KR101952595B1

KR101952595B1 - Wireless electromagnetic receiver and wireless power transfer system

Info

Publication number: KR101952595B1
Application number: KR1020120083004A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 쥐. 체르노카로프; 미하일 엔. 마쿠린; 니콜라이 엔. 올리유닌; 블라디미르 와이. 알히펜코프; 김기영; 유영호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2019-02-27
Also published as: RU2011137642A; RU2481705C1; KR20130029001A

Abstract

케이블(cable) 없이 무선으로 전력을 전송하는 시스템 및 장치에 관한 것으로, 무선 전력 전송 시스템은 가변 자기장(variable magnetic field)을 생성하는 소스(source) 및 상기 소스로부터 에너지를 수신하는 무선 전자기적 수신기(wireless electromagnetic receiver)를 포함할 수 있다. 무선 전자기적 수신기는 전자기장에 반응하는 제1 장치 및 기계적 에너지(mechanical energy)를 전기적 파워(electric power)로 변환하고, 상기 제1 장치와 연결되는 제2 장치를 포함할 수 있다.A system and apparatus for wirelessly transmitting power without a cable wherein the wireless power transmission system includes a source for generating a variable magnetic field and a wireless electromagnetic receiver for receiving energy from the source a wireless electromagnetic receiver). A wireless electromagnetic receiver may include a first device responsive to an electromagnetic field and a second device coupled to the first device for converting mechanical energy into electric power.

Description

무선 전자기적 수신기 및 무선 전력 전송 시스템{WIRELESS ELECTROMAGNETIC RECEIVER AND WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM}&Lt; Desc / Clms Page number 1 > WIRELESS ELECTROMAGNETIC RECEIVER AND WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM < RTI ID =

아래의 실시 예들은 무선 전력 전송, 즉 전선(cable) 없이 전력을 전송하는 시스템과 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to a system and apparatus for transmitting power without a wireless power transmission, i.e., a cable.

전자기적 무선 전력 전송(electromagnetic wireless power transfer) 시스템은 복사(radiative) 시스템과 비복사(non-radiative) 시스템으로 분류될 수 있다. 복사 전력 전송 시스템 (radiative power transfer systems)은 좁은 빔 전송기(narrow-beam transmitters)에 기초하고, 원거리 필드(far-field)에서 전자기적 복사(electromagnetic radiation)를 활용한다. 비복사 전력 전송 시스템(non-radiative power transfer systems)은 전자기적 유도(electromagnetic induction)에 기초하고, 근거리 필드(near-field)에서 비복사(non-radiative)를 사용한다.Electromagnetic wireless power transfer systems can be classified as radiative and non-radiative systems. Radiative power transfer systems are based on narrow-beam transmitters and utilize electromagnetic radiation in the far-field. Non-radiative power transfer systems are based on electromagnetic induction and use non-radiative in the near-field.

공진 전력 전송(resonance power transfer) 기술이 제안 된 후로, 비복사 전력 전송 시스템(non-radiative power transfer system)에 대한 관심이 증가하였다. 무선 전력을 전송하는 대부분의 알려진 공진기 기반의 장치는 전자기적 공진기 구조에 기초한다. Since the resonance power transfer technique has been proposed, interest in non-radiative power transfer systems has increased. Most known resonator-based devices for transmitting wireless power are based on electromagnetic resonator structures.

공진 전력 전송 시스템에서 사용되는 공진기 구조의 경우, 비공진 시스템(non-resonance systems)에서도 사용될 수 있다. 예를 들면, 복사 시스템(radiative systems)에서도 사용될 수 있다.In the case of a resonator structure used in a resonant power transmission system, it can also be used in non-resonance systems. For example, it can also be used in radiative systems.

전자기적 공진기(electromagnetic resonator) 구조의 결점은 높은 퀄리티 팩터(quality factor, Q-factor, Q)를 갖는 작은 사이즈의 민감한(sensitive) 전자기적 공진기의 공정과정이 복잡하다는 점에 있다. 다른 결점은 높은 Q-팩터(Q-factor)와 낮은 공진 주파수를 갖는 전자기적 공진기(electromagnetic resonator)의 생산이 복잡하다는 점에 있다. 전력 전송 과정(power transfer process)의 효율을 증가시키기 위해서는 가능한 높은 Q-factor를 만드는 것이 바람직하다.A disadvantage of the electromagnetic resonator structure is that the process of a small-sized sensitive electromagnetic resonator having a high quality factor (Q-factor, Q) is complicated. Another disadvantage is that the production of an electromagnetic resonator with a high Q-factor and a low resonance frequency is complicated. In order to increase the efficiency of the power transfer process, it is desirable to make the Q-factor as high as possible.

일 측면에 있어서, 무선 전자기적 수신기는 전자기장(electromagnetic field)에 반응하는 제1 장치 및 기계적 에너지(mechanical energy)를 전기적 파워(electric power)로 변환하고, 상기 제1 장치와 연결되는(contact with) 제2 장치를 포함하고, 상기 제1 장치는 자기변형 물질로 만들어진 고체 상태의(integral solid-state) 기계적 공진기이고, 상기 제2 장치는 상기 기계적 공진기의 발진에 기초하여 발생하는 기계적 에너지를 상기 전기적 파워로 변환하는 변환기일 수 있다.In one aspect, a wireless electromagnetic receiver includes a first device that is responsive to an electromagnetic field, and a second device that converts mechanical energy into electric power and is in contact with the first device. Wherein the first device is an integral solid-state mechanical resonator made of a magnetostrictive material and the second device is a mechanical resonator that generates mechanical energy based on oscillation of the mechanical resonator, Power converter.

상기 기계적 공진기는 상기 공진기의 공진 주파수에서의 외부 전자기장(electromagnetic field)에 의하여 동작할 수 있다.The mechanical resonator may be operated by an external electromagnetic field at the resonant frequency of the resonator.

상기 변환기는 상기 기계적 공진기의 퀄리티 팩터(Quality factor)를 유지할 수있다.The transducer may maintain a quality factor of the mechanical resonator.

상기 기계적 공진기는 2000보다 큰 퀄리티 팩터(Quality factor)를 갖는 자기변형(magnetostriction) 물질로 만들어질 수 있다.The mechanical resonator may be made of a magnetostriction material having a quality factor greater than 2000.

상기 기계적 공진기는 자기변형(magnetostriction) 페라이트(ferrite)로 만들어질 수 있다.The mechanical resonator may be made of magnetostriction ferrite.

상기 기계적 공진기는 기계적 공진 모드가 동작 주파수(working frequency)에서 수행되는 방식으로 선택된 형태를 가질 수 있다.The mechanical resonator may have a selected shape in such a manner that a mechanical resonance mode is performed at a working frequency.

상기 기계적 공진기는 원통(cylinder) 형태일 수 있다.The mechanical resonator may be in the form of a cylinder.

상기 기계적 공진기는 사각형(square)이 교차된 (cross-section) 바(bar) 형태일 수 있다.The mechanical resonator may be in the form of a cross-section bar.

상기 기계적 공진기는 플레이트(plate) 형태일 수 있다.The mechanical resonator may be in the form of a plate.

상기 기계적 공진기는 영구(permanent) 자석에 의하여 바이어스(biased) 되어 동작할 수 있다.The mechanical resonator may be biased and operated by a permanent magnet.

상기 영구(permanent) 자석은 마그네틱 세라믹(magnetic ceramics)으로 만들어 질 수 있다.The permanent magnets may be made of magnetic ceramics.

상기 변환기는 전압 소스(source)로부터 프리차지 된(precharged) 캐패시터 변환기(capacitor converter)일 수 있다.The transducer may be a precharged capacitor converter from a voltage source.

상기 캐패시터 변환기(capacitor converter)는 두 개의 전도 레이어들(conductive layers) 및 보호 쵸크(choke)에 의하여 상기 두 개의 전도 레이어에 연결된 고정(constant) 전압 소스(source)를 포함할 수 있다.The capacitor converter may include a constant voltage source connected to the two conductive layers by two conductive layers and a protective choke.

상기 두 개의 전도 레이어들(electret condenser converter) 중 적어도 하나의 전도 레이어는 상기 기계적 공진기 표면의 부분을 커버하는(covering) 금속화된(metallized) 표면으로 동작할 수 있다.At least one of the two electret condenser converters may operate as a metallized surface covering a portion of the mechanical resonator surface.

상기 두 개의 전도 레이어들 중 적어도 하나의 전도 레이어는 상기 기계적 공진기의 표면에 기계적으로 연결된 도체로써 동작할 수 있다.At least one of the two conductive layers may operate as a conductor mechanically connected to the surface of the mechanical resonator.

상기 두 개의 전도 레이어들 중 적어도 하나의 전도 레이어는 상기 기계적 공진기와 기계적으로 연결되지 않을 수 있다.At least one of the two conductive layers may not be mechanically coupled to the mechanical resonator.

상기 두 개의 전도 레이어들은 프리차지 된(precharged) 캐패시터(capacitor)를 구성할 수 있다.The two conductive layers may form a precharged capacitor.

상기 두 개의 전도 레이어들은 캐패시터(capacitor)를 통하여 부하(load)와 연결될 수 있다.The two conductive layers may be connected to a load via a capacitor.

