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풍력발전기에 구비된 너셀(nacelle)의 회전에 의한 케이블 꼬임을 방지하기 위한 무선전력 송수신장치로서,상기 너셀이 회전함에 따라 함께 회전하며, 전력을 무선으로 전송하는 송신부; 및상기 너셀으로부터 이격하여 배치되며, 상기 송신부로부터 공급되는 전력을 수신하는 수신코일을 포함하는 수신부를 포함하되,상기 송신부는, 입력전력을 제1 내지 제N 직류전력(N은 2 이상의 자연수)으로 변환하는 다중 레벨 컨버터; 상기 다중 레벨 컨버터의 각 출력단에 연결되어, 상기 각 출력단으로부터 인가되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 제1 내지 제N 인버터; 상기 제1 내지 제N 인버터와 각각 연결되며, 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 제1 내지 제N 송신측 공진 네트워크; 및 상기 제1 내지 제N 송신측 공진 네트워크와 각각 연결되며, 상기 제1 내지 제N 송신측 공진 네트워크로부터 인가되는 교류전력을 이용하여 전력을 무선으로 전송하는 제1 내지 제N 송신코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제1항에 있어서,상기 수신코일은,상기 송신부의 모든 회전 각도에서, 상기 제1 내지 제N 송신코일 모두와 자기결합(magnetic coupling)을 형성하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제1항에 있어서,상기 제1 내지 제N 송신코일은, 상기 송신부의 회전축을 중심으로 하는 공통 원주 상에 균등 간격으로 배치되고,상기 수신코일은,상이한 반경을 가지는 원호(arc)형 외측부 및 내측부와, 상기 외측부 및 내측부를 연결하는 적어도 하나의 연결부를 포함하고, 상기 외측부 및 내측부는, 공통 중심을 가지는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제3항에 있어서,상기 수신코일은, 상기 외측부 및 내측부의 공통 중심이 상기 송신부의 회전축과 동일 직선상에 위치하도록 배치되고,상기 공통 원주의 반경은, 상기 외측부의 반경보다 작고 상기 내측부의 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제1항에 있어서,상기 제1 내지 제N 송신코일은, 상기 송신부의 회전축에 수직한 공통 평면 상에 배치되는 루프 코일(loop coil)으로, 각각 상이한 반경의 중공부를 형성하고,제i 송신코일(i는 N-1 이하의 자연수)은 제(i+1) 송신코일의 중공부에 배치되고,상기 수신코일은, 상기 공통 평면에 평행한 평면 상에 위치한 루프 코일인 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제5항에 있어서,상기 제i 송신코일의 턴수(number of turns)는, 제(i+1) 송신코일의 턴수보다 큰 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제5항에 있어서,상기 제1 내지 제N 송신코일은,상기 제1 내지 제N 송신코일 각각과 상기 수신코일 사이의 상호 인덕턴스(mutual inductance)가 모두 동일해지도록 하는 턴수를 가지는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제1항에 있어서,상기 다중 레벨 컨버터는, N개의 H-브리지 컨버터(H-Bridge Converter, HBC)를 포함하는 캐스케이드 H-브릿지 컨버터(cascaded HBC)이고,상기 N개의 H-브리지 컨버터의 입력은 서로 직렬로 연결되고, 상기 N개의 H-브리지 컨버터의 출력은 각각 제1 내지 제N 인버터 중 하나로 인가되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제1항에 있어서,상기 제1 내지 제N 송신측 공진 네트워크 각각은,인덕터, 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하되, 상기 인덕터, 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 일측은 서로 연결되어 하나의 접점을 형성하고, 상기 인덕터의 타측은 상기 제1 내지 제N 인버터 중 하나와 연결되고, 상기 제1 커패시터의 타측은 상기 제1 내지 제N 송신코일 중 하나와 연결되고, 상기 제2 커패시터의 타측은 상기 제1 내지 제N 인버터 중 하나 및 상기 제1 내지 제N 송신코일 중 하나와 연결되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제1항에 있어서,상기 수신부는, 상기 수신코일과 연결되는 수신측 공진 네트워크를 포함하되,상기 수신측 공진 네트워크는,제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하되,상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 일측은 서로 연결되어 하나의 접점을 형성하고, 상기 제1 커패시터의 타측은 상기 수신코일의 일측과 연결되고, 상기 제2 커패시터의 타측은 상기 수신코일의 타측과 연결되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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풍력발전기에 구비된 너셀(nacelle)의 회전에 의한 케이블 꼬임을 방지하기 위한 무선전력 송수신장치로서,상기 너셀이 회전함에 따라 함께 회전하며, 전력을 무선으로 전송하는 송신코일을 포함하는 송신부; 및상기 너셀으로부터 이격하여 배치되며, 상기 송신코일로부터 공급되는 전력을 수신하는 수신부를 포함하되, 상기 수신부는, 상기 송신코일으로부터 공급되는 전력을 수신하는 제1 내지 제N 수신코일(N은 2 이상의 자연수); 상기 제1 내지 제N 수신코일과 각각 연결되며, 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 제1 내지 제N 수신측 공진 네트워크; 상기 제1 내지 제N 수신측 공진 네트워크와 각각 연결되며, 상기 제1 내지 제N 수신측 공진 네트워크로부터 인가되는 전력을 직류전력으로 변환하는 다중 레벨 컨버터; 및 상기 다중 레벨 컨버터의 출력을 상용 교류전력으로 변환하여 전력 계통으로 공급하는 계통연계 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제11항에 있어서,상기 송신코일은,상기 송신부의 모든 회전 각도에서, 상기 제1 내지 제N 수신코일 모두와 자기결합을 형성하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제11항에 있어서,상기 수신부는,상기 제1 내지 제N 수신코일 각각을 상기 송신코일과 자기결합시키기 위한 제1 내지 제N 코어(core)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제13항에 있어서, 상기 제1 내지 제N 코어는,상기 송신부의 회전축을 기준으로 회전 대칭(rotational symmetry)적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제13항에 있어서,상기 제1 내지 제N 수신코일 각각은, 중공부를 형성하고,상기 제1 내지 제N 코어 각각은, 상기 송신부의 회전축에 수직한 평면 상에 배치되는 상부면; 상기 상부면과 동일한 형상을 가지며, 상기 상부면과 평행하게 배치되는 하부면; 및 상기 상부면 및 상기 하부면의 적어도 일부분을 연결하는 측벽을 포함하되, 상기 제1 내지 제N 코어의 측벽은, 상기 제1 내지 제N 수신코일의 중공부를 각각 관통하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제15항에 있어서,상기 송신코일은,적어도 일부가 상기 제1 내지 제N 코어에 의해 둘러싸인 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제15항에 있어서,상기 너셀 및 상기 상부면 사이에, 상기 너셀의 하중을 지지하기 위한 복수개의 볼 베어링이 구비되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제11항에 있어서,상기 다중 레벨 컨버터는, N개의 H-브리지 컨버터(H-Bridge Converter, HBC)를 포함하는 캐스케이드 H-브릿지 컨버터(cascaded HBC)이고,상기 N개의 H-브리지 컨버터의 출력은 서로 병렬로 연결되어 상기 계통연계 인버터의 입력단에 인가되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제11항에 있어서,상기 제1 내지 제N 수신측 공진 네트워크 각각은,제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하되,상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 일측은 서로 연결되어 하나의 접점을 형성하고, 상기 접점은 상기 다중 레벨 컨버터의 입력단 중 하나와 연결되고, 상기 제1 커패시터의 타측은 상기 제1 내지 제N 수신코일 중 하나와 연결되고, 상기 제2 커패시터의 타측은 상기 제1 내지 제N 수신코일 중 하나 및 상기 다중 레벨 컨버터의 입력단 중 하나와 연결되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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제11항에 있어서,상기 송신부는, 상기 송신코일과 연결되는 송신측 공진 네트워크를 포함하되,상기 송신측 공진 네트워크는,인덕터, 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하며, 상기 인덕터, 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 일측은 서로 연결되어 하나의 접점을 형성하고, 상기 제1 커패시터의 타측은 상기 송신코일의 일측과 연결되고, 상기 제2 커패시터의 타측은 상기 송신코일의 타측과 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치
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