KR20130112226A - Hybrid coil antenna and system for wireless power transmission using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하이브리드 코일 안테나 및 이를 이용한 무선 전력 송수신 시스템 에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코일 안테나의 구조를 개선하여 저주파수 대역의 공진 주파수에서 구동되는 코일 안테나의 크기를 줄일 수 있는 하이브리드 코일 안테나 및 이를 이용한 무선 전력 송수신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid coil antenna and a wireless power transmission / reception system using the same. More particularly, the hybrid coil antenna capable of reducing the size of a coil antenna driven at a resonant frequency of a low frequency band by improving the structure of the coil antenna and using the same It relates to a wireless power transmission and reception system.
이동통신단말, PDA, PMP, 노트북 등과 같은 휴대형 전자기기는 사용자 편의성을 높이기 위하여 구동 전원으로 재충전이 가능한 이차 전지(배터리)가 흔히 이용되고 있다. 이러한 배터리를 구동 전원으로 사용함으로써, 사용자는 전력 공급을 위한 유선 환경에서 자유로울 수 있어 더욱 편리한 제품 사용이 가능하다고 할 수 있다.Portable electronic devices such as mobile communication terminals, PDAs, PMPs, laptops, and the like, are commonly used as rechargeable batteries (batteries) that can be recharged with a driving power source to increase user convenience. By using such a battery as a driving power source, the user can be free from a wired environment for power supply, which makes the product more convenient to use.
배터리는 외부 전원에 의한 충전으로 에너지가 저장되는데, 이와 같은 배터리의 충전을 위해서 가정용 상용 전원을 배터리에 필요한 가용 정격 전력으로 공급하는 별도의 유선 충전장치가 주로 사용되고 있다.The battery stores energy by charging with an external power source. In order to charge such a battery, a separate wired charging device that supplies household commercial power with the available rated power required for the battery is mainly used.
유선 충전방식은 통상적으로 충전장치의 단자와 배터리의 단자가 서로 물리적으로 접촉됨으로써 전기적으로 연결되는 방식이 주로 이용되고 있다.In the wired charging method, a method in which a terminal of a charging device and a terminal of a battery are electrically connected by physically contacting each other is mainly used.
그러나, 상기와 같은 방식은 전기적 결합은 단자가 상호 물리적으로 결합되는 방식으로 이루어지므로, 물리적 마모 현상이 발생하여 접속 신뢰성이 저하될 수 있으며, 접촉 단자가 외부로 노출되는 형태가 많아 이물질에 의한 오염 등으로 접촉 상태가 쉽게 불량해지는 문제점이 있다. 또한, 수분이나 습기가 많은 환경에서는 전기 단락 사고가 발생하거나 충전된 에너지가 쉽게 소실되는 등의 문제가 발생될 수 있다.However, in the above-described method, since the electrical coupling is made in a manner in which the terminals are physically coupled to each other, physical wear may occur and connection reliability may be deteriorated. There is a problem that the contact state easily becomes poor. In addition, in an environment with high moisture and humidity, problems such as an electric short-circuit accident or a loss of charged energy may occur.
이러한 접촉식 충전방식의 문제점을 해결하기 위하여 충전장치와 배터리의 단자가 물리적으로 비접촉되는 방식의 무접점 충전 시스템이 개시되고 있는데, 상기 무접점 충전은 알려진 바와 같이 1차 코일에서 자기장의 자속이 시간에 따라 변화하면 인접한 2차 코일에서 상기 시간에 따라 변화되는 자기장에 의하여 상기 2차 코일에 전력이 유도되는 현상을 이용하는 충전방식이다.In order to solve the problem of the contact charging method is disclosed a contactless charging system in which the terminal of the charging device and the battery is physically contactless, the contactless charging is known as the magnetic flux of the magnetic field in the primary coil In this case, the charging method uses a phenomenon in which power is induced to the secondary coil by a magnetic field that changes with time in an adjacent secondary coil.
