Recently, the demand and interest in wireless power transfer (WPT) have been rapidly increased. In particular, a wireless charging system of the mobile device is excepted to grow rapidly in the future. For the high power transfer efficiency and long-distance, the WPT system use the high frequency. As the frequency of the WPT system high, the affects toward human body of other electronic devices are increased. Therefore, a reduction method for the leakage magnetic field generated from the wireless charging mobile device must be considered. To reduce the leakage magnetic field from the WPT system, the several methods such as metallic shield, magnetic shield, active shield, reactive shield are introduced. The reactive shield is most suitable for suppressing the leakage magnetic field from the wireless charging mobile device among various shields. In this thesis, an effective and compact reactive shield to reduce the magnetic field leakage from a planar wireless power transfer (WPT) coil for mobile electronics devices is proposed. The proposed resonant reactive shielding coil consists of loop conductor and a resonant capacitor which generate a cancelling magnetic field to reduce the magnetic field leakage from the WPT coils. As the cancelling magnetic field is generated from the WPT coils and consumes negligible power. The mechanism and the design methodologies to control cancelling magnetic field using the inductance and capacitance of the shielding coil are explained. The shielding performance and power transfer efficiency are compared to that of a conventional shield. A 3D simulation has been performed to verify the performance of the shielding coils. The experimental validation with fabricated test vehicle showed good correlation with the simulation and the confirmed the effective shielding without significant change in the WPT efficiency.
최근 무선충전 기술에 대한 관심과 요구가 빠른 속도로 증가 하고 있다. 무선충전 기술에서 더 높은 전력 전송 효율과 더 긴 전송 거리를 위하여 무선 충전에 사용되는 교류 전류의 주파수가 올라가고 있다. 주파수가 올라감에 따라 인체나 주변기기에 대한 영향이 증가하게 되므로 무선 충전 시스템에서 발생하는 자기장을 감소 시킬 수 있는 방법이 고려되어야 한다. 무선 충전 시스템에서 발생하는 누설자기장을 막기위해 메탈릭 쉴드, 마그네틱 쉴드, 엑티브 쉴드, 리엑티브 쉴드와 같은 다양한 방법이 제안되었다. 그 중에서 리엑티브 쉴드가 누설자기장을 감소시키는데 있어 가장 효과적이다. 이 학위 논문에서는 무선충전 모바일 디바이스에서 발생하는 누설자기장을 감소에 효과적이고 평면구조의 리엑티브 쉴드를 제안하였다. 제안된 공진형 리엑티브 쉴드는 누설자기장을 상쇄시키는 상쇄자기장을 만들기 위하여 폐루프의 코일과 공진 커패시터로 이루어져 있다. 폐루프의 인덕턴스와 커패시턴스를 이용해 상쇄자기장을 조절하는 방법을 제안하였다. 기존의 차폐구조와의 차폐 성능 비교 및 전력 전송 효율에 대한 비교를 하였고 3D 시뮬레이션과 실험을 통하여 검증하였다. 본 연구를 통해서 전력 전송 효율의 큰 변화 없이 모바일 디바이스에서 발생하는 누설자기장을 감소 시키는 차폐 구조를 제안하였다.
