KR102240875B1 - 무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단 - Google Patents

무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단 Download PDF

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김나영
이승환
최종학
김태경
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Abstract

일 구현예에 따른 무선충전 장치는 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0.07 이하로 180℃에서의 변형률(열 변형률)이 적은 자성부를 포함함으로써, 내열 특성 및 자성 특성이 향상된 자성부를 제공할 수 있고, 무선충전 시 상기 자성부의 변형 및 파손을 방지하고, 고온 안정성 및 충전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
따라서 상기 무선충전 장치는 송신기와 수신기 간의 대용량의 전력 전송을 요구하는 전기 자동차 등의 이동 수단에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단{WIRELESS CHARGING DEVICE AND VEHICLE COMPRISING SAME}
구현예는 무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 구현예는 내열 특성 및 충전 효율이 향상된 무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단에 관한 것이다.
오늘날 정보통신 분야는 매우 빠른 속도로 발전하고 있으며, 전기, 전자, 통신, 반도체 등이 종합적으로 조합된 다양한 기술들이 지속적으로 개발되고 있다. 또한, 전자기기의 모바일화 경향이 증대함에 따라 통신분야에서도 무선 통신 및 무선전력 전송 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 전자기기 등에 무선으로 전력을 전송하는 방안에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상기 무선전력 전송은 전력을 공급하는 송신기와 전력을 공급받는 수신기 간에 물리적인 접촉 없이 자기 결합(inductive coupling), 용량 결합(capacitive coupling) 또는 안테나 등의 전자기장 공진 구조를 이용하여 공간을 통해 전력을 무선으로 전송하는 것이다. 상기 무선전력 전송은 대용량의 배터리가 요구되는 휴대용 통신기기, 전기 자동차 등에 적합하며 접점이 노출되지 않아 누전 등의 위험이 거의 없으며 유선 방식의 충전 불량 현상을 막을 수 있다.
한편, 최근 들어 전기 자동차에 대한 관심이 급증하면서 충전 인프라 구축에 대한 관심이 증대되고 있다. 이미 가정용 충전기를 이용한 전기 자동차 충전을 비롯하여 배터리 교체, 급속 충전 장치, 무선충전 장치 등 다양한 충전 방식이 등장하였고, 새로운 충전 사업 비즈니스 모델도 나타나기 시작했다(대한민국 공개특허 제 2011-0042403 호 참조). 또한, 유럽에서는 시험 운행중인 전기차와 충전소가 눈에 띄기 시작했고, 일본에서는 자동차 제조 업체와 전력 회사들이 주도하여 전기 자동차 및 충전소를 시범적으로 운영하고 있다.
무선충전 장치는 무선충전 동작 중에 코일부의 저항과 자성부의 자기 손실에 의해 열을 발생한다. 특히 무선충전 장치 내의 자성부는 무선충전 시, 불가피하게 고온의 열을 발생하고, 발생한 열은 자성부의 자기 특성을 변화시키고 무선충전 장치의 파손 및 전력변환 회로 파괴 가능성 등의 안전상 문제를 야기하여 사용성에 제약을 초래하거나 충전 효율을 저하시킬 수 있다.
한국 공개특허공보 제2011-0042403호
본 발명은 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 고안된 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 차량용 자성부의 신뢰성 평가 온도인 150 내지 180℃의 온도, 구체적으로 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 적은 자성부를 포함함으로써, 내열 특성 및 자성 특성을 향상시킬 수 있는 무선충전 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 무선충전 장치를 포함하는 이동 수단을 제공하는 것이다.
일 구현예에 따르면, 코일부; 및 상기 코일부 상에 배치되는 자성부를 포함하고, 상기 자성부는 하기의 수식 1로 표시되는 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0.07 이하인 무선충전 장치가 제공된다:
[수식 1]
ΔDR1 =
Figure 112021010173212-pat00001
여기서, 상기 D25는 동적 기계 분석(dynamic mechanical analysis, DMA)에 의해서 측정되는 25℃에서의 위치 변화량이고, 상기 D180은 상기 동적 기계 분석에 의해서 측정되는 180℃에서의 위치 변화량이고, 상기 Ms는 60 ㎜의 길이, 13 ㎜의 폭 및 1 ㎜의 두께를 가지는 직육면체 형상을 가지는 샘플의 길이 중 지그로 잡히는 부분을 제외한 길이로서, 46 ㎜이고, 상기 동적 기계 분석에서, 주파수는 1Hz이고, 상기 동적 기계 분석은 DMA 멀티-스트레인 모드(Multi-Strain Mode), 온도 변화법(Temperature Ramp Method), 및 이중 캔틸레버 클램프(Dual Cantilever Clamp)로 진행된다.
다른 구현예에 따르면, 무선충전 장치를 포함하고, 상기 무선충전 장치는 코일부; 및 상기 코일부 상에 배치되는 자성부를 포함하고, 상기 자성부는 상기의 수식 1로 표시되는 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0.07 이하인 이동 수단이 제공된다.
상기 구현예에 따르면, 본 발명의 무선충전 장치는 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0.07 이하로 180℃에서의 변형률(열 변형률)이 적은 자성부를 포함함으로써, 내열 특성 및 자성 특성이 더욱 향상되어 무선충전 시 상기 자성부의 변형 및 파손을 방지하고, 고온 안정성 및 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서 상기 무선충전 장치는 송신기와 수신기 간의 대용량의 전력 전송을 요구하는 전기 자동차와 같은 이동 수단 등에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 무선충전 장치의 분해사시도를 나타낸 것이다.
도 2는 일 구현예에 따른 상기 무선충전 장치의 사시도를 나타낸 것이다.
도 3a는 도 2에서의 A-A' 선을 따라 절개한 상기 무선충전 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3b는 또 다른 일 구현예에 따른 무선충전 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 구현예에 따라 동적 기계 분석(dynamic mechanical analysis, DMA)의 캔틸레버 클램프에 장착된 자성 시트(자성부) 샘플 및 Ms를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 구현예에 따라 DMA의 캔틸레버 클램프에 장착된 자성 시트(자성부) 샘플의 움직임과 이에 따른 위치 변화량을 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예 3의 고분자형 자성부의 온도에 따른 위치 변화된 길이를 나타내는 DMA 테스트 결과 그래프이다.
도 7은 비교예 2의 고분자형 자성부의 온도에 따른 위치 변화된 길이를 나타내는 DMA 테스트 결과 그래프이다.
도 8은 일 구현예에 따른 몰드를 통해 고분자형 자성부를 성형하는 공정을 나타낸 것이다.
도 9는 일 구현예에 따른 무선충전 장치를 구비하는 이동 수단(전기 자동차)을 도시한 것이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 상 또는 하에 형성되는 것으로 기재되는 것은, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 상 또는 하에 직접, 또는 또 다른 구성요소를 개재하여 간접적으로 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한 각 구성요소의 상/하에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기와 다를 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 기재된 구성요소의 물성 값, 치수 등을 나타내는 모든 수치 범위는 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로 수식되는 것으로 이해하여야 한다.
본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.
[무선충전 장치]
도 1 및 도 2는 일 구현예에 따른 무선충전 장치의 분해사시도 및 사시도를 각각 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 무선충전 장치(10)는 코일부(200); 및 상기 코일부(200) 상에 배치되는 자성부(300)를 포함한다. 또한, 상기 무선충전 장치(10)는 상기 코일부(200)를 지지하는 지지부(100), 상기 자성부 상에 배치되는 쉴드부(400), 및 상기 구성 요소를 보호하는 하우징(600)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예에 따른 무선충전 장치에서, 상기 자성부는 하기의 수식 1로 표시되는 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0.07 이하이다:
[수식 1]
ΔDR1 =
Figure 112021010173212-pat00002
여기서, 상기 D25는 동적 기계 분석(dynamic mechanical analysis, DMA)에 의해서 측정되는 25℃에서의 위치 변화량이고,
상기 D180은 상기 동적 기계 분석에 의해서 측정되는 180℃에서의 위치 변화량이고,
상기 Ms는 60 ㎜의 길이, 13 ㎜의 폭 및 1 ㎜의 두께를 가지는 직육면체 형상을 가지는 샘플의 길이 중 지그로 잡히는 부분을 제외한 길이로서, 상기 Ms는 46 ㎜이고,
상기 동적 기계 분석에서, 주파수는 1Hz이고,
상기 동적 기계 분석은 DMA 멀티-스트레인 모드(Multi-Strain Mode), 온도 변화법(Temperature Ramp Method), 및 이중 캔틸레버 클램프(Dual Cantilever Clamp)로 진행된다.
상기 구현예에 따르면, 본 발명의 무선충전 장치는 차량용 자성부의 신뢰성 평가 온도인 150 내지 180℃의 온도, 구체적으로 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0.07 이하로, 180℃에서의 변형률(열 변형률)이 적은 자성부를 포함함으로써, 내열 특성 및 자성 특성이 더욱 향상되어 무선충전 시 자성부의 변형 및 파손을 방지할 수 있어서 고온 안정성 및 충전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이하 상기 무선충전 장치의 각 구성 요소별로 구체적으로 설명한다.
코일부
본 발명의 구현예에 따른 무선충전 장치는, 교류 전류가 흘러 자기장을 발생시킬 수 있는 코일부를 포함한다.
상기 코일부는 전도성 와이어를 포함할 수 있다.
상기 전도성 와이어는 전도성 물질을 포함한다. 예를 들어, 상기 전도성 와이어는 전도성 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전도성 와이어는 구리, 니켈, 금, 은, 아연 및 주석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전도성 와이어는 절연성 외피를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연성 외피는 절연성 고분자 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 절연성 외피는 폴리염화비닐(PVC) 수지, 폴리에틸렌(PE) 수지, 테프론 수지, 실리콘 수지, 폴리우레탄 수지 등을 포함할 수 있다.
상기 전도성 와이어의 직경은 예를 들어 1㎜ 내지 10㎜, 2㎜ 내지 7㎜, 또는 3㎜ 내지 5㎜일 수 있다.
상기 전도성 와이어는 평면 코일 형태로 감길 수 있다. 구체적으로 상기 평면 코일은 평면 나선 코일(planar spiral coil)을 포함할 수 있다. 또한 상기 코일의 평면 형태는 타원형, 다각형, 또는 모서리가 둥근 다각형의 형태일 수 있으나, 특별히 한정되지 않는다.
상기 평면 코일의 외경은 5 cm 내지 100 cm, 10 cm 내지 50 cm, 10 cm 내지 30 cm, 20 cm 내지 80 cm, 또는 50 cm 내지 100 cm일 수 있다. 구체적인 일례로서, 상기 평면 코일은 10 cm 내지 50 cm의 외경을 가질 수 있다.
또한, 상기 평면 코일의 내경은 0.5 cm 내지 30 cm, 1 cm 내지 20 cm, 또는, 2 cm 내지 15 cm일 수 있다.
상기 평면 코일의 감긴 횟수는 1회 내지 50회, 5회 내지 30회, 5회 내지 20회, 또는 7회 내지 15회일 수 있다. 구체적인 일례로서, 상기 평면 코일은 상기 전도성 와이어를 7회 내지 15회 감아 형성된 것일 수 있다.
또한 상기 평면 코일 형태 내에서 상기 전도성 와이어 간의 간격은 0.1 cm 내지 1 cm, 0.1 cm 내지 0.5 cm, 또는 0.5 cm 내지 1 cm일 수 있다.
상기와 같은 바람직한 평면 코일 치수 및 규격 범위 내일 때, 전기 자동차와 같은 대용량 전력 전송을 요구하는 분야에 적합할 수 있다.
상기 코일부는 상기 자성부와 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 코일부와 상기 자성부의 이격 거리는 0.2㎜ 이상, 0.5㎜ 이상, 0.2㎜ 내지 3㎜, 또는 0.5㎜ 내지 2㎜일 수 있다.
자성부
상기 자성부는 코일부 주위에 생성되는 자기장의 자기 경로(magnetic path)를 형성할 수 있으며, 상기 코일부와 상기 쉴드부 사이에 배치된다.
상기 자성부는 상기 쉴드부와 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 자성부와 상기 쉴드부의 이격 거리는 3㎜ 이상, 5㎜ 이상, 3㎜ 내지 10㎜, 또는 4㎜ 내지 7㎜일 수 있다.
또한 상기 자성부는 상기 코일부와 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 자성부와 상기 코일부의 이격 거리는 0.2㎜ 이상, 0.5㎜ 이상, 0.2㎜ 내지 3㎜, 또는 0.5㎜ 내지 2㎜일 수 있다.
상기 자성부는 상기의 수식 1로 표시되는 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0.07 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 ΔDR1은 0.07 미만, 0.068 이하, 0.065 이하, 0.063 이하, 0.05 이하, 0.04 이하, 0.03 이하, 0.02 이하, 0.01 이하, 0.008 이하, 0.007 이하, 또는 0.005 이하일 수 있다. 또는, 상기 자성부는 상기의 수식 1로 표시되는 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0일 수 있다.
상기 ΔDR1은 상기 Ms에 대한 상기 DMA에 의해서 측정되는 180℃에서의 위치 변화량(D180)과 25℃에서의 위치 변화량(D25)의 차(D180-D25)의 비율을 의미하는 것으로서, ΔDR1이 상기 범위를 만족하는 경우, 내열 특성 및 자성 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이 경우, 고온에서 자성부의 변형 및 파손 발생을 최소화할 수 있어 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 DMA는 재료의 열특성을 측정하기 위해 사용되는 기법으로, 본 발명의 구현예에 따르면, 상기 자성부의 내열 특성을 측정하기 위해 온도 상승에 따른 자성부의 위치 변화량 및 위치 변화된 길이 등의 특성화를 확인하기 위해 시간, 온도 및 진동수의 함수로서 자성부의 변형 또는 응력의 기계적 물성을 측정할 수있다.
구체적으로, 상기 DMA는 TA사의 DMA Q800 장비를 이용하여, -20 내지 200℃ 및 주파수 1Hz에서, 기계적 물성을 측정할 자성부(자성 시트) 샘플을 클램프와 구동축(drive shaft)를 이용하여 고정시키고 구동모터를 이용하여 상기 자성부 샘플에 응력 또는 변형의 동적 자극을 가하여 센서에 의해 측정되는 자성부 샘플의 위치 변화(변형)을 측정할 수 있다.
상기 DMA는 DMA 멀티-스트레인 모드(Multi-Strain Mode), 온도 변화법(Temperature Ramp Method), 및 이중 캔틸레버 클램프(Dual Cantilever Clamp)을 이용하여 진행된다.
구체적으로, 자성부의 온도에 따른 위치 변화 특성을 측정하기 위해, 도 4 및 5를 참조하면, 예컨대 자성부 시트 샘플(301)을 DMA의 캔틸레버 클램프(800)에 장착한다. 이때, 도 4에서 L은 샘플의 길이를 의미하고, Ms는 샘플의 길이(L) 중 지그로 잡히는 부분을 제외한 길이를 의미하며, W는 샘플의 폭, T는 샘플의 두께이고, 도 5에서 샘플 상의 실선 부분에 위치한 화살표 방향은 온도에 따른 샘플(301)의 움직임을 나타내고, D는 상기 샘플의 움직임에 의해 측정된 샘플의 위치 변화량을 나타낸 것이다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 Ms는 도 4에 나타낸 바와 같이, 이중 캔틸레버 클램프(800)에서 진행 시 60 ㎜의 길이(L), 13 ㎜의 폭(W) 및 1 ㎜의 두께(T)를 가지는 직육면체 형상을 가지는 샘플(자성부, 예컨대 자성 시트)의 길이(L, 약 60 ㎜) 중 샘플의 양 끝단에 지그로 잡히는 부분(즉, 샘플의 양 끝단이 각각 약 7 ㎜의 길이로 클램핑된 부분)인 총 14 ㎜을 제외한 길이이다. 본 발명의 구현예에 따르면, 상기 Ms는 46 ㎜이다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 180℃에서의 위치 변화량(D180)은 3.5 ㎜ 미만, 3.2 ㎜ 이하, 3.0 ㎜ 이하, 2.9 ㎜ 이하, 2.5 ㎜ 이하, 2.0 ㎜ 이하, 1.5 ㎜ 이하, 1.0 ㎜ 이하, 0.5 ㎜ 이하, 또는 0.3 ㎜ 이하일 수 있다. 또는 상기 180℃에서의 위치 변화량(D180)은 0일 수 있다.
상기 D180이 상기 범위를 만족하는 경우, 내열 특성 및 자성 특성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 나아가 고온에서 자성부의 변형 및 파손 발생을 최소화할 수 있어 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 25℃에서의 위치 변화량(D25)은 0.2 ㎜ 이하, 0.1 ㎜ 이하, 0.01 ㎜ 이하, 또는 0.001 ㎜ 이하, 구체적으로 0 ㎜일 수 있다.
상기 180℃에서의 위치 변화량(D180)과 25℃에서의 위치 변화량(D25)의 차(D180-D25)는, 상기 D25가 0인 경우 상기 180℃에서의 위치 변화량(D180)과 동일하며, 구체적으로 3.5 ㎜ 미만, 3.2 ㎜ 이하, 3.0 ㎜ 이하, 2.9 ㎜ 이하, 2.5 ㎜ 이하, 2.0 ㎜ 이하, 1.5 ㎜ 이하, 1.0 ㎜ 이하, 0.5 ㎜ 이하, 또는 0.3 ㎜ 이하일 수 있다.
상기 D180-D25가 상기 범위를 만족하는 경우, 내열 특성 및 자성 특성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 나아가 고온에서 자성부의 변형 및 파손 발생을 최소화할 수 있어 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 자성부는 하기의 수식 2로 표시되는 195℃에서의 위치 변화(ΔDR2)가 0.20 이하일 수 있다.
[수식 2]
ΔDR2 =
Figure 112021010173212-pat00003
여기서, 상기 D195은 상기 동적 기계 분석에 의해서 측정되는 195℃에서의 위치 변화량이고,
상기 D25 및 상기 Ms는 상술한 바와 같다.
구체적으로, 상기 ΔDR2는 0.20 미만, 0.19 이하, 0.185 이하, 0.183 이하, 0.18 이하, 0.15 이하, 0.10 이하, 0.09 이하, 0.08 이하, 0.07 이하, 0.06 이하, 또는 0.054 이하일 수 있다.
상기 ΔDR2는 상기 Ms에 대한 상기 DMA에 의해서 측정되는 195℃에서의 위치 변화량(D195)과 25℃에서의 위치 변화량(D25)의 차(D195-D25)의 비율을 의미하는 것으로서, 상기 ΔDR2가 상기 범위를 만족하는 경우, 내열 특성 및 자성 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 195℃에서의 위치 변화량(D195)은 10.0 ㎜ 이하, 9.5 ㎜ 이하, 9.0 ㎜ 이하, 8.5 ㎜ 이하, 8.4 ㎜ 이하, 8.0 ㎜ 이하, 7.5 ㎜ 이하, 7.0 ㎜ 이하, 5.0 ㎜ 이하, 4.0 ㎜ 이하, 3.0 ㎜ 이하, 2.5 ㎜ 이하, 2.0 ㎜ 이하, 1.5 ㎜ 이하, 1.0 ㎜ 이하, 0.5 ㎜ 이하, 또는 0.3 ㎜ 이하일 수 있다.
상기 D195가 상기 범위를 만족하는 경우, 내열 특성 및 자성 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 195℃에서의 위치 변화량(D195)과 25℃에서의 위치 변화량(D25)의 차(D195-D25)는, 상기 D25가 0인 경우 상기 195℃에서의 위치 변화량(D180)과 동일하며, 구체적으로 10.0 ㎜ 이하, 9.5 ㎜ 이하, 9.0 ㎜ 이하, 8.5 ㎜ 이하, 8.4 ㎜ 이하, 8.0 ㎜ 이하, 7.5 ㎜ 이하, 7.0 ㎜ 이하, 5.0 ㎜ 이하, 4.0 ㎜ 이하, 3.0 ㎜ 이하, 2.5 ㎜ 이하, 2.0 ㎜ 이하, 1.5 ㎜ 이하, 1.0 ㎜ 이하, 0.5 ㎜ 이하, 또는 0.3 ㎜ 이하일 수 있다.
상기 D195-D25가 상기 범위를 만족하는 경우, 내열 특성 및 자성 특성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 나아가 고온에서 자성부의 변형 및 파손 발생을 최소화할 수 있어 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 자성부는 하기의 수식 3으로 표시되는 195℃에서의 위치 변화(ΔDR2) 대비 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)의 비(ΔDR)가 0.35 이하일 수 있다:
[식 3]
ΔDR =
Figure 112021010173212-pat00004
구체적으로, 상기 ΔDR은 0.35 미만, 0.345 이하, 0.32 이하, 0.30 이하, 0.20 이하, 또는 0.15 이하, 0.12 이하일 수 있다. 상기 ΔDR이 상기 범위를 만족하는 경우, 내열 특성 및 자성 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 자성부는 하기의 수식 4로 표시되는 온도 변화 대비 위치 변화량(DPT)이 0.2/50℃ 이하이다:
[식 4]
DPT =
Figure 112021010173212-pat00005
여기서, 상기 D130은 상기 동적 기계 분석에 의해서 측정되는 130℃에서의 위치 변화량이고,
상기 D180 및 상기 Ms는 상술한 바와 같다.
구체적으로, 상기 DPT는 0.1/50℃ 이하, 0.07/50℃ 이하, 0.068/50℃ 이하, 0.065/50℃ 이하, 0.063/50℃ 이하, 0.06/50℃ 이하, 0.05/50℃ 이하, 0.04/50℃ 이하, 0.03/50℃ 이하, 0.02/50℃ 이하, 0.01/50℃ 이하, 0.008/50℃ 이하, 또는 0.007/50℃ 이하일 수 있다.
상기 DPT는 온도 변화 대비 위치 변화량으로서, 구체적으로, 상기 Ms와 온도 변화 50℃의 곱에 대한 상기 DMA에 의해서 측정되는 180℃에서의 위치 변화량(D180)과 130℃에서의 위치 변화량(D130)의 차(D180-D130)의 비율로 나타낸다.
본 발명의 구현예에 따라 상기 자성부가 상기 DPT를 만족하는 경우, 고온에서 자성부의 변형 및 파손 발생을 최소화할 수 있어 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 D130은 0.2 ㎜ 이하, 0.1 ㎜ 이하, 0.01 ㎜ 이하, 또는 0.001 ㎜ 이하, 구체적으로 0 ㎜일 수 있다.
상기 180℃에서의 위치 변화량(D180)과 130℃에서의 위치 변화량(D130)의 차(D180-D130)는, 상기 D130이 0인 경우 상기 180℃에서의 위치 변화량(D180)과 동일할 수 있다. 상기 180℃에서의 위치 변화량(D180)과 130℃에서의 위치 변화량(D130)의 차(D180-D130)는, 구체적으로 3.5 ㎜ 미만, 3.2 ㎜ 이하, 3.0 ㎜ 이하, 2.9 ㎜ 이하, 2.5 ㎜ 이하, 2.0 ㎜ 이하, 1.5 ㎜ 이하, 1.0 ㎜ 이하, 0.5 ㎜ 이하, 또는 0.3 ㎜ 이하일 수 있다.
상기 D180-D130가 상기 범위를 만족하는 경우, 내열 특성 및 자성 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 자성부의 위치 변화 시작 온도는 150℃ 이상일 수 있다. 상기 자성부의 위치 변화 시작 온도는 예를 들어 155℃ 이상, 예를 들어 160℃ 이상, 예를 들어 165℃ 이상 예를 들어 168℃ 이상, 예를 들어 175℃ 이상, 예를 들어 178℃ 이상, 예를 들어 180℃ 이상, 예를 들어 183℃ 이상일 수 있다. 상기 자성부의 위치 변화 시작 온도가 높을수록 상기 자성부의 내열 특성이 향상될 수 있으므로, 자성 특성 및 충전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
만일, 상기 자성부의 위치 변화 시작 온도가 150℃ 미만인 경우, 자성부의 위치 변화량이 증가하게 되어 자성 특성 및 충전 효율이 감소할 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 자성부는 필러 및 바인더 수지를 포함하는 고분자형 자성부를 포함할 수 있다.
상기 고분자형 자성부의 위치 변화, 구체적으로 위치 변화량, 위치 변화된 길이 및 위치 변화 시작 온도는 상기 고분자형 자성부에 포함된 필러의 종류, 입경 및 함량 등에 따라 달라질 수 있다. 또는, 상기 고분자형 자성부에 포함된 바인더 수지의 종류 및 함량에 따라 달라질 수 있다. 또는 상기 고분자형 자성부에 첨가되는 각종 첨가제의 종류 및 함량에 따라 달라질 수 있다. 또는, 상기 고분자형 자성부를 구성하는 상기 조합에 따라 달라질 수 있으므로, 필러, 바인더, 및/또는 첨가제의 적절한 종류 및 함량으로 선택함으로써 고분자형 자성부의 위치 변화를 효과적으로 제어할 수 있다.
상기 자성부는 금속계 자성부, 예를 들어 나노결정질(nanocrystalline) 자성부를 더 포함할 수 있다.
또한, 자성부는 산화물계 자성부를 더 포함할 수 있다.
상기 자성부는 이들의 복합체를 포함할 수 있다.
고분자형 자성부
상기 자성부는 바인더 수지 및 필러를 포함하는 고분자형 자성부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 자성부는 상기 바인더 수지 및 상기 바인더 수지 내에 분산된 필러를 포함하는 고분자형 자성부를 포함할 수 있다. 상기 고분자형 자성부는 고분자형 자성 블록(PMB)을 포함할 수 있다.
상기 고분자형 자성부는 바인더 수지에 의해 필러들이 서로 결합됨으로써, 넓은 면적에서 전체적으로 결함이 적으면서 충격에 의해 손상이 적을 수 있다.
상기 필러는 페라이트(Ni-Zn계, Mg-Zn계, Mn-Zn계 페라이트 등)와 같은 산화물 필러; 퍼말로이(permalloy), 센더스트(sendust), 나노결정질(nanocrystalline) 자성체와 같은 금속계 필러; 또는 이들의 혼합 분말일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 필러는 Fe-Si-Al 합금 조성을 갖는 센더스트 입자일 수 있다.
일례로서, 상기 필러는 하기 화학식 1의 조성을 가질 수 있다.
[화학식 1]
Fe1-a-b-c Sia Xb Yc
상기 식에서, X는 Al, Cr, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이고; Y는 Mn, B, Co, Mo, 또는 이들의 조합이고; 0.01 ≤ a ≤ 0.2, 0.01 ≤ b ≤ 0.1, 및 0 ≤ c ≤ 0.05 이다. 구체적으로, 상기 식에서, X는 Al, Cr, 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 필러는 샌더스트를 포함할 수 있다.
상기 필러의 평균 입경(D50)은 약 1 ㎛ 내지 300 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 200 ㎛ 또는 약 30 ㎛ 내지 150 ㎛의 범위일 수 있다. 상기 필러의 평균 입경이 상기 범위를 만족하는 경우, 180℃에서의 변형률(열 변형률)이 적은 자성부를 구현할 수 있으며, 이에 의해 내열 특성 및 자성 특성이 향상되어 무선충전 시 상기 자성부의 변형 및 파손을 방지하고, 고온 안정성 및 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 필러는 상기 고분자형 자성부의 총 중량을 기준으로 60 중량% 이상, 70 중량% 이상, 또는 85 중량% 이상의 양으로 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 고분자형 자성부는 상기 필러를 60 중량% 내지 90 중량%, 70 중량% 내지 90 중량%, 75 중량% 내지 90 중량%, 78 중량% 내지 90 중량%, 80 중량% 내지 90 중량%, 85 중량% 내지 90 중량%, 87 중량% 내지 90 중량%, 또는 89 중량% 내지 90 중량%의 양으로 포함할 수 있다. 만일, 상기 필러의 함량이 60 중량% 미만인 경우, 상기 자성부의 위치 변화가 증가하게 되어 자성부의 내열 특성이 저하되어 고온에서 자성부의 변형 및 파손이 발생할 수 있고, 이로 인해 자성 특성이 감소하여 충전 효율이 감소할 수 있다.
상기 바인더 수지의 녹는점(Tm)은 150 내지 210℃일 수 있다. 예를 들어, 상기 바인더 수지의 녹는점(Tm)은 160 내지 200℃, 예를 들어 160 내지 180℃일 수 있다. 상기 바인더 수지의 녹는점(Tm)이 상기 범위를 만족하는 경우 150 내지 180℃의 온도에서 위치 변화를 최소화하여 자성부의 내열 특성 및 자성 특성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 바인더 수지는 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리페닐설파이드(PSS) 수지, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 수지, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 이소시아네이트 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 경화성 수지일 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더 수지는 광경화성 수지 및/또는 열경화성 수지일 수 있으며, 특히 경화되어 접착성을 나타낼 수 있는 수지일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 바인더 수지는 글리시딜기, 이소시아네이트기, 히드록시기, 카복실기 또는 아미드기 등과 같은 열에 의한 경화가 가능한 관능기 또는 부위를 하나 이상 포함하거나; 또는 에폭시드(epoxide)기, 고리형 에테르(cyclic ether)기, 설파이드(sulfide)기, 아세탈(acetal)기 또는 락톤(lactone)기 등과 같은 활성 에너지에 의해 경화가 가능한 관능기 또는 부위를 하나 이상 포함하는 수지를 사용할 수 있다. 이와 같은 관능기 또는 부위는 예를 들어 이소시아네이트기(-NCO), 히드록시기(-OH), 또는 카복실기(-COOH)일 수 있다.
구체적으로 상기 바인더 수지는 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지 및 폴리프로필렌 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 바인더 수지로서 내열 특성이 우수한 수지를 사용한다 하더라도, 필러와의 혼합이 잘 안되는 경우, 180℃에서의 위치 변화가 증가할 수 있다. 따라서, 상기 바인더 수지 및 필러와 혼합이 잘되도록 선택하는 것이 중요할 수 있다.
예를 들어, 상기 바인더 수지는 폴리아미드 수지를 사용할 수 있고 상기 필러는 센더스트를 사용할 수 있다.
상기 고분자형 자성부는 상기 바인더 수지를 5 중량% 내지 40 중량%, 10 중량% 내지 40 중량%, 10 중량% 내지 20 중량%, 5 중량% 내지 20 중량%, 5 중량% 내지 15 중량%, 또는 7 중량% 내지 15 중량%의 양으로 함유할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 자성부의 180℃에서의 위치 변화를 상기 범위로 제어하기 위해, 상기 바인더 수지 10 중량% 내지 40 중량%, 및 상기 필러를 60 중량% 내지 90 중량%의 양으로 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 자성부의 180℃에서의 위치 변화를 상기 범위로 제어하기 위해, 상기 바인더 수지 10 중량% 내지 20 중량%, 및 상기 필러를 80 중량% 내지 90 중량%의 양으로 포함할 수 있다.
또한, 상기 고분자형 자성부는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자형 자성부는 인산 및 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 절연 코팅제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 고분자형 자성부의 총 중량을 기준으로 상기 절연 코팅제는 고분자형 자성부의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%의 양으로 첨가될 수 있다.
상기 첨가제를 상기 범위의 함량으로 포함하는 경우 자성부의 180℃에서의 위치 변화를 감소시키는데 유리하여 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 고분자형 자성부의 79 kHz 내지 90 kHz의 주파수 대역에서 투자율은 소재에 따라 달라질 수 있고, 넓게는 5 내지 150,000일 수 있으며, 구체적인 소재에 따라 5 내지 300, 500 내지 3,500, 또는 10,000 내지 150,000일 수 있다. 또한 상기 고분자형 자성부의 79 kHz 내지 90 kHz의 주파수 대역에서 투자손실은 소재에 따라 달라질 수 있고, 넓게는 0 내지 50,000일 수 있으며, 구체적인 소재에 따라 0 내지 1,000, 1 내지 100, 100 내지 1,000, 또는 5,000 내지 50,000일 수 있다.
구체적인 일례로서, 상기 자성부가 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하는 고분자형 자성부, 구체적으로 고분자형 자성 블록일 경우, 79 kHz 내지 90 kHz, 구체적으로 85 kHz의 주파수 대역에서 투자율은 5 내지 500, 5 내지 130, 15 내지 80, 또는 10 내지 50일 수 있고, 투자손실은 0 내지 50, 0 내지 20, 0 내지 15, 또는 0 내지 5일 수 있다.
상기 고분자형 자성부는 일정 비율로 신장될 수 있다. 예를 들어 상기 고분자형 자성부의 신장율은 0.5% 이상일 수 있다. 상기 신장 특성은 고분자를 적용하지 않는 세라믹계 자성부에서는 얻기 어려운 것으로, 대면적의 자성부가 충격에 의해 뒤틀림 등이 발생하더라도 손상을 줄여줄 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자형 자성부의 신장율은 0.5% 이상, 1% 이상, 또는 2.5% 이상일 수 있다. 상기 신장율의 상한에는 특별한 제한이 없으나, 신장율 향상을 위해 고분자 수지의 함량이 많아지는 경우, 자성부의 인턱턴스 등의 물성이 떨어질 수 있으므로, 상기 신장율은 10% 이하로 하는 것이 좋다.
상기 고분자형 자성부는 충격 전후의 물성 변화율이 적으며, 일반적인 페라이트 자성 시트와 비교하여 월등하게 우수하다.
본 명세서에서 어떤 물성의 충격 전후의 물성 변화율(%)은 아래 식으로 계산될 수 있다.
특성 변화율(%) = | 충격 전 특성 값 - 충격 후 특성 값 | / 충격 전 특성 값 x 100
예를 들어, 상기 고분자형 자성부는 1 m의 높이에서 자유 낙하시켜 인가한 충격 전과 후의 인덕턴스 변화율이 5% 미만, 또는 3% 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 인덕턴스 변화율은 0% 내지 3%, 0.001% 내지 2%, 또는 0.01% 내지 1.5%일 수 있다. 상기 범위 내일 때, 충격 전후의 인덕턴스 변화율이 상대적으로 적어서 자성부의 안정성이 보다 향상될 수 있다.
또한, 상기 고분자형 자성부는 1 m의 높이에서 자유 낙하시켜 인가한 충격 전과 후의 품질계수(Q factor) 변화율이 0% 내지 5%, 0.001% 내지 4%, 또는 0.01% 내지 2.5%일 수 있다. 상기 범위 내일 때, 충격 전후의 물성 변화가 적어서 자성부의 안정성과 내충격성이 보다 향상될 수 있다.
또한, 상기 고분자형 자성부는 1 m의 높이에서 자유 낙하시켜 인가한 충격 전과 후의 저항 변화율이 0% 내지 2.8%, 0.001% 내지 1.8%, 또는 0.1% 내지 1.0%일 수 있다. 상기 범위 내일 때, 실재 충격과 진동이 가해지는 환경에서 반복하여 적용하더라도 저항값이 일정 수준 이하로 잘 유지될 수 있다.
또한, 상기 고분자형 자성부는 1 m의 높이에서 자유 낙하시켜 인가한 충격 전과 후의 충전효율 변화율이 0% 내지 6.8%, 0.001% 내지 5.8%, 또는 0.01% 내지 3.4%일 수 있다. 상기 범위 내일 때, 대면적의 자성부가 충격이나 뒤틀림이 반복적으로 발생하더라도 물성을 보다 안정적으로 유지할 수 있다.
나노결정질 자성부
상기 자성부는 나노결정질(nanocrystalline) 자성부를 더 포함할 수 있다.
상기 나노결정질 자성부를 적용 시에, 코일부와 거리가 멀어질수록 코일부의 인덕턴스(Ls)가 낮아지더라도 저항(Rs)이 더욱 낮아짐으로써 코일의 품질계수(Q factor: Ls/Rs)가 높아져서 충전 효율이 향상되고 발열이 줄어들 수 있다.
예를 들어, 상기 나노결정질 자성부는 Fe계 나노결정질 자성부일 수 있고, 구체적으로 Fe-Si-Al계 나노결정질 자성부, Fe-Si-Cr계 나노결정질 자성부, 또는 Fe-Si-B-Cu-Nb계 나노결정질 자성부일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 나노결정질 자성부는 Fe-Si-B-Cu-Nb계 나노결정질 자성부일 수 있고, 이 경우, Fe가 70 원소% 내지 85 원소%, Si 및 B의 합이 10 원소% 내지 29 원소%, Cu와 Nb의 합이 1 원소% 내지 5 원소%인 것이 바람직하다(여기서 원소%란 자성부를 이루는 총 원소의 갯수에 대한 특정 원소의 갯수의 백분율을 의미한다). 상기 조성 범위에서 Fe-Si-B-Cu-Nb계 합금이 열처리에 의해 나노상의 결정질로 쉽게 형성될 수 있다.
상기 나노결정질 자성부는, 예를 들어 Fe계 합금을 멜트 스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)으로 제조하며, 원하는 투자율을 얻을 수 있도록 300℃ 내지 700℃의 온도 범위에서 30분 내지 2시간 동안 무자장 열처리를 행하여 제조될 수 있다.
만약 열처리 온도가 300℃ 미만인 경우 나노 결정질이 충분히 생성되지 않아 원하는 투자율이 얻어지지 않으며 열처리 시간이 길게 소요될 수 있고, 700℃를 초과하는 경우는 과열처리에 의해 투자율이 현저하게 낮아질 수 있다. 또한, 열처리 온도가 낮으면 처리시간이 길게 소요되고, 반대로 열처리 온도가 높으면 처리시간은 단축되는 것이 바람직하다.
나노결정질 자성부는 제조 공정상 두꺼운 두께를 만들기 어려우며 예를 들어 15 ㎛ 내지 35 ㎛의 두께로 형성될 수 있다.
상기 나노결정질 자성부는 전기 자동차의 무선충전 표준 주파수 근방에서 특정 범위의 자성 특성을 가질 수 있다.
예를 들어 상기 나노결정질 자성부는 85 kHz의 주파수에서 500 내지 150,000의 투자율 및 100 내지 50,000의 투자손실을 가질 수 있다. 일례로서, 상기 나노결정질 자성부가 파쇄형의 나노결정성 자성체를 포함할 경우 85 kHz의 주파수에서 500 내지 3,000의 투자율 및 100 내지 1,000의 투자손실을 가질 수 있다. 다른 예로서, 상기 나노결정질 자성부가 비파쇄형의 나노결정성 자성체를 포함할 경우 85 kHz의 주파수에서 5,000 내지 150,000의 투자율 및 1,000 내지 10,000의 투자손실을 가질 수 있다.
산화물계 자성부
상기 자성부는 산화물계 자성부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 산화물계 자성부는 페라이트계 소재일 수 있고, 구체적인 화학식은 MOFe2O3(여기서 M은 Mn, Zn, Cu, Ni 등의 1종 이상의 2가 금속 원소이다)로 표시될 수 있다. 상기 페라이트계 소재는 소결체인 것이 투자율과 같은 자성 특성 면에서 유리하고, 보다 구체적으로 페라이트 소결체일 수 있다. 상기 페라이트계 소재는 원료 성분들을 혼합하고 하소 후 분쇄하고, 이를 바인더 수지와 혼합하여 성형하고 소성하여 시트 또는 블록 형태로 제조될 수 있다.
보다 구체적으로 상기 산화물계 자성부는 Ni-Zn계, Mg-Zn계, 또는 Mn-Zn계 페라이트일 수 있고, 특히 Mn-Zn계 페라이트는 79 kHz 내지 90 kHz의 주파수에서 실온 내지 100℃ 이상의 온도 범위에 걸쳐 높은 투자율, 낮은 투자손실, 및 높은 포화자속밀도를 나타낼 수 있다.
상기 Mn-Zn계 페라이트는 주성분으로 산화철 Fe2O3 66 mol% 내지 70 mol%, ZnO 10 mol% 내지 20 mol%, MnO 8 mol% 내지 24 mol%, 및 NiO 0.4 mol% 내지 2 mol%를 포함하고, 그 외 부성분으로 SiO2, CaO, Nb2O5, ZrO2, SnO 등을 함유할 수 있다. 상기 Mn-Zn계 페라이트는 주성분을 소정의 몰비로 혼합하여 공기 중에서 800℃ 내지 1100℃의 온도로 1 시간 내지 3 시간 동안 하소 후 부성분을 첨가하여 분쇄하고, 이에 폴리비닐알코올(PVA) 등의 바인더 수지를 적당량 혼합하고 프레스를 이용하여 가압 성형한 후, 1200℃ 내지 1300℃까지 승온하여 2시간 이상 소성함으로써 시트 또는 블록 형태로 제조될 수 있다. 이후, 필요에 따라 와이어 톱(wire saw) 또는 워터젯(water jet) 등을 이용해 가공하여 요구되는 크기로 절단된다.
상기 산화물계 자성부는 전기 자동차의 무선충전 표준 주파수 근방에서 특정 범위의 자성 특성을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 산화물계 자성부, 구체적으로 페라이트계 소재의 85 kHz의 주파수에서 투자율은 1,000 내지 5,000, 1,000 내지 4,000, 또는 2,000 내지 4,000일 수 있고, 투자손실은 0 내지 1,000, 0 내지 100, 또는 0 내지 50일 수 있다.
자성부의 제조방법
상기 자성부는, 예를 들어 고분자형 자성부를 포함할 수 있으며, 상기 고분자형 자성부는 필러와 바인더 수지를 혼합하여 슬러리화한 후 시트 형상으로 성형하고 경화하는 등의 시트화 과정으로 제조할 수 있다.
또한, 열가소성 수지를 이용해 일정한 두께를 갖는 대면적의 자성부를 제조하기 위해 몰드에 의해 입체 구조로 형성할 수 있으며, 구체적으로는 필러와 열 가소성 수지를 기계적 전단력과 열을 이용하여 혼련 후 기계 장치를 이용하여 펠렛화 하여 사출 성형의 방식으로 블록을 제조할 수 있다.
상기 제조의 방법에는 통상의 시트화 또는 블록화 방법이 적용될 수 있다.
상기 성형은 사출성형에 의해 자성부의 원료를 몰드에 주입하여 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자성부는 필러와 고분자 수지 조성물을 혼합하여 원료 조성물을 얻은 뒤, 도 8에서 보듯이, 상기 원료 조성물(701)을 사출성형기(702)에 의해 몰드(703)에 주입하여 제조될 수 있다. 이때 몰드(703)의 내부 형태를 입체 구조로 설계하여, 자성부의 입체 구조를 쉽게 구현할 수 있다. 이와 같은 공정은 기존의 소결 페라이트 시트를 자성부로 사용하는 경우에 비해 구조의 자유도 측면에서 유리할 수 있다.
자성부의 면적 및 두께
상기 자성부는 자성 시트, 자성 시트 적층체, 또는 자성 블록일 수 있다.
상기 자성부는 대면적을 가질 수 있고, 구체적으로 200 cm2 이상, 400 cm2 이상, 또는 600 cm2 이상의 면적을 가질 수 있다. 또한, 상기 자성부는 10,000 cm2 이하의 면적을 가질 수 있다.
상기 대면적의 자성부는 다수의 단위 자성부가 조합되어 구성될 수 있으며, 이때, 상기 단위 자성부의 면적은 60 cm2 이상, 90 cm2, 또는 95 cm2 내지 900 cm2일 수 있다.
상기 자성 시트의 두께는 15 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이상, 80 ㎛ 이상, 15 ㎛ 내지 150 ㎛, 15 ㎛ 내지 35 ㎛, 또는 85 ㎛ 내지 150 ㎛일 수 있다. 이러한 자성부는 통상의 필름 또는 시트를 제조하는 방법으로 제조될 수 있다.
상기 자성 시트의 적층체는 상기 자성 시트가 20장 이상, 또는 50장 이상 적층된 것일 수 있다. 또한 상기 자성 시트의 적층체는 상기 자성 시트가 150장 이하, 또는 100장 이하로 적층된 것일 수 있다.
상기 자성 블록의 두께는 1㎜ 이상, 2㎜ 이상, 3㎜ 이상, 또는 4㎜ 이상일 수 있다. 또한, 상기 자성 블록의 두께는 10㎜ 이하일 수 있다.
쉴드부
상기 구현예에 따른 무선충전 장치(10)는 전자파 차폐를 통해 무선충전 효율을 높이는 역할을 하는 쉴드부(400)을 더 포함할 수 있다.
상기 쉴드부는 상기 코일의 일면 상에 배치된다.
상기 쉴드부는 금속판을 포함하며, 이의 소재는 알루미늄일 수 있으며, 그 외 전자파 차폐능을 갖는 금속 또는 합금 소재가 사용될 수 있다.
상기 쉴드부의 두께는 0.2㎜ 내지 10㎜, 0.5㎜ 내지 5㎜, 또는 1㎜ 내지 3㎜일 수 있다.
또한 상기 쉴드부의 면적은 200 cm2 이상, 400 cm2 이상, 또는 600 cm2 이상일 수 있다.
하우징
상기 구현예에 따른 무선충전 장치(10)는 상기 코일부(200) 및 상기 자성부(300)를 수용하는 하우징(600)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징(600)은 상기 코일부(200), 쉴드부(400), 자성부(300) 등의 구성 요소가 적절하게 배치되어 조립될 수 있게 한다. 상기 하우징의 형상(구조)은 그 내부에 포함되는 구성 요소에 따라 또는 환경에 따라 임의로 설정할 수 있다. 상기 하우징의 재질 및 구조는 무선충전 장치에 사용되는 통상적인 하우징의 재질 및 구조를 채용할 수 있다.
지지부
상기 구현예에 따른 무선충전 장치(10)는 상기 코일부(200)를 지지하는 지지부(100)를 더 포함할 수 있다. 상기 지지부의 재질 및 구조는 무선충전 장치에 사용되는 통상적인 지지부의 재질 및 구조를 채용할 수 있다. 상기 지지판은 평판 구조 또는 코일부를 고정시킬 수 있도록 코일 형태를 따라 홈이 파여진 구조를 가질 수 있다.
[무선충전 장치의 다양한 예]
도 3a 및 3b는 본 발명의 구현예에 따른 다양한 구조의 무선충전 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
일 구현예에 따른 무선충전 장치는 도 3a를 참조하여, 코일부(200); 상기 코일부(200) 상에 배치되는 자성부(300)를 포함하고, 상기 자성부와 일정 간격 이격하여 쉴드부(400)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 자성부(300) 및 상기 쉴드부(400) 사이에 빈 공간 또는 스페이서부(700)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 자성부(300)은 필러 및 바인더 수지를 포함하는 고분자형 자성부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 자성부는 평면 구조일 수 있다. 또는 상기 자성부는 입체 구조일 수 있다. 상기 자성부가 입체 구조일 경우, 충전 효율 및 방열 특성을 향상시킬 수 있다.
도 3b를 다시 참조하여, 상기 자성부는 2종 이상의 하이브리드형 자성부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 자성부는 서로 다른 종류의 자성부, 예컨대 고분자형 자성부(300), 및 나노결정질 또는 산화물계 자성부(500)를 포함할 수 있다.
상기 고분자형 자성부(300)는 상기 코일부(200)가 배치되는 부분에 대응되는 외곽부(310); 및 상기 외곽부(310)에 의해서 둘러싸이는 중심부(320)를 포함하고, 상기 외곽부(310)의 두께가 상기 중심부(320)의 두께보다 더 클 수 있다. 이때 상기 고분자형 자성부에서 외곽부와 중심부는 서로 일체형으로 형성될 수 있다. 또는 상기 고분자형 자성부에서 외곽부와 중심부는 두께가 동일할 수도 있다.
이와 같이 무선충전 중 전자기 에너지가 집중되는 코일 근방의 자성부의 두께를 두껍게 하고, 코일이 없어서 상대적으로 전자기 에너지 밀도가 낮은 중심의 자성부의 두께를 낮춤으로써, 코일 주변에 집중되는 전자기파를 효과적으로 집속시켜 충전 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 별도의 스페이서 없이 견고하게 코일과 쉴드부와의 거리를 유지시킬 수 있어, 스페이서 등의 사용에 따른 재료비 및 공정비를 줄일 수 있다.
상기 고분자형 자성부에서 상기 외곽부가 상기 중심부에 비해 1.5 배 이상 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 상기 두께 비율일 때, 코일 주변에 집중되는 전자기파를 보다 효과적으로 집속시켜 충전 효율을 향상시킬 수 있고 발열 및 경량화에도 유리하다. 구체적으로, 상기 고분자형 자성부에서 외곽부/중심부의 두께 비율은 2 이상, 3 이상, 또는 5 이상일 수 있다. 또한 상기 두께 비율은 100 이하, 50 이하, 30 이하, 또는 10 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 두께 비율은 1.5 내지 100, 2 내지 50, 3 내지 30, 또는 5 내지 10일 수 있다.
상기 고분자형 자성부의 외곽부의 두께는 1㎜ 이상, 3㎜ 이상, 또는 5㎜ 이상일 수 있고, 또한 30㎜ 이하, 20㎜ 이하, 또는 11㎜ 이하일 수 있다. 아울러, 상기 고분자형 자성부의 중심부의 두께는 10㎜ 이하, 7㎜ 이하, 또는 5㎜ 이하일 수 있고, 또한 0㎜이거나 0.1㎜ 이상 또는 1㎜ 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자형 자성부의 외곽부가 5㎜ 내지 11㎜의 두께를 갖고, 상기 중심부가 0㎜ 내지 5㎜의 두께를 가질 수 있다.
상기 고분자형 자성부(300)의 중심부(320)의 두께가 0일 경우, 상기 고분자형 자성부(300)는 중심부(320)에 비어 있는 형상을 가질 수 있다(예를 들어 도넛 형상). 이 경우 상기 고분자형 자성부는 보다 작은 면적으로도 충전 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 무선충전 장치는 도 3b를 참조하여, 코일부(200); 상기 코일부(200) 상에 배치되는 자성부를 포함하고, 상기 자성부는 고분자형 자성부(300) 및 나노결정질 또는 산화물계 자성부(500)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 나노결정질 또는 산화물계 자성부의 적어도 일부가 상기 쉴드부에 접촉할 수 있다. 이에 따라 상기 나노결정질 또는 산화물계 자성부에서 발생하는 열이 상기 쉴드부를 통해 효과적으로 배출될 수 있다. 예를 들어 상기 나노결정질 또는 산화물계 자성부가 시트 형태일 경우, 이의 일면 전부가 상기 쉴드부에 접촉할 수 있다. 구체적으로, 상기 나노결정질 또는 산화물계 자성부는 상기 쉴드부의 상기 고분자형 자성부를 향하는 일면 상에 부착될 수 있다. 상기 나노결정질 또는 산화물계 자성부는 상기 쉴드부의 일면에 열전도성 접착제로 부착됨으로써, 방열 효과를 더욱 높일 수 있다. 상기 열전도성 접착제는 금속계, 카본계, 세라믹계 등의 열전도성 소재를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 열전도성 입자가 분산된 접착제 수지일 수 있다.
이 외에도, 본 발명의 구현예에 따라, 상기 자성부가 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0.07 이하인 고분자형 자성부를 포함하고, 다른 소재의 자성부와 함께 복합된 다양한 구조로 배치하여 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 다양하게 설계할 수 있다.
본 발명의 구현예에 따른 무선충전 장치의 충전 효율은 85% 이상, 88% 이상, 89% 이상, 90% 이상, 또는 91% 이상일 수 있다.
따라서 상기 무선충전 장치는, 송신기와 수신기 간의 대용량의 전력 전송을 요구하는 전기 자동차 등에 유용하게 사용될 수 있다.
[이동 수단]
상기 구현예에 따른 무선충전 장치는, 송신기와 수신기 간의 대용량의 전력 전송을 요구하는 전기 자동차와 같은 이동 수단 등에 유용하게 사용될 수 있다.
도 9를 참조하여, 일 구현예에 따른 전기 자동차(1)는, 상기 구현예에 따른 무선충전 장치를 수신기(720)로 포함한다.
상기 무선충전 장치는 전기 자동차(1)의 무선충전의 수신기로 역할하고 무선충전의 송신기(730)로부터 전력을 공급받을 수 있다.
이와 같이 상기 이동 수단은 무선충전 장치를 포함하고, 상기 무선충전 장치는 코일부; 및 상기 코일부 상에 배치되는 자성부를 포함하고, 상기 자성부는 하기의 수식 1로 표시되는 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0.07 이하일 수 있다. 상기 이동 수단에 포함되는 무선충전 장치의 각 구성요소들의 구성 및 특징은 앞서 설명한 바와 같다.
상기 이동 수단은 상기 무선충전 장치로부터 전력을 전달받는 배터리를 더 포함할 수 있다. 상기 무선충전 장치는 무선으로 전력을 전송받아 상기 배터리에 전달하고, 상기 배터리는 상기 전기 자동차의 구동계에 전력을 공급할 수 있다. 상기 배터리는 상기 무선충전 장치 또는 그 외 추가적인 유선충전 장치로부터 전달되는 전력에 의해 충전될 수 있다.
또한 상기 이동 수단은 충전에 대한 정보를 무선충전 시스템의 송신기에 전달하는 신호 전송기를 더 포함할 수 있다. 이러한 충전에 대한 정보는 충전 속도와 같은 충전 효율, 충전 상태 등일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
실시예
실시예 1 : 무선충전 장치의 제조
단계 1: 고분자형 자성부(PMB 자성 시트)의 제조
바인더 수지로서 폴리아미드 수지(제품명 L1724k, 제조사 Daicel-Evonik) 35 중량%, 필러로서 샌더스트(제품명 C1F-02A, 제조사 Crystallite Technology) 60 중량%, 및 첨가제로서 인산 및 실란을 5 중량% 사용하여 약 170 내지 200℃의 온도, 120 내지 150 rpm의 조건으로 압출기에서 펠릿을 제조하고, 이 펠릿을 사출기에서 약 250℃의 온도 조건에서 사출하여 5㎜ 두께의 자성부를 얻었다.
단계 2: 무선충전 장치의 제조
상기 단계 1의 자성부를 이용하여 전도성 와이어를 포함하는 코일부, 상기 자성부 및 쉴드부를 포함하는 무선충전 장치를 얻었다.
실시예 2 내지 4
하기 표 1에 기재된 바와 같이 필러의 함량을 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 자성부 및 이를 포함하는 무선충전 장치를 얻었다.
실시예 5 및 6
하기 표 1에 기재된 바와 같이 바인더 수지의 종류를 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 수행하여 자성부 및 이를 포함하는 무선충전 장치를 얻었다.
비교예 1
하기 표 1에 기재된 바와 같이 필러의 함량을 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 자성부 및 이를 포함하는 무선충전 장치를 얻었다.
비교예 2
하기 표 1에 기재된 바와 같이 바인더 수지의 종류 및 필러의 함량을 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 자성부 및 이를 포함하는 무선충전 장치를 얻었다.
비교예 3
하기 표 1에 기재된 바와 같이 바인더 수지 및 필러의 함량을 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 자성부 및 이를 포함하는 무선충전 장치를 얻었다.
시험예
(1) 동적 기계 분석(dynamic mechanical analysis, DMA) 테스트
분석 장비: TA 社 DMA Q800
자성 시트 시편: 크기 60㎜(가로, 길이) X 13㎜(세로, 폭) X 1㎜(두께)의 직육면체
측정조건
DMA 멀티-스트레인 모드(Multi-Strain Mode)
측정 주파수: 1Hz
온도 변화법(Temperature Ramp Method): -20℃ ~200℃, 5℃/분,
이중 캔틸레버 클램프(Dual Cantilever Clamp): 샘플의 양 끝단은 약 7 ㎜의 길이로 클램핑된다.
상기 조건으로 자성 시트의 온도에 따른 위치 변화 특성을 측정하였다.
실시예 및 비교예에서 얻은 자성부에 포함된 자성 시트(시편)를 샘플 홀더 내에 넣어 고정 시키고, 온도 변화에 따른 기계방향(수직방향)으로의 위치 변화 시작 온도, 위치 변화를 측정하였다. 이때, 샘플의 온도는 상기 장비의 챔버내의 온도와 같다고 가정하였다. 그 결과를 하기 표 2 및 3에 정리하였다.
(2) 충전 효율 측정
충전 효율은 SAE J2954 WPT2 Z2 Class standard TEST 방법으로 측정하였다. 구체적으로, SAE J2954 WPT2 Z2 Class standard TEST 규격 코일부 및 프레임을 적용하고 자성부, 스페이서(spacer), 알루미늄플레이트를 쌓아 수신패드 (35 cm X 35 cm) 및 송신패드(75 cm X 60 cm) 제조하여, 85 kHz 주파수에서 출력전력 6.6kW로 동일한 조건에서 충전 효율을 평가했다.
상기 측정 결과를 하기 표 2 및 3에 정리하였다.
Figure 112021010173212-pat00006
Figure 112021010173212-pat00007
Figure 112021010173212-pat00008
표 1에서 보듯이, 본 발명의 구현예에 따른 실시예들의 무선충전 장치에서 자성부는 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0.063 이하이고, 무선충전 장치의 충전효율도 모두 약 85.5% 이상임을 알 수 있다.
구체적으로, 실시예 1 및 2의 자성부는 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 각각 0.063 내지 0.007이고, 특히 실시예 3 내지 6의 자성부는 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 모두 0.000이었다.
이에 반해, 비교예 1 내지 3의 자성부는 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 각각 0.089, 0.207 및 0.076으로, 180℃에서의 위치 변화가 실시예에 비해 현저히 증가하였고, 무선충전 장치의 충전효율도 현저히 감소하였다. 특히, 비교예 1 및 2는 자성 특성 부족으로 충전 효율 측정이 불가하였다.
한편, 실시예 1 내지 4 및 비교예 3의 결과로부터 필러의 함량에 따라 자성부의 위치 변화 및 무선충전 장치의 충전효율이 현저히 달라짐을 알 수 있다.
구체적으로 실시예 1 내지 4의 자성부의 경우, 동일한 종류의 바인더 수지를 사용하고 필러 함량을 조절하여 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)를 제어할 수 있으며, 이에 따라 충전효율도 향상시킬 수 있는 반면, 비교예 1 및 3과 같이 동일한 종류의 바인더 수지를 사용하면서, 필러 함량을 60 중량% 미만으로 사용한 경우, 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0.076 이상으로 실시예 1 내지 4의 자성부의 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)에 비해 현저히 증가하였고, 무선충전 장치의 충전효율이 85%로 감소함을 확인하였다.
나아가, 실시예 3, 5 및 6의 자성부에서 바인더 수지를 달리하여 위치 변화 및 충전효율을 비교하였다.
실시예 3, 5 및 6의 자성부의 경우 모두 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0.000으로 우수하였으나, 충전효율에 있어서 차이를 보였다. 특히, 실시예 3의 자성부와 같이 폴리아미드 바인더 수지를 사용하고 필러의 함량이 89 중량%인 경우, 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0.000이고, 충전효율도 90% 이상으로 매우 우수한 효과를 보임을 확인하였다.
한편, 도 6 및 7은 각각 실시예 3 및 비교예 2의 고분자형 자성부의 온도에 따른 위치 변화된 길이를 나타내는 DMA 테스트 결과 그래프이다.
도 6 및 7에서 보듯이, 실시예 3의 고분자형 자성부는 온도가 -20 내지 200℃까지 증가하여도 위치 변화된 총 길이가 약 0.4㎜ 미만으로 온도가 증가하여도 위치 변화가 거의 없음을 알 수 있다.
이에 반해, 비교예 2의 고분자형 자성부의 경우, 150℃ 이상부터 위치 변화된 길이가 급격히 증가하여 약 180℃인 경우 위치 변화된 총 길이가 약 9.5㎜였고, 200℃에 근접하는 경우 위치 변화된 총 길이가 약 25㎜로 현저히 상승함을 확인하였다.
1 : 이동 수단(전기 자동차)
10, 10a, 10b : 무선충전 장치
100 : 지지부 200 : 코일부
300 : 자성부(고분자형 자성부) 310 : 외곽부
320 : 중심부 400 : 쉴드부
500 : 산화물계 또는 나노결정질 자성부
700 : 스페이서부
701 : 원료 조성물 702 : 사출 성형기
703 : 몰드
720 : 수신기 730 : 송신기
301 : 샘플
800 : 캔틸레버 클램프
L : 샘플의 총 길이
Ms : 샘플의 길이(L) 중 지그로 잡히는 부분을 제외한 길이
W : 샘플의 폭
T : 샘플의 두께
D : 위치 변화량

Claims (12)

  1. 코일부; 및
    상기 코일부 상에 배치되는 자성부를 포함하고,
    상기 자성부는 하기의 수식 1로 표시되는 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0.07 이하인, 무선충전 장치:
    [수식 1]
    ΔDR1 =
    Figure 112021035367595-pat00009

    여기서, 상기 D25는 동적 기계 분석(dynamic mechanical analysis, DMA)에 의해서 측정되는 25℃에서의 위치 변화량이고,
    상기 D180은 상기 동적 기계 분석에 의해서 측정되는 180℃에서의 위치 변화량이고,
    상기 Ms는 60 ㎜의 길이, 13 ㎜의 폭 및 1 ㎜의 두께를 가지는 직육면체 형상을 가지는 샘플의 길이 중, 지그로 잡히는 부분을 제외한 길이로서, 상기 Ms는 46 ㎜이고,
    상기 동적 기계 분석에서, 주파수는 1Hz이고,
    상기 동적 기계 분석은 DMA 멀티-스트레인 모드(Multi-Strain Mode), 온도 변화법(Temperature Ramp Method), 및 이중 캔틸레버 클램프(Dual Cantilever Clamp)로 진행된다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성부는 하기의 수식 2로 표시되는 195℃에서의 위치 변화(ΔDR2)가 0.20 이하인, 무선충전 장치:
    [수식 2]
    ΔDR2 =
    Figure 112021010173212-pat00010

    여기서, 상기 D195은 상기 동적 기계 분석에 의해서 측정되는 195℃에서의 위치 변화량이고,
    상기 D25 및 상기 Ms는 상술한 바와 같다.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 자성부는 하기의 수식 3으로 표시되는 195℃에서의 위치 변화(ΔDR2) 대비 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)의 비(ΔDR)가 0.35 이하인, 무선충전 장치:
    [식 3]
    ΔDR =
    Figure 112021010173212-pat00011

  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성부는 하기의 수식 4로 표시되는 온도 변화 대비 위치 변화량(DPT)이 0.2/50℃ 이하인, 무선충전 장치:
    [식 4]
    DPT =
    Figure 112021010173212-pat00012

    여기서, 상기 D130은 상기 동적 기계 분석에 의해서 측정되는 130℃에서의 위치 변화량이고,
    상기 D180 및 상기 Ms는 상술한 바와 같다.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성부의 위치 변화 시작 온도가 150 ℃ 이상인, 무선충전 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성부가 필러 및 바인더 수지를 포함하는 고분자형 자성부를 포함하고,
    상기 필러가 상기 고분자형 자성부의 총 중량을 기준으로 60 중량% 내지 90 중량%의 양으로 포함되는, 무선충전 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 필러가 1 ㎛ 내지 300 ㎛의 평균 입경(D50)을 갖는, 무선충전 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 필러가 하기 화학식 1의 조성을 갖는, 무선충전 장치:
    [화학식 1]
    Fe1-a-b-c Sia Xb Yc
    상기 식에서,
    X는 Al, Cr, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이고,
    Y는 Mn, B, Co, Mo, 또는 이들의 조합이며;
    a는 0.01 내지 0.2이고,
    b는 0.01 내지 0.1이며,
    c는 0 내지 0.05이다.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 바인더 수지의 녹는점(Tm)이 150 내지 210℃인, 무선충전 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 바인더 수지가 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리페닐설파이드(PSS) 수지, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 수지, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 이소시아네이트 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 무선충전 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 고분자형 자성부가 인산 및 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 첨가제를 더 포함하는, 무선충전 장치.
  12. 무선충전 장치를 포함하고,
    상기 무선충전 장치는
    코일부; 및
    상기 코일부 상에 배치되는 자성부를 포함하고,
    상기 자성부는 하기의 수식 1로 표시되는 180℃에서의 위치 변화(ΔDR1)가 0.07 이하인, 이동수단:
    [수식 1]
    ΔDR1 =
    Figure 112021035367595-pat00013

    여기서, 상기 D25는 동적 기계 분석(dynamic mechanical analysis, DMA)에 의해서 측정되는 25℃에서의 위치 변화량이고,
    상기 D180은 상기 동적 기계 분석에 의해서 측정되는 180℃에서의 위치 변화량이고,
    상기 Ms는 60 ㎜의 길이, 13 ㎜의 폭 및 1 ㎜의 두께를 가지는 직육면체 형상을 가지는 샘플의 길이 중, 지그로 잡히는 부분을 제외한 길이로서, 상기 Ms는 46 ㎜이고,
    상기 동적 기계 분석에서, 주파수는 1Hz이고,
    상기 동적 기계 분석은 DMA 멀티-스트레인 모드(Multi-Strain Mode), 온도 변화법(Temperature Ramp Method), 및 이중 캔틸레버 클램프(Dual Cantilever Clamp)으로 진행된다.
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