일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 시스템은 가변 자기장(variable magnetic field)을 생성하는 소스(source) 및 상기 소스로부터 에너지를 수신하는 무선 전자기적 수신기(wireless electromagnetic receiver)를 포함하고, 상기 무선 전자기적 수신기는 전자기장에 반응하는 제1 장치 및 기계적 에너지(mechanical energy)를 전기적 파워(electric power)로 변환하고, 상기 제1 장치와 연결되는 제2 장치를 포함하며, 상기 제1 장치는 자기변형(magnetostriction) 물질로 만들어진 고체 상태의(integral solid-state) 기계적 공진기이고, 상기 제2 장치는 상기 기계적 공진기의 발진에 기초하여 발생하는 기계적 에너지를 상기 전기적 파워로 변환하는 변환기일 수 있다.In one aspect, a wireless power transmission system includes a source for generating a variable magnetic field and a wireless electromagnetic receiver for receiving energy from the source, A first device responsive to an electromagnetic field and a second device converting mechanical energy into electric power and being coupled to the first device, And the second device may be a transducer that converts the mechanical energy generated based on the oscillation of the mechanical resonator into the electrical power.

상기 변환기는 상기 기계적 공진기의 퀄리티 팩터(Quality factor)를 유지할 수 있다.The transducer may maintain a quality factor of the mechanical resonator.

상기 영구(permanent) 자석은 마그네틱 세라믹(magnetic ceramics)으로 만들어질 수 있다.The permanent magnets may be made of magnetic ceramics.

상기 변환기는 외부 전압 소스(source)로부터 프리차지 된(precharged) 캐패시터 변환기(capacitor converter)일 수 있다.The transducer may be a precharged capacitor converter from an external voltage source.

상기 두 개의 전도 레이어들 중 적어도 하나의 전도 레이어는 상기 기계적 공진기 표면의 부분을 커버하는(covering) 금속화 된(metallized) 표면으로 동작할 수 있다.At least one of the two conductive layers may operate as a metallized surface covering a portion of the mechanical resonator surface.

상기 두 개의 전도 레이어들 중 적어도 하나의 전도 레이어는 상기 기계적 공진기 표면에 기계적으로 연결된 도체로써 동작할 수 있다.At least one of the two conductive layers may operate as a conductor mechanically coupled to the surface of the mechanical resonator.

상기 두 개의 전도 레이어들은 프리차지 된(precharged) 캐패시터로 구성될 수 있다.The two conduction layers may be composed of precharged capacitors.

상기 두 개의 전도 레이어들은 캐패시터를 통하여 부하(load)와 연결될 수 있다.The two conductive layers may be connected to a load through a capacitor.

상기 소스(source)는 주파수 f에서 파장 길이(wave length) λ 보다 가까운 거리에 위치하며, 비복사(non-radiating) 공진 구조를 가지고, 여기서, λ=c/f이고, c는 빛의 속도일 수 있다.Wherein the source is located at a distance less than a wavelength length l at a frequency f and has a non-radiating resonant structure where lambda = c / f and c is the speed of light .

상기 소스는 주파수 f에서, 파장 길이(wave length) λ 보다 가까운 거리에 위치하며, 비복사(non-radiating) 비공진(non-resonant) 구조를 가지고, 여기서, λ=c/f이고, c는 빛의 속도일 수 있다.The source is located at a distance of less than the wave length? At frequency f and has a non-radiating non-resonant structure where? = C / f and c = It can be the speed of light.

상기 소스는 주파수 f에서, 파장 길이(wave length) λ 보다 먼 거리에 위치하며, 복사(radiating) 구조를 가지고, 여기서, λ=c/f이고, c는 빛의 속도일 수 있다.The source is located at a distance greater than the wave length? At frequency f and has a radiating structure, where? = C / f and c can be the speed of light.

도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선 전자기적 수신기를 나타낸다.
도 3은 다른 일 실시예에 따른 무선 전자기적 수신기를 나타낸다.
도 4는 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.1 shows a wireless power transmission system according to one embodiment.
2 shows a wireless electromagnetic receiver according to one embodiment.
3 shows a wireless electromagnetic receiver according to another embodiment.
4 shows a wireless power transmission system according to another embodiment.

이하, 일 측에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments according to one aspect will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다. 1 shows a wireless power transmission system according to one embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 소스(110) 및 타겟(120)을 포함한다. 소스(110)는 무선 전력을 공급하는 디바이스를 의미하며, 디바이스에는 패드, 단말, TV 등 전력을 공급할 수 있는 모든 전자기기가 포함될 수 있다. 타겟(120)은 무선 전력을 공급받는 디바이스를 의미하며, 디바이스에는 단말, TV, 자동차, 세탁기, 라디오, 전등 등 전력을 필요로 하는 모든 전자기기가 포함될 수 있다.Referring to FIG. 1, a wireless power transmission system according to one embodiment includes a source 110 and a target 120. The source 110 refers to a device that supplies wireless power, and the device may include all electronic devices capable of supplying power such as a pad, a terminal, and a TV. The target 120 is a device that receives wireless power, and the device may include all electronic devices requiring power such as a terminal, a TV, an automobile, a washing machine, a radio, and a lamp.

소스(110)는 Variable SMPS(111), Power Amplifier(112), 매칭 네트워크(113), 제어부(114) 및 통신부(115)를 포함한다. The source 110 includes a Variable SMPS 111, a Power Amplifier 112, a matching network 113, a control unit 114 and a communication unit 115.

Variable SMPS(Switching Mode Power Supply)(111)는 Power Supply로부터 출력되는 수십 Hz 대역의 AC 전압을 스위칭하여 DC 전압을 생성한다. Variable SMPS(111)는 일정한 레벨의 DC 전압을 출력하거나 제어부(Tx Control Logic)(114)의 제어에 따라 DC 전압의 출력 레벨을 조정할 수 있다. A variable SMPS (Switching Mode Power Supply) 111 generates a DC voltage by switching an AC voltage of several tens Hz outputted from a power supply. The variable SMPS 111 can output a DC voltage of a constant level or adjust the output level of the DC voltage according to the control of the Tx Control Logic 114. [

Power Detector(116)는 Variable SMPS(111)의 출력 전류 및 전압을 검출하고, 검출된 전류 및 전압에 대한 정보를 제어부(114)로 전달한다. 또한, Power Detector(116)는 Power Amplifier(112)의 입력 전류 및 전압을 검출할 수도 있다. The power detector 116 detects the output current and voltage of the variable SMPS 111 and transmits information on the detected current and voltage to the controller 114. Also, the power detector 116 may detect the input current and voltage of the power amplifier 112.

Power Amplifier(112)는 수 MHz ~ 수십 MHz 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 일정한 레벨의 DC 전압를 AC 전압으로 변환함으로써 전력을 생성할 수 있다. 즉, Power Amplifier(112)는 기준 공진 주파수 FRef를 이용하여 Power Amplifier(112)에 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 복수의 타겟 디바이스들에서 사용되는 통신용 전력 또는 충전용 전력을 생성할 수 있다.The power amplifier 112 can generate power by converting a DC voltage of a certain level into an AC voltage by a switching pulse signal of several MHz to several tens MHz. That is, the power amplifier 112 converts the DC voltage supplied to the power amplifier 112 into an AC voltage using the reference resonance frequency FRef to generate power for communication or charge for use in a plurality of target devices have.

여기서, 통신용 전력은 0.1~1mWatt의 작은 전력을 의미하고, 충전용 전력은 타겟 디바이스의 디바이스 로드에서 소비되는 1mWatt~200Watt의 큰 전력을 의미한다. 본 명세서에 있어서, "충전"이라는 용어는 전력을 충전하는 유닛(unit) 또는 요소(element)에 전력을 공급하는 의미로 사용될 수 있다. 또한, "충전"이라는 용어는 전력을 소비하는 유닛(unit) 또는 요소(element)에 전력을 공급하는 의미로도 사용될 수 있다. 여기서, 유닛(unit) 또는 요소(element)는 예를 들어 배터리, 디스플레이, 음성 출력 회로, 메인 프로세서, 각종 센서들을 포함한다.Here, the communication power means a small power of 0.1 to 1 mWatt, and the charging power means a large power of 1 mWatt to 200 Watt consumed in the device load of the target device. As used herein, the term "charging" may be used to mean powering a unit or element charging power. The term "charging" may also be used to mean powering a unit or element that consumes power. Here, a unit or an element includes, for example, a battery, a display, a sound output circuit, a main processor, and various sensors.

한편, 본 명세서에서 "기준 공진 주파수"는 소스(110)가 기본적으로 사용하는 공진 주파수의 의미로 사용된다. 또한, "트래킹 주파수"는 기 설정된 방식에 따라 조정된 공진 주파수의 의미로 사용된다. In the present specification, the term "reference resonance frequency" is used to mean a resonance frequency that the source 110 basically uses. The "tracking frequency" is used to mean a resonance frequency adjusted according to a preset method.

제어부(114)는 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"에 대한 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 타겟 공진기(133)와 소스 공진기(131) 사이의 미스매칭(mismatching)을 검출한다. 제어부(114)는 반사파의 포락선(envelop)을 검출함으로써, 미스 매칭을 검출하거나 반사파의 전력량을 검출함으로써 미스매칭을 검출할 수 있다. The control unit 114 detects the reflected wave for the "communication power" or the "charging power" and detects the mismatching between the target resonator 133 and the source resonator 131 based on the detected reflected wave. The control unit 114 can detect the mismatching by detecting the envelope of the reflected wave and detecting the mismatching or detecting the amount of power of the reflected wave.

매칭 네트워크(113)는 제어부(114)의 제어에 따라 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 간의 임피던스 미스매칭을 최적의 매칭으로 보상할 수 있다. 매칭 네트워크(113)는 캐패시터 또는 인덕터의 조합으로 제어부(114)의 제어에 따라 스위치를 통해 연결될 수 있다.The matching network 113 can compensate the impedance mismatch between the source resonator 131 and the target resonator 133 under optimum control by the control unit 114. [ The matching network 113 may be connected via a switch under the control of the controller 114 to a combination of capacitors or inductors.

제어부(114)는 소스 공진기(131) 또는 Power Amplifier(112)의 출력 전압의 레벨 및 상기 반사파의 전압 레벨에 기초하여 전압정재파비(VSWR, Voltage standing wave ratio)를 계산하고, 상기 전압정재파비가 기 설정된 값보다 커지면 상기 미스매칭이 검출된 것으로 결정할 수 있다.The control unit 114 calculates a voltage standing wave ratio (VSWR) based on the level of the output voltage of the source resonator 131 or the power amplifier 112 and the voltage level of the reflected wave, It can be determined that the mismatching has been detected if it is greater than the set value.

또한, 제어부(114)는 상기 전압정재파비가 기 설정된 값보다 커지면 기 설정된 N개의 트래킹 주파수 각각에 대한 전력 전송 효율을 계산하고, 상기 N개의 트래킹주파수 중 전력 전송 효율이 가장 좋은 트래킹 주파수 FBest를 결정하고, 상기 FRef를 상기 FBest로 조정할 수 있다. If the voltage standing wave ratio is greater than the predetermined value, the controller 114 calculates the power transmission efficiency for each of the N tracking frequencies and determines the tracking frequency FBest having the highest power transmission efficiency among the N tracking frequencies , The FRef may be adjusted by the FBest.

또한, 제어부(114)는 스위칭 펄스 신호의 주파수를 조정할 수 있다. 제어부(114)의 제어에 의하여 스위칭 펄스 신호의 주파수가 결정될 수 있다. 제어부(114)는 는 Power Amplifier(112)를 제어함으로써, 타겟(120)에 전송하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 즉, 통신부(115)는 인-밴드 통신을 통해 타겟(120)과 다양한 데이터(140)를 전송할 수 있다. 또한, 제어부(114)는 반사파를 검출하고, 반사파의 포락선을 통해 타겟(120)으로부터 수신되는 신호를 복조할 수 있다. Also, the control unit 114 can adjust the frequency of the switching pulse signal. The frequency of the switching pulse signal can be determined by the control of the controller 114. [ The control unit 114 can generate a modulation signal for transmission to the target 120 by controlling the power amplifier 112. [ That is, the communication unit 115 can transmit the target 120 and various data 140 through the in-band communication. In addition, the control unit 114 can detect the reflected wave and demodulate the signal received from the target 120 through the envelope of the reflected wave.

제어부(114)는 다양한 방법을 통해, 인-밴드 통신을 수행하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 제어부(114)는 스위칭 펄스 신호를 온/오프 함으로써, 변조신호를 생성할 수 있다. 또한, 제어부(114)는 델타-시그마 변조를 수행하여, 변조신호를 생성할 수 있다. 제어부(114)는 일정한 포락선을 가지는 펄스폭 변조신호를 생성할 수 있다.The control unit 114 may generate a modulated signal for performing in-band communication through various methods. The control unit 114 can generate a modulation signal by turning on / off the switching pulse signal. In addition, the control unit 114 may perform delta-sigma modulation to generate a modulated signal. The controller 114 may generate a pulse width modulated signal having a constant envelope.

한편, 통신부(115)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 통신부(115)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 통신부(115)는 아웃-밴드 통신을 통해 타겟(120)과 데이터(140)를 전송할 수 있다. Meanwhile, the communication unit 115 may perform out-band communication using a communication channel. The communication unit 115 may include a communication module such as Zigbee or Bluetooth. The communication unit 115 may transmit the target 120 and the data 140 through out-band communication.

소스 공진기(131)는 전자기(electromagnetic) 에너지(130)를 타겟 공진기(133)로 전달(transferring)한다. 즉, 소스 공진기(131)는 타겟 공진기(133)와의 마그네틱 커플링을 통해 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 타겟(120)으로 전달한다.The source resonator 131 transfers the electromagnetic energy 130 to the target resonator 133. That is, the source resonator 131 transmits the "communication power" or "charging power" to the target 120 through magnetic coupling with the target resonator 133.

타겟(120)은 매칭 네트워크(121), 정류부(122), DC/DC 컨버터(123), 통신부(124) 및 제어부(125)를 포함한다.The target 120 includes a matching network 121, a rectifying section 122, a DC / DC converter 123, a communication section 124 and a control section 125.

타겟 공진기(133)는 소스 공진기(131)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 즉, 타겟 공진기(133)는 소스 공진기(131)와의 마그네틱 커플링을 통해 소스(110)로부터 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 수신한다. 또한, 타겟 공진기(133)는 인-밴드 통신을 통해 소스(110)로부터 다양한 데이터(140)를 수신할 수 있다. The target resonator 133 receives electromagnetic energy from the source resonator 131. That is, the target resonator 133 receives "communication power" or "charging power" from the source 110 through magnetic coupling with the source resonator 131. In addition, the target resonator 133 may receive various data 140 from the source 110 via in-band communication.

매칭 네트워크(121)는 소스(110) 측으로 보이는 입력 임피던스와 부하(Load)측으로 보이는 출력 임피던스를 매칭시킬 수 있다. 매칭 네트워크(121)는 캐패시터와 인덕터의 조합으로 구성될 수 있다.The matching network 121 can match the input impedance seen toward the source 110 side and the output impedance seen toward the load side. The matching network 121 may be composed of a combination of a capacitor and an inductor.

정류부(122)는 교류 전압을 정류함으로써, DC 전압을 생성한다. 즉, 정류부(122)는 타겟 공진기(133)에 수신된 교류 전압을 정류한다. The rectifying unit 122 rectifies the AC voltage to generate a DC voltage. That is, the rectifying section 122 rectifies the received AC voltage to the target resonator 133.

DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 Load에서 필요로 하는 용량에 맞게 조정한다. 예를 들어, DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 3~10Volt로 조정할 수 있다. The DC / DC converter 123 adjusts the level of the DC voltage output from the rectifying unit 122 to a capacity required for the load. For example, the DC / DC converter 123 can adjust the level of the DC voltage output from the rectifying unit 122 to 3 to 10 Volts.

Power Detector(127)는 DC/DC 컨버터(123)의 입력단(126)의 전압과 출력단의 전류 및 전압을 검출할 수 있다. 검출된 입력단(126)의 전압은 소스에서 전달되는 전력의 전송 효율을 계산하는데 사용될 수 있다. 검출된 출력단의 전류 및 전압은 제어부(Rx Control Logic)(125)가 Load에 전달되는 전력을 계산하는데 사용될 수 있다. 소스(110)의 제어부(114)는 Load의 필요전력과 Load에 전달되는 전력을 고려하여, 소스(110)에서 전송해야 할 전력을 결정할 수 있다.The power detector 127 can detect the voltage of the input terminal 126 of the DC / DC converter 123 and the current and voltage of the output terminal. The voltage of the detected input 126 may be used to calculate the transmission efficiency of the power delivered at the source. The detected current and voltage at the output terminal can be used to calculate the power to which the control unit (Rx Control Logic) 125 transfers the load. The controller 114 of the source 110 may determine the power to be transmitted from the source 110 in consideration of the power required for the load and the power transmitted to the load.

통신부(124)를 통해 계산된 출력단의 전력이 소스(110)로 전달되면, 소스(110)전송해야 할 전력을 계산할 수 있다.When the power of the output terminal calculated through the communication unit 124 is transferred to the source 110, power to be transmitted to the source 110 can be calculated.

통신부(124)는 공진 주파수를 이용하여 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 제어부(125)는 타겟 공진기(133)과 정류부(122) 사이의 신호를 검출하여 수신 신호를 복조하거나, 정류부(122)의 출력 신호를 검출하여 수신 신호를 복조할 수 있다. 즉, 제어부(125)는 인-밴드 통신을 통해 수신된 메시지를 복조할 수 있다. 또한, 제어부(125)는 매칭 네트워크(121)를 통하여 타겟 공진기(133)의 임피던스를 조정함으로써, 소스(110)에 전송하는 신호를 변조할 수 있다. 간단한 예로, 제어부(125)는 타겟 공진기(133)의 임피던스를 증가 시킴으로써, 소스(110)의 제어부(114)에서 반사파가 검출되도록 할 수 있다. 반사파의 발생 여부에 따라, 소스(110)의 제어부(114)는 이진수 "0" 또는 "1"을 검출할 수 있다. The communication unit 124 can perform in-band communication for transmitting and receiving data using the resonance frequency. The control unit 125 may detect a signal between the target resonator 133 and the rectifying unit 122 to demodulate the received signal or detect the output signal of the rectifying unit 122 to demodulate the received signal. That is, the control unit 125 can demodulate the received message through the in-band communication. The control unit 125 can modulate the signal to be transmitted to the source 110 by adjusting the impedance of the target resonator 133 through the matching network 121. [ As a simple example, the control unit 125 may increase the impedance of the target resonator 133 so that the reflected wave is detected at the control unit 114 of the source 110. [ Depending on whether or not the reflected wave is generated, the control unit 114 of the source 110 can detect the binary number "0" or "1 ".

통신부(124)는 "해당 타겟의 제품의 종류", "해당 타겟의 제조사 정보", "해당 타겟의 모델명", "해당 타겟의 Battery type", "해당 타겟의 충전 방식", "해당 타겟의 Load의 임피던스 값", "해당 타겟의 타겟 공진기의 특성에 대한 정보", "해당 타겟의 사용 주파수 대역에 대한 정보", "해당 타겟의 소요되는 전력량", "해당 타겟의 고유의 식별자" 및 "해당 타겟의 제품의 버전 또는 규격 정보"를 포함하는 응답 메시지를 소스(110)의 통신부(115)로 전송할 수 있다. The communication unit 124 stores the information on the type of the target, the type of product of the target, the manufacturer information of the target, the model name of the target, the battery type of the target, Quot ;, "information on the characteristics of the target resonator of the target "," information on the used frequency band of the target ", "amount of power consumed by the target "," To the communication unit 115 of the source 110, a response message including "version or standard information of the target product ".

