KR20070000853U - 유도기전력을 전력 원으로 가지는무선고주파전력송전방법과 그 방법을 이용한무선전력공급장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 임의의 고압송전선에서 발생하는 유도전류(감응전류, 감전전류: induced current)의 기전력(induced electromotive force)을 전력 원으로 사용하여 무선고주파를 이용한 전력송전 및 수전방법과 그 방법을 가진 송전부와 수전부로 구성된 무선송전 및 무선 수전 장치에 대한 고안이다. 이러한 본 고안은 손실되는 유도전류를 재이용함으로써, 전력생산에 따른 원가를 절감할 수 있고 모든 전자제품의 전력 원으로 사용함으로써, 별도의 배터리나 유선으로 연결되는 전원을 제거함으로 추가적인 전력에너지를 절감할 수 있다.

본 고안에 따르면, 고압송전선에서 발생하는 유도전류의 기전력을 전력 원으로 변환시켜 무선고주파전력신호를 발생시키고 발생한 무선고주파전력신호를 무선고주파전력송전기와 무선고주파수전력수전기를 통해 상호 특정 주파수 대역의 무선고주파신호만으로 송전과 수전할 수 있도록 무선고주파를 특정 주파수 대역으로 분할하는 RF변환분배기와 특정 주파수로 분할된 무선고주파들을 렉테나(Rectenna) 기반의 송전용 고 이득 안테나를 통해 무선으로 송전하는 무선고주파전력송전기와 상기 무선고주파송전기에서 분할하여 송전 된 무선고주파신호들을 수신 또는 특정관계의 무선고주파신호만을 렉테나 기반의 수전용 고 이득 안테나를 통해 수신하는 무선고주파전력수전기를 통해 수신된 신호를 정전압 정류회로가 출력단자와 연결되어 정류된 직류전압을 전기제품 입력단으로 전원을 공급하는 전원공급단자로 구성된 장치가 제공된다.

유도기전력, 유도전류, 감응전류, 감전전류, 무선고주파전력송전시스템, 렉테나, 무선고주파전력송전기, 무선고주파전력수전기, LC단자, RF변환분배기, RF증폭기

Description

유도기전력을 전력 원으로 가지는 무선고주파전력송전방법과 그 방법을 이용한 무선전력공급장치{Wireless Power Transmission System and equipment-unit have Induced electromotive force}

도 1은 본 고안에 따른 무선고주파전력송전 및 수전을 나타낸 전체블록도

도 2는 본 고안에 따른 무선고주파전력송전기를 나타낸 블록도

도 3은 본 고안에 따른 무선고주파전력수전기를 나타낸 블록도

본 고안은 별도의 전기적 접촉이나 유선으로의 연결 없이 모든 전자제품에 무선으로 전력을 공급하는 방법과 이점을 제공하기 위한 목적으로 고안되었다. 본 고안과 연관된 종래의 기술로는 “전자기 유도를 이용한 무선 전원공급장치”(출원번호 20-2002-0033589)가 있다. 이 종래의 기술은 전류가 흐르는 도선의 전자기 유도를 이용하여 무선 전원 공급 장치를 구현한 것이다. 본 고안에서는 고압전류에 발생하는 유도기전력을 이용하여 렉테나 기반의 무선고주파전력송전방법과 그 방법에 따른 장치로서 종래의 기술과는 다른 범주에 속하는 것이다.

본 고안은 렉테나를 기반으로 고주파신호를 분할하여 각각의 전자제품에 특정 고주파신호로서 전원을 공급하기 위한 방법 및 장치로서 기존의 발명 또는 고안과는 유 도기전력을 이용하는 구성방식과 사용의 방법에 차별이 있다.

본 고안은 별도의 전기적 접촉이나 유선으로의 연결 없이 모든 전자제품에 무선으로 전력을 공급하는 방법과 이점을 제공하기 위한 목적으로 고안되었다.

본 고안은 별도의 전원 없이 전자제품(20) 등을 사용하고자 할 때 다음과 같은 장점이 있다. 첫째; 별도의 전원을 끌어오거나 전원 설비를 갖추는 소요되는 시간과 비용을 절약할 수 있으며, 둘째; 손실전류를 재이용함으로써 추가적인 전력생산 비용과 시간을 절약할 수 있으며, 셋째; 별도의 배터리나 유선으로 연결되는 전원을 제거함으로 추가적인 전력소비를 절감할 수 있다. 넷째; 하이브리드 자동차의 전력원 공급방법으로 적용이 가능하여 현재 충전소 설치에 따르는 문제점을 해결할 수 있다.

이하 본 고안의 바람직한 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 하기의 설명에서는 본 고안에 따른 동작 및 원리를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 외의 부분의 설명은 본 고안의 요지를 벗어나지 않도록 생략될 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 무선고주파전력송전 및 수전을 나타낸 전체블록도 이다. 도 1에서는 고압전선에서 발생하는 유도전류(10)에서 유도기전력을 추출하여 RF신호를 생성하여 송전하는 무선고주파전력송전기(100)와 수신된 RF신호를 정류된 전원을 전자제품(20)에 공급하는 무선고주파전력수전기(200)로 구성되는 유도기전력을 전력 원으로 가지는 무선고주파전력송전방법과 그 방법을 이용한 무선전력공급장치에 관한 것이다.

도 2는 본 고안에 따른 무선고주파전력송전기를 나타낸 블록도 이다,

도 2에서 고압전선에서 발생하는 손실전력인 유도전류(10)에서 유도기전력 추출기(101)를 통해 추출된 전력 원을 A/D인버터(102)를 통해 변환된 전류를 오실레이터(oscillator)를 이용한 RF변환분배기(103)로 특정 주파수를 선택하여 발진시키며, 부성저항의 원리로 DC만으로 인가된 상태에서 RF 입력 없이 새로운 주파수의 RF신호를 생성하여 보내게 된다. 발생한 RF신호는 RF증폭기(105)를 통해 증폭이 되며 최대전력을 내기 위해 Tr을 병렬구조화 시켜 전력을 높여 송전용 안테나(105)를 통해 송전 된다. 송전용 안테나는 마이크로스트립 패치(microstrip patch)를 이용하여 송전 이득을 높이고 대역폭을 넓히기 위해

으로 배열된 렉테나로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 고안에 따른 무선고주파전력수전기를 나타낸 블록 도이다. 상기 송신된 RF신호는

배열로 구성된 렉테나를 갖는 수전용 안테나(201)로 수신되고, 입력 필터(input low-pass filter: 202)는 마이크로스트립만으로 구성하여 L과 C의 특성이 있도록 구성하며, 입력단은 수개의 단으로 구성된다. 상기 입력 필터(202)에서 필터링된 특정 고주파신호는 RF/DC변환기(203)를 통해 마이크로파 신호를 DC신호로 변환되며, 정류소자로서 블랙다운 전압이 낮은 쇼트키 배리어 다이오드(GaAs Schottky-Barrier Diode)를 사용된다. 상기 정류화된 출력 전압은 출력필터(output low-pass filter: 204)를 통해 검파된 DC신호만을 통과시키고, 검파되 지 않은 특정 고주파신호는 차단되며, 필터의 크기를 줄이기 위해 LC소자를 이용하여 구성된다. 상기 검파된 DC전력은 부하저항(205)을 통한 전류를 전자제품(20)에 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며 하기에 기술되는 실용신안등록 청구의 범위뿐만 아니라 본 실용신안등록 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 고안은 별도의 배터리나 유선으로 연결되는 전원에 의한 작동이 필요 없이 상기 구성된 방법 및 구성장치로 구현된 고압전선에서 발생하는 유도전류(10)에서 유도기전력을 추출하여 전력 원으로 재사용함으로 별도의 전원을 끌어오거나 전원 설비를 갖추는 소요되는 시간과 비용을 절약할 수 있으며, 손실전류를 재이용함으로써 추가적인 전력생산 비용과 시간을 절약할 수 있으며, 별도의 배터리나 유선으로 연결되는 전원을 제거함으로 추가적인 전력에너지를 절감할 수 있다. 그리고 하이브리드 자동차의 전력원 공급방법으로 적용이 가능하여 현재 충전소 설치에 따르는 문제점을 해결할 수 있어 탁월한 차세대 에너지 활용 원으로 적용이 가능하다.

Claims (3)

1. 임의의 고압송전선에서 발생하는 유도전류(10)에서 유도기전력추출기(101)을 통해 유도기전력을 추출하여 RF신호를 생성하고 필요한 특정대역으로 분할하는 RF변환분배기(103)를 포함하는 특정 분할된 RF신호들을 렉테너를 이용하여 송출하는 무선고주파전력송전기(100)와 분할된 RF신호들을 수신 또는 특정 분할된 RF신호만을 수신하여 적정크기의 직류전원으로 변환하는 RF/DC변환기(203)를 포함하는 렉테나 기반의 무선고주파전력수전기(200)로 구성되는 유도기전력을 전력 원으로 가지는 무선고주파전력송전방법과 그 방법을 이용한 무선전력공급장치.
2. 청구항 1에 있어서, 고압송전선에서 발생하는 손실전력인 유도전류(10)에서 유도기전력을 추출하는 유도기전력추출기(101)와 그 추출된 전력 원을 변환시키는 A/D인버터(102)와 변환된 전류를 부성저항의 원리로 DC만으로 인가된 상태에서 RF 입력 없이 새로운 주파수의 RF신호를 생성하는 오실레이터(oscillator)를 이용한 RF변환분배기(103)와 발생한 RF신호는 최대전력을 내기 위해 Tr을 병렬구조를 갖는 RF증폭기(105)와 마이크로스트립 패치(microstrip patch)를 이용하여 송전 이득을 높이고 대역폭을 넓히기 위해

   

   으로 배열된 렉테나로 구성되는 송전용 안테나(105)로 구성되는 특징으로 하는 무선고주파전력송전장치.
3. 청구항 1에 있어서, 무선고주파전력수전기(200)는 송신된 RF신호는

   

   배열로 구성된 렉테나를 갖는 수전용 안테나(201)와, 마이크로스트립만으로 구성하여 L과 C의 특성이 있도록 구성하며, 입력단은 수개의 단으로 구성되는 입력 필터(input low-pass filter: 202)와 상기 입력 필터(202)에서 필터링된 특정 고주파신호는 마이크로파 신호를 DC신호로 변환되며, 정류소자로서 블랙다운 전압이 낮은 쇼트키 배리어 다이오드(GaAs Schottky-Barrier Diode)를 사용하는 RF/DC변환기(203)와 검파된 DC신호만을 통과시키고, 검파되지 않은 특정 고주파신호는 차단되며, 필터의 크기를 줄이기 위해 LC소자를 이용하여 구성되는 출력필터(output low-pass filter: 204)와 상기 검파된 DC전력은 부하저항(205)을 통한 생성된 전류를 전자제품(20)에 제공하는 것을 특징으로 하는 무선고주파전력수전장치.

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