KR101305790B1 - Apparatus for transmitting wireless power and apparatus for receiving wireless power - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선전력 전송 기술에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 공진 코일의 품질 지수를 향상시킬 수 있는 무선전력 전송 기술에 관한 것이다.The present invention relates to wireless power transmission techniques. More specifically, the present invention relates to a wireless power transmission technology capable of improving the quality index of a resonant coil.
무선으로 전기 에너지를 원하는 기기로 전달하는 무선전력전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도 되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다. 전자기 유도는 도체의 주변에서 자기장을 변화시켰을 때 전압이 유도되어 전류가 흐르는 현상을 말한다. 전자기 유도 방식은 소형 기기를 중심으로 상용화가 빠르게 진행되고 있으나, 전력의 전송 거리가 짧은 문제가 있다.In the 1800s, electric motors and transformers using electromagnetic induction principles began to be used, and then radio waves and lasers were used to transmit the electric energy to the desired devices wirelessly. A method of transmitting electrical energy by radiating the same electromagnetic wave has also been attempted. Our electric toothbrushes and some wireless shavers are actually charged with electromagnetic induction. Electromagnetic induction is a phenomenon in which a voltage is induced and a current flows when a magnetic field is changed around a conductor. Electromagnetic induction method is rapidly commercialized around small devices, but there is a problem that the transmission distance of power is short.
현재까지 무선 방식에 의한 에너지 전달 방식은 전자기 유도 이외에 자기 공진 및 단파장 무선 주파수를 이용한 원거리 송신 기술 등이 있다.Up to now, the energy transmission system by radio system includes electromagnetic induction, self-resonance and remote transmission using short-wave radio frequency.
최근에는 이와 같은 무선 전력 전송 기술 중 자기 공진을 이용한 에너지 전달 방식이 많이 사용되고 있다.In recent years, among such wireless power transmission techniques, energy transmission using self resonance is widely used.
자기 공진을 이용한 무선전력 전송 시스템은 송신 측과 수신 측에 형성된 전기신호가 코일을 통해 무선으로 전달되기 때문에 사용자는 휴대용 기기와 같은 전자기기를 손쉽게 충전할 수 있다.In the wireless power transmission system using self-resonance, since the electric signals formed on the transmission side and the reception side are wirelessly transmitted through the coil, the user can easily charge electronic devices such as portable devices.
그러나, 무선전력 전송 시스템의 공진 코일과 결합되는 유도 코일을 기판 상에 배치하는 경우, 공진 코일의 품질 지수를 감소시켜 전체 무선전력 전송 시스템의 전력전송 효율을 떨어뜨릴 수 있다.
이와 관련된 선행특허문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0098239호가 있다.However, when the induction coil coupled to the resonance coil of the wireless power transmission system is disposed on the substrate, it is possible to reduce the power index of the entire wireless power transmission system by reducing the quality index of the resonance coil.
As a related prior patent document there is Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0098239.
본 발명은 무선전력 전송 시스템에서 공진 코일과 커플링되는 유도 코일을 여러 가닥의 도선을 이용하여 기판 상에 패턴화함에 따라 품질 지수를 증가시켜 전력전송 효율을 향상시킬 수 있는 방법의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method of improving power transmission efficiency by increasing a quality index by patterning an induction coil coupled to a resonance coil on a substrate using multiple strands of wires in a wireless power transmission system. do.
본 발명은 유도 코일을 기판 상에 패턴화시켜 무선전력 송수신장치의 제작 비용 및 제작 시간을 줄일 수 있는 방법의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for reducing the manufacturing cost and manufacturing time of a wireless power transceiver by patterning an induction coil on a substrate.
본 발명의 실시 예에 따른 무선전력 수신장치에 무선으로 전력을 송신하기 위한 무선전력 송신장치는 상기 무선전력 수신장치와의 공진 결합을 통해 전력을 전송하는 송신 공진 코일 및 상기 송신 공진 코일과 유도 결합된 송신 유도 코일을 포함하고, 상기 송신 유도 코일은 상기 송신 공진 코일에 인접하게 배치되고, 복수의 도선이 기판 상에 패턴을 형성하고 있는 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, a wireless power transmitter for wirelessly transmitting power to a wireless power receiver includes a transmission resonant coil for transmitting power through a resonant coupling with the wireless power receiver and an inductive coupling with the transmission resonant coil. And a transmission induction coil, wherein the transmission induction coil is disposed adjacent to the transmission resonance coil, and a plurality of conductive wires forms a pattern on the substrate.
