. 이 경우, 복수의 도선을 이용했을 경우에도 있을 수 있지만, 코일이 권회된 부분과, 코일의 권회 시작 또는 권회 끝부분으로부터 단자까지의 부분이 두께 방향으로 겹쳐 버린다. 그 결과, 비접촉 충전 모듈의 박형화를 이룰 수 없게 된다.

또, 자성 시트에는 도전성인 것이 있는데, 그 경우에는 도선과 자성 시트의 절연이 중요하게 된다.

그래서, 본 발명은, 상기의 문제를 고려하여 도선과 자성 시트의 절연을 확실하게 한 상태에서, 박형화를 달성하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는, 도선이 권회된 평면 코일부와, 절연 시트를 개재하여 상기 평면 코일부를 탑재하고, 도전성을 가지는 자성 시트와, 상기 자성 시트에 마련되고, 상기 평면 코일부의 권회 시작 지점으로부터 상기 자성 시트의 단부에까지 뻗어있는 오목부 또는 슬릿을 구비하고, 상기 평면 코일부의 도선은, 상기 절연 시트를 상기 오목부 또는 슬릿 내로 밀어넣으며 상기 오목부 또는 슬릿 안에 수납하고, 상기 평면 코일부의 도선이, 상기 절연 시트에 의해 상기 도전성을 가지는 자성 시트로부터 절연되는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 모듈로 했다.

본 발명에 의하면 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 비접촉 충전 모듈의 조립도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 비접촉 충전 모듈의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 비접촉 충전 모듈의 자성 시트의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에서 오목부를 형성한 자성 시트와 평면 코일부의 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에서 슬릿을 형성한 자성 시트와 평면 코일부의 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에서 슬릿을 형성한 자성 시트와 평면 코일부의 단면도이다.

청구항 1에 기재된 발명은, 도선이 권회된 평면 코일부와, 상기 평면 코일부를 절연 시트를 개재하여 탑재하고, 도전성을 가지는 자성 시트와, 상기 자성 시트에 마련되고, 상기 평면 코일부의 권회 시작 지점으로부터 상기 자성 시트의 단부에까지 뻗어있는 오목부 또는 슬릿을 구비하고, 상기 평면 코일부의 도선은, 상기 절연 시트를 상기 오목부 또는 슬릿내로 밀어넣으며 상기 오목부 또는 슬릿내에 수납되고, 상기 평면 코일부의 도선은, 상기 절연 시트에 의해 상기 도전성을 가지는 자성 시트로부터 절연되는 비접촉 충전 모듈로서, 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명은, 상기 오목부 또는 슬릿의 폭이, 상기 도선의 직경의 3배 이상인 청구항 1에 기재한 비접촉 충전 모듈로서, 절연 시트의 신축성에 의해 도선이 확실하게 오목부내에 수납되기 때문에 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명은, 상기 도선의 직경이 0.3mm보다 작고, 상기 절연 시트의 두께가 5~20mm인 청구항 1에 기재한 비접촉 충전 모듈로서, 절연 시트의 신축성에 의해 도선이 확실하게 오목부 내에 수납되기 때문에 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명은, 상기 절연 시트의 상기 오목부 또는 슬릿에 대향하는 부분에, 상기 도선의 직경보다 작은 관통공이 뚫려있는 청구항 1에 기재한 비접촉 충전 모듈로서, 절연 시트의 신축성이 부족한 경우라 하더라도, 절연 시트의 신축성에 의해 도선이 확실하게 오목부내에 수납되기 때문에 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명은, 상기 절연 시트의 치수 신축율이, 0.05%~0.1%인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재한 비접촉 충전 모듈로서, 구멍 등을 형성하지 않더라도 절연 시트의 신축성에 의해 도선이 오목부내에 수납된다. 따라서, 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명은, 상기 절연 시트는, 상기 오목부 또는 슬릿에 대응하는 위치에 틈새를 구비하고, 상기 도선은, 상기 절연 시트가 상기 도선과 상기 자성 시트 사이에 개재되도록 상기 오목부 또는 슬릿내에 수납되고, 상기 평면 코일부의 도선은, 상기 절연 시트에 의해 상기 도전성을 가지는 자성 시트로부터 절연되는 청구항 1에 기재한 비접촉 충전 모듈로서, 비교적 굵은 도선을 사용했다 하더라도, 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있다.

청구항 7에 기재된 발명은, 상기 평면 코일부의 도선의 직경이 자성 시트의 두께보다 작고, 상기 자성 시트의 두께가 20~50μm인 청구항 6에 기재한 비접촉 충전 모듈로서, 비교적 굵은 도선을 사용했다 하더라도, 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있다.

청구항 8에 기재된 발명은, 상기 오목부 또는 슬릿의 폭이 상기 도선의 직경의 2배 이상인 청구항 6에 기재한 비접촉 충전 모듈로서, 절연 시트가 확실하게 도선과 자성 시트 사이에 개재되므로 도선과 자성 시트의 절연을 확실하게 하며, 박형화를 달성할 수 있다.

청구항 9에 기재된 발명은, 상기 오목부 또는 슬릿의 폭이 상기 자성 시트 두께의 2배 이상인 청구항 6에 기재한 비접촉 충전 모듈로서, 절연 시트가 확실하게 도선과 자성 시트 사이에 개재되므로 도선과 자성 시트의 절연을 확실하게 하며, 박형화를 달성할 수 있다.

청구항 10에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 비접촉 충전 모듈을 구비한 비접촉 충전 기기로서, 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있다.

청구항 11에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재한 비접촉 충전 모듈을 구비한 전자기기로서, 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있다.

(실시형태)

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 비접촉 충전 모듈의 조립도, 도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 비접촉 충전 모듈의 개념도로서, (a)는 상면도, (b)는 도 2의 (a)의 A방향으로부터 본 단면도, (c) 및 (d)는 도 2의 (a)의 B방향으로부터 본 단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 비접촉 충전 모듈의 자성 시트의 개념도이고, (a)는 상면도, (b)는 도 3의 (a)의 A방향으로부터 본 단면도, (c) 및 (d)는 도 3의 (a)의 B방향으로부터 본 단면도이다.

본 발명의 비접촉 충전 모듈(1)은, 도선이 소용돌이 형상으로 권회된 평면 코일부(2)와, 평면 코일부(2)의 코일(21) 면에 대향하도록 설치된 자성 시트(3)를 구비한다.

도 1에 나타내는 것처럼, 평면 코일부(2)는, 면상에서 소용돌이를 그리도록 지름 방향을 향하여 도전체를 감은 코일(21)과, 코일(21)의 양단에 마련된 단자(22, 23)를 구비한다. 코일(21)은 도선을 평면상에서 평행으로 감아돌린 것이며, 코일에 의해 형성된 면을 코일면이라 부른다. 또한, 두께 방향이란, 평면 코일부(2)와 자성 시트(3)의 적층 방향이다. 본 실시형태에서, 코일(21)은 직경이 20mm인 내경으로부터 밖으로 향하여 권회되어, 외경이 30mm로 되어 있다. 즉, 코일(21)은 도너츠 형상으로 권회되어 있다. 또한, 코일(21)은 원형으로 권회되어도 좋고, 다각형으로 권회되어도 좋다. 다각형일 경우는, 그 코너부를 곡선 형상으로 구부려도 좋다.

또, 도선은 서로 공간을 띄우도록 권회함으로써, 상단의 도선과 하단의 도선 사이의 부유 용량이 작게 되고, 코일(21)의 교류 저항을 작게 억제할 수 있다. 또, 공간이 없게 권회함으로써, 코일(21)의 두께를 억제할 수 있다.

또, 도 2와 같이 본 실시형태에 있어서는, 단면이 원형상인 도선으로 하였지만, 사각형상 등의 도선이라도 좋다. 단, 단면이 사각형상인 도선과 비교해서 원형상의 도선의 경우, 서로 이웃하는 도선끼리의 사이에 틈새가 생기기 때문에, 도선 사이의 부유 용량이 작아져, 코일(21)의 교류 저항을 작게 억제할 수 있다.

또, 코일(21)은 두께 방향으로 2단으로 권회하는 것 보다 1단으로 권회하는 것이 코일(21)의 교류 저항이 낮아져서, 전송 효율을 높일 수 있다. 이것은, 2단으로 도선을 권회하면 상단 도선과 하단 도선 사이에 부유 용량이 발생하기 때문이다. 따라서, 코일(21)은 전체를 2단으로 권회하는 것보다도, 될 수 있는 한 많은 부분을 1단으로 권회하는 것이 좋다. 또, 1단으로 권회함으로써, 비접촉 충전 모듈(1)로서의 박형화를 꾀할 수 있다. 또한, 코일(21)의 교류 저항이 낮기 때문에 코일(21)에서의 손실을 방지하고, L값을 향상시킴으로써, L값에 의존하는 비접촉 충전 모듈(1)의 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에서, 도 1에 나타내는 코일(21)의 내측의 내경 x는 10mm~20mm이며, 외경은 약 30mm이다. 내경 x가 작을수록, 동일한 크기의 비접촉 충전 모듈(1)에서 코일(21)의 턴(turn) 수를 늘릴 수 있고, L값을 향상시킬 수 있다.

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

자성 시트(3)는 전자 유도 작용을 이용한 비접촉 충전의 전력 전송 효율을 향상시키기 위해서 마련한 것이며, 도 2에 나타내는 것처럼, 평탄부(31)와, 중심이며 코일(21)의 내경에 상당하는 중심부(32)와, 오목부(33)를 구비한다. 또한, 도 3에 나타내는 것처럼, 중심부(32)는 반드시 볼록하게 할 필요는 없다. 오목부(33)는 슬릿(34)이어도 좋고, 오목부(33) 또는 슬릿(34)이 반드시 필요한 것은 아니다. 단, 도 2의 (c), (d)와 같이, 오목부(33) 또는 슬릿(34)을 마련함으로써, 코일(21)의 권회 끝 지점에서부터 단자(23)까지의 도선을 오목부(33) 또는 슬릿(34) 내에 수납할 수 있으므로, 박형화할 수 있다. 즉, 오목부(33) 또는 슬릿(34)은 자성 시트(3)의 단부와 거의 수직이며, 중심부(32)의 외주의 접선과 겹치도록 형성된다. 이와 같이 오목부(33) 또는 슬릿(34)을 형성함으로써, 도선을 절곡하는 일 없이 단자(22, 23)를 형성할 수 있다. 또한, 이 경우, 오목부(33) 또는 슬릿(34)의 길이는 약 15mm~20mm이다. 단, 오목부(33) 또는 슬릿(34)의 길이는 코일(21)의 내경에 의존한다. 또, 오목부(33) 또는 슬릿(34)은, 자성 시트(3)의 단부와 중심부(32)의 외주가 가장 접근하는 부분에 형성해도 좋다. 이렇게 함으로써, 오목부(33) 또는 슬릿(34)의 형성 면적을 최소한으로 억제할 수 있고, 비접촉 충전 모듈(1)의 전송 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 경우, 오목부(33) 또는 슬릿(34)의 길이는 약 5mm~10mm이다. 어떠한 배치를 취하더라도 오목부(33) 또는 슬릿(34)의 내측 단부는 중심부(32)에 접속되어 있다. 또, 오목부(33) 또는 슬릿(34)은 다른 배치로 해도 좋다. 즉, 코일(21)은 가능한 한 1단 구조인 것이 바람직하고, 이 경우 코일(21)의 반경 방향의 턴의 전부를 1단 구조로 하든가, 일부를 1단 구조로 하고 다른 부분을 2단 구조로 하는 것이 생각된다. 따라서, 단자(22, 23)중 한 쪽은 코일(21) 외주로부터 인출할 수 있지만, 다른쪽은 안쪽에서 인출하지 않으면 안된다. 따라서, 코일(21)이 권회되어 있는 부분과, 다리부(足部)(24)(도 4 참조)는 반드시 두께 방향에서 겹치게 된다. 따라서, 그 겹쳐지는 부분에 오목부(33) 또는 슬릿(34)을 마련하여, 다리부(24)를 그 안에 수납하면 된다. 한편, 다리부(24)란, 코일(21)의 권회 끝부분으로부터 단자(22 또는 23)까지의 부분을 말한다. 오목부(33)이면 자성 시트(3)에 관통공이나 슬릿을 마련하지 않으므로 자속이 누설되는 것을 방지하고, 비접촉 충전 모듈(1)의 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다. 이에 비해, 슬릿(34)일 경우는, 자성 시트(3)의 형성이 용이하게 된다. 오목부(33)인 경우, 도 4의 (c)에 나타내는 것처럼 단면 형상이 사각형상 등의 오목부(33)에 한정되지 않고, 원호형상이나, 라운드진 형상도 좋다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 자성 시트(3)로서 Ni－Zn계 페라이트 시트, Mn－Zn계 페라이트 시트, Mg－Zn계 페라이트 시트 등을 사용할 수 있다. 페라이트 시트는, 아몰퍼스 금속 자성 시트와 비교하여 코일(21)의 교류 저항을 저하시킬 수 있다.

도 3에 나타내는 것처럼, 자성 시트(3)는 적어도 고포화(高飽和) 자속밀도재(3a)와 고투자율재(高透磁率材)(3b)를 적층하고 있다. 또한, 고포화 자속밀도재(3a)와 고투자율재(3b)를 적층하지 않는 경우에도, 포화 자속밀도 350mT 이상, 두께는 적어도 300μm의 고포화 자속밀도재(3a)를 사용하면 좋다.

코일(21)은 가능한 한 1단 구조인 것이 바람직하고, 그 경우, 코일의 반경 방향의 모든 턴을 1단 구조로 하든가, 일부를 1단 구조로 하고 다른 부분을 2단 구조로 하는 것이 생각된다. 따라서, 단자(22, 23) 중 한쪽은 코일(21)의 외주로부터 인출할 수 있지만, 다른쪽은 안쪽으로부터 인출하 않으면 안된다. 따라서, 코일(21)이 권회되어 있는 부분과 다리부(24)는 반드시 두께 방향에 있어서 겹쳐진다.

따라서, 본원 발명은 그 겹치는 부분에서 직선 형상으로 오목부(33) 또는 슬릿(34)을 마련한다. 특히, 코일(21)면의 내주원의 원주의 접선에 평행이며, 코일면의 권회 시작 또는 권회 끝지점으로부터 자성 시트(3)의 단부에까지 최단거리로 뻗어있는 직선 형상의 오목부(33) 또는 슬릿(34)이다. 한편, 코일(21)면의 내주원의 원주의 접선이란, 오목부(33) 또는 슬릿(34)이 코일(21)면의 내주원의 외주 부근에서부터 뻗어 있어, 오목부(33) 또는 슬릿(34)이 코일(21)면의 내주원의 외주에 근접하는 장소에 있어서의 내주원의 원주의 접선이다. 이와 같이 직선부(33b)를 형성함으로써, 자성 시트(3)상에서 도선을 절곡하는 일 없이 단자(22, 23)를 형성할 수 있다. 즉, 오목부(33) 또는 슬릿(34)을 마련하여, 오목부(33) 또는 슬릿(34)에 도선을 끼워넣기 때문에, 평탄부(31)로부터 오목부(33) 또는 슬릿(34)을 향해 도선을 두께 방향으로 굴절시키지 않으면 안된다. 따라서, 도선이 평탄부(31)로부터 오목부(33) 또는 슬릿(34)을 향해 끼워넣어지는 부분에서, 자성 시트(3)상에서 도선을 절곡하는 일이 없기 때문에, 도선의 강도를 유지한 채 박형화를 달성할 수 있다. 또한, 이 경우, 직선부(33b)의 길이는 약 15mm~20mm이다. 또한, 코일(21)은 다각형상으로 권회되어도 좋고, 그 경우 코일(21)면의 내측 단부가 형성하는 공간의 형상 또는 그 접선에 평행하며, 코일면의 권회 시작 또는 권회 끝지점으로부터 자성 시트(3)의 단부에까지 최단거리로 뻗어있는 직선 형상으로 오목부(33) 또는 슬릿(34)을 마련하면 된다.

또, 자성 시트(3)에, 코일(21)면의 내주원의 원주의 접선에 수직이고, 코일면의 권회 시작 또는 권회 끝지점으로부터 자성 시트(3)의 단부에까지 최단거리로 뻗어있는 오목부(33) 또는 슬릿(34)을 형성해도 좋다. 이렇게 함으로써, 오목부(33) 또는 슬릿의 형성 면적을 최소한으로 억제할 수 있어, 비접촉 충전 모듈(1)의 전송 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 오목부(33) 또는 슬릿(34)을 마련함으로써, 자성 시트(3)의 일부분이 결락(缺落)되거나 또는 얇아지게 된다. 따라서, 오목부(33) 또는 슬릿(34)으로부터 자속이 누설되어 비접촉 충전 모듈의 전력 전송 효율이 다소나마 저하할 염려가 있다. 따라서, 오목부(33)의 형성 면적을 최소한으로 억제함으로써 자속의 누설을 최소한으로 억제하여 비접촉 충전 장치의 전력 전송 효율을 유지한 채, 박형화를 달성할 수 있다. 또한, 이 경우, 직선부(33b)의 길이는 약 5mm~10mm이다. 또한, 중심부(32)의 외주의 접선상에서 자성 시트(3)의 단부에 최단거리가 되도록 마련하기 때문에, 자성 시트(3)의 단부(3a)와 평행한 형상이다. 또한, 코일(21)은 다각형상으로 권회되어도 좋고, 이 경우 코일(21)면의 내측 단부가 형성하는 공간의 형상 또는 그 접선에 수직이어도 되기 때문에, 코일면의 권회 시작 또는 권회 끝지점으로부터 자성 시트(3)의 단부에까지 최단거리로 뻗어있는 직선 형상으로 오목부(33) 또는 슬릿(34)을 마련하면 된다. 또한, 일반적으로 코일(21)은 내측으로부터 외측을 향해 평면형상으로 권회되기 때문에, 권회 시작 지점으로부터 자성 시트(3)의 단부에까지 뻗어있는 오목부(33) 또는 슬릿(34)이 된다.

또, 도 2 및 도 3 등은 사각형의 자성 시트(3)의 한 쌍의 대향하는 단부의 변에 평행하고, 다른 한 쌍의 대향하는 단부의 변에는 수직하다. 이것은, 본 실시형태의 자성 시트(3)가 사각형이기 때문이다. 그렇지만, 자성 시트(3)의 형상은 사각형에 한정되지 않고, 원형, 다각형 등 여러 가지 형상이 가능하다. 따라서, 예를 들면 자성 시트(3)의 형상이 다각형이고, 오목부(33) 또는 슬릿(34)은 오목부(33) 또는 슬릿(34)의 일단이 맞닿은 변에 대해서 수직하게 함으로써, 이용하기 쉬운 다각형의 자성 시트에서 오목부(33) 또는 슬릿(34)의 면적을 최소한으로 억제할 수가 있다. 특히, 자성 시트(3)의 형상은 사각형이고, 자성 시트(3)의 한 쌍의 대향하는 단부의 변에 평행하고, 다른 한 쌍의 대향하는 단부의 변에는 수직하게 함으로써, 가장 이용하기 쉬운 사각형상의 자성 시트에서 오목부(33) 또는 슬릿(34)의 면적을 최소한으로 억제할 수 있다.

이상과 같이, 오목부(33) 또는 슬릿(34)은 코일(21)과 다리부(24)가 서로 겹치는 부분에 마련하고, 평탄부(31)상에는 코일(21)면이 구비된다. 또한, 오목부(33) 또는 슬릿(34)은 다소 길게 또는 짧게 마련되어도 좋지만, 적어도 코일(21)과 다리부(24)가 서로 겹치는 부분의 80% 이상은 커버할 수 있도록 하는 것이 좋다.

한편, 도 2 및 도 3에 있어서, 자성 시트(3)는 약 33mm×33mm이다. 도 2의 (c)에 나타내는 중심부(32)의 두께(d1)는 0.2mm이다. 또, 자성 시트(3)는, 도 3의 (c)에 나타내는 d2는 자성 시트(3)의 두께로서 0.6mm, d3은 0.15mm, d4는 0.45mm가 되도록, 고포화 자속밀도재(3a), 고투자율재(3b) 각각의 두께를 설정해서 적층하고 있다.

