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KR101198072B1 - Wireless battery charging method and device using vibration of magnetelastic material - Google Patents

Wireless battery charging method and device using vibration of magnetelastic material Download PDF

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Publication number
KR101198072B1
KR101198072B1 KR1020100051714A KR20100051714A KR101198072B1 KR 101198072 B1 KR101198072 B1 KR 101198072B1 KR 1020100051714 A KR1020100051714 A KR 1020100051714A KR 20100051714 A KR20100051714 A KR 20100051714A KR 101198072 B1 KR101198072 B1 KR 101198072B1
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KR
South Korea
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elastic body
charging
coil
magnetic
magnetic elastic
Prior art date
Application number
KR1020100051714A
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Korean (ko)
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Inventor
최범규
박정열
오재근
Original Assignee
서강대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

목적장비 내의 충전지를 무선으로 충전하는 방법은, 자기장 내에 자기탄성체 및 자기탄성체 주변으로 충전지와 연결된 코일을 배치하는 단계, 자기장을 이용하여 자기탄성체를 가진하는 단계, 자기탄성체의 가진을 이용하여 코일 내에 전류를 발생시키는 단계, 및 상기 발생된 전류를 이용하여 상기 충전지를 충전하는 단계를 포함한다. The method of wirelessly charging the rechargeable battery in the target equipment includes disposing a magnetic elastic body and a coil connected to the rechargeable battery in the magnetic field, having a magnetic elastic body using a magnetic field, and using a magnetic elastic body in the coil. Generating a current, and charging the rechargeable battery using the generated current.

Description

자기탄성체의 가진을 이용한 무선 충전 방법 및 충전 장치{WIRELESS BATTERY CHARGING METHOD AND DEVICE USING VIBRATION OF MAGNETELASTIC MATERIAL}Wireless charging method and charging device using the excitation of the magnetic elastomer {WIRELESS BATTERY CHARGING METHOD AND DEVICE USING VIBRATION OF MAGNETELASTIC MATERIAL}

본 발명은 무선 또는 비접촉 충전에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 인체와 같이 고주파 충전이 어려운 환경에서도 안전하게 무선 또는 비접촉 충전을 할 수 있는 무선 충전 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to wireless or contactless charging, and more particularly, to a wireless charging method and apparatus capable of safely performing wireless or contactless charging in an environment where high frequency charging is difficult such as a human body.

종래의 무선(wireless) 또는 비접촉(contactless) 무선 충전 방법으로는 인덕션 커플링 충전, 비방사 무선 충전 등의 방법이 있다. Conventional wireless or contactless wireless charging methods include induction coupling charging and non-radioactive charging.

인덕션 커플링 충전 방식은 고주파 교류 전류가 흐르는 코일을 서로 인접하게 배치하고, 전원과 연결된 코일로부터 충전지와 연결된 코일로 교류 전류의 유도 현상을 이용하여 에너지를 전달하는 방식이다. 이와 관련하여 한국 등록특허 제10-853889호, 한국 등록특허 제10-896104호 등에 자세히 언급되어 있다. Induction coupling charging is a method in which coils having high frequency alternating current are disposed adjacent to each other, and energy is transferred from a coil connected to a power source to a coil connected to a rechargeable battery using an induction phenomenon of alternating current. In this regard, it is mentioned in detail in Korean Patent Registration No. 10-853889, Korean Patent Registration No. 10-896104, and the like.

하지만, 이런 인덕션 커플링 충전 방식은 인접한 거리에서 형성되기 때문에 전송 효율이 높고, 상용화 단계에서 기술의 안정성이 인정되지만, 단점으로는 적용 거리가 짧고, 코일이 놓여지는 방향에 민감하에 영향을 받는 것이 지적되기도 한다.However, this induction coupling charging method has high transmission efficiency because it is formed at adjacent distances, and the stability of the technology is recognized in the commercialization stage. However, the disadvantages are that the application distance is short and sensitive to the direction in which the coil is placed. It may be pointed out.

이와 관련하여, 비방사 무선 충전(Non-radiative Wireless Charging) 방식은 비방사 필드(Non radiative field)를 에너지 전송을 위한 매개체로 사용한 방식이며, 역시 코일을 이용하여 상기 필드 내에서 공진하도록 설계한 것을 특징으로 한다. 이러한 공진은 두 코일 사이의 상호 유도를 증가시킬 수 있으며, 상술한 유동 방식의 충전보다는 원거리에서 적용이 가능하고, 동일 공진 주파수를 갖는 기기에만 에너지가 전달된다는 장점이 있다. 하지만, 이 역시 코일이 직경 50cm 정도의 코일이 사용되어야 하기 때문에 실용화에는 어렵다는 단점이 있다. In this regard, the non-radiative wireless charging method uses a non-radiative field as a medium for energy transmission, and is designed to resonate in the field using a coil. It features. This resonance can increase mutual induction between the two coils, can be applied at a far distance than the above-described charging method of the flow, and there is an advantage that energy is transmitted only to the device having the same resonance frequency. However, this also has a disadvantage that the coil is difficult to practical use because a coil of about 50cm in diameter should be used.

무선 충전은 여러 분야에서 사용이 가능하다. 예를 들어, 인체에 삽입되어 특정 기능을 수행하거나 신체 조건의 변화를 측정하기 위한 장치가 개발되고 있는데, 이러한 장치에서 무선 충전을 필수적으로 선행되어야 한다. 하지만, 종래와 같이, 고주파 전류를 이용한 유도 방식은 충전과 동시에 인체에 나쁜 영향을 미칠 수가 있고, 다른 장치와도 기능적으로 충돌할 수 있다는 문제점이 있다. 또한, 인체에서 70% 이상이 물로 구성되기 때문에 고주파 전류를 이용한 유도 방식의 충전은 그 효율이 급겹히 떨어질 수가 있다.Wireless charging can be used in many fields. For example, devices have been developed to be inserted into the human body to perform specific functions or to measure changes in physical conditions, in which wireless charging is essential. However, as in the related art, the induction method using a high frequency current may have a bad effect on the human body at the same time as charging, and may also functionally collide with other devices. In addition, since more than 70% of the human body is made of water, the charging of the induction method using a high frequency current may suddenly decrease the efficiency.

본 발명은 고주파를 이용한 전자기장을 형성하지 않아 인체는 물론 주변 다른 기기와 발생할 수 있는 상호 부작용을 예방할 수 있는 무선 충전 방법 및 장치를 제공한다.The present invention does not form an electromagnetic field using high frequency, and provides a wireless charging method and apparatus that can prevent mutual side effects that may occur with the human body as well as other peripheral devices.

본 발명은 상대적으로 적용 거리를 증가시킬 수 있는 무선 충전 방법 및 장치를 제공한다. The present invention provides a wireless charging method and apparatus that can relatively increase the application distance.

본 발명은 소형으로 제작이 가능하여 충전지가 장착된 목적장비의 크기를 작게 형성할 수 있으며, 인체 등에 삽입될 수 있을 정도로 소형 제작이 가능한 무선 충전 방법 및 장치를 제공한다.The present invention provides a wireless charging method and apparatus that can be manufactured in a small size can form a small size of the target equipment equipped with a rechargeable battery, and can be made small enough to be inserted into a human body.

본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 목적장비 내의 충전지를 무선으로 충전하는 방법은, 자기장 내에 자기탄성체 및 자기탄성체 주변으로 충전지와 연결된 코일을 배치하는 단계, 자기장을 이용하여 자기탄성체를 가진하는 단계, 자기탄성체의 가진을 이용하여 코일 내에 전류를 발생시키는 단계, 및 상기 발생된 전류를 이용하여 상기 충전지를 충전하는 단계를 포함한다. According to one exemplary embodiment of the present invention, a method of wirelessly charging a rechargeable battery in an object device includes disposing a magnetic elastic body and a coil connected to the rechargeable battery around the magnetic elastic body in a magnetic field, having the magnetic elastic body using the magnetic field. The method may include generating a current in a coil using excitation of a magnetic elastic body, and charging the rechargeable battery using the generated current.

본 실시예에 따른 충전 방법은 자기탄성체(magnetelastic material)을 이용한 것으로서, 자기탄성체는 자왜재료(manetostrictive material)라고도 하며, 자왜 현상을 이용하는 재료를 의미할 수 있다. 자왜 현상이란 자기에 의해서 일그러지는 형상으로서, 고주파 교류로 자화(磁化)하면 신축을 되풀이하여 고주파 교번 전계가 그 재료로 된 막대기, 박막 등에 반복적인 진동을 유지시켜, 그 진동이 발생한다. 이 진동의 주파수가 자왜 재료 물체의 고유 주파수와 일치하면 큰 값의 진폭이 일어날 수 있다. 자기탄성체 혹은 자왜 재료는 자왜 공진자(共振子), 자왜 발진 회로, 압력이나 하중 등을 측정하는 자왜 스트레인 게이지(magnetostriction strain gauge) 등 여러 용도에 이용될 수 있다. 현재 사용되고 있는 자왜 재료에는 니켈, 철과 코발트 합금, 철과 알루미늄 합금, 아연 페라이트 등이 있다.The filling method according to the present embodiment uses a magnetelastic material, which is also called a magnetostrictive material, and may mean a material using magnetostrictive phenomenon. The magnetostrictive phenomenon is a shape that is distorted by magnetism. When magnetized by high frequency alternating current, elasticity is repeated, and the high frequency alternating electric field maintains repetitive vibrations on rods, thin films, etc. made of the material, and the vibration occurs. If the frequency of this vibration coincides with the natural frequency of the magnetostrictive material object, a large value of amplitude can occur. Magnetoelastic or magnetostrictive materials can be used in many applications, including magnetostrictive resonators, magnetostrictive oscillation circuits, and magnetostriction strain gauges that measure pressure and load. Currently used magnetostrictive materials include nickel, iron and cobalt alloys, iron and aluminum alloys, and zinc ferrite.

자기장 내에서 자기장의 변화에 따라 자기탄성체가 가진될 수 있으며, 이때 자기탄성체의 공진 주파수에 일치되면 코일을 통해서 최적의 전류가 발생할 수 있다. 자기장을 이용하기 때문에 본 실시예에 따른 무선 충전 방법은 유도 방식의 충전보다 원거리에서 무선 충전을 수행할 수 있으며, 자기장의 변화를 이용하기 때문에 인체와 같이 물이 대부분 차지하는 장애물이 있어도 에너지 전달 효율을 높일 수 있다. 또한, 고주파에 의한 악영향으로부터 환자나 주변 사람들을 보호할 수 있으므로, 의료장비를 위한 용도로도 용이하게 사용될 수가 있다. 무엇보다도, 비방사 무선 충전 방식보다 코일을 소형으로 형성할 수 있기 때문에 목적장비를 소형화할 수 있다. The magnetic elastic body may be excited according to the change of the magnetic field in the magnetic field, and if the resonance frequency of the magnetic elastic body is matched, an optimal current may be generated through the coil. Because the magnetic field is used, the wireless charging method according to the present embodiment can perform the wireless charging at a far distance than the inductive charging method, and because the change in the magnetic field is used, the energy transfer efficiency is improved even when there is an obstacle occupied by most of the water such as the human body. It can increase. In addition, since it is possible to protect the patient or people around from the adverse effects of high frequency, it can be easily used for medical equipment. First of all, since the coil can be made smaller than the non-radiative wireless charging method, the target equipment can be miniaturized.

여기서 목적장비라 함은, 충전을 통해 작동 상태를 유지하기 위한 장비로서, 원격 충전이 가능한 모든 장비를 포함할 수 있다. 예를 들어, 인체에 삽입된 의료장비가 될 수 있으며, 비접촉 충전을 위한 휴대폰이나 노트북, 기타 센서 등 그 적용분야는 다양할 수 있다. Here, the target equipment, as the equipment for maintaining the operating state through charging, may include all the equipment capable of remote charging. For example, it may be a medical device inserted into the human body, and applications such as mobile phones, laptops, and other sensors for non-contact charging may vary.

