KR102442546B1 - Wireless charging device and vehicle comprising same - Google Patents

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Abstract

일 구현예에 따른 무선충전 장치는 투자율이 서로 다른 2종 이상의 하이브리드(hybrid)형 자성부를 사용하되, 투자율이 더 높은 자성부를 상기 자성부의 중심부에 배치시킴으로써 발열을 효과적으로 분산시킬 수 있으며, 이로 인해 무선충전 시 충전 효율 및 발열 저감 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
따라서 상기 무선충전 장치는 송신기와 수신기 간의 대용량의 전력 전송을 요구하는 전기 자동차 등에 유용하게 사용될 수 있다.
The wireless charging device according to an embodiment uses two or more types of hybrid magnetic parts having different magnetic permeability, but by disposing a magnetic part having a higher magnetic permeability in the center of the magnetic part, heat can be effectively dispersed, thereby It is possible to further improve charging efficiency and heat reduction characteristics during charging.
Therefore, the wireless charging device can be usefully used in electric vehicles that require large-capacity power transmission between a transmitter and a receiver.

Description

무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단{WIRELESS CHARGING DEVICE AND VEHICLE COMPRISING SAME}Wireless charging device and means of transportation including the same

구현예는 무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 구현예는 발열을 효과적으로 분산시킬 수 있는 구조를 적용하여 충전 효율이 향상된 무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단에 관한 것이다. The embodiment relates to a wireless charging device and a mobile means including the same. More specifically, the embodiment relates to a wireless charging device with improved charging efficiency by applying a structure capable of effectively dissipating heat, and a moving means including the same.

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(한국 공개특허 제2011-0042403호 참조). 또한, 유럽에서는 시험 운행중인 전기차와 충전소가 눈에 띄기 시작했고, 일본에서는 자동차 제조 업체와 전력 회사들이 주도하여 전기 자동차 및 충전소를 시범적으로 운영하고 있다.Recently, as interest in electric vehicles has rapidly increased, interest in building charging infrastructure is increasing. Various charging methods such as electric vehicle charging using home chargers, battery replacement, fast charging devices, and wireless charging devices have already appeared, and new charging business models have also begun to appear (refer to Korean Patent Application Laid-Open No. 2011-0042403). In addition, electric vehicles and charging stations under test operation are starting to stand out in Europe, and in Japan, car manufacturers and electric power companies are piloting electric vehicles and charging stations.

전기 자동차 등에 사용되는 종래의 무선충전 장치는, 무선충전 효율 향상을 위해 코일부에 인접하여 자성부가 배치되고, 차폐를 위한 쉴드부(금속판)이 자성부와 일정 간격 이격하여 배치된다.In a conventional wireless charging device used for electric vehicles, etc., a magnetic part is disposed adjacent to a coil part to improve wireless charging efficiency, and a shield part (metal plate) for shielding is disposed spaced apart from the magnetic part by a predetermined interval.

무선충전 장치는 무선충전 동작 중에 코일부의 저항과 자성부의 자기 손실에 의해 열을 발생한다. 특히 무선충전 장치 내의 자성부는 전자기파 에너지 밀도가 높은 코일부와 가까운 부분에서 열을 발생하고, 발생한 열은 자성부의 자기 특성을 변화시켜 송신 패드와 수신 패드 간의 임피던스 불일치를 유발하여, 충전 효율이 저하되고 이로 인해 다시 발열이 심화되는 문제가 있었다. The wireless charging device generates heat by the resistance of the coil part and the magnetic loss of the magnetic part during the wireless charging operation. In particular, the magnetic part in the wireless charging device generates heat in a portion close to the coil part with high electromagnetic wave energy density, and the generated heat changes the magnetic properties of the magnetic part to cause an impedance mismatch between the transmitting pad and the receiving pad, and the charging efficiency is lowered. As a result, there was a problem in that the heat was intensified again.

특히, 종래의 무선충전 장치에서, 자성부는 주로 소결 페라이트 시트를 코일부와 쉴드부 사이, 특히 코일부에 가까운 일면 상에 배치되었다. 소결 페라이트 시트는 내충격성이 약하고 비중이 무거우며, 이를 코일부와 가깝게 배치할 경우, 충전 중에 코일부와 소결 페라이트 시트에서 열이 발생하는데, 특히 소결 페라이트 시트에서 발생하는 열은 열전도 특성이 낮은 공기 또는 스페이서부로 전달 및 방열되기 어렵다. 이에 따라 온도가 상승된 소결 페라이트 시트는 자기적 특성이 저하되고 이에 따른 코일부의 인덕턴스 값을 변화시켜 충전 효율을 저하시키며 더욱 심한 발열을 유발하는 문제점이 있을 수 있다. In particular, in the conventional wireless charging device, the magnetic part is mainly disposed between the sintered ferrite sheet and the coil part and the shield part, especially on one surface close to the coil part. The sintered ferrite sheet has low impact resistance and heavy specific gravity, and when it is placed close to the coil part, heat is generated from the coil part and the sintered ferrite sheet during charging. Alternatively, it is difficult to transmit and dissipate heat to the spacer part. Accordingly, the sintered ferrite sheet having an elevated temperature may have a problem in that the magnetic properties are lowered and the inductance value of the coil portion is changed accordingly, thereby lowering charging efficiency and causing more severe heat generation.

한국 공개특허공보 제2011-0042403호Korean Patent Publication No. 2011-0042403

본 발명은 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 고안된 것이다.The present invention is devised to solve the problems of the prior art.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 투자율이 서로 다른 2종 이상의 하이브리드(hybrid)형 자성부를 사용하되, 투자율이 더 높은 자성부를 상기 자성부의 중심부(center)에 배치시킴으로써 발열을 효과적으로 분산시킬 수 있으며, 이로 인해 무선충전 시 충전 효율 및 발열 저감 특성을 향상시킬 수 있는, 무선충전 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to use two or more types of hybrid magnetic parts having different permeability, but by disposing a magnetic part having a higher magnetic permeability in the center of the magnetic part, heat can be effectively dispersed, Accordingly, it is to provide a wireless charging device capable of improving charging efficiency and heat reduction characteristics during wireless charging.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 무선충전 장치를 포함하는 이동 수단을 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a moving means including the wireless charging device.

일 구현예에 따르면, 코일부; 상기 코일부 상에 배치되는 자성부를 포함하고, 상기 자성부는 제 1 자성부 및 제 2 자성부를 포함하고, 상기 제 2 자성부는 상기 자성부의 중심부에 위치하고, 상기 제 2 자성부의 전체면 또는 둘레면이 상기 제 1 자성부에 의해서 둘러싸이고, 상기 제 2 자성부의 투자율이 상기 제 1 자성부의 투자율보다 높은 무선충전 장치가 제공된다.According to one embodiment, the coil unit; and a magnetic part disposed on the coil part, wherein the magnetic part includes a first magnetic part and a second magnetic part, and the second magnetic part is located in the center of the magnetic part, and the entire surface or the circumferential surface of the second magnetic part is Surrounded by the first magnetic portion, the second magnetic portion of the magnetic permeability is higher than the magnetic permeability of the first wireless charging device is provided.

또 다른 일 구현예에 따르면, 무선충전 장치를 포함하는 이동 수단이 제공된다.According to another embodiment, a mobile means including a wireless charging device is provided.

상기 구현예에 따르면 투자율이 서로 다른 2종 이상의 하이브리드(hybrid)형 자성부를 사용하되, 투자율이 더 높은 자성부를 상기 자성부의 중심부에 배치시킴으로써 무선충전 시에 집속되는 자속을, 상대적으로 자속 분포가 더 적은 중심부 방향으로 분산시킬 수 있다. 이로 인해 자속과 발열을 효과적으로 분산시켜 무선충전 시 발열 저감 특성 및 무선충전 효율을 효율적으로 향상시킬 수 있다. According to the embodiment, two or more hybrid (hybrid) type magnetic parts having different permeability are used, but by arranging a magnetic part having a higher magnetic permeability in the center of the magnetic part, the magnetic flux focused during wireless charging, the magnetic flux distribution is relatively more A small amount can be dispersed in the central direction. As a result, it is possible to effectively disperse magnetic flux and heat, thereby effectively improving heat reduction characteristics and wireless charging efficiency during wireless charging.

따라서 상기 무선충전 장치는 송신기와 수신기 간의 대용량의 전력 전송을 요구하는 전기 자동차와 같은 이동 수단 등에 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the wireless charging device may be usefully used in a moving means such as an electric vehicle that requires a large-capacity power transmission between a transmitter and a receiver.

도 1은 각각 구현예에 따른 무선충전 장치의 분해사시도를 나타낸 것이다.
도 2는 상기 구현예에 따른 무선충전 장치의 사시도를 나타낸 것이다.
도 3a는 상기 구현예에 따른 무선충전 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3b 내지 3d는 다양한 구현예에 따른 무선충전 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4는 무선충전 장치에 포함되는 제 2 자성부의 구조를 정의하기 위한 도면이다.
도 5는 실시예 1과 2, 및 비교예 1 내지 3의 무선충전 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1의 충전 유지 시간에 따른 무선충전 장치의 충전 효율을 나타내는 결과 그래프이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1의 충전 유지 시간에 따른 발열 온도를 나타내는 결과 그래프이다.
도 8은 일 구현예에 따른 몰드를 통해 자성부를 성형하는 공정을 나타낸 것이다.
도 9는 일 구현예에 따른 무선충전 장치를 구비하는 이동 수단(전기 자동차)을 도시한 것이다.
1 shows an exploded perspective view of a wireless charging device according to each embodiment.
Figure 2 shows a perspective view of the wireless charging device according to the embodiment.
Figure 3a shows a cross-sectional view of the wireless charging device according to the embodiment.
3B to 3D are cross-sectional views of wireless charging devices according to various embodiments.
4 is a diagram for defining a structure of a second magnetic unit included in the wireless charging device.
5 is a cross-sectional view of the wireless charging device of Examples 1 and 2, and Comparative Examples 1 to 3;
6 is a graph showing the charging efficiency of the wireless charging device according to the charging holding time of Example 1 and Comparative Example 1.
7 is a graph showing the exothermic temperature according to the charge holding time of Example 1 and Comparative Example 1;
8 illustrates a process of forming a magnetic part through a mold according to an exemplary embodiment.
9 illustrates a moving means (electric vehicle) having a wireless charging device according to an embodiment.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, specific embodiments for implementing the spirit of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

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. In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.In addition, in the accompanying drawings, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not fully reflect the actual size.

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.The terminology used herein is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. In this specification, like reference numerals refer to like elements.

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. In this specification, a component described as being formed above or below another component means that a component is formed directly above or below another component or indirectly through another component. include

또한 각 구성요소의 상/하에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기 및 두께는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기와 다를 수 있다.In addition, the reference for the upper / lower of each component will be described with reference to the drawings. The size and thickness of each component in the drawings may be exaggerated for explanation, and may be different from the size actually applied.

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.Also, the meaning of "comprising," as used herein, specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and other specific characteristic, region, integer, step, operation, element, component and It does not exclude the presence or addition of/or groups.

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.In addition, it should be understood that all numerical ranges indicating physical property values, dimensions, etc. of the components described in the present specification are modified by the term "about" in all cases unless otherwise specified.

본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.In the present specification, unless otherwise specified, the expression "a" or "a" is interpreted as meaning including the singular or the plural as interpreted in context.

[무선충전 장치] [Wireless charging device]

도 1은 구현예에 따른 무선충전 장치의 분해 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 상기 구현예에 따른 무선충전 장치의 사시도를 나타낸 것이며, 도 3a는 상기 구현예에 따른 무선충전 장치의 단면도를 나타낸 것이다. 또한 도 3b 내지 3d는 다양한 무선충전 장치의 단면도를 나타낸 것이다.1 is an exploded perspective view of a wireless charging device according to an embodiment, FIG. 2 is a perspective view of a wireless charging device according to the embodiment, and FIG. 3A is a cross-sectional view of a wireless charging device according to the embodiment. . Also, FIGS. 3B to 3D are cross-sectional views of various wireless charging devices.

상기 도 1 내지 3에 나타낸 도면은 구현예에 따라 예시적으로 도시한 것으로서, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한, 다양하게 변화시킬 수 있다.The drawings shown in FIGS. 1 to 3 are illustratively shown according to embodiments, and may be variously changed as long as the effects of the present invention are not impaired.

도 1을 참조하면, 일 구현예에 따른 무선충전 장치(10)는, 코일부(200); 상기 코일부(200) 상에 배치되는 자성부를 포함하고, 상기 자성부는 제 1 자성부(300) 및 제 2 자성부(500)를 포함하고, 상기 제 2 자성부(500)는 상기 자성부의 중심부에 위치하고, 상기 제 2 자성부(500)의 전체면 또는 둘레면이 상기 제 1 자성부(300)에 의해서 둘러싸이고, 상기 제 2 자성부(500)의 투자율은 상기 제 1 자성부(300)의 투자율보다 높다.Referring to FIG. 1 , a wireless charging device 10 according to an embodiment includes a coil unit 200 ; a magnetic part disposed on the coil part 200 , the magnetic part includes a first magnetic part 300 and a second magnetic part 500 , and the second magnetic part 500 is a central part of the magnetic part is located, the entire surface or the circumferential surface of the second magnetic part 500 is surrounded by the first magnetic part 300 , and the magnetic permeability of the second magnetic part 500 is the first magnetic part 300 . higher than the permeability of

일반적으로 코일부 및 자성부를 포함하는 무선충전 장치의 경우, 자속 밀도(magnetic flux density) 측정 시, 코일부에 대응하는 부분에 자속이 집중되어 자속 밀도가 높게 측정되며, 코일이 없는 부분, 예를 들어 상기 자성부의 중심부에는 코일이 없어서 상대적으로 자속 밀도가 낮게 측정된다. 이 경우, 자속이 고르게 분포되지 않아 발열 불균형, 즉 자속 밀도가 높은 코일부와 대응하는 부분에서 열이 집중적으로 발생하고, 발생한 열은 자성부의 자기 특성을 변화시켜 송신 패드와 수신 패드 간의 임피던스 불일치를 유발하여, 충전 효율이 저하되고 이로 인해 다시 발열이 심화될 수 있다.In general, in the case of a wireless charging device including a coil part and a magnetic part, when measuring magnetic flux density, the magnetic flux is concentrated in a part corresponding to the coil part, so that the magnetic flux density is high. For example, since there is no coil in the center of the magnetic part, the magnetic flux density is measured to be relatively low. In this case, the magnetic flux is not evenly distributed, so heat is intensively generated in the portion corresponding to the heating imbalance, that is, the coil portion with high magnetic flux density. As a result, charging efficiency may be lowered, and heat generation may intensify again.

이에, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 투자율이 서로 다른 2종 이상의 하이브리드형 자성부(제 1 자성부 및 제 2 자성부를 포함)를 사용하고, 이때 상기 제 1 자성부보다 투자율이 더 높은 제 2 자성부를 상기 자성부의 중심부에 배치시킴으로써, 무선충전 시에 집속되는 자속을, 상대적으로 자속 분포가 더 적은 중심부 방향으로 분산시킬 수 있다. 이로 인해 코일부에 대응하는 부분의 자속 밀도를 낮추고 대신 코일부가 없는 중심부에 자속 밀도를 좀더 높임으로써 자속과 발열의 분포를 고르게 분산시켜 무선충전 시 발열 저감 특성 및 무선충전 효율을 효율적으로 향상시킬 수 있다. Accordingly, according to one embodiment of the present invention, two or more types of hybrid magnetic units (including the first magnetic unit and the second magnetic unit) having different magnetic permeability are used, and in this case, a first magnetic unit having higher magnetic permeability than the first magnetic unit is used. By arranging the two magnetic units at the center of the magnetic unit, the magnetic flux that is focused during wireless charging can be dispersed in the direction of the center having a relatively smaller magnetic flux distribution. Therefore, by lowering the magnetic flux density in the part corresponding to the coil part and increasing the magnetic flux density in the center where there is no coil part, the distribution of magnetic flux and heat is evenly distributed, thereby effectively improving heat reduction characteristics and wireless charging efficiency during wireless charging. have.

이하 상기 무선충전 장치의 각 구성요소별로 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each component of the wireless charging device will be described in detail.

코일부coil part

본 발명의 구현예에 따른 무선충전 장치는, 교류 전류가 흘러 자기장을 발생시킬 수 있는 코일부를 포함한다.A wireless charging device according to an embodiment of the present invention includes a coil unit through which an alternating current flows to generate a magnetic field.

상기 코일부는 전도성 와이어를 포함할 수 있다.The coil unit may include a conductive wire.

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.The conductive wire includes a conductive material. For example, the conductive wire may include a conductive metal. Specifically, the conductive wire may include one or more metals selected from the group consisting of copper, nickel, gold, silver, zinc, and tin.

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.In addition, the conductive wire may have an insulating sheath. For example, the insulating shell may include an insulating polymer resin. Specifically, the insulating shell may include a polyvinyl chloride (PVC) resin, a polyethylene (PE) resin, a Teflon resin, a silicone resin, a polyurethane resin, and the like.

상기 전도성 와이어의 직경은 예를 1 mm 내지 10 mm, 2 mm 내지 7 mm, 또는 3 mm 내지 5 mm일 수 있다 The diameter of the conductive wire may be, for example, 1 mm to 10 mm, 2 mm to 7 mm, or 3 mm to 5 mm.

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.The conductive wire may be wound in the form of a flat coil. Specifically, the planar coil may include a planar spiral coil. In addition, the planar shape of the coil may be an elliptical shape, a polygonal shape, or a polygonal shape with rounded corners, but is not particularly limited.

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. The outer diameter of the planar coil may be 5 cm to 100 cm, 10 cm to 50 cm, 10 cm to 30 cm, 20 cm to 80 cm, or 50 cm to 100 cm. As a specific example, the planar coil may have an outer diameter of 10 cm to 50 cm.

또한, 상기 평면 코일의 내경은 0.5 cm 내지 30 cm, 1 cm 내지 20 cm, 또는, 2 cm 내지 15 cm일 수 있다.In addition, the inner diameter of the planar coil may be 0.5 cm to 30 cm, 1 cm to 20 cm, or 2 cm to 15 cm.

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.The number of windings of the flat coil may be 1 to 50 times, 5 to 30 times, 5 to 20 times, or 7 to 15 times. As a specific example, the flat coil may be formed by winding the conductive wire 7 to 15 times.

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.In addition, the distance between the conductive wires in the planar coil shape may be 0.1 cm to 1 cm, 0.1 cm to 0.5 cm, or 0.5 cm to 1 cm.

상기와 같은 바람직한 평면 코일 치수 및 규격 범위 내일 때, 전기 자동차와 같은 대용량 전력 전송을 요구하는 분야에 적합할 수 있다.When it is within the preferred planar coil dimension and specification range as described above, it may be suitable for a field requiring large-capacity power transmission, such as an electric vehicle.

상기 코일부는 상기 자성부와 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 코일부와 상기 자성부의 이격 거리는 0.2 mm 이상, 0.5 mm 이상, 0.2 mm 내지 3 mm, 또는 0.5 mm 내지 1.5 mm일 수 있다.The coil unit may be disposed to be spaced apart from the magnetic unit by a predetermined interval. For example, the distance between the coil unit and the magnetic unit may be 0.2 mm or more, 0.5 mm or more, 0.2 mm to 3 mm, or 0.5 mm to 1.5 mm.

자성부magnetic part

상기 자성부는 코일부 주위에 생성되는 자기장의 자기 경로(magnetic path)를 형성할 수 있으며, 상기 코일부와 상기 쉴드부 사이에 배치된다.The magnetic part may form a magnetic path of a magnetic field generated around the coil part, and is disposed between the coil part and the shield part.

도 1을 다시 참조하면, 상기 무선충전 장치(10)에 있어서, 상기 자성부는 제 1 자성부(300) 및 상기 제 1 자성부(300)의 투자율보다 높은 투자율을 갖는 제 2 자성부(500)를 포함하고, 상기 제 2 자성부(500)는 상기 자성부의 중심부에 위치하고, 상기 제 2 자성부(500)의 전체면 또는 둘레면이 상기 제 1 자성부(300)에 의해서 둘러싸일 수 있다. Referring back to FIG. 1 , in the wireless charging device 10 , the magnetic part has a first magnetic part 300 and a second magnetic part 500 having a higher magnetic permeability than that of the first magnetic part 300 . Including, the second magnetic part 500 may be located in the center of the magnetic part, and the entire surface or the circumferential surface of the second magnetic part 500 may be surrounded by the first magnetic part 300 .

이때, 도 4를 참조하면, 상기 제 2 자성부(500)의 전체면은 상기 제 2 자성부의 상면(510), 하면(520) 및 둘레면(530)을 포함하는 전체 표면을 의미할 수 있다. 또한, 상기 제 2 자성부(500)의 둘레면(530)은 상기 제 2 자성부의 전체면에서 상면(510) 및 하면(520)을 뺀 부분, 구체적으로 도 4의 (a)의 경우 서로 대향하는 두쌍의 측면(전면, 후면, 좌측면 및 우측면)을 의미하고, 도 4의 (b)의 경우 원통면을 의미할 수 있다. 상기 제 2 자성부(500)의 전체면 또는 둘레면은 육면체 및 원기둥 형태인 경우의 예로서 설명하였으나, 상기 제 2 자성부(500)의 형태는 다양할 수 있다. In this case, referring to FIG. 4 , the entire surface of the second magnetic part 500 may mean the entire surface including the upper surface 510 , the lower surface 520 , and the circumferential surface 530 of the second magnetic part. . In addition, the circumferential surface 530 of the second magnetic part 500 is a portion obtained by subtracting the upper surface 510 and the lower surface 520 from the entire surface of the second magnetic part, specifically, in the case of FIG. means two pairs of side surfaces (front, rear, left and right sides), and in the case of (b) of FIG. 4 may mean a cylindrical surface. Although the entire surface or circumferential surface of the second magnetic part 500 has been described as an example in the case of a hexahedron and a cylindrical shape, the shape of the second magnetic part 500 may vary.

본 발명의 구현예에 따라, 상기 제 1 자성부(300)보다 투자율이 더 높은 제 2 자성부(500)를 상기 자성부의 중심부에 배치시킴으로써, 무선충전 시에 집속되는 자속을, 상대적으로 자속 분포가 더 적은 중심부 방향으로 분산시킬 수 있으며, 이로 인해 무선충전 시 발열 온도를 감소시켜 충전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by arranging the second magnetic part 500 having a higher magnetic permeability than the first magnetic part 300 in the center of the magnetic part, the magnetic flux focused during wireless charging is relatively distributed It can be dispersed in the direction of the center with fewer ions, thereby reducing the heating temperature during wireless charging, thereby further improving charging efficiency.

만일, 제 1 자성부 및 제 2 자성부 중 하나만 적용하거나, 제 1 자성부 및 제 2 자성부의 배치가 본 발명의 구현예에서 벗어나는 경우, 무선충전 장치 내의 자성부는 전자기파 에너지 밀도가 높은 코일부와 대응하는 부분에서 열이 많이 발생하고, 발생한 열은 자성부의 자기 특성을 변화시켜 송신기와 수신기 간의 임피던스 불일치를 유발하여, 충전 효율이 저하되고 이로 인해 다시 발열이 심화되어, 장치 구조물의 변형 및 파손이 발생 할 수 있다.If only one of the first magnetic part and the second magnetic part is applied, or if the arrangement of the first magnetic part and the second magnetic part deviate from the embodiment of the present invention, the magnetic part in the wireless charging device includes a coil part with high electromagnetic wave energy density and A lot of heat is generated in the corresponding part, and the generated heat changes the magnetic properties of the magnetic part and causes an impedance mismatch between the transmitter and the receiver, which lowers the charging efficiency, which intensifies heat generation again, and causes deformation and damage of the device structure. can happen

본 발명의 구현예에 따르면, 상기 코일부(200)가 외부로부터 무선 전력을 받을 때, 상기 제 1 자성부(300)보다 상기 제 2 자성부(500)에서 더 많은 열이 발생될 수 있다. 즉, 상기 제 2 자성부(500)의 발열량이 상기 제 1 자성부(300)의 발열량보다 더 높을 수 있다. According to an embodiment of the present invention, when the coil unit 200 receives wireless power from the outside, more heat may be generated in the second magnetic unit 500 than in the first magnetic unit 300 . That is, the amount of heat generated by the second magnetic part 500 may be higher than that of the first magnetic part 300 .

상기 하이브리드형 자성부는 서로 다른 자성 특성과 발열량을 가지므로 이들을 배치하여 조합하는 방식에 따라, 투자율의 크기 순서로 자속 밀도가 커지는 경향을 이용하여 무선충전 시에 집속되는 자속을 원하는 방향으로 배분시킬 수 있고, 자속의 양과 투자손실의 크기에 비례하여 발열량이 증가하는 경향을 이용하여 효과적으로 발열 온도를 감소시켜 충전 효율을 향상시킬 수 있다. Since the hybrid magnetic part has different magnetic properties and heat generation, depending on the method of arranging and combining them, the magnetic flux concentration during wireless charging can be distributed in the desired direction by using the tendency of the magnetic flux density to increase in the order of the magnetic permeability. And, it is possible to effectively reduce the heating temperature by using the tendency that the amount of heating increases in proportion to the amount of magnetic flux and the size of the investment loss, thereby improving charging efficiency.

따라서, 본 발명의 일 구현예에 따라 상기 제 1 자성부(300) 대비 무선충전 시에 더 큰 투자율 및 발열량을 갖는 제 2 자성부(500)를 상기 자성부의 중심부에 배치시킴으로써, 자속과 발열을 효과적으로 분산시켜 자성부의 발열 온도를 감소시킬 수 있고, 이로 인해 무선충전 효율을 높일 수 있다. 본 발명의 구현예에 따른 무선충전 장치에 있어서, 상기 자성부는 코일부가 외부로부터 무선 전력을 받을 때 특정 범위의 온도, 또는 특정 범위의 온도 증가 경향을 가짐으로써 발열 저감 효과를 향상시킬 수 있다. Therefore, according to an embodiment of the present invention, by arranging the second magnetic part 500 having a greater magnetic permeability and heating value during wireless charging compared to the first magnetic part 300 in the center of the magnetic part, magnetic flux and heat are reduced. It is possible to effectively disperse and reduce the heating temperature of the magnetic part, thereby increasing the wireless charging efficiency. In the wireless charging device according to an embodiment of the present invention, the magnetic unit may improve the heat reduction effect by having a temperature in a specific range or a temperature increase tendency in a specific range when the coil unit receives wireless power from the outside.

구체적으로, 상기 자성부가 상기 코일부에 85kHz의 주파수 및 6.6kW의 출력을 가지는 무선 전력이 15분 동안 송신될 때의 자성부 하면의 발열 온도를 T15라 하고, 상기 무선 전력이 30분 동안 송신될 때의 자성부 하면의 발열 온도를 T30이라 할 때, 상기 T15에서 상기 T30으로 30 ℃ 이하, 예를 들어 28 ℃ 이하, 27 ℃ 이하로 더 증가할 수 있다.Specifically, the heating temperature of the lower surface of the magnetic part when the magnetic part wireless power having a frequency of 85 kHz and an output of 6.6 kW is transmitted to the coil part for 15 minutes is T 15 , and the wireless power is transmitted for 30 minutes When the exothermic temperature of the lower surface of the magnetic part when it becomes T 30 , it may be further increased from T 15 to T 30 to 30 ℃ or less, for example, 28 ℃ or less, 27 ℃ or less.

만일 상기 T15에서 상기 T30으로 30 ℃ 초과로 더 증가하는 경우, 자속 및 발열이 균일하게 분산되지 않아 발열 온도가 급격히 상승하여 충전 효율이 감소할 수 있다. 특히, 고속 충전 및 고전력 무선충전 시 발열 온도가 더 증가할 수 있으며, 이 경우, 무선충전 장치의 파손 및 전력변환 회로 파괴 가능성 등의 안전상 문제로 사용성에 제약을 초래하거나 충전 효율이 급격히 감소할 수 있다.If the T 15 to T 30 is further increased to more than 30° C., the magnetic flux and heat generation are not uniformly dispersed, so that the heat generation temperature rapidly rises, thereby reducing charging efficiency. In particular, the heating temperature may further increase during fast charging and high-power wireless charging, and in this case, safety problems such as damage to the wireless charging device and possible destruction of the power conversion circuit may cause restrictions on usability or a sharp decrease in charging efficiency. have.

상기 T15는 40 ℃ 내지 65 ℃, 예를 들어 45 ℃ 내지 63 ℃, 예를 들어 50 ℃ 내지 62 ℃일 수 있다.The T 15 may be 40 °C to 65 °C, for example 45 °C to 63 °C, for example 50 °C to 62 °C.

상기 T30은 50 ℃ 내지 95 ℃, 예를 들어 55 ℃ 내지 92 ℃, 예를 들어 60 ℃ 내지 89 ℃일 수 있다.The T 30 may be 50 °C to 95 °C, for example 55 °C to 92 °C, for example 60 °C to 89 °C.

상기 T15 및 T30이 각각 상기 범위를 만족하는 경우, 충전 효율 및 발열 저감 특성을 극대화시킬 수 있다.When T 15 and T 30 respectively satisfy the above ranges, charging efficiency and heat reduction characteristics may be maximized.

이에 반해, 제 1 자성부 및 제 2 자성부 중 하나만 사용하거나, 제 1 자성부 및 제 2 자성부의 배치가 본 발명의 구현예에서 벗어나는 경우, 고속 충전 및 고전력 무선충전 시 발열 온도가 더 증가할 수 있으며, 이 경우, 무선충전 장치의 파손 및 전력변환 회로 파괴 가능성 등의 안전상 문제로 사용성에 제약을 초래하거나 충전 효율이 감소할 수 있다.On the other hand, when only one of the first magnetic part and the second magnetic part is used, or the arrangement of the first magnetic part and the second magnetic part is out of the embodiment of the present invention, the heating temperature during fast charging and high-power wireless charging may be increased. In this case, safety problems such as damage to the wireless charging device and the possibility of breaking the power conversion circuit may cause restrictions on usability or reduce charging efficiency.

본 발명의 구현예에 따르면 상기 무선충전 장치는 SAE J2954 WPT2 Z2 class Standard TEST 충전 효율 측정 조건에서, 상기 코일부에 85kHz의 주파수 및 6.6kW 의 출력을 가지는 무선 전력이 30분 동안 송신될 때, 자성부의 표면 온도를 측정하였다. 상기 SAE J2954 WPT2 Z2 class Standard TEST에서, 미국자동차기술자협회규격(Society of Automotive Engineers, SAE) J2954는 전기자동차용 자기유도방식을 이용하는 무선 전력 전송 시스템의 용량대별 성능, 상호 운용성, 정격 출력을 낼 수 있는 수직 및 수평 이격 거리 기준, 송수신 패드 간 통신 방법, 동작 주파수, EMI(Electromagnetic Interface)/EMC(Electromagnetic Compatibility), 안정성과 같은 다양한 내용을 포함하고 있는 규격이다. 이 규격은 시스템의 성능뿐만 아니라, 용량대별 송수신 패드의 규격에 대해서도 제시하고 있기 때문에, 대부분의 자동차 제조 업체들은 송수신 패드 제작 시, 규격에서 제시하는 송수신 패드의 구성 및 사이즈를 따르고 있다.According to an embodiment of the present invention, the wireless charging device is magnetic when, in the SAE J2954 WPT2 Z2 class Standard TEST charging efficiency measurement condition, wireless power having a frequency of 85 kHz and an output of 6.6 kW is transmitted to the coil unit for 30 minutes. The negative surface temperature was measured. In the SAE J2954 WPT2 Z2 class Standard TEST, Society of Automotive Engineers (SAE) J2954 can produce performance, interoperability, and rated output for each capacity of a wireless power transmission system using magnetic induction for electric vehicles. It is a standard that includes various contents such as vertical and horizontal separation distance standards, communication methods between transmitting and receiving pads, operating frequency, EMI (Electromagnetic Interface)/EMC (Electromagnetic Compatibility), and stability. Since this standard provides not only the system performance but also the specification of the transmission/reception pad for each capacity group, most automobile manufacturers follow the configuration and size of the transmission/reception pad suggested in the standard when manufacturing the transmission/reception pad.

상기 자성부의 표면 온도는 퀄리트롤(Qualitrol)사의 T/GUARD 405-SYSTEM을 이용하여 자성부의 하면을 측정한다. 구체적으로, 상기 자성부의 표면 온도는 코일부에 대응되는 위치인 제 1 자성부의 중앙(최대 발열 온도, T)을 기준으로 측정한다(도 5 참조).The surface temperature of the magnetic part is measured on the lower surface of the magnetic part using T/GUARD 405-SYSTEM manufactured by Qualitrol. Specifically, the surface temperature of the magnetic part is measured based on the center (maximum heating temperature, T) of the first magnetic part, which is a position corresponding to the coil part (see FIG. 5 ).

한편, 상기 제 2 자성부는 상기 제 1 자성부 대비 열전도도가 0.1 W/m·K 내지 6 W/m·K, 0.5 W/m·K 내지 5 W/m·K, 또는 1 W/m·K 내지 4 W/m·K 더 높을 수 있다. 상기 제 1 자성부 대비 열전도도가 더 높은 제 2 자성부가 상기 자성부의 중심부에 위치함으로써, 자속의 균일한 배분을 통해 무선충전 중에 발생하는 열을 효과적으로 분산시키면서 외부의 충격이나 뒤틀림 등에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.Meanwhile, the second magnetic part has a thermal conductivity of 0.1 W/m·K to 6 W/m·K, 0.5 W/m·K to 5 W/m·K, or 1 W/m·K compared to the first magnetic unit. K to 4 W/m·K may be higher. Since the second magnetic part having higher thermal conductivity than the first magnetic part is located in the center of the magnetic part, the heat generated during wireless charging is effectively dispersed through the uniform distribution of magnetic flux, and the durability against external shock or distortion is improved. can do it

아울러, 상기 2종 이상의 자성부의 자성 특성과 물리적 특성을 고려하여 각 자성부 별로 사용되는 양(체적)을 조절함으로써, 충전 효율을 저해하지 않으면서 내충격성을 향상시키고 제조 비용도 줄일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 자성부가 상기 제 2 자성부 대비 2 내지 9.5 배 더 큰 체적을 가질 수 있다. In addition, by adjusting the amount (volume) used for each magnetic part in consideration of the magnetic properties and physical properties of the two or more kinds of magnetic parts, it is possible to improve the impact resistance and reduce the manufacturing cost without impairing charging efficiency. For example, the first magnetic part may have a volume 2 to 9.5 times larger than that of the second magnetic part.

이하, 상기 제 1 자성부 및 제 2 자성부를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the first magnetic part and the second magnetic part will be described in detail.

제 1 자성부first magnetic part

제 1 자성부의 종류 Type of first magnetic part

상기 제 1 자성부는 자성 분말 및 바인더 수지를 포함할 수 있다.The first magnetic part may include a magnetic powder and a binder resin.

이에 따라, 상기 제 1 자성부는 바인더 수지에 의해 자성 분말들이 서로 결합됨으로써, 넓은 면적에서 전체적으로 결함이 적으면서 충격에 의해 손상이 적을 수 있다.Accordingly, since the magnetic powders are combined with each other by the binder resin, the first magnetic part may have fewer defects and less damage due to impact in a large area.

상기 자성 분말은 산화물계 자성 분말, 금속계 자성 분말, 또는 이들의 혼합 분말일 수 있다. 예를 들어, 상기 산화물계 자성 분말은 페라이트계 분말, 구체적으로 Ni-Zn계, Mg-Zn계, Mn-Zn계 페라이트 분말일 수 있다. 또한 상기 금속계 자성 분말은 Fe-Si-Al 합금 자성 분말, 또는 Ni-Fe 합금 자성 분말일 수 있고, 보다 구체적으로 센더스트(sendust) 분말, 또는 퍼말로이(permalloy) 분말일 수 있다. The magnetic powder may be an oxide-based magnetic powder, a metal-based magnetic powder, or a mixed powder thereof. For example, the oxide-based magnetic powder may be a ferrite-based powder, specifically, a Ni-Zn-based, Mg-Zn-based, or Mn-Zn-based ferrite powder. In addition, the metal-based magnetic powder may be a Fe-Si-Al alloy magnetic powder or a Ni-Fe alloy magnetic powder, and more specifically, may be a sendust powder or a permalloy powder.

일례로서, 상기 자성 분말은 하기 화학식 1의 조성을 가질 수 있다.As an example, the magnetic powder may have a composition of Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Fe1-a-b-c Sia Xb Yc Fe 1-abc Si a X b Y c

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.wherein X is Al, Cr, Ni, Cu, or a combination thereof; Y is Mn, B, Co, Mo, or a combination thereof; 0.01 ≤ a ≤ 0.2, 0.01 ≤ b ≤ 0.1, and 0 ≤ c ≤ 0.05.

또한 상기 자성 분말은 나노결정성(nanocrystalline) 자성 분말일 수 있고, 예를 들어 Fe계 나노결정성 자성 분말일 수 있으며, 구체적으로 Fe-Si-Al계 나노결정성 자성 분말, Fe-Si-Cr계 나노결정성 자성 분말, 또는 Fe-Si-B-Cu-Nb계 나노결정성 자성 분말일 수 있다.In addition, the magnetic powder may be a nanocrystalline magnetic powder, for example, may be a Fe-based nanocrystalline magnetic powder, specifically, Fe-Si-Al-based nanocrystalline magnetic powder, Fe-Si-Cr It may be a nanocrystalline magnetic powder based on nanocrystalline or Fe-Si-B-Cu-Nb based nanocrystalline magnetic powder.

상기 자성 분말의 평균 입경은 약 3 nm 내지 약 1 mm, 약 1 ㎛ 내지 300 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 50 ㎛ 또는 약 1 ㎛ 내지 10 ㎛의 범위일 수 있다. The average particle diameter of the magnetic powder may be in the range of about 3 nm to about 1 mm, about 1 μm to 300 μm, about 1 μm to 50 μm, or about 1 μm to 10 μm.

상기 제 1 자성부는 상기 자성 분말을 10 중량% 이상, 50 중량% 이상, 70 중량% 이상, 또는 85 중량% 이상의 양으로 포함할 수 있다. The first magnetic part may include the magnetic powder in an amount of 10 wt% or more, 50 wt% or more, 70 wt% or more, or 85 wt% or more.

예를 들어, 상기 제 1 자성부는 상기 자성 분말을 10 중량% 내지 99 중량%, 10 중량% 내지 95 중량%, 50 중량% 내지 95 중량%, 50 중량% 내지 92 중량%, 70 중량% 내지 95 중량%, 80 중량% 내지 95 중량%, 또는 80 중량% 내지 90 중량%의 양으로 포함할 수 있다. For example, the first magnetic portion contains 10 wt% to 99 wt%, 10 wt% to 95 wt%, 50 wt% to 95 wt%, 50 wt% to 92 wt%, 70 wt% to 95 wt% of the magnetic powder. weight %, 80% to 95% by weight, or 80% to 90% by weight.

상기 바인더 수지로서 폴리이미드 수지, 폴리아미드 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, 에폭시 수지 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. As the binder resin, polyimide resin, polyamide resin, polycarbonate resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, polypropylene resin, polyethylene resin, polystyrene resin, polyphenylsulfide (PSS) resin, polyether ether ketone (PEEK) resin, silicone resin, acrylic resin, polyurethane resin, polyester resin, isocyanate resin, epoxy resin and the like may be exemplified, but is not limited thereto.

예를 들어, 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.For example, the binder resin may be a curable resin. Specifically, the binder resin may be a photocurable resin and/or a thermosetting resin, and in particular, may be a resin capable of exhibiting adhesiveness by curing. More specifically, the binder resin includes at least one functional group or site that can be cured by heat, such as a glycidyl group, an isocyanate group, a hydroxyl group, a carboxyl group, or an amide group; or at least one functional group or moiety that can be cured by active energy such as an epoxide group, a cyclic ether group, a sulfide group, an acetal group, or a lactone group resin can be used. Such a functional group or moiety may be, for example, an isocyanate group (-NCO), a hydroxyl group (-OH), or a carboxyl group (-COOH).

상기 제 1 자성부는 상기 바인더 수지를 5 중량% 내지 40 중량%, 5 중량% 내지 20 중량%, 5 중량% 내지 15 중량%, 또는 7 중량% 내지 15 중량%의 양으로 함유할 수 있다. The first magnetic part may contain the binder resin in an amount of 5 wt% to 40 wt%, 5 wt% to 20 wt%, 5 wt% to 15 wt%, or 7 wt% to 15 wt%.

또한, 상기 제 1 자성부는 이의 중량을 기준으로, 상기 바인더 수지로서, 6 중량% 내지 12 중량%의 폴리우레탄계 수지, 0.5 중량% 내지 2 중량%의 이소시아네이트계 경화제, 및 0.3 중량% 내지 1.5 중량%의 에폭시계 수지를 포함할 수 있다.In addition, based on the weight of the first magnetic part, as the binder resin, 6 wt% to 12 wt% of a polyurethane-based resin, 0.5 wt% to 2 wt% of an isocyanate-based curing agent, and 0.3 wt% to 1.5 wt% of an epoxy-based resin.

제 1 자성부의 구조적 특징Structural features of the first magnetic part

상기 제 1 자성부는 상기 코일부와 상기 쉴드부 사이에 배치된다.The first magnetic part is disposed between the coil part and the shield part.

상기 제 1 자성부는 상기 코일부와 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 자성부와 상기 코일부의 이격 거리는 0.2 mm 이상, 0.5 mm 이상, 0.2 mm 내지 3 mm, 또는 0.5 mm 내지 2 mm일 수 있다.The first magnetic part may be disposed to be spaced apart from the coil part by a predetermined interval. For example, the separation distance between the first magnetic part and the coil part may be 0.2 mm or more, 0.5 mm or more, 0.2 mm to 3 mm, or 0.5 mm to 2 mm.

또한 상기 제 1 자성부는 상기 쉴드부와 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 자성부와 상기 쉴드부의 이격 거리는 3 mm 이상, 5 mm 이상, 3 mm 내지 10 mm, 또는 4 mm 내지 7 mm일 수 있다.In addition, the first magnetic part may be disposed to be spaced apart from the shield part by a predetermined interval. For example, the separation distance between the first magnetic part and the shield part may be 3 mm or more, 5 mm or more, 3 mm to 10 mm, or 4 mm to 7 mm.

본 발명의 구현예에 따르면, 상기 제 1 자성부는 입체 구조를 가질 수 있으며, 이 경우 충전 효율 및 방열 특성을 향상시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first magnetic part may have a three-dimensional structure, and in this case, charging efficiency and heat dissipation characteristics may be improved.

도 1 및 3a를 참조하여, 상기 제 1 자성부(300)는 상기 코일부(200)가 배치되는 부분에 대응되는 부분(외곽부)에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 2 자성부(500)보다 투자율이 상대적으로 더 낮은 상기 제 1 자성부(300)를 전자기 에너지가 집중되는 코일부(200)가 배치되는 부분에 배치시킬 수 있다. 1 and 3A , the first magnetic unit 300 may be disposed in a portion (outer portion) corresponding to a portion in which the coil unit 200 is disposed. That is, the first magnetic part 300 having a relatively lower magnetic permeability than the second magnetic part 500 may be disposed in a portion where the coil part 200 in which electromagnetic energy is concentrated is disposed.

또한, 상기 제 1 자성부는 상기 코일부가 배치되는 부분에 대응되는 외곽부; 및 상기 외곽부에 의해서 둘러싸이는 중심부를 포함할 수 있고, 상기 외곽부의 두께가 상기 중심부의 두께보다 더 클 수 있다. 이때 상기 제 1 자성부에서 외곽부와 중심부는 서로 일체형으로 형성될 수 있다. In addition, the first magnetic portion may include an outer portion corresponding to a portion on which the coil portion is disposed; and a central portion surrounded by the outer portion, wherein a thickness of the outer portion may be greater than a thickness of the central portion. In this case, in the first magnetic part, the outer part and the central part may be integrally formed with each other.

또한, 도 3b를 참조하여, 상기 제 1 자성부는 상기 코일부가 배치되는 부분에 대응되는 외곽부; 및 상기 외곽부에 의해서 둘러싸이는 중심부를 포함할 수 있고, 상기 중심부의 가운데(중앙부)는 제 2 자성부가 삽입되도록 제 1 자성부를 포함하지 않고, 상기 제 2 자성부의 전체면을 둘러싸도록 제 1 자성부가 배치될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제 1 자성부에서 외곽부와 중심부는 서로 일체형으로 형성될 수 있다.In addition, referring to FIG. 3B , the first magnetic part may include an outer part corresponding to a part where the coil part is disposed; and a central portion surrounded by the outer portion, wherein the center (central portion) of the central portion does not include the first magnetic portion so that the second magnetic portion is inserted, and the first magnetic portion surrounds the entire surface of the second magnetic portion. Additional can be placed. Similarly, in the first magnetic part, the outer part and the central part may be integrally formed with each other.

한편, 제 1 자성부는 상기 제 2 자성부의 하우징으로서 역할을 할 수 있어서, 상기 제 2 자성부를 고정하기 위한 별도의 접착제나 구조물이 필요하지 않을 수 있다. 특히 상기 제 1 자성부는 자성 분말과 바인더 수지를 이용한 고분자형 자성부를 이용하여 몰드를 통해 입체 구조로 성형이 가능하므로, 제 2 자성부를 삽입하도록 성형할 수 있다. 또한, 상기 제 1 자성부는 몰드를 통해 제 2 자성부를 넣기 위한 홈을 쉽게 형성할 수 있다.Meanwhile, since the first magnetic part may serve as a housing of the second magnetic part, a separate adhesive or structure for fixing the second magnetic part may not be required. In particular, since the first magnetic part can be molded into a three-dimensional structure through a mold using a polymer-type magnetic part using magnetic powder and a binder resin, the second magnetic part can be formed to be inserted. Also, the first magnetic part may easily form a groove for inserting the second magnetic part through the mold.

또한, 도 3c 및 3d를 참조하여, 상기 자성부의 적어도 일부가 상기 쉴드부에 접촉하지 않거나(도 3c), 상기 자성부의 적어도 일부가 상기 쉴드부에 접촉할 수 있다(도 3d). 상기 자성부의 적어도 일부가 상기 쉴드부에 접촉하는 경우, 상기 제 1 자성부 및 상기 제 2 자성부 중 적어도 일부가 상기 쉴드부에 접촉할 수 있다. 이에 따라 상기 제 1 자성부 및/또는 상기 제 2 자성부에서 발생하는 열이 상기 쉴드부를 통해 효과적으로 배출될 수 있다. Also, with reference to FIGS. 3C and 3D , at least a portion of the magnetic part may not contact the shield part ( FIG. 3C ), or at least a portion of the magnetic part may contact the shield part ( FIG. 3D ). When at least a portion of the magnetic portion contacts the shield portion, at least a portion of the first magnetic portion and the second magnetic portion may contact the shield portion. Accordingly, heat generated in the first magnetic part and/or the second magnetic part may be effectively discharged through the shield part.

상기 제 1 자성부의 두께는 1 mm 이상, 3 mm 이상, 또는 5 mm 이상일 수 있고, 또한 30 mm 이하, 20 mm 이하, 또는 11 mm 이하일 수 있다. 아울러, 상기 제 1 자성부의 중심부의 두께는 10 mm 이하, 7 mm 이하, 또는 5 mm 이하일 수 있고, 또한 0 mm이거나 0.1 mm 이상 또는 1 mm 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 자성부의 외곽부가 5 mm 내지 11 mm의 두께를 갖고, 상기 중심부가 0 mm 내지 5 mm의 두께를 가질 수 있다.The thickness of the first magnetic part may be 1 mm or more, 3 mm or more, or 5 mm or more, and may be 30 mm or less, 20 mm or less, or 11 mm or less. In addition, the thickness of the center of the first magnetic part may be 10 mm or less, 7 mm or less, or 5 mm or less, and may be 0 mm, 0.1 mm or more, or 1 mm or more. Specifically, the outer portion of the first magnetic portion may have a thickness of 5 mm to 11 mm, and the central portion may have a thickness of 0 mm to 5 mm.

상기 제 1 자성부의 중심부의 두께가 0일 경우, 상기 제 1 자성부는 중심부에 비어 있는 형상을 가질 수 있다(예를 들어 도넛 형상). 이 경우 상기 제 1 자성부는 보다 작은 면적으로도 충전 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.When the thickness of the center of the first magnetic portion is 0, the first magnetic portion may have an empty shape in the center (eg, a donut shape). In this case, the charging efficiency can be effectively improved even with a smaller area of the first magnetic part.

한편, 상기 제 1 자성부는 대면적을 가질 수 있고, 구체적으로 200 cm2 이상, 400 cm2 이상, 또는 600 cm2 이상의 면적을 가질 수 있다. 또한, 상기 제 1 자성부는 10,000 cm2 이하의 면적을 가질 수 있다.Meanwhile, the first magnetic part may have a large area, and specifically, may have an area of 200 cm 2 or more, 400 cm 2 or more, or 600 cm 2 or more. Also, the first magnetic part may have an area of 10,000 cm 2 or less.

상기 대면적의 제 1 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.The large-area first magnetic part may be configured by combining a plurality of unit magnetic parts, and in this case, the area of the unit magnetic part may be 60 cm 2 or more, 90 cm 2 , or 95 cm 2 to 900 cm 2 .

또는 상기 제 1 자성부는 중심부에 비어있는 형상을 가질 수 있고, 이 경우 상기 제 1 자성부는 외곽부의 면적, 즉 코일부에 대응하는 면적 또는 그 이상의 면적을 가질 수 있다. Alternatively, the first magnetic part may have an empty shape in the center, and in this case, the first magnetic part may have an area of the outer part, that is, an area corresponding to the coil part or larger.

상기 제 1 자성부는 몰드를 통한 성형 등의 방법으로 제조된 자성 블록일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 자성부는 몰드를 통해 입체 구조로 성형된 것일 수 있다. 이러한 자성 시트는 자성 분말과 바인더 수지를 혼합하고 사출 성형 등에 의해 몰드로 주입하여 입체 구조로 성형될 수 있다.The first magnetic part may be a magnetic block manufactured by a method such as molding through a mold. For example, the first magnetic part may be molded into a three-dimensional structure through a mold. The magnetic sheet may be molded into a three-dimensional structure by mixing magnetic powder and a binder resin and injecting it into a mold by injection molding or the like.

구체적으로, 상기 성형은 사출성형에 의해 자성부의 원료를 몰드에 주입하여 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자성부는 자성 분말과 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 경우에는 어려울 수 있다.Specifically, the molding may be performed by injecting the raw material of the magnetic part into the mold by injection molding. More specifically, the magnetic part is manufactured by mixing magnetic powder and a polymer resin composition to obtain a raw material composition, and then injecting the raw material composition 701 into the mold 703 by an injection molding machine 702 as shown in FIG. 8 . can be In this case, by designing the internal shape of the mold 703 as a three-dimensional structure, the three-dimensional structure of the magnetic part can be easily implemented. Such a process may be difficult when an existing sintered ferrite sheet is used as a magnetic part.

또는, 상기 제 1 자성부는 자성 시트의 적층체일 수 있으며, 예를 들어 자성 시트가 20장 이상, 또는 50장 이상 적층된 것일 수 있다. Alternatively, the first magnetic part may be a laminate of magnetic sheets, for example, 20 or more magnetic sheets, or 50 or more magnetic sheets laminated.

이러한 자성 시트는 자성 분말과 바인더 수지를 혼합하여 슬러리화한 후 시트 형상으로 성형하고 경화하는 등의 통상적인 시트화 공정으로 제조될 수 있다.Such a magnetic sheet may be manufactured by a conventional sheet forming process, such as mixing magnetic powder and a binder resin to form a slurry, then forming and curing the magnetic sheet into a sheet shape.

제 1 자성부의 자성 특성Magnetic properties of the first magnetic part

상기 제 1 자성부는 전기 자동차의 무선충전 표준 주파수 근방에서 일정 수준의 자성 특성을 가질 수 있다. The first magnetic part may have a magnetic characteristic of a certain level in the vicinity of a wireless charging standard frequency of the electric vehicle.

상기 전기 자동차의 무선충전 표준 주파수는 100 kHz 미만일 수 있고, 예를 들어 79 kHz 내지 90 kHz, 구체적으로 81 kHz 내지 90 kHz, 보다 구체적으로 약 85 kHz일 수 있으며, 이는 휴대폰과 같은 모바일 전자기기에 적용하는 주파수와 구별되는 대역이다.The wireless charging standard frequency of the electric vehicle may be less than 100 kHz, for example, 79 kHz to 90 kHz, specifically 81 kHz to 90 kHz, more specifically about 85 kHz, which is a mobile electronic device such as a mobile phone. It is a band distinct from the applied frequency.

상기 제 1 자성부의 85 kHz의 주파수 대역에서 투자율은 소재에 따라 달라질 수 있으나, 예를 들어 5 내지 500, 예를 들어 5 내지 400, 예를 들어 5 내지 300, 또는 예를 들어 10 내지 300일 수 있다. The magnetic permeability in the 85 kHz frequency band of the first magnetic part may vary depending on the material, but may be, for example, 5 to 500, for example, 5 to 400, for example, 5 to 300, or for example, 10 to 300. have.

상기 제 1 자성 소재가 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하는 고분자형 자성 블록일 경우, 79 kHz 내지 90 kHz의 주파수 대역에서 투자율은 5 내지 500, 5 내지 400, 5 내지 200, 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.When the first magnetic material is a polymer-type magnetic block including magnetic powder and a binder resin, the magnetic permeability in the frequency band of 79 kHz to 90 kHz is 5 to 500, 5 to 400, 5 to 200, 5 to 130, 15 to 80, or 10 to 50, and the investment loss may be 0 to 50, 0 to 20, 0 to 15, or 0 to 5.

제 1 자성부의 물리적 특성Physical properties of the first magnetic part

상기 제 1 자성부는 일정 비율로 신장될 수 있다. 예를 들어 상기 제 1 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 제 1 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 특성이 떨어질 수 있으므로, 상기 신장율은 10% 이하인 것이 좋다.The first magnetic part may be elongated at a certain rate. For example, the elongation of the first magnetic part may be 0.5% or more. The elongation property is difficult to obtain in a ceramic magnetic part to which a polymer is not applied, and damage can be reduced even when a large-area magnetic part is distorted due to an impact. Specifically, the elongation of the first magnetic part may be 0.5% or more, 1% or more, or 2.5% or more. There is no particular limitation on the upper limit of the elongation, but if the content of the polymer resin is increased to improve the elongation, properties such as inductance of the magnetic part may be deteriorated, so that the elongation is preferably 10% or less.

상기 제 1 자성부는 충격 전후의 특성 변화율이 적으며, 일반적인 페라이트 자성시트와 비교하여 월등하게 우수하다.The first magnetic part has a small rate of change in characteristics before and after impact, and is significantly superior to that of a general ferrite magnetic sheet.

본 명세서에서 어떤 특성의 충격 전후의 특성 변화율(%)은 아래 식으로 계산될 수 있다. In the present specification, the characteristic change rate (%) before and after the impact of a certain characteristic may be calculated by the following formula.

특성 변화율(%) = | 충격 전 특성 값 - 충격 후 특성 값 | / 충격 전 특성 값 x 100Characteristic change rate (%) = | Property Values Before Impact - Property Values After Impact | / property value before impact x 100

예를 들어, 상기 제 1 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.For example, the inductance change rate before and after the impact applied by free-falling from a height of 1 m to the first magnetic part may be less than 5%, or less than 3%. More specifically, the inductance change rate may be 0% to 3%, 0.001% to 2%, or 0.01% to 1.5%. When it is within the above range, the inductance change rate before and after the impact is relatively small, so that the stability of the magnetic part may be further improved.

또한, 상기 제 1 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 특성 변화가 적어서 자성부의 안정성과 내충격성이 보다 향상될 수 있다.In addition, the first magnetic part may be free-falling from a height of 1 m and a change rate of a quality factor (Q factor) before and after the applied impact may be 0% to 5%, 0.001% to 4%, or 0.01% to 2.5%. When it is within the above range, there is little change in characteristics before and after the impact, so that the stability and impact resistance of the magnetic part may be further improved.

또한, 상기 제 1 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, 실제 충격과 진동이 가해지는 환경에서 반복하여 적용하더라도 저항값이 일정 수준 이하로 잘 유지될 수 있다.In addition, the resistance change rate before and after the impact applied by free-falling from a height of 1 m to the first magnetic part may be 0% to 2.8%, 0.001% to 1.8%, or 0.1% to 1.0%. When it is within the above range, the resistance value may be well maintained below a certain level even if it is repeatedly applied in an environment to which an actual shock and vibration are applied.

또한, 상기 제 1 자성부는 1 m의 높이에서 자유 낙하시켜 인가한 충격 전과 후의 충전 효율 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 특성을 보다 안정적으로 유지할 수 있다.In addition, the charge efficiency change rate before and after the impact applied by free-falling from a height of 1 m to the first magnetic part may be 0% to 6.8%, 0.001% to 5.8%, or 0.01% to 3.4%. When it is within the above range, the characteristics of the large-area magnetic part may be more stably maintained even if impact or distortion occurs repeatedly.

제 2 자성부second magnetic part

제 2 자성부의 종류 Type of second magnetic part

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 무선충전 장치는 상기 제 1 자성부와 투자율이 다른, 구체적으로 제 1 자성부의 투자율보다 높은 제 2 자성부를 포함한다. The wireless charging device according to an embodiment of the present invention includes a second magnetic part having a different permeability from the first magnetic part, specifically, higher than the magnetic permeability of the first magnetic part.

상기 제 2 자성부는 페라이트계 자성체(페라이트계 자성부)를 포함할 수 있고, 구체적으로, 산화물계 자성 소재, 금속계 자성 소재, 또는 이들의 복합 소재를 포함할 수 있다. The second magnetic part may include a ferritic magnetic material (ferritic magnetic part), and specifically, may include an oxide-based magnetic material, a metal-based magnetic material, or a composite material thereof.

본 발명의 구현예에 따라 상기 제 2 자성부로서 자기 집속력이 강한 소재를 사용함으로써, 자기 집속력(인덕턴스)이 약하여 충전 효율 저하 발생을 야기할 수 있는 제 1 자성부의 단점을 보완해 줄 수 있다. According to the embodiment of the present invention, by using a material having a strong magnetic focusing force as the second magnetic portion, the disadvantage of the first magnetic portion, which may cause a decrease in charging efficiency due to a weak magnetic focusing force (inductance), can be compensated. have.

만일, 상기 제 2 자성부를 포함하지 않고, 상기 제 1 자성부만을 사용하는 경우 내충격성 및 무게 감소 등의 효과가 있을 수 있으나, 자기 집속력(인덕턴스)이 약하여 충전 효율 저하를 발생할 수 있다. 한편, 상기 제 2 자성부는 자기 집속력이 강하나, 평판 대형화 가공에 어려움이 있고, 자동차용 후막 형태로 제조 및 가공시 제약이 있을 수 있다. 따라서, 내충격성이 크고 무게 감소 효과가 있는 제 1 자성부와 함께 자기 집속력이 강한 제 2 자성부를 함께 사용함으로써, 무선충전 장치의 성능을 효율적으로 향상시킬 수 있다. If only the first magnetic part is used without the second magnetic part, there may be effects such as impact resistance and weight reduction, but the magnetic focusing force (inductance) may be weak, and thus charging efficiency may be deteriorated. On the other hand, although the second magnetic part has a strong magnetic focusing force, it is difficult to process a plate enlargement, and there may be restrictions in manufacturing and processing in the form of a thick film for automobiles. Therefore, by using the second magnetic part having a strong magnetic focusing force together with the first magnetic part having high impact resistance and a weight reduction effect, the performance of the wireless charging device can be efficiently improved.

상기 산화물계 자성 소재는 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 유리하다. 상기 페라이트계 소재는 원료 성분들을 혼합하고 하소 후 분쇄하고, 이를 바인더 수지와 혼합하여 성형하고 소성하여 시트 또는 블록 형태로 제조될 수 있다.The oxide-based magnetic material may be a ferrite-based material, and a specific chemical formula may be expressed as MOFe 2 O 3 (where M is one or more divalent metal elements such as Mn, Zn, Cu, and Ni). The ferritic material is advantageous in terms of magnetic properties such as magnetic permeability that it is a sintered body. The ferritic material may be manufactured in the form of a sheet or block by mixing raw materials, calcining, pulverizing, mixing this with a binder resin, molding, and firing.

보다 구체적으로 상기 산화물계 자성 소재는 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.More specifically, the oxide-based magnetic material may be a Ni-Zn-based, Mg-Zn-based, or Mn-Zn-based ferrite, and in particular, the Mn-Zn-based ferrite has a temperature of room temperature to 100° C. or higher at a frequency of 79 kHz to 90 kHz. It can exhibit high permeability, low investment loss, and high saturation magnetic flux density over the range.

상기 Mn-Zn계 페라이트는 주성분으로 산화철 Fe2O3 66 mol% 내지 70 mol%, ZnO 10 mol% 내지 20 mol%, MnO 8 mol% 내지 24 mol%, 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 이용한 가공을 통해 요구되는 크기로 절단된다.The Mn-Zn-based ferrite is iron oxide Fe 2 O 3 66 mol% to 70 mol%, ZnO 10 mol% to 20 mol%, MnO 8 mol% to 24 mol%, NiO 0.4 mol% to 2 mol% as a main component. and SiO 2 , CaO, Nb 2 O 5 , ZrO 2 , SnO and the like as other subcomponents. The Mn-Zn-based ferrite is pulverized by mixing the main component in a predetermined molar ratio, calcining in air at a temperature of 800°C to 1100°C for 1 hour to 3 hours, and then adding subcomponents, and thus a binder such as polyvinyl alcohol (PVA) After mixing the resin in an appropriate amount and press-molding using a press, the temperature is raised to 1200° C. to 1300° C. and calcined for 2 hours or more, thereby producing a sheet or block form. Then, it is cut to a required size through processing using a wire saw or a water jet, if necessary.

또한 상기 금속계 자성 소재는 Fe-Si-Al 합금 자성부, 또는 Ni-Fe 합금 자성부일 수 있고, 보다 구체적으로 센더스트(sendust), 또는 퍼말로이(permalloy)일 수 있다. In addition, the metal-based magnetic material may be a Fe-Si-Al alloy magnetic part or a Ni-Fe alloy magnetic part, and more specifically, sendust (sendust) or permalloy (permalloy).

또한 상기 제 2 자성부는 나노결정성(nanocrystalline) 자성체(나노결정성 자성부)를 포함할 수 있고, 예를 들어 Fe계 나노결정성 자성체, 구체적으로 Fe-Si-Al계 나노결정성 자성체, Fe-Si-Cr계 나노결정성 자성체, 또는 Fe-Si-B-Cu-Nb계 나노결정성 자성체를 포함할 수 있다. 상기 제 2 자성부로 나노결정성 자성체를 적용 시에, 코일부와 거리가 멀어질수록 코일부의 인덕턴스(Ls)가 낮아지더라도 저항(Rs)이 더욱 낮아짐으로써 코일부의 품질계수(Q factor: Ls/Rs)가 높아져서 충전 효율이 향상되고 발열이 줄어들 수 있다. In addition, the second magnetic portion may include a nanocrystalline magnetic material (nanocrystalline magnetic portion), for example, Fe-based nanocrystalline magnetic material, specifically Fe-Si-Al-based nanocrystalline magnetic material, Fe -Si-Cr-based nanocrystalline magnetic material, or Fe-Si-B-Cu-Nb-based nanocrystalline magnetic material may be included. When the nanocrystalline magnetic material is applied to the second magnetic part, as the distance from the coil part increases, even if the inductance (Ls) of the coil part decreases, the resistance (Rs) is further lowered, so that the quality factor of the coil part (Q factor: Ls/Rs) can be increased to improve charging efficiency and reduce heat generation.

상기 나노결정성 자성체는, 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. The nanocrystalline magnetic material is manufactured by, for example, a Fe-based alloy by a rapid cooling and solidification method (RSP) by melt spinning, in a temperature range of 300 ℃ to 700 ℃ to obtain a desired magnetic permeability for 30 minutes to 2 hours without a magnetic field It can be manufactured by performing heat treatment.

만약 열처리 온도가 300 ℃미만인 경우 나노결정이 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. If the heat treatment temperature is less than 300 ℃, nanocrystals are not sufficiently formed, so the desired magnetic permeability is not obtained, and the heat treatment time may take a long time. In addition, when the heat treatment temperature is low, the treatment time is long, and on the contrary, when the heat treatment temperature is high, the treatment time is preferably shortened.

또한 상기 나노결정성 자성체는 제조 공정 후단에 가압 롤 등에 의해 파쇄하여 박막 시트에 다수의 크랙을 형성함으로써, 복수 개의 나노결정성 미세 조각들을 포함하도록 제조할 수 있다.In addition, the nanocrystalline magnetic material may be crushed by a pressure roll or the like at the end of the manufacturing process to form a plurality of cracks in the thin film sheet, so that it may be manufactured to include a plurality of nanocrystalline fine pieces.

상기 제 2 자성부는 상기 제 1 자성부와 종류가 다른 자성 소재로 구성될 수 있다. 구체적인 일례로서, 상기 제 1 자성부가 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하는 고분자형 자성부(예컨대, 고분자형 자성 블록(PMB))를 포함하고, 상기 제 2 자성부가 페라이트계 자성체, 나노결정성 자성체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 자성부가 Fe-Si-Al계 합금 자성부를 포함하고, 상기 제 2 자성부가 Mn-Zn계 페라이트, Fe-Si-Al계 나노결정성 자성 분말, Fe-Si-Cr계 나노결정성 자성 분말, 및 Fe-Si-B-Cu-Nb계 나노결정성 자성 분말로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 제 1 자성부와 제 2 자성부의 조합은, 상기 제 2 자성부가 상기 제 1 자성부 대비 79 kHz 내지 90 kHz, 구체적으로 85 kHz에서 높은 투자율을 갖는데 유리하다.The second magnetic part may be made of a magnetic material different from that of the first magnetic part. As a specific example, the first magnetic part includes a polymer-type magnetic part (eg, polymer-type magnetic block (PMB)) including a magnetic powder and a binder resin, and the second magnetic part includes a ferritic magnetic material, a nanocrystalline magnetic material, or a combination thereof. For example, the first magnetic part includes a Fe-Si-Al-based alloy magnetic part, and the second magnetic part includes Mn-Zn-based ferrite, Fe-Si-Al-based nanocrystalline magnetic powder, Fe-Si-Cr-based It may include at least one selected from the group consisting of a magnetic nanocrystalline powder, and a Fe-Si-B-Cu-Nb-based nanocrystalline magnetic powder. The combination of the first magnetic part and the second magnetic part is advantageous in that the second magnetic part has a high magnetic permeability at 79 kHz to 90 kHz, specifically 85 kHz, compared to the first magnetic part.

제 2 자성부의 구조적 특징Structural features of the second magnetic part

상기 제 2 자성부는 상기 자성부의 중심부에 위치할 수 있다.The second magnetic part may be located at a center of the magnetic part.

상기 제 1 자성부보다 투자율이 더 높은 상기 제 2 자성부를 상기 자성부의 중심부에 배치시킴으로써, 무선충전 시에 집속되는 자속을, 상대적으로 자속 분포가 더 적은 중심부 방향으로 분산시킬 수 있다. 이로 인해 코일부에 대응하는 부분의 자속 밀도를 낮추고 대신 코일부가 없는 중심부에 자속 밀도를 좀더 높임으로써 자속과 발열 분포를 고르게 분산시켜 무선충전 시 발열 저감 특성 및 무선충전 효율을 효율적으로 향상시킬 수 있다. By disposing the second magnetic part having a higher magnetic permeability than the first magnetic part in the central part of the magnetic part, the magnetic flux focused during wireless charging may be dispersed in the direction of the central part having a relatively smaller magnetic flux distribution. Accordingly, by lowering the magnetic flux density in the portion corresponding to the coil portion and increasing the magnetic flux density in the center where there is no coil portion, the magnetic flux and heat distribution are evenly distributed, thereby effectively improving heat reduction characteristics and wireless charging efficiency during wireless charging. .

상기 제 2 자성부는 상기 제 2 자성부의 전체면 또는 둘레면이 상기 제 1 자성부에 의해 둘러싸일 수 있다. The second magnetic part may have an entire surface or a circumferential surface of the second magnetic part surrounded by the first magnetic part.

구체적으로, 도 3a, 3c 및 3d를 참조하여, 상기 제 2 자성부는 상기 제 2 자성부의 둘레면이 상기 제 1 자성부에 의해 둘러싸일 수 있다. Specifically, with reference to FIGS. 3A, 3C and 3D , the second magnetic part may have a circumferential surface of the second magnetic part surrounded by the first magnetic part.

또한, 도 3b를 참조하여, 상기 제 2 자성부는 상기 제 2 자성부의 전체면이 상기 제 1 자성부에 의해 둘러싸일 수 있다.Also, referring to FIG. 3B , the second magnetic part may have an entire surface surrounded by the first magnetic part.

상기 제 2 자성부는 시트 형태 또는 블록 형태를 가질 수 있다. The second magnetic part may have a sheet shape or a block shape.

상기 제 2 자성부는 상기 제 1 자성부와 동일한 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 제 2 자성부는 상기 제 1 자성부와 다른 두께를 가질 수 있다. The second magnetic part may have the same thickness as the first magnetic part. In addition, the second magnetic portion may have a different thickness from that of the first magnetic portion.

예를 들면, 상기 제 2 자성부의 두께는 0.5 mm 이상, 1 mm 이상, 3 mm 이상, 또는 5 mm 이상일 수 있고, 또한 30 mm 이하, 20 mm 이하, 또는 11 mm 이하일 수 있다.For example, the thickness of the second magnetic part may be 0.5 mm or more, 1 mm or more, 3 mm or more, or 5 mm or more, and may be 30 mm or less, 20 mm or less, or 11 mm or less.

또한, 상기 제 2 자성부의 두께는 10 mm 이하, 7 mm 이하, 또는 5 mm 이하일 수 있다. Also, the thickness of the second magnetic part may be 10 mm or less, 7 mm or less, or 5 mm or less.

상기 제 2 자성부의 두께는 0.5 mm 내지 5 mm일 수 있고, 구체적으로, 0.5 mm 내지 3 mm, 0.5 mm 내지 2 mm, 또는 1 mm 내지 2 mm일 수 있다.The thickness of the second magnetic part may be 0.5 mm to 5 mm, specifically, 0.5 mm to 3 mm, 0.5 mm to 2 mm, or 1 mm to 2 mm.

상기 제 2 자성부의 수평 방향 최대 단면적이 자성부 전체 단면적의 10 % 내지 40 %일 수 있다. 상기 제 2 자성부의 수평 방향 최대 단면적이 자성부 전체 단면적의 예를 들어, 10 % 내지 38 %, 예를 들어, 10 % 내지 35 %, 예를 들어, 10 % 내지 34 %, 예를 들어, 10 % 내지 33 %, 예를 들어, 10 % 내지 31 %, 예를 들어, 10 % 내지 30 %, 예를 들어, 10 % 내지 25 %, 또는 예를 들어, 10 % 내지 20 %일 수 있다.A maximum cross-sectional area in a horizontal direction of the second magnetic part may be 10% to 40% of a total cross-sectional area of the magnetic part. The horizontal maximum cross-sectional area of the second magnetic part is, for example, 10% to 38%, for example, 10% to 35%, for example, 10% to 34%, for example, 10% of the total cross-sectional area of the magnetic part % to 33%, such as 10% to 31%, such as 10% to 30%, such as 10% to 25%, or such as 10% to 20%.

상기 제 2 자성부의 면적은 50 cm2 이상, 70 cm2 이상, 또는 100 cm2 이상, 일 수 있다. 또한, 상기 제 2 자성 소재의 면적은 4,000 cm2 이하일 수 있다. An area of the second magnetic part may be 50 cm 2 or more, 70 cm 2 or more, or 100 cm 2 or more. Also, the area of the second magnetic material may be 4,000 cm 2 or less.

상기 제 2 자성부는 상기 제 1 자성부보다 작은 면적을 가질 수 있다. 이 경우 상기 제 2 자성부는 작은 면적으로도 충전 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.The second magnetic part may have a smaller area than the first magnetic part. In this case, the charging efficiency of the second magnetic part can be effectively improved even with a small area.

제 2 자성부의 자성 특성Magnetic properties of the second magnetic part

상기 제 2 자성부는 전기 자동차의 무선충전 표준 주파수 근방에서 특정 범위의 자성 특성을 가질 수 있다. The second magnetic unit may have a magnetic characteristic in a specific range near the wireless charging standard frequency of the electric vehicle.

예를 들어 상기 제 2 자성부의 79 kHz 내지 90 kHz의 주파수 대역에서 투자율은 소재에 따라 달라질 수 있고, 넓게는 500 초과 내지 150,000일 수 있으며, 예를 들어 1,000 내지 20,000의 투자율을 가질 수 있다. 또한, 상기 제 2 자성부의 투자율은 구체적인 소재에 따라 500 내지 3,500, 1,000 내지 5,000, 5,000 초과 내지 20,000, 10,000 초과 내지 100,000, 또는 8,000 내지 150,000일 수 있다. For example, the magnetic permeability in the frequency band of 79 kHz to 90 kHz of the second magnetic part may vary depending on the material, and may be broadly greater than 500 to 150,000, for example, may have a magnetic permeability of 1,000 to 20,000. In addition, the magnetic permeability of the second magnetic part may be 500 to 3,500, 1,000 to 5,000, more than 5,000 to 20,000, more than 10,000 to 100,000, or 8,000 to 150,000 depending on a specific material.

또한 상기 제 2 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. In addition, the investment loss in the frequency band of 79 kHz to 90 kHz of the second magnetic part may vary depending on the material, and may be 0 to 50,000 in a wide range, 0 to 1,000, 1 to 100, 100 to 1,000, depending on the specific material, or 5,000 to 50,000.

구체적인 일례로서, 상기 제 2 자성부가 페라이트계 소재일 경우, 79 kHz 내지 90 kHz의 주파수 대역, 예컨대 85 kHz의 주파수 대역에서 투자율은 1,000 내지 5,000, 1,000 초과 내지 5,000 미만, 또는 2,000 내지 4,000일 수 있고, 투자손실은 0 내지 1,000, 0 내지 500, 0 내지 100, 또는 0 내지 50일 수 있다.As a specific example, when the second magnetic part is a ferritic material, the magnetic permeability in a frequency band of 79 kHz to 90 kHz, such as a frequency band of 85 kHz, may be 1,000 to 5,000, more than 1,000 to less than 5,000, or 2,000 to 4,000, and , the investment loss may be 0 to 1,000, 0 to 500, 0 to 100, or 0 to 50.

또 다른 일례로서, 상기 제 2 자성부가 나노결정성 자성체일 경우, 79 kHz 내지 90 kHz의 주파수 대역, 예컨대 85 kHz의 주파수 대역에서 투자율은 5,000 이상, 5,000 초과 내지 150,000, 5,000 초과 내지 120,000, 5,000 초과 내지 10,000, 10,000 초과 내지 150,000의 투자율을 가질 수 있다. 또한, 투자손실은 100 내지 50,000, 또는 1,000 내지 10,000일 수 있다. As another example, when the second magnetic part is a nanocrystalline magnetic material, the magnetic permeability in a frequency band of 79 kHz to 90 kHz, such as 85 kHz, is 5,000 or more, 5,000 or more to 150,000, 5,000 or more to 120,000, or more than 5,000 to 10,000, and may have a permeability of greater than 10,000 to 150,000. In addition, the investment loss may be 100 to 50,000, or 1,000 to 10,000.

상기 구현예에 따르면, 상기 제 2 자성부는 상기 제 1 자성부 대비 85 kHz의 주파수에서 높은 투자율을 갖는다. 예를 들어, 상기 제 2 자성부와 상기 제 1 자성부 간의 85 kHz의 주파수에서 투자율 차이는 100 이상, 500 이상, 또는 1,000 이상일 수 있고, 구체적으로 100 내지 10,000, 100 내지 5,000, 500 내지 4,500, 또는 1,000 내지 4,500일 수 있다.According to the embodiment, the second magnetic part has a higher magnetic permeability at a frequency of 85 kHz than the first magnetic part. For example, the difference in permeability at a frequency of 85 kHz between the second magnetic part and the first magnetic part may be 100 or more, 500 or more, or 1,000 or more, specifically 100 to 10,000, 100 to 5,000, 500 to 4,500, or 1,000 to 4,500.

구체적으로, 상기 제 1 자성부는 85 kHz의 주파수에서 5 내지 500, 또는 5 내지 300의 투자율을 갖고, 상기 제 2 자성부는 85 kHz의 주파수에서 500 초과 내지 150,000, 1,000 내지 20,000, 1,000 내지 10,000, 또는 5,000 초과 내지 20,000의 투자율을 가질 수 있다.Specifically, the first magnetic portion has a magnetic permeability of 5 to 500, or 5 to 300 at a frequency of 85 kHz, and the second magnetic portion is greater than 500 to 150,000, 1,000 to 20,000, 1,000 to 10,000, or It may have a permeability of greater than 5,000 to 20,000.

또한, 상기 제 1 자성부는 85 kHz에서 0 내지 50의 투자손실을 갖고, 상기 제 2 자성부는 85 kHz에서 0 내지 500의 투자손실을 가질 수 있다.In addition, the first magnetic unit may have an investment loss of 0 to 50 at 85 kHz, and the second magnetic unit may have an investment loss of 0 to 500 at 85 kHz.

무선충전 시에 자속 밀도는 코일부와 근접할수록 높지만, 자성부가 코일부 주위에 있을 경우에 자성부에 자속이 집속되며, 하나 이상의 자성부가 있을 경우에는 자성부의 투자율의 크기 순서로 자속 밀도가 커지게 된다. 따라서, 제 1 자성부 대비 높은 투자율을 갖는 제 2 자성부를 적절히 배치하게 되면 자속을 효과적으로 배분할 수 있다.During wireless charging, the magnetic flux density is higher as it approaches the coil part, but when the magnetic part is around the coil part, the magnetic flux is concentrated in the magnetic part. do. Accordingly, when the second magnetic portion having a higher magnetic permeability than the first magnetic portion is properly disposed, the magnetic flux can be effectively distributed.

쉴드부shield part

상기 구현예에 따른 무선충전 장치(10)는 전자파 차폐를 통해 무선충전 효율을 높이는 역할을 하는 쉴드부(400)을 더 포함할 수 있다.The wireless charging device 10 according to the embodiment may further include a shield unit 400 that serves to increase the wireless charging efficiency through electromagnetic wave shielding.

상기 쉴드부는 상기 코일의 일면 상에 배치된다.The shield part is disposed on one surface of the coil.

상기 쉴드부는 금속판을 포함하며, 이의 소재는 알루미늄일 수 있으며, 그 외 전자파 차폐능을 갖는 금속 또는 합금 소재가 사용될 수 있다.The shield part includes a metal plate, and the material thereof may be aluminum, and other metal or alloy materials having electromagnetic wave shielding ability may be used.

상기 쉴드부의 두께는 0.2 mm 내지 10 mm, 0.5 mm 내지 5 mm, 또는 1 mm 내지 3 mm일 수 있다.The thickness of the shield portion may be 0.2 mm to 10 mm, 0.5 mm to 5 mm, or 1 mm to 3 mm.

또한 상기 쉴드부의 면적은 200 cm2 이상, 400 cm2 이상, 또는 600 cm2 이상일 수 있다.In addition, the area of the shield part may be 200 cm 2 or more, 400 cm 2 or more, or 600 cm 2 or more.

스페이서부spacer part

상기 구현예에 따른 무선충전 장치는, 상기 쉴드부와 자성부 간의 공간을 확보하기 위한 스페이서부를 더 포함할 수 있다. The wireless charging device according to the embodiment may further include a spacer unit for securing a space between the shield unit and the magnetic unit.

구체적으로, 도 3a 및 3c를 다시 참조하면, 상기 자성부, 구체적으로 상기 제 1 자성부(300) 및/또는 상기 제 2 자성부(500)는 상기 쉴드부(400)와 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 자성부(300) 및/또는 상기 제 2 자성부(500), 및 상기 쉴드부(400) 사이에 빈 공간 또는 스페이서부(700)를 더 포함할 수 있다. 상기 스페이서부의 재질 및 구조는 무선충전 장치에 사용되는 통상적인 하우징의 재질 및 구조를 채용할 수 있다.Specifically, referring back to FIGS. 3A and 3C , the magnetic part, specifically, the first magnetic part 300 and/or the second magnetic part 500 is disposed to be spaced apart from the shield part 400 by a predetermined distance. can be In addition, an empty space or a spacer part 700 may be further included between the first magnetic part 300 and/or the second magnetic part 500 , and the shield part 400 . The material and structure of the spacer part may adopt a material and structure of a typical housing used in a wireless charging device.

하우징housing

상기 구현예에 따른 무선충전 장치(10)는 상기 코일부(200), 상기 제 1 자성부(300) 및 제 2 자성부(500)를 수용하는 하우징(600)을 더 포함할 수 있다.The wireless charging device 10 according to the embodiment may further include a housing 600 accommodating the coil unit 200 , the first magnetic unit 300 , and the second magnetic unit 500 .

또한, 상기 하우징(600)은 상기 코일부(200), 쉴드부(400), 상기 제 1 자성부(300) 및 제 2 자성부(500) 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.In addition, the housing 600 is configured such that components such as the coil unit 200, the shield unit 400, the first magnetic unit 300 and the second magnetic unit 500 are properly arranged and assembled. do. The shape (structure) of the housing may be arbitrarily set according to the components included therein or according to the environment. The material and structure of the housing may adopt the material and structure of a typical housing used in a wireless charging device.

지지부support

상기 구현예에 따른 무선충전 장치(10)는 상기 코일부(200)을 지지하는 지지부(100)을 더 포함할 수 있다. 상기 지지부의 재질 및 구조는 무선충전 장치에 사용되는 통상적인 지지부의 재질 및 구조를 채용할 수 있다. 상기 지지부는 평판 구조 또는 코일부를 고정시킬 수 있도록 코일 형태를 따라 홈이 파여진 구조를 가질 수 있다. The wireless charging device 10 according to the embodiment may further include a support part 100 for supporting the coil part 200 . The material and structure of the support part may adopt a material and structure of a conventional support part used in a wireless charging device. The support part may have a flat plate structure or a structure in which a groove is dug along a coil shape to fix the coil part.

한편, 본 발명의 무선충전 장치는 3kW 내지 22kW, 4kW 내지 20kW, 또는 5kW 내지 18kW의 고전력 무선충전을 하는 경우, 코일부가 외부로부터 무선 전력을 받을 때 발생하는 발열을 효율적으로 감소시킬 수 있고, 충전 효율을 향상시킬 수 있으므로, 고전력 무선충전용으로 유용하게 사용할 수 있다.On the other hand, the wireless charging device of the present invention can efficiently reduce heat generated when the coil unit receives wireless power from the outside when performing high-power wireless charging of 3 kW to 22 kW, 4 kW to 20 kW, or 5 kW to 18 kW, and charging Since efficiency can be improved, it can be usefully used for high-power wireless charging.

특히, 상기 무선충전 장치는 자성부에 입체 구조를 적용함으로써 충전 효율 및 발열 저감 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. In particular, the wireless charging device can further improve charging efficiency and heat reduction characteristics by applying a three-dimensional structure to the magnetic part.

본 발명의 구현예에 따른 무선충전 장치의 충전 효율은 85% 이상, 88% 이상, 89% 이상, 90% 이상, 또는 91% 이상일 수 있다.The charging efficiency of the wireless charging device according to an embodiment of the present invention may be 85% or more, 88% or more, 89% or more, 90% or more, or 91% or more.

따라서 상기 무선충전 장치는, 송신기와 수신기 간의 대용량의 전력 전송을 요구하는 전기 자동차 등에 유용하게 사용될 수 있다.Accordingly, the wireless charging device may be usefully used in an electric vehicle requiring large-capacity power transmission between a transmitter and a receiver.

[이동 수단][transportation]

도 9는 무선충전 장치가 적용된 이동 수단, 구체적으로 전기 자동차를 나타낸 것으로서, 하부에 무선충전 장치를 구비하여 전기 자동차용 무선충전 시스템이 구비된 주차 구역에서 무선으로 충전될 수 있다. 9 is a moving means to which a wireless charging device is applied, specifically, an electric vehicle, and may be wirelessly charged in a parking area equipped with a wireless charging system for an electric vehicle by providing a wireless charging device at the lower part.

도 9를 참조하여, 일 구현예에 따른 전기 자동차(1)는, 상기 구현예에 따른 무선충전 장치를 수신기(720)로 포함한다. Referring to FIG. 9 , the electric vehicle 1 according to an embodiment includes the wireless charging device according to the embodiment as a receiver 720 .

상기 무선충전 장치는 전기 자동차(1)의 무선충전의 수신기로 역할하고 무선충전의 송신기(730)로부터 전력을 공급받을 수 있다.The wireless charging device may serve as a receiver of wireless charging of the electric vehicle 1 and receive power from the transmitter 730 of wireless charging.

이와 같이 상기 이동 수단은 무선충전 장치를 포함하고, 상기 무선충전 장치는 코일부; 상기 코일부 상에 배치되는 자성부를 포함하고, 상기 자성부는 제 1 자성부 및 제 2 자성부를 포함하고, 상기 제 2 자성부는 상기 자성부의 중심부에 위치하고, 상기 제 2 자성부의 전체면 또는 둘레면이 상기 제 1 자성부에 의해서 둘러싸이고, 상기 제 2 자성부의 투자율이 상기 제 1 자성부의 투자율보다 높다. As such, the moving means includes a wireless charging device, and the wireless charging device includes a coil unit; and a magnetic part disposed on the coil part, wherein the magnetic part includes a first magnetic part and a second magnetic part, and the second magnetic part is located in the center of the magnetic part, and the entire surface or the circumferential surface of the second magnetic part is It is surrounded by the first magnetic part, and the magnetic permeability of the second magnetic part is higher than that of the first magnetic part.

상기 이동 수단에 포함되는 무선충전 장치의 각 구성요소들의 구성 및 특징은 앞서 설명한 바와 같다.The configuration and characteristics of each component of the wireless charging device included in the moving means are as described above.

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. The moving means may further include a battery receiving power from the wireless charging device. The wireless charging device may receive power wirelessly and transmit it to the battery, and the battery may supply power to a driving system of the electric vehicle. The battery may be charged by power transmitted from the wireless charging device or other additional wired charging devices.

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. In addition, the moving means may further include a signal transmitter for transmitting information about the charging to the transmitter of the wireless charging system. The information about such charging may be charging efficiency such as charging speed, charging state, and the like.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention are presented. However, the examples described below are only for specifically illustrating or explaining the present invention, and the present invention is not limited thereto.

실시예Example

무선충전 장치의 제조Manufacture of wireless charging device

하기 실시예 1과 2, 및 비교예 1 내지 3의 무선충전 장치는 도 5를 참조하여 제공될 수 있다. 다만, 도 5에 있어서, 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.The wireless charging devices of Examples 1 and 2, and Comparative Examples 1 to 3 below may be provided with reference to FIG. 5 . However, in FIG. 5 , some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not fully reflect the actual size.

실시예 1Example 1

단계 1: 제 1 자성부(PMB 자성부)의 제조(입체 구조)Step 1: Preparation of the first magnetic part (PMB magnetic part) (three-dimensional structure)

바인더 수지로서 폴리아미드 수지(제품명 L1724k,제조사 Daicel-Evonik) 10 중량%, 필러로서 샌더스트(제품명 C1F-02A, 제조사 Crystallite Technology) 85 중량%, 및 첨가제로서 인산 및 실란을 각각 5 중량%를 사용하여 약 170 내지 200 ℃ 의 온도, 120 내지 150 rpm의 조건으로 압출기에서 펠릿을 제조 하였다. 이 펠릿을 사출기에서 약 250 ℃ 의 온도 조건에서 사출하여 입체 구조를 갖는 제 1 자성부(300)(두께 5 mm)를 얻었다. 10 wt% of polyamide resin (product name: L1724k, manufacturer Daicel-Evonik) as a binder resin, 85 wt% of sandust (product name: C1F-02A, manufacturer Crystallite Technology) as a filler, and 5 wt% of phosphoric acid and silane as additives to prepare pellets in an extruder under the conditions of a temperature of about 170 to 200 ℃ and 120 to 150 rpm. The pellets were injected in an injection machine at a temperature of about 250° C. to obtain a first magnetic part 300 (thickness of 5 mm) having a three-dimensional structure.

단계 2: 하이브리드형 자성부의 제조Step 2: Fabrication of a hybrid magnetic part

상기 단계 1에서 제조한 제 1 자성부(300) 내부에 페라이트계 자성체(TDK 사의 PC-95 페라이트 자성 시트, 제 2 자성부)(두께 5 mm) (500)를 삽입하고 열압착하여 고정함으로써 상기 제 2 자성부(500)의 둘레면이 상기 제 1 자성부(300)에 의해서 둘러싸이는 구조의 하이브리드형 자성부를 얻었다. By inserting a ferritic magnetic material (PC-95 ferrite magnetic sheet of TDK, second magnetic part) (thickness 5 mm) 500 into the first magnetic part 300 prepared in step 1, and fixing it by thermocompression bonding, the A hybrid magnetic part having a structure in which the circumferential surface of the second magnetic part 500 is surrounded by the first magnetic part 300 was obtained.

단계 3: 무선충전 장치의 제조Step 3: Manufacturing of a wireless charging device

상기 단계 2의 하이브리드형 자성부를 이용하여 전도성 와이어를 포함하는 코일부(200), 상기 하이브리드형 자성부(300, 500) 및 쉴드부(400)를 포함하는 무선충전 장치(도 5의 (a))를 얻었다.A wireless charging device including a coil unit 200 including a conductive wire, the hybrid magnetic units 300 and 500 and a shield unit 400 using the hybrid magnetic unit of step 2 (FIG. 5(a)) ) was obtained.

실시예 2Example 2

실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 입체 구조를 갖는 제 1 자성부(300)를 제조하되, 상기 제 1 자성부 및 상기 제 1 자성부 내부에 삽입된 제 2 자성부(페라이트계 자성체(TDK 사의 PC-95 페라이트 자성 시트)가 쉴드부(400)에 접촉하도록 배치하고, 상기 제 1 자성부 및 제 2 자성부의 두께를 각각 5 mm 및 3 mm로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전도성 와이어를 포함하는 코일부(200), 상기 하이브리드형 자성부(300, 500) 및 쉴드부(400)를 포함하는 무선충전 장치(도 5의 (b))를 얻었다.A first magnetic part 300 having a three-dimensional structure was manufactured in the same manner as in Step 1 of Example 1, but the first magnetic part and a second magnetic part inserted into the first magnetic part (ferritic magnetic material (TDK)) Company's PC-95 ferrite magnetic sheet) was placed in contact with the shield part 400, and the thickness of the first magnetic part and the second magnetic part was changed to 5 mm and 3 mm, respectively, as in Example 1 In the same manner, a wireless charging device (FIG. 5(b)) including a coil unit 200 including a conductive wire, the hybrid magnetic units 300 and 500, and a shield unit 400 was obtained.

비교예 1Comparative Example 1

자성부로서 실시예 1의 단계 1에서 얻은 제 1 자성부(두께 5 mm)만을 사용하여, 전도성 와이어를 포함하는 코일부(200), 상기 제 1 자성부(300) 및 쉴드부(400)를 포함하는 무선충전 장치(도 5의 (c))를 얻었다.Using only the first magnetic part (thickness 5 mm) obtained in Step 1 of Example 1 as the magnetic part, the coil part 200 including the conductive wire, the first magnetic part 300 and the shield part 400 were formed. A wireless charging device (FIG. 5 (c)) was obtained.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 1의 단계 1에서 얻은 제 1 자성부를 사용하지 않고, 나노결정성 자성체(Hitachi 사의 FINEMET FT3, 제 2 자성부)(두께 5 mm)만을 사용하여, 전도성 와이어를 포함하는 코일부(200), 상기 제 2 자성부(500) 및 쉴드부(400)를 포함하는 무선충전 장치(도 5의 (d))를 얻었다.Without using the first magnetic part obtained in step 1 of Example 1, using only a nanocrystalline magnetic material (FINEMET FT3, second magnetic part, manufactured by Hitachi) (thickness 5 mm), a coil part 200 including a conductive wire , a wireless charging device (FIG. 5 (d)) including the second magnetic unit 500 and the shield unit 400 was obtained.

비교예 3Comparative Example 3

페라이트계 자성체(TDK 사의 PC-95 페라이트 자성 시트, 제 2 자성부)의 위치를 도 5의 (e)와 같이 제 1 자성부(300)의 둘레면이 상기 제 2 자성부(500)에 의해서 둘러싸이도록 배치시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 전도성 와이어를 포함하는 코일부(200), 상기 하이브리드형 자성부(300, 500) 및 쉴드부(400)를 포함하는 무선충전 장치(도 5의 (e))를 얻었다.The position of the ferritic magnetic body (PC-95 ferrite magnetic sheet manufactured by TDK, the second magnetic part) is determined by the circumferential surface of the first magnetic part 300 by the second magnetic part 500 as shown in FIG. 5(e). Wireless charging including a coil unit 200 including a conductive wire, the hybrid magnetic units 300 and 500 and the shield unit 400 in the same manner as in Example 1, except that it is disposed to be surrounded A device (FIG. 5(e)) was obtained.

시험예test example

(1) 발열 온도 측정(1) Measurement of exothermic temperature

상기 실시예 및 비교예에서 얻은 무선충전 장치를 하우징 내에 배치하여 무선충전 장치를 얻었다.The wireless charging device obtained in the above Examples and Comparative Examples was placed in the housing to obtain a wireless charging device.

상기 실시예 및 비교예에서 얻은 무선충전 장치를 SAE J2954 WPT2 Z2 class Standard TEST 충전 효율 측정 조건에서, 상기 코일부에 85kHz의 주파수 및 6.6kW 의 출력을 가지는 무선 전력이 30분 동안 송신될 때, 자성부의 표면 온도를 측정하였다. In the SAE J2954 WPT2 Z2 class Standard TEST charging efficiency measurement condition for the wireless charging device obtained in the Examples and Comparative Examples, when wireless power having a frequency of 85 kHz and an output of 6.6 kW is transmitted to the coil unit for 30 minutes, magnetic The negative surface temperature was measured.

구체적으로, 상기 자성부의 표면 온도는 퀄리트롤(Qualitrol)사의 T/GUARD 405-SYSTEM을 이용하여 실시예 및 비교예의 자성부의 하면 중 코일부에 대응되는 위치의 중앙(최대 발열 온도)을 기준으로 측정하였다(발열온도(T), 도 5 참조).Specifically, the surface temperature of the magnetic part is measured based on the center (maximum heating temperature) of the position corresponding to the coil part among the lower surfaces of the magnetic part of Examples and Comparative Examples using T/GUARD 405-SYSTEM of Qualitrol Corporation. (Exothermic temperature (T), see FIG. 5).

(2) (2) 충전 효율 측정Charging Efficiency Measurement

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 6.6kW 로 동일한 조건에서 충전 효율을 평가했다.Charging efficiency was measured by SAE J2954 WPT2 Z2 Class standard TEST method. Specifically, SAE J2954 WPT2 Z2 Class standard TEST standard coil part and frame are applied and magnetic part, spacer, and aluminum plate are stacked to manufacture receiving pad (35 cm X 35 cm) and transmitting pad (75 cm X 60 cm). Therefore, the charging efficiency was evaluated under the same conditions with an output power of 6.6 kW at a frequency of 85 kHz.

상기 측정 결과를 하기 표 1, 및 도 6와 7에 나타내었다.The measurement results are shown in Table 1 and FIGS. 6 and 7 below.

Figure 112020103458917-pat00001
Figure 112020103458917-pat00001

상기 표 1, 및 도 6과 7에서 보듯이, 투자율이 서로 다른 2종의 하이브리드형 자성부를 사용하며, 이때 제 1 자성부보다 투자율이 더 높은 제 2 자성부를 상기 자성부의 중심부에 배치한 실시예 1 및 2의 무선충전 장치는 제 1 자성부만을 사용한 비교예 1, 제 2 자성부만을 사용한 비교예 2의 무선충전 장치뿐만 아니라, 제 1 자성부 및 제 2 자성부를 포함하는 하이브리드형이지만, 본원 발명과 구조가 다른 비교예 3의 무선충전 장치에 비해, 자속과 발열을 효과적으로 분산하여 발열 저감 특성 및 무선충전 효율을 현저히 향상시킬 수 있음을 확인하였다. As shown in Table 1 and FIGS. 6 and 7, two types of hybrid magnetic parts having different permeability are used, and in this case, a second magnetic part having a higher magnetic permeability than the first magnetic part is disposed in the center of the magnetic part. The wireless charging device of 1 and 2 is a hybrid type including the first magnetic part and the second magnetic part, as well as the wireless charging device of Comparative Example 1 using only the first magnetic part and the wireless charging device of Comparative Example 2 using only the second magnetic part, but the present application It was confirmed that, compared to the wireless charging device of Comparative Example 3 having different inventions and structures, it was possible to effectively disperse magnetic flux and heat to significantly improve heat reduction characteristics and wireless charging efficiency.

구체적으로, 상기 코일부에 85kHz의 주파수 및 6.6kW의 출력을 가지는 무선 전력이 30분 동안 송신될 때, 실시예 1 및 2의 무선충전 장치의 경우, 자성부의 발열 온도가 비교예 1 내지 3의 자성부의 발열 온도에 비해 약 12 ℃ 내지 80 ℃까지 낮았다. 또한, 무선 전력이 30분 동안 송신될 때, 실시예 1 및 2의 무선충전 장치의 충전 효율은 각각 약 89.5% 및 약 89.9%인데 반해, 비교예 1의 무선충전 장치의 충전 효율은 87%, 비교예 2의 무선충전 장치의 충전 효율은 79%, 비교예 3의 무선충전 장치의 충전 효율은 87%로, 실시예 1 및 2의 무선충전 장치의 충전 효율이 충전 효율이 현저히 향상되었음을 확인할 수 있다. Specifically, when the wireless power having a frequency of 85 kHz and an output of 6.6 kW is transmitted to the coil unit for 30 minutes, in the case of the wireless charging devices of Examples 1 and 2, the heating temperature of the magnetic unit is the temperature of Comparative Examples 1 to 3 Compared to the exothermic temperature of the magnetic part, it was lowered to about 12 °C to 80 °C. In addition, when wireless power is transmitted for 30 minutes, the charging efficiency of the wireless charging device of Examples 1 and 2 is about 89.5% and about 89.9%, respectively, whereas the charging efficiency of the wireless charging device of Comparative Example 1 is 87%, The charging efficiency of the wireless charging device of Comparative Example 2 was 79%, the charging efficiency of the wireless charging device of Comparative Example 3 was 87%, and it was confirmed that the charging efficiency of the wireless charging device of Examples 1 and 2 was significantly improved. have.

특히, 실시예 1의 무선충전 장치는 무선 전력이 15분 동안 송신될 때의 자성부 상면의 발열 온도(T15)에서, 상기 무선 전력이 30분 동안 송신될 때의 자성부 하면의 발열 온도(T30)로 약 26.4℃ 정도 증가한 반면, 비교예 1의 무선충전 장치는 상기 T15에서 상기 T30으로 약 31.6℃이고 발열 온도가 급격히 증가함을 알 수 있었다. In particular, the wireless charging device of Example 1 is the heating temperature (T 15 ) of the upper surface of the magnetic part when the wireless power is transmitted for 15 minutes, the heating temperature of the lower surface of the magnetic part when the wireless power is transmitted for 30 minutes ( T 30 ) increased by about 26.4° C., while the wireless charging device of Comparative Example 1 was about 31.6° C. from T 15 to T 30 , and it was found that the exothermic temperature rapidly increased.

한편, 실시예 2의 무선충전 장치와 같이, 제 1 자성부 및 제 2 자성부가 쉴드부에 접촉하는 경우, 상기 자성부들이 쉴드부에 접촉하지 않은 실시예 1의 무선충전 장치에 비해 충전 효율이 향상되었음을 알 수 있다.On the other hand, like the wireless charging device of Embodiment 2, when the first magnetic part and the second magnetic part contact the shield part, the charging efficiency is higher than the wireless charging device of Embodiment 1 in which the magnetic parts do not contact the shield part. It can be seen that improved

반면, 비교예 3의 무선충전 장치와 같이, 제 1 자성부 및 제 2 자성부를 포함하는 하이브리드형 구조이지만, 제 1 자성부의 둘레면이 제 2 자성부에 의해서 둘러싸이도록 배치한 경우, 하이브리드형이 아닌 비교예 1 및 2의 무선충전 장치에 비해 발열 저감 특성 및 무선충전 효율은 향상되었지만, 실시예 1 및 2의 무선충전 장치에 비해 발열 저감 특성 및 무선충전 효율은 저하되었음을 알 수 있다. On the other hand, like the wireless charging device of Comparative Example 3, although a hybrid structure including a first magnetic part and a second magnetic part, when the circumferential surface of the first magnetic part is disposed to be surrounded by the second magnetic part, the hybrid type is It can be seen that the heat reduction characteristics and wireless charging efficiency were improved compared to the wireless charging devices of Comparative Examples 1 and 2, but the heat reduction characteristics and the wireless charging efficiency were lowered compared to the wireless charging devices of Examples 1 and 2.

따라서, 본 발명의 구현예에 따라 효율적인 방법으로 무선충전 장치의 충전 효율 및 발열 저감 특성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. Therefore, it was confirmed that the charging efficiency and heat reduction characteristics of the wireless charging device can be improved in an efficient way according to the embodiment of the present invention.

1: 이동 수단(전기 자동차), 10: 무선충전 장치
100 : 지지부 200 : 코일부
300 : 제 1 자성부 400 : 쉴드부
500 : 제 2 자성부 510 : 상면
520 : 하면 530 : 둘레면
600 : 하우징 700 : 스페이서부
701 : 원료 조성물 702 : 사출 성형기
703 : 몰드
720 : 수신기 730 : 송신기
T: 발열 온도(측정 위치)
1: means of transportation (electric vehicle), 10: wireless charging device
100: support part 200: coil part
300: first magnetic part 400: shield part
500: second magnetic part 510: upper surface
520: bottom 530: circumferential surface
600: housing 700: spacer part
701: raw material composition 702: injection molding machine
703 : mold
720: receiver 730: transmitter
T: exothermic temperature (measurement position)

Claims (8)

코일부;
상기 코일부 상에 배치되는 자성부를 포함하고,
상기 자성부는 제 1 자성부 및 제 2 자성부를 포함하고,
상기 제 2 자성부는 상기 자성부의 중심부에 위치하고,
상기 제 2 자성부의 전체면 또는 둘레면이 상기 제 1 자성부에 의해서 둘러싸이고,
상기 제 2 자성부의 투자율이 상기 제 1 자성부의 투자율보다 높고,
상기 코일부가 외부로부터 무선 전력을 받을 때, 상기 제 2 자성부의 발열량이 상기 제 1 자성부의 발열량보다 더 높은, 무선충전 장치.
coil unit;
and a magnetic part disposed on the coil part;
The magnetic part includes a first magnetic part and a second magnetic part,
The second magnetic part is located in the center of the magnetic part,
The entire surface or circumferential surface of the second magnetic part is surrounded by the first magnetic part,
The magnetic permeability of the second magnetic part is higher than the magnetic permeability of the first magnetic part,
When the coil unit receives wireless power from the outside, the heating value of the second magnetic part is higher than that of the first magnetic part, the wireless charging device.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 자성부는 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하고,
상기 제 2 자성부는 페라이트계 자성체, 나노결정성 자성체, 또는 이들의 조합을 포함하는, 무선충전 장치.
The method of claim 1,
The first magnetic part includes a magnetic powder and a binder resin,
The second magnetic part includes a ferritic magnetic material, a nanocrystalline magnetic material, or a combination thereof, a wireless charging device.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 자성부는 85 kHz에서 5 내지 500의 투자율을 갖고,
상기 제 2 자성부는 85 kHz에서 500 초과 내지 150,000의 투자율을 갖는,
무선충전 장치.
3. The method of claim 2,
The first magnetic part has a magnetic permeability of 5 to 500 at 85 kHz,
The second magnetic portion has a magnetic permeability of greater than 500 to 150,000 at 85 kHz,
wireless charging device.
제 1 항에 있어서,
제 2 자성부의 수평 방향 최대 단면적이 자성부 전체 단면적의 10 % 내지 40 %인, 무선충전 장치.
The method of claim 1,
The horizontal maximum cross-sectional area of the second magnetic part is 10% to 40% of the total cross-sectional area of the magnetic part, the wireless charging device.
제 1 항에 있어서,
상기 자성부가 상기 코일부에 85kHz의 주파수 및 6.6kW의 출력을 가지는 무선 전력이 15분 동안 송신될 때의 자성부 상면의 발열 온도를 T15라 하고,
상기 무선 전력이 30분 동안 송신될 때의 자성부 하면의 발열 온도를 T30이라 할 때,
상기 T15에서 상기 T30으로 30 ℃ 이하로 더 증가한, 무선충전 장치.
The method of claim 1,
T 15 is the heating temperature of the upper surface of the magnetic unit when the magnetic unit transmits wireless power having a frequency of 85 kHz and an output of 6.6 kW to the coil unit for 15 minutes,
When the heating temperature of the lower surface of the magnetic part when the wireless power is transmitted for 30 minutes is T 30 ,
The T 15 to the T 30 to 30 ℃ or less increased further, the wireless charging device.
제 5 항에 있어서,
상기 T15가 40 ℃ 내지 65 ℃이고,
상기 T30이 50 ℃ 내지 95 ℃인, 무선충전 장치.
6. The method of claim 5,
The T 15 is 40 ℃ to 65 ℃,
The T 30 is 50 ℃ to 95 ℃, the wireless charging device.
제 1 항에 있어서,
상기 자성부 상에 배치되는 쉴드부를 더 포함하고,
상기 자성부의 적어도 일부가 상기 쉴드부에 접촉하는, 무선충전 장치.
The method of claim 1,
Further comprising a shield portion disposed on the magnetic portion,
At least a portion of the magnetic portion is in contact with the shield portion, a wireless charging device.
제 1 항에 따른 무선충전 장치를 포함하는, 이동 수단.A mobile means comprising the wireless charging device according to claim 1 .
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