다음으로, 자성 시트(3)가 도전성인 경우에, 자성 시트(3)와 평면 코일부(2)의 절연에 대해서 설명한다. 우선, 오목부(33)를 마련한 경우에 대해서 설명한다. 또한, 자성 시트(3)가 도전성이라는 것은 자성 시트(3)의 모든 부분이 도전성일 필요는 없고, 예를 들면 도 3의 (c), (d)에서 3a가 도전성 시트이고 3b가 비도전성 시트가 되는 것처럼, 적어도 자성 시트(3)의 일부가 도전성인 경우도 포함된다.

도 4는 본 발명의 실시형태에 따라 오목부를 형성한 자성 시트와 평면 코일부의 도면으로서, 도 4의 (a)는 자성 시트의 오목부의 단면도, (b)는 접착전의 자성 시트와 절연 시트의 단면도, (c)는 접착후의 자성 시트와 절연 시트의 단면도, (d)는 절연 시트와 코일의 다리부의 단면도이다. 또한, 이들 단면도는, 도 3의 (a)의 오목부의 C－C선에 따른 단면도이다.

본 실시형태에서 자성 시트(3)는 도전성이기 때문에, 오목부(33)의 측벽(33a) 및 저면(33c)도 도전성이다. 따라서, 도선 및 그 다리부(24)가 오목부(33)의 측벽(33a) 및 저면(33c)의 어느 것에도 접촉해서는 안된다. 그래서, 자성 시트(3)의 적어도 코일(21) 측에 절연 시트(4)를 접착한다. 그리고, 절연 시트(4)상에 평면 코일부(2)를 탑재한다. 이 때, 다리부(24)는 오목부(33)에 대응하는 절연 시트(4)를 아래쪽으로 밀어내리며 오목부(33)내에 수납된다. 이와 같이 함으로써, 다리부(24)를 코일(21)에 접촉시켜서 오목부(33)내에 수납할 수 있다. 절연 시트(4)는 평면 코일부(2)와 자성 시트(3)를 절연하기 위해, 적어도 평면 코일부(2)가 자성 시트(3) 상에 탑재되는 부분에는 설치된다. 바람직한 것은 자성 시트(3) 전면을 절연 시트(4)가 덮도록 구성하면 좋고, 이에 의해 확실하게 절연할 수 있다. 절연 시트(4)는 단지 평면 코일부(2)와 자성 시트(3)를 접착하는 것뿐만이 아니라, 평면 코일부(2)와 자성 시트(3) 사이를 절연하기 때문에, 평면 코일부(2)와 자성 시트(3) 사이에 반드시 개재시켜 두지 않으면 안된다.

본 실시형태에서는, 아크릴계나 실리콘계 점착제에 기재(基材) PET, PEN, 아크릴, 폴리에스테르가 생각된다. 또, 치수 신축율이 0.05%~0.1%인 것이 바람직하다. 치수 신축율이란, (처리 후의 길이 - 처리 전의 길이)/처리 전의 길이로 표시되고, 처리란 다리부(24)에 의해 절연 시트(4)가 늘어나는 것을 말한다.

또, 이러한 형태로 할 경우에는, 도선의 직경이 0.3mm 정도까지인 것이 바람직하다.

또한, 오목부(33)와 절연 시트(4) 사이의 공기를 빼고 절연 시트(4)의 수축성을 크게 하기 위해서, 작은 구멍을 뚫어도 좋다. 작은 구멍을 뚫는 경우, 구멍의 크기는 200μm 이상이 바람직하다. 또, 오목부(33) 또는 슬릿(34)의 중심측 단부에 가까운 것이 좋고, 슬릿 길이 중 중심측 1/2의 범위내에 구멍을 뚫으면 좋다.

본 실시형태에서는, 슬릿의 폭 Da1이 1.34mm, 자성 시트(3)의 두께 Db1이 0.6mm, 도선의 직경 Dc가 0.25mm이고, 오목부(33)의 깊이 Dd1가 0.3mm이다. 이 경우, 도선의 직경 Dc1(0.25mm)이 자성 시트(3)의 두께 Db1(0.6mm)에 비해서 비교적 작기 때문에, 자성 시트(3)에는 슬릿(34)이 아니라 오목부(33)를 마련하고 있다. 슬릿(34)이 아니라 오목부(33)로 함으로써, 전력 전송 시에 자계가 자성 시트(3)로부터 누설되기 어렵게 할 수가 있다. 이와 같이, 도선의 직경 Dc가 자성 시트(3)의 두께 Db1의 75%보다 작은 정도이면, 오목부(33)를 형성하는 것이 바람직하다. 바람직한 것은 도선의 직경 Dc가 자성 시트(3)의 두께 Db1의 50%보다 작으면 더욱 좋다. 또, 슬릿의 폭 Da1이 도선의 직경 Dc1의 3배 이상인 것이 바람직하다. 슬릿의 폭 Da1이 도선의 직경 Dc1의 3배 이상으로 함으로써, 절연 시트(4)는 다리부(24)를 오목부(33)내에 충분히 수납시킬 수 있다.

