KR102546991B1 - 무선 충전 패드 및 무선 충전 장치 - Google Patents

무선 충전 패드 및 무선 충전 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 자성체; 상기 제1 자성체와 층을지며 배치되는 제2 자성체; 및 상기 제1 자성체 주변에서 귄취되고, 상기 제2 자성체 위 또는 아래에 위치하는 코일;을 포함하는 무선 충전용 패드에 관한 것이다.

Description

무선 충전 패드 및 무선 충전 장치{Wireless charging pad and wireless charging apparatus}
본 발명은 무선 충전 패드 및 무선 충전 장치에 관한 것이다.
전자 기기에 대한 연구가 지속됨에 따라, 전자 기기에 전기 에너지를 공급하는 무선 충전 시스템에 대한 연구도 함께 이루어지고 있다.
이동 단말기의 무선 충전 시스템 및 전기 자동차의 무선 충전 시스템에 대해 많은 업체들이 연구 개발에 몰두하고 있다. 이러한 무선 충전 시스템에는, 무선 충전 패드와 임피던스 보상을 위한 공진 탱크를 비롯한 여러 전자 부품이 포함된다.
종래 기술에 따른 무선 충전 시스템에서 공진 탱크는, 무선 충전 패드와는 별개로 제작되어, 전력 송신 장치와 전력 수신 장치의 제조사가 다른 경우, 공진부의 파라미터 수정을 위해 하우징과 방열구조를 변경해야하는 문제가 있었다. 또한, 공진 탱크를 포함한 전자 부품이 무선 충전 패드 내에 장착하는 경우에는, 자속에 의향 영향으로 발열과 EMC 영향에 대한 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 전자 부품을 무선 충전 패드 내에 수용하면서도, 발열과 EMC 영향 문제를 해소하는 무선 충전용 패드를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전용 패드는, 층이 지며 배치되는 자성체를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 무선 충전용 패드 내에 공진 탱크를 비롯한 전자 제품을 수용함으로써 공진부 파라미터 가변이 용이하고, 무선 충전 패드의 범용화가 가능한 효과가 있다.
둘째, 공진 탱크를 비롯한 전자 제품을 위한 별도 공간을 두지 않으면서도, 무선 충전용 패드의 부피를 최소화하는 효과가 있다.
셋째, 무선 충전 패드를 평평하게 제작 가능한 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 방식을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드의 등가 회로를 예시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드의 구성을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드에 대한 실험 데이터를 설명하는데 참조되는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 블럭도이다.
도면을 참조하면, 무선 충전 시스템(100)은, 전력 송신 장치(10)와 전력 수신 장치(20)를 포함할 수 있다. 무선 충전 시스템(100)은, 전기 자동차 배터리의 무선 충전, 로봇 청소기의 무선 충전, 이동 단말기 배터리의 무선 충전 등에 이용될 수 있다.
전기 자동차 배터리의 무선 충전에 무선 충전 시스템(100)이 이용되는 경우, 전력 송신 장치(10)는, 충전소 등에 설치될 수 있고, 전력 수신 장치(20)는, 차량 내부에 구비될 수 있다. 로봇 청소기 배터리의 무선 충전에 무선 충전 시스템(100)이 이용되는 경우, 전력 송신 장치(10)는, 포터블 형식으로 구성될 수 있고, 전력 수신 장치(20)는, 로봇 청소기 내부에 구비될 수 있다. 이동 단말기 배터리의 무선 충전에 무선 충전 시스템(100)이 이용되는 경우, 전력 송신 장치(10)는, 포터블 형식으로 구성될 수 있고, 전력 수신 장치(20)는, 이동 단말기 내부에 구비될 수 있다.
전력 송신 장치(10)는, AC/DC 컨버터(11), DA/AC 인버터(12), 공진 탱크(13) 및 송신 패드(14)를 포함할 수 있다. AC/DC 컨버터(11)는, 계통(1)에서 제공되는 교류 형태의 전기 에너지를 직류 형태로 전환할 수 있다. DC/AC 컨버터(12)는, 직류 형태의 전기 에너지를 교류 형태의 전기 에너지로 전환한다. 이때, DC/AC 컨버터(12)는, 수십 내지 수백 kHz의 고주파 신호를 생성할 수 있다. 공진 탱크(13)는, 무선 충전에 적합하게 임피던스를 보상한다. 송신 패드(14)는, 전기 에너지를 무선으로 전송한다. 송신 패드(14)는, 내부에 송신 코일(15)을 포함한다.
전력 수신 장치(20)는, 수신 패드(21), 공진 탱크(22) 및 정류기(23)를 포함할 수 있다. 수신 패드(21)는, 전기 에너지를 무선으로 수신한다. 수신 패드(21)는, 내부에 수신 코일(25)을 포함한다. 송신 패드(14)와 수신 패드(21)는, 자기 결합(magnetic coupling)을 가지는 코일 세트(송신 코일(15) 및 수신 코일(25))를 포함한다. 송신 패드(14)와 수신 패드(21)는, 고주파 구동 신호로 인해 발생하는 자기장(magnetic field)를 매개로 물리적인 전극간의 접촉(electrical contact)없이 전기 에너지를 전달한다. 공진 탱크(22)는, 무선 충전에 적합하게 임피던스를 보상한다. 정류기(21)는, 배터리(30)에 직류 형태의 전기 에너지를 공급하기 위해, 교류 형태의 전기 에너지를 직류 형태의 전기 에너지로 전환한다. 배터리(30)는, 차량, 로봇 청소기 또는 이동 단말기에 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 방식을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 3을 참조하면, 무선 충전 시스템은, 유도 결합 방식 또는 공진 결합 방식을 이용할 수 있다.
유도 결합 방식(Inductive Coupling) 방식은, 인접한 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일(coil)에 흐르는 전류의 세기를 변화시키면 그 전류에 의해 자기장이 변하고, 이로 인하여 2차 코일(coil)을 지나는 자속이 변하게 되어 2차 코일(coil)측에 유도 기전력이 생기게 되는 원리를 이용한다. 즉, 이 방식에 따르면, 두 개 도선을 공간적으로 움직이지 않고도 두 개 코일(coil)을 근접시킨 채 1차 코일(coil)의 전류만 변화시키면 유도 기전력이 생기게 된다. 이 경우, 주파수 특성은 크게 영향을 받지 않으나, 각 코일(coil)을 포함하는 송신 장치(예를 들면, 무선 충전 장치) 및 수신 장치(예를 들면, 이동 단말기) 사이의 배열(Alignment) 및 거리(Distance)에 따라 전력 효율이 영향을 받게 된다.
공진 결합(Resonance Coupling) 방식은, 일정 거리가 떨어진 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequncy)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수의 2차 코일(coil)에 인가되어 2차 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생되는 원리를 이용한다. 즉, 이 방식에 따르면, 송수신 장치가 각각 동일 주파수로 공진하는 경우, 전자파가 근거리 전자장을 통해 전달되게 되므로, 주파수가 다르면 에너지 전달이 없게 된다. 이 경우, 주파수의 선택이 중요한 문제가 될 수 있다. 소정 거리 이상 이격된 공진 주파수간에는 서로간에 에너지 전달이 없으므로, 공진 주파수 선택을 통해 충전 대상 기기를 선택할 수도 있다. 만일, 하나의 공진 주파수에 하나의 기기만이 할당되는 경우, 공진 주파수의 선택은 곧 충전 대상 기기를 선택하는 의미를 가질 수도 있다.
공진 결합 방식은 유도 결합 방식에 비해, 각 코일(coil)을 포함하는 송신 장치 및 수신 장치 사이의 배열(Alignment) 및 거리(Distance)가 상대적으로 전력 효율에 덜 영향을 주는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드의 등가 회로를 예시한다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드(500)는, 전력 송신 장치(10)의 송신 패드(14) 또는 전력 수신 장치(20)의 수신 패드(21)로 이용될 수 있다. 무선 충전 패드(500)는, 이동 단말기와 같은 소형 장치의 무선 충전에 이용될 수 있으나, 전기 자동차와 같은 대형 장치의 무선 충전에 이용되는 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 무선 충전 패드(500)는, 전력 송신용 패드(500a) 또는 전력 수신용 패드(500b)로 이용될 수 있다. 전력 송신용 패드(500a)는, 공진 탱크(13) 및 전력 송신용 코일(520a)을 포함할 수 있다. 전력 송신용 패드(500a)는, 전력 변환기(11,12)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전력 변환기(11, 12)는, 도 2를 참조하여 설명한 AC/DC 컨버터(11) 및 DC/AC 인버터(12)를 포함할 수 있다. 전력 수신용 패드(500b)는, 공진 탱크(22) 및 전력 수신용 코일(520b)을 포함할 수 있다. 전력 수신용 패드(500b)는, 정류기(23)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드의 구성을 설명하는데 참조되는 도면이다. 도 5는 무선 충전 패드의 분해 사시도를 예시한다. 도 5는 수신 패드(21)를 예시하여 설명한다. 송신 패드(14)는, 지면을 기준으로 할 때, 수신 패드(21)와 적층 순서만 반대일 뿐, 도 5에 대한 설명이 적용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 무선 충전 패드(500)는, 제1 케이스(610), 코일 가이드(620), 적어도 하나의 코일(520), 제1 자성체(511), 제2 자성체(512), 알루미늄 플레이트(630), 절연 시트(640) 및 제2 케이스(650)를 포함할 수 있다.
제1 케이스(610)는, 제2 케이스(650)와 함께 무선 충전 패드(500)의 외관을 형성할 수 있다. 제1 케이스(610)는, 제2 케이스(650)와 결합하여 내부에 공간을 형성할 수 있다. 형성된 공간에, 코일 가이드(620), 코일(520), 자성체(ferrite plate)(510), 알루미늄 플레이트(630), 절연 시트(640)가 수용될 수 있다.
코일 가이드(620)는, 코일 가이드(620)는, 코일(520)의 위 또는 아래에 위치할 수 있다. 코일 가이드(620)는, 결합시, 고정되어 움직이지 않도록 코일(520)을 구속할 수 있다. 실시예에 따라, 코일 가이드(620)는, 제1 케이스(610)와 일체형으로 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 코일 가이드(620)는, 생략될 수 있다. 코일(520)은 나선형으로 형성되어, 전체적인 형상이 원형, 타원형 또는 다각형을 형성할 수 있다. 코일 가이드(620)는, 원형, 타원형 또는 다각형을 수용할 수 있는 형상을 가질 수 있다.
코일(520)은, 전력 전송을 위한 코일일 수 있다. 코일(520)은, 무선으로 전력을 송신하거나 수신할 수 있다. 무선 충전 패드(500)가 송신 패드(14)로 기능하는 경우, 코일(520)은, 송신 코일(15)로 설명될 수 있다. 무선 충전 패드(500)가 수신 패드(15)로 기능하는 경우, 코일(520)은, 수신 코일(25)로 설명될 수 있다. 코일(520)은 나선형(spiral)으로 형성될 수 있다. 코일(520)의 감김으로 인해, 코일(520)은 전체적으로 원형, 타원형 또는 다각형의 외관을 형성할 수 있다. 코일(520)은, 인입선과 인출선을 포함할 수 있다.
제1 자성체(511)는, 원형, 타원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있다. 자성체(510)는, 적어도 하나의 플레이트로 구성될 수 있다. 제1 자성체(511)는, 페라이트를 이용하는 것이 바람직하다. 제1 자성체(511)는, 제2 자성체(512)와 층을지며 배치될 수 있다. 제1 자성체(511)는, 제2 자성체(512)의 위 또는 아래에 배치될 수 있다. 제1 자성체(511)는, 코일(520)과 같은 층(레이어)에 배치될 수 있다.
제2 자성체(512)는, 원형, 타원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있다. 자성체(510)는, 적어도 하나의 플레이트로 구성될 수 있다. 예를 들면, 자성체(510)는, 나란히 배치되는 복수의 플레이트를 포함할 수 있다. 제2 자성체(512)는, 페라이트를 이용하는 것이 바람직하다. 제2 자성체(511)는, 제1 자성체(512)와 층을지며 배치될 수 있다. 제2 자성체(511)는, 제1 자성체(512)의 위 또는 아래에 배치될 수 있다. 제2 자성체(512)는, 코일(520)과 층을지며 배치될 수 있다. 제2 자성체(512)는, 코일(520)의 위 또는 아래에 배치될 수 있다.
절연 시트(640)는, 의도되지 않은 전류를 차폐할 수 있다. 예를 들면, 절연 시트(640)는, 자성체(510)에 흐르는 표면 전류를 차폐할 수 있다. 예를 들면, 절연 시트(640)는, 공진 탱크(530)의 커패시터가 무선 충전 패드(500) 내의 다른 구성 요소들과 통전되지 않도록 차폐할 수 있다.
절연 시트(640)는, 알루미늄 플레이트(630)와 자성체(510) 사이에 위치할 수 있다. 절연 시트(640)는, 여러 절연 물질로 형성될 수 있으나, 폴리카보네이트(polycarbonate, PC)로 형성되는 것이 바람직하다.
알루미늄 플레이트(630)는, 자기장을 차폐할 수 있다. 알루미늄 플레이트(630)는, 전력 전송 및/또는 전력 수신 과정에서 발생되는 자기장이 외부로 유출되지 않도록 차폐할 수 있다. 알루미늄 플레이트(630)는, 방열 기능을 수행할 수 있다. 알루미늄 플레이트(630)는, 전력 전송 및/또는 전력 수신 과정에서 코일(520) 및/또는 자성체(510)에서 발생되는 열을 무선 충전 패드(500) 외부로 유도할 수 있다.
알루미늄 플레이트(630)는, 자성체(510)와 제2 케이스(650) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들면, 알루미늄 플레이트(630)는, 자성체(510) 아래에 위치할 수 있다.
제2 케이스(650)는, 제1 케이스(610)와 무선 충전 패드(500)의 외관을 형성할 수 있다. 제2 케이스(650)는, 제1 케이스(610)와 결합하여 내부에 공간을 형성할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 6 내지 도 8은, 수신 패드(21)를 예시하여 설명한다. 송신 패드(14)는, 지면을 기준으로 할때, 수신 패드(21)와 각 구성의 적층 순서만 반대로 되어 있을 뿐, 도 6 내지 도 8을 참조한 설명이 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전용 패드의 저면도이고, 도 7은 도 6의 화살표 방향에서 바라본 측면도이다.
도 6 내지 도 7을 참조하면, 제1 자성체(511)는, 제2 자성체(512)와 층을지며 배치될 수 있다. 제1 자성체(511)는 제2 자성체(512) 위에 적층되거나 제2 자성체(512)는 제1 자성체(511) 위에 적층될 수 있다. 제1 자성체(511)의 적어도 일부는, 제2 자성체(512)의 적어도 일부와 접촉할 수 있다. 제1 자성체(511)는, 코일(520)과 같은 층(레이어)에 배치될 수 있다. 제1 자성체(511)의 적어도 일부는, 제2 자성체(512)의 공간(513)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
제2 자성체(512)는, 제1 자성체(511)와 층을지며 배치될 수 있다. 제2 자성체(512)의 적어도 일부는, 제1 자성체(511)의 적어도 일부와 접촉할 수 있다. 제2 자성체(512)와 제1 자성체(512)가 접촉함으로써, 제1 자성체(511)와 제2 자성체(512)에는 연석되는 자로가 형성될 수 있다.
제2 자성체(512)는, 적어도 하나의 전자 부품이 수용되는 공간(513)을 제공할 수 있다. 제1 자성체(511)와 제2 자성체(512)에 연속되는 자로가 형성됨으로 인해, 제2 자성체(512) 내부에 수용되는 전자 부품에 와전류(eddy current)가 미치지 않아 EMC 영향이 최소화되고, 전자 부품에 자기장에 의한 열이 발생되지 않는다. 제2 자성체(512)의 공간(513)의 적어도 일부는, 제1 자성체(511)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
전자 부품은, 컨버터, 인버터, 정류기 및 공진 탱크 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 충전용 패드(500)가 수신 패드(21)로 기능하는 경우, 전자 부품은 공진 탱크(22) 및 정류기(23) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 충전용 패드(500)가 송신 패드(14)로 기능하는 경우, 전자 부품은, AC/DC 컨버터(11), DC/AC 인버터(12) 및 공진 탱크(13) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1 자성체(511), 제2 자성체(512) 및 코일(520)의 위치 관계는, 레이어를 기준으로 설명될 수도 있다.
제1 레이어(531)는, 제2 레이어(532)와 다른 층로 설명될 수 있다. 도 7에 예시된 바와 같이, 지면에서 위쪽 방향으로, 제1 레이어(531) 위에 제2 레이어(532)가 위치할 수 있다. 실시예에 따라, 지면에서 위쪽 방향으로, 제2 레이어(532) 위에 제1 레이어(531)가 위치할 수 있다.
제1 자성체(511) 및 코일(520)은 제1 레이어(531)에 위치할 수 있다. 제2 자성체(512)는, 제2 레이어에 위치할 수 있다. 이와 같이, 제1 자성체(511), 코일(520) 및 제2 자성체(512)가 위치함으로써, 제2 자성체(512)가 제1 자성체(511) 및 코일(520)과 층을지며 배치될 수 있다.
제2 자성체(512)의 공간(513)은, 제2 레이어(532)에 위치할 수 있다. 그에 따라, 공간(513)에 위치하는 전자 부품은 제2 레이어(532)에 위치하게 된다.
코일(520)은, 제1 자성체(511) 주변에서 권취될 수 있다. 무선 충전용 패드(500)는, 절연체를 더 포함할 수 있다. 절연체는, 제1 자성체(511)와 코일(520) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 절연체는, 제1 자성체(511)를 둘러싸게 형성되고, 코일(520)은, 절연체를 감싸는 형태로 권취될 수 있다. 절연체는, 폴리카보네이트로 형성되는 것이 바람직하다. 코일(520)은, 제2 자성체(512)의 위 또는 아래에 위치할 수 있다.
한편, 제2 자성체(512)는, 복수의 서브 자성체(512a, 512b, 512c, 512d)를 포함할 수 있다. 복수의 서브 자성체는 서로 소정 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 서브 자성체(512a, 512b, 512c, 512d) 각각의 적어도 일부는, 제1 자성체(511)의 적어도 일부와 접촉할 수 있다. 제1 자성체(511)의 적어도 일부는, 복수의 서브 자성체(512a, 512b, 512c, 512d) 각각의 일부와 접촉할 수 있다. 외각에서 복수의 서브 자성체(512a, 512b, 512c, 512d)로 들어오는 자속은 릴럭턴스가 무한인 복수의 서브 자성체(512a, 512b, 512c, 512d) 사이의 간격으로 흐르지 않고, 제1 자성체(511)로 흐른다. 그에 따라, 누설 자속의 양이 현격하게 줄어든다.
제1 자성체(511)와 제2 자성체(512)가 층을 지며 배치되고, 제2 자성체의 적어도 일부가 제1 자성체의 적어도 일부와 접촉함으로 인해, 제2 자성체 내부 공간(513)으로 흘러가는 자속이 현격이 줄어든다.
코일(520)은, 인입선(521) 및 인출선(522)을 포함할 수 있다. 코일(520)의 인입선(521)과 인출선(522)은, 복수의 서브 자성체 사이에 형성된 간격에 위치할 수 있다.
공간(513)에 전자 부품이 배치된 상태에서, 인입선(521)과 인출선(522)에서 화살표 방향으로 바라본 제1 내부 임피던스값은, 전자 부품이 배치되지 않은 상태에서, 인입선(521)과 인출선(522)에서 바라본 제2 내부 임피던스값보다 작다. 공간(513)에 전자 부품이 배치된 상태에서는, 코일(520)의 인덕턴스가 공진 탱크(13, 22)의 커패시턴스에 의해 상쇄되기 때문에 내부 임피던스값은 작아지게된다.
도 8을 참조하면, 제2 자성체(512)는, 복수의 서브 자성체(512e, 512f, 512g, 512h, 512i, 512j, 512k, 512l)를 포함할 수 있다. 복수의 서브 자성체(512e, 512f, 512g, 512h, 512i, 512j, 512k, 512l) 각각은 서로 다른 형상을 가질 수 있다.
복수의 서브 자성체는, 제1 서브 자성체(512e), 제2 서브 자성체(512f) 및 제3 서브 자성체(512g)를 포함할 수 있다. 제2 서브 자성체(512f)는 제1 서브 자성체(512e)와 제1 방향으로 나란하게 배치될 수 있다. 제2 서브 자성체(512f)는, 제3 서브 자성체(512g)와 제1 방향과 다른 제2 방향으로 나란하게 배치될 수 있다. 제1 서브 자성체(512e)와 제2 서브 자성체(512f) 사이의 제1 간격(512m)은 제2 서브 자성체(512f)와 제3 서브 자성체(512g) 사이의 제2 간격(512n)과 다를 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드에 대한 실험 데이터를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 9를 참조하면, 지시부호 1010은, 소정 간격을 두고 이격 배치된 복수의 서브 자성체로 구성된 제2 자성체(512)만 포함된 경우 자속의 양을 나타낸다. 지시부호 1020은, 지시부호 1010의 제2 자성체(512)에서, 무선 충전용 패드(500)의 중심의 일정 면적에 자성체를 제거하여 전자 부품을 수용할 공간을 확보한 경우 자속의 양을 나타낸다. 지시부호 1030은, 지시부호 1020의 제2 자성체(512)에 제1 자성체(511)를 접촉시키면서 층을 두어 배치시킨 경우 자속의 양을 나타낸다. 지시부호 1040은, 지시부호 1030보다 많은 수의 서브 자성체를 포함하는 경우 자속의 양을 나타낸다.
1010의 경우 가장 많은 자속의 양이 확인된다. 1010의 경우, 복수의 서브 자성체간 연결되는 자로가 확보되지 않기 때문에, 1010의 중심 영역(1011)에 쇄교하는 자속의 양이 1030의 중심 영역(1031)에 비해 약 4만4천배나 됨을 확인할 수 있다. 또한, 1010의 서브 자성체 사이 영역(1012)에 쇄교하는 자속의 양이 1030의 서브 자성체 사이 영역(1032)에 비해 약 25만배나 됨을 확인할 수 있다.
1010의 서브 자성체 사이 영역(1012)에 동부스바를 위치시킨 경우 부스바의 온도 상승은 약 40도 이상이나, 1030의 서브 자성체 사이 영역(1032)에 동부스바를 위치시킨 경우, 온도 상승은 약 10도 이하임을 확인할 수 있다.
1020의 중심 영역(1021)에 쇄교하는 자속의 양은 1030의 중심 영역(1031)에 비해 약 2만배나 됨을 확인할 수 있다.
1030의 경우와 1040의 경우 쇄교하는 자속의 양은 거의 같음을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드(500)는, 전자 부품을 수용함에도, 쇄교 자속에 대한 영향이 적어, 전자 부품이 일체화된 무선 충전용 패드를 제공할 수 있게 된다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
500 : 무선 충전 패드

Claims (10)

  1. 제1 자성체;
    상기 제1 자성체와 층을지며 배치되는 제2 자성체; 및
    상기 제1 자성체 주변에서 권취되고, 상기 제2 자성체 위 또는 아래에 위치하는 코일;을 포함하고,
    상기 제2 자성체는, 소정 간격을 두고 서로 이격되게 배치되는 복수의 서브 자성체를 포함하고,
    상기 소정 간격은, 적어도 하나의 전자 부품이 배치되는 공간을 정의하는 것을 특징으로 하는 무선 충전용 패드.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 자성체의 적어도 일부는,
    상기 제1 자성체의 적어도 일부와 접촉하는 무선 충전용 패드.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 자성체 및 상기 제2 자성체는 연속된 자로가 형성되는 무선 충전용 패드.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 자성체의 적어도 일부는,
    상기 공간과 수직 방향으로 중첩되는 무선 충전용 패드.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 자성체 및 상기 코일은, 제1 레이어에 위치하고,
    상기 제2 자성체는, 제2 레이어에 위치하는 무선 충전용 패드.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 전자 부품은, 상기 제2 레이어에 위치하고,
    상기 전자 부품은,
    컨버터, 인버터, 정류기 및 공진 탱크 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무선 충전용 패드.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 코일은,
    상기 소정 간격에 위치하는 인입선과 인출선을 포함하는 무선 충전용 패드.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 전자 부품이 배치된 상태에서, 상기 인입선과 상기 인출선에서 바라본 제1 내부 임피던스값은,
    상기 전자 부품이 배치되지 않은 상태에서, 상기 인입선과 상기 인출선에서 바라본 제2 내부 임피던스값보다 작은 무선 충전용 패드.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 자성체 및 상기 코일 사이에 배치되는 절연체;를 더 포함하는 무선 충전용 패드.
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