KR101916149B1 - 자기공진방식 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛, 이를 포함하는 무선전력 전송모듈 및 전자장치 - Google Patents

자기공진방식 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛, 이를 포함하는 무선전력 전송모듈 및 전자장치 Download PDF

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Abstract

자기공진방식 무선전력 전송용 모듈이 제공된다. 도전체에 인접하게 배치되는 무선전력 전송용 방사체를 구비한 자기공진방식 무선전력 전송모듈에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 의한 자기공진방식 무선전력 전송모듈은 상기 무선전력 전송용 방사체를 포함하는 방사체 유닛; 및 상기 방사체 유닛의 일면에 배치되며, 차폐유닛의 가요성 향상 및 와전류 발생 감소를 위하여 파쇄된 Fe계 합금의 파편들 및 상기 파편들 중 일부 인접하는 파편 간에 형성된 이격공간의 적어도 일부에 충진되어 와전류 발생을 감소키는 유전체를 포함하는 자기장 차폐층을 구비하여 상기 도전체로 인한 방사체의 송수신 방해를 차단 및 방사체 특성을 향상시키는 자기장 차폐유닛; 을 포함하여 구현된다. 이에 의하면, 자기공진방식으로 무선전력 신호를 송수신할 때, 휴대 단말기기 등의 부품이나 이를 사용하는 사용자에 미치는 자기장 영향을 차단하고, 주위에 인접해서 배치될 수 있는 도전체로 인한 전력신호의 송수신 방해를 최소화 또는 차단하며, 방사체 특성을 현저히 향상시켜 자기공진방식의 무선전력 전송효율을 현저히 향상시킬 수 있다.

Description

자기공진방식 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛, 이를 포함하는 무선전력 전송모듈 및 전자장치{Shielding unit for magnetic resonance wireless power transfer, Wireless power transfer module comprising the same and Electronic device comprising the same}
본 발명은 무선전력 전송모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자기공진방식으로 무선전력 신호를 송수신할 때, 휴대 단말기기 등의 부품이나 이를 사용하는 사용자에 미치는 자기장 영향을 차단하고, 주위에 인접해서 배치될 수 있는 도전체로 인한 전력신호의 송수신 방해를 최소화 또는 차단하며, 방사체 특성을 현저히 향상시켜 자기공진방식의 무선전력 전송효율을 현저히 향상시킬 수 있는 자기공진방식 무선전력 전송모듈, 이를 구현하는 자기공진방식 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛 및 이로 구현되는 휴대용기기에 관한 것이다.
핸드폰, PDA(개인휴대단말기), 아이패드, 노트북컴퓨터 또는 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 전자장치들의 무선충전기술이 새롭게 부각되고 있다. 새로운 타입의 무선충전(WLC) 기술은 휴대용 전자장치가 전력선을 사용할 필요 없이 직접 휴대용 전자장치에 전력을 전송하여 전지를 충전시킬 수 있도록 하는 기술로 최근 이 기술을 채택하는 휴대용 전자장치가 늘고 있는 추세에 있다. 상기 무선충전 기술은 자기 유도 방식과 자기 공진 방식으로 분류되기도 하며, 무선전력 송신모듈에 대한 무선전력 송신모듈의 접근을 감지하는 방식에 따라 PMA 방식과 Qi 방식으로 분류되기도 한다.
상술한 자기유도방식이나 자기공진방식은 자기장을 이용하는 것으로, 코일을 이용해서 전자기장을 만들고, 이를 통해 전력을 전달한다는 점에서 동일하다. 그러나, 자기유도방식은 코일간의 전자기 유도현상을 이용하는 것이고, 자기공진방식은 코일간의 자기공진을 이용한다는 점이 다르다. 즉, 자기유도방식은 동일한 주파수로 만든 코일을 서로 포개면 1차 코일에서 생성된 자기장이 2차 코일에 유도전류를 발생시켜 에너지를 공급하는 원리이며, 자기 공진 방식은 공진주파수를 가지는 자기장이 무선전력 송신모듈에서 생성되면, 상기 자기장이 상기 공진주파수와 동일한 주파수에 공명하도록 설계된 수신모듈의 수신방사체로 수신되어 전류를 발생시켜 에너지를 공급하는 원리로써, 직접적으로 충전 매트와 접촉하지 않아도 전력을 전송할 수 있는 점이 특징이다. 자기 공진 방식은 기본적으로 코일을 통해서 전류가 전자기로 바뀌는 것까지는 자기유도 방식과 비슷하지만, 이를 공진 주파수에 실어 멀리 보내는 점이 다르다. 또한, 상기 자기 공진 방식은 상기 무선전력 송신모듈 및 무선전력 수신모듈에 커패시터 및 코일을 포함하도록 구성됨으로써 소정의 주파수 대역에서 공진이 발생하여 무선충전이 이루어지게 된다.
이때, 상기 자기 공진 방식은 무선전력 송신모듈 및/또는 수신모듈에 방사체 주위에 배터리, 각종 전자부품, 금속케이스 등의 도전체가 배치되는 경우 소정의 동작주파수를 가지는 자기장의 송수신이 방해 받을 수 있고, 이로 인해 자기공진에 의한 무선전력전송이 차단되거나 무선전력신호의 송수신거리가 현저히 짧아질 수 있다.
이에 따라 도전체가 인접해서 배치되더라도 자기공진방식의 무선전력 전송 거리를 향상시키고, 효율을 증대시킬 수 있는 무선전력 전송모듈에 대한 개발이 시급한 실정이다.
대한민국 공개특허공보 10-2014-0088256
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 자기공진방식으로 무선 전력신호를 전송시킬 때 인접한 도전체로 인한 전력신호의 송수신 방해를 차단하고, 방사체 특성을 현저히 향상시켜 자기공진방식의 무선전력 전송효율 및 무선전력 송수신 거리를 증대시킴과 아울러 휴대 단말기기 등의 부품이나 이를 사용하는 사용자에 미치는 자기장 영향을 최소화 또는 차단할 수 있는 자기공진방식 무선전력 전송모듈 및 이를 구현할 수 있는 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 1MHz 미만의 저주파에서도 자기공진을 통해 무선전력 신호를 전송할 수 있고, 이에 나아가 전송효율이 뛰어나고 전송거리가 연장된 무선전력 전송모듈 및 이를 구현할 수 있는 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 우수한 무선전력 신호 전송효율 및 전송거리를 박막화된 자기장 차폐유닛으로 구현할 수 있는 매우 슬림화된 무선전력 전송모듈을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
나아가, 박막화된 자기장 차폐유닛임에도 불구하고 가해지는 외력에 의한 파손 등에 따른 초도 설계된 물성의 변화를 최소화 할 수 있어서 목적하는 전송효율 및 전송거리를 지속 유지할 수 있는 무선전력 전송모듈을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
더불어, 본 발명은 본 발명에 따른 무선전력 전송모듈을 통해 무선전력의 송신장치로부터 거리가 멀고, 인접하여 도전체가 배치되는 경우에도 무선으로 전원이 충전되거나 구동될 수 있는 전자장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 도전체에 인접하게 배치되는 무선전력 전송용 방사체를 구비한 자기공진방식 무선전력 전송모듈에 있어서, 상기 자기공진방식 무선전력 전송모듈은 상기 무선전력 전송용 방사체를 포함하는 방사체 유닛; 및 상기 방사체 유닛의 일면에 배치되며, 차폐유닛의 가요성 향상 및 와전류 발생 감소를 위하여 파쇄된 Fe계 합금의 파편들 및 상기 파편들 중 일부 인접하는 파편 간에 형성된 이격공간의 적어도 일부에 충진되어 와전류 발생을 감소키는 유전체를 포함하는 자기장 차폐층을 구비하여 상기 도전체로 인한 방사체의 송수신 방해를 차단 및 방사체 특성을 향상시키는 자기장 차폐유닛; 을 포함하는 자기공진방식 무선전력 전송모듈을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 자기장 차폐유닛은 자기장 차폐층의 일면에 배치되는 보호부재 및 상기 자기장 차폐층의 타면에 배치되는 접착부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보호부재는 일면에 구비된 제1 접착층을 통해 자기장 차폐층의 일면에 접착되고, 상기 접착부재는 일면에 구비된 제2 접착층을 통해 상기 자기장 차폐층의 타면에 접착되며, 자기장 차폐층에 포함된 유전체는 상기 제1 접착층 및 제2 접착층 중 어느 하나 이상의 접착층 일부가 Fe계 합금 파편 간의 이격공간에 침투하여 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 유전체는 인접하는 Fe계 합금 파편간 이격공간 전부에 충진될 수 있다.
또한, 상기 Fe계 합금 파편은 Fe계 비정질 합금 리본 유래일 수 있고, 상기 Fe계 합금은 철(Fe), 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 3원소계 합금이거나 철(Fe), 규소(Si), 붕소(B), 구리(Cu) 및 니오븀(Nb)을 포함하는 5원소계 합금일 수 있다.
또한, 상기 Fe계 합금 파편은 입경이 500㎛ 미만인 파편의 개수가 전체 파편개수의 40% 이상을 만족할 수 있다. 이때, 상기 Fe계 합금 파편은 입경이 50㎛ 미만인 파편의 개수가 전체 파편개수의 50% 미만일 수 있다.
또한, 상기 Fe계 합금 파편의 형상은 비정형일 수 있다.
또한, 상기 자기장 차폐층이 차폐유닛에 복수개로 구비되고, 인접한 자기장 차폐층 사이에는 자기장 차폐층 간을 접착시키고 와전류를 감소시키기 위한 유전체층이 개재될 수 있다.
또한, 상기 유전체층은 절연접착층 또는 방열접착층일 수 있다.
또한, 상기 자기장 차폐층들 중 어느 일 자기장차폐층은 다른 자기장 차폐층과 투자율이 서로 상이할 수 있다.
또한, 자기장 차폐층은 단일층의 두께가 15 ~ 35 ㎛일 수 있다.
또한, 상기 자기장 차폐유닛 측 무선전력 전송모듈의 일면에 상기 도전체로 두께가 30㎛인 구리판을 배치시키고, 상기 방사체유닛 측 무선전력 전송모듈의 일면으로부터 일정거리 이격하여 하기 제1방사체 2개를 이용한 바이파일러코일(Bifilar coil)을 배치 및 상기 바이파일러코일에 구동주파수 750kHz, 입력전압 6V를 인가하여 무선전력 신호를 송신시켰을 때, 무선전력 전송용 방사체로 하기 제2방사체를 구비한 상기 무선전력 전송모듈이 상기 무선전력 신호를 수신할 수 있는 최대 수신거리는 58mm 이상일 수 있다.
이때, 상기 제1방사체 및 제2방사체는 1가닥 직경이 500㎛인 구리코일 1가닥을 5턴하여 형성시킨 방사체로써 외경이 50.5㎜×50.5㎜이고, 내경이 50㎜×50㎜이며, 형상이 원형이고, 방사체에 구동주파수 750kHz, 입력전압 1V를 인가한 상태에서 LCR미터로 상기 방사체의 인덕턱스와 비저항을 측정시 인덕턴스(Ls)가 3.1 ~ 3.15μH, 비저항(Rs) 350 ~ 400mΩ이다.
또한, 본 발명은 차폐유닛의 가요성 향상 및 와전류 발생 감소를 위하여 파쇄된 Fe계 합금의 파편들 및 상기 파편들 중 일부 인접하는 파편 간에 형성된 이격공간의 적어도 일부에 충진되어 와전류 발생을 감소키는 유전체를 포함하는 자기장 차폐층;을 구비하여 방사체 주변 도전체로 인한 방사체의 송수신 방해를 차단하고, 방사체 특성을 향상시키는 자기공진방식 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 자기장 차폐유닛 일면에 하기 제2방사체를 배치시키고, 타면에 두께가 30㎛인 구리판을 배치시키며, 상기 제2방사체에 평행하게 일정거리 이격하여 하기 제1방사체 2개를 이용한 바이파일러코일(Bifilar coil)을 배치 및 상기 바이파일러코일에 구동주파수 750kHz, 입력전압 6V를 인가하여 무선전력 신호를 송신시켰을 때, 상기 제2방사체가 상기 무선전력 신호를 수신할 수 있는 최대 수신거리는 58mm 이상일 수 있다.
이때, 상기 제1방사체 및 제2방사체는 1가닥 직경이 500㎛인 구리코일 1가닥을 5턴하여 형성시킨 방사체로써 외경이 50.5㎜×50.5㎜이고, 내경이 50㎜×50㎜이며, 형상이 원형이고, 방사체에 구동주파수 750kHz, 입력전압 1V를 인가한 상태에서 LCR미터로 상기 방사체의 인덕턱스와 비저항을 측정시 인덕턴스(Ls)가 3.1 ~ 3.15μH, 비저항(Rs) 350 ~ 400mΩ이다.
또한, 상기 Fe계 합금 파편은 입경이 500㎛ 미만인 파편의 개수가 전체 파편개수의 60% 이상을 만족할 수 있다. 이때, 상기 Fe계 합금 파편은 입경이 100㎛ 미만인 파편의 개수가 전체 파편개수의 50% 미만일 수 있다.
또한, 본 발명은 도전체; 무선전력 전송용 방사체를 포함하여 상기 도전체에 인접하게 배치되는 방사체 유닛; 및 상기 방사체 유닛의 일면에 배치되며, 차폐유닛의 가요성 향상 및 와전류 발생 감소를 위하여 파쇄된 Fe계 합금의 파편들 및 상기 파편들 중 일부 인접하는 파편 간에 형성된 이격공간의 적어도 일부에 충진되어 와전류 발생을 감소키는 유전체를 포함하는 자기장 차폐층;을 구비하여 상기 도전체로 인한 방사체의 수신 방해를 차단 및 방사체 특성을 향상시키는 자기장 차폐유닛;을 포함하는 전자장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 자기장 차폐유닛; 및 상기 자기장 차폐유닛의 외부면에 권선된 무선전력 전송용 방사체를 구비하는 방사체 유닛;을 포함하는 자기공진방식 무선전력 전송모듈을 제공한다.
이하, 본 발명에서 사용한 용어에 대해 정의한다.
본 발명에서 사용한 용어로, “방사체”는 신호를 송신 및 수신하는 물체를 모두 포함하는 의미로 사용한다.
본 발명에 의하면, 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛은 도전체로 인한 전력신호의 송수신 방해를 차단하고, 방사체 특성을 현저히 향상시키며, 와전류 발생을 최소화함으로써 자기공진방식의 무선전력 전송효율 및 무선전력 전송거리를 현저히 향상시킬 수 있고, 와전류로 인한 발열 및 각종 신호처리 회로부의 전자기장 간섭에 따른 전자부품의 기능 및/또는 내구성 감소 문제를 방지하며, 누설 자기장으로 인한 전자장치 사용자 건강에 미치는 악영향을 최소화할 수 있다.
또한, 우수한 무선전력 신호 전송효율 및 전송거리를 박막화된 자기장 차폐유닛으로 구현할 수 있어서 매우 슬림화된 무선전력 전송모듈 및 전자장치에 적용이 용이하다.
나아가, 박막화된 자기장 차폐유닛 임에도 불구하고 가해지는 외력에 의한 파손 등에 따른 초도 설계된 물성의 변화를 최소화 할 수 있어서 목적하는 전송효율 및 전송거리를 지속 유지할 수 있다.
더불어, 자기공진을 위한 동작주파수를 저주파수 대역으로 설정하는 경우에도 무선전력 전송효율 및 전송거리가 우수해 저주파대역을 자기공진을 위한 동작주파수로 사용하는 차량용 무선전력 전송모듈이나 의료용 장비에도 널리 사용될 수 있고, 무선전력 전송모듈로 구현되어 각종 모바일기기, 스마트가전 또는 사물 인터넷(Internet of Things)용 기기 등의 각종 전자장치에 널리 응용할 수 있다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛을 나타낸 단면도로써, 도 1은 자기장 차폐층에 포함된 이격공간의 일부에 유전체가 충진된 경우를 나타내는 도면이고, 도 2는 상기 이격공간의 전부에 유전체가 충진된 경우를 나타내는 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 차폐유닛을 제조에 이용되는 파쇄장치를 통한 제조공정 모식도로, 도 3는 롤러에 구비된 요철을 통해 파쇄시키는 파쇄장치를 이용한 제조공정을 나타내는 도면이고, 도 4은 지지판에 구비된 금속볼을 통해 파쇄시키는 파쇄장치를 이용한 제조공정을 나타내는 도면,
도 5는 Fe계 합금 파편을 포함하는 자기장 차폐층을 3층으로 구비하는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛의 단면도를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전모듈의 분해사시도를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전 송신모듈과 휴대용 기기에 대한 모식도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 차폐유닛의 제조시 사용되는 도 4에 따른 파쇄장치를 위에서 바라본 사진,
도 9는 자기공진방식의 무선충전여부 가능여부를 모의평가하기 위하여 무선충전 송수신 방사체의 배치사진으로 송신방사체에 750kHz, 6V 인가 시 수신방사체에 연결된 LED에 자기공진에 의해 불이 점등된 사진,
도 10은 자기공진방식의 무선충전에서 방사체 주위의 도전체가 전력신호의 송수신을 방해하는지 여부를 모의평가하기 위하여 무선충전 수신 방사체 상부에 도전체로 구리판을 배치시킨 후, 송신방사체에 750kHz, 6V 인가 시 수신방사체에 연결된 LED의 불이 소등된 사진, 그리고
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 자기장 차폐유닛이 방사체 주위의 도전체로 인한 전력신호의 송수신 방해를 차단하는지 여부를 모의평가하기 위하여 무선충전 수신 방사체와 구리판 사이에 자기장 차폐유닛을 개재시킨 후 송신방사체에 750kHz, 6V 인가 시 수신방사체에 연결된 LED의 불이 점등된 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기공진방식 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 자기장 차폐층(110)을 포함하고, 상기 자기장 차폐층(110)은 Fe계 합금의 파편들(111) 및 일부 인접하는 상기 Fe계 합금 파편(111a, 111b)간 이격공간(S)의 적어도 일부(S1, S3)에 충진된 유전체(112)를 포함한다. 또한, 상기 자기장 차폐유닛(100)은 자기장 차폐층(110)의 상부에 제1 접착층(140b)을 통해 접착되어 구비되는 보호부재(140) 및 상기 자기장 차폐층(110)의 하부에 배치되는 접착부재(130)를 더 포함할 수 있고, 상기 접착부재(130)는 자기장 차폐층(110)의 하부에 접착하기 위한 제2 접착층(130b) 및 상기 제2 접착층(130b)을 보호하기 위한 이형필름(150)이 더 구비될 수 있다.
먼저, 상기 자기장 차폐층(110)은 차폐유닛의 가요성 향상 및 와전류 발생 감소를 위하여 파쇄된 Fe계 비정질 합금의 파편들(111)로 형성된다. 도 1에 도시된 바와 같이 자기장 차폐층(110)은 파쇄된 Fe계 합금 파편(111a, 111b, 111c, 111d)들로 형성되는데, 이는 하나의 단일한 형체일 때, 예를 들어 리본시트일 때에 비해 비저항을 현저히 증가시켜 와전류 발생을 억제시키는 효과가 있다. 자성체의 종류에 따라서 비저항 값이 상이하고, 페라이트와 같이 비저항이 현저히 큰 자성체는 와전류에 따른 자기손실의 염려가 현저히 적다. 이에 반하여 본 발명에 따른 일 실시예에 포함되는 자성체인 Fe계 합금은 비저항이 현저히 작아서 와전류에 의한 자기손실이 매우 커 리본시트 형상일 경우 목적하는 수준의 물성을 발현하기 어렵다. 그러나 리본시트를 파쇄할 경우 파쇄된 Fe계 합금 파편들은 파편간에 이격공간의 존재 등으로 비저항이 현저히 증가함에 따라 와전류에 의한 자기손실이 현저히 감소되어 파편화로 인하여 발생할 수 있는 투자율의 감소와, 이로 인한 방사체의 인덕턴스 감소가 보상될 수 있다.
한편, 파쇄된 파편들(111)로 형성되는 자기장 차폐층(110)은 우수한 가요성을 가질 수 있게 한다. 이는 Fe계 합금, 예를 들어 Fe계 합금의 리본시트는 탄성계수가 현저히 작고, 취성이 강해 리본시트에 충격이 가해지거나 구부려질 때 쉽게 파편화되는데, 초기설계 물성(Ex. 투자율) 치를 만족하도록 Fe계 합금의 리본시트를 제조해도 리본시트가 미세 조각들로 파편화될 경우 초기 설정된 물성보다 물성값이 현저히 감소하는 등의 물성변화의 문제점이 있다. 이에 만일 더 이상 초기설계 물성치를 만족하지 않는 상태의 자기장 차폐층을 차폐유닛으로 제조하여 방사체와 조합시킬 경우 최초설계 시 목적한 무선전력 전송효율, 전송거리를 확보하지 못할 수 있다. 특히, 최근의 스마트폰 등의 전자장치들은 경량화, 슬림화되도록 구현되고 있음에 따라서 자기장 차폐유닛 역시 박형화 되도록 요구되는데, 매우 얇은 두께의 리본시트의 경우 더욱 더 쉽게 깨질 수 있어서 이와 같은 문제점은 더욱 심각해진다.
그러나 본 발명의 일실시예에 포함되는 자기장 차폐유닛은 Fe계 합금 리본시트가 처음부터 파쇄되어 파편상태로 구비됨에 따라서 차폐유닛의 가요성이 현저히 향상되어 차폐유닛의 단면두께가 박형화 되더라도 외력에 의해 Fe계 합금 파편에 더 이상 크랙이 발생할 수 있는 우려가 원천적으로 봉쇄될 수 있다. 또한, Fe계 합금이 파편상태로 차폐유닛에 포함되되, 파편상태의 페라이트를 포함하는 차폐유닛이 처음부터 자기공진방식의 무선전력 전송에서 우수한 특성을 발현할 수 있을 정도의 초기 물성치가 설계되고, 상기 초기 물성치를 차폐유닛을 장착하는 완성품의 제조단계, 더 나아가 완성품의 사용단계에서도 지속적으로 유지시킬 수 있음에 따라서 통상의 비파쇄된 Fe계 합금을 구비하는 차폐유닛에서 발생하는 의도하지 않은 파편화로 인한 물성저하 및 이로 인한 전력신호 송수신 성능의 현저한 저하 우려를 원천적으로 제거할 수 있다.
상기 Fe계 합금은 철(Fe), 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 3원소계 합금이거나 철(Fe), 규소(Si), 붕소(B), 구리(Cu) 및 니오븀(Nb)을 포함하는 5원소계 합금일 수 있다.
상기 3원소계 합금은 철(Fe) 이외에 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 3원소 합금일 수 있고, 3원소 합금의 기본 조성에 다른 특성, 예를 들어 내부식성의 향상을 위해 크롬(Cr), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 원소를 더 부가할 수 있다. 상기 Fe계 합금이 Fe-Si-B계 3원소 합금일 경우 바람직하게는 Fe가 70 ~ 90at% 구비된 합금일 수 있다. 상기 Fe의 함량이 증가할 경우 합금의 포화자속밀도가 높아질 수 있으나 반대로 결정질의 합금이 제조될 수 있다. 또한, 상기 Si 및 B 원소는 합금의 결정화 온도를 상승시켜 합금을 보다 용이하게 비정질화 시키는 기능을 담당하고, 상기 Si 및 B 원소의 함량은 구체적으로 Si의 경우 10 ~ 27at%, B는 3 ~ 12at%로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 목적하는 물성의 정도에 따라 변경하여 실시할 수 있다.
또한, 상기 5원소계 합금은 철(Fe), 구리(Cu) 및 니오븀(Nb)을 포함하고, 규소(Si) 및 붕소(B)를 더 포함하는 5원소 합금일 수 있다. 상기 구리는 합금의 Fe계 합금의 내식성을 향상시키고, 결정이 생성되더라도 결정의 크기가 커지는 것을 방지하는 동시에 투자율 등의 자기적 특성을 개선할 수 있게 한다.
상기 구리는 합금내 0.01 ~ 10at%로 포함되는 것이 바람직하며, 만일 0.01at%미만으로 포함될 경우 구리로 인해 수득되는 효과의 발현이 미미할 수 있고, 만일 10at%를 초과할 경우 비정질의 합금이 생성되기 어려울 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 니오븀(Nb)은 투자율 등의 자기적 특성을 개선시킬 수 있으며, 합금내 0.01 ~ 10at%로 포함되는 것이 바람직하고, 만일 0.01at%미만으로 포함될 경우 니오븀으로 인해 수득되는 효과의 발현이 미미할 수 있고, 만일 10at%를 초과할 경우 비정질의 합금이 생성되기 어려울 수 있는 문제점이 있다.
상기 Fe계 합금이 Si 및 B를 더 포함하는 5원소 합금인 경우 바람직하게는 Si와 B가 10 ~ 30at% 합금내에 포함될 수 있고, 잔량으로 Fe가 포함될 수 있다. 상기 Fe의 함량이 증가할 경우 합금의 포화자속밀도가 높아질 수 있으나 반대로 결정질의 합금이 제조될 수 있다. 상기 Si 및 B의 함량은 합금의 결정화 온도를 상승시켜 합금을 보다 용이하게 비정질화시킬 수 있다. 상기 Si 및 B의 함량은 구체적으로 Si의 경우 10 ~ 27at%, B는 3 ~ 12at%로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 목적하는 물성의 정도에 따라 변경하여 실시할 수 있다.
상기 Fe계 합금 파편은 Fe계 비정질 합금 리본의 유래일 수 있고, 목적하는 투자율의 조절을 위하여 열처리된 것일 수 있으며, 이에 열처리된 Fe계 합금은 결정상이 비정질이거나 나노결정립을 포함할 수 있다. 상기 Fe계 합금의 결정상은 합금의 조성, 조성비 및/또는 열처리 온도/시간 등에 따라 달라질 수 있다.
한편, Fe계 합금의 투자율과 관련하여 통상의 자기장 차폐재에 포함되는 자성체는 투자율이 높을수록 자기장 차폐에 유리하나, 일률적으로 자성체의 투자율과 방사체 특성의 관계가 단순한 비례관계로 볼 수는 없음에 따라서 투자율이 너무 높아도 목적하는 수준의 무선전력 전송용 방사체 특성을 달성하게 할 수 없을 수 있다. 더 구체적으로 높은 투자율을 보유한 어느 일자성체는 무선전력 전송용 방사체와 조합시 방사체의 인덕턴스 특성을 향상시키나 인덕턴스 특성의 증가폭 보다 방사체 비저항 특성의 증가폭을 더욱 크게 할 수 있다. 이 경우 투자율이 낮은 자기장 차폐유닛과 당해 무선전력 전송용 방사체가 조합되었을 때와 대비하여 오히려 방사체 특성이 낮아지거나 방사체 특성의 향상 정도가 미미할 수 있다. 따라서, 자기장 차폐유닛이 방사체와 조합되었을 때 방사체의 인덕턴스를 향상시키고 비저항의 증가를 최소화할 수 있을 정도의 적정한 투자율을 보유하는 Fe계 합금이 자기장 차폐층에 구비됨이 바람직하고, 파쇄 후 자기장 차폐층의 투자율은 100 ~ 1300, 보다 바람직하게는 100 ~ 700일 수 있다.
다만, Fe계 합금의 구체적 조성비, 목적하는 투자율 정도에 따라 온도 및 열처리시간은 상이해질 수 있음에 따라서 본 발명은 Fe계 합금 리본에 대한 열처리 공정에서의 온도와 시간을 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 Fe계 합금 파편은 단일파편 형상이 비정형일 수 있다. 또한, Fe계 합금 파편의 일모서리가 곡선 또는 일면이 곡면이 되도록 파쇄되는 경우 이러한 형상을 구비하는 파편을 포함하는 자기장 차폐층은 가요성이 증가하고, 외력이 자기장 차폐유닛에 가해져도 의도하지 않은 파편들의 추가적 미세조각화를 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 파쇄된 Fe계 합금 파편의 입경은 1㎛ ~ 5㎜일 수 있고, 바람직하게는 1 ~ 1000㎛일 수 있다. 상기 파편의 입경은 파편들에 대해 광학현미경을 통해 측정한 입경으로, 파편 표면의 한 점에서 다른 점 사이의 거리 중 최장거리를 의미한다. 이때, 바람직하게는 상기 Fe계 합금 파편들의 입경분포는 입경이 500㎛ 미만인 파편의 개수가 전체 파편개수의 40% 이상, 보다 바람직하게는 60% 이상, 보다 더 바람직하게는 80% 이상일 수 있다. 만일 입경이 500㎛ 미만인 파편의 개수가 전체 파편개수의 40% 미만인 경우에 Fe계 합금 자체의 투자율 높아 방사체의 인덕턴스 특성의 향상을 유도하더라도 방사체의 비저항 특성을 더욱 증가시켜 방사체 특성 향상의 정도가 매우 미미할 수 있고, 와전류로 인한 발열문제나 자기누설에 따른 자기장 차폐 능력의 저하가 발생할 수 있다. 특히, 추가적인 외력에 의한 Fe계 합금의 의도치 않은 미세조각화 및 이에 따른 초도 설계된 물성의 변경 또는 물성의 저하가 유발될 수 있다.
또한, 보다 바람직하게는 상기 자기장 차폐층(110)에 구비되는 복수개의 Fe계 합금 파편(111)의 입경분포는 입경이 50㎛ 미만인 파편의 개수가 전체 파편개수의 50% 미만일 수 있다. 입경이 50㎛ 미만인 미세 파편들이 50% 이상 포함되는 경우 차폐유닛의 가요성 향상, 와전류 감소에는 이점이 있으나, 차폐유닛 자체의 자기적 특성이 저하되고 이에 따라서 방사체 특성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
다음으로, 상술한 Fe계 합금 파편(111)들 중 일부 인접하는 파편(111a/111b, 111b/111d)간 이격 공간의 적어도 일부에 충진되는 유전체(112)에 대해 설명한다.
상기 유전체(112)는 인접하는 Fe계 합금 파편을 부분적 또는 전체적으로 절연시켜 발생되는 와전류를 더욱 최소화시키는 동시에 파쇄된 Fe계 합금 파편들(111)이 자기장 차폐층(110) 내부에서 이동하지 못하도록 고정시키고 지지하며, 수분이 침투하여 비정질 합금이 산화되는 것을 방지하고, 자기장 차폐층에 외력이 가해지거나 구부려질 때 파편들(111)의 추가적 부서짐, 미세조각화 되는 것을 방지하는 완충재 역할을 수행할 수 있다.
상기 유전체(112)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 Fe계 합금 파편(111a)과 제2 Fe계 합금 파편(111b)간 이격공간(S1, S2, S3) 중 일부의 이격공간(S1, S3)에는 유전체(112a1, 112a2)가 충진되나, 일부 이격공간(S2)에는 유전체가 충진되지 않은 상태의 빈 공간으로 남아있을 수 있고, 이를 통해 Fe계 합금 파편을 부분적 절연시킬 수 있다.
한편, 다른 일예로 도 2에 도시된 바와 같이 유전체(112’)는 인접하는 파편(111a ~ 111d)간 이격공간에 모두 충진되어 Fe계 합금 파편 전부를 절연시킬 수 있다.
상기 유전체(112, 112’)의 재질은 통상적으로 유전체로써 알려진 물질일 수 있으며, Fe계 합금 파편을 고정시킨다는 측면에서 접착성을 구비한 물질이 바람직할 수 있고, 이와 같은 물성을 발현하는 재질의 경우 제한없이 사용될 수 있다. 이에 대한 비제한적인 예로써 상기 유전체(112, 112’)는 유전체 형성 조성물이 경화되어 형성되거나 열에 의해 용융 후 냉각되어 형성되거나 상온에서 가압을 통해 접착력을 발현하는 조성물일 수도 있다. 경화되어 유전체를 형성하는 조성물에 대한 일예로써, 상기 유전체 형성 조성물은 열가소성 수지 및 열경화성 수지 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 경화제를 포함할 수 있다. 또한, 상기 유전체 형성 조성물은 경화 촉진제, 용매를 더 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS), 아크릴로니트릴-스티렌 수지(AN), 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 페녹시 수지, 폴리우레탄계 수지, 나이트릴부타디엔 수지 등을 1 종 이상 포함할 수 있다.
또한, 상기 열경화성 수지는 페놀계수지(PE), 유레아계 수지(UF), 멜라민계 수지(MF), 불포화 폴리에스테르계 수지(UP) 및 에폭시 수지 등을 1종 이상 포함할 수 있고, 바람직하게는 에폭시 수지일 수 있다. 상기 에폭시 수지의 경우 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 비스페놀 S형, 취소화 비스페놀 A형, 수소첨가 비스페놀 A형, 비스페놀 AF형, 비페닐형, 나프타렌형, 플로렌형, 페놀 노볼락형, 크레졸 노보락형, 트리스하이드록실페닐메탄형, 테트라페닐메탄형 등의 다관능 에폭시 수지 등을 단독 또는 병용해서 사용할 수 있다.
상기 열경화성 수지를 열가소성 수지와 혼합하여 사용하는 경우 열경화성 수지의 함량은 열가소성 수지 100 중량부에 대해 열가소성 수지를 5 ~ 95 중량부 혼합할 수 있다.
또한, 상기 경화제는 공지의 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수가 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 아민 화합물, 페놀 수지, 산무수물, 이미다졸 화합물, 폴리아민 화합물, 히드라지드 화합물, 디시안디아미드 화합물 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 경화제는 바람직하게는 방향족 아민 화합물 경화제 또는 페놀 수지 경화제로부터 선택된 1종 이상의 물질로 이루어지는데, 방향족 아민 화합물 경화제 또는 페놀 수지 경화제는 상온에서 장기간 보관하여도 접착 특성 변화가 적은 장점을 가진다. 방향족 아민 화합물 경화제로는m-자일렌디아민, m-페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐셜폰, 디아미노디에칠디페닐메탄, 디아미노디페닐에테르, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 2,2‘-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]셜폰, 4,4’-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠 등이 있으며 이들을 단독 또는 병용하여 사용할 수 있다. 또한, 페놀 수지 경화제로는 페놀노볼락수지, 크레졸노볼락수지, 비스페놀A 노볼락수지, 페놀아랄킬수지, 폴리-p-비닐페놀 t-부틸페놀노볼락수지, 나프톨노볼락수지 등이 있으며, 이들을 단독 또는 병용하여 사용할 수 있다. 경화제의 함량은 열가소성 수지 및 열가소성 수지 중 적어도 하나 이상의 수지 100 중량부 당 20~60 중량부인 것이 바람직한데, 경화제의 함량이 10 중량부 미만일 경우에는 열경화성 수지에 대한 경화 효과가 부족하여 내열성 저하가 초래되며 반면에 60 중량부를 초과하면, 열경화성 수지와의 반응성이 높아지게 되어 자기장 차폐유닛의 취급성, 장기보관성 등의 물성 특성을 저하시킬 수 있다.
또한, 상기 경화 촉진제는 선택되는 열경화성 수지 및 경화제의 구체적인 종류에 의해 결정될 수 있음에 따라 본 발명에서는 이에 대해 특별히 한정하지 않으며, 이에 대한 비제한적 예로 아민계, 이미다졸계, 인계, 붕소계, 인-붕소계 등의 경화촉진제가 있고, 이들을 단독 또는 병용해서 사용할 수 있다. 경화 촉진제의 함량은 열가소성 수지 및 열가소성 수지 중 적어도 하나 이상의 수지 100 중량부 당 약 0.1~10 중량부, 바람직하게는 0.5~5 중량부가 바람직하다.
또한, 상술한 유전체 조성물을 통해 형성된 유전체(112, 112’)는 후술하는 제1 접착층(140b) 및 제2 접착층(130b) 중 어느 하나 이상의 접착층 일부가 Fe계 합금 파편 간의 이격된 공간에 침투하여 형성될 수 있음에 따라 유전체와 제1 접착층(140b) 및 제2 접착층(130b) 중 어느 하나 이상의 접착층의 조성은 서로 동일할 수 있다.
상술한 Fe계 합금 파편(111)들 및 유전체(112)를 포함하는 자기장 차폐층(110)의 두께는 상술한 Fe계 합금 파편의 유래가 되는 Fe계 비정질 합금 리본의 두께일 수 있으며, 파편의 이격공간을 비롯하여 일부 파편의 상부나 하부를 덮는 유전체의 두께를 제외하고 한 층의 자기장 차폐층(110) 두께는 15 ~ 35㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 자기장 차폐층의 형상은 자기장 차폐유닛이 적용되는 적용처의 형상에 대응되도록 형상이 직사각형, 정사각형의 사각형 이외에 오각형 등의 다각형이나 원형, 타원형이나 부분적으로 곡선과 직선이 혼재된 형상일 수 있다. 예를 들어 방사체의 형상(Ex. 환형)에 대응해 그와 동일한 형상(환형)을 가질 수 있다. 이때 자기장 차폐유닛의 크기는 대응되는 방사체 크기보다 약 1 ~ 2mm 더 넓은 폭으로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이 자기장 차폐층(110, 110’)의 상부에는 기재필름(140a) 및 상기 기재필름(140a) 일면에 형성된 제1 접착층(140b)을 구비하는 보호부재(140)를 구비할 수 있고, 상기 자기장 차폐층(110, 110’)의 하부에는 접착부재(130)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 상기 보호부재(140)의 기재필름(140a)은 통상적으로 자기장 차폐유닛에 구비되는 보호필름일 수 있고, 방사체를 구비하는 기판에 차폐시트를 부착시키는 공정에서 경화를 위해 가해지는 열/압력 등을 견딜 수 있을 만큼의 내열성 및 외부에서 가해지는 물리적, 화학적 자극에 대해 자기장 차폐층(110, 110’)을 보호할 수 있을 정도의 기계적 강도, 내화학성이 담보되는 재질의 필름의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 이에 대한 비제한적인 예로써, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 가교 폴리프로필렌, 나일론, 폴리우레탄계 수지, 아세테이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리이미드아마이드, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌설파이드(PPS). 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE) 등이 있으며, 이들을 단독 또는 병용할 수 있다.
또한, 상기 기재필름(140a)은 1 ~ 100㎛, 바람직하게는 10 ~ 30 ㎛의 두께를 가지는 것을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 보호부재(140)는 상기 기재필름(140a)의 일면에 제1 접착층(140b)을 구비할 수 있는데, 상기 제1 접착층(140b)을 통해 보호부재(140)가 자기장 차폐층(110)에 부착될 수 있다. 상기 제1 접착층(140b)은 통상의 접착층인 경우 제한 없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 상술한 유전체 형성조성물일 수 있고, 이를 통해 와전류 발생을 최소화시킬 수 있으며, 자기장 차폐층(110)에 구비되는 유전체(112)와 상용성 증가로 더욱 향상된 접착력을 발현할 수 있다. 이에 따라 유전체(112)의 조성과 상기 제1 접착층(140b)의 조성은 동일할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 제1 접착층(140b)의 두께는 3 ~ 50㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 목적에 따라 변경하여 실시될 수 있다.
다음으로 상기 접착부재(130)는 자기장 차폐유닛(100, 100’)을 방사체 또는 방사체가 구비된 기판 등에 부착시키기 위한 역할을 수행한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 접착부재(130)는 자기장 차폐유닛(100, 100’)을 피부착면에 부착시키는 제2 접착층(130b)을 포함할 수 있고, 상기 제2 접착층(130b)을 보호하기 위한 이형필름(130a)을 더 구비할 수 있다. 상기 이형필름(130a)은 제2 접착층(130b)에서 쉽게 제거될 수 있는 통상의 공지된 이형필름의 경우 제한 없이 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
상기 제2 접착층(130b)은 자기장 차폐층(110, 110’)의 하부에 접착조성물이 도포되어 형성되거나, 이형필름(130a)상에 접착조성물이 도포되어 형성된 제2 접착층(130b)이 자기장 차폐층(110, 110’)에 부착되어 구비될 수 있다. 또는 상기 제2 접착층은 기계적 강도의 보강을 위해 필름 형상의 지지기재 양면에 접착제가 도포된 양면형 접착부재일 수 있고, 지지기재 상부에 형성된 일접착층은 자기장 차폐층(110, 110’)의 하부면에 부착되고, 지지기재의 하부에 형성된 일접착층은 피부착면에 접착되기 전까지 이형필름(130a)이 부착될 수 있다.
또한, 상기 제2 접착층(130b)은 부착되는 자기장 차폐층의 일표면부에서 차폐층의 내부쪽으로 존재하는 Fe계 파편이 이격되어 형성된 공간에 침투하여 Fe계 파편을 부분적으로 또는 전부 절연시킬 수 있다. 이에 상기 제2 접착층(130b)은 상술한 유전체(112, 112’)의 유래일 수 있고, 이에 따라 상기 제2 접착층(130b)을 형성시키는 접착조성물은 상술한 유전체 형성 조성물일 수 있다. 한편, 제2 접착층(130b)이 상술한 유전체(112, 112’)의 유래가 아니더라도 제2 접착층(130b)과 자기장 차폐층에 구비된 유전체(112, 112’)와의 상용성 증가를 통한 접착력 향상을 위해 제2 접착층(130b) 형성 조성물은 상술한 유전체 형성 조성물과 동일할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 상이한 조성이어도 무방하다.
상술한 본 발명의 일실시예에 따른 자기장 차폐유닛은 후술하는 제조방법으로 제조될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
먼저, 열처리된 Fe계 합금 리본을 준비하는 단계(a)를 수행할 수 있다. 상기 Fe계 합금 리본은 멜트 스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)와 같은 공지된 방법을 통해 제조될 수 있다. 제조된 Fe계 합금 리본은 소정의 폭을 가지도록 절단 후에 투자율 조절을 위해 열처리공정을 거칠 수 있다. 이때 열처리 온도는 Fe계 합금의 조성, 조성비 및 목적하는 비정질 합금의 투자율의 정도에 따라 달리 선택될 수 있는데, 목적하는 동작주파수 범위에서 일정수준 이상의 우수한 물성을 발현하기 위하여 대기분위기 또는 질소분위기하에서 300 ~ 600℃ 의 온도, 보다 바람직하게는 400 ~ 500℃로 열처리될 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 440 ~ 480℃의 온도로 30 분 ~ 2시간 동안 열처리 처리될 수 있다. 만일 열처리 온도가 300℃ 미만일 경우 목적하는 투자율 수준에 비해 투자율이 너무 낮거나 너무 높을 수 있고, 취성이 약해 파쇄시켜 파편화시키기 어려울 수 있고, 열처리 시간이 연장될 수 있다. 또한 열처리 온도가 600℃를 초과하는 경우 투자율이 현저히 낮아지는 문제점이 있다.
다음으로, Fe계 합금 리본을 파쇄하여 생성된 Fe계 합금 파편 간의 이격공간에 유전체를 형성시키는 단계(b)를 수행할 수 있다.
먼저, 상기 (b) 단계에 대한 일실시예는 Fe계 합금 리본의 일면에 제1 접착층이 형성된 보호부재를 부착시키고, 타면에 제2 접착층이 형성된 접착부재를 부착시킨 적층체를 파쇄장치를 통과시켜 상기 Fe계 합금 리본을 비정형의 파편으로 조각낼 수 있다. 이후 적층체에 압력을 가하여 상기 Fe계 합금 파편간의 이격공간에 상기 제1 접착층과 제2 접착층이 침투되어 파편을 고정, 지지시키는 동시에 파편들을 서로 절연시켜 와전류 발생을 현저히 감소시키고 수분의 침투를 막아 비정질 합금이 산화되는 것을 방지할 수 있다. 상기 적층체에 압력을 가하는 방법은 파쇄장치에서 파쇄와 함께 적층체에 압력을 가하는 방식으로 수행되거나 적층체를 파쇄된 후 제1 접착층과 제2 접착층의 침투정도를 더욱 높이기 위해 별도의 가압공정을 더 수행할 수도 있다.
구체적으로 도 3에 도시된 것과 같이, 요철(11a, 12a)이 있는 복수개의 제1 롤러(11, 12)와 상기 제1 롤러(11, 12)와 각각 대응되는 제2 롤러(21, 22)를 구비하는 파쇄장치에 적층체(100a)를 통과시켜 적층체(100a)를 파쇄 및 가압시킨 뒤 제3 롤러(13) 및 상기 제3 롤러(13)에 대응되는 제4 롤러(23)를 통해 적층체(100b)를 더 가압시켜 자기장 차폐유닛(100)를 제조할 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 것과 같이 일표면에 복수개의 금속볼(31)이 장착된 지지판(30) 및 상기 지지판(30)의 상부에 위치하고, 피파쇄물을 이동시키기 위한 롤러(41, 42)를 구비하는 파쇄장치에 Fe계 합금 리본시트를 포함하는 적층체(100a)를 투입시켜 상기 금속볼(31)을 통해 압력을 가해 리본시트를 파쇄시킬 수 있다. 상기 볼(31)의 형상은 구형일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 삼각형, 다각형, 타원 등일 수 있고, 단일의 제1 롤러에 구비되는 볼의 형상은 한가지 형상으로 구성되거나 여러 형상이 혼합되어 구성될 수도 있다.
한편, 도 5에서 도시된 바와 같이 상술한 자기장 차폐층은 자기장 차폐유닛(100”)에 복수개(110A, 110B, 110C)로 구비되고, 인접한 자기장 차폐층(110A/110B, 110B/110C) 사이에는 와전류를 감소시키기 위한 유전체층(131, 132)이 개재될 수 있다. 경우에 따라 단일의 자기장 차폐층만 구비시켜 차폐유닛을 구현하고, 이를 자기공진 방식의 무선전력 전송용 방사체와 조합시켰을 경우 목적하는 수준의 자기공진을 통한 전력신호의 전송효율이 발현되지 못할 수 있다. 또한, 인접해서 배치될 수 있는 도전체가 상기 방사체에 미치는 전력신호의 송수신 방해를 차단시키기에 부족할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 일실시예에 따른 자기장 차폐유닛은 자기장 차폐층을 복수개로 구비하여 자기장 차폐용량을 증가시킴으로써 도전체가 방사체에 미치는 전력신호의 송수신 방해를 차단시킬 수 있으며, 무선전력 전송용 방사체의 인덕턴스를 더욱 향상시키는 반면에 비저항은 상대적으로 적게 증가시킴에 따라 높은 품질지수를 발현하게 하여 우수한 무선전력 전송효율 및 전송거리를 달성하기에 보다 적합할 수 있다.
상기 자기장 차폐유닛 내에 복수개로 자기장 차폐층을 구비할 경우 2 ~ 10개, 보다 바람직하게는 2 ~ 4개의 자기장 차폐층을 구비함이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 자기장 차폐층의 적층수를 무한정 증가시킨다 하여 목적하는 수준의 물성을 달성하는 것은 아니며, 만일 자기장 차폐층의 적층수가 10개를 초과하는 경우 무선전력 전송용 방사체의 인덕턴스 증가 정도에 비해 비저항 증가 정도가 현저히 커서 방사체의 품질계수 향상의 폭이 미미할 수 있고, 두께가 두꺼워져 차페유닛의 박형화에 바람직하지 못할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 것과 같이 자기장 차폐층(110A, 110B, 110C)이 복수개로 구비되는 경우 인접하는 자기장 차폐층(110A/110B, 110B/110C) 사이에 와전류를 감소시키기 위한 유전체층(131, 132)이 개재될 수 있고, 상기 유전체층(131, 132)은 절연접착층일 수 있다. 이때, 상기 절연접착층은 상술한 유전체 형성 조성물을 통해 형성될 수 있다. 구체적으로 복수개의 Fe계 합금 리본을 상기 절연접착층(131, 132)을 개재시켜 적층시킨 뒤 리본을 파쇄시켜 복수개의 자기장 차폐층(110A, 110B, 110C)이 구비된 자기장 차폐유닛(100")을 제조할 수 있는데, 이 경우 제1자기장 차폐층(110A)의 하부부분과 인접한 제2자기장 차폐층(110B)의 상부부분에 포함되는 유전체는 두 자기장 차폐층(110A, 110B) 사이에 개재되는 절연접착층(131)이 제1자기장 차폐층(110A)의 하부부분과 제2자기장 차폐층(110B)의 상부부분에 위치하는 Fe계 파편 간의 이격공간에 침투하여 형성된 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 절연접착층(131, 132)의 두께는 적층된 자기장 차폐층(110A, 110B, 110C)의 상부에 구비될 수 있는 보호부재의 제1 접착층(130b) 및/또는 하부에 구비될 수 있는 접착부재의 제2 접착층(140b)의 두께보다 크거나 같을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 다른 실시예는 상기 유전체층(131, 132)이 방열접착층일 수도 있는데, 상기 방열접착층은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 등의 접착성분에 니켈, 은, 탄소소재 등의 공지된 방열필러가 혼합된 것일 수 있으며, 구체적인 조성 및 함량은 공지된 조성 및 함량을 따를 수 있음에 따라 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 자기장 차폐층(110A, 110B, 110C)이 복수개로 구비되는 경우 각각의 자기장 차폐층에 포함되는 Fe계 합금의 조성은 서로 동일하거 상이할 수 있다. 또한, 조성이 동일하더라도 열처리 시간 등의 상이함으로 인해 각각의 자기장 차폐층의 투자율이 서로 다를 수 있다. 또한, 각각의 자기장 차폐층의 두께도 목적에 따라 서로 동일하거나 상이하게 구성시킬 수 있다.
한편, 상술한 본 발명에 따른 여러 실시예들의 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛(100, 100’, 100”)은 적어도 어느 일면에 전자파 차폐 및/또는 방열을 수행하는 기능층(미도시)을 적어도 하나 이상 구비할 수 있고, 이를 통해 기능층을 구비하는 자기장 차폐유닛이 전원노이즈와 같은 전자파로 인하여 조합되는 방사체의 주파수 변동폭이 현저히 증가하는 것을 방지하여 방사체의 불량률을 감소시키며, 적용되는 휴대기기 등의 발열시 열분산이 용이하여 발열로 인한 부품의 내구성 저하, 기능저하, 사용자에게 열전달로 인한 불쾌감을 방지할 수 있다. 또한, 자기장 차폐유닛의 상부 및/또는 하부에 구비된 기능층이 방열기능을 구비한다면 자기장 차폐유닛의 수평방향으로 열전도도를 향상시키는 동시에 자기장 차폐유닛에 포함된 자기장 차폐층이 파편 간의 이격된 미세공간에 공기를 포함하고 있음에 따라 상기 미세공간의 공기에 의한 단열효과로 인해 자기장 차폐층의 수직방향으로의 열전도는 억제되는 단열층으로써 기능할 수 있다.
구체적으로 자기장 차폐유닛(100)의 보호부재(130)의 상부 및/또는 접착부재(140)의 하부에 전자파 차폐층, 방열층 및/또는 이들이 적층된 복합층이나 이들이 하나의 층으로 기능이 복합된 복합층과 같은 기능층이 구비될 수 있다. 일예로, 열전도도 및 도전율이 우수한 구리, 알루미늄 등의 금속 포일이 접착제나 양면테이프를 통해 보호부재(130)의 상부에 부착될 수 있다. 또는 Cu, Ni, Ag, Al, Au, Sn, Zn, Mn, Mg, Cr, Tw, Ti 또는 이들 금속의 조합이 보호부재(130)상에 스퍼터링, 진공증착, 화학기상증착 등의 공지된 방법으로 증착되어 금속박막을 형성할 수도 있다. 상기 기능층이 접착제를 통해 구비되는 경우 상기 접착제는 공지의 접착제일 수 있고, 이에 대한 비제한적인 예로써 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 등의 접착제를 사용할 수 있다. 한편 상기 접착제에도 방열성능을 부여시켜 사용할 수 있고, 이를 위해 접착제에 니켈, 은, 탄소소재 등의 공지된 필러를 혼합시킬 수 있으며, 상기 필러의 함량은 접착제의 접착성능을 저해하지 않으면서 방열성능을 발현할 수 있을 정도의 함량으로 구비되면 족함에 따라서 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 기능층의 두께는 5 ~ 100㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 자기장 차폐유닛의 박막화를 위해 10 ~ 20㎛의 두께로 형성시킴이 바람직하다.
또한, 상기 자기장 차폐유닛 일면에 하기 제2방사체를 배치시키고, 타면에 두께가 30㎛인 구리판을 배치시키며, 상기 제2방사체에 평행하게 일정거리 이격하여 하기 제1방사체 2개를 이용한 바이파일러코일(Bifilar coil)을 배치 및 상기 바이파일러코일에 구동주파수 750kHz, 입력전압 6V를 인가하여 무선전력 신호를 송신시켰을 때, 상기 제2방사체가 상기 무선전력 신호를 수신할 수 있는 최대 수신거리는 58mm이상일 수 있다. 상기 제1방사체 및 제2방사체는 1가닥 직경이 500㎛인 구리코일 1가닥을 5턴하여 형성시킨 방사체로써 외경이 50.5㎜×50.5㎜이고, 내경이 50㎜×50㎜이며, 형상이 원형이고, 750kHz/1V의 조건에서 LCR미터로 측정시 인덕턴스(Ls)가 3.1 ~ 3.15μH, 비저항(Rs) 350 ~ 400mΩ일 수 있다. 이때, 상기 인덕턴스 및 비저항의 값은 동일한 방사체에 대해 LCR 미터로 측정한 결과로써, 측정 시 마다 값이 일정하지 않음에 따라서 오차범위를 감안한 수치이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 자기장 차폐유닛은 두께가 30㎛인 구리판과 밀착됨에도 불구하고 상기 구리판에 의하여 송신되는 무선전력신호의 수신방해를 방지하여 방사체가 무선전력신호를 수신할 수 있게 하는 동시에 최대 수신거리가 58㎜ 이상임에 따라서 우수한 무선전력 수신거리를 가질 수 있다. 또한, 최대수신거리는 일예로, 2m 이내일 수 있다.
이상으로 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공진방식의 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛(100, 100’, 100”)은 도 6에 도시된 바와 같이 자기장 차폐유닛(100’) 및 무선전력 전송용 방사체(152)를 구비하는 방사체유닛(150)을 포함하는 자기공진 방식의 무선전력 전송모듈에 적용될 수 있다. 여기서, 상기 무선전력 전송모듈은 전자기기 측으로 무선전력 신호를 송신하는 무선전력 송신모듈일 수도 있고, 무선전력 송신모듈로부터 무선전력 신호를 수신하는 무선전력 수신모듈일 수도 있다. 또한, 상기 무선전력 전송용 방사체(152)는 코일이 일정한 내경을 가지도록 감겨진 방사체 코일이거나 기판상에 방사체 패턴이 인쇄된 방사체 패턴일 수 있으며, 구체적인 무선전력 전송용 방사체의 형상, 구조, 크기, 재질 등은 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. 또한, 상기 무선전력 전송용 방사체(152)는 자기공진방식의 무선전력 전송용 방사체일 수 있고, 자기유도방식의 무선전력 전송용 방사체를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 자기공진방식의 무선전력 전송모듈은 자기장 차폐유닛의 일면상에 무선전력 전송용 방사체가 배치되는 구조를 통해 도전체로부터의 무선전력 신호의 송수신 방해를 차단하는데 유리할 수 있고, 만일 구조적으로 자기장차폐유닛의 외부를 무선전력 전송용 방사체가 권취되도록 구성되는 구조의 모듈의 경우 목적하는 수준으로 도전체로부터의 무선전력 신호의 송수신 방해를 차단할 수 없어서 무선전력신호의 송수신 거리 및/또는 효율이 현저히 감소하거나 무선전력 신호의 송수신 기능을 발휘하지 못할 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 일실시예는 상술한 무선전력 전송모듈(2100, 3100)을 무선전력 수신모듈로 포함하는 휴대용 기기(2000, 3000)으로 구현된다. 이때 상기 무선전력 전송모듈(2100, 3100)에서의 자기장 차페유닛(2110, 3110)의 배치는 무선전력 신호가 휴대용기기(2000)의 외부 금속케이스(2200)를 거쳐 그 내부의 수신용 방사체 유닛(2120)에서 수신되는 경우 금속케이스(2200)와 수신용 방사체 유닛(2120)의 사이에 자기장 차폐유닛(2110)이 배치될 수 있고, 이러한 배치에서도 금속의 외부케이스로 인한 무선전력 신호의 송수신 방해를 차단하여 목적한 자기공진방식의 무선전력 전송이 가능하다. 또한, 다른 일예로 무선전력 송신용 모듈(1000)에서 생성된 신호가 휴대용기기(3000)의 비도전성 외부 케이스(3300)를 거쳐 그 내부의 수신용 방사체 유닛(3120)에서 수신될 때, 상기 방사체유닛(3120) 주위에 배터리와 같은 도전성 부품(3200)이 배치되는 경우에도 상기 도전성 부품(3200)과 수신용 방사체 유닛(3120)의 사이에 자기장 차폐유닛(3110)이 배치될 수 있고, 이러한 배치에서도 금속의 내장부품으로 인한 무선전력 신호의 송수신 방해를 차단하여 목적한 자기공진방식의 무선전력 전송이 가능하다.
이에 본 발명의 바람직한 일 실시에에 의하면, 상기 자기장 차폐유닛 측 무선전력 전송모듈의 일면에 도전체로 두께가 30㎛인 구리판을 배치시키고, 상기 방사체유닛 측 무선전력 전송모듈의 일면으로부터 일정거리 이격하여 하기 제1방사체 2개를 이용한 바이파일러코일(Bifilar coil)을 배치 및 상기 바이파일러코일에 구동주파수 750kHz, 입력전압 6V를 인가하여 무선전력 신호를 송신시켰을 때, 무선전력 전송용 방사체로 하기 제2방사체를 구비한 상기 무선전력 전송모듈이 상기 무선전력 신호를 수신할 수 있는 최대 수신거리는 58mm 이상인일 수 있다. 이때, 상기 인덕턴스 및 비저항의 값은 동일한 방사체에 대해 LCR 미터로 측정한 결과로써, 측정 시 마다 값이 일정하지 않음에 따라서 오차범위를 감안한 수치이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무선전력 전송모듈은 두께가 30㎛인 구리판과 밀착됨에도 불구하고 상기 구리판에 의하여 송신되는 무선전력신호의 수신방해를 방지하여 방사체가 무선전력신호를 수신할 수 있게 하는 동시에 최대 수신거리가 58㎜ 이상임에 따라서 우수한 무선전력 수신거리를 가질 수 있다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예 1>
멜트 스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)으로 Fe73 . 5Si13 . 5B9CuNb3 비정질 합금 리본을 제조 후에 시트 형상으로 커팅한 두께가 24㎛인 리본시트를 610℃, N2 분위기에서 1시간 무자장 열처리하여 리본시트를 제조하였다. 이후 상기 리본시트 2장을 적층하되, 리본시트 사이에 두께가 10㎛인 양면테이프(지지기재 PET, 케이원 코퍼레이션, VT-8210C)를 개재시켜 적층하였다. 이후 적층된 리본시트 일면에 두께가 7㎛이고, 일면에 점착층이 형성된 PET 보호부재(국제라텍, KJ-0714)를 부착시킨 후, 도 4 및 도 9에 도시된 것과 같은 파쇄장치를 3회 통과시켜 투자율이 200인 하기 표 2와 같은 자기장 차폐유닛을 제조하였다.
<실시예 2 ~ 13>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 리본시트의 투자율 및/또는 리본시트의 적층수를 하기 표 2 또는 표 3과 같이 달리하여 하기 표 2 또는 표 3과 같은 자기장 차폐유닛을 제조하였다.
<실시예 14>
멜트 스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)으로 Fe91 . 6Si2B6Co0 . 2Ni0 .2 비정질 합금 리본을 제조 후에 시트 형상으로 커팅한 두께가 24㎛인 리본시트를 460℃, 대기 분위기에서 1시간 무자장 열처리하여 리본시트를 제조하였다. 이후 상기 리본시트 3장을 적층하되, 리본시트 사이에 두께가 10㎛인 양면테이프(지지기재 PET, 케이원 코퍼레이션, VT-8210C)를 개재하여 적층시켰다. 이후 적층된 리본시트 일면에 두께가 7㎛이고, 일면에 점착층이 형성된 PET 보호부재(국제라텍, KJ-0714)를 부착시킨 후, 도 4 및 도 8에 도시된 것과 같은 파쇄장치를 3회 통과시켜 투자율이 110인 하기 표 4와 같은 자기장 차폐유닛을 제조하였다.
<실시예 15 ~ 19>
실시예 14와 동일하게 실시하여 제조하되, 리본시트의 투자율 및/또는 리본시트의 적층수를 하기 표 4와 같이 달리하여 하기 표 4와 같은 자기장 차폐유닛을 제조하였다.
<비교예 1 ~ 7>
하기 표 5와 같은 제품명의 두께 및 투자율을 갖는 Ni-Zn 페라이트 시트(아모그린텍)를 준비하였다.
<실험예 1>
자기공진에 따른 무선전력 신호의 송수신을 도전체가 방해하는지 여부를 확인하기 위하여 구체적으로 도 9와 같이, 하기 제1방사체 2개를 이용한 바이파일러코일(Bifilar coil)을 무선전력 송신방사체로 하고, 그 상부에 일정거리 이격하여 무선전력 수신방사체로 하기 제2방사체를 배치한 후 상기 무선전력 수신방사체의 상부에 두께가 30㎛인 구리판을 도전체로 배치시켰다. 이후 무선전력 송신방사체에 구동주파수 750kHz, 입력전압 6V를 인가하여 무선전력 신호를 송신시킨 후 무선전력 수신방사체에 연결된 LED의 점등여부를 확인하였으며, 무선전력 수신방사체와 구리판의 거리를 변경하면서 실험하여 그 결과를 하기 표 1, 도 9 및 도 10에 나타내었다.
* 제1 방사체 및 제2방사체
1가닥 직경이 500㎛인 구리코일 1가닥을 5턴하여 형성시킨 방사체로써 외경이 50.5㎜×50.5㎜이고, 내경이 50㎜×50㎜이며, 형상이 원형이고, 방사체에 구동주파수 750kHz, 입력전압 1V를 인가한 상태에서 LCR미터로 상기 방사체의 인덕턱스와 비저항을 측정시 인덕턴스(Ls)가 3.1 ~ 3.15μH, 비저항(Rs) 350 ~ 400mΩ이다. 측정된 인덕턴스와 비저항 값이 가변적으로 기재된 것은 측정시마다 약간씩 오차가 발생하기 때문이며, 상기 범위는 동일한 방사체에 대한 오차범위 내이다.
송수신 방사체 사이의 거리(mm) 무선전력 수신방사체와 구리판 사이의 거리(mm) LED 점등 여부
11.6 0 OFF
11.6 1.7 OFF
11.6 4.8 OFF
11.6 8 OFF
11.6 12.3 OFF
상기 표 1에서 확인할 수 있듯이, 무선전력 송수신 방사체 사이의 거리가 매우 좁음에도 불구하고, LED가 점등되지 않았으며, 무선전력 수신방사체와 도전체인 구리판 사이의 거리가 멀어져도 LED가 점등되지 않음에 따라서 구리판이 무선전력 송신방사체로부터 무선전력 수신방사체로 향하는 무선전력 신호의 수신을 방해한다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 9에서 확인할 수 있듯이, 도전체인 구리판을 배치시키지 않을 경우 자기공진을 통해 LED가 점등되는 것을 확인할 수 있으나, 도 10에서 확인할 수 있듯이, 도전체인 구리판을 무선전력 수신방사체 상부에 올려놓을 경우 LED가 소등된 것을 확인할 수 있다.
<실험예 2>
실시예 1 내지 19 및 비교예에서 제조된 자기장 차폐유닛에 대하여 자기공진방식의 전력 송수신 거리를 평가하기 위해 하기와 같은 모의평가를 진행하였다.
구체적으로 도 9와 같이, 실험예 1의 바이파일러코일(Bifilar coil)을 무선전력 송신방사체로 하고, 그 상부에 일정거리 이격하여 무선전력 수신방사체로 실험예 1의 제2방사체를 배치시켰다. 이후, 무선전력 수신방사체의 상부에 실시예 및 비교예에서 제조된 자기장 차폐유닛을 배치하고, 그 상부에 두께가 30㎛인 구리판을 도전체로 배치시켰다.
이후, 무선전력 송신방사체에 구동주파수 750kHz, 입력전압 6V를 인가하여 무선전력 신호를 송신시킨 후 무선전력 수신방사체에 연결된 LED에 불이 켜지는 지를 확인하였으며, 불이 더 이상 켜지지 않는 무선전력 송수신 방사체 사이의 거리를 측정하여 하기 표 2 내지 표 5에 나타내었다.
Fe계 합금조성(Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3) 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8
비정질 합금의 열처리온도(℃) 631 631 635 629 627 627 625 625
파쇄 후 자기장차폐층 투자율 200 200 110 350 500 500 670 670
리본시트 적층수 2 3 4 2 1 2 1 2
자기장차폐층만의 총두께(㎛) 48 72 96 48 24 48 24 48
LED가 소등되는 무선전력
송수신 방사체 사이의 거리(mm)		 62.6 61.6 65.6 58.6 60.6 47.6 60.6 49.6
Fe계 합금조성(Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3) 실시예9 실시예10 실시예11 실시예12 실시예13
비정질 합금의 열처리온도(℃) 633 631 629 629 610
파쇄 후 자기장차폐층 투자율 110 200 350 350 1250
리본시트 적층수 3 4 1 3 2
자기장차폐층만의 총두께(㎛) 72 96 24 72 48
LED가 소등되는 무선전력
송수신 방사체 사이의 거리(mm)		 49.1 51.8 51.6 50.6 44.6
Fe계 합금조성(Fe91.6Si2B6Co0.2Ni0.2) 실시예14 실시예15 실시예16 실시예17 실시예18 실시예19
비정질 합금의 열처리 온도(℃) 460 460 458 456 454 452
파쇄 후 자기장차폐층 투자율 110 110 200 350 500 670
리본시트 적층수 3 4 2 2 1 2
자기장 차폐층만의 총두께(㎛) 72 72 48 48 24 48
LED가 소등되는 무선전력
송수신 방사체 사이의 거리(mm)		 68.1 69.6 62.8 60.4 52.2 45.6
비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예7
페라이트(Ni-Zn계) 제품명 AFS-100-R40 AFS-150-R40 AFS-250-R30 AFS-550-R40 AFS-800-R30 AFS-100-R200 AFS-150-R20
투자율 100 150 250 550 800 100 150
자기장차폐층만의 총두께(㎛) 40 40 30 40 30 200 200
LED가 소등되는 무선전력
송수신 방사체 사이의 거리(mm)		 20 24 30 40 33 49.6 53.6
상기 표 2 내지 표 4을 통해 확인할 수 있듯이, 도전체인 구리판이 인접하여 배치됨에도 불구하고 Fe계 합금을 구비한 자기장 차폐유닛으로 인하여 구리판에 따른 무선전력 신호의 송수신 방해(표 1 참조)가 차단되고, 무선전력 신호의 송수신이 가능한 동시에 송수신 거리도 우수한 것을 확인할 수 있다.
다만, Fe계 합금의 경우 무선전력 신호의 송수신 거리가 투자율이 높을수록, 그리고 자기장 차폐층의 총 두께가 두꺼울수록 좋아지는 것은 아니며, 각 투자율별 적정한 두께로 자기장 차폐층이 구현됨이 보다 더 연장된 무선전력 신호의 송수신 거리를 확보하는데 유리할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 표 5를 통해 알 수 있듯이, 페라이트를 자성체로 사용한 자기장 차폐유닛의 경우에도 구리판에 따른 무선전력 신호의 송수신 방해가 차단되나 그 정도가 미약 및/또는 방사체의 특성 향상의 정도가 미약함에 따라서 무선전력 신호의 송수신 거리가 실시예보다 짧고, 특히, 실시예에 대비하여 동일두께의 자기장 차폐층에서 무선전력 송수신 거리가 현저히 짧음에 따라서 Fe계 비정질 합금 리본 유래의 자기장 차폐층이 도전체로 인한 송수신 방해 및 무선전력 전송 방사체의 안테나 특성을 향상시키는데 더욱 유리함과 동시에 박형화된 차폐유닛을 구현할 수 있어서 보다 슬림화된 휴대용 전자기기의 구현에 유리함을 확인할 수 있다.
<실시예 20 ~ 25>
실시예 18과 동일하게 실시하되, 투자율이 500인 Fe91 . 6Si2B6Co0 . 2Ni0 .2 리본시트 파쇄횟수를 하기 표 6과 같이 달리하여 하기 표 6과 같은 자기장 차폐유닛을 제조하였다.
<실험예2>
실시예 20 내지 25에 따른 자기장 차폐유닛에 대해 하기와 같은 물성을 평가하여 표 6에 나타내었다.
1. 파편의 입경분포 분석
가로, 세로 각각 50㎜×50㎜인 자기장 차폐유닛 시편의 일면에 구비된 점착성 보호필름을 박리한 후 광학현미경으로 파편의 입경을 측정하여 입경이 500㎛ 미만인 파편의 개수 및 입경이 100㎛ 미만인 파편 개수 및 전체 파편개수를 카운팅 한 후 전체 파편개수에 대비한 입경 500㎛ 미만의 파편비율 및 입경 100㎛ 미만의 파편비율을 계산하였다. 이때, 총 5개의 시편에 대해 입경을 측정하여 5개 시편의 평균파편비율을 나타내었다.
2. 자기공진방식의 전력 송수신 거리 평가
실험예1과 같이 자기장차폐모듈로 구현하고, 실험예1과 같은 방식으로 자기공진방식의 전력 송수신 거리를 평가하였다. 이때, 파편입도분포 평가에 사용된 각 실시예별 5개 시편 각각에 대한 자기장차폐모듈을 구현하고 각각의 송수신거리를 평가한 후 평균거리를 계산하였다.
실시예20 실시예21 실시예22 실시예23 실시예24 실시예25
파쇄 전 리본시트 투자율 500 500 500 500 500 500
적층수 1 1 1 1 1 1
파쇄횟수 3 4 7 9 2 1
파편입도분포 입경500㎛미만(%) 77 82 100 100 46 32
입경50㎛미만(%) 4 17 44 53 0 0
LED가 소등되는 무선전력 송수신 방사체 사이의 평균거리(mm) 51.6 58.3 61.1 53.5 50.8 38.2
상기 표 6을 통해 확인할 수 있듯이, 파쇄된 파편들의 입경분포에 따라서 무선전력 송수신 거리가 달라질 수 있음을 확인할 수 있고, 이를 통해 파편화 경향에 따른 무선전력 송수신 방사체의 특성이 달라지는 것에 기인함을 알 수 있다. 실시예 25의 경우 입경이 500㎛ 미만인 파편의 비율이 40% 미만임에 따라서 무선전력 신호 송수신 평균거리가 저하된 것을 확인할 수 있고, 실시예 23의 경우 미세파편화된 파편들의 개수가 증가하여 오히려 무선전력 신호 송수신 평균거리가 저하된 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100, 100’, 100”: 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛
110, 110’, 110”: 자기장 차폐층
130: 보호부재 140: 접착부재
150, 2110, 3110: 무선전력 전송용 안테나 유닛
1000: 자기공진방식 무선충전 송신모듈
2000, 3000: 휴대용 기기
2120, 3120: 무선충전 수신용 안테나 유닛
2200: 도전성 외부 케이스 3200: 도전성 부품
3300: 외부 케이스

Claims (16)

  1. 전자장치의 일부를 구성하는 도전체에 인접하도록 상기 전자장치에 내장되는 무선전력 전송모듈로서,
    무선전력 전송용 방사체를 포함하는 방사체 유닛; 및
    파쇄된 Fe계 합금 파편들 및 상기 파편들 간에 형성된 이격공간의 적어도 일부에 충진되는 유전체를 포함하고, 상기 Fe계 합금 파편들 중 입경이 500㎛ 미만인 파편의 개수가 전체 파편개수의 80% 이상이고, 입경이 50㎛ 미만인 파편의 개수가 전체 파편개수의 50% 미만인 자기장 차폐층을 구비하여 상기 방사체 유닛의 일면에 배치되며, 상기 도전체로 인한 방사체의 무선전력 신호 송수신 방해를 차단하고, 상기 방사체의 인덕턴스와 비저항에 의해 결정되는 방사체의 품질계수 특성을 향상시키는 자기장 차폐유닛;을 포함하는 자기공진방식 무선전력 전송모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자기장 차폐유닛은
    자기장 차폐층의 일면에 배치되는 보호부재 및 상기 자기장 차폐층의 타면에 배치되는 접착부재를 더 포함하는 자기공진방식 무선전력 전송모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보호부재는 일면에 구비된 제1 접착층을 통해 자기장 차폐층 일면에 접착되고, 상기 접착부재는 일면에 구비된 제2 접착층을 통해 상기 자기장 차폐층의 타면에 접착되며, 자기장 차폐층에 포함된 유전체는 상기 제1 접착층 및 제2 접착층 중 어느 하나 이상의 접착층 일부가 Fe계 합금 파편 간의 이격공간에 침투하여 형성된 자기공진방식 무선전력 전송모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유전체는 인접하는 Fe계 합금 파편간 이격공간 전부에 충진되는 자기공진방식 무선전력 전송모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Fe계 합금은 결정상이 비정질이거나 나노결정립을 포함하는 자기공진방식 무선전력 전송모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Fe계 합금은 철(Fe), 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 3원소계 합금 또는 철(Fe), 규소(Si), 붕소(B), 구리(Cu) 및 니오븀(Nb)을 포함하는 5원소계 합금인 자기공진방식 무선전력 전송모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 차폐유닛은 자기장 차폐층을 복수개로 구비하고, 인접한 자기장 차폐층 사이에는 자기장 차폐층 간을 접착시키고 와전류를 감소시키기 위한 유전체층이 개재된 자기공진방식 무선전력 전송모듈.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 차폐층은 단일층의 두께가 15 ~ 35 ㎛인 자기공진방식 무선전력 전송모듈.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 유전체층은 절연접착층 또는 방열접착층인 자기공진방식 무선전력 전송모듈.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 차폐유닛 측 무선전력 전송모듈의 일면에 상기 도전체로써 두께가 30㎛인 구리판을 배치시키고, 상기 방사체유닛 측 무선전력 전송모듈의 일면으로부터 일정거리 이격하여 하기 제1방사체 2개를 이용한 바이파일러코일(Bifilar coil)을 배치 및 상기 바이파일러코일에 구동주파수 750kHz, 입력전압 6V를 인가하여 무선전력 신호를 송신시켰을 때,
    무선전력 전송용 방사체로 하기 제2방사체를 구비한 상기 무선전력 전송모듈이 상기 무선전력 신호를 수신할 수 있는 최대 수신거리는 58mm 이상인 자기공진방식 무선전력 전송모듈:
    * 제1방사체 및 제2방사체는 1가닥 직경이 500㎛인 구리코일 1가닥을 5턴하여 형성시킨 방사체로써 외경이 50.5㎜×50.5㎜이고, 내경이 50㎜×50㎜이며, 형상이 원형이고, 방사체에 구동주파수 750kHz, 입력전압 1V를 인가한 상태에서 LCR미터로 상기 방사체의 인덕턱스와 비저항을 측정시 인덕턴스(Ls)가 3.1 ~ 3.15μH, 비저항(Rs) 350 ~ 400mΩ임.
  13. 전자장치의 일부를 구성하는 도전체와 상기 도전체에 인접하도록 내장된 자기공진방식의 무선전력 전송용 방사체 사이에 배치되는 자기장 차폐유닛으로서,
    파쇄된 Fe계 합금의 파편들 및 상기 파편들 간에 형성된 이격공간의 적어도 일부에 충진되는 유전체를 포함하며, 상기 Fe계 합금의 파편들 중 입경이 500㎛ 미만인 파편의 개수가 전체 파편개수의 80% 이상이고, 입경이 50㎛ 미만인 파편의 개수가 전체 파편개수의 50% 미만인 자기장 차폐층;을 구비하여, 상기 도전체로 인한 상기 방사체의 무선전력 신호 송수신 방해를 차단하고, 상기 방사체의 인덕턴스와 비저항에 의해 결정되는 방사체의 품질계수 특성을 향상시키는 자기공진방식 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 자기장 차폐유닛 일면에 하기 제2방사체를 배치시키고, 타면에 두께가 30㎛인 구리판을 배치시키며, 상기 제2방사체에 평행하게 일정거리 이격하여 하기 제1방사체 2개를 이용한 바이파일러코일(Bifilar coil)을 배치 및 상기 바이파일러코일에 구동주파수 750kHz, 입력전압 6V를 인가하여 무선전력 신호를 송신시켰을 때, 상기 제2방사체가 상기 무선전력 신호를 수신할 수 있는 최대 수신거리는 58mm이상인 자기공진방식 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛:
    * 제1방사체 및 제2방사체는 1가닥 직경이 500㎛인 구리코일 1가닥을 5턴하여 형성시킨 방사체로써 외경이 50.5㎜×50.5㎜이고, 내경이 50㎜×50㎜이며, 형상이 원형이고, 방사체에 구동주파수 750kHz, 입력전압 1V를 인가한 상태에서 LCR미터로 상기 방사체의 인덕턱스와 비저항을 측정시 인덕턴스(Ls)가 3.1 ~ 3.15μH, 비저항(Rs) 350 ~ 400mΩ임.
  15. 삭제
  16. 장치의 일부를 구성하는 도전체;
    무선전력 수신용 방사체를 포함하여 상기 도전체에 인접하게 배치되는 방사체 유닛; 및
    상기 도전체와 상기 방사체 사이에 위치하도록 상기 방사체 유닛의 일면에 배치되며, 파쇄된 Fe계 합금의 파편들 간에 형성된 이격공간의 적어도 일부에 충진되는 유전체를 포함하며, 상기 Fe계 합금의 파편들 중 입경이 500㎛ 미만인 파편의 개수가 전체 파편개수의 80% 이상이고, 입경이 50㎛ 미만인 파편의 개수가 전체 파편개수의 50% 미만인 자기장 차폐층을 구비하여, 상기 도전체로 인한 상기 방사체의 자기공진방식의 무선전력 신호 수신 방해를 차단하고, 상기 방사체의 인덕턴스와 비저항에 의해 결정되는 방사체의 품질계수 특성을 향상시키는 자기장 차폐유닛;을 포함하는 전자장치.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104011814B (zh) * 2011-12-21 2017-08-15 阿莫先恩电子电器有限公司 磁场屏蔽片及其制造方法和无线充电器用接收装置
WO2017090977A1 (ko) * 2015-11-23 2017-06-01 주식회사 아모센스 자기장 차폐유닛 및 이를 포함하는 다기능 복합모듈
US10952357B2 (en) 2016-04-04 2021-03-16 3M Innovative Properties Company Magnetic shielding tape for cable and method for manufacturing thereof
KR20170114445A (ko) * 2016-04-04 2017-10-16 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 케이블용 자기장 차폐 테이프 및 이의 제조 방법
CN107453048B (zh) * 2016-05-31 2021-03-12 Skc株式会社 天线设备和包括天线设备的便携式终端
CN108695930B (zh) * 2018-05-29 2024-08-13 信维通信（江苏）有限公司 一种无线充电模组用屏蔽片及无线充电模组
KR102630057B1 (ko) * 2018-08-10 2024-01-25 엘지전자 주식회사 무선전력 송수신장치 및 이를 구비하는 영상표시장치
CN109412279A (zh) * 2018-11-06 2019-03-01 信维通信（江苏）有限公司 具有气隙的屏蔽片及其制造方法
CN109741928B (zh) * 2018-11-29 2021-01-15 深圳市信维通信股份有限公司 磁场屏蔽片的制作方法及终端
TW202037293A (zh) * 2019-03-11 2020-10-16 英商尼可創業貿易有限公司 氣溶膠供給裝置
CN110911114B (zh) * 2019-11-29 2020-12-22 横店集团东磁股份有限公司 一种高导热无线充电接收端用复合隔磁片及其制备方法
CN111118415B (zh) * 2020-03-03 2024-02-09 河南省水利勘测设计研究有限公司 变电站电磁屏蔽型设备连接线夹
WO2022005526A1 (en) * 2020-06-30 2022-01-06 Google Llc Multi-gauge stranded coil for wireless charging
CN117395978B (zh) 2023-12-11 2024-03-15 杭州象限科技有限公司 一种耐热型纳米晶隔磁屏蔽材料及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007123575A (ja) 2005-10-28 2007-05-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁性シートおよびこれを用いたアンテナ装置、並びに磁性シートの製造方法
KR100725571B1 (ko) 2005-05-31 2007-06-08 가부시키가이샤 덴소 카드형 무선기, 안테나 코일 및 통신 모듈의 제조 방법
JP2007295557A (ja) 2006-03-31 2007-11-08 Nitta Ind Corp 磁気シールドシート、非接触ｉｃカード通信改善方法および非接触ｉｃカード収容容器

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006059771A1 (ja) 2004-12-03 2006-06-08 Nitta Corporation 電磁干渉抑制体、アンテナ装置、及び電子情報伝達装置
KR100971701B1 (ko) 2009-06-29 2010-07-22 주식회사 한림포스텍 중첩식 이중 코어를 탑재한 무접점 충전 시스템
EP2426809B1 (en) 2008-12-12 2018-08-08 Intel Corporation Contactless power transmission device
US9030159B2 (en) 2010-03-26 2015-05-12 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Inductive charger with magnetic shielding
JP5685827B2 (ja) * 2010-03-29 2015-03-18 ソニー株式会社 磁性シート、アンテナモジュール及び電子機器
WO2012147341A1 (ja) * 2011-04-25 2012-11-01 株式会社 東芝 磁性シートとそれを用いた非接触受電装置、電子機器および非接触充電装置
KR101299549B1 (ko) 2011-07-19 2013-08-23 엘지전자 주식회사 무선 충전 가능한 전자 기기
CN104011814B (zh) * 2011-12-21 2017-08-15 阿莫先恩电子电器有限公司 磁场屏蔽片及其制造方法和无线充电器用接收装置
US9507390B2 (en) * 2012-02-03 2016-11-29 Amosense Co., Ltd. Magnetic field shielding sheet for digitizer, manufacturing method thereof, and portable terminal device using same
CN104412728B (zh) * 2012-06-04 2017-12-05 阿莫先恩电子电器有限公司 数字转换器用磁场屏蔽片及其制备方法和利用其的便携式终端设备
EP2684689B1 (en) * 2012-07-12 2018-03-07 SKC Co., Ltd. Flexible ceramic laminate sheet and preparation method thereof
KR101368771B1 (ko) 2012-08-07 2014-03-03 (주)디팜스 무선충전기용 ｔｘ ３코일 덮개
US9376026B2 (en) 2012-10-19 2016-06-28 Qualcomm Incorporated System and method for inductance compensation in wireless power transfer
KR101474479B1 (ko) * 2012-11-20 2014-12-23 주식회사 씨에이디 자기장 차폐재
KR101399024B1 (ko) * 2012-12-14 2014-05-27 주식회사 아모센스 자기장 차폐시트 및 그 제조방법과 이를 이용한 휴대 단말기
KR101434416B1 (ko) 2012-12-27 2014-08-26 전자부품연구원 무선 전력 전송 장치
CN105027355B (zh) 2013-03-05 2018-02-09 阿莫先恩电子电器有限公司 磁场及电磁波屏蔽用复合板及具有其的天线模块
WO2014137151A1 (ko) * 2013-03-05 2014-09-12 주식회사 아모센스 자기장 및 전자파 차폐용 복합시트 및 이를 구비하는 안테나 모듈

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100725571B1 (ko) 2005-05-31 2007-06-08 가부시키가이샤 덴소 카드형 무선기, 안테나 코일 및 통신 모듈의 제조 방법
JP2007123575A (ja) 2005-10-28 2007-05-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁性シートおよびこれを用いたアンテナ装置、並びに磁性シートの製造方法
JP2007295557A (ja) 2006-03-31 2007-11-08 Nitta Ind Corp 磁気シールドシート、非接触ｉｃカード通信改善方法および非接触ｉｃカード収容容器

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Publication number Publication date
US10629366B2 (en) 2020-04-21
JP6773770B2 (ja) 2020-10-21
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JP2018537931A (ja) 2018-12-20
WO2017039420A1 (ko) 2017-03-09
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US20180254140A1 (en) 2018-09-06

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