KR101360024B1 - Apparatus and method for transmitting wireless power using capacitors - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자기 공명을 활용한 무선 전력 전송시 높은 전력 전송 효율을 유지할 수 있는 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a wireless power transmission apparatus and method using a capacitor, and more particularly, to a wireless power transmission apparatus and method using a capacitor capable of maintaining high power transmission efficiency during wireless power transmission using magnetic resonance. .
무선 전력 전송은 에너지를 특정 지점에서 다른 지점으로 도체선 없이 공기 중으로 전송하는 방식으로, 최근 전자 기기의 발달 및 광범위한 사용으로 주목받고 있다. 또한 이와 같은 전송 방식은 유비쿼터스용 센서, 휴대기기의 충전, 각종 사무 기기의 충전 및 의료 분야에 이르기까지 널리 사용되고 있다. Wireless power transfer is a method of transferring energy from one point to another in the air without a conductor wire, which has recently attracted attention due to the development and widespread use of electronic devices. In addition, such a transmission method is widely used in ubiquitous sensors, charging of mobile devices, charging of various office equipment, and medical fields.
무선 전력 전송 방식에는 자기 유도 방식, 안테나를 이용한 방식, 자기 공명을 활용한 방식 등이 있다. 자기 유도 방식은 하나의 인덕티브 코일에 흐르는 전류에 의해 발생한 자속이 공기를 통하여 마주보는 인덕티브 코일로 전달되는 방식이다. 자기 유도 방식은 소스로 사용된 코일과 에너지를 전달받을 코일이 정확하게 마주보지 않거나 두 코일 간의 거리가 멀어지는 경우, 전송 효율이 급격하게 감소하는 문제점이 있다. Wireless power transmission methods include a magnetic induction method, an antenna method, and a magnetic resonance method. In the magnetic induction method, the magnetic flux generated by the current flowing through one inductive coil is transferred to the inductive coil facing through the air. The magnetic induction method has a problem in that when the coil used as the source and the coil to which energy is to be transmitted do not exactly face each other or the distance between the two coils increases, the transmission efficiency decreases drastically.
안테나를 이용한 방식은 안테나와 정류기로 이루어진 렉테나를 이용할 수 있으며, RF 신호를 안테나 고유의 공진 주파수와 일치시켜 외부로부터 방사된 에너지를 안테나를 통해 수신한다. 이 방식은 안테나의 방사 특성 때문에 에너지를 한 지점으로만 전송하기 어렵고, 거리가 멀수록 수신부의 안테나에 도달하는 에너지가 적어 전송 효율이 떨어지게 된다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 지향성이 높은 안테나나 복수 개의 안테나를 배열한 어레이 구조를 사용할 수 있다. The antenna may use a rectenna composed of an antenna and a rectifier, and receives energy radiated from the outside through an antenna by matching an RF signal with an inherent resonance frequency of the antenna. This method is difficult to transmit energy to only one point due to the radiation characteristics of the antenna, and the farther the distance is, the less energy reaches the antenna of the receiver, thereby reducing the transmission efficiency. In order to solve this problem, a highly directional antenna or an array structure in which a plurality of antennas are arranged may be used.
자기 공명을 활용한 방식은 무선 전력 전송 시스템의 송신부와 수신부의 코일에 스파이럴이나 헬릭스 구조의 자체 공진 주파수를 가지는 코일을 추가하여 에너지를 전송하는 방식이다. 이때 인덕티브 코일로 입사된 에너지는 자기 유도 방식에 의해 근처의 공진을 가지는 스파이럴이나 헬릭스 구조로 전달되고, 이 에너지는 각 코일이 가지고 있는 인덕티브 성분과 커패시턴스 성분에 의해 일정 시간 저장되었다가 동일한 공진 주파수를 가지는 구조로 전송된다. Magnetic resonance is a method of transmitting energy by adding a coil having a self-resonant frequency of a spiral or helix structure to a coil of a transmitter and a receiver of a wireless power transmission system. At this time, the energy incident to the inductive coil is transferred to a spiral or helix structure having a nearby resonance by a magnetic induction method, and this energy is stored for a predetermined time by the inductive component and the capacitance component of each coil, and then the same resonance It is transmitted in a structure having a frequency.
자기 공명을 활용한 방식은 자기 유도 방식과 마찬가지로 자기장을 활용하기 때문에 에너지 전달 시 고주파를 사용하지 않는다. 그 결과 다른 에너지 전송 방식들과 비교 시 인체에 덜 해롭다. 그리고 동일한 공진 주파수를 가지는 구조로만 에너지를 전달할 수 있다. 또한 스파이럴이나 헬릭스 구조의 자체 공진을 가지는 코일을 사용하여 자기 유도 방식만을 사용한 무선 전력 전송 방식보다 먼 거리까지 에너지를 전송할 수 있다. Magnetic resonance uses the same magnetic field as magnetic induction and therefore does not use high frequency energy. The result is less harmful to the human body than other energy transfer schemes. And energy can be transferred only to the structure having the same resonance frequency. In addition, by using a coil having a self-resonance of spiral or helix structure, energy can be transmitted over a longer distance than a wireless power transmission method using only magnetic induction.
자기 공명을 활용한 무선 전력 전송에서 공진기 간의 전송 효율을 높이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 발명과 관련하여 공개된 논문 "Experimental Results of High-Efficiency Resonant Coupling Wireless Power Transfer Using a Variable Coupling Method"(D. Thuc Phi, 2011, 08)에서는 소스 코일과 공진 코일의 거리에 따라 임피던스 정합을 시켜 먼 거리에서도 높은 전송 효율을 유지할 수 있는 전송 방식이 제안되었다. Various studies have been conducted to improve the transmission efficiency between resonators in wireless power transmission using magnetic resonance. In the published paper "Experimental Results of High-Efficiency Resonant Coupling Wireless Power Transfer Using a Variable Coupling Method" (D. Thuc Phi, 2011, 08), impedance matching is performed according to the distance between the source coil and the resonant coil. A transmission scheme capable of maintaining high transmission efficiency even at a long distance has been proposed.
