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WO2012008693A2 - 무선 전력 통신용 코어 어셈블리와 그를 구비하는 무선 전력 통신용 전력 공급 장치, 그리고 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법 - Google Patents

무선 전력 통신용 코어 어셈블리와 그를 구비하는 무선 전력 통신용 전력 공급 장치, 그리고 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법 Download PDF

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WO2012008693A2
WO2012008693A2 PCT/KR2011/004561 KR2011004561W WO2012008693A2 WO 2012008693 A2 WO2012008693 A2 WO 2012008693A2 KR 2011004561 W KR2011004561 W KR 2011004561W WO 2012008693 A2 WO2012008693 A2 WO 2012008693A2
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WO
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coil
core
wireless power
coils
power communication
Prior art date
Application number
PCT/KR2011/004561
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English (en)
French (fr)
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WO2012008693A3 (ko
Inventor
국윤상
정춘길
Original Assignee
주식회사 한림포스텍
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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Priority to US13/808,223 priority patent/US9564263B2/en
Priority to CN201180025092.3A priority patent/CN102906828B/zh
Priority to EP11806978.0A priority patent/EP2595160B1/en
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Definitions

  • the present invention relates to a core assembly for wireless power communication used in a wireless power communication system, a power supply apparatus for wireless power communication having the same, and a method for manufacturing a core assembly for wireless power communication.
  • portable electronic devices such as mobile communication terminals, PDAs (Personal Digital Assistants), and the like are equipped with rechargeable secondary batteries as batteries.
  • PDAs Personal Digital Assistants
  • a separate charging device for providing electrical energy to the battery of the portable electronic device using a domestic commercial power source is required.
  • a separate contact terminal is configured on the outside of the charging device and the battery, thereby electrically connecting the charging device and the battery by connecting the two contact terminals to each other.
  • the contact terminal protrudes to the outside in this way, the aesthetic appearance is not good, and the contact terminal is contaminated with external foreign matters so that the contact state is easily poor.
  • the charging energy may be easily lost.
  • a non-contact (wireless) charging system is proposed in which the battery is charged in such a manner that the contact terminals of the charging device and the battery do not contact each other.
  • An object of the present invention is to arrange a coil so as to effectively reduce a dark area that may impede wireless power transmission with a power receiver, and to stably maintain the arrangement of the coil. It provides a core assembly, a power supply for wireless power communication having the same, and a method for manufacturing a core assembly for wireless power communication.
  • the core assembly for wireless power communication is a plate-shaped core, which is provided with a recess on a main surface and formed of a magnetic body, and is accommodated in the recess, each part And a plurality of wound coils, each of which is disposed to overlap each other, and a circuit board connected to both ends of each of the coils to control the application of power to the coils.
  • the recess may include a first recess formed to a first depth, and a second recess formed to communicate with the first recess and having a second depth smaller than the first depth.
  • the concave portion is formed to have a closed curved outline, and the first concave portion and the second concave portion are recessed in such a manner that portions of two small closed curves inscribed with the closed curve of the concave portion are overlapped with each other. Can be formed.
  • a portion where the portions of the small closed curves overlap each other may be recessed to the first depth.
  • the closed curve may be elliptical.
  • the recesses may include bottoms and sidewalls, and the recesses may be recessed in sizes such that outer peripheries formed by the plurality of overlapping coils are in contact with the sidewalls.
  • each of the coils may be wound in an elliptical shape.
  • the plurality of coils may be wound to have the same size with each other.
  • the coil may include at least one support protruding from the core, and the support may be formed to be inserted into a hollow portion of the coil.
  • At least one section of the cross section of the support may be formed in a curved shape so as to contact a portion of the inner circumferential surface of the hollow part of the coil.
  • the core has a plurality of first through holes formed to penetrate both ends of each of the coils
  • the circuit board includes a plurality of second through holes formed corresponding to the first through holes. It can be provided.
  • the plurality of first through holes may include at least one pair of through holes symmetric with respect to the center of the core.
  • connection parts may be included on the opposite side of the surface of the circuit board facing the core so that both ends of each of the coils are connected to correspond to the number of both ends.
  • the groove may further include a groove formed on a bottom surface of the concave portion along a winding direction of the coil to accommodate a portion in contact with the bottom surface of the coil.
  • the power supply apparatus for wireless power communication includes a core assembly for wireless power communication, in which a charging power supply circuit is described above, and a housing formed to surround the core assembly.
  • a method of manufacturing a core assembly for wireless power communication including adding a binder to a magnetic powder to form a mixture, and inserting the mixture into a mold and pressing the core to form a recess on one surface thereof. Forming the furnace, sintering the molded core, arranging portions of the plurality of coils wound on the concave portions of the sintered core to overlap each other, and forming both ends of each of the coils on a circuit board. Connecting may be included.
  • the powder may include manganese-zinc.
  • the step of sintering the molded core may include maintaining a sintering temperature at 60 °C to 80 °C.
  • the power supply apparatus for wireless power communication including the same, and the method for manufacturing the core assembly for wireless power communication according to the present invention, which are configured as described above, dark that may be an obstacle to wireless power transmission with the power receiver. It is possible to arrange the coil so as to effectively reduce the dark area and to stably maintain the arrangement of the coil.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a wireless power communication system according to the present invention.
  • FIG. 2 is an internal functional block diagram of the wireless power communication system of FIG.
  • FIG. 3 is an assembled perspective view of the core assembly for wireless power communication, according to an embodiment of the present invention, viewed from the front,
  • FIG. 4 is an assembled perspective view of the assembly of FIG. 3 viewed from the back;
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the assembly of FIG. 3;
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a core 120 ′ according to a modification of the core 120 of FIG. 3.
  • FIG. 7 is a partial conceptual view illustrating a state in which the coil 111 is seated on the core 120 ′ of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a core assembly for wireless power communication according to another embodiment of the present invention.
  • a core assembly for wireless power communication a power supply apparatus for wireless power communication including the same, and a method for manufacturing a core assembly for wireless power communication according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
  • the same or similar reference numerals are assigned to the same or similar configurations in different embodiments, and the description thereof is replaced with the first description.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a wireless power communication system in accordance with the present invention.
  • the wireless power communication system includes a power supply device 100 and a power receiving device 200 that is powered from the power supply device 100 contactlessly to charge a battery. .
  • the power supply device 100 receives electric energy from an external power source and generates charging power to be supplied to the power receiver 200.
  • the power supply device 100 may be formed in a pad shape so that the power receiving device 200 can be easily seated.
  • a commercial AC power source 60 Hz, 220 V / 100 V
  • a DC power source may be employed as an external power source supplied to the power supply device 100.
  • the power receiver 200 includes a battery pack in which a battery is built or a portable electronic device in which a battery is built.
  • the power receiver 200 may be a part of a portable electronic device connected to the battery, or may be a member connected to the battery separately from the portable electronic device. Examples of portable electronic devices include cellular phones, PDAs, and MP3 players.
  • the battery may include a lithium ion battery, a lithium polymer battery, or the like as a rechargeable battery cell.
  • the power supply device 100 and the power receiver 200 may include a primary coil 110 and a secondary coil 210 corresponding to each other.
  • the primary and secondary coils 110 and 210 are magnetically coupled to each other by inductive coupling.
  • the magnetic field generated by the primary coil 110 induces an induced current in the secondary coil 210.
  • the power supply device 100 includes a charging power supply circuit 150 (see FIG. 2) for driving the primary coil 110 to generate a magnetic field.
  • the power receiver 200 includes a charging circuit 250 (see FIG. 2) for charging a battery by using induced electromotive force induced by the secondary coil 210.
  • FIG. 2 is an internal functional block diagram of the wireless power communication system of FIG.
  • the charging power supply circuit 150 embedded in the power supply device 100, the primary coil 110, the rectifier 152, the drive circuit 153, the controller 155, the wireless receiving module 156 may include.
  • the rectifier 152 rectifies the AC voltage from the commercial AC power supply 151 to DC, and then transfers the rectified voltage to the driving circuit 153.
  • the driving circuit 153 generates a high frequency AC voltage pulse of a commercial frequency or more using the DC voltage rectified by the rectifier 152, and applies the same to the primary coil 110 to generate a magnetic field.
  • the driving circuit 153 may include a power driver 154a and a pulse width modulation (PWM) signal generator 154b.
  • the power driver 154a applies a high frequency oscillation circuit for converting a DC voltage of a predetermined level to oscillate a high frequency AC voltage of a commercial frequency or higher, and applying a pulse width modulated high frequency AC voltage pulse to the primary coil 110. It may include a drive circuit for driving the difference coil 110.
  • the PWM signal generator 154b performs pulse width modulation (PWM) on the high frequency AC voltage. As a result, the output signal discharged through the output terminal of the power driver 153 becomes a high frequency AC voltage pulse. This high frequency AC voltage pulse becomes a pulse train, and the pulse width of the pulse train can be adjusted by the controller 155.
  • SMPS switching mode power supply
  • the controller 155 adjusts the pulse width of the pulse-width modulated high frequency AC voltage pulse based on the charging state information of the battery fed back via the wireless transmission and reception modules 156 and 256. For example, when the response signal fed back from the charging circuit 250 is the charging start signal, the controller 155 switches the driving mode of the primary coil 110 from the standby mode to the charging mode. In addition, as a result of analyzing the charging state information fed back from the charging circuit 250, if it is determined that the battery is fully charged, the driving mode of the primary coil 110 is switched from the charging mode to the buffer mode. When there is no response signal fed back from the charging circuit 250, the controller 155 maintains the driving mode of the primary coil 110 in the standby mode.
  • the wireless reception module 156 demodulates the feedback response signal as the coil 110 receives a feedback response signal transmitted from the wireless transmission module 256 of the charging circuit 250 to charge state information of the battery 262.
  • Receiving unit 156 such as a demodulator to restore the.
  • the wireless reception module 156 may include an antenna for receiving a feedback response signal transmitted from the wireless transmission module 256 of the charging circuit 250 separately from the coil 110.
  • the charging power supply circuit 150 may further include an overvoltage filter circuit for protecting the circuit from overvoltage or a constant voltage circuit for maintaining the DC voltage rectified by the rectifier at a predetermined level.
  • the overvoltage filter circuit may be disposed between the commercial AC power supply 151 and the rectifier 152, and the constant voltage circuit may be disposed between the rectifier 152 and the driving circuit 153.
  • the charging circuit 250 that receives power from the charging power supply circuit 150 and charges the battery 262 will be described.
  • the charging circuit 250 is built in the power receiver 200.
  • the charging circuit 250 may include a secondary coil 210, a rectifier 251, a constant voltage / constant current circuit 252, a polling detector 253, a controller 255, and a wireless transmission module 256.
  • the secondary coil 210 is magnetically coupled to the primary coil 110 to generate induced electromotive force.
  • the power signal applied to the primary coil 110 is a pulse width modulation signal
  • the organic electromotive force induced in the secondary coil 210 is also an AC voltage pulse train.
  • the AC voltage pulse induced in the secondary coil 210 according to the driving mode of the primary coil 110 may also follow any one of a standby mode, a charging mode, and a buffer mode.
  • the rectifier 251 is connected to the output terminal of the secondary coil 210 to flatten the AC voltage pulse induced by the secondary coil 210 to a constant level of direct current.
  • the constant voltage / constant current circuit 252 generates a constant voltage and a constant current to charge the battery 262 using a DC voltage of a predetermined level. Specifically, while maintaining the constant current mode at the time of initial charging of the battery 262, when the charging voltage of the battery 262 is saturated, it switches to the constant voltage mode.
  • the polling detector 253 is a device for detecting a falling time, that is, a falling time of the AC voltage pulse induced by the secondary coil 210.
  • the polling detection signal is input to the controller 255.
  • the controller 255 is a kind of microprocessor and receives a monitoring signal such as a polling detection signal, a charging current, a charging voltage, and the like, and controls the constant voltage / constant current circuit 252 and the wireless transmission module 256 based on the monitoring signal. For example, the controller 255 may grasp the falling point of the pulse based on the polling detection signal input from the polling detector 253, and may determine the transmission point of the feedback response signal to be transmitted to the charging power supply circuit 150. Synchronize at the time of descent. The controller 255 monitors the charging current and the charging voltage of the battery 262 and temporarily stores this monitoring value in an internal memory (not shown). The memory, not shown, may store battery 262 specification information (product code, rating, etc.) as well as battery 262 state of charge information such as monitored charge current and charge voltage.
  • a monitoring signal such as a polling detection signal, a charging current, a charging voltage, and the like
  • the controller 255 appropriately selects and switches the constant voltage mode and the constant current mode according to the state of charge of the battery 262.
  • the controller 255 monitors whether an excessive voltage is applied across the constant voltage / constant current circuit 252, and generates an adjustment request signal for charging power when the excessive voltage is applied.
  • the adjustment request signal is fed back to the charging power supply circuit 150 on the power supply device 100 via the wireless transmission module 256.
  • the monitoring operation for the voltage across the constant voltage / constant current circuit 252 is performed by measuring the front end voltage and the back end voltage of the constant voltage / constant current circuit 252 and checking whether the difference exceeds the reference value.
  • the wireless transmission module 256 transmits a feedback response signal (charging start signal, charging state signal, adjustment request signal) to be transmitted to the charging power supply circuit 150 by the coil 210, and a baseband signal such as charging state information. And a transmitter 256 to modulate the to generate a feedback response signal.
  • the wireless reception module 256 may include an antenna for transmitting a feedback response signal to be transmitted to the charging power supply circuit 150 separately from the coil 210.
  • a protective circuit (PCM) 261 is disposed between the constant voltage / constant current circuit 252 and the battery 262 to prevent the application of overvoltage or overcurrent to the battery 262.
  • the protection circuit 261 and the battery 262 may constitute one battery unit 260.
