KR20160105079A

KR20160105079A - Wireless power receiving apparatus and wireless power transmitting system comprising the same

Info

Publication number: KR20160105079A
Application number: KR1020150028291A
Authority: KR
Inventors: 이종혁; 송지연; 배석; 윤형
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-06

Abstract

A wireless power transmitting system according to an embodiment of the present invention includes a wireless power receiving apparatus which includes an electromagnetic wave shielding core, a transmitting coil formed on the electromagnetic wave shielding core, and a hall sensor arranged on the lower part of the electromagnetic wave shielding core, an electromagnetic wave shielding sheet and a receiving coil formed on the electromagnetic wave shielding sheet. The thickness of the electromagnetic wave shielding sheet is 0.4 mm or less. The wireless power receiving apparatus includes soft magnetic alloy with saturation magnetic flux density which is 1.5T or more. So, the wireless power transmitting system can be manufactured at low costs.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a wireless power receiving apparatus and a wireless power transmission system including the wireless power receiving apparatus.

본 발명은 무선충전에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 전력 수신 장치 및 이를 포함하는 무선전력전송 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to wireless charging, and more particularly, to a wireless power receiving apparatus and a wireless power transmission system including the same.

무선전력전송 시스템의 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 송신 장치의 표면에 배치되었는지를 감지한 후, 무선 전력 수신 장치에게 전력을 전송한다. 무선 전력 송신 장치가 무선 전력 수신 장치를 감지하기 위하여, 무선 전력 수신 장치에게 일정한 신호를 주기적으로 보낼 수 있다. 이러한 경우, 무선전력전송 시스템의 대기전력 소모가 크다는 단점이 있다. The wireless power transmission apparatus of the wireless power transmission system senses whether the wireless power reception apparatus is disposed on the surface of the wireless power transmission apparatus, and then transmits power to the wireless power reception apparatus. The wireless power transmission device may periodically send a constant signal to the wireless power reception device to sense the wireless power reception device. In this case, there is a disadvantage that the standby power consumption of the wireless power transmission system is large.

무선 전력 송신 장치가 무선 전력 수신 장치를 감지하기 위하여, 무선 전력 송신 장치에 홀센서(hall sensor)를 장착할 수도 있다. 이러한 경우, 무선전력전송 시스템의 대기전력 소모가 크다는 단점을 해소할 수 있다. 다만, 홀센서가 무선 전력 수신 장치를 감지하기 위하여, 무선 전력 송신 장치 상에 무선 전력 수신 장치가 배치된 경우와 배치되지 않은 경우의 기전력 차이가 소정 값 이상이 되어야 한다.A wireless power transmitting apparatus may be equipped with a hall sensor in order to detect the wireless power receiving apparatus. In this case, the disadvantage that the standby power consumption of the wireless power transmission system is large can be solved. However, in order for the hall sensor to detect the wireless power receiving device, the difference in electromotive force between the wireless power receiving device and the wireless power receiving device must be equal to or greater than a predetermined value.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 전력 수신 장치 및 이를 포함하는 무선전력전송 시스템을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a wireless power receiving apparatus and a wireless power transmission system including the wireless power receiving apparatus.

본 발명의 한 실시예에 따른 무선전력전송 시스템은 전자기파 차폐코어, 상기 전자기파 차폐코어 상에 형성된 송신 코일, 그리고 상기 전자기파 차폐코어의 하부에 배치되는 홀 센서를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 그리고 전자기파 차폐시트 및 상기 전자기파 차폐시트 상에 형성된 수신 코일을 포함하고, 상기 전자기파 차폐시트의 두께는 0.4mm이하이고, 포화자속밀도가 1.5T 이상 연자성 합금을 포함하는 무선 전력 수신 장치를 포함한다.A wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention includes a wireless power transmission device including an electromagnetic wave shielding core, a transmission coil formed on the electromagnetic wave shielding core, and a Hall sensor disposed under the electromagnetic wave shielding core, Sheet and a receiving coil formed on the electromagnetic wave shielding sheet, wherein the electromagnetic wave shielding sheet has a thickness of 0.4 mm or less and a saturation magnetic flux density of 1.5T or more.

상기 홀센서는 상기 송신 코일의 중심으로부터 제1 거리만큼 떨어진 위치에서 상기 전자기파 차폐시트의 하부로 제2 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.The Hall sensor may be disposed at a distance from the center of the transmission coil by a first distance and a second distance below the electromagnetic wave shielding sheet.

상기 제1 거리는 1.5mm이고, 상기 제2 거리는 2mm이며, 상기 무선 전력 송신 장치 상에 상기 무선 전력 수신 장치가 배치된 경우와 상기 무선 전력 수신 장치가 배치되지 않은 경우의 기전력 차이는 40gauss 이상일 수 있다.The first distance is 1.5 mm, the second distance is 2 mm, and the difference in electromotive force when the wireless power receiving apparatus is disposed on the wireless power transmitting apparatus and when the wireless power receiving apparatus is not disposed may be 40 gauss or more .

상기 전자기파 차폐시트는 Fe 및 Ni를 포함하는 연자성 합금 또는 Fe, Cu, B 및 Si를 포함하는 연자성 합금을 포함할 수 있다.The electromagnetic wave shielding sheet may include a soft magnetic alloy containing Fe and Ni or a soft magnetic alloy containing Fe, Cu, B and Si.

상기 전자기파 차폐시트는 Fe 및 Ni 중 적어도 하나를 89at% 이상 포함하는 연자성 합금을 포함할 수 있다.The electromagnetic wave shielding sheet may include a soft magnetic alloy containing at least 89 atom% of Fe and Ni.

상기 전자기파 차폐시트는 하기 화학식의 조성을 가지는 연자성 합금을 포함할 수 있다.The electromagnetic wave shielding sheet may include a soft magnetic alloy having a composition represented by the following chemical formula.

Fe_100-aNi_a Fe _100-a Ni _a

여기서, a는 40 내지 60at%이다.Here, a is 40 to 60 at%.

Fe_100-x-y-zCu_xB_ySi_z Fe _100-xyz Cu _x B _y Si _z

여기서, x는 0.1 내지 2at%이고, y는 1 내지 3at%이며, z는 6 내지 8at%이다.Where x is 0.1 to 2 at%, y is 1 to 3 at%, and z is 6 to 8 at%.

본 발명의 한 실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 무선 전력 수신 장치는 전자기파 차폐시트, 그리고 상기 전자기파 차폐시트 상에 형성된 수신 코일을 포함하고, 상기 전자기파 차폐시트의 두께는 0.4mm이하이고, 포화자속밀도가 1.5T 이상인 연자성 합금을 포함한다.A wireless power receiving apparatus of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention includes an electromagnetic wave shielding sheet and a receiving coil formed on the electromagnetic wave shielding sheet, wherein the thickness of the electromagnetic wave shielding sheet is 0.4 mm or less, And a soft magnetic alloy having a density of 1.5 T or more.

본 발명의 실시예에 따르면, 무선전력전송 시스템에서 무선 전력 송신 장치 상에 무선 전력 수신 장치가 배치되었는지를 용이하게 감지할 수 있다. 특히, 감지 성능이 우수하면서도, 슬림하고, 제작 비용이 저렴한 무선 전력 수신 장치를 얻을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to easily detect whether a wireless power receiving apparatus is disposed on a wireless power transmitting apparatus in a wireless power transmission system. Particularly, a wireless power receiving apparatus that is excellent in detection performance, slim, and low in manufacturing cost can be obtained.

도 1은 자기 유도 방식 등가회로이다.
도 2는 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 송신부를 나타낸 블록도이다.
도 3은 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 수신부를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 일부 단면을 나타내는 도면이다.1 is a magnetic induction equivalent circuit.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a transmitter as one of the sub-systems constituting the wireless power transmission system.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a receiver as one of subsystems constituting a wireless power transmission system.
4 is a partial cross-sectional view of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms including ordinal, such as second, first, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 무선전력전송 시스템의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, a detailed description will be given with reference to the drawings of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the size and thickness of an apparatus may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

실시예는 무선 전력 전송을 위하여 저주파(50kHz)부터 고주파(15MHz)까지의 다양한 종류의 주파수 대역을 선택적으로 사용하며, 시스템 제어를 위하여 데이터 및 제어신호를 교환할 수 있는 통신시스템의 지원이 필요하다.Embodiments use a variety of frequency bands from low frequency (50 kHz) to high frequency (15 MHz) selectively for wireless power transmission, and it is necessary to support a communication system capable of exchanging data and control signals for system control .

실시예는 배터리를 사용하거나 필요로 하는 전자기기를 사용하는 휴대단말 산업, 스마트 시계 산업, 컴퓨터 및 노트북 산업, 가전기기 산업, 전기자동차 산업, 의료기기 산업, 로봇 산업 등 다양한 산업분야에 적용될 수 있다.The embodiments can be applied to various industrial fields such as a mobile terminal industry using a battery or an electronic device required, a smart clock industry, a computer and notebook industry, a household appliance industry, an electric car industry, a medical device industry, and a robot industry .

실시예는 기기를 제공한 하나 또는 복수개의 전송 코일을 사용하여 한 개 이상의 다수기기에 전력 전송이 가능한 시스템을 고려할 수 있다.Embodiments may consider a system capable of power transmission to one or more multiple devices using one or more transmit coils that provide the device.

실시예에 따르면 스마트폰, 노트북 등 모바일 기기에서의 배터리 부족문제를 해결할 수 있고, 일 예로 테이블에 무선충전패드를 놓고 그 위에서 스마트폰, 노트북을 사용하면 자동으로 배터리가 충전되어 장시간 사용할 수 있게 된다. 또한 까페, 공항, 택시, 사무실, 식당 등 공공장소에 무선충전패드를 설치하면 모바일기기 제조사별로 상이한 충전단자에 상관없이 다양한 모바일기기를 충전이 가능하다. 또한 무선전력전송 기술이 청소기, 선풍기 등의 생활가전제품에 적용되면 전원케이블을 찾아 다닐 필요가 없게 되고 가정 내에서 복잡한 전선이 사라지면서 건물 내 배선이 줄고 공간활용 폭도 넓어질 수 있다. 또한 현재의 가정용 전원으로 전기자동차를 충전할 경우 많은 시간이 소요되지만 무선전력전송 기술을 통해서 고전력을 전송한다면 충전시간을 줄일 수 있게 되고 주차장 바닥에 무선충전시설을 설치하게 되면 전기자동차 주변에 전원케이블을 준비 해야 하는 불편함을 해소 할 수 있다.According to the embodiment, it is possible to solve the battery shortage problem in a mobile device such as a smart phone and a notebook. For example, when a wireless charging pad is placed on a table and a smart phone or a notebook is used on the table, the battery is automatically charged and can be used for a long time . In addition, by installing wireless charging pads in public places such as cafes, airports, taxis, offices, restaurants, etc., mobile devices manufacturers can charge various mobile devices regardless of charging terminals. In addition, when wireless power transmission technology is applied to household electrical appliances such as cleaners, electric fans, etc., there is no need to look for power cables and complex wires can be eliminated in the home, which can reduce wiring in buildings and increase the space utilization. In addition, it takes a lot of time to charge the electric car with the current household power, but if the high power is transmitted through the wireless power transmission technology, the charging time can be reduced. If the wireless charging facility is installed at the bottom of the parking lot, It is possible to solve the inconvenience of having to prepare.

실시예에서 사용되는 용어와 약어는 다음과 같다.The terms and abbreviations used in the examples are as follows.

무선전력전송 시스템 (Wireless Power Transfer System): 자기장 영역 내에서 무선 전력 전송을 제공하는 시스템 Wireless Power Transfer System: A system that provides wireless power transmission within a magnetic field region

송신부(Wireless Power Transfer System-Charger): 자기장 영역 내에서 다수기기의 전력수신기에게 무선전력전송을 제공하며 시스템 전체를 관리하는 장치.Wireless Power Transfer System-Charger: A device that provides wireless power transmission to power receivers of multiple devices within a magnetic field area and manages the entire system.

수신부(Wireless Power Transfer System-Deivce): 자기장 영역 내에서 전력송신기로부터 무선전력 전송을 제공받는 장치.Wireless Power Transfer System-Deivce: A device that is provided with a wireless power transmission from a power transmitter within a magnetic field area.

충전 영역(Charging Area): 자기장 영역 내에서 실제적인 무선 전력 전송이 이루어지는 지역이며, 응용 제품의 크기, 요구 전력, 동작주파수에 따라 변할 수 있다.Charging Area: A region where actual wireless power transmission occurs within the magnetic field region, and may vary depending on the size, required power, and operating frequency of the application product.

S 파라미터(Scattering parameter): S 파라미터는 주파수 분포상에서 입력전압대 출력전압의 비로 입력 포트 대 출력 포트의 비(Transmission; S21) 또는 각각의 입/출력 포트의 자체 반사값, 즉 자신의 입력에 의해 반사되어 돌아오는 출력의 값(Reflection; S11, S22).Scattering parameter: The S parameter is the ratio of the input port to the output port in terms of the input voltage to the output voltage on the frequency distribution (Transmission S21) or the self reflection value of each input / output port, Reflection (S11, S22) of the reflected output.

품질 지수 Q(Quality factor): 공진에서 Q의 값은 주파수 선택의 품질을 의미하고 Q 값이 높을수록 공진 특성이 좋으며, Q 값은 공진기에서 저장되는 에너지와 손실되는 에너지의 비로 표현됨.Quality factor Q: The value of Q in resonance means the quality of frequency selection. The higher the Q value, the better the resonance characteristics. The Q value is expressed as the ratio of the energy stored in the resonator to the energy lost.

무선으로 전력을 전송하는 원리를 살펴보면, 무선 전력 전송 원리 중 하나로 자기 유도 방식이 있다.One of the principles of wireless power transmission is magnetic induction.

자기 유도 방식은 소스 인덕터(Ls)와 부하 인덕터(Ll)를 서로 근접시켜 한쪽의 소스 인덕터(Ls)에 전류를 흘리면 발생한 자속을 매개로 부하 인덕터(Ll)에도 기전력이 발생하는 비접촉 에너지 전송기술이다.The magnetic induction method is a noncontact energy transfer technique in which an electromotive force is generated in the load inductor Ll via a magnetic flux generated when the source inductor Ls and the load inductor L1 are brought close to each other and a current is supplied to one of the source inductors Ls .

도 1은 자기 유도 방식 등가회로이다.1 is a magnetic induction equivalent circuit.

도 1을 참조하면, 자기 유도 방식 등가회로에서 송신부는 전원을 공급하는 장치에 따른 소스 전압(Vs), 소스 저항(Rs), 임피던스 매칭을 위한 소스 커패시터(Cs) 그리고 수신부와의 자기적 결합을 위한 소스 코일(Ls)로 구현될 수 있고, 수신부는 수신부의 등가 저항인 부하 저항(Rl), 임피던스 매칭을 위한 부하 커패시터(Cl) 그리고 송신부와의 자기적 결합을 위한 부하 코일(Ll)로 구현될 수 있고, 소스 코일(Ls)과 부하 코일(Ll)의 자기적 결합 정도는 상호 인덕턴스(Msl)로 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 1, in a magnetic induction equivalent circuit, a transmitter includes a source voltage Vs, a source resistance Rs, a source capacitor Cs for impedance matching, and a magnetic coupling with a receiving unit, And a load coil Rl for an impedance matching and a load coil Ll for magnetic coupling with a transmitting unit. The load coil Rl may be implemented as a source coil Ls for impedance matching, And the degree of magnetic coupling between the source coil Ls and the load coil Ll can be expressed by mutual inductance Msl.

도 1에서 임피던스 매칭을 위한 소스 커패시터(Cs)와 부하 커패시터(Cl)가 없는 오로지 코일로만 이루어진 자기 유도 등가회로로부터 입력전압 대 출력전압의 비(S21)를 구하여 이로부터 최대 전력 전송 조건을 찾으면 최대 전력 전송 조건은 이하 수학식 1을 충족한다.In FIG. 1, the ratio S21 of the input voltage to the output voltage is obtained from the magnetic induction equivalent circuit consisting only of the coil only without the source capacitor Cs for impedance matching and the load capacitor Cl, The power transmission condition satisfies Equation (1) below.

수학식 1Equation 1

Ls/Rs=Ll/RlLs / Rs = L1 / R1

상기 수학식 1에 따라 송신 코일(Ls)의 인덕턴스와 소스 저항(Rs)의 비와 부하 코일(Ll)의 인덕턴스와 부하 저항(Rl)의 비가 같을 때 최대 전력 전송이 가능하다. 인덕턴스만 존재하는 시스템에서는 리액턴스를 보상할 수 있는 커패시터가 존재하지 않기 때문에 최대 전력 전달이 이루이지는 지점에서 입/출력 포트의 자체 반사값(S11)은 0이 될 수 없고, 상호 인덕턴스(Msl) 값에 따라 전력 전달 효율이 크게 변화할 수 있다. 그리하여 임피던스 매칭을 위한 보상 커패시터로써 송신부에 소스 커패시터(Cs)가 부가될 수 있고, 수신부에 부하 커패시터(Cl)가 부가될 수 있다. 상기 보상 커패시터(Cs, Cl)는 예로 수신 코일(Ls) 및 부하 코일(Ll) 각각에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 또한 임피던스 매칭을 위하여 송신부 및 수신부 각각에는 보상 커패시터 뿐만 아니라 추가적인 커패시터 및 인덕터와 같은 수동 소자가 더 부가될 수 있다.The maximum power transmission is possible when the ratio of the inductance of the transmission coil Ls to the source resistance Rs and the ratio of the inductance of the load coil Ll to the load resistance Rl are equal to each other. Since there is no capacitor capable of compensating for reactance in a system having only inductance, the self reflection value S11 of the input / output port can not be zero at the point where the maximum power transfer is made, and the mutual inductance Msl, The power transfer efficiency can vary greatly depending on the value. Thus, the source capacitor Cs may be added to the transmitter as a compensation capacitor for impedance matching, and the load capacitor Cl may be added to the receiver. The compensation capacitors Cs and Cl may be connected in series or in parallel to the receiving coil Ls and the load coil Ll, respectively. For impedance matching, a passive element such as an additional capacitor and an inductor may be added to each of the transmitter and the receiver as well as the compensation capacitor.

이와 같은 무선 전력 전송 원리를 바탕으로 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 전력을 전달하기 위한 무선전력전송 시스템을 살펴본다.Based on such a wireless power transmission principle, a wireless power transmission system for transmitting power by a magnetic induction method or a self resonance method will be described.

도 2는 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 송신부를 나타낸 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a transmitter as one of the sub-systems constituting the wireless power transmission system.

도 2를 참조하면, 무선전력전송 시스템은 송신부(1000)와 상기 송신부(1000)로부터 무선으로 전력을 전송받는 수신부(2000)를 포함할 수 있고, 상기 송신부(1000)는 송신측 교류/직류 변환부(1100), 송신측 직류/교류 변환부(1200), 송신측 임피던스 매칭부(1300), 송신 코일부(1400) 그리고 송신측 통신 및 제어부(1500)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 송신부(1000)는 무선 전력 송신 장치와 혼용될 수 있다.2, the wireless power transmission system may include a transmitting unit 1000 and a receiving unit 2000 for receiving power wirelessly from the transmitting unit 1000. The transmitting unit 1000 may include a transmitting side AC / A transmission side DC / AC conversion unit 1200, a transmission side impedance matching unit 1300, a transmission coil unit 1400, and a transmission side communication and control unit 1500. In this specification, the transmission unit 1000 can be mixed with a wireless power transmission apparatus.

송신측 교류/직류 변환부(1100)는 송신측 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 외부로부터 제공되는 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 전력 변환부로써, 상기 송신측 교류/직류 변환부(1100)는 서브 시스템으로 정류기(1110)와 송신측 직류/직류 변환부(1120)을 포함할 수 있다. 상기 정류기(1110)는 제공되는 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 시스템으로써 이를 구현하는 실시예로 고주파수 동작 시 상대적으로 높은 효율을 가지는 다이오드 정류기, 원-칩(one-chip)화가 가능한 동기 정류기 또는 원가 및 공간 절약이 가능하고 및 데드 타임(Dead time)의 자유도가 높은 하이브리드 정류기가 될 수 있다. 또한 상기 송신측 직류/직류 변환부(1120)는 송신측 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 상기 정류기(1110)으로부터 제공되는 직류 신호의 레벨을 조절하는 것으로 이를 구현하는 예로 입력 신호의 레벨을 낮추는 벅 컨버터(Buck converter), 입력 신호의 레벨을 높이는 부스트 컨버터(Boost converter), 입력 신호의 레벨을 낮추거나 높일 수 있는 벅 부스트 컨버터(Buck Boost converter) 또는 축 컨버터(Cuk converter)가 될 수 있다. 또한 상기 송신측 직류/직류 변환부(1120)는 전력 변환 제어 기능을 하는 스위치소자와 전력 변환 매개 역할 또는 출력 전압 평활 기능을 하는 인덕터 및 커패시터, 전압 이득을 조절 또는 전기적인 분리 기능(절연 기능)을 하는 트랜스 등을 포함할 수 있으며, 입력되는 직류 신호에 포함된 리플 성분 또는 맥동 성분(직류 신호에 포함된 교류 성분)을 제거하는 기능을 할 수 있다. 그리고 상기 송신측 직류/직류 변환부(1120)의 출력 신호의 지령치와 실제 출력 치와의 오차는 피드백 방식을 통해 조절될 수 있고, 이는 상기 송신측 통신 및 제어부(1500)에 의하여 이루어 질 수 있다.The transmitting side AC / DC converting unit 1100 is a power converting unit for converting an AC signal provided from the outside under the control of the transmitting side communication and control unit 1500 to a DC signal. The transmitting side AC / DC converting unit 1100 includes: May include a rectifier 1110 and a transmission side DC / DC converter 1120 as a subsystem. The rectifier 1110 converts a supplied AC signal into a DC signal. The rectifier 1110 may be a diode rectifier having a relatively high efficiency in high-frequency operation, a synchronous rectifier capable of one-chip operation, And a hybrid rectifier capable of saving space and having a high degree of freedom in dead time. The transmitting side DC / DC converting unit 1120 adjusts the level of the DC signal provided from the rectifier 1110 under the control of the transmitting side communication and control unit 1500. As an example of implementing the DC signal, A buck converter, a boost converter that boosts the level of the input signal, a buck-boost converter or a Cuk converter that can raise or lower the level of the input signal. Also, the transmission side DC / DC converter 1120 includes a switch element that performs a power conversion control function, an inductor and a capacitor that perform a power conversion medium function or an output voltage smoothing function, a voltage gain control function or an electrical isolation function (insulation function) And may have a function of removing a ripple component or a ripple component (AC component included in the DC signal) included in the input DC signal. The error between the command value of the output signal of the transmitting side DC / DC converting unit 1120 and the actual output value can be adjusted through the feedback method and can be performed by the transmitting side communication and control unit 1500 .

송신측 직류/교류 변환부(1200)는 송신측 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 송신측 교류/직류 변환부(1100)으로부터 출력되는 직류 신호를 교류 신호로 변환하고, 변환된 교류 신호의 주파수를 조절할 수 있는 시스템으로 이를 구현하는 예로 하프 브릿지 인버터(Half bridge inverter) 또는 풀 브릿지 인버터(Full bridge inverter)가 있다. 또한 상기 송신측 직류/교류 변환부(1200)는 출력 신호의 주파수를 생성하는 오실레이터(Ocillator)와 출력 신호를 증폭하는 파워 증폭부를 포함할 수 있다.The transmission side DC / AC conversion unit 1200 converts the DC signal output from the transmission side AC / DC conversion unit 1100 into an AC signal under the control of the transmission side communication and control unit 1500 and outputs the converted AC signal frequency A half bridge inverter or a full bridge inverter is an example of implementing this system. The transmission side DC / AC conversion unit 1200 may include an oscillator for generating a frequency of an output signal and a power amplifier for amplifying an output signal.

송신측 임피던스 매칭부(1300)는 서로 다른 임피던스를 가진 지점에서 반사파를 최소화하여 신호의 흐름을 좋게 한다. 송신부(1000)와 수신부(2000)의 두 코일은 공간적으로 분리되어 있어 자기장의 누설이 많으므로 상기 송신부(1000)와 수신부(2000)의 두 연결단 사이의 임피던스 차이를 보정하여 전력 전달 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 송신측 임피던스 매칭부(1300)는 인덕터, 커패시터 그리고 저항 소자로 구성될 수 있고, 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 상기 인덕터의 인덕턴스와 커패시터의 커패시턴스 그리고 저항의 저항 값을 가변하여 임피던스 매칭을 위한 임피던스 값을 조정할 수 있다. 그리고 자기 유도 방식의 무선전력전송 시스템이 전력을 전송하는 경우, 송신측 임피던스 매칭부(1300)는 직렬 공진 구조 또는 병렬 공진 구조를 가질 수 있고, 송신부(1000)와 수신부(2000) 사이의 유도 결합 계수를 증가시켜 에너지 손실을 최소화 할 수 있다. The transmission-side impedance matching unit 1300 minimizes the reflected waves at points having different impedances to improve the signal flow. Since the two coils of the transmitting unit 1000 and the receiving unit 2000 are spatially separated and the leakage of the magnetic field is large, the impedance difference between the two connecting ends of the transmitting unit 1000 and the receiving unit 2000 is corrected, . The impedance matching unit 1300 may include an inductor, a capacitor, and a resistor. Under the control of the communication and control unit 1500, the inductance of the inductor, the capacitance of the capacitor, The impedance value can be adjusted. The transmission impedance matching unit 1300 may have a series resonance structure or a parallel resonance structure when the magnetic induction type wireless power transmission system transmits electric power and the inductive coupling unit between the transmission unit 1000 and the reception unit 2000 The energy loss can be minimized by increasing the coefficient.

송신측 코일(1400)은 복수개의 코일 또는 단수개의 코일로 구현될 수 있고, 송신측 코일(1400)이 복수개로 구비되는 경우 이들은 서로 이격되어 배치되거나 서로 중첩되어 배치될 수 있고, 이들이 중첩되어 배치되는 경우 중첩되는 면적은 자속 밀도의 편차를 고려하여 결정할 수 있다. 또한 송신측 코일(1400)을 제작할 때 내부 저항 및 방사 저항을 고려하여 제작할 수 있고, 이 때 저항 성분이 작으면 품질 지수(Quality factor)가 높아지고 전송 효율이 상승할 수 있다.The transmitting coil 1400 may be implemented as a plurality of coils or a plurality of coils. If a plurality of transmitting coils 1400 are provided, they may be spaced apart from each other, The overlapping area can be determined in consideration of the deviation of the magnetic flux density. Also, when the transmission coil 1400 is manufactured, it can be manufactured in consideration of the internal resistance and the radiation resistance. If the resistance component is small, the quality factor can be increased and the transmission efficiency can be increased.

통신 및 제어부(1500)는 서브 시스템으로써 송신측 제어부(1510)와 송신측 통신부(1520)를 포함할 수 있다. 상기 송신측 제어부(1510)는 수신부(2000)의 전력 요구량, 현재 충전량 그리고 무선 전력 방식을 고려하여 상기 송신측 교류/직류 변환부(1100)의 출력 전압을 조절하는 역할을 할 수 있다. 그리고 최대 전력 전송 효율를 고려하여 상기 송신측 직류/교류 변환부(1200)를 구동하기 위한 주파수 및 스위칭 파형들을 생성하여 전송될 전력을 제어할 수 있다. 또한 수신부(2000)의 저장부(미도시)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 어플리케이션을 이용하여 수신부(2000)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 한편 상기 송신측 제어부(1510)는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤유닛(Micro Controller Unit) 또는 마이콤(Micom)이라고 지칭할 수 있다. 상기 송신측 통신부(1520)는 수신측 통신부(2620)와 통신을 수행할 수 있고, 통신 방식의 일 예로 블루투스 방식을 이용할 수 있다. 상기 송신측 통신부(1520)와 수신측 통신부(2620)는 서로간에 충전 상황 정보 및 충전 제어 명령 등의 송수신을 진행할 수 있다. 그리고 상기 충전 상황 정보로는 수신부(2000)의 개수, 배터리 잔량, 충전 횟수, 사용량, 배터리 용량, 배터리 비율 그리고 송신부(1000)의 전송 전력량 등을 포함할 수 있다. 또한 송신측 통신부(1520)는 수신부(2000)의 충전 기능을 제어하는 충전 기능 제어 신호를 송신할 수 있고, 상기 충전 기능 제어 신호는 수신부(2000)를 제어하여 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하게 하는 제어 신호일 수 있다. The communication and control unit 1500 may include a transmission side control unit 1510 and a transmission side communication unit 1520 as subsystems. The transmission-side controller 1510 may control the output voltage of the transmission-side AC / DC converter 1100 in consideration of the power demand of the receiver 2000, the current charge amount, and the wireless power scheme. The frequency and switching waveforms for driving the transmission side DC / AC conversion unit 1200 may be generated in consideration of the maximum power transmission efficiency to control power to be transmitted. Also, the overall operation of the receiver 2000 can be controlled by using an algorithm, a program, or an application required for the control read from the storage unit (not shown) of the receiver 2000. Meanwhile, the transmission-side controller 1510 may be referred to as a microprocessor, a microcontroller unit, or a microcomputer. The transmission-side communication unit 1520 can perform communication with the reception-side communication unit 2620, and can use a Bluetooth system as an example of a communication system. The transmission side communication unit 1520 and the reception side communication unit 2620 can transmit and receive the charging status information and the charging control command to each other. The charging status information may include the number of the receiving unit 2000, the remaining battery level, the number of times of charging, the amount of usage, the battery capacity, the battery ratio, and the transmission power amount of the transmission unit 1000. Side communication unit 1520 can transmit a charging function control signal for controlling the charging function of the receiving unit 2000 and the charging function control signal controls the receiving unit 2000 to enable or disable the charging function And may be a control signal for disabling the control signal.

한편 송신부(1000)는 송신측 통신부(1520)와 상이한 하드웨어로 구성되어 송신부(1000)가 아웃-밴드(out-band) 형식으로 통신될 수 도 있다. 그리고, 송신부(1000)와 송신측 통신부(1520)가 하나의 하드웨어로 구현되어, 송신부(1000)가 인-밴드(in-band) 형식으로 통신을 수행할 수도 있다. 또한 상기 송신측 통신부(1520)는 상기 송신측 제어부(1510)와 별로로 구성될 수 있고, 상기 수신부(2000) 또한 수신측 통신부(2620)가 수신 장치의 제어부(2610)에 포함되거나 별도로 구성될 수 있다.Meanwhile, the transmitting unit 1000 may be configured with hardware different from the transmitting-side communication unit 1520, and the transmitting unit 1000 may be communicated in an out-band format. The transmitting unit 1000 and the transmitting-side communication unit 1520 may be implemented in one piece of hardware, and the transmitting unit 1000 may perform communication in an in-band format. The transmission side communication unit 1520 may be configured to be separate from the transmission side control unit 1510 and the reception side communication unit 2620 may be included in the control unit 2610 of the reception device .

도 3은 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 수신부를 나타낸 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating a receiver as one of subsystems constituting a wireless power transmission system.

도 3을 참조하면, 무선전력전송 시스템은 송신부(1000)와 상기 송신부(1000)로부터 무선으로 전력을 전송받는 수신부(2000)를 포함할 수 있고, 상기 수신부(2000)는 수신측 코일부(2100), 수신측 매칭부(2200), 수신측 교류/직류 변환부(2300), 수신측 직류/직류변환부(2400), 부하부(2500) 및 수신측 통신 및 제어부(2600)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 수신부(2000)는 무선 전력 수신 장치와 혼용될 수 있다.3, the wireless power transmission system may include a transmitting unit 1000 and a receiving unit 2000 for wirelessly transmitting power from the transmitting unit 1000. The receiving unit 2000 includes a receiving coil unit 2100 A receiving side AC / DC converting unit 2300, a receiving side DC / DC converting unit 2400, a load unit 2500, and a receiving side communication and controlling unit 2600 have. In this specification, the receiving unit 2000 can be mixed with a wireless power receiving apparatus.

수신측 코일부(2100)은 자기 유도 방식을 통해 전력을 수신할 수 있고, 유도 코일을 하나 또는 복수개로 구비할 수 있다. 그리고 수신측 코일부(2100)는 근거리 통신용 안테나(Near Field Communication)를 함께 구비할 수 있다. 그리고 상기 수신측 코일부(2100)은 송신측 코일부(1400)와 동일할 수 있고, 수신 안테나의 치수는 수신부(200)의 전기적 특성에 따라 달라질 수 있다.The receiving side coil part 2100 can receive electric power through a magnetic induction method, and one or a plurality of induction coils can be provided. The receiving side coil part 2100 may be provided with a near field communication antenna. The receiving side coil part 2100 may be the same as the transmitting side coil part 1400 and the dimensions of the receiving antenna may be changed according to the electrical characteristics of the receiving part 200. [

수신측 매칭부(2200)는 송신기(1000)와 수신기(2000) 사이의 임피던스 매칭을 수행한다. The receiving side matching unit 2200 performs impedance matching between the transmitter 1000 and the receiver 2000. [

상기 수신측 교류/직류 변환부(2300)는 수신측 코일부(2100)으로부터 출력되는 교류 신호를 정류하여 직류 신호를 생성한다. The receiving-side AC / DC converter 2300 rectifies the AC signal output from the receiving-side coil part 2100 to generate a DC signal.

수신측 직류/직류변환부(2400)는 수신측 교류/직류 변환부(2300)에서 출력되는 직류 신호의 레벨을 부하부(2500)의 용량에 맞게 조정할 수 있다.The receiving-side DC / DC converting section 2400 can adjust the level of the DC signal output from the receiving-side AC / DC converting section 2300 to match the capacity of the load section 2500.

상기 부하부(2500)는 배터리, 디스플레이, 음성 출력 회로, 메인 프로세서 그리고 각종 센서들을 포함할 수 있다. The load unit 2500 may include a battery, a display, a sound output circuit, a main processor, and various sensors.

수신측 통신 및 제어부(2600)는 송신측 통신 및 제어부(1500)로부터 웨이크-업 전력에 의해 활성화 될 수 있고, 상기 송신측 통신 및 제어부(1500)와 통신을 수행하고, 수신부(2000)의 서브 시스템의 동작을 제어할 수 있다.The receiving side communication and control unit 2600 can be activated by the wake-up power from the transmitting side communication and control unit 1500 and performs communication with the transmitting side communication and control unit 1500, The operation of the system can be controlled.

상기 수신부(2000)는 단수 또는 복수개로 구성되어 송신부(1000)로부터 동시에 에너지를 무선으로 전달 받을 수 있다. 즉 자기 유도 방식에서 서로 독립적인 수신측 코일부를 복수개 구비하여 하나의 송신부(1000)로부터 복수의 타켓 수신부(2000)가 전력을 공급받을 수 있다. 이때 상기 송신부(1000)의 송신측 매칭부(1300)는 복수개의 수신부(2000)들 사이의 임피던스 매칭을 적응적으로 수행할 수 있다.The receiving unit 2000 includes a single or a plurality of receiving units 2000, and can simultaneously receive energy from the transmitting unit 1000 wirelessly. That is, a plurality of target reception coil sections are independent from each other in the magnetic induction method, and a plurality of target reception sections 2000 can receive power from one transmission section 1000. At this time, the transmitter matching unit 1300 of the transmitter 1000 may adaptively perform impedance matching between the plurality of receivers 2000.

또한 상기 수신부(2000)가 복수개로 구성된 경우 동일 종류의 시스템이거나 서로 다른 종류의 시스템이 될 수 있다.Further, if the receiving unit 2000 is composed of a plurality of units, the same type of system or different types of systems may be used.

한편 무선전력전송 시스템의 신호의 크기와 주파수 관계를 살펴보면, 자기 유도 방식의 무선 전력 전송의 경우, 송신부(1000)에서 송신측 교류/직류 변환부(1100)은 110V~220V의 60Hz의 교류 신호를 인가 받아 10V 내지 20V의 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있고, 송신측 직류/교류 변환부(1200)는 직류 신호를 인가받아 125KHz의 교류 신호를 출력할 수 있다. 그리고 수신부(2000)의 수신측 교류/직류 변환부(2300)는 125KHz의 교류 신호를 입력 받아 10V 내지 20V의 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있고, 수신측 직류/직류변환부(2400)는 부하부(2500)에 적합한, 예를 들어 5V의 직류 신호를 출력하여 상기 부하부(2500)에 전달할 수 있다.Meanwhile, in the case of the radio power transmission of the magnetic induction type, the transmission side AC / DC conversion unit 1100 in the transmission unit 1000 converts the AC signal of 60 Hz to 110 V to 220 V And the transmission side DC / AC conversion unit 1200 can receive the DC signal and output the AC signal of 125 KHz. The receiving side AC / DC converting unit 2300 of the receiving unit 2000 receives the 125 KHz AC signal and converts it into a DC signal of 10 V to 20 V, and the receiving side DC / DC converting unit 2400 converts the DC For example, a 5V DC signal to the load unit 2500 and output it to the load unit 2500.

한편, 무선전력전송 시스템의 송신부는 수신부가 송신부의 표면에 배치되었는지를 감지한 후, 수신부에게 전력을 전송한다. 송신부는 수신부를 감지하기 위하여, 수신부에게 일정한 신호를 주기적으로 보낼 수 있다. 이러한 경우, 무선전력전송 시스템의 대기전력 소모가 크다는 단점이 있다. Meanwhile, the transmitter of the wireless power transmission system senses whether the receiver is disposed on the surface of the transmitter, and then transmits power to the receiver. The transmitter may periodically send a signal to the receiver to detect the receiver. In this case, there is a disadvantage that the standby power consumption of the wireless power transmission system is large.

송신부가 수신부를 감지하기 위하여, 송신부에 홀센서(hall sensor)를 장착할 수도 있다. 이러한 경우, 무선전력전송 시스템의 대기전력 소모가 크다는 단점은 해소할 수 있다. 다만, 홀센서가 수신부를 감지하기 위하여, 송신부 상에 수신부가 배치된 경우와 배치되지 않은 경우의 기전력 차이가 40G(gauss) 이상이 되어야 한다. 즉, 송신부 상에 수신부가 배치된 경우와 배치되지 않은 경우의 전압 차가 200mV이상이 되어야 한다. In order for the transmitter to detect the receiver, a hall sensor may be mounted on the transmitter. In this case, the disadvantage that the standby power consumption of the wireless power transmission system is large can be solved. However, in order for the Hall sensor to detect the receiving part, the difference in electromotive force between the case where the receiving part is disposed on the transmitting part and the case where the receiving part is not disposed should be 40 G (gauss) or more. That is, the voltage difference between the case where the receiving section is disposed on the transmitting section and the case where the receiving section is not disposed on the transmitting section must be 200 mV or more.

한편, 무선 전력 수신 장치, 예를 들면 모바일 장치의 슬림화 추세에 따라, 0.4mm 이하의 두께를 가지는 전자기파 차폐시트가 무선 전력 수신 장치에 포함되고 있다. 이에 따라, 무선전력전송 시스템이 무선 전력 수신 장치를 감지하는 성능이 낮아지게 된다. 무선 전력 수신 장치의 코일 중앙에 영구 자석 등을 배치할 수는 있으나, 영구 자석으로 인하여 무선 전력 수신 장치의 두께가 두꺼워지며, 제조 비용이 증가하는 문제가 있다.On the other hand, an electromagnetic wave shielding sheet having a thickness of 0.4 mm or less is included in the wireless power receiving apparatus in accordance with the tendency of a wireless power receiving apparatus, for example, a mobile apparatus, to become slim. As a result, the performance of the wireless power transmission system to detect the wireless power reception apparatus becomes low. A permanent magnet or the like can be disposed at the center of the coil of the wireless power receiving apparatus. However, the thickness of the wireless power receiving apparatus is increased due to the permanent magnet, and the manufacturing cost is increased.

본 발명의 실시예에 따르면, 무선 전력 수신 장치에 포함되는 전자기파 차폐시트를 이용하여 무선전력전송 시스템이 무선 전력 수신 장치를 감지하는 성능을 높이고자 한다.According to the embodiment of the present invention, the performance of the wireless power transmission system to detect the wireless power receiving apparatus using the electromagnetic wave shielding sheet included in the wireless power receiving apparatus is improved.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 일부 단면을 나타내는 도면이다. 본 명세서에서, 송신부(100)는 무선 전력 전송 장치와 혼용될 수 있으며, 수신부(200)는 무선 전력 수신 장치와 혼용될 수 있다.4 is a partial cross-sectional view of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention. In this specification, the transmitter 100 may be mixed with a wireless power transmission device, and the receiver 200 may be mixed with a wireless power receiving device.

도 4를 참조하면, 송신부(100)는 전자기파 차폐코어(110), 전자기파 차폐코어(110) 상에 배치된 송신 코일(120), 그리고 전자기파 차폐코어(110)의 하부에 배치되는 홀 센서(hall sensor, 130)를 포함한다.4, the transmitter 100 includes an electromagnetic wave shielding core 110, a transmission coil 120 disposed on the electromagnetic wave shielding core 110, and a Hall sensor (Hall) disposed under the electromagnetic wave shielding core 110. [ sensor 130).

여기서, 전자기파 차폐코어(110)는 자성 소재, 예를 들면 페라이트(ferrite)를 포함할 수 있고, 두께는 수mm, 예를 들면 약 1mm일 수 있다. 전자기파 차폐코어(110) 상에 영구자석(140)이 더 배치되며, 영구자석(140)은 송신코일(120)에 의하여 둘러싸일 수도 있다.Here, the electromagnetic wave shielding core 110 may include a magnetic material, for example, ferrite, and may have a thickness of several mm, for example, about 1 mm. A permanent magnet 140 is further disposed on the electromagnetic wave shielding core 110 and the permanent magnet 140 may be surrounded by the transmission coil 120.

홀 센서(130)는 송신 코일(120)의 중심으로부터 제1 거리만큼 떨어진 위치에서 전자기파 차폐코어(110)의 하부로 제2 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 홀 센서(130)는 송신 코일(120)의 중심으로부터 1.5mm만큼 떨어진 위치에서 전자기파 차폐코어(110)의 하부로 2mm만큼 이격되어 배치될 수 있다.The Hall sensor 130 may be disposed at a distance from the center of the transmission coil 120 by a first distance and a distance from the center of the transmission coil 120 by a second distance to the bottom of the electromagnetic wave shielding core 110. For example, the Hall sensor 130 may be disposed at a distance of 1.5 mm from the center of the transmission coil 120 and 2 mm away from the bottom of the electromagnetic wave shielding core 110.

홀 센서(130)는 자기장의 변화를 감지한다. 즉, 홀 센서(130)는 송신부(100)의 표면(150) 상에 수신부(200)가 배치되는 경우와 배치되지 않는 경우 간의 기전력 차이를 이용하여 수신부(200)를 감지하고, 수신부(200)를 식별하기 위한 디지털 핑 단계(Digital Ping Phase)를 시작할 수 있다. 예를 들어, 홀 센서(130)는 송신부(100)의 표면(140) 상에 수신부(200)가 배치되는 경우와 배치되지 않는 경우 간의 기전력 차이가 40G, 즉 200mV이상인 경우 송신부(100)의 표면(150) 상에 수신부(200)가 배치되는 것으로 판단할 수 있다. The Hall sensor 130 senses a change in the magnetic field. That is, the hall sensor 130 senses the receiving unit 200 using the difference in electromotive force between the case where the receiving unit 200 is disposed on the surface 150 of the transmitting unit 100 and the case where the receiving unit 200 is not disposed, A digital ping phase may be initiated. For example, the hall sensor 130 may be disposed on the surface of the transmission unit 100 when the difference in electromotive force between the case where the receiving unit 200 is disposed on the surface 140 of the transmitting unit 100 and the case where the receiving unit 200 is not disposed is 40 G, It can be determined that the receiving unit 200 is disposed on the receiving unit 150.

한편, 수신부(200)는 전자기파 차폐시트(210), 전자기파 차폐시트(210) 상에 배치된 수신 코일(220), 그리고 전자기파 차폐시트(210)와 수신 코일(220) 사이에 배치되는 접착층(230)을 포함한다.The receiving unit 200 includes an electromagnetic wave shielding sheet 210, a receiving coil 220 disposed on the electromagnetic wave shielding sheet 210 and an adhesive layer 230 disposed between the electromagnetic wave shielding sheet 210 and the receiving coil 220. [ ).

여기서, 전자기파 차폐시트(210)의 두께는 0.4mm이하, 바람직하게는 0.01mm 내지 0.4mm일 수 있다. 전자기파 차폐시트(210)의 두께가 0.4mm를 초과하면, 무선 전력 수신 장치가 두꺼워지게 된다. Here, the thickness of the electromagnetic wave shielding sheet 210 may be 0.4 mm or less, preferably 0.01 mm to 0.4 mm. If the thickness of the electromagnetic wave shielding sheet 210 exceeds 0.4 mm, the wireless power receiving apparatus becomes thick.

수신 코일(220)은 전자기파 차폐시트(210) 상에서 전자기파 차폐시트(210)와 평행한 방향으로 감겨진 코일면으로 이루어질 수 있다.The receiving coil 220 may be a coil surface wound on the electromagnetic wave shielding sheet 210 in a direction parallel to the electromagnetic wave shielding sheet 210.

그리고, 접착층(230)의 두께는 0.05mm이하일 수 있다.The thickness of the adhesive layer 230 may be 0.05 mm or less.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 전자기파 차폐시트(210)는 포화자속밀도(Bs)가 1.5T 이상인 연자성 합금을 포함한다. 전자기파 차폐시트(210)가 적용된 수신부(200)가 송신부(100)의 표면(150)에 접근할 경우, 전자기파 차폐시트(210)는 송신부(100)의 영구자석(140)으로부터 자기장을 받게 된다. 포화자속밀도(Bs)가 1.5T 이상인 연자성 합금을 포함하는 경우 전자기파 차폐시트(210)의 두께가 0.4mm이하임에도 불구하고, 송신부(100) 상에 수신부(200)가 배치된 경우와 배치되지 않은 경우의 홀 센서(130)가 감지하는 기전력 차이가 40G, 즉 200mV 이상이 될 수 있다. 이에 따라, 슬림하면서도 감지 성능이 우수한 무선전력전송 시스템을 얻을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the electromagnetic wave shielding sheet 210 includes a soft magnetic alloy having a saturation magnetic flux density Bs of 1.5 T or more. The electromagnetic wave shielding sheet 210 receives a magnetic field from the permanent magnet 140 of the transmitting unit 100 when the receiving unit 200 to which the electromagnetic wave shielding sheet 210 is applied approaches the surface 150 of the transmitting unit 100. When the thickness of the electromagnetic wave shielding sheet 210 is 0.4 mm or less in the case where the soft magnetic alloy having a saturation magnetic flux density Bs of 1.5 T or more is included in the case where the receiving section 200 is disposed on the transmitting section 100 The difference in electromotive force sensed by the Hall sensor 130 in the case where the Hall sensor 130 is turned on may be 40 G, that is, 200 mV or more. As a result, a wireless power transmission system having a slim yet high detection performance can be obtained.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 전자기파 차폐시트(210)는 Fe 및 Ni를 포함하는 연자성 합금 또는 Fe, Cu, B 및 Si를 포함하는 연자성 합금을 포함하며, Fe 및 Ni 중 적어도 하나를 89at% 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자기파 차폐시트(210)는 화학식 1의 조성을 가지는 연자성 합금을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the electromagnetic wave shielding sheet 210 comprises a soft magnetic alloy containing Fe and Ni or a soft magnetic alloy containing Fe, Cu, B and Si, and at least one of Fe and Ni Or more and 89 at% or more. For example, the electromagnetic wave shielding sheet 210 may comprise a soft magnetic alloy having the composition of Formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Fe₁₀₀ _- _aNi_a Fe ₁₀₀ _- _a Ni _a

여기서, a는 40 내지 60at%이다.Here, a is 40 to 60 at%.

전자기파 차폐시트(210)는 화학식 2의 조성을 가지는 연자성 합금을 포함할 수도 있다. The electromagnetic wave shielding sheet 210 may comprise a soft magnetic alloy having the composition of Formula (2).

[화학식 2](2)

Fe₁₀₀ _-x-y- _zCu_xB_ySi_z Fe ₁₀₀ _-xy- _z Cu _x B _y Si _z

이에 따라, 포화자속밀도가 1.5T 이상인 연자성 합금을 얻을 수 있다. Thereby, a soft magnetic alloy having a saturation magnetic flux density of 1.5 T or more can be obtained.

본 발명의 한 실시예에 따른 연자성 합금은 화학식 1 또는 화학식 2의 조성에 따른 금속 분말을 혼합한 후 1500℃ 내지 1900℃에서 용융시키고, 워터??칭(Water Quenching) 기법 또는 멜트스피너(Melt spinner) 기법을 이용하여 상온으로 식히며, 가스 아토마이저(gas atomizer) 등을 이용하여 구형 분말을 생성할 수 있다. 이후, 구형 분말은 300 내지 500℃에서의 열처리 과정을 통하여 어닐링(annealing)되며, 판상의 플레이크(flake)로 성형될 수 있다.The soft magnetic alloy according to one embodiment of the present invention may be prepared by mixing metal powder according to the composition of Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2 and then melting at a temperature of 1500 ° C to 1900 ° C and applying a water quenching technique or a melt spinner spinner method, and a spherical powder can be produced by using a gas atomizer or the like. Thereafter, the spherical powder is annealed through a heat treatment process at 300 to 500 ° C, and can be formed into a plate flake.

본 발명의 한 실시예에 따라 플레이크 형상으로 가공된 연자성 합금은 전자기파 차폐시트에 적용될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따른 전자기파 차폐시트는 연자성 합금 및 결합재를 포함할 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따른 전자기파 차폐시트는 60 내지 95wt%, 바람직하게는 88 내지 92wt%의 연자성 합금 및 5 내지 40wt%, 바람직하게는 8 내지 12wt%의 결합재를 포함할 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따른 연자성 합금 및 결합재를 함량비에 따라 혼합한 후 고온에서 가압하면 본 발명의 한 실시예에 따른 전자기파 차폐시트를 제조할 수 있다. 여기서, 결합재는 열가소성 수지, 열경화성 수지, 자외선 경화성 수지, 방사선 경화성 수지 등일 수 있다. 예를 들어, 결합재는 에폭시 수지, 실리콘 수지, 실리콘 고무, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지 및 PVA(poly vinyl alcohol) 수지로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 전자기파 차폐시트가 본 발명의 한 실시예에 따른 연자성 합금을 60wt% 미만으로 함유하면 포화자속밀도가 낮아질 수 있으며, 95wt%를 초과하여 함유하면 플레이크 간의 결합력이 낮아져서 부서지기 쉬워질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a soft magnetic alloy processed into a flake shape can be applied to an electromagnetic wave shielding sheet. The electromagnetic wave shielding sheet according to an embodiment of the present invention may include a soft magnetic alloy and a binder. The electromagnetic wave shielding sheet according to an embodiment of the present invention may comprise 60 to 95 wt%, preferably 88 to 92 wt% of a soft magnetic alloy and 5 to 40 wt%, preferably 8 to 12 wt% of a binder. When the soft magnetic alloy and the binder according to an embodiment of the present invention are mixed according to the content ratio and then pressurized at a high temperature, the electromagnetic wave shielding sheet according to an embodiment of the present invention can be manufactured. Here, the binder may be a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an ultraviolet ray curable resin, a radiation curable resin, or the like. For example, the binder may be selected from the group consisting of an epoxy resin, a silicone resin, a silicone rubber, a phenol resin, a urea resin, a melamine resin and a polyvinyl alcohol (PVA) resin. If the electromagnetic wave shielding sheet contains less than 60 wt% of the soft magnetic alloy according to an embodiment of the present invention, the saturation magnetic flux density may be lowered. If the electromagnetic wave shielding sheet contains more than 95 wt%, the bonding force between flakes may be lowered.

이하, 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples.

표 1은 실시예 및 비교예에 따른 연자성 합금의 조성(at%), 포화자속밀도(T, Tesla), 전자기파 차폐시트의 두께(mm) 및 홀 센서에 의하여 감지된 기전력 차(mV)를 나타낸다. Table 1 shows the composition (at%), the saturation magnetic flux density (T, Tesla), the thickness (mm) of the electromagnetic wave shielding sheet and the electromotive force difference (mV) sensed by the Hall sensor according to Examples and Comparative Examples .

실시예 및 비교예에 따른 연자성 합금은 각 조성에 따른 금속 분말을 1700℃에서 용해시킨 후, 워터??칭(water quenching) 기법을 이용하여 상온으로 식히고, 가스 아토마이저(gas atomizer)를 이용하여 구형 분말을 생성하였다. 그리고, 구형 분말을 350℃에서 열처리하여 플레이크(flake)로 가공하였다. The soft magnetic alloy according to Examples and Comparative Examples were prepared by dissolving the metal powder according to each composition at 1700 캜, cooling it to room temperature by using a water quenching technique, and using a gas atomizer To produce spherical powder. Then, the spherical powder was heat-treated at 350 ° C and processed into flakes.

실시예 및 비교예에 따라 제조된 연자성 합금 플레이크의 포화자속밀도(T)는 VSM(Vibrating Sample Magnetometer) 장비를 이용하여 측정하였다. 그리고, 실시예 및 비교예에 따라 제조된 연자성 합금 플레이크를 90wt%와 결합재 10wt%를 혼합한 후 고온에서 가압하여 0.4mm 두께의 전자기파 차폐시트를 제작하였다. 그리고, 송신 코일의 중심으로부터 1.5mm 떨어지고, 전자기파 차폐코어의 하부로 2mm 이격된 지점에 배치된 홀 센서를 포함하는 송신부 상에 실시예 및 비교예에 따라 제작된 전자기파 차폐시트를 포함하는 수신부를 배치하기 전과 배치한 후의 기전력 차이를 측정하였다. The saturation magnetic flux density (T) of the soft magnetic alloy flakes produced according to Examples and Comparative Examples was measured using a VSM (Vibrating Sample Magnetometer) instrument. Then, 90 wt% of soft magnetic alloy flake prepared according to Examples and Comparative Examples was mixed with 10 wt% of binder, and then pressurized at a high temperature to produce an electromagnetic wave shielding sheet having a thickness of 0.4 mm. The receiver including the electromagnetic wave shielding sheet fabricated according to the embodiment and the comparative example was placed on a transmitter section including a Hall sensor disposed at a position 1.5 mm away from the center of the transmission coil and spaced apart by 2 mm from the bottom of the electromagnetic wave shield core The difference in electromotive force between before and after placement was measured.

실험번호Experiment number 조성(at.%)Composition (at.%) 포화자속밀도(T)Saturation magnetic flux density (T) 두께(mm)Thickness (mm) 기전력 차(mV)Electromotive force difference (mV) 비교예 1Comparative Example 1 Fe_bal _.Si₉Al₆ Fe _honey _. Si ₉ Al ₆ 1.01.0 0.40.4 155155 비교예 2Comparative Example 2 Fe_bal _.Si₁₁Cr₂ Fe _honey _. Si ₁₁ Cr ₂ 1.41.4 0.40.4 190190 실시예 1Example 1 Fe_bal _.Ni₅₀ Fe _honey _. Ni ₅₀ 1.51.5 0.40.4 205205 실시예 2Example 2 Fe_bal _.Cu₁B₂Si₇ Fe _honey _. Cu ₁ B ₂ Si ₇ 1.91.9 0.40.4 260260

표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 2와 같이, 포화자속밀도가 1.5T 이상이면, 송신부 상에 수신부가 배치되기 전과 배치된 후의 기전력 차가 200mV이상임을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 2와 같은 조성을 가지는 연자성 합금은 Fe-Si-Cr 계열의 연자성 합금 또는 Fe-Si-Al 계열의 연자성 합금에 비하여 포화자속밀도가 높음을 알 수 있다. Referring to Table 1, when the saturation magnetic flux density is 1.5 T or more, it can be seen that the difference in electromotive force before and after the placement of the receiving portion on the transmitting portion is 200 mV or more, as in Embodiments 1 and 2. It can be seen that the soft magnetic alloy having the same compositions as in Examples 1 and 2 has a higher saturated magnetic flux density than the Fe-Si-Cr series soft magnetic alloy or the Fe-Si-Al series soft magnetic alloy.

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

1100 송신측 교류/직류 변환부
1110 정류기
1120 송신측 직류/직류 변환부
1200 송신측 직류/교류 변환부
1300 송신측 임피던스 매칭부
1400 송신 코일부
1500 송신측 통신 및 제어부
1510 송신측 제어부
1520 송신측 통신부
2000 수신부
2100 수신측 코일부
2200 수신측 임피던스 매칭부
2300 수신측 교류/직류 변환부
2400 수신측 직류/직류 변환부
2500 부하부
2600 수신측 통신 및 제어부
2610 수신측 제어부
2620 수신측 통신부
100 송신부
200 수신부1100 Transmitter AC / DC converter section
1110 Rectifier
1120 Transmission side DC / DC converter unit
1200 transmission side DC / AC conversion unit
1300 transmitting side impedance matching unit
1400 transmit coil part
1500 Transmitting side communication and control unit
1510 Transmission side control section
1520 transmission side communication unit
2000 receiver
2100 Receiver side coil part
2200 receiving impedance matching unit
2300 receiving AC / DC converter
2400 receiving side DC / DC converting section
2500 Load section
2600 Receive side communication and control unit
2610 Receiving-
2620 Receiving side communication unit
100 transmitter
200 Receiver

Claims

An electromagnetic wave shielding core, a transmission coil formed on the electromagnetic wave shielding core, and a Hall sensor disposed under the electromagnetic wave shielding core, and
And a receiving coil formed on the electromagnetic wave shielding sheet, wherein the thickness of the electromagnetic wave shielding sheet is 0.4 mm or less, and the saturation magnetic flux density is 1.5T or more.
And a wireless power transmission system.

The method according to claim 1,
Wherein the Hall sensor is disposed at a distance from the center of the transmission coil by a first distance and a second distance below the electromagnetic wave shielding sheet.

3. The method of claim 2,
The first distance is 1.5 mm, the second distance is 2 mm,
Wherein the difference in electromotive force between the case where the wireless power receiving apparatus is disposed on the wireless power transmitting apparatus and the case where the wireless power receiving apparatus is not disposed is 40 gauss or more.

The method according to claim 1,
Wherein the electromagnetic wave shielding sheet comprises a soft magnetic alloy comprising Fe and Ni or a soft magnetic alloy comprising Fe, Cu, B and Si.

5. The method of claim 4,
Wherein the electromagnetic wave shielding sheet comprises a soft magnetic alloy including at least 89at% of at least one of Fe and Ni.

6. The method of claim 5,
Wherein the electromagnetic wave shielding sheet comprises a soft magnetic alloy having a composition of the following formula:
Fe _100-a Ni _a
Here, a is 40 to 60 at%.

6. The method of claim 5,
Wherein the electromagnetic wave shielding sheet comprises a soft magnetic alloy having a composition of the following formula:
Fe _100-xyz Cu _x B _y Si _z
Where x is 0.1 to 2 at%, y is 1 to 3 at%, and z is 6 to 8 at%.

A wireless power receiving apparatus of a wireless power transmission system,
Electromagnetic wave shielding sheet, and
And a receiving coil formed on the electromagnetic wave shielding sheet,
Wherein the electromagnetic wave shielding sheet has a thickness of 0.4 mm or less and a saturation magnetic flux density of 1.5T or more.

9. The method of claim 8,
Wherein the electromagnetic wave shielding sheet comprises a soft magnetic alloy containing Fe and Ni or a soft magnetic alloy containing Fe, Cu, B and Si.

10. The method of claim 9,
Wherein the electromagnetic wave shielding sheet comprises a soft magnetic alloy having a composition of the following formula:
Fe _100-a Ni _a
Here, a is 40 to 60 at%.

10. The method of claim 9,
Wherein the electromagnetic wave shielding sheet comprises a soft magnetic alloy having a composition of the following formula:
Fe _100-xyz Cu _x B _y Si _z
Where x is 0.1 to 2 at%, y is 1 to 3 at%, and z is 6 to 8 at%.

9. The method of claim 8,
And an adhesive layer disposed between the electromagnetic wave shielding sheet and the receiving coil.