KR20170040031A - 무선전력 송수신용 안테나 코어, 이를 포함하는 모듈 및 전자기기 - Google Patents

무선전력 송수신용 안테나 코어, 이를 포함하는 모듈 및 전자기기 Download PDF

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Abstract

무선전력 송수신용 안테나 코어가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송수신용 안테나 코어는 안테나코어의 가요성 향상 및 와전류 발생 감소를 위하여 파쇄시킨 자성체 파편들 및 상기 파편들 중 일부 인접하는 파편 간에 형성된 이격공간의 적어도 일부에 충진되어 와전류 발생을 감소키는 절연체를 포함하는 자성층이 다층으로 적층되어 형성된 자성블록;이 다층으로 적층되어 형성된다. 이에 의하면, 무선전력 송수신용 안테나 코어는 높은 포화자속밀도(B)값을 가지며, 와전류에 의한 자기손실이 방지되고, 코어로스도 현저히 적으며, 목적하는 공진주파수 대역에서 우수한 투자율을 가짐에 따라서 무선전력 전송효율 및 전송거리를 현저히 향상시킬 수 있다. 또한, 소형화되도록 구현됨에도 불구하고 매우 우수한 무선전력 전송효율 및 증가된 전송거리를 가질 수 있다. 나아가, 안테나 코어의 가요성이 현저히 향상됨에 따라서 외부의 물리적 충격에도 안테나 코어가 더 이상 미세조각화 되거나 크랙이 발생하지 않아 초기 설계된 안테나 코어의 물성을 지속적으로 발현시킬 수 있다. 더불어 TV 등 가전기기, 의료기기, 산업용 기기 등 전자기기에 대해 전원공급선을 생략시켜 구현함에도 전자기기를 우수한 성능으로 구동시킬 수 있고, 이를 통해 전자기기의 이용/설치 공간 제약, 전원공급선으로 인한 인테리어적 미감훼손의 문제가 해결된 전자기기를 구현할 수 있다.

Description

무선전력 송수신용 안테나 코어, 이를 포함하는 모듈 및 전자기기{Antenna core for wireless power transmission/receive, Module comprising the same and Electronic device comprising the same}
본 발명은 무선전력 송수신용 안테나 코어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형화되도록 구현됨에도 불구하고 자기공진을 통한 무선전력의 송수신 효율이 현저히 우수하며, 코어로스(core loss)가 현저히 적고, 외부충격에도 안테나 코어의 크랙, 미세 조각화가 방지되어 물성저하를 예방할 수 있는 무선전력 송수신용 안테나 코어, 이를 포함하는 모듈 및 전자기기에 관한 것이다.
핸드폰, PDA(개인휴대단말기), 아이패드, 노트북컴퓨터 또는 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 전자장치들의 무선충전기술이 새롭게 부각되고 있다. 새로운 타입의 무선충전(WLC) 기술은 휴대용 전자장치가 전력선을 사용할 필요 없이 직접 휴대용 전자장치에 전력을 전송하여 전지를 충전시킬 수 있도록 하는 기술로 최근 이 기술을 채택하는 휴대용 전자장치가 늘고 있는 추세에 있다.
또한, 이와 같은 추세에 더불어 최근에는 TV, 청소기 등의 가전제품이 전력공급선 없이도 구동될 수 있는 와이어리스 가전제품이 주목을 받고 있다. 상기 와이어리스 가전제품은 전력공급선이 없어서 특정 위치에 가전제품이 설치되더라도 깔끔한 외관을 연출함에 따라 인테리어적으로 미감을 향상시킬 수 있다. 또한, 가전제품의 전력공급선 길이를 감안하여 콘센트에 인접하게 가전제품을 설치해야 하는 설치 위치 선정에 있어서도 자유로울 수 있다. 더불어 전력공급선의 길이에서 자유로워짐에 따라 청소기와 같은 이동식 가전제품의 경우 이동거리의 제약이 없어져 활용성이 매우 향상될 수 있는 장점이 있다.
이와 같은 무선전력 전송을 가능케 하는 무선전력전송의 방법은 자기 공진을 통한 것으로써, 송신코일 및 수신코일 간에 소정의 주파수 대역에서 공진이 발생하도록 자기장을 발생시켜 무선전력을 전송하는 방법이며, 두 코일 간에 얼마만큼의 큰 자기장을 발생시킬 수 있는지가 전력전송거리에 직접적으로 영향을 미친다. 두 코일간에 큰 자기장을 발생시킬 수 있도록 하기 위한 일방법으로 코일 내부에 자성체 코어를 구비시킨 안테나를 통해 자기장을 발생시키며, 상기 자성체 코어는 코일내부의 자기저항을 감소시켜 자속밀도를 증가시키는 역할을 수행한다.
그러나 코일 내부에 코어로 구비되는 자성체는 취성이 강함에 따라서 외부충격에 의해 쉽게 크랙이 발생하거나 깨질 수 있는데, 미세 조각으로 분리된 자성체는 조각화되기 전의 자성체 보다 투자율 등 자기적 특성이 현저히 저하됨에 따라서 최초에 설계한 코어의 초도물성을 지속, 유지시키지 못하여 제품의 제조공정, 제품의 사용중 물리적 충격에 의한 전력전송 성능저하 또는 성능자체가 전혀 발현되지 않는 심각한 문제점을 야기시킬 수 있다.
이에 따라 소형화되도록 구현되어도 목적하는 수준으로 전력전송 효율을 발현하고, 전력전송 거리를 증가시킬 수 있는 동시에 물리적 외력에도 안테나 코어의 크랙이나 미세조각화가 방지되어 최초 설계한 물성치를 지속적으로 발현시킬 수 있는 무선전력 송수신용 안테나 코어의 개발이 시급한 실정이다.
KR 10-2014-0115482 A
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 소형화되도록 구현되어도 목적하는 수준으로 전력전송 효율을 발현하고, 전력전송 거리를 증가시킬 수 있는 동시에 물리적 외력에도 안테나 코어의 크랙이나 미세조각화가 방지되어 최초 설계한 물성치를 지속적으로 발현시킬 수 있는 무선전력 송수신용 안테나 코어를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 안테나 코어를 통해 자기 공진을 위한 소정의 주파수에 맞도록 설계된 안테나 특성을 더욱 향상시켜 무선전력 전송효율 및 전력전송거리를 현저히 증가시킬 수 있는 안테나모듈을 제공하는데 다른 목적이 있다.
더불어, 본 발명은 본 발명에 따른 안테나모듈을 통해 전자기기로 우수한 효율로 전력을 전송시킬 수 있는 무선전력 송수신 모듈 및 이를 포함하여 전력공급선 없이도 구동가능하고, 이를 통해 인테리어적 미감 증대, 설치 및 이용상 공간의 제약에서 자유로운 전자 기기를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 안테나코어의 가요성 향상 및 와전류 발생 감소를 위하여 파쇄시킨 자성체 파편들 및 상기 파편들 중 일부 인접하는 파편 간에 형성된 이격공간의 적어도 일부에 충진되어 와전류 발생을 감소키는 절연체를 포함하는 자성층이 다층으로 적층되어 형성된 자성블록;이 다층으로 적층된 무선전력 송수신용 안테나 코어를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 자성블록은 안테나 코어에 3 ~ 20개 구비될 수 있다.
또한, 다층으로 적층된 자성블록들 중 어느 일자성블록은 타자성블록과 상이한 길이를 가지도록 구비될 수 있다.
또한, 다층으로 적층된 자성블록들 중 인접하여 적층된 어느 일자성블록은 타자성블록과 안테나 코어의 두께방향으로 단차를 형성하도록 적층될 수 있다.
또한, 다층으로 적층된 자성블록들 각각은 상이한 길이를 갖도록 구비되어 안테나 코어의 두께방향으로 계단형의 단차를 형성하도록 적층될 수 있다.
또한, 다층으로 적층된 자성블록들 중 적어도 하나의 자성블록은 길이방향 일끝단부가 자속의 방향을 소정의 각도로 집속시키기 위하여 안테나 코어의 두께방향으로 절곡될 수 있다.
또한, 상기 일끝단부는 안테나 코어의 두께방향으로 40 ~ 50°의 절곡각도를 가지도록 절곡될 수 있다.
또한, 상기 안테나 코어는 적층된 자성블록의 상부면 및 하부면 중 적어도 일면에 배치되는 보호부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연체는 인접하는 자성체 파편간 이격공간 전부에 충진될 수 있다.
또한, 상기 자성체는 Fe계 자성체일 수 있고, 상기 Fe계 자성체는 Fe계 비정질 합금 또는 Fe계 나노결정립 합금일 수 있으며, 상기 Fe계 비정질 합금 또는 Fe계 나노결정립 합금은 철(Fe), 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 3원소계 합금 또는 철(Fe), 규소(Si), 붕소(B), 구리(Cu) 및 니오븀(Nb)을 포함하는 5원소계 합금일 수 있다.
또한, 인접한 자성블록 사이에는 자성블록 간을 접착시키고 와전류를 감소시키기 위한 절연층이 개재될 수 있다.
또한, 상기 자성체 파편의 입경은 1㎛ ~ 5㎜일 수 있고, 파편의 형상은 비정형일 수 있다.
또한, 상기 자성층은 단일 자성층의 평균두께가 15 ~ 50㎛일 수 있고, 상기 자성블록은 단일 자성블록의 평균두께가 1 ~ 100㎜일 수 있다.
한편, 본 발명은 본 발명에 따른 안테나 코어; 및 상기 안테나 코어에 권취된 코일;을 포함하는 안테나모듈을 제공한다.
또한, 상기 안테나 코어와 상기 코일 사이에 이격공간을 두기 위하여 상기 안테나 코어와 상기 코일 사이에 비자성 스페이서를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 안테나모듈을 포함하는 무선전력 송수신모듈을 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 무선전력 송수신 모듈을 수신용 모듈로 포함하는 전자기기를 제공한다.
본 발명에 의하면, 무선전력 송수신용 안테나 코어는 높은 포화자속밀도(B)값을 가지며, 와전류에 의한 자기손실이 방지되고, 코어로스도 현저히 적으며, 목적하는 공진주파수 대역에서 우수한 투자율을 가짐에 따라서 무선전력 전송효율 및 전송거리를 현저히 향상시킬 수 있다.
또한, 소형화되도록 구현됨에도 불구하고 매우 우수한 무선전력 전송효율 및 증가된 전송거리를 가질 수 있도록 함에 따라 경박단소형화 되는 최근의 전자기기 개발 추세에 매우 적합하다.
나아가, 안테나 코어의 가요성이 현저히 향상됨에 따라서 외부의 물리적 충격에도 안테나 코어가 더 이상 미세조각화 되거나 크랙이 발생하지 않아 초기 설계된 안테나 코어의 물성을 지속적으로 발현시킬 수 있다.
더불어, TV 등 가전기기, 의료기기, 산업용 기기 등 전원공급선이 요구되는 전자기기에 대하여 본 발명에 따른 안테나 코어가 구비된 무선전력전송모듈을 구비하는 전자기기는 전원공급선을 생략시켜 무선으로 전자기기를 우수한 성능으로 구동시킬 수 있고, 이를 통해 전자기기의 이용공간 제약, 전원공급선으로 인한 인테리어적 미감훼손, 설치구역 제한의 문제가 해결된 전자기기를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 코어를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 코어에 포함되는 일자성블록의 부분단면확대도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 포함되는 일자성블록 중 일자성층의 부분단면확대도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일자성블록 제조에 이용되는 파쇄장치를 통한 제조공정 모식도로, 도 4a는 롤러에 구비된 요철을 통해 파쇄시키는 파쇄장치를 이용한 제조공정을 나타내는 도면이고, 도 4b 지지판에 구비된 금속볼을 통해 파쇄시키는 파쇄장치를 이용한 제조공정을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 코어를 나타낸 단면도로써, 도 5a는 자성블록이 계단형으로 적층된 안테나 코어를 나타내는 도면이고, 도 5b는 자성블록의 양끝단부가 안테나 두께방향으로 절곡된 안테나 코어를 나타낸 도면, 그리고
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나모듈을 나타낸 사시도로써, 도 6a는 안테나 코어의 외부면에 코일이 권취된 안테나모듈을 나타내고, 도 6b는 안테나 코어와 코어 사이에 스페이서가 개재된 안테나모듈을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송수신용 안테나 코어는 도 1에 도시된 바와 같이, 자성블록들(100, 200, 300, 400, 500)이 다층으로 적층되어 형성되고, 상기 인접한 자성블록 사이에는 자성블록 간을 접착시키고 와전류를 감소시키기 위한 절연층(900)이 개재될 수 있으며, 적층된 자성블록들(100, 200, 300, 400, 500)의 상부면 및 하부면 중 적어도 일면에는 보호부재(미도시)가 배치될 수 있다.
상기 자성블록들(100, 200, 300, 400, 500)은 안테나 코어에 3 ~ 20개로 구비되어 적층될 수 있는데, 일예로 10개의 자성블록이 구비될 수 있다.
일자성블록의 형상은 종횡비를 갖는 막대형일 수 있는데, 이는 후술하는 코일 내부공간에 발생하는 자기저항을 감소시켜 자속밀도를 증가시키기 위하여 코일 내부공간에 안테나코어가 용이하게 삽입될 수 있도록 하기 위함이다. 상기 일자성블록의 길이는 10 ~ 5000㎜일 수 있으며, 폭은 10 ~ 100㎜일 수 있고, 폭은 일예로 50㎜일 수 있다. 또한, 두께는 1 ~ 100㎜일 수 있다. 다만, 일자성블록의 크기는 이에 제한되는 것은 아니며 목적에 따라 변경하여 실시할 수 있다. 또한 안테나 코어에 구비되는 자성블록들 각각의 두께, 길이 및/또는 폭은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 일자성블록(100)은 도 2에 도시된 것과 같이, 복수개의 자성층(110, 120, 130, 140, 150)이 적층되어 형성된다. 또한, 상기 자성층(110)은 도 3에 도시된 것과 같이, 자성체 파편들(111) 및 일부 인접하는 상기 자성체 파편(111a, 111b)간 이격공간(S)의 적어도 일부(S1, S3)에 충진된 절연체(112)를 포함한다.
구체적으로, 상기 자성층(110)은 안테나 코어의 가요성 향상 및 와전류 발생 감소를 위하여 파쇄시킨 자성체 파편들(111)로 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이 자성층(110)은 파편화된 자성체 파편(111a, 111b, 111c, 111d)들로 형성되는데, 이는 하나의 단일한 형체일 때, 예를 들어 리본시트일 때에 비해 비저항을 현저히 증가시켜 와전류 발생을 억제 시키는 효과가 있다. 자성체의 종류에 따라서 비저항 값이 상이하고, 페라이트와 같이 비저항이 현저히 큰 자성체는 와전류에 따른 자기손실의 염려가 현저히 적다. 이에 반하여 본 발명에 따른 일 실시예에 포함되는 자성체인 Fe계 비정질 합금이나 Fe계 나노결정립 합금은 비저항이 현저히 작아서 와전류에 의한 자기손실이 매우 커 리본시트 형상일 경우 목적하는 수준의 물성을 발현하기 어렵다. 그러나 리본시트를 파쇄할 경우 파편화된 자성체 파편들은 파편간에 이격공간의 존재 등으로 비저항이 현저히 증가함에 따라 와전류에 의한 자기손실을 현저히 감소되어 파편화되어 발생할 수 있는 투자율의 감소에 따른 전력전송성능 저하가 보상될 수 있다.
한편, 파편화된 파편들(111)로 형성되는 자성층(110)은 우수한 가요성을 가진다. 이는 자성체, 예를 들어 Fe계 비정질 합금의 리본시트는 탄성계수가 현저히 작고, 취성이 강해 리본시트에 충격이 가해지거나 구부려질 때 쉽게 파편화되는데, 초기설계 물성(Ex. 투자율) 치를 만족하도록 Fe계 비정질 합금의 리본시트를 제조해도 이들을 적층시켜 자성블록으로 제조 후 다수개의 자성블록을 다시 적층시켜 안테나 코어로 제조한 후에 안테나 코어에 물리적 외력이 가해져 자성체 리본시트가 미세 조각들로 파편화될 경우 초기 설정된 자기적 물성보다 물성값이 현저히 감소되는 문제점이 있다. 만일 더 이상 초기설계 물성치를 만족하지 않는 안테나 코어를 코일과 조합시킬 경우 목적하는 수준으로 무선전력 전송효율, 전력전송거리를 확보하지 못할 수 있다. 특히, 최근의 전자기기는 경량화, 슬림화되도록 구현되고 있음에 따라서 안테나코어 역시 박형화, 소형화되도록 요구되는데, 매우 얇은 두께의 소형화된 리본시트의 경우 더욱 더 쉽게 깨질 수 있어서 이와 같은 문제점은 더욱 심각해진다.
그러나 본 발명의 일실시예에 포함되는 자성층(110)은 자성체 리본시트가 처음부터 파쇄되어 파편상태로 구비됨에 따라서 자성층의 가요성이 현저히 향상되어 안테나 코어의 단면두께가 박형화 되더라도 외력에 의해 자성체 파편에 더 이상 크랙이 발생할 수 있는 우려가 원천적으로 봉쇄될 수 있다. 또한, 자성체가 파편상태로 자성층을 형성하고, 이들로 안테나코어를 구현시키되, 파편상태의 자성체를 포함하는 안테나 코어가 처음부터 자기공진방식의 무선전력전송에서 우수한 특성을 발현할 수 있을 정도로 초기 물성치가 설정되고, 초기에 설정된 물성치가 안테나코어를 통해 안테나 모듈, 무선전력모듈, 이들을 장착하는 완성품의 제조단계, 더 나아가 완성품의 사용단계에서도 지속적으로 유지될 수 있음에 따라서 통상의 비파편화된 자성체가 구비되는 안테나 코어에서 발생하는 의도하지 않은 크랙, 파편화로 인한 물성저하 및 이로 인한 전력신호 송수신 성능의 현저한 저하 우려를 원천적으로 제거할 수 있다.
상기 자성체는 통상적으로 자기공진에 의한 전력 송수신을 위해 코일 내부에 구비되는 코어로 사용되는 자성체의 경우 제한없이 사용될 수 있으나 바람직하게는 Fe계 자성체일 수 있으며, 상기 Fe계 자성체는 Fe계 비정질 합금 또는 Fe계 나노결정립 합금일 수 있으며, 비람직하게는 철(Fe), 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 3원소계 합금 및 철(Fe), 규소(Si), 붕소(B), 구리(Cu) 및 니오븀(Nb)을 포함하는 5원소계 합금일 수 있다.
만일 안테나 코어로 페라이트 소재의 자성체를 사용할 경우 페라이트는 포화자속밀도(B)가 Fe계 자성체, 예를 들어 Fe계 비정질 합금이나 Fe계 나노결정립 합금에 비해 낮음에 따라서 동일한 전력전송 거리를 확보하기 위해서는 더 많은 양의 페라이트가 코어로 구비되어야 함에 따라서 안테나 코어를 소형화시키기에 Fe계 자성체 보다 적합하지 않을 수 있다. 또한, 만일 페라이트를 대형화시킨 코어를 사용한다고 하더라도 페라이트 코어의 크기를 대형화하는 것은 페라이트 코어의 제조방법상 한계가 있어서 소형 페라이트 코어를 물리적으로 결합시켜 대형코어를 제조해야 하는데, 물리적 결합으로 인한 코어로스가 현저히 증가해 목적하는 수준으로 전력전송효율을 달성하기 어려운 문제가 있다. 나아가, 무선전력 전송을 위하여 1MHz 이하의 주파수, 일예로 100 ~ 300kHz의 주파수대역을 공진주파수로 사용하려 할 때 페라이트는 상기 주파수 대역에서 투자율이 낮아 목적하는 수준으로 전력전송을 할 수 없는 문제점이 있음에 따라서 Fe계 자성체가 구비됨이 보다 바람직하다.
상기 3원소계 합금은 철(Fe) 이외에 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 3원소 합금일 수 있고, 3원소 합금의 기본 조성에 다른 특성, 예를 들어 내부식성의 향상을 위해 크롬(Cr), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 원소를 더 부가할 수 있다. 상기 Fe계 비정질 합금이 Fe-Si-B계 3원소 합금일 경우 바람직하게는 Fe가 70 ~ 90at%, Si와 B가 10 ~ 30at%를 차지하는 합금일 수 있다. 상기 Fe의 함량이 증가할 경우 합금의 포화자속밀도가 높아질 수 있으나 반대로 결정질의 합금이 제조될 수 있다. 상기 Si 및 B의 함량은 합금의 결정화 온도를 상승시켜 합금을 보다 용이하게 비정질화시킬 수 있다. 상기 Si 및 B의 함량은 구체적으로 Si의 경우 10 ~ 27at%, B는 3 ~ 12at%로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 목적하는 물성의 정도에 따라 변경하여 실시할 수 있다.
또한, 상기 5원소계 합금은 철(Fe), 구리(Cu) 및 니오븀(Nb)을 포함하고, 규소(Si) 및 붕소(B)를 더 포함하는 5원소 합금일 수 있다. 상기 구리는 합금의 Fe계 비정질 합금의 내식성을 향상시키고, 결정이 생성되더라도 결정의 크기가 커지는 것을 방지하는 동시에 투자율 등의 자기적 특성을 개선할 수 있게 한다.
상기 구리는 합금내 0.01 ~ 10at%로 포함되는 것이 바람직하며, 만일 0.01at%미만으로 포함될 경우 구리로 인해 수득되는 효과의 발현이 미미할 수 있고, 만일 10at%를 초과할 경우 비정질의 합금이 생성되기 어려울 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 니오븀(Nb)은 투자율 등의 자기적 특성을 개선시킬 수 있으며, 합금내 0.01 ~ 10at%로 포함되는 것이 바람직하고, 만일 0.01at%미만으로 포함될 경우 니오븀으로 인해 수득되는 효과의 발현이 미미할 수 있고, 만일 10at%를 초과할 경우 비정질의 합금이 생성되기 어려울 수 있는 문제점이 있다.
상기 Fe계 비정질 합금이 Si 및 B를 더 포함하는 5원소 합금인 경우 바람직하게는 Si와 B가 10 ~ 30at% 합금내에 포함될 수 있고, 잔량으로 Fe가 포함될 수 있다. 상기 Fe의 함량이 증가할 경우 합금의 포화자속밀도가 높아질 수 있으나 반대로 결정질의 합금이 제조될 수 있다. 상기 Si 및 B의 함량은 합금의 결정화 온도를 상승시켜 합금을 보다 용이하게 비정질화시킬 수 있다. 상기 Si 및 B의 함량은 구체적으로 Si의 경우 10 ~ 27at%, B는 3 ~ 12at%로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 목적하는 물성의 정도에 따라 변경하여 실시할 수 있다.
상기 자성체 파편, 일예로 Fe계 비정질 합금 파편은 Fe계 비정질 합금 리본을 파쇄시켜 제조될 수 있는데, 이때 상기 Fe계 비정질 합금 두께가 15 ~ 35㎛의 두께일 수 있고, 이 보다 두께를 증가시켜 리본을 제조하는 것은 합금의 비정질화를 어렵게 할 수 있다.
또한, 상기 Fe계 비정질 리본은 투자율 등의 자기적 특성을 향상시키기 위해 열처리과정을 더 거친 것일 수 있는데, 열처리된 Fe계 비정질 리본은 취성이 강해짐에 따라 비정질 리본이 저장, 운반 공정 투입 과정에서 깨질 수 있고, 이를 방지하기 위하여 비정질 리본의 두께는 15 ~ 35㎛의 두께를 가지는 것이 좋다.
또한, 안테나 코어에 구비되는 자성체는 투자율이 높을수록 무선전력신호의 송수신에 유리하나, 일률적으로 자성체의 투자율과 안테나 특성의 관계가 단순한 비례관계로 볼 수는 없음에 따라서 투자율이 너무 높아도 목적하는 수준의 안테나 특성을 달성할 수 없을 수 있다. 더 구체적으로 높은 투자율을 보유한 자성체를 구비하는 안테나 코어는 코일과 조합시 코일의 인덕턴스 특성을 향상시키는 동시에 인덕턴스 특성의 향상폭 보다 코일의 비저항 특성의 증가폭을 더욱 크게 증가시킬 수 있다. 이 경우 오히려 투자율이 낮은 자성체를 구비하는 안테나코어와 동일한 코일 조합되었을 때와 대비하여 오히려 코일의 특성이 낮아지거나 코일 특성의 향상 정도가 미미할 수 있다. 따라서, 안테나 코어와 코일이 조합되었을 때 코일의 인덕턴스를 향상시키고 비저항의 증가를 최소화할 수 있을 정도의 적정한 투자율을 보유하는 자성체, 일예로 Fe계 비정질 합금이 자성층에 구비됨이 바람직하고, 파편화된 상태로 형성된 자성층의 투자율이 100 ~ 900이 될 수 있도록 하는 합금 바람직할 수 있다. 다만, 상술한 Fe계 비정질 합금이나 Fe계 나노결정립 합금의 구체적 조성비, 목적하는 투자율 정도에 따라 리본을 열처리 하는 온도 및 시간이 상이해질 수 있음에 따라서 본 발명은 자성체 리본시트에 대한 열처리 공정에서의 온도와 시간을 특별히 한정하지 않는다.
상술한 자성체 리본은 파쇄되어 파편화될 수 있는데, 이때 단일파편의 형상은 비정형일 수 있다. 또한, 자성체 파편의 일모서리가 곡선 또는 일면이 곡면이 되도록 파쇄되는 경우 이러한 형상을 구비하는 파편을 포함하는 자성층은 가요성이 증가하고, 외력이 안테나 코어에 가해져도 의도하지 않은 파편들의 추가적 미세조각화를 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 파쇄된 자성체 파편의 입경은 1㎛ ~ 5㎜일 수 있고, 바람직하게는 1 ~ 1000㎛일 수 있다. 상기 파편의 입경은 파편들에 대해 광학현미경을 통해 측정한 입경으로, 파편 표면의 한 점에서 다른 점 사이의 거리 중 최장거리를 의미한다.
다음으로, 상술한 자성체 파편들(111) 중 일부 인접하는 파편(111a/111b, 111b/111d)간 이격 공간의 적어도 일부에 충진되는 절연체(112)에 대해 설명한다.
상기 절연체(112)는 인접하는 자성체 파편들(111)이 자성층(110) 내부에서 이동하지 못하도록 고정시키고 지지하며, 수분이 침투하여 자성체가 산화되는 것을 방지하고, 안테나 코어에 외력이 가해지거나 구부려질 때 파편들(111)의 추가적 부서짐, 미세조각화 되는 것을 방지하는 완충재 역할을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 사용되는 자성체의 종류로 Fe계 자성체, 구체적으로 Fe계 비정질 합금이나 Fe계 나노결정립 합금이 사용될 경우 와전류에 따른 자기손실이 문제될 수 있는데, 이를 방지하기 위해 상기 절연체(112)는 자성체 파편(111)을 부분적 또는 전체적으로 절연시켜 발생되는 와전류를 더욱 최소화시켜 자기손실 및 발열을 방지할 수 있다.
상기 절연체(112)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 Fe계 비정질 합금 파편(111a)과 제2 Fe계 비정질 합금 파편(111b)간 이격공간(S1, S2, S3) 중 일부의 이격공간(S1, S3)에는 절연체(112a1, 112a2)가 충진되나, 일부 이격공간(S2)에는 절연체가 충진되지 않은 상태의 빈 공간으로 남아있을 수 있고, 이를 통해 Fe계 비정질 합금 파편을 부분적 절연시킬 수 있다. 한편, 다른 일예로 절연체는 인접하는 파편간 이격공간에 모두 충진되어 자성체 파편 전부를 절연시킬 수 있다.
상기 절연체(112)의 재질은 통상적으로 절연체로써 알려진 물질일 수 있으며, 자성체 파편을 고정시킨다는 측면에서 접착성을 구비한 물질이 바람직할 수 있고, 이와 같은 물성을 발현하는 재질의 경우 제한없이 사용될 수 있다. 이에 대한 비제한적인 예로써 상기 절연체(112)는 절연체 형성 조성물이 경화되어 형성되거나 열에 의해 용융 후 냉각되어 형성되거나 상온에서 가압을 통해 접착력을 발현하는 조성물일 수도 있다. 경화되어 절연체를 형성하는 조성물에 대한 일예로써, 상기 절연체 형성 조성물은 열가소성 수지 및 열경화성 수지 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 경화제를 포함할 수 있다. 또한, 상기 절연체 형성 조성물은 경화 촉진제, 용매를 더 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS), 아크릴로니트릴-스티렌 수지(AN), 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 페녹시 수지, 폴리우레탄계 수지, 나이트릴부타디엔 수지 등을 1 종 이상 포함할 수 있다. 바람직하게는 가요성을 더욱 향상시키고 자성체 파편이 추가적인 미세파편화 되는 것을 방지시키기 위한 완충작용을 높이기 위해 고무계 화합물일 수 있고, 일예로 상기 고무계 화합물은 에틸렌, 프로필렌 및 디엔 단량체가 공중합된 터폴리머일 수 있다.
또한, 상기 열경화성 수지는 페놀계수지(PE), 우레아계 수지(UF), 멜라민계 수지(MF), 불포화 폴리에스테르계 수지(UP) 및 에폭시 수지 등을 1종 이상 포함할 수 있다. 상기 에폭시 수지의 경우 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 비스페놀 S형, 취소화 비스페놀 A형, 수소첨가 비스페놀 A형, 비스페놀 AF형, 비페닐형, 나프타렌형, 플로렌형, 페놀 노볼락형, 크레졸 노보락형, 트리스하이드록실페닐메탄형, 테트라페닐메탄형 등의 다관능 에폭시 수지 등을 단독 또는 병용해서 사용할 수 있다.
상기 열경화성 수지를 열가소성 수지와 혼합하여 사용하는 경우 열경화성 수지의 함량은 열가소성 수지 100 중량부에 대해 열가소성 수지를 5 ~ 95 중량부 혼합할 수 있다.
또한, 상기 경화제는 공지의 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수가 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 아민 화합물, 페놀 수지, 산무수물, 이미다졸 화합물, 폴리아민 화합물, 히드라지드 화합물, 디시안디아미드 화합물 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 경화제는 바람직하게는 방향족 아민 화합물 경화제 또는 페놀 수지 경화제로부터 선택된 1종 이상의 물질로 이루어지는데, 방향족 아민 화합물 경화제 또는 페놀 수지 경화제는 상온에서 장기간 보관하여도 접착 특성 변화가 적은 장점을 가진다. 방향족 아민 화합물 경화제로는m-자일렌디아민, m-페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐셜폰, 디아미노디에칠디페닐메탄, 디아미노디페닐에테르, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 2,2‘-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]셜폰, 4,4’-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠 등이 있으며 이들을 단독 또는 병용하여 사용할 수 있다. 또한, 페놀 수지 경화제로는 페놀노볼락수지, 크레졸노볼락수지, 비스페놀A 노볼락수지, 페놀아랄킬수지, 폴리-p-비닐페놀 t-부틸페놀노볼락수지, 나프톨노볼락수지 등이 있으며, 이들을 단독 또는 병용하여 사용할 수 있다. 경화제의 함량은 열가소성 수지 및 열가소성 수지 중 적어도 하나 이상의 수지 100 중량부 당 20~60 중량부인 것이 바람직한데, 경화제의 함량이 10 중량부 미만일 경우에는 열경화성 수지에 대한 경화 효과가 부족하여 내열성 저하가 초래되며 반면에 60 중량부를 초과하면, 열경화성 수지와의 반응성이 높아지게 되어 자기장 차폐유닛의 취급성, 장기보관성 등의 물성 특성을 저하시킬 수 있다.
또한, 상기 경화 촉진제는 선택되는 열경화성 수지 및 경화제의 구체적인 종류에 의해 결정될 수 있음에 따라 본 발명에서는 이에 대해 특별히 한정하지 않으며, 이에 대한 비제한적 예로 아민계, 이미다졸계, 인계, 붕소계, 인-붕소계 등의 경화촉진제가 있고, 이들을 단독 또는 병용해서 사용할 수 있다. 경화 촉진제의 함량은 열가소성 수지 및 열가소성 수지 중 적어도 하나 이상의 수지 100 중량부 당 약 0.1~10 중량부, 바람직하게는 0.5~5 중량부가 바람직하다.
또한, 상술한 절연체 조성물을 통해 형성된 절연체(112)는 후술하는 접착층(171, 172, 173, 174) 일부가 자성체 파편 간의 이격된 공간에 침투하여 형성된 것일 수 있음에 따라 절연체와 접착층(171, 172, 173, 174)의 조성은 서로 동일할 수 있다.
상술한 다수의 자성체 파편(111) 및 절연체(112)를 포함하는 자성층(110)의 두께는 상술한 자성체 파편의 유래가 되는 리본의 두께일 수 있으며, 파편의 이격공간을 비롯하여 일부 파편의 상부나 하부를 덮는 절연체의 두께를 고려하여 자성층(110)의 두께는 15 ~ 50㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상술한 자성층(110)은 일자성블록내 100 ~ 10000개 구비될 수 있으나 일자성층의 두께 및 목적하는 자성블록의 두께에 따라 변경될 수 있어서 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상술한 자성층(110, 120, 130, 140, 150) 사이에는 접착층(171, 172, 173, 174)이 개재되어 자성층 간을 접착시킬 수 있다. 상기 접착층(171, 172, 173, 174)은 자성층 간을 접착, 고정시킬 수 있을 정도의 접착력을 발현시키는 물질일 수 있고, 바람직하게는 와전류를 감소시키기 위하여 절연성을 갖는 물질일 수 있으며, 상술한 절연체 형성조성물을 접착층 형성조성물로 사용하여 자성층간을 접착시킬 수 있다. 이때 접착층과 절연체는 동일하거나 상이한 재질일 수 있으나 상용성 향상을 통한 층간 접착력을 증가시키기 위해 동일한 물질이 사용될 수 있다.
상술한 본 발명의 일실시예에 포함되는 자성블록은 후술하는 제조방법으로 제조될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
먼저, 열처리된 자성체 리본시트를 준비하는 단계(a)를 수행할 수 있다. 상기 자성체가 Fe계 비정질 합금인 경우로 가정하여 제조방법을 설명하면, Fe계 비정질 합금 리본은 멜트 스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)와 같은 공지된 방법을 통해 제조될 수 있다. 제조된 Fe계 비정질 합금 리본은 시트상으로 컷팅 후 투자율의 조절을 위해 열처리공정을 거칠 수 있다. 이때 열처리 온도는 목적하는 비정질 합금의 투자율의 정도에 따라 달리 선택될 수 있는데, 목적하는 공진주파수 범위에서 우수한 물성을 발현하기 위하여 대기분위기 또는 질소분위기하에서 300 ~ 600℃ 의 온도, 보다 바람직하게는 400 ~ 500℃로 열처리될 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 440 ~ 480℃의 온도로 30 분 ~ 2시간 동안 열처리 처리될 수 있다. 만일 열처리 온도가 300℃ 미만일 경우 목적하는 투자율 수준에 비해 투자율이 너무 낮거나 너무 높을 수 있고, 취성이 약해 파쇄시켜 파편화시키기 어려울 수 있고, 열처리 시간이 연장될 수 있다. 또한 열처리 온도가 600℃를 초과하는 경우 투자율이 현저히 낮아지는 문제점이 있다.
다음으로, Fe계 비정질 합금 리본을 목적하는 두께의 자성블록이 되도록 다수개 적층시키는 단계(b)를 수행한다. 이때, 적층되는 리본 사이사이에 접착층 형성 조성물을 개재시켜 적층시킬 수 있고, 적층 후 상기 접착층 형성조성물을 고화시켜 리본적층체를 제조할 수 있다. 상기 고화의 구체적 방법은 접착층 형성조성물의 구체적 조성에 따라 건조, 냉각, 경화 등의 방법을 통해 수행할 수 있으며, 구체적 조성에 따른 통상적인 고화방법을 채택하여 실시할 수 있어서 본 발명에서는 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
이후, 리본 적층체를 파쇄시켜 자성블록을 제조하는 단계(c)를 수행할 수 있다. 먼저, 상기 (c) 단계에 대한 일실시예는 Fe계 비정질 합금의 리본적층체의 양면에 보호부재를 배치시킨 후 상기 적층체를 파쇄장치를 통과시켜 상기 Fe계 비정질 합금 리본시트를 비정형의 파편으로 조각낼 수 있다. 이후 적층체에 압력을 가하여 상기 Fe계 비정질 합금 파편간의 이격공간에 리본시트 사이에 개재된 접착층을 침투시켜 파편을 고정, 지지시키는 동시에 파편들을 서로 절연시켜 와전류 발생을 현저히 감소시키고 수분의 침투를 막아 비정질 합금이 산화되는 것을 방지할 수 있다. 상기 적층체에 압력을 가하는 방법은 파쇄장치에서 파쇄와 함께 적층체에 압력을 가하는 방식으로 수행되거나 적층체를 파쇄시킨 후 접착층의 침투정도를 더욱 높이기 위해 별도의 가압공정을 더 수행할 수도 있다.
구체적으로 도 4a에 도시된 것과 같이, 요철(11a, 12a)이 있는 복수개의 제1 롤러(11, 12)와 상기 제1 롤러(11, 12)와 각각 대응되는 제2 롤러(21, 22)를 구비하는 파쇄장치에 적층체(100a)를 통과시켜 적층체(100a)를 파쇄 및 가압시킨 뒤 제3 롤러(13) 및 상기 제3 롤러(13)에 대응되는 제4 롤러(23)를 통해 적층체(100b)를 더 가압시켜 자성블록(100)을 제조할 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 것과 같이 일표면에 복수개의 금속볼(31)이 장착된 지지판(30) 및 상기 지지판(30)의 상부에 위치하고, 피파쇄물을 이동시키기 위한 롤러(41, 42)를 구비하는 파쇄장치에 Fe계 비정질 합금 리본 적층체(100a)를 투입시켜 상기 금속볼(31)을 통해 압력을 가해 리본시트를 파쇄시킬 수 있다. 상기 볼(31)의 형상은 구형일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 삼각형, 다각형, 타원 등일 수 있고, 단일의 제1 롤러에 구비되는 볼의 형상은 한가지 형상으로 구성되거나 여러 형상이 혼합되어 구성될 수도 있다.
또한, 도 3 또는 도 4와 같은 파쇄장치를 통과시키기 전에 리본 적층체의 양면에 배치시키는 보호부재는 별도의 접착층이 구비되지 않은 종이와 같은 임시보호부재이거나 PET와 같은 기재필름의 일면에 점착층이 구비된 이형보호부재일 수 있고, 파쇄장치를 통과한 후 상기 임시보호부재 또는 이형보호부재는 제거될 수 있다. 또는, 상기 보호부재는 기재필름의 일면에 접착층이 형성된 보호부재일 수 있고, 파쇄장치를 통과 후에도 제거되지 않을 수 있으며, 파쇄장치를 통과할 ‹š 가해지는 압력으로 상기 접착층과 맞닿는 면의 자성층에 존재하는 이격공간에 상기 접착층이 침투되어 파편들의 지지력을 높이고 파편들을 추가로 절연시킬 수도 있다.
상술한 방법을 통해 제조되는 자성블록들을 복수개로 적층시켜 안테나 코어를 제조하는데, 이때 도 1과 같은 안테나 코어의 상부면 또는 하부면에는 안테나 코어를 보호하기 위한 보호부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 보호부재는 기재필름 및 접착층을 포함하며, 상기 접착층을 통해 기재필름이 안테나 코어의 상부 및/또는 하부에 접착될 수 있다.
상기 보호부재의 기재필름은 통상적으로 안테나 코어에 구비되는 보호필름일 수 있고, 안테나 코어에 가해지는 열 등을 견딜 수 있을 만큼의 내열성 및 외부에서 가해지는 물리적, 화학적 자극에 대해 자성블록(100, 200, 300, 400, 500)을 보호할 수 있을 정도의 기계적 강도, 내화학성이 담보되는 재질의 필름의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 이에 대한 비제한적인 예로써, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 가교 폴리프로필렌, 나일론, 폴리우레탄계 수지, 아세테이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리이미드아마이드, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌설파이드(PPS). 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE) 등이 있으며, 이들을 단독 또는 병용할 수 있다.
또한, 상기 기재필름은 1 ~ 100㎛, 바람직하게는 10 ~ 30 ㎛의 두께를 가지는 것을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 접착층은 통상의 접착층인 경우 제한 없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 상술한 절연체 형성조성물일 수 있고, 이를 통해 와전류 발생을 최소화시킬 수 있으며, 자성블록에 구비되는 절연체(112)와 상용성 증가로 더욱 향상된 접착력을 발현할 수 있다. 이에 따라 자성블록에 구비되는 절연체(112)의 조성과 상기 보호부재의 접착층 조성은 동일할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 상이한 조성을 가져도 무방하다. 상기 접착층 3 ~ 50㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 목적에 따라 변경하여 실시될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 코어는 도 1과 다르게, 안테나 코어에 구비되는 자성블록들 중 어느 일자성블록은 타자성블록과 상이한 길이를 가질 수 있다. 또한, 인접하여 적층된 어느 일자성블록은 타자성블록과 안테나 코어의 두께방향으로 단차를 형성하도록 적층될 수 있다. 이를 도 5a를 참조하여 설명하면, 다수개의 자성블록들은 상이한 길이를 갖도록 구비되어 안테나 코어(1001)의 두께방향으로 계단형의 단차를 형성하도록 적층될 수 있다. 이때, 각각의 자성블록들의 길이는 적층되었을 때 인접하는 자성블록간에 일정한 길이차이를 갖도록 길이구배를 가질 수 있고, 일예로, 최하부 자성블록에서 최상부 자성블록까지 각각의 자성블록 길이는 900㎜, 750㎜, 600㎜, 450㎜, 300㎜일 수 있고, 각각의 자성블록의 폭은 50㎜일 수 있고, 각각의 자성블록 두께는 6㎜일 수 있다. 도 5a와 같이 계단형으로 자성블록을 적층시킨 안테나 코어는 도 1과 같은 안테나 코어에 비해 자속밀도가 적지만, 후술하는 안테나코어에 권취된 코일에 더 많은 전류를 인가시킬 수 있게 함으로써, 도 1과 같은 안테나 코어에 비해 전력전송의 양을 현저히 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 코어는 자성블록들 중 적어도 하나의 자성블록이 길이방향 일끝단부가 자속의 방향을 소정의 각도로 집속시키기 위하여 안테나 코어의 두께방향으로 절곡된 형태를 가질 수 있고, 도 5b와 같이 구비되는 모든 자성블록의 양끝단부가 안테나 코어(1002)의 두꼐방향으로 절곡될 수 있다. 이때, 무선전력 송신용 안테나모듈에 발생하는 자속의 방향을 조절하여 무선전력 수신용 안테나 모듈에 구비되는 코일로 자속 집속효과를 극대화 시키기 위하여 무선전력 송신용 안테나 모듈에서 발생하는 자속의 방향을 40 ~ 50°, 일예로 45°가 되도록 하기 위하여 자성블록의 끝단부가 절곡되는 절곡각도(θ)는 40 ~ 50°, 일예로 45°가 되도록 절곡되는 것이 바람직하다.
이상으로 상술한 안테나 코어(1000, 1001, 1002)는 도 6과 같이 상기 안테나 코어(1000, 1001, 1002)에 코일(2000, 2001)을 권취시켜 안테나 모듈로 구현될 수 있다. 상기 안테나 모듈은 무선전력 송신용 모듈이거나 무선전력 수신용 모듈일 수 있다.
상기 코일(2000, 2001)은 도 6에 도시된 것과 같이 안테나 코어의 길이방향을 기준으로 안테나 코어의 중앙부에 권취될 수 있다. 즉, 목적하는 권취된 코일길이 보다 안테나 코어의 길이를 더 길게하여 안테나모듈을 구현함을 통하여 코일의 결속인자를 높여서 자기저항을 낮출 수 있다. 또한, 안테나 코어의 길이가 길어질수록 장거리 전력전송에 보다 유리할 수 있다. 상기 코일(2000, 2001)은 자기공진을 통한 무선전력전송에 사용되는 안테나 코일의 재질인 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 상기 코일(2000, 2001)의 직경, 길이는 목적하는 전력송수신 양에 따라 달리 변경하여 실시될 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
한편, 코일(2001)과 안테나 코어(1002) 간 기생전기용량(Cf)이 생성되는데 상기 기생전기용량(Cf)은 공진조건에 영향을 미칠 수 있다. 즉 직렬 공진주파수와 병렬 공진주파수는 상기 기생전기용량에 의해 영향을 받고, 직렬 공진조건을 위해서는 상기 직렬 공진주파수와 병렬 공진주파수가 충분히 달라야 하는데 이를 위해서는 상기 기생전기용량(Cf)이 최소화되어야 한다. 상기 기생전기용량을 최소화 시키기 위해서 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈은 도 6b와 같이 코일(2001)과 안테나 코어(1002) 사이에 아크릴 스페이서와 같은 비자성 스페이서(3000)를 삽입할 수 있고, 코일과 안테나 코어 사이에 충분한 이격공간을 확보함을 통해 기생전기용량을 최소화시킬 수 있다. 또한, 권취된 코일의 권취거리를 충분히 확보할 경우 도선에 의한 기생전기용량(Cw)를 최소화시킬 수 있다.
이상으로 상술한 안테나 모듈은 무선전력모듈로 구현될 수 있고, 상기 무선전력 모듈은 송신용 모듈 또는 수신용 모듈일 수 있으며, 통상적으로 자기공진을 통한 무선전력 송수신을 위한 모듈에 구비되는 기타 구성을 더 포함할 수 있다.
또한, 구현된 무선전력모듈은 수신용 모듈로써 전자기기에 구비될 수 있고, 이를 통해 전자기기는 전원공급선 없이도 무선으로 구동될 수 있다. 상기 전자기기는 TV, 냉장고, 청소기, 컴퓨터 등의 가전기기에서부터 전원공급선을 필요로 하는 의료용 기기, 산업용 기기 등을 모두 포함한다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100, 200, 300, 400, 500: 자성블록
110, 120, 130, 140, 150: 자성층
111: 자성체 파편 112: 절연체
171, 172, 173, 174: 접착층 900: 절연층
1000, 1001, 1002: 안테나 코어
2000, 2001: 코일 3000: 비자성 스페이서

Claims (21)

  1. 안테나코어의 가요성 향상 및 와전류 발생 감소를 위하여 파쇄시킨 자성체 파편들 및 상기 파편들 중 일부 인접하는 파편 간에 형성된 이격공간의 적어도 일부에 충진되어 와전류 발생을 감소키는 절연체를 포함하는 자성층이 다층으로 적층되어 형성된 자성블록;이 다층으로 적층된 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자성블록은 3 ~ 12개 구비되는 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  3. 제1항에 있어서,
    다층으로 적층된 자성블록들 중 어느 일자성블록은 타자성블록과 상이한 길이를 가지도록 구비되는 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  4. 제1항에 있어서,
    다층으로 적층된 자성블록들 중 인접하여 적층된 어느 일자성블록은 타자성블록과 안테나 코어의 두께방향으로 단차를 형성하도록 적층된 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  5. 제1항에 있어서,
    다층으로 적층된 자성블록들은 자성블록 각각이 상이한 길이를 갖도록 구비되어 안테나 코어의 두께방향으로 계단형의 단차를 형성하도록 적층된 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  6. 제1항에 있어서,
    다층으로 적층된 자성블록들 중 적어도 하나의 자성블록은 길이방향 일끝단부가 자속의 방향을 소정의 각도로 집속시키기 위하여 안테나 코어의 두께방향으로 절곡된 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 일끝단부는 안테나 코어의 두께방향으로 40 ~ 50°의 절곡각도를 가지도록 절곡된 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  8. 제1항에 있어서, 상기 안테나 코어는
    다층으로 적층된 자성블록의 적어도 일면에 배치되는 보호부재를 더 포함하는 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 절연체는 인접하는 자성체 파편간 이격공간 전부에 충진되는 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 자성체는 Fe계 자성체인 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 Fe계 자성체는 Fe계 비정질 합금 또는 Fe계 나노결정립 합금인 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 Fe계 비정질 합금 또는 Fe계 나노결정립 합금은 철(Fe), 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 3원소계 합금 또는 철(Fe), 규소(Si), 붕소(B), 구리(Cu) 및 니오븀(Nb)을 포함하는 5원소계 합금인 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  13. 제1항에 있어서,
    다층으로 적층된 자성블록 중 인접한 자성블록 사이에는 자성블록 간을 접착시키고 와전류를 감소시키기 위한 절연층이 더 개재된 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 자성체 파편의 입경은 1㎛ ~ 5㎜인 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 자성체 파편의 형상은 비정형인 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 자성블록은 단일 자성블록의 평균두께가 1 ~ 10㎜인 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 자성층은 단일 자성층의 평균두께가 15 ~ 50㎛인 무선전력 송수신용 안테나 코어.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 안테나 코어; 및
    상기 안테나 코어에 권취된 코일;을 포함하는 안테나모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 안테나 코어와 상기 코일 사이에 이격공간을 두기 위하여 상기 안테나 코어와 상기 코일 사이에 비자성 스페이서를 더 포함하는 안테나모듈.
  20. 제18항에 따른 안테나 모듈을 포함하는 무선전력 송수신 모듈.
  21. 제20항에 따른 무선전력 송수신 모듈을 수신용 모듈로 포함하는 전자기기.
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