KR20170075608A - wireless power transmission module having variable inductor - Google Patents
wireless power transmission module having variable inductor Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170075608A KR20170075608A KR1020150185477A KR20150185477A KR20170075608A KR 20170075608 A KR20170075608 A KR 20170075608A KR 1020150185477 A KR1020150185477 A KR 1020150185477A KR 20150185477 A KR20150185477 A KR 20150185477A KR 20170075608 A KR20170075608 A KR 20170075608A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- coil
- frequency
- mhz
- variable
- variable inductor
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 76
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 7
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910018605 Ni—Zn Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 5
- 238000009774 resonance method Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001646 magnetic resonance method Methods 0.000 description 1
- -1 or the like Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H02J17/00—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F21/00—Variable inductances or transformers of the signal type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
- H01F38/14—Inductive couplings
-
- H02J5/005—
-
- H02J7/025—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
가변인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈이 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 가변인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈은 동작주파수가 6.765MHz~6.795MHz의 범위에서 공진방식으로 작동하는 무선전력 송신코일을 포함하는 무선전력 전송모듈에 있어서, 상기 송신코일과 전기적으로 연결되고, 상기 동작주파수의 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz 범위내에 위치하여 공진주파수로 작동하도록 전체 인덕턴스를 가변하기 위한 가변 인덕터부를 포함하고, 상기 가변 인덕터부는 중공형의 자성체코어와 상기 자성체코어의 외주면을 따라 복수 회 권선되는 가변코일 및 상기 자성체코어에 상기 가변코일의 권선방향과 다른 방향으로 복수 회 권선되는 제어코일을 포함하며, 상기 자성체코어는 6.765MHz~6.795MHz의 주파수범위에서 투자율이 100~350이고, Tanㅿ(=μ"/μ')가 0.05 이하일 수 있다. 이에 의하면, 송신코일과 전기적으로 연결되는 가변 인덕터부를 통하여 전체 인덕턴스를 가변시켜 동작주파수의 중심주파수가 소정의 주파수 범위내에 위치하여 공진주파수로 작동하도록 함으로써 전력전송효율을 높일 수 있다.A wireless power transmission module having a variable inductor is provided. A wireless power transmission module having a variable inductor according to an exemplary embodiment of the present invention includes a wireless power transmission coil that operates in a resonant manner with an operating frequency in the range of 6.765 MHz to 6.795 MHz, And a variable inductor part electrically connected to the coil for varying the total inductance so that the center frequency of the operating frequency is within the range of 6.765 MHz to 6.795 MHz to operate at a resonant frequency, And a control coil wound around the magnetic core a plurality of times in a direction different from the winding direction of the variable coil, wherein the magnetic core has a frequency range of 6.765 MHz to 6.795 MHz (= Μ "/ μ ') may be less than or equal to 0.05. According to this, the transmission coil and the electric As to vary the total inductance through the variable inductor unit which is connected to the center frequency of the operating frequency located in a predetermined frequency range, it is possible to increase the power transfer efficiency to operate as a resonant frequency.
Description
본 발명은 무선전력 전송모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공진방식으로 무선전력의 송신이 이루어지는 경우 가변 인덕터를 통하여 공진주파수의 중심주파수가 소정의 범위내에 위치하도록 전체 인덕턴스를 가변시킴으로써 전력전송효율을 높일 수 있는 가변인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission module, and more particularly, to a wireless power transmission module in which when a wireless power transmission is performed by a resonance method, a total inductance is varied so that a center frequency of a resonance frequency is within a predetermined range through a variable inductor, And more particularly to a wireless power transmission module having a variable inductor capable of increasing the power consumption of the wireless power transmission module.
휴대 단말기에는 내장된 배터리를 무선으로 충전하기 위한 무선 충전 기능이 구비되고 있는데, 이러한 무선 충전은 휴대 단말기에 내장되는 무선전력 수신모듈이 무선전력 전송모듈에 의해 무선전력을 공급받음으로써 이루어진다.The wireless terminal includes a wireless charging function for wirelessly charging a built-in battery. The wireless charging is performed by receiving a wireless power from a wireless power transmission module built in a wireless terminal.
이와 같은 무선 충전은 자기 유도 방식과 자기 공진 방식 등이 사용된다.Such wireless charging uses a magnetic induction method and a self-resonance method.
상술한 자기유도방식이나 자기공진방식은 자기장을 이용하는 것으로, 코일을 이용해서 전자기장을 만들고, 이를 통해 전력을 전달한다는 점에서 동일하다. 그러나, 자기유도방식은 코일간의 전자기 유도현상을 이용하는 것이고, 자기공진방식은 코일간의 자기공진을 이용한다는 점이 다르다.The magnetic induction system or the self-resonance system described above uses a magnetic field, which is the same in that an electromagnetic field is created using a coil and electric power is transmitted through the electromagnetic field. However, the magnetic induction method uses an electromagnetic induction phenomenon between coils, and the self resonance method uses magnetic resonance between coils.
즉, 자기유도방식은 동일한 주파수로 만든 코일을 서로 포개면 1차 코일에서 생성된 자기장이 2차 코일에 유도전류가 흘러 에너지를 공급하는 원리이며, 자기 공진 방식은 직접적으로 충전 매트와 접촉하지 않아도 전력을 전송할 수 있는 점이 특징이다. That is, the magnetic induction method is a principle in which the magnetic field generated in the primary coil flows the induced current to the secondary coil to supply energy when the coils made with the same frequency are superposed on each other, and the magnetic resonance method does not directly contact the charging mat It is characterized by the ability to transmit power.
자기 공진 방식은 기본적으로 코일을 통해서 전류가 전자기로 바뀌는 것까지는 자기유도 방식과 비슷하지만, 이를 공진 주파수에 실어 멀리 보내는 점이 다르다. 즉, 상기 자기 공진 방식은 상기 무선전력 전송모듈 및 무선전력 수신모듈에 커패시터 및 코일을 포함하도록 구성되어 소정의 주파수 대역에서 공진이 발생하여 무선전력이 전달됨으로써 무선충전이 이루어지게 된다.The self-resonance method is basically the same as the magnetic induction method in which the current is converted into electromagnetic through the coil, but it is transmitted to the resonance frequency to send it away. That is, the self resonance system is configured to include a capacitor and a coil in the wireless power transmission module and the wireless power reception module, so that resonance occurs in a predetermined frequency band, and wireless power is transmitted to perform wireless charging.
이때, 상기 자기 공진 방식은 동작주파수가 6.765MHz~6.795MHz의 대역에서 작동하며, 상기 동작주파수의 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz의 대역에 위치하여 공진주파수로 작동하여 공진이 이루어지는 경우 손실이 가장 적어 최대 충전 효율을 얻을 수 있게 된다.At this time, the self-resonant system operates in the frequency range of 6.765 MHz to 6.795 MHz. When the center frequency of the operating frequency is in the band of 6.765 MHz to 6.795 MHz and resonance is performed by operating at the resonant frequency, The maximum charging efficiency can be obtained.
그러나, 상기 무선전력 전송모듈의 경우 대량의 단위로 양산되기 때문에 공진을 위한 동작주파수의 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz의 범위를 벗어날 확률이 매우 높게 된다. 만약, 동작주파수의 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz의 범위를 벗어나게 되면 공진주파수의 진폭이 작아져 방사 손실이 증가하므로 충전 효율이 떨어지게 된다.However, since the wireless power transmission module is mass-produced in a large unit, the probability that the center frequency of the operating frequency for resonance is out of the range of 6.765 MHz to 6.795 MHz becomes very high. If the center frequency of the operating frequency deviates from the range of 6.765 MHz to 6.795 MHz, the amplitude of the resonance frequency becomes smaller and the radiation loss increases, so that the charging efficiency is lowered.
또한, 무선전력전송시 상기 무선전력 수신모듈과 무선전력 전송모듈의 위치가 지나치게 가까울 경우 6.765MHz~6.795MHz의 범위에서 스플릿 현상이 발생되어 전력전송효율이 떨어지는 문제점이 있다.Also, when the positions of the wireless power receiving module and the wireless power transmitting module are excessively close at the time of wireless power transmission, a split phenomenon occurs in a range of 6.765 MHz to 6.795 MHz, which causes a problem of deteriorating power transmission efficiency.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 송신코일과 전기적으로 연결되는 가변 인덕터부를 통하여 전체 인덕턴스를 가변시켜 동작주파수의 중심주파수가 소정의 주파수 범위내에 위치하여 공진주파수로 작동하도록 함으로써 무선전력 전송효율을 높일 수 있는 가변 인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a variable inductor unit that varies a total inductance through a variable inductor unit electrically connected to a transmission coil, And it is an object of the present invention to provide a wireless power transmission module having a variable inductor capable of improving power transmission efficiency.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 동작주파수가 6.765MHz~6.795MHz의 범위에서 공진방식으로 작동하는 무선전력 송신코일을 포함하는 무선전력 전송모듈에 있어서, 상기 송신코일과 전기적으로 연결되고, 상기 동작주파수의 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz 범위내에 위치하여 공진주파수로 작동하도록 전체 인덕턴스를 가변하기 위한 가변 인덕터부를 포함하고, 상기 가변 인덕터부는 중공형의 자성체코어와 상기 자성체코어의 외주면을 따라 복수 회 권선되는 가변코일 및 상기 자성체코어에 상기 가변코일의 권선방향과 다른 방향으로 복수 회 권선되는 제어코일을 포함하며, 상기 자성체코어는 6.765MHz~6.795MHz의 주파수범위에서 투자율이 100~350이고, Tanㅿ(=μ"/μ')가 0.05 이하인 가변 인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a wireless power transmission module including a wireless power transmission coil that operates in a resonant mode with an operating frequency of 6.765 MHz to 6.795 MHz, And a variable inductor unit for varying the total inductance so that the center frequency of the operating frequency is within a range of 6.765 MHz to 6.795 MHz to operate at a resonant frequency, wherein the variable inductor unit includes a hollow magnetic core and an outer circumferential surface of the magnetic core And a control coil wound around the magnetic core a plurality of times in a direction different from a winding direction of the variable coil, wherein the magnetic core has a magnetic permeability of 100 to 350 in a frequency range of 6.765 MHz to 6.795 MHz , And tan ㅿ (= μ "/ μ ') is 0.05 or less.
또한, 상기 제어코일은 상기 가변코일의 권선방향과 수직한 방향으로 상기 자성체코어에 권선될 수 있다.Further, the control coil may be wound on the magnetic core in a direction perpendicular to the winding direction of the variable coil.
또한, 상기 자성체코어는 Ni-Zn 페라이트로 이루어질 수 있다.Also, the magnetic core may be made of Ni-Zn ferrite.
또한, 상기 가변코일의 인덕턴스는 0.5μH ~ 5μH의 범위이고, 상기 제어코일의 인덕턴스는 5μH ~ 300 μH의 범위일 수 있다.The inductance of the variable coil may be in the range of 0.5 μH to 5 μH, and the inductance of the control coil may be in the range of 5 μH to 300 μH.
또한, 상기 제어코일의 인덕턴스는 0.00001μH ~ 3 μH의 범위에서 가변될 수 있다.In addition, the inductance of the control coil can be varied in a range of 0.00001 μH to 3 μH.
또한, 상기 가변 인덕터부는 보정신호를 통하여 상기 제어코일에 제공되는 전류량을 변화시키는 전류가변부를 더 포함할 수 있으며, 상기 전류가변부는 상기 송신코일과 커플링되어 송신코일의 주파수 및 위상을 검출하는 커플러와, 상기 전원공급부와 전기적으로 연결되어 상기 전원공급부의 주파수 및 위상을 소스검출부 및 상기 송신코일의 주파수 및 위상과 상기 전원공급부의 주파수 및 위상을 비교하여 보정신호를 생성하는 비교기를 포함할 수 있다.The variable inductor unit may further include a current varying unit for changing the amount of current supplied to the control coil through a correction signal. The current varying unit may include a coupler coupled to the transmission coil to detect the frequency and phase of the transmission coil, And a comparator that is electrically connected to the power supply unit and generates a correction signal by comparing the frequency and phase of the power supply unit with the frequency and phase of the source detection unit and the transmission coil and the frequency and phase of the power supply unit .
본 발명에 의하면, 송신코일과 전기적으로 연결되는 가변 인덕터부를 통하여 전체 인덕턴스를 가변시켜 동작주파수의 중심주파수가 소정의 주파수 범위내에 위치하여 공진주파수로 작동하도록 함으로써 전력전송효율을 높일 수 있다.According to the present invention, the total inductance can be varied through the variable inductor unit electrically connected to the transmission coil, so that the center frequency of the operating frequency is positioned within a predetermined frequency range to operate at a resonant frequency, thereby enhancing the power transmission efficiency.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈을 통해 무선전력 수신모듈 측으로 전력이 전달되는 개념을 도시한 개념도,
도 2는 도 1에 적용되는 가변 인덕터부에서 가변코일, 제어코일 및 자성체의 배치관계를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 가변 인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈에 적용되는 전류가변부를 개념적으로 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈을 통해 가변코일의 인덕턴스를 변화시키는 과정을 나타낸 플로우차트, 그리고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈의 주파수를 나타낸 그래프로서, a)는 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz의 범위에서 벗어난 경우 가변 인덕터부에 의해 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz 범위로 조정되어 정상상태로 변경되는 것을 나타낸 도면이고, b)는 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz의 범위에 위치한 상태에서 스플릿이 발생한 경우한 경우 가변 인덕터부를 통해 스플릿이 보완된 상태를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a concept that electric power is transmitted to a wireless power receiving module through a wireless power transmission module having a variable inductor according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing the arrangement relationship of the variable coil, the control coil, and the magnetic body in the variable inductor unit applied to FIG. 1;
3 is a conceptual view of a current varying part applied to a wireless power transmission module having a variable inductor according to the present invention,
4 is a flowchart illustrating a process of varying the inductance of a variable coil through a wireless power transmission module having a variable inductor according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5 is a graph illustrating a frequency of a wireless power transmission module having a variable inductor according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 5 is a graph illustrating a frequency characteristic of a variable inductor when a center frequency is out of a range of 6.765 MHz to 6.795 MHz. B) shows a state where the center frequency is in the range of 6.765 MHz to 6.795 MHz, and when the split occurs, if the split is compensated through the variable inductor unit Fig.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.
