KR20170028504A - 모듈화가 가능한 광역 무지향성 무선전력 전달장치 - Google Patents

Abstract

본 실시예는 복수 개의 권선을 포함하며, 복수 개의 권선에 서로 90도의 위상 차를 갖는 전류가 인가되어 전력을 전달하고자 하는 공간에 회전자계를 생성함으로써 무 지향성의 무선충전 환경을 조성할 수 있도록 하는 모듈화가 가능한 광역 무지향성 무선전력 전달장치에 관한 것이다.

Description

모듈화가 가능한 광역 무지향성 무선전력 전달장치{Wireless Power Transfer Apparatus with Omni-Directional Feature}

본 실시예는 모듈화가 가능한 광역 무지향성 무선전력 전달장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 DQ 자기장 발생 방식을 이용하여 모든 방향으로 일정한 크기의 전력이 생성되도록 하는 모듈화가 가능한 광역 무지향성 무선전력 전달장치에 관한 것이다.

이하에 기술되는 내용은 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.

최근 모바일 기기, 사물인터넷, 웨어러블 디바이스 등 스마트 전자기기의 수요가 급격히 증가하는 가운데, 이러한 스마트 전자기기는 사용자들에게 유비쿼터스 환경을 제공하는 필수 요소가 되었다 한편, 현재 스마트 전자기기의 전원공급은 대부분 충전기를 이용한 배터리 충전 방식이 사용되고 있으며, 이 경우, 스마트 전자기기를 충전하기 위한 별도의 충전기를 항시 구비하고 있어야 한다는 문제점이 존재한다. 이러한, 문제점을 해결하기 위해, 향후 Wi-Fi 존과 같이 넓은 공간에 무선충전이 가능한 무선충전 지역을 제공하여, 이를 통해, 무선충전 지역내 모든 스마트 전자기기가 언제 어디서든 무선전력을 수신할 수 있는 새로운 형태의 유비쿼터스 무선전력 기술이 도래할 전망이다

이러한 유비쿼터스 무선전력 기술은 1) 무선충전 지역 내 사용자의 인체에 안전(자기장 국제규격인 ICNIRP 가이드라인 규정인 27 uT 이하)한 균등 자기장 조성, 2) 수십 cm 이상 수준에서도 수신가능한 장거리 무선전력, 3) 수신부가 임의의 공간상 3방향(x, y, z축) 및 3각도(Roll, Pitch, Yaw)에 상관없이 충전 가능한 6-자유도를 만족하는 것이 특징이다. 따라서, 위의 3가지 특성을 만족시킬 수 있는 최적의 유비쿼터스 무선전력 환경 조성을 위해 송신장치로부터 발생한 자기장이 넓은 범위로 균등하게 분포될 수 있도록 하는 한편, 송신장치와 수신장치 간 상대적인 위치와 관계없이 무선전력을 수신할 수 있는 특성을 만족하는 모듈화 가능 광역 무지향성 무선전력 전달장치를 필요로 한다

본 실시예는 무선전력 전달장치가 복수 개의 권선을 포함하며, 복수 개의 권선에 서로 90도의 위상 차를 갖는 전류가 인가되어 전력을 전달하고자 하는 공간에 회전자계를 생성함으로써 무지향성(6-자유도)의 무선충전 환경을 조성하고자 하는 데 목적이 있다.

본 실시예는 무선전력 전달장치가 복수 개의 권선을 포함하며, 복수 개의 권선을 이용하여 송신장치로부터 발생한 2축 공간상의 회전자계에 의한 자기장을 수신함으로써 무 지향성의 무선충전 환경을 조성하고자 하는 데 목적이 있다.

또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하며, 무선전력 전달장치가 복수 개의 무 지향성 코일을 모듈화한 형태로 구현됨으로써 광범위에 걸쳐 무 지향성의 무선충전 환경을 조성하고자 하는 데 목적이 있다.

본 실시예는, 소정의 폭과 길이를 갖는 코어; 및 상기 코어의 길이 방향으로 상기 코어에 권취되는 제1 권선 및 상기 코어의 폭 방향으로 상기 코어에 권취되는 제2 권선을 포함하는 권선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치를 제공한다.

또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 무선전력 전달장치에 있어서, 가로 및 세로로 각각 복수 개의 코일을 포함하되, 상기 복수 개의 코일은 각각, 소정의 폭과 길이를 갖는 코어; 및 상기 코어의 길이 방향으로 상기 코어에 권취되는 제1 권선 및 상기 코어의 폭 방향으로 상기 코어에 권취되는 제2 권선을 포함하는 권선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치를 제공한다.

또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 하나 이상의 제1 코어 유닛 및 하나 이상의 제2 코어 유닛을 포함하며, 상기 하나 이상의 제2 코어 유닛은 상기 제1 코어 유닛에 수직 교차하는 형태로 배치되어 십자형의 형상을 이루는 코어부; 및 상기 제1 코어 유닛에 권취되는 제1 권선 및 상기 제2 코어 유닛에 권취되는 제2 권선을 포함하는 권선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치를 제공한다.

또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 가로 및 세로로 각각 적어도 2개의 권선 유닛을 포함하며, 상기 권선 유닛 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제1 권선 유닛 및 제3 권선 유닛은 상기 권선 유닛 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제2 권선 유닛 및 제4 권선 유닛과 서로 소정의 위상 차를 갖는 전류를 인가받아 회전 자계를 형성하는 권선 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치를 제공한다.

또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 무선전력 전달장치에 있어서, 가로 및 세로로 각각 복수 개의 권선 모듈을 포함하되, 상기 복수 개의 권선 모듈은 각각, 상기 가로 및 상기 세로로 각각 적어도 2개의 권선 유닛을 포함하고, 상기 권선 유닛 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제1 권선 유닛 및 제3 권선 유닛은 상기 권선 유닛 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제2 권선 유닛 및 제4 권선 유닛과 서로 소정의 위상 차를 갖는 전류를 인가받아 회전 자계를 형성하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치를 제공한다.

본 실시예는 무선전력 전달장치가 복수 개의 권선을 포함하며, 복수 개의 권선에 서로 90도의 위상 차를 갖는 전류가 인가되어 전력을 전달하고자 하는 공간에 회전자계를 생성함으로써 무지향성(6-자유도)의 무선충전 환경을 조성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 무선전력 전달장치가 복수 개의 권선을 포함하며, 복수 개의 권선을 이용하여송신장치로부터 발생한 2축 공간상의 회전자계에 의한 자기장을 수신함으로써 무 지향성의 무선충전 환경을 조성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 무선전력 전달장치가 복수 개의 무지향성 코일을 모듈화한 형태로 구현됨으로써 광범위에 걸쳐 무 지향성의 무선충전 환경을 조성할 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치의 모듈화 모델을 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11a 내지 11c 및 도 12a 내지 12b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치의 모듈화 모델을 도시한 도면이다
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치의 D형 권선 모듈의 구현 형태를 예시한 예시도이다.

