▶ コリア アドバンスド インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジーの特許一覧
特許7056973キャパシティブ結合方式のカプラー構造及びこれを含む無線電力伝送システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-11
(45)【発行日】2022-04-19
(54)【発明の名称】キャパシティブ結合方式のカプラー構造及びこれを含む無線電力伝送システム
(51)【国際特許分類】
H02J 50/05 20160101AFI20220412BHJP
H02J 50/40 20160101ALI20220412BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20220412BHJP
B64D 27/24 20060101ALN20220412BHJP
B64F 1/36 20170101ALN20220412BHJP
【ＦＩ】
H02J50/05
H02J50/40
H02J7/00 301D
B64D27/24
B64F1/36
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020107258
(22)【出願日】2020-06-22
(65)【公開番号】P2021078342
(43)【公開日】2021-05-20
【審査請求日】2020-06-23
(31)【優先権主張番号】10-2019-0144987
(32)【優先日】2019-11-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 発行者名 アイイーイーイー （インスティテュート オブ エレクトリカル アンド エレクトロニック エンジニアーズ） 刊行物名、号数、頁数 ２０１９ アイイーイーイー ワイヤレス パワー トランスファー カンファレンス （ダブリューピーティーシー）第１９５１０００７号，第６３５－６３８頁 発行年月日 ２０１９年６月２１日［刊行物等］集会名 ダブリューピーティーシー アンド ダブリューオーダブリュー ジョイント セッション ２－ムービング ダブリューピーティー システムズ ワイヤレス パワー ウィーク（ダブリューピーダブリュー ２０１９） 開催場所 アイイーティ サヴォイ プレイス， ロンドン 内 ケヴィン レクチャー シアター 公開日 ２０１９年６月２１日
(73)【特許権者】
【識別番号】515162224
【氏名又は名称】コリア アドバンスド インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー
【氏名又は名称原語表記】ＫＯＲＥＡ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
(74)【代理人】
【識別番号】100107456
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 成人
(74)【代理人】
【識別番号】100162352
【弁理士】
【氏名又は名称】酒巻 順一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100123995
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 雅一
(72)【発明者】
【氏名】スンヨン アン
(72)【発明者】
【氏名】チャンジュン パク
(72)【発明者】
【氏名】ジェヒョン パク
(72)【発明者】
【氏名】ユジュン シン
(72)【発明者】
【氏名】シュンリュー フー
(72)【発明者】
【氏名】ボンソン リー
【審査官】寺谷 大亮
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１４／１２５７０９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－１５０６４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／０５４８００（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－１８０１８５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ５０／０５
Ｈ０２Ｊ ５０／４０
Ｈ０２Ｊ ７／００
Ｂ６４Ｄ ２７／２４
Ｂ６４Ｆ １／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
リング状の第１金属及び円板状の第２金属を含む電力送信部、及びリング状の第３金属及び円板状の第４金属を含む電力受信部、を含み、
前記リング状の第１金属は前記リング状の第３金属と向かい合うように位置して第１キャパシターを形成し、前記円板状の第２金属は前記円板状の第４金属と向かい合うように位置して第２キャパシターを形成し、
前記リング状の向かい合う第１金属及び第３金属と、前記円板状の向かい合う第２金属及び第４金属とはそれぞれの重心が同一の垂直線上に配置されて容量性結合（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を成し、下段を基準にして前記リング状の第１金属、前記リング状の第３金属、前記円板状の第２金属及び前記円板状の第４金属の順で配置される
ことを特徴とするキャパシティブ結合方式のカプラー構造。
【請求項2】
前記リング状の第１金属及び第３金属のそれぞれの内径は前記円板状の第２金属及び第４金属のそれぞれの直径より大きいことを特徴とする請求項１に記載のキャパシティブ結合方式のカプラー構造。
【請求項3】
電源、
インバーター、
補償回路、
キャパシティブ結合方式のカプラー、
整流器、及び
抵抗を含み、
前記キャパシティブ結合方式のカプラーは、
リング状の第１金属及び円板状の第２金属を含む電力送信部、及び
リング状の第３金属及び円板状の第４金属を含む電力受信部、を含み、
前記リング状の第１金属は前記リング状の第３金属と向かい合うように位置して第１キャパシターを形成し、前記円板状の第２金属は前記円板状の第４金属と向かい合うように位置して第２キャパシターを形成し、
前記リング状の向かい合う第１金属及び第３金属と、前記円板状の向かい合う第２金属及び第４金属とはそれぞれの重心が同一の垂直線上に配置されて容量性結合（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を成し、下段を基準にして前記リング状の第１金属、前記リング状の第３金属、前記円板状の第２金属及び前記円板状の第４金属の順で配置される構造を有する
ことを特徴とする無線電力伝送システム。
【請求項4】
前記リング状の第１金属及び第３金属のそれぞれの内径は前記円板状の第２金属及び第４金属のそれぞれの直径より大きいことを特徴とする請求項３に記載の無線電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、２０２１年度大韓民国政府（科学技術情報通信部）の財源にて情報通信企画評価院の支援を受けて行われた研究である（Ｎｏ．２０２０－０－００８３９，超連結 Ｅ－Ｖｅｈｉｃｌｅ 電力及び信号 ＥＭＣ 高度化技術開発）。
Ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｊｅｃｔ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｉｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ．
Ｐｒｏｊｅｃｔ ｕｎｉｑｕｅ ｎｕｍｂｅｒ： １７１１１１６７９２
Ｐｒｏｊｅｃｔ ｎｕｍｂｅｒ： ２０２０－０－００８３９－００１
Ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ： Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＩＣＴ
Ｒ＆Ｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ａｇｅｎｃｙ： Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＆ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ＆ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
Ｒ＆Ｄ ｐｒｏｊｅｃｔ： Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｔｉｔｌｅ： Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ ＥＭＣ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｈｙｐｅｒ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｅ－Ｖｅｈｉｃｌｅ
Ｍａｎａｇｉｎｇ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ： Ｋｏｒｅａ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｐｒｏｊｅｃｔ ｐｅｒｉｏｄ： ２０２０．０４．０１ － ２０２７．１２．３１－
本発明は、キャパシティブ結合方式のカプラー構造及びこれを含む無線電力伝送システムに関するものであって、更に詳細には、寄生キャパシタンスを減少させて一定した効率を維持することができるキャパシティブ結合方式のカプラー構造及びこれを含む無線電力伝送システムに関するものである。参考に、本発明は本発明者の論文（Ｓｅｐａｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｌａｒ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｒ ｆｏｒ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｃｒｏｓｓ-Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｉｎ Ｄｒｏｎｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）に開示されている。
Ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｊｅｃｔ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｉｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ．
Ｐｒｏｊｅｃｔ ｕｎｉｑｕｅ ｎｕｍｂｅｒ： １７１１１１６７９２
Ｐｒｏｊｅｃｔ ｎｕｍｂｅｒ： ２０２０－０－００８３９－００１
Ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ： Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＩＣＴ
Ｒ＆Ｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ａｇｅｎｃｙ： Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＆ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ＆ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
Ｒ＆Ｄ ｐｒｏｊｅｃｔ： Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｔｉｔｌｅ： Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ ＥＭＣ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｈｙｐｅｒ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｅ－Ｖｅｈｉｃｌｅ
Ｍａｎａｇｉｎｇ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ： Ｋｏｒｅａ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｐｒｏｊｅｃｔ ｐｅｒｉｏｄ： ２０２０．０４．０１ － ２０２７．１２．３１－
本発明は、キャパシティブ結合方式のカプラー構造及びこれを含む無線電力伝送システムに関するものであって、更に詳細には、寄生キャパシタンスを減少させて一定した効率を維持することができるキャパシティブ結合方式のカプラー構造及びこれを含む無線電力伝送システムに関するものである。参考に、本発明は本発明者の論文（Ｓｅｐａｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｌａｒ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｒ ｆｏｒ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｃｒｏｓｓ-Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｉｎ Ｄｒｏｎｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）に開示されている。
【背景技術】
【0002】
近年、無線充電技術は電気自動車、モバイルアプリケーション及び無人機のような多様なアプリケーションのための便利な充電ソルーションとして注目を浴びている。無線電力伝送システムは充電器と装置との間の電気的接触を除去して防水及び防振を通じて耐久性を向上させ、バッテリを小型化するか、除去することで、アプリケーションの重さを減らすことができる。このような無線電力伝送システムの長所から無人機に無線充電システムを適用する研究が活発に行われている。
【0003】
従来、インダクティブ結合方式を適用した無線充電システムが活発に研究されていた。但し、このようなインダクティブ結合方式ではリッツ線（Ｌｉｔｚ－ｗｉｒｅ）とフェライトコアの使用による高いコストが発生し、金属物体の周辺での渦電流損失によりシステムの温度が増加され得る。
【0004】
かかる問題を解決するために、磁場でない電場で電力を伝達するキャパシティブ結合方式の無線電力伝送システムが用いられることもある。但し、既存のキャパシティブ結合方式のカプラー構造では金属板が平行に置かれて回転不整合が起こす場合、相互キャパシタンスが減少して電力をうまく伝達できない問題があった。
【0005】
よって、回転不整合に堅固なキャパシティブ結合方式のカプラー構造に対するニーズが増大されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、無線充電システムの回転不整合の問題を解決し、寄生キャパシタンスを減少させ、カップリングキャパシタンスを増加させることができるキャパシティブ結合方式のカプラー及びこれを含む無線電力伝送システムを提供することにある。
【発明の効果】
【0007】
一実施例によると、無線充電システムの回転不整合の問題を解決することができ、寄生キャパシタンスが減少されることでカップリングキャパシタンス及びシステムの効率が増加することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
図１は、既存のキャパシティブ方式の電力伝送システム（ＣａｐａｃｉｔｉｖｅＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）を示す図面である。４つのメタルプレート１１～１４は電力を伝送するキャパシターを形成する。このうち、第１メタルプレート１１及び第２メタルプレート１２は電力を伝送するトランスミッターとして動作し、第３メタルプレート１３及び第４メタルプレート１４は電力を受信するレシーバーとして動作する。
【0010】
図１に示すように、４つのメタルプレート１１～１４間には電場（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ）が形成される。また、４つのメタルプレート（１１～１４）間にはエネルギー平衡が起こって共振現象が発生するようになる。このように形成された電場によって各プレート１１～１４間にはキャパシティブカップリング効果が発生するようになる。このようなキャパシティブカップリング効果により電力伝達が可能である。
【0011】
ここで、メタルプレート１１～１４はアルミニウムプレートなどが用いられることもあるが、これに限定されるものではない。
【0012】
しかし、図１のような従来のキャパシティブ方式のカプラー構造では上述の如く、これらのメタルプレート１１～１４が互いに平行に置かれているため回転不整合が起きる場合には相互キャパシタンスが減少して電力を伝達できない問題がある。
【0013】
図２は、キャパシティブカプラー構造を有する無線電力伝送システムの構成を簡略に示す回路図である。
【0014】
電場を用いたキャパシティブカップリング無線電力伝送方式を図２に示す回路図に基づいて検討する。ＤＣ電圧はインバーター（Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）２０により交流電力に変換された後、共鳴のための補償回路（Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ）３０－１でインピーダンスマッチングを経た後、メインカップリングキャパシター（Ｍａｉｎ－ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ）４０の１次側に伝達される。１次側に伝達されたエネルギーは電場の形態としてメインカップリングキャパシター４０の２次側に伝達され、伝達されたエネルギーは再び補償回路（Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ）３０－２でインピーダンスマッチングを経た後、整流器（Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）５０に伝達される。整流器５０に伝達されたエネルギーは電気機器（ｌｏａｄ）の充電のための電力エネルギーとして用いられる。
【0015】
ここで、メインカップリングキャパシター４０により電力伝送ループが形成されるが、このとき、１次側のプレートはトランスメッターとして、２次側のプレートはレシーバーとして動作させる。
【0016】
図３はキャパシティブカプラー構造を有する無線電力伝送システムのプレート間のカップリングキャパシタンスを説明するための回路図である。
【0017】
図３に示すように、２つのプレートとの間（１及びＰ３との間、Ｐ２及びＰ４との間）にはカップリングキャパシタンスが生成する。このようなカップリングキャパシタンスを含み、２つの各プレートとの間には総６つのカップリングキャパシタンスが形成される。
【0018】
このうち、カップリングキャパシタンスＣ１３及びＣ２４は電力伝送ループを形成するメインカップリングキャパシタンスとして、第１及び第３メタルプレート（Ｐ１及びＰ３）、第２及び第４メタルプレート（Ｐ２及びＰ４）によりそれぞれ生成され得る。
【0019】
カップリングキャパシタンスＣ１２及びＣ３４はそれぞれ同側（１次側及び２次側）メタルプレート同士形成されるカップリングキャパシタンスであり、Ｃ１４及びＣ２３はそれぞれ第１及び第４メタルプレート（Ｐ１及びＰ４）間のエッジ効果（ｅｄｇｅ ｅｆｆｅｃｔ）及び第２及び第３メタルプレート（Ｐ３及びＰ４）により生成される寄生カップリングキャパシタンスを意味する。
【0020】
【0021】
一方、カプラー構造を有する無線電力伝送システムの相互キャパシタンスＣＭはメインカップリングキャパシタンス及び寄生カップリングキャパシタンスによって表現することができ、その式は以下の通りである。
【数1】
【0022】
上述した相互キャパシタンスＣＭは無線電力伝送システムの効率と比例するため、無線電力伝送システムの効率を高めるために相互キャパシタンスが非常に重要な因子となる。
【0023】
具体的に、ＬＣ補償回路３０－１、３０－２を用いた無線電力伝送システムのシステム効率ηＬＣ，ｍａχ及び結合係数ＫＣはそれぞれ以下のように表現される。
【数2】
【数3】
【0024】
ここで、ＣＳ及びＣＬは無線電力伝送システムの等価回路での入力側及び出力側補償キャパシターを意味する。
【0025】
システム効率ηＬＣ，ｍａχは結合係数ＫＣと良好度Ｑ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）により決定されるものの、メタルプレートの面積が同一であるためメインキャパシタンスが変わらなければ良好度Ｑは一定し、システム効率は相互キャパシタンスに比例するようになる。
【0026】
よって、ＬＣ補償回路で相互キャパシタンスが大きいほどシステム効率が増加することが分かる。
【0027】
図５は、本発明の一実施例によるカプラーのメインキャパシタンス及び寄生キャパシタンスを説明するための図面である。
【0028】
図５に示すように、従来、平行板カプラー構造は回転不整合の条件で送信部（Ｐ１及びＰ２）と受信部金属板（Ｐ３及びＰ４）との重ね合わされる面積が減少されることによりメインキャパシタンスの減少を招き、これにより相互キャパシタンスも減少された。相互キャパシタンスの減少はシステムの効率減少を招いたため、回転不整合の条件で一定した相互キャパシタンスを維持するカプラー構造が必要だった。
【0029】
従来にかかる問題を解決するために、図６に示すように同側のメタルプレート間の距離を増加させて寄生キャパシタンスＣ１４及びＣ２３を減少させるか、メインカップリングキャパシタンスを生成するメタルプレート間の距離を増加させてメインキャパシタンスＣ１３及びＣ２４を増加させる方法で相互キャパシタンスを増加させた。
【0030】
ところが、かかる方法はカプラーによって占められる空間の増加を招く問題があったため、与えられた狭小な空間内で寄生キャパシタンスを減少させることができる方法が要求された。
【0031】
図７は、本発明の一実施例による分離された円形キャパシティブカプラー構造を示す図面である。
【0032】
図７のＡを参照すると、第１メタルプレートＰ１が第３メタルプレートＰ３と第１キャパシターを形成し、第２メタルプレートＰ２が第４メタルプレートＰ４と第２キャパシターを形成する。このとき、第１メタルプレートＰ１ないし第４メタルプレートＰ４それぞれの重心は同一の垂直線上に配置されるようになるものの、これにより、このとき、第１メタルプレートＰ１ないし第４メタルプレートＰ４は互いに容量性結合（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を成すことになる。
【0033】
このとき、Ｐ１及びＰ３はその間に置かれた平面を基に対称なリング（ｒｉｎｇ）状となり得る。また、Ｐ２及びＰ４はその間に置かれた平面を基に対称な円板状となり得る。前に検討したように、第１メタルプレートＰ１ないし第４メタルプレートＰ４それぞれの重心は同一の垂直線上に配置されるため、回転不整合の条件下でも相互キャパシタンスは一定に維持され得る。
【0034】
このとき、Ｐ１及びＰ３が成すリングの内径はＰ２及びＰ４の直径より大きく設計され得る。例えば、Ｐ１及びＰ３が成すリングの内径は３３２ｍｍ、外径は３６０ｍｍに設計され得て、Ｐ２及びＰ４の円板の直径は１４０ｍｍに設計され得る。
【0035】
また、図７のＢに示すように、Ｐ１及びＰ３の間隔、Ｐ２及びＰ４の間隔は１５ｍｍに設計され得て、Ｐ２及びＰ３の間隔は４００ｍｍに設計され得る。このとき、各輪及び円板の高さは１ｍｍに設計され得る。
【0036】
図８は、本発明の一実施例によるキャパシティブカプラー構造が適用されたドローン充電ステーションを示す図面である。
【0037】
図８は、図７に示すカプラー構造をドローン（ｄｒｏｎｅ）の充電システム１０００に適用させた構造を示すものであるものの、送信部のメタルプレートＰ１及びＰ２は充電ステーション１００に内装されており、受信部のメタルプレートはＰ３及びＰ４はドローン２００に設置され得る。ドローン充電システム１００の構造を用いて、メタルプレートＰ１及びＰ４、Ｐ２及びＰ３との間のエッジ効果により発生する寄生キャパシタンスＣ１４とＣ２３を減少させ相互キャパシタンスＣＭが増加し得る。図９は、本発明の分離された円形キャパシティブカプラー構造が適用されたドローン充電システム１０００の実物を示したものである。
【0038】
図１０は、本発明の一実施例によるキャパシティブカプラーのカップリングキャパシタンスを説明するための図面である。
【0039】
本発明のカプラー構造を簡略に示すと図９と同様であるが、充電ステーション１００の構造はメタルプレート間の距離を増加させることで、寄生キャパシタンスＣ１４、Ｃ２３を減少させ得て、これによって相互キャパシタンスが増加され得る（図９の式を参照）。
【0040】
【0041】
よって、提案の本発明のキャパシティブカプラー構造は相互キャパシタンスを増加させることで、システムの効率を増加させることができる。
【0042】
図１２は、本発明の一実施例によるカプラー構造と既存の平行板構造の回転不整合による相互キャパシタンスを比較したグラフである。
【0043】
具体的に、図１２は、シミュレーションを通じて、既存の平行板カプラー構造と、本発明の分離された円形キャパシティブ結合カプラー構造で回転不整合が発生したとき、回転不整合による相互キャパシタンスの変化を比較した結果を示すものである。
【0044】
同一の面積で比較したとき、回転不整合の条件で既存の平行板構造は相互キャパシタンスが大きく減少する一方、本発明のカプラー構造は送信部と受信部メタルプレートが回転不整合が発生しても相互キャパシタンスが一定に維持されることが確認できる。
【0045】
シミュレーション結果によると、既存の平行板構造では相互キャパシタンスが最大２１．１ｐＦで９０度回転不整合の条件で０．０００５ｐＦに減少した反面に、本発明の分離された円形キャパシティブ結合カプラー構造の場合、回転不整合の条件で２４．３ｐＦで一定した相互キャパシタンスを維持することが確認できる。
【0046】
以上のような本発明の多様な実施例によると、無線充電システムの回転不整合の問題を解決し、寄生キャパシタンスを減少させてカップリングキャパシタンス及びシステム効率を増加させることができる。
【0047】
一方、以上では本発明の好ましい実施例について示して説明したが、本発明は上述した特定の実施例に限定されるのではなく、特許請求範囲で請求する本発明の要旨を離脱することなく当該発明が属する技術分野で通常の知識を持ったものにより多様な変形実施が可能であるということはいうまでもなく、このような変形実施は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならない。
［発明の項目］
［項目１］
第１金属板及び第２金属板を含む電力送信部、及び
第３金属板及び第４金属板を含む電力受信部、を含み、
前記第１金属板は前記第３金属板と第１キャパシターを形成し、前記第２金属板は前記第４金属板と第２キャパシターを形成し、
前記第１金属板ないし第４金属板それぞれの重心は同一の垂直線上に配置され、前記第１金属板ないし第４金属板は互いに容量性結合（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を成す
キャパシティブ結合方式のカプラー構造。
［項目２］
前記第１金属板と前記第３金属板はその間に置かれた平面を基に対称なリング状であり、
前記第２金属板と前記第４金属板とはその間に置かれた平面を基に対称な円板状である
ことを特徴とする項目１に記載のキャパシティブ結合方式のカプラー構造。
［項目３］
前記第１金属板と前記第３金属板それぞれが成す前記リングの内径は前記第２金属板と前記第４金属板それぞれが成す前記円板の直径より長い
ことを特徴とする項目２に記載のキャパシティブ結合方式のカプラー構造。
［項目４］
電源、
インバーター、
補償回路、
キャパシティブ結合方式のカプラー、
整流器、及び
抵抗を含み、
前記キャパシティブ結合方式のカプラーは、
第１金属板及び第２金属板を含む電力送信部、及び
第３金属板及び第４金属板を含む電力受信部、を含み、
前記第１金属板は前記第３金属板と第１容量性とを形成し、前記第２金属板は前記第４金属板と第２キャパシターとを形成し、
前記第１金属板ないし第４金属板それぞれの重心は同一の垂直線上に配置され、前記第１金属板ないし第４金属板は互いに容量性結合（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を成す
無線電力伝送システム。
［項目５］
前記第１金属板と前記第３金属板とはその間に置かれた平面を基に対称なリング状であり、
前記第２金属板と前記第４金属板とはその間に置かれた平面を基に対称な円板状である
ことを特徴とする項目４に記載の無線電力伝送システム。
［項目６］
前記第１金属板と前記第３金属板それぞれが成す前記リングの内径は前記第２金属板と前記第４金属板それぞれが成す前記円板の直径より長い
ことを特徴とする項目５に記載の無線電力伝送システム。
［発明の項目］
［項目１］
第１金属板及び第２金属板を含む電力送信部、及び
第３金属板及び第４金属板を含む電力受信部、を含み、
前記第１金属板は前記第３金属板と第１キャパシターを形成し、前記第２金属板は前記第４金属板と第２キャパシターを形成し、
前記第１金属板ないし第４金属板それぞれの重心は同一の垂直線上に配置され、前記第１金属板ないし第４金属板は互いに容量性結合（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を成す
キャパシティブ結合方式のカプラー構造。
［項目２］
前記第１金属板と前記第３金属板はその間に置かれた平面を基に対称なリング状であり、
前記第２金属板と前記第４金属板とはその間に置かれた平面を基に対称な円板状である
ことを特徴とする項目１に記載のキャパシティブ結合方式のカプラー構造。
［項目３］
前記第１金属板と前記第３金属板それぞれが成す前記リングの内径は前記第２金属板と前記第４金属板それぞれが成す前記円板の直径より長い
ことを特徴とする項目２に記載のキャパシティブ結合方式のカプラー構造。
［項目４］
電源、
インバーター、
補償回路、
キャパシティブ結合方式のカプラー、
整流器、及び
抵抗を含み、
前記キャパシティブ結合方式のカプラーは、
第１金属板及び第２金属板を含む電力送信部、及び
第３金属板及び第４金属板を含む電力受信部、を含み、
前記第１金属板は前記第３金属板と第１容量性とを形成し、前記第２金属板は前記第４金属板と第２キャパシターとを形成し、
前記第１金属板ないし第４金属板それぞれの重心は同一の垂直線上に配置され、前記第１金属板ないし第４金属板は互いに容量性結合（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を成す
無線電力伝送システム。
［項目５］
前記第１金属板と前記第３金属板とはその間に置かれた平面を基に対称なリング状であり、
前記第２金属板と前記第４金属板とはその間に置かれた平面を基に対称な円板状である
ことを特徴とする項目４に記載の無線電力伝送システム。
［項目６］
前記第１金属板と前記第３金属板それぞれが成す前記リングの内径は前記第２金属板と前記第４金属板それぞれが成す前記円板の直径より長い
ことを特徴とする項目５に記載の無線電力伝送システム。
【符号の説明】
【0048】
１０００：無線電力伝送システム
１００：充電ステーション
２００：ドローン
１０：電源
２０：インバーター
３０－１，３０－２：補償回路
４０：メインカップリングキャパシター
５０：整流器
６０：電気機器
１００：充電ステーション
２００：ドローン
１０：電源
２０：インバーター
３０－１，３０－２：補償回路
４０：メインカップリングキャパシター
５０：整流器
６０：電気機器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】