한편, 통신부(124)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 통신부(124)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 통신부(124)는 아웃-밴드 통신을 통해 소스(110)와 데이터(140)를 송수신 할 수 있다.Meanwhile, the communication unit 124 may perform out-band communication using a communication channel. The communication unit 124 may include a communication module such as Zigbee or Bluetooth. The communication unit 124 can transmit and receive the data 110 and the data 140 through out-band communication.

통신부(124)는 소스(110)로부터 웨이크-업 요청 메시지를 수신하고, Power Detector(127)는 타겟 공진기(133)에 수신되는 전력의 양을 검출하며, 통신부(124)는 타겟 공진기(133)에 수신되는 전력의 양에 대한 정보를 소스(110)로 전송할 수 있다. 이때, 타겟 공진기(133)에 수신되는 전력의 양에 대한 정보는, "정류부(122)의 입력 전압 값 및 전류 값", "정류부(122)의 출력 전압 값 및 전류 값" 또는 "DC/DC 컨버터(123)의 출력 전압 값 및 전류 값"이다. The communication unit 124 receives a wake-up request message from the source 110. The power detector 127 detects the amount of power received by the target resonator 133. The communication unit 124 detects the amount of power received by the target resonator 133, Lt; RTI ID = 0.0 > 110 < / RTI > The information on the amount of power received by the target resonator 133 may be information on the input voltage value and the current value of the rectifying section 122 or the output voltage value and current value of the rectifying section 122 or the DC / Output voltage value and current value of the converter 123 ".

도 1에서, 제어부(114)는 소스 공진기(131)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정할 수 있다. 소스 공진기(131)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)의 설정에 따라서, 소스 공진기(131)의 Q-factor(QS)가 결정될 수 있다.In FIG. 1, the controller 114 may set the resonance bandwidth of the source resonator 131. The Q-factor QS of the source resonator 131 can be determined according to the setting of the resonance bandwidth of the source resonator 131. [

또한, 제어부(125)는 타겟 공진기(133)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정할 수 있다. 타겟 공진기(133)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)의 설정에 따라서, 타겟 공진기(133)의 Q-factor가 결정될 수 있다. 이때, 소스 공진기(131)의 공진 대역폭은 타겟 공진기(133)의 공진 대역폭 보다 넓거나 좁게 설정될 수 있다.In addition, the controller 125 may set the resonance bandwidth of the target resonator 133. The Q-factor of the target resonator 133 can be determined in accordance with the setting of the resonance bandwidth of the target resonator 133. [ At this time, the resonant bandwidth of the source resonator 131 can be set to be wider or narrower than the resonant bandwidth of the target resonator 133.

통신을 통해, 소스(110)와 타겟(120)은 소스 공진기(131) 및 타겟 공진기(133) 각각의 공진 대역폭에 대한 정보를 공유할 수 있다. 타겟(120)으로부터 기준값 보다 높은 전력(High Power)이 요구되는 경우, 소스 공진기(131)의 큐-펙터 QS는 100 보다 큰 값으로 설정될 수 있다. 또한, 타겟(120)으로부터 기준 값 보다 낮은 전력(Low Power)이 요구되는 경우, 소스 공진기(131)의 큐-펙터 QS는 100보다 작은 값으로 설정될 수 있다.Through communication, the source 110 and the target 120 can share information about the resonant bandwidth of the source resonator 131 and the target resonator 133, respectively. The Q-factor QS of the source resonator 131 can be set to a value larger than 100 when a higher power is required from the target 120 than the reference value. In addition, when the target 120 requires a lower power than the reference value, the Q-factor QS of the source resonator 131 can be set to a value smaller than 100. [

공진 방식의 무선 전력 전송에서, 공진 대역폭은 중요한 factor이다. 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스 매칭, 반사 신호 등을 모두 고려한 Q-factor를 Qt라 할 때, Qt는 수학식 1과 같이 공진 대역폭과 반비례 관계를 갖는다. In resonant wireless power transmission, resonant bandwidth is an important factor. Qt is a Q-factor that takes into consideration both a change in distance between the source resonator 131 and the target resonator 133, a change in resonant impedance, an impedance mismatching, a reflection signal, etc. Qt is expressed by Equation (1) Inverse relationship.

[수학식 1][Equation 1]

수학식 1에서, f₀는 중심주파수,

는 대역폭,

는 공진기 사이의 반사 손실, BW_S는 소스 공진기(131)의 공진 대역폭, BW_D는 타겟 공진기(133)의 공진 대역폭을 나타낸다. In Equation (1), f ₀ is the center frequency,

Bandwidth,

BW _S is the resonant bandwidth of the source resonator 131, and BW _D is the resonant bandwidth of the target resonator 133. [

한편, 무선 전력 전송에 있어서, 무선 전력 전송의 효율 U는 수학식 2와 같이 정의될 수 있다. On the other hand, in the wireless power transmission, the efficiency U of the wireless power transmission can be defined as shown in Equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

여기서, K는 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 사이의 에너지 커플링에 대한 결합 계수,

는 소스 공진기(131)에서의 반사계수,

는 타겟 공진기(133)에서의 반사계수,

는 공진 주파수, M은 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 사이의 상호 인덕턴스, R_S는 소스 공진기(131)의 임피던스, R_D는 타겟 공진기(133)의 임피던스, Q_S는 소스 공진기(131)의 Q-factor, Q_D는 타겟 공진기(133)의 Q-factor, Q_K는 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 사이의 에너지 커플링에 대한 Q-factor이다. Where K is the coupling coefficient for the energy coupling between the source resonator 131 and the target resonator 133,

Is the reflection coefficient at the source resonator 131,

The reflection coefficient of the target resonator 133,

M is the mutual inductance between the source resonator 131 and the target resonator 133, R _S is the impedance of the source resonator 131, R _D is the impedance of the target resonator 133, Q _S is the resonance frequency of the source resonator 131) Q-factor, Q _D of the Q-factor, Q _K of the target cavity (133) is a Q-factor of the energy coupling between the source resonator 131 and the target resonator 133.

상기 수학식 2를 참조하면, Q-factor는 무선 전력 전송의 효율과 관련이 높다. Referring to Equation 2, the Q-factor is highly related to the efficiency of the wireless power transmission.

따라서, 무선 전력 전송의 효율을 높이기 위하여 Q-factor는 높은 값으로 설정된다. 이때, Q_S 와 Q_D가 각각 지나치게 높은 값으로 설정된 경우, 에너지 커플링에 대한 결합 계수 K의 변화, 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스 매칭 등에 의하여 무선 전력 전송의 효율이 감소하는 현상이 발생할 수 있다. Therefore, the Q-factor is set to a high value in order to increase the efficiency of the wireless power transmission. At this time, when Q _S and Q _D are set to an excessively high value, a change in coupling coefficient K for energy coupling, a change in distance between the source resonator 131 and the target resonator 133, a change in resonance impedance, The efficiency of the wireless power transmission may decrease due to matching or the like.

또한, 무선 전력 전송의 효율을 높이기 위해, 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 각각의 공진 대역폭을 지나치게 좁게(narrow) 설정하면, 외부의 작은 영향에도 임피던스 미스매칭 등이 쉽게 발생할 수 있다. 임피던스 미스매칭을 고려하면, 수학식 1은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. If the resonance bandwidth of each of the source resonator 131 and the target resonator 133 is set too narrow to increase the efficiency of the wireless power transmission, impedance mismatching and the like can easily occur even with a small external influence. Considering impedance mismatch, Equation (1) can be expressed as Equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

도 1에서, 소스(110)는 타겟(120)의 웨이크-업을 위한 웨이크 업 전력을 무선으로 전송하고, 무선 전력 전송 네트워크를 구성하기 위한 구성 신호(configuration signal)를 브로드캐스트하고, 상기 구성 신호(configuration signal)의 수신 감도 값을 포함하는 서치 프레임을 상기 타겟(120)으로부터 수신하고, 상기 타겟(120)의 조인을 허락하고, 무선 전력 전송 네트워크에서 상기 타겟(120)을 식별하기 위한 식별자를 상기 타겟(120)으로 전송하고, 전력 제어를 통해 충전 전력을 생성하고, 상기 충전 전력을 무선으로 상기 타겟(120)에 전송할 수 있다. In Figure 1, the source 110 wirelessly transmits wake-up power for wake-up of the target 120, broadcasts a configuration signal for configuring the wireless power transmission network, receives a search frame from the target 120 that includes a received sensitivity value of a configuration signal, permits the joining of the target 120, and identifies an identifier for identifying the target 120 in the wireless power transmission network To the target 120, to generate charging power through power control, and to transmit the charging power to the target 120 wirelessly.

또한, 타겟(120)은 복수의 소스 디바이스들 중 적어도 하나로부터 웨이크 업 전력을 수신하고, 상기 웨이크-업 전력을 사용하여 통신 기능을 활성화하고, 상기 복수의 소스 디바이스들 각각의 무선 전력 전송 네트워크를 구성하기 위한 구성 신호를 수신하고, 상기 구성 신호의 수신 감도에 기초하여 소스(110)를 선택하고, 상기 선택된 소스(110)로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다.
In addition, the target 120 may receive wakeup power from at least one of the plurality of source devices, activate the communication function using the wake-up power, and transmit the wireless power transmission network of each of the plurality of source devices Select a source 110 based on the reception sensitivity of the configuration signal, and receive power from the selected source 110 wirelessly.

도 2는 일 실시예에 따른 무선 전자기적 수신기를 나타낸다.2 shows a wireless electromagnetic receiver according to one embodiment.

일 실시예에 따른 무선 전자기적 수신기(200)는 평면 모양(plane-shaped)의 자기변형(magnetostrictive) 물질로 만들어진 공진기(210) 및 외부 전력 소스(source)(280)로부터 프리차지 된(precharged) 캐패시터 기반의 에너지 변환기를 포함할 수 있다.The wireless electromagnetic receiver 200 according to one embodiment includes a resonator 210 made of a plane-shaped magnetostrictive material and a precharged from an external power source 280. [ A capacitor-based energy converter.

200 - 무선 전자기적 수신기(Wireless electromagnetic receiver)200 - Wireless electromagnetic receiver

210 -자기변형(magnetostrictive) 물질로 만들어진 고체 상태(integral solid-state)의 평면모양(Plane-shaped)의 공진기(resonator)210 - Planar-shaped resonator of an integral solid-state made of magnetostrictive material.

220 - 영구 자석(Permanent magnet)220 - Permanent magnet

230 - 자기장의 방향230 - Direction of the magnetic field

240 및 250 - 얇은 전도 레이어(conducting layers)240 and 250 - thin conducting layers

260 - 캐패시터(Capacitor)260 - Capacitor

270 - 부하(Load)270 - Load

280 - 외부 전력 공급기(supply), 예를 들면, 전압 소스(voltage source)280 - an external power supply, for example a voltage source,

290 - 보호 쵸크(Protective choke)290 - Protective choke

프리차지 된 캐패시터는 외부 전력 공급기(280)로부터 얇은 전도 레이어(240) 및 얇은 전도 레이어(250)로 전원이 공급되면, 형성될 수 있다. 즉, 에너지 변환기는 얇은 전도레이어(240), 얇은 전도 레이어(250) 및 외부 전력 공급기(280)로 구성될 수 있다.
The precharged capacitor may be formed when power is supplied from the external power supply 280 to the thin conductive layer 240 and the thin conductive layer 250. That is, the energy converter may be comprised of a thin conductive layer 240, a thin conductive layer 250, and an external power supply 280.

도 3은 다른 일 실시예에 따른 무선 전자기적 수신기를 나타낸다.3 shows a wireless electromagnetic receiver according to another embodiment.

일 실시예에 따른 무선 전자기적 수신기(300)는 외부 전력 소스(source)(380)로부터 프리차지 된(precharged) 캐패시터 기반의 에너지 변환기와 자기변형(magnetostrictive) 물질로 만들어진 고체 상태(solid-state)의 원통(cylinder) 형태의 기계적 공진기(310)를 포함할 수 있다. The wireless electromagnetic receiver 300 according to one embodiment includes a capacitor-based energy converter from a pre-charged external power source 380 and a solid-state power source, made of a magnetostrictive material, And a mechanical resonator 310 in the form of a cylinder.

300 - 무선 전자기적 수신기(Wireless electromagnetic receiver)300 - Wireless electromagnetic receiver

310 -자기변형(magnetostrictive) 물질로 만들어진 고체 상태의 원통 형태의 공진기310 - Solid state cylindrical resonator made of magnetostrictive material

320 - 영구 자석(Permanent magnet)320 - Permanent magnet

330 - 생성된 자기장(Exciting magnetic field)330 - Excited magnetic field

340, 350 - 얇은 전도 레이어들(Thin conducting layers)340, 350 - Thin conducting layers

360 - 캐패시터(Capacitor)360 - Capacitor

370 - 부하(load)370 - load

380 - 외부 전력 공급기(supply), 예를 들면, 전압 소스(voltage source)380 - an external power supply, for example a voltage source,

390 - 보호 쵸크(Protective choke)390 - Protective choke

프리차지 된 캐패시터는 외부 전력 공급기(380)로부터 얇은 전도 레이어(340) 및 얇은 전도 레이어(350)로 전원이 공급되면, 형성될 수 있다. 즉, 에너지 변환기는 얇은 전도레이어(340), 얇은 전도 레이어(350) 및 외부 전력 공급기(380)로 구성될 수 있다.
The precharged capacitor may be formed when power is supplied from the external power supply 380 to the thin conductive layer 340 and the thin conductive layer 350. That is, the energy converter may be comprised of a thin conductive layer 340, a thin conductive layer 350, and an external power supply 380.

도 4는 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.4 shows a wireless power transmission system according to another embodiment.

일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 소스(410) 및 무선 전자기적 수신기(430)를 포함할 수 있다.A wireless power transmission system according to one embodiment may include a source 410 and a wireless electromagnetic receiver 430. [

410 - 가변 자기장(alternating magnetic field)을 발생시키는 소스(Source)410 - a source that generates an alternating magnetic field

420 - 소스(source)(410)에 의해 발생한 자기장420 - a magnetic field generated by a source 410

430 - 무선 전자기적 수신기(Wireless electromagnetic receiver)430 - Wireless electromagnetic receiver

무선 전자기적 수신기(430)의 제1 기능적 부분은 도 2의 영구(permanent) 자석(220) 및 자기변형(magnetostrictive)물질로 만들어진 고체 상태(solid-state)의 공진기(210)로 표시될 수 있다. 공진기(210)는 높은 퀄리티 팩터(quality factor)(Q>2000)를 갖는 자기변형 물질(magnetostrictive material)로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 자기변형 페라이트(magnetostrictive ferrite)가 사용될 수 있다. 공진기(210)는 플레이트(plate), 원형(cylindrical) 또는 직사각형의 막대(rectangular rod) 형태일 수 있고, 그 밖에 다양한 기하학적 형태일 수도 있다. 공진기의 기하학적 형태는 공진기(210)의 동작 주파수(operating frequency) f에서 기계적 공진 모드(mechanical resonance mode)가 수행되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 하나의 차원(in one dimension)에서, 세로방향(longitudinal)의 기계적 공진 모드(mechanical resonance mode)를 위해 공진기의 사이즈는 적어도 대략적으로

과 동일해야 한다. 여기서

는 음속(sound velocity)이다. 기계적 공진 모드(mechanical resonant mode)는 공진기(210)에 저장된 기계적 에너지(mechanical energy)가 최대인 경우에 에너지 변환을 위한 최적의 방법이다.The first functional portion of the wireless electromagnetic receiver 430 may be represented by a permanent magnet 220 of Figure 2 and a solid-state resonator 210 made of a magnetostrictive material . The resonator 210 may be made of a magnetostrictive material having a high quality factor (Q > 2000). For example, magnetostrictive ferrite may be used. The resonator 210 may be in the form of a plate, a cylindrical rod or a rectangular rod, or may have various other geometric shapes. The geometry of the resonator may be chosen such that a mechanical resonance mode is performed at the operating frequency f of the resonator 210. For example, in one dimension, for a longitudinal mechanical resonance mode, the size of the resonator may be at least approximately

. here

Is the sound velocity. The mechanical resonant mode is an optimal method for energy conversion when the mechanical energy stored in the resonator 210 is the maximum.

공진기(210)는 공진기(210)의 선형(linearize) 동작과 공진기(210)의 필요한 자기변형(magnetostrictive)적 특성을 보장하기 위해 짧은 거리에 위치한 영구(permanent) 자석(220)에 의해 바이어스(biased) 될 수 있다. 영구 자석(220)은 세라믹(ceramic) 물질로 만들어질 수 있다. 영구 자석(220)은 시스템 효율 면에서의 영향을 고려하지 않고 공진기(210) 가까이에 놓일 수 있다.The resonator 210 is biased by a permanent magnet 220 located at a short distance to ensure the linearization of the resonator 210 and the necessary magnetostrictive characteristics of the resonator 210. [ ). The permanent magnets 220 may be made of a ceramic material. The permanent magnet 220 can be placed near the resonator 210 without considering the influence in terms of system efficiency.

공진기(210)는 외부 가변 자기장(external variable magnet field)(230)에 의해 동작할 수 있다. 외부 가변 자기장(230)은 자기변형 현상(magnetostriction phenomenon)으로 인하여 공진기(210)에서 기계적 발진(mechanical oscillations)을 발생시킬 수 있다. 공진 주파수(resonance frequency) f 에서 발진의 크기(amplitude)는 공진기(210)를 구성하는 물질(material)의 퀄리티 팩터(quality factor) Q에 의존한다. 퀄리티 팩터(quality factor)가 클수록 발진 크기(amplitude of oscillations)가 더 커질 수있다. 따라서, 가장 높은 퀄리티 팩터(quality factor)의 보장이 요구된다. 또한, 발진의 크기(amplitude of oscillations)는 공진기(210)를 구성하는 물질(material)의 자기변형 성질에 의존한다. 그러므로 무선 전자기적 수신기(200)를 위해 특별한 자기변형 물질이 사용될 수 있다.The resonator 210 may be operated by an external variable magnet field 230. The external variable magnetic field 230 may cause mechanical oscillations in the resonator 210 due to a magnetostriction phenomenon. The amplitude of the oscillation at the resonance frequency f depends on the quality factor Q of the material constituting the resonator 210. [ The larger the quality factor, the larger the amplitude of oscillations. Therefore, it is required to guarantee the highest quality factor. In addition, the amplitude of oscillations depends on the magnetostrictive property of the material constituting the resonator 210. Therefore, a special magnetostrictive material may be used for the wireless electromagnetic receiver 200.

무선 전자기적 수신기(wireless electromagnetic receiver)(430)의 제2 기능적 부분은 전력 변환기로 표시될 수 있다. 도 2를 참조하면, 두 개의 얇은 전도 레이어(conductive layers)(240, 250)를 포함하고, 외부 전력 공급기(supply)(280)로부터 프리차지된(precharged) 캐패시터 기반의 변환기(transformer)의 사용이 제안되고, 고정(constant) 전압 소스(source)(280)는 교류(alternating) 전압으로부터 외부 고정(constant) 전압 소스(280)를 보호하는 보호 쵸크(choke)를 통해 전도 레이어(240) 및 전도 레이어(250)에 연결될 수 있다. 전도 레이어(240)는 공진기(210)의 표면의 부분을 커버하는(covering) 금속화 된(metallized) 표면(metallized surface)으로 사용될 수 있고, 또는 공진기(210)의 표면과 기계적으로 연결되는 도체로써 사용될 수도 있다. 전도 레이어(250)는 공진기(210) 가까이에 위치할 수 있고, 전도 레이어(240)와 전도 레이어(250)로 이루어진 구조는 프리차지 된(precharged) 캐패시터를 형성할 수 있다. 이러한, 변환기의 결합된 구조는 공진기(210)의 퀄리티 팩터(quality factor)가 감소하지 않도록 보장할 수 있다. 전도 레이어(conductive layers)(240) 및 전도 레이어(250)가 결합된 공진기(210)의 표면에서 발생하는 기계적 발진(mechanical oscillations)은 캐패시터에서 전압 발진(voltage oscillations)을 발생 시킬 수 있다. 전도 레이어(240) 와 전도 레이어(250)는 직류(direct) 전류가 회로에 흐르는 것을 보호하는 캐패시터(260)를 통해 부하(load)(270)에 연결될 수 있다. The second functional portion of the wireless electromagnetic receiver 430 may be represented by a power converter. 2, the use of a capacitor-based transformer that includes two thin conductive layers 240 and 250 and that is precharged from an external power supply 280 A constant voltage source 280 is provided that includes a conduction layer 240 and a conduction layer 240 through a protective choke that protects an external constant voltage source 280 from an alternating voltage, (Not shown). The conductive layer 240 can be used as a metallized surface covering a portion of the surface of the resonator 210 or as a conductor mechanically coupled to the surface of the resonator 210 . The conductive layer 250 may be located near the resonator 210 and the structure of the conductive layer 240 and the conductive layer 250 may form a precharged capacitor. This combined structure of the transducer can ensure that the quality factor of the resonator 210 does not decrease. The mechanical oscillations that occur at the surface of the resonator 210 coupled with the conductive layers 240 and the conductive layer 250 can cause voltage oscillations in the capacitor. The conductive layer 240 and the conductive layer 250 may be connected to the load 270 through a capacitor 260 that protects the direct current from flowing to the circuit.

무선 전자기적 수신기(wireless electromagnetic receiver)(430)는 무선 전력 전송(wireless power transfer)을 목적으로 하는 시스템의 요소로써 사용될 수 있다.A wireless electromagnetic receiver 430 may be used as a component of a system for wireless power transfer purposes.

도 4를 참조하면, 무선 전력 전송(wireless power transfer) 시스템은 가변 자기장(variable magnet fields)을 생성하는 소스(source)(410), 소스(source)(410)로부터 전력을 수신하는 무선 전자기적 수신기(wireless electromagnetic receiver)(430)를 포함할 수 있다. 가변 자기장(420)의 주파수는 소스 (source)(410)에 의해서 생성될 수 있고, 무선 전자기적 수신기(430)의 공진 주파수에 대응할 수 있다. 그러므로 다양한 종류의 소스(410)에 따라 다양한 종류의 가변 자기장(420)이 생성될 수 있다.4, a wireless power transfer system includes a source 410 for generating variable magnet fields, a wireless electromagnetic receiver 410 for receiving power from a source 410, and a wireless electromagnetic receiver 430. The frequency of the variable magnetic field 420 may be generated by the source 410 and may correspond to the resonant frequency of the wireless electromagnetic receiver 430. Therefore, various kinds of variable magnetic fields 420 can be generated according to various kinds of sources 410. [

주파수 f의 비복사(Non-radiative) 공진 구조의 소스(source)(410)는 무선 전자기적 수신기(430)로부터 파장 길이(wave length) λ 보다 가까운 거리에 위치하며, 여기서, λ=c/f이고, c는 빛의 속도를 나타낸다. 이 경우에, 소스(source)(410)와 무선 전자기적 수신기(430)는 무선 전력 전송 시스템을 형성할 수 있다.The source 410 of the non-radiative resonant structure of frequency f is located at a distance less than the wavelength length? From the wireless electromagnetic receiver 430 where? = C / f And c represents the speed of light. In this case, the source 410 and the wireless electromagnetic receiver 430 may form a wireless power transmission system.

- 비복사 비공진(Non-radiative non-resonance) 구조의 소스(source)(410)도 사용될 수 있다. 예를 들어, 코일(coil)이 발진기와 연결되고, 파장 길이(wave length) λ 보다 가까운 거리에 위치함으로써 구현될 수 있고, 여기서, λ=c/f이다. A source 410 of a non-radiative non-resonance structure may also be used. For example, a coil can be implemented by being connected to an oscillator and located at a distance closer to the wavelength length?, Where? = C / f.

- 무선 전자기적 수신기(430)로부터 파장 길이(wave length) λ 보다 먼 거리에 위치하고, 주파수 f를 가지는 복사(Radiative) 구조의 소스(source)(410)가 사용될 수 있다. 여기서, λ=c/f이다.A source 410 of a Radiative structure having a frequency f , which is located at a distance greater than the wavelength length? From the wireless electromagnetic receiver 430, may be used. Here,? = C / f.

일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 케이블(cables) 또는 전선(wires)없이 저전력(low-power) 소형(compact) 장치를 위해 필요한 전력 공급을 허용하는 무선 전력 전송 시스템에 적용될 수 있다. 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 예를 들면, 생물학적 시스템(biological systems)과 같이 특별히 낮은 주파수(low frequencies)의 사용을 선호하는 영역에 적합할 수 있다.A wireless power transmission system according to one embodiment may be applied to a wireless power transmission system that allows power supply for a low-power compact device without cables or wires. A wireless power transmission system according to one embodiment may be suitable for areas that prefer to use low frequencies, such as, for example, biological systems.

일 실시예에 따른 무선 전자기적 수신기는 기계적 공진기를 포함하고, 자기변형(magnetostriction) 현상에 의한 자기장에 의해 동작할 수 있다. 상기 기계적 공진기는 사이즈 및 주파수와 무관하게, 높은 Q 팩터(Quality-factor)를 가질 수 있다. 이때, Q 팩터는 약 10³에서 10⁴일 수 있다. 따라서, 상기 기계적 공진기는 소형(compact)이면서, 저 주파수(low-frequency)를 이용하는 어플리케이션에서의 사용에 적합할 수 있다.A wireless electromagnetic receiver according to one embodiment includes a mechanical resonator and can operate by a magnetic field due to magnetostriction phenomenon. The mechanical resonator may have a high Q factor, regardless of size and frequency. At this time, the Q factor may be about 10 ³ to 10 ⁴ . Thus, the mechanical resonator may be suitable for use in applications that are compact and use low-frequency.

일 실시예에 따른 무선 전자기적 수신기는 자기변형(magnitostriction) 물질로 만들어진 고체 상태(integral solid-state)의 공진기를 기본 구성으로 사용한다. 이때, 공진기는 화합물이 아닌 순수한 고체 물질로 구성될 수 있다. 압전 레이어((piezo-electric layer)는 에너지 변환기(transducer)로 대체될 수 있는데, 에너지 변환기는 공진기의 주변부에 근접하여 위치할 수 있고, 공진기와 접촉할 수도 있다. 에너지 변환기는 공진기의 Q 팩터의 감소를 방지하기 위한 배열로 배치될 수 있다. 이러한, 에너지 변환기의 배치 및 사용으로 무선 전자기적 수신기의 Q 팩터가 상당히 증가할 수 있다.A wireless electromagnetic receiver according to one embodiment uses an integral solid-state resonator made of a magnitostriction material as a basic configuration. At this time, the resonator may be composed of a pure solid material rather than a compound. The piezo-electric layer can be replaced by an energy transducer, which can be located close to the perimeter of the resonator and in contact with the resonator. The energy converter has a Q factor of the resonator The arrangement and use of such an energy converter can significantly increase the Q factor of the wireless electromagnetic receiver.

또한, 영구(permanent) 자석의 사용은 자기변형(magnetostriction) 특성의 선형성(leanearity)을 허용하고, 가변(variable) 자기장에 대한 수신기의 반응의 민감도(sensitivity)를 증가시킬 수 있다.In addition, the use of permanent magnets permits linearity of magnetostriction characteristics and can increase the sensitivity of the response of the receiver to a variable magnetic field.

일 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 공진 기반 수신기는 높은 Q 팩터(Q>2000)와 작은 사이즈(~1cm)를 가질 수 있고, 낮은 주파수(f<1 MHz)의 응용 제품들에 적용될 수 있다. 예를 들면, 높은 Q 팩터는 Q가 2000보다 큰 경우일 수 있고, 작은 사이즈는 1센티미터 이하의 경우일 수 있으며, 낮은 주파수는 1메가 헤르츠 보다 작은 경우를 의미할 수 있다.A resonant based receiver for wireless power transmission according to an embodiment may have a high Q factor (Q> 2000) and a small size (~ 1 cm) and may be applied to applications with low frequencies (f <1 MHz) . For example, a high Q factor may be the case where Q is greater than 2000, a small size may be less than 1 centimeter, and a lower frequency may be less than 1 megahertz.

상기 기술의 효과는 아래의 내용으로 구성된 무선 전자기적 수신기의 앞선 설계의 발전 덕분에 이루어질 수 있다.The effect of the above technique can be achieved thanks to the advancement of the advanced design of a wireless electromagnetic receiver comprising:

- 전자기장에 민감하게 반응하는 제1 장치- a first device sensitive to electromagnetic fields

- 제1 장치와 접촉하여 위치하고, 기계적 에너지(mechanical energy)를 전기적 파워(electric power)로 전환하는 제2 장치A second device positioned in contact with the first device and converting mechanical energy into electric power;

제1 장치는 자기변형(magnetostriction) 물질로 만들어진 고체 상태(integral solid-state)의 기계적 공진기일 수 있고, 제2 장치는 상기 기계적 공진기에서 발생하는 발진의 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 변환기 일 수 있다. The first device may be an integral solid-state mechanical resonator made of a magnetostriction material, and the second device may be a transducer converting the mechanical energy of the oscillation generated in the mechanical resonator into electrical energy. have.

일 실시예에 따른 무선 전자기적 수신기의 활성화(activated) 모드에서 상기 고체 상태의 기계적 공진기는 기계적 공진기의 공진 주파수에 매칭(matching)되는 주파수에서, 외부 전자기장에 의해 구동될(drived) 수 있다.In an activated mode of a wireless electromagnetic receiver according to an embodiment, the solid state mechanical resonator may be drived by an external electromagnetic field at a frequency that is matched to the resonant frequency of the mechanical resonator.

기계적 공진기의 높은 퀄리티 팩터(quality factor)를 보장하는 변환기의 설계는 무선 전자기적 수신기(wireless electromagnetic receiver)의 효율적인 기능을 위해 필수적이다.The design of transducers to ensure a high quality factor of mechanical resonators is essential for the efficient functioning of wireless electromagnetic receivers.

무선 전자기적 수신기는 기계적 공진(mechanical resonance)에 기초한 알려진 다른 기술들과 비교해서 높은 퀄리티 팩터(quality factor)를 가질 수 있다.Wireless electromagnetic receivers can have a high quality factor compared to other known techniques based on mechanical resonance.

일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 소스 및 무선 전자기적 수신기를 포함할 수 있다. 소스는 가변 자기장을 생성할 수 있고, 무선 전자기적 수신기는 소스로부터 전력을 수신할 수 있다. 무선 전자기적 수신기는 전자기장에 민감하게 반응하는 제1 장치 및 제1 장치와 접촉하여 위치하고, 기계적 에너지(mechanical energy)를 전기적 파워(electric power)로 전환하는 제2 장치를 포함할 수 있다.A wireless power transmission system according to one embodiment may include a source and a wireless electromagnetic receiver. The source may generate a variable magnetic field, and the wireless electromagnetic receiver may receive power from the source. A wireless electromagnetic receiver may include a first device that is sensitive to electromagnetic fields and a second device that is located in contact with the first device and that converts mechanical energy into electric power.

제1 장치는 자기변형(magnetostriction) 물질로 만들어진 고체 상태(integral solid-state)의 기계적 공진기일 수 있고, 제2 장치는 상기 기계적 공진기에서 발생하는 발진의 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 변환기 일 수 있다.The first device may be an integral solid-state mechanical resonator made of a magnetostriction material, and the second device may be a transducer converting the mechanical energy of the oscillation generated in the mechanical resonator into electrical energy. have.

무선 전자기장 수신기(wireless electromagnetic receiver)는 앞서 언급한 특징을 가질 수 있는 무선 전력 전송(wireless power transfer)을 위한 시스템의 한 부분으로 구성된다.A wireless electromagnetic receiver is composed of a part of a system for wireless power transfer which may have the aforementioned characteristics.

제안된 발명에 따르면, 외부 전력 공급기(power supply)로부터 프리차지된(precharged) 캐패시터(capacitor) 를 나타내는 캐패시터 변환기가 사용될 수 있다. 상기 캐패시터에서 하나의 도체 표면은 적어도 기계적 공진기 표면의 부분을 커버(covering)하는 금속화 된 표면일 수 있고, 또는 적어도 기계적 공진기 표면의 부분과 기계적으로 연결된 도체일 수 있다. 기계적 공진기 표면의 기계적 발진(ossilations)은 캐패시터 플레이트(plates)에 교류 전압을 발생시킬 수 있다.According to the proposed invention, a capacitor converter representing a precharged capacitor from an external power supply can be used. In the capacitor, one conductor surface may be a metallized surface covering at least a portion of the mechanical resonator surface, or at least a conductor mechanically connected to a portion of the mechanical resonator surface. Mechanical oscillations of the mechanical resonator surface can generate AC voltages on the capacitor plates.

실시 예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.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 limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims

전자기장(electromagnetic field)에 반응하는 제1 장치; 및
기계적 에너지(mechanical energy)를 전기적 파워(electric power)로 변환하고, 상기 제1 장치와 연결되는(contact with) 제2 장치를 포함하고,
상기 제1 장치는 자기변형 물질로 만들어진 고체 상태의(integral solid-state) 기계적 공진기이고,
상기 제2 장치는 상기 기계적 공진기의 발진에 기초하여 발생하는 기계적 에너지를 상기 전기적 파워로 변환하는 변환기이며, 복수의 전도 레이어들-상기 복수의 전도 레이어들 중 적어도 하나는 상기 제1 장치와 연결됨-을 포함하고,
상기 발진은 상기 복수의 전도 레이어들에서 전압 발진을 생성하는,
무선 전자기적 수신기.A first device responsive to an electromagnetic field; And
A second device for converting mechanical energy into electric power and contacting the first device,
The first device is an integral solid-state mechanical resonator made of a magnetostrictive material,
Wherein the second device is a transducer that converts mechanical energy generated on the basis of oscillation of the mechanical resonator into the electrical power, and wherein at least one of the plurality of conduction layers is connected to the first device, / RTI >
Wherein the oscillation generates a voltage oscillation in the plurality of conductive layers,
Wireless electromagnetic receivers.

제1항에 있어서,
상기 기계적 공진기는
상기 공진기의 공진 주파수에서의 외부 전자기장(electromagnetic field)에 의하여 동작하는
무선 전자기적 수신기.The method according to claim 1,
The mechanical resonator
Which is operated by an external electromagnetic field at the resonant frequency of the resonator
Wireless electromagnetic receivers.

제1항에 있어서,
상기 변환기는
상기 기계적 공진기의 퀄리티 팩터(Quality factor)를 유지하는
무선 전자기적 수신기.The method according to claim 1,
The converter
Maintaining a quality factor of the mechanical resonator
Wireless electromagnetic receivers.

제1항에 있어서,
상기 기계적 공진기는
2000보다 큰 퀄리티 팩터(Quality factor)를 갖는 자기변형(magnetostriction) 물질로 만들어진
무선 전자기적 수신기.The method according to claim 1,
The mechanical resonator
Made of a magnetostrictive material having a quality factor greater than < RTI ID = 0.0 > 2000 < / RTI &
Wireless electromagnetic receivers.

제1항에 있어서,
상기 기계적 공진기는
자기변형(magnetostriction) 페라이트(ferrite)로 만들어진
무선 전자기적 수신기.The method according to claim 1,
The mechanical resonator
Made of magnetostriction ferrite
Wireless electromagnetic receivers.

제1항에 있어서,
상기 기계적 공진기는
기계적 공진 모드가 동작 주파수(working frequency)에서 수행되는 방식으로 선택된 형태를 갖는
무선 전자기적 수신기.The method according to claim 1,
The mechanical resonator
Having a shape selected in such a way that a mechanical resonance mode is performed at a working frequency
Wireless electromagnetic receivers.

제6항에 있어서,
상기 기계적 공진기는
원통(cylinder) 형태인
무선 전자기적 수신기.The method according to claim 6,
The mechanical resonator
In the form of a cylinder
Wireless electromagnetic receivers.

제6항에 있어서,
상기 기계적 공진기는
사각형(square)이 교차된 (cross-section) 바(bar) 형태인
무선 전자기적 수신기.The method according to claim 6,
The mechanical resonator
In the case of a bar-shaped cross-section,
Wireless electromagnetic receivers.

제6항에 있어서,
상기 기계적 공진기는
플레이트(plate) 형태인
무선 전자기적 수신기.The method according to claim 6,
The mechanical resonator
In the form of a plate
Wireless electromagnetic receivers.

제1항에 있어서,
상기 기계적 공진기는
영구(permanent) 자석에 의하여 바이어스(biased) 되어 동작하는
무선 전자기적 수신기.The method according to claim 1,
The mechanical resonator
Biased by a permanent magnet,
Wireless electromagnetic receivers.

제10항에 있어서,
상기 영구(permanent) 자석은
마그네틱 세라믹(magnetic ceramics)으로 만들어진
무선 전자기적 수신기.11. The method of claim 10,
The permanent magnet
Made of magnetic ceramics
Wireless electromagnetic receivers.

제1항에 있어서,
상기 변환기는
외부 전압 소스(source)로부터 프리차지 된(precharged) 캐패시터 변환기 (capacitor converter)인
무선 전자기적 수신기.The method according to claim 1,
The converter
Which is a capacitor converter precharged from an external voltage source
Wireless electromagnetic receivers.

제12항에 있어서,
상기 캐패시터 변환기(capacitor converter)는
보호 쵸크(choke)에 의하여 상기 전도 레이어들에 연결된 고정(constant) 전압 소스(source)
를 포함하는 무선 전자기적 수신기.13. The method of claim 12,
The capacitor converter
A constant voltage source connected to the conductive layers by a protective choke,
Gt;

제1항에 있어서,
상기 전도 레이어들 중 적어도 하나의 전도 레이어는
상기 기계적 공진기의 표면의 부분을 커버하는(covering) 금속화 된(metallized) 표면으로 동작하는
무선 전자기적 수신기.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the conductive layers
And which acts as a metallized surface covering a portion of the surface of the mechanical resonator.
Wireless electromagnetic receivers.

제1항에 있어서,
상기 전도 레이어들 중 적어도 하나의 전도 레이어는
상기 기계적 공진기의 표면에 기계적으로 연결된 도체로써 동작하는
무선 전자기적 수신기.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the conductive layers
Which acts as a conductor mechanically connected to the surface of the mechanical resonator
Wireless electromagnetic receivers.

제1항에 있어서,
상기 전도 레이어들 중 적어도 하나의 전도 레이어는
상기 기계적 공진기와 기계적으로 연결되지 않는
무선 전자기적 수신기.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the conductive layers
And a second resonator that is not mechanically connected to the mechanical resonator
Wireless electromagnetic receivers.

제13항 내지 제16항 중 어느 하나에 있어서,
상기 전도 레이어들은
프리차지 된(precharged) 캐패시터를 구성하는
무선 전자기적 수신기.17. The method according to any one of claims 13 to 16,
The conductive layers
Constituting a precharged capacitor
Wireless electromagnetic receivers.

제1항에 있어서,
상기 전도 레이어들은
캐패시터를 통하여 부하(load)와 연결된
무선 전자기적 수신기.The method according to claim 1,
The conductive layers
Connected to a load through a capacitor
Wireless electromagnetic receivers.

가변 자기장(variable magnetic field)을 생성하는 소스(source); 및
상기 소스로부터 에너지를 수신하는 무선 전자기적 수신기(wireless electromagnetic receiver)를 포함하고,
상기 무선 전자기적 수신기는 전자기장에 반응하는 제1 장치; 및
기계적 에너지(mechanical energy)를 전기적 파워(electric power)로 변환하고, 상기 제1 장치와 연결되는 제2 장치를 포함하며,
상기 제1 장치는 자기변형(magnetostriction) 물질로 만들어진 고체 상태의(integral solid-state) 기계적 공진기이고,
상기 제2 장치는 상기 기계적 공진기의 발진에 기초하여 발생하는 기계적 에너지를 상기 전기적 파워로 변환하는 변환기이며, 복수의 전도 레이어들-상기 복수의 전도 레이어들 중 적어도 하나는 상기 제1 장치와 연결됨-을 포함하고,
상기 발진은 상기 복수의 전도 레이어들에서 전압 발진을 생성하는,
무선 전력 전송 시스템.A source for generating a variable magnetic field; And
And a wireless electromagnetic receiver for receiving energy from the source,
The wireless electromagnetic receiver comprising: a first device responsive to an electromagnetic field; And
A second device for converting mechanical energy into electric power and being connected to the first device,
The first device is an integral solid-state mechanical resonator made of a magnetostriction material,
Wherein the second device is a transducer that converts mechanical energy generated on the basis of oscillation of the mechanical resonator into the electrical power, and wherein at least one of the plurality of conduction layers is connected to the first device, / RTI >
Wherein the oscillation generates a voltage oscillation in the plurality of conductive layers,
Wireless power transmission system.

제19항에 있어서,
상기 기계적 공진기는
상기 공진기의 공진 주파수에서의 외부 전자기장(electromagnetic field)에 의하여 동작하는
무선 전력 전송 시스템.20. The method of claim 19,
The mechanical resonator
Which is operated by an external electromagnetic field at the resonant frequency of the resonator
Wireless power transmission system.

제19항에 있어서,
상기 변환기는 상기 기계적 공진기의 퀄리티 팩터(Quality factor)를 유지하는
무선 전력 전송 시스템.20. The method of claim 19,
Wherein the transducer maintains a quality factor of the mechanical resonator
Wireless power transmission system.

제19항에 있어서,
상기 기계적 공진기는 2000보다 큰 퀄리티 팩터(Quality factor)를 갖는 자기변형(magnetostriction) 물질로 만들어진
무선 전력 전송 시스템.20. The method of claim 19,
The mechanical resonator is made of a magnetostriction material having a quality factor greater than 2000
Wireless power transmission system.

제22항에 있어서,
상기 기계적 공진기는
자기변형(magnetostriction) 페라이트(ferrite)로 만들어진
무선 전력 전송 시스템.23. The method of claim 22,
The mechanical resonator
Made of magnetostriction ferrite
Wireless power transmission system.

제19항에 있어서,
상기 기계적 공진기는
기계적 공진 모드가 동작 주파수(working frequency)에서 수행되는 방식으로 선택된 형태를 갖는
무선 전력 전송 시스템.20. The method of claim 19,
The mechanical resonator
Having a shape selected in such a way that a mechanical resonance mode is performed at a working frequency
Wireless power transmission system.

제24항에 있어서,
상기 기계적 공진기는
원통(cylinder) 형태인
무선 전력 전송 시스템.25. The method of claim 24,
The mechanical resonator
In the form of a cylinder
Wireless power transmission system.

제24항에 있어서,
상기 기계적 공진기는
사각형(square)이 교차된 (cross-section) 바(bar) 형태인
무선 전력 전송 시스템.25. The method of claim 24,
The mechanical resonator
In the case of a bar-shaped cross-section,
Wireless power transmission system.

제24항에 있어서,
상기 기계적 공진기는
플레이트(plate) 형태인
무선 전력 전송 시스템.25. The method of claim 24,
The mechanical resonator
In the form of a plate
Wireless power transmission system.

제19항에 있어서,
상기 기계적 공진기는
영구(permanent) 자석에 의하여 바이어스(biased) 되어 동작하는
무선 전력 전송 시스템.20. The method of claim 19,
The mechanical resonator
Biased by a permanent magnet,
Wireless power transmission system.

제28항에 있어서,
상기 영구(permanent) 자석은
마그네틱 세라믹(magnetic ceramics)으로 만들어진
무선 전력 전송 시스템.29. The method of claim 28,
The permanent magnet
Made of magnetic ceramics
Wireless power transmission system.

제19항에 있어서,
상기 변환기는
외부 전압 소스(source)로부터 프리차지 된(precharged) 캐패시터 변환기 (capacitor converter)인
무선 전력 전송 시스템.20. The method of claim 19,
The converter
Which is a capacitor converter precharged from an external voltage source
Wireless power transmission system.

제30항에 있어서,
상기 캐패시터 변환기(capacitor converter)는
보호 쵸크(choke)에 의하여 상기 전도 레이어들에 연결된 고정(constant) 전압 소스(source)
를 포함하는 무선 전력 전송 시스템.31. The method of claim 30,
The capacitor converter
A constant voltage source connected to the conductive layers by a protective choke,
And a wireless power transmission system.

제19항에 있어서,
상기 전도 레이어들 중 적어도 하나의 전도 레이어는
상기 기계적 공진기의 표면의 부분을 커버하는(covering) 금속화 된(metallized) 표면으로 동작하는
무선 전력 전송 시스템.20. The method of claim 19,
Wherein at least one of the conductive layers
And which acts as a metallized surface covering a portion of the surface of the mechanical resonator.
Wireless power transmission system.

제19항에 있어서,
상기 전도 레이어들 중 적어도 하나의 전도 레이어는
상기 기계적 공진기의 표면에 기계적으로 연결된 도체로써 동작하는
무선 전력 전송 시스템.20. The method of claim 19,
Wherein at least one of the conductive layers
Which acts as a conductor mechanically connected to the surface of the mechanical resonator
Wireless power transmission system.

제19항에 있어서,
상기 전도 레이어들 중 적어도 하나의 전도 레이어는
상기 기계적 공진기와 기계적으로 연결되지 않는
무선 전력 전송 시스템.20. The method of claim 19,
Wherein at least one of the conductive layers
And a second resonator that is not mechanically connected to the mechanical resonator
Wireless power transmission system.

제31항 내지 제34항 중 어느 하나에 있어서,
상기 전도 레이어들은
프리차지 된(precharged) 캐패시터를 구성하는
무선 전력 전송 시스템. 35. The method according to any one of claims 31 to 34,
The conductive layers
Constituting a precharged capacitor
Wireless power transmission system.

제19항에 있어서,
상기 전도 레이어들은
캐패시터를 통하여 부하(load)와 연결된
무선 전력 전송 시스템.20. The method of claim 19,
The conductive layers
Connected to a load through a capacitor
Wireless power transmission system.

제19항에 있어서,
상기 소스는
주파수 f에서, 파장 길이(wave length) λ 보다 가까운 거리에 위치하며, 비복사(non-radiating) 공진 구조를 가지고, 여기서, λ=c/f이고, c는 빛의 속도인
무선 전력 전송 시스템.20. The method of claim 19,
The source
At a frequency f, located at a distance less than the wave length λ and having a non-radiating resonant structure, where λ = c / f and c is the speed of light
Wireless power transmission system.

제19항에 있어서,
상기 소스는
주파수 f에서, 파장 길이(wave length) λ 보다 가까운 거리에 위치하며, 비복사(non-radiating) 비공진(non-resonant) 구조를 가지고, 여기서, λ=c/f이고, c는 빛의 속도인
무선 전력 전송 시스템.20. The method of claim 19,
The source
At a frequency f, near the wavelength length lambda and has a non-radiating non-resonant structure, where lambda = c / f and c is the speed of light sign
Wireless power transmission system.

제19항에 있어서,
상기 소스는
주파수 f에서, 파장 길이(wave length) λ 보다 먼 거리에 위치하며, 복사(radiating) 구조를 가지고, 여기서, λ=c/f이고, c는 빛의 속도인
무선 전력 전송 시스템.20. The method of claim 19,
The source
Is located at a distance greater than the wave length? At frequency f and has a radiating structure, where? = C / f and c is the speed of light
Wireless power transmission system.