본 발명과 관련하여 공개된 또 다른 논문 "Analysis, Experimental Results, and Range Adaptation of Magnetically Coupled Resonators for Wireless Power Transfer"(A.P. Sample, 2011, 02)에서는 공진기의 임계 결합을 수치적 및 실험적인 방법으로 찾아 전송 효율을 높일 수 있는 전송 방식이 제안되었다. In another paper published in connection with the present invention, "Analysis, Experimental Results, and Range Adaptation of Magnetically Coupled Resonators for Wireless Power Transfer" (AP Sample, 2011, 02), the critical coupling of resonators is found by numerical and experimental methods. A transmission scheme has been proposed to increase transmission efficiency.
그러나 단순히 두 코일 간의 자기 유도 만을 사용한 무선 전력 전송 방식과 마찬가지로 송신부와 수신부의 마주보는 공진 코일 간의 축이 일치하지 않을 때 여전히 에너지 전송 효율이 감소하게 된다. However, as in the wireless power transmission method using only magnetic induction between two coils, the energy transmission efficiency is still reduced when the axes between the transmitter and the receiver facing each other do not coincide.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 자기 공명을 활용한 무선 전력 전송시 송신부와 수신부의 마주보는 공진 코일 간의 축이 어긋난 경우에도 높은 전송 효율을 유지할 수 있는 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치 및 방법을 제공함에 있다.The present invention provides a wireless power transmission apparatus and method using a capacitor that can maintain a high transmission efficiency even when the axis between the transmitting unit and the receiving unit resonant coil is shifted during wireless power transmission using magnetic resonance. Is in.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 자기 공명을 활용한 무선 전력 전송시 송신부와 수신부의 마주보는 공진 코일 간의 축이 어긋난 경우에도 높은 전송 효율을 유지할 수 있는 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a wireless power transmission method using a capacitor that can maintain a high transmission efficiency even when the axis between the transmitting unit and the receiving unit resonant coil when the wireless power transmission using magnetic resonance is shifted A computer readable recording medium having recorded thereon a program for execution is provided.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치는, 송신부에서 수신부로 에너지를 전송하는 무선 전력 전송 장치로, 에너지 공급원으로부터 에너지를 공급받는 소스 코일로부터 상기 에너지를 전송받는 제1 공진 코일과 상기 제1 공진 코일의 양쪽 끝을 연결하는 제1 커패시터를 포함하는 송신부; 및 상기 제1 공진 코일로부터 상기 에너지를 자기 공명 방식으로 전송받는 제2 공진 코일과 상기 제2 공진 코일의 양쪽 끝을 연결하는 제2 커패시터를 포함하는 수신부;를 구비하며, 상기 제1 공진 코일 및 상기 제2 공진 코일은 사전에 설정된 자체 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above technical problem, a wireless power transmitter using a capacitor according to the present invention is a wireless power transmitter for transmitting energy from a transmitter to a receiver, and transmits the energy from a source coil supplied with energy from an energy source. A transmitter including a first resonant coil and a first capacitor connecting both ends of the first resonant coil; And a receiver including a second resonant coil receiving the energy from the first resonant coil in a magnetic resonance method and a second capacitor connecting both ends of the second resonant coil. The second resonant coil may have a preset self resonant frequency.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 방법은, 무선 전력 전송 장치의 송신부에서 수신부로 에너지를 전송하는 무선 전력 전송 방법으로, (a) 에너지 공급원으로부터 에너지를 공급받은 소스 코일로부터 상기 에너지를 제1 공진 코일을 통해 전송받는 단계; 및 (b) 상기 제1 공진 코일로부터 상기 에너지를 자기 공명 방식으로 제2 공진 코일을 통해 전송받는 단계;를 갖으며, 상기 송신부는 상기 제1 공진 코일과 상기 제1 공진 코일의 양쪽 끝을 연결하는 제1 커패시터를 포함하고, 상기 수신부는 상기 제2 공진 코일과 상기 제2 공진 코일의 양쪽 끝을 연결하는 제2 커패시터를 포함하며, 상기 제1 공진 코일 및 상기 제2 공진 코일은 사전에 설정된 자체 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above technical problem, a wireless power transmission method using a capacitor according to the present invention is a wireless power transmission method for transmitting energy from a transmitter to a receiver of a wireless power transmitter, (a) supplying energy from an energy source Receiving the energy from the received source coil through the first resonant coil; And (b) receiving the energy from the first resonant coil through a second resonant coil in a magnetic resonance manner, wherein the transmitter connects both ends of the first resonant coil and the first resonant coil. And a second capacitor configured to connect both ends of the second resonant coil and the second resonant coil, wherein the first resonant coil and the second resonant coil are set in advance. It has a self-resonant frequency.
본 발명에 따른 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치 및 방법에 의하면, 송신부와 수신부의 마주보는 공진 코일 간의 축이 어긋난 경우에도 높은 전송 효율을 유지할 수 있다. 그리고 에너지 전달 시 고주파가 아닌 자기장을 사용하므로 다른 에너지 전송 방식들과 비교 시 인체에 덜 해롭고, 동일한 공진 주파수를 가지는 구조로만 에너지를 전달할 수 있다. 또한 스파이럴이나 헬릭스 구조의 자체 공진을 가지는 코일을 사용하여 자기 유도 방식만을 사용한 무선 전력 전송 방식보다 먼 거리까지 에너지를 전송할 수 있다. According to the apparatus and method for wireless power transmission using the capacitor according to the present invention, even when the axis between the transmitting unit and the receiving unit facing the resonant coil is shifted, it is possible to maintain a high transmission efficiency. In addition, the energy transmission uses a magnetic field rather than a high frequency, so it is less harmful to the human body than other energy transmission methods, and energy can be transmitted only in a structure having the same resonance frequency. In addition, by using a coil having a self-resonance of spiral or helix structure, energy can be transmitted over a longer distance than a wireless power transmission method using only magnetic induction.
