KR20130108681A - Wireless power transfer system with high efficiency having integrated transmitter and receive - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A high-efficiency wireless power transmission system having an integrated transceiver produces uniform products in large quantities by forming a pattern on a substrate and replacing a coil with the pattern. CONSTITUTION: A power supply unit (100) includes an RF signal generator (110) and an amplifier (120). The amplifier amplifies a current generated in the RF signal generator and transmits the current to a transmitter (200). The transmitter includes a transmitter substrate (210), a transmitter first coil pattern (220), and a transmitter first capacitor (230) causing resonance with the transmitter first coil pattern. A receiver (300) includes a receiver substrate (310), a receiver first coil pattern (320), and a receiver first capacitor (330). The receiver first capacitor produces resonance with the receiver first coil pattern.

Description

집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템{WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM WITH HIGH EFFICIENCY HAVING INTEGRATED TRANSMITTER AND RECEIVE} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a high efficiency wireless power transmission system having an integrated transmission /

본 발명은 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 매우 컴팩트하고 현저히 향상된 제작공정의 용이성 및 균일성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 전송효율이 우수한 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a wireless power transmission system, and more particularly, to a wireless power transmission system capable of ensuring the ease and uniformity of an extremely compact and remarkably improved manufacturing process, as well as a high efficiency wireless power transmission ≪ / RTI >

이미 각종 전자기기의 사용은 일반화되었을 뿐만 아니라, 각종 스마트폰, 태블릿 PC 등의 모바일 기기의 사용자가 최근 들어 하루가 다르게 증가하고 있다. Already, the use of various electronic devices has been generalized, and users of mobile devices such as various smart phones and tablet PCs have been increasing day by day.

통신 분야의 경우, 선을 이용하지 않는 무선통신 기술이 이미 널리 적용되고 있다. 따라서 이러한 무선 디바이스의 사용자들은 고정된 장소가 아닌 이동하면서 다양한 장소에서 각종 모바일 기기를 사용하고 있다. 그러나 이들 장치들을 구동하기 위해서는 전원이나 배터리 등이 필수적으로 있어야 하며, 이와 같은 전력 전송은 아직까지는 대부분 유선 방식으로 이루어지고 있다.In the field of communications, wireless communication technologies that do not use wires are already widely applied. Therefore, users of these wireless devices use various mobile devices in various places while moving, not in a fixed place. However, in order to drive these devices, a power source, a battery, and the like must be necessary.

하지만 유선방식을 이용하는 경우, 콘센트나 콘센트에 연결하기 위하여 각종 어댑터, 커넥터를 설치하거나 소지하여야 하기 때문에, 인테리어 면에서 미감을 해칠 수 있을 뿐만 아니라, 복잡한 선의 연결에 따라 작업효율이 저하될 수 있고, 심한 경우 화재 등의 위험에 노출될 수 있다. 또한, 모바일 디바이스의 배터리가 소진된 경우 적절한 커넥터가 없는 경우, 전원을 공급하지 못하여 기기를 사용할 수 없게 되는 등의 불편함이 야기될 수 있다. However, in the case of using the wire method, various adapters and connectors are required to be installed or carried in order to connect to the outlet or the outlet, so that not only the aesthetics in the interior can be deteriorated, In extreme cases, it may be exposed to hazards such as fire. Also, when the battery of the mobile device is exhausted, there may be inconvenience that the device can not be used due to failure to supply power when there is no proper connector.

예를 들어, 근래 출시되는 벽걸이 TV 등의 디스플레이 장치의 경우, 디스플레이 장치의 미려함이 복잡한 전력 공급선이나 각종 케이블 등에 의하여 반감되고 있으며, 이를 외부로 노출시키지 않기 위하여 TV 후방 등에 위치시키는 경우라도 여러 불편함이나 위험성이 발생할 수 있다. For example, in the case of a display device such as a wall-mounted TV which has been recently launched, the beauty of the display device is reduced by a complicated power supply line or various cables. Even if the display device is placed behind the TV in order not to expose it to the outside, Or risk may occur.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전력을 전송하는 기술들이 개발되고 있다. Therefore, in order to solve such a problem, technologies for transmitting power wirelessly have been developed.

무선 전력 전송에 대한 기본적인 개념이나 기초적인 형태는 테슬라(Tesla) 등에 의하여 시도되었다. The basic concept or basic form of wireless power transmission has been tried by Tesla et al.

최근에는 무선 전력 전송을 원거리까지 수행하고자, 단순히 자기적인 결합(magnetic coupling) 방식이 아니라, 공진(resonance)을 이용함으로써, 보다 원거리까지 고효율로 전력을 전송하기 위한 기술들이 시도되고 있다. In recent years, attempts have been made to transmit power with a high efficiency to a longer distance by using resonance instead of a simple magnetic coupling method in order to perform wireless power transmission to a long distance.

도 1은 공진을 이용한 무선 전력 전송 방식을 설명하기 위한 개념도이고, 도 2는 상기 도 1의 회로를 실제 무선 전력 전송을 위하여 장치적으로 시현한 것의 사진이다. FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a wireless power transmission method using resonance, and FIG. 2 is a photograph of a device in which the circuit of FIG. 1 is actually implemented for actual wireless power transmission.

도 1에서, A는 구동회로의 일부인 루프 와이어이고, S는 소스(송신부) 코일, D는 장치측(수신부) 코일, B는 로드(전등 : light bulb)에 연결된 와이어 루프를 나타낸다. 여기서, 송신부(S)와 수신부(D)는 전력을 전달할 수 있는 선이 없는 무선 상태이지만, 공진을 이용한 자기적 결합에 의하여 전력이 수신부 측으로 전달되고, 전등이 점등되게 된다.
1, A denotes a loop wire which is a part of a driving circuit, S denotes a source (transmitter) coil, D denotes a device side (receiver) coil, and B denotes a wire loop connected to a rod (light bulb). Here, although the transmitting unit S and the receiving unit D are in a wireless state in which there is no line capable of transmitting electric power, electric power is transmitted to the receiving unit by magnetic coupling using resonance, and the electric lamp is turned on.

도 2는 이를 실제 구현한 것으로 사진 좌측에는 송신부측 코일이 솔레노이드 형상으로 감겨있는 것이 나타나 있으며, 우측에는 수신부측 코일이 역시 솔레노이드 타입으로 감겨있는 것이 나타나 있다. 이러한 송신부와 수신부를 사용하면, 전력이 무선으로 전송되어 우측의 전등이 켜지게 된다.  2 shows that the coil of the transmission part is wound in a solenoid shape on the left side of the photograph, and that the coil on the side of the receiving part is also wound in the solenoid type on the right side. When such a transmitter and a receiver are used, electric power is transmitted wirelessly and the lamp on the right side is turned on.

하지만, 도 2의 장치의 경우, 구동 루프(drive loop)와 코일(coil)간의 간격이 필요하고, 또한, 코일 역시 솔레노이드 타입으로 비교적 긴 구간 감겨있게 된다. 따라서 매우 부피가 큰 구조이기 때문에, 기존의 유선 전력 전송방식인 콘센트처럼 벽면에 매설하기도 어렵고, 제품에 적용하기도 어렵기 때문에 실제적인 전력공급원으로서의 의미는 매우 제한되어 있다.
However, in the case of the apparatus shown in FIG. 2, a distance between a drive loop and a coil is required, and the coil is also a solenoid type so as to be wound in a relatively long section. Therefore, since it is a very bulky structure, it is difficult to bury it on a wall like a conventional wired power transmission type outlet, and it is difficult to apply to a product, so the significance as an actual power supply source is very limited.

이러한 문제점, 즉 매우 부피가 크다는 문제점을 해결하기 위해서 긴 구간을 차지하는 솔레노이드 타입이 아니라, 나선형으로 회전하는 방식으로 코일을 설치함으로써, 부피적인 제약을 다소라도 극복하고자 하는 기술이 제안되었다. In order to solve this problem, that is, to solve the problem that it is very bulky, a technique to overcome even a volumetric constraint is proposed by installing a coil in a spiral manner instead of a solenoid type occupying a long section.

