KR20140129928A

KR20140129928A - Apparatus and method for transmitting wireless power

Info

Publication number: KR20140129928A
Application number: KR1020130048890A
Authority: KR
Inventors: 서철헌; 김형준
Original assignee: 인텔렉추얼디스커버리 주식회사
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2014-11-07

Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for transmitting wireless power. More particularly, the present invention relates to an apparatus for transmitting wireless power using a magnetic field lens which condenses a magnetic field, and a method thereof. According to an aspect of the present invention, the apparatus includes a transmission antenna which radiates the magnetic field of a specific frequency; and a magnetic field lens which includes a substrate which is separated to face the transmission antenna and cells which are arranged along a predetermined pattern in the substrate and focuses the magnetic field of a specific frequency which is radiated from a wireless power transmission apparatus provided according to a magnetic reflective index of zero or less with regard to the specific frequency to the transmission antenna. Each cell includes a first conductive line arranged on one surface of the substrate, a second conductive line arranged on the opposite surface of the substrate, and a connection member which penetrates the substrate and is connected to both ends of the first conductive line and the second conductive line. When the first conductive line and the second conductive line are viewed from the top, the both ends are located at the same point and have a twisted shape.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission method,

본 발명은 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기장을 집중시키는 자기장 렌즈를 이용하는 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission method, and more particularly, to a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission method using a magnetic field lens for concentrating a magnetic field.

무선 전력 전송 기술은 전원 소스와 전자 기기 사이에 무선으로 전력을 전달하는 기술이다. 일 예로 무선 전력 전송 기술은 스마트폰이나 태블릿 등의 이동 단말기를 단지 무선 충전 패드 상에 올려놓는 것만으로 이동 단말기의 배터리의 무선으로 충전할 수 있도록 함으로써, 기존의 유선 충전 커넥터를 이용하는 유선 충전 환경에 비해 보다 뛰어난 이동성과 편의성 그리고 안전성을 제공할 수 있다. 또한, 무선 전력 전송 기술은 이동 단말기의 무선 충전 이외에도 향후 가전 제품, 전기 자동차를 비롯하여 의료, 레저, 로봇 등의 다양한 분야에서 기존의 유선 전력 전송 환경을 대체할 것으로 주목받고 있다. Wireless power transmission technology is a technology that transmits power wirelessly between a power source and an electronic device. For example, in the wireless power transmission technology, a mobile terminal such as a smart phone or a tablet can be charged wirelessly only by placing the mobile terminal on a wireless charging pad. Thus, It can provide more excellent mobility, convenience, and safety. In addition to the wireless charging of mobile terminals, wireless power transmission technology has been attracting attention as a substitute for the existing wired power transmission environment in various fields of home appliances, electric vehicles, medical, leisure, and robots.

무선 전력 전송 기술은 전자기파 방사를 이용한 기술과 전자기 유도 현상을 이용한 기술로 분류될 수 있는데, 전자기파 방사를 이용하는 기술은 공기 중에서 소모되는 방사 손실(radiation loss)에 따른 효율의 한계를 가지고 있어 최근에는 주로 전자기 유도 현상을 이용한 기술이 많이 연구되고 있다. Wireless power transmission technology can be categorized as a technology using electromagnetic wave radiation and a technology using electromagnetic induction phenomenon. Techniques using electromagnetic wave radiation have limitations in efficiency due to the radiation loss consumed in the air. Recently, Many techniques using electromagnetic induction phenomena have been studied.

전자기 유도 현상을 이용한 무선 전력 전송 기술은 크게 전자기 유도(inductive coupling) 방식과 자기 공명(resonant magnetic coupling) 방식으로 분류된다. The wireless power transmission technology using the electromagnetic induction phenomenon is divided into an inductive coupling method and a resonant magnetic coupling method.

전자기 유도 방식은 전송 측의 코일과 수신 측의 코일 간의 전자기 결합에 따라 전송 측 코일에서 발생시킨 자기장로 인해 수신 측 코일에 유도되는 전류를 이용하여 에너지를 전송하는 방식이다. 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 기술은 전송 효율이 높은 장점을 가지고 있으나, 전력 전송 거리가 수 mm로 제한될 뿐 아니라 코일 간의 정합에 매우 민감하여 위치 자유도가 현저히 낮은 단점을 가지고 있다. In the electromagnetic induction method, energy is transmitted by using a current induced in a receiving coil due to a magnetic field generated in a transmitting coil in accordance with electromagnetic coupling between a transmitting coil and a receiving coil. Although the electromagnetic induction type wireless power transmission technology has advantages of high transmission efficiency, it has a disadvantage in that the power transmission distance is limited to several millimeters, and the positional freedom is extremely low due to sensitivity to matching between coils.

자기 공명 방식은 2005년 MIT의 마린 솔라비치 교수가 제안한 기술로서, 전송 측 코일과 수신 측 코일 간의 공진 주파수로 인가된 자기장에 의해 전송 측과 수신 측 양단에 자기장이 집중되는 현상을 이용하여 에너지를 전송하는 방식이다. 이에 따라 자기 공명 방식은 전자기 유도 방식에 비해 비교적 긴 수십 cm에서 수 m에 이르는 거리까지 에너지를 전송하는 것이 가능하여 진정한 코드프리(cord-free)를 구현할 무선 전력 전송 기술로 기대를 받고 있다.Magnetic resonance method was proposed by Professor Marin Solarovich of MIT in 2005. It uses the phenomenon that the magnetic field is concentrated at both the transmission side and the reception side by the magnetic field applied at the resonance frequency between the transmission side coil and the reception side coil, Transmission. Accordingly, the magnetic resonance method is expected to be a wireless power transmission technology capable of realizing a cord-free energy by transmitting energy from a relatively long distance of several tens cm to several meters compared to an electromagnetic induction method.

그러나, 전자기 유도 방식에 비해 긴 전송 거리를 가지는 자기 공명 방식의 경우에도 전송 거리가 멀어질수록 전송 효율이 급격히 저하되기 때문에 여전히 전송 거리의 제약이 있는 문제점을 가지고 있다.
However, even in the case of a magnetic resonance method having a long transmission distance as compared with the electromagnetic induction method, there is a problem that the transmission efficiency is drastically lowered as the transmission distance is further increased, so that the transmission distance is still limited.

본 발명의 일 과제는, 자기장 렌즈를 이용하여 전송 거리의 제약을 극복하고 충분한 전송 효율을 가지는 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission method which overcome the limitation of a transmission distance by using a magnetic field lens and have a sufficient transmission efficiency.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments and that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims .

본 발명의 일 양상에 따르면, 특정 주파수의 자기장을 방사하는 전송 안테나; 및 상기 전송 안테나와 마주보도록 이격 배치되는 기판 및 상기 기판에 미리 정해진 패턴에 따라 배열되고 상기 특정 주파수에 대한 굴절율이 ‘0’ 이하로 제공됨에 따라 상기 방사되는 특정 주파수의 자기장을 포커싱하는 복수의 셀을 포함하는 자기장 렌즈;를 포함하고, 상기 복수의 셀 각각은, 상기 기판의 일면에 배치되는 제1 도체 라인, 상기 기판의 반대면에 배치되는 제2 도체 라인 및 상기 기판을 관통하여 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인의 양단을 연결하는 연결 부재를 포함하되, 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인은 상부에서 볼 때 그 양단은 동일한 지점에 위치하고 꼬인 형태의 경로를 형성하도록 제공되는 무선 전력 전송기가 제공될 수 있다. According to one aspect of the present invention, there is provided a transmission antenna comprising: a transmission antenna radiating a magnetic field of a specific frequency; And a plurality of cells arranged in a predetermined pattern on the substrate and focusing the magnetic field of the specific frequency emitted as the refractive index of the specific frequency is provided as " 0 " or less, Wherein each of the plurality of cells includes a first conductor line disposed on one side of the substrate, a second conductor line disposed on an opposite side of the substrate, and a second conductor line disposed on the opposite side of the substrate, And a connection member connecting the conductor line and both ends of the second conductor line, wherein the first conductor line and the second conductor line are located at the same point at both ends when viewed from above, and are provided so as to form a twisted path A wireless power transmitter may be provided.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 외부로부터 공급되는 전력을 교류에서 직류로 정류하는 AC-DC 변환기; 상기 직류로 정류된 전력을 특정 주파수로 발진시키는 주파수 발진기; 상기 발진된 전력을 이용하여 상기 특정 주파수의 자기장을 방사하는 전송 안테나; 및 상기 전송 안테나와 마주보도록 이격 배치되는 기판 및 상기 기판에 미리 정해진 패턴에 따라 배열되고 상기 특정 주파수에 대한 굴절율이 ‘0’ 이하로 제공됨에 따라 상기 방사되는 특정 주파수의 자기장을 포커싱하는 복수의 셀을 포함하는 자기장 렌즈;를 포함하고, 상기 복수의 셀 각각은, 상기 기판의 일면에 배치되는 제1 도체 라인, 상기 기판의 반대면에 배치되는 제2 도체 라인 및 상기 기판을 관통하여 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인의 양단을 연결하는 연결 부재를 포함하되, 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인은 상부에서 볼 때 그 양단은 동일한 지점에 위치하고 꼬인 형태의 경로를 형성하도록 제공되는 무선 전력 전송 장치가 제공될 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided an AC-DC converter for rectifying power supplied from the outside to AC from AC; A frequency oscillator for oscillating the power rectified by the DC to a specific frequency; A transmission antenna for radiating a magnetic field of the specific frequency using the oscillated power; And a plurality of cells arranged in a predetermined pattern on the substrate and focusing the magnetic field of the specific frequency emitted as the refractive index of the specific frequency is provided as " 0 " or less, Wherein each of the plurality of cells includes a first conductor line disposed on one side of the substrate, a second conductor line disposed on an opposite side of the substrate, and a second conductor line disposed on the opposite side of the substrate, And a connection member connecting the conductor line and both ends of the second conductor line, wherein the first conductor line and the second conductor line are located at the same point at both ends when viewed from above, and are provided so as to form a twisted path A wireless power transmission device may be provided.

본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단으로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that the solution of the problem of the present invention is not limited to the above-mentioned solution, and the solutions which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs There will be.

본 발명에 의하면, 무선 전력 전송 시 전송 거리 및 전송 효율이 향상된다.According to the present invention, transmission distance and transmission efficiency are improved in wireless power transmission.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and the effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the present specification and the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 메타 물질 구조체의 주파수 대역 별 유효 유전율 및 유효 투다율에 관한 그래프이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자기장을 포커싱하는 자기장 렌즈에 관한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 메타 물질 구조체의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 메타 물질 구조체의 셀의 등가 회로에 관한 도면이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 셀의 제1 형태에 관한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 셀의 제1 형태의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 셀의 제1 형태의 배면도이다.
도 11은 도 9의 A 영역의 단면도이다.
도 12는 도 9의 B 영역의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 셀의 제2 형태에 관한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 셀의 제3 형태에 관한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 셀의 제4 형태에 관한 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 셀의 제5 형태에 관한 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 셀의 제6 형태에 관한 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 셀의 제7 형태에 관한 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 셀의 제8 형태에 관한 도면이다.”
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of a wireless power transmission system in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a wireless power receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing effective dielectric constants and effective permeability per frequency band of a meta-material structure according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are views of a magnetic field lens for focusing a magnetic field according to an embodiment of the present invention.
7 is a perspective view of a meta-material structure according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram of an equivalent circuit of a cell of a meta-material structure according to an embodiment of the present invention.
9 to 12 are views of a first embodiment of a cell according to an embodiment of the present invention.
9 is a plan view of a first form of a cell according to an embodiment of the invention.
10 is a rear view of a first embodiment of a cell according to an embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view of the area A in Fig.
12 is a sectional view of the region B in Fig.
13 is a diagram of a second embodiment of a cell according to an embodiment of the present invention.
14 is a view of a third embodiment of a cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a view of a fourth embodiment of a cell according to the embodiment of the present invention. FIG.
16 is a view of a fifth embodiment of a cell according to the embodiment of the present invention.
17 is a view of a sixth embodiment of a cell according to the embodiment of the present invention.
Fig. 18 is a diagram relating to a seventh embodiment of a cell according to the embodiment of the present invention. Fig.
Fig. 19 is a diagram relating to an eighth embodiment of a cell according to the embodiment of the present invention.
20 is a flowchart of a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to be illustrative of the present invention and not to limit the scope of the invention. Should be interpreted to include modifications or variations that do not depart from the spirit of the invention.

본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이고, 도면에 도시된 형상은 필요에 따라 본 발명의 이해를 돕기 위하여 과장되어 표시된 것이므로, 본 발명이 본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.The terms and accompanying drawings used herein are for the purpose of facilitating the present invention and the shapes shown in the drawings are exaggerated for clarity of the present invention as necessary so that the present invention is not limited thereto And are not intended to be limited by the terms and drawings.

본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략한다.
In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명의 일 측면에 따르면, 특정 주파수의 자기장을 방사하는 전송 안테나; 및 상기 전송 안테나와 마주보도록 이격 배치되는 기판 및 상기 기판에 미리 정해진 패턴에 따라 배열되고 상기 특정 주파수에 대한 굴절율이 ‘0’ 이하로 제공됨에 따라 상기 방사되는 특정 주파수의 자기장을 포커싱하는 복수의 셀을 포함하는 자기장 렌즈;를 포함하고, 상기 복수의 셀 각각은, 상기 기판의 일면에 배치되는 제1 도체 라인, 상기 기판의 반대면에 배치되는 제2 도체 라인 및 상기 기판을 관통하여 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인의 양단을 연결하는 연결 부재를 포함하되, 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인은 상부에서 볼 때 그 양단은 동일한 지점에 위치하고 꼬인 형태의 경로를 형성하도록 제공되는 무선 전력 전송기가 제공될 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a transmission antenna that emits a magnetic field of a specific frequency; And a plurality of cells arranged in a predetermined pattern on the substrate and focusing the magnetic field of the specific frequency emitted as the refractive index of the specific frequency is provided as " 0 " or less, Wherein each of the plurality of cells includes a first conductor line disposed on one side of the substrate, a second conductor line disposed on an opposite side of the substrate, and a second conductor line disposed on the opposite side of the substrate, And a connection member connecting the conductor line and both ends of the second conductor line, wherein the first conductor line and the second conductor line are located at the same point at both ends when viewed from above, and are provided so as to form a twisted path A wireless power transmitter may be provided.