  • FIG. 3 is an assembled perspective view of the core assembly for wireless power communication, according to an embodiment of the present invention, viewed from the front.
  • the power supply device 100 includes a core assembly to be described with reference to the drawings and the like, and a housing (see FIG. 1) surrounding the core assembly to form an exterior.
  • the core assembly may include a plurality of coils 110, a plate-shaped core 120, and a circuit board 130.
  • the coil 110 is formed in a winding type having two free ends.
  • the coil 110 is also provided in plurality. Adjacent coils 110 among the plurality of coils are disposed such that portions overlap each other. In this embodiment, the form in which the two coils 110 are partially overlapped is illustrated.
  • the core 120 may be formed in a plate shape.
  • the core 120 is illustrated as forming a generally cuboid.
  • concave portions 122 and 123 for accommodating the coil 110 are formed in the wide surface of the core 120, that is, the main surface.
  • the core 1220 is formed of a magnetic material, thereby reducing the possibility of the magnetic field caused by the current flowing in the coil 110 accommodated in the direction toward the power receiver 200 (FIG. 1).
  • the circuit board 130 is positioned below the core 120. A portion of the circuit board 130 supports the core 120 from below. Another part of the circuit board 130 includes a circuit for controlling the application of power to the coil 110.
  • the control circuit includes the charging power control circuit 150 (FIG. 2) described above.
  • FIG. 4 is an assembled perspective view of the assembly of FIG. 3 viewed from the back;
  • both ends of each of the coils 110 extend through the core 120 and the circuit board 130. Specifically, both ends of the coil 110 pass through the through hole 137 formed on the bottom surface of the circuit board 130 (opposite side of the surface facing the core 120). Here, the free end is connected to the connecting portion 138 formed to surround the through hole 137 adjacent to the through hole 137.
  • connection part 138 is connected to the conductive pattern 139 extending from one part 130b of the circuit board 130 to the other part 130a.
  • the charging power control circuit 150 (FIG. 2) formed in the other part 130a is connected to the coil 110 to control the coil 110.
  • two adjacent through holes 137 are placed in the upper region with respect to the center line of the circuit board 130.
  • the other pair of adjacent through holes 137 lies in the lower region with respect to the center line above.
  • the conductive patterns 139 may be formed in different regions.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the assembly of FIG. 3.
  • the coil 110 may be composed of a pair of coils, that is, the first coil 111 and the second coil 112. Hollow portions 111 ′ and 112 ′ may be formed in the first coil 111 and the second coil 112, respectively. The areas of the hollow parts 111 ′ and 112 ′ may be adjusted by the degree of winding of the coils 111 and 112.
  • the first coil 111 and the second coil 112 may be wound to have substantially the same size.
  • the first coil 111 and the second coil 112 are respectively wound to form one plane. Planes formed by the first coil 111 and the second coil 112 may be disposed in parallel to each other (see FIG. 3).
  • the first coil 111 and the second coil 112 may be formed in an elliptical shape. This is to maximize the area where the first coil 111 and the second coil 112 overlap, but also to maximize the length of the longitudinal direction occupied by the overlapping first coil 111 and the second coil 112.
  • the core 120 has a generally rectangular parallelepiped shape.
  • the main surface 121 of the core 120 is formed with recesses 122 and 123 for receiving the coil 110.
  • the recesses 122 and 123 may include a first recess 122 recessed to a first depth and a second recess 123 recessed to a second depth.
  • the first coil 111 is accommodated in the first recess 122 and the second coil 112 is received in the second recess 123.
  • the first depth is preferably larger than the second depth.
  • the recesses 122 and 123 are recessed and formed to have a closed curve, specifically, an elliptical outline. If all of the recesses 122 and 123 form a large elliptical contour, the first recess 122 and the second recess 123 may form an outline such that some small ellipses inscribed in the large ellipse are partially overlapped.
  • the small ellipses are recessed to the first depth and the second depth, respectively, described above.
  • the portion where the small ellipses overlap is recessed to a first depth, and may be defined as the first recess 122.
  • the sizes of the recesses 122 and 123 may be such that the outer circumference of the assembly in which the first coil 111 and the second coil 112 partially overlapped with each other is formed to be somewhat tightly received. As a result, the first coil 111 and the second coil 112 may be maintained at a predetermined position in the power supply device 100 only by being accommodated in the recesses 122 and 123.
  • the recesses 122 and 123 have sidewalls 125 and a bottom 126 in shape thereof.
  • the side wall 125 has a height corresponding to the depth in which the recesses 122 and 123 are recessed.
  • the side wall 125 may have a size corresponding to the thickness of the coil 110 to block or mitigate leakage of the magnetic field generated in the coil 110 in the direction toward the side wall 125.
  • the side wall 125 may be in contact with the outer circumference of the coil 110 that is tightly received so that the coil 110 may be seated at a predetermined position.
  • Supports 127 and 128 may protrude from the bottom 126 of the recesses 122 and 123.
  • the supports 127 and 128 are respectively formed at positions that can be inserted into the hollow portions 111 ′ of the first coil 111 or inserted into the hollow portions 112 ′ of the second coil 112. Thereby, the supports 127 and 128 are not separated from the set position of the first coil 111 or the second coil 112, so that the arrangement relationship therebetween can be maintained as set.
  • the shapes of the supports 127 and 128 may correspond to the shapes of the inner circumferential surfaces of the hollow parts 111 ′ and 112 ′ of the coil 110.
  • the outer circumference of the supports 127 and 128 has a curved section, corresponding to the inner circumferential surfaces of the curved hollow portions 111 'and 112'.
  • Opposite sides of the curved sections of the supports 127 and 128 may be treated as straight sections to secure space for avoiding interference with the outer circumference of the coil 110.
  • the supports 127 and 128 can be projections extending with a semi-circular cross section as a whole.
  • First through holes 129 through which both ends of the coils 111 and 112 penetrate may be formed in the bottom 126 of the recesses 122 and 123.
  • the second through hole 137 may be formed in the circuit board 130 to correspond to the first through hole 129.
  • both ends of the coils 111 and 112 are intentionally exaggerated in order to show the penetrating through the through holes 129 and 137.
  • the through holes 129 are formed of four pairs, one pair corresponding to both ends of the first coil 111 and one pair corresponding to both ends of the second coil 112. Each pair of through holes 129 shows a similar arrangement to each other. Specifically, with respect to the center of the core 120, any one of each of the other pair of through holes 129 may be symmetrical with each other, and other ones of each of the other pair of through holes 129 may also be symmetrical with each other. . As such, the through holes 129 may be symmetrical to each other, and may be related to the first coil 111 and the second coil 112 being formed to have a similar shape to each other. In this case, it is possible to eliminate the inconvenience that the first coil 111 and the second coil 112 are deliberately divided and assembled at the time of assembly.
  • FIG. 6 is 3 is a perspective view illustrating a core 120 ′ according to a modification of the core 120 of FIG. 3, and FIG. 7 is a partial conceptual view illustrating a state in which the coil 111 is seated on the core 120 ′ of FIG. 6.