먼저, 도 1을 참고하면 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈(100)은 무선전력 수신모듈(10)과의 상호 접촉없이 무선으로 전력을 전달하기 위한 것이다.Referring to FIG. 1, a wireless
즉, 상기 가변 인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈(100)은 특정 주파수의 무선 전력 신호에 의하여 발생하는 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합 방식을 이용하여 전력을 전달한다. 여기서, 상기 특정 주파수는 6.765MHz~6.795MHz일 수 있다. That is, the wireless
구체적으로 설명하면, 상기 무선전력 전송모듈(100)의 송신코일(112)에서 전송한 무선 전력 신호에 의하여 상기 무선전력 수신모듈(10)의 수신코일(12)에서 전자기적 공진이 발생하고, 상기 공진 현상에 의하여 상기 무선전력 전송모듈(100)로부터 상기 무선전력 수신모듈(10) 측으로 전력이 전달된다.More specifically, electromagnetic resonance occurs in the receiving
이때, 상기 무선전력 수신모듈(10)은 휴대폰, PDA, PMP, 테블릿, 멀티미디어 기기 등과 같은 휴대용 전자기기에 구비되어 무선전력 전송모듈(100)로부터 전달되는 전력을 이용하여 구동될 수도 있고, 무선전력 전송모듈(100)로부터 전달되는 전력을 이용하여 상기 휴대용 전자기기의 메인배터리를 충전할 수도 있다.Here, the wireless
여기서, 공진은 진동계가 그 고유 진동수와 같은 진동수를 가진 외력을 주기적으로 받아 진폭이 뚜렷하게 증가하는 현상을 말한다. 이와 같은 공진은 일정거리 내에서 떨어져 있는 복수의 진동체들이 서로 동일한 주파수(공진 주파수)로 진동하는 경우, 상기 복수의 진동체들은 상호 공진하며, 이 경우 상기 복수이 진동체들 간에는 저항이 감소하게 된다. 이를 위해, 적어도 하나의 코일 및 커패시터를 사용하여 공진 회로를 구성한다.Here, the resonance refers to a phenomenon in which the vibration system receives an external force having a frequency equal to the natural frequency thereof periodically and the amplitude thereof increases sharply. In such a resonance, when a plurality of vibrating bodies spaced within a certain distance oscillate at the same frequency (resonance frequency), the plurality of vibrating bodies resonate with each other, and in this case, the resistance between the vibrating bodies decreases . To this end, at least one coil and a capacitor are used to constitute a resonant circuit.
이때, 상기 공진 주파수는 회로 내의 인덕턴스 및 커패시턴스에 의하여 하기의 수학식 1과 같이 결정된다. At this time, the resonance frequency is determined by the inductance and the capacitance in the circuit according to the following equation (1).
여기서, f는 공진주파수이고, L은 인덕턴스이며, C는 커패시턴스이다.Where f is the resonant frequency, L is the inductance, and C is the capacitance.
코일을 사용하여 자기장을 형성하는 회로에 있어서 상기 인덕턴스는 상기 코일의 회전 수 등에 의하여 결정되고, 상기 커패시턴스는 서로 마주하는 한 쌍의 전극 사이의 간격 또는 면적 등에 의하여 결정될 수 있다.In a circuit for forming a magnetic field using a coil, the inductance is determined by the number of revolutions of the coil and the like, and the capacitance can be determined by a gap or an area between a pair of electrodes facing each other.
다시 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈(100)은 공진 결합 방식에 의해 전력을 무선으로 전송할 수 있도록 송신코일(112) 및 상기 송신코일(112)과 연결되고 특정한 공진 주파수를 결정하기 위한 커패시터(114)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 again, a wireless
상기 송신코일(112)은 전원공급부(116)로부터 공급된 전력을 무선 전력 신호로 변환하여 상기 무선전력 수신모듈(10) 측으로 전달한다. 상기 송신코일(112)에 의하여 전달되는 무선 전력 신호는 진동하는 특성을 가진 자기장의 형태로 형성된다.The
이를 통해, 상기 송신코일(112)의 인덕턴스 및 커패시터(114)의 커패시턴스를 기초로 특정한 공진 주파수가 결정된다.Thereby, a specific resonance frequency is determined based on the inductance of the
여기서, 상기 무선전력 전송모듈(100)은 상기 송신코일(112)에서 무선전력 신호를 생성하기 위해 사용되는 주파수, 인가되는 전압, 전류 등이 특성을 조절할 수 있는 회로들을 더 포함할 수 있다. Here, the wireless
일례로, 상기 회로들은 상기 전원공급부(116)에서 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터(미도시)를 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 인버터를 통해 변환된 교류전류는 상기 송신코일(112) 및 커패시터(114)를 구동시킴으로써 자기장이 상기 송신코일(112)에서 발생되도록 할 수 있다.For example, the circuits may include an inverter (not shown) that converts the DC power supplied from the
또한, 상기 회로들은 무선전력 수신모듈(10)의 존재를 검출한 결과에 따라 상기 무선전력 수신모듈(10)을 식별하는 과정을 수행하거나, 무선전력 전송을 시작할 것인지의 여부를 결정하거나, 무선전력 신호를 생성하기 위하여 송신코일(112)의 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상의 특성을 결정할 수 있는 별도의 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.In addition, the circuits may perform the process of identifying the wireless
일례로, 상기 제어부는 상기 무선전력 전송모듈(100)을 포함하는 전자기기의 전력량 정보, 충전상태 정보 및 식별정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 전력 제어 메시지에 따라 상기 무선전력 신호를 생성시키기 위해 사용되는 주파수, 전류, 전압 중 하나 이상의 특성을 결정할 수 있다.For example, the controller may be used to generate the wireless power signal according to a power control message including at least one of a power amount information, a charging status information, and identification information of an electronic device including the wireless
한편, 상기 무선전력 수신모듈(10)은 상기 무선전력 전송모듈(100)에서 형성된 자기장에 의하여 공진현상이 일어날 수 있도록 수신코일(12) 및 커패시터(14)를 포함하며, 상기 수신코일(12)의 인덕턴스 및 커패시터(14)의 커패시턴스를 기초로 결정되는 공진 주파수가 상기 송신코일(112)에서 발생하는 자기장의 공진 주파수와 동일하도록 구성된다.The wireless
이때, 본 발명에 따른 무선전력 전송모듈(100)은 상기 송신코일(112)에서 발생하는 동작주파수의 중심주파수가 공진 방식으로 무선전력전송이 이루어지는 6.765MHz~6.795MHz의 주파수 범위 내에 위치하여 공진주파수로 작동하도록 상기 송신코일(112)의 인덕턴스를 가변하기 위한 가변 인덕터부(120)가 구비될 수 있다.At this time, the wireless
통상적으로, 상기 무선전력 전송모듈(100)의 경우 대량의 단위로 양산되기 때문에 공진을 위한 동작주파수의 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz의 범위를 벗어날 확률이 매우 높게 된다. 만약, 동작주파수의 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz의 범위를 벗어나게 되면 중심주파수에 비하여 상대적으로 진폭이 작은 주파수가 공진주파수로 작동함으로써 방사 손실이 증가하여 결국은 전력전송효율이 떨어지게 된다.Generally, since the wireless
또한, 무선전력전송시 상기 무선전력 수신모듈과 무선전력 전송모듈의 위치가 지나치게 가까울 경우 6.765MHz~6.795MHz의 범위에서 스플릿 현상이 발생되어 전력전송효율이 떨어지게 된다.Also, when the positions of the wireless power receiving module and the wireless power transmitting module are excessively close at the time of wireless power transmission, splitting phenomenon occurs in the range of 6.765 MHz to 6.795 MHz, and the power transmission efficiency is lowered.
본 발명에서는 이를 해결하기 위하여 가변 인덕터부(120)를 통하여 송신코일(112)의 인덕턴스를 가변시켜 동작주파수의 중심주파수가 소정의 주파수 범위 내에 위치하여 공진주파수로 작동하도록 함으로써 무선전력 전송효율을 높일 수 있도록 한다.In the present invention, in order to solve this problem, the inductance of the
이를 위해, 상기 가변 인덕터부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 중공형의 자성체코어(126)와, 상기 자성체코어(126)의 외주면을 따라 복수 회 권선되는 가변코일(122) 및 상기 자성체코어(126)에 상기 가변코일(122)의 권선방향과 다른 방향으로 복수 회 권선되는 제어코일(124)을 포함한다.2, the
이때, 상기 제어코일(124)은 상기 가변코일(122)의 권선방향과 수직한 방향으로 상기 자성체코어(126)에 권선되도록 한다. 이는, 제어코일(124)의 전류가 가변코일(122)의 자기포화에 영향을 최소화할 수 있도록 하기 위함이다.At this time, the
여기서, 상기 가변코일(122)은 상기 송신코일(112)과 직렬 연결된다. Here, the
본 발명자들은 예의 실험을 반복한 결과 상기 가변코일(122) 및 제어코일(124)이 상기 자성체코어(126)에 서로 수직한 방향으로 권선되는 경우 가변코일(122)에서의 인덕턴스는 제어코일(124)에 흐르는 전류량의 변화시 가변되나 가변코일(122)에 흐르는 전류의 변화시에는 일정하게 유지되는 것을 하기의 표 1에서와 같이 확인할 수 있었다.The inventors have found that the inductance in the
이는, 상기 자성체코어(126)의 외주면에 권선되는 가변코일(122)은 상기 자성체코어(126)의 투자율과 독립적이고, 상기 자성체코어(126)에 상기 가변코일(122)의 권선방향과 수직한 방향으로 권선되는 제어코일(124)은 상기 자성체코어(126)의 투자율에 종속되기 때문이다.This is because the
상기 표 1에서 첫번째 행은 상기 가변코일(122)에 흐르는 전류량을 나타내고, 첫번째 열은 상기 제어코일(124)에 흐르는 전류량을 나타내며, 나머지 칸은 상기 가변코일(122)에서의 인덕턴스 값을 나타낸다.In the table 1, the first row shows the amount of current flowing through the
이에 따라, 상기 가변코일(122) 및 제어코일(124)이 상기 자성체코어(126)에 서로 수직한 방향으로 권선되고 상기 가변코일(122)과 송신코일(112)이 직렬연결되는 경우 상기 제어코일(124) 측으로 공급되는 전류량을 변화시키면 상기 가변코일(122) 측의 인덕턴스가 변화되고, 가변코일(122)의 인덕턴스 변화에 의해 가변코일(122)의 인덕턴스와 송신코일(112)의 인덕턴스를 합한 무선전력 전송모듈(100) 전체의 인덕턴스 역시 변화된다.Accordingly, when the
여기서, 상기 제어코일(124) 측으로 공급되는 전류는 가변 인덕터부(120)와 전기적으로 연결된 전원공급부(128)를 통해 제공된다.Here, the current supplied to the
이때, 본 발명에 따른 가변 인덕터부(120)는 필요시 보정신호를 생성하여 상기 제어코일(124) 측으로 공급되는 전류량을 변화시킬 수 있도록 전류가변부(130)를 더 포함한다.In this case, the
이러한 전류가변부(130)는 보정신호에 의해 상기 전원공급부(128)를 제어하여 상기 제어코일(124) 측으로 공급되는 전류량을 제어한다.The current varying
이를 위해, 상기 전류가변부(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 커플러(131), 소스검출부(132) 및 비교기(133)를 포함한다.3, the current varying
여기서, 상기 커플러(131)는 상기 송신코일(112)과 커플링되어 송신코일(112)의 주파수 및 위상을 검출하기 위한 구성이며, 상기 소스검출부(132)는 상기 전원공급부(116)와 전기적으로 연결되어 상기 전원공급부(116)의 주파수 및 위상을 검출하기 위한 것이다.The
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 비교기(133)는 상기 커플러(131)를 통해 검출된 송신코일(112)의 주파수 및 위상에 대한 정보와 상기 소스검출부(132)를 통하여 검출된 전원공급부(116)의 주파수 및 위상에 대한 정보를 비교함으로써 동작주파수의 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz의 주파수대역에 위치하는지의 여부와 6.765MHz~6.795MHz의 주파수대역에서 스플릿이 발생하는지의 여부를 판단하게 된다.3, the
이를 통해, 동작주파수의 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz의 주파수대역을 벗어나거나 6.765MHz~6.795MHz의 주파수대역에서 스플릿이 발생한 경우에는 상기 비교기(133)에서 보정신호를 생성하여 상기 전원공급부(128)로부터 상기 제어코일(124)측에 공급되는 전류량을 변화시키게 된다.Accordingly, when the center frequency of the operating frequency deviates from the frequency band of 6.765 MHz to 6.795 MHz, or when the split occurs in the frequency band of 6.765 MHz to 6.795 MHz, the
즉, 상기 비교기(133)에서 보정신호가 생성되는 경우 상기 보정신호에 따라 상기 전원공급부(128)로부터 제어코일(124) 측에 공급되는 전류량이 가변됨으로써 가변코일(122)의 인덕턴스가 변화되어 무선전력 전송모듈(100) 전체의 인덕턴스가 변화된다.That is, when the correction signal is generated by the
이에 따라, 상기 송신코일(112)에서 전송한 무선 전력 신호에 의하여 상기 수신코일(12)에서 발생하는 전자기적 공진은 동작주파수의 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz 범위에 위치하여 공진주파수로 작동하도록 변경되거나 동작주파수의 중심주파수 중 스플릿이 발생하지 않은 최대의 진폭을 갖는 부분이 6.765MHz~6.795MHz의 주파수대역 내로 위치하도록 변경하여 공진주파수로 작동할 수 있도록 함으로써 전체적인 전력전송효율을 높일 수 있게 된다Accordingly, the electromagnetic resonance generated in the
이는, 도 5에 도시된 그래프를 통해 확인할 수 있다.This can be confirmed by the graph shown in FIG.
즉, 도 5a에 도시된 바와 같이 동작주파수의 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz의 주파수대역에서 벗어난 경우 비교기(133)에서 생성되는 보정신호에 의해 상기 제어코일(124)에 공급되는 전류량이 변화됨으로써 가변코일(122)의 인덕턴스가 변화된다. 이에 따라, 상기 무선전력 전송모듈(100)의 전체 인덕턴스가 변화됨으로써 상기 동작주파수의 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz의 주파수대역 내로 위치하도록 변경하여 공진주파수로 작동할 수 있게 된다.5A, when the center frequency of the operating frequency deviates from the frequency band of 6.765 MHz to 6.795 MHz, the amount of current supplied to the
또한, 도 5b에 도시된 바와 같이 6.765MHz~6.795MHz의 주파수대역에서 스플릿이 발생한 경우에도 비교기(133)에서 생성되는 보정신호에 의해 상기 제어코일(124)에 공급되는 전류량이 변화됨으로써 가변코일(122)의 인덕턴스가 변화된다. 이에 따라, 상기 무선전력 전송모듈(100)의 전체 인덕턴스가 변화됨으로써 상기 동작주파수의 중심주파수 중 스플릿이 발생하지 않은 최대의 진폭을 갖는 부분이 6.765MHz~6.795MHz의 주파수대역 내로 위치하도록 변경하여 공진주파수로 작동할 수 있게 된다.5B, when the split occurs in the frequency band of 6.765 MHz to 6.795 MHz, the amount of current supplied to the
여기서, 도 5a 및 도 5b에서 검정색은 상기 제어코일(124)에 의해 동작주파수의 중심주파수의 위치가 보정된 상태의 주파수를 나타내고, 빨간색 및 초록색은 상기 제어코일(124)에 전원이 공급되지 않은 초기상태의 주파수를 나타낸다.In FIGS. 5A and 5B, black indicates a frequency in which the position of the center frequency of the operation frequency is corrected by the
이때, 상기 가변코일(122)은 0.5μH ~ 5μH의 범위의 인덕턴스를 갖는 코일이 사용되고, 상기 제어코일(124)은 5μH ~ 300μH의 범위의 인덕턴스를 갖는 코일이 사용되며, 상기 제어코일(124)의 인덕턴스는 0.00001μH ~ 3μH의 범위에서 가변되도록 설정된다.A coil having an inductance in a range of 0.5 μH to 5 μH is used as the
더불어, 상기 자성체코어(126)는 6.765MHz~6.795MHz의 주파수대역에서 투자율이 100~350이고, Tanㅿ(=μ"/μ')가 0.05이하인 특성을 갖는 자성체가 사용된다(여기서, μ'은 투자율이고, μ"은 투자손실률임). In addition, a magnetic material having a magnetic permeability of 100 to 350 and a tan ㅿ (= μ "/ μ ') of 0.05 or less is used in the
이때, 상기 자성체는 상술한 특성을 만족하는 것이면 모두 사용될 수 있다.At this time, the magnetic body can be used as long as it satisfies the above-mentioned characteristics.
일례로, 상기 자성체는 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금의 리본, 폴리머, 페라이트 등이 사용될 수 있으며, Ni-Zn 페라이트가 사용될 수 있다.For example, the magnetic material may be an amorphous alloy or a nanocrystalline alloy ribbon, polymer, ferrite, or the like, and Ni-Zn ferrite may be used.
이와 같이 본 발명에 따른 가변인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈(100)은 가변 인덕터부(120)를 통하여 전체 인덕턴스를 가변시켜 동작주파수의 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz의 주파수대역에 위치하도록 간편하게 보정하여 공진주파수로 작동하도록 함으로써 방사손실을 줄여 전체적인 전력전송효율을 높일 수 있게 된다.As described above, the wireless
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.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, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
100 : 가변인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈
112 : 송신코일
114 : 커패시터
116 : 전원공급부
120 : 가변 인덕터부
122 : 가변코일
124 : 제어코일
126 : 자성체코어
127 : 증폭기
128 : 전원공급부
130 : 전류가변부
131 : 커플러
132 : 소스검출부
133 : 비교기100: Wireless power transmission module with variable inductor
112: Transmission coil 114: Capacitor
116: power supply unit 120: variable inductor unit
122: Variable coil 124: Control coil
126: magnetic core 127: amplifier
128: Power supply unit 130: Current variable unit
131: coupler 132: source detector
133: comparator
Claims (7)
상기 송신코일과 전기적으로 연결되고, 상기 동작주파수의 중심주파수가 6.765MHz~6.795MHz 범위내에 위치하여 공진주파수로 작동하도록 전체 인덕턴스를 가변하기 위한 가변 인덕터부를 포함하고,
상기 가변 인덕터부는 중공형의 자성체코어와 상기 자성체코어의 외주면을 따라 복수 회 권선되는 가변코일 및 상기 자성체코어에 상기 가변코일의 권선방향과 다른 방향으로 복수 회 권선되는 제어코일을 포함하며,
상기 자성체코어는 6.765MHz~6.795MHz의 주파수범위에서 투자율이 100~350이고, Tanㅿ(=μ"/μ')가 0.05 이하인 가변 인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈.
(여기서, μ'은 투자율이고, μ"은 투자손실률임)1. A wireless power transmission module comprising a wireless power transmission coil operating in a resonant manner with an operating frequency in the range of 6.765 MHz to 6.795 MHz,
And a variable inductor unit electrically connected to the transmission coil for varying the total inductance so that the center frequency of the operating frequency is within a range of 6.765 MHz to 6.795 MHz to operate at a resonant frequency,
The variable inductor unit includes a hollow magnetic core, a variable coil wound around the outer periphery of the magnetic core a plurality of times, and a control coil wound around the magnetic core a plurality of times in a direction different from the winding direction of the variable coil,
Wherein the magnetic core has a variable inductor having a permeability of 100 to 350 in a frequency range of 6.765 MHz to 6.795 MHz and a tan ㅿ (= μ "/ μ ') of 0.05 or less.
(Where mu is the permeability and mu is the investment loss rate)
상기 제어코일은 상기 가변코일의 권선방향과 수직한 방향으로 상기 자성체코어에 권선되는 가변 인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈.The method according to claim 1,
Wherein the control coil has a variable inductor that is wound around the magnetic core in a direction perpendicular to the winding direction of the variable coil.
상기 자성체코어는 Ni-Zn 페라이트로 이루어진 가변 인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈.The method according to claim 1,
Wherein the magnetic core has a variable inductor made of Ni-Zn ferrite.
상기 가변코일의 인덕턴스는 0.5μH ~ 5μH의 범위이고, 상기 제어코일의 인덕턴스는 5μH ~ 300 μH의 범위인 가변 인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈.The method according to claim 1,
Wherein the inductance of the variable coil is in the range of 0.5 μH to 5 μH and the inductance of the control coil is in the range of 5 μH to 300 μH.
상기 제어코일의 인덕턴스는 0.00001μH ~ 3 μH의 범위에서 가변되는 가변 인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈.5. The method of claim 4,
Wherein the inductance of the control coil has a variable inductor that varies in a range of 0.00001 μH to 3 μH.
상기 가변 인덕터부는 보정신호를 통하여 상기 제어코일에 제공되는 전류량을 변화시키는 전류가변부를 더 포함하는 가변 인덕터를 갖는 무선전력 전송모듈.The method according to claim 1,
Wherein the variable inductor unit further comprises a variable inductor, the variable inductor further comprising a current varying unit for changing the amount of current supplied to the control coil through a correction signal.
상기 전류가변부는 상기 송신코일과 커플링되어 송신코일의 주파수 및 위상을 검출하는 커플러와, 상기 전원공급부와 전기적으로 연결되어 상기 전원공급부의 주파수 및 위상을 소스검출부 및 상기 송신코일의 주파수 및 위상과 상기 전원공급부의 주파수 및 위상을 비교하여 보정신호를 생성하는 비교기를 포함하는 무선전력 전송모듈.The method according to claim 6,
A current detector for detecting a frequency and a phase of the transmitting coil and a current detector for detecting a frequency and a phase of the transmitting coil; And a comparator that compares the frequency and phase of the power supply to generate a correction signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150185477A KR102523627B1 (en) | 2015-12-23 | 2015-12-23 | wireless power transmission module having variable inductor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150185477A KR102523627B1 (en) | 2015-12-23 | 2015-12-23 | wireless power transmission module having variable inductor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20170075608A true KR20170075608A (en) | 2017-07-03 |
KR102523627B1 KR102523627B1 (en) | 2023-04-19 |
Family
ID=59357776
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150185477A KR102523627B1 (en) | 2015-12-23 | 2015-12-23 | wireless power transmission module having variable inductor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102523627B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11217382B2 (en) | 2017-07-25 | 2022-01-04 | Lg Innotek Co., Ltd. | Coil device and wireless charging device including same |
KR20220027480A (en) * | 2020-08-27 | 2022-03-08 | 에스케이씨 주식회사 | Wireless power transceiving apparatus |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001006942A (en) * | 1999-06-17 | 2001-01-12 | Sony Corp | Orthogonal magnetic flux type variable inductance transformer |
JP2007123671A (en) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | Variable inductance device |
JP2011259585A (en) * | 2010-06-08 | 2011-12-22 | Tokai Rika Co Ltd | Power supply apparatus for vehicle |
KR20150002047A (en) | 2013-06-28 | 2015-01-07 | 주식회사 이랜텍 | Apparatus for wireless charging |
-
2015
- 2015-12-23 KR KR1020150185477A patent/KR102523627B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001006942A (en) * | 1999-06-17 | 2001-01-12 | Sony Corp | Orthogonal magnetic flux type variable inductance transformer |
JP2007123671A (en) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | Variable inductance device |
JP2011259585A (en) * | 2010-06-08 | 2011-12-22 | Tokai Rika Co Ltd | Power supply apparatus for vehicle |
KR20150002047A (en) | 2013-06-28 | 2015-01-07 | 주식회사 이랜텍 | Apparatus for wireless charging |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11217382B2 (en) | 2017-07-25 | 2022-01-04 | Lg Innotek Co., Ltd. | Coil device and wireless charging device including same |
KR20220027480A (en) * | 2020-08-27 | 2022-03-08 | 에스케이씨 주식회사 | Wireless power transceiving apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102523627B1 (en) | 2023-04-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9680336B2 (en) | Wireless power repeater and method thereof | |
US10411517B2 (en) | Wireless power transfer method, apparatus and system for low and medium power | |
US9742214B2 (en) | Wireless power transfer system and wireless charging system | |
US10367368B2 (en) | Wireless power transfer method and wireless power transmitter | |
US9397505B2 (en) | Charging system that detects receiver standard and adjusts charging with switches and selection of capacitors | |
EP2937719B1 (en) | Foreign-object detecting device, wireless electric-power transmitting device, and wireless electric-power transmission system | |
JP5689587B2 (en) | Power transmission equipment | |
US10205351B2 (en) | Wireless power transmitter, wireless power repeater and wireless power transmission method | |
US10666082B2 (en) | Wireless power transfer method, apparatus and system | |
EP2950417B1 (en) | Wireless power transmission system and power transmission device | |
CN105515216B (en) | Apparatus and method for wireless power transmission | |
US20170324450A1 (en) | Wireless power transmission apparatus, wireless power reception apparatus, and wireless charging system | |
CN105162261B (en) | Wireless power transmitter and its power transmission method | |
US9843196B2 (en) | Wireless power transmitter, wireless power receiver and wireless charging system in home appliances | |
JP5177187B2 (en) | Power transmission system | |
EP2525461B1 (en) | Wireless power receiver and method for controlling the same | |
JP6079026B2 (en) | Coil unit and wireless power feeder using the same | |
US20150130409A1 (en) | Wireless power transfer method, apparatus and system | |
KR102125722B1 (en) | Coil structure for inductive and resonant wireless charging transmitter and integral control method for the same | |
EP2587613A2 (en) | Wireless power receiver for adjusting magnitude of wireless power | |
US20130288595A1 (en) | Method for deciding communication protocol between wireless power transmitter and wireless power receiver | |
KR101720400B1 (en) | Power delivery device and power delivery/power receiving system | |
JP2011142769A (en) | Method and device for transmitting magnetic resonance power | |
TWI417910B (en) | Electromagnetic apparatus using shared flux in a multi-load parallel magnetic circuit and method of operation | |
KR20170075608A (en) | wireless power transmission module having variable inductor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |