KR101329042B1 - 무선 전력 전송을 위한 높은 큐의 영차 공진기 - Google Patents

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홍익대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 의한 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기의 구조가 개시된다.
본 발명에 따른 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기는 스파이럴 구조로 형성되는 컨덕터; 및 상기 컨덕터의 일측 끝단과 타측 끝단 사이에 삽입되는 집중 소자 또는 분산 소자를 포함한다.
이를 통해 본 발명은 스파이럴 구조에 일정한 전류 분포를 가질 수 있고, 집중 커패시터 또는 분산 커패시터를 사용하여 기존의 스파이럴 구조보다 매우 짧은 컨덕터의 길이를 갖기 때문에 높은 Q 특성에 유리할 수 있으며 무선 전력 전송을 위한 공진기의 소형화를 가능하게 할 뿐 아니라 고효율의 전송효율을 확보할 수 있다.

Description

무선 전력 전송을 위한 높은 큐의 영차 공진기{HIGH-Q ZEROTH-ORDER RESONATOR FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION}
본 발명은 영차 공진기에 관한 것으로, 특히, 다양한 형태의 스파이럴(Spiral) 구조의 영차 공진기를 설계하되, 스파이럴 구조로 형성된 컨덕터의 양 끝단에 집중 커패시터 또는 분산 커패시터를 사용하여 영차 공진을 유도할 수 있도록 하는 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기에 관한 것이다.
최근에 유선을 사용하지 않고 무선으로 전력을 공급할 수 있는 무선 전력전송(wireless power transmission) 기술이 연구되고 있다. 무선 전력전송 기술이 실용화 된다면 현재 사용되고 있는 유선 충전 기술을 대체하여 언제 어디서나 보다 간편하게 휴대장치에 전원을 공급하거나 충전할 수 있을 뿐만 아니라 폐건전지를 줄일 수 있어 환경오염방지에도 일조할 수 있다.
무선 전력전송 방법의 하나로, 순간적 웨이브 커플링(evanescent wave coupling)의 전자기 공진 방식을 이용하여 무선으로 근거리 대전력 전송에 대한 기술이 연구되고 있다. 그러나 이 기술은 근접장(near field)을 이용하는 것으로, 근거리에서 전력을 전송하기 위해서는 낮은 주파수를 이용해야 하므로 아직까지는 공진기(resonator)의 크기가 매우 커진다.
게다가 인체에 영향을 최소화하면서 전력을 전송하기 위해서는 전기장(electrical field)이 아닌 자기장(magnetic field)을 이용한 공진기가 필요하다. 가장 많이 사용되고 있는 근접 자기장 공진기(near magnetic field resonator)는 루프 공진기(loop resonator)를 사용하고 있다.
그러나 근거리에서 전력을 효율적으로 전송하기 위해서는 주파수를 낮추어야 하는데, 이를 위해서는 루프 공진기의 크기를 크게 해야 하기 때문에 그 사용에 한계가 있다.
따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 다양한 형태의 스파이럴 구조의 영차 공진기를 설계하되, 스파이럴 구조로 형성된 컨덕터의 양 끝단에 집중 커패시터 또는 분산 커패시터를 사용하여 영차 공진을 유도할 수 있도록 하는 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 동일한 스파이럴 구조의 제1 컨덕터와 제2 컨덕터가 2중 구조로 형성되어 전기적으로 연결되고 제1 컨덕터와 제2 컨덕터 각각의 양 끝단에 집중 커패시터 또는 분산 커패시터를 사용하여 영차 공진을 유도할 수 있도록 하는 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 컨덕터의 폭을 공진기의 높이 방향으로 설정하고 컨덕터의 양 끝단에 집중 커패시터 또는 분산 커패시터를 사용하여 영차 공진을 유도할 수 있도록 하는 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기를 제공하는데 있다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기는 스파이럴 구조로 형성되는 컨덕터; 및 상기 컨덕터의 일측 끝단과 타측 끝단 사이에 삽입되는 집중 소자 또는 분산 소자를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 컨덕터는 사각형의 스파이럴 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 집중 소자는 집중 커패시터인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 분산 소자는 분산 커패시터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 한 관점에 따른 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기는 스파이럴 구조로 형성되는 제1 컨덕터; 상기 제1 컨덕터와 마주하고, 상기 제1 컨더터와 동일한 스파이럴 구조로 형성되는 제2 컨덕터; 및 상기 제1 컨덕터와 상기 제2 컨덕터 각각의 일측 끝단과 타측 끝단 사이에 삽입되는 집중 소자 또는 분산 소자를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 컨덕터와 상기 제2 컨덕터는 사각형의 스파이럴 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1 컨덕터와 상기 제2 컨덕터는 전기적으로 서로 연결되어 동일한 전류 방향을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 집중 소자는 집중 커패시터인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 분산 소자는 분산 커패시터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 한 관점에 따른 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기는 스파이럴 구조로 형성되되, 그 폭이 두께보다 크게 설정되도록 형성되는 컨덕터; 및 상기 컨덕터의 일측 끝단과 타측 끝단 사이에 삽입되는 집중 소자 또는 분산 소자를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 컨덕터는 사각형의 스파이럴 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 집중 소자는 집중 커패시터인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 집중 커패시터의 용량은 상기 컨덕터의 폭의 크기에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 분산 소자는 분산 커패시터인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 분산 커패시터의 용량은 상기 컨덕터의 폭의 크기에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 다양한 형태의 스파이럴 구조의 영차 공진기를 설계하되, 스파이럴 구조로 형성된 컨덕터의 양 끝단에 집중 커패시터 또는 분산 커패시터를 사용하여 영차 공진을 유도함으로써, 스파이럴 구조에 일정한 전류 분포를 가질 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 집중 커패시터 또는 분산 커패시터를 사용하여 기존의 스파이럴 구조보다 매우 짧은 컨덕터의 길이를 갖기 때문에 높은 Q 특성에 유리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 영차 공진을 이용하여 무선 전력 전송을 위한 공진기의 소형화를 가능하게 할 뿐 아니라 고효율의 전송효율을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기를 나타내는 제1 도면이다.
도2는 도1에 도시된 영차공진기의 설계 파라미터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기를 나타내는 제2 도면이다.
도4는 도3에 도시된 영차공진기의 설계 파라미터를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기를 나타내는 제3 도면이다.
도6은 도3에 도시된 영차공진기의 설계 파라미터를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영차 공진기의 전송효율에 대한 실험 결과를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 각 실시예에 따른 영차 공진기의 도체 길이를 나타낸 예시도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기를 첨부한 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다. 명세서 전체를 통하여 각 도면에서 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에서는 다양한 형태의 스파이럴 구조의 영차 공진기를 설계하되, 스파이럴 구조로 형성된 컨덕터(conductor) 또는 도체의 양 끝단에 집중 커패시터 또는 분산 커패시터를 사용하여 영차 공진을 유도할 수 있도록 하는 새로운 영차 공진기의 구조를 제안한다. 즉, 영차 공진은 유효 유전율이 0이거나 유효 투자율이 0일 때 발생하게 되는데, 무전 전력 전송은 자기자을 이용하기 때문에 이러한 유효 투자율이 0인 영차 공진이 유리하다.
이때, 단위구조가 1개인 구조에서 유효 튜자율이 0인 공진기는 등가회로상 직렬 LC 공진기와 같아진다. 따라서 본 발명에서는 L에 해당하는 구조로 스파이럴을 사용하고 C에 해당하는 소자는 집중 커패시터 또는 분산 커패시터를 사용한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기를 나타내는 제1 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 영차 공진기는 사각형의 스파이럴 구조로 형성되는 컨덕터(100), 및 컨덕터(100)의 양 끝단에 삽입되는 집중 소자(lumped element) 또는 분산 소자(distributed element)(200) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 영차 공진기는 메타 물질의 특성을 갖도록 설계될 수 있다, 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저 메타 물질이란 유전율과 투자율이 기존의 값인 양수를 넘어선 음수를 가지는 물질을 일컫는다. 이러한 메타 물질은 전송 선로로도 구현이 가능한데, 기존의 전송 선로에 인위적으로 직렬 커패시턴스와 병렬 인덕턴스를 삽입함으로써 구현이 가능하며 이때, 분산곡선을 살펴보면 전파상수가 0인 영차 공진이 발생한다. 이러한 영차 공진은 파장이 무한대인 특성을 가지고 있기 때문에 공진기 설계 시 소형화에 유리한 장점을 갖게 된다. 이러한 원리를 본 발명에 응용하고자 한다.
컨덕터(100)는 사각형의 스파이럴 구조로 형성되는데, 그 중심의 일정 공간은 빈 공간으로 형성될 수 있다. 여기서, 컨덕터(100)는 사각형으로 형성되고 있지만 반드시 이에 한정되지 않고 필요에 따라 다양한 형태의 스파이럴 구조로 형성될 수 있다.
컨덕터(100)는 Q-factor에 영향을 미칠 수 있는 설계 파라미터들을 고려하여 설계될 수 있는데, 설계 파라미터로는 예컨대, 도체의 넓이, 도체 간의 간격, 스파이럴 턴수 등이 포함될 수 있다. 또한, 컨덕터(100)의 길이는 공진 주파수의 반파장보다 매우 짧게 설정될 수 있다.
이러한 도체의 넓이, 도체 간의 간격, 스파이럴 턴수는 필요에 따라 변경될 수 있다.
집중 소자 또는 분산 소자(200)는 컨덕터의 양 끝단에 삽입될 수 있는데, 즉, 컨덕터(100)의 일측 끝단과 타측 끝단 사이에 삽입될 수 있다. 여기서, 집중 소자로는 집중 커패시터가 사용되고 분산 소자로는 분산 커패시터가 사용될 수 있다.
집중 소자 또는 분산 소자(200)도 Q-factor에 영향을 미칠 수 있는 설계 파라미터들을 고려하여 설계될 수 있는데, 예컨대, 커패시터(capacitor)의 용량을 포함할 수 있다. 이러한 커패시터의 용량은 영차 공진기의 용도나 목적에 따라 변경될 수 있다.
무선 전력 전송에 있어서 높은 효율을 위해서는 영차 공진기의 Q-factor가 높아야 하는데, 이러한 Q-factor에 영향을 미칠 수 있는 설계 파라미터들에 대해 설명한다.
도2는 도1에 도시된 영차공진기의 설계 파라미터를 설명하기 위한 도면이다.
도2에 도시한 바와 같이, 도 1의 영차 공진기의 Q-factor에 영향을 미칠 수 있는 설계 파라미터로서, 도체의 넓이 w, 도체 간의 간격 s, 스파이럴 턴수 n에 따른 Q-factor의 변화를 보여주고 있다.
컨덕터의 크기가 20cm X 20cm X 0.02cm로 설계된다고 가정하면, 그림 (a)에서는 도체 간의 간격 s=0.25(cm)인 경우, 설계 파라미터에 따른 Q-factor의 변화를 보여주고 있고, 그림 (b)에서는 도체 간의 간격 s=0.5(cm)인 경우, 설계 파라미터에 따른 Q-factor의 변화를 보여주고 있으며, 그림 (c)에서는 도체 간의 간격 s=1.0(cm)인 경우, 설계 파라미터에 따른 Q-factor의 변화를 보여주고 있다.
이러한 설계 파라미터에 따라 Q-factor가 변화되는 것을 알 수 있는데, 특히, s=0.5(cm), w=1.5(cm), n=2일 때, Q-factor가 1108로 최대값을 갖는 것을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기를 나타내는 제2 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 영차 공진기는 동일한 사각형의 스파이럴 구조로 형성되는 제1 컨덕터(110), 제2 컨덕터(120), 및 제1 컨덕터와 제2 컨덕터 각각의 양 끝단에 삽입되는 집중 소자 또는 분산 소자(200) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 컨덕터(110)는 사각형의 스파이럴 구조로 형성되는데, 그 중심의 일정 공간은 빈 공간으로 형성될 수 있다. 제2 컨덕터(120)는 제1 컨덕터(110)와 마주하도록 형성되고, 제1 컨덕터(110)와 동일한 사각형의 스파이럴 구조로 형성될 수 있다.
이때, 제1 컨덕터(110)와 제2 컨덕터(120)는 2중 구조로 전기적으로 서로 연결되되, 동일한 전류 방향을 갖도록 형성될 수 있다.
물론, 여기서는 제1 컨덕터(110)와 제2 컨덕터(120)의 동일한 사각형의 스파이럴 구조로 형성되지만, 반드시 이에 한정되지 않고 필요에 따라 서로 달라질 수도 있다.
집중 소자 또는 분산 소자(200)는 제1 컨덕터와 제2 컨덕터 각각의 양 끝단에 삽입될 수 있는데, 제1 컨덕터(110)의 일측 끝단과 타측 끝단 사이에 삽입되고, 제2 컨덕터(120)의 일측 끝단과 타측 끝단 사이에 삽입될 수 있다. 여기서, 집중 소자로는 집중 커패시터가 사용되고 분산 소자로는 분산 커패시터가 사용될 수 있다.
도4는 도3에 도시된 영차공진기의 설계 파라미터를 설명하기 위한 도면이다.
도4에 도시한 바와 같이, 도 3의 영차 공진기의 Q-factor에 영향을 미칠 수 있는 설계 파라미터로서, 도체의 넓이 w, 도체 간의 간격 s, 스파이럴 턴수 n에 따른 Q-factor의 변화를 보여주고 있다.
제1 컨덕터와 제2 컨덕터의 크기가 각각 20cm X 20cm X 1.0cm이고 제1 컨덕터와 제2 컨덕터 사이의 거리가 1cm로 설계된다고 가정하면, 그림 (a)에서는 도체 간의 간격 s=0.5(cm)인 경우, 설계 파라미터에 따른 Q-factor의 변화를 보여주고 있고, 그림 (b)에서는 도체 간의 간격 s=1.0(cm)인 경우, 설계 파라미터에 따른 Q-factor의 변화를 보여주고 있으며, 그림 (c)에서는 도체 간의 간격 s=2.0(cm)인 경우, 설계 파라미터에 따른 Q-factor의 변화를 보여주고 있다.
이러한 설계 파라미터에 따라 Q-factor가 변화되는 것을 알 수 있는데, 특히, s=0.5(cm), w=2.0(cm), n=1일 때, Q-factor가 1343로 최대값을 갖는 것을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기를 나타내는 제3 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 영차 공진기는 사각형의 스파이럴 구조로 형성되되, 그 폭이 두께보다 크게 설정되도록 형성되는 컨덕터(100), 및 컨덕터(100)의 양 끝단에 삽입되는 집중 소자 또는 분산 소자 등을 포함하여 구성될 수 있다.
컨덕터(100)는 사각형의 스파이럴 구조로 형성되는데, 그 중심의 일정 공간은 빈 공간으로 형성될 수 있다. 여기서, 컨덕터(100)는 사각형으로 형성되고 있지만 반드시 이에 한정되지 않고 필요에 따라 다양한 형태의 스파이럴 구조로 형성될 수 있다.
컨덕터(100)는 폭이 공진기의 높이 방향으로 설정되되, 두께보다 크게 설정될 수 있다.
집중 소자 또는 분산 소자(200)는 컨덕터의 양 끝단에 삽입될 수 있는데, 즉, 컨덕터(100)의 일측 끝단과 타측 끝단 사이에 삽입될 수 있다. 여기서, 집중 소자로는 집중 커패시터가 사용되고 분산 소자로는 분산 커패시터가 사용될 수 있다.
또한, 집중 커패시터 또는 분산 커패시터의 용량은 컨덕터(100)의 폭의 크기에 따라 다르게 설정될 수 있다.
도6은 도3에 도시된 영차공진기의 설계 파라미터를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 도 5의 영차 공진기의 Q-factor에 영향을 미칠 수 있는 설계 파라미터로서, 도체의 넓이 w, 도체 간의 간격 s, 스파이럴 턴수 n에 따른 Q-factor의 변화를 보여주고 있다.
컨덕터의 크기가 20cm X 20cm X 8.0cm로 설계된다고 가정하면, 그림 (a)에서는 도체 간의 간격 s=0.5(cm)인 경우, 설계 파라미터에 따른 Q-factor의 변화를 보여주고 있고, 그림 (b)에서는 도체 간의 간격 s=1.0(cm)인 경우, 설계 파라미터에 따른 Q-factor의 변화를 보여주고 있으며, 그림 (c)에서는 도체 간의 간격 s=2.0(cm)인 경우, 설계 파라미터에 따른 Q-factor의 변화를 보여주고 있다.
이러한 설계 파라미터에 따라 Q-factor가 변화되는 것을 알 수 있는데, 특히, s=2.0(cm), w=8.0(cm), n=2일 때, Q-factor가 2153으로 최대값을 갖는 것을 알 수 있다.
이때, 도 2, 도 4, 도 6에서의 실험 결과를 정리하면 다음의 [표 1]과 같이 나타낼 수 있다.
타입 w s n C Q(no ESR) Q(ESR)
case 1 1.5 0.5 2 124 1108 1003
case 2 2 0.5 1 106 1343 1251
case 3 8 2 2 175 2153 1813
상기 [표 1]에서 얻어진 Q-factor는 실제 커패시터의 ESR(Effective Series Resistance)를 고려한 값과 고려하지 않은 값을 보여주고 있다. case 1은 도 1의 영차 공진기이고, case 2는 도 3의 영차 공진기이며, case 3은 도 5의 영차 공진기에 해당된다.
[표 1]에서 case 3의 Q-factor가 1813으로 가장 높게 모의실험 된 것으로 나타난다.
도7은 본 발명의 일실시예에 따른 영차 공진기의 전송효율에 대한 실험 결과를 보여주는 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 10cm의 근거리에서의 전송효율은 case 1, 2, 3 모두 95% 이상의 효율을 보이고 있다. 즉, 휴대폰 충전과 같이 근거리 전송에는 case 1과 같은 2D 형태의 평면(planar) 형태가 적합하며 높은 Q가 요구되지 않는 것을 알 수 있다.
반면 30cm 이상의 원거리에서의 전송효율은 공진기의 Q에 따라 효율의 편차가 커짐을 알 수 있다. 즉, 원거리 전송에서는 case 3과 같은 형태가 적합하게 된다.
물론, 본 발명에 따른 영차 공진기는 case 1, case 2, case 3과 같은 형태로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않고 목적 및 용도에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 각 실시예에 따른 영차 공진기의 도체 길이를 나타낸 예시도이다. 도8을 참조하여, 본 발명의 각 실시예에 따른 영차 공진기의 도체 길이를 설명하면 다음과 같다.
[표 2]
Figure 112011093384553-pat00001
상기 [표 2]는 파라미터 스터디에서 Q값이 최고가 될 때의 w/s 와 턴수를 나타내며 그때의 Din/Dout를 나타낸다. Q값이 최고가 되는 지점이 보이지 않는 경우는 X를 표기하였다. 위의 결과로 볼 때 도1에 예시된 공진기(Case 1)는 s=0.25cm 이상 w=0.25cm 이상이고 스파이럴 자체의 자기 공진기(self-resonance)가 사용하는 주파수 보다 높은 경우에 한해 Din/Dout 값이 최소 0.5가 되도록 설계를 하여야 High-Q특성을 확보할 수 있다. 이때 설계된 도체의 길이는 자기 공진기보다 낮은 대역의 주파수를 사용하기 때문에 반파장보다 짧으며 일반적인 스파이럴 공진기의 도체 길이보다도 짧다. 상기 Din/Dout은 공진기에서 컨덕터를 제외한 나머지가 공간을 차지하는 비율을 의미하는 것으로, Din은 공진기 중심 내부의 한변의 길이를 의미하고, 공진기 최외곽의 한변의 길이를 의미한다.
[표 3]
Figure 112011093384553-pat00002
상기 [표 3]은 파라미터 스터디에서 Q값이 최고가 될 때의 w/s 와 턴수를 나타내며 그때의 Din/Dout를 나타낸다. Q값이 최고가 되는 지점이 보이지 않는 경우는 X를 표기하였다. 위의 결과로 볼 때 도3에 예시된 공진기(Case2)는 s=0.5cm 이상 w=0.5cm이상이고 스파이럴 자체의 자기 공진기가 사용하는 주파수 보다 높은 경우에 한해 Din/Dout 값이 최소 0.5가 되도록 설계를 하여야 High-Q특성을 확보할 수 있다. 이때 설계된 도체의 길이는 자기 공진기보다 낮은 대역의 주파수를 사용하기 때문에 반파장보다 짧으며 일반적인 스파이럴 공진기의 도체 길이보다도 짧다.
[표 4]
Figure 112011093384553-pat00003
상기 [표 4]는 위 표는 파라미터 스터디에서 Q값이 최고가 될때의 w/s 와 턴수를 나타내며 그때의 Din/Dout를 나타낸다. Q값이 최고가 되는 지점이 보이지 않는 경우는 X를 표기하였다. 위의 결과로 볼 때 도5에 예시된 공진기(Case3)는 s=0.5cm 이상 w=6cm이상 또는 s=1cm 이상 w=1cm 이고 스파이럴 자체의 자기 공진기가 사용하는 주파수 보다 높은 경우에 한해 Din/Dout 값이 최소 0.56이 되도록 설계를 하여야 High-Q특성을 확보할 수 있다. 이때 설계된 도체의 길이는 자기 공진기보다 낮은 대역의 주파수를 사용하기 때문에 반파장보다 짧으며 일반적인 스파이럴 공진기의 도체 길이보다도 짧다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
본 발명에 의한 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 컨덕터
110: 제1 컨덕터
120: 제2 컨덕터
200: 집중 소자

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 스파이럴 구조로 형성되는 제1 컨덕터;
    상기 제1 컨덕터와 마주하고, 상기 제1 컨더터와 동일한 스파이럴 구조로 형성되는 제2 컨덕터; 및
    상기 제1 컨덕터와 상기 제2 컨덕터 각각의 일측 끝단과 타측 끝단 사이에 삽입되는 집중 소자 또는 분산 소자;
    를 포함하는 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 컨덕터와 상기 제2 컨덕터는, 사각형의 스파이럴 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 컨덕터와 상기 제2 컨덕터는, 전기적으로 서로 연결되어 동일한 전류 방향을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 집중 소자는, 집중 커패시터인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 분산 소자는, 분산 커패시터인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기.
  10. 스파이럴 구조로 형성되되, 그 폭이 두께보다 크게 설정되도록 형성되는 컨덕터; 및
    상기 컨덕터의 일측 끝단과 타측 끝단 사이에 삽입되는 집중 소자 또는 분산 소자;
    를 포함하는 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 컨덕터는, 사각형의 스파이럴 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 집중 소자는, 집중 커패시터인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 집중 커패시터의 용량은 상기 컨덕터의 폭의 크기에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 분산 소자는, 분산 커패시터인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 분산 커패시터의 용량은 상기 컨덕터의 폭의 크기에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 높은 Q의 영차 공진기.
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