JP2014132658A - 軟磁性層、これを含む受信アンテナ及び無線電力受信装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】無線電力受信装置２０００の受信アンテナ用軟磁性層は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む第１の軟磁性部２２２０及びＮｉ−Ｚｎ系フェライト素材を含む第２の軟磁性部２２４０を含む軟磁性層２２００を含む。
【効果】無線電力受信装置において受信アンテナの電磁気エネルギー集束機能を高めることができ、電力伝送効率を最大化することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、無線電力送受信装置に関し、より詳細には、軟磁性層、これを含む受信アンテナ及び無線電力受信装置に関する。

無線通信技術の発達に従って、電子機器に電力を無線で供給する無線電力送受信技術に対する関心が高くなっている。このような無線電力送受信技術は、携帯端末のバッテリー充電だけではなく、家庭用電子製品に対する電力供給、電気自動車や地下鉄に対する電力供給などにおいても多様に適用することができる。

一般的な無線電力送受信技術は、磁気誘導または磁気共振の原理を利用する。例えば、無線電力送信装置の送信アンテナに電気エネルギーを印加すれば、送信アンテナは、電気エネルギーを電磁気エネルギーに変換して周辺に放射することができる。そして、無線電力受信装置の受信アンテナは、送信アンテナから放射された電磁気エネルギーを受信し、これを電気エネルギーに変換することができる。

この時、電力の送受信効率を高めるためには、無線電力送信装置と無線電力受信装置との間のエネルギー損失を最小化する必要がある。このために、送信アンテナと受信アンテナを有効距離以内で相互整列させなければならない。また、送信アンテナと受信アンテナが軟磁性素材を含むように構成して送信アンテナが放射する電磁気エネルギーを受信アンテナの方向で集束させる必要がある。

このような受信アンテナ用軟磁性素材は、送信アンテナの位置、送信アンテナ用軟磁性素材の種類、無線電力送信装置に含まれた永久磁石の影響などによって変わることができる。

一般的に、受信アンテナ用軟磁性素材では、軟磁性の性質を示す金属材料(例えば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ)、樹脂(ｒｅｓｉｎ)及び添加剤を含む複合体(ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ)またはＮｉ−Ｚｎ系フェライト素材が使用される。金属材料を含む複合体の場合、要求水準の電力伝送効率が得られないという問題がある。また、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト素材の場合、高周波での特性は良好であるが、低周波での特性が良くない問題がある。

したがって、前記のような従来の諸問題点を解消するために提案されたものであって、本発明の目的は、軟磁性層、これを含む受信アンテナ及び無線電力受信装置を提供することにある。

本発明の一実施例による無線で電力を充電する無線電力受信装置の受信アンテナ用軟磁性層は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む第１の軟磁性部及びＮｉ−Ｚｎ系フェライト素材を含む第２の軟磁性部を含む。

前記第１の軟磁性部は、前記第２の軟磁性部上に形成されることができる。

前記第２の軟磁性層上には、溝が形成され、前記第１の軟磁性部は、前記溝上に安着（載置）されることができる。

前記Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材は、Ｍｎ_１−ｘＺｎ_ｘＦｅ_２Ｏ_４(０≦ｘ<１)及びＭｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｚｎ_ｘＦｅ_ｙＦｅ_２−ｙＯ_４(０≦ｘ<１、０≦ｙ<１)の中で少なくとも一つを含むことができる。

前記第１の軟磁性部に対する前記第２の軟磁性部の面積比は、０.００１〜２である。

前記軟磁性層は、シート(ｓｈｅｅｔ)、プレート(ｐｌａｔｅ)及びペレット(ｐｅｌｌｅｔ)の中で少なくとも一つで形成されることができる。

前記第１の軟磁性部または前記第２の軟磁性部の上面及び下面の中で少なくとも一面に形成され、前記第１の軟磁性部または前記第２の軟磁性部を固定する固定部材をさらに含むことができる。

