WO2016048008A1 - Wide area omni-directional wireless power transmission device - Google Patents

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임춘택
이은수
최보환
손영훈
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한국과학기술원
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Abstract

The present embodiment relates to a wide area omni-directional wireless power transmission device which creates an omni-directional wireless charging environment and provides a uniform magnetic field over a wide area by generating a rotating magnetic field in a space to which to transmit power, using a multi-core and multi-winding structure.

Description

광역 무지향성 무선전력 전달장치Wide-range omni-directional wireless power transmission device
본 실시예는 광역 무지향성 무선전력 전달장치에 관한 것이다.This embodiment relates to a wide area omni-directional wireless power transmission device.
이하에 기술되는 내용은 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.The contents described below only provide background information related to the present embodiment and do not constitute a prior art.
최근 모바일 기기, 사물인터넷, 웨어러블 디바이스 등 스마트 전자기기의 수요가 급격히 증가하는 가운데, 이러한 스마트 전자기기는 사용자들에게 유비쿼터스 환경을 제공하는 필수 요소가 되었다. 한편, 현재 스마트 전자기기의 전원공급은 대부분 충전기를 이용한 배터리 충전 방식이 사용되고 있으며, 이 경우, 스마트 전자기기를 충전하기 위한 별도의 충전기를 항시 구비하고 있어야 한다는 문제점이 존재한다. 이러한, 문제점을 해결하기 위해, 향후 Wi-Fi 존과 같이 넓은 공간에 무선충전이 가능한 무선충전 지역을 제공하여, 이를 통해, 무선충전 지역내 모든 스마트 전자기기가 언제 어디서든 무선전력을 수신할 수 있는 새로운 형태의 유비쿼터스 무선전력 기술이 도래할 전망이다Recently, as the demand for smart electronic devices such as mobile devices, the Internet of Things, and wearable devices is rapidly increasing, such smart electronic devices have become essential elements for providing users with a ubiquitous environment. On the other hand, the power supply of the current smart electronic device is mostly used a battery charging method using a charger, in this case, there is a problem that must always be provided with a separate charger for charging the smart electronic device. In order to solve this problem, in the future, by providing a wireless charging area that can be wirelessly charged in a large space, such as Wi-Fi zone, through this, all the smart electronic devices in the wireless charging area can receive wireless power anytime and anywhere. New form of ubiquitous wireless power technology is expected to arrive
이러한 유비쿼터스 무선전력 기술은 1) 무선충전 지역 내 사용자의 인체에 안전(자기장 국제규격인 ICNIRP 가이드라인 규정인 27 uT 이하)한 균등 자기장 조성, 2) 수십 cm 이상 수준에서도 수신가능한 장거리 무선전력, 3) 수신부가 임의의 공간상 3방향(x, y, z축) 및 3각도(Roll, Pitch, Yaw)에 상관없이 충전 가능한 6-자유도를 만족할 필요가 있다. 따라서, 위의 3가지 특성을 만족시킬 수 있는 최적의 유비쿼터스 무선전력 환경 조성을 위해 송신장치로부터 발생한 자기장이 넓은 범위로 균등하게 분포될 수 있도록 하는 한편, 송신장치와 수신장치 간 상대적인 위치와 관계없이 무선전력을 수신할 수 있는 특성을 만족하는 광역 무지향성 무선전력 전달장치를 필요로 한다These ubiquitous wireless power technologies are 1) creating a uniform magnetic field that is safe for the user's body in the wireless charging area (below 27 uT, the ICNIRP guideline standard for magnetic fields), 2) long-range wireless power that can be received even at levels of tens of cm or more, The receiver needs to satisfy the chargeable 6-degrees of freedom in any spatial three directions (x, y, z axis) and three angles (Roll, Pitch, Yaw). Therefore, in order to create an optimal ubiquitous wireless power environment that satisfies the above three characteristics, the magnetic field generated from the transmitting device can be distributed evenly over a wide range, and regardless of the relative position between the transmitting device and the receiving device, There is a need for a wideband omni-directional wireless power transmission device that satisfies the ability to receive power.
본 실시예는, 다중 코어 및 권선부 구조를 이용하여 전력을 전송하고자 하는 공간에 회전자계를 생성함으로써 무 지향성의 무선충전 환경을 조성하고 광범위의 균등한 자기장을 제공하는 데 일 목적이 있다.This embodiment aims to create a non-directional wireless charging environment by providing a rotating magnetic field in a space to which power is to be transmitted using a multi-core and winding structure, and to provide a wide range of uniform magnetic fields.
또한, 본 실시예는, 구리판, 알루미늄판 등과 같은 도전율이 높은 물질을 이용한 금속판을 무선전력 전달장치의 일 측에 설치하여 무선전력 전달장치가 방사하는 자속의 자속밀도를 증가시킴과 동시에 내부 자속밀도를 감소시켜 코어의 손실을 감소시키는 데 일 목적이 있다.In addition, the present embodiment, by installing a metal plate using a high conductivity material, such as copper plate, aluminum plate on one side of the wireless power transmission device to increase the magnetic flux density of the magnetic flux emitted by the wireless power transmission device and at the same time the internal magnetic flux density The purpose is to reduce the loss of the core by reducing.
또한, 본 실시예는, 무선전력 전달장치의 일측면에 자기장을 차폐할 수 있는 자기장 차폐 부재를 추가함으로써 자기코어 주변에서 발생하는 자기장이 인체로 향하는 정도를 최소화하는 데에 목적이 있다.In addition, the present embodiment is to minimize the degree of magnetic field generated around the magnetic core toward the human body by adding a magnetic field shielding member that can shield the magnetic field on one side of the wireless power transmission device.
또한, 본 실시예는, 무선전력 전달장치가 복수 개의 무 지향성 코일을 모듈화한 형태로 구현됨으로써 광범위에 걸쳐 무 지향성의 무선충전 환경을 조성하고자 하는 데 목적이 있다.In addition, the present embodiment is intended to create a non-directional wireless charging environment over a wide range by the wireless power transmission device is implemented in a modular form of a plurality of non-directional coils.
본 실시예는, 서로 교차되어 배치되는 형상을 갖는 N(단, N≥2)개의 막대형 코어 및 상기 N개의 막대형 코어에 각각 권취되는 급전 케이블을 구비하는 무선전력 전송부; 및 상기 무선전력 전송부에서 발생한 자속을 수신하여 전력을 발생하는 수신부를 포함하되, 각각의 급전 케이블에는 180°/N에 따라 결정되는 위상차를 갖는 전류가 인가되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치를 제공한다.The present embodiment includes a wireless power transmitter including N (where N≥2) rod-shaped cores having a shape arranged to cross each other and a feeding cable wound around the N rod-shaped cores; And a receiver configured to receive the magnetic flux generated by the wireless power transmitter to generate power, wherein a current having a phase difference determined according to 180 ° / N is applied to each of the feed cables. to provide.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 코어 및 상기 코어에 권취되고 교류 전원을 인가받아 자기장을 발생시키는 급전 케이블을 포함하는 다이폴 코일 모듈; 및 상기 다이폴 코일 모듈의 길이 방향을 기준으로 중앙부에 위치하며 상기 다이폴 코일 모듈을 둘러싸는 고리형상으로 이루어진 격리판을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치를 제공한다.In addition, according to another aspect of the present embodiment, a dipole coil module including a core and a feed cable wound around the core and receiving an AC power to generate a magnetic field; And a separator disposed in a central portion of the dipole coil module based on a length direction of the dipole coil module and having a ring shape surrounding the dipole coil module.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 지면을 기준으로 상기 지면과 수직방향으로 설치되는 통형 코어; 상기 통형 코어에 권취되는 급전케이블; 및 상기 통형 코어의 일단에 연결되어 상기 통형 코어의 길이 방향에 나란하지 않은 방향으로 돌출되는 복수 개의 윙을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치를 제공한다.In addition, according to another aspect of the present embodiment, the cylindrical core is installed in the vertical direction with respect to the ground relative to the ground; A feed cable wound around the tubular core; And a plurality of wings connected to one end of the tubular core and protruding in a direction not parallel to the longitudinal direction of the tubular core.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 막대형 코어; 상기 막대형 코어 일단에 위치하는 제1 윙; 상기 막대형 코어 타단에 위치하는 제2 윙; 및 상기 막대형 코어에 권취되는 급전케이블을 포함하고, 상기 제1 윙, 상기 제2 윙은 상기 막대형 코어의 양단에 각각 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치를 제공한다.In addition, according to another aspect of the present embodiment, the rod-shaped core; A first wing positioned at one end of the rod-shaped core; A second wing positioned at the other end of the rod-shaped core; And a feed cable wound around the rod-shaped core, wherein the first wing and the second wing are provided in plural at both ends of the rod-shaped core.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 무선전력 송수신장치에 있어서, 폭이나 두께보다 길이를 길게 한 다중 코어를 포함하며, 상기 다중 코어를 격자 구조(Grid Structure)로 배치한 코어부; 및 다중 권선을 포함하며, 상기 코어부에 포함된 각각의 코어에 권취되고, 교류전원을 인가받아 자기장을 발생시키거나 자기장을 수신하여 전류를 유도하는 권선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치를 제공한다.In addition, according to another aspect of the present invention, in the wireless power transceiver, including a core having a length longer than the width or thickness, the core portion arranged in a grid structure (multi-core); And a winding including a plurality of windings, wound around each core included in the core, and generating a magnetic field by receiving AC power or receiving a magnetic field to induce a current. To provide.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 하나 이상의 제1 코어 유닛 및 하나 이상의 제2 코어 유닛을 포함하며, 상기 하나 이상의 제2 코어 유닛은 상기 제1 코어 유닛에 수직 교차하는 형태로 배치되어 십자형의 형상을 이루는 코어부; 및 상기 제1 코어 유닛에 권취되는 제1 권선 및 상기 제2 코어 유닛에 권취되는 제2 권선을 포함하는 권선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치를 제공한다.In addition, according to another aspect of the present embodiment, it comprises at least one first core unit and at least one second core unit, wherein the at least one second core unit is arranged in a shape perpendicular to the first core unit cross-shaped A core part forming a shape; And a winding including a first winding wound around the first core unit and a second winding wound around the second core unit.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 무선전력 전달장치에 있어서, 가로 및 세로로 각각 복수 개의 코일을 포함하되, 상기 복수 개의 코일은 각각, 소정의 폭과 길이를 갖는 코어; 및 상기 코어의 길이 방향으로 상기 코어에 권취되는 제1 권선 및 상기 코어의 폭 방향으로 상기 코어에 권취되는 제2 권선을 포함하는 권선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치를 제공한다.In addition, according to another aspect of the present invention, in the wireless power transmission device, comprising a plurality of coils each in the horizontal and vertical, each of the plurality of coils, each having a predetermined width and length; And a winding unit including a first winding wound on the core in a longitudinal direction of the core and a second winding wound on the core in a width direction of the core.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 무선전력 전달장치에 있어서, 가로 및 세로로 각각 복수 개의 권선 모듈을 포함하되, 상기 복수 개의 권선 모듈은 각각, 상기 가로 및 상기 세로로 각각 적어도 2개의 권선 유닛을 포함하고, 상기 권선 유닛 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제1 권선 유닛 및 제3 권선 유닛은 상기 권선 유닛 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제2 권선 유닛 및 제4 권선 유닛과 서로 소정의 위상 차를 갖는 전류를 인가받아 회전 자계를 형성하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치를 제공한다.In addition, according to another aspect of the present embodiment, in the wireless power transmission apparatus, each of the plurality of winding modules in the horizontal and vertical, each of the plurality of winding modules, each of the at least two winding units in the horizontal and the vertical, respectively And a first winding unit and a third winding unit that face each other in a diagonal direction among the winding units, and have a predetermined phase difference with the second winding unit and the fourth winding unit that face each other in a diagonal direction among the winding units. Provided is a wireless power transmission apparatus characterized by forming a rotating magnetic field by applying a current having.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 무선으로 전력을 전송하기 위한 장치에 있어서, 자기장을 균등하게 발생시켜 방사하거나 방사된 자기장을 수신하는 복수의 코일모듈; 상기 복수의 코일모듈에 각각 제공되는 교류전원의 주파수 또는 위상을 변환하는 복수의 인버터(Inverter); 상기 복수의 코일모듈에서 기 설정된 코일모듈에 인접한 코일모듈이 발생시키는 자기장, 상기 인접한 코일모듈이 발생시키는 자기장에 의해 상기 기 설정된 코일모듈에서 발생하는 유도 전류 및 상기 인접한 코일모듈과 연결된 제어장치가 송신하는 동기신호 중 어느 하나를 수신하는 복수의 수신장치; 상기 복수의 수신장치 각각이 수신한 것을 이용해 상기 복수의 코일모듈에서 각각 발생하는 자기장이 동일한 위상을 갖도록 상기 복수의 인버터를 각각 제어하는 복수의 제어장치; 상기 복수의 코일모듈에 각각 상기 교류전원을 제공하는 전원제공장치; 및 상기 전원제공장치와 상기 복수의 인버터 각각의 사이에 위치하여 상기 전원제공장치와 상기 복수의 인버터 각각의 연결을 단속하는 복수의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치를 제공한다.In addition, according to another aspect of the present invention, an apparatus for wirelessly transmitting power, comprising: a plurality of coil modules for generating a magnetic field evenly to receive or radiate the emitted magnetic field; A plurality of inverters (Inverter) for converting the frequency or phase of the AC power provided to each of the plurality of coil modules; The magnetic field generated by the coil module adjacent to the preset coil module in the plurality of coil modules, the induced current generated by the preset coil module by the magnetic field generated by the adjacent coil module, and transmitted by the control device connected to the adjacent coil module A plurality of receivers for receiving any one of a synchronization signal; A plurality of control devices for respectively controlling the plurality of inverters so that the magnetic fields generated in the plurality of coil modules have the same phase by using what each of the plurality of receiving devices receives; A power supply device for providing the AC power to the plurality of coil modules, respectively; And a plurality of switches positioned between the power supply device and each of the plurality of inverters to control the connection of each of the power supply device and the plurality of inverters.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 무선전력 송신장치를 사용하여 2방향의 균등한 자기장을 넓은 지역에 제공하여 해당 공간 내에 균일한 자기장을 제공받을 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present embodiment, there is an advantage that a uniform magnetic field can be provided in a corresponding space by providing an equal magnetic field in two directions using a wireless power transmitter.
또한, 본 실시예에 의하면, 자기장을 수신함에 있어 송신장치에 의해 발생한 2방향의 자기장을 2방향의 수신장치를 사용하여 3방향 무지향성 무선전력 송수신장치를 구현할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present embodiment, there is an advantage that a three-way omni-directional wireless power transceiver can be implemented by using a two-way receiver in a two-way magnetic field generated by the transmitter in receiving the magnetic field.
또한, 본 실시예에 의하면, 구리판, 알루미늄판 등과 같은 도전율이 높은 물질을 이용한 금속판을 무선전력 전달장치의 일 측에 설치하여 무선전력 전달장치가 방사하는 자속의 자속밀도를 증가시킴과 동시에 내부 자속밀도를 감소시켜 코어의 손실을 감소시키는 장점이 있다.In addition, according to the present embodiment, by installing a metal plate using a high conductivity material such as a copper plate, aluminum plate, etc. on one side of the wireless power transmission device to increase the magnetic flux density of the magnetic flux emitted by the wireless power transmission device and at the same time the internal magnetic flux There is an advantage in reducing the loss of the core by reducing the density.
또한, 본 실시예에 의하면, 무선전력 전달장치의 일측면에 자기장을 차폐할 수 있는 자기장 차폐 부재를 추가함으로써 자기코어 주변에서 발생하는 자기장이 인체로 향하는 정도를 최소화할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present embodiment, by adding a magnetic field shielding member that can shield the magnetic field on one side of the wireless power transmission device has the advantage that the magnetic field generated around the magnetic core can be directed to the human body.
또한, 본 실시예에 의하면, 무선전력 전달장치가 복수 개의 무 지향성 코일을 모듈화한 형태로 구현됨으로써 광범위에 걸쳐 무 지향성의 무선충전 환경을 조성할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present embodiment, the wireless power transmission device is implemented in a modular form of a plurality of non-directional coils, there is an advantage that can create a non-directional wireless charging environment over a wide range.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 실외에 설치되는 무선전력 전송장치를 나타낸 사시도이다.1A is a perspective view illustrating a wireless power transmitter installed outdoors according to a first embodiment of the present invention.
도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 실외에 설치되는 무선전력 전송장치의 통형 코어 일단에 상부 송신 코일모듈이 구비되고, 타단에 하부 송신 코일모듈이 구비된 형상을 나타낸 사시도이다.1B is a perspective view showing a shape in which an upper transmitting coil module is provided at one end of a cylindrical core of a wireless power transmitter installed outdoors and a lower transmitting coil module is provided at the other end of the present invention.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통형 코어의 일단에 연결되는 제1 상부 송신 코일모듈을 나타낸 사시도이다.Figure 2a is a perspective view showing a first upper transmitting coil module connected to one end of the cylindrical core according to the first embodiment of the present invention.
도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통형 코어의 일단에 연결되는 제2 상부 송신 코일모듈을 나타낸 사시도이다.2B is a perspective view illustrating a second upper transmission coil module connected to one end of a cylindrical core according to the first embodiment of the present invention.
도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실내에 설치되는 무선전력 전송장치를 나타낸 도면이다.3A is a diagram illustrating a wireless power transmitter installed indoors according to a second embodiment of the present invention.
도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실내에 설치되는 무선전력 전송장치에 보조윙이 추가로 포함된 형상을 나타낸 도면이다.3B is a view showing a shape in which an auxiliary wing is additionally included in a wireless power transmitter installed indoors according to a second embodiment of the present invention.
도 4a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 무선전력 전송장치를 나타낸 도면이다.4A illustrates a wireless power transmitter installed indoors according to a third embodiment of the present invention.
도 4b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 무선전력 전송장치로부터 발생하는 자기장의 형태를 나타낸 도면이다. 4B is a view showing the shape of the magnetic field generated from the wireless power transmitter installed in the room according to the third embodiment of the present invention.
도 5a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 제1 무선전력 전송장치를 도시한 도면이다.5A is a diagram illustrating a first wireless power transmitter installed indoors according to a third embodiment of the present invention.
도 5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 제1 무선전력 전송장치로부터 발생하는 자기장의 형태를 나타낸 도면이다.FIG. 5B is a diagram showing the shape of the magnetic field generated from the first wireless power transmitter installed indoors according to the third embodiment of the present invention.
도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 제2 무선전력 전송장치의 형태를 도시한 도면이다.6A is a diagram illustrating a form of a second wireless power transmitter installed indoors according to a third embodiment of the present invention.
도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 제2 무선전력 전송장치의 날개의 구조를 나타낸 도면이다.6B is a view showing the structure of a wing of a second wireless power transmitter installed indoors according to a third embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 무선전력 전송장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.7 is a diagram schematically illustrating a wireless power transmitter according to a fourth embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 무선전력 전송장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.8 is a diagram schematically illustrating a wireless power transmitter according to a fifth embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 무선전력 전송장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.9 is a diagram schematically illustrating a wireless power transmitter according to a sixth embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 무선전력 전송장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.10 is a view schematically showing a wireless power transmitter according to a seventh embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 송신 코일모듈의 형태를 도시한 도면이다.11 is a view showing the shape of a transmission coil module according to another embodiment of the present invention.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사판 및 격리판을 설치한 송신 코일모듈을 측면에서 바라본 형태를 도시한 도면이다.12A is a view showing a side view of a transmitting coil module provided with a reflector and a separator according to an embodiment of the present invention.
도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사판 및 격리판을 설치한 송신 코일모듈을 아래에서 바라본 형태를 도시한 도면이다.12B is a view illustrating a form of a transmission coil module having a reflector and a separator according to an embodiment of the present invention viewed from below.
도 13은 이동 단말기의 본체(100)에 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수신 장치가 장착된 경우를 간략화하여 예시한 도면이다.FIG. 13 is a diagram schematically illustrating a case in which a power receiving device according to an embodiment of the present invention is mounted on a main body 100 of a mobile terminal.
도 14의 a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수신 장치에 보조 차폐판을 부가적으로 포함하는 경우를 도시한 도면이고, 도 14의 b)는 복수개의 코어 및 복수개의 차폐판을 두어 자기장이 차폐되는 모습을 개념적으로 도시한 도면이다.14A is a diagram illustrating a case in which an auxiliary shield plate is additionally included in a power receiving device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14B is provided with a plurality of cores and a plurality of shield plates. It is a diagram conceptually showing how a magnetic field is shielded.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수신 장치에 차폐회로를 부가한 경우를 예시한 도면이다.15 is a diagram illustrating a case where a shielding circuit is added to a power receiving device according to an embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수신 장치에서 돌출부의 단부를 둘러싸는 제4 차폐 루프회로를 부가한 경우를 예시한 도면이다.FIG. 16 is a diagram illustrating a case in which a fourth shielded loop circuit surrounding an end of a protrusion is added in a power receiving device according to an embodiment of the present invention.
도 17a는 수신 코어에서 몸통부의 단면의 다양한 형상을 예시한 도면이고, 도 17b는 몸통부의 단면이 직사각형인 경우 직사각형의 형상에 따른 턴당 길이의 변화를 나타낸 도면이고, 도 17c는 몸통부의 단면형상이 직사각형과 원형을 조합한 형상인 경우를 예시한 도면이다.17A is a view illustrating various shapes of a cross section of the trunk in the receiving core, and FIG. 17B is a view showing a change in length per turn according to the shape of the rectangle when the cross section of the trunk is rectangular, and FIG. 17C is a cross-sectional shape of the trunk. It is a figure which illustrates the case where it is a shape which combined rectangle and a circle.
도 18a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수신 장치에 인체가 접근하는 경우를 예시한 도면이고, 도 18b는 전력수신 장치에서 전체 수신 회로에 대한 등가회로를 도시한 도면이고, 도 18c는 수신 회로의 공진점의 변화에 의한 수신 전력의 감소 예를 도시한 도면이다.18A is a diagram illustrating a case in which a human body approaches a power receiver according to an embodiment of the present invention, and FIG. 18B is a diagram illustrating an equivalent circuit for the entire receiver circuit in the power receiver, and FIG. 18C is a receiver. It is a figure which shows the example of reduction of reception power by the change of the resonance point of a circuit.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송수신장치를 도시한 도면이다.19 is a diagram illustrating a wireless power transmission and reception apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치가 방사하는 정규화된 자기장을 도시한 도면이다. 20 illustrates a normalized magnetic field emitted by a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치가 자기장을 수신하는 모습을 도식화한 도면이다.21 is a diagram illustrating a state in which a wireless power receiver receives a magnetic field according to an embodiment of the present invention.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 등가 자기회로 모델을 도시한 도면이다.22 is a diagram illustrating an equivalent magnetic circuit model of a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
도 23a와 도 23b는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속판이 위치하는지 여부에 차이를 갖는 각각의 무선전력 송수신장치를 도시한 도면이다.23A and 23B are diagrams illustrating respective wireless power transmitters and receivers having a difference in whether a metal plate is located according to an embodiment of the present invention.
도 24a와 도 24b는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속판이 위치하는지 여부에 차이를 갖는 각각의 무선전력 송신장치의 등가 자기회로 모델을 도시한 도면이다.24A and 24B illustrate equivalent magnetic circuit models of respective wireless power transmitters having a difference in whether a metal plate is located according to an embodiment of the present invention.
도 25a와 도 25b는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속판이 위치하는지 여부에 차이를 갖는 각각의 무선전력 송신장치가 방사하는 정규화된 자속밀도를 무선전력 송신장치와 z축 방향으로 무선전력 송신장치의 폭 또는 길이의 절반만큼 떨어진 거리에서 도시한 도면이다.25A and 25B illustrate a normalized magnetic flux density emitted by each wireless power transmitter having a difference in whether a metal plate is located according to an embodiment of the present invention, and the wireless power transmitter in the z-axis direction. Figure is shown at a distance of half the width or length of the.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속판이 위치하는지 여부에 차이를 갖는 각각의 무선전력 송신장치의 내부의 정규화된 자속밀도의 변화를 도시한 도면이다.FIG. 26 illustrates a change in normalized magnetic flux density inside each wireless power transmitter having a difference in whether a metal plate is located according to an embodiment of the present invention.
도 27 내지 도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.27 to 30 is a view schematically showing a wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치의 모듈화 모델을 도시한 도면이다.31 is a view showing a modular model of the wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention.
도 32 내지 도 36은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.32 to 36 is a view schematically showing a wireless power transmission device according to another embodiment of the present invention.
도 37a 내지 37c 및 도 38a 내지 38b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.37A to 37C and 38A to 38B schematically illustrate a wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 39는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치의 모듈화 모델을 도시한 도면이다39 is a view showing a modular model of the wireless power transmission device according to another embodiment of the present invention.
도 40은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치의 D형 권선 모듈의 구현 형태를 예시한 예시도이다.40 is an exemplary view illustrating an implementation form of the D-type winding module of the wireless power transmission device according to another embodiment of the present invention.
도 41a은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 도시한 도면이다.41A is a diagram illustrating a wireless power transfer system according to a first embodiment of the present invention.
도 41b은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 도시한 도면이다.41B is a diagram illustrating a wireless power transfer system according to a second embodiment of the present invention.
도 42a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어장치의 구성을 도시한 블럭 구성도이다.42A is a block diagram showing the configuration of a control device according to the first embodiment of the present invention.
도 42b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제어장치의 구성을 도시한 블럭 구성도이다.42B is a block diagram showing the construction of a control device according to the second embodiment of the present invention.
도 43은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어방법을 도시한 순서도이다.43 is a flowchart illustrating a control method according to the first embodiment of the present invention.
도 44a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 송신 코일모듈을 도시한 도면이다.44A is a diagram illustrating a transmitting coil module according to a first embodiment of the present invention.
도 44b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 송신 코일모듈로부터 발생하는 자기장의 형태를 나타낸 도면이다.44B is a view showing the shape of a magnetic field generated from the transmitting coil module according to the first embodiment of the present invention.
도 45는 본 발명의 제2 실시예에 따른 송신 코일모듈의 형태와 구성을 나타낸 도면이다.45 is a view showing the form and configuration of a transmitting coil module according to a second embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), b 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), b, can be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. Throughout the specification, when a part is said to include, 'include' a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated. . In addition, as described in the specification. The terms 'unit' and 'module' refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
도 1a 내지 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 실외에 설치되는 무선전력 전송장치(600)를 나타낸 도면이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실내에 설치되는 무선전력 전송장치(800)를 나타낸 도면이다.1A and 2B are views illustrating a wireless power transmitter 600 installed outdoors according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 3A and 3B are installed indoors according to a second embodiment of the present invention. A diagram illustrating a wireless power transmitter 800.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 실외에 설치되는 무선전력 전송장치를 나타낸 사시도이다.1A is a perspective view illustrating a wireless power transmitter installed outdoors according to a first embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 실외에 설치되는 무선전력 전송장치(600)는 통형 코어(610), 급전 케이블(620) 및 송신 코일모듈(630)을 포함한다.The wireless power transmitter 600 installed outdoors according to the present embodiment includes a tubular core 610, a power feeding cable 620, and a transmitting coil module 630.
통형 코어(610)는 지면을 기준으로 지면과 수직방향으로 설치된다. 통형 코어(610)는 관 형상의 부재이며, 본 실시예에서는 원형의 통 형상으로 길게 형성된 것으로 설명하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 사각기둥, 반원기둥, 삼각기둥 등 다양한 형상일 수 있다. 도 1a에서 통형 코어(610)는 동일한 굵기의 타워형으로 도시되고 있으나, 통형 코어(610)는 예컨대, 길이 방향으로 중앙부분이 굵은 형상을 가지고, 양 끝단으로 갈수록 가는 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 통형 코어(610)는 판형의 직사각 코어부재를 복수 개 겹쳐서 만들되, 통형 코어(610)의 형상은 계단 형태로 중앙 부분에서 양 끝단으로 갈수록 가늘어지는 형상을 가질 수 있다. 또한, 통형 코어(610)는 예컨대, 판형의 직사각 코어부재를 복수 개 겹쳐서 길쭉하고 균일한 굵기의 코어 형상을 가질 수 있다. 여기서, 통형 코어(610)는 자속 전달을 증가시키기 위해 사용되는 자기 물질로 구성된다.The cylindrical core 610 is installed perpendicular to the ground with respect to the ground. The tubular core 610 is a tubular member, which is described as being elongated in a circular cylindrical shape in the present embodiment, but is not necessarily limited thereto. For example, the tubular core 610 may have various shapes such as a square pillar, a semi-circle cylinder, and a triangular pillar. . In FIG. 1A, the tubular core 610 is illustrated as a tower of the same thickness, but the tubular core 610 may have, for example, a thick central portion in the longitudinal direction, and become thinner toward both ends. For example, the cylindrical core 610 may be formed by stacking a plurality of rectangular rectangular core members, but the cylindrical core 610 may have a shape that is tapered toward both ends from a central portion in a step shape. In addition, the cylindrical core 610 may have, for example, a plurality of plate-shaped rectangular core members which overlap each other to have a core shape having an elongated and uniform thickness. Here, the cylindrical core 610 is composed of a magnetic material used to increase magnetic flux transmission.
급전 케이블(620)은 통형 코어(610)에 권취된다. 여기서, 급전 케이블(620)은 통형 코어(610)를 나선형으로 감는다. 급전 케이블(620)이 통형 코어(610)의 일단에 권취되므로 z축 방향으로 무선충전이 가능하다. 급전 케이블(620)은 예컨대, 리츠와이어(Litz Wire)일 수 있다. 통형 코어(610)를 감고 있는 급전 케이블은 그렇지 않는 급전 케이블에 비해 자기저항의 감소로 대략 수십 배 정도 자속 밀도가 증가한다. 급전 케이블(620)은 일정 높이에서 통형 코어(610)에 권취된다. 예컨대, 급전 케이블(620)이 통형 코어(610)에 권취되는 지점은 지면을 기준으로 통형 코어(610)의 길이 방향으로 절반 이상인 지점, 즉, 높이를 기준으로 절반 높이인 지점보다 높은 위치에 권취된다. 여기서, 급전 케이블(620)이 통형 코어(610)에 권취되는 지점은 실외에 설치되는 무선전력 전송장치(600)에 인접해 있는 사람의 안전을 위한 전자파 세기에 따라 일정 높이 예컨대, 3 m 높이에 권취될 수 있으며, 이 경우, 실질적으로, 통형 본체(610) 길이의 절반 이상의 높이에 권취되어 구현될 수 있다. 도 1a에는 도시하지 않았으나 통형 코어(610) 및 급전 케이블(620)을 감싸는 커버를 포함할 수 있다.The feed cable 620 is wound around the cylindrical core 610. Here, the feed cable 620 spirally wound the cylindrical core 610. Since the feed cable 620 is wound around one end of the cylindrical core 610, wireless charging in the z-axis direction is possible. The feed cable 620 may be, for example, Litz Wire. The feed cable wound around the cylindrical core 610 has an increase in magnetic flux density of about several orders of magnitude due to a decrease in magnetoresistance compared to feed cables that do not feed the cylindrical core 610. The feed cable 620 is wound around the cylindrical core 610 at a certain height. For example, the point at which the feed cable 620 is wound on the cylindrical core 610 is wound at a position higher than half of the cylindrical core 610 in the longitudinal direction of the cylindrical core 610, that is, the half of the height of the cylindrical core 610. do. Here, the point where the feed cable 620 is wound on the cylindrical core 610 is a certain height, for example, 3 m high depending on the electromagnetic wave strength for the safety of the person adjacent to the wireless power transmitter 600 installed outdoors. It may be wound, and in this case, it may be implemented by being wound at a height of at least half of the length of the cylindrical body 610. Although not shown in FIG. 1A, a cover surrounding the cylindrical core 610 and the feed cable 620 may be included.
도 1a에서 급전 케이블(620)은 송신 코일모듈(630)에 포함되는 막대형 코어의 일단에 권취되지 않는 것으로 도시하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 급전 케이블(620)은 막대형 코어의 일단을 나선형으로 감을 수 있다. 급전 케이블(620)이 송신 코일모듈(630)에 포함되는 막대형 코어의 일단에 각각 권취되는 경우 x축, y축 방향으로 무선충전이 가능하다.In FIG. 1A, the feed cable 620 is illustrated as not being wound around one end of the rod-shaped core included in the transmitting coil module 630, but is not necessarily limited thereto. The feed cable 620 may spirally wrap one end of the rod-shaped core. When the feed cable 620 is wound around one end of the rod-shaped core included in the transmission coil module 630, wireless charging is possible in the x-axis and y-axis directions.
송신 코일모듈(630)은 복수 개의 막대형 코어를 구비할 수 있으며 복수 개의 막대형 코어 각각은 통형 코어(610) 일단에 연결되어 통형 코어(610)의 길이 방향에 나란하지 않은 방향으로 돌출된다. 도 1a에서는 통형 코어(610)의 일단은 통형 코어(610)의 상단을 의미한다. 또한, 통형 코어(610)의 타단은 통형 코어(610)의 하단을 의미한다. 송신 코일모듈(630)은 통형 코어(610)와 연결된 일단에 피뢰침을 추가로 설치한다. 도 1a에서는 송신 코일모듈(630)에 포함되는 막대형 코어는 상면에서 바라본 형상이 삼각형 형상을 가지는 것으로 도시하고 있으나 반드시 이에 한정되지는 않는다. 송신 코일모듈(630)은 통형 코어(610)에 수직하게 돌출된다. 도 1a를 보면, 송신 코일모듈(630)은 "X"자형으로 4개의 막대형 코어가 결합되는 형상을 가진다. 이에 따라, "X"자형으로 형성되는 복수 개의 막대형 코어를 구비하는 송신 코일모듈(630)은 통형 코어(610)및 급전 케이블(620)로부터 발생되는 자기장이 넓고 균일한 분포로 형성되도록 한다. 여기서, 송신 코일모듈(630)에 포함된 막대형 코어의 개수가 많을수록 더욱 넓고 균일한 자기장 분포가 형성되며, 무지향성 무선전력 전송장치의 구현이 가능하게 된다.The transmitting coil module 630 may include a plurality of rod-shaped cores, and each of the rod-shaped cores is connected to one end of the cylindrical core 610 to protrude in a direction not parallel to the longitudinal direction of the cylindrical core 610. In FIG. 1A, one end of the cylindrical core 610 refers to an upper end of the cylindrical core 610. In addition, the other end of the cylindrical core 610 means the lower end of the cylindrical core 610. The transmitting coil module 630 further installs a lightning rod at one end connected to the cylindrical core 610. In FIG. 1A, the rod-shaped core included in the transmitting coil module 630 is illustrated as having a triangular shape as viewed from the top, but is not necessarily limited thereto. The transmitting coil module 630 protrudes perpendicular to the cylindrical core 610. Referring to FIG. 1A, the transmitting coil module 630 has a shape in which four bar cores are coupled in an “X” shape. Accordingly, the transmission coil module 630 having a plurality of rod-shaped cores formed in an “X” shape allows the magnetic field generated from the cylindrical core 610 and the feed cable 620 to be formed in a wide and uniform distribution. Here, as the number of rod-shaped cores included in the transmitting coil module 630 increases, a wider and more uniform magnetic field distribution is formed, and the omni-directional wireless power transmitter can be realized.
도 1a는 도시하지 않았으나, 실외에 설치되는 무선전력 전송장치(600)는 통형 코어(610) 및 급전 케이블(620)만을 포함할 수 있다. 통형 코어(610)에 급전 케이블(620)이 권취되는 형태로 구현 가능하다. 이에 따라, 휴대기기 사용자들은 z축 방향으로 휴대기기 충전이 가능하다.Although not shown in FIG. 1A, the wireless power transmitter 600 installed outdoors may include only a cylindrical core 610 and a feed cable 620. The feed cable 620 is wound around the cylindrical core 610. Accordingly, mobile device users can charge the mobile device in the z-axis direction.
도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 실외에 설치되는 무선전력 전송장치의 통형 코어 일단에 상부 송신 코일모듈이 구비되고, 타단에 하부 송신 코일모듈이 구비된 형상을 나타낸 사시도이다.1B is a perspective view showing a shape in which an upper transmitting coil module is provided at one end of a cylindrical core of a wireless power transmitter installed outdoors and a lower transmitting coil module is provided at the other end of the present invention.
본 실시예에 따른 실외에 설치되는 무선전력 전송장치(600)는 통형 코어(610), 급전 케이블(620) 및 송신 코일모듈(630)을 포함한다. 여기서, 송신 코일모듈(630)은 상부 송신 코일모듈(632) 및 하부 송신 코일모듈(634)을 포함한다.The wireless power transmitter 600 installed outdoors according to the present embodiment includes a tubular core 610, a power feeding cable 620, and a transmitting coil module 630. Here, the transmitting coil module 630 includes an upper transmitting coil module 632 and a lower transmitting coil module 634.
통형 코어(610)는 지면을 기준으로 지면과 수직방향으로 설치된다. 통형 코어(610)는 관 형상의 부재이며, 도 1b에서는 원형의 통 형상으로 길게 형성된 것으로 설명하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 사각기둥, 반원기둥, 삼각기둥 등 다양한 형상일 수 있다.The cylindrical core 610 is installed perpendicular to the ground with respect to the ground. The tubular core 610 is a tubular member, which is described as being long in a circular cylindrical shape in FIG. 1B, but is not necessarily limited thereto. For example, the tubular core 610 may have various shapes such as a square pillar, a semi-circle cylinder, and a triangular pillar.
급전 케이블(620)은 통형 코어(610)에 권취된다. 여기서, 급전 케이블(620)은 통형 코어(610)를 나선형으로 감는다. 여기서, 급전 케이블(620)은 일정 높이에서 통형 코어(610)에 권취된다. 도 1b에서는 도시하지 않았으나, 급전 케이블(620)이 상부 송신 코일모듈(632) 및 하부 송신 코일모듈(632) 중 하나 이상에 권취될 수 있다.The feed cable 620 is wound around the cylindrical core 610. Here, the feed cable 620 spirally wound the cylindrical core 610. Here, the feed cable 620 is wound around the cylindrical core 610 at a predetermined height. Although not shown in FIG. 1B, the feed cable 620 may be wound around one or more of the upper transmitting coil module 632 and the lower transmitting coil module 632.
상부 송신 코일모듈(632)은 통형 코어(610)의 상부 일단에 연결되어 통형 코어(610)의 길이 방향에 나란하지 않은 방향으로 돌출되는 복수 개의 상부 막대형 코어를 포함할 수 있다. 여기서, 상부 일단은 지면을 기준으로 통형 코어(610)에서 지면과 가장 멀리 떨어진 지점을 의미한다. 상부 송신 코일모듈(632)은 통형 코어(610)와 결합되는 지점에 일정 방향 예컨대, 위를 향하는 방향으로 피뢰침(660)이 연결된다. 여기서, 피뢰침(660)은 낙뢰에 의한 충격 전류를 지면으로 안전하게 흘려 보낸다. 상부 송신 코일모듈(632)은 제1 상부 막대형 코어(642), 제2 상부 막대형 코어(644), 제3 상부 막대형 코어(646) 및 제4 상부 막대형 코어(648)를 포함하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상부 송신 코일모듈(632)은 통형 코어(610) 및 급전 케이블(620)로부터 발생되는 자기장이 넓고 균일한 분포로 형성되도록 한다. 여기서, 상부 송신 코일모듈(632)에 포함된 상부 막대형 코어의 개수가 많을수록 더욱 넓고 균일한 자기장 분포가 형성된다.The upper transmitting coil module 632 may include a plurality of upper bar cores connected to an upper end of the cylindrical core 610 to protrude in a direction not parallel to the longitudinal direction of the cylindrical core 610. Here, the upper end means a point farthest from the ground in the cylindrical core 610 based on the ground. The upper transmission coil module 632 is connected to the lightning rod 660 in a predetermined direction, for example, a direction upward at a point where the cylindrical core 610 is coupled. Here, the lightning rod 660 safely flows the impact current caused by the lightning strike to the ground. The upper transmitting coil module 632 includes a first upper rod core 642, a second upper rod core 644, a third upper rod core 646, and a fourth upper rod core 648. It is not necessarily limited thereto. The upper transmission coil module 632 allows the magnetic field generated from the cylindrical core 610 and the feed cable 620 to be formed in a wide and uniform distribution. Here, as the number of the upper bar cores included in the upper transmission coil module 632 increases, a wider and more uniform magnetic field distribution is formed.
복수 개의 상부 막대형 코어는 각각 인접 상부 날개와 이루는 각도를 동일하게 구현할 수 있다. 제1 상부 막대형 코어(642)와 제2 상부 막대형 코어(644)가 이루는 각의 크기는 예컨대, 90°(도)일 수 있다. 제2 상부 막대형 코어(644)와 제3 상부 막대형 코어(646)가 이루는 각의 크기는 예컨대, 90°일 수 있다. 제3 상부 막대형 코어(646)와 제4 상부 막대형 코어(648)가 이루는 각의 크기는 예컨대, 90°일 수 있다. 또한, 제4 상부 막대형 코어(648)와 제1 상부 막대형 코어(642)가 이루는 각의 크기는 예컨대, 90°일 수 있다. 도 1b에는 상부 송신 코일모듈(632)에 포함되는 상부 막대형 코어를 4개만으로 도시하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Each of the plurality of upper rod-shaped cores may implement the same angle with the adjacent upper wing. The size of the angle formed by the first upper rod core 642 and the second upper rod core 644 may be, for example, 90 degrees (degrees). An angle between the second upper rod core 644 and the third upper rod core 646 may be, for example, 90 °. An angle formed by the third upper rod core 646 and the fourth upper rod core 648 may be, for example, 90 °. In addition, the size of the angle formed by the fourth upper rod core 648 and the first upper rod core 642 may be, for example, 90 °. FIG. 1B illustrates only four upper bar cores included in the upper transmitting coil module 632, but is not limited thereto.
하부 송신 코일모듈(634)은 통형 코어(610)의 하부 일단에 연결되어 통형 코어(610)의 길이 방향에 나란하지 않은 방향으로 돌출되는 복수 개의 하부 막대형 코어를 포함할 수 있다. 여기서, 하부 일단은 지면을 기준으로 통형 코어(610)에서 지면과 가장 인접한 지점을 의미한다. 하부 송신 코일모듈(634)은 제1 하부 막대형 코어(651), 제2 하부 막대형 코어(652), 제3 하부 막대형 코어(653), 제4 하부 막대형 코어(654), 제5 하부 막대형 코어(655) 및 제6 하부 막대형 코어(656)를 포함하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 하부 송신 코일모듈(634)은 통형 코어(610)및 급전 케이블(620)로부터 발생되는 자기장이 넓고 균일한 분포로 형성되도록 한다. 여기서, 하부 송신 코일모듈(634)에 포함된 하부 막대형 코어의 개수가 많을수록 더욱 넓고 균일한 자기장 분포가 형성된다.The lower transmission coil module 634 may include a plurality of lower bar cores which are connected to the lower ends of the cylindrical core 610 and protrude in a direction not parallel to the longitudinal direction of the cylindrical core 610. Here, the lower end means a point closest to the ground in the cylindrical core 610 based on the ground. The lower transmission coil module 634 includes a first lower bar core 651, a second lower bar core 652, a third lower bar core 653, a fourth lower bar core 654, and a fifth A lower rod core 655 and a sixth lower rod core 656, but are not necessarily limited thereto. The lower transmission coil module 634 allows the magnetic field generated from the cylindrical core 610 and the feed cable 620 to be formed in a wide and uniform distribution. Here, the larger the number of lower rod cores included in the lower transmission coil module 634, the wider and more uniform magnetic field distribution is.
복수 개의 하부 막대형 코어는 각각 인접 하부 막대형 코어와 이루는 각도를 동일하게 구현할 수 있다. 제1 하부 막대형 코어(651)와 제2 하부 막대형 코어(652)가 이루는 각의 크기는 예컨대, 60°일 수 있다. 제2 하부 막대형 코어(652)와 제3 하부 막대형 코어(653)가 이루는 각의 크기는 예컨대, 60°일 수 있다. 제3 하부 막대형 코어(653)와 제4 하부 막대형 코어(654)가 이루는 각의 크기는 예컨대, 60°일 수 있다. 제4 하부 막대형 코어(654)와 제5 하부 막대형 코어(655)가 이루는 각의 크기는 예컨대, 60°일 수 있다. 제5 하부 막대형 코어(655)와 제6 하부 막대형 코어(656)가 이루는 각의 크기는 예컨대, 60°일 수 있다. 또한, 제6 하부 막대형 코어(656)와 제1 하부 막대형 코어(651)가 이루는 각의 크기는 예컨대, 60°일 수 있다. 도 1b에는 하부 송신 코일모듈(634)에 포함되는 하부 막대형 코어를 6개만으로 도시하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The plurality of lower bar cores may implement the same angle as the lower bar cores adjacent to each other. An angle between the first lower rod core 651 and the second lower rod core 652 may be, for example, 60 °. The size of the angle formed by the second lower rod core 652 and the third lower rod core 653 may be, for example, 60 °. An angle formed by the third lower rod core 653 and the fourth lower rod core 654 may be, for example, 60 °. The size of the angle formed by the fourth lower rod core 654 and the fifth lower rod core 655 may be, for example, 60 °. An angle formed by the fifth lower rod core 655 and the sixth lower rod core 656 may be, for example, 60 °. In addition, the size of the angle formed by the sixth lower rod core 656 and the first lower rod core 651 may be, for example, 60 °. FIG. 1B illustrates only six lower rod cores included in the lower transmission coil module 634, but is not limited thereto.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통형 코어의 일단에 연결되는 제1 상부 송신 코일모듈을 나타낸 사시도이다.Figure 2a is a perspective view showing a first upper transmitting coil module connected to one end of the cylindrical core according to the first embodiment of the present invention.
제1 상부 송신 코일모듈(636)은 통형 코어(610)의 일단에 연결되어 통형 코어(610)의 길이 방향에 나란하지 않은 방향으로 돌출되는 복수의 상부 막대형 코어를 포함한다. 제1 상부 송신 코일모듈(636)은 제1 내지 4 상부 막대형 코어(642, 644, 646, 648)를 포함한다. 제1 상부 송신 코일모듈(636)은 돌출 단부에 제1 상부 송신 코일모듈(636)의 돌출방향과 다른 방향의 제1 돌출부를 포함하며, 제1 상부 송신 코일모듈(636)과 제1 돌출부는 지면과 나란하다.The first upper transmitting coil module 636 includes a plurality of upper bar cores connected to one end of the cylindrical core 610 and protruding in a direction not parallel to the longitudinal direction of the cylindrical core 610. The first upper transmitting coil module 636 includes first to fourth upper bar cores 642, 644, 646, and 648. The first upper transmitting coil module 636 includes a first protrusion at a protruding end of the first upper transmitting coil module 636 in a direction different from that of the first upper transmitting coil module 636. Side by side with the ground
도 2a에서는 제1 상부 막대형 코어(642), 제2 상부 막대형 코어(644), 제3 상부 막대형 코어(646) 및 제4 상부 막대형 코어(648)의 선단에 각각 일정 방향으로 돌출되는 제1 돌출부인 제1 돌출 날개(712), 제2 돌출 날개(714), 제3 돌출 날개(716) 및 제4 돌출 날개(718)를 포함한다. 제1 상부 막대형 코어(642) 선단에 돌출되는 제1 돌출 날개(712)는 제1 상부 막대형 코어(642)와 이루는 각이 예컨대, 90°이다. 제2 상부 막대형 코어(644) 선단에 돌출되는 제2 돌출 날개(714)는 제2 상부 막대형 코어(644)와 이루는 각이 예컨대, 90°이다. 제3 상부 막대형 코어(646) 선단에 돌출되는 제3 돌출 날개(716)는 제3 상부 막대형 코어(646)와 이루는 각이 예컨대, 90°이다. 제4 상부 막대형 코어(648) 선단에 돌출되는 제4 돌출 날개(718)는 제4 상부 막대형 코어(648)와 이루는 각이 예컨대, 90°이다. 여기서, 제1 및 제4 상부 막대형 코어(642, 644, 646, 648)에 각각 돌출되는 제1 및 제4 돌출 날개(712, 714, 716, 718) 사이에 형성되는 각도는 예컨대, 둔각일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In FIG. 2A, the tip of the first upper bar core 642, the second upper bar core 644, the third upper bar core 646, and the fourth upper bar core 648 protrude in a predetermined direction, respectively. And a first protruding wing 712, a second protruding wing 714, a third protruding wing 716, and a fourth protruding wing 718. The first protruding vanes 712 protruding from the tip of the first upper rod-shaped core 642 have, for example, an angle of 90 ° with the first upper rod-shaped core 642. The second protruding vane 714 protruding from the tip of the second upper bar core 644 has an angle formed by the second upper bar core 644 at, for example, 90 °. The third protruding vane 716 protruding from the tip of the third upper rod-shaped core 646 has, for example, an angle of 90 ° with the third upper rod-shaped core 646. The fourth protruding vane 718 protruding from the tip of the fourth upper bar core 648 has, for example, an angle of 90 ° with the fourth upper bar core 648. Here, an angle formed between the first and fourth protruding vanes 712, 714, 716, and 718 protruding from the first and fourth upper bar cores 642, 644, 646, and 648, respectively, may be an obtuse angle. But it is not necessarily limited thereto.
도 2a에서는 제1 상부 막대형 코어(642), 제2 상부 막대형 코어(644), 제3 상부 막대형 코어(646) 및 제4 상부 막대형 코어(648) 일단에 복수의 급전 케이블이 권취되지 않는 것으로 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 급전 케이블은 제1 상부 막대형 코어(642), 제2 상부 막대형 코어(644), 제3 상부 막대형 코어(646) 및 제4 상부 막대형 코어(648)에 권취될 수 있다.In FIG. 2A, a plurality of feed cables are wound around one end of the first upper rod core 642, the second upper rod core 644, the third upper rod core 646, and the fourth upper rod core 648. Although not illustrated, the present invention is not limited thereto. The plurality of feed cables may be wound around the first upper rod core 642, the second upper rod core 644, the third upper rod core 646, and the fourth upper rod core 648.
도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통형 코어의 일단에 연결되는 제2 상부 송신 코일모듈을 나타낸 사시도이다.2B is a perspective view illustrating a second upper transmission coil module connected to one end of a cylindrical core according to the first embodiment of the present invention.
제2 상부 송신 코일모듈(638)은 통형 코어(610)의 일단에 연결되어 통형 코어(610)의 길이 방향에 나란하지 않은 방향으로 돌출되는 복수의 상부 막대형 코어를 포함한다.The second upper transmitting coil module 638 is connected to one end of the cylindrical core 610 and includes a plurality of upper bar cores protruding in a direction not parallel to the longitudinal direction of the cylindrical core 610.
제2 상부 송신 코일모듈(638)은 제1 내지 4 상부 막대형 코어(642, 644, 646, 648), 제1 내지 4 상부 막대형 코어(642, 644, 646, 648)의 선단에 각각 수직하게 양방향으로 돌출되는 제1 내지 4 돌출 양날개(722, 724, 726, 728), 제2 상부 송신 코일모듈(638)의 중심(730), 복수의 모서리(740)를 포함한다.The second upper transmitting coil module 638 is perpendicular to the tips of the first to fourth upper bar cores 642, 644, 646 and 648, and the first to fourth upper bar cores 642, 644, 646 and 648, respectively. The first to fourth protruding wings 722, 724, 726, and 728 protruding in both directions, the center 730 of the second upper transmission coil module 638, and a plurality of corners 740.
제2 상부 송신 코일모듈(638)의 중심(730)은 각 상부 막대형 코어들이 겹쳐지는 사각형 부분을 의미한다. 제2 상부 송신 코일모듈(638)과 제2 돌출부인 제1 내지 4 돌출 양날개(722, 724, 726, 728)는 지면과 나란하다. 복수의 돌출 양날개는 위에서 보는 경우 삼각형 형상을 가진다.The center 730 of the second upper transmission coil module 638 means a rectangular portion where the upper rod cores overlap. The second upper transmission coil module 638 and the first to fourth protruding wings 722, 724, 726, and 728 which are the second protrusions are parallel to the ground. The plurality of protruding double wings have a triangular shape when viewed from above.
복수의 모서리(740)는 제2 상부 송신 코일모듈(638)의 중심(730)에 덧붙여진 제2 상부 송신 코일모듈(638)의 일부분이다. 복수의 모서리(740)는 상부 막대형 코어들이 제2 상부 송신 코일모듈(638)의 중심(730) 부근에서 이어지도록 제2 상부 송신 코일모듈(638)의 중심(730)에 상부 막대형 코어들의 너비 정도의 길이의 덧붙여진 모서리를 의미한다.The plurality of corners 740 are a portion of the second upper transmitting coil module 638 attached to the center 730 of the second upper transmitting coil module 638. The plurality of corners 740 may be provided with the upper bar cores at the center 730 of the second upper transmission coil module 638 such that the upper bar cores run near the center 730 of the second upper transmission coil module 638. Means an appended edge of length about the width.
도 2b에서는 제1 상부 막대형 코어(642), 제2 상부 막대형 코어(644), 제3 상부 막대형 코어(646) 및 제4 상부 막대형 코어(648) 일단에 복수의 급전 케이블이 권취되지 않는 것으로 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 급전 케이블은 제1 상부 막대형 코어(642), 제2 상부 막대형 코어(644), 제3 상부 막대형 코어(646) 및 제4 상부 막대형 코어(648)에 권취될 수 있다.In FIG. 2B, a plurality of feed cables are wound around one end of the first upper rod core 642, the second upper rod core 644, the third upper rod core 646, and the fourth upper rod core 648. Although not illustrated, the present invention is not limited thereto. The plurality of feed cables may be wound around the first upper rod core 642, the second upper rod core 644, the third upper rod core 646, and the fourth upper rod core 648.
도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실내에 설치되는 무선전력 전송장치를 나타낸 도면이다.3A is a diagram illustrating a wireless power transmitter installed indoors according to a second embodiment of the present invention.
실내에 설치되는 무선전력 전송장치(800)는 막대형 코어(810), 급전케이블(820), 제1 윙(830) 및 제2 윙(840)을 포함한다.The wireless power transmitter 800 installed indoors includes a rod-shaped core 810, a feed cable 820, a first wing 830, and a second wing 840.
막대형 코어(810)는 관 형상의 부재이며, 도 3a에서는 원통 형상으로 길게 형성된 것으로 설명하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 사각기둥, 반원기둥, 삼각기둥 등 다양한 형상일 수 있다.The rod-shaped core 810 is a tubular member, but it is described as being formed in a cylindrical shape in FIG. 3a, but is not necessarily limited thereto.
급전 케이블(820)은 막대형 코어(810)에 권취된다. 여기서, 급전 케이블(820)은 막대형 코어(810)를 나선형으로 감는다.The feed cable 820 is wound around the rod-shaped core 810. Here, the feed cable 820 spirally wound the rod-shaped core 810.
제1 윙(830) 및 제2 윙(840)은 막대형 코어(810)와 동일 평면상에 위치하며, 막대형 코어(810)의 양단에 각각 복수 개 구비된다. 제1 윙(830) 및 제2 윙(840)은 막대형 코어(810)의 길이 방향에 수직방향으로 돌출된다.The first wing 830 and the second wing 840 are coplanar with the rod-shaped core 810 and are provided in plural at both ends of the rod-shaped core 810. The first wing 830 and the second wing 840 protrude in a direction perpendicular to the length direction of the rod-shaped core 810.
도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실내에 설치되는 무선전력 전송장치에 보조윙이 추가로 포함된 형상을 나타낸 도면이다.3B is a view showing a shape in which an auxiliary wing is additionally included in a wireless power transmitter installed indoors according to a second embodiment of the present invention.
도 3b에서 실내에 설치되는 무선전력 전송장치(800)는 막대형 코어(810), 급전케이블(820), 제1 윙(830), 제2 윙(840) 및 보조윙(850)을 포함한다.The wireless power transmitter 800 installed indoors in FIG. 3B includes a rod-shaped core 810, a feed cable 820, a first wing 830, a second wing 840, and an auxiliary wing 850. .
막대형 코어(810)는 관 형상의 부재이며, 도 3a에서는 원통 형상으로 길게 형성된 것으로 설명하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 사각기둥, 반원기둥, 삼각기둥 등 다양한 형상일 수 있다.The rod-shaped core 810 is a tubular member, but it is described as being formed in a cylindrical shape in FIG. 3a, but is not necessarily limited thereto.
급전 케이블(820)은 막대형 코어(810)에 권취된다. 여기서, 급전 케이블(820)은 막대형 코어(810)를 나선형으로 감는다.The feed cable 820 is wound around the rod-shaped core 810. Here, the feed cable 820 spirally wound the rod-shaped core 810.
제1 윙(830) 및 제2 윙(840)은 막대형 코어(810)와 동일 평면 상에 위치하며, 막대형 코어(810)의 양단에 각각 복수 개 구비된다. 보조윙(850)은 막대형 코어(810) 양단에 평면과 각을 이루어 돌출된다.The first wing 830 and the second wing 840 are coplanar with the rod-shaped core 810 and are provided in plural at both ends of the rod-shaped core 810. The auxiliary wing 850 protrudes at an angle with a plane at both ends of the rod-shaped core 810.
도 4a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 무선전력 전송장치(910)를 도시한 도면이고, 도 4b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 무선전력 전송장치(910)로부터 발생하는 자기장의 형태를 나타낸 도면이다.4A illustrates a wireless power transmitter 910 installed indoors according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 4B illustrates a wireless power transmitter installed indoors according to a third embodiment of the present invention. 910 is a view showing the shape of the magnetic field generated from.
도 4a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 무선전력 전송장치를 나타낸 도면이다.4A illustrates a wireless power transmitter installed indoors according to a third embodiment of the present invention.
도 4a는 본 발명의 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 무선전력 전송장치(910)는 수직(Quadrature)으로 배치된 일자형 송신 코일모듈(920)과 수평(Direct)으로 배치된 일자형 송신 코일모듈(930)을 수직으로 겹쳐 십자 형태를 갖는다. 도 4a에 도시된 실내에 설치되는 무선전력 전송장치(910)는 겹쳐지는 부분은 권선을 권취하지 않고, 겹쳐지는 부분 외의 부분에 권선을 권취한다.FIG. 4A illustrates a wireless power transmitter 910 installed indoors according to a third embodiment of the present invention, wherein the linear transmission coil module 920 disposed vertically and the linear transmission disposed horizontally. The transmission coil module 930 is vertically overlapped to have a cross shape. In the wireless power transmitter 910 installed in the room shown in FIG. 4A, the overlapping portion does not wind the winding, but winds the winding on portions other than the overlapping portion.
무선전력 전송장치(910)에 포함되는 송신 코일모듈 즉, 막대형 코어는 N(N≥2)개가 구비될 수 있으며, 무선전력 전송장치(910)에서 발생한 자속을 수신하여 전력을 발생하는 수신부와 더불어 무선전력 송수신장치로 구현될 수 있다. 이때, 무선전력 전송장치(910) 내 N개의 송신 코일모듈에 권취되는 각각의 급전 케이블에는 180°/N에 따라 결정되는 위상차를 갖는 전류가 인가될 수 있다. 또한, 송신 코일모듈은 송신 코일모듈의 일측에 송신 코일모듈의 길이 방향으로 나란하게 위치하며, 송신 코일모듈과 소정 간격을 두고 위치하는 반사판을 더 포함하는 형태로 구현될 수 있으며, 각각의 송신 코일모듈의 일단부에 각각 윙을 구비 가능하다. 한편, 수신부로는 도 13에 도시된 전력수신 장치가 사용될 수 있다.The transmission coil module included in the wireless power transmitter 910, that is, the rod-shaped core may be provided with N (N≥2), receiving unit for generating power by receiving the magnetic flux generated in the wireless power transmitter 910 and In addition, it can be implemented as a wireless power transceiver. In this case, a current having a phase difference determined according to 180 ° / N may be applied to each of the feed cables wound around the N transmitting coil modules in the wireless power transmitter 910. In addition, the transmitting coil module is located side by side in the longitudinal direction of the transmitting coil module on one side of the transmitting coil module, and may be implemented in a form further comprising a reflector plate positioned at a predetermined interval with the transmitting coil module, each transmitting coil Wings may be provided at each end of the module. Meanwhile, the power receiver shown in FIG. 13 may be used as the receiver.
도 4b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 무선전력 전송장치로부터 발생하는 자기장의 형태를 나타낸 도면이다.4B is a view showing the shape of the magnetic field generated from the wireless power transmitter installed in the room according to the third embodiment of the present invention.
도 4a에서 수직으로 배치된 일자형 송신 코일모듈(920)은 송신 코일모듈의 한쪽 끝에서 다른 한쪽 끝으로 도 4b에 나타난 x축 방향으로 자기장을 방사한다. 도 4a에서 수평으로 배치된 일자형 송신 코일모듈(930)은 송신 코일모듈의 한쪽 끝에서 다른 한쪽 끝으로 도 4a에 나타난 x축 방향으로 자기장을 방사한다. 각 일자형 송신 코일모듈이 자기장을 방사함에 있어, 각 인버터는 각 일자형 송신 코일모듈로 공급되는 교류 전원의 위상을 90도의 차이를 갖도록 제어한다. 예를 들어, 도 4a에서 수직으로 배치된 일자형 송신 코일모듈(920)에 sin(ω*t)의 교류 전원을 공급된다고 하면, 도 4a에서 수평으로 배치된 일자형 송신 코일모듈(930)에는 sin(ω*t+90)의 교류 전원이 공급되도록 각 인버터는 교류전원의 위상을 제어한다. 이에 따라 각 송신 코일모듈에서 발생하는 자기장 역시 90도의 위상차이를 갖는다. 각 송신 코일모듈에서 발생하는 자기장이 90도 위상차를 갖고, 각 송신 코일모듈이 수직으로 배치되어 있어 물리적으로 90도 위상차를 갖도록 놓여있기 때문에, 각 송신 코일모듈에서 발생하는 자기장의 합성 자기장(940)은 도 4b와 같이 일정 영역에서 균일한 자기장의 크기를 갖는 회전자계가 발생된다.The linear transmitting coil module 920 disposed vertically in FIG. 4A radiates a magnetic field in the x-axis direction shown in FIG. 4B from one end to the other end of the transmitting coil module. The linear transmitting coil module 930 arranged horizontally in FIG. 4A radiates a magnetic field in the x-axis direction shown in FIG. 4A from one end to the other end of the transmitting coil module. When each linear transmission coil module radiates a magnetic field, each inverter controls the phase of the AC power supplied to each linear transmission coil module to have a difference of 90 degrees. For example, suppose that an alternating current power of sin (ω * t) is supplied to the linear transmitting coil module 920 arranged vertically in FIG. 4A, sin (ω * t) is supplied to the linear transmitting coil module 930 arranged horizontally in FIG. 4A. Each inverter controls the phase of the AC power so that AC power of? * t + 90) is supplied. Accordingly, the magnetic field generated in each transmitting coil module also has a phase difference of 90 degrees. Since the magnetic field generated in each transmitting coil module has a phase difference of 90 degrees, and each transmitting coil module is vertically disposed so as to have a physical phase of 90 degrees, the composite magnetic field 940 of the magnetic field generated in each transmitting coil module is placed. As shown in FIG. 4B, a rotating magnetic field having a uniform magnetic field size is generated in a predetermined region.
실내에 설치되는 무선전력 전송장치(910)는 일자형 송신 코일모듈 두개가 겹쳐진 송신 코일모듈이기 때문에 실내에 설치되는 무선전력 전송장치(910)로부터 자기장을 수신한 수신단에서 수신하는 전력은 일자형 실내에 설치되는 무선전력 전송장치(910)보다 커진다. 또한 실내에 설치되는 무선전력 전송장치(910)는 수직방향과 수평방향 송신 코일모듈에서 발생시키는 자기장의 합성 자기장(940)을 방사하기 때문에, 일자형 송신 코일모듈이 발생시키는 자기장의 범위보다 넓은 범위까지 자기장을 방사한다.Since the wireless power transmitter 910 installed indoors is a transmission coil module in which two linear transmitter coil modules overlap each other, the power received by the receiver receiving the magnetic field from the wireless power transmitter 910 installed indoors is installed in the straight indoors. It becomes larger than the wireless power transmitter 910. In addition, since the wireless power transmitter 910 installed indoors radiates the composite magnetic field 940 of the magnetic field generated by the vertical and horizontal transmission coil modules, the wireless power transmitter 910 is installed to a wider range than the magnetic field generated by the linear transmission coil module. Emits a magnetic field
도 5a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 제1 무선전력 전송장치를 도시한 도면이고, 도 5b는 또 다른 실시예에 따른 실내에 설치되는 제1 무선전력 전송장치로부터 발생하는 자기장의 형태를 나타낸 도면이다.FIG. 5A illustrates a first wireless power transmitter installed indoors according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5B illustrates a first wireless power transmitter installed indoors according to another embodiment. It is a figure which shows the shape of the magnetic field.
도 5a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 제1 무선전력 전송장치(1010)는 일자형 송신 코일모듈을 세개 겹쳐 스타 형태를 갖는다. 제1 무선전력 전송장치(1010)는 세개의 일자형 송신 코일모듈(1020, 1030, 1040)이 물리적으로 각각 60도의 차이를 갖도록 배치하여 각 일자형 송신 코일모듈을 겹친다. 일자형 송신 코일모듈은 권선이 페라이트 코어의 중앙에 권취되어 있는데, 제1 무선전력 전송장치(1010)는 겹쳐지는 부분은 권선을 권취하지 않고, 겹쳐지는 부분 외의 부분에 권선을 권취한다.FIG. 5A illustrates a first wireless power transmitter 1010 installed indoors according to a third exemplary embodiment of the present invention having a star shape by overlapping three linear transmission coil modules. The first wireless power transmitter 1010 overlaps each linear transmitter coil module by arranging three linear transmitter coil modules 1020, 1030, and 1040 to have a difference of 60 degrees from each other. In the linear transmission coil module, the winding is wound around the center of the ferrite core. The first wireless power transmitter 1010 does not wind the winding on the overlapping portion, but winds the winding on the portion other than the overlapping portion.
도 5b는 제1 무선전력 전송장치(1010)로부터 발생하는 자기장의 형태를 나타낸다. 도 5a에서 도시된 각 일자형 송신 코일모듈은 각 송신 코일모듈의 한쪽 끝에서 다른 한쪽 끝으로 도 4a에 나타난 x축 방향으로 자기장을 방사한다. 각 일자형 송신 코일모듈이 자기장을 방사함에 있어, 각 인버터는 각 일자형 송신 코일모듈로 공급되는 교류 전원의 위상을 120도의 차이를 갖도록 제어한다. 예를 들어, 도 5a에서 하나의 일자형 송신 코일모듈(1020)에 sin(ω*t)의 교류 전원을 공급된다고 하면, 다른 일자형 송신 코일모듈(1030)에는 sin(ω*t+620)의 교류 전원이 공급되고, 또 다른 일자형 송신 코일모듈(1040)에는 sin(ω*t+740)의 교류전원이 공급되도록 각 인버터는 교류전원의 위상을 제어한다. 이에 따라 각 송신 코일모듈에서 발생하는 자기장 역시 120도의 위상차이를 갖는다. 각 송신 코일모듈에서 발생하는 자기장이 120도 위상차를 갖고, 각 송신 코일모듈이 수직으로 배치되어 있어 물리적으로 60도 위상차를 갖도록 놓여있기 때문에, 각 송신 코일모듈에서 발생하는 자기장의 합성 자기장(1050)은 도 5b와 같이 일정 영역에서 균일한 자기장의 크기를 갖는 회전자계가 발생된다.5B illustrates the form of the magnetic field generated from the first wireless power transmitter 1010. Each straight transmitting coil module shown in FIG. 5A radiates a magnetic field in the x-axis direction shown in FIG. 4A from one end to the other end of each transmitting coil module. When each linear transmission coil module radiates a magnetic field, each inverter controls the phase of the AC power supplied to each linear transmission coil module to have a difference of 120 degrees. For example, suppose that AC power of sin (ω * t) is supplied to one linear transmission coil module 1020 in FIG. 5A, AC (sin * ω + t + 620) AC is supplied to the other linear transmission coil module 1030. Each inverter controls the phase of the AC power so that power is supplied and AC power of sin (ω * t + 740) is supplied to another linear transmission coil module 1040. Accordingly, the magnetic field generated in each transmitting coil module also has a phase difference of 120 degrees. Since the magnetic field generated in each transmitting coil module has a phase difference of 120 degrees, and each transmitting coil module is vertically disposed so as to have a physical phase of 60 degrees, the composite magnetic field 1050 of the magnetic field generated in each transmitting coil module is placed. As shown in FIG. 5B, a rotating magnetic field having a uniform magnetic field size is generated in a predetermined region.
제1 무선전력 전송장치(1010)는 일자형 송신 코일모듈 세개가 겹쳐진 송신 코일모듈이기 때문에 제1 무선전력 전송장치(1010)로부터 자기장을 수신한 수신단에서 생산하는 전력은 일자형 송신 코일모듈보다 많아진다. 또한 제1 무선전력 전송장치(1010)는 일자형 송신 코일모듈 세개가 물리적으로 각 60도의 각도차를 가지고 배치되어 있기 때문에, 제1 무선전력 전송장치(1010)는 일자형 송신 코일모듈이 발생시키는 자기장의 범위보다 넓은 범위까지 자기장을 방사한다.Since the first wireless power transmitter 1010 is a transmission coil module in which three linear transmitter coil modules are overlapped, the power generated by the receiver receiving the magnetic field from the first wireless power transmitter 1010 is greater than that of the linear transmitter coil module. In addition, since the first wireless power transmitter 1010 has three linear transmission coil modules physically disposed with an angular difference of 60 degrees, the first wireless power transmitter 1010 is a magnetic field generated by the linear transmission coil module. Emits a magnetic field up to a wider range.
도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 제2 무선전력 전송장치의 형태를 도시한 도면이고, 도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 제2 무선전력 전송장치의 날개의 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 6A is a view illustrating a form of a second wireless power transmitter installed indoors according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a second wireless power installed indoors according to a third embodiment of the present invention. Figure showing the structure of the blade of the transmission device.
도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 제2 무선전력 전송장치(1110)는 페라이트 코어의 중심(1120), 복수의 브랜치(1130a 내지 d), 복수의 날개(1140a 내지 d), 복수의 권선(1150a 내지 d) 및 복수의 모서리(1160a 내지 d)를 포함한다.FIG. 6A illustrates a second wireless power transmitter 1110 installed indoors according to a third embodiment of the present invention, including a center 1120 of a ferrite core, a plurality of branches 1130a to d, and a plurality of wings 1140a to d. ), A plurality of windings 1150a to d and a plurality of edges 1160a to d.
실내에 설치되는 제2 무선전력 전송장치(1110)는 페라이트 코어의 중심(1120)에서 서로 수직하는 4방향으로 뻗어나온 브랜치들(1130)을 갖는다. 페라이트 코어의 중심(1120)은 각 브랜치들이 겹쳐지는 사각형 부분을 의미한다. 브랜치(1130)는 중심으로부터 뻗어나온 페라이트 코어로서 각 브랜치는 일정한 너비를 갖는다.The second wireless power transmitter 1110 installed indoors has branches 1130 extending in four directions perpendicular to each other at the center 1120 of the ferrite core. The center 1120 of the ferrite core refers to a rectangular portion where the branches overlap. Branch 1130 is a ferrite core extending from the center and each branch has a constant width.
각 브랜치는 각 브랜치의 끝에 날개(1140)를 갖는다. 복수의 날개(1140)는 중앙부분은 두껍고, 끝으로 갈수록 가늘어지는 형상을 갖는다.Each branch has wings 1140 at the end of each branch. The plurality of wings 1140 have a thick central portion and have a tapering shape toward the end.
실내에 설치되는 제2 무선전력 전송장치(1110)의 복수의 권선(1150)은 각 브랜치의 날개 방향의 끝 부분에 권취되어 있다. 권선은 권취되는 위치가 브랜치에서 날개 방향으로 갈수록 자기장의 분포가 커지기 때문에, 권선이 각 브랜치의 날개 방향의 끝 부분에 권취되도록 한다.The plurality of windings 1150 of the second wireless power transmitter 1110 installed indoors are wound at ends of the wings in each branch. The windings are wound at the ends of the wings in each branch because the distribution of the magnetic field increases as the windings are moved from the branch to the wings.
모서리(1160)는 페라이트 코어의 중심(1120)에 덧붙여진 페라이트 코어로서, 수평방향의 브랜치들(1170)과 수직방향의 브랜치들(1180)로부터 발생하는 자기장의 합성 자기장이 포화되는 것을 방지한다. 수평방향 또는 수직방향의 브랜치들로부터 발생하는 자기장은 자기장의 포화값보다 작다. 그러나 수평방향의 브랜치들(1170)과 수직방향의 브랜치들(1180)로부터 발생하는 자기장이 합해지는 페라이트 코어의 중심(1120)부분에서는 자기장의 포화값보다 커져 자기장이 포화될 우려가 있다. 자기장이 포화되는 것을 방지하기 위해, 각 브랜치들이 브랜치의 페라이트 코어의 중심(1120) 부근에서 이어지도록 페라이트 코어의 중심(1120)에 브랜치의 너비정도의 길이의 모서리를 덧붙인다. 덧붙여진 모서리로 인해 페라이트 코어의 중심(1120)의 단면적은 커지고, 단면적이 커짐에 따라 자기장의 포화값은 커진다. 즉, 수평방향의 브랜치들(1170)과 수직방향의 브랜치들(1180)로부터 발생하는 자기장이 합해진 합성 자기장보다 큰 자기장의 포화값을 갖도록 모서리를 덧붙임으로써, 페라이트 코어의 중심(1620)에서 자기장이 포화되는 것을 막을 수 있다.The edge 1160 is a ferrite core attached to the center 1120 of the ferrite core, and prevents the synthetic magnetic field of the magnetic field generated from the branches 1170 in the horizontal direction and the branches 1180 in the vertical direction from being saturated. The magnetic field resulting from the horizontal or vertical branches is less than the saturation value of the magnetic field. However, there is a concern that the magnetic field may be saturated at the central portion 1120 of the ferrite core where the magnetic fields generated from the branches 1170 in the horizontal direction and the branches 1180 in the vertical direction are summed. To prevent the magnetic field from saturating, the edges of about the width of the branch are added to the center 1120 of the ferrite core so that each branch runs near the center 1120 of the ferrite core of the branch. The added edges increase the cross-sectional area of the center 1120 of the ferrite core, and as the cross-sectional area increases, the saturation value of the magnetic field increases. That is, by adding edges such that the magnetic fields generated from the branches 1170 in the horizontal direction and the branches 1180 in the vertical direction have a saturation value of the magnetic field larger than the combined magnetic field, the magnetic field is formed at the center 1620 of the ferrite core. Can prevent saturation
도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내에 설치되는 제2 무선전력 전송장치의 날개의 구조를 나타낸 도면이다.6B is a view showing the structure of a wing of a second wireless power transmitter installed indoors according to a third embodiment of the present invention.
도 6b에는 날개(1140)가 브랜치(1630)의 끝 부분을 중심으로 좌우 대칭을 이루는 것(θ12)으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 θ1≠θ2 이거나 θ1 또는 θ2 가 0인 비대칭 구조도 가능하다. θ12는 커질수록 자기장의 분포와 세기가 커진다. 다만, 자기장의 분포와 세기가 θ12가 커짐에 따라 계속하여 커지는 것은 아니고, θ12가 일정 수준 이상으로 커지게 되면, 각 날개에서 방사되는 자기장이 상호 간섭을 일으켜 자기장의 분포나 세기가 작아진다. 또한, 날개가 브랜치와 이루는 각도(θ3) 역시 자기장의 분포에 영향을 미친다. θ3가 일정 각도보다 작아지면 자기장의 분포는 커지며, θ3가 일정 각도보다 커지면 자기장의 분포는 작아진다.In FIG. 6B, the wings 1140 are shown to be symmetrical about the ends of the branches 1630 (θ 1 = θ 2 ), but are not necessarily limited thereto, and are not necessarily limited to θ 1 ≠ θ 2 or θ 1 or Asymmetrical structures in which θ 2 is zero are also possible. The larger θ 1 + θ 2, the greater the distribution and intensity of the magnetic field. However, the distribution and intensity of the magnetic field do not increase continuously as θ 1 + θ 2 increases, but when θ 1 + θ 2 increases above a certain level, the magnetic fields radiated from each wing cause mutual interference, The distribution and intensity are reduced. In addition, the angle θ 3 between the wing and the branch also affects the distribution of the magnetic field. When θ 3 is smaller than a certain angle, the magnetic field is larger, and when θ 3 is larger than a certain angle, the magnetic field is smaller.
이상의 설명에서 권선 내부의 자기저항을 줄이기 위해 권선 내부에 삽입한 것으로 페라이트 코어로 한정하여 이에 대해 설명을 하였으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 권선 내부의 자기저항을 줄일 수 있는 코어라면 페라이트 코어를 대체할 수 있다.In the above description, the ferrite core is inserted into the winding in order to reduce the magnetoresistance inside the winding. However, the present invention is not limited thereto, and a core capable of reducing the magnetoresistance in the winding may replace the ferrite core. Can be.
도 7 내지 도 10에서는 반사판 및 격리판의 추가 설치에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있는 무선전력 전송장치의 실시예를 도시하였다.7 to 10 illustrate embodiments of the wireless power transmission apparatus that may be implemented in various forms according to the additional installation of the reflector and the separator.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 무선전력 전송장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.7 is a diagram schematically illustrating a wireless power transmitter according to a fourth embodiment of the present invention.
본 발명의 제4 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1200)는 다이폴 코일 모듈(1210) 및 반사판(1220)을 포함한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1200)는 바람직하게는 사무실, 거실 및 공공장소와 같은 공간의 천장에 설치되어 해당 공간을 무선전력 충전 영역(Wi-Power Zone)으로서 조성할 수 있다.The wireless power transmitter 1200 according to the fourth embodiment of the present invention includes a dipole coil module 1210 and a reflector 1220. The wireless power transmitter 1200 according to the first embodiment of the present invention is preferably installed on a ceiling of a space such as an office, a living room, or a public place to form the space as a Wi-Power Zone. Can be.
다이폴 코일 모듈(1210)은 코어(1212) 및 코어(1212)에 권취되고 교류 전원을 인가받아 자기장을 발생시키는 급전 케이블(1214)을 포함한다.The dipole coil module 1210 includes a core 1212 and a feed cable 1214 wound around the core 1212 and receiving an AC power to generate a magnetic field.
코어(1212)는 자속 전달을 증가시키기 위해 사용되는 자기물질로서 코어(1212)의 폭이나 두께보다 길이를 길게 한 막대 모양의 형상으로 구현된다. 본 실시예에 따른 코어(1212)는 바람직하게는 길이 방향으로 중앙부분이 굵은 형상을 가지고 양 끝단으로 갈수록 가는 형상을 가진다. 즉, 코어(1212)는 판형의 직사각 코어부재를 복수 개 겹쳐서 만들되, 코어(1212)의 형상은 계단 형태로 중앙 부분에서 양끝단으로 갈수록 가늘어진다. 이 경우, 코어(1212)에는 자속밀도가 균일하게 유도되며, 이에, 무선전력 전송장치(1200)는 무선전력 전달을 위한 자기장을 일정 거리에서 균등하게 분포시킬 수 있다. 한편, 도 7에서는 코어(1212)가 길이 방향으로 중앙부분이 굵은 형상을 가지고 양 끝단으로 갈수록 가는 형상을 가지는 것으로 도시하였지만 반드시 이에 한정되지는 않고 직육면체 형태로 구현 가능하며, 판형의 직사각 코어부재를 복수 개 겹쳐서 길쭉하고 균일한 굵기를 가지는 판 형태로 구현될 수 있다.The core 1212 is a magnetic material used to increase magnetic flux transmission and is implemented in a rod-shaped shape having a length longer than the width or thickness of the core 1212. The core 1212 according to the present exemplary embodiment preferably has a thick central portion in the longitudinal direction and a thinner shape toward both ends. That is, the core 1212 is made by overlapping a plurality of plate-shaped rectangular core members, the shape of the core 1212 in the form of a step becomes thinner toward both ends from the center portion. In this case, the magnetic flux density is uniformly induced in the core 1212, and the wireless power transmitter 1200 may evenly distribute a magnetic field for wireless power transmission at a predetermined distance. Meanwhile, in FIG. 7, the core 1212 has a thick central shape in the longitudinal direction and a thinner shape toward both ends, but is not necessarily limited thereto, and may be implemented in the form of a rectangular parallelepiped core member. It may be implemented in the form of a plate having a plurality of overlapping elongated and uniform thickness.
