KR20160087039A - 무선충전 송신장치 및 이를 구비한 무선충전장치 - Google Patents

무선충전 송신장치 및 이를 구비한 무선충전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 무선충전장치는 수신코일과, 상기 수신코일에서 발생되는 자기장을 차폐하는 제1차폐유닛과, 상기 수신코일에서 발생되는 열을 방열하는 제1방열유닛을 구비한 무선충전 수신장치와, 송신코일 및 상기 송신코일에서 발생되는 자기장을 차폐하는 제2차폐유닛과, 상기 송신코일에서 발생되는 열을 방열하는 제2방열유닛을 구비한 무선충전 송신장치를 포함하고, 상기 제1방열유닛 및 제2방열유닛은 두 개 이상 적층되는 복수의 열전도 금속층과, 상기 열전도 금속층들 사이를 부착하는 접착층으로 구성되어, 와전류 손실에 의한 충전효율 저하를 방지하고 방열성능을 향상시킬 수 있다.

Description

무선충전 송신장치 및 이를 구비한 무선충전장치{Wireless Power Transmitters and Wireless Charging Device having the Same}
본 발명은 스마트폰 등과 같은 전자기기나 전기자동차 등에 내장된 배터리를 충전하는 충전 충전장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 배터리를 무선으로 충전하는 무선 충전 송신장치 및 이를 구비하는 무선충전장치에 관한 것이다.
일반적으로, 휴대전화, 노트북, PDA 등과 같은 휴대 단말기는 내부에 배터리를 구비하여 사용자가 이동하면서 사용하도록 구성되어 있다. 이러한 휴대 단말기는 배터리의 충전을 위하여 충전기를 필요로 하고, 충전기는 일반 상용 전원과 접속되어 휴대 단말기의 배터리에 충전 전류를 공급한다.
충전기가 충전 전류를 휴대 단말기의 배터리에 제공하기 위해서는 충전기를 구성하는 충전 모체와 휴대 단말기의 배터리는 전기적으로 연결되어야 한다.
기존의 충전기는 휴대 단말기와 유선으로 연결되고, 유선 연결을 위해 접속 단자가 구비된다. 따라서, 휴대 단말기의 배터리를 충전하고자 할 때에는 휴대 단말가의 접속 단자와 충전기의 접속 단자를 상호 접속시켜야 한다.
그러나, 상기와 같은 접속 단자 방식은 기기에 따라 단자의 규격과 모양이 다르게 되어, 사용자는 매번 새로운 충전 장치를 구입해야 하는 어려움이 따르게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 비 접촉식 자기 유도 방법, 즉 무선 충전 방식이 고안되었다. 무선 충전기는 자기유도(Magnetic Induction, MI) 방식(즉, 표준 규격)과, 자기공명(Magnetic Resonance, MR) 방식(즉, 표준 규격)으로 구분할 수 있고, 상기 자기유도방식의 대표적인 두 방식으로는 WPC(Wireless Power Consortium) 방식(즉, 표준 규격) 및 PMA(Power Matters Alliance) 방식(즉, 표준 규격)을 들 수 있다.
종래의 무선전력 송신장치는 공개특허공보 10-2014-0077801(특허문헌 1)에 개시된 바와 같이, 자기장을 통해 무선전력 수신장치에 무선으로 전력을 전송하는 송신 코일과, 상기 송신 코일의 일측에 배치되고, 상기 송신 코일 측으로 공기를 유입시키는 공기 유입부와, 상기 공기 유입부로부터 유입된 공기의 이동 경로를 변경시켜 상기 송신 코일에서 발생된 열을 외부로 방출시키는 방열시트와, 송신 코일에서 발생되는 자기장을 차폐하는 차폐부로 구성되고, 상기 방열시트는 상기 공기 유입부로부터 유입된 공기의 이동 경로를 상기 송신 코일을 둘러싸는 방향으로 변경시켜 상기 송신 코일에서 발생된 열을 외부로 방출시키도록 구성된다.
종래의 무선충전 수신장치는 등록특허공보 10-1169661(특허문헌 2)에 개시된 바와 같이, 제1차코일이 장착된 외부의 충전송신기에 무접점으로 인접하게 배치되어 배터리가 충전되는 무선충전수신기로서, 본체와, 상기 본체에 장착되고, 상기 제1차코일에 발생되는 유도자기장에 의해 유도기전력을 발생시키며, 상기 배터리와 연결된 제2차코일과, 상기 제2차코일의 후면에 배치되어 상기 제2차코일에 상기 유도자기장이 잘 유도되도록 하는 수신페라이트부재와, 상기 수신페라이트부재의 후면에 배치되어 상기 유도자기장이 상기 배터리 방향으로 방출되는 것을 차단하는 마그네틱쉴드로 이루어지고, 상기 마그네틱쉴드는 PET필름과 비결정질의 테이프가 적층되어 경량의 유연한 재질로 이루어지고, 상기 마그네틱쉴드의 후면에는 제2차 코일에서 발생되는 열을 방열하는 방열시트가 구비된다.
상기 방열시트는 송신 코일 및 제2차코일에서 발생되는 열을 확산시키는 방열 금속판으로 형성된다. 이러한 방열 금속판은 방열 역할을 수행하지만 방열 금속판 자체에서 와전류(Eddy Current)가 발생되어 와전류 손실로 인한 충전효율을 저하시키는 원인이 된다.
와전류는 제2차코일에서 발생되는 교류 자기장이 전자기 유도에 의해 도체인 금속판 내부로 유도되어 와전류 손실(Eddy Current Loss)을 발생시키는 것으로, 와전류손실(Eddy Current Loss)(Pe)은 하기 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure pat00001
여기서, ke는 재료 정수, t는 두께, f는 주파수이다.
상기 수학식 1과 같이 와전류 손실(pe)은 방열 금속판의 두께(t)의 제곱에 비례한다.
따라서, 방열 금속판은 두께를 얇게 만들면 와전류 손실을 줄일 수 있지만 방열면적이 줄어들어 방열성능이 떨어지는 문제가 발생되고, 방열 금속판의 두께를 두껍게 만들면 방열성능은 향상되지만 금속판의 두께의 제곱에 비례하여 와전류 손실이 발생되므로 충전효율이 저하되는 문제가 발생된다.
현재 사용되는 방열 금속판은 무선충전기에서 요구되는 방열기능을 수행해야되기 때문에 설정된 온도까지 낮출 수 있는 두께로 제작된다. 따라서, 현재 사용되는 방열 금속판은 와전류 손실이 발생되고, 이로 인하여 충전효율이 떨어지는 문제가 있다.
특허문헌 1: 공개특허공보 10-2014-0077801 특허문헌 2: 등록특허공보 10-1169661
따라서, 본 발명의 목적은 방열성능은 향상시키면서 충전효율의 저하를 방지할 수 있는 방열유닛을 구비한 무선충전 송신장치 및 이를 구비한 무선충전장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 무선충전 송신장치는 송신코일과, 상기 송신코일에서 발생하는 자기장을 차폐하는 차폐유닛과, 상기 송신코일에서 발생되는 열을 방열하는 방열유닛을 포함하고, 상기 방열유닛은 두 개 이상 적층되는 복수의 열전도 금속층과, 상기 열전도성 금속층들 사이를 부착하는 접착층을 포함한다.
상기 차폐유닛과 방열유닛은 제2접착층에 의해 상호 합지될 수 있다.
상기 복수의 열전도성 금속층은 Cu, Ag, Ni, Al 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.
상기 복수의 열전도 금속층은 동일한 두께로 형성될 수 있다.
상기 접착층은 열전도 물질이 포함된 접착층으로 형성될 수 있다.
상기 열전도 물질은 열 전도성 금속분말, 열 전도성 카본(Carbon), 열 전도성 카본 블랙(Carbon Black), 탄소나노튜브(CNT) 및 전도성 폴리머(PDOT) 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
상기 차폐유닛은 비저항이 다른 이종의 자성시트가 적층된 제1차폐시트 및 제2차폐시트로 이루어질 수 있다.
상기 제1차폐시트는 비정질 합금의 리본시트 또는 나노 결정립 합금의 리본시트가 사용될 수 있다.
상기 제2차폐시트는 페라이트 시트 또는 자성분말과 수지로 이루어진 폴리머 시트가 사용될 수 있고, 상기 페라이트 시트는 NiZn 페라이트가 사용될 수 있다.
상기 제1차폐시트와 제2차폐시트 사이는 제3접착층에 의해 부착되고, 상기 제1차폐시트의 일면에는 제4접착층에 의해 보호커버가 적층될 수 있다.
본 발명의 무선충전장치는 수신코일과, 상기 수신코일에서 발생되는 자기장을 차폐하는 제1차폐유닛과, 상기 수신코일에서 발생되는 열을 방열하는 제1방열유닛을 구비한 무선충전 수신장치와, 송신코일 및 상기 송신코일에서 발생되는 자기장을 차폐하는 제2차폐유닛과, 상기 송신코일에서 발생되는 열을 방열하는 제2방열유닛을 구비한 무선충전 송신장치를 포함하고, 상기 제1방열유닛 및 제2방열유닛은 두 개 이상 적층되는 복수의 열전도 금속층과, 상기 열전도 금속층들 사이를 부착하는 접착층을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 무선충전장치의 방열유닛은 열전도 금속층을 두 개 이상 적층하여 형성함으로써, 와전류 손실을 최소화할 수 있어 충전효율 저하를 방지할 수 있고, 방열면적을 충분히 확보할 수 있어 방열성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전 송신장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신코일의 상면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열유닛의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열유닛의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선충전 송신장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 차폐/방열유닛의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 무선충전 송수신장치의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전 송신장치는 자기 유도방식에 의해 전자기기의 배터리를 충전하는 송신코일(100)과, 송신코일(100)의 하측에 배치되어 송신코일에서 발생되는 자기장을 차폐하는 차폐유닛(200)과, 송신코일(100)에서 발생하는 열을 방열하는 방열유닛(300)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전 송신장치는 상용 교류전원을 이용하여 송신코일(100)로 무선 송신용 전력을 높은 효율로 인가하는 회로부(도시되지 않음)를 포함하고 있다.
본 발명의 무선충전 송신장치는 WPC(Wireless Power Consortium) 규격의 A6 타입 무선 충전기(transmitter)를 만족한다. 본 발명의 송신코일(10)은 WPC 규격의 A6 타입 무선 충전기를 만족하도록 도 2에 도시된 바와 같이, 3개 코일(12,14,16)로 구성되고 제1코일(12)과 제2코일(14)은 수평하게 배치하고, 제1코일(12)과 제2코일(14)에 제3코일(16)을 적층하여 사용한다.
송신코일(100)은 3개 코일 구조 이외에, 1개 및 2개 또는 3개 이상의 코일을 적층하여 사용하는 것도 가능하다.
방열유닛(300)은 도 3에 도시된 바와 같이, 다수로 적층되는 열전도 금속층(110)과, 열전도 금속층(110) 사이에 부착되어 열전도 금속층들(110) 사이를 상호 접착하는 접착층(116)을 포함한다.
열전도 금속층(110)은 열 전도성이 우수한 Al, Ni, Cu, Ag 등의 열 전도성 금속판이 사용될 수 있다.
그리고, 접착층(116)은 열전도 물질이 포함된 접착 테이프가 사용될 수 있다. 여기에서, 열전도 물질은 열전도 물질은 열 전도성이 우수한 Ni, Cu, Ag 등의 열 전도성 금속 및 전도성 카본(Carbon), 전도성 카본 블랙(Carbon Black), 탄소나노튜브(CNT), 전도성 폴리머(PDOT) 중 어느 하나가 사용될 수 있고, 이외에 열 전도성을 갖는 물질이면 어떠한 물질도 적용이 가능하다.
방열을 위한 금속판은 송신코일에서 발생되는 열을 확산시켜 방열기능을 수행하지만 금속판에서 와전류(Eddy Current)가 발생되어 충전효율을 저하시키는 원인이 된다. 즉, 방열 금속판은 두께가 얇을수록 와전류 손실을 줄일 수 있지만 방열 금속판의 두께가 얇으면 방열성능이 저하되는 문제가 발생된다.
이에, 본 발명에서는 발열체의 발열온도를 미리 설정된 온도만큼 낮추는데 요구되는 단층 구조의 방열 금속판과 동일한 두께를 가지면서 얇은 두께의 금속판을 복수로 적층함에 의해 와전류 손실을 줄여서 충전효율 저하는 최소화하면서 방열성능은 동일하게 유지할 수 있도록 하였다.
하기 표 1에는 방열 금속판을 전체 두께를 동일하게 유지하면서 동일한 두께로 2개 또는 3개로 분할하여 적층하는 경우 방열 성능과 충전 효율의 변화를 측정하여 나타내었다.

두께(㎛)
충전 효율
방열 성능
금속판 1개
 30 2.0% 저하 -5℃
금속판 2개
30 1.0% 저하 -5℃
금속판 3개
 30 0.5% 저하 -5℃
표 1에 나타난 바와 같이, 금속판이 1 개일 때 방열 성능은 -5℃로 비교적 양호하게 나타나지만, 충전 효율은 와전류 손실이 금속판의 두께 제곱(t2)에 비례하여 발생되므로 2.0% 저하되어 충전 성능에 악영향을 미치게 된다.
그리고, 2 개의 금속판은 두께 15㎛인 금속판 두 장을 적층하여 1 개 금속판과 동일한 두께를 가지므로 방열 성능은 1개 금속판과 동일하게 나타난다. 하지만, 2 개 금속판을 사용하는 경우 와전류 손실은 1 개 금속판을 사용하는 경우의 1/2로 감소한다. 따라서, 2 개 금속판 각각에서 충전효율이 0.5%씩 저하되어 최종 1.0%만 저하된다.
이와 같이, 금속판이 1 개일 때에 비해 금속판을 두 개 적층할 경우 동일한 방열 성능을 가지면서 충전효율을 한 장 사용할 때 대비 50% 정도 낮출 수 있다.
그리고, 3 개의 금속판은 두께 10㎛인 금속판 3 장을 적층하여 1개 금속판과 동일한 두께를 가지므로 방열 성능은 1 개 금속판과 동일하게 나타난다. 하지만, 와전류 손실은 3 개 금속판 각각의 두께의 제곱에 비례하므로, 3 개의 금속판이 적층된 구조는 와전류 손실이 1/3로 감소한다. 따라서, 3 개의 금속판 각각에서 충전효율이 저하되어 최종 0.5%만 저하된다.
이와 같이, 금속판의 개수를 늘릴수록 방열 성능은 유지하면서 충전효율 저하를 낮출 수 있다.
방열유닛(300)은 일예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1열전도 금속층(112)과, 제1열전도 금속층(112)에 적층되는 제2열전도 금속층(114)과, 제1열전도 금속층(112)과 제2열전도 금속층(114) 사이에 적층되어 두 금속층(112,114)을 합지하는 접착층(116)을 포함한다.
제1열전도성 금속층(112)과 제2열전도 금속층(114)은 동일한 두께로 형성되고, 열 전도성이 우수한 동일한 금속재료로 형성될 수 있고, 서로 다른 이종의 금속재료로 형성될 수 있다.
방열유닛(400)은 다른 예로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1열전도 금속층(410)과, 제1열전도 금속층(410)에 적층되는 제2열전도 금속층(420)과, 제2열전도 금속층(420)에 적층되는 제3열전도 금속층(430)과, 제1열전도 금속층(410)과 제2열전도 금속층(420) 사이에 부착되는 제1접착층(440)과, 제2열전도 금속층(420)과 제3열전도 금속층(430) 사이에 적층되는 제2접착층(450)을 포함한다.
제1열전도 금속층(112)의 두께(t1)과 제2열전도 금속층(114)의 두께(t2)를 합한 두께는 제1열전도 금속층(410)의 두께(t3), 제2열전도 금속층(420)의 두께(t4) 및 제3열전도 금속층(430)의 두께(t5)를 합한 두께와 동일하다.
즉, 2 개의 금속층 합의 두께와, 3 개의 금속층 합의 두께를 동일하게 하여 동일한 방열 성능을 나타내면서 3 개의 금속층이 2개의 금속층에 비해 충전 효율은 향상된다.
이러한 방열유닛은 사용 분야에 따라 열전도 금속층을 4장 이상 적층하여 사용하는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 따른 방열유닛은 열전도 금속층을 복수의 층으로 적층하여 형성함으로써, 와전류 손실을 최소화하여 충전효율이 저하되는 것을 방지하면서 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 무선충전 송신장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 자기 유도방식에 의해 전자기기의 배터리를 충전하는 송신코일(100)과, 송신코일(100)의 하측에 배치되어 송신코일(100)에서 발생되는 자기장을 차폐하는 기능과 송신코일(100)에서 발생하는 열을 방열하는 기능을 동시에 수행하는 차폐/방열유닛(500)을 포함한다.
차폐/방열유닛(500)은 도 6에 도시된 바와 같이, 송신코일(100)의 하측에 배치되어 송신코일(100)에서 발생되는 자기장을 차폐하는 차폐유닛(510)과, 차폐유닛(510)에 적층되어 송신코일(100)에서 발생하는 열을 방열하는 방열유닛(520)를 포함한다.
차폐유닛(510)과 방열유닛(520) 사이는 제2접착층(620)에 의해 부착되어 하나의 복합유닛(500)을 형성한다.
방열유닛(520)은 다수로 적층되는 열전도 금속층(112,114)으로 구성되고, 열전도 금속층(112,114) 사이는 열전도 금속층들(112,114) 사이를 상호 접착하는 제1접착층(610)이 구비된다.
이러한 방열유닛(520)은 위의 일 실시예에서 설명한 방열유닛(300)과 동일한 구조를 갖는다.
차폐유닛(510)은 투자율 특성을 갖는 한 개의 차폐시트로 형성할 수 있고, 투자율이 서로 다른 다수의 차폐시트를 적층하여 형성할 수 있다.
구체적으로, 차폐유닛(510)은 고투자율의 제1차폐시트(22)와, 제1차폐시트(22)에 적층되고 제1차폐시트(22)에 비해 상대적으로 비저항이 높은 제2차폐시트(24)를 포함한다.
제1차폐시트(22)와 제2차폐시트(24) 사이는 제3접착층(630)에 의해 부착된다.
차폐시트로는 일반적으로 박막이면서도 투자율이 비교적 높은 가압소결방식(Press)으로 제조된 MnZn 페라이트가 단독으로 사용되는데, MnZn 페라이트는 페라이트 파우더를 고압의 프레스 공정을 거쳐 성형한 후 소결하여 원하는 두께로 그라인딩(grinding)하여 제조되기 때문에 제조공정이 복잡하고 대량생산이 어려운 문제가 있다.
그리고, MnZn 페라이트는 가압소결방식(Press)으로 제조되기 때문에 500㎛ 미만의 박막으로 제조하기 어렵고 취성이 강해 외부의 충격에 의해 깨지기 쉬워 자동차에 설치되는 무선충전 송신장치 등 외부로부터 충격이 가해지는 곳에서는 사용이 어려운 문제가 있다. 차폐시트로 사용된 MnZn 페라이트가 충격에 의해 깨지는 경우 투자율이 변하게 되어 무선충전 전력을 전송하는 안테나를 구성하는 수신코일의 인덕턴스에 영향을 미치게 된다.
이에, 차폐시트로서 MnZn 페라이트를 대신하여 예를 들면, NiZn 페라이트나 비정질 합금의 리본시트를 사용하는 것을 고려해 볼 수 있는데, NiZn 페라이트는 투자율이 낮기 때문에 MnZn 페라이트와 동일한 투자율 특성을 내기 위해서는 두께가 MnZn 페라이트의 두 배 이상으로 두꺼워져야 되고, 한편 비정질 합금의 리본시트는 박막이면서 MnZn 페라이트에 필적하는 투자율 특성을 나타내지만 와전류 손실(Eddy Current Loss)이 커 열이 발생하는 문제가 있다.
따라서 본 발명에서는, 투자율은 높이고 와전류 손실(Eddy Current Loss)은 줄일 수 있도록 각각 박막이면서 서로 다른 이종의 자성시트로 이루어진 하이브리드 타입으로 복수의 차폐시트를 적층하여 사용함으로써 이러한 문제를 해결하고자 한 것이다.
제1차폐시트(22)는 제2차폐시트(24)에 비해 상대적으로 투자율이 높은 차폐시트가 사용되고, 제2차폐시트(24)는 와전류 손실을 낮출 수 있도록 제1차폐시트(22)에 비해 상대적으로 비저항이 높은 자성체가 사용될 수 있다.
제1차폐시트(22)는 박막이면서 투자율이 높은 비정질 합금의 리본시트 또는 나노 결정립 합금의 리본시트가 사용되고, 바람직하게는 와전류 발생을 억제하도록 다수의 미세조각으로 분리된 형태로 사용된다.
제2차폐시트(24)는 제1차폐시트(22)에 비해 상대적으로 투자율이 낮은 차폐시트가 사용되고, 예를 들어, 페라이트 시트, 폴리머 시트 등이 사용될 수 있고, 구체적으로는, NiZn 페라이트가 사용될 수 있다. 제2차폐시트(24)는 바람직하게는 제1차폐시트(22)와 마찬가지로 와전류 발생을 억제하도록 다수의 미세조각으로 분리된 형태로 사용된다.
따라서, 제1차폐시트(22)와 제2차폐시트(24)는 적층하여 사용하는 경우, 표면저항이 큰 제2차폐시트(24)에서 일차로 자기장을 차폐하기 때문에 제1차폐시트(22)에서 와전류 손실이 크게 발생하지 않으면서 박막의 비정질 합금 리본시트 또는 나노 결정립 합금 리본시트를 사용하는 데 따른 높은 투자율을 갖는 하이브리드(Hybrid) 시트가 얻어지게 된다.
여기에서, 제2차폐시트(24)는 페라이트 시트 대신 비정질 합금 분말, 연자성체 분말, 센더스트(Sendust)와 같은 고투자율의 자성분말과 수지로 이루어진 폴리머 시트를 사용할 수도 있다.
이 경우, 비정질 합금 분말은 예를 들어, Fe-Si-B, Fe-Si-B-Cu-Nb, Fe-Zr-B 및 Co-Fe-Si-B로 이루어진 군에서 선택되는 조성을 갖는 비정질 합금을 1종 이상 포함하는 비정질 합금 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폴리머 시트는 자성분말과 수지로 이루어진 것이므로 와전류 손실(Eddy Current Loss)이 작고, 페라이트 시트와 동일하게 투자율은 상대적으로 낮으나 충전용 코일(10)로부터 발생된 자기장이 방사될 때 폴리머 시트를 거치면서 자기장이 크게 감쇄되어 일면에 적층되는 비정질 리본시트의 제1차폐시트(22)에서는 와전류 손실이 발생하는 것을 최소화시키는 역할을 한다.
제1차폐시트(22)의 일면에는 제4접착층(640)을 구비한 보호필름(700)이 적층된다.
여기에서, 바람직하기는 제1차폐시트(22)는 다수의 조각으로 분리된 형태이고, 조각들 사이의 틈새에 제3접착층(630) 및 제4접착층(640)을 이루는 접착제의 일부가 충진될 수 있다. 따라서, 제1차폐시트(22)는 다수의 미세 조각들 사이가 접착제에 의해 부분적으로 둘러싸인 형태를 갖게 되므로 외부의 충격에 강하여 자동차에 설치되는 무선 충전기 등 외부의 충격이 발생되는 장소에 설치되는 무선 충전기에도 사용이 가능하다.
보호필름(700)은 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리이미드 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리페닐린설페이드(PPS) 필름, 폴리프로필렌(PP) 필름, 폴리테레프탈레이트(PTFE)와 같은 불소 수지계 필름 등을 사용할 수 있으며, 제1접착층(42)을 통하여 제1차폐시트(22)의 일면에 부착된다.
제1 내지 제4 접착층(610,620,630,640)은 전도성 접착제가 사용될 수 있고, 절연성 접착제도 사용이 가능하며, 예를 들어, 아크릴계 접착제를 사용할 수 있으며, 다른 종류의 접착제를 사용하는 것도 물론 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 따른 차폐/방열유닛은 자기장 차폐기능과 방열기능을 동시에 수행할 수 있고, 방열유닛은 복수의 열전도 금속층을 적층하여 형성함으로써, 와전류 손실로 인한 충전효율 저하를 방지하고, 차폐유닛은 투자율이 서로 다른 이종의 제1차폐시트(22) 및 제2차폐시트(24)를 적층하여 형성함으로써, 투자율은 높이고 와전류 손실(Eddy Current Loss)은 줄일 수 있도록 하여 충전효율을 향상시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전장치는 도 7에 도시된 바와 같이, 단말기 본체에 설치되어 단말기 본체에 내장된 배터리와 전기적으로 연결되는 무선충전 수신장치(50)와, 자기유도방식에 의해 배터리를 충전하는 무선충전 송신장치(60)를 포함한다.
무선충전 수신장치(50)는 단말기 본체에 내장된 배터리와 전기적으로 연결되고 유도기전력을 발생시켜 배터리를 충전하는 수신코일(52)과, 수신코일(52)의 상측에 배치되어 수신코일(52)에서 발생되는 자기장을 차폐하는 제1차폐유닛(54)과, 수신코일(52)에서 발생하는 열을 방열하는 제1방열유닛(56)을 포함한다.
수신코일(52), 제1차폐유닛(54) 및 제1방열유닛(56)으로 이루어지는 무선충전 수신장치는 단말기 본체에 설치될 수 있고, 단말기 본체가 장착되는 케이스에 설치될 수 있다.
무선충전 송신장치(60)는 자기 유도방식에 의해 배터리를 충전하도록 유도자기장을 발생하는 송신코일(62)과, 송신코일(62)의 하측에 배치되어 송신코일(62)에서 발생되는 자기장을 차폐하는 제2차폐유닛(64)과, 송신코일(62)에서 발생하는 열을 방열하는 제2방열유닛(66)을 포함한다.
제1차폐유닛(54) 및 제2차폐유닛(64)은 위에서 설명한 차폐유닛과 동일한 구조를 갖는다.
그리고, 제1방열유닛(56) 및 제2방열유닛(66)은 위의 일 실시예에서 설명한 방열유닛과 동일한 구조를 갖는다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
22: 제1차폐시트 24: 제2차폐시트
100: 송신코일 110: 열전도 금속층
112: 제1열전도 금속층 114: 제2열전도 금속층
116: 접착층 200: 차폐유닛
300; 방열유닛 500: 차폐/방열유닛
510: 차폐부 520: 방열부
610: 제1접착층 620: 제2접착층
630: 제3접착층 640: 제4접착층
700: 보호필름

Claims (20)

  1. 송신코일과, 상기 송신코일에서 발생하는 자기장을 차폐하는 차폐유닛과, 상기 송신코일에서 발생되는 열을 방열하는 방열유닛을 포함하고,
    상기 방열유닛은 두 개 이상 적층되는 복수의 열전도 금속층과, 상기 열전도성 금속층들 사이를 부착하는 접착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전 송신장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차폐유닛과 방열유닛은 제2접착층에 의해 상호 합지되는 것을 특징으로 하는 무선충전 송신장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 열전도성 금속층은 Cu, Ag, Ni, Al 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 무선충전 송신장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 열전도 금속층은 동일한 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선충전 송신장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 열전도 물질이 포함된 접착층인 것을 특징으로 하는 무선충전 송신장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열전도 물질은 열 전도성 금속분말, 열 전도성 카본(Carbon), 열 전도성 카본 블랙(Carbon Black), 탄소나노튜브(CNT) 및 전도성 폴리머(PDOT) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 무선충전 송신장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차폐유닛은 비저항이 다른 이종의 자성시트가 적층된 제1차폐시트 및 제2차폐시트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선충전 송신장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1차폐시트는 비정질 합금의 리본시트 또는 나노 결정립 합금의 리본시트가 사용되는 것을 특징으로 하는 무선충전 송신장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2차폐시트는 페라이트 시트 또는 자성분말과 수지로 이루어진 폴리머 시트가 사용되는 것을 특징으로 하는 무선충전 송신장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 페라이트 시트는 NiZn 페라이트가 사용되는 것을 특징으로 하는 무선충전 송신장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1차폐시트의 두께는 20~300㎛이고, 상기 제2차폐시트의 두께는 30~500㎛인 것을 특징으로 하는 무선충전 송신장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제1차폐시트와 제2차폐시트 사이는 제3접착층에 의해 부착되고, 상기 제1차폐시트의 일면에는 제4접착층에 의해 보호커버가 적층되는 것을 특징으로 하는 무선충전 송신장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 제1차폐시트 및 제2 차폐시트는 각각 다수의 미세 조각으로 분리된 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선충전 수신장치.
  14. 수신코일과, 상기 수신코일에서 발생되는 자기장을 차폐하는 제1차폐유닛과, 상기 수신코일에서 발생되는 열을 방열하는 제1방열유닛을 구비한 무선충전 수신장치; 및
    송신코일 및 상기 송신코일에서 발생되는 자기장을 차폐하는 제2차폐유닛과, 상기 송신코일에서 발생되는 열을 방열하는 제2방열유닛을 구비한 무선충전 송신장치를 포함하고,
    상기 제1방열유닛 및 제2방열유닛은 두 개 이상 적층되는 복수의 열전도 금속층과, 상기 열전도 금속층들 사이를 부착하는 접착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 열전도성 금속층은 Cu, Ag, Ni, Al 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 무선충전장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 열전도 금속층은 동일한 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선충전장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 접착층은 열전도 물질이 포함된 접착층인 것을 특징으로 하는 무선충전장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제1차폐유닛 및 제2차폐유닛은 비저항이 다른 이종의 자성시트가 적층된 제1차폐시트 및 제2차폐시트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선충전장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1차폐시트는 비정질 합금의 리본시트 또는 나노 결정립 합금의 리본시트가 사용되는 것을 특징으로 하는 무선충전장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제2차폐시트는 페라이트 시트 또는 자성분말과 수지로 이루어진 폴리머 시트가 사용되는 것을 특징으로 하는 무선충전 송신장치.

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