JP7316454B2 - 無線充電装置およびそれを含む移動手段 - Google Patents

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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、発生した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いため、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、充填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、電気自動車等の無線充電に適用される周波数において互いに異なる透磁率を有する２種以上の磁性体を組み合わせたハイブリッド（hybrid）型磁性体を無線充電装置に導入することにより、充電効率と放熱特性および耐久性を向上させ得ることを見出した。
したがって、実現例の課題は、磁性特性の異なる２種以上の磁性体を導入して、充電効率と放熱特性および耐久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シールド部と、前記コイル部と前記シールド部との間に配置される第１磁性部および第２磁性部を含む磁性部とを含み、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、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シールド部と、前記コイル部と前記シールド部との間に配置される第１磁性部および第２磁性部を含む磁性部とを含み、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、移動手段が提供される。
前記実現例による無線充電装置は、電気自動車等の無線充電に適用される周波数において互いに異なる透磁率を有する２種の磁性部を含むことにより、充電効率と放熱特性および耐久性が向上され得る。
具体的に、前記２種の磁性部は、透磁率のような磁性特性の面で差を有するが、１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することができる。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に比例する大きさで熱が発生するので、２種の磁性部を適切な間隔で離隔配置することにより、熱をシールド部に効率よく伝達して外部に放出させることができ、また、車両走行中に加えられ得る外部の衝撃や歪みによって破損することを抑制することができる。
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１Ａ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１Ｂは、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２Ａは、一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２Ｂは、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３Ａは、一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３Ｂは、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３Ｃ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３Ｄ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４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５Ａ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５Ｂ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５Ｃ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６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７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９Ａ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９Ｂ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１０は、モールドにより磁性部を成形する工程の一例を示すものである。 図１１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シールド部と、前記コイル部と前記シールド部との間に配置される第１磁性部および第２磁性部を含む磁性部とを含み、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。
前記実現例による無線充電装置は、電気自動車等の無線充電に適用される周波数において互いに異なる透磁率を有する２種の磁性部を含むことにより、充電効率と放熱特性および耐久性が向上され得る。
一方、ハイブリッド型の磁性部として２種以上を組み合わせて使用しながら、これらの磁性部を特に考慮することなく単に積層して配置すると、無線充電中に磁束が適切に配分されないため、発生する熱の外部への伝達が効果的ではなく、さらに、車両の走行中に加えられ得る外部の衝撃によって容易に破損され得る。
これを解決するために、前記磁性部のうち第１磁性部に対して無線充電時により大きい発熱量を有する第２磁性部をシールド部の近くに配置し得る。例えば、前記第２磁性部が前記第１磁性部上に配置され、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１磁性部よりも前記第２磁性部においてより多い熱が発生し得る。
図１Ａおよび図１Ｂ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上に配置される第２磁性部５００と、前記第２磁性部５００上に配置されるシールド部４００とを含み、前記コイル部２００に外部から無線電力が受信されるとき、前記第１磁性部３００よりも前記第２磁性部５００においてより多い熱が発生し得る。
前記実現例によると、無線充電時に互いに発熱量の異なる２種以上の磁性部を使用するが、これらの特性を考慮して配置することにより、無線充電時に発生する発熱を減少することができ、充電効率をさらに向上させ得る。具体的に、前記磁性部のうち、第１磁性部に対して無線充電時により大きい発熱量を有する第２磁性部をシールド部の近くに配置することにより、磁束密度と熱の放出を効率よく分配して、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、放熱特性を効率よく向上させ得る。
