KR101777221B1 - Wireless power transmission apparatus and System for wireless power transmission thereof - Google Patents
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Abstract
무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 전송 시스템이 제공된다. 본 무선 전력 송신 장치는, RF 앰프부, 송신 공진부를 포함하는 메인 바디 및 메인 바디 측면에 위치한 받침대를 포함하며, 송신 공진부는 송신 도전성 와이어 루프를 사용하여 상기 받침대 상에 위치한 제1 전력 수신 장치에 수평 자기 필드를 제공하고, 제1 전력 수신 장치는 루프 면이 상기 수평 자기 필드와 수직방향인 제1 수신 도전성 와이어 루프를 포함한다. 이에 의해, 전력 수신 장치를 쉽고 효율적으로 충전할 수 있게 된다.A wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission system are provided. The wireless power transmission apparatus includes an RF amplifier unit, a main body including a transmission resonance unit, and a pedestal disposed on a side surface of the main body, wherein the transmission resonance unit is connected to a first power receiving device located on the pedestal And the first power receiving device includes a first receiving conductive wire loop whose loop surface is perpendicular to the horizontal magnetic field. As a result, the power receiving apparatus can be easily and efficiently charged.
Description
본 발명은 무선 전력 송신 장치 및 이의 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공진기를 이용하여 무선으로 외부 장치를 충전하는 무선 전력 송신 장치 및 이의 무선 전력 전송 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission system thereof, and more particularly, to a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission system for wirelessly charging an external apparatus using a resonator.
근래에는 디스플레이 장치가 2D 영상뿐 아니라 입체감 있는 3D영상을 제공하고 있다. 특히, 입체감 있는 3D 영상을 시청하기 위한 디스플레이 장치로는 특수 안경을 사용하는 안경식과 특수안경을 사용하지 않는 비안경식이 있다. 2. Description of the Related Art In recent years, a display device has provided not only a 2D image but also a three-dimensional 3D image. Particularly, a display device for viewing stereoscopic 3-D images includes a spectacle using a special spectacle and a non-visible light using no special spectacle.
특히, 입체감 있는 3D 영상을 시청하기 위해, 셔터 글래스 방식의 디스플레이 장치에서는 디스플레이 장치에서 송신된 동기신호에 의해 3D 안경의 좌안 글래스와 우안 글래스를 교번적으로 온/오프가 되어야 한다. 즉, 3D 영상을 시청하기 위해서, 3D 안경을 구동하기 위한 전력 공급이 필요하다. In particular, in order to view a three-dimensional 3D image, in a shutter glass type display device, the left eye glass and the right eye glass of the 3D glasses must be turned on / off alternately by the synchronization signal transmitted from the display device. That is, in order to view the 3D image, it is necessary to supply power to drive the 3D glasses.
이때, 3D 안경의 전력을 공급하기 위한 방법으로는 일회용 배터리식과 충전식이 존재한다. 일회용 배터리식의 경우, 매번 배터리를 교채해 주어야 하고, 비용도 많이 드는 불편함이 존재하였다. 도한, 충전식의 경우, 케이블을 이용하여 3D 안경을 충전해야 하므로, 항상 케이블을 가지고 있어야 하며, 미관상으로 좋지 않는 단점이 있었다.At this time, as a method for supplying power of the 3D glasses, there is a disposable battery type and a rechargeable type. In the case of the disposable battery type, there is a disadvantage that the battery must be exchanged every time and the cost is high. In the case of rechargeable batteries, the 3D glasses must be charged using a cable. Therefore, it is necessary to always have a cable, which is disadvantageous in appearance.
따라서, 보다 쉽고 효율적으로 3D 안경을 충전할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.Therefore, it is required to find a way to easily and efficiently charge the 3D glasses.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 보다 쉽고 효율적으로 3D 안경을 충전할 수 있는 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 전송 시스템을 제공함에 있다..SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission system that can more easily and efficiently charge 3D glasses.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치에 있어서, RF 앰프부(RF Amplifier block); 송신 공진부를 포함하는 메인 바디; 및 상기 메인 바디 측면에 위치한 받침대; 를 포함하며, 상기 송신 공진부는 송신 도전성 와이어 루프(conductive wire loop)를 사용하여 상기 받침대 상에 위치한 제1 전력 수신 장치에 수평 자기 필드를 제공하고, 상기 제1 전력 수신 장치는 루프 면이 상기 수평 자기 필드와 수직방향인 제1 수신 도전성 와이어 루프를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wireless power transmission apparatus comprising: an RF amplifier block; A main body including a transmission resonance part; And a pedestal disposed on a side surface of the main body; Wherein the transmission resonance part provides a horizontal magnetic field to a first power receiving device located on the pedestal using a conductive wire loop, And a first receive conductive wire loop perpendicular to the magnetic field.
또한, 제1항에 있어서, 상기 송신 공진부는 상기 송신 도전성 와이어 루프를 사용하여, 상기 메인 바디 상에 위치한 제2 전력 수신 장치에 수직 자기 필드를 제공하고, 상기 제2 전력 수신 장치는 루프 면이 상기 수직 자기 필드와 수직방향인 제2 수신 도전성 와이어 루프를 포함할 수 있다.The transmission power supply unit according to claim 1, wherein the transmission resonance part provides a vertical magnetic field to a second power receiving device located on the main body using the transmission conductive wire loop, And a second receive conductive wire loop perpendicular to the vertical magnetic field.
