100 kHz 대역의 자계 환경내(內)에서의 페라이트 코어의 계(界) 해석

Field Analysis in the Ferrite Core at 100 kHz Band Magnetic Field

최근 근거리에서 수신 모듈에 무선으로 전력을 전달하는 시스템이 많아지고 있다. 무선으로 전력을 공급할 때, 수신 공간의 효율적인 사용을 위하여 ferrite core 주변에 코일을 감아 유도기 전력을 얻는다. 본 논문에서는 100kHz 균일한 단방향의 자계 환경 내에 위치한 페라이트 코어 내부의 자계 분포를 분석한다. 수치 분석을 위 한 시뮬레이터는 유한요소 기법을 적용한 Ansoft사의 Maxwell Tool을 사용하였다. 페라이트 코어의 비투자율의 변화에 따라 집속되는 자속 밀도의 변화를 알아보고, 코일의 권선을 위해 코어의 일부를 잘라내었을 시 총자속의 변화량을 알아보았다. 계산 결과, 100 kHz 자계 환경 내에서 작은 페라이트 코어를 이용하면 코어 내에 약 $3.5{\sim}4$배의 자속 밀도가 증강됨을 확인하였다. 비투자율이 800이면서 반지름의 길이가 4.75 mm인 페라이트 코어의 가장자리에 0.5mm를 도려내었을 때 총 자속은 23% 감소함을 확인하였다.

Recently, the number of systems which utilize wireless power transmission to a receiving module in a short distance is increasing. For efficient use of receiving space, coils are wound around the ferrite core to produce electromotive force(emf) in suppling power by wireless transmission. This paper analyzed the magnetic flux density distribution in the ferrite core in magnetic field environment which is uniformly oriented along to a single axis at 125kHz. For numerical analysis, Ansoft Maxwell which is applying the FEM(Finite Element Method) method was used. We studied the variations of the gathered magnetic fluxes to the changes of the relative permeabilities of the ferrite cores. Also we calculated the magnetic flux variation by shaving the ferrite core off for the groove of coil winding. Results showed that using a small ferrite core in magnetic field at 100kHz band can increase the amount of magnetic flux $3{\sim}4 times$ than without the core. The magnetic flux decreased 23% by shaving the core 0.5 mm on the periphery of 4.75 mm radius core with the relative permeability 800.