また、前記無線充電装置に用いられる磁性部に立体構造を適用し、磁性特性の異なる追加の磁性部とともに放熱部を適切に活用することにより、充電効率および放熱特性を向上させ得る。例えば、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に配置される放熱部をさらに含み、前記第１磁性部が前記コイル部の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くて良い。
図４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との間に配置され第１磁性部３００および第２磁性部５００を含む磁性部と、前記シールド部４００と前記第２磁性部５００との間に配置される放熱部７００とを含み、前記第１磁性部３００が前記コイル部２００の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の厚さが前記中央部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がともに向上し得る。具体的に、前記実現例によると、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下げることにより、無線充電効率を高めながら磁性部で発生する熱を下げられる。また、前記第１磁性部に比べ透磁率の高い前記第２磁性部の導入によって、磁束密度と放熱を効率よく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外部に放出させ、放熱特性も向上させ得る。さらに、前記放熱部は、前記磁性部の熱が前記シールド部に容易に伝達され得るようにしながら、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。
また、前記第１磁性部および前記第２磁性部を特性に合わせてシールド部との距離を調整して配置することにより、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ながら、外部の衝撃や歪み等に対する耐久性を向上させ得る。具体的に、前記第２磁性部が前記第１磁性部上に配置され（すなわち、前記第１磁性部と前記シールド部との間に配置され）、前記第２磁性部が前記シールド部と熱的に連結され得る。
図６、図７、および図８Ａ～図９Ｂ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よりも高い透磁率を有する第２磁性部５００と、前記コイル部２００上に配置されるシールド部４００とを含み、前記第２磁性部５００は前記シールド部４００と熱的に連結され得る。
前記実現例によると、２種の磁性部を含むが、透磁率のより高い磁性部をシールド部に隣接して配置することにより、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得る。また、２種の磁性部の素材を調整して、外部の衝撃や歪み等に対する耐久性を向上させ得る。具体的に、前記２種の磁性部は透磁率のような磁性特性の面において差を有するが、１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、２種の磁性部を適切な間隔で離隔配置することにより、熱をシールド部に効率よく伝達して外部に放出させることができ、また、車両走行中に加えられ得る外部の衝撃や歪みによって破損することを抑制し得る。
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＞
前記シールド部は、前記コイル部および前記磁性部上に配置される。
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、２００ｃｍ２以上、４００ｃｍ２以上、または６００ｃｍ２以上であり得る。
＜磁性部＞
前記実現例による無線充電装置は、第１磁性部と、前記第１磁性部よりもさらに高い透磁率を有する第２磁性部とを含む。
このように、前記第２磁性部として磁気集束力の強い素材を用いることにより、磁気集束力が弱いため充電効率低下の発生を引き起こし得る第１磁性部の欠点を補うことができる。もし、前記第２磁性部を含まず、前記第１磁性部のみを使用すると、耐衝撃性および重量減少等の効果があり得るが、磁気集束力が弱いため、充電効率低下を生じ得る。一方、前記第２磁性部は、磁気集束力は強いが、平板大型化加工が難しく、自動車用厚膜状で製造および加工する際に制約があり得る。したがって、耐衝撃性が高く、重量減少効果のある第１磁性部とともに磁気集束力の強い第２磁性部を用いることにより、無線充電装置の性能を効率良く向上させ得る。
例えば、前記無線充電装置は、前記コイル部上に配置される第１磁性部と、前記第１磁性部上に配置され、前記第１磁性部よりもさらに高い透磁率を有する第２磁性部とを含み得る。また、前記第１磁性部および前記第２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。
具体的な一例によると、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した磁性粉末を含み、前記第２磁性部はフェライト系磁性体を含み得る。
前記第１磁性部および前記第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。
特に、前記第１磁性部および第２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において差を有する。その結果、前記２種の磁性部を組み合わせて、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得る。
例えば、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率を有し得る。また、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。
具体的に、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１０００～３０００であり得る。また、前記第２磁性部と前記第１磁性部との間の８５ｋＨｚにおける透磁損失の差は、１０以上、５０以上、または１００以上であり、具体的に１０～３００、５０～２５０、または１００～２００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。より具体的に、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の透磁損失を有し得る。
無線充電時に磁束密度はコイル部に近接するほど高いが、磁性部がコイル部の周囲にある場合に磁性部に磁束が集束し、２つ以上の磁性部がある場合には磁性部の透磁率の大きい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、無線充電時に磁性部に集束され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２種の磁性部は無線充電時の発熱量の面においても差を有することとなる。例えば、電力送信または受信などの無線充電の際、具体的に前記コイル部に外部から無線電力が受信されるとき、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よい。