  • grooves 120a may be formed in the recesses 122 and 123 along the winding direction of the coils 111 and 112 (see FIG. 3) in the core 120 ′.
  • the grooves 120a may not necessarily be formed in all the recesses 122 and 123.
  • coils 111 and 112 may be seated in the groove 120a.
  • the groove 120a along with the supports 127 and 128 (FIG. 5), can help maintain the coils 111 and 112 in position.
  • FIG. 8 is Flow chart showing a method for manufacturing a core assembly for wireless power communication according to another embodiment of the present invention.
  • the above-described method for manufacturing a core assembly for wireless power communication may require fabrication of cores 120 and 120 '.
  • the powder includes a material capable of making the cores 120 and 120 'magnetic.
  • the powder may comprise a manganese-zinc component.
  • the mixture should be shaped to have the form of cores 120, 120 '(S2).
  • the mixture may be put into a mold and pressed to form a core (120, 120 ').
  • the cores 120, 120 ' will be shaped to have recesses 122, 123, supports 127, 128, and through holes 129.
  • the manganese-zinc powder may be kept at a low temperature, for example, 60 ° C. to 80 ° C.
  • Coils 110 are disposed in the recesses 122 and 123 of the sintered cores 120 and 120 '(S4).
  • Both ends of the coil 110 are connected to the connection portions 138 of the bottom surface of the circuit board 130 through the through holes 129 of the cores 120 and 120 'and the through holes 137 of the circuit board 130 ( S5).
  • the core assembly for wireless power communication, the power supply apparatus for wireless power communication, and the method for manufacturing the core assembly for wireless power communication including the same are not limited to the configuration and operation of the embodiments described above.
  • the above embodiments may be configured such that various modifications may be made by selectively combining all or part of the embodiments.

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Abstract

본 발명은, 주면에 오목부가 구비되고, 자성체로 형성되는, 판상형의 코어와, 상기 오목부에 수용되며, 각각의 일 부분들이 서로 중첩되도록 배치되는, 복수의 권선형 코일과, 상기 코일 각각의 양단과 접속되어, 상기 코일에 대한 전원의 인가를 제어하는, 회로기판을 포함하는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리와 그를 구비하는 무선 전력 통신용 전력 공급 장치, 그리고 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법을 제공한다.

Description

무선 전력 통신용 코어 어셈블리와 그를 구비하는 무선 전력 통신용 전력 공급 장치, 그리고 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법
본 발명은 무선 전력 통신 시스템에 사용되는 무선 전력 통신용 코어 어셈블리와 그를 구비하는 무선 전력 통신용 전력 공급 장치, 그리고 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신단말기, PDA(Personal Digital Assistants) 등과 같은 휴대용 전자기기에는 재충전 가능한 2차 전지(Secondary Battery)가 배터리로서 장착된다. 배터리를 충전하기 위해서는, 가정용 상용 전원을 이용하여 휴대용 전자기기의 배터리에 전기 에너지를 제공하는 별도의 충전장치가 필요하다.
통상적으로, 충전장치와 배터리에는 외부에 각각 별도의 접촉 단자가 구성되어 있어서, 두 접촉 단자를 서로 접속시키는 것에 의해 충전장치와 배터리를 전기적으로 연결한다. 그러나, 이와 같이 접촉 단자가 외부에 돌출되면, 미관상 좋지 않고 접촉 단자가 외부의 이물질에 오염되어 접촉 상태가 쉽게 불량해지기도 한다. 또한, 사용자의 부주의로 배터리에 단락이 발생하거나 습기에 노출되면, 충전에너지가 쉽게 소실될 수 있다.
이러한 접촉식 충전방식의 대안으로서, 충전장치와 배터리 각각의 접촉 단자들이 서로 접촉되지 않는 방식으로 배터리가 충전되는 비접촉식(무선) 충전 시스템이 제안되고 있다.
본 발명의 목적은, 전력 수신 장치와의 무선 전력 전송에 장애가 될 수 있는 다크 영역(Dark area)을 효과적으로 줄일 수 있도록 코일을 배치하고, 상기 코일의 배치를 안정적으로 유지할 수 있게 하는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리와 그를 구비하는 무선 전력 통신용 전력 공급 장치, 그리고 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 통신용 코어 어셈블리는, 주면에 오목부가 구비되고, 자성체로 형성되는, 판상형의 코어와, 상기 오목부에 수용되며, 각각의 일 부분들이 서로 중첩되도록 배치되는, 복수의 권선형 코일과, 상기 코일 각각의 양단과 접속되어, 상기 코일에 대한 전원의 인가를 제어하는, 회로기판을 포함한다.
여기서, 상기 오목부는, 제1 깊이로 형성되는 제1 오목부와, 상기 제1 오목부에 연통되도록 형성되며, 상기 제1 깊이보다 작은 제2 깊이를 가지는, 제2 오목부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 오목부는 폐곡선형의 윤곽을 가지도록 형성되고, 상기 제1 오목부 및 상기 제2 오목부는, 상기 오목부의 폐곡선에 내접하는 2 개의 작은 폐곡선들의 일 부분들이 서로 중첩된 형태로 리세스되어 형성될 수 있다.
여기서, 상기 작은 폐곡선들의 일 부분들이 서로 중첩된 부분은 상기 제1 깊이로 리세스될 수 있다.
여기서, 상기 폐곡선은 타원형일 수 있다.
여기서, 상기 오목부는 바닥과 측벽을 포함하고, 상기 오목부는, 상기 복수의 중첩된 코일이 전체적으로 형성하는 외주가 상기 측벽과 접촉되게 하는 사이즈로 각각 리세스될 수 있다.
여기서, 상기 코일은 각각, 타원형으로 권선될 수 있다.
여기서, 상기 복수의 코일은 서로 동일한 사이즈를 가지도록 권선될 수 있다.