前記第２の軟磁性部は、前記第１の軟磁性部の縁部を取り囲むか、前記第１の軟磁性部は、前記第２の軟磁性部の縁部を取り囲むことができる。

本発明の一実施例による無線で電力を充電する無線電力受信装置の受信アンテナは、基板と、前記基板上に形成され、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む第１の軟磁性部及びＮｉ−Ｚｎ系フェライト素材を含む第２の軟磁性部を含む軟磁性層と、前記軟磁性層上に形成される受信コイルと、を含む。

本発明の一実施例による無線で電力を充電する無線電力受信装置は、基板と、前記基板上に形成され、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む第１の軟磁性部否及びＮｉ−Ｚｎ系フェライト素材を含む第２の軟磁性部を含む軟磁性層と、前記軟磁性層上に形成される受信コイルと、前記受信コイルと連結され、前記電磁気エネルギーを電気エネルギーに変換する回路部と、前記電気エネルギーを保存する保存部と、を含む。

本発明の実施例によれば、無線電力受信装置で受信アンテナの電磁気エネルギー集束性能を高めることができるので、電力伝送効率を最大化することができる。特に、無線電力の送受信に主に使われる低周波帯域において優秀な透磁率及び電力伝送効率を得ることができる。

また、薄い厚さでも要求水準の電磁気エネルギー集束効果を得ることができ、スリム化傾向の多様な電子機器(例えば、ＴＶ、携帯端末、ノートＰＣ、タブレット型ＰＣなど)技術に適用することができる。

また、電磁気エネルギーの集束性能が優秀であり、材料の価格が安価なので、電気自動車、地下鉄、電車などの大型応用分野にも適用が可能である。

また、無線電力送信装置が永久磁石を含んでも、永久磁石の影響を吸収して高い電力伝送効率を得ることができる。そして、無線電力送信装置が永久磁石を含まない場合にも互換が可能である。

本発明の一実施例による無線電力送受信システムを示したブロック図である。 無線電力送信装置の一部を示した図である。 無線電力受信装置の一部を示した図である。 本発明の一実施例による無線電力受信装置の一部断面図である。 本発明の一実施例による軟磁性層の上面図である。 本発明の他の実施例による無線電力受信装置の一部断面図である。 本発明の他の実施例による軟磁性層の上面図である。 本発明の他の実施例による軟磁性シートのＭｎ−Ｚｎ/Ｎｉ−Ｚｎハイブリッド構造に対する実施例を示した図である。 本発明の他の実施例による軟磁性シートのＭｎ−Ｚｎ/Ｎｉ−Ｚｎハイブリッド構造に対する実施例を示した図である。 本発明の他の実施例による軟磁性シートのＭｎ−Ｚｎ/Ｎｉ−Ｚｎハイブリッド構造に対する実施例を示した図である。 本発明の実施例による無線電力受信装置のアンテナ用軟磁性層の伝送効率を示した図である。

本発明は、多様に変更可能であり、様々な実施形態を有することができる。ここでは、特定の実施形態を図面に例示して詳細に説明する。しかし、これは本発明の好ましい実施態様に過ぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の明細書及び図面内容に基づいてなされた均等な変更および付加は、いずれも本発明の特許請求の範囲内に含まれるものとする。

第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するために使用することができるが、前記構成要素は前記用語により限定されものではない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するための目的のみで使用される。例えば、本発明の権利範囲を脱しない範囲で、第１の構成要素は第２の構成要素と命名することができ、類似に第２の構成要素も第１の構成要素と命名することができる。及び/またはとの用語は、複数の関連された記載された項目の組合せまたは複数の関連された記載された項目の中のいずれか一項目を含む。

いかなる構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるかあるいは「接続されて」いるとの用語は、ある構成要素が他の構成要素に直接的に連結されるかあるいは接続されることもできるが、中間に他の構成要素が介在することもできることを意味する。一方に、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるかあるいは「直接接続されて」いるとの用語は、中間に他の構成要素が存在しないことを意味する。

本明細書で使用した用語は、ただし、特定の実施形態を説明するために使用されたもので、本発明はこれに限定されるものではない。単数の表現は、文脈上明白に相違に記載しない限り複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するのであって、一つまたはその以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除することではない。

特定しない限り、技術的や科学的な用語を含んでここで使用されるすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により一般的に理解される意味と同一な意味を有する。一般的に使用される辞典に定義された用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致することと解でき、本出願において明白に定義しない限り、理想的や過度に形式的な意味を有することで解釈できない。

