KR20090023540A - Apparatus and method for wireless energy and/or data transmission between a source device and at least one target device - Google Patents

Apparatus and method for wireless energy and/or data transmission between a source device and at least one target device Download PDF

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Abstract

An apparatus for transmitting wireless energy and/or data between a source device and at least one target device and a method therefor are provided to transmit the energy and data through a simple design regardless of the resonance condition by making the compensation of wattless power performed at the first side or second side. An apparatus for transmitting wireless energy and/or data between a source device(102) and at least one target device(104) comprises at least one first coil(18), at least one second coil and one resonator. The first coil is located on the source device side among one or more first circuits. The second coil is located on the target device side among one or more second circuits. The resonator has a resonance circuit. The resonance circuit is electrically insulated from the first circuit and the second circuit. The resonator has a resonant frequency. The resonant frequency is different from the frequency of the energy source arranged in the first circuit.

Description

소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR WIRELESS ENERGY AND/OR DATA TRANSMISSION BETWEEN A SOURCE DEVICE AND AT LEAST ONE TARGET DEVICE}APPARATUS AND METHOD FOR WIRELESS ENERGY AND / OR DATA TRANSMISSION BETWEEN A SOURCE DEVICE AND AT LEAST ONE TARGET DEVICE}

본 발명은 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 상기 장치는 상기 소스 장치의 일면에 위치하며 적어도 하나의 제1코일(primary coil)을 구비하는 적어도 하나의 제1회로(primary circuit)와 상기 타켓 장치의 일면에 위치하며 적어도 하나의 제2코일(secondary coil)을 구비하는 적어도 하나의 제2회로(secondary circuit)를 포함한다. 특히, 본 발명은 장치 또는 장치의 구성요소 내에 배치된 적어도 하나의 재충전가능한 배터리를 충전하기 위하여, 예를 들어 원거리 제어(remote control)에서 재충전가능한 배터리를 충전하기 위하여, 장치 또는 장치의 구성요소 사이의 유도 에너지 전송(inductive energy transmission)에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for wireless energy and / or data transmission between a source device and at least one target device, the device being located on one side of the source device and having at least one primary coil. And at least one primary circuit having at least one primary circuit and at least one secondary circuit positioned at one surface of the target device and having at least one secondary coil. In particular, the present invention relates to a device or components of a device in order to charge at least one rechargeable battery disposed within a device or a component of the device, for example to charge a rechargeable battery in a remote control. To inductive energy transmission.

의료용 장치의 경우에, 특히 작동 테이블(operating tables), 원거리 제어는 무선 작동 장치로서 유용하며, 원거리 제어의 도움으로 각각의 장치는 다양한 위치로부터 작동될 수 있고 원거리 제어로부터 신호를 수신하기 위한 장치의 수신 유 닛(receiver unit)으로부터의 특정 거리에서 작동될 수 있다. 이러한 원거리 제어는 의료용 장치 또는 작동 테이블의 적어도 몇몇의 작동 기능의 편리한 이용을 가능하게 한다. 종래에 이러한 작동 장치는 배터리 또는 재충전가능한 배터리에 의하여 작동되었다. 이러한 원거리 제어의 사용의 용이함을 확실히 하기 위하여, 재충전가능한 배터리를 사용하는 것이 추천되며, 일단 재충전가능한 배터리가 충전되거나 재충전되면 연속적인 처리(treatment) 동안에 원거리 제어는 작동 유닛(operating unit)으로서 사용될 수 있는 결과를 낳는다. In the case of medical devices, in particular operating tables, remote control is useful as a wireless operating device, with the aid of remote control each device can be operated from a variety of locations and with the aid of a device for receiving signals from the remote control. It can be operated at a specific distance from the receiver unit. Such remote control allows for convenient use of at least some of the operating functions of the medical device or operating table. This operating device has conventionally been operated by a battery or a rechargeable battery. In order to ensure the ease of use of such remote control, it is recommended to use a rechargeable battery, and once the rechargeable battery is charged or recharged, the remote control can be used as an operating unit during subsequent treatments. Produces results.

추가로, 특별한 재충전가능한 배터리의 사용은 원거리 제어의 설계-관련 조건에 부합하는 상대적으로 작은 물리적 크기의 경우에 원거리 제어의 작동을 위한 큰 양의 에너지를 공급하는 것을 가능하게 한다. 재충전가능한 배터리를 충전하기 위하여, 추가의 에너지 소스(further energy source)에의 연결(connection)이, 특히 적절한 전환-모드 전원 공급장치 또는 충전기에의 연결, 생성될 필요가 있다. 이런 목적을 위하여, 충전기와 재충전가능한 배터리 사이의 DC 연결을 갖는 배치(arrangement) 및 충전기와 재충전가능한 배터리 사이의 DC 연결이 없는 배치(arrangement) 모두가 종래의 기술로 알려져 있다. 원거리 제어와 에너지 소스 사이에 DC 연결이 없는 공지의 배치의 경우에(즉, DC 절연의 경우에), 에너지 전송은 충전 스테이션 또는 베이스 스테이션(charging station or base station)과 원거리 제어 사이에 유도적으로(indcutively) 발생한다. 이 경우에, 충전 스테이션 또는 베이스 스테이션(charging station or base station)은 소스 장치이고 원거리 제어는 타겟 장치이다.In addition, the use of special rechargeable batteries makes it possible to supply large amounts of energy for the operation of the remote control in the case of relatively small physical sizes that meet the design-related conditions of the remote control. In order to charge the rechargeable battery, a connection to an additional energy source needs to be created, in particular to a suitable switched-mode power supply or charger. For this purpose, both arrangements with a DC connection between the charger and the rechargeable battery and arrangements without a DC connection between the charger and the rechargeable battery are known in the art. In the case of known deployments where there is no DC connection between the remote control and the energy source (ie in the case of DC isolation), the energy transfer is inductive between the charging station or base station and the remote control. (indcutively) occur. In this case, the charging station or base station is the source device and the remote control is the target device.

도1은 에너지의 유도 전송을 위한 공지의 배치를 설명한다. 이 경우에 배치(10)는 소스 장치(12)와 타겟 장치(14)를 포함한다. 소스 장치(12)는 에너지 소스(16)를 포함하며, 에너지 소스(16)는 AC 소스(AC source)의 형태로 있고 AC 전압을 발생시킨다. 추가로, 소스 장치(12)는 소스-장치의 일면 상에 코일(18)을 포함하며, 상기 코일(18)은 타겟 장치(14)에 에너지 또는 데이터의 전송을 위한 제1코일(18)로서 작용한다. 타겟 장치(14)는 타겟 장치의 일면 상에 코일(20)을 포함하며, 상기 코일(20)은 제2코일(20)로서 작용하며 충전 회로(22)에 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 충전 회로는 부하 레지스터(load resistor)로서 도시되어 있다. 소스 장치(12)의 에너지 소스(16)는 소스 장치의 일면 상의 제1코일(18)에 전기적으로 연결되어 있고, 그 결과로 에너지 소스(16)는 제1코일(18)을 관통하여 흐르는 교류 전류(alternating current)를 야기시키고, 그 결과로서 제1코일(18)은 시간에 따라 변하는 자기장을 발생시킨다(교류 자기장(alternating magnetic field)). 타겟 장치(14)가 충전 및/또는 데이터 전송 위치 내에 위치한다면 타겟 장치의 일면 상의 제2코일(20)은 제1코일(18)에 의하여 유도된 자기장 내에 위치한다. 전압은 교류 자기장에 의하여 제2코일(20) 내에서 유도되고, 이 전압의 결과로, 충전 회로(22)를 관통하여 흐르는 전류 흐름이 가능하며, 여기서 상기 충전회로(22)는 부하 레지스터(load registor)로서 도시되어 있다, 그 결과로 제1 및 제2코일(18, 20)을 경유하여 에너지 소스(16)로부터 전송된 에너지는 충전 회로(22)로 공급된다. 충전 회로(22)에 대한 대안으로 또는 충전 회로(22)에 추가로, 도1에 도시된 배치를 경유하여 전송된 데이터를 결정하기 위한 평가 회로(evaluation circuit)가 제공될 수 있다.1 illustrates a known arrangement for inductive transmission of energy. In this case the arrangement 10 comprises a source device 12 and a target device 14. Source device 12 comprises an energy source 16, which is in the form of an AC source and generates an AC voltage. In addition, the source device 12 comprises a coil 18 on one side of the source-device, which coil 18 serves as the first coil 18 for the transfer of energy or data to the target device 14. Works. The target device 14 includes a coil 20 on one surface of the target device, which coil 20 acts as a second coil 20 and is electrically connected to a charging circuit 22. Is shown as a load resistor. The energy source 16 of the source device 12 is electrically connected to the first coil 18 on one side of the source device, with the result that the energy source 16 flows through the first coil 18. Causing an alternating current, as a result of which the first coil 18 generates a magnetic field that changes over time (alternating magnetic field). If the target device 14 is located within the charging and / or data transmission position, the second coil 20 on one side of the target device is located in the magnetic field induced by the first coil 18. The voltage is induced in the second coil 20 by an alternating magnetic field, and as a result of this voltage, a current flow through the charging circuit 22 is possible, where the charging circuit 22 is loaded with a load resistor. registor), as a result of which energy transmitted from the energy source 16 via the first and second coils 18, 20 is supplied to the charging circuit 22. As shown in FIG. As an alternative to the charging circuit 22 or in addition to the charging circuit 22, an evaluation circuit for determining the data transmitted via the arrangement shown in FIG. 1 may be provided.

도2에는 도1에 도시된 배치(10)와 유사하게 소스 장치(26)와 타겟 장치(28) 사이의 에너지 전송을 위한 배치(24)가 도시되어 있다. 동일한 구성요소는 동일한 참조 심볼(reference symbol)를 갖는다. 도1에도시된 배치(10)와 대조적으로, 소스 장치(26)의 회로와 타겟 장치(28)의 회로 각각은 커패시터(30, 32)를 포함한다. 직렬 공진 회로(series resonant circuit)는 소스 장치(26)의 회로 내의 커패시터(30)의 배치에 의하여 형성되고 병렬 공진 회로는 제2회로 내의 커패시터(32)에 의하여 형성된다. 공진 커플링(resonant coupling)은 이런 공진 회로들에 의하여 소스 장치(26)와 타겟 장치(28) 사이에서 발생하고, 이는 제1회로로부터 제2회로 까지 또는 소스 장치(26)로부터 타겟 장치(28)까지의 에너지 전송에서 상대적으로 높은 효율성을 낳는다. 도2에 도시된 배치(24)에서, 자기장은 제1코일(18)에 의하여 유도된다. 제1코일(18)은 제1코일로부터의 커패시터(30)는 공진(resonance)에 적합해 진다(tune). 제1코일(18)에 의하여 유도된 자기장은 제2코일(20)을 관통하고, 이는 제2공진 회로의 일부이다. 그러나, 현실에서는, 서로에 대하여 제1-측 공진 회로(primary-side resonant circuit) 및 제2-측 공진 회로(secondary-side resonant circuit)의 공진 주파수를 맞추는 것은 어렵다. 어려운 이유는 공진 조건이 재충전가능한 배터리의 충전 상태에 의존하여 또는 부하 레지스터(22)의 저항값에 의존하여 변하기 때문이다. 그리고, 공진 조건은 충전 사이클 동안 변한다. 2 shows an arrangement 24 for energy transfer between the source device 26 and the target device 28, similar to the arrangement 10 shown in FIG. 1. The same component has the same reference symbol. In contrast to the arrangement 10 shown in FIG. 1, each of the circuitry of the source device 26 and the circuitry of the target device 28 includes capacitors 30, 32. A series resonant circuit is formed by the placement of the capacitor 30 in the circuit of the source device 26 and the parallel resonant circuit is formed by the capacitor 32 in the second circuit. Resonant coupling occurs between the source device 26 and the target device 28 by such resonant circuits, which are from the first to the second circuit or from the source device 26 to the target device 28. Results in relatively high efficiencies in energy transfer up to). In the arrangement 24 shown in FIG. 2, the magnetic field is induced by the first coil 18. The first coil 18 tunes the capacitor 30 from the first coil to resonance. The magnetic field induced by the first coil 18 passes through the second coil 20, which is part of the second resonant circuit. However, in reality, it is difficult to match the resonant frequencies of the primary-side resonant circuit and the secondary-side resonant circuit with respect to each other. The difficult reason is that the resonance condition changes depending on the state of charge of the rechargeable battery or depending on the resistance value of the load resistor 22. And the resonance condition changes during the charging cycle.

공진 주파수를 맞추기 위하여, 다양한 측정(measure)들이 제1측과 제2측 양자에서 고려될 수 있다. 예를 들어, 에너지 소스(16)의 적절한 주파수가 선택될 수 있고, 이것으로 주파수가 미리 설정(preset), 미리 결정된 주파수 범위 내에서 설정, 조절(regulated) 또는 수정(corrected)되는 것이 가능하다. 또한, 적절한 설계 측정들은, 특히 기계적 및 전기적 측정들, 상대적으로 긴 충전 사이클 동안에 공진 조건을 유지하기 위하여 제공될 수 있다. 특히, 공진 조건의 유지가 달성될 수 있고 또는 적어도 구성요소의 적절한 선택에 의하여 보조될 수 있다. 추가로, 공진 조절(resonance adjustment) 커패시터(30, 32) 중 적어도 하나의 전기용량(capacitance) 또는 코일들(18, 20) 중 적어도 하나의 유도계수(inductance)를 변화시킴에 의하여 달성될 수 있다. 그러나, 이는 상대적으로 높은 수준의 복잡성과 연관된다. 전체적으로, 제1 및/또는 제2회로에서 공진 조건의 유지는 상대적으로 복잡하다.In order to match the resonant frequency, various measurements can be considered on both the first side and the second side. For example, an appropriate frequency of the energy source 16 may be selected, with which it is possible for the frequency to be preset, regulated or corrected within a predetermined frequency range. In addition, suitable design measurements may be provided to maintain resonance conditions, particularly during mechanical and electrical measurements, and relatively long charge cycles. In particular, maintenance of the resonant conditions can be achieved or at least assisted by appropriate selection of the components. In addition, it can be achieved by varying the capacitance of at least one of the resonance adjustment capacitors 30, 32 or the inductance of at least one of the coils 18, 20. . However, this is associated with a relatively high level of complexity. Overall, the maintenance of resonance conditions in the first and / or second circuits is relatively complex.

도3에는 도1에 도시된 배치(10)와 유사하게 소스 장치(36)와 타겟 장치(38) 사이의 에너지 전송을 위한 배치(24)가 도시되어 있다. 도1에도시된 배치(10)와 대조적으로, 제1코일(18)은 제1철 코어 부분(first iron core segment, 40) 주위에 배치되고 제2코일(20)은 제2철 코어 부분(second iron core segment, 42) 주위에 배치된다. 제1 및 제2철 코어 부분(40, 42)은 충전 및/또는 데이터 전송 위치에 제1 및 제2철 코어 부분의 서로 마주하는 단부 측면들 상에 갭(gap, 44)을 갖는다. 특히, 갭(44)은 소스 장치(36)와 타겟 장치(38)의 각각 폐쇄된 하우징(closed housing)에 의하여 및/또는 추가적인 공기 갭(air gap)에 의하여 형성된다. 자석 코어 부분(40, 42)의 단부 측면들 중 하나로부터 떠오르는(emerging) 힘의 라인들(lines)은, 단부 측면들은 서로로부터 멀리 떨어져 있고, 반대편 원거리 단부 측 면에 들어가고(enter) 자석 코어 부분(40, 42)으로 및 갭(44)으로 자석 회로를 폐쇄한다(close). FIG. 3 shows an arrangement 24 for energy transfer between the source device 36 and the target device 38, similar to the arrangement 10 shown in FIG. 1. In contrast to the arrangement 10 shown in FIG. 1, the first coil 18 is disposed around a first iron core segment 40 and the second coil 20 is formed of a second iron core portion ( second iron core segment (42). The first and ferric core portions 40, 42 have gaps 44 on opposite end sides of the first and ferric core portions at charge and / or data transfer locations. In particular, the gap 44 is formed by a closed housing of the source device 36 and the target device 38, respectively, and / or by an additional air gap. Lines of emerging force from one of the end sides of the magnet core portion 40, 42 enter the opposing far end side and the end sides are far from each other and enter the magnet core portion. Close the magnetic circuit to 40 and 42 and to the gap 44.

도4는 도3에 도시된 배치(34)에 유사한 배치(46)를 나타내고, 소스 장치(48)의 경우와 타겟 장치(50)의 경우의 양자에서, 삽입될 자석 코어 부분(52, 54)는 U자 형상이고 데이터 및/또는 에너지 전송 위치에 배치된다. 자석 코어 부분(52, 54)의 데이터 및/또는 에너지 전송 위치에 배치는 각각의 경우에 자석 코어 부분(52, 54)의 양 단부 면들이 서로에 대하여 반대되고 서로로부터의 이격된 거리에 배치되는 방법으로 배치되고, 각각의 경우에 도3에 따르는 배치(34) 내의 갭(44)에 유사한 갭(56, 58)이 단부 측면들 사이에 마련된다.FIG. 4 shows an arrangement 46 similar to the arrangement 34 shown in FIG. 3, with the magnet core portions 52, 54 to be inserted, both in the case of the source device 48 and in the case of the target device 50. Is U-shaped and disposed at the data and / or energy transfer location. The arrangement at the data and / or energy transfer position of the magnet core portions 52, 54 is in each case arranged so that both end faces of the magnet core portions 52, 54 are opposite to each other and at a distance apart from each other. Arranged in a manner, in each case a gap 56, 58 similar to the gap 44 in the arrangement 34 according to FIG. 3 is provided between the end sides.

도5는 도4에 도시된 배치(46)에 유사한 배치(60)를 나타낸 것으로, 각각의 경우에 커패시터(30, 32)가 도2와 연관하여 이미 기술한 방법과 동일하게 공진 회로(resonant circuit)를 형성하기 위하여 소스 장치(62)의 회로와 타겟 장치(64)의 회로 내에 마련된다.FIG. 5 shows an arrangement 60 similar to the arrangement 46 shown in FIG. 4, in each case a resonant circuit in the same way as the capacitors 30, 32 have already described in connection with FIG. 2. Are provided within the circuit of the source device 62 and the circuit of the target device 64 to form.

일반적으로, 소스 장치와 타겟 장치의 하우징은 전기적 절연 재료로 만들어지고, 전기적 절연 재료는 전자기장을 약화시지 않거나 또는 단지 작은 크기정도만으로 약화시킨다. 하우징 격벽(housing wall)에 필요한 최소 두께의 결과로서, 특히 소스 장치와 타겟 장치의 하우징의 기계적 강도 및 전기적 절연을 위하여, 갭(gap)은 도시된 공지의 실시예에서 최소 갭 폭(minimum gap width)을 가지며, 이는 자기 회로(magnetic circuit)의 특성에 영향을 준다. 갭 폭은, 자기 코어 부분에 의하여 형성된, 도1 내지 도5에 표시된 배치의 자기 회로에서 자기장 강도에 중 요하다.In general, the housings of the source device and the target device are made of an electrically insulating material, which does not weaken the electromagnetic field or only weakens it to a small size. As a result of the minimum thickness required for the housing wall, in particular for the mechanical strength and electrical insulation of the housing of the source device and the target device, the gap is the minimum gap width in the known embodiment shown. ), Which affects the characteristics of the magnetic circuit. The gap width is important for the magnetic field strength in the magnetic circuit of the arrangement shown in FIGS. 1 to 5 formed by the magnetic core portion.

DE 38 10 702 C2 문헌은 에너지 소스의 주파수 수정에 수행되는 배치(arrangement)를 공개한다. 이런 목적을 위하여, 이런 배치에서, 제1회로에서 전류와 전압 사이의 위상 관계가 미리 설정된 값(preset value)으로 결정되고 조절된다.The document DE 38 10 702 C2 discloses an arrangement to be carried out for the frequency modification of an energy source. For this purpose, in this arrangement, the phase relationship between the current and the voltage in the first circuit is determined and adjusted to a preset value.

DE 198 37 675 A1 문헌은 전원 발진기(power oscillator)가 충전 에너지의 유도 전송(inductive transmission)을 위한 유도 커플러(inductive coupler)의 제1부분 내에 마련된 충전 장치를 공개한다. 재충전가능한 배터리를 충전하기 위하여 교대로 전원을 뽑아내기 위한(for drawing) 스위칭 장치가 제2부분에 마련되어 있다.The document DE 198 37 675 A1 discloses a charging device in which a power oscillator is provided in a first part of an inductive coupler for inductive transmission of charging energy. A switching device is provided in the second part for drawing alternately to charge the rechargeable battery.

DE 601 02 613 문헌은 트랜스폰더 판독 장치(transponder read apparatus)에 의한 에너지 출력의 전송 전원(transmission power)이 설정되는 경우의 배치를 공개한다. 이 경우에, 직렬 공진 회로는 전송 전원을 제공하기 위하여 제1측(primary-side) 또는 전송자-측(transmitter-side) 회로 내에 마련된다. 트랜스폰더와 판독 장치 사이의 자기 커플링(magnetic coupling) 상의 최신 정보가 탐지된다. 공진 회로는 다양한 전기용량을 가지고, 전기용량에 의하여 공진 회로는 조정될 수 있다.The document DE 601 02 613 discloses an arrangement in which the transmission power of an energy output by a transponder read apparatus is set. In this case, a series resonant circuit is provided in the primary-side or transmitter-side circuit to provide the transmit power. The latest information on the magnetic coupling between the transponder and the reading device is detected. The resonant circuit has various capacitances, and the resonant circuit can be adjusted by the capacitance.

종래의 기술에서 알려진 배치(arrangement)의 백그라운드(background)에 반대하여, 본 발명은 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 장치 및 방법을 설명하는 목적에 기초하고, 간단한 설계로 효과적인 에너지 및 데이터 전송 장치 및 방법이 가능하다.In contrast to the background of arrangements known in the art, the present invention is based on the purpose of describing an apparatus and method for wireless energy and / or data transmission between a source apparatus and at least one target apparatus. Simple design enables effective energy and data transmission devices and methods.

이런 목적은 특허청구범위 제1항의 특징을 갖는 장치 및 방법 독립항의 특징을 갖는 방법에 의하여 달성된다. 본 발명의 이로운 개선점들은 종속 청구항들에 구체적으로 기재된다. This object is achieved by a device having the features of the claims 1 and a method having the features of the independent claims. Advantageous improvements of the invention are described in detail in the dependent claims.

