KR100691255B1 - A Small and Light Wireless Power Transmitting and Receiving Device - Google Patents

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KR100691255B1
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Abstract

본 발명은 전자파의 유도 자기장을 발생하는 송신패드 및 충전용 전자기기의 내외장형 수신용 모듈을 사용하여 핸드폰, 리모콘, MP3, PMP, PDA 및 배터리 충전이 필요한 다양한 전자기기들의 전원충전을 위하여 송신패드위에서 자유롭게 무접점ㆍ무선으로 동시에 여러 가지 전자기기들의 배터리에 전원을 충전할 수 있는 어댑터 및 송신패드로 구성된 송신모듈과, 송신모듈 및 수신모듈을 구비한 소형ㆍ경량의 무선 전력 송수신 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 다양한 전자기기 내외장용 수신용 모듈의 사용하여 핸드폰, MP3 및 PDA등의 배터리 충전을 위하여 송신패드위에서 무접점ㆍ무선으로 충전할 수 있는 소형ㆍ경량의 무선 전력 송수신 장치에 있어서, 콘센트로부터 나오는 일반적인 교류전원을 AC 어댑터를 경유하여 수십㎑내지 수백㎑의 교류 정전압 신호로 변환한 후 높은 에너지 효율로 전력을 송신할 수 있도록 구성된 송신코일을 구비하고 전자파의 유도 자기장을 발생하는 송신패드와, 상기 송신패드에서 발생한 전자파의 유도 자기장을 수신하기 위하여 솔레노이드 혹은 스파이럴구조의 수신코일과, 수신코일을 통해서 수신된 전기 에너지를 극대화하기 위한 공진회로와, 공진회로를 거쳐서 나온 신호를 정류하는 정류 회로와, 정류된 소정 전류와 전압을 가진 전기에너지를 충전하는 충전회로 및 보호회로로 구성된 수신모듈을 구비하고 최대 유도 수신전력 변환 및 전력 전송으로 핸드폰, 리모콘, MP3, PMP, PDA 및 충전이 필요한 다양한 전자기기의 배터리에 전원을 충전함으로써 전선의 단선 및 누전에 의한 안전사고를 예방할 수 있고 소형 ㆍ경량으로 취급이 용이하게 하는데 그 특징이 있다.The present invention uses a transmission pad for generating an electromagnetic field of electromagnetic waves and a transmission pad for charging a mobile phone, a remote controller, an MP3, a PMP, a PDA, and various electronic devices that require battery charging using an internal and external reception module of a charging electronic device. The present invention relates to a transmission module comprising an adapter and a transmission pad capable of simultaneously charging a battery of various electronic devices freely and contactlessly and wirelessly, and a small and light wireless power transmission / reception device including a transmission module and a reception module. . More specifically, the present invention provides a compact and lightweight wireless power transmission / reception apparatus capable of charging by a solid state or wirelessly on a transmission pad for charging a battery of a mobile phone, MP3, PDA, etc. by using various internal and external reception modules. It is equipped with a transmission coil configured to convert general AC power from an outlet to an AC constant voltage signal of several tens to several hundreds of AC via an AC adapter, and then transmit power with high energy efficiency. Receiving a pad, a receiving coil of a solenoid or spiral structure to receive the induced magnetic field of electromagnetic waves generated by the transmission pad, a resonant circuit for maximizing the electric energy received through the receiving coil, and a signal from the resonant circuit Rectification circuit and electric energy with rectified predetermined current and voltage It is equipped with a receiving module composed of a charging circuit and a protection circuit to charge the battery, and the power is disconnected by charging power to a battery of a mobile phone, a remote controller, an MP3, a PMP, a PDA, and various electronic devices that need to be charged with the maximum inductive power conversion and power transmission. And it is possible to prevent safety accidents caused by a short circuit and to be easy to handle in a compact and lightweight.
전자파, 무선전력전송, 자기장, 중계코일, 송신패드, 수신모듈 Electromagnetic wave, wireless power transmission, magnetic field, relay coil, transmission pad, receiving module

Description

소형ㆍ경량의 무선 전력 송수신 장치{A Small and Light Wireless Power Transmitting and Receiving Device}A Small and Light Wireless Power Transmitting and Receiving Device

도1 : 본 발명에 따른 AC 어댑터를 구비한 송신패드와 수신모듈로 구성된 소형ㆍ경량의 무선 전력 송수신장치의 개략도1 is a schematic diagram of a compact and lightweight wireless power transceiver comprising a transmission pad and a receiving module having an AC adapter according to the present invention.

도2 : 본 발명에 따른 AC 어댑터와 송신패드에 내장된 회로의 블록다이야 그램과 수신모듈의 블록다이야 그램2 is a block diagram of a circuit embedded in an AC adapter and a transmission pad and a block diagram of a receiving module according to the present invention.

도3 : 스파이럴 송신코일Figure 3: Spiral Transmission Coil

도4 : 스파이럴 코일로 구성된 중계코일과, 중계코일과 공진회로를 형성하기 위한 공진커패시터 구성의 중계기 및 소정거리의 스파이럴 코일로 구성된 송신코일 4: A relay coil composed of a spiral coil, a repeater of a resonant capacitor configuration for forming a relay coil and a resonant circuit, and a transmission coil composed of a spiral coil of a predetermined distance.

도5 : 스파이럴 코일로 설계 제작된 중계코일과, 상기 중계코일과 공진회로를 형성하기 위한 공진커패시터와, 상기 중계코일 내부에 스파이럴 코일로 구성된 송신코일5 is a relay coil designed and manufactured by a spiral coil, a resonant capacitor for forming the relay coil and a resonant circuit, and a transmission coil composed of a spiral coil inside the relay coil.

도6 : 자성체 코어에 유도코일을 감은 솔레노이드 구조 수신코일6: Solenoid structure receiving coil wound induction coil on magnetic core

도7 : 자성체를 공통코어로 하여 수신코일과 중계코일을 감아서 구성한 수신코일7: Receiving coil constructed by winding a receiving coil and a relay coil using a magnetic material as a common core

도8 : 일반적인 스파이럴 구조로 구성한 수신코일Fig. 8: Receiving coil composed of general spiral structure

도9 : 도5의 송신코일과 동일한 구조로 형성한 수신코일9 is a reception coil formed in the same structure as the transmission coil of FIG.

도10 : 본 발명에 따라 설계 제작된 수신모듈의 회로도10 is a circuit diagram of a receiving module designed and manufactured according to the present invention.

<도면부호의 간단한 설명><Brief Description of Drawings>

11 ; 충전 대상인 핸드폰 12 ; 수신모듈11; The cell phone to be charged 12; Receive Module

13 ; 송신패드 14 ; 접속단자13; Transmission pad 14; Connection terminal

15 ; AC어댑터 16 ; 콘센트15; AC adapter 16; consent

31; 전원(110V,220V) 32; 퓨즈31; Power supply 110V, 220V 32; fuse

33; 노이즈필터 34; 정류회로33; Noise filter 34; Rectifier circuit

35; 제어회로 36; 과전류 보호회로35; Control circuit 36; Over Current Protection Circuit

37; 스위칭 회로 38; 트랜스포머37; Switching circuit 38; Transformer

39; 출력신호 40 ; 수신코일39; Output signal 40; Receiving coil

41 ; 공진 및 임피던스 매칭용 가변커패시터 42 ; 정류회로41; Variable capacitors 42 for resonance and impedance matching; Rectifier circuit

43 ; 평활콘덴서 44 ; 정전압, 보호회로43; Smoothing capacitor 44; Constant voltage, protection circuit

45 ; 접속단자 46 ; 수신모듈내 충전배터리 45; Connecting terminal 46; Rechargeable Battery in Receive Module

47 ; 전자기기 충전배터리 48 ; 송신모듈47; Electronics rechargeable battery 48; Send module

49 ; 수신모듈49; Receive Module

51 ; 중계코일 52 ; 송신코일51; Relay coil 52; Transmission coil

53 ; 공진커패시터 55 ; 중계코일 53; Resonant capacitor 55; Relay coil

56 ; 송신코일 57 ; 공진커패시터56; Transmission coil 57; Resonant capacitor

61 ; 수신코일 62 ; 중계코일61; Receiving coil 62; Relay coil

63 ; 공진커패시터 65 ; 중계코일63; Resonant capacitor 65; Relay coil

66 ; 수신코일 67 ; 공진커패시터66; Receiving coil 67; Resonant capacitor

71 ; 수신코일 71; Receiving coil

72 ; 공진 및 임피던스 매칭용 가변커패시터72; Variable Capacitors for Resonance and Impedance Matching

