Resonant Frequency Recovery of Resonator for Magnetic Resonant Wireless Power Transfer Inserted into Dielectric Material

유전체에 삽입된 자기공진형 무선전력전송 공진기의 공진주파수 복원에 관한 연구

Abstract

The wireless charging of body-embedded medical instruments and wireless power transfer to various inside dielectric-materials is still a future technology that has not yet been achieved. This paper proposes methods for controlling the capacitance of the resonators and installing air pockets on the top and bottom sides of the resonators for optimal design, which considered efficiency and resonant frequency in accordance with the electromagnetic characteristics of the dielectric medium. In future, the results of this research will be utilized as the basic research data to design and restore resonant frequency of resonators embedded in various dielectric environments.

본 논문에서는 향후 인체 내장형 의료기기의 무선충전 및 지금까지는 발생하지 않은 다양한 유전체 내부로의 무선전력전송 시 유전체 매질의 전자기적 특성에 따른 효율 및 공진주파수 변화에 대한 공진기의 최적화 설계를 위해 공진기의 정전용량(capacitance)을 조정하는 방법과 공진기의 전후 표면에 공기층(air pocket) 설치 방법을 제안하였다. 본 연구결과는 추후 공진기를 둘러싼 다양한 유전체 환경에 대한 공진주파수의 설계 및 복원에 대한 기초 연구 자료로 활용될 수 있다.

그림 1. 제안된 유전체 삽입형 자기공진형 무선전력전송 공진기의 구성 Fig. 1. The configuration of the proposed resonator for magnetic resonant wireless power transfer embedded in dielectric material.

그림 2. 공진기 주변 유전체 환경변화에 따른 공진주파수 최적화 방법 Fig. 2. The optimization methods of resonanat frequency according to variances of the dielectric environment.

그림 3. 네트워크 분석기를 사용한 공진주파수 측정 Fig. 3. The measurement of the resonant frequency using the network analyzer.

그림 4. 공진주파수 측정 Fig. 4. The measurement of resonant frequency.

그림 5. 증류수 내 공진기의 공진주파수 복원 측정 결과 Fig. 5. The measurement results of the resonant frequency recovery of the resonator embedded in the distilled water.