그리고, 상기 메인 바디는, 실린더형일 수 있다.The main body may be cylindrical.
또한, 상기 받침대는, 원형판일 수 있다.Further, the pedestal may be a circular plate.
그리고, 상기 송신 도전성 와이어 루프는, 실린더형일 수 있다.The transmission conductive wire loop may be cylindrical.
또한, 상기 송신 도전성 와이어 루프는, 와이어 루프가 원형으로 구부러짐으로써 실린더형으로서 형성될 수 있다.Further, the transmission conductive wire loop can be formed in a cylindrical shape by bending the wire loop in a circular shape.
그리고, 공진 커패시터 및 상기 송신 도전성 와이어 루프에 전류를 유도하는 피더 도전성 와이어 루프(feeder conductive wire loop)를 더 포함할 수 있다.And may further include a resonant capacitor and a feeder conductive wire loop for inducing a current in the transmit conductive wire loop.
또한, 상기 무선 전력 송신 장치는, Root(Qs*Qd)(Qs는 전력 송신 장치의 Q 값, Qd는 전력 수신 장치의 Q 값)에 비례하는 전송 효율을 갖을 수 있다.The wireless power transmission apparatus may have a transmission efficiency proportional to Root (Qs * Qd) (Qs is the Q value of the power transmitting apparatus, and Qd is the Q value of the power receiving apparatus).
그리고, 상기 송신 공진부는, 1MHz내지 30MHz의 공진주파수를 갖을 수 있다.The transmission resonance unit may have a resonance frequency of 1 MHz to 30 MHz.
또한, 상기 송신 공진부는, 가변 가능한 공진 주파수를 갖을 수 있다.The transmission resonance unit may have a variable resonance frequency.
그리고, 상기 RF 앰프부는, 가변 가능한 동작 주파수(operating frequency)를 갖을 수 있다.The RF amplifier unit may have a variable operating frequency.
또한, 상기 송신 도전성 와이어 루프는, 상기 메인 바디 내부의 가장자리에 접할 수 있다.In addition, the transmission conductive wire loop may be in contact with an inner edge of the main body.
그리고, 제1항에 있어서, 상기 송신 도전성 와이어 루프는, 수직 자기 필드 및 수평 자기 필드를 동시에 생성할 수 있다.The transmission conductive wire loop according to claim 1, wherein the transmission conductive wire loop can simultaneously generate a vertical magnetic field and a horizontal magnetic field.
또한, 상기 무선 전력 송신 장치는, 상기 RF 앰프부와 상기 송신 공진부 사이에 차폐제를 더 포함할 수 있다.In addition, the wireless power transmission apparatus may further include a shielding agent between the RF amplifier unit and the transmission resonance unit.
그리고, 상기 차폐제는, 페라이트 시트(ferrite sheet)일 수 있다.The shielding agent may be a ferrite sheet.
또한, 상기 RF 앰프부는, 쉴드 케이스(shied case)로 둘러싸일 수 있다.In addition, the RF amplifier unit may be surrounded by a shielded case.
그리고, 상기 쉴드 케이스는 주석도금일 수 있다.The shield case may be tin-plated.
또한, 상기 무선 전력 송신 장치는, 상기 RF 앰프부와 상기 송신 공진부 사이에 기 설정된 이격거리를 갖도록 형성될 수 있다.The wireless power transmission apparatus may be formed to have a predetermined distance between the RF amplifier unit and the transmission resonance unit.
그리고, 상기 제1 전력 수신 장치는, 3D안경, 휴대폰, 및 리모컨 중 어느 하나일 수 있다.The first power receiving device may be any one of 3D glasses, a cellular phone, and a remote controller.
또한, 상기 제2 전력 수진 장치는, 3D안경, 휴대폰, 및 리모컨 중 어느 하나일 수 있다.The second power stabilization device may be any one of 3D glasses, a mobile phone, and a remote control.
한편, 상술한 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 시스템은, 수직방향의 자기 필드와 수평방향의 자기필드를 동시에 생성하는 전력 송신 장치; 루프 면이 상기 수평방향의 자기필드와 수직방향인 제1 수신 도전성 와이어 루프를 갖는 제1 전력 수신 장치; 및 루프 면이 상기 수평방향의 자기필드와 수직방향인 제2 수신 도전성 와이어 루프를 갖는 제2 전력 수신 장치; 를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless power transmission system including: a power transmitting device for simultaneously generating a vertical magnetic field and a horizontal magnetic field; A first power receiving device having a first receiving conductive wire loop whose loop surface is perpendicular to the horizontal magnetic field; And a second receiving conductive wire loop having a loop plane perpendicular to the horizontal magnetic field; . ≪ / RTI >
그리고, 상기 전력 송신 장치는, 송신 공진기를 포함하는 메인 바디; 및 메인 바디 측면에 위치한 받침대를 포함하고, 상기 송신 공진기는 상기 받침대 상에 위치한 상기 제1 전력 수신 장치에 상기 수평방향의 자기필드를 제공할 수 있다.The power transmission device includes: a main body including a transmission resonator; And a pedestal located on a side of the main body, wherein the transmitting resonator may provide the horizontal magnetic field to the first power receiving device located on the pedestal.
또한, 상기 송신 공진기는 상기 메인 바디 상에 위치한 상기 제2 전력 수신 장치에 상기 수직방향의 자기필드를 제공할 수 있다.In addition, the transmission resonator may provide the vertical magnetic field to the second power receiving device located on the main body.
그리고, 상기 전력 송신 장치는, 실린더형의 송신 도전성 와이어 루프를 포함할 수 있다.And, the power transmission device may include a cylindrical transmission conductive wire loop.
또한, 상기 전력 송신 장치는, 와이어 루프가 원형으로 구부러짐으로써 실린더형으로서 형성되는 송신 도전성 와이어 루프를 포함할 수 있다.In addition, the power transmission device may include a transmission conductive wire loop formed as a cylinder by the wire loop being bent in a circular shape.
그리고, 상기 전력 송신 장치는, 공진 커패시터 및 상기 송신 도전성 와이어 루프에 전류를 유도하는 피더 도전성 와이어 루프(feeder conductive wire loop)를 더 포함할 수 있다.The power transmission device may further include a resonant capacitor and a feeder conductive wire loop for inducing a current to the transmission conductive wire loop.
또한, 상기 무선 전력 전송 시스템은, Root(Qs*Qd)(Qs는 전력 송신 장치의 Q 값, Qd는 전력 수신 장치의 Q 값)에 비례하는 전송 효율을 가질 수 있다.Further, the wireless power transmission system may have a transmission efficiency proportional to Root (Qs * Qd) (where Qs is the Q value of the power transmitting apparatus and Qd is the Q value of the power receiving apparatus).
그리고, 상기 전력 송신 장치는, 1MHz내지 30MHz의 공진주파수를 가질 수 있다.The power transmission device may have a resonance frequency of 1 MHz to 30 MHz.
또한, 상기 전력 송신 장치는, 가변 가능한 공진 주파수를 가질 수 있다.Further, the power transmission apparatus may have a variable resonance frequency.
그리고, 상기 전력 송신 장치는, 가변 가능한 동작 주파수(operating frequency)를 갖는 RF 앰프부를 포함할 수 있다.The power transmission apparatus may include an RF amplifier unit having a variable operating frequency.
또한, 상기 전력 송신 장치는, RF 앰프부; 송신 도전성 와이어 루프; 및 상기 RF 앰프부와 상기 송신 도전성 와이어 루프 사이에 차폐제; 를 더 포함할 수 있다.The power transmission apparatus may further include: an RF amplifier section; Transmitting conductive wire loop; And a shielding agent between the RF amplifier part and the transmission conductive wire loop; As shown in FIG.
그리고, 상기 차폐제는, 페라이트 시트(ferrite sheet)일 수 있다.The shielding agent may be a ferrite sheet.
또한, 상기 RF 앰프부는, 쉴드 케이스(shied case)로 둘러싸일 수 있다.In addition, the RF amplifier unit may be surrounded by a shielded case.
그리고, 상기 쉴드 케이스는, 주석도금일 수 있다.The shield case may be tin-plated.
또한, 상기 전력 송신 장치는, 상기 RF 앰프부와 상기 송신 공진부 사이에 기 설정된 이격거리를 갖도록 형성될 수 있다.In addition, the power transmission apparatus may be formed to have a predetermined distance between the RF amplifier unit and the transmission resonance unit.
그리고, 상기 제1 전력 수신 장치는, 3D안경, 휴대폰, 및 리모컨 중 어느 하나일 수 있다.The first power receiving device may be any one of 3D glasses, a cellular phone, and a remote controller.
또한, 상기 제2 전력 수진 장치는, 3D안경, 휴대폰, 및 리모컨 중 어느 하나일 수 있다.The second power stabilization device may be any one of 3D glasses, a mobile phone, and a remote control.
