KR101198881B1 - 비접촉 충전 모듈 및 이를 이용한 수신측 및 송신측 비접촉 충전 기기 - Google Patents

Abstract

위치정렬을 위한 자석을 이용하여도, 특히 코일의 내측 부분에 대한 자석으로부터의 악영향을 방지하고, 전력전송 효율을 향상시키는 비접촉 충전 모듈. 이 비접촉 충전 모듈은, 자석을 구비하는 송신측 비접촉 충전 모듈로부터, 전계 유도에 의해 전력 전송되는 수신측 비접촉 충전 모듈이며, 도선이 소용돌이 형상으로 권회된 평면 코일부와, 평면 코일부의 코일면에 대향하도록 설치되어, 송신측 비접촉 모듈의 자석과 서로 끌어당기는 자성 시트를 구비하고, 평면 코일부의 내경이 자석보다 큰 것을 특징으로 한다.

Description

비접촉 충전 모듈 및 이를 이용한 수신측 및 송신측 비접촉 충전 기기{Contact-less Charging Module and Reception-side and Transmission-side Contact-less Charging Devices Using the Same}

본 발명은, 소용돌이 형상의 도선으로 이루어진 평면 코일부와 자성 시트를 가지는 비접촉 충전 모듈 및 이것을 이용한 수신측 및 송신측 비접촉 충전 기기에 관한 것이다.

최근, 본체 기기를 충전기에서 비접촉 충전할 수 있는 것이 많이 이용되고 있다. 이것은, 충전기 측에 송신측 비접촉 충전 모듈, 본체 기기 측에 수신측 비접촉 충전 모듈을 배치하여, 양 모듈 간에 전자기 유도를 발생시킴으로써 충전기 측으로부터 본체 기기 측으로 전력을 전송하는 것이다. 그리고, 상기 본체 기기로서 휴대 단말기기 등을 적용하는 것도 제안되어 있다.

이 휴대 단말기기 등의 본체 기기나 충전기는, 박형화(薄型化)나 소형화가 요망되는 것이다. 이 요망에 부응하기 위해, (특허 문헌 1)과 같이 송신측 비접촉 충전 모듈이나 수신측 비접촉 충전 모듈로서의 평면 코일부와 자성 시트를 구비하는 것이 고려된다.

(특허 문헌 1) 일본 특허공개 2006-42519호 공보

이런 종류의 비접촉 충전 모듈은, 1차측 비접촉 충전 모듈(송신측 비접촉 충전 모듈)의 위치와 2차측 비접촉 충전 모듈(수신측 비접촉 충전 모듈)의 위치를 정확하게 맞출 필요가 있다. 이것은, 전력 전송을 위한 전자기 유도를 효율적으로 행하기 위해서이다.

1차측 비접촉 충전 모듈(송신측 비접촉 충전 모듈)과 2차측 비접촉 충전 모듈(수신측 비접촉 충전 모듈)을 정확하게 정렬하는 방법의 하나로서, 자석(magnet)을 이용하는 방법이 있다. 이것은, 1차측 비접촉 충전 모듈 또는 2차측 비접촉 충전 모듈의 적어도 한쪽에 자석을 탑재함으로써, 서로의 자석 또는 한쪽의 자석과 다른 쪽의 자성 시트가 서로 끌어당겨 위치정렬을 행하는 방법이다.

또, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈을 정확하게 위치정렬하는 다른 방법으로서, 자석을 이용하지 않고 위치정렬하는 방법이 있다.

예를 들면, 1차측 비접촉 충전 모듈을 탑재한 충전기의 충전면에 볼록(凸)부를 형성하고, 2차측 비접촉 충전 모듈을 탑재한 전자기기에 오목(凹)부를 형성하여, 볼록부를 오목부에 끼워넣는 등의, 물리적 (형상적)으로 강제적인 위치정렬을 행하는 방법이다. 또, 1차측 비접촉 충전 모듈이 2차측 비접촉 충전 모듈의 코일의 위치를 검출함으로써, 1차측 비접촉 충전 모듈의 코일을 자동적으로 2차측 비접촉 충전 모듈의 코일의 위치까지 이동시키는 방법이다. 또 충전기에 다수의 코일을 구비함으로써, 휴대 기기가 충전기의 충전면의 어디에서도 충전가능하게 하는 방법이다.

그렇지만, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬에 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우는, 각각의 비접촉 충전 모듈에 설치된 코일의 L값이 크게 변화한다. 전력 전송을 위한 전자기 유도는, 각각의 비접촉 충전 모듈에 설치된 코일의 L값을 이용해서 그 공진 주파수가 결정된다.

그 때문에, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬에 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우는, 비접촉 충전 모듈을 공용(共用)하기 어렵다는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명은 상기의 문제를 고려하여, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬에 상대측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 어느 경우라 하더라도, 비접촉 충전 모듈에 설치된 코일의 L값의 변화를 억제하여, 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 어느 경우에도 사용할 수 있는 비접촉 충전 모듈 및 이를 이용한 수신측 및 송신측 비접촉 충전 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 상대측 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시에, 상대측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석을 이용하는 경우와 자석을 이용하지 않는 경우가 있는 비접촉 충전 모듈에 있어서, 도선이 권회(捲回)된 평면 코일부와, 상기 평면 코일부의 코일면을 탑재하고, 상기 평면 코일부의 코일면에 대향하도록 설치된 자성 시트를 구비하고, 상기 평면 코일부의 중공부(中空部)가 상기 상대측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석보다 큰 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬에 상대측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 어느 경우라 하더라도, 비접촉 충전 모듈에 설치된 코일의 L값을 변화시키지 않기 때문에, 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 어느 경우에도 효율적인 위치정렬 및 전력 전송이 가능한 비접촉 충전 모듈을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 비접촉 전력 전송 기기를 나타내는 블록도
도 2는 본 발명의 실시형태에 있어서의 비접촉 충전기의 구성을 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 실시형태에 있어서의 1차측 비접촉 충전 모듈을 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 실시형태에 있어서의 1차측 비접촉 충전 모듈을 나타내는 상세 도면
도 5는 본 발명의 실시형태에 있어서의 휴대 단말기기의 구성을 나타내는 도면
도 6은 본 발명의 실시형태에 있어서의 2차측 비접촉 충전 모듈을 나타내는 도면
도 7은 본 발명의 실시형태에 있어서의 2차측 비접촉 충전 모듈을 나타내는 상세 도면
도 8은 자석을 구비하는 1차측 비접촉 충전 모듈 및 2차측 비접촉 충전 모듈의 관계를 나타내는 도면
도 9는 코일의 내경과 코일의 L값의 관계를 나타내는 도면
도 10은 본 발명의 실시형태에 있어서의 비접촉 충전 모듈과 전력 전송을 행하는 다른 쪽의 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석의 위치 관계를 나타내는 모식도
도 11은 도10의 사각형 평면 코일부 내측의 대각선 치수 및 원형 평면 코일부의 내경 치수를 가변했을 때에, 자석이 없는 경우에 비해서 자석이 있는 경우의 평면 코일부의 L값 감소율을 나타낸 도면
도 12는 사각형의 평면 코일부에서 발생하는 자계의 크기를 나타내는 도면
도 13은 본 실시예의 자성 시트의 두께를 바꾸어가면서 평면 코일부의 L값을 측정한 결과를 나타내는 도면

청구항 1에 기재한 발명은, 수신측 비접촉 충전 모듈에 전자기 유도에 의해 전력을 송신하는 송신측 비접촉 충전 모듈이며, 수신측 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시에, 상기 수신측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석을 이용해서 위치정렬을 행하는 제1 수단, 및 자석을 이용하지 않고 위치정렬을 행하는 제2 수단, 양쪽의 수단에 의해 상기 수신측 비접촉 충전 모듈과 위치정렬 가능한 송신측 비접촉 충전 모듈에 있어서, 도선이 권회(捲回)된 평면 코일부와, 외부 전원으로부터의 전류를 상기 평면 코일부에 공급하는 단자와, 상기 평면 코일부의 코일면을 탑재하고, 상기 평면 코일부의 코일면에 대향하도록 설치된 자성 시트를 구비하고, 상기 평면 코일부의 중공부(中空部)가 상기 수신측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석보다 큰 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈이다. 이에 의해, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬에 수신측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 어느 경우라 하더라도, 송신측 비접촉 충전 모듈에 설치된 코일의 L값을 변화시키지 않기 때문에, 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 어느 경우에도 사용할 수 있는 송신측 비접촉 충전 모듈 및 이것을 이용한 송신측 비접촉 충전 기기를 제공할 수 있다.

청구항 2에 기재한 발명은, 상기 평면 코일부의 중공부의 단부와 상기 자석의 외측 단부의 거리가 0mm보다 크고 6mm보다 작은 것을 특징으로 한다. 이에 의해, L값을 15μH 이상으로 하면서, 자석(30a)을 이용하는 경우와 이용하지 않는 경우의 L값을 근접시킬 수 있다.

청구항 3에 기재한 발명은, 상기 평면 코일부를, 상기 평면 코일부에 평행한 면에서 상기 자석의 면적이 상기 평면 코일부의 내측 원의 면적의 80%~95%가 되도록 구성한 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 위치정렬의 정확도의 편차에도 충분히 대응할 수 있고, 또 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬의 정확도를 향상시킬 수 있다.

청구항 4에 기재한 발명은, 상기 코일부의 중공부의 면적이 직경 15.5mm인 원의 면적보다 큰 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 어떠한 자석에 대해서도, 자석을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 어느 경우에도 사용할 수 있는 송신측 비접촉 충전 모듈 및 이것을 이용한 송신측 비접촉 충전 기기를 제공할 수 있다.

청구항 5에 기재한 발명은, 청구항 1~4의 어느 하나에 기재한 비접촉 충전 모듈에 구비된 평면 코일부를 구비한 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 기기이다. 이에 의해, 송신측 비접촉 충전 모듈과 수신측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬에 자석을 이용하는 경우 또는 이용하지 않는 경우의 어느 경우에 있어서도, 송신측 비접촉 충전 모듈에 설치된 코일의 L값을 변화시키지 않기 때문에, 자석을 이용하는 경우와 자석을 이용하지 않는 경우의 어느 경우에도 비접촉 충전 기기를 사용할 수 있다.

청구항 6에 기재한 발명은, 상기 평면 코일의 도선은 사각형으로 권회된 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 각 코너부에서 상대측 자석과 코일부의 거리를 길게 할 수 있어, 자석에 의한 영향을 억제할 수 있다.

(실시형태)

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 이용해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 비접촉 전력 전송 기기를 나타내는 블록도이다.

비접촉 전력 전송 기기는, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)(송신측 비접촉 충전 모듈)과, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)(수신측 비접촉 충전 모듈)로 구성되어, 전자기 유도 작용을 이용해 1차측 비접촉 충전 모듈(1)로부터 2차측 비접촉 충전 모듈(2)로 전력 전송이 행해진다. 이 비접촉 전력 전송 기기는 약 5W 이하의 전력 전송에 사용된다. 또, 전력 전송의 주파수는 약 110~205kHz이다. 1차측 비접촉 충전 모듈(1)은 예를 들면 충전기에 탑재되고, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)은 예를 들면 휴대전화, 디지털 카메라, PC 등에 탑재된다.

1차측 비접촉 충전 모듈(1)은, 1차측 코일(11a), 자성 시트(3), 공진 콘덴서(도시하지 않음), 전력 입력부(5)를 구비한다. 전력 입력부(5)는 외부 전원으로서의 상용 전원(300)에 접속되어 100~240V 정도의 전력을 공급받아, 소정 전류(직류 12V, 1A)로 변환해서 1차측 코일(11a)에 공급한다. 1차측 코일(11a)은, 그 형상, 권수 및 공급받은 전류에 따른 자계(磁界)를 발생시킨다. 공진 콘덴서는, 1차측 코일(11a)에 접속되고, 1차측 코일(11a)과의 관계에 따라 1차측 코일(11a)로부터 발생시키는 자계의 공진 주파수를 결정한다. 1차측 비접촉 충전 모듈(1)로부터 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 대한 전자기 유도 작용은 이 공진 주파수에 의해 행해진다.

한편, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)은, 2차측 코일(11b), 자성 시트(4), 공진 콘덴서(도시하지 않음), 정류 회로(6), 전력 출력부(7)로 구성된다. 2차측 코일(11b)은, 1차측 코일(11a)로부터 발생한 자계를 받아, 그 자계를 전자기 유도 작용을 이용해 소정 전류로 변환하고, 정류회로(6), 전력 출력부(7)를 경유하여 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 외부로 출력한다. 정류회로(6)는 교류 전류인 소정 전류를 정류하여 직류 전류인 소정 전류(직류 5V, 1.5A)로 변환한다. 또, 전력 출력부(7)는 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 외부 출력부이며, 이 전력 출력부(7)를 경유하여 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 접속되는 전자기기(200)에 전력 공급을 행한다.

다음에, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)을 비접촉 충전기에 탑재하는 경우에 대해서 설명한다.

도 2는, 본 발명의 실시형태에 있어서의 비접촉 충전기의 구성을 나타내는 도면이다. 한편, 도 2에 나타내는 비접촉 충전기는, 그 내부를 알 수 있도록 나타낸 것이다.

전자기 유도 작용을 이용하여 전력을 송신하는 비접촉 충전기(400)는, 그 외장을 구성하는 케이스의 내부에 1차측 비접촉 충전 모듈(1)을 가진다.

비접촉 충전기(400)는 옥내 또는 옥외에 설치된 상용 전원(300)의 콘센트(301)에 꽂는 플러그(401)를 가진다. 이 플러그(401)를 콘센트(301)에 꽂음으로써 비접촉 충전기(400)는 상용 전원(300)으로부터 전력 공급을 받을 수 있다.

비접촉 충전기(400)는 탁자 위(501)에 설치되고, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)은 비접촉 충전기(400)의 탁자면 측과는 반대측의 면(402)의 근방에 배치된다. 그리고, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 있어서의 1차측 코일(11a)의 주평면을, 비접촉 충전기(400)의 탁자면 측과는 반대측의 면(402)에 평행하게 배치한다. 이와 같이 함으로써, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)을 탑재한 전자기기의 전력 수신 작업 영역을 확보할 수 있다. 한편, 비접촉 충전기(400)는 벽면에 설치되어도 좋고, 이 경우 비접촉 충전기(400)는 벽면 측과는 반대측의 면의 근방에 배치된다.

또, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)은, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)과의 위치정렬에 이용하는 자석(30a)을 가지는 경우가 있다. 이 경우, 1차측 코일(11a)의 중앙 영역에 위치하는 중공부에 배치된다.

다음에, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 대해 설명한다.

도 3은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 1차측 비접촉 충전 모듈을 나타내는 도면이고, 1차측 코일이 원형 코일인 경우를 나타낸다. 한편, 도 3에 있어서는 원형으로 권회된 원형 코일로 설명하고 있지만, 대략 사각 형상으로 감긴 사각형 코일이어도 좋다. 또한, 지금부터 설명하는 1차측 비접촉 충전 모듈의 상세는, 기본적으로 2차측 비접촉 충전 모듈에도 적용된다. 1차측 비접촉 충전 모듈에 대한 2차측 비접촉 충전 모듈의 다른 점은 나중에 자세히 설명한다.

1차측 비접촉 충전 모듈(1)은, 도선이 소용돌이 형상으로 권회된 1차측 코일(11a)과, 1차측 코일(11a)의 면에 대향하도록 설치된 자성 시트(3)를 구비한다.

도 3에 나타내는 것처럼, 1차측 코일(11a)은, 면상에서 소용돌이를 그리듯이 지름 방향을 향해 도전체를 감은 코일과, 코일의 양단에 설치된 전류 공급부로서의 단자(22a, 23a)를 구비한다. 즉, 전류 공급부로서의 단자(22a, 23a)는, 외부 전원인 상용 전원(300)으로부터의 전류를 1차측 코일(11a)에 공급한다. 코일은 도선을 평면상에서 평행으로 감아 돌린 것이며, 코일에 의해 형성된 면을 코일면이라 부른다. 한편, 두께 방향이란 1차측 코일(11a)과 자성 시트(3)의 적층 방향이다.

또, 자성 시트(3)는, 1차측 코일(11a)을 탑재하는 평탄부(31a)와, 평탄부(31a)의 중심부에 있으며 1차측 코일(11a)의 중공 영역내에 상당하는 중심부(32a)와, 1차측 코일(11a)의 인출선의 일부가 삽입되는 직선 오목부(33a)로 구성되어 있다. 중심부(32a)는 평탄부(32a)에 대해서 오목부 또는 관통공이 형성되어 있다.

본 실시형태의 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에서, 1차측 코일(11a)은 직경이 20mm인 내경으로부터 밖을 향해 권회되어, 외경이 30mm가 되어 있다. 즉, 1차측 코일(11a)은 도너츠 형상으로 권회되어 있다. 한편, 1차측 코일(11a)은 원형으로 권회되어도 좋고 다각형으로 권회되어도 좋다.

또, 도선은 서로 공간을 두고 권회됨으로써, 상단의 도선과 하단의 도선 사이의 부유용량이 작아져, 1차측 코일(11a)의 교류 저항을 작게 억제할 수 있다. 또, 공간을 메우듯이 권회됨으로써 1차측 코일(11a)의 두께를 억제할 수 있다.

또, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)은, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)과의 위치정렬에 이용하는 자석(30a)을 가지는 경우가 있다. 이는, 규격(WPC)에 의해, 자석(30a)은 원형인 것, 직경이 15.5mm 이하인 것 등이 정해져 있다. 자석(30a)은 코인 형상을 하고 있고, 그 중심이 1차측 코일(11a)의 권회 중심축과 일치하도록 배치되어야 한다. 이는, 1차측 코일(11a)에 대한 자석(30a)의 영향을 경감시키기 위해서이다.

즉, 위치정렬의 방법으로서는, 예를 들면 아래의 방법을 들 수 있다. 예를 들면 충전기의 충전면에 볼록(凸)부, 2차측의 전자기기에 오목(凹)부를 형성하여 끼워넣는 등, 물리적(형상적)으로 강제적인 위치정렬을 행하는 방법. 또, 적어도 1차측 및 2차측의 한쪽에 자석을 탑재함으로써, 서로의 자석 또는 한쪽 자석과 다른 쪽 자성 시트가 서로 끌어당겨 위치정렬을 행하는 방법. 1차측이 2차측의 코일 위치를 검출함으로써, 1차측의 코일을 자동적으로 2차측의 코일 위치까지 이동시키는 방법. 충전기에 다수의 코일을 구비함으로써, 휴대 기기가 충전기의 충전면의 어디에 있어도 충전 가능하게 하는 방법 등이다.

