KR101545133B1 - Wireless Power Transmission System for In-vivo Wireless Sensors and Method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수 MHz 이하의 저주파 자기장을 이용한 고정형 및 이동형 생체 센서들에 무선으로 전력을 공급하기 위한 무선전력전송 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일면에 따른 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하는 수신부를 포함하는 무선전력전송 시스템은, 상기 수신부는 자성체에 물리적으로 분리되어 권선되는 수신 공진 중계 코일과 수신 부하 코일을 포함하고, 상기 수신 공진 중계 코일의 두 단자 사이에 연결된 가변 커패시터를 포함하고, 상기 수신 공진 중계 코일을 이용해 상기 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하고, 상기 수신 공진 중계 코일로부터 상기 수신 부하 코일로 전자기 유도 방식으로 전달되는 전자기파 에너지로부터 전력을 생성할 수 있다.The present invention relates to a wireless power transmission system and method for wirelessly supplying power to fixed and mobile biosensors using a low frequency magnetic field of several MHz or less.
A wireless power transmission system including a receiver for receiving a time-varying magnetic field generated from a coil of a transmitter according to an embodiment of the present invention is characterized in that the receiver includes a reception resonance relay coil and a reception load coil wound physically separated from the magnetic body, And a variable capacitor connected between two terminals of the reception resonant relay coil, wherein the variable resonant coil receives the time-varying magnetic field generated from the coil of the transmission unit using the reception resonant relay coil, and electromagnetic induction from the reception resonant relay coil to the reception load coil It is possible to generate electric power from the electromagnetic wave energy transmitted in the method.

Description

생체 내 센서를 위한 무선전력전송 시스템 및 그 방법{Wireless Power Transmission System for In-vivo Wireless Sensors and Method thereof} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a wireless power transmission system for in-vivo sensors and a wireless power transmission system for in-

본 발명은 무선전력전송 시스템에 관한 것으로서, 특히, 수 MHz 이하의 저주파 자기장을 이용한 고정형 및 이동형 생체 센서들에 무선으로 전력을 공급하기 위한 무선전력전송 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission system, and more particularly, to a wireless power transmission system and method for wirelessly supplying fixed and mobile biosensors using a low frequency magnetic field of several MHz or less.

일반적인 1차 코일과 2차 코일로 구성된 전자기 유도 방식의 무선전력전송 시스템은 수신부와 송신부의 거리 및 방향에 매우 민감하며, 1cm 이내의 근거리에서만 사용될 수 있다. An electromagnetic induction type wireless power transmission system composed of a general primary coil and a secondary coil is very sensitive to the distance and direction of the receiver and the transmitter, and can be used only within a distance of 1 cm or less.

예를 들어, 대한민국 공개특허 제2004-0072581호의 "전자기파 증폭 중계기 및 이를 이용한 무선전력변환장치"에서는, 중계 코일을 사용한 구조로서 1차원의 무선 전력전송에 대한 구성을 개시하며, 생체 센서와 같이 3차원 무선전력전송 방법 및 소형화 방안에 대한 방법은 개시하지 않았다. 또한, 대한민국 등록특허 제0869229호의 "내시경용 마이크로캡슐의 무선 전력전달 시스템 및 무선전력전달 시스템으로부터 전력을 공급받는 내시경용 마이크로캡슐"에서는, 캡슐 형 내시경에 전력을 무선으로 공급하기 위하여 전자기 유도 방식을 사용하는 구성을 개시하며, 이의 구성에서는 수신부의 송신부와의 간격에 따라서 수전 효율이 급격히 떨어지는 문제점이 있다. 그리고, 대한민국 공개특허 제2008-0031398호의 "무선 비-방사형 에너지 전달"에서는, 자기 공명 방식의 구성을 개시하지만, 송신부와 수신 부에 공진 중계 코일을 사용해야 하고, 공간의 3축에 전력을 효율적으로 전달할 수 있는 방법에 대하여 개시하지 않았다. For example, Korean Patent Publication No. 2004-0072581, entitled " Electromagnetic wave amplification repeater and wireless power conversion apparatus using the same, "discloses a configuration for one-dimensional wireless power transmission using a relay coil, Dimensional wireless power transmission method and a method for miniaturization have not been disclosed. Also, in Korean Patent No. 0869229 entitled "Wireless power transmission system for endoscopic microcapsule and endoscope microcapsule supplied with power from wireless power transmission system ", an electromagnetic induction system is used to wirelessly supply power to the capsule endoscope In this configuration, there is a problem in that the power reception efficiency is rapidly deteriorated depending on the interval between the transmitter and the receiver. Korean Patent Publication No. 2008-0031398 discloses a structure of a magnetic resonance system, but a resonance relay coil must be used for a transmitter and a receiver, and power is efficiently supplied to three axes of a space And a method of delivering it is not disclosed.

한편, 생체 내에서 사용되는 센서들은 대부분 매우 소형이면서, 무게가 매우 적다. 특히, 대개의 경우 배터리를 이용하여 전력을 공급한다. 그러나, 센서의 크기가 소형, 경량이어야 하므로 배터리의 사이즈가 매우 적어, 센서의 활용 시간이 매우 적다. 이러한, 문제를 해결할 수 있는 방법으로 외부에서 무선으로 전력을 전달해 주는 무선전력전송 방식이 적합하다. 종래의 위와 같은 무선전력전송 방식은 1차 2차 코일로 구성된 전자기 유도 방식을 주로 사용하지만, 이러한 방식을 사용할 경우 소형 센서 내에 2차 코일을 사용하여 수신부를 구성해야 한다. 일반적인 경우 2차 코일을 포함한 수신부가 클수록 전송효율이 우수하다. 그러나, 센서의 크기가 제한적이기 때문에 전송 효율을 증가시키기 위하여 크기가 크고, 코일의 권선수를 많게 하여, 2차 코일을 설계해야 하고, 이때 센서의 크기가 제한적이므로 제작이 불가하다는 문제점이 있다. 즉, 종래의 무선전력전송 방식은 송수신 전송 효율이 매우 낮고, 특히, 생체 내 센서까지 전력 전달이 거의 불가능한 문제가 있으며, 다른 문제로서 생체 내의 센서는 고정형의 경우는 방향이 고정되어 송신부의 방향을 고정할 수 있으나, 움직는 센서의 경우는 공간의 3축 모두에서 전력 수신이 가능해야 하는데 이러한 고려가 된 종래의 방식은 전무하다. 이러한 이유로 지금껏 생체 내 센서를 위한 무선전력전송 기술은 매우 어려웠다. On the other hand, most of the sensors used in vivo are very small and very low in weight. In most cases, the battery is used to supply power. However, since the size of the sensor must be small and light, the size of the battery is very small and the utilization time of the sensor is very small. In order to solve this problem, a wireless power transmission scheme that transmits power from outside to the radio is suitable. Conventionally, the above-mentioned wireless power transmission system mainly uses an electromagnetic induction system composed of a primary secondary coil. However, when such a system is used, a secondary coil must be used in a small sensor to form a receiving unit. In general, the larger the receiver including the secondary coil, the better the transmission efficiency. However, since the size of the sensor is limited, it is necessary to design a secondary coil with a large size and a large number of turns of the coil in order to increase the transmission efficiency. In this case, the size of the secondary coil is limited. In other words, the conventional wireless power transmission method has a problem that the transmission / reception transmission efficiency is very low, and in particular, the power transmission to the in-vivo sensor is almost impossible. Another problem is that in the case of fixed type, However, in the case of a moving sensor, power reception must be possible on all three axes of the space. For this reason, wireless power transmission technology for in vivo sensors has been very difficult.

따라서, 최근 생체 센서의 활용이 증가하고 있고, 배터리 기반의 전력전달 방식은 배터리 전력량의 제한으로 장시간 사용 불가 및 기능이 제한되고, 실시간 전력전송 방식의 필요성의 증대되고 있으며, 또한, 배터리 용량의 증가는 배터리의 무게 및 부피를 증가시키므로, 향후 소형화와 경량화에 필요한 무선전력전송 기술이 요구되고 있다.Accordingly, the utilization of biosensors has been increasing in recent years, and the battery-based power transmission method is limited in its ability to be used for a long period of time due to the limitation of battery power and its functions are limited, Increases the weight and volume of the battery, so that a wireless power transmission technology necessary for downsizing and weight reduction is required in the future.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 무선전력 수신부의 크기를 소형화하면서 전력전송 효율을 개선하기 위한 무선전력전송 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a wireless power transmission system and method for improving the power transmission efficiency while reducing the size of the wireless power reception unit.

또한, 수 MHz 이하의 저주파 자기장을 이용한 고정형 및 이동형 생체 센서들에 무선으로 전력을 공급하기 위한 무선전력전송 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a wireless power transmission system and method for wirelessly supplying power to fixed and mobile type biosensors using a low frequency magnetic field of several MHz or less.

또한, 수신부의 크기를 매우 작게 하고 효율 개선을 위해 집중 분포 커패시턴스를 사용하여, 공간의 세 축에 전력을 효율적으로 전달할 수 있는 무선전력전송 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a wireless power transmission system capable of efficiently transmitting power to three axes of space by using a concentrated distribution capacitance for reducing the size of a receiving unit and improving efficiency.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른, 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하는 수신부를 포함하는 무선전력전송 시스템은, 상기 수신부는 자성체(예를 들어, 페라이트 코어)에 물리적으로 분리되어 권선되는 수신 공진 중계 코일과 수신 부하 코일을 포함하고, 상기 수신 공진 중계 코일의 두 단자 사이에 연결된 가변 커패시터를 포함하며, 상기 수신 공진 중계 코일을 이용해 상기 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하고, 상기 수신 공진 중계 코일로부터 상기 수신 부하 코일로 전자기 유도 방식으로 전달되는 전자기파 에너지로부터 전력을 생성하기 위한 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a wireless power transmission system including a receiver for receiving a time-varying magnetic field generated from a coil of a transmitter, The receiving portion includes a variable capacitor including a receiving resonant relay coil and a receiving load coil which are physically separated and wound on a magnetic body (for example, a ferrite core) and connected between two terminals of the receiving resonant relay coil, A time-varying magnetic field generated from a coil of the transmission section using a relay coil, and generates power from electromagnetic wave energy transmitted from the reception-side resonance coil to the reception load coil in an electromagnetic induction manner.

상기 가변 커패시터는 상기 송신부의 코일과 공진 주파수를 맞추기 위한 것이다.The variable capacitor is for matching the resonance frequency with the coil of the transmitter.

상기 수신 공진 중계 코일은, x,y,z 3개의 축 중 어느 2개 이상의 축으로 각각 권선된 코일들을 포함하고, 상기 수신 부하 코일은, x,y,z 3개의 축 중 어느 2개 이상의 축으로 각각 권선된 코일들을 포함한다.Wherein the reception resonance relay coil includes coils wound on any two or more axes of x, y and z axes, and the reception load coil is connected to any one of two or more axes of x, y, Respectively.

상기 수신 공진 중계 코일에 구비되는 코일들은 병렬 또는 직렬 연결되며, 상기 수신 부하 코일에 구비되는 코일들은 직렬 연결되는 것이 바람직하다.The coils provided in the reception resonance relay coil may be connected in parallel or in series, and the coils provided in the reception load coil may be connected in series.

상기 페라이트 코어는, 정육면체 또는 직육면체의 각 모서리에 일정 모양으로 튀어나온 돌기 부분을 가질 수 있다.The ferrite core may have protrusions protruding in a predetermined shape at each corner of a cube or a rectangular parallelepiped.

상기 송신부는, 송신 코일 단독으로 상기 시변 자기장을 형성하여 상기 수신부로 전달하거나, 상기 송신 코일이 형성하는 상기 시변 자기장을 전자기 유도 방식으로 수신하는 중계 코일을 통해 상기 수신부로 전달할 수 있다.The transmitting unit may transmit the time-varying magnetic field to the receiving unit through the transmitting coil alone, or may transmit the time-varying magnetic field formed by the transmitting coil to the receiving unit through a relay coil for receiving the time-varying magnetic field by electromagnetic induction.

또한, 본 발명의 다른 일면에 따른, 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하는 수신부를 포함하는 무선전력전송 시스템은, 생체 내에 삽입되는 미소 의료 기기에 전력전달을 위한 상기 수신부는, 자성체에 물리적으로 분리되어 권선되는 수신 공진 중계 코일과 수신 부하 코일을 포함하며, 상기 수신 공진 중계 코일은, x,y,z 3개의 축 중 어느 하나 이상의 축으로 각각 권선된 코일들을 포함하고, 상기 수신 부하 코일은, x,y,z 3개의 축 중 어느 하나 이상의 축으로 각각 권선된 코일들을 포함하며, 상기 수신 공진 중계 코일을 위한 상기 하나 이상의 축으로 각각 권선된 코일들은 각각 두 단자 사이에 상기 송신부의 코일과 공진 주파수를 맞추기 위한 가변 커패시터를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless power transmission system including a receiving unit that receives a time-varying magnetic field generated from a coil of a transmitting unit, the receiving unit for transmitting power to a small- And a reception load coil, wherein the reception resonance relay coil includes coils wound respectively on at least one of axes of x, y, and z axes, and the reception load coil Wherein each of the coils wound on the at least one axis for the receiving resonant relay coil includes a plurality of coils wound respectively on at least one of axes of x, y and z axes, And a variable capacitor for matching the resonance frequency.

그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하는 수신부를 포함하는 무선전력전송 시스템의 무선전력전송 방법은, 자성체에 물리적으로 분리되어 권선되는 수신 공진 중계 코일과 수신 부하 코일을 포함하되, 상기 수신 공진 중계 코일의 두 단자 사이에 연결된 가변 커패시터를 포함하는 상기 수신부에서, 상기 수신 공진 중계 코일을 이용해 상기 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하고, 상기 수신 공진 중계 코일로부터 상기 수신 부하 코일로 전자기 유도 방식으로 전달되는 전자기파 에너지로부터 전력을 생성하기 위한 것을 특징으로 한다.A wireless power transmission method of a wireless power transmission system including a reception unit that receives a time-varying magnetic field generated from a coil of a transmission unit according to another aspect of the present invention includes a reception resonance relay coil physically separated and wound on a magnetic body, Wherein the reception section includes a variable capacitor connected between two terminals of the reception resonance relay coil and receives the time-varying magnetic field generated from the coil of the transmission section using the reception resonance relay coil, And generates power from electromagnetic wave energy that is transmitted from the antenna to the reception load coil in an electromagnetic induction manner.

본 발명에 따른 무선전력전송 시스템 및 그 방법에 따르면, 생체 내의 작은 센서들에도 전력전달이 가능하고, 특히, 캡슐형 내시경과 같이 매우 작은 생체 센서에 무선전력전송이 가능하다. 따라서, 본 발명을 활용하여 생체 센서들에 실시간 전력 전송 및 충전이 가능하여, 생체 센서의 기능 및 활용이 극대화 될 수 있다. According to the wireless power transmission system and method of the present invention, it is possible to transmit power even to small sensors in the living body, and wireless power transmission to a very small size biosensor such as a capsule endoscope is possible. Therefore, real-time power transmission and charging can be performed on the biosensors using the present invention, so that the function and utilization of the biosensor can be maximized.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 축 무선전력전송 시스템의 등가회로이다.
도 2는 도 1의 수신 공진 중계 코일과 수신 부하 코일의 구성도이다.
도 3은 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 수신 공진 중계 코일들 및 수신 부하 코일들의 구성도이다.
도 4는 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 병렬 수신 공진 중계 코일들의 등가 회로도이다.
도 5는 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 직렬 수신 공진 중계 코일들의 등가 회로도이다.
도 6은 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 직렬 수신 부하 코일들의 등가 회로도이다.
도 7은 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 페라이트 코어, 수신 공진 중계 코일, 및 수신 부하 코일의 구성도이다.1 is an equivalent circuit of a single-axis wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of the reception resonance relay coil and the reception load coil of FIG.
3 is a configuration diagram of the reception resonance relay coils and the reception load coils of the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention for wireless power reception from three axes of space.
4 is an equivalent circuit diagram of parallel receive resonant relay coils of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention for wireless power reception from three axes of space.
5 is an equivalent circuit diagram of series receive resonant relay coils of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention for wireless power reception from three axes of space.
6 is an equivalent circuit diagram of series receiving load coils of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention for wireless power reception from three axes of space.
7 is a configuration diagram of a ferrite core, a reception resonant relay coil, and a reception load coil of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention for wireless power reception from three axes of space.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 축 무선전력전송 시스템(100)의 등가회로이다. 도 2는 도 1의 수신 공진 중계 코일(121)과 수신 부하 코일(122)의 구성도이다.1 is an equivalent circuit of a single-axis wireless power transmission system 100 according to an embodiment of the present invention. 2 is a configuration diagram of the reception resonance relay coil 121 and the reception load coil 122 of FIG.

도 1및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 단일 축 무선전력전송 시스템(100)은, 송신부(110) 및 수신부(120)를 포함한다. 송신부(110)는 교류 전원(Vin)을 공급하는 전원 장치(111)와 연결된 매칭 회로(112), 송신 코일(113), 및 송신 공진 중계 코일(114)를 포함하고, 수신부(120)는 수신 공진 중계 코일(121), 수신 부하 코일(122), 매칭회로(123), 및 부하와 연결된 정류 회로(124)를 포함한다. 여기서, 송신 공진 중계 코일(114)은 생략될 수도 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, a single-axis wireless power transmission system 100 according to an embodiment of the present invention includes a transmitter 110 and a receiver 120. The transmitting unit 110 includes a matching circuit 112 connected to a power supply 111 for supplying an AC power source Vin, a transmitting coil 113, and a transmitting resonant relay coil 114. The receiving unit 120 receives A resonant relay coil 121, a receiving load coil 122, a matching circuit 123, and a rectifier circuit 124 connected to the load. Here, the transmission resonance relay coil 114 may be omitted.

송신부(110)의 매칭 회로(112)는 임피던스를 매칭시키기 위한 회로이며, 도 1과 같이, 커패시터들(커패시턴스 Ct1, Ct2, Ct3)을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 다른 수동 소자, 예를 들어, 저항, 또는 인덕터 등을 더 포함할 수 있다. 수신부(120)의 매칭 회로(112) 역시 임피던스를 매칭시키기 위한 회로이며, 도 1과 같이, 커패시터들(커패시턴스 Cr1, Cr2)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 다른 수동 소자, 예를 들어, 저항, 또는 인덕터 등을 더 포함할 수 있다.The matching circuit 112 of the transmitting unit 110 is a circuit for matching impedance and may include capacitors (capacitances Ct1, Ct2, and Ct3) as shown in FIG. However, the present invention is not limited thereto and may further include other passive elements such as a resistor or an inductor. The matching circuit 112 of the receiving unit 120 is also a circuit for matching the impedance and may include capacitors (capacitances Cr1 and Cr2) as shown in FIG. However, the present invention is not limited thereto and may further include other passive elements such as a resistor, an inductor, or the like.

송신부(110)의 송신 코일(113)은 매칭 회로(112)를 통해 전원 장치(111)로부터 전원을 공급받아 시변 자기장을 형성할 수 있고, 송신 공진 중계 코일(114)은 송신 코일(113)로부터의 시변 자기장을 전자기 유도 방식으로 수신하여 수신부(120)로 전달한다. 도1에서 송신 코일(113)은 저항(레지스턴스 Rt)과 인덕터(인덕턴스 Lt)로 구성된 등가모델로 나타내었으며, 송신 공진 중계 코일(114)은 저항(레지스턴스 Rtm), 인덕터(인덕턴스 Ltm) 및 커패시터(커패시턴스 Ctm)으로 구성된 등가모델로 나타내었다. The transmission coil 113 of the transmission unit 110 can receive the power from the power supply unit 111 through the matching circuit 112 to form a time-varying magnetic field. The transmission- And transmits the time-varying magnetic field to the receiving unit 120 through an electromagnetic induction method. 1, the transmission coil 113 is represented by an equivalent model composed of a resistance (resistance Rt) and an inductor (inductance Lt). The transmission resonant relay coil 114 includes a resistor (resistance Rtm), an inductor (inductance Ltm) The capacitance Ctm).

수신부(120)의 수신 공진 중계 코일(121)의 두단자 사이에는 가변 커패시터(Cv)가 연결되어 있고, 수신 공진 중계 코일(121)은 수신 부하 코일(122)과 물리적으로 분리되어 있다. 수신 부하 코일(122)은 송신부(100)로부터 전력(전자기파 에너지)을 수신하는 수신 공진 중계 코일(121)로부터, 전자기 유도 현상으로 전력(전자기파 에너지)을 전달 받아 매칭회로(123)로 전달하고, 정류 회로(124)는 이를 정류한 전력을 생성하여 부하로 공급한다. A variable capacitor Cv is connected between two terminals of the reception resonant relay coil 121 of the reception unit 120 and the reception resonant relay coil 121 is physically separated from the reception load coil 122. [ The reception load coil 122 receives electric power (electromagnetic wave energy) from the reception resonance relay coil 121 that receives electric power (electromagnetic wave energy) from the transmission unit 100 and transmits the electric power (electromagnetic wave energy) to the matching circuit 123, The rectifying circuit 124 generates and supplies rectified power to the load.

도 1에서, 수신 공진 중계 코일(121)은 저항(레지스턴스 Rrm), 인덕터(인덕턴스 Lrm) 및 커패시터(커패시턴스 Crm)으로 구성되고, 커패시터(Crm)는 코일(121)의 두단자 사이에 연결된 가변 커패시터(커패시턴스 Cv)와 직렬 연결된 것으로 등가모델로 나타내었다. 수신 부하 코일(122) 역시 저항(레지스턴스 Rr), 인덕터(인덕턴스 Lr) 및 커패시터(커패시턴스 Cr)으로 구성된 등가모델로 나타내었다. 가변 커패시터(Cv)는 코일의 사이즈를 줄이면서 공진 주파수를 맞추기 위한 방안으로 활용된다. 1, the reception resonant relay coil 121 is constituted by a resistor (resistance Rrm), an inductor (inductance Lrm) and a capacitor (capacitance Crm), and a capacitor Crm is connected between a variable capacitor (Capacitance Cv) connected in series. The receiving load coil 122 is also represented by an equivalent model consisting of a resistor (resistance Rr), an inductor (inductance Lr), and a capacitor (capacitance Cr). The variable capacitor Cv is used as a method for adjusting the resonance frequency while reducing the size of the coil.

특히, 수신 공진 중계 코일(121)과 수신 부하 코일(122)은 도 2와 같이, 페라이트와 같은 자성체에 권선되며, 이에 따라 수전 효율을 개선하고, 근접한 외부의 전자회로에 자기장의 영향을 최소화할 수 있게 된다. In particular, as shown in FIG. 2, the reception resonant relay coil 121 and the reception load coil 122 are wound on a magnetic body such as ferrite, thereby improving the power reception efficiency and minimizing the influence of the magnetic field on the adjacent external electronic circuit .

수신 공진 중계 코일(121)은 송신부(110)에서 생성되는 시변 자기장과 동일한 공진 주파수를 갖도록 하고, 높은 선택도를 가지며, 송신 코일(송진 공진 중계 코일이 없을 경우)(113) 또는 송신 공진 중계 코일(114)과 상호 인덕턴스를 가지기 때문에 매우 높은 결합상수(또는, 성능 지수)를 갖는다. 따라서, 송신부(110)로부터 수신 공진 중계 코일(121)로의 전력 전송 효율이 매우 높으며, 인접한 수신 부하 코일(122)은 수신 공진 중계 코일(121)로부터 전력을 효율적으로 전달 받을 수 있다. 수신 부하 코일(122) 단독으로는 커플링(coupling) 계수가 매우 낮기 때문에 이러한 특성을 얻을 수가 없다. The reception resonant relay coil 121 has the same resonance frequency as the time-varying magnetic field generated by the transmission unit 110, has a high selectivity, and has a transmission coil (when there is no transmission resonance relay coil) (Or a figure of merit) because it has a mutual inductance with the reference electrode 114. Therefore, the power transmission efficiency from the transmission unit 110 to the reception-side resonance coil 121 is very high, and the adjacent reception load coil 122 can efficiently receive power from the reception-side resonance relay coil 121. This characteristic can not be obtained because the reception load coil 122 alone has a very low coupling coefficient.

주파수가 수 MHz 이하의 저주파일 경우 공간의 제약 때문에 소형 센서 내에 여러 턴을 갖는 공진 중계 코일을 제작할 수 없기 때문에, 본 발명에서는 집중 용량(Lumped capacitance)의 가변 커패시터(Cv)를 사용하여 공진 주파수를 맞춘다. In the case of a curved file having a frequency of several megahertz or less, it is impossible to fabricate a resonant relay coil having a plurality of turns in a small sensor because of space limitation. Therefore, in the present invention, a variable capacitor Cv having a lumped capacitance It adjusts.

기본적인 원리는 다음과 같다. 인덕턴스(Lrm), 커패시턴스(Crm), 저항(Rrm)로 등가화되는 수신 공진 중계 코일(121)에 가변 커패시터(Cv)가 없다고 가정하면, 수신 공진 중계 코일(121)의 공진 주파수 fc는 [수학식 1]과 같다. The basic principle is as follows. Assuming that there is no variable capacitor Cv in the reception resonant relay coil 121 that is equalized by the inductance Lrm, the capacitance Crm and the resistor Rrm, the resonant frequency f c of the reception resonant relay coil 121 becomes [ (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112010045461049-pat00001
Figure 112010045461049-pat00001

대개의 경우 수신 공진 중계 코일(121)의 공진 주파수는 코일의 감은 수를 많이 하여 인덕턴스 값이 크고, 커패시턴스 값은 작게 할 수 있다. 따라서, 수신 공진 중계 코일(121)의 공진 주파수에서는 인덕턴스 값이 크기 때문에 [수학식 2]에 따라 높은 선택도(quality factor: Q-factor)를 가진다.In most cases, the resonance frequency of the reception resonance relay coil 121 can be increased by increasing the number of turns of the coil, thereby making the inductance value large and the capacitance value small. Therefore, since the inductance value is large at the resonant frequency of the reception resonant coil 121, it has a high quality factor (Q-factor) according to Equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112010045461049-pat00002
Figure 112010045461049-pat00002

또한, 이 경우 송신부(110)와 수신 공진 중계 코일(121) 사이에는 거리가 멀어지더라도 상대적으로 높은 결합(coupling) 상수가 형성된다. 따라서, 거리가 멀어지더라도 전력전달 효율이 매우 우수하다. In this case, a relatively high coupling constant is formed even if the distance between the transmitter 110 and the reception resonant coil 121 increases. Therefore, the electric power transmission efficiency is excellent even when the distance is increased.

수신 부하 코일(122)도 공진 주파수를 가질 수 있으나, 이는 수신 부하 코일(122)에 연결된 매칭 회로(123)에 의해 결정될 수 있고 선택도 값이 매우 작을 수 있다. 또한, 수신 부하 코일(122)의 인덕턴스 값을 크게 하더라도, 수신 부하 코일(122)의 저항보다 훨씬 더 큰 부하(Load)의 저항으로 인하여 Q값이 떨어진다. 따라서, 매칭 회로(123)에 연결된 수신 부하 코일(122) 보다, 수신 부하 코일(122)과 분리되어 단독으로 구성된 수신 공진 중계 코일(121)을 사용한 경우가 훨씬 더 큰 Q 값과 송신부(110)와 수신 공진 중계 코일(121) 사이에 높은 결합 계수를 갖는다. The receive load coil 122 may also have a resonant frequency, but this may be determined by the matching circuit 123 coupled to the receive load coil 122 and the selectivity value may be very small. Even if the inductance value of the receiving load coil 122 is increased, the Q value is lowered due to the resistance of the load which is much larger than the resistance of the receiving load coil 122. The use of the reception resonance coil 121 separated from the reception load coil 122 and connected to the reception load coil 122 connected to the matching circuit 123 results in a much larger Q value and a much higher Q value than that of the transmission unit 110. [ And the reception resonance relay coil 121, as shown in Fig.

이와 같은 과정을 통하여 수신 공진 중계 코일(121)에 전달된 전력은 근접한 수신 부하 코일(122)에 전자기 유도 결합에 의해 고효율로 전력 전달이 가능하다. 특히, 의료용 센서는 사이즈가 작아야 하기 때문에, 수신 공진 중계 코일(121)의 권선 수를 높일 수가 없다. 이를 위해 코일에 부가적으로 집중 커패시턴스를 갖는 가변 커패시터(Cv)를 코일(121)의 두 단자 사이에 부가하여 공진 주파수를 맞춘다. 즉, 가변 커패시터(Cv)는 송신부(110)의 코일(113/114)과 공진 주파수를 맞추도록 미리 결정된 커패시턴스를 가질 수 있다. Through the above process, the power transmitted to the reception resonance relay coil 121 can be transmitted with high efficiency by electromagnetic induction coupling to the adjacent reception load coil 122. In particular, since the size of the medical sensor must be small, the number of windings of the reception resonance relay coil 121 can not be increased. To this end, a variable capacitor (Cv) having an additional concentrated capacitance in addition to the coil is added between the two terminals of the coil 121 to adjust the resonant frequency. That is, the variable capacitor Cv may have a predetermined capacitance to match the resonance frequency with the coils 113/114 of the transmitter 110.

도 3은 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141) 및 수신 부하 코일들(122, 132, 142)의 구성도이다. 131 and 141 and receiving load coils 122, 132 and 142 of the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention for wireless power reception from three axes of space. Fig.

도 3과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템은, 적절한 권선수로 권선된 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141) 및 수신 부하 코일들(122, 132, 142)을 포함할 수 있다. 이동형 센서(예를 들어, 생체 센서)의 경우는 공간의 3축에서 전력 수신이 가능해야 한다. 이를 위해 3축(x, y, z) 각각에 대하여 병렬로 독립적으로 구성되거나, 직렬로 연결되어 구성되는 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141)이 포함된다. 수신 부하 코일들(122, 132, 142)은 3축(x, y, z) 각각에 대하여 직렬 연결되는 것이 바람직하다. 여기서, 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141)은 3축(x, y, z) 각각에 권선되는 것으로 예로 들어 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서 3축(x, y, z) 중 어느 1개 또는 2개의 축에만 권선될 수도 있고, 권선된 코일들은 병렬 또는 직렬로 연결될 수 있다. 마찬가지로, 수신 부하 코일들(122, 132, 142)도 3축(x, y, z) 각각에 권선되는 것으로 예로 들어 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서 3축(x, y, z) 중 어느 1개 또는 2개의 축에만 권선될 수도 있고, 권선된 코일들은 직렬로 연결될 수 있다.As shown in FIG. 3, the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention includes reception resonance coils 121, 131, and 141 and reception load coils 122, 132, and 142 . In the case of a mobile sensor (for example, a biosensor), power reception must be possible in three axes of space. To this end, the reception resonance relay coils 121, 131, and 141, which are independently configured in parallel or connected in series to the three axes (x, y, z), are included. The receiving load coils 122, 132 and 142 are preferably connected in series for each of the three axes (x, y, z). Here, the receiving-side resonant coils 121, 131, and 141 are illustrated as being wound on each of the three axes (x, y, z), but the present invention is not limited thereto. z), and the wound coils may be connected in parallel or in series. Similarly, although the receiving load coils 122, 132, and 142 are also illustrated as being wound on each of the three axes (x, y, z), the present invention is not limited thereto. ), And the wound coils may be connected in series.

도 4는 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 병렬 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141)의 등가 회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram of the parallel reception resonance relay coils 121, 131, and 141 of the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention for wireless power reception from three axes of space.

도 4와 같이, 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141)은 페라이트 코어와 같은 자성체 주위로 3축(x, y, z) 각각에 권선되고, 각각의 두단자(A,B)(각 코일에 직렬 연결된 가변 커패시터를 포함함)가 병렬연결될 수 있다.As shown in Fig. 4, the reception resonant coils 121, 131, and 141 are wound around three magnetic poles (x, y, z) around a magnetic body such as a ferrite core, And a variable capacitor connected in series to the coil) may be connected in parallel.

도 5는 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 직렬 수신 공진 중계 코일들의 등가 회로도이다.5 is an equivalent circuit diagram of series receive resonant relay coils of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention for wireless power reception from three axes of space.

도 5와 같이, 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141)은 페라이트 코어와 같은 자성체 주위로 3축(x, y, z) 각각에 권선(각 코일에 직렬 연결된 가변 커패시터를 포함함)되고, 각 단자들이 직렬연결될 수 있다.5, the reception resonant relays 121, 131, and 141 are wound around three magnetic poles (x, y, and z) around a magnetic body such as a ferrite core (including variable capacitors connected in series with each coil) , Each terminal can be connected in series.

도 6은 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 직렬 수신 부하 코일들의 등가 회로도이다.6 is an equivalent circuit diagram of series receiving load coils of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention for wireless power reception from three axes of space.

도 6과 같이, 수신 부하 코일들(122, 132, 142)은 페라이트 코어와 같은 자성체 주위로 3축(x, y, z) 각각에 권선되고, 각 단자들이 직렬연결될 수 있다.As shown in Fig. 6, the receiving load coils 122, 132 and 142 are wound around three magnetic poles (x, y, z) around a magnetic body such as a ferrite core, and each terminal can be connected in series.

도 7은 공간의 3축으로부터 무선전력수신을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템의 페라이트 코어, 수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141) 및 수신 부하 코일들(122, 132, 142)의 구성도이다.FIG. 7 is a block diagram of a ferrite core, receive resonant relay coils 121, 131, 141 and receive load coils 122, 132, 132 in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention for wireless power reception from three axes of space. And 142, respectively.

수신 공진 중계 코일들(121, 131, 141) 및 수신 부하 코일들(122, 132, 142)이 권선될 페라이트(ferrite)와 같은 자성체는 도 3과 같이 정육면체 또는 직육면체일 수 있지만, 도 7과 같이, 정육면체 또는 직육면체의 각 모서리에 일정 모양(예를 들어, 정육면체, 또는 직육면체)으로 튀어나온 돌기 부분을 가질 수 있다. The magnetic substance such as ferrite to which the receiving resonance relay coils 121, 131 and 141 and the receiving load coils 122, 132 and 142 are wound may be a cube or a rectangular parallelepiped as shown in FIG. 3, , And a protrusion protruding in a predetermined shape (for example, a cube or a rectangular parallelepiped) at each corner of a cube or a rectangular parallelepiped.

이와 같은 단일 축 무선전력전송 시스템(100)의 수신부(120)는 캡슐형 내시경, 혈관 수술용 이동형 마이크로 로봇과 같이 생체 내에 삽입되는 미소 의료 기기에 전력전달을 위하여 사용될 수 있다. 생체 내에 삽입되는 미소 의료 기기에는 그 크기의 제한으로 인하여 수신 공진 중계 코일이나 수신 부하 코일의 권선 수를 무한정 많이 할 수 없으나, 본 발명과 같이, 특히, 수신 공진 중계 코일(121)에 집중 커패시턴스를 갖는 가변 커패시터(Cv)를 구비하여 공진 주파수를 맞출 수 있도록 함으로써, 수신 공진 중계 코일(121)의 권선 수를 적게 하여도 송신부(110)의 코일과 공진 주파수를 맞출 수 있고, 이에 따라 미소 의료 기기에 적용하여 실시간 전력 전송이나 충전이 가능하여, 생체 센서의 기능 및 활용이 극대화 될 수 있도록 하였다. The receiving unit 120 of the single-axis wireless power transmission system 100 may be used for transmitting power to a small-sized medical device inserted in the living body, such as a capsule endoscope and a mobile micro robot for blood vessel surgery. The number of turns of the receiving resonant relay coil or the receiving load coil can not be infinitely increased due to the limitation of the size of the small-sized medical device inserted in the living body. However, since the concentrated capacitance The variable capacitor Cv having the variable capacitor Cv can adjust the resonance frequency so that the resonance frequency of the coil of the transmitter 110 can be adjusted even if the number of windings of the reception resonance coil 121 is reduced, Real-time power transmission and charging are possible, so that the function and utilization of the biosensor can be maximized.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

110: 송신부
120: 수신부
111: 전원장치
112: 송신부 매칭 회로
113: 송신 코일
114: 송신 공진 중계 코일
121, 131, 141: 수신 공진 중계 코일
122, 132, 142: 수신 부하 코일110:
120: Receiver
111: Power supply unit
112: Transmitting part matching circuit
113: transmission coil
114: Transmission resonance relay coil
121, 131, 141: receiving resonance relay coil
122, 132, 142: receiving load coil

Claims (17)

송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하는 수신부를 포함하는 무선전력전송 시스템에 있어서,
상기 수신부는 자성체에 물리적으로 분리되어 권선되는 수신 공진 중계 코일과 수신 부하 코일, 및 상기 수신 부하 코일과 연결되어 임피던스 매칭을 하는 매칭 회로를 포함하고,
상기 수신 공진 중계 코일의 두 단자 사이에는 공진 주파수를 맞추기 위한 가변 커패시터가 연결되며,
상기 수신 공진 중계 코일을 이용해 상기 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하고, 상기 수신 공진 중계 코일로부터 상기 수신 부하 코일로 전자기 유도 방식으로 전달되는 전자기파 에너지로부터 전력을 생성함을 특징으로 하되,
상기 수신 공진 중계 코일은, x,y,z 3개의 축을 기준으로 각각 권선된 코일들을 포함하고, 상기 수신 부하 코일은, x,y,z 3개의 축을 기준으로 각각 권선된 코일들을 포함하는 무선전력전송 시스템.A radio power transmission system comprising a reception section for receiving a time-varying magnetic field generated from a coil of a transmission section,
The receiving section includes a receiving resonant relay coil and a receiving load coil that are physically separated and wound by a magnetic body and a matching circuit connected to the receiving load coil to perform impedance matching,
A variable capacitor for matching a resonance frequency is connected between two terminals of the reception resonance relay coil,
Wherein the reception resonance relay coil receives the time-varying magnetic field generated from the coil of the transmission unit and generates electric power from the electromagnetic wave energy transmitted from the reception resonance relay coil to the reception load coil in an electromagnetic induction manner,
Wherein the receiving resonant relay coil comprises coils wound respectively on three axes x, y and z, the receiving load coil having a plurality of coils wound around the coils, Transmission system. 제1항에 있어서,
상기 가변 커패시터는 집중(lumped) 커패시터인 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the variable capacitor is a lumped capacitor. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 수신 공진 중계 코일에 구비되는 코일들은 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.The method according to claim 1,
And the coils provided in the reception resonant relay coil are connected in parallel. 제1항에 있어서,
상기 수신 공진 중계 코일에 구비되는 코일들은 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.The method according to claim 1,
And the coils provided in the reception resonant relay coil are connected in series. 제1항에 있어서,
상기 수신 부하 코일에 구비되는 코일들은 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.The method according to claim 1,
And the coils provided in the receiving load coil are connected in series. 제1항에 있어서,
상기 자성체는 페라이트 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.The method according to claim 1,
≪ / RTI > wherein the magnetic body comprises a ferrite core. 제7항에 있어서,
상기 페라이트 코어는, 정육면체 또는 직육면체의 각 꼭지점에 일정 모양으로 튀어나온 돌기 부분을 가지는 형상인 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.8. The method of claim 7,
Wherein the ferrite core is a shape having protruding portions protruding in a predetermined shape at respective vertexes of a cube or a rectangular parallelepiped. 제1항에 있어서,
상기 송신부는, 송신 코일 단독으로 상기 시변 자기장을 형성하여 상기 수신부로 전달하거나, 상기 송신 코일이 형성하는 상기 시변 자기장을 전자기 유도 방식으로 수신하는 중계 코일을 통해 상기 수신부로 전달하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the transmitting unit transmits the time-varying magnetic field to the receiving unit through a relay coil which receives the time-varying magnetic field formed by the transmitting coil by an electromagnetic induction method, Power transmission system. 삭제delete 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하는 수신부를 포함하는 무선전력전송 시스템의 무선전력전송 방법에 있어서,
자성체에 권선되며, 두 단자 사이에는 공진 주파수를 맞추기 위한 가변 커패시터가 연결된 수신 공진 중계 코일을 이용하여 상기 송신부의 코일로부터 생성되는 시변 자기장을 수신하는 단계; 및
상기 수신 공진 중계 코일과 물리적으로 분리되어 상기 자성체에 권선되는 수신 부하 코일을 이용하여 상기 수신 공진 중계 코일로부터 전자기 유도 방식으로 전달되는 전자기파 에너지로부터 전력을 생성하는 단계를 포함하되,
상기 수신 부하 코일에는 임피던스 매칭을 위한 매칭 회로가 연결되며,
상기 수신 공진 중계 코일은, x,y,z 3개의 축을 기준으로 각각 권선된 코일들을 포함하고, 상기 수신 부하 코일은, x,y,z 3개의 축을 기준으로 각각 권선된 코일들을 포함하는 무선전력전송 방법.A radio power transmission method of a radio power transmission system including a reception section for receiving a time-varying magnetic field generated from a coil of a transmission section,
Receiving a time-varying magnetic field generated from a coil of the transmitter using a reception resonant relay coil wound around a magnetic body and having a variable capacitor connected between the two terminals to adjust a resonant frequency; And
And generating electric power from electromagnetic wave energy transmitted from the reception resonance relay coil by electromagnetic induction using a reception load coil physically separated from the reception resonance relay coil and wound on the magnetic body,
A matching circuit for impedance matching is connected to the reception load coil,
Wherein the receiving resonant relay coil comprises coils wound respectively on three axes x, y and z, the receiving load coil having a plurality of coils wound around the coils, Transmission method. 제11항에 있어서,
상기 가변 커패시터는 집중(lumped) 커패시터인 것을 특징으로 하는 무선전력전송 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the variable capacitor is a lumped capacitor. 삭제delete 제11항에 있어서,
상기 수신 공진 중계 코일에 구비되는 코일들은 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 무선전력전송 방법.12. The method of claim 11,
And the coils provided in the reception resonant relay coil are connected in parallel. 제11항에 있어서,
상기 수신 공진 중계 코일에 구비되는 코일들은 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 무선전력전송 방법.12. The method of claim 11,
And the coils provided in the reception resonant relay coil are connected in series. 제11항에 있어서,
상기 수신 부하 코일에 구비되는 코일들은 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 무선전력전송 방법.12. The method of claim 11,
And the coils provided in the reception load coil are connected in series. 제11항에 있어서,
상기 송신부는, 송신 코일 단독으로 상기 시변 자기장을 형성하여 상기 수신부로 전달하거나, 상기 송신 코일이 형성하는 상기 시변 자기장을 전자기 유도 방식으로 수신하는 중계 코일을 통해 상기 수신부로 전달하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the transmitting unit transmits the time-varying magnetic field to the receiving unit through a relay coil which receives the time-varying magnetic field formed by the transmitting coil by an electromagnetic induction method, Power transmission method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9805863B2 (en) 2012-07-27 2017-10-31 Thoratec Corporation Magnetic power transmission utilizing phased transmitter coil arrays and phased receiver coil arrays
US9287040B2 (en) 2012-07-27 2016-03-15 Thoratec Corporation Self-tuning resonant power transfer systems
WO2014018972A1 (en) 2012-07-27 2014-01-30 Thoratec Corporation Computer modeling for resonant power transfer systems
EP2878062A4 (en) 2012-07-27 2016-04-20 Thoratec Corp Resonant power transmission coils and systems
WO2014018969A2 (en) 2012-07-27 2014-01-30 Thoratec Corporation Resonant power transfer system and method of estimating system state
WO2014018971A1 (en) 2012-07-27 2014-01-30 Thoratec Corporation Resonant power transfer systems with protective algorithm
US10383990B2 (en) 2012-07-27 2019-08-20 Tc1 Llc Variable capacitor for resonant power transfer systems
EP2878061B1 (en) 2012-07-27 2023-10-25 Tc1 Llc Thermal management for implantable wireless power transfer systems
EP2984731B8 (en) 2013-03-15 2019-06-26 Tc1 Llc Malleable tets coil with improved anatomical fit
US9680310B2 (en) 2013-03-15 2017-06-13 Thoratec Corporation Integrated implantable TETS housing including fins and coil loops
EP3072210B1 (en) 2013-11-11 2023-12-20 Tc1 Llc Resonant power transfer systems with communications
EP3072211A4 (en) 2013-11-11 2017-07-05 Thoratec Corporation Resonant power transfer systems with communications
WO2015070202A2 (en) 2013-11-11 2015-05-14 Thoratec Corporation Hinged resonant power transfer coil
WO2015134871A1 (en) 2014-03-06 2015-09-11 Thoratec Corporation Electrical connectors for implantable devices
EP3198677B1 (en) 2014-09-22 2021-03-03 Tc1 Llc Antenna designs for communication between a wirelessly powered implant to an external device outside the body
US9583874B2 (en) 2014-10-06 2017-02-28 Thoratec Corporation Multiaxial connector for implantable devices
KR102010338B1 (en) 2014-11-17 2019-10-14 한화파워시스템 주식회사 Method and System for transmitting sensor signals
US9843217B2 (en) 2015-01-05 2017-12-12 Witricity Corporation Wireless energy transfer for wearables
WO2016111557A1 (en) * 2015-01-08 2016-07-14 주식회사 솔미테크 Non-powered biometric information transmission device and system
KR20160093127A (en) 2015-01-28 2016-08-08 한국전자통신연구원 Apparatus for transmitting and receiving wireless power
US10148126B2 (en) 2015-08-31 2018-12-04 Tc1 Llc Wireless energy transfer system and wearables
EP3902100A1 (en) 2015-10-07 2021-10-27 Tc1 Llc Resonant power transfer systems having efficiency optimization based on receiver impedance
US10898292B2 (en) 2016-09-21 2021-01-26 Tc1 Llc Systems and methods for locating implanted wireless power transmission devices
CN106304451A (en) * 2016-09-23 2017-01-04 中惠创智无线供电技术有限公司 A kind of wireless power heating system
US11197990B2 (en) 2017-01-18 2021-12-14 Tc1 Llc Systems and methods for transcutaneous power transfer using microneedles
US10770923B2 (en) 2018-01-04 2020-09-08 Tc1 Llc Systems and methods for elastic wireless power transmission devices
KR20240028031A (en) * 2022-08-24 2024-03-05 재단법인 한국마이크로의료로봇연구원 Method for synchronization with controlling movement and recognizing position of micro-robot using dual hybrid electromagnet module

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002080753A2 (en) * 2001-04-04 2002-10-17 Given Imaging Ltd. Induction powered in vivo imaging device
JP2005052642A (en) * 2003-07-29 2005-03-03 Biosense Webster Inc Energy transfer amplifier for intrabody device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002080753A2 (en) * 2001-04-04 2002-10-17 Given Imaging Ltd. Induction powered in vivo imaging device
JP2005052642A (en) * 2003-07-29 2005-03-03 Biosense Webster Inc Energy transfer amplifier for intrabody device

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