이중코일을 이용한 자기유도 무선충전 코일의 자유도 개선

Abstract

무선충전은 전선 없이 전자기기를 충전할 수 있다는 사용자의 편의적인 측면에 장점이 커 활발히 연구개발되고 널리보급되었다. 하지만 무선충전패드에서 수신기의 중심이 어긋날 경우에 충전이 되지 않아 수신기의 중심을 잘 맞춰야한다는 점은 사용자의 편의성이라는 무선충전의 효용성을 크게 저감시킨다. 본 논문은 이러한 무선충전의 한계를 극복하고자 수신기의 위치 자유도를 향상시키기 위한 코일 설계를 진행하였다. Tx 코일이 Rx 코일과 사이즈가 비슷할 때보다 외경 크기가 클 때 중심에서 효율은 다소 저하되었지만, 중심이 어긋날 경우의 효율이 개선되어 Rx 코일의 위치 자유도가 향상됨을 알 수 있었다. 이 때, Tx 코일에 내측 코일이 추가로 구성된 이중코일 구조를 제안하여 효율을 추가적으로향상시킬 수 있었다. 자유도 개선 결과를 시뮬레이션과 측정을 통해 효율을 확인하였고, 경향성이 일치함을 볼 수 있었다. 측정 결과, 105～210 kHz 동작 주파수에서 송수신 코일의 전송거리 3 mm, 오정렬 15 mm일 때, 수신 코일에 전류가1A 흐를 때 기준으로 기존 Tx 코일의 전송 효율은 37 %, 외경 크기를 키운 코일의 효율은 45 %, 내측 코일을 추가한이중 코일은 47 %로 효율이 향상되었다.