WO2023075242A1 - 전기자동차용 자기장 차폐모듈 및 이를 포함하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈 - Google Patents

전기자동차용 자기장 차폐모듈 및 이를 포함하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈 Download PDF

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장길재
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주식회사 아모센스
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Definitions

  • the present invention relates to a magnetic field shielding module for an electric vehicle and a wireless power transmission module for an electric vehicle including the same.
  • Such wireless charging is performed through a wireless power transmission module including a coil for wirelessly transmitting or receiving power supplied from the outside and a shielding sheet disposed on one side of the coil to shield a magnetic field generated from the coil.
  • the shielding sheet used in the vehicle wireless power transmission module a magnetic sheet made of a ferrite material is typically used.
  • the shielding sheet applied to the wireless power transmission module for vehicles has a thickness of about 5 mm and It is configured to have a large area of 100 mm ⁇ 100 mm or more.
  • the conventional shielding sheet for a vehicle made of a ferrite material may satisfy the required power transmission efficiency, but has a disadvantage in that the overall weight is large.
  • the present invention has been devised in consideration of the above points, and even if the shielding module for shielding the magnetic field is implemented in a large area size, the magnetic field shielding module for an electric vehicle can reduce the overall weight while satisfying the required power transmission efficiency. And an object thereof is to provide a wireless power transmission module for an electric vehicle including the same.
  • another object of the present invention is to provide a magnetic field shielding module for an electric vehicle that can increase mass productivity while a shielding module for shielding a magnetic field is implemented in a large area, and a wireless power transmission module for an electric vehicle including the same.
  • the present invention is applied to a wireless power transmission module for an electric vehicle, and a plurality of unit blocks made of ferrite material are used to shield a magnetic field generated from a flat coil in which a conductive member is wound a plurality of times.
  • a shielding layer comprising; and a coil accommodating groove which is drawn in and formed at a certain depth from one surface of the shield layer to accommodate the thickness of the flat coil, wherein the shield layer has a plate shape having a predetermined area in which a plurality of unit blocks are arranged adjacent to each other.
  • a magnetic field shielding module for an electric vehicle in which two unit blocks are connected to each other while being arranged adjacent to each other to form the coil accommodating groove having a shape corresponding to the flat coil.
  • the present invention is an antenna for wireless power transmission formed of a flat coil in which a conductive member is wound a plurality of times; and a magnetic field shielding module made of a magnetic material to shield a magnetic field generated from the planar coil, wherein the magnetic field shielding module includes: a shielding layer including a plurality of unit blocks made of a ferrite material; and a coil accommodating groove which is drawn in and formed at a predetermined depth from one surface of the shield layer to accommodate the thickness of the flat coil, wherein the shield layer has a plate shape having a predetermined area in which a plurality of unit blocks are arranged adjacent to each other.
  • a wireless power transmission module for an electric vehicle in which two unit blocks are connected to each other while being arranged adjacent to each other to form the coil accommodating groove having a shape corresponding to the flat coil.
  • the plurality of unit blocks may include a first unit block formed with a curved unit accommodating groove, a second unit block formed with a linear unit accommodating groove, and a third unit block without a unit accommodating groove. there is.
  • the coil accommodating groove may be formed to be drawn in from one surface of the shielding layer to have a depth equal to the wire diameter of the conductive member or to have a depth greater than the wire diameter of the conductive member.
  • the magnetic field shielding module may further include an auxiliary blocking member made of a magnetic material and disposed in the coil accommodating groove, wherein the auxiliary blocking member is formed in a spiral shape while extending from a plate-shaped support plate and a predetermined height from the support plate
  • a partition wall member and a seating groove defined by the support plate and the partition wall member may be included, and the partition wall member may be disposed between turns adjacent to each other in the flat coil.
  • the coil accommodating groove may be formed as an accommodating groove in which both sides are sealed.
  • the magnetic field shielding module is implemented in a large area through a plurality of unit blocks disposed adjacent to each other, it is possible to reduce the weight while satisfying the required power transmission efficiency.
  • FIG. 1 is a diagram showing a wireless power transmission module for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a separation view of Figure 1;
  • Figure 3 is a cross-sectional view in the A-A direction of Figure 1;
  • FIG. 4 is a diagram showing a wireless power transmission module for an electric vehicle according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a separation view of Figure 4.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view in the B-B direction of FIG. 4;
  • FIG. 7 is a view in which a plurality of unit blocks constituting a shielding layer are separated from the magnetic field shielding module for an electric vehicle applied to FIGS. 1 and 4, and
  • FIG. 8 is a view showing a state in which a wireless power transmission module for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is accommodated in a case.
  • the magnetic field shielding module 110 or 210 for an electric vehicle can be applied to the wireless power transmission module 100 or 200 for an electric vehicle, and the wireless power transmission module 100 or 200 for an electric vehicle can be used to power a battery of an electric vehicle. can be charged
  • Such magnetic field shielding modules 110 and 210 for electric vehicles may be implemented in a large area having at least one of a total width, a total length, and a diameter of 100 mm or more.
  • the magnetic field shielding modules 110 and 210 for the electric vehicle may have an overall width and a total length of 100 mm or more, respectively, and may be implemented in a size of 400 mm ⁇ 400 mm.
  • the overall size of the electric vehicle magnetic field shielding modules 110 and 210 is not limited thereto, and if the size is 100 mm ⁇ 100 mm or more or the diameter is 100 mm or more, it can be changed to various sizes according to design conditions.
  • the magnetic field shielding module 110 210 for an electric vehicle may be applied to a wireless power transmission module for an electric vehicle for transmitting wireless power to a wireless power receiving module installed in the electric vehicle, and may be applied to the electric vehicle It may be installed and applied to a wireless power receiving module for an electric vehicle for receiving wireless power transmitted from the wireless power transmitting module for an electric vehicle.
  • the magnetic field shielding module 110 and 210 for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention has the required power
  • the total weight can be reduced while satisfying transmission efficiency, and mass productivity can be increased while being implemented in a large area.
  • the magnetic field shielding module 110 or 210 for an electric vehicle may include a shielding layer and a coil accommodating groove 114 as shown in FIGS. 1 to 7 .
  • the magnetic field shielding module 110 or 210 for an electric vehicle includes a shielding layer for shielding a magnetic field generated from a flat coil 120 and a coil for accommodating the flat coil 120.
  • a groove 114 may be included, and the coil accommodating groove 114 may be an accommodating groove that is drawn in from one surface of the shielding layer by a predetermined depth.
  • the shielding layer may include a plurality of unit blocks 111, 112, and 113 made of a ferrite material to shield a magnetic field generated from the flat coil 120, and the plurality of unit blocks 111, 112, and 113 may have one side They may be placed adjacent to each other.
  • each of the unit blocks 111, 112, and 113 may be sintered through a firing process after pressing ferrite powder, and each of the unit blocks 111, 112, and 113 may be made of Ni-Zn ferrite or Mn-Zn ferrite. However, it may be made of Mn-Zn ferrite to exhibit relatively excellent performance in a frequency band of 100 to 350 kHz.
  • Such unit blocks 111, 112, and 113 may be provided in a plurality separated from each other as shown in FIG. 7, and the plurality of unit blocks 111, 112, and 113 are arranged so that one side thereof is adjacent to each other to form a plate-shaped shielding layer having a predetermined area. can be configured.
  • the shielding layer has a size of 100 mm ⁇ 100 mm or more or a large area with a diameter of 100 mm or more by properly arranging a plurality of unit blocks 111,112,113.
  • the plurality of unit blocks 111, 112, and 113 may be arranged in a matrix structure of m ⁇ n (m, n are natural numbers), and may have the same size or different sizes.
  • the magnetic shielding module 110,210 for an electric vehicle at least some of the unit blocks 111,112 among the plurality of unit blocks 111,112,113 accommodate a portion of the flat coil 120. It may include unit receiving grooves 114a and 114b for doing so.
  • unit accommodating grooves 114a and 114b respectively formed in the at least some of the unit blocks 111 and 112 may be connected to each other to form a coil accommodating groove 114 having a shape corresponding to that of the flat coil 120. there is.
  • the plurality of unit blocks 111, 112, and 113 include a first unit block 111 having a curved unit accommodating groove 114a formed on one surface and a linear unit accommodating groove 114b on one surface. It may include the second unit block 112 formed therein and the third unit block 113 in which the unit receiving grooves 114a and 114b are not formed.
  • the shielding layer has a size or diameter of 100 mm ⁇ 100 mm or more. It can be implemented in a large area of 100 mm or more, and the coil receiving groove 114 is a curved unit receiving groove 114a formed on the first unit block 111 and a straight one formed on the second unit block 112. Unit accommodation grooves 114b may be connected to each other to have a shape corresponding to that of the flat coil 120 .
  • the magnetic field shielding module 110, 210 for an electric vehicle While having a size of 100 mm ⁇ 100 mm or more or a large area of 100 mm or more in diameter, a shielding layer having a coil accommodating groove 114 for accommodating the flat coil 120 may be formed on one surface.
  • the unit blocks 111, 112, and 113 for constituting the shielding layer are not limited to the above-described first unit block 111, second unit block 112, and third unit block 113, and constitute the shielding layer.
  • the shape of the unit receiving grooves 114a and 114b can be appropriately changed according to the size or shape of the flat coil 120, Depending on the size or shape of the flat coil 120, at least one of the first unit block 111, the second unit block 112, and the third unit block 113 constitutes the shielding layer. may not be used.
  • each of four first unit blocks 111 and second unit blocks 112 may be used, and the third unit block 113 ) can be used one.
  • the shielding modules 110 and 210 may constitute a shielding layer having a coil accommodating groove 114 formed in a substantially rectangular closed loop shape on one surface.
  • the magnetic field shielding module 110 or 210 for an electric vehicle can minimize the types of unit blocks 111, 112, and 113 used to construct the shielding layer, thereby minimizing the unit blocks 111, 112, and 113.
  • the number of molds to produce can be minimized.
  • the shielding layer is composed of a plurality of unit blocks 111, 112, and 113, and a coil accommodating groove 114 corresponding to the flat coil 120 is included on one side of the shielding layer composed of the plurality of unit blocks 111, 112, and 113.
  • the magnetic field shielding module 110,210 for an electric vehicle can configure a shielding layer including the coil accommodating groove 114 using a minimum mold, thereby minimizing an increase in production cost and Mass productivity can be maintained.
  • the size of the coil accommodating groove 114 and the total area of the shielding layer can be easily increased by appropriately combining the above-described unit blocks 111, 112, and 113. As a result, productivity and mass productivity can be increased.
  • the total number of unit blocks 111, 112, and 113 for constituting the shielding layer is not limited thereto, and the total number of unit blocks 111, 112, and 113 may be appropriately changed according to the total area of the shielding layer.
  • the unit accommodating grooves 114a and 114b for forming the coil accommodating groove 114 may be accommodating grooves that are drawn in from one surface of the unit blocks 111 and 112 to a certain depth so that both sides are sealed.
  • the unit accommodating grooves 114a and 114b may be formed to have a depth equal to or greater than the diameter or thickness of the conductive member constituting the flat coil 120 or greater than the diameter or thickness of the conductive member.
  • the flat coil 120 when the flat coil 120 is inserted into the coil accommodating groove 114 formed by connecting the unit accommodating grooves 114a and 114b to each other, as shown in FIGS. 3 and 6, the flat coil ( 120) may be disposed in the coil accommodating groove 114 so as not to protrude outward from one surface of the shielding layer.
  • the flat coil 120 when the flat coil 120 is inserted into the coil accommodating groove 114, the flat coil 120 may be wrapped by the bottom surface and both side surfaces of the coil accommodating groove 114.
  • the planar coil 120 inserted into the coil accommodating groove 114 can improve the focusing speed of the magnetic field, thereby enabling wireless power.
  • the transmission efficiency can be increased.
  • the magnetic field shielding module 110, 210 for an electric vehicle can implement wireless power transmission efficiency equal to or higher than that of the prior art even if the thickness of the shielding layer is thinner than the prior art, corresponding to the reduced thickness overall weight can be reduced.
  • the magnetic shielding module 210 for an electric vehicle may further include an auxiliary blocking member 115 disposed in the coil accommodating groove 114 as shown in FIGS. 4 to 6 can
  • the auxiliary blocking member 115 may be made of a magnetic material to shield a magnetic field generated from the flat coil 120 .
  • the auxiliary blocking member 115 can further increase power transmission efficiency of the flat coil 120 by preventing leakage of the magnetic field generated from the flat coil 120 .
  • a portion of the auxiliary blocking member 115 in the flat coil 120 inserted into the coil accommodating groove 114 may be disposed between adjacent turns.
  • the auxiliary blocking member 115 includes a plate-shaped support plate 115a, a partition wall member 115b extending at a predetermined height from the support plate 115a and formed in a spiral shape, and the support plate 115a and the partition wall member 115b ) It may include a seating groove (115c) formed by.
  • the seating grooves 115c partitioned from each other along the width direction of the coil accommodating groove 114 via the barrier rib member 115b may be arranged in a line, and the plurality of seating grooves 115c are Similar to the partition wall member 115b, it may be formed in a spiral shape connected into one.
  • the conductive member forming the coil body in the flat coil 120 can be inserted along the seating groove 115c, and the conductive member inserted along the seating groove 115c is wound multiple times in one direction.
  • the coil body may be formed in the form of
  • the barrier rib member 115b may be disposed between adjacent turns of the flat coil 120, and the conductive member inserted into the seating groove 115c has both sides of the barrier rib It may be surrounded by a member 115b or surrounded by side surfaces of the partition wall member 115b and the coil accommodating groove 114 .
  • the magnetic field shielding module 210 for an electric vehicle can more effectively prevent leakage of the magnetic field generated from the flat coil 120 .
  • the auxiliary blocking member 115 may be any known magnetic material used to shield the magnetic field, but is made of a polymer material such as sanddust to easily form the partition member 115b in a spiral shape. It can be done.
  • the above-described magnetic field shielding modules 110 and 210 for electric vehicles may be implemented as wireless power transmission modules 100 and 200 for charging batteries of electric vehicles.
  • the wireless power transmission module 100 or 200 for an electric vehicle includes at least one wireless power transmission antenna for receiving or transmitting wireless power using a magnetic field of a predetermined frequency band, as shown in FIGS. 1 to 6 , It may include a magnetic field shielding module (110, 210) for shielding the magnetic field generated from the antenna for wireless power transmission, and the magnetic field shielding module may be the above-described magnetic field shielding module (110, 210) for an electric vehicle.
  • the antenna for wireless power transmission may be a flat coil 120 in which a conductive member is wound a plurality of times, and the flat coil 120 accommodates a coil formed on one surface of the magnetic field shielding module 110 or 210 for an electric vehicle. It may be inserted into the groove 114.
  • magnetic field shielding modules 110 and 210 for electric vehicles are the same as those described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the wireless power transmission module 100 or 200 for an electric vehicle may serve as a wireless power transmission module, and the planar coil 120 transmits wireless power.
  • the wireless power transmission module 100 or 200 for an electric vehicle may serve as a wireless power reception module.
  • the wireless power transmission modules 100 and 200 for the electric vehicle may be implemented as a wireless power transmission module or a wireless power reception module according to the role of the planar coil 120 .
  • the above-described wireless power transmission module 100 or 200 for an electric vehicle may further include a separate case 130 for accommodating the flat coil 120 and the magnetic field shielding module 110 or 210, as shown in FIG. can
  • the case 130 includes a box-shaped main body 131 having an inner space to accommodate the flat coil 120 and the magnetic field shielding modules 110 and 210 therein, and the open structure of the main body 131.
  • a cover 132 covering the top may be included.

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Abstract

전기자동차용 자기장 차폐모듈이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈은 전기자동차용 무선전력 전송모듈에 적용되는 것으로서, 도전성부재가 복수 회 권선된 평판형코일에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있도록 페라이트 재질로 이루어진 복수 개의 단위블럭들을 포함하는 차폐층; 및 상기 평판형코일의 두께를 수용할 수 있도록 상기 차폐층의 일면으로부터 일정깊이 인입형성되는 코일수용홈;을 포함하고, 상기 차폐층은 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열되어 소정 면적을 갖는 판상으로 형성되며, 상기 복수 개의 단위블럭들 중 적어도 일부의 단위블럭들은 상기 평판형코일의 일부를 수용하기 위한 단위수용홈을 포함하되, 상기 적어도 일부의 단위블럭들에 각각 형성된 단위수용홈들은 상기 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열된 상태에서 서로 연결되어 상기 평판형코일과 대응되는 형상을 가지는 상기 코일수용홈을 형성할 수 있다.

Description

전기자동차용 자기장 차폐모듈 및 이를 포함하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈
본 발명은 전기자동차용 자기장 차폐모듈 및 이를 포함하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈에 관한 것이다.
현재 개발중인 전기자동차는 배터리의 한계를 극복하기 위하여 무선충전 기술이 적용되고 있다.
이와 같은 무선충전은 외부로부터 공급되는 전력을 무선으로 송출하거나 수신하는 코일과, 코일에서 발생되는 자기장을 차폐하기 위하여 상기 코일의 일면에 배치되는 차폐시트를 포함하는 무선전력 전송모듈을 통해 수행된다.
이때, 차량용 무선전력 전송모듈에 사용되는 차폐시트는 통상적으로 페라이트 재질로 이루어진 자성시트가 사용된다. 그러나 전기자동차와 같은 차량에 적용되는 차량용 무선전력 전송모듈은 모바일용 무선전력 전송모듈에 비해 취급하는 전력 및 전송거리가 크기 때문에 차량용 무선전력 전송모듈에 적용되는 차폐시트는 대략 5mm의 두께를 가지면서 100mm×100mm 이상의 대면적을 갖도록 구성된다.
이에 따라, 페라이트 재질로 이루어진 종래의 차량용 차폐시트는 요구되는 전력 전송 효율은 만족할 수 있으나 전체적인 중량이 큰 단점이 있다.
이로 인해, 차량용 차폐시트가 전기자동차에 적용되는 경우, 전기자동차의 배터리는 무선 전력을 이용하여 간편하게 충전될 수 있지만, 전기자동차는 차폐시트의 무게로 인한 무선전력 전송모듈의 전체무게가 증가하기 때문에 연비가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 자기장을 차폐하기 위한 차폐모듈이 대면적의 사이즈로 구현되더라도 요구되는 전력 전송 효율을 만족하면서 전체무게를 경감할 수 있는 전기자동차용 자기장 차폐모듈 및 이를 포함하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 자기장을 차폐하기 위한 차폐모듈이 대면적으로 구현되면서도 양산성을 높일 수 있는 전기자동차용 자기장 차폐모듈 및 이를 포함하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 전기자동차용 무선전력 전송모듈에 적용되는 것으로서, 도전성부재가 복수 회 권선된 평판형코일에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있도록 페라이트 재질로 이루어진 복수 개의 단위블럭들을 포함하는 차폐층; 및 상기 평판형코일의 두께를 수용할 수 있도록 상기 차폐층의 일면으로부터 일정깊이 인입형성되는 코일수용홈;을 포함하고, 상기 차폐층은 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열되어 소정 면적을 갖는 판상으로 형성되며, 상기 복수 개의 단위블럭들 중 적어도 일부의 단위블럭들은 상기 평판형코일의 일부를 수용하기 위한 단위수용홈을 포함하되, 상기 적어도 일부의 단위블럭들에 각각 형성된 단위수용홈들은 상기 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열된 상태에서 서로 연결되어 상기 평판형코일과 대응되는 형상을 가지는 상기 코일수용홈을 형성하는 전기자동차용 자기장 차폐모듈을 제공한다.
한편, 본 발명은 도전성부재가 복수 회 권선된 평판형코일로 형성되는 무선전력 전송용 안테나; 및 상기 평판형코일에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있도록 자성재질로 이루어진 자기장 차폐모듈;을 포함하고, 상기 자기장 차폐모듈은, 페라이트 재질로 이루어진 복수 개의 단위블럭들을 포함하는 차폐층; 및 상기 평판형코일의 두께를 수용할 수 있도록 상기 차폐층의 일면으로부터 일정깊이 인입형성되는 코일수용홈;을 포함하며, 상기 차폐층은 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열되어 소정 면적을 갖는 판상으로 형성되며, 상기 복수 개의 단위블럭들 중 적어도 일부의 단위블럭들은 상기 평판형코일의 일부를 수용하기 위한 단위수용홈을 포함하되, 상기 적어도 일부의 단위블럭들에 각각 형성된 단위수용홈들은 상기 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열된 상태에서 서로 연결되어 상기 평판형코일과 대응되는 형상을 가지는 상기 코일수용홈을 형성하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈을 제공한다.
또한, 상기 복수 개의 단위블럭들은, 곡선형의 단위수용홈이 형성된 제1단위블럭과, 직선형의 단위수용홈이 형성된 제2단위블럭 및 단위수용홈이 형성되지 않는 제3단위블럭을 포함할 수 있다.
또한, 상기 코일수용홈은 상기 도전성부재의 선경과 동일한 크기의 깊이를 갖도록 상기 차폐층의 일면으로부터 인입형성되거나 상기 도전성부재의 선경보다 더 큰 크기의 깊이를 갖도록 상기 차폐층의 일면으로부터 인입형성될 수 있다.
또한, 상기 자기장 차폐모듈은, 자성재질로 이루어져 상기 코일수용홈에 배치되는 보조차단부재를 더 포함할 수 있고, 상기 보조차단부재는 판상의 받침판과 상기 받침판으로부터 일정높이 연장되면서 나선형상으로 형성되는 격벽부재 및 상기 받침판과 격벽부재에 의해 규정되는 안착홈을 포함할 수 있으며, 상기 격벽부재는 상기 평판형코일에서 서로 이웃하는 턴과 턴 사이에 위치하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 코일수용홈은 양측부가 밀폐된 수용홈으로 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 자기장 차폐모듈이 서로 인접하도록 배치된 복수 개의 단위블럭들을 통해 대면적의 사이즈로 구현되더라도 요구되는 전력 전송 효율을 만족하면서 무게를 경감할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 자기장 차폐모듈을 대면적으로 구성하더라도 양산성을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 무선전력 전송모듈을 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 분리도,
도 3은 도 1의 A-A 방향 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차용 무선전력 전송모듈을 나타낸 도면,
도 5는 도 4의 분리도,
도 6은 도 4의 B-B 방향 단면도,
도 7은 도 1 및 도 4에 적용되는 전기자동차용 자기장 차폐모듈에서 차폐층을 구성하는 복수 개의 단위블럭들을 분리한 도면, 그리고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 무선전력 전송모듈이 케이스에 수용된 상태를 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 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)은 전기자동차용 무선전력 전송모듈(100,200)에 적용될 수 있으며, 상기 전기자동차용 무선전력 전송모듈(100,200)은 전기자동차의 배터리를 충전할 수 있다.
이와 같은 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)은 전체폭과 전체길이 및 지름 중 적어도 어느 하나가 100mm 이상을 갖는 대면적으로 구현될 수 있다. 일례로, 상기 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)은 전체폭과 전체길이가 각각 100mm 이상일 수 있으며, 400mm×400mm의 크기로 구현될 수 있다.
그러나 상기 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)의 전체크기를 이에 한정하는 것은 아니며, 100mm×100mm 이상의 크기 또는 지름이 100mm 이상이라면 설계조건에 따라 다양한 크기로 변경될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)은 무선전력을 전기자동차에 설치된 무선전력 수신모듈로 송신하기 위한 전기자동차용 무선전력 송신모듈에 적용될 수도 있고, 전기자동차에 설치되어 상기 전기자동차용 무선전력 송신모듈로부터 송출되는 무선전력을 수신하기 위한 전기자동차용 무선전력 수신모듈에 적용될 수도 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)이 100mm×100mm 이상의 대면적으로 구현되더라도 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)은 요구되는 전력 전송 효율을 만족하면서도 전체무게가 경감될 수 있으며, 대면적으로 구현되면서도 양산성을 높일 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)은 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 차폐층 및 코일수용홈(114)을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)은 평판형코일(120)에서 발생하는 자기장을 차폐하기 위한 차폐층과 상기 평판형코일(120)을 수용하기 위한 코일수용홈(114)을 포함할 수 있으며, 상기 코일수용홈(114)은 상기 차폐층의 일면으로부터 일정깊이 인입형성되는 수용홈일 수 있다.
구체적으로, 상기 차폐층은 상기 평판형코일(120)에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있도록 페라이트 재질로 이루어진 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들을 포함할 수 있으며, 상기 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들은 일측이 서로 인접하도록 배치될 수 있다.
본 발명에서, 상기 단위블럭들(111,112,113) 각각은 페라이트 분말을 가압한 후 소성공정을 통해 소결된 것일 수 있으며, 상기 단위블럭들(111,112,113) 각각은 Ni-Zn 페라이트 또는 Mn-Zn 페라이트로 이루어질 수 있으나 100~350kHz의 주파수 대역에서 상대적으로 우수한 성능을 발휘할 수 있도록 Mn-Zn 페라이트로 이루어질 수 있다.
이와 같은 단위블럭(111,112,113)은 도 7에 도시된 바와 같이 서로 분리된 복수 개로 구비될 수 있으며, 상기 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들은 일측이 서로 인접하도록 배치되어 소정 면적을 가지는 판상의 차폐층을 구성할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)에서 상기 차폐층은 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들을 적절하게 배열함으로써 100mm×100mm 이상의 크기 또는 지름이 100mm 이상인 대면적으로 구현될 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들은 m×n(m,n은 자연수)의 행렬구조로 배열될 수 있으며, 서로 동일한 크기를 가질 수도 있고 서로 다른 크기를 가질 수도 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)에서 상기 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들 중 적어도 일부의 단위블럭(111,112)들은 상기 평판형코일(120) 중 일부분을 수용하기 위한 단위수용홈(114a,114b)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 적어도 일부의 단위블럭(111,112)들에 각각 형성된 단위수용홈(114a,114b)들은 서로 연결되어 상기 평판형코일(120)과 대응되는 형상을 가지는 코일수용홈(114)을 형성할 수 있다.
일례로, 상기 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들은 도 7에 도시된 바와 같이 일면에 곡선형의 단위수용홈(114a)이 형성된 제1단위블럭(111)과 일면에 직선형의 단위수용홈(114b)이 형성된 제2단위블럭(112) 및 단위수용홈(114a,114b)이 형성되지 않은 제3단위블럭(113)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 제1단위블럭(111), 제2단위블럭(112) 및 제3단위블럭(113)을 적절히 조합하여 일측이 서로 인접하도록 배치하면, 상기 차폐층은 100mm×100mm 이상의 크기 또는 지름이 100mm 이상인 대면적으로 구현될 수 있으며, 상기 코일수용홈(114)은 상기 제1단위블럭(111)에 형성된 곡선형의 단위수용홈(114a) 및 제2단위블럭(112)에 형성된 직선형의 단위수용홈(114b)이 서로 연결되어 상기 평판형코일(120)과 대응되는 형상을 가질 수 있다.
이로 인해, 상기 제1단위블럭(111), 제2단위블럭(112) 및 제3단위블럭(113)을 적절히 조합하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)은 100mm×100mm 이상의 크기 또는 지름이 100mm 이상인 대면적을 가지면서도 일면에 상기 평판형코일(120)을 수용하기 위한 코일수용홈(114)이 형성된 차폐층을 구성할 수 있다.
그러나 상기 차폐층을 구성하기 위한 단위블럭(111,112,113)을 상술한 제1단위블럭(111), 제2단위블럭(112) 및 제3단위블럭(113)으로 한정하는 것은 아니며, 상기 차폐층을 구성하기 위한 제1단위블럭(111) 및 제2단위블럭(112)은 상기 평판형코일(120)의 크기나 형상에 따라 상기 단위수용홈 (114a,114b)의 형상이 적절하게 변경될 수 있으며, 상기 평판형코일(120)의 크기나 형상에 따라 상기 제1단위블럭(111), 제2단위블럭(112) 및 제3단위블럭(113) 중 적어도 어느 하나의 블럭은 상기 차폐층을 구성하는데 사용되지 않을 수도 있다.
이때, 상기 제1단위블럭(111), 제2단위블럭(112) 및 제3단위블럭(113) 중 적어도 어느 하나의 블럭은 복수 개로 구비될 수 있다.
일례로, 상기 차폐층이 9개의 단위블럭(111,112,113)로 구성되는 경우, 상기 제1단위블럭(111) 및 제2단위블럭(112)은 각각 4개가 사용될 수 있고, 상기 제3단위블럭(113)은 한 개가 사용될 수 있다.
이와 같은 경우, 4개의 제1단위블럭(111)과 4개의 제2단위블럭(112) 및 한 개의 제3단위블럭(113)을 서로 연결하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)은 일면에 대략 사각의 폐루프 형상으로 형성된 코일수용홈(114)이 형성된 차폐층을 구성할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)은 상기 차폐층을 구성하기 위하여 사용되는 단위블럭(111,112,113)들의 종류를 최소화할 수 있음으로써 상기 단위블럭(111,112,113)들을 생산하기 위한 금형의 개수를 최소화할 수 있다.
이를 통해, 상기 차폐층이 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들로 구성되고 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들로 구성된 차폐층의 일면에 평판형코일(120)과 대응되는 코일수용홈(114)을 포함하더라도 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)은 최소한의 금형을 이용하여 상기 코일수용홈(114)을 포함하는 차폐층을 구성할 수 있음으로써 생산단가의 증가를 최소화하면서도 양산성을 유지할 수 있다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)은 상술한 단위블럭(111,112,113)들을 적절히 조합하여 상기 코일수용홈(114)의 크기 및 상기 차폐층의 전체면적을 간편하게 늘릴 수 있음으로써 생산성 및 양산성을 높일 수 있다.
그러나 상기 차폐층을 구성하기 위한 단위블럭(111,112,113)의 전체개수를 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 단위블럭(111,112,113)의 전체개수는 차폐층의 전체면적에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
이때, 상기 코일수용홈(114)을 형성하기 위한 단위수용홈(114a,114b)은 양측부가 밀폐되도록 상기 단위블럭(111,112)의 일면으로부터 일정깊이 인입형성되는 수용홈일 수 있다. 또한, 상기 단위수용홈(114a,114b)은 상기 평판형코일(120)을 구성하는 도전성부재의 선경 또는 두께와 동일하거나 상기 도전성부재의 선경 또는 두께보다 상대적으로 더 큰 크기의 깊이를 갖도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 단위수용홈(114a,114b)들이 서로 연결되어 형성된 코일수용홈(114)에 상기 평판형코일(120)을 삽입하면, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 평판형코일(120)은 상기 차폐층의 일면으로부터 외측으로 돌출되지 않도록 상기 코일수용홈(114)에 배치될 수 있다.
즉, 상기 평판형코일(120)을 상기 코일수용홈(114)에 삽입하면, 상기 평판형코일(120)은 상기 코일수용홈(114)의 바닥면 및 양 측면에 의해 감싸질 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)에서 상기 코일수용홈(114)에 삽입된 평판형코일(120)은 자기장의 집속도가 향상될 수 있음으로써 무선전력 전송효율을 높일 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)은 상기 차폐층의 두께를 종래보다 얇게 하더라도 종래와 동등 수준 이상의 무선전력 전송효율을 구현할 수 있으므로, 얇아진 두께에 해당하는 만큼 전체무게를 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(210)은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 코일수용홈(114)에 배치되는 보조차단부재(115)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 보조차단부재(115)는 상기 평판형코일(120)에서 발생되는 자기장을 차폐할 수 있도록 자성재질로 이루어질 수 있다.
이를 통해, 상기 보조차단부재(115)는 상기 평판형코일(120)에서 발생하는 자기장의 누설을 방지함으로써 상기 평판형코일(120)의 전력전송효율을 더욱 높일 수 있다.
이때, 상기 보조차단부재(115)는 상기 코일수용홈(114)에 삽입되는 평판형코일(120)에서 일부가 서로 이웃하는 턴과 턴 사이에 위치하도록 배치될 수 있다.
이를 위해, 상기 보조차단부재(115)는 판상의 받침판(115a)과, 상기 받침판(115a)으로부터 일정높이 연장되면서 나선형상으로 형성되는 격벽부재(115b) 및 상기 받침판(115a)과 격벽부재(115b)에 의해 형성되는 안착홈(115c)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 코일수용홈(114)의 폭방향을 따라 상기 격벽부재(115b)를 매개로 서로 구획된 안착홈(115c)들은 일렬로 배열될 수 있으며, 상기 복수 개의 안착홈(115c)들은 상기 격벽부재(115b)와 마찬가지로 하나로 연결된 나선형상으로 형성될 수 있다.
이를 통해, 상기 평판형코일(120)에서 코일몸체를 형성하는 도전성부재는 상기 안착홈(115c)을 따라 삽입될 수 있으며, 상기 안착홈(115c)을 따라 삽입된 도전성부재는 일방향으로 복수 회 권선된 형태로 코일몸체를 형성할 수 있다.
이에 따라, 상기 격벽부재(115b)는 상기 평판형코일(120)에서 서로 이웃하는 턴과 턴 사이에 위치하도록 배치될 수 있으며, 상기 안착홈(115c)에 삽입된 도전성부재는 양 측부가 상기 격벽부재(115b)에 의해 둘러싸이거나 상기 격벽부재(115b) 및 상기 코일수용홈(114)의 측면에 의해 둘러싸일 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(210)은 상기 평판형코일(120)에서 발생되는 자기장이 누설되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
여기서, 상기 보조차단부재(115)는 자기장을 차폐하기 위하여 사용되는 공지의 자성재질이 모두 사용될 수 있지만, 상기 격벽부재(115b)를 나선형상으로 용이하게 형성할 수 있도록 샌더스트와 같은 폴리머 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 상술한 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)은 전기자동차의 배터리를 충전하기 위한 전기자동차용 무선전력 전송모듈(100,200)로 구현될 수 있다.
일례로, 상기 전기자동차용 무선전력 전송모듈(100,200)은 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 소정 주파수 대역의 자기장을 이용하여 무선 전력을 수신하거나 송출하기 위한 적어도 하나의 무선전력 전송용 안테나와, 상기 무선전력 전송용 안테나로부터 발생된 자기장을 차폐하기 위한 자기장 차폐모듈(110,210)을 포함할 수 있으며, 상기 자기장 차폐모듈은 상술한 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)일 수 있다.
여기서, 상기 무선전력 전송용 안테나는 도전성부재가 복수 회 권선된 평판형코일(120)일 수 있으며, 상기 평판형코일(120)은 상기 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)의 일면에 형성된 코일수용홈(114)에 삽입 배치될 수 있다.
이와 같은 전기자동차용 자기장 차폐모듈(110,210)은 전술한 내용과 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 평판형코일(120)이 외부로 무선전력을 송출하는 경우 상기 전기자동차용 무선전력 전송모듈(100,200)은 무선전력 송신모듈의 역할일 수 있고, 상기 평판형코일(120)이 무선전력을 수신하는 경우 상기 전기자동차용 무선전력 전송모듈(100,200)은 무선전력 수신모듈의 역할일 수 있다.
즉, 상기 전기자동차용 무선전력 전송모듈(100,200)은 상기 평판형코일(120)의 역할에 따라 무선전력 송신모듈 또는 무선전력 수신모듈로 구현될 수 있다.
더불어, 상술한 전기자동차용 무선전력 전송모듈(100,200)은 도 8에 도시된 바와 같이 상기 평판형코일(120) 및 자기장 차폐모듈(110,210)을 수용하기 위한 별도의 케이스(130)를 더 포함할 수 있다.
일례로, 상기 케이스(130)는 상기 평판형코일(120) 및 자기장 차폐모듈(110,210)을 내부에 수용할 수 있도록 내부공간을 갖는 함체형상의 본체(131)와 상기 본체(131)의 개방된 상부를 덮는 커버(132)를 포함할 수 있다.
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.

Claims (10)

  1. 전기자동차용 무선전력 전송모듈에 적용되는 자기장 차폐모듈로서,
    도전성부재가 복수 회 권선된 평판형코일에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있도록 페라이트 재질로 이루어진 복수 개의 단위블럭들을 포함하는 차폐층; 및
    상기 평판형코일의 두께를 수용할 수 있도록 상기 차폐층의 일면으로부터 일정깊이 인입형성되는 코일수용홈;을 포함하고,
    상기 차폐층은 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열되어 소정 면적을 갖는 판상으로 형성되며,
    상기 복수 개의 단위블럭들 중 적어도 일부의 단위블럭들은 상기 평판형코일의 일부를 수용하기 위한 단위수용홈을 포함하되,
    상기 적어도 일부의 단위블럭들에 각각 형성된 단위수용홈들은 상기 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열된 상태에서 서로 연결되어 상기 평판형코일과 대응되는 형상을 가지는 상기 코일수용홈을 형성하는 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 단위블럭들은,
    곡선형의 단위수용홈이 형성된 제1단위블럭과, 직선형의 단위수용홈이 형성된 제2단위블럭 및 단위수용홈이 형성되지 않는 제3단위블럭을 포함하는 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코일수용홈은 상기 도전성부재의 선경과 동일하거나 상기 도전성부재의 선경보다 더 큰 크기의 깊이를 갖도록 상기 차폐층의 일면으로부터 인입형성되는 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전기자동차용 자기장 차폐모듈은,
    자성재질로 이루어져 상기 코일수용홈에 배치되는 보조차단부재를 더 포함하고,
    상기 보조차단부재는 판상의 받침판과 상기 받침판으로부터 일정높이 연장되면서 나선형상으로 형성되는 격벽부재 및 상기 받침판과 격벽부재에 형성되는 안착홈을 포함하고,
    상기 격벽부재는 상기 평판형코일에서 서로 이웃하는 턴과 턴 사이에 위치하도록 배치되는 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코일수용홈은 양측부가 밀폐된 수용홈으로 형성되는 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  6. 도전성부재가 복수 회 권선된 평판형코일로 형성되는 무선전력 전송용 안테나; 및
    상기 평판형코일에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있도록 자성재질로 이루어진 자기장 차폐모듈;을 포함하고,
    상기 자기장 차폐모듈은,
    페라이트 재질로 이루어진 복수 개의 단위블럭들을 포함하는 차폐층; 및
    상기 평판형코일의 두께를 수용할 수 있도록 상기 차폐층의 일면으로부터 일정깊이 인입형성되는 코일수용홈;을 포함하며,
    상기 차폐층은 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열되어 소정 면적을 갖는 판상으로 형성되며,
    상기 복수 개의 단위블럭들 중 적어도 일부의 단위블럭들은 상기 평판형코일의 일부를 수용하기 위한 단위수용홈을 포함하되,
    상기 적어도 일부의 단위블럭들에 각각 형성된 단위수용홈들은 상기 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열된 상태에서 서로 연결되어 상기 평판형코일과 대응되는 형상을 가지는 상기 코일수용홈을 형성하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 단위블럭들은,
    곡선형의 단위수용홈이 형성된 제1단위블럭과, 직선형의 단위수용홈이 형성된 제2단위블럭 및 단위수용홈이 형성되지 않는 제3단위블럭을 포함하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 코일수용홈은 상기 도전성부재의 선경과 동일한 크기의 깊이를 갖도록 상기 차폐층의 일면으로부터 인입형성되거나 상기 도전성부재의 선경보다 더 큰 크기의 깊이를 갖도록 상기 차폐층의 일면으로부터 인입형성되는 전기자동차용 무선전력 전송모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 자기장 차폐모듈은,
    자성재질로 이루어져 상기 코일수용홈에 배치되는 보조차단부재를 더 포함하고,
    상기 보조차단부재는 판상의 받침판과 상기 받침판으로부터 일정높이 연장되면서 나선형상으로 형성되는 격벽부재 및 상기 받침판과 격벽부재에 의해 규정되는 안착홈을 포함하고,
    상기 격벽부재는 상기 평판형코일에서 서로 이웃하는 턴과 턴 사이에 위치하도록 배치되는 전기자동차용 무선전력 전송모듈.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 코일수용홈은 양측부가 밀폐된 수용홈으로 형성되는 전기자동차용 무선전력 전송모듈.
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