KR20190042511A - 수신 안테나 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치 - Google Patents

수신 안테나 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치 Download PDF

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KR20190042511A
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 무선으로 전력을 충전하는 무선 전력 수신 장치의 수신 안테나는 기판, 상기 기판 상에 적층되며, 연자성 소재를 포함하고, 소정의 패턴으로 크랙(crack)이 형성된 금속 리본인 연자성층, 그리고 상기 연자성층 상에 적층되며, 무선 전력 송신 장치로부터 방사되는 전자기 에너지를 수신하는 코일을 포함하며, 상기 소정의 패턴은, 제1 패턴, 그리고 상기 제1 패턴과 겹치지 않는 제2 패턴을 포함한다.

Description

수신 안테나 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치{RECEIVING ANTENNAS AND WIRELESS POWER RECEIVING APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 무선 충전에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 충전을 위한 수신 안테나 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치에 관한 것이다.
무선 전력 송수신 기술은 전자기기에게 전력을 무선으로 공급하는 기술이다. 전력 송수신 효율을 높이기 위하여, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 에너지 손실을 최소화할 필요가 있다. 이를 위하여, 송신 안테나와 수신 안테나 주변에 연자성 소재를 배치하여, 송신 안테나가 방사하는 전자기 에너지를 수신 안테나의 방향으로 집속시킬 수 있다. 연자성층이 페라이트 소재를 포함하는 시트인 경우, 투자율은 양호하나 고온 소성 및 자속 밀도의 한계로 인한 두께의 제약이 있다. 또한, 연자성층이 금속 분말 및 고분자 수지를 포함하는 컴포지트 형태의 시트인 경우, 투자율이 낮아지는 문제가 있다. 이에 반해, 연자성층이 금속 리본인 경우, 얇은 두께로 높은 투자율 및 자속 밀도를 얻을 수 있다. 다만, 금속 리본은 고주파에서 자기 손실이 큰 문제가 있다.
한편, 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 송수신(Wireless Power Conversion, WPC) 기능과 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC) 기능을 동시에 가지도록 구성되는 경우, 수신 안테나용 연자성 소재는 저주파뿐만 아니라 고주파에서도 낮은 손실 특성을 가질 필요가 있다.
한국공개특허공보 제10-2013-0050633호(2013.05.16) 일본 공개특허공보 특개2004-303824호(2004.10.28) 국제공개공보 WO2008/018413(2008.02.14)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 자기 손실을 낮추고 전송 효율을 높이는 수신 안테나 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 무선으로 전력을 충전하는 무선 전력 수신 장치의 수신 안테나는 기판, 상기 기판 상에 적층되며, 연자성 소재를 포함하고, 제1 패턴 및 상기 제1 패턴과 겹치지 않는 제2 패턴으로 크랙(crack)이 형성된 금속 리본인 연자성층, 그리고 상기 연자성층 상에 적층되며, 무선 전력 송신 장치로부터 방사되는 전자기 에너지를 수신하는 코일을 포함한다.
상기 제1 패턴은 수용부를 포함하고, 상기 제2 패턴은 상기 수용부 내에 형성될 수 있다.
상기 수용부는 격자 형상이며, 상기 제2 패턴은 다각형, 원형 또는 타원형 형상일 수 있다.
상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴은 상기 연자성층을 기준으로 상하 방향으로 구별될 수 있다.
상기 소정의 패턴은 상기 금속 리본을 사이에 두는 제1 틀과 제2 틀을 가압하여 형성될 수 있다.
상기 소정의 패턴은 상기 금속 리본을 롤링하여 형성될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 무선으로 전력을 충전하는 무선 전력 수신 장치는 기판, 상기 기판 상에 적층되며, 연자성 소재를 포함하고, 제1 패턴 및 상기 제1 패턴과 겹치지 않는 제2 패턴으로 크랙(crack)이 형성된 금속 리본인 연자성층, 상기 연자성층 상에 적층되며, 무선 전력 송신 장치로부터 방사되는 전자기 에너지를 수신하는 코일, 상기 코일과 연결되며, 상기 전자기 에너지를 전기 에너지로 변환하는 회로부, 그리고 상기 전기 에너지를 저장하는 저장부를 포함한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 연자성 시트의 제조 방법은 제 1 Fe계 금속 리본층을 준비하는 단계; 상기 제 1 Fe계 금속 리본층 상에 제 2 Fe계 금속 리본층을 배치하여 복수의 연자성층을 형성하는 단계; 및 상기 복수의 연자성층 중 적어도 하나의 표면에 투자율 조절을 위한 크랙 영역을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 크랙 영역을 형성하는 단계는, 상기 복수의 연자성층 상에 복수의 돌출 패턴을 포함하는 가압체를 배치하는 단계; 상기 가압체가 상기 복수의 연자성층에 압력을 인가하여 상기 복수의 연자성층 중 적어도 하나의 표면에 크랙 영역이 형성되는 단계;를 포함하고, 상기 크랙 영역은, 제 1크랙; 및 상기 제 1크랙과 형상이 상이하고, 상기 제 1크랙을 수용하도록 수용부를 포함하는 제 2크랙;을 포함하고, 상기 제 1크랙 및 상기 제 2크랙 중 어느 하나는 원형 또는 다각형 형상을 포함한다.
상기 크랙 영역은, 복수의 제 1크랙; 및 상기 제 1크랙과 형상이 상이하고, 상기 제 1크랙을 수용하도록 수용부를 포함하는 복수의 제 2크랙;을 포함하고, 상기 복수의 제 1크랙은 소정의 규칙으로 배열될 수 있다.
상기 크랙 영역은 복수의 중심점으로부터 각각 방사되는 복수의 방사선을 포함하는 복수의 방사 크랙을 포함하고, 상기 복수의 중심점은 소정의 규칙으로 배열될 수 있다.
상기 크랙 영역을 형성하는 단계는, 인가된 상기 압력에 의해 상기 복수의 돌출 패턴의 형상이 상기 복수의 연자성층 중 적어도 하나의 표면에 전사되는 단계일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 연자성 시트의 제조 방법은 제 1 Fe계 금속 리본층을 준비하는 단계; 상기 제 1 Fe계 금속 리본층 상에 제 2 Fe계 금속 리본층을 배치하여 복수의 연자성층을 형성하는 단계; 및 상기 복수의 연자성층 중 적어도 하나의 표면에 투자율 조절을 위한 크랙 영역을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 크랙 영역을 형성하는 단계는, 상기 복수의 연자성층 상에 복수의 돌출 패턴을 포함하는 가압체를 배치하는 단계; 상기 가압체가 상기 복수의 연자성층에 압력을 인가하여 상기 복수의 연자성층 중 적어도 하나의 표면에 크랙 영역이 형성되는 단계;를 포함하고, 상기 크랙 영역은, 복수의 중심점으로부터 각각 방사되는 복수의 방사선을 포함하는 복수의 방사 크랙; 및 상기 복수의 방사 크랙의 각 중심점과 이격되어 형성된 복수의 원형 또는 다각형 형상의 크랙;을 포함하고, 상기 복수의 방사 크랙의 상기 각 중심점은 소정의 규칙으로 배열될 수 있다.
상기 복수의 원형 또는 다각형 형상의 크랙은 상기 복수의 방사 크랙과 각각 인접하여 배치될 수 있다.
상기 복수의 방사 크랙의 상기 각 중심점은 소정의 규칙으로 서로 이격될 수 있다.
상기 복수의 중심점으로부터 방사되는 복수의 방사 크랙 중 적어도 하나는 이웃하는 중심점으로부터 방사되는 복수의 방사 크랙 중 어느 하나와 연결될 수 있다.
상기 복수의 방사 크랙의 중심점 중 어느 하나의 주변에는 4개 내지 8개의 방사 크랙의 중심점이 인접할 수 있다.
상기 원형 또는 다각형 형상의 크랙은 소정의 규칙으로 배열될 수 있다.
상기 복수의 원형 또는 다각형 형상의 크랙 중 어느 하나의 주변에는 4개 내지 8개의 원형 또는 다각형 형상의 크랙이 인접하여 배치될 수 있다.
상기 크랙 영역의 일부는 상기 제 1 Fe계 금속 리본층 및 상기 제 2 Fe계 금속 리본층 중 적어도 하나의 표면과 높이가 상이할 수 있다.
상기 크랙 영역의 일부는 상기 제 1 Fe계 금속 리본층 및 상기 제 2 Fe계 금속 리본층 중 적어도 하나의 표면으로부터 돌출된 영역을 포함할 수 있다.
상기 크랙 영역의 일부는 상기 제 1 Fe계 금속 리본층 및 상기 제 2 Fe계 금속 리본층 중 적어도 하나의 표면으로부터 함몰된 영역을 포함할 수 있다.
상기 제 1 Fe계 금속 리본층 및 상기 제 2 Fe계 금속 리본층의 두께는 각각 0.01mm 내지 0.04mm일 수 있다.
상기 복수의 연자성층에 인가되는 압력은 상기 복수의 돌출 패턴을 포함하는 롤러의 회전운동에 의해 인가되는 압력일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 무선 전력 수신 장치에서 수신 안테나의 전자기 에너지 집속 성능을 높일 수 있어, 무선 전력 송수신 효율을 최대화할 수 있다.
또한, 포화 자화가 높고, 저주파뿐만 아니라 고주파에서의 자기 손실도 최소화되어, NFC 성능과 WPC 성능을 동시에 보장하는 무선 전력 수신 장치를 얻을 수 있다.
또한, 얇은 두께에서도 요구되는 수준의 전자기 에너지 집속 효과를 얻을 수 있어, 슬림화 추세의 다양한 전자기기(예, TV, 휴대 단말, 노트북, 테블릿 PC 등) 기술에 적용이 가능하다.
그리고, 전자기 에너지 집속 성능이 우수하고, 재료의 가격이 저렴하므로, 전기자동차, 지하철, 전철 등의 대형 응용 분야에도 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 무선 전력 송신 장치의 일부를 나타내는 도면이고, 도 3은 무선 전력 수신 장치의 일부를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 연자성층의 상면도를 나타내며, 도 7 내지 9는 도 4 내지 6의 연자성층 각각에 대한 단면도를 나타낸다.
도 10 내지 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 가압 방식으로 금속 리본에 크랙을 형성하는 예를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 틀의 날의 형상을 예시한다.
도 14 내지 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압 방식으로 금속 리본에 크랙을 형성하는 예를 나타낸다.
도 16 내지 19는 본 발명의 한 실시예에 따른 롤링 방식으로 금속 리본에 크랙을 형성하는 예를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 송수신 시스템은 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)를 포함한다. 무선 전력 송신 장치(100)는 송신 안테나에 전기 에너지를 인가하고, 송신 안테나는 전기 에너지를 전자기 에너지로 변환하여 주변으로 방사한다. 무선 전력 수신 장치(200)는 송신 안테나로부터 방사된 전자기 에너지를 수신 안테나를 이용하여 수신하고, 이를 전기 에너지로 변환하여 충전한다.
여기서, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들면 송신 패드(pad)이다. 그리고, 무선 전력 수신 장치(200)는 무선 전력 송수신 기술이 적용되는 휴대 단말, 가정용/개인용 전자제품, 운송 수단 등의 일부 구성일 수 있다. 무선 전력 송수신 기술이 적용되는 휴대 단말, 가정용/개인용 전자제품, 운송 수단 등은 무선 전력 수신 장치(200)만을 포함하거나, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)를 모두 포함하도록 설정될 수 있다.
한편, 무선 전력 수신 장치(200)는 무선 전력 송수신(Wireless Power Conversion, WPC) 기능과 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC) 기능을 동시에 가지는 모듈을 포함하도록 구성될 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신 장치(200)는 NFC 모듈을 포함하는 외부 장치(300)와 근거리 무선 통신을 수행할 수도 있다.
도 2는 무선 전력 송신 장치의 일부를 나타내는 도면이고, 도 3은 무선 전력 수신 장치의 일부를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(100)는 송신 회로(미도시), 연자성 코어(110), 송신 코일(120) 및 영구 자석(130)을 포함한다.
연자성 코어(110)는 수 mm 두께의 연자성 소재로 이루어질 수 있다. 그리고, 영구 자석(130)은 송신 코일(120)에 의하여 둘러싸일 수 있다. 여기서, 영구 자석(130)은 필수적인 구성이 아니며, 사양에 따라 생략될 수 있다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(200)는 수신 회로(미도시), 연자성층(210) 및 수신 코일(220)을 포함한다. 연자성층(210)은 기판(미도시) 상에 적층될 수 있다. 기판은 여러 겹의 고정 시트로 이루어질 수 있고, 연자성층(210)과 접합하여, 연자성층(210)을 고정시킬 수 있다.
연자성층(210)은 무선 전력 송신 장치(100)의 송신 코일(120)로부터 방사되는 전자기 에너지를 집속한다.
연자성층(210)은 금속 재료 또는 페라이트(ferrite) 소재로 이루어질 수 있으며, 연자성층(210)은 소결체(pellet), 플레이트(plate), 리본, 호일(foil), 필름(film) 등의 다양한 형태로 구현될 수 있다. 일 예로, 연자성층(210)은 Ni-Zn 계 또는 Mn-Zn 계 페라이트를 포함하는 시트, 리본, 호일 또는 필름일 수 있다. 다른 예로, 연자성층(210)은 Fe, Co, Ni 중 적어도 하나를 포함하는 단일 금속 또는 합금 분말 플레이크 및 고분자 수지를 포함하는 컴포지트 형태일 수 있다. 또 다른 예로, 연자성층(210)은 Fe, Co, Ni 중 적어도 하나를 포함하는 금속 리본, 합금 리본, 적층 리본, 호일 또는 필름일 수 있다.
연자성층(210) 상에는 수신 코일(220)이 적층된다. 수신 코일(220)은 연자성층(210) 상에서 연자성층(210)과 평행한 방향으로 감겨질 수 있다. 스마트폰에 적용되는 수신 안테나를 예로 들면, 외경 50mm 이내, 내경 20mm 이상의 나선형 코일(spiral coil)의 형태일 수 있다. 수신 회로는 수신 코일(220)을 통하여 수신된 전자기 에너지를 전기 에너지로 변환하며, 변환한 전기 에너지를 배터리(미도시)에 충전한다.
도시되지 않았으나, 연자성층(210)과 수신 코일(220) 사이에는 방열층이 더 포함될 수 있다. 본 명세서에서, 기판, 연자성층(210) 및 수신 코일(220)을 수신 안테나라고 지칭할 수 있다.
무선 전력 수신 장치(200)가 WPC 기능과 NFC 기능을 동시에 가지는 경우, 연자성층(210) 상에는 NFC 코일(230)이 더 적층될 수 있다. NFC 코일(230)은 수신 코일(220)의 바깥을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
그리고, 수신 코일(220)과 NFC 코일(230) 각각은 단자(240)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.
연자성층(210)이 페라이트를 포함하는 시트인 경우, 투자율은 양호하나 고온 소성 및 자속 밀도의 한계로 인한 두께의 제약이 있다. 또한, 연자성층(210)이 금속 분말 및 고분자 수지를 포함하는 컴포지트 형태의 시트인 경우, 고분자 수지로 인하여 투자율이 낮아지는 문제가 있다. 이에 반해, 연자성층(210)이 금속 리본인 경우, 얇은 두께로 높은 투자율 및 자속 밀도를 얻을 수 있다. 다만, 금속 리본은 고주파에서 자기 손실이 큰 문제가 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 연자성층(210)으로 금속 리본을 사용하되, 금속 리본에 크랙을 형성하여 와전류 손실을 줄이고자 한다.
본 명세서에서, 금속 리본은 아토마이저(Atomizer) 등이 기법을 통하여 매우 얇은 박(foil)으로 제조된 비결정질 또는 결정질의 금속 또는 합금을 의미한다. 금속 리본의 두께는, 예를 들면 0.01mm 내지 0.04mm일 수 있다.
금속 리본을 무선 전력 수신 장치(200)의 연자성층(210)으로 사용할 경우, 금속 리본에 크랙(crack)을 형성시켜 와전류 손실을 줄이고, 전송 효율을 향상시킬 수 있다. 그러나, 금속 리본에 불균일한 크랙이 형성되는 경우, 전송 효율 향상 효과는 반감될 수 있으며, 연자성층의 성능이 불균일하여 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 없는 문제가 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 금속 리본에 균일한 패턴의 크랙을 형성하여 연자성층의 전송 효율을 향상시키며, 성능을 균일화시키고자 한다.
도 4 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 연자성층의 상면도를 나타내며, 도 7 내지 9는 도 4 내지 6의 연자성층 각각에 대한 단면도를 나타낸다.
도 4 내지 도 6을 참고하면, 연자성층(210)에는 소정의 패턴으로 크랙(crack)이 형성되어 있다. 예를 들어, 소정의 패턴은 균일하게 형성된 제1 패턴(212) 및 제1 패턴(212)과 겹치지 않으며 균일하게 형성된 제2 패턴(214)을 포함할 수 있다.
도 4를 참고하면, 제1 패턴(212)은 격자 형상이며, 제2 패턴(214)은 격자 형상 내에 형성된 원형 형상일 수 있다.
도 5를 참고하면, 제1 패턴(212)은 격자 형상이며, 제2 패턴은(214)은 격자 형상 내에 형성된 링 형상일 수 있다.
도 6을 참고하면, 제1 패턴(212)은 격자 형상이며, 제2 패턴(214)는 다각형 형상일 수 있다.
도 7 내지 도 9를 참고하면, 제1 패턴(212)과 제2 패턴(214)은 연자성층(210)을 기준으로 상하 방향으로 구별될 수 있다. 즉, 제1 패턴(212)은 연자성층(210)의 평면(216)을 기준으로 아래 방향에 형성되며, 제2 패턴(214)은 연자성층(210)의 평면(216)을 기준으로 위 방향에 형성될 수 있다.
제1 패턴(212)과 제2 패턴(214)이 연자성층(210)을 기준으로 상하 방향으로 구별되는 경우, 기판(200)과 연자성층(210) 사이에는 연자성층(210)을 지지하는 지지대(미도시)가 더 포함될 수 있다. 지지대는 접착 성능을 가지는 소재를 포함할 수 있다.
도 4 내지 9의 제1 패턴(212)과 제2 패턴(214)의 형상 및 위치는 예시에 지나지 않으며, 다양하게 변형될 수 있다.
이와 같이, 무선 전력 수신 장치의 연자성층으로 사용되는 금속 리본에 균일한 패턴을 형성함으로써, 와전류 손실을 줄이며, 균일하고 예측 가능한 전송 효율을 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 금속 리본에 균일한 패턴의 크랙을 형성하기 위하여 가압 방식 또는 롤링 방식을 이용할 수 있다.
도 10 내지 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 가압 방식으로 금속 리본에 크랙을 형성하는 예를 나타낸다.
도 10을 참고하면, 가공 전의 금속 리본(1000)을 상부 틀(1010)과 하부 틀(1020) 사이에 적층한 후 가압하면, 금속 리본(1000)에는 상부 틀(1010)의 패턴 및 하부 틀(1020)의 패턴에 따른 크랙이 형성될 수 있다.
도 11은 상부 틀(1010) 및 하부 틀(1020) 중 하나의 패턴이 격자 형상이며, 나머지 패턴이 원형 형상인 예를 나타내며, 도 12는 상부 틀(1010)과 하부 틀(1020)이 서로 겹치지 않는 선형인 예를 나타낸다.
이때, 상부 틀(1010)과 하부 틀(1020)의 날의 모양은 도 13에 예시된 바와 같이 원형(a), 삼각형(b), 사각형(c), 사다리꼴(d) 등의 다양한 형상일 수 있다. 날의 모양에 따라 형성되는 크랙의 모양 등이 달라질 수 있다.
도 10 내지 12의 가압 공정은 25 내지 200℃, 10 내지 3000Pa 조건 하에서 10분 이하로 행해질 수 있다.
도 14 내지 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압 방식으로 금속 리본에 크랙을 형성하는 예를 나타낸다.
도 14 내지 15를 참고하면, 가공 전의 금속 리본(1400)을 하부 틀(1410) 상에 적층한 후, 중간 틀(1420)과 상부 틀(1430)을 이용하여 가압하면, 금속 리본(1400)에는 하부 틀(1410), 중간 틀(1420) 및 상부 틀(1430)의 패턴에 따른 크랙이 형성될 수 있다.
도 14 내지 15의 가압 공정은 25 내지 200℃, 10 내지 3000Pa 조건 하에서 10분 이하로 행해질 수 있다.
도 10 내지 15와 같은 가압 방식에서, 단층의 금속 리본 또는 다층의 금속 리본을 적층하여 크랙을 형성할 수 있다.
도 16 내지 19는 본 발명의 한 실시예에 따른 롤링 방식으로 금속 리본에 크랙을 형성하는 예를 나타낸다.
도 16 내지 19를 참고하면, 가공 전의 금속 리본을 두 개의 롤러 또는 롤러와 틀 사이에 적층한 후 롤링(rolling)하면 롤러 및 틀의 패턴에 따른 크랙이 형성될 수 있다.
도 16은 평평한 틀(1610) 위에 가공 전의 금속 리본(1600)을 적층하고 패턴을 가진 롤러(1620)를 이용하여 롤링하는 예를 나타낸다.
도 17은 패턴을 가진 틀(1710) 위에 가공 전의 금속 리본(1700)을 적층하고 패턴을 가진 롤러(1720)를 이용하여 롤링하는 예를 나타낸다.
도 18은 패턴을 가진 틀(1810) 위에 가공 전의 금속 리본(1800)을 적층하고 평평한 롤러(1820)를 이용하여 롤링하는 예를 나타낸다.
도 19는 패턴을 가진 하부 틀(1910)과 패턴을 가진 상부 틀(1920) 사이에 가공 전의 금속 리본(1900)을 두고 롤링하는 예를 나타낸다.
도 16 내지 19의 롤링 공정은 25 내지 200℃, 10 내지 3000Pa 조건 하에서 10분 이하로 행해질 수 있다.
이와 같이, 무선 전력 수신 장치의 연자성층으로 크랙이 형성된 금속 리본을 사용함으로써 투자율 및 포화 자기를 높이며, 와전류 손실을 줄일 수 있다. 또한, 금속 리본에 균일한 패턴의 크랙을 형성함으로써 전송 효율을 높일 수 있으며, 균일하고 예측 가능한 성능을 얻을 수 있다.
표 1은 크랙이 형성되지 않은 금속 리본을 연자성층으로 사용한 경우와 도 10 내지 19와 같은 가압 방식 또는 롤링 방식으로 소정의 패턴의 크랙이 형성된 금속 리본을 연자성층으로 사용한 경우의 전송 효율의 성능을 비교한 표이다.
Type 금속 리본(크랙 없음) 금속 리본(크랙 있음)
A1 48.89% 56~58%
A11 64.24% 65~69%
표 1을 참고하면, 무선 전력 송신 장치에 영구 자석이 포함되는 A1 유형 및 영구 자석이 포함되지 않는 A11 유형 모두, 균일한 패턴의 크랙이 형성된 금속 리본을 연자성층으로 이용하는 경우 전송 효율이 우수함을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
200: 무선 전력 수신 장치
210: 연자성층
220: 수신 안테나
230: NFC 코일

Claims (17)

  1. 제 1 Fe계 금속 리본층을 준비하는 단계;
    상기 제 1 Fe계 금속 리본층 상에 제 2 Fe계 금속 리본층을 배치하여 복수의 연자성층을 형성하는 단계; 및
    상기 복수의 연자성층 중 적어도 하나의 표면에 투자율 조절을 위한 크랙 영역을 형성하는 단계;를 포함하고
    상기 크랙 영역을 형성하는 단계는,
    상기 복수의 연자성층 상에 복수의 돌출 패턴을 포함하는 가압체를 배치하는 단계; 및
    상기 가압체가 상기 복수의 연자성층에 압력을 인가하여 상기 복수의 연자성층 중 적어도 하나의 표면에 크랙 영역이 형성되는 단계;를 포함하고,
    상기 크랙 영역은,
    제 1크랙; 및
    상기 제 1크랙과 형상이 상이하고, 상기 제 1크랙을 수용하도록 수용부를 포함하는 제 2크랙;을 포함하고,
    상기 제 1크랙 및 상기 제 2크랙 중 어느 하나는 원형 또는 다각형 형상을 포함하는 연자성 시트의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 크랙 영역은,
    복수의 제 1크랙; 및
    상기 제 1크랙과 형상이 상이하고, 상기 제 1크랙을 수용하도록 수용부를 포함하는 복수의 제 2크랙;을 포함하고,
    상기 복수의 제 1크랙은 소정의 규칙으로 배열된 연자성 시트의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 크랙 영역은 복수의 중심점으로부터 각각 방사되는 복수의 방사선을 포함하는 복수의 방사 크랙을 포함하고, 상기 복수의 중심점은 소정의 규칙으로 배열된 연자성 시트의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 크랙 영역을 형성하는 단계는, 인가된 상기 압력에 의해 상기 복수의 돌출 패턴의 형상이 상기 복수의 연자성층 중 적어도 하나의 표면에 전사되는 단계인 연자성 시트의 제조 방법.
  5. 제 1 Fe계 금속 리본층을 준비하는 단계;
    상기 제 1 Fe계 금속 리본층 상에 제 2 Fe계 금속 리본층을 배치하여 복수의 연자성층을 형성하는 단계; 및
    상기 복수의 연자성층 중 적어도 하나의 표면에 투자율 조절을 위한 크랙 영역을 형성하는 단계;를 포함하고
    상기 크랙 영역을 형성하는 단계는,
    상기 복수의 연자성층 상에 복수의 돌출 패턴을 포함하는 가압체를 배치하는 단계;
    상기 가압체가 상기 복수의 연자성층에 압력을 인가하여 상기 복수의 연자성층 중 적어도 하나의 표면에 크랙 영역이 형성되는 단계;를 포함하고,
    상기 크랙 영역은,
    복수의 중심점으로부터 각각 방사되는 복수의 방사선을 포함하는 복수의 방사 크랙; 및
    상기 복수의 방사 크랙의 각 중심점과 이격되어 형성된 복수의 원형 또는 다각형 형상의 크랙;을 포함하고,
    상기 복수의 방사 크랙의 상기 각 중심점은 소정의 규칙으로 배열된 연자성 시트의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 복수의 원형 또는 다각형 형상의 크랙은 상기 복수의 방사 크랙과 각각 인접하여 배치된 연자성 시트의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 복수의 방사 크랙의 상기 각 중심점은 소정의 규칙으로 서로 이격된 연자성 시트의 제조 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 복수의 중심점으로부터 방사되는 복수의 방사 크랙 중 적어도 하나는 이웃하는 중심점으로부터 방사되는 복수의 방사 크랙 중 어느 하나와 연결된 연자성 시트의 제조 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 복수의 방사 크랙의 중심점 중 어느 하나의 주변에는 4개 내지 8개의 방사 크랙의 중심점이 인접하는 연자성 시트의 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 원형 또는 다각형 형상의 크랙은 소정의 규칙으로 배열된 연자성 시트의 제조 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 복수의 원형 또는 다각형 형상의 크랙 중 어느 하나의 주변에는 4개 내지 8개의 원형 또는 다각형 형상의 크랙이 인접하여 배치되는 연자성 시트의 제조 방법.
  12. 제 5항에 있어서,
    상기 크랙 영역의 일부는 상기 제 1 Fe계 금속 리본층 및 상기 제 2 Fe계 금속 리본층 중 적어도 하나의 표면과 높이가 상이한 연자성 시트의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 크랙 영역의 일부는 상기 제 1 Fe계 금속 리본층 및 상기 제 2 Fe계 금속 리본층 중 적어도 하나의 표면으로부터 돌출된 영역을 포함하는 연자성 시트의 제조 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 크랙 영역의 일부는 상기 제 1 Fe계 금속 리본층 및 상기 제 2 Fe계 금속 리본층 중 적어도 하나의 표면으로부터 함몰된 영역을 포함하는 연자성 시트의 제조 방법.
  15. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 Fe계 금속 리본층 및 상기 제 2 Fe계 금속 리본층의 두께는 각각 0.01mm 내지 0.04mm인 연자성 시트의 제조 방법.
  16. 제 5항에 있어서,
    상기 복수의 연자성층에 인가되는 압력은,
    상기 복수의 돌출 패턴을 포함하는 롤러의 회전운동에 의해 인가되는 연자성 시트의 제조 방법.
  17. 제 5항에 있어서,
    상기 크랙 영역을 형성하는 단계는, 인가된 상기 압력에 의해 상기 복수의 돌출 패턴의 형상이 상기 복수의 연자성층 중 적어도 하나의 표면에 전사되는 단계인 연자성 시트의 제조 방법.
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