Journal of electromagnetic engineering and science
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v.16
no.4
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pp.232-234
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2016
In this paper, the power transfer efficiencies (PTEs) of magnetic resonance (MR) wireless power transmission (WPT) and radio frequency (RF) WPT are compared as a function of the distances between resonators (or antennas). The PTE of the C-loaded loop resonators during MR WPT was theoretically calculated and simulated at 6.78MHz, showing good agreement. The PTE of the patch antennas, whose area is the same as the C-loaded loop resonator during MR WPT, was theoretically calculated using the Friis equation and the equation by N. Shinohara and simulated at 5.8 GHz. The three results from the Friis equation, the equation by N. Shinohara, and from a full wave simulation are in strong agreement. The PTEs, when using the same size resonators and antennas are compared by considering the distance between the receiver and transmitter. The compared results show that the MR WPT PTE is higher than that of the RF WPT PTE when the distance (r) between the resonators (or antennas) is shorter. However, the RF WPT PTE is much higher than that of the MR WPT PTE when the distance (r) between the resonators (or antennas) is longer since the RF WPT PTE is proportional to $r^{-2}$ while the MR WPT PTE is proportional to $r^{-6}$.
Journal of electromagnetic engineering and science
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v.17
no.3
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pp.126-132
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2017
In this study, we designed, measured, and analyzed a rearranged L-shape magnetic resonance coupling wireless power transfer (MR-WPT) system for practical applications with laptops. The typical four resonator MR-WPT (Tx part: source loop and Tx coil; Rx part: Rx coil and load loop) is difficult to apply to small-sized stationary and mobile applications, such as laptop computers, tablet-PCs, and smartphones, owing to the large volume of the Rx part and the spatial restrictions of the Tx and Rx coils. Therefore, an L-shape structure, which is the orthogonal arrangement of the Tx and Rx parts, is proposed for indoor environment applications, such as at an L-shaped wall or desk. The relatively large Tx part and Rx coil can be installed in the wall and the desk, respectively, while the load loop is embedded in the small stationary or mobile devices. The transfer efficiency (TE) of the proposed system was measured according to the transfer distance (TD) and the misaligned locations of the load loop. In addition, we measured the TE in the active/non-active state and monitor-open/closed state of the laptop computer. The overall highest TE of the L-shape MR-WPT was 61.43% at 45 cm TD, and the TE decreased to 27.9% in the active and monitor-open state of the laptop computer. The conductive ground plane has a much higher impact on the performance when compared to the impact of the active/non-active states. We verified the characteristics and practical benefits of the proposed L-shape MR-WPT compared to the typical MR-WPT for applications to L-shaped corners.
Kim, Ji-Min;Han, Minseok;Lim, Hyung Jin;Yang, Suyoung;Sohn, Hoon
Smart Structures and Systems
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v.17
no.4
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pp.631-646
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2016
Although the deployment of wireless sensors for structural sensing and monitoring is becoming popular, supplying power to these sensors remains as a daunting task. To address this issue, there have been large volume of ongoing energy harvesting studies that aimed to find a way to scavenge energy from surrounding ambient energy sources such as vibration, light and heat. In this study, a magnetic resonance based wireless power transfer (MR-WPT) system is proposed so that sensors inside a concrete structure can be wirelessly powered by an external power source. MR-WPT system offers need-based active power transfer using an external power source, and allows wireless power transfer through 300-mm thick reinforced concrete with 21.34% and 17.29% transfer efficiency at distances of 450 mm and 500 mm, respectively. Because enough power to operate a typical wireless sensor can be instantaneously transferred using the proposed MR-WPT system, no additional energy storage devices such as rechargeable batteries or supercapacitors are required inside the wireless sensor, extending the expected life-span of the sensor.
Journal of electromagnetic engineering and science
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v.17
no.2
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pp.76-85
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2017
We investigate the indirect-fed magnetic resonant wireless power transfer (MR-WPT) system for wireless charging for mobile devices by rearranging the loops and coils. Conventional MR-WPT is difficult to apply to consumer electronic products because of the arrangement of the resonators. In addition, there are restrictions for charging using a wireless technology, which depend on the circumstances of the usage scenarios. For practical applications, we analyzed the transfer efficiency of the MR-WPT system with various combinations and positions of resonators. Three rearranged configurations (Out-Out, Out-In, In-In) have been considered and experimentally investigated using hollow pipe loops and wire copper coils. There were four types of loops and two types of coils; each one had a different diameter and thickness. The results of the measurements show that the trends of the transfer efficiencies for the three configurations were similar. A transfer efficiency of 82.5% was achieved at a 35-cm distance between the 60-cm diameter transmitter (Tx) and receiver (Rx) coils.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.28
no.1
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pp.69-75
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2017
In this paper, slit ground resonator with slit and capacitor is proposed for practical use of magnetic resonant wireless power transfer(MR-WPT). And this paper presents the performance comparison of conventional loop resonator as Rx resonator to slit ground resonator. The proposed silt ground resonator with 31 cm width, 20.5 cm length, $35{\mu}m$ thickness is designed the crossing slit 1 cm width with only opened edge. And an external capacitors were connected at the opened edge of slit ground resonator for resonating at 6.78 MHz. The transfer efficiencies of MR-WPT were measured at open and short mode, and then the highest transfer efficiencies of MR-WPT according to the Rx resonators were plotted. In result, the transfer efficiency of MR-WPT with loop resonator was the highest. However, when the ground was inserted in receiver part at the bottom of laptop model, the transfer efficiency was closed 0 %. The transfer efficiency recovered the transfer efficiency of 67 % using slit ground resonator. The magnetic field was penetrated through the slit and proposed slit ground resonator works as resonator in MR-WPT.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.54
no.4
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pp.16-21
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2017
In this paper, a Small-sized and planer resonator design of Magnetic Resonance - Wireless Power Transfer(MR-WPT) were proposed for practical applications of mobile devices, such as a laptop, a smart-phone and a tablet pc. The proposed MR-WPT system were based on four coil MR-WPT and designed as a transmitter part (Tx) and a receiver part (Rx) both are the same shape with the same loop and resonator. There are four different spiral coil type of resonators with variable of line length, width, gap and turns in $50mm{\times}50mm$ size. The both of top and bottom side of substrate(acrylic; ${\varepsilon}_r=2.56$, tan ${\delta}=0.008$) ere used to generate high inductance and capacitance in limited small volume. Loops were designed on the same plane of resonator to reduce their volume, and there are three different size. The proposed MR-WPT system were fabricated with two acrylic substrate plane of Tx and Rx each, the Rx and Tx loops and resonators were fabricated of copper sheets. There are 12 combinations of 3 loops and 4 resonators, each combination were measured to calculate transfer efficiency and resonance frequency in transfer distance from 1cm to 5cm. The measured results, the highest transfer efficiency was about 70%, and average transfer efficiency was 40%, on the resonance frequency was about 6.78 MHz, which is standard band by A4WP. We proposed small-sized and planer resonator of MR-WPT and showed possibility of mobile applications for small devices.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.53
no.8
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pp.119-126
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2016
In this paper, we proposed the planar textile resonator for constructing wearable MR-WPT system and analyzed the characteristic of textile substrates used in resonators. The planar textile resonators were designed to resonate at 1-10 MHz. The loop and coil were fabricated planar structure on textile substrate using conductive materials. Polyester fiber and cotton widely used in real life were chosen as textile resonators for wearable applications and copper tape and silver paste were used for fabricating planar loop and coil on textile substrate. For comparison analysis on transfer efficiency according to the types of textile, transmitter and receiver parts were symmetric. According to the result, for the highest transfer efficiency of wearable WPT system, the planar resonators have specifications of relative thick textile substrate with low permittivity and low surface resistance of conductive pattern. The performed experiments show that the planar textile resonator is possible to be used for resonator in wearable MR-WPT system.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.27
no.2
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pp.163-169
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2016
In this paper, we miniaturized the loop and coil in magnetic resonance wireless power transfer(MR-WPT) system for application to the small mobile device. The proposed disk type double coil resonator was designed to cause resonance at 6.87 MHz. It is composed of thin copper on both-side of acrylic substrate structured 2 mm width, 1 mm pitch and 8 turns. The outer radius of spiral coil pattern is 9 cm. And the proposed loop was made of the copper wire 5 mm diameter of cross-section. The size of loop is 10 cm diameter. For resonance at 6.87 MHz, the capacitor with 3,300 pF was connected in series on the loop. We rearranged the resonators and organized several WPT systems which is rearranged by resonators. The highest transfer efficiency of miniaturized WPT system was 35.67 %. This proposed design of spiral double coil will contribute to make resonator smaller for appling small and thin mobile device.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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