• Journal of Power Electronics
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• 제17권3호
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• pp.835-847
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• 2017

A transmitting coil with an optimal topology and number of turns can effectively improve the performance of the wireless power transfer (WPT) systems for endoscope robots. This study proposes the evaluation parameters of the transmitting coils related to the performance of the WPT system to standardize the design of the transmitting coils. It considers both the quality factor of transmitting coils and the coupling factor between the two sides. Furthermore, an analytical model of transmitting coils with different topologies is built to exactly estimate the evaluation parameters. Several coils with the specified topologies are wound to verify the analytical model and the feasibility of evaluation parameters. In the case of a constant power received, the related evaluation parameters are proportional to the transfer efficiency of the WPT system. Therefore, the applicable frequency ranges of transmitting coils with different topologies are determined theoretically. Then a transmitting coil with a diameter of 69 cm is re-optimized both theoretically and experimentally. The transfer efficiency of the WPT system is increased from 3.58% to 7.37% with the maximum magnetic field intensity permitted by human tissue. Finally, the standardized design of the transmitting coil is achieved by summing-up and facilitating the optimization of the coils in various situations.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.213-218
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• 2022

본 연구에서는 드론을 무선으로 충전할 수 있는 고효율 무선 전력 전송 송, 수신 코일 개발에 대한 기술을 소개한다. 드론 스테이션은 드론의 배터리를 충전하기 위해 배터리를 분리 할 필요 없이 무선으로 배터리를 충전할 수 있는 기능을 지원한다. 드론의 배터리를 최단 시간 내에 충전하기 위해서는 무선 충전 효율이 높아야 한다. 드론 스테이션의 무선 충전 효율을 높이기 위해 고효율 송, 수신 코일 제작 방법과 성능 측정 방법을 제시하였다. 송, 수신 코일은 드론의 비행에 방해가 되지 않도록 드론의 크기와 무게를 고려하여 PCB 기판을 이용해 제작하였다. 송, 수신 코일 사이의 거리가 40mm 이상 떨어진 거리에서 88% 이상의 효율을 구현하였다.

• ETRI Journal
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• 제44권2호
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• pp.339-345
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• 2022

This article presents an investigation of the effects on a grounding system of wireless power transfer (WPT) when transmitting over relatively far distances, that is, up to 1.25 m. Conventional two-coil WPT systems are sufficiently commercialized in strong coupling range, but it is important to accomplish the long-range WPT in weak coupling range for further various applications. This system depends on the coupling effect between the two coils that the grounds of the transmitting and receiving coils should be completely separated. However, when evaluating the performance of two-coil systems with the instrument consisting of two ports and one common ground, undesirable problems occur in weak coupling ranges, for example, obtaining disagreeable transmission efficiency and degrading system stability/reliability. We investigate the problems of the leakage power from common ground systems and provide a practical solution to obtain a reliable WPT system by using an isolation transformer. The usefulness of this approach is that it is possible to achieve the stability of the system with relatively far transmitting distances and to determine the exact transmission efficiency.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.48-55
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• 2021

3-코일 자기공진방식 무선전력전송 시스템을 등가회로 모델로 해석하여 시스템의 |S21|을 3개 코일의 Q와 송신코일과 중계코일, 중계코일과 수신코일의 커플링 계수 k의 수식으로 표현하였다. 유도된 수식으로부터 중계코일이 송신코일과 수신코일의 중앙에 위치할 때 최대 이득을 얻을 수 있음을 수식으로 제시하고 실험으로 그 결과가 타당함을 보였다. 송신코일과 수신코일의 거리가 30 cm이고 두 코일이 정렬되었으며 중계코일이 두 개의 코일 중앙에 위치하였을 때 9 %의 최대 효율을 얻었다. 송신코일과 수신코일이 비 정렬된 경우는 정렬된 경우에 비하여 효율이 떨어지나, 중계코일을 회전시키면 효율이 크게 증가하는 것을 실험으로 보였다. 전기자동차의 무선충전 시 송신코일과 수신코일이 비 정렬되면 효율이 정렬 시와 비교해 많이 감소할 것으로 예상되며, 이런 경우 중계코일을 사용하고 중계코일을 회전시킴으로써 효율을 높일 수 있을 것으로 보인다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제14권6호
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• pp.1151-1158
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• 2011

Proximity magnetic sensor is able to detect the object target accurately in close range and it has been widely used in the underwater guided weapon system because there is no countermeasures from the target. In order to increase the damage of target by shock wave due to explosion of the underwater guided weapon system, the maximum detection range of the proximity magnetic sensor needs to be increased. In this paper, we describe the techniques of the optimum transmitting and receiving coils design using the Finite Element Method for the output power enhancement of the transmitter and the sensitivity improvement of the receiver. Finally, the proposed design techniques of the transmitter and the receiver were verified using a experimental setup and a prototype.

• 전력전자학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.290-293
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• 2018

This paper proposes a new magnetic resonant wireless power transfer system. Two transmitters are arranged to secure a range wider than the existing one-to-one resonance, thereby enhancing the practicality of the system. Two identical transmission units are arranged to strengthen the magnetic field and to subsequently increase the magnitude and distance of the power transmitted to the reception unit. A constant power can be maintained in a wide range through the phase control of different output powers according to the positions of the transmitting and receiving coils. A constant power can also be obtained by transmitting to the receiver. The experiment results show that the proposed method outperforms the conventional method.

• 전력전자학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.78-83
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• 2019

In this study, we analyze the structure of the transceiver coil in the inductive power transfer (IPT) system. In the IPT system, the transceiver coil design needs to have the highest magnetic coupling possible because of the relatively low magnetic coupling due to the large gap of distance without the core. The transmitting coil may be formed as a multi-layer type according to the distance between the transmitting and receiving coils if the receiving coil is configured as a multi-layer type on the inner structure of the receiving apparatus, thereby improving the magnetic coupling and system efficiency. We compare and analyze the coil magnetic coupling, and system efficiency according to the layer structure of the transmitting and receiving coils and verify the analysis by JMAG simulation. Experimental results show that the layer structure of the transceiver should be considered according to the inner space of the receiving device and the spacing distance.

• 비파괴검사학회지
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• 제33권2호
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• pp.219-225
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• 2013

자왜방식 원거리 초음파검사의 최적화된 개별 응용들을 위해, 분리되어 적층된 송수신 나선형 코일 배열들이 사용되어 왔었다. 본 연구에서는 기존에 비해 반으로 줄어든 다리 폭을 갖는 나선형 코일들과 이 다리 폭 감소에 기인한 빈 공간들을 활용할 때, 보다 쉬운 사용과 제조를 허용하는 단층 구조를 형성하도록 송수신 코일들이 배열될 수 있다는 것을 실증하였다. 다리 폭에 비례하는 수신코일의 감은 수 때문에 단층 코일 배열의 감도는 대응되는 이층 코일 배열의 그것의 반 정도이었지만 이는 메인-뱅(main bang) 에코로 인한 포화로부터 수신증폭기의 보다 빠른 회복을 허용하였다. 또한 지향성 조종과 SNR(signal-to-noise ratio)의 관점에서는 이 두 종류의 코일 배열들이 거의 같은 성능을 갖는 것으로 밝혀졌다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.142-149
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• 2019

전기자동차를 무선으로 충전하기 위하여서는 전기에너지를 전송하기 위한 코일이 꼭 필요하다. 코일의 형태는 기본적인 원형 코일에서부터 두 코일 간의 커플링 효과를 높이기 위한 DD 형상의 코일 등 여러 종류가 있다. 하지만 코일 간 커플링이 좋은 DD 형상의 코일은 송수신 측 전력변환장치의 구조가 복잡해지는 단점이 있어 사용에 제한이 있다. 본 논문에서는 자유공간에서 2개의 코일을 이용하여 무선으로 전력을 전송할 때 제작이 편리한 스파이럴 인덕터의 인덕턴스 값을 계산하고 적절한 크기의 인턱터를 설계하는 방법을 제시하였다. 공진기에서 XLm 값이 부하저항 값과 비슷하여질 때 bifurcation 현상이 나타나므로, 이 현상이 덜 일어나도록 XLm 값을 최소부하저항 값과 같도록 선택하여 공진기에 필요한 인덕턴스 값을 계산하였다. 계산된 인덕턴스 값을 스파이럴 인덕터로 구현하기 위하여 스파이럴 인덕터에서 인덕턴스 값과 인턱터의 크기, 턴 수, 총 코일 길이와의 관계를 알아보았다. 또한, 두 개의 코일의 수평 이격에 따른 결합계수 k 값의 변화를 알아본 후 적절한 인덕터를 선정하였다.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.21-25
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• 2014

As wireless power transfer (WPT) technology using strongly coupled electromagnetic resonators is a recently explored technique to realize the large power delivery and storage without any cable or wire, this technique is required for diffusion of electric vehicles (EVs) since it makes possible a convenient charging system. Typically, since the normal conducting coils are used as a transmitting coil in the CPT system, there is limited to deliver the large power promptly in the contactless EV charging system. From this reason, we proposed the combination CPT technology with HTS transmitting antenna, it is called as, superconducting contactless power transfer for EV (SUWPT4EV) system. As the HTS coil has an enough current density, it can deliver a mass amount of electric energy in spite of a small scale antenna. The SUCPT4EV system has been expected as a noble option to improve the transfer efficiency of large electric power. Such a system consists of two resonator coils; HTS transmitting antenna (Tx) coil and normal conducting receiver (Rx) coil. Especially, the impedance matching for each resonator is a sensitive and plays an important role to improve transfer efficiency as well as delivery distance. In this study, we examined the improvement of transmission efficiency and properties for HTS and copper antennas, respectively, within 45 cm distance. Thus, we obtained improved transfer efficiency with HTS antenna over 15% compared with copper antenna. In addition, we achieved effective impedance matching conditions between HTS antenna and copper receiver at radio frequency (RF) power of 370 kHz.