KR101371765B1 - Apparatus and system for transfering power wirelessly - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선으로 전력을 전송하는 장치에 관한 것으로, 유전체를 이용하여 특정 방향으로 감쇠파(evanescent wave)를 발생시켜 전력을 전송하는 유전체 공진기; 및 유전체 공진기의 일면과 커플링되어 유전체 공진기에 전력을 공급하는 루프 안테나;를 포함하는 무선 전력 전송 장치를 제안한다. 여기서 유전체 공진기는 상하면에 수직한 양방향으로 감쇠파를 발생시켜 전력을 전송하며, 상하면에 수평한 방향으로 방사(radiation) 방식으로 전력을 전송하므로써, 근거리나 원거리에서 효율적으로 전력을 전송하는 것이 가능하다. The present invention relates to an apparatus for transmitting power wirelessly, comprising: a dielectric resonator configured to transmit power by generating an evanescent wave in a specific direction using a dielectric; And a loop antenna coupled to one surface of the dielectric resonator to supply power to the dielectric resonator. Here, the dielectric resonator transmits power by generating attenuation waves in both directions perpendicular to the upper and lower surfaces, and transmits power in a radial manner in the horizontal direction on the upper and lower surfaces, thereby enabling efficient transmission of power at a short distance or at a long distance. .
무선 전력 전송, 유전체 공진기, 루프 안테나 Wireless power transmission, dielectric resonator, loop antenna
Description
본 발명은 전력 전송 장치에 관한 것으로, 특히 무선으로 전력을 전송하는 장치 및 무선으로 전력을 송수신하는 시스템에 관련된다. The present invention relates to a power transmission apparatus, and more particularly, to a device for transmitting power wirelessly and a system for transmitting and receiving power wirelessly.
최근 들어 휴대폰을 포함한 각종 모바일 장치나 공장의 로봇 등에 무선으로 전력을 공급하는 방법이 이슈가 되고 있다. 무선으로 전력을 전송을 하는 방법으로는 자계 커플링 방식과 방사 방식이 대표적인 예이다. Recently, a method of wirelessly supplying power to various mobile devices including a mobile phone or a robot in a factory has been an issue. As a method of transmitting power wirelessly, magnetic coupling and radiation are typical examples.
자계 커플링(inductive coupling) 방식은 코일을 여러번 감아서 한 방향으로 강하게 자계를 유기시키는 방식으로, 비슷한 주파수에서 공진하는 코일이 아주 근접하게 되면 커플링이 일어나서 전력이 전송된다. 그러나, 자계 커플링 방식은 아주 근접한 거리에서만 전력 전송이 가능하고 각도가 조금만 틀어져도 전송이 어렵다는 단점이 있다. Inductive coupling is a method in which a coil is wound several times to strongly induce a magnetic field in one direction. When a coil resonating at a similar frequency is very close, coupling occurs and power is transmitted. However, the magnetic coupling method has a disadvantage in that power transmission is possible only at a very close distance, and transmission is difficult even when the angle is slightly changed.
한편, 방사(radiation) 방식은 모노폴(monopole)이나 PIFA(Planar Inverted-F Antenna) 등의 안테나를 이용하여 시간에 따라 변화하는 전계나 자계가 서로 영향을 주면서 방사가 일어나는 방식이다. 같은 주파수의 안테나가 있을 경우 입사파 의 극(polarization) 특성에 맞게 전력을 수신할 수 있다. 그러나, 방사 방식은 모든 방향으로 전력을 전송하여 주변으로 방사되는 전력이 많으므로 효율적인 전력 전송이 어렵다는 단점이 있다. On the other hand, a radiation method is a method in which radiation occurs while an electric field or magnetic field that changes with time influences each other using an antenna such as a monopole or a Planar Inverted-F Antenna (PIFA). If there is an antenna of the same frequency, the power can be received according to the polarization characteristics of the incident wave. However, the radiation method has a disadvantage in that it is difficult to efficiently transmit power because power is radiated to the surroundings by transmitting power in all directions.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 자계 커플링 방식보다 먼 거리에서도 전력 전송이 가능하고 방사 방식에 비해 근거리에서의 전송 효율을 높인 보다 효율적인 무선 전력 전송 장치 및 무선 송수신 시스템을 제공한다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and more efficient wireless power transmission apparatus and wireless transmission / reception system which can transmit power at a far distance than the magnetic field coupling method and increase the transmission efficiency at a short distance compared to the radiation method. To provide.
본 발명은 특정방향으로 감쇠파를 형성하는 유전체공진기 안테나를 설계하고 이를 이용한 근거리 무선 전력 전송 장치를 제안한다. The present invention designs a dielectric resonator antenna that forms an attenuation wave in a specific direction and proposes a short range wireless power transmission apparatus using the same.
보다 구체적으로 본 발명은, 무선으로 전력을 전송하는 장치에 있어서, 유전체를 이용하여 특정 방향으로 감쇠파(evanescent wave)를 발생시켜 전력을 전송하는 유전체 공진기; 및 유전체 공진기의 일면과 커플링되어 유전체 공진기에 전력을 공급하는 루프 안테나;를 포함하는 무선 전력 전송 장치를 제공한다. More particularly, the present invention provides an apparatus for wirelessly transmitting power, comprising: a dielectric resonator configured to transmit power by generating an evanescent wave in a specific direction using a dielectric; And a loop antenna coupled to one surface of the dielectric resonator to supply power to the dielectric resonator.
여기서 유전체 공진기는 상하면에 수직한 양방향으로 감쇠파를 발생시켜 전력을 전송하며, 상하면에 수평한 방향으로 방사(radiation) 방식으로 전력을 전송할 수 있다. 이때 유전체 공진기는 기준거리 이하에서는 감쇠파를 이용하여 전송되는 전력의 비율이 상대적으로 높고, 기준거리를 초과하면 방사 방식으로 전송되는 전력의 비율이 상대적으로 높을 수 있다.Here, the dielectric resonator transmits power by generating attenuation waves in both directions perpendicular to the upper and lower surfaces, and transmits power in a radial manner in the horizontal direction on the upper and lower surfaces. In this case, the dielectric resonator may have a relatively high ratio of power transmitted using the attenuation wave below the reference distance, and a ratio of power transmitted by the radiation method may be relatively high when the reference distance is exceeded.
한편, 본 발명의 다른 양상에 따르면, 본 발명은 무선으로 전력을 수신하는 장치에 있어서, 유전체를 이용하여 특정 방향으로 발생된 감쇠파를 수신하여 전력을 수신하는 유전체 공진기; 및 유전체 공진기의 일면과 커플링되어 유전체 공진기로부터 전력을 수신하는 루프 안테나;를 포함하는 무선 전력 수신 장치를 제공한다. Meanwhile, according to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for wirelessly receiving power, comprising: a dielectric resonator receiving power by receiving attenuation waves generated in a specific direction using a dielectric; And a loop antenna coupled to one surface of the dielectric resonator to receive power from the dielectric resonator.
한편, 본 발명의 다른 양상에 따르면, 본 발명은 무선으로 전력을 송수신하는 시스템에 있어서, 루프 안테나를 통해 공급된 전력을 유전체 공진기에서 발생된 감쇠파를 이용하여 전력 수신 장치에 전송하는 전력 전송 장치; 및 전력 전송 장치에서 발생된 감쇠파를 이용하여 유전체 공진기에서 전력을 수신하고, 수신된 전력을 루프 안테나를 통해 기기에 전달하는 전력 수신 장치;를 포함하며, 전력 전송 장치 및 전력 수신 장치는 각각 유전체 공진기와 루프 안테나가 커플링되어 형성되는 무선 전력 송수신 시스템을 제공한다. On the other hand, according to another aspect of the present invention, in the system for transmitting and receiving power wirelessly, the power transmission device for transmitting the power supplied through the loop antenna to the power receiving device using the attenuation wave generated in the dielectric resonator ; And a power receiver configured to receive power from the dielectric resonator using the attenuated waves generated by the power transmitter, and to transfer the received power to the device through the loop antenna, wherein the power transmitter and the power receiver are respectively dielectrics. Provided is a wireless power transmission / reception system formed by coupling a resonator and a loop antenna.
또한, 전력 전송 장치 및 전력 수신 장치는 각 유전체 공진기의 공진 주파수가 서로 가까울수록 전력의 송수신 효율이 높아질 수 있다. In addition, the power transmission device and the power reception device may have higher transmission / reception efficiency of power as the resonance frequencies of each dielectric resonator are closer to each other.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정 의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intention or custom of a user or an operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치 구성의 일 실시예이다. 1A to 1C illustrate an embodiment of a wireless power transmission apparatus according to the present invention.
본 발명에서는 근거리 무선전력전송을 위한 장치로서 유전체 공진기 안테나를 제안한다. 도 1a는 유전체공진기 안테나의 전체 구조를 나타내며, 도 1b는 유전체 공진기의 구조와 전계 및 자계의 모양을 나타내며, 도 1c는 유전체 공진기에 전력을 공급하기 위한 급전구조를 도시한다. The present invention proposes a dielectric resonator antenna as a device for short-range wireless power transmission. Figure 1a shows the overall structure of the dielectric resonator antenna, Figure 1b shows the structure of the dielectric resonator and the shape of the electric field and magnetic field, Figure 1c shows a power supply structure for supplying power to the dielectric resonator.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 유전체 공진기(10)와 루프 안테나(20)를 구비한다. 먼저, 유전체 공진기(Dielectric resonator)(10)는 유전체를 이용하여 특정 방향으로 감쇠파(evanescent wave)를 발생시켜 전력을 전송한다. 감쇠파는 근거리에서 강한 필드를 만들어 내고 거리가 멀어질수록 지수함수적으로 세기가 감소하는 필드를 말한다. Referring to FIG. 1A, a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
유전체공진기(10)는 고 유전율을 가지는 유전체 공진기의 구조적 특징으로 인하여 내부에서 공진이 일어나게 되며 공진기 밖에서는 차단모드(cutoff mode)가 되어 감쇠파가 형성된다. 또한 유전체 공진기의 측면 사방으로 방사(radiation)가 일어난다. 이러한 유전제 공진기의 특징을 이용하여 상하면에 수직한 양방향으로 감쇠파를 발생시켜 전력을 전송하며, 상하면에 수평한 방향으로 방사 방식으로 전력을 전송할 수 있다.The
이때 유전체 공진기는 기준거리 이하에서는 감쇠파를 이용하여 전송되는 전력의 비율이 상대적으로 높고, 기준거리를 초과하면 방사 방식으로 전송되는 전력의 비율이 상대적으로 높을 수 있다. In this case, the dielectric resonator may have a relatively high ratio of power transmitted using the attenuation wave below the reference distance, and a ratio of power transmitted by the radiation method may be relatively high when the reference distance is exceeded.
보다 구체적으로 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치를 구성하는 유전체 공진기(10)의 구조를 살펴본다. 도 1b는 본 발명에 따른 유전체 공진기의 구조 및 전계, 자계의 모양을 도시한다. 본 실시예에서는 실린더 형태의 유전체 공진기 구조를 채용하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태의 유전체 공진기 구조를 사용할 수 있다. More specifically, the structure of the
본 발명에 따른 유전체 공진기(10)는 TE01δ 모드가 형성되며 자계(H field)는 z방향으로 형성이 된다. 이는 후술하는 루프 안테나(20)를 이용한 급전 구조에서의 자계의 방향과 같으므로 루프 안테나를 이용한 급전이 가능해진다. 유전체 공진기 내에서 공진이 일어나게 되면 z 방향으로는 차단 모드가 형성되어 감쇠파가 발생하며, xy 방향으로는 방사가 일어난다. In the
표 1은 835MHz에서 동작하는 유전체 공진기의 설계를 위한 파라미터 수치를 예시한다. Table 1 illustrates the parameter values for the design of a dielectric resonator operating at 835 MHz.
그러나, 원하는 주파수나 무선 전력 송신 또는 수신 기능을 가진 단말의 특성에 따라 유전체의 모양을 다양하게 변형할 수 있다. 따라서 전술한 파라미터 수치는 설계자의 의도에 따라 다양하게 변경가능하다. However, the shape of the dielectric may be variously modified according to characteristics of a terminal having a desired frequency or a wireless power transmission or reception function. Therefore, the above-described parameter values can be variously changed according to the designer's intention.
한편, 도 1c를 참조하면, 루프 안테나(20)의 일 실시예가 도시된다. Meanwhile, referring to FIG. 1C, one embodiment of a
루프 안테나(20)는 유전체 공진기(10)의 일면과 커플링을 형성하여 유전체 공진기에 전력을 공급한다. 즉, 루프 안테나는 유전체 공진기의 일면과 이격되며, 루프 안테나에 인가된 전력을 통해 전자기장을 여기시켜 유전체 공진기에 전력을 공급한다. The
상기 루프 안테나(20)는 기판 위에 루프 형태의 안테나를 패터닝하여 형성되는 마이크로 스트립 형태일 수 있다. 즉, 필드를 여기시키기 위한 급전 구조는 루프형태로 하고, 제작의 정확도와 유전체 공진기와의 결합을 쉽게 하기위하여 마이크로스트립 구조를 사용한다. 그러나 본 발명에 따른 루프 안테나는 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 루프 형태의 안테나를 그대로 이용하는 등 다양하게 변형할 수도 있다. The
표 2는 루프 안테나를 이용한 급전구조의 설계 파라미터를 예시한다. Table 2 illustrates the design parameters of the feed structure using the loop antenna.
그러나, 원하는 주파수나 무선 전력 송신 또는 수신 기능을 가진 단말의 특성에 따라 루프 안테나의 모양을 다양하게 변형할 수 있다. 따라서 전술한 파라미터 수치는 설계자의 의도에 따라 다양하게 변경 가능하다. However, the shape of the loop antenna may be variously modified according to characteristics of a terminal having a desired frequency or a wireless power transmission or reception function. Therefore, the above-described parameter value can be variously changed according to the designer's intention.
루프 안테나(20)는 루프 면과 수직하게 자계(H field)가 형성되며 루프 자체의 공진 주파수는 원하는 주파수나 무선 전력 송신 또는 수신 기능을 가진 단말의 특성에 따라 UHF, HF, 또는 LF 대역을 사용할 수 있다. 전술한 바와 같이 유전체 공진기(10)는 TE01δ 모드에서 자계가 z방향으로 형성이 되므로, 루프 안테나를 이용한 급전 구조에서의 자계의 방향과 같으므로 루프 안테나를 이용한 급전이 가능해진다. The
한편, 도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치의 구조에서 안테나의 매칭을 위하여 유전체 공진기와 루프 안테나의 간격을 조절할 수 있다. 본 실시예의 경우 유전체 공진기와 루프 안테나의 간격(l)을 3 mm로 설계하였다. 그러나, 원하는 주파수나 무선 전력 송신 또는 수신 기능을 가진 단말의 특성에 따라 유전체 공진기와 루프 안테나의 간격을 다양하게 변형할 수 있다. 따라서 전술한 파라미터 수치는 설계자의 의도에 따라 다양하게 변경가능하다. On the other hand, as shown in Figure 1a, in the structure of the wireless power transmission apparatus according to the present invention can adjust the distance between the dielectric resonator and the loop antenna for matching the antenna. In this embodiment, the distance l between the dielectric resonator and the loop antenna is designed to be 3 mm. However, the distance between the dielectric resonator and the loop antenna may be variously modified according to characteristics of a terminal having a desired frequency or a wireless power transmission or reception function. Therefore, the above-described parameter values can be variously changed according to the designer's intention.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치 구성의 다양한 실시예를 도시한다. 2A and 2B illustrate various embodiments of a wireless power transmission device configuration according to the present invention.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 루프 형태의 안테나가 패터닝된 기판의 일면이 절연층을 사이에 두고 유전체 공진기의 일면과 커플링을 형성하도록 할 수 있다. 즉, 필드 형성을 위한 간격 조절을 위하여 손실이 적은 기판이나 스트로폼 등의 절연체를 사용할 수 있다. 유전체 공진기와 루프 안테나 기판 사이의 거리가 l이며, 유전체 공진기와 루프 사이의 거리도 l이 된다. 본 실시예에서는 간격 l이 3mm 인 경우를 사용하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 설계변경이 가능하다. As shown in FIG. 2A, according to an embodiment of the present invention, one surface of the substrate on which the loop antenna is patterned may form a coupling with one surface of the dielectric resonator with an insulating layer interposed therebetween. In other words, an insulator such as a substrate having low loss or a strofoam may be used to adjust a gap for forming a field. The distance between the dielectric resonator and the loop antenna substrate is l, and the distance between the dielectric resonator and the loop is also l. In this embodiment, the case where the spacing l is 3mm is used, but the present invention is not limited thereto, and various design changes are possible.
또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 루프 형태의 안테나가 패터닝된 기판의 일면의 반대 면과 유전체 공진기의 일면이 접촉하여 커플링을 형성하도록 할 수 있다. 즉, 루프 안테나(20)의 기판의 두께를 적절히 설정하여 기판 뒷면에 루프를 패터닝(patterning)함으로써, 추가적인 구조물이 없이 간격을 조절할 수 있다. 이때 유전체 공진기와 루프 안테나의 기판 사이의 거리가 0이며, 유전체 공진기와 루프 사이의 거리는 기판의 두께 t 가 된다. 본 실시예에서는 기판의 두께 t가 1.55mm인 경우를 사용하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 설계변경이 가능하다. In addition, as shown in FIG. 2B, according to another embodiment of the present invention, an antenna having a loop shape may contact the opposite surface of one surface of the patterned substrate and one surface of the dielectric resonator to form a coupling. That is, by appropriately setting the thickness of the substrate of the
한편, 도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치의 다양한 변형예를 도시한다. 다양한 모양의 유전체 공진기를 이용할 수 있다. 즉, 실린더 형태(도 3a 참조), 실린더 가운데 구멍이 형성된 형태(도 3b 참조), 직육면체 형태(도 3c)의 유전체 공진기를 이용할 수 있다. 나아가, 유전체 공진기는 유전체 주변부에 코일을 감아 형태를 사용할 수 있다(도 3d). 유전체 공진기에 코일을 감음으로써 동작주파수를 낮출수 있으며, 또한 방사의 영향을 줄일 수 있어서 무선전력 송수신 효율을 더 높일 수 있다. 또한, 유전체 공진기에 사용되는 루프 안테나의 모양을 다양하게 변형할 수 있다. 도 3e에 도시된 바와 같이, 사각 모양의 루프 안테나를 사용할 수 있으며, 그밖에 다양한 모양의 루프 안테나를 사용할 수 있다. 3A to 3E illustrate various modifications of the wireless power transmission apparatus according to the present invention. Various shapes of dielectric resonators may be used. That is, it is possible to use a dielectric resonator in the form of a cylinder (see FIG. 3A), a hole in the center of the cylinder (see FIG. 3B), and a rectangular parallelepiped (FIG. 3C). Furthermore, the dielectric resonator may use a form by winding a coil around the dielectric periphery (FIG. 3D). Winding the coil in the dielectric resonator can reduce the operating frequency, and also reduce the effect of radiation can further increase the wireless power transmission and reception efficiency. In addition, the shape of the loop antenna used in the dielectric resonator may be variously modified. As shown in FIG. 3E, a square loop antenna may be used, and various loop antennas may be used.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유전체 공진기를 다양한 모양으로 변형하여 사용할 수 있으므로 적용하고자 하는 제품에 가장 효율적인 디자인이 가능하다는 장점이 있다. 즉, 원하는 동작주파수에 맞추어 유전체 공진기의 모양 및 크기 등을 다양하게 조절할 수 있어서 제품 응용이 용이하다. 또한, 원하는 전력 전송 거리에서 가장 전력 전송 효율이 높아지도록 감쇠파와 방사 간의 영향을 조절하도록 다양한 변형이 가능하다. According to one embodiment of the present invention, since the dielectric resonator can be used in various shapes, there is an advantage that the most efficient design is possible for the product to be applied. In other words, the shape and size of the dielectric resonator can be variously adjusted according to the desired operating frequency, thereby facilitating application of the product. In addition, various modifications are possible to adjust the influence between the attenuation wave and the radiation so that the most efficient power transmission at the desired power transmission distance.
그밖에 원하는 주파수나 무선 전력 송신 또는 수신 기능을 가진 단말의 특성에 따라 유전체 공진기의 모양을 다양하게 변형할 수 있다. 따라서 도시된 유전체 공진기의 모양은 설계자의 의도에 따라 다양하게 변경 가능하다. In addition, the shape of the dielectric resonator may be variously modified according to characteristics of a terminal having a desired frequency or a wireless power transmission or reception function. Accordingly, the shape of the illustrated dielectric resonator may be variously changed according to a designer's intention.
도 4는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치에 신호를 인가할 때 형성되는 필드의 모양을 도시한 참고도이다. 4 is a reference diagram illustrating the shape of a field formed when a signal is applied to a wireless power transmission apparatus according to the present invention.
도 4를 참조하면, 유전체 공진기(10)와 루프 안테나(20)가 커플링된 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치에 신호를 인가할 때의 필드의 모양이 도시된다. 유전체 공진기와 루프 안테나의 필드 형태가 유사하므로 유전체 공진기의 내부에서 공진이 일어난다. 유전체 밖에서는 z 방향으로 차단 모드가 되어 신호의 감쇠가 일어난다. 이때 신호가 지수적으로 감소하므로 감쇠파로 볼 수 있다. xy 방향으로는 방사가 일어난다. Referring to FIG. 4, the shape of the field when applying a signal to the wireless power transmission apparatus according to the present invention in which the
이상에서 무선 전력 전송 장치의 구조를 상세히 설명하였다. The structure of the wireless power transmitter has been described in detail above.
한편, 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치는, 전술한 무선 전력 송신 장치와 동일한 구조를 이용하여 구성된다. 즉, 유전체를 이용하여 특정 방향으로 발생된 감쇠파를 수신하여 전력을 수신하는 유전체 공진기와, 유전체 공진기의 일면과 커플링되어 유전체 공진기로부터 전력을 수신하는 루프 안테나를 포함하는 구성된다. 유전체 공진기 및 루프 안테나의 구조는 앞서 무선 전력 전송 장치에서 상술하였으므로 설명을 생략한다. On the other hand, the wireless power receiver according to the present invention is configured using the same structure as the wireless power transmitter described above. That is, a dielectric resonator is configured to receive power by receiving attenuation waves generated in a specific direction using a dielectric, and a loop antenna coupled to one surface of the dielectric resonator to receive power from the dielectric resonator. Structures of the dielectric resonator and the loop antenna have been described above in the wireless power transmission apparatus, and thus description thereof will be omitted.
한편, 도 5는 본 발명에 따른 무선 전력 송수신 시스템의 일 실시예를 도시한다. On the other hand, Figure 5 shows an embodiment of a wireless power transmission and reception system according to the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따라 무선으로 전력을 송수신하는 시스템은 전력 전송 장치(1)와 전력 수신 장치(2 또는 3)를 포함한다. Referring to FIG. 5, a system for wirelessly transmitting and receiving power according to the present invention includes a
전력 전송 장치(1)는 루프 안테나를 통해 공급된 전력을 유전체 공진기에서 발생된 감쇠파를 이용하여 전력 수신 장치(2 또는 3)에 전송한다. 이때, 전력 전송 장치(1)는 유전체 공진기의 일면과 루프 안테나가 커플링되어 형성된다. The
전력 수신 장치(2 또는 3)는 전력 전송 장치(1)에서 발생된 감쇠파를 이용하여 유전체 공진기를 통해 전력을 수신하고, 수신된 전력을 루프 안테나를 통해 기기에 전달한다. 이때 전력 수신 장치(2)는 각각 유전체 공진기의 일면과 루프 안테나가 커플링되어 형성된다. The power receiving device 2 or 3 receives power through the dielectric resonator using the attenuation wave generated in the
도 5를 참조하면, 전력 전송 장치와 전력 수신 장치간의 커플링을 위한 구조가 도시된다. 전력 수신 장치(2)는 유전체 공진기가 수직으로 배치된 구조를 나타내며, 전력 수신 장치(3)은 유전체 공진기가 수평으로 배치된 구조를 나타낸다. Referring to FIG. 5, a structure for coupling between a power transmitter and a power receiver is shown. The power receiver 2 represents a structure in which the dielectric resonators are arranged vertically, and the power receiver 3 represents a structure in which the dielectric resonators are arranged horizontally.
수직구조의 경우 z-방향으로 방사가 일어나지 않기 때문에 감쇠파를 통한 전송이 가능하다. 수평으로 배치된 구조는 원거리에서 방사가 직접적으로 일어나는 구조이기 때문에 원거리에서는 방사, 근거리에서는 방사 및 감쇠파에 의한 전송이 가능하다. In the vertical structure, since radiation does not occur in the z-direction, transmission through attenuation waves is possible. Since the horizontally arranged structure directly emits radiation at a long distance, it is possible to transmit by radiation at a long distance and radiation and attenuated waves at a short distance.
도시된 도 5에서 전력 전송 장치(1)의 유전체 공진기 상하면에 수직한 방향에 위치하는 전력 수신 장치(2)의 경우, 유전체 공진기 상하면에 수직한 양방향(+z 방향 및 -z 방향)으로 생성되는 감쇠파를 주로 이용하여 전력을 송수신하는 것이 효율적이다. In FIG. 5, in the case of the power receiving device 2 positioned in the direction perpendicular to the top and bottom surfaces of the dielectric resonator of the
한편, 도시된 도 5에서 전력 전송 장치(1)의 유전체 공진기 상하면에 수평한 방향에 위치하는 전력 수신 장치(3)의 경우, 유전체 공진기의 상하면에 수평한 방향으로 방사(radiation) 방식을 주로 이용하여 전력을 송수신하는 것이 효율적이다. Meanwhile, in the case of the power receiver 3 positioned in a direction horizontal to the top and bottom of the dielectric resonator of FIG. 5, the radiation method is mainly used in a direction horizontal to the top and bottom of the dielectric resonator. It is efficient to send and receive power.
만약 도시된 도 5에서 전력 전송 장치(1)의 유전체 공진기 상하면에 수직한 방향과 수평한 방향 사이에 위치하는 전력 수신 장치의 경우, 기준거리 이하에서는 감쇠파를 이용하여 송수신되는 전력의 비율이 상대적으로 높고, 기준거리를 초과하면 방사 방식으로 송수신되는 전력의 비율이 상대적으로 높을 수 있다. 또한, 전력 전송 장치(1) 및 전력 수신 장치(2 또는 3)는 각 유전체 공진기의 공진 주파수가 서로 가까울수록 전력의 송수신 효율이 높아진다. If the power receiver is located between the direction perpendicular to the top and bottom of the dielectric resonator of the
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유전체 공진기의 감쇠파 특성을 이용하여 효율적으로 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치가 제공된다. As described above, according to an embodiment of the present invention, there is provided a wireless power transmission apparatus for efficiently transmitting power by using the attenuation wave characteristics of the dielectric resonator.
또한, 유전체 공진기는 수직 방향으로는 감쇠파를, 수평 방향으로는 방사를 일으키므로, 무전 전력 전송 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 거리에 따라 효율적으로 전력을 전송할 수 있다. 근거리에서는 유전체 공진기의 감쇠파를 이용한 수직 방향의 커플링이 강하게 일어나며, 거리가 멀어질수록 방사에 의한 수평방향 커플링이 강하게 일어난다. 즉, 근거리 내에서는 감쇠파에 의한 전송이 방사에 의한 전송에 비해 효율적이며, 원거리에서는 감쇠파에 의한 전송과 방사에 의한 전송이 함께 이루어진다. 따라서, 근거리와 원거리 사이에서 무선으로 효율적으로 전력을 전송할 수 있다. In addition, since the dielectric resonator generates attenuation waves in the vertical direction and radiation in the horizontal direction, the dielectric resonator can efficiently transmit power according to the distance between the wireless power transmitter and the wireless power receiver. In the near field, the vertical coupling using the attenuation wave of the dielectric resonator is strong, and as the distance increases, the horizontal coupling by radiation occurs. In other words, transmission by attenuation wave is more efficient than transmission by radiation within short distance, and transmission by attenuation wave and transmission by radiation are performed at a long distance. Therefore, it is possible to efficiently transmit power wirelessly between short distances and long distances.
유전체 공진기가 서로 수직일 때는 감쇠파 모드로, 수평일 때는 방사 모드로 전력 전송이 가능하다. When the dielectric resonators are perpendicular to each other, power can be transmitted in attenuated wave mode and in horizontal mode in radiated mode.
나아가, 공진기의 모양이 실린더 형태 외에 다양하게 변형 가능하므로, 제품에 대한 응용의 폭이 넓어진다. Furthermore, since the shape of the resonator can be variously modified in addition to the cylindrical shape, the application of the resonator becomes wider.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다. The embodiments of the present invention have been described above. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치 구성의 일 실시예, 1A to 1C illustrate an embodiment of a wireless power transmitter according to the present invention;
도 2a 내지 도 2b는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치 구성의 다양한 실시예, 2a to 2b are various embodiments of the configuration of a wireless power transmission apparatus according to the present invention,
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치의 유전체 공진기의 다양한 변형예, 3a to 3e are various modifications of the dielectric resonator of the wireless power transmission apparatus according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치에 신호를 인가할 때 형성되는 필드의 모양을 도시한 참고도, 4 is a reference diagram illustrating the shape of a field formed when a signal is applied to a wireless power transmission device according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 무선 전력 송수신 시스템의 일 실시예이다.5 is an embodiment of a wireless power transmission and reception system according to the present invention.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050013605A (en) * | 2002-06-26 | 2005-02-04 | 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | Planar resonator for wireless power transfer |
| JP2005311524A (en) | 2004-04-19 | 2005-11-04 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Dielectric resonator antenna |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050013605A (en) * | 2002-06-26 | 2005-02-04 | 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | Planar resonator for wireless power transfer |
| JP2005311524A (en) | 2004-04-19 | 2005-11-04 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Dielectric resonator antenna |
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Non-Patent Citations (2)
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| R.Kranenberg 외 2인, "Coplanar Waveguide Exciting of Dielectric-Resonator Antennas", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol-39, 1991년1월, 페이지 119-122.* |
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