상기 송신 유도 코일은 세 가닥의 도선을 포함하는 것을 특징으로 한다.The transmission induction coil is characterized in that it comprises three strands of wire.
상기 송신 공진 코일은 스파이럴 또는 헬리컬 타입으로 권선된 것을 특징으로 한다.The transmission resonant coil may be wound in a spiral or helical type.
상기 기판은 인쇄회로기판인 것을 특징으로 한다.The substrate is characterized in that the printed circuit board.
상기 무선전력 수신장치는 상기 송신 공진 코일과 공진 결합되어 전력을 수신하는 수신 공진 코일 및 상기 수신 공진 코일로부터 전자기 유도를 이용해 전력을 수신하는 수신 유도 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.The wireless power receiver includes a reception resonant coil resonantly coupled to the transmission resonant coil to receive power, and a reception induction coil to receive power using electromagnetic induction from the reception resonant coil.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선전력 송신장치로부터 무선으로 전력을 수신하기 위한 무선전력 수신장치는 상기 무선전력 송신장치와 공진 결합에 의해 전력을 수신하는 수신 공진 코일 및 상기 수신 공진 코일과 유도 결합된 수신 유도 코일을 포함하고, 상기 수신 유도 코일은 상기 수신 공진 코일에 인접하게 배치되고, 복수의 도선을 권선하여 기판 상에 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.In accordance with still another aspect of the present invention, a wireless power receiver for wirelessly receiving power from a wireless power transmitter includes a reception resonance coil and a reception resonance coil for receiving power by resonance coupling with the wireless power transmitter. And a combined receiving induction coil, wherein the receiving induction coil is disposed adjacent to the receiving resonant coil, and forms a pattern on a substrate by winding a plurality of conductors.
상기 송신 유도 코일은 세 가닥의 도선을 포함하는 것을 특징으로 한다.The transmission induction coil is characterized in that it comprises three strands of wire.
상기 송신 공진 코일은 스파이럴 또는 헬리컬 타입으로 권선된 것을 특징으로 한다.The transmission resonant coil may be wound in a spiral or helical type.
상기 기판은 인쇄회로기판인 것을 특징으로 한다.The substrate is characterized in that the printed circuit board.
상기 무선전력 송신장치는 전력 공급 장치로부터 공급받은 전력을 전자기 유도를 이용해 전달하는 송신 유도 코일 및 상기 송신 유도 코일로부터 전달받은 전력을 공진 결합된 상기 수신 공진 코일에 송신하는 송신 공진 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.The wireless power transmitter includes a transmission induction coil for transmitting power supplied from a power supply device using electromagnetic induction, and a transmission resonance coil for transmitting the power received from the transmission induction coil to the reception resonance coil coupled to resonance. It features.
본 발명의 실시 예에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.
무선전력 전송 시스템에서 공진 코일과 커플링되는 유도 코일을 여러 가닥의 도선을 이용하여 기판 상에 패턴화함에 따라 품질 지수를 증가시켜 전력전송 효율을 향상시킬 수 있다.In the wireless power transmission system, the induction coil coupled with the resonant coil may be patterned on the substrate using a plurality of strands of wires, thereby increasing power quality by increasing the quality index.
또한, 유도 코일을 기판 상에 패턴화시켜 무선전력 송수신장치의 제작 비용 및 제작 시간을 줄일 수 있다.In addition, the induction coil may be patterned on a substrate to reduce manufacturing cost and manufacturing time of the wireless power transceiver.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.Meanwhile, various other effects will be directly or implicitly disclosed in the detailed description according to the embodiment of the present invention to be described later.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 송신 유도 코일(210)의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 공급 장치(100)와 무선전력 송신장치(200)의 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 무선전력 수신장치(300)의 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선전력 송신장치(200)의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선전력 송신장치(200)의 구성도이다.1 is a diagram for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
2 is an equivalent circuit diagram of a
3 is an equivalent circuit diagram of the
4 is an equivalent circuit diagram of a wireless
5 is a configuration diagram of a wireless
6 is a configuration diagram of a wireless
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be easily understood by those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 무선전력 전송 시스템은 전력 공급 장치(100), 무선전력 송신장치(200), 무선전력 수신장치(300), 부하(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the wireless power transmission system may include a
일 실시 예에서 전력 공급 장치(100)는 무선전력 송신장치(200)에 포함될 수 있다.In one embodiment, the
무선전력 송신장치(200)는 송신 유도 코일(210) 및 송신 공진 코일(220)을 포함할 수 있다.The wireless
무선전력 수신장치(300)는 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320), 정류부(330), 부하(400)을 포함할 수 있다. The wireless
전력 공급 장치(100)의 양단은 송신 유도 코일(210)의 양단과 연결된다.Both ends of the
송신 공진 코일(220)은 송신 유도 코일(210)과 일정한 거리를 두고 배치될 수 있다.The transmission
수신 공진 코일(310)은 수신 유도 코일(320)과 일정한 거리를 두고 배치될 수 있다. The reception
수신 유도 코일(320)의 양단은 정류부(330)의 양단과 연결되고, 부하(400)는 정류부(330)의 양단에 연결된다. 일 실시 예에서 부하(400)는 무선전력 수신장치(300)에 포함될 수 있다.Both ends of the
전력 공급 장치(100)에서 생성된 전력은 무선전력 송신장치(200)로 전달되고, 무선전력 송신장치(200)로 전달된 전력은 공진 현상에 의해 무선전력 송신장치(200)와 공진을 이루는 즉, 공진 주파수 값이 동일한 무선전력 수신장치(300)로 전달된다. The power generated by the
이하에서는 보다 구체적으로 전력전송 과정을 설명한다.More specifically, the power transmission process will be described below.
전력 공급 장치(100)는 소정 주파수를 갖는 교류 전력을 생성하여 무선전력 송신장치(200)에 전달한다.The
송신 유도 코일(210)는 전력 공급 장치(100)로부터 공급받은 전력에 의해 교류 전류가 흐르면, 전자기 유도에 의해 물리적으로 이격 되어 있는 송신 공진 코일(220)에도 교류 전류가 유도된다. 그 후, 송신 공진 코일(220)로 전달된 전력은 자기 공진에 의해 무선전력 송신장치(200)와 공진 회로를 이루는 무선전력 수신장치(300)로 전달된다. When the alternating current flows by the power supplied from the
임피던스가 매칭된 2개의 LC 회로 사이는 공진에 의해 전력이 전송될 수 있다. 이와 같은 공진에 의한 전력 전송은 전자기 유도에 의한 전력 전송보다 더 먼 거리까지 더 높은 효율로 전력 전달이 가능하게 한다.Power can be transmitted by resonance between two LC circuits whose impedance is matched. Such resonance-based power transmission enables power transmission to be carried out farther than the power transmission by electromagnetic induction with higher efficiency.
수신 공진 코일(310)은 송신 공진 코일(220)로부터 공진에 의해 전력을 수신한다. 수신된 전력으로 인해 수신 공진 코일(310)에는 교류 전류가 흐른다. 수신 공진 코일(310)로 전달된 전력은 전자기 유도에 의해 수신 유도 코일(320)로 전달된다. 수신 유도 코일(320)로 전달된 전력은 정류부(330)를 통해 정류되어 부하(400)로 전달된다.The
무선전력 송신장치(200)의 송신 공진 코일(220)은 자기장을 통해 무선전력 수신장치(300)의 수신 공진 코일(310)에 전력을 전송할 수 있다. The
구체적으로, 송신 공진 코일(220)과 수신 공진 코일(310)은 공진 주파수에서 동작하도록 자기적으로 결합되어 있다. Specifically, the transmitting
송신 공진 코일(220)과 수신 공진 코일(310)의 공진 결합은 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 전력 전송의 효율을 크게 향상시킬 수 있다.Resonance coupling between the
무선전력 전송에서 품질 지수(Quality Factor)와 결합계수(Coupling Coefficient)는 중요한 의미를 갖는다.Quality factor and coupling coefficient are important in wireless power transmission.
