KR102110400B1 - Receiving antennas and wireless power receiving apparatus comprising the same - Google Patents

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KR102110400B1
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 무선으로 전력을 충전하는 무선 전력 수신 장치의 수신 안테나는 기판, 상기 기판 상에 적층되며, 연자성 소재로 이루어진 제1 연자성층, 그리고 무선 전력 송신 장치로부터 방사되는 전자기 에너지를 수신하며, 상기 연자성층과 평행하게 감겨진 제1 코일층 및 상기 제1 코일층과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 코일층과 평행하게 감겨진 제2 코일층을 포함하며, 상기 제1 코일층과 상기 제2 코일층의 전류 방향이 반대인 수신 코일을 포함한다.A receiving antenna of a wireless power receiving device for wirelessly charging power according to an embodiment of the present invention is a substrate, a first soft magnetic layer made of a soft magnetic material, and electromagnetic radiation emitted from a wireless power transmitting device A first coil layer receiving energy, a first coil layer wound parallel to the soft magnetic layer, and a second coil layer electrically connected to the first coil layer and wound parallel to the first coil layer, wherein the first coil layer It includes a coil layer and a receiving coil having a reverse current direction of the second coil layer.

Description

수신 안테나 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치{RECEIVING ANTENNAS AND WIRELESS POWER RECEIVING APPARATUS COMPRISING THE SAME}A receiving antenna and a wireless power receiving device including the same TECHNICAL FIELD RECEIVING ANTENNAS AND WIRELESS POWER RECEIVING APPARATUS COMPRISING THE SAME

본 발명은 무선 충전에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 충전을 위한 수신 안테나 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to wireless charging, and more particularly, to a receiving antenna for wireless charging and a wireless power receiving device including the same.

무선 전력 송수신 기술은 전자기기에게 전력을 무선으로 공급하는 기술로, 휴대 단말의 배터리 충전뿐만 아니라, 가정용 전자제품에 대한 전력 공급, 전기자동차나 지하철에 대한 전력 공급 등에도 다양하게 적용될 수 있다.The wireless power transmission / reception technology is a technology for wirelessly supplying power to electronic devices, and can be applied not only to charging a battery of a portable terminal, but also to supplying power to household electronic products and power supply to an electric vehicle or subway.

전력 송수신 효율을 높이기 위하여, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 에너지 손실을 최소화할 필요가 있다. 이를 위하여, 송신 안테나와 수신 안테나를 유효 거리 이내에서 상호 정렬시킬 수 있다. 또한, 송신 안테나와 수신 안테나 주변에 연자성 소재를 배치하여, 송신 안테나가 방사하는 전자기 에너지를 수신 안테나의 방향으로 집속시킬 수 있다.In order to increase power transmission / reception efficiency, it is necessary to minimize energy loss between the wireless power transmission device and the wireless power reception device. To this end, the transmitting antenna and the receiving antenna may be aligned with each other within an effective distance. In addition, by arranging a soft magnetic material around the transmitting antenna and the receiving antenna, it is possible to focus the electromagnetic energy emitted by the transmitting antenna in the direction of the receiving antenna.

그런데, 수신 안테나 주변에 배치되는 연자성 소재는 두께가 얇아, 평면 방향으로 높은 투자율을 가진다. 수신 안테나용 연자성 소재의 자화값이 포화되면, 송신 안테나로부터 나온 전자기 에너지가 누설될 수 있다. 이에 따라, 송신 안테나와 수신 안테나 간의 전송 효율을 높이는 방법이 필요하다.However, the soft magnetic material disposed around the receiving antenna has a thin thickness and a high magnetic permeability in a planar direction. When the magnetization value of the soft magnetic material for the receiving antenna is saturated, electromagnetic energy from the transmitting antenna may leak. Accordingly, there is a need for a method of improving transmission efficiency between a transmitting antenna and a receiving antenna.

한국 특허 공개 번호 제2013-0050633호(2013.05.16)Korean Patent Publication No. 2013-0050633 (2013.05.16) 한국 특허 공개 번호 제2008-0012782호(2008.02.12)Korean Patent Publication No. 2008-0012782 (2008.02.12) 한국 특허 공개 번호 제2013-0048749호(2013.05.10)Korean Patent Publication No. 2013-0048749 (2013.05.10) 미국 특허 공개 번호 제2012/0086281호(2012.04.12)United States Patent Publication No. 2012/0086281 (2012.04.12)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 전력 수신 장치의 무선 전력 수신 효율을 개선하기 위한 수신 안테나의 구조를 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a structure of a receiving antenna for improving the wireless power receiving efficiency of the wireless power receiving device.

본 발명의 한 실시예에 따른 무선전력수신 및 통신 장치는 제1 연자성층 및 제2 연자성층을 포함하는 복수의 연자성층; 상기 복수의 연자성층과 제1 면이 마주하도록 배치된 접착층; 상기 접착층의 상기 제1 면과 반대면인 상기 접착층의 제2 면 상에 배치된 코일부; 상기 복수의 연자성층과 인접하여 배치된 방열층;을 포함하고, 상기 복수의 연자성층은 Fe를 포함하고, 상기 코일부는, 상기 접착층의 상기 제2 면과 접촉하는 제1 코일층 및 상기 제1 코일층 상에 배치된 제2 코일층을 포함하는 무선전력수신코일; 및 상기 접착층의 상기 제2 면과 접촉하는 제3 코일층 및 상기 제3 코일층 상에 배치된 제4 코일층을 포함하는 NFC 코일;을 포함하고, 상기 제3 코일층 및 상기 제4 코일층은 서로 전기적으로 연결되어 상기 제1 코일층 및 상기 제2 코일층의 측면을 둘러싸고, 상기 제1 코일층은 상기 무선전력수신코일의 내측 영역에 형성된 제1 연결부를 포함하고, 상기 제2 코일층은 상기 무선전력수신코일의 내측 영역에 형성된 제2 연결부를 포함하고, 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 서로 전기적으로 연결되고, 상기 제1 코일층과 상기 제2 코일층 사이에 지지필름이 배치된다.
상기 지지필름은 제1 관통홀 및 제2 관통홀을 포함하고, 상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부는 상기 제1 관통홀을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 코일층은 상기 무선전력수신코일의 외측 영역에 형성된 제3 연결부를 포함하고, 상기 제2 코일층은 상기 무선전력수신코일의 외측 영역에 형성된 제4 연결부를 포함하고, 상기 제3 연결부와 상기 제4 연결부는 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제3 연결부 및 상기 제4 연결부는 상기 제2 관통홀을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제3 코일층과 상기 제4 코일층 사이에 상기 지지필름이 배치될 수 있다.
상기 제1 코일층과 상기 제2 코일층의 턴수는 동일할 수 있다.
상기 제3 코일층과 상기 제4 코일층의 턴수는 동일할 수 있다.
상기 제1 코일층의 턴수는 상기 제3 코일층의 턴수보다 많을 수 있다.
상기 제2 연자성층은 상기 제1 연자성층과 상기 접착층 사이에 배치될 수 있다.
상기 방열층은 상기 제2 연자성층과 상기 코일부 사이에 배치될 수 있다.
상기 무선전력수신코일의 내경은 20mm 이상이고 외경은 50mm 이하일 수 있다.
상기 접착층은 폴리이미드를 포함할 수 있다.
상기 제1 연결부, 제2 연결부, 제3 연결부 및 제4 연결부는 상기 NFC 코일의 내측에 형성될 수 있다.
상기 제1 코일층의 전류의 방향은 상기 제2 코일층의 전류의 방향과 반대일 수 있다.
상기 제1 코일층 및 상기 제3 코일층은 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
A wireless power receiving and communication device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of soft magnetic layers including a first soft magnetic layer and a second soft magnetic layer; An adhesive layer disposed to face the plurality of soft magnetic layers and a first surface; A coil portion disposed on a second surface of the adhesive layer that is opposite to the first surface of the adhesive layer; And a heat dissipation layer disposed adjacent to the plurality of soft magnetic layers, wherein the plurality of soft magnetic layers include Fe, and the coil portion includes a first coil layer and the first contacting the second surface of the adhesive layer. A wireless power receiving coil including a second coil layer disposed on the coil layer; And an NFC coil including a third coil layer contacting the second surface of the adhesive layer and a fourth coil layer disposed on the third coil layer; and including the third coil layer and the fourth coil layer. Is electrically connected to each other to surround side surfaces of the first coil layer and the second coil layer, and the first coil layer includes a first connection portion formed in an inner region of the wireless power receiving coil, and the second coil layer Includes a second connection portion formed in an inner region of the wireless power receiving coil, the first connection portion and the second connection portion are electrically connected to each other, and a support film is provided between the first coil layer and the second coil layer. Is placed.
The support film may include a first through hole and a second through hole, and the first connection portion and the second connection portion may be electrically connected through the first through hole.
The first coil layer includes a third connection portion formed in an outer region of the wireless power receiving coil, and the second coil layer includes a fourth connection portion formed in an outer region of the wireless power receiving coil, and the third connection portion And the fourth connection part may be electrically connected to each other.
The third connection portion and the fourth connection portion may be electrically connected through the second through hole.
The support film may be disposed between the third coil layer and the fourth coil layer.
The number of turns of the first coil layer and the second coil layer may be the same.
The number of turns of the third coil layer and the fourth coil layer may be the same.
The number of turns of the first coil layer may be greater than the number of turns of the third coil layer.
The second soft magnetic layer may be disposed between the first soft magnetic layer and the adhesive layer.
The heat dissipation layer may be disposed between the second soft magnetic layer and the coil portion.
The wireless power receiving coil may have an inner diameter of 20 mm or more and an outer diameter of 50 mm or less.
The adhesive layer may include polyimide.
The first connection portion, the second connection portion, the third connection portion and the fourth connection portion may be formed inside the NFC coil.
The direction of the current of the first coil layer may be opposite to the direction of the current of the second coil layer.
The first coil layer and the third coil layer may be disposed on the same plane.

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본 발명의 실시예에 따르면, 무선 전력 수신 장치에서 수신 안테나의 전자기 에너지 집속 성능을 높일 수 있어, 무선 전력 송수신 효율을 최대화할 수 있다. 특히, 수신 안테나의 두께를 줄이고 송신 안테나와 수신 안테나 간의 거리를 줄여 개선된 전력 전송 효율을 얻을 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, in the wireless power receiving apparatus, the electromagnetic energy focusing performance of the receiving antenna may be increased, thereby maximizing wireless power transmission and reception efficiency. In particular, it is possible to obtain improved power transmission efficiency by reducing the thickness of the receiving antenna and reducing the distance between the transmitting antenna and the receiving antenna.

이에 따라, 얇은 두께에서도 요구되는 수준의 전자기 에너지 집속 효과를 얻을 수 있어, 슬림화 추세의 다양한 전자기기(예, TV, 휴대 단말, 노트북, 테블릿 PC 등) 기술에 적용이 가능하다.Accordingly, it is possible to obtain a required level of electromagnetic energy focusing effect even at a thin thickness, and thus, it can be applied to various electronic devices (eg, TVs, portable terminals, notebooks, tablet PCs, etc.) in a slimming trend.

그리고, 전자기 에너지 집속 성능이 우수하고, 재료의 가격이 저렴하므로, 전기자동차, 지하철, 전철 등의 대형 응용 분야에도 적용이 가능하다.In addition, since the electromagnetic energy focusing performance is excellent and the material price is low, it can be applied to large-scale applications such as electric vehicles, subways, and trains.

또한, 무선 전력 송신 장치가 영구 자석을 포함하더라도, 영구 자석의 영향을 흡수하여, 높은 전력 전송 효율을 얻을 수 있다. 그리고, 무선 전력 송신 장치가 영구 자석을 포함하지 않는 경우에도 호환이 가능하다.Further, even if the wireless power transmission device includes a permanent magnet, it is possible to absorb the influence of the permanent magnet and obtain high power transmission efficiency. In addition, compatibility is possible even when the wireless power transmission device does not include a permanent magnet.

또한, 제작 공정이 간단하며, 추가적인 비용 상승의 부담이 적다.In addition, the manufacturing process is simple and the burden of additional cost increase is small.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 무선 전력 송신 장치의 일부를 나타내는 도면이고, 도 3은 무선 전력 수신 장치의 일부를 나타내는 도면이다.
도 4는 연자성층의 두께에 따른 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 전력 전송 효율을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 일부 단면도이다.
도 6은 제1 코일층과 제2 코일층의 일 예이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따라 하나의 코일층을 연자성층에 매립한 예를 나타내고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 두 개의 코일층을 연자성층에 매립한 예를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따라 연자성 소재의 시트가 합지된 예를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따라 수신 안테나가 휴대 단말의 후면 케이스에 매립된 예를 나타낸다.
1 is a block diagram showing a wireless power transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a part of the wireless power transmission apparatus, and FIG. 3 is a view showing a part of the wireless power reception apparatus.
4 shows power transmission efficiency between the wireless power transmitter and the wireless power receiver according to the thickness of the soft magnetic layer.
5 is a partial cross-sectional view of a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is an example of the first coil layer and the second coil layer.
7 shows an example in which one coil layer is embedded in a soft magnetic layer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows an example in which two coil layers are embedded in a soft magnetic layer according to another embodiment of the present invention.
9 shows an example in which sheets of soft magnetic material are laminated according to an embodiment of the present invention.
10 shows an example in which a receiving antenna is embedded in a rear case of a portable terminal according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including ordinal numbers such as second and first may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. The term and / or includes a combination of a plurality of related described items or any one of a plurality of related described items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but there may be other components in between. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components are assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a wireless power transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 무선 전력 송수신 시스템은 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)를 포함한다. 무선 전력 송신 장치(100)는 송신 안테나에 전기 에너지를 인가하고, 송신 안테나는 전기 에너지를 전자기 에너지로 변환하여 주변으로 방사한다. 무선 전력 수신 장치(200)는 송신 안테나로부터 방사된 전자기 에너지를 수신 안테나를 이용하여 수신하고, 이를 전기 에너지로 변환하여 충전한다.Referring to FIG. 1, a wireless power transmission / reception system includes a wireless power transmission device 100 and a wireless power reception device 200. The wireless power transmission apparatus 100 applies electrical energy to the transmission antenna, and the transmission antenna converts electrical energy into electromagnetic energy and radiates it to the surroundings. The wireless power receiving apparatus 200 receives electromagnetic energy radiated from a transmitting antenna using a receiving antenna, converts it into electrical energy, and charges it.

여기서, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들면 송신 패드(pad)이다. 그리고, 무선 전력 수신 장치(200)는 무선 전력 송수신 기술이 적용되는 휴대 단말, 가정용/개인용 전자제품, 운송 수단 등의 일부 구성일 수 있다. 무선 전력 송수신 기술이 적용되는 휴대 단말, 가정용/개인용 전자제품, 운송 수단 등은 무선 전력 수신 장치(200)만을 포함하거나, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)를 모두 포함하도록 설정될 수 있다.Here, the wireless power transmission apparatus 100 is, for example, a transmission pad. In addition, the wireless power receiving device 200 may be a part of a portable terminal to which wireless power transmission and reception technology is applied, a household / personal electronic product, a transportation means, and the like. A portable terminal to which wireless power transmission / reception technology is applied, household / personal electronic products, and transportation means include only the wireless power receiving device 200 or both the wireless power transmitting device 100 and the wireless power receiving device 200. Can be set.

한편, 무선 전력 수신 장치(200)는 무선 전력 송수신(Wireless Power Conversion, WPC) 기능과 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC) 기능을 동시에 가지는 모듈을 포함하도록 구성될 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신 장치(200)는 NFC 모듈을 포함하는 외부 장치(300)와 근거리 무선 통신을 수행할 수도 있다.Meanwhile, the wireless power receiving device 200 may be configured to include a module having wireless power transmission and reception (WPC) functions and near field communication (NFC) functions simultaneously. In this case, the wireless power receiving device 200 may perform short-range wireless communication with the external device 300 including the NFC module.

도 2는 무선 전력 송신 장치의 일부를 나타내는 도면이고, 도 3은 무선 전력 수신 장치의 일부를 나타내는 도면이다.2 is a view showing a part of the wireless power transmission apparatus, and FIG. 3 is a view showing a part of the wireless power reception apparatus.

도 2를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(100)는 송신 회로(미도시), 연자성 코어(110), 송신 안테나(120) 및 영구 자석(130)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the wireless power transmission apparatus 100 includes a transmission circuit (not shown), a soft magnetic core 110, a transmission antenna 120, and a permanent magnet 130.

연자성 코어(110)는 수 mm 두께의 연자성 소재로 이루어질 수 있다. 그리고, 송신 안테나(120)는 송신 코일로 이루어지며, 영구 자석(130)은 송신 안테나(120)에 의하여 둘러싸일 수 있다.The soft magnetic core 110 may be made of a soft magnetic material having a thickness of several mm. In addition, the transmission antenna 120 is made of a transmission coil, and the permanent magnet 130 may be surrounded by the transmission antenna 120.

도 3을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(200)는 수신 회로(미도시), 연자성층(210) 및 수신 코일(220)을 포함한다. 연자성층(210)은 기판(미도시) 상에 적층될 수 있다. 기판은 여러 겹의 고정 시트로 이루어질 수 있고, 연자성층(210)과 접합하여, 연자성층(210)을 고정시킬 수 있다.Referring to FIG. 3, the wireless power receiving apparatus 200 includes a receiving circuit (not shown), a soft magnetic layer 210, and a receiving coil 220. The soft magnetic layer 210 may be stacked on a substrate (not shown). The substrate may be formed of several layers of fixed sheets, and bonded to the soft magnetic layer 210 to fix the soft magnetic layer 210.

연자성층(210)은 무선 전력 송신 장치(100)의 송신 안테나(120)로부터 방사되는 전자기 에너지를 집속한다.The soft magnetic layer 210 focuses electromagnetic energy radiated from the transmission antenna 120 of the wireless power transmission apparatus 100.

연자성층(210)은 금속 재료 또는 페라이트(ferrite) 소재로 이루어질 수 있으며, 연자성층(210)은 소결체(pellet), 플레이트(plate), 리본, 호일(foil), 필름(film) 등의 다양한 형태로 구현될 수 있다. 일 예로, 연자성층(210)은 Fe, Co, Ni 중 적어도 하나를 포함하는 단일 금속 또는 합금 분말 플레이크 및 고분자 수지를 포함하는 컴포지트 형태일 수 있다. 다른 예로, 연자성층(210)은 Fe, Co, Ni 중 적어도 하나를 포함하는 합금 리본, 적층 리본, 호일 또는 필름일 수 있다. 또 다른 예로, 연자성층(210)은 FeSiCr 플레이크를 90wt% 이상 포함하고, 고분자 수지를 10wt% 이하 포함하는 컴포지트일 수 있다. 또 다른 예로, 연자성층(210)은 Ni-Zn 계 페라이트를 포함하는 시트, 리본, 호일 또는 필름일 수 있다.The soft magnetic layer 210 may be made of a metal material or a ferrite material, and the soft magnetic layer 210 may have various forms such as pellets, plates, ribbons, foils, and films. Can be implemented as For example, the soft magnetic layer 210 may be in the form of a composite containing a single metal or alloy powder flake and a polymer resin containing at least one of Fe, Co, and Ni. As another example, the soft magnetic layer 210 may be an alloy ribbon, a laminated ribbon, a foil, or a film including at least one of Fe, Co, and Ni. As another example, the soft magnetic layer 210 may be a composite containing 90 wt% or more of FeSiCr flakes and 10 wt% or less of polymer resin. As another example, the soft magnetic layer 210 may be a sheet, ribbon, foil, or film containing Ni-Zn ferrite.

연자성층(210) 상에는 수신 코일(220)이 적층된다. 수신 코일(220)은 연자성층(210) 상에서 연자성층(210)과 평행한 방향으로 감겨진 코일 면으로 이루어질 수 있다. 스마트폰에 적용되는 수신 안테나를 예로 들면, 외경 50mm 이내, 내경 20mm 이상의 나선형 코일(spiral coil)의 형태일 수 있다. 수신 회로는 수신 코일(220)을 통하여 수신된 전자기 에너지를 전기 에너지로 변환하며, 변환한 전기 에너지를 배터리(미도시)에 충전한다. The receiving coil 220 is stacked on the soft magnetic layer 210. The receiving coil 220 may be formed of a coil surface wound on the soft magnetic layer 210 in a direction parallel to the soft magnetic layer 210. For example, a receiving antenna applied to a smartphone may be in the form of a spiral coil within an outer diameter of 50 mm and an inner diameter of 20 mm or more. The receiving circuit converts electromagnetic energy received through the receiving coil 220 into electrical energy, and charges the converted electrical energy into a battery (not shown).

도시되지 않았으나, 연자성층(210)과 수신 코일(220) 사이에는 방열층이 더 포함될 수 있다. 본 명세서에서, 연자성층(210)과 수신 코일(220)을 수신 안테나라고 지칭할 수 있다. Although not illustrated, a heat dissipation layer may be further included between the soft magnetic layer 210 and the receiving coil 220. In this specification, the soft magnetic layer 210 and the receiving coil 220 may be referred to as a receiving antenna.

무선 전력 수신 장치(200)가 WPC 기능과 NFC 기능을 동시에 가지는 경우, 연자성층(210) 상에는 NFC 코일(230)이 더 적층될 수 있다. NFC 코일(230)은 수신 코일(220)의 바깥을 둘러싸도록 형성될 수 있다.When the wireless power receiving device 200 has the WPC function and the NFC function at the same time, the NFC coil 230 may be further stacked on the soft magnetic layer 210. The NFC coil 230 may be formed to surround the outside of the receiving coil 220.

그리고, 수신 코일(220)과 NFC 코일(230) 각각은 단자(240)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, each of the receiving coil 220 and the NFC coil 230 may be electrically connected through the terminal 240.

도 4는 연자성층의 두께에 따른 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 전력 전송 효율을 나타낸다.4 shows power transmission efficiency between the wireless power transmitter and the wireless power receiver according to the thickness of the soft magnetic layer.

도 4를 참조하면, 투자율이 50인 연자성층을 사용한 경우, 연자성층의 두께가 0.1mm가 될 때까지 전력 전송 효율이 급격히 증가하다가 0.2mm 이후에는 완만하게 증가하는 경향을 보인다. 즉, 연자성층의 두께가 0.2 내지 0.3mm가 되면 대부분의 자기장 차폐가 가능해진다. 한편, 25%에 달하는 소실분 에너지는 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 갭(약 5mm)을 통하여 옆으로 새는 것으로 추정된다.Referring to FIG. 4, when a soft magnetic layer having a magnetic permeability of 50 is used, the power transmission efficiency increases rapidly until the thickness of the soft magnetic layer becomes 0.1 mm, and then tends to increase slowly after 0.2 mm. That is, when the thickness of the soft magnetic layer is 0.2 to 0.3 mm, most of the magnetic field shielding is possible. On the other hand, it is estimated that 25% of the lost energy is leaked sideways through the gap (approximately 5 mm) between the transmitting antenna and the receiving antenna.

무선 전력 송신 장치가 영구 자석을 포함하며, 송신 안테나와 수신 안테나 간의 이격 거리가 5mm이고, 수신 코일이 적층된 연자성층의 두께가 0.2mm인 경우, 투자율 50 내지 200의 범위에서 자기 유도 결합 계수는 0.75 내지 0.8의 값을 가진다. 즉, 전도성 손실과 회로의 손실을 감안할 경우, 6-70%의 전송 효율을 얻는 것이 일반적이다.When the wireless power transmission apparatus includes a permanent magnet, the separation distance between the transmitting antenna and the receiving antenna is 5 mm, and the thickness of the soft magnetic layer on which the receiving coil is stacked is 0.2 mm, the magnetic inductive coupling coefficient in the range of 50 to 200 permeability It has a value of 0.75 to 0.8. That is, it is common to obtain a transmission efficiency of 6-70%, considering the loss of conductivity and circuit.

한편, 수학식 1은 자기 유도 결합 계수를 나타낸다.On the other hand, Equation 1 represents the magnetic inductive coupling coefficient.

Figure 112019074923111-pat00001
Figure 112019074923111-pat00001

여기서, k는 자기 유도 결합 계수(inductive coupling coefficient)이고, LRx는 수신 안테나의 인덕턴스(inductance)이며, LTx는 송신 안테나의 인덕턴스이고, M은 송신 안테나와 수신 안테나 간의 상호 인덕턴스(mutual inductance)이다.Here, k is a magnetic inductive coupling coefficient, L Rx is the inductance of the receiving antenna, L Tx is the inductance of the transmitting antenna, and M is the mutual inductance between the transmitting antenna and the receiving antenna (mutual inductance) to be.

LRx는 다시 수학식 2와 같이 나타낼 수 있고, LTx는 다시 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.L Rx may be represented by Equation 2 again, and L Tx may be represented by Equation 3 again.

Figure 112019074923111-pat00002
Figure 112019074923111-pat00002

Figure 112019074923111-pat00003
Figure 112019074923111-pat00003

여기서, LRx-self는 수신 안테나의 자체 인덕턴스(self-inductanc)이고, LRx-mutual는 수신 안테나의 상호 인덕턴스이며, LTx-self는 송신 안테나의 자체 인덕턴스(self-inductanc)이고, LTx-mutual는 송신 안테나의 상호 인덕턴스이다.Here, L Rx-self is the self-inductance of the receiving antenna, L Rx-mutual is the mutual inductance of the receiving antenna, L Tx-self is the self-inductance of the transmitting antenna, and L Tx -mutual is the mutual inductance of the transmitting antenna.

수학식 1 내지 3을 참고하면, k를 증가시키기 위하여 수신 안테나와 송신 안테나의 인덕턴스를 감소시켜야 한다. LRx-self와 LTx-self는 도체의 길이에 따라 결정되는 전기적 특성이므로, 안테나의 턴수(turn number)에 따라 인덕턴스도 줄일 수 있으나, 이는 송신 안테나와 수신 안테나 간의 상호 인덕턴스에도 영향을 미치므로 효과적이지 않다. 또한, LTx-mutual를 줄여 k를 증가시킬 수도 있으나, 이는 송신 안테나의 자기장 약화를 초래한다. 이에 따라 LRx-mutual를 줄여 k를 증가시키는 방법을 고려할 수 있다.Referring to Equations 1 to 3, in order to increase k, the inductance of the receiving antenna and the transmitting antenna must be reduced. Since L Rx-self and L Tx-self are electrical characteristics determined by the length of the conductor, the inductance can be reduced according to the turn number of the antenna, but this also affects the mutual inductance between the transmitting antenna and the receiving antenna. It is not effective. In addition, it is possible to increase k by reducing L Tx-mutual , but this causes a weakening of the magnetic field of the transmitting antenna. Accordingly, a method of increasing k by reducing L Rx-mutual can be considered.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 한 쌍의 코일층 구조(coupled coil structure)를 이용하여 수신 안테나의 상호 인턱턴스, 즉 LRx-mutual를 줄이고, k, 즉 자기 유도 결합 계수를 증가시킴으로써 전력 전송 효율을 높이고자 한다.According to one embodiment of the present invention, by using a pair of coil layer structure (coupled coil structure) to reduce the mutual inductance of the receiving antenna, that is, L Rx-mutual , k, that is, power transmission by increasing the magnetic induction coupling coefficient We want to increase efficiency.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 일부 단면도이다.5 is a partial cross-sectional view of a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 연자성층(210)의 일면에 수신 코일(220)이 형성된다. 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 관계를 나타내기 위하여 연자성층(210) 아래에 수신 코일(220)이 형성되는 것처럼 도시되어 있으나, 연자성층(210) 및 수신 코일(220)을 포함하는 수신 안테나 구조는 180도 반전될 수 있다. 도시되지 않았으나, 연자성층(210)과 수신 코일(220) 사이에는 연자성층(210)과 수신 코일(220)을 접착하기 위한 접착 시트가 더 포함될 수 있다. 이때, 수신 코일(220)은 적어도 2개의 코일층을 포함할 수 있다. 즉, 연자성층(210)의 평면 방향과 평행하게 감겨진 제1 코일층(222) 및 제1 코일층(222)의 평면 방향과 평행하게 감겨진 제2 코일층(224)을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 코일층(222)과 제2 코일층(224) 사이에는 양 코일층을 지지하기 위한 지지 필름(510)이 더 적층될 수 있다. 지지 필름(510)은, 예를 들면 폴리이미드(PolyImide, PI) 소재로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 5, a receiving coil 220 is formed on one surface of the soft magnetic layer 210. In order to show the relationship between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus, the receiving coil 220 is illustrated as being formed under the soft magnetic layer 210, but the reception including the soft magnetic layer 210 and the receiving coil 220 The antenna structure can be inverted 180 degrees. Although not shown, an adhesive sheet for bonding the soft magnetic layer 210 and the receiving coil 220 may be further included between the soft magnetic layer 210 and the receiving coil 220. At this time, the receiving coil 220 may include at least two coil layers. That is, the first coil layer 222 wound parallel to the plane direction of the soft magnetic layer 210 and the second coil layer 224 wound parallel to the plane direction of the first coil layer 222 may be included. . In addition, a support film 510 for supporting both coil layers may be further stacked between the first coil layer 222 and the second coil layer 224. The support film 510 may be made of, for example, polyimide (PI) material.

여기서, 제1 코일층(222)과 제2 코일층(224)은 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 코일층(222)의 한 단자와 제2 코일층(224)의 한 단자는 서로 연결될 수 있다. 예를 들면, 지지 필름(510)에 형성된 관통홀을 통하여 제1 코일층(222)의 한 단자와 제2 코일층(224)의 한 단자가 전기적으로 연결될 수 있다.Here, the first coil layer 222 and the second coil layer 224 may be electrically connected. That is, one terminal of the first coil layer 222 and one terminal of the second coil layer 224 may be connected to each other. For example, one terminal of the first coil layer 222 and one terminal of the second coil layer 224 may be electrically connected through a through hole formed in the support film 510.

이때, 제1 코일층(222)과 제2 코일층(224)은 전류 방향이 반대이다. 이에 따라, 인덕턴스가 상쇄되어, 수신 안테나의 상호 인턱턴스, 즉 LRx-mutual를 감소시키며, k, 즉 자기 유도 결합 계수를 증가시킬 수 있다. At this time, the first coil layer 222 and the second coil layer 224 have opposite current directions. Accordingly, the inductance is canceled, and the mutual inductance of the receiving antenna, i.e., L Rx-mutual, is reduced, and k, that is, the magnetic inductive coupling coefficient can be increased.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 제1 코일층(222)과 제2 코일층(224)은 동일한 형상을 가지며, 서로 180도 반전되어 적층될 수 있다. 도 6은 제1 코일층과 제2 코일층의 한 예를 나타낸다. 도 6(a) 및 도 6(b)를 참조하면, 제1 코일층(222)과 제2 코일층(224)의 폭(W1, W2), 높이(H1, H2), 감긴 횟수 등은 동일하며, 동일한 코일층이 서로 반전되어 겹쳐질 수 있다. 즉, 제1 코일층(222) 상에는 제1 코일층(222)과 동일한 형상의 제2 코일층(224)이 반전되어, 제1 코일층(222)의 전체를 덮도록 형성될 수 있다. 그리고, 제1 코일층(222)의 두 단자(222-1, 222-2) 중 하나는 제2 코일층(224)의 두 단자(224-1, 224-2) 중 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first coil layer 222 and the second coil layer 224 have the same shape and may be stacked by being inverted 180 degrees from each other. 6 shows an example of the first coil layer and the second coil layer. 6 (a) and 6 (b), the width (W1, W2), height (H1, H2), and the number of times of winding of the first coil layer 222 and the second coil layer 224 are the same. And, the same coil layer may be inverted to overlap each other. That is, the second coil layer 224 having the same shape as the first coil layer 222 is inverted on the first coil layer 222 to be formed to cover the entirety of the first coil layer 222. Then, one of the two terminals 222-1 and 222-2 of the first coil layer 222 may be electrically connected to one of the two terminals 224-1 and 224-2 of the second coil layer 224. have.

도시되지 않았으나, 연자성층(210) 상에는 수신 코일(220)을 둘러싸도록 NFC 코일(230)이 더 형성될 수도 있다. 이때, NFC 코일(230)도 수신 코일(220)과 마찬가지로 전기적으로 연결된 두 개의 코일층으로 이루어질 수 있다.Although not shown, the NFC coil 230 may be further formed on the soft magnetic layer 210 to surround the receiving coil 220. At this time, the NFC coil 230 may be made of two coil layers electrically connected to the receiving coil 220 as well.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 코일층(222)과 제2 코일층(224)의 적어도 하나는 연자성층(210)에 매립될 수도 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, at least one of the first coil layer 222 and the second coil layer 224 may be embedded in the soft magnetic layer 210.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따라 하나의 코일층을 연자성층에 매립한 예를 나타내고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 두 개의 코일층을 연자성층에 매립한 예를 나타낸다.7 shows an example in which one coil layer is embedded in a soft magnetic layer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows an example in which two coil layers are embedded in a soft magnetic layer according to another embodiment of the present invention.

도 7 및 도 8을 참조하면, 한 쌍의 코일층으로 이루어진 수신 안테나 구조에서 하나의 코일층(222) 또는 두 개의 코일층(222, 224)이 연자성층(210) 내에 매립된다. 코일층(222, 224)의 매립을 용이하게 하기 위하여, 연자성층(210)은 연자성 금속과 고분자 수지를 포함하는 컴포지트로 이루어질 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 8, one coil layer 222 or two coil layers 222 and 224 are embedded in the soft magnetic layer 210 in the receiving antenna structure including a pair of coil layers. In order to facilitate the embedding of the coil layers 222 and 224, the soft magnetic layer 210 may be made of a composite containing a soft magnetic metal and a polymer resin.

도시되지 않았으나, 코일층(222, 224)과 연자성층(210) 사이에는 PET(polyethylene terephthalate) 소재의 접착 시트가 더 포함될 수 있다. PET 소재의 접착 시트는 코일층(222, 224)과 연자성층(210) 사이를 절연할 수 있다.Although not shown, an adhesive sheet made of a polyethylene terephthalate (PET) material may be further included between the coil layers 222 and 224 and the soft magnetic layer 210. The adhesive sheet of the PET material may insulate between the coil layers 222 and 224 and the soft magnetic layer 210.

이와 같이, 코일층(222, 224)의 적어도 일부를 연자성층(210)에 매립하면, 수신 코일과 송신 코일 간의 거리가 줄어들고, 수신 안테나의 총 두께를 줄일 수 있다. 이에 따라, 수신 코일과 송신 코일 간의 갭(gap)으로 인하여 외곽으로 발생하는 누설 자속(leakage magnetic flux)을 줄일 수 있고, 수신 코일과 송신 코일 간의 상호 인덕턴스를 증가시키며, 결과적으로 자기 유도 결합 계수를 증가시켜 전력 전송 효율을 높일 수 있다.As described above, when at least a portion of the coil layers 222 and 224 are embedded in the soft magnetic layer 210, the distance between the receiving coil and the transmitting coil is reduced, and the total thickness of the receiving antenna can be reduced. Accordingly, leakage magnetic flux generated outward due to a gap between the receiving coil and the transmitting coil can be reduced, the mutual inductance between the receiving coil and the transmitting coil is increased, and as a result, the magnetic inductive coupling coefficient is increased. By increasing the power transmission efficiency can be increased.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 연자성층(210)의 다른 면에 연자성 소재의 시트를 합지(lamination)하여 누설 자속을 최소화할 수도 있다.On the other hand, according to an embodiment of the present invention, lamination of a sheet of soft magnetic material on the other surface of the soft magnetic layer 210 may minimize leakage flux.

도 9는 본 발명의 한 실시예에 따라 연자성 소재의 시트가 합지된 예를 나타낸다.9 shows an example in which sheets of soft magnetic material are laminated according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참고하면, 연자성층(210) 내에 코일층(222, 224)이 매립된 구조에서, 연자성층(210)의 다른 면에 연자성 소재의 시트(212)가 더 합지된다. 본 명세서에서, 연자성층(210)은 제1 연자성층과 혼용될 수 있고, 연자성 소재의 시트(212)는 제2 연자성층과 혼용될 수 있다.Referring to FIG. 9, in the structure in which the coil layers 222 and 224 are embedded in the soft magnetic layer 210, a sheet 212 of soft magnetic material is further laminated on the other surface of the soft magnetic layer 210. In this specification, the soft magnetic layer 210 may be mixed with the first soft magnetic layer, and the sheet 212 of the soft magnetic material may be mixed with the second soft magnetic layer.

이에 따라, 코일층(222, 224)으로 인하여 연자성층(210) 외부로 누설되는 자속을 막을 수 있다.Accordingly, magnetic flux leaking out of the soft magnetic layer 210 due to the coil layers 222 and 224 may be prevented.

도 9에서는 두 개의 코일층이 연자성층(210) 내에 매립된 예만을 도시하고 있으나, 한 개의 코일층이 연자성층(210) 내에 매립되거나, 두 개의 코일층 모두 매립되지 않고 연자성층(210) 상에 적층된 구조에서도 연자성 소재의 시트(212)를 더 합지할 수도 있다.In FIG. 9, only two coil layers are buried in the soft magnetic layer 210, but one coil layer is buried in the soft magnetic layer 210, or both coil layers are not buried and are not buried. In the stacked structure, the soft magnetic material sheet 212 may be further laminated.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 연자성층 및 수신 코일을 포함하는 수신 안테나는 무선 전력 수신 장치의 케이스에 매립될 수도 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, a receiving antenna including a soft magnetic layer and a receiving coil may be embedded in a case of a wireless power receiving device.

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따라 수신 안테나가 휴대 단말의 후면 케이스에 매립된 예를 나타낸다.10 shows an example in which a receiving antenna is embedded in a rear case of a portable terminal according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 두 개의 코일층(222, 224)이 연자성층(210) 내에 매립되고, 연자성 소재의 시트(212)가 합지된 구조에서, 코일층(222, 224), 연자성층(210) 및 연자성 소재의 시트(212)가 휴대 단말의 후면 케이스(900)에 매립된다. 이를 위하여, 휴대 단말의 후면 케이스(900)에 홈을 형성한 후, 홈과 수신 안테나 구조를 접착할 수 있다.Referring to FIG. 10, in a structure in which two coil layers 222 and 224 are embedded in the soft magnetic layer 210 and the sheet 212 of the soft magnetic material is laminated, the coil layers 222 and 224 and the soft magnetic layer ( 210) and a soft magnetic material sheet 212 are embedded in the rear case 900 of the mobile terminal. To this end, after forming a groove in the rear case 900 of the portable terminal, the groove and the receiving antenna structure may be glued.

이에 따라, 수신 코일(220)과 송신 코일(120) 간의 거리를 줄일 수 있고, 전송 전력 효율을 높일 수 있다.Accordingly, the distance between the receiving coil 220 and the transmitting coil 120 can be reduced, and the transmission power efficiency can be increased.

도 10에서, 두 개의 코일층(222, 224)이 연자성층(210) 내에 매립되고, 연자성 소재의 시트(212)가 합지된 구조를 예시하고 있으나, 한 개의 코일층이 연자성층(210) 내에 매립되거나, 두 개의 코일층 모두 매립되지 않고 연자성층(210) 상에 적층된 구조, 연자성 소재의 시트(212)를 포함하지 않는 구조에서도 케이스에 매립될 수 있다.In FIG. 10, two coil layers 222 and 224 are embedded in the soft magnetic layer 210 and illustrate a structure in which sheets 212 of a soft magnetic material are laminated, but one coil layer has a soft magnetic layer 210. It may be buried within, or both of the coil layers may be buried in the case even in a structure not stacked on the soft magnetic layer 210 and a structure that does not include the sheet 212 of the soft magnetic material.

표 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력 전송 효율을 측정한 결과를 나타낸다.Table 1 shows the results of measuring the power transmission efficiency according to various embodiments of the present invention.

No.No. 구조rescue 전송효율Transmission efficiency 연자성층 두께Soft magnetic layer thickness 수신코일 두께Receiving coil thickness 기타Other 매립 두께Landfill thickness 총 두께Total thickness 비교예 1Comparative Example 1 1층 수신 코일1st floor receive coil 61%61% 0.3mm0.3mm 0.1mm*10.1mm * 1 지지필름(20㎛)접착시트(30㎛)Supporting film (20㎛) Adhesive sheet (30㎛) -- 0.45mm0.45mm 실시예 1Example 1 2층 수신 코일Two-layer receiving coil 65%65% 0.3mm0.3mm 0.1mm*20.1mm * 2 지지필름(20㎛)접착시트(30㎛)Supporting film (20㎛) Adhesive sheet (30㎛) -- 0.55mm0.55mm 실시예 2Example 2 실시예 1+1층 매립Example 1 + 1st floor reclamation 65.6%65.6% 0.3mm0.3mm 0.1mm*20.1mm * 2 지지필름(20㎛)접착시트(30㎛)Supporting film (20㎛) Adhesive sheet (30㎛) 0.1mm0.1mm 0.45mm0.45mm 실시예 3Example 3 실시예 1+2층 매립Example 1 + 2 floor reclamation 66.9%66.9% 0.3mm0.3mm 0.1mm*20.1mm * 2 접착시트(60㎛)Adhesive sheet (60㎛) 0.2mm0.2mm 0.36mm0.36mm 실시예 4Example 4 실시예 3+시트 추가Example 3 + Add Sheet 68.2%68.2% 0.35mm0.35mm 0.1mm*20.1mm * 2 접착시트(60㎛)Adhesive sheet (60㎛) 0.2mm0.2mm 0.41mm0.41mm 실시예 5Example 5 실시예 4+케이스에 매립Example 4 + embedding in case 68.2%68.2% 0.35mm0.35mm 0.1mm*20.1mm * 2 접착시트(60㎛)Adhesive sheet (60㎛) 0.41mm0.41mm --

표 1을 참조하면, 비교예 1에서 투자율이 50이고, 0.3mm 두께의 FeSiCr계 연자성 금속-고분자 수지의 컴포지트로 이루어진 연자성층 상에 0.1mm 두께의 단층의 코일이 적층되고, 지지필름으로 20㎛ 두께의 폴리이미드 필름을 포함하는 일반적인 수신 안테나 구조를 사용하였다. 실시예 1에서, 다른 조건은 비교예 1과 동일하되, 연자성층 상에 0.1mm 두께의 2층의 코일이 적층되고, 양 코일층 사이에 지지필름이 포함되는 수신 안테나 구조를 사용하였다.Referring to Table 1, in Comparative Example 1, the magnetic permeability of 50 mm, a 0.3 mm thick FeSiCr-based soft magnetic metal-polymer resin, a 0.1 mm thick single layer coil is laminated on the soft magnetic layer, and a support film is 20 A general receiving antenna structure including a polyimide film having a thickness of µm was used. In Example 1, other conditions are the same as in Comparative Example 1, but a two-layer coil with a thickness of 0.1 mm was stacked on the soft magnetic layer, and a receiving antenna structure including a support film between both coil layers was used.

실시예 2에서, 다른 조건은 실시예 1과 동일하되, 하나의 코일층이 연자성층 내에 매립되는 수신 안테나 구조를 사용하였다. 이때, 150℃, 100kgf/cm2 조건에서 핫 프레스(hot press) 공정을 이용하여 코일을 매립하였다.In Example 2, other conditions were the same as in Example 1, but a receiving antenna structure in which one coil layer was embedded in the soft magnetic layer was used. At this time, the coil was buried using a hot press process at 150 ° C and 100 kgf / cm 2 .

실시예 3에서, 다른 조건은 실시예 1과 동일하되, 양 코일층이 모두 연자성층 내에 매립되며, 양 코일층 사이에 지지필름 대신 0.1mm 두께의 Cu 호일을 스탬핑(stamping)한 수신 안테나 구조를 사용하였다. 이때, 150℃, 100kgf/cm2 조건에서 핫 프레스(hot press) 공정을 이용하여 코일을 매립하였다.In Example 3, the other conditions are the same as in Example 1, but both coil layers are embedded in the soft magnetic layer, and a receive antenna structure stamping a Cu foil of 0.1 mm thickness instead of a support film between both coil layers is used. Used. At this time, the coil was buried using a hot press process at 150 ° C and 100 kgf / cm 2 .

실시예 4에서, 다른 조건은 실시예 3과 동일하되, 50 두께의 연자성 시트를 더 합지한 수신 안테나 구조를 사용하였다. In Example 4, other conditions were the same as in Example 3, but a receiving antenna structure in which a soft magnetic sheet having a thickness of 50 was further laminated was used.

실시예 5에서, 다른 조건은 실시예 4와 동일하되, PC 베이스의 수지로 이루어진 케이스에 80℃, 10kgf/cm2 조건에서 핫 블록(hot block) 공정으로 수신 안테나 구조를 매립하였다.In Example 5, other conditions were the same as in Example 4, but the receiving antenna structure was embedded in a case made of a PC-based resin in a hot block process at 80 ° C. and 10 kgf / cm 2 .

비교예 1과 실시예 1을 비교하면, 전력 전송 효율이 4% 증가함을 알 수 있다. 또한, 비교예 1과 실시예 2 및 3을 비교하면, 총 두께를 그대로 유지하거나 줄이면서, 전송 전력 효율을 4% 이상 높일 수 있음을 알 수 있다. Comparing Comparative Example 1 and Example 1, it can be seen that the power transmission efficiency is increased by 4%. In addition, comparing Comparative Example 1 and Examples 2 and 3, it can be seen that while maintaining or reducing the total thickness, the transmission power efficiency can be increased by 4% or more.

또한, 실시예 3과 실시예 4를 비교하면, 연자성 시트의 추가 합지에 의하여 누설 자속을 방지하여 전력 전송 효율을 최대화시킬 수 있음을 알 수 있다.In addition, comparing Example 3 and Example 4, it can be seen that the leakage magnetic flux can be prevented by additional lamination of the soft magnetic sheet to maximize power transmission efficiency.

또한, 실시예 3과 실시예 5를 비교하면, 전력 전송 효율을 최대화시키면서도 수신 안테나를 위한 별도의 두께를 요구하지 않아, 얇은 두께의 무선 전력 수신 장치를 구현할 수 있음을 알 수 있다.In addition, comparing Example 3 and Example 5, it can be seen that, while maximizing power transmission efficiency, a separate thickness for the receiving antenna is not required, and a wireless power receiving device having a thin thickness can be implemented.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You can understand that you can.

200: 무선 전력 수신 장치
210: 연자성층
220: 수신 코일
230: NFC 코일
222: 제1 코일층
224: 제2 코일층
510: 지지 필름
200: wireless power receiver
210: soft magnetic layer
220: receiving coil
230: NFC coil
222: first coil layer
224: second coil layer
510: support film

Claims (15)

제1 연자성층 및 제2 연자성층을 포함하는 복수의 연자성층;
상기 복수의 연자성층과 제1 면이 마주하도록 배치된 접착층;
상기 접착층의 상기 제1 면과 반대면인 상기 접착층의 제2 면 상에 배치된 코일부;
상기 복수의 연자성층과 인접하여 배치된 방열층;을 포함하고,
상기 복수의 연자성층은 Fe를 포함하고,
상기 코일부는,
상기 접착층의 상기 제2 면과 접촉하는 제1 코일층 및 상기 제1 코일층 상에 배치된 제2 코일층을 포함하는 무선전력수신코일; 및
상기 접착층의 상기 제2 면과 접촉하는 제3 코일층 및 상기 제3 코일층 상에 배치된 제4 코일층을 포함하는 NFC 코일;을 포함하고,
상기 제3 코일층 및 상기 제4 코일층은 서로 전기적으로 연결되어 상기 제1 코일층 및 상기 제2 코일층의 측면을 둘러싸고,
상기 제1 코일층은 상기 무선전력수신코일의 내측 영역에 형성된 제1 연결부를 포함하고,
상기 제2 코일층은 상기 무선전력수신코일의 내측 영역에 형성된 제2 연결부를 포함하고,
상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 서로 전기적으로 연결되고,
상기 제1 코일층과 상기 제2 코일층 사이에 지지필름이 배치된 무선전력수신 및 통신 장치.
A plurality of soft magnetic layers including a first soft magnetic layer and a second soft magnetic layer;
An adhesive layer disposed to face the plurality of soft magnetic layers and a first surface;
A coil portion disposed on a second surface of the adhesive layer that is opposite to the first surface of the adhesive layer;
It includes; a heat dissipation layer disposed adjacent to the plurality of soft magnetic layers;
The plurality of soft magnetic layers include Fe,
The coil portion,
A wireless power receiving coil including a first coil layer contacting the second surface of the adhesive layer and a second coil layer disposed on the first coil layer; And
Includes; NFC coil including a third coil layer and a fourth coil layer disposed on the third coil layer in contact with the second surface of the adhesive layer;
The third coil layer and the fourth coil layer are electrically connected to each other to surround side surfaces of the first coil layer and the second coil layer,
The first coil layer includes a first connection portion formed in an inner region of the wireless power receiving coil,
The second coil layer includes a second connection formed in the inner region of the wireless power receiving coil,
The first connection portion and the second connection portion are electrically connected to each other,
A wireless power receiving and communication device in which a support film is disposed between the first coil layer and the second coil layer.
제1 항에 있어서,
상기 지지필름은 제1 관통홀 및 제2 관통홀을 포함하고, 상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부는 상기 제1 관통홀을 통하여 전기적으로 연결된 무선전력수신 및 통신 장치.
According to claim 1,
The support film includes a first through hole and a second through hole, and the first connection part and the second connection part are wireless power receiving and communication devices electrically connected through the first through hole.
제2 항에 있어서,
상기 제1 코일층은 상기 무선전력수신코일의 외측 영역에 형성된 제3 연결부를 포함하고,
상기 제2 코일층은 상기 무선전력수신코일의 외측 영역에 형성된 제4 연결부를 포함하고,
상기 제3 연결부와 상기 제4 연결부는 서로 전기적으로 연결된 무선전력수신 및 통신 장치.
According to claim 2,
The first coil layer includes a third connection formed in the outer region of the wireless power receiving coil,
The second coil layer includes a fourth connection formed in an outer region of the wireless power receiving coil,
The third connection part and the fourth connection part are wireless power reception and communication devices electrically connected to each other.
제3 항에 있어서,
상기 제3 연결부 및 상기 제4 연결부는 상기 제2 관통홀을 통하여 전기적으로 연결된 무선전력수신 및 통신 장치.
According to claim 3,
The third connection part and the fourth connection part are wireless power reception and communication devices electrically connected through the second through hole.
제4 항에 있어서,
상기 제3 코일층과 상기 제4 코일층 사이에 상기 지지필름이 배치된 무선전력수신 및 통신 장치.
According to claim 4,
A wireless power receiving and communication device in which the support film is disposed between the third coil layer and the fourth coil layer.
제4 항에 있어서,
상기 제1 코일층과 상기 제2 코일층의 턴수는 동일한 무선전력수신 및 통신 장치.
According to claim 4,
The number of turns of the first coil layer and the second coil layer is the same wireless power receiving and communication device.
제6 항에 있어서,
상기 제3 코일층과 상기 제4 코일층의 턴수는 동일한 무선전력수신 및 통신 장치.
The method of claim 6,
The number of turns of the third coil layer and the fourth coil layer is the same wireless power receiving and communication device.
제7 항에 있어서,
상기 제1 코일층의 턴수는 상기 제3 코일층의 턴수보다 많은 무선전력수신 및 통신 장치.
The method of claim 7,
The number of turns of the first coil layer is greater than the number of turns of the third coil layer.
제1 항에 있어서,
상기 제2 연자성층은 상기 제1 연자성층과 상기 접착층 사이에 배치된 무선전력수신 및 통신 장치.
According to claim 1,
The second soft magnetic layer is a wireless power receiving and communication device disposed between the first soft magnetic layer and the adhesive layer.
제9 항에 있어서,
상기 방열층은 상기 제2 연자성층과 상기 코일부 사이에 배치된 무선전력수신 및 통신 장치.
The method of claim 9,
The heat dissipation layer is a wireless power receiving and communication device disposed between the second soft magnetic layer and the coil portion.
제1 항에 있어서,
상기 무선전력수신코일의 내경은 20mm 이상이고 외경은 50mm 이하인 무선전력수신 및 통신 장치.
According to claim 1,
A wireless power receiving and communication device having an inner diameter of 20 mm or more and an outer diameter of 50 mm or less of the wireless power receiving coil.
제1 항에 있어서,
상기 접착층은 폴리이미드를 포함하는 무선전력수신 및 통신 장치.
According to claim 1,
The adhesive layer is a wireless power receiving and communication device comprising a polyimide.
제4 항에 있어서,
상기 제1 연결부, 제2 연결부, 제3 연결부 및 제4 연결부는 상기 NFC 코일의 내측에 형성된 무선전력수신 및 통신 장치.
According to claim 4,
The first connection unit, the second connection unit, the third connection unit and the fourth connection unit is a wireless power receiving and communication device formed inside the NFC coil.
제1 항에 있어서,
상기 제1 코일층의 전류의 방향은 상기 제2 코일층의 전류의 방향과 반대인 무선전력수신 및 통신 장치.
According to claim 1,
A wireless power receiving and communication device in which the direction of the current of the first coil layer is opposite to the direction of the current of the second coil layer.
제1 항에 있어서,
상기 제1 코일층 및 상기 제3 코일층은 동일 평면 상에 배치된 무선전력수신 및 통신 장치.
According to claim 1,
The first coil layer and the third coil layer is a wireless power receiving and communication device disposed on the same plane.
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