이와 같이, 1차측(충전측) 비접촉 충전 모듈 및 2차측(피충전측) 비접촉 충전 모듈의 코일의 위치정렬에는 여러 가지 방법을 들 수 있지만, 자석을 사용하는 방법과 자석을 사용하지 않는 방법으로 나눌 수 있다. 그리고, 1차측(충전측) 비접촉 충전 모듈이라면, 자석을 구비한 2차측(피충전측) 비접촉 충전 모듈 및 자석을 구비하지 않은 2차측(피충전측) 비접촉 충전 모듈의 양쪽에 적응할 수 있도록 함으로써 2차측(피충전측) 비접촉 충전 모듈의 타입에 관계없이 충전이 가능하여 편리성이 향상된다. 마찬가지로, 2차측(피충전측) 비접촉 충전 모듈이라면, 자석을 구비하여 이것을 위치정렬에 사용하는 1차측(충전측) 비접촉 충전 모듈 및 자석을 구비하지 않고 자석을 위치정렬에 사용하지 않는 1차측(충전측) 비접촉 충전 모듈의 양쪽에 적응할 수 있도록 함으로써 1차측(충전측) 비접촉 충전 모듈의 타입에 관계없이 충전이 가능하여 편리성이 향상된다. 즉, 전력 전송을 행하는 상대인 다른 쪽의 비접촉 충전 모듈과 전자기 유도에 의해 전력 전송을 행하는 비접촉 충전 모듈에 있어서, 다른 쪽의 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시에, 다른 쪽의 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석을 이용해서 위치정렬을 행하는 경우 및 자석을 이용하지 않고 위치정렬을 행하는 경우가 있는 비접촉 충전 모듈에 있어서, 전력 전송이 양호하게 행해지도록 구성할 필요가 있다.

1차측 비접촉 충전 모듈(1)이 자석(30a)을 가지는 경우, 자석(30a)을 배치하는 첫번째의 방법으로서 자석(30a)을 자성 시트(3)의 중심부(32a)의 상면에 배치하는 방법이 있다. 또, 자석(30a)을 배치하는 두번째의 방법으로서, 자석(30a)을 자성 시트(3)의 중심부(32a) 대신에 배치하는 방법이 있다. 2번째 방법에서는 자석(30a)이 코일의 중공 영역에 배치되기 때문에, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)을 소형화할 수 있다.

또한, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 위치정렬에 자석을 이용하지 않는 경우는, 도 3에 나타내는 자석(30a)은 필요 없다.

여기서, 자석이 비접촉 충전 모듈의 전력 전송 효율에 미치는 영향에 대해 설명한다. 일반적으로, 자석은 1차측 비접촉 충전 모듈 및 2차측 비접촉 충전 모듈의 적어도 한쪽에서 내장되는 코일의 중공부 안에 설치된다. 이에 의해, 자석과 자석 또는 자석과 자성 시트(3)를 가능한 한 근접시킬 수 있음과 동시에, 1차측 및 2차측의 코일을 근접시킬 수 있다. 자석은 원형이며, 이 경우 자석의 직경은 코일의 내경보다 작게 된다. 본 실시형태에 있어서는 자석의 직경은 약 15.5mm(약 10mm~20mm)이며, 두께는 약 1.5~2mm이다. 또, 네오듐 자석을 사용하고 있고, 세기는 약 75 mT에서 150 mT정도이면 좋다. 본 실시형태에 있어서는, 1차측 비접촉 충전 모듈의 코일과 2차측 비접촉 충전 모듈의 코일의 간격이 2~5mm 정도이므로, 이 정도의 자석으로 충분히 위치정렬이 가능하게 된다.

전력 전송을 위해 1차측 코일과 2차측 코일 사이에 자속(磁束)이 발생하고 있을 때, 그 사이나 주변에 자석이 존재하면 자속은 자석을 피하듯이 뻗어나간다. 또는, 자석 안을 관통하는 자속은 자석 안에서 와전류나 발열이 되어 손실이 된다. 또, 자석이 자성 시트 근방에 배치됨에 따라 자석 근방의 자성 시트의 투자율(透磁率)이 저하되어 버린다. 따라서, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 구비된 자석(30a)은, 1차측 코일(11a) 및 2차측 코일(11b) 양쪽의 L값을 저하시켜 버린다. 그 결과, 비접촉 충전 모듈간의 전송 효율이 저하되어 버린다.

도 4는, 본 발명의 실시형태에 있어서의 1차측 비접촉 충전 모듈을 나타내는 상세도이다. 도 4의 (a)는 1차측 비접촉 충전 모듈의 상면도, (b)는 1차측 비접촉 충전 모듈의 (a)에서의 A-A선 단면도이다. 도 4의 (c)는 직선 오목부를 설치했을 경우의 1차측 비접촉 충전 모듈의 (a)에서의 B-B선 단면도이다. 도 4의 (d)는 슬릿을 설치했을 경우의 1차측 비접촉 충전 모듈의 (a)에서의 B-B선 단면도이다. 또한, 도 4의 (a), (b)는, 자석(30a)을 구비하지 않은 경우를 나타내고 있다. 한편, 구비할 경우에는, 점선으로 나타낸 자석(30a)을 구비한다.

1차측 코일(11a)은, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)이 장착되는 비접촉 충전기(400)의 박형화를 달성하기 위해, 1차측 코일(11a)의 중심 영역에 위치하는 권회 시작 부분부터 단자(23a)까지를 두께 방향으로 2단으로 하고, 나머지 영역을 1단으로 했다. 이 때, 상단 도선과 하단 도선이 서로 공간을 두고 권회됨으로써, 상단 도선과 하단 도선 사이의 부유 용량이 작아져 1차측 코일(11a)의 교류 저항을 작게 억제할 수 있다.

또, 도선을 적층하여 1차측 코일(11a)을 1차측 비접촉 충전 모듈(1)의 두께 방향으로 늘릴 경우, 1차측 코일(11a)의 권수를 늘려 1차측 코일(11a)에 흘리는 전류를 증가시킬 수 있다. 도선을 적층할 때, 상단에 위치하는 도선과 하단에 위치하는 도선이 서로의 공간을 메우듯이 감겨짐으로써, 1차측 코일(11a)의 두께를 억제하면서 1차측 코일(11a)에 흘리는 전류를 증가시킬 수 있다.

한편, 본 실시형태에서는 단면 형상이 원형 형상인 도선을 사용하여 1차측 코일(11a)을 형성하고 있지만, 사용하는 도선은 단면 형상이 각형인 도선이어도 좋다. 단면 형상이 원형인 도선을 사용할 경우, 서로 이웃하는 도선 사이에 틈새가 생기기 때문에, 도선 사이의 부유 용량이 작아져 1차측 코일(11a)의 교류 저항을 작게 억제할 수 있다.

또, 1차측 코일(11a)은 두께 방향으로 2단으로 권회하는 것보다 1단으로 권회하는 쪽이 1차측 코일(11a)의 교류 저항이 낮아져, 전송 효율을 높게 할 수 있다. 이것은, 2단으로 도선을 권회하면, 상단 도선과 하단 도선 사이에 부유 용량이 발생하기 때문이다. 따라서, 1차측 코일(11a)은 전체를 2단으로 권회하는 것보다 가능한 한 많은 부분을 1단으로 권회하는 쪽이 좋다. 또, 1단으로 권회함으로써, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)로서 박형화할 수가 있다. 또한, 2개 도선으로 평면 코일부를 구성할 경우는, 단자(22a, 23a)부분에 있어서 2개 도선이 납땜 등에 의해 전기적으로 접속되어 있으므로, 2개의 도선이 1개의 굵은 도선처럼 되어도 된다. 2개의 도선은 코일면에 대해서 평행하게 배열하여 권회되어도 좋고, 코일면에 대해서 수직으로 배열하여 권회되어도 좋다. 즉, 코일면에 평행일 경우는, 2개 도선은 평면 형태에서 동일한 중심을 축으로 권회되어 있고, 반경 방향에서 한쪽의 도선이 다른 쪽의 도선을 안쪽에 품게 된다. 이와 같이 2개의 도선을 단자(22a, 23a)부분에서 전기적으로 접합하여 1개의 도선처럼 기능시킴으로써, 동일 단면적이라도 두께를 억제할 수 있다. 즉, 예를 들면, 직경이 0.25mm인 도선의 단면적을, 직경이 0.18mm인 도선을 2개 준비함으로써 얻을 수 있다. 따라서, 직경이 0.25mm인 도선 1개 이면, 코일의 1 턴의 두께는 0.25mm, 코일의 반경 방향의 폭은 0.25mm이지만, 직경이 0.18mm인 도선 2개이면, 코일의 1 턴의 두께는 0.18mm, 반경 방향의 폭은 0.36mm가 된다. 한편, 두께 방향이란 평면 코일부와 자성 시트(3)의 적층 방향이다. 또, 코일은 중심측의 일부분만 두께 방향으로 2단으로 겹쳐져 있고, 나머지 외측 부분은 1단으로 해도 좋다. 또, 코일면에 수직일 경우는, 비접촉 충전 모듈(1)의 두께가 증가하지만, 도선의 단면적이 사실상 증가하는 것으로 평면 코일부를 흐르는 전류를 증가시킬 수 있어, 충분한 권수도 용이하게 확보할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 약 0.18~0.35mm의 도선으로 1차측 코일(11a)을 구성하고 있고, 그 중에서도 1차측 비접촉 충전 모듈(1)의 1차측 코일(11a)에는 0.25~0.35mm의 도선이 매우 적합하다.

또한, 1차측 코일(11a)의 교류 저항이 낮기 때문에 1차측 코일(11a)에 있어서의 손실을 막아 L값을 향상시킴으로써, L값에 의존하는 1차측 비접촉 충전 모듈(1)의 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 1차측 코일(11a)은 환상(원형)으로 형성되어 있다. 1차측 코일(11a)의 형상은 환상(원형)에 한정되지 않고, 타원 형상, 사각 형상, 다각 형상이어도 좋다. 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 위치정렬을 고려하면, 1차측 코일(11a)의 형상은 환상(원형)이 바람직하다. 이는, 1차측 코일(11a)의 형상이 환상(원형)일 경우, 전력의 송수신이 보다 넓은 범위에서 가능해지기 때문에, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)의 1차측 코일(11a)과 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 2차측 코일(11b)의 위치정렬이 용이하게 된다. 즉, 전력의 송수신이 보다 넓은 범위에서 가능하게 되기 때문에, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)은 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 대한 각도의 영향을 받기 어렵게 된다.

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

자성 시트(3)는, 전자기 유도 작용을 이용한 비접촉 충전의 전력 전송 효율을 향상시키기 위해 설치한 것이며, 평탄부(31a)와, 중심이며 1차측 코일(11a)의 내경에 상당하는 중심부(32a)와, 직선 오목부(33a)를 구비한다. 또, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 위치정렬 자석(30a)을 설치하는 경우, 자석(30a)을 중심부(32a)의 상방에 배치해도 좋고, 자석(30a)을 중심부(32a) 대신에 배치해도 좋다. 또, 자성 시트(3)의 코일(11a)의 중공부에 대응하는 부분에 오목부 또는 관통공이 구비되어 있다.

또, 자성 시트(3)로서 Ni-Zn계 페라이트 시트, Mn-Zn계 페라이트 시트, Mg-Zn계 페라이트 시트 등을 사용할 수 있다. 자성 시트(3)는 단층 구성으로 해도 좋고, 동일 재료를 두께 방향으로 복수매 적층한 구성도 좋고, 다른 자성 시트를 두께 방향으로 복수매 적층해도 좋다. 적어도, 투자율이 250 이상, 포화자속밀도가 350mT 이상의 것이면 바람직하다.

또, 아몰퍼스(amorphous) 금속도 자성 시트(3)로서 이용할 수 있다. 자성 시트(3)로서 페라이트 시트를 사용할 경우는 1차측 코일(11a)의 교류 저항을 저하시키는 점에서 유리하게 되고, 자성 시트로서 아몰퍼스 금속을 사용할 경우는 1차측 코일(11a)을 박형화할 수 있다. 또, 자성 시트(3)의 형상은, 원형, 사각형, 다각형, 네 모서리가 라운드진 사각형 및 다각형이라도 좋다.

다음으로, 자석이 1차측 비접촉 충전 모듈(1) 및 후술하는 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 대해서 미치는 영향에 대해 설명한다. 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 의해 발생한 자계를 2차측 비접촉 충전 모듈(2) 내의 2차측 코일(11b)이 수신하여 전력 전송을 행한다. 여기서, 1차측 코일(11a) 및 2차측 코일(11b)의 주변에 자석을 배치하면, 자계가 자석을 피하듯이 발생하거나, 자석을 통과하려고 하는 자계는 없어져 버리는 경우도 있다. 또, 자성 시트(3) 중 자석에 가까운 부분의 투자율이 저하되어 버린다. 즉, 자석에 의해 자계가 약해지는 것이다. 따라서, 자석에 의해 약해지는 자계를 최소한으로 하기 위해서는, 1차측 코일(11a) 및 2차측 코일(11b)과 자석의 거리를 떼어 놓거나, 자석의 영향을 받기 어려운 자성 시트(3)를 구비하는 등의 대책을 강구할 필요가 있다.

다음으로, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)를 휴대 단말기기에 탑재하는 경우에 대해서 설명한다.

도 5는, 본 발명의 실시형태에 있어서의 휴대 단말기기의 구성을 나타내는 도면이며, 휴대 단말기기를 분해했을 경우의 사시도이다.

휴대 단말기기(520)는, 액정 패널(521), 조작 버튼(522), 기판(523), 전지 팩(524) 등으로 구성되어 있다. 전자기 유도 작용을 이용해 전력을 수신하는 휴대 단말기기(520)는, 그 외장을 형성하는 케이스(525, 526)의 내부에 2차측 비접촉 충전 모듈(2)를 가지는 휴대 단말기기이다.

액정 패널(521), 조작 버튼(522)이 설치된 케이스(525)의 이면에는, 조작 버튼(522)으로부터 입력된 정보를 수신함과 동시에 필요한 정보를 액정 패널(521)에 표시하여 휴대 단말기기(520) 전체를 제어하는 제어부를 구비하는 기판(523)이 설치되어 있다. 또, 기판(523)의 이면에는 전지 팩(524)이 설치되어 있다. 전지 팩(524)은 기판(523)과 접속되어 기판(523)에 전력 공급을 행한다.

또, 전지 팩(524)의 이면, 즉 케이스(526) 측에는 2차측 비접촉 충전 모듈(2)이 설치되어 있다. 2차측 비접촉 충전 모듈(2)은, 전자기 유도 작용에 의해 1차측 비접촉 충전 모듈(1)로부터 전력을 공급받고, 그 전력을 이용하여 전지 팩(524)을 충전한다.

2차측 비접촉 충전 모듈(2)은, 2차측 코일(11b), 자성 시트(4) 등으로 구성된다. 전력 공급을 받는 방향을 케이스(526) 측으로 할 경우, 케이스(526)와 기판(523) 사이에, 케이스(526)측으로부터 차례로 2차측 코일(11b), 자성 시트(4)를 배치하면, 기판(523)과 전지 팩(524)의 영향을 경감하고 전력 공급을 받을 수 있다. 한편, 도 5에서는 자성 시트(4)가 2차측 코일(11b)보다 케이스(526)측에 배치되어 있는 것처럼 보이지만, 알기 쉽게 하기 위해 모식적으로 나타낸 것이며, 실제는 상술한 것처럼 케이스(526) 측으로부터 2차측 코일(11b), 자성 시트(4)의 순서로 배치된다.

다음에, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 대해 설명한다.

도 6은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 2차측 비접촉 충전 모듈을 나타내는 도면이며, 2차측 코일이 원형 코일인 경우를 나타낸다.

도 7은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 2차측 비접촉 충전 모듈을 나타내는 상세 도면이다. 도 7의 (a)는 2차측 비접촉 충전 모듈의 상면도, (b)는 2차측 비접촉 충전 모듈의 (a)에서의 C-C선 단면도이다. 도 7의 (c)는 직선 오목부를 설치했을 경우의 2차측 비접촉 충전 모듈의 (a)에서의 D-D선 단면도이다. 도 7의 (d)는 슬릿을 설치했을 경우의 2차측 비접촉 충전 모듈의 (a)에서의 D-D선 단면도이다. 또한, 도 7의 (a), (b)는 자석(30b)을 구비하지 않은 경우를 나타내고 있다. 한편, 구비할 경우에는, 점선으로 나타낸 자석(30b)을 구비한다.

2차측 비접촉 충전 모듈(2)을 설명하는 도 6 및 도 7은, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)을 설명하는 도 3 및 도 4에 각각 대응한다. 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 구성은 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 거의 동일하다.

2차측 비접촉 충전 모듈(2)이 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 다른 점으로서, 자성 시트(4)의 크기와 재료를 들 수 있다. 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 이용하는 자성 시트(4)는, 약 40×40mm 이내의 크기에 들어갈 정도의 사이즈이고, 두께는 약 2mm 이하이다.

1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 이용하는 자성 시트(3)와, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 이용하는 자성 시트(4)의 사이즈는 다르다. 이는, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)이 일반적으로 포터블 전자기기에 탑재되기 때문이며, 소형화가 요구되기 때문이다. 본 실시형태에 있어서 자성 시트(4)는 거의 정방형인 약 33mm×33mm이다. 자성 시트(4)가 2차측 코일(11b)의 외주 단부보다 동일 정도 또는 크게 형성되는 것이 바람직하다. 또, 자성 시트(3)의 형상은, 원형, 사각형, 다각형, 네 모서리가 라운드진 사각형 및 다각형이라도 좋다.

또, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)은 전력 공급의 수신측으로서 휴대단말에 이용되기 때문에, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 휴대단말 내에서 점유 공간에 여유가 없다. 또, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 2차측 코일(11b)에 흐르는 전류는 작기 때문에, 자성 시트(4)의 절연성은 그다지 요구되지 않는다. 한편, 본 실시형태에서는, 약 0.18~0.35mm 도선에 의해 2차측 코일(11b)을 구성하고 있고, 그 중에서도 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 2차측 코일(11b)에는 0.18~0.30mm 정도의 도선이 매우 적합하다.

탑재되는 전자기기가 휴대전화일 경우, 휴대전화의 외장을 구성하는 케이스와 그 내부에 위치하는 전지 팩 사이에 배치되는 일이 많다. 일반적으로, 전지 팩은 알루미늄 케이스이기 때문에, 전력 전송에 악영향을 미친다. 이는, 코일이 발생시키는 자속을 약하게 하는 방향으로 알루미늄에 와전류가 발생하기 때문에, 코일의 자속이 약화되는 것에 기인한다. 그 때문에, 전지 팩의 외장인 알루미늄과 그 외장 상에 배치되는 2차측 코일(11b) 사이에 자성 시트(4)를 설치하여, 알루미늄에 대한 영향을 경감시킬 필요가 있다.

다음으로, 자석(30a)의 사이즈와 1차측 코일(11a)의 내경 사이즈의 관계에 대해서 설명한다. 여기서는, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 자석(30a)을 배치했을 경우에 대해서 설명하지만, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 자석(30b)을 배치했을 경우도 동일한 관계가 성립된다. 그 때는, 자석(30b)가 자석(30a)에 상당한다.

도 8은, 자석을 구비하는 1차측 비접촉 충전 모듈 및 2차측 비접촉 충전 모듈의 관계를 나타내는 도면이다. 도 8의 (a)는 코일의 내경이 작을 때에 위치정렬 자석을 이용한 경우, (b)는 코일의 내경이 클 때에 위치정렬 자석을 이용한 경우, (c)는 코일의 내경이 작을 때에 위치정렬 자석을 이용하지 않은 경우, (d)는 코일의 내경이 클 때에 위치정렬 자석을 이용하지 않은 경우이다. 한편, 도 8에서는 자석(30a)을 구비하는 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 전력 전송을 행하는 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 2차측 코일부(11b)에 대해 설명한다. 그렇지만, 아래에서 설명하는 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 2차측 코일부(11b)에 대한 설명은, 자석(30b)을 구비하는 2차측 비접촉 충전 모듈(2)과 전력 전송을 행하는 1차측 비접촉 충전 모듈(1)의 1차측 코일(11a)에 대해서도 적용된다. 즉, 전력 전송의 상대인 다른 쪽 비접촉 충전 모듈이 자석을 구비하는 경우와 구비하지 않는 경우의 양쪽에서, 위치정렬 및 전력 전송이 가능하게 되는 비접촉 충전 모듈의 평면 코일부에 대해서 설명한다. 도 9는, 코일의 내경과 코일의 L값의 관계를 나타내는 도면이다.

도면에서 자석(30a)은 1차측 코일(11a)의 관통공 내에만 수용되어 있지만, 2차측 코일(11b)의 관통공 내에 수용되어 있어도 동일하다고 할 수 있다.

1차측 코일(11a)과 2차측 코일(11b)은 대향하고 있다. 코일(11a, 11b) 중, 내측 부분(211, 212)에서도 자계가 발생하여 전력이 전송된다. 각 내측 부분(211, 212)은 각각 대향하고 있다. 또, 내측 부분(211, 212)은 자석(30a)에 가까운 부분이기도 하여 자석(30a)으로부터의 악영향을 받기 쉽다. 즉, 전력 전송 때문에 1차측 코일과 2차측 코일 사이에 자속이 발생해 있을 때, 그 사이나 주변에 자석이 존재하면 자속은 자석을 피하듯이 뻗어나간다. 또는, 자석 안을 관통하는 자속은 자석 안에서 와전류나 발열이 되어 손실이 된다. 또, 자석이 자성 시트의 근방에 배치됨으로써, 자석 근방의 자성 시트의 투자율이 저하되어 버린다. 따라서, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 구비된 자석(30a)은, 1차측 코일(11a) 및 2차측 코일(11b)의 특히 내측 부분(211, 212)의 자속을 약하게 하여 악영향을 미친다. 그 결과, 비접촉 충전 모듈 사이의 전송 효율이 저하되어 버린다. 따라서, 도 8의 (a)의 경우, 자석(30a)의 악영향을 받기 쉬운 내측 부분(211, 212)이 커져 버린다. 그에 비해서, 자석을 이용하지 않는 도 8의 (c)는 2차측 코일(11b)의 권수가 많기 때문에 L값은 커진다. 그 결과, (c)에서의 L값으로부터 (a)에서의 L값으로는 큰 폭으로 수치가 감소하기 때문에, 내경이 작은 코일은 자석(30a)이 위치정렬을 위해 구비되는 경우와 구비되지 않는 경우에서, L값 감소율이 매우 커져 버린다. 또, 도 8의 (a)처럼 2차측 코일(11b)의 내경이 자석(30a)의 직경보다 작으면, 자석(30a)과 대향하는 면적만큼 2차측 코일(11b)은 자석(30a)의 악영향을 직접 받게 된다. 따라서, 2차측 코일(11b)의 내경은 자석(30a)의 직경보다 큰 편이 좋다.

이에 비해, 도 8의 (b)과 같이 코일의 내경이 크면, 자석(30a)의 악영향을 받기 쉬운 내측 부분(211, 212)이 매우 작아진다. 또, 자석을 이용하지 않는 도 8의 (d)는 2차측 코일(11b)의 권수가 적게 되기 때문에 L값은 (c)에 비해 작아진다. 그 결과, (d)에서의 L값으로부터 (b)에서의 L값으로는 수치의 감소가 작기 때문에, 내경이 큰 코일에서는 L값 감소율을 작게 억제할 수 있다. 또, 2차측 코일(11b)의 내경이 클수록 자석(30a)으로부터 코일(11b)의 중공부의 단부가 멀어지기 때문에, 자석(30a)의 영향을 억제할 수 있다. 그렇지만, 비접촉 충전 모듈은 충전기 또는 전자기기 등에 탑재되기 때문에, 어느 일정 이상의 크기로 형성할 수가 없다. 따라서, 코일(11a, 11b)의 내경을 크게 해서 자석(30a)으로부터의 악영향을 작게 하려고 하면, 권수가 줄어버려 자석 유무에 상관없이 L값 그 자체가 감소해 버린다. 자석(30a)이 원형인 경우 이하와 같이 된다. 즉, 자석(30a)의 외경과 코일(11b)의 내경이 거의 동일(자석(30a)의 외경이 코일(11b)의 내경보다 0~2mm 정도 작음)한 경우, 자석(30a)을 최대한으로 크게 할 수 있으므로, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬의 정확도를 향상시킬 수 있다. 또, 코일(11b)의 내경을 최소로 할 수 있으므로, 코일(11b)의 권수가 증대하여 L값을 향상시킬 수 있다. 또, 자석(30a)의 외경이 코일(11b)의 내경보다 작은(자석(30a)의 외경이 코일(11b)의 내경보다 2~8mm 정도 작은) 경우, 위치정렬의 정확도에 편차가 있더라도 내측 부분(211, 212)이 대향하는 부분 사이에는 자석(30a)이 존재하지 않게 할 수 있다. 이 때, 자석(30a)의 외경을 코일(11b)의 내경의 70%~95%로 함으로써, 위치정렬의 정확도의 편차에도 충분히 대응할 수 있고, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다. 또, 코일(11b)의 권수도 확보할 수 있다. 이는, 평면 코일부에 평행한 면에 있어서, 자석(30a)의 면적은 평면 코일부의 중심의 관통공의 면적의 70%~95%임을 의미한다. 이와 같이 구성함으로써, 전력 전송의 상대인 다른 쪽 비접촉 충전 모듈에 위치정렬을 위한 자석을 구비하는 경우나 구비하지 않는 경우나, 자석의 유무에 의한 비접촉 충전 모듈내의 평면 코일의 L값 변동이 작게 되어, 위치정렬이나 전력 전송을 할 수 있다. 즉, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 자석(30a)을 구비한 경우에도 구비하지 않은 경우에도, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)은 어느 경우에도, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과의 위치정렬 및 전력 전송을 효율적으로 할 수 있다. 또, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 자석(30b)을 구비한 경우에도 구비하지 않은 경우에도, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)은 어느 경우에도, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)과의 위치정렬 및 전력 전송을 효율적으로 할 수 있다. 그리고, 1차측 코일(11a)은 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에서 공진 콘덴서를 이용해 LC 공진 회로를 만든다. 이 때, 자석을 위치정렬에 이용하는 경우와 이용하지 않는 경우에서 L값이 큰 폭으로 변화하면, 공진 콘덴서와의 공진 주파수도 큰 폭으로 변화되어 버린다. 이 공진 주파수는, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 전력 전송에 이용되기 때문에, 자석의 유무에 따라 공진 주파수가 큰 폭으로 변화하면 정상적으로 전력 전송을 할 수 없게 되어 버리지만, 상기의 구성으로 함으로써 전력 전송의 효율을 높일 수 있다.

또, 도 9에 나타내는 것처럼, 자석(30a)의 사이즈 및 2차측 코일(11b)의 외경을 일정하게 했을 경우, 2차측 코일(11b)의 권수를 감소시켜 2차측 코일(11b)의 내경을 크게 하면, 자석(30a)의 2차측 코일(11b)에 대한 영향이 작아진다. 즉, 자석(30a)을 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 위치정렬에 이용하는 경우와 이용하지 않는 경우에 있어서의 2차측 코일(11b)의 L값이 서로 가까운 값이 된다. 따라서, 자석(30a)을 사용할 때와 사용하지 않을 때의 공진 주파수가 매우 근접한 값이 된다. 한편, 이 때 코일의 외경은 30mm로 통일되어 있다. 또, 1차측 코일(11a)의 중공부 단부와 자석(30a)의 외측 단부의 거리는, 0mm보다 크고 6mm보다 작게 함으로써, L값을 15μH 이상으로 하면서 자석(30a)를 이용하는 경우와 이용하지 않는 경우에서의 L값을 근접시킬 수 있다. 도 9의 결과는, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 자석(30b)을 구비했을 경우의 1차측 비접촉 충전 모듈(1)의 1차측 코일(11a)의 L값에 대해서도 마찬가지라고 할 수 있다.

도 10은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 비접촉 충전 모듈과 전력 전송을 행하는 다른 쪽 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석의 위치 관계를 나타내는 모식도이며, 1차측 비접촉 충전 모듈에 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬에 이용하는 자석을 가지는 것이다. 한편, 도 10의 (a)는 2차측 코일이 사각형 코일인 경우를 나타내고, (b)는 2차측 코일이 원형 코일인 경우를 나타낸다. 또, 이러한 도면으로 설명하는 비접촉 충전 모듈은, 자성 시트의 코일부의 중공부에 존재하는 오목부 또는 관통공을 생략하고 설명한다.

이 때, 자석과 비접촉 충전 모듈의 관계는, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 설치된 자석(30b)의 관계와, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)과 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 설치된 자석(30a)의 관계, 양쪽 모두에 해당된다. 따라서, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)과 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 설치된 자석(30a)의 관계를 예로서 설명하지만, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)과 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 설치된 자석(30b)과의 관계에도 적용된다. 즉, 전력 전송의 상대인 다른 쪽의 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석의 영향을 억제하고, 다른 쪽 비접촉 충전 모듈에 자석이 구비되는 경우나 구비되지 않는 경우나, 위치정렬 및 전력 전송이 가능한 비접촉 충전 모듈에 대해서 설명한다.

도 10의 (a)에 나타내는 2차측 코일(11c) 및 도 10의 (b)의 2차측 코일(11b)은, 그 중심이 위치정렬 자석(30a)의 중심과 맞도록 위치정렬된다. 또, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)이 자석(30a)을 설치하지 않는 경우라 하더라도, 2차측 비접촉 충전 모듈(2)이 자석을 구비하는 경우도 있다.

상대측 비접촉 충전 모듈이 구비하는 위치정렬 자석(30a)은 직경 m의 원형이고 자성 시트(4)는 정방형이다. 또한, 자성 시트(4)는 정방형 이외의 다각형이나 사각형 형태, 모서리가 라운드져 있어도 좋지만, 상대측인 1차측 비접촉 충전 모듈(1)의 성능을 확보하면서 소형화하려면 정방형인 쪽이 바람직하다.

위치정렬 자석(30a)은, 비접촉 충전 모듈(1, 2)을 사용함에 있어서 규격 제안되어 있는 것이며, 비접촉 충전 모듈(1, 2) 사이의 전력 전송을 확실하게 하고, 송수신 코일의 중심정렬을 행하기 위해 사용된다.

동일한 권수의 사각형 2차측 코일(11c) 또는 원형 2차측 코일(11b)을 동일한 크기의 자성 시트(4) 상에 설치했을 경우, 양자 모두 동일한 면적의 자성 시트(4)내에 수용된다. 즉, 도 10의 (a) 및 (b)에 나타내는 것처럼, 동일한 권수의 사각형 2차측 코일(11c) 또는 원형 2차측 코일(11b)을 1변 길이의 자성 시트(4) 상에 설치했을 경우, 사각형의 2차측 코일(11c)의 대향하는 내변간의 최단 거리 y1과 원형의 2차측 코일(11b)의 내경 y2를 동일한 길이로 할 수 있다.

한편, 사각형의 2차측 코일(11c) 내측의 대각선 길이 x는, 원형의 2차측 코일(11b)의 내경 y2와 동일 길이인 사각형의 2차측 코일(11b)의 대향하는 내변간의 최단 거리 y1보다 긴 x가 된다. 즉, 사각형의 2차측 코일(11c)에서는, 원형의 2차측 코일(11b)에 비해 위치정렬 자석(30a)과 2차측 코일(11c)의 간격을 크게 취할 수 있는 영역이 많아진다. 즉, x＞y1, y1=y2의 관계이다.

그리고, 1차측 비접촉 충전 모듈(1) 또는 2차측 비접촉 충전 모듈(2)에 구비하는 자석의 영향을 억제하기 위해서는, 사각형의 코일은 x＞=m, 바람직한 것은 y1＞=m이 될 필요가 있다.

2차측 코일(11b 또는 11c)과 위치정렬 자석(30a)의 간격이 커지면, 위치정렬 자석(30a)의 영향이 작아지기 때문에, 2차측 코일(11b 또는 11c)의 L값 감소율을 작게 할 수 있다. 2차측 코일이 사각형일 경우, 2차측 코일(11c) 내측의 대각선 치수 x가 원형 2차측 코일(11b)의 내경 치수 y2와 동일한 값일 때, 2차측 코일(11c)의 L값 감소율이 2차측 코일(11b)과 거의 동일한 값이 된다.

그 때문에, 비접촉 충전기(400)의 1차측 비접촉 충전 모듈(1)을 수납하는 공간이 사각 형상이고, 게다가 그 공간이 한정되어 있을 경우에는, 자성 시트(4)를 사각 형상으로 하고 2차측 코일(11c)을 사각형으로 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 원형 코일과 비교해서, 사각형의 2차측 코일(11c)을 자석(30a)으로부터 멀리할 수 있어, 사각형의 2차측 코일(11c)은 자석(30a)으로부터의 영향을 받기 어렵다. 또, 사각형의 2차측 코일(11c)은 자속이 코너부에 집중하지만, 그 코너부와 자석(30a)의 거리를 크게 확보할 수 있기 때문에 자석(30a)의 영향을 경감시킬 수 있다.

즉, 2차측 코일(11b)이 원형으로 권회되는 경우는, 2차측 코일(11b) 전체가 거의 동일한 자계의 강도를 나타낸다. 그러나, 2차측 코일(11b)이 거의 사각형으로 권회되는 경우는 그 각부(코너)에서 자계가 집중된다. 따라서, 2차측 코일(11c)의 내측의 대각선 치수 x가 위치정렬 자석(30a)의 외경보다 외측에 위치함으로써(x＞=m), 자석(30a)의 영향을 억제하고 전력 송신할 수 있다. 또, 2차측 코일(11c)의 대향하는 내변 간의 최단 거리 y1이 위치정렬 자석(30a)의 외경보다 외측에 위치함으로써(y1＞=m), 2차측 코일(11c) 전체가 위치정렬 자석(30a)의 외경보다 외측에 위치하고, 또 2차측 코일(11c)의 각부(코너)가 자석(30a)으로부터 일정 거리를 두고 위치하게 된다. 따라서, 자석(30a)이 2차측 코일(11c)에 주는 영향을 보다 저감시킬 수 있다.

한편, 본 실시형태에서는, 전술한 관계를 만족하도록 사각형의 2차측 코일(11c)의 대각선 치수 x를 대략 23mm로 하고, 위치정렬 자석(30a)의 지름 m을 15.5mmφ로 설정했다. 위치정렬 자석(30a)은 일반적으로, 15.5mm를 최대 직경으로 하여 그것보다 작게 구성된다. 소형화와 위치정렬 정밀도를 고려했을 경우, 자석(30a)의 직경이 약 10mm~15.5mm이고, 두께는 약 1.5~2mm가 됨으로써 균형있게 위치정렬을 할 수 있기 때문이다. 또, 네오듐 자석을 사용하고 있으며, 세기는 약 75mT에서 150mT 정도이면 좋다. 본 실시형태에서, 1차측 비접촉 충전 모듈의 코일과 2차측 비접촉 충전 모듈의 코일의 간격이 2~5mm 정도이므로, 이 정도 자석으로 충분히 위치정렬이 가능하게 된다. 따라서, 2차측 코일이 원형 형태로 권회되어 있으면, 중공부의 직경을 15.5mm 이상, 사각형으로 권회되어 있으면 중공부의 대각선을 15.5mm 이상, 바람직한 것은 중공부의 변폭을 15.5mm 이상으로 함으로써, 기본적으로 상대측에 구비된 자석(30a)의 크기에 상관없이 자석(30a)의 영향을 저감시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 사각형 코일이 원형 코일보다 자석의 영향을 받기 어렵지만, 1차측 코일(11a) 및 후술하는 2차측 코일(11b)의 양쪽이 사각형 코일이면, 충전시의 위치정렬 시에 서로의 코너 끼리 위치정렬을 하지 않으면 안된다. 따라서, 위치정렬 시의 각도 맞추기가 어렵기 때문에, 한쪽이 원형 코일, 다른 쪽이 사각형 코일이면 좋다. 즉, 각도 조정도 필요 없고, 또 사각형 코일이 자석의 영향을 억제할 수 있기 때문이다. 한편, 1차측 비접촉 충전 모듈(1) 및 2차측 비접촉 충전 모듈(2)의 어느 것이 사각형 코일을 구비하고, 어느 것이 원형 코일을 구비해도 상관없지만, 원형 코일은 전력 전송의 상대가 되는 코일의 형상에 상관없이 효율적인 전력 전송이 가능하기 때문에, 1차측 비접촉 충전 모듈(1)에 원형 코일을 구비하면 좋다.

한편, 원형 코일과 비교해서, 사각형 코일은 중공부 네 모서리의 각의 R(네 모서리의 곡선의 반경)이 중공부의 변폭(도 10의 (a)의 y1)의 30% 이하인 것을 말한다. 즉, 도 10의 (a)에 있어서, 대략 사각형인 중공부는 네 모서리가 곡선 형상으로 되어 있다. 직각인 것보다 다소라도 곡선인 것 때문에 네 모서리에서 도선의 강도를 향상시킬 수 있다. 그렇지만, R이 너무 커지면 원형 코일과 다름이 거의 없고, 사각형 코일만이 가지는 효과를 얻지 못하게 된다. 검토 결과, 중공부의 변폭 y1이 예를 들면 20mm일 경우, 각 네 모서리의 곡선의 반경 R이 6mm 이하이면 자석의 영향을 보다 효과적으로 억제할 수 있음을 알았다. 또, 전술한 바와 같이 네 모서리의 강도까지 고려하면, 각 네 모서리의 곡선의 반경 R을 대략 사각형인 중공부의 변폭의 5~30%로 함으로써, 앞에서 설명한 사각형 코일의 효과를 가장 많이 얻을 수 있다.

또 비접촉 충전 모듈의 사각형으로 권회된 코일의 중공부과 자석의 관계에 대해서 설명한다.

도 11은, 도 10의 사각형의 평면 코일부 내측의 대각선 치수 및 원형 평면 코일부의 내경 치수를 가변했을(자성 시트(4)의 크기도 거기에 따라 가변) 때에, 위치정렬 자석(30a)이 없는 경우에 대하여 위치정렬 자석(30a)이 있는 경우의 평면 코일부의 L값 감소율을 나타낸 것이다. 즉, L값 감소율이 적을수록 위치정렬 자석의 영향이 작은 것을 나타내고 있다. 한편, 본 실시예는 일례로서 수신측 비접촉 충전 모듈에 대해 설명하지만, 송신측 비접촉 충전 모듈에도 적용할 수 있다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 코일의 내(內) 치수가 클수록 평면 코일부의 L값 감소율이 적다. 위치정렬 자석(30a)과 평면 코일부의 내측의 간격을 여분으로 취할 수 있는 영역이 많아지기 때문에 위치정렬 자석(30a)의 영향이 작아지기 때문이다. 한편, 사각형의 평면 코일부의 내측 대각선 치수와 원형 평면 코일부의 내경 치수가 동일한 값일 경우에는 평면 코일부의 L값 감소율도 동일한 값이다.

즉, 사각형의 평면 코일부의 내측의 대각선 치수(x) 및 원형 평면 코일부의 내경 치수(y)가 위치정렬 자석의 직경(m)보다 크면(x=y＞m), 평면 코일부의 내변과 위치정렬 자석의 외주변 사이에 틈새가 생긴다. 그런데, 이 경우 평면 코일부의 평면의 면적은 사각형 평면 코일부 쪽이 원형 평면 코일부에 비교해 작다. 그래서, 자성 시트(4)의 크기에 맞도록 사각형의 평면 코일부의 내측의 대각 치수를 크게 할 수 있다. 그렇게 함으로써, 자성 시트(4) 내에 평면 코일부를 설치했을 경우 사각형의 평면 코일부 쪽이 원형의 평면 코일부에 비해 평면 코일부 내변과 위치정렬 자석의 외주변 사이에 틈새를 만들 수 있어, 위치정렬 자석의 영향을 작게 할 수 있다. 본 실시형태에서는, 전술한 관계를 만족하도록 사각형의 평면 코일부의 대각선 치수 x를 대략 23mm로 하고, 위치정렬 자석(4)의 지름 m을 15mmΦ로 설정했다.

다음으로, 도 12를 이용해 사각형의 평면 코일부에서 발생하는 자계의 크기에 대해서 설명한다. 도 12의 (b)는 (a)의 A-A′선 단면도이고, (c)는 (a)의 B-B′선 단면도이다. 도 12의 (b)에서는, 위치정렬 자석의 단부와 사각형의 평면 코일부의 내측 단부가 근접하고 있어, 위치정렬 자석의 자계의 영향에 의해 사각형 평면 코일부에서 발생하는 자계는 작아진다. 한편, 도 12 의(c)에서는, 위치정렬 자석의 단부와 사각형 평면 코일부의 내측 단부가 떨어져 있어, 위치정렬 자석의 자계의 영향을 받기 어렵게 되어 사각형 평면 코일부에서 발생하는 자계는 커진다.

요컨대, 상술한 원형의 평면 코일부에서는 코일 원주의 어디에서도, 원형의 평면 코일부에서 발생하는 자계는 작고, 즉 전자기 유도의 상호 인덕턴스에 영향을 미치는 원형 평면 코일부의 L값은 작아지고, 비접촉 충전 모듈의 전력 전송 효율은 낮다. 한편, 상술한 사각형의 평면 코일부에서는, 발생하는 자계는 크고, 즉 전자기 유도의 상호 인덕턴스에 영향을 미치는 사각형 평면 코일부의 L값은 원형의 평면 코일부의 L값보다 커지고, 그래서 비접촉 충전 모듈의 전력 전송 효율은 원형 평면 코일부에 비해 크게 향상되게 된다.

다음으로, 도 10에서의 사각형의 평면 코일부와 원형의 평면 코일부에서 자성 시트(4)인 페라이트의 두께를 바꾸어가면서 평면 코일부의 L값을 측정한 결과에 대해서 설명한다.

도 13은 자성 시트(4)의 페라이트 두께를 바꾸어가면서 평면 코일부의 L값을 측정한 결과를 나타내고 있다. 여기서 L값이란 평면 코일부의 인덕턴스 값이며, 그 값이 클수록 비접촉 충전 모듈의 전력 전송 효율이 높아진다.

비접촉 충전 모듈의 전력 전송의 성능을 만족시키기 위해서는, 코일의 L값은 6~8μH 필요하지만, 위치정렬 자석이 있는 경우에는 위치정렬 자석의 영향으로 자성 시트(4)의 자계 강도 업 효과가 저감한다.

도 13에 의하면, 위치정렬 자석이 있을 때는 원형의 평면 코일부가 6~8μH를 발생시키려면 자성 시트(4)의 페라이트 두께는 500μm 정도가 필요하다. 그것에 비해, 동일한 페라이트 두께를 가지는 사각형의 평면 코일부의 L값은 12μH가 된다(화살표 A).

자성 시트(4)의 페라이트 두께와 면적이 동일한 조건 하에서는 사각형 평면 코일부의 L값 쪽이 원형 평면 코일부에 비해 큰 값으로 되고 있다. 따라서, 사각형의 평면 코일부에서 발생하는 자계는 크고, 비접촉 충전 모듈의 전력 전송 효율은 크게 되게 된다.

사각형의 평면 코일부와 원형의 평면 코일부의 L값을 동일하게 하려고 했을 경우에는 사각형 평면 코일부 쪽이 자성 시트(4)의 페라이트 두께를 얇게 설정할 수 있다. 즉, L값의 목표값인 6~8μH로 하려면, 사각형 평면 코일부의 자성 시트(4)의 페라이트 두께를 300μm로 할 수 있어(화살표 B), 페라이트의 두께를 얇게 할 수 있다. 따라서, 비접촉 충전 모듈의 두께를 얇게 할 수 있어 소형화하기 쉬워진다.

이와 같이, 비접촉 충전 모듈이 이용하는 평면 코일을 사각형으로 함으로써 위치정렬 자석의 자계의 영향을 피하고, 비접촉 충전 모듈의 전력 전송 효율을 향상시킴으로써 비접촉 충전 모듈의 소형화를 달성할 수 있다.

한편, 코일은 사각형으로 권회되는 것에 한정되지 않고, 모서리에 R를 가진 사각 형상이나 다각 형상으로 권회되는 경우도 있다. 즉, 코일의 형상은, 그 전체가 자성 시트(4)상에 있고, 코일의 내연(內緣)이 위치정렬 자석의 외연(外緣)으로부터 이격되는 부분을 많이 가지는 형상이면 좋다. 그 중에서도, 사각형 형상은 상술한 효과를 얻을 수 있음과 동시에, 사각형 코일을 용이하게 제작할 수 있다.

본 실시형태에서는, 사각형 평면 코일부의 코일의 권회는 정방형으로 설명하고 있지만, 이것에 한정하는 것은 아니고 장방형이라도 좋다. 즉, 코일의 4개의 내변의 적어도 일부가 위치정렬 자석의 외주(外周)보다 외측에 있으면, 상술한 효과가 얻어진다.

또한, 위치정렬 자석은, 반드시 송전용과 수전용의 양쪽의 비접촉 충전 모듈내에 설치되어 있는 것은 아니고, 한쪽에 설치되어 있는 경우도 있다. 본 실시형태에서 위치정렬 자석은 비접촉 충전 모듈내에 설치되지 않고, 상대측인 비접촉 충전 모듈내에 설치되어 있는 경우에 대해 설명하고 있지만, 위치정렬 자석이 자기(自己)쪽에 있어도 동일하게 설명할 수 있다.

또한, 도 11의 사각형 코일(각형 코일이라고도 부름)의 대각선 치수의 데이터는 최소로 대략 19mm이다. 이 대각선 치수가 19mm일 때, 사각형 코일의 내측 중공부의 대향하는 변끼리의 거리는 대략 13.5mm 정도이다. 따라서, 도 11에서는, 사각형 코일의 대각선 치수가 19mm일 때, 직경 15.5mm의 위치정렬 자석과 사각형 코일의 내측의 중공부가 약간 겹쳐 있다. 즉, 사각형 평면 코일부의 내측의 중공부가 위치정렬 자석의 크기보다 크면 L값 감소율을 작게 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 사각형 코일 쪽이 원형 코일보다 자석의 영향을 받기 어렵지만, 1차측 코일과 2차측 코일의 양쪽이 사각형 코일이면, 충전시의 위치정렬 시에 서로의 코너간 위치정렬을 하지 않으면 안된다. 따라서, 위치정렬 시의 각도 맞추기가 어렵기 때문에, 한쪽이 원형 코일 다른 쪽이 사각형 코일이면 좋다. 즉, 각도 조정도 필요 없고 더욱이 사각형 코일이 자석의 영향을 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 1차측 비접촉 충전 모듈 및 2차측 비접촉 충전 모듈의 어느 것이 사각형 코일을 구비하고 어느 것이 원형 코일을 구비해도 상관없지만, 원형 코일은 전력 전송의 상대가 되는 코일의 형상에 상관없이 효율적인 전력 전송이 가능하기 때문에, 1차측 비접촉 충전 모듈에 원형 코일을 구비하면 좋다.

이상과 같이, 본원 발명에서는, 평면 코일부의 내측의 중공부가 자석의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 모듈로 했다. 이 때, 평면 코일부의 내측의 중공부가 자석의 크기보다 크다는 것은, 송신측 비접촉 충전 모듈 및 수신측 비접촉 충전 모듈이 위치정렬 했을 때에, 예를 들면 송신측 비접촉 충전 모듈(다른 쪽 비접촉 충전 모듈)에 구비된 자석이, 수신측 비접촉 충전 모듈의 평면 코일부의 중공부와 포개어지지 않는 것을 말한다. 즉, 송신측 비접촉 충전 모듈 및 수신측 비접촉 충전 모듈을 위에서 보아, 송신측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석이 수신측 비접촉 충전 모듈의 중공부로부터 코일면으로 돌출되지 않고, 중공부내에 수용되는 것을 말한다.

본 발명의 송신측 비접촉 충전 모듈 및 그것을 이용한 비접촉 충전 기기에 의하면, 1차측 비접촉 충전 모듈과 2차측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬에 자석을 사용하는 경우 또는 사용하지 않는 경우의 어느 경우에 있어서도, 비접촉 충전 모듈에 설치된 코일의 L값의 변화를 억제하므로, 자석을 사용하는 경우와 자석을 사용하지 않는 경우의 어느 경우에도 사용할 수 있고, 휴대전화, 휴대용 오디오, 휴대용 컴퓨터 등의 휴대단말, 디지털 카메라, 비디오 카메라 등의 휴대 기기를 충전할 때의 송신측 충전 기기로서 유용하다.

1 1차측 비접촉 충전 모듈
2 2차측 비접촉 충전 모듈
3 자성 시트(1차측)
4 자성 시트(2차측)
11a 1차측 코일
11b 2차측 코일
22a, 23a 단자(1차측)
22b, 23b 단자(2차측)
30a 자석(1차측)
30b 자석(2차측)
31a 평탄부(1차측)
31b 평탄부(2차측)
32a 중심부(1차측)
32b 중심부(2차측)
33a 직선 오목부(1차측)
33b 직선 오목부(2차측)
34a 슬릿(1차측)
34b 슬릿(2차측)

Claims (40)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 타방의 비접촉 충전 모듈과 전자기 유도에 의해 전력 전송을 행하는 비접촉 충전 모듈에 있어서,
    상기 타방의 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시, 상기 타방의 비접촉 충전 모듈의 상대측 평면 코일부의 중공부에 구비된 원형 자석을 이용하여 위치정렬을 행하는 경우와 원형 자석을 이용하지 않고 위치정렬을 행하는 경우가 있고, 또한 스스로는 위치정렬용 자석을 가지지 않는 비접촉 충전 모듈로서,
    도선이 사각형상으로 권회된 평면 코일부와,
    상기 평면 코일부의 코일면을 탑재하고, 상기 평면 코일부의 코일면에 대향하도록 설치된 자성 시트를 구비하고,
    상기 평면 코일부의 사각형상인 중공부에 있어서의 대향하는 내변간의 최단 거리의 길이가, 상기 원형 자석의 지름보다 긴 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 모듈.
11. 제10항에 있어서,
    상기 자성 시트의 형상은 사각형이고, 상기 자성 시트에 그 단부를 향하여 수직으로 연장되는 오목부 또는 슬릿을 마련한 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 모듈.
12. 제10항에 기재된 비접촉 충전 모듈을, 송전용 모듈 또는 수전용 모듈 중 적어도 어느 하나에 이용한 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 기기.
13. 수신측 비접촉 충전 모듈로 전자기 유도에 의해 전력을 송신하는 송신측 비접촉 충전 모듈에 있어서,
    수신측 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시, 상기 수신측 비접촉 충전 모듈의 수신측 평면 코일부의 중공부에 구비된 자석을 이용하여 위치 정렬을 행하는 경우와 자석을 이용하지 않고 위치정렬을 행하는 경우가 있고, 또한 스스로는 위치정렬용 자석을 가지지 않는 송신측 비접촉 충전 모듈로서,
    도선이 권회된 송신측 평면 코일부와,
    상기 송신측 평면 코일부의 코일면을 탑재하고, 상기 송신측 평면 코일부의 코일면에 대향하도록 설치되고, 상기 수신측 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시에 자석을 사용하는 경우에 상기 수신측 비접촉 충전 모듈의 자석과 서로 끌어당기는 페라이트 시트를 구비하고,
    상기 송신측 평면 코일부의 중공부가 상기 수신측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석보다 큰 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
14. 제13항에 있어서,
    상기 송신측 평면 코일부의 중공부의 단부와 상기 자석의 외측 단부의 거리는 0㎜보다 크고 6㎜보다 작은 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
15. 제13항에 있어서,
    상기 송신측 평면 코일부는, 상기 송신측 평면 코일부에 평행한 면에 있어서, 상기 자석의 면적이, 상기 송신측 평면 코일부의 중공부의 면적의 80%~95%가 되게 구성된 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
16. 제13항에 있어서,
    상기 송신측 평면 코일부의 중공부의 면적이 직경 15.5㎜인 원의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
17. 제13항에 기재된 송신측 비접촉 충전 모듈을 구비한 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 기기.
18. 송신측 비접촉 충전 모듈로부터 전자기 유도에 의해 전력을 수신하는 수신측 비접촉 충전 모듈에 있어서,
    상기 송신측 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시, 상기 송신측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석을 이용하여 위치정렬을 하는 경우와 자석을 이용하지 않고 위치정렬하는 경우가 있는 수신측 비접촉 충전 모듈로서,
    도선이 나선형으로 권회된 평면 코일부와,
    상기 평면 코일부의 코일면을 탑재하고, 상기 평면 코일부의 코일면에 대향하도록 설치되고, 상기 송신측 비접촉 충전 모듈과의 위치정렬 시에 자석을 사용하는 경우에 상기 송신측 비접촉 충전 모듈의 자석과 서로 끌어당기는 자성 시트를 구비하고,
    상기 평면 코일부의 내경이 상기 송신측 비접촉 충전 모듈에 구비된 자석보다 큰 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
19. 제18항에 있어서,
    상기 평면 코일부의 내경 단부와 상기 자석의 외측 단부의 거리는 0㎜보다 크고 6㎜보다 작은 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
20. 제18항에 있어서,
    상기 평면 코일부는, 상기 평면 코일부에 평행한 면에 있어서, 상기 자석의 면적이, 상기 평면 코일부의 내측원의 면적의 80%~95%가 되게 구성된 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
21. 제18항에 있어서,
    상기 자석은 원형이고, 상기 자석의 직경이 15.5㎜인 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
22. 제18항에 기재된 수신측 비접촉 충전 모듈을 구비하여 상기 송신측 비접촉 충전 모듈을 구비한 송신측 비접촉 충전 기기로부터 전력을 수신하는 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 기기.
23. 제10항에 있어서,
    위치정렬 자석을 더 구비하고,
    상기 위치정렬 자석은 상기 타방의 비접촉 충전 모듈에 포함된 자석과 커플링되고, 상기 위치정렬 자석은 상기 비접촉 충전 모듈을 상기 타방의 비접촉 충전 모듈에 위치정렬할 때 사용되는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 모듈.
24. 제10항에 있어서,
    위치정렬 모듈을 더 구비하고,
    상기 위치정렬 모듈은 상기 비접촉 충전 모듈을 상기 타방의 비접촉 충전 모듈에 구조적으로 위치정렬하는 위치정렬 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 모듈.
25. 제10항에 있어서,
    상기 평면 코일부는 코일면을 더 구비하고, 상기 자성 시트는 상기 코일면에 대향하여 커플링되는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 모듈.
26. 제25항에 있어서,
    상기 자성 시트는 상기 코일면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 모듈.
27. 제10항에 있어서,
    상기 평면 코일부의 사각형상인 중공부는 상기 평면 코일부의 내부 권선에 대응되는 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 모듈.
28. 제10항에 있어서,
    상기 평면 코일부의 사각형상인 중공부의 제1면적이 상기 원형 자석의 제2면적보다 큰 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 모듈.
29. 제23항에 있어서,
    상기 평면 코일부의 사각형상인 중공부의 제1면적이 상기 위치정렬 자석의 제2면적보다 큰 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 모듈.
30. 제13항에 있어서,
    상기 페라이트 시트는 상기 수신측 비접촉 충전 모듈의 위치정렬 자석과 자기적으로 커플링되는 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
31. 제13항에 있어서,
    상기 송신측 비접촉 충전 모듈은 상기 수신측 비접촉 충전 모듈에 구조적으로 커플링되는 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
32. 제13항에 있어서,
    상기 송신측 평면 코일부의 중공부의 제1면적이 상기 자석의 제2면적보다 큰 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.
33. 제18항에 있어서,
    상기 평면 코일부의 내경에 의해 규정되는 중공부의 제1면적이 상기 자석의 제2면적보다 큰 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
34. 제18항에 있어서,
    위치정렬 자석을 더 구비하고,
    상기 위치정렬 자석은 상기 송신측 비접촉 충전 모듈에 포함된 자석과 커플링되고, 상기 위치정렬 자석은 상기 수신측 비접촉 충전 모듈을 상기 송신측 비접촉 충전 모듈에 위치정렬할 때 사용되는 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
35. 제18항에 있어서,
    위치정렬 모듈을 더 구비하고,
    상기 위치정렬 모듈은 상기 수신측 비접촉 충전 모듈을 상기 송신측 비접촉 충전 모듈에 구조적으로 위치정렬하는 위치정렬 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
36. 제18항에 있어서,
    상기 평면 코일부의 제1면적이 상기 자석의 제2면적보다 큰 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
37. 제34항에 있어서,
    상기 평면 코일부의 제1면적이 상기 위치정렬 자석의 제2면적보다 큰 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
38. 제34항에 있어서,
    상기 평면 코일부는, 상기 평면 코일부에 평행한 면에 있어서, 상기 위치정렬 자석의 면적이, 상기 평면 코일부의 내측원의 면적의 80%~95%가 되게 구성된 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
39. 제34항에 있어서,
    상기 위치정렬 자석은 원형이고, 상기 위치정렬 자석의 직경이 15.5㎜인 것을 특징으로 하는 수신측 비접촉 충전 모듈.
40. 제30항에 있어서,
    상기 송신측 평면 코일부는, 상기 송신측 평면 코일부에 평행한 면에 있어서, 상기 위치정렬 자석의 면적이, 상기 송신측 평면 코일부의 중공부의 면적의 80%~95%가 되게 구성된 것을 특징으로 하는 송신측 비접촉 충전 모듈.

Images