도 3은 무선 전력 전송을 시현한 기존의 다른 장치의 시험례의 사진이다. Figure 3 is a photograph of a test example of another conventional device that demonstrated wireless power transmission.

도 3을 참조하면, 사진 상 상단에 위치하는 전원부에서 공급되는 전력이 무선 전력 전송 방식을 통하여 전달되어 하단의 노트북을 작동시키는 것을 알 수 있다. 여기서, 상단의 환형 구조물(전원부에 인접한 구조물)은 전력을 송신하는 송신부이고, 하단의 환형 구조물(노트북에 인접한 것으로, 사진 상으로는 상단 구조물보다 작게 보이는 구조물)은 전력을 수신하는 수신부이다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the power supplied from the power supply unit located at the upper end of the photograph is transmitted through the wireless power transmission system to operate the lower notebook. Here, the upper annular structure (structure adjacent to the power supply unit) is a transmitting unit that transmits power, and the lower annular structure (a structure adjacent to the notebook, which is smaller than the upper structure in the photograph) is a receiving unit for receiving power.

도 3의 장치에서 상기 송신부 및 수신부는 다수 회 코일을 감은 것은 도 2의 장치와 동일하지만, 코일을 솔레노이드 방식이 아니라, 부피가 최소화되도록 같은 평면상에서 점점 지름이 줄어드는 나선형으로 코일을 감은 기술이다. 이에 따라 기존 방식에서 코일이 차지하는 부분의 크기는 상당부분 감소시킬 수 있다. In the apparatus of FIG. 3, the coil and the receiver are wound in the same manner as the apparatus of FIG. 2 for winding the coil a plurality of times. However, the coil is not a solenoid type but is wound around the coil in a spiral shape in which the diameter gradually decreases on the same plane. Therefore, the size of the portion occupied by the coil in the conventional method can be considerably reduced.

그러나 이 기술 역시, 구동 루프와 코일 사이에는 간격이 필요한 문제점이 있어 부피 감소 효과가 크지 않다. 무엇보다, 같은 평면 내에서 코일을 감는 작업이 매우 번거롭기 때문에, 대량생산에 전혀 적합하지 않고, 별도의 스탠드나 고정수단을 이용하는 경우에도 코일 사이의 간격 등의 균일성, 재현성을 확보하기 어려워 신뢰할 수 있는 전력 전송 장치의 역할을 하기에는 부족한 점이 많다.
However, this technique also requires a gap between the driving loop and the coil, so that the volume reduction effect is not large. Above all, since the operation of winding the coil in the same plane is very cumbersome, it is not suitable for mass production at all. Even if a separate stand or fixing means is used, it is difficult to ensure uniformity and reproducibility of the intervals between the coils, There are many deficiencies in the role of the power transmission device.

대한민국 공개특허 제10-2011-0116854호(2011년10월26일 공개)Korean Patent Publication No. 10-2011-0116854 (published on October 26, 2011) 대한민국 공개특허 제10-2012-0017526호(2012년02월29일 공개)Korean Patent Publication No. 10-2012-0017526 (published Feb. 29, 2012) 대한민국 공개특허 제10-2012-0010652호(2012년02월06일 공개)Korean Patent Publication No. 10-2012-0010652 (published on February 06, 2012)

따라서, 본 발명의 목적은 부피가 매우 작으면서, 그 제작의 편의성이 우수하고 균일한 제품을 대량으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 경제성이 뛰어난 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템을 제공하는 것이다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-efficiency wireless power transmission system having an integrated transmission / reception unit which is very small in volume and which is excellent in convenience of manufacture and can produce a uniform product in a large quantity, will be.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의하면 a) 전원부; b) 송신부 기판, 상기 송신부 기판 일면에 형성된 송신부 제 1 코일 패턴, 및 상기 송신부 제 1 코일 패턴과 연결되고 상기 송신부 제 1 코일 패턴과 공진을 일으키는 송신부 제 1 캐패시터를 포함하는 송신부; 및 c) 수신부 기판, 상기 수신부 기판 일면에 형성된 수신부 제 1 코일 패턴, 및 상기 수신부 제 1 코일 패턴과 연결되고 상기 수신부 제 1 코일 패턴과 공진을 일으키는 수신부 제 1 캐패시터를 포함하는 수신부를 포함하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템을 제공한다.In order to accomplish the above-mentioned object of the present invention, according to an embodiment of the present invention, there is provided a power supply apparatus comprising: a) a power supply unit; b) a transmitter including a transmitter substrate, a transmitter first coil pattern formed on one side of the transmitter substrate, and a transmitter first capacitor connected to the transmitter first coil pattern and resonating with the transmitter first coil pattern; And a receiving unit including a receiving unit substrate, a receiving unit first coil pattern formed on one side of the receiving unit substrate, and a receiving unit first resonator connected to the receiving unit first coil pattern and resonating with the receiving unit first coil pattern. The present invention provides a high efficiency wireless power transmission system having a transmitting and receiving unit.

본 발명에 의하면, 매우 컴팩트(compact)한 형태의 무선 전력 전송 시스템을 제공할 수 있다. 따라서 사용 장소의 한계가 없어지고, 예를 들면, 벽면에 매설하여 벽걸이 TV 등의 전원으로 사용하거나, 산업 시설에서 각종 기계장치에 전원을 공급하는 것에 사용할 수 있는 등 그 사용범위가 획기적으로 늘어날 수 있다.According to the present invention, a very compact type of wireless power transmission system can be provided. Therefore, there is no limitation in the place of use, for example, it can be used for power supply of a wall-mounted TV or the like embedded in a wall, or to supply power to various mechanical devices in an industrial facility. have.

나아가, 최근 들어 경박단소화되어 가고 있는 각종 전자장치, 예를 들어, 노트북, 데스크탑 컴퓨터, TV를 비롯한 각종 디스프레이 장치, 모바일 디바이스, 각종 가전제품이나 산업용 전자제품에 적용되어 이들 장치를 보다 슬림화시키고, 전원공급 및 충전을 한층 더 편리하게 하는데 크게 기여할 수 있어, 전반적인 전자제품 산업의 진보에 이바지할 수 있다.Further, the present invention can be applied to various electronic apparatuses such as notebook computers, desktop computers, TVs, various display apparatuses, mobile devices, various household appliances and industrial electronic products, Power supply and charging can be made even more convenient, which can contribute to the progress of the overall electronics industry.

또한, 본 발명의 경우, 선 형태의 코일을 감는 것이 아니라 기판 상에 패턴을 형성하는 것이므로, 그 제작공정이 매우 간단하여 대량생산에 현저히 유리하고, 생산 비용 역시 크게 감소된다. Further, in the case of the present invention, since a pattern is formed on a substrate instead of winding a coil in a line form, the manufacturing process is very simple, which is remarkably advantageous for mass production and the production cost is greatly reduced.

또한, 기판 상에 고정된 패턴을 형성하여 코일 또는 코일 및 캐패시터(capacitor) 역할을 하도록 하게 하는 것이므로, 패턴의 선폭, 패턴 간의 간격 등을 균일하게 유지할 수 있다. 따라서 기존 공정을 이용한 무선 전력 전송 방식에서는 기대하기 어려운 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있어서, 상용화에 매우 적합한 기술이다.
In addition, since the fixed pattern is formed on the substrate to serve as a coil, a coil, and a capacitor, the line width of the pattern, the interval between the patterns, and the like can be uniformly maintained. Therefore, it is a technology suitable for commercialization because it can secure stability and reliability that can not be expected in a wireless power transmission system using an existing process.

도 1은 공진을 이용한 무선 전력 전송 방식을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 무선 전력 전송을 시현한 기존의 일 장치의 시험례의 사진이다.
도 3은 무선 전력 전송을 시현한 기존의 다른 장치의 시험례의 사진이다.
도 4은 본 발명에 따른 무선 전력 전송 시스템의 일실시예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 무선전력전송 시스템의 일시예를 시현한 시험예의 사진이다.
도 6는 상기 도 4의 수신부의 일면을 설명하기 위한 정면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 무선 전력 전송 시스템의 수신부의 다른 실시예를 설명하기 위한 정면도이다.
도 8는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 등가회로이다.
도 9은 본 발명에 따른 무선 전력 전송 시스템의 송신부의 일 실시예를 설명하기 위한 등가회로이다.
도 10는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 시스템의 송신부의 다른 실시예를 설명하기 위한 등가회로이다.
도 11은 상기 도 4의 수신부의 타면을 설명하기 위한 배면도이다.
1 is a conceptual diagram for explaining a wireless power transmission method using resonance.
FIG. 2 is a photograph of a test example of a conventional apparatus for performing wireless power transmission.
Figure 3 is a photograph of a test example of another conventional device that demonstrated wireless power transmission.
4 is a perspective view illustrating an embodiment of a wireless power transmission system according to the present invention.
5 is a photograph of a test example showing a temporal example of a wireless power transmission system according to the present invention.
6 is a front view for explaining one aspect of the receiving unit of FIG.
7 is a front view for explaining another embodiment of the receiver of the wireless power transmission system according to the present invention.
8 is an equivalent circuit for explaining a wireless power transmission system according to the present invention.
9 is an equivalent circuit for explaining an embodiment of a transmitter of a wireless power transmission system according to the present invention.
10 is an equivalent circuit for explaining another embodiment of the transmitter of the wireless power transmission system according to the present invention.
11 is a rear view for explaining another side of the receiving unit of FIG.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템(이하, '무선 전력 전송 시스템'약칭함)을 상세하게 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a high efficiency wireless power transmission system (hereinafter, referred to as a 'wireless power transmission system') having integrated transmit and receive units according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 의한 무선 전력 전송 시스템은 전원부, 전류에 의하여 유도된 자기장에 의하여 결과적으로 전력을 송전하는 집적화된 송신부, 및 상기 송신부에서 전파된 자기장의 의하여 유도된 전류를 수신하는 집적화된 수신부를 가진다. The wireless power transmission system according to the present invention has a power supply unit, an integrated transmission unit which consequently transmits electric power by a magnetic field induced by an electric current, and an integrated receiving unit which receives a current induced by a magnetic field propagated in the transmission unit.

여기에 송신부 및 수신부에서 전송효율 및 전송거리를 향상시키기 위하여 코일-캐패시터 간의 공진을 이용한다. 나아가, 상기 수신부를 통하여 전송된 전력을 사용하기 위한 출력부를 더 포함할 수 있다.
Here, the resonance between the coil and the capacitor is used to improve the transmission efficiency and the transmission distance in the transmitter and the receiver. Further, an output unit for using the power transmitted through the receiving unit may be further included.

이하, 각 구성요소별로 상세하게 설명한다. Hereinafter, each component will be described in detail.

도 4는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 시스템의 일실시예를 설명하기 위한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 무선전력전송 시스템의 일시예를 시현한 시험예의 사진이다. FIG. 4 is a perspective view for explaining an embodiment of a wireless power transmission system according to the present invention, and FIG. 5 is a photograph of a test example showing a temporal example of a wireless power transmission system according to the present invention.

먼저, 본 발명에 의한 무선 전력 전송 시스템은 전원부(100)를 포함한다. First, the wireless power transmission system according to the present invention includes a power supply unit 100.

상기 전원부(100)는 구체적으로, RF 신호발생기(110)와 상기 RF 신호발생기에서 발생하는 전류의 주파수를 증폭하여 상기 송신부(200)로 전달하는 증폭기(120)을 포함한다. Specifically, the power supply unit 100 includes an RF signal generator 110 and an amplifier 120 for amplifying a frequency of a current generated in the RF signal generator and transmitting the amplified frequency to the transmitter 200.

상기 증폭기(120)를 통한 증폭 과정을 거치는 것은 자기장의 주파수(Hz)가 높을수록 전류 유도가 용이해지고, 결과적으로 본 무선 전력 전송 시스템의 전송효율이 향상되기 때문이다.
The reason for the amplification process through the amplifier 120 is that the higher the frequency (Hz) of the magnetic field, the easier the current induction and consequently the transmission efficiency of the present wireless power transmission system is improved.

그리고 본 발명에 의한 무선 전력 전송 시스템은 송신부(transmitter; 200)을 포함한다.The wireless power transmission system according to the present invention includes a transmitter (200).

먼저, 상기 송신부(200)는 송신부 기판(210)을 포함한다. First, the transmitter 200 includes a transmitter substrate 210.

본 구성요소 송신부 기판(210) 및 후술하는 수신부 기판(310)에서 '기판'이라 함은 일반적으로 기판으로 여겨지는 하드한(hard, rigid) 기판뿐만 아니라, 유연한(flexible) 기판, 필름(film), 막 형태 등을 모두 포함한다. 즉, 송신부 제 1 코일패턴(220)이나 송신부 제 2 코일패턴(225), 수신부 제 1 코일패턴(320), 수신부 제 2 코일패턴, 또한 캐패시터(230, 235, 330)의 선택적인 형태인 캐패시터 패턴이, 패턴 형태로 형성될 수 있는 베이스로서의 역할을 하는 것이면 가능하고, 유전체이면 본 발명의 기판으로 적용할 수 있다.The term 'substrate' in the present component transmission unit substrate 210 and a reception unit substrate 310 to be described later is not limited to a hard and rigid substrate generally considered as a substrate but also a flexible substrate, , Film form, and the like. That is, the capacitors 230, 235 and 330, which are optional forms of the first coil pattern 220 of the transmitting part, the second coil pattern 225 of the transmitting part, the first coil pattern 320 of the receiving part, It is possible that the pattern serves as a base that can be formed in the form of a pattern, and if it is a dielectric, it can be applied to the substrate of the present invention.

구체적으로 예를 들면 이러한 기판은 PCB 기판, FPCB (Flexible-PCB) 기판, 유리판, 천연 또는 합성수지판, 천연수지 또는 합성수지 필름, 수지를 이용한 각종 접착테이프, 테플론(teflon) 소재의 기판, 테플론이 코팅된 기판 등 비전도성을 가지는 소재를 사용할 수 있다.  Specifically, for example, such a substrate may be a substrate such as a PCB substrate, a flexible PCB (FPCB) substrate, a glass plate, a natural or synthetic resin plate, a natural resin or a synthetic resin film, various adhesive tapes using a resin, a teflon substrate, A substrate having a nonconductive property can be used.

여기서, 특히 필름 내지 막상의 기판을 사용하는 경우, 본 시스템을 구현할 수 있는 코일 및 캐패시터가 패턴으로 형성된 테이프 형태의 송신부를 사용자가 구입하여 벽면이나 구조물 등에 부착하고 전원을 연결하면, 무선 전력 공급장치를 손쉽게 설치할 수 있게 된다.  Here, when a film or a film-like substrate is used, when a user purchases a transmission unit having a tape and a coil formed thereon and a capacitor that can implement the system, and attaches the unit to a wall or a structure and connects the power source, Can be easily installed.

특히, 본 발명의 경우, 코일을 솔레노이드 형상으로 권취하거나, 나선형 방향으로 감는 방식이 아니라, 기판 표면에 프린트(print)나 증착(deposition), 식각(etching) 등의 방식으로 패턴을 형성하는 것이고, 이에 의하여 컴팩트한 무선 전력 전송 시스템을 구현하는 것이 가장 큰 특징 중의 하나이므로, 이러한 공정에 적용할 수 있는 기판인 것이 바람직하다.
Particularly, in the case of the present invention, the coil is not wound in a solenoid shape or wound in a spiral direction, but a pattern is formed on the surface of the substrate by a method such as print, deposition, etching, Accordingly, it is one of the most important features to realize a compact wireless power transmission system, and therefore, it is preferable that the substrate is applicable to such a process.

그리고 본 발명에 의한 무선 전력 전송 시스템은 상기 송신부 기판 일면에 형성된 송신부 제 1 코일 패턴(220)을 포함한다.The wireless power transmission system according to the present invention includes a transmitter first coil pattern 220 formed on one side of the transmitter substrate.

상기, 송신부 제 1 코일 패턴은 도전성 물질로 구성된다. 예를 들면, 구리, 금, 은, 동, 알루미늄, 철, 백금 등을 예시할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 다만, 상기 송신부 기판(210)에 용이하게 패턴을 형성할 수 있는지, 공정의 경제성이 확보되는지, 전도성이 우수한 지 여부 등을 고려하여 결정할 수 있다. The first coil pattern of the transmitting part is made of a conductive material. For example, copper, gold, silver, copper, aluminum, iron, platinum and the like can be exemplified, and there is no particular limitation. However, it can be determined in consideration of whether a pattern can be easily formed on the transmitter substrate 210, whether the process is economical, whether conductivity is excellent, or the like.

상기 제 1 코일 패턴(220)은 공진코일의 역할을 하므로, 적어도 1회 이상 나선형으로 감긴 형태로 상기 송신부 기판(210) 상에 형성되어야 한다. Since the first coil pattern 220 serves as a resonance coil, the first coil pattern 220 should be formed on the transmitter substrate 210 in a spiral shape at least once.

본 발명에서는 기존의 기술들과 달리, 공진코일에 해당되는 구성요소가 기판의 평면상에 2차원적 또는 면상으로 패턴 형태로 형성되는 것으로d, 이에 의하여 무선 전력 전송장치의 부피를 획기적으로 줄일 수 있게 된다.
In the present invention, unlike the conventional techniques, the components corresponding to the resonant coils are formed in a two-dimensional or plane pattern on the plane of the substrate d, thereby drastically reducing the volume of the wireless power transmission device .

그리고 본 발명에 의한 무선 전력 전송 시스템은 송신부 제 1 캐패시터(230)를 포함한다. The wireless power transmission system according to the present invention includes a transmitter first capacitor (230).

상기 송신부 제 1 캐패시터(230)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 송신부 제 1 코일 패턴(220)과 연결되어 형성된다. The transmitter first capacitor 230 is connected to the transmitter first coil pattern 220 as shown in FIG.

여기서 상기 송신부 제 1 캐패시터(230) 및 후술하는 송신부 제 2 캐패시터, 수신부 제 1 캐패시터(330) 및 수신부 제2 캐패시터(미도시)는 기존 형태의 별도의 캐패시터를 사용하여 기판에 부착하거나, 매설하는 방식으로 형성할 수도 있으나, 바람직하게는 상기 코일(210)과 마찬가지로 상기 기판 상에 패턴으로 형성된 형태의 캐패시터 패턴으로 형성하는 것이 좋다. 이 경우, 공정상으로 상기 제 1 코일 패턴(220)과 제 1 캐패시터(230)는 하나의 공정에서 형성되는 것이 경제성이나 패턴의 균일성 등의 측면에서 바람직하다. Here, the first capacitor 230 and the second capacitor, the first capacitor 330, and the second capacitor (not shown) of the transmitter may be attached to a substrate using a separate capacitor of a conventional type, However, it is preferable that the capacitor 210 is formed in the form of a capacitor pattern on the substrate in the same manner as the coil 210. In this case, it is preferable that the first coil pattern 220 and the first capacitor 230 are formed in a single process in view of economical efficiency, pattern uniformity, and the like.

또한, 제 1 캐패시터(230) 역시, 구리, 금, 은, 동, 알루미늄, 철, 백금 등의 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 상기 송신부 기판(210)에 용이하게 패턴을 형성할 수 있는지, 공정의 경제성이 확보되는지, 전도성이 우수한 지 여부 등을 고려하여 결정할 수 있다. The first capacitor 230 may be formed of a conductive material such as copper, gold, silver, copper, aluminum, iron, or platinum. The first capacitor 230 may be formed of a conductive material, Whether the economical efficiency of the semiconductor device is secured, whether or not the conductivity is excellent, and the like.

상기 송신부 제 1 코일 패턴(220)과 상기 제 1 캐패시터(230)는 공진조건을 충족시키도록 임피던스(impedance)을 조절하여야 하며, 이와 같이 공진 조건이 충족되는 경우, 송신부(200)에서 전자기 유도에 의하여 전송되는 전력이 비교적 적은 손실율을 가지고 보다 먼 거리의 수신부(300)까지 전송될 수 있다. The impedance of the first coil pattern 220 and the first capacitor 230 of the transmitter must be adjusted so as to satisfy the resonance condition. When the resonance condition is satisfied, the transmitter 200 performs electromagnetic induction The transmitted power can be transmitted to the receiver 300 at a longer distance with a relatively low loss rate.

한편, 도 5를 참조하면, 사진에서 우측 하단의 전원장치에서 공급된 전력이 송신부(탁자 위 두 개의 판상 구조물 중 우측 구조물)에서 수신부(탁자 위 두 개의 판산 구조물 중 좌측 구조물)로 전달되어, 결과적으로 수신부에 연결된 전등(수신부 하단에 위치)이 점등되도록 전원을 공급하는 것이 나타나 있다. Referring to FIG. 5, in the photograph, the power supplied from the power supply unit at the lower right is transmitted from the transmitter (the right structure among the two plate structures on the table) to the receiver (the left structure among the two sheet metal structures on the table) And the power is supplied so that the lamp (located at the lower end of the receiver) connected to the receiver is turned on.

즉, 송신부와 수신부 사이에는 별도의 전력 전송선이 없음에도 불구하고, 전원부의 전력을 전등에 제공할 수 있게 되는 것이다.
That is, even though there is no separate power transmission line between the transmitting unit and the receiving unit, the power of the power source unit can be provided to the electric lamp.

상기 송신부 제 1 코일 패턴(220)과 제 1 캐패시터(230)의 일 실시예들을 도면들을 참조하여 설명하면 다음과 같다.One embodiment of the first coil pattern 220 and the first capacitor 230 will be described with reference to the drawings.

도 6은 상기 도 4의 송신부(200)의 일면을 설명하기 위한 정면도이다. 상기 도 6는 도 4의 'A'방향에서 본 송신부(200)의 형상이다.6 is a front view for explaining one aspect of the transmitting unit 200 of FIG. 6 shows the shape of the transmitter 200 seen from the direction of 'A' in FIG.

상기 송신부(200)에 형성된 송신부 제 1 코일 패턴(220)은 1회 이상, 바람직하게는 복수 회 나선형으로 회전된(감긴) 형태로 패턴으로 형성되어 있다. 예를 들어, 도 5에서처럼, 상기 송신부(200)에 형성된 송신부 제 1 코일 패턴(220)은 전체적으로 사각형 형상이면서 나선형으로 적어도 1회 이상 감겨 있는 형태로 상기 송신부 기판(210) 상에 패턴으로 형성될 수 있다. The transmitter first coil pattern 220 formed on the transmission unit 200 is formed in a pattern in a form of one or more turns, preferably a plurality of turns spirally wound. For example, as shown in FIG. 5, the transmitter first coil pattern 220 formed in the transmitter 200 may be formed as a pattern on the transmitter substrate 210 in a rectangular shape and spirally wound at least once .

또한, 후술하는 바와 같이 송신부 기판(210)의 양면에 동일한 형태의 제 1 코일 패턴(220)과 제 2 코일 패턴(225)이 형성될 수 있은데, 이 경우, 양 패턴 간 통전을 위하여 비아(via) 등의 송신부 통전부(222)가 형성될 수 있다. 기판의 양면에 동일한 코일 패턴을 형성하는 것은 자기력선이 보다 효율적으로 수신부(300) 쪽을 전달되도록 하기 위한 것이다.
As described later, the first coil pattern 220 and the second coil pattern 225 may be formed on both sides of the transmitter substrate 210 in the same manner. In this case, a transmission unit 222 such as a via may be formed. The formation of the same coil pattern on both sides of the substrate is intended to allow the magnetic force lines to be more efficiently transmitted to the receiver 300 side.

한편, 도 6을 참조하면, 상기 송신부 제 1 캐패시터(230)는 그 말단이 상기 송신부 기판의(210) 중심을 향하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 제 1 캐패시터(230)의 양쪽에서 인접하는 두 개의 제 1 코일 패턴(220)에서 받는 영향을 최소화하기 위함이다. Referring to FIG. 6, it is preferable that the transmission unit first capacitor 230 is formed such that its end is directed toward the center of the transmission unit substrate 210. This is to minimize the influence of the two adjacent first coil patterns 220 on both sides of the first capacitor 230.