도 1은 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치의 등가 회로 모델을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치에 사용되는 커패시터를 삽입한 공진기와 기존의 공진기의 S파라미터 값을 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도,
도 5는 회로 해석 시뮬레이션을 위해 설계한 커패시터를 이용한 공진기와 기존의 공진기를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 공진기의 축간 정렬이 일치하는 경우 회로 해석 시뮬레이션을 위한 설계 및 이와 관련된 실험 결과를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 공진기의 축간 정렬이 불일치하는 경우 회로 해석 시뮬레이션을 위한 설계 및 이와 관련된 실험 결과를 나타낸 도면, 그리고,
도 8은 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치를 구현한 하나의 실시예 및 이와 관련된 실험 결과를 나타낸 도면이다. 1 is a block diagram showing the configuration of a preferred embodiment of a wireless power transmission apparatus using a capacitor according to the present invention;
2 is a view showing an equivalent circuit model of a wireless power transmission apparatus using a capacitor according to the present invention;
3 is a graph illustrating S parameter values of a resonator and a conventional resonator in which a capacitor is used in the wireless power transmission device according to the present invention;
4 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the wireless power transfer method using a capacitor according to the present invention;
5 is a view showing a resonator and a conventional resonator using a capacitor designed for circuit analysis simulation,
6 is a view showing a design and simulation results related to the circuit analysis simulation when the axis-to-axis alignment of the resonator using the capacitor according to the present invention is consistent,
FIG. 7 is a diagram illustrating a design for a circuit analysis simulation and related experimental results when misalignment between axes of a resonator using a capacitor according to the present invention; FIG.
8 is a view showing an embodiment of implementing a wireless power transmission apparatus according to the present invention and experimental results related thereto.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of a wireless power transmission apparatus and method using a capacitor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram showing the configuration of a preferred embodiment of a wireless power transmission apparatus using a capacitor according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치는 송신부(110) 및 수신부(120)를 구비한다. 송신부(110)는 공급받은 에너지를 수신부(120)로 전송한다. Referring to FIG. 1, a wireless power transmission apparatus using a capacitor according to the present invention includes a
송신부(110)는 제1 공진 코일 및 제1 공진 코일의 양쪽 끝을 연결하는 제1 커패시터를 포함한다. 에너지 공급원으로부터 소스 코일에 공급된 에너지는 제1 공진 코일로 전송된다. The
수신부(120)는 제2 공진 코일 및 제2 공진 코일의 양쪽 끝을 연결하는 제2 커패시터를 포함한다. 제1 공진 코일로 전송된 에너지는 자기 공명 방식으로 제2 공진 코일에 전송된다. The
또한 송신부(110) 및 수신부(120)에 포함된 제1 공진 코일 및 제2 공진 코일은 사전에 설정된 자체 공진 주파수를 갖는다. In addition, the first resonant coil and the second resonant coil included in the
도 2는 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치의 등가 회로 모델을 나타낸 도면이다. 2 is a view showing an equivalent circuit model of a wireless power transmission apparatus using a capacitor according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치의 송신부(110) 및 수신부(120)는 자기 공명 방식의 무선 전력 전송용 공진기로 각각 구현될 수 있다. 에너지 공급원(Vs)으로부터 송신부(110)의 소스 코일에 인가된 RF 전력은 자기 유도 방식으로 송신부(110)의 제1 공진 코일에 전송된다. Referring to FIG. 2, the
그 후 전송된 전력은 제1 공진 코일의 인덕터와 커패시터에 의해 저장되었다가, 자기 공명 방식으로 수신부(120)의 제2 공진 코일로 전송된다. 이때 전력은 제1 공진 코일과 제2 공진 코일이 동일한 자체 공진 주파수를 갖기 때문에 감쇄파 모드로 전송된다. 그리고 수신부(120)로 전송된 전력은 제2 공진 코일의 인덕터와 커패시터에 의해 저장되었다가, 자기 유도 방식으로 수신부(120)의 로드 코일에 전송된다. Thereafter, the transmitted power is stored by the inductor and the capacitor of the first resonant coil and then transmitted to the second resonant coil of the
제1 공진 코일 및 제2 공진 코일의 인덕턴스 성분과 커패시턴스 성분의 값은 각 코일을 구성하는 도선의 길이와 구조에 따라 결정된다. 예를 들면, 스파이럴 코일의 경우 도선의 길이에 따라 인덕턴스 값이 결정되며, 커패시턴스 값의 경우 도선을 감았을 때 도선과 도선 사이에 생기는 거리에 따라 결정된다. The values of the inductance component and the capacitance component of the first resonant coil and the second resonant coil are determined depending on the length and structure of the conductive lines constituting each coil. For example, in the case of spiral coil, the inductance value is determined according to the length of the conductor, and the capacitance value is determined by the distance between the conductor and the conductor when the conductor is wound.
또한 이러한 인덕턴스 성분과 커패시턴스 성분 값에 의해 공진 주파수가 정해진다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 공진 코일의 공진 주파수와 제2 공진 코일의 공진 주파수가 같도록 각 코일들을 설계해야 코일 간에 전력이 전송된다. In addition, the resonance frequency is determined by the values of the inductance component and the capacitance component. As described above, the coils must be designed such that the resonance frequency of the first resonance coil and the resonance frequency of the second resonance coil are the same to transfer power between the coils.
도 2의 무선 전력 전송 장치의 전력 전송 효율은 다음의 수학식 1에 의해 산출된다. The power transmission efficiency of the wireless power transmitter of FIG. 2 is calculated by
여기서, ŋ는 전력 전송 효율, PI는 소스 코일에 입사된 전력, PL은 로드 코일에 입사된 전력, VL은 로드 코일에 걸리는 전압, RL은 로드 코일의 저항, VS는 소스 코일에 걸리는 전압, RS는 소스 코일의 저항 그리고 S21은 S파라미터를 나타낸다. Where L is the power transfer efficiency, P I is the power incident on the source coil, P L is the power incident on the load coil, V L is the voltage across the load coil, R L is the resistance of the load coil, and V S is the source coil , R S is the resistance of the source coil and S 21 is the S parameter.
이때, R1의 값은 RS보다 매우 작고 R4의 값은 RL보다 매우 작기 때문에 R1 및 R4의 값은 각각 RS 및 RL의 값으로 근사화된다. At this time, since the value of R 1 is much smaller than R S and the value of R 4 is much smaller than R L, the values of R 1 and R 4 are approximated to the values of R S and R L , respectively.
한편, 제1 공진 코일과 제2 공진 코일 사이의 결합 계수는 다음의 수학식 2에 의해 산출된다. On the other hand, the coupling coefficient between the first resonant coil and the second resonant coil is calculated by the following equation (2).
여기서, k23은 제1 공진 코일과 제2 공진 코일 사이의 결합 계수, M23은 제1 공진 코일과 제2 공진 코일 사이의 상호 인덕턴스, L2는 제1 공진 코일의 인덕턴스, L3는 제2 공진 코일의 인덕턴스를 나타낸다. Where k 23 is the coupling coefficient between the first and second resonant coils, M 23 is the mutual inductance between the first and second resonant coils, L 2 is the inductance of the first resonant coil, and L 3 is the 2 shows the inductance of the resonant coil.
또한 뉴만 공식을 이용하여 M23의 근사값을 산출하면 제1 공진 코일과 제2 공진 코일 간의 거리의 세제곱 값에 반비례함을 알 수 있다. 즉, 두 공진 코일 간의 거리가 증가함에 따라 전력 전송 효율은 감소한다. In addition, when the approximate value of M 23 is calculated using the Newman formula, it can be seen that it is inversely proportional to the cube of the distance between the first resonant coil and the second resonant coil. In other words, the power transmission efficiency decreases as the distance between the two resonant coils increases.
앞서 설명한 결합 계수를 해석하기 위해서 각 공진 코일의 인덕턴스 값이 필요하며, 이는 다음의 수학식 3에 의해 산출된다. In order to analyze the coupling coefficient described above, the inductance value of each resonant coil is required, which is calculated by the following equation (3).
여기서, L은 공진 코일의 인덕턴스, D는 공진 코일의 지름의 길이, N은 공진 코일의 감은 수, A는 공진 코일의 피치(pitch)를 나타낸다. Where L is the inductance of the resonant coil, D is the length of the diameter of the resonant coil, N is the number of turns of the resonant coil, and A is the pitch of the resonant coil.
이때 스파이럴 구조의 경우 코일의 지름이 점점 커지는 구조를 가지기 때문에 내부 지름과 외부 지름을 더하여 2로 나눈 값을 사용하였다. 이와 같이 산출된 인덕턴스 값을 일반적인 공진 주파수 산출 공식에 대입하여 공진 코일의 커패시턴스 값을 산출할 수 있다. In this case, the spiral structure has a structure in which the diameter of the coil is gradually increased, so the value divided by 2 is added to the inner diameter and the outer diameter. The capacitance value of the resonant coil may be calculated by substituting the inductance value calculated as described above into a general resonance frequency calculation formula.
그 결과 이론적으로 산출한 제1 공진 코일과 제2 공진 코일의 인덕턴스 값은 16.7nH이고 커패시턴스 값은 12pF이다. 또한 소스 코일의 인덕턴스 값은 0.653nH이다. As a result, the theoretically calculated inductance value of the first resonant coil and the second resonant coil is 16.7 nH, and the capacitance value is 12 pF. The inductance value of the source coil is also 0.653nH.
도 3은 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치에 사용되는 커패시터를 삽입한 공진기와 기존의 공진기의 S파라미터 값을 나타낸 그래프이다. 3 is a graph illustrating S parameter values of a resonator in which a capacitor used in a wireless power transmission device according to the present invention is inserted and a conventional resonator.
코일 간 결합 계수의 크기가 일정 값 이상 증가하면 공진 주파수가 둘로 나뉘는 주파수 산란 현상이 발생한다. 즉, 해당 주파수에서 가장 많은 에너지를 소스 코일에서 로드 코일로 전송하기 위해서는 주파수 산란이 일어나기 직전의 결합 계수 값을 찾아야 하고, 이때 가장 높은 에너지 전송 효율을 가질 수 있다. If the coupling coefficient between coils increases by more than a certain value, a frequency scattering phenomenon occurs in which the resonance frequency is divided into two. That is, in order to transmit the most energy at the corresponding frequency from the source coil to the load coil, it is necessary to find the coupling coefficient value just before the frequency scattering occurs, and at this time, it may have the highest energy transmission efficiency.
실제 결합 계수의 값은 코일 사이의 인덕턴스 성분과 거리에 의해서 결정된다. S파라미터 값을 산출하기 위해서 도 2의 각 소자 값에 수학식 3에 의해 산출된 인덕턴스 값과 이를 이용하여 산출된 커패시턴스 값을 삽입하였다. 그리고 CS1 및 CS2의 값을 변화시키며 S파라미터의 값을 확인하였다. The value of the actual coupling coefficient is determined by the inductance component and the distance between the coils. In order to calculate the S parameter value, the inductance value calculated by Equation 3 and the capacitance value calculated using the same are inserted into each device value of FIG. 2. And the value of the S parameter was confirmed by changing the values of C S1 and C S2 .
도 3을 참조하면, 기존의 공진기 내 기생 커패시턴스 값은 12pF이고 이때의 공진 주파수 값은 11.5MHz이다. 그리고 추가적으로 51pF의 커패시턴스 값을 갖는 커패시터를 연결하여 총 합성 커패시턴스 값이 63pF일 경우, 공진 주파수 값은 5MHz이며 S파라미터 상 Q값이 상당히 증가함을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치는 추가적인 커패시터의 사용으로 같은 거리에서 높은 Q값을 가짐을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, the parasitic capacitance value in the conventional resonator is 12 pF and the resonance frequency value at this time is 11.5 MHz. In addition, by connecting a capacitor having a capacitance value of 51pF, when the total synthesized capacitance value is 63pF, the resonance frequency value is 5MHz and the Q value on the S-parameter can be seen to increase considerably. That is, it can be seen that the wireless power transmitter according to the present invention has a high Q value at the same distance by using an additional capacitor.
도 4는 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a preferred embodiment of the wireless power transmission method using a capacitor according to the present invention.
제1 공진 코일은 에너지 공급원으로부터 소스 코일에 공급된 에너지를 소스 코일로부터 전송 받는다(S410). The first resonant coil receives energy supplied from the source coil to the source coil from the source coil (S410).
그 후, 제2 공진 코일은 제1 공진 코일에 전송된 에너지를 자기 공명 방식으로 전송 받는다(S420).Thereafter, the second resonant coil receives energy transmitted to the first resonant coil in a magnetic resonance method (S420).