그리고, 상기 전력 송신 장치는, 상기 제1 전력 수신 장치를 수납하기 위한 원형 받침대를 포함할 수 있다.The power transmitting apparatus may include a circular pedestal for accommodating the first power receiving apparatus.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 3D 안경을 쉽고 효율적으로 충전할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, 3D glasses can be easily and efficiently charged.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 시스템의 블럭도를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치를 도시한 도면,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치의 자기 필드를 설명하기 위해 도시한 도면, 그리고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치의 차폐구조에 대해 설명하기 위한 도면이다.1 illustrates a wireless power transmission system, in accordance with an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram of a wireless power transmission system, in accordance with an embodiment of the present invention;
3 illustrates a wireless power transmission apparatus, in accordance with an embodiment of the present invention,
4A to 4C are diagrams for explaining magnetic fields of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention,
5 is a view for explaining a shielding structure of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 시스템의 블럭도를 도시한 도면이다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 전력 송신 장치(100), 제1 전력 수신 장치(200) 및 제2 전력 수신 장치(300)를 포함한다.1 is a block diagram of a wireless power transmission system, in accordance with an embodiment of the present invention. In particular, a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention includes a power transmitting
전력 송신 장치(100)는 송신 공진기를 이용하여 제1 무선 전력 수신 장치(200) 및 제2 무선 전력 수신 장치(300)에 무선으로 자기적 에너지를 송신한다. The power transmitting
구체적으로, 전력 송신 장치(100)는 실린더 형으로 헝성된 송신 공진기를 이용하여, 지표면에 대하여 수평 방향의 자기 필드와 수직 방향의 자기 필드를 생성한다. 그리고, 전력 송신 장치(100)는 수평 방향의 자기 필드를 이용하여, 받침대에 놓여진 제1 전력 수신 장치(200)를 충전하고, 수직 방향의 자기 필드를 이용하여, 메인 바디의 윗면에 놓여진 제2 전력 수신 장치(300)를 충전한다. Specifically, the
특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 장치(100)는 수평 방향의 자기 필드 및 수직 방향의 자기 필드를 동시에 생성하기 위하여, 실린더 형 메인 바디 및 실린더 형 송신 도전성 와이어 루프(conductive wire loop)를 포함한다. In particular, as shown in FIG. 1, the wireless
제1 전력 수신 장치(200)는 수신 공진기를 이용하여 전력 송신 장치(100)에서 전송되는 자기적 에너지를 이용하여 전원을 충전한다. 구체적으로, 제1 전력 수신 장치(200)는 전력 송신 장치(100)의 송신 공진기에서 생성된 수평 방향의 자기 필드를 이용하여 전원을 충전한다. 이때, 제1 전력 수신 장치(200)의 수신 공진기는 루프면이 수평 방향의 자기 필드와 수직인 제1 수신 도전성 와이어 루프를 포함한다. 여기서 루프면이라 함은, 수신 도전성 와이어 루프가 이루고 있는 면을 말한다.The first
한편, 제1 전력 수신 장치(200)는 3D 안경일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 리모컨 또는 휴대폰과 같은 장치에도 적용될 수 있다.예를 들어, 리모컨 또는 휴대폰을 받침대에 올려 놓는 경우, 리모컨 또는 휴대폰의 수신 도전성 와이어 루프의 루프면이 수평 방향의 자기 필드와 수직이 되도록 놓으면, 리모컨 또는 휴대폰을 충전할 수 있게 된다.For example, when the remote control or the cellular phone is placed on a pedestal, the first
제2 전력 수신 장치(300)는 수신 공진기를 이용하여 전력 송신 장치(100)에서 전송되는 자기적 에너지를 이용하여 전원을 충전한다. 구체적으로, 제2 전력 수신 장치(300)는 전력 송신 장치(100)의 송신 공진기에서 생성된 수직 방향의 자기 필드를 이용하여 전원을 충전한다. 이때, 제2 전력 수신 장치(300)의 수신 공진기는 루프면이 수직 방향의 자기 필드와 수직인 제2 수신 도전성 와이어 루프를 포함한다.The second
한편, 제2 전력 수신 장치(300)는 리모컨 또는 휴대폰일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 3D 안경과 같은 장치에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 3D 안경을 메인 바디의 윗면에 올려놓는 경우, 3D 안경의 수신 도전성 와이어 루프의 루프면이 수직 방향의 자기 필드와 수직이 되도록 놓으면, 3D 안경을 충전할 수 있게 된다.On the other hand, the second
특히, 전력 송신 장치(100), 제1 전력 수신 장치(200) 및 제2 전력 수신 장치(300)는 높은 공진품질계수(Q-factor)를 가질 수 있다. 이는 에너지 수신 효율이 전력 송신 장치(100) 및 전력 수신 장치(200,300)의 Q-factor가 커질수록 커지기 때문이다. 특히, 무선 전력 전송 시스템(100)는 Root(Qs*Qd)(Qs는 전력 송신 장치의 Q 값, Qd는 전력 수신 장치의 Q 값)에 비례하는 전송 효율을 가질 수 있다. 또한, 전력 송신 장치(100) 및 전력 수신 장치(200,300)가 높은 Q-factor를 가지기 위하여 루프(loop)형 공진기를 가지며, 고품질 저손실(즉, 도선의 저항이 작은) 커패시터로 구성될 수 있다. 또한, 금속물이 근처에 있을 때 Q 값이 급격히 낮아지므로, 전력 송신 장치(100) 및 전력 수신 장치(200,300)는 차폐구조를 가질 수 있다. Particularly, the
이하에서는 도 2를 참조하여, 무선 전력 전송 시스템(100)의 무선 충전 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a wireless charging method of the wireless
앞서 살펴본 바와 같이, 무선 전력 전송 시스템(100)은 전력 송신 장치(100) 및 제1 전력 수신 장치(200)를 포함한다. 이때, 전력 송신 장치(100)는 RF 앰프부(RF Amplifier block)(110) 및 송신 공진부(120)를 포함한다.As described above, the wireless
RF 앰프부(110)는 전원부(미도시)에서 전송된 DC 전압을 이용하여 고주파의 AC 파형을 생성하여 자기장을 형성시키도 공진 주파수에 집중된 자기장을 형성한다. 그리고, RF 앰프부(110)는 고주파(MHz 급)의 AC 파형을 생성하여 송신 공진부(120)로 여자시킨다. 이때, RF 앰프부(110)는 특정 동작 주파수(operational frequency)를 가지며, 특정 동작 주파수는 가변 가능하다. The
또한, 특정 동작 주파수는 송신 공진기(120)에서 발생하는 자기장의 공진 주파수와 동일하며, RF 앰프부(110)의 동작 주파수는 13.95MHz 일 수 있다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, RF 앰프부(110)의 동작 주파수는 1~30MHz 범위 내의 주파수일 수 있다. 1~30MHz 범위의 동작주파수를 가지는 경우, 공진기의 사이즈가 작아질 수 있고, 높은 Q-factor를 가질 수 있으며, 동작 주파수의 범위가 너무 크거나 작은 경우, 파워소자의 한계로 전송 효율이 급감하기 때문에 비효율적이다.Also, the specific operating frequency is equal to the resonance frequency of the magnetic field generated by the transmitting
송신 공진부(120)는 제1 전력 수신 장치(200)에 송신할 자기적 에너지를 생성한다. 구체적으로, 송신 공진부(120)는 피더 도전성 와이어 루프, 송신 도전성 와이어 루프 및 공진 커패시터를 포함한다.The
피더 도전성 와이어 루프는 인덕티브 커플링(inductive coupling) 형태로 연결된 송신 도전성 와이어 루프에 전류를 유도하여, 공진 주파수에 집중된 자장의 생성을 유도한다. 이때 공진 주파수는 상술한 바와 같이, 13.95MHz 일 수 있다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, RF 앰프부(110)의 동작 주파수는 1~30MHz 범위 내의 주파수일 수 있다.The feeder conductive wire loops induce currents in the transmission conductive wire loops connected in the form of inductive couplings to induce generation of a magnetic field focused at the resonant frequency. At this time, the resonant frequency may be 13.95 MHz as described above. However, this is only an example, and the operating frequency of the
송신 도전성 와이어 루프는 공진 주파수에 집중된 자장을 생성한다. 이때, 송신 도전성 와이어 루프는 지표면과 수평 방향의 자기 필드 및 수직 방향의 자기 필드를 생성하기 위하여, 실린더형일 수 있다. 특히, 송신 도전성 와이어 루프는 와이어 루프가 원형으로 구부러짐으로써 형성될 수 있다. 특히, 송신 도전성 와이어 루프는 메인 바디 내부의 가장자리에 접하여 생성될 수 있다. 송신 도전성 와이어 루프가 생성하는 자기장에 대해서는 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 추후에 설명하기로 한다.The transmitting conductive wire loop produces a magnetic field that is concentrated at the resonant frequency. At this time, the transmission conductive wire loop may be cylindrical in order to generate a magnetic field in the horizontal direction and a magnetic field in the vertical direction with respect to the earth surface. In particular, the transmitting conductive wire loop can be formed by bending the wire loop in a circular shape. In particular, the transmission conductive wire loop can be produced in contact with the inner edge of the main body. The magnetic field generated by the transmission conductive wire loop will be described later with reference to Figs. 4A to 4C.
또한, 송신 공진부(120)는 LC 공진기로써, 공진 커패시터와 인덕터의 값들을 변화시켜 공진 주파수를 변경시킬 수 있다. Also, the
또한, 전력 송신 장치(100)는 금속물이 근처에 있을 때, Q-factor가 급격히 낮아지는 Eddy field 현상을 방지하기 위해 차폐제를 포함할 수 있다. 전력 송신 장치(100)의 차폐제에 대해서는 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.In addition, the
상술한 바와 같이, 전력 송신 장치(100)는 송신 공진부에서 생성된 자기적 에너지를 무선으로 전력 수신 장치(200,300)에 전송한다.As described above, the
또한, 전력 수신 장치(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 수신 공진부(210), 정류부(220), DC/DC 변환부(230) 및 충전부(240)를 포함한다.2, the
수신 공진부(210)는 특정 주파수에 집중된 자기적 에너지를 수신한다. 구체적으로, 수신 공진부(210)는 전력 수신 장치(200)(예를 들어, 3D 안경)의 가장자리에 형성된 수신 도전성 와이어 루프, 수신 도전성 와이어 루프에 연결된 공진 커패시터 및 픽업 도전성 와이어 루프를 포함한다. 특히, 전력 수신 장치(200)가 3D 안경인 경우, 수신 도전성 와이어 루프는 3D 안경의 안경테에 형성될 수 있으며, 전력 수신 장치(200)가 리모컨 또는 휴대폰인 경우, 수신 도전성 와이어 루프는 리모컨 또는 휴대폰의 테두리에 형성될 수 있다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 3D 안경, 리모컨 및 휴대폰의 다른 위치에 수신 도전성 와이어 루프가 형성될 수 있다. 이때, 수신 도전성 와이어 루프(121)는 PCB 또는 필름 PCB를 사용하여 형성될 수 있다.The
수신 도전성 와이어 루프는 송신 공진부(120)로부터 생성된 공진 주파수의 자기장으로 인하여 수신 공진부(210)가 액티베이션됨으로써, 전류가 흐르게 된다. 이때, 수신 도전성 와이어 루프는 송신 공진부(220)에서 생성된 수평방향의 자기 필드 또는 수직 방향의 자기 필드와 수직으로 놓여짐으로써, 액티베이션된다. 구체적으로, 전력 수신 장치(200)가 받침대에 놓여진 경우, 수신 도전성 와이어 루프는 송신 공진부(120)로부터 발생하는 수평 방향의 자기 필드와 수직이 되도록 놓여짐으로써 액티베이션된다. 또한, 전력 수신 장치(200)가 메인 바디 상에 놓여진 경우, 수신 도전성 와이어 루프는 송신 공진부(120)로부터 발생하는 수직 방향의 자기 필드와 수직이 되도록 놓여짐으로써 액티베이션된다.In the reception conductive wire loop, the
픽업 도전성 와이어 루프는 수신 도전성 와이어 루프에서 발생한 전류가 유도되도록 하여, 정류부(220)에 제공한다. The pick-up conductive wire loop induces a current generated in the reception conductive wire loop to be supplied to the rectifying
정류부(220)는 픽업 도전성 와이어 루프로부터 전송된 AC 전압을 DC로 정류한다. 이때, 정류부(220)는 4개의 다이오드를 구비하는 브릿지 다이오드 와 필터링 역할을 하는 커패시터를 구비할 수 있다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 정류부(220)는 AC를 DC로 정류하는 다른 회로를 이용하여 구현될 수 있다.The rectifying
정류부(220)에 의해 정류된 DC 전압이 일정한 전압을 유지하고 있지 않으므로, DC/DC 변환부(230)는 정류된 DC 전압이 일정한 전압으로 유지되도록 DC 전압을 조정한다.Since the DC voltage rectified by the rectifying
충전부(240)는 상기 정류된 일정 전압을 배터리에 충전한다. 특히, 충전부(240)는 정류부(220)의 출력전압을 사용하여 충전동작을 제어하는 충전 IC 및 배터리를 포함할 수 있다.The charging
이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여, 전력 송신 장치(100)를 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 송신 장치(100)의 외부 구성을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전력 송신 장치(100)는 메인 바디(130), 받침대(140), 표시부(150) 및 전원 버튼부(160)를 포함한다.3 is a diagram showing an external configuration of a
메인 바디(130)는 전력 송신 장치(100)의 송신 공진부(120)를 수용한다. 특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 실린더 형의 송신 공진부(120)를 수용하기 위해, 메인 바디(130)는 실린더 형이다. 그리고, 메인 바디(130)는 제2 전력 수신 장치(300)가 놓여질 수 있도록 평평한 윗면(170)을 포함한다. 따라서, 제2 전력 수신 장치(300)가 메인 바디(130)의 윗면에 놓여짐으로써, 수직 방향의 자기 필드로 인해 무선 충전이 가능하게 된다.The
받침대(140)는 메인 바디(130)의 측면에 형성된다. 특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 받침대(140)의 테두리에는 전력 송신 장치(100)의 전원 상태 등을 알려주는 표시부(150)를 포함한다. 이때, 받침대(140)는 제1 전력 수신 장치(200)가 수납될 수 있도록 원형판 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 제1 전력 수신 장치(200)가 받침대 위에 놓여짐으로써, 수평 방향의 자기 필드로 인해 무선 충전이 가능하게 된다. The
또한, 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200,300)를 충전 여부에 따라, 전원을 제어하기 위한 전원 버튼부(160)를 포함한다.The
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 송신 장치(200)에서 생성된 자기장을 나타내는 도면이다.4A-4C illustrate magnetic fields generated in a
도 4a에 도시된 바와 같이, 실린더 형의 전력 송신 장치(100)는 수직 방향의 자기 필드(430) 및 수평 방향의 자기 필드(440)를 발생한다. 따라서, 수직 방향의 자기 필드(430)는 제2 전력 수신 장치(300)의 루프면(410)과 수직을 이룸으로써, 제2 전력 수신 장치(300)를 충전한다. 또한, 수평 방향의 자기 필드(440)는 제1 전력 수신 장치(200)의 루프면(420)과 수직을 이룸으로써, 제1 전력 수신 장치(200)를 충전한다.As shown in FIG. 4A, the cylindrical
또한, 도 4b는 도 4a에 도시된 전력 송신 장치(100)의 내부에 포함된 송신 공진부(120)를 도시한 도면이다. 상술한 바와 같이, 전력 송신 장치(100)가 수직 방향의 자기 필드(430)와 수평 방향의 자기 필드(440)를 생성하기 위해, 송신 공진부(120)는 실린더 형태이다.FIG. 4B is a diagram showing a
도 4c는 실린더형 송신 공진기(120)의 자기 필드를 나타낸 도면이다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 실린더형 송신 공진(120)의 자기 필드는 윗면과 옆면의 수직 방향으로 형성됨을 알 수 있다.4C is a view showing a magnetic field of the
한편, 전력 송신 장치(100)가 금속 테이블에 놓여진 경우, 금속 테이블로 인하여 송신 공진기(120)의 공진 주파수가 이동되거나, Q-factor가 저하되는 현상(Eddy Current 효과)이 발생한다. 따라서, 금속 테이블로 인해 전력 송신 장치(100)의 충전 성능이 감소하는 현상을 방지하기 위해, 전력 송신 장치(100)는 차폐 구조를 포함할 수 있다. 이하에서는 도 5를 참조하여, 전력 송신 장치(100)의 차폐 구조에 대해 설명하기로 한다.On the other hand, when the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 차폐 구조가 포함된 전력 송신 장치(100)를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 RF 앰프부(110) 및 송신 공진부(120)에 대한 설명은 도 2에서 설명한 바와 같다.5 is a diagram illustrating a
전력 송신 장치(100)가 Eddy Current 효과를 방지하기 위하여, RF 앰프부(110)는 쉴드 케이스(shied case)(113)로 둘러쌓인다. 이때, 쉴드 케이스는 주석 도금일 수 있다.The
또한, RF 앰프부(110)와 송신 공진부(120) 사이에 차폐제(115)를 더 포함할 수 있다. 이때, 차폐제(115)는 페라이트 시트(ferrite sheet)로 구현될 수 있다. 차폐제는 저저항 경로를 확보하여, Q-factor의 대부분을 보상한다.In addition, a
또한, RF 앰프부(110)와 송신 공진부(120) 사이에 기 설정된 이격구간(117)을 갖도록 형성될 수 있다. 이는 공진 주파수의 변화를 사전에 차단하기 위해서이다. Further, it may be formed to have a
상술한 쉴드 케이스(113), 차폐제(115) 및 이격구간(117)을 통해 공진 주파수가 변하고, Q-factor가 감소하는 Eddy Current 현상을 방지할 수 있게 된다.The resonance frequency is changed through the
한편, 본 발명에서 설명한 실시예에서 수신 도전성 와이어 루프가 송신 공진부(120)에서 발생하는 자기 필드에 수직 방향인 것으로 상정하였으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 다른 각도에 의해 구현될 수 있다. 즉, 수신 도전성 와이어 루프가 자기 필드와 수직인 경우, 에너지 수신 효율이 가장 높다는 것을 의미할 뿐, 다른 각도(수직에 가까운 각도)를 적용하여 본 발명을 구현할 수도 있다.Meanwhile, in the embodiment described in the present invention, it is assumed that the reception conductive wire loop is perpendicular to the magnetic field generated in the
상술한 바와 같이, 하나의 전력 송신 장치를 통해 복수의 전력 수신 장치(3D 안경, 리모컨, 휴대폰 등)를 충전함으로써, 사용자는 보다 쉽고 효율적으로 각종 기기들을 충전할 수 있게 된다.As described above, by charging a plurality of power receiving devices (3D glasses, remote control, cellular phone, etc.) through one power transmitting device, the user can more easily and efficiently charge various devices.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
100: 전력 송신 장치 110: RF 앰프부
120: 송신 공진부 200: 제1 전력 수신 장치
210: 수신 공진부 220: 정류부
230: DC/DC 변환부 240: 충전부
300: 제2 전력 수신 장치100: power transmitting apparatus 110: RF amplifier unit
120: transmission resonance unit 200: first power reception device
210: receiving resonance part 220: rectifying part
230: DC / DC conversion unit 240:
300: second power receiving device
Claims (38)
메인 바디;및
상기 메인 바디의 측면에 위치하는 받침대;를 포함하며,
상기 메인 바디는 지표면에 대하여 수평 방향의 수평 자기 필드 및 지표면에 대하여 수직 방향의 수직 자기 필드를 생성하는 송신 공진부를 포함하며,
상기 송신 공진부는,
상기 수평 자기 필드 및 상기 수직 자기 필드를 동시에 생성하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치. In a wireless power transmission apparatus,
Main body; and
And a pedestal disposed on a side surface of the main body,
Wherein the main body includes a transmission magnetic resonance portion for generating a horizontal magnetic field in the horizontal direction with respect to the ground surface and a vertical magnetic field in the vertical direction with respect to the ground surface,
The transmission /
And generates the horizontal magnetic field and the vertical magnetic field at the same time.
상기 받침대에 제1 전력 수신 장치가 위치한 경우, 상기 제1 전력 수신 장치가 상기 수평 자기 필드에 의해 충전되도록 상기 받침대는 상기 제1 전력 수신 장치를 지지하며,
상기 메인 바디의 윗면에 제2 전력 수신 장치가 위치한 경우, 상기 제2 전력 수신 장치가 상기 수직 자기 필드에 의해 충전되도록 상기 메인 바디의 윗면은 상기 제2 전력 수신 장치를 지지하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.The method according to claim 1,
The pedestal supports the first power receiving device so that the first power receiving device is charged by the horizontal magnetic field when the first power receiving device is located on the pedestal,
Characterized in that the upper surface of the main body supports the second power receiving device so that the second power receiving device is charged by the vertical magnetic field when the second power receiving device is located on the upper surface of the main body. Power transmission device.
상기 메인 바디는,
실린더형인 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.The method according to claim 1,
The main body includes:
Wherein the antenna is a cylindrical type.
상기 받침대는,
원형판인 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.The method according to claim 1,
The pedestal,
Wherein the antenna is a circular plate.
