KR20220059771A - 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 이동 수단 및 무선충전 시스템 - Google Patents
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Abstract
일 구현예에 따르면, 무선충전에 사용되는 송신기와 수신기의 코일 주변에 자속 가이드부를 대칭적으로 마련함으로써, 무선충전 시에 송신기와 수신기 사이의 공간에서 발생하는 자속의 손실을 현저히 줄여 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
Description
구현예는 무선충전 장치, 이를 포함하는 이동 수단 및 무선충전 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 구현예는 자속의 손실을 줄여 충전 효율이 향상된 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 드론과 같은 이동 수단 및 무선충전 시스템에 관한 것이다.
무선충전은 전력을 공급하는 송신기와 전력을 공급받는 수신기 간에 물리적인 접촉 없이 유도 결합(inductive coupling), 용량 결합(capacitive coupling) 또는 안테나 등의 전자기장 공진 구조를 이용하여 전력을 무선으로 전송하는 것이다. 이러한 무선충전은 현재 스마트폰과 같은 휴대용 전자 기기에 주로 적용되고 있으며, 접점이 노출되지 않아 누전 등의 위험이 거의 없고 유선 방식의 충전 불량 현상을 막을 수 있어 적용 분야를 점차 확대되고 있다.
이미 전기 자동차와 같은 전기적 이동 수단에 무선충전을 적용하기 위한 다양한 모델이 개발되고 있으며, 최근에는 드론과 같은 무인 이동 수단에도 무선충전을 적용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다(대한민국 공개특허 제 2019-0077644 호 참조). 특히 드론을 이용하여 산불 감시와 같은 정해진 임무를 자동으로 수행하는 경우, 무인으로 구동되는 드론이 주기적인 충전을 위해 스테이션으로 복귀한 후 전력 케이블을 직접 연결해 줄 사람이 없어도 되므로 무선충전이 적합하다.
이러한 무선충전 시스템은 전력 케이블을 직접 연결하는 번거로움이 없지만, 비접촉되는 송신기와 수신기 간에 거리가 멀어지거나 정렬이 이루어지지 않는 경우 충전 효율이 크게 낮아지는 문제점이 있어서 이에 대한 개선이 요구된다.
(특허문헌 1) 한국 공개특허공보 제2019-0077644호
전기적 이동 수단에 적용되는 무선충전 시스템에서, 무선전력 수신기를 구비하는 이동 수단이 충전 스테이션에 진입하여 무선전력 송신기의 위치로 이동한 뒤 무선충전을 수행하게 된다. 그러나 종래에는 송신기의 위치에 수신기의 위치를 정확히 정렬하기 어려웠기 때문에, 송신기의 크기를 수신기보다 크게 제작하는 것이 일반적이었다(도 8c 참조). 무선충전의 특성상 송신기와 수신기 사이의 공간에서 자속(magnetic flux)의 손실이 발생하는데, 송신기와 수신기의 크기가 다르거나 위치가 정확히 정렬되지 않을 경우 자속의 손실이 증가하여 충전 효율이 저하되는 문제가 있다(도 8b 참조).
한편 최근 기술의 발전에 따라 이동 수단의 위치 제어가 보다 정교해지고, 특히 드론과 같은 무인 이동 수단은 스테이션의 송신기 위에 정확히 착륙하여 수신기와의 위치 정렬이 가능하다. 이에 본 발명자들이 연구한 결과, 드론과 같이 위치 정렬이 용이한 이동 수단의 송신기와 수신기의 코일 주변에 자속 가이드부를 대칭적으로 마련함으로써, 무선충전 시에 자속의 손실을 현저히 줄일 수 있음을 발견하였다.
따라서 구현예는 전기적 이동 수단에 적용 가능하면서 충전 효율이 향상된 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 무선충전 시스템을 제공하고자 한다.
일 구현예에 따르면, 자성부; 상기 자성부 상에 배치되거나, 상기 자성부에 일부 또는 전부가 매립되는 코일부; 및 상기 자성부로부터 상방으로 연장되는 자속 가이드부를 포함하는, 무선충전 장치가 제공된다.
다른 구현예에 따르면, 상기 구현예에 따른 무선충전 장치를 포함하는 이동 수단이 제공된다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 구현예에 따른 무선충전 장치를 포함하는 스테이션이 제공된다.
또 다른 구현예에 따르면, 무선충전 수신기를 포함하는 이동 수단; 및 무선충전 송신기를 포함하는 스테이션을 포함하고, 상기 무선충전 수신기가 제 1 자성부; 상기 제 1 자성부 하에 배치되거나, 상기 제 1 자성부에 일부 또는 전부가 매립되는 제 1 코일부; 및 상기 제 1 자성부로부터 하방으로 연장되는 제 1 자속 가이드부를 포함하고, 상기 무선충전 송신기가 제 2 자성부; 상기 제 2 자성부 상에 배치되거나, 상기 제 2 자성부에 일부 또는 전부가 매립되는 제 2 코일부; 및 상기 제 2 자성부로부터 상방으로 연장되는 제 2 자속 가이드부를 포함하고, 상기 제 1 자속 가이드부 및 상기 제 2 자속 가이드부가 서로 대면하는 상태에서 무선충전을 수행하는, 무선충전 시스템이 제공된다.
상기 구현예에 따르면, 무선충전에 사용되는 송신기와 수신기의 코일 주변에 자속 가이드부를 대칭적으로 마련함으로써, 무선충전 시에 송신기와 수신기 사이의 공간에서 발생하는 자속의 손실을 현저히 줄여 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
특히 상기 구현예에 따른 무선충전 시스템을 드론과 같이 정교한 위치 조정이 가능한 이동 수단에 적용함으로써, 충전 스테이션의 송신기의 위치 정보를 이동 수단과 교신하여 수신기의 위치를 정렬한 뒤 효과적인 무선충전을 수행할 수 있고, 이를 무인 시스템으로 구현할 수도 있다.
도 1a 및 1b는 일 구현예에 따른 무선충전 시스템에서 이동 수단이 스테이션으로 이동하는 단계, 및 송수신기 간의 위치 정렬 이후 무선충전하는 단계를 각각 나타낸다.
도 2 및 3은 일 구현예에 따른 송신기 및 수신기가 서로 대면하도록 정렬된 상태에서의 사시도 및 단면도를 각각 나타낸다.
도 4, 5 및 6a는 일 구현예에 따른 무선충전 장치의 분해 사시도, 사시도 및 단면도를 각각 나타낸다.
도 6b는 다른 구현예에 따른 무선충전 장치의 단면도를 나타낸다.
도 7은 또 다른 구현예에 따른 무선충전 장치의 평면도를 나타낸다.
도 8a 내지 8c는 비교예에 따른 송신기 및 수신기가 무선충전 시의 자속의 손실을 나타낸 것이다.
도 2 및 3은 일 구현예에 따른 송신기 및 수신기가 서로 대면하도록 정렬된 상태에서의 사시도 및 단면도를 각각 나타낸다.
도 4, 5 및 6a는 일 구현예에 따른 무선충전 장치의 분해 사시도, 사시도 및 단면도를 각각 나타낸다.
도 6b는 다른 구현예에 따른 무선충전 장치의 단면도를 나타낸다.
도 7은 또 다른 구현예에 따른 무선충전 장치의 평면도를 나타낸다.
도 8a 내지 8c는 비교예에 따른 송신기 및 수신기가 무선충전 시의 자속의 손실을 나타낸 것이다.
이하의 구현예의 설명에 있어서, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 상 또는 하에 배치되는 것으로 기재되는 것은, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 상 또는 하에 직접, 또는 또 다른 구성요소를 개재하여 간접적으로 배치되는 것을 모두 포함한다.
본 명세서에서 각 구성요소의 상/하 관계는 첨부된 도면을 참조하여 쉽게 이해할 수 있도록 도면을 기준으로 기술된다. 그러나 도면과 다른 방식으로 대상을 관찰 시에는 이들 구성요소의 상/하 관계가 관찰 방향에 따라 달라지게 되는 것으로 이해하여야 한다. 또한 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기와 다를 수 있다.
본 명세서에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
또한, 본 명세서에 기재된 구성요소의 물성 값, 치수 등을 나타내는 모든 수치 범위는 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로 수식되는 것으로 이해하여야 한다.
본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석되어야 한다.
무선충전 장치
도 4, 5 및 6a는 일 구현예에 따른 무선충전 장치의 분해 사시도, 사시도 및 단면도를 각각 나타낸다. 또한 도 6b는 다른 구현예에 따른 무선충전 장치의 단면도를 나타낸다
상기 구현예에 따른 무선충전 장치(100)는 자성부(130); 상기 자성부(130) 상에 배치되거나, 상기 자성부(130)에 일부 또는 전부가 매립되는 코일부(120); 및 상기 자성부(130)로부터 상방으로 연장되는 자속 가이드부(150)를 포함한다.
또한 상기 무선충전 장치는 송신기 또는 수신기로 적용됨에 따라 구성요소의 상하 관계가 반대로 관찰될 수 있으며, 예를 들어 자성부; 상기 자성부 하에 배치되거나, 상기 자성부에 일부 또는 전부가 매립되는 코일부; 및 상기 자성부로부터 하방으로 연장되는 자속 가이드부를 포함하는 것으로 관찰될 수 있으나, 이는 앞서 기술한 내용과 구성요소 간의 연결 관계가 실질적으로 동일한 것이다.
상기 무선충전 장치는 그 외에도 상기 코일부(120)와 일정 간격 이격되어 배치되는 쉴드부(140), 상기 코일부(120)를 보호하는 커버부(160) 등을 더 포함할 수 있다.
이하 상기 무선충전 장치의 각 구성요소별로 구체적으로 설명한다.
코일부
상기 코일부는 전도성 와이어를 포함할 수 있다.
상기 전도성 와이어는 전도성 물질을 포함한다. 예를 들어, 상기 전도성 와이어는 전도성 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전도성 와이어는 구리, 니켈, 금, 은, 아연 및 주석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전도성 와이어는 절연성 외피를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연성 외피는 절연성 고분자 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 절연성 외피는 폴리염화비닐(PVC) 수지, 폴리에틸렌(PE) 수지, 테프론 수지, 실리콘 수지, 폴리우레탄 수지 등을 포함할 수 있다.
상기 전도성 와이어의 굵기(직경)는 0.1 mm 이상 또는 1 mm 이상일 수 있고, 또한 10 mm 이하 또는 5 mm 이하일 수 있으며, 예를 들어 0.1 mm 내지 10 mm, 0.1 mm 내지 5 mm, 또는 1 mm 내지 5 mm일 수 있다.
상기 전도성 와이어는 평면 코일 형태로 감길 수 있다. 구체적으로 상기 평면 코일은 평면 나선 코일(planar spiral coil)을 포함할 수 있다. 또한 상기 코일의 평면 형태는 원형, 타원형, 다각형, 또는 모서리가 둥근 다각형의 형태일 수 있다. 일례로서 상기 코일부는 평면의 원형 형태를 가질 수 있고, 그에 따라 서로 대면하는 무선충전 송수신기 간에 평면 상의 방향에 관계 없이 정렬하는데 보다 용이할 수 있다.
상기 평면 코일의 외경은 1 cm 이상, 3 cm 이상, 4 cm 이상, 또는 5 cm 이상일 수 있으며, 또한 100 cm 이하, 50 cm 이하, 또는 30 cm 이하일 수 있고, 예를 들어 1 cm 내지 100 cm, 3 cm 내지 50 cm, 또는 4 cm 내지 30 cm일 수 있다. 또한, 평면 코일의 중심부에 도전성 와이어가 존재하지 않고 비어 있을 수 있으며, 이때 상기 평면 코일의 내경은 0.1 cm 이상, 0.5 cm 이상, 또는 1 cm 이상일 수 있고, 또한 20 cm 이하, 또는 10 cm 이하일 수 있으며, 예를 들어 0.5 cm 내지 20 cm, 또는 1 cm 내지 10 cm일 수 있다.
상기 평면 코일의 감긴 횟수는 3회 이상, 5회 이상, 또는 10회 이상일 수 있으며, 또한 50회 이하, 또는 30회 이하일 수 있고, 예를 들어 3회 내지 50회, 또는 5회 내지 30회일 수 있다. 또한 상기 평면 코일 형태 내에서 상기 전도성 와이어 간의 간격은 0.01 cm 내지 1 cm, 0.01 cm 내지 0.5 cm, 또는 0.05 cm 내지 0.5 cm일 수 있다.
상기 코일부는 상기 자성부, 예를 들어 상기 자성부와 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 코일부와 상기 자성부의 이격 거리는 0.2 mm 이상, 0.5 mm 이상, 0.2 mm 내지 3 mm, 또는 0.5 mm 내지 1.5 mm일 수 있다.
상기 코일부는 상기 자성부 상에 배치되거나, 상기 자성부에 일부 또는 전부가 매립된다. 도 6a에서 보듯이, 상기 코일부(120)는 상기 자성부(130) 상에 배치될 수 있다. 또는 도 6b에서 보듯이, 상기 코일부(120)는 상기 자성부(130)의 상면에 일부 매립될 수 있다.
자성부
상기 자성부는 상기 코일부에 인접 배치되거나 상기 코일부를 일부 또는 전부 매립함으로써 무선충전 효율을 증대시킨다.
상기 자성부는 상기 코일부와 평행한 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 예를 들어 상기 자성부가 평면 시트 형태를 가지고 상기 코일부가 평면 코일 형태를 가지며, 상기 자성부와 상기 코일부가 서로 평행하게 배치될 수 있다.
상기 자성부의 평면 형태는 원형, 타원형, 다각형, 또는 모서리가 둥근 다각형의 형태일 수 있다. 일례로서 상기 자성부는 평면의 원형 형태를 가질 수 있고, 그에 따라 서로 대면하는 무선충전 송수신기 간에 평면 상의 방향에 관계 없이 정렬하는데 보다 용이할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 자성부 및 상기 코일부가 평면의 원형 형태를 가질 수 있다.
상기 자성부의 소재는 특별히 한정되지 않으며, 무선충전 장치에 사용되는 자성체일 수 있다.
일례로서, 상기 자성부는 페라이트계 자성체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 페라이트계 자성체의 구체적인 화학식은 MOFe2O3(여기서 M은 Mn, Zn, Cu, Ni 등의 1종 이상의 2가 금속 원소이다)로 표시될 수 있다. 상기 페라이트계 자성체는 소결된 것이 투자율과 같은 자성 특성 면에서 유리하다. 상기 소결된 페라이트계 자성체는 원료 성분들을 혼합하고 하소 후 분쇄하고, 이를 바인더 수지와 혼합하여 성형하고 소성하여 시트 또는 블록 형태로 제조될 수 있다. 구체적으로 상기 페라이트계 자성체는 Ni-Zn계, Mg-Zn계, 또는 Mn-Zn계 페라이트를 포함할 수 있고, 특히 Mn-Zn계 페라이트는 85 kHz의 주파수에서 실온 내지 100 ℃ 이상의 온도 범위에 걸쳐 높은 투자율, 낮은 투자손실, 및 높은 포화 자속 밀도를 나타낼 수 있다.
다른 예로서 상기 자성부는 자성 분말 및 바인더 수지를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 자성부는 바인더 수지에 의해 자성 분말들이 서로 결합됨으로써, 넓은 면적에서 전체적으로 결함이 적으면서 충격에 의해 손상이 적을 수 있다. 상기 자성 분말은 산화물계 자성 분말, 금속계 자성 분말, 또는 이들의 혼합 분말일 수 있다. 예를 들어, 상기 산화물계 자성 분말은 페라이트계 분말, 구체적으로 Ni-Zn계, Mg-Zn계, Mn-Zn계 페라이트 분말일 수 있다. 또한 상기 금속계 자성 분말은 Fe-Si-Al 합금 자성 분말, 또는 Ni-Fe 합금 자성 분말일 수 있고, 보다 구체적으로 샌더스트(sendust) 분말, 또는 퍼말로이(permalloy) 분말일 수 있다. 또한 상기 자성 분말은 나노결정성(nanocrystalline) 자성 분말일 수 있고, 예를 들어 Fe계 나노결정성 자성 분말일 수 있으며, 구체적으로 Fe-Si-Al계 나노결정성 자성 분말, Fe-Si-Cr계 나노결정성 자성 분말, 또는 Fe-Si-B-Cu-Nb계 나노결정성 자성 분말일 수 있다. 상기 자성 분말의 평균 입경은 약 3 nm 내지 약 1 mm, 약 1 ㎛ 내지 300 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 50 ㎛ 또는 약 1 ㎛ 내지 10 ㎛의 범위일 수 있다. 상기 자성부는 상기 자성 분말을 10 중량% 이상, 50 중량% 이상, 70 중량% 이상, 또는 85 중량% 이상의 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 자성부는 상기 자성 분말을 10 중량% 내지 99 중량%, 10 중량% 내지 95 중량%, 또는 50 중량% 내지 95 중량%의 양으로 포함할 수 있다. 상기 바인더 수지로서 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리페닐설파이드(PSS) 수지, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 수지, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 이소시아네이트 수지, 에폭시 수지 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 예로서 상기 자성부는 나노결정성(nanocrystalline) 자성체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 자성부는 Fe계 나노결정성 자성체일 수 있고, 구체적으로 Fe-Si-Al계 나노결정성 자성체, Fe-Si-Cr계 나노결정성 자성체, 또는 Fe-Si-B-Cu-Nb계 나노결정성 자성체일 수 있다. 상기 나노결정성 자성체는, 예를 들어 Fe계 합금을 멜트 스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)으로 제조하며, 원하는 투자율을 얻을 수 있도록 300℃ 내지 700℃의 온도 범위에서 30분 내지 2시간 동안 무자장 열처리를 행하여 제조될 수 있다.
상기 자성부는 시트 형태 또는 블록 형태를 가질 수 있다. 상기 자성부의 높이(두께)는 0.2 mm 이상 또는 1 mm 이상일 수 있고, 또한 10 mm 이하 또는 5 mm 이하일 수 있으며, 예를 들어 0.2 mm 내지 10 mm, 또는 1 mm 내지 5 mm일 수 있다. 상기 자성부의 면적은 10 cm2 이상, 50 cm2 이상, 100 cm2 이상, 또는 300 cm2 이상일 수 있고, 또한 10,000 cm2 이하일 수 있다. 상기 자성부가 대면적일 경우 다수의 자성 단위체가 조합되어 구성될 수 있으며, 이때, 상기 자성 단위체의 면적은 60 cm2 이상, 90 cm2 이상, 또는 95 cm2 내지 900 cm2일 수 있다.
상기 자성부는 무선충전 주파수 근방에서 일정 수준의 자성 특성을 가질 수 있다. 일례로서 상기 자성부의 85 kHz에서 투자율은 5 이상, 100 이상, 또는 500 이상일 수 있고, 구체적으로 5 내지 150000, 또는 500 내지 3500일 수 있다. 또한 상기 자성부의 85 kHz에서 투자손실은 1000 이하, 또는 100 이하일 수 있고, 구체적으로 0 내지 1000, 또는 0 내지 100일 수 있다.
자속 가이드부
상기 자속 가이드부는 상기 자성부로부터 상방으로 연장되어, 서로 대면하는 무선충전 장치에 형성되는 자속을 효과적으로 가이드할 수 있다.
도 6a 및 6b에서 보듯이, 자속 가이드부(150)는 자성부(130)로부터 상방으로 연장된 형태를 갖는다. 구체적으로, 자속 가이드부(150)는 자성부(130)의 면 방향에 대해 수직한 상방으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 또한 자성부(130)의 면 방향과 코일부(120)의 면 방향이 동일할 수 있고, 그에 따라 자속 가이드부(150)는 코일부(120)의 상방으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 구체적으로 자속 가이드부(150)는 코일부(120)의 면 방향에 대해서도 수직한 상방으로 연장된 형태를 가질 수 있다.
상기 자속 가이드부(150)는 상기 코일부(120)의 중심에 배치되는 중심 가이드부(151); 및 상기 코일부(120)의 외곽에 배치되는 외곽 가이드부(152) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 중심 가이드부(151) 및 상기 외곽 가이드부(152)는 상기 자성부(130) 상에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 자속 가이드부(150)는 상기 코일부(120)의 주위를 감싸는 외곽 가이드부(152)를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 외곽 가이드부(152)는 상기 코일부(120)의 주위를 감싸면서 상기 자성부(130)로부터 상방으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 외곽 가이드부(152)는 상기 코일부의 측면을 둘러싸는 형태를 가질 수 있고, 이에 따라 상기 외곽 가이드부(152)의 내경은 상기 코일부(120)의 외경보다 클 수 있다.
상기 외곽 가이드부(152)는 상기 코일부(120)의 측면을 둘러싸는 원형 벽 또는 다각형 벽의 형태를 가질 수 있고, 이에 따라 상기 외곽 가이드부(152)의 평면 형태는 속이 빈 원형 또는 다각형의 형태를 가질 수 있다. 일례로서 상기 외곽 가이드부가 상기 코일부의 측면을 둘러싸는 원형 벽의 형태를 가질 경우, 서로 대면하는 무선충전 송수신기 간에 평면 상의 방향에 관계 없이 정렬하는데 보다 용이할 수 있다.
상기 외곽 가이드부(152)의 외경은 상기 자성부(130)의 외경과 동일할 수 있다. 또한 상기 외곽 가이드부의 폭(w2)은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 0.2 mm 내지 10 mm, 또는 0.5 mm 내지 5 mm일 수 있다.
상기 외곽 가이드부는 그 외 다양한 형태 및 구조로 상기 코일부의 외곽에 배치될 수도 있다. 예를 들어 벽의 형태 또는 기둥 형태의 외곽 가이드부가 하나 이상 상기 코일부의 측면에 세워져서 배치될 수도 있다.
또한 상기 자속 가이드부(150)는 상기 코일부(120)의 중심을 관통하는 중심 가이드부(151)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 중심 가이드부(151)는 상기 코일부(120)의 중심을 관통하면서 상기 자성부(130)로부터 상방으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 예를 들어 상기 중심 가이드부(151)는 상기 코일부의 중심의 비어 있는 부분에 배치될 수 있고, 이에 따라 상기 중심 가이드부의 폭(w1)은 상기 코일부(120)의 내경보다 작을 수 있다. 상기 중심 가이드부(151)는 상기 자성부(130)에 수직 방향으로 연장된 기둥 형태를 가질 수 있고, 구체적으로 원기둥의 형태 또는 다각형 기둥 형태를 가질 수 있다. 일례로서 상기 중심 가이드부는 원기둥의 형태를 가질 경우, 서로 대면하는 무선충전 송수신기 간에 평면 상의 방향에 관계 없이 정렬하는데 보다 용이할 수 있다.
도 6a를 참조하여, 상기 중심 가이드부(151)의 높이(h1) 및 상기 외곽 가이드부(152)의 높이(h2)는 상기 코일부(120)의 높이(두께, 즉 도전성 와이어의 긁기)보다 클 수 있다. 그에 따라 상기 자성부(130)와 자속 가이드부(150)가 결합된 구조 내에 상기 코일부(120)가 매립되면서 무선충전 시에 발생하는 자속이 상대 코일부로 보다 효과적으로 가이드될 수 있다.
상기 자속 가이드부는 자성체를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 자속 가이드부는 페라이트계 자성체를 포함하거나, 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하거나, 또는 나노결정성(nanocrystalline) 자성체를 포함할 수 있으며, 이들 자성체에 대한 구체적인 설명은 앞서 자성부에서 설명한 바와 같다.
일례로서, 상기 자속 가이드부는 상기 자성부와 동일한 자성체를 포함할 수 있다. 또는 상기 자속 가이드부는 상기 자성부와 다른 자성체를 포함하여도 무방하다. 또한 상기 자속 가이드부를 구성하는 중심 가이드부 및 외곽 가이드부는 서로 동일한 자성체를 포함하거나 다른 자성체를 포함할 수 있다.
쉴드부
상기 무선충전 장치는 쉴드부를 더 포함할 수 있다. 상기 쉴드부는 전자파 차폐를 통해 외부로 전자파가 누설되어 발생될 수 있는 전자기 간섭(EMI, electromagnetic interference)을 억제한다. 상기 쉴드부의 소재는 예를 들어 금속일 수 있고, 이에 따라 상기 쉴드부는 금속판일 수 있으나 특별히 한정되지 않는다. 구체적인 일례로서 상기 쉴드부의 소재는 알루미늄일 수 있으며, 그 외 전자파 차폐능을 갖는 금속 또는 합금 소재가 사용될 수 있다.
도 6a에서 보듯이, 상기 쉴드부(140)는 상기 자성부(130)의 외곽면(즉 상기 코일부(120)가 배치되지 않은 면) 상에 배치될 수 있다. 상기 쉴드부(140)와 상기 자성부(130)는 서로 접촉하거나 또는 일정 간격 이격될 수 있고, 이때의 이격 거리는 0.5 mm 이상, 5 mm 이상, 0.5 mm 내지 10 mm, 또는 1 mm 내지 5.5 mm일 수 있다
또한 상기 쉴드부(140)는 상기 코일부(120)와 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 쉴드부(140)와 상기 코일부(120)의 이격 거리는 1 mm 이상 또는 10 mm 이상일 수 있고, 구체적으로 1 mm 내지 30 mm, 또는 5 mm 내지 20 mm일 수 있다. 또한 쉴드부는 상기 자성부, 예를 들어 자성부와 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. .
상기 쉴드부의 높이(두께)는 0.2 mm 내지 10 mm, 0.5 mm 내지 5 mm, 또는 1 mm 내지 3 mm일 수 있다. 또한 상기 쉴드부의 면적은 10 cm2 이상, 50 cm2 이상, 100 cm2 이상, 200 cm2 이상, 또는 300 cm2 이상일 수 있다.
커버부
상기 무선충전 장치는 상기 코일부를 보호하는 커버부를 더 포함할 수 있다.
상기 무선충전 장치는 충전 효율을 위해 외부에 노출되도록 이동 수단에 구비될 수 있으므로, 다양한 외부 환경으로부터 코일부가 보호되는 것이 좋다. 예를 들어 상기 커버부에 의해 상기 무선충전 장치가 밀폐될 수 있다. 구체적으로, 도 4 및 6a에서 보듯이, 코일부(120)를 보호하기 위해 중심 가이드부(151) 및 외곽 가이드부(152)에 결합되는 커버부(160)를 마련할 수 있다.
상기 커버부의 소재는 특별히 한정되지 않으나 금속 소재를 포함하지 않는 것이 좋다. 예를 들어 상기 커버부의 소재로서 내구성이 우수한 플라스틱을 사용할 수 있다.
하우징
또한 상기 무선충전 장치는 전술한 구성 요소들을 보호하는 하우징을 더 포함할 수 있다. 상기 하우징은 코일부, 자성부, 자속 가이드부, 쉴드부 등의 무선충전 장치의 구성 요소를 보호할 수 있다.
상기 하우징의 재질 및 구조는 무선충전 장치에 사용되는 통상적인 하우징의 재질 및 구조를 채용할 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징은 내구성이 우수한 플라스틱 소재를 이용하여 제작할 수 있다.
또한, 상기 하우징은 상기 무선충전 장치의 상면, 측면 및 하면을 커버하는 구조를 가질 수 있다. 또한 상기 하우징은 앞서 설명한 커버부와 결합되거나 또는 일부 영역에 한해 커버부로 대체될 수 있다.
지지부 및 스페이서
그 외에도 상기 무선충전 장치는, 상기 코일부와 상기 자성부 사이에, 상기 코일부를 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있다. 상기 지지부는 평판 구조이거나 또는 코일부를 고정시킬 수 있도록 코일부 형태를 따라 홈이 파여진 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 상기 지지부는 코일 트레이일 수 있다.
또한 상기 무선충전 장치는 구성 요소들간의 공간을 확보하기 위한 스페이서를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 무선충전 장치는 상기 자성부와 상기 쉴드부 사이에 스페이서를 더 포함할 수 있다. 상기 스페이서의 재질 및 구조는 무선충전 장치에 사용되는 통상적인 스페이서의 재질 및 구조를 채용할 수 있다. 상기 스페이서의 높이(두께)는 1 mm 내지 20 mm, 또는 3 mm 내지 10 mm 일 수 있다.
무선충전 시스템
앞서 설명한 무선충전 장치는, 무선전력 수신을 통한 충전이 필요한 이동 수단에 적용될 수 있다. 즉 일 구현예에 따른 이동 수단은 앞서 설명한 것과 실질적으로 동일한 구성 및 특징을 갖는 무선충전 장치를 포함한다.
또한 상기 무선충전 장치는, 상기 이동 수단에 대응하여 무선전력 송신을 수행하는 스테이션에 적용될 수 있다. 즉 일 구현예에 따른 스테이션도 앞서 설명한 것과 실질적으로 동일한 구성 및 특징을 갖는 무선충전 장치를 포함할 수 있다.
도 1a 및 1b는 일 구현예에 따른 무선충전 시스템에서 수신기를 구비한 이동 수단(예: 드론)이 송신기를 구비한 스테이션으로 이동하는 단계 및 무선충전하는 단계를 각각 나타낸다. 일 구현예에 따른 무선충전 시스템(1)은, 무선충전 수신기(11)를 포함하는 이동 수단(10); 및 무선충전 송신기(21)를 포함하는 스테이션(20)을 포함한다.
도 2 및 3은 일 구현예에 따른 무선충전 수신기 및 송신기의 사시도 및 단면도를 각각 나타낸다. 상기 무선충전 수신기(11) 및 상기 무선충전 송신기(21)는 각각 앞서 설명한 구현예에 따른 무선충전 장치와 동일한 구조를 갖는다. 구체적으로 상기 무선충전 수신기(11)는 제 1 자성부(130a); 상기 제 1 자성부(130a) 하에 배치되거나, 상기 제 1 자성부(130a)에 일부 또는 전부가 매립되는 제 1 코일부(120a); 및 상기 제 1 자성부(130a)로부터 하방으로 연장되는 제 1 자속 가이드부(150a)를 포함한다. 또한 상기 무선충전 송신기(21)는 제 2 자성부(130b); 상기 제 2 자성부(130b) 상에 배치되거나, 상기 제 2 자성부(130b)에 일부 또는 전부가 매립되는 제 2 코일부(120b); 및 상기 제 2 자성부(130b)로부터 상방으로 연장되는 제 2 자속 가이드부(150b)를 포함한다.
상기 무선충전 시스템은 제 1 자속 가이드부(150a) 및 제 2 자속 가이드부(150b)가 서로 대면하는 상태에서 무선충전을 수행한다. 즉 도 2 및 도 3을 참조하여 상기 무선충전 시스템은 상기 무선충전 수신기(11)의 하면 및 상기 무선충전 송신기(21)의 상면이 서로 대면하는 상태에서 무선충전을 수행한다.
상기 무선충전 시스템에서 상기 무선충전 수신기 및 상기 무선충전 송신기가 서로 대면하는 면의 면적은 5% 이내의 차이를 가질 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하여, 서로 대면하는 무선충전 수신기(11)의 하면과 무선충전 송신기(21)의 상면의 면적이 5% 이내의 차이를 가질 수 있다. 예를 들어 상기 무선충전 수신기의 하면의 면적 및 상기 무선충전 송신기의 상면의 면적의 비는 100 : 95 내지 95: 100일 수 있다. 구체적으로 상기 무선충전 수신기/송신기가 서로 대면하는 면의 면적 차이는 3% 이내, 또는 1% 이내일 수 있고, 또는 동일할 수 있다.
도 3을 참조하여, 무선충전 수신기(11)의 평면 직경(d1)과 무선충전 송신기의 평면 직경(d2)이 거의 동일할 수 있고, 예를 들어 5% 이내, 3% 이내, 또는 1% 이내의 차이를 가질 수 있다. 또한 제 1 외곽 가이드부(152a)의 외경은 제 2 외곽 가이드부(152b)의 외경과 거의 동일할 수 있고, 예를 들어 5% 이내, 3% 이내, 또는 1% 이내의 차이를 가질 수 있다. 이와 같이 무선충전에 사용되는 송신기와 수신기를 같은 크기로 제작하면서 송수신기의 코일 주변에 자속 가이드부를 대칭적으로 마련함으로써, 무선충전 시에 송신기와 수신기 사이의 공간에서 발생하는 자속의 손실을 현저히 줄여 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 무선충전 수신기 및 상기 무선충전 송신기에서 서로 대면하는 면의 형태는 원형, 타원형, 다각형, 또는 모서리가 둥근 다각형의 형태일 수 있다. 일례로서 서로 대면하는 면이 원형일 경우에, 무선충전 송수신기 간에 정렬이 보다 용이할 수 있다.
상기 무선충전 시스템은, 상기 제 1 자속 가이드부 및 상기 제 2 자속 가이드부가 서로 대면하여 정렬되도록, 상기 이동 수단의 위치를 조정하거나 상기 무선충전 송신기의 위치를 조정하는 더 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 이동 수단 및/또는 상기 스테이션에 구비되거나, 또는 이들과 별도로 구비될 수 있다.
도 1a 및 1b를 참조하여, 상기 이동 수단(10)이 스테이션(20)에 진입할 때 제어부를 통해 무선충전 수신기(11)의 위치가 실시간 탐지되고 무선충전 송신기(21)에 도달하도록 이동 수단(10)의 위치가 계속적으로 조정됨으로써, 무선충전 수신기(11)의 제 1 자속 가이드부와 무선충전 송신기(21)의 제 2 자속 가이드부가 서로 대면하여 정렬되도록 할 수 있다. 또는 상기 제 1 자속 가이드부 및 상기 제 2 자속 가이드부가 서로 대면하여 정렬되도록 하기 위해, 상기 무선충전 송신기의 위치를 조정하는 것도 가능하며, 이것도 제어부를 통해 수행될 수 있다. 이 경우 상기 스테이션은 상기 무선충전 송신기의 위치를 조정할 수 있는 구동부를 더 포함될 수 있다.
이에 따라 상기 제 1 자속 가이드부 및 상기 제 2 자속 가이드부는 무선충전 시에 서로 자기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로 도 3에서 보듯이, 무선충전 시에 제 1 코일부(120a)와 제 2 코일부(120b)의 주변에서 발생하는 자속(30)이 제 1 자속 가이드부(150a) 및 제 2 자속 가이드부(150b)를 따라 형성됨으로써 자기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로 제 1 중심 가이드부(151a)는 제 2 중심 가이드부(151b)와 서로 대면하여 정렬됨으로써 자기적으로 연결될 수 있고, 제 1 외곽 가이드부(152a)는 제 2 외곽 가이드부(152b)와 서로 대면하여 정렬됨으로써 자기적으로 연결될 수 있다.
또한 상기 제 1 자속 가이드부(150a) 및 상기 제 2 자속 가이드부(150b)는 서로 대칭적인 구조를 가질 수 있으며 동일한 크기를 가질 수 있다.
또한 상기 자속 가이드부는 상기 커버부 내측에 밀폐되어 보호되거나, 또는 자속 가이드 효율을 높이기 위해 상기 커버부를 관통하여 적어도 일부가 외부로 노출될 수 있다. 구체적으로 도 3에서 보듯이, 중심 가이드부(151a, 151b) 및 외곽 가이드부(152a, 152b) 중 적어도 하나가 커버부(160a, 160b)를 관통하여 외부 표면에 노출됨으로써, 서로 대면하는 자속 가이드부(150a, 150b)에 의해 자속(30)을 가이드하는 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
효과 및 응용
상기 구현예에 따른 무선충전 시스템은 전기적 이동 수단에 적용 가능하면서 종래보다 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
비교를 위해, 도 8a 내지 8c에 종래의 수신기 및 송신기의 무선충전 시에 자속의 손실을 나타내었다. 도 8a를 참조하여, 종래의 수신기(11') 및 송신기(21')는 무선충전 시에 이들 사이의 공간에서 자속(30')의 손실(Loss)이 필연적으로 발생하였다. 특히 도 8b를 참조하여, 수신기(11')와 송신기(21')의 위치가 정확히 정렬되지 않을 경우 자속(30')의 손실(Loss)이 증가하여 충전 효율이 저하되는 문제가 있었다. 또한 이와 같이 종래에는 송신기의 위치에 수신기의 위치를 정확히 정렬하기 어려웠기 때문에, 도 8c와 같이 송신기(21')의 크기를 수신기(11')보다 크게 제작하는 것이 일반적이었는데, 이 경우에도 역시 자속(30')의 손실(Loss)이 증가하여 충전 효율이 저하되는 문제가 있었다.
그러나 상기 구현예에 따르면, 도 3에서 보듯이, 무선충전에 사용되는 수신기(11)의 크기(d1)와 수신기(21)의 크기(d2)를 거의 같도록 제작하면서 코일 주변에 자속 가이드부(150a, 150b)를 대칭적으로 마련함으로써, 무선충전 시에 송신기와 수신기 사이의 공간에서 발생하는 자속(30)의 손실을 현저히 줄여 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서 이와 같은 무선충전 시스템은 다양한 전기적 이동 수단에 적용될 수 있으며, 예를 들어 상기 이동 수단이 드론이고, 상기 스테이션이 드론 스테이션일 수 있다. 상기 무선충전 시스템을 드론과 같이 정교한 위치 조정이 가능한 이동 수단에 적용할 경우, 충전 스테이션의 송신기의 위치 정보를 교신하여 이동 수단의 위치를 쉽게 정렬한 뒤 효과적인 무선충전을 수행할 수 있고, 이를 무인 시스템으로 구현할 수도 있다.
또한 상기 구현예에 따른 무선충전 시스템은 드론과 같은 무인 이동 수단 뿐만 아니라 전기 자동차와 같은 유인 이동 수단에도 제한 없이 구비될 수 있고, 이 경우에도 자속 가이드부에 의해 자속의 손실을 현저히 줄여 충전 효율을 향상시키는 효과를 동일하게 가질 수 있다.
이하 상기 구현예를 보다 구체적인 예시를 들어 설명하나, 상기 구현예의 범위가 이들 범위로 한정되는 것은 아니다.
무선충전 장치의 제조예
무선충전 장치를 도 7에 도시된 평면도와 같이 전체적으로 사각 형태로 제작하였다. 구체적으로 사각의 쉴드부 및 자성부를 적층하고, 그 위에 도 7과 같이 코일부(120), 중심 자속 가이드부(151) 및 외곽 자속 가이드부(152)를 배치하였다.
자성부, 중심 자속 가이드부, 및 외곽 자속 가이드부의 소재는 페라이트 소결체 또는 고분자형 자성체로 하였다. 먼저 페라이트 소결체의 경우, 페라이트 슬러리를 시트 형태로 성형하고 소결하여 페라이트 소결 시트를 얻은 뒤, 이를 재단 및 접합시켜 자성부, 중심 자속 가이드부, 및 외곽 자속 가이드부를 제작하였다. 또한 고분자형 자성체의 경우, 각 구성품의 형태를 성형할 수 있는 몰드를 미리 제작한 뒤, 자성 분말 슬러리를 사출 성형기에 의해 상기 몰드에 주입하여 자성부, 중심 자속 가이드부, 및 외곽 자속 가이드부를 얻었다.
자성부와 쉴드부의 평면 치수는 동일하게 하되, 자성부의 높이(두께)는 0.2 mm, 쉴드부의 높이(두께)는 0.5 mm로 하였다. 중심 자속 가이드부는 한 변의 길이(w1)가 10 mm인 정사각형이고 높이(두께)가 0.2 mm인 형태로 제작하였다. 외곽 자속 가이드부는 폭(w2) 2 mm 및 높이 0.2 mm인 벽으로 구성된 사각 형태로 제작하였다. 코일부(120)는 무선충전 장치의 사이즈에 따라 다르게 제작되었고, 먼저 35 mm x 35 mm 사이즈의 장치에 적용되는 코일은 외경(Od)이 31 mm, 내경(Id)이 18.6 mm이고, 와이어 굵기가 0.2 mm인 더블 와이어가 감긴 것을 사용하였다. 또한 67.5 mm x 67.5 mm 사이즈의 장치에 적용되는 코일은 외경(Od)이 63.5 mm, 내경(Id)이 40.5 mm이고, 와이어 굵기 0.5 mm인 더블 와이어가 감긴 것을 사용하였다. 또한 아래 표 1과 같이 코일 턴수를 조절하여 인덕턴스를 변화시켰다. 인덕턴스는 코일부의 양 끝단을 LCR 미터(IM3533, HIOKI사)의 두 개의 프로브와 연결하여 85 kHz 및 5 V 조건에서 측정하였다.
상기 무선충전 장치의 제조 방법에 의해 하기 표 1에 기재된 바와 같이 각 샘플별로 사이즈, 인덕턴스, 자속 가이드부의 구비 여부, 및 자성부의 소재를 다양하게 변화시켜 가며 송신기 및 수신기를 제작하였다.
충전 효율 시험
하기 표 1에 따라 제조된 다양한 샘플들의 충전 효율을 측정하였다. 각 샘플의 송신기의 코일부에 5 V의 전압을 인가하고 1 A의 전류를 흘려줌으로써 85 kHz의 주파수 및 5 W의 출력의 전력을 수신기에 전송하면서 충전 효율을 측정하였다. 그 결과를 하기 표에 나타내었다.
| 구 분 | 사이즈* (mm x mm) |
인덕턴스 (μH) |
코일 턴수 |
자속 가이드부* |
충전 효율*(%) | ||
| 페라이트 소결체 |
고분자형 자성체 |
||||||
| 샘플 A | 송신기 | 35 x 35 | 6.5 | 8 | O | 77 | 72 |
| 수신기 | 35 x 35 | 6.5 | 8 | ||||
| 샘플 B | 송신기 | 35 x 35 | 6.5 | 8 | X | 75 | 70 |
| 수신기 | 35 x 35 | 6.5 | 8 | ||||
| 샘플 C | 송신기 | 35 x 35 | 6.5 | 8 | X | 75 | 70 |
| 수신기 | 35 x 35 | 4.1 | 5 | ||||
| 샘플 D | 송신기 | 35 x 35 | 6.5 | 8 | X | 70 | 67 |
| 수신기 | 35 x 35 | 9.0 | 10 | ||||
| 샘플 E | 송신기 | 67.5 x 53.4 | 6.5 | 8 | X | 53 | 50 |
| 수신기 | 35 x 35 | 6.5 | 8 | ||||
| 샘플 F | 송신기 | 67.5 x 53.4 | 6.5 | 8 | X | 53 | 50 |
| 수신기 | 35 x 35 | 4.1 | 5 | ||||
| 샘플 G | 송신기 | 67.5 x 53.4 | 6.5 | 8 | X | 50 | 47 |
| 수신기 | 35 x 35 | 9.0 | 10 | ||||
| * 송신기 및 수신기의 사이즈는 평면 치수(밑면의 가로 x 세로)를 의미하며, 외곽 자속 가이드부의 밑면의 치수와 동일하다. * 자속 가이드부(중심/외곽 자속 가이드부)를 구비한 경우 O, 구비하지 않은 경우 X * 충전 효율은 자성부 및 자속 가이드부의 소재가 페라이트 소결체 또는 고분자형 자성체일 경우를 각각 측정함 |
|||||||
상기 표에서 보듯이, 샘플 A는 송신기와 수신기의 사이즈가 동일하고 자속 가이드부를 구비함으로써, 충전 효율 면에서 다른 샘플들과 비교하여 가장 우수하게 측정되었다. 이에 반해 샘플 B는 샘플 A와 사이즈 및 인덕턴스가 동일하지만 자속 가이드부를 구비하지 않아서, 충전 효율 면에서 샘플 A보다 저조하게 측정되었다.
또한 샘플 B는 송신기와 수신기의 사이즈가 동일하게 제작된 반면, 샘플 E는 송신기가 수신기보다 더 크게 제작되었으며, 그 결과 충전 효율 면에서 샘플 B가 샘플 E보다 훨씬 우수하게 측정되었다. 특히 샘플 B와 샘플 E의 인덕턴스가 동일함에도 송신기와 수신기의 크기 차이에 따라 충전 효율이 달라짐을 확인할 수 있었다. 또한 이러한 결과는 샘플 C와 샘플 F의 비교, 및 샘플 D와 샘플 G의 비교 시에도 동일하게 확인할 수 있었다.
1: 무선충전 시스템,
10: 이동 수단,
11: 무선충전 수신기, 20: 스테이션,
21: 무선충전 송신기, 30: 자속,
100: 무선충전 장치, 120: 코일부,
130: 자성부, 140: 쉴드부,
150: 자속 가이드부, 151: 중심 가이드부,
152: 외곽 가이드부, 160: 커버부,
120a: 제 1 코일부, 120b: 제 2 코일부,
130a: 제 1 자성부, 130b: 제 2 자성부,
150a: 제 1 자속 가이드부, 150b: 제 2 자속 가이드부,
151a: 제 1 중심 가이드부, 151b: 제 2 중심 가이드부,
152a: 제 1 외곽 가이드부, 152b: 제 2 외곽 가이드부,
160a: 제 1 커버부, 160b: 제 2 커버부,
11': 비교예의 수신기, 21': 비교예의 송신기.
30' 비교예의 자속, Loss: 자속의 손실.
11: 무선충전 수신기, 20: 스테이션,
21: 무선충전 송신기, 30: 자속,
100: 무선충전 장치, 120: 코일부,
130: 자성부, 140: 쉴드부,
150: 자속 가이드부, 151: 중심 가이드부,
152: 외곽 가이드부, 160: 커버부,
120a: 제 1 코일부, 120b: 제 2 코일부,
130a: 제 1 자성부, 130b: 제 2 자성부,
150a: 제 1 자속 가이드부, 150b: 제 2 자속 가이드부,
151a: 제 1 중심 가이드부, 151b: 제 2 중심 가이드부,
152a: 제 1 외곽 가이드부, 152b: 제 2 외곽 가이드부,
160a: 제 1 커버부, 160b: 제 2 커버부,
11': 비교예의 수신기, 21': 비교예의 송신기.
30' 비교예의 자속, Loss: 자속의 손실.
Claims (13)
- 자성부;
상기 자성부 상에 배치되거나, 상기 자성부에 일부 또는 전부가 매립되는 코일부; 및
상기 자성부로부터 상방으로 연장되는 자속 가이드부를 포함하는, 무선충전 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 자속 가이드부는
상기 코일부의 주위를 감싸는 외곽 가이드부를 포함하는, 무선충전 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 자속 가이드부는
상기 코일부의 중심을 관통하는 중심 가이드부를 더 포함하는, 무선충전 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 자성부 및 상기 코일부가 평면의 원형 형태를 갖는, 무선충전 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 중심 가이드부가 원기둥의 형태를 갖고,
상기 외곽 가이드부가 상기 코일부의 측면을 둘러싸는 원형 벽의 형태를 갖는, 무선충전 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 중심 가이드부의 높이 및 상기 외곽 가이드부의 높이가 상기 코일부의 높이보다 큰, 무선충전 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 자속 가이드부가 자성체를 포함하는, 무선충전 장치.
- 제 1 항의 무선충전 장치를 포함하는, 이동 수단.
- 무선충전 수신기를 포함하는 이동 수단; 및
무선충전 송신기를 포함하는 스테이션을 포함하고,
상기 무선충전 수신기가 제 1 자성부; 상기 제 1 자성부 하에 배치되거나, 상기 제 1 자성부에 일부 또는 전부가 매립되는 제 1 코일부; 및 상기 제 1 자성부로부터 하방으로 연장되는 제 1 자속 가이드부를 포함하고,
상기 무선충전 송신기가 제 2 자성부; 상기 제 2 자성부 상에 배치되거나, 상기 제 2 자성부에 일부 또는 전부가 매립되는 제 2 코일부; 및 상기 제 2 자성부로부터 상방으로 연장되는 제 2 자속 가이드부를 포함하고,
상기 제 1 자속 가이드부 및 상기 제 2 자속 가이드부가 서로 대면하는 상태에서 무선충전을 수행하는, 무선충전 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 무선충전 수신기와 상기 무선충전 송신기가 서로 대면하는 면의 면적이 5% 이내의 차이를 갖는, 무선충전 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 무선충전 시스템은, 상기 제 1 자속 가이드부 및 상기 제 2 자속 가이드부가 서로 대면하여 정렬되도록, 상기 이동 수단의 위치를 조정하거나 상기 무선충전 송신기의 위치를 조정하는 제어부를 더 포함하는, 무선충전 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 자속 가이드부 및 상기 제 2 자속 가이드부가 무선충전 시에 서로 자기적으로 연결되는, 무선충전 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 이동 수단이 드론이고,
상기 스테이션이 드론 스테이션인, 무선충전 시스템.
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