종래의 무접점 충전방식은 유도 기전력 발생을 위한 1차 코일이 내장된 무선 패드를 구비하고, 이 무선 패드 상에 1차 코일에 대응되는 2차 코일 수단이 마련된 휴대형 전자기기를 안착시키는 방식에 의해 구현되었다.Conventional contactless charging method has a wireless pad with a built-in primary coil for induction electromotive force, by a method of seating a portable electronic device equipped with a secondary coil means corresponding to the primary coil on the wireless pad Was implemented.
그러나, 상기와 같은 방식은 유도 기전력 발생을 위한 코일을 평면형으로 구성하고 있고 전력의 전송측과 수신측이 수 mm 정도의 짧은 거리에 인접해 있어야 하며, 전송측과 수신측 간의 방향성이 존재하여 정렬에 따라 전력전송의 효율성이 급격히 변하며, 발열량이 크다는 단점이 있다.However, the above-described method has a coil structure for generating induced electromotive force, the transmitting side and the receiving side of the power should be adjacent to a short distance of a few mm, and the direction between the transmitting side and the receiving side exists and is aligned. As a result, the efficiency of power transmission changes drastically, and heat generation is disadvantageous.
최근에는 종래의 무접점 충전방식에 비해 비교적 큰 전력을 수 미터까지 보낼 수 있는 보다 진보한 방식으로 특정 공진 주파수에 에너지를 집중되게 하여 자기장 에너지 형태로 전력을 전송할 수 있는 자기공명 방식에 의한 무선 전력 송수신 시스템이 제안되고 있다. 그런데, 종래의 자기공명 방식에 의한 무선 전력 송수신 시스템에 사용되는 전력 전송용 안테나나 전력 수신용 안테나는 수십 MHz 대역의 공진 주파수를 이용하기 때문에 안테나의 직경이 100cm 정도에 이를 정도로 매우 크기 때문에 실제 적용에는 많은 어려움이 따르고 있다.Recently, the wireless power by the magnetic resonance method that can transfer the power in the form of magnetic field energy by concentrating the energy at a specific resonance frequency in a more advanced way that can send a relatively large power up to several meters compared to the conventional contactless charging method Transceiver systems have been proposed. However, the power transmission antenna or power reception antenna used in the conventional wireless resonance system for wireless power transmission and reception uses a resonant frequency of several tens of MHz bands, so that the diameter of the antenna is very large, so that the diameter reaches about 100 cm. There are many difficulties.
따라서, 본 발명이 속한 기술분야에서는 비교적 저주파수 대역의 공진 주파수에서 동작하면서도 크기를 소형화시킬 수 있는 코일 안테나의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Therefore, in the technical field to which the present invention belongs, there is an urgent need for the development of a coil antenna capable of miniaturizing the size while operating at a resonant frequency of a relatively low frequency band.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 자기공명 방식을 이용하여 무선 전력을 전송하는 전력 전송용 안테나와 같이 비교적 저주파수 대역의 공진 주파수에서 구동되는 코일 안테나의 구조를 직경을 줄이는데 유리한 헬리컬 형태와 높이를 줄이는데 유리한 스파이럴 형태가 복합된 구조로 구성함으로써, 코일 안테나의 길이를 연장하면서도 전체 안테나의 크기를 줄일 수 있는 하이브리드 코일 안테나 및 이를 이용한 무선 전력 송수신 시스템 을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, the structure of a coil antenna that is driven at a resonant frequency of a relatively low frequency band, such as a power transmission antenna for transmitting wireless power using a magnetic resonance method Composed of a helical shape that is advantageous for reducing the diameter and a spiral shape that is advantageous for reducing the height, the present invention provides a hybrid coil antenna capable of reducing the size of the entire antenna while extending the length of the coil antenna, and a wireless power transmission / reception system using the same. There is a purpose.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 코일 안테나는, 중심축 방향에 대해 수직으로 형성된 가상의 평면상에 일정 직경을 갖는 스파이럴 형상으로 형성된 스파이럴 코일부; 및 상기 중심축 방향을 따라 일정 높이를 갖는 헬리컬 형상으로 형성된 헬리컬 코일부;를 포함하고, 상기 스파이럴 코일부와 상기 헬리컬 코일부는 동일한 회전 방향으로 회전되며, 서로 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a hybrid coil antenna including: a spiral coil part formed in a spiral shape having a predetermined diameter on a virtual plane formed perpendicular to a central axis direction; And a helical coil part formed in a helical shape having a predetermined height along the direction of the central axis, wherein the spiral coil part and the helical coil part are rotated in the same rotational direction and connected to each other continuously.