상기 송신 공진부는 상기 수평 자기 필드 및 상기 수직 자기 필드를 생성하기 위한 송신 도전성 와이어 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.The method according to claim 1,
Wherein the transmit resonant portion comprises a transmit conductive wire loop for generating the horizontal magnetic field and the vertical magnetic field.
상기 송신 도전성 와이어 루프는,
실린더형인 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.6. The method of claim 5,
The transmission conductive wire loop includes:
Wherein the antenna is a cylindrical type.
상기 송신 도전성 와이어 루프는,
와이어 루프가 원형으로 구부러짐으로써 실린더형으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.6. The method of claim 5,
The transmission conductive wire loop includes:
And the wire loop is formed as a cylindrical shape by being bent into a circular shape.
상기 송신 공진부는,
공진 커패시터 및 상기 송신 도전성 와이어 루프에 전류를 유도하는 피더 도전성 와이어 루프(feeder conductive wire loop)를 더 포함하는 것을 특징을 하는 무선 전력 송신 장치.6. The method of claim 5,
The transmission /
Further comprising a resonant capacitor and a feeder conductive wire loop for inducing a current in the transmit conductive wire loop.
상기 무선 전력 송신 장치는,
Root(Qs*Qd)(Qs는 전력 송신 장치의 Q 값, Qd는 전력 수신 장치의 Q 값)에 비례하는 전송 효율을 갖는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.The method according to claim 1,
The wireless power transmission apparatus comprising:
Root (Qs * Qd) where Qs is the Q value of the power transmitting device, and Qd is the Q value of the power receiving device.
상기 송신 공진부는,
1MHz 내지 30MHz의 공진주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.The method according to claim 1,
The transmission /
And has a resonance frequency of 1 MHz to 30 MHz.
상기 송신 공진부는,
가변 가능한 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.The method according to claim 1,
The transmission /
And a variable resonance frequency.
상기 송신 도전성 와이어 루프는,
상기 메인 바디 내부의 가장자리에 접하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.6. The method of claim 5,
The transmission conductive wire loop includes:
And contacts an inner edge of the main body.
상기 송신 도전성 와이어 루프는,
상기 수직 자기 필드 및 상기 수평 자기 필드를 동시에 생성하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.6. The method of claim 5,
The transmission conductive wire loop includes:
And generates the vertical magnetic field and the horizontal magnetic field at the same time.
상기 무선 전력 송신 장치는,
AC(alternating current) 파형을 생성하는 RF 앰프부;를 더 포함하며,
상기 송신 공진부는 RF 앰프부에 의해 생성된 AC 파형을 수신하여 AC 파형에 대응되는 상기 수평 자기 필드 및 상기 수직 자기 필드를 생성하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.The method according to claim 1,
The wireless power transmission apparatus comprising:
Further comprising: an RF amplifier section for generating an alternating current (AC) waveform,
Wherein the transmission resonance unit receives the AC waveform generated by the RF amplifier unit and generates the horizontal magnetic field and the vertical magnetic field corresponding to the AC waveform.
상기 RF 앰프부는,
가변 가능한 동작 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.15. The method of claim 14,
The RF amplifier unit includes:
And a variable frequency operating frequency.
상기 RF 앰프부 및 상기 송신 공진부 사이에 차폐제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.15. The method of claim 14,
And a shielding agent between the RF amplifier unit and the transmission resonance unit.
상기 차폐제는,
페라이트 시트(ferrite sheet)인 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.17. The method of claim 16,
The above-
Wherein the ferrite sheet is a ferrite sheet.
상기 RF 앰프부는 둘러싸는 쉴드 케이스(shied case);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.15. The method of claim 14,
Wherein the RF amplifier further comprises a shied case enclosing the RF amplifier.
상기 쉴드 케이스는 주석도금인 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.19. The method of claim 18,
Wherein the shield case is tin-plated.
상기 무선 전력 송신 장치는,
상기 RF 앰프부와 상기 송신 공진부 사이에 기 설정된 이격거리를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.15. The method of claim 14,
The wireless power transmission apparatus comprising:
And a predetermined distance is provided between the RF amplifier unit and the transmission resonance unit.
지표면에 대하여 수직방향의 수직 자기 필드와 지표면에 대하여 수평방향의 수평 자기 필드를 동시에 생성하는 전력 송신 장치;
루프 면이 상기 수직방향의 수직 자기 필드와 수직방향인 제1 수신 도전성 와이어 루프를 갖는 제1 전력 수신 장치; 및
루프 면이 상기 수평방향의 수평 자기필드와 수직방향인 제2 수신 도전성 와이어 루프를 갖는 제2 전력 수신 장치; 를 포함하는 무선 전력 전송 시스템.In a wireless power transmission system,
A power transmitting device for simultaneously generating a vertical magnetic field in a direction perpendicular to the ground surface and a horizontal magnetic field in a horizontal direction with respect to the ground surface;
A first power receiving device having a first receiving conductive wire loop whose loop surface is perpendicular to the vertical magnetic field in the vertical direction; And
A second power receiving device having a second receiving conductive wire loop whose loop surface is perpendicular to the horizontal magnetic field in the horizontal direction; And a wireless power transmission system.
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