예를 들어, 상기 송신부 제 1 코일 패턴(220)의 형상이 사각 형상으로 회전된 형태인 경우, 상기 송신부 제 1 코일 패턴(220)에서 연장된 상기 송신부 제 1 캐패시터(230)는 인접하는 양측의 송신부 제 1 코일 패턴(220)이 이루는 각의 등분각(等分角) 방향으로 연장되어 형성되는 것이 바람직하다. For example, when the shape of the first coil pattern 220 of the transmitter is rotated into a square shape, the transmitter first capacitor 230 extending from the transmitter first coil pattern 220 may be disposed on both adjacent sides (Equal angle) of the angle formed by the first coil pattern 220 of the transmitting part.

구체적으로, 상기 송신부 제 1 코일 패턴(220)이 도 5에서와 같이 직사각형 형태로 형성된 경우, 상기 송신부 제 1 캐패시터(230)가 이를 둘러싼 어느 한 쪽의 제 1 코일 패턴(230)의 과도한 간섭을 받지 않도록 하기 위해서는 등각 즉, θ= 45°인 각도 방향으로 연장되어 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 송신부 제 1 캐패시터(230)의 형상은 도 5에서는 직사각형 형태로 도시되었으나, 그 형태는 직사각형에 한정되지 않고, 삼각형, 사각형 등의 다각형 형태, 원형, 기타 부정형이더라도 무방하다. 5, when the first capacitor 230 of the transmitting unit 230 receives excessive interference of the first coil pattern 230 surrounding the first coil pattern 220, It is preferable to extend in an angular direction of an equiangular angle, i.e.,? = 45 degrees. 5, the shape of the first capacitor 230 is not limited to a rectangle, but may be a polygonal shape such as a triangle, a rectangle, or the like, a circular shape, or other irregular shapes.

한편, 상기 제 1 코일 패턴(220)의 형태는 사각형 형상으로 나선형으로 감겨 형성된 것에 한정되지 않는다. Meanwhile, the shape of the first coil pattern 220 is not limited to the shape formed by winding in a spiral shape in a rectangular shape.

도 7은 본 발명에 따른 무선 전력 전송 시스템의 송신부의 다른 실시예를 설명하기 위한 정면도이다. 7 is a front view for explaining another embodiment of a transmitter of a wireless power transmission system according to the present invention.

도 7을 참조하면, 상기 송신부 제 1 코일 패턴(220)은 그 회전된 형상이 사각형이 아닌 원 형상으로 회전된 형태인 것으로 형성할 수도 있다. Referring to FIG. 7, the transmitter first coil pattern 220 may be formed in a shape in which the rotated shape is not a quadrangle but a circular shape.

또한 별도로 도시를 하지 않았으나, 전체적인 윤곽이 기타 각종 다각형 형태, 부정형 형태 등이면서, 나선 형태로 감겨서 형성될 수 있으며, 단지 효율적으로 자기장 유도 및 공진 조건의 충족이 가능하면 제한되지 않는다.
Further, although not shown separately, the overall contour may be formed by winding in the form of a spiral, such as other various polygonal shapes or irregular shapes, and is not limited as long as it can efficiently induce the magnetic field and satisfy resonance conditions.

그리고 본 발명에 의한 무선 전력 전송 시스템은 수신부(receiver; 300)을 포함한다. The wireless power transmission system according to the present invention includes a receiver 300.

형태적으로 상기 수신부(300)는 이미 상술한 송신부(200)와 기본적으로 동일하거나 유사한 구조를 가지고, 사용하는 소재 역시 동일하거나 유사하다. The receiving unit 300 is basically the same as or similar to the transmitting unit 200 described above, and the materials used are the same or similar.

상기 수신부(300)는 수신부 기판(310)을 포함한다. The receiver 300 includes a receiver substrate 310.

상기 기판은 앞서 설명한 바와 같이, 하드한 기판, 유연한 기판, 필름, 막 형태 등을 모두 포함한다. 즉, 코일 패턴 등이 형성될 수 있는 베이스로서의 역할을 하는 것이면 가능하고, 유전체이면 본 발명의 기판으로 적용할 수 있다.The substrate includes a hard substrate, a flexible substrate, a film, a film, and the like as described above. That is, any substrate may be used as long as it serves as a base on which a coil pattern or the like can be formed. If the substrate is a dielectric, it can be applied to the substrate of the present invention.

구체적으로 예를 들면 이러한 기판은 PCB 기판, FPCB (Flexible-PCB) 기판, 유리판, 천연 또는 합성수지판, 천연수지 또는 합성수지 필름, 수지를 이용한 각종 접착테이프, 테플론(teflon) 소재의 기판, 테플론이 코팅된 기판 등 비전도성을 가지는 소재를 사용할 수 있다.  Specifically, for example, such a substrate may be a substrate such as a PCB substrate, a flexible PCB (FPCB) substrate, a glass plate, a natural or synthetic resin plate, a natural resin or a synthetic resin film, various adhesive tapes using a resin, a teflon substrate, A substrate having a nonconductive property can be used.

특히, 플렉서블한 기판, 필름, 박막 등을 상기 기판으로 사용하는 경우, 향후 출시예정인 디스플레이부분을 접을 수 있는 플렉서브 스마트폰을 비롯한 플렉서블 디바이스, 굴곡진 면 등에도 적용할 수 있다. In particular, when a flexible substrate, a film, a thin film, or the like is used as the substrate, it can be applied to a flexible device including a flexible sub smart phone capable of folding a display portion to be released in the future, a flexible device, and a curved surface.

또한, 특히 필름 내지 막상의 기판을 사용하는 경우, 본 시스템을 구현할 수 있는 코일 및 캐패시터가 패턴으로 형성된 테이프 형태의 수신부를 사용자가 구입하여 기존에 보유하고 있는 전자기기에 접착시켜 이로써 기존의 유선 전원공급 장치를 대체할 수도 있다. In particular, when a film or a film-like substrate is used, the user purchases a receiver in the form of a tape in which a coil and a capacitor capable of implementing the system are formed in a pattern, and attaches the receiver to an existing electronic device, It is also possible to replace the feeding device.

또한, 본 발명에 의한 무선 전력 전송 시스템은 상기 수신부 기판(310) 일면에 형성된 수신부 제 1 코일 패턴(320)을 포함한다.In addition, the wireless power transmission system according to the present invention includes a receiving first coil pattern 320 formed on one side of the receiving board 310.

상기, 송신부 제 1 코일 패턴은 구리, 금, 은, 동, 알루미늄, 철, 백금 등의 도전성 물질로 구성된다. 앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 수신부 기판(310)에 용이하게 패턴을 형성할 수 있는지, 공정의 경제성이 확보되는지, 전도성이 우수한 지 여부 등을 고려하여 결정할 수 있다. The first coil pattern of the transmitting part is made of a conductive material such as copper, gold, silver, copper, aluminum, iron, or platinum. As described above, it can be determined in consideration of whether a pattern can be easily formed on the receiving portion 310, whether the process is economical, whether conductivity is excellent, or the like.

상기 수신부 제 1 코일 패턴(220)은 1회 이상, 바람직하게는 복수 회 나선형으로 감긴 형태로 패턴으로 형성되어 있다. 예를 들어, 도 4에서 처럼, 상기 수신부(300)에 형성된 수신부 제 1 코일 패턴(320)은 전체적으로 사각형 형상이면서 나선형으로 적어도 1회 이상 감겨 있는 형태로 상기 수신부 기판(310) 상에 패턴으로 형성될 수 있으며, 전체적으로 원형이나 다각형 형상, 부정형 형상의 외곽 형상을 가지며 나선형으로 감겨 형성될 수도 있다. The receiver first coil pattern 220 is formed in a pattern of one or more turns, preferably a plurality of turns spirally wound. For example, as shown in FIG. 4, the receiver first coil pattern 320 formed in the receiver 300 may be formed as a pattern on the receiver substrate 310 in a rectangular shape and spirally wound at least once. And may be formed in a spiral shape with an outer shape of a circular, polygonal, or irregular shape as a whole.