품질 지수(Quality Factor)는 무선전력 송신장치 또는 무선전력 수신장치 부근에 축척할 수 있는 에너지의 지표를 의미할 수 있다.The Quality Factor may refer to an index of energy that can be scaled in the vicinity of a wireless power transmission device or a wireless power receiving device.
품질 지수(Quality Factor)는 동작 주파수(w), 코일의 형상, 치수, 소재 등에 따라 달라질 수 있다. 수식으로는 Q=w*L/R로 표현될 수 있다. L은 코일의 인덕턴스이고, R은 코일자체에서 발생하는 전력손실의 양에 해당하는 저항을 의미한다.The quality factor may vary depending on the operating frequency w, the shape, dimensions, materials, and the like of the coil. The equation may be expressed as Q = w * L / R. L is the inductance of the coil, and R is the resistance corresponding to the amount of power loss generated by the coil itself.
품질 지수(Quality Factor)는 0에서 무한대의 값을 가질 수 있다.The Quality Factor can have a value from zero to infinity.
결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일 간 자기적 결합의 정도를 의미하는 것으로 0에서 1의 범위를 갖는다.Coupling coefficient means the degree of magnetic coupling between the transmitting coil and the receiving coil, and ranges from 0 to 1.
결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일의 상대적인 위치나 거리 등에 따라 달라질 수 있다.
The coupling coefficient may vary depending on the relative position or distance between the transmitting coil and the receiving coil.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 송신 유도 코일(210)의 등가 회로도이다. 2 is an equivalent circuit diagram of a
도 2에 도시된 바와 같이 송신 유도 코일(210)은 인덕터(L1)와 캐패시터(C1)로 구성될 수 있으며, 이들에 의해 적절한 인덕턴스와 캐패시턴스 값을 갖는 회로를 구성하게 된다. As shown in FIG. 2, the
송신 유도 코일(210)은 인덕터(L1)의 양단이 캐패시터(C1)의 양단에 연결된 등가회로로 구성될 수 있다. 즉, 송신 유도 코일(210)은 인턱터(L1)와 캐패시터(C1)가 병렬로 연결된 등가회로로 구성될 수 있다.The
캐패시터(C1)는 가변 캐패시터일 수 있으며, 가변 캐패시터를 조절하여 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 송신 공진 코일(220), 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320)의 등가 회로도 도 2에 도시된 것과 동일할 수 있다.
The capacitor C1 may be a variable capacitor, and impedance matching may be performed by adjusting the variable capacitor. The equivalent circuits of the transmission
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전력 공급 장치(100)와 무선전력 송신장치(200)의 등가 회로도이다. 3 is an equivalent circuit diagram of a
도 3에 도시된 바와 같이, 송신 유도 코일(210)과 송신 공진 코일(220)은 각각 소정 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L1, L2)와 캐패시터(C1, C2)로 구성될 수 있다.
3, the
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 무선전력 수신장치(300)의 등가 회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram of a wireless
도 4에 도시된 바와 같이 수신 공진 코일(310)과 수신 유도 코일(320)은 각각 소정 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L3, L4)와 캐패시터(C3, C4)로 구성될 수 있다. 4, the reception
정류부(330)는 다이오드(D1)와 정류 캐패시터(C5)로 구성될 수 있으며, 교류 전력을 직류 전력을 변환하여 출력할 수 있다. The
정류부(330)는 정류기와 평활 회로를 포함할 수 있다. 정류기의 정류소자로서 실리콘 정류기가 사용될 수 있다. The
평활 회로는 정류 출력을 매끄럽게 하는 역할을 한다.The smoothing circuit smoothes the rectified output.
부하(400)는 직류 전력을 필요로 하는 임의의 충전지 또는 장치일 수 있다. 예를 들어, 부하(400)는 배터리를 의미할 수 있다.The
무선전력 수신장치(300)는 휴대폰, 노트북, 마우스 등 전력이 필요한 전자기기에 장착될 수 있다.
The wireless
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선전력 송신장치(200)의 구성도이다.5 is a configuration diagram of a wireless
도 5를 참고하면, 송신 유도 코일 및 송신 공진 코일이 포함된 무선전력 송신장치(200)가 도시되어 있다.Referring to FIG. 5, a
도 5는 무선전력 송신장치(200)를 예로 들었지만, 무선전력 수신장치(300)에도 똑같이 적용될 수 있고, 무선전력 수신장치(300)에 본 발명의 실시 예를 적용하면, 송신 유도 코일(210a)은 수신 유도 코일에 대응되고, 송신 공진 코일(220)은 수신 공진 코일에 대응된다.Although FIG. 5 illustrates the
송신 유도 코일(210a)은 송신 공진 코일(220)에 인접하게 배치된다. 일 실시 예에서 송신 유도 코일(210a)은 송신 공진 코일(220) 내부에 배치될 수 있다.The
송신 유도 코일(210a)과 송신 공진 코일(220)은 서로 절연되어 있고, 접촉되어 있다.The
송신 유도 코일(210a)은 하나의 도선이 복수 번 권선된 원형, 스파이럴(spiral) 또는 헬리컬(helical) 형태의 구조를 가질 수 있다.The
송신 공진 코일(220) 또한, 하나의 도선이 복수 번 권선된 원형의 스파이럴(spiral) 또는 헬리컬(helical) 형태의 구조를 가질 수 있다.The transmission
송신 유도 코일(210a)과 송신 공진 코일(220)은 커플링 된다. The
송신 유도 코일(210a)은 전력 공급 장치로부터 전달받은 교류 전력을 이용하여 자기장을 발생시키고, 발생된 자기장을 송신 공진 코일(220)에 전달한다. 즉, 송신 유도 코일(210a)은 자기장을 이용해 송신 공진 코일(220)에 전력을 전달한다. The
송신 공진 코일(220)은 송신 유도 코일(210a)로부터 전달된 자기장을 이용해 외부 코일과 공진 결합된 외부 코일에 전력을 전송할 수 있다.The transmission
일반적으로 코일은 도선으로 구성되기 때문에 자체적인 손실량을 갖는다. 손실량은 보통 저항으로 표현된다. 손실량은 코일의 굵기가 굵을수록 코일의 단면적이 넓어져 그 값은 감소한다. 이는, 코일의 단면적이 클수록 전도성이 좋아지기 때문이다.In general, the coil has its own loss because it is composed of a lead. The amount of loss is usually expressed in resistance. The larger the thickness of the coil, the larger the cross-sectional area of the coil and the smaller the loss. This is because the greater the cross-sectional area of the coil, the better the conductivity.
여기서, 코일의 단면적이란, 코일을 수직으로 잘랐을 때, 형성하는 면적을 의미할 수 있다. 단면적은 원형이 될 수도 있고, 타원형이 될 수도 있다.Here, the cross-sectional area of the coil may mean an area to be formed when the coil is vertically cut. The cross-sectional area may be circular or elliptical.
도 5에는 송신 유도 코일(210a)의 단면적(S1) 및 폭(W1)이 도시되어 있다.FIG. 5 shows the cross-sectional area S1 and the width W1 of the
송신 유도 코일(210a)과 송신 공진 코일(220)이 인접하게 배치된 경우, 추가로 인접 손실량이 발생할 수 있다. 이는, 송신 공진 코일(220)에서 발생한 자속으로 인해 송신 유도 코일(210a) 내에서 기전력이 발생하고, 발생된 기전력에 의해 열이 발생하기 때문이다. 발생된 열은 인접 손실량으로 표현될 수 있고, 인접 손실량으로 인해 송신 공진 코일(220)의 품질 지수(Q: Quality factor)는 감소된다.When the
인접 손실량은 송신 유도 코일(210a)의 폭에 연관된다. 송신 유도 코일(210a)의 폭이 클수록 송신 유도 코일(210a)에 형성되는 자속의 양이 많아지므로, 기전력이 더 많이 발생하여 인접 손실량은 증가한다.The adjacent loss amount is related to the width of the
일반적으로 송신 공진 코일(220)의 품질 지수(Q: Quality factor)는 500정도이고, 송신 공진 코일(220)에 한 가닥의 도선으로 제작된 송신 유도 코일(210a)이 접속될 경우, 송신 공진 코일(220)의 품질 지수(Q: Quality factor)는 410정도가 된다.