이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치는 실시예에 따라 각각 무선전력 송신장치로 사용되거나 또는 무선전력 수신장치로 사용될 수 있다. 한편, 도 1 내지 도 4에서는 금속판(200), 보조 권선(300a, 300b) 및 보조 코어(400)의 추가 설치에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있는 무선전력 전달장치의 실시예를 도시하였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(100)의 제1 구현 형태를 도시한 도면이다. 한편, 제1 구현 형태는 무선전력 전달장치(100)의 가장 기본적인 구현 형태이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(100)는 코어(110) 및 권선부(120)를 포함한다.

코어(110)는 자속 전달을 증가시키기 위해 사용되는 자기물질로서 소정의 폭과 길이를 갖는 형상으로 구현된다. 이러한, 코어(110)는 코어(110)에 권취된 권선의 내부 공간에서 발생하는 자기 저항을 감소시킴으로써 권선으로 흐르는 전류가 만드는 자속 밀도를 증가시키는 효과를 야기한다.

본 실시예에 따른 코어(110)는 페라이트(Ferrite) 재질을 포함한 그 어떠한 재질을 이용하여 제작 가능하며, 그 형상 또한, 사각형을 포함하여 어떠한 형상으로도 구현 가능하다. 이하, 본 실시예에 따른 코어(110)가 사각형의 형태로 구현된 경우를 예시하여 설명하도록 한다.

권선부(120)는 코어(110)의 길이 방향으로 코어(110)에 권취되는 제1 권선(122) 및 코어(110)의 폭 방향으로 코어(110)에 권취되는 제2 권선(124)을 포함한다. 제1 권선(122) 및 제2 권선(124)은 권선 내부에서 발생하는 전력 손실을 최소화하기 위해 리츠 와이어(Litz Wire)로 구현될 수 있다.

제1 권선(122) 및 제2 권선(124)은 서로 수직한 형태로 코어(110)에 권취된다.

제1 권선(122) 및 제2 권선(124)은 무선전력 전달장치(100)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우 서로 소정의 위상 차를 갖는 교류 전류를 각각 인가받는다. 이때, 제1 권선(122)에 인가되는 교류 전류와 제2 권선(124)에 인가되는 교류 전류는 90도의 위상 차를 갖는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 권선(122)에 수학식 1과 같은 교류 전류가 공급된다고 하면, 제2 권선(124)에는 수학식 2와 같은 교류 전류가 공급된다.

전술한 수학식 1과 수학식 2를 참조하여 알 수 있듯이, 제1 권선(122)과 제2 권선(124)에 인가되는 교류 전류(이하, 각각 D 전류 및 Q 전류로 예시하여 설명하도록 한다.)는 그 크기는 동일하되, 서로 90도의 위상 차를 갖는다. 이렇게, 제1 권선(122)과 제2 권선(124)에 각각 90도의 위상 차를 갖는 교류 전류가 인가되기 때문에, 제1 권선(122) 및 제2 권선(124)이 권취된 코어(110)에서 발생하는 자기장 역시 90도의 위상 차이를 갖는다. 본 실시예의 경우 제1 권선(122) 및 제2 권선(124)이 권취된 코어(110)에서 발생하는 자기장이 90도의 위상 차를 갖고, 제1 권선(122) 및 제2 권선(124)이 물리적으로 90도의 위상 차를 갖도록 배치됨에 따라, 무선전력 전달장치(100)가 방사하는 자기장(=D 전류에 의한 자기장과 Q 전류에 의한 자기장의 합성 자기장)은 일정한 크기를 갖고 회전하는 회전 자계를 형성한다. 이러한, 회전 자계로 인해 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(100)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우 무선전력 송신 영역 내 2축 평면 구조를 가지는 수신부는 모든 방향 및 각도 변화에도 전력을 수신할 수 있는 6-자유도 무선전력 특성을 구현할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(100)가 무선전력 수신장치로 사용되는 경우 제1 권선(122) 및 제2 권선(124)은 무선전력 송신장치로부터 발생한 자기장에 각각 유도되어 유도기전력을 발생한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(100)의 제2 구현 형태를 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(100)는 도 1에 도시된 무선전력 전달장치(100)의 제1 구현 형태에서 금속판(200)을 구성요소로서 추가로 구비하는 형태로 구현될 수 있다.

금속판(200)은 코어(110)의 일측에 코어(110)의 길이 방향으로 나란하게 위치하며, 코어(110)와 소정 간격을 두고 위치한다.

금속판(200)은 알루미늄판 등과 같은 도전율이 높은 물질로 구성되어 금속판(200)에 입사되는 자기장을 차폐하는 역할을 수행한다. 이때, 금속판(200)이 차폐하는 자기장은, 무선전력 전달장치(100)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우에는 무선전력 전달장치(100)에서 방사되는 자기장을 의미하며, 무선전력 전달장치(100)가 무선전력 수신장치로 사용되는 경우에는 무선전력 송신장치로부터 입사되는 자기장을 의미한다. 한편, 자기장을 흡수한 금속판(200) 표면에는 와전류가 발생하고, 이를 통해, 금속판(200)에는 금속판(200)으로 입사되는 자기장의 방향과 반대되는 방향으로 자기장이 발생한다. 금속판(200)은 이렇게 발생한 반대 방향의 자기장으로 금속판(200)으로 입사되는 자기장을 상쇄 및 차폐한다.

금속판(200)이 무선전력 전달장치(100)에 사용되는 경우, 무선전력 전달장치(100)가 자기장을 방사하고자 하는 방향과 반대되는 방향에 설치된다. 금속판(200)은 전술한 것과 같이 금속판(200)으로 입사되는 자기장을 차폐하기 때문에, 금속판(200)이 일 측에 위치하는 무선전력 전달장치(100)는 금속판(200)이 위치하는 반대 측으로만 자기장을 방사한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(100)는 코어(110)의 일측 예컨대, 자기장을 사용하지 않는 방향에 금속판(200)을 설치하여 자기장을 금속판(200)이 위치하는 반대 측으로 반사시킴으로써 원하지 않은 방향으로 누설되는 자기장을 차단할 수 있다. 또한, 금속판(200)에 의해 방사된 자기장이 주로 코어(110)의 내부로 흘러 코어(110) 내부 자기장이 상쇄되므로, 코어(110) 손실이 줄어 전력 전달 효율을 증가시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(100)의 제3 구현 형태를 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(100)는 도 1에 도시된 무선전력 전달장치(100)의 제1 구현 형태에서 적어도 하나의 보조 권선(300a, 300b)을 구성요소로서 추가로 구비하는 형태로 구현될 수 있다.

보조 권선(300a, 300b)은 코어(110)의 일측에 코어(110)와 소정 간격을 두고 위치한다. 이러한, 보조 권선(300a, 300b)은 도 2에 명시된 금속판(200)과 동일한 역할을 수행하되, 금속판(200)을 사용하는 경우 대비 소모되는 전력의 크기를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 보조 권선(300a, 300b)은 별도의 구동회로를 필요로 하지 않으며 소모 전력을 줄이기 위해 폐루프 방식의 리츠(Litz) 권선이 이용될 수 있다.

보조 권선(300a, 300b)은 그 양끝단의 두 단자가 전기적으로 연결되며, 보조 권선(300a, 300b)에서 발생하는 자기장의 크기를 더 크게 하기 위해 보조 권선(300a, 300b)과 직렬되는 형태의 (가변)커패시터를 추가 구비할 수 있다. 이러한, 보조 권선(300a, 300b)은 실시예에 따라 코어(110)에 권취되어 있던 권선을 연장하여 생성할 수도 있다.

한편, 도 3에서는 보조 권선이 복수 개가 구비되며, 각각의 보조 권선(300a, 300b)이 코어(110)의 하측 양 끝단에 위치하는 것으로 예시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 보조 권선(300a, 300b)은 무선전력 전달장치(100)가 자기장을 방사하고자 하는 방향과 반대되는 방향에 설치되어 원하지 않은 방향(보조 권선 뒷부분)으로 누설되는 자기장을 차단시키고, 코어 내부 자기장을 상쇄하여 코어의 손실을 줄일 수 있다면 어떠한 형태로도 구현 가능하다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(100)의 제4 구현 형태를 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(100)는 도 1에 도시된 무선전력 전달장치(100)의 제1 구현 형태에서 적어도 하나의 보조 권선(300a, 300b) 및 보조 코어(400)를 구성요소로서 추가로 구비하는 형태로 구현될 수 있다.

보조 권선(300a, 300b)은 앞서 도 3에서 명시한 바와 같이 코어(110)의 일측에 코어(110)와 소정 간격을 두고 위치하며, 도 2에 명시된 금속판(200)과 동일한 역할을 수행한다.

보조 코어(400)는 보조 권선(300a, 300b)의 일측에 코어(110)의 길이 방향으로 나란하게 위치하며, 보조 권선(300a, 300b)과 소정 간격을 두고 위치한다. 이러한, 보조 코어(400)는 보조 권선(300a, 300b)으로부터 생성되는 자기장의 세기를 증가시키는 역할을 수행함으로써 전력 전달 영역으로 자기장이 더 강하게 인가될 수 있도록 한다. 또한, 이러한, 보조 코어(400)에 의해 코어(110) 내부 자속이 더 잘 상쇄되어 코어(110)의 손실을 줄일 수 있다. 또한, 보조 코어(400)는 보조 코어(400)의 뒤편으로 누설되는 자기장을 차폐할 수 있는 효과가 있다. 한편, 도 4에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치(100)가 도 1에 도시된 무선전력 전달장치(100)의 제1 구현 형태에서 적어도 하나의 보조 권선(300a, 300b) 및 보조 코어(400)를 구성요소로서 추가로 구비하는 형태로 구현되는 것으로 예시하였으나 보조 코어(400)만을 구성요소로서 추가 구비하는 형태로도 구현 가능하다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치의 모듈화 모델을 도시한 도면이다. 한편, 무선전력 전달장치의 모듈화 모델은 넓은 공간에 자기장을 방사하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치가 하나의 단위 모듈로서 규칙적으로 배열된 형태로 구현된다. 이하, 도 5에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치가 무선전력 송신장치로 구현된 경우의 모듈화 모델을 예시하여 설명하도록 하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 무선전력 전달장치가 무선전력 수신장치로 구현된 경우에도 동일 또는 유사한 모듈화 모델이 적용될 수 있다.

도 5에 도시하듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전달장치의 모듈화 모델(이하, 모듈화 무선전력 전달장치로 명시하여 설명하도록 한다.)은 가로 및 세로로 각각 복수 개의 코일(510, 520), 인버터(530) 및 보조회로(540)를 포함한다. 한편, 인버터(530)는 모듈화 무선전력 전달장치(500)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우에만 구비된다.

모듈화 무선전력 전달장치(500)를 구성하는 각각의 코일(510, 520)은 가로 및 세로로 규칙적으로 배열된다. 이때, 가로 및 세로는 2차원 형태를 형성하기 위해 서로 직교하는 방향을 의미한다.

각각의 코일(510, 520)은 기본적으로, 도 1에 도시된 무선전력 전달장치(100)의 제1 구현 형태를 기본 형태로서 갖는다. 한편, 도 5에서는 편의상 일부 코일에만 권선을 도시하였으나, 실질적으로 모든 코일에 권선이 구비된다.

복수 개의 코일 중 어느 하나의 코일에 구비된 제1 권선은 그 양 끝단이 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 코일의 양측에 위치하는 각 코일에 구비된 제1 권선에 각각 연결된다.

또한, 복수 개의 코일 중 어느 하나의 코일에 구비된 제2 권선은 그 양 끝단이 세로 방향을 기준으로 어느 하나의 코일의 양측에 위치하는 각 코일에 구비된 제2 권선에 각각 연결된다.

다른 실시예에서, 각각의 코일(510, 520)은 도 1에 도시된 무선전력 전달장치(100)의 제1 구현 형태를 기본으로 하되, 각각의 코일(510, 520) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 2가지 타입으로 구현될 수 있다. 이하, 도 5에서는 모듈화 무선전력 전달장치(500)를 구성하는 각각의 코일(510, 520)이 2가지 타입으로 구현된 경우를 예시하여 설명하도록 한다.

모듈화 무선전력 전달장치(500)를 구성하는 코일(510, 520)은 권선의 형태 및 권취 방식에 따라 각각 제1 타입 코일(510) 및 제2 타입 코일(520)로 구분된다.

제1 타입 코일(510)은 코어(512) 및 코어(512)에 권취된 제1 권선(514) 및 제2 권선(516)을 포함하되, 제1 권선(514) 및 제2 권선(516)은 각각 두 개의 권선으로 분리된 형태로 구현된다.

제1 권선(514)은 두 개의 권선(514a, 514b)으로 분리되며, 각 권선(514a, 514b)은 코어(512)의 길이 방향으로 권취된다. 이때, 각 권선(514a, 514b)은 서로 동일한 방향으로 권취되되, 코어(512)의 중심부를 기준으로 상측에 위치되는 제1 권선(514a)은 코어(512)의 상단을 시작으로 중심부까지 권취되며, 코어(512)의 중심부를 기준으로 하측에 구비되는 제1 권선(514b)은 코어(512)의 중심부를 시작으로 하단까지 권취된다.

제2 권선(516)은 두 개의 권선(516a, 516b)으로 분리되며, 각 권선(516a, 516b)은 코어(512)의 폭 방향으로 권취된다. 이때, 각 권선(516a, 516b)은 서로 동일한 방향으로 권취되되, 코어(512)의 중심부를 기준으로 좌측에 구비되는 제2 권선(516a)은 코어(512)의 좌측을 시작으로 중심부까지 권취되며, 코어(512)의 중심부를 기준으로 우측에 구비되는 제2 권선(516b)은 코어(512)의 중심부를 시작으로 우측까지 권취된다.

제2 타입 코일(520)은 코어(522) 및 코어(522)에 권취된 제1 권선(524) 및 제2 권선(526)을 포함하되, 제1 권선(524) 및 제2 권선(526)은 각각 두 개의 권선으로 분리된 형태로 구현된다.

제1 권선(524)은 두 개의 권선(524a, 524b)으로 분리되며, 각 권선(524a, 524b)은 코어(522)의 길이 방향으로 권취된다. 이때, 각 권선(524a, 524b)은 서로 동일한 방향으로 권취되되, 코어(522)의 중심부를 기준으로 상측에 구비되는 제1 권선(524a)은 코어(522)의 중심부를 시작으로 상단까지 권취되며, 코어(522)의 중심부를 기준으로 하측에 구비되는 제1 권선(524b)은 코어(522)의 하단을 시작으로 중심부까지 권취된다.

제2 권선(526)은 두 개의 권선(526a, 526b)으로 분리되며, 각 권선(526a, 526b)은 코어(522)의 폭 방향으로 권취된다. 이때, 각 권선(526a, 526b)은 서로 동일한 방향으로 권취되되, 코어(522)의 중심부를 기준으로 좌측에 구비되는 제2 권선(526a)는 코어(522)의 중심부를 시작으로 좌측까지 권취되며, 코어(522)의 중심부를 기준으로 우측에 구비되는 제2 권선(526b)은 코어(522)의 우측을 시작으로 중심부까지 권취된다.

마찬가지로, 복수 개의 코일(510, 520) 중 어느 하나의 코일에 구비된 각 제1 권선은 그 양 끝단이 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 코일의 양측에 위치하는 다른 타입의 코일에 구비된 각 제1 권선에 각각 연결된다. 또한, 복수 개의 코일 중 어느 하나의 코일에 구비된 각 제2 권선은 그 양 끝단이 세로 방향을 기준으로 어느 하나의 코일의 양측에 위치하는 각 코일에 구비된 각 제2 권선에 각각 연결된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(500)는 서로 다른 타입의 코일(510, 520)을 이용하여 모듈화 무선전력 전달장치(500)를 구성할 수 있다. 도 5에서 도시하듯이, 서로 다른 타입의 코일을 이용한 모듈화 무선전력 전달장치의 경우 동일한 타입의 코일을 이용한 모듈화 무선전력 전달장치 대비 코일 간의 연결에 있어서 보다 효율적임을 확인할 수 있다.

인버터(530)는 모듈화 무선전력 전달장치(500)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우 구비되며, 모듈화 무선전력 전달장치(500)를 구성하는 복수 개의 코일(510, 520)에 구비된 제1 권선 및 제2 권선에 각각 서로 다른 위상 차를 가지는 전류를 제공한다. 한편, 도 5에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(500)가 하나의 인버터(530)를 포함하는 것으로 예시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(500)는 모듈화 무선전력 전달장치(500)를 구성하는 복수 개의 코일(510, 520) 간의 연결 방식(직렬 또는 병렬)에 따라 하나 이상의 인버터를 구비하는 형태로 구현될 수 있다.

보조회로(540)는 복수 개의 코일(510, 520) 간의 연결을 보조하기 위한 회로로서 단락회로 또는 보상회로로 구현될 수 있다. 한편, 보상회로는 코일이 만드는 큰 무효전력에 대한 부담을 줄이기 위한 목적으로 삽입되는 회로로서, 대표적으로는 커패시터로 구현될 수 있다. 이러한, 보조회로(540)는 모듈화 무선전력 전달장치(500)가 무선전력 송신장치 또는 무선전력 수신장치로 사용되는 경우 모두 구비될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(500)는 인버터(530)와 복수 개의 코일(510, 520) 간의 전기적인 연결을 단속함으로써 복수 개의 코일(510, 520)을 선택적으로 동작시키는 스위치(550)를 더 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(500)는 인버터(530) 및 스위치(550)의 동작을 제어하는 제어장치(560)를 더 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 제어장치(560)는 사용자의 명령을 수신하기 위한 인터페이스부를 포함하며, 인터페이스부로부터 수신한 사용자 명령에 따라 인버터(530) 및 스위치(550)의 동작을 제어한다.

도 6 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 마찬가지로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치는 실시예에 따라 각각 무선전력 송신장치로 사용되거나 또는 무선전력 수신장치로 사용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제1 구현 형태를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)는 코어부(610) 및 권선부(620)를 포함한다.

코어부(610)는 하나 이상의 제1 코어 유닛(612) 및 하나 이상의 제2 코어 유닛(614)을 포함한다. 한편, 무선전력 전달장치(600)의 제1 구현 형태의 경우 제1 코어 유닛(612) 및 제2 코어 유닛(614)이 각각 하나씩 구비된다.

제1 코어 유닛(612) 및 제2 코어 유닛(614)은 페라이트(Ferrite) 재질을 포함한 그 어떠한 재질을 이용하여 제작 가능하며, 그 형상 또한, 사각형을 포함하여 어떠한 형상으로도 구현 가능하다. 이때, 제2 코어 유닛(614)은 제1 코어 유닛(612) 바람직하게는 제1 코어 유닛(612)의 중심부에 수직 교차하는 형태로 배치되어 십자형의 형상을 이룬다.

제1 코어 유닛(612) 및 제2 코어 유닛(614)은 각각 별도의 코어 유닛으로 구현되어 상호 간 연결될 수도 있으며, 실시예에 따라 상호 간 중단없이 연속적으로 연결되어 하나의 코어 유닛으로 구현될 수도 있다.

권선부(620)는 제1 코어 유닛(612)에 권취되는 제1 권선(622) 및 제2 코어 유닛(614)에 권취되는 제2 권선(624)을 포함한다. 예컨대, 제1 권선(622) 및 제2 권선(624)은 각각 제1 코어 유닛(612)의 양끝단 및 제2 코어 유닛(614)의 양끝단에 권취된다.

제1 권선(622) 및 제2 권선(624)은 무선전력 전달장치(600)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우 서로 소정의 위상 차를 갖는 교류 전류를 각각 인가받아 회전 자계를 형성한다. 이때, 제1 권선(622) 에 인가되는 교류 전류와 제2 권선(624)에 인가되는 교류 전류는 90도의 위상 차를 갖는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제1 권선(622) 및 제2 권선(624)의 경우 도 1에 명시한 무선전력 전달장치(100)의 제1 권선 및 제2 권선과 달리 서로 겹쳐지지 않은 형태로 권취되기 때문에 권선의 두께를 보다 얇게(약 2배) 구현할 수 있다. 이점은 특히, 무선전력 전달장치(600)가 무선전력 수신장치로 구현되어 모바일기기 등에 내장되는 경우 큰 장점으로서 작용한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제2 구현 형태를 도시한 도면이다. 한편, 무선전력 전달장치(600)의 제2 구현 형태는 무선전력 전달장치가 모듈화 모델로 구현된 경우이다. 이러한, 무선전력 전달장치는 무선전력 송신장치로 사용되는 경우 인버터(미도시)를 추가로 포함하는 형태로 구현될 수 있다.

도 7에 도시하듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제2 구현 형태(이하, 모듈화 무선전력 전달장치로 명시하여 설명하도록 한다.)는 제1 코어 유닛(612)이 보다 넓은 공간에 형성되며, 해당 제1 코어 유닛(612)에 수직 교차되는 제2 코어 유닛(614: 614a, 614b, 614c)이 복수 개가 구비된다. 이하, 도 7에서는 제1 코어 유닛(612)이 하나로 구현된 경우를 예시하여 설명하도록 하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 복수 개가 제1 코어 유닛이 폭 방향으로 서로 나란하게 배치되는 형상으로 구현될 수도 있다. 이 경우 제2 코어 유닛(614)은 각각의 제1 코어 유닛에 수직 교차된다.

이러한, 모듈화 무선전력 전달장치(600)의 경우 양산의 편리성을 위해 제작 단계에서 제1 코어 유닛(612) 및 복수 개의 제2 코어 유닛(614)이 하나의 몸체로 제작될 수도 있으며, 도 6의 무선전력 전달장치를 가로 방향으로 복수 개 연결함으로써 제작될 수도 있다.

제1 권선(622) 및 제2 권선(624)은 각각 제1 코어 유닛(612) 및 제2 코어 유닛(614)에 권취된다. 예컨대, 제1 권선(622)의 경우 제1 코어 유닛(612)의 양끝단 및 각 제2 코어 유닛(614)의 사이 사이에 권취되며, 제2 권선(924)의 경우 제2 코어 유닛(614)의 양끝단에 권취된다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제3 구현 형태를 도시한 도면이다.

도 8에 도시하듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제3 구현 형태의 경우, 도 6에 도시된 무선전력 전달장치(600)의 제1 구현 형태에서 윙(Wing)이 추가로 구비된 형태로 구현될 수 있다. 한편, 이러한, 윙은 플랜지(Flange)인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

윙(630, 640)은 제1 코어 유닛(612)의 양단부 중 적어도 어느 하나의 단부 및 제2 코어 유닛(614)의 양단부 중 어느 하나의 단부에 추가 형성될 수 있다.

윙(630, 640)은 페라이트 재질을 포함한 그 어떠한 재질을 이용하여 제작 가능하다.

윙(630, 640)은 실시예에 따라 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 예컨대, 윙(630, 640)은 단부로 갈수록 그 크기가 증가하거나 또는 그 크기가 감소하는 형상으로 구현되어 상부에서 바라본 형상이 사다리꼴 또는 역 사다리꼴 형상을 갖을 수 있다. 한편, 도 8에서는 윙(630, 640)이 단부로 갈수록 그 크기가 감소하는 형상으로 구현된 경우를 예시하였다.

이러한, 윙(630, 640)은 무선전력 전달장치(600)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우에는 자기장이 더 넓은 영역으로 방사되도록 하며, 무선전력 전달장치(600)가 무선전력 수신장치로 사용되는 경우에는 더 넓은 영역의 자기장을 흡수 가능하도록 한다.

도 9a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제4 구현 형태를 도시한 도면이다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제4 구현 형태는 도 7에 도시된 무선전력 전달장치(600)의 제2 구현 형태에서 윙(630, 640)이 추가로 구비된 경우이다.

도 9a에 도시하듯이, 제1 코어 유닛(612)의 양단부 및 복수 개의 제2 코어 유닛(614)의 양단부에는 각각 윙(630, 640)이 추가로 형성되어 더 넓은 영역에서 무선전력이 보다 효율적으로 전달되도록 할 수 있다. 한편, 도 9a에서는 윙(630, 640)이 단부로 갈수록 그 크기가 감소하는 형상으로 구현된 경우를 예시하였다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제4 구현 형태는 무선전력 전달장치(600)가 무선전력 수신장치로 구현되어 모바일 기기에 등에 내장되는 경우 기존 대비 더 많은 코어를 사용할 수 있다는 점에서 큰 장점으로서 작용한다.

도 9b 및 도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제5 및 제6 구현 형태를 도시한 도면이다.

도 9b에 도시하듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제5 구현 형태는 기본적으로 도 9a에 도시된 바와 같이 윙(630, 640)이 추가로 구비되되, 윙(630, 640)이 단부로 갈수록 그 크기가 증가하는 형상으로 구현될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제5 구현 형태는 무선전력 전달장치(600)가 무선전력 수신장치로 구현되는 경우, 도 9a에 도시된 무선전력 전달장치(600)의 제4 구현 형태 대비 공간상의 자기장을 더 많이 흡수할 수 있는 효과가 있다.

도 9c에 도시하듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제6 구현 형태는 기본적으로 도 9a에 도시된 바와 같이 윙(630, 640)이 추가로 구비되되, 코어 유닛별로 서로 다른 형상의 윙이 교차적으로 배치되는 형상으로 구현될 수 있다. 예컨대, 무선전력 전달장치(600)에 구비된 복수 개의 제2 코어 유닛 중 어느 하나의 제2 코어 유닛에 형성된 윙(630a)은 단부로 갈수록 그 크기가 증가하는 형상으로 구현되며, 어느 하나의 제2 코어 유닛에 각각 이웃하는 제2 코어 유닛에 형성된 윙(630b)은 단부로 갈수록 그 크기가 감소하는 형상으로 구현될 수 있다.

무선전력 전달장치(600)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우 각 코어 유닛에 형성된 윙(630, 640)의 양끝이 서로 만나거나 지나치게 가깝게 배치되어서는 안된다. 만약 각 코어 유닛에 형성된 윙(630, 640)의 양끝이 서로 만나거나 지나치게 가깝게 배치되는 경우 이웃하는 윙 사이에 자기저항이 작은 폐회로가 생성되면서 로프가 형성되며, 이로 인해 무선전력 전달장치(600)가 만드는 자기장이 공간상에 널리 퍼지지 못하고 내부에서만 돌게 된다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제6 구현 형태는 코어 유닛별로 서로 다른 형상의 윙이 교차적으로 배치되는 형상으로 구현됨으로써 무선전력 전달장치(600)의 제5 구현 형태 대비 윙 간의 자기장 결합을 감소시킨다. 이를 통해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제6 구현 형태는 무선전력 전달장치(600)의 제5 구현 형태의 장점을 일부 가져가면서도, 내부 루프의 형성을 막을 수 있다. 한편, 본 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)는 서로 이웃하는 제2 코어 유닛 간의 배치 간격(d₂)이 제2 코어 유닛의 폭(d₁) 대비 대략 2배의 값을 갖도록 구현함으로써 이웃하는 윙 간의 자기장 결합을 추가로 방지할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)의 제7 구현 형태를 도시한 도면이다.

도 10에 도시하듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(600)는 보조 권선(650)을 추가 구비하는 형태로 구현될 수 있다. 이러한, 보조 권선(650)은 바람직하게는 윙(630, 640)의 일측 예컨대, 자기장을 사용하지 않는 방향에 윙(630, 640)과 소정 간격을 두고 배치될 수 있다.

보조 권선(650)은 도 3에 명시된 보조 권선(300a, 300b)과 동일한 역할을 수행하며, 이를 위해, 무선전력 전달장치(600)의 제1 권선(622) 및 제2 권선(624)에 흐르는 전류와 180도의 위상차를 갖는 전류가 인가되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

보조 권선(650)은 양끝이 단락된 한 턴 혹은 여러 턴의 권선이 될 수도 있고, 커패시터를 직렬로 추가하여 공진을 이용할 수도 있다. 한편, 보조 권선(650)은 공진을 이용하는 경우 보조 권선(650)의 공진 주파수가 제1 권선(622) 및 제2 권선(924)에 흐르는 전류의 주파수보다 낮게 설정되는 것이 바람직하다.

보조 권선(1300)은 제1 권선(622) 또는 제2 권선(624)에 연장되어 제1 권선(622) 또는 제2 권선(624)에 흐르는 전류가 그대로 흐르게 구현될 수도 있고(이 경우, 권선 방향을 한번 뒤집어서 180도의 위상차를 갖게 형성된다.), 제1 권선(622) 및 제2 권선(624)에 흐르는 전류가 만드는 자기장에 의한 유도기전력을 이용하여 전류를 흐르게 구현될 수도 있다.

도 11a 내지 11c 및 도 12a 내지 12b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 마찬가지로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치는 실시예에 따라 각각 무선전력 송신장치로 사용되거나 또는 무선전력 수신장치로 사용될 수 있다. 다만, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(700)는 무선전력 송신장치로 사용될 때 그 효율성이 더 극대화되며, 이하, 도 11a 내지 11c 및 도 12a 내지 12b에서는 무선전력 전달장치(700)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우를 예시하여 각 구성요소의 동작에 대해 설명하도록 한다.

도 11a 내지 11c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(700)의 가장 기본적인 구현 형태를 도시한 도면이다.

도 11a 내지 11c에 도시하듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(700)는 가로 및 세로로 각각 적어도 2개의 권선 유닛(710, 720, 730, 740)을 포함한 권선 모듈로 구현된다.

이때, 권선 유닛(710, 720, 730, 740) 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제1 권선 유닛(710) 및 제3 권선 유닛(730)은 서로 동일한 위상의 전류가 인가되되, 전류의 방향이 서로 반대된다. 제1 권선 유닛(710) 및 제3 권선 유닛(730)은 실시예에 따라 상호 간 중단없이 연속적으로 연결되어 하나의 권선 유닛으로 구현될 수 있다.

또한, 권선 유닛(710, 720, 730, 740) 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제2 권선 유닛(720) 및 제4 권선 유닛(740)은 서로 동일한 위상의 전류가 인가되되, 전류의 방향이 서로 반대된다. 제2 권선 유닛(720) 및 제4 권선 유닛(740)은 실시예에 따라 상호 간 중단없이 연속적으로 연결되어 하나의 권선 유닛으로 구현될 수 있다.

이하, 제1 권선 유닛(710) 및 제3 권선 유닛(730)을 D형 권선 모듈로 제2 권선 유닛(720) 및 제4 권선 유닛(740)을 Q형 권선 모듈로 예시하여 설명하도록 한다.

제1 권선 유닛(710) 및 제3 권선 유닛(730)은 제2 권선 유닛(720) 및 제4 권선 유닛(740)과 서로 소정의 위상 차를 갖는 전류를 인가받아 회전 자계를 형성한다. 이때, 제1 권선 유닛(710) 및 제3 권선 유닛(730)에 인가되는 전류와 제2 권선 유닛(720) 및 제4 권선 유닛(740)에 인가되는 전류는 90도의 위상 차를 갖는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한, 각각의 권선 유닛(710, 720, 730, 740)은 도 11a 내지 11c에 도시한 바와 같이 사각형, 원형 및 부채꼴 형상 중 어느 하나의 형상으로 구현될 수 있다.

도 12a 내지 12b에 도시하듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(700)는 도 11a 내지 11c에 도시된 무선전력 전달장치(700)에서 보조 코어(750)를 구성요소로서 추가로 구비하는 형태로 구현될 수 있다. 한편, 도 12a 내지 12b에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(700)가 제1 권선 유닛(710) 및 제3 권선 유닛(730)만을 구비한 것으로 도시하였으나, 이는 무선전력 전달장치(700) 내 보조 코어(740)의 구비 형태를 보다 명확하게 설명하기 위한 예시에 불과하며, 실질적으로는 제2 권선 유닛(720) 및 제4 권선 유닛(740)이 포함되는 형태로 구현된다.

보조 코어(750)는 무선전력 전달장치(700)에서 생성되는 자기장의 세기를 증가시키는 역할을 수행한다. 이때, 보조 코어(750)는 회전 자계의 형성 방향 즉, 각각의 권선 유닛(710, 720, 730, 740) 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 각 권선 유닛의 중앙부 사이에 위치하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치의 모듈화 모델을 도시한 도면이다. 한편, 무선전력 전달장치의 모듈화 모델은 넓은 공간에서 자기장을 방사하기 위해 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치(700)의 권선 모듈이 하나의 단위 모듈로서 규칙적으로 배열된 형태로 구현된다. 이하, 도 13에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치가 무선전력 송신장치로 구현된 경우의 모듈화 모델을 예시하여 설명하도록 하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 무선전력 전달장치가 무선전력 수신장치로 구현된 경우에도 동일 또는 유사한 모듈화 모델이 적용될 수 있다.

도 13에 도시하듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전달장치의 모듈화 모델(이하, 모듈화 무선전력 전달장치로 명시하여 설명하도록 한다.)은 복수 개의 권선 모듈(810), 인버터(820a, 820b) 및 보조회로(830)를 포함한다.

모듈화 무선전력 전달장치(800)를 구성하는 권선 모듈(810)은 가로 및 세로로 각각 규칙적으로 배열된다.

각각의 권선 모듈(810)은 기본적으로, 도 11a 내지 11c에 도시된 무선전력 전달장치(700)의 권선 모듈을 기본 형태로서 갖는다. 이때, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제1 권선 유닛은 각 권선 모듈(810) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 좌측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제3 권선 유닛과 연결될 수 있다.

또한, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제3 권선 유닛은 각 권선 모듈(810) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 우측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제1 권선 유닛과 연결된다.

또한, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제2 권선 유닛은 각 권선 모듈(810) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 세로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 우측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제4 권선 유닛과 연결된다.

또한, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제4 권선 유닛은 각 권선 모듈(810) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 세로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 좌측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제2 권선 유닛과 연결된다.

한편, 본 실시예에서는 복수 개의 권선 모듈에 구비된 권선 유닛 간의 연결에 있어서 특정 방식으로 한정하지 않으며, 넓은 공간에 회전 자계가 형성될 수 있다면 어떠한 방식으로라도 구현 가능하다. 예컨대, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제1 권선 유닛이 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 좌측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제1 권선 유닛과 연결되며, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제3 권선 유닛이 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 우측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제3 권선 유닛과 연결될 수도 있다.

또한, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제2 권선 유닛이 세로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 우측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제2 권선 유닛과 연결되며, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제4 권선 유닛이 세로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 좌측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제4 권선 유닛과 연결될 수도 있다.

다른 실시예에서, 각각의 권선 모듈(810)은 도 11a 내지 11c에 도시된 무선전력 전달장치(700)의 권선 모듈을 기본 형태로 갖되, 각 권선 모듈(810) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 도 14에 도시된 바와 같이 각 권선 모듈(810)을 구성하는 D형 권선 모듈 및 Q형 권선 모듈을 2가지 타입의 권선 모듈이 겹쳐진 형태로 구현될 수 있다. 한편, 도 14에서는 각 권선 모듈(810)을 구성하는 D형 권선 모듈 및 Q형 권선 모듈 중 D형 권선 모듈의 2가지 타입에 대하여 예시하였다. 도 14에 도시하듯이, D형 권선 모듈은 제1 타입 및 제2 타입으로 구현되며, 각 타입은 제1 권선 유닛(710) 및 제3 권선 유닛(730)을 하나의 권선 유닛으로 구현하되, 서로 전류의 방향이 반대되는 형태로 구현된다. 다만, 제1 타입과 제2 타입은 각각 전류의 인입 방향이 서로 반대되는 형태로 구현된다. 이는 Q형 권선 모듈에도 동일하게 적용된다.

마찬가지로, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 각각의 제1 권선 유닛은 각 권선 모듈(810) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 좌측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 각각의 제3 권선 유닛과 연결될 수 있다.

또한, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 각각의 제3 권선 유닛은 각 권선 모듈(810) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 가로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 우측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 각각의 제1 권선 유닛과 연결될 수 있다.

또한, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 각각의 제2 권선 유닛은 각 권선 모듈(810) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 세로 방향을 기준으로 어느 하나의 권선 모듈의 우측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 각각의 제4 권선 유닛과 연결될 수 있다.

또한, 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 각각의 제4 권선 유닛은 각 권선 모듈(810) 간의 보다 효율적인 연결을 위해 어느 하나의 권선 모듈의 좌측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 각각의 제2 권선 유닛과 연결될 수 있다.

인버터(820a, 820b)는 모듈화 무선전력 전달장치(800)가 무선전력 송신장치로 사용되는 경우 구비되며, 모듈화 무선전력 전달장치(800)를 구성하는 복수 개의 권선 모듈(810)에 구비된 D형 권선 모듈 및 Q형 권선 모듈에 서로 소정의 위상 차를 갖는 전류를 제공한다. 한편, 도 13에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(800)가 D형 권선 모듈에 대응되는 D형 인버터(820a) 및 Q형 권선 모듈에 대응되는 Q형 인버터(820b)를 포함하는 것으로 예시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(800)는 복수 개의 권선 모듈(810) 간의 연결 방식에 따라 다양한 개수의 인버터를 구비하는 형태로 구현될 수 있다.

보조회로(830)는 복수 개의 권선 모듈(810) 간의 연결을 보조하기 위한 회로로서 단락회로 또는 보상회로로 구현될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(800)는 인버터(820a, 820b)와 복수 개의 권선 모듈(810) 간의 전기적인 연결을 단속함으로써 복수 개의 권선 모듈(810)을 선택적으로 동작시키는 스위치(840a, 840b)를 더 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈화 무선전력 전달장치(800)는 인버터(820a, 820b) 및 스위치(840a, 840b)의 동작을 제어하는 제어장치(850a, 850b)를 더 포함하는 형태로 구현될 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100, 600, 700: 무선전력 전달장치
110, 512: 코어 120, 620: 권선부
122, 514, 524, 622: 제1 권선 124, 516, 526, 624: 제2 권선
200: 금속판 300a, 300b, 1300: 보조 권선
400, 750: 보조 코어
500, 800: 모듈화 무선전력 전달장치
510, 520: 코일 530, 820a, 820b: 인버터
540, 830: 보조회로 612: 제1 코어 유닛
614: 제2 코어 유닛 630, 640: 윙
710: 제1 권선 유닛 720: 제2 권선 유닛
730: 제3 권선 유닛 740: 제4 권선 유닛
810: 권선 모듈

Claims (26)

