KR101864605B1 - 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템에 관한 것으로서, 발사체; 상기 발사체의 외부에 설치되며, 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 전자기장을 생성하는 송신부; 및 상기 발사체에 설치되며, 상기 송신부에서 발생되는 전자기장에 의해 공진되어 전원을 생성하며, 생성된 전원을 상기 발사체로 공급하는 수신부를 포함하되, 상기 송신부는, 외부의 교류전류를 직류전류로 변환하는 부스터부와, 상기 부스터부로부터 공급되는 직류전류를 교류전류로 변환하는 인버터부와, 상기 인버터부로부터 교류전류를 공급받아 전자기장을 생성하는 송신코일부와, 상기 부스터부와 상기 인버터부가 설치되며 상기 부스터부와 상기 인버터부를 제어하는 제1회로부와, 상기 송신코일부의 주변에 설치되어 전자파를 흡수하는 제1페라이트부와, 상기 송신코일부와 상기 제1페라이트가 설치되는 공간인 제1설치공간과 상기 제1회로부가 설치되는 공간인 제2설치공간이 형성되는 제1케이스부를 포함하며, 상기 수신부는, 상기 송신코일부에서 생성되는 전자기장에 공진되어 유도교류전류를 생성하는 수신코일부와, 상기 수신코일부로부터 전달되는 유도교류전류를 정류하여 직류전류로 변환시키는 정류부와, 상기 정류부가 설치되며 상기 정류부를 제어하는 제2회로부와, 상기 수신코일부의 주변에 설치되어 전자파를 흡수하는 제2페라이트부와, 상기 수신코일부와 상기 제2페라이트부가 설치되는 공간인 제3설치공간과 상기 제2회로부가 설치되는 공간인 제4설치공간이 형성되는 제2케이스부를 포함하며, 상기 제1페라이트부는, 상기 제1설치공간의 저면에 설치되는 제1저면페라이트와, 상기 제1설치공간의 측면에 설치되는 제1측면페라이트와, 상기 제1설치공간의 중심부분에 배치되어 상기 송신코일부가 권취되며 상기 송신코일부의 두께 보다 더 두꺼운 두께로 마련되어 상면이 외부로 돌출되는 제1중심페라이트를 포함하며, 상기 제2페라이트부는, 상기 제3설치공간의 저면에 설치되는 제2저면페라이트와, 상기 제3설치공간의 측면에 설치되는 제2측면페라이트와, 상기 제3설치공간의 중심부분에 배치되어 상기 수신코일부가 권취되며 상기 수신코일부의 두께 보다 더 두꺼운 두께로 마련되어 상면이 외부로 돌출되는 제2중심페라이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, PL-13 타입으로 마련되는 페라이트와, 송신코일 및 수신코일이 권취되는 돌출 페라이트에 의해서, 무선 전력 전달 효율이 크게 향상될 수 있는 효과가 있다.

Description

엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템{WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM FOR UMBILICAL DEVICE}
본 발명은 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무선 전력 전달 효율을 크게 향상시킬 수 있는 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템에 관한 것이다.
항공, 우주 분야에 주로 사용되는 발사체(로켓, 미사일, 인공위성 추진체 등)의 내부에는 통신 및 탐사를 위한 여러 장치들이 내장되며, 이러한 발사체의 경우, 발사되기 전에, 지상의 관제시설 등에서 발사체 내부의 여러 장치들에 대한 기능을 점검하는 과정이 요구된다.
이러한 과정에서 엄빌리컬 케이블이 필수적으로 이용되는데, 이러한 엄빌리컬 케이블은 지상의 관제시설 등에서 발사체 내부의 여러 장치들로 전원을 공급하는 전원공급케이블 및 지상의 관제시설 등에서 발사체 내부의 여러 장치들과 데이터를 송수신하는 데이터케이블을 포함하여 구성된다.
발사체의 발사시에는 종래의 유선 방식의 엄빌리컬 케이블이 지상의 관제시설에 설치되는 전원공급장치 및 제어장치로부터 분리되는 과정이 필수적으로 요구된다. 그러나, 발사체의 발사시스템은 수많은 전자부품과 고도의 집적회로로 구성되어 있는 바, 발사체의 발사과정에서 엄빌리컬 케이블의 분리 오류가 빈번히 발생하여, 케이블이 미분리로 인한 여러 문제가 야기되였다.
근래에, 상술한 문제점을 개선하고자, 무선방식으로 전력을 전달할 수 있는 무선 전력 전달 엄빌리컬 시스템이 개발되어 발사체에 도입되고 있다. 엄빌리컬 시스템을 무선으로 구성하는 경우, 상술한 바와 같은 엄빌리컬 케이블의 분리 오류의 문제가 원천적으로 방지되며, 취급이 용이하며 유지 보수가 간편해진다는 이점이 있다.
그러나, 현재의 연구, 개발 수준에 따른 발사체에 적용되는 무선 전력 전달 기술의 경우, 발사체에 설치되는 각종 장치에 충분한 전력을 공급하기에 전력 전달 효율이 크게 떨어진다는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 무선 전력 전달 효율을 크게 향상시킬 수 있는 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 발사체; 상기 발사체의 외부에 설치되며, 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 전자기장을 생성하는 송신부; 및 상기 발사체에 설치되며, 상기 송신부에서 발생되는 전자기장에 의해 공진되어 전원을 생성하며, 생성된 전원을 상기 발사체로 공급하는 수신부를 포함하되, 상기 송신부는, 외부의 교류전류를 직류전류로 변환하는 부스터부와, 상기 부스터부로부터 공급되는 직류전류를 교류전류로 변환하는 인버터부와, 상기 인버터부로부터 교류전류를 공급받아 전자기장을 생성하는 송신코일부와, 상기 부스터부와 상기 인버터부가 설치되며 상기 부스터부와 상기 인버터부를 제어하는 제1회로부와, 상기 송신코일부의 주변에 설치되어 전자파를 흡수하는 제1페라이트부와, 상기 송신코일부와 상기 제1페라이트가 설치되는 공간인 제1설치공간과 상기 제1회로부가 설치되는 공간인 제2설치공간이 형성되는 제1케이스부를 포함하며, 상기 수신부는, 상기 송신코일부에서 생성되는 전자기장에 공진되어 유도교류전류를 생성하는 수신코일부와, 상기 수신코일부로부터 전달되는 유도교류전류를 정류하여 직류전류로 변환시키는 정류부와, 상기 정류부가 설치되며 상기 정류부를 제어하는 제2회로부와, 상기 수신코일부의 주변에 설치되어 전자파를 흡수하는 제2페라이트부와, 상기 수신코일부와 상기 제2페라이트부가 설치되는 공간인 제3설치공간과 상기 제2회로부가 설치되는 공간인 제4설치공간이 형성되는 제2케이스부를 포함하며, 상기 제1페라이트부는, 상기 제1설치공간의 저면에 설치되는 제1저면페라이트와, 상기 제1설치공간의 측면에 설치되는 제1측면페라이트와, 상기 제1설치공간의 중심부분에 배치되어 상기 송신코일부가 권취되며 상기 송신코일부의 두께 보다 더 두꺼운 두께로 마련되어 상면이 외부로 돌출되는 제1중심페라이트를 포함하며, 상기 제2페라이트부는, 상기 제3설치공간의 저면에 설치되는 제2저면페라이트와, 상기 제3설치공간의 측면에 설치되는 제2측면페라이트와, 상기 제3설치공간의 중심부분에 배치되어 상기 수신코일부가 권취되며 상기 수신코일부의 두께 보다 더 두꺼운 두께로 마련되어 상면이 외부로 돌출되는 제2중심페라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템에 의해 달성된다.
또한, 상기 송신코일부와 상기 수신코일부는, 90 내지 110 KHz의 범위에서 공진가능하도록 마련되며, 상기 제1페라이트부와, 상기 제2페라이트부는, PL-13 타입으로 마련될 수 있다.
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본 발명에 따르면, PL-13 타입으로 마련되는 페라이트와, 송신코일 및 수신코일이 권취되는 돌출 페라이트에 의해서, 무선 전력 전달 효율이 크게 향상될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템을 실시하기 위한 전체적인 구성을 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템의 송신부와 수신부의 배치를 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템의 송신부를 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템의 수신부를 도시한 것이고,
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템의 수신코일부와 제1페라이트부의 배치를 도시한 것이고,
도 8 및 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템의 송신코일부와 제2페라이트부의 배치를 도시한 것이고,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템의 구성간 전기적인 연결을 도시한 것이고,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템의 제2회로부의 회로도를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
그리고 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
지금부터, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템에 대해서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템을 실시하기 위한 전체적인 구성을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템을 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템의 송신부와 수신부의 배치를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템의 송신부를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템의 수신부를 도시한 것이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템의 수신코일부와 제1페라이트부의 배치를 도시한 것이고, 도 8 및 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템의 송신코일부와 제2페라이트부의 배치를 도시한 것이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템의 구성간 전기적인 연결을 도시한 것이고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템의 제2회로부의 회로도를 도시한 것이다.
도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템(100)은 발사체(110)와 송신부(120)와 수신부(130)를 포함한다.
발사체(110)는 로켓, 미사일, 인공위성용 추진체 등, 연료를 분사하여 지상에서 공중으로 발사되는 물체를 의미하며, 군사용, 통신용, 탐사용 등으로 이용된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상술한 발사체(110)의 내부에는 후술하는 수신부(130)가 설치된다.
송신부(120)는 외부전원장치(S)로부터 공급되는 전원을 이용하여 전자기장을 생성하는 것으로써, 상술한 발사체(110)의 외부에 설치된다.
송신부(120)는 보다 상세하게, 부스터부(121)와, 인버터부(122)와, 송신코일부(123)와, 제1회로부(124)와, 제1페라이트부(125)와, 제1케이스부(126)를 포함한다.
부스터부(121)는 외부의 교류전류를 직류전류로 변환하는 것으로써, 후술하는 제1회로부(124)에 설치되어 제어되며, 외부전원장치(S)와 인버터부(122)에 각각 전기적으로 연결된다.
인버터부(122)는 부스터부(121)로부터 공급되는 직류전류를 교류전류로 변환하는 것으로써, 후술하는 제1회로부(124)에 설치되어 제어되며, 부스터부(121)와 송신코일부(123)에 전기적으로 연결된다.
송신코일부(123)는 인버터부(122)로부터 교류전류를 공급받아 전자기장을 생성하는 것으로써, 인터버부에 전기적으로 연결된다.
송신코일부(123)는 후술하는 제1케이스부(126)의 제1공간에 설치되는데, 송신코일부(123)의 하측에는 후술하는 제1저면페라이트(125a)가 배치되며, 측면에는 후술하는 제1측면페라이트(125b)가 배치된다. 한편, 송신코일부(123)는 후술하는 제1중심페라이트(125c)에 복수회 권취되는 형태로 배치된다. 이때, 제1중심페라이트(125c)는 송신코일부(123) 보다 더 두꺼운 두께로 마련되기 때문에, 송신코일부(123) 보다 더 상측으로 돌출된다.
이러한 제1중심페라이트(125c)의 돌출구조에 따르면, 돌출되지 않은 구조에 비해서 송신코일부(123)와 수신코일부(131)의 상호인덕턴스가 증가된다. 상호인덕턴스(Mutual Inductance)는 쇄교하는 자력선수에 비례하는 관계에 있으므로, 상호인덕턴스가 증가되는 경우, 전력 전달 효율이 상당부분 개선되는 효과가 있다.
한편, 송신코일부(123)는 90 내지 110 KHz의 범위에서 공진가능하도록 마련되는 것이 바람직하다. 공진범위가 90 KHz이하인 경우, 유도되는 전류의 수치가 너무 낮은 문제가 있고, 110 KHz 이상인 경우, 후술하는 PL-13 타입으로 마련되는 제1페라이트부(125)가 전자파를 효율적으로 차폐할 수 없는 문제가 있기 때문이다.
제1회로부(124)는 부스터부(121)와 인버터부(122)가 설치되는 회로기판으로 마련되는 것으로서, 부스터부(121)와 인버터부(122)가 작동되도록 제어한다. 이러한 제1회로부(124)는 후술하는 제1케이스부(126)의 제2설치공간에 설치된다.
부하에 인가되는 전압은 항상 일정하게 유지되어야한다. 즉, 정류부(132)와 부하 사이의 위치에서의 전압은 일정하게 유지되어야 하는데, 이는 부스터부(121)에서 전압을 가변적으로 제어하므로써 가능해 질 수 있다.
부스터부(121)의 가변적 전압제어는 제1회로부(124)의 제어에 의해서 실시된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 정류부(132)와 부하 사이의 위치, 즉, B 위치에서의 흐르는 전류는 인버터부(122)와 송신코일부(123) 사이의 위치, 즉, A 위치에서의 흐르는 전류와 관계가 있다. 즉, A 위치에서 흐르는 전류에 따라 B 위치에서 흐르는 전류가 변화된다. 그러므로, A 위치에서 흐르는 전류를 제어하면, B 위치에서 흐르는 전류가 제어될 수 있고, 이에 따르면, B 위치에서 인가되는 전압이 제어될 수 있다. 따라서, 제1회로부(124)는 A 위치에서의 전류를 센싱한 후, 이를 기초로 A 위치에서 일정한 전류가 흐르도록 부스터부(121)를 제어함으로써, B 위치에서 일정한 전압이 인가되게 할 수 있다.
상술한 제1회로부(124)의 제어에 따르면, B 위치에서 일정한 전압이 인가되므로, 발사체(110) 내부의 각종 장치들, 즉, 부하에 항상 일정한 전압이 인가될 수 있는 효과가 있다.
한편, 제1회로부(124)는 PC 등으로 마련되는 외부의 제1단말장치(P1)에 연결되어 모니터링 될 수 있고, 제어될 수 있다.
제1페라이트부(125)는 송신코일부(123)의 주변에 설치되어 전자파를 흡수하는 것으로써, 제1저면페라이트(125a)와, 제1측면페라이트(125b)와, 제1중심페라이트(125c)를 포함한다.
제1저면페라이트(125a)는 후술하는 제1케이스부(126)의 제1설치공간의 저면에 설치되는 것으로써, 중심에는 후술하는 제1중심페라이트(125c)가 설치되며, 상면에는 송신코일부(123)가 안착된다. 이러한 제1저면페라이트(125a)에 따르면, 제1저면페라이트(125a)에 하측에 배치되는 각종 부품, 회로 등이 전자파로부터 보호될 수 있는 효과가 있다.
제1측면페라이트(125b)는 후술하는 제1케이스부(126)의 제1설치공간의 측면에 설치되는 것으로써, 복수개로 마련되어 복수개의 측면에 각각 설치될 수 있다.
상술한 제1측면페라이트(125b)에 따르면, 제1측면페라이트(125b)가 설치되는 주변에 설치되는 통신모듈 등의 전파 간섭이 최소화 되는 효과가 있다.
제1중심페라이트(125c)는 후술하는 제1케이스부(126)의 제1설치공간의 중심부분에 설치되는 것으로써, 송신코일부(123)가 권취되되 단부가 외부로 노출되도록 돌출 형성된다.
이러한 제1중심페라이트(125c)의 돌출구조에 따르면, 돌출되지 않은 구조에 비해서 송신코일부(123)와 수신코일부(131)의 공진에 따른 상호인덕턴스가 증가된다. 상호인덕턴스(Mutual Inductance)는 쇄교하는 자력선수에 비례하는 관계에 있으므로, 상호인덕턴스가 증가되는 경우, 전력 전달 효율이 상당부분 개선되는 효과가 있다.
상술한 바와 같은 제1저면페라이트(125a)와, 제1측면페라이트(125b)와, 제1중심페라이트(125c)를 포함하는 제1페라이트부(125)에 따르면, 제2설치공간에 설치되는 제1회로부(124)와 기타 제1케이스부(126)에 설치되는 통신모듈, 각종 회로 등의 전파 간섭이 효과적으로 차단될 수 있고, 상호인덕턴스가 증가되어 전력 전달 효율이 크게 개선될 수 있는 효과가 있다.
한편, 제1페라이트부(125)는 PL-13 타입으로 마련될 수 있다. PL-13 타입은 컨버터용 트렌스포머, LED 용 인버터 등에 사용되는 것으로써, Mn-Zn 으로 구성된다. PL-13 타입의 경우, 23℃에서 최초 투자율(μi,initial permeability)이 3200μi, 25℃에서 포화 자력 플럭스 밀도(mT, Saturation magnetic flux density)가 520mT, 진동수 범위가 0.4Mhz 이하 등의 특성을 가진다.
PL-13 타입에 비해 Core Loss가 상이한 특성을 가지는 PL-12 타입으로 제1페라이트부(125)를 마련한 후, 자기공진을 실시하는 경우, PL-13 타입일 때보다 열이 크게 발생하여 온도가 약 100℃ 이상 상승하는 문제가 있다. 상술한 바와 같은 온도의 상승은 전력 전달의 효율을 크게 떨어뜨릴 수 있는바, 제1페라이트부(125)는 PL-13 타입으로 마련되는 것이 바람직하다.
제1케이스부(126)는 상술한 송신코일부(123)와 제1페라이트부(125)가 설치되는 공간인 제1설치공간과 제1회로부(124)가 설치되는 공간인 제2설치공간이 형성되는 것으로써, 알루미늄 재질로 마련될 수 있다.
한편, 제1케이스부(126)에는 송신코일부(123)와 제1페라이트부(125)와 제1회로부(124) 이외 에도 기타 통신모듈, 각종 회로 등이 설치된다.
수신부(130)는 송신부(120)에서 발생되는 전자기장에 의해 공진되어 전원을 생성하며, 생성된 전원을 발사체(110), 즉, 발사체(110)에 설치되는 각종 장치들로 공급하는 것으로써, 발사체(110)에 설치된다.
수신부(130)는 보다 상세하게, 수신코일부(131)와, 정류부(132)와, 제2회로부(133)와, 제2페라이트부(134)와, 제2케이스부(135)를 포함한다.
수신코일부(131)는 송신코일부(123)에서 생성되는 전자기장에 공진되어 유도교류전류를 생성하는 것으로써, 후술하는 제2정류부(132)에 전기적으로 연결되며 후술하는 제2케이스부(135)에 설치된다.
한편, 수신코일부(131)는 송신코일부(123)와 마찬가지로, 90 내지 110 KHz의 범위에서 공진가능하도록 마련되는 것이 바람직하다. 공진범위가 90 KHz이하인 경우, 유도되는 전류의 수치가 너무 낮은 문제가 있고, 110 KHz 이상인 경우, 후술하는 PL-13 타입으로 마련되는 제2페라이트부(134)가 전자파를 효율적으로 차폐할 수 없는 문제가 있기 때문이다.
정류부(132)는 수신코일부(131)로부터 전달되는 유도교류전류를 정류하여 직류전류로 변환시키는 것으로써, 상술한 수신코일부(131)에 전기적으로 연결되며, 발사체(110) 내부의 각종 장치들, 즉, 부하에 전기적으로 연결되며, 후술하는 제2회로부(133)에 설치되어 제어된다.
제2회로부(133)는 정류부(132)가 설치되는 회로기판으로 마련되는 것으로서, 정류부(132)가 작동되도록 제어한다. 이러한 제2회로부(133)는 후술하는 제2케이스부(135)의 제4설치공간에 설치된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제2회로부(133)는 더미저항회로와 전압기준회로를 포함한다. 더미저항회로는 수신되는 전압이 기준전압보다 높아지면, 작동하여 기준전압을 조절하는 기능을 수행하며, 전압기준회로는 수신되는 기준전압을 모니터링하여 더미저항회로가 동작하거나 정지되기 위한 신호를 생성하는 기능을 수행한다.
상술한 더미저항회로와 전압기준회로를 포함하는 제2회로부(133)에 의하면, 보다 안정적으로 전력이 수신될 수 있다.
한편, 제1회로부(133)는 PC 등으로 마련되는 외부의 제2단말장치(P2)에 연결되어 모니터링 될 수 있고, 제어될 수 있다.
제2페라이트부(134)는 수신코일부(131)의 주변에 설치되어 전자파를 흡수하는 것으로써, 제2저면페라이트(134a)와, 제2측면페라이트(134b)와, 제2중심페라이트(134c)를 포함한다.
제2저면페라이트(134a)는 후술하는 제2케이스부(135)의 제3설치공간의 저면에 설치되는 것으로써, 중심에는 후술하는 제2중심페라이트(134c)가 설치되며, 상면에는 수신코일부(131)가 안착된다. 이러한 제2저면페라이트(134a)에 따르면, 제2저면페라이트(134a)에 하측에 배치되는 각종 부품, 회로 등이 전자파로부터 보호될 수 있는 효과가 있다.
제2측면페라이트(134b)는 후술하는 제2케이스부(135)의 제3설치공간의 측면에 설치되는 것으로써, 복수개로 마련되어 복수개의 측면에 각각 설치될 수 있다.
상술한 제2측면페라이트(134b)에 따르면, 제2측면페라이트(134b)가 설치되는 주변에 설치되는 통신모듈 등의 전파 간섭이 최소화 되는 효과가 있다.
제2중심페라이트(134c)는 후술하는 제2케이스부(135)의 제3설치공간의 중심부분에 설치되는 것으로써, 수신코일부(131)가 권취되되 단부가 외부로 노출되도록 돌출 형성된다.
이러한 제2중심페라이트(134c)의 돌출구조에 따르면, 돌출되지 않은 구조에 비해서 송신코일부(123)와 수신코일부(131)의 공진에 따른 상호인덕턴스가 증가된다. 상호인덕턴스(Mutual Inductance)는 쇄교하는 자력선수에 비례하는 관계에 있으므로, 상호인덕턴스가 증가되는 경우, 전력 전달 효율이 상당부분 개선되는 효과가 있다.
상술한 바와 같은 제2저면페라이트(134a)와, 제2측면페라이트(134b)와, 제2중심페라이트(134c)를 포함하는 제2페라이트부(134)에 따르면, 제3설치공간에 설치되는 제2회로부(133)와 기타 제2케이스부(135)에 설치되는 통신모듈, 각종 회로 등의 전파 간섭이 효과적으로 차단될 수 있고, 상호인덕턴스가 증가되어 전력 전달 효율이 크게 개선될 수 있는 효과가 있다.
한편, 제2페라이트부(134)는 PL-13 타입으로 마련될 수 있다. PL-13 타입은 컨버터용 트렌스포머, LED 용 인버터 등에 사용되는 것으로써, Mn-Zn 으로 구성된다. PL-13 타입의 경우, 23℃에서 최초 투자율(μi,initial permeability)이 3200μi, 25℃에서 포화 자력 플럭스 밀도(mT, Saturation magnetic flux density)가 520mT, 진동수 범위가 0.4Mhz 이하 등의 특성을 가진다.
PL-13 타입에 비해 Core Loss가 상이한 특성을 가지는 PL-12 타입으로 제2페라이트부(134)를 마련한 후, 자기공진을 실시하는 경우, PL-13 타입일 때보다 열이 크게 발생하여 온도가 약 100℃ 이상 상승하는 문제가 있다. 상술한 바와 같은 온도의 상승은 전력 전달의 효율을 크게 떨어뜨릴 수 있는바, 제2페라이트부(134)는 PL-13 타입으로 마련되는 것이 바람직하다.
제2케이스부(135)는 수신코일부(131)와 제2페라이트부(134)가 설치되는 공간인 제3설치공간과 제2회로부(133)가 설치되는 공간인 제4설치공간이 각각 형성되는 것으로써, 알루미늄 재질로 마련될 수 있다.
한편, 제2케이스부(135)에는 수신코일부(131)와 제2페라이트부(134)와 제2회로부(133) 이외에도 기타 통신모듈, 각종 회로 등이 설치된다.
이상, 상술한 바와 같은 발사체(110)와 송신부(120)와 수신부(130)를 포함하는 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템(100)에 따르면, PL-13 타입으로 마련되는 페라이트와, 송신코일 및 수신코일이 권취되는 돌출 페라이트에 의해서, 무선 전력 전달 효율이 크게 향상될 수 있는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
그리고 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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 : 본 발명의 일실시예에 따른 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템
110 : 발사체
120 : 송신부
121 : 부스터부
122 : 인버터부
123 : 송신코일부
124 : 제1회로부
125 : 제1페라이트부
125a : 제1저면페라이트
125b : 제1측면페라이트
125c : 제1중심페라이트
126 : 제1케이스부
130 : 수신부
131 : 수신코일부
132 : 정류부
133 : 제2회로부
134 : 제2페라이트부
134a : 제2저면페라이트
134b : 제2측면페라이트
134c : 제2중심페라이트
135 : 제2케이스부
L : 부하
P1 : 제1단말장치
P2 : 제2단말장치
S : 외부전원장치

Claims (5)

  1. 발사체;
    상기 발사체의 외부에 설치되며, 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 전자기장을 생성하는 송신부; 및
    상기 발사체에 설치되며, 상기 송신부에서 발생되는 전자기장에 의해 공진되어 전원을 생성하며, 생성된 전원을 상기 발사체로 공급하는 수신부를 포함하되,
    상기 송신부는,
    외부의 교류전류를 직류전류로 변환하는 부스터부와, 상기 부스터부로부터 공급되는 직류전류를 교류전류로 변환하는 인버터부와, 상기 인버터부로부터 교류전류를 공급받아 전자기장을 생성하는 송신코일부와, 상기 부스터부와 상기 인버터부가 설치되며 상기 부스터부와 상기 인버터부를 제어하는 제1회로부와, 상기 송신코일부의 주변에 설치되어 전자파를 흡수하는 제1페라이트부와, 상기 송신코일부와 상기 제1페라이트가 설치되는 공간인 제1설치공간과 상기 제1회로부가 설치되는 공간인 제2설치공간이 형성되는 제1케이스부를 포함하며,
    상기 수신부는,
    상기 송신코일부에서 생성되는 전자기장에 공진되어 유도교류전류를 생성하는 수신코일부와, 상기 수신코일부로부터 전달되는 유도교류전류를 정류하여 직류전류로 변환시키는 정류부와, 상기 정류부가 설치되며 상기 정류부를 제어하는 제2회로부와, 상기 수신코일부의 주변에 설치되어 전자파를 흡수하는 제2페라이트부와, 상기 수신코일부와 상기 제2페라이트부가 설치되는 공간인 제3설치공간과 상기 제2회로부가 설치되는 공간인 제4설치공간이 형성되는 제2케이스부를 포함하며,
    상기 제1페라이트부는,
    상기 제1설치공간의 저면에 설치되는 제1저면페라이트와, 상기 제1설치공간의 측면에 설치되는 제1측면페라이트와, 상기 제1설치공간의 중심부분에 배치되어 상기 송신코일부가 권취되며 상기 송신코일부의 두께 보다 더 두꺼운 두께로 마련되어 상면이 외부로 돌출되는 제1중심페라이트를 포함하며,
    상기 제2페라이트부는,
    상기 제3설치공간의 저면에 설치되는 제2저면페라이트와, 상기 제3설치공간의 측면에 설치되는 제2측면페라이트와, 상기 제3설치공간의 중심부분에 배치되어 상기 수신코일부가 권취되며 상기 수신코일부의 두께 보다 더 두꺼운 두께로 마련되어 상면이 외부로 돌출되는 제2중심페라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 송신코일부와 상기 수신코일부는,
    90 내지 110 KHz의 범위에서 공진가능하도록 마련되며,
    상기 제1페라이트부와, 상기 제2페라이트부는,
    PL-13 타입으로 마련되는 것을 특징으로 하는 엄빌리컬 장치에 적용되는 무선 전력 전달 시스템.
  5. 삭제
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KR20200023834A (ko) * 2018-08-27 2020-03-06 엘지전자 주식회사 밸런싱 유닛 및 세탁기

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KR101539589B1 (ko) * 2014-08-04 2015-08-18 주식회사 위스텍 발사체의 무선 엄빌리컬 케이블 시스템

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