KR20130091003A - 무선 전력 전송 장치 - Google Patents

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KR20130091003A
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Abstract

본 발명의 무선 전력 전송 장치는 AC드라이버와 상기 AC드라이버로부터 받은 전력을 송신하기 위해 매칭network, 송신코일로 이루어지는 송신공진기와 상기 송신공진기에서 송신된 전력의 수신을 위해 수신코일, 매칭network로 이루어지는 수신공진기와 상기 수신공진기에 수신된 전력을 받는 로드 및 상기 송/수신공진기 간(間)에 위치하는 다수의 커플링확장용 공진기로 구성하되, 상기 커플링확장용 공진기는 송/수신공진기 간(間) 중앙을 기준으로 어느 한 쪽으로 치우치게 형성 가능하다.

Description

무선 전력 전송 장치{WIRELESS ENERGY TRANSFER DEVICE}
본 발명은 무선 전력 전송 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커플링 확장용 공진기의 위치가 한쪽으로 치우쳤을 때, 커플링 계수에 따라 각각의 주파수를 조절하는 무선 전력 전송 장치에 관한 것이다.
최근 가전 제품을 포함한 전자제품의 소형화와 휴대화가 급속히 진행되고 있다. 그리고, 모든 정보와 신호의 전송이 무선으로 처리되면서 기기와 연결된 선이 거의 없어지고 있다. 그리고, 가전기기의 경우 전력도 무선으로 전송하려는 시도가 이루어 지고 있다. 무선으로 전력을 전송하는 방법으로는 전자기유도가 가장 일반적으로 사용된다. 구체적으로, 전자기유도를 이용한 무선 전력 전송은 전동 칫솔 등에 사용되고 있으나, 거리가 조금만 떨어져도 전송 효율이 너무 떨어지고 와전류에 의한 불필요하고 위험한 발열을 일으킬 수 있는 문제가 있다.
최근 연구되고 있는 비방사형 에너지 전송 기술인 자기 공명형 무선 전력 전송 방식은, 종래의 전자기유도 방식보다 멀리, 수 미터의 거리에서도 높은 전송 효율을 얻을 수 있다. 이 기술은 두 매체가 같은 주파수로 공진할 경우에 전자파가 근거리 전자장을 통하여 한 매체에서 다른 매체로 이동하는 감쇄파 결합에 기반을 두고 있어, 두 매체 사이의 공진 주파수가 동일할 때만 에너지가 전달되고, 사용되지 않는 에너지는 전자장으로 재흡수된다. 따라서 다른 전자파와는 달리 주변의 기계나 인체에 무해하다.
자기 공명형 무선 전력전송 시스템은 전송부와 수신부에 전송주파수에서 공진을 일으키는 공진기가 하나씩 포함되어 있는데, 이 두 공진기의 공진 주파수가 정확히 일치해야 높은 효율의 전송이 가능하다. 실제 시스템을 구성할 경우 두 공진기의 공진 주파수가 조금씩 달라지게 되므로, 이를 조정하기 위해 송신부 또는 수신부에 공진 주파수를 조정할 수 있는 가변 캐패시터를 포함하게 된다. 이때 코일의 양단에 매우 큰 전압이 발생하기 때문에 캐패시터의 항복 전압이 매우 커야 한다. 또한 전송 주파수에서 송신부와 수신부의 임피던스 매칭이 필수적으로 필요하여, 전송거리에 따라 전송코일과 전원코일의 거리와 수신코일과 부하코일의 거리를 적절히 조절해 주어야 한다.
또한, 여러 기기에 대해 전력 전송을 할 경우는 복잡한 상황이 된다. 통상적으로 전력 송신부와 기기와의 거리가 불규칙적이고, 기기의 수도 변하는 상황에서 여러 기기를 동시에 놓았을 때 임피던스 매칭이 깨어지게 되어 전력의 전송이 이루어 지지 않게 되는 문제가 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 먼 거리에 있는 한 개 이상의 전자기기에 무선으로 전력을 전송하며, 유효공진주파수를 맞추어 성능이 떨어지지 않는 무선 전력 전송 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선 전력 전송 장치는, AC드라이버와;
상기 AC드라이버로부터 받은 전력을 송신하기 위해 매칭network, 송신코일로 이루어지는 송신공진기와; 상기 송신공진기에서 송신된 전력의 수신을 위해 수신코일, 매칭network로 이루어지는 수신공진기와; 상기 수신공진기에 수신된 전력을 받는 로드; 및 상기 송/수신공진기 간(間)에 위치하는 다수의 커플링확장용 공진기;로 구성하되, 상기 커플링확장용 공진기는 송/수신공진기 간(間) 중앙을 기준으로 어느 한 쪽으로 치우치게 형성 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 무선 전력 전송 장치는, AC드라이버와; 상기 AC드라이버로부터 받은 전력을 송신하기 위해 매칭network, 송신코일로 이루어지는 송신공진기와; 상기 송신공진기에서 송신된 전력의 수신을 위해 수신코일, 매칭network로 이루어지는 수신공진기와; 상기 수신공진기에 수신된 전력을 받는 로드; 및 상기 송/수신공진기의 한 곳 혹은 모두의 측면 또는 후면 위치하는 다수의 커플링확장용 공진기;로 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 커플링확장용 공진기는 1 내지 8개의 범위 내로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 커플링확장용 공진기가 송/수신공진기 간(間)에 구성될 때, 송신공진기 쪽에 가깝게 위치(중앙 기준)하는 커플링확장용 공진기와 송신공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동주파수 또는 수신공진기 쪽에 가깝게 위치(중앙 기준)하는 커플링확장용 공진기와 수신공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞추는 것을 특징으로 한다.
상기 커플링확장용 공진기가 송/수신공진기 간(間) 중앙을 기준으로 어느 한 쪽으로 치우치게 구성될 때, 커플링확장용 공진기와 치우친 쪽 공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동(driving)주파수 또는 반대 쪽 공진기의 공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞추는 것을 특징으로 한다.
상기 커플링확장용 공진기가 송/수신공진기 둘 다의 측면 또는 후면에 위치할 때, 송신공진기 쪽에 가깝게 위치하는 커플링확장용 공진기와 송신공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동주파수 또는 수신공진기 쪽에 가깝게 위치하는 커플링확장용 공진기와 수신공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞추는 것을 특징으로 한다.
상기 커플링확장용 공진기가 송/수신공진기 둘 중 어느 한 곳의 측면 또는 후면에 위치할 때, 커플링확장용 공진기와 가까운 쪽 공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동(driving)주파수 또는 반대 쪽 공진기의 공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞추는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 또 다른 무선 전력 전송 장치는, AC드라이버와; 상기 AC드라이버로부터 받은 전력을 송신하기 위해 매칭network, 송신코일로 이루어지는 송신공진기와; 상기 송신공진기에서 송신된 전력의 수신을 위해 수신코일, 매칭network로 이루어지는 수신공진기와; 상기 수신공진기에 수신된 전력을 받는 로드; 및 상기 송/수신공진기의 한 곳 혹은 모두에 송/수신코일과 병렬로 연결되는 다수의 개별코일;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 개별코일은 1 내지 8개의 범위 내로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 개별코일이 송신공진기 또는 수신공진기 중 어느 한 곳에 구성될 때, 개별코일과 개별코일이 위치한 곳 공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동(driving)주파수 또는 개별코일이 구성되지 않은 곳 공진기의 공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞추는 것을 특징으로 한다.
상기 개별코일이 송/수신공진기 모두에 구성될 때, 송신공진기의 개별코일과 송신공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동주파수 또는 수신공진기의 개별코일과 수신공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞추는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치는, 먼 거리에 있는 한 개 이상의 전자기기에 무선으로 전력을 전송하며, 커플링 확장용 공진기의 위치를 임의로 배치하여도 유효 공진 주파수의 성능이 떨어지지 않는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치이다.(청1)
도 2는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치이다.(청1)
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치이다.(청2)
도 4는 본 발명의 송신공진기와 추가적인 커플링 확장용 공진기가 결합할 때 유효공진주파수의 위치이다.
도 5는 본 발명의 커플링 확장용 공진기의 위치가 변화할 때 전력 전달량을 나타낸 그래프이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 추가한 커플링확장용 공진기가 치우쳐져 놓여있을 때, 제안된 주파수 조정법을 사용한 뒤의 주파수들의 상대적 위치이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일실시예인 병렬 연결된 개별코일을 포함한 공진기이다.(청8)
도 8은 본 발명의 또 다른 일실시예인 병렬 연결된 개별코일들을 포함한 공진기이다.(청8)
도 9는 본 발명의 병렬 연결된 개별코일을 포함한 공진기를 사용하였을 때 reflected admittance가 증가함을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 병렬 연결된 개별코일을 포함한 공진기를 사용하였을 때 전력전달 효율이 증가함을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 병렬 연결된 개별코일을 포함한 공진기를 사용하였을 때 전력 전달량이 증가함을 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 무선 전력 전송 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치이다.
도 1, 2를 참조하면, 무선 전력 전송 장치는 AC드라이버, 송신공진기(100), 수신공진기(200), 로드 및 다수의 커플링확장용 공진기(300a)로 구성된다.
상기 송신공진기(100)는 AC드라이버에 연결 구성되며, 매칭network(110), 송신코일(120)로 이루어져 전력을 송신한다.
상기 수신공진기(200)는 로드에 연결 구성되며, 수신코일(210), 매칭network(220)로 이루어져 송신공진기(100)로부터 송신된 전력을 수신한다.
상기 커플링확장용 공진기(300a)는 수신공진기(100, 200) 간(間)에 1 내지 8개의 범위 내로 형성하되, 송/수신공진기(100, 200) 간(間) 중앙을 기준으로 어느 한 쪽으로 치우치게 형성 가능하다.
도 1을 참조하면, 커플링확장용 공진기(300a)가 송/수신공진기(100, 200) 간(間) 중앙을 기준으로 송신공진기(100)에 가깝게 구성될 때, 커플링확장용 공진기(300a)와 송신공진기(100)의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동주파수 또는 수신공진기(200)의 공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞춘다.
도 2를 참조하면, 커플링확장용 공진기(300a)가 송/수신공진기(100, 200) 간(間) 중앙을 기준으로 수신공진기(200)에 가깝게 구성될 때, 커플링확장용 공진기(300a)와 수신공진기(200)의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동주파수 또는 송신공진기(100)의 공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞춘다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치이다.(청2)
도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 무선 전력 전송 장치는 AC드라이버, 송신공진기(100), 수신공진기(200), 로드 및 다수의 커플링확장용 공진기(300a)로 구성된다.
상기 송신공진기(100)는 AC드라이버에 연결 구성되며, 매칭network(110), 송신코일(120)로 이루어져 전력을 송신한다.
상기 수신공진기(200)는 로드에 연결 구성되며, 수신코일(210), 매칭network(220)로 이루어져 송신공진기(100)로부터 송신된 전력을 수신한다.
상기 커플링확장용 공진기(300a)는 송/수신공진기(100, 200)의 한 곳 혹은 모두의 측면 또는 후면에 1개 내지 8개의 범위 내로 형성한다.
여기에서 도 3과 같이 커플링확장용 공진기(300a)를 측면에 형성하는 경우, 송/수신공진기(100, 200)와 같은 평면에 배치하거나, 송/수신공진기(100, 200) 보다 큰 둘레를 갖고 형성하여 주변을 둘러싸고 있는 형태로 형성 가능하다.
이러한 커플링확장용 공진기(300a)가 송/수신공진기(100, 200) 둘 다의 측면 또는 후면에 위치할 때, 송신공진기(100) 쪽에 가깝게 위치하는 커플링확장용 공진기(300a)와 송신공진기(100)의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동주파수 또는 수신공진기(200) 쪽에 가깝게 위치하는 커플링확장용 공진기(300a)와 수신공진기(200)의 커플링에 따른 유효공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞춘다.
또한, 커플링확장용 공진기(300a)가 송/수신공진기(100, 200) 둘 중 어느 한 곳의 측면 또는 후면에 위치할 때, 커플링확장용 공진기(300a)와 가까운 쪽 공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동(driving)주파수 또는 반대 쪽 공진기의 공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞춘다.
도 4는 본 발명의 송신공진기와 추가적인 커플링 확장용 공진기가 결합할 때 유효공진주파수의 위치이다.
도 4를 참조하면, 유효공진주파수가 변화한 뒤의 각각의 주파수들의 상대적인 위치를 나타내는데, 송신공진기(100)와 커플링확장용 공진기(300a) 사이의 마그네틱 커플링 계수가 kTX이고 둘의 공진주파수가 w0로 서로 같을 때, 송신공진기(100)와 커플링확장용 공진기(300a)의 시스템을 식으로 세워보면 다음과 같다.
Figure pat00001
그 결과 두 개의 공진주파수인
Figure pat00002
가 얻어진다.
이 중 전류의 phase가 같은
Figure pat00003
가 송신공진기(100)와 커플링확장용 공진기(300a)의 유효공진주파수가 되는 것이다.
여기에서, 유효공진주파수가 구동(driving)주파수 또는 수신공진기(200)의 공진주파수와 일치하지 않거나, 유효공진주파수가 구동주파수와 수신공진기(200)의 공진주파수와 일치하지 않게 되기 때문에 성능저하가 일어나는 것이다.
도 5는 본 발명의 커플링 확장용 공진기의 위치가 변화할 때 전력 전달량을 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, (A) curve를 통해 위치변화에 따른 성능저하를 확인할 수 있다.
따라서 커플링확장용 공진기(300a)의 올바른 동작을 위해서는 유효공진주파수와 기타 주파수들을 일치시켜야 한다.
예를 들어 첫 번째로는, 바뀐 유효공진주파수인
Figure pat00004
에 맞추어 구동주파수나 수신공진기(200)의 공진주파수를 조절하는 방법이 가능하다.
두 번째로는, 송신공진기(100)와 커플링확장용 공진기(300a) 각각의 원래의 공진주파수를
Figure pat00005
로 높이는 방법이 가능하다.
두 번째 경우의 유효공진주파수는
Figure pat00006
로 유효공진주파수의 변화가 없다. 즉 송신공진기(100)와 커플링확장용 공진기(300a)의 공진주파수를 조절하는 대신 구동주파수나 수신공진기(200)의 공진주파수는 고정시킬 수도 있다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 추가한 커플링확장용 공진기가 치우쳐져 놓여있을 때, 제안된 주파수 조정법을 사용한 뒤의 주파수들의 상대적 위치이다.
도 6a 및 6b를 참조하면, 제안된 주파수 조절법을 사용했을 때의 각 주파수들의 상대적인 위치를 확인할 수 있다.
그 결과 도 5의 그래프 (B) curve 처럼 커플링확장용 공진기(300a)의 위치가 임의로 변화하더라도 거의 일정한 전력 전달량을 얻을 수 있다.
만약 송신공진기(100)와 커플링확장용 공진기(300a)의 공진주파수가 서로 다르더라도, 이 둘의 유효공진주파수와 기타 주파수들을 일치시킨다는 큰 원리는 변하지 않는다. 다만 이 둘의 공진주파수가 다르다면 유효공진주파수는 다른 값을 가지게 된다. 송신공진기(100)의 인덕턴스와 캐패시턴스가 L1, C1, 커플링확장용 공진기(300a)의 인덕턴스와 캐패시턴스가 L2, C2로, L1C1의 곱과 L2C2의 곱이 서로 다른 경우, 커플링에 따른 유효공진주파수는 다음과 같이 계산된다.
Figure pat00007
따라서 위의 주파수와 수신공진기(200)의 공진주파수 또는 구동주파수 중 어느 하나 이상의 주파수를 맞춘다.
송신공진기(100) 쪽으로 치우친 커플링확장용 공진기(300a)의 개수가 2개 이상일 때, 또는 커플링확장용 공진기(300a)가 수신공진기(200)쪽에 치우칠 때, 또는 다수의 커플링확장용 공진기(300a)가 송신공진기(100)와 수신공진기(200) 양쪽 모두에 존재하더라도, 각각의 유효공진주파수들과 구동주파수를 일치시켜야 한다는 사실은 변하지 않는다.
기존의 무선전력전송용 송/수신공진기는 공진기 하나에 각각 하나의 송/수신코일(120, 210)만을 포함하여 왔다. 하지만 캐패시터가 코일과 병렬로 연결되어 병렬 공진하는 경우에는, 병렬 연결된 개별코일(300b)을 포함한 송/수신공진기(100, 200)를 이용하면 AC드라이버에서 보이는 reflected admittance가 증가하는 효과를 얻을 수 있다. AC드라이버에서 보이는 admittance가 커지면 전력 전달량이 늘어나게 된다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일실시예인 병렬 연결된 개별코일을 포함한 공진기이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일실시예인 병렬 연결된 개별코일들을 포함한 공진기이다.
도 7, 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 무선 전력 전송 장치는 AC드라이버, 송신공진기(100), 수신공진기(200), 로드 및 개별코일(300b)로 구성된다.
상기 송신공진기(100)는 AC드라이버와 연결 구성되며, 매칭network(110), 송신코일(120)로 이루어져 전력을 송신한다.
상기 수신공진기(200)는 로드와 연결 구성되며, 수신코일(210), 매칭network(220)로 이루어져 송신공진기(100)로부터 송신된 전력을 수신한다.
상기 개별코일(300b)는 송/수신공진기(100, 200)의 한 곳 혹은 모두에 송/수신코일(120, 210)과 병렬 연결하여 구성한다.
여기에서, 개별코일(300b)은 1 내지 8개의 범위 내로 구성되며, 개별코일(300b)이 송신공진기(100)에 위치할 경우 송신코일(120)과 병렬로 연결되고, 개별코일(300b)이 수신공진기(200)에 위치할 경우 수신코일(210)과 병렬로 연결된다.
도 7을 참조하면, 상기 개별코일(300b)이 송신공진기(100)에 위치하여 송신코일(120)과 병렬 연결될 때, 개별코일(300b)과 송신공진기(100)의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동주파수 또는 수신공진기(200)의 공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞춘다.
도 8을 참조하면, 상기 개별코일(300b)이 수신공진기(200)에 위치하여 수신코일(210)과 병렬 연결될 때, 개별코일(300b)과 수신공진기(200)의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동주파수 또는 송신공진기(100)의 공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞춘다.
이 외에도 개별코일(300b)이 송/수신공진기(100, 200) 둘 다에 위치하여 송/수신코일(120, 210)과 병렬 연결 되어있을 경우, 송신코일(120)과 연결구성 된 개별코일(300b)과 송신공진기(100)의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동주파수 또는 수신코일(210)과 연결구성 된 개별코일(300b)과 수신공진기(200)의 커플링에 따른 유효공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞춘다.
여기에서, 병렬 연결된 개별코일(300b)을 포함하는 송/수신공진기(100, 200)의 공진주파수는 다음과 같이 결정된다.
예를 들어 개별코일(300b)이 하나일 때, 병렬 연결된 개별코일(300b)을 포함하는 송/수신공진기(100, 200)에서, 개별코일(300b)과 송/수신코일(120, 210) 하나의 인덕턴스가 L이고 캐패시턴스를 C라 하고 개별코일(300b)과 송/수신코일(120, 210) 끼리의 커플링 계수를 kCOIL 이라 할 때, 개별코일(300b)과 송/수신코일(120, 210) 하나의 유효인덕턴스는
Figure pat00008
으로 증가하게 된다. 이것은 송/수신코일(120, 210)과 개별코일(300b)에 같은 방향의 전류가 흐르면서 커플링 되어 있기 때문이다.
Figure pat00009
의 인덕턴스가 2개 병렬로 존재하므로 송/수신공진기(100, 200) 전체의 유효인덕턴스는
Figure pat00010
가 된다. 따라서 송/수신공진기(100, 200) 전체의 유효공진주파수는
Figure pat00011
가 된다.
이 유효공진주파수에 다른 주파수들(예를 들어 반대쪽 다른 공진기의 공진주파수나, 구동주파수) 을 맞춘다.
다른 방법으로는 반대쪽 다른 공진기의 공진주파수나 구동주파수를 고정시키고, 병렬 연결 된 개별코일(300b)을 포함하는 쪽 공진기의 유효공진주파수를 조절하는 방법이 있을 수 있다.
예를 들어 병렬 연결된 코일을 포함하는 공진기를 생각하자. 이 때는 캐패시터 C를
Figure pat00012
로 조절한다. 그러면 공진기 전체의 유효공진주파수는
Figure pat00013
으로 일정하게 유지된다. 따라서 다른 주파수들 (반대편 다른 공진기의 공진주파수나, 구동주파수) 을 조절할 필요가 없다. 이 경우 시스템의 등가회로는 도 9과 같이 된다.
도 9는 본 발명의 병렬 연결된 개별코일을 포함한 공진기를 사용하였을 때 reflected admittance가 증가함을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 병렬 연결된 개별코일을 포함한 공진기를 사용하였을 때 전력전달 효율이 증가함을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 병렬 연결된 개별코일을 포함한 공진기를 사용하였을 때 전력 전달량이 증가함을 나타낸 도면이다.
도 9~11을 참조하면, AC드라이버에서 보이는 reflected admittance는 단지 하나의 코일만을 포함하는 일반적인 송/수신공진기에 비해
Figure pat00014
만큼 증가하게 된다. 즉 병렬 연결된 개별코일(300b)을 포함하는 송/수신공진기(100, 200)를 사용하고 적절한 주파수 조절을 해 주면 reflected admittance가 커지고 그에 따라 전력 전송량도 커진다.
여기서 kCOIL의 범위는 일반적인 구현의 경우 0.2~0.7 사이 정도이나 반드시 해당 범위에 들지 않아도 위의 내용들은 여전히 적용된다.
이러한 병렬 연결된 개별코일(300b)을 포함한 공진기는 송신공진기(100)에만 쓰일 수도 있고, 수신공진기(200)에만 쓰일 수도 있고, 양 쪽 모두에 쓰일 수도 있다.
만약 양쪽 모두에 쓰이는 경우 reflected admittance는
Figure pat00015
만큼 증가한다.
주파수를 조절하는 기준점은 다양하게 설정될 수 있다.
먼저
Figure pat00016
혹은
Figure pat00017
과 같은 커플링이 변화하여 유효공진주파수가 변화할 때 다른 주파수들 (구동주파수나 반대편 공진기의 공진주파수)을 그에 따라 변화시키는 방법이 있다. 또한,
Figure pat00018
나
Figure pat00019
이 변화하더라도 유효공진주파수를 일정하게 유지시키는 방법도 있을 수 있다.
또는 두 방법을 섞어서 송/수신공진기(100, 200)의 공진주파수 혹은 송/수신공진기(100, 200)에 병렬 연결된 각각의 개별코일(300b)의 인덕턴스도 조절하고, 구동주파수나 반대편 공진기의 공진주파수도 조절하는 방법도 있다. 어떤 방법을 사용하던 간에, 유효공진주파수와 다른 주파수들을 일치시키거나 비슷하게 한다는 사실이 중요하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 송신공진기 110 : 매칭network
120 : 송신코일 200 : 수신공진기
210 : 수신코일 220 : 매칭network
300a : 커플링확장용 공진기 300b : 개별코일

Claims (11)

  1. AC드라이버와;
    상기 AC드라이버로부터 받은 전력을 송신하기 위해 매칭network, 송신코일로 이루어지는 송신공진기와;
    상기 송신공진기에서 송신된 전력의 수신을 위해 수신코일, 매칭network로 이루어지는 수신공진기와;
    상기 수신공진기에 수신된 전력을 받는 로드; 및
    상기 송/수신공진기 간(間)에 위치하는 다수의 커플링확장용 공진기;로 구성하되,
    상기 커플링확장용 공진기는 송/수신공진기 간(間) 중앙을 기준으로 어느 한 쪽으로 치우치게 형성 가능한 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  2. AC드라이버와;
    상기 AC드라이버로부터 받은 전력을 송신하기 위해 매칭network, 송신코일로 이루어지는 송신공진기와;
    상기 송신공진기에서 송신된 전력의 수신을 위해 수신코일, 매칭network로 이루어지는 수신공진기와;
    상기 수신공진기에 수신된 전력을 받는 로드; 및
    상기 송/수신공진기의 한 곳 혹은 모두의 측면 또는 후면 위치하는 다수의 커플링확장용 공진기;로 구성하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    상기 커플링확장용 공진기는 1 내지 8개의 범위 내로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 커플링확장용 공진기가 송/수신공진기 간(間)에 구성될 때, 송신공진기 쪽에 가깝게 위치(중앙 기준)하는 커플링확장용 공진기와 송신공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동주파수 또는 수신공진기 쪽에 가깝게 위치(중앙 기준)하는 커플링확장용 공진기와 수신공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞추는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 커플링확장용 공진기가 송/수신공진기 간(間) 중앙을 기준으로 어느 한 쪽으로 치우치게 구성될 때, 커플링확장용 공진기와 치우친 쪽 공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동(driving)주파수 또는 반대 쪽 공진기의 공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞추는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 커플링확장용 공진기가 송/수신공진기 둘 다의 측면 또는 후면에 위치할 때, 송신공진기 쪽에 가깝게 위치하는 커플링확장용 공진기와 송신공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동주파수 또는 수신공진기 쪽에 가깝게 위치하는 커플링확장용 공진기와 수신공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞추는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 커플링확장용 공진기가 송/수신공진기 둘 중 어느 한 곳의 측면 또는 후면에 위치할 때, 커플링확장용 공진기와 가까운 쪽 공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동(driving)주파수 또는 반대 쪽 공진기의 공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞추는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  8. AC드라이버와;
    상기 AC드라이버로부터 받은 전력을 송신하기 위해 매칭network, 송신코일로 이루어지는 송신공진기와;
    상기 송신공진기에서 송신된 전력의 수신을 위해 수신코일, 매칭network로 이루어지는 수신공진기와;
    상기 수신공진기에 수신된 전력을 받는 로드; 및
    상기 송/수신공진기의 한 곳 혹은 모두에 송/수신코일과 병렬로 연결되는 다수의 개별코일;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 개별코일은 1 내지 8개의 범위 내로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 개별코일이 송신공진기 또는 수신공진기 중 어느 한 곳에 구성될 때, 개별코일과 개별코일이 위치한 곳 공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동(driving)주파수 또는 개별코일이 구성되지 않은 곳 공진기의 공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞추는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 개별코일이 송/수신공진기 모두에 구성될 때, 송신공진기의 개별코일과 송신공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수를 구동주파수 또는 수신공진기의 개별코일과 수신공진기의 커플링에 따른 유효공진주파수 중 어느 하나 이상의 주파수로 맞추는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
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