이와 같이 하여, 도선은 절연 시트(4)를 사이에 두고 제1 슬릿(34)내에 수납된다.

이러한 구조는, 특히 수신측인 2차측 비접촉 충전 모듈에 유용하다. 즉, 2차측 비접촉 충전 모듈에서는 코일을 흐르는 전류의 전압, 전류의 값이 비교적 작기 때문에, 도선이 직경 0.25mm로 가느다란 것이어도 충분하다. 이에 대해, 2차측 비접촉 충전 모듈의 케이스 자체는 소형화가 요망되기 때문에, 평면 코일부(2)에 가장 접근하는 금속과 평면 코일부(2)의 거리가, 1차측 비접촉 충전 모듈에 비해서 매우 가까워진다. 따라서, 금속의 영향을 충분히 방지하기 위해서, 1차측 비접촉 충전 모듈과 비교해서 자성 시트(3)가 두꺼워진다. 그 결과, 1차측 비접촉 충전 모듈과 비교해서 도선의 직경이 작고, 자성 시트(3)의 두께가 두껍기 때문에, 자성 시트(3)에는 오목부(33)를 형성하는 일이 많아진다. 오목부(33)의 경우는 오목부(33)내에 도선을 밀어넣으면, 도전성인 도선 아래에 오목부(33)의 저면(33c)이 존재한다. 또, 절연 시트(4)는 슬릿(41)을 마련하기 위해 신축성이 필요하게 되어, 본 실시형태에서는 10μm으로 얇게 설정하고 있고, 5~20μm 이하가 바람직하다.

즉, 도선이 소용돌이 형상으로 권회된 평면 코일부와, 코일면에 절연 시트를 사이에 두고 대향하도록 설치된 자성 시트와, 자성 시트에 마련되어 코일면의 권회 시작 또는 권회 끝지점으로부터 자성 시트의 단부에까지 뻗어있는 오목부 또는 슬릿을 구비하고, 자성 시트는, 오목부 또는 슬릿이 형성된 부분의 적어도 일부가 도전성이고, 도선은 절연 시트를 오목부 또는 슬릿내에 밀어넣으며 오목부 또는 슬릿내에 수납되므로, 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있다.

또, 오목부의 폭이, 도선의 직경의 3배 이상이기 때문에, 절연 시트의 신축성에 의해 도선이 확실하게 오목부내에 수납되므로 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있다.

또, 도선의 직경이 0.3mm보다 작고, 절연 시트의 두께가 5~20μm이기 때문에, 절연 시트의 신축성에 의해 도선이 확실하게 오목부내에 수납되므로 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있다.

또, 절연 시트의 오목부 또는 슬릿에 대향하는 부분에, 도선의 직경보다 작은 관통공을 뚫음으로써, 절연 시트의 신축성이 부족한 경우라 하더라도, 절연 시트의 신축성에 의해 도선이 확실하게 오목부내에 수납되므로 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있다.

다음으로, 슬릿(34)을 마련한 경우에 대해서 설명한다. 또한, 슬릿(34)의 경우는 상기의 오목부(33)와 동일한 방법도 좋고, 지금부터 설명하는 방법으로도 절연할 수 있다. 또, 오목부(33)라 하더라도 지금부터 설명하는 방법을 적용할 수 있지만, 상기의 방법이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 실시형태에 따라 슬릿을 형성한 자성 시트와 평면 코일부의 확대 단면도이다. 도 6은 본 발명의 실시형태에 따라 슬릿을 형성한 자성 시트와 평면 코일부의 단면도로서, (a)는 도 3의 (a)의 오목부가 슬릿이었을 경우의 C－C선에 따른 단면도이고, (b)는 도 3의 (a)의 오목부가 슬릿이었을 경우의 D－D선에 따른 단면도이다.

본 실시형태에서 비접촉 충전 모듈(1)은, 도선이 소용돌이 형상으로 권회된 평면 코일부(2)와, 코일(21)면에 절연 시트(4)를 사이에 두고 대향하도록 설치된 자성 시트(3)와, 자성 시트에 마련되고, 상기 코일면의 권회 시작 또는 권회 끝지점으로부터 자성 시트(3)의 단부에까지 뻗어있는 제1 슬릿(34)을 구비하고, 절연 시트(4)에는 제1 슬릿(34)에 대응하는(대향하는) 위치에 제2 슬릿(41)(틈새)을 마련하고, 도선의 다리부(24)는 절연 시트(4)를 개재하여 제1 슬릿(34)내에 수납된다. 또한, 본 실시형태에서는, 절연 시트(4)가 자성 시트(3)의 양면에 각각 설치되어 있다. 제2 슬릿(41)은 틈새이기 때문에, 제1 슬릿(34)쪽이 제2 슬릿(41)보다 굵다.