상기 수신부 제 1 코일 패턴(320)은 공진코일의 역할을 하므로, 적어도 1회 이상 나선형으로 감긴 형태로 상기 수신부 기판(310) 상에 형성되어야 한다. 특히, 원활하고 효율적인 전력 전송을 위하여 상기 수신부 제 1 코일 패턴(320)은 상기 송신부 제 1 코일 패턴(220)과 동일한 형상과 크기를 가지는 것이 바람직하다.
Since the first coil pattern 320 serves as a resonance coil, the first coil pattern 320 should be formed on the receiving substrate 310 in a spiral shape at least once. Particularly, for smooth and efficient power transmission, the receiver first coil pattern 320 preferably has the same shape and size as the transmitter first coil pattern 220.

또한, 후술하는 바와 같이 수신부 기판(310)의 양면에 동일한 형태의 제 1 코일 패턴(320)과 제 2 코일 패턴(미도시)이 형성될 수 있은데, 이 경우, 양 패턴간 통전을 위하여 비아(via) 등의 송신부 통전부(222)가 형성될 수 있다.
As described later, the first coil pattern 320 and the second coil pattern (not shown) of the same shape may be formed on both sides of the receiving portion substrate 310. In this case, a transmission unit 222 such as a via may be formed.

그리고 본 발명에 의한 무선 전력 전송 시스템은 수신부 제 1 캐패시터(330)를 포함한다. The wireless power transmission system according to the present invention includes a receiver first capacitor 330.

상기 수신부 제 1 캐패시터(330)는 상술한 송신부 제 1 캐패시터(230)와 기본적으로 동일하거나 극히 유사한 구조를 가진다. 상기 수신부 캐패시터(330) 역시 기존의 캐패시터를 사용할 수도 있고, 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 수신부 제 1 코일 패턴(320)과 연결되어 상기 기판상에 패턴으로 형성할 수도 있다. 공정상으로 상기 제 1 코일 패턴(320)과 제 1 캐패시터(330)를 하나의 공정에서 패턴으로 형성하는 것이 경제성이나 패턴의 균일성 등의 측면에서 바람직하다. The receiver first capacitor 330 has substantially the same structure as the transmitter first capacitor 230 described above. The receiving capacitor 330 may be a conventional capacitor or may be connected to the receiving coil first coil pattern 320 as shown in FIG. 4 to form a pattern on the substrate. It is preferable that the first coil pattern 320 and the first capacitor 330 are formed in a pattern in one process in view of economical efficiency and pattern uniformity.

따라서 생산 효율성이 매우 높고 장치의 균일성 및 이에 따른 신뢰성이 담보될 수 있다. Therefore, the production efficiency can be very high and the uniformity of the apparatus and the reliability thereof can be ensured.

또한, 수신부 제 1 캐패시터(330) 역시, 구리, 금, 은, 동, 알루미늄, 철, 백금 등의 도전성 물질로 형성될 수 있다. 나아가, 수신부 제 1 캐패시터(330)는 그 말단이 상기 수신부 기판의(310) 중심을 향하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 수신부 제 1 캐패시터(330)의 양쪽에서 인접하는 두 개의 제 1 코일 패턴(320)에서 받는 영향을 최소화하기 위함이다. Also, the receiving unit first capacitor 330 may be formed of a conductive material such as copper, gold, silver, copper, aluminum, iron or platinum. Furthermore, it is preferable that the receiving unit first capacitor 330 is formed such that its end is directed toward the center of the receiving unit substrate 310. This is to minimize the influence of the two adjacent first coil patterns 320 on both sides of the receiver first capacitor 330.

예를 들어, 상기 수신부 제 1 코일 패턴(320)의 회전된 형상이 사각 형상으로 회전된 형태인 경우, 상기 수신부 제 1 코일 패턴(320)에서 연장된 상기 수신부 제 1 캐패시터(330)는 인접하는 양측의 수신부 제 1 코일 패턴(320)이 이루는 각의 등분각 방향으로 연장되어 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 수신부 제 1 캐패시터(330)의 형상은 도 4에서는 직사각형 형태로 도시되었으나, 그 형태는 직사각형에 한정되지 않는다. For example, when the rotated first shape of the first coil pattern 320 is a rectangular shape, the first receiving capacitor 330 extending from the first receiving coil pattern 320 may be adjacent It is preferable that the first coil pattern 320 and the second coil pattern 320 are formed so as to extend in the same direction. 4, the shape of the receiving unit first capacitor 330 is not limited to a rectangle.

또한 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 무선 전력 전송 시스템은 상기 수신부 제 1 코일 패턴(320)과 상기 수신부 제 1 캐패시터(330)에 연결되어 전자기 유도에 의하여 무선 송전된 전력을 출력하는 출력부(400)를 더 포함할 수 있다. 4, the wireless power transmission system according to the present invention includes an output unit 330 connected to the receiving unit first coil pattern 320 and the receiving unit first capacitor 330 to output power wirelessly transmitted by electromagnetic induction, (400).

구체적으로, 상기 출력부(400)는 교류전류를 직류전류로 변환하는 정류기(410) 및 상기 정류된 전류가 사용되는 로드(420)로 구성될 수 있다. 여기서 로드는 통상 전력이 소모되는 각종 가정용 전자기기, 산업용 전자기기 등을 예시할 수 있다.
Specifically, the output unit 400 may include a rectifier 410 for converting an alternating current into a direct current, and a load 420 for using the rectified current. Here, the rod may be exemplified by various household electronic appliances and industrial electronic appliances which are normally consumed with electric power.

한편, 도 8은 본 발명에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 등가회로이다. 8 is an equivalent circuit for explaining a wireless power transmission system according to the present invention.

도 8의 등가회로에서, Ct : 송신부(transmitter)의 임피던스 매칭을 위한 캐패시턴스(capacitance), Cr : 수신부(receiver)의 임피던스 매칭을 위한 캐패시턴스, Lt : 송신부 코일의 인덕턴스(inductance), Lr : 수신부 코일의 인덕턴스, M : 송신부와 수신부 코일간의 상호 인덕턴스(mutual inductance), Rpt : 송신부의 기생저항(parasitic resistance), Rpr : 수신부의 기생저항이며, Rpt 및 Rpr은 무시할 수 있다. Ct is a capacitance for impedance matching of a transmitter, Cr is a capacitance for impedance matching of a receiver, Lt is an inductance of a transmitter coil, Lr is a capacitance of a receiver coil, M is the mutual inductance between the transmitter and receiver coils, Rpt is the parasitic resistance of the transmitter, Rpr is the parasitic resistance of the receiver, and Rpt and Rpr are negligible.

여기서 상기 두 코일사이에는 마치 직렬 LC 공진기와 같은 작용이 일어난다. 따라서, 송신부의 전력이 전자기 유도를 통하여 비교적 원거리까지 적은 손실율을 가지고 수신부로 전달될 수 있다. 이 때, 송신부와 수신부의 코일은 상호 인덕턴스(mutual inductance)를 공유하는데, 상기 상호 인덕턴스는 기하학적 특성이나 거리와 관련이 된다.
Here, an action similar to that of a series LC resonator occurs between the two coils. Therefore, the power of the transmitting unit can be transmitted to the receiving unit through the electromagnetic induction with a relatively low loss rate to a relatively long distance. In this case, the coils of the transmitter and the receiver share a mutual inductance, and the mutual inductance is related to the geometric characteristic or the distance.

도 9 및 10은 발명에 따른 무선 전력 전송 시스템의 송신부의 실시예들을 설명하기 위한 등가회로이다. 9 and 10 are equivalent circuits for explaining embodiments of a transmitter of a wireless power transmission system according to the present invention.

도 9를 참조하면, 상기 송신부 제 1 코일 패턴(220)과 상기 송신부 제 1 캐패시터(230)가 직렬연결된 것이고, 도 10은 참조하면, 상기 송신부 제 1 코일 패턴(220)과 상기 송신부 제 1 캐패시터(230)가 병렬연결된 것을 등가회로로 표현한 것이다. Referring to FIG. 9, the transmitter first coil pattern 220 and the transmitter first capacitor 230 are connected in series. Referring to FIG. 10, the transmitter first coil pattern 220 and the transmitter first capacitor 230, (230) are connected in parallel.

상기 도 4 및 그에 대한 설명은 주로 도 9와 같이, 직렬연결인 경우를 중심으로 설명을 하였으나, 도 10과 같이 병렬 연결된 등가회로에 근거하여 구현된 시스템에서도 동일한 시스템 원리가 적용될 수 있다.
The description of FIG. 4 and the description thereof is mainly made on the case of a series connection as shown in FIG. 9, but the same system principle can be applied to a system implemented based on an equivalent circuit connected in parallel as shown in FIG.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 송신부 기판(210)의 일면뿐만 아니라, 그 배면(타면)에도 동일한 코일 패턴 및 캐패시터를 형성할 수 있다. Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the same coil pattern and capacitor can be formed not only on one surface of the transmitter substrate 210 but also on the back surface (other surface).

이를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 11은 상기 도 4의 수신부의 타면을 설명하기 위한 배면도이다. 여기서, '타면'이라 함은 상기 송신부 제 1 코일 패턴(220)이 형성된 면을 '일면'이라고 정한 경우, 그 반대쪽 면을 의미한다. This will be described in detail with reference to the drawings. 11 is a rear view for explaining another side of the receiving unit of FIG. Here, the 'other side' refers to the opposite side when the side on which the first coil pattern 220 of the transmitting part is formed is referred to as 'one side'.

본 실시예에서는 상기 송신부 기판(210)의 타면에 형성된 송신부 제 2 코일 패턴(225), 상기 송신부 기판(210)의 타면에 형성된 송신부 제 2 캐패시터(235)을 추가적으로 더 형성할 수 있다. The second coil pattern 225 formed on the other surface of the transmitter substrate 210 and the second capacitor 235 formed on the other surface of the transmitter substrate 210 may be additionally formed.

이때, 상기 송신부 제 1 코일 패턴(220)과 상기 송신부 제 2 코일 패턴(225)은 서로 동일한 형상을 가지는 것이 바람직하고, 각각 상기 송신부 기판(210) 일면과 타면의 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
The transmitter first coil pattern 220 and the transmitter second coil pattern 225 preferably have the same shape and are preferably formed at corresponding positions on one side and the other side of the transmitter substrate 210, Do.

마찬가지로, 상기 송신부 제 1 캐패시터(230)과 상기 송신부 제 2 캐패시터(235)가 동일한 형상을 가지고, 각각 상기 송신부 기판(210)의 일면과 타면의 대응되는 위치에 위치하거나 패턴으로 형성되는 것이 좋다. Similarly, the transmitter first capacitor 230 and the transmitter second capacitor 235 may have the same shape and may be formed at positions corresponding to one surface or the other surface of the transmitter substrate 210, respectively.

이 때, 상기 송신부 제 1 코일 패턴(220)과 상기 송신부 제 2 코일 패턴(225)은 전기적으로 연결되어야 하므로 송신부 통전부(222)를 더 포함하여야 한다. 상기 송신부 통전부(222) 도전을 가능하게 하는 수단이면 제한이 없다. 따라서 가는 전선이나 도전사 등으로 구현될 수 있으나, 상기 송신부 제 1 코일 패턴과 상기 송신부 제 2 코일 패턴을 전기적으로 연결하도록 상기 송신부 기판을 관통하여 형성되는 비아로 구현하는 것이 바람직하다. In this case, since the transmitter first coil pattern 220 and the transmitter second coil pattern 225 are electrically connected, the transmitter coil 222 must be further included. There is no limitation as long as the means for enabling the transmission of the transmission unit 222 is possible. Therefore, it may be implemented as a thin wire or a conductor, but it is preferably implemented as a via formed through the transmitter substrate to electrically connect the transmitter first coil pattern and the transmitter second coil pattern.

이와 같이 송신부 기판(210)의 양면에 패턴을 형성하면, 기판 두께만큼 이격된 두 개의 코일이 마치 매우 근접한 솔레노이드 형상으로 감겨 있는 효과를 낼 수 있다. 따라서 보다 원거리까지 효율적으로 전력을 전송할 수 있게 된다. When a pattern is formed on both sides of the transmitter substrate 210, two coils spaced apart from each other by a thickness of the substrate can be wound in a very close solenoid shape. Therefore, power can be efficiently transmitted to a longer distance.

따라서 상기 송신부 기판(210)의 두께를 증가시키는 경우(두꺼운 두께의 기판을 사용하는 경우), 상기 송신부 제 1 코일 패턴(220)과 상기 송신부 제 2 코일 패턴(225)의 이격간격이 커짐으로써, 전송효율이 향상될 수 있다. 같은 맥락에서 이와 패턴이 형성된 다수대의 기판을 연속적으로 설치하고, 각 패턴이 통전되도록 상술한 가는 전선, 도전사, 또는 비아를 형성하면 보다 높은 효과를 기대할 수 있다. Therefore, when the thickness of the transmitting part substrate 210 is increased (when a thick substrate is used), the distance between the transmitting part first coil pattern 220 and the transmitting part second coil pattern 225 is increased, The transmission efficiency can be improved. In the same manner, a higher effect can be expected if a plurality of substrates having the pattern formed thereon are continuously provided and the thin wires, the conductive material, or the vias are formed so as to conduct the respective patterns.

이와 같은 방식은 수신부(300)에도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 상기 수신부 기판(310)의 타면에 형성된 수신부 제 2 코일 패턴(미도시), 상기 수신부 기판의 타면에 형성된 수신부 제 2 캐패시터(미도시) 및 상기 수신부 제 1 코일 패턴(320)과 상기 수신부 제 2 코일 패턴(미도시)을 전기적으로 연결하는 통전부(322)를 더 포함할 수 있다. 이 때 역시 상기 통전부가 상기 수신부 제 1 코일 패턴과 상기 수신부 제 2 코일 패턴을 전기적으로 연결하도록 상기 수신부 기판(310)을 관통하여 형성되는 수신부 비아(322) 등으로 구성될 수 있다.
Such a method may be applied to the receiving unit 300 as well. A second capacitor (not shown) formed on the other surface of the receiving substrate, and a second coil pattern (not shown) formed on the other surface of the receiving substrate 310. The first coil pattern 320 and the second coil pattern And a conductive portion 322 electrically connecting the second coil pattern (not shown). In this case, the power supply unit may also include a receiving vias 322 formed through the receiving unit substrate 310 so as to electrically connect the receiving unit first coil pattern and the receiving unit second coil pattern.

이를 실제 적용하는 경우, 송신부(200)는 전력을 공급하는 역할을 하고 부피가 컴팩트하므로, 벽면에 매설하고, 수신부(300)는 벽걸이 티브이, 노트북, 각종 산업용 기기 등 각종 전자기기에 내장하면, 해당 상기 송신부(200)가 매설된 벽면 근처에서 상기 수신부(300)가 내장된 전자기기를 사용하면 전선을 사용하지 않으면서도 자연스럽게 장치의 충전이나 전원공급이 가능해 질 수 있다.
When the transmitter 200 is practically used, the transmitter 200 functions to supply electric power and is compact in volume, so that it is embedded in the wall surface. When the receiver 300 is built in various electronic devices such as a wall-mounted TV, If the electronic device with the receiving unit 300 is used in the vicinity of the wall where the transmitter 200 is embedded, the device can be naturally charged and power can be supplied without using wires.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

100 : 전원부 110 : 신호발생기
120 : 증폭기 200 : 전력송신부
210 : 송신부 기판 220 : 송신부 제 1 코일 패턴
222 : 송신부 통전부 225 : 송신부 제 2 코일 패턴
230 : 송신부 제 1 캐패시터 235 : 송신부 제 2 캐패시터
300 : 전력수신부 310 : 수신부 기판
320 : 수신부 제 1 코일 패턴 322 : 수신부 비아
330 : 수신부 제 1 캐패시터 400 : 출력부
410 : 정류기 420 : 로드
100: power supply unit 110: signal generator
120: amplifier 200: power transmitter
210: transmitting part substrate 220: transmitting part first coil pattern
222: Transmitting part conducting part 225: Transmitting part Second coil pattern
230: Transmitter first capacitor 235: Transmitter second capacitor
300: power receiving unit 310: receiving unit substrate
320: Receiver first coil pattern 322: Receiving vias
330: Receiving unit first capacitor 400: Output unit
410: rectifier 420: rod

