JP2022551279A

JP2022551279A - 無線充電装置およびそれを含む移動手段

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Publication number: JP2022551279A
Application number: JP2022520632A
Authority: JP
Inventors: キム、テキョン; チェ、ジョンハク; キム、ナヨン; イ、スンファン
Original assignee: SKC Co Ltd
Current assignee: SKC Co Ltd
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2022-12-08
Anticipated expiration: 2040-10-30
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Abstract

一実現例による無線充電装置は、磁性部に立体構造を適用することにより、充電効率および放熱特性がともに向上され得る。したがって、前記無線充電装置は、送信機と受信機との間の大容量の電力伝送を必要とする電気自動車のような移動手段に有用に使用され得る。【選択図】図１

Description

実現例は、無線充電装置およびそれを含む移動手段に関するものである。より具体的に、実現例は、放熱構造を適用して充電効率の向上した無線充電装置およびそれを含む電気自動車のような移動手段に関するものである。

昨今、情報通信分野は極めて速い速度で発展しており、電気、電子、通信、半導体などが総合的に組み合わされた多様な技術が持続的に開発される。また、電子機器のモバイル化傾向が増大するにつれ、通信分野においても無線通信および無線電力伝送技術に関する研究が盛んに行われている。特に、電子機器などに無線で電力を伝送する方案に関する研究が活発に進んでいる。

前記無線電力伝送は、電力を供給する送信機と、電力供給を受ける受信機との間に物理的な接触なく磁気結合（inductive coupling）、容量結合（capacitive coupling）またはアンテナなどの電磁場共振構造を利用して、空間を介して電力を無線で伝送するものである。前記無線電力伝送は、大容量のバッテリーが求められる携帯用通信機器、電気自動車などに適しており、接点が露出されないため漏電などの危険がほとんどなく、有線方式の充電不良現象を防ぐことができる。

一方、最近では電気自動車への関心が急増するにつれ、充電インフラ構築に対する関心が増大している。すでに、家庭用充電器を利用した電気自動車充電をはじめ、バッテリー交換、急速充電装置、無線充電装置などと、多様な充電方式が登場しており、新しい充電事業ビジネスモデルも登場し始めている（特許文献１参照）。また、欧州では試験運行中の電気自動車と充電所が目立ち始め、日本では自動車メーカーと電力会社が主導して電気自動車および充電所を試験的に運営している。

電気自動車等に用いられる従来の無線充電装置は、無線充電効率向上のためにコイルに隣接して磁性体が配置され、遮蔽のための金属板が磁性体と一定間隔で離隔して配置される。

無線充電装置は、無線充電動作中にコイルの抵抗と磁性体の磁気損失によって熱を発生する。特に、無線充電装置内の磁性体は、電磁波エネルギー密度の高いコイルに近い部分で熱を発生し、発生する熱は磁性体の磁気特性を変化させ、送信機と受信機間のインピーダンス不整合を引き起こして充電効率が低下し、これによって再び発熱現象が高じると言う問題があった。しかし、このような無線充電装置は、電気自動車の下部等に設置されるため、防塵や防水および衝撃吸収のために密閉構造を採用するので、放熱構造を実現することが困難であった。

韓国公開特許第２０１１－００４２４０３号公報

従来の無線充電装置において、磁性体として主に焼結フェライトシートをコイルと金属板との間、特にコイルに近い一面上に配置しているが、焼結フェライトシートは比重が大きく、コイルと金属板との距離が近くなると（例えば１０ｍｍ未満）、効率が急激に低下する問題がある。そこで、コイルと金属板との間の距離を維持し、焼結フェライトシートを安定して固定するためにスペーサのような別途の構造物が必要であり、これにより組立工程のコストが増加するという問題がある。また、充電中にコイルと焼結フェライトシートで熱が発生するが、特に、焼結フェライトシートで発生する熱は、熱伝導特性の低い空気またはスペーサへの伝達および放熱が難しい。これにより、温度が上昇した焼結フェライトシートは磁気特性が低下し、それによるコイルのインダクタンス値を変化させて充電効率を低下させ、さらに激しい発熱を誘発する。

これを解決するために、磁性体を十分に厚くしてコイルと金属板との間の空きスペースを全て埋めれば放熱特性を改善し得るが、比重の大きい磁性体により重量全体が増加して自動車の軽量化に問題となり得、製造コストも大きく増大する。また、磁性体と金属板との間の空きスペースを放熱材料ですべて充填する方法も考えられているが、そうすると、放熱材料の導電性または絶縁性に起因して充電効率が低下し、製造コストが上昇し、または磁性体と金属板との間の空きスペースの一部のみを放熱材料で充填すると、放熱性能が不十分となる。

そこで、本発明者らが研究した結果、無線充電に使用される磁性部に立体構造を適用することにより、充電効率および放熱特性が向上され得ることを見出した。

したがって、実現例の課題は、立体構造の磁性部を適用することにより、充電効率および放熱特性が改善した無線充電装置、およびそれを含む移動手段を提供することである。

一実現例によると、コイル部と、前記コイル部上に配置される第１磁性部とを含み、前記第１磁性部は、前記コイル部が配置される部分に対応する外郭部と、前記外郭部によって囲まれる中心部とを含み、前記外郭部の厚さが前記中心部の厚さよりも大きい、無線充電装置が提供される。

他の実現例によると、無線充電装置を含む移動手段であって、前記無線充電装置が、コイル部と、前記コイル部上に配置される第１磁性部とを含み、前記第１磁性部は、前記コイル部が配置される部分に対応する外郭部と、前記外郭部によって囲まれる中心部とを含み、前記外郭部の厚さが前記中心部の厚さよりも大きい、移動手段が提供される。

前記実現例によると、無線充電装置に用いられる磁性部に立体構造を適用することにより、充電効率および放熱特性を向上させ得る。具体的に、無線充電中に電磁エネルギーが集中するコイル部近傍の磁性部の厚さを厚くし、相対的に電磁エネルギー密度の低い中心の磁性部の厚さを減らすことにより、無線充電効率を高めながら磁性部で発生する熱を下げ得る。

また、好ましい実現例によると、互いに異なる２種または３種の磁性部を組み合わせ、磁束の配分によって無線充電中に発生する熱を効率よく分散させることにより、充電効率および放熱特性をともに向上させ得る。

したがって、前記無線充電装置は、送信機と受信機との間の大容量の電力伝送を必要とする電気自動車のような移動手段などに有用に使用され得る。

図１は、一実現例による無線充電装置の分解斜視図を示すものである。図２Ａは、様々な実現例による無線充電装置の断面図を示すものである。図２Ｂは、様々な実現例による無線充電装置の断面図を示すものである。図２Ｃは、様々な実現例による無線充電装置の断面図を示すものである。図３は、また他の実現例による無線充電装置の分解斜視図を示すものである。図４Ａは、様々な実現例による無線充電装置の断面図を示すものである。図４Ｂは、様々な実現例による無線充電装置の断面図を示すものである。図４Ｃは、様々な実現例による無線充電装置の断面図を示すものである。図５は、また他の実現例による無線充電装置の分解斜視図を示すものである。図６は、また他の実現例による無線充電装置の斜視図を示すものである。図７Ａは、また他の実現例による無線充電装置の断面図を示すものである。図７Ｂは、また他の実現例による無線充電装置の断面図を示すものである。図８Ａは、また他の実現例による無線充電装置の断面図を示すものである。図８Ｂは、また他の実現例による無線充電装置の断面図を示すものである。図９は、無線充電装置が受信機として適用された電気自動車を示すものである。

以下の実現例の説明において、１つの構成要素が他の構成要素の上または下に形成されると記載されることは、１つの構成要素が他の構成要素の上または下に直接、またはさらに他の構成要素を介して間接的に形成されるものの全てを含む。

また、各構成要素の上／下に関する基準は図面を基準にして説明する。図面における各構成要素の大きさは説明のために誇張されることがあり、実際に適用される大きさとは異なり得る。

本明細書において、ある構成要素を「含む」ということは、特に反する記載がない限り、その他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

また、本明細書に記載された構成要素の物性値、寸法などを示す全ての数値範囲は、特に記載がない限り、全ての場合において「約」という用語で修飾されるものと理解すべきである。

本明細書において単数表現は、特に説明がなければ文脈上解釈される単数または複数を含む意味として解釈されるべきである。

［無線充電装置］
一実現例による無線充電装置は、コイル部と、前記コイル部上に配置される第１磁性部とを含み、前記第１磁性部は、前記コイル部が配置される部分に対応する外郭部と、前記外郭部によって囲まれる中心部とを含み、前記外郭部の厚さが前記中心部の厚さよりも大きい。

また、前記無線充電装置は、前記第１磁性部上に配置されるシールド部をさらに含み得る。

図１を参照すると、前記実現例による無線充電装置１０は、導電性ワイヤを含むコイル部２００と、前記コイル部２００上に配置されるシールド部４００と、前記コイル部２００と前記シールド部４００との間に配置される第１磁性部３００とを含み、前記第１磁性部３００は、前記コイル部２００が配置される部分に対応する外郭部３１０と、前記外郭部３１０によって囲まれる中心部３２０とを含み、前記外郭部３１０の厚さが前記中心部３２０の厚さよりも大きくて良い。

また、互いに異なる２種の磁性部を組み合わせて磁束の配分によって無線充電中に発生する熱を効率よく分散させることにより、充電効率および放熱特性を向上させ得る。

図３を参照すると、前記実現例による無線充電装置１０は、導電性ワイヤを含むコイル部２００と、前記コイル部２００上に配置されるシールド部４００と、前記コイル部２００と前記シールド部４００との間に配置される第１磁性部３００および第２磁性部５００とを含み、前記第１磁性部３００は、前記コイル部２００が配置される部分に対応する外郭部３１０と、前記外郭部によって囲まれる中心部３２０とを含み、前記外郭部３１０の厚さが前記中心部３２０の厚さよりも大きく、前記第２磁性部５００は、前記第１磁性部３００に対して８５ｋＨｚの周波数において高い透磁率を有し得る。

前記実現例によると、無線充電装置に用いられる磁性部に立体構造を適用し、２種の磁性部を備えることにより、充電効率および放熱特性をともに向上させ得る。具体的に、前記第１磁性部に対して透磁率の高い前記第２磁性部の導入によって、磁束密度と放熱とを効果的に配分して無線充電効率を高めながら、前記第２磁性部で発生する熱を、シールド部を介して放出させ、放熱特性も向上させ得る。

また、互いに異なる３種の磁性部を組み合わせ、磁束の配分によって無線充電中に発生する熱を効率よく分散させることにより、充電効率および放熱特性を向上させ得る。

図５、図６、および図７Ａを参照すると、前記実現例による無線充電装置１０は、コイル部２００と、前記コイル部２００上に配置される第１磁性部３００と、前記第１磁性部３００上に配置され、前記第１磁性部３００とは異なる透磁率を有する第２磁性部５００と、前記第２磁性部５００上に配置され、前記第２磁性部５００とは異なる透磁率を有する第３磁性部７００とを含み得る。

前記実現例によると、互いに異なる３種の磁性部を組み合わせ、磁束の配分によって無線充電中に発生する熱を効率よく分散させることにより、充電効率および放熱特性をともに向上させ得る。具体的に、前記３種の磁性部は透磁率のような磁性特性の面において有意な差を有するが、２つ以上の磁性部がある場合には透磁率の大きさ順に磁束密度が大きくなるので、これらを組み合わせて無線充電時に集束される磁束を所望の方向に配分し得る。また、無線充電時に磁性部に集束された磁束の量と透磁損失とに比例する大きさで熱が発生するので、３種の磁性部を適切に配置することにより、熱をシールド部に効果的に伝達して外部に放出させ得る。さらには、前記３種の磁性部の物理的特性と磁性特性とを考慮して各磁性部別にそれぞれ厚さと形状を調節することにより、充電効率を阻害しないながら耐衝撃性を向上させ、製造コストも低減し得る。
以下、前記無線充電装置の各構成要素別に具体的に説明する。

＜コイル部＞
前記コイル部は、導電性ワイヤを含み得る。

前記導電性ワイヤは導電性物質を含む。例えば、前記導電性ワイヤは導電性金属を含み得る。具体的に、前記導電性ワイヤは、銅、ニッケル、金、銀、亜鉛、および錫からなる群より選択される１種以上の金属を含み得る。

また、前記導電性ワイヤは絶縁性外皮を備え得る。例えば、前記絶縁性外皮は絶縁性高分子樹脂を含み得る。具体的に、前記絶縁性外皮は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、テフロン樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂などを含み得る。

前記導電性ワイヤの直径は、例えば、１ｍｍ～１０ｍｍの範囲、１ｍｍ～５ｍｍの範囲、または１ｍｍ～３ｍｍの範囲であり得る。

前記導電性ワイヤは、平面コイル状で巻き付けられ得る。具体的に、前記平面コイルは、平面螺旋コイル(planar spiral coil)を含み得る。また、前記コイルの平面形状は、円形、楕円形、多角形、または角の丸い多角形の形状であり得るが、特に限定されない。

前記平面コイルの外径は、５ｃｍ～１００ｃｍ、１０ｃｍ～５０ｃｍ、１０ｃｍ～３０ｃｍ、２０ｃｍ～８０ｃｍ、または５０ｃｍ～１００ｃｍであり得る。具体的な一例として、前記平面コイルは、１０ｃｍ～５０ｃｍの外径を有し得る。

また、前記平面コイルの内径は、０．５ｃｍ～３０ｃｍ、１ｃｍ～２０ｃｍ、または２ｃｍ～１５ｃｍであり得る。

前記平面コイルの巻回数は、５回～５０回、１０回～３０回、５回～３０回、１５回～５０回、または２０回～５０回であり得る。具体的な一例として、前記平面コイルは、前記導電性ワイヤを１０回～３０回巻いて形成されたものであり得る。

また、前記平面コイル形状内において、前記導電性ワイヤ間の間隔は、０．１ｃｍ～１ｃｍ、０．１ｃｍ～０．５ｃｍ、または０．５ｃｍ～１ｃｍであり得る。

前記のような好ましい平面コイル寸法および仕様範囲内のとき、電気自動車のような大容量電力伝送を必要とする分野に好適であり得る。

前記コイル部は、前記磁性部、例えば前記第１磁性部と一定間隔で離隔して配置され得る。例えば、前記コイル部と前記第１磁性部との離隔距離は、０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上、０．２ｍｍ～３ｍｍ、または０．５ｍｍ～１．５ｍｍであり得る。

＜シールド部＞
前記実現例による無線充電装置は、前記第１磁性部上に配置されるシールド部をさらに含み得る。また、前記無線充電装置が前記第１磁性部に加えて第２磁性部および第３磁性部をさらに含む場合、前記シールド部はこれらの上に配置され得る。

前記シールド部は、電磁波遮蔽により外部に電磁波が漏れて発生し得る電磁干渉（ＥＭＩ、electromagnetic interference）を抑制する。

前記シールド部は、前記コイル部と一定間隔で離隔して配置され得る。例えば、前記シールド部と前記コイル部との離隔距離は、１０ｍｍ以上または１５ｍｍ以上であり、具体的に１０ｍｍ～３０ｍｍ、または１０ｍｍ～２０ｍｍであり得る。

また、シールド部は、前記磁性部、例えば前記第１磁性部と一定間隔で離隔して配置され得る。例えば、前記シールド部と前記第１磁性部との離隔距離は、３ｍｍ以上、５ｍｍ以上、３ｍｍ～１０ｍｍ、または４ｍｍ～７ｍｍであり得る。

前記シールド部の素材は、例えば金属であっても良く、これにより前記シールド部は金属板であり得るが、特に限定されない。具体的な一例として、前記シールド部の素材はアルミニウムであり、その他電磁波遮蔽能を有する金属または合金素材が使用され得る。

前記シールド部の厚さは、０．２ｍｍ～１０ｍｍ、０．５ｍｍ～５ｍｍ、または１ｍｍ～３ｍｍであり得る。また、前記シールド部の面積は、２００ｃｍ^２以上、４００ｃｍ^２以上、または６００ｃｍ^２以上であり得る。

または、前記第１磁性部の一部が前記シールド部に接触し得る。例えば、図２Ａに示すように、前記第１磁性部３００の外郭部３１０が前記シールド部４００に接触し得る。具体的に、前記第１磁性部の外郭部のうち少なくとも一部が前記シールド部に接触し得る。具体的に、前記第１磁性部の外郭部の一面が前記シールド部に接触し得る。この際、前記第１磁性部の中心部は前記シールド部に接触しなくても良い。

＜第1磁性部の組成＞
前記第１磁性部は、磁性粉末およびバインダー樹脂を含み得る。
具体的に、前記第１磁性部は、バインダー樹脂および前記バインダー樹脂内に分散された磁性粉末を含み得る。

これにより、前記第１磁性部は、バインダー樹脂によって磁性粉末が互いに結合されることにより、広い面積において全体的に欠陥が少ないとともに衝撃による損傷が少ない。

前記磁性粉末は、酸化物系磁性粉末、金属系磁性粉末、またはこれらの混合粉末であり得る。例えば、前記酸化物系磁性粉末は、フェライト系粉末、具体的にＮｉ-Ｚｎ系、Ｍｇ-Ｚｎ系、Ｍｎ-Ｚｎ系フェライト粉末であり得る。また、前記金属系磁性粉末は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金磁性粉末、またはＮｉ－Ｆｅ合金磁性粉末であり得る。より具体的に、サンダスト（sendust）粉末、またはパーマロイ（permalloy）粉末であり得る。

一例として、前記磁性粉末は、下記化学式１の組成を有し得る。
［化１］
Ｆｅ_{１－ａ－ｂ－ｃ}Ｓｉ_ａＸ_ｂＹ_ｃ
前記式において、ＸはＡｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、またはこれらの組み合わせであり、ＹはＭｎ、Ｂ、Ｃｏ、Ｍｏ、またはこれらの組み合わせであり、０．０１≦ａ≦０．２、０．０１≦ｂ≦０．１、および０≦ｃ≦０．０５である。

また、前記磁性粉末は、ナノ結晶質（nanocrystalline）磁性粉末であってよく、例えば、Ｆｅ系ナノ結晶質磁性粉末であってよく、具体的に、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系ナノ結晶質磁性粉末、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系ナノ結晶質磁性粉末、またはＦｅ-Ｓｉ-Ｂ-Ｃｕ-Ｎｂ系ナノ結晶質磁性粉末であり得る。

前記磁性粉末の平均粒径は、約３ｎｍ～約１ｍｍ、約１μｍ～３００μｍ、約１μｍ～５０μｍ、または約１μｍ～１０μｍの範囲であり得る。

前記第１磁性部は、前記磁性粉末を１０重量％以上、５０重量％以上、７０重量％以上、または８５重量％以上の量で含み得る。

例えば、前記第１磁性部は、前記磁性粉末を１０重量％～９９重量％、１０重量％～９５重量％、５０重量％～９５重量％、５０重量％～９２重量％、７０重量％～９５重量％、８０重量％～９５重量％、または８０重量％～９０重量％の量で含み得る。

前記バインダー樹脂として、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリフェニルスルフィド（ＰＳＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

例えば、前記バインダー樹脂は硬化性樹脂であり得る。具体的に、前記バインダー樹脂は、光硬化性樹脂および／または熱硬化性樹脂であり、特に、硬化して接着性を示し得る樹脂であり得る。より具体的に、前記バインダー樹脂は、グリシジル基、イソシアネート基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、またはアミド基などのような、熱による硬化が可能な官能基または部位を１つ以上含むか、または、エポキシド（epoxide）基、環状エーテル（cyclic ether）基、スルフィド（sulfide）基、アセタール（acetal）基、またはラクトン（lactone）基などのような、活性エネルギーによって硬化可能な官能基または部位を１つ以上含む樹脂を使用し得る。このような官能基または部位は、例えばイソシアネート基（-ＮＣＯ）、ヒドロキシ基（-ＯＨ）、またはカルボキシル基（-ＣＯＯＨ）であり得る。

前記第１磁性部は、前記バインダー樹脂を５重量％～４０重量％、５重量％～２０重量％、５重量％～１５重量％、または７重量％～１５重量％の量で含有し得る。

また、前記第１磁性部は、その重量を基準に、前記バインダー樹脂として、６重量％～１２重量％のポリウレタン系樹脂、０．５重量％～２重量％のイソシアネート系硬化剤、および０．３重量％～１．５重量％のエポキシ系樹脂を含み得る。

＜第1磁性部の磁性特性＞
前記第１磁性部は、電気自動車の無線充電標準周波数近傍で一定範囲の磁性特性を有し得る。

前記電気自動車の無線充電標準周波数は１００ｋＨｚ未満であり、例えば、７９ｋＨｚ～９０ｋＨｚ、具体的に８１ｋＨｚ～９０ｋＨｚ、より具体的に約８５ｋＨｚであり得るが、これは携帯電話のようなモバイル電子機器に適用する周波数とは区別される帯域である。

前記第１磁性部の８５ｋＨｚの周波数における透磁率は素材によって異なり得るが５以上、例えば５～１５００００であり、具体的な素材によって５～３００、５００～３５００、または１００００～１５００００であり得る。また、前記第１磁性部の８５ｋＨｚの周波数における透磁損失は素材によって異なり得るが０以上、例えば０～５００００であり、具体的な素材によって０～１０００、１～１００、１００～１０００、または５０００～５００００であり得る。

具体的な一例として、前記第１磁性部が磁性粉末およびバインダー樹脂を含む高分子型磁性体の場合、前記第１磁性部の８５ｋＨｚの周波数における透磁率は、例えば５～１３０、１５～８０、または１０～５０であり、透磁損失は０～２０、０～１５、または０～５であり得る。

＜第1磁性部の物理的特性＞
前記第１磁性部は一定の比で伸長され得る。例えば、前記第１磁性部の伸び率は０．５％以上であり得る。前記伸長特性は、高分子を適用しないセラミック系磁性体では得られ難いものであり、大面積の磁性部が衝撃により歪み等が発生しても損傷を減らし得る。具体的に、前記第１磁性部の伸び率は、０．５％以上、１％以上、または２．５％以上であり得る。前記伸び率の上限には特に制限はないが、伸び率向上のために高分子樹脂の含有量が多くなると、磁性部のインダクタンス等の特性が低下し得るので、前記伸び率は１０％以内であることが好ましい。

前記第１磁性部は、衝撃前後の特性変化率が少なく、一般的なフェライト磁性シートに比べて格段に優れる。本明細書において、ある特性の衝撃前後の特性変化率（％）は、次の式により算出し得る。特性変化率（％）＝｜衝撃前特性値－衝撃後特性値｜／衝撃前特性値×１００

例えば、前記第１磁性部は、１ｍの高さから自由落下させて印加した衝撃前後のインダクタンス変化率が５％未満、または３％以下であり得る。より具体的に、前記インダクタンス変化率は、０％～３％、０．００１％～２％、または０．０１％～１．５％であり得る。前記範囲内であるとき、衝撃前後のインダクタンス変化率が相対的に少ないので、磁性部の安定性がより向上し得る。

また、前記第１磁性部は、１ｍの高さから自由落下させて印加した衝撃前後の品質係数（Ｑファクタ；Ｌｓ／Ｒｓ）変化率が、０～５％、０．００１％～４％、または０．０１％～２．５％であり得る。前記範囲内であるとき、衝撃前後の特性変化が少ないので、磁性部の安定性と耐衝撃性とがより向上し得る。

また、前記第１磁性部は、１ｍの高さから自由落下させて印加した衝撃前後の抵抗変化率が、０～２．８％、０．００１％～１．８％、または０．１％～１．０％であり得る。前記範囲内であるとき、実際の衝撃と振動が加わる環境において繰り返し適用しても、抵抗値が一定レベル以下に良好に維持され得る。

また、前記第１磁性部は、１ｍの高さから自由落下させて印加した衝撃前後の充電効率変化率が、０～６．８％、０．００１％～５．８％、または０．０１％～３．４％であり得る。前記範囲内であるとき、大面積の磁性部が衝撃や歪みが繰り返し発生しても特性をより安定して維持し得る。

＜第1磁性部の立体構造＞
前記実現例によると、前記第１磁性部に立体構造を適用することにより、充電効率および放熱特性を向上させ得る。図１および図２Ａを参照すると、前記第１磁性部３００は、前記コイル部２００が配置される部分に対応する外郭部３１０と、前記外郭部３１０によって囲まれる中心部３２０とを含み、前記外郭部３１０の厚さが前記中心部３２０の厚さよりも大きくて良い。すなわち、前記第１磁性部の外郭部は、前記コイル部において導電性ワイヤの密度が高い部分に対応し、前記第１磁性部の中心部は、前記コイル部において導電性ワイヤの密度が低い部分に対応し得る。この際、前記第１磁性部において外郭部と中心部とは互いに一体型で形成され得る。

このように、無線充電中に電磁エネルギーが集中するコイル近傍の磁性部の厚さを厚くし、コイルがないため相対的に電磁エネルギー密度の低い中心の磁性部の厚さを減らすことにより、コイル周辺に集中する電磁波を効率よく集束させ、充電効率を向上させるだけでなく、別途のスペーサがなくとも堅固にコイル部とシールド部との距離を維持し得るので、スペーサ等の使用に伴う材料費および工程費を低減し得る。

前記第１磁性部において、前記外郭部が前記中心部に比べて１．５倍以上厚い厚さを有し得る。前記厚さ比であるとき、コイル周辺に集中する電磁波をより効果的に集束して充電効率を向上させることができ、発熱および軽量化にも有利である。具体的に、前記第１磁性部における外郭部／中心部の厚さ比は、２以上、３以上、または５以上であり得る。また、前記厚さ比は、１００以下、５０以下、３０以下、または１０以下であり得る。より具体的に、前記厚さ比は、１．５～１００、２～５０、３～３０、または５～１０であり得る。

前記第１磁性部の外郭部の厚さは、１ｍｍ以上、３ｍｍ以上、または５ｍｍ以上であり、また３０ｍｍ以下、２０ｍｍ以下、または１１ｍｍ以下であり得る。さらに、前記第１磁性部の中心部の厚さは、１０ｍｍ以下、７ｍｍ以下、または５ｍｍ以下であり、また、０ｍｍか０．１ｍｍ以上または１ｍｍ以上であり得る。具体的に、前記第１磁性部の外郭部が５ｍｍ～１１ｍｍの厚さを有し、前記中心部が０～５ｍｍの厚さを有し得る。

図２Ｂを参照すると、前記第１磁性部３００の中心部３２０の厚さが０の場合、前記第１磁性部３００は、中心部３２０に中空の形状を有し得る（例えばドーナツ形状）。この場合、前記第１磁性部は、より小さい面積でも充電効率を効果的に向上させ得る。

＜第１磁性部の面積および厚さ＞
前記第１磁性部は大面積を有してよく、具体的に２００ｃｍ^２以上、４００ｃｍ^２以上、または６００ｃｍ^２以上の面積を有し得る。また、前記第１磁性部は、１００００ｃｍ^２以下の面積を有し得る。

前記大面積の第１磁性部は、多数の磁性単位体が組み合わされて構成され、この際、前記磁性単位体の面積は、６０ｃｍ^２以上、９０ｃｍ^２以上、または９５ｃｍ^２～９００ｃｍ^２であり得る。

または、前記第１磁性部は中心部に中空の形状を有してよく、この場合外郭部の面積、すなわちコイル部に対応する面積を有し得る。

前記第１磁性部は、モールドによる成形等の方法で製造された磁性ブロックであり得る。例えば、前記第１磁性部は、モールドにより立体構造に成形されたものであり得る。このような磁性シートは、磁性粉末とバインダー樹脂とを混合し、射出成形などによってモールドに注入して立体構造に成形され得る。

または、前記第１磁性部は磁性シートの積層体であってよく、例えば、磁性シートが２０枚以上、または５０枚以上積層されたものであり得る。

具体的に、前記磁性シートの積層体は、第１磁性部の外郭部にのみ追加の磁性シートが１枚以上さらに積層されたものであり得る。この際、それぞれの磁性シートの厚さは８０μｍ以上、または８５μｍ～１５０μｍであり得る。このような磁性シートは、磁性粉末とバインダー樹脂とを混合してスラリー化した後、シート状に成形して硬化するなどと、通常のシート成形工程により製造され得る。

＜第２磁性部の磁性特性＞
前記実現例による無線充電装置は、前記第１磁性部に加えて第２磁性部をさらに含み得る。これにより、前記無線充電装置の充電効率が向上されるとともに、放熱特性を改善し得る。具体的に、図３に示すように、前記第１磁性部３００の外郭部３１０上に配置される第２磁性部５００をさらに含み得る。

具体的に、前記無線充電装置が、前記第１磁性部と前記シールド部との間に配置される第２磁性部をさらに含み、前記第２磁性部は、前記第１磁性部に対して８５ｋＨｚにおいて高い透磁率を有し得る。

前記第２磁性部は、電気自動車の無線充電標準周波数近傍で特定範囲の磁性特性を有し得る。

例えば、前記第２磁性部の８５ｋＨｚの周波数における透磁率は素材によって異なり、広くは５～１５００００であり、具体的な素材によって５～３００、５００～３５００、または１００００～１５００００であり得る。また、前記第２磁性部の８５ｋＨｚの周波数における透磁損失は素材によって異なり、広くは０～５００００であり、具体的な素材によって０～１０００、１～１００、１００～１０００、または５０００～５００００であり得る。

具体的な一例として、前記第２磁性部がフェライト系素材の場合、８５ｋＨｚの周波数における透磁率は、１０００～５０００、または２０００～４０００であり、透磁損失は０～１０００、０～１００、または０～５０であり得る。

前記第２磁性部は、前記第１磁性部に対して８５ｋＨｚにおいて高い透磁率を有し得る。例えば、前記第２磁性部と前記第１磁性部との間の８５ｋＨｚにおける透磁率の差は、１００以上、５００以上、または１０００以上であり、具体的に１００～５０００、５００～４０００、または１０００～４０００であり得る。

具体的に、前記第１磁性部が８５ｋＨｚの周波数において５～３００の透磁率を有し、前記第２磁性部が８５ｋＨｚの周波数において１０００～５０００の透磁率を有し得る。

無線充電時に磁束密度はコイルと近接するほど高いが、磁性体がコイル周りにある場合に磁性体に磁束が集束し、１つ以上の磁性体がある場合には磁性体の透磁率の大きさ順に磁束密度が大きくなる。したがって、第１磁性部に対して高い透磁率を有する第２磁性部を適切に配置すれば、磁束を効率よく配分し得る。

また、前記第２磁性部の水平熱伝導率は１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、例えば、１Ｗ／ｍ・Ｋ～３０Ｗ／ｍ・Ｋ、または１０Ｗ／ｍ・Ｋ～２０Ｗ／ｍ・Ｋであり得る。また、前記第２磁性部の垂直熱伝導率は０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、例えば、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ～２Ｗ／ｍ・Ｋ、または０．５Ｗ／ｍ・Ｋ～１．５Ｗ／ｍ・Ｋであり得る。具体的に、前記第２磁性部は、１Ｗ／ｍ・Ｋ～３０Ｗ／ｍ・Ｋの水平熱伝導率および０．１Ｗ／ｍ・Ｋ～２Ｗ／ｍ・Ｋの垂直熱伝導率を有し得る。

従って、前記第２磁性部において透磁損失によって無線充電中に発生した熱は、前記第２磁性部に隣接するシールド部を介して排出され得る。

＜第２磁性部の組成および形状＞
前記第２磁性部は、酸化物系磁性体、金属系磁性体、またはこれらの複合素材を含み得る。

例えば、前記酸化物系磁性体はフェライト系磁性体であって良く、具体的な化学式はＭＯＦｅ_２Ｏ_３（ここで、ＭはＭｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉなどの１種以上の２価金属元素である）で表され得る。前記フェライト系素材は、焼結体のものが透磁率のような磁性特性の点から有利である。前記フェライト系焼結体は、原料成分を混合してか焼した後粉砕し、これをバインダー樹脂と混合して成形し焼成して、シート状またはブロック状に製造され得る。

より具体的に、前記酸化物系磁性体は、Ｎｉ-Ｚｎ系、Ｍｇ-Ｚｎ系、またはＭｎ-Ｚｎ系フェライトであり、特に、Ｍｎ-Ｚｎ系フェライトは、８５ｋＨｚの周波数において室温～１００℃以上の温度範囲にわたって高い透磁率、低い透磁損失、および高い飽和磁束密度を示し得る。

前記Ｍｎ-Ｚｎ系フェライトは主成分として、Ｆｅ_２Ｏ_３を６６ｍｏｌ％～７０ｍｏｌ％、ＺｎＯを１０ｍｏｌ％～２０ｍｏｌ％、ＭｎＯを８ｍｏｌ％～２４ｍｏｌ％、およびＮｉＯを０．４ｍｏｌ％～２ｍｏｌ％で含み、その他の副成分としてＳｉＯ_２、ＣａＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、ＳｎＯなどを含有し得る。前記Ｍｎ-Ｚｎ系フェライトは、主成分を所定のモル比で混合し、空気中で８００℃～１１００℃の温度で１時間～３時間のか焼後、副成分を添加して粉砕し、これにポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等のバインダー樹脂を適量混合して、プレスにより加圧成形した後、１２００℃～１３００℃まで昇温して２時間以上焼成することにより、シート状またはブロック状に製造され得る。その後、必要に応じてワイヤーソー（wire saw）やウォータージェット（water jet）などにより加工して、必要な大きさに切断される。

また、前記金属系磁性体は、Ｆｅ-Ｓｉ-Ａｌ合金磁性体、またはＮｉ-Ｆｅ合金磁性体であってよく、より具体的にサンダスト（sendust）、またはパーマロイ（permalloy）であり得る。また、前記第２磁性部は、ナノ結晶質（nanocrystalline）磁性体を含んで良く、例えば、Ｆｅ系ナノ結晶質磁性体、具体的に、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系ナノ結晶質磁性体、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系ナノ結晶質磁性体、またはＦｅ-Ｓｉ-Ｂ-Ｃｕ-Ｎｂ系ナノ結晶質磁性体を含み得る。前記第２磁性部としてナノ結晶質磁性体を適用する際、コイル部と距離が離れるほどコイルのインダクタンス（Ｌｓ）が低くなっても、抵抗（Ｒｓ）はさらに低くなることによりコイルの品質係数（Ｑファクタ：Ｌｓ／Ｒｓ）が高くなり、充電効率が向上し、発熱が減少し得る。

前記第２磁性部は、前記第１磁性部とは異なる磁性体を含み得る。具体的な一例として、前記第１磁性部がＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系合金磁性体を含み、前記第２磁性部がＭｎ－Ｚｎ系フェライトを含み得る。これらの素材の組み合わせは、前記第２磁性部が前記第１磁性部に対して８５ｋＨｚにおいて高い透磁率を有するのに有利である。

前記第２磁性部は、シート状またはブロック状を有し得る。
前記第２磁性部の厚さは０．５ｍｍ～５ｍｍであり、具体的に０．５ｍｍ～３ｍｍ、０．５ｍｍ～２ｍｍ、または１ｍｍ～２ｍｍであり得る。前記第１磁性部の外郭部の厚さは、前記第２磁性部の厚さよりもさらに大きくて良い。例えば、前記外郭部の厚さが５ｍｍ～１１ｍｍであり、前記第２磁性部の厚さが０．５ｍｍ～３ｍｍであり得る。

前記第２磁性部は、前記第１磁性部と同じ面積を有するか、または異なる面積を有し得る。

例えば、前記第２磁性部は、前記第１磁性部と同様に大面積を有し得る。具体的に、前記第２磁性部の面積は、２００ｃｍ^２以上、４００ｃｍ^２以上、または６００ｃｍ^２以上であり得る。また、前記第２磁性部の面積は１００００ｃｍ^２以下であり得る。また、前記大面積の第２磁性部は、多数の磁性単位体が組み合わされ構成されて良く、この際、前記磁性単位体の面積は、６０ｃｍ^２以上、９０ｃｍ^２以上、または９５ｃｍ^２～９００ｃｍ^２であり得る。

または、前記第２磁性部は、前記第１磁性部より小さい面積を有し得る。例えば、前記第２磁性部が前記第１磁性部の外郭部上にのみ配置される場合、前記第２磁性部は前記外郭部の面積に対応する面積を有し得る。また、これにより、前記第２磁性部は前記コイル部に対応する位置に配置され、前記コイル部の面積に対応する面積を有し得る。この場合、前記第２磁性部は、小さい面積でも充電効率と放熱特性とを効果的に向上させ得る。

＜第２磁性部の配置＞
前記第２磁性部は、前記第１磁性部の外郭部、中心部、またはこれらの少なくとも一部上に配置され得る。

一例として、前記第２磁性部は、前記第１磁性部の外郭部に配置され得る。これにより、コイル部周囲の高い磁束密度を効率よく分散させ得るので、前記第１磁性部単独で使用する場合に比べて充電効率を高め得る。

または、前記第２磁性部は、前記外郭部および中心部の少なくとも一部上にわたって配置され得る。

また、前記第２磁性部は、前記第１磁性部と結合または分離して配置され得る。図４Ａに示すように、前記第２磁性部５００は、前記シールド部４００と前記第１磁性部３００との間に配置され得る。このように、前記第１磁性部に対して高い透磁率を有する前記第２磁性部を前記シールド部に近いところに配置することにより、コイル周りの高い磁束密度を効率よく分散させ得るので、前記第１磁性部単独で使用する場合に比べ、充電効率を高めるだけでなく、第１磁性部のコイル近接部に集中する発熱を効率よく分散させ得る。

この際、前記第２磁性部の少なくとも一部が前記シールド部に接触し得る。これにより、前記第２磁性部で発生する熱が、シールド部を介して効率よく排出され得る。例えば、前記第２磁性部がシート状の場合、その一面全部が前記シールド部に接触し得る。具体的に、前記第２磁性部は、前記シールド部の前記第１磁性部に向かう一面上に付着され得る。前記第２磁性部は、前記シールド部の一面に熱伝導性接着剤で付着されることにより、放熱効果をさらに高め得る。前記熱伝導性接着剤は、金属系、カーボン系、セラミック系などの熱伝導性素材を含み、例えば、熱伝導性粒子が分散された接着剤樹脂であり得る。

この際、前記第２磁性部は、前記第１磁性部とも接触し得る。例えば、前記第２磁性部は、前記第１磁性部の外郭部上に付着され得る。

または、前記第２磁性部は、前記第１磁性部と一定距離で離隔されて配置され得る。例えば、前記第１磁性部と前記第２磁性部との離隔距離は、１ｍｍ以上、２ｍｍ以上、１ｍｍ～１０ｍｍ、２ｍｍ～７ｍｍ、３ｍｍ～５ｍｍ、または５ｍｍ～１０ｍｍであり得る。

図４Ｂに示すように、前記第１磁性部３００が前記シールド部４００に向かう表面に溝を備え、前記第２磁性部５００が前記溝に挿入され配置され得る。

この場合、前記第１磁性部は前記第２磁性部のハウジングとして役割をし得るので、前記第２磁性部を固定するための別途の接着剤や構造物が不要となり得る。特に、前記第１磁性部は、磁性粉末とバインダー樹脂を用いた高分子型磁性部を用いてモールドにより立体構造に成形可能なので、第２磁性部を入れるための溝を容易に形成し得る。

この際、前記第１磁性部および前記第２磁性部のうち少なくとも一部が前記シールド部４００に接触し得る。これにより、前記第１磁性部および／または前記第２磁性部で発生する熱が前記シールド部を介して効率よく排出され得る。

前記第１磁性部に形成された溝の深さは、前記第２磁性部の厚さ（高さ）と同一かまたは異なり得る。前記溝の深さと前記第２磁性部の厚さが同一の場合、前記第１磁性部および前記第２磁性部は、前記シールド部に同時に接触し得る。または、前記溝の深さが前記第２磁性部の厚さよりも小さい場合、前記第２磁性部のみが前記シールド部に接触し得る。逆に、前記溝の深さが前記第２磁性部の厚さよりも大きい場合、前記第１磁性部のみが前記シールド部に接触し得る。

図４Ｃに示すように、前記第２磁性部５００が前記第１磁性部３００の内部に埋め込まれて配置され得る。

この場合も、前記第１磁性部は前記第２磁性部のハウジングとして役割をし得るので、前記第２磁性部を固定するための別途の接着剤や構造物が不要となり得る。特に、前記第１磁性部は、磁性粉末とバインダー樹脂を用いた高分子型磁性部を用いてモールドにより立体構造に成形可能なので、第２磁性部を埋め込むための構造を容易に形成し得る。

この際、前記第１磁性部の少なくとも一部が前記シールド部に接触し得る。これにより、前記第１磁性部で発生する熱が前記シールド部を介して効率よく排出され得る。

＜３種の磁性部の組み合わせ＞
前記実現例による無線充電装置は、前記第１磁性部および前記第２磁性部の他に第３磁性部をさらに含み得る。

具体的に、前記無線充電装置は、前記第１磁性部上に配置され、前記第１磁性部とは異なる透磁率を有する第２磁性部と、前記第２磁性部上に配置され、前記第２磁性部とは異なる透磁率を有する第３磁性部とをさらに含み得る。

また、前記第１磁性部、前記第２磁性部および前記第３磁性部は、前記コイル部と前記シールド部との間に配置され得る。

具体的な一例として、前記第１磁性部は磁性粉末とバインダー樹脂とを含み、前記第２磁性部はフェライト系磁性体を含み、前記第３磁性部はナノ結晶質磁性体を含み得る。

従来の無線充電装置において、磁性部として主に使用されていた焼結フェライトシートは磁性特性に優れる一方、脆性（brittleness）が高いため歪みなどに対する耐性が低く重量がやや大きい。また、焼結過程で発生する気孔（pore）などの欠陥によって熱衝撃に破壊され易いため破片を発生させることにより、２次的な問題を引き起こし得る。このような焼結フェライトシートの欠点を補うために、磁性粉末をバインダー樹脂と配合して耐衝撃性を向上させた高分子型磁性体を適用し得るが、高分子型磁性体のみを用いると、透磁率が高くないため、一定レベル以上の無線充電性能を達成するには大量が必要となり、装置の小型化が難しい。また、前記高分子型磁性体のみに磁束が集束すると、高分子成分が熱を蓄積するため、時間の経過とともに温度が上昇し続け得る。一方、Ｆｅ系合金のような金属成分を高温熱処理によって透磁率を向上させたナノ結晶質磁性体は、従来の磁性体に比べ透磁率面で著しく高いので、非常に少ない量でも無線充電性能を向上させ得るが、同時に透磁損失も大きいため、発熱が激しく製作コストもやや高い。しかし、このような互いに異なる特性を有する前記３種の磁性部を適宜組み合わせると、磁束の配分により無線充電中に発生する熱を効率よく分散させることにより、充電効率および放熱特性をともに向上させ得る。

前記３種の磁性部は、これらを構成する成分によって、透磁率や透磁損失のような磁性特性の面で有意な差を有する。

例えば、前記第３磁性部は、８５ｋＨｚにおいて前記第１磁性部および前記第２磁性部よりもさらに高い透磁率を有し、前記第２磁性部は８５ｋＨｚにおいて前記第１磁性部よりも高い透磁率を有し得る。また、前記第３磁性部が８５ｋＨｚにおいて前記第１磁性部および前記第２磁性部に対して高い透磁損失を有し、前記第２磁性部が８５ｋＨｚにおいて前記第１磁性部に対して高い透磁損失を有し得る。

例えば、前記第２磁性部と前記第１磁性部との間の８５ｋＨｚにおける透磁率差は、１００以上、５００以上、または１０００以上であり、具体的に１００～５０００、５００～４０００、または１０００～３０００であり得る。また、前記第３磁性部と前記第２磁性部との間の８５ｋＨｚにおける透磁率差は、１０００以上、５０００以上、または１００００以上であり、具体的に１０００～５００００、５０００～１０００００、または１００００～１５００００であり得る。

より具体的な一例として、前記第１磁性部が８５ｋＨｚにおいて５～３００の透磁率および０～３０の透磁損失を有し、前記第２磁性部が８５ｋＨｚにおいて１０００～５０００の透磁率および０～３００の透磁損失を有し、前記第３磁性部が８５ｋＨｚにおいて１００００～１５００００の透磁率および１０００～１００００の透磁損失を有し得る。

また、無線充電時に磁性部に集束した磁束の量と透磁損失に比例する大きさで熱が発生するので、前記３種の磁性部は、無線充電時の発熱量の面でも有意な差を有する。例えば無線充電時に、具体的に外部から無線電力が前記コイル部に受信されるとき、前記第３磁性部の発熱量は、前記第１磁性部の発熱量または前記第２磁性部の発熱量よりも大きくても良い。

具体的な例として、外部から無線電力が前記コイル部に受信されるとき、前記第３磁性部の発熱量は前記第２磁性部の発熱量よりも大きく、前記第２磁性部の発熱量は前記第１磁性部の発熱量よりも大きくても良い。

このように、前記３種の磁性部は、互いに異なる磁性特性と発熱量を有するので、これらを配置して組み合わせる方式に応じて、透磁率の大きさ順に磁束密度が大きくなる傾向を利用して、無線充電時に集束される磁束を所望の方向に配分することができ、また磁束の量と透磁損失の大きさに比例して発熱量が増加する傾向を利用して、効率よく熱を外部に放出させ得る。

図７Ａおよび図７Ｂを参照して、前記第１磁性部３００、前記第２磁性部５００および前記第３磁性部７００のうち、前記第１磁性部３００が前記コイル部２００に最も近く配置され、前記第３磁性部７００が前記シールド部４００に最も近く配置され得る。この際、前記第３磁性部は前記シールド部と熱的に連結され得る。それにより、前記第３磁性部で発生する多量の熱が前記シールド部を介して外部に容易に排出され得る。

さらには、前記３種の磁性部の物理的特性と磁性特性とを考慮して、各磁性部別に使用される量を調節することにより、充電効率を阻害しないながら耐衝撃性を向上させ、製造コストも低減し得る。例えば、前記第１磁性部は前記第２磁性部より大きい体積を有し、前記第２磁性部は前記第３磁性部より大きい体積を有し得る。

前記第２磁性部はフェライト系磁性体を含むことができ、その具体的な成分および製法は前述の通りである。

前記第２磁性部は、シート状またはブロック状を有し得る。
前記第２磁性部の厚さは０．５ｍｍ～５ｍｍであり、具体的に０．５ｍｍ～３ｍｍ、０．５ｍｍ～２ｍｍ、または１ｍｍ～２ｍｍであり得る。

前記第２磁性部は、前記第１磁性部と同じ面積を有するか、またはこれとは異なる面積を有し得る。

例えば、前記第２磁性部は、前記第１磁性部と同様に大面積を有し得る。具体的に、前記第２磁性部の面積は、２００ｃｍ^２以上、４００ｃｍ^２以上、または６００ｃｍ^２以上であり得る。また、前記第２磁性部の面積は１００００ｃｍ^２以下であり得る。また、前記大面積の第１磁性部は、多数の磁性単位体が組み合わされ構成されて良く、この際、前記磁性単位体の面積は、６０ｃｍ^２以上、９０ｃｍ^２以上、または９５ｃｍ^２～９００ｃｍ^２であり得る。

または、前記第２磁性部は、前記第１磁性部よりも小さい面積を有し得る。例えば、前記第２磁性部が前記第１磁性部の外郭部にのみ配置される場合、前記第２磁性部は前記外郭部の面積に対応する面積を有し得る。また、これにより、前記第２磁性部は前記コイル部に対応する位置に配置され、前記コイル部の面積に対応する面積を有し得る。この場合、前記第２磁性部は、小さい面積でも充電効率と放熱特性とを効果的に向上させ得る。

前記第２磁性部は、電気自動車の無線充電標準周波数近傍で特定範囲の磁性特性を有し得る。例えば、前記第２磁性部の８５ｋＨｚの周波数における透磁率は１０００～５０００、または２０００～４０００であり、透磁損失は０～１０００、０～１００、または０～５０であり得る。

前記第３磁性部は、ナノ結晶質（nanocrystalline）磁性体を含み得る。前記第３磁性部としてナノ結晶質磁性体を適用する際に、コイル部と距離が離れるほどコイルのインダクタンス（Ｌｓ）が低くなっても、抵抗（Ｒｓ）がさらに低くなることによって、コイルの品質係数（Ｑファクタ：Ｌｓ／Ｒｓ）が高くなり、充電効率が向上し発熱が減少し得る。

例えば、前記第３磁性部は、Ｆｅ系ナノ結晶質磁性体であって良く、具体的に、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系ナノ結晶質磁性体、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系ナノ結晶質磁性体、またはＦｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｕ-Ｎｂ系ナノ結晶質磁性体であり得る。

より具体的に、前記第３磁性部は、Ｆｅ-Ｓｉ-Ｂ-Ｃｕ-Ｎｂ系ナノ結晶質磁性体であり、この場合、Ｆｅが７０元素％～８５元素％、ＳｉおよびＢの和が１０元素％～２９元素％、ＣｕとＮｂの和が１元素％～５元素％のものが好ましい（ここで元素％とは、磁性部をなす総元素の個数に対する特定元素の個数の百分率のことを意味する）。前記組成範囲において、Ｆｅ-Ｓｉ-Ｂ-Ｃｕ-Ｎｂ系合金が熱処理によってナノ結晶質磁性体に容易に形成され得る。

前記ナノ結晶質磁性体は、例えば、Ｆｅ系合金をメルトスピニングによる急冷凝固法（ＲＳＰ）で製造し、所望の透磁率が得られるよう３００℃～７００℃の温度範囲で３０分～２時間の無磁場熱処理を行って製造され得る。

もし、熱処理温度が３００℃未満であると、ナノ結晶が十分に生成されないため所望の透磁率が得られず、熱処理時間が長くかかることがあり、７００℃を超えると、過熱処理によって透磁率が著しく低くなり得る。そこで、前記範囲内で、熱処理温度が低い場合は熱処理時間を長くし、熱処理温度が高い場合は熱処理時間を短くして、所望の透磁率に調節し得る。

前記第３磁性部の厚さは１５μｍ～１５０μｍであり得る。一方、ナノ結晶質磁性体は、製造工程上厚い厚さに作ることが困難であり、例えば１５μｍ～３５μｍの厚さの薄膜シートで形成され得る。したがって、このような薄膜シートを複数枚積層して第３磁性部を形成し得る。この際、前記薄膜シートの間には、接着テープのような接着剤層が挿入され得る。また、前記第３磁性部は、製造工程の後段に加圧ロール等によって破砕して薄膜シートに多数のクラックを形成することにより、複数のナノ結晶質微細片を含むように製造し得る。

また、前記第１磁性部の外郭部を、前記第２磁性部および前記第３磁性部の厚さと差を有するように形成して、充電効率を阻害しないながら耐衝撃性を向上させ、製造コストも低減し得る。例えば、前記第１磁性部の外郭部が前記第２磁性部および前記第３磁性部に対して厚い厚さを有し、前記第２磁性部が前記第３磁性部に対して厚い厚さを有し得る。具体的な一例として、前記第１磁性部の外郭部の厚さが５ｍｍ～１１ｍｍであり、前記第２磁性部の厚さが０．５ｍｍ～３ｍｍであり、前記第３磁性部の厚さが１５μｍ～１５０μｍであり得る。

前記第３磁性部は、電気自動車の無線充電標準周波数近傍で特定範囲の磁性特性を有し得る。例えば、前記第３磁性部は、８５ｋＨｚの周波数において５００～１５００００の透磁率および１００～５００００の透磁損失を有し得る。一例として、前記第３磁性部が破砕型のナノ結晶質磁性体を含む場合、８５ｋＨｚの周波数において５００～３０００の透磁率および１００～１０００の透磁損失を有し得る。他の例として、前記第３磁性部が非破砕型のナノ結晶質磁性体を含む場合、８５ｋＨｚの周波数において１００００～１５００００の透磁率および１０００～１００００の透磁損失を有し得る。

＜放熱部＞
前記実現例による無線充電装置は、効果的な熱伝達のために放熱部をさらに含み得る。

無線充電の際、磁性部には集束された磁束の量と透磁損失に比例して多くの熱が発生するが、前記放熱部は前記磁性部で発生する熱を効率よく外部に伝達し得る。

前記放熱部はシート状であってよく、すなわち前記放熱部は放熱シートであり得る。

前記放熱部は、バインダー樹脂と、前記バインダー樹脂内に分散された放熱フィラーとを含み得る。

このように、前記放熱部は、高分子成分を含んで前記シールド部と前記磁性シートとの間の接着力を発揮することができ、また外部の衝撃から前記磁性部が破壊されることを防止し得る。

前記バインダー樹脂として、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリフェニルスルフィド（ＰＳＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、エポキシ樹脂などを例示し得るが、これらに限定されるものではない。

例えば、前記バインダー樹脂は硬化性樹脂であり得る。具体的に、前記バインダー樹脂は光硬化性樹脂および／または熱硬化性樹脂であってよく、特に硬化して接着性を示し得る樹脂であり得る。より具体的に、前記バインダー樹脂は、グリシジル基、イソシアネート基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、またはアミド基などのような、熱による硬化が可能な官能基または部位を１つ以上含むか、または、エポキシド基、環状エーテル基、スルフィド基、アセタール基、またはラクトン基などのような、活性エネルギーによって硬化可能な官能基または部位を１つ以上含む樹脂を使用し得る。このような官能基または部位は、例えば、イソシアネート基（-ＮＣＯ）、ヒドロキシ基（-ＯＨ）、またはカルボキシル基（-ＣＯＯＨ）であり得る。

具体的な一例として、前記バインダー樹脂は、シリコーン系樹脂およびアクリル系樹脂のうちの１種以上であり得る。

また、前記放熱フィラーは、セラミック粒子、カーボン粒子および金属粒子のうちの１種以上であり得る。前記セラミック粒子は金属の酸化物または窒化物を含んで良く、具体的にシリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウムなどを含み得る。前記カーボン粒子は、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブなどを含み得る。前記金属粒子は、銅、銀、鉄、ニッケルなどを含み得る。

前記放熱部内の前記放熱フィラーの含有量は、７０重量％～９０重量％、７０重量％～８５重量％、または７５重量％～９０重量％であり得る。

前記放熱部の熱伝導率は、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ～３０Ｗ／ｍ・Ｋであり、具体的に２Ｗ／ｍ・Ｋ～５Ｗ／ｍ・Ｋであり得る。

前記放熱部の厚さは０．１ｍｍ～５ｍｍであり、具体的に０．１ｍｍ～３ｍｍ、または０．２ｍｍ～１ｍｍであり得る。

前記放熱部は、前記第１磁性部、前記第２磁性部または前記第３磁性部と同一面積を有するか、これとは異なる面積を有し得る。例えば、前記放熱部が前記第１磁性部の外郭部上に配置される場合、前記放熱部は前記外郭部の面積に対応する面積を有し得る。また、前記放熱部が前記第３磁性部と前記シールド部との間に配置される場合、前記放熱部は前記第３磁性部の面積に対応する面積を有し得る。これにより、前記放熱部は、小さな面積でも優れた放熱特性と接着性および耐衝撃性を発揮し得る。

＜磁性部および放熱部の配置＞
前記放熱部は、前記第３磁性部と前記シールド部との間に配置される。
前記放熱部は、前記第３磁性部と前記シールド部との間のより効果的な熱の移動のための熱伝導性媒体として機能し得る。具体的に前記第３磁性部は、前記放熱部を介して前記シールド部に熱的に連結され得る。

そのために、前記放熱部は、前記第３磁性部と前記シールド部とに同時に接触し得る。より具体的に、前記放熱部は、前記第３磁性部と前記シールド部とを接着し得る。これにより、前記第３磁性部で発生する熱が前記放熱部を介して前記シールド部に伝達され、外部に放出されるのに容易となり得る。

さらには、前記第３磁性部は前記第２磁性部と接触し、前記第２磁性部は前記第１磁性部と接触し得る。この際、前記第１磁性部、前記第２磁性部、および前記第３磁性部は熱的に連結され得る。そのために、前記第１磁性部と前記第２磁性部との間および／または前記第２磁性部と前記第３磁性部との間に追加の放熱部が備えられても良く、それにより前記第１磁性部および／または第２磁性部で発生する熱が前記追加の放熱部を介してより効果的にシールド部に最終的に伝達され得る。

前記第２磁性部および前記第３磁性部は、それぞれ前記第１磁性部の外郭部、前記中心部、またはこれらのうち少なくとも一部に配置され得る。一例として、前記第２磁性部は、前記第１磁性部の外郭部上に配置され得る。具体的な一例として、前記第２磁性部および前記第３磁性部は、前記外郭部上に配置され得る。これにより、コイル周りの高い磁束密度を効率よく分散させることができ、前記第１磁性部単独で使用する場合に比べて充電効率を高め得る。または、前記第２磁性部および前記第３磁性部は、前記外郭部および前記中心部の少なくとも一部にわたって配置され得る。

また、前記第２磁性部は、前記第１磁性部と結合または分離して配置され得る。
また、前記第２磁性部が、前記シールド部と前記第１磁性部との間に配置され得る。

図８Ａに示すように、前記第２磁性部５００および前記第３磁性部７００は、前記シールド部４００と前記第１磁性部３００との間に配置され、前記放熱部８１０は、前記第３磁性部７００と前記シールド部４００に同時に接触し得る。このように、前記第１磁性部に対して高い透磁率を有する前記第２磁性部および第３磁性部を前記シールド部に近いところに配置することにより、コイル周りの高い磁束密度を効率よく分散させ得るため、前記第１磁性部単独で使用する場合に比べて充電効率を高めるだけでなく、第１磁性部のコイル近接部に集中する発熱を効率よく分散させ得る。また、この際、前記第３磁性部で発生する熱が前記放熱部を介して前記シールド部に効果的に伝達され得る。例えば、前記第３磁性部がシート状である場合、その一面全部が前記放熱部を介して前記シールド部に付着され得る。具体的に、前記第３磁性部は、前記シールド部の一面上に前記放熱部を介して付着され得る。

また、前記第２磁性部５００と前記第３磁性部７００との間に追加の放熱部８２０が備えられ、それによって前記第１磁性部および／または前記第２磁性部で発生する熱が、前記追加の放熱部を介してより効果的にシールド部に最終的に伝達され得る。

また、前記第１磁性部が前記シールド部に向かう表面に溝を備え、前記第２磁性部が前記溝に挿入され配置され得る。

図８Ｂに示すように、前記第１磁性部３００が前記シールド部４００に向かう表面に溝を備え、前記第２磁性部５００が前記溝に挿入配置され、前記第３磁性部７００が前記シールド部４００と前記第２磁性部５００との間に配置され、前記放熱部８１０が前記第３磁性部７００と前記シールド部４００とに同時に接触し得る。

この場合、前記第１磁性部は前記第２磁性部のハウジングとして役割を果たし得るので、前記第２磁性部を固定するための別途の接着剤や構造物が不要となり得る。特に、前記第１磁性部は、磁性粉末とバインダー樹脂とを用いる高分子型磁性体を用いてモールドによって立体構造に成形可能なので、第２磁性部を入れるための溝を容易に形成し得る。また、この際、前記第３磁性部で発生する熱が、前記放熱部を介して前記シールド部に効果的に伝達され得る。

前記第１磁性部に形成された溝の深さは、前記第２磁性部の厚さ（高さ）よりも大きいかまたは小さくても良い。

または、前記第１磁性部に形成された溝の深さは、前記第２磁性部の厚さ（高さ）と同一でも良い。この場合、前記第３磁性部は、前記第１磁性部および前記第２磁性部と接触し得る。

また、前記無線充電装置が前記第３磁性部７００と前記第１磁性部３００および第２磁性部５００との間に配置された放熱部８２０をさらに含み、前記放熱部８２０が前記第１磁性部３００、前記第２磁性部５００および前記第３磁性部７００に同時に接触することにより、熱をより効果的に伝達し得る。

＜支持部＞
図５に示すように、前記無線充電装置１０は、前記コイル部２００を支持する支持部１００をさらに含み得る。前記支持部の材質および構造は、無線充電装置に使用される通常の支持部の材質および構造を採用し得る。前記支持部は、平板構造またはコイル部を固定できるように、コイル部形状に沿って溝が掘られた構造を有し得る。

＜ハウジング＞
図５、図６および図７Ａに示すように、前記実現例による無線充電装置１０は、前述の構成要素を収容するハウジング６００をさらに含み得る。

前記ハウジングは、前記コイル部、シールド部、磁性部などの構成要素が適切に配置され組み立てられ得るようにする。前記ハウジングの材質および構造は、無線充電装置に使用される通常のハウジングの材質および構造を採用することができ、その内部に含まれる構成要素に応じて適切に設計され得る。

＜スペーサ＞
また、前記実現例による前記無線充電装置は、前記シールド部と前記磁性部との間の空間を確保するためのスペーサをさらに含み得る。前記スペーサの材質および構造は、無線充電装置に使用される通常のハウジングの材質および構造を採用し得る。

［移動手段］
前記無線充電装置は、送信機と受信機との間の大容量の電力伝送を必要とする電気自動車のような移動手段などに有用に使用され得る。

図９は、無線充電装置が適用された移動手段、具体的に電気自動車を示すものであり、下部に無線充電装置を備え、電気自動車用無線充電システムが設けられた駐車区域において無線で充電され得る。

図９を参照すると、一実現例による移動手段１は、前記実現例による無線充電装置を受信機２１として含む。前記無線充電装置は、移動手段１の無線充電の受信機２１として機能し、無線充電システムの送信機２２から電力供給を受け得る。

このように、前記移動手段は無線充電装置を含み、前記無線充電装置は前述のような構成を有する。

具体的に、前記移動手段に含まれる無線充電装置は、コイル部と、前記コイル部上に配置される第１磁性部とを含み、前記第１磁性部は、前記コイル部が配置される部分に対応する外郭部と、前記外郭部によって囲まれる中心部とを含み、前記外郭部の厚さが前記中心部の厚さよりも大きい。

前記移動手段に含まれる無線充電装置の各構成要素の構成および特徴は、前述の通りである。

前記移動手段は、前記無線充電装置から電力伝送を受けるバッテリーをさらに含み得る。前記無線充電装置は、無線で電力伝送を受けて前記バッテリーに伝達し、前記バッテリーは前記電気自動車の駆動系に電力を供給し得る。前記バッテリーは、前記無線充電装置またはその他追加の有線充電装置から伝達される電力によって充電され得る。

また、前記移動手段は、充電に関する情報を無線充電システムの送信機に伝達する信号伝送機をさらに含み得る。このような充電に関する情報は、充電速度のような充電効率、充電状態などであり得る。

１：移動手段（電気自動車）
１０：無線充電装置
２１：受信機
２２：送信機
１００：支持部
２００：コイル部
３００：第１磁性部
３１０：外郭部
３２０：中心部
４００：シールド部
５００：第２磁性部
６００：ハウジング
７００：第３磁性部
８１０、８２０：放熱部

Claims

コイル部と、
前記コイル部上に配置される第１磁性部とを含み、
前記第１磁性部は、
前記コイル部が配置される部分に対応する外郭部と、
前記外郭部によって囲まれる中心部とを含み、
前記外郭部の厚さが前記中心部の厚さよりも大きい、無線充電装置。
前記第１磁性部が、バインダー樹脂と、前記バインダー樹脂内に分散された磁性粉末とを含む、請求項１に記載の無線充電装置。
前記第１磁性部が、モールドにより立体構造に成形されたものである、請求項１に記載の無線充電装置。
前記無線充電装置が、
前記第１磁性部上に配置されるシールド部をさらに含む、請求項１に記載の無線充電装置。
前記第１磁性部の外郭部のうち少なくとも一部が前記シールド部に接触する、請求項４に記載の無線充電装置。
前記無線充電装置が、
前記コイル部と前記シールド部との間に配置される第２磁性部をさらに含み、
前記第２磁性部は、前記第１磁性部に対して８５ｋＨｚにおいて高い透磁率を有する、請求項４に記載の無線充電装置。
前記第１磁性部が、８５ｋＨｚの周波数において５～３００の透磁率を有し、
前記第２磁性部が、８５ｋＨｚの周波数において１０００～５０００の透磁率を有する、請求項６に記載の無線充電装置。
前記第２磁性部が、前記第１磁性部の外郭部上に配置される、請求項６に記載の無線充電装置。
前記第２磁性部が、前記シールド部と前記第１磁性部との間に配置される、請求項６に記載の無線充電装置。
前記第１磁性部が、前記シールド部に向かう表面に溝を備え、
前記第２磁性部が、前記溝に挿入され配置される、請求項６に記載の無線充電装置。
前記無線充電装置が、
前記第１磁性部上に配置され、前記第１磁性部とは異なる透磁率を有する第２磁性部と、
前記第２磁性部上に配置され、前記第２磁性部とは異なる透磁率を有する第３磁性部をさらに含む、請求項１に記載の無線充電装置。
前記第１磁性部は、磁性粉末とバインダー樹脂とを含み、
前記第２磁性部は、フェライト系磁性体を含み、
前記第３磁性部は、ナノ結晶質磁性体を含む、請求項１１に記載の無線充電装置。
前記第３磁性部は、８５ｋＨｚにおいて前記第１磁性部および前記第２磁性部よりも高い透磁率を有し、
前記第２磁性部は、８５ｋＨｚで前記第１磁性部よりも高い透磁率を有する、請求項１１に記載の無線充電装置。
前記第３磁性部は、前記シールド部と熱的に連結される、請求項１１に記載の無線充電装置。
無線充電装置を含む移動手段であって、
前記無線充電装置が、
コイル部と、
前記コイル部上に配置される第１磁性部とを含み、
前記第１磁性部は、
前記コイル部が配置される部分に対応する外郭部と、
前記外郭部によって囲まれる中心部とを含み、
前記外郭部の厚さが前記中心部の厚さよりも大きい、移動手段。