KR20170032521A - 무선 전력 수신장치 및 이를 포함하는 회전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 수전 공진코일과 정류기가 일체로 구비되어 구조가 간단하며, 크기를 소형화할 수 있고, 습식환경에 사용가능하도록 방수구조를 개선한 무선 전력 수신장치 및 이를 포함하는 회전 장치를 제공하는 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 무선 전력 수신장치는 송전설비로부터 무선 전송된 고주파 전력신호를 주파수 공진에 의해 수신하는 공진 코일; 상기 공진 코일과 대응되어 고주파 전력신호를 수전하는 로드 코일; 상기 로드 코일과 연결되어 고주파 전력신호를 정류하여 공급하는 정류기; 및 상기 공진 코일, 상기 로드 코일 및 상기 정류기가 내부에 일체로 보유되며 모듈화되고, 외부와 밀폐되도록 제공되는 케이스;를 포함한다.

Description

무선 전력 수신장치 및 이를 포함하는 회전 장치 {WIRELESS POWER RECEIVING APPARATUS AND ROTATING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 무선으로 공급된 전력을 송신하기 위한 무선 전력 수신장치 및 이를 포함하는 회전 장치에 관한 것이다.
일반적인 무선 전력 수신장치는, 외부의 송전설비로부터 무선으로 전력을 공급받기 위한 장치로, 송전설비에는 무선으로 전력을 전송하기 위한 송전 코일이 구비될 수 있다.
또한, 무선 전력 수신장치는 송전설비로부터 전송되는 전력을 수신하는 수전 공진기를 포함한다. 수전 공진기는, 공진코일과 로드코일로 구성되어 하나의 수전 공진기 케이스 내에 제공된다.
수전 공진기 케이스는 제1케이스와 제2케이스로 분할되어 있으며, 내측에 공진코일과 로드코일이 설치된 상태에서 결합되어 방수처리되고 있다.
이때 공진코일은 로드코일과 연결되지 않으며, 로드코일은 SMA(Sub-miniature TYPE A) 커넥터 또는 케이블을 통해 외부의 정류기와 연결된다.
정류기는 수전 공진기와 분리되어 별도의 케이스에 제공되어 방수처리 되며, 로드코일로부터 전달되는 고주파 전력신호를 직류 전류로 정류한다.
한편, 이러한 구조의 무선 전력 전송장치는, 전력 또는 고주파 전력신호의 전송을 위한 SMA 커넥터 또는 케이블 단자가 외부로 노출되어 있어 전력 손실을 가져올 수 있고, 구조가 복잡하며, 이에 따른 설치 및 관리에 불편하고, 각각의 케이스를 방수처리하거나 SMA 커넥터 또는 케이블 단자와 각 케이스 사이를 방수처리하는데도 어려움이 있다.
국내특허 출원 제2010-0095456호 (2010.09.30) 국내특허출원 제2013-0056003호 (2013.05.16)
본 발명의 일 실시예는 수전 공진코일과 정류기가 일체로 구비되어 구조가 간단하며, 크기를 소형화할 수 있고, 습식환경에 사용가능하도록 방수구조를 개선한 무선 전력 수신장치 및 이를 포함하는 회전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 전력 수신장치는 송전설비로부터 무선 전송된 고주파 전력신호를 주파수 공진에 의해 수신하는 공진 코일; 상기 공진 코일과 대응되어 고주파 전력신호를 수전하는 로드 코일; 상기 로드 코일과 연결되어 고주파 전력신호를 정류하여 공급하는 정류기; 및 상기 공진 코일, 상기 로드 코일 및 상기 정류기가 내부에 일체로 보유되며 모듈화되고, 외부와 밀폐되도록 제공되는 케이스;를 포함한다.
또한, 상기 케이스는 제1케이스와 제2케이스로 분할되고, 상기 제1케이스와 제2케이스 사이에 제공되는 씰링재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 케이스는 상기 제1케이스와 상기 제2케이스 중 어느 한쪽은 외경이 다른 쪽보다 크게 형성되며, 외주면에 제1나선부가 형성되고, 상기 제1케이스와 상기 제2케이스 사이에 씰링재가 개재된 상태에서 상기 제1케이스와 상기 제2케이스 중 다른 한쪽의 바깥쪽에서 상기 제1케이스와 상기 제2케이스 중 다른 한쪽을 가압하며 상기 제1케이스와 상기 제2케이스 중 어느 한쪽의 제1나선부에 나선결합되는 제2나선부를 갖는 결합커버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 케이스는 상기 제1케이스에서 외측으로 연장된 제1플랜지와, 상기 제2케이스에서 상기 제1플랜지와 대응하게 연장된 제2플랜지를 포함하고, 상기 제1플랜지와 상기 제2플랜지의 내측에 씰링재가 개재된 상태에서 상기 제1플랜지와 상기 제2플랜지의 외측이 체결부재에 의해 결합될 수 있다.
또한, 상기 씰링재는 오링을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 회전 장치는 전자기기가 구비되는 회전체; 및 상기 회전체의 일측에 결합되어 상기 전자기기로 전력을 공급하는 전술된 무선 전력 수신장치;를 포함한다.
또한, 상기 회전체의 일측에 제공되어 상기 무선 전력 수신장치의 정류기에 의해 정류된 직류 출력 전압을 부하에서 요구하는 전압 레벨로 안정화시키는 적어도 하나의 전압 안정화 유니트를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 수신장치는 다수로 제공되어 전선을 매개로 직렬 연결되고, 상기 무선 전력 수신장치의 정류기로부터 나오는 2개의 출력 라인은, 상기 전압 안정화 유니트의 입력 라인에 연결될 수 있다.
또한, 상기 회전체의 일측에 제공되어 상기 무선 전력 수신장치가 결합되는 N개(N: 2 이상의 자연수)의 결합돌기를 포함하고, 상기 무선 전력 수신장치는 상기 케이스의 중앙부에 제공되어 상기 결합돌기가 결합되는 결합홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 결합돌기는 상기 회전체의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 결합돌기는 외주면에 제3나선부가 형성되고, 상기 결합홈에는 상기 제3나선부와 나선결합되는 제4나선부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 케이스의 결합홈 일측에 상기 결합돌기의 축선에 직교하는 방향으로 가압하도록 체결되는 고정부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 케이스의 결합홈에서 상기 결합돌기의 축선에 직교하는 방향으로 상기 결합돌기를 관통하여 체결되는 관통 고정부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 결합돌기는 상기 결합홈에 끼워져 결합되고, 상기 케이스에는 상기 결합홈으로 관통되며 상기 결합돌기의 단부에 체결되는 체결부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 결합돌기는 상기 케이스의 결합홈에 관통되어 설치되며 외주면에 제3나선부가 형성되고, 상기 결합돌기에는 상기 케이스의 양단부를 가압하여 고정하도록 제5나선부가 구비된 제1고정부재 및 제2고정부재가 나선체결될 수 있다.
또한, 상기 결합돌기의 일측에 상기 제1고정부재 또는 상기 제2고정부재의 풀림을 방지하기 위해 상기 결합돌기의 축선에 직교하는 방향으로 삽입되는 핀부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전자기기는 상기 회전체의 회전 상태를 감지하는 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공진 코일과, 로드 코일 및 정류기가 일체로 모듈화되어 구조가 간단하고, 외부로 노출되는 단자가 최소화되고, 케이스를 방수처리할 수 있어 습식환경에 사용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송장치의 회로를 설명하기 위한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송장치가 적용된 회전 전기 장치의 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신장치가 회전체와 분리된 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신장치의 단면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신장치의 단면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신장치의 단면도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신장치의 단면도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신장치의 단면도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신장치의 단면도.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송장치의 회로를 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송장치가 적용된 회전 전기 장치의 정면도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 본 실시예의 회전 장치(10)는 연속적인 회전이 이루어지며, 센서 등의 전자기기가 구비되는 회전체(12)를 포함할 수 있다.
이러한 회전 장치(10)는 회전체(12)가 연속적으로 회전함에 따라 전자기기로 연속적으로 전력을 공급하기 위해 무선 전력 수신장치(100)가 제공될 수 있다.
무선 전력 수신장치(100)는 외부에 마련된 송전설비(1)로부터 무선으로 송전된 전력을 수신할 수 있다.
일례로, 회전 장치(10)에서 회전체(12)는 열간압연설비에서 모터의 회전 구동력을 압연롤 등으로 전달하는 스핀들 등일 수 있고, 전자기기로는 스핀들 등의 회전체(12)의 회전 속도 또는 온도, 토크 등을 감지하기 위한 스트레인 게이지나 토크 센서 등을 포함할 수 있다.
바람직하게는 무선 전력 수신장치(100)는, 정류된 직류 출력 전압을 전자기기에서 요구하는 전압 레벨로 안정화하여 출력하기 위해 다수로 제공되어 직렬로 연결될 수 있으며, 안정적으로 전압을 유지하기 위해 적어도 하나의 전압 안정화 유니트(30)를 포함할 수 있다.
여기서, 전압 안정화 유니트(30)는 회전체(12)의 일측에 설치될 수 있으며, 전선을 매개로 각각의 무선 전력 수신장치(100)와 직렬로 연결될 수 있다.
또한, 무선 전력 수신장치(100)의 정류기로부터 나오는 2개의 출력 라인(+, -)은, 전압 안정화 유니트(30)의 입력 라인(+, -)에 연결될 수 있다.
본 실시예에서 전압 안정화 유니트(30)는 회전체(12)의 일측에 설치되는 것으로 설명하고 있으나, 무선 전력 수신장치(100)에 일체로 제공되는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에서 무선 전력 수신장치(100)는 직렬로 연결될 수 있으며, 무선 전력 수신장치(100)의 수신능력이 낮은 경우 전력 수신장치(100)의 개수를 직렬로 늘릴 수 있다. 일례로, 무선 전력 수신장치(100)의 개수를 4개 또는 5개 등과 같이 사이 간격을 좁혀 직렬로 설치할 수 있다.
또한, 회전체(12)에는 무선 전력 수신장치(100)의 결합을 위해 N개(N: 2개 이상의 자연수)의 결합돌기(14)를 포함할 수 있다. 이때 결합돌기(14)는 무선 전력 수신장치(100)가 결합되어 회전하는 과정에서 회전 밸런스를 유지할 수 있도록 등간격으로 제공될 수 있다.
일례로, 본 실시예에서 무선 전력 수신장치(100)는 3개일 수 있고, 회전체(12)의 원주방향을 따라 설치된 3개의 결합돌기(14)에 결합되는 것으로 설명하고 있으나, 무선 전력 수신장치(100) 및 결합돌기(14)의 개수 또는 설치위치는 한정되지 않는다.
또한, 각각의 무선 전력 수신장치(100)는 각각의 정류기로부터 나오는 2개의 출력 라인(+, -)이 전선을 매개로 전압 안정화 유니트(30)의 입력 라인(+, -)에 직렬로 연결될 수 있으며, 이러한 연결구조는 테이지 체인 구조라 한다.
한편, 무선 전력 수신장치(100) 및 결합돌기(14)가 N개로 제공된 경우에도 동일한 구조로 연결될 수 있다. 즉, 무선 전력 수신장치(100)에서 나오는 (+)극성은 인접하는 다른 무선 전력 수신장치(100)의 (-)극성에 연결될 수 있다. 또한, 무선 전력 수신장치(100)에서 나오는 (-)극성은 인접하는 다른 무선 전력 수신장치(100)의 (+)극성에 연결될 수 있다. 이와 같이, N개의 무선 전력 수신장치(100)는 서로 직렬로 연결되고, 최종적으로 전압 안정화 유니트(30)와 인접한 무선 전력 수신장치(100)의 (+)극성 및 (-)극성이 전압 안정화 유니트(30)의 (+)극성 및 (-)극성에 연결될 수 있다.
전압 안정화 유니트(30)는 회전체(12)에 설치된 센서 등의 전자기기로 필요한 직류(DC) 전압을 안전화하여 공급할 수 있다.
한편, 무선 전력 수신장치(100) 및 결합돌기(14)의 결합구조는, 후술하는 무선 전력 수신장치(100)의 구성을 통해 더욱 상세하게 이해될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신장치의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신장치가 회전체와 분리된 단면도이다.
도 3과 도 4를 참고하면, 본 실시예의 무선 전력 수신장치(100)는 송전설비(1)로부터 무선으로 전송된 고주파 전력신호를 수신하여 전력으로 변환하여 공급하는 장치이다.
이러한 무선 전력 수신장치(100)는, 연속적으로 회전하는 장치 또는 송전설비(1)로부터 떨어진 상황이나, 물 또는 오일 등에 잠긴 상태인 습식환경에서 방수 또는 배전 처리 없이 안정적으로 전력을 수신하는데 활용될 수 있다.
본 실시예의 무선 전력 수신장치(100)는 송전설비(1)로부터 전송되는 전력을 수신하는 수전 공진기(110)를 포함한다.
수전 공진기(110)는 공진 코일(112)과, 로드 코일(114)을 포함할 수 있다.
구체적으로 공진 코일(112)은 송전설비(1)로부터 무선 전송된 고주파 전력신호를 수신할 수 있다.
여기서, 공진 코일(112)은 전자기 감응 공명방식으로 고주파 전력신호를 수신할 수 있다. 로드 코일(114)은 공진 코일(112)에 유기된 고주파 전력신호를 정류기로 전달하여 전압 또는 전류로 변환된다.
또한, 로드 코일(114)은 정류기(120)와 연결되며, 이에 로드 코일(114)로부터 고주파 전력신호가 정류기(120)로 공급되어 직류 전원(+, -)으로 정류될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 공진 코일(112)과 로드 코일(114) 및 정류기(120)는 케이스(130) 내부에 일체로 보유되어 모듈화될 수 있으며, 이 케이스(130)에 의해 습식 환경에서도 사용가능하도록 외부와 밀폐될 수 있다.
이때, 공진 코일(112)은 인접하는 케이스(130)와 사이에 소정 공간, 예컨대 수 mm의 에어갭(gap)(150)이 형성될 수 있으며, 이에 따라 외부 수분의 영향을 최소화할 수 있다.
또한, 케이스(130)는 내부에 공진 코일(112), 로드 코일(114) 및 정류기(120)의 설치를 위해 제1케이스(132)와 제2케이스(134)로 분할될 수 있다.
이에 따라 제1케이스(132)와 제2케이스(134) 사이에는 씰링재(140)가 제공되어 제1케이스(132)와 제2케이스(134) 사이를 밀폐할 수 있다.
씰링재(140)는 오링(O-ring)으로 제공될 수 있으며, 이외에도 다양한 형태와 재질의 씰링부재로 제공되는 것도 가능하다. 또한, 케이스(130)에는 오링(O-ring)의 안착을 위한 (도시되지 않은) 안착홈이 형성될 수 있다.
예컨대, 제1케이스(132)는 하부에 위치되고, 제2케이스(134)는 상부에 위치될 수 있다.
이때, 하부에 위치되는 제1케이스(132)의 외경은, 상부에 위치되는 제2케이스(134)의 외경보다 크게 형성될 수 있으며, 외주면에는 제1나선부(132a)가 형성될 수 있다.
또한, 제2케이스(134)의 상부에는 결합커버(136)가 제공될 수 있다.
결합커버(136)의 내경은, 제1케이스(132)의 외경과 대응하도록 제공되며, 제1케이스(132)에 결합되는 과정에서 제2케이스(134)를 제1케이스(132)에 가압시키며 결합될 수 있다.
이를 위해 결합커버(136)의 내주면에는 제1케이스(132)의 제1나선부(132a)와 나선결합되는 제2나선부(136a)가 형성될 수 있다.
이러한 결합커버(136)는 제2케이스(134)의 하부에서 제1케이스(132)의 외경을 덮도록 삽입되고, 제2나선부(136a)가 제1케이스(132)의 제1나선부(132a)와 나선 결합되는 과정에서 제2케이스(134)와 제1케이스(132)가 밀착되도록 가압할 수 있다.
또한, 제1케이스(132)와 제2케이스(134) 사이에는 씰링재(140)가 개재될 수 있으며, 이에 따라 결합커버(136)가 제1케이스(132)와 결합되는 과정에서 제1케이스(132)와 제2케이스(134)가 씰링재(140)를 매개로 밀폐될 수 있다.
또한, 본 실시예의 무선 전력 수신장치(100)는 회전 장치(10)의 회전체(12) 등에 설치되기 위한 결합구조가 제공될 수 있다.
일례로, 회전체(12)의 일측에는 무선 전력 수신장치(100)의 결합을 위한 결합돌기(14)가 제공될 수 있다.
또한, 무선 전력 수신장치(100)는 케이스(130)의 중앙부에 결합돌기(14)와 대응하는 결합홈(138)이 형성될 수 있다.
또한, 결합돌기(14)는 외주면에 제3나선부(14a)가 형성될 수 있고, 결합돌기(14)의 내주면에는 결합돌기(14)의 결합시 제3나선부(14a)와 나선결합되는 제4나선부(138a)가 형성될 수 있다.
또한, 케이스(130), 구체적으로 제2케이스(134)는 결합홈(138)의 일측에 결합돌기(14)의 축선에 직교하는 방향으로 고정부재(142)가 체결될 수 있으며, 이 고정부재(142)가 결합돌기(14)에 가압됨에 따라 결합돌기(14)가 결합홈(138)에 삽입된 상태에서 흔들림이나 풀림되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 고정부재(142)는 볼트와 같은 체결부재로, 제2케이스(134)에 결합되는 과정에서 결합돌기(14)를 가압하여 고정시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에서 로드 코일(114)의 일측은 정류기(120)에 연결되어 지지되는 것으로 개시되어 있으나, 로드 코일(114)을 케이스(130)에 안정적으로 지지하기 위한 도시되지 않은 지지구조가 마련될 수 있다. 일례로, 제1케이스(132)에는 정류기(120)가 위치되지 않은 부분에 도시되지 않은 지지부가 형성될 수 있다. 또한, 본 실시예에서 정류기(120)가 위치되지 않은 쪽은 제1케이스(132)와 로드 코일(114) 사이에 공간이 형성되는 것으로 개시되어 있으나, 정류기(120)가 위치되지 않은 쪽의 제1케이스(132) 하부는 로드 코일(114)과 인접하게 형성될 수 있다.
또한, 케이스(130)에는 로드 코일(114)뿐만 아니라 공진 코일(112) 및 정류기(120)를 안정적으로 지지하기 위한 도시되지 않은 지지구조가 마련될 수 있으며, 이러한 지지구조에 의해 공진 코일(112)과 케이스(130), 구체적으로 제2케이스(134) 사이에 형성되는 에어갭(150)이 일정한 공간으로 유지될 수 있다.
전술된 바와 같이 구성된 무선 전력 수신장치(100)는, 공진 코일(112), 로드 코일(114) 및 정류기(120)가 케이스(130) 내에 모듈화되어 일체로 제공됨에 따라 회전체(12)에 개별적으로 용이하게 탈부착할 수 있으며, 이에 따라 무선 전력 수신장치(100)의 유지 보수의 편의성을 높일 수 있다.
한편, 본 실시예에서 케이스(130)는 회전체(12)의 결합돌기(14)가 결합홈(138)에 끼워지며 결합되고, 결합돌기(14)는 케이스(130)에 결합되는 고정부재(142)에 의해 고정되는 것으로 설명하고 있으나, 케이스(130)와 결합돌기(14)의 결합구조 또는 결합돌기(14)와 결합홈(138)의 결합구조는 본 실시예에 의해 한정되지 않으며, 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신장치의 단면도이다.
도 5를 참고하면, 케이스(130)의 결합홈(138)에는 관통 고정부재(182)가 체결될 수 있으며, 이 관통 고정부재(182)는 결합돌기(14)의 축선에 직교하는 방향으로 결합돌기(14)를 관통하여 체결됨에 따라 케이스(130)의 결합홈(138)을 결합돌기(14)에 고정시킬 수 있다.
여기서, 관통 고정부재(182)는 긴 볼트(182a)와 같은 체결부재로 제공될 수 있고, 이 볼트(182a)의 단부에 결합되는 너트(182b)에 의해 결합홈(138)에 결합될 수 있다.
또한, 결합돌기(14)는 봉의 형태로 제공될 수 있으나, 그 형태는 한정되지 않는다. 즉, 결합돌기(14)의 외주면에는 제3나선부가 형성되고, 결합홈(138)에는 제4나선부가 형성될 수 있으며, 이러한 구조는 결합돌기(14)의 제3나선부와 결합홈(138)의 제4나선부가 나선 결합되는 체결력 및 관통 고정부재(182)에 의해 결합상태를 유지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에서 결합커버(136)는 제2케이스(134)의 상부를 가압하며 제1케이스(132)에 나선 결합되는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신장치의 단면도인 도 6과 같이, 케이스(230)는 결합커버(236)가 결합되는 구조가 변형될 수 있다.
결합커버(236)는 제1케이스(232)의 하부에 위치되어 제1케이스(232)의 하부를 가압하며 제2케이스(234)와 나선결합되는 것도 가능하다.
이때, 제2케이스(234)의 외경은 제1케이스(232)의 외경보다 크게 제공되며, 제2케이스(234)의 외경이 결합커버(236)의 내경과 대응되도록 제공될 수 있다.
또한, 제2케이스(234)의 외경에는 제1나선부(234a)가 형성될 수 있고, 결합커버(236)가 제1케이스(232)를 보유한 상태에서 결합커버(236)의 내주면에 형성된 제2나선부(236a)가, 제2케이스(234)의 제1나선부(234a)와 나선결합됨에 따라 제1케이스(232)와 제2케이스(234)가 씰링재(140)를 매개로 밀폐되는 것도 가능하다.
또한, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신장치의 단면도이다. 도 7을 참고하면, 결합돌기(14)는 케이스(330)에 형성된 결합홈에 끼워져 결합될 수 있다.
케이스(330)는 제1케이스(332)와 제2케이스(334)를 포함할 수 있다. 이때, 하부에 위치되는 제1케이스(332)의 외경은, 상부에 위치되는 제2케이스(334)의 외경보다 크게 형성될 수 있으며, 외주면에는 제1나선부(332a)가 형성될 수 있다.
또한, 제2케이스(334)의 상부에는 결합커버(336)가 제공될 수 있다.
결합커버(336)의 내경은, 제1케이스(332)의 외경과 대응하도록 제공될 수 있다.
결합커버(336)의 제2나선부(336a)가 제1케이스(332)의 제1나선부(332a)와 나선결합되는 과정에서 제2케이스(334)를 제1케이스(332)에 가압시키며 결합될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 제2케이스(334)와 결합커버(336)는 분리되어 제공되는 것으로 설명하고 있으나, 부품의 관리와 조립의 편의 등을 위해 제2케이스(334)와 결합커버(336)가 일체로 제공되는 것도 가능하다.
또한, 결합돌기(14)의 외주면에는 제3나선부(14a)가 형성될 수 있고, 결합홈의 내주면에는 제3나선부(14a)와 나선체결을 위한 제4나선부(338a)가 형성될 수 있다.
또한, 케이스(330), 구체적으로 제2케이스(334)는 중앙에 상측으로 돌출된 중앙돌출부가 형성되고, 이 중앙돌출부에는 결합돌기(14)의 단부가 삽입되는 결합홈이 마련될 수 있다.
제2케이스(334)의 결함홈에 삽입된 결합돌기(14)에는 상부로부터 제1케이스(332) 및 제2케이스(334)를 관통한 체결부재(342)가 체결될 수 있으며, 이 체결부재는 제1케이스(332)의 상단에 걸리도록 제공되어 제1케이스(332)를 제2케이스(334)에 밀착시킬 수 있다.
체결부재(342)는 고정볼트일 수 있고, 이를 위해 결합돌기(14)의 단부에는 체결부재(342)인 고정볼트가 체결되는 홈(146)이 제공될 수 있다.
바람직하게는, 체결부재(342)인 볼트는 결합돌기(14)가 결합홈(138)에 결합되는 방향과 반대방향으로 회전하며 결합되도록 제공될 수 있다.
또한, 체결부재(342)가 제1케이스(332) 및 제2케이스(334)를 관통함에 따라 내부의 밀폐를 위해, 체결부재(342)와 인접한 제1케이스(332) 및 제2케이스(334)는 서로 맞닿도록 형성될 수 있고, 그 사이에는 씰링재(140), 예컨대 오링(O-ring)이 개재되어 내부를 밀봉할 수 있다.
또한, 제1케이스(332)의 하부에는 결합돌기(14)에 결합되는 고정부재(344)가 제공될 수 있으며, 이 고정부재(344)가 제1케이스(332)를 하부를 가압함에 따라 안정적인 결합상태를 유지할 수 있다.
여기서, 고정부재(344)는 너트로 제공될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신장치의 단면도이다.
도 8을 참고하면, 케이스(430)는 제1케이스(432)에 연장 형성된 제1플랜지(432a)와, 제2케이스(434)에서 제1플랜지(432a)와 대응되게 연장된 제2플랜지(434a)를 포함할 수 있다.
또한, 제1플랜지(432a)와 제2플랜지(434a)의 내측에는 씰링재(140)가 개재될 수 있으며, 그 외측에 다수의 체결부재(436)가 제1플랜지(432a)와 제2플랜지(434a)를 관통하여 결합됨으로써, 제1케이스(432)와 제2케이스(434)를 결합시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에서 제1플랜지(432a)와 제2플랜지(434a)의 형성된 위치는 한정되지 않으며, 일례로, 제1플랜지(432a)와 제2플랜지(434a)는 케이스(430)의 상단부에 위치하거나 중간 또는 하단부에 위치될 수 있으며, 제1케이스(432)와 제2케이스(434)를 체결부재(436)에 의해 결합하기 위한 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신장치의 단면도이다.
도 9를 참고하면, 케이스(530)는 제1케이스(532)와 제2케이스(534)를 포함할 수 있다. 이때, 하부에 위치되는 제1케이스(532)의 외경은, 상부에 위치되는 제2케이스(534)의 외경보다 크게 형성될 수 있으며, 외주면에는 제1나선부(532a)가 형성될 수 있다.
또한, 제2케이스(534)의 상부에는 결합커버(536)가 제공될 수 있다.
결합커버(536)의 내경은, 제1케이스(532)의 외경과 대응하도록 제공될 수 있고, 내주면에는 제2나선부(536a)가 형성될 수 있다.
결합커버(536)의 제2나선부(536a)가 제1케이스(532)의 제1나선부(532a)와 나선결합되는 과정에서 제2케이스(534)를 제1케이스(532)에 가압시키며 결합될 수 있다.
한편, 결합돌기(14)는 케이스(530), 즉 제1케이스(532) 및 제2케이스(534)에 관통되어 형성된 관통홈을 통과하도록 설치될 수 있다. 이때, 결합돌기(14)의 외주면에는 제3나선부(14a)가 형성될 수 있다.
그리고, 결합돌기(14)에는 케이스(530)의 양단부가 제1고정부재(542) 및 제2고정부재(544)에 의해 고정될 수 있다. 이를 위해, 제1고정부재(542) 및 제2고정부재(544)는 내주면에 결합돌기(14)의 제3나선부(14a)와 나선체결되는 제5나선부(542a, 544a)가 각각 형성될 수 있다. 이러한 제1고정부재(542) 및 제2고정부재(544)는 너트로 제공될 수 있다.
제2고정부재(544)는 결합돌기(14)의 일측에 결합될 수 있고, 그 상부에 케이스(530)가 삽입된 상태에서 제1고정부재(542)가 결합돌기(14)에 결합되며, 이에 따라 케이스(530)가 제1고정부재(542) 및 제2고정부재(544)에 의해 결합돌기(14)에 고정될 수 있다.
또한, 결합돌기(14)가 제1케이스(532) 및 제2케이스(534)를 관통함에 따라 내부의 밀폐를 위해, 결합돌기(14)와 인접한 제1케이스(532) 및 제2케이스(534)는 서로 맞닿도록 형성될 수 있고, 그 사이에는 씰링재(141), 예컨대 오링(O-ring)이 개재되어 내부를 밀봉할 수 있다.
바람직하게는, 실시예에서 케이스(530)의 관통홈에는 제4나선부(538a)가 형성될 수 있으며, 이에 따라 결합돌기(14)의 제3나선부(14a)와 나선결합됨에 따라 제1고정부재(542) 또는 제2고정부재(544)와 맞물리게 되어 더욱 안정적으로 결합상태를 유지할 수 있다.
한편, 결합돌기(14)의 일측에는 제1고정부재(542) 또는 제2고정부재(544)의 풀림을 방지하기 위해 결합돌기(14)의 축선이 직교하는 방향으로 핀부재(546)가 삽입될 수 있다. 일례로, 핀부재(546)는 분할핀일 수 있으며, 이러한 핀부재(546)는 일단은 결합돌기(14)에 형성되는 핀삽입공(14c)보다는 크게 형성되고, 타단은 핀삽입공(14c)에 관통되어 삽입된 후 벌어지도록 제공되어 결합돌기(14)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신장치의 단면도이다.
도 10을 참고하면, 케이스(630)는 제1케이스(632)와 제2케이스(634)를 포함할 수 있다. 이때, 하부에 위치되는 제1케이스(632)는 하단부는 상부에 위치되는 제2케이스(634)와 동일하게 형성될 수 있고, 외측면부(632a)는 상측으로 진행할수록 제2케이스(634)의 내측에 수용되도록 외경이 감소하여 형성될 수 있다.
제1케이스(632)는 외경이 제2케이스(634)의 하단 외경과 동일하게 형성될 수 있고, 제1케이스(632)의 외측면부(632a)는 제2케이스(634)의 외측면부(634a)를 감싸도록 하측으로 연장형성될 수 있다.
한편, 제2케이스(634)의 외측면부(634a)와 제1케이스(632)의 저면 사이에는 내부 씰링을 위해 오링(O-ring)(140)이 제공될 수 있다.
바람직하게는 제1케이스(632)의 저면에는 제2케이스(634)의 외측면부(634a) 내측 일부를 덮도록 외측 가이드(635a)가 형성될 수 있다.
본 실시예는 오링(140)이 제1케이스(632)의 외측면부(632a)와 외측 가이드(635a) 사이에 개재되어 제2케이스(634)의 외측면부(634a)가 삽입됨에 따라 제1케이스(632)의 저면 및 제2케이스(634)의 외측면부(634a) 상단 사이를 밀폐할 수 있다.
또한, 케이스(630), 구체적으로 제2케이스(634)는 중앙에 상측으로 돌출된 중앙돌출부(633)가 형성되고, 이 중앙돌출부(633)에는 결합돌기(14)의 단부가 삽입되는 결합홈(636)이 마련될 수 있다.
제2케이스(634)의 결함홈(146)에 삽입된 결합돌기(14)는 상부로부터 제1케이스(632) 및 제2케이스(634)를 관통한 체결부재(642)가 체결될 수 있으며, 이 체결부재(642)는 제1케이스(632)의 상단에 걸리도록 제공되어 제1케이스(632)를 제2케이스(634)에 밀착시킬 수 있다.
체결부재(642)는 고정볼트와 같은 체결부재(642)일 수 있고, 이를 위해 결합돌기(14)의 단부에는 체결부재(642)인 고정볼트가 체결되는 홈(146)이 제공될 수 있다.
중앙돌출부(633)의 외측부(633a)가 상측으로 돌출되어 형성되고, 제1케이스(632)의 중앙(632b)은 이 중앙돌출부(633)의 외측부(633a) 사이로 삽입되도록 형성될 수 있다.
또한, 중앙돌출부(633)의 외측부(633a)와 제1케이스(632) 저면 사이에는 내부의 밀폐를 위해 오링(O-ring)(141)이 제공될 수 있다.
또한, 제1케이스(632)의 저면에는 중앙돌출부(633)의 외측부(633a)를 감싸도록 제공되어 오링(141)의 이탈을 방지하는 내측 가이드(635b)가 형성될 수 있다.
또한, 제1케이스(632)의 하부에는 결합돌기(14)에 결합되는 고정부재(644)가 제공될 수 있으며, 이 고정부재(644)가 제1케이스(632)를 하부를 가압함에 따라 안정적인 결합상태를 유지할 수 있다.
여기서, 고정부재(644)는 너트로 제공될 수 있다.
또한, 제1케이스(632)의 하부는 정류기(120)가 위치된 부분을 제외한 부분이 로드 코일(114)과 인접하게 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 로드 코일(114)은 제1케이스(632)의 상부에 위치되는 것으로 설명하고 있으나, 로드 코일(114)은 제1케이스(632)의 내측에 삽입되어 고정되는 것도 가능하다.
또한, 공진 코일(112)은 제2케이스(634)에 제공된 외측 가이드(635a)와 내측 가이드(635b)에 의해 지지될 수 있으며, 이에 따라 공진 코일(112)과 케이스(130), 구체적으로 제2케이스(634) 사이에 형성되는 에어갭(150)이 일정한 공간으로 유지될 수 있다.
바람직하게는, 제2케이스(634)에는 별도의 지지부재(635c)가 더 제공되는 것도 가능하다.
전술된 바와 같이 구성된 무선 전력 공급장치를 이용한 회전 장치(10)의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 외부에 마련된 송전설비(1)는 전원 인가부에 의해 인가된 전원에 따라 고주파 전력신호를 무선 전송할 수 있다.
이와 같이 송전설비(1)에서 무선 전송된 고주파 전력 신호는 무선 전력 수신장치(100)에 수신될 수 있다.
이때, 무선 전력 수신장치(100)의 공진 코일(112)은 전자기 감응 공명 방식으로 송전설비(1)로부터 무선 전송된 고주파 전력신호를 수신할 수 있다.
그리고, 공진코일(112)과 로드 코일(114)에서 수신된 고주파 전력신호는 정류기(120)로 공급될 수 있으며, 이 정류기(120)를 거치는 과정에서 직류 전력으로 정류될 수 있다.
정류기(120)에서 정류된 직류 전력은, 전선을 통해 무선 전력 수신장치(100)의 케이스(130) 외부로 전달될 수 있다.
한편, 무선 전력 수신장치(100)는 회전 장치(10)의 회전체(12)에 N개로 설치될 수 있으며, N개의 무선 전력 수신장치(100)의 정류기(120)가 직렬로 연결되어 전압 안정화 유니트(30)와 연결될 수 있다.
전압 안정화 유니트(30)는 N개의 무선 전력 수신장치(100)의 정류기(120)로부터 정류된 직류 출력 전압을 전기장치, 예컨대 센서에서 요구하는 전압 레벨로 안정화시킨 후, 전기장치, 예컨대 센서로 공급될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
1: 송전설비 10: 회전 장치
12: 회전체 14: 결합돌기
30: 전압 안정화 유니트 100: 무선 전력 수신장치
110: 수전 공진기 112: 공진 코일
114: 로드 코일 120: 정류기
130: 케이스 132: 제1케이스
134: 제2케이스 136: 결합커버
138: 결합홈 140: 씰링재
142: 고정부재 150: 에어갭

Claims (18)

  1. 송전설비로부터 무선 전송된 고주파 전력신호를 주파수 공진에 의해 수신하는 공진 코일;
    상기 공진 코일과 대응되어 고주파 전력신호를 수전하는 로드 코일;
    상기 로드 코일과 연결되어 고주파 전력신호를 정류하여 공급하는 정류기; 및
    상기 공진 코일, 상기 로드 코일 및 상기 정류기가 내부에 일체로 보유되며 모듈화되고, 외부와 밀폐되도록 제공되는 케이스;
    를 포함하는 무선 전력 수신장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공진 코일과 인접하는 상기 케이스 사이에는 소정 공간의 에어갭이 형성되는 무선 전력 수신장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 케이스는
    제1케이스와 제2케이스로 분할되고, 상기 제1케이스와 제2케이스 사이에 제공되는 씰링재를 포함하는 무선 전력 수신장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 케이스는
    상기 제1케이스와 상기 제2케이스 중 어느 한쪽은 외경이 다른 쪽보다 크게 형성되며, 외주면에 제1나선부가 형성되고,
    상기 제1케이스와 상기 제2케이스 사이에 씰링재가 개재된 상태에서
    상기 제1케이스와 상기 제2케이스 중 다른 한쪽의 바깥쪽에서 상기 제1케이스와 상기 제2케이스 중 다른 한쪽을 가압하며 상기 제1케이스와 상기 제2케이스 중 어느 한쪽의 제1나선부에 나선결합되는 제2나선부를 갖는 결합커버를 포함하는 무선 전력 수신장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 케이스는
    상기 제1케이스에서 외측으로 연장된 제1플랜지와,
    상기 제2케이스에서 상기 제1플랜지와 대응하게 연장된 제2플랜지를 포함하고,
    상기 제1플랜지와 상기 제2플랜지의 내측에 씰링재가 개재된 상태에서 상기 제1플랜지와 상기 제2플랜지의 외측이 체결부재에 의해 결합되는 무선 전력 수신장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 씰링재는 오링을 포함하는 무선 전력 수신장치.
  7. 전자기기가 구비되는 회전체; 및
    상기 회전체의 일측에 결합되어 상기 전자기기로 전력을 공급하는 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 무선 전력 수신장치;
    를 포함하는 회전 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 회전체의 일측에 제공되어 상기 무선 전력 수신장치의 정류기에 의해 정류된 직류 출력 전압을 부하에서 요구하는 전압 레벨로 안정화시키는 적어도 하나의 전압 안정화 유니트를 더 포함하는 회전 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 무선 전력 수신장치는 다수로 제공되어 전선을 매개로 직렬 연결되고,
    상기 무선 전력 수신장치의 정류기로부터 나오는 2개의 출력 라인은, 상기 전압 안정화 유니트의 입력 라인에 연결되는 회전 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 회전체의 일측에 제공되어 상기 무선 전력 수신장치가 결합되는 N개(N: 2 이상의 자연수)의 결합돌기를 포함하고,
    상기 무선 전력 수신장치는 상기 케이스의 중앙부에 제공되어 상기 결합돌기가 결합되는 결합홈을 포함하는 회전 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 결합돌기는 상기 회전체의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치되는 회전 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 결합돌기는 외주면에 제3나선부가 형성되고,
    상기 결합홈에는 상기 제3나선부와 나선결합되는 제4나선부가 형성되는 회전 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 케이스의 결합홈 일측에 상기 결합돌기의 축선에 직교하는 방향으로 가압하도록 체결되는 고정부재를 더 포함하는 회전 장치.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 케이스의 결합홈에서 상기 결합돌기의 축선에 직교하는 방향으로 상기 결합돌기를 관통하여 체결되는 관통 고정부재를 더 포함하는 회전 장치.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 결합돌기는 상기 결합홈에 끼워져 결합되고, 상기 케이스에는 상기 결합홈으로 관통되며 상기 결합돌기의 단부에 체결되는 체결부재를 더 포함하는 회전 장치.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 결합돌기는 상기 케이스의 결합홈에 관통되어 설치되며 외주면에 제3나선부가 형성되고,
    상기 결합돌기에는 상기 케이스의 양단부를 가압하여 고정하도록 제5나선부가 구비된 제1고정부재 및 제2고정부재가 나선체결되는 회전 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 결합돌기의 일측에 상기 제1고정부재 또는 상기 제2고정부재의 풀림을 방지하기 위해 상기 결합돌기의 축선에 직교하는 방향으로 삽입되는 핀부재를 더 포함하는 회전 장치.
  18. 청구항 7에 있어서,
    상기 전자기기는 상기 회전체의 회전 상태를 감지하는 센서를 포함하는 회전 장치.
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