Claims (19)

a) 전원부;
b) 송신부 기판,
상기 송신부 기판 일면에 형성된 송신부 제 1 코일 패턴, 및
상기 송신부 제 1 코일 패턴과 연결되고 상기 송신부 제 1 코일 패턴과 공진을 일으키는 송신부 제 1 캐패시터를 포함하는 송신부; 및
c) 수신부 기판,
상기 수신부 기판 일면에 형성된 수신부 제 1 코일 패턴, 및
상기 수신부 제 1 코일 패턴과 연결되고 상기 수신부 제 1 코일 패턴과 공진을 일으키는 수신부 제 1 캐패시터를 포함하는 수신부를 포함하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.
a) a power supply;
b)
A transmitter first coil pattern formed on one side of the transmitter substrate,
A transmitter including a transmitter first coil connected to the transmitter first coil pattern and resonating with the transmitter first coil pattern; And
c)
A receiving first coil pattern formed on one surface of the receiving substrate,
And a receiving unit connected to the receiving unit first coil pattern and configured to generate a resonance with the receiving unit first coil pattern.
제 1 항에 있어서, 상기 송신부에서 유도된 자기장의 자기력선이 상기 수신부에 전류발생을 유도하여 무선으로 상기 송신부에서 상기 수신부로 전력 전송이 이루어지는 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.The high-efficiency wireless power transmission system according to claim 1, wherein the magnetic force line of the magnetic field induced by the transmission unit induces a current to be generated in the reception unit and power transmission is performed from the transmission unit to the reception unit wirelessly. system. 제 1 항에 있어서, 상기 전원부가
RF 신호발생기; 및
상기 RF 신호를 증폭하여 상기 송신부로 전달하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.
The power supply unit according to claim 1,
RF signal generator; And
And an amplifier for amplifying the RF signal and transmitting the amplified RF signal to the transmitter.
제 1 항에 있어서, 상기 송신부 기판 및 상기 수신부 기판이 비전도성 기판인 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.The high-efficiency wireless power transmission system according to claim 1, wherein the transmitter substrate and the receiver substrate are nonconductive substrates. 제 1 항에 있어서, 상기 송신부 기판 및 상기 수신부 기판이 판상 또는 필름상이고, 유전체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.The high-efficiency wireless power transmission system according to claim 1, wherein the transmitter substrate and the receiver substrate are plate-shaped or film-shaped and include a dielectric material. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 코일 패턴이 1 회 이상 나선형으로 회전된 형상으로 형성된 패턴인 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.The high-efficiency wireless power transmission system according to claim 1, wherein the first coil pattern is a pattern formed by spirally rotating at least once. 제 1 항에 있어서, 상기 송신부 제 1 코일 패턴의 회전된 형상이 사각 형상으로 회전된 형태인 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.The high-efficiency wireless power transmission system according to claim 1, wherein the rotated shape of the first coil pattern of the transmitter is rotated in a rectangular shape. 제 1 항에 있어서, 상기 송신부 제 1 캐패시터가 상기 송신부 기판 일면에 형성된 캐패시터 패턴인 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.The high efficiency wireless power transmission system according to claim 1, wherein the first capacitor of the transmitter is a capacitor pattern formed on one surface of the transmitter board. 제 8 항에 있어서, 상기 캐패시터 패턴이 다각형, 원형 또는 부정형 형태인 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.The high efficiency wireless power transmission system according to claim 8, wherein the capacitor pattern has a polygonal, circular or irregular shape. 제 1 항에 있어서, 상기 송신부 제 1 캐패시터의 말단이 상기 송신부 기판의 중심을 향하도록 형성된 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.The high-efficiency wireless power transmission system according to claim 1, wherein an end of the first capacitor of the transmitter is oriented toward a center of the transmitter board. 제 1 항에 있어서,
상기 송신부 제 1 코일 패턴의 회전된 형상이 사각 형상으로 회전된 형태인 경우,
상기 송신부 제 1 코일 패턴에서 연장된 상기 송신부 제 1 캐패시터는 인접하는 양측의 송신부 제 1 코일 패턴이 이루는 각의 등분각 방향으로 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.
The method according to claim 1,
In the case where the rotated shape of the first coil pattern of the transmitter is rotated in a rectangular shape,
Wherein the first capacitor of the transmitting part extending from the first coil pattern of the transmitting part is formed to extend in the direction of the equal division of the angle formed by the first coil pattern of the adjacent transmitting part on both sides. system.
제 1 항에 있어서, 상기 송신부 제 1 코일 패턴과 상기 송신부 제 1 캐패시터가 직렬연결된 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.The high efficiency wireless power transmission system according to claim 1, wherein the transmitter first coil pattern and the transmitter first capacitor are connected in series. 제 1 항에 있어서, 상기 송신부 제 1 코일 패턴과 상기 송신부 제 1 캐패시터가 병렬연결된 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.The high efficiency wireless power transmission system according to claim 1, wherein the transmitter first coil pattern and the transmitter first capacitor are connected in parallel. 제 1 항에 있어서,
상기 송신부 기판의 타면에 형성된 송신부 제 2 코일 패턴;
상기 송신부 기판의 타면에 형성된 송신부 제 2 캐패시터; 및
상기 송신부 제 1 코일 패턴과 상기 송신부 제 2 코일 패턴을 전기적으로 연결하는 통전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.
The method according to claim 1,
A transmitter second coil pattern formed on the other side of the transmitter substrate;
A transmitting second capacitor formed on the other surface of the transmitting substrate; And
Further comprising a conductive unit electrically connecting the first coil pattern of the transmission unit and the second coil pattern of the transmission unit.
제 14 항에 있어서, 상기 송신부 제 1 코일 패턴과 상기 송신부 제 2 코일 패턴이 동일한 형상을 가지고, 각각 상기 송신부 기판 일면과 타면의 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.15. The apparatus of claim 14, wherein the first coil pattern of the transmitter and the second coil pattern of the transmitter have the same shape and are formed at corresponding positions on one surface of the transmitter substrate and the other surface, respectively High efficiency wireless power transmission system. 제 14 항에 있어서, 상기 송신부 제 1 캐패시터와 상기 송신부 제 2 캐패시터가 동일한 형상을 가지고, 각각 상기 송신부 기판의 일면과 타면의 대응되는 위치에 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.15. The integrated circuit of claim 14, wherein the first capacitor of the transmitter and the second capacitor of the transmitter have the same shape, and are formed in a pattern at a corresponding position of one surface and the other surface of the transmitter substrate, respectively. A high efficiency wireless power transmission system. 제 14 항에 있어서, 상기 송신부 기판의 두께를 증가시켜 상기 송신부 제 1 코일 패턴과 상기 송신부 제 2 코일 패턴의 형성간격을 넓힘으로써, 전송효율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.15. The method of claim 14, wherein the thickness of the transmitting substrate is increased to widen the interval between the first coil pattern of the transmitter and the second coil pattern of the transmitter to improve the transmission efficiency. High efficiency wireless power transmission system. 제 1 항에 있어서,
상기 수신부 제 1 코일 패턴과 상기 수신부 제 1 캐패시터에 연결되어 전자기 유도에 의하여 무선 송전된 전력을 출력하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising an output unit connected to the receiving unit first coil pattern and the receiving unit first capacitor and outputting power wirelessly transmitted by electromagnetic induction.
제 18 항에 있어서, 상기 출력부는
교류전류를 직류전류로 변환하는 정류기; 및
상기 정류된 전류가 사용되는 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적화된 송·수신부를 가지는 고효율 무선 전력 전송 시스템.
19. The apparatus of claim 18, wherein the output
A rectifier for converting an alternating current into a direct current; And
And a load to which the rectified current is applied. 2. The high efficiency wireless power transmission system according to claim 1,
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