이때, 무선 전력 전송 장치의 송신부(110)는 제1 공진 코일과 제1 공진 코일의 양쪽 끝을 연결하는 제1 커패시터를 포함하고, 수신부(120)는 제2 공진 코일과 제2 공진 코일의 양쪽 끝을 연결하는 제2 커패시터를 포함하며, 제1 공진 코일 및 제2 공진 코일은 사전에 설정된 자체 공진 주파수를 갖는다.In this case, the
본 발명의 성능을 평가하기 위한 회로 해석 시뮬레이션을 수행하였다. Circuit analysis simulations were performed to evaluate the performance of the present invention.
도 5는 회로 해석 시뮬레이션을 위해 설계한 커패시터를 이용한 공진기와 기존의 공진기를 나타낸 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치의 송신부(110) 및 수신부(120)는 각각 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 공진기로 구현될 수 있다. 5 is a diagram illustrating a resonator and a conventional resonator using a capacitor designed for circuit analysis simulation. As described above, the
도 5를 참조하면, 1회 감긴 내부의 작은 코일이 소스 코일 또는 로드 코일이고, 그 위에 5번 감긴 코일이 공진 코일이다. 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 공진기는 스파이럴 코일의 양쪽 끝을 커패시터로 연결하였다. 스파이럴 코일은 40㎝의 지름으로 소스 코일 또는 로드 코일을 5회 감고 피치는 1㎝의 값을 가지도록 설계하였다. 내부의 소스 코일 또는 로드 코일의 지름은 30㎝로 설계하였다. Referring to FIG. 5, the small coil inside the once wound is a source coil or a load coil, and the coil wound five times thereon is a resonant coil. The resonator using the capacitor according to the present invention connected both ends of the spiral coil to the capacitor. The spiral coil was designed to wind the source coil or the rod coil five times with a diameter of 40 cm and have a pitch of 1 cm. The diameter of the inner source coil or the rod coil was designed to 30 cm.
도 6은 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 공진기의 축간 정렬이 일치하는 경우 회로 해석 시뮬레이션을 위한 설계 및 이와 관련된 실험 결과를 나타낸 도면이다. 6 is a view showing a design for the simulation simulation circuit and the related experimental results when the axis alignment of the resonator using the capacitor according to the present invention is matched.
도 6의 (a)는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치의 송신부 및 수신부를 도 5의 커패시터를 이용한 공진기의 축간 정렬이 일치하도록 설계한 경우를 나타낸 도면이다. FIG. 6 (a) is a diagram illustrating a case where the transmission unit and the reception unit of the wireless power transmitter according to the present invention are designed so that the alignment between axes of the resonators using the capacitor of FIG.
도 6의 (a)를 참조하면, 제1 공진 코일(TX)과 제2 공진 코일(RX)은 정확히 마주보고 소스 코일과 로드 코일은 공진 코일과 임피던스가 변하지 않도록 같은 선상에 0㎝로 고정하였다. 그리고 제1 공진 코일과 제2 공진 코일 간의 거리 d를 x축 방향으로 증가시킬 때 변화하는 전력 전송 효율을 측정하였다. 이때, 실제 제작할 구리선의 단면은 원형이나 회로 해석을 위한 시뮬레이션의 경우 메시(mesh)가 발생할 수 있기에 도선의 단면적이 정사각형인 스파이럴 구조를 사용하였다.Referring to FIG. 6A, the first resonant coil TX and the second resonant coil RX face exactly, and the source coil and the rod coil are fixed at 0 cm on the same line so that the impedance of the resonant coil and the impedance do not change. . And the power transmission efficiency which changes when the distance d between a 1st resonance coil and a 2nd resonance coil is increased in the x-axis direction was measured. At this time, the actual cross-section of the copper wire to be manufactured is a spiral structure in which the cross-sectional area of the wire is square because a mesh may be generated in the case of a circular or a simulation for circuit analysis.
커패시터가 삽입되지 않은 기존의 공진기는 11.24MHz의 공진 주파수를 가지고, 커패시터를 추가하였을 경우 공진 주파수가 4.39MHz로 낮아지므로 기존의 경우보다 전기적으로 공진기의 크기가 감소하게 된다. 이 값들은 앞서 분석한 11.5MHz 및 5MHz와 상당히 일치하는 값임을 알 수 있다. Conventional resonators without capacitors have a resonant frequency of 11.24 MHz, and when the capacitor is added, the resonant frequency is lowered to 4.39 MHz, thereby reducing the size of the resonator electrically. These values are in good agreement with the 11.5 MHz and 5 MHz analyzes above.
도 6의 (b)는 도 6의 (a)와 같이 설계된 무선 전력 전송 장치와 기존의 공진기를 이용한 무선 전력 전송 장치의 전력 전송 효율을 나타낸 그래프이다. FIG. 6B is a graph showing the power transmission efficiency of the wireless power transmitter and the conventional wireless power transmitter using the resonator designed as shown in FIG.
도 6의 (b)를 참조하면, 그래프는 제1 공진 코일과 제2 공진 코일 간의 거리 d를 30㎝에서 1m까지 X축 방향으로 증가시킬 때 변화하는 전력 전송 효율을 나타낸다. 앞서 설명한 바와 같이 전송 효율은 S21로부터 산출될 수 있다. Referring to FIG. 6B, the graph shows power transmission efficiency that changes when the distance d between the first resonant coil and the second resonant coil is increased in the X-axis direction from 30 cm to 1 m. As described above, the transmission efficiency may be calculated from S 21 .
도 6의 (a)와 같이 설계된 무선 전력 전송 장치의 전력 전송 효율은 기존의 공진기를 이용한 무선 전력 전송 장치의 전력 전송 효율과 비교시, 추가된 커패시터에 의해 공진 코일 사이의 임계 커플링 위치가 증가한다. 그로 인해 최대 전력 전송 효율을 가지는 지점이 40cm에서 50cm까지 10cm가량 이동했고, 45cm이후부터 같은 거리에서도 보다 높은 전력 전송 효율을 가지는 것을 확인할 수 있다. The power transmission efficiency of the wireless power transmitter designed as shown in FIG. 6 (a) is compared with the power transmission efficiency of the conventional wireless power transmitter using the resonator, and the threshold coupling position between the resonant coils is increased by the added capacitor. do. As a result, the point having the maximum power transfer efficiency moved about 10cm from 40cm to 50cm, and after 45cm, it was confirmed that the point had the higher power transfer efficiency even at the same distance.
또한 기존 공진기의 경우 40cm까지의 거리에서 강한 커플링에 의해 주파수가 산란되어 40cm이하의 거리에서는 두 개의 공진 주파수를 가지게 되는 반면, 커패시터를 추가한 경우 50cm에서 최대 전력 전송 효율을 가진다. 즉, 두 코일 모두 각각 40cm와 50cm에서 90%의 최대 전력 전송 효율을 가진다. 또한 50cm에서 10% 증가한 전력 전송 효율을 가진다. In addition, in the conventional resonator, the frequency is scattered by the strong coupling at a distance of up to 40 cm, and thus has two resonant frequencies at a distance of 40 cm or less, whereas a capacitor has a maximum power transmission efficiency at 50 cm. That is, both coils have a maximum power transfer efficiency of 90% at 40 cm and 50 cm, respectively. It also has a 10% increase in power transfer efficiency at 50cm.
도 6의 (c)는 도 6의 (a)와 같이 설계된 무선 전력 전송 장치와 기존의 공진기를 이용한 무선 전력 전송 장치의 자계(H-field)의 세기를 나타낸 도면이다. FIG. 6C is a diagram showing the strength of the magnetic field (H-field) of the wireless power transmitter and the wireless power transmitter using the conventional resonator designed as shown in FIG.
도 6의 (c)를 참조하면, Ⅰ는 기존의 공진기를 이용한 무선 전력 전송 장치에서의 자계의 분포를 나타내고, Ⅱ는 도 6의 (a)와 같이 설계된 무선 전력 전송 장치에서의 자계의 분포를 나타낸다. 그리고 Ⅰ의 경우 TX는 송신부의 공진 코일을 나타내고 RX는 수신부의 공진 코일을 나타내며, Ⅱ의 경우 TX는 송신부(110)의 제1 공진 코일을 나타내고 RX는 수신부(120)의 제2 공진 코일을 나타낸다. 또한 TX와 RX 사이의 거리는 Y축 방향 40㎝로 일정하게 유지하였다. Referring to (c) of FIG. 6, I represents a distribution of a magnetic field in a wireless power transmitter using a conventional resonator, and II represents a distribution of a magnetic field in a wireless power transmitter designed as in FIG. Indicates. In the case of I, TX represents the resonant coil of the transmitter, RX represents the resonant coil of the receiver, in case of II, TX represents the first resonant coil of the
Ⅱ의 경우 Ⅰ의 경우보다 코일 주변에 강한 자계 분포가 형성됨을 확인할 수 있다. 즉, 추가된 커패시터는 자기 공명 방식의 무선 전력 전송에서 공진기 간 자계의 세기를 강하게 생성함을 알 수 있다. In the case of Ⅱ, it can be seen that a stronger magnetic field distribution is formed around the coil than in the case of Ⅰ. That is, it can be seen that the added capacitor strongly generates the strength of the magnetic field between the resonators in the magnetic resonance type wireless power transmission.
도 7은 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 공진기의 축간 정렬이 불일치하는 경우 회로 해석 시뮬레이션을 위한 설계 및 이와 관련된 실험 결과를 나타낸 도면이다. 7 is a view showing a design and simulation results related to the simulation circuit simulation when the axis alignment between the resonator using the capacitor according to the present invention is inconsistent.
도 7의 (a)는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치의 송신부 및 수신부를 도 5의 커패시터를 이용한 공진기의 축간 정렬이 불일치하도록 설계한 경우를 나타낸 도면이다. FIG. 7 (a) is a diagram illustrating a case where the transmission unit and the reception unit of the wireless power transmitter according to the present invention are designed such that the alignment between the axes of the resonators using the capacitor of FIG. 5 is inconsistent.
도 7의 (a)를 참조하면, 제1 공진 코일(TX)과 제2 공진 코일(RX) 사이의 간격은 X축 방향으로 40cm정도로 고정시키고, 제2 공진 코일을 Y축 방향으로 이동시킬 때 변화하는 전력 전송 효율을 측정하였다. Referring to FIG. 7A, when the distance between the first resonant coil TX and the second resonant coil RX is fixed to about 40 cm in the X-axis direction, and the second resonant coil is moved in the Y-axis direction. The changing power transfer efficiency was measured.
도 7의 (b)는 도 7의 (a)와 같이 설계된 무선 전력 전송 장치와 기존의 공진기를 이용한 무선 전력 전송 장치의 전력 전송 효율을 나타낸 그래프이다. FIG. 7B is a graph showing power transmission efficiency of the wireless power transmitter designed as shown in FIG. 7A and the conventional wireless power transmitter using the resonator.
도 7의 (b)를 참조하면, 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치의 경우 송신부와 수신부의 강한 커플링으로 인하여 공진 주파수가 두 개로 나뉘는 초과 커플링 현상이 발생한다. 이에 따라 0cm 내지 25cm까지의 거리에서는 기존의 공진기보다 낮은 전력 전송 효율을 가지나 25cm이상의 거리에서는 기존의 공진기보다 높은 전력 전송 효율을 가진다. Referring to FIG. 7B, in the wireless power transmitter according to the present invention, an excessive coupling phenomenon in which the resonance frequency is divided into two due to the strong coupling of the transmitter and the receiver occurs. Accordingly, the distance from 0cm to 25cm has a lower power transmission efficiency than the conventional resonator, but at a distance of 25cm or more, it has a higher power transmission efficiency than the conventional resonator.
시뮬레이션 결과 커패시터가 삽입된 경우 35cm까지 80%의 전력 전송 효율을 유지하였고 35cm와 40cm에서 기존의 경우보다 21%의 높은 전력 전송 효율 이득을 보였다. 또한 초과 커플링 현상이 발생하지 않는 모든 구간에서 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치는 기존의 공진기를 이용한 무선 전력 전송 장치보다 높은 전력 전송 효율을 나타낸다. Simulation results show that 80% power transmission efficiency is maintained up to 35cm when the capacitor is inserted, and 21% higher power transmission efficiency gain than the conventional case at 35cm and 40cm. In addition, the wireless power transmitter according to the present invention exhibits higher power transmission efficiency than the conventional wireless power transmitter using the resonator in all sections in which the excess coupling phenomenon does not occur.
도 7의 (c)는 도 7의 (a)와 같이 설계된 무선 전력 전송 장치와 기존의 공진기를 이용한 무선 전력 전송 장치의 자계(H-field)의 세기를 나타낸 도면이다. FIG. 7C is a diagram showing the intensity of the magnetic field (H-field) of the wireless power transmitter and the wireless power transmitter using the existing resonator designed as shown in FIG.
도 7의 (c)를 참조하면, Ⅰ는 기존의 공진기를 이용한 무선 전력 전송 장치에서의 자계의 분포를 나타내고, Ⅱ는 도 7의 (a)와 같이 구현된 무선 전력 전송 장치에서의 자계의 분포를 나타낸다. 그리고 Ⅰ의 경우 TX는 송신부의 공진 코일을 나타내고 RX는 수신부의 공진 코일을 나타내며, Ⅱ의 경우 TX는 송신부(110)의 제1 공진 코일을 나타내고 RX는 수신부(120)의 제2 공진 코일을 나타낸다. Referring to (c) of FIG. 7, I represents a distribution of a magnetic field in a wireless power transmitter using a conventional resonator, and II represents a distribution of a magnetic field in a wireless power transmitter implemented as in FIG. Indicates. In the case of I, TX represents the resonant coil of the transmitter, RX represents the resonant coil of the receiver, in case of II, TX represents the first resonant coil of the
자계 분포는 TX와 RX 사이의 거리는 X축 방향 40㎝로 일정하게 유지시키고, RX를 Y축 방향으로 50cm이동시킨 상태에서 측정하였다. Ⅱ의 경우 Ⅰ의 경우보다 코일 주변에 강한 자계 분포가 형성됨을 확인할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치는 코일의 중심 축간 거리가 일치하지 않았을 경우, 보다 강한 자계 커플링이 발생하여 기존의 무선 전력 전송 장치보다 높은 전력 전송 효율을 가지는 것을 확인할 수 있다. The magnetic field distribution was measured while keeping the distance between TX and RX constant at 40 cm in the X-axis direction and moving
본 발명의 성능을 평가하기 위한 실험을 수행하였다. Experiments were conducted to evaluate the performance of the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치를 구현한 하나의 실시예 및 이와 관련된 실험 결과를 나타낸 도면이다. 8 is a view showing an embodiment of implementing a wireless power transmission apparatus according to the present invention and experimental results related thereto.
도 8의 (a)는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치를 구현한 하나의 실시예를 나타낸 도면이다. 8 (a) is a diagram showing an embodiment of implementing a wireless power transmission apparatus according to the present invention.
도 8의 (a)를 참조하면, 신호 발생기(에너지 공급원)를 사용하여 신호를 소스 코일에 전달하였고, 로드 코일에 전달되는 전력은 전력 측정기를 사용하여 측정하였다. 소스 코일의 양끝에는 SMA 커넥터를 연결하여 신호 발생기로부터 RF 전력을 받도록 설계하였으며, 로드 코일도 같은 방법으로 SMA 커넥터를 사용하여 전력 측정기에 연결시켰다. Referring to FIG. 8A, a signal is transmitted to a source coil using a signal generator (energy source), and power delivered to a load coil is measured using a power meter. The SMA connector was connected to both ends of the source coil to receive RF power from the signal generator, and the load coil was connected to the power meter using the SMA connector in the same manner.
각 공진기는 지면과의 거리를 유지하기 위해 스티로폼을 사용하여 지면과 25cm 가량의 위치에 고정하고, 송신부 코일(소스 코일 및 제1 공진 코일)을 고정한 상태에서 수신부 코일(로드 코일 및 제2 공진 코일)을 상황에 맞게 이동하여 전력 측정기의 값을 측정하였다. 측정에 사용된 구리선의 굵기는 3.2mm로 등가 회로 및 회로 해석 시뮬레이션에서 제안한 크기와 동일한 크기로 설계하였다. Each resonator is fixed to about 25cm from the ground using styrofoam to maintain the distance from the ground, and the receiver coils (load coil and second resonance coil) are fixed with the transmitter coils (source coil and first resonance coil) fixed. ) Was moved according to the situation and the value of the power meter was measured. The copper wire used for the measurement was 3.2mm thick and designed with the same size as proposed in the equivalent circuit and circuit analysis simulation.
한편, 커패시터를 삽입한 경우의 측정을 위하여 기판 위에 어느 정도 공백을 가지도록 도선을 설계한 다음, 기판 위 도선의 양끝에 공진 코일의 끝 부분을 연결시킨 후 공백에 커패시터를 연결해 주었다. 이때 도선과 구리선의 연결은 납땜을 통하여 단단하게 고정시켜 주었다. 기판을 이용하여 커패시터를 연결한 이유는 칩 커패시터의 경우 그 크기가 작고 3.2mm의 굵은 구리선에 직접적으로 연결하기 힘들기 때문이다. On the other hand, the conductor was designed to have a certain gap on the substrate for the measurement when the capacitor is inserted, and then the ends of the resonant coil were connected to both ends of the conductor on the substrate, and then the capacitor was connected to the void. At this time, the connection between the conductor and the copper wire was firmly fixed by soldering. The reason for connecting the capacitor using the board is that the chip capacitor is small in size and difficult to connect directly to the 3.2 mm thick copper wire.
도 8의 (b)는 도 8의 (a)와 같이 설계된 무선 전력 전송 장치와 기존의 공진기를 이용한 무선 전력 전송 장치의 전력 전송 효율을 공진기 간의 축간 거리 변화에 따라 나타낸 그래프이다. FIG. 8B is a graph showing the power transmission efficiency of the wireless power transmitter designed as shown in FIG. 8A and the conventional wireless power transmitter according to the change of the interaxial distance between the resonators.
도 8의 (b)를 참조하면, 커패시터를 삽입한 경우 보다 높은 커플링으로 인해 기존의 경우보다 높은 전력 전송 효율을 가지는 것을 알 수 있다. 기존의 경우 45cm에서 81%의 전력 전송 효율을 보였고, 커패시터를 삽입한 경우 45cm에서 88%의 전력 전송 효율을 보였다. Referring to FIG. 8B, it can be seen that the capacitor has a higher power transmission efficiency than the conventional case due to the higher coupling. In the conventional case, the power transmission efficiency was 81% at 45cm, and when the capacitor was inserted, the power transmission efficiency was 88% at 45cm.
커패시터가 삽입된 경우와 기존의 경우를 비교하기 위해 두 경우 모두 동일하게 0dBm의 전력을 인가하여 측정하였다. 측정값으로는 기존의 경우 공진기 간의 거리가 45cm일 때 -0.87dBm의 값이 측정되었고, 커패시터를 삽입한 경우 공진기 간의 거리가 45cm일 때 -0.55dBm의 값이 측정되었다. In order to compare the case where the capacitor is inserted and the conventional case in both cases was measured by applying the same power of 0dBm. In the conventional case, the value of -0.87dBm was measured when the distance between the resonators was 45cm, and -0.55dBm was measured when the distance between the resonators was 45cm when the capacitor was inserted.
도 8의 (c)는 도 8의 (a)와 같이 설계된 무선 전력 전송 장치와 기존의 공진기를 이용한 무선 전력 전송 장치의 전력 전송 효율을 공진기 간의 축간 어긋나는 거리 변화에 따라 나타낸 그래프이다. FIG. 8C is a graph showing power transmission efficiency of a wireless power transmitter designed as shown in FIG. 8A and a conventional wireless power transmitter using a resonator shifted distance between axes.
도 8의 (c)를 참조하면, 공진기 간의 거리는 40cm로 고정시킨 후 수신부(120)의 위치를 Y축 방향으로 5cm 내지 60cm까지 변화시키며 측정하였다. 그 결과 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치는 기존의 무선 전력 전송 장치에 비하여 전 구간 높은 전력 전송 효율을 가지며, 35cm의 중심축 이동까지 80%의 높은 전력 전송 효율을 보임을 알 수 있다. Referring to (c) of FIG. 8, the distance between the resonators was fixed at 40 cm, and the position of the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.
Claims (8)
에너지 공급원으로부터 에너지를 공급받는 소스 코일로부터 상기 에너지를 전송받는 제1 공진 코일과 상기 제1 공진 코일의 양쪽 끝을 연결하는 제1 커패시터를 포함하는 송신부; 및
상기 제1 공진 코일로부터 상기 에너지를 자기 공명 방식으로 전송받는 제2 공진 코일과 상기 제2 공진 코일의 양쪽 끝을 연결하는 제2 커패시터를 포함하는 수신부;를 포함하며,
상기 제1 공진 코일 및 상기 제2 공진 코일은 사전에 설정된 자체 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치.A wireless power transmitter for transmitting energy from a transmitter to a receiver,
A transmitter including a first resonant coil receiving the energy from a source coil receiving energy from an energy source and a first capacitor connecting both ends of the first resonant coil; And
And a receiver including a second resonant coil receiving the energy from the first resonant coil in a magnetic resonance manner and a second capacitor connecting both ends of the second resonant coil.
And the first resonant coil and the second resonant coil have a preset self resonant frequency.
상기 제1 공진 코일은 사전에 설정한 간격 및 횟수에 따라 상기 소스 코일을 감고 있는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치. The method of claim 1,
And the first resonant coil is wound around the source coil according to a predetermined interval and the number of times.
상시 수신부는 상기 제2 공진 코일로부터 상기 에너지를 전송받는 로드 코일을 더 포함하고, 상기 제2 공진 코일은 사전에 설정한 간격 및 횟수에 따라 상기 로드 코일을 감고 있는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치. The method of claim 1,
The receiver further includes a load coil receiving the energy from the second resonant coil, and the second resonant coil is wound around the load coil according to a predetermined interval and the number of times. Power transmission device.
상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 값은 상기 자체 공진 주파수에 따라 정해지는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 장치. The method of claim 1,
And a value of the first capacitor and the second capacitor is determined according to the self resonant frequency.
(a) 에너지 공급원으로부터 에너지를 공급받은 소스 코일로부터 상기 에너지를 제1 공진 코일을 통해 전송받는 단계; 및
(b) 상기 제1 공진 코일로부터 상기 에너지를 자기 공명 방식으로 제2 공진 코일을 통해 전송받는 단계;를 포함하며,
상기 송신부는 상기 제1 공진 코일과 상기 제1 공진 코일의 양쪽 끝을 연결하는 제1 커패시터를 포함하고, 상기 수신부는 상기 제2 공진 코일과 상기 제2 공진 코일의 양쪽 끝을 연결하는 제2 커패시터를 포함하며, 상기 제1 공진 코일 및 상기 제2 공진 코일은 사전에 설정된 자체 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 방법.In the wireless power transmission method for transmitting energy from the transmitter to the receiver of the wireless power transmitter,
(a) receiving the energy through a first resonant coil from a source coil supplied with energy from an energy source; And
(b) receiving the energy from the first resonant coil through a second resonant coil in a magnetic resonance manner;
The transmitting unit includes a first capacitor connecting both ends of the first resonant coil and the first resonant coil, and the receiving unit includes a second capacitor connecting both ends of the second resonant coil and the second resonant coil. And the first resonant coil and the second resonant coil have a preset self resonant frequency.
상기 제1 공진 코일은 사전에 설정한 간격 및 횟수에 따라 상기 소스 코일을 감고 있는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 방법.6. The method of claim 5,
And the first resonant coil is wound around the source coil according to a predetermined interval and the number of times.
상시 수신부는 상기 제2 공진 코일로부터 상기 에너지를 전송받는 로드 코일을 더 포함하고, 상기 제2 공진 코일은 사전에 설정한 간격 및 횟수에 따라 상기 로드 코일을 감고 있는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 방법.6. The method of claim 5,
The receiver further includes a load coil receiving the energy from the second resonant coil, and the second resonant coil is wound around the load coil according to a predetermined interval and the number of times. Power transmission method.
상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 값은 상기 자체 공진 주파수에 따라 정해지는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 무선 전력 전송 방법.6. The method of claim 5,
The value of the first capacitor and the second capacitor is a wireless power transmission method using a capacitor, characterized in that determined according to the self resonant frequency.
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