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문제 정의
- 본 논문은 무선충전장치에서 충전 과정에서 차폐 재료에 따른 전자차폐(Magnetic shield)의 영향에 대해서 분석하고 차폐 재료의 유무에 따라 전달되는 자계를 전자장해석 프로그램인 Flux 2D를 이용하여 전자기적 특성에 대하여 분석하고 전자 차폐 재료가 시스템에서 미치는 전자기적 특성에 대하여 해석 연구하였다. 차폐층의 해석결과 검증을 위하여 무선충전장치의 실험 설비를 제작하고 모의실험을 수행하여 계산결과와 비교하여 차폐 재료의 성능과 설계에 대한 정보를 제공하게 된다.
- 차폐는 복사되는 에너지를 특정 지역 내에 국한시키거나 또는 특정 지역에 진입을 막는 것을 그 목적으로 한다. 차폐(Shield)는 고형체(Solid), 비고형체, 케이블등과 같은 편조체의 형태들이 있을 수 있다.
- 본 논문에서는 무선충전시스템에 차폐층의 유무에 따른 자계특성을 해석하고 2차측 전압과 전류를 계산하여 차폐재질의 특성을 분석하였다. 차폐층이 삽입될 경우 각 자성체 재질의 비 투자율과 두께의 변화에 따른 2차측 전압과 전류를 비교하였다.
- 그림 7은 무선충전 시험설비의 과정을 블록다이어그램으로 나타낸 것이며, 그림 8은 실제 측정 설비에 관한 사진을 촬영하여 나타낸 것으로, 전원, 송수신장치, 오실로스코프, DAQ보드, PC 등으로 구성되어 있다. 이와 같이 실험측정설비를 갖춘 다음 무선충전장치에서 전송 단에서 발생되는 전압 및 전류를 수신 단에서 차폐 재료의 효과로 얼마만큼 전압 및 전류를 수신하는지 실험하고 결과를 비교분석하기 위하여 실험 중에 있다. 표2는 무선충전시스템 실험설비 사양으로, Power Supply는 Tx Board단에 전원을 공급하고 이 때 Tx Board(송신단)에서 발생되는 자계로 인하여 송신되는 전압과 전류를 Rx Board(수신단)으로 수신을 하게 된다.
- 본 논문에서는 무선충전장치에서 차폐 재료에 따른 전자계특성을 전자장해석프로그램(FLUX)을 이용하여 해석하고 분석한 것이다. 무선충전 장치 차폐 재료의 비 투자율, 두께에 따라서 수신단(2차측)의 출력전압과 전류가 크게 영향을 받는 다는 것을 확인할 수 있었다.
- 본 연구는 추가적으로 고주파에 대한 회로특성을 분석하고 3차원 모델을 이용하여 정밀한 해석결과를 도출하고, 정확한 모의실험세트를 개발하여 차폐 재료의 설계에 도움을 줄 수 있는 정보를 제공하게 될 것이다.
가설 설정
- 무선충전장치의 해석 모델은 축대칭( Axi-symmetric 조건)[단위:mm]이며, 해석은 정상자계의 교류자계해석(AC Magnetics)를 이용하였다. 1차코일의 입력 조건은 5V, 200mA의 정전원으로 가정하였고, 2차코일은 14턴으로 산정하였다. 해석 내용은 차폐재질의 물질 특성, 두께 및 크기에 따른 영향을 조사하기 위하여 재질의 비 투자율(1,10, 20, 30, 40, 50), 저항율(표면저항=1x108 ), 두께 0.
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