KR20120007296A - 생체 내 센서를 위한 무선전력전송 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수 MHz 이하의 저주파 자기장을 이용한 고정형 및 이동형 생체 센서들에 무선으로 전력을 공급하기 위한 무선전력전송 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일면에 따른 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하는 수신부를 포함하는 무선전력전송 시스템은, 상기 수신부는 자성체에 물리적으로 분리되어 권선되는 수신 공진 중계 코일과 수신 부하 코일을 포함하고, 상기 수신 공진 중계 코일의 두 단자 사이에 연결된 가변 커패시터를 포함하고, 상기 수신 공진 중계 코일을 이용해 상기 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하고, 상기 수신 공진 중계 코일로부터 상기 수신 부하 코일로 전자기 유도 방식으로 전달되는 전자기파 에너지로부터 전력을 생성할 수 있다.

Description

생체 내 센서를 위한 무선전력전송 시스템 및 그 방법{Wireless Power Transmission System for In-vivo Wireless Sensors and Method thereof}
본 발명은 무선전력전송 시스템에 관한 것으로서, 특히, 수 MHz 이하의 저주파 자기장을 이용한 고정형 및 이동형 생체 센서들에 무선으로 전력을 공급하기 위한 무선전력전송 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적인 1차 코일과 2차 코일로 구성된 전자기 유도 방식의 무선전력전송 시스템은 수신부와 송신부의 거리 및 방향에 매우 민감하며, 1cm 이내의 근거리에서만 사용될 수 있다.
예를 들어, 대한민국 공개특허 제2004-0072581호의 "전자기파 증폭 중계기 및 이를 이용한 무선전력변환장치"에서는, 중계 코일을 사용한 구조로서 1차원의 무선 전력전송에 대한 구성을 개시하며, 생체 센서와 같이 3차원 무선전력전송 방법 및 소형화 방안에 대한 방법은 개시하지 않았다. 또한, 대한민국 등록특허 제0869229호의 "내시경용 마이크로캡슐의 무선 전력전달 시스템 및 무선전력전달 시스템으로부터 전력을 공급받는 내시경용 마이크로캡슐"에서는, 캡슐 형 내시경에 전력을 무선으로 공급하기 위하여 전자기 유도 방식을 사용하는 구성을 개시하며, 이의 구성에서는 수신부의 송신부와의 간격에 따라서 수전 효율이 급격히 떨어지는 문제점이 있다. 그리고, 대한민국 공개특허 제2008-0031398호의 "무선 비-방사형 에너지 전달"에서는, 자기 공명 방식의 구성을 개시하지만, 송신부와 수신 부에 공진 중계 코일을 사용해야 하고, 공간의 3축에 전력을 효율적으로 전달할 수 있는 방법에 대하여 개시하지 않았다.
한편, 생체 내에서 사용되는 센서들은 대부분 매우 소형이면서, 무게가 매우 적다. 특히, 대개의 경우 배터리를 이용하여 전력을 공급한다. 그러나, 센서의 크기가 소형, 경량이어야 하므로 배터리의 사이즈가 매우 적어, 센서의 활용 시간이 매우 적다. 이러한, 문제를 해결할 수 있는 방법으로 외부에서 무선으로 전력을 전달해 주는 무선전력전송 방식이 적합하다. 종래의 위와 같은 무선전력전송 방식은 1차 2차 코일로 구성된 전자기 유도 방식을 주로 사용하지만, 이러한 방식을 사용할 경우 소형 센서 내에 2차 코일을 사용하여 수신부를 구성해야 한다. 일반적인 경우 2차 코일을 포함한 수신부가 클수록 전송효율이 우수하다. 그러나, 센서의 크기가 제한적이기 때문에 전송 효율을 증가시키기 위하여 크기가 크고, 코일의 권선수를 많게 하여, 2차 코일을 설계해야 하고, 이때 센서의 크기가 제한적이므로 제작이 불가하다는 문제점이 있다. 즉, 종래의 무선전력전송 방식은 송수신 전송 효율이 매우 낮고, 특히, 생체 내 센서까지 전력 전달이 거의 불가능한 문제가 있으며, 다른 문제로서 생체 내의 센서는 고정형의 경우는 방향이 고정되어 송신부의 방향을 고정할 수 있으나, 움직는 센서의 경우는 공간의 3축 모두에서 전력 수신이 가능해야 하는데 이러한 고려가 된 종래의 방식은 전무하다. 이러한 이유로 지금껏 생체 내 센서를 위한 무선전력전송 기술은 매우 어려웠다.