즉, 자성 시트(3)가 도전성이면, 자성 시트(3)와 도선이 도통하여 비접촉 충전 모듈(1)로서 기능하지 않게 되어 버린다. 그래서, 절연 시트(4)를 평면 코일부(2) 및 자성 시트(3) 사이에 설치함으로써, 평면 코일부(2) 및 자성 시트(3)를 절연할 수 있다. 이 때, 슬릿(34)의 측벽(34a)도 도전성이기 때문에, 도선과 측벽(34a)이 접촉하면, 비접촉 충전 모듈(1)로서 기능하지 않게 되어 버린다. 그래서, 절연 시트(4)에는 제1 슬릿(33)에 대응하는(대향하는) 위치에 제2 슬릿(41)을 마련한다. 또한, 도 5에서는 절연 시트(4)와 도선 사이에 접착 시트(5)를 구비하고, 접착 시트(5)는 양면을 접착할 수 있도록 되어 있으므로 자성 시트(3)와 도선을 고정시킬 수 있다.

본 실시형태에서는, 슬릿의 폭 Da2가 1.34mm, 자성 시트(3)의 두께 Db2가 0.46mm, 도선의 직경 Dc2가 0.35mm이고, 슬릿의 폭 Da2(1.34mm)는, 자성 시트(3)의 두께 Db2(0.46mm) 및 도선의 직경 Dc2(0.35mm)의 2배 이상이 된다. 즉, 측벽(34a)의 두께는 자성 시트(3)의 두께 Db2(0.46mm)이고, 도선의 좌우 양측에 측벽(34a)이 존재하므로, 절연 시트(4)의 슬릿(34)안으로 밀어넣어지는 부분이 2배 이상 필요하게 되기 때문이다. 또, 도선이 슬릿(34)내에 수납되지 않으면 안되기 때문에, Da2 >= 2×Db2 >= 2×Da2인 것이 바람직하다. 또, 슬릿의 폭 Da1이 도선의 직경 Dc1의 3배 이상인 것이 바람직하다.

이와 같이 하여, 도선은 절연 시트(4)를 개재하여 제1 슬릿(34)내에 수납된다.

이러한 구조는, 특히 송신측인 1차측 비접촉 충전 모듈에 유용하다. 즉, 1차측 비접촉 충전 모듈에서는 코일을 흐르는 전류의 전압, 전류의 값이 크기 때문에, 도선이 직경 0.35mm로 굵게 된다. 이에 대해, 1차측 비접촉 충전 모듈의 케이스 자체가 크기 때문에, 평면 코일부(2)에 가장 접근하는 금속과 평면 코일부(2)의 거리가, 2차측 비접촉 충전 모듈에 비해 크다. 따라서, 2차측 비접촉 충전 모듈과 비교해 자성 시트(3)가 얇게 된다. 그 결과, 2차측 비접촉 충전 모듈과 비교해 도선의 직경이 크고, 자성 시트(3)의 두께가 얇기 때문에, 자성 시트(3)에는 슬릿(34)을 형성하는 일이 많아진다. 슬릿(34)의 경우는 오목부를 형성하는 경우와 비교해서 슬릿(34)내에 도선을 밀어넣어도, 도선의 아래에 자성 시트(3)의 저면이 존재하지 않는다(본 실시형태의 경우, 슬릿(41)이 형성된 절연 시트(4)와는 다른 절연 시트(4)가 접착되어 있다). 또, 절연 시트(4)에는 슬릿(41)을 마련하기 때문에, 신축성이 필요 없으므로, 본 실시형태에서는 30μm로 두껍게 설정하고 있고, 슬릿을 형성해도 강도가 떨어지지 않도록 20μm~50μm가 바람직하다. 또, 절연 시트(4)는 아크릴계나 실리콘계 점착제에 기재 PET, PEN, 아크릴, 폴리에스테르가 바람직하다. 도선의 직경은 자성 시트의 두께보다 작다.

이상과 같이, 도선이 소용돌이 형상으로 권회된 평면 코일부와, 코일면에 절연 시트를 사이에 두고 대향하도록 설치된 자성 시트와, 자성 시트에 마련되고, 코일면의 권회 시작 또는 권회 끝지점으로부터 자성 시트의 단부에까지 뻗어있는 제1 슬릿을 구비하고, 자성 시트의 제1 슬릿이 형성된 부분의 적어도 일부는 도전성이고, 절연 시트에는 제1 슬릿에 대응하는 위치에 제2의 슬릿을 마련하고, 도선은 절연 시트를 개재하여 제1 슬릿내에 수납됨으로써, 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 한 상태에서, 박형화를 달성할 수 있다.

또, 슬릿(34)의 폭이 도선 직경의 2배 이상이므로, 도선과 자성 시트 사이에 절연 시트가 확실하게 개재되므로 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 하며, 박형화를 달성할 수 있다.

또, 슬릿(34)의 폭이, 자성 시트 두께의 2배 이상이므로, 도선과 자성 시트 사이에 절연 시트가 확실하게 개재되므로 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 하며, 박형화를 달성할 수 있다.

또, 도선의 직경이 자성 시트의 두께보다 작고, 절연 시트의 두께가 20~50μm이므로, 도선과 자성 시트 사이에 절연 시트가 확실하게 개재되므로 도선과 자성 시트의 절연을 확실히 하며, 박형화를 달성할 수 있다.