또 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인은 상부에서 볼 때 팔자 형태, 꼬인 리본 또는 무한대 기호 형태의 경로를 형성하도록 제공될 수 있다. The first conductor line and the second conductor line may be provided to form a path in the form of a sagittal, a twisted ribbon or an infinite symbol when viewed from above.

또 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인은, 상부에서 볼 때 상기 제1 도체 라인이 형성하는 경로와 상기 제2 도체 라인이 형성하는 경로가 교차하도록 제공될 수 있다. The first conductor line and the second conductor line may be provided so that a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line cross each other when viewed from above.

또 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인은, 상부에서 볼 때 상기 제1 도체 라인이 형성하는 경로와 상기 제2 도체 라인이 형성하는 경로가 교차하는 지점을 중심으로 대칭되는 경로를 형성하도록 제공될 수 있다. The first conductor line and the second conductor line may be formed so as to form a symmetrical path around a point where the path formed by the first conductor line and the path formed by the second conductor line intersect with each other Can be provided.

또 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인이 형성하는 경로 상에 에어 캐패시터로 작용하는 적어도 하나의 갭이 형성될 수 있다. In addition, at least one gap acting as an air capacitor may be formed on the path formed by the first conductor line and the second conductor line.

또 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인은, 상부에서 볼 때 상기 제1 도체 라인이 형성하는 경로와 상기 제2 도체 라인이 형성하는 경로가 교차하도록 제공되고, 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인은, 상부에서 볼 때 상기 제1 도체 라인이 형성하는 경로와 상기 제2 도체 라인이 형성하는 경로가 교차하는 지점을 중심으로 대칭되는 경로를 형성하도록 제공되고, 상기 적어도 하나의 갭은, 상기 교차하는 지점을 중심으로 서로 대칭되는 지점에 제공되거나 또는 상기 교차하는 지점에 제공될 수 있다. The first conductor line and the second conductor line may be provided such that a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line cross each other when viewed from above, Wherein the second conductor line is provided to form a symmetrical path about a point where the path formed by the first conductor line intersects with the path formed by the second conductor line when viewed from above, May be provided at points that are symmetrical to each other about the intersecting point or may be provided at the intersecting point.

또 상기 복수의 셀 각각은, 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인이 형성하는 경로 상에 삽입되는 적어도 하나의 캐패시터를 더 포함할 수 있다.Each of the plurality of cells may further include at least one capacitor inserted in a path formed by the first conductor line and the second conductor line.

또 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인은, 상부에서 볼 때 상기 제1 도체 라인이 형성하는 경로와 상기 제2 도체 라인이 형성하는 경로가 교차하도록 제공되고, 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인은, 상부에서 볼 때 상기 제1 도체 라인이 형성하는 경로와 상기 제2 도체 라인이 형성하는 경로가 교차하는 지점을 중심으로 대칭되는 경로를 형성하도록 제공되고, 상기 적어도 하나의 캐패시터는, 상기 교차하는 지점을 중심으로 서로 대칭되는 지점에 제공되거나 또는 상기 교차하는 지점에 제공될 수 있다. The first conductor line and the second conductor line may be provided such that a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line cross each other when viewed from above, The second conductor line is provided so as to form a symmetrical path about a point where the path formed by the first conductor line and the path formed by the second conductor line intersect with each other when viewed from above, May be provided at points that are symmetrical to each other about the intersecting point or may be provided at the intersecting point.

또 상기 제1 도체 라인 및 상기 제2 도체 라인 중 적어도 하나는, 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인이 형성하는 경로 상에 지그재그 형태로 제공되는 패턴 라인을 포함할 수 있다.At least one of the first conductor line and the second conductor line may include a pattern line provided in a zigzag form on a path formed by the first conductor line and the second conductor line.

또 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인은, 상부에서 볼 때 상기 제1 도체 라인이 형성하는 경로와 상기 제2 도체 라인이 형성하는 경로가 교차하도록 제공되고, 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인은, 상부에서 볼 때 상기 제1 도체 라인이 형성하는 경로와 상기 제2 도체 라인이 형성하는 경로가 교차하는 지점을 중심으로 대칭되는 경로를 형성하도록 제공되고, 상기 적어도 하나의 패턴 라인은, 상기 교차하는 지점을 중심으로 서로 대칭되는 지점에 제공되거나 또는 상기 교차하는 지점에 제공될 수 있다. The first conductor line and the second conductor line may be provided such that a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line cross each other when viewed from above, The second conductor line is provided so as to form a symmetrical path about a point where the path formed by the first conductor line and the path formed by the second conductor line intersect with each other when viewed from above, The lines may be provided at points that are symmetrical to each other about the intersecting point or may be provided at the intersecting point.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 외부로부터 공급되는 전력을 교류에서 직류로 정류하는 AC-DC 변환기; 상기 직류로 정류된 전력을 특정 주파수로 발진시키는 주파수 발진기; 상기 발진된 전력을 이용하여 상기 특정 주파수의 자기장을 방사하는 전송 안테나; 및 상기 전송 안테나와 마주보도록 이격 배치되는 기판 및 상기 기판에 미리 정해진 패턴에 따라 배열되고 상기 특정 주파수에 대한 굴절율이 ‘0’ 이하로 제공됨에 따라 상기 방사되는 특정 주파수의 자기장을 포커싱하는 복수의 셀을 포함하는 자기장 렌즈;를 포함하고, 상기 복수의 셀 각각은, 상기 기판의 일면에 배치되는 제1 도체 라인, 상기 기판의 반대면에 배치되는 제2 도체 라인 및 상기 기판을 관통하여 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인의 양단을 연결하는 연결 부재를 포함하되, 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인은 상부에서 볼 때 그 양단은 동일한 지점에 위치하고 꼬인 형태의 경로를 형성하도록 제공되는 무선 전력 전송 장치가 제공될 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided an AC-DC converter for rectifying power supplied from the outside to AC from AC; A frequency oscillator for oscillating the power rectified by the DC to a specific frequency; A transmission antenna for radiating a magnetic field of the specific frequency using the oscillated power; And a plurality of cells arranged in a predetermined pattern on the substrate and focusing the magnetic field of the specific frequency emitted as the refractive index of the specific frequency is provided as " 0 " or less, Wherein each of the plurality of cells includes a first conductor line disposed on one side of the substrate, a second conductor line disposed on an opposite side of the substrate, and a second conductor line disposed on the opposite side of the substrate, And a connection member connecting the conductor line and both ends of the second conductor line, wherein the first conductor line and the second conductor line are located at the same point at both ends when viewed from above, and are provided so as to form a twisted path A wireless power transmission device may be provided.

또 상기 제1 도체 라인 및 상기 제2 도체 라인 중 적어도 하나는, 상기 제1 도체 라인과 상기 제2 도체 라인이 형성하는 경로 상에 지그재그 형태로 제공되는 패턴 라인을 포함할 수 있다. At least one of the first conductor line and the second conductor line may include a pattern line provided in a zigzag form on a path formed by the first conductor line and the second conductor line.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템(1000)에 관하여 설명한다.Hereinafter, a wireless power transmission system 1000 according to an embodiment of the present invention will be described.

무선 전력 전송 시스템(1000)은 자기장을 이용하여 무선으로 전력을 전송할 수 있다.The wireless power transmission system 1000 can transmit power wirelessly using a magnetic field.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템(1000)의 블록도이다.1 is a block diagram of a wireless power transmission system 1000 in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템(1000)은 무선 전력 전송 장치(1100) 및 무선 전력 수신 장치(1200)를 포함한다. 무선 전력 전송 장치(1100)는 외부의 전원 소스(S)로부터 전원을 인가받아 자기장을 발생시킨다. 무선 전력 수신 장치(1200)는 발생된 자기장을 이용하여 전류를 발생시켜 무선으로 전력을 수신받는다. Referring to FIG. 1, a wireless power transmission system 1000 includes a wireless power transmission device 1100 and a wireless power reception device 1200. The wireless power transmission apparatus 1100 receives power from an external power source S and generates a magnetic field. The wireless power receiving apparatus 1200 generates a current using the generated magnetic field and receives power wirelessly.

여기서, 무선 전력 전송 장치(1100)는 고정형 또는 이동형으로 제공될 수 있다. 고정형의 예로는 실내의 천장이나 벽면 또는 테이블 등의 가구에 임베디드(embedded)되는 형태, 실외의 주차장, 버스 정류장이나 지하철역 등에 임플란트 형식으로 설치되는 형태나 차량이나 기차 등의 운송 수단에 설치되는 형태 등이 있다. 이동형인 무선 전력 전송 장치(1100)는 이동 가능한 무게나 크기의 이동형 장치나 노트북 컴퓨터의 덮개 등과 같이 다른 장치의 일부로 구현될 수 있다. Here, the wireless power transmission apparatus 1100 may be provided as a fixed type or a mobile type. Examples of the stationary type include a form embedded in a ceiling of a room, a wall surface or a table, an outdoor parking lot, a form installed in an implant type such as a bus stop or a subway station, or a form installed in a vehicle such as a vehicle or a train . The mobile wireless power transmission device 1100 may be implemented as part of another device, such as a portable device of movable weight or size, or a cover of a notebook computer.

또 무선 전력 수신 장치(1200)는 배터리를 구비하는 각종 전자 기기 및 전원 케이블 대신 무선으로 전원을 공급받아 구동되는 각종 가전 기기를 포함하는 포괄적인 개념으로 해석되어야 한다. 무선 전력 수신 장치(1200)의 대표적인 예로는, 이동 단말기(portable terminal), 휴대 전화기(cellular phone), 스마트폰(smart phone), 개인 정보 단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 휴대 미디어 플레이어(PMP: Portable Media Player), 와이브로 단말기(Wibro terminal), 태블릿(tablet), 패블릿(pablet), 노트북(notebook), 디지털 카메라, 네비게이션 단말기, 텔레비전, 전기차량(EV: Electronic Vehicle) 등이 있다.
Also, the wireless power receiving apparatus 1200 should be interpreted as a comprehensive concept including various electronic apparatuses having batteries and various home appliances that are powered by wireless power instead of power cables. Representative examples of the wireless power receiving apparatus 1200 include a portable terminal, a cellular phone, a smart phone, a personal digital assistant (PDA), a portable media player (PMP) Portable electronic devices, portable media players, wibro terminals, tablets, pablets, notebooks, digital cameras, navigation terminals, televisions, and electronic vehicles (EVs).

무선 전력 전송 시스템(1000)에는 무선 전력 수신 장치(1200)는 하나 또는 복수일 수 있다. 도 1에서는 무선 전력 전송 장치(1100)와 무선 전력 수신 장치(1200)가 일대일로 전력을 주고 받는 것으로 표현되고 있으나, 하나의 무선 전력 전송 장치(1100)가 복수의 무선 전력 수신 장치(1200)로 전력을 전달하는 것도 가능하다. 특히, 자기 공명 방식으로 무선 전력 전송을 수행하는 경우에는 하나의 무선 전력 전송 장치(1100)가 동시 전송 방식이나 시분할 전송 방식을 응용하여 동시에 여러 대의 무선 전력 수신 장치(1200)로 전력을 전달할 수 있다. In the wireless power transmission system 1000, the wireless power receiving apparatus 1200 may be one or more. 1, a wireless power transmission apparatus 1100 and a wireless power reception apparatus 1200 transmit and receive power on a one-to-one basis. However, one wireless power transmission apparatus 1100 is connected to a plurality of wireless power reception apparatuses 1200 It is also possible to transmit electric power. In particular, in the case of performing wireless power transmission in a magnetic resonance mode, one wireless power transmission apparatus 1100 can transmit power to several wireless power receiving apparatuses 1200 simultaneously by applying a simultaneous transmission scheme or a time division transmission scheme .

한편, 도 1에는 생략되어 있으나, 무선 전력 전송 시스템(1000)에는 무선 전력 전송 거리를 증대시키기 위한 중계기(relay)가 더 포함될 수 있다. 중계기로는 LC회로로 구현되는 패시브 타입의 공진 루프가 이용될 수 있다. 이러한 공진 루프는 대기 중으로 방사되는 자기장을 집속하여 무선 전력 전송 거리를 증대시킬 수 있다. 동시에 여러 대의 중계기를 이용하여 보다 넓은 무선 전력 전송 커버리지를 확보하는 것도 가능하다.
Although not shown in FIG. 1, the wireless power transmission system 1000 may further include a relay for increasing a wireless power transmission distance. As the repeater, a passive type resonance loop implemented by an LC circuit may be used. Such a resonant loop can focus the magnetic field radiated into the atmosphere and increase the wireless power transmission distance. It is also possible to secure a wider range of wireless power transmission using several repeaters at the same time.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(1100)에 관하여 설명한다. Hereinafter, a wireless power transmission apparatus 1100 according to an embodiment of the present invention will be described.

무선 전력 전송 장치(1100)는 무선으로 전력을 전송할 수 있다.The wireless power transmission apparatus 1100 can transmit power wirelessly.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(1100)의 블록도이다.2 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus 1100 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 무선 전력 전송 장치(1100)는 AC-DC 변환기(1110), 주파수 발진기(1120), 전력 증폭기(1130), 임피던스 정합기(1140), 전송 안테나(1150) 및 자기장 렌즈(1160)를 포함할 수 있다.2, the wireless power transmission apparatus 1100 includes an AC-DC converter 1110, a frequency oscillator 1120, a power amplifier 1130, an impedance matcher 1140, a transmission antenna 1150, 1160).

AC-DC 변환기(1110)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. AC-DC 변환기(1110)는 외부의 전원 소스(S)로부터 교류 전력을 입력받고, 입력된 교류 전력의 파형을 직류 전력으로 변환하여 출력한다. AC-DC 변환기(1110)는 출력하는 직류 전력의 전압값을 조정할 수 있다. The AC-DC converter 1110 can convert AC power into DC power. The AC-DC converter 1110 receives AC power from an external power source S and converts the waveform of the inputted AC power into DC power and outputs it. The AC-DC converter 1110 can adjust the voltage value of the output DC power.

주파수 발진기(1120)는 직류 전력을 원하는 특정 주파수의 교류 전력으로 변환할 수 있다. 주파수 발진기(1120)는 AC-DC 변환기(1110)가 출력하는 직류 전력을 입력받고, 입력된 직류 전력을 특정 주파수의 교류 전력으로 변환하여 출력한다. 여기서, 특정 주파수는 공진 주파수일 수 있다. 이때, 주파수 발진기(1120)는 공진 주파수의 교류 전력을 출력할 수 있다. The frequency oscillator 1120 may convert the DC power to an AC power of a desired frequency. The frequency oscillator 1120 receives the DC power output from the AC-DC converter 1110, converts the input DC power into AC power having a specific frequency, and outputs the converted AC power. Here, the specific frequency may be a resonant frequency. At this time, the frequency oscillator 1120 can output an AC power having a resonance frequency.

전력 증폭기(1130)는 전력의 전압 또는 전류를 증폭시킬 수 있다. 전력 증폭기(1130)는 주파수 발진기(1120)가 출력하는 특정 주파수의 교류 전력을 입력받고, 입력된 특정 주파수의 교류 전력의 전압 또는 전류를 증폭시켜 출력한다. The power amplifier 1130 can amplify the voltage or current of the power. The power amplifier 1130 receives the AC power of a specific frequency output from the frequency oscillator 1120 and amplifies the voltage or current of the AC power of the input specific frequency and outputs the amplified voltage.

임피던스 정합기(1140)는 임피던스의 정합을 수행할 수 있다. 임피던스 정합기(1140)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 연결을 스위칭하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 임피던스의 정합은 전송 안테나(1150)를 통해 전송되는 무선 전력의 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 스위칭 소자를 스위칭하여 캐패시터나 인덕터의 연결 상태를 조정하거나 캐패시터의 캐패시턴스를 조정하거나 인덕터의 인덕턴스를 조정함으로써 수행될 수 있다. The impedance matcher 1140 can perform impedance matching. The impedance matcher 1140 may include a capacitor, an inductor, and a switching element for switching the connection thereof. The matching of the impedances is performed by detecting a reflected wave of the radio power transmitted through the transmission antenna 1150 and switching the switching element based on the detected reflected wave to adjust the connection state of the capacitor or the inductor or to adjust the capacitance of the capacitor, . &Lt; / RTI >

전송 안테나(1150)는 교류 전력을 이용하여 전자기장을 발생시킬 수 있다. 전송 안테나(1150)는 전력 증폭기(1130)에서 출력되는 특정 주파수의 교류 전력을 인가받고, 이에 따라 특정 주파수의 자기장을 발생시킬 수 있다. 발생된 자기장은 방사되는데, 무선 전력 수신 장치(1200)는 이를 수신하여 전류를 생성하게 된다. 다시 말해 전송 안테나(1150)는 무선으로 전력을 전송하는 것이다.Transmit antenna 1150 can generate an electromagnetic field using AC power. The transmission antenna 1150 receives the AC power of a specific frequency output from the power amplifier 1130 and can generate a magnetic field of a specific frequency. The generated magnetic field is radiated, which is received by the wireless power receiving apparatus 1200 to generate a current. In other words, the transmission antenna 1150 transmits power wirelessly.

자기장 렌즈(1160)는 특정 주파수의 자기장을 포커싱할 수 있다. 자기장 렌즈(1160)는 특정 주파수의 자기장에 대하여 그 굴절율(refraction index)로 ‘0’의 굴절율(제로 굴절율) 또는 음의 굴절율(마이너스 굴절율)을 가질 수 있다. 자기장이 ‘0’ 또는 음의 굴절율을 가지는 자기장 렌즈(1160)를 통과하면 마치 광학 렌즈를 통과하는 광이 굴절되는 것과 유사한 효과가 발생한다. 즉, 자기장 렌즈(1160)는 방사상으로 퍼져나가는 자기장을 원하는 방향으로 집중시킬 수 있다. The magnetic field lens 1160 can focus a magnetic field of a certain frequency. The magnetic field lens 1160 may have a refraction index (zero refraction index) or a negative index of refraction (negative refraction index) as its refraction index for a magnetic field of a specific frequency. When the magnetic field passes through the magnetic field lens 1160 having a refractive index of '0' or a negative refractive index, an effect similar to the effect that the light passing through the optical lens is refracted occurs. That is, the magnetic field lens 1160 can focus the radially outgoing magnetic field in a desired direction.

이러한 효과를 이용하면 자기장 렌즈(1160)를 전송 안테나(1150)의 전면에 배치하여 전송 안테나(1150)에서 방사상으로 퍼져나가는 자기장을 자기장 렌즈(1160)에 수직한 방향으로 포커싱하거나 또는 자기장 렌즈(1160)의 중심을 향하는 방향으로 포커싱할 수 있다. With this effect, the magnetic field lens 1160 is disposed on the front surface of the transmission antenna 1150 to focus the magnetic field radiating from the transmission antenna 1150 in a direction perpendicular to the magnetic field lens 1160, As shown in FIG.

따라서, 자기장 렌즈(1160)를 이용하면 전송 안테나(1150)에서 방사되는 자기장이 자기장 렌즈(1160) 없는 경우에 비해 원하지 않는 대기 중으로 방사되는 비율이 감소되어 에너지 전달에 따른 방사 효율이 증가하고 결과적으로 자기장을 이용한 무선 전력 전송 시 전송 효율과 전송 거리가 향상될 수 있다. Therefore, when the magnetic field lens 1160 is used, the ratio of the unwanted emission to the atmosphere is reduced as compared with the case where the magnetic field emitted from the transmission antenna 1150 is absent from the magnetic field lens 1160, so that the radiation efficiency due to energy transfer increases. The transmission efficiency and transmission distance can be improved in the case of wireless power transmission using a magnetic field.

한편, 무선 전력 전송 장치(1100)는 전송 안테나(1150)와 자기장 렌즈(1160)를 일체로 포함하는 무선 전력 전송기를 포함할 수 있다. 무선 전력 전송기는 자기장을 방사하고 포커싱하는 기능을 수행할 수 있다.
Meanwhile, the wireless power transmission apparatus 1100 may include a wireless power transmitter including the transmitting antenna 1150 and the magnetic field lens 1160 integrally. The wireless power transmitter can perform the function of emitting and focusing the magnetic field.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(1200)에 관하여 설명한다. Hereinafter, a wireless power receiving apparatus 1200 according to an embodiment of the present invention will be described.

무선 전력 수신 장치(1200)는 무선으로 전력을 수신할 수 있다.The wireless power receiving apparatus 1200 can receive power wirelessly.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(1200)의 블록도이다.3 is a block diagram of a wireless power receiving apparatus 1200 according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(1200)는 자기장 렌즈(1210), 수신 안테나(1220), 임피던스 정합기(1230), 정류기(1240), DC-DC 변환기(1250) 및 배터리(1260)를 포함할 수 있다.3, the wireless power receiving apparatus 1200 includes a magnetic field lens 1210, a receiving antenna 1220, an impedance matcher 1230, a rectifier 1240, a DC-DC converter 1250, and a battery 1260, . &Lt; / RTI >

자기장 렌즈(1210)는 특정 주파수의 자기장을 포커싱할 수 있다. 자기장 렌즈(1210)는 특정 주파수의 자기장에 대하여 ‘0’의 굴절율(제로 굴절율) 또는 음의 굴절율(마이너스 굴절율)을 가질 수 있다. 자기장이 ‘0’ 또는 음의 굴절율을 가지는 자기장 렌즈(1210)를 통과하면 마치 광학 렌즈를 통과하는 광이 굴절되는 것과 유사한 효과가 발생한다. 즉, 자기장 렌즈(1210)는 입사되는 자기장을 원하는 방향으로 집중시킬 수 있다. The magnetic field lens 1210 can focus a magnetic field of a specific frequency. The magnetic field lens 1210 may have a refractive index (zero refractive index) or a negative refractive index (negative refractive index) of 0 for a magnetic field of a specific frequency. When the magnetic field passes through the magnetic field lens 1210 having a refractive index of '0' or a negative refractive index, an effect similar to the effect that the light passing through the optical lens is refracted occurs. That is, the magnetic field lens 1210 can focus the incident magnetic field in a desired direction.

이러한 효과를 이용하면 자기장 렌즈(1210)를 수신 안테나(1220)의 전면에 배치하여 전송 안테나(1150)로부터 방사되는 자기장을 포커싱하여 수신 안테나(1220)로 집중시킬 수 있다. By using this effect, the magnetic field lens 1210 can be disposed on the front surface of the receiving antenna 1220, and the magnetic field radiated from the transmitting antenna 1150 can be focused on the receiving antenna 1220.

수신 안테나(1220)는 무선 전력 전송 장치(1100)에서 전송되는 무선 전력을 수신할 수 있다. 전송 안테나(1150)에서 자기장 렌즈(1210)에 의해 수신 안테나(1220)로 집중되는 자기장을 이용하여 전력을 수신할 수 있다. 여기서, 특정 주파수가 공진 주파수인 경우에는 전송 안테나(1150)와 수신 안테나(1220) 간에 자기 공명 현상이 발생하여 보다 효율적으로 전력을 전달받을 수 있다. The receive antenna 1220 may receive the wireless power transmitted from the wireless power transmission apparatus 1100. [ It is possible to receive power using the magnetic field concentrated at the receiving antenna 1220 by the magnetic field lens 1210 at the transmitting antenna 1150. [ Here, when the specific frequency is a resonance frequency, a magnetic resonance phenomenon occurs between the transmitting antenna 1150 and the receiving antenna 1220, so that power can be more efficiently transmitted.

임피던스 정합기(1230)는 무선 전력 수신 장치(1200)의 임피던스를 조정할 수 있다. 임피던스 정합기(1230)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 조합을 스위칭하는 스위칭 소자로 구성될 수 있다. 임피던스의 정합은 수신되는 무선 전력의 전압값이나 전류값, 전력값, 주파수값 등에 기초하여 임피던스 정합기(1230)를 구성하는 회로의 스위칭 소자를 제어함으로써 수행될 수 있다. The impedance matcher 1230 can adjust the impedance of the wireless power receiving apparatus 1200. The impedance matcher 1230 may be composed of a switching element that switches capacitors, inductors, and combinations thereof. The matching of the impedances can be performed by controlling the switching elements of the circuit constituting the impedance matcher 1230 based on the voltage value or the current value, the power value, the frequency value or the like of the received radio power.

정류기(1240)는 수신된 무선 전력을 정류하여 교류에서 직류로 변환할 수 있다. 정류기(1240)는 다이오드나 트랜지스터를 이용하여 교류를 직류로 변환하고, 캐패시터와 저항을 이용하여 이를 평활할 수 있다. 정류기(1240)로는 브릿지 회로 등으로 구현되는 전파 정류기, 반파 정류기, 전압 체배기 등이 이용될 수 있다.Rectifier 1240 can rectify the received radio power and convert it from AC to DC. The rectifier 1240 can convert an alternating current into a direct current using a diode or a transistor, and smooth it using a capacitor and a resistor. As the rectifier 1240, a full-wave rectifier, a half-wave rectifier, a voltage multiplier, or the like implemented by a bridge circuit or the like may be used.

DC-DC 변환기(1250)는 정류된 직류 전력의 전압을 원하는 레벨로 변환하여 출력할 수 있다. 정류기(1240)에서 정류된 직류 전원의 전압값이 배터리의 충전이나 전자 기기의 구동에 요구되는 전압값에 비하여 크거나 작은 경우에 DC-DC 변환기(1250)는 정류된 직류 전원의 전압값을 원하는 전압으로 변경할 수 있다. DC-DC converter 1250 can convert the rectified DC power voltage to a desired level and output it. When the voltage value of the DC power rectified by the rectifier 1240 is larger or smaller than the voltage value required for charging the battery or driving the electronic device, the DC-DC converter 1250 converts the voltage value of the rectified DC power Voltage.

배터리(1260)는 DC-DC 변환기(1250)로부터 출력되는 전력을 이용하여 에너지를 저장할 수 있다. 한편, 무선 전력 수신 장치(1200)에 배터리(1260)가 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 배터리는 탈부착이 가능한 형태의 외부 구성으로 제공될 수 있다. 다른 예를 들어, 무선 전력 수신 장치(1200)에는 전자 기기의 다양한 동작을 구동하는 구동 수단이 배터리(1260) 대신 포함될 수도 있다. The battery 1260 may store energy using power output from the DC-DC converter 1250. [ On the other hand, the battery 1260 is not necessarily included in the wireless power receiving apparatus 1200. For example, the battery may be provided in a detachable external configuration. For example, the wireless power receiving apparatus 1200 may include driving means for driving various operations of the electronic device instead of the battery 1260. [

한편, 무선 전력 수신 장치(1200)는 수신 안테나(1220)와 자기장 렌즈(1210)를 일체로 포함하는 무선 전력 수신기를 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기는 방사되는 자기장을 포커싱하여 수신하는 기능을 수행할 수 있다.
Meanwhile, the wireless power receiving apparatus 1200 may include a wireless power receiver including the receiving antenna 1220 and the magnetic field lens 1210 integrally. The wireless power receiver can perform the function of focusing and receiving the radiated magnetic field.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템(1000)에서 전력이 무선으로 전송되는 과정에 관하여 설명한다.Hereinafter, a process of wirelessly transmitting power in the wireless power transmission system 1000 according to an embodiment of the present invention will be described.

전력의 무선 전송은 전자기 유도 방식이나 자기 공명 방식을 이용하여 수행될 수 있다. 이때 무선 전력 전송 장치(1100)의 전송 안테나(1150)와 무선 전력 수신 장치(1200)의 수신 안테나(1220) 사이에서 수행될 수 있다. The wireless transmission of electric power can be performed using an electromagnetic induction method or a magnetic resonance method. At this time, it may be performed between the transmission antenna 1150 of the wireless power transmission apparatus 1100 and the reception antenna 1220 of the wireless power reception apparatus 1200.

자기 공명 방식을 이용하는 경우에는 전송 안테나(1150)와 수신 안테나(1220)는 각각 공진 안테나 형태로 제공될 수 있다. 공진 안테나는 코일과 캐패시터를 포함하는 공진 구조를 가질 수 있다. 이때 공진 안테나의 공진 주파수는 코일의 인덕턴스와 캐패시터의 캐패시턴스에 의해 결정된다. 여기서, 코일은 루프의 형태로 이루어질 수 있다. 또 루프의 내부에는 코어가 배치될 수 있다. 코어는 페라이트 코어(ferrite core)와 같은 물리적인 코어나 공심 코어(air core)를 포함할 수 있다. When a magnetic resonance method is used, the transmitting antenna 1150 and the receiving antenna 1220 may be provided in the form of resonant antennas, respectively. The resonant antenna may have a resonant structure including a coil and a capacitor. At this time, the resonant frequency of the resonant antenna is determined by the inductance of the coil and the capacitance of the capacitor. Here, the coil may be in the form of a loop. Also, the core may be disposed inside the loop. The core may comprise a physical core such as a ferrite core or an air core.

전송 안테나(1150)와 수신 안테나(1220) 간의 에너지 전송은 자기장의 공명 현상을 통해 이루어질 수 있다. 공명 현상이란 하나의 공진 안테나에서 공진 주파수에 해당하는 근접장이 발생할 때 주위에 다른 공진 안테나가 위치하는 경우, 양 공진 안테나가 서로 커플링되어 공진 안테나 사이에서 높은 효율의 에너지 전달이 일어나는 현상을 의미한다. 전송 안테나(1150)의 공진 안테나와 수신 안테나(1220)의 공진 안테나 사이에서 공진 주파수에 해당하는 자기장이 발생하면, 전송 안테나(1150)와 수신 안테나(1220)의 공진 안테나가 서로 공진하는 공명 현상이 발생되고, 이에 따라 일반적인 경우 전송 안테나(1150)에서 발생한 자기장이 자유 공간으로 방사되는 경우에 비해 보다 높은 효율로 수신 안테나(1220)를 향해 자기장이 집속되며, 따라서 전송 안테나(1150)로부터 수신 안테나(1220)에 높은 효율로 에너지가 전달될 수 있다. The energy transmission between the transmission antenna 1150 and the reception antenna 1220 can be achieved through a resonance phenomenon of a magnetic field. The resonance phenomenon is a phenomenon in which, when one resonant antenna is located near another resonant antenna when a near-field corresponding to the resonant frequency is generated, both resonant antennas are coupled to each other, and high efficiency energy transfer occurs between the resonant antennas . When a magnetic field corresponding to a resonance frequency is generated between the resonant antenna of the transmitting antenna 1150 and the resonant antenna of the receiving antenna 1220, resonance phenomena in which the resonant antenna of the transmitting antenna 1150 and the resonant antenna of the receiving antenna 1220 resonate with each other The magnetic field is focused toward the receiving antenna 1220 at a higher efficiency than in the case where the magnetic field generated in the transmitting antenna 1150 is radiated to the free space in general. 1220 can be delivered with high efficiency.

전자기 유도 방식은 자기 공명 방식과 유사하게 구현될 수 있으나 이때에는 자기장의 주파수가 공진 주파수일 필요가 없다. 대신 전자기 유도 방식에서는 수신 안테나(1220)와 전송 안테나(1150)를 구성하는 루프 간의 정합이 필요하며 루프 간의 간격이 매우 근접해야 한다.
The electromagnetic induction method can be implemented similarly to the magnetic resonance method, but the frequency of the magnetic field does not have to be the resonance frequency at this time. Instead, in the electromagnetic induction method, the matching between the loops constituting the receiving antenna 1220 and the transmitting antenna 1150 is required and the intervals between the loops must be very close to each other.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 자기장 렌즈(1160, 1210)에 관하여 설명한다. Hereinafter, the magnetic field lenses 1160 and 1210 according to the embodiment of the present invention will be described.

상술한 바와 같이 무선으로 전력 전송을 수행하는 경우, 전송 안테나(1150)에서 발생하는 근접장인 자기장이 방사상으로 퍼지기 때문에 전송 안테나(1150)와 수신 안테나(1220)의 거리가 멀어지면 전력 전송 효율이 저하될 수 있다. 자기장 렌즈(1160)는 전송 안테나(1150)로부터 방사되는 자기장이 방사상으로 퍼지는 대신 원하는 방향으로 방사되도록 자기장을 포커싱할 수 있다. 또 마찬가지로 자기장 렌즈(1210)는 전송 안테나(1150)에서 방사된 자기장이 수신 안테나(1220)로 집중되도록 포커싱할 수 있다.
As described above, when power transmission is performed wirelessly, since the magnetic field, which is a near field generated by the transmission antenna 1150, radially spreads, when the distance between the transmission antenna 1150 and the reception antenna 1220 becomes long, . The magnetic field lens 1160 can focus the magnetic field such that the magnetic field emitted from the transmitting antenna 1150 radiates in a desired direction instead of radially spreading. Likewise, the magnetic field lens 1210 can focus the magnetic field radiated by the transmitting antenna 1150 to be focused at the receiving antenna 1220.

자기장 렌즈(1160, 1210)는 메타 물질 구조체(metamaterial structure, 2000)로 구현될 수 있다. 여기서, 메타 물질 구조체(2000)는 메타 물질의 특성을 가지도록 제공되는 구조체를 의미할 수 있다. The magnetic field lenses 1160 and 1210 may be implemented with a metamaterial structure 2000. Here, the meta-material structure 2000 may mean a structure provided to have a meta-material characteristic.

메타 물질이란 일반적인 자연계에서 찾을 수 없는 특성을 갖도록 설계되는 인공 재료를 의미한다. 메타 물질은 주로 금속이나 플라스틱 등의 소재를 이용하여 특정 패턴을 형성함으로써 제작될 수 있으며, 메타 물질은 특징적인 물성은 그 소재가 아닌 특정 패턴에 의해 주어지게 된다. 메타 물질의 대표적인 예로는 유전율과 투자율이 모두 음의 값을 가지는 NIM(Negative Index Material)이나 유전율과 투자율 중 하나만 음의 값을 가지는 SNG(Single NeGative) 등을 들 수 있으며, SRR(Split Ring Resonator) 등의 패터닝에 의해 이러한 성질을 가질 수 있다. Metamaterials are artificial materials that are designed to have characteristics not found in the natural world. The meta-material can be produced by forming a specific pattern mainly using a material such as metal or plastic, and the meta-material is given a characteristic pattern by a specific pattern rather than the material. Typical examples of metamaterials are NIM (Negative Index Material) having negative values of both permittivity and permeability, and SNG (Single Neighbor) having negative value of permittivity and permeability. SRR (Split Ring Resonator) And the like.

이와 같은 메타 물질의 특성 중 대표적인 예로는 전자기장에 대한 ‘0’ 또는 음의 굴절율을 들 수 있다. 전자기장에 대한 굴절율(n)은 유효 유전율(eeff)과 유효 투자율(ueff)에 대하여 다음과 같은 함수 관계를 가진다. A typical example of the properties of such a meta-material is '0' or a negative refractive index for an electromagnetic field. The refractive index (n) for the electromagnetic field has the following functional relationship with respect to the effective permittivity (eeff) and the effective permeability (ueff).

n = eeff x ueffn = eeff x uEff

따라서 메타 물질의 유효 유전율이나 유효 투자율을 ‘0’으로 조정하면 메타 물질이 ‘0’의 굴절율을 갖게 된다. 마찬가지로 메타 물질의 유효 유전율이나 유효 투자율 중 어느 하나가 음의 값을 갖도록 조정하면 메타 물질이 음의 투자율을 가지도록 할 수 있다. Therefore, when the effective permittivity or the effective permeability of the metamaterial is adjusted to '0', the metamaterial has a refractive index of '0'. Likewise, if either the effective permittivity of the metamaterial or the effective permeability is adjusted to have a negative value, the metamaterial can have a negative permeability.

여기서, 유효 유전율(eeff)이나 유효 투자율(ueff)은 메타 물질 구조체(2000)를 이루는 특정 패턴의 크기, 형상, 간격, 패턴의 반복 회수, 인덕턴스와 캐패시턴스 등을 조정될 수 있다. Here, the effective permittivity eeff and the effective permeability ueff can be adjusted in size, shape, spacing, repetition number of patterns, inductance and capacitance of the specific pattern constituting the meta-material structure 2000.

따라서, 유효 유전율(eeff)이나 유효 투자율(ueff) 중 어느 하나가 ‘0’이 되도록 메타 물질 구조체(2000)를 이루는 특정 패턴의 크기, 형상, 간격, 반복 회수, 인덕턴스나 캐패시턴스를 조정함으로써 메타 물질 구조체(2000)가 ‘0’의 굴절율을 가지도록 할 수 있다. 마찬가지로, 유효 유전율(eeff)이나 유효 투자율(ueff) 중 어느 하나가 음의 값을 가지도록 메타 물질 구조체(2000)를 이루는 특정 패턴의 크기, 형상, 간격, 반복 회수, 인덕턴스나 캐패시턴스를 조정함으로써 메타 물질 구조체(2000)가 음의 굴절율을 가지도록 할 수 있다.Therefore, by adjusting the size, shape, spacing, repetition frequency, inductance and capacitance of a specific pattern constituting the meta material structure 2000 such that any one of the effective permittivity eeff and the effective permeability euff is '0' The structure 2000 can have a refractive index of '0'. Similarly, by adjusting the size, shape, spacing, number of repetitions, inductance or capacitance of a specific pattern constituting the meta material structure 2000 so that either the effective permittivity eeff or the effective permeability euff has a negative value, The material structure 2000 can have a negative refractive index.

한편, 메타 물질 구조체(2000)의 유효 유전율(eeff)이나 유효 투자율(ueff)은 주파수 대역 별로 상이하게 변동하므로 원하는 특정 주파수에 대해서는 ‘0’ 또는 음의 굴절율을 가지는 경우라도 그 외의 주파수 대역에서는 그렇지 않을 수 있음에 주의해야 한다.
Since the effective permittivity (eeff) or effective permeability (ueff) of the meta-material structure 2000 varies depending on frequency bands, even if the desired specific frequency has a value of '0' or a negative refractive index, It is important to note that

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 메타 물질 구조체(2000)의 주파수 대역 별 유효 유전율 및 유효 투다율에 관한 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing the effective permittivity and the effective permeability per frequency band of the meta-material structure 2000 according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 메타 물질 구조체(2000)는 약 13.6Mhz 대역에서 유효 투자율의 값이 ‘0’이 될 수 있다. 따라서, 메타 물질 구조체(2000)는 13.6Mhz 대역에서 ‘0’의 굴절율을 가지게 된다. 마찬가지로, 메타 물질 구조체(2000)는 약 13.4Mhz 내지 13.6Mhz 대역에서 유효 투자율의 값이 음수가 될 수 있다. 따라서, 메타 물질 구조체(2000)는 해당 범위에서 음의 굴절율을 가지게 된다.
Referring to FIG. 4, the meta-material structure 2000 may have a value of effective permeability of '0' in a band of about 13.6 Mhz. Accordingly, the meta-material structure 2000 has a refractive index of '0' in the 13.6 Mhz band. Similarly, the meta-material structure 2000 can have a negative value of the effective permeability at about 13.4 MHz to 13.6 MHz band. Accordingly, the meta-material structure 2000 has a negative refractive index in the corresponding range.

이상에서 상술한 메타 물질 구조체(2000)를 이용하여 자기장 렌즈(1160, 1210)을 구현하면 무선 전력 전송 장치(1160)로부터 방사되는 자기장을 무선 전력 수신 장치(1210)를 향해 포커싱할 수 있다. When the magnetic field lenses 1160 and 1210 are implemented using the meta-material structure 2000 described above, the magnetic field radiated from the wireless power transmission apparatus 1160 can be focused toward the wireless power reception apparatus 1210.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자기장을 포커싱하는 자기장 렌즈(1160, 1210)에 관한 도면이다. 여기서, 도 5는 ‘0’의 굴절율을 가지는 자기장 렌즈(1160, 1210)를 이용하는 경우에 관한 도면이고, 도 6은 음의 굴절율을 가지는 자기장 렌즈(1160, 1210)를 이용하는 경우에 관한 도면이다.5 and 6 are diagrams of magnetic field lenses 1160 and 1210 focusing a magnetic field according to an embodiment of the present invention. Here, FIG. 5 is a diagram for using magnetic field lenses 1160 and 1210 having a refractive index of '0', and FIG. 6 is a diagram for using magnetic field lenses 1160 and 1210 having a negative refractive index.

도 5를 참조하면, 전송 안테나(1150)가 자기장을 방사하는 측에 자기장 렌즈(1160)가 배치되어 있고, 수신 안테나(1220)가 자기장을 수신하는 측에 자기장 렌즈(1210)가 배치되어 있다. 전송 안테나(1150)는 특정 주파수의 자기장을 방사한다. 여기서, 자기장 렌즈(1160, 1210)는 특정 주파수에 대하여 ‘0’의 굴절율을 가진다. 예를 들면, 특정 주파수는 13.6Mhz일 수 있으며, 자기장 렌즈(1160, 1210)는 해당 주파수 대역에서 ‘0’의 유효 투자율을 가짐으로써 ‘0’의 굴절율을 가질 수 있다. 자기장 렌즈(1160)는 방사되는 자기장을 수직한 방향으로 굴절시킨다. 굴절된 자기장을 더 이상 방사상으로 퍼지는 대신 직진성을 가지고 원하는 방향으로 포커싱된다. 포커싱된 자기장은 자기장 렌즈(1210)로 입사되고, 자기장 렌즈(1210)는 이를 굴절시켜 수신 안테나(1220)로 집중시킨다. 따라서, 자기장 렌즈(1160, 1210)가 없는 경우에 비해 더 많은 자계가 전송 안테나(1150)로부터 수신 안테나(1220)에 전달될 수 있다.5, a magnetic field lens 1160 is disposed on a side where a transmitting antenna 1150 emits a magnetic field, and a magnetic field lens 1210 is disposed on a side where a receiving antenna 1220 receives a magnetic field. Transmit antenna 1150 emits a magnetic field of a certain frequency. Here, the magnetic field lenses 1160 and 1210 have a refractive index of '0' for a specific frequency. For example, the specific frequency may be 13.6 Mhz, and the magnetic field lenses 1160 and 1210 may have a refractive index of '0' by having an effective permeability of '0' in the corresponding frequency band. The magnetic field lens 1160 refracts the emitted magnetic field in the vertical direction. Instead of spreading the refracted magnetic field more radially, it is focused in the desired direction with straightness. The focused magnetic field is incident on the magnetic field lens 1210 and the magnetic field lens 1210 refracts it and focuses it on the receiving antenna 1220. [ Therefore, more magnetic field can be transmitted from the transmitting antenna 1150 to the receiving antenna 1220 than in the case where the magnetic field lenses 1160 and 1210 are absent.

도 6을 참조하면, 도 5와 유사하게 전송 안테나(1150)가 자기장을 방사하는 측에 자기장 렌즈(1160)가 배치되어 있고, 수신 안테나(1220)가 자기장을 수신하는 측에 자기장 렌즈(1210)가 배치되어 있다. 전송 안테나(1150)는 특정 주파수의 자기장을 방사한다. 여기서, 자기장 렌즈(1160, 1210)는 특정 주파수에 대하여 음의 굴절율을 가진다. 예를 들면, 특정 주파수는 13.4Mhz 내지 13.6Mhz일 수 있으며, 자기장 렌즈(1160, 1210)는 해당 주파수 대역에서 음의 유효 투자율을 가지고 양의 유효 유전율을 가짐으로써 음의 굴절율을 가질 수 있다. 자기장 렌즈(1160)는 방사되는 자기장을 중앙 방향으로 굴절시킨다. 굴절된 자기장을 더 이상 방사상으로 퍼지는 자기장 렌즈(1210)에 집중되도록 포커싱된다. 포커싱된 자기장은 자기장 렌즈(1210)로 입사되고, 자기장 렌즈(1210)는 이를 다시 굴절시켜 수신 안테나(1220)로 집중시킨다. 따라서, 자기장 렌즈(1160, 1210)가 없는 경우에 비해 더 많은 자계가 전송 안테나(1150)로부터 수신 안테나(1220)에 전달될 수 있다.5, a magnetic field lens 1160 is disposed on the side where the transmission antenna 1150 emits a magnetic field, and a magnetic field lens 1210 is provided on the side where the reception antenna 1220 receives the magnetic field, Respectively. Transmit antenna 1150 emits a magnetic field of a certain frequency. Here, the magnetic field lenses 1160 and 1210 have a negative refractive index with respect to a specific frequency. For example, the specific frequency may be from 13.4 MHz to 13.6 MHz, and the magnetic field lenses 1160 and 1210 may have negative refractive indices by having a positive effective permittivity and a negative effective permittivity in the corresponding frequency band. The magnetic field lens 1160 refracts the emitted magnetic field in the center direction. The refracted magnetic field is then focused to focus on a magnetic field lens 1210 that no longer radiates. The focused magnetic field is incident on the magnetic field lens 1210 and the magnetic field lens 1210 refracts it and focuses it on the receiving antenna 1220. [ Therefore, more magnetic field can be transmitted from the transmitting antenna 1150 to the receiving antenna 1220 than in the case where the magnetic field lenses 1160 and 1210 are absent.

따라서, 메타 물질 구조체(2000)로 제공되는 자기장 렌즈(1160, 1210)을 이용하면 무선 전력 전송 장치(2100)에서 방사되는 자기장이 원하지 않는 대기 중으로 방사되는 비율이 감소되어 무선 전력 전송 장치(2100)로부터 무선 전력 수신 장치(2200)로 전달되는 자기장의 방사 효율이 증가하고 결과적으로 자기장을 이용한 무선 전력 전송 시 전송 효율과 전송 거리가 향상될 수 있다.The use of the magnetic field lenses 1160 and 1210 provided in the meta-material structure 2000 reduces the rate at which the magnetic field radiated from the wireless power transmission device 2100 is radiated into the undesired atmosphere, The radiation efficiency of the magnetic field transmitted from the wireless power receiving apparatus 2200 to the wireless power receiving apparatus 2200 increases, and as a result, the transmission efficiency and the transmission distance can be improved in the case of wireless power transmission using the magnetic field.

여기서, 전송 안테나(1150) 수신 안테나(1220)는 방사되는 자기장의 특정 주파수는 무선 전력 전송 장치(1100)와 무선 전력 수신 장치(1210)의 공진 주파수일 수 있다. 이때에는 전송 안테나(1150)와 수신 안테나(1220) 간의 공명 현상이 발생하여 자기 공명 방식에 따라 무선으로 전력 전달이 이루어질 수 있다.
Here, the specific frequency of the magnetic field to be radiated by the transmitting antenna 1150 and the receiving antenna 1220 may be the resonant frequency of the wireless power transmission apparatus 1100 and the wireless power receiving apparatus 1210. At this time, a resonance phenomenon occurs between the transmitting antenna 1150 and the receiving antenna 1220, so that power can be transmitted wirelessly according to the magnetic resonance method.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 자기장 렌즈(1160, 1210)를 구현하는 메타 물질 구조체(2000)에 관하여 설명한다.Hereinafter, the meta-material structure 2000 implementing the magnetic field lenses 1160 and 1210 according to the embodiment of the present invention will be described.

상술한 바와 같이 메타 물질 구조체(2000)는 전자기장에 대하여 ‘0’ 또는 음의 굴절율을 가질 수 있다. As described above, the meta-material structure 2000 may have a refractive index of '0' or a negative refractive index with respect to an electromagnetic field.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 메타 물질 구조체(2000)의 사시도이다.7 is a perspective view of a meta-material structure 2000 according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 메타 물질 구조체(2000)는 기판(2100)과 각각 전자기장에 대하여 ‘0’ 또는 음의 굴절율을 가지는 복수의 셀(2200)로 구현될 수 있다. Referring to FIG. 7, the meta-material structure 2000 may be realized by a substrate 2100 and a plurality of cells 2200 each having a refractive index of '0' or a negative refractive index for an electromagnetic field.

기판(2100)은 평평한 형태로 제공될 수 있다. 기판(2100)은 기판(2100)의 일면과 그 반대면이 타면이 서로 평행하도록 제공될 수 있다. 또 기판(2100)은 자기장을 차폐하지 않는 소재로 마련될 수 있다. 예를 들어, 기판(2100)은 CER-10이나 이와 유사한 재료로 제공될 수 있다.The substrate 2100 may be provided in a flat shape. The substrate 2100 may be provided such that one surface of the substrate 2100 and the opposite surface thereof are parallel to each other. The substrate 2100 may be made of a material that does not shield the magnetic field. For example, the substrate 2100 may be provided with CER-10 or similar materials.

기판(2100)은 메타 물질 구조체(2000)가 자기장 렌즈(1160)로 사용되는 경우 전송 안테나(1150)로부터 자기장이 방사되는 방향으로 이격되어 배치된다. 여기서, 이격 거리는 수 마이크로미터 내지 센티미터의 범위일 수 있다. 또 기판(2100)은 전송 안테나(1150)를 이루는 코일의 루프와 마주보도록 배치될 수 있다. 즉, 기판(2100)은 기판(2100)이 이루는 평면과 코일의 루프가 이루는 평면이 서로 평행한 평면이 되도록 배치될 수 있다. The substrate 2100 is disposed so as to be spaced apart from the transmission antenna 1150 in the direction in which the magnetic field is radiated when the meta-material structure 2000 is used as the magnetic field lens 1160. [ Here, the separation distance may be in the range of several micrometers to centimeters. The substrate 2100 can also be arranged to face the loop of the coil that makes up the transmitting antenna 1150. That is, the substrate 2100 can be arranged such that the plane formed by the substrate 2100 and the plane formed by the loops of the coils are planes parallel to each other.

또 기판(2100)은 메타 물질 구조체(2000)가 자기장 렌즈(1210)로 사용되는 경우 수신 안테나(1220)로부터 자기장이 수신되는 방향으로 이격되어 배치된다. 여기서, 이격 거리는 수 마이크로미터 내지 센티미터의 범위일 수 있다. 또 기판(2100)은 수신 안테나(1220)를 이루는 코일의 루프와 마주보도록 배치될 수 있다. 즉, 기판(2100)은 기판(2100)이 이루는 평면과 코일의 루프가 이루는 평면이 서로 평행한 평면이 되도록 배치될 수 있다. The substrate 2100 is disposed apart from the receiving antenna 1220 in the direction in which the magnetic field is received when the meta-material structure 2000 is used as the magnetic field lens 1210. Here, the separation distance may be in the range of several micrometers to centimeters. The substrate 2100 may also be arranged to face a loop of coils forming the receive antenna 1220. That is, the substrate 2100 can be arranged such that the plane formed by the substrate 2100 and the plane formed by the loops of the coils are planes parallel to each other.

복수의 셀(2200)은 기판(2100)에 배열되어 제공될 수 있다. 예를 들어, 복수의 셀(2200)은 도 7에 도시된 바와 같이 가로 3열 세로 4열로 총 12개가 기판(2100) 상에 제공될 수 있다. 물론, 복수의 셀(2200)의 개수나 배열 방식이 반드시 도 7에 도시된 것에 한정되는 것은 아니며, 복수의 셀(2200)의 개수는 필요에 따라 적절히 가감될 수 있으며, 그 배열 방식도 필요에 따라 적절히 변경될 수 있다.
A plurality of cells 2200 may be provided arranged on the substrate 2100. For example, a plurality of cells 2200 may be provided on the substrate 2100 in a total of 12 rows by 3 columns by 4 columns as shown in FIG. Of course, the number and arrangement of the plurality of cells 2200 are not necessarily limited to those shown in Fig. 7, and the number of the plurality of cells 2200 can be appropriately increased or decreased as needed, And can be changed accordingly.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 셀(2200)에 관하여 설명한다. Hereinafter, the cell 2200 according to the embodiment of the present invention will be described.

복수의 셀(2200)은 각각은 PLH(Purely Left-Handed) 구조로 제공되어야 한다. Each of the plurality of cells 2200 should be provided in a PLH (Purely Left-Handed) structure.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 메타 물질 구조체(2000)의 셀(2200)의 등가 회로에 관한 도면이다. 도 8을 참조하면, 도 8의 (A)는 인덕터가 직렬 연결되고, 캐패시터가 병렬 연결되는 형태의 PRH(Purely Right-Handed) 구조의 등가 회로이고, 도 8의 (B)는 인덕터가 병렬 연결되고, 캐패시터가 직렬 연결되는 형태의 PLH 구조의 등가 회로이다. PRH 회로의 경우에는 베타값이 양수의 영역에 존재하므로 음의 굴절율을 가질 수 없다. 반면, PLH 회로의 경우에는 베타값이 음수의 영역에 존재하므로 음의 굴절율을 가질 수 있다. 따라서, 메타 물질 구조체(2000)를 구성하는 셀(2200)은 그 등가 회로가 직렬 인덕터와 병렬 캐패시터를 가지는 형태로 구현되어야 한다.
8 is a diagram of an equivalent circuit of a cell 2200 of a meta-material structure 2000 according to an embodiment of the present invention. 8 (A) is an equivalent circuit of a PRH (Purely Right-Handed) structure in which inductors are connected in series and capacitors are connected in parallel, and FIG. 8 (B) And is an equivalent circuit of a PLH structure in which capacitors are connected in series. In the case of the PRH circuit, since the beta value exists in the positive region, it can not have a negative refractive index. On the other hand, in the case of the PLH circuit, since the beta value exists in a negative region, it can have a negative refractive index. Therefore, the cell 2200 constituting the meta-material structure 2000 should be implemented in the form of an equivalent circuit having a series inductor and a parallel capacitor.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 셀(2200)의 구조에 관하여 설명한다. 다만, 셀(2200)의 구조가가 후술하는 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the structure of the cell 2200 according to the embodiment of the present invention will be described. However, the structure of the cell 2200 is not limited to the embodiments described later.

도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 셀의 제1 형태에 관한 도면으로, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 셀의 제1 형태의 평면도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 셀의 제1 형태의 배면도이고, 도 11은 도 9의 A 영역의 단면도이고, 도 12는 도 9의 B 영역의 단면도이다. FIG. 9 is a plan view of a first embodiment of a cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view of a cell according to an embodiment of the present invention Fig. 11 is a cross-sectional view of the region A of Fig. 9, and Fig. 12 is a cross-sectional view of the region B of Fig.