소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 본 발명에 따르는 장치와 본 발명에 따르는 방법의 결과로서, 공진기(resonator)의 공진 주파수와 공진 조건의 충족은 제1회로와 제2회로의 변화하는 조건에 의존할 필요가 없다. 특히, 공진기는 제2회로 내의 변하는 부하(load)에 의존하지 않는다. 공진기의 결과로서, 여기서 공진기는 제1회로와 제2회로로부터 전기적으로 절연되어 있다, 이에 더하여 목표로 정해진 제1회로와 제2회로 사이의 효율적인 에너지 전송이 발생할 수 있다. 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수의 공진기의 배치의 경우에, 여기서 복수의 공진기 각각은 제1회로와 제2회로로부터 전기적으로 절연되어 있다, 사실상 어떤 바람직한 신호 형태는, 예를 들어 직사각형 파 신호(square-wave signals)는 복수의 고조파 진동(harmonic oscillation)을 포함할 수 있다. 각 공진기는 공진 회로에 의하여 형성되고, 특히 공진회로는 적어도 하나의 유도 계수와 전기용량을 포함한다. As a result of the device according to the invention and the method according to the invention for the transmission of radio energy and / or data between the source device and the at least one target device, the resonant frequency of the resonator and the fulfillment of the resonant conditions are determined in a first circuit. There is no need to rely on changing conditions of the and second circuits. In particular, the resonator does not depend on the varying load in the second circuit. As a result of the resonator, the resonator is electrically isolated from the first and second circuits, in addition to which efficient energy transfer between the targeted first and second circuits can occur. In the case of the arrangement of a plurality of resonators having different resonant frequencies, wherein each of the plurality of resonators is electrically insulated from the first and second circuits, in fact any preferred signal form is, for example, a square wave signal (square) Wave signals may include a plurality of harmonic oscillations. Each resonator is formed by a resonant circuit, in particular the resonant circuit comprises at least one induction coefficient and capacitance.

그런 후, 에너지는 각각의 공진 회로에 의하여 제1측으로부터 제2측으로 전송되고, 이의 결과로 전송된 에너지의 전체 양은 제1회로로부터 제2회로로 직접 전송된 에너지 성분(energy component)과 제1회로로부터 공진회로로 전송된 및 공진회로로부터 제2회로로 전송된 에너지 성분(energy component)의 합이다. 예를 들어, 하나의 공진기 대신에 2 개의 공진기가 마련된다면 전송된 에너지의 전체 양은 약 15% 증가될 수 있다. 바람직하게, 제2공진기는 제1공진기의 2배의 공진 주파수를 갖는다. 그러나, 본 발명에 대하여, 전자기 공진기 대신에, 다른 공진기, 예를 들어 음파의(acoustic), 기계적 또는 유체역학적 공진기가 또한 사용될 수 있다. 본 발명의 의미 내에서의 공진기는 어떤 진동 시스템이다. 진동 시스템의 구성요소는 공진기가 입력 주파수에서 여기(excitation)로 쇠하는(decay) 방법으로 입력 주파수로 조정된다.Then, energy is transferred from the first side to the second side by each resonant circuit, and the total amount of energy transferred as a result is the energy component and the first transmitted directly from the first circuit to the second circuit. It is the sum of the energy components transmitted from the circuit to the resonant circuit and from the resonant circuit to the second circuit. For example, if two resonators were provided instead of one resonator, the total amount of transmitted energy could be increased by about 15%. Preferably, the second resonator has a resonance frequency twice that of the first resonator. However, for the present invention, instead of the electromagnetic resonator, other resonators, for example, acoustic, mechanical or hydrodynamic resonators, may also be used. A resonator within the meaning of the present invention is any vibration system. The components of the vibration system are adjusted to the input frequency in such a way that the resonator decays from the input frequency to excitation.

본 발명의 개선(development)으로, 공진기는 공진 회로의 형태이고, 또는 공진기들은 공진 회로들의 형태이다. 제1코일, 제2코일 및 절연 공진 회로/절연 공진 회로들의 유도계수는 동일한 자기 회로(magnetic circuit) 내에 배치된다. 제1코일, 제2코일 및 절연 공진 회로의 유도계수가 자기 회로에 의하여 둘러싸인 자석 코어(magnetic circuit) 주변에 배치된다면, 바람직하게 갭(gap)이 없는 자석 코어를 갖는 자기 회로가 여기서 유익하다.In a development of the invention, the resonators are in the form of resonant circuits, or the resonators are in the form of resonant circuits. The induction coefficients of the first coil, the second coil and the insulation resonant circuit / insulation resonant circuits are arranged in the same magnetic circuit. If the induction coefficients of the first coil, the second coil and the insulation resonant circuit are arranged around a magnetic circuit surrounded by the magnetic circuit, then a magnetic circuit having a magnet core without gaps is advantageous here.

추가로, 제2회로로부터 및 각각의 다른 회로로부터 전기적으로 각각 절연된 적어도 두 개의 공진 회로를 제공하는 것이 유익하다. 적어도 두 개의 공진 회로의 유도 계수는 각각 코일의 형태인 것이 바람직하고, 이의 감김(winding)은 두 가닥으로 감김(bifilar winding)으로 형성되거나, 또는 두 개 이상의 공진 회로의 경우에 n 가닥의 실로 감김(n-filar winding)으로서 형성될 수 있다. 두 가닥 감김의 결과로서, 또는 n 공진 회로(n resonant circuit)의 경우에, 이와 같은 감김에 의하여 형성된 코일은 동일한 유도 계수를 가지고, 그 결과로 공진 주파수는 다른 전기용량을 선택함에 의하여 설정될 수 있다. 공진 회로가 서로 다른 공진 주파수를 갖는다면, 그 결과로 제1회로와 제2회로 사이의 에너지 전송이 공진 회로 또는 공진기의 첨가된 공진 주파수를 구비하는 공진회로에 의하여 영향을 받는 것이 유익하다. In addition, it is advantageous to provide at least two resonant circuits, each electrically isolated from the second circuit and from each other circuit. Preferably, the induction coefficients of at least two resonant circuits are each in the form of coils, the windings of which are formed by bifilar windings, or in the case of two or more resonant circuits, wound by n strands of yarn. It can be formed as (n-filar winding). As a result of two strand windings, or in the case of an n resonant circuit, coils formed by such windings have the same induction coefficient, so that the resonance frequency can be set by selecting different capacitances. have. If the resonant circuits have different resonant frequencies, it is advantageous as a result that the energy transfer between the first and second circuits is affected by the resonant circuit with the added resonant frequency of the resonant circuit or resonator.

또한, 제2코일의 감김과 공진 회로의 유도 계수를 형성하는 코일의 감김 및/또는 제1코일의 감김과 공진 회로의 유도 계수를 형성하는 코일의 감김은 두 가닥 선의 감김(bifilar winding)으로 형성될 수 있다. 복수의 공진 회로가 마련된다면, 공진 회로의 코일의 감김 또는 공진 회로의 코일의 몇몇의 감김과 제1감김(primary winding) 또는 제2감김(second winding)은 n 가닥 선형의 감김(n-filar winding)으로서 형성될 수 있다. n 가닥 선형의 감김(n-filar winding)의 준비는 전체 장치의 제조를 간단하게 한다. 특히, n 가닥 선형의 감김(n-filar winding)에 의하여 형성된 코일의 유도 계수는 상호 연결된 복수의 코일에 의하여 용이하게 변경될 수 있는데, 특히 두 배로 변경될 수 있다.Further, the winding of the coil forming the induction coefficient of the resonant circuit and the winding of the coil and forming the induction coefficient of the resonant circuit of the second coil and / or the winding of the coil forming the induction coefficient of the resonant circuit are formed by bifilar winding. Can be. If a plurality of resonant circuits are provided, the winding of the coils of the resonant circuit or some of the coils of the coils of the resonant circuit and the primary or second windings are n-filar windings. It can be formed as). The preparation of n-filar windings simplifies the manufacture of the entire device. In particular, the induction coefficient of a coil formed by n-filar windings can be easily changed by a plurality of interconnected coils, in particular it can be doubled.