따라서, 최근 생체 센서의 활용이 증가하고 있고, 배터리 기반의 전력전달 방식은 배터리 전력량의 제한으로 장시간 사용 불가 및 기능이 제한되고, 실시간 전력전송 방식의 필요성의 증대되고 있으며, 또한, 배터리 용량의 증가는 배터리의 무게 및 부피를 증가시키므로, 향후 소형화와 경량화에 필요한 무선전력전송 기술이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 무선전력 수신부의 크기를 소형화하면서 전력전송 효율을 개선하기 위한 무선전력전송 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 수 MHz 이하의 저주파 자기장을 이용한 고정형 및 이동형 생체 센서들에 무선으로 전력을 공급하기 위한 무선전력전송 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 수신부의 크기를 매우 작게 하고 효율 개선을 위해 집중 분포 커패시턴스를 사용하여, 공간의 세 축에 전력을 효율적으로 전달할 수 있는 무선전력전송 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른, 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하는 수신부를 포함하는 무선전력전송 시스템은, 상기 수신부는 자성체(예를 들어, 페라이트 코어)에 물리적으로 분리되어 권선되는 수신 공진 중계 코일과 수신 부하 코일을 포함하고, 상기 수신 공진 중계 코일의 두 단자 사이에 연결된 가변 커패시터를 포함하며, 상기 수신 공진 중계 코일을 이용해 상기 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하고, 상기 수신 공진 중계 코일로부터 상기 수신 부하 코일로 전자기 유도 방식으로 전달되는 전자기파 에너지로부터 전력을 생성하기 위한 것을 특징으로 한다.
상기 가변 커패시터는 상기 송신부의 코일과 공진 주파수를 맞추기 위한 것이다.
상기 수신 공진 중계 코일은, x,y,z 3개의 축 중 어느 2개 이상의 축으로 각각 권선된 코일들을 포함하고, 상기 수신 부하 코일은, x,y,z 3개의 축 중 어느 2개 이상의 축으로 각각 권선된 코일들을 포함한다.
상기 수신 공진 중계 코일에 구비되는 코일들은 병렬 또는 직렬 연결되며, 상기 수신 부하 코일에 구비되는 코일들은 직렬 연결되는 것이 바람직하다.
상기 페라이트 코어는, 정육면체 또는 직육면체의 각 모서리에 일정 모양으로 튀어나온 돌기 부분을 가질 수 있다.
상기 송신부는, 송신 코일 단독으로 상기 시변 자기장을 형성하여 상기 수신부로 전달하거나, 상기 송신 코일이 형성하는 상기 시변 자기장을 전자기 유도 방식으로 수신하는 중계 코일을 통해 상기 수신부로 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일면에 따른, 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하는 수신부를 포함하는 무선전력전송 시스템은, 생체 내에 삽입되는 미소 의료 기기에 전력전달을 위한 상기 수신부는, 자성체에 물리적으로 분리되어 권선되는 수신 공진 중계 코일과 수신 부하 코일을 포함하며, 상기 수신 공진 중계 코일은, x,y,z 3개의 축 중 어느 하나 이상의 축으로 각각 권선된 코일들을 포함하고, 상기 수신 부하 코일은, x,y,z 3개의 축 중 어느 하나 이상의 축으로 각각 권선된 코일들을 포함하며, 상기 수신 공진 중계 코일을 위한 상기 하나 이상의 축으로 각각 권선된 코일들은 각각 두 단자 사이에 상기 송신부의 코일과 공진 주파수를 맞추기 위한 가변 커패시터를 포함한다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하는 수신부를 포함하는 무선전력전송 시스템의 무선전력전송 방법은, 자성체에 물리적으로 분리되어 권선되는 수신 공진 중계 코일과 수신 부하 코일을 포함하되, 상기 수신 공진 중계 코일의 두 단자 사이에 연결된 가변 커패시터를 포함하는 상기 수신부에서, 상기 수신 공진 중계 코일을 이용해 상기 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하고, 상기 수신 공진 중계 코일로부터 상기 수신 부하 코일로 전자기 유도 방식으로 전달되는 전자기파 에너지로부터 전력을 생성하기 위한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무선전력전송 시스템 및 그 방법에 따르면, 생체 내의 작은 센서들에도 전력전달이 가능하고, 특히, 캡슐형 내시경과 같이 매우 작은 생체 센서에 무선전력전송이 가능하다. 따라서, 본 발명을 활용하여 생체 센서들에 실시간 전력 전송 및 충전이 가능하여, 생체 센서의 기능 및 활용이 극대화 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 축 무선전력전송 시스템의 등가회로이다.
도 2는 도 1의 수신 공진 중계 코일과 수신 부하 코일의 구성도이다.
도 3은 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 수신 공진 중계 코일들 및 수신 부하 코일들의 구성도이다.
도 4는 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 병렬 수신 공진 중계 코일들의 등가 회로도이다.
도 5는 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 직렬 수신 공진 중계 코일들의 등가 회로도이다.
도 6은 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 직렬 수신 부하 코일들의 등가 회로도이다.
도 7은 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 페라이트 코어, 수신 공진 중계 코일, 및 수신 부하 코일의 구성도이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 축 무선전력전송 시스템(100)의 등가회로이다. 도 2는 도 1의 수신 공진 중계 코일(121)과 수신 부하 코일(122)의 구성도이다.
도 1및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 단일 축 무선전력전송 시스템(100)은, 송신부(110) 및 수신부(120)를 포함한다. 송신부(110)는 교류 전원(Vin)을 공급하는 전원 장치(111)와 연결된 매칭 회로(112), 송신 코일(113), 및 송신 공진 중계 코일(114)를 포함하고, 수신부(120)는 수신 공진 중계 코일(121), 수신 부하 코일(122), 매칭회로(123), 및 부하와 연결된 정류 회로(124)를 포함한다. 여기서, 송신 공진 중계 코일(114)은 생략될 수도 있다.
송신부(110)의 매칭 회로(112)는 임피던스를 매칭시키기 위한 회로이며, 도 1과 같이, 커패시터들(커패시턴스 Ct1, Ct2, Ct3)을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 다른 수동 소자, 예를 들어, 저항, 또는 인덕터 등을 더 포함할 수 있다. 수신부(120)의 매칭 회로(112) 역시 임피던스를 매칭시키기 위한 회로이며, 도 1과 같이, 커패시터들(커패시턴스 Cr1, Cr2)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 다른 수동 소자, 예를 들어, 저항, 또는 인덕터 등을 더 포함할 수 있다.
송신부(110)의 송신 코일(113)은 매칭 회로(112)를 통해 전원 장치(111)로부터 전원을 공급받아 시변 자기장을 형성할 수 있고, 송신 공진 중계 코일(114)은 송신 코일(113)로부터의 시변 자기장을 전자기 유도 방식으로 수신하여 수신부(120)로 전달한다. 도1에서 송신 코일(113)은 저항(레지스턴스 Rt)과 인덕터(인덕턴스 Lt)로 구성된 등가모델로 나타내었으며, 송신 공진 중계 코일(114)은 저항(레지스턴스 Rtm), 인덕터(인덕턴스 Ltm) 및 커패시터(커패시턴스 Ctm)으로 구성된 등가모델로 나타내었다.
수신부(120)의 수신 공진 중계 코일(121)의 두단자 사이에는 가변 커패시터(Cv)가 연결되어 있고, 수신 공진 중계 코일(121)은 수신 부하 코일(122)과 물리적으로 분리되어 있다. 수신 부하 코일(122)은 송신부(100)로부터 전력(전자기파 에너지)을 수신하는 수신 공진 중계 코일(121)로부터, 전자기 유도 현상으로 전력(전자기파 에너지)을 전달 받아 매칭회로(123)로 전달하고, 정류 회로(124)는 이를 정류한 전력을 생성하여 부하로 공급한다.
도 1에서, 수신 공진 중계 코일(121)은 저항(레지스턴스 Rrm), 인덕터(인덕턴스 Lrm) 및 커패시터(커패시턴스 Crm)으로 구성되고, 커패시터(Crm)는 코일(121)의 두단자 사이에 연결된 가변 커패시터(커패시턴스 Cv)와 직렬 연결된 것으로 등가모델로 나타내었다. 수신 부하 코일(122) 역시 저항(레지스턴스 Rr), 인덕터(인덕턴스 Lr) 및 커패시터(커패시턴스 Cr)으로 구성된 등가모델로 나타내었다. 가변 커패시터(Cv)는 코일의 사이즈를 줄이면서 공진 주파수를 맞추기 위한 방안으로 활용된다.
특히, 수신 공진 중계 코일(121)과 수신 부하 코일(122)은 도 2와 같이, 페라이트와 같은 자성체에 권선되며, 이에 따라 수전 효율을 개선하고, 근접한 외부의 전자회로에 자기장의 영향을 최소화할 수 있게 된다.
수신 공진 중계 코일(121)은 송신부(110)에서 생성되는 시변 자기장과 동일한 공진 주파수를 갖도록 하고, 높은 선택도를 가지며, 송신 코일(송진 공진 중계 코일이 없을 경우)(113) 또는 송신 공진 중계 코일(114)과 상호 인덕턴스를 가지기 때문에 매우 높은 결합상수를 갖는다. 따라서, 송신부(110)로부터 수신 공진 중계 코일(121)로의 전력 전송 효율이 매우 높으며, 인접한 수신 부하 코일(122)은 수신 공진 중계 코일(121)로부터 전력을 효율적으로 전달 받을 수 있다. 수신 부하 코일(122) 단독으로는 커플링(coupling) 계수가 매우 낮기 때문에 이러한 특성을 얻을 수가 없다.
주파수가 수 MHz 이하의 저주파일 경우 공간의 제약 때문에 소형 센서 내에 여러 턴을 갖는 공진 중계 코일을 제작할 수 없기 때문에, 본 발명에서는 집중 용량(Lumped capacitance)의 가변 커패시터(Cv)를 사용하여 공진 주파수를 맞춘다.
기본적인 원리는 다음과 같다. 인덕턴스(Lrm), 커패시턴스(Crm), 저항(Rrm)로 등가화되는 수신 공진 중계 코일(121)에 가변 커패시터(Cv)가 없다고 가정하면, 수신 공진 중계 코일(121)의 공진 주파수 fc는 [수학식 1]과 같다.
[수학식 1]
Figure pat00001
대개의 경우 수신 공진 중계 코일(121)의 공진 주파수는 코일의 감은 수를 많이 하여 인덕턴스 값이 크고, 커패시턴스 값은 작게 할 수 있다. 따라서, 수신 공진 중계 코일(121)의 공진 주파수에서는 인덕턴스 값이 크기 때문에 [수학식 2]에 따라 높은 선택도(quality factor: Q-factor)를 가진다.
[수학식 2]
Figure pat00002
또한, 이 경우 송신부(110)와 수신 공진 중계 코일(121) 사이에는 거리가 멀어지더라도 상대적으로 높은 결합(coupling) 상수가 형성된다. 따라서, 거리가 멀어지더라도 전력전달 효율이 매우 우수하다.
수신 부하 코일(122)도 공진 주파수를 가질 수 있으나, 이는 수신 부하 코일(122)에 연결된 매칭 회로(123)에 의해 결정될 수 있고 선택도 값이 매우 작을 수 있다. 또한, 수신 부하 코일(122)의 인덕턴스 값을 크게 하더라도, 수신 부하 코일(122)의 저항보다 훨씬 더 큰 부하(Load)의 저항으로 인하여 Q값이 떨어진다. 따라서, 매칭 회로(123)에 연결된 수신 부하 코일(122) 보다, 수신 부하 코일(122)과 분리되어 단독으로 구성된 수신 공진 중계 코일(121)을 사용한 경우가 훨씬 더 큰 Q 값과 송신부(110)와 수신 공진 중계 코일(121) 사이에 높은 결합 계수를 갖는다.
이와 같은 과정을 통하여 수신 공진 중계 코일(121)에 전달된 전력은 근접한 수신 부하 코일(122)에 전자기 유도 결합에 의해 고효율로 전력 전달이 가능하다. 특히, 의료용 센서는 사이즈가 작아야 하기 때문에, 수신 공진 중계 코일(121)의 권선 수를 높일 수가 없다. 이를 위해 코일에 부가적으로 집중 커패시턴스를 갖는 가변 커패시터(Cv)를 코일(121)의 두 단자 사이에 부가하여 공진 주파수를 맞춘다. 즉, 가변 커패시터(Cv)는 송신부(110)의 코일(113/114)과 공진 주파수를 맞추도록 미리 결정된 커패시턴스를 가질 수 있다.