자기탄성체는 목적장비 내에서 진동할 수 있는 구조로 제공된다. 예를 들어, 외팔보 형태로 제공될 수 있으며, 이 외에도 양단이 고정되며 중앙부에서 진동할 수 있는 구조로도 제공될 수 있다.The magnetoelastic material is provided in a structure capable of vibrating in the target equipment. For example, it can be provided in the form of cantilever, in addition to the both ends are fixed and may also be provided in a structure capable of vibrating in the center.

본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따르면, 자기장 내에서 무선으로 충전하는 장치는, 베이스, 베이스 상에 가진 가능하게 장착되는 자기탄성체 및 자기탄성체 주변으로 제공되는 코일을 포함하는 충전 모듈, 충전 모듈과 전기적으로 연결된 충전 회로부, 및 충전 모듈부로부터 전달된 전기 에너지를 충전하기 위한 충전지를 포함하며, 자기장 내에서 자기탄성체가 가진되고, 가진된 자기탄성체 및 코일 간의 공진을 이용하여 코일 내에 전류를 발생시킬 수 있다. According to another exemplary embodiment of the present invention, an apparatus for wirelessly charging in a magnetic field includes a charging module, a charging module and a charging module including a base, a possibly mounted magnetic elastic body having a base on the base, and a coil provided around the magnetic elastic body. And a rechargeable battery for charging electrical energy transferred from the charging module unit, wherein the magnetic elastic body is excited in the magnetic field and generates current in the coil by using resonance between the excited magnetic elastic body and the coil. Can be.

본 발명의 무선 충전 방법 및 장치는 고주파를 이용한 전자기장을 형성하지 않아 인체는 물론 주변 다른 기기와 발생할 수 있는 상호 부작용을 예방할 수 있다. The wireless charging method and apparatus of the present invention do not form an electromagnetic field using high frequency to prevent mutual side effects that may occur with the human body as well as other peripheral devices.

본 발명의 무선 충전 방법 및 장치는 상대적으로 원거리에서 적용이 가능하기 때문에, 어느 정도 근접 거리에서 높은 효율로 사용될 수가 있으며, 특히 헬름홀츠 코일을 사용하는 경우 코일 사이에서의 자기장이 거의 균일하게 유지되기 때문에 무선 충전을 용이하게 수행할 수 있다.Since the wireless charging method and apparatus of the present invention can be applied at a relatively long distance, the wireless charging method and apparatus can be used with high efficiency at a certain proximity. Wireless charging can be easily performed.

본 발명의 무선 충전 방법 및 장치는 비방사 충전 방식과 같이 대형 사이즈의 코일을 필요로 하지 않기 때문에, 목적장비를 소형으로 제작이 가능하며 충전지가 장착된 목적장비의 크기를 작게 형성할 수 있다. 특히, 소형 기기나 인체 등에 삽입되는 장치에는 이렇게 작게 형성할 수 있는 장비를 이용함으로써 무선 충전의 효율을 높일 수 있다. Since the wireless charging method and apparatus of the present invention do not require a coil of a large size as in the non-radiative charging method, the target equipment can be manufactured in a small size, and the size of the target equipment equipped with a rechargeable battery can be formed small. In particular, by using a device that can be formed so small in a small device or a device inserted into the human body, the efficiency of wireless charging can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 장치의 도면이다.
도 2는 도 1의 충전 장치를 이용한 일반적인 목적장치의 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 장치의 도면이다.
도 4는 도 3의 충전 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3의 충전 장치를 포함하는 목적 장비의 사용례를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view of a charging device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram of a general purpose device using the charging device of FIG. 1.
3 is a view of a charging device according to another embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the internal structure of the charging device of FIG.
5 is a view for explaining an example of use of the target equipment including the charging device of FIG.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments. For reference, the same numbers in this description refer to substantially the same elements and can be described with reference to the contents described in the other drawings under these rules, and the contents which are judged to be obvious to the person skilled in the art or repeated can be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 장치의 도면이며, 도 2는 도 1의 충전 장치를 이용한 일반적인 목적장치의 도면이다.1 is a view of a charging device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view of a general purpose device using the charging device of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 목적 장비는 충전모듈(100), 충전회로(210), 충전지(220) 및 기능부(10)를 포함할 수 있다. 목적 장비에서 기능부(10)는 목적 장비의 기본적인 기능을 수행하기 위한 모듈로서, 목적 장비가 센서인 경우 센싱 모듈이 될 수 있으며, 액츄에이터인 경우 엑츄에이팅 모듈이 될 수가 있다. 또한, 목적 장비가 휴대폰인 경우, 기능부는 휴대폰에서 전원공급부를 제외한 휴대폰의 기능을 수행하기 위한 장치가 될 수 있다. 1 and 2, the object equipment may include a charging module 100, a charging circuit 210, a rechargeable battery 220, and a functional unit 10. In the target equipment, the functional unit 10 is a module for performing basic functions of the target equipment. When the target equipment is a sensor, the sensing module may be used. In the case of an actuator, the actuator module may be an actuator module. In addition, when the target equipment is a mobile phone, the functional unit may be a device for performing the function of the mobile phone except the power supply unit in the mobile phone.

충전장치(200)는 충전모듈(100), 충전회로(210) 및 충전지(220)를 포함하며, 충전모듈(100)은 베이스(110), 자기탄성체(120) 및 코일(130)을 포함한다. 구체적으로, 자기장 내에서 베이스(110) 상의 자기탄성체(120)는 가진 운동을 하며, 자기탄성체(120)의 가진 운동에 의해 코일(130) 내에서 전류가 발생할 수 있다. The charging device 200 includes a charging module 100, a charging circuit 210, and a rechargeable battery 220, and the charging module 100 includes a base 110, a magnetic elastic body 120, and a coil 130. . Specifically, the magnetic elastic body 120 on the base 110 in the magnetic field and the excitation movement, the current may be generated in the coil 130 by the excitation movement of the magnetic elastic body 120.

이렇게 충전모듈(100)에 의해서 생성된 전류는 교류로서 충전회로(210) 등을 통해 정류 또는 직류변화될 수 있으며, 여기서 생성된 전기에너지는 충전지(220)에 저장될 수 있다. 목적 장비에서 충전회로(210)를 통해 직접 기능부(10)로 전력이 공급될 수도 있다.The current generated by the charging module 100 may be rectified or DC changed through the charging circuit 210 as an alternating current, and the generated electrical energy may be stored in the rechargeable battery 220. Power may be directly supplied to the functional unit 10 through the charging circuit 210 in the target equipment.

기능부(10)는 충전장치(200)에서 발생하는 현상이나 조건들을 센싱할 수 있으며, 충전장치(200) 내의 충전진행상황이나 변화를 감지하여 외부의 장치로 이를 리포팅할 수 있다. 무선 송수신 모듈(20)를 이용한 상호 리포팅을 통해서 외부의 자기장 발생장치에 세팅이 변경될 수 있으며, 이러한 세팅 변경을 통해서 자기탄성체(120) 및 코일(130)이 상호 최적의 상태에서 공진하도록 파라미터를 미세하게 제어할 수가 있다.The functional unit 10 may sense a phenomenon or conditions occurring in the charging device 200, and detect a charging progress state or change in the charging device 200 and report it to an external device. The setting may be changed in an external magnetic field generating device through mutual reporting using the wireless transmission / reception module 20. The parameter may be adjusted so that the magnetic elastic body 120 and the coil 130 resonate in an optimal state through the setting change. Fine control is possible.

자기탄성체(120)는 자화가 용이한 재료를 포함할 수 있으며, 이를 위해 니켈, 철과 코발트 합금, 철과 알루미늄 합금, 아연 페라이트 등의 재료가 사용될 수가 있다. 자기탄성체(120)는 자기장(F) 내에서 자기장의 변화에 따라 가진될 수 있으며, 이때 자기탄성체의 공진 주파수에 일치되면 코일을 통해서 최적의 전류가 발생할 수 있다. 목적 장비 내에서의 가진 운동을 위해, 자기 탄성체(120)는 베이스(110)에 외팔보 형태로 고정될 수 있으며, 다르게는 외팔보 형태가 아닌 다른 형태라도 진동 운동이 가능한 상태로 베이스(110)에 고정 또는 결합될 수 있다.The magnetic elastic body 120 may include a material that is easy to magnetize, and for this purpose, materials such as nickel, iron and cobalt alloys, iron and aluminum alloys, and zinc ferrite may be used. The magnetic elastic body 120 may be excited according to the change of the magnetic field in the magnetic field F. At this time, the optimum current may be generated through the coil if it matches the resonance frequency of the magnetic elastic body. For the excitation movement in the target equipment, the magnetic elastic body 120 may be fixed to the base 110 in the form of a cantilever, otherwise fixed to the base 110 in a state capable of vibrating movement other than the cantilever form Or may be combined.

본 실시예에 따른 무선 충전 방법은 자기장을 이용하기 때문에 유도 방식의 충전보다 원거리에서 무선 충전을 수행할 수 있으며, 자기장의 변화를 이용하기 때문에 인체와 같이 물이 대부분 차지하는 장애물이 있어도 에너지 전달 효율을 높일 수 있다. 또한, 고주파에 의한 악영향으로부터 환자나 주변 사람들을 보호할 수 있으므로, 의료장비를 위한 용도로도 용이하게 사용될 수가 있다. 또한, 비방사(Non radiative) 무선 충전 방식보다 코일을 소형으로 형성할 수 있기 때문에 목적장비를 소형화할 수 있다. Since the wireless charging method according to the present embodiment uses a magnetic field, wireless charging can be performed at a longer distance than inductive charging, and since the change in the magnetic field is used, energy transmission efficiency is improved even when there are obstacles occupied by most of the water such as the human body. It can increase. In addition, since it is possible to protect the patient or people around from the adverse effects of high frequency, it can be easily used for medical equipment. In addition, since the coil can be made smaller than the non radiative wireless charging method, the target equipment can be miniaturized.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 장치의 도면이며, 도 4는 도 3의 충전 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 3의 충전 장치를 포함하는 목적 장비의 사용례를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view showing a charging device according to another embodiment of the present invention, Figure 4 is a view for explaining the internal structure of the charging device of Figure 3, Figure 5 is a use case of the target equipment including the charging device of FIG. A diagram for explaining.

도 3 및 도 4를 참조하면, 충전모듈(300)은 베이스(310), 금속 기판(315), 자기탄성체(320), 코일 허브(335) 및 코일(330)을 포함한다. 구체적으로, 자기장 내에서 베이스(310)의 일측에 구리로 이루어진 금속 기판(315)이 외팔보 형태로 제공되며, 금속 기판(315)의 표면으로 박막의 자기탄성체(320)가 본딩된다. 자기탄성체(320)는 외팔보 형태의 금속 기판(315) 상에서 가진 운동을 할 수 있으며, 도시된 바와 같이 자기탄성체(320) 다른 물리적 구조와 일체를 이루며 가진 운동을 할 수가 있다. 3 and 4, the charging module 300 includes a base 310, a metal substrate 315, a magnetic elastic body 320, a coil hub 335, and a coil 330. In detail, a metal substrate 315 made of copper is provided in a cantilever shape on one side of the base 310 in the magnetic field, and a thin magnetic elastic body 320 is bonded to the surface of the metal substrate 315. The magnetic elastic body 320 may have a movement on the metal substrate 315 having a cantilever shape, and as shown, the magnetic elastic body 320 may have a movement that is integral with other physical structures.

금속 기판(315) 및 자기탄성체(320)의 주변으로 절연 물질로 형성된 코일 허브(335)가 제공되며, 코일 허브(335)의 주변으로 코일(330)이 권취된다. 코일 허브(335) 내에 위치한 상태에서 자기장 변화에 의한 자기탄성체(320)의 진동 운동이 발생할 수 있다. 또한, 이러한 자기탄성체(320)의 상대적인 운동에 의해서 코일(330)에는 전류가 발생할 수 있다.A coil hub 335 formed of an insulating material is provided around the metal substrate 315 and the magnetic elastic body 320, and the coil 330 is wound around the coil hub 335. In a state in which the coil hub 335 is located, vibration movement of the magnetic elastic body 320 may occur due to a magnetic field change. In addition, a current may be generated in the coil 330 by the relative movement of the magnetic elastic body 320.

이렇게 충전모듈(300)에 의해서 생성된 전류는 교류로서 충전회로 등을 통해 정류 또는 직류변화될 수 있으며, 여기서 생성된 전기에너지는 충전지에 저장될 수 있다.The current generated by the charging module 300 may be rectified or DC changed through a charging circuit as an alternating current, and the generated electrical energy may be stored in the rechargeable battery.

자기탄성체(320)는 비정질 합금 리본(amorphous alloy ribbon)으로서 메트글라스(metglas)가 사용될 수 있으며, 구리 기판(315) 본딩되어 기판과 함께 가진 운동을 할 수가 있다. The magnetic elastic body 320 may be used as an amorphous alloy ribbon (metglas), and the copper substrate 315 may be bonded to the movement with the substrate.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 충전모듈(300)을 포함하는 목적 장비는 헬름홀츠 코일(30) 사이에 위치할 수가 있다. 헬름홀츠 코일(30)은 2개의 동일한 원형 자기 코일로서, 목적 장비를 포함할 수 있는 영역의 양측에 대칭적으로 제공될 수 있다. 헬름홀츠 코일(30)은 코일의 반경과 동일한 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다. 두 코일(30)의 중심 사이 및 그 주변은 거의 균일한 자기장 분포를 형성할 수 있으며, 헬름홀츠 코일(30)에 의해서 목적 장비는 약간의 틀어짐이나 위치 변위가 있어도 양호한 정도의 충전을 수행할 수가 있다. As shown in FIG. 5, the target equipment including the charging module 300 according to the present embodiment may be located between the Helmholtz coils 30. Helmholtz coils 30 are two identical circular magnetic coils, which may be provided symmetrically on both sides of an area that may contain the desired equipment. The Helmholtz coil 30 may be arranged to be spaced apart by the same distance as the radius of the coil. Between and around the center of the two coils 30 can form a nearly uniform magnetic field distribution, the Helmholtz coil 30, the target equipment can perform a good degree of charging even if there is a slight distortion or position displacement .

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and variations of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

100:충전 모듈 110:베이스
120:자기 탄성체 130:코일
200:충전 장치 210:충전회로
220:충전지
100: Charge module 110: Base
120: magnetic elastic body 130: coil
200: charging device 210: charging circuit
220: rechargeable battery

Claims (10)

목적장비 내의 충전지를 무선으로 충전하는 방법에 있어서,
마주하는 2개의 헬름홀츠 코일에 의해서 형성되는 자기장 내에 자기탄성체 및 상기 자기탄성체 주변으로 상기 충전지와 연결된 코일을 배치하는 단계;
상기 헬름홀츠 코일에 의해서 형성되는 자기장을 이용하여 상기 자기탄성체를 가진하는 단계:
상기 자기탄성체의 가진을 이용하여 상기 코일 내에 전류를 발생시키는 단계; 및
상기 발생된 전류를 이용하여 상기 충전지를 충전하는 단계;를 포함하며,
고주파를 이용한 전자기장을 형성하지 않고 상기 헬름홀츠 코일 사이에서 형성되는 자기장으로 상기 자기탄성체를 가진하고, 가진된 상기 자기탄성체 및 상기 코일 간의 공진을 이용하여 상기 코일 내에 전류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
In the method for wirelessly charging the rechargeable battery in the target equipment,
Disposing a magnetic elastic body and a coil connected to the rechargeable battery around the magnetic elastic body in a magnetic field formed by two opposite Helmholtz coils;
Exciting the magnetic elastic body by using a magnetic field formed by the Helmholtz coil:
Generating a current in the coil using the excitation of the magnetic elastomer; And
Charging the rechargeable battery using the generated current;
Wireless charging characterized in that the magnetic field is formed between the Helmholtz coils without forming an electromagnetic field using high frequency, and generates a current in the coil by using the resonance between the excited magnetic elastic body and the coil. Way.
제1항에 있어서,
상기 자기탄성체는 상기 목적장비 내에서 일부가 고정되어 가진이 가능한 상태로 제공되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
The method of claim 1,
The magnetic elastic body is a wireless charging method characterized in that it is provided in a state capable of having a portion fixed in the target equipment.
제2항에 있어서,
상기 자기 탄성체는 상기 목적장비 내에서 외팔보 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
The method of claim 2,
The magnetic elastic body is a wireless charging method, characterized in that provided in the cantilever form in the target equipment.
제2항에 있어서,
상기 자기탄성체는 상기 목적장비에 가진 가능한 형태로 고정된 금속 기판 상에 적층되는 것을 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
The method of claim 2,
And the magnetoelastic material is laminated on a metal substrate fixed in a form possible with the target equipment.
제1항에 있어서,
상기 자기탄성체는 니켈, 철과 코발트 합금, 철과 알루미늄 합금, 아연 페라이트 중 적어도 하나를 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
The method of claim 1,
The magnetic elastic body is a wireless charging method, characterized in that provided using at least one of nickel, iron and cobalt alloys, iron and aluminum alloys, zinc ferrite.
삭제delete 마주하는 2개의 헬름홀츠 코일에 의해서 형성되는 자기장 내에서 무선으로 충전하는 장치에 있어서,
베이스, 상기 베이스 상에 가진 가능하게 장착되는 자기탄성체 및 상기 자기탄성체 주변으로 제공되는 코일을 포함하는 충전 모듈;
상기 충전 모듈과 전기적으로 연결된 충전 회로부; 및
상기 충전 모듈부로부터 전달된 전기 에너지를 충전하기 위한 충전지;를 포함하며,
고주파를 이용한 전자기장을 형성하지 않고 상기 헬름홀츠 코일 사이에서 형성되는 자기장 내에서 상기 자기탄성체가 가진되고, 가진된 상기 자기탄성체 및 상기 코일 간의 공진을 이용하여 상기 코일 내에 전류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
In a device for wireless charging in a magnetic field formed by two opposite Helmholtz coils,
A charging module comprising a base, a magnetoelastic body mounted on the base, and a coil provided around the magnetoelastic body;
A charging circuit unit electrically connected to the charging module; And
It includes; a rechargeable battery for charging the electrical energy transferred from the charging module unit,
The magnetic elastic body is excited in a magnetic field formed between the Helmholtz coils without forming an electromagnetic field using high frequency, and generates a current in the coil by using the resonance between the excited magnetic elastic body and the coil. Charging device.
제7항에 있어서,
상기 자기탄성체는 상기 베이스에 외팔보 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
The method of claim 7, wherein
The magnetic elastic body is a wireless charging device, characterized in that provided in the base cantilevered form.
제7항에 있어서,
상기 자기탄성체는 상기 베이스에 가진 가능한 형태로 고정된 금속 기판 상에 적층되는 것을 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
The method of claim 7, wherein
And the magnetoelastic material is laminated on a metal substrate fixed in a possible form with the base.
제7항에 있어서,
상기 자기탄성체는 니켈, 철과 코발트 합금, 철과 알루미늄 합금, 아연 페라이트 중 적어도 하나를 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
The method of claim 7, wherein
The magnetic elastic body is provided using at least one of nickel, iron and cobalt alloys, iron and aluminum alloys, zinc ferrite.
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