KR20200016084A - 무선 충전 패드 및 무선 충전 장치 - Google Patents

무선 충전 패드 및 무선 충전 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20200016084A
KR20200016084A KR1020180091350A KR20180091350A KR20200016084A KR 20200016084 A KR20200016084 A KR 20200016084A KR 1020180091350 A KR1020180091350 A KR 1020180091350A KR 20180091350 A KR20180091350 A KR 20180091350A KR 20200016084 A KR20200016084 A KR 20200016084A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coil
wireless charging
region
layer
magnetic material
Prior art date
Application number
KR1020180091350A
Other languages
English (en)
Inventor
조용남
이병혁
백종석
최보환
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020180091350A priority Critical patent/KR20200016084A/ko
Publication of KR20200016084A publication Critical patent/KR20200016084A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • 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
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 무선으로 전력을 송신하거나 수신하는 코일; 및 상기 코일과 층을 지며 배치되는 자성체;를 포함하고, 상기 자성체는, 상기 코일에 대응되는 제1 영역에 위치하는 비정질계 자성체; 및 상기 제1 영역을 제외한 제2 영역에 위치하는 페라이트(ferrite);를 포함하는 무선 충전 패드에 관한 것이다.

Description

무선 충전 패드 및 무선 충전 장치{Wireless charging pad and wireless charging apparatus}
본 발명은 무선 충전 패드 및 무선 충전 장치에 관한 것이다.
전자 기기에 대한 연구가 지속됨에 따라, 전자 기기에 전기 에너지를 공급하는 무선 충전 시스템에 대한 연구도 함께 이루어지고 있다. 이동 단말기의 무선 충전 시스템 및 전기 자동차의 무선 충전 시스템에 대해 많은 업체들이 연구 개발에 몰두하고 있다.
종래 기술에 따른 무선 충전 패드의 자성체는 페라이트 1종으로 구성되어 있다. 페라이트의 두께는 높은 자속밀도가 집중되는 권선 바로 아래 부분의 포화여부를 고려하여 결정된다. 이로인해 권선과 맞닿지 않은 부분은 페라이트가 불필요하게 두껍게 설계된다. 또한 충전 중 권선하부의 높은 자속 밀도에 의한 국부적 발열로 인해 전체적인 시스템의 효율이 낮아지고 무선 충전 패드의 온도가 올라가는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 이종 자성체를 포함하는 무선 충전 패드를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드는, 비정질계 자성체와 페라이트로 구성된 자성체를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 자성체의 두께를 최소화함으로써, 무선 충전 패드 전체의 두께가 감소되는 효과가 있다.
둘째, 코일에 대응되는 영역에 비정질계 자성체를 위치시킴으로 인해, 발열, 손실이 개선되고, 인덕턴스 변화량이 감소되는 효과가 있다.
셋째, 페라이트보다 가격이 높은 비정질 합금을 필요한 부분에만 이용하여 무선 충전 패드의 제조 비용이 감소되는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 방식을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드의 등가 회로를 예시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드의 구성을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드의 일부 구성의 상면도이다.
도 7은 도 6의 A-A을 취한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드의 일부 구성의 상면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드의 일부 구성의 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 블럭도이다.
도면을 참조하면, 무선 충전 시스템(100)은, 전력 송신 장치(10)와 전력 수신 장치(20)를 포함할 수 있다. 무선 충전 시스템(100)은, 전기 자동차 배터리의 무선 충전, 로봇 청소기의 무선 충전, 이동 단말기 배터리의 무선 충전 등에 이용될 수 있다.
전기 자동차 배터리의 무선 충전에 무선 충전 시스템(100)이 이용되는 경우, 전력 송신 장치(10)는, 충전소 등에 설치될 수 있고, 전력 수신 장치(20)는, 차량 내부에 구비될 수 있다. 로봇 청소기 배터리의 무선 충전에 무선 충전 시스템(100)이 이용되는 경우, 전력 송신 장치(10)는, 포터블 형식으로 구성될 수 있고, 전력 수신 장치(20)는, 로봇 청소기 내부에 구비될 수 있다. 이동 단말기 배터리의 무선 충전에 무선 충전 시스템(100)이 이용되는 경우, 전력 송신 장치(10)는, 포터블 형식으로 구성될 수 있고, 전력 수신 장치(20)는, 이동 단말기 내부에 구비될 수 있다.