한편, 다이폴 코일 모듈(1210)에 구비되는 코어(1212)의 갯수는 단수 또는 복수 개일 수 있다. 도 7a에서는 코어(1212)가 단수 개로 구현되는 경우를 예시하였으며, 도 7b에서는 코어(1212)가 복수 개로 구현되는 경우를 예시하였다. 다이폴 코일 모듈(1210)에 구비되는 코어(1212)의 갯수가 복수 개로 구비되는 경우, 자기장이 넓고 균일한 분포로 형성되도록 하는 효과를 야기할 수 있다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 코어(1212)가 복수 개로 구현되는 경우, 각각의 코어는 어느 한점 예컨대, 코어의 중앙부에서 서로 교차하는 형태로 구현된다. 이때, 각각의 코어가 인접하는 코어와 이루는 각도의 크기는 코어의 갯수 및 크기 등에 따라 다양한 각도로 설정될 수 있다. 한편, 도 7b에서는 다이폴 코일 모듈(1210)이 2개의 코어를 포함하고, 각각의 코어 간의 각도가 코어가 90°를 이루는 십자형의 형태로 구현된 것으로 예시하였지만 반드시 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다이폴 코일 모듈(1210)은 3개의 코어를 포함하고, 각각의 코어 간의 각도가 코어가 60°를 이루는 스타형의 형태로 구현될 수도 있다. 도 7b에서는 복수 개의 코어에 권취되는 급전 케이블을 도시하지 않았지만, 이는 본 실시예에 따른 다이폴 코일 모듈(1210)이 복수 개의 코어로 구현되는 경우를 명확하게 설명하기 위한 일 실시예에 불과하며, 실질적으로 각각의 코어에는 급전 케이블이 권취된다.Meanwhile, the number of cores 1212 provided in the dipole coil module 1210 may be singular or plural. In FIG. 7A, a single core 1212 is illustrated, and FIG. 7B illustrates a single core 1212. When the number of cores 1212 provided in the dipole coil module 1210 is provided in plural numbers, the magnetic field may have an effect of forming a wide and uniform distribution. As shown in FIG. 7B, when a plurality of cores 1212 are implemented, each core is implemented to cross each other at one point, for example, at the center of the core. In this case, the size of the angle formed by each core with the adjacent core may be set at various angles according to the number and size of the cores. Meanwhile, in FIG. 7B, the dipole coil module 1210 includes two cores, and an angle between the cores is illustrated as a cross shape in which the core forms 90 °, but is not necessarily limited thereto. For example, the dipole coil module 1210 may include three cores, and may be implemented in a star shape in which an angle between each core is 60 °. Although not shown in FIG. 7B, a feed cable wound around a plurality of cores, this is merely an example for clearly describing a case in which the dipole coil module 1210 according to the present embodiment is implemented with a plurality of cores. As a result, a feed cable is wound around each core.
급전 케이블(1214)은 코어(1212)를 나선형으로 감싸는 형태로 권취되며, 예컨대, 리츠 와이어(Litz Wire)로 구현될 수 있다. 본 실시예에서는 급전 케이블(1214) 내부에 코어(1212)가 삽입되며, 이를 통해, 급전 케이블(1214) 내부 공간에서 발생하는 자기 저항을 감소시킬 수 있다. 한편, 코어(1212)가 삽입된 급전 케이블(1214)은 그렇지 않은 급전 케이블에 비해 자기저항의 감소를 통해 대략 수십 배 정도의 자속 밀도가 증가된다.The feed cable 1214 is wound in a spiral wrap around the core 1212 and may be implemented, for example, with a Litz Wire. In the present embodiment, the core 1212 is inserted into the feed cable 1214, thereby reducing the magnetoresistance generated in the space inside the feed cable 1214. On the other hand, the feed cable 1214 having the core 1212 inserted therein increases the magnetic flux density by about several tens of times through the reduction of the magnetoresistance compared to the feed cable that does not have the feed cable 1214.
반사판(1220)은 다이폴 코일 모듈(1210)의 일측에 다이폴 코일 모듈(1210) 즉, 코어(1212)의 길이 방향으로 나란하게 위치하며, 다이폴 코일 모듈(1210)과 소정 간격을 두고 설치된다. 한편, 반사판(1220)은 다이폴 코일 모듈(1210)이 복수 개의 코어를 포함하는 경우, 복수 개의 코어 중 어느 하나의 코어의 길이 방향으로 나란하게 위치한다. 도 7a 및 도 7b에서는 반사판(1220)이 다이폴 코일 모듈(1210)의 상측에 위치하는 것으로 도시하였지만, 이는 본 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1200)가 천장형으로 설계되는 경우에 가장 적합한 반사판의 배치 위치를 예시한 실시예로서 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 반사판(1220)은 다이폴 코일 모듈(1210)의 모든 측면에 위치할 수 있으며, 이를 통해, 반사판(1220)이 위치하는 방향과 반대되는 방향으로 발생하는 자기장을 증폭시킬 수 있다. 한편, 무선전력 전송장치(1200)는 반사판(1220)과 다이폴 코일 모듈(1210) 간의 위치 간격을 유지하기 위한 지지대(미도시)를 더 포함할 수 있다.The reflecting plate 1220 is positioned side by side in the longitudinal direction of the dipole coil module 1210, that is, the core 1212, on one side of the dipole coil module 1210, and is installed at a predetermined distance from the dipole coil module 1210. On the other hand, when the dipole coil module 1210 includes a plurality of cores, the reflecting plate 1220 is located side by side in the longitudinal direction of any one of the plurality of cores. In FIGS. 7A and 7B, the reflector 1220 is positioned above the dipole coil module 1210. However, the reflector 1220 is most suitable when the wireless power transmitter 1200 according to the present embodiment is designed to have a ceiling shape. As an example illustrating an arrangement position of, the present invention is not necessarily limited thereto. For example, the reflector 1220 may be located on all sides of the dipole coil module 1210, thereby amplifying a magnetic field generated in a direction opposite to the direction in which the reflector 1220 is located. The wireless power transmitter 1200 may further include a support (not shown) for maintaining a position gap between the reflector plate 1220 and the dipole coil module 1210.
본 발명의 제4 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1200)는 다이폴 코일 모듈(1210)에 반사판(1220)을 추가 설치함으로써 원하지 않는 방향으로 누설되는 자기장을 차단하는 한편, 원하는 방향으로 자기장을 더 강하게 인가시킬 수 있다. 즉, 다이폴 코일 모듈(1210)로부터 발생한 자기장이 반사판(1220)으로 입사되는 경우 반사판(1220)에서는 자기장의 입사 방향과 반대방향으로 회전하는 전류(와전류)가 발생하게 된다. 이러한 전류에 의해 반사판(1220)은 자기장의 입사 방향과 반대되는 방향으로 자기장을 발생시키며, 이를 통해, 자기장의 입사 방향으로의 자기장은 차단되는 한편, 자기장의 입사 방향과 반대되는 방향으로의 자기장은 증폭된다. 도 17을 예시하여 설명하자면, 반사판(1220)은 반사판(1220)이 위치하는 다이폴 코일 모듈(1210)의 상측 방향으로 입사되는 자기장은 차단하며, 하측 방향으로 인가되는 자기장을 증폭시킨다. 즉, 본 발명의 제4 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1200)가 천장형으로 설계되는 경우, 하측 방향으로 자기장을 더 강하게 인가시킴으로써 무선전력 전송장치(1200)의 하부에 위치하는 무선전력 송신장치로 전력이 보다 효율적으로 전달될 수 있도록 하는 효과를 야기한다.The wireless power transmitter 1200 according to the fourth embodiment of the present invention blocks the magnetic field leaking in an undesired direction by additionally installing the reflector plate 1220 in the dipole coil module 1210, and further increases the magnetic field in the desired direction. It can be applied strongly. That is, when the magnetic field generated from the dipole coil module 1210 is incident on the reflecting plate 1220, the reflecting plate 1220 generates a current (eddy current) that rotates in a direction opposite to the incident direction of the magnetic field. Due to this current, the reflector 1220 generates a magnetic field in a direction opposite to the direction of incidence of the magnetic field, whereby the magnetic field in the direction of incidence of the magnetic field is blocked, while the magnetic field in a direction opposite to the direction of incidence of the magnetic field is Is amplified. Referring to FIG. 17, the reflector 1220 blocks a magnetic field incident to an upper direction of the dipole coil module 1210 in which the reflector 1220 is positioned and amplifies a magnetic field applied downward. That is, when the wireless power transmitter 1200 according to the fourth embodiment of the present invention is designed to be ceiling type, the wireless power transmission unit located below the wireless power transmitter 1200 by applying a magnetic field in a downward direction more strongly. This results in an effect that allows power to be delivered to the device more efficiently.
본 발명의 제4 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1200)에서 반사판(1220)은 바람직하게는 다이폴 코일 모듈(1210)과 소정 간격을 두고 설치되며, 다이폴 코일 모듈(1210)의 일측을 감싸는 형태로 이루어진다. 즉, 반사판(1220)은 도 7a에 도시된 바와 같이 다이폴 코일 모듈(1210)의 길이 방향을 기준으로 양측면이 다이폴 코일 모듈(1210)의 위치 방향으로 절곡되어 다이폴 코일 모듈의 일측을 감싸는 형태로 이루어질 수도 있으며, 도 7b에 도시된 바와 같이 원형으로 구현되어 다이폴 코일 모듈의 일측을 감싸는 형태로 이루어질 수도 있다. 한편, 반사판(1220)의 구조는 반드시 특정 형태로 구현되는 것은 아니며, 반사판(1220)의 사이즈, 무게, 비용, 증폭도 및 다이폴 코일 모듈(1210)에 포함되는 코어의 갯수 등을 고려하여 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 반사판(1220)의 구조는 플랫(Flat), 써클(Circle) 및 파라볼릭(Parabolic) 등의 다양한 형태로 구현될 수 있다. 마찬가지로, 반사판(1220)의 크기, 두께 및 다이폴 코일 모듈(1210)과의 간격 또한 반사판(1220)의 사이즈, 무게, 비용 및 증폭도 등을 고려하여 설정될 수 있다. 반사판(1220)은 투자율이 적은 금속물질 예컨대, 알루미늄 등의 재질로 제작되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In the wireless power transmitter 1200 according to the fourth embodiment of the present invention, the reflecting plate 1220 is preferably installed at a predetermined interval from the dipole coil module 1210 and surrounds one side of the dipole coil module 1210. Is done. That is, the reflecting plate 1220 is formed in a form that surrounds one side of the dipole coil module by bending both sides in the position direction of the dipole coil module 1210 based on the length direction of the dipole coil module 1210 as shown in FIG. 7A. In addition, it may be implemented in a circular shape as shown in Figure 7b may be formed to surround one side of the dipole coil module. On the other hand, the structure of the reflector 1220 is not necessarily implemented in a specific form, various forms in consideration of the size, weight, cost, amplification degree and the number of cores included in the dipole coil module 1210, etc. It can be implemented as. For example, the structure of the reflector 1220 may be implemented in various forms such as flat, circle, and parabolic. Similarly, the size, thickness, and distance from the dipole coil module 1210 of the reflector 1220 may also be set in consideration of the size, weight, cost, and amplification degree of the reflector 1220. The reflector 1220 is preferably made of a metal material having a low permeability, for example, aluminum, but is not necessarily limited thereto.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 무선전력 전송장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 한편, 도 8에서는 본 발명의 제5 실시예에 따른 무선전력 전송장치에 의해 발생하는 자기장의 경로를 함께 도시하였다.8 is a diagram schematically illustrating a wireless power transmitter according to a fifth embodiment of the present invention. 8 illustrates a path of a magnetic field generated by the wireless power transmitter according to the fifth embodiment of the present invention.
본 발명의 제5 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1300)는 다이폴 코일 모듈(1210) 및 격리판(1310)을 포함한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1300)는 바람직하게는 사무실, 거실 및 공공장소와 같은 공간에 타워형으로 설치되어 해당 공간을 무선전력 충전 영역으로서 조성할 수 있다.The wireless power transmitter 1300 according to the fifth embodiment of the present invention includes a dipole coil module 1210 and a separator 1310. The wireless power transmitter 1300 according to the second embodiment of the present invention is preferably installed in a tower shape in a space such as an office, a living room, or a public place to form the space as a wireless power charging area.
다이폴 코일 모듈(1210)은 코어(1212) 및 코어(1212)에 권취되고 교류 전원을 인가받아 자기장을 발생시키는 급전 케이블(1214)을 포함한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1300)에서 다이폴 코일 모듈(1210)은 지면에 수직 또는 수평된 형태로 배치될 수 있다.The dipole coil module 1210 includes a core 1212 and a feed cable 1214 wound around the core 1212 and receiving an AC power to generate a magnetic field. In the wireless power transmitter 1300 according to the second embodiment of the present invention, the dipole coil module 1210 may be disposed in a vertical or horizontal form on the ground.
코어(1212)는 본 발명의 제4 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1200)의 코어(1212)와 동일한 형상으로 구현된다. 즉, 코어(1212)는 길이 방향으로 중앙부분이 굵은 형상을 가지고 양 끝단으로 갈수록 가는 형상을 가지는 형태로 구현될 수도 있으며, 균일한 굵기를 가지는 판 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 코어(1212)는 복수 개가 구비될 수도 있다. 한편, 본 발명의 제5 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1300)는 타워형으로 설치될 수 있으며, 이 경우, 코어(1212)는 지면에 수직된 형태로 배치된다. 무선전력 전송장치(1300)는 코어(1212)의 배치를 지면에 수직한 형태로 유지되도록 하기 위한 지지대(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1300)가 타워형으로 구현되어 다이폴 코일 모듈(1210) 즉, 코어(1212)가 지면에 수직된 형태로 배치된 경우를 예시하여 설명하도록 한다.The core 1212 is embodied in the same shape as the core 1212 of the wireless power transmitter 1200 according to the fourth embodiment of the present invention. That is, the core 1212 may be implemented in a form having a thick central portion in the longitudinal direction and having a shape that is thinner toward both ends, or may be implemented in a plate having a uniform thickness. In addition, a plurality of cores 1212 may be provided. On the other hand, the wireless power transmission apparatus 1300 according to the fifth embodiment of the present invention may be installed in a tower shape, in this case, the core 1212 is disposed in a form perpendicular to the ground. The wireless power transmitter 1300 may further include a support (not shown) for maintaining the arrangement of the core 1212 in a form perpendicular to the ground. Hereinafter, the wireless power transmitter 1300 according to the second embodiment of the present invention is implemented in a tower form to illustrate the case in which the dipole coil module 1210, that is, the core 1212 is disposed in a form perpendicular to the ground. do.
급전 케이블(1214)은 본 발명의 제4 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1200)의 급전 케이블(1214)과 동일한 형상으로 구현된다. 마찬가지로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1200)의 다이폴 코일 모듈(1210)은 급전 케이블(1214) 내부에 코어(1212)가 삽입되는 형태로 구현되어 급전 케이블(1214) 내부 공간에서 발생하는 자기 저항을 감소시킬 수 있다.The feed cable 1214 is implemented in the same shape as the feed cable 1214 of the wireless power transmitter 1200 according to the fourth embodiment of the present invention. Similarly, the dipole coil module 1210 of the wireless power transmitter 1200 according to the second embodiment of the present invention is implemented in such a manner that the core 1212 is inserted into the feed cable 1214 to feed the inside of the feed cable 1214. The magnetoresistance generated in space can be reduced.
격리판(1310)은 바람직하게는 다이폴 코일 모듈(1210)의 길이 방향을 기준으로 중앙부에 설치되며, 다이폴 코일 모듈(1210)을 둘러싸는 고리형상 예컨대, 디스크형으로 이루어진다. 한편, 격리판(1310)은 격리판(1310)이 설치되는 다이폴 코일 모듈(1210)의 중앙부에 급전 케이블(1214)이 위치된 경우 급전 케이블(1214)과 면하도록 다이폴 코일 모듈(1210)로부터 소정 간격을 두고 설치된다. 이 경우, 무선전력 전송장치(1300)는 격리판(1310)과 다이폴 코일 모듈(1210) 간의 위치 간격을 유지시키기 위한 지지대(미도시)를 더 포함할 수 있다. 도 8에서는 격리판(1310)이 다이폴 코일 모듈(1210)의 길이 방향을 기준으로 중앙부에 위치하는 것으로 도시하였지만, 이는 본 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1300)가 타워형으로 설계되는 경우에 가장 적합한 반사판의 배치 위치를 예시한 실시예로서 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The separator 1310 is preferably installed at the center of the dipole coil module 1210 based on the length direction of the dipole coil module 1210 and has an annular shape, for example, a disc shape, surrounding the dipole coil module 1210. Meanwhile, the separator 1310 is predetermined from the dipole coil module 1210 so as to face the feed cable 1214 when the feed cable 1214 is positioned at the center of the dipole coil module 1210 on which the separator 1310 is installed. It is installed at intervals. In this case, the wireless power transmitter 1300 may further include a support (not shown) for maintaining a position gap between the separator 1310 and the dipole coil module 1210. In FIG. 8, the separator 1310 is illustrated as being positioned at the center portion of the dipole coil module 1210 based on the length direction of the dipole coil module 1210. The embodiment illustrating the arrangement position of the suitable reflector is not necessarily limited thereto.
본 발명의 제5 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1300)는 다이폴 코일 모듈(1210)에 격리판(1310)을 추가 설치함으로써 다이폴 코일 모듈(1210)로부터 발생한 자기장이 격리판(1310)을 우회하는 자기경로를 형성하도록 한다. 즉, 다이폴 코일 모듈(1210)로부터 발생한 자기장은 격리판(1310)의 구조 및 재질 등에 의해 격리판(1310)을 우회하여 먼 곳으로 돌아가는 자기경로를 형성하며, 이를 통해, 격리판(1310)이 추가 구비되지 않은 무선전력 전송장치 대비, 자기장이 무선전력 전송 영역 내에 균등하게 분포되도록 하며 보다 넓은 전송 영역을 가지도록 하는 효과를 야기한다. 본 발명의 제5 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1300)가 타워형 설치되는 경우, 이러한 효과는 보다 큰 장점으로 작용한다.In the wireless power transmitter 1300 according to the fifth embodiment of the present invention, a magnetic field generated from the dipole coil module 1210 bypasses the separator 1310 by installing the separator 1310 in the dipole coil module 1210. To form a magnetic path. That is, the magnetic field generated from the dipole coil module 1210 forms a magnetic path returning to the distant place by bypassing the separator 1310 by the structure and material of the separator 1310, and thus, the separator 1310 is Compared to the wireless power transmitter which is not additionally provided, the magnetic field is distributed evenly in the wireless power transmission area and causes the effect of having a wider transmission area. When the wireless power transmission apparatus 1300 according to the fifth embodiment of the present invention is installed in a tower type, this effect serves as a greater advantage.
마찬가지로, 본 발명의 제5 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1300)에서 격리판(1310)의 구조, 크기, 두께 및 다이폴 코일 모듈(1210)과 격리판(1310) 간의 간격은 격리판(1310)의 사이즈, 무게, 비용 및 증폭도 등을 고려하여 설정될 수 있다. 격리판(1310)은 투자율이 적은 금속물질 예컨대, 알루미늄 등의 재질로 제작되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Similarly, in the wireless power transmitter 1300 according to the fifth embodiment of the present invention, the structure, size, thickness, and spacing of the dipole coil module 1210 and the separator 1310 in the separator 1310 are separated from the separator 1310. ) May be set in consideration of size, weight, cost, and amplification degree. The separator 1310 is preferably made of a metal material having a low permeability, for example, aluminum, but is not necessarily limited thereto.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 무선전력 전송장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 한편, 도 9에서는 본 발명의 제6 실시예에 따른 무선전력 전송장치에 의해 발생하는 자기장의 경로를 함께 도시하였다.9 is a diagram schematically illustrating a wireless power transmitter according to a sixth embodiment of the present invention. 9 illustrates a path of a magnetic field generated by the wireless power transmitter according to the sixth embodiment of the present invention.
본 발명의 제6 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1400)는 다이폴 코일 모듈(1210), 격리판(1310) 및 복수 개의 보조 격리판(1410)을 포함한다. 한편, 본 발명의 제6 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1400)는 본 발명의 제5 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1300)에 복수 개의 보조 격리판(1410)을 추가로 설치함으로써 무선전력 전송의 효과를 보다 증가시켰다.The wireless power transmitter 1400 according to the sixth embodiment of the present invention includes a dipole coil module 1210, a separator 1310, and a plurality of auxiliary separators 1410. Meanwhile, the wireless power transmitter 1400 according to the sixth embodiment of the present invention wirelessly installs a plurality of auxiliary separators 1410 in the wireless power transmitter 1300 according to the fifth embodiment of the present invention. The effect of power transfer is further increased.
다이폴 코일 모듈(1210)은 코어(1212) 및 코어(1212)에 권취되고 교류 전원을 인가받아 자기장을 발생시키는 급전 케이블(1214)을 포함한다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1400)에서 다이폴 코일 모듈(1210)은 지면에 수직 또는 수평된 형태로 배치될 수 있다.The dipole coil module 1210 includes a core 1212 and a feed cable 1214 wound around the core 1212 and receiving an AC power to generate a magnetic field. In the wireless power transmitter 1400 according to the third embodiment of the present invention, the dipole coil module 1210 may be disposed in a vertical or horizontal form on the ground.
코어(1212)는 본 발명의 제4 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1200)의 코어(1212)와 동일한 형상으로 구현되며, 이에 자세한 설명은 생략하도록 한다. 한편, 본 발명의 제6 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1400)는 타워형으로 설계될 수 있으며, 이 경우, 코어(1212)는 지면에 수직된 형태로 배치된다.The core 1212 is embodied in the same shape as the core 1212 of the wireless power transmitter 1200 according to the fourth embodiment of the present invention, and a detailed description thereof will be omitted. On the other hand, the wireless power transmitter 1400 according to the sixth embodiment of the present invention may be designed in a tower shape, in this case, the core 1212 is disposed in a form perpendicular to the ground.
급전 케이블(1214)은 본 발명의 제4 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1200)의 급전 케이블(1214)과 동일한 형상으로 구현되며, 이에 자세한 설명은 생략하도록 한다.The feed cable 1214 is implemented in the same shape as the feed cable 1214 of the wireless power transmitter 1200 according to the fourth embodiment of the present invention, and a detailed description thereof will be omitted.
격리판(1310)은 본 발명의 제5 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1300)의 격리판(1310)과 동일한 형상으로 구현 및 배치된다. 즉, 격리판(1310)은 바람직하게는 다이폴 코일 모듈(1210)의 길이 방향을 기준으로 중앙부에 설치되며, 다이폴 코일 모듈(1210)을 둘러싸는 고리형상 예컨대, 디스크형으로 이루어진다.The separator 1310 is implemented and arranged in the same shape as the separator 1310 of the wireless power transmitter 1300 according to the fifth embodiment of the present invention. That is, the separator 1310 is preferably installed at the central portion of the dipole coil module 1210 based on the length direction of the dipole coil module 1210, and has an annular shape, for example, a disk shape surrounding the dipole coil module 1210.
복수 개의 보조 격리판(1410)은 다이폴 코일 모듈(1210)의 길이 방향으로 격리판(1310)과 소정 간격을 두고 위치하며, 다이폴 코일 모듈(1210)을 둘러싸는 고리형상으로 이루어진다. 복수 개의 보조 격리판(1410)은 복수 개의 보조 격리판(1410)이 설치되는 다이폴 코일 모듈(1210)의 지점에 급전 케이블(1214)이 위치된 경우 급전 케이블(1214)과 면하도록 다이폴 코일 모듈(1210)로부터 소정 간격을 두고 설치된다. 한편, 본 실시예에 따른 다이폴 코일 모듈(1210)의 코어(1212)는 길이 방향으로 중앙부분이 굵은 형상을 가지고 양 끝단으로 갈수록 가는 형상을 가지는 형태로 구현될 수 있다. 이 경우, 양 끝단에 설치되는 보조 격리판은 양 끝단의 구현 형태에 따라 소정 각도로 절곡된 형태로 다이폴 코일 모듈(1210)에 위치되나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 격리판(1310) 및 복수 개의 보조 격리판(1410) 간의 간격은 전력의 전송효율 등을 고려하여 사전에 계산되어 설정된다.The plurality of auxiliary separators 1410 are positioned at a predetermined distance from the separator 1310 in the longitudinal direction of the dipole coil module 1210 and have an annular shape surrounding the dipole coil module 1210. The plurality of auxiliary separators 1410 may face the feed cable 1214 when the feed cable 1214 is positioned at the point of the dipole coil module 1210 where the plurality of auxiliary separators 1410 are installed. 1210 are provided at predetermined intervals. On the other hand, the core 1212 of the dipole coil module 1210 according to the present embodiment may be implemented in a form having a central portion in the longitudinal direction has a thick shape and toward the ends. In this case, the auxiliary separators installed at both ends are positioned in the dipole coil module 1210 in a form bent at a predetermined angle according to the implementation form of both ends, but is not necessarily limited thereto. The distance between the separator 1310 and the plurality of auxiliary separators 1410 is calculated and set in advance in consideration of power transmission efficiency.
본 발명의 제6 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1400)에서 격리판(1310) 및 복수 개의 보조 격리판(1410)은 고리형상으로 구현되되, 각각 서로 다른 직경을 가진다. 예컨대, 복수 개의 보조 격리판(1410)의 직경은 격리판(1310)의 직경 보다 작고, 다이폴 코일 모듈(1210)의 길이 방향을 기준으로 다이폴 코일 모듈(1210)의 양 끝단으로 갈수록 감소하는 형태로 구현된다. 이를 통해, 본 발명의 제6 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1400)는 본 발명의 제5 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1300)와 비교하여 출력단의 파워를 증가시키는 효과를 야기한다.In the wireless power transmitter 1400 according to the sixth embodiment of the present invention, the separator 1310 and the plurality of auxiliary separators 1410 are implemented in a ring shape, and have different diameters. For example, the diameters of the plurality of auxiliary separators 1410 may be smaller than the diameters of the separators 1310 and may decrease toward both ends of the dipole coil module 1210 based on the length direction of the dipole coil module 1210. Is implemented. Through this, the wireless power transmitter 1400 according to the sixth embodiment of the present invention causes an effect of increasing the power of the output terminal compared with the wireless power transmitter 1300 according to the fifth embodiment of the present invention.
본 발명의 제6 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1400)는 다이폴 코일 모듈(1210)에 격리판(1310) 및 복수 개의 보조 격리판(1410)을 추가로 설치함으로써 다이폴 코일 모듈(1210)로부터 발생한 자기장이 격리판(1310) 및 복수 개의 보조 격리판(1410)을 우회하는 자기경로를 형성하도록 한다. 즉, 다이폴 코일 모듈(1210)로부터 발생한 자기장은 격리판(1310) 및 복수 개의 보조 격리판(1410)의 구조 및 재질 등에 의해 격리판(1310) 및 복수 개의 보조 격리판(1410)을 우회하는 자기경로를 형성하며, 이를 통해, 자기장이 무선전력 전송 영역 내에 균등하게 분포되도록 하는 한편, 보다 더 넓은 전송 영역을 가지도록 하는 효과를 야기한다. 더욱이, 무선전력 전송장치(1400)는 복수 개의 보조 격리판(1410)을 추가로 구비하되, 격리판(1310) 및 복수 개의 보조 격리판(1410)이 각각 서로 다른 직경을 가지는 형태로 구현함으로써 본 발명의 제5 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1300) 대비 무선전력 송신 효율을 보다 증가시키는 효과를 야기한다.The wireless power transmitter 1400 according to the sixth embodiment of the present invention is further provided with a separator 1310 and a plurality of auxiliary separators 1410 in the dipole coil module 1210 from the dipole coil module 1210. The generated magnetic field forms a magnetic path bypassing the separator 1310 and the plurality of auxiliary separators 1410. That is, the magnetic field generated from the dipole coil module 1210 bypasses the separator 1310 and the plurality of auxiliary separators 1410 by the structures and materials of the separator 1310 and the plurality of auxiliary separators 1410. The path is formed, which causes the magnetic field to be evenly distributed within the wireless power transmission area, while also having the effect of having a wider transmission area. Furthermore, the wireless power transmitter 1400 further includes a plurality of auxiliary separators 1410, and the separator 1310 and the plurality of auxiliary separators 1410 are implemented in a form having different diameters. This results in an effect of further increasing the wireless power transmission efficiency compared to the wireless power transmitter 1300 according to the fifth embodiment of the present invention.
마찬가지로, 본 발명의 제6 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1400)에서 격리판(1310) 및 보조 격리판(1410)의 구조, 크기, 두께 및 다이폴 코일 모듈(1210)과의 간격은 격리판(1310) 및 보조 격리판(1410)의 사이즈, 무게, 비용 및 증폭도 등을 고려하여 설정될 수 있다. 격리판(1310) 및 보조 격리판(1410)은 투자율이 적은 금속물질 예컨대, 알루미늄 등의 재질로 제작되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Similarly, in the wireless power transmitter 1400 according to the sixth embodiment of the present invention, the structure, size, thickness, and spacing of the dipole coil module 1210 of the separator 1310 and the auxiliary separator 1410 are separated from the separator. The size, weight, cost, and amplification degree of the 1313 and the auxiliary separator 1410 may be set in consideration. The separator 1310 and the auxiliary separator 1410 are preferably made of a metal material having a low permeability, for example, aluminum, but are not necessarily limited thereto.
도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 무선전력 전송장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 한편, 도 10a 및 도 10b는 각각 다른 측면에서 바라본 무선전력 전송장치(1500)를 도시하였다.10 is a view schematically showing a wireless power transmitter according to a seventh embodiment of the present invention. 10A and 10B illustrate a wireless power transmitter 1500 viewed from another side, respectively.
본 발명의 제7 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1500)는 다이폴 코일 모듈(1210), 반사판(1510) 및 격리판(1520)을 포함한다. 본 발명의 제7 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1500)는 바람직하게는 사무실, 거실 및 공공장소와 같은 공간의 천장 또는 벽면에 설치되어 해당 공간을 무선전력 충전 영역으로써 조성할 수 있다.The wireless power transmitter 1500 according to the seventh embodiment of the present invention includes a dipole coil module 1210, a reflector plate 1510, and a separator plate 1520. The wireless power transmitter 1500 according to the seventh embodiment of the present invention is preferably installed on a ceiling or a wall of a space such as an office, a living room, or a public place to form the space as a wireless power charging area.
다이폴 코일 모듈(1210)은 코어(1212) 및 코어(1212)에 권취되고 교류 전원을 인가받아 자기장을 발생시키는 급전 케이블(1214)을 포함한다.The dipole coil module 1210 includes a core 1212 and a feed cable 1214 wound around the core 1212 and receiving an AC power to generate a magnetic field.
코어(1212)는 본 발명의 제4 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1200)의 코어(1212)와 동일한 형상으로 구현되며, 이에 자세한 설명은 생략하도록 한다. 한편, 코어(1212)는 무선전력 전송장치(1500)가 천장에 설치되는 경우는 지면과 평형한 형태로 배치되며, 무선전력 전송장치(1500)가 벽면에 설치되는 경우는 지면과 수직한 형태로 배치된다. 도 10에서는 무선전력 전송장치(1500)가 벽면에 설치되는 경우의 배치 형태를 예시하여 설명하도록 한다.The core 1212 is embodied in the same shape as the core 1212 of the wireless power transmitter 1200 according to the fourth embodiment of the present invention, and a detailed description thereof will be omitted. On the other hand, the core 1212 is disposed in a form parallel to the ground when the wireless power transmitter 1500 is installed on the ceiling, and is perpendicular to the ground when the wireless power transmitter 1500 is installed on the wall. Is placed. In FIG. 10, an arrangement form when the wireless power transmitter 1500 is installed on a wall will be described.
급전 케이블(1214)은 본 발명의 제4 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1200)의 급전 케이블(1214)과 동일한 형상으로 구현되며, 이에 자세한 설명은 생략하도록 한다.The feed cable 1214 is implemented in the same shape as the feed cable 1214 of the wireless power transmitter 1200 according to the fourth embodiment of the present invention, and a detailed description thereof will be omitted.
반사판(1510)은 다이폴 코일 모듈(1210)의 일측에 다이폴 코일 모듈(1210)의 길이 방향으로 나란하게 위치한다. 즉, 반사판(1510)은 다이폴 코일 모듈(1210)의 일측에 다이폴 코일 모듈(1210)과 소정 간격을 두고 설치되며, 다이폴 코일 모듈(1210)의 길이 방향으로 길쭉한 형상을 가지는 판 형태로 구현되어 벽면에 부착 가능한 구조를 갖는다. 이때, 반사판(1510)이 위치하는 다이폴 코일 모듈(1210)의 일측은 자기장을 사용하지 않는 방향을 의미한다. 본 발명의 제7 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1500)는 다이폴 코일 모듈(1210)의 일측 예컨대, 자기장을 사용하지 않는 방향에 반사판(1510)을 설치함으로써 원하지 않는 방향으로 누설되는 자기장을 차단하는 한편, 원하는 방향으로 자기장을 더 강하게 인가시킬 수 있다.The reflecting plate 1510 is positioned side by side in the longitudinal direction of the dipole coil module 1210 on one side of the dipole coil module 1210. That is, the reflector plate 1510 is installed at one side of the dipole coil module 1210 at a predetermined interval with the dipole coil module 1210, and is implemented in the form of a plate having an elongated shape in the longitudinal direction of the dipole coil module 1210 wall surface It has a structure attachable to it. In this case, one side of the dipole coil module 1210 in which the reflecting plate 1510 is located means a direction in which no magnetic field is used. The wireless power transmitter 1500 according to the seventh embodiment of the present invention blocks a magnetic field leaking in an undesired direction by installing a reflector 1510 at one side of the dipole coil module 1210, for example, in a direction not using a magnetic field. On the other hand, it is possible to apply the magnetic field more strongly in the desired direction.
격리판(1520)은 바람직하게는 다이폴 코일 모듈(1210)의 타측에 다이폴 코일 모듈(1210)의 길이 방향을 기준으로 중앙부에 설치되며, 다이폴 코일 모듈의 타측을 둘러싸는 반고리 형상으로 이루어진다. 한편, 격리판(1520)은 격리판(1520)이 설치되는 다이폴 코일 모듈(1210)의 중앙부에 급전 케이블(1214)이 위치된 경우 급전 케이블(1214)과 면하도록 다이폴 코일 모듈(1210)로부터 소정 간격을 두고 설치된다. 본 발명의 제7 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1500)는 다이폴 코일 모듈(1210)의 타측 예컨대, 자기장을 사용하고자 하는 방향에 격리판(1520)을 설치함으로써 보다 먼 거리로 무선전력을 전송시킬 수 있는 효과를 야기한다.The separator 1520 is preferably installed at the center of the dipole coil module 1210 based on the length direction of the dipole coil module 1210 and has a semi-circular shape surrounding the other side of the dipole coil module 1210. Meanwhile, the separator 1520 is predetermined from the dipole coil module 1210 so as to face the feed cable 1214 when the feed cable 1214 is positioned at the center of the dipole coil module 1210 in which the separator 1520 is installed. It is installed at intervals. The wireless power transmitter 1500 according to the seventh embodiment of the present invention transmits wireless power over a longer distance by installing the separator 1520 on the other side of the dipole coil module 1210, for example, in a direction in which a magnetic field is to be used. It produces a possible effect.
즉, 본 발명의 제7 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1500)는 다이폴 코일 모듈(1210)의 일측에 반사판(1510)을 설치하고, 일측에 반대되는 타측에 격리판(1520)을 설치함으로써 자기장을 원하는 방향으로 더 강하게 인가시키는 한편, 보다 더 넓은 전송 영역을 가질 수 있도록 하는 효과를 야기한다. 예컨대, 본 발명의 제4 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1500)가 벽면에 배치되는 경우, 벽면이 위치하는 방향에 대응되는 다이폴 코일 모듈(1210)의 일측에 반사판(1510)을 추가 설치함으로써 벽면이 위치하는 방향으로 누설되는 자기장을 차단하는 한편, 벽면이 위치하는 방향과 반대되는 방향으로 자기장을 더 강하게 인가시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 제7 실시예에 따른 무선전력 전송장치(1500)는 다이폴 코일 모듈(1210)의 타측 예컨대, 벽면이 위치하는 방향과 반대되는 방향에 격리판(1520)을 추가 설치함으로써 타측 방향으로 발생되는 자기장이 격리판(1520)을 우회하여 먼 곳으로 돌아가는 자기경로를 형성하도록 한다.That is, in the wireless power transmitter 1500 according to the seventh embodiment of the present invention, the reflection plate 1510 is installed on one side of the dipole coil module 1210 and the separator 1520 is provided on the other side opposite to the one side. While applying the magnetic field more strongly in the desired direction, it causes the effect of having a wider transmission area. For example, when the wireless power transmitter 1500 according to the fourth exemplary embodiment of the present invention is disposed on a wall surface, the reflective plate 1510 is additionally provided on one side of the dipole coil module 1210 corresponding to the direction in which the wall surface is located. While blocking the magnetic field leaking in the direction in which the wall surface is located, it is possible to apply the magnetic field more strongly in the direction opposite to the direction in which the wall surface is located. In addition, in the wireless power transmitter 1500 according to the seventh embodiment of the present invention, the other side of the dipole coil module 1210, for example, the other side by installing the separator 1520 in a direction opposite to the direction in which the wall surface is located. The magnetic field generated by this bypasses the separator 1520 to form a magnetic path back to a distant place.
한편, 도 10에서는 반사판(1510)이 길쭉한 형상을 가지는 판 형태로 구현되며, 격리판(1520)이 다이폴 코일 모듈(1210)을 둘러싸는 반고리 형태로 구현되는 것으로 도시하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 반사판(1510) 및 격리판(1520)은 각각 반사판(1510) 및 격리판(1520)의 사이즈, 무게, 비용 및 증폭도 등을 고려하여 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 반사판(1510)은 격자무늬를 가지는 그물망 구조 또는 평판형 구조로 구현될 수도 있다. 마찬가지로, 반사판(1510) 및 격자판(1520)의 크기, 두께 및 다이폴 코일 모듈(1210)과의 간격 또한 각각 반사판(1510) 및 격자판(1520)의 사이즈, 무게, 비용 및 증폭도 등을 고려하여 설정될 수 있다. 반사판(1510) 및 격자판(1520)은 투자율이 적은 금속물질 예컨대, 알루미늄 등의 재질로 제작되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, although FIG. 10 illustrates that the reflecting plate 1510 is implemented in a plate shape having an elongated shape, the separator 1520 is implemented in a semi-circular form surrounding the dipole coil module 1210, but is not necessarily limited thereto. . The reflector 1510 and the separator 1520 may be implemented in various forms in consideration of the size, weight, cost, and amplification degree of the reflector 1510 and the separator 1520, respectively. For example, the reflector plate 1510 may be implemented in a mesh structure or a flat structure having a grid pattern. Similarly, the size, thickness, and distance from the dipole coil module 1210 of the reflector plate 1510 and the grating plate 1520 are also set in consideration of the size, weight, cost, and amplification degree of the reflector plate 1510 and the grating plate 1520, respectively. Can be. The reflective plate 1510 and the grating plate 1520 are preferably made of a metal material having a low permeability, for example, aluminum, but are not necessarily limited thereto.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 송신 코일모듈(1610)의 형태를 도시한 도면이다.11 is a diagram illustrating a form of a transmitting coil module 1610 according to another embodiment of the present invention.
도 11에 도시하듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 송신 코일모듈(1610)은 페라이트 코어의 중심(1620), 복수의 브랜치(1630a 내지 d), 복수의 날개(1640a 내지 d), 복수의 권선(1650a 내지 d) 및 복수의 모서리(1660a 내지 d)를 포함한다.As shown in FIG. 11, the transmitting coil module 1610 according to another embodiment of the present invention includes a center 1620 of the ferrite core, a plurality of branches 1630a to d, a plurality of wings 1640a to d, and a plurality of wings. Windings 1650a through d and a plurality of edges 1660a through d.
송신 코일모듈(1610)은 페라이트 코어의 중심(1620)에서 서로 수직하는 4방향으로 뻗어나온 브랜치들(1630)을 갖는다. 페라이트 코어의 중심(1620)은 각 브랜치들이 겹쳐지는 사각형 부분을 의미한다. 브랜치(1630)는 중심으로부터 뻗어나온 페라이트 코어로서 각 브랜치는 일정한 너비를 갖는다.The transmitting coil module 1610 has branches 1630 extending in four directions perpendicular to each other at the center 1620 of the ferrite core. The center 1620 of the ferrite core refers to a rectangular portion where the branches overlap. Branch 1630 is a ferrite core extending from the center and each branch has a constant width.
각 브랜치는 각 브랜치의 끝에 날개(1640)를 갖는다. 복수의 날개(1640)는 중앙부분은 두껍고, 끝으로 갈수록 가늘어지는 형상을 갖는다.Each branch has wings 1640 at the end of each branch. The plurality of wings 1640 have a thick central portion and have a taper shape toward the end.
송신 코일 모듈(1610)의 복수의 권선(1650) 예컨대, 급전 케이블은 각 브랜치의 날개 방향의 끝 부분에 권취되어 있다. 권선은 권취되는 위치가 브랜치에서 날개 방향으로 갈수록 자기장의 분포가 커지기 때문에, 권선이 각 브랜치의 날개 방향의 끝 부분에 권취되도록 한다.A plurality of windings 1650 of the transmission coil module 1610, for example, a feed cable, is wound at the end of the blade direction of each branch. The windings are wound at the ends of the wings in each branch because the distribution of the magnetic field increases as the windings are moved from the branch to the wings.
모서리(1660)는 페라이트 코어의 중심(1620)에 덧붙여진 페라이트 코어로서, 수평방향의 브랜치들(1670)과 수직방향의 브랜치들(1680)로부터 발생하는 자기장의 합성 자기장이 포화되는 것을 방지한다. 수평방향 또는 수직방향의 브랜치들로부터 발생하는 자기장은 자기장의 포화값보다 작다. 그러나 수평방향의 브랜치들(1670)과 수직방향의 브랜치들(1680)로부터 발생하는 자기장이 합해지는 페라이트 코어의 중심(1620)부분에서는 자기장의 포화값보다 커져 자기장이 포화될 우려가 있다. 자기장이 포화되는 것을 방지하기 위해, 각 브랜치들이 브랜치의 페라이트 코어의 중심(1620) 부근에서 이어지도록 페라이트 코어의 중심(1620)에 브랜치의 너비정도의 길이의 모서리를 덧붙인다. 덧붙여진 모서리로 인해 페라이트 코어의 중심(1620)의 단면적은 커지고, 단면적이 커짐에 따라 자기장의 포화값은 커진다. 즉, 수평방향의 브랜치들(1670)과 수직방향의 브랜치들(1680)로부터 발생하는 자기장이 합해진 합성 자기장보다 큰 자기장의 포화값을 갖도록 모서리를 덧붙임으로써, 페라이트 코어의 중심(1620)에서 자기장이 포화되는 것을 막을 수 있다.The edge 1660 is a ferrite core attached to the center 1620 of the ferrite core and prevents the synthetic magnetic field of the magnetic field generated from the branches 1670 in the horizontal direction and the branches 1680 in the vertical direction from saturating. The magnetic field resulting from the horizontal or vertical branches is less than the saturation value of the magnetic field. However, in the center 1620 of the ferrite core where the magnetic fields generated from the branches 1670 in the horizontal direction and the branches 1680 in the vertical direction are combined, the magnetic field may be saturated since the magnetic field is larger than the saturation value of the magnetic field. In order to prevent the magnetic field from saturating, a branch about the width of the branch is added to the center 1620 of the ferrite core so that each branch runs near the center 1620 of the ferrite core of the branch. The added edges increase the cross-sectional area of the center 1620 of the ferrite core, and as the cross-sectional area increases, the saturation value of the magnetic field increases. That is, by adding edges such that the magnetic fields generated from the branches 1670 in the horizontal direction and the branches 1680 in the vertical direction have a saturation value of the magnetic field that is larger than the combined magnetic field, the magnetic field at the center 1620 of the ferrite core is added. Can prevent saturation
마찬가지로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 송신 코일모듈(1610)은 일측에 반사판 및 격자판을 추가로 포함하는 형태로 구현될 수 있다.Similarly, the transmitting coil module 1610 according to another embodiment of the present invention may be implemented in a form that further includes a reflecting plate and a grating plate on one side.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사판 및 격리판을 설치한 송신 코일모듈을 측면에서 바라본 형태를 도시한 도면이고, 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사판 및 격리판을 설치한 송신 코일모듈을 아래에서 바라본 형태를 도시한 도면이다.12A is a view showing a side view of a transmitting coil module having a reflector and a separator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 12B is a view showing a reflector and a separator according to an embodiment of the present invention. Figure showing the form of the transmission coil module viewed from below.
도 12a과 도 12b에서 도시된 반사판(1710)은 송신 코일모듈이 자기장을 방사하고자 하는 방향의 반대방향에 설치한다. 도 12b에서 볼 수 있듯이, 반사판(1710)은 도 11에 도시한 송신 코일모듈을 덮을 수 있는 정도의 크기이면 족하고, 그보다 큰 반사판은 불필요하다. 송신 코일모듈이 자기장을 방사하고자 하는 방향의 반대방향에 설치하여, 방사하고자 하는 방향의 반대방향으로의 손실을 줄여 자기장을 원하는 방향으로 더 강하게 방사할 수 있도록 한다.12A and 12B, the reflection plate 1710 is installed in a direction opposite to the direction in which the transmitting coil module intends to emit a magnetic field. As shown in FIG. 12B, the reflector 1710 is sufficient to cover the transmission coil module shown in FIG. 11, and a reflector larger than that is unnecessary. The transmitting coil module is installed in a direction opposite to the direction in which the magnetic field is to be radiated, so that the loss in the opposite direction to the direction in which the radiation is to be radiated can be more strongly radiated in the desired direction.
도 12a 내지 도 12b에서 도시된 격리판(1720, 1725)은 일정한 면적의 금속 판으로써, 수평방향의 브랜치들에 하나(1720), 수직방향의 브랜치들에 하나(1725) 설치한다. 격리판(1720, 1725)을 각 방향의 브랜치들에 설치함으로써, 각 방향의 브랜치들의 끝단간에 쇄교하는 자기장 성분 중에서 각 방향의 브랜치들에 가까이 쇄교하는 자기장 성분을 보다 멀리 보내도록 한다. 한편, 격리판이 없는 경우, 특정 방향의 브랜치들의 끝단간에 쇄교하는 자기장 성분 중 브랜치들에 가까이 쇄교하는 자기장 성분이 존재하게 된다. 그러나 격리판이 있는 경우, 자기장 성분이 격리판을 통과할 수 없기 때문에, 브랜치들에 가까이 쇄교하는 자기장 성분들이 격리판을 우회하여 격리판이 없을 때보다 먼 거리까지 방사될 수 있다. 이에 따라, 자기장이 무선전력 전송 영역 내에 균등하게 분포되도록 하며 보다 넓은 전송 영역을 가지도록 할 수 있다.The separators 1720 and 1725 illustrated in FIGS. 12A to 12B are metal plates having a predetermined area, and are provided on one branch 1720 on horizontal branches and one point 1725 on vertical branches. By installing the separators 1720 and 1725 in the branches in each direction, the magnetic field components that link closer to the branches in each direction are sent farther than the magnetic field components that cross between the ends of the branches in each direction. On the other hand, in the absence of the separator, there is a magnetic field component that links close to the branches among the magnetic field components that link between the ends of the branches in a specific direction. However, in the presence of separators, since magnetic field components cannot pass through the separators, magnetic field components close to the branches can bypass the separator and radiate farther than without the separator. Accordingly, the magnetic field may be evenly distributed in the wireless power transmission area and may have a wider transmission area.
격리판은 수평방향의 브랜치들과 수직방향의 브랜치들에 각각 하나씩 설치되는 것으로 설명하였으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 특정 방향의 브랜치들이 증가할 경우, 그에 따라 증가할 수 있다.Although the separator has been described as being installed in one of the branches in the horizontal direction and one in the vertical direction, but not necessarily limited to this, if the branches in a particular direction increases, it may increase accordingly.
한편, 본 발명의 각 실시예에 따른 반사판 및 격리판은 무선전력 전송장치뿐만 아니라 무선전력 수신장치에도 동일하게 적용될 수 있으며, 이를 통해, 동일한 효과를 야기할 수 있다.On the other hand, the reflector and the separator according to each embodiment of the present invention can be equally applied to the wireless power receiver as well as the wireless power transmitter, through which can cause the same effect.
도 13은 이동 단말기의 본체(1800)에 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수신 장치가 장착된 경우를 간략화하여 예시한 도면이다.FIG. 13 is a diagram schematically illustrating a case in which a power receiving device according to an embodiment of the present invention is mounted on a main body 1800 of a mobile terminal.
도 13에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수신 장치는 금속 차폐판(1810), 수신 코어(1820) 및 수신 케이블(1830)을 포함한다.As shown in FIG. 13, the power receiving apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention includes a metal shield plate 1810, a receiving core 1820, and a receiving cable 1830.
금속 차폐판(1810)은 전류가 흐를 수 있는 금속 재질로서 철판, 알루미늄 등이 사용될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다.The metal shield plate 1810 may be an iron plate, aluminum, or the like as a metal material through which current may flow, but the present invention is not limited thereto.
수신 코어(1820)는 금속 차폐판(1810)의 일측면에 금속 차폐판(1810)과 대략 평행하게 배치되는 길쭉한 막대 형태의 몸통부(1821), 및 몸통부(1821)의 양단에 각각 금속 차폐판(1810)과 나란하면서 몸통부(1821)의 길이 방향과 일정 각을 이루어 좌우방향으로 돌출된 적어도 하나의 돌출부(1822)를 더 포함한다.The receiving core 1820 is an elongated rod-shaped body portion 1821 disposed on one side of the metal shielding plate 1810 and substantially parallel to the metal shielding plate 1810, and metal shielding at both ends of the body portion 1821, respectively. Further including at least one protrusion (1822) protruding in the left and right direction at an angle with the longitudinal direction of the body portion 1821 parallel to the plate 1810.
여기서 돌출부(1822)는 몸통부(1821)의 양단에 각각 구비될 수 있다. 각 돌출부(1822)는 몸통부(1821)의 길이 방향에 대칭한 형태로 두 방향으로 돌출된 형태로 구현될 수 있으며, 이 경우 전체 수신 코어(1820)의 형태는 'I' 자 형태가 된다. 이와 같이 돌출된 돌출부(1822)를 구비함으로써 수신 코어(1820)의 가로 방향의 유효 단면적을 넓혀서 자속을 수신하는 영역을 넓히는 효과가 있다.The protrusions 1822 may be provided at both ends of the body portion 1821. Each protrusion 1822 may be embodied in a form symmetrical to the longitudinal direction of the body portion 1821 and protrude in two directions. In this case, the entire receiving core 1820 has a shape of 'I'. By providing the protruding portion 1822 as described above, the effective cross-sectional area of the receiving core 1820 in the horizontal direction can be widened to increase the area for receiving the magnetic flux.
몸통부(1821)의 단면은 직사각형, 정사각형 또는 원형 형상으로 구현 가능하며, 몸통부(1821)는 동일 단면적일 경우 단면의 형상이 원형이 되도록 하여 몸통부(1821)가 원통형이 되도록 구현하는 것이 동일 단면적 대비 케이블의 내부저항을 최소화할 수 있어 전력수신 효율이 가장 좋다. 이에 대해서는 도 22a 및 도 22b의 설명에서 상세히 설명한다.The cross section of the body portion 1821 may be implemented in a rectangular, square or circular shape, and the body portion 1821 may have the same cross-sectional area so that the shape of the cross section is circular so that the body portion 1821 may be cylindrical. Since the internal resistance of the cable can be minimized compared to the cross-sectional area, the power reception efficiency is the best. This will be described in detail with reference to FIGS. 22A and 22B.
수신 케이블(1830)은 수신 코어(1820)에 권취된다. 또한, 수신 케이블(1830)은 몸통부(1821)의 기둥 부분에 균등하게 감길 수도 있으며, 몸통부(1821)의 중앙부에 모아진 형태로 집중하여 감길 수도 있고, 또는 몸통부(1821) 기둥의 양 단부에 각각 인접한 부분에 감길 수도 있다.Receive cable 1830 is wound around receive core 1820. In addition, the receiving cable 1830 may be evenly wound around the pillar portion of the trunk portion 1821, concentrated and wound around a central portion of the trunk portion 1821, or both ends of the pillar portion of the trunk portion 1821. It can also be wound around each adjacent part of.
도 13에서는 수신 케이블(1830)이 몸통부(1821)에 권취된 형태만 도시하였으며, 수신 케이블(1830)에서 발생한 유도 기전력을 배터리에 저장하거나 전원으로 사용하는 수신 회로에 관한 사항은 공지된 사항이므로 도 13에서는 그에 대한 도면 표시 및 상세한 설명은 생략한다.In FIG. 13, only the shape in which the receiving cable 1830 is wound around the torso 1821 is illustrated. Since the induction electromotive force generated in the receiving cable 1830 is stored in a battery or used as a power source, it is well known. In FIG. 13, the drawings and detailed description thereof are omitted.
도 13에서 나타낸 바와 같이, 금속 차폐판(1810)이 이동 단말기의 본체(1800) 내측 방향으로 향하고, 수신 코어(1820)는 이동 단말기의 본체(1800) 외측 방향으로 향하도록 배치된다.As shown in FIG. 13, the metal shield plate 1810 is disposed toward the inside of the main body 1800 of the mobile terminal, and the receiving core 1820 is disposed toward the outside of the main body 1800 of the mobile terminal.
도 13에 도시한 바와 같이, 이동 단말기의 본체(1800) 후면에 얇은 수신 코어(1820)와 금속 차폐판(1810)을 사용함으로써 사용자의 인체에 영향을 미치는 자기장이 ICNIRP 가이드라인(270 mG 이하)을 만족시킬 수 있도록 한다. 여기서, 금속 차폐판(1810)은 수신 케이블(1830)에서 발생하는 유도전류에 의하여 발생하는 자기장 중에서 일부를 흡수하여 수신 코어(1820)의 반대편으로 자기장이 넘어가는 것을 방지한다. 즉, 금속 차폐판(1810)은 수신 케이블(1830)에서 발생하는 유도전류에 의하여 발생하는 자기장이 금속 차폐판(1810)에 입사되는 경우에 입사되는 자기장이 감쇄되는 방향으로 자기장이 발생하도록 와전류가 발생한다. 따라서, 이 와전류에 의하여 발생하는 자기장에 의해 수신 케이블(1830)에서 발생하는 자기장이 차폐되는 역할을 한다.As shown in FIG. 13, the magnetic field affecting the human body by using a thin receiving core 1820 and a metal shielding plate 1810 on the back of the main body 1800 of the mobile terminal is ICNIRP guidelines (270 mG or less). To satisfy. Here, the metal shield plate 1810 absorbs a portion of the magnetic field generated by the induced current generated in the receiving cable 1830 to prevent the magnetic field from passing to the opposite side of the receiving core 1820. That is, in the metal shield plate 1810, when the magnetic field generated by the induced current generated in the receiving cable 1830 is incident on the metal shield plate 1810, the eddy current is generated so that the magnetic field is generated in the direction in which the incident magnetic field is attenuated. Occurs. Therefore, the magnetic field generated by the receiving cable 1830 is shielded by the magnetic field generated by the eddy current.
금속 차폐판(1810)은 도 7에 도시된 본 발명의 제4 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 반사판(1220)과 동일한 역할을 수행하며, 도 3a 및 도 3b에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 실내에 설치되는 무선전력 전송장치에 적용될 수 있다. 예컨대, 금속 차폐판(1810)은 막대형 코어(810)의 일측에 막대형 코어(810)와 소정 간격을 두고 위치된다.The metal shield plate 1810 performs the same role as the reflector plate 1220 of the wireless power transmission apparatus according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 7, and the second plate of the present invention shown in FIGS. 3A and 3B. It can be applied to a wireless power transmitter installed indoors according to an embodiment. For example, the metal shield plate 1810 is positioned at one side of the rod-shaped core 810 at a predetermined distance from the rod-shaped core 810.
수신 코어(1820)를 코어의 몸통부(1821)가 기둥이 원통형이 아니더라도 I 자형으로 구현함으로써 일반적인 원통형을 사용한 경우와 거의 동일한 수준의 자기장을 수신할 수 있다. 즉, 수신장치의 부피와 무게를 대폭 줄임과 동시에 전력송신 장치(도시하지 않음)에서 발생하여 수신 코어(1820)의 몸통부(1821)에 권취된 수신 케이블(1830)에 쇄교되는 자속을 효과적으로 늘릴 수 있다.The receiver core 1820 may receive a magnetic field having substantially the same level as the case where the cylindrical body 1821 uses an cylindrical shape even if the pillar is not cylindrical. In other words, the magnetic flux generated by the power transmission device (not shown) is greatly reduced while the volume and weight of the receiving device are greatly reduced, and the magnetic flux that is connected to the receiving cable 1830 wound on the torso portion 1821 of the receiving core 1820 is effectively increased. Can be.
도 14의 a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수신 장치에 보조 차폐판을 부가적으로 포함하는 경우를 도시한 도면이다.FIG. 14A illustrates a case in which the auxiliary shielding plate is additionally included in the power receiving apparatus according to the embodiment of the present invention.
도 14의 a)에 도시한 바와 같이, 금속 차폐판(1810)을 기준으로 수신 코어(1820)의 반대방향에 금속 차폐판(1810)과 나란하게 위치하는 보조 차폐판(1840)을 더 포함할 수 있다. 또한, 금속 차폐판(1810) 및 보조 차폐판(1840) 사이에 보조 코어(1850)가 추가로 삽입된 형태로 구현될 수 있다. 여기서, 보조 코어(1850)의 두께는 수신 코어(1820)의 두께보다 얇도록 구현하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수신 장치의 두께가 최소화되도록 한다.As shown in FIG. 14A, the auxiliary shield plate 1840 is disposed in parallel with the metal shield plate 1810 in a direction opposite to the receiving core 1820 based on the metal shield plate 1810. Can be. In addition, the auxiliary core 1850 may be further inserted between the metal shielding plate 1810 and the auxiliary shielding plate 1840. Here, the thickness of the auxiliary core 1850 is implemented to be thinner than the thickness of the receiving core 1820 to minimize the thickness of the power receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 14의 b)는 자기장이 차폐되는 모습을 개념적으로 도시한 도면이다.FIG. 14B is a diagram conceptually showing how the magnetic field is shielded.
도 14의 b)에 도시한 바와 같이, I형의 수신 코어(1820)의 외측 방향으로는 강한 자기장이 유도되나, 수신 코어(1820)에서 금속 차폐판(1810) 방향의 자기장이 차폐된다. 금속 차폐판(1810)으로 입사된 자기장 중에서 차폐되지 않고 통과된 일부의 자기장은 보조 코어(1850)에 의해 흡수되며, 보조 코어(1850)에서도 흡수되지 않은 자기장은 보조 차폐판(1840)에 의해 차폐되므로 인체로 향하는 자기장은 최소화된다. 이와 같이, 얇은 보조 코어(1850) 및 차폐판(1810, 1840) 쪽인 I 형 코어 반대 방향(스마트폰의 경우에는 액정이 있는 방향)으로는 자기장이 유도되지 않아 스마트폰을 사용하는 사용자의 인체에 유해하지 않게 된다.As shown in FIG. 14B, a strong magnetic field is induced in the outward direction of the I-type receiving core 1820, but the magnetic field in the direction of the metal shielding plate 1810 is shielded in the receiving core 1820. Some of the magnetic field that passes through the unshielded magnetic field of the magnetic shield plate 1810 is absorbed by the auxiliary core 1850, and the magnetic field that is not absorbed by the auxiliary core 1850 is shielded by the auxiliary shield plate 1840. Therefore, the magnetic field directed to the human body is minimized. In this way, the magnetic field is not induced in the direction opposite to the I-shaped core (the smartphone has the liquid crystal in the opposite direction) toward the thin auxiliary core 1850 and the shield plates 1810 and 1840. It is not harmful.
한편, 본 실시예에서는 보조 코어(1850) 및 보조 차폐판(1840)이 각각 하나인 것을 가정하여 설명하였으나, 보조 코어(1850) 및 보조 차폐판(1840) 쌍이 복수개 순차적으로 배치될 수도 있다. 예컨대, 보조 차폐판(1840)에 인접하여 제2 보조 차폐판(도시하지 않음)이 위치하고 보조 차폐판(1840)과 제2 보조 차폐판(도시하지 않음) 사이에 제2 보조 코어(도시하지 않음)가 배치되는 형태가 될 수 있다.Meanwhile, in the present exemplary embodiment, the auxiliary core 1850 and the auxiliary shielding plate 1840 are assumed to be one each, but a plurality of pairs of the auxiliary core 1850 and the auxiliary shielding plate 1840 may be sequentially disposed. For example, a second auxiliary shield (not shown) is positioned adjacent to the auxiliary shield plate 1840 and a second auxiliary core (not shown) is provided between the auxiliary shield plate 1840 and the second auxiliary shield plate (not shown). ) May be arranged.
수신 케이블(1830) 측에 유기되는 전압 V2는 수학식 1과 같이 수신 케이블(1830)의 턴수(N2), 각 동작주파수(ωs), 전력송신 장치로부터 쇄교하는 자속(Φ1)에 비례한다.The voltage V 2 induced on the receiving cable 1830 side is the number of turns N 2 of the receiving cable 1830, each operating frequency ω s , and the magnetic flux Φ 1 that is interlinked from the power transmission device as shown in Equation 1 . Proportional to
Figure PCTKR2015009951-appb-M000001
Figure PCTKR2015009951-appb-M000001
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수신 장치에 차폐회로(1920, 1930, 1940)를 부가한 경우를 예시한 도면이다.FIG. 15 is a diagram illustrating a case where shielding circuits 1920, 1930, and 1940 are added to a power receiver according to an embodiment of the present invention.
도 15에 도시하듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수신 장치에서 금속 차폐판(1810)과 나란하게 제1 차폐 루프회로(1920) 및 제2 차폐 루프회로(1930)를 더 포함할 수 있다. 제1 차폐 루프회로(1920)의 중앙부에 수신 코어(1820)의 몸통부(1821)의 일단이 위치하고, 제2 차폐 루프회로(1930)의 중앙부에 수신 코어(1820)의 몸통부(1821)의 타단이 위치한다. 이와 같이 몸통부(1821)의 양단부를 감싸는 형태로 배치된 차폐 루프회로는 몸통부(1821)의 양단부에서 각각 발생하는 자속이 이동 단말기의 본체(1800) 방향으로 향하는 정도를 최소화하는 역할을 한다. 제1 차폐 루프회로(1920) 및 제2 차폐 루프회로(1930)는 금속 차폐판(1810)과 함께 사용될 수도 있으나, 경우에 따라서는 금속 차폐판(1810) 없이 제1 차폐 루프회로(1920) 및 제2 차폐 루프회로(1930)만 자기장 차폐 목적으로 사용될 수도 있다.As shown in FIG. 15, the power receiving device according to an embodiment of the present invention may further include a first shielding loop circuit 1920 and a second shielding loop circuit 1930 parallel to the metal shield plate 1810. have. One end of the trunk portion 1821 of the receiving core 1820 is positioned at the center of the first shielding loop circuit 1920, and the trunk portion 1821 of the reception core 1820 is located at the center of the second shielding loop circuit 1930. The other end is located. As described above, the shielding loop circuit disposed in the form of surrounding both ends of the body portion 1821 serves to minimize the degree of magnetic flux generated at both ends of the body portion 1821 toward the main body 1800 of the mobile terminal. The first shielded loop circuit 1920 and the second shielded loop circuit 1930 may be used together with the metal shield plate 1810, but in some cases, the first shielded loop circuit 1920 and the metal shield plate 1810 may be omitted. Only the second shield loop circuit 1930 may be used for magnetic field shielding purposes.
제1 차폐 루프회로(1920) 및 제2 차폐 루프회로(1930)는 각각 복수 개가 존재할 수 있다. 예컨대, 제1 차폐 루프회로(1920) 내에 서로 교차하지 않는 형태로 배치되는 또다른 하나 이상의 보조 차폐 루프회로가 존재할 수 있다.There may be a plurality of first shielded loop circuits 1920 and second shielded loop circuits 1930, respectively. For example, there may be another one or more auxiliary shielded loop circuits disposed in the first shielded loop circuit 1920 so as not to cross each other.
제1 차폐 루프회로(1920) 및 제2 차폐 루프회로(1930)는 수신 코어(1820)의 몸통부(1821)와 교차되고, 도 15에 도시하듯이 그 교차된 부분은 금속 차폐판(1810)과 수신 코어(1820)의 몸통부(1821) 사이에 위치한다.The first shielded loop circuit 1920 and the second shielded loop circuit 1930 intersect with the body portion 1821 of the receiving core 1820, and as shown in FIG. 15, the intersected portion is a metal shield plate 1810. And a torso 1821 of the receiving core 1820.
제1 차폐 루프회로(1920) 및 제2 차폐 루프회로(1930) 중에서 적어도 하나의 내측에는, 그 일부분이 몸통부(1821) 및 돌출부(1822)와 교차하면서 몸통부(1821)와 돌출부(1822)의 연결부위를 둘러싸는 제3 차폐 루프회로(1940, 1950)를 더 포함할 수 있다.Inside at least one of the first shielded loop circuit 1920 and the second shielded loop circuit 1930, a portion of the body 1821 and the protrusion 1822 intersect the body 1821 and the protrusion 1822. Third shielding loops (1940, 1950) surrounding the connection portion of the may further include.
제1 차폐 루프회로(1920) 및 제2 차폐 루프회로(1930) 내측에 각각 제3 차폐 루프회로(1940, 1950)를 추가로 구비함으로써 몸통부(1821)의 양 단부에서 발생하는 자속이 휴대폰의 본체(1800) 방향으로 향하는 것을 감쇄해주는 양이 더 커지도록 한다. 따라서, 휴대폰의 본체(1800) 방향의 자기장 감쇄효과는 더 커지게 된다.The third shielding loop circuits 1940 and 1950 are further provided inside the first shielding loop circuit 1920 and the second shielding loop circuit 1930, respectively, so that magnetic fluxes generated at both ends of the body portion 1821 may be reduced. The amount of attenuation toward the main body 1800 is increased. Therefore, the magnetic field attenuation effect toward the main body 1800 of the mobile phone becomes greater.
한편, 제1 차폐 루프회로(1920) 및 제2 차폐 루프회로(1930)는 금속 차폐판(1810) 상에 배치될 수도 있지만, 금속 차폐판(1810)이 없는 경우에는 면 형태 부재(1910)의 일측면에 배치될 수도 있다. 이 경우, 몸통부(1821)의 길이 방향으로 나란하게 몸통부(1821)의 일단부를 감싸며 면 형태 부재(1910)와 몸통부(1821) 사이에 위치하는 제1 차폐 루프회로(1920), 몸통부(1821)의 길이 방향으로 나란하게 몸통부(1821)의 타단부를 감싸며 면 형태 부재(1910)와 몸통부(1821) 사이에 위치하는 제2 차폐 루프회로(1930)을 구비한다.On the other hand, although the first shielding loop circuit 1920 and the second shielding loop circuit 1930 may be disposed on the metal shielding plate 1810, when there is no metal shielding plate 1810, the planar member 1910 may be formed. It may be disposed on one side. In this case, the first shielding loop circuit 1920 and the trunk portion which wrap one end of the trunk portion 1821 side by side in the longitudinal direction of the trunk portion 1821 and are located between the planar member 1910 and the trunk portion 1821. A second shielding loop circuit 1930 is disposed between the planar member 1910 and the trunk portion 1821 and surrounding the other end of the trunk portion 1821 side by side in the longitudinal direction of the 1821.
제1 차폐 루프회로(1920) 및 제2 차폐 루프회로(1930)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 실내에 설치되는 무선전력 전송장치에 적용될 수 있다. 예컨대, 제1 차폐 루프회로(1920) 및 제2 차폐 루프회로(1930)는 각각 막대형 코어(810)의 일단부 및 타단부를 감싸며 막대형 코어(810)와 소정 간격을 두고 위치될 수 있다.The first shielded loop circuit 1920 and the second shielded loop circuit 1930 may be applied to a wireless power transmitter installed indoors according to the second embodiment of the present invention illustrated in FIGS. 3A and 3B. For example, the first shielding loop circuit 1920 and the second shielding loop circuit 1930 may surround one end and the other end of the bar core 810 and may be positioned at predetermined intervals from the bar core 810. .
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수신 장치에서 돌출부(1822)의 단부를 둘러싸는 제4 차폐 루프회로(1960)를 부가한 경우를 예시한 도면이다.FIG. 16 is a diagram illustrating a case where a fourth shielded loop circuit 1960 that surrounds an end of the protrusion 1822 is added in the power receiving device according to an embodiment of the present invention.
도 16에 도시한 바와 같이, 몸통부(1821)의 어느 하나의 단부를 감싸는 차폐 루프회로는 복수개 존재하며, 복수개의 차폐 루프회로 중에서 적어도 어느 하나의 차폐회로는 돌출부(1822) 및 몸통부(1821)와 교차하면서 몸통부(1821)와 돌출부(1822)의 연결부를 둘러싸고, 복수개의 차폐 루프회로 중에서 다른 하나의 차폐회로는 돌출부(1822)와 교차하면서 돌출부(1822)를 둘러싸는 위치에 존재한다. 예컨대, 몸통부(1821)의 일단부에서 사용되는 차폐회로는 복수개로서 제1 차폐 루프회로(1920), 제3 차폐 루프회로(1940) 및 제4 차폐 루프회로(1960)를 포함한다. 이 경우, 제1 차폐 루프회로(1920)는 돌출부(1822) 전체와 몸통부(1821)의 일단부를 둘러싼 형태가 된다. 제1 차폐 루프회로(1920)의 내측에 제3 차폐 루프회로(1940) 및 제4 차폐 루프회로(1960)가 중첩되지 않으면서 서로 이격된 위치에 존재한다. 제3 차폐 루프회로(1940)는 몸통부(1821)와 돌출부(1822)의 연결부를 둘러싸는 형태가 되고, 제4 차폐 루프회로(1960)는 돌출부(1822)를 둘러싸는 형태가 된다.As shown in FIG. 16, there are a plurality of shielding loop circuits surrounding any one end of the body portion 1821, and at least one shielding circuit among the plurality of shielding loop circuits includes a protrusion 1822 and a body portion 1821. ) And the other part of the plurality of shielding loop circuits surround the connecting portion of the body portion 1821 and the protrusion 1822, and the other shielding circuit is present at the position surrounding the protrusion 1822 while crossing the protrusion 1822. For example, a plurality of shielding circuits used at one end of the body portion 1821 include a first shielding loop circuit 1920, a third shielding loop circuit 1940, and a fourth shielding loop circuit 1960. In this case, the first shielding loop circuit 1920 has a shape surrounding the entire protrusion 1822 and one end of the body portion 1821. The third shielded loop circuit 1940 and the fourth shielded loop circuit 1960 are present at positions spaced apart from each other without overlapping inside the first shielded loop circuit 1920. The third shielded loop circuit 1940 is formed to surround the connecting portion of the body portion 1821 and the protrusion 1822, and the fourth shielded loop circuit 1960 is formed to surround the protrusion 1822.
제3 차폐 루프회로(1940)는 몸통부(1821) 및 돌출부(1822)와 각각 교차하는 위치에 배치되고, 제4 차폐 루프회로(1960)는 몸통부(1821)와는 교차하지 않으면서 돌출부(1822)와는 교차하도록 배치된다.The third shielded loop circuit 1940 is disposed at a position intersecting with the trunk portion 1821 and the protrusion 1822, respectively, and the fourth shielded loop circuit 1960 does not intersect with the trunk portion 1821 and the protrusion 1822. ) Is arranged to intersect.
도 16과 같이, 몸통부(1821)의 단부를 둘러싸는 형태의 보조회로를 부가함으로써 자기장 감쇄 효과를 극대화할 수 있다.As shown in FIG. 16, the magnetic field attenuation effect may be maximized by adding an auxiliary circuit having a shape surrounding the end of the body portion 1821.
도 17a는 수신 코어(1820)에서 몸통부(1821)의 단면의 다양한 형상을 예시한 도면이다.17A is a diagram illustrating various shapes of a cross section of the torso 1821 in the receiving core 1820.
도 17a에 도시한 바와 같이, 몸통부(1821)의 단면 형상은 육면체(a) 또는 원형(b)으로 구현할 수 있다.As shown in FIG. 17A, the cross-sectional shape of the body portion 1821 may be implemented as a cube (a) or a circle (b).
금속 차폐판(1810), 수신 코어(1820), 보조 차폐판(1840) 및 보조 코어(1850) 등은 자기장에 의해 포화가 되지 않도록 적절한 두께가 되도록 선택하는 것이 중요하다. 따라서, 자기장이 크게 발생하는 수신 코어(1820)의 두께는 보조 코어(1850)의 두께보다는 두껍게 구현된다. 또한, 차폐판의 경우도 보조 차폐판(1840)의 경우는 자기장이 입사되는 양이 적으므로 금속 차폐판(1810)의 두께보다 작도록 구현될 수 있다. 이와 같이 각 구성요소의 두께를 결정함으로써 전체 본 발명의 실시예에 따른 전력수신 장치의 두께를 최소화할 수 있다. 예컨대, 단면 형상이 직육면체인 경우의 단면적과 둘레의 길이를 A1 및 R1, 정육면체인 경우의 단면적과 둘레의 길이를 A2 및 R2, 원형인 경우의 단면적과 둘레의 길이를 A3 및 R3이라 할 때, A1 = A2 = A3 이면, R1 > R2 > R3 가 성립한다.It is important to select the metal shield 1810, the receiving core 1820, the auxiliary shield 1840, the auxiliary core 1850, and the like so as to have an appropriate thickness so as not to be saturated by the magnetic field. Therefore, the thickness of the receiving core 1820, which generates a large magnetic field, is thicker than the thickness of the auxiliary core 1850. In addition, in the case of the shielding plate, the auxiliary shielding plate 1840 may be implemented to be smaller than the thickness of the metal shielding plate 1810 since the amount of magnetic field incident is small. Thus, by determining the thickness of each component it is possible to minimize the thickness of the power receiving apparatus according to the embodiment of the present invention. For example, when the cross-sectional area and the length of the circumference are A1 and R1 in the case of a cuboid, the cross-sectional area and the circumference in the case of a cube are A2 and R2, and the lengths of the cross-sectional area and the circumference in the case of a circle are A3 and R3. If A1 = A2 = A3, R1> R2> R3 holds.
도 17a의 경우 자기장이 포화되지 않는 최소한의 코어 양을 갖도록 수신 코어(1820)의 단면적을 일정하게 유지하면서 수신 코어(1820)의 둘레에 감기는 수신 케이블(1830)의 길이는 가능한 한 최소한으로 할 필요가 있다. 따라서, 일정 면적의 수신 코어(1820)의 단면에 감기는 길이를 최소화하면 수신 코어(1820)에 감기는 수신 케이블(1830)의 길이가 최소화된다. 따라서, 수신 케이블(1830)의 길이가 최소화되므로 전력수신 장치에서 동일한 크기의 전력을 수신하면서도 수신 케이블(1830)의 내부 저항이 최소가 되어 전력을 가장 효과적으로 전달할 수 있게 된다.In the case of FIG. 17A, the length of the receiving cable 1830 wound around the receiving core 1820 while keeping the cross-sectional area of the receiving core 1820 constant so that the magnetic field has a minimum amount of cores without saturation is as small as possible. There is a need. Therefore, minimizing the length of the winding around the receiving core 1820 of the predetermined area minimizes the length of the receiving cable 1830 winding around the receiving core 1820. Therefore, since the length of the receiving cable 1830 is minimized, the internal resistance of the receiving cable 1830 is minimized while receiving power of the same size in the power receiving device, thereby enabling the most efficient power transfer.
도 17a에서 동일 단면적(A)의 몸통부(1821) 코어(자속 Φtotal = Bmax*A 가 일정, Bmax는 자속밀도)에서 어떤 형상일 경우 코어에 감기는 권선의 1턴(Turn) 당 길이가 최소화되는지 설명한다. 여기서 일정한 출력을 내기 위하여 코어에 감기는 권선의 저항 R은 코어에 감기는 권선의 1턴 당 길이에 비례하므로 권선의 1턴(Turn) 당 길이를 최소화하는 것은 고효율의 권선 설계에 중요하다.In FIG. 17A, if the body portion 1821 of the same cross-sectional area (A) has any shape in the core (magnetic flux Φ total = B max * A is constant, B max is magnetic flux density) per turn of winding wound around the core Explain if length is minimized. In this case, the resistance R of the winding wound to the core to produce a constant output is proportional to the length per turn of the winding wound to the core, so minimizing the length per turn of the winding is important for high efficiency winding design.
도 17a의 (a)와 같이 몸통부(1821)의 단면이 직사각형(정사각형 포함) 형상일 경우, 몸통부(1821)에서 한 턴당 길이 ℓc에 대하여 다음 수학식 2가 성립한다.As shown in FIG. 17A (a), when the cross section of the trunk portion 1821 has a rectangular shape (including a square), the following equation 2 is established for the length l c per turn in the trunk portion 1821.
Figure PCTKR2015009951-appb-M000002
Figure PCTKR2015009951-appb-M000002
단, 수학식 2에서 k는 비례상수이다.However, in Equation 2, k is a proportional constant.
수학식 2에서 턴당 길이 ℓc의 길이는 도 17b와 같은 그래프를 갖는다.In Equation 2, the length of the length ℓ c per turn has a graph as shown in FIG. 17B.
도 17b에 나타낸 바와 같이, k=1일 경우에 ℓc의 길이가 최소가 되며, 이때의 ℓc의 길이인 ℓco는 수학식 3으로 나타낼 수 있다.As shown in FIG. 17B, when k = 1, the length of L c becomes the minimum, and l co, which is the length of L c at this time, may be represented by Equation 3 below.
Figure PCTKR2015009951-appb-M000003
Figure PCTKR2015009951-appb-M000003
도 17a의 (b)와 같이 몸통부(1821)의 단면이 원형 형상일 경우, 몸통부(1821)에서 한 턴당 길이 ℓ'c에 대하여 다음 수학식 4가 성립한다.When the cross section of the trunk portion 1821 is circular, as shown in FIG. 17A (b), the following equation (4) holds for the length l' c per turn in the trunk portion 1821.
Figure PCTKR2015009951-appb-M000004
Figure PCTKR2015009951-appb-M000004
따라서, 수학식 4로부터 수학식 5가 성립한다.Therefore, equation (5) holds true from equation (4).
Figure PCTKR2015009951-appb-M000005
Figure PCTKR2015009951-appb-M000005
수학식 5로부터, 몸통부(1821)의 단면형상이 원형인 경우가 정사각형의 경우보다 약 11% 더 손실이 작음을 알 수 있다.From Equation 5, it can be seen that the case where the cross-sectional shape of the body portion 1821 is circular is about 11% smaller than that of the square.
한편, 몸통부(1821)의 단면형상은 육각형, 8각형 등 n 각형의 경우도 적용 가능하며, 도 17c와 같이 직사각형과 원형을 조합하여 사용할 수도 있다. 예컨대, 도 17c에 나타낸 바와 같이 몸통부(1821)의 단면형상을 사각형으로 하되, 모서리 부분은 둥글게 형성함으로써 두께가 작아지는 사각형의 장점과 턴당 길이가 작은 원형의 특징을 모두 절충하여 취하는 형상을 할 수도 있다.On the other hand, the cross-sectional shape of the body portion 1821 can be applied to the case of n-square, such as hexagon, octagon, etc., may be used in combination of a rectangle and a circle as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 17C, the cross-sectional shape of the body portion 1821 is square, but the corner portion is rounded so that both of the advantages of a square with a small thickness and a circular feature with a small length per turn can be taken. It may be.
도 18a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수신 장치에 인체의 일부분이 접근하는 경우를 예시한 도면이고, 도 23b는 전력수신 장치에서 전체 수신 회로에 대한 등가회로를 도시한 도면이고, 도 23c는 수신 회로의 공진점의 변화에 의한 수신 전력의 감소 예를 도시한 도면이다.FIG. 18A is a diagram illustrating a case where a part of a human body approaches a power receiver according to an embodiment of the present invention, and FIG. 23B is a diagram illustrating an equivalent circuit for the entire receiver circuit in the power receiver, and FIG. 23C. Is a diagram showing an example of a decrease in reception power due to a change in the resonance point of the reception circuit.
도 18의 a)에 도시하듯이 전력수신 장치 근처에 인체의 일부분(2010, 예컨대 사용자의 손)이 접근하는 경우, 수신 케이블(1830)의 인덕턴스(L2)의 변화됨에 따라 수신 케이블(1830)을 포함하는 회로에서 L2 및 C2에 의한 공진점이 변하게 되고, 따라서 자동적으로 수신 전류 I2의 양이 감소된다. 예컨대, 전력송신 장치(도시하지 않음)의 동작주파수가 ωr1인 경우, 수신 회로의 공진점이 ωr1이 되도록 L2 및 C2의 용량을 설정하여 전력수신 동작을 수행한다. 하지만, 인체가 가까이 접근할 경우에(예컨대, 통화를 하기 위하여 사용자의 손을 스마트폰 뒷면에 댄 경우) 인체의 간섭에 의해 수신 회로의 인덕턴스는 감소하며, 이에 따라서 수신 회로의 공진점은 ωr2로서 커지게 된다. 따라서, I2가 감소하고 입력 전압 대비 유도기전력 비율인 Vo/Vi가 A1에서 A2로 변함에 따라서 전력수신 장치 부근의 자속이 감소하고 ICNIRP 가이드라인을 만족하게 된다. 즉, 사용자의 손이나 다른 인체가 스마트폰에 접촉하게 되는 경우 전력수신 장치에서는 충전을 하지 않으며, 전력수신 장치가 인체로부터 멀어진 경우에 전력수신 장치에서 자동으로 충전을 시작하게 된다.As shown in FIG. 18A, when a part of the human body 2010 (for example, a user's hand) approaches the power receiving apparatus, the receiving cable 1830 is changed as the inductance L 2 of the receiving cable 1830 is changed. In the circuit including the resonance point due to L 2 and C 2 is changed, so that the amount of the reception current I 2 is automatically reduced. For example, when the operating frequency of the power transmission device (not shown) is ω r1 , the power reception operation is performed by setting the capacitances of L 2 and C 2 such that the resonance point of the reception circuit is ω r1 . However, when the human body approaches close (for example, when the user's hand is placed on the back of the smartphone to make a call), the inductance of the receiving circuit is reduced by the human body's interference, so the resonance point of the receiving circuit is ω r2 . It becomes bigger. Therefore, as I 2 decreases and the induced electromotive force ratio V o / V i from A 1 to A 2 decreases, the magnetic flux in the vicinity of the power receiver decreases and satisfies the ICNIRP guidelines. That is, when the user's hand or other human body comes in contact with the smart phone, the power receiving device does not charge, and when the power receiving device is far from the human body, the power receiving device automatically starts charging.
한편, 도 18b에서 전체 수신 회로의 경우 LC 병렬공진 하는 경우를 예로 들었으나, LC 직렬 공진하는 형태의 수신회로 구성도 가능하다.Meanwhile, in the case of the entire receiving circuit in FIG. 18B, the LC parallel resonator is exemplified. However, the configuration of the receiving circuit in the LC series resonance mode is also possible.
한편, 도 18b에서 발생하는 전압 Vo은 이동단말기에서의 사용 응용에 적합하도록 전압 Vo를 수신하여 전압 레벨을 높이거나 낮춰서 출력하는 컨버터(도시하지 않음)를 추가하여 이동 단말기의 본체(1800)에 구비된 배터리(도시하지 않음)를 충전하도록 할 수 있다.Meanwhile, the voltage Vo generated in FIG. 18B is added to the main body 1800 of the mobile terminal by adding a converter (not shown) that receives the voltage V o and increases or decreases the voltage level so as to be suitable for use in a mobile terminal. The provided battery (not shown) may be charged.
전술하였듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기는 도 13에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수신 장치가 이동 단말기의 본체(1800)의 일측에 배치되고, 전력수신 장치에서 금속 차폐판(1810)이 이동 단말기의 본체(1800)를 향하고 수신 코어(1820)가 이동 단말기의 본체(1800) 외측을 향하여 배치되도록 한다.As described above, the terminal according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 13, the power receiving apparatus according to an embodiment of the present invention is disposed on one side of the main body 1800 of the mobile terminal, The metal shield plate 1810 faces the main body 1800 of the mobile terminal and the receiving core 1820 faces toward the outside of the main body 1800 of the mobile terminal.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송수신장치를 도시한 도면이다.19 is a diagram illustrating a wireless power transmission and reception apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 19를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송수신장치는 코어부(2110), 제1 권선부(2120a 내지 2120f) 및 제2 권선부(2130a 내지 2130f)를 포함한다.Referring to FIG. 19, a wireless power transmitter and receiver according to an embodiment of the present invention includes a core part 2110, first winding parts 2120a to 2120f, and second winding parts 2130a to 2130f.
코어부(2110)는 폭이나 두께보다 길이가 긴 코어(2115)를 복수 개를 포함하며, 다중 코어를 격자 구조(Grid Structure)로 배치한다. 다중 코어를 격자 구조로 배치하여 코어부(2110)로 이용할 수 있고, 다중 코어를 격자 구조로 일체형으로 제작함으로써 코어부(2110)로 이용할 수 있다. 도 19에는 편의상 코어부의 가로 방향으로 배치된 코어의 길이와 코어부의 세로 방향으로 배치된 코어의 길이를 동일하게 l0로 설정해 두었지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 코어부의 가로 방향 및 세로 방향으로 배치된 코어의 길이가 서로 다를 수 있다. 또한 도 19에는 코어부의 가로 방향으로 배치된 코어의 개수와 코어부의 세로 방향으로 배치된 코어의 개수가 동일하도록 배치되어 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 코어부의 가로 방향 또는 세로 방향으로 배치된 코어의 개수가 서로 다를 수 있다.The core part 2110 includes a plurality of cores 2115 having a length longer than a width or a thickness, and arranges multiple cores in a grid structure. Multiple cores may be arranged in a lattice structure to be used as the core part 2110, and multiple cores may be used as the core part 2110 by integrally manufacturing the lattice structure. In FIG. 19, for convenience, the lengths of the cores arranged in the horizontal direction of the core portion and the lengths of the cores arranged in the longitudinal direction of the core portion are set equal to l 0 , but the present invention is not necessarily limited thereto. The cores may have different lengths. Further, in FIG. 19, the number of cores arranged in the horizontal direction of the core part and the number of cores arranged in the longitudinal direction of the core part are arranged to be the same, but are not limited thereto. The numbers can be different.
장거리 전력 전송을 하기 위해서 강한 자기장을 생성하여야 한다. 그러나 권선 자체는 권선 내부 공간에 큰 자기저항이 발생하여 문제가 된다. 이 자기저항을 줄이기 위하여 긴 코어가 권선 내부에 삽입된다. 코어가 삽입된 권선은 그렇지 않은 권선에 비해 자기저항의 감소를 통해 자속 밀도가 증가된다. 또한 일반적인 송신 코일모듈의 구조인 루프형 송신 코일모듈의 경우, 자기장은 x축 방향에 대해 거리(R)의 세제곱(R3)에 반비례하게 된다. 하지만 일자형 송신 코일모듈(22120)에서 발생하는 자기장은 x축 방향에 대해 거리(R) 내지 거리의 제곱(R2)에 반비례하게 된다. 따라서 코어부(2110)는 루프형이 아닌 폭이나 두께보다 길이가 긴 코어(2115)를 복수 개를 포함한다.A strong magnetic field must be created for long distance power transmission. However, the winding itself is a problem because a large magnetoresistance occurs in the winding inner space. To reduce this magnetoresistance, a long core is inserted inside the winding. The winding with the core inserted increases the magnetic flux density through a decrease in the magnetoresistance compared to the winding in which the core is inserted. In addition, in the case of a loop type transmission coil module having a structure of a general transmission coil module, the magnetic field is inversely proportional to the cube R 3 of the distance R with respect to the x-axis direction. However, the magnetic field generated by the linear transmitting coil module 22120 is inversely proportional to the distance R to the square of the distance R 2 with respect to the x-axis direction. Accordingly, the core portion 2110 includes a plurality of cores 2115 that are longer than a width or a thickness, rather than a loop shape.
또한 무선전력 수신장치는 자기장을 수신하여 수신한 자기장을 이용해 전원(전류)을 유도한다. 그러나 전술한 바와 같이 권선 자체는 권선 내부 공간에 큰 자기저항이 발생하기 때문에, 전원을 유도하는 효율이 떨어지게 된다. 이러한 자기저항을 줄이기 위하여 긴 코어가 권선 내부에 삽입된다. 이렇게 삽입된 코어에 의해 권선 내부 공간의 자기저항은 감소하며, 동일한 외부자속 환경 대비 더 많은 양의 자기장을 수신할 수 있다.In addition, the wireless power receiver receives a magnetic field and induces power (current) using the received magnetic field. However, as described above, since the winding itself generates a large magnetoresistance in the winding inner space, the efficiency of inducing power is reduced. Long cores are inserted inside the windings to reduce this magnetoresistance. The inserted core reduces the magnetoresistance of the inner space of the winding and can receive a larger amount of magnetic field compared to the same external magnetic flux environment.
제1 권선부(2120a 내지 2120f) 및 제2 권선부(2130a 내지 2130f)는 각각 코어부의 가로 방향으로 배치된 코어와 세로 방향으로 배치된 코어에 나선형으로 권취된다. 이때, 제1 권선부(2120a 내지 2120f) 및 제2 권선부(2130a 내지 2130f)는 코어부에 존재하는 코어가 다른 코어와 접촉하는 부분을 제외한 나머지 코어의 부분에 권취될 수 있다.The first winding parts 2120a to 2120f and the second winding parts 2130a to 2130f are spirally wound on the cores arranged in the horizontal direction and the core arranged in the longitudinal direction, respectively. In this case, the first winding parts 2120a to 2120f and the second winding parts 2130a to 2130f may be wound around portions of the core except for a portion in which the core present in the core portion contacts another core.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치가 방사하는 정규화된 자기장을 도시한 도면이다.20 illustrates a normalized magnetic field emitted by a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
도 19에서 제1 권선부와 제2 권선부가 권취된 코어부는 각각의 코어의 한쪽 끝에서 다른 한쪽 끝으로 z축 방향으로 자기장을 방사한다. 각각의 코어가 자기장을 방사함에 있어, 90도의 위상 차를 갖는 교류 전원이 제1 권선부와 제2 권선부로 공급된다. 예를 들어, 제1 권선부에 아래의 수학식 6과 같은 교류 전원이 공급된다고 하면, 제2 권선부에는 아래의 수학식 7과 같은 교류전원이 공급된다.In FIG. 19, the core part around which the first winding part and the second winding part are wound radiates a magnetic field in the z-axis direction from one end of each core to the other end. In each core radiating a magnetic field, AC power having a phase difference of 90 degrees is supplied to the first winding portion and the second winding portion. For example, suppose that an AC power supply as shown in Equation 6 below is supplied to the first winding unit, an AC power supply as shown in Equation 7 below is supplied to the second winding unit.
Figure PCTKR2015009951-appb-M000006
Figure PCTKR2015009951-appb-M000006
Figure PCTKR2015009951-appb-M000007
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전술한 수학식 6과 수학식 7을 참조하여 알 수 있듯이, 제1 권선부와 제2 권선부에 인가되는 교류 전원은 크기는 동일하되, 위상은 90도의 차이를 갖는다. 이렇게 90도의 위상 차를 갖는 교류전원이 제1 권선부와 제2 권선부에 각각 인가되기 때문에, 제1 권선부 또는 제2 권선부가 권취된 코어부에서 발생하는 자기장 역시 90도의 위상차이를 갖는다. 제1 권선부 또는 제2 권선부가 권취된 코어부에서 발생하는 자기장이 90도 위상 차를 갖고, 제1 권선부 또는 제2 권선부가 권취된 코어부가 격자구조로 배치되어 있어 물리적으로 90도 위상 차를 갖도록 놓여있기 때문에, 무선전력 송신장치가 방사하는 자기장, 즉 제1 권선부 또는 제2 권선부가 권취된 코어부가 방사하는 자기장의 합성 자기장은 도 19에 도시된 바와 같이 일정 영역에서 균일한 자기장의 크기를 갖는 무 지향성의 회전자계가 발생한다.As can be seen with reference to Equations 6 and 7 above, the AC power applied to the first and second windings has the same size but has a phase difference of 90 degrees. Since the AC power having the phase difference of 90 degrees is applied to the first winding portion and the second winding portion, respectively, the magnetic field generated in the core portion in which the first winding portion or the second winding portion is wound also has a phase difference of 90 degrees. The magnetic field generated in the core portion around which the first winding portion or the second winding portion is wound has a 90 degree phase difference, and the core portion around which the first winding portion or the second winding portion is wound is arranged in a lattice structure so that the phase difference is physically 90 degrees. Since the magnetic field radiated by the wireless power transmitter, that is, the magnetic field radiated by the core wound around the first winding part or the second winding part, has a uniform magnetic field in a certain area as shown in FIG. 19. An omnidirectional rotor field with magnitude occurs.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치가 자기장을 수신하는 모습을 도식화한 도면이다.21 is a diagram illustrating a state in which a wireless power receiver receives a magnetic field according to an embodiment of the present invention.
도 19를 참조하여 설명한 것과 같이, 무선전력 수신장치(2210)는 다중 코어를 격자구조로 배치한 코어부(2240)와 각각의 다중 코어에 권취된 제1 권선부(2250a 내지 2250f) 및 제2 권선부(2260a 내지 2260f)를 포함한다. 따라서 무선전력 송신장치(2210)가 자기장을 수신함에 있어, x축 방향의 자속 및 y축 방향의 자속 모두를 수신할 수 있다. 무선전력 수신장치(2210)가 x축 방향의 자속 및 y축 방향의 자속 모두를 수신할 수 있기 때문에, a단자와 b단자 사이 또는 c단자와 d단자 사이에 각각 3개의 전원이 직렬로 연결된 것과 동일한 구조를 갖는다.As described with reference to FIG. 19, the wireless power receiver 2210 includes a core part 2240 having multiple cores arranged in a lattice structure, and first winding parts 2250a to 2250f and a second winding wound around each multiple core. Windings 2260a to 2260f. Accordingly, when the wireless power transmitter 2210 receives the magnetic field, the wireless power transmitter 2210 may receive both the magnetic flux in the x-axis direction and the magnetic flux in the y-axis direction. Since the wireless power receiver 2210 can receive both the magnetic flux in the x-axis direction and the magnetic flux in the y-axis direction, three power sources are connected in series between terminal a and terminal b or terminal c and terminal d respectively. Have the same structure.
또한 단일의 코어는 자속을 수신한다고 하더라도, 주위의 공기층으로 누설되는 자속이 존재하게 되는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치는 이러한 누설 자속성분을 최소화하여 자속의 수신효율을 증대시킨다. 무선전력 수신장치는 다중 코어를 격자구조로 배치함으로써, 자속이 주위의 공기층이 아닌 다른 코어로 흐르도록 한다. 보다 구체적으로 보자면, 예를 들어 x축 방향으로 배치된 윙 코어(x축 방향으로 배치된 다중코어 중 최 외곽에 배치된 코어, 2220a 및 2220c)가 자속을 수신하는 경우, 수신한 자속은 그와 접촉하고 있는 y축 방향으로 배치된 코어(2230a 내지 2230c)로 대부분 흐르게 되며 주위의 공기층으로 누설되는 자속은 최소화된다.In addition, even if a single core receives the magnetic flux, there is a magnetic flux leaking to the surrounding air layer, the wireless power receiver according to an embodiment of the present invention to minimize the leakage magnetic flux component to increase the reception efficiency of the magnetic flux . The wireless power receiver arranges multiple cores in a lattice structure so that magnetic flux flows to a core other than the surrounding air layer. More specifically, for example, when the wing cores disposed in the x-axis direction ( cores 2220a and 2220c disposed at the outermost of the multiple cores disposed in the x-axis direction) receive the magnetic flux, the received magnetic flux is The magnetic flux flowing to the cores 2230a to 2230c disposed in the y-axis direction in contact with each other is minimized.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 등가 자기회로 모델을 도시한 도면이다.22 is a diagram illustrating an equivalent magnetic circuit model of a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
도 22에 도시된 등가 자기회로는 도 21에 도시된 무선전력 수신장치를 x축 방향 및 y축 방향 중 어느 하나의 방향에 대한 등가 자기회로이며, x축 또는 y축 방향으로 배치된 코어의 개수를 도 21에 도시된 바와 같이 3개로 고정하지 않고 m개를 배치한 무선전력 수신장치의 등가 자기회로에 해당한다.The equivalent magnetic circuit shown in FIG. 22 is an equivalent magnetic circuit for the wireless power receiver shown in FIG. 21 in either the x-axis direction or the y-axis direction, and the number of cores arranged in the x-axis or y-axis direction. 21 corresponds to the equivalent magnetic circuit of the wireless power receiver having m arranged without being fixed to three as shown in FIG. 21.
무선전력 수신장치 내의 코어로 흐르는 자속은 다음과 같다.The magnetic flux flowing to the core in the wireless power receiver is as follows.
Figure PCTKR2015009951-appb-M000008
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Φ1은 x축 방향으로 배치된 윙 코어(2220a 및 2220c) 또는 y축 방향으로 배치된 윙 코어(2230a 및 2230c)가 수신한 자속을 의미한다. Ra는 대기의 자기저항을, Rc1 내지 Rcm은 각각의 코어의 자기저항을 의미하며, Φ2는 무선전력 수신장치 내의 코어로 흐르는 자속을 의미한다. 윙 코어가 수신한 자속은 대기의 자기저항과 각각의 코어의 자기저항의 합성저항으로 분배되며, 이때 각각의 코어의 자기저항은 크기가 서로 동일하기 때문에 최종적으로 수학식 8과 같은 수식이 성립한다. 수학식 8을 참조하면 무선전력 수신장치 내의 코어로 흐르는 자속 Φ2는 x축 방향 또는 y축 방향으로 배치된 코어의 개수가 증가할수록 증가한다.Φ 1 means magnetic flux received by the wing cores 2220a and 2220c disposed in the x-axis direction or the wing cores 2230a and 2230c disposed in the y-axis direction. R a is the magnetoresistance of the atmosphere, R c1 to R cm is the magnetoresistance of each core, Φ 2 is the magnetic flux flowing to the core in the wireless power receiver. The magnetic flux received by the wing core is divided into atmospheric magnetic resistance and the composite resistance of the magnetic resistance of each core. At this time, since the magnetic resistance of each core is the same size, the following equation is satisfied. . Referring to Equation 8, the magnetic flux Φ 2 flowing to the core in the wireless power receiver increases as the number of cores arranged in the x-axis direction or the y-axis direction increases.
따라서 x축 방향 또는 y축 방향으로 배치할 코어의 개수는 코어의 사용량과 자속의 수신효율을 고려하여 사용자가 선택할 수 있다.Therefore, the number of cores to be arranged in the x-axis direction or the y-axis direction can be selected by the user in consideration of the usage amount of the cores and the reception efficiency of the magnetic flux.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송수신장치가 격자 구조로 배치된 코어부 및 코어부에 권취되는 권선부를 이용하여 자기장을 방사하고자 하는 공간 내에 자기장을 방사하며, 방사되는 자기장을 수신한다. 무선전력 송수신장치가 공간 내에 자기장을 방사하고 공간으로 방사되는 자기장을 수신함에 있어, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송수신장치는 2차원의 공간상에 일정 부피를 차지하는 데에 그치기 때문에, 공간상으로 많은 부피를 차지하지 않으면서도 3차원의 공간상으로 무지향성 무선충전 환경을 구현할 수 있다.As described above, the wireless power transceiver according to an embodiment of the present invention radiates a magnetic field in a space in which a magnetic field is to be radiated using a core part disposed in a lattice structure and a winding part wound around the core part, and a radiated magnetic field Receive When the wireless power transceiver transmits a magnetic field in a space and receives a magnetic field radiated into the space, the wireless power transceiver according to an embodiment of the present invention occupies a predetermined volume in a two-dimensional space. It is possible to realize an omni-directional wireless charging environment in a three-dimensional space without taking up a lot of volume.
도 23a와 도 23b는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속판이 위치하는지 여부에 차이를 갖는 각각의 무선전력 송수신장치를 도시한 도면이다.23A and 23B are diagrams illustrating respective wireless power transmitters and receivers having a difference in whether a metal plate is located according to an embodiment of the present invention.
도 23a를 참조하면, 금속판(2310)은 알루미늄판 등과 같은 도전율이 높은 물질로 구성되어 무선전력 송수신장치로부터 방사되는 자기장을 차폐하는 역할을 한다. 무선전력 송수신장치로부터 방사된 자기장을 흡수한 금속판 표면에는 와전류가 발생하고, 이에 의하여 금속판(2310)에서 금속판(2310)으로 입사되는 자기장의 방향과 반대되는 방향으로 자기장이 발생한다. 금속판(2310)은 이렇게 발생한 반대 방향의 자기장으로 금속판(2310)으로 입사되는 자기장을 상쇄하며 무선전력 송수신장치로부터 방사되는 자기장을 차폐한다.Referring to FIG. 23A, the metal plate 2310 is made of a high conductivity material such as an aluminum plate to shield a magnetic field emitted from the wireless power transceiver. An eddy current is generated on the surface of the metal plate absorbing the magnetic field radiated from the wireless power transceiver, thereby generating a magnetic field in a direction opposite to the direction of the magnetic field incident from the metal plate 2310 into the metal plate 2310. The metal plate 2310 cancels the magnetic field incident on the metal plate 2310 by the magnetic field in the opposite direction, and shields the magnetic field radiated from the wireless power transceiver.
금속판이 무선전력 송신장치에 사용되는 경우, 무선전력 송신장치가 자기장을 방사하고자 하는 방향과 반대되는 방향에 설치한다. 금속판은 전술한 것과 같이 금속판으로 입사되는 자가장을 차폐하기 때문에, 무선전력 송신장치의 코어부(2110)는 z축 방향으로 대기에 자기장을 방사하게 된다. 따라서 금속판이 일 측에 위치하는 무선전력 송신장치는 금속판이 위치하는 반대 측으로만 자기장을 방사한다. 금속판이 위치하는 무선전력 송신장치는 금속판이 위치하는 반대 측으로만 자기장을 방사하기 때문에, 금속판은 마치 무선전력 송신장치에서 방사되는 자기장을 반사시키는 반사판과 같은 효과를 발생시킨다. 이와 같이 금속판이 위치하여 자기장을 금속판이 위치하는 반대 측으로 자기장을 반사시킴으로써, 무선전력 송신장치가 자기장을 방사하고자 하는 방향으로 보다 강한 자기장을 방사하도록 하는 이점이 있다. 또한 무선전력 송신장치가 아파트, 상가 등과 같은 건물의 각 층의 천장에 설치되는 경우, 금속판이 존재하지 않는다면 무선전력 송신장치가 자기장을 방사하고자 하는 공간의 위 층에도 원치않는 자기장이 도달할 우려가 있고 이에 따라 위 층에 있는 사람들이 자기장에 의한 나쁜 영향을 받을 우려를 배제할 수 없다. 따라서 무선전력 송신장치의 일 측에 금속판을 위치시킴으로써, 무선전력 송신장치가 자기장을 방사하고자 하는 공간에만 자기장을 방사하고, 자기장이 방사되는 것을 원하지 않는 공간(예로서, 아파트, 상가 등과 같은 건물에서 위층)으로는 자기장이 방사되는 것을 방지할 수 있다.When a metal plate is used in the wireless power transmitter, the wireless power transmitter is installed in a direction opposite to the direction in which the magnetic field is to be radiated. Since the metal plate shields the magnetic field incident on the metal plate as described above, the core portion 2110 of the wireless power transmitter emits a magnetic field to the atmosphere in the z-axis direction. Therefore, the wireless power transmitter in which the metal plate is located at one side emits a magnetic field only to the opposite side where the metal plate is located. Since the wireless power transmitter in which the metal plate is located emits a magnetic field only to the opposite side where the metal plate is located, the metal plate produces an effect as if it is a reflector reflecting the magnetic field emitted from the wireless power transmitter. As such, the metal plate is positioned to reflect the magnetic field to the opposite side where the metal plate is located, so that the wireless power transmitter emits a stronger magnetic field in a direction to radiate the magnetic field. In addition, when the wireless power transmitter is installed on the ceiling of each floor of a building such as an apartment or a shopping mall, if there is no metal plate, an unwanted magnetic field may reach the upper floor of the space where the wireless power transmitter wants to radiate the magnetic field. Therefore, it can not be excluded that people upstairs are adversely affected by the magnetic field. Therefore, by placing a metal plate on one side of the wireless power transmitter, the wireless power transmitter emits a magnetic field only in a space in which the magnetic field is to be radiated, and in a space such as an apartment or a shopping mall where the magnetic field is not desired to be radiated. Upper layer) to prevent the magnetic field from radiating.
금속판이 무선전력 수신장치에 사용되는 경우, 무선전력 수신장치에서 방사되는 자기장을 차폐하고자 하는 방향에 설치한다. 무선전력 수신장치에서도 자기장이 방사되는데 무선전력 수신장치를 포함하는 단말기 등의 장비를 사용자가 사용하려 할 때, 사용자의 신체가 임의의 장치에 접근을 하게 되면 무선전력 수신장치로부터 방사되는 자기장에 의해 나쁜 영향을 받을 우려가 있다. 따라서 무선전력 수신장치의 일 측에 금속판을 설치하여 무선전력 수신장치로부터 방사되는 자기장을 차폐함으로써, 사용자로의 자기장에 의한 나쁜 영향을 최소화할 수 있다. 또한 무선전력 수신장치에서 자기장이 방사되기 때문에, 무선전력 수신장치의 주변에 존재하는 전자기기 내에 포함된 각종 회로들이 무선전력 수신장치에서 방사되는 자기장에 의해 자기장 간섭을 받아 오작동을 할 우려가 있다. 금속판은 무선전력 수신장치에서 방사되는 자기장을 차폐하기 때문에, 무선전력 수신장치가 주변에 존재하는 다른 전자기기들에 미칠 자기장 간섭을 차단하는 역할도 아울러 갖는다.When the metal plate is used in the wireless power receiver, the magnetic plate is installed in a direction to shield the magnetic field radiated from the wireless power receiver. The magnetic field is also radiated from the wireless power receiver. When a user attempts to use equipment such as a terminal including the wireless power receiver, when the user's body approaches an arbitrary device, the magnetic field is radiated from the wireless power receiver. It may be adversely affected. Therefore, by installing a metal plate on one side of the wireless power receiver to shield the magnetic field radiated from the wireless power receiver, it is possible to minimize the bad effect of the magnetic field to the user. In addition, since the magnetic field is radiated from the wireless power receiver, various circuits included in the electronic devices that exist in the vicinity of the wireless power receiver may malfunction due to magnetic field interference caused by the magnetic field radiated from the wireless power receiver. Since the metal plate shields a magnetic field radiated from the wireless power receiver, the metal plate also serves to block magnetic field interference on other electronic devices in the vicinity.
금속판은 크기에 대한 제한은 없으나 금속판이 무선전력 송수신장치의 코어부를 덮을 수 있는 정도의 크기 이상을 가지면, 무선전력 송수신장치가 자기장을 방사하고자 하는 방향과 반대되는 방향으로 방사되는 자기장을 차폐하는 효과가 더욱 좋아진다.The metal plate is not limited in size, but when the metal plate has a size larger than that of the core of the wireless power transceiver, the wireless power transceiver shields the magnetic field radiated in a direction opposite to the direction in which the wireless power transceiver is to radiate the magnetic field. Gets better.
반면, 도 23b와 같이 무선전력 송수신장치에 금속판이 위치하지 않는 경우에는 코어부(2110)는 z축의 모든 방향으로 대기에 자기장을 방사한다.On the other hand, when the metal plate is not located in the wireless power transceiver as shown in Figure 23b the core portion 2110 radiates a magnetic field to the atmosphere in all directions of the z-axis.
이와 같은 차이로 인해 발생하는 효과, 특히 무선전력 송신장치에서 발생하는 효과는 도 24 내지 도 26을 참조하여 설명하기로 한다.Effects caused by such a difference, in particular, effects occurring in the wireless power transmitter will be described with reference to FIGS. 24 to 26.
도 24a와 도 24b는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속판이 위치하는지 여부에 차이를 갖는 각각의 무선전력 송신장치의 등가 자기회로 모델을 도시한 도면이다.24A and 24B illustrate equivalent magnetic circuit models of respective wireless power transmitters having a difference in whether a metal plate is located according to an embodiment of the present invention.
도 24a에 도시된 금속판이 위치하는 무선전력 송신장치의 코어부 내부의 자속 Φc를 구하면 다음과 같다.The magnetic flux Φ c in the core of the wireless power transmitter having the metal plate illustrated in FIG. 24A is obtained as follows.
Figure PCTKR2015009951-appb-M000009
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NIi는 무선전력 송신장치에서 발생하는 기자력을 의미하고, RC는 코어부의 자기저항, Ra는 대기의 자기저항, Rr은 금속판의 자기저항을 의미한다. 코어부 내부의 자속 Φc는 무선전력 송신장치에서 발생하는 기자력을 코어부의 자기저항과 대기의 자기저항 및 금속판의 자기저항의 합성저항을 합한 값으로 나눈 값을 갖는다. 이때, 금속판은 전도성이 큰 물질로서 대기의 자기저항에 비하여 아주 큰 수치를 갖기 때문에, 대기의 자기저항 및 금속판의 자기저항의 합성저항은 대기의 자기저항 값과 근사해진다. 따라서 최종적으로 코어부 내부의 자속 Φc는 무선전력 송신장치에서 발생하는 기자력을 코어부의 자기저항과 대기의 자기저항을 합한 값으로 나눈 값과 근사해진다.NI i refers to the magnetomotive force generated from the wireless power transmitter, R C is the magnetoresistance of the core portion, R a is the magnetoresistance of the atmosphere, R r is the magnetoresistance of the metal plate. The magnetic flux Φ c inside the core part is obtained by dividing the magnetic force generated by the wireless power transmitter by the combined resistance of the magnet part of the core part, the magnetoresistance of the air and the magnetoresistance of the metal plate. At this time, since the metal plate is a material having high conductivity and has a very large value compared to the magnetic resistance of the atmosphere, the combined resistance of the magnetic resistance of the atmosphere and the magnetic resistance of the metal plate approximates the value of the magnetic resistance of the atmosphere. Therefore, the final magnetic flux Φ c in the core part is approximated by dividing the magnetic force generated by the wireless power transmitter by the sum of the magnet resistance of the core part and the magnetoresistance of the air.
또한 금속판이 위치하는 무선전력 송신장치가 방사하는 자속 Φa를 구하면 다음과 같다.In addition, the magnetic flux Φ a emitted by the wireless power transmitter in which the metal plate is located is as follows.
Figure PCTKR2015009951-appb-M000010
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무선전력 송신장치가 방사하는 자속은 대기의 자기저항과 금속판의 자기저항 중 금속판의 자기저항으로 코어부 내부의 자속이 분배된 것과 동일하다. 이때, 전술한 것과 같이 금속판의 자기저항이 대기의 자기저항에 비하여 아주 큰 수치를 갖기 때문에, 금속판의 자기저항과 대기의 자기저항을 합치더라도 금속판의 자기저항으로 근사화할 수 있다, 다시 말해, 금속판이 위치함에 따라 금속판이 위치하는 부분의 자기저항이 상대적으로 아주 커지게 되어, 코어부 내부의 자속 대부분은 대기(무선전력 송신장치가 방사하고자 하는 방향)로 방사되며, 금속판이 위치하는 방향으로는 자속이 방사되지 않는다.The magnetic flux emitted by the wireless power transmitter is the same as that of the magnetic flux inside the core part by the magnetic resistance of the metal plate among the magnetic resistance of the atmosphere and the magnetic resistance of the metal plate. At this time, as described above, since the magnetoresistance of the metal plate has a much larger value than the magnetoresistance of the atmosphere, the magnetoresistance of the metal plate can be approximated to the magnetoresistance of the metal plate even when the magnetoresistance of the metal plate is combined with the magnetoresistance of the atmosphere. As a result, the magnetic resistance of the portion where the metal plate is located becomes relatively large, and most of the magnetic flux inside the core portion is radiated to the atmosphere (the direction in which the wireless power transmitter intends to radiate), and in the direction where the metal plate is located. Magnetic flux is not emitted.
반면, 도 24b에 도시된 금속판이 위치하지 않는 무선전력 송신장치의 코어부 내부의 자속 Φc'을 구하면 다음과 같다.On the other hand, when the magnetic flux Φ c 'inside the core of the wireless power transmitter without the metal plate shown in Figure 24b is obtained as follows.
Figure PCTKR2015009951-appb-M000011
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코어부 내부의 자속 Φc'은 무선전력 송신장치에서 발생하는 기자력을 코어부의 자기저항 값과 절반의 대기의 자기저항 값의 합을 나눈 값에 해당한다. 도 24b에 도시된 금속판이 위치하지 않는 무선전력 송신장치를 도 24a에 도시된 금속판이 위치하는 무선전력 송신장치와 비교할 때, 코어부 내부의 자속은 도 24b에 도시된 금속판이 위치하지 않는 무선전력 송신장치가 더 큰 값을 갖는다.The magnetic flux Φ c 'inside the core part corresponds to the magnetic force generated from the wireless power transmitter divided by the sum of the magnetoresistance of the core part and the half of the magnetoresistance of the atmosphere. When comparing the wireless power transmitter in which the metal plate shown in FIG. 24B is not located with the wireless power transmitter in which the metal plate shown in FIG. 24A is located, the magnetic flux inside the core portion is the wireless power in which the metal plate shown in FIG. 24B is not located. The transmitter has a larger value.
또한 금속판이 위치하는 무선전력 송신장치가 방사하는 자속 Φa'을 구하면 다음과 같다.In addition, the magnetic flux Φ a 'emitted by the wireless power transmitter in which the metal plate is located is as follows.
Figure PCTKR2015009951-appb-M000012
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코어부 내부의 자속 Φc'이 동일한 대기의 자기저항에 의해 나누어지기 때문에, 무선전력 송신장치가 방사하는 자속 Φa'은 코어부 내부의 자속의 절반이 된다. 따라서 무선전력 송신장치가 방사하는 자속 Φa'은 기자력을 두 배의 코어부의 자기저항과 대기의 자기저항을 합한 값으로 나눈 값을 갖는다.Since the magnetic flux Φ c 'inside the core part is divided by the same magnetic resistance of the atmosphere, the magnetic flux Φ a ' emitted by the wireless power transmitter becomes half the magnetic flux inside the core part. Therefore, the magnetic flux Φ a 'radiated by the wireless power transmitter has a value obtained by dividing the magnetic force by the sum of the magnetoresistance of the core portion twice and the magnetoresistance of the atmosphere.
도 24b에 도시된 금속판이 위치하지 않는 무선전력 송신장치를 도 24a에 도시된 금속판이 위치하는 무선전력 송신장치와 비교해보면, 금속판이 위치하는 무선전력 송신장치는 금속판이 위치하지 않는 무선전력 송신장치에 비하여 코어부 내부의 자속은 작음에도 불구하고, 무선전력 송신장치가 방사하는 자속은 큰 값을 갖는다.When comparing the wireless power transmitter in which the metal plate shown in FIG. 24B is not located with the wireless power transmitter in which the metal plate shown in FIG. 24A is located, the wireless power transmitter in which the metal plate is located is a wireless power transmitter in which the metal plate is not located. Compared with the small magnetic flux inside the core, the magnetic flux radiated by the wireless power transmitter has a large value.
도 25a는 무선전력 송신장치와 z축 방향으로 무선전력 송신장치의 폭 또는 길이의 절반만큼 떨어진 거리에서 금속판이 위치하지 않는 무선전력 송신장치가 방사하는 자속의 정규화된 자속밀도를 도시한 도면이고, 도 25b는 무선전력 송신장치와 z축 방향으로 무선전력 송신장치의 폭 또는 길이의 절반만큼 떨어진 거리에서 금속판이 위치하는 무선전력 송신장치가 방사하는 자속의 정규화된 자속밀도를 도시한 도면이다.FIG. 25A illustrates a normalized magnetic flux density of magnetic flux emitted by a wireless power transmitter without a metal plate at a distance half the width or length of the wireless power transmitter in the z-axis direction. FIG. 25B illustrates a normalized magnetic flux density of magnetic flux emitted by the wireless power transmitter in which the metal plate is positioned at a distance separated by half of the width or the length of the wireless power transmitter in the z-axis direction.
도 24a 및 24b를 참조하여 전술한 바와 같이, 도 25a와 도 25b를 참조하여 비교하여 보면 도 25b에 도시된 금속판이 위치하는 무선전력 송신장치에서 방사되는 자속의 자속밀도가 도 25a에 도시된 금속판이 위치하지 않는 무선전력 송신장치에서 방사되는 자속의 자속밀도보다 증가한다. 이는 금속판이 위치하는 무선전력 송신장치에서 상대적으로 적은 양의 코어부 내부의 자속이 발생하더라도, 금속판이 위치하여 금속판이 위치하는 부분의 자기저항을 증가시키기 때문에, 발생한 코어부 내부의 자속 대부분이 금속판이 위치하는 반대 방향(무선전력 송신장치가 자기장을 방사하고자 하는 방향)으로 전송되기 때문이다.As described above with reference to FIGS. 24A and 24B, in comparison with FIGS. 25A and 25B, the magnetic flux density of the magnetic flux emitted from the wireless power transmitter in which the metal plate shown in FIG. 25B is located is shown in FIG. 25A. The magnetic flux density of the magnetic flux radiated from the wireless power transmitter which is not located increases. In the wireless power transmitter in which the metal plate is located, even if a relatively small amount of magnetic flux is generated inside the core part, since the magnetic plate of the metal plate is located to increase the magnetoresistance of the portion where the metal plate is located, most of the magnetic flux inside the core part is generated. This is because it is transmitted in the opposite direction in which it is located (the direction in which the wireless power transmitter intends to radiate a magnetic field).
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속판이 위치하는 지 여부에 차이를 갖는 각각의 무선전력 송신장치의 내부의 정규화된 자속밀도의 변화를 도시한 도면이다.FIG. 26 illustrates a change in normalized magnetic flux density within each wireless power transmitter having a difference in whether or not a metal plate is located according to an embodiment of the present invention.
코어부 내부는 코어부 내부에서 발생하는 자속에 따라 필연적으로 히스테리시스(Hysteresis) 손실이 발생한다. 히스테리시스 손실은 슈타인메츠(Steinmetz) 방정식으로 계산 하능하며 슈타인메츠 방정식은 다음과 같다.In the core part, hysteresis loss inevitably occurs due to the magnetic flux generated inside the core part. Hysteresis losses can be calculated using the Steinmetz equation, which is given by
Figure PCTKR2015009951-appb-M000013
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Ph는 히스테리시스 손실, Cm 및 CT는 상수, f는 자속변화의 주파수 및 Bpeak는 코어부 내부의 자속밀도의 최대치를 의미한다. 슈타인메츠 방정식에 있어, 일반적으로 q는 3에 해당하기 때문에 히스테리시스 손실은 자속밀도의 최대치의 3승에 비례하여 증가하게 된다.P h is hysteresis loss, C m and C T are constants, f is the frequency of magnetic flux change, and B peak is the maximum value of magnetic flux density inside the core part. In the Steinmetz equation, since q generally corresponds to 3, the hysteresis loss increases in proportion to the third power of the maximum value of the magnetic flux density.
도 26에 도시된 바와 같이 금속판이 위치한 무선전력 송신장치가 금속판이 위치하지 않은 무선전력 송신장치보다 코어부 내부에서 발생하는 자속밀도가 적은 것을 볼 수 있다. 이러한 코어부 내부에서 발생하는 자속밀도의 차이는 작을 수 있으나, 히스테리시스 손실이 자속밀도의 3승에 비례하는 것을 고려할 때, 금속판이 위치함으로써 무선전력 송신장치 내에서 발생하는 히스테리시스 손실을 상당히 감소시킬 수 있다.As shown in FIG. 26, it can be seen that the wireless power transmitter in which the metal plate is located has less magnetic flux density generated inside the core than the wireless power transmitter in which the metal plate is not located. The difference in magnetic flux density generated inside the core may be small. However, considering the hysteresis loss is proportional to the third power of the magnetic flux density, the hysteresis loss generated in the wireless power transmitter can be considerably reduced by the metal plate. have.
도 27 내지 도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치는 실시예에 따라 각각 무선전력 송신장치로 사용되거나 또는 무선전력 수신장치로 사용될 수 있다. 한편, 도 27 내지 도 30에서는 금속판(3300), 보조 권선(3400a, 3400b) 및 보조 코어(3500)의 추가 설치에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있는 무선전력 전달장치의 실시예를 도시하였다.27 to 30 is a view schematically showing a wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention. Wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention may be used as a wireless power transmitter or a wireless power receiver according to the embodiment. Meanwhile, FIGS. 27 to 30 illustrate embodiments of the wireless power transmission apparatus that may be implemented in various forms according to the additional installation of the metal plate 3300, the auxiliary windings 3400a and 3400b, and the auxiliary core 3500.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3200)의 제1 구현 형태를 도시한 도면이다. 한편, 제1 구현 형태는 무선전력 전달장치(3200)의 가장 기본적인 구현 형태이다.FIG. 27 is a diagram illustrating a first implementation of a wireless power transmitter 3200 according to an embodiment of the present invention. Meanwhile, the first implementation form is the most basic implementation form of the wireless power transmission device 3200.
도 27을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3200)는 코어(3210) 및 권선부(3220)를 포함한다.Referring to FIG. 27, the wireless power transmitter 3200 according to an embodiment of the present invention includes a core 3210 and a winding part 3220.
코어(3210)는 자속 전달을 증가시키기 위해 사용되는 자기물질로서 소정의 폭과 길이를 갖는 형상으로 구현된다. 이러한, 코어(3210)는 코어(3210)에 권취된 권선의 내부 공간에서 발생하는 자기 저항을 감소시킴으로써 권선으로 흐르는 전류가 만드는 자속 밀도를 증가시키는 효과를 야기한다. Core 3210 is a magnetic material used to increase magnetic flux transmission and is implemented in a shape having a predetermined width and length. This core 3210 causes an effect of increasing the magnetic flux density generated by the current flowing through the winding by reducing the magnetic resistance generated in the interior space of the winding wound around the core 3210.
본 실시예에 따른 코어(3210)는 페라이트(Ferrite) 재질을 포함한 그 어떠한 재질을 이용하여 제작 가능하며, 그 형상 또한, 사각형을 포함하여 어떠한 형상으로도 구현 가능하다. 이하, 본 실시예에 따른 코어(3210)가 사각형의 형태로 구현된 경우를 예시하여 설명하도록 한다.The core 3210 according to the present embodiment may be manufactured using any material including a ferrite material, and the shape of the core 3210 may be implemented in any shape including a quadrangle. Hereinafter, a case in which the core 3210 according to the present embodiment is implemented in the form of a rectangle will be described.
권선부(3220)는 코어(3210)의 길이 방향으로 코어(3210)에 권취되는 제1 권선(3222) 및 코어(3210)의 폭 방향으로 코어(3210)에 권취되는 제2 권선(3224)을 포함한다. 제1 권선(3222) 및 제2 권선(3224)은 권선 내부에서 발생하는 전력 손실을 최소화하기 위해 리츠 와이어(Litz Wire)로 구현될 수 있다.The winding part 3220 may include a first winding 3222 wound on the core 3210 in the longitudinal direction of the core 3210 and a second winding 3224 wound on the core 3210 in the width direction of the core 3210. Include. The first winding 3222 and the second winding 3224 may be implemented with a Litz wire to minimize power loss occurring inside the winding.
제1 권선(3222) 및 제2 권선(3224)은 서로 수직한 형태로 코어(3210)에 권취된다.The first winding 3222 and the second winding 3224 are wound on the core 3210 in a form perpendicular to each other.
제1 권선(3222) 및 제2 권선(3224)은 무선전력 전달장치(3200)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우 서로 소정의 위상 차를 갖는 교류 전류를 각각 인가받는다. 이때, 제1 권선(3222)에 인가되는 교류 전류와 제2 권선(3224)에 인가되는 교류 전류는 90도의 위상 차를 갖는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 권선(3222)에 수학식 14와 같은 교류 전류가 공급된다고 하면, 제2 권선(3224)에는 수학식 15와 같은 교류 전류가 공급된다.The first winding 3222 and the second winding 3224 respectively receive alternating currents having a predetermined phase difference when the wireless power transmitter 3200 is used as a wireless power transmitter. In this case, the AC current applied to the first winding 3222 and the AC current applied to the second winding 3224 preferably have a phase difference of 90 degrees, but are not necessarily limited thereto. For example, when an alternating current as shown in Equation 14 is supplied to the first winding 3222, an alternating current as shown in Equation 15 is supplied to the second winding 3224.
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전술한 수학식 14와 수학식 15를 참조하여 알 수 있듯이, 제1 권선(3222)과 제2 권선(3224)에 인가되는 교류 전류(이하, 각각 D 전류 및 Q 전류로 예시하여 설명하도록 한다.)는 그 크기는 동일하되, 서로 90도의 위상 차를 갖는다. 이렇게, 제1 권선(3222)과 제2 권선(3224)에 각각 90도의 위상 차를 갖는 교류 전류가 인가되기 때문에, 제1 권선(3222) 및 제2 권선(3224)이 권취된 코어(3210)에서 발생하는 자기장 역시 90도의 위상 차이를 갖는다. 본 실시예의 경우 제1 권선(3222) 및 제2 권선(3224)이 권취된 코어(3210)에서 발생하는 자기장이 90도의 위상 차를 갖고, 제1 권선(3222) 및 제2 권선(3224)이 물리적으로 90도의 위상 차를 갖도록 배치됨에 따라, 무선전력 전달장치(3200)가 방사하는 자기장(=D 전류에 의한 자기장과 Q 전류에 의한 자기장의 합성 자기장)은 일정한 크기를 갖고 회전하는 회전 자계를 형성한다. 이러한, 회전 자계로 인해 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3200)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우 무선전력 송신 영역 내 2축 평면 구조를 가지는 수신부는 모든 방향 및 각도 변화에도 전력을 수신할 수 있는 6-자유도 무선전력 특성을 구현할 수 있다.As described above with reference to Equations 14 and 15, an alternating current applied to the first winding 3222 and the second winding 3224 (hereinafter, referred to as D current and Q current, respectively) will be described. ) Are the same size but have a phase difference of 90 degrees with each other. In this way, since an alternating current having a phase difference of 90 degrees is applied to the first winding 3222 and the second winding 3224, the core 3210 on which the first winding 3222 and the second winding 3224 are wound. The magnetic field generated at also has a phase difference of 90 degrees. In the present embodiment, the magnetic field generated in the core 3210 on which the first winding 3222 and the second winding 3224 are wound has a phase difference of 90 degrees, and the first winding 3222 and the second winding 3224 are As physically arranged to have a phase difference of 90 degrees, the magnetic field emitted by the wireless power transmitter 3200 (a composite magnetic field of the magnetic field caused by the Q current and the Q current) radiates a rotating magnetic field with a constant magnitude. Form. When the wireless power transmitter 3200 according to an embodiment of the present invention is used as a wireless power transmitter due to the rotating magnetic field, a receiver having a two-axis planar structure in the wireless power transmission area may be configured to change power in all directions and angles. 6-freedom capable of receiving wireless power characteristics can be implemented.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3200)가 무선전력 수신장치로 사용되는 경우 제1 권선(3222) 및 제2 권선(3224)은 무선전력 송신장치로부터 발생한 자기장에 각각 유도되어 유도기전력을 발생한다.On the other hand, when the wireless power transmitter 3200 according to an embodiment of the present invention is used as a wireless power receiver, the first winding 3222 and the second winding 3224 respectively induce magnetic fields generated from the wireless power transmitter. To generate induced electromotive force.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3200)의 제2 구현 형태를 도시한 도면이다.28 is a view showing a second implementation of the wireless power transmission device 3200 according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3200)는 도 27에 도시된 무선전력 전달장치(3200)의 제1 구현 형태에서 금속판(3300)을 구성요소로서 추가로 구비하는 형태로 구현될 수 있다.The wireless power transmission device 3200 according to an embodiment of the present invention may be implemented in a form in which the metal plate 3300 is further provided as a component in the first embodiment of the wireless power transmission device 3200 illustrated in FIG. 27. Can be.
금속판(3300)은 코어(3210)의 일측에 코어(3210)의 길이 방향으로 나란하게 위치하며, 코어(3210)와 소정 간격을 두고 위치한다.The metal plate 3300 is positioned side by side in the longitudinal direction of the core 3210 on one side of the core 3210, and is positioned at a predetermined distance from the core 3210.
금속판(3300)은 알루미늄판 등과 같은 도전율이 높은 물질로 구성되어 금속판(3300)에 입사되는 자기장을 차폐하는 역할을 수행한다. 이때, 금속판(3300)이 차폐하는 자기장은, 무선전력 전달장치(3200)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우에는 무선전력 전달장치(3200)에서 방사되는 자기장을 의미하며, 무선전력 전달장치(3200)가 무선전력 수신장치로 사용되는 경우에는 무선전력 송신장치로부터 입사되는 자기장을 의미한다. 한편, 자기장을 흡수한 금속판(3300) 표면에는 와전류가 발생하고, 이를 통해, 금속판(3300)에는 금속판(3300)으로 입사되는 자기장의 방향과 반대되는 방향으로 자기장이 발생한다. 금속판(3300)은 이렇게 발생한 반대 방향의 자기장으로 금속판(3300)으로 입사되는 자기장을 상쇄 및 차폐한다.The metal plate 3300 is made of a high conductivity material such as an aluminum plate to serve to shield a magnetic field incident on the metal plate 3300. In this case, the magnetic field shielded by the metal plate 3300 means a magnetic field radiated from the wireless power transmitter 3200 when the wireless power transmitter 3200 is used as a wireless power transmitter, and the wireless power transmitter 3200. ) Is used as a wireless power receiver, it means a magnetic field incident from the wireless power transmitter. On the other hand, the eddy current is generated on the surface of the metal plate 3300 absorbing the magnetic field, through which, the magnetic field is generated in the direction opposite to the direction of the magnetic field incident on the metal plate 3300. The metal plate 3300 cancels and shields the magnetic field incident to the metal plate 3300 by the magnetic field in the opposite direction.
금속판(3300)이 무선전력 전달장치(3200)에 사용되는 경우, 무선전력 전달장치(3200)가 자기장을 방사하고자 하는 방향과 반대되는 방향에 설치된다. 금속판(3300)은 전술한 것과 같이 금속판(3300)으로 입사되는 자기장을 차폐하기 때문에, 금속판(3300)이 일 측에 위치하는 무선전력 전달장치(3200)는 금속판(3300)이 위치하는 반대 측으로만 자기장을 방사한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3200)는 코어(3210)의 일측 예컨대, 자기장을 사용하지 않는 방향에 금속판(3300)을 설치하여 자기장을 금속판(3300)이 위치하는 반대 측으로 반사시킴으로써 원하지 않은 방향으로 누설되는 자기장을 차단할 수 있다. 또한, 금속판(3300)에 의해 방사된 자기장이 주로 코어(3210)의 내부로 흘러 코어(3210) 내부 자기장이 상쇄되므로, 코어(3210) 손실이 줄어 전력 전달 효율을 증가시킬 수 있다.When the metal plate 3300 is used in the wireless power transmitter 3200, the wireless power transmitter 3200 is installed in a direction opposite to the direction in which the magnetic field is to be radiated. Since the metal plate 3300 shields the magnetic field incident to the metal plate 3300 as described above, the wireless power transmission device 3200 in which the metal plate 3300 is located on one side is provided only on the opposite side where the metal plate 3300 is located. Emits a magnetic field Wireless power transmission device 3200 according to an embodiment of the present invention by installing the metal plate 3300 on one side of the core 3210, for example, the direction in which no magnetic field is used to reflect the magnetic field to the opposite side where the metal plate 3300 is located. This prevents magnetic fields from leaking in unwanted directions. In addition, since the magnetic field radiated by the metal plate 3300 mainly flows into the core 3210, the magnetic field inside the core 3210 is canceled, so that the loss of the core 3210 may be reduced to increase power transmission efficiency.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3200)의 제3 구현 형태를 도시한 도면이다.FIG. 29 is a diagram illustrating a third implementation of a wireless power transmission device 3200 according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3200)는 도 27에 도시된 무선전력 전달장치(3200)의 제1 구현 형태에서 적어도 하나의 보조 권선(3400a, 3400b)을 구성요소로서 추가로 구비하는 형태로 구현될 수 있다.The wireless power transmission device 3200 according to an embodiment of the present invention further includes at least one auxiliary winding 3400a and 3400b as a component in the first embodiment of the wireless power transmission device 3200 shown in FIG. 27. It may be implemented in the form having.
보조 권선(3400a, 3400b)은 코어(3210)의 일측에 코어(3210)와 소정 간격을 두고 위치한다. 이러한, 보조 권선(3400a, 3400b)은 도 28에 명시된 금속판(3300)과 동일한 역할을 수행하되, 금속판(3300)을 사용하는 경우 대비 소모되는 전력의 크기를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 보조 권선(3400a, 3400b)은 별도의 구동회로를 필요로 하지 않으며 소모 전력을 줄이기 위해 폐루프 방식의 리츠(Litz) 권선이 이용될 수 있다.The auxiliary windings 3400a and 3400b are positioned at one side of the core 3210 at a predetermined distance from the core 3210. The auxiliary windings 3400a and 3400b play the same role as the metal plate 3300 of FIG. 28, but have an effect of reducing the amount of power consumed when using the metal plate 3300. The auxiliary windings 3400a and 3400b do not require a separate driving circuit, and a closed loop type Litz winding may be used to reduce power consumption.
보조 권선(3400a, 3400b)은 그 양끝단의 두 단자가 전기적으로 연결되며, 보조 권선(3400a, 3400b)에서 발생하는 자기장의 크기를 더 크게 하기 위해 보조 권선(3400a, 3400b)과 직렬되는 형태의 (가변)커패시터를 추가 구비할 수 있다. 이러한, 보조 권선(3400a, 3400b)은 실시예에 따라 코어(3210)에 권취되어 있던 권선을 연장하여 생성할 수도 있다.The auxiliary windings 3400a and 3400b are electrically connected to two terminals at both ends thereof, and are connected in series with the auxiliary windings 3400a and 3400b to increase the magnitude of the magnetic field generated by the auxiliary windings 3400a and 3400b. A (variable) capacitor can be further provided. The auxiliary windings 3400a and 3400b may be formed by extending the windings wound on the core 3210 according to an embodiment.
한편, 도 29에서는 보조 권선이 복수 개가 구비되며, 각각의 보조 권선(3400a, 3400b)이 코어(3210)의 하측 양 끝단에 위치하는 것으로 예시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 보조 권선(3400a, 3400b)은 무선전력 전달장치(3200)가 자기장을 방사하고자 하는 방향과 반대되는 방향에 설치되어 원하지 않은 방향(보조 권선 뒷부분)으로 누설되는 자기장을 차단시키고, 코어 내부 자기장을 상쇄하여 코어의 손실을 줄일 수 있다면 어떠한 형태로도 구현 가능하다.Meanwhile, in FIG. 29, a plurality of auxiliary windings are provided, and each of the auxiliary windings 3400a and 3400b is positioned at both ends of the lower side of the core 3210, but is not necessarily limited thereto. For example, the auxiliary windings 3400a and 3400b are installed in a direction opposite to the direction in which the wireless power transmitter 3200 is intended to radiate a magnetic field to block a magnetic field leaking in an undesired direction (behind the auxiliary winding). It can be implemented in any form as long as it can offset the loss of core.
도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3200)의 제4 구현 형태를 도시한 도면이다.30 is a view showing a fourth embodiment of the wireless power transmission device 3200 according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3200)는 도 27에 도시된 무선전력 전달장치(3200)의 제1 구현 형태에서 적어도 하나의 보조 권선(3400a, 3400b) 및 보조 코어(3500)를 구성요소로서 추가로 구비하는 형태로 구현될 수 있다.The wireless power transmitter 3200 according to an embodiment of the present invention may include at least one auxiliary winding 3400a and 3400b and an auxiliary core 3500 in the first embodiment of the wireless power transmitter 3200 shown in FIG. 27. It may be implemented in a form further comprising as a component.
보조 권선(3400a, 3400b)은 앞서 도 29에서 명시한 바와 같이 코어(3210)의 일측에 코어(3210)와 소정 간격을 두고 위치하며, 도 28에 명시된 금속판(3300)과 동일한 역할을 수행한다.As shown in FIG. 29, the auxiliary windings 3400a and 3400b are positioned at one side of the core 3210 at predetermined intervals, and serve the same role as the metal plate 3300 of FIG. 28.
보조 코어(3500)는 보조 권선(3400a, 3400b)의 일측에 코어(3210)의 길이 방향으로 나란하게 위치하며, 보조 권선(3400a, 3400b)과 소정 간격을 두고 위치한다. 이러한, 보조 코어(3500)는 보조 권선(3400a, 3400b)으로부터 생성되는 자기장의 세기를 증가시키는 역할을 수행함으로써 전력 전달 영역으로 자기장이 더 강하게 인가될 수 있도록 한다. 또한, 이러한, 보조 코어(3500)에 의해 코어(3210) 내부 자속이 더 잘 상쇄되어 코어(3210)의 손실을 줄일 수 있다. 또한, 보조 코어(3500)는 보조 코어(3500)의 뒤편으로 누설되는 자기장을 차폐할 수 있는 효과가 있다. 한편, 도 30에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3200)가 도 27에 도시된 무선전력 전달장치(3200)의 제1 구현 형태에서 적어도 하나의 보조 권선(3400a, 3400b) 및 보조 코어(3500)를 구성요소로서 추가로 구비하는 형태로 구현되는 것으로 예시하였으나 보조 코어(3500)만을 구성요소로서 추가 구비하는 형태로도 구현 가능하다.The auxiliary cores 3500 are positioned side by side in the longitudinal direction of the core 3210 on one side of the auxiliary windings 3400a and 3400b and are spaced apart from the auxiliary windings 3400a and 3400b at predetermined intervals. The auxiliary core 3500 serves to increase the strength of the magnetic field generated from the auxiliary windings 3400a and 3400b so that the magnetic field can be more strongly applied to the power transmission region. In addition, the magnetic flux inside the core 3210 may be more canceled out by the auxiliary core 3500 to reduce the loss of the core 3210. In addition, the auxiliary core 3500 has an effect of shielding a magnetic field leaking behind the auxiliary core 3500. Meanwhile, in FIG. 30, the wireless power transmitter 3200 according to an embodiment of the present invention includes at least one auxiliary winding 3400a and 3400b in the first embodiment of the wireless power transmitter 3200 shown in FIG. 27. Although illustrated as being implemented as an additional form having the auxiliary core 3500 as a component, it is also possible to implement in the form of additionally provided only the auxiliary core 3500 as a component.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치의 모듈화 모델을 도시한 도면이다. 한편, 무선전력 전달장치의 모듈화 모델은 넓은 공간에 자기장을 방사하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치가 하나의 단위 모듈로서 규칙적으로 배열된 형태로 구현된다. 이하, 도 36에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치가 무선전력 송신장치로 구현된 경우의 모듈화 모델을 예시하여 설명하도록 하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 무선전력 전달장치가 무선전력 수신장치로 구현된 경우에도 동일 또는 유사한 모듈화 모델이 적용될 수 있다.31 is a view showing a modular model of the wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention. Meanwhile, the modular model of the wireless power transmission device is implemented in a form in which the wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention is regularly arranged as a unit module in order to radiate a magnetic field in a large space. Hereinafter, in FIG. 36, the wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention will be described by illustrating a modular model when the wireless power transmission apparatus is implemented as a wireless power transmitter. However, the present invention is not necessarily limited thereto. Even when implemented as the same or similar modular model can be applied.
도 31에 도시하듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치의 모듈화 모델(이하, 모듈화 무선전력 전달장치로 명시하여 설명하도록 한다.)은 가로 및 세로로 각각 복수 개의 코일(3610, 3620), 인버터(3630) 및 보조회로(3640)를 포함한다. 한편, 인버터(3630)는 모듈화 무선전력 전달장치(3600)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우에만 구비된다.As shown in FIG. 31, the modular model of the wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention (hereinafter, will be described as a modular wireless power transmission device) may include a plurality of coils 3610, horizontally and vertically, respectively. 3620, inverter 3630, and auxiliary circuit 3640. On the other hand, the inverter 3630 is provided only when the modular wireless power transmitter 3600 is used as a wireless power transmitter.
모듈화 무선전력 전달장치(3600)를 구성하는 각각의 코일(3610, 3620)은 가로 및 세로로 규칙적으로 배열된다. 이때, 가로 및 세로는 2차원 형태를 형성하기 위해 서로 직교하는 방향을 의미한다.Each of the coils 3610 and 3620 constituting the modular wireless power transmitter 3600 is regularly arranged horizontally and vertically. At this time, the horizontal and vertical means a direction orthogonal to each other to form a two-dimensional form.
각각의 코일(3610, 3620)은 기본적으로, 도 27에 도시된 무선전력 전달장치(3200)의 제1 구현 형태를 기본 형태로서 갖는다. 한편, 도 31에서는 편의상 일부 코일에만 권선을 도시하였으나, 실질적으로 모든 코일에 권선이 구비된다.Each of the coils 3610 and 3620 basically has a first implementation of the wireless power transmission device 3200 illustrated in FIG. 27 as a basic form. Meanwhile, although FIG. 31 illustrates windings only in some coils for convenience, windings are provided in substantially all coils.
복수 개의 코일 중 어느 하나의 코일에 구비된 제1 권선은 그 양 끝단이 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 코일의 양측에 위치하는 각 코일에 구비된 제1 권선에 각각 연결된다.The first winding provided in any one coil of the plurality of coils is connected to the first winding provided in each coil whose both ends are located at both sides of one coil in the horizontal direction.
또한, 복수 개의 코일 중 어느 하나의 코일에 구비된 제2 권선은 그 양 끝단이 세로 방향을 기준으로 어느 하나의 코일의 양측에 위치하는 각 코일에 구비된 제2 권선에 각각 연결된다.In addition, the second winding provided in any one coil of the plurality of coils is connected to the second winding provided in each coil, both ends of which are located on both sides of any one of the coils in the longitudinal direction.
다른 실시예에서, 각각의 코일(3610, 3620)은 도 27에 도시된 무선전력 전달장치(3200)의 제1 구현 형태를 기본으로 하되, 각각의 코일(3610, 3620) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 2가지 타입으로 구현될 수 있다. 이하, 도 31에서는 모듈화 무선전력 전달장치(3600)를 구성하는 각각의 코일(3610, 3620)이 2가지 타입으로 구현된 경우를 예시하여 설명하도록 한다.In another embodiment, each of the coils 3610 and 3620 is based on the first implementation of the wireless power transfer device 3200 shown in FIG. 27, but for more efficient connection between each of the coils 3610 and 3620. It can be implemented in two types. Hereinafter, in FIG. 31, a case in which each of the coils 3610 and 3620 constituting the modular wireless power transmission device 3600 are implemented in two types will be described.
모듈화 무선전력 전달장치(3600)를 구성하는 코일(3610, 3620)은 권선의 형태 및 권취 방식에 따라 각각 제1 타입 코일(3610) 및 제2 타입 코일(3620)로 구분된다.The coils 3610 and 3620 constituting the modular wireless power transmission device 3600 are divided into a first type coil 3610 and a second type coil 3620 according to the shape of the winding and the winding method, respectively.
제1 타입 코일(3610)은 코어(3612) 및 코어(3612)에 권취된 제1 권선(3614) 및 제2 권선(3616)을 포함하되, 제1 권선(3614) 및 제2 권선(3616)은 각각 두 개의 권선으로 분리된 형태로 구현된다.The first type coil 3610 includes a core 3612 and a first winding 3614 and a second winding 3616 wound around the core 3612, the first winding 3614 and the second winding 3616. Are each implemented as two separate windings.
제1 권선(3614)은 두 개의 권선(3614a, 3614b)으로 분리되며, 각 권선(3614a, 3614b)은 코어(3612)의 길이 방향으로 권취된다. 이때, 각 권선(3614a, 3614b)은 서로 동일한 방향으로 권취되되, 코어(3612)의 중심부를 기준으로 상측에 위치되는 제1 권선(3614a)은 코어(3612)의 상단을 시작으로 중심부까지 권취되며, 코어(3612)의 중심부를 기준으로 하측에 구비되는 제1 권선(3614b)은 코어(3612)의 중심부를 시작으로 하단까지 권취된다.The first winding 3614 is divided into two windings 3614a and 3614b, each winding 3614a and 3614b being wound in the longitudinal direction of the core 3612. At this time, each of the windings 3614a and 3614b are wound in the same direction, but the first winding 3614a positioned above the center of the core 3612 is wound up to the center of the core 3612. The first winding 3614b provided below the center of the core 3612 is wound up to the lower end of the core 3612.
제2 권선(3616)은 두 개의 권선(3616a, 3616b)으로 분리되며, 각 권선(3616a, 3616b)은 코어(3612)의 폭 방향으로 권취된다. 이때, 각 권선(3616a, 3616b)은 서로 동일한 방향으로 권취되되, 코어(3612)의 중심부를 기준으로 좌측에 구비되는 제2 권선(3616a)은 코어(3612)의 좌측을 시작으로 중심부까지 권취되며, 코어(3612)의 중심부를 기준으로 우측에 구비되는 제2 권선(3616b)은 코어(3612)의 중심부를 시작으로 우측까지 권취된다.The second winding 3616 is divided into two windings 3616a and 3616b, and each of the windings 3616a and 3616b is wound in the width direction of the core 3612. At this time, each of the windings 3616a and 3616b is wound in the same direction, but the second winding 3616a provided on the left side with respect to the center of the core 3612 is wound up to the center from the left side of the core 3612. The second winding 3616b provided on the right side with respect to the center of the core 3612 is wound up to the right side starting from the center of the core 3612.
제2 타입 코일(3620)은 코어(3622) 및 코어(3622)에 권취된 제1 권선(3624) 및 제2 권선(3626)을 포함하되, 제1 권선(3624) 및 제2 권선(3626)은 각각 두 개의 권선으로 분리된 형태로 구현된다.The second type coil 3620 includes a core 3622 and a first winding 3624 and a second winding 3826 wound around the core 3622, with the first winding 3624 and the second winding 3628. Are each implemented as two separate windings.
제1 권선(3624)은 두 개의 권선(3624a, 3624b)으로 분리되며, 각 권선(3624a, 3624b)은 코어(3622)의 길이 방향으로 권취된다. 이때, 각 권선(3624a, 3624b)은 서로 동일한 방향으로 권취되되, 코어(3622)의 중심부를 기준으로 상측에 구비되는 제1 권선(3624a)은 코어(3622)의 중심부를 시작으로 상단까지 권취되며, 코어(3622)의 중심부를 기준으로 하측에 구비되는 제1 권선(3624b)은 코어(3622)의 하단을 시작으로 중심부까지 권취된다.The first winding 3624 is separated into two windings 3624a and 3624b, each winding 3624a and 3624b being wound in the longitudinal direction of the core 3622. At this time, each of the windings 3624a and 3624b are wound in the same direction, but the first winding 3624a provided on the upper side with respect to the center of the core 3622 is wound up to the upper end starting from the center of the core 3622. The first winding 3624b provided below the center of the core 3622 is wound up to the center of the core 3322.
제2 권선(3626)은 두 개의 권선(3626a, 3626b)으로 분리되며, 각 권선(3626a, 3626b)은 코어(3622)의 폭 방향으로 권취된다. 이때, 각 권선(3626a, 3626b)은 서로 동일한 방향으로 권취되되, 코어(3622)의 중심부를 기준으로 좌측에 구비되는 제2 권선(3626a)는 코어(3622)의 중심부를 시작으로 좌측까지 권취되며, 코어(3622)의 중심부를 기준으로 우측에 구비되는 제2 권선(3626b)은 코어(3622)의 우측을 시작으로 중심부까지 권취된다.The second winding 3628 is divided into two windings 3626a and 3626b, and each of the windings 3826a and 3626b is wound in the width direction of the core 3622. At this time, each of the windings 3626a and 3626b are wound in the same direction, but the second winding 3628a provided on the left side with respect to the center of the core 3622 is wound up to the left side starting from the center of the core 3622. The second winding 3826b provided on the right side of the core 3622 is wound up to the center of the core 3622 starting from the right side of the core 3622.
마찬가지로, 복수 개의 코일(3610, 3620) 중 어느 하나의 코일에 구비된 각 제1 권선은 그 양 끝단이 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 코일의 양측에 위치하는 다른 타입의 코일에 구비된 각 제1 권선에 각각 연결된다. 또한, 복수 개의 코일 중 어느 하나의 코일에 구비된 각 제2 권선은 그 양 끝단이 세로 방향을 기준으로 어느 하나의 코일의 양측에 위치하는 각 코일에 구비된 각 제2 권선에 각각 연결된다.Similarly, each of the first windings provided in any one of the plurality of coils 3610 and 3620 may be formed in each coil of another type in which both ends thereof are positioned at both sides of one of the coils in the horizontal direction. Each is connected to one winding. In addition, each of the second windings provided in one of the plurality of coils is connected to each of the second windings provided in each of the coils whose both ends are located at both sides of one of the coils in the longitudinal direction.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(3600)는 서로 다른 타입의 코일(3610, 3620)을 이용하여 모듈화 무선전력 전달장치(3600)를 구성할 수 있다. 도 31에서 도시하듯이, 서로 다른 타입의 코일을 이용한 모듈화 무선전력 전달장치의 경우 동일한 타입의 코일을 이용한 모듈화 무선전력 전달장치 대비 코일 간의 연결에 있어서 보다 효율적임을 확인할 수 있다.As described above, the modular wireless power transmitter 3600 according to an embodiment of the present invention may configure the modular wireless power transmitter 3600 using coils 3610 and 3620 of different types. As shown in FIG. 31, the modular wireless power transmitter using different types of coils may be more efficient in connection between coils than the modular wireless power transmitter using the same type of coils.
인버터(3630)는 모듈화 무선전력 전달장치(3600)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우 구비되며, 모듈화 무선전력 전달장치(3600)를 구성하는 복수 개의 코일(3610, 3620)에 구비된 제1 권선 및 제2 권선에 각각 서로 다른 위상 차를 가지는 전류를 제공한다. 한편, 도 31에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(3600)가 하나의 인버터(3630)를 포함하는 것으로 예시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(3600)는 모듈화 무선전력 전달장치(3600)를 구성하는 복수 개의 코일(3610, 3620) 간의 연결 방식(직렬 또는 병렬)에 따라 하나 이상의 인버터를 구비하는 형태로 구현될 수 있다.The inverter 3630 is provided when the modular wireless power transmitter 3600 is used as a wireless power transmitter, and includes a first winding provided in the plurality of coils 3610 and 3620 constituting the modular wireless power transmitter 3600. And a current having a different phase difference from each other to the second winding. Meanwhile, in FIG. 31, the modular wireless power transmitter 3600 according to an embodiment of the present invention is illustrated as including one inverter 3630, but is not necessarily limited thereto. For example, the modular wireless power transmitter 3600 according to an embodiment of the present invention may have one or more according to a connection method (serial or parallel) between the plurality of coils 3610 and 3620 constituting the modular wireless power transmitter 3600. It may be implemented in the form having an inverter.
보조회로(3640)는 복수 개의 코일(3610, 3620) 간의 연결을 보조하기 위한 회로로서 단락회로 또는 보상회로로 구현될 수 있다. 한편, 보상회로는 코일이 만드는 큰 무효전력에 대한 부담을 줄이기 위한 목적으로 삽입되는 회로로서, 대표적으로는 커패시터로 구현될 수 있다. 이러한, 보조회로(3640)는 모듈화 무선전력 전달장치(3600)가 무선전력 송신장치 또는 무선전력 수신장치로 사용되는 경우 모두 구비될 수 있다.The auxiliary circuit 3640 is a circuit for assisting the connection between the plurality of coils 3610 and 3620 and may be implemented as a short circuit or a compensation circuit. On the other hand, the compensation circuit is a circuit inserted for the purpose of reducing the burden on the large reactive power produced by the coil, it may be typically implemented as a capacitor. The auxiliary circuit 3640 may be provided when the modularized wireless power transmitter 3600 is used as a wireless power transmitter or a wireless power receiver.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(3600)는 인버터(3630)와 복수 개의 코일(3610, 3620) 간의 전기적인 연결을 단속함으로써 복수 개의 코일(3610, 3620)을 선택적으로 동작시키는 스위치(3650)를 더 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(3600)는 인버터(3630) 및 스위치(3650)의 동작을 제어하는 제어장치(3660)를 더 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 제어장치(3660)는 사용자의 명령을 수신하기 위한 인터페이스부를 포함하며, 인터페이스부로부터 수신한 사용자 명령에 따라 인버터(3630) 및 스위치(3650)의 동작을 제어한다.On the other hand, the modular wireless power transmission device 3600 according to an embodiment of the present invention selectively interrupts the electrical connection between the inverter 3630 and the plurality of coils 3610 and 3620 to selectively select the plurality of coils 3610 and 3620. It may be implemented in a form that further includes a switch 3650 to operate. In addition, the modular wireless power transmission apparatus 3600 according to an embodiment of the present invention may be implemented in a form further including a control device 3660 for controlling the operation of the inverter 3630 and the switch 3650. The controller 3660 includes an interface unit for receiving a user command, and controls the operation of the inverter 3630 and the switch 3650 according to the user command received from the interface unit.
도 32 내지 도 36은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 마찬가지로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치는 실시예에 따라 각각 무선전력 송신장치로 사용되거나 또는 무선전력 수신장치로 사용될 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치는 도 45에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 송신 코일모듈로서 구현될 수 있다.32 to 36 is a view schematically showing a wireless power transmission device according to another embodiment of the present invention. Similarly, the wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention may be used as a wireless power transmitter or a wireless power receiver, respectively, according to the embodiment. On the other hand, the wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention can be implemented as a transmitting coil module according to the second embodiment of the present invention shown in FIG.
도 32는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제1 구현 형태를 도시한 도면이다.32 is a view showing a first implementation of a wireless power transmission device 3700 according to another embodiment of the present invention.
도 32를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)는 코어부(3710) 및 권선부(3720)를 포함한다.Referring to FIG. 32, the wireless power transmission apparatus 3700 according to another embodiment of the present invention includes a core portion 3710 and a winding portion 3720.
코어부(3710)는 하나 이상의 제1 코어 유닛(3712) 및 하나 이상의 제2 코어 유닛(3714)을 포함한다. 한편, 무선전력 전달장치(3700)의 제1 구현 형태의 경우 제1 코어 유닛(3712) 및 제2 코어 유닛(3714)이 각각 하나씩 구비된다.The core portion 3710 includes one or more first core units 3712 and one or more second core units 3714. Meanwhile, in the case of the first implementation of the wireless power transmission device 3700, one first core unit 3712 and one second core unit 3714 are provided.
제1 코어 유닛(3712) 및 제2 코어 유닛(3714)은 페라이트(Ferrite) 재질을 포함한 그 어떠한 재질을 이용하여 제작 가능하며, 그 형상 또한, 사각형을 포함하여 어떠한 형상으로도 구현 가능하다. 이때, 제2 코어 유닛(3714)은 제1 코어 유닛(3712) 바람직하게는 제1 코어 유닛(3712)의 중심부에 수직 교차하는 형태로 배치되어 십자형의 형상을 이룬다.The first core unit 3712 and the second core unit 3714 may be manufactured using any material including a ferrite material, and the shape may also be implemented in any shape including a quadrangle. In this case, the second core unit 3714 is disposed in a shape perpendicular to the center of the first core unit 3712, preferably, the first core unit 3712 to form a cross shape.
제1 코어 유닛(3712) 및 제2 코어 유닛(3714)은 각각 별도의 코어 유닛으로 구현되어 상호 간 연결될 수도 있으며, 실시예에 따라 상호 간 중단없이 연속적으로 연결되어 하나의 코어 유닛으로 구현될 수도 있다.Each of the first core unit 3712 and the second core unit 3714 may be implemented as a separate core unit, and may be connected to each other. In some embodiments, the first core unit 3712 and the second core unit 3714 may be implemented as a single core unit. have.
권선부(3720)는 제1 코어 유닛(3712)에 권취되는 제1 권선(3722) 및 제2 코어 유닛(3714)에 권취되는 제2 권선(3724)을 포함한다. 예컨대, 제1 권선(3722) 및 제2 권선(3724)은 각각 제1 코어 유닛(3712)의 양끝단 및 제2 코어 유닛(3714)의 양끝단에 권취된다.The winding part 3720 includes a first winding 3722 wound around the first core unit 3712 and a second winding 3724 wound on the second core unit 3714. For example, the first winding 3722 and the second winding 3724 are wound at both ends of the first core unit 3712 and both ends of the second core unit 3714, respectively.
제1 권선(3722) 및 제2 권선(3724)은 무선전력 전달장치(3700)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우 서로 소정의 위상 차를 갖는 교류 전류를 각각 인가받아 회전 자계를 형성한다. 이때, 제1 권선(3722) 에 인가되는 교류 전류와 제2 권선(3724)에 인가되는 교류 전류는 90도의 위상 차를 갖는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.When the wireless power transmitter 3700 is used as a wireless power transmitter, the first winding 3722 and the second winding 3724 respectively receive alternating currents having a predetermined phase difference to form a rotating magnetic field. At this time, the alternating current applied to the first winding 3722 and the alternating current applied to the second winding 3724 preferably have a phase difference of 90 degrees, but are not necessarily limited thereto.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제1 권선(3722) 및 제2 권선(3724)의 경우 도 27에 명시한 무선전력 전달장치(3200)의 제1 권선 및 제2 권선과 달리 서로 겹쳐지지 않은 형태로 권취되기 때문에 권선의 두께를 보다 얇게(약 2배) 구현할 수 있다. 이점은 특히, 무선전력 전달장치(3700)가 무선전력 수신장치로 구현되어 모바일기기 등에 내장되는 경우 큰 장점으로서 작용한다.Meanwhile, in the case of the first winding 3722 and the second winding 3724 of the wireless power transmission device 3700 according to another embodiment of the present invention, the first winding and the first winding of the wireless power transmission device 3200 shown in FIG. 27 are described. Unlike the two windings, the windings are wound in a form that does not overlap each other, thereby making the thickness of the winding thinner (about 2 times). This is particularly advantageous when the wireless power transmitter 3700 is implemented as a wireless power receiver and embedded in a mobile device.
도 33은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제2 구현 형태를 도시한 도면이다. 한편, 무선전력 전달장치(3700)의 제2 구현 형태는 무선전력 전달장치가 모듈화 모델로 구현된 경우이다. 이러한, 무선전력 전달장치는 무선전력 송신장치로 사용되는 경우 인버터(미도시)를 추가로 포함하는 형태로 구현될 수 있다.33 is a view showing a second embodiment of the wireless power transmission device 3700 according to another embodiment of the present invention. Meanwhile, the second embodiment of the wireless power transmitter 3700 is a case where the wireless power transmitter is implemented in a modular model. Such a wireless power transmission device may be implemented in a form that additionally includes an inverter (not shown) when used as a wireless power transmission device.
도 33에 도시하듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제2 구현 형태(이하, 모듈화 무선전력 전달장치로 명시하여 설명하도록 한다.)는 제1 코어 유닛(3712)이 보다 넓은 공간에 형성되며, 해당 제1 코어 유닛(3712)에 수직 교차되는 제2 코어 유닛(3714: 3714a, 3714b, 3714c)이 복수 개가 구비된다. 이하, 도 33에서는 제1 코어 유닛(3712)이 하나로 구현된 경우를 예시하여 설명하도록 하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 복수 개가 제1 코어 유닛이 폭 방향으로 서로 나란하게 배치되는 형상으로 구현될 수도 있다. 이 경우 제2 코어 유닛(3714)은 각각의 제1 코어 유닛에 수직 교차된다.As shown in FIG. 33, a second implementation form of the wireless power transmission device 3700 according to another embodiment of the present invention (hereinafter, will be described as a modular wireless power transmission device) may include a first core unit 3712. ) Is formed in a wider space, and a plurality of second core units 3714a, 3714a, 3714b, and 3714c vertically intersecting the first core unit 3712 are provided. Hereinafter, in FIG. 33, the first core unit 3712 is implemented as one example. However, the present disclosure is not limited thereto, and a plurality of first core units 3712 may be arranged in parallel with each other in the width direction. have. In this case, the second core unit 3714 crosses perpendicularly to each first core unit.
이러한, 모듈화 무선전력 전달장치(3700)의 경우 양산의 편리성을 위해 제작 단계에서 제1 코어 유닛(3712) 및 복수 개의 제2 코어 유닛(3714)이 하나의 몸체로 제작될 수도 있으며, 도 32의 무선전력 전달장치를 가로 방향으로 복수 개 연결함으로써 제작될 수도 있다.In the case of the modular wireless power transmission device 3700, the first core unit 3712 and the plurality of second core units 3714 may be manufactured as one body in a manufacturing stage for convenience of mass production. It may be manufactured by connecting a plurality of wireless power transmission device in the horizontal direction.
제1 권선(3722) 및 제2 권선(3724)은 각각 제1 코어 유닛(3712) 및 제2 코어 유닛(3714)에 권취된다. 예컨대, 제1 권선(3722)의 경우 제1 코어 유닛(3712)의 양끝단 및 각 제2 코어 유닛(3714)의 사이 사이에 권취되며, 제2 권선(924)의 경우 제2 코어 유닛(3714)의 양끝단에 권취된다.First winding 3722 and second winding 3724 are wound around first core unit 3712 and second core unit 3714, respectively. For example, the first winding 3722 is wound between both ends of the first core unit 3712 and each second core unit 3714, and the second core unit 3714 is the second winding 924. It is wound at both ends of).
도 34는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제3 구현 형태를 도시한 도면이다.34 is a view showing a third embodiment of the wireless power transmission device 3700 according to another embodiment of the present invention.
도 34에 도시하듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제3 구현 형태의 경우, 도 32에 도시된 무선전력 전달장치(3700)의 제1 구현 형태에서 윙(Wing)이 추가로 구비된 형태로 구현될 수 있다. 한편, 이러한, 윙은 플랜지(Flange)인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.As shown in FIG. 34, in the case of the third embodiment of the wireless power transmission device 3700 according to another embodiment of the present invention, a wing (in the first embodiment of the wireless power transmission device 3700 shown in FIG. Wing) may be implemented in a form provided additionally. On the other hand, the wing is preferably a flange (Flange), but is not necessarily limited thereto.
윙(3730, 3740)은 제1 코어 유닛(3712)의 양단부 중 적어도 어느 하나의 단부 및 제2 코어 유닛(3714)의 양단부 중 어느 하나의 단부에 추가 형성될 수 있다.The wings 3730 and 3740 may be further formed at one end of at least one of both ends of the first core unit 3712 and at either end of both ends of the second core unit 3714.
윙(3730, 3740)은 페라이트 재질을 포함한 그 어떠한 재질을 이용하여 제작 가능하다.The wings 3730 and 3740 can be manufactured using any material, including ferrite material.
윙(3730, 3740)은 실시예에 따라 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 예컨대, 윙(3730, 3740)은 단부로 갈수록 그 크기가 증가하거나 또는 그 크기가 감소하는 형상으로 구현되어 상부에서 바라본 형상이 사다리꼴 또는 역 사다리꼴 형상을 갖을 수 있다. 한편, 도 34에서는 윙(3730, 3740)이 단부로 갈수록 그 크기가 감소하는 형상으로 구현된 경우를 예시하였다.The wings 3730 and 3740 may be implemented in various shapes according to the embodiment. For example, the wings 3730 and 3740 may be embodied in a shape that increases in size or decreases in size toward the end so that the shape viewed from the top may have a trapezoidal shape or an inverted trapezoidal shape. Meanwhile, FIG. 34 illustrates a case where the wings 3730 and 3740 are implemented in a shape in which the size thereof decreases toward the end.
이러한, 윙(3730, 3740)은 무선전력 전달장치(3700)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우에는 자기장이 더 넓은 영역으로 방사되도록 하며, 무선전력 전달장치(3700)가 무선전력 수신장치로 사용되는 경우에는 더 넓은 영역의 자기장을 흡수 가능하도록 한다.When the wireless power transmitter 3700 is used as a wireless power transmitter, the wings 3730 and 3740 allow the magnetic field to radiate to a wider area, and the wireless power transmitter 3700 is used as a wireless power receiver. If possible, it is possible to absorb a wider magnetic field.
도 35a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제4 구현 형태를 도시한 도면이다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제4 구현 형태는 도 33에 도시된 무선전력 전달장치(3700)의 제2 구현 형태에서 윙(3730, 3740)이 추가로 구비된 경우이다.35A is a view showing a fourth embodiment of the wireless power transmission device 3700 according to another embodiment of the present invention. Meanwhile, in the fourth embodiment of the wireless power transmitter 3700 according to another embodiment of the present invention, the wings 3730 and 3740 may be additionally added in the second implementation of the wireless power transmitter 3700 illustrated in FIG. 33. If it is equipped.
도 35a에 도시하듯이, 제1 코어 유닛(3712)의 양단부 및 복수 개의 제2 코어 유닛(3714)의 양단부에는 각각 윙(3730, 3740)이 추가로 형성되어 더 넓은 영역에서 무선전력이 보다 효율적으로 전달되도록 할 수 있다. 한편, 도 35a에서는 윙(3730, 3740)이 단부로 갈수록 그 크기가 감소하는 형상으로 구현된 경우를 예시하였다.As shown in FIG. 35A, wings 3730 and 3740 are further formed at both ends of the first core unit 3712 and both ends of the plurality of second core units 3714, respectively, so that wireless power is more efficient in a wider area. Can be delivered to Meanwhile, FIG. 35A illustrates a case where the wings 3730 and 3740 are implemented in a shape in which the size thereof decreases toward the end.
본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제4 구현 형태는 무선전력 전달장치(3700)가 무선전력 수신장치로 구현되어 모바일 기기에 등에 내장되는 경우 기존 대비 더 많은 코어를 사용할 수 있다는 점에서 큰 장점으로서 작용한다.According to a fourth embodiment of the wireless power transmitter 3700 according to another embodiment of the present invention, when the wireless power transmitter 3700 is implemented as a wireless power receiver and embedded in a mobile device, more cores may be used. It works as a big advantage in that it can.
도 35b 및 도 35c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제5 및 제6 구현 형태를 도시한 도면이다.35B and 35C illustrate fifth and sixth implementations of the wireless power transmission apparatus 3700 according to another embodiment of the present invention.
도 35b에 도시하듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제5 구현 형태는 기본적으로 도 35a에 도시된 바와 같이 윙(3730, 3740)이 추가로 구비되되, 윙(3730, 3740)이 단부로 갈수록 그 크기가 증가하는 형상으로 구현될 수 있다.As shown in FIG. 35B, the fifth embodiment of the wireless power transmission device 3700 according to another embodiment of the present invention basically includes additional wings 3730 and 3740 as shown in FIG. 35A. 3730 and 3740 may be implemented in a shape that increases in size toward the end.
본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제5 구현 형태는 무선전력 전달장치(3700)가 무선전력 수신장치로 구현되는 경우, 도 35a에 도시된 무선전력 전달장치(3700)의 제4 구현 형태 대비 공간상의 자기장을 더 많이 흡수할 수 있는 효과가 있다.According to a fifth embodiment of the wireless power transmitter 3700 according to another embodiment of the present invention, when the wireless power transmitter 3700 is implemented as a wireless power receiver, the wireless power transmitter 3700 illustrated in FIG. 35A is illustrated. Compared to the fourth embodiment of the present invention, it is possible to absorb more magnetic fields in space.
도 35c에 도시하듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제6 구현 형태는 기본적으로 도 35a에 도시된 바와 같이 윙(3730, 3740)이 추가로 구비되되, 코어 유닛별로 서로 다른 형상의 윙이 교차적으로 배치되는 형상으로 구현될 수 있다. 예컨대, 무선전력 전달장치(3700)에 구비된 복수 개의 제2 코어 유닛 중 어느 하나의 제2 코어 유닛에 형성된 윙(3730a)은 단부로 갈수록 그 크기가 증가하는 형상으로 구현되며, 어느 하나의 제2 코어 유닛에 각각 이웃하는 제2 코어 유닛에 형성된 윙(3730b)은 단부로 갈수록 그 크기가 감소하는 형상으로 구현될 수 있다.As shown in FIG. 35C, the sixth embodiment of the wireless power transmission device 3700 according to another embodiment of the present invention basically includes additional wings 3730 and 3740 as illustrated in FIG. 35A, and includes a core. Wings of different shapes for each unit may be implemented in a shape in which they are alternately arranged. For example, the wing 3730a formed in any one of the plurality of second core units included in the wireless power transmission device 3700 may be implemented in a shape in which its size increases toward an end thereof. The wings 3730b formed in the second core units respectively adjacent to the two core units may be implemented in a shape in which the size thereof decreases toward the end.
무선전력 전달장치(3700)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우 각 코어 유닛에 형성된 윙(3730, 3740)의 양끝이 서로 만나거나 지나치게 가깝게 배치되어서는 안된다. 만약 각 코어 유닛에 형성된 윙(3730, 3740)의 양끝이 서로 만나거나 지나치게 가깝게 배치되는 경우 이웃하는 윙 사이에 자기저항이 작은 폐회로가 생성되면서 로프가 형성되며, 이로 인해 무선전력 전달장치(3700)가 만드는 자기장이 공간상에 널리 퍼지지 못하고 내부에서만 돌게 된다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제6 구현 형태는 코어 유닛별로 서로 다른 형상의 윙이 교차적으로 배치되는 형상으로 구현됨으로써 무선전력 전달장치(3700)의 제5 구현 형태 대비 윙 간의 자기장 결합을 감소시킨다. 이를 통해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제6 구현 형태는 무선전력 전달장치(3700)의 제5 구현 형태의 장점을 일부 가져가면서도, 내부 루프의 형성을 막을 수 있다. 한편, 본 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)는 서로 이웃하는 제2 코어 유닛 간의 배치 간격(d2)이 제2 코어 유닛의 폭(d1) 대비 대략 2배의 값을 갖도록 구현함으로써 이웃하는 윙 간의 자기장 결합을 추가로 방지할 수 있다.When the wireless power transmission device 3700 is used as a wireless power transmission device, both ends of the wings 3730 and 3740 formed in each core unit should not meet each other or be disposed too close to each other. If both ends of the wings 3730 and 3740 formed in each core unit meet each other or are disposed too close to each other, a rope is formed while generating a closed circuit having a small magnetoresistance between neighboring wings, and thus a wireless power transmission device 3700. The magnetic field it creates does not spread in space but only rotates inside. Meanwhile, the sixth embodiment of the wireless power transmission apparatus 3700 according to another embodiment of the present invention is implemented in a shape in which wings of different shapes are alternately arranged for each core unit, so that the third embodiment of the wireless power transmission apparatus 3700 is implemented. 5 Reduce magnetic field coupling between wings compared to implementation. Accordingly, the sixth embodiment of the wireless power transmission device 3700 according to another embodiment of the present invention, while taking some of the advantages of the fifth embodiment of the wireless power transmission device 3700, prevents the formation of an inner loop. Can be. On the other hand, the wireless power transmission apparatus 3700 according to the present embodiment is implemented so that the arrangement interval (d 2 ) between the neighboring second core unit is approximately twice the value of the width (d 1 ) of the second core unit Magnetic field coupling between neighboring wings can be further prevented.
도 36은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)의 제7 구현 형태를 도시한 도면이다.36 is a view illustrating a seventh embodiment of a wireless power transmission device 3700 according to another embodiment of the present invention.
도 36에 도시하듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3700)는 보조 권선(3750)을 추가 구비하는 형태로 구현될 수 있다. 이러한, 보조 권선(3750)은 바람직하게는 윙(3730, 3740)의 일측 예컨대, 자기장을 사용하지 않는 방향에 윙(3730, 3740)과 소정 간격을 두고 배치될 수 있다.As shown in FIG. 36, the wireless power transmission apparatus 3700 according to another embodiment of the present invention may be implemented in a form in which an auxiliary winding 3750 is additionally provided. The auxiliary winding 3750 may be disposed at a predetermined distance from the wings 3730 and 3740 at one side of the wings 3730 and 3740, for example, in a direction in which a magnetic field is not used.
보조 권선(3750)은 도 29에 명시된 보조 권선(3400a, 3400b)과 동일한 역할을 수행하며, 이를 위해, 무선전력 전달장치(3700)의 제1 권선(3722) 및 제2 권선(3724)에 흐르는 전류와 180도의 위상차를 갖는 전류가 인가되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The auxiliary winding 3750 performs the same role as the auxiliary windings 3400a and 3400b described in FIG. 29, and for this purpose, the auxiliary winding 3750 flows to the first winding 3722 and the second winding 3724 of the wireless power transmission device 3700. It is preferable to apply a current having a phase difference of 180 degrees with the current, but is not necessarily limited thereto.
보조 권선(3750)은 양끝이 단락된 한 턴 혹은 여러 턴의 권선이 될 수도 있고, 커패시터를 직렬로 추가하여 공진을 이용할 수도 있다. 한편, 보조 권선(3750)은 공진을 이용하는 경우 보조 권선(3750)의 공진 주파수가 제1 권선(3722) 및 제2 권선(924)에 흐르는 전류의 주파수보다 낮게 설정되는 것이 바람직하다.The auxiliary winding 3750 may be a winding of one turn or several turns with both ends shorted, or may use resonance by adding a capacitor in series. Meanwhile, when the auxiliary winding 3750 uses resonance, the resonant frequency of the auxiliary winding 3750 may be set lower than the frequency of the current flowing through the first winding 3722 and the second winding 924.
보조 권선(3750)은 제1 권선(3722) 또는 제2 권선(3724)에 연장되어 제1 권선(3722) 또는 제2 권선(3724)에 흐르는 전류가 그대로 흐르게 구현될 수도 있고(이 경우, 권선 방향을 한번 뒤집어서 180도의 위상차를 갖게 형성된다.), 제1 권선(3722) 및 제2 권선(3724)에 흐르는 전류가 만드는 자기장에 의한 유도기전력을 이용하여 전류를 흐르게 구현될 수도 있다.The auxiliary winding 3750 may be implemented to extend to the first winding 3722 or the second winding 3724 so that the current flowing in the first winding 3722 or the second winding 3724 flows intact (in this case, the winding It is formed to have a phase difference of 180 degrees by flipping the direction once). The current may be implemented by using an induced electromotive force by a magnetic field generated by the current flowing in the first winding 3722 and the second winding 3724.
도 37a 내지 37c 및 도 38a 내지 38b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 마찬가지로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치는 실시예에 따라 각각 무선전력 송신장치로 사용되거나 또는 무선전력 수신장치로 사용될 수 있다. 다만, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3800)는 무선전력 송신장치로 사용될 때 그 효율성이 더 극대화되며, 이하, 도 37a 내지 37c 및 도 38a 내지 38b에서는 무선전력 전달장치(3800)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우를 예시하여 각 구성요소의 동작에 대해 설명하도록 한다.37A to 37C and 38A to 38B schematically illustrate a wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention. Similarly, the wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention may be used as a wireless power transmitter or a wireless power receiver, respectively, according to the embodiment. However, when the wireless power transmission apparatus 3800 according to another embodiment of the present invention is used as a wireless power transmission apparatus, the efficiency is further maximized. Hereinafter, the wireless power transmission apparatus (see FIGS. 37A to 37C and 38A to 38B) An example in which 3800 is used as a wireless power transmitter will be described for the operation of each component.
도 37a 내지 37c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3800)의 가장 기본적인 구현 형태를 도시한 도면이다.37A to 37C are diagrams illustrating the most basic implementation of the wireless power transmitter 3800 according to another embodiment of the present invention.
도 37a 내지 37c에 도시하듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3800)는 가로 및 세로로 각각 적어도 2개의 권선 유닛(3810, 3820, 3830, 3840)을 포함한 권선 모듈로 구현된다.37A to 37C, a wireless power transmitter 3800 according to another embodiment of the present invention may be a winding module including at least two winding units 3810, 3820, 3830, and 3840 in a horizontal and vertical direction, respectively. Is implemented.
이때, 권선 유닛(3810, 3820, 3830, 3840) 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제1 권선 유닛(3810) 및 제3 권선 유닛(3830)은 서로 동일한 위상의 전류가 인가되되, 전류의 방향이 서로 반대된다. 제1 권선 유닛(3810) 및 제3 권선 유닛(3830)은 실시예에 따라 상호 간 중단없이 연속적으로 연결되어 하나의 권선 유닛으로 구현될 수 있다.In this case, among the winding units 3810, 3820, 3830, and 3840, the first winding unit 3810 and the third winding unit 3830 which face each other in a diagonal direction are applied with currents having the same phase, but the directions of the currents are mutually different. Is the opposite. According to an embodiment, the first winding unit 3810 and the third winding unit 3830 may be continuously connected to each other without interruption, and thus may be implemented as one winding unit.
또한, 권선 유닛(3810, 3820, 3830, 3840) 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제2 권선 유닛(3820) 및 제4 권선 유닛(3840)은 서로 동일한 위상의 전류가 인가되되, 전류의 방향이 서로 반대된다. 제2 권선 유닛(3820) 및 제4 권선 유닛(3840)은 실시예에 따라 상호 간 중단없이 연속적으로 연결되어 하나의 권선 유닛으로 구현될 수 있다.In addition, among the winding units 3810, 3820, 3830, and 3840, the second winding unit 3820 and the fourth winding unit 3840 that face each other in a diagonal direction are applied with currents having the same phase to each other, but the direction of the currents Is the opposite. According to an embodiment, the second winding unit 3820 and the fourth winding unit 3840 may be continuously connected to each other without interruption, and thus may be implemented as one winding unit.
이하, 제1 권선 유닛(3810) 및 제3 권선 유닛(3830)을 D형 권선 모듈로 제2 권선 유닛(3820) 및 제4 권선 유닛(3840)을 Q형 권선 모듈로 예시하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the first winding unit 3810 and the third winding unit 3830 will be described as a D-type winding module by illustrating the second winding unit 3820 and the fourth winding unit 3840 as a Q-type winding module.
제1 권선 유닛(3810) 및 제3 권선 유닛(3830)은 제2 권선 유닛(3820) 및 제4 권선 유닛(3840)과 서로 소정의 위상 차를 갖는 전류를 인가받아 회전 자계를 형성한다. 이때, 제1 권선 유닛(3810) 및 제3 권선 유닛(3830)에 인가되는 전류와 제2 권선 유닛(3820) 및 제4 권선 유닛(3840)에 인가되는 전류는 90도의 위상 차를 갖는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The first winding unit 3810 and the third winding unit 3830 form a rotating magnetic field by receiving a current having a predetermined phase difference from the second winding unit 3820 and the fourth winding unit 3840. In this case, the current applied to the first winding unit 3810 and the third winding unit 3830 and the current applied to the second winding unit 3820 and the fourth winding unit 3840 preferably have a phase difference of 90 degrees. One is not necessarily limited thereto.
이러한, 각각의 권선 유닛(3810, 3820, 3830, 3840)은 도 37a 내지 37c에 도시한 바와 같이 사각형, 원형 및 부채꼴 형상 중 어느 하나의 형상으로 구현될 수 있다.Each of the winding units 3810, 3820, 3830, and 3840 may be embodied in any one of rectangular, circular, and sector shapes as illustrated in FIGS. 37A through 37C.
도 38a 내지 38b에 도시하듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3800)는 도 37a 내지 37c에 도시된 무선전력 전달장치(3800)에서 보조 코어(3850)를 구성요소로서 추가로 구비하는 형태로 구현될 수 있다. 한편, 도 38a 내지 38b에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3800)가 제1 권선 유닛(3810) 및 제3 권선 유닛(3830)만을 구비한 것으로 도시하였으나, 이는 무선전력 전달장치(3800) 내 보조 코어(3840)의 구비 형태를 보다 명확하게 설명하기 위한 예시에 불과하며, 실질적으로는 제2 권선 유닛(3820) 및 제4 권선 유닛(3840)이 포함되는 형태로 구현된다.38A to 38B, the wireless power transmitter 3800 according to another embodiment of the present invention uses the auxiliary core 3850 as a component in the wireless power transmitter 3800 shown in FIGS. 37A to 37C. It may be implemented in a form provided additionally. Meanwhile, in FIGS. 38A to 38B, the wireless power transmitter 3800 according to another exemplary embodiment of the present invention has only the first winding unit 3810 and the third winding unit 3830, but the wireless power transfer. It is merely an example to more clearly describe the configuration of the auxiliary core 3840 in the apparatus 3800, and is implemented in a form in which the second winding unit 3820 and the fourth winding unit 3840 are included. .
보조 코어(3850)는 무선전력 전달장치(3800)에서 생성되는 자기장의 세기를 증가시키는 역할을 수행한다. 이때, 보조 코어(3850)는 회전 자계의 형성 방향 즉, 각각의 권선 유닛(3810, 3820, 3830, 3840) 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 각 권선 유닛의 중앙부 사이에 위치하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The auxiliary core 3850 increases the strength of the magnetic field generated by the wireless power transmitter 3800. At this time, the auxiliary core 3850 is preferably located between the center of each winding unit facing each other in the direction of formation of the rotating magnetic field, that is, each of the winding units 3810, 3820, 3830, 3840, but is not limited thereto. It doesn't happen.
도 39는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치의 모듈화 모델을 도시한 도면이다. 한편, 무선전력 전달장치의 모듈화 모델은 넓은 공간에서 자기장을 방사하기 위해 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(3800)의 권선 모듈이 하나의 단위 모듈로서 규칙적으로 배열된 형태로 구현된다. 이하, 도 39에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치가 무선전력 송신장치로 구현된 경우의 모듈화 모델을 예시하여 설명하도록 하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 무선전력 전달장치가 무선전력 수신장치로 구현된 경우에도 동일 또는 유사한 모듈화 모델이 적용될 수 있다.39 is a diagram illustrating a modular model of a wireless power transmission device according to another embodiment of the present invention. Meanwhile, the modular model of the wireless power transmission device is implemented in a form in which the winding modules of the wireless power transmission device 3800 according to another embodiment of the present invention are arranged regularly as one unit module to radiate a magnetic field in a large space. do. Hereinafter, in FIG. 39, the wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention will be described by illustrating a modular model when the wireless power transmission apparatus is implemented as a wireless power transmitter. However, the present disclosure is not limited thereto. Even when implemented as a device, the same or similar modular model may be applied.
도 39에 도시하듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치의 모듈화 모델(이하, 모듈화 무선전력 전달장치로 명시하여 설명하도록 한다.)은 복수 개의 권선 모듈(3910), 인버터(3920a, 3920b) 및 보조회로(3930)를 포함한다.As shown in FIG. 39, the modular model of the wireless power transmission device according to another embodiment of the present invention (hereinafter, will be described as a modular wireless power transmission device) includes a plurality of winding modules 3910 and an inverter ( 3920a, 3920b, and auxiliary circuit 3930.
모듈화 무선전력 전달장치(3900)를 구성하는 권선 모듈(3910)은 가로 및 세로로 각각 규칙적으로 배열된다.The winding module 3910 constituting the modular wireless power transmission device 3900 is regularly arranged horizontally and vertically, respectively.
각각의 권선 모듈(3910)은 기본적으로, 도 37a 내지 37c에 도시된 무선전력 전달장치(3800)의 권선 모듈을 기본 형태로서 갖는다. 이때, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제1 권선 유닛은 각 권선 모듈(3910) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 좌측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제3 권선 유닛과 연결될 수 있다.Each winding module 3910 basically has a winding module of the wireless power transfer device 3800 shown in FIGS. 37A-37C as a basic form. In this case, the first winding unit provided in one of the winding modules of the plurality of winding modules is connected to the winding module located on the left side of the one winding module based on the horizontal direction for more efficient connection between each winding module 3910. It may be connected to the third winding unit provided.
또한, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제3 권선 유닛은 각 권선 모듈(3910) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 우측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제1 권선 유닛과 연결된다.In addition, the third winding unit provided in one of the winding modules of the plurality of winding modules is connected to the winding module located on the right side of the one winding module based on the horizontal direction for more efficient connection between each winding module 3910. It is connected with the provided first winding unit.
또한, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제2 권선 유닛은 각 권선 모듈(3910) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 세로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 우측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제4 권선 유닛과 연결된다.In addition, the second winding unit provided in one of the winding modules of the plurality of winding modules is connected to the winding module located on the right side of the one winding module based on the longitudinal direction for more efficient connection between each winding module 3910. It is connected to the fourth winding unit provided.
또한, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제4 권선 유닛은 각 권선 모듈(3910) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 세로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 좌측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제2 권선 유닛과 연결된다.In addition, the fourth winding unit provided in one of the winding modules of the plurality of winding modules is connected to the winding module located on the left side of the one winding module based on the longitudinal direction for more efficient connection between each winding module 3910. It is connected with the provided second winding unit.
한편, 본 실시예에서는 복수 개의 권선 모듈에 구비된 권선 유닛 간의 연결에 있어서 특정 방식으로 한정하지 않으며, 넓은 공간에 회전 자계가 형성될 수 있다면 어떠한 방식으로라도 구현 가능하다. 예컨대, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제1 권선 유닛이 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 좌측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제1 권선 유닛과 연결되며, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제3 권선 유닛이 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 우측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제3 권선 유닛과 연결될 수도 있다.On the other hand, the present embodiment is not limited in a specific manner in the connection between the winding unit provided in the plurality of winding modules, it can be implemented in any way if a rotating magnetic field can be formed in a large space. For example, the first winding unit provided in one of the winding modules of the plurality of winding modules is connected to the first winding unit provided in the winding module located on the left side of the one of the winding modules in the horizontal direction. The third winding unit provided in any one of the winding modules may be connected to the third winding unit provided in the winding module located on the right side of the one winding module in the horizontal direction.
또한, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제2 권선 유닛이 세로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 우측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제2 권선 유닛과 연결되며, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제4 권선 유닛이 세로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 좌측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제4 권선 유닛과 연결될 수도 있다.In addition, the second winding unit provided in one of the winding modules of the plurality of winding modules is connected to the second winding unit provided in the winding module located on the right side of any one winding module based on the longitudinal direction, The fourth winding unit provided in one of the winding modules may be connected to the fourth winding unit provided in the winding module located on the left side of the one winding module based on the longitudinal direction.
다른 실시예에서, 각각의 권선 모듈(3910)은 도 37a 내지 37c에 도시된 무선전력 전달장치(3800)의 권선 모듈을 기본 형태로 갖되, 각 권선 모듈(3910) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 도 40에 도시된 바와 같이 각 권선 모듈(3910)을 구성하는 D형 권선 모듈 및 Q형 권선 모듈을 2가지 타입의 권선 모듈이 겹쳐진 형태로 구현될 수 있다. 한편, 도 40에서는 각 권선 모듈(3910)을 구성하는 D형 권선 모듈 및 Q형 권선 모듈 중 D형 권선 모듈의 2가지 타입에 대하여 예시하였다. 도 40에 도시하듯이, D형 권선 모듈은 제1 타입 및 제2 타입으로 구현되며, 각 타입은 제1 권선 유닛(33910) 및 제3 권선 유닛(33930)을 하나의 권선 유닛으로 구현하되, 서로 전류의 방향이 반대되는 형태로 구현된다. 다만, 제1 타입과 제2 타입은 각각 전류의 인입 방향이 서로 반대되는 형태로 구현된다. 이는 Q형 권선 모듈에도 동일하게 적용된다.In another embodiment, each winding module 3910 has a winding module of the wireless power transfer device 3800 shown in FIGS. 37A-37C in its basic form, while FIG. 40 provides a more efficient connection between each winding module 3910. As shown in FIG. 2, the D-type winding module and the Q-type winding module constituting each winding module 3910 may be implemented in a form in which two types of winding modules overlap. In FIG. 40, two types of the D-type winding module among the D-type winding module and the Q-type winding module constituting each winding module 3910 have been illustrated. As shown in FIG. 40, the D-type winding module is implemented as the first type and the second type, and each type implements the first winding unit 33910 and the third winding unit 33930 as one winding unit. The directions of the currents are opposite to each other. However, the first type and the second type are implemented in a form in which the inflow directions of the currents are opposite to each other. The same applies to the Q type winding module.
마찬가지로, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 각각의 제1 권선 유닛은 각 권선 모듈(3910) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 좌측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 각각의 제3 권선 유닛과 연결될 수 있다.Similarly, each of the first winding units provided in one of the winding modules of the plurality of winding modules is a winding located on the left side of any one winding module with respect to the horizontal direction for more efficient connection between each winding module 3910. It may be connected to each third winding unit provided in the module.
또한, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 각각의 제3 권선 유닛은 각 권선 모듈(3910) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 우측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 각각의 제1 권선 유닛과 연결될 수 있다.In addition, each of the third winding unit provided in one of the winding modules of the plurality of winding modules is a winding located on the right side of any one winding module based on the horizontal direction for more efficient connection between each winding module 3910 It may be connected to each first winding unit provided in the module.
또한, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 각각의 제2 권선 유닛은 각 권선 모듈(3910) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 세로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 우측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 각각의 제4 권선 유닛과 연결될 수 있다.In addition, each of the second winding unit provided in one of the winding modules of the plurality of winding modules is a winding located on the right side of any one winding module based on the longitudinal direction for more efficient connection between each winding module 3910 It may be connected to each of the fourth winding unit provided in the module.
또한, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 각각의 제4 권선 유닛은 각 권선 모듈(3910) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 어느 하나의 권선 모듈의 좌측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 각각의 제2 권선 유닛과 연결될 수 있다.In addition, each of the fourth winding units provided in one of the winding modules of the plurality of winding modules may be provided in the winding module located on the left side of one of the winding modules for more efficient connection between the respective winding modules 3910. It can be connected with the second winding unit of.
인버터(3920a, 3920b)는 모듈화 무선전력 전달장치(3900)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우 구비되며, 모듈화 무선전력 전달장치(3900)를 구성하는 복수 개의 권선 모듈(3910)에 구비된 D형 권선 모듈 및 Q형 권선 모듈에 서로 소정의 위상 차를 갖는 전류를 제공한다. 한편, 도 39에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(3900)가 D형 권선 모듈에 대응되는 D형 인버터(3920a) 및 Q형 권선 모듈에 대응되는 Q형 인버터(3920b)를 포함하는 것으로 예시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(3900)는 복수 개의 권선 모듈(3910) 간의 연결 방식에 따라 다양한 개수의 인버터를 구비하는 형태로 구현될 수 있다. Inverters 3920a and 3920b are provided when the modular wireless power transmitter 3900 is used as a wireless power transmitter, and the D-types included in the plurality of winding modules 3910 constituting the modular wireless power transmitter 3900. The winding module and the Q type winding module are provided with current having a predetermined phase difference from each other. Meanwhile, in FIG. 39, the modular wireless power transmission device 3900 according to another embodiment of the present invention uses the D-type inverter 3920a corresponding to the D-type winding module and the Q-type inverter 3920b corresponding to the Q-type winding module. Although illustrated as including, the present invention is not necessarily limited thereto. For example, the modular wireless power transmission apparatus 3900 according to another embodiment of the present invention may be implemented in a form having various numbers of inverters according to a connection method between the plurality of winding modules 3910.
보조회로(3930)는 복수 개의 권선 모듈(3910) 간의 연결을 보조하기 위한 회로로서 단락회로 또는 보상회로로 구현될 수 있다.The auxiliary circuit 3930 may be implemented as a short circuit or a compensation circuit as a circuit for assisting the connection between the plurality of winding modules 3910.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(3900)는 인버터(3920a, 3920b)와 복수 개의 권선 모듈(3910) 간의 전기적인 연결을 단속함으로써 복수 개의 권선 모듈(3910)을 선택적으로 동작시키는 스위치(3940a, 3940b)를 더 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(3900)는 인버터(3920a, 3920b) 및 스위치(3940a, 3940b)의 동작을 제어하는 제어장치(3950a, 3950b)를 더 포함하는 형태로 구현될 수 있다.The modular wireless power transmission apparatus 3900 according to another embodiment of the present invention selectively operates the plurality of winding modules 3910 by intermittent electrical connections between the inverters 3920a and 3920b and the plurality of winding modules 3910. It may be implemented in a form that further includes a switch (3940a, 3940b). In addition, the modular wireless power transmission device 3900 according to another embodiment of the present invention in the form further includes a control device (3950a, 3950b) for controlling the operation of the inverters 3920a, 3920b and the switches (3940a, 3940b). Can be implemented.
도 41a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 도시한다.41A shows a wireless power transfer system according to a first embodiment of the present invention.
도 41a를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 코일모듈(110), 인버터(120), 스위치(130), 전원공급장치(140), 수신장치(150) 및 제어장치(160)를 포함한다.Referring to FIG. 41A, the wireless power transmission system according to the first embodiment of the present invention may include a coil module 110, an inverter 120, a switch 130, a power supply 140, a receiver 150, and a control. Device 160.
코일모듈(110)은 전원공급장치(150)로부터 교류 전원을 수신하여, 자기장을 발생시키는 역할을 한다. 코일모듈(110)이 전원공급장치(150)로부터 교류 전원을 수신하여 자기장을 발생시키면, 수신단(미도시)은 발생한 자기장을 수신한다. 수신단(미도시)은 흘러들어간 자기장으로 인해 수신단(미도시)에 전위차가 유도된다.The coil module 110 receives AC power from the power supply device 150 and generates a magnetic field. When the coil module 110 receives the AC power from the power supply device 150 to generate a magnetic field, the receiving end (not shown) receives the generated magnetic field. The receiving end (not shown) induces a potential difference at the receiving end (not shown) due to the flowing magnetic field.
인버터(120)는 전원공급장치가 코일모듈로 제공하는 교류 전원의 주파수 또는 위상을 변환하는 역할을 한다. 코일모듈이 균등한 자기장을 발생시키기 위해서, 코일모듈의 종류에 따라 위상 차가 없거나 일정한 위상 차를 갖는 교류 전원이 공급되어야 하는데, 인버터(120)는 이러한 코일모듈로 제공되는 교류 전원의 위상을 변환할 수 있다.Inverter 120 serves to convert the frequency or phase of the AC power provided by the power supply unit to the coil module. In order for the coil module to generate an even magnetic field, AC power having no phase difference or a constant phase difference should be supplied according to the type of coil module, and the inverter 120 converts the phase of the AC power provided to the coil module. Can be.
또한 인버터(120)는 공진 캐패시터(미도시)와 함께 연결될 수 있다. 송신부의 인덕턴스 성분을 상쇄시키는 역할을 한다. 공진 캐패시터 없이 코일모듈을 인버터에 연결하게 되면 권선의 리액턴스(2π*f*L)가 너무 커서 인버터가 감당해야 하는 피상전력이 커지게 된다. 캐패시터는 음의 리액턴스(-1/(2π*f*C))를 가지므로 직렬로 권선과 연결하면, 리액턴스가 상쇄되어 전체 임피던스는 작아지게 된다. 이에 따라 인버터는 더 적은 피상전력으로 권선을 구동할 수 있게 된다.In addition, the inverter 120 may be connected together with a resonant capacitor (not shown). It serves to cancel the inductance component of the transmitter. If the coil module is connected to the inverter without the resonant capacitor, the reactance of the winding (2π * f * L) is too large, which increases the apparent power that the inverter must handle. Capacitors have a negative reactance (-1 / (2π * f * C)), so if they are connected in series with the windings, the reactance cancels out, resulting in a small overall impedance. This allows the inverter to drive the windings with less apparent power.
스위치(130)는 전원공급장치가 코일모듈로 제공하는 교류 전원의 제공 여부를 결정한다. 각 코일모듈과 전원공급장치 사이에 위치하여 각 스위치(140)가 켜지거나(On) 꺼짐(Off)에 따라 각 코일모듈에 교류 전원이 공급될지 여부가 결정된다.The switch 130 determines whether to provide AC power provided by the power supply unit to the coil module. Located between each coil module and the power supply device, it is determined whether AC power is supplied to each coil module according to whether each switch 140 is turned on or turned off.
전원공급장치(140)는 코일모듈에서 자기장이 발생할 수 있도록 전원을 공급한다. 전원공급장치의 동작을 위한 교류전원으로 60 Hz를 갖는 교류 전원을 공급할 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.The power supply device 140 supplies power to generate a magnetic field in the coil module. An AC power source having 60 Hz may be supplied as an AC power source for the operation of the power supply device, but the present invention is not limited thereto.
수신장치(150)는 인접한 제어장치로부터 발생하는 동기신호, 인접한 코일모듈로부터 발생하는 자기장 및 코일모듈로부터 발생하는 유도 전류 중 어느 하나를 수신하는 역할을 한다.The receiving device 150 receives one of a synchronization signal generated from an adjacent control device, a magnetic field generated from an adjacent coil module, and an induced current generated from the coil module.
먼저, 수신장치(150)는 인접한 제어장치로부터 각각의 코일모듈에서 발생하는 자기장을 동기시키기 위한 동기신호를 수신할 수 있다. 이 경우 수신장치(150)는 인접한 제어장치의 동기신호를 전원공급장치가 코일모듈에 교류 전원을 전달하기 위한 전원 통신선 등의 유선통신으로 수신할 수 있고, 또는 무선통신으로 수신할 수 있다. 두번째로, 수신장치(150)는 별도의 자기장 감지장치를 구비하여, 인접한 코일모듈에서 발생하는 자기장을 수신할 수 있다. 마지막으로, 인접한 코일모듈에서 발생하는 자기장을 수신장치가 연결된 코일모듈이 수신하여 수신장치가 연결된 코일모듈이 자기장에 의해 유도전류를 발생시킨다. 수신장치(150)는 유도전류를 수신할 수 있다.First, the receiver 150 may receive a synchronization signal for synchronizing a magnetic field generated in each coil module from an adjacent control device. In this case, the receiving device 150 may receive the synchronization signal of the adjacent control device by wire communication such as a power communication line for the AC power supply device to transfer AC power to the coil module, or may receive by wireless communication. Secondly, the receiver 150 may include a separate magnetic field sensing device to receive a magnetic field generated by an adjacent coil module. Finally, the coil module connected to the receiver receives the magnetic field generated by the adjacent coil module, and the coil module connected to the receiver generates the induced current by the magnetic field. The receiver 150 may receive the induced current.
제어장치(160)는 수신장치에서 수신한 동기신호, 자기장 및 유도전류 중 어느 하나를 이용하여 코일모듈에서 발생하는 균등한 자기장이 최대값을 갖도록 인버터를 제어하는 역할을 한다. 수신단이 무선으로 전력을 수신할 수 있는 지역 내에서 언제 어디서든 무선으로 전력을 수신할 수 있어야 하므로, 무선으로 전력을 수신할 수 있는 지역에서는 자기장이 최대한 균등하게 분포되어야 한다. 복수의 코일모듈이 균등한 자기장을 발생시킨다 하더라도, 각 코일모듈에서 발생하는 균등한 자기장 간에 간섭이 발생할 수 있다. 따라서 이러한 간섭을 방지하고자 제어장치는 각 코일모듈에서 발생하는 자기장을 동기시키기 위해, 각 코일모듈과 연결된 인버터를 제어한다.The controller 160 controls the inverter to have a maximum value of an equal magnetic field generated in the coil module by using any one of a synchronization signal, a magnetic field, and an induced current received from the receiver. Since the receiving end should be able to receive power wirelessly anytime and anywhere in the area where the power can be wirelessly received, the magnetic field should be distributed as evenly as possible in the area where the power can be wirelessly received. Even if a plurality of coil modules generate an equal magnetic field, interference may occur between the equal magnetic fields generated in each coil module. Therefore, in order to prevent such interference, the control device controls an inverter connected to each coil module to synchronize a magnetic field generated in each coil module.
도 41b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 도시한다.41B shows a wireless power transfer system according to a second embodiment of the present invention.
도 41b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 코일모듈(110), 인버터(120), 스위치(130), 전원공급장치(140) 및 중앙제어장치(170)를 포함한다.Referring to FIG. 41B, the wireless power transmission system according to the second embodiment of the present invention uses a coil module 110, an inverter 120, a switch 130, a power supply device 140, and a central controller 170. Include.
중앙제어장치(170)는 각각의 인버터와 연결되어 모든 인버터를 한번에 제어하는 역할을 한다. 각각의 코일모듈에서 발생하는 자기장을 동기시키는 방법 중 하나로, 중앙제어장치가 한꺼번에 모든 인버터를 제어한다. 중앙제어장치가 한꺼번에 인버터를 제어하여 동일한 위상과 주파수를 갖는 교류 전원을 공급할 수 있으며, 동일한 위상과 주파수를 갖는 교류 전원을 공급받는 코일모듈은 동일한 위상의 균등한 자기장을 발생시키기 때문에 최대의 균등한 자기장을 발생시킨다. 도 41에서는 중앙제어장치는 제어장치와 유선으로 연결된 것으로 표시되어 있으나, 각 제어장치와 무선으로 연결될 수 있다.The central control unit 170 is connected to each inverter serves to control all the inverters at once. One method of synchronizing the magnetic fields generated in each coil module, the central control unit controls all the inverters at once. The central controller can control the inverter all at once to supply AC power with the same phase and frequency, and the coil module that receives AC power with the same phase and frequency generates an equal magnetic field of the same phase so Generate a magnetic field. In FIG. 41, the central controller is shown as being wired to the controller, but may be wirelessly connected to each controller.
도 42a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어장치의 구성을 도시한 블럭 구성도이다.42A is a block diagram showing the configuration of a control device according to the first embodiment of the present invention.
도 42a를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어장치는 감지부(210), 선별부(220), 판단부(230) 및 제어부(240)를 포함한다.Referring to FIG. 42A, the control device according to the first embodiment of the present invention includes a detector 210, a selector 220, a determiner 230, and a controller 240.
감지부(210)는 도 41에 도시된 수신장치(150)로부터 유도 전류 또는 자기장을 수신하여 자기장의 방향과 크기를 감지하는 역할을 한다. 감지부(210)는 도 41에 도시된 수신장치에서 발생한 유도 전류 또는 자기장을 수신하여, 수신한 유도 전류 또는 자기장으로부터 자기 센서를 이용하여 자기장의 방향과 크기를 감지할 수 있다.The detector 210 receives the induced current or the magnetic field from the receiver 150 shown in FIG. 41 and detects the direction and magnitude of the magnetic field. The detector 210 may receive the induced current or the magnetic field generated by the receiver illustrated in FIG. 41, and detect the direction and magnitude of the magnetic field using the magnetic sensor from the received induced current or the magnetic field.
선별부(220)는 감지부가 감지한 자기장의 방향과 크기를 판단하여, 기준 자기장을 선별하는 역할을 한다.The selector 220 determines the direction and magnitude of the magnetic field detected by the detector, and selects the reference magnetic field.
감지부가 감지한 자기장이 하나 있는 경우, 감지한 자기장을 기준 자기장으로 선별하여 선별한 기준 자기장의 방향과 크기를 판단한다. 감지부가 감지한 자기장이 둘 이상인 경우, 감지한 자기장의 크기를 비교하여 가장 큰 자기장을 기준 자기장으로 선별하여 선별한 기준 자기장의 방향과 크기를 판단한다. 자기장의 세기가 동일한 경우에는 임의의 자기장을 기준 자기장으로 선별한다.When there is one magnetic field detected by the detector, the detected magnetic field is selected as a reference magnetic field to determine the direction and magnitude of the selected reference magnetic field. When the sensing unit detects more than one magnetic field, the direction of the selected magnetic field is determined by comparing the magnitude of the detected magnetic field with the largest magnetic field selected as the reference magnetic field. When the strengths of the magnetic fields are the same, any magnetic field is selected as the reference magnetic field.
판단부(230)는 선별부가 선별한 방향과 크기를 갖는 기준 자기장의 위상을 판단한다. 판단부(230)는 선별된 기준 자기장의 위상을 판단하기 위해 PLL(Phase Locked Loop) 회로를 포함할 수 있다. 판단부(230)는 PLL 회로로부터 선별부가 선별한 기준 자기장의 위상을 판단할 수 있다.The determination unit 230 determines the phase of the reference magnetic field having the direction and magnitude selected by the selection unit. The determination unit 230 may include a phase locked loop (PLL) circuit to determine the phase of the selected reference magnetic field. The determination unit 230 may determine the phase of the reference magnetic field selected by the selector from the PLL circuit.
제어부(240)는 판단부가 판단한 기준 자기장의 위상을 갖도록 인버터를 제어한다. 제어장치와 연결된 코일모듈이 기준 자기장의 위상을 가져 최대의 균등한 자기장을 발생시킬 수 있도록, 인버터를 제어하여 제어장치와 연결된 코일모듈에 제공되는 교류 전원의 위상을 제어하도록 한다.The controller 240 controls the inverter to have a phase of the reference magnetic field determined by the determination unit. The inverter module is controlled to control the phase of the AC power provided to the coil module connected to the control device so that the coil module connected to the control device has a phase of the reference magnetic field to generate the maximum equal magnetic field.
제어부는 제어장치와 연결된 코일모듈이 인접한 코일모듈이 발생하는 자기장을 수신할 수 있도록, 인버터 또는 스위치를 제어하여 제어장치와 연결된 코일모듈이 자기장을 발생하는 권선의 역할을 동작주기 내의 일정 시간 동안 멈추도록 제어할 수 있다. 인버터가 교류 전원의 주파수를 높여 일정 시간 동안 제어장치와 연결된 코일모듈이 자기장을 발생하지 않도록 하거나, 스위치를 꺼서 제어장치와 연결된 코일모듈이 자기장을 발생하지 않도록 제어할 수 있다. 이 시간 동안, 제어장치와 연결된 코일모듈이 인접한 코일모듈이 발생하는 자기장을 수신하며, 이에 따라 발생한 유도 전류는 도 41에 도시된 수신장치가 수신한다. 제어부는 일정 시간 멈추도록 제어한 후, 다시 자기장을 발생하도록 제어하는 경우, 일정 시간 멈추었던 전원의 위상을 일정 기간 멈추지 않았다면 가질 수 있던 전원의 위상을 갖도록 제어한다. 이에 따라, 일정 시간 멈추기 전에 발생했던 자기장의 위상을 동일하게 갖도록 제어한다. 예를 들어, 제어부는 일정 시간 멈추도록 제어할 때, 제어부는 기존의 제어장치와 연결된 코일모듈에 제공되는 교류 전원의 위상을 기억하여, 다시 자기장을 발생하도록 제어함에 있어, 기억한 교류 전원의 위상에 따라 제어장치와 연결된 코일모듈에 교류 전원을 제공할 수 있다. 다만 제어부는 일정 시간 멈추도록 제어할 때, 제어장치와 연결된 코일모듈이 수신한 자기장으로부터 판단부(240)가 판단한 기준 자기장의 위상이 기억한 교류 전원의 위상에 따라 발생할 자기장의 위상과 다를 수 있다. 이 경우, 제어부는 제어장치와 연결된 코일모듈이 수신한 자기장으로부터 판단부(240)가 판단한 기준 자기장의 위상을 갖도록 인버터를 제어한다.The controller controls the inverter or the switch so that the coil module connected to the control unit receives the magnetic field generated by the adjacent coil module, thereby stopping the role of the winding in which the coil module connected to the control unit generates the magnetic field for a certain period of time within an operation cycle. Can be controlled. The inverter may increase the frequency of the AC power so that the coil module connected to the control device does not generate a magnetic field for a predetermined time, or may be controlled to turn off the switch so that the coil module connected to the control device does not generate a magnetic field. During this time, the coil module connected to the control device receives the magnetic field generated by the adjacent coil module, and the induced current generated is received by the receiving device shown in FIG. When the control unit stops for a predetermined time and then controls to generate a magnetic field again, the controller controls the power supply phase that has been stopped for a certain period of time to have a phase of the power source that would have had not been stopped for a certain period of time. Accordingly, the control is performed to have the same phase of the magnetic field generated before stopping for a predetermined time. For example, when the control unit controls to stop for a predetermined time, the control unit stores the phase of the AC power supplied to the coil module connected to the existing control device, and controls to generate a magnetic field again. According to the present invention, AC power may be provided to the coil module connected to the control device. However, when controlling the control unit to stop for a predetermined time, the phase of the reference magnetic field determined by the determination unit 240 may be different from the magnetic field to be generated depending on the phase of the stored AC power from the magnetic field received by the coil module connected to the control device. . In this case, the controller controls the inverter to have a phase of the reference magnetic field determined by the determination unit 240 from the magnetic field received by the coil module connected to the control device.
제어 장치(130)에 포함된 각 구성요소는 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소는 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.Each component included in the control device 130 is connected to a communication path connecting a software module or a hardware module inside the device to operate organically with each other. These components communicate using one or more communication buses or signal lines.
도 42b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제어장치의 구성을 도시한 블럭 구성도이다.42B is a block diagram showing the construction of a control device according to the second embodiment of the present invention.
도 42b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 제어장치는 제어부(250) 및 송신부(260)를 포함한다.Referring to FIG. 42B, the control apparatus according to the second embodiment of the present invention includes a controller 250 and a transmitter 260.
도 42b에 도시된 제어부(250)는 도 42a에 도시된 제어부(240)와 마찬가지로 인버터를 제어하는 역할을 하며, 제어장치와 연결된 코일모듈이 자기장을 발생하는 권선의 역할을 동작주기 내의 일정 시간 동안 멈추도록 제어할 수 있다. 다만 차이점은 도 42b에 도시된 제어부는 도 41a에 도시된 수신장치(150)로부터 동기신호를 수신한다. 수신한 동기신호로부터 인버터를 제어하여, 최대의 균등한 자기장이 발생하도록 한다.The control unit 250 illustrated in FIG. 42B serves to control the inverter similarly to the control unit 240 illustrated in FIG. 42A, and the coil module connected to the control unit serves as a winding in which a magnetic field is generated for a predetermined time in an operation cycle. You can control it to stop. The difference is that the control unit shown in FIG. 42B receives a synchronization signal from the receiving device 150 shown in FIG. 41A. The inverter is controlled from the received synchronization signal so that the maximum equal magnetic field is generated.
송신부(260)는 제어부(250)가 인접한 코일모듈에 연결된 다른 제어부에 전송할 동기신호를 인접한 코일모듈에 연결된 다른 수신장치로 송신하는 역할을 한다.The transmitter 260 transmits a synchronization signal to be transmitted to the other controller connected to the adjacent coil module by the controller 250 to another receiver connected to the adjacent coil module.
제어 장치(130)에 포함된 각 구성요소는 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소는 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.Each component included in the control device 130 is connected to a communication path connecting a software module or a hardware module inside the device to operate organically with each other. These components communicate using one or more communication buses or signal lines.
도 43a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어방법을 도시한 순서도이다.43A is a flowchart illustrating a control method according to an embodiment of the present invention.
기 설정된 코일모듈이 기 설정된 코일모듈에 인접한 코일모듈로부터 발생한 자기장의 방향과 크기 감지한다(S310). 기 설정된 코일모듈은 자기 센서가 제어장치의 수신부로부터 유도 전류를 수신하거나, 자기 센서가 직접 기 설정된 코일모듈에 인접한 코일모듈로부터 발생한 자기장을 수신하여 자기장의 방향과 크기를 감지한다. 기 설정된 코일모듈은 제어장치의 수신부 내에서 발생하는 유도 전류를 수신할 수 있고 기 설정된 코일모듈로부터 유도 전류를 수신할 수 있다. 기 설정된 코일모듈로부터 유도 전류를 수신함에 있어, 기 설정된 코일모듈은 인버터 또는 스위치를 제어하여 자기장을 발생하는 권선의 역할을 일정 기간 멈추도록 제어한다. 인버터가 교류 전원의 주파수를 낮춰 일정 기간 동안 기 설정된 코일모듈이 자기장을 발생하지 않도록 하거나, 스위치를 꺼서 기 설정된 코일모듈이 자기장을 발생하지 않도록 제어할 수 있다. 이 기간 동안, 기 설정된 코일모듈이 인접한 코일모듈이 발생하는 자기장을 수신하며, 이에 따라 발생한 유도 전류를 제어장치의 수신부가 수신하여 이를 이용하여 인접한 코일모듈의 자기장의 방향과 크기 감지한다.The preset coil module detects the direction and magnitude of the magnetic field generated from the coil module adjacent to the preset coil module (S310). The preset coil module senses the direction and magnitude of the magnetic field by receiving a induced current from the receiver of the control device or by receiving a magnetic field directly generated from the coil module adjacent to the preset coil module. The preset coil module may receive the induced current generated in the receiver of the control device and may receive the induced current from the preset coil module. In receiving the induced current from the preset coil module, the preset coil module controls the inverter or the switch to stop the role of the winding generating the magnetic field for a predetermined period of time. The inverter lowers the frequency of the AC power source so that the preset coil module does not generate a magnetic field for a certain period of time, or the switch may be turned off so that the preset coil module does not generate a magnetic field. During this period, the predetermined coil module receives the magnetic field generated by the adjacent coil module, and thus receives the induced current generated by the receiver of the control device and detects the direction and magnitude of the magnetic field of the adjacent coil module by using the received current.
감지한 자기장의 방향과 크기를 판단하여 인접한 코일모듈의 기준 자기장을 선별한다(S320). 감지한 자기장이 하나 있는 경우, 감지한 자기장을 기준 자기장으로 선별한다. 감지한 자기장이 둘 이상인 경우, 감지한 자기장의 크기를 비교하여 가장 큰 자기장을 기준 자기장으로 선별한다. 자기장의 세기가 동일한 경우에는 임의의 자기장을 기준 자기장으로 선별한다. The reference magnetic field of the adjacent coil module is selected by determining the direction and magnitude of the detected magnetic field (S320). If there is one magnetic field detected, the detected magnetic field is selected as the reference magnetic field. If there is more than one magnetic field detected, the largest magnetic field is selected as the reference magnetic field by comparing the magnitude of the detected magnetic field. When the strengths of the magnetic fields are the same, any magnetic field is selected as the reference magnetic field.
선별한 기준 자기장의 위상을 판단한다(S330). 선별한 기준 자기장의 위상은 PLL회로를 통하여 판단할 수 있다.The phase of the selected reference magnetic field is determined (S330). The phase of the selected reference magnetic field can be determined through the PLL circuit.
판단한 기준 자기장의 위상을 갖도록 기 설정된 코일모듈과 연결된 인버터를 제어한다(S340). 기 설정된 코일모듈이 기준 자기장의 위상을 가져 최대의 균등한 자기장을 발생시킬 수 있도록, 인버터를 제어하여 기 설정된 코일모듈에 제공되는 교류 전원의 위상을 제어하도록 한다.The inverter is connected to the coil module preset to have the determined reference magnetic field (S340). The inverter is controlled to control the phase of the AC power provided to the preset coil module so that the preset coil module has the phase of the reference magnetic field to generate the maximum equal magnetic field.
도 43b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제어방법을 도시한 순서도이다.43B is a flowchart illustrating a control method according to another embodiment of the present invention.
코일모듈에 교류전원을 제공하기 위한 전원 통신선을 이용하여, 인버터 간의 동기 신호를 송수신한다(S350). 인접한 코일모듈로부터 자기장의 방향과 크기를 감지할 필요 없이, 각 제어장치는 인버터 동기 신호를 제어장치 상호 간에 송수신한다.Using a power communication line for providing AC power to the coil module, and transmits and receives a synchronization signal between the inverter (S350). Rather than detecting the direction and magnitude of the magnetic field from adjacent coil modules, each controller sends and receives inverter synchronization signals between the controllers.
코일모듈이 최대의 균등한 자기장을 발생시키도록 주고 받은 동기 신호를 이용하여 상기 기 설정된 코일모듈과 연결된 인버터를 제어한다(S360). 제어장치는 수신부로부터 수신한 인접한 제어장치의 인버터 동기 신호를 이용하여 제어장치의 제어부는 수신한 동기 신호에 따라 인버터를 제어한다.The coil module controls the inverter connected to the preset coil module by using the synchronization signal transmitted and received to generate the maximum equal magnetic field (S360). The controller uses the inverter synchronization signal of the adjacent controller received from the receiver to control the inverter in accordance with the received synchronization signal.
도 43c는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제어방법을 도시한 순서도이다.43C is a flowchart illustrating a control method according to another embodiment of the present invention.
제어장치 간의 무선통신을 이용하여, 인버터 간의 동기 신호를 송수신한다(S370). 인접한 코일모듈로부터 자기장의 방향과 크기를 감지할 필요 없이, 각 제어장치는 무선통신을 이용하여 인버터 동기 신호를 제어장치 상호 간에 송수신한다.Using the wireless communication between the control device, and transmits and receives a synchronization signal between the inverter (S370). Rather than detecting the direction and magnitude of the magnetic field from adjacent coil modules, each controller transmits and receives inverter synchronization signals between the controllers using wireless communication.
코일모듈이 최대의 균등한 자기장을 발생시키도록 주고 받은 동기 신호를 이용하여 상기 기 설정된 코일모듈과 연결된 인버터를 제어한다(S380). 제어장치는 수신부로부터 수신한 인접한 제어장치의 인버터 동기 신호를 이용하여 제어장치의 제어부는 수신한 동기 신호에 따라 인버터를 제어한다.The coil module controls the inverter connected to the preset coil module by using the synchronization signal transmitted and received to generate the maximum equal magnetic field (S380). The controller uses the inverter synchronization signal of the adjacent controller received from the receiver to control the inverter in accordance with the received synchronization signal.
도 43a, b 및 c에서는 과정 S310 내지 과정 S380을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 43a, b 및 c에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 과정 S310 내지 과정 S380 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 43a, b 및 c는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.In FIGS. 43A, B, and C, processes S310 to S380 are sequentially executed. However, this is merely illustrative of the technical idea of an embodiment of the present invention. In other words, one of ordinary skill in the art to which an embodiment of the present invention belongs may execute the process described in FIGS. 43A, B, and C in a manner that does not depart from the essential characteristics of the embodiment of the present invention, or may perform processes S310 to 43A, B, and C are not limited to the time-series order because they may be variously modified and modified by executing one or more processes of the process S380 in parallel.
한편, 도 43a, b 및 c에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.On the other hand, the processes shown in Figures 43a, b and c can be implemented as computer-readable code on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. That is, the computer-readable recording medium may be a magnetic storage medium (for example, ROM, floppy disk, hard disk, etc.), an optical reading medium (for example, CD-ROM, DVD, etc.) and a carrier wave (for example, the Internet Storage medium). The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
도 44a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 송신 코일모듈을 도시한 도면이고, 도 44b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 송신 코일모듈로부터 발생하는 자기장의 형태를 나타낸 도면이다.44A is a diagram illustrating a transmitting coil module according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 44B is a diagram showing a shape of a magnetic field generated from the transmitting coil module according to the first embodiment of the present invention.
도 44a는 일자형 송신 코일모듈(410)의 투시도이다. 권선(420)을 페라이트 코어(430)에 나선형으로 감는다. 교류 저항을 최소화하기 위해, 권선(420)은 리츠 와이어(Litz Wire)이며 지름은 5mm로 설정될 수 있다. 일자형 송신 코일모듈(410)에 흐르는 전류가 자기장을 유도하고. 수신단(미도시)으로 흘러들어간 자기장으로 인해 수신단에 전위차가 유도된다.44A is a perspective view of a straight transmission coil module 410. The winding 420 is spiral wound around the ferrite core 430. In order to minimize the AC resistance, the winding 420 is a Litz Wire and the diameter may be set to 5mm. The current flowing in the linear transmission coil module 410 induces a magnetic field. The magnetic field flowing into the receiver (not shown) induces a potential difference at the receiver.
일자형 송신 코일모듈(410)의 자속밀도는 코어의 중앙부분에서 최대치를 가지며, 끝으로 갈수록 낮아진다. 따라서 대부분의 히스테리시스 손실은 코어의 중앙부분에서 발생한다. 자속밀도는 쇄교하는 총 자속량을 투과하는 수직면적으로 나눈값이므로 가운데 부분의 단면적을 넓힌다면 자속밀도를 낮출 수 있다. 또한 코어의 양끝단은 가운데만큼 단면적이 넓을 필요가 없다. 따라서 중앙부분을 굵게 하고 양단으로 갈수록 가늘도록 형상을 만들면 자속밀도가 균일하게 유도된다.The magnetic flux density of the linear transmission coil module 410 has a maximum value at the center of the core and decreases toward the end. Thus, most of the hysteresis losses occur in the center of the core. Since the magnetic flux density is divided by the vertical area that transmits the total amount of magnetic fluxes, the magnetic flux density can be lowered if the cross-sectional area of the central portion is widened. In addition, both ends of the core need not be as wide a cross-section as the middle. Therefore, if the center part is thickened and the shape is made thinner toward both ends, the magnetic flux density is uniformly induced.
장거리 전력 전송을 하기 위해서 강한 자기장을 생성하여야 한다. 그러나 권선 자체는 권선 내부 공간에 큰 자기저항이 발생하여 문제가 된다. 이 자기저항을 줄이기 위하여 긴 코어가 권선내부에 삽입된다. 코어가 삽입된 권선은 그렇지 않은 권선에 비해 자기저항의 감소를 통해 자속 밀도가 증가된다. 또한 일반적인 송신 코일모듈의 구조인 환형 송신 코일모듈의 경우, 자기장은 x축 방향에 대해 거리(R)의 세제곱(R3)에 반비례하게 된다. 하지만 일자형 송신 코일모듈(410)에서 발생하는 자기장은 x축 방향에 대해 거리(R) 내지 거리의 제곱(R2)에 반비례하게 된다. 따라서 도 44a의 송신 코일모듈은 페라이트 코어에 의해 자속 밀도가 증가하며, 발생하는 자기장의 거리에 따른 손실도 기존의 송신 코일모듈에 비해 증가함을 알 수 있다.A strong magnetic field must be created for long distance power transmission. However, the winding itself is a problem because a large magnetoresistance occurs in the winding inner space. Long cores are inserted into the windings to reduce this magnetoresistance. The winding with the core inserted increases the magnetic flux density through a decrease in the magnetoresistance compared to the winding in which the core is inserted. In addition, in the case of the annular transmitting coil module, which is a structure of a general transmitting coil module, the magnetic field is inversely proportional to the cube R 3 of the distance R with respect to the x-axis direction. However, the magnetic field generated by the linear transmission coil module 410 is inversely proportional to the distance R to the square of the distance R 2 with respect to the x-axis direction. Accordingly, it can be seen that the transmission coil module of FIG. 44A increases the magnetic flux density by the ferrite core, and the loss according to the distance of the generated magnetic field also increases compared to the conventional transmission coil module.
도 44b는 ANSOFT MAXWELL v14.0으로 시뮬레이션된 값을 기초로 도시되었다. 도 44b는 송신 코일모듈과 수신 코일모듈 주변의 자기력선도이다. 송신 코일모듈에서 생성된 복수의 자기력선이 수신 코일모듈에 쇄교되는 것을 볼 수 있다. 자기력선의 쇄교량을 늘리기 위해서는 더 긴 양극 코어가 사용되어야 한다. 페라이트 코어의 길이를 일반적인 코어와 달리 권선영역 밖까지 늘인 경우 권선의 결속 인자를 높여서 자기저항을 낮출 수 있다. 장거리 전송에 있어서 권선의 길이가 길수록 큰 자속밀도가 수신 코일모듈에서 측정된다. 수신 코일모듈에 유도된 전압은 그 권선을 지나는 자속밀도에 비례하므로 장거리 전송을 하기 위해서는 코어의 길이가 길어야 한다.44B is shown based on values simulated with ANSOFT MAXWELL v14.0. 44B is a magnetic force line diagram around the transmitting coil module and the receiving coil module. It can be seen that a plurality of magnetic force lines generated in the transmitting coil module are chained to the receiving coil module. Longer anode cores must be used to increase the linkage of the magnetic field lines. When the length of the ferrite core is extended to the outside of the winding area unlike the general core, the magnetoresistance can be lowered by increasing the binding factor of the winding. In the long distance transmission, the longer the winding length, the larger magnetic flux density is measured in the receiving coil module. Since the voltage induced in the receiving coil module is proportional to the magnetic flux density passing through the winding, the core should be long for long distance transmission.
도 45는 본 발명의 제2 실시예에 따른 송신 코일모듈의 형태와 구성을 나타낸 도면이다.45 is a view showing the form and configuration of a transmitting coil module according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시예에 따른 송신 코일모듈(510)은 야기 안테나 형태를 갖는다. 일정한 기준 축을 중심으로, 기준 축과 수직인 방향으로 도 44a에 도시된 일자형 송신 코일모듈을 여러개 배치할 수 있다.The transmitting coil module 510 according to the second embodiment of the present invention has a Yagi antenna form. Several linear transmission coil modules shown in FIG. 44A may be arranged around a predetermined reference axis in a direction perpendicular to the reference axis.
또한 송신 코일모듈에서 방사되는 자기장의 분포나 세기가 커짐에 따라 원치 않는 누설자기장이 외부로 누설되지 않도록 차단할 필요가 있다. 따라서 이를 방지하며 전력송신효율을 증가시킬 수 있도록, 자기장 반사용 코일모듈(520)을 추가로 설치할 수 있다. 도 45와 같이 자기장 반사용 코일모듈(520)은 자기장을 방사하는 송신 코일모듈과 수직하는 방향에 설치하거나 자기장을 방사하는 송신 코일모듈과 마주보도록 설치할 수 있다. 자기장 반사용 코일모듈(520)은 공진 캐패시터를 포함할 수 있다.In addition, as the distribution or intensity of the magnetic field radiated from the transmitting coil module increases, it is necessary to block an unwanted leakage magnetic field from leaking to the outside. Therefore, to prevent this and increase the power transmission efficiency, the magnetic field reflection coil module 520 may be additionally installed. As illustrated in FIG. 45, the magnetic field reflection coil module 520 may be installed in a direction perpendicular to the transmission coil module that emits a magnetic field or may face the transmission coil module that emits a magnetic field. The magnetic field reflection coil module 520 may include a resonance capacitor.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art to which the present embodiment belongs may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Therefore, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.
(부호의 설명)(Explanation of the sign)
110a 내지 c: 코일모듈 120a 내지 c: 인버터110a to c: coil module 120a to c: inverter
130a 내지 c: 스위치 140: 전원공급장치130a to c: switch 140: power supply
150a 내지 c: 수신장치 160a 내지 c: 제어장치150a to c: receiver 160a to c: controller
170: 중앙제어장치 210: 감지부170: central control unit 210: detection unit
220: 선별부 230: 판단부220: selection unit 230: determination unit
240: 제어부 250: 제어부240: control unit 250: control unit
260: 송신부 410: 일자형 송신 코일모듈260: transmitter 410: linear transmission coil module
420: 권선 430: 코어420: winding 430: core
510: 송신 코일모듈 520: 자기장 반사용 코일모듈510: transmitting coil module 520: magnetic field reflection coil module
600: 실외에 설치되는 무선전력 전송장치600: wireless power transmitter installed outdoors
610: 통형 코어 620: 급전 케이블610: cylindrical core 620: feed cable
630: 송신 코일모듈 632: 상부 송신 코일모듈630: transmitting coil module 632: upper transmitting coil module
634: 하부 송신 코일모듈 636: 제1 상부 송신 코일모듈634: Lower transmitting coil module 636: First upper transmitting coil module
638: 제1 하부 송신 코일모듈 642: 제1 상부 막대형 코어638: first lower transmitting coil module 642: first upper bar core
644: 제2 상부 막대형 코어 646: 제3 상부 막대형 코어644: second upper rod core 646: third upper rod core
648: 제4 상부 막대형 코어 651: 제1 하부 막대형 코어648: fourth upper rod core 651: first lower rod core
652: 제2 하부 막대형 코어 653: 제3 하부 막대형 코어652: second lower rod core 653: third lower rod core
654: 제4 하부 막대형 코어 655: 제5 하부 막대형 코어654: fourth lower bar core 655: fifth lower bar core
656: 제6 하부 막대형 코어 712: 제1 돌출 날개656: sixth lower rod core 712: first protruding wing
714: 제2 돌출 날개 716: 제3 돌출 날개714: second protruding wing 716: third protruding wing
718: 제4 돌출 날개 722: 제1 돌출 양날개718: fourth protruding wing 722: first protruding wings
724: 제2 돌출 양날개 726: 제3 돌출 양날개724: second protruding double wing 726: third protruding double wing
728: 제4 돌출 양날개728: fourth protruding double wing
800: 실내에 설치되는 무선전력 전송장치800: a wireless power transmitter installed indoors
810: 막대형 코어 820: 급전케이블810: rod core 820: feed cable
830: 제1 윙 840: 제2 윙830: first wing 840: second wing
850: 보조윙850: auxiliary wing
1200: 제4 실시예에 따른 무선전력 전송장치1200: wireless power transmitter according to the fourth embodiment
1210: 다이폴 코일 모듈 1212: 코어1210: dipole coil module 1212: core
1214: 급전 케이블 1220: 반사판1214: feed cable 1220: reflector
1300: 제5 실시예에 따른 무선전력 전송장치1300: a wireless power transmitter according to a fifth embodiment
1310: 격리판1310: separator
1400: 제6 실시예에 따른 무선전력 전송장치1400: a wireless power transmitter according to a sixth embodiment
1410: 보조 격리판1410: secondary separator
1500: 제7 실시예에 따른 무선전력 전송장치1500: wireless power transmitter according to the seventh embodiment
1800: 이동 단말기의 본체 1810: 금속 차폐판1800: main body of mobile terminal 1810: metal shield plate
1820: 수신 코어 1821: 몸통부1820: receiving core 1821: torso
1822: 돌출부 1830: 수신 케이블1822: protrusion 1830: receiving cable
1840: 보조 차폐판 1850: 보조 코어1840: secondary shield 1850: secondary core
1910: 면 형태 부재 1920: 제1 차폐 루프회로1910: planar member 1920: first shielded loop circuit
1930: 제2 차폐 루프회로 1940, 1950: 제3 차폐 루프회로1930: second shielded loop circuit 1940, 1950: third shielded loop circuit
1960: 제4 차폐 루프회로 2010: 인체1960: fourth shielded loop circuit 2010: human body
2100: 무선전력 송신장치 2110: 코어부2100: wireless power transmitter 2110: core part
2115: 코어 2120a 내지 2120f: 제1 권선부2115 cores 2120a to 2120f: first winding
2130a 내지 2130f: 제2 권선부2130a to 2130f: second winding
3200, 3700, 3800: 무선전력 전달장치3200, 3700, 3800: Wireless Power Transmitter
3210, 3612: 코어 3220, 3720: 권선부3210, 3612: cores 3220, 3720: windings
3222, 3614, 3624, 3722: 제1 권선 3224, 3616, 3626, 3724: 제2 권선3222, 3614, 3624, 3722: first winding 3224, 3616, 3626, 3724: second winding
3300: 금속판 3400a, 3400b, 3750: 보조 권선3300: metal plate 3400a, 3400b, 3750: auxiliary winding
3500, 3850: 보조 코어3500, 3850: secondary core
3600, 3900: 모듈화 무선전력 전달장치3600, 3900: Modular Wireless Power Transfer
3610, 3620: 코일 3630, 3920a, 3920b: 인버터3610, 3620: coil 3630, 3920a, 3920b: inverter
3640, 3930: 보조회로 3712: 제1 코어 유닛3640, 3930: auxiliary circuit 3712: first core unit
3714: 제2 코어 유닛 3730, 3740: 윙3714: second core unit 3730, 3740: wing
3810: 제1 권선 유닛 3820: 제2 권선 유닛3810: first winding unit 3820: second winding unit
3830: 제3 권선 유닛 3840: 제4 권선 유닛3830: third winding unit 3840: fourth winding unit
3910: 권선 모듈3910: winding module
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본 특허출원은 2014년 09월 25일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2014-0128632호, 2014년 10월 01일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2014-0132709호, 2014년 10월 01일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2014-0132691호, 2014년 10월 02일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2014-0133145호, 2015년 04월 14일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2015-0052323호 및 2015년 09월 03일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2015-0125000호에 대해 미국 특허법 119(a)조(35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하면, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 이유로 우선권을 주장하면 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.This patent application is filed with a patent application No. 10-2014-0128632 filed with Korea on September 25, 2014, and a patent application No. 10-2014-0132709 filed with Korea on October 01, 2014, October 2014 Patent Application No. 10-2014-0132691, filed in Korea on October 01, 2014 Patent Application No. 10-2014-0133145, filed in South Korea on October 02, 2014 Patent application, filed in Korea on April 14, 2015 Priority to No. 10-2015-0052323 and Patent Application No. 10-2015-0125000, filed in Korea on September 03, 2015, pursuant to U.S. Patent Act Article 119 (a) (35 USC § 119 (a)). All contents are hereby incorporated by reference in this patent application. In addition, if this patent application claims priority for the same reason for countries other than the United States, all its contents are incorporated into this patent application by reference.

Claims (18)

  1. 서로 교차되어 배치되는 형상을 갖는 N(단, N≥2)개의 막대형 코어 및 상기 N개의 막대형 코어에 각각 권취되는 급전 케이블을 구비하는 무선전력 전송부; 및A wireless power transmitter including N rod cores having a shape disposed to cross each other, and a feeding cable wound around the N rod cores; And
    상기 무선전력 전송부에서 발생한 자속을 수신하여 전력을 발생하는 수신부를 포함하되,Receiving a magnetic flux generated by the wireless power transmission unit includes a receiving unit for generating power,
    각각의 급전 케이블에는 180°/N에 따라 결정되는 위상차를 갖는 전류가 인가되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.Wireless power transceiver, characterized in that the current is applied to each of the feed cable having a phase difference determined by 180 ° / N.
  2. 제 1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 수신부에 포함된 수신 코어는 I자 형상을 하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.And a receiving core included in the receiving unit has an I shape.
  3. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 막대형 코어의 일측에 상기 막대형 코어의 길이 방향으로 나란하게 위치하며, 상기 막대형 코어와 소정 간격을 두고 위치하는 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.Wireless power transmission and reception device further comprising a reflector plate located side by side in the longitudinal direction of the rod-shaped core on one side of the rod-shaped core, at a predetermined distance from the rod-shaped core.
  4. 코어 및 상기 코어에 권취되고 교류 전원을 인가받아 자기장을 발생시키는 급전 케이블을 포함하는 다이폴 코일 모듈; 및A dipole coil module including a core and a feed cable wound around the core and receiving an AC power to generate a magnetic field; And
    상기 다이폴 코일 모듈의 길이 방향을 기준으로 중앙부에 위치하며 상기 다이폴 코일 모듈을 둘러싸는 고리형상으로 이루어진 격리판Separator plate formed in a central portion with respect to the longitudinal direction of the dipole coil module surrounding the dipole coil module
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.Wireless power transmission device comprising a.
  5. 지면을 기준으로 상기 지면과 수직방향으로 설치되는 통형 코어;A cylindrical core installed perpendicularly to the ground relative to the ground;
    상기 통형 코어에 권취되는 급전케이블; 및A feed cable wound around the tubular core; And
    상기 통형 코어의 일단에 연결되어 상기 통형 코어의 길이 방향에 나란하지 않은 방향으로 돌출되는 복수 개의 막대형 코어A plurality of rod-shaped cores connected to one end of the cylindrical core and protruding in a direction not parallel to a longitudinal direction of the cylindrical core;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.Wireless power transmission device comprising a.
  6. 막대형 코어;Rod-shaped cores;
    상기 막대형 코어 일단에 위치하는 제1 윙;A first wing positioned at one end of the rod-shaped core;
    상기 막대형 코어 타단에 위치하는 제2 윙; 및 A second wing positioned at the other end of the rod-shaped core; And
    상기 막대형 코어에 권취되는 급전케이블Feeding cable wound around the rod-shaped core
    을 포함하고, 상기 제1 윙, 상기 제2 윙은 상기 막대형 코어의 양단에 각각 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.It includes, The first wing, The second wing is a wireless power transmitter, characterized in that a plurality of each provided at both ends of the rod-shaped core.
  7. 제 6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 무선전력 전송장치는,The wireless power transmitter,
    상기 막대형 코어를 두 개 이상 구비하고, 서로 교차되어 배치되는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.And at least two rod-shaped cores, and are disposed to cross each other.
  8. 무선전력 송수신장치에 있어서,In the wireless power transceiver,
    폭이나 두께보다 길이를 길게 한 다중 코어를 포함하며, 상기 다중 코어를 격자 구조(Grid Structure)로 배치한 코어부; 및A core part including multiple cores having a length longer than a width or a thickness, wherein the cores are arranged in a grid structure; And
    다중 권선을 포함하며, 상기 코어부에 포함된 각각의 코어에 권취되고, 교류전원을 인가받아 자기장을 발생시키거나 자기장을 수신하여 전류를 유도하는 권선부A winding unit including multiple windings, wound around each core included in the core unit, generating a magnetic field by receiving AC power, or receiving a magnetic field to induce a current.
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.Wireless power transceiver comprising a.
  9. 제 8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 코어부의 일측에 상기 코어부와 기 설정된 거리를 두고 위치하는 금속판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.And a metal plate positioned at one side of the core part at a predetermined distance from the core part.
  10. 하나 이상의 제1 코어 유닛 및 하나 이상의 제2 코어 유닛을 포함하며, 상기 하나 이상의 제2 코어 유닛은 상기 제1 코어 유닛에 수직 교차하는 형태로 배치되어 십자형의 형상을 이루는 코어부; 및A core portion including at least one first core unit and at least one second core unit, wherein the at least one second core unit is disposed in a shape perpendicular to the first core unit to form a cross shape; And
    상기 제1 코어 유닛에 권취되는 제1 권선 및 상기 제2 코어 유닛에 권취되는 제2 권선을 포함하는 권선부A winding part including a first winding wound on the first core unit and a second winding wound on the second core unit.
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.Wireless power transmission device comprising a.
  11. 제 10항에 있어서,The method of claim 10,
    상기 제1 코어 유닛의 양단부 중 적어도 어느 하나의 단부 및 상기 제2 코어 유닛의 양단부 중 적어도 어느 하나의 단부에 윙이 형성된 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.And at least one end of at least one of both ends of the first core unit and at least one end of both ends of the second core unit.
  12. 제 11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 윙의 일측에 상기 윙과 소정 간격을 두고 위치하는 보조 권선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.Wireless power transmission device further comprises an auxiliary winding which is located at one side of the wing at a predetermined interval with the wing.
  13. 제 10항에 있어서,The method of claim 10,
    상기 코어부의 일측에 상기 코어부와 소정 간격을 두고 위치하는 금속판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.And a metal plate positioned at one side of the core part at a predetermined distance from the core part.
  14. 무선전력 전달장치에 있어서,In the wireless power transmission device,
    가로 및 세로로 각각 복수 개의 코일을 포함하되,Including a plurality of coils each horizontally and vertically,
    상기 복수 개의 코일은 각각,Each of the plurality of coils,
    소정의 폭과 길이를 갖는 코어; 및A core having a predetermined width and length; And
    상기 코어의 길이 방향으로 상기 코어에 권취되는 제1 권선 및 상기 코어의 폭 방향으로 상기 코어에 권취되는 제2 권선을 포함하는 권선부A winding part including a first winding wound on the core in a longitudinal direction of the core and a second winding wound on the core in a width direction of the core;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.Wireless power transmission device comprising a.
  15. 제 14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 코어의 일측에 상기 코어와 소정 간격을 두고 위치하는 금속판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.And a metal plate positioned at one side of the core at a predetermined distance from the core.
  16. 무선전력 전달장치에 있어서,In the wireless power transmission device,
    가로 및 세로로 각각 복수 개의 권선 모듈을 포함하되,Including a plurality of winding modules each horizontally and vertically,
    상기 복수 개의 권선 모듈은 각각,Each of the plurality of winding modules,
    상기 가로 및 상기 세로로 각각 적어도 2개의 권선 유닛을 포함하고, 상기 권선 유닛 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제1 권선 유닛 및 제3 권선 유닛은 상기 권선 유닛 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제2 권선 유닛 및 제4 권선 유닛과 서로 소정의 위상 차를 갖는 전류를 인가받아 회전 자계를 형성하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.A first winding unit and a third winding unit each including at least two winding units each of the width and the length, and facing each other in a diagonal direction among the winding units; And a fourth magnetic winding unit and a current having a predetermined phase difference from each other to form a rotating magnetic field.
  17. 제 16항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 권선 유닛 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 각 권선 유닛의 중앙부 사이에 위치하는 보조 코어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.And an auxiliary core positioned between a central portion of each of the winding units facing each other in a diagonal direction among the winding units.
  18. 무선으로 전력을 전송하기 위한 장치에 있어서,An apparatus for transmitting power wirelessly,
    자기장을 균등하게 발생시켜 방사하거나 방사된 자기장을 수신하는 복수의 코일모듈;A plurality of coil modules for generating a magnetic field to radiate evenly or receiving a radiated magnetic field;
    상기 복수의 코일모듈에 각각 제공되는 교류전원의 주파수 또는 위상을 변환하는 복수의 인버터(Inverter);A plurality of inverters (Inverter) for converting the frequency or phase of the AC power provided to each of the plurality of coil modules;
    상기 복수의 코일모듈에서 기 설정된 코일모듈에 인접한 코일모듈이 발생시키는 자기장, 상기 인접한 코일모듈이 발생시키는 자기장에 의해 상기 기 설정된 코일모듈에서 발생하는 유도 전류 및 상기 인접한 코일모듈과 연결된 제어장치가 송신하는 동기신호 중 어느 하나를 수신하는 복수의 수신장치;The magnetic field generated by the coil module adjacent to the preset coil module in the plurality of coil modules, the induced current generated by the preset coil module by the magnetic field generated by the adjacent coil module, and transmitted by the control device connected to the adjacent coil module A plurality of receivers for receiving any one of a synchronization signal;
    상기 복수의 수신장치 각각이 수신한 것을 이용해 상기 복수의 코일모듈에서 각각 발생하는 자기장이 동일한 위상을 갖도록 상기 복수의 인버터를 각각 제어하는 복수의 제어장치;A plurality of control devices for respectively controlling the plurality of inverters so that the magnetic fields generated in the plurality of coil modules have the same phase by using what each of the plurality of receiving devices receives;
    상기 복수의 코일모듈에 각각 상기 교류전원을 제공하는 전원제공장치; 및A power supply device for providing the AC power to the plurality of coil modules, respectively; And
    상기 전원제공장치와 상기 복수의 인버터 각각의 사이에 위치하여 상기 전원제공장치와 상기 복수의 인버터 각각의 연결을 단속하는 복수의 스위치A plurality of switches interposed between the power supply device and each of the plurality of inverters to control the connection of the power supply device and each of the plurality of inverters;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.Wireless power transmission device comprising a.
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