여기서, 상기 코일은, 상기 코어에서 돌출되는 적어도 하나의 서포트를 포함하고, 상기 서포트는 상기 코일의 중공부에 삽입되도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 서포트의 단면의 적어도 일 구간은, 상기 코일의 중공부의 내주면 중 일 부분과 접하도록, 곡선형으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 코어는, 상기 코일 각각의 양단이 관통되도록 형성되는, 복수의 제1 관통홀을 구비하고, 상기 회로기판은, 상기 제1 관통홀에 대응하여 형성되는, 복수의 제2 관통홀을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 제1 관통홀은, 상기 코어의 중심을 기준으로 대칭되는 적어도 한 쌍의 관통홀을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 코일 각각의 양단이 접속되도록, 상기 회로기판의 상기 코어를 마주하는 면의 반대면에 상기 양단의 개수에 대응하여 형성되는, 복수의 접속부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 오목부의 저면에 상기 코일의 권선 방향을 따라 형성되어, 상기 코일의 상기 저면과 접촉하는 부분이 수납되는, 그루브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 통신용 전력 공급 장치는, 위에 설명되며 충전전력 공급회로가 형성되는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리와, 상기 코어 어셈블리를 감싸도록 형성되는, 하우징을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법은, 자성체인 파우더에 바인더를 첨가하여 혼합물을 형성하는 단계와, 상기 혼합물을 금형에 넣고 프레싱하여, 일 면에 오목부가 형성되는 코어로 성형하는 단계와, 상기 성형된 코어를 소결하는 단계와, 상기 소결된 코어의 오목부에 권선된 복수의 코일의 일 부분들이 서로 중첩되도록 배치하는 단계와, 상기 코일 각각의 양단부를 회로기판에 접속시키는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 파우더는 망간-아연을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 성형된 코어를 소결하는 단계는, 소결 온도를 60 ℃ 내지 80 ℃로 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 무선 전력 통신용 코어 어셈블리와 그를 구비하는 무선 전력 통신용 전력 공급 장치, 그리고 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법에 의하면, 전력 수신 장치와의 무선 전력 전송에 장애가 될 수 있는 다크 영역(Dark area)을 효과적으로 줄일 수 있도록 코일을 배치하고, 상기 코일의 배치를 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명과 관련된 무선 전력 통신 시스템의 개략적인 사시도이며,
도 2는 도 1의 무선 전력 통신시스템의 내부 기능 블록도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 통신용 코어 어셈블리를 전면에서 바라본 조립 사시도이며,
도 4는 도 3의 어셈블리를 배면에서 바라본 조립 사시도이고,
도 5는 도 3의 어셈블리의 분해 사시도이며,
도 6은 도 3의 코어(120)의 일 변형예에 따른 코어(120')를 보인 사시도이고,
도 7은 도 6의 코어(120')에 코일(111)이 안착된 상태를 보인 부분 개념도이며,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법을 보인 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 전력 통신용 코어 어셈블리와 그를 구비하는 무선 전력 통신용 전력 공급 장치, 그리고 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명과 관련된 무선 전력 통신 시스템의 개략적인 사시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 무선 전력 통신 시스템은, 전력 공급 장치(100)와, 배터리를 충전시키 위해 전력 공급 장치(100)로부터 무접점으로 전력을 공급받는 전력 수신 장치(200)를 포함한다.
전력 공급 장치(100)는 외부 전원으로부터 전기에너지를 공급받아 전력 수신 장치(200)에 공급할 충전 전력을 생성하는 장치이다. 전력 공급 장치(100)는 전력 수신 장치(200)가 쉽게 안착 될 수 있도록 패드 형태로 형성될 수 있다. 전력 공급 장치(100)에 공급되는 외부 전원으로서는 상용 교류 전원(60Hz, 220V/100V), 또는 직류 전원이 채용될 수 있다.
전력 수신 장치(200)는, 배터리가 내장된 배터리팩이나, 배터리를 내장하고 있는 휴대용 전자기기를 포함한다. 또한, 전력 수신 장치(200)는 배터리와 접속되는 휴대용 전자기기의 일 부분이거나, 휴대용 전자기기와 별도로 배터리와 접속되는 부재일 수 있다. 휴대용 전자기기로서는, 셀룰러폰, PDA, MP3 플레이어 등을 들 수 있다. 배터리는 재충전 가능한 전지 셀로서 리튬 이온 전지나 리튬 폴리머 전지 등을 포함할 수 있다.
전력 공급 장치(100)와 전력 수신 장치(200)는 서로 대응되는 1차 코일(110) 및 2차 코일(210)을 구비할 수 있다. 1, 2차 코일(110, 210)은 유도 결합에 의해 자기적으로 상호 커플링 된다. 따라서, 2차 코일(210)이 1차 코일(110) 위에 병렬됨(juxtaposed)에 따라, 1차 코일(110)에 의해 생성되는 자기장이 2차 코일(210) 내에 유도 전류를 유기하게 된다.
전력 공급 장치(100)는 1차 코일(110)을 구동하여 자기장을 생성하기 위한 충전전력 공급회로(150)(도 2 참조)를 내장한다. 전력 수신 장치(200)는 2차 코일(210)에 의해 유기되는 유도 기전력을 이용하여 배터리를 충전시키는 충전 회로(250, 도 2 참조)를 내장한다.
이하에서, 도 2를 참조하여, 충전전력 공급회로(150)와 충전 회로(250)의 상세 구성을 살펴보기로 한다. 도 2는 도 1의 무선 전력 통신시스템의 내부 기능 블록도이다.
본 도면을 참조하면, 전력 공급 장치(100) 내에 내장되는 충전전력 공급회로(150)는, 1차 코일(110), 정류기(152), 구동회로(153), 제어기(155), 무선수신모듈(156)을 포함할 수 있다.
정류기(152)는 상용 교류 전원(151)으로부터의 교류 전압을 직류로 정류한 후, 구동 회로(153)에 전달한다. 구동 회로(153)는 정류기(152)에 의해 정류된 직류 전압을 이용하여 상용 주파수 이상의 고주파 교류 전압 펄스를 생성하고, 이를 1차 코일(110)에 인가하여 자계(Magnetic Field)를 생성한다.
구동 회로(153)는 전력 구동부(154a)와 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조) 신호 발생기(154b)를 포함할 수 있다. 전력 구동부(154a)는, 소정 레벨의 직류 전압을 컨버팅하여 상용 주파수 이상의 고주파 교류 전압을 발진하는 고주파 발진회로와, 펄스폭 변조된 고주파 교류 전압 펄스를 1차 코일(110)에 인가하는 것에 의해 1차 코일(110)을 구동하는 드라이브 회로를 포함할 수 있다. 상기 PWM 신호 발생기(154b)는 상기 고주파 교류 전압을 펄스폭 변조(PWM : pulse width modulation)시킨다. 이에 의해, 전력 구동부(153)의 출력단을 통해 배출되는 출력 신호는 고주파 교류 전압 펄스가 된다. 이 고주파 교류 전압 펄스는 펄스 열(pulse train)이 되고, 이 펄스 열의 펄스폭은 제어기(155)에 의해 조절될 수 있다. 이상의 구동 회로(153)로는, 예를 들어 스위칭 모드 파워 서프라이(SMPS: switching mode power supply)가 채택될 수 있다.
제어기(155)는 무선 송,수신모듈(156, 256)을 경유하여 피드백되는 배터리의 충전상태정보에 근거하여 상기 펄스폭 변조되는 고주파 교류 전압 펄스의 펄스폭을 조절한다. 예를 들어, 제어기(155)는 충전 회로(250)로부터 피드백되는 응답신호가 충전시작신호인 경우, 1차 코일(110)의 구동 모드를 대기 모드에서 충전 모드로 전환한다. 또한, 충전 회로(250)로부터 피드백 되는 충전상태정보를 분석한 결과, 배터리가 만충전인 것으로 판단되면, 1차 코일(110)의 구동 모드를 충전 모드에서 완충 모드로 전환한다. 제어기(155)는 충전 회로(250)로부터 피드백되는 응답 신호가 없는 경우, 1차 코일(110)의 구동 모드를 대기 모드로 유지한다.
무선수신모듈(156)은 코일(110)이 충전 회로(250)의 무선송신모듈(256)로부터 전송되는 피드백 응답 신호를 수신함에 따라, 이 피드백 응답 신호를 복조하여 배터리(262)의 충전상태정보를 복원하는 복조기와 같은 수신부(156)를 포함한다. 무선수신 모듈(156)은 코일(110)과 별도로 충전 회로(250)의 무선송신모듈(256)로부터 전송되는 피드백 응답 신호를 수신하는 안테나를 포함할 수도 있다.
이상의 충전전력 공급회로(150)는 회로를 과전압으로부터 보호하기 위한 과전압 필터회로나 정류기에 의해 정류된 직류 전압을 소정 레벨의 전압으로 유지시키기 위한 정전압 회로를 더 포함할 수 있다. 상기 과전압 필터회로는 상용 교류 전원(151)과 정류기(152) 사이에 배치되고, 상기 정전압 회로는 정류기(152)와 구동 회로(153) 사이에 배치될 수 있다.
다음으로, 충전전력 공급회로(150)로부터 전력을 공급받아 배터리(262)를 충전하는 충전 회로(250)에 대해서 살펴본다. 이 충전 회로(250)는 전력 수신 장치(200)에 내장된다.
충전 회로(250)는, 2차 코일(210), 정류기(251), 정전압/정전류 회로(252), 폴링 검출기(253), 제어기(255), 무선송신모듈(256)을 포함할 수 있다.
2차 코일(210)은 1차 코일(110)에 자기적으로 결합되어 유도 기전력을 발생시킨다. 상술한 바와 같이, 1차 코일(110)에 인가되는 전력 신호가 펄스 폭 변조신호이기 때문에 2차 코일(210)에 유기되는 유기 기전력 역시 교류 전압 펄스열이다. 또한, 1차 코일(110)의 구동 모드에 따라 2차 코일(210)에 유기되는 교류 전압 펄스 역시 대기 모드, 충전 모드 및 완충 모드 중 어느 하나의 형태를 따르게 된다.
정류기(251)는 2차 코일(210)의 출력단에 연결되어 2차 코일(210)에 의해 유도된 교류 전압 펄스를 일정한 레벨의 직류로 평탄화한다. 정전압/정전류 회로(252)는 소정 레벨의 직류 전압을 이용하여 배터리(262)에 충전할 정전압과 정전류를 생성한다. 구체적으로, 배터리(262)의 초기 충전시점에서 정전류 모드를 유지하다가 배터리(262)의 충전전압이 포화상태가 되면, 정전압 모드로 전환한다.
폴링 검출기(253)는 2차 코일(210)에 의해 유도된 교류 전압 펄스의 하강 시점, 다시 말해서 폴링 시점(falling time)을 검출하는 장치이다. 폴링 검출 신호는 제어기(255)로 입력된다.
제어기(255)는 일종의 마이크로 프로세서로서 폴링 검출 신호, 충전 전류, 충전 전압 등과 같은 모니터링 신호를 입력받고, 이 모니터링 신호에 근거하여 정전압/정전류 회로(252)와 무선송신모듈(256)을 제어한다. 예를 들어, 제어기(255)는, 폴링 검출기(253)로부터 입력되는 폴링 검출 신호에 근거하여 펄스의 하강 시점을 파악하고, 충전전력 공급회로(150)에 전송할 피드백 응답 신호의 전송 시점을 펄스의 하강 시점에 동기화시킨다. 제어기(255)는 배터리(262)의 충전 전류와 충전 전압을 모니터링하고, 이 모니터링 값을 내부 메모리(미도시)에 임시 저장한다. 미도시된 상기 메모리는 모니터링된 충전 전류와 충전 전압과 같은 배터리(262) 충전상태 정보뿐만 아니라 배터리(262) 사양정보(제품 코드, 정격 등)도 함께 저장할 수 있다.
또한, 제어기(255)는 배터리(262)의 충전 상태에 따라 정전압 모드와 정전류 모드를 적절히 선택, 전환한다. 제어기(255)는, 정전압/정전류 회로(252)의 양단에 과도한 전압이 인가되는지 모니터링하며, 과도한 전압이 인가되면 충전전력의 조정요구 신호를 생성한다. 이 조정요구 신호는 무선송신모듈(256)을 거쳐 전력 공급 장치(100) 측의 충전전력 공급회로(150)로 피드백된다.
정전압/정전류 회로(252)의 양단 전압에 대한 모니터링 동작은, 정전압/정전류 회로(252)의 전단 전압과 후단 전압을 측정하여 그 차이가 기준 값을 초과하는지 여부를 검사하는 것에 의해 이루어진다. 무선송신모듈(256)은, 코일(210)이 충전전력 공급회로(150)에 전송할 피드백 응답 신호(충전시작신호, 충전상태신호, 조정요구 신호)를 송신하면, 충전상태정보와 같은 베이스밴드 신호를 변조하여 피드백 응답 신호를 생성하는 송신부(256)를 포함한다. 무선수신 모듈(256)은 코일(210)과 별도로 충전전력 공급회로(150)에 전송할 피드백 응답 신호를 송신하 안테나를 포함할 수도 있다.
정전압/정전류 회로(252)와 배터리(262) 사이에는 배터리(262)에 과전압이나 과전류의 인가를 방지하기 위한 보호 회로(PCM, Protective Circuit Module)(261)가 배치된다. 이 보호 회로(261)와 배터리(262)는 하나의 배터리 유닛(260)을 구성할 수 있다.
이하에서는, 전력 공급 장치(100)에 대하여 보다 상세하게 살펴본다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 통신용 코어 어셈블리를 전면에서 바라본 조립 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 장치(100)는, 본 도면 등을 참조하여 설명할 코어 어셈블리와, 상기 코어 어셈블리를 감싸서 외관을 형성하는 하우징(도 1 참조)을 포함한다.
상기 코어 어셈블리는, 복수의 코일(110)과, 판상형의 코어(12O)와, 회로기판(130)을 포함할 수 있다.
코일(110)은 2개의 자유단을 가지는 권선형으로 형성된다. 코일(110)은 또한, 복수 개로 구비된다. 복수의 코일 중에 인접한 코일(110)은 서로 간에 일 부분들이 중첩되도록 배치된다. 본 실시예에서는 2 개의 코일(110)이 일부 중첩되게 배치된 형태를 예시하고 있다.
코어(12O)는 판상형으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 코어(12O)는 대체로 직육면체를 이루는 것으로 예시되어 있다. 코어(12O)의 넓은 면, 다시 말해서 주면(柱面)에는 코일(110)을 수용하기 위한 오목한 부분(122,123)가 형성된다. 코어(12O)는 자성체로 형성되어, 수용된 코일(110)에 흐르는 전류에 의한 자계가 전력 수신 장치(200, 도 1)를 향한 방향에서 벗어날 가능성을 낮추어 준다.
회로기판(130)은 코어(12O)의 하측에 위치하게 된다. 회로기판(130)의 일 부분은 코어(12O)를 밑에서 지지하게 된다. 회로기판(130)의 다른 부분에는 코일(110)에 대한 전원의 인가를 제어하는 회로가 내장된다. 상기 제어 회로는, 앞서 설명한 충전전력 제어회로(150, 도 2)를 포함한다.
도 4는 도 3의 어셈블리를 배면에서 바라본 조립 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 코일(110) 각각의 양단은 코어(12O)와 회로기판(130)을 관통하여 연장하게 된다. 구체적으로, 코일(110)의 양단은 회로기판(130)의 저면{코어(12O)와 마주하는 면의 반대면}에 형성되는 관통홀(137)을 관통한다. 여기서, 그 자유단은 관통홀(137)에 인접하게, 본 도면상으로는 관통홀(137)을 감싸도록 형성되는 접속부(138)에 접속된다.
접속부(138)는 회로기판(130)의 일 부분(130b)에서 다른 부분(130a)을 향해 연장하는 도전 패턴(139)에 연결된다. 그에 의해, 다른 부분(130a)에 형성되는 충전전력 제어회로(150, 도 2)는 코일(110)과 연결되어 코일(110)을 제어하게 된다.
이때, 인접한 두 개의 관통홀(137)은 회로기판(130)의 중심선을 기준으로 상부 영역에 놓인다. 다른 한 쌍의 인접한 관통홀(137)은 위 중심선을 기준으로 하부 영역에 놓이게 된다. 그에 의해, 도전 패턴(139)들이 서로 다른 영역에서 구분되어 형성될 수 있다.
도 5는 도 3의 어셈블리의 분해 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 코일(110)은 한 쌍의 코일들, 다시 말해서 제1 코일(111)과 제2 코일(112)로 구성될 수 있다. 제1 코일(111)과 제2 코일(112)에는 각각 중심 부분에 중공부(111',112')가 형성될 수 있다. 중공부(111',112')의 면적은 코일(111,112)의 권선 정도에 의해 조절될 수 있다.
제1 코일(111)과 제2 코일(112)은 대체로 동일한 사이즈를 가지도록 권선될 수 있다. 제1 코일(111)과 제2 코일(112)은 각각 하나의 평면을 이루도록 권선된다. 제1 코일(111)과 제2 코일(112)이 이루는 평면들은 서로 평행하게 배치될 수 있다(도 3 참조).
제1 코일(111)과 제2 코일(112)의 형태는, 타원형으로 형성될 수 있다. 이는 제1 코일(111)과 제2 코일(112)이 중첩되는 면적을 최대화하면서도, 중첩된 제1 코일(111)과 제2 코일(112)이 차지하는 길이 방향 사이즈 역시 최대화하기 위함이다.
코어(12O)는, 앞서 설명한 바대로, 대체로 직육면체의 형태를 가진다. 코어(12O)의 주면(121)에는 코일(110)을 수용하는 오목부(122,123)가 형성된다. 오목부(122,123)는 제1 깊이로 리세스되는(recessed) 제1 오목부(122)와, 제2 깊이로 리세스되는 제2 오목부(123)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 코일(111)은 제1 오목부(122)에 수용되고, 제2 코일(112)은 제2 오목부(123)에 수용된다. 이때, 제1 코일(111)이 제2 코일(112)보다 하측에 위치하므로, 상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이보다 큰 것이 바람직하다.
다시 본 도면을 참조하면, 오목부(122,123)는 폐곡선형, 구체적으로는 타원형의 윤곽을 가지도록 리세스되어 형성된다. 오목부(122,123) 전체가 큰 타원형의 윤곽을 형성한다면, 제1 오목부(122)와 제2 오목부(123)는 각각 큰 타원 내에 내접되는 작은 타원들이 일부 겹쳐진 것과 같은 윤곽을 형성하게 된다. 작은 타원들은 각각, 앞서 설명한, 제1 깊이와 제2 깊이로 리세스된다. 작은 타원들이 중첩되는 부분은 제1 깊이로 리세스되어, 제1 오목부(122)로 정의될 수 있다.
오목부(122,123)의 사이즈는, 서로 일부가 중첩된 제1 코일(111)과 제2 코일(112)이 전체적으로 형성되는 조립체의 외주가 다소 타이트하게(tightly) 수용될 정도가 될 수 있다. 이에 의해, 제1 코일(111)과 제2 코일(112)은 오목부(122,123)에 수용되는 것만으로도, 전력 공급 장치(100) 내에서 설정된 위치에 유지될 수 있다.
오목부(122,123)는, 그 형태상으로, 측벽(125)과 바닥(126)을 가지게 된다. 측벽(125)은 오목부(122,123)가 리세스된 깊이에 대응하는 높이를 가지게 된다. 측벽(125)은 코일(110)의 두께에 대응하는 사이즈를 가져서, 코일(110)에서 발생된 자계가 측벽(125)을 향하는 방향으로 누설되는 것을 차단 또는 완화하도록 형성될 수 있다. 측벽(125)은, 앞서 설명한 바와 같이, 타이트하게 수용되는 코일(110)의 외주와 접촉하여, 코일(110)이 일정한 위치에 안착되게 하기도 한다.
오목부(122,123)의 바닥(126)에서는 서포트(127,128)가 돌출 형성될 수 있다. 서포트(127,128)는 각각 제1 코일(111)의 중공부(111')에 삽입되거나 제2 코일(112)의 중공부(112')에 삽입될 수 있는 위치에 형성된다. 그에 의해, 서포트(127,128)는 제1 코일(111)이나 제2 코일(112)가 설정된 위치에서 이탈되지 않아서, 그들 간의 배치 관계가 설정된 대로 유지될 수 있게 한다.
서포트(127,128)의 형상은 코일(110)의 중공부(111',112')의 내주면의 형상에 대응하여 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 서포트(127,128)의 외주는 곡선형인 중공부(111',112')의 내주면에 대응하여, 곡선인 구간을 가진다. 서포트(127,128)의 곡선 구간의 반대 측은 코일(110)의 외주와의 간섭을 피하기 위한 공간 확보를 위해 직선 구간으로 처리될 수 있다. 이에 의해, 서포트(127,128)는 전체적으로 반원형의 단면을 가진 채로 연장하는 돌기가 될 수 있다.
오목부(122,123)의 바닥(126)에는 코일(111,112)의 양단이 관통하는 제1 관통홀(129)이 형성될 수 있다. 회로기판(130)에는 제1 관통홀(129)에 대응하여, 제2 관통홀(137)이 형성될 것이다. 본 도면에서는 코일(111,112)의 양단이 관통홀(129,137)을 관통하는 모습을 보이기 위해 의도적으로 과장한 길이로 표현했으나, 도 3의 조립도를 참조하면, 본 도면과 같이 길게 형성될 필요가 없음은 당업자라면 충분히 이해할 것이다.
관통홀(129)은 제1 코일(111)의 양단에 대응하는 한 쌍, 그리고 제2 코일(112)의 양단에 대응하는 한 쌍 등 모두 4 개로 형성된다. 각 쌍의 관통홀(129)은 서로 유사한 배치를 보이고 있다. 구체적으로, 코어(12O)의 중심을 기준으로, 각 다른 쌍의 관통홀(129)들 중 어느 하나들은 서로 대칭되고, 각 다른 쌍의 관통홀(129) 중 다른 하나들 또한 서로 대칭될 수 있다. 이렇게, 관통홀(129)들이 서로 대칭됨은, 제1 코일(111)과 제2 코일(112)이 서로 유사한 형태를 가지도록 형성됨에 관련될 수 있다. 그렇다면, 조립 시에 제1 코일(111)과 제2 코일(112)을 일부러 구분해서 조립해야 하는 불편을 없앨 수 있다.
도 6은 도 3의 코어(120)의 일 변형예에 따른 코어(120')를 보인 사시도이고, 도 7은 도 6의 코어(120')에 코일(111)이 안착된 상태를 보인 부분 개념도이다.
도 6을 참조하면, 상기 코어(12O')에 있어서, 코일(111,112, 도 3 참조)의 권선 방향을 따라서는, 오목부(122,123)에 그루브(Groove, 120a)가 형성될 수 있다.
본 도면에서는 제1 오목부(122) 뿐만 아니라 제2 오목부(123)에도 그루브(120a)가 형성된 것을 예시하고 있다. 그러나, 반드시 모든 오목부(122,123)에 그루브(120a)가 형성되지 않을 수도 있다.
도 7을 참조하면, 그루브(120a)에는 코일(111,112)이 안착 될 수 있다. 그에 의해, 그루브(120a)는, 서포트(127,128, 도 5)와 더불어, 코일(111,112)의 정 위치 유지를 도울 수 있다.
또한, 코일(111,112)이 그루브(120a)에 안착 됨에 의해, 코일(111,112)의 동손(Copper loss)를 줄일 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법을 보인 순서도이다.
본 도면을 참조하면, 앞서 설명한 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법은, 코어(12O,120')의 제작을 필요로 할 수 있다.
코어(12O,120')의 제작을 위해서는, 파우더와 바인더를 섞어서 혼합물을 형성한다(S1). 이때, 파우더는 코어(12O,120')가 자성을 띠도록 할 수 있는 물질을 포함한다. 이를 위하여, 본 실시예에서, 파우더는 망간-아연 성분을 포함할 수 있다.
상기 혼합물은 코어(12O,120')의 형태를 가지도록 성형되어야 한다(S2). 이를 위하여, 상기 혼합물을 금형에 넣고서 프레싱하여 코어(12O,120')의 형태로 형성할 수 있다. 이러한 프레싱에 의해, 코어(12O,120')는 오목부(122,123)와, 서포트(127,128)와, 관통홀(129)을 가지도록 성형 될 것이다.
성형된 코어(12O,120')는 소결 과정을 거치게 된다(S3). 소결 과정에서는 망간-아연 파우더에 대하여 저온, 예를 들어 60 ℃ 내지 80 ℃의 온도를 유지하게 될 수 있다.
소결된 코어(12O,120')의 오목부(122,123)에는 코일(110)을 배치한다(S4).
코일(110)의 양단은 코어(12O,120')의 관통홀(129)과 회로기판(130)의 관통홀(137)을 거쳐서 회로기판(130)의 저면의 접속부(138)과 접속된다(S5).
상기와 같은 무선 전력 통신용 코어 어셈블리와 그를 구비하는 무선 전력 통신용 전력 공급 장치, 그리고 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법은, 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

Claims (18)

  1. 주면에 오목부가 구비되고, 자성체로 형성되는, 판상형의 코어;
    상기 오목부에 수용되며, 각각의 일 부분들이 서로 중첩되도록 배치되는, 복수의 권선형 코일; 및
    상기 코일 각각의 양단과 접속되어, 상기 코일에 대한 전원의 인가를 제어하는, 회로기판을 포함하는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오목부는,
    제1 깊이로 형성되는 제1 오목부; 및
    상기 제1 오목부에 연통되도록 형성되며, 상기 제1 깊이보다 작은 제2 깊이를 가지는, 제2 오목부를 포함하는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오목부는 폐곡선형의 윤곽을 가지도록 형성되고,
    상기 제1 오목부 및 상기 제2 오목부는, 상기 오목부의 폐곡선에 내접하는 2 개의 작은 폐곡선들의 일 부분들이 서로 중첩된 형태로 각각 리세스되어 형성되는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 작은 폐곡선들의 일 부분들이 서로 중첩된 부분은 상기 제1 깊이로 리세스되는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 폐곡선은 타원형인, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 오목부는 바닥과 측벽을 포함하고,
    상기 오목부는, 상기 복수의 중첩된 코일이 전체적으로 형성하는 외주가 상기 측벽과 접촉되게 하는 사이즈로 리세스되는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 각각, 타원형으로 권선되는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 코일은 서로 동일한 사이즈를 가지도록 권선되는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 코일은, 상기 코어에서 돌출되는 적어도 하나의 서포트를 포함하고,
    상기 서포트는 상기 코일의 중공부에 삽입되도록 형성되는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 서포트의 단면의 적어도 일 구간은, 상기 코일의 중공부의 내주면 중 일 부분과 접하도록, 곡선형으로 형성되는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 코어는, 상기 코일 각각의 양단이 관통되도록 형성되는 복수의 제1 관통홀을 구비하고,
    상기 회로기판은, 상기 제1 관통홀에 대응하여 형성되는 복수의 제2 관통홀을 구비하는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 제1 관통홀은,
    상기 코어의 중심을 기준으로 대칭되는 적어도 한 쌍의 관통홀을 포함하는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 코일 각각의 양단이 접속되도록, 상기 회로기판의 상기 코어를 마주하는 면의 반대면에 상기 양단의 개수에 대응하여 형성되는, 복수의 접속부를 포함하는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 오목부의 저면에 상기 코일의 권선 방향을 따라 형성되어, 상기 코일의 상기 저면과 접촉하는 부분이 수납되는, 그루브를 더 포함하는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리.
  15. 제1항에 따르며, 상기 회로기판에는 충전전력 공급회로가 형성되는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리; 및
    상기 코어 어셈블리를 감싸도록 형성되는, 하우징을 포함하는, 무선 전력 통신용 전력 공급 장치.
  16. 자성체인 파우더에 바인더를 첨가하여 혼합물을 형성하는 단계;
    상기 혼합물을 금형에 넣고 프레싱하여, 일 면에 오목부가 형성되는 코어로 성형하는 단계;
    상기 성형된 코어를 소결하는 단계;
    상기 소결된 코어의 오목부에 권선된 복수의 코일의 일 부분들이 서로 중첩되도록 배치하는 단계; 및
    상기 코일 각각의 양단부를 회로기판에 접속시키는 단계를 포함하는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 파우더는 망간-아연을 포함하는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 성형된 코어를 소결하는 단계는,
    소결 온도를 60 ℃ 내지 80 ℃로 유지하는 단계를 포함하는, 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법.
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