전력 송신 장치(10)는, AC/DC 컨버터(11), DA/AC 인버터(12), 공진 탱크(13) 및 송신 패드(14)를 포함할 수 있다. AC/DC 컨버터(11)는, 계통(1)에서 제공되는 교류 형태의 전기 에너지를 직류 형태로 전환할 수 있다. DC/AC 컨버터(12)는, 직류 형태의 전기 에너지를 교류 형태의 전기 에너지로 전환한다. 이때, DC/AC 컨버터(12)는, 수십 내지 수백 kHz의 고주파 신호를 생성할 수 있다. 공진 탱크(13)는, 무선 충전에 적합하게 임피던스를 보상한다. 송신 패드(14)는, 전기 에너지를 무선으로 전송한다. 송신 패드(14)는, 내부에 송신 코일(15)을 포함한다.
전력 수신 장치(20)는, 수신 패드(21), 공진 탱크(22) 및 정류기(23)를 포함할 수 있다. 수신 패드(21)는, 전기 에너지를 무선으로 수신한다. 수신 패드(21)는, 내부에 수신 코일(25)을 포함한다. 송신 패드(14)와 수신 패드(21)는, 자기 결합(magnetic coupling)을 가지는 코일 세트(송신 코일(15) 및 수신 코일(25))를 포함한다. 송신 패드(14)와 수신 패드(21)는, 고주파 구동 신호로 인해 발생하는 자기장(magnetic field)를 매개로 물리적인 전극간의 접촉(electrical contact)없이 전기 에너지를 전달한다. 공진 탱크(22)는, 무선 충전에 적합하게 임피던스를 보상한다. 정류기(21)는, 배터리(30)에 직류 형태의 전기 에너지를 공급하기 위해, 교류 형태의 전기 에너지를 직류 형태의 전기 에너지로 전환한다. 배터리(30)는, 차량, 로봇 청소기 또는 이동 단말기에 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 방식을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 3을 참조하면, 무선 충전 시스템은, 유도 결합 방식 또는 공진 결합 방식을 이용할 수 있다.
유도 결합 방식(Inductive Coupling) 방식은, 인접한 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일(coil)에 흐르는 전류의 세기를 변화시키면 그 전류에 의해 자기장이 변하고, 이로 인하여 2차 코일(coil)을 지나는 자속이 변하게 되어 2차 코일(coil)측에 유도 기전력이 생기게 되는 원리를 이용한다. 즉, 이 방식에 따르면, 두 개 도선을 공간적으로 움직이지 않고도 두 개 코일(coil)을 근접시킨 채 1차 코일(coil)의 전류만 변화시키면 유도 기전력이 생기게 된다. 이 경우, 주파수 특성은 크게 영향을 받지 않으나, 각 코일(coil)을 포함하는 송신 장치(예를 들면, 무선 충전 장치) 및 수신 장치(예를 들면, 이동 단말기) 사이의 배열(Alignment) 및 거리(Distance)에 따라 전력 효율이 영향을 받게 된다.
공진 결합(Resonance Coupling) 방식은, 일정 거리가 떨어진 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequncy)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수의 2차 코일(coil)에 인가되어 2차 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생되는 원리를 이용한다. 즉, 이 방식에 따르면, 송수신 장치가 각각 동일 주파수로 공진하는 경우, 전자파가 근거리 전자장을 통해 전달되게 되므로, 주파수가 다르면 에너지 전달이 없게 된다. 이 경우, 주파수의 선택이 중요한 문제가 될 수 있다. 소정 거리 이상 이격된 공진 주파수간에는 서로간에 에너지 전달이 없으므로, 공진 주파수 선택을 통해 충전 대상 기기를 선택할 수도 있다. 만일, 하나의 공진 주파수에 하나의 기기만이 할당되는 경우, 공진 주파수의 선택은 곧 충전 대상 기기를 선택하는 의미를 가질 수도 있다.