以下、添付図面を参照して実施例を詳しく説明するが、図面符号に関係なく同一であるか対応する構成要素には同一な参照番号を付与し、その重複説明は省略する。

図１は、本発明の一実施例による無線電力送受信システムを示すブロック図である。

図１を参照すれば、無線電力送受信システムは、無線電力送信装置１００と無線電力受信装置２００を含む。無線電力送信装置１００は、送信アンテナに電気エネルギーを印加し、送信アンテナは、電気エネルギーを電磁気エネルギーに変換して周辺に放射する。無線電力受信装置２００は、送信アンテナから放射された電磁気エネルギーを受信アンテナを利用して受信し、これを電気エネルギーに変換して充電する。

ここで、無線電力送信装置１００は、例えば、送信パッド(ｐａｄ)である。また、無線電力受信装置２００は、無線電力送受信技術が適用される携帯端末、家庭用/個人用電子製品、運送手段などの一部構成であってもよい。無線電力送受信技術が適用される携帯端末、家庭用/個人用電子製品、運送手段などは、無線電力受信装置２００のみを含むか、あるいは無線電力送信装置１００と無線電力受信装置２００を全て含むように設定することができる。

一方、無線電力受信装置２００は、無線電力送受信(ＷＰＣ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ)機能と近距離無線通信(ＮＦＣ：Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ)機能とを同時に有するモジュールを含むように構成してもよい。この時、無線電力受信装置２００は、ＮＦＣモジュールを含む外部装置３００と近距離無線通信を実行することもできる。

図２は、無線電力送信装置の一部を示す図であり、図３は、無線電力受信装置の一部を示す図である。

図２を参照すれば、無線電力送信装置１００は、送信回路(図示せず)と、軟磁性コア１１０と、送信アンテナ１２０と、永久磁石１３０と、を含む。

軟磁性コア１１０は、数ｍｍ厚さの軟磁性素材からなる。また、送信アンテナ１２０は、送信コイルからなり、永久磁石１３０は、送信アンテナ１２０により取り囲まれることができる。

図３を参照すれば、無線電力受信装置２００は、受信回路(図示せず)と、軟磁性層２１０と、受信コイル２２０と、を含む。軟磁性層２１０は、基板(図示せず)上に形成されることができる。基板は、多層の固定シートからなり、軟磁性層２１０と接合して軟磁性層２１０を固定させることができる。

軟磁性層２１０は、無線電力送信装置１００の送信アンテナ１２０から放射される電磁気エネルギーを集束する。

軟磁性層２１０上には、受信コイル２２０が形成される。受信コイル２２０は、軟磁性層２１０上で軟磁性層２１０と平行な方向に巻かれたコイル面からなる。スマートホンに適用される受信アンテナは、例えば、外径５０ｍｍ以内、内径２０ｍｍ以上の螺旋形コイル(ｓｐｉｒａｌ ｃｏｉｌ)の形態である。受信回路は、受信コイル２２０を通じて受信された電磁気エネルギーを電気エネルギーに変換し、変換した電気エネルギーをバッテリー(図示せず)に充電する。本明細書では、軟磁性層２１０と受信コイル２２０を受信アンテナで指称することができる。

無線電力受信装置２００がＷＰＣ機能とＮＦＣ機能を同時に有する場合、軟磁性層２１０上には、ＮＦＣコイル２３０をさらに積層することができる。ＮＦＣコイル２３０は、受信コイル２２０の外周を取り囲むように形成することができる。

また、受信コイル２２０とＮＦＣコイル２３０は、各々端子２４０を通じて電気的に連結されることができる。

一般的に、軟磁性層２１０には、軟磁性の性質を示す金属材料(例えば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ)、樹脂(ｒｅｓｉｎ)及び添加剤を含む複合体(ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ)またはＮｉ−Ｚｎ系フェライト素材が使われる。金属材料を含む複合体の場合、要求される水準の電力伝送効率を得ることが不可能であり、価格が高いという問題がある。また、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト素材の場合、高周波での特性は良好であるが、低周波での特性が良くない問題がある。

本発明の実施例によれば、無線電力受信装置の受信アンテナ用軟磁性層は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む。Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材は、透磁率が高くて、無線電力送受信のために主に使われる低周波帯域(例えば、５０〜５００ｋＨｚ、好ましくは、１１０〜２５０ｋＨｚ)での特性が良好である。

図４は、本発明の一実施例による無線電力受信装置の一部断面図である。

図４を参照すれば、無線電力受信装置１０００は、基板１１００と、基板１１００上に形成された軟磁性層１２００と、軟磁性層１２００上に形成された放熱層１３００と、放熱層１３００ 上に形成された受信コイル１４００と、を含む。

基板１１００は、多層の固定シートからなり、軟磁性層１２００と接合して軟磁性層１２００を固定する。ただし、基板１１００は、無線電力受信装置の必須的な構成ではないので、省略してもよい。

軟磁性層１２００は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト(ｆｅｒｒｉｔｅ)素材を含む。このようなＭｎ−Ｚｎ系フェライトは、低周波帯域での特性が良好であり、透磁率が１〜１５０００である。これによって、低周波帯域(例えば、５０〜５００ｋＨｚ)を主に使用する無線電力送受信技術において無線電力受信装置の受信アンテナ用軟磁性層でＭｎ−Ｚｎ系フェライトを使用すれば、電力伝送効率を極大化させることができる。

このようなＭｎ−Ｚｎ系フェライト素材は、例えば、Ｍｎ_１−ｘＺｎ_ｘＦｅ_２Ｏ_４(０≦ｘ<１)またはＭｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｚｎ_ｘＦｅ_ｙＦｅ_２−ｙＯ_４(０≦ｘ<１、０≦ｙ<１)である。

軟磁性層１２００に含まれるＭｎ−Ｚｎ系フェライト素材、すなわち、Ｍｎ_１−ｘＺｎ_ｘＦｅ_２Ｏ_４(０≦ｘ<１)またはＭｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｚｎ_ｘＦｅ_ｙＦｅ_２−ｙＯ_４(０≦ｘ<１、０≦ｙ<１)は、全体軟磁性層に対して、６０重量部以上、好ましくは、７０重量部以上含まれることができる。Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材が軟磁性層１２００の６０重量部以上で含まれると、低周波帯域でも希望する水準の伝送電力効率を得ることができる。

また、軟磁性層１２００に含まれるＭｎ、Ｚｎ、Ｆｅ及びＯの和は、全体軟磁性層に対して、７０重量部以上、好ましくは、８０重量部以上含まれることができる。Ｍｎ、Ｚｎ、Ｆｅ及びＯの和が軟磁性層１２００の７０重量部以上で含まれると、低周波帯域でも希望する水準の伝送電力効率を得ることができる。

軟磁性層１２００は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトの特性変化のための少なくとも一つの置換元素(金属系及び/または非金属系)、添加剤、バインダ及び樹脂(Ｒｅｓｉｎ)の中で少なくとも一つをさらに含むことができる。

図５は、本発明の一実施例による軟磁性層１２００の上面図である。図５では、軟磁性層１２００を直四角形で示しているが、これに限定されるものではない。軟磁性層１２００は、円形、楕円形、多角形などの形状であってもよい。

再度図４を参照すれば、軟磁性層１２００は、シート(ｓｈｅｅｔ)、プレート(ｐｌａｔｅ)、ペレット(ｐｅｌｌｅｔ)などの形態で形成することができる。ここで、シートは、軟性(ｆｌｅｘｉｂｌｅ)構造を意味し、プレート(ｐｌａｔｅ)は、シートより硬性の構造を意味し、ペレット(ｐｅｌｌｅｔ)は、シートより硬性であり、素材を加圧した後高温で形成した構造を意味する。軟磁性層１２００がシートで具現される場合、シートの厚さは、０.０５ｍｍ〜１.００ｍであり、シートの面積は、２.０ｍｍ^２〜３.３ｍ^２で形成することができる。この時、軟磁性層１２００は、一つのシートで構成するか、または複数のシートを積層または羅列した形態で構成することができる。

一方、放熱層１３００は、無線電力受信装置１０００から発生する熱による性能減少を防止する。

説明の便宜のために、受信コイル１４００が放熱層１３００上に積層されていることで図示しているが、本発明の実施例は、これに限定されるものではない。受信コイル１４００は、基板１１００の下、基板と１１００と軟磁性層１２００の間、軟磁性層１２００と放熱層１３００の間、軟磁性層１２００の側面などに位置してもよい。

図６は、本発明の他の実施例による無線電力受信装置の一部断面図である。

図６を参照すれば、無線電力受信装置２０００は、基板２１００と、基板２１００上に形成された軟磁性層２２００と、軟磁性層２２００上に形成された放熱層２３００と、放熱層２３００ 上に形成された受信コイル２４００と、を含む。

基板２１００、放熱層２３００及び受信コイル２４００に関する内容は、図１と同一なので、その重複説明は省略する。軟磁性層２２００に対しても図１と重複される内容は、その説明を省略する。

軟磁性層２２００は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部２２２０及びＮｉ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部２２４０を含むことができる。このようなＭｎ−Ｚｎ系フェライトは、低周波帯域での特性が良好であり、透磁率(μi)が１〜１５０００である。また、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトは、高周波帯域での特性が良好であり、透磁率(μi)が１〜１０００である。したがって、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部２２２０及びＮｉ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部２２４０を一緒に使用すれば、多様な周波数帯域に適用することが可能である。

ここで、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材は、Ｍｎ_１−ｘＺｎ_ｘＦｅ_２Ｏ_４(０≦ｘ<１)またはＭｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｚｎ_ｘＦｅ_ｙＦｅ_２−ｙＯ_４(０≦ｘ<１、０≦ｙ<１)を含むことができる。また、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト素材は、Ｍｉ_１−ｘＺｎ_ｘＦｅ_２Ｏ_４(０≦ｘ<１)又はＭｉ_{１−ｘ−ｙ}Ｚｎ_ｘＦｅ_ｙＦｅ_２−ｙＯ_４(０≦ｘ<１、０≦ｙ<１)を含むことができる。

軟磁性層２２００に含まれるＭｎ−Ｚｎ系フェライト素材、すなわち、Ｍｎ_１−ｘＺｎ_ｘＦｅ_２Ｏ_４(０≦ｘ<１)またはＭｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｚｎ_ｘＦｅ_ｙＦｅ_２−ｙＯ_４(０≦ｘ<１、０≦ｙ<１)は、全体軟磁性層に対して、６０重量部以上、好ましくは、７０重量部以上含まれることができる。Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材が軟磁性層２２００の６０重量部以上で含まれると、低周波帯域でも希望する水準の伝送電力効率を得ることができる。

また、軟磁性層２２００に含まれるＭｎ、Ｚｎ、Ｆｅ及びＯの和は、全体軟磁性層に対して、７０重量部以上、好ましくは、８０重量部以上含まれることができる。Ｍｎ、Ｚｎ、Ｆｅ及びＯの和が軟磁性層２２００の７０重量部以上で含まれると、低周波帯域でも希望する水準の伝送電力効率を得ることができる。

図７は、本発明の他の実施例による軟磁性層２２００の上面図である。図７では、軟磁性層２２００を直四角形で図示しているが、これに限定されるものではない。軟磁性層２２００は、円形、楕円形、多角形などの形状であってもよい。軟磁性層２２００に含まれるＮｉ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部２２４０は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部２２２０の縁部を取り囲む。本明細書において、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部２２２０及びＮｉ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部２２４０を含む軟磁性層２２００をＭｎ−Ｚｎ/Ｎｉ−Ｚｎハイブリッド構造で指称することができる。

このような軟磁性層２２００は、シート(ｓｈｅｅｔ)、プレート(ｐｌａｔｅ)、ペレット(ｐｅｌｌｅｔ)などで具現することができる。

図８乃至図１０は、本発明の他の実施例による軟磁性層のＭｎ−Ｚｎ/Ｎｉ−Ｚｎハイブリッド構造に対する実施例を示す。

図８を参照すれば、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部２２４０の中間領域にはホール(ｈｏｌｅ)が形成され、ホールにＭｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部２２２０が位置する。この時、全体軟磁性層２２００の面積に対するＭｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部２２２０の面積比は、要求される伝送電力効率及び電磁気エネルギー送受信に使われる周波数帯域などによって相異に設定することができる。一例として、周波数帯域５０〜５００ｋＨｚで、５０％以上の伝送電力効率が要求される場合、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部２２２０に対するＮｉ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部２２４０の面積比は、０.００１〜２.０、好ましくは、０.００１〜１.５である。他の例として、周波数帯域１０００ｋＨｚ〜１ＧＨｚで、５０％以上の伝送電力効率が要求される場合、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部２２４０に対するＭｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部２２２０の面積比は、０.００１〜２.０、好ましくは、０.００１〜１.５である。

一方、要求される伝送電力効率及び電磁気エネルギー送受信に使われる周波数帯域などによって、Ｍｎ−ＺＮ系フェライトを含む軟磁性部２２２０とＮｉ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２４０の厚さも相異に設定することができる。一例として、周波数帯域５０〜５００ｋＨｚで、５０％以上の伝送電力効率が要求される際には、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２２０に対するＮｉ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２４０の厚さ比は、０.００１〜２.５、好ましくは、０.００１〜２.０である。他の例として、周波数帯域１０００ｋＨｚ〜１ＧＨｚで、５０％以上の伝送電力効率が要求される際には、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２４０に対するＭｎ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２２０の厚さ比は、０.００１〜２.５、好ましくは、０.００１〜２.０である。

一方、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２４０の厚さがＭｎ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２２０の厚さより薄く設定される場合、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２４０の上部及び/または下部には、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２４０を固定するための固定シートを追加することができる。

同様に、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２２０の厚さがＮｉ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２４０の厚さより薄く設定される場合、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２２０の上部及び/または下部には、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２２０を固定するための固定シートを追加してもよい。

図示しなかったが、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２４０には、多数個のホールが形成され、ホールごとにＭｎ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２２０が位置してもよい。

Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部の中間領域にホール(ｈｏｌｅ)が形成され、ホールにＮｉ−Ｚｎ系フェライト素材を含む軟磁性部が位置してもよい。

図９を参照すれば、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２４０上にＭｎ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２２０を形成することができる。全体軟磁性層２２００の面積に対するＭｎ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２２０の面積比及びＮｉ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２４０の厚さに対するＭｎ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２２０の厚さ比は、要求される伝送電力効率及び電磁気エネルギー送受信に使われる周波数帯域などによって相異に設定することができる。

また、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部上にＮｉ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部を形成してもよい。

図１０を参照すれば、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２４０上には、溝が形成され、溝上にＭｎ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２２０を安着することができる。図９と同様に、全体軟磁性層２２００の面積に対するＭｎ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２２０の面積比及びＮｉ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２４０の厚さに対するＭｎ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部２２２０の厚さ比は、要求される伝送電力効率及び電磁気エネルギー送受信に使われる周波数帯域などによって相異に設定することができる。

また、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部上に溝が形成され、その溝上にＮｉ−Ｚｎ系フェライトを含む軟磁性部を安着してもよい。

図１１は、本発明の実施例による無線電力受信装置のアンテナ用軟磁性層の伝送効率を示す。Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト構造の場合、Ｍｎ_０.７Ｚｎ_０.２４Ｆｅ_２.０６Ｏ_４を使用した。Ｍｎ−Ｚｎ/Ｎｉ−Ｚｎハイブリッド構造の場合、Ｍｎ_０.７Ｚｎ_０.２４Ｆｅ_２.０６Ｏ_４及びＮｉ_０.３５Ｚｎ_０.６５Ｆｅ_２Ｏ_４を使用し、Ｍｎ−Ｚｎフェライトシートに対するＮｉ−Ｚｎフェライトシートの厚さ比は、０.５であった。電力伝送効率は、ＷＰＣ(Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ)の「Ｑｉ」規格によってＴＸ−Ａ１(磁気誘導類型、永久磁石含み)送信機によりバッテリーが装着された条件の１５０ｋＨｚ周波数帯域で測定した。

図１１を参照すれば、無線電力受信装置の受信アンテナ用軟磁性層がＭｎ−Ｚｎフェライト素材を含む場合、既存の金属材料複合体を含む場合またはＮｉ−Ｚｎフェライト素材を含む場合に比べて高い電力伝送効率を示すことが分かる。特に、薄いシート厚さ(０.２ｍｍ)でも５８％以上の電力伝送効率を示すことが分かる。これによって、スリム化による携帯端末、家庭用/個人用電子製品に適用することができる。また、シート厚さが０.５ｍｍ以上の場合、６４％以上の電力伝送効率を示すことが分かる。これによって、製品のスリム化より電力伝送効率を高めることが目標である場合、シート厚さを厚く形成することで電力伝送効率を高めることができる。

また、図４の実施例による軟磁性層(Ｍｎ−Ｚｎフェライトのみを含み)より図６の実施例による軟磁性層(Ｍｎ−Ｚｎ/Ｎｉ−Ｚｎハイブリッド)の電力伝送効率が一層高いことが分かる。すなわち、薄いシート厚さで高い電力伝送効率を得ようとする場合、Ｍｎ−Ｚｎ/Ｎｉ−ＺＮハイブリッド構造を適用することができる。

以上、添付した図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。

１２００ 軟磁性層、 ２２００ 軟磁性層、 ２２２０ Ｍｎ−Ｚｎフェライト素材、 ２２４０ Ｎｉ−Ｚｎフェライト素材。

Claims (10)

1. 無線電力受信装置の受信アンテナ用軟磁性層であって、
   Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む第１の軟磁性部及びＮｉ−Ｚｎ系フェライト素材を含む第２の軟磁性部を含むことを特徴とする軟磁性層。
2. 前記第１の軟磁性部は、前記第２の軟磁性部上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の軟磁性層。
3. 前記第２の軟磁性部上には、溝が形成され、
   前記第１の軟磁性部は、前記溝上に安着されることを特徴とする請求項２に記載の軟磁性層。
4. 前記Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材は、Ｍｎ_１−ｘＺｎ_ｘＦｅ_２Ｏ_４(０≦ｘ<１)及びＭｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｚｎ_ｘＦｅ_ｙＦｅ_２−ｙＯ_４(０≦ｘ<１、０≦ｙ<１)の中で少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３に記載の軟磁性層。
5. 前記第１の軟磁性部に対する前記第２の軟磁性部の面積比は、０.００１〜２であることを特徴とする請求項４に記載の軟磁性層。
6. 前記軟磁性層は、シート(ｓｈｅｅｔ)、プレート(ｐｌａｔｅ)及びペレット(ｐｅｌｌｅｔ)の中で少なくとも一つで形成されることを特徴とする請求項５に記載の軟磁性層。
7. 前記第１の軟磁性部または前記第２の軟磁性部の上面及び下面の中で少なくとも一面に形成され、前記第１の軟磁性部または前記第２の軟磁性部を固定する固定部材をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の軟磁性層。
8. 前記第２の軟磁性部は、前記第１の軟磁性部の縁部を取り囲むか、前記第１の軟磁性部は、前記第２の軟磁性部の縁部を取り囲むことを特徴とする請求項１に記載の軟磁性層。
9. 無線で電力を充電する無線電力受信装置の受信アンテナであって、
   基板と、
   前記基板上に形成され、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む第１の軟磁性部及びＮｉ−Ｚｎ系フェライト素材を含む第２の軟磁性部を含む軟磁性層と、
   前記軟磁性層上に形成される受信コイルと、
   を含むことを特徴とする受信アンテナ。
10. 無線で電力を充電する無線電力受信装置であって、
    基板と、
    前記基板上に形成され、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト素材を含む第１の軟磁性部及びＮｉ−Ｚｎ系フェライト素材を含む第２の軟磁性部を含む軟磁性層と、
    前記軟磁性層上に形成される受信コイルと、
    前記受信コイルと連結され、電磁気エネルギーを電気エネルギーに変換する回路部と、
    前記電気エネルギーを保存する保存部と、
    を含むことを特徴とする無線電力受信装置。

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