바람직하게, 상기 헬리컬 코일부의 직경은 상기 스파이럴 코일부의 직경과 동일하다.Preferably, the diameter of the helical coil portion is the same as the diameter of the spiral coil portion.
바람직하게, 상기 스파이럴 코일부와 헬리컬 코일부는 원형, 타원형, 사각형, 육각형 또는 팔각형으로 형성된다.Preferably, the spiral coil portion and the helical coil portion are formed in a circular, elliptical, square, hexagonal or octagonal shape.
바람직하게, 상기 스파이럴 코일부와 헬리컬 코일부는 적어도 하나 이상으로 구성되고, 교대로 반복 배치되어 형성된다.Preferably, the spiral coil portion and the helical coil portion are composed of at least one, and are alternately arranged repeatedly.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 무선 전력 송수신 시스템은, 상용 전원 공급시 특정 대역의 공진 주파수를 갖는 무선 전력 신호를 생성하고, 생성된 무선 전력 신호를 전력 전송용 안테나를 통해 자기공명 방식으로 외부로 전송하는 무선 전력 전송 장치; 및 상기 무선 전력 신호를 전력 수신용 안테나를 통해 자기공명 방식으로 수신하여 사용 전력으로 변환하는 무선 전력 수신 장치;를 포함하되, 상기 전력 전송용 안테나 및 전력 수신용 안테나는, 상기 무선 전력 신호를 자기공명 방식에 의해 전송하거나 수신하는 공진 코일을 포함하고, 상기 공진 코일은, 중심축 방향에 대해 수직으로 형성된 가상의 평면상에 일정 직경을 갖는 스파이럴 형상으로 형성된 스파이럴 코일부와, 상기 중심축 방향을 따라 일정 높이를 갖는 헬리컬 형상으로 형성된 헬리컬 코일부로 이루어지고, 상기 스파이럴 코일부와 상기 헬리컬 코일부는 동일한 회전 방향으로 회전되며, 서로 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a wireless power transmission / reception system, generating a wireless power signal having a resonance frequency of a specific band when commercial power is supplied, and generating the wireless power signal through an antenna for power transmission. Wireless power transmission device for transmitting to the outside in a magnetic resonance method; And a wireless power receiver configured to receive the wireless power signal through a power reception antenna in a magnetic resonance manner and convert the wireless power signal into used power, wherein the power transmission antenna and the power reception antenna are configured to magnetize the wireless power signal. A resonance coil transmitting or receiving by a resonance method, wherein the resonance coil includes a spiral coil part formed in a spiral shape having a predetermined diameter on an imaginary plane formed perpendicular to the central axis direction, and the central axis direction. The helical coil part is formed in a helical shape having a predetermined height, and the spiral coil part and the helical coil part are rotated in the same rotational direction and are connected to each other continuously.
바람직하게, 상기 공진 코일은, 상기 헬리컬 코일부의 직경이 상기 스파이럴 코일부의 직경과 동일하다.Preferably, the resonant coil, the diameter of the helical coil portion is the same as the diameter of the spiral coil portion.
바람직하게, 상기 공진 코일은, 상기 스파이럴 코일부와 헬리컬 코일부가 원형, 타원형, 사각형, 육각형 또는 팔각형으로 형성된다.Preferably, the resonance coil, the spiral coil portion and the helical coil portion is formed in a circular, elliptical, square, hexagonal or octagonal.
바람직하게, 상기 공진 코일은, 상기 스파이럴 코일부와 헬리컬 코일부가 적어도 하나 이상으로 구성되고, 교대로 반복 배치되어 형성된다.Preferably, the resonant coil is formed of at least one spiral coil portion and at least one helical coil portion, and alternately and repeatedly formed.
바람직하게, 상기 전력 전송용 안테나의 공진 코일과 상기 전력 수신용 안테나의 공진 코일은 동일한 공진 주파수에서 공진된다.Preferably, the resonance coil of the power transmission antenna and the resonance coil of the power reception antenna are resonated at the same resonance frequency.
바람직하게, 상기 전력 전송용 안테나 및 전력 수신용 안테나는, 상기 무선 전력 신호를 자기 유도에 의해 상기 공진 코일로 공급하거나 공급받는 급전 루프를 더 포함한다.Preferably, the power transmission antenna and the power receiving antenna further includes a feeding loop for supplying or receiving the wireless power signal to the resonant coil by magnetic induction.
바람직하게, 상기 무선 전력 전송 장치와 상기 무선 전력 수신 장치 사이의 공간에는 상기 무선 전력 신호를 중계하는 적어도 하나 이상의 중계 코일이 더 구비된다.Preferably, at least one relay coil relaying the wireless power signal is further provided in a space between the wireless power transmitter and the wireless power receiver.
바람직하게, 상기 중계 코일은, 중심축 방향에 대해 수직으로 형성된 가상의 평면상에 일정 직경을 갖는 스파이럴 형상으로 형성된 스파이럴 코일부와, 상기 중심축 방향을 따라 일정 높이를 갖는 헬리컬 형상으로 형성된 헬리컬 코일부로 이루어지고, 상기 스파이럴 코일부와 상기 헬리컬 코일부는 동일한 회전 방향으로 회전되며, 서로 연속적으로 연결되어 이루어진다.Preferably, the relay coil may include a spiral coil portion formed in a spiral shape having a predetermined diameter on a imaginary plane formed perpendicular to the central axis direction, and a helical nose formed in a helical shape having a predetermined height along the central axis direction. The spiral coil part and the helical coil part are rotated in the same rotational direction and are continuously connected to each other.
바람직하게, 상기 중계 코일은, 상기 헬리컬 코일부의 직경이 상기 스파이럴 코일부의 직경과 동일하다.Preferably, in the relay coil, the diameter of the helical coil portion is the same as the diameter of the spiral coil portion.
바람직하게, 상기 중계 코일은, 상기 스파이럴 코일부와 헬리컬 코일부가 원형, 타원형, 사각형, 육각형 또는 팔각형으로 형성된다.Preferably, the relay coil, the spiral coil portion and the helical coil portion is formed in a circular, elliptical, square, hexagonal or octagonal.
바람직하게, 상기 중계 코일은, 상기 스파이럴 코일부와 헬리컬 코일부가 적어도 하나 이상으로 구성되고, 교대로 반복 배치되어 형성된다.Preferably, the relay coil is formed of at least one of the spiral coil part and the helical coil part, and alternately and repeatedly formed.
바람직하게, 상기 중계 코일은, 상기 전력 전송용 안테나 및 전력 수신용 안테나와 동일한 공진 주파수에서 공진된다.Preferably, the relay coil is resonated at the same resonance frequency as the power transmission antenna and the power reception antenna.
본 발명에 따르면, 코일 안테나의 구조를 직경을 줄이는데 유리한 헬리컬 형태와 높이를 줄이는데 유리한 스파이럴 형태가 복합된 구조로 구성함으로써, 코일 안테나의 길이를 연장하면서도 전체 안테나의 크기를 줄일 수 있어 비교적 저주파수 대역의 공진 주파수에서 구동되는 코일 안테나의 소형화가 가능하다. 이를 통해, 자기공명 방식을 이용하여 무선 전력을 전송하거나 수신하는 안테나를 소형화시킬 수 있어 휴대형 전자기기나 소형 가전기기에 자기공명 방식의 무선 전력 송수신 시스템을 적용하는 것이 가능하다.According to the present invention, the structure of the coil antenna is composed of a helical shape that is advantageous for reducing the diameter and a spiral shape that is advantageous for reducing the height, thereby extending the length of the coil antenna and reducing the size of the entire antenna, thereby reducing the size of the relatively low frequency band. Miniaturization of the coil antenna driven at the resonance frequency is possible. Through this, it is possible to miniaturize the antenna for transmitting or receiving the wireless power by using the magnetic resonance method, it is possible to apply the magnetic resonance type wireless power transmission and reception system to portable electronic devices or small household appliances.