このように、前記２種の磁性部は、互いに異なる磁性特性と発熱量とを有するため、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、無線充電時に集束す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１Ａおよび図１Ｂを参照すると、前記第１磁性部３００が前記第２磁性部５００に対して前記コイル部２００の近くに配置され、前記第２磁性部５００が前記第１磁性部３００に対して前記シールド部４００の近くに配置され得る。この際、前記第２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２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、前記２種の磁性部の磁性特性と物理的特性とを考慮して各磁性部別に使用される量（体積）を調整することにより、充電効率を阻害することなく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磁性部の体積が前記第２磁性部の体積よりも大きくて良い。
以下、各磁性部別に組成および特性を具体的に説明する。
＜第1磁性部＞
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。
例えば、前記第１磁性部は、高分子型磁性体、または高分子型磁性ブロック（ＰＭＢ）であり得る。
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。より具体的には、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］
Ｆｅ１－ａ－ｂ－ｃＳｉａＸｂＹｃ
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、ナノ結晶性（nanocrystalline）磁性粉末であってよく、例えば、Ｆｅ系ナノ結晶性磁性粉末であってよく、具体的に、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系ナノ結晶性磁性粉末、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系ナノ結晶性磁性粉末、またはＦｅ-Ｓｉ-Ｂ-Ｃｕ-Ｎｂ系ナノ結晶性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。
前記第１磁性部の８５ｋＨｚの周波数において、透磁率は素材によって異なることがあり、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１磁性部の８５ｋＨｚの周波数において、透磁損失は素材によって異なることがあり、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、８５ｋＨｚの周波数における透磁率は５～５００、５～１３０、１５～８０、または１０～５０であり、透磁損失は０～５０、０～２０、０～１５、または０～５であり得る。
また、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磁性部の構造的特徴＞
前記第１磁性部は、立体構造を有することにより、充電効率および放熱特性をより向上させ得る。図３Ｂおよび図３Ｄ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の厚さが前記中央部３２０の厚さよりも大きくてよい。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て位置し、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て位置し得る。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部における磁性部の厚さを下げることにより、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と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央部に比べて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、前記中央部が０～５ｍｍの厚さを有し得る。
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。
または、前記第１磁性部は、立体構造ではなく平面構造を有し得る。すなわち、図３Ａおよび図３Ｃを参照すると、前記第１磁性部３００において前記外郭部３１０および前記中心部３２０の厚さが同一であり得る。
＜第２磁性部の組成および特性＞
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材料を含み得る。
例えば、前記酸化物系磁性体はフェライト系磁性体であり、具体的な化学式はＭＯＦｅ２Ｏ３（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。前記フェライト系磁性体は、焼結したものが透磁率のような磁性特性の点から有利である。このような焼結フェライト系磁性体は、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、Ｆｅ２Ｏ３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ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、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、ナノ結晶性（nanocrystalline）磁性体を含んで良く、例えば、Ｆｅ系ナノ結晶性磁性体、具体的に、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系ナノ結晶性磁性体、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系ナノ結晶性磁性体、またはＦｅ-Ｓｉ-Ｂ-Ｃｕ-Ｎｂ系ナノ結晶性磁性体を含み得る。前記第２磁性部としてナノ結晶性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で構成され得る。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、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系ナノ結晶性磁性体、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系ナノ結晶性磁性体、およびＦｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｕ－Ｎｂ系ナノ結晶性磁性体からなる群より選択される１種以上を含み得る。これらの材料の組み合わせは、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、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磁性体の場合、前記第２磁性部の８５ｋＨｚの周波数における透磁率は、１０００～２００００、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。
＜第１磁性部および第２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２００ｃｍ２以上、４００ｃｍ２以上、または６００ｃｍ２以上の面積を有し得る。また、前記第１磁性部は、１００００ｃｍ２以下の面積を有し得る。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て構成され、この際、前記磁性単位体の面積は、６０ｃｍ２以上、９０ｃｍ２以上、または９５ｃｍ２～９００ｃｍ２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、この場合前記第１磁性部は外郭部の面積、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で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で成形され得る。
具体的に、前記成形は射出成形により磁性部の原料をモールドに注入して行われ得る。より具体的に、前記磁性部は、磁性粉末と高分子樹脂組成物とを混合して原料組成物を得た後、図１０に示すように、前記原料組成物３０１を射出成形機２によりモールド３に注入して製造され得る。この際、モールド３の内部形状を立体構造に設計して、磁性部の立体構造を容易に実現し得る。このような工程は、従来の焼結フェライトシートを磁性部として使用する場合には難しくなり得る。
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、通常のシート化工程により製造され得る。
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よい。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。
一方、前記第２磁性部は、前記第１磁性部に対して厚さがより薄く、８５ｋＨｚの周波数において透磁率がより高くて良い。このように、前記第１磁性部および第２磁性部の厚さ比および透磁率を最適化して設計した無線充電装置は、特に高電力において充電効率および発熱低減特性を最大化し得る。
前記第１磁性部および第２磁性部の総厚さは、２．１ｍｍ～１０ｍｍ、３．０ｍｍ～９ｍｍ、または４．０ｍｍ～８ｍｍであり得る。前記第１磁性部および第２磁性部の総厚さが厚すぎると、磁性部の重量が増加し得るため、工程または使用に制約があり得る。
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、２００ｃｍ２以上、４００ｃｍ２以上、または６００ｃｍ２以上であり得る。また、前記第２磁性部の面積は１００００ｃｍ２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よく、この際、前記磁性単位体の面積は、６０ｃｍ２以上、９０ｃｍ２以上、または９５ｃｍ２～９００ｃｍ２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１磁性部および第２磁性部の発熱＞
前記磁性部は、コイル部の周囲に生成する磁場の磁気経路（magnetic path）を形成することができ、前記コイル部と前記シールド部との間に配置される。
図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、前記無線充電装置１０は、発熱量が互いに異なる第１磁性部３００および第２磁性部５００が組み合わされたハイブリッド（hybrid）型磁性部を含み得る。
具体的に、前記第２磁性部５００は、前記第１磁性部３００上に配置されて良く、前記コイル部２００に外部から無線電力が受信されるとき、前記第１磁性部３００よりも前記第２磁性部５００においてより多い熱が発生し得る。
このように、前記第２磁性部５００が前記第１磁性部３００に対して無線充電時により大きい発熱量を有し、前記シールド部４００のさらに近くに配置されることにより、磁束密度と熱の放出とを効率よく配分して無線充電効率を高めながら、前記第２磁性部５００で発生する熱を、シールド部４００を介して放出させ、放熱特性を効率良く向上させ得る。
具体的に、前記コイル部に外部から無線電力が受信されるとき、前記磁性部が特定範囲の温度を有することにより、発熱低減効果を向上させ得る。
図３Ａ～図３Ｄを参照すると、前記コイル部に８５ｋＨｚの周波数および６．６ｋＷの出力を有する無線電力が１０分間受信されるとき、前記第１磁性部３００の下面（Ｐ１）（すなわち、第１磁性部でコイル部に向かう面）の温度（Ｔ１１０）が、前記第２磁性部５００の上面（Ｐ２）（すなわち、第２磁性部でシールド部に向かう面）の温度（Ｔ２１０）より１℃以上も低い。前記範囲を満足すると、充電効率および発熱低減特性を最大化し得る。
具体的に、前記コイル部に無線電力が１０分間受信されるとき、前記第１磁性部の下面の温度（Ｔ１１０）が前記第２磁性部の上面の温度（Ｔ２１０）よりも１℃～５℃さらに低く、例えば、１℃～４℃、１℃～３℃、または２℃～３℃さらに低い。
もし、第１磁性部および第２磁性部のいずれか一方のみを使用するか、または第１磁性部および第２磁性部の配置を変更すると、前記Ｔ１１０が前記Ｔ２１０と同一となるか、またはより高くなり得る。この場合、高速充電および高電力無線充電時の発熱が増加するおそれがあり、無線充電装置の破損および電力変換回路の破壊可能性等の安全上の問題から使用性に制約を招いたり、充電効率が低下したりし得る。
前記磁性部の表面温度測定は、米国の自動車技術者協会（Society of Automotive Engineers、ＳＡＥ）で規定するSAE J2954 WPT2 Z2 class Standard TEST充電効率測定条件で行われ得る。前記規格は、電気自動車用磁気誘導方式を利用する無線電力伝送システムの容量台別性能、相互運用性、定格出力を出せる垂直および水平離隔距離基準、送受信機間通信方法、動作周波数、ＥＭＩ（Electromagnetic Interface）／ＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）、安定性のような様々な内容を含んでいる規格である。前記規格は、システムの性能だけでなく、容量台別送受信機の規格についても提示しているため、ほとんどの自動車メーカーは送受信機の製作の際、前記規格で提示する送受信機の構成およびサイズに従っている。
具体的に、前記コイル部に８５ｋＨｚの周波数および６．６ｋＷの出力を有する無線電力が１０分または６０分間送信しながら、クアリトロール（Qualitrol）社のＴ／ＧＵＡＲＤ ４０５－ＳＹＳＴＥＭを用いて、図３Ａ～図３Ｄのように第１磁性部の下面（Ｐ１）および第２磁性部の上面（Ｐ２）をそれぞれ測定する。この際、前記表面温度は、コイル部に対応する位置である外郭部において中間ポイントを基準に測定し得る。
前記Ｔ１１０は、例えば、５５℃～７５℃、５７℃～７３℃、５８℃～７０℃、または５８℃～６７℃であり得る。
また、前記Ｔ２１０は例えば、５６℃～７６℃、５８℃～７４℃、５９℃～７１℃、または６０℃～７０℃であり得る。
また、前記コイル部に８５ｋＨｚの周波数および６．６ｋＷの出力を有する無線電力が６０分間受信されるとき、前記第１磁性部の下面の温度（Ｔ１６０）および前記第２磁性部の上面の温度（Ｔ２６０）はそれぞれ１００℃～１８０℃であり得る。
前記Ｔ１６０は、例えば、１００℃～１８０℃、１２０℃～１８０℃、１３０℃～１８０℃、１３０℃～１６０℃、または１３６℃～１５０℃であり得る。
また、前記Ｔ２６０は例えば、１００℃～１８０℃、１２０℃～１８０℃、１２０℃～１７０℃、１２５℃～１６５℃、または１３０℃～１６０℃であり得る。
前記第１磁性部および第２磁性部が前記条件において特定範囲の温度を有することにより、充電効率および発熱低減特性を最大化し得る。
もし、第１磁性部および第２磁性部のいずれか一方のみを適用するか、または第１磁性部および第２磁性部の配置が変更されると、前記Ｔ１６０および前記Ｔ２６０が前記範囲から外れることがあり、それによって温度が継続的に上昇して高温発熱が発生することにより、装置構造物の変形および破損が発生し得る。
また、前記コイル部に８５ｋＨｚの周波数および６．６ｋＷの出力を有する無線電力が６０分間受信されるとき、前記第１磁性部の下面の温度（Ｔ１６０）と前記第２磁性部の上面の温度（Ｔ２６０）との間の差が１℃～１５℃であり得る。もし、前記Ｔ１６０および前記Ｔ２６０の差が大きすぎると、無線充電中に磁束が適切に配分されないため発生する熱の外部への伝達が効果的でなく、また車両走行中に加えられ得る外部の衝撃によって破損されやすくなり得る。
例えば、前記Ｔ１６０および前記Ｔ２６０の差（絶対値）は、１℃～１５℃、１℃～１２℃、２℃～１２℃、３℃～１２℃、または５℃～１２℃であり得る。
また、図３Ｂおよび図３Ｄのように、前記第１磁性部が立体構造を有し、前記第２磁性部がシールド部と接触する場合、前記Ｔ２６０が前記Ｔ１６０に比べて低くなり、具体的にＴ２６０がＴ１６０に比べて、１℃～１０℃、１℃～９℃、１℃～８℃、２℃～８℃、３℃～７℃、４℃～７℃、５℃～７℃程度さらに低くなり得る。このように、前記第１磁性部に対して無線充電時にさらに大きい発熱量を有する第２磁性部をシールド部と接触して配置することにより、磁束密度と熱の放出とを効率よく分配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て、放熱特性を効率よく向上させ得る。
また、前記Ｔ１６０が前記Ｔ１１０に比べて５０℃～１００℃さらに高く、前記Ｔ２６０が前記Ｔ２１０に比べて５０℃～１００℃さらに高い。具体的に、前記Ｔ１６０が前記Ｔ１１０に比べて温度が５０℃～９０℃、５０℃～８５℃、または５０℃～８０℃とさらに高く、前記Ｔ２６０が前記Ｔ２１０に比べて５０℃～１００℃、５０℃～９０℃、５０℃～８０℃、または５０℃～７０℃とさらに高い。もし、前記Ｔ１６０と前記Ｔ１１０との差、または前記Ｔ２６０と前記Ｔ２１０との差が１００℃を超えると、高速充電および高電力無線充電の際に発熱が増加するおそれがあり、そうすると、安全上の問題により使用性に制約を招き得る。
また、前記無線充電装置において、図３Ｂおよび図３Ｄのように、前記第１磁性部が立体構造を有して第２磁性部がシールド部と接触する場合が、図３Ａおよび図３Ｃのように前記第１磁性部が平面構造であるかまたは第２磁性部がシールド部と接触しない場合に比べて、放熱効果および充電効率がより向上し得る。具体的に、図３Ｂおよび図３Ｄのように、前記第１磁性部が立体構造を有して第２磁性部がシールド部と接触する場合、前記Ｔ１６０と前記Ｔ１１０との差、および／または前記Ｔ２６０と前記Ｔ２１０との差が５０℃～８０℃であり得る。一方、図３Ａおよび図３Ｃのように、前記第１磁性部が平面構造であるか、または第２磁性部がシールド部と接触しない場合、前記Ｔ１６０と前記Ｔ１１０との差、および／または前記Ｔ２６０と前記Ｔ２１０との差が、それぞれ８０℃超～１００℃以下であり得る。
前記第２磁性部は、前記第１磁性部に対して０．１Ｗ／ｍ・Ｋ～６Ｗ／ｍ・Ｋさらに高い熱伝導率を有し得る。例えば、前記第２磁性部の熱伝導率は、前記第１磁性部の熱伝導率に対して、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ～６Ｗ／ｍ・Ｋ、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ～５Ｗ／ｍ・Ｋ、または１Ｗ／ｍ・Ｋ～４Ｗ／ｍ・Ｋさらに高い。この場合、前記第１磁性部に対して熱伝導率がより高い第２磁性部をシールド部に隣接配置することにより、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ながら、外部の衝撃や歪みなどに対する耐久性を向上させ得る。
＜第２磁性部の配置＞
前記第２磁性部は、前記第１磁性部に対して無線充電時にさらに大きい発熱量を有するので、シールド部の近くに配置されることが有利である。例えば、前記第２磁性部としてフェライト系磁性体を含む場合、フェライト系磁性体は熱が多く発生するが熱をよく放出し得る。したがって、このような発熱量を有する前記第２磁性部を前記シールド部の近くに配置することにより、発熱低減特性をさらに向上させ得る。もし、前記高分子型磁性体を含む発熱量の少ない第１磁性部をシールド部の近くに配置する場合、前記高分子型磁性体に含まれている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持続的に上昇することとなり、発熱低減特性に悪影響を与え得る。
具体的に、図３Ａ～図３Ｄを参照すると、前記第２磁性部５００は前記第１磁性部３００上に、すなわち前記第１磁性部３００と前記シールド部４００との間に配置され得る。このように、前記第１磁性部に対して発熱量の大きい前記第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るだけでなく、第１磁性部のコイル部近接部に集中する熱を効率よく分散させ得る。
この際、図３Ｂおよび図３Ｄに示すように、前記第２磁性部５００の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。例えば、前記第２磁性部がシート状である場合、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。より具体的に、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材料を含むことができ、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。
図３Ａに示すように、前記第２磁性部５００は、前記第１磁性部の外郭部３１０および中心部３２０上のいずれにも配置され得る。または、図３Ｂ～図３Ｄに示すように、前記第２磁性部５００は、前記第１磁性部の外郭部３１０上にのみ配置され得る。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、前記第１磁性部の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。
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。
一例として、前記第２磁性部は前記第１磁性部と接触し得る。図３Ｂ～図３Ｄを参照すると、前記第２磁性部５００は、前記第１磁性部３００の外郭部上に付着され得る。
または、前記第１磁性部と前記第２磁性部とは互いに離隔され得る。具体的に、前記第２磁性部は、前記シールド部と前記第１磁性部との間において、前記第１磁性部と離隔して配置され得る。その結果、無線充電時に前記第１磁性部と前記第２磁性部との間の磁束配分と、それによる発熱とが適切に調整され得る。また、電気自動車の走行中に加えられ得る外部の衝撃や歪みのような外力に対する適切な耐久性が付与され得る。
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。具体的に、前記第１磁性部と前記第２磁性部との間の最短距離は１ｍｍ～２０ｍｍであり得る。より具体的に、前記第１磁性部の外郭部と前記第２磁性部との間の最短距離は３ｍｍ～１０ｍｍであり得る。前記範囲内であると、無線充電時に集束される磁束の配分とそれによる発熱の調節が有利であり、車両走行中に発生する外力に対する適切な耐久性が付与され得る。
または、図３Ｄを参照すると、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であり得る。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体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であると、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。
また、図３Ａおよび図３Ｃを参照すると、前記第２磁性部５００は前記シールド部４００と一定距離で離隔して配置され得る。また、前記第２磁性部５００と前記シールド部４００との間に空きスペースまたは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。
＜放熱部の組成および特性＞
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。無線充電時に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した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磁性部または前記第２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２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２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。
＜放熱部の配置＞
前記放熱部は、前記磁性部と前記シールド部との間に配置される。前記放熱部は前記磁性部と前記シールド部とに同時に接触することができ、具体的に前記放熱部は前記磁性部と前記シールド部とを接着し得る。より具体的に、前記放熱部は、前記第２磁性部と前記シールド部とに同時に接触することができ、また、前記第２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２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。
図５Ａに示すように、前記第２磁性部５００は前記第１磁性部３００上に配置され、前記放熱部７００が前記第２磁性部５００と前記シールド部４００と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、コイル部に近接する第１磁性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２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率よく伝達され得る。
例えば、前記第２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および前記放熱部７００が前記第１磁性部の外郭部３１０上に配置され、それによりコイル部近傍に集束する磁束密度を分配しながら、コイル部近傍で発生する熱を外部に効率よく排出し得る。
図５Ｂ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、前記放熱部７００が前記第１磁性部３００および前記第２磁性部５００のうちの少なくとも一方と前記シールド部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含む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、前記放熱部を介して前記シールド部に効率よく伝達され得る。
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）と同一または異なり得る。前記溝の深さと前記第２磁性部の厚さとが同一の場合、前記放熱部は前記第１磁性部、前記第２磁性部、および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、前記放熱部は前記第２磁性部および前記シールド部にのみ接触し得る。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、前記放熱部は前記第１磁性部および前記シールド部にのみ接触し得る。
図５Ｃ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、前記放熱部７００が前記第１磁性部と前記シールド部とに同時に接触し得る。
この場合にも、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た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磁性部を埋め込むための構造を容易に形成し得る。また、この際、前記第１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率よく伝達され得る。
＜トレイ＞
図６～図９Ｂに示すように、前記無線充電装置１０は、前記第１磁性部３００とシールド部４００との間に配置されるトレイ８００をさらに含み得る。具体的に、前記実現例による無線充電装置１０は、前記第１磁性部３００と前記第２磁性部５００との間に配置されるトレイ８００をさらに含み得る。
前記トレイは、前記第２磁性部を固定するハウジングとしての役割だけでなく、前記第２磁性部を前記第１磁性部と離隔させるためのスペーサとしての役割もし得る。すなわち、前記トレイによって前記第２磁性部は前記第１磁性部と離隔して配置され得る。
前記トレイは、前記第２磁性部を収容する安着溝を備え得る。これにより、前記第２磁性部が前記安着溝に収容され配置され得る。この場合、前記トレイは前記第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。例えば、前記トレイに形成された安着溝の深さは、前記第２磁性部の厚さ（高さ）と同一または異なり得る。また、前記第２磁性部上に放熱部をさらに配置される場合、前記トレイに形成された安着溝の深さは、前記第２磁性部と前記放熱部との厚さの和と同一であり得る。
また、前記トレイは前記シールド部と接触することができ、具体的に前記トレイは前記シールド部の下部に固定され得る。また、前記第１磁性部（例えば、第１磁性部の外郭部）とも接触して配置され得る。
または、前記トレイは、前記シールド部または前記第１磁性部と一定間隔離隔して配置され得る。例えば、前記トレイと前記シールド部との間の離隔距離、または前記トレイと前記第１磁性部（例えば、前記第１磁性部の外郭部）との間の離隔距離は、０．５ｍｍ以上または１ｍｍ以上であり、具体的に、０．５ｍｍ～５ｍｍ、または１ｍｍ～３ｍｍであり得る。
前記トレイはプラスチック素材からなり、具体的に耐熱プラスチック素材からなり得る。具体的に、前記プラスチック素材は熱可塑性ポリイミドであり得る。また、前記プラスチック素材のガラス転移温度（Ｔｇ）は、２３０℃～３６０℃、具体的に約２５０℃～３１０℃であり得る。
また、前記トレイは放熱フィラーをさらに含むことができ、この際、前記放熱フィラーの材料は、セラミック系物質、酸化物系物質およびカーボン系物質からなる群より選択された１種以上であり、より具体的に、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、およびＳｉ３Ｎ４からなる群より選択される１種以上であり得る。これにより、前記第１磁性部または前記第２磁性部で発生する熱が、前記トレイを介しても前記シールド部に伝達され得る。
＜支持部＞
図１Ａおよび図１Ｂ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１Ａおよび図１Ｂ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。
＜充電効率＞
一方、本発明の無線充電装置は、３ｋＷ～２２ｋＷ、４ｋＷ～２０ｋＷ、または５ｋＷ～１８ｋＷの高電力無線充電を行う場合、発熱を効率良く減少させ、充電効率を向上させ得るので、高電力無線充電用として有用に使用し得る。
特に、前記無線充電装置は、磁性部に立体構造を適用することにより、充電効率および発熱低減特性をさらに向上させ得る。
例えば、前記実現例による無線充電装置の充電効率は、８５％以上、８８％以上、８９％以上、９０％以上、または９１％以上であり得る。
したがって、前記実現例による無線充電装置は、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。
［移動手段］
図１１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１１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シールド部と、前記コイル部と前記シールド部との間に配置される第１磁性部および第２磁性部を含む磁性部とを含み、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。
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。
（実施例）
以下、実施例を説明するが、実現可能な範囲はこれらに限定されない。
（実施例１：無線充電装置の製造）
［段階1：第1磁性部の製造－立体構造］
４２．８重量部の磁性粉末、１５．４重量部のポリウレタン系樹脂分散液（ポリウレタン系樹脂２５重量％、２－ブタノン７５重量％）、１．０重量部のイソシアネート系硬化剤分散液（イソシアネート系硬化剤６２重量％、ｎ－ブチルアセテート２５重量％、２－ブタノン１３重量％）、０．４重量部のエポキシ系樹脂分散液（エポキシ系樹脂７０重量％、ｎ－ブチルアセテート３重量％、２－ブタノン１５重量％、トルエン１２重量％）、および４０．５重量部のトルエンをプラネタリーミキサー（planetary mixer）において約４０ｒｐｍ～５０ｒｐｍの速度で約２時間混合して、磁性粉末スラリーを製造した。
前記磁性粉末スラリーを図１０に示すように、射出成形機２によりモールド３に注入して立体構造（コイル部に対応する外郭部：９ｍｍ、前記外郭部によって囲まれる中心部：１ｍｍ）に成形し、これを約１６０℃の温度で乾燥して立体構造を有する第１磁性部（高分子型磁性体）を得た。
［段階２：ハイブリッド型磁性体の製造］
前記段階１で製造した第１磁性部のコイル部に対応する外郭部上に、第２磁性部として厚さ１ｍｍのフェライト系磁性体（ＴＤＫ社のＰＣ-９５フェライト磁性シート）を配置した後、熱圧着して、ハイブリッド型磁性体を得た。
［段階３：無線充電装置の製造］
前記段階２で製造したハイブリッド型磁性体を、図３Ｂのように支持部、コイル部、スペーサ、シールド部、およびハウジングと結合して無線充電装置を得た。この際、前記ハイブリッド型磁性体の両面のうち、第２磁性部（フェライト系磁性体）の面が前記シールド部を向くようにした。
（実施例２：無線充電装置の製造）
［段階１：第１磁性部の製造－平面構造］
前記実施例１の段階１で製造された磁性粉末スラリーを、キャリアフィルム上にコンマコーターによってコーティングし、約１１０℃の温度で乾燥して高分子型磁性体を形成した。これを約１７０℃の温度にて約９Ｍｐａの圧力で約６０分間ホットプレス工程により圧縮硬化させ、高分子型磁性体シートを得た。前記シート内の磁性粉末含有量は約９０％であり、シート１枚の厚さは約１００μｍであった。前記シートを４０枚～５０枚積層して、約４ｍｍ厚の第１磁性部を得た。
［段階２：ハイブリッド型磁性体の製造］
前記段階１で製造された第１磁性部上に、第２磁性部として厚さ１ｍｍのフェライト系磁性体（ＴＤＫ社のＰＣ-９５フェライト磁性シート）を配置した後、熱圧着して、ハイブリッド型磁性体（厚さ５ｍｍ）を得た。
［段階３：無線充電装置の製造］
前記段階２で製造したハイブリッド型磁性体を、図３Ａのように支持部、コイル部、スペーサ、シールド部、およびハウジングと結合して無線充電装置を得た。この際、前記ハイブリッド型磁性体の両面のうち、第２磁性部（フェライト系磁性体）の面が前記シールド部を向くようにした。
（比較例１：無線充電装置の製造）
実施例２における段階１の方法により、厚さ５ｍｍの平面高分子型磁性体（第１磁性部）を製造し、これを支持部、コイル部、スペーサ、シールド部、およびハウジングと結合して無線充電装置を得た。
（比較例２：無線充電装置の製造）
厚さ５ｍｍのフェライト系磁性体（ＴＤＫ社のＰＣ-９５フェライト磁性シート）を、支持部、コイル部、スペーサ、シールド部、およびハウジングと結合して無線充電装置を得た。
（試験例１：磁性部の表面温度測定）
前記実施例および比較例で得た無線充電装置を、SAE J2954 WPT2 Z2 class Standard TEST充電効率測定条件において、前記コイル部に８５ｋＨｚの周波数および６．６ｋＷの出力を有する無線電力が１０分または６０分間受信されるとき、第１磁性部および第２磁性部の表面温度を測定した。
前記磁性部の表面温度は、クアリトロール（Qualitrol）社のＴ／ＧＵＡＲＤ ４０５－ＳＹＳＴＥＭを用いて磁性部の下面および上面でそれぞれ測定された。具体的に、実施例１および２の場合、図３Ａおよび図３Ｂのように、ハイブリッド型磁性体の上面および下面、すなわち第１磁性部３００の下面（Ｐ１）および第２磁性部５００の上面（Ｐ２）にてそれぞれ温度を測定した。また、比較例１の場合、第１磁性部の下面および上面でそれぞれ温度を測定し、比較例２の場合、第２磁性部の下面および上面でそれぞれ温度を測定した。
前記磁性部の表面温度測定結果を以下のようにまとめ、表１に示す。
Ｔ１１０（℃）：コイル部に無線電力が１０分間受信されるとき、第１磁性部の下面（Ｐ１）の温度（ただし、比較例２の場合は第２磁性部の下面の温度）
Ｔ２１０（℃）：コイル部に無線電力が１０分間受信されるとき、第２磁性部の上面（Ｐ２）の温度（ただし、比較例１の場合は第１磁性部の上面の温度）
Ｔ１６０（℃）：コイル部に無線電力が６０分間受信されるとき、第１磁性部の下面（Ｐ１）の温度（ただし、比較例２の場合は第２磁性部の下面の温度）
Ｔ２６０（℃）：コイル部に無線電力が６０分間受信されるとき、第２磁性部の上面（Ｐ２）の温度（ただし、比較例１の場合は第１磁性部の上面の温度）
また、前記磁性部の下面および上面においてより具体的な温度測定位置は、コイル部２００において導電性ワイヤが存在する領域の中間ポイント（すなわち、第１磁性部の外郭部３１０の中間ポイント）を基準に設定された。
（試験例２：充電効率測定）
充電効率は、SAE J2954 WPT2 Z2 Class standard TESTの方法により測定された。具体的に、SAE J2954 WPT2 Z2 Class standard TEST規格のコイル部およびフレームを適用し、磁性部、スペーサ、およびアルミニウムプレートを積層して製造された装置を送信機（７５ｃｍ×６０ｃｍ）とし、前記実施例および比較例の無線充電装置を受信機（３５ｃｍ×３５ｃｍ）として、８５ｋＨｚ周波数および出力電力６．６ｋＷの条件で充電効率を測定した。
前記測定結果を下記表１にまとめた。

前記表１に示すように、互いに発熱量の異なる第１磁性部および第２磁性部が結合されたハイブリッド型磁性体を使用し、第２磁性部をシールド部の近くに配置した実施例１および２の無線充電装置は、第１磁性部または第２磁性部のみを使用した比較例１および２に比べて磁束密度と発熱を効率よく配分して無線充電効率を向上させ得ることを確認した。
具体的に、コイル部に無線電力が１０分間受信されるとき、実施例１および２の無線充電装置は、磁性部の下面の温度（Ｔ１１０）が上面の温度（Ｔ２１０）よりも１℃～３℃ほど低かったが、比較例１および２の無線充電装置は、磁性部の下面の温度（Ｔ１１０）および上面の温度（Ｔ２１０）が同一に測定された。
一方、実施例１および２の無線充電装置は、コイル部に無線電力が６０分間受信されるとき、磁性部の下面の温度（Ｔ１６０）および上面の温度（Ｔ２６０）がともに１８０℃を超えておらず、両者間の温度差（すなわち、Ｔ１６０とＴ２６０との差）が１５℃を超えなかった。また、実施例１および２の無線充電装置は、コイル部に無線電力が１０分および６０分間受信されるときの温度変化（すなわち、Ｔ１１０からＴ１６０への変化、およびＴ２１０からＴ２６０への変化）が１００℃を超えなかった。
さらに、実施例１の無線充電装置は、コイル部に無線電力が６０分間受信されるとき、実施例２の無線充電装置に比べて温度が著しく減少することを確認できた。特に、実施例１の無線充電装置は、第１磁性部に立体構造を適用することにより、シールド部と接触した第２磁性部の上面温度（Ｔ２６０）が第１磁性部の下面温度（Ｔ１６０）に比べて６℃ほどさらに減少して、発熱低減効果が最も優れた。一方、比較例１の無線充電装置は、磁性部の測定温度（すなわちＴ１１０、Ｔ２１０、Ｔ１６０およびＴ２６０）がいずれも実施例１および２に比べて著しく高く、発熱が増加することが確認できた。また、比較例２の無線充電装置は、磁性部の測定温度が全体的に低いが、フェライトシートのみを使用したため耐衝撃性が低下するおそれがあり、重量増加の問題およびコスト増加の問題が発生するおそれがあり、磁性部の付着組立のために別途のフレームが必要なため望ましくない。
１：移動手段（電気自動車）
２：射出成形機
３：モールド
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
３０１：原料組成物
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：放熱部
８００：トレイ
Ｐ１：第１磁性部の下面
Ｐ２：第２磁性部の上面

Claims (14)

  1. コイル部と、
    前記コイル部上に配置されるシールド部と、
    前記コイル部と前記シールド部との間に配置される第１磁性部および第２磁性部を含む磁性部とを含み、
    前記第２磁性部が前記第１磁性部上に配置され、
    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、
    前記第２磁性部は、前記第１磁性部に対して０．１Ｗ／ｍ・Ｋ～６Ｗ／ｍ・Ｋさらに高い熱伝導率を有する、無線充電装置。
  2. 前記コイル部に外部から無線電力を受信されるとき、前記第１磁性部よりも前記第２磁性部においてより多い熱が発生する、請求項１に記載の無線充電装置。
  3. 前記コイル部に８５ｋＨｚの周波数および６．６ｋＷの出力を有する無線電力が１０分間受信されるとき、
    前記第１磁性部の下面の温度（Ｔ１１０）が前記第２磁性部の上面の温度（Ｔ２１０）よりも１℃以上低い、請求項２に記載の無線充電装置。
  4. 前記コイル部に８５ｋＨｚの周波数および６．６ｋＷの出力を有する無線電力が６０分間受信されるとき、
    前記第１磁性部の下面の温度（Ｔ１６０）と前記第２磁性部の上面の温度（Ｔ２６０）との差が１℃～１５℃である、請求項３に記載の無線充電装置。
  5. 前記Ｔ１６０が前記Ｔ１１０に比べて５０℃～１００℃さらに高く、
    前記Ｔ２６０が前記Ｔ２１０に比べて５０℃～１００℃さらに高い、請求項４に記載の無線充電装置。
  6. 前記無線充電装置が、
    前記シールド部と前記磁性部との間に配置される放熱部をさらに含み、
    前記第１磁性部が、
    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、請求項１に記載の無線充電装置。
  7. 前記放熱部が、バインダー樹脂と、前記バインダー樹脂内に分散された放熱フィラーとを含み、
    前記放熱部が、前記磁性部と前記シールド部とを接着する、請求項６に記載の無線充電装置。
  8. 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。
  9. 前記第２磁性部および前記放熱部が、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。
  10. 前記放熱部が、前記第２磁性部と前記シールド部とに同時に接触する、請求項６に記載の無線充電装置。
  11. 前記第２磁性部が前記シールド部と熱的に連結される、請求項１に記載の無線充電装置。
  12. 前記第１磁性部と前記第２磁性部とは互いに離隔され、
    前記第１磁性部と前記第２磁性部との間の最短距離は１ｍｍ～２０ｍｍである、請求項１１に記載の無線充電装置。
  13. 前記無線充電装置が、前記第１磁性部と前記第２磁性部との間に配置されるトレイをさらに含み、
    前記トレイは、前記第２磁性部を収容する安着溝を備え、
    前記トレイは、前記シールド部の下部に固定される、請求項１１に記載の無線充電装置。
  14. 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シールド部と、
    前記コイル部と前記シールド部との間に配置される第１磁性部および第２磁性部を含む磁性部とを含み、
    前記第２磁性部が前記第１磁性部上に配置され、
    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、
    前記第２磁性部は、前記第１磁性部に対して０．１Ｗ／ｍ・Ｋ～６Ｗ／ｍ・Ｋさらに高い熱伝導率を有する、移動手段。
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