공진 결합 방식은 유도 결합 방식에 비해, 각 코일(coil)을 포함하는 송신 장치 및 수신 장치 사이의 배열(Alignment) 및 거리(Distance)가 상대적으로 전력 효율에 덜 영향을 주는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드의 등가 회로를 예시한다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드(500)는, 전력 송신 장치(10)의 송신 패드(14) 또는 전력 수신 장치(20)의 수신 패드(21)로 이용될 수 있다. 무선 충전 패드(500)는, 이동 단말기와 같은 소형 장치의 무선 충전에 이용될 수 있으나, 전기 자동차와 같은 대형 장치의 무선 충전에 이용되는 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 무선 충전 패드(500)는, 전력 송신용 패드(500a) 또는 전력 수신용 패드(500b)로 이용될 수 있다. 전력 송신용 패드(500a)는, 공진 탱크(13) 및 전력 송신용 코일(520a)을 포함할 수 있다. 전력 송신용 패드(500a)는, 전력 변환기(11,12)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전력 변환기(11, 12)는, 도 2를 참조하여 설명한 AC/DC 컨버터(11) 및 DC/AC 인버터(12)를 포함할 수 있다. 전력 수신용 패드(500b)는, 공진 탱크(22) 및 전력 수신용 코일(520b)을 포함할 수 있다. 전력 수신용 패드(500b)는, 정류기(23)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드의 구성을 설명하는데 참조되는 도면이다. 도 5는 무선 충전 패드의 분해 사시도를 예시한다.
도 5를 참조하면, 무선 충전 패드(500)는, 제1 케이스(610), 코일 가이드(620), 적어도 하나의 코일(520), 적어도 하나의 자성체(510), 절연 시트(640), 알루미늄 플레이트(630) 및 제2 케이스(650)를 포함할 수 있다.
제1 케이스(610)는, 제2 케이스(650)와 함께 무선 충전 패드(500)의 외관을 형성할 수 있다. 제1 케이스(610)는, 제2 케이스(650)와 결합하여 내부에 공간을 형성할 수 있다. 형성된 공간에, 코일 가이드(620), 코일(520), 자성체(ferrite plate)(510), 알루미늄 플레이트(630), 절연 시트(640)가 수용될 수 있다.
코일 가이드(620)는, 코일 가이드(620)는, 코일(520)의 위 또는 아래에 위치할 수 있다. 코일 가이드(620)는, 결합시, 고정되어 움직이지 않도록 코일(520)을 구속할 수 있다. 실시예에 따라, 코일 가이드(620)는, 제1 케이스(610)와 일체형으로 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 코일 가이드(620)는, 생략될 수 있다. 코일(520)은 나선형으로 형성되어, 전체적인 형상이 원형, 타원형 또는 다각형을 형성할 수 있다. 코일 가이드(620)는, 원형, 타원형 또는 다각형을 수용할 수 있는 형상을 가질 수 있다.
코일(520)은, 전력 전송을 위한 코일일 수 있다. 코일(520)은, 무선으로 전력을 송신하거나 수신할 수 있다. 무선 충전 패드(500)가 송신 패드(14)로 기능하는 경우, 코일(520)은, 송신 코일(15)로 설명될 수 있다. 무선 충전 패드(500)가 수신 패드(15)로 기능하는 경우, 코일(520)은, 수신 코일(25)로 설명될 수 있다.
코일(520)은 나선형(spiral)으로 형성될 수 있다. 코일(520)의 감김으로 인해, 코일(520)은 전체적으로 원형, 타원형 또는 다각형의 외관을 형성할 수 있다.
코일(520)은, 인입선(521) 및 인출선(529)을 포함할 수 있다.
코일(520)은, 자성체(510)의 위 또는 아래에 위치할 수 있다. 코일(520)은, 코일 가이드(620)와 자성체(510) 사이에 위치할 수 있다.
자성체(510)는, 원형, 타원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있다. 자성체(510)는, 적어도 하나의 플레이트로 구성될 수 있다. 예를 들면, 자성체(510)는, 나란히 배치되는 복수의 플레이트를 포함할 수 있다.
자성체(510)의 상면은, 제1 케이스(610), 코일 가이드(620) 및 코일(520) 중 적어도 어느 하나와 마주보는 면으로 정의될 수 있다. 자성체(510)의 하면은, 알루미늄 플레이트(630), 절연 시트(640), 공진 탱크(530) 및 제2 케이스(650) 중 적어도 하나와 마주보는 면으로 정의될 수 있다.
자성체(510)는, 코일(520)과 층을 지며 배치될 수 있다. 도 5는 자성체(510)위에 코일(520)이 배치되는 것으로 예시되나, 코일(520) 위에 자성체(510)가 배치될 수도 있다. 예를 들면, 코일(520)은 자성체(510)에 적층될 수 있다. 예를 들면, 자성체(510)는, 코일(520)에 적층될 수 있다. 자성체(510)는, 코일(520)과 제2 케이스(650) 사이에 위치할 수 있다. 실시예에 따라, 자성체(510)와 제2 케이스(650) 사이에는, 알루미늄 플레이트(630) 및 절연 시트(640)가 위치할 수 있다.
절연 시트(640)는, 의도되지 않은 전류를 차폐할 수 있다. 예를 들면, 절연 시트(640)는, 자성체(510)에 흐르는 표면 전류를 차폐할 수 있다. 예를 들면, 절연 시트(640)는, 공진 탱크(530)의 커패시터가 무선 충전 패드(500) 내의 다른 구성 요소들과 통전되지 않도록 차폐할 수 있다.
절연 시트(640)는, 알루미늄 플레이트(630)와 자성체(510) 사이에 위치할 수 있다. 절연 시트(640)는, 여러 절연 물질로 형성될 수 있으나, 폴리카보네이트(polycarbonate, PC)로 형성되는 것이 바람직하다.
알루미늄 플레이트(630)는, 자기장을 차폐할 수 있다. 알루미늄 플레이트(630)는, 전력 전송 및/또는 전력 수신 과정에서 발생되는 자기장이 외부로 유출되지 않도록 차폐할 수 있다. 알루미늄 플레이트(630)는, 방열 기능을 수행할 수 있다. 알루미늄 플레이트(630)는, 전력 전송 및/또는 전력 수신 과정에서 코일(520) 및/또는 자성체(510)에서 발생되는 열을 무선 충전 패드(500) 외부로 유도할 수 있다.
알루미늄 플레이트(630)는, 자성체(510)와 제2 케이스(650) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들면, 알루미늄 플레이트(630)는, 자성체(510) 아래에 위치할 수 있다.
제2 케이스(650)는, 제1 케이스(610)와 무선 충전 패드(500)의 외관을 형성할 수 있다. 제2 케이스(650)는, 제1 케이스(610)와 결합하여 내부에 공간을 형성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드의 일부 구성의 상면도이다.
도 7은 도 6의 A-A을 취한 단면도이다.
도 6 내지 도 7을 참조하면, 자성체(510)는, 비정질계 자성체(511) 및 페라이트(ferrite)(512)를 포함할 수 있다.
비정질계 자성체(511)는, 코일(520)의 권취 영역에 대응되는 제1 영역(721)에 위치할 수 있다. 제1 영역(721)은, 도 6과 같이, 무선 충전 패드를 위에서 볼때, 코일(520)의 권취 영역에 대응되는 영역으로 정의될 수 있다.
자성체(510)는, 제1 레이어(710)에 배치될 수 있다. 제1 레이어(710)는, 제1 영역(711) 및 제2 영역(712a, 712b)으로 구분될 수 있다. 제1 영역(711)은, 제2 레이어(720)의 권취 영역(721)과 대응되는 제1 레이어(710)의 일 영역으로 정의될 수 있다. 제1 영역(711)은 권취 영역(721)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 제2 영역(712a, 712b)은, 제2 레이어(720)의 내부 영역(722) 및 외부 영역(723)과 대응되는 제1 레이어(710)의 일 영역으로 정의될 수 있다. 제2 영역(712a, 712b)은, 내부 영역(722) 및 외부 영역(723)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
코일(520)은, 제1 레이어(710)와 다른 제2 레이어(720)에 배치될 수 있다. 제2 레이어(720)는, 권취 영역(721), 내부 영역(722) 및 외부 영역(723)으로 구분될 수 있다. 권취 영역(721)은, 제2 레이어(720)에서 코일(520)이 권취되는 일 영역으로 정의될 수 있다. 내부 영역(722)은, 제2 레이어(720)에서 코일로 둘러싸인 일 영역으로 정의될 수 있다. 또는, 내부 영역(722)은, 제2 레이어(720)에서, 권취 영역(721)의 안쪽 영역으로 정의될 수 있다. 외부 영역(723)은, 제2 레이어(720)에서 권취된 코일의 바깥쪽 영역으로 정의될 수 있다.
코일(520)은, 비정질계 자성체(511) 위에서 권취될 수 있다. 실시예에 따라, 코일(520)은, 비정질계 자성체(511) 아래에서 권취될 수 있다.
무선 충전 패드(500)가 코일 가이드(620)를 더 포함하는 경우, 코일(520)은, 코일 가이드(620)의 적어도 일부를 중심에 두고 권취될 수 있다. 코일 가이드(620)는, 일 방향으로 돌출된 돌출부를 포함할 수 있다. 코일(520)은, 코일 가이드(620)는, 코일 가이드(620)의 돌출부를 중심에 두고 권취될 수 있다. 코일(520)은, 코일 가이드(620)의 돌출부를 따라 권취될 수 있다.
비정질계 자성체(511)는, 페라이트(512)가 배치되는 영역에 비해 상대적으로 높은 자속 밀도를 가지는 영역에 배치될 수 있다. 상대적으로 높은 자속 밀도를 가지는 영역은, 코일의 권취 영역에 대응되는 영역일 수 있다.
페라이트(512)는, 제1 영역(711)을 제외한 제2 영역(712a, 712b)에 위치할 수 있다. 제2 영역(712a, 712b)은, 도 6과 같이, 무선 충전 패드(500)를 위에서 볼때, 제1 영역(711)을 제외한 영역으로 설명될 수 있다.
페라이트(512)는, 코일(520)로 둘러싸인 제2 레이어(720)의 내부 영역(722)에 대응되는 제1 레이어(710)의 영역(712a)에 위치할 수 있다. 페라이트(512)는, 권취된 코일의 제2 레이어(720)의 바깥쪽 영역(723)에 대응되는 제1 레이어(710)의 영역(712b)에 위치할 수 있다.
한편, 무선 충전 패드(500)는, 코일(520)과 비정질계 자성체(511) 사이에 배치되는 절연 시트를 더 포함할 수 있다. 절연 시트는, 여러 절연 물질로 형성될 수 있으나, 실리콘으로 형성되는 것이 바람직하다.
페라이트(512)는, 높은 투자율을 가지고 있어 작은 턴 수로도 코일의 인덕턴스를 높여주고, 자기장의 차폐 역할도 한다. 하지만 코일 하부영역의 자성체 부분은 높은 자속 밀도에 의해 온도가 올라가 자기포화현상(인덕턴스 변화)의 우려가 있을 수 있고, 코아손실이 높아져 전체적인 시스템의 효율이 저감하는 문제를 가지고 있다.
일반적으로 자성체(510)는 자속이 포화하기 전까지 사용해야 온도 및 용량의 변화가 없어 일정한 인덕턴스를 유지하게 되는데 비정질계 자성체(511)는 페라이트(512)에 비해 2배 이상의 포화자속밀도 특성을 가지기에 상기와 같은 문제가 발생하지 않게 된다. 하지만 비정질계 자성체(511)는 투자율이 페라이트(512) 보다 낮아 비정질계 자성체(511)로만 자성체(510)를 구성하게 되면 만족하는 인덕턴스가 나오지 못할 뿐만 아니라 비용부담이 있어 자속이 높은 영역에서만 사용하는 것이 바람직하다.
본원 발명에 따라 코일(520)의 권취 영역에 대응되는 영역에 비정질계 자성체(511)를 위치시키고, 다른 영역에는 페라이트(512)를 위치시킴으로써, 발열, 손실이 개선되고, 인덕턴스 변화량이 감소하게 된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드의 일부 구성의 상면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 패드의 일부 구성의 측면도이다.
도 8 내지 도 9를 참조하면, 비성질계 자성체(511)는, 복수의 조각 비정질계 자성체(511a)를 포함할 수 있다. 복수의 조각 비정질계 자성체(511a)는, 제1 영역(711)에 위치할 수 있다. 복수의 조각 비정질계 자성체(511a)는, 제1 레이어(710)에서 코일(520)의 권취 방향을 따라 배치될 수 있다. 예를 들면, 코일(520)이 대략적으로 원형으로 권취되는 경우, 복수의 조각 비정질계 자성체(511a)는 원형으로 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 복수의 조각 비정질계 자성체(511a)는, 절연 시트(640) 위에 배치될 수 있다.
페라이트(512)는, 복수의 조각 페라이트(512a)를 포함할 수 있다. 복수의 조각 페라이트(512a)는, 제2 영역(712)에 위치할 수 있다. 복수의 조각 페라이트(512a)는, 코일(520)로 둘러싸인 제2 레이어(720)의 내부 영역(722)에 대응되는 제1 레이어(710)의 영역에 배치될 수 있다. 복수의 조각 페라이트(512a)는, 코일(520)로 둘러싸인 제2 레이어(720)의 외부 영역(723)에 대응되는 제1 레이어(710)의 영역에 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 복수의 조각 페라이트(512a)는, 절연 시트(640) 위에 배치될 수 있다.
이와 같이, 복수의 조각 비정질계 자성체(511a)와 복수의 조각 페라이트(512a)를 이용함으로써, 무선 충전 패드(500)의 경량화를 도모할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
500 : 무선 충전 패드

Claims (9)

  1. 무선으로 전력을 송신하거나 수신하는 코일; 및
    상기 코일과 층을 지며 배치되는 자성체;를 포함하고,
    상기 자성체는,
    상기 코일의 권취 영역에 대응되는 제1 영역에 위치하는 비정질계 자성체; 및
    상기 제1 영역을 제외한 제2 영역에 위치하는 페라이트(ferrite);를 포함하는 무선 충전 패드.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 비정질계 자성체는,
    상기 페라이트가 배치되는 영역에 비해 상대적으로 높은 자속 밀도를 가지는 영역에 배치되는 무선 충전 패드.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 자성체는, 제1 레이어에 배치되고,
    상기 코일은,
    제2 레이어에 배치되고, 상기 비정질계 자성체 위에서 권취되는 무선 충전 패드.
  4. 제 3항에 있어서,
    코일 가이드;를 더 포함하고,
    상기 코일은,
    상기 코일 가이드의 적어도 일부를 중심에 두고 권취되는 무선 충전 패드.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 페라이트는,
    상기 코일로 둘러싸인 상기 제2 레이어의 내부 영역에 대응되는 제1 레이어의 영역 및 권취된 코일의 상기 제2 레이어의 바깥쪽 영역에 대응되는 제1 레이어의 영역에 위치하는 무선 충전 패드.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 코일과 상기 비정질계 자성체 사이에 배치되는 절연 시트;를 더 포함하는 무선 충전 패드.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 비정질계 자성체는, 복수의 조각 비정질계 자성체를 포함하고,
    상기 복수의 조각 비정질계 자성체는, 제1 레이어에서 상기 코일의 권취 방향을 따라 배치되는 무선 충전 패드.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 페라이트는, 복수의 조각 페라이트를 포함하고,
    상기 복수의 조각 페라이트는,
    상기 코일로 둘러싸인 상기 제2 레이어의 내부 영역에 대응되는 제1 레이어의 영역 및 권취된 코일의 상기 제2 레이어의 외부 영역에 대응되는 제1 레이어의 영역에 배치되는 무선 충전 패드.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 자성체 아래에 위치하는 알루미늄 플레이트; 및
    상기 알루미늄 플레이트와 상기 자성체 사이에 위치하는 절연 시트;를 더 포함하는 무선 충전 패드.


KR1020180091350A 2018-08-06 2018-08-06 무선 충전 패드 및 무선 충전 장치 KR20200016084A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180091350A KR20200016084A (ko) 2018-08-06 2018-08-06 무선 충전 패드 및 무선 충전 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180091350A KR20200016084A (ko) 2018-08-06 2018-08-06 무선 충전 패드 및 무선 충전 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200016084A true KR20200016084A (ko) 2020-02-14

Family

ID=69514392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180091350A KR20200016084A (ko) 2018-08-06 2018-08-06 무선 충전 패드 및 무선 충전 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200016084A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102312981B1 (ko) * 2020-10-22 2021-10-15 더가우스 주식회사 무선 전력 수신 장치 및 그 제조 방법
WO2022265469A1 (ko) * 2021-06-18 2022-12-22 현대자동차주식회사 무선 전력 전송을 위한 코일 구조 및 전력 전달 회로를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 및 무선 전력 수신 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102312981B1 (ko) * 2020-10-22 2021-10-15 더가우스 주식회사 무선 전력 수신 장치 및 그 제조 방법
US11742138B2 (en) 2020-10-22 2023-08-29 The Gauss Inc. Wireless power reception apparatus and a method of manufacturing the same
WO2022265469A1 (ko) * 2021-06-18 2022-12-22 현대자동차주식회사 무선 전력 전송을 위한 코일 구조 및 전력 전달 회로를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 및 무선 전력 수신 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5531500B2 (ja) 無線電力伝送システムにおける電磁波遮蔽装置および無線電力送電装置
EP2852025B1 (en) Wireless power transfer device and wireless charging system having same
EP2811615B1 (en) Wireless power transfer method, wireless power transmitter and wireless charging system
WO2013021801A1 (ja) 非接触充電対応型二次電池、非接触充電器
KR20120008200A (ko) 무선 전력 통신용 코어 어셈블리와 그를 구비하는 무선 전력 통신용 전력 공급 장치, 그리고 무선 전력 통신용 코어 어셈블리 제조 방법
JP2012143091A (ja) 遠隔無線駆動充電装置
KR20130119585A (ko) 무선 전력 송수신 코일 장치
KR20190070011A (ko) 무선전력 송신장치
WO2013150785A1 (ja) コイルユニット及びコイルユニットを備える電力伝送装置
KR102452017B1 (ko) 무선 전력 송수신 장치
KR20190093937A (ko) 안테나 성능을 개선시키는 무선 충전 수신기
KR101239305B1 (ko) 무선전력통신용 코어 어셈블리와 그를 구비하는 무선전력통신용 전력공급장치, 그리고 무선전력통신용 코어 어셈블리 제조 방법
US20200303940A1 (en) Wireless Charging Apparatus
KR20200016084A (ko) 무선 충전 패드 및 무선 충전 장치
EP3503348A1 (en) Wireless power transmission device
WO2013150784A1 (ja) コイルユニット及びコイルユニットを備える電力伝送装置
KR20180100749A (ko) 전자파 차폐 구조를 가지는 코일 어셈블리
KR20180064740A (ko) 멀티 모드 안테나 및 그것을 이용한 무선 전력 수신 장치
US10784043B2 (en) Wireless power transmission device, wireless power reception device, and wireless charging system
KR102521855B1 (ko) 무선 충전 패드 및 무선 충전 장치
WO2017217648A1 (ko) 무선 전력 송신 안테나 및 그를 이용한 장치 및 시스템
KR20200016083A (ko) 유무선 통합 전력 수신 시스템
CN112189293B (zh) 无线充电板以及无线充电装置
KR20180057939A (ko) 멀티 모드 안테나 및 그것을 이용한 무선 전력 수신 장치
KR102546991B1 (ko) 무선 충전 패드 및 무선 충전 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal