KR102249811B1 - 무선 충전 송신모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 무선 충전 송신모듈은 복수의 코일유닛들과, 복수의 코일유닛들의 일측을 덮는 자기장 차폐시트 및 자기장 차폐시트를 덮도록 배치되는 방열 플레이트를 포함하므로, 방열 플레이트를 통해 보다 효율적으로 열을 방열할 수 잇다.

Description

무선 충전 송신모듈{WIRELESS BATTERY CHARGING MODULE}

본 발명은 무선 충전 송신모듈에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 가벼우면서도 코일유닛에서 발생한 열을 효율적으로 방열할 수 있는 무선 충전 송신모듈에 관한 발명이다.

근래에는 차량 내에서 간편히 휴대용 단말의 배터리를 충전할 수 있는 무선 충전 송신모듈의 사용이 점차 증가하고 있다.

차량 내 무선 충전의 경우, 콘솔 박스와 같은 넓은 공간에서 휴대폰을 충전해야 하기 때문에 휴대폰의 위치가 이동되었을 때에도 충전을 지속하기 위해 충전 가능한 면적이 넓은 WPC 규격의 3개의 코일유닛을 갖춘 무선 충전 송신 모듈이 사용되고 있다.

이러한 무선 충전 송신모듈은 코일유닛에서 발생되는 자기장을 흡수하도록 마련된 자기장 흡수 소재를 포함한다.

종래의 자동차 산업에서는 자기장 흡수 소재로 저투자율 센더스트(SENDUST) 소재를 사출하여 코일유닛을 안착시키는 방법을 사용하거나, 고투자율의 박막 페라이트 위에 코일유닛을 부착하는 방법을 사용하였다.

그러나, 센더스트 소재의 경우 투자율이 낮아 효율성이 떨어지는 문제가 있으며, 박막 페라이트의 경우 박막 페라이트의 취성으로 인해 부서지기 쉬우므로 코일유닛을 안착시키기 어렵다는 문제가 있었다.

또한, 무선 충전 송신모듈이 고속 무선 충전을 수행하도록 하기 위해서는 무선 충전 송신모듈에 고전력을 공급하여야 하는데, 무선 충전 송신모듈에 고전력이 공급될 경우 코일유닛들에서는 적정 수준 보다 많은 열이 발생한다. 따라서 코일유닛들에서 발생하는 열로 인해 무선 충전 송신모듈에 고전력을 사용하기 어려우며, 그에 따라 무선 충전 속도를 향상시키는데 제약이 있다.

이에, 고투자율의 자기흡수재 위에 코일유닛을 안정적으로 안착시킬 수 있는 동시에 방열성이 우수하여 고속 충전시에도 발열을 최소화하며 제조 편차를 최소화할 수 있는 소재 및 구조 기술이 필요하였다.

본 발명의 일 측면은 코일유닛의 열을 효율적으로 방열할 수 있는 무선 충전 송신모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 일 측면은 충분한 자기장 차폐 효과 및 방열 성능을 가지면서도 경량화가 가능한 무선 충전 송신모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 무선 충전 송신모듈은 복수의 코일유닛들과, 상기 복수의 코일유닛들의 일측에 배치되는 자기장 차폐시트 및 상기 자기장 차폐시트의 일측에 부착되는 방열 플레이트를 포함한다.

또한, 상기 복수의 코일유닛들을 수용하는 방열 브래킷을 포함하며, 상기 방열 브래킷은 그라파이트를 포함한다.

또한, 상기 자기장 차폐시트는 Ni-Zn 페라이트 시트로 형성되며, 상기 방열 플레이트는 금속 재질로 형성된다.

또한, 상기 방열 플레이트는 알루미늄 재질로 형성된다.

또한, 상기 자기장 차폐시트의 두께(A)와 상기 방열 플레이트의 두께(B)는 "0 < A/B < 1"라는 관계식을 만족시킨다.

또한, 상기 자기장 차폐시트는 0.5mm 이하로 형성된다.

또한, 상기 자기장 차폐시트는 상기 방열 브래킷의 일측면을 덮고 있는 상기 자기장 차폐시트의 노출면을 덮도록 배치된다.

또한, 상기 방열 플레이트는 상기 방열 브래킷의 일측면을 덮고 있는 상기 자기장 차폐시트의 노출면 및 외측 끝단을 덮도록 배치된다.

또한, 상기 복수의 코일유닛들은 상기 방열 브래킷의 일측에 배치되는 제 1 코일유닛과, 상기 방열 브래킷의 타측에 나란히 배치되는 한 쌍의 제 2 코일유닛들을 포함하며, 상기 제 1 코일유닛은 상기 한 쌍의 제 2 코일유닛들과 겹쳐진다.

