비 방사형 무선 전력 전송 연구 및 분석
Analysis and Experimentation of Non-Radiative Wireless Power Transfer
- 주제(키워드) 비 방사형 , 무선 전력 전송
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 김영길
- 발행년도 2012
- 학위수여년월 2012. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 산업대학원 정보전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000012826
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 논문은 전송선로(Transmission Line)를 이용하지 않는 무선전력전송(Wireless Power Transmission) 방식에 대해서 연구 하고자 한다. 현재 알려진바 있고 제안되어 연구 중인 무선 전송기술은 전자기유도(Electromagnetic Induction), 전자기 방사(Electromagnetic Radiation), 감쇠파 결합(Evanescent coupling), 전기유도(Electrical Conduction)등 크게 4가지 방법으로 구분 된다. 2008년 MIT 대학의 마린 솔자칙(Marin Soljaic) 교수 연구팀에서 실험 결과를 발표한 내용은 원거리 전자파 방사와는 달리 사용 되는 주파수/파장에 비해 짧은 거리의 전달로 근접장(Near Field) 효과를 이용 하고 자기유도(Magnetic Induction)에서 송/수신부의 공진(Resonance) 주파수를 일치 시켜 두 매체가 같은 주파수로 공진(Resonance)할 경우 전자파가 근거리 전자장(Electron Field)을 통해 한 매체에서 다른 매체로 이동하는 감쇠파 결합(Evanescent Wave Coupling)에 기반을 두어 전자기 유도(Electromagnetic Induction) 보다 먼 거리에서 전자기 방사(Electromagnetic Radiation) 보다 더 높은효율로 전력을 전달하는 비 방사형 중거리 무선전력전송(Non-Radiative Mid-Range Power Transfer) 방식이다. 따라서 연구의 목적으로 첫째는 감쇠파 결합(Evanescent Wave Coupling) 방법에서 두 개의 동일한 공진 주파수(Resonance Frequency)를 갖는 나선형 코일(Helical Coil) 사이에서 높은 효율의 전력 전달 근거를 밝히며, 둘째는 다른 전송 구조를 설계 하는 방법을 고찰 하며, 셋째는 나선형 코일(Helical Coil)의 공진 주파수(Resonance Frequency)를 계산하여 실험 확인 하는 것이다. 또한 감쇠파 결합(Evanescent Wave Coupling) 구조에서 전력의 원천(Source) 뒤에 보조 코일을 두고 전장의 반사를 시도하여 무선에너지전송의 효율을 높이는 것이다.
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목 차 (List of Text)
ABSTRACT
제 1 장 서 론 1
제 1 절 연구의 배경 2
제 2 절 연구의 목적 3
제 2 장 무선 방식을 이용한 전력전송의 개요 5
제 1 절 Nikola Tesla의 연구 5
제 1 항 무선 전력 전송(WPT) 시스템 구성 5
제 2 항 송신기(Transmitter)와 수신기(Receiver)의 증폭 5
제 3 항 전자기장(Electromagnetic Field)의 증폭 6
제 4 항 전압과 전류의 파장(Wave Impedance) 7
제 2 절 Marin Soljacic의 연구 8
제 1 항 거리와 결합의 비율 8
제 2 항 유전체 공진기를 이용한 감쇠파 결합 9
제 3 항 단일 도선 고리의 전기 용량 12
제 4 항 두 도선 고리 사이의 전기 용량성 15
제 3 절 무선 전력 전송 방식 17
제 1 항 유도결합(Induction Coupling) 방식 17
제 2 항 무선․극초단파 방식 19
제 3 항 공명결합(Resonance Coupling) 21
제 4 절 무선 전력 전송 응용기술 23
제 1 항 장치위치(Device Positioning) 기술 23
제 2 항 자기공명(Magnetic Resonance) 기술 26
제 3 항 전기 자동차의 전력전송 시스템 31
제 3 장 자기공명 방식 표준화 동향 34
제 1 절 자기공명 방식 국내 표준화 동향 34
제 2 절 공명형 무선전력전송 장치 표준 35
제 3 절 공명형 무선전력전송 효율 측정방법 표준 35
제 1 항 공명형 무선전력전송 효율 정의 35
제 2 항 공명형 무선전력전송 장치 효율 측정 38
제 3 항 공명형 무선전력전송 전자기장 측정표준 39
제 4 장 유전체 공진기 41
제 1 절 유전체 공진 안테나 41
제 2 절 유전체 공진 안테나 대역폭 41
제 3 절 유전체 공진 안테나 구조 42
제 5 장 단일루프 자기 공진기 43
제 1 절 평행평판 단일원형 루프 43
제 2 절 자기 공진기 46
제 3 절 송․신 공진기와 부하 메칭 47
제 6 장 자기 결합의 효율 49
제 1 절 공진(Resonance)의 조건 49
제 1 항 파장의 크기가 코일보다 큰 경우 49
제 2 항 파장의 크기와 코일의 크기가 비슷한 경우 51
제 7 장 무선 전력 전송 시험 54
제 1 절 실험의 형태 54
제 2 절 17 MHz와 136 MHz 실험 59
제 1 항 17 MHz 실험 59
제 2 항 136 MHz 실험 61
제 8 장 원천(Source)에서 측정된 자기장의 변형 63
제 9 장 결 론 66
참고문헌 67