추가로, 푸리에 변환(Fourier transformation)의 도움으로 전송될 신호를 분 석하는 것이 유익하다. 공진 회로는 푸리에 변환에 의하여 분석되는 전송될 신호의 각각의 고조파 진동(harmonic oscillation)을 위하여 마련되고, 상기 공진 회로의 공진 주파수는 개개의 고조파 진동의 주파수에 대응한다. 그 결과, 실질상 어떤 바람직한 신호 형태는 고조파 진동으로부터 형성될 수 있고, 그 결과로, 예를 들어, 실질적으로 사각형파 신호 프로파일(square-wave signal profile)이 2차 측에서 생성될 수 있다. 방법의 독립항은 개개의 장치의 종속항의 특징들 또는 대응하는 방법 특징들로 전개될 수 있다는 사실이 참고된다. In addition, it is beneficial to analyze the signal to be transmitted with the help of Fourier transformation. A resonant circuit is provided for each harmonic oscillation of the signal to be transmitted analyzed by the Fourier transform, the resonant frequency of which corresponds to the frequency of the individual harmonic oscillations. As a result, substantially any desired signal shape can be formed from harmonic vibrations, as a result of which, for example, a substantially square-wave signal profile can be generated on the secondary side. It is noted that the independent claims of the method may be developed with the features of the dependent claims of the respective apparatus or with the corresponding method features.

본 발명의 추가적인 특징들과 이점들은 첨부된 도면들과 관련하여 아래의 설명에 기재되어 있고, 아래의 설명은 예시적인 실시예를 참고로 더욱 구체적으로 본 발명을 설명한다.Further features and advantages of the invention are set forth in the following description in conjunction with the accompanying drawings, which description more specifically describes the present invention with reference to exemplary embodiments.

본 발명에 의하여, 측정(measure)은 공진 조건을 만족시키기 위하여 제1측 또는 제2측 중 어느 하나에서 수행될 필요가 없다. 대신에, 전류가 없는 무효 전원(wattless power)의 보상(compensation)이 제1측 또는 제2측에서 발생할 수 있고, 특히 공진 조건에 무관하다.By the present invention, the measurement does not need to be performed on either the first side or the second side to satisfy the resonance condition. Instead, compensation of the wattless power without current can occur on the first side or on the second side, in particular independent of the resonance conditions.

제1측 또는 제2측에서의 공진기의 배치는 시스템이 기능하기 위하여 2차적으로 중요한 것이다. 대신에, 설계 관련 요구조건이, 특히 타겟 장치 및/또는 소스 장치의 물리적 크기, 고려될 수 있다. 에너지 소스(16)가 20kHz 내지 5MHz의 영역, 바람직하게 60kHz 내지 500kHz의 영역의 주파수를 갖는 AC 전압을 갖는다면 유익하다.The placement of the resonators on the first or second side is of secondary importance for the system to function. Instead, design related requirements may be considered, in particular the physical size of the target device and / or source device. It is advantageous if the energy source 16 has an AC voltage having a frequency in the region of 20 kHz to 5 MHz, preferably in the region of 60 kHz to 500 kHz.

도6은 본 발명의 제1실시예에 따르는 소스 장치(102)와 타겟 장치(104) 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송으르 위한 배치(100)를 나타낸다. 배치(100)는 도4에 이미 설명되고 나타난 공지의 배치(46)와 유사한 설계를 갖는다. 동일한 구성요소는 동일한 참초 심볼(symbol)을 갖는다. 제1측 회로에 추가적으로, 제1측 회로는 에너지 소스(16)와 제1코일(18)을 포함하고, 배치(100)는 부하 레지스터(load resistor)로서 도시된 충전 회로(22)와 제2코일(20)을 갖는 제2측 회로를 포함한다. 자석 또는 철 코어는 제1측 U자 형상 자석 코어 부분(52)과 제2측 U자 형상 자석 코어 부분(54)를 포함하며, 제1측 U자 형상 자석 코어 부분(52)은 제1코일(18)의 감김(winding) 주위에 배치된다. 갭(56, 58)은 소스 장치(102)와 타겟 장치(140)의 충전 및/또는 데이터 전송 위치에서 자석 코어 부분(51, 54) 사이에 마련된다. 추가로, 배치(100)는 코일(106)을 가지며, 상기 코일(106)의 감김은 제2자석 코어 부분(54) 주위에 배치되고 커패시터(108)에 전기적으로 연결된다. 공진 회로로부터의 코일(106)과 커패시터(108)는 코일(106)의 유도계수와 커패시터(108)의 전기용량에 의존하며 공진회로는 공진 주파수를 갖는다. 이 공진 회로는 본 발명의 의미에서는 공진기(resonator)이다. 도6에 도시된 배치(100)에서, 공진기는 제2측, 즉 타겟 장치(104) 내에 배치된다.6 shows an arrangement 100 for wireless energy and / or data transmission between a source device 102 and a target device 104 according to a first embodiment of the present invention. Arrangement 100 has a design similar to known arrangement 46 already described and shown in FIG. The same components have the same heart symbol. In addition to the first side circuit, the first side circuit includes an energy source 16 and a first coil 18, and the arrangement 100 is a charging circuit 22 and a second shown as a load resistor. And a second side circuit having a coil 20. The magnet or iron core comprises a first side U-shaped magnet core portion 52 and a second side U-shaped magnet core portion 54, wherein the first side U-shaped magnet core portion 52 comprises a first coil. It is arranged around the winding of 18. The gaps 56, 58 are provided between the magnet core portions 51, 54 at the charging and / or data transfer positions of the source device 102 and the target device 140. In addition, the arrangement 100 has a coil 106, the winding of the coil 106 being disposed around the second magnetic core portion 54 and electrically connected to the capacitor 108. The coil 106 and the capacitor 108 from the resonant circuit depend on the induction coefficient of the coil 106 and the capacitance of the capacitor 108 and the resonant circuit has a resonant frequency. This resonant circuit is a resonator in the sense of the present invention. In the arrangement 100 shown in FIG. 6, the resonator is arranged in the second side, i.

도7은 본 발명의 제2실시예에 따르는 소스 장치(112)와 타겟 장치(114) 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 배치(110)를 나타낸다. 배치(110)는 도6에 나타난 배치(100)와 유사한 설계를 갖는다. 도6에 나타난 배치(100)와 대조적으로, 공진기는 소스 장치(112) 내에 물리적으로 배치된 제1코일(106)과 커패시터(108)를 포함한다. 코일(106)의 감김은 자석 코어의 제1자석 코어 부분(52) 주위에 배치되어 있다. FIG. 7 shows an arrangement 110 for wireless energy and / or data transmission between a source device 112 and a target device 114 according to a second embodiment of the present invention. Arrangement 110 has a design similar to arrangement 100 shown in FIG. In contrast to the arrangement 100 shown in FIG. 6, the resonator includes a first coil 106 and a capacitor 108 physically disposed within the source device 112. The winding of the coil 106 is disposed around the first magnet core portion 52 of the magnet core.

도8은 본 발명의 제3실시예에 따르는 소스 장치(122)와 타겟 장치(124) 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 배치(120)를 나타낸 것으로, 배치(120) 내에는 제1측 공진기와 제2측 공진기 양자가 마련되어 있다. 제1코일(126)과 커패시터(128)는 회로와 제1측 공진기를 형성하기 위하여 서로 전기적으로 연결되어 있다. 소스 장치 측의 코일(130)과 제1코일(18)의 감김(winding)은 2 가닥 선으로 감겨서(bifilar winding) 형성된다. 이와 동일한 방법으로, 타겟 장치의 코일(126)과 제2코일(20)의 감김도 2 가닥 선으로 감겨서(bifilar winding) 형성된다.8 shows an arrangement 120 for wireless energy and / or data transmission between a source device 122 and a target device 124 according to a third embodiment of the invention, wherein the arrangement 120 includes a first arrangement. Both side resonators and second side resonators are provided. The first coil 126 and the capacitor 128 are electrically connected to each other to form a circuit and a first side resonator. The winding of the coil 130 and the first coil 18 on the source device side is formed by bifilar winding. In the same way, the windings of the coil 126 and the second coil 20 of the target device are also formed by bifilar winding.

도9는 본 발명의 제4실시예에 따르는 소스 장치(142)와 적어도 하나의 타겟 장치(144) 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 배치(140)를 나타낸 것으로, 도8에 도시된 배치(120)와 유사하다. 그리고, 소스 장치 측의 제1코일(18)과 제1측 공진기의 코일(130)의 감김은 분리된 감김(separate winding)으로 형성되어 있다. 동일한 방법으로, 타겟 회로 측의 제2코일(20)과 제2측 공진기의 코일(126)의 감김도 분리된 감김(separate winding)으로 형성된다.FIG. 9 shows an arrangement 140 for wireless energy and / or data transmission between a source device 142 and at least one target device 144 according to a fourth embodiment of the present invention. Similar to batch 120. The windings of the first coil 18 on the source device side and the coil 130 of the first side resonator are formed by separate windings. In the same way, the winding of the second coil 20 on the target circuit side and the coil 126 of the second side resonator is also formed as a separate winding.

도10은 본 발명의 제5실시예에 따르는 소스 장치(152)와 타겟 장치(154) 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 배치(150)를 나타낸 것으로, 타겟 장치 측에 공진기를 갖는다. 그리고, 타겟 장치 측의 공진기의 코일(18)과 타겟 장치 측의 제2코일의 감김은 본 실시예에서 2 가닥 선으로 감겨서(bifilar winding) 형성된다. 본 실시예에서는 제1측의 공진기가 마련되어 있지 않는다.FIG. 10 shows an arrangement 150 for wireless energy and / or data transmission between a source device 152 and a target device 154 according to a fifth embodiment of the present invention, with a resonator on the target device side. Then, the coil 18 of the resonator on the target device side and the second coil on the target device side are formed by bifilar winding in this embodiment. In this embodiment, the resonator on the first side is not provided.

도11은 본 발명의 제6실시예에 따르는 소스 장치(162)와 타겟 장치(164) 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 배치(160)를 나타낸다. 상기 배치는 제1측의 공진기를 갖는다. 상기 공진기의 코일(130)의 감김은 소스 장치 측의 제1코일(18)의 감김과 함께 2 가닥 선으로 감겨서(bifilar winding) 형성된다.11 shows an arrangement 160 for wireless energy and / or data transmission between a source device 162 and a target device 164 according to a sixth embodiment of the present invention. The arrangement has a resonator on the first side. The winding of the coil 130 of the resonator is formed by bifilar winding together with the winding of the first coil 18 on the source device side.

설명된 본 발명의 실시예들은, 공진기들의 코일의 감김의 형태의 경우에, 소스 장치 측의 제1코일(18)로 2 가닥 선으로 감김(bifilar winding) 또는 타겟 장치 측의 제2코일(20)의 감김으로 2 가닥 선으로 감김(bifilar winding)의 이용을 나타내고, 또는 소스 장치 측의 제1코일과 공진기의 코일의 분리된 감김(separate winding) 및 타겟 장치 측의 제2코일(20)과 공진기(들)의 코일(들)의 분리된 배치(separate arrangement)의 이용을 나타낸다. 그러나, 동일한 방법으로, 예를 들어, 배치는 제1측 공진기의 감김과 소스 장치 측의 제1코일(18)의 감김이 분리된 감김(separate winding)으로 형성되고 제2측 공진기의 코일의 감김과 타겟 장치 측의 제2코일(20)의 감김이 분리된 감김(separate winding)으로 형성되는 것이 가능하다. 동일한 방법으로, 제1측 공진기의 코일과 소스 장치 측의 제1코일(18)의 감김을 분리된 감김으로 형성하고, 제2측 공진기의 코일과 타겟 장치 측의 제2코일(20)의 감김은 2 가닥 선의 감김(bifilar winding)으로 형성되는 것이 가능하다. 간단한 설명을 위하여, 예시적인 실시예에서 각각의 경우에, 오직 하나의 공진기가 제1측과 제2측 양자에 도시되어 있다. 그러나, 본 발명의 특정 실시예에서 복수의 제1측 및/또는 복수의 제2측 공진기들을 마련하는 것이 적절하고, 상기 공진기들의 감김(winding)은 제1코일(18) 또는 제2코일(20)과 함께 n가닥 선의 감김(n-filar winding) 및/또는 제1코일(18)과 제2코일(20)이 감김으로부터 분리된 감김(separate winding)으로서 형성되는 것이 바람직하다.Embodiments of the invention described, in the case of the form of the winding of the coil of the resonators, are bifilar winding with a first coil 18 on the source device side or a second coil 20 on the target device side. ), The use of bifilar winding with two strands, or separate winding of the first coil on the source device side and the coil of the resonator, and the second coil 20 on the target device side; It demonstrates the use of a separate arrangement of the coil (s) of the resonator (s). However, in the same way, for example, the arrangement is formed by separate winding of the winding of the first side resonator and winding of the first coil 18 on the source device side and winding of the coil of the second side resonator. And it is possible that the winding of the second coil 20 on the target device side is formed of a separate winding. In the same manner, the coil of the first side resonator and the winding of the first coil 18 on the source device side are formed as separate windings, and the coil of the second side resonator and the second coil 20 on the target device side are wound. It is possible to form a bifilar winding of two strands. For simplicity, in each case only one resonator is shown on both the first side and the second side in the exemplary embodiment. However, in certain embodiments of the present invention, it is appropriate to provide a plurality of first side and / or a plurality of second side resonators, the windings of which are first coil 18 or second coil 20. N-filar winding and / or the first coil 18 and the second coil 20 are preferably formed as separate windings from the winding.

복수의 공진기가 마련된 경우에, 복수의 공진기는 서로 다른 공진 주파수를 갖는 것이 바람직하다. 이 경우에, n가닥 선의 감김(n-filar winding)으로서 모든 제2측 공진기의 코일과 모든 제2측 공진기의 코일의 감김을 형성하는 것이 이롭고, 이 결과로, 각각의 경우에 실질적으로 동일한 유도계수를 갖게 된다. n가닥 선의 감김(n-filar winding)의 결과로, 감김 코일의 실질적으로 대응하는 유도 계수가 제조 공정에서 간단한 방법으로 만들어지는 것이 가능하다.In the case where a plurality of resonators are provided, the plurality of resonators preferably have different resonant frequencies. In this case, it is advantageous to form the windings of the coils of all the second side resonators and the coils of all the second side resonators as n-filar windings, and as a result, substantially the same induction in each case. Will have a coefficient. As a result of the n-filar winding, it is possible for the substantially corresponding induction coefficient of the winding coil to be made in a simple way in the manufacturing process.

복수의 코일을 상호 연결함에 의하여, 유도 계수는 정확하게 배가 된다(mutiplied). 바람직한 공진 주파수를 고정하기 위하여, 적당한 전기 용량을 갖는 커패시터가 마련되고, 커패시터 각각은 코일에 또는 복수의 상호 연결된 코일에 전기적으로 연결되고 이에 따라 공진 회로(공진기)를 형성한다. 제2회로와 제2회로에 전기적으로 연결되어 있지 않은, 즉 전기적으로 절연된, 공진기들을 마련함에 의하여, 에너지 및 데이터 전송을 위한 높은 수준의 효율성이 달성된다. 구성요소(components)의 톨러런스(tolerance) 성분은 제1회로와 제2회로에 포함되고 충전 회로(22)에 의하여 형성된 부하 레지스터(load resistor)의 특성에서의 변화는 공진기의 특성에서의 변화의 결과, 특히 공진 주파수에서의 변화의 결과를 낳는다. 공진 주파수의 복잡한 조정 또는 수정은 본 발명의 결과로서 필요하지 않다.By interconnecting a plurality of coils, the induction coefficient is exactly multiplied. In order to fix the desired resonant frequency, a capacitor with a suitable capacitance is provided, each of which is electrically connected to a coil or to a plurality of interconnected coils, thus forming a resonant circuit (resonator). By providing resonators that are not electrically connected, ie electrically isolated, to the second circuit and the second circuit, a high level of efficiency for energy and data transmission is achieved. The tolerance component of the components is contained in the first and second circuits and the change in the characteristics of the load resistor formed by the charging circuit 22 is the result of the change in the characteristics of the resonator. This results in a change in resonance frequency in particular. No complicated adjustment or modification of the resonant frequency is necessary as a result of the present invention.

