KR20180016237A

KR20180016237A - 무선 전력 전송 시스템의 구조

Info

Publication number: KR20180016237A
Application number: KR1020167016614A
Authority: KR
Inventors: 이성훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2018-02-14
Also published as: WO2016200011A1; US10505402B2; KR102579343B1; US20180219422A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기용 코일 어셈블리에 있어서, 와이어로 구성되며 내부에 원형의 홀(hole)이 형성된, 싱글 코일; 및 상기 싱글 코일과 결합되는 복수의 차폐재들(Ferrites); 을 포함하되, 상기 싱글 코일의 외경(Outer diameter)은 약 185mm 이상 및 195mm 이하이며, 상기 싱글 코일의 내경(Inner diameter)은 약 75mm 이상 및 85mm 이하일 수 있다.

Description

무선 전력 전송 시스템의 구조 {Wireless power transfer system configuration}

본 명세서는 무선 전력 전송 시스템의 공진 구조를 대상으로 한다.

무접점(Contactless) 무선 전력 전송 시스템은 기존의 유선을 통해 에너지를 전송하여 전자기기의 전원으로 사용하는 방식에서, 선을 제거하고 전자기적으로 에너지를 전달하는 에너지 전달 방식이다. 무접점 무선 전력 전송 시스템에는 전자기 유도 방식 및 공진 방식이 존재한다. 전자기 유도 방식은 전력 송신부에서 전력 송신 코일(1차 코일)을 통해 자기장을 발생시키고, 전류가 유도될 수 있는 위치에 수신 코일(2차 코일)을 위치시킴으로써 전력을 전달하는 방식이다. 공진 방식은, 송신 코일 및 수신 코일 간의 공명 현상을 이용하여 에너지를 전송한다. 다만, 1차 코일의 공진 주파수와 2차 코일의 공진 주파수를 동일하게 시스템을 구성함으로써 코일 간의 공진 모드 에너지 결합을 사용한다.

기존 유도 방식 무선 전력 전송 시스템은 최대 5W(수신부 기준)의 저전력 휴대 기기(스마트폰)에 적용되어 별도 전원선을 휴대 기기에 꽂지 않고 무선 충전기(송신부)에 올려 놓으면 충전이 되는 제품으로 이미 시장에 널리 소개되어 있다.

최근 들어 동일한 원리인 자기 유도 방식을 이용해서 보다 높은 전력을 무선으로 전송하는 기술이 소개되고 있고, 이를 제품에 적용하기 위한 국제 표준화 작업도 진행 중에 있다.

자기 유도 방식을 이용한 고출력 무선 전력 전송을 적용할 수 있는 대표적 제품은 주방용 가전 기기로, 일반적인 주방 가전 기기의 경우 200W~2.4kW 전력의 전송 지원을 요구한다.

따라서, 본 발명에서는 이와 같은 주방용 가전 기기에 무선 전력 전송 시스템을 적용하여, 별도의 전원선 연결 없이도 테이블의 특정 위치(하단에 송신부가 위치한 경우)에 기기를 올려놓으면 무선으로 동작할 수 있도록, 무선 전력 전송 시스템의 핵심 구성 요소인 공진 구조를 제안하고자 한다.

본 명세서에서는 자기장 기반 무선 전력 전송 기술을 가전 기기에 적용하여, 200W~2.4kW(중/대전력) 범위에서 효율적으로 전력을 무선 전송할 수 있는 공진 구조를 제안하고자 한다.

또한, 상기 복수의 차폐재들 각각은 동일한 방향으로 돌출된 제1 및 제2 돌출부를 포함하고, 상기 싱글 코일은 상기 복수의 차폐재들의 상기 제1 및 제2 돌출부 사이에 삽입되어 상기 복수의 차폐제들과 결합될 수 있다.

또한, 상기 싱글 코일은 상기 와이어가 기설정된 턴 수(Number of turns)만큼 감겨 형성될 수 있다.

또한, 상기 기설정된 턴 수는 약 32번 이상 및 33번 이하일 수 있다.

또한, 상기 싱글 코일은 상기 와이어가 2 레이어로 쌓여 형성되며, 총 약 3.3mm 및 3.6mm 이하일 수 있다.

또한, 상기 코일 어셈블리의 인덕턴스(Inductance)는 약 246uH이상 및 266uH 이하일 수 있다.

또한, 상기 복수의 차폐제들의 초기 투과율(Initial permeability of ferrite)은 2500 초과일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에 있어서, 자기장을 생성하는 코일을 포함하는, 코일 어셈블리; DC 신호를 AC 신호로 전환하는, 인버터; 상기 인버터와 상기 코일 사이의 임피던스 매칭을 제공하는, 탱크 회로(tank circuit); 전력 수신기와 통신을 수행하는 통신 유닛; 및 전력 전달을 컨트롤하는, 컨트롤 유닛; 을 포함하되, 상기 코일 어셈블리는, 와이어로 구성되며 내부에 원형의 홀(hole)이 형성된 싱글 코일 및 상기 싱글 코일과 결합되는 복수의 차폐재들(Ferrites); 을 포함하며, 상기 싱글 코일의 외경(Outer diameter)은 약 185mm 이상 및 195mm 이하이며, 상기 싱글 코일의 내경(Inner diameter)은 약 75mm 이상 및 85mm 이하일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기용 코일 어셈블리에 있어서, 와이어를 포함하며 내부에 원형의 홀(hole)이 형성된, 싱글 코일; 및 상기 싱글 코일과 결합되는 복수의 차폐재들(Ferrites); 을 포함하되, 상기 싱글 코일의 외경(Outer diameter)은 약 165mm 이상 및 175mm 이하이며, 상기 싱글 코일의 내경(Inner diameter)은 약 70mm 이상 및 80mm 이하이고, 상기 복수의 차폐재들 각각은 동일한 방향으로 돌출된 제1 및 제2 돌출부를 포함하고, 상기 싱글 코일은 상기 복수의 차폐재들의 상기 제1 및 제2 돌출부 사이에 삽입되어 상기 복수의 차폐제들과 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송/수신 시스템에 싱글 코일 구조를 적용함으로써, 시스템 복잡성이 줄어들고, 200W~2.4kW의 무선 충전의 지원이 가능하며, 시스템의 커플링이 높으며, 방출되는 전자파 양이 EMF 규정(ICNIRP)을 만족하여 인체 유해 가능성을 줄인다는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송/수신기 사이의 결합 계수가 높은 싱글 코일 구조 및 차폐 구조를 적용하여 무선 전력 송/수신 효율이 최적화한다는 효과를 갖는다.

이외에, 본 발명의 실시예에 따른 다양한 효과는 이하에서 상세히 후술하기로 한다.

도 1에는 무선 충전 시스템에서 송신 및 수신하는 전력 양에 따라 전자 기기들을 분류하여 도시하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송/수신 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 IPS의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 기기의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 가열 기기의 블록도이다.
도 6은 지원 가능한 전력량에 따라 무선 전력 수신 장비를 클래스별로 구분한 표이다.
도 7은 무선 전력 송신기용 코일 어셈블리에 포함되는 듀얼 코일 구조 및 싱글 코일 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 무선 전력 수신기용 코일 어셈블리에 포함되는 싱글 코일 구조들을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송/수신기용 코일 어셈블리를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기용 코일 어셈블리의 차폐 구조의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기용 코일 어셈블리의 차폐 구조의 평면도, 확대도 및 단면도이다.
도 12는 도 10 및 11에 도시된 차폐 구조에 따른 무선 전력 송/수신기 사이의 결합 계수 분포를 나타낸 그래프이다.
도 13은 11번 차폐 구조 및 c번 차폐 구조를 결합한 무선 충전 시스템의 전자기파를 측정한 시뮬레이션 결과이다.
도 14는 본 발명에서 제안된 차폐 구조와 결합되는 무선 전력 송신기용 싱글 코일의 외경 및 내경 길이에 따른 무선 전력 송/수신기 사이의 결합 계수 분포를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송/수신기의 전력 송신 효율을 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송/수신기가 방사하는 전자파(B)에 관한 그래프이다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 명세서에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 실시예의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 아닌 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.

더욱이, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 실시예를 상세하게 설명하지만, 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

무선 전력 송/수신기(Transmitter/Receiver)들의 표준화를 위해 WPC(Wireless Power Consortium)에서 무선 전력 송/수신 관련 기술을 규격화하고 있다.

최근까지 개발되는 무선 충전 시스템은 약 5W까지의 저전력 송/수신을 지원할 수 있다. 다만, 최근 모바일 기기의 크기가 커지고 배터리 용량도 증가되고 있어, 이러한 저전력 충전 방식의 경우 충전 시간이 길고 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 이에, 약 15W~20W까지의 중간 전력 송/수신을 지원하는 무선 충전 시스템이 개발되고 있다. 또한, 충전 효율을 증대시키기 위해 복수의 전자 기기를 동시에 충전하기 위한 공진 방식이 추가된 무선 충전 시스템 또한 개발되고 있다.

도 1은 무선 전력 송/수신 시스템이 도입되는 다양한 전자 기기들의 실시예를 나타낸다.

도 1에는 무선 전력 송/수신 시스템에서 송신 및 수신하는 전력 양에 따라 전자 기기들을 분류하여 도시하였다.

도 1을 참조하면, 스마트 시계(Smart watch), 스마트 글래스(Smart Glass), HMD(Head Mounted Display), 및 스마트 링(Smart ring)과 같은 웨어러블 기기들 및 이어폰, 리모콘, 스마트폰, PDA, 태블릿 PC 등의 모바일 전자 기기들(또는 포터블 전자 기기들)에는 소전력(약 5W이하 또는 약 20W 이하) 무선 충전 방식이 적용될 수 있다. 노트북, 로봇 청소기, TV, 음향 기기, 청소기, 모니터와 같은 중/소형 가전 기기들에는 중전력(약 50W이하 또는 약 200W)이하) 무선 충전 방식이 적용될 수 있다. 믹서기, 전자 레인지, 전기 밥솥과 같은 주방용 가전 기기, 휠체어, 전기 킥보드, 전기 자전거, 전기 자동차 등의 개인용 이동 기기들(또는, 전자 기기/이동 수단들)은 대전력(약 2kW 이하 또는 22kW이하) 무선 충전 방식이 적용될 수 있다.

상술한(또는 도 1에 도시된) 전자 기기들/이동 수단들은 후술하는 무선 전력 수신기를 각각 포함할 수 있다. 따라서, 상술한 전자 기기들/이동 수단들은 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하여 충전될 수 있다.

이하에서는 전력 무선 충전 방식이 적용되는 모바일 기기를 중심으로 설명하나 이는 실시예에 불과하며, 본 발명에 따른 무선 충전 방법은 상술한 다양한 전자 기기에 적용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송/수신 시스템의 블록도이다.

도 2를 참조하면, 무선 전력 송/수신 시스템(2000)은 무선으로 전력을 수신하는 모바일 기기(Mobile Device)(2010) 및 무선으로 전력을 송신하는 베이스 스테이션(Base Station)(2020)을 포함한다. 이하에서 모바일 기기는 ‘전력 수신 장비(Power Receiver Product)’로, 베이스 스테이션은 ‘전력 송신 장비(Power Transmitter Product)’로 지칭될 수도 있다.

모바일 기기(2010)는 2차 코일(Secondary Coil)을 통해 무선 전력을 수신하는 전력 수신기(Power Receiver)(2011) 및 전력 수신기(2011)에서 수신한 전력을 전달받아 저장하고 기기에 공급하는 로드(Load)(2012)를 포함한다.

전력 수신기(2011)는 전력 픽업 유닛(Power Pick-Up Unit)(2013) 및 통신/컨트롤 유닛(Communications & Control Unit)(2014)을 포함할 수 있다. 전력 픽업 유닛(2013)은 2차 코일을 통해 무선 전력 신호를 수신하여 전기 에너지로 변환할 수 있다. 통신/컨트롤 유닛(2014)은 전력 신호 송/수신(전력 전달/수신)을 제어할 수 있다.

베이스 스테이션(2020)은 유도 전력(inductive power) 또는 공진 전력(resonant power)를 제공하는 장치로서, 적어도 하나의 전력 송신기(Power Transmitter)(2021) 및 시스템 유닛(2024)을 포함할 수 있다.

전력 송신기(2021)는 유도 전력 또는 공진 전력을 전송하고, 전송을 제어할 수 있다. 전력 송신기(2021)는, 1차 코일(Primary Coil(s))을 통해 자기장을 생성함으로써 전기 에너지를 전력 신호로 변환하는 전력 변환 유닛(Power Conversion Unit)(2022) 및 적절한 레벨로 전력을 전달하도록 전력 수신기(2011)와의 통신 및 전력 전달을 컨트롤하는 통신/컨트롤 유닛(Communications & Control Unit)(2023)을 포함할 수 있다. 시스템 유닛(2024)은 입력 전력 프로비저닝(provisioning), 복수의 전력 송신기들의 컨트롤 및 사용자 인터페이스 제어와 같은 베이스 스테이션(2020)의 기타 동작 제어를 수행할 수 있다.

전력 송신기(2021)는 동작 포인트를 컨트롤함으로써 송신 전력을 컨트롤할 수 있다. 컨트롤하는 동작 포인트(operating point)는 주파수(또는 위상), 듀티 사이클(duty cycle), 듀티 비(duty ratio) 및 전압 진폭의 조합에 해당될 수 있다. 전력 송신기(2021)는 주파수(또는 위상), 듀티 사이클, 듀티비 및 전압 진폭 중 적어도 하나를 조절하여 송신 전력을 컨트롤할 수 있다.

또한, 전력 송신기(2021)는 일정한 전력을 공급하고, 전력 수신기(2011)가 공진 주파수를 컨트롤함으로써 수신 전력을 컨트롤할 수도 있다.

이하에서 코일 또는 코일부는 코일 및 코일과 근접한 적어도 하나의 소자를 포함하여 코일 어셈블리, 코일 셀 또는 셀로서 지칭할 수도 있다.

무선 전력을 전송하는 무선 전력 송/수신 시스템(혹은 전력 송신기 및/또는 수신기)은 유도 전력 전송(Inductive Power Transfer) 모드, 유도 가열(Induction Heating; IH) 모드, 또는 상기 두 모드의 조합으로 동작할 수 있다.

유도 전력 전송 모드에서 전력 송신기(2021)는 전력(유도 또는 공진 전력)을 전력 수신기(2011)로 전송하여 전력 수신기를 충전할 수 있다.

유도 가열 모드에서 전력 송신기(2021)는 전력 수신기(2011)로 전력을 전송하여 전력 수신기를 가열할 수 있다. 전력 송신기(2021)가 전력 수신기(2011)를 가열하는 원리는 자기 유도(magnetic induction) 현상과 관련이 있다. 자기 유도 현상은, 시간에 따라 변하는 자기장인 시변 자기장(time-varying magnetic field)이 적절한 곳에 위치한 도체(conductor)에 기전력(electromotive force)을 발생시키는 현상이다. 만일, 도체가 금속제 시트(sheet of metal)로 구성된 경우라면, 기전력은 상기 도체에 와상 전류를 흐르게 함으로써 상기 도체를 가열할 수 있다. 이러한 현상은 유도 가열 효과로도 잘 알려져 있으며, 최근에는 이를 이용하여 조리용 인덕션 레인지, IH 압력 밥솥 등 가정에서 사용하는 다양한 가전 제품들이 출시되고 있다.

이하에서는 이러한 유도 가열 모드 및/또는 유도 전력 전송 모드로 동작하는 무선 송/수신 시스템의 전력 송신 장비 및 전력 수신 장비에 관해 보다 상세히 후술하기로 한다.

이하에서 전력 송신 장비는 ‘유도 전력 공급기(Inductive Power Supply; IPS)’이라 지칭될 수 있다. 또한, 이하에서 전력 수신 장비는, 크게 ‘무선 기기(Cordless Appliance)(또는 간접 가열 기기(Indirect Heating Appliance))’ 및 ‘직접 가열 기기(Direct Heating Appliance)’로 구별될 수 있다. 무선 기기는 IPS로부터 전력(유도 또는 공진 전력)을 수신하여 이를 전기적 전력(electrical power)으로 변환하고, 이를 모터 및/또는 가열 부품(heating element)을 구동하는 데 사용하는 기기를 나타낼 수 있다. 따라서, 무선 기기는 유도 전력 전송(또는 수신) 모드로 동작할 수 있다. 또한, 직접 가열 기기는 유도 열(induction heating)에 의해 베이스에 포함되어 있는 평평한 금속이 직접적으로 가열되는 기기를 나타낼 수 있다. 따라서, 직접 가열 기기는 유도 전력 전송 모드 및/또는 유도 가열 모드로 동작할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 IPS의 블록도이다.

도 3을 참조하면, IPS는 상기 IPS를 덮는 커버(3010), 전력 송신기(PTx)로 전력을 공급하는 Mains Filter(또는 전력 어답터)(3070), 무선 전력을 송신하는 전력 송신기(PTx) 및 전력 전달 진행 및 다른 관련 정보를 제공하는 사용자 인터페이스(3060) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 사용자 인터페이스(3060)는 IPS에 선택적으로(optionally) 포함되거나, IPS의 다른 사용자 인터페이스로서 포함될 수도 있다.

IPS의 중심 엘리멘트인 전력 송신기(PTx)는 코일 어셈블리(3020), 탱크 회로(tank circuit)(또는 임피던스 매칭 회로)(3040), 인버터(3080), 통신 유닛(3030) 및 컨트롤 유닛(3050) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

코일 어셈블리(3020)는 자기장을 생성하기 위해 적어도 하나의 코일 뿐만 아니라 페라이트 엘리먼트(ferrite element)를 포함하는(또는 나르는) 프레임(또는 차폐제(ferrite/ferrite leg)))을 포함할 수 있다.

탱크 회로(3040)는 에너지 저장 커패시터(energy storage capacitor) 및 추가적인 임피던스 매칭 엘리먼트들을 포함할 수 있다.

인버터(3080)는 DC 인풋을 AC 신호로 전환할 수 있다. 인버터(3080)는 풀-브리지 토폴로지(full-bridge topology)를 포함하여 주파수 제어 및 듀티 사이클을 지원할 수 있다.

통신 유닛(3030)은 전력 코일과 중심이 같은 분리된 코일을 별도로 포함하며, 이를 이용해 전력을 전송함으로써 전력 수신기(PRx)와 통신을 수행할 수 있다. 이러한 구성은 공간적으로 로컬라이즈된 통신 프로토콜(전력선 통신: in-band communication)을 제공하며, IPS가 전력을 제공하고 있는 기기와의 (1:1) 통신 수행을 보장한다. 이때, 전력선 통신 프로토콜로서 시분할 다중 방식(Time Division Multiplex)이 이용될 수 있다.

컨트롤 유닛(3050)은 상술한 IPS의 구성들을 제어할 수 있다. 특히, 컨트롤 유닛(3050)은 전력 송신기(PTx)의 통신 및 전력 전달을 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤 유닛(3050)은 상술한 IPS의 구성들 중 적어도 하나를 제어하여 본 명세서에서 설명하는 다양한 실시예들을 수행할 수 있다.

상술한 IPS의 구성들은 별개의 유닛/소자/칩셋으로 구비되거나, 하나의 유닛/소자/칩셋으로 구비될 수도 있다. 예를 들어, 통신 유닛(3030) 및 컨트롤 유닛(3050)은 별개의 소자/칩셋으로 구비되거나, 하나의 소자/칩셋으로 구비될 수도 있다. 또한, 상술한 IPS의 구성들은 선택적으로 포함되거나, 새로운 구성이 IPS에 추가될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 기기의 블록도이다. 본 명세서에서 무선 기기는 믹서기(blender), 착즙기(juicer), 전기 밥솥(rice cooker), soy milk maker와 같이 IPS에 의해 무선 충전되는 전동 및/또는 간접 가열 기기(Indirect Heating Appliance)를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 무선 기기는 전력 수신 진행 및 다른 관련 정보를 제공하는 사용자 인터페이스(4020), 무선 전력을 수신하는 전력 수신기(PRx), 로드 회로(4080) 및 무선 기기를 커버하거나 받치는 베이스(4010) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 사용자 인터페이스(4020)는 무선 기기에 선택적으로(optionally) 포함되거나, 무선 기기의 다른 사용자 인터페이스로서 포함될 수도 있다.

무선 기기의 중심 엘리먼트인 전력 수신기(PRx)는 전력 컨버터(4050), 탱크 회로(또는 임피던스 매칭 회로)(4060), 코일 어셈블리(4070), 통신 유닛(4040) 및 컨트롤 유닛(4030) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

전력 컨버터(4050)는 2차 코일로부터 수신하는 AC 전력을 로드 회로에 적합한 전압 및 전류로 전환(convert)할 수 있다. 전력 컨버터(4050)는 정류기(rectifier)를 포함할 수 있다. 이때, 정류기는 전파 정류기 토폴로지(full-wave rectification topology)를 가질 수 있다. 추가로, 전력 컨버터(4050)는 전력 수신기(PRx)의 반사(reflected) 임피던스를 적용(adapt)할 수도 있다.

탱크 회로(4060)는 에너지 저장 커패시터(energy storage capacitor) 및 추가적인 임피던스 매칭 엘리먼트들을 포함할 수 있다.

코일 어셈블리(4070)는 자기장을 생성하기 위해 적어도 하나의 코일 뿐만 아니라 페라이트 엘리먼트(ferrite element)를 포함하는(또는 나르는) 프레임(또는 차폐제)을 포함할 수 있다.

통신 유닛(4040)은 전력 코일과 중심이 같은 분리된 코일을 별도로 포함하며, 이를 이용해 전력을 전송함으로써 전력 송신기(PTx)와 통신을 수행할 수 있다. 이러한 구성은 공간적으로 로컬라이즈된 통신 프로토콜(전력선 통신: in-band communication)을 제공하며, 무선 기기로 전력을 제공하고 있는 IPS와의 통신 수행을 보장한다.

컨트롤 유닛(4030)은 상술한 무선 기기의 구성들을 제어할 수 있다. 특히, 컨트롤 유닛(4030)은 전력 수신기(PRx)의 통신 및 전력 수신을 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤 유닛(4030)은 상술한 무선 기기의 구성들 중 적어도 하나를 제어하여 본 명세서에서 설명하는 다양한 실시예들을 수행할 수 있다.

상술한 무선 기기의 구성들은 별개의 유닛/소자/칩셋으로 구비되거나, 하나의 유닛/소자/칩셋으로 구비될 수도 있다. 예를 들어, 통신 유닛(4040) 및 컨트롤 유닛(4030)은 별개의 소자/칩셋으로 구비되거나, 하나의 소자/칩셋으로 구비될 수도 있다. 또한, 상술한 무선 기기의 구성들은 선택적으로 포함되거나, 새로운 구성이 무선 기기에 추가될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 가열 기기의 블록도이다. 본 명세서에서 직접 가열 기기는 주전자, 커피 포트, 스마트 팬 등과 같이 유도 열을 이용하여 직접 가열되는 다양한 가전 기기를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 직접 가열 기기는 전력 수신 진행 및 다른 관련 정보를 제공하는 사용자 인터페이스(5020), 무선 전력을 수신하는 전력 수신기(PRx), 금속 물질을 포함하며 직접 가열 기기를 커버하거나 받치는 베이스(5010) 및 센서 유닛(5030) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 사용자 인터페이스(5010)는 직접 가열 기기에 선택적으로(optionally) 포함되거나, 직접 가열 기기의 다른 사용자 인터페이스로서 포함될 수도 있다.

직접 가열 기기의 중심 엘리먼트인 전력 수신기(PRx)는 전력 픽업(power pickup) 유닛(5060), 통신 유닛(5050) 및 컨트롤 유닛(5040) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

전력 픽업 유닛(5060)은 IPS로부터 전력을 수신하여 직접 가열 기기를 구동할 수 있다.

통신 유닛(5050)은 전력 코일과 중심이 같은 분리된 코일을 별도로 포함하며, 이를 이용해 전력을 전송함으로써 전력 송신기(PTx)와 통신을 수행할 수 있다. 이러한 구성은 공간적으로 로컬라이즈된 통신 프로토콜(전력선 통신: in-band communication)을 제공하며, 직접 가열 기기로 전력을 제공하고 있는 IPS와의 통신 수행을 보장한다.

센서 유닛(5030)은 직접 가열 기기의 온도를 센싱 및/또는 모니터링할 수 있다.

컨트롤 유닛(5040)은 상술한 직접 가열 기기의 구성들을 제어할 수 있다. 특히, 컨트롤 유닛(5040)은 전력 수신기(PRx)의 통신 및 전력 수신을 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤 유닛(5040)은 상술한 직접 가열 기기의 구성들 중 적어도 하나를 제어하여 본 명세서에서 설명하는 다양한 실시예들을 수행할 수 있다.

상술한 직접 가열 기기의 구성들은 별개의 유닛/소자/칩셋으로 구비되거나, 하나의 유닛/소자/칩셋으로 구비될 수도 있다. 예를 들어, 통신 유닛(5050) 및 컨트롤 유닛(5040)은 별개의 소자/칩셋으로 구비되거나, 하나의 소자/칩셋으로 구비될 수도 있다. 또한, 상술한 직접 가열 기기의 구성들은 선택적으로 포함되거나, 새로운 구성이 직접 가열 기기에 추가될 수 있다.

도 6은 지원 가능한 전력량에 따라 무선 전력 수신 장비를 클래스별로 구분한 표이다.

도 6을 참조하면, 약 200~250W의 중전력 무선 충전을 지원하는 무선 전력 수신 장비는 class A로, 약 1.2kW~1.4kw의 대전력 무선 충전을 지원하는 무선 전력 수신 장비는 class B로, 약 1.5kW~2.4kW의 대전력 무선 충전을 지원하는 무선 전력 수신 장비는 class C로 구분될 수 있다.

본 명세서에서는 이러한 class A~C(주로는 class B 및 C)의 무선 전력 수신 장비 및 이에 대응되는 무선 전력 송신 장비에 적용될 수 있는 효율적인 코일 구조로서 싱글 코일 구조를 제안하며, 이에 대해서 이하에서 상세히 후술하기로 한다.

도 7은 무선 전력 송신기용 코일 어셈블리에 포함되는 듀얼 코일 구조 및 싱글 코일 구조를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 듀얼/싱글 코일의 경우 모두 내부에 원형의 홀(hole)을 갖는 도넛 형태(또는 링 형태)를 가질 수 있으며, 와이어가 기설정된 턴수(number of turns) 만큼 원형으로 감겨 형성될 수 있다. 이 경우, 와이어로는 외경 약 3.3~3.6mm, 세선 직경 약 0.1mm, 및 400~600 가닥으로 구성된 리츠(Litz) 와이어가 사용될 수 있다.

듀얼 코일의 경우, 외곽 코일(또는 주(primary) 코일)(Outer Coil) 및 내부 코일(또는 부(secondary) 코일)의 두 가지 종류의 코일들로 구성될 수 있다. 외곽 코일의 외경(Outer diameter) 및 내경(Inner diameter)은 내부 코일의 외경 및 내경보다 크다. 예를 들어, 외곽 코일의 외경은 약 220mm, 내경은 약 170mm일 수 있으며, 내부 코일의 외경은 약 160mm, 내경은 약 62mm일 수 있다. 외곽 코일 내부에 형성된 원형의 홀 내에 내부 코일이 위치함으로써 듀얼 코일 구조가 형성된다.

싱글 코일의 경우, 듀얼 코일과 달리 하나의 코일로 구성될 수 있다. 이때, 싱글 코일의 외경 및 내경은 무선 전력 전송 효율 성능이 최적화된 길이로 선택될 수 있으며, 본 명세서에서는 싱글 코일의 외경으로서 약 190(±5)mm, 내경으로서 약 80(±5)mm을 선택할 것을 제안한다. 상기 길이를 외경 및 내경의 길이로서 선택함에 따른 효율성 상승 결과는 도 14 내지 17과 관련하여 이하에서 상세히 설명하기로 한다.

듀얼 코일에서 내부 코일은 약 200W~2kW 범위에서의 무선 전력 송신 지원이 가능한데 비해, 일부 무선 전력 수신 장비의 경우 2kW 이상의 무선 충전의 지원을 요구하므로, 외곽 코일의 사용이 제한될 수 있다. 나아가, 이러한 제한에 비해 듀얼 코일의 경우 시스템 복잡도가 높다(2개의 코일 존재).

이에 반해 싱글 코일 구조의 경우, 시스템의 복잡도가 적고(1개의 코일 존재), 약 200W~2.4kW의 무선 충전의 지원이 가능하며, 시스템의 커플링이 높으며, 방출되는 전자파 양이 EMF 규정(ICNIRP)을 만족하여 인체 유해 가능성도 낮다는 장점을 갖는다.

도 8은 무선 전력 수신기용 코일 어셈블리에 포함되는 싱글 코일 구조들을 도시한 도면이다. 보다 상세하게는, 도 8(a)는 듀얼 코일을 포함하는 무선 전력 송신기에 대응되는 무선 전력 수신기용 코일 구조이며, 도 8(b)는 싱글 코일을 포함하는 무선 전력 송신기에 대응되는 무선 전력 수신기용 코일 구조이다.

도 8을 참조하면, 각 싱글 코일 모두 내부에 원형의 홀(hole)을 갖는 도넛 형태(또는 링 형태)를 가질 수 있으며, 와이어(예를 들어, 리츠(Litz) 와이어)가 기설정된 턴수(number of turns) 만큼 원형으로 감겨 형성될 수 있다.

듀얼 코일과 대응되는 무선 전력 수신기용 싱글 코일의 경우(도 8(a)), 외경은 약 160mm, 내경은 약 74mm일 수 있다.

싱글 코일과 대응되는 무선 전력 수신기용 싱글 코일의 경우(도 8(b))에도, 외경 및 내경은 무선 전력 수신 효율 성능이 최적화된 길이로 선택될 수 있으며, 본 명세서에서는 외경으로서 약 170(±5)mm, 내경으로서 약 75(±5)mm을 선택할 것을 제안한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송/수신기용 코일 어셈블리를 도시한 도면이다. 보다 상세하게는, 도 9(a)는 무선 전력 송/수신기용 코일 어셈블리(TxC, RxC)의 분해 사시도, 도 9(b)는 무선 전력 송/수신기용 코일 어셈블리(TxC, RxC)의 사시도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명에서 제안하는 무선 전력 송/수신기용 싱글 코일(C1, C2)은 모두 적어도 하나의 차폐제(F1, F2)와 결합될 수 있다. 차폐제(F1, F2)는 싱글/듀얼 코일로부터 누설되는 전자파(또는 전기장)을 최소화하며, 무선 전력 송/수신기 사이의 무선 전력 효율을 높이는 기능(즉, 결합 계수 상승)을 갖는다.

적어도 하나의 차폐제(F1, F2)는 싱글 코일(C1, C2)과 결합될 수 있으며, 무선 전력 송신기용 싱글 코일(C1)의 일면 및 무선 전력 수신기용 싱글 코일(C2)의 일면에 위치할 수 있다. 본 도면의 경우, 복수의 차폐제들(F1, F2)은 무선 전력 송신기용 싱글 코일(C1)의 하단 및 무선 전력 송신기용 싱글 코일(C2)의 상단에 위치할 수 있다.

각 차폐제(f)는 다양한 형상을 가질 수 있는데, 본 도면의 경우 차폐제(f)는 동일한 방향으로 돌출된 제1 및 제2 돌출부를 갖는 ‘ㄷ’자 형상을 갖는다. 이때, 싱글 코일(C1, C2)은 제1 및 제2 돌출부 사이에 삽입되어 차폐제(f)와 결합될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 차폐제(f)s는 누설 전자파를 최소화하며, 무선 전력 효율을 높일 수 있는 형상으로 구성될 수 있다. 또한, 복수개의 차폐제들(F1, F2)이 코일 어셈블리(TxC, RxC)에 포함되는 경우에는 상술한 목적을 달성하기 위해, 복수의 차폐제들(F1, F2)은 기설정된 규칙에 따라 배열되어 각 싱글 코일(C1, C2)과 결합될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 무선 전력 송/수신기용 코일 어셈블리(TxC, RxC)에 적용될 수 있는 다양한 차폐 구조를 소개하며, 이 중 가장 성능이 좋은 차폐 구조를 무선 전력 송/수신기용 코일 어셈블리(TxC, RxC)에 적용할 차폐 구조로서 제안한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기용 코일 어셈블리의 차폐 구조의 평면도이다.

도 10을 참조하면, 무선 전력 송신기용 코일 어셈블리에 적용될 수 있는 차폐 구조는 다양할 수 있다. 보다 상세하게는, 차폐 구조로서 각 차폐제의 형상 및 복수의 차폐제들의 배치 구조는 실시예에 따라 다양하게 결정될 수 있으며, 본 명세서에서는 총 12종의 차폐 구조(1~12번)를 소개한다. 도 10에서 검정색 영역은 돌출부를 나타낸다. 참고로, 11번 차폐 구조는 도 9에 도시된 무선 전력 송신기용 차폐 구조와 동일하다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기용 코일 어셈블리의 차폐 구조의 평면도, 확대도 및 단면도이다.

도 11을 참조하면, 무선 전력 수신기용 코일 어셈블리에 적용될 수 있는 차폐 구조는 다양할 수 있다. 보다 상세하게는, 차폐 구조로서 각 차폐제의 형상 및 복수의 차폐제들의 배치 구조는 실시예에 따라 다양하게 결정될 수 있으며, 본 명세서에서는 총 5종의 차폐 구조(a~e번)를 소개한다. 도 11(a)는 5종 차폐제들의 배치 평면도이며, 도 11(b)는 도 11(a)에 도시된 차폐 구조를 구성하는 하나의 차폐제의 평면도이며, 도 11(c)는 도 11(b)에 도시된 각 차폐제의 단면도이다. 도 11(a) 및 11(b)에서 검정색 영역은 돌출부를 나타내며, 도 11(b) 및 11(c)에 나타난 길이의 단위는 mm이다. 참고로, c번 차폐 구조는 도 9에 도시된 무선 전력 수신기용 차폐 구조와 동일하다.

도 12는 도 10 및 11에 도시된 차폐 구조에 따른 무선 전력 송/수신기 사이의 결합 계수 분포를 나타낸 그래프이다. 여기서 결합 계수 분포는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기 사이에 얼마나 결합이 잘 되어 있는지를 나타내주는 지표로서 결합 계수 분포가 클수록 무선 전력 전송 효율이 높음을 의미한다.

도 12(a)에 도시된 무선 전력 송신기의 차폐 구조에 따른 결합 계수 분포의 경우, 도 11의 a번 차폐 구조를 갖는 무선 전력 수신기를 기준으로 측정하였다. 또한, 도 12(b)에 도시된 무선 전력 수신기의 차폐 구조에 따른 결합 계수 분포의 경우, 도 10의 11번 차폐 구조를 갖는 무선 전력 송신기를 기준으로 측정하였다.

도 12(a)를 참조하면, 9번~11번 차폐 구조들의 결합 계수 분포가 0.62 이상으로 높게 나타났다. 즉, 송신기용 차폐 구조별 결합 계수의 측정 결과 9번~11번 차폐 구조들의 무선 전력 송신 효율이 가장 높은 것으로 나타났다. 따라서, 본 명세서에서는 9번~11번 차폐 구조들을 무선 전력 송신기용 차폐 구조로 사용할 것을 제안한다.

도 12(b)를 참조하면, c번 차폐 구조의 결합 계수 분포가 0.626으로 가장 높게 나타났다. 즉, 수신기용 차폐 구조별 결합 계수의 측정 결과 c번 차폐 구조들의 무선 전력 송신 효율이 가장 높은 것으로 나타났다. 따라서, 본 명세서에서는 상술한 9번~11번의 무선 전력 송신기용 차폐 구조에 대응되는 무선 전력 수신기용 차폐 구조로서 c번 차폐 구조를 사용할 것을 제안한다.

이하에서는 무선 전력 송신기용 차폐 구조로서 11번 차폐 구조, 무선 전력 수신기용 차폐 구조로서 c번 차폐 구조를 적용한 무선 전력 시스템(도 9 참조)을 기준으로 설명한다.

도 13은 11번 차폐 구조 및 c번 차폐 구조를 결합한 무선 충전 시스템의 전자기파를 측정한 시뮬레이션 결과이다.

도 13을 참조하면, 11번 및 c번 차폐 구조를 적용한 무선 전력 시스템은 결합 계수가 최대 0.65까지 증가하여 매우 높은 전력 전송 효율을 갖는 것으로 확인되었다.

도 14는 본 발명에서 제안된 차폐 구조와 결합되는 무선 전력 송신기용 싱글 코일의 외경 및 내경 길이에 따른 무선 전력 송/수신기 사이의 결합 계수 분포를 나타낸 그래프이다. 특히, 도 14(a)는 11번 및 c번 차폐 구조가 적용된 경우, 무선 전력 송신기용 싱글 코일의 내경이 80mm로 고정되었을 때 해당 싱글 코일의 외경에 따른 무선 전력 송/수신기 사이의 결합 계수 분포를 나타낸다. 도 14(b)는 11번 및 c번 차폐 구조가 적용된 경우, 무선 전력 송신기용 싱글 코일의 외경이 190mm로 고정되었을 때 해당 싱글 코일의 내경에 따른 무선 전력 송/수신기 사이의 결합 계수 분포를 나타낸다.

도 14(a)를 참조하면, 싱글 코일의 외경이 190mm일 때 결합 계수가 0.64로 가장 높게 나타났다. 즉, 싱글 코일의 외경이 190mm일 때 무선 전력 송신 효율이 가장 높은 것으로 나타났다.

도 14(b)를 참조하면, 싱글 코일의 내경이 80mm일 때 결합 계수가 0.64로 가장 높게 나타났다. 즉, 싱글 코일의 내경이 80mm일 때 무선 전력 송신 효율이 가장 높은 것으로 나타났다.

이러한 실험 결과에 기초하여, 무선 전력 송신기용 싱글 코일의 구체적인 물리적 특성은 아래의 표 1과 같이 제안될 수 있다.

표 1을 참조하면, 무선 전력 송신기용 싱글 코일의 외경은 190(±5)mm, 내경은 80(±5)mm로 결정될 수 있으며, 이는 시뮬레이션 결과에 따라 무선 전력 효율이 최적화된 길이로 결정된 것이다. 또한, 싱글 코일은 약 32(±1) 턴수로 회전된 와이어가 2 레이어로 쌓여 구성될 수 있으며, 이 경우 싱글 코일의 두께는 약 3.3mm~3.6mm일 수 있다. 또한 차폐제와 결합된 싱글 코일의 인덕턴스는 약 256(±10)uH일 수 있다. 이외에 나머지 물리적 특성은 듀얼 코일과 실질적으로 동일하다.

또한, 상술한 무선 전력 송신기와 대응되는 c번 차폐 구조가 적용된 무선 전력 수신기용 싱글 코일의 구체적인 물리적 특성은 아래의 표 2와 같이 제안될 수 있다.

표 2를 참조하면, 무선 전력 수신기용 싱글 코일의 외경은 약 170(±5)mm, 내경은 약 75(±5)mm로 결정될 수 있다. 또한, 싱글 코일은 약 28(±1) 턴수로 회전된 와이어가 2 레이어로 쌓여 구성될 수 있으며, 이 경우 싱글 코일의 두께는 약 3.3mm~3.6mm일 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송/수신기의 전력 송신 효율을 나타낸 그래프이다. 본 그래프를 획득하기 위한 실험에서 무선 전력 송신기 및 수신기 사이의 거리(즉, z-distance)는 2cm 이하로 유지되었다.

도 15를 참조하면, 본 명세서에서 제안하는 구조가 적용된 무선 전력 송/수신기의 무선 전력 송/수신 효율은 88% 이상으로 유지되어 높은 효율을 갖는 것으로 나타났다. 특히, 본 발명의 무선 전력 송/수신기는 수신 전력이 약 1500W~1800W인 경우에 가장 높은 무선 전력 송신 효율을 갖는 것으로 나타났다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송/수신기가 방사하는 전자파(B)에 관한 그래프이다. 본 그래프를 획득하기 위한 실험은 IEC62233에 소개된 표준 전자파 측정 방법을 따랐으며, 약 2.1kW의 무선 전력 송/수신 상황을 가정하였다. 또한 기준 전자파(Bref) 값으로 ICNIRP 98 및 ICNIRP 2010에서 결정된 값을 사용하였다.

도 16을 참조하면, z-distance와 무관하게 B/Bref는 40(Bref가 ICNIRP 98의 경우) 또는 10 이하(Bref가 ICNIRP 2010인 경우)로 유지됨을 확인할 수 있다. 즉, 도 16의 그래프를 통해 본 발명의 무선 전력 송/수신기는 미리 규정된 전자파 방사 기준을 모두 만족함을 확인할 수 있다.

설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시예들을 병합하여 새로운 실시예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 또한, 상술한 장치는 상술한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상술한 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 요지를 벗어남이 없이 당해 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 명세서의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

발명의 실시를 위한 형태

다양한 실시예가 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에서 설명되었다.

본 발명은 다양한 무선 충전 기술에 적용될 수 있다.

Claims

무선 전력 송신기용 코일 어셈블리에 있어서,
와이어로 구성되며 내부에 원형의 홀(hole)이 형성된, 싱글 코일; 및
상기 싱글 코일과 결합되는 복수의 차폐재들(Ferrites); 을 포함하되,
상기 싱글 코일의 외경(Outer diameter)은 약 185mm 이상 및 195mm 이하이며,
상기 싱글 코일의 내경(Inner diameter)은 약 75mm 이상 및 85mm 이하인, 무선 전력 송신기용 코일 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 차폐재들 각각은 동일한 방향으로 돌출된 제1 및 제2 돌출부를 포함하고,
상기 싱글 코일은 상기 복수의 차폐재들의 상기 제1 및 제2 돌출부 사이에 삽입되어 상기 복수의 차폐제들과 결합되는, 무선 전력 송신기용 코일 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 싱글 코일은 상기 와이어가 기설정된 턴 수(Number of turns)만큼 감겨 형성되는, 무선 전력 송신기용 코일 어셈블리.
제 3 항에 있어서,
상기 기설정된 턴 수는 약 32번 이상 및 33번 이하인, 무선 전력 송신기용 코일 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 싱글 코일은 상기 와이어가 2 레이어로 쌓여 형성되며, 총 약 3.3mm 및 3.6mm 이하인, 무선 전력 송신기용 코일 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 코일 어셈블리의 인덕턴스(Inductance)는 약 246uH이상 및 266uH 이하인, 무선 전력 송신기용 코일 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 차폐제들의 초기 투과율(Initial permeability of ferrite)은 2500 초과인, 무선 전력 송신기용 코일 어셈블리.
무선 전력 송신기에 있어서,
자기장을 생성하는 코일을 포함하는, 코일 어셈블리;
DC 신호를 AC 신호로 전환하는, 인버터;
상기 인버터와 상기 코일 사이의 임피던스 매칭을 제공하는, 탱크 회로(tank circuit);
전력 수신기와 통신을 수행하는 통신 유닛; 및
전력 전달을 컨트롤하는, 컨트롤 유닛; 을 포함하되,
상기 코일 어셈블리는,
와이어로 구성되며 내부에 원형의 홀(hole)이 형성된 싱글 코일 및 상기 싱글 코일과 결합되는 복수의 차폐재들(Ferrites); 을 포함하며,
상기 싱글 코일의 외경(Outer diameter)은 약 185mm 이상 및 195mm 이하이며,
상기 싱글 코일의 내경(Inner diameter)은 약 75mm 이상 및 85mm 이하인, 무선 전력 송신기.
제 8 항에 있어서,
상기 복수의 차폐재들 각각은 동일한 방향으로 돌출된 제1 및 제2 돌출부를 포함하고,
상기 싱글 코일은 상기 복수의 차폐재들의 상기 제1 및 제2 돌출부 사이에 삽입되어 상기 복수의 차폐제들과 결합되는, 무선 전력 송신기.
제 8 항에 있어서,
상기 싱글 코일은 상기 와이어가 기설정된 턴 수(Number of turns)만큼 감겨 형성되는, 무선 전력 송신기.
제 10 항에 있어서,
상기 기설정된 턴 수는 약 32번 이상 및 33번 이하인, 무선 전력 송신기.
제 8 항에 있어서,
상기 싱글 코일은 상기 와이어가 2 레이어로 쌓여 형성되며, 총 약 3.3mm 및 3.6mm 이하인, 무선 전력 송신기.
제 8 항에 있어서,
상기 코일 어셈블리의 인덕턴스(Inductance)는 약 246uH이상 및 266uH 이하인, 무선 전력 송신기.
제 8 항에 있어서,
상기 복수의 차폐제들의 초기 투과율(Initial permeability of ferrite)은 2500 초과인, 무선 전력 송신기.
무선 전력 수신기용 코일 어셈블리에 있어서,
와이어를 포함하며 내부에 원형의 홀(hole)이 형성된, 싱글 코일; 및
상기 싱글 코일과 결합되는 복수의 차폐재들(Ferrites); 을 포함하되,
상기 싱글 코일의 외경(Outer diameter)은 약 165mm 이상 및 175mm 이하이며, 상기 싱글 코일의 내경(Inner diameter)은 약 70mm 이상 및 80mm 이하이고,
상기 복수의 차폐재들 각각은 동일한 방향으로 돌출된 제1 및 제2 돌출부를 포함하고, 상기 싱글 코일은 상기 복수의 차폐재들의 상기 제1 및 제2 돌출부 사이에 삽입되어 상기 복수의 차폐제들과 결합되는, 무선 전력 수신기용 코일 어셈블리.