도 3은 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141) 및 수신 부하 코일들(122, 132, 142)의 구성도이다.
도 3과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템은, 적절한 권선수로 권선된 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141) 및 수신 부하 코일들(122, 132, 142)을 포함할 수 있다. 이동형 센서(예를 들어, 생체 센서)의 경우는 공간의 3축에서 전력 수신이 가능해야 한다. 이를 위해 3축(x, y, z) 각각에 대하여 병렬로 독립적으로 구성되거나, 직렬로 연결되어 구성되는 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141)이 포함된다. 수신 부하 코일들(122, 132, 142)은 3축(x, y, z) 각각에 대하여 직렬 연결되는 것이 바람직하다. 여기서, 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141)은 3축(x, y, z) 각각에 권선되는 것으로 예로 들어 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서 3축(x, y, z) 중 어느 1개 또는 2개의 축에만 권선될 수도 있고, 권선된 코일들은 병렬 또는 직렬로 연결될 수 있다. 마찬가지로, 수신 부하 코일들(122, 132, 142)도 3축(x, y, z) 각각에 권선되는 것으로 예로 들어 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서 3축(x, y, z) 중 어느 1개 또는 2개의 축에만 권선될 수도 있고, 권선된 코일들은 직렬로 연결될 수 있다.
도 4는 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 병렬 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141)의 등가 회로도이다.
도 4와 같이, 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141)은 페라이트 코어와 같은 자성체 주위로 3축(x, y, z) 각각에 권선되고, 각각의 두단자(A,B)(각 코일에 직렬 연결된 가변 커패시터를 포함함)가 병렬연결될 수 있다.
도 5는 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 직렬 수신 공진 중계 코일들의 등가 회로도이다.
도 5와 같이, 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141)은 페라이트 코어와 같은 자성체 주위로 3축(x, y, z) 각각에 권선(각 코일에 직렬 연결된 가변 커패시터를 포함함)되고, 각 단자들이 직렬연결될 수 있다.
도 6은 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 직렬 수신 부하 코일들의 등가 회로도이다.
도 6과 같이, 수신 부하 코일들(122, 132, 142)은 페라이트 코어와 같은 자성체 주위로 3축(x, y, z) 각각에 권선되고, 각 단자들이 직렬연결될 수 있다.
도 7은 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 페라이트 코어, 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141) 및 수신 부하 코일들(122, 132, 142)의 구성도이다.
수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141) 및 수신 부하 코일들(122, 132, 142)이 권선될 페라이트(ferrite)와 같은 자성체는 도 3과 같이 정육면체 또는 직육면체일 수 있지만, 도 7과 같이, 정육면체 또는 직육면체의 각 모서리에 일정 모양(예를 들어, 정육면체, 또는 직육면체)으로 튀어나온 돌기 부분을 가질 수 있다.
이와 같은 단일 축 무선전력전송 시스템(100)의 수신부(120)는 캡슐형 내시경, 혈관 수술용 이동형 마이크로 로봇과 같이 생체 내에 삽입되는 미소 의료 기기에 전력전달을 위하여 사용될 수 있다. 생체 내에 삽입되는 미소 의료 기기에는 그 크기의 제한으로 인하여 수신 공진 중계 코일이나 수신 부하 코일의 권선 수를 무한정 많이 할 수 없으나, 본 발명과 같이, 특히, 수신 공진 중계 코일(121)에 집중 커패시턴스를 갖는 가변 커패시터(Cv)를 구비하여 공진 주파수를 맞출 수 있도록 함으로써, 수신 공진 중계 코일(121)의 권선 수를 적게 하여도 송신부(110)의 코일과 공진 주파수를 맞출 수 있고, 이에 따라 미소 의료 기기에 적용하여 실시간 전력 전송이나 충전이 가능하여, 생체 센서의 기능 및 활용이 극대화 될 수 있도록 하였다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 송신부
120: 수신부
111: 전원장치
112: 송신부 매칭 회로
113: 송신 코일
114: 송신 공진 중계 코일
121, 131, 141: 수신 공진 중계 코일
122, 132, 142: 수신 부하 코일

Claims (17)

  1. 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하는 수신부를 포함하는 무선전력전송 시스템에 있어서,
    상기 수신부는 자성체에 물리적으로 분리되어 권선되는 수신 공진 중계 코일과 수신 부하 코일을 포함하고,
    상기 수신 공진 중계 코일의 두 단자 사이에 연결된 가변 커패시터를 포함하고,
    상기 수신 공진 중계 코일을 이용해 상기 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하고, 상기 수신 공진 중계 코일로부터 상기 수신 부하 코일로 전자기 유도 방식으로 전달되는 전자기파 에너지로부터 전력을 생성하기 위한 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가변 커패시터(Cv)는 상기 송신부의 코일과 공진 주파수를 맞추기 위한 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수신 공진 중계 코일은, x,y,z 3개의 축 중 어느 2개 이상의 축으로 각각 권선된 코일들을 포함하고,
    상기 수신 부하 코일은, x,y,z 3개의 축 중 어느 2개 이상의 축으로 각각 권선된 코일들을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수신 공진 중계 코일에 구비되는 코일들은 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 수신 공진 중계 코일에 구비되는 코일들은 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 수신 부하 코일에 구비되는 코일들은 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자성체는 페라이트 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 페라이트 코어는, 정육면체 또는 직육면체의 각 모서리에 일정 모양으로 튀어나온 돌기 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 송신부는, 송신 코일 단독으로 상기 시변 자기장을 형성하여 상기 수신부로 전달하거나, 상기 송신 코일이 형성하는 상기 시변 자기장을 전자기 유도 방식으로 수신하는 중계 코일을 통해 상기 수신부로 전달하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.
  10. 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하는 수신부를 포함하는 무선전력전송 시스템에 있어서,
    생체 내에 삽입되는 미소 의료 기기에 전력전달을 위한 상기 수신부는, 자성체에 물리적으로 분리되어 권선되는 수신 공진 중계 코일과 수신 부하 코일을 포함하며,
    상기 수신 공진 중계 코일은, x,y,z 3개의 축 중 어느 하나 이상의 축으로 각각 권선된 코일들을 포함하고, 상기 수신 부하 코일은, x,y,z 3개의 축 중 어느 하나 이상의 축으로 각각 권선된 코일들을 포함하며,
    상기 수신 공진 중계 코일을 위한 상기 하나 이상의 축으로 각각 권선된 코일들은 각각 두 단자 사이에 상기 송신부의 코일과 공진 주파수를 맞추기 위한 가변 커패시터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.
  11. 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하는 수신부를 포함하는 무선전력전송 시스템의 무선전력전송 방법에 있어서,
    자성체에 물리적으로 분리되어 권선되는 수신 공진 중계 코일과 수신 부하 코일을 포함하되, 상기 수신 공진 중계 코일의 두 단자 사이에 연결된 가변 커패시터를 포함하는 상기 수신부에서,
    상기 수신 공진 중계 코일을 이용해 상기 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하고, 상기 수신 공진 중계 코일로부터 상기 수신 부하 코일로 전자기 유도 방식으로 전달되는 전자기파 에너지로부터 전력을 생성하기 위한 것을 특징으로 하는 무선전력전송 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가변 커패시터는 상기 송신부의 코일과 공진 주파수를 맞추기 위한 것을 특징으로 하는 무선전력전송 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 수신 공진 중계 코일은, x,y,z 3개의 축 중 어느 2개 이상의 축으로 각각 권선된 코일들을 포함하고,
    상기 수신 부하 코일은, x,y,z 3개의 축 중 어느 2개 이상의 축으로 각각 권선된 코일들을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 수신 공진 중계 코일에 구비되는 코일들은 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 무선전력전송 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 수신 공진 중계 코일에 구비되는 코일들은 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 무선전력전송 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 수신 부하 코일에 구비되는 코일들은 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 무선전력전송 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 송신부는, 송신 코일 단독으로 상기 시변 자기장을 형성하여 상기 수신부로 전달하거나, 상기 송신 코일이 형성하는 상기 시변 자기장을 전자기 유도 방식으로 수신하는 중계 코일을 통해 상기 수신부로 전달하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 방법.
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