또, 코일(21)은 환상으로 권회되는 것에 한정되지 않고, 사각형상이나 다각형상으로 권회될 수도 있다. 게다가, 내측을 3단 구조로 하고, 외측을 2단 구조로 하는 등, 내측을 복수단으로 겹쳐서 권회하고, 외측을 내측에서 권회한 단수보다 적은 단수로 권회하는 것으로도, 본원의 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 본 발명의 비접촉 충전 모듈(1)을 구비한 비접촉 충전 기기에 대해 설명한다. 비접촉 전력 전송 기기는, 송전용 코일 및 자성 시트를 구비하는 충전기와, 수전용 코일 및 자성 시트를 구비하는 본체 기기로 구성되는 것이며, 본체 기기가 휴대전화 등의 전자기기로 되어 있다. 충전기측의 회로는, 정류 평활 회로부와, 전압 변환 회로부와, 발진 회로부와, 표시 회로부와, 제어 회로부와, 상기 송전용 코일로 구성되어 있다. 또 본체 기기측의 회로는, 상기 수전용 코일과, 정류 회로부와, 제어 회로부와, 주로 2차 전지로 이루어지는 부하 L로 구성되어 있다.

이 충전기로부터 본체 기기로의 전력 전송은, 1차측인 충전기의 송전용 코일과, 2차측인 본체 기기의 수전용 코일 사이의 전자 유도 작용을 이용해서 행해진다.

본 실시형태의 비접촉 충전 기기는, 상기에서 설명한 비접촉 충전 모듈을 구비하기 때문에, 평면 코일부의 단면적을 충분히 확보하여 전력 전송 효율을 향상시킨 상태에서, 비접촉 충전 기기를 소형화 및 박형화할 수 있다.

2011년 2월 1일에 출원한 일본특허출원 제2011－019481호 및 2011년 2월 1일에 출원한 일본특허출원 제2011－019482호에 포함되는 명세서, 도면 및 요약서의 개시 내용은, 모두 본원에 원용된다.

<산업상 이용가능성>

본 발명의 비접촉 충전 모듈에 의하면, 평면 코일부의 단면적을 충분히 확보한 상태에서, 비접촉 충전 모듈을 박형화할 수 있기 때문에, 휴대전화, 휴대용 컴퓨터 등의 휴대 단말, 비디오 카메라 등의 휴대 기기 등의 각종 전자기기의 비접촉 충전 모듈로서 유용하다.

1 비접촉 충전 모듈
2 평면 코일부
21 코일
22, 23 단자
24 다리부
3 자성 시트
31 평탄부
32 중심부
33 오목부
34 슬릿(제1 슬릿)

Claims (11)

1. 도선이 권회된 평면 코일부와,
   절연 시트를 개재하여 상기 평면 코일부를 탑재하고, 도전성을 가지는 자성 시트와,
   상기 자성 시트에 마련되고, 상기 평면 코일부의 권회 시작 지점으로부터 상기 자성 시트의 단부에까지 뻗어있는 오목부 또는 슬릿을 구비하고,
   상기 평면 코일부의 도선은, 상기 절연 시트를 상기 오목부 또는 슬릿내로 밀어넣으며 상기 오목부 또는 슬릿내에 수납되고,
   상기 평면 코일부의 도선이, 상기 절연 시트에 의해 상기 도전성을 가지는 자성 시트로부터 절연되는 비접촉 충전 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 오목부 또는 슬릿의 폭이, 상기 도선의 직경의 3배 이상인 비접촉 충전 모듈.
3. 제1항에 있어서,
   상기 도선의 직경이 0.3mm보다 작고, 상기 절연 시트의 두께가 5~20mm인 비접촉 충전 모듈.
4. 제1항에 있어서,
   상기 절연 시트의 상기 오목부 또는 슬릿에 대향하는 부분에, 상기 도선의 직경보다 작은 관통공이 뚫려있는 비접촉 충전 모듈.
5. 제1항에 있어서,
   상기 절연 시트의 치수 신축율이 0.05%~0.1%인 비접촉 충전 모듈.
6. 제1항에 있어서,
   상기 절연 시트는, 상기 오목부 또는 슬릿에 대응하는 위치에 틈새를 구비하고,
   상기 도선은, 상기 절연 시트가 상기 도선과 상기 자성 시트의 사이에 개재되도록 상기 오목부 또는 슬릿내에 수납되고,
   상기 평면 코일부의 도선은, 상기 절연 시트에 의해 상기 도전성을 가지는 자성 시트로부터 절연되는 비접촉 충전 모듈.
7. 제6항에 있어서,
   상기 평면 코일부의 도선의 직경이 자성 시트의 두께보다 작고, 상기 자성 시트의 두께가 20~50μm인 비접촉 충전 모듈.
8. 제6항에 있어서,
   상기 오목부 또는 슬릿의 폭이 상기 도선의 직경의 2배 이상인 비접촉 충전 모듈.
9. 제6항에 있어서,
   상기 오목부 또는 슬릿의 폭이 상기 자성 시트의 두께의 2배 이상인 비접촉 충전 모듈.
10. 제1항에 기재된 비접촉 충전 모듈을 구비한 비접촉 충전 기기.
11. 제1항에 기재된 비접촉 충전 모듈을 구비한 전자기기.

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