또한, 상기 방열 브래킷은 제 1 면에 마련되어 상기 제 1 코일유닛을 수용하는 제 1 안착홈과, 상기 제 1 면과 반대측인 제 2 면에 나란히 마련되어 상기 한 쌍의 제 2 코일유닛들을 수용하는 한 쌍의 제 2 안착홈들을 포함하며, 상기 제 1 안착홈과 상기 한 쌍의 제 2 안착홈들은 그 일부 면적이 겹쳐져 중첩 영역을 형성하며, 상기 자기장 차폐시트는 상기 방열 브래킷의 상기 제 2 면을 덮도록 배치된다.

또한, 상기 중첩 영역 중 적어도 일부 영역은 상기 방열 브래킷을 관통하도? 형성되어 상기 일부 영역을 통해 상기 제 1 안착홈과 상기 한 쌍의 제 2 안착홈들이 연통된다.

또한, 상기 제 1 안착홈은 상기 제 1 코일유닛의 두께와 동일한 깊이를 가지며, 상기 한 쌍의 제 2 안착홈은 상기 한 쌍의 제 2 코일유닛의 두께와 동일한 깊이를 갖는다.

또한, 상기 제 1 안착홈으로부터 돌출되어 상기 제 1 코일유닛의 내측을 지지하는 제 1 지지부와, 상기 한 쌍의 제 2 안착홈들로부터 돌출되어 상기 한 쌍의 제 2 코일유닛들의 내측을 지지하는 한 쌍의 제 2 지지부를 더 포함한다.

또한, 상기 제 1 지지부는 상기 제 1 안착 홈의 깊이와 동일한 높이를 가지며, 상기 한 쌍의 제 2 지지부는 상기 한 쌍의 제 2 안착홈의 깊이와 동일한 높이를 갖는다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 무선 충전 송신모듈은 방열 브래킷과 방열 플레이트를 통해 코일들에서 발생한 열을 보다 효율적으로 확산 및 방열할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 무선 충전 송신모듈은 자기장 차폐부재로 Ni-Zn 페리아트 시트를 사용하므로, 충분한 자기장 차폐효과를 유지하면서도 경량화가 가능하다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 충전 송신모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 무선 충전 송신모듈을 AA'방향으로 자른 단면 사시도이다.
도 3은 도 1의 무선 충전 송신모듈의 분해 사시도 이다.
도 4는 도 1의 무선 충전 송신모듈을 저면 분해 사시도 이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 충전 송신모듈복수 개의 코일유닛들의 적층된 상태를 보인 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 충전 송신모듈에 있어서 안착홈들을 형성예를 보인 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방열 브래킷의 단면 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 충전 송신모듈의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 무선 충전 송신모듈의 단면 사시도이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예에 따라 복수의 '부, 모듈'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 충전 송신모듈의 일면을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 무선 충전 송신모듈을 AA'방향으로 자른 단면을 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 무선 충전 송신모듈을 일면 방향에서 바라본 분해 사시도 이고, 도 4는 도 1의 무선 충전 송신모듈을 타면 방향에서 바라본 분해 사시도 이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 충전 송신모듈(100)은 복수 개의 코일유닛(111, 112), 방열 브래킷(120) 자기장 차폐시트(130) 및 방열 플레이트(140)를 포함한다.

게시된 발명에 따른 무선 충전 송신모듈(100)은 충전이 필요한 전자기기 측으로 무선전력을 송출하기 위한 것이다. 여기서 전자 기기는 휴대폰, PDA, PMP, 태블릿, 멀티미디어 기기 등과 같은 휴대용 전자기기일 수 있다. 또한 무선 충전 송신모듈(100)은 차량 내에 비치되거나 설치될 수 있다.

코일유닛(111, 112)은 무선전력을 송출하여 전자기기가 필요로 하는 전력을 전달하는 역할을 수행한다. 코일유닛(111, 112)은 전자기기에 내장된 수신코일 측으로 무선 전력을 송출하는 송신코일의 역할을 수행하며, 이 경우 전자기 유도 현상에 기초한 유도결합방식이 적용될 수 있다. 코일유닛(111, 112)는 다양하게 구성될 수 있으며, 일 예로 평판 형 코일로 마련될 수 있다.

전자기기 측에는 코일유닛(111, 112)과 대응되는 별도의 수신용 안테나(일 예로, 수신 코일유닛(Rx coil))가 구비된다. 수신용 안테나에는 코일유닛(111, 112)에서 변화하는 자기장의 변화를 통해 전류가 유도되며, 이로써 전력이 전달된다.

코일유닛(111, 112)은 Qi 방식으로 작동할 수 있고, PMA 방식으로 작동될 수 있으며, Qi 방식과 PMA 방식이 혼합된 형태로 작동될 수 있다.

코일유닛(111, 112)은 양 단부측에 한 쌍의 연결 단자를 갖는 소정 길이의 도전성부재가 시계방향 또는 반 시계 방향으로 복수 회 권선되는 원형, 타원형 또는 사각형 형상의 평판 형상으로 구비될 수 있다. 여기서 도전성 부재는 구리와 같은 도전성을 갖는 금속재질일 수 있으며, 소정의 선경을 갖는 복수 개의 가닥이 길이방향을 따라 꼬인 형태로 구비될 수도 있다.

코일유닛(111, 112)은 복수 개로 구비될 수 있으며, 복수의 코일유닛(111, 112)들은 적어도 일부가 서로 중첩되도록 적층될 수 있다. 도 5는 복수 개의 코일유닛(111, 112)들이 서로 중첩되도록 적층된 모습의 일례를 도시한 도면으로, WPC A13 표준 코일이 일례로 도시되어 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 코일유닛(111, 112)은 3 개로 구비될 수 있으며, 세 개의 코일유닛(111, 112) 중 어느 하나의 코일유닛(111)이 나머지 두 개의 코일유닛(112)의 상부측에 배치되되 나머지 두 개의 코일유닛(112)과 각각 일부가 서로 중첩(A1, A2, A3, A4)되도록 배치될 수 있다.

이하에서는, 설명의 편의상 상기의 어느 하나의 코일유닛(111)을 제 1 코일유닛(111)로 명명하고, 동일 면 상에 배치되는 나머지 두 개의 코일유닛(112)을 한 쌍의 제 2 코일유닛(112)들로 명명한다. 그러나, 본 발명의 코일 배치 형태를 도 5에 도시된 바와 같은 결합 및 배치관계로 한정하는 것은 아니며 제 1 코일유닛(111) 및 제 2 코일유닛(112)들의 상하 배치 관계 및 코일유닛들의 전체 개수는 다양하게 변경될 수 있음을 밝혀둔다.

방열 브래킷(120)은 복수 개의 코일유닛(111, 112)들의 위치를 고정하기 위한 것이다. 즉, 복수 개의 코일유닛(111, 112)들의 일부가 서로 겹쳐지도록 적층 배치되는 경우, 코일유닛(111, 112)들 사이에 겹쳐진 영역이 목적하는 위치 및 면적으로 겹쳐질 수 있도록 한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바를 참조하면, 방열 브래킷(120)은 서로 반대 면인 제 1 면(120a)과 제 2 면(120b)을 갖추어 소정의 면적을 갖는 판상의 부재로 이루어지며, 제 1 면(120a)과 제 2 면(120b)에는 적어도 하나의 안착홈(121, 122)이 소정 깊이 함몰 되도록 형성될 수 있다.

본 실시예에서 복수 개의 안착홈(121, 122)은 복수 개의 코일유닛(111, 112)들 중 상부에 배치되는 제 1 코일유닛(111)을 수용하기 위한 제 1 안착홈(121)과 동일 면 상에 배치되는 두 개의 제 2 코일유닛(112)들을 각각 수용하기 위한 두 개의 제 2 안착홈(122)을 포함한다.

도 6은 복수 개의 안착홈(121, 122)들의 형성 예를 도시한 도면이다.

도 6에 도시된 바를 참조하면, 제 1 안착홈(121) 및 제 2 안착홈(122)은 서로 반대 면에 각각 형성된다. 즉, 제 1 안착홈(121)은 방열 브래킷(120)의 제 1 면(120a)에 형성되고, 제 2 안착홈(122)은 방열 브래킷(120)의 제 2 면(120b)에 형성된다.

또한, 제 1 안착홈(121) 및 제 2 안착홈(122)은 적어도 일부 면적이 서로 중첩되는 중첩 영역(S1, S2)을 형성하도록 제 1 면(120a)과 제 2 면(120b)에 각각 형성된다.

이에 따라 작업자가 제 1 안착홈(121)에 제 1 코일유닛(111)을 삽입하고, 제 2 안착홈(122)들에 제 2 코일유닛(112)들을 각각 삽입하면, 앞서 설명한 중첩 영역(S1, S2) 중 일부 영역(S11, S22)과 대응되는 위치에서 제 1 코일유닛(111)은 제 2 코일유닛(112)들과 각각 겹쳐지도록 배치된다.

이 때, 중첩 영역(S1, S2) 중 일부 영역(S11, S22)은 방열 브래킷(120)을 관통하도록 형성된다. 따라서, 중첩 영역(S1, S2) 중 일부 영역(S11, S22)은 제 1 안착홈(121)과 제 2 안착홈(122)들을 서로 연통시켜 제 1 안착홈(121)에 배치되는 제 1 코일유닛(111)의 일부가 제 2 안착홈(122)들에 배치되는 제 2 코일유닛(112)들 의 일부와 서로 접촉될 수 있도록 한다.

이로 인하여 제 1 안착홈(121) 및 제 2 안착홈(122)을 형성하는 과정에서 서로 중첩되는 중첩 영역을 요구되는 규정에 맞도록 위치와 면적을 형성하게 되면 별다른 정렬작업을 수행할 필요 없이 간편하게 코일유닛(111, 112)들 간의 정렬을 완료할 수 있게 된다.

또한, 방열 브래킷(120)은 제 1 안착홈(121) 및 제 2 안착홈(122)들의 중앙부에 코일유닛(111, 112)들 중앙의 빈 공간과 대응하도록 돌출된 지지부(123, 124)들을 포함할 수 있다.

지지부(123, 124)는 제 1 안착홈(121)의 중앙부에 제 1 안착홈(121)의 바닥 면으로부터 소정 높이 돌출되는 제 1 지지부(123)와, 제 2 안착홈(122)의 중앙부에 제 2 안착홈(122)의 바닥 면으로부터 소정 높이 돌출되는 제 2 지지부(124)를 포함할 수 있다.

여기서 제 1 지지부(123) 및 제 2 지지부(124)는 각각의 안착홈(121, 122)의 깊이와 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다.

이러한 지지부(123, 124)는 각각의 코일유닛(111, 112)들의 삽입 시 코일유닛(111, 112)들의 중앙부 빈 공간에 위치하여 코일유닛(111, 112)의 내측과 접촉될 수 있다. 이를 통해, 각각의 안착홈(121, 122)에 삽입된 코일유닛(111, 112)들은 내측이 지지부(123, 124)에 의해 각각 지지되고 외측이 안착홈(121, 122)의 내벽에 의해 지지될 수 있게 된다. 이로 인해, 무선 충전 송신모듈(100)의 흔들림, 일 예로 차량의 주행 중 발생 가능한 흔들림이 발생하더라도 제 1 코일유닛(111) 및 제 2 코일유닛(112)들의 위치가 각각의 안착홈(121, 122)에 의해 고정되어 각각의 코일유닛(111, 112)이 유동되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이 때, 지지부(123, 124)는 코일유닛(111, 112)들의 중앙부 빈 공간과 대응되는 형상 및 면적을 갖도록 구비될 수 있다. 이에 따라, 지지부(123, 124) 중 일부 면적은 제 1 안착홈(121) 및 제 2 안착홈(122)이 서로 겹쳐지는 중첩영역에 배치되며, 나머지 면적은 제 1 안착홈(121) 및 제 2 안착홈(122)이 서로 겹쳐지지 않는 영역에 배치되게 된다.

이로 인해, 제 1 안착홈(121)에 형성된 제 1 지지부(123) 중 중첩 영역(S1, S2)에 배치되는 일부 면적은 제 2 안착홈(122)에 배치되는 코일유닛(112)들의 일부와 직접 접촉되어 제 2 안착홈(122)에 배치되는 코일유닛(112)의 일부를 지지하게 되며, 제 2 안착홈(122)에 형성된 제 2 지지부(124) 중 중첩 영역(S1, S2)에 배치되는 일부 면적은 제 1 안착홈(121)에 배치되는 코일유닛(111)의 일부와 직접 접촉되어 제 1 안착홈(121)에 배치되는 코일유닛(111)의 일부를 지지할 수 있게 된다.

한편, 방열 브래킷(120)은 후술하는 바와 같이 방열 특성을 가지는 소재로 마련되어 방열 기능이 부가되게 되는데, 이 경우 각각의 코일유닛(111, 112)들은 일면 중 중첩 영역(A1, A2, A3, A4)을 제외한 나머지 부분이 모두 방열 브래킷(120) 측에 접할 수 있게 되므로 방열 브래킷(120)과의 접촉면적을 최대로 확보하여 코일유닛(111, 112)들에서 발생되는 열이 방열 브래킷(120)을 통해 빠르게 확산되도록 할 수 있다. 여기서 방열 브래킷(120)의 방열 기능은 관련 부분에서 후술하도록 한다.

한편, 제 1 안착홈(121) 및 제 2 안착홈(122)은 코일유닛(111, 112)들의 두께와 동일한 깊이를 가지도록 형성될 수 있으며, 방열 브래킷(120)의 두께는 서로 적층된 두 개의 코일유닛(111, 112)의 두께를 합한 두께와 동일한 두께를 가질 수 있다. 즉, 방열 브래킷(120)의 두께는 제 1 코일유닛(111)의 두께와 제 2 코일유닛(112)의 두께를 합한 두께와 동일한 두께일 수 있다.

이에 따라 본 발명에 따른 무선 충전 송신모듈(100)은 코일유닛(111, 112)들의 위치를 정렬하기 위한 방열 브래킷(120)을 사용하더라도 두께가 증가되지 않으면서 복수 개의 코일유닛(111, 112)들을 간편하게 정렬하도록 할 수 있다.

또한, 방열 브래킷(120)에 형성된 안착홈(121, 122)에 코일유닛(111, 112)들이 수용된 후 코일유닛(111, 112)의 일 면을 포함한 방열 브래킷(120)의 일 면이 수평면을 이루게 되므로 자기장 차폐시트(130)와의 접촉면적을 넓혀 줄 수 있게 된다. 이에 따라, 자기장 차폐시트(130)가 방열 브래킷(120)에 의해 지지될 수 있으므로 자기장 차폐시트(130)가 유연성을 갖거나 취성이 강한 재질로 이루어진 시트 형태로 제작된다고 하더라도 적용이 가능하게 된다.

한편, 방열 브래킷(120)의 적어도 일 면에는 각각의 코일유닛(111, 112)들에 구비되는 한 쌍의 연결 단자(111a, 112a)를 수용하기 위한 가이드홈(125)이 형성될 수 있다. 이러한 가이드홈(125)은 제 1 안착홈(121) 및 제 2 안착홈(122) 중 적어도 하나와 연통되도록 형성됨으로써 해당 안착홈(121, 122)에 각각 수용된 코일유닛(111, 112)의 연결 단자(111a, 112a)들이 적절하게 배치될 수 있도록 한다. 일 예로, 가이드 홈(125)은 방열 브래킷(120)의 제 2 면(120b)에 모두 형성될 수 있으나, 가이드 홈(125)이 형성되는 면이 제 2 면(120b)에 한정되는 것은 아니다.

이러한 가이드 홈(125)은 코일유닛(111, 112)을 구성하는 도전성 부재의 선경과 대략 동일한 크기의 높이를 갖도록 구비되어 방열 브래킷(120)의 일면에 자기장 차폐시트(130)가 배치되는 경우 제 1 코일유닛(111) 및 제 2 코일유닛(112)의 일면이 자기장 차폐시트(130)의 일면에 완전히 면접될 수 있도록 한다.

한편, 게시된 발명에 따른 무선 충전 송신모듈(100)에 적용되는 방열 브래킷(120)은 코일유닛(111, 112)들의 배치를 용이하게 하고 위치를 고정하는 역할과 더불어 코일유닛(111, 112)들의 작동 시 코일유닛(111, 112)에서 발생되는 열을 빠르게 확산시켜 열적 문제를 해소할 수 있도록 방열 기능을 가지는 소재로 마련될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방열 브래킷(120)을 도시한 도면이다.

본 실시예에 따른 방열 브래킷(120)은 그 외면에 방열성을 갖는 코팅층(126)이 형성된다.

여기서, 방열 브래킷(120)은 그 자체가 방열성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있으며, 방열성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어진 방열 브래킷(120)의 외면에 방열성을 갖는 코팅층(126)이 형성될 수도 있다.

방열성을 갖는 코팅층(126)은 에폭시(epoxy) 및 그라파이트(graphite) 혼합 조성물로 이루어진 코팅 조성물 등에 의해 형성될 수 있다.

다만, 코팅층(126)의 종류는 이에 한정되는 것은 아니며, 에폭시(epoxy) 수지에는 카본계 필러와 같은 열전도성 필러,그래핀, 탄소나노튜브 및 브론 나이트라이드 등과 같은 물질이 포함될 수도 있다.

또한, 방열성을 갖는 플라스틱으로는 베이스 수지에 그라파이트(graphite)를 첨가한 소재가 사용될 수 있다. 여기서, 베이스 수지는 폴리카보네이트(PC) 수지, ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene) 수지, PA6 수지, PA66 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지 및 PBT 수지를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 실시예에 따라 베이스 수지에는 그라파이트 뿐 아니라 도파민 코팅된 니켈(Ni)이 함께 첨가될 수 있다.

본 실시예에서 방열 브래킷(120)는 베이스 수지에 그라파이트를 첨가한 소재로 형성된다.

그러나 방열을 위한 코팅층(126) 및/또는 방열 플라스틱의 재질이 이에 한정되는 것은 아니며 방열을 위해 사용되는 공지의 코팅재 및 방열 플라스틱이 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.

한편, 방열 브래킷(120)은 다른 부재와의 결합을 위한 적어도 하나의 체결공이 관통 형성될 수 있다. 이러한 체결공은 볼트부재와 같은 체결부재가 결합되거나 통과할 수 있다.

방열 브래킷(120)이 플라스틱 재질로 이루어진 경우 체결 부재에 의한 다른 부품과의 결합 시 방열 브래킷(120) 파손되는 것을 방지할 수 있도록 방열 브래킷(120)에는 소정의 면적을 갖는 금속부재가 부분적으로 내장되고 체결공이 금속부재와 대응되는 위치에 형성됨으로써 체결력 및 내구성을 높일 수도 있다. 여기서 금속 부재는 인서트 몰딩을 통하여 방열 브래킷(120)와 일체화할 수 있으나, 금속 부재와 방열 브래킷(120)의 결합 방식이 이에 한정되는 것은 아니다.

자기장 차폐시트(130)는 코일유닛(111, 112)의 일면에 배치되어 코일유닛(111, 112)에 유기되는 무선 전력 신호에 의해 발생되는 자기장을 차폐함과 아울러 소요의 방향으로 집속시키는 역할을 수행한다.

자기장 차폐시트(130)는 소정 면적을 갖는 판상의 부재로 이루어지며 방열 브래킷(120)의 제 2 면(120b)을 덮도록 배치된다. 자기장 차폐시트(130)는 자기장을 차폐함과 아울러 소요의 방향으로 집속시킬 수 있도록 자성을 갖는 재질로 이루어진다.

자기장 차폐시트(130)는 자기장을 차폐할 수 있는 재질인 센더스트(Fe-Si-Al) 분말에 폴리머를 포함시킨 센더스트 시트, Mn-Zn 페라이트 시트, 또는 Ni-Zn 페라이트 시트 등을 포함한다.

센더스트 시트는 본 실시예의 무선 충전 송신모듈(100)에 적용되어 충분한 자기장 차폐 효과를 얻기 위해서는 두께가 2.3mm 이상으로 형성되어야 하므로, 박막화가 어려워 무선 충전 송신모듈(100)의 부피 및 무게가 증가한다.

또한, Mn-Zn 페라이트 시트의 경우에는 센더스트 시트와 대비하여 얇은 두께로 형성될 수 있기는 하나, 소재 자체의 무게 감소 효과가 크지 않다.

따라서 본 실시예에서 자기장 차폐시트(130)로는 Ni-Zn 페라이트 시트가 사용된다.

Ni-Zn 페라이트 시트는 Mn-Zn 페라이트 시트에 비해 얇고 가벼운 재질로, 동일한 코일유닛(111, 112)를 기준으로 실험한 결과, Ni-Zn 페라이트 시트는 1.6mm의 두께로 2.3mm 두께의 센더스트 시트와 유사한 차폐효과를 얻을 수 있다. 또한, 이와 같은 두께로 Ni-Zn 페라이트 시트를 형성할 경우, 센더스트 시트로 형성될 경우와 대비하여 대략 32%의 무게 감소 효과를 얻을 수 있다.

또한, Ni-Zn 페라이트 시트에는 가요성(flexibility)의 확보를 위해 소결 후 미세조각으로 분쇄하는 플레이트 공정이 수행된다. 따라서 자기장 차폐시트(130)로 Ni-Zn 페라이트 시트를 사용할 경우, 외부 충격이 전달되더라도 이에 의한 자기장 차폐시트(130)의 손상 및 그에 따른 자기 특성의 변경을 예방할 수 있다.

방열 브래킷(120)의 일측면을 덮는 자기장 차폐시트(130)는 방열 브래킷의 일측면을 대응하는 일면과 그 반대측에 외부로 노출되어 있는 노출면을 포함하며, 자기장 차폐시트(130)의 노출면에는 열의 확산을 돕는 방열 플레이트(140)가 배치된다. 방열 플레이트(140)는 그 일면이 자기장 차폐시트(130)의 노출면을 덮도록 배치된다.

따라서 코일유닛(111, 112)들에서 발생한 열은 방열 플레이트(140)를 통해 보다 빠르게 확산 및 방열될 수 있다.

방열 플레이트(140)는 자기장 차폐시트(130)와 대응하도록 소정의 면적을 갖는 판상의 부재로 형성되어 자기장 차폐시트(130)의 외면을 덮도록 배치된다. 방열 플레이트(140)는 높은 열전도율을 갖는 금속재질로 형성된다. 방열 플레이트(140)는 일례로 알루미늄일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 스테인리스 스틸, 구리 등과 같이 열전도도가 우수한 금속 재질이라면 어떠한 재질도 가능하다.

자기장 차폐시트(130)와 방열 플레이트(140)는 서로 일정 관계식을 가지도록 형성될 수 있다. 일 예로, 자기장 차폐시트(130)의 두께 보다 방열 플레이트(140)의 두꼐를 보다 두껍게 형성할 수 있는데, 자기장 차폐시트(130)의 두께를 A, 방열 플레이트(140)의 두께를 B라 할 때, 아래의 관계식을 만족할 수 있다.

[관계식 1]

0 < A/B < 1

본 실시예에서 자기장 차폐시트(130)는 0.1mm의 두께를 가지며, 방열 플레이트(140)는 1mm의 두께를 가질 수 있다. 즉, 자기장 차폐시트(130)의 두께 보다 방열 플레이트(140)의 두께는 보다 두껍게 형성될 수 있으며, 바람직하게는 방열 플레이트(140)의 두께는 자기장 차폐시트(130)의 두께와 비교하여 2배 이상일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 자기장 차폐시트(130)와 방열 플레이트(140)의 두께는 상기의 [관계식 1]을 충족하는 범위 내에서 조절 가능하다.

도 8에는 무선 충전 송신모듈(100)의 개략도를 도시하였다.

무선 충전 송신모듈(100)은 상술한 코일유닛(111, 112), 방열 브래킷(미도시), 자기장 차폐시트(130) 및 방열 플레이트(140)과 함께 무선 충전 송신모듈의 구동을 제어하는 인쇄회로기판(150)과, 무선 충전 송신모듈(100)의 외관을 형성하며 상술한 무선 충전 송신모듈(100)의 구성들을 수용하는 커버(16)를 포함할 수 있다.

이와 같이 인쇄회로기판(150)을 갖는 무선 충전 송신모듈(100)의 경우, 인쇄회로기판(150)이 동작하는 과정에서 인쇄회로기판(150)에는 불가피하게 EMI(전자파 간섭, Electro Magnetic Interference)이 발생하는데, 방열 플레이트(140)는 상술한 바와 같이 금속인 알루미늄 재질로 형성되어 있을 뿐만 아니라, 자기장 차폐시트(130)와 인쇄회로기판(150) 사이에 배치되므로, 방열 플레이트(140)가 인쇄회로기판(150)에서 발생한 EMI가 자기장 차폐시트(130)측으로 전달되는 것을 막는다. 즉, 금속 재질인 방열 플레이트(140)는 EMI를 차단하는 역할도 수행한다.

따라서, 코일 유닛(111, 112)에서 발생한 자기장이 인쇄회로기판(150)에서 발생하는 EMI에 의해 방해 받는 것이 방지되고, 그에 따라 EMI에 의한 코일유닛(111, 112)들의 인덕턴스 감소 및 저항 증가가 방지된다.

본 실시예에서 방열 플레이트(140)는 방열 브래킷(120)의 일측면을 덮고 있는 자기장 차폐시트(130)의 노출면을 덮도록 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 9에는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 무선 충전 송신모듈(100)이 개시되어 있다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 방열 플레이트(140')는 자기장 차폐시트(130')의 외면 뿐만 아니라 자기장 차폐시트(130')의 외측 끝단을 덮도록 배치되어, 자기장 차폐시트(130')의 외측 끝단을 통해서 전달된 열도 보다 빠르게 확산시킬 수 있도록 되어 있다.

또한, 실시예에 따라 자기장 차폐시트(130)는 플레이크 처리되어 복수의 미세조각으로 분리될 수 있으며, Ni-Zn 페라이트 대신 비정질 금속을 이용한 박판 자성시트 재질로 형성될 경우에는 다층 구조로 형성될 수도 있다.

이상으로, 일 실시예에 따른 방열 브래킷(120) 및 이를 포함하는 무선 충전 송신모듈(100)의 구조에 대해 살펴보았다.

앞서 설명한 방열 브래킷 및 이를 포함하는 무선 충전 송신모듈(100)에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

먼저, 코일유닛(111, 112)들과 방열 브래킷(120)이 이웃하여 배치되도록 함으로써 코일유닛(111, 112)들에서 발생된 열을 효과적으로 제거하도록 할 수 있다. 또한, 무선 충전 송신모듈(100)에 방열 기능을 갖는 방열 브래킷(120)을 적용함으로써 코일유닛(111, 112)들의 동작 시 발생되는 발열 문제를 개선할 수 있다.

뿐만 아니라, 방열 브래킷(120)의 일면과 타면에 안착홈(121, 122)을 형성하여 복수 개의 코일유닛(111, 112)들을 인증 규격에 맞게 간편하게 배치하도록 할 수 있다. 이로써 조립 생산성을 높일 수 있고, 코일유닛(111, 112)들의 위치가 안착홈(121, 122)들을 통해 고정되도록 함으로써 수신 코일과 송신 코일 간의 정렬 위치가 변경되는 것을 방지하여 일정한 충전 효율을 달성할 수 있다.

이하, 무선 충전 부품의 효율 및 방열성을 평가하기 위해 게시된 발명에 따른 방열 브래킷(120)을 사용하여 코일 앗세이 시편을 제작하고 이를 무선 충전이기 부품에 적용하여 충전 효율을 측정하는 실험을 수행하였다.

후술하는 바와 같이 [실시예 1], [실시예 2], [비교 예 1] 및 [비교 예 2] 시편을 제작하여 이를 무선 충전이기 부품에 적용하여 충전 효율을 측정하였다.

[실시예 1]

Ni-Zn 페라이트 필름과 게시된 발명에 따른 방열 브래킷이 적용된 코일 앗세이 시편을 무선 충전이기 부품에 적용한 경우이다.

[실시예 2]

[실시예 1]의 방열 브래킷 표면에 코팅층을 형성한 경우이다.

[비교 예 1]

센더스트 소재를 사출하여 코일을 고정한 코일 앗세이 시편을 무선 충전이기 부품에 적용한 경우이다.

[비교 예 2]

Ni-Zn 페라이트 필름에 코일을 부착한 코일 앗세이 시편을 무선 충전이기 부품에 적용한 경우이다.

[실시예 1], [실시예 2], [비교 예 1] 및 [비교 예 2] 시편을 적용한 무선 충전 송신모듈(100)의 무선 충전 효율 및 발열성을 평가한 결과를 아래의 [표 1]에 나타내었다.

구분	충전 효율(5W, %) @800mA					발열온도(℃)
	1	2	3	4	5
실시예 1	51.6	51.5	51.6	51.6	51.6	41.3
실시예 2	51.8	51.7	51.7	51.7	51.8	39.8
비교 예 1	50.4	49.5	48.0	49.4	50.2	45.2
비교 예 2	50.2	49.1	50.8	48.1	46.5	45.3

실험 결과, [실시예 1] 및 [실시예 2]의 경우 [비교 예 1] 및 [비교 예 2]의 경우와 비교해 충전 효율의 편차가 적고, 발열 온도도 낮은 것을 확인할 수 있었다.

이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

100: 무선 충전 송신모듈
111, 112: 코일유닛
120: 방열 브래킷
121: 제 1 안착홈
122: 제 2 안착홈
123: 제 1 지지부
124: 제 2 지지부
125: 가이드홈
126: 코팅층
127: 체결공
130: 자기장 차폐시트
140: 방열 플레이트

Claims (11)

1. 제 1 코일유닛과,
   상기 제 1 코일 유닛과 겹쳐지는 한 쌍의 제 2 코일유닛과,
   제 1 면에 마련되어 상기 제 1 코일유닛을 수용하는 제 1 안착홈과, 상기 제1 면과 반대측인 제 2 면에 나란히 마련되어 상기 한 쌍의 제 2 코일유닛들을 각각 수용하되 그 일부 면적이 상기 제 1 안착홈과 겹쳐져 중첩 영역을 형성하는 한 쌍의 제 2 안착홈들을 포함하는 방열 브래킷과,
   상기 방열 브래킷의 상기 제 2 면을 덮도록 마련되는 일면, 그 반대측에 외부로 노출되는 노출면, 상기 일면과 상기 노출면 사이에 마련되는 외측 끝단을 포함하는 자기장 차폐시트로서, 자기장 차폐시트의 테두리를 따라 형성되는 외측 끝단을 포함하는 자기장 차폐시트와,
   상기 자기장 차폐시트의 노출면을 덮도록 상기 자기장 차폐시트의 하부에 배치되는 방열 플레이트를 포함하며,
   상기 방열 플레이트는,
   상기 방열 브래킷의 상기 제2면을 향하여 돌출되며, 상기 자기장 차폐시트의 상기 외측 끝단에 대응되어 상기 자기장 차폐시트의 외측 끝단을 덮도록 상기 방열플레이트의 테두리를 따라 형성되는 돌출부를 포함하고,
   상기 돌출부의 상단은 상기 방열 브래킷의 상기 제2면에 접하도록 마련되며,
   상기 돌출부의 높이는 상기 자기장 차폐시트의 두께와 대응되도록 마련되고,
   상기 자기장 차폐시트의 두께(A)와 상기 방열 플레이트의 두께(B)는 "0 <A/B < 1"라는 관계식을 만족하는 무선 충전 송신모듈.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 방열 브래킷은 그라파이트를 포함하는 무선 충전 송신모듈.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 자기장 차폐시트는 Ni-Zn 페라이트 시트로 형성되며,
   상기 방열 플레이트는 금속 재질로 형성되는 무선 충전 송신모듈.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 방열 플레이트는 알루미늄 재질로 형성되는 무선 충전 송신모듈.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 자기장 차폐시트는 0.5mm 이하로 형성되는 무선 충전 송신모듈.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 중첩 영역 중 적어도 일부 영역은 상기 방열 브래킷을 관통하도록 형성되어 상기 일부 영역을 통해 상기 제 1 안착홈과 상기 한 쌍의 제 2 안착홈들이 연통되는 무선 충전 송신모듈.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 안착홈은 상기 제 1 코일유닛의 두께와 동일한 깊이를 가지며,
   상기 한 쌍의 제 2 안착홈은 상기 한 쌍의 제 2 코일유닛의 두께와 동일한 깊이를 갖는 무선 충전 송신모듈.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 안착홈으로부터 돌출되어 상기 제 1 코일유닛의 내측을 지지하는 제 1 지지부와,
   상기 한 쌍의 제 2 안착홈들로부터 돌출되어 상기 한 쌍의 제 2 코일유닛들의 내측을 지지하는 한 쌍의 제 2 지지부를 더 포함하는 무선 충전 송신모듈.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부는 상기 제 1 안착 홈의 깊이와 동일한 높이를 가지며,
    상기 한 쌍의 제 2 지지부는 상기 한 쌍의 제 2 안착홈의 깊이와 동일한 높이를 갖는 무선 충전 송신모듈.
11. 삭제

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