KR20140010977A - 무선 전력 전송용 자기 소자 및 그의 제조 방법 - Google Patents

무선 전력 전송용 자기 소자 및 그의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140010977A
KR20140010977A KR1020137026824A KR20137026824A KR20140010977A KR 20140010977 A KR20140010977 A KR 20140010977A KR 1020137026824 A KR1020137026824 A KR 1020137026824A KR 20137026824 A KR20137026824 A KR 20137026824A KR 20140010977 A KR20140010977 A KR 20140010977A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic
power transmission
wireless power
resin
magnetic element
Prior art date
Application number
KR1020137026824A
Other languages
English (en)
Inventor
다케조 하타나카
지사토 고토
Original Assignee
닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛토덴코 가부시키가이샤 filed Critical 닛토덴코 가부시키가이샤
Publication of KR20140010977A publication Critical patent/KR20140010977A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15358—Making agglomerates therefrom, e.g. by pressing
    • H01F1/15366—Making agglomerates therefrom, e.g. by pressing using a binder
    • H01F1/15375—Making agglomerates therefrom, e.g. by pressing using a binder using polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/043—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with two, usually identical or nearly identical parts enclosing completely the coil (pot cores)
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823—Wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0246—Manufacturing of magnetic circuits by moulding or by pressing powder
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor

Abstract

본 발명은 방열성을 높이면서 고송전 효율로 급전이 가능한 무선 전력 전송용 자기 소자 및 그의 제조 방법을 제공하기 위해, 무선 전력 전송용 자기 소자(1·2)는, 교류 전류가 유통하는 평면 코일(3·4)과, 단면에서 보아 평면 코일(3·4)의 동선 간의 간극(B)에 병렬 배치된 자성체부(5·6)를 갖는 구성으로 하고, 자성체부(5·6)는, 자성 입자로서의 철계 아몰퍼스 입자로서의 파인메트(11)가 분산된 에폭시 수지(10)를 갖고, 에폭시 수지(10)에 의해 평면 코일(3)에 대하여 전기적으로 절연 상태로 접합되어 일체화된 구성으로 한다.

Description

무선 전력 전송용 자기 소자 및 그의 제조 방법 {MAGNETIC ELEMENT FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은 비접촉으로 전력을 송전하는 무선 전력 전송용 자기 소자에 관한 것이다.
최근 들어, 전동 칫솔이나 무선 전화나 휴대 기기와 같이, 전자 유도를 이용한 무선 급전(給電)에 의해 작동하는 기기가 점점 증가하고 있다(예를 들어, 특허문헌 1). 또한, 벽걸이 텔레비전이나 퍼스널 컴퓨터에 대해서도, 자계 공명을 이용한 무선 급전에 의해 작동하는 기기가 점점 개발되고 있다(예를 들어, 특허문헌 2). 그리고 이들 무선 전력 전송 기술 분야에서는, 고전력·고송전 효율로 급전을 행할 수 있는 무선 전력 전송용 자기 소자가 개발 및 제안되어 있다.
무엇보다, 이러한 무선 전력 전송용 자기 소자에 있어서, 고전력·고송전 효율로 급전을 행하면 지나친 열이 발생한다는 문제가 있다. 이 무선 전력 전송용 자기 소자의 발열에 의해 당해 무선 전력 전송용 자기 소자 자체나 주변 기능 부품에 문제를 발생시킬 우려가 있다.
따라서, 이 발열 문제를 해소하기 위해, 예를 들어 특허문헌 3에 개시되어 있는 바와 같이, 열원이 되는 평면 코일 도체를 자성체층으로 덮고, 자성체층에 설치된 전열용 도체층을 거쳐서 외부로 방열하는 코일 내장 기판의 구성을 채용하는 것도 고려된다. 이에 의하면, 확실히 평면 코일에서 발생한 열을 외부로 방열할 수 있다.
일본 특허 공개 제2004-47700호 공보 일본 특허 공개 제2010-239848호 공보 일본 특허 공개 제2008-205264호 공보
그러나 평면 코일 자체가 자성체층에 의해 덮여 있으므로 자계가 차단되어 버려, 전자 유도나 자계 공명을 이용하는 무선 전력 전송용 자기 소자에 사용하기에는 부적합하다. 또한, 자성체층에 평면 코일 및 전열용 도체층을 내장해야만 하므로, 그의 제조 가공 공정에 있어서 수고를 필요로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 방열성을 높이면서 고송전 효율로 급전이 가능한 무선 전력 전송용 자기 소자 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 발명 중 하나는, 유도 기전력을 일으키는 무선 전력 전송용 자기 소자이며, 교류 전류가 유통하는 도체부와, 상기 도체부에 병렬 배치된 자성체부를 갖고, 상기 자성체부는 자성 입자가 분산된 수지를 갖고, 상기 수지에 의해 적어도 일부가 상기 도체부에 대하여 전기적으로 절연 상태로 접합되어 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 구성에 의하면, 도체부와 자성체부 중 적어도 일부가 접합에 의해 일체화됨으로써, 도체부 및 자성체부가 진동이나 충격 등의 외력을 받은 경우에도, 도체부 및 자성체부의 위치 관계를 초기 상태로 유지할 수 있으므로, 초기의 높은 송전 효율을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다. 또한, 도체부가 발열했을 때에, 도체부의 열이 일체적으로 접합된 부위를 개재하여 자성체부로 효율적으로 이동하므로, 자성체부에 있어서 도체부의 열을 효율적으로 방열할 수 있다. 이에 의해, 도체부와 자성체부가 이격되어 있는 경우보다 통전하는 전력량을 증대할 수 있다. 이 결과, 도체부와 자성체부 중 적어도 일부를 일체화하기만 한 간단한 구성으로, 도체부의 과열을 방지하면서 전송량을 높일 수 있다. 또한, 도체부와 자성체부의 일체화에 의해 취급이 쉬워지므로, 각종 기기에 대한 내장 작업이나 보관이 쉬워져, 무선 전력 전송용 자기 소자의 제조 공정을 간단하게 할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 발명 중 하나는, 상기 수지가 열경화성 수지인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자이다.
상기 구성에 의하면, 열경화성 수지를 경화시키는 가열 처리를 무선 전력 전송용 자기 소자의 제조 공정에 더하는 것만으로, 도체부와 자성체부의 접합 상태를 고정화할 수 있으므로, 제조 공정의 간단화를 쉽게 실현할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 발명 중 하나는, 상기 수지가 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자이다.
상기 구성에 의하면, 열가소성 수지를 연화시키는 가열 공정을 무선 전력 전송용 자기 소자의 제조 공정에 더하는 것만으로, 연화된 열가소성 수지를 도체부 사이에 봉입하고, 냉각에 의해 도체부와 자성체부의 접합 상태를 고정화할 수 있으므로, 제조 공정의 간단화를 쉽게 실현할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 발명 중 하나는, 상기 자성 입자는 연자성 입자인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자이다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 발명 중 하나는, 상기 연자성 입자는 금속계 자성 입자인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자이다.
상기 구성에 의하면, 금속계 자성 입자는 높은 투자율을 나타내므로, 자성체부를 높은 자기 차폐율로 유지할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 발명 중 하나는, 상기 금속계 자성 입자는 아몰퍼스 입자인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자이다.
상기 구성에 의하면, 아몰퍼스 입자는 결정 구조를 갖지 않고 높은 투자율을 나타내므로, 자성체부를 얇게 하여 충분히 높은 자기 차폐율로 유지할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 발명 중 하나는, 상기 자성체부에는 복수의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자이다.
상기 구성에 의하면, 자성체부에 복수의 홈이 형성되어 있음으로써, 자성체부의 표면적이 늘어남으로써, 방열성을 높일 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 발명 중 하나는, 무선 전력 전송용 자기 소자의 제조 방법이며, 수지에 자성 입자를 분산시키는 자성 입자 분산 공정과, 상기 자성 입자를 분산시킨 수지를 B 스테이지화시키는 공정과, 상기 도체부와 상기 B 스테이지상 수지를 중첩하여 가압함으로써 접합하는 가압 공정과, 상기 도체부에 접합된 상기 B 스테이지상 수지를 경화시키는 경화 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 방법에 의하면, 수지에 자성 입자를 분산시키므로, 수지 중에 자성 입자를 균등하게 쉽게 산재시킬 수 있다. 이에 의해, 제조된 무선 전력 전송용 자기 소자에 있어서, 자성체부의 열전도율 및 자기 특성의 균일화를 쉽게 실현할 수 있다.
또한, 수지를 가열하여 B 스테이지 상태로 하고 있으므로, 도체부와 B 스테이지상 수지를 중첩하여 가압한 경우에, 도체부와 B 스테이지상 수지를 밀착시켜서 접합할 수 있다. 즉, 도체부와 B 스테이지상 수지를 접합함으로써 일체화할 수 있다. 그리고 도체부에 접합된 B 스테이지상 수지가 경화됨으로써, 제조된 무선 전력 전송용 자기 소자는, 도체부와 자성 입자를 포함하는 수지를 일체화된 상태로 고정할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 발명 중 하나는, 상기 가압 공정에 있어서, 상기 B 스테이지상 수지에 복수의 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자의 제조 방법이다.
상기 방법에 의하면, 수지에 복수의 홈을 형성함으로써, 자성 입자를 분산시킨 수지의 표면적을 증가시킬 수 있으므로, 방열성을 높일 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 발명 중 하나는, 상기 가압 공정에 있어서, 인접하는 도체부 사이에 간극이 존재하는 도체부 성형체와 상기 B 스테이지상 수지를 중첩하여 가압함으로써 접합하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자의 제조 방법이다.
상기 방법에 의하면, 인접하는 도체부 사이에 간극이 존재하는 도체부 성형체와 B 스테이지상 수지를 중첩하여 가압한 경우에, 간극으로 B 스테이지상 수지가 들어가, 간극에 면한 도체부의 벽면에 B 스테이지상 수지를 밀착시켜서 접합할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 발명 중 하나는, 상기 수지는 열경화성 수지이며, 상기 경화 공정에서는 가열 처리에 의해 B 스테이지상의 상기 열경화성 수지를 경화시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자의 제조 방법이다.
상기 방법에 의하면, 열경화성 수지를 경화시키는 가열 처리를 하는 것만으로, 도체부와 수지의 접합 상태를 고정화할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 발명 중 하나는, 상기 수지는 열가소성 수지이며, 상기 경화 공정에서는 가열 처리에 의해 연화시킨 상기 열가소성 수지를 상기 도체부 사이에 봉입하여 냉각 고화시킴으로써 고정화하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자의 제조 방법이다.
상기 방법에 의하면, 가열 처리에 의해 연화시킨 열가소성 수지를 도체부 사이에 봉입하여 냉각 고화시키는 것만으로, 도체부와 자성체부의 접합 상태를 고정화할 수 있으므로, 수지의 경화 처리의 간단화를 쉽게 실현할 수 있다.
방열성을 높이면서 고송전 효율로 급전이 가능한 무선 전력 전송용 자기 소자 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자의 구성도이다.
도 2는 무선 전력 전송용 자기 소자의 A-A' 단면도이다.
도 3은 무선 전력 전송용 자기 소자의 자장 상태를 나타내는 제1 설명도이다.
도 4는 무선 전력 전송용 자기 소자의 자장 상태를 나타내는 제2 설명도이다.
도 5는 무선 전력 전송용 자기 소자의 제조 방법을 설명하는 설명도이다.
도 6은 무선 전력 전송용 자기 소자의 S 파라미터의 삽입 손실(S21) 및 송전 효율을 측정할 때의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 7의 (A)는 무선 전력 전송용 자기 소자의 S 파라미터의 삽입 손실(S21)을 나타내는 그래프이고, (B)는 무선 전력 전송용 자기 소자의 송전 효율을 나타내는 그래프이다.
도 8은 무선 전력 전송용 자기 소자의 표면 온도를 측정할 때의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 9의 (A)는 실시예3에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자의 표면 온도의 측정 결과를 나타내는 도면이고, (B)는 비교예2에 관한 평면 코일의 표면 온도의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 10의 (C)는 비교예3에 관한 평면 코일의 표면 온도의 측정 결과를 나타내는 도면이고, (D)는 비교예4에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자의 표면 온도의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 11의 (A)는 히트 싱크를 구비한 무선 전력 전송용 자기 소자의 표면을 도시하는 사시도이고, (B)는 히트 싱크를 구비한 무선 전력 전송용 자기 소자의 히트 싱크의 홈을 도시하는 사시도이다.
도 12의 (A)는 그 밖의 실시 형태에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자의 표면을 도시하는 사시도이고, (B)는 그 밖의 실시 형태에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자의 이면을 도시하는 사시도이다.
도 13의 (A)는 그 밖의 실시 형태에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자의 표면을 도시하는 사시도이고, (B)는 그 밖의 실시 형태에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자의 이면을 도시하는 사시도이다.
우선, 본 발명에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자(1·2)를 도면을 기초로 하여 설명한다.
(무선 전력 전송용 자기 소자의 개요)
도 1에 도시한 바와 같이, 무선 전력 전송용 자기 소자(1·2)는, 자기 결합에 의해 유도 기전력을 일으키도록 구성되어 있고, 급전용 및 수전(受電)용 중 어느 곳에도 사용할 수 있다. 급전용으로서는, 예를 들어 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 전자 유도를 이용한 무선 급전에 의해 작동하는 퍼스널 컴퓨터나 마우스 등의 적재형 기기의 급전에 사용되는 전력 공급 장치 등에 적용 가능하다. 또한, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 자계 공명을 이용한 무선 급전에 의해 작동하는 벽걸이용 박형 텔레비전 등의 벽걸이형의 기기나 전기 자동차의 급전에 사용되는 전력 공급 장치 등에도 적용 가능하다.
한편, 수전용으로서는, 무선 전력 전송용 자기 소자(2)는 상기 전력 공급 장치에 적재나 접촉되는 퍼스널 컴퓨터나 마우스 등의 적재형 기기나 벽걸이용 박형 텔레비전 등의 벽걸이형의 기기나 전기 자동차에 적용 가능하다.
상기 급전용의 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 교류 전류가 유통하는 평면 코일(3)(도체부)과, 도 1의 A-A' 단면도에 도시한 바와 같이, 평면 코일(3)에 병렬 배치된 자성체부(5)를 갖고, 자성체부(5)는 자성 입자가 분산된 수지를 갖고, 상기 수지에 의해 적어도 일부가 도체부에 대하여 전기적으로 절연 상태로 접합되어 일체화되어 있다. 또한, 수전용의 무선 전력 전송용 자기 소자(2)도 마찬가지의 구성을 하고 있다.
여기서, 교류 전류가 유통하는 도체부(3)라 함은, 예를 들어 스파이럴형이나 솔레노이드형의 코일을 들 수 있다. 자성체부(5)는 도체부(3)에 대하여 병렬 배치되어 있다고 함은, 급전용의 무선 전력 전송용 자기 소자(1)와 수전용의 무선 전력 전송용 자기 소자(2)의 자기 결합 방향에 일치하는 단면에 있어서 자성체부(5)가 도체부(3)에 인접하여 배치된 상태를 말한다. 또한, 자기 결합 방향이라 함은, 동일 크기의 급전용의 무선 전력 전송용 자기 소자(1)와 수전용의 무선 전력 전송용 자기 소자(2)의 중심부끼리가 대향 배치된 경우와 같이, 자기 결합시키는 측(급전측)과 자기 결합되는 측(수전측)을 대향 배치했을 때에 가장 강하게 자기 결합함으로써, 가장 큰 유도 기전력을 발생하는 위치 관계가 된 경우에 있어서의 자기 결합시키는 측과 자기 결합되는 측의 중심부끼리를 연결하는 방향이다.
상기 구성에 의하면, 평면 코일(3)과 자성체부(5) 중 적어도 일부가 접합에 의해 일체화됨으로써, 평면 코일(3) 및 자성체부(5)가 진동이나 충격 등의 외력을 받은 경우에도, 평면 코일(3) 및 자성체부(5)의 위치 관계를 초기 상태로 유지할 수 있으므로, 초기의 높은 송전 효율을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다. 또한, 평면 코일(3)이 발열했을 때에, 평면 코일(3)의 열이 일체적으로 접합된 부위를 개재하여 자성체부(5)로 효율적으로 이동하므로, 자성체부(5)에 있어서 도체부의 열을 효율적으로 방열할 수 있다. 이에 의해, 평면 코일(3)과 자성체부(5)가 이격되어 있는 경우보다 통전하는 전력량을 증대할 수 있다. 이 결과, 평면 코일(3)과 자성체부(5) 중 적어도 일부를 일체화하기만 한 간단한 구성으로, 평면 코일(3)의 과열을 방지하면서 전송량을 높일 수 있다. 또한, 평면 코일(3)과 자성체부(5)의 일체화에 의해 취급이 쉬워지므로, 각종 기기에 대한 내장 작업이나 보관이 쉬워져, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 제조 공정을 간단하게 할 수 있다.
이어서, 실시예에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자(1·2)에 대해서, 전자 유도를 이용하여 무선 전력 전송용 자기 소자(1)로부터 무선 전력 전송용 자기 소자(2)에 급전이 이루어지는 구성을 상세하게 설명한다.
[무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 구성]
상기 급전용의 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 교류 전류가 유통하는 평면 코일(3)(도체부)과, 도 1 및 도 2의 A-A' 단면도에 도시한 바와 같이, 자기 결합 방향에 일치하는 단면에 있어서, 평면 코일(3)과, 평면 코일(3)에 인접된 자성체부(5)가 자기 결합 방향에 대하여 직교 방향으로 병렬 배치되어 있다. 그리고 자성체부(5)는 자성 입자가 분산된 수지로 구성되어, 상기 수지에 의해 적어도 일부가 평면 코일(3)에 대하여 전기적으로 절연 상태로 접합되어 일체화되어 있다. 또한, 수전용의 무선 전력 전송용 자기 소자(2)도 마찬가지의 구성을 하고 있으므로 이후 설명을 생략한다. 또한, 『직교 방향』이라 함은, 거의 직교한다고 하는 정도다.
[평면 코일(3)]
평면 코일(3)은 선 지름 500㎛ø의 원형 타입의 동선재(절연 피막을 구비한)를 동선 사이에 500㎛의 간극(B)이 생기도록 스파이럴 형상으로 19바퀴 감은 코일 내경 5㎜ø, 코일 외경 43㎜ø의 평면 코일로서 형성되어 있다. 또한, 평면 코일(3)은 Cu, Al 등의 금속 재료이면 된다. 또한, 상기한 평면 코일(3)의 구성은 예시이며, 동선재의 형상이나 크기, 간극의 크기, 권회수 등은 적절히 변경 가능하다.
또한, 급전측의 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 평면 코일(3)은 외주측의 일단부와 내주측의 타단부가 도시하지 않은 한 쌍의 단자에 각각 접속되어 있다. 그 한 쌍의 단자는, 전원 장치에 접속되어, 임의의 주파수로 교류 전력을 평면 코일(3)에 공급 가능하게 하고 있다. 한편, 수전측의 무선 전력 전송용 자기 소자(2)의 평면 코일(4)도, 외주측의 일단부와 내주측의 타단부가 도시하지 않은 한 쌍의 단자에 각각 접속되어 있다. 그리고 그 한 쌍 단자가 직접 구동 기기에 접속되거나, 정류 장치에 접속된다. 정류 장치에 접속되는 경우, 정류 장치는 전자 유도에 의해 형성된 교류 전력을 직류 전력으로 평활화하여 배터리를 충전하거나, 구동 기기의 작동에 사용된다.
[자성체부(5)]
자성체부(5)는 1변이 50㎜인 정사각 형상을 한, 두께 600㎛의 시트 형상으로 형성되어, 도 2에 도시한 바와 같이, 평면 코일(3)에 마련된 500㎛의 간극(B)을 메우도록 평면 코일(3)의 벽면(3a)에 밀착하여 접합되어 있다. 이에 의해, 자기 결합 방향에 일치한 종단면(A-A' 단면도)에 있어서, 평면 코일(3)과 자성체부(5)가 자기 결합 방향에 대하여 직교 방향으로 교대로 병렬 배치된 구성으로 되어 있다. 또한, 평면 코일(3)의 벽면(3a)에 있어서, 자성체부(5)가 평면 코일(3)에 대하여 전기적으로 절연 상태로 접합되어 일체화되게 된다. 또한, 상기한 자성체부(5)의 구성은 예시이며, 형상이나 크기, 간극의 크기 등은 적절히 변경 가능하다.
또한, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 시트 형상의 자성체부(5)의 표면(5a)에 평면 코일(3)의 일부가 노출되어 있고, 수전측이나 급전측의 기기에 대향하는 자기 개방면이 될 수 있는 표면(5a) 및 이면(5b)을 갖고 있다.
[자성체부(5): 수지]
자성체부(5)는 자성 입자가 분산된 수지로 구성되어 있다. 본 실시예에서는, 수지에는 열경화성 수지인 에폭시 수지(10)를 사용하고 있지만, 경화한 후에 고온 방치 시험이나 고온 고습 방치 시험 등으로 열화되지 않는 것이면 특별히 한정되지 않고, 적절하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 에폭시 수지로서는 글리시딜 아민형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 할로겐화 에폭시 수지 등을 들 수 있으며, 단독 또는 2종류 이상 아울러 사용된다.
또한, 열경화성 수지로서, 에폭시 수지 외에, 페놀 수지, 멜라민 수지, 비닐에스테르 수지, 시아노 에스테르 수지, 말레이미드 수지 및 열경화성 아크릴 수지 등을 들 수 있고, 수지에는 이들을 단독 또는 2종류 이상을 조합하여 사용해도 된다.
또한, 에폭시 수지(10)에는 에폭시 경화제로서 페놀 수지를 첨가하고 있다. 페놀 수지는 에폭시 수지의 경화제로서의 작용을 발휘하는 것이며, 페놀 노볼락, 나프톨 노볼락, 비페닐 노볼락 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종류 이상 아울러 사용된다. 상기 에폭시 수지(10)와 페놀 수지의 배합 비율은, 에폭시 수지 중의 에폭시기 1 당량당, 페놀 수지 중의 수산기 당량이 0.5 내지 2.0 당량이 되도록 배합하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.8 내지 1.2 당량이다.
또한, 자성체부(5)를 구성하는 수지에는, 탄성체나 경화 촉진제 등을 첨가해도 된다.
탄성체로서는, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 아크릴 고무 등의 에폭시 수지계 접착제에 종래부터 사용되는 고무 성분, 아크릴 수지, 페녹시 수지, 폴리아미드 수지 등을 들 수 있고, 단독 또는 2종류 이상 아울러 사용된다. 시트의 유연성의 관점에서, NBR이나 아크릴 고무를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 5 중량% 이상, 보다 바람직하게는 5 내지 30 중량%, 특히 바람직하게는 5 내지 20 중량% 공중합한 것이 바람직하다.
상기 에폭시 수지(10)와 페놀 수지와 함께 사용되는 경화 촉진제는, 아민형, 인형 등의 것을 들 수 있다. 상기 아민형으로서는, 2-이미다졸 등의 이미다졸류, 트리에탄올아민 등을 들 수 있다. 또한, 상기 인형으로서는, 트리페닐포스핀, 테트라페닐포스포늄 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종류 이상 아울러 사용된다. 그리고 상기 경화 촉진제의 배합량은 에폭시 수지 조성물 전체의 0.1 내지 2 중량%의 비율로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 에폭시 수지 조성물의 유동성을 고려하면, 특히 바람직하게는 0.15 내지 0.35중량%이다.
또한 상기 에폭시 수지, 에폭시 경화제, 탄성체, 경화 촉진제 이외에, 자성체부(5)의 여러 특성을 열화시키지 않는 범위 내에서, 안료, 실란 커플링제, 분산제, 소포제, 난연제, 이온 트랩제 등의 종래 공지된 각종 첨가제를 첨가해도 된다.
[자성체부(5): 자성 입자]
또한, 자성체부(5)는 상기 수지 중에 자성 입자가 분산되어 있다. 자성 입자에는 연자성 입자를 사용하지만, 연자성 입자 중에서도 금속계 자성 입자가 바람직하다. 나아가, 금속계 자성 입자 중에서도 아몰퍼스 입자가 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에서는, 자성 입자에는 철계 아몰퍼스 입자로서 구 형상의 파인메트(히타치 긴조꾸샤 제조)를 사용하고 있다. 이 파인메트가 속하는 철계 아몰퍼스 입자는 결정 구조를 갖지 않고 높은 투자율을 나타내므로, 자성체부(5)를 얇게 하여 충분히 높은 자기 차폐율로 유지할 수 있다.
연자성 입자로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 퍼멀로이계 입자, 규소 강계 입자, 철계 자성 입자 등을 들 수 있다. 또한, 철계 자성 입자로서는, 고투자율, 고열전도를 나타내는 것이면 한정되지 않고 적절하게 사용할 수 있다. Fe-Al계 합금, 예를 들어 알팜, Fe-Si계 합금, 예를 들어 규소 강, 또는 Fe-Al-Si계 합금, 예를 들어 센더스트 중 어느 하나, 또한 그들 혼합 분말을 사용할 수 있다. 또한, 퍼멀로이계 합금인 Fe-Ni계 합금, Fe-Ni-Mo계 합금, Fe-Ni-Mo-Cu계 합금, 또는 Fe-Ni-Mo-Mn계 합금 중 어느 하나, 또한 그들 혼합 분말을 사용할 수 있다. 또한, 나노 결정 재료로 고투자율을 발현하는 Fe-Zr-B계 합금이나, Fe-Zr-Nb-B계 합금, Fe-Zr-Cu-B, Fe-Si-B-Nb-Cu계 합금, Fe-Co-Si-B-Nb-Cu계 합금 중 어느 하나, 또한 그들 혼합 분말을 사용할 수 있다. 또한, 아몰퍼스 입자로서는 아몰퍼스 합금인 Fe-B-Si계 합금, Fe-Co-Si-B계 합금, Fe-B-Si-C계 합금, Fe-Co-Ni-Si-B계 합금 중 어느 하나, 또한 그들 혼합 분말을 사용할 수 있다.
또한, 상기 자성 입자의 형상이 구 형상 입자인 경우, 평균 입경이 1㎛ 내지 300㎛, 바람직하게는 20㎛ 내지 50㎛의 구 형상의 자성 입자를, 수지에 대한 첨가량이 50Vol% 내지 90Vol%가 되도록 혼합한다. 구 형상 입자의 평균 입경을 상기 범위로 하는 것은, 가령 입경이 지나치게 작은 경우에는 반자계의 영향이 현저해져, 투자율이 열화되어 양호한 흡수 특성을 얻을 수 없게 되기 때문이며, 또한 반대로, 입경이 지나치게 클 경우, 자성체부(5)의 두께를 얇게 할 수 없는 외에, 자성체부(5)의 표면 평활성이 떨어지는 경우가 있기 때문이다.
또한, 상기 자성 입자의 형상이 편평 입자인 경우, 입경이 50㎛ 이하이고, 종횡비가 10 이상인 편평 형상의 자성 입자를, 수지에 대한 첨가량이 20 내지 70vol%, 바람직하게는 30 내지 60Vol%가 되도록 혼합한다. 만약에 입경이 50㎛보다 작은 경우, 또는 종횡비가 10보다 작은 경우, 반자계의 영향이 현저해져 자계 특성이 떨어진다. 또한, 수지에 대한 첨가량이 20vol%보다 적으면 우수한 자기 특성을 얻을 수 없고, 70vol%보다 많으면 시트가 물러진다.
(동작)
상기 구성에 있어서, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)에 대하여 전원 장치가 접속되어, 고주파의 교류 전류(교류 전력)가 공급되면, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)가 교번 자장을 생성한다. 이때, 도 3에 도시한 바와 같이, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 자기 결합 방향에 일치하는 단면에 있어서, 평면 코일(3)과 자성체부(5)가 자기 결합 방향에 대하여 직교 방향으로 교대로 병렬 배치된 구성을 하고 있음으로써, 도 4에 도시한 바와 같이, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 평면 코일(3)의 간극에 자성체부(5)가 병렬 배치되어 있지 않은 경우와 비교하여, 평면 코일(3) 주변에 있어서의 자기 결합에 있어서 무효인 자계를 감소시키는 동시에, 전체적인 자계의 확대를 억제할 수 있게 된다. 이 결과, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 수전측의 무선 전력 전송용 자기 소자(2)를 향하는 자속 밀도를 높일 수 있게 된다. 이에 의해, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 무선 전력 전송용 자기 소자(2)에 대하여 높은 송전 효율로 전력을 급전할 수 있다.
또한, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 내부에 있어서는, 평면 코일(3)로의 교류 전류의 유통에 의해 생성된 자계가, 병렬 배치된 다른 평면 코일(3)에 대하여 착교함으로써 유도 전류를 발생시켜, 이 유도 전류가 저항으로서 작용하는 현상을, 평면 코일(3)의 간극(B)에 마련된 자성체부(5)에 의해 억제할 수 있다. 이에 의해, 높은 자속 밀도와 유도 전류에 의한 저항의 저감에 의해, 높은 송전 효율에 의한 급전 및 수전이 가능하게 된다.
또한, 평면 코일(3)이 발열했을 때에, 평면 코일(3)의 열이 자성체부(5)와 일체적으로 접합된 벽면(3a)을 개재하여 자성체부(5)로 효율적으로 이동하므로, 평면 코일(3)의 동선 사이에 마련된 자성체부(5)에 있어서 평면 코일(3)의 열을 효율적으로 방열한다.
상기와 같이 구성된 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 자성체부(5)가 평면 코일(3)의 동선 사이에 마련된 간극(B)을 메우도록 평면 코일(3)의 벽면(3a)에 밀착하여 접합하여 일체화됨으로써, 평면 코일(3) 및 자성체부(5)가 진동이나 충격 등의 외력을 받은 경우에도, 평면 코일(3) 및 자성체부(5)의 위치 관계를 초기 상태로 유지할 수 있으므로, 초기의 높은 송전 효율을 장기간에 걸쳐서 유지할 수 있다. 또한, 평면 코일(3)이 발열했을 때에, 평면 코일(3)의 열이 자성체부(5)와 평면 코일(3)이 일체적으로 접합된 벽면(3a)을 개재하여 자성체부(5)로 효율적으로 이동하므로, 자성체부(5)에 있어서 평면 코일(3)의 열을 효율적으로 방열할 수 있다. 이에 의해, 평면 코일(3)과 자성체부(5)가 이격되어 있는 경우보다 통전하는 전력량을 증대할 수 있다. 이 결과, 평면 코일(3)과 자성체부(5)를 평면 코일(3)의 벽면(3a)에 의해 일체화하기만 한 간단한 구성으로, 평면 코일(3)의 과열을 방지하면서 전송량을 높일 수 있다. 또한, 평면 코일(3)과 자성체부(5)의 일체화에 의해 취급이 쉬워지므로, 각종 기기에 대한 내장 작업이나 보관이 쉬워진다. 또한, 수지를 갖는 자성체부(5)는 외력에 의해 변형되기 쉽다. 따라서, 평면 코일(3)과 자성체부(5)를 비교적 작은 외력으로 접합할 수 있으므로, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 제조 공정을 간단하게 할 수 있다.
또한, 자성체부(5)에 열경화성 수지를 사용하고 있으므로, 열경화성 수지를 경화시키는 가열 공정을 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 제조 공정에 더하는 것만으로, 평면 코일(3)과 자성체부(5)의 접합 상태를 고정화할 수 있으므로, 제조 공정의 간단화를 쉽게 실현할 수 있다.
[무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 제조 방법]
이어서, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 또한, 무선 전력 전송용 자기 소자(2)의 제조 방법도 마찬가지이다.
우선, 에폭시 수지, 아크릴 고무, 페놀 수지, 경화 촉진제, 분산제, 실란커플링제를 배합 비율이, 각각 55 중량부, 10 중량부, 35 중량부, 1 중량부, 1 중량부, 1 중량부가 되도록, 메틸에틸케톤(MEK)이 들어간 용기(20)에 넣어서 용해(액상화)시켰다. 또한, 이하의 설명에서는, 에폭시 수지(10)를 상기 용기(20)에서 용해시킨 것 모두를 포함한 것으로서 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는 유기 용제로서, 용해성의 관점에서 케톤계 용제인 메틸에틸케톤을 사용하고 있다.
이어서, 액상화한 에폭시 수지(10)가 들어간 용기(20)에 철계 아몰퍼스 입자로서의 파인메트(11)를 배합 비율이 700 중량부가 되도록 넣고, 디스퍼(분산기)에 의해 섞어서 에폭시 수지(10) 중에 파인메트를 분산시킨다(자성 입자 분산 공정).
이어서, 표면이 실리콘 처리된 평판 형상의 PET(24)의 편면에, 파인메트(11)를 분산시킨 액상화한 에폭시 수지(10)를 어플리케이터(25)를 사용하여 두께 약 300㎛로 도포한다. 이 도포하는 액상화한 에폭시 수지(10)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 제막성의 관점에서 통상 30 내지 500㎛ 정도, 바람직하게는 50 내지 300㎛의 범위로 설정된다. 또한, PET(24)로서는, 그 밖에 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리페닐렌술피드, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 플라스틱제 기재 및 이들 다공질 기재, 글라신지, 상질지, 화지(和紙) 등의 종이로 만든 기재, 셀룰로오스, 폴리아미드, 폴리에스테르, 아라미드 등의 부직포, 동박, 알루미늄박, SUS박, 니켈박 등의 금속제 필름 기재를 사용해도 된다.
이어서, PET(24)의 표면에 도포된 에폭시 수지(10)를 온열 건조기를 사용해서 110℃로 12분간 건조시켜서 B 스테이지상으로 한다(B 스테이지화 공정). 그 결과, PET(24)의 표면에서 B 스테이지상이 된 두께 250㎛의 에폭시 수지(10)가 얻어진다. 또한, B 스테이지화 공정에서는, 사용하는 수지의 종류나 도포하는 수지의 두께 차이에 의해, 온열 건조시키는 온도, 시간을 조정한다.
이어서, 원하는 두께가 되도록 B 스테이지상의 에폭시 수지(10)를 복수매 중첩한다. 본 실시 형태에서는, 두께 500㎛로 하기 위해, 2매의 B 스테이지상의 에폭시 수지(10)를 중첩한다. 구체적으로는, 도 5에 도시한 바와 같이, PET(24) 표면에서 B 스테이지상이 된 에폭시 수지(10) 위에, 다른 B 스테이지상이 된 에폭시 수지(10)를 중첩한다. 그리고 적층된 B 스테이지상의 에폭시 수지(10) 위에 평면 코일(3)을 중첩한다. 또한, 평면 코일(3) 위에 표면이 실리콘 처리된 평판 형상의 PET(27)를 중첩한다. 또한, 평면 코일(3)(도체부 성형체)은 상술한 바와 같이 선 지름이 500㎛ø인 원형 타입의 동선재(절연 피막을 구비한)를 동선 사이에 500㎛의 간극(B)이 생기도록 스파이럴 형상으로 19바퀴 감은 코일 내경 5㎜ø, 코일 외경 43㎜ø의 평면 코일이다.
그리고 밑에서부터, PET(24), 적층된 B 스테이지상의 에폭시 수지(10), 평면 코일(3), PET(27)의 순으로 중첩한 플레이트(28)를 상하로부터 가압한다(가압 공정). 이 가압 공정에서는, 가압식 진공 라미네이터 장치(니치고모톤 가부시끼가이샤 제조 V-130)를 사용하여, 3hPa로 10초간 진공화한 후, 온도 110℃, 압력 0.1MPa로 가압 시간 90초의 조건에 의해 플레이트(28)를 가압한다. 또한, 가압 공정에서도, 사용하는 수지의 종류나 수지의 두께 차이에 맞추어, 가압력, 가압 시간, 가열 온도를 조정한다.
마지막으로, 취출한 무선 전력 전송용 자기 소자(1)를 150℃에서 1시간 정도 포스트 큐어(애프터 큐어)를 하여 B 스테이지상의 에폭시 수지(10)를 열경화시킨다(경화 공정). 또한, 경화 공정에서도, 사용하는 수지의 종류나 수지의 두께 차이에 맞추어, 온도, 시간을 조정한다. 이 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 평면 코일(3)의 일부가 노출된 상태에서 시트 형상의 자성체부(5)에 묻힌 평판 형상을 하고 있으며, 수전측이나 급전측의 기기에 대향하는 자기 개방면이 될 수 있는 표면(5a) 및 이면(5b)을 가진 형상이 된다.
상기 제조 방법에 의하면, 용해한 에폭시 수지(10)에 자성 입자인 철계 아몰퍼스 입자인 파인메트(11)를 분산시키므로, 에폭시 수지(10) 중에 파인메트(11)를 균등하게 산재시키는 것을 쉽게 할 수 있다. 이에 의해, 제조된 무선 전력 전송용 자기 소자(1)에 있어서, 자성체부(5)의 열전도율 및 자성의 균일화를 쉽게 실현할 수 있다.
또한, 에폭시 수지(10)를 B 스테이지상으로 하고 있으므로, 평면 코일(3)과 B 스테이지상의 에폭시 수지(10)를 중첩하여 가압한 경우에, 평면 코일(3)과 B 스테이지상의 에폭시 수지(10)를 밀착시켜서 접합할 수 있다. 즉, 인접하는 동선 사이에 간극(B)이 존재하는 평면 코일(3)과 B 스테이지상의 에폭시 수지(10)를 중첩하여 가압한 경우에, 간극(B)에 B 스테이지상의 에폭시 수지(10)가 들어가, 간극(B)에 면한 평면 코일(3)의 벽면(3a)에 B 스테이지상의 에폭시 수지(10)를 밀착시켜서 접합함으로써 일체화할 수 있다.
또한, 수지에는 열경화성 수지인 에폭시 수지(10)를 사용하여, 경화 공정에 있어서, 포스트 큐어(가열 처리)에 의해 B 스테이지상의 에폭시 수지(10)를 경화 상태(C 스테이지)로 한다. 이에 의하면, B 스테이지상의 에폭시 수지(10)를 후경화(가열 처리)함으로써, 평면 코일(3)의 동선 사이에 있는 간극(B)으로 들어가게 된 B 스테이지상의 에폭시 수지(10)를 경화시켜서, 평면 코일(3)과 에폭시 수지(10)의 접합 상태를 고정화할 수 있다. 그리고 평면 코일(3)에 접합된 B 스테이지상의 에폭시 수지(10)가 경화됨으로써, 제조된 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 평면 코일(3)과 파인메트(11)를 포함하는 에폭시 수지(10)를 일체화된 상태로 고정할 수 있다.
(송전 효율 및 방열성의 측정)
이상, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 구성 및 그의 제조 방법에 대하여 설명하였다. 이어서, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 S 파라미터의 삽입 손실(S21) 및 송전 효율의 비교 실험 및 방열성의 비교 실험에 대하여 설명한다.
[S 파라미터의 삽입 손실(S21) 및 송전 효율의 비교]
우선, 상기 자성체부(5)를 구비한 무선 전력 전송용 자기 소자(1·2)의 S 파라미터의 삽입 손실(S21) 및 송전 효율을 실시예1에서 측정하는 동시에, 자성체부(5)를 구비하고 있지 않은 평면 코일(3)만의 무선 전력 전송용 자기 소자의 S 파라미터의 삽입 손실(S21) 및 송전 효율을 비교예1에서 측정하였다.
(실시예1)
실시예1에서는, 상기에서 설명한 무선 전력 전송용 자기 소자(1·2)를 사용한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 급전측의 무선 전력 전송용 자기 소자(1)와 수전측의 무선 전력 전송용 자기 소자(2)가 마주보게 배치한다. 이때, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)와 무선 전력 전송용 자기 소자(2)가 대향하는 간격은, 3㎜의 거리로 하였다. 또한, 평면 코일(3)의 축심과 평면 코일(4)의 축심이 동심이 되도록 하고 있다. 이 후, 평면 코일(3)의 외주측 일단부에 접속된 배선과 내주측 타단부에 접속된 배선을 네트워크 분석기(40)(아질렌트·테크놀로지 가부시끼가이샤 제조)의 단자(41)에 접속한다. 또한, 평면 코일(4)의 외주측 일단부에 접속된 배선과 내주측 타단부에 접속된 배선을 네트워크 분석기(40)(아질렌트·테크놀로지 가부시끼가이샤 제조)의 단자(42)에 접속한다. 그리고 300kHz, 500kHz 및 1000kHz의 측정 주파수로 S 파라미터의 삽입 손실(S21) 및 송전 효율을 측정하였다.
여기서, 송전 효율이란, 급전측의 무선 전력 전송용 자기 소자(1)에 공급되는 전력에 대한 수전측의 무선 전력 전송용 자기 소자(2)로부터 출력되는 전력의 비율을 말한다. 즉, 전력이, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)로부터 무선 전력 전송용 자기 소자(2)로 전송될 때의 에너지 전송 효율이다. 삽입 손실 『S21』이란, 단자(41)로부터 신호를 입력했을 때의 단자(42)를 통과하는 신호를 나타내고 있고, 데시벨 표시되어, 수치가 클수록 송전 효율이 높은 것을 나타낸다. 즉, 삽입 손실 『S21』이 높을수록, 송전 효율이 높아지는 것을 의미한다.
(비교예1)
이어서, 비교예1에서는 자성체부(5)를 구비하고 있지 않은 평면 코일(3)만의 급전용의 무선 전력 전송용 자기 소자와 자성체부(6)를 구비하고 있지 않은 평면 코일(4)만의 수전용의 무선 전력 전송용 자기 소자를 사용한다. 급전측의 평면 코일(3)과 수전측의 평면 코일(4)이 마주보게 배치한다. 이때, 평면 코일(3)과 평면 코일(4)이 대향하는 간격은, 3㎜의 거리로 하였다. 또한, 평면 코일(3)의 축심과 평면 코일(4)의 축심이 동심이 되도록 하고 있다. 이 후, 평면 코일(3)의 외주측 일단부에 접속된 배선과 내주측 타단부에 접속된 배선을 네트워크 분석기(40)(아질렌트·테크놀로지 가부시끼가이샤 제조)의 단자(41)에 접속한다. 또한, 평면 코일(4)의 외주측 일단부에 접속된 배선과 내주측 타단부에 접속된 배선을 네트워크 분석기(40)(아질렌트·테크놀로지 가부시끼가이샤 제조)의 단자(42)에 접속한다. 그리고 300kHz, 500kHz 및 1000kHz의 측정 주파수로 S 파라미터의 삽입 손실(S21) 및 송전 효율을 측정하였다.
(실시예1과 비교예1의 측정 결과)
상기와 같이 하여 S 파라미터의 삽입 손실(S21)을 측정한 결과를 도 7의 (A)에 나타낸다. 도 7의 (A)에서는, 횡축을 측정 주파수로 하고, 종축을 삽입 손실 『S21』로 하고 있다. 또한, 송전 효율을 측정한 결과를 도 7의 (B)에 나타낸다. 도 7의 (B)에서는, 횡축을 측정 주파수로 하고, 종축을 송전 효율(%)로 하고 있다.
상기 측정 결과에 의하면, 자성체부(5)를 구비하고 있지 않은 평면 코일(3)만의 급전용의 무선 전력 전송용 자기 소자와 자성체부(6)를 구비하고 있지 않은 평면 코일(4)만의 수전용의 무선 전력 전송용 자기 소자를 사용한 비교예1에 비해, 자성체부(5)를 구비하고 있는 급전용의 무선 전력 전송용 자기 소자(1)와 자성체부(6)를 구비하고 있는 수전용의 무선 전력 전송용 자기 소자(2)를 사용한 실시예1 쪽이 S 파라미터의 삽입 손실(S21) 및 송전 효율이 높은 것이 판명되었다. 이것으로부터, 무선 전력 전송용 자기 소자(1·2)는, 자성체부(5·6)를 구비함으로써, 송전 효율, 즉 무선 전력 전송용 자기 소자(1)로부터 무선 전력 전송용 자기 소자(2)로 전력을 송전할 때의 효율이 높아지는 것을 알 수 있다.
(방열성의 비교)
이어서, 상기 자성체부(5)를 구비한 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 표면(5a) 온도를 실시예3에서 측정하였다. 또한, 자성체부(5)를 구비하고 있지 않은 평면 코일(3)만의 무선 전력 전송용 자기 소자의 표면 온도를 비교예2로서 측정하였다. 또한, 자성체부를 구비하고 있지 않은 조밀한 권취로 한 평면 코일(59)만의 무선 전력 전송용 자기 소자의 표면 온도를 비교예3으로서 측정하였다. 또한, 조밀한 권취로 한 평면 코일(59)에 자성체부(57)를 구비한 무선 전력 전송용 자기 소자(58)의 표면 온도를 비교예4로서 측정하였다.
(실시예3)
실시예3에서는, 상기에서 설명한 무선 전력 전송용 자기 소자(1)를 사용한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 4개의 지주(50) 위에 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 이면(5b)이 아래가 되게 배치한다. 그리고 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 평면 코일(3)의 외주측 일단부에 접속된 배선과 내주측 타단부에 접속된 배선을 전원 회로(51)를 개재하여 직류 전원(52)에 접속한다. 그리고 적외선 서모그래피 카메라(54)를 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 표면(5a)과 대향하도록 상방에 배치한다. 적외선 서모그래피 카메라(54)는 퍼스널 컴퓨터(55)에 접속되어 있고, 모니터에 의해 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 표면 온도를 관측할 수 있다. 그리고 직류 전원(52)으로부터의 2.5W의 전력을 전원 회로(51)에 의해 교류 200kHz로 변환하여 무선 전력 전송용 자기 소자(1)로 송전하고, 송전 개시 5분 후의 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 표면 온도를 퍼스널 컴퓨터(55)의 모니터에 비추어서 관측하였다. 여기서, 송전 개시 5분 후의 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 표면 온도를 측정하고 있는 것은, 송전 개시 5분 후에 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 표면 온도가 안정되었기 때문이다. 또한, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 표면 온도 측정에서는, 도 9의 (A)에 도시한 바와 같이, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 외측 테두리부 부근(T1), 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 중심부 부근(T2) 및 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 외측 테두리부로부터 중심부 중간 부근(T3)의 3군데에서 표면 온도를 계측하였다.
(비교예2)
비교예2에서는, 자성체부(5)를 구비하고 있지 않은 평면 코일(3)만의 무선 전력 전송용 자기 소자를 사용한다. 실시예3과 마찬가지로, 4개의 지주(50) 위에 평면 코일(3)을 배치한다. 그리고 평면 코일(3)의 외주측 일단부에 접속된 배선과 내주측 타단부에 접속된 배선을 전원 회로(51)를 개재하여 직류 전원(52)에 접속한다. 그리고 적외선 서모그래피 카메라(54)를 평면 코일(3)의 표면과 대향하도록 상방에 배치한다. 적외선 서모그래피 카메라(54)는 퍼스널 컴퓨터(55)에 접속되어 있고, 모니터에 의해 평면 코일(3)의 표면 온도를 관측할 수 있다. 그리고 직류 전원(52)으로부터의 2.5W의 전력을 전원 회로(51)로 교류 200kHz로 변환하여 평면 코일(3)로 송전하고, 송전 개시 5분 후의 평면 코일(3)의 표면 온도를 퍼스널 컴퓨터(55)의 모니터에 비추어서 관측하였다. 또한, 평면 코일(3)의 표면 온도 측정에서는, 도 9의 (B)에 도시한 바와 같이, 평면 코일(3)의 외측 테두리부 부근(T1), 평면 코일(3)의 중심부 부근(T2) 및 평면 코일(3)의 외측 테두리부와 중심부의 중간 부근(T3)의 3군데에서 표면 온도를 계측하였다.
(비교예3)
비교예3에서는, 자성체부를 구비하고 있지 않은 조밀한 권취로 한 평면 코일(59)만의 무선 전력 전송용 자기 소자를 사용한다. 구체적으로는, 조밀한 권취로 한 평면 코일(59)은 선 지름이 500㎛ø인 원형 타입의 동선재(절연 피막을 구비한)를 동선 사이에 간극을 생기지 않도록 스파이럴 형상으로 36바퀴 감은 코일 내경 5㎜ø, 코일 외경 43㎜ø의 평면 코일로서 형성되어 있다. 그리고 실시예3과 마찬가지로, 4개의 지주(50) 위에 평면 코일(59)을 배치한다. 그리고 평면 코일(59)의 외주측 일단부에 접속된 배선과 내주측 타단부에 접속된 배선을 전원 회로(51)를 개재하여 직류 전원(52)에 접속한다. 그리고 적외선 서모그래피 카메라(54)를 평면 코일(3)의 표면과 대향하도록 상방에 배치한다. 적외선 서모그래피 카메라(54)는 퍼스널 컴퓨터(55)에 접속되어 있고, 모니터에 의해 평면 코일(59)의 표면 온도를 관측할 수 있다. 그리고 직류 전원(52)으로부터의 2.5W의 전력을 전원 회로(51)에서 교류 200kHz로 변환하여 평면 코일(59)로 송전하고, 송전 개시 5분 후의 평면 코일(59)의 표면 온도를 퍼스널 컴퓨터(55)의 모니터에 비추어서 관측하였다. 또한, 평면 코일(59)의 표면 온도 측정에서는, 도 10의 (C)에 도시한 바와 같이, 평면 코일(59)의 외측 테두리부 부근(T1), 평면 코일(59)의 중심부 부근(T2) 및 평면 코일(59)의 외측 테두리부와 중심부의 중간 부근(T3)의 3군데에서 표면 온도를 계측하였다.
(비교예4)
비교예4에서는, 상기 조밀한 권취로 한 평면 코일(59)에 자성체부(57)를 구비한 무선 전력 전송용 자기 소자(58)를 사용한다. 자성체부(57)는 한 변이 50㎜인 정사각 형상을 한, 두께 600㎛의 시트 형상으로 형성되고, 무선 전력 전송용 자기 소자(58)는 평면 코일(59) 전체가 자성체부(57)에 묻히도록 밀착하여 접합되어 있다. 즉, 비교예4에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자(58)는 실시예3과는 달리, 평면 코일(59)의 동선 사이에 간극이 없으므로, 자기 결합 방향에 일치한 종단면에 있어서, 평면 코일(59)과 자성체부(57)가 자기 결합 방향에 대하여 직교 방향으로 교대로 병렬 배치되어 있지 않은 구성이 된다.
그리고 실시예3과 마찬가지로, 4개의 지주(50) 위에 무선 전력 전송용 자기 소자(58)의 평면 코일(59)이 보이는 면이 위가 되게 배치한다. 그리고 무선 전력 전송용 자기 소자(58)의 평면 코일(59)의 외주측 일단부에 접속된 배선과 내주측 타단부에 접속된 배선을 전원 회로(51)를 개재하여 직류 전원(52)에 접속한다. 그리고 적외선 서모그래피 카메라(54)를 무선 전력 전송용 자기 소자(58)의 표면과 대향하도록 상방에 배치한다. 적외선 서모그래피 카메라(54)는 퍼스널 컴퓨터(55)에 접속되어 있고, 모니터에 의해 무선 전력 전송용 자기 소자(58)의 표면 온도를 관측할 수 있다. 그리고 직류 전원(52)으로부터의 2.5W의 전력을 전원 회로(51)에서 교류 200kHz로 변환하여 무선 전력 전송용 자기 소자(58)로 송전하고, 송전 개시 5분 후의 무선 전력 전송용 자기 소자(58)의 표면 온도를 퍼스널 컴퓨터(55)의 모니터에 비추어서 관측하였다. 또한, 무선 전력 전송용 자기 소자(58)의 표면 온도 측정에서는, 도 10의 (D)에 도시한 바와 같이, 무선 전력 전송용 자기 소자(58)의 외측 테두리부 부근(T1), 무선 전력 전송용 자기 소자(58)의 중심부 부근(T2) 및 무선 전력 전송용 자기 소자(58)의 외측 테두리부로부터 중심부의 중간 부근(T3)의 3군데에서 표면 온도를 계측하였다.
(실시예3, 비교예2, 비교예3, 비교예4의 측정 결과)
상기와 같이 하여 측정한 결과를 도 9 및 도 10에 도시한다. 도 9의 (A)는 실시예3에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 표면 온도를 표시한 것이다. 도 9의 (B)는 비교예2에 관한 평면 코일(3)의 표면 온도를 표시한 것이다. 도 10의 (C)는 비교예3에 관한 평면 코일(59)의 표면 온도를 표시한 것이다. 도 10의 (D)는 비교예3에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자(58)의 표면 온도를 표시한 것이다.
상기 측정 결과에 의하면, 실시예3에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자(1)에서의 외측 테두리부 부근(T1), 중심부 부근(T2), 중간 부근(T3)의 표면 온도는, 각각 45.2℃, 52.2℃, 54.7℃였다. 또한, 비교예2에 관한 평면 코일(3)에서의 외측 테두리부 부근(T1), 중심부 부근(T2), 중간 부근(T3)의 표면 온도는, 각각 41.6℃, 58.8℃, 64.9℃였다. 또한, 비교예3에 관한 평면 코일(59)에서의 외측 테두리부 부근(T1), 중심부 부근(T2), 중간 부근(T3)의 표면 온도는, 각각 40.7℃, 46.3℃, 65.1℃였다. 또한, 비교예4에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자(58)에서의 외측 테두리부 부근(T1), 중심부 부근(T2), 중간 부근(T3)의 표면 온도는, 각각 38.9℃, 58.5℃, 60.4℃였다.
이에 의해, 실시예3에 관한 자성체부(5)를 구비한 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 비교예2에 관한 자성체부(5)를 구비하고 있지 않은 평면 코일(3)만의 무선 전력 전송용 자기 소자에 비해, 중심부 부근(T2) 및 중간 부근(T3)의 2군데에서 표면 온도가 낮은 것을 알 수 있다. 또한, 외측 테두리부 부근(T1)에서 비교예2 쪽의 측정 온도가 낮게 되어 있지만, 이것은, 비교예2에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자는 자성체부를 구비하고 있지 않으므로, 외측 테두리부 부근(T1)에서는 주로 대기 온도를 측정한 것에 의한 것이라 생각된다. 따라서, 실시예3에 관한 자성체부(5)를 구비한 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 비교예2에 관한 자성체부(5)를 구비하고 있지 않은 평면 코일(3)만의 무선 전력 전송용 자기 소자에 비해, 방열성이 높은 것을 알 수 있다.
또한, 비교예4에 관한 자성체부(57)를 구비한 무선 전력 전송용 자기 소자(58)는 비교예3에 관한 자성체부(57)를 구비하고 있지 않은 평면 코일(59)만의 무선 전력 전송용 자기 소자에 비해, 외측 테두리부 부근(T1) 및 중간 부근(T3)의 2군데에서 표면 온도가 낮은 것을 알 수 있다. 또한, 중심부 부근(T2)에서 비교예4 쪽의 측정 온도가 낮게 되어 있지만, 이것은 비교예3에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자는 자성체부를 구비하고 있지 않으므로, 중심부 부근(T2)에서는 주로 대기 온도를 측정한 것에 의한 것이라 생각된다. 따라서, 비교예4에 관한 자성체부(57)를 구비한 무선 전력 전송용 자기 소자(58)는 비교예3에 관한 자성체부(57)를 구비하고 있지 않은 평면 코일(59)만의 무선 전력 전송용 자기 소자에 비해, 방열성이 높은 것을 알 수 있다. 즉, 동선 사이에 간극이 없는 조밀한 권취의 평면 코일(59)이라도 자성체부(57)를 구비함으로써 방열성을 높일 수 있다.
또한, 비교예3에 관한 조밀한 권취로 한 평면 코일(59)과 비교예2에 관한 평면 코일(3)의 외측 테두리부 부근(T1) 및 중간 부근(T3)에서의 표면 온도가 대략 동일한 것을 알 수 있다. 또한, 평면 코일(59)과 평면 코일(3)의 중심부 부근(T2)에서의 표면 온도에 상당한 차이가 있지만, 이것은 비교예3에서는 평면 코일(59) 중심부의 코일이 없는 대기 온도를 측정함으로써 상당히 낮은 온도(46.3℃)가 측정된 것이라 생각된다. 따라서, 비교예2에 관한 평면 코일(3)의 표면 온도와 비교예3에 관한 조밀한 권취로 한 평면 코일(59)의 표면 온도는 거의 변함이 없다고 할 수 있다.
상기한 바와 같이, 비교예2에 관한 평면 코일(3)의 표면 온도와 비교예3에 관한 조밀한 권취로 한 평면 코일(59)의 표면 온도는 거의 변함없다고 보고, 비교예2에 관한 평면 코일(3)에 자성체부(5)를 구비한 실시 형태3에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자(1)와, 비교예3에 관한 조밀한 권취로 한 평면 코일(59)에 자성체부(57)를 구비한 비교예4에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자(58)를 비교한다. 즉, 실시 형태3과 비교예4의 차이점은, 평면 코일의 동선 사이에 간극이 있는지 없는지의 차이로 집약된다. 그러면, 실시예3에 관한 동선 사이에 간극을 갖는 평면 코일(3)을 사용한 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 비교예4에 관한 동선 사이에 간극이 없는 평면 코일(59)을 사용한 무선 전력 전송용 자기 소자(58)에 비해, 중심부 부근(T2) 및 중간 부근(T3)의 2군데에서 표면 온도가 낮은 것을 알 수 있다. 또한, 외측 테두리부 부근(T1)에서 비교예4 쪽의 측정 온도가 낮게 되어 있지만, 이것은, 비교예4에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자(58)는 동선 사이에 간극이 없는 평면 코일(59)을 사용하고 있으므로, 평면 코일(59)과 자성체부(57)의 접촉 면적이 작아져, 자성체부(57)로의 열전도가 송전 개시 5분으로는 충분하지 않았던 것에 의한 것이라 생각된다. 따라서, 실시예3에 관한 동선 사이에 간극을 갖는 평면 코일(3)을 사용한 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 비교예4에 관한 동선 사이에 간극이 없는 평면 코일(59)을 사용한 무선 전력 전송용 자기 소자(58)에 비해, 방열성이 높은 것을 알 수 있다. 즉, 자성체를 구비한 무선 전력 전송용 자기 소자에 있어서, 평면 코일의 동선 사이에 간극을 마련한 쪽이 방열성을 높일 수 있다.
(그 밖의 실시예)
상기 실시예에 관한 무선 전력 전송용 자기 소자(1)는 시트 형상의 자성체부(5)의 표면(5a)에 평면 코일(3)의 일부가 노출된 평판 형상을 하고 있고, 이면(5b)은 평면이지만, 도 11의 (A) 및 (B)에 도시한 바와 같이, 이 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 이면(5b)에 금속으로 된 히트 싱크(101)를 설치한 구성으로 해도 된다. 이 히트 싱크(101)는 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 이면(5b)과의 접촉면은 평면이지만, 접촉면과는 반대측(101a)에는 복수의 오목 형상의 홈(115)이 형성되어 있다. 또한, 도 11의 (A)는 히트 싱크(101)를 구비한 무선 전력 전송용 자기 소자의 표면(5a)을 도시하는 사시도이다. 도 11의 (B)는 히트 싱크(101)를 구비한 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 히트 싱크(101)의 홈(115)을 도시하는 사시도이다.
상기 히트 싱크(101)는 복수의 오목 형상의 홈(115)이 형성되어 있음으로써, 그 표면적을 늘리는 것으로 방열성을 높이고 있다. 이 히트 싱크(101)를 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 이면(5b)에 설치함으로써, 무선 전력 전송용 자기 소자(1)의 이면(5b)으로부터 히트 싱크(101)로 열을 전달시켜, 복수의 오목 형상의 홈(115)을 거쳐 효율적으로 방열할 수 있다.
또한, 도 12의 (A) 및 (B)에 도시한 바와 같이, 무선 전력 전송용 자기 소자(201)의 자성체부(205)의 이면(205b)에 복수의 오목 형상의 홈(215)을 형성해도 된다. 또한, 도 12의 (A)는 무선 전력 전송용 자기 소자(201)의 표면(205a)을 도시하는 사시도이다. 도 12의 (B)는 무선 전력 전송용 자기 소자(201)의 이면(205b)을 도시하는 사시도이다.
이 복수의 오목 형상의 홈(215)의 형성 방법으로서는, 가압 공정에 있어서, B 스테이지상이 된 에폭시 수지의 이면[이후에, 자성체부(205)의 이면(205b)이 되는 부위]에 접하는 면에 복수의 볼록 형상의 홈 형성부가 마련된 금형을 댄다. 그리고 밑에서부터, 당해 금형, B 스테이지상이 된 에폭시 수지, 평면 코일의 순으로 중첩한 플레이트를 상하로부터 가압함으로써 형성 가능하다.
이에 의해, 무선 전력 전송용 자기 소자(201)의 자성체부(205)의 이면(205b)에 복수의 오목 형상의 홈(215)을 형성할 수 있다. 이 복수의 오목 형상의 홈(215)을 형성함으로써, 자성체부(205)의 표면적을 늘릴 수 있으므로, 방열성을 높일 수 있다.
또한, 홈의 형상으로서는, 도 12에 도시한 오목 형상의 홈에 한정되지 않고, 도 13에 도시한 바와 같이, 무선 전력 전송용 자기 소자(301)의 자성체부(305)의 이면(305b)에 복수의 오목 형상의 세로 홈(315)과 복수의 오목 형상의 가로 홈(317)을 마련하여 돌기물(320)을 복수 형성한 구성으로 해도 된다.
또한, 자성체부(5)에는 열경화성 수지에 한정되지 않고, 열가소성 수지도 사용할 수 있다. 열가소성 수지는 열을 더하면 연화하고 냉각하면 고화하는 것을 반복할 수 있다. 구체적으로는, 융점까지 가열함으로써 연화하여, 원하는 형상으로 성형할 수 있고, 평면 코일(3)의 동선 사이로 열가소성 수지를 충전할 수 있게 된다. 이 열가소성 수지에는, 예를 들어 PP(폴리프로필렌)·ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌 공중합체)·PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)·PE(폴리에틸렌)·PC(폴리카르보네이트) 등을 들 수 있다.
자성체부에, 열가소성 수지를 사용한 경우, 가열 처리에 의해 연화시킨 열가소성 수지를 평면 코일(3)의 동선 간의 간극(B)에 봉입하여 냉각 고화시킴으로써 고정화할 수 있다.
상기 방법에 의하면, 가열 처리에 의해 연화시킨 열가소성 수지를 평면 코일(3)의 동선 간의 간극(B)에 봉입하여 냉각 고화시키는 것만으로, 평면 코일(3)과 자성체부로서의 열가소성 수지와의 접합 상태를 고정화할 수 있다.
이상의 상세한 설명에서는, 본 발명을 보다 쉽게 이해할 수 있도록, 특징적 부분을 중심으로 설명했지만, 본 발명은 이상의 상세한 설명에 기재하는 실시 형태에 한정되지 않고, 그 밖의 실시 형태에도 적용할 수 있고, 그 적용 범위는 가능한 한 넓게 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에 있어서 사용한 용어 및 어법은, 본 발명을 정확하게 설명하기 위해 사용한 것이며, 본 발명의 해석을 제한하기 위해 사용한 것은 아니다. 또한, 당업자라면 본 명세서에 기재된 발명의 개념으로부터, 본 발명의 개념에 포함되는 다른 구성, 시스템, 방법 등을 추고하는 것은 쉽다고 생각된다. 따라서, 청구범위의 기재는 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 균등한 구성을 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 또한, 본 발명의 목적 및 본 발명의 효과를 충분히 이해하기 위해, 이미 개시되어 있는 문헌 등을 충분히 참작할 것이 요망된다.
1·2: 무선 전력 전송용 자기 소자
3·4: 평면 코일
3a·4a: 벽면
5·6: 자성체부
B: 간극

Claims (12)

  1. 유도 기전력을 일으키는 무선 전력 전송용 자기 소자이며,
    교류 전류가 유통하는 도체부와,
    상기 도체부에 병렬 배치된 자성체부를 갖고,
    상기 자성체부는 자성 입자가 분산된 수지를 갖고, 상기 수지에 의해 적어도 일부가 상기 도체부에 대하여 전기적으로 절연 상태로 접합되어서 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수지는 열경화성 수지인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수지는 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자성 입자는 연자성 입자인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 연자성 입자는 금속계 자성 입자인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 금속계 자성 입자는 아몰퍼스 입자인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자성체부에는 복수의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자.
  8. 제1항에 기재된 무선 전력 전송용 자기 소자의 제조 방법이며,
    수지에 자성 입자를 분산시키는 자성 입자 분산 공정과,
    상기 자성 입자를 분산시킨 수지를 가열하여 B 스테이지화시킴으로써 B 스테이지상 수지로 하는 B 스테이지화 공정과,
    상기 도체부와 상기 B 스테이지상 수지를 중첩하여 가압함으로써 접합하는 가압 공정과,
    상기 도체부에 접합된 상기 B 스테이지상 수지를 경화시키는 경화 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 가압 공정에 있어서,
    상기 B 스테이지상 수지에 복수의 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 가압 공정에 있어서,
    인접하는 도체부 사이에 간극이 존재하는 도체부 성형체와 상기 B 스테이지상 수지를 중첩하여 가압함으로써 접합하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자의 제조 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지는 열경화성 수지이며,
    상기 경화 공정에서는, 가열 처리에 의해 B 스테이지상의 상기 열경화성 수지를 경화시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자의 제조 방법.
  12. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지는 열가소성 수지이며,
    상기 경화 공정에서는, 가열 처리에 의해 연화시킨 상기 열가소성 수지를 상기 도체부 사이에 봉입하여 냉각 고화시킴으로써 고정화하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송용 자기 소자의 제조 방법.
KR1020137026824A 2011-03-24 2012-03-06 무선 전력 전송용 자기 소자 및 그의 제조 방법 KR20140010977A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2011-065420 2011-03-24
JP2011065420A JP2012204440A (ja) 2011-03-24 2011-03-24 無線電力伝送用磁気素子及びその製造方法
PCT/JP2012/055680 WO2012128027A1 (ja) 2011-03-24 2012-03-06 無線電力伝送用磁気素子及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140010977A true KR20140010977A (ko) 2014-01-27

Family

ID=46879183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137026824A KR20140010977A (ko) 2011-03-24 2012-03-06 무선 전력 전송용 자기 소자 및 그의 제조 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9251950B2 (ko)
EP (1) EP2690636A4 (ko)
JP (1) JP2012204440A (ko)
KR (1) KR20140010977A (ko)
CN (1) CN103443884B (ko)
TW (1) TW201250734A (ko)
WO (1) WO2012128027A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150090392A (ko) * 2014-01-29 2015-08-06 엘지이노텍 주식회사 무선 충전 기판 및 장치
KR101673767B1 (ko) * 2015-05-11 2016-11-08 현대자동차주식회사 무선 충전용 기기
WO2017007196A1 (ko) * 2015-07-07 2017-01-12 주식회사 아모그린텍 방열시트 및 이를 포함하는 무선전력 전송모듈
KR20200021403A (ko) * 2018-08-20 2020-02-28 애플 인크. 전자 디바이스를 위한 무선 충전 시스템

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104205256B (zh) * 2012-03-29 2017-04-26 株式会社村田制作所 线圈部件
KR101911457B1 (ko) * 2012-04-30 2018-10-24 엘지이노텍 주식회사 무선충전 라디에이터 기능을 갖는 자성 필름, 그 제조방법 및 이를 이용한 무선충전 디바이스
JP2014027094A (ja) * 2012-07-26 2014-02-06 Dexerials Corp コイルモジュール及び受電装置
US20150332839A1 (en) * 2012-12-21 2015-11-19 Robert Bosch Gmbh Inductive charging coil device
JP6071654B2 (ja) * 2013-03-06 2017-02-01 株式会社東芝 コイル、受電装置、及び送電装置
JP2015012273A (ja) * 2013-07-02 2015-01-19 Tdk株式会社 圧粉磁心および電子部品
TWI594275B (zh) * 2013-08-22 2017-08-01 台灣東電化股份有限公司 感應板之線圈固定結構及線圈固定方法
JP6360288B2 (ja) 2013-09-04 2018-07-18 Ckd株式会社 電磁コイルの冷却構造、及び電磁アクチュエータ
KR101983152B1 (ko) * 2013-10-16 2019-05-28 삼성전기주식회사 공통 모드 필터
KR101505030B1 (ko) 2013-11-18 2015-03-24 주식회사 씨에이디 비정형 크랙을 갖는 자기장 차폐재 및 그 제조방법
KR20150090391A (ko) * 2014-01-29 2015-08-06 엘지이노텍 주식회사 무선 충전 기판 및 장치
GB201403548D0 (en) 2014-02-28 2014-04-16 Bombardier Transp Gmbh Inductive power transfer pad comprising a stationary part and a moveable part
KR101762778B1 (ko) 2014-03-04 2017-07-28 엘지이노텍 주식회사 무선 충전 및 통신 기판 그리고 무선 충전 및 통신 장치
KR102166881B1 (ko) * 2014-04-03 2020-10-16 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 송신 장치
JP6547239B2 (ja) * 2014-05-14 2019-07-24 Tdk株式会社 平面コイルユニット
JP6486614B2 (ja) * 2014-06-05 2019-03-20 国立大学法人信州大学 インダクタ
CN104064339A (zh) * 2014-06-30 2014-09-24 东莞市科深电子有限公司 无线充电线圈及其制作方法
KR20160005976A (ko) * 2014-07-08 2016-01-18 삼성전기주식회사 무선 충전용 복합시트 및 이의 제조방법
KR102203689B1 (ko) 2014-07-29 2021-01-15 엘지이노텍 주식회사 연자성 합금, 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치
KR20160037652A (ko) 2014-09-29 2016-04-06 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치
JP6352791B2 (ja) * 2014-12-11 2018-07-04 Ckd株式会社 コイル用シート、コイル、及びコイルの製造方法
JP6247629B2 (ja) * 2014-12-11 2017-12-13 Ckd株式会社 コイル用シートの製造方法、及びコイルの製造方法
CN107405166A (zh) * 2015-02-27 2017-11-28 奥林巴斯株式会社 医疗用供电系统
JP6395095B2 (ja) * 2015-03-11 2018-09-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 非接触給電装置および非接触給電システム
KR101950369B1 (ko) * 2015-06-25 2019-02-20 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 수신 장치 및 이를 포함하는 무선 전력 전송 시스템
TWI578872B (zh) * 2015-07-22 2017-04-11 乾坤科技股份有限公司 印刷電路板之多層導線結構、磁性元件及其製造方法
US10289263B2 (en) * 2016-01-08 2019-05-14 The Boeing Company Data acquisition and encoding process linking physical objects with virtual data for manufacturing, inspection, maintenance and repair
KR102527794B1 (ko) 2016-02-04 2023-05-03 삼성전자주식회사 코일을 포함하는 전자 장치
JP6631382B2 (ja) * 2016-04-20 2020-01-15 Tdk株式会社 コイル部品
US10525690B2 (en) * 2016-09-07 2020-01-07 General Electric Company Additive manufacturing-based low-profile inductor
KR102644869B1 (ko) * 2016-12-02 2024-03-07 주식회사 위츠 무선 전력 전송 모듈 및 이를 구비하는 전자 기기
WO2018235898A1 (ja) 2017-06-22 2018-12-27 株式会社Ihi コイル装置
WO2019039684A1 (en) * 2017-08-22 2019-02-28 Samsung Electronics Co., Ltd. WIRELESS POWER TRANSCEIVER AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME
JP6993161B2 (ja) * 2017-10-10 2022-01-13 株式会社タムラ製作所 コアの製造方法
US10927228B2 (en) 2017-11-16 2021-02-23 3M Innovative Properties Company Polymer matrix composites comprising intumescent particles and methods of making the same
US10913834B2 (en) 2017-11-16 2021-02-09 3M Innovative Properties Company Polymer matrix composites comprising indicator particles and methods of making the same
EP3710156A1 (en) 2017-11-16 2020-09-23 3M Innovative Properties Company Polymer matrix composites comprising functional particles and methods of making the same
US10836873B2 (en) 2017-11-16 2020-11-17 3M Innovative Properties Company Polymer matrix composites comprising thermally insulating particles and methods of making the same
CN111357061B (zh) 2017-11-16 2022-04-12 3M创新有限公司 包含介电粒子的聚合物基质复合材料及其制备方法
EP3710523B1 (en) 2017-11-16 2023-04-19 3M Innovative Properties Company Method of making polymer matrix composites
JP7022979B2 (ja) * 2017-12-20 2022-02-21 国立大学法人信州大学 非接触給電用伝送コイルおよびその製造方法ならびに非接触給電装置
JP7087664B2 (ja) * 2018-05-17 2022-06-21 株式会社Ihi コイル装置
US11165273B2 (en) 2018-05-25 2021-11-02 Apple Inc. Wireless charging systems for electronic devices
WO2020022393A1 (ja) 2018-07-25 2020-01-30 味の素株式会社 磁性ペースト
CN110600221B (zh) * 2019-10-21 2021-06-15 北京小米移动软件有限公司 充磁装置及充磁方法
KR20210096451A (ko) * 2020-01-28 2021-08-05 에스케이씨 주식회사 무선충전 패드, 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 전기 자동차
CN114496448A (zh) * 2020-10-26 2022-05-13 北京梦之墨科技有限公司 一种柔性可拉伸射频线圈
CN113891544B (zh) * 2021-08-26 2024-04-12 华为技术有限公司 磁性功率器件和应用其的电源模块
DE102022108790A1 (de) 2022-04-11 2023-10-12 Magnetec Gmbh Elektromagnetische Wellen dämpfende Dispersion, Halbzeug, Herstellverfahren und Verwendung
WO2024053620A1 (ja) * 2022-09-05 2024-03-14 大日本印刷株式会社 コイル部品及びその製造方法、送電装置、受電装置、電力伝送システム、並びに移動体

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6034009A (ja) * 1983-08-05 1985-02-21 Tohoku Metal Ind Ltd フェライトビードインダクター素子
JPH04129206A (ja) * 1990-09-19 1992-04-30 Toshiba Corp 薄形変圧器
JP2002299138A (ja) * 2001-04-02 2002-10-11 Kawasaki Steel Corp 非接触充電器用平面磁気素子
JP2004047700A (ja) 2002-07-11 2004-02-12 Jfe Steel Kk 非接触充電器用平面磁気素子
JP2005109173A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Jfe Steel Kk 非接触充電器用平面磁気素子
JP2005116819A (ja) * 2003-10-08 2005-04-28 Daido Steel Co Ltd 難燃性複合磁性シート
JP2005135948A (ja) * 2003-10-28 2005-05-26 Tdk Corp チップ型電子部品及びその製造方法
JP2006019418A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Mitsumi Electric Co Ltd コイル装置
KR100852379B1 (ko) 2004-10-13 2008-08-14 돗빤호무즈가부시기가이샤 비접촉 ｉｃ 라벨 및 그 제조 방법 그리고 제조 장치
JP4809262B2 (ja) 2007-02-21 2011-11-09 京セラ株式会社 コイル内蔵基板
JP5118394B2 (ja) 2007-06-20 2013-01-16 パナソニック株式会社 非接触電力伝送機器
JP2009094428A (ja) * 2007-10-12 2009-04-30 Toko Inc 高透磁率磁性体モールド成形材料
US8810071B2 (en) * 2008-04-03 2014-08-19 Koninklijke Philips N.V. Wireless power transmission system
TWI364895B (en) * 2008-06-09 2012-05-21 Univ Nat Taipei Technology Wireless power transmitting apparatus
TW201011789A (en) 2008-09-04 2010-03-16 Delta Electronics Inc Magnetic component and manufacturing method thereof
JP2010186856A (ja) * 2009-02-12 2010-08-26 Sony Chemical & Information Device Corp 熱伝導性シート
JP5689587B2 (ja) 2009-03-31 2015-03-25 富士通株式会社 電力伝送装置
JP2010245323A (ja) 2009-04-07 2010-10-28 Seiko Epson Corp コイルユニット及び電子機器
JP4714779B2 (ja) 2009-04-10 2011-06-29 東光株式会社 表面実装インダクタの製造方法とその表面実装インダクタ
JP5707676B2 (ja) * 2009-05-20 2015-04-30 大同特殊鋼株式会社 扁平状軟磁性粉末および磁性体
WO2011001812A1 (ja) * 2009-06-30 2011-01-06 株式会社村田製作所 コイル、コイルの製造方法、及びコイルモジュール
TWI451458B (zh) * 2009-08-25 2014-09-01 Access Business Group Int Llc 磁通量集中器及製造一磁通量集中器的方法
JP5364745B2 (ja) 2010-03-09 2013-12-11 日東電工株式会社 無線電力伝送用磁気素子及び電力供給装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150090392A (ko) * 2014-01-29 2015-08-06 엘지이노텍 주식회사 무선 충전 기판 및 장치
KR101673767B1 (ko) * 2015-05-11 2016-11-08 현대자동차주식회사 무선 충전용 기기
CN106160256A (zh) * 2015-05-11 2016-11-23 现代自动车株式会社 无线充电装置
US10056772B2 (en) 2015-05-11 2018-08-21 Hyundai Motor Company Wireless charging device
WO2017007196A1 (ko) * 2015-07-07 2017-01-12 주식회사 아모그린텍 방열시트 및 이를 포함하는 무선전력 전송모듈
US10756411B2 (en) 2015-07-07 2020-08-25 Amogreentech Co., Ltd. Heat radiating sheet and a wireless power transmission module including same
KR20200021403A (ko) * 2018-08-20 2020-02-28 애플 인크. 전자 디바이스를 위한 무선 충전 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
EP2690636A1 (en) 2014-01-29
CN103443884B (zh) 2016-03-30
WO2012128027A1 (ja) 2012-09-27
JP2012204440A (ja) 2012-10-22
US9251950B2 (en) 2016-02-02
CN103443884A (zh) 2013-12-11
EP2690636A4 (en) 2014-03-05
US20140002228A1 (en) 2014-01-02
TW201250734A (en) 2012-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140010977A (ko) 무선 전력 전송용 자기 소자 및 그의 제조 방법
US10447065B2 (en) Wireless power transmission module
TWI578656B (zh) 使用無線電力傳送之移動終端用受電模組、及具有該移動終端用受電模組之行動終端用充電電池
CN110419168B (zh) 车辆用无线电力发射装置
JP5364745B2 (ja) 無線電力伝送用磁気素子及び電力供給装置
JP2018102124A (ja) 無線充電送信モジュール
CN110854535A (zh) 无线电力接收和通信装置
JP2020533940A (ja) 無線電力送信装置
EP2752943A1 (en) Soft magnetic layer, receiving antenna, and wireless power receiving apparatus comprising the same
EP2897139B1 (en) Method of manufacturing a composite ferrite sheet.
KR101878353B1 (ko) 무선전력 송신장치 및 이를 구비한 무선 충전장치
KR101489391B1 (ko) 연자성 시트
US10573452B2 (en) Inductor for wireless power transmission
CN105513781A (zh) 用于无线电力传输的线圈式单元及其制造方法
KR101878354B1 (ko) 무선충전용 방열유닛 및 이를 구비한 무선전력 수신장치
CN112805797B (zh) 电抗器
KR20190048708A (ko) 무선충전용 자기장 유도소재 및 이의 제조방법
KR20180012999A (ko) 복합 시트, 안테나 모듈 및 이의 제조방법
KR20190053502A (ko) 자성시트 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치
JP2024039908A (ja) コイル部品、コイル中間材、送電装置、受電装置、及び、電力伝送システム
KR20230093384A (ko) 무선충전을 위한 권선코일을 포함한 방열시트
KR20210070760A (ko) 자성 패드, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 무선 충전 소자
JP2016119419A (ja) リアクトル

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid