KR20180111731A

KR20180111731A - Wireless Power Transmission Apparatus of Improving User's Convenience for Mobile Device Usage

Info

Publication number: KR20180111731A
Application number: KR1020180116095A
Authority: KR
Inventors: 박재현; 유영호; 권상욱; 김기영; 박윤권; 송금수; 안치형
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2018-10-11
Also published as: KR102024015B1

Abstract

Provided is a wireless power transmission apparatus for wirelessly transmitting power. The wireless power transmission apparatus comprises: a charging part wirelessly transmitting power to a mobile device; a system part supplying power to the charging part through a connection part; and a connection part connecting the charging part and the system art so that a position and an angle of the charging part are variably adjusted.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a wireless power transmission apparatus for improving user convenience in using a mobile device,

아래의 실시예들은 태블릿을 포함하는 모바일 기기의 사용에 대한 사용자의 편의성을 고려하여 무선전력전송을 이용해 모바일 기기를 충전하는 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to an apparatus for charging a mobile device using wireless power transmission in consideration of the user's convenience in using the mobile device including the tablet.

최근 IT기술 발전과 함께 다양한 휴대용 전자제품이 출시되어 각 개인이 소유하고 휴대하는 모바일 기기의 수량이 증가하면서 태블릿을 포함하는 모바일 기기가 데스크톱 컴퓨터를 대체하는 방향으로 기술이 발전하고 있다.With the recent advances in IT technology, a variety of portable electronic devices have been released, and as the number of mobile devices owned and carried by individuals increases, technology is developing in the direction of mobile devices, including tablets, replacing desktop computers.

이러한 휴대용 전자제품의 다양화, 복잡화에 따라 기기(device)의 전원 충전이 문제되고, 휴대기기뿐 아니라 생활가전제품도 무선으로 데이터 전송이 가능함에도 전력 문제 때문에 기기간 전원 선이 항상 구비되어야 한다.As the diversification and complexity of such portable electronic products cause a problem of power charging of the device and data transmission is possible not only for portable devices but also for household electrical appliances, it is necessary to always provide a power line between devices due to power problems.

최근 들어 전선을 사용하지 않고 전력을 공급할 수 있는 기술로서 무선전력전송(wireless power transmission) 기술이 제시되는 바, 무선전력전송 기술은 현재 사용되고 있는 유선 충전 시스템에 비해 에너지를 보다 쉽게 공급할 수 있다.In recent years, wireless power transmission technology has been proposed as a technology capable of supplying electric power without using a wire, so that the wireless power transmission technology can supply energy more easily than a wired charging system currently used.

예를 들어 전력전송의 무선화에 따라 언제 어디서나 충전이 가능해지고, 별개의 유선 전원이 없어도 기기 간 전원 공유가 가능한 환경이 구축될 수 있다. 또한, 폐 건전지로부터 생길 수 있는 자연 또는 환경 오염을 방지할 수 있다.For example, according to the wireless transmission of power transmission, charging can be performed anytime and anywhere, and an environment in which power can be shared between devices can be established even without a separate wired power source. In addition, it is possible to prevent natural or environmental pollution that may occur from a waste battery.

또한, 모바일 기기는 휴대성을 위해 일반적으로 크기가 작고 무게가 가벼워 사용자의 편의에 따라 기기의 위치나 각도를 변경하면서 사용하는 것이 일반적이다.In addition, since the mobile device is generally small in size and light in weight for the portability, it is general to use the device while changing the position or angle of the device according to the convenience of the user.

따라서 사용자의 편의성을 고려하여 모바일 기기의 위치나 각도를 변경하여도 항상 최적의 전력을 전송할 수 있으며 무선전력전송의 효율이 유지될 수 있는 기술이 요구된다.Therefore, in consideration of the user's convenience, there is a need for a technique capable of always transmitting optimum power even when changing the position or angle of the mobile device and maintaining the efficiency of the wireless power transmission.

일실시예에 따르면 연결부에 의해 충전부의 평면과 시스템부의 평면이 이루는 각도가 변화되거나 충전부가 좌우 방향으로 회전되는 무선충전장치를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a wireless charging apparatus in which the angle formed between the plane of the charging unit and the plane of the system unit is changed by the connection unit, or the charging unit is rotated in the left-right direction.

일실시예에 따르면 연결부의 길이가 가변 가능하여 높이가 조절되는 무선충전장치를 제공할 수 있다.According to one embodiment, a wireless charging device in which the length of the connection portion is variable and the height is adjusted can be provided.

일실시예에 따르면 플렉서블(flexible)한 연결부에 의해 충전부의 위치가 자유롭게 변경되는 무선충전장치를 제공할 수 있다.According to one embodiment, it is possible to provide a wireless charging apparatus in which the position of the charging unit is freely changed by a flexible connection unit.

일실시예에 따르면 홀더에 의해 충전부 상에 모바일 기기가 자유롭게 배치되는 무선충전장치를 제공할 수 있다.According to one embodiment, it is possible to provide a wireless charging apparatus in which a mobile device is freely placed on a charging section by a holder.

일실시예에 따르면 무선충전장치는 모바일 기기로 전력을 무선전송하는 충전부, 연결부를 통해 상기 충전부로 전력을 공급하는 시스템부 및 상기 충전부의 위치 및 각도가 가변적으로 조절되도록 상기 충전부를 상기 시스템부와 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the wireless charging apparatus includes a charging unit that wirelessly transmits power to a mobile device, a system unit that supplies power to the charging unit through a connection unit, and a charging unit that charges the charging unit, And may include a connecting portion for connecting.

다른 일실시예에 따르면 상기 모바일 기기의 수신공진기와 상기 충전부의 송신공진기가 면대면(face-to-face)으로 배열되는 경우, 무선전력전송의 효율이 최대가 되는, 무선충전장치가 제공될 수 있다.According to another embodiment, when the reception resonator of the mobile device and the transmission resonator of the charger are arranged face-to-face, a wireless charging device can be provided in which the efficiency of the wireless power transmission is maximized have.

또 다른 일실시예에 따르면 상기 연결부에 의해 상기 충전부의 평면과 상기 시스템부의 평면이 이루는 각도가 변화되는, 무선충전장치가 제공될 수 있다.According to yet another embodiment, a wireless charging device may be provided in which the angle between the plane of the charging part and the plane of the system part is changed by the connecting part.

또 다른 일실시예에 따르면 상기 연결부에 의해 상기 충전부가 좌우로 회전되는, 무선충전장치가 제공될 수 있다.According to yet another embodiment, a wireless charging apparatus may be provided in which the charging unit is rotated to the left and right by the connection unit.

또 다른 일실시예에 따르면 상기 연결부의 길이가 가변 가능하도록 설계된, 무선충전장치가 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a wireless charging device may be provided, the length of which is designed to be variable.

또 다른 일실시예에 따르면 무선충전장치에서 상기 연결부는, 플렉서블(flexible)하게 형태를 변형하여 상기 충전부와 상기 시스템부의 배치를 자유롭게 변경할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the wireless charging apparatus, the connection portion can be flexibly deformed to freely change the arrangement of the charging portion and the system portion.

또 다른 일실시예에 따르면 상기 충전부 상에 상기 모바일 기기가 가로, 세로 또는 기타 상태로 배치되는, 무선충전장치가 제공될 수 있다.According to another embodiment, a wireless charging device may be provided in which the mobile device is placed on the charging section in a horizontal, vertical or other state.

또 다른 일실시예에 따르면 무선충전장치에서 상기 충전부는, 전력을 송신하기 위한 송신공진기 또는 인덕터를 포함할 수 있다.According to another embodiment, in the wireless charging apparatus, the charging unit may include a transmission resonator or an inductor for transmitting power.

또 다른 일실시예에 따르면 무선충전장치에서 상기 충전부는, 상기 모바일 기기가 움직이는 것을 방지하는 홀더(holder)를 포함할 수 있다.According to another embodiment, in the wireless charging apparatus, the charging unit may include a holder for preventing the mobile device from moving.

일실시예에 따르면 무선충전장치에서 충전부의 위치 및 각도가 자유롭게 변경되어 사용자의 편의성을 고려하면서도 효율적으로 모바일 기기가 무선으로 충전될 수 있다.According to an embodiment, the position and angle of the charger can be freely changed in the wireless charging device, so that the mobile device can be charged wirelessly while considering the convenience of the user.

일실시예에 따르면 무선충전장치에서 충전부의 위치 및 각도가 자유롭게 변경되어 송수신공진기가 면대면(face-to-face) 배열을 유지함으로써 최대 무선전력전송의 효율로 모바일 기기가 무선으로 충전될 수 있다.According to one embodiment, the position and angle of the charger are freely changed in the wireless charger, so that the transmitting / receiving resonator maintains a face-to-face arrangement, so that the mobile device can be charged wirelessly with efficiency of maximum wireless power transmission .

도 1은 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템을 도시한다.
도 2는 일실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 도시한다.
도 3은 일실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 도시한다.
도 4는 일실시예에 따른 피더의 피딩에 따른 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 도시한다.
도 5는 일실시예에 따른 무선전력수신 장치 및 무선전력전송 장치가 탑재될 수 있는 어플리케이션들을 도시한다.
도 6은 일실시예에 따른 무선전력전송 장치 무선전력수신 장치의 구성 예를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 태블릿을 포함하는 모바일 기기를 충전하는 무선충전장치를 도시하는 도면이다.
도 8은 모바일 기기의 무선충전장치에 대한 송수신 각도에 따른 무선전력전송의 효율의 증감을 도시하는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 모바일 기기의 사용자들이 일반적으로 사용하는 환경을 도시하는 도면이다.
도 10 내지 13은 일실시예에 따른 무선충전장치에서 모바일 기기의 사용 환경을 도시하는 도면이다.
도 14는 다른 일실시예에 따른 무선충전장치에서 모바일 기기의 사용 환경을 도시하는 도면이다.
도 15a 및 도 15b는 일실시예에 따른 무선충전장치에서 모바일 기기의 배치를 도시하는 도면이다.FIG. 1 illustrates a wireless power transmission system in accordance with one embodiment.
Figure 2 shows the distribution of the magnetic field in the resonator and feeder according to one embodiment.
3 shows a configuration of a resonator and a feeder according to one embodiment.
4 shows the distribution of the magnetic field inside the resonator according to the feeder feed according to one embodiment.
5 illustrates applications in which a wireless power receiving apparatus and a wireless power transmission apparatus according to an embodiment can be mounted.
6 shows an example of the configuration of a wireless power transmission apparatus wireless power receiving apparatus according to an embodiment.
7A and 7B are diagrams showing a wireless charging device for charging a mobile device including a tablet.
8 is a diagram illustrating an increase or decrease in efficiency of wireless power transmission according to a transmission / reception angle of a wireless charging device of a mobile device.
9A and 9B are diagrams showing an environment generally used by users of the mobile device.
10 to 13 are diagrams showing a usage environment of a mobile device in a wireless charging device according to an embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing a usage environment of a mobile device in a wireless charging device according to another embodiment.
15A and 15B are diagrams showing the arrangement of a mobile device in a wireless charging device according to an embodiment.

이하 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

무선전력은, 마그네틱 커플링을 통해 무선전력전송 장치로부터 무선전력수신 장치로 전달되는 에너지를 의미한다. 따라서, 무선전력충전 시스템은, 전력을 무선으로 전송하는 소스 디바이스(source device)와 전력을 무선으로 수신하는 타겟 디바이스(target device)를 포함한다. 이때, 소스 디바이스는 무선전력전송 장치라 칭할 수 있다. 또한, 타겟 디바이스는 무선전력수신 장치라 칭할 수 있다.Wireless power refers to the energy delivered from a wireless power transmission device to a wireless power reception device through magnetic coupling. Accordingly, a wireless power charging system includes a source device for wirelessly transmitting power and a target device for receiving power wirelessly. At this time, the source device may be referred to as a wireless power transmission device. The target device may also be referred to as a wireless power receiving device.

소스 디바이스는 송신공진기(source resonator)를 구비하고, 타겟 디바이스는 수신공진기(target resonator)를 구비한다. 송신공진기와 수신공진기 사이에 마그네틱 커플링 또는 공진 커플링이 형성될 수 있다.The source device includes a source resonator, and the target device includes a target resonator. A magnetic coupling or resonance coupling may be formed between the transmission resonator and the reception resonator.

소스(source)와 타겟(target) 간에 통신을 수행하는 방식은 인 밴드 통신 방식과 아웃 밴드 통신 방식을 포함할 수 있다. 인 밴드 통신 방식은 소스와 타겟이 전력의 전송에 이용하는 주파수와 동일한 주파수에서 통신하는 방식이고, 아웃 밴드 통신 방식은 소스와 타겟이 전력전송에 이용되는 주파수와는 다른 별도의 주파수를 이용하여 통신하는 방식이다.A method of performing communication between a source and a target may include an in-band communication method and an out-band communication method. The in-band communication method is a method in which a source and a target communicate with each other at the same frequency as that used for transmission of power. In the out-band communication method, a source and a target communicate using a frequency different from a frequency used for power transmission Method.

도 1은 일실시예에 따른 무선전력전송 시스템을 나타낸다.1 shows a wireless power transmission system according to one embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 무선전력전송 시스템은 소스(110) 및 타겟(120)을 포함할 수 있다. 소스(110)는 무선전력을 공급하는 디바이스를 의미하며, 디바이스에는 패드, 단말, TV 등 전력을 공급할 수 있는 모든 전자기기가 포함될 수 있다. 타겟(120)은 무선전력을 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 an embodiment may include 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(source)(110)는 가변 SMPS(Variable SMPS)(111), 전력 증폭기(power amplifier)(112), 매칭 네트워크(matching network)(113), Tx 제어부(Tx control logic)(114) 및 통신부(115)를 포함할 수 있다.The source 110 includes a variable SMPS 111, a power amplifier 112, a matching network 113, a Tx control logic 114, (115).

가변 SMPS(Variable Switching Mode Power Supply)(111)는 전력 공급기(power supply)로부터 출력되는 수십 Hz 대역의 AC 전압을 스위칭하여 DC 전압을 생성할 수 있다. 가변 SMPS(Variable SMPS)(111)는 일정한 레벨의 DC 전압을 출력하거나 Tx 제어부(Tx control logic)(114)의 제어에 따라 DC 전압의 출력 레벨을 조정할 수 있다.A variable SMPS (Variable Switching Mode Power Supply) 111 can generate a DC voltage by switching an AC voltage in a frequency band of several tens Hz outputted from a power supply. The variable SMPS 111 may output a DC voltage of a predetermined level or adjust the output level of the DC voltage according to the control of the Tx control logic 114. [

전력 검출기(power detector)(116)는 가변 SMPS(Variable SMPS)(111)의 출력 전류 및 전압을 검출하고, 검출된 전류 및 전압에 대한 정보를 Tx 제어부(114)로 전달할 수 있다. 또한, 전력 검출기(power detector)(116)는 전력 증폭기(power amplifier)(112)의 입력 전류 및 전압을 검출할 수도 있다.The power detector 116 may detect the output current and voltage of the variable SMPS 111 and may transmit information on the detected current and voltage to the Tx controller 114. The power detector 116 may also detect the input current and voltage of the power amplifier 112.

전력 증폭기(112)는 수 MHz ~ 수십 MHz 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 일정한 레벨의 DC 전압을 AC 전압으로 변환함으로써 전력을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기(112)는 기준 공진 주파수 F_Ref를 이용하여 전력 증폭기(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. For example, the power amplifier 112 converts the DC voltage supplied to the power amplifier 112 to an AC voltage by using the reference resonance frequency F _Ref , so that the communication power or the charging power used in the plurality of target devices is Can be generated.

여기서, 통신용 전력은 0.1~1mWatt의 작은 전력을 의미하고, 충전용 전력은 타겟 디바이스의 디바이스 로드에서 소비되는 1mWatt~200Watt의 큰 전력을 의미할 수 있다. 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 may mean 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 주파수일 수 있다. 또한, "트래킹 주파수"는 기 설정된 방식에 따라 조정된 공진 주파수일 수 있다.In the present specification, the " reference resonance frequency " may be a resonance frequency that the source 110 basically uses. Further, the " tracking frequency " may be a resonance frequency adjusted according to a predetermined method.

Tx 제어부(Tx control logic)(114)는 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"에 대한 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 수신공진기(target resonator)(133)와 송신공진기(source resonator)(131) 사이의 미스매칭(mismatching)을 검출할 수 있다. Tx 제어부(114)는 반사파의 포락선(envelop)을 검출함으로써 미스매칭을 검출하거나, 또는 반사파의 전력량을 검출함으로써 미스매칭을 검출할 수 있다.The Tx control logic 114 detects the reflected wave for the "power for communication" or the "power for charging" and outputs the reflected wave to the target resonator 133 and the transmission resonator based on the detected reflected wave. It is possible to detect a mismatching between the first and second electrodes 131 and 131. The Tx control unit 114 can detect mismatching by detecting the envelope of the reflected wave or by detecting the amount of power of the reflected wave.

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

Tx 제어부(114)는 송신공진기(131) 또는 전력 증폭기(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 크면 상기 미스매칭이 검출된 것으로 결정할 수 있다The Tx control unit 114 calculates a voltage standing wave ratio (VSWR) based on the level of the output voltage of the transmission resonator 131 or the power amplifier 112 and the voltage level of the reflected wave, If the voltage standing wave ratio is greater than a predetermined value, it can be determined that the mismatching has been detected

또한, Tx 제어부(114)는 상기 전압정재파비가 기 설정된 값보다 작으면 기 설정된 N개의 트래킹 주파수 각각에 대한 전력전송 효율을 계산하고, 상기 N개의 트래킹주파수 중 전력전송 효율이 가장 좋은 트래킹 주파수 F_Best를 결정하고, 상기 F_Ref를 상기 F_Best로 조정할 수 있다.If the voltage standing wave ratio is smaller than the predetermined value, the Tx control unit 114 calculates the power transmission efficiency for each of the N tracking frequencies and determines a tracking frequency F _Best having the best power transmission efficiency among the N tracking frequencies And adjusts the F _Ref to the F _Best .

또한, Tx 제어부(114)는 스위칭 펄스 신호의 주파수를 조정할 수 있다. Tx 제어부(114)의 제어에 의하여 스위칭 펄스 신호의 주파수가 결정될 수 있다. Tx 제어부(114)는 전력 증폭기(power amplifier)(112)를 제어함으로써, 타겟(120)에 전송하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 통신부(115)는 인-밴드 통신을 통해 타겟(120)에 다양한 데이터(140)를 전송할 수 있다. 또한, Tx 제어부(114)는 반사파를 검출하고, 반사파의 포락선을 통해 타겟(120)으로부터 수신되는 신호를 복조할 수 있다.Also, the Tx 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 Tx control unit 114. [ The Tx control 114 can generate a modulation signal for transmission to the target 120 by controlling the power amplifier 112. [ For example, the communication unit 115 may transmit various data 140 to the target 120 via in-band communication. Further, the Tx control unit 114 can detect the reflected wave and demodulate the signal received from the target 120 through the envelope of the reflected wave.

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

한편, 통신부(115)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 통신부(115)는 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth) 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 통신부(115)는 아웃-밴드 통신을 통해 타겟(120)에 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 data 140 to the target 120 via out-band communication.

송신공진기(131)는 전자기 에너지(electromagnetic energy)(130)를 수신공진기(133)로 전송(transferring)한다. 예를 들어, 송신공진기(131)는 수신공진기(133)와의 마그네틱 커플링을 통해 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 타겟(120)으로 전달할 수 있다.The transmission resonator 131 transfers the electromagnetic energy 130 to the reception resonator 133. For example, the transmission resonator 131 may transmit " communication power " or " charging power " to the target 120 through magnetic coupling with the reception resonator 133.

타겟(target)(120)은 매칭 네트워크(matching network)(121), 정류기(rectifier)(122), DC/DC 컨버터(DC/DC converter)(123), 통신부(124) 및 Rx 제어부(Rx control logic)(125)를 포함할 수 있다.The target 120 includes a matching network 121, a rectifier 122, a DC / DC converter 123, a communication unit 124, and an Rx control unit logic 125, which may be implemented in a computer system.

수신공진기(133)는 송신공진기(131)로부터 (electromagnetic energy)(130)를 수신한다. 예를 들어, 수신공진기(133)는 송신공진기(131)와의 마그네틱 커플링을 통해 소스(110)로부터 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 수신할 수 있다. 또한, 수신공진기(133)는 인-밴드 통신을 통해 소스(110)로부터 다양한 데이터(140)를 수신할 수 있다.The reception resonator 133 receives electromagnetic energy 130 from the transmission resonator 131. [ For example, the receive resonator 133 may receive " communication power " or " charging power " from the source 110 via magnetic coupling with the transmit resonator 131. The receive resonator 133 may also 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.

정류기(122)는 교류 전압을 정류함으로써, DC 전압을 생성한다. 예를 들어, 정류기(122)는 수신공진기(133)에 수신된 교류 전압을 정류할 수 있다.The rectifier 122 rectifies the AC voltage to generate a DC voltage. For example, the rectifier 122 can rectify the received alternating voltage to the receive resonator 133. [

DC/DC 컨버터(123)는 정류기(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 부하(Load)에서 필요로 하는 용량에 맞게 조정할 수 있다. 예를 들어, DC/DC 컨버터(123)는 정류기(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 3~10Volt로 조정할 수 있다.The DC / DC converter 123 can adjust the level of the DC voltage output from the rectifier 122 to the capacity required for the load. For example, the DC / DC converter 123 may adjust the level of the DC voltage output from the rectifier 122 to 3 to 10 Volts.

전력 검출기(power detector)(127)는 DC/DC 컨버터(123)의 입력단(126)의 전압과 출력단의 전류 및 전압을 검출(detect)할 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 부하(Load)에 전달되는 전력을 계산하는데 사용될 수 있다. 소스(110)의 Tx 제어부(114)는 부하(Load)의 필요전력과 부하(Load)에 전달되는 전력을 고려하여, 소스(110)에서 전송해야 할 전력을 결정할 수 있다.The power detector 127 may detect the voltage and the current 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 output current and voltage can be used to calculate the power to which the control unit (Rx Control Logic) 125 transfers the load. The Tx control unit 114 of the source 110 can determine the power to be transmitted from the source 110 in consideration of the power required for load and the load.

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

통신부(124)는 공진 주파수를 이용하여 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, Rx 제어부(Rx control logic)(125)는 수신공진기(133)과 정류기(122) 사이의 신호를 검출하여 수신 신호를 복조하거나, 정류기(122)의 출력 신호를 검출하여 수신 신호를 복조할 수 있다. 예를 들어, Rx 제어부(Rx control logic)(125)는 인-밴드 통신을 통해 수신된 메시지를 복조할 수 있다. 또한, Rx 제어부(Rx control logic)(125)는 매칭 네트워크(121)를 통하여 수신공진기(133)의 임피던스를 조정함으로써, 소스(110)에 전송하는 신호를 변조할 수 있다. 간단한 예로, Rx 제어부(Rx control logic)(125)는 수신공진기(133)의 임피던스를 증가 시킴으로써, 소스(110)의 Tx 제어부(114)에서 반사파가 검출되도록 할 수 있다. 반사파의 발생 여부에 따라, 소스(110)의 Tx 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. At this time, the Rx control logic 125 detects a signal between the reception resonator 133 and the rectifier 122 to demodulate the reception signal, or detects the output signal of the rectifier 122 and demodulates the reception signal . For example, the Rx control logic 125 may demodulate the received message via in-band communication. The Rx control logic 125 can modulate the signal to be transmitted to the source 110 by adjusting the impedance of the reception resonator 133 through the matching network 121. [ In a simple example, the Rx control logic 125 may increase the impedance of the receive resonator 133 to cause the Tx control 114 of the source 110 to detect the reflected wave. Depending on whether or not the reflected wave is generated, the Tx 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 배터리 유형(battery type)", "해당 타겟의 충전 방식", "해당 타겟의 로드(Load)의 임피던스 값", "해당 타겟의 수신공진기의 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" 중 적어도 하나를 포함하는 응답 메시지를 소스(110)의 통신부(115)로 전송할 수 있다. 응답 메시지에 포함되는 정보의 종류는 구현에 따라 변경될 수 있다.The communication unit 124 stores information such as the type of the target product, the manufacturer information of the target, the model name of the target, the battery type of the target, the charging method of the target, Quot ;, " information about the characteristics of the reception resonator of the target ", " information about the used frequency band of the target ", " amount of power consumed by the target &Quot; unique identifier " and " version or standard information of the product of the target ", to the communication unit 115 of the source 110. [ The type of information included in the response message may vary depending on the implementation.

한편, 통신부(124)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 통신부(124)는 지그비(Zigbee), 블루투스(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, 전력 검출기(power detector)(127)는 수신공진기(133)에 수신되는 전력의 양을 검출하며, 통신부(124)는 수신공진기(133)에 수신되는 전력의 양에 대한 정보를 소스(110)로 전송할 수 있다. 이때, 수신공진기(133)에 수신되는 전력의 양에 대한 정보는, "정류기(122)의 입력 전압 값 및 전류 값", "정류기(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 reception resonator 133, And transmit information to the source 110 about the amount of power received at the resonator 133. [ The information on the amount of power received by the reception resonator 133 may include information such as "input voltage value and current value of the rectifier 122", "output voltage value and current value of the rectifier 122" Output voltage value and current value of the converter 123 ".

도 1에서, Tx 제어부(114)는 송신공진기(131)의 공진 대역폭(resonance bandwidth)을 설정할 수 있다. 송신공진기(131)의 공진 대역폭(resonance bandwidth)의 설정에 따라서, 송신공진기(131)의 큐-팩터(Q-factor) Q_S가 결정될 수 있다.In FIG. 1, the Tx controller 114 can set the resonance bandwidth of the transmission resonator 131. The Q-factor Q _S of the transmission resonator 131 can be determined in accordance with the setting of the resonance bandwidth of the transmission resonator 131.

또한, Rx 제어부(Rx control logic)(125)는 수신공진기(133)의 공진 대역폭(resonance bandwidth)을 설정할 수 있다. 수신공진기(133)의 공진 대역폭(resonance bandwidth)의 설정에 따라서, 수신공진기(133)의 큐-팩터(Q-factor) Q_S가 결정될 수 있다. 이때, 송신공진기(131)의 공진 대역폭은 수신공진기(133)의 공진 대역폭 보다 넓거나 좁게 설정될 수 있다.Also, the Rx control logic 125 may set the resonance bandwidth of the reception resonator 133. The Q-factor Q _S of the reception resonator 133 can be determined according to the setting of the resonance bandwidth of the reception resonator 133. [ At this time, the resonance bandwidth of the transmission resonator 131 may be set to be wider or narrower than the resonance bandwidth of the reception resonator 133.

통신을 통해, 소스(110)와 타겟(120)은 송신공진기(131) 및 수신공진기(133) 각각의 공진 대역폭에 대한 정보를 공유할 수 있다. 타겟(120)으로부터 기준값 보다 높은 전력(high power)이 요구되는 경우, 송신공진기(131)의 큐-팩터 Q_S는 100 보다 큰 값으로 설정될 수 있다. 또한, 타겟(120)으로부터 기준 값 보다 낮은 전력(low power)이 요구되는 경우, 송신공진기(131)의 큐-팩터 Q_S는 100보다 작은 값으로 설정될 수 있다.Through the communication, the source 110 and the target 120 can share information about the resonant bandwidth of the transmitting resonator 131 and the receiving resonator 133, respectively. If a higher power than the reference value is required from the target 120, the queue-factor Q _S of the transmitting resonator 131 may be set to a value greater than 100. [ Further, when a lower power than the reference value is required from the target 120, the queue-factor Q _S of the transmission resonator 131 may be set to a value smaller than 100. [

공진 방식의 무선전력전송에서, 공진 대역폭은 중요한 팩터(factor)이다. 송신공진기(131)와 수신공진기(133) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스매칭, 반사 신호 등을 모두 고려한 큐-팩터(Q-factor)를 Qt라 할 때, Qt는 수학식 1과 같이 공진 대역폭과 반비례 관계를 갖는다.In a resonant mode wireless power transmission, the resonant bandwidth is an important factor. Qt is a Q-factor that takes into consideration both a change in distance between the transmission resonator 131 and the reception resonator 133, a change in resonant impedance, an impedance mismatching, a reflection signal, etc. Qt is given by Equation 1 And the inverse relationship with the resonance bandwidth as shown in Fig.

수학식 1에서, f0는 중심주파수,

는 대역폭,

는 공진기 사이의 반사 손실, BW_S는 송신공진기(131)의 공진 대역폭, BW_D는 수신공진기(133)의 공진 대역폭을 나타낼 수 있다.In Equation (1), f0 is the center frequency,

Bandwidth,

BW _S is the resonant bandwidth of the transmitting resonator 131, and BW _D is the resonant bandwidth of the receiving resonator 133.

한편, 무선전력전송에 있어서, 무선전력전송의 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).

여기서, K는 송신공진기(131)와 수신공진기(133) 사이의 에너지 커플링에 대한 결합 계수,

는 송신공진기(131)에서의 반사계수,

는 수신공진기(133)에서의 반사계수,

는 공진 주파수, M은 송신공진기(131)와 수신공진기(133) 사이의 상호 인덕턴스, R_S는 송신공진기(131)의 임피던스, R_D는 수신공진기(133)의 임피던스, Q_S는 송신공진기(131)의 Q-factor, Q_D는 수신공진기(133)의 Q-factor, Q_K는 송신공진기(131)와 수신공진기(133) 사이의 에너지 커플링에 대한 Q-factor일 수 있다.Here, K is a coupling coefficient for energy coupling between the transmission resonator 131 and the reception resonator 133,

The reflection coefficient of the transmission resonator 131,

The reflection coefficient at the reception resonator 133,

Is the resonant frequency, M is the impedance of the transmission cavity 131 and the reception resonator 133 is the mutual inductance, R _S is the impedance of the transmission cavity (131) between, R _D is the receiving cavity 133, Q _S is the transmission resonator ( 131) Q-factor, Q _D of the Q-factor, Q _K of the reception resonator 133 may be a Q-factor of the energy coupling between the transmission cavity 131 and the receiving cavity 133.

상기 수학식 2를 참조하면, 큐-팩터(Q-factor)는 무선전력전송의 효율과 관련이 높다.Referring to Equation (2) above, the Q-factor is highly related to the efficiency of the wireless power transmission.

따라서, 무선전력전송의 효율을 높이기 위하여 큐-팩터(Q-factor)는 높은 값으로 설정될 수 있다. 이때, Q_S 와 Q_D가 각각 지나치게 높은 값으로 설정된 경우, 에너지 커플링에 대한 결합 계수 K의 변화, 송신공진기(131)와 수신공진기(133) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스 매칭 등에 의하여 무선전력전송의 효율이 감소하는 현상이 발생할 수 있다.Thus, the Q-factor may be set to a high value 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 transmission resonator 131 and the reception resonator 133, a change in resonance impedance, The efficiency of the wireless power transmission may decrease due to matching or the like.

또한, 무선전력전송의 효율을 높이기 위해, 송신공진기(131)와 수신공진기(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.Also, if the resonance bandwidth of each of the transmission resonator 131 and the reception 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).

도 1에서, 소스(110)는 타겟(120)의 웨이크-업을 위한 웨이크 업 전력을 무선으로 전송하고, 무선전력전송 네트워크를 구성하기 위한 구성 신호(configuration signal)를 브로드캐스트할 수 있다. 소스는(110)는 상기 구성 신호(configuration signal)의 수신 감도 값을 포함하는 서치 프레임을 상기 타겟(120)으로부터 수신하고, 상기 타겟(120)의 조인을 허락하고, 무선전력전송 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 may wirelessly transmit wake-up power for wake-up of the target 120 and broadcast a configuration signal for configuring the wireless power transmission network. The source 110 receives a search frame from the target 120 that includes a received sensitivity value of the configuration signal and allows the target 120 to join and transmits the target 120 in the wireless power transmission network, An identifier for identifying the target 120 to the target 120, generate charge power through power control, and transmit the charge 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 무선전력전송 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 2 내지 도 4에서 "공진기"는 송신공진기 및 수신공진기를 포함할 수 있다.2 to 4, the " resonator " may include a transmitting resonator and a receiving resonator.

도 2는 일실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.Figure 2 shows the distribution of the magnetic field in the resonator and feeder according to one embodiment.

별도의 피더를 통해 공진기가 전력을 공급받는 경우에는 피더에서 자기장이 발생하고, 공진기에서도 자기장이 발생한다.When the resonator is supplied with power through a separate feeder, a magnetic field is generated in the feeder and a magnetic field is generated in the resonator.

도 2의 (a)를 참조하면, 피더(210)에서 입력 전류가 흐름에 따라 자기장(230)이 발생한다. 피더(210) 내부에서의 자기장의 방향(231)과 외부에서의 자기장의 방향(233)은 서로 반대 위상을 가질 수 있다. 피더(210)에서 발생하는 자기장(230)에 의해 공진기(220)에서 유도 전류가 발생할 수 있다. 이때 유도 전류의 방향은 입력 전류의 방향과 반대일 수 있다.Referring to FIG. 2 (a), a magnetic field 230 is generated as the input current flows in the feeder 210. The direction 231 of the magnetic field inside the feeder 210 and the direction 233 of the magnetic field outside can be opposite in phase. An induced current can be generated in the resonator 220 by the magnetic field 230 generated in the feeder 210. [ The direction of the induced current may be opposite to the direction of the input current.

유도 전류에 의해 공진기(220)에서 자기장(240)이 발생한다. 자기장의 방향은 공진기(220)의 내부에서는 동일한 방향을 가진다. 따라서, 공진기(220)에 의해 피더(210)의 내부에서 발생하는 자기장의 방향(241)과 피더(210)의 외부에서 발생하는 자기장의 방향(243)은 동일한 위상을 가진다.A magnetic field 240 is generated in the resonator 220 by an induced current. The direction of the magnetic field has the same direction inside the resonator 220. Therefore, the direction 241 of the magnetic field generated inside the feeder 210 by the resonator 220 and the direction 243 of the magnetic field generated from the outside of the feeder 210 have the same phase.

결과적으로 피더(210)에 의해서 발생하는 자기장과 공진기(220)에서 발생하는 자기장을 합성하면, 피더(210)의 내부에서는 자기장의 세기가 약화되고, 피더(210)의 외부에서는 자기장의 세기가 강화된다. 따라서, 도 2과 같은 구조의 피더(210)를 통해 공진기(220)에 전력을 공급하는 경우에, 공진기(220) 중심에서 자기장의 세기가 약하고, 외곽에서 자기장의 세기가 강하다. 공진기(220) 상에서 자기장의 분포가 균일(uniform)하지 않은 경우, 입력 임피던스가 수시로 변화하므로 임피던스 매칭을 수행하는 것이 어렵다. 또한, 자기장의 세기가 강한 부분에서는 무선전력전송이 잘되고, 자기장의 세기가 약한 부분에서는 무선전력전송이 잘 되지 않으므로, 평균적으로 전력전송 효율이 감소한다.As a result, when the magnetic field generated by the feeder 210 and the magnetic field generated by the resonator 220 are combined, the strength of the magnetic field is weakened inside the feeder 210, do. Therefore, when power is supplied to the resonator 220 through the feeder 210 having the structure as shown in FIG. 2, the intensity of the magnetic field at the center of the resonator 220 is weak, and the strength of the magnetic field at the periphery is strong. If the distribution of the magnetic field on the resonator 220 is not uniform, it is difficult to perform the impedance matching because the input impedance varies from time to time. In addition, since the wireless power transmission is good in the portion where the magnetic field strength is strong and the wireless power transmission is not performed in the portion where the strength of the magnetic field is weak, the power transmission efficiency is decreased on average.

도 2의 (b)는 송신공진기(250)와 피더(260)가 공통의 접지를 가진 무선전력전송 장치의 구조를 도시한다. 송신공진기(250)는 캐패시터(251)를 포함할 수 있다. 피더(260)는 포트(261)를 통하여, RF 신호를 입력 받을 수 있다. 피더(260)에는 RF 신호가 입력되어, 입력 전류가 생성될 수 있다. 피더(260)에 흐르는 입력 전류는 자기장을 생성하고, 상기 자기장으로부터 송신공진기(250)에 유도 전류가 유도될 수 있다. 또한, 송신공진기(250)를 흐르는 유도 전류로부터 자기장이 발생한다. 이때, 피더(260)에 흐르는 입력 전류의 방향과 송신공진기(250)에 흐르는 유도 전류의 방향은 서로 반대 위상을 가진다. 따라서, 송신공진기(250)와 피더(260) 사이의 영역에서, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(271)과 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(273)은 동일한 위상을 가지므로, 자기장의 세기가 강화된다. 반면에, 피더(260)의 내부에서는, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(281)과 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(283)은 반대 위상을 가지므로, 자기장의 세기가 약화된다. 결과적으로 송신공진기(250)의 중심에서는 자기장의 세기가 약해지고, 송신공진기(250)의 외곽에서는 자기장의 세기가 강화될 수 있다.2 (b) shows the structure of a wireless power transmission device in which the transmission resonator 250 and the feeder 260 have a common ground. The transmission resonator 250 may include a capacitor 251. The feeder 260 can receive the RF signal through the port 261. An RF signal is input to the feeder 260 so that an input current can be generated. An input current to the feeder 260 generates a magnetic field and an inductive current can be induced in the transmission resonator 250 from the magnetic field. Further, a magnetic field is generated from the induced current flowing through the transmission resonator 250. At this time, the direction of the input current flowing in the feeder 260 and the direction of the induced current flowing in the transmission resonator 250 have opposite phases. Therefore, in the region between the transmission resonator 250 and the feeder 260, the direction 271 of the magnetic field generated by the input current and the direction 273 of the magnetic field generated by the induction current have the same phase, Is strengthened. On the other hand, in the inside of the feeder 260, the direction 281 of the magnetic field generated by the input current and the direction 283 of the magnetic field generated by the induced current have opposite phases, so that the strength of the magnetic field is weakened. As a result, the intensity of the magnetic field at the center of the transmission resonator 250 becomes weak and the intensity of the magnetic field at the periphery of the transmission resonator 250 can be enhanced.

피더(260)는 피더(260) 내부의 면적을 조절하여, 입력 임피던스를 결정할 수 있다. 여기서 입력 임피던스는 피더(260)에서 송신공진기(250)를 바라볼 때, 보이는 임피던스를 의미한다. 피더(260) 내부의 면적이 커지면 입력 임피던스는 증가하고, 내부의 면적이 작아지면 입력 임피던스는 감소한다. 그런데, 입력 임피던스가 감소하는 경우에도, 송신공진기(250) 내부의 자기장 분포는 일정하지 않으므로, 타겟 디바이스의 위치에 따라 입력 임피던스 값이 일정하지 않다. 따라서, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 상기 입력 임피던스의 매칭을 위해 별도의 매칭 네트워크가 필요하다. 입력 임피던스가 증가하는 경우에는 큰 입력 임피던스를 작은 출력 임피던스에 매칭시키기 위해 별도의 매칭 네트워크가 필요할 수 있다.The feeder 260 can adjust the area inside the feeder 260 to determine the input impedance. Herein, the input impedance refers to the apparent impedance when the feeder 260 is viewed from the transmission resonator 250. The input impedance increases as the area inside the feeder 260 increases, and the input impedance decreases as the area inside the feeder 260 decreases. However, even when the input impedance decreases, the magnetic field distribution inside the transmission resonator 250 is not constant, and therefore, the input impedance value is not constant depending on the position of the target device. Accordingly, a separate matching network is required for matching the output impedance of the power amplifier with the input impedance. If the input impedance increases, a separate matching network may be needed to match the large input impedance to the small output impedance.

수신공진기가 송신공진기(250)와 같은 구성이고, 수신공진기의 피더가 피더(260)와 같은 구성인 경우에도 별도의 매칭 네트워크가 필요할 수 있다. 수신공진기에서 흐르는 전류의 방향과 수신공진기의 피더에서 흐르는 유도 전류의 방향은 서로 반대 위상을 가지기 때문이다.A separate matching network may be required even if the receiving resonator has the same configuration as the transmitting resonator 250 and the feeder of the receiving resonator has the same configuration as the feeder 260. [ The direction of the current flowing in the receiving resonator and the direction of the induced current flowing in the feeder of the receiving resonator have opposite phases to each other.

도 3은 일실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 나타낸 도면이다.3 is a view showing a configuration of a resonator and a feeder according to one embodiment.

도 3의 (a)를 참조하면, 공진기(310)는 캐패시터(311)를 포함할 수 있다. 피더(320)는 캐패시터(311)의 양단에 전기적으로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 3 (a), the resonator 310 may include a capacitor 311. The feeder 320 may be electrically connected to both ends of the capacitor 311.

도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 구조를 좀 더 구체적으로 표시한 도면이다. 이때, 공진기(310)는 제1 전송선로, 제1 도체(341), 제2 도체(342), 적어도 하나의 제1 캐패시터(350)를 포함할 수 있다.Fig. 3 (b) is a diagram showing the structure of Fig. 3 (a) in more detail. At this time, the resonator 310 may include a first transmission line, a first conductor 341, a second conductor 342, and at least one first capacitor 350.

제1 캐패시터(350)는 제1 전송 선로에서 제1 신호 도체 부분(331)과 제2 신호 도체 부분(332) 사이에 위치에 직렬로 삽입되며, 그에 따라 전계(electric field)는 제1 캐패시터(350)에 갇히게 된다. 일반적으로, 전송 선로는 상부에 적어도 하나의 도체, 하부에 적어도 하나의 도체를 포함하며, 상부에 있는 도체를 통해서는 전류가 흐르며, 하부에 있는 도체는 전기적으로 그라운드 된다(grounded). 본 명세서에서는 제1 전송 선로의 상부에 있는 도체를 제1 신호 도체 부분(331)과 제2 신호 도체 부분(332)로 나누어 부르고, 제1 전송 선로의 하부에 있는 도체를 제1 그라운드 도체 부분(333)으로 부르기로 한다.A first capacitor 350 is inserted in series between the first signal conductor portion 331 and the second signal conductor portion 332 in the first transmission line such that the electric field is applied to the first capacitor 350). Generally, the transmission line includes at least one conductor at the top and at least one conductor at the bottom, where current flows through the conductor at the top and the conductor at the bottom is electrically grounded. In this specification, the conductor on the upper part of the first transmission line is divided into the first signal conductor part 331 and the second signal conductor part 332, and the conductor under the first transmission line is called the first ground conductor part 333).

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 공진기는 2 차원 구조의 형태를 가질 수 있다. 제1 전송 선로는 상부에 제1 신호 도체 부분(331) 및 제2 신호 도체 부분(332)을 포함하고, 하부에 제1 그라운드 도체 부분(333)을 포함한다. 제1 신호 도체 부분(331) 및 제2 신호 도체 부분(332)과 제1 그라운드 도체 부분(333)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제1 신호 도체 부분(331) 및 제2 신호 도체 부분(332)을 통하여 흐른다.As shown in FIG. 3 (b), the resonator may have a form of a two-dimensional structure. The first transmission line includes a first signal conductor portion 331 and a second signal conductor portion 332 at an upper portion thereof and a first ground conductor portion 333 at a lower portion thereof. The first signal conductor portion 331 and the second signal conductor portion 332 and the first ground conductor portion 333 are disposed facing each other. The current flows through the first signal conductor portion 331 and the second signal conductor portion 332.

또한, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 신호 도체 부분(331)의 한쪽 단은 제1 도체(341)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(350)와 연결될 수 있다. 그리고, 제2 신호 도체 부분(332)의 한쪽 단은 제2 도체(342)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(350)와 연결될 수 있다. 결국, 제1 신호 도체 부분(331), 제2 신호 도체 부분(332) 및 제1 그라운드 도체 부분(333), 도체들(341, 342)은 서로 연결됨으로써, 공진기는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함하며, '루프 구조를 갖는다'고 함은 전기적으로 닫혀 있다는 것을 의미한다.3 (b), one end of the first signal conductor portion 331 is shorted to the first conductor 341 and the other end is connected to the first capacitor 350 . One end of the second signal conductor portion 332 may be grounded with the second conductor 342 and the other end thereof may be connected to the first capacitor 350. As a result, the first signal conductor portion 331, the second signal conductor portion 332 and the first ground conductor portion 333, and the conductors 341 and 342 are connected to each other so that the resonator has an electrically closed loop structure . Here, the 'loop structure' includes a circular structure, a polygonal structure such as a rectangle, and the like, and the term 'having a loop structure' means that it is electrically closed.

제1 캐패시터(350)는 전송 선로의 중단부에 삽입된다. 보다 구체적으로, 제1 캐패시터(350)는 제1 신호 도체 부분(331) 및 제2 신호 도체 부분(332) 사이에 삽입된다. 이 때, 제1 캐패시터(350)는 집중 소자(lumped element) 및 분산 소자(distributed element) 등의 형태를 가질 수 있다. 특히, 분산 소자의 형태를 갖는 분산된 캐패시터는 지그재그 형태의 도체 라인들과 그 도체 라인들 사이에 존재하는 높은 유전율을 갖는 유전체를 포함할 수 있다.The first capacitor 350 is inserted in the middle of the transmission line. More specifically, a first capacitor 350 is inserted between the first signal conductor portion 331 and the second signal conductor portion 332. In this case, the first capacitor 350 may have the form of a lumped element and a distributed element. In particular, a dispersed capacitor in the form of a dispersive element can comprise zigzag shaped conductor lines and a dielectric with a high dielectric constant present between the conductor lines.

제1 캐패시터(350)가 전송 선로에 삽입됨에 따라 송신공진기는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다. 여기서, 메타물질이란 자연에서 발견될 수 없는 특별한 전기적 성질을 갖는 물질로서, 인공적으로 설계된 구조를 가질 수 있다. 자연계에 존재하는 모든 물질들의 전자기 특성은 고유의 유전율 또는 투자율을 가지며, 대부분의 물질들은 양의 유전율 및 양의 투자율을 갖는다.As the first capacitor 350 is inserted into the transmission line, the transmission resonator may have the characteristics of a metamaterial. Here, a meta material is a material having a particular electrical property that can not be found in nature, and may have an artificially designed structure. The electromagnetic properties of all materials present in nature have inherent permittivity or permeability, and most materials have a positive permittivity and a positive permeability.

대부분의 물질들에서 전계, 자계 및 포인팅 벡터에는 오른손 법칙이 적용되므로, 이러한 물질들을 RHM(Right Handed Material)이라고 한다. 그러나, 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 유전율 또는 투자율을 가진 물질로서, 유전율 또는 투자율의 부호에 따라 ENG(epsilon negative) 물질, MNG(mu negative) 물질, DNG(double negative) 물질, NRI(negative refractive index) 물질, LH(left-handed) 물질 등으로 분류된다.In most materials, the right-hand rule applies to electric fields, magnetic fields and pointing vectors, so these materials are called RHM (Right Handed Material). However, the meta-material is a material having a permittivity or permeability that does not exist in the natural world, and may be an epsilon negative material, an MNG (mu negative material), a DNG (double negative) material, index material, left-handed material, and the like.

이 때, 집중 소자로서 삽입된 제1 캐패시터(350)의 캐패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 송신공진기는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 제1 캐패시터(350)의 캐패시턴스를 적절히 조절함으로써, 송신공진기는 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 송신공진기는 MNG 공진기로 불려질 수 있다. 제1 캐패시터(350)의 캐패시턴스를 정하는 전제(criterion)들은 다양할 수 있다. 송신공진기가 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있도록 하는 전제(criterion), 송신공진기가 대상 주파수에서 음의 투자율을 갖도록 하는 전제 또는 송신공진기가 대상 주파수에서 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖도록 하는 전제 등이 있을 수 있고, 상술한 전제들 중 적어도 하나의 전제 아래에서 제1 캐패시터(350)의 캐패시턴스가 정해질 수 있다.At this time, when the capacitance of the first capacitor 350 inserted as a lumped element is appropriately determined, the transmission resonator can have a metamaterial characteristic. In particular, by properly adjusting the capacitance of the first capacitor 350, the transmission resonator can have a negative permeability, so that the transmission resonator can be called an MNG resonator. The criterion for determining the capacitance of the first capacitor 350 may vary. A criterion that allows the transmission resonator to have the characteristics of a metamaterial, a premise that the transmission resonator has a negative permeability at the target frequency, or a transmission resonator that has a Zeroth-Order Resonance characteristic And the capacitance of the first capacitor 350 can be determined under the premise of at least one of the above-mentioned premises.

MNG 공진기는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. 예를 들어, 아래에서 다시 설명하겠지만, MNG 공진기에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 제1 캐패시터(350)를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.The MNG resonator may have a zeroth-order resonance characteristic with a resonant frequency at a frequency of zero propagation constant. Since the MNG resonator may have a zero resonance characteristic, the resonance frequency may be independent of the physical size of the MNG resonator. For example, as will be described below, it is sufficient to appropriately design the first capacitor 350 in order to change the resonance frequency in the MNG resonator, so that the physical size of the MNG resonator may not be changed.

또한, 근접장(near field)에서 전계는 전송 선로에 삽입된 제1 캐패시터(350)에 집중되므로, 제1 캐패시터(350)로 인하여 근접 필드에서는 자기장(magnetic field)이 도미넌트(dominant)해진다. 그리고, MNG 공진기는 집중 소자의 제1 캐패시터(350)를 이용하여 높은 큐-팩터(Q-Factor)를 가질 수 있으므로, 전력전송의 효율을 향상시킬 수 있다. 참고로, 큐-팩터는 무선전력전송에 있어서 저항 손실(ohmic loss)의 정도 또는 저항(resistance)에 대한 리액턴스의 비를 나타내는데, 큐-팩터가 클수록 무선전력전송의 효율이 큰 것으로 이해될 수 있다.Also, since the electric field in the near field is concentrated in the first capacitor 350 inserted in the transmission line, the magnetic field in the near field is dominant due to the first capacitor 350. Since the MNG resonator can have a high Q-factor by using the first capacitor 350 of the lumped element, the power transmission efficiency can be improved. For reference, the queue-factor represents the ratio of the reactance to the degree of resistance or ohmic loss in the wireless power transmission, the larger the queue-factor, the greater the efficiency of the wireless power transmission .

또한, 도 3의 (b)에 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.Further, although not shown in FIG. 3 (b), a magnetic core passing through the MNG resonator may be further included. Such a magnetic core can perform a function of increasing a power transmission distance.

도 3의 (b)를 참조하면, 피더(320)는 제2 전송선로, 제3 도체(371), 제4 도체(372), 제5 도체(381) 및 제6 도체(382)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 (b), the feeder 320 includes a second transmission line, a third conductor 371, a fourth conductor 372, a fifth conductor 381, and a sixth conductor 382 .

제2 전송 선로는 상부에 제3 신호 도체 부분(361) 및 제4 신호 도체 부분(362)을 포함하고, 하부에 제2 그라운드 도체 부분(363)을 포함할 수 있다. 제3 신호 도체 부분(361) 및 제4 신호 도체 부분(362)과 제2 그라운드 도체 부분(363)은 서로 마주보게 배치될 수 있다. 전류는 제3 신호 도체 부분(361) 및 제4 신호 도체 부분(362)을 통하여 흐른다.The second transmission line may include a third signal conductor portion 361 and a fourth signal conductor portion 362 at the top and a second ground conductor portion 363 at the bottom. The third signal conductor portion 361 and the fourth signal conductor portion 362 and the second ground conductor portion 363 may be disposed facing each other. The current flows through the third signal conductor portion 361 and the fourth signal conductor portion 362.

또한, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 제3 신호 도체 부분(361)의 한쪽 단은 제3 도체(371)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제5 도체(381)와 연결될 수 있다. 그리고, 제4 신호 도체 부분(362)의 한쪽 단은 제4 도체(372)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제6 도체 (382)와 연결될 수 있다. 제5 도체(381)는 제1 신호 도체 부분(331)과 연결되고, 제6 도체 (382)는 제2 신호 도체 부분(332)과 연결될 수 있다. 제5 도체(381)와 제6 도체(382)는 제1 캐패시터(350)의 양단에 병렬로 연결될 수 있다. 이때, 제5 도체(381) 및 제6 도체(382)는 RF 신호를 입력 받는 입력 포트로 사용될 수 있다.3 (b), one end of the third signal conductor portion 361 is shorted to the third conductor 371, and the other end is connected to the fifth conductor 381 . One end of the fourth signal conductor portion 362 may be grounded to the fourth conductor 372 and the other end thereof may be connected to the sixth conductor 382. The fifth conductor 381 may be coupled to the first signal conductor portion 331 and the sixth conductor 382 may be coupled to the second signal conductor portion 332. The fifth conductor 381 and the sixth conductor 382 may be connected in parallel at both ends of the first capacitor 350. At this time, the fifth conductor 381 and the sixth conductor 382 may be used as an input port for receiving an RF signal.

결국, 제3 신호 도체 부분(361), 제4 신호 도체 부분(362) 및 제2 그라운드 도체 부분(363), 제3 도체(371), 제4 도체(372), 제5 도체(381), 제6 도체(382) 및 공진기(310)는 서로 연결됨으로써, 공진기(310) 및 피더(320)는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 가질 수 있다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함한다. 제5 도체(381) 또는 제6 도체(382)를 통하여 RF 신호가 입력되면, 입력 전류는 피더(320) 및 공진기(310)에 흐르게 되고, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장에 의하여, 공진기(310)에 유도 전류가 유도된다. 피더(320)에서 흐르는 입력 전류의 방향과 공진기(310)에서 흐르는 유도 전류의 방향이 동일하게 형성됨으로써, 공진기(310)의 중앙에서는 자기장의 세기가 강화되고, 공진기(310)의 외곽에서는 자기장의 세기가 약화된다.As a result, the third signal conductor portion 361, the fourth signal conductor portion 362 and the second ground conductor portion 363, the third conductor 371, the fourth conductor 372, the fifth conductor 381, The sixth conductor 382 and the resonator 310 are connected to each other so that the resonator 310 and the feeder 320 can have an electrically closed loop structure. Here, the 'loop structure' includes a circular structure, a polygonal structure such as a rectangle, and the like. When an RF signal is input through the fifth conductor 381 or the sixth conductor 382, the input current flows to the feeder 320 and the resonator 310, and the resonator 310 The induced current is induced. The direction of the input current flowing in the feeder 320 and the direction of the induced current flowing in the resonator 310 are formed to be the same so that the intensity of the magnetic field is strengthened at the center of the resonator 310, The strength is weakened.

공진기(310)와 피더(320) 사이 영역의 면적에 의해 입력 임피던스가 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 상기 입력 임피던스의 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크는 필요하지 않다. 매칭 네트워크가 사용되는 경우에도, 피더(320)의 크기를 조절함으로써, 입력 임피던스를 결정할 수 있기 때문에, 매칭 네트워크의 구조는 단순해질 수 있다. 단순한 매칭 네트워크 구조는 매칭 네트워크의 매칭 손실을 최소화한다.Since the input impedance can be determined by the area of the region between the resonator 310 and the feeder 320, a separate matching network is not required to perform the matching of the input impedance with the output impedance of the power amplifier. Even when a matching network is used, the structure of the matching network can be simplified since the input impedance can be determined by adjusting the size of the feeder 320. [ A simple matching network structure minimizes the matching loss of the matching network.

제2 전송 선로, 제3 도체(371), 제4 도체(372), 제5 도체(381), 제6 도체(382) 는 공진기(310)와 동일한 구조를 형성할 수 있다. 예를 들어, 공진기(310)가 루프 구조인 경우에는 피더(320)도 루프 구조일 수 있다. 또한, 공진기(310)가 원형 구조인 경우에는 피더(320)도 원형 구조일 수 있다.The third conductor 371, the fourth conductor 372, the fifth conductor 381 and the sixth conductor 382 may have the same structure as the resonator 310. For example, if the resonator 310 is a loop structure, the feeder 320 may also be a loop structure. Further, when the resonator 310 has a circular structure, the feeder 320 may have a circular structure.

도 4는 일실시예에 따른 피더의 피딩에 따른 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a distribution of a magnetic field in a resonator according to feeding of a feeder according to an embodiment.

무선전력전송에서 피딩은, 송신공진기에 전력을 공급하는 것을 의미한다. 또한, 무선전력전송에서 피딩은, 정류기에 AC 전력을 공급하는 것을 의미할 수 있다. 도 4의 (a)는 피더에서 흐르는 입력 전류의 방향 및 송신공진기에서 유도되는 유도 전류의 방향을 도시한다. 또한, 도 4의 (a)는 피더의 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향 및 송신공진기의 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향을 나타낸다. 도 4의 (a)는 도 4의 공진기(410) 및 피더(420)를 좀 더 간략하게 표현한 도면이다. 도 4의 (b)는 피더와 공진기의 등가회로를 나타낸다.In wireless power transmission, feeding refers to powering the transmit resonator. Also, in wireless power transmission, feeding can mean supplying AC power to the rectifier. 4 (a) shows the direction of the input current flowing in the feeder and the direction of the induced current induced in the transmission resonator. 4 (a) shows the direction of the magnetic field generated by the input current of the feeder and the direction of the magnetic field generated by the induced current of the transmission resonator. FIG. 4A is a more simplified representation of the resonator 410 and the feeder 420 of FIG. 4 (b) shows an equivalent circuit of a feeder and a resonator.

도 4의 (a)를 참조하면, 피더의 제5 도체 또는 제6 도체는 입력 포트(410)로 사용될 수 있다. 입력 포트(410)는 RF 신호를 입력 받는다. RF 신호는 전력 증폭기로부터 출력될 수 있다. 전력 증폭기는 타겟 디바이스의 필요에 따라 RF 신호의 진폭을 증감시킬 수 있다. 입력 포트(410)에서 입력된 RF 신호는 피더에 흐르는 입력 전류의 형태로 표시될 수 있다. 피더를 흐르는 입력 전류는 피더의 전송선로를 따라 시계방향으로 흐른다. 그런데, 피더의 제5 도체는 공진기와 전기적으로 연결될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 제5 도체는 공진기의 제1 신호 도체 부분과 연결될 수 있다. 따라서 입력 전류는 피더 뿐만 아니라 공진기에도 흐르게 된다. 공진기에서 입력 전류는 반시계 방향으로 흐른다. 공진기에 흐르는 입력 전류에 의하여 자기장이 발생하고, 상기 자기장에 의해 공진기에 유도 전류가 생성된다. 유도 전류는 공진기에서 시계방향으로 흐른다. 이때 유도 전류는 공진기의 캐패시터에 에너지를 전달할 수 있다. 또한, 유도 전류에 의해 자기장이 발생한다. 도 4의 (a)에서 피더 및 공진기에 흐르는 입력 전류는 실선으로 표시되고, 공진기에 흐르는 유도 전류는 점선으로 표시되었다.Referring to FIG. 4 (a), the fifth conductor or the sixth conductor of the feeder may be used as the input port 410. The input port 410 receives an RF signal. The RF signal can be output from the power amplifier. The power amplifier can increase or decrease the amplitude of the RF signal according to the needs of the target device. The RF signal input at the input port 410 may be displayed in the form of an input current flowing through the feeder. The input current flowing in the feeder flows clockwise along the transmission line of the feeder. However, the fifth conductor of the feeder may be electrically connected to the resonator. More specifically, the fifth conductor may be coupled to the first signal conductor portion of the resonator. Therefore, the input current flows not only in the feeder but also in the resonator. In the resonator, the input current flows counterclockwise. A magnetic field is generated by an input current flowing in the resonator, and an induced current is generated in the resonator by the magnetic field. The induced current flows clockwise in the resonator. At this time, the induced current can transfer energy to the capacitor of the resonator. A magnetic field is generated by the induced current. In FIG. 4 (a), the input current flowing through the feeder and the resonator is indicated by a solid line, and the induced current flowing through the resonator is indicated by a dotted line.

전류에 의해 발생하는 자기장의 방향은 오른나사의 법칙을 통해 알 수 있다. 피더 내부에서, 피더에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(421)과 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(423)은 서로 동일하다. 따라서, 피더 내부에서 자기장의 세기가 강화된다.The direction of the magnetic field generated by the current can be determined by the right-hand rule. The direction 421 of the magnetic field generated by the input current flowing in the feeder and the direction 423 of the magnetic field generated by the induced current flowing in the resonator are the same in the feeder. Therefore, the strength of the magnetic field inside the feeder is strengthened.

또한, 피더와 공진기 사이의 영역에서, 피더에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(433)과 송신공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(431)은 서로 반대 위상이다. 따라서, 피더와 공진기 사이의 영역에서, 자기장의 세기는 약화된다.In the region between the feeder and the resonator, the direction 433 of the magnetic field generated by the input current flowing through the feeder and the direction 431 of the magnetic field generated by the induced current flowing through the transmission resonator are opposite in phase. Thus, in the region between the feeder and the resonator, the strength of the magnetic field is weakened.

루프 형태의 공진기에서는 일반적으로 공진기의 중심에서는 자기장의 세기가 약하고, 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 강하다. 그런데 도 4의 (a)를 참조하면, 피더가 공진기의 캐패시터 양단에 전기적으로 연결됨으로써 공진기의 유도 전류의 방향과 피더의 입력 전류의 방향이 동일해 진다. 공진기의 유도 전류의 방향과 피더의 입력 전류의 방향이 동일하기 때문에, 피더의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피더의 외부에서는 자기장의 세기가 약화된다. 결과적으로 루프 형태의 공진기의 중심에서는 피더로 인하여 자기장의 세기가 강화되고, 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 약화될 수 있다. 그러므로 공진기 내부에서는 전체적으로 자기장의 세기가 균일해질 수 있다.In a loop type resonator, the intensity of the magnetic field is generally weak at the center of the resonator and strong at the outer portion of the resonator. 4 (a), the feeder is electrically connected to both ends of the capacitor of the resonator, so that the direction of the induction current of the resonator becomes the same as the direction of the input current of the feeder. Since the direction of the induction current of the resonator is the same as the direction of the input current of the feeder, the intensity of the magnetic field inside the feeder is strengthened and the intensity of the magnetic field outside the feeder is weakened. As a result, at the center of the loop-shaped resonator, the strength of the magnetic field is enhanced by the feeder, and the strength of the magnetic field at the outer portion of the resonator is weakened. Therefore, the intensity of the magnetic field can be uniform throughout the resonator.

한편, 송신공진기에서 수신공진기로 전달되는 전력전송의 효율은 송신공진기에서 발생하는 자기장의 세기에 비례하므로, 송신공진기의 중심에서 자기장의 세기가 강화됨에 따라 전력전송 효율도 증가할 수 있다.Meanwhile, since the efficiency of the power transmission from the transmission resonator to the reception resonator is proportional to the intensity of the magnetic field generated by the transmission resonator, the power transmission efficiency can be increased as the intensity of the magnetic field is increased at the center of the transmission resonator.

도 4의 (b)를 참조하면, 피더(440) 및 공진기(450)는 등가회로로 표현될 수 있다. 피더(440)에서 공진기 측을 바라볼 때 보이는 입력 임피던스 Zin은 다음의 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.Referring to FIG. 4B, the feeder 440 and the resonator 450 may be represented by an equivalent circuit. The input impedance Zin seen when the resonator side is viewed from the feeder 440 can be calculated by the following equation (4).

여기서, M은 피더(440)와 공진기(450) 사이의 상호 인덕턴스를 의미하고, ω는 피더(440)와 공진기(450) 간의 공진 주파수를 의미하고, Z는 공진기(450)에서 타겟 디바이스 측을 바라볼 때 보이는 임피던스를 의미할 수 있다.Where M denotes the mutual inductance between the feeder 440 and the resonator 450 and ω denotes the resonance frequency between the feeder 440 and the resonator 450 and Z denotes the resonance frequency of the resonator 450 on the side of the target device It can mean the impedance seen when you look at it.

Zin은 상호 인덕턴스 M에 비례할 수 있다. 따라서, 피더(440) 및 공진기(450) 간의 상호 인덕턴스를 조절함으로써 Zin을 제어할 수 있다. 상호 인덕턴스 M은 피더(440)와 공진기(450) 사이 영역의 면적에 따라 조절될 수 있다. 피더(440)의 크기에 따라 피더(440)와 공진기(450) 사이 영역의 면적이 조절될 수 있다. Zin은 피더(440)의 크기에 따라 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 임피던스 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크가 필요하지 않다.Zin can be proportional to the mutual inductance M. Therefore, the Zin can be controlled by adjusting the mutual inductance between the feeder 440 and the resonator 450. The mutual inductance M can be adjusted according to the area of the region between the feeder 440 and the resonator 450. The area of the area between the feeder 440 and the resonator 450 can be adjusted according to the size of the feeder 440. [ Since Zin can be determined according to the size of the feeder 440, no separate matching network is needed to perform the output impedance and impedance matching of the power amplifier.

무선전력수신 장치에 포함된 수신공진기 및 피더도 위와 같은 자기장의 분포를 가질 수 있다. 수신공진기는 송신공진기로부터 마그네틱 커플링을 통하여 무선전력을 수신할 수 있다. 이때 수신되는 무선전력을 통하여 수신공진기에서는 유도 전류가 생성될 수 있다. 수신공진기에서 유도 전류에 의해 발생한 자기장은 피더에 다시 유도 전류를 생성할 수 있다. 이때, 도 4의 (a)의 구조와 같이 수신공진기와 피더가 연결되면, 수신공진기에서 흐르는 전류의 방향과 피더에서 흐르는 전류의 방향은 동일해진다. 따라서, 피더의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피더와 수신공진기 사이의 영역에서는 자기장의 세기가 약화될 수 있다.The receiving resonator and the feeder included in the wireless power receiving apparatus may have the distribution of the magnetic field as described above. The receive resonator can receive wireless power from the transmit resonator through magnetic coupling. At this time, an induced current can be generated in the reception resonator through the received radio power. The magnetic field generated by the induced current in the receive resonator can generate an induced current in the feeder again. At this time, when the receiving resonator and the feeder are connected as in the structure of FIG. 4A, the direction of the current flowing in the receiving resonator becomes the same as the direction of the current flowing in the feeder. Therefore, the strength of the magnetic field is strengthened in the inside of the feeder, and the strength of the magnetic field in the region between the feeder and the reception resonator can be weakened.

도 5는 일실시예에 따른 무선전력수신 장치 및 무선전력전송 장치가 탑재될 수 있는 어플리케이션으로서 패드(510)와 모바일 기기(520) 간의 무선전력충전을 나타낸다.FIG. 5 illustrates wireless power charging between a pad 510 and a mobile device 520 as an application in which a wireless power receiving apparatus and a wireless power transmission apparatus according to an embodiment can be mounted.

일실시예에 따른 무선전력전송 장치는 패드(510)에 탑재될 수 있다. 일실시예에 따른 무선전력수신 장치는 모바일 기기(520)에 탑재될 수 있다. 이때, 패드(510)는 하나의 모바일 기기(520)을 충전할 수 있다.A wireless power transmission apparatus according to one embodiment may be mounted on the pad 510. The wireless power receiving apparatus according to one embodiment may be mounted in the mobile device 520. At this time, the pad 510 can charge one mobile device 520.

도 6은 일실시예에 따른 무선전력전송 장치 무선전력수신 장치의 구성 예를 나타낸다.6 shows a configuration example of a wireless power transmission apparatus wireless power receiving apparatus according to an embodiment.

도 6에서 무선전력전송 장치(610)는 도 5의 패드(510) 및/또는 모바일 기기(520) 각각에 탑재될 수 있다. 또한, 도 6에서 무선전력전송 장치(610)는 무선충전장치에 포함될 수 있다.6, the wireless power transmission device 610 may be mounted on each of the pads 510 and / or the mobile device 520 of FIG. 6, the wireless power transmission apparatus 610 may be included in the wireless charging apparatus.

도 6에서 무선전력수신 장치(620)는 모바일 기기에 포함될 수 있다.6, the wireless power receiving apparatus 620 may be included in a mobile device.

무선전력전송 장치(610)는 도 1의 무선전력전송 장치(110)와 유사한 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선전력전송 장치(610)는 마그네틱 커플링을 이용하여 전력을 전송하기 위한 구성을 포함할 수 있다.The wireless power transmission device 610 may include a configuration similar to the wireless power transmission device 110 of FIG. For example, the wireless power transmission device 610 may comprise a configuration for transmitting power using magnetic coupling.

도 6에서 통신 및 트래킹부(611)는 무선전력수신 장치(620)와 통신을 수행하고, 무선전력전송 효율을 유지하기 위한 임피던스 제어 및 공진주파수 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신 및 트래킹부(611)는 도 1의 Tx 제어부(114) 및 통신부(115)와 유사한 기능을 수행할 수 있다.In FIG. 6, the communication and tracking unit 611 performs communication with the wireless power receiving apparatus 620 and performs impedance control and resonance frequency control to maintain the wireless power transmission efficiency. For example, the communication and tracking unit 611 may perform similar functions as the Tx control unit 114 and the communication unit 115 of FIG.

무선전력수신 장치(620)는 도 1의 무선전력수신 장치(120)와 유사한 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선전력수신 장치(620)는 전력을 무선으로 수신하여 배터리를 충전하기 위한 구성을 포함한다. 무선전력수신 장치(620)는 수신공진기(target resonator)(또는 Rx 공진기(Rx resonator)), 정류기(rectifier), DC/DC 컨버터(DC/DC converter), 충전기 회로(charger circuit)를 포함할 수 있다. 또한, 무선전력수신 장치(620)는 통신 및 제어부(623)를 포함할 수 있다.The wireless power receiving apparatus 620 may include a configuration similar to the wireless power receiving apparatus 120 of FIG. For example, the wireless power receiving apparatus 620 includes a configuration for wirelessly receiving power to charge the battery. The wireless power receiving apparatus 620 may include a target resonator (or an Rx resonator), a rectifier, a DC / DC converter, and a charger circuit. have. In addition, the wireless power receiving apparatus 620 may include a communication and control unit 623.

통신 및 제어부(623)는 무선전력전송 장치(610)와 통신을 수행하고, 과전압 및 과전류 보호를 위한 동작을 수행할 수 있다.The communication and control unit 623 can communicate with the wireless power transmission apparatus 610 and perform operations for overvoltage and overcurrent protection.

무선전력수신 장치(620)는 태블릿을 포함하는 모바일 기기의 기능을 수행하기 위한 회로(621)를 포함할 수 있다.The wireless power receiving device 620 may include a circuit 621 for performing the functions of the mobile device including the tablet.

도 7a 및 도 7b는 태블릿을 포함하는 모바일 기기(790)를 충전하는 무선충전장치(700)를 도시하는 도면이다. 일실시예에 따르면 무선충전장치는 무선전력전송 장치일 수 있다.7A and 7B are diagrams illustrating a wireless charging device 700 for charging a mobile device 790 including a tablet. According to one embodiment, the wireless charging device may be a wireless power transmission device.

구체적으로 무선충전은 충전되어야 하는 장치로 전력을 무선으로 전송하는 것으로서, 일실시예에 따르면 적어도 하나의 모바일 기기의 수신공진기와 무선충전장치의 송신공진기(source resonator)를 상호공진시켜서 전력을 무선으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 무선충전장치는 도 7a에서 두 개의 모바일 기기로 전력을 무선으로 전달하고, 도 7b에서 하나의 모바일 기기로 전력을 무선으로 전달할 수 있다.More specifically, wireless charging is a method of wirelessly transmitting power to a device to be charged. According to an embodiment, a receiving resonator of at least one mobile device and a source resonator of a wireless charging device are mutually resonated, . For example, the wireless charging device may transmit power wirelessly to two mobile devices in FIG. 7A and wirelessly transmit power to one mobile device in FIG. 7B.

여기서 모바일 기기는 핸드폰, 스마트폰, 태블릿, PMP 및 기타 휴대할 수 있고 충전될 배터리 및 무선으로 전력을 수신할 수 있는 수신공진기를 구비하는 모든 전자장치를 포함할 수 있다. 일실시예에서 모바일 기기와 무선충전장치가 면대면(face-to-face)으로 배열되면 최적의 전력전송이 이루어질 수 있는 바, 하기 도 8에서 상세히 설명한다.The mobile device may include any electronic device including a mobile phone, a smart phone, a tablet, a PMP and other portable and battery-to-be-charged battery and a receive resonator capable of receiving power wirelessly. In one embodiment, when the mobile device and the wireless charging device are arranged face-to-face, optimal power transmission can be performed, which will be described in detail below with reference to FIG.

도 8은 모바일 기기(890)의 무선충전장치(800)에 대한 송수신 각도에 따른 무선전력전송의 효율의 증감을 도시하는 도면이다. 일실시예에 따르면 무선충전장치의 송신공진기(811)와 모바일 기기의 수신공진기가 이루는 각도에 따라 무선전력전송의 효율이 감소할 수 있다.8 is a diagram illustrating an increase or decrease in the efficiency of wireless power transmission according to the transmission / reception angle of the wireless charging device 800 of the mobile device 890. In FIG. According to one embodiment, the efficiency of wireless power transmission may be reduced according to the angle formed by the transmission resonator 811 of the wireless charging device and the reception resonator of the mobile device.

구체적으로 시스템의 무선전력전송의 효율은 송신공진기와 수신공진기 사이의 결합계수 K에 비례할 수 있다. 이 때, 송신공진기와 수신공진기가 면대면(face-to-face)으로 배열된 경우의 K의 값을 Kmax라고 하면 각도에 따른 K의 값은 다음 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.Specifically, the efficiency of the wireless power transmission of the system may be proportional to the coupling coefficient K between the transmitting resonator and the receiving resonator. In this case, if the value of K is Kmax when the transmission resonator and the reception resonator are arranged face-to-face, the value of K according to the angle can be expressed by the following equation (5).

여기서 각도는 송신공진기와 수신공진기가 이루는 각도로서, 각도가 0도일 때는 Kmax의 값을 갖지만, 각도가 90도일 때는 0이 될 수 있다. 따라서, 송신공진기와 수신공진기 사이의 각도가 0도로부터 90도에 가까워짐에 따라 무선전력전송의 효율은 100%로부터 0%로 점점 감소할 수 있다.Here, the angle is an angle formed by the transmission resonator and the reception resonator, and has a value of Kmax when the angle is 0 degrees, but may be 0 when the angle is 90 degrees. Therefore, as the angle between the transmitting resonator and the receiving resonator approaches 0 degrees to 90 degrees, the efficiency of the wireless power transmission can gradually decrease from 100% to 0%.

도 9a 및 도 9b는 모바일 기기(990)의 사용자들이 일반적으로 사용하는 환경을 도시하는 도면이다. 여기서 스탠드는 무선충전장치를 포함할 수 있고, 일반적으로 사용자는 모바일 기기를 스탠드(900)에 비스듬히 세워서 작업을 수행할 수 있다.Figs. 9A and 9B are diagrams showing an environment generally used by users of the mobile device 990. Fig. Here, the stand may include a wireless charging device, and a user may generally perform an operation by erecting the mobile device on the stand 900 at an angle.

따라서 무선충전장치가 스탠드의 바닥에 평면으로 고정되는 경우, 사용자가 무선충전장치에 대해 비스듬하게 모바일 기기를 사용하게 되어 송신공진기와 수신공진기가 이루는 각도가 0도가 아닐 수 있다. 즉, 사용자들이 모바일 기기를 사용하면서 충전하기 위해서는 도 8에 도시된 바와 같이 각도에 따른 전송효율 저하가 발생할 수 있다.Therefore, when the wireless charging device is fixed to the bottom of the stand in a plane, a user may obliquely use the mobile device with respect to the wireless charging device, and the angle formed by the transmission resonator and the reception resonator may not be zero degrees. That is, in order to charge the mobile device while users are using the mobile device, transmission efficiency may be degraded depending on the angle as shown in FIG.

도 10 내지 13은 일실시예에 따른 무선충전장치에서 모바일 기기의 사용 환경을 도시하는 도면이다. 여기서 무선충전장치는 크게 시스템부와 송신공진기를 포함하는 충전부 및 연결부로 구성될 수 있다.10 to 13 are diagrams showing a usage environment of a mobile device in a wireless charging device according to an embodiment. Here, the wireless charging apparatus may be largely composed of a charging unit and a connection unit including a system unit and a transmission resonator.

충전부는 모바일 기기를 지지할 수 있는 패드(pad) 내부에 모바일 기기의 수신공진기와 상호공진하여 전력을 무선전송할 수 있는 송신공진기 또는 인덕터를 포함할 수 있다.The charging unit may include a transmitting resonator or an inductor that can resonate with the receiving resonator of the mobile device and wirelessly transmit power within a pad that can support the mobile device.

시스템부는 연결부를 통해 충전부로 전력을 공급하는 바, 전력증폭기(PA, Power Amplifier)를 포함할 수 있다.The system part supplies power to the charging part through the connection part and may include a power amplifier (PA).

연결부는 충전부의 위치와 각도를 가변적으로 조절할 수 있도록 충전부와 시스템부를 연결할 수 있다. 일실시예에 따르면 각도를 변화시키거나 좌우로 회전시킬 수 있고 연결부의 길이가 가변 가능하도록 설계될 수 있다.The connection part can connect the charging part and the system part so that the position and angle of the charging part can be variably controlled. According to one embodiment, the angle can be changed, the rotation can be made to the left and right, and the length of the connection portion can be designed to be variable.

도 10은 일실시예에 따른 모바일 기기(1090)를 충전하기 위한 일반적인 사용자 환경으로서, 바닥 또는 책상 위에 무선충전장치(1000)를 놓고, 그 위에 모바일 기기를 충전하는 사용자 환경을 고려할 수 있다.10 is a general user environment for charging a mobile device 1090 according to an embodiment, and may consider a user environment in which the wireless charging device 1000 is placed on a floor or a desk, and a mobile device is charged thereon.

여기서 무선충전장치는 송신공진기(1011)를 포함하는 충전부가 접혀있는 상태로서, 시스템부(1020)로부터 연결부(1030)를 통해 충전부의 송신공진기(1011)로 전력을 공급할 수 있다. 이에 따라 송신공진기와 모바일 기기의 수신공진기가 서로 면대면(face-to-face) 형태로 배열되므로, 사용자는 바닥 또는 책상에 모바일 기기를 평평하게 놓고 사용하면서도 최적의 무선전력전송의 효율을 유지한 채로 모바일 기기를 충전할 수 있다.Here, the wireless charging apparatus can supply power from the system unit 1020 to the transmission resonator 1011 of the charging unit through the connection unit 1030 in a state where the charging unit including the transmission resonator 1011 is folded. Accordingly, since the transmitting resonator and the receiving resonator of the mobile device are arranged face-to-face with each other, the user can keep the efficiency of the optimal wireless power transmission while using the mobile device on the floor or desk The mobile device can be charged.

도 11은 사용자들이 모바일 기기(1190)를 사용함과 동시에 충전하기 위해서, 무선충전장치(1100)로부터 송신공진기(1111)를 포함한 충전부(1110)를 임의의 각도로 꺼낸 모습을 도시한다. 여기서 연결부(1130)에 의해 충전부의 평면과 시스템부(1120)의 평면이 이루는 각도(1135)가 변화됨으로써 사용자는 충전부를 꺼낼 수 있다.11 shows a state in which the charging unit 1110 including the transmission resonator 1111 is taken out from the wireless charging device 1100 at an arbitrary angle in order to charge the user while using the mobile device 1190. [ Here, the angle 1135 between the plane of the live part and the plane of the system part 1120 is changed by the connection part 1130, so that the user can take out the live part.

일실시예에 따라 도 11에 도시된 모바일 기기의 사용 환경은 도 9a 및 9b에 도시된 사용 환경과 유사할 수 있다. 그러나 충전부의 위치가 연결부에 의해 변화됨으로써 무선충전장치의 송신공진기와 모바일 기기의 수신공진기가 면대면(face-to-face)으로 배열된 상태가 유지될 수 있다. 따라서 사용자는 무선전력전송의 효율이 최대인 상태로 충전하면서 모바일 기기를 사용할 수 있다.The usage environment of the mobile device shown in Fig. 11 according to an embodiment may be similar to the usage environment shown in Figs. 9A and 9B. However, since the position of the live part is changed by the connection part, the state in which the transmit resonator of the wireless charging device and the receive resonator of the mobile device are arranged face-to-face can be maintained. Therefore, the user can use the mobile device while charging while the efficiency of the wireless power transmission is maximized.

도 12는 사용자들이 모바일 기기(1290)를 충전하면서 무선충전장치(1200)를 이동시키지 않은 채로 측면에서 사용하기 위해, 충전부(1210)를 좌우 방향으로 회전시킨 모습을 도시한다. 여기서 충전부는 연결부(1230)에 의해 좌우로 회전될 수 있다.12 illustrates a state in which the charging unit 1210 is rotated in the left and right direction for use on the side without moving the wireless charging device 1200 while users are charging the mobile device 1290. [ Here, the live part can be rotated from side to side by the connection part 1230.

일실시예에 따라 도 12에 도시된 모바일 기기의 사용 환경에서는, 충전부를 시스템부(1220)의 평면으로부터 일정 각도 이상 꺼낸 상태에서 무선충전장치의 측면에 위치한 사용자의 방향으로 충전부를 회전시킴으로써, 무선충전장치의 송신공진기와 모바일 기기의 수신공진기를 면대면(face-to-face) 배열 상태로 유지할 수 있다. 따라서 사용자는 무선전력전송의 효율이 최대인 상태로 충전하면서 모바일 기기를 사용할 수 있다.According to one embodiment, in the use environment of the mobile device shown in FIG. 12, by rotating the charging unit in the direction of the user located on the side of the wireless charging device while the charging unit is taken out from the plane of the system unit 1220 by a certain angle or more, It is possible to keep the transmitting resonator of the charging device and the receiving resonator of the mobile device in a face-to-face arrangement. Therefore, the user can use the mobile device while charging while the efficiency of the wireless power transmission is maximized.

도 13은 플렉서블(flexible)하게 형태를 변형하여 충전부(1310)와 시스템부(1320)의 배치를 자유롭게 변경하는 연결부(1330)를 포함하는 스탠드(stand) 형태의 무선충전장치(1300)를 도시한다. 일실시예에 따르면 연결부는 형태를 자유롭게 변경할 수 있는 구조로서 스탠드 또는 마이크에 사용되는 구즈넥(goose neck) 구조로 설계될 수 있다. 이에 따라 충전부의 위치 및 각도가 자유롭게 변경될 수 있으므로 사용자는 어떠한 모바일 기기의 사용환경에서도 최적의 무선전력전송의 효율로 충전하면서 모바일 기기를 사용할 수 있다.13 shows a wireless charging device 1300 in the form of a stand including a connecting portion 1330 that flexibly deforms the shape to freely change the arrangement of the charging portion 1310 and the system portion 1320 . According to one embodiment, the connecting part can be designed in a goose-neck structure used for a stand or a microphone as a structure that can freely change its shape. Accordingly, the position and angle of the charger can be freely changed, so that the user can use the mobile device while charging with the efficiency of the optimal wireless power transmission in any usage environment of the mobile device.

여기서 모바일 기기를 임의의 위치와 각도로 거치할 수 있도록 충전부는 홀더(holder)(1315)를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면 홀더는 충전부 상에서 모바일 기기를 고정 내지 지지하기 위한 것으로서, 충전부 상에 돌출된 홀더에 의해 모바일 기기가 중력 방향에 대해 지지되거나, 고무와 같이 마찰계수가 큰 소재로 제조된 홀더가 충전부 상에 부착됨으로써 모바일 기기가 홀더 상에 고정될 수 있다.Here, the live part may include a holder 1315 so as to mount the mobile device at an arbitrary position and angle. According to one embodiment, a holder is for holding or supporting a mobile device on a charger, and a holder, which is made of a material having a large frictional coefficient, such as rubber, By attaching on the live part, the mobile device can be fixed on the holder.

도 14는 다른 일실시예에 따른 무선충전장치(1400)에서 모바일 기기(1490)의 사용 환경을 도시하는 도면이다. 일실시예에 따르면 연결부의 길이가 가변 가능하도록 설계될 수 있다.14 is a diagram showing a usage environment of the mobile device 1490 in the wireless charging device 1400 according to another embodiment. According to one embodiment, the length of the connection portion can be designed to be variable.

여기서 무선충전장치(1400)를 구성하는 송신공진기를 포함하는 충전부(1410), 시스템부(1420) 및 홀더(1415)는 도 11의 충전부(1110), 시스템부(1120) 및 도 13의 홀더(1315)와 동일할 수 있고, 연결부는 제1 관절부(1431), 제2 관절부(1432) 및 연장부(1433)로 구성될 수 있다.The charging unit 1410, the system unit 1420 and the holder 1415 including the transmission resonator constituting the wireless charging apparatus 1400 here are the charging unit 1110, the system unit 1120, and the holder 1315, and the connection part may be composed of a first joint part 1431, a second joint part 1432, and an extension part 1433.

이 때, 제1 관절부(1431)는 충전부의 평면과 시스템부의 평면이 이루는 각도가 변화될 수 있는 모든 관절 구조를 포함할 수 있고, 제2 관절부(1432)는 충전부가 좌우 방향으로 회전될 수 있는 모든 관절 구조를 포함할 수 있다.In this case, the first joint 1431 may include all the joint structures in which the angle between the plane of the live part and the plane of the system part may be changed, and the second joint part 1432 may include a case where the live part can be rotated in the left- It can include all joint structures.

다만 제1 관절부와 제2 관절부가 반드시 별개의 관절부로 구성되는 것으로 한정하는 것은 아니고, 볼 조인트(ball joint)와 같이 제1 관절부와 제2 관절부의 기능을 동시에 수행하는 하나의 관절 구조로 구성될 수도 있다.However, the present invention is not limited to the first joint part and the second joint part being made up of separate joint parts, but may be a single joint structure that simultaneously performs the functions of the first joint part and the second joint part, such as a ball joint It is possible.

연장부(1433)는 연결부의 길이가 가변적으로 연장되거나 단축될 수 있는 구조로 설계될 수 있는 바, 일실시예에 따르면 시스템부로부터 충전부로 전력을 공급하는 전선은 여분의 길이에 해당하는 부분을 충전부 내지는 시스템부에 수납하여 연결부의 길이 변화에 대응되도록 설계될 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the wire extending from the system unit to the charging unit may include a portion corresponding to an extra length It can be designed so as to be accommodated in the charging part or the system part and to correspond to the change in length of the connecting part.

따라서 제1 관절부, 제2 관절부 및 연장부를 포함하는 연결부에 의해 충전부의 위치 및 각도가 자유롭게 변경될 수 있으므로, 사용자는 다양한 모바일 기기의 사용환경에서 최대 무선전력전송의 효율로 충전하면서 모바일 기기를 사용할 수 있다.Accordingly, the position and angle of the live part can be freely changed by the connection part including the first joint part, the second joint part and the extension part, so that the user can use the mobile device while charging with the efficiency of the maximum wireless power transmission in various mobile device use environments .

도 15a 및 도 15b는 일실시예에 따른 무선충전장치(1500)에서 모바일 기기(1590)의 배치를 도시하는 도면이다. 여기서 충전부(1510) 상에 모바일 기기가 가로, 세로 또는 기타 상태로 배치될 수 있도록 충전부는 홀더(1515)를 포함할 수 있다.15A and 15B are diagrams showing the arrangement of the mobile device 1590 in the wireless charging device 1500 according to one embodiment. Here, the live part may include a holder 1515 so that the mobile device can be placed on the live part 1510 in a horizontal, vertical or other state.

도 15a는 모바일 기기가 세로로 놓인 상태, 도 15b는 모바일 기기가 가로로 놓인 상태를 도시한 것으로서, 일실시예에 따르면 상하좌우 네 개의 홀더를 임의로 위치시킴으로써 모바일 기기가 어떠한 상태로 배치되더라도 지지할 수 있다. 구체적으로는 도시된 바와 같이 충전부 상에 파인 홈을 따라 홀더를 위치시킴으로써 모바일 기기가 충전부 상에 고정될 수 있다. 다만, 홀더의 형태 및 개수를 위와 같이 한정하는 것은 아니고, 충전부 상에 모바일 기기를 충분히 고정할 수 있는 모든 형태와 개수를 포함할 수 있다.FIG. 15A shows a state where the mobile device is placed vertically, FIG. 15B shows a state where the mobile device is placed horizontally, and according to an embodiment, by vertically and horizontally and vertically positioning four holders, . Specifically, the mobile device can be fixed on the live part by placing the holder along the fine groove on the live part as shown. However, the shape and the number of the holders are not limited to those described above, but may include all shapes and numbers capable of sufficiently fixing the mobile device on the live part.

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.

1100: 무선충전장치
1110: 충전부
1111: 송신공진기
1120: 시스템부
1130: 연결부
1190: 모바일 기기1100: Wireless charging device
1110:
1111: Transmitter resonator
1120:
1130:
1190: Mobile devices

Claims

A charging unit for wirelessly transmitting power to the mobile device;
A system unit for supplying electric power to the charging unit through a connection unit; And
And a connection part for connecting the charging part to the system part such that the position of the charging part and the angle between the charging part and the system part are variably controlled,
Lt; / RTI >
The connecting portion
A goose neck structure for flexibly deforming the shape of the mobile unit and the charging unit while maintaining a state in which the mobile unit and the charging unit are arranged face-to-face to freely change the arrangement of the charging unit and the system unit. / RTI >
Wireless charging device.

The method according to claim 1,
When the reception resonator of the mobile device and the transmission resonator of the charger are arranged face-to-face,
Wireless charging device.

The method according to claim 1,
Wherein an angle between the plane of the charging part and the plane of the system part is changed by the connection part,
Wireless charging device.

The method according to claim 1,
And the charging unit is rotated left and right by the connection unit,
Wireless charging device.

The method according to claim 1,
The length of the connecting portion being variable,
Wireless charging device.

The method according to claim 1,
Wherein the mobile device is arranged in a horizontal, vertical or other state on the charger,
Wireless charging device.

The method according to claim 1,
The charging unit includes:
Comprising a transmitting resonator or an inductor for transmitting power,
Wireless charging device.

The method according to claim 1,
The charging unit includes:
And a holder for preventing the mobile device from moving.
Wireless charging device.