73 ; 정류다이오드 74 ; 평활콘덴서73; Rectification diode 74; Smooth Capacitor

75 ; 정전압, 보호회로75; Constant voltage, protection circuit

76 ; 수신모듈 내부 충전용배터리 77 ; 전자기기 충전용 배터리76; Rechargeable battery inside receiving module 77; Electronic Rechargeable Battery

본 발명은 소정의 전원을 공급받아서 전자파의 유도 자기장을 발생하는 송신패드 및 충전용 전자기기의 배터리 충전용 내외장형 수신용 모듈을 사용하여 핸드폰, 리모콘, MP3, PMP, PDA 및 배터리의 충전이 필요한 다양한 전자기기들의 전원충전을 위하여 송신패드위에 위치시켜 무접점ㆍ무선으로 동시에 충전할 수 있도록 어댑터 및 송신패드로 구성된 송신모듈과, 송신모듈 및 수신모듈을 구비한 소형ㆍ경량의 무선 전력 송수신 장치에 관한 것이다.The present invention requires charging of a mobile phone, a remote controller, an MP3, a PMP, a PDA, and a battery by using a transmission pad generating a magnetic field of electromagnetic waves by receiving a predetermined power and an internal / external reception module for battery charging of a charging electronic device. It is located on the transmission pad for charging power of various electronic devices, and it is a small and light wireless power transmission / reception device including a transmission module composed of an adapter and a transmission pad for charging at the same time by contactless and wireless, and a transmission module and a reception module. It is about.

종래기술로는 전기에너지를 공급하는 전선들의 접촉에 의하여 전력이 전달되도록 구성된 핸드폰, MP3 및 PDA 등의 배터리를 충전하기 위하여서는 각각의 기종에 맞는 배터리 충전기가 필요하며 유선에 의한 충전 시 충전기의 접점단자의 접촉을 확인하여야 하는 번거러움과, 접점단자들이 대기 중에 노출되어 절연물질의 적층 및 부식에 의하여 사용할 수 없는 경우가 발생하거나 습기에 노출되어 충전 시 접점을 통한 감전의 위험성 및 방전이 발생하는 등의 문제점과 이외에 동시에 다양한 기종 및 다양한 전기기기들의 충전이 불가능한 문제점과, 부피가 비교적 크고 무거우며 충전 시 걸려온 전화를 받기가 불편하고, 핸드폰 배터리 방전시 일시적 충전을 위해 일회용 배터리 충전기를 사용하나 재충전이 불가능하다는 문제점이 있다. In the prior art, a battery charger for each model is required to charge a battery such as a cell phone, an MP3, and a PDA configured to transmit power by contact of electric wires for supplying electrical energy. Hassle to check the contact of the terminal, contact terminal is exposed to the air, can not be used due to the stacking and corrosion of the insulating material, or exposed to moisture, risk of electric shock and discharge through the contact when charging At the same time, it is impossible to charge various models and various electric devices at the same time, the volume is relatively large and heavy, and it is inconvenient to receive an incoming call during charging, and a disposable battery charger is used for temporary charging when the mobile phone battery is discharged. There is a problem that is impossible.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 인식하고 창안된 것으로, 노이즈필터, 정류회로, 주파수 변환회로, 정전압 회로 및 다양한 크기와 출력의 전자파의 유도 자기장을 발생할 수 있도록 전기신호를 제어하는 출력제어부로 구성된 AC어댑터와 AC어댑터에서 전송된 전기신호로 전자파의 유도 자기장을 발생하는 송신코일로 이루어진 송신패드로 구성된 송신모듈를 구비하며, 상기 송신패드에서 발생한 전자파의 유도 자기장을 수신하기 위하여 솔레노이드 혹은 스파이럴구조의 수신코일과 수신된 전기에너지를 높은 효율로 출력단으로 전송하기 위한 공진 및 임피던스 매칭용 가변커패시터를 거쳐서 나온 신호를 정류하는 정류 회로와 정류되어 소정의 전류와 전압을 가진 전기에너지를 충전하는 충전회로 및 보호회로로 구성된 수신모듈을 구비하고 최대 유도 무선 전력 송수신 장치를 구현하여 핸드폰, 리모콘, MP3, PMP, PDA 및 충전이 필요한 전기기기의 배터리에 전원을 충전함으로써 전선의 단선, 및 누전에 의한 안전사고를 예방할 수 있고 소형ㆍ경량으로 설치가 간단하고 충전 시 걸려온 전화를 용이하게 받을 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to recognize the problems of the prior art as described above, the noise filter, rectifier circuit, frequency conversion circuit, constant voltage circuit and electric signal to generate an induced magnetic field of electromagnetic waves of various sizes and outputs And a transmission module comprising an AC adapter configured as an output control unit for controlling a transmission pad and a transmission pad including a transmission coil for generating an induced magnetic field of electromagnetic waves as an electrical signal transmitted from the AC adapter, and receiving an induced magnetic field of electromagnetic waves generated from the transmission pad. In order to transmit the solenoid or spiral structure receiving coil and the received electrical energy to the output terminal with high efficiency, the rectifying circuit rectifies the signal from the variable capacitor for resonance and impedance matching. Charging circuit and protection It is equipped with a receiving module composed of a furnace and implements the maximum inductive wireless power transmission and reception device to prevent power accidents and short circuits and safety accidents by charging power to batteries of mobile phones, remote controllers, MP3, PMP, PDA and electric devices that require charging. Its purpose is to make it easy to install with small size and light weight, and to easily receive incoming calls when charging.

발명의 또 다른 목적은 AC어댑터와 송신용 유도 코일과 상기 유도코일과 공진을 이루기 위한 커패시터를 구비하고 최대한 효율이 높은 전자파의 유도 자기장을 발생하는 송신패드로 구성된 송신모듈과, 수신용 유도코일과 공진회로를 형성하면서 출력단과는 임피던스 매칭을 위한 가변커패시터를 구성하여 최대한 높은 효율로 수신 전기에너지를 얻을 수 있으면서 소형ㆍ경량으로 설계 제작되어 핸드폰, 리모콘, MP3, PMP, PDA 및 충전이 필요한 포트블 전기기기들의 충전용 접점단자에 맞는 내외장형 수신모듈을 제공함으로써 하나의 송신패드위에서 무접점ㆍ무선으로 다양한 전기기기들의 충전용 배터리를 효율적으로 신속하게 충전할 수 있고 유선충전 시 발생할 수 있는 여러 가지 불편을 모두 해결하는데 있다.Still another object of the present invention is a transmission module comprising an AC adapter, a transmission induction coil, a transmission pad having a capacitor for resonating with the induction coil, and a transmission pad for generating an electromagnetic field of electromagnetic waves with the highest efficiency, and an induction coil for reception. Forming a resonant circuit and forming a variable capacitor for impedance matching with the output terminal, it is designed and manufactured in small size and light weight while getting the received electric energy with the highest efficiency, and it is a portable phone which requires a mobile phone, a remote controller, MP3, PMP, PDA and charging By providing internal and external type receiving module suitable for charging contact terminal of electric devices, it is possible to charge rechargeable battery of various electric devices efficiently and quickly by contactless / wireless on one transmission pad. To solve all the inconveniences.

발명의 또 다른 목적은 충전시 수신모듈내의 용량이 작은 충전용 배터리와 핸드폰등 전자기기내의 충전용 배터리를 동시에 충전하여 수신모듈은 무선전력 변환 기능 외에 전자기기내 배터리의 방전시 응급시 짧은 시간 동안 전자기기내 전원공급을 할 수 있는 용도로도 사용되어질 수 있도록 하는데 있다. Another object of the present invention is to charge the rechargeable battery of the small capacity in the receiving module and the charging battery in the electronic devices such as mobile phones at the same time to charge the receiving module for a short time in case of emergency during the discharge of the battery in the electronic device in addition to the wireless power conversion function It is to be used for power supply in electronic equipment.

본 발명은 소정의 전원 공급하여 전자파의 유도 자기장을 발생하는 송신패드 및 충전용 전자기기의 내외장형 수신용 모듈을 사용하여 핸드폰, 리모콘, MP3, PMP, PDA 및 배터리의 충전을 필요로 하는 다양한 포트블 전자기기들의 전원충전을 위하여 송신패드위에서 무접점ㆍ무선으로 동시에 여러 대의 충전용 전자기기들을 배터리를 충전할 수 있는 송신패드로 구성된 송신모듈과 상기 송신모듈 및 수신모듈을 구비한 소형ㆍ경량의 무선 전력 송수신 장치에 관한 것이다.The present invention provides a variety of ports that require charging of a mobile phone, a remote control, an MP3, a PMP, a PDA, and a battery by using a transmission pad for generating an electromagnetic field of electromagnetic waves by supplying predetermined power and an internal / external reception module of a charging electronic device. A small and lightweight module comprising a transmission module comprising a transmission pad capable of charging a battery of a plurality of rechargeable electronic devices at the same time in a contactless and wireless manner on a transmission pad for charging power of a portable electronic device and the transmission module and the reception module. It relates to a wireless power transceiver.

종래기술로는 전기에너지를 공급하는 전선들의 접촉에 의하여 전력이 전달되도록 구성된 핸드폰, MP3 및 PDA 등의 배터리를 충전하기 위하여서는 각각의 기종에 맞는 배터리 충전기가 필요하며 유선에 의한 충전 시 충전기의 접점단자의 접촉을 확인하여야 하는 번거러움과, 접점단자들이 대기 중에 노출되어 절연물질의 적층 및 부식에 의하여 사용할 수 없는 경우가 발생하거나 습기에 노출되어 충전 시 접점을 통한 감전의 위험성 및 방전이 발생하는 등의 문제점과 이외에 동시에 다양한 기종 및 다양한 전기기기들의 충전이 불가능한 문제점과, 부피가 비교적 크고 무거우며 충전 시 걸려온 전화를 받기가 불편하고, 핸드폰 배터리 방전시 일시적 충전을 위해 일회용 배터리 충전기를 사용하나 재충전이 불가능하다는 문제점이 있다.In the prior art, a battery charger for each model is required to charge a battery such as a cell phone, an MP3, and a PDA configured to transmit power by contact of electric wires for supplying electrical energy. Hassle to check the contact of the terminal, contact terminal is exposed to the air, can not be used due to the stacking and corrosion of the insulating material, or exposed to moisture, risk of electric shock and discharge through the contact when charging At the same time, it is impossible to charge various models and various electric devices at the same time, the volume is relatively large and heavy, and it is inconvenient to receive an incoming call during charging, and a disposable battery charger is used for temporary charging when the mobile phone battery is discharged. There is a problem that is impossible.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것이다. 본 발명의 용이하게 이해할 수 있도록 하는 도면에 대하여 살펴본다. 도1은 본 발명에 따른 AC 어댑터와 송신패드로 구성된 송신모듈과 수신모듈로 구성된 소형ㆍ경량의 무선 전력 송수신장치의 개략도이며, 도2는 본 발명에 따른 AC 어댑터와 송신패드에 내장된 회로의 블록다이야 그램과 수신모듈에 내장된 회로의 블록다이야그램을 나타낸 것이다. 도3은 본 발명의 실시 예를 위하여 설계 제작된 스파이럴 송신코일을 나타낸 것이고, 도4는 본 발명의 실시 예를 위하여 설계 제작된 스파이널 코일로 구성된 중계코일과, 중계코일과 공진회로를 형성하기 위한 공진커패시터 구성의 중계기 및 소정거리의 스파이널 코일로 구성된 송신코일을 보여주고 있다. 도5는 본 발명의 실시 예를 위하여 설계 제작된 스파이널 코일로 구성한 중계코일 과, 중계코일과 공진회로를 형성하기 위한 공진커패시터와, 상기 중계코일 내부에 스파이널 코일로 구성된 송신코일을 보여주고 있으며, 도6은 본 발명의 실시 예를 위하여 설계 제작된 하나의 자성체 코어에 유도코일을 감은 수신코일을 나타낸 것이다. 도7은 본 발명의 실시 예를 위하여 설계 제작된 하나의 자성체를 공통코어로 사용하여 수신코일과 중계코일을 감아서 구성한 수신코일을 나타낸 것이며, 도8은 일반적인 스파이널 코일로 구성한 수신코일을 보여주고 있다. 도9는 본 발명의 실시 예를 위하여 설계 제작된 도5의 송신코일과 동일한 구조로 형성한 수신코일을 나타낸 것이며, 도10은 본 발명에 따라 설계 제작된 수신모듈의 회로도이다.The present invention has been created to solve the above problems of the prior art. It looks at the drawings to facilitate understanding of the present invention. 1 is a schematic diagram of a compact and lightweight wireless power transceiver comprising a transmission module and a reception module composed of an AC adapter and a transmission pad according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit embedded in the AC adapter and transmission pad according to the present invention. The block diagram and the block diagram of the circuits built in the receiving module are shown. Figure 3 shows a spiral transmission coil designed and manufactured for an embodiment of the present invention, Figure 4 is a relay coil composed of a spiral coil designed and manufactured for an embodiment of the present invention, and for forming a relay coil and a resonant circuit A transmission coil composed of a repeater of a resonant capacitor configuration and a spiral coil of a predetermined distance is shown. 5 shows a relay coil composed of a spiral coil designed and manufactured for an embodiment of the present invention, a resonant capacitor for forming a relay coil and a resonant circuit, and a transmission coil composed of a spiral coil inside the relay coil. Figure 6 shows a receiving coil wound the induction coil in one magnetic core designed and manufactured for an embodiment of the present invention. FIG. 7 illustrates a receiving coil formed by winding a receiving coil and a relay coil by using a magnetic material designed and manufactured as a common core for an embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows a receiving coil composed of a general spiral coil. have. 9 illustrates a receiving coil formed in the same structure as the transmitting coil of FIG. 5 designed and manufactured for the embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a circuit diagram of a receiving module designed and manufactured according to the present invention.

본 발명에 따른 구성수단들을 구체적으로 살펴본다. 본 발명은 무선으로 전력을 수신할 수 있도록 전자파의 유도 자기장을 발생하기 위하여 설계 제작된 AC 어댑터(15)와 송신패드(13)로 구성된 송신모듈과, 상기 송신모듈에서 발생한 전자파의 유도 자기장을 수신하여 유도기전력을 발생하는 수신코일(71)과, 수신된 유도기전력을 극대화하여 출력단으로 전송하기 위하여 수신코일(71)과 병렬로 체결된 공진 및 임피던스 매칭을 위하여 사용되는 가변커패시터(72)와, 가변커패시터(72)를 거쳐서 나온 신호를 다이오드로 정류하는 정류회로(73)와, 정류된 전압을 평활하여 DC전원으로 변환하는 평활콘덴서(74)로 이루어진 수신모듈로 크게 2가지로 구성된 소형ㆍ경량의 무선 전력 송수신장치이다. 상기 송신모듈은 핸드폰, 리모콘, MP3, PMP, PDA 및 배터리의 충전이 필요한 다양한 포트블 전기기기들의 전원충전을 위하여 수신모듈이 필요로 하는 전자파의 유도자기장을 발생하는 장치로서 가정 또는 산업용으로 사용되는 일반적인 전원 60㎐의 110V 또는 220V 상용전원(31)이 입력되면, 입력 시에 신호에 포함된 잡음을 제거하는 잡음제거필터(33)를 구비하며, 잡음이 제거된 신호를 다이오드를 사용하여 정류회로(34)를 구성하여 직류전원으로 변환되며, 필요한 출력을 가진 전자파를 출력할 수 있도록 사용자들이 제어하도록 구성된 제어회로(35)를 구비하고, 과전류가 흐를 때 이를 차단하여 보호하는 과전류보호회로(36)를 구비하며, 원하는 주파수와 전압으로 효율적인 전자파를 발생하기 위한 스위칭 회로(37) 및 트랜스포머(38)를 구비하고, 사용자가 원하는 전압과 주파수(예를 들면, 수십㎑내지 수백㎑, 고주파, 저주파 등)를 가진 신호(39)로 출력하고, 출력된 신호는 송신코일로 입력되어 전자파를 방사하도록 구성되어 있다. 상기 어댑터에서 발생한 소정의 주파수 및 출력전압을 일정하게 발생하는 신호에 기초하여 충전에 필요한 전자파의 유도 자기장을 높은 효율로 발생하도록 유도코일과 커패시터를 체결시켜 구성한 송신패드가 설계 제작된다. 상기 AC어댑터(15)와 송신패드(13)로 구성되어 전자파의 유도 자기장을 발생하는 송신부를 송신모듈이라 한다. 상기 AC어댑터와 송신패드는 필요에 따라 일체형 또는 다소 거리를 두고 분리하는 분리형으로 설계 제작할 수 있다. 상기 송신모듈에서 발생한 전자파의 유도 자기장을 수신하기 위하여 솔레노이드 혹은 스파이럴구조의 수신코일과 수신된 전기에너지를 높은 효율로 출력단으로 전송하기 위하여 공진회로 및 전자파의 유도 자기장을 중계하는 중계코일이 부가로 연결되며, 상기 공진회로 및 중계코일을 거쳐서 나온 신호를 정류하는 정류회로와 정류되어 소정의 전류와 전압을 가진 전기에너지를 충전하는 충전회로와, 핸드폰, 리모콘, MP3, PMP, PDA 및 배터리의 충전이 필요한 다양한 포트블 전자기기들의 전원충전을 위하여 각각의 전자기기에 전원을 충전하기 위하여 형성된 접점들과 결합되는 접속단자를 구비한 수신모듈(12)로 구성되어 있다. 상기 수신코일, 증폭중계기(상기 중계코일에 해당함) 및 이들의 구성회로에 대하여서는 본원 출원인이 출원한 출원번호 10-2004-0093696호 및 10-2005-0059562호에 자세하게 기재되어 있다. 본 발명에 따른 송신모듈의 출력전압, 주파수 및 출력전력을 제어하여 필요한 송신출력으로 전자파의 유도자기장을 송신패드를 통해서 송신하고, 수신모듈의 접속단자를 충전을 원하는 다양한 전자기기에 형성되어 있는 접점에 맞추어 설계 제작할 경우에 핸드폰(11), MP3, 및 PDA 뿐만 아니라 충전이 필요한 대부분의 전자기기들에 내장시키거나 외부의 접점에 수신모듈(12)에 형성된 접속단자를 체결하여 충전할 수 있다. 본 발명의 송신패드와 AC어댑터는 필요에 따라 일체형 또는 도1에서와 같이 분리형으로 설계 제작할 수 있다. 본 발명에 따른 송신패드와 수신모듈을 구비한 소형ㆍ경량의 무선 전력 송수신 장치에 관한 구체적이고 다양한 실시 예를 살펴본다.The construction means according to the present invention will be described in detail. The present invention receives a transmission module composed of an AC adapter 15 and a transmission pad 13 designed to generate an electromagnetic field induced electromagnetic waves so as to receive power wirelessly, and receives the electromagnetic field induced electromagnetic waves generated by the transmission module. A receiving coil 71 generating an induced electromotive force, a variable capacitor 72 used for matching resonance and impedance fastened in parallel with the receiving coil 71 to maximize the received induced electromotive force and transmitting the same to an output terminal, Receiving module composed of rectifier circuit 73 for rectifying the signal output through variable capacitor 72 to diode and smoothing capacitor 74 for smoothing the rectified voltage and converting it into DC power. Wireless power transceiver. The transmitting module is a device for generating an induction magnetic field of electromagnetic waves required by a receiving module for charging a mobile phone, a remote controller, an MP3, a PMP, a PDA, and various portable electric devices that require charging of a battery. When a 110V or 220V commercial power supply 31 having a general power supply of 60 kW is input, a noise canceling filter 33 for removing noise included in a signal is input at the time of input. An over-current protection circuit 36 which comprises a control circuit 35 configured to be controlled by users so as to output an electromagnetic wave having a necessary output, which is converted into a DC power supply by configuring the 34, and blocks and protects it when an over-current flows. And a switching circuit 37 and a transformer 38 for generating an efficient electromagnetic wave at a desired frequency and voltage. Is output as a signal 39 having a voltage and a frequency (for example, tens of thousands to hundreds of frequencies, a high frequency, a low frequency, etc.), and the output signal is input to a transmission coil to radiate electromagnetic waves. The transmission pad is designed and manufactured by fastening the induction coil and the capacitor so as to generate the induction magnetic field of the electromagnetic wave required for charging with high efficiency based on a signal that constantly generates a predetermined frequency and output voltage generated by the adapter. The transmission module, which is composed of the AC adapter 15 and the transmission pad 13 and generates an induced magnetic field of electromagnetic waves, is called a transmission module. The AC adapter and the transmission pad may be designed and manufactured as a separate type or separated to be separated at a distance as needed. In order to receive the induced magnetic field of electromagnetic waves generated by the transmitting module, a solenoid or spiral structure receiving coil and a resonant circuit relaying an induction magnetic field of electromagnetic waves in order to transmit the received electric energy to the output terminal with high efficiency are additionally connected. And a rectifying circuit rectifying the signal output through the resonant circuit and the relay coil to charge electric energy having a predetermined current and voltage, and charging of a mobile phone, a remote controller, an MP3, a PMP, a PDA, and a battery. It consists of a receiving module 12 having a connection terminal coupled with the contacts formed to charge each electronic device for power supply of various portable electronic devices required. The receiving coils, amplifying repeaters (corresponding to the relay coils) and their constituent circuits are described in detail in Application Nos. 10-2004-0093696 and 10-2005-0059562 filed by the present applicant. Contact points formed in various electronic devices that control the output voltage, frequency and output power of the transmission module according to the present invention to transmit the induction magnetic field of the electromagnetic wave through the transmission pad to the required transmission output, and to charge the connection terminal of the reception module In the case of design and manufacture according to the mobile phone 11, MP3, and PDA as well as most of the electronic devices that need to be charged can be charged by fastening the connection terminal formed in the receiving module 12 to the external contact. The transmission pad and the AC adapter of the present invention can be designed or manufactured in one piece or separately as shown in FIG. It looks at the specific and various embodiments of the compact and lightweight wireless power transmission and reception apparatus having a transmission pad and a reception module according to the present invention.

[실시 예] EXAMPLES

본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다. 먼저 본 발명에 따른 송신모듈에 대하여 살펴본다. 송신모듈은 일반적인 전원 60㎐의 110V 또는 220V 상용공급전원(31)이 입력되면, 입력 시에 신호에 포함된 잡음을 제거하는 잡음제거필터(33)를 구비하며, 잡음이 제거된 신호를 다이오드를 사용하여 정류회로(34)를 구성하여 직류전원으로 변환되며, 필요한 출력을 가진 전자파를 출력할 수 있도록 사용자들이 제어하도록 구성된 제어회로(35)를 구비하고, 과전류가 흐를 때 이를 차단하여 보호하는 과전류보호회로(36)를 구비하며, 원하는 주파수와 전압으로 효율적인 전자파를 발생하기 위한 스위칭 회로(37) 및 트랜스포머(38)를 구비하고, 사용자가 원하는 전압과 주파수(예를 들면, 수십㎑내지 수백㎑, 고주파, 저주파 등)를 가진 신호(39)로 출력하고, 출력된 신호는 송신코일로 입력되어 전자파를 방사하도록 구성되어 다양한 충전용전자기기에 필요한 전기에너지를 고려하여 송신출력을 제어하여 공급하는 구성들을 구비한다. 상기 출력제어부에서 출력되는 전기신호의 출력을 일정하게 유지하기 위하여 송신패드로 전송되는 출력신호를 감지하여 신호제어부로 피드백시켜 출력제어부에서 송신코일로 전송되는 전기신호의 출력이 증가하면 감소시키고 출력이 감소하면 증가시켜 항상 일정한 송신출력을 유지시켜주는 피드백회로를 가진다. 상기 송신모듈에서 유도코일이 내장된 송신패드의 앞단에 설치되는 AC어댑터(15)는 다양한 방법에 설계 제작하여 안정된 출력을 가지면서 소정의 주파수와 AC 출력전압을 발생할 수 있도록 구성되어야 한다. 본 발명에 따른 송신패드에 내장된 송신코일의 구성은 수신모듈(12)에 내장된 수신코일에서 최대한 많은 전기에너지가 유도될 수 있도록 전자파의 유도자기장을 발생할 수 있도록 다양하게 형성할 수 있다. 표1은 도3에서 구성한 스파이널 코일의 직경, 감은 수, 내경 및 외경을 나타낸 것이며, 본 발명의 실시 예에서 사용된 송신코일의 샘플1에 해당한다. A specific embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, a transmission module according to the present invention will be described. When the 110V or 220V commercial power supply 31 having a 60 GHz power supply is input, the transmission module includes a noise removing filter 33 for removing noise included in the signal at the time of input. By using the commutation circuit 34 to convert to a DC power supply, and has a control circuit 35 configured to control the users to output an electromagnetic wave having the required output, and the over-current to block and protect when the over-current flows It includes a protection circuit 36, and has a switching circuit 37 and a transformer 38 for generating an efficient electromagnetic wave at a desired frequency and voltage, and a user desired voltage and frequency (for example, several tens to hundreds of kHz). And high frequency, low frequency, etc.), and the output signal is input to the transmitting coil and is configured to radiate electromagnetic waves, which are required for various charging electronic devices. In consideration of the energy provided with the configuration for feeding to control the transmission power. In order to keep the output of the electrical signal output from the output control unit constant, the output signal transmitted to the transmission pad is sensed and fed back to the signal control unit so that the output of the electrical signal transmitted from the output control unit to the transmission coil increases and decreases. It has a feedback circuit that decreases and increases to maintain a constant transmit power at all times. The AC adapter 15 installed at the front end of the transmission pad in which the induction coil is embedded in the transmission module should be designed and manufactured in various ways so as to generate a predetermined frequency and AC output voltage while having a stable output. The configuration of the transmission coil embedded in the transmission pad according to the present invention may be variously formed to generate an induction magnetic field of electromagnetic waves so that as much electric energy as possible can be induced in the reception coil built in the reception module 12. Table 1 shows the diameter, the number of turns, the inner diameter and the outer diameter of the spiral coil constructed in FIG. 3, and corresponds to Sample 1 of the transmission coil used in the embodiment of the present invention.