In general, the quality factor (Q) of the transmission
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선전력 송신장치(200)의 구성도이다.6 is a configuration diagram of a wireless
도 6을 참고하면, 송신 유도 코일(210b) 및 송신 공진 코일(220)이 포함된 무선전력 송신장치(200)가 도시되어 있다.Referring to FIG. 6, a
도 6은 무선전력 송신장치(200)를 예로 들었지만, 무선전력 수신장치(300)에도 똑같이 적용될 수 있고, 무선전력 수신장치(300)에 본 발명의 실시 예를 적용하면, 송신 유도 코일(210a)은 수신 유도 코일에 대응되고, 송신 공진 코일(220)은 수신 공진 코일에 대응된다.6 illustrates the
송신 유도 코일(210b)은 송신 공진 코일(220)에 인접하게 배치된다. 일 실시 예에서 송신 유도 코일(210b)은 송신 공진 코일(220) 내부에 배치될 수 있다.The
송신 유도 코일(210b)과 송신 공진 코일(220)은 서로 절연되어 있고, 접촉되어 있다.The
송신 유도 코일(210b)은 복수의 도선이 일정한 패턴을 형성하여 기판 상에 배치될 수 있다. 일정한 패턴은 원형, 스파이럴(spiral) 또는 헬리컬(helical) 패턴일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The
송신 공진 코일(220)은 하나의 도선이 복수 번 권선된 원형의 스파이럴(spiral) 또는 헬리컬(helical) 형태의 구조를 가질 수 있다.The transmission
송신 유도 코일(210a)과 송신 공진 코일(220)은 커플링 된다. The
송신 유도 코일(210b)은 전력 공급 장치로부터 전달받은 교류 전력을 이용하여 자기장을 발생시키고, 발생된 자기장을 송신 공진 코일(220)에 전달한다. 즉, 송신 유도 코일(210b)은 자기장을 이용해 송신 공진 코일(220)에 전력을 전달한다. The
송신 공진 코일(220)은 송신 유도 코일(210b)로부터 전달된 자기장을 이용해 외부 코일과 공진 결합된 코일에 전력을 전송할 수 있다.The transmission
송신 유도 코일(210b)은 기판 상에 일정한 패턴을 형성하여 배치될 수 있다. 송신 유도 코일(210b)이 기판 상에 일정한 패턴을 형성하여 배치되는 경우, 무선전력 송신장치(200)의 전체적인 두께는 감소될 수 있다. 본 발명의 제2 실시 예가 무선전력 수신장치에 적용되는 경우, 무선전력 수신장치가 장착된 전자기기의 전체 두께가 감소되어, 제조비용을 절감시킬 수 있고, 디자인적인 측면에서도 슬림화가 가능한 효과를 가져올 수 있다.The
일 실시 예에서 기판은 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)일 수 있다.In an embodiment, the substrate may be a printed circuit board (PCB).
도 6에는 송신 유도 코일(210b)의 단면적(S2)과 세 가닥의 도선의 폭(W2)이 도시되어 있다.FIG. 6 shows the cross-sectional area S2 of the
송신 유도 코일(210b)이 인쇄회로기판 상에 세 가닥의 도선이 일정한 패턴을 형성하고 있다. 세 가닥의 전체 굵기는 굵더라도 송신 유도 코일(210b)을 구성하는 각각의 도선의 굵기는 얇다. 따라서, 송신 유도 코일(210b)의 단면적을 증가시키면서 송신 유도 코일(210b)의 폭을 감소시킬 수 있다. 즉, 여러 가닥의 도선 각각 자체의 폭이 작을수록 전류가 흐르는 루프의 길이는 짧아지기 때문에 발생하는 기전력이 작아지고, 결과적으로 인접 손실량도 작아지게 된다.The
예를 들어, 도 5의 송신 유도 코일(210a)이 폭이 2mm인 한 가닥의 도선으로 구현되고, 도 6의 송신 유도 코일(210b)은 폭이 0.6mm 인 세 가닥의 도선으로 구현된다고 가정하자.For example, suppose that the
폭이 0.6mm 인 세 가닥의 도선 사이의 거리는 거의 0mm에 가깝게 되도록 제작될 수 있다.The distance between three strands of 0.6 mm width can be made to be close to 0 mm.
도 5 및 도 6의 송신 유도 코일(210a, 210b)의 단면적을 동일하게 할 경우(S1=S2), 각 송신 유도 코일(210a, 210b)에서 발생하는 자체 손실량은 동일하다. When the cross-sectional areas of the
반면, 도 6의 경우, 세 가닥의 도선의 폭(W2)은 0.6mm이므로, 도 5의 경우보다 폭(W1)이 작아 각 도선상에 형성되는 전류의 루프의 길이도 짧아진다. 이로 인해, 발생되는 기전력도 작아지므로, 인접 손실량은 감소된다.On the other hand, in the case of FIG. 6, since the width W2 of the three conductors is 0.6 mm, the width W1 is smaller than that of FIG. 5, and thus the length of the loop of the current formed on each conductor is also shortened. As a result, the generated electromotive force is also reduced, so that the amount of adjacent loss is reduced.
실제 실험에서 송신 유도 코일을 하나의 도선으로 기판 상에 패턴화시킨 경우와 3개의 도선을 기판 상에 패턴화시킨 경우를 비교하면, 송신 유도 코일의 자체 손실량은 동일하나, 도 6의 송신 공진 코일(220)의 품질 지수는 410에서 450으로 증가됨을 확인할 수 있었다.In the actual experiment, when the transmission induction coil is patterned on the substrate with one conductor and the three conductors are patterned on the substrate, the self-loss of the transmission induction coil is the same, but the transmission resonance coil of FIG. The quality index of 220 was found to increase from 410 to 450.
즉, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선전력 송신장치(200)의 경우, 제1 실시 예의 경우보다 인접 손실량을 감소시켜 품질 지수를 증가시킬 수 있다.
That is, in the case of the
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiment of the present invention has been shown and described above, the present invention is not limited to the above-described specific embodiment, the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications will not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
100: 전력 소스
200: 무선전력 송신장치
210, 210a, 210b: 송신 유도 코일
220: 송신 공진 코일
300: 무선전력 수신장치
310: 수신 공진 코일
320: 수신 유도 코일
330: 정류부
400: 부하100: Power source
200: Wireless power transmitting device
210, 210a, 210b: transmission induction coil
220: transmission resonance coil
300: Wireless power receiving device
310: Receive resonant coil
320: reception induction coil
330: rectification part
400: Load
Claims (10)
기판;
상기 기판 상에 패터닝되고, 공진을 이용하여 상기 전력을 송신 또는 수신하는 공진 코일; 및
상기 기판 상에 패터닝되고, 상기 공진 코일과 유도 결합된 유도 코일을 포함하고,
상기 유도 코일은
상기 공진 코일의 내측에 배치되며, 복수의 도선을 포함하고,
상기 복수의 도선의 각각은 상기 유도 코일이 감기는 방향으로 서로 접해 있고,
상기 복수의 도선 각각의 폭은 상기 유도 코일이 형성하는 폭보다 작은 것을 특징으로 하는
무선 전력 장치.A wireless power device that transmits or receives power wirelessly,
Board;
A resonance coil patterned on the substrate and configured to transmit or receive the power using resonance; And
An induction coil patterned on the substrate and inductively coupled with the resonant coil,
The induction coil
It is disposed inside the resonant coil and includes a plurality of conductive wires,
Each of the plurality of conductive wires is in contact with each other in a direction in which the induction coil is wound,
The width of each of the plurality of conductive wires is smaller than the width formed by the induction coil
Wireless power device.
상기 복수의 도선 각각의 폭은 서로 같은 것을 특징으로 하는
무선 전력 장치.The method of claim 1,
The width of each of the plurality of conductive wires is characterized in that the same
Wireless power device.
상기 유도 코일은 일정한 패턴을 형성하여 상기 기판 상에 배치된 것을 특징으로 하는
무선 전력 장치.The method of claim 1,
The induction coil is formed on the substrate by forming a predetermined pattern
Wireless power device.
상기 유도 코일은
스파이럴 패턴 또는 헬리컬 패턴 중 하나인 것을 특징으로 하는
무선 전력 장치.The method of claim 3,
The induction coil
Characterized in that it is either a spiral pattern or a helical pattern
Wireless power device.
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