KR102224621B1 - 수신부 지향성 커플러 구조체가 구비된 무선 전력 전송 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 무선 전력 전송 장치는 수신부 지향성 커플러 구조체를 구비한다. 즉, 본 발명에 의한 무선 전력 전송 장치는 코일에 의해 발생하는 자속의 방향이 수신부 쪽으로 향하도록 구성된 커플러 구조체를 구비한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수신부 지향성 커플러 구조체는 일정한 지름으로 권취된 코일, 및 상기 코일이 형성되는 평면과 직교하고 상기 코일의 중심을 지나는 축과 중첩되는 코어를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 수신부 지향성 커플러 구조체 및 상기 커플러 구조체를 구비한 무선 전력 전송 장치에 따르면, 누설 자속을 감소하고 자속을 수신부 방향으로 집중할 수 있어 무선 전력 전송의 효율을 증대할 수 있다.

Description

수신부 지향성 커플러 구조체가 구비된 무선 전력 전송 장치 {Wireless Power Transfer Apparatus with Receiver-Oriented Coupler Structure}

본 발명은 무선으로 전력을 전송하는 장치에 관한 것이다.

무선으로 전력을 전송하는 기술은 대표적으로 모바일 기기의 무선 충전기에 사용되고 있다. 무선 전력 전송 장치는 이동성을 요구하는 가전제품, 누설 및 감전으로부터 안전을 확보해야만 하는 장치들, 구체적으로 전동 칫솔과 전기 면도기 등에 활용되고 있다.

이러한 무선 충전 기술은 소형 전자기기뿐 아니라 냉장고, 텔레비전 등의 일반 가전제품, 전기 자동차용 무선 충전기에도 적용이 가능하고, 나아가 산업 현장이나 의료 기술에 적용하기 위한 시도도 나타나고 있다.

무선 충전 방식은 크게 3가지로 자기유도 방식, 자기공명(공진) 방식, 전자기파 방식이 있으나, 일반적으로는 자기 유도 방식과 자기 공진 방식으로 나뉜다. 현재 상용화된 무선충전 기술은 모두 자기 유도 방식이며, 이는 전력 송신부 코일에서 자기장을 발생시키면 이 자기장이 수신부의 2차 코일에 유도돼 전류를 공급하는 전자기 유도 원리를 이용한 기술이다. 자기유도 방식은 전력 전송 효율이 90% 이상으로 매우 높은 장점이 있지만, 수 cm 이상 떨어지거나 송신코일과 수신코일의 중심이 정확히 일치하지 않으면 전력이 거의 전송되지 않을 정도로 효율이 급격히 저하된다는 문제점이 있다.

구체적으로, 폐회로(閉回路: 예컨대 코일 등) 가까이에서 자석을 움직이거나 전류가 흐르는 다른 회로를 이용해 자기장을 변화시키면 폐회로는 상기 자기장을 상쇄시키기 위해 작용하는데, 이러한 전자기 유도 현상에 의해 폐회로에 전류가 통하게 되고 이를 유도 전류라고 한다. 무선 충전은 바로 이 전자기 유도 현상을 이용한 기술이다.

이러한 무선 전력 전송 장치는 종래에는 코일만을 사용하여 송신부와 수신부를 구성하는 것이 일반적이었다. 이러한 구조의 송신부에서 생성된 자속은 송신부와 수신부의 사이의 거리, 즉 전력 전송 거리가 증가하면 전력의 크기를 결정하는 수신부 자속 쇄교량이 감소한다.

종래 기술에 따르면 코일만을 사용하여 송수신부를 구성하므로 송신부의 코일로부터 수신부의 코일까지의 거리가 조금이라도 멀어지면 수신부의 코일에 작용하는 자속 쇄교량이 급격히 감소하는 등 유도 전력의 거리 의존도가 지나치게 크므로, 사실상 유선 충전의 불편함을 크게 개선하지 못한다는 문제점이 있었다.

한국특허등록번호 KR10-1595774(2016.02.15일 등록) 무선전력전달을 위한 복합형 코일 모듈

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 코일 내부에 코어를 추가로 구비하여 누설 자속을 최소화하고 수신부 측 자속 쇄교량을 증가시킨 무선 전력 전송 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 무선 전력 전송 장치는 수신부 지향성 커플러 구조체를 구비한다. 즉, 본 발명에 의한 무선 전력 전송 장치는 코일에 의해 발생하는 자속의 방향이 수신부 쪽으로 향하도록 구성된 커플러 구조체를 구비한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 수신부 지향성 커플러 구조체는 일정한 지름으로 권취된 코일, 및 상기 코일이 형성되는 평면과 직교하고 상기 코일의 중심을 지나는 축과 중첩되는 코어를 포함할 수 있다.

상기 코어는 상기 코일이 형성되는 평면을 기준으로 일 측으로 돌출되며, 돌출되는 부위는 상기 코일의 중심을 지나는 축과 중첩되는 것이 바람직하다.

상기 코어는 반원형일 수 있고, 복수 개일 수 있다.

상기 구조체의 코일에서 생성되는 자속은 투자율이 높은 반원형의 코어를 통해 흐르게 되고, 송신부가 위치한 방향으로 자속이 집중된다. 이로써 전력의 무선 전송 과정에서 누설 자속량이 감소하고 수신부로 쇄교되는 자속량은 증가하여 전력전송의 효율이 향상된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코어는 복수개일 수 있고, 반원형의 코어가 2개인 경우에는 서로 원심을 공유하는 직교 관계로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 의한 수신부 지향성 커플러 구조체는 판 형태로 형성되는 제1 코어, 판 형태로 형성되고 상기 제1 코어와 직교하는 제2 코어, 상기 제1 코어 둘레를 따라 권취된 제1 코일 및 상기 제2 코어 둘레를 따라 권취되고 상기 제1 코일과 직교하는 제2 코일을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 코어 및 제2 코어는 원판 형태이고, 상기 제2 코어는 상기 제1 코어와 하나의 지름을 공유하는 것이 바람직하다. 제1 코일의 원심을 지나는 수선을 X축이라 하고 제2 코일의 원심을 지나는 수선을 Y축이라 하면, 제1 코일에 의해 생성된 자속은 제2 코어를 통해 집중되어 제2 코어가 없는 경우와 비교하여 X축에 더 가깝게 흐르고, 제2 코일에 의해 생성된 자속은 제1 코어를 통해 집중되어 제1 코어가 없는 경우와 비교하여 Y축에 더 가깝게 흐를 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 원판 형태로 형성되고, 상기 제1 코어 및 제2 코어와 직교하고 상기 제1 코어 및 제2 코어 와 중심을 공유하는 제3 코어 및 상기 제3 코어 둘레를 따라 권취된 제3 코일을 더 포함할 수 있다. 제1 코일의 원심을 지나는 수선을 X축이라 하고 제2 코일의 원심을 지나는 수선을 Y축이라 하고 제3 코일의 원심을 지나는 수선을 Z축이라 하면, 제1 코일에 의해 생성된 자속은 제2 코어 및 제3 코어를 통해 집중되어 X축에 가깝게 흐르고, 제2 코일에 의해 생성된 자속은 제3 코어 및 제1 코어를 통해 집중되어 Y축에 가깝게 흐르며, 제3 코일에 의해 생성된 자속은 제1 코어 및 제2 코어를 통해 집중되어 Z축에 가깝게 흐를 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 전송 장치는 송신부 및 수신부를 포함하고, 상기 송신부는 상기 수신부 방향으로 돌출된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어 주위에 권취된 송신용 코일을 포함하고, 상기 수신부는 수신용 코일을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 페라이트 코어는 반원형의 부분 코어 2개가 직교한 형태로 형성되고, 상기 부분 코어는 상기 송신용 코일과 직교하고, 상기 부분 코어 각각의 지름은 상기 송신용 코어의 지름 중 어느 하나와 동일선 상에서 중첩될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 수신부 지향성 커플러 구조체 및 상기 커플러 구조체를 구비한 무선 전력 전송 장치에 따르면, 누설 자속을 감소하고 자속을 수신부 방향으로 집중할 수 있어 무선 전력 전송의 효율을 증대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신부 지향성 커플러 구조체의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 X축 방향으로 자속이 집중되는 모습을 도시한 시뮬레이션 결과 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 수신부와 송신부 사이 지점에서 자속의 집중도를 비교한 시뮬레이션 결과 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신부 지향성 커플러 구조체의 합성 자기장을 설명하기 위한 구면 좌표계 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 명세서 전체에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하나 이상의 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있음을 의미한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신부 지향성 커플러 구조체의 사시도이다.

코일(100)은 X축을 중심으로 일정한 제1 반경(R1)으로 권취되도록 구성된다. 도면에서는 코일(100)을 하나의 띠 모양으로 도시하였으나, 상기 코일(100)은 원주 방향으로 도선이 권취된 모습을 간략히 표현한 것으로 이해되어야 한다. 상기 코일(100)을 원형으로 권취하는 경우, 반지름이 동일한 나선 형태로 권취하는 것이 바람직하다.

상기 코일(100)에 전류를 인가하면, 전류의 방향에 따라 X축 방향으로 자기장의 극성이 결정되고, 전류의 크기가 변화하면 자기장의 세기가 변화함에 따라 대응하는 코일 주변에 상기 자기장에 반대되는 유도 자기장이 형성되어 상기 대응하는 코일에 전류가 유도된다.

상기 코일(100)의 안쪽에는 코어(200)가 형성될 수 있다. 상기 코어(200)가 없던 종래의 커플러 구조체의 경우 코일(100) 주변에 발생하는 자기장의 방향이 오로지 코일(100)의 형태, 지름 및 코일(100)에 흐르는 전류 방향과 같은 코일(100) 자체의 요인에 의해서만 결정된다. 그러나 도 1에서와 같이 코일(100) 내부에 투자율이 높은 물체를 배치하면 X축에 더 가깝게 자기력선이 형성될 수 있고, 자기력선 간의 간격이 좁아지면서 자속 밀도가 증가한다. 상기 투자율이 높은 물체는 본 발명의 실시예들에서 '코어'로 명명된다. 중심(O)에 가깝게 자기력선이 형성되어 자속 밀도가 증가하면, 상기 코일(100)에 대응하는 맞은 편 코일에서 더 강한 자기장 및 더 큰 전류를 유도할 수 있다. 상기 투자율이 높은 물체는 페라이트(ferrite) 코어일 수 있다.

본 실시예에서, 상기 코일(100)은 코어(200) 주위로 권취될 수 있다. 상기 코일(100)은 중심(O)으로부터 동일한 거리, 즉 제1 반지름(R1)만큼 이격되도록 권취될 수 있고, 코어(200)의 반지름은 코일(100)의 반지름보다 작은 것이 바람직하다.

본 실시예에서, 상기 코어(200)는 반원형의 판상일 수 있다. 상기 코어(200)는 2개의 제1 옆면(281), 제1 호면(282) 및 제1 바닥면(283)을 포함하는 반원형의 판상일 수 있다.

상기 코일(100)에 전류가 인가되어 코일(100) 주변에 자기장이 형성되면 X축 주위의 자기력선은 상기 코어(200)가 가장 돌출된 헤드(X1)에 더욱 가까워진다. 상기 헤드(X1)는 X축 위에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 코어(200)는 제1 반원 코어(280) 및 제2 반원 코어(290)를 포함할 수 있다. 상기 제1 반원 코어(280)와 제1 반원 코어(290)는 헤드(X1)를 공유하며 직교하되, 제1 바닥면(283)과 제2 바닥면(293)은 동일 평면 상에 형성될 수 있다. 상기 평면은 상기 코일(100)이 권취되며 그리는 원과 평행하거나 중첩할 수 있다.

도 1(a)에서와 같이 상기 커플링 구조체가 제1 반원 코어(280) 하나만을 포함하는 경우에는 자기력선은 X축을 중심으로 서로 가까워지고, 자기장 벡터의 X, Y, Z 성분 중 Y 성분이 줄어들도록 하는 효과가 있다.

도 1(b)에서와 같이 상기 커플링 구조체가 제1 반원 코어(280) 및 제2 반원 코어(290) 모두를 포함하는 경우에는 자기력선은 X축을 중심으로 서로 가까워지고, 자기장 벡터의 X, Y, Z 성분 중 Y성분 및 Z 성분이 줄어들도록 하는 효과가 있다.

즉, 제1 반원 코어(280)는 주변 자기장의 Y축 성분이 커지지 않게 유도하고, 제2 반원 코어(290)는 주변 자기장의 Z축 성분이 커지지 않게 유도함으로써 자속이 헤드(X1)에 가깝게 흐르게 할 수 있다.

본 실시예의 코일(100) 및 코어(200)의 형태는 원형 및 반원형으로 도시되고 설명되었으나, 이에 제한되지 않고 다양하게 형성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(1)의 사시도이다.

본 실시예에서, 무선 전력 전송 장치(1)는 수신부 지향성 커플링 구조체를 포함하는 송신부(10) 및 상기 송신부(10)로 인한 유도 전류를 발생시키기 위한 수신부(30)를 포함할 수 있고, 상기 송신부(10)와 수신부(30) 사이에는 전송 공간(20)이 생성될 수 있다.

상기 수신부(30)는 일반적으로 모바일 기기나 전동 칫솔의 충전부와 같은 무선 충전의 대상이고, 특성 상 일체로 형성되지 않는다.

무선 전력 전송 장치(1)에서 상기 전송 공간(20)이 클수록 상기 수신부(30)의 수신용 코일(300) 부근으로 근접하는 자속 밀도가 급격히 낮아지게 되고, 전력 전송 효율은 급격히 떨어질 수 있다. 그러나 본 발명에 의한 실시예에 의하면 자기력선이 수신부(30) 쪽으로 집중되도록 유도할 수 있어 전력 전송 효율의 전송 공간(20) 의존도는 매우 낮아진다.

수신용 코일(300)은 X축을 중심으로 일정한 제4 반경(R4)으로 권취되도록 구성된다. 도면에서는 수신용 코일(300)을 하나의 띠 모양으로 도시하였으나, 상기 수신용 코일(300)은 원주 방향으로 도선이 권취된 모습을 간략히 표현한 것으로 이해되어야 한다.

본 실시예에서, 송신부(10)는 복수 개의 코일 및 코어를 포함할 수 있다. 구체적으로, 송신부(10)는 제1 코일(110), 제2 코일(120), 및 제3 코일(130)을 포함하고, 각각의 내부에 원판 형태로 형성되는 제1 코어(210), 제2 코어(220), 및 제3 코어(230)를 포함할 수 있다. 상기 제1 코일(110)은 YZ평면에 형성되고, 제2 코일(120)은 ZX평면에 형성되고, 제3 코일(130)은 XY평면에 형성된다. 여기서 코일이 어느 평면에 형성된다는 것은 코일의 형태가 평면 상에 형성되어야 할만큼 납작한 것을 의미하는 것은 아니고 권취된 원형의 도선이 대응하는 평면과 대체로 평행한 형태를 의미한다.

제1 코일(110)에 의해 발생되는 자기장을 집중하기 위한 구성 요소는 제2 코어(220) 및 제3 코어(230)로서, 제2 코어(220)는 자기장이 Y축 방향으로 벌어지 않도록 집중하고, 제3 코어(230)는 자기장이 Z축 방향으로 벌어지지 않도록 집중할 수 있다.

마찬가지로, 제2 코일(120)에 의해 발생되는 자기장을 집중하기 위한 구성 요소는 제3 코어(230) 및 제1 코어(210)로서, 제3 코어(230)는 자기장이 Z축 방향으로 벌어지 않도록 집중하고, 제1 코어(210)는 자기장이 X축 방향으로 벌어지지 않도록 집중할 수 있다.

마찬가지로, 제3 코일(130)에 의해 발생되는 자기장을 집중하기 위한 구성 요소는 제1 코어(210) 및 제2 코어(220)로서, 제1 코어(210)는 자기장이 X축 방향으로 벌어지 않도록 집중하고, 제2 코어(220)는 자기장이 Y축 방향으로 벌어지지 않도록 집중할 수 있다.

본 실시예서와 같이 코어(200)가 3개이고, 제1 코어(210), 제2 코어(220) 및 제3 코어(230)가 중심(O)을 공유하고 서로 직교하도록 구성되면, 헤드는 총 6개가 형성된다. 즉, 제2 코어(220) 및 제3 코어(230)가 교차하여 만드는 헤드는 X축 상에 2개가 형성되며, X축의 한쪽을 향하는 제1 전방 헤드(X1) 및 타측을 향하는 제1 후방 헤드(X2)가 형성된다. 제3 코어(230) 및 제1 코어(210)가 교차하여 만드는 헤드는 Y축 상에 2개가 형성되며, Y축의 한쪽을 향하는 제2 전방 헤드(Y1) 및 타측을 향하는 제2 후방 헤드(Y2)가 형성된다. 제1 코어(210) 및 제2 코어(220)가 교차하여 만드는 헤드는 Z축 상에 2개가 형성되며, Z축의 한쪽을 향하는 제3 전방 헤드(Z1) 및 타측을 향하는 제3 후방 헤드(Z2)가 형성된다. 각 축 상에 형성되는 상기 헤드들은 대응하는 코일에 의해 발생되는 자기장이 집중되는 기준점이 된다.

코어들은 페라이트(ferrite) 코어일 수 있고,

상기 제1 코일(110), 제2 코일(120) 및 제3 코일(130)의 반지름은 각각 제1 반지름(R1), 제2 반지름(R2) 및 제3 반지름(R3)일 수 있고, 서로 길이가 다를 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 X축 방향으로 자속이 집중되는 모습을 도시한 시뮬레이션 결과 도면이다.

도 3(a)에서, YZ평면에 형성되는 제1 코일(110)의 전류에 의해 생성된 자속은 제2 코어(220) 및 제3 코어(230)에 의해 제1 전방 헤드(X1) 쪽으로 집중되고, 자기력선이 수신용 코일(300)이 있는 방향으로 집중적으로 향하는 것을 확인할 수 있다.

도 3(b)는 도 3(a)와 동일한 상황을 Y축 방향에서 바라본 도면이다. 코일 간의 상호 작용에 의해 다수 군의 자기력선이 생성될 수 있으나, 주로 제1 코일(110)에 전류를 흘림으로써 자속 밀도가 매우 높아진 것을 확인할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 수신부와 송신부 사이 지점에서 자속의 집중도를 비교한 시뮬레이션 결과 도면이다.

도 4(a)는 종래의 무(無) 코어 무선 전력 전송 장치에서 자속의 분포를 나타낸 것이고, 도 4(b)는 본 발명에 의한 일 실시예의 무선 전력 전송 장치에서 자속의 분포를 나타낸 것이다. 이는 수신부 지향성 커플러 구조를 바탕으로 송신부(10)와 수신부(30) 사이의 자속 밀도를 유한요소법 시뮬레이션으로 분석한 결과다. 도4(b)를 통하여 송신용 코일(100)로부터 생성된 자속이 코어(200) 주변에 집중되고, 전송 공간(20)에서 자속 쇄교량이 증가한 것을 확인할 수 있다.

도 4의 비교 실험은 동일 스케일에서 자속 밀도를 비교한 것으로, Tx는 송신부, Rx는 수신부를 의미한다. 표에 기재된 수는 송신부(10)와 수신부(30) 간의 상호 인덕턴스를 비교한 것이며, 도 4(a)의 경우 전송 공간(20)에서 상호 인덕턴스는 1.0μH로 나타난 반면, 본 발명의 일 실시예를 나타내는 도 4(b)의 경우 전송 공간(20)에서 상호 인덕턴스는 2.2μH로 나타나 본 발명에 의한 커플러 구조를 사용 시 자속 집중도가 월등히 높음을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신부 지향성 커플러 구조체의 합성 자기장을 설명하기 위한 구면 좌표계 도면이다. 도 5의 구면 좌표계는 3개 코일에 의해 형성되는 3군의 자기장의 합성 벡터를 설명하기 위해 도시한 것이다.

위에서 검토한 것과 같이, 하나의 코일에 전류가 흐름으로써 발생하는 자기장은 타 코일 내에 형성된 코어들에 의해 상기 코일에 대응하는 평면에 대한 법선 방향으로 자기력선을 그리며 생성될 수 있고, 자기장이 상기 법선을 이루는 축에 가깝게 집중될 수 있다.

따라서, 제1 코일(110), 제2 코일(120) 및 제3 코일(130)에 전류를 흘려 형성하는 자기장의 자기력선은 각 코일에 인가한 전류량에 따라 달라지게 되고, 결국에는 모든 자기력선을 합성하면 이론적으로 한 방향의 벡터가 형성될 수 있다. 즉, 제1 코일(110), 제2 코일(120) 및 제3 코일(130)에 인가하는 전류량을 조절함으로써 구면의 어느 방향으로든 자기장의 합성 벡터를 생성할 수 있고, 그에 따라 수신부가 어디에 놓이든지 방향성을 제어함으로써 무선 전력 전송 기능을 달성할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

1: 무선 전력 전송 장치
10: 송신부
20: 전송 공간
30: 수신부
100: 코일
110: 제1 코일
120: 제2 코일
130: 제3 코일
200: 코어
210: 제1 코어
220: 제2 코어
230: 제3 코어
280: 제1 반원 코어
290: 제2 반원 코어
300: 수신용 코어

Claims (9)

1. 일정한 지름으로 권취된 코일;
   상기 코일이 형성되는 평면과 직교하고, 상기 코일의 중심을 지나는 축과 중첩되는 제1 코어; 및
   상기 코일이 형성되는 평면과 직교하고, 상기 제1 코어와 직교하며, 상기 코일의 중심을 지나는 축과 중첩되는 제2 코어;
   를 포함하되,
   상기 제1 코어 및 상기 제2 코어는 상기 코일이 형성되는 평면을 기준으로 일 측으로 돌출되며, 돌출되는 부위는 상기 코일의 중심을 지나는 축과 중첩되고,
   상기 제1 코어 및 상기 제2 코어는 반원형이고, 상기 제1 코어 및 상기 제2 코어 각각의 지름은 상기 코일의 지름 중 어느 하나와 동일선 상에서 중첩되는, 수신부 지향성 커플러 구조체.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 원판 형태로 형성되는 제1 코어;
   원판 형태로 형성되고, 상기 제1 코어와 하나의 지름을 공유하며, 상기 제1 코어와 직교하는 제2 코어;
   상기 제1 코어 둘레를 따라 권취된 제1 코일;
   상기 제2 코어 둘레를 따라 권취되고, 상기 제1 코일과 직교하는 제2 코일;
   원판 형태로 형성되고, 상기 제1 코어 및 제2 코어와 직교하고 상기 제1 코어 및 제2 코어와 중심을 공유하는 제3 코어; 및
   상기 제3 코어 둘레를 따라 권취된 제3 코일;
   을 포함하는, 수신부 지향성 커플러 구조체.
   
8. 송신부; 및
   수신부;
   를 포함하고,
   상기 송신부는 상기 수신부 방향으로 돌출된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어 주위에 권취된 송신용 코일을 포함하고,
   상기 수신부는 수신용 코일을 포함하고,
   상기 페라이트 코어는 반원형의 부분 코어 2개가 직교한 형태로 형성되고,
   상기 부분 코어는 상기 송신용 코일과 직교하고,
   상기 부분 코어 각각의 지름은 상기 송신용 코일의 지름 중 어느 하나와 동일선 상에서 중첩되는,
   무선 전력 전송 장치.
9. 삭제

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