표1. 도3의 스파이널 코일의 직경, 감은 수, 내경 및 외경(송신샘플1) Table 1. Diameter, number of turns, inner diameter and outer diameter of the spiral coil of FIG. 3 (transmission sample 1)

Figure 112005043680617-pat00001
Figure 112005043680617-pat00001

표2는 도4와 같이 설계 제작된 스파이럴 코일로 전자파의 유도자기장을 중계를 위한 중계코일과, 중계코일과 공진을 형성하기 위해 공진커패시터를 연결 구성한 스파이럴형 중계기와 소정거리의 스파이럴 송신코일의 직경, 감은 수, 내경 및 외경을 나타낸 것이며, 본 발명의 실시 예에서 사용된 송신코일의 샘플2에 해당한다.Table 2 is a spiral coil designed and manufactured as shown in FIG. 4, and the diameter of the spiral type coil and the spiral coil having a predetermined distance connected to the relay coil for relaying the induction magnetic field of the electromagnetic wave, and the resonance capacitor for forming resonance with the relay coil. , Represents the number, the inner diameter and the outer diameter, and corresponds to sample 2 of the transmission coil used in the embodiment of the present invention.

표2 :도4의 중계코일 및 송신코일의 직경, 감은 수, 내경 및 외경(송신샘플2)Table 2: Diameter, number of turns, inner and outer diameters of the relay coil and the transmitter coil of FIG. 4 (transmission sample 2)

Figure 112005043680617-pat00002
Figure 112005043680617-pat00002

표3은 도5와 같이 설계 제작된 스파이럴 코일로 전자파의 유도 자기장의 중계를 위한 중계코일과, 중계코일과 공진회로를 형성하기 위한 커패시터로 구성되어진 중계기와 상기 전자파의 유도자기장의 강화를 위한 중계코일 내부에 스파이럴 코일로 송신코일을 구성한 송신코일의 샘플에 대한 중계코일 및 송신코일의 직경, 감은 수, 내경 및 외경을 나타낸 것이며, 본 발명의 실시 예에서 사용된 송신코일의 샘플3에 해당한다. 송신코일과 중계기는 유선으로 연결되어져 있지 않으며, 패 드의 크기와 형태에 따라 중계코일 및 송신코일을 감은 수, 외경 및 내경 등을 다르게 수성할 수 있다.Table 3 is a spiral coil designed and manufactured as shown in FIG. 5, and a relay coil for relaying an induction magnetic field of electromagnetic waves, a relay consisting of a relay coil and a capacitor for forming a resonance circuit, and a relay for strengthening the induction magnetic field of the electromagnetic wave. It shows the relay coil and the diameter, the number of windings, the inner diameter and the outer diameter of the relay coil and the transmitter coil for the sample of the coil configured with the coil in the spiral coil, and correspond to the sample 3 of the coil used in the embodiment of the present invention. . The transmission coil and the repeater are not connected by wire, and depending on the size and shape of the pad, the number of windings of the relay coil and the transmission coil, the outer diameter, and the inner diameter may be different.

표3 :도5의 중계코일 및 송신코일의 직경, 감은 수, 내경 및 외경(송신샘플3)Table 3: Diameter, number of turns, inner diameter and outer diameter of the relay coil and the transmitter coil of FIG. 5 (transmission sample 3)

Figure 112005043680617-pat00003
Figure 112005043680617-pat00003

본 발명에 따라 설계 제작되는 송신코일은 상기 샘플1, 샘플2 및 샘플3에서 설계 제작된 스파이럴로 구성된 송신코일 대신에 본 발명의 특허 출원인 2005년 출원한 출원번호 10-2005-0059562호에 기재된 자성체 코어와 코일을 이용하여 송신코일과 중계코일(상기 특허출원에서는 전자파의 유도자기장 증폭중계기라고 기재되어 있습니다)을 구성할 수 있다. The transmission coil designed and manufactured according to the present invention is a magnetic material described in Application No. 10-2005-0059562 filed in 2005, which is a patent application of the present invention, instead of a transmission coil composed of spirals designed and manufactured in Samples 1, 2, and 3, respectively. By using the core and the coil, a transmission coil and a relay coil (in the patent application, described as an induction magnetic field amplification relay) can be configured.

다음은 본 발명에 따라 설계 제작된 수신코일에 대하여 구체적으로 살펴본다. 핸드폰, MP3, PDA 및 포트블 전자기기 등에 채용될 수 있는 내외장형 수신모듈에 삽입되도록 설계 제작된 소형ㆍ경량의 수신코일의 샘플구조들을 살펴본다. 도6은 자성체 코어에 유도코일을 감은 솔레노이드 코일로 구성한 수신코일이며, 표4는 수신 솔레노이드 코일의 직경, 높이, 코일종류 및 감은 수를 나타낸 것으로 수신코일 샘플1이다. Next, the receiving coil designed and manufactured according to the present invention will be described in detail. The sample structures of small and light receiving coils designed to be inserted into internal and external receiving modules that can be employed in mobile phones, MP3s, PDAs and portable electronic devices will be described. 6 is a receiving coil composed of a solenoid coil wound around a magnetic core, and Table 4 shows the diameter, height, coil type, and number of windings of the receiving solenoid coil.

표4. 수신코일의 직경, 높이, 코일종류 및 감은 수(수신샘플1)Table 4. Receive coil diameter, height, coil type and number of windings (receive sample 1)

Figure 112005043680617-pat00004
Figure 112005043680617-pat00004

도7은 하나의 자성체(페라이트)를 공통코어로 사용하여 수신코일과 전자파의 유도자기장을 중계하는 중계코일을 감아서 구성한 수신코일이며, 표5는 수신코일 및 중계코일의 직경, 높이, 코일규격 및 감은 수를 표시한 것으로 수신코일샘플2에 해당한다. 7 is a receiving coil formed by winding a relay coil relaying a receiving coil and an induced magnetic field of electromagnetic waves using one magnetic material (ferrite) as a common core, and Table 5 shows the diameter, height, and coil specifications of the receiving coil and the relay coil. And the number of turns and correspond to the received coil sample 2.

표5. 수신코일 및 중계코일의 직경, 높이, 코일규격 및 감은 수(수신샘플2)Table 5. Diameter, height, coil size and number of windings of receiving coil and relay coil (receiving sample 2)

Figure 112005043680617-pat00005
Figure 112005043680617-pat00005

도8은 일반적인 스파이럴 코일로 구성한 수신코일이며, 표6은 코일의 직경, 감은 수, 내경 및 외경을 나타낸 것으로 수신코일샘플3에 해당한다. 8 is a receiving coil composed of a general spiral coil, and Table 6 shows the coil diameter, the number of turns, the inner diameter and the outer diameter, and corresponds to the receiving coil sample 3.

표6. 스파이널 코일의 직경, 감은 수, 내경 및 외경(수신샘플3)Table 6. Diameter, number of turns, inner and outer diameters of the spiral coil (receive sample 3)

Figure 112005043680617-pat00006
Figure 112005043680617-pat00006

도9는 도5의 송신코일과 동일한 구조로 외부에는 스파이럴 중계코일과 공진회로 구성을 위한 커패시터를 사용하여 전자파의 유도 자기장을 강화하는 중계기를 구성하고, 내부에 스파이럴 수신코일로 결합된 구조로 수신코일 샘플4에 해당한다. 표7은 상기 수신코일 샘플4에 사용된 중계코일 및 수신코일의 직경, 감은 수, 내경 및 외경을 나타낸 것이다. FIG. 9 is the same structure as the transmission coil of FIG. 5, and a relay for strengthening the induced magnetic field of the electromagnetic wave by using a spiral relay coil and a capacitor for resonant circuit configuration is received outside, and is coupled with a spiral receiving coil inside. Corresponds to coil sample 4. Table 7 shows the diameter, the number of windings, the inner diameter and the outer diameter of the relay coil and the receiving coil used in the receiving coil sample 4.

표7. 중계코일 및 수신코일의 직경, 감은 수, 내경 및 외경(수신샘플4)Table 7. Diameter, number of turns, inner and outer diameters of relay coil and receiver coil (receive sample 4)

Figure 112005043680617-pat00007
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상기 도3내지 도9 및 표1내지 표7에서와 같이 구성한 송신코일 및 수신코일로 설계 제작된 송수신코일의 샘플들을 조합하여 핸드폰, MP3, PDA 및 포트블 전자기기 등에 채용될 수 있는 내외장형 수신모듈에 삽입되어 소형ㆍ경량의 무선 송수신장치를 얻기 위한 샘플구조에 있어서, 상기 송신모듈의 출력제어부에 송신출력을 10W, AC 100㎑ 주파수로 송신하여 전자파의 유도자기장을 발생시키고, 상기 수신코일 샘플1내지 4에서 설계 제작한 다양한 수신 샘플코일들을 사용하여 수신모듈의 충전 회로도를 구성하여 출력단에서 DC 전력이 3.7V 전자기기(핸드폰) 충전용 배터리에 전기에너지를 충전 시에 수신전압, 전류 및 전력 값을 측정한다. 수신모듈은 핸드폰 등의 전자기기에 필요한 전기에너지를 충전하는 수단만 내장시키거나 소정의 용량을 가진 충전용 배터리를 상기 충전수단과 동시에 내장시켜 병렬로 동시에 충전되도록 구성할 수 있다. 상기 수신코일샘플 1내지 4의 뒷단에 높은 효율로 전기에너지를 전송하기 위하여 공진 및 임피던스 매칭용 가변 커패시터가 체결되고, 커패시터를 거쳐서 나온 전기신호를 다이오드를 이용하여 직류신호로 변환하기 위한 정류회로와, 정류된 신호를 평활하기 위한 커패시터로 구성되며 충전을 필요로 하는 전자기기의 배터리에 전기에너지를 충전하게 된다. 즉, 도10의 수신모듈은 수신코일에서 수신된 유도기전력을 출력단으로 높은 효율로 전기에너지를 전송하기 위하여 공진 및 임피던스 매칭용 가변 커패시터를 수신코일과 병렬로 체결 구성하고, 공진 및 임피던스 매칭용 가변 커패시터를 거쳐서 전송된 신호를 정류 다이오드와 평활커패시터를 거쳐서 정전압 및 보호회로를 거친 후, 수신모듈 내에 내장된 소정용량의 3V내지 4V 충전용 배터리와 전자기기내의 3내지 4V 충전용 배터리에 동시에 전기에너지를 충전할 수 있는 구성으로 이루어지거나 전자기기내의 3내지 4V로 충전용 배터리에만 충전할 수 있도록 수신모듈로 구성할 수 있다. 표8은 상기 본 발명의 실시 예에서 설계 제작한 송신코일의 샘플1내지 샘플3 각각에 대하여 상기 수신코일의 샘플1내지 샘플4에 대한 각각의 수신회로를 구성하여 출력단 전자기기의 충전배터리에서 측정한 충전하는 수신전압, 전류 및 전력 값을 나타낸 것이다. 표8을 통해서 알 수 있듯이 전자파의 유도 자기장을 중계하는 중계코일을 결합한 송신코일과 전자파의 유도 자기장을 중계하는 중계코일을 결합한 수신코일로 전자파의 유도자기장을 발생하고 발생한 전자파 자기장을 수신하는 구조가 전자기기의 충전배터리에 전기에너지를 신속하고 높은 효율로 충전할 수 있는 높은 출력전력을 얻을 수 있다. 즉, 스파이럴코일 외부에 중계코일과 송신코일을 결합한 구성인 송신코일샘플3으로 송신패드를 구성하고, 수신코일 샘플2 구조인 하나의 페라이트 코어에 중계코일과 수신코일을 결합하여 구성한 수신모듈로 전자파의 유도 자기장을 송수신할 경우에 가장 큰 충전 수신전류인 1.32A와 충전전력 5.41W를 얻을 수 있었다. 상기 중계코일을 포함하지 않는 일반 송신코일 샘플1을 사용하여 송신코일로 구성하고, 중계코일을 사용하지 않은 일반 솔레노이드로 구성된 수신코일 샘플1과 스파이럴 수신코일인 샘플3의 구조에서는 아주 낮은 0.24W, 0.28W의 충전전력을 얻었다. 3 to 9 and Table 1 to Table 7, the internal and external reception that can be employed in mobile phones, MP3, PDA and portable electronic devices by combining the samples of the transmission and reception coils designed and manufactured as shown in Table 1 and Table 7 A sample structure inserted into a module to obtain a compact and lightweight radio transceiver, wherein a transmission output is transmitted to an output control unit of the transmission module at a frequency of 10 W and AC 100 kHz to generate an electromagnetic field of electromagnetic waves, and the received coil sample. The charging circuit diagram of the receiving module is composed of various receiving sample coils designed and manufactured in 1 to 4, and when the DC power is charged with electric energy to the 3.7V electronic device (cell phone) rechargeable battery at the output terminal, the receiving voltage, current and power Measure the value. The receiving module may be configured to include only means for charging electrical energy required for an electronic device such as a mobile phone, or to simultaneously charge in parallel by embedding a rechargeable battery having a predetermined capacity with the charging means. A variable capacitor for resonance and impedance matching is fastened to transmit electrical energy with high efficiency at the rear ends of the receiving coil samples 1 to 4, and a rectifying circuit for converting the electric signal from the capacitor into a DC signal using a diode. It consists of a capacitor to smooth the rectified signal and charges electrical energy to the battery of the electronic device that needs to be charged. That is, the receiving module of FIG. 10 is configured to fasten the variable capacitor for resonance and impedance matching in parallel with the receiving coil in order to transmit electrical energy with high efficiency to the output terminal of the induced electromotive force received from the receiving coil, and the variable for resonance and impedance matching. After passing through the rectifier diode and the smoothing capacitor, the signal transmitted through the capacitor goes through the constant voltage and protection circuits, and then the electrical energy is simultaneously applied to the 3 V to 4 V rechargeable battery of the predetermined capacity and the 3 to 4 V rechargeable battery in the electronic device. It may be configured as a charging module or configured as a receiving module to charge only the rechargeable battery to 3 to 4V in the electronic device. Table 8 shows each of the receiving circuits for the samples 1 to 4 of the receiving coil for each of the samples 1 to 3 of the transmission coil designed and manufactured in the embodiment of the present invention, and is measured by the rechargeable battery of the output terminal electronic device. The charging voltage shows the received voltage, current and power values. As can be seen from Table 8, the receiving coil combines the transmission coil combining the relay coil relaying the induced magnetic field of the electromagnetic wave and the relay coil relaying the induced magnetic field of the electromagnetic wave to generate the induced magnetic field of the electromagnetic wave and receive the generated electromagnetic magnetic field. It is possible to obtain high output power that can quickly and efficiently charge electrical energy to a rechargeable battery of an electronic device. In other words, a transmission module is composed of a transmission coil sample 3, which is a combination of a relay coil and a transmission coil outside the spiral coil, and a reception module configured by combining the relay coil and the reception coil in one ferrite core having a structure of the reception coil sample 2 The maximum charge receiving current of 1.32A and the charging power of 5.41W were obtained when transmitting and receiving the induced magnetic field. 0.24W, which is very low in the structure of the receiving coil sample 1 and the spiral receiving coil, which is composed of the transmitting coil using the general transmission coil sample 1 that does not include the relay coil, and is composed of the general solenoid without the relay coil. A charging power of 0.28 W was obtained.

표8. 본 발명의 실시 예에서 설계 제작한 송신코일의 샘플1내지 샘플3 각각에 대하여 수신코일의 샘플1내지 샘플4에 대하여 수신모듈의 출력단 전자기기내 충전 배터리 에서 측정한 수신전압, 전류, 전력값Table 8. For each of the samples 1 to 3 of the transmission coil designed and manufactured in the embodiment of the present invention, for the samples 1 to 4 of the reception coil, the reception voltage, current, and power value measured by the rechargeable battery in the electronic device at the output terminal of the reception module.

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본 발명에 따라 구성되는 전자파 유도자기장 발생을 위한 송신패드를 구성하는 송신코일은 상기 실시 예에서 설계 제작한 다양한 종류의 송신코일 외에 본 발명의 특허 출원인 2005년 출원한 출원번호 10-2005-0059562호에 기재된 자성체 코어와 유도코일을 사용하여 구성한 송신코일과 중계증폭기(본 발명의 중계코일에 해 당한다) 등을 사용하여 다양하게 구성할 수 있으며, 수신코일 또한 상기 실시 예에서 설계 제작한 다양한 종류의 수신코일 외에 본 발명의 특허 출원인 2005년 출원한 출원번호 10-2005-0059562호에 기재된 자성체 코어, 유도코일 및 가변커패시터를 사용하여 구성한 수신코일과 중계증폭기(본 발명의 중계코일에 해당한다) 등을 사용하여 다양하게 구성할 수 있다. 본 발명에 따른 송신모듈의 출력전압, 주파수 및 출력전력을 제어하여 송신출력을 제어하여 송신하고, 수신모듈의 접속단자를 충전을 원하는 다양한 전자기기에 형성되어 있는 접점에 맞추어 설계 제작할 경우에 핸드폰, 리모콘, MP3, PMP, PDA 뿐만 아니라 충전이나 전원공급이 필요한 대부분의 전자기기들에 내장 또는 외장형으로 설계 제작하여 배터리 충전에 적용할 수 있다. 본 발명의 송신패드와 AC어댑터는 필요에 따라 일체형 또는 도1에서와 같이 분리형으로 설계 제작할 수 있다. The transmission coil constituting the transmission pad for generating an electromagnetic wave induced magnetic field configured in accordance with the present invention, in addition to the various types of transmission coils designed and manufactured in the above embodiment, the application number 10-2005-0059562 filed in 2005, the patent application of the present invention The transmission coil and the relay amplifier (corresponding to the relay coil of the present invention) and the like configured using the magnetic core and the induction coil described in the above can be configured in various ways, and the receiving coil is also designed and manufactured in various embodiments. In addition to the receiving coil, the receiving coil and the relay amplifier (corresponding to the relay coil of the present invention) configured using the magnetic core, the induction coil, and the variable capacitor described in Patent Application No. 10-2005-0059562, filed in 2005, filed with the present invention. Can be configured in various ways. Cell phone, in case of designing and manufacturing in accordance with the contacts formed on the various electronic devices to control the transmission output, control the transmission output by controlling the output voltage, frequency and output power of the transmission module according to the present invention It can be applied to battery charging by designing internally or externally in remote control, MP3, PMP, PDA and most electronic devices that need charging or power supply. The transmission pad and the AC adapter of the present invention can be designed or manufactured in one piece or separately as shown in FIG.

본 발명은 노이즈필터, 정류회로, 주파수 변환회로, 정전압 회로 및 다양한 크기와 출력의 전자파의 유도 자기장을 발생할 수 있도록 전기신호를 제어하는 출력제어부로 구성된 AC 어댑터와, 어댑터에서 전송된 전기신호외 연결된 송신코일로 전자파의 유도 자기장을 발생하는 송신패드로 구성된 송신모듈과, 상기 송신모듈에서 발생한 전자파의 유도 자기장을 수신하기 위하여 수신코일과 수신된 전기에너지를 극대화하기 위한 공진 및 임피던스 매칭 회로와 충전용 DC전원으로 변환하는 정류회로로 구성된 수신모듈을 구비하고 최대 유도 무선 전력 송수신 장치를 구현하여 핸드폰, 리모콘, MP3, PMP, PDA 및 충전이 필요한 기기의 배터리에 전원을 충전 함으로써 전선의 단선 및 누전에 의한 안전사고를 예방할 수 있고 소형ㆍ경량으로 설치가 간단하고 충전 시 걸려온 전화를 용이하게 받을 수 있는 작용효과가 있다.The present invention provides an AC adapter comprising a noise filter, a rectifier circuit, a frequency conversion circuit, a constant voltage circuit, and an output controller for controlling an electric signal to generate an induced magnetic field of electromagnetic waves of various sizes and outputs, and an electric signal transmitted from the adapter. A transmission module comprising a transmission pad for generating an induction magnetic field of electromagnetic waves with a transmission coil, and a resonance and impedance matching circuit for maximizing the received coil and received electric energy to receive the induced magnetic field of electromagnetic waves generated by the transmission module. Equipped with a receiving module composed of rectifier circuit converting into DC power and implementing the maximum inductive wireless power transmission and reception device by charging power to the battery of mobile phones, remote controllers, MP3, PMP, PDA and devices that require charging Safety accidents can be prevented due to small size and light weight There is an effect that can easily receive incoming calls.

발명의 또 다른 효과는 AC어댑터와 송신용 유도 코일과 상기 유도코일과 공진을 이루기 위한 커패시터를 구비하고 최대한 효율이 높은 전자파의 유도 자기장을 발생하는 송신패드와, 수신용 유도코일과 공진회로를 형성하면서 출력단과는 임피던스 매칭을 위한 가변커패시터를 구성하여 최대한 높은 효율로 수신 전기에너지를 수신모듈내 소형 충전 배터리와 전자기기내 충전 배터리에 공급하면서 소형ㆍ경량으로 설계 제작되어 핸드폰, 리모콘, MP3, PMP, PDA 및 충전이 필요한 전기기기들의 충전용 접점단자에 맞는 내외장형 수신모듈을 제공함으로써 하나의 송신패드위에서 무접점ㆍ무선으로 다양한 전기기기들의 충전용 배터리를 효율적으로 신속하게 충전할 수 있고 유선충전 시 발생할 수 있는 여러 가지 불편을 모두 해결하고 수신모듈내 소정 크기의 충전용 배터리를 이용하여 전자기기내 충전 배터리의 방전시 응급용 전자기기내 전원 공급으로도 사용할 수 있도록 하는데 있다.Another effect of the present invention is to provide an AC adapter, a transmission induction coil, a capacitor for resonating with the induction coil, a transmission pad for generating an electromagnetic field of electromagnetic waves with the highest efficiency, and a reception induction coil and a resonance circuit. In addition, by constructing a variable capacitor for impedance matching with the output stage, it is designed and manufactured in small size and light weight while supplying received electric energy to the small rechargeable battery in the receiving module and the rechargeable battery in the electronic device with the highest efficiency. By providing internal and external type receiving module suitable for charging contact terminal of PDA, PDA and electric devices that need to be charged, it can efficiently and quickly charge rechargeable battery of various electric devices by contactless / wireless on one transmission pad. Solve all the inconveniences that may occur during When the discharging of the charging battery to the electronic apparatus using the battery, the charging is to be used so that the emergency power supplies in electronic equipment.

Claims (10)

  1. 전자기파 유도자기장을 발생하기 위한 송신모듈에 있어서,In the transmission module for generating an electromagnetic induction magnetic field,
    교류전원을 직류로 정류한 후 제어회로, 스위칭 회로 과전류 보호회로 및 트랜스포머를 거쳐서 출력측 부하인 솔레노이드 코일 또는 스파이럴 코일을 통하여 전자파를 방사하도록 구성된 신호제어부와,A signal control unit configured to radiate electromagnetic waves through a solenoid coil or a spiral coil which is an output load through a control circuit, a switching circuit overcurrent protection circuit, and a transformer after rectifying the AC power to DC;
    상기 신호제어부에서 일정의 주파수와 출력을 가진 신호로 송신코일을 통해서 필요한 출력을 가진 전자파를 방사하도록 주파수 및 출력을 제어하는 송신 출력제어부와,A transmission output controller for controlling a frequency and an output to radiate an electromagnetic wave having a required output through the transmission coil as a signal having a predetermined frequency and output in the signal controller;
    상기 송신 출력제어부로부터 전송된 신호를 수신하여 솔레노이드 또는 스파이럴형태의 송신코일로 전자파의 유도 자기장을 발생하는 송신패드로 구성된 전자파의 유도 자기장을 발생하는 송신모듈.And a transmission module configured to receive the signal transmitted from the transmission output control unit and generate an electromagnetic field of electromagnetic waves including a transmission pad for generating an electromagnetic field of electromagnetic waves with a solenoid or spiral transmission coil.
  2. 청구항1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 신호제어부와 출력제어부를 일체형으로 어댑터를 구성하고, 서로 유선으로 연결하되 분리하여 송신패드를 구성하며, 상기 어댑터는 송신패드에서 떨어져 공급전원과 인접하여 위치시키거나 송신패드에 위치시키는 구성으로 이루어진 전자파의 유도 자기장을 발생하는 송신모듈.The signal control unit and the output control unit integrally constitute an adapter, and connected to each other by wire, but separated from each other to configure a transmission pad, the adapter is configured to be located adjacent to the supply power away from the transmission pad or located on the transmission pad Transmission module for generating electromagnetic field induced electromagnetic waves.
  3. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,The method according to claim 1 or 2,
    상기 송신패드는 일정 크기의 외경과 내경을 가지고 일정의 회수로 감은 스파이럴 형태의 중계코일과, 상기 중계코일과 공진회로를 형성하기 위한 커패시터로 구성된 중계기와, The transmission pad may include a relay coil having a spiral shape having an outer diameter and an inner diameter of a predetermined size, and wound with a predetermined number of times, and a relay configured to form the relay coil and a resonance circuit;
    상기 중계기를 형성하고 있는 스파이럴코일 내부 또는 외부에 위치하거나 일정거리를 두고 위치하며, 서로 유선으로 연결되지 않으면서 일정크기의 외경과 내경을 가지고 일정의 회수로 감은 스파이럴형태의 송신코일로 구성된 전자파의 유도 자기장을 발생하는 송신모듈.Located inside or outside of the spiral coil forming the repeater, or at a certain distance, the electromagnetic wave composed of a spiral-type transmission coil wound by a certain number of times with an external diameter and an internal diameter of a certain size without being connected to each other by wires. Transmission module for generating an induction magnetic field.
  4. 무접점·무선으로 다양한 전자기기를 충전할 수 있는 소형·경량의 무선 전력 송수신장치에 있어서, In the compact and lightweight wireless power transceiver that can charge various electronic devices without contact or wirelessly,
    전원을 사용하여 일정의 주파수와 출력을 가진 신호로 변환하여 출력신호를 발생하는 출력제어부와, 상기 출력제어부로부터 전송된 전기신호를 전송받아서 전자파의 유도자기장을 발생하는 송신코일로 구성된 송신모듈과,An output control unit for converting a signal having a predetermined frequency and output using a power source to generate an output signal, a transmission module comprising a transmission coil receiving an electric signal transmitted from the output control unit to generate an electromagnetic field of electromagnetic waves;
    상기 송신모듈에서 발생한 전자파의 유도 자기장을 수신하는 수신코일과, 수신코일에 유기된 유도기전력을 이용하여 충전에 필요한 직류전기에너지로 변환하는 수신모듈로 구성된 소형·경량의 무선 전력 송수신장치. Small and light wireless power transceiver comprising a receiving coil for receiving an induction magnetic field of electromagnetic waves generated by the transmitting module and a receiving module for converting into DC electrical energy required for charging using the induced electromotive force induced in the receiving coil.
  5. 무접점·무선으로 다양한 전자기기를 충전할 수 있는 소형·경량의 무선 전력 송수신장치에 있어서, In the compact and lightweight wireless power transceiver that can charge various electronic devices without contact or wirelessly,
    전원을 사용하여 일정의 주파수와 출력을 가진 신호로 변환하여 출력신호를 발생하는 출력제어부와, 상기 출력제어부로부터 전송된 전기신호를 전송받아서 전자파의 유도자기장을 발생하는 송신코일로 구성된 송신모듈과, An output control unit for converting a signal having a predetermined frequency and output using a power source to generate an output signal, a transmission module comprising a transmission coil receiving an electric signal transmitted from the output control unit to generate an electromagnetic field of electromagnetic waves;
    상기 송신모듈에서 발생한 전자파의 유도자기장을 수신하는 수신코일과, A receiving coil for receiving an induced magnetic field of electromagnetic waves generated by the transmitting module;
    상기 수신코일과 병렬로 연결되어 수신코일과 공진회로를 구성하여 출력단으로 최대전력을 전송하기 위한 임피던스 매칭용 가변커패시터와, 상기 가변커패시터를 거쳐서 나온 신호를 직류전원으로 정류하는 정류회로와, 상기 정류회로를 거쳐서 나온 직류전원을 핸드폰, 리모콘, PMP, MP3, PDA 및 포트블 전자기기 중에 어느 하나를 선택하여 충전용 접점에 맞도록 접속단자를 구성한 수신모듈을 구비한 소형·경량의 무선 전력 송수신장치. A variable capacitor for impedance matching for transmitting the maximum power to an output terminal by forming a receiving coil and a resonant circuit connected in parallel with the receiving coil, a rectifying circuit for rectifying a signal output through the variable capacitor to a DC power source, and the rectifying circuit. Compact and lightweight wireless power transmitter / receiver with a receiving module configured to connect the DC power output through the circuit to the charging contacts by selecting any one among a mobile phone, a remote controller, a PMP, an MP3, a PDA, and a portable electronic device. .
  6. 청구항4 또는 청구항5에 있어서,The method according to claim 4 or 5,
    상기 송신모듈은 스파이럴 코일과, 전자파의 유도자기장을 중계하는 중계코일 및 상기 중계코일과 공진회로를 형성하기 위한 커패시터로 구성된 중계기와, 상기 중계기와 유선으로 연결되지 않으면서 일정의 거리를 두고 설치된 스파이럴 코일과 결합한 구성과, 자성체 코어에 일정회수의 유도코일을 감은 솔레노이드 코일과, 하나의 자성체코어에 중계코일을 감고 중계코일과 공진회로를 형성하기 위한 커패시터로 이루어진 중계기와 상기 중계기와 유선으로 연결되지 않으면서 일정회수의 송신용 유도코일과 결합한 구성 중 어느 하나를 선택하여 제작된 소형·경량의 무선 전력 송수신장치.The transmitting module includes a spiral coil, a relay consisting of a relay coil for relaying an induction magnetic field of electromagnetic waves, and a capacitor for forming a resonance circuit with the relay coil, and a spiral installed at a predetermined distance without being connected to the repeater by wire. A relay composed of a coil coupled with a solenoid coil wound around a certain number of induction coils on a magnetic core, and a capacitor for winding a relay coil around one magnetic core and forming a relay coil and a resonant circuit. Small size and light weight wireless power transmitter and receiver manufactured by selecting any one of the components combined with a certain number of induction coils for transmission.
  7. 청구항4 또는 청구항5에 있어서,The method according to claim 4 or 5,
    상기 수신용 코일은 자성체 코어에 일정회수의 유도코일을 감은 솔레노이드코일과, 하나의 자성체코어에 일정회수를 감은 수신코일과 상기 수신코일과 유선으로 연결되지 않으면서 전자파의 유도자기장을 강화하기 위하여 일정회수를 감은 중계코일과 공진회로를 형성하는 커패시터로 이루어진 중계기가 결합된 구성과, 스파이럴 코일과, 스파이럴코일과 상기 스파이럴코일과 유선으로 연결되지 않으면서 전자파의 유도자기장을 중계하는 중계코일과 상기 중계코일과 공진회로를 형성하는 커패시터로 구성된 중계기가 결합된 구성 중 어느 하나를 선택하여 구성한 소형·경량의 무선 전력 송수신장치.The receiving coil is a solenoid coil wound with a certain number of induction coils on a magnetic core, a receiving coil wound with a certain number of times on one magnetic core, and a constant coil to strengthen the induction magnetic field of electromagnetic waves without being connected to the receiving coil in a wired manner. The combined configuration of a repeater consisting of a winding coil and a capacitor forming a resonant circuit, a spiral coil, a relay coil and a relay coil for relaying electromagnetic fields of electromagnetic waves without being connected to the spiral coil in a wired manner, and the relay Small size and light weight wireless power transmission / reception device configured by selecting any one of a configuration in which a repeater composed of a coil and a capacitor forming a resonance circuit is combined.
  8. 청구항4에 있어서,The method according to claim 4,
    상기 수신모듈은 상기 수신코일과 병렬로 연결되어 수신코일과 공진회로를 구성하여 출력단으로 최대전력을 전송하기 위한 임피던스 매칭용 가변커패시터와,The receiving module comprises a variable capacitor for impedance matching for transmitting the maximum power to the output terminal by forming a receiving coil and a resonant circuit connected in parallel with the receiving coil;
    상기 가변커패시터를 거쳐서 나온 신호를 직류전원으로 정류하는 정류회로 및 평활회로와,A rectifying circuit and a smoothing circuit for rectifying the signal output through the variable capacitor into a direct current power source,
    상기 정류회로 및 평활회로를 거쳐서 나온 직류전원을 전기에너지의 충전을 필요로 하는 전자기기의 충전용 접점에 맞는 접속단자를 구비한 소형·경량의 무선 전력 송수신장치. A small size and light weight wireless power transmission / reception device including a connection terminal suitable for a charging contact of an electronic device that requires charging of electric energy from a DC power source passed through the rectifying circuit and a smoothing circuit.
  9. 청구항4 또는 청구항8에 있어서,The method according to claim 4 or 8,
    상기 수신모듈내부에는 충전용 배터리가 방전되어 작동되지 않을 경우에 사용할 수 있도록 충전용 배터리를 더 구비한 소형·경량의 무선 전력 송수신장치. Small and light wireless power transceiver of the receiving module further comprises a rechargeable battery for use when the rechargeable battery is discharged and does not operate.
  10. 청구항4, 청구항5 및 청구항8 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 4, 5 and 8,
    상기 수신모듈은 핸드폰, 리모콘, PMP, MP3, PDA 및 포트블 전자기기 중에 어느 하나를 선택하여 충전용 접점에 맞는 접속단자를 구비하고 외부기기와 체결되도록 구성하거나 핸드폰, 리모콘, PMP, MP3, PDA 및 포트블 전자기기 중에 어느 하나를 선택하여 내부에 내장시키는 구성으로 이루어진 소형·경량의 무선 전력 송수신장치.The receiving module may be configured to be connected to an external device by selecting one of a mobile phone, a remote controller, a PMP, an MP3, a PDA, and a portable electronic device, and having a connection terminal suitable for a charging contact. And a portable electronic device comprising a portable electronic device configured to select any one of the portable electronic devices.
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