KR20120065643A - 무선전력전송방법 및 무선전력수신장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 무선으로 전력을 전송하는 무선전력전송장치에 있어서, 외부장치에 무선전력을 전송하는 전력전송부와; 상기 전력전송부의 일면에 인접하게 마련되어 상기 무선전력의 누출을 방지하기 위한 제1차단부와 상기 전력전송부의 측면을 에워싸는 형태로 마련되어 상기 무선전력의 누출을 방지하기 위한 제2차단부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 무선전력전송장치는 무선전력이 외부로 누출되는 것을 방지하여 무선전력의 전송효율을 높일 수 있다.

Description

무선전력전송방법 및 무선전력수신장치 {WIRELESS POWER TRANSMISSION APPARATUS AND WIRELESS POWER RECEIVING APPARATUS}
본 발명은 무선전력전송장치 및 무선전력수신장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 무선전력전송장치 및 무선전력수신장치에 차단부를 마련하여 무선전력의 누출을 방지할 수 있는 무선전력전송방법 및 장치에 관한 것이다.
일상 생활에서 사용하는 거의 모든 가전제품, 휴대기기와 사무용 기기 그리고 산업용 기기들은 발전소에서 유선으로 공급되는 전기 에너지를 사용하고 있다. 하지만, 최근 다양한 휴대기기의 발달과 광범위한 사용은 유선 전력 공급이 휴대기기에 적합한 전력 공급원이 아님을 보여주고 있다. 일상 생활의 필수품이 된 휴대폰의 경우 배터리를 모두 소모한 경우 쉽게 아무 곳에서나 충전하기 어려운 문제도 발생하며, 랩탑(LAP TOP) 컴퓨터의 사용 또한 늘어나면서 배터리의 용량과 무게의 문제는 더욱 심각한 상황으로 부각되고 있는 실정이다. 따라서 사무실에서나 산업체에서 에너지 전달이 무선으로 이루어질 수 있다면 경제적, 산업적 측면에서 새로운 혁명적 변화가 있으리라 예상할 수 있다.
본 발명에 따른 무선전력전송장치가 무선전력을 무선전력수신장치에 전송하여 무선전력수신장치를 충전하는 경우, 무선전력이 외부로 누출되는 것을 방지하여 무선전력의 전송효율을 높이는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은 본 발명에 따라 무선으로 전력을 전송하는 무선전력전송장치에 있어서, 외부장치에 무선전력을 전송하는 전력전송부와; 상기 전력전송부의 일면에 인접하게 마련되어 상기 무선전력의 누출을 방지하기 위한 제1차단부와 상기 전력전송부의 측면을 에워싸는 형태로 마련되어 상기 무선전력의 누출을 방지하기 위한 제2차단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제2차단부는 상기 전력전송부와 적어도 0.1mm이상 이격되어 있을 수 있다.
여기서, 상기 제2차단부는 상기 제1차단부와 분리되어 있을 수 있으나, 선택적으로 상기 제2차단부는 상기 제1차단부와 연결되어 있도록 구현할 수도 있다.
또한, 상기 전력전송부는 전송코일을 포함하고, 상기 전송코일과 함께 상기 무선전력을 생성하기 위한 캐패시터 및 상기 전력전송부를 포함하는 전력생성부; 상기 외부장치와 통신하기 위하여 소정의 통신신호를 생성하는 송신측 신호처리부; 및 상기 통신신호를 생성하도록 상기 송신측 신호처리부를 제어하기 위한 송신측 제어부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적은 본 발명에 따라 무선으로 전력을 수신하는 무선전력전송장치에 있어서, 외부장치로부터 무선전력을 수신하는 무선전력수신부와; 상기무선전력수신부의 일면에 인접하게 마련되어 상기 무선전력의 누출을 방지하기 위한 제1차단부와 상기무선전력수신부의 측면을 에워싸는 형태로 마련되어 상기 무선전력의 누출을 방지하기 위한 제2차단부를 포함할 수 있다. 그리고, 그리고, 상기 제2차단부는 상기 전력전송부와 적어도 0.1mm이상 이격되어 있을 수 있다.
여기서, 상기 제2차단부는 상기 제1차단부와 분리되어 있을 수 있으나, 선택적으로 상기 제2차단부는 상기 제1차단부와 연결되어 있도록 구현할 수도 있다.
또한, 상기무선전력수신부는 수신코일을 포함하고, 상기 외부장치와 통신하기 위하여 소정의 통신신호를 생성하는 수신측 신호처리부; 및 상기 통신신호를 생성하도록 상기 수신측 신호처리부를 제어하기 위한 수신측 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 무선전력전송장치 및 무선전력수신장치는 전송코일 및 수신코일의 측면에 제2차단부를 추가함으로써 자기장의 집중효과를 높이고 주변으로 누출되는 자기장의 크기를 줄여서 차폐효과를 극대화 시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 이 경우, 수신코일측 제1차단부의 길이 역시, 송신코일측 제1차단부의 길이와 유사한 길이를 갖도록 하여 차폐효율을 더욱 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무선전력전송장치 및 무선전력수신장치의 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 무선전력전송장치의 무선전력생성부 및 전원(Uin)의 간략 회로도 및 무선전력을 수신하는 무선전력수신장치의 간략 회로도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 코일 및 차단부를 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 코일 및 차단부를 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 전송코일 및 수신코일 및 각각의 차단부를 도시한 도면이다.
도 6은 제1차단부만 있는 경우와 제1차단부 및 제2차단부가 모두 있는 경우 자기장의 크기를 비교한 그래프이다.
도 7a 내지 도 7c는 제1차단부만 있는 경우와 제1차단부 및 제2차단부가 모두 있는 경우 자기장의 크기를 비교한 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 제1차단부만 있는 경우와 제1차단부 및 제2차단부가 모두 있는 경우 자기장의 크기를 비교한 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 수신코일의 차단부에서 제1차단부의 길이에 따른 자기장의 분포를 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 한다.
이하에서는 본 발명을 구성하는 무선으로 전력을 전송하는 무선전력전송장치(100) 및 무선전력수신장치(200)에 관한 일 실시예들을 구체적으로 설명한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송장치(100)는 전원을 직접 공급하기 위한 선이 연결되어 있지 않은 무선전력수신장치(200)에게 무선으로 전력을 공급하는 방법으로서, 유도 결합(Inductive Coupling) 방식에 의해 유도전력을 생성하는 방법과 공진 결합(Resonance Coupling) 방식에 의해 공진전력을 생성하는 방법을 포함한다.
유도 결합 방식에 따르면, 인접한 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일에 흐르는 전류의 세기를 변화시키면 그 전류에 의해 자기장이 변화하고, 이로 인하여 2차 코일을 지나는 자속이 변하게 되어 2차 코일측에 유도 기전력이 생기게 된다. 즉, 이 방식에 따르면, 두 개 도선을 공간적으로 움직이지 않고도 두 개 코일을 근접시킨 채 1차 코일의 전류만 변화시키면 유도 기전력이 생기게 된다. 이 경우, 주파수 특성은 크게 영향을 받지 않으나, 각 코일을 포함하는 무선전력송신장치 및 무선전력수신장치(200) 사이의 배열(Alignment) 및 거리(Distance)에 따라 전력 효율이 영향을 받게 된다.
반면, 공진 결합 방식에 따르면, 두 개의 코일 중 1차 코일에 공진 주파수(Resonance Frequency)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수의 2차 코일을 인가하여 2차 코일에서 유도 기전력이 발생하게 된다. 즉, 이 방식에 따르면, 송수신 장치가 각각 동일 주파수로 공진하는 경우 전자파가 근거리 전자장을 통해 전달되게 되므로, 주파수가 다르면 에너지 전달이 없게 된다. 이 경우, 주파수 특성은 크게 영향을 받으나, 각 코일을 포함하는 송신 장치 및 수신 장치 사이의 배열 및 거리는 유도 결합 방식에 비해 상대적으로 전력 효율에 덜 영향을 준다.
이하, 공진 결합 방식에 따른 무선전력전송시스템으로 무선전력을 효율적으로 전송하는 방법에 대하여 상술하고자 한다. 특히, 아래 도시한 수학식 1과 같이, 공진 결합 방식에 따르면, 무선전력전송시스템의 송신장치 및 수신장치를 구성하는 인덕턴스(Inductance, L) 및 전력용량(Capacitance, C) 값에 따라 공진 주파수(f)가 결정된다.
Figure pat00001
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송장치(100) 및 무선전력수신장치(200)의 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 무선전력전송장치(100)는 무선전력생성부(130), 송신측 신호처리부(150) 및 송신측 제어부(170)를 포함할 수 있다.
무선전력생성부(130)는 소정의 무선전력을 생성하고, 생성된 공진전력을 외부의 무선전력수신장치(200)에 출력하여 외부의 무선전력수신장치(200)를 충전시킬 수 있다. 여기서, 무선전력은 전술한 결합방식에 의해 생성된다. 즉, 무선전력은 유도결합방식 및 공진결합방식 중 적어도 어느 하나에 의해 생성될 수 있다. 여기서, 무선전력생성부(130)은 무선전력수신장치(200)에 무선전력을 전송하기 위한 전력전송부를 포함할 수 있다. 그리고, 전력전송부는 전송코일(L1)을 포함하여, 전송코일(L1)에서 발생되는 기전력이 후술할 무선전력수신부(230)의 수신코일(L2)에 전달될 수 있다. 그리고, 무선전력생성부(130)는 도시되지 않은 적어도 하나의 커패시터(C)를 더 포함한다.
그리고, 송신측 신호처리부(150)는 무선전력수신장치(200)와 통신하기 위한 통신신호를 변복조한다. 구체적으로, 송신측 신호처리부(150)는 무선전력수신장치(200)로부터 수신된 메세지를 디코드하고, 무선전력수신장치(200)에 전송하기 위한 메세지를 생성 및 인코딩하여 무선전력생성부(130)에 출력할 수 있다. 또한, 송신측 신호처리부(150)에서 출력된 메세지는 무선전력생성부(130)에서 무선전력에 멀티플렉스 되어 함께 무선전력수신장치(200)에 전송될 수 있다.
송신측 제어부(170)는 송신측 신호처리부(150) 및 무선전력생성부(130)를 제어한다. 즉, 송신측 제어부(170)는 무선전력생성부(130)에서 생성되는 무선전력의 크기를 감지하고, 무선전력의 크기를 조절할 수 있다. 여기서, 송신측 제어부(170)는 무선전력수신장치(200)로부터 수신되고 송신측 신호처리부(150)에서 디코드된 메세지에 기초하여 무선전력수신장치(200)에 전송할 무선전력의 크기를 판단할 수 있으며, 필요에 따라 무선전력수신장치(200)에 전달할 소정의 메세지를 생성하도록 상기 송신측 신호처리부(150)를 제어할 수 있다.
본원발명에 따른 무선전력전송장치(100)는 무선전력생성부(130)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(190)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 송신측 제어부(170) 및 송신측 신호처리부(150) 역시 전원공급부(190)로부터 전원을 공급받을 수 있으며, 송신측 제어부(170)는 무선전력생성부(130)가 최대로 출력할 수 있는 전력량을 기초로 무선전력수신장치(200)에 전송 가능한 최대 무선전력량을 판단할 수도 있다.
또한, 본원발명에 따른 무선전력전송장치(100)는 소정의 공진주파수를 갖는 무선전력을 무선전력수신장치(200)에 전송하는 경우, 선택적으로 해당 공진주파수의 값을 조절하기 위한 주파수 조절부(140)를 더 포함할 수 있다. 주파수 조절부(140)는, 일 예로 무선전력생성부(130)에 포함된 커패시터의 거리를 조절하여 커패시터의 용량 값을 변경시킬 수 있는 모터 또는 무선전력생성부(130)에 포함된 코일의 턴수 또는 코일의 직경을 조절하여 코일의 용량 값을 변경시킬 수 있는 모터를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 무선전력수신장치(200)는 무선전력수신부(230), 수신측 신호처리부(250) 및 수신측 제어부(270)를 포함할 수 있다.
무선전력수신부(230)는 무선전력전송장치(100)로부터 무선전력을 수신하며, 이를 위하여 수신측 공진코일(L2) 및 수신측 공진커패시터(C)를 포함할 수 있다. 또한, 무선전력이 소정의 공진주파수를 갖는 경우, 수신측 공진코일 및 수신측 공진커패시터의 공진주파수는 무선전력전송장치(100)로부터 전송된 공진신호의 공진주파수와 일치한다.
또한, 수신측 신호처리부(250)는 무선전력전송장치(100)와 통신하기 위한 통신신호를 변복조한다. 구체적으로, 수신측 신호처리부(250)는 무선전력전송장치(100)로부터 수신된 메세지를 디코드하고, 무선전력전송장치(100)에 전송하기 위한 메세지를 생성 및 인코딩하여 무선전력수신부(230)에 출력할 수 있다. 그러면, 무선전력수신부(230)에서, 수신코일(L2)를 통해 메세지를 전송코일(L1)로 전송할 수 있다.
수신측 제어부(270)는 수신측 신호처리부(250)를 제어하여 메세지의 생성 및 인코딩/디코딩을 제어할 수 있다. 또한, 수신측 제어부(270)는 무선전력수신부(230)를 제어하여, 수신측 신호처리부(250)에서 생성된 메세지를 무선전력전송장치(100)에 전송하도록 무선전력수신부(250)을 제어할 수 있다. 그리고, 수신측 제어부(270)는 후술할 충전부(290)로부터 충전에 필요한 전력량, 전압 등에 대한 정보를 수신하고, 해당 정보를 갖는 메세지로 무선전력전송장치(100)에 전송 가능한 통신신호를 생성하도록 수신측 신호처리부(250)를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 무선전력수신장치(200)는 무선전력으로 충전되는 충전부(290)를 더 포함할 수 있다. 충전부(290)는 무선전력수신부(230), 수신측 신호처리부(250) 및 수신측 제어부(270)에 초기 전원(또는 스탠바이 전원)을 공급할 수 있다. 초기 전원에 의해 무선전력수신부(230), 수신측 신호처리부(250) 및 수신측 제어부(270)는 무선전력이 수신되지 않는 경우에도 구동할 수 있다. 그리고, 무선전력수신부(230)가 무선전력전송장치(100)로부터 무선전력을 전송받는 경우, 무선전력수신부(230)는 무선전력을 충전부(290)에 전송하여 충전부(290)를 충전시킬 수 있다.
도 2는 본원발명에 따른 무선전력전송장치(100)의 무선전력생성부(130) 및 전원공급부(190)의 간략 회로도 및 무선전력을 수신하는 무선전력수신장치(200)의 간략 회로도이다. 여기에서, 전송코일(L1)과 수신코일(L2)이 유도기전력의 1차코일 및 2차코일로 동작하게 된다. 또한, 공진 결합에 따라 구동되는 경우에도 공진주파수는 전송코일(L1) 및 전송커패시터(C1)을 수학식 1에 대입하여 구할 수 있으며, 무선전력수신장치(200)의 수신코일(L2) 및 수신커패시터 역시 동일한 공진주파수 값을 갖게 된다. 따라서, L1×C1 값은 L2×C2와 동일한 값을 갖게 된다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 코일 및 차단부를 도시한 도면이다.
차단부(Shield)는 전송코일(L1) 및/또는 수신코일(L2)에서 자기장이 외부로 누출되는 것을 차단하기 위하여 마련된다. 즉, 차단부는 코일의 일 면에 코일과 근접하여 마련된 제1차단부(S10) 및 코일의 측면에 마련된 제2차단부(S30)를 포함할 수 있다. 여기에서, 코일은 전송코일(L1) 및 수신코일(L2) 중 적어도 하나를 포함한다. 제1차단부(S10)는 코일의 일면과 평행하도록 마련되는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따르는 경우, 제1차단부(S10)는 코일의 일면과 약 1.0mm 정도 이격된 간격(d13)을 갖도록 마련될 수 있다. 또한, 제1차단부(S10)의 길이는 코일의 길이, 즉 직경보다 최소 4mm 이상 되어, 제1차단부(S10)의 양 단에서, 제1차단부(S10)와 코일과의 길이 차이(d11)는 각각 최소 2mm 이상 길도록 마련될 수 있다. 그리고, 제2차단부(S30)는 코일과 소정의 간격(d15)이 이격되어 마련된다. 여기에서, 소정의 간격(d15)는 적어도 0.1mm이상 이고, 제2차단부(S30)는 최대 1.9mm의 길이를 가질 수 있다. 그리고, 제2차단부(S30)의 두께는 코일의 두께와 유사하게 마련될 수 있다. 즉, 코일의 두께가 2.1±0.5mm로 마련되는 경우 제2차단부(S30)의 두께 역시 2.1±0.5mm로 마련되고, 코일의 두께가 2.0±0.2mm로 마련되는 경우 제2차단부(S30)의 두께 역시 2.0±0.2mm로 마련될 수 있고, 코일의 두께가 약 0.6mm인 경우 제2차단부(S30)의 두께 역시 0.6mm로 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 경우, 제1차단부(S10)는 코일의 일면과 약 0.5mm 정도 이격된 간격(d13)을 갖도록 마련되거나, 제1차단부(S10)는 코일과 이격되지 않고 적어도 일부 연결되어 있을 수도 있다. 그리고, 제1차단부(S10)의 양 단에서, 코일의 길이와의 차이(d11)는 각각 최소 4mm 이상 길도록 마련될 수 있으며, 코일의 크기가 작은 경우에는 선택적으로 3mm, 2.5mm 또는 2.0mm 정도로 작게 마련될 수도 있다. 여기에서, 전술한 본 발명에 따른 차단부와 코일의 간격 및 길이 등의 수치는 일 예에 불과하며 변경할 수 있다.
그리고, 차단부는 투자율이 높은 재질, 예를 들어 페라이트, 센더스트 등과 같은 재질을 포함하는 것이 바람직하다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 전송코일(L1) 및/또는 수신코일(L2)에서 자기장이 외부로 누출되는 것을 차단하기 위한 차단부를 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차단부는 코일의 일 면에 코일과 근접하여 마련된 제1차단부(S10) 및 코일의 측면에 마련된 제2차단부(S30)가 서로 연결되어 있어서 도 4a 와 같이 차단부의 단면이 "ㄷ" 모양을 갖는 것을 특징으로 한다. 이 외에 차단부의 재질 및 차단부와 코일의 간격 및 길이 등의 수치는 도 3a 및 3b에서 언급한 수치와 동일하다. 즉, 도 4a의 코일과 제2차단부(S30)와의 간격(d25)는 도 3a의 코일과 제2차단부(S30)와의 간격(d15)에 대응하는 값을 갖고, 제1차단부(S10)와 코일간의 길이 차이(d21)는 제1차단부(S10)와 코일간의 길이 차이(d11)에 대응하는 값을 갖는다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 코일 및 차단부를 도시한 도면이다. 도 4c 및 도 4d는 코일이 원형의 모양을 갖는 경우 코일을 효과적으로 둘러싸기 위하여 코일 모양에 따라 내부모양이 원형으로 마련된 제2차단부(S30)를 도시한 도면이다. 도 4c 및 도 4d에 도시된 차단부의 경우, 전술한 제2실시예와 같이 제1차단부(S10)와 제2차단부(S30)가 연결되어 있도록 도시하였으나, 이는 일 실시예에 불과하며, 도4c 및 도4d에 도시된 차단부 역시 제1실시예에 따른 차단부처럼 제1차단부(S10)와 제2차단부(S30)가 이격되어 마련될 수도 있다.
도 5a 및 도 5b는 전송코일(L1) 및 수신코일(L2) 및 각각의 차단부를 도시한 도면이다.
전송코일(L1)과 수신코일(L2) 간에 기전력이 발생하는 경우, 전송코일(L1)과 수신코일(L2) 간에 자기장이 폐루프의 모양을 가지면서 형성되게 된다. 이때, 이 폐루프의 모양이 커지면 자기장이 집중되지 못하고 자기장이 외부로 누출될 수 있다. 본 발명과 같이 차단부가 마련되는 경우, 자기장은 차단부를 따라서 폐루프가 형성된다. 또한, 본 발명과 같이 차단부가 제2차단부(S30)를 포함하는 경우 제2차단부(S30) 방향으로 자기장의 폐루프가 형성되므로 자기장의 집중효과를 높일 수 있다.
수신코일(L2)을 포함하는 무선전력수신장치(200)가 휴대용기기인 경우, 휴대용기기에 포함되는 각 구성요소들의 크기를 최소화할 필요가 있다. 따라서, 도 5a 및 도 5b에서 수신코일(L2) 및 수신코일(L2)의 차단부를 전송코일(L1) 및 전송코일(L1)의 차단부 보다 작게 도시하였다. 그러나, 이는 선택사항으로 수신코일(L2) 및 수신코일(L2)의 차단부는 전송코일(L1) 및 전송코일(L1)의 차단부와 동일 또는 유사한 크기 또는 더 크게 마련될 수도 있다.
도 6은 제1차단부(S10)만 있는 경우와 제1차단부(S10) 및 제2차단부(S30)가 모두 있는 경우 자기장의 크기를 비교한 그래프이다.
즉, 도 6에서 실험11(Mag_H_110kHz)는 제1차단부(S10)만 있는 경우이며, 이 경우 최대 자기장의 값은 약 1650A/m가 된다. 한편, 실험 12(Mag_H_110kHz_TxU)는 제1차단부(S10) 및 제2차단부(S30)가 모두 마련된 경우이며, 이 경우 최대 자기장 값은 약 1750A/m가 된다.
도 7a 내지 도 7c는 제1차단부(S10)만 있는 경우와 제1차단부(S10) 및 제2차단부(S30)가 모두 있는 경우 자기장의 크기를 비교한 도면이다.
도 7a는 제1차단부(S10)만 있는 경우 자기장의 분포를 도시한 도면이고, 도 7b는 제1차단부(S10) 및 제2차단부(S30) 모두 있는 경우 자기장의 분포를 도시한 도면이다. 또한, 도 7b에서는 자기장이 폐루프의 모양을 갖는 것 및 자기장의 경로를 화살표를 사용하여 도시하였다. 도 7a 및 도 7b를 비교하면 도 7b에서 자기장의 분포 크기가 작아서 자기장이 집중되어 있음을 알 수 있다. 또한, 도 7c는 도 7a 및 도 7b를 그래프화 시켜서 제1차단부(S10)만 있는 경우와 제1차단부(S10) 및 제2차단부(S30)가 모두 있는 경우 자기장의 크기를 비교한 그래프이다. 즉, 실험21(Mag_H_Rx_Coil)는 제1차단부(S10)만 있는 경우이며, 이 경우 최대 자기장의 값은 약 1650A/m가 된다. 한편, 실험 22(Mag_H_Rx_Coil_U_Tx)는 제1차단부(S10) 및 제2차단부(S30)가 모두 마련된 경우이며, 이 경우 최대 자기장 값은 약 1750A/m가 된다. 이때, 그래프의 자기장은 수신코일(L2)의 차단부에서, 수신코일(L2)의 맞은편에서 측정한 값이다.
도 8a 내지 도 8d는 제1차단부(S10)만 있는 경우와 제1차단부(S10) 및 제2차단부(S30)가 모두 있는 경우 자기장의 크기를 비교한 도면이다.
도 8a는 제1차단부(S10)만 있는 경우 자기장의 분포를 도시한 도면이고, 도 8b는 제1차단부(S10) 및 제2차단부(S30) 모두 있으면서 제2실시예와 같은 모양을 갖는 경우 자기장의 분포를 도시한 도면이고, 도 8c는 제1차단부(S10) 및 제2차단부(S30) 모두 있으면서 제1실시예와 같은 모양을 갖는 경우 자기장의 분포를 도시한 도면이다. 도 8a, 도 8b 및 도 8c를 비교하면 자기장의 크기가 도 8a, 도 8b 및 도 8c 순으로 작아짐을 알 수 있다. 또한, 도 8d는 도 8a 내지 도 8c를 그래프화 시켜서 각각의 자기장의 크기를 비교한 그래프이다. 즉, 실험31(Mag_H_Rx_Coil)는 제1차단부(S10)만 있는 경우이며, 이 경우 최대 자기장의 값은 약 1650A/m가 된다. 그리고, 실험 32(Mag_H_Rx_Coil_U_Tx)는 본 발명의 제2실시예에 따르는 경우이며, 이 경우 최대 자기장 값은 약 1750A/m가 되고, 실험 33(Mag_H_Rx_Coil_U_Tx)는 본 발명의 제1실시예에 따르는 경우이며, 이 경우 최대 자기장 값은 약 1750A/m가 됨을 알 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 수신코일(L2)의 차단부에서 제1차단부(S10)의 길이에 따른 자기장의 분포를 도시한 도면이다. 즉, 도 9a는 제1차단부(S10)의 길이가 32mm이고, 도 9b는 제2차단부(S30)의 길이가 40mm인 경우 각 자기장의 분포를 도시했다. 즉, 도면에서 전송코일측 제1차단부(S10)의 길이는 약 47mm정도로 수신코일측 제1차단부(S10)보다 크다. 이 경우, 도 7b에서 화살표로 표시된 폐루프의 경로와 같이 수신코일측 제1차단부(S10)와 전송코일측 제1차단부(S10)의 크기가 서로 유사할수록 자기장의 집중효과가 커져서 주변으로 누출되는 자기장를 줄여서 차폐효과를 극대화 시킬 수 있다.
본 발명에 따른 무선전력전송장치(100) 및 무선전력수신장치(200)는 전송코일 및 수신코일(L2)의 측면에 제2차단부(S30)를 추가함으로써 자기장의 집중효과를 높이고 주변으로 누출되는 자기장의 크기를 줄여서 차폐효과를 극대화 시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 이 경우, 수신코일측 제1차단부(S10)의 길이 역시, 송신코일측 제1차단부(S10)의 길이와 유사한 길이를 갖도록 하여 차폐효율을 더욱 높일 수 있다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (10)

  1. 무선으로 전력을 전송하는 무선전력전송장치에 있어서,
    외부장치에 무선전력을 전송하는 전력전송부와;
    상기 전력전송부의 일면에 인접하게 마련되어 상기 무선전력의 누출을 방지하기 위한 제1차단부와 상기 전력전송부의 측면을 에워싸는 형태로 마련되어 상기 무선전력의 누출을 방지하기 위한 제2차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2차단부는 상기 전력전송부와 적어도 0.1mm이상 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 무선전력전송장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2차단부는 상기 제1차단부와 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 무선전력전송장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2차단부는 상기 제1차단부와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 무선전력전송장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전력전송부는 전송코일을 포함하고,
    상기 전송코일과 함께 상기 무선전력을 생성하기 위한 캐패시터 및 상기 전력전송부를 포함하는 전력생성부;
    상기 외부장치와 통신하기 위하여 소정의 통신신호를 생성하는 송신측 신호처리부; 및
    상기 통신신호를 생성하도록 상기 송신측 신호처리부를 제어하기 위한 송신측 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송장치.
  6. 무선으로 전력을 수신하는 무선전력전송장치에 있어서,
    외부장치로부터 무선전력을 수신하는 무선전력수신부와;
    상기무선전력수신부의 일면에 인접하게 마련되어 상기 무선전력의 누출을 방지하기 위한 제1차단부와 상기무선전력수신부의 측면을 에워싸는 형태로 마련되어 상기 무선전력의 누출을 방지하기 위한 제2차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력수신장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2차단부는 상기 전력전송부와 적어도 0.1mm이상 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 무선전력수신장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제2차단부는 상기 제1차단부와 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 무선전력전송장치.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제2차단부는 상기 제1차단부와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 무선전력수신장치.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기무선전력수신부는 수신코일을 포함하고,
    상기 외부장치와 통신하기 위하여 소정의 통신신호를 생성하는 수신측 신호처리부; 및
    상기 통신신호를 생성하도록 상기 수신측 신호처리부를 제어하기 위한 수신측 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력수신장치.
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