CN103839651A - 无触点电力输送装置的磁性片材 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种磁性片材和包括所述磁性片材的无触点电力输送装置。所述磁性片材包括铁素体片材、金属片材和粘合剂膜，所述金属片材形成在所述铁素体片材上，并且包括聚合物树脂和金属粉末，所述粘合剂膜插入所述铁素体片材和所述金属片材之间。使用根据本发明的所述磁性片材的无触点电力输送装置具有显著提高的效率。

Description

无触点电力输送装置的磁性片材
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年11月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2012-0135197的优先权，该韩国专利申请的内容通过参考并入本文。
技术领域
本发明涉及一种使用电磁诱导能无线输送电力的无触点电力输送装置的磁性片材。
背景技术
近来进行用于无触点输送电力的系统的研究，为了使用电力对嵌入便携式终端的二次电池等进行充电。
无触点电力输送装置通常包括输送电力的无触点电力输送机和在其中接受和储存电力的无触点电力接受器。
无触点电力输送装置使用电磁感应输送和接受电力。因此，每一个无触点电力输送机和无触点电力接受器的内部部分提供有线圈。
由线路部件和线圈部件构成的无触点电力接受器与移动电话盒子或托架形式的额外的附件工具连接，以执行其功能。
描述无触点电力输送装置的操作原理，由无触点电力输送机的电力供应单元输入外部工业交流电（AC）电力。
通过电力转化单元将输入家用AC电力转化为直流电（DC）电力，再次转化为具有特定频率的AC电压，随后提供给无触点电力输送机。
当将AC电压施用于无触点电力输送机的线圈部件时，线圈部件周围的磁场改变。
当布置与无触点电力输送机相邻的无触点电力接受器的线圈部件的磁场改变时，无触点电力接受器的线圈部件输出电力，以使用电力对二次电池充电。
在无触点电力输送装置中，磁性片材位于射频（RF）天线和金属电池之间，以增加通讯距离。
所述磁性片材可为用作电磁干扰（EMI）防范措施、热辐射防范措施等的高磁性渗透性铁素体片材，用于无触点电力输送装置。然而，铁素体片材可具有相对低的弹性模量，使得在其中向其施用冲击或机械应力的情况下，出现裂纹或发生铁素体粉末落下。
在其中由于冲击或机械应力在铁素体片材中出现裂纹或发生铁素体粉末落下的情况下，磁性特性减弱，磁性渗透性降低，并且EMI减少特性劣化。
通常为了在产品中使用铁素体片材，铁素体片材应具有高磁性渗透性，使得其可重复粘附于或从平面、弯曲面或不平的表面分层，而不引起铁素体电力下降。
根据相关的技术，按照下述制造柔性铁素体基材：在烧结之前使铁素体片材具有至少一个连续的U型或V型槽，以及在烧结铁素体片材之后，在粘合剂膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜之间层压铁素体基材。在其中如上所述仅使用铁素体片材制造无触点电力输送装置的情况下，与通过电线输送电力的情况相比，效率较低。
因此，为了使无触点电力接受器商业化，需要开发具有相应于电线电力输送装置的70%或更高的效率的无触点电力输送装置。
此外，可能存在当在无触点电力接受器中接受电力时，产生的热量转移至电池或电子设备的问题。
结果是，在电池或电子设备中可产生因热量而产生的破坏。因此，需要能防止在接受电力时产生的热量转移至电池或电子设备的无触点电力接受器。
以下相关的技术文件公开了由含有铁素体和聚合物的混合物形成的防止电磁波的片材，但是未公开以下公开的铁素体片材和金属片材的双重结构。
[相关的技术文件]
韩国专利公布公开号2009-0034651
发明内容
本发明的一方面提供了一种磁性片材以及包括所述磁性片材的无触点电力输送装置，其中，通过使用粘合剂膜，使铁素体片材与包括聚合物树脂和金属粉末的金属片材彼此粘附，以提高无触点电力输送装置的效率和热辐射特性，并且确保无触点电力输送装置的柔韧性。
根据本发明的一方面，提供了一种磁性片材，该磁性片材包括：铁素体片材；金属片材，该金属片材形成在所述铁素体片材上，以在所述铁素体片材变形时使得铁素体片材是柔韧的，并且包括聚合物树脂和金属粉末；以及粘合剂膜，该粘合剂膜插入所述铁素体片材和所述金属片材之间。
所述铁素体片材可由NiZnCu或MnZn形成。
所述金属粉末可包括选自由铁、铝、硅、钴和锌组成的组中的至少一种。
所述金属粉末可包括铁硅铝磁合金（sendust）（Fe-Si-Al合金）-基粉末、坡莫合金（permalloy）-基粉末和非晶态（amorphous）-基粉末中的至少一种。
所述聚合物树脂可包括选自由氯化聚乙烯、聚丙烯、天然橡胶、丁腈橡胶、聚氯乙烯以及聚酰亚胺基的树脂和聚酯基的树脂组成的组中的至少一种。
所述磁性片材的厚度可为0.1-0.5mm。
根据本发明的另一方面，提供了一种无触点电力输送装置，所述装置包括：线圈部件，该线圈部件接受在无触点电力输送机中产生的感应磁场（induced magnetic field），以产生电力；屏蔽部件，该屏蔽部件位于所述线圈部件上，并且包括磁性片材，所述磁性片材包括铁素体片材、金属片材和粘合剂膜，所述金属片材布置在所述铁素体片材上并且含有聚合物树脂和金属粉末，所述粘合剂膜插入所述铁素体片材和所述金属片材之间；和电力输出部件，该电力输出部件输出产生于所述线圈部件中的电力，并且位于所述屏蔽部件上。
所述电力输出部件可包括可再充电的二次电池。
所述铁素体片材可由NiZnCu或MnZn形成。
所述金属粉末可包括选自由铁、铝、硅、钴和锌组成的组中的至少一种。
所述金属粉末可为铁硅铝磁合金（Fe-Si-Al合金）-基粉末、坡莫合金-基粉末和非晶态-基粉末中的至少一种。
所述聚合物树脂可包括选自由氯化聚乙烯、聚丙烯、天然橡胶、丁腈橡胶、聚氯乙烯以及聚酰亚胺基的树脂和聚酯基的树脂组成的组中的至少一种。
所述磁性片材的厚度可为0.1-0.5mm。
附图说明
结合附图，由以下详细说明可以更清楚地理解本发明的上述和其它方面、特征和其它优点，其中：
图1为示意性显示根据本发明的一种实施方式的磁性片材的透视图；
图2为图1的磁性片材的截面图；
图3为示意性显示根据本发明的另一种实施方式的无触点电力输送装置的分解透视图；
图4为图3的无触点电力输送装置的截面图；和
图5为显示根据本发明的实施方式制造磁性片材的过程的流程图。
具体实施方式
下文中，将参考附图来详细描述本发明的实施方式。然而，本发明可以很多不同的形式体现，并且不应看作是局限于本文描述的实施方式。而是，提供这些实施方式使得本公开充分和完全，并且将为本领域技术人员充分表达本发明的范围。
在附图中，为了清楚，元件的形状和尺寸可能放大，并且从始至终，相同的附图标记来指定相同或类似的元件。
图1为示意性显示根据本发明的一种实施方式的磁性片材10的透视图，图2为图1的磁性片材10的截面图。
参考图1和2，根据本实施方式的磁性片材10可包括铁素体片材11、金属片材12和使铁素体片材11与金属片材12彼此粘附的粘合剂膜13。
所述铁素体片材11的材料可为铁素体软磁性材料，例如，NiZnCu或MnZn，但不局限于此。
所述金属片材12可包括聚合物树脂和金属粉末。
所述金属片材12的金属粉末可为选自由铁、铝、硅、钴和锌组成的组中的至少一种，但不局限于此。
此外，所述金属片材12的金属粉末可为铁硅铝磁合金（Fe-Si-Al合金）-基粉末、坡莫合金-基粉末和非晶态-基粉末中的至少一种，但不局限于此。
含在所述金属片材12中的金属粉末可为能在不同于铁素体片材11的频带中接受信号的材料。在这种情况下，包括在所述金属片材12中的金属粉末可同时能够无触点电力输送和近场通讯（NFC）。
含在所述金属片材12中的聚合物树脂可为选自由氯化聚乙烯、聚丙烯、天然橡胶、丁腈橡胶、聚氯乙烯和聚酰亚胺基的树脂和聚酯基的树脂组成的组中的至少一种，但不局限于此。
含在所述金属片材12中的聚合物树脂可用于向外周扩散在充电时可集中于电池或电子设备的热量，以及用于改进所述金属片材12的热辐射特性。
此外，含在所述金属片材12中的聚合物树脂可用于降低铁素体片材11的硬度，以改进所述磁性片材10的柔韧性。
所述粘合剂膜13可用于使铁素体片材11与金属片材12彼此粘附因而不会彼此分离，并且提供热量路径，用于排放在无触点电力输送时产生的热量。
所述粘合剂膜13可由具有相对良好热传导性的材料形成，例如，环氧化物（epoxy），但不局限于此。
所述磁性片材10的铁素体片材11和金属片材12各自的数量可至少为1。
所述磁性片材10的厚度可为0.1-0.5mm。
在所述磁性片材10的厚度为0.1mm或更厚的情况下，无触点电力输送装置的效率可显著提高，而在所述磁性片材10的厚度为0.5mm或更薄的情况下，可确保所述磁性片材10作为无触点电力输送装置的元件的工业化性质。
下表1显示根据磁性片材的厚度，无触点电力输送装置的效率。
[表1]
厚度(mm) 效率(%)
0.04 5%
0.09 9.5%
0.1 52.3%
0.2 62.5%
0.3 68.9%
0.4 70.2%
0.5 70.8%
0.51 72.3%
0.6 74.0%
由上表1可见，在所述磁性片材10的厚度小于0.1mm的情况下，无触点电力输送装置的效率可显著降低，而在所述磁性片材10的厚度超过0.5mm的情况下，无触点电力输送装置的整个厚度可变厚，使得工业化性质降低。
图3为示意性显示根据本发明的另一种实施方式的无触点电力输送装置的分解透视图，图4为图3的无触点电力输送装置的截面图。
参考图3和4，根据本发明的另一种实施方式的无触点电力输送装置可包括线圈部件220，该线圈部件220接受在无触点电力输送机中产生的感应磁场，以产生电力；屏蔽部件210，该屏蔽部件210位于线圈部件220上，并且包括磁性片材10，该磁性片材10包括铁素体片材11、包括聚合物树脂和金属粉末的金属片材12，和插入铁素体片材和金属片材之间的粘合剂膜13；以及电力输出部件230，该电力输出部件230输出在线圈部件220中产生的电力并且位于所述屏蔽部件上。
所述电力输出部件230可包括可再充电的二次电池，例如，锂离子二次电池，但不局限于此。
所述线圈部件220可包括以布线图形式形成的单线圈或通过彼此平行连接多个线圈线材形成的单线圈图案。
所述线圈部件220可包括在其中形成的磁性路径。
所述线圈部件220可以缠绕形式制造或以柔性膜形式制造，但不局限于此。
所述线圈部件220通过使用感应磁场输送输入电力或接受感应磁场以允许电力输出，从而能够无触点电力输送。
所述屏蔽部件210可用于接受在线圈部件220中产生的磁场，以提高线圈部件220的电感。
此外，所述屏蔽部件210可用于使能够进行电力输送，即使在无触点电力输送装置的输送机和接受器彼此间隔预定的距离的情况下。
图5为显示根据本发明的实施方式制造磁性片材10的过程的流程图。
参考图5，制造磁性片材的过程可包括：使用通过混合铁素体粉末和粘合剂得到的混合物制备铁素体片材11（S410）；通过彼此混合聚合物树脂和金属粉末，与铁素体片材分离地制备金属片材12（S420）；和使用粘合剂膜13使铁素体片材11和金属片材12层合（S430）。
下表2显示以下实验实施例：使二次电池与无触点电力输送装置200的电力输出部件230连接，通过使用无触点电力输送装置使用电力对二次电池充电，随后测量充电效率。
[表2]
电压 电流 效率
本发明的实施例1 19 0.259 71%
本发明的实施例2 19 0.262 70%
对比实施例1 19 0.272 67%
对比实施例2 19 0.266 69%
对比实施例3 19 0.266 69%
对比实施例4 19 0.272 67%
比较使用根据本发明的实施方式制造的磁性片材的无触点电力输送装置的效率与有电线电力输送装置的效率的结果示于上表2。
本发明的实施例1和2为使用根据本发明的实施方式的磁性片材的无触点电力输送装置的实例。
对比实施例1和2为包括仅由金属形成的磁性片材的无触点电力输送装置的实例。
对比实施例3和4为包括仅由铁素体形成的磁性片材的无触点电力输送装置的实例。
由上表2应理解的是，使用根据本发明的实施方式的磁性片材的无触点电力输送装置的效率为70%或更高，这显著高于包括仅由金属形成的磁性片材的无触点电力输送装置（对比实施例1和2）或包括仅由铁素体形成的磁性片材的无触点电力输送装置（对比实施例3和4）。
上述根据本发明的实施方式的磁性片材和包括所述磁性片材的无触点电力输送装置不局限于上述实施方式，而是可有各种应用。
例如，虽然在图3和4中已显示其中磁性片材10的铁素体片材11的一个表面接触线圈部件220的情况，与此不同，金属片材12的一个表面可接触线圈部件220。
此外，虽然在图3和4中仅显示无触点电力输送机，但是，根据本发明的实施方式的磁性片材10也可适用于无触点电力接受器。
此外，虽然通过举例的方式在上述实施方式中已描述无触点电力输送装置，但是，根据本发明的实施方式的无触点电力输送装置不局限于此，而可广泛用于通过在其中充电电力能使用的所有电子设备和能输送电力的所有电力输送装置。
如上所述，根据本发明的实施方式，由于构成磁性片材的铁素体片材和金属片材具有不同的可用的频率范围，可同时进行无触点电力输送和近场通讯（NFC）。
此外，金属片材的聚合物组分将在充电时可能产生的热量扩散至外周，由此可降低热量产生的问题。
此外，由聚合物树脂和金属粉末形成的金属片材降低铁素体片材的硬度，由此可改进磁性片材的柔韧性。
虽然已结合实施方式显示和描述了本发明，但是本领域技术人员应理解的是，在不偏离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行修改和变化。

Claims (13)

1.一种磁性片材，所述磁性片材包括：
铁素体片材；
金属片材，该金属片材布置在所述铁素体片材上以在所述铁素体片材变形时使得铁素体片材是柔韧的，并且包括聚合物树脂和金属粉末；和
粘合剂膜，该粘合剂膜插入所述铁素体片材和所述金属片材之间。
2.根据权利要求1所述的磁性片材，其中，所述铁素体片材由NiZnCu或MnZn形成。
3.根据权利要求1所述的磁性片材，其中，所述金属粉末包括选自由铁、铝、硅、钴和锌组成的组中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的磁性片材，其中，所述金属粉末包括铁硅铝磁合金-基粉末、坡莫合金-基粉末和非晶态-基粉末中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的磁性片材，其中，所述聚合物树脂包括选自由氯化聚乙烯、聚丙烯、天然橡胶、丁腈橡胶、聚氯乙烯以及聚酰亚胺基的树脂和聚酯基的树脂组成的组中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的磁性片材，其中，所述磁性片材的厚度为0.1-0.5mm。
7.一种无触点电力输送装置，所述装置包括：
线圈部件，该线圈部件接受在无触点电力输送机中产生的感应磁场，以产生电力；
屏蔽部件，该屏蔽部件位于所述线圈部件上，并且包括磁性片材，所述磁性片材包括铁素体片材、金属片材和粘合剂膜，所述金属片材布置在所述铁素体片材上并且包括聚合物树脂和金属粉末，所述粘合剂膜插入所述铁素体片材和所述金属片材之间；和
电力输出部件，该电力输出部件输出在所述线圈部件中产生的电力并且位于所述屏蔽部件上。
8.根据权利要求7所述的无触点电力输送装置，其中，所述电力输出部件包括可再充电的二次电池。
9.根据权利要求7所述的无触点电力输送装置，其中，所述铁素体片材由NiZnCu或MnZn形成。
10.根据权利要求7所述的无触点电力输送装置，其中，所述金属粉末包括选自由铁、铝、硅、钴和锌组成的组中的至少一种。
11.根据权利要求7所述的无触点电力输送装置，其中，所述金属粉末为铁硅铝磁合金-基粉末、坡莫合金-基粉末和非晶态-基粉末中的至少一种。
12.根据权利要求7所述的无触点电力输送装置，其中，所述聚合物树脂包括选自由氯化聚乙烯、聚丙烯、天然橡胶、丁腈橡胶、聚氯乙烯以及聚酰亚胺基的树脂和聚酯基的树脂组成的组中的至少一种。
13.根据权利要求7所述的无触点电力输送装置，其中，所述磁性片材的厚度为0.1-0.5mm。
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