예시적인 실시예에 도시된 바와 같이, 제1코일과 제2코일(20)로서 동일한 자기 회로에 적어도 하나의 공진기를 배치하는 것이 이롭다. 복수의 공진기가 사용될 때, 라디오주파수의 공진 전송(resonant transmission of radiofrequency), 복수의 정현 고조파 진동을 포함하는 비정현 신호(non-sinusoidal signal)가 발생할 수 있다. 그 결과로, 특히 실질적으로 사각형파 신호가 간단한 방법으로 전송될 수 있다. 두 개의 U자 형상의 자석 코어 부분(52, 54)을 구비하는 본 발명에 따르는 배치가 나타나 있다. 그러나, 본 발명의 다른 코어 형상이 또한 동일한 방법으로 사용될 수 있다. 특히, 단지 하나의 제1측 자석 코어가 마련되는 것도 가능하며, 자석 코어는 소스 장치로부터 기계적으로 돌출되는 방법으로 구성되도록 설계될 수 있다. 컷아웃(cutout)은 바람직하게는 타겟 장치의 하우징 내에 마련되고, 돌출 자석 코어(projecting magnet core)는 충전 위치 및/또는 데이터 전송 위치에서 컷아웃(cutout)으로 돌출되어 있다. 제2코일(20)은 컷아웃의 주위에 배치되고, 그 결과로 소스 장치 및 타켓 장치가 데이터 전송 위치 또는 에너지 전송 위치에 위치한다면 상기 제2코일은 자석 코어 주위에 배치된다. 대안으로 또는 추가적으로, 타켓 장치는 돌출 코어 영역(projecting core region)을 가지고, 소스 장치 및 타켓 장치가 데이터 전송 위치 또는 에너지 전송 위치에 위치한다면 돌출 코어 영역은 소스 장치의 컷아웃으로 돌출되어 있다. 그런 후, 제1코일이 소스 장치의 컷아웃 주위에 배치된다. 바람직하게, 소스 장치 또는 타겟 장치의 하우징은 돌출 자석 코어 주위에 및 컷아웃을 따라 형성되고, 그 결과로 적어도 하나의 타겟 장치는 주변을 둘러싸도록 폐쇄된 하우징을 갖는다.As shown in the exemplary embodiment, it is advantageous to place at least one resonator in the same magnetic circuit as the first coil and the second coil 20. When a plurality of resonators are used, a non-sinusoidal signal may be generated that includes a resonant transmission of radiofrequency, a plurality of sinusoidal harmonic vibrations. As a result, in particular substantially square wave signals can be transmitted in a simple manner. An arrangement according to the invention is shown with two U-shaped magnet core portions 52, 54. However, other core shapes of the present invention can also be used in the same way. In particular, it is also possible for only one first side magnet core to be provided, which can be designed to be configured in such a way that it protrudes mechanically from the source device. The cutout is preferably provided in the housing of the target device, and the projecting magnet core protrudes into a cutout at the charging position and / or the data transmission position. The second coil 20 is disposed around the cutout, with the result that the second coil is disposed around the magnet core if the source device and the target device are located at the data transfer position or the energy transfer position. Alternatively or additionally, the target device has a projecting core region, and if the source device and the target device are located at the data transfer location or the energy transfer location, the projecting core area protrudes into the cutout of the source device. Then, the first coil is disposed around the cutout of the source device. Preferably, the housing of the source device or target device is formed around the protruding magnet core and along the cutout, with the result that the at least one target device has a housing closed to surround the periphery.

소스 장치 측의 제1측과 타겟 장치 측의 제2측 사이의 에너지 전송은 제1코일에 의하여 유도된 자기장의 강도 또는 자기 회로 내의 자기 플럭스(magnetic flux) 및 에너지 소스(16)에 의하여 발생한 AC 전압의 주파수에 실질적으로 의존한다. 공진 회로에 의한, 공진(resonance)에 기인한 전류 및/또는 전압의 확대(magnification)가 발생할 수 있다. 자석 코어의 막대기 형상은, 도2와 연관하여 나타난 바와 같이, 바깥 영역 내의 자기장의 힘의 라인들(lines)의 상대적으로 자유 전파(free propagation)에 기인하여 EMC를 갖는 문제에 이른다. 추가로, 장(field) 강도 또는 자기 플럭스는 상대적으로 큰 정도로 복잡성(complexity)이 증가할 수 있다. 제2측으로 전송된 에너지 양은 자기장 강도가 변할 때 자기장 강도 및 주파수에 의존한다. 제1코일에 의하여 유도된 자기장의 장 강도(field strength) 내에서 변함에 의하여 전압이 제2코일(20) 내에서 유도된다.The energy transfer between the first side on the source device side and the second side on the target device side is the intensity of the magnetic field induced by the first coil or the magnetic flux in the magnetic circuit and the AC generated by the energy source 16. Substantially depends on the frequency of the voltage. Magnification of the current and / or voltage due to resonance may occur by the resonant circuit. The stick shape of the magnet core leads to the problem with EMC due to the relatively free propagation of the lines of force of the magnetic field in the outer region, as shown in connection with FIG. In addition, field strength or magnetic flux may increase in complexity to a relatively large extent. The amount of energy transmitted to the second side depends on the magnetic field strength and frequency when the magnetic field strength changes. The voltage is induced in the second coil 20 by varying within the field strength of the magnetic field induced by the first coil.

본 발명에 따르면, 제1측 코일을 갖는 제1측 회로, 제2측 코일을 갖는 제2측 회로 및 공진기가 제1측과 제2측 사이의 무선 에너지 전송 또는 데이터 전송을 가능하게 만들기 위하여 사용된다. 여기서, 공진기는 제1코일에 의하여 유도된 자기장의 영역 내에서 또는 자기 회로 내에 추가적으로 배치될 수 있다.According to the present invention, a first side circuit having a first side coil, a second side circuit having a second side coil, and a resonator are used to enable wireless energy transfer or data transfer between the first side and the second side. do. Here, the resonator may be further disposed in the region of the magnetic field induced by the first coil or in the magnetic circuit.

도1은 에너지의 유도 전송을 위한 공지의 배치(arrangement)를 나타낸 도면이다.1 shows a known arrangement for the inductive transmission of energy.

도2는 도1에 도시된 배치(10)와 유사하게 소스 장치(26)와 타겟 장치(28) 사이의 에너지 전송을 위한 배치(24)를 나타낸 도면이다.FIG. 2 shows a layout 24 for energy transfer between the source device 26 and the target device 28 similarly to the arrangement 10 shown in FIG. 1.

도3은 도1에 도시된 배치(10)와 유사하게 소스 장치(36)와 타겟 장치(38) 사이의 에너지 전송을 위한 배치(24)를 나타낸 도면이다.FIG. 3 shows an arrangement 24 for energy transfer between the source device 36 and the target device 38 similar to the arrangement 10 shown in FIG. 1.

도4는 도3에 도시된 배치(34)와 유사한 다른 배치(46)를 도시한 도면이다.4 shows another arrangement 46 similar to the arrangement 34 shown in FIG.

도5는 도4에 도시된 배치(46)와 유사한 다른 배치(60)를 도시한 도면이다.FIG. 5 shows another arrangement 60 similar to the arrangement 46 shown in FIG.

도6은 본 발명의 제1실시예에 따르는 에너지의 유도 전송(inductive transmission)을 위한 배치(arrangement)를 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram showing an arrangement for inductive transmission of energy according to the first embodiment of the present invention.

도7은 본 발명의 제2실시예에 따르는 에너지의 유도 전송을 위한 배치를 나타내는 도면이다.7 is a diagram showing an arrangement for inductive transmission of energy according to a second embodiment of the present invention.

도8은 본 발명의 제3실시예에 따르는 에너지의 유도 전송을 위한 배치를 나타내는 도면이다.8 illustrates an arrangement for inductive transmission of energy according to a third embodiment of the present invention.

도9는 본 발명의 제4실시예에 따르는 에너지의 유도 전송을 위한 배치를 나타내는 도면이다.9 illustrates an arrangement for inductive transmission of energy according to a fourth embodiment of the present invention.

도10은 본 발명의 제5실시예에 따르는 에너지의 유도 전송을 위한 배치를 나타내는 도면이다.10 is a diagram showing an arrangement for inductive transmission of energy according to a fifth embodiment of the present invention.

도11은 본 발명의 제6실시예에 따르는 에너지의 유도 전송을 위한 배치를 나 타내는 도면이다.11 is a diagram showing an arrangement for inductive transmission of energy according to the sixth embodiment of the present invention.

Claims (14)

소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 장치에 있어서, An apparatus for wireless energy and / or data transmission between a source apparatus and at least one target apparatus, the apparatus comprising: 상기 장치는,The device, 적어도 하나의 제1회로 중 소스 장치 측 상의 적어도 하나의 제1코일(18)과,At least one first coil 18 on the source device side of the at least one first circuit, 적어도 하나의 제2회로 중 타겟 장치 측 상의 적어도 하나의 제2코일(20)과,At least one second coil 20 on the target device side of the at least one second circuit, 적어도 하나의 공진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 장치.Apparatus for wireless energy and / or data transmission between a source device and at least one target device, characterized in that it comprises at least one resonator. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 공진기는 공진회로를 가지며, 상기 공진회로는 제1회로와 제2회로로부터 전기적으로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 장치.And the resonator has a resonant circuit, the resonant circuit being electrically insulated from the first and second circuits, the device for wireless energy and / or data transmission between the source device and the at least one target device. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 공진기는 공진 주파수를 가지며, 상기 공진 주파수는 상기 제1회로에 배치된 에너지 소스의 주파수와 다르고, 상기 공진 주파수는 상기 에너지 소스의 주파수의 두배 또는 0.5배인 것을 특징으로 하는 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 장치.The resonator has a resonant frequency, the resonant frequency is different from the frequency of the energy source disposed in the first circuit, the resonant frequency is at least one of the source device, characterized in that twice or 0.5 times the frequency of the energy source A device for wireless energy and / or data transmission between target devices. 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 제1코일, 상기 제2코일 및 상기 공진기의 공진회로의 유도계수는 동일한 자기장 내에 배치되고, 상기 제1코일(18), 상기 제2코일(20) 및 상기 공진 회로의 유도계수를 형성하는 코일은 자기 회로를 형성하는 자석 코어 주위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 장치.Induction coefficients of the resonant circuits of the first coil, the second coil and the resonator are disposed in the same magnetic field, and form induction coefficients of the first coil 18, the second coil 20, and the resonant circuit. And a coil is disposed around the magnet core forming the magnetic circuit. The device for wireless energy and / or data transmission between the source device and the at least one target device. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any of the preceding claims, 적어도 2개의 공진기가 마련되어 있고, 상기 공진기 각각은 제1회로, 제2회로 및 다른 공진기로부터 전기적으로 절연되어 있으며, 상기 공진기 각각은 공진 회로를 가지며, 적어도 두 개의 상기 공진 회로의 유도 계수 각각은 코일의 형태로 있고, 상기 코일의 감김은 2 가닥 선의 감김(bifilar winding)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 장치.At least two resonators are provided, each of the resonators being electrically insulated from the first circuit, the second circuit, and the other resonators, each of the resonators having a resonant circuit, each of the induction coefficients of the at least two resonant circuits being a coil Wherein the winding of the coil is formed of a bifilar winding. 2. The device of claim 1, wherein the coil is formed of a bifilar winding. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 적어도 두 개의 상기 공진기는 서로 다른 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 장치.At least two said resonators having different frequencies, said device for wireless energy and / or data transmission between said source device and said at least one target device. 제5항 또는 제6항에 있어서,The method according to claim 5 or 6, 적어도 두 개의 상기 공진 회로는 동일한 유도 계수를 갖는 코일을 가지며, 상기 코일의 감김(winding)은 n 가닥 선의 감김(n-filar winding)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 장치.At least two of the resonant circuits have coils having the same induction coefficient, wherein the windings of the coils are formed as n-filar windings of between the source device and the at least one target device. For wireless energy and / or data transmission. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 적어도 두 개의 상기 공진기는 서로 다른 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 장치.At least two said resonators having different frequencies, said device for wireless energy and / or data transmission between said source device and said at least one target device. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 8, 상기 제2코일(20)의 감김(winding)과 공진 회로의 유도 계수를 형성하는 코일의 감김은 2 가닥 선의 감김(bifilar winding)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 장치.The winding of the second coil 20 and the winding of the coil forming the induction coefficient of the resonant circuit are formed by a bifilar winding between the source device and the at least one target device. For wireless energy and / or data transmission. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any of the preceding claims, 상기 공진기는 전송될 신호의 고조파 진동(harmonic oscillation)을 위하여 마련되고, 여기서 상기 신호는 푸리에 변환(Fourier transformation)에 의하여 분석되며, 상기 공진기의 공진 주파수는 각각의 고조파 진동의 주파수에 대응하는 것을 특징으로 하는 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 장치.The resonator is provided for harmonic oscillation of the signal to be transmitted, wherein the signal is analyzed by Fourier transformation, wherein the resonant frequency of the resonator corresponds to the frequency of each harmonic vibration. A device for wireless energy and / or data transmission between a source device and at least one target device. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any of the preceding claims, 상기 제1회로에 배치된 에너지 소스는 사각형파 출력 전압(square-wave output voltage)을 발생시키는 것을 특징으로 하는 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 장치.The energy source disposed in the first circuit generates a square-wave output voltage. An apparatus for wireless energy and / or data transmission between a source apparatus and at least one target apparatus. 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 방법에 있어서,A method for wireless energy and / or data transmission between a source device and at least one target device, the method comprising: 상기 방법은,The method, 전압이 유도되고, 적어도 하나의 공진기가 적어도 하나의 제1회로 중 소스 장치 측 상의 적어도 하나의 제1코일(18)과 적어도 하나의 제2회로 중 타겟 장치 측 상의 적어도 하나의 제2코일(20)에 의하여 여기되는(excited) 것을 특징으로 하는 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 방법.A voltage is induced and at least one resonator comprises at least one first coil 18 on the source device side of the at least one first circuit and at least one second coil 20 on the target device side of the at least one second circuit 20. A method for wireless energy and / or data transmission between a source device and at least one target device, wherein the method is excited. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 공진기는 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 전기용량을 갖는 공진 회로에 의하여 형성되고, 상기 공진 회로는 상기 제1회로와 상기 제2회로로부터 전기적으로 절연되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 방법.The resonator is formed by a resonant circuit having at least one coil and at least one capacitance, and the resonant circuit is arranged to be electrically insulated from the first circuit and the second circuit; A method for wireless energy and / or data transmission between at least one target device. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 유도된 전압에 의하여 상기 공진 회로로 에너지가 공급되고, 상기 에너지는 상기 공진 회로를 여기시키며(excite), 및Energy is supplied to the resonant circuit by the induced voltage, the energy excites the resonant circuit, and 여기된 상기 공진 회로는 자기장을 발생시키고, 상기 자기장은 상기 제2코일(20)에서 전압이 유도됨에 의하여 상기 공진 회로의 공진 주파수와 교대시키는 것을 특징으로 하는 소스 장치와 적어도 하나의 타겟 장치 사이의 무선 에너지 및/또는 데이터 전송을 위한 방법.The excited resonant circuit generates a magnetic field, and the magnetic field alternates with the resonant frequency of the resonant circuit by inducing a voltage in the second coil 20. Method for wireless energy and / or data transmission.
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