셀(2200)은 기판(2100)에 제공될 수 있다. 셀(2200)은 기판(2100)의 일면 또는 그 반대면인 타면에 부착되는 형태로 제공될 수 있다. 또는 셀(2200)은 기판(2100)에 양각 또는 음각으로 패터닝되어 제공될 수도 있다. The cell 2200 may be provided on the substrate 2100. The cell 2200 may be provided in a form attached to one surface of the substrate 2100 or an opposite surface thereof. Or the cell 2200 may be provided on the substrate 2100 by being patterned with embossed or engraved.

각각의 셀(2200)은 제1 도체 라인(2210), 제2 도체 라인(2220), 연결 부재(2230) 및 캐패시터(2240)를 포함할 수 있다. Each cell 2200 may include a first conductor line 2210, a second conductor line 2220, a connecting member 2230, and a capacitor 2240.

도 9 또는 도 10을 참조하면, 제1 도체 라인(2210)는 기판(2100)의 일면에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 도체 라인(2210)은 기판(2100)의 일면 상에 부착되는 형태로 제공될 수 있다. 또는 제1 도체 라인(2210)은 기판(2100)의 일면에 양각 또는 음각으로 패터닝되어 제공될 수 있다. Referring to FIG. 9 or 10, a first conductor line 2210 may be provided on one surface of the substrate 2100. For example, the first conductor line 2210 may be provided in a form adhered on one side of the substrate 2100. Alternatively, the first conductor line 2210 may be provided on one surface of the substrate 2100 with a pattern embossed or engraved.

다시 도 9 또는 도 10을 참조하면, 제2 도체 라인(2220)은 기판(2100)의 타면에 제공될 수 있다. 제2 도체 라인(2220)은 제1 도체 라인(2210)과 유사한 방식으로 기판(2100)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제2 도체 라인(2220)은 기판(2100)의 타면 상에 부착되는 형태로 제공될 수 있다. 또는 제2 도체 라인(2220)은 기판(2100)의 타면에 양각 또는 음각으로 패터닝되어 제공될 수 있다. Referring again to FIG. 9 or 10, a second conductor line 2220 may be provided on the other side of the substrate 2100. The second conductor line 2220 may be provided to the substrate 2100 in a manner similar to the first conductor line 2210. For example, the second conductor line 2220 may be provided in a form adhered to the other surface of the substrate 2100. Or the second conductor line 2220 may be provided on the other surface of the substrate 2100 with a pattern embossed or engraved.

제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)은 상부에서 볼 때 그 양단이 동일한 지점에 위치하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)은 도 9의 A 영역과 도 9의 B 영역에서 그 양단이 위치하도록 배치될 수 있다. The first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 may be arranged so that both ends of the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 are located at the same point when viewed from above. For example, the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 may be arranged so that both ends thereof are located in the A region of FIG. 9 and the B region of FIG. 9.

연결 부재(2230)는 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)을 연결할 수 있다. 도 9 내지 도 10을 참조하면, 연결 부재(2230)는 상부에서 볼 때 제1 도체 라인(2210)의 양단과 제2 도체 라인(2220)의 양단이 만나는 지점에 배치될 수 있다. 예를 들어, 연결 부재(2230)는 도 9의 A 영역과 B 영역에 각각 하나씩 제공될 수 있다. 연결 부재(2230)는 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)의 양단이 만나는 지점에서 기판(2100)을 관통하여 제1 도체 라인(2210)으로부터 제2 도체 라인(2220)을 향하여 연장될 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이 연결 부재(2230a)는 제1 도체 라인(2210)의 일단과 제2 도체 라인(2220)의 일단을 A 영역에서 기판(2100)을 관통하여 연결할 수 있다. 또 도 12에 도시된 바와 같이 연결 부재(2230b)는 제1 도체 라인(2210)의 타단과 제2 도체 라인(2220)의 타단을 B 영역에서 기판(2100)을 관통하여 연결할 수 있다. 이에 따라 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)이 전기적으로 연결될 수 있다.
The connecting member 2230 may connect the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220. 9 to 10, the connecting member 2230 may be disposed at a position where both ends of the first conductor line 2210 and both ends of the second conductor line 2220 meet when viewed from above. For example, the connecting member 2230 may be provided in each of the area A and the area B in FIG. 9, respectively. The connecting member 2230 penetrates the substrate 2100 at a point where both ends of the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 meet to form the second conductor line 2220 from the first conductor line 2210 Lt; / RTI > 11, the connecting member 2230a may connect one end of the first conductor line 2210 and one end of the second conductor line 2220 through the substrate 2100 in the region A . 12, the connecting member 2230b may connect the other end of the first conductor line 2210 and the other end of the second conductor line 2220 through the substrate 2100 in the region B, as shown in FIG. Accordingly, the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 can be electrically connected.

여기서, 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)은 상부에서 볼 때 특정한 패턴을 형성하는 경로를 따라 배치될 수 있다. 도 9 내지 도 10을 참조하면, 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)은 상부에서 볼 때 꼬인 형태의 경로를 형성하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)은 상부에서 볼 때 팔자(‘8’) 형태, 꼬인 리본(twisted ribbon) 형태 또는 무한대 기호(‘∞’) 형태의 경로를 형성하도록 제공될 수 있다. Here, the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 may be arranged along a path that forms a specific pattern when viewed from above. 9-10, the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 may be provided to form a twisted path when viewed from above. For example, the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 may be formed in a shape of a '8', a twisted ribbon, or an infinite ' May be provided.

도 9 및 도 10을 참조하면, 제1 도체 라인(2210)은, 서로 이격되고, 평행한 양측 라인부(2211, 2212), 양측 라인부(2211, 2212)의 어느 하나의 상단(2211)으로부터 다른 하나의 하단(2212)으로 연결되는 제1 대각 라인부(2213), 양측 라인부(2211, 2212)의 상기 어느 하나의 하단(2211)으로부터 상기 다른 하나의 상단(2212)을 향하여 A 영역까지 연장되는 제2 대각 라인부(2214) 및 상기 다른 하나의 양측 라인부(2212)의 상단으로부터 상기 어느 하나 양측 라인부(2211)의 하단을 향하여 B 영역까지 연장되는 제3 대각 라인부(2215)를 포함할 수 있다. 9 and 10, the first conductor line 2210 is connected to the upper end 2211 of one of the parallel side line portions 2211 and 2212 and the side line portions 2211 and 2212 A first diagonal line portion 2213 connected to the other lower end 2212 and a second diagonal line portion 2213 extending from one of the lower ends 2211 of the both line portions 2211 and 2212 to the A region toward the other upper end 2212 And a third diagonal line portion 2215 extending from the upper end of the other one of the two side line portions 2212 toward the lower end of the one of the both line portions 2211 to the region B, . &Lt; / RTI >

여기서, 제2 대각 라인부(2214)는 A 영역으로부터 연장되어 어느 하나의 양측 라인부(2211)의 하단으로 연결되고, 다시 양측 라인부의 어느 하나(2211)는 그 상단에서 제1 대각 라인부(2213)로 연결되고, 제1 대각 라인부(2213)는 다시 양측 라인부의 다른 하나(2212)의 하단으로 연결되고, 다른 양측 라인부(2212)는 그 상단에서 제3 대각 라인부(2215)로 연결되고, 제3 대각 라인부(2215)는 다른 양측 라인부(2212)의 상단으로부터 A 영역까지 연장된다. 이로써, 양측 라인부(2211, 2212), 제1 대각 라인부(2213), 제2 대각 라인부(2214), 제3 대각 라인부(2215)는 A 영역의 일단으로부터 B 영역의 타단까지 하나의 경로를 형성하도록 제공될 수 있다. The second diagonal line portion 2214 extends from the A region and is connected to the lower end of one of the two side line portions 2211. One of the two side line portions 2211 has a first diagonal line portion The first diagonal line portion 2213 is connected to the lower end of the other one of the both line portions 2212 and the other both line portions 2212 are connected to the third diagonal line portion 2215 at the upper end thereof And the third diagonal line portion 2215 extends from the upper end of the other both-side line portion 2212 to the A region. Thus, the two line portions 2211 and 2212, the first diagonal line portion 2213, the second diagonal line portion 2214, and the third diagonal line portion 2215 extend from one end of the A region to the other end of the B region, Path < / RTI >

다시 도 9 및 도 10을 참조하면, 제2 도체 라인(2220)은 A 영역으로부터 B 영역을 향하여 연장될 수 있다. 여기서, 제2 도체 라인(2220)은 도 11에 도시된 바와 같이 그 일단이 A 영역에서 연결 부재(2230a)에 의해 제1 도체 라인(2210)의 일단과 연결된다. 또 제2 도체 라인(2220)은 도 12에 도시된 바와 같이 그 타단이 B 영역에서 연결 부재(2230b)에 의해 제1 도체 라인(2210)의 타단과 연결된다. 9 and 10, the second conductor line 2220 may extend from the A region toward the B region. 11, one end of the second conductor line 2220 is connected to one end of the first conductor line 2210 by the connecting member 2230a in the A region. The other end of the second conductor line 2220 is connected to the other end of the first conductor line 2210 by the connecting member 2230b in the region B as shown in FIG.

이에 따라 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)은 전체적으로 서로 연결되고, 팔자(‘8’) 형태, 꼬인 리본(twisted ribbon) 형태 또는 무한대 기호(‘∞’) 형태의 경로를 형성하도록 제공될 수 있다.Accordingly, the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 are connected to each other as a whole, and a path of a '8' shape, a twisted ribbon shape, or an infinite symbol ('∞' As shown in FIG.

다만, 여기서, 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)의 형태가 반드시 상술한 예로 한정되는 것은 아니다. However, the shapes of the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 are not necessarily limited to those described above.

예를 들어, 제1 도체 라인(2210)은 서로 평행한 양측 라인부(2211, 2212)와 제1 대각 라인부(2213)만으로 구성되고, 제2 도체 라인(2220)은 양측 라인부 중 어느 하나(2211)의 하단으로부터 다른 하나(2212)의 상단까지 연장될 수도 있다. 물론, 이 경우에 연결 부재(2230)는 각각 양측 라인부의 어느 하나(2211)의 하단에서 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)을 연결하고, 양측 라인부의 다른 하나(2212)의 상단에서 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)을 연결할 수도 있다. 이러한 경우에도 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)는 상부에서 볼 때 전체적으로 서로 연결되고, 팔자(‘8’) 형태, 꼬인 리본(twisted ribbon) 형태 또는 무한대 기호(‘∞’) 형태의 경로를 형성하도록 제공될 수 있다.For example, the first conductor line 2210 may include only two side line portions 2211 and 2212 and the first diagonal line portion 2213 that are parallel to each other, and the second conductor line 2220 may include any one of the side line portions To the upper end of the other one (2212). Of course, in this case, the connecting member 2230 connects the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 at the lower end of either one of the both-side line portions 2211, The first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 may be connected to each other. Also in this case, the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 are connected to each other as a whole when viewed from above, and may be formed in a shape of '8', a twisted ribbon or an infinite symbol ' ) &Lt; / RTI >

다른 예를 들어, 제1 도체 라인(2210)는 양측 라인부 중 어느 하나(2211)과 제1 대각 라인부(2213)만으로 구성되고, 제2 도체 라인(2220)은 상부에서 볼 때 양측 라인부의 다른 하나(2212)의 위치에 배치되는 라인과 상부에서 볼 때 어느 하나(2211)의 하단으로부터 다른 하나(2212)의 상단으로 연결되는 위치에 배치되는 대각 라인부를 포함할 수 있다. 이 경우에도 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)는 상부에서 볼 때 전체적으로 서로 연결되고, 팔자(‘8’) 형태, 꼬인 리본(twisted ribbon) 형태 또는 무한대 기호(‘∞’) 형태의 경로를 형성하도록 제공될 수 있다.For example, the first conductor line 2210 may include only one of the two line portions 2211 and the first diagonal line portion 2213, and the second conductor line 2220 may include only one of the two line portions 2211, And a diagonal line portion disposed at a position connected to a line disposed at the position of the other one 2212 and an upper end of the other one 2212 from the lower end of the one 2211 viewed from the top. Also in this case, the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 are connected to each other as a whole when viewed from above, and may be in the form of a '8', a twisted ribbon or an infinite symbol ' ) &Lt; / RTI >

다시 말해, 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)은 서로 기판(2100)의 반대면에 배치되고, 상부에서 볼 때 그 양단이 동일한 지점에서 연결 부재(2230)에 의해 연결되고, 전체적으로 팔자(‘8’) 형태, 꼬인 리본(twisted ribbon) 형태 또는 무한대 기호(‘∞’) 형태의 경로를 형성하도록 배치되되, 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)이 이어지는 지점은 그 경로 상의 어느 두 지점으로 임의적으로 선택될 수 있는 것이다.
In other words, the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 are disposed on the opposite side of the substrate 2100 to each other, and are connected by a connecting member 2230 at both ends thereof when viewed from above The first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 are arranged to form a path generally in the form of an eight (8), a twisted ribbon or an infinite The subsequent point can be arbitrarily selected to any two points on the path.

캐패시터(2240)는 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)이 형성하는 경로 상에 제1 도체 라인(2210) 및 제2 도체 라인(2220) 중 어느 하나에 삽입되도록 제공될 수 있다. 캐패시터(2240)는 하나 또는 복수로 제공될 수 있다. The capacitor 2240 may be provided to be inserted into either the first conductor line 2210 or the second conductor line 2220 on the path formed by the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 have. The capacitor 2240 may be provided as one or a plurality of capacitors.

예를 들어, 도 9 내지 도 10을 참조하면, 캐패시터(2240)는 제1 도체 라인(2210)의 양측 라인부(2211, 2212)에 각각 삽입되어 배치되는 캐패시터(2240a, 2240b), 제1 도체 라인(2210)의 제1 대각 라인부(2213)에 삽입되어 배치되는 캐패시터(2240c) 및 제2 도체 라인(2220)에 삽입되어 배치되는 캐패시터(2240d)를 포함할 수 있다.
9 to 10, the capacitor 2240 includes capacitors 2240a and 2240b inserted in both side line portions 2211 and 2212 of the first conductor line 2210, A capacitor 2240c inserted in the first diagonal line portion 2213 of the line 2210 and a capacitor 2240d inserted and disposed in the second conductor line 2220. [

상술한 구조의 셀(2200)은 전자기장에 대하여 ‘0’ 또는 음의 굴절율을 가질 수 있다. 이상에서는 도 8을 참조하여 셀(2200)이 PLH 구조로 제공되는 경우에 셀(2200)이 ‘0’ 또는 음의 굴절율을 가지는 것에 대하여 설명한 바 있다. The cell 2200 having the above-described structure may have a refractive index of '0' or a negative refractive index for an electromagnetic field. In the above description, the cell 2200 has a refractive index of '0' or a negative refractive index when the cell 2200 is provided with a PLH structure with reference to FIG.

도 9 내지 도 12의 구조를 가지는 셀(2200)의 경우에는 제1 도체 라인(2210) 또는 제2 도체 라인(2220) 상에 삽입되는 캐패시터(2240)에 의해 직렬 캐패시턴스가 발생할 수 있다. 또 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)이 연결 부재(2230)에 의해 연결되는 부분에서 병렬 인덕턴스가 발생할 수 있다. 이에 따라 도 9 내지 도 12의 구조로 제공되는 셀(2200)은 PLH 구조를 형성하여 전자기장에 대하여 ‘0’ 또는 음의 굴절율을 가질 수 있다.
In the case of the cell 2200 having the structure of FIGS. 9 to 12, a series capacitance may be generated by the capacitor 2240 inserted on the first conductor line 2210 or the second conductor line 2220. In addition, parallel inductance may be generated in the portion where the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 are connected by the connecting member 2230. Accordingly, the cell 2200 provided with the structures of FIGS. 9 to 12 forms a PLH structure and can have a refractive index of '0' or a negative refractive index with respect to an electromagnetic field.

한편, 여기서, 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)은 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)에 의해 형성되는 경로가 상부에서 볼 때 전체적으로 대칭이 되도록 제공될 수 있다. 또한, 캐패시터(2240)가 복수인 경우에는 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)이 형성하는 경로의 중심을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 캐패시터(2240)는 상부에서 볼 때 1 도체 라인(1200)과 제2 도체 라인(2220)이 겹치는 부분에 배치되거나 또는 겹치는 부분을 중심으로 선대칭 또는 점대칭 되는 위치에 쌍으로 제공될 수 있다.Here, the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 are provided such that the path formed by the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 is symmetrical as a whole when viewed from above . When the plurality of capacitors 2240 are provided, the first and second conductor lines 2210 and 2220 may be disposed symmetrically with respect to the center of the path formed by the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220. For example, the capacitor 2240 may be disposed at the overlapping portion of one conductor line 1200 and the second conductor line 2220 as viewed from above, or may be provided in pairs in a position that is symmetrical or point symmetrical about the overlapping portion have.

이처럼, 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)이 형성하는 경로가 대칭 구조를 가지면 이에 따라 발생하는 인덕턴스가 발란스를 이루고, 또한 캐패시터(2240)가 대칭 배치되면 이에 따라 발생하는 캐패시턴스가 발란스를 이룸에 따라 전체적으로 전자기장을 안정적으로 굴절시키는 효과가 발생하여 보다 안정적인 전자기장의 포커싱이 가능해지는 장점이 생긴다.
When the path formed by the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 has a symmetrical structure, the inductance generated thereby forms a balance, and when the capacitor 2240 is symmetrically arranged, the capacitance The effect of stably refracting the electromagnetic field is generated as a whole, so that it is possible to achieve more stable focusing of the electromagnetic field.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 셀(2200)가 제공되는 형태의 다양한 변형예에 관하여 설명한다.
Various modifications of the form in which the cell 2200 according to an embodiment of the present invention is provided will now be described.

도 9 내지 도 12의 셀(2200)의 제1 형태에서는 캐패시터(2240a, 2240b, 2240c, 2240d)가 각각 제1 도체 라인(2210)의 양측 라인부(2211, 2212)와 제1 대각선 라인부(2213) 및 제2 도체 라인(2220)에 배치되는 것으로 설명하였다. 여기서, 캐패시터(2240)는 반드시 상술한 위치에 배치되어야만 하는 것은 아니다.Capacitors 2240a, 2240b, 2240c and 2240d are respectively connected to both side line portions 2211 and 2212 and first diagonal line portion 2210 of the first conductor line 2210 in the first form of the cell 2200 of FIGS. 2213 and the second conductor line 2220, respectively. Here, the capacitor 2240 does not necessarily have to be disposed at the above-described position.

예를 들어, 캐패시터(2240)는 그 개수가 적절이 가감될 수 있다. For example, the number of capacitors 2240 can be appropriately adjusted.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 셀(2200)의 제2 형태에 관한 도면이다. 도 13을 참조하면, 캐패시터(2240)는 제1 도체 라인(2210)의 양측 부재 중 다른 하나(2212)에 배치되는 캐패시터(2240b) 하나만을 포함할 수 있다. 13 is a diagram of a second embodiment of a cell 2200 according to an embodiment of the present invention. 13, the capacitor 2240 may include only one capacitor 2240b disposed on the other one of the two side members 2212 of the first conductor line 2210. In this case,

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 셀(2200)의 제3 형태에 관한 도면이다. 도 14를 참조하면, 캐패시터(2240)는 제2 도체 라인(2220)에 배치되는 캐패시터(2240d) 하나만을 포함할 수 있다. 14 is a diagram of a third embodiment of a cell 2200 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 14, the capacitor 2240 may include only one capacitor 2240d disposed in the second conductor line 2220. FIG.

이외에도 캐패시터(2240)는 원하는 지점에 원하는 개수로 적절히 배치되는 것도 가능하다. 예를 들어, 셀(2200)은 제1 캐패시터(2240a), 제2 캐패시터(2240b), 제3 캐패시터(2240c) 및 제4 캐패시터(2240d) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the capacitor 2240 may be suitably arranged in a desired number at a desired point. For example, the cell 2200 may include at least one of a first capacitor 2240a, a second capacitor 2240b, a third capacitor 2240c, and a fourth capacitor 2240d.

또한, 캐패시터(2240)의 위치가 상술한 제1 캐패시터(2240a), 제2 캐패시터(2240b), 제3 캐패시터(2240c) 및 제4 캐패시터(2240d)의 위치로 한정되는 것도 아니며, 다른 위치에 원하는 개수로 배치되는 것도 가능하다.
The position of the capacitor 2240 is not limited to the positions of the first capacitor 2240a, the second capacitor 2240b, the third capacitor 2240c and the fourth capacitor 2240d. It is also possible to arrange them in a number.

한편, 캐패시터(2240) 대신 에어 캐패시터(air capacitor)를 이용하는 것도 가능하다. 다시 말해 캐패시터(2240)가 제공되는 위치에 갭(gap)을 형성할 수 있다. 갭은 에어 캐패시터로 작용할 수 있다.It is also possible to use an air capacitor instead of the capacitor 2240. In other words, a gap can be formed at a position where the capacitor 2240 is provided. The gap can act as an air capacitor.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 셀(2200)의 제4 형태에 관한 도면이다.15 is a diagram of a fourth embodiment of a cell 2200 according to an embodiment of the present invention.

제1 캐패시터(2240a), 제2 캐패시터(2240b) 및 제4 캐패시터(2240d)가 배치되는 위치에 대신 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)에 제1 갭(2250a), 제2 갭(2250d) 및 제3 갭(2250d)가 형성될 수 있다. 여기서, 제3 캐패시터(2240c)는 생략될 수 있다. A first gap 2250a is formed in the first conductor line 2210 and a second conductor line 2220 in the position where the first capacitor 2240a, the second capacitor 2240b and the fourth capacitor 2240d are disposed, Two gaps 2250d and a third gap 2250d may be formed. Here, the third capacitor 2240c may be omitted.

물론, 상술한 바와 같이 캐패시터(2240)를 에어 캐패시터로 대체하는 경우에 모든 캐패시터(2240)가 반드시 에어 캐패시터로 대체되어야 하는 것은 아니며, 캐패시터(2240)의 전부 또는 일부가 에어 캐패시터로 대체되는 것도 가능하다. Of course, in the case of replacing the capacitor 2240 with an air capacitor as described above, not all of the capacitors 2240 are necessarily replaced with air capacitors, and all or a part of the capacitors 2240 may be replaced with air capacitors Do.

여기서, 에어 캐패시터로 동작하는 갭(2250)은 상술한 예에 한정되지 않고, 원하는 위치에 원하는 개수로 적절하게 배치될 수 있다.
Here, the gap 2250 operating with the air capacitor is not limited to the above-described example, but can be appropriately arranged in a desired number in a desired position.

또한, 셀(2200)에서 에어 캐패시터인 갭(2250)과 캐패시터(2240)가 동시에 제공되는 것도 가능하다. It is also possible that a gap 2250 and a capacitor 2240, which are air capacitors, are provided simultaneously in the cell 2200.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 셀(2200)의 제5 형태에 관한 도면이다.16 is a diagram of a fifth embodiment of a cell 2200 according to an embodiment of the present invention.

도 16을 참조하면, 셀(2200)에는 2개의 갭(2250a, 2250b)와 하나의 캐패시터(2240d)가 제공될 수 있다. 다시 말해, 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)에는 원하는 위치와 원하는 지점에 적절하게 캐패시터(2240)와 갭(2250)이 조합되어 배치될 수 있는 것이다.
Referring to FIG. 16, the cell 2200 may be provided with two gaps 2250a and 2250b and one capacitor 2240d. In other words, the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 can be arranged in a combination of the capacitor 2240 and the gap 2250 appropriately at a desired position and a desired point.

도 9 내지 도 16의 다양한 형태의 셀(2200)에 대하여 정리하면, 셀(2200)은 연결 부재(2230)에 의해 연결되고, 서로 기판(2100)의 반대면에 제공되고, 상부에서 볼 때 꼬인 경로를 형성하는 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)을 포함하며, 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220) 상에는 원하는 위치와 원하는 지점에 적절한 개수로 캐패시터(2240)와 갭(2250)이 제공될 수 있다. 여기서, 캐패시터(2240)와 갭(2250)은 각각 전체적으로 상부에서 볼 때 대칭을 이루는 위치에 배치될 수 있으며, 제1 도체 라인(2210)과 제2 도체 라인(2220)에 의해 형성되는 꼬인 형태의 패턴 역시 상부에서 볼 때 대칭되는 구조를 가질 수 있다.
9 through 16, the cells 2200 are connected by a connecting member 2230 and are provided on opposite sides of the substrate 2100 with each other, A first conductor line 2210 and a second conductor line 2220 forming a path are formed on the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220. The first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 include a suitable number of capacitors 2240 and a gap 2250 may be provided. Here, the capacitor 2240 and the gap 2250 may be disposed symmetrically with respect to the entire top view, and may be formed in a twisted shape formed by the first conductor line 2210 and the second conductor line 2220 The pattern can also have a symmetrical structure when viewed from above.

이하에서는 셀(2200)의 다른 변형예에 대하여 설명한다.Hereinafter, another modification of the cell 2200 will be described.

도 17 내지 도 19은 본 발명의 실시예에 따른 셀(2200)에 지그 재그 패턴이 추가되는 변형예에 관한 도면이다.FIGS. 17 through 19 are views of a modified example in which a zigzag pattern is added to the cell 2200 according to the embodiment of the present invention.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 셀(2200)의 제6 형태에 관한 도면이다.17 is a view of a sixth embodiment of a cell 2200 according to an embodiment of the present invention.

도 17을 참조하면, 제1 도체 라인(2210)에 지그 재그 패턴(2260)를 포함할 수 있다. 지그 재그 패턴부(2260)는 도 9의 제1 대각 라인부(2213)에 형성될 수 있다. 즉, 제1 대각 라인부(2213)는 그 중앙에 지그 재그로 형성되는 패턴을 가질 수 있다. 지그 재그 패턴부(2260)는 패턴을 이루는 경로 간의 커플링에 의한 캐패시턴스를 발생시켜 제1 도체 라인(2210) 상에 캐패시터(2240)가 삽입되는 것과 유사한 효과를 발생시킬 수 있다. Referring to FIG. 17, the first conductor line 2210 may include a zigzag pattern 2260. The zigzag pattern portion 2260 may be formed in the first diagonal line portion 2213 of FIG. In other words, the first diagonal line portion 2213 may have a pattern formed in the center of the first diagonal line portion 2213. The jig jig pattern portion 2260 generates a capacitance by coupling between the paths constituting the pattern so that an effect similar to the insertion of the capacitor 2240 on the first conductor line 2210 can be generated.

한편, 제1 도체 라인(2210)이 지그 재그 패턴부(2260)를 가지는 경우에도 캐패시터(2240)와 갭(2250)은 원하는 위치에 원하는 개수로 적절히 변경될 수 있다. Meanwhile, even when the first conductor line 2210 has the jig jig pattern portion 2260, the capacitor 2240 and the gap 2250 can be appropriately changed to a desired number at a desired position.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 셀(2200)의 제7 형태에 관한 도면이다.18 is a view of a seventh embodiment of a cell 2200 according to an embodiment of the present invention.

도 18을 참조하면, 도 17의 셀(2200) 비하여 제2 도체 라인(2220)에 캐패시터(2240d)가 추가된 것을 볼 수 있다. 이외에도 각각의 캐패시터(2240a, 2240b, 2240d) 중 일부가 생략되거나 각각의 캐패시터(2240a, 2240b, 2240d)가 에어 캐패시터인 갭(2250)으로 변경되는 것도 가능하며, 지그 재그 패턴부(2260) 상에 캐패시터(2240)가 삽입되는 것도 가능하다.
Referring to FIG. 18, it can be seen that a capacitor 2240d is added to the second conductor line 2220 as compared to the cell 2200 of FIG. It is also possible to omit a part of each of the capacitors 2240a, 2240b and 2240d or to change the capacitors 2240a, 2240b and 2240d into a gap 2250 which is an air capacitor, It is also possible that the capacitor 2240 is inserted.

한편, 도 17과 18에서는 도 9의 제1 도체 라인(2210)에 지그 재그 패턴부(2260)가 형성되는 것으로 설명하였으나, 지그 재그 패턴부(2260)는 제2 도체 라인(2220)에 형성될 수도 있다. 17 and 18, the jig jig pattern portion 2260 is formed on the first conductor line 2210 of FIG. 9. However, the jig jig pattern portion 2260 may be formed on the second conductor line 2220 It is possible.

도 19는 본 발명의 실시예에 따른 셀(2200)의 제8 형태에 관한 도면이다.FIG. 19 is a diagram relating to an eighth embodiment of the cell 2200 according to the embodiment of the present invention.

도 19를 참조하면, 제1 도체 라인(2210)에는 제1 지그 재그 패턴부(2260a)가 제공되고, 제2 도체 라인(2220)에는 제2 지그 재그 패턴부(2260b)가 제공될 수 있다.
Referring to FIG. 19, the first conductor line 2210 may be provided with a first jig jig pattern portion 2260a, and the second conductor line 2220 may be provided with a second jig jig pattern portion 2260b.

이상에서는 도 9 내지 도 19를 참조하여 다양한 형태의 셀(2200)에 관하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시에에 따른 셀(2200)의 형상이 상술한 형태로 한정되는 것은 아니다.Various types of cells 2200 have been described above with reference to FIGS. However, the shape of the cell 2200 according to the embodiment of the present invention is not limited to the above-described shape.

예를 들어, 셀(2200)에서 캐패시터(2240), 에어 캐패시터인 갭(2250) 및 지그 재그 패턴부(2260)는 필요에 따라 적절한 위치에 적절한 숫자로 배치될 수 있다.For example, in the cell 2200, the capacitor 2240, the gap 2250, which is an air capacitor, and the zigzag pattern portion 2260 may be arranged in appropriate numbers, as appropriate, in a suitable location.

또한, 상술한 셀(2200)의 각 형태는 서로 조합되어 이용될 수도 있다.
Further, each of the above-described forms of the cell 2200 may be used in combination with each other.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법에 관하여 설명한다. 무선 전력 전송 방법에 관해서는 상술한 무선 전력 전송 시스템(1000)을 이용하여 설명한다. 다만, 무선 전력 전송 방법에 이에 한정되는 것은 아니며, 이와 동일 유사한 다른 시스템을 이용하여 수행될 수도 있다. Hereinafter, a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention will be described. The wireless power transmission method will be described using the wireless power transmission system 1000 described above. However, the present invention is not limited to the wireless power transmission method, and may be performed using another similar system.

도 20은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법의 순서도이다.20 is a flowchart of a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.

도 20을 참조하면, 무선 전력 전송 방법은, 특정 주파수의 자기장을 방사하는 단계(S110), 특정 주파수의 자기장을 포커싱하는 단계(S120), 특정 주파수의 자기장을 수신하는 단계(S130) 및 수신된 자기장을 이용하여 전력을 수신하는 단계(S140)을 포함할 수 있다. 이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 설명한다.
Referring to FIG. 20, a wireless power transmission method includes a step S110 of radiating a magnetic field of a specific frequency, a step S120 of focusing a magnetic field of a specific frequency, a step S130 of receiving a magnetic field of a specific frequency, And receiving the power using the magnetic field (S140). Hereinafter, each of the above-described steps will be described.

먼저 전송 안테나(1150)가 특정 주파수의 자기장을 방사한다(S110). 전송 안테나(1150)는 특정 주파수로 발진되는 교류 전력을 이용하여 특정 주파수의 자기장을 방사한다. 특정 주파수는 공진 주파수일 수 있다. First, the transmission antenna 1150 emits a magnetic field having a specific frequency (S110). Transmit antenna 1150 emits a magnetic field of a specific frequency using alternating current power oscillated at a specific frequency. The specific frequency may be a resonant frequency.

여기서, 전송 안테나(1150)에서 방사되는 자기장은 자기장 렌즈(1160)에 의해 무선 전력 수신 장치(1200)를 향해 포커싱될 수 있다. 여기서, 자기장 렌즈(1160)는 메타 물질 구조체(2000)일 수 있으며, 메타 물질 구조체(2000)는 기판(2100)에 복수의 셀(2200)이 어레이된 구조로 제공될 수 있다. Here, the magnetic field emitted from the transmitting antenna 1150 can be focused by the magnetic field lens 1160 toward the wireless power receiving apparatus 1200. Here, the magnetic field lens 1160 may be a metamaterial structure 2000, and the metamaterial structure 2000 may be provided in a structure in which a plurality of cells 2200 are arrayed on a substrate 2100.

다음으로 수신 안테나(1220)의 전방에 배치된 자기장 렌즈(1210)가 방사되는 자기장을 수신 안테나(1220)로 포커싱한다(S120). 자기장 렌즈(1210)는 특정 주파수 대역의 전자기장에 대하여 ‘0’ 또는 음의 굴절율을 가질 수 있다. 이에 따라 방사되어 자기장 렌즈(1210)로 입사되는 전자기장은 수신 안테나(1220)로 집속될 수 있다. 여기서, 자기장 렌즈(1210)는 메타 물질 구조체(2000)일 수 있으며, 메타 물질 구조체(2000)는 기판(2100)에 복수의 셀(2200)이 어레이된 구조로 제공될 수 있다. Next, the magnetic field lens 1210 disposed in front of the receiving antenna 1220 focuses the radiated magnetic field to the receiving antenna 1220 (S120). The magnetic field lens 1210 may have a refractive index of '0' or a negative refractive index for an electromagnetic field of a specific frequency band. Accordingly, the electromagnetic field radiated and incident on the magnetic field lens 1210 can be focused on the receiving antenna 1220. Here, the magnetic field lens 1210 may be a meta-material structure 2000, and the meta-material structure 2000 may be provided in a structure in which a plurality of cells 2200 are arrayed on a substrate 2100.

수신 안테나(1220)가 특정 주파수의 자기장을 수신한다(S130). 수신 안테나(1220)는 자기장 렌즈(1210)에 의해 집속되는 자계에 의해 전류를 발생시켜 전력을 수신할 수 있다(S140).
The receiving antenna 1220 receives a magnetic field of a specific frequency (S130). The receiving antenna 1220 can generate electric current by the magnetic field focused by the magnetic field lens 1210 to receive the electric power (S140).

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

1000: 무선 전력 전송 시스템
1100: 무선 전력 전송 장치
1110: AC-DC 변환기
1120: 주파수 발진기
1130: 전력 증폭기
1140: 임피던스 정합기
1150: 전송 앙테나
1160: 자기장 렌즈
1200: 무선 전력 수신 장치
1210: 자기장 렌즈
1220: 수신 안테나
1230: 임피던스 정합기
1240: 정류기
1250: DC-DC 변환기
1260: 배터리
2000: 메타 물질 구조체
2100: 기판
2200: 셀
2210: 제1 도체 라인
2220: 제2 도체 라인
2230: 연결 부재
2240: 캐패시터
2250: 갭
2260: 지그 재그 패턴부
S: 전원 소스
1000: Wireless power transmission system
1100: Wireless power transmission device
1110: AC-DC converter
1120: Frequency oscillator
1130: Power amplifier
1140: Impedance matcher
1150: Transit Centena
1160: magnetic field lens
1200: wireless power receiving device
1210: Magnetic field lens
1220: Receive antenna
1230: Impedance matching device
1240: Rectifier
1250: DC-DC converter
1260: Battery
2000: metamaterial structure
2100: substrate
2200: cell
2210: first conductor line
2220: second conductor line
2230:
2240: Capacitor
2250: Gap
2260: jig jig pattern part
S: Power source

Claims

A transmission antenna for radiating a magnetic field of a specific frequency; And
And a plurality of cells arranged in a predetermined pattern on the substrate and focusing the magnetic field of the specific frequency emitted as the refractive index of the specific frequency is less than " 0 " And a magnetic field lens,
Wherein each of the plurality of cells includes a first conductor line disposed on one side of the substrate, a second conductor line disposed on an opposite side of the substrate, and a second conductor line disposed on both sides of the first conductor line and the second conductor line Wherein the first conductor line and the second conductor line are provided so that both ends of the first conductor line and the second conductor line are located at the same point when viewed from above and form a twisted path
Wireless power transmitter.

The method according to claim 1,
The first conductor line and the second conductor line are provided to form a path in the form of an elongated, twisted ribbon or infinite symbol when viewed from above
Wireless power transmitter.

The method according to claim 1,
The first conductor line and the second conductor line are provided such that a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line cross each other when viewed from above
Wireless power transmitter.

The method of claim 3,
The first conductor line and the second conductor line are provided so as to form a symmetrical path around a point where a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line intersect with each other felled
Wireless power transmitter.

The method according to claim 1,
At least one gap acting as an air capacitor is formed on a path formed by the first conductor line and the second conductor line
Wireless power transmitter.

6. The method of claim 5,
Wherein the first conductor line and the second conductor line are provided such that a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line cross each other when viewed from above,
The first conductor line and the second conductor line are provided so as to form a symmetrical path around a point where a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line intersect with each other And,
The at least one gap may be provided at a point symmetrical to each other about the intersecting point or provided at the intersecting point
Wireless power transmitter.

The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of cells further includes at least one capacitor inserted on a path formed by the first conductor line and the second conductor line
Wireless power transmitter.

8. The method of claim 7,
Wherein the first conductor line and the second conductor line are provided such that a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line cross each other when viewed from above,
The first conductor line and the second conductor line are provided so as to form a symmetrical path around a point where a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line intersect with each other And,
The at least one capacitor is provided at a point symmetrical to each other about the intersecting point or provided at the intersecting point
Wireless power transmitter.

The method according to claim 1,
Wherein at least one of the first conductor line and the second conductor line includes a pattern line provided in a zigzag form on a path formed by the first conductor line and the second conductor line
Wireless power transmitter.

10. The method of claim 9,
Wherein the first conductor line and the second conductor line are provided such that a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line cross each other when viewed from above,
The first conductor line and the second conductor line are provided so as to form a symmetrical path around a point where a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line intersect with each other And,
Wherein the at least one pattern line is provided at a point symmetrical to each other about the intersecting point or provided at the intersecting point
Wireless power transmitter.

An AC-to-DC converter for rectifying power supplied from the outside to AC from AC;
A frequency oscillator for oscillating the power rectified by the DC to a specific frequency;
A transmission antenna for radiating a magnetic field of the specific frequency using the oscillated power; And
And a plurality of cells arranged in a predetermined pattern on the substrate and focusing the magnetic field of the specific frequency emitted as the refractive index of the specific frequency is less than " 0 " And a magnetic field lens,
Wherein each of the plurality of cells includes a first conductor line disposed on one side of the substrate, a second conductor line disposed on an opposite side of the substrate, and a second conductor line disposed on both sides of the first conductor line and the second conductor line Wherein the first conductor line and the second conductor line are provided so that both ends of the first conductor line and the second conductor line are located at the same point when viewed from above and form a twisted path
Wireless power transmission device.

12. The method of claim 11,
The first conductor line and the second conductor line are provided to form a path in the form of an elongated, twisted ribbon or infinite symbol when viewed from above
Wireless power transmission device.

12. The method of claim 11,
The first conductor line and the second conductor line are provided such that a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line cross each other when viewed from above
Wireless power transmission device.

14. The method of claim 13,
The first conductor line and the second conductor line are provided so as to form a symmetrical path around a point where a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line intersect with each other felled
Wireless power transmission device.

12. The method of claim 11,
At least one gap acting as an air capacitor is formed on a path formed by the first conductor line and the second conductor line
Wireless power transmission device.

16. The method of claim 15,
Wherein the first conductor line and the second conductor line are provided such that a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line cross each other when viewed from above,
The first conductor line and the second conductor line are provided so as to form a symmetrical path around a point where a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line intersect with each other And,
The at least one gap may be provided at a point symmetrical to each other about the intersecting point or provided at the intersecting point
Wireless power transmission device.

12. The method of claim 11,
Wherein each of the plurality of cells further includes at least one capacitor inserted on a path formed by the first conductor line and the second conductor line
Wireless power transmission device.

18. The method of claim 17,
Wherein the first conductor line and the second conductor line are provided such that a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line cross each other when viewed from above,
The first conductor line and the second conductor line are provided so as to form a symmetrical path around a point where a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line intersect with each other And,
The at least one capacitor is provided at a point symmetrical to each other about the intersecting point or provided at the intersecting point
Wireless power transmission device.

12. The method of claim 11,
Wherein at least one of the first conductor line and the second conductor line includes a pattern line provided in a zigzag form on a path formed by the first conductor line and the second conductor line
Wireless power transmission device.

20. The method of claim 19,
Wherein the first conductor line and the second conductor line are provided such that a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line cross each other when viewed from above,
The first conductor line and the second conductor line are provided so as to form a symmetrical path around a point where a path formed by the first conductor line and a path formed by the second conductor line intersect with each other And,
Wherein the at least one pattern line is provided at a point symmetrical to each other about the intersecting point or provided at the intersecting point
Wireless power transmission device.