1. 소정의 폭과 길이를 갖는 코어; 및
   상기 코어의 길이 방향으로 상기 코어에 권취되는 제1 권선 및 상기 코어의 폭 방향으로 상기 코어에 권취되는 제2 권선을 포함하는 권선부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 권선 및 상기 제2 권선은 서로 90도의 위상 차를 갖는 전류를 각각 인가받아 회전 자계를 형성하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 권선 및 상기 제2 권선은 서로 수직된 형태로 상기 코어에 권취되는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 코어의 일측에 상기 코어와 소정 간격을 두고 위치하는 금속판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 코어의 일측에 상기 코어와 소정 간격을 두고 위치하는 적어도 하나의 보조 권선 또는 보조 코어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 코어의 일측에 상기 코어와 소정 간격을 두고 위치하는 적어도 하나의 보조 권선; 및
   상기 보조 권선의 일측에 상기 보조 권선과 소정 간격을 두고 위치하는 보조 코어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
7. 무선전력 전달장치에 있어서,
   가로 및 세로로 각각 복수 개의 코일을 포함하되,
   상기 복수 개의 코일은 각각,
   소정의 폭과 길이를 갖는 코어; 및
   상기 코어의 길이 방향으로 상기 코어에 권취되는 제1 권선 및 상기 코어의 폭 방향으로 상기 코어에 권취되는 제2 권선을 포함하는 권선부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 복수 개의 코일 중 어느 하나의 코일에 구비된 제1 권선은 그 양끝단이 상기 가로 방향을 기준으로 상기 어느 하나의 코일의 양측에 위치하는 각 코일에 구비된 제1 권선에 각각 연결되며,
   상기 어느 하나의 코일에 구비된 제2 권선은 그 양끝단이 상기 세로 방향을 기준으로 상기 어느 하나의 코일의 양측에 위치하는 각 코일에 구비된 제2 권선에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 복수 개의 코일 간 연결을 보조하기 위한 보상회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
10. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 권선 및 상기 제2 권선에 각각 90도의 위상 차를 가지는 전류를 제공하여 회전 자계가 형성되도록 하는 인버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
11. 제 10항에 있어서
    상기 인버터와 상기 복수 개의 코일 간의 전기적인 연결을 단속하는 스위치; 및
    상기 인버터 및 상기 스위치의 동작을 제어하는 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
12. 하나 이상의 제1 코어 유닛 및 하나 이상의 제2 코어 유닛을 포함하며, 상기 하나 이상의 제2 코어 유닛은 상기 제1 코어 유닛에 수직 교차하는 형태로 배치되어 십자형의 형상을 이루는 코어부; 및
    상기 제1 코어 유닛에 권취되는 제1 권선 및 상기 제2 코어 유닛에 권취되는 제2 권선을 포함하는 권선부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 권선 및 상기 제2 권선은 서로 90도의 위상 차를 갖는 전류를 각각 인가받아 회전 자계를 형성하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
14. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 코어 유닛의 양단부 중 적어도 어느 하나의 단부 및 상기 제2 코어 유닛의 양단부 중 적어도 어느 하나의 단부에 윙이 형성된 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
15. 제 14항에 있어서,
    상기 윙은,
    단부로 갈수록 그 크기가 증가하거나 또는 그 크기가 감소하는 형상으로 구현되는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
16. 제 15항에 있어서,
    상기 제2 코어 유닛이 복수 개가 구비되되,
    상기 복수 개의 제2 코어 유닛 중 어느 하나의 제2 코어 유닛에 형성된 윙은 단부로 갈수록 그 크기가 증가하는 형상으로 구현되며, 상기 어느 하나의 제2 코어 유닛에 각각 이웃하는 제2 코어 유닛에 형성된 윙은 단부로 갈수록 그 크기가 감소하는 형상으로 구현되는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
17. 제 14항에 있어서,
    상기 윙의 일측에 상기 윙과 소정 간격을 두고 위치하는 보조 권선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
18. 가로 및 세로로 각각 적어도 2개의 권선 유닛을 포함하며, 상기 권선 유닛 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제1 권선 유닛 및 제3 권선 유닛은 상기 권선 유닛 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제2 권선 유닛 및 제4 권선 유닛과 서로 소정의 위상 차를 갖는 전류를 인가받아 회전 자계를 형성하는 권선 모듈
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
19. 제 18항에 있어서,
    상기 제1 권선 유닛 및 제3 권선 유닛에 인가되는 전류와 상기 제2 권선 유닛 및 상기 제4 권선 유닛에 인가되는 전류는 90도의 위상 차를 갖는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
20. 제 18항에 있어서,
    상기 권선 유닛 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 각 권선 유닛의 중앙부 사이에 위치하는 보조 코어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
21. 제 18항에 있어서,
    상기 제1 권선 유닛 및 상기 제3 권선 유닛은 상호 간 중단없이 연속적으로 연결되어 하나의 권선 유닛으로서 구현되며,
    상기 제2 권선 유닛 및 상기 제4 권선 유닛은 상호 간 중단없이 연속적으로 연결되어 하나의 권선 유닛으로서 구현되는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
22. 무선전력 전달장치에 있어서,
    가로 및 세로로 각각 복수 개의 권선 모듈을 포함하되,
    상기 복수 개의 권선 모듈은 각각,
    상기 가로 및 상기 세로로 각각 적어도 2개의 권선 유닛을 포함하고, 상기 권선 유닛 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제1 권선 유닛 및 제3 권선 유닛은 상기 권선 유닛 중 상호 대각선 방향으로 마주하는 제2 권선 유닛 및 제4 권선 유닛과 서로 소정의 위상 차를 갖는 전류를 인가받아 회전 자계를 형성하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
23. 제 22항에 있어서,
    상기 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제1 권선 유닛은 상기 가로 방향을 기준으로 상기 어느 하나의 권선 모듈의 좌측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제3 권선 유닛과 연결되며,
    상기 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제3 권선 유닛은 상기 가로 방향으로 기준으로 상기 어느 하나의 권선 모듈의 우측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제1 권선 유닛과 연결되는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
24. 제 22항에 있어서,
    상기 복수 개의 권선 모듈 중 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제2 권선 유닛은 상기 세로 방향을 기준으로 상기 어느 하나의 권선 모듈의 우측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제4 권선 유닛과 연결되며,
    상기 어느 하나의 권선 모듈에 구비된 제4 권선 유닛은 상기 세로 방향을 기준으로 상기 어느 하나의 권선 모듈의 좌측에 위치하는 권선 모듈에 구비된 제2 권선 유닛과 연결되는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
25. 제 22항에 있어서,
    상기 제1 권선 유닛 및 상기 제3 권선 유닛에 상기 제2 권선 유닛 및 상기 제4 권선 유닛에 제공되는 전류와 서로 다른 위상 차를 가지는 전류를 제공하는 인버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.
26. 제 25항에 있어서
    상기 인버터와 상기 복수 개의 권선 모듈 간의 전기적인 연결을 단속하는 스위치; 및
    상기 인버터 및 상기 스위치의 동작을 제어하는 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전달장치.

Images