본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 후술되는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 코일 안테나의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 코일 안테나의 구현 예를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 코일 안테나가 적용된 무선 전력 송수신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, And shall not be interpreted.
1 is a view schematically showing the configuration of a hybrid coil antenna according to the present invention.
2 is a perspective view showing an embodiment of a hybrid coil antenna according to the present invention.
FIG. 3 is an exploded perspective view of FIG. 2. FIG.
4 is a diagram schematically illustrating a wireless power transmission and reception system to which a hybrid coil antenna according to the present invention is applied.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 코일 안테나의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 코일 안테나의 구현 예를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 분해 사시도이다.1 is a view schematically showing the configuration of a hybrid coil antenna according to the present invention, Figure 2 is a perspective view showing an embodiment of a hybrid coil antenna according to the present invention, Figure 3 is an exploded perspective view of FIG.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 하이브리드 코일 안테나(100)는 중심축(C) 방향에 대해 수직으로 형성된 가상의 평면(P)상에 일정 직경을 갖는 스파이럴 형상으로 형성된 스파이럴 코일부(110)와, 상기 중심축(C) 방향을 따라 일정 높이를 갖는 헬리컬 형상으로 형성된 헬리컬 코일부(120)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the
상기 하이브리드 코일 안테나(100)는 전체에 걸쳐 동일한 전류 방향을 가질 수 있도록 상기 스파이럴 코일부(110)와 헬리컬 코일부(120)가 동일한 회전 방향(S)으로 회전되며, 동일한 코일 길이를 이용하여 더 낮은 공진 주파수에서 동작할 수 있도록 하나의 코일을 이용하여 스파이럴 코일부(110)와 헬리컬 코일부(120)가 서로 연속적으로 연결되게 구성된다.The
또한, 상기 하이브리드 코일 안테나(100)의 헬리컬 코일부(120)의 직경은 상기 스파이럴 코일부(110)의 직경과 동일한 직경을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 스파이럴 코일부(110)와 헬리컬 코일부(120)에서 발생되는 자기장의 방향성을 일치시키고, 구조적으로 안정적인 형태를 가질 수 있도록 하기 위함이다.In addition, the diameter of the
본 발명에 따른 하이브리드 코일 안테나(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 형태로 구현될 수 있다. 즉, 스파이럴 코일부(110)가 원형 판의 형태로 형성되고, 헬리컬 코일부(120)가 상기 스파이럴 코일부(110)의 직경에 대응되는 직경을 갖는 원통형의 형태로 형성되어 서로 연속적으로 연결되게 구성될 수 있다.The
한편, 도 1 내지 도 3에는 상기 스파이럴 코일부(110)와 헬리컬 코일부(120)의 형태가 원형인 것으로 도시되었지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 타원형, 사각형, 육각형 또는 팔각형의 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 스파이럴 코일부(110)와 헬리컬 코일부(120)는 적어도 하나 이상으로 구성될 수도 있다. 이 경우, 스파이럴 코일부(110)와 헬리컬 코일부(120)가 교대로 반복 배치되어 형성되는 것이 바람직하다.Meanwhile, although the
이와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 코일 안테나(100)는 종래에 스파이럴 형상 또는 헬리컬 형상의 단일 구조로 구현된 코일 안테나의 문제점 즉, 스파이럴 형상의 단일 구조로 구현되었을 때 직경이 매우 커지는 문제점과 헬리컬 형상의 단일 구조로 구현되었을 때 높이가 매우 커지는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 높이를 줄이는데 유리한 형태인 스파이럴 형상을 갖는 스파이럴 코일부(110)와, 직경을 줄이는데 유리한 형태인 헬리컬 형상을 갖는 헬리컬 코일부(120)가 복합된 구조로 구성함으로써, 전체적으로 안테나의 크기를 줄일 수 있도록 구성된 것이다.As described above, the
한편, 본 발명에 따른 하이브리드 코일 안테나(100)는 자기공명 방식을 이용하여 무선 전력을 송수신하는 무선 전력 송수신 시스템에 적용될 수 있다. 즉, 자기공명 방식의 무선 전력 송수신 시스템에는 수십 MHz의 대역과 같이 비교적 저주파수 대역의 공진 주파수에서 구동되는 코일 안테나를 필요로 하는데 본 발명에 따른 하이브리드 코일 안테나(100)를 적용하게 되면 무선 전력 송수신 시스템의 소형화를 가능하게 할 수 있다.On the other hand, the
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 코일 안테나가 적용된 무선 전력 송수신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating a wireless power transmission and reception system to which a hybrid coil antenna according to the present invention is applied.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 무선 전력 송수신 시스템은, 상용 전원 공급시 특정 대역의 공진 주파수를 갖는 무선 전력 신호를 생성하고, 생성된 무선 전력 신호를 전력 전송용 안테나(100a)를 통해 자기공명 방식으로 외부로 전송하는 무선 전력 전송 장치(200)와, 상기 무선 전력 신호를 전력 수신용 안테나(100b)를 통해 자기공명 방식으로 수신하여 사용 전력으로 변환하는 무선 전력 수신 장치(300)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 4, the wireless power transmission / reception system according to the present invention generates a wireless power signal having a resonant frequency of a specific band when commercial power is supplied, and generates the wireless power signal through a
상술한 구성 요소에서 전력 전송용 안테나(100a)와 전력 수신용 안테나(100b)를 제외한 나머지 구성 요소들은 본 발명이 속한 기술분야에서 잘 알려진 무선 전력 송수신 시스템에 적용되는 통상의 구성 요소 이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The other components except for the
상기 전력 전송용 안테나(100a)와 전력 수신용 안테나(100b)는 무선 전력 신호를 전송하는 측과 수신하는 측의 상관관계만 다를 뿐 동일한 공진 주파수에서 공진될 수 있는 형태로 구성된다. The
즉, 전력 전송용 안테나(100a)와 전력 수신용 안테나(100b)는 공통적으로 상기 무선 전력 신호를 자기공명 방식에 의해 전송하거나 수신하는 공진 코일을 포함하게 되고, 이 공진 코일에 본 발명에 따른 하이브리드 코일 안테나(100)를 적용하여 구성된 것이다.That is, the
이때, 전력 전송용 안테나(100a)와 전력 수신용 안테나(100b)에는 상기 무선 전력 신호를 자기 유도에 의해 상기 공진 코일(100)로 공급하거나 공급받는 급전 루프(130)를 더 포함하여 상기 무선 전력 전송 장치(200)에서 생성된 무선 전력 신호를 상기 전력 전송용 안테나(100a)의 공진 코일(100)로 공급하거나, 상기 전력 수신용 안테나(100b)의 공진 코일(100)로부터 수신된 무선 전력 신호를 상기 무선 전력 수신 장치(300)로 공급하게 된다.In this case, the
한편, 본 발명에 따른 무선 전력 송수신 시스템에서 상기 무선 전력 전송 장치(200)와 상기 무선 전력 수신 장치(300) 사이의 공간에는 상기 무선 전력 전송 장치(200)에서 전송된 무선 전력 신호를 중계하는 적어도 하나 이상의 중계 코일(100c)이 더 구비될 수 있다.On the other hand, in the wireless power transmission and reception system according to the present invention at least a space for relaying the wireless power signal transmitted from the
상기 중계 코일(100c)은 상기 전력 전송용 안테나(100a) 및 전력 수신용 안테나(100b)와 동일한 공진 주파수에서 공진되는 공진 코일로 이루어지며, 이 공진 코일에 본 발명에 따른 하이브리드 코일 안테나(100)를 적용하여 구성된 것이다. 즉, 상기 중계 코일(100c)은 상기 전력 전송용 안테나(100a) 또는 상기 전력 수신용 안테나(100b)와 서로 공진하고, 다시 인접하는 또 다른 중계 코일(100c)들과도 서로 공진하게 됨으로써, 무선 전력 신호의 전송 거리를 더 확장시킬 수 있게 된다.The
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.
100 : 하이브리드 코일 안테나
110 : 스파이럴 코일부 120 : 헬리컬 코일부100: hybrid coil antenna
110: spiral coil portion 120: helical coil portion
Claims (16)
상기 중심축 방향을 따라 일정 높이를 갖는 헬리컬 형상으로 형성된 헬리컬 코일부;를 포함하고,
상기 스파이럴 코일부와 상기 헬리컬 코일부는 동일한 회전 방향으로 회전되며, 서로 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 코일 안테나.A spiral coil part formed in a spiral shape having a predetermined diameter on an imaginary plane formed perpendicular to the central axis direction; And
And a helical coil part formed in a helical shape having a predetermined height along the central axis direction.
And the spiral coil part and the helical coil part are rotated in the same rotational direction and connected to each other continuously.
상기 헬리컬 코일부의 직경은 상기 스파이럴 코일부의 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 하이브리드 코일 안테나.The method of claim 1,
The diameter of the helical coil portion is a hybrid coil antenna, characterized in that the same as the diameter of the spiral coil portion.
상기 스파이럴 코일부와 헬리컬 코일부는 원형, 타원형, 사각형, 육각형 또는 팔각형으로 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 코일 안테나.The method of claim 1,
The spiral coil portion and the helical coil portion is a hybrid coil antenna, characterized in that formed in a circular, oval, square, hexagon or octagon.
상기 스파이럴 코일부와 헬리컬 코일부는 적어도 하나 이상으로 구성되고, 교대로 반복 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 코일 안테나.The method of claim 1,
The spiral coil and the helical coil is composed of at least one, hybrid coil antenna, characterized in that formed repeatedly arranged alternately.
상기 무선 전력 신호를 전력 수신용 안테나를 통해 자기공명 방식으로 수신하여 사용 전력으로 변환하는 무선 전력 수신 장치;를 포함하되,
상기 전력 전송용 안테나 및 전력 수신용 안테나는,
상기 무선 전력 신호를 자기공명 방식에 의해 전송하거나 수신하는 공진 코일을 포함하고,
상기 공진 코일은,
중심축 방향에 대해 수직으로 형성된 가상의 평면상에 일정 직경을 갖는 스파이럴 형상으로 형성된 스파이럴 코일부와, 상기 중심축 방향을 따라 일정 높이를 갖는 헬리컬 형상으로 형성된 헬리컬 코일부로 이루어지고, 상기 스파이럴 코일부와 상기 헬리컬 코일부는 동일한 회전 방향으로 회전되며, 서로 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템.A wireless power transmitter generating a wireless power signal having a resonance frequency of a specific band when commercial power is supplied, and transmitting the generated wireless power signal to the outside in a magnetic resonance manner through a power transmission antenna; And
And a wireless power receiver configured to receive the wireless power signal through a power receiving antenna in a magnetic resonance manner and convert the wireless power signal into used power.
The power transmission antenna and power reception antenna,
Resonant coil for transmitting or receiving the wireless power signal by a magnetic resonance method,
The resonant coil is,
Spiral coil portion formed in a spiral shape having a predetermined diameter on a virtual plane formed perpendicular to the central axis direction, and a helical coil portion formed in a helical shape having a predetermined height along the central axis direction, the spiral coil portion And the helical coil unit are rotated in the same rotation direction and are connected to each other continuously.
상기 공진 코일은,
상기 헬리컬 코일부의 직경이 상기 스파이럴 코일부의 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템.The method of claim 5,
The resonant coil is,
And a diameter of the helical coil part is the same as that of the spiral coil part.
상기 공진 코일은,
상기 스파이럴 코일부와 헬리컬 코일부가 원형, 타원형, 사각형, 육각형 또는 팔각형으로 형성된 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템.The method of claim 5,
The resonant coil is,
The spiral coil unit and the helical coil unit is a wireless power transmission and reception system, characterized in that formed in a circular, oval, square, hexagon or octagon.
상기 공진 코일은,
상기 스파이럴 코일부와 헬리컬 코일부가 적어도 하나 이상으로 구성되고, 교대로 반복 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템.The method of claim 5,
The resonant coil is,
The spiral coil unit and the helical coil unit is composed of at least one, wireless power transmission and reception system, characterized in that formed repeatedly arranged alternately.
상기 전력 전송용 안테나의 공진 코일과 상기 전력 수신용 안테나의 공진 코일은 동일한 공진 주파수에서 공진되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템.The method of claim 5,
And a resonant coil of the power transmitting antenna and a resonant coil of the power receiving antenna are resonated at the same resonant frequency.
상기 전력 전송용 안테나 및 전력 수신용 안테나는,
상기 무선 전력 신호를 자기 유도에 의해 상기 공진 코일로 공급하거나 공급받는 급전 루프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템.The method of claim 5,
The power transmission antenna and power reception antenna,
And a feeding loop for supplying or receiving the wireless power signal to the resonant coil by magnetic induction.
상기 무선 전력 전송 장치와 상기 무선 전력 수신 장치 사이의 공간에는 상기 무선 전력 신호를 중계하는 적어도 하나 이상의 중계 코일이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템.The method of claim 5,
And at least one relay coil for relaying the wireless power signal in a space between the wireless power transmitter and the wireless power receiver.
상기 중계 코일은,
중심축 방향에 대해 수직으로 형성된 가상의 평면상에 일정 직경을 갖는 스파이럴 형상으로 형성된 스파이럴 코일부와, 상기 중심축 방향을 따라 일정 높이를 갖는 헬리컬 형상으로 형성된 헬리컬 코일부로 이루어지고, 상기 스파이럴 코일부와 상기 헬리컬 코일부는 동일한 회전 방향으로 회전되며, 서로 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템.12. The method of claim 11,
The relay coil,
Spiral coil portion formed in a spiral shape having a predetermined diameter on a virtual plane formed perpendicular to the central axis direction, and a helical coil portion formed in a helical shape having a predetermined height along the central axis direction, the spiral coil portion And the helical coil unit are rotated in the same rotation direction and are connected to each other continuously.
상기 중계 코일은,
상기 헬리컬 코일부의 직경이 상기 스파이럴 코일부의 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템.The method of claim 12,
The relay coil,
And a diameter of the helical coil part is the same as that of the spiral coil part.
상기 중계 코일은,
상기 스파이럴 코일부와 헬리컬 코일부가 원형, 타원형, 사각형, 육각형 또는 팔각형으로 형성된 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템.The method of claim 12,
The relay coil,
The spiral coil unit and the helical coil unit is a wireless power transmission and reception system, characterized in that formed in a circular, oval, square, hexagon or octagon.
상기 중계 코일은,
상기 스파이럴 코일부와 헬리컬 코일부가 적어도 하나 이상으로 구성되고, 교대로 반복 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템.The method of claim 12,
The relay coil,
The spiral coil unit and the helical coil unit is composed of at least one, wireless power transmission and reception system, characterized in that formed repeatedly arranged alternately.
상기 중계 코일은,
상기 전력 전송용 안테나 및 전력 수신용 안테나와 동일한 공진 주파수에서 공진되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템.12. The method of claim 11,
The relay coil,
Wireless power transmission and reception system, characterized in that the resonant frequency at the same resonance frequency as the power transmission antenna and the power receiving antenna.
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015167099A1 (en) * | 2014-04-30 | 2015-11-05 | 한국전기연구원 | Wireless power transmission device, wireless power reception device, and coil structure |
| CN105706334A (en) * | 2014-04-30 | 2016-06-22 | 韩国电气研究院 | Apparatus for wireless power transfer, apparatus for wireless power reception and coil structure |
| KR20160105183A (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-06 | 주식회사 켐트로닉스 | Modified Helix Antenna for Magnetic Resonance Wireless Power Transfer |
| CN107112107A (en) * | 2015-01-14 | 2017-08-29 | 高通股份有限公司 | Asymmetric layer stack coil and/or beveling ferrite in wireless power transmission application |
-
2012
- 2012-04-03 KR KR1020120034453A patent/KR20130112226A/en not_active Withdrawn
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| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20120403 |
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| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |