JP2022550114A - 無線充電装置およびそれを含む移動手段 - Google Patents

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Abstract

本発明は、無線充電装置およびこれを含む移動手段に関するものである。具体的に、本発明の一実現例によると、無線充電装置は、コイル部と、前記コイル部上に配置される磁性部と、前記磁性部の少なくとも一部と接触して配置される熱伝達部とを含むことにより、磁性部内で発生する熱を効率よく外部に放出して、放熱および充電効率をさらに向上させ得る。したがって、前記無線充電装置は、送信機と受信機との間の大容量の電力伝送を必要とする電気自動車のような移動手段に有用に使用され得る。【選択図】図１Ａ

Description

実現例は、無線充電装置およびそれを含む移動手段に関するものである。より具体的に、実現例は、放熱構造を適用して充電効率の向上した無線充電装置およびそれを含む移動手段に関するものである。
昨今、情報通信分野は極めて速い速度で発展しており、電気、電子、通信、半導体などが総合的に組み合わされた多様な技術が持続的に開発されている。また、電子機器のモバイル化傾向が増大するにつれ、通信分野においても無線通信および無線電力伝送技術に関する研究が盛んに行われている。特に、電子機器などに無線で電力を伝送する方案に関する研究が活発に進んでいる。
前記無線電力伝送は、電力を供給する送信機と、電力供給を受ける受信機との間に物理的な接触なく磁気結合（inductive coupling）、容量結合（capacitive coupling）またはアンテナなどの電磁場共振構造を利用して、空間を介して電力を無線で伝送するものである。前記無線電力伝送は、大容量のバッテリーが求められる携帯用通信機器、電気自動車などに適しており、接点が露出されないため漏電などの危険がほとんどなく、有線方式の充電不良現象を防ぐことができる。
一方、最近では電気自動車への関心が急増するにつれ、充電インフラ構築に対する関心が増大している。すでに、家庭用充電器を利用した電気自動車充電をはじめ、バッテリー交換、急速充電装置、無線充電装置などと、多様な充電方式が登場しており、新しい充電事業ビジネスモデルも登場し始めている（韓国公開特許第２０１１－００４２４０３号参照）。また、欧州では試験運行中の電気自動車と充電所が目立ち始め、日本では自動車メーカーと電力会社が主導して電気自動車および充電所を試験的に運営している。
電気自動車等に用いられる従来の無線充電装置は、無線充電効率向上のためにコイル部に隣接して磁性部が配置され、遮蔽のための金属板が磁性部と一定間隔で離隔して配置される。
無線充電装置は、無線充電動作中にコイルの抵抗と磁性部の磁気損失によって熱を発生する。特に、無線充電装置内の磁性部は、電磁波エネルギー密度の高いコイルに近い部分で熱を発生し、発生した熱は磁性部の磁気特性を変化させ、送信装置と受信装置間のインピーダンス不整合を引き起こして充電効率が低下し、これによって再び発熱現象が高じると言う問題があった。しかし、このような無線充電装置は、電気自動車の下部等に設置されるため、防塵や防水および衝撃吸収のために密閉構造を採用するので、放熱構造を実現することが困難であった。
本発明の解決しようとする技術的課題は、磁性部の少なくとも一部と接触して配置される熱伝達部を含むことにより、磁性部内で発生した熱を効率よく外部に放出することができ、充電効率を向上させ得る無線充電装置およびそれを含む移動手段を提供することである。
本発明の実現例によると、コイル部と、前記コイル部上に配置される磁性部と、前記磁性部の少なくとも一部と接触して配置される熱伝達部とを含む、無線充電装置が提供される。
他の実現例によると、無線充電装置を含み、前記無線充電装置はコイル部と、前記コイル部上に配置される磁性部と、前記磁性部の少なくとも一部と接触して配置される熱伝達部とを含む、移動手段が提供される。
前記実現例によると、本発明の無線充電装置は、磁性部の少なくとも一部と接触して配置される熱伝達部を含むことにより、無線充電中に発生する熱を効率よく外部に放出して、放熱および充電効率をさらに向上させ得る。
したがって、前記無線充電装置は、送信機と受信機との間の大容量の電力伝送を必要とする電気自動車のような移動手段などに有用に使用され得る。
図１Ａは、一実現例による無線充電装置の分解斜視図を示すものである。 図１Ｂは、他の実現例による無線充電装置の分解斜視図を示すものである。 図２Ａは、一実現例による無線充電装置の斜視図を示すものである。 図２Ｂは、他の実現例による無線充電装置の斜視図を示すものである。 図３Ａは、図２ＡにおけるＤ－Ｄ'線に沿って切開した断面図であり、熱伝達部と磁性部とが射出一体型構造を有する無線充電装置の断面図を示すものである。 図３Ｂは、他の実現例による磁性部の射出後熱伝達部と結合して形成された構造を有する無線充電装置の断面図を示すものである。 図３Ｃは、図２ＢにおけるＥ－Ｅ'線に沿って切開した断面図であり、熱伝達部と磁性部とが射出一体型構造を有する無線充電装置の断面図を示すものである。 図４Ａは、実現例により、熱伝達部が外部の冷却システムと直接連結された無線充電装置の断面図を示すものである。 図４Ｂは、実現例により、熱伝達部が外部の冷却システムと間接的に連結された無線充電装置の断面図を示すものである。 図４Ｃは、他の実現例により、熱伝達部が外部の冷却システムと間接的に連結された無線充電装置の断面図を示すものである。 図４Ｄは、また他の実現例により、熱伝達部が外部の冷却システムと直接連結された無線充電装置の断面図を示すものである。 図５は、図１ＡにおけるＡ－Ａ'線に沿って切開した熱伝達部の断面図である。 図６は、図１ＡにおけるＢ－Ｂ'線に沿って切開した熱伝達部の断面図である。 図７は、図１ＡにおけるＣ－Ｃ'線に沿って切開した、磁性体素子の断面図である。 図８Ａは、一実現例による熱伝達部の一端が一字型である磁性体素子の上面図を示すものである。 図８Ｂは、一実現例による熱伝達部の一端がコイルの発熱部に沿って配置された形状で曲線状を有する磁性体素子の上面図を示すものである。 図８Ｃは、一実現例による熱伝達部の一端がコイルの発熱部に沿って配置された形状として「Ｔ」字形を有する磁性体素子の上面図を示すものである。 図８Ｄは、一実現例による熱伝達部のリボンシートがコイルの発熱部に沿って配置された磁性体素子の上面図を示すものである。 図８Ｅは、一実現例による熱伝達部のメッシュシートがコイルの発熱部に沿って配置された磁性体素子の上面図を示すものである。 図８Ｆは、一実現例による熱伝達部の熱伝導性シートがコイルの発熱部に沿って配置された磁性体素子の上面図を示すものである。 図９は、一実現例によるモールドによって磁性部を成形する工程を示すものである。 図１０は、一実現例による無線充電装置が冷却システムと連結された移動手段（電気自動車）を示すものである。 図１１は、一実現例による無線充電装置を備える移動手段（電気自動車）を示すものである。
以下において、本発明の思想を実現するための具体的な実施例について図面を参照して詳細に説明する。
なお、本発明の説明において、関連する公知の構成または機能に関する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にし得ると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
また、添付の図面において、一部の構成要素は誇張、省略、または概略的に示されており、各構成要素の大きさは実際の大きさを完全に反映するものではない。
本明細書において使用される用語は、単に特定の実現例を説明するために使用されたものであり、本発明を限定しようとする意図で用いられるものではない。単数の表現は、文脈上明らかに異なる意味を指さない限り、複数の表現を含む。
本明細書において、同一の符号は同一の要素を指す。
本明細書において、１つの構成要素が他の構成要素の上または下に形成されると記載されることは、１つの構成要素が他の構成要素の上または下に直接、または他の構成要素を介して間接的に形成されるものの全てを含む。
また、各構成要素の上／下に関する基準は図面を基準にして説明する。図面における各構成要素の大きさは説明のために誇張されることがあり、実際に適用される大きさとは異なり得る。
さらに、本明細書で使用される「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素、および／または成分を具体化し、他の特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素、成分、および/または群の存在や付加を除外するものではない。
また、本明細書に記載された構成要素の物性値、寸法などを示す全ての数値範囲は、特に記載がない限り、全ての場合において「約」という用語で修飾されるものと理解すべきである。
本明細書において単数表現は、特に説明がなければ、文脈上解釈される単数または複数を含む意味として解釈される。
［無線充電装置］
図１Ａおよび図１Ｂは、実現例による無線充電装置の分解斜視図を示すものであり、図２Ａおよび図２Ｂは、実現例による無線充電装置の斜視図を示すものである。
本発明の一実現例による無線充電装置１０は、コイル部２００と、前記コイル部２００上に配置される磁性部３００と、前記磁性部３００の少なくとも一部と接触して配置される熱伝達部４００とを含む。また、前記無線充電装置１０は、前記コイル部２００を支持する支持部１００、前記磁性部上に配置されるシールド部５００、および前記構成要素を保護するハウジング６００をさらに含み得る。
前記実現例によると、本発明の無線充電装置は、磁性部の少なくとも一部と接触して配置される熱伝達部を含むことにより、無線充電中に発生する熱を効率よく外部に放出して、放熱および充電効率をさらに向上させ得る。
したがって、前記無線充電装置は、送信機と受信機との間の大容量の電力伝送を必要とする電気自動車のような移動手段などに有用に使用され得る。
以下、前記無線充電装置の各構成要素別に具体的に説明する。
＜コイル部＞
本発明の実現例による無線充電装置は、交流電流が流れて磁場を発生させ得るコイル部を含む。
前記コイル部は、導電性ワイヤを含み得る。
前記導電性ワイヤは導電性物質を含む。例えば、前記導電性ワイヤは、導電性金属を含み得る。具体的に、前記導電性ワイヤは、銅、ニッケル、金、銀、亜鉛、および錫からなる群より選択される１種以上の金属を含み得る。
また、前記導電性ワイヤは、絶縁性外皮を備え得る。例えば、前記絶縁性外皮は、絶縁性高分子樹脂を含み得る。具体的に、前記絶縁性外皮は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、テフロン（登録商標）樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂などを含み得る。
前記導電性ワイヤの直径は、例えば、１ｍｍ～１０ｍｍ範囲、１ｍｍ～５ｍｍ範囲、または１ｍｍ～３ｍｍ範囲であり得る。
前記導電性ワイヤは、平面コイル状で巻き付けられ得る。具体的に、前記平面コイルは、平面螺旋コイル(planar spiral coil)を含み得る。また、前記コイルの平面形状は、楕円形、多角形、または角の丸い多角形の形状であり得るが、特に限定されない。
前記平面コイルの外径は、５ｃｍ～１００ｃｍ、１０ｃｍ～５０ｃｍ、１０ｃｍ～３０ｃｍ、２０ｃｍ～８０ｃｍ、または５０ｃｍ～１００ｃｍであり得る。具体的な一例として、前記平面コイルは、１０ｃｍ～５０ｃｍの外径を有し得る。
また、前記平面コイルの内径は、０．５ｃｍ～３０ｃｍ、１ｃｍ～２０ｃｍ、または２ｃｍ～１５ｃｍであり得る。
前記平面コイルの巻回数は、５回～５０回、１０回～３０回、５回～３０回、１５回～５０回、または２０回～５０回であり得る。具体的な一例として、前記平面コイルは、前記導電性ワイヤを１０回～３０回巻いて形成されたものであり得る。
また、前記平面コイル形状内において、前記導電性ワイヤ間の間隔は、０．１ｃｍ～１ｃｍ、０．１ｃｍ～０．５ｃｍ、または０．５ｃｍ～１ｃｍであり得る。
前記のような好ましい平面コイル寸法および仕様範囲内のとき、電気自動車のような大容量電力伝送を必要とする分野に好適であり得る。
前記コイル部は、前記磁性部と一定間隔で離隔して配置され得る。例えば、前記コイル部と前記磁性部との離隔距離は、０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上、０．２ｍｍ～３ｍｍ、または０．５ｍｍ～１．５ｍｍであり得る。
＜磁性部＞
前記磁性部は、コイル部の周囲に発生する磁場の磁気経路(magnetic path)を形成することができ、前記コイル部と前記シールド部との間に配置される。
前記磁性部は、前記シールド部と一定間隔で離隔して配置され得る。例えば、前記磁性部と前記シールド部との離隔距離は、３ｍｍ以上、５ｍｍ以上、３ｍｍ～１０ｍｍ、または４ｍｍ～７ｍｍであり得る。
また、前記磁性部は、前記コイル部と一定間隔で離隔して配置され得る。例えば、前記磁性部と前記コイル部との離隔距離は、０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上、０．２ｍｍ～３ｍｍ、または０．５ｍｍ～１．５ｍｍであり得る。
前記磁性部は、バインダー樹脂と磁性粉末とを含む高分子形磁性部であり得る。
または、前記磁性部は金属系磁性部、例えばナノ結晶質(nanocrystalline)磁性部を含み得る。
または、前記磁性部は酸化物系磁性部を含み得る。
前記磁性部は、それらの複合体を含み得る。
＜高分子形磁性部＞
前記磁性部は、バインダー樹脂と、前記バインダー樹脂内に分散した磁性粉末とを含む磁性部を含み得る。
これにより、前記高分子形磁性部は、バインダー樹脂によって磁性粉末が互いに結合されることにより、広い面積において全体的に欠陥が少なく、かつ、衝撃による損傷が少なくなり得る。
前記磁性粉末は、フェライト（Ｎｉ－Ｚｎ系、Ｍｇ－Ｚｎ系、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライト等）のような酸化物磁性粉末；パーマロイ(permalloy)、サンダスト(sendust)、ナノ結晶質(nanocrystalline)磁性体のような金属系磁性粉末；またはこれらの混合粉末であり得る。より具体的に、前記磁性粉末は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金組成を有するサンダスト粒子であり得る。
一例として、前記磁性粉末は、下記化学式１の組成を有し得る。
［化学式１］
Ｆｅ１－ａ－ｂ－ｃＳｉａＸｂＹｃ
前記式において、ＸはＡｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、またはこれらの組み合わせであり、ＹはＭｎ、Ｂ、Ｃｏ、Ｍｏ、またはこれらの組み合わせであり、０．０１≦ａ≦０．２、０．０１≦ｂ≦０．１、および０≦ｃ≦０．０５である。
前記磁性粉末の平均粒径は、約３ｎｍ～約１ｍｍ、約１μｍ～３００μｍ、約１μｍ～５０μｍ、または約１μｍ～１０μｍの範囲であり得る。
前記高分子形磁性部は、前記磁性粉末を５０重量％以上、７０重量％以上、または８５重量％以上の量で含み得る。
例えば、前記高分子形磁性部は、前記磁性粉末を５０重量％～９９重量％、７０重量％～９５重量％、７０重量％～９０重量％、７５重量％～９０重量％、７５重量％～９５重量％、８０重量％～９５重量％、または８０重量％～９０重量％の量で含み得る。
前記バインダー樹脂は、硬化性または熱可塑性樹脂であり得る。具体的に、前記バインダー樹脂は、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂および／または高耐熱熱可塑性樹脂を含み得る。
前記硬化性樹脂としては、グリシジル基、イソシアネート基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、またはアミド基のような熱による硬化が可能な官能基または部位を１つ以上含むか、またはエポキシド(epoxide)基、環状エーテル(cyclic ether)基、スルフィド(sulfide)基、アセタール(acetal)基、またはラクトン(lactone)基のような活性エネルギーによって硬化が可能な官能基または部位を１つ以上含む樹脂を使用し得る。このような官能基または部位は、例えばイソシアネート基（－ＮＣＯ）、ヒドロキシ基（－ＯＨ）、またはカルボキシル基（－ＣＯＯＨ）であり得る。
具体的に、前記硬化性樹脂は、前述のような官能基または部位を少なくとも１つ以上有するポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、またはエポキシ樹脂等が例示され得るが、これに限定されるものではない。
一例として、前記バインダー樹脂は、ポリウレタン系樹脂、イソシアネート系硬化剤およびエポキシ系樹脂を含み得る。
また、前記磁性部はその重量を基準に、前記バインダー樹脂として、６重量％～１２重量％のポリウレタン系樹脂、０．５重量％～２重量％のイソシアネート系硬化剤、および０．３重量％～１．５重量％のエポキシ系樹脂を含み得る。
また、前記バインダー樹脂は熱可塑性樹脂であり得る。前記熱可塑性樹脂は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ、acrylonitrile butadiene styrene copolymer）、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニルスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、またはこれらの組み合わせからなる群より選択される１種であり得る。
前記磁性部は、前記バインダー樹脂を５重量％～４０重量％、５重量％～２０重量％、５重量％～１５重量％、または７重量％～１５重量％の量で含有し得る。
また、前記高分子形磁性部はその重量を基準に、前記バインダー樹脂として、６重量％～１２重量％のポリウレタン系樹脂、０．５重量％～２重量％のイソシアネート系硬化剤、および０．３重量％～１．５重量％のエポキシ系樹脂を含み得る。
＜ナノ結晶質磁性部＞
前記磁性部はナノ結晶質磁性部を含み得る。
前記ナノ結晶質磁性部を適用する際、コイル部と距離が離れるほどコイル部のインダクタンス（Ｌｓ）が低くなっても、抵抗（Ｒｓ）がさらに低くなることによってコイルの品質係数（Ｑ factor：Ｌｓ／Ｒｓ）が高くなるので、充電効率が向上し、発熱が減少し得る。
例えば、前記ナノ結晶質磁性部はＦｅ系ナノ結晶質磁性部であってよく、具体的に、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系ナノ結晶質磁性部、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系ナノ結晶質磁性部、またはＦｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｕ－Ｎｂ系ナノ結晶質磁性部であり得る。
より具体的に、前記ナノ結晶質磁性部は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｕ－Ｎｂ系ナノ結晶質磁性部であってよく、この場合、Ｆｅが７０元素％～８５元素％、ＳｉおよびＢの合計が１０元素％～２９元素％、ＣｕおよびＮｂの合計が１元素％～５元素％であることが好ましい（ここで、元素％とは、磁性部をなす総元素の個数に対する特定元素の個数の百分率のことを意味する）。前記組成範囲において、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｕ－Ｎｂ系合金が、熱処理によってナノ相の結晶質で容易に形成され得る。
前記ナノ結晶質磁性部は、例えば、Ｆｅ系合金をメルトスピニングによる急冷凝固法（ＲＳＰ）により調製し、所望の透磁率が得られるよう３００℃～７００℃の温度範囲で３０分～２時間の無磁場熱処理を行って調製され得る。
もし、熱処理温度が３００℃未満であると、ナノ結晶質が十分に生成されないため、所望の透磁率が得られず熱処理時間が長くかかり、７００℃を超えると、過熱処理によって透磁率が著しく低下し得る。そこで、前記範囲内で、熱処理温度が低い場合は熱処理時間を長くし、熱処理温度が高い場合は熱処理時間を短くして、所望の透磁率に調節し得る。
ナノ結晶質磁性部は、製造工程上厚さを厚くすることが困難であり、例えば１５μｍ～３５μｍの厚さで形成され得る。
＜酸化物系磁性部＞
前記磁性部は、酸化物系磁性部を含み得る。
例えば、前記酸化物系磁性部はフェライト系材料であってよく、具体的な化学式はＭＯＦｅ２Ｏ３（ここでＭは、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉなどの１種以上の２価金属元素である）で表され得る。前記フェライト系材料は、焼結体のものが透磁率のような磁性特性の面から有利であり、より具体的にフェライト焼結体であり得る。前記フェライト系材料は、原料成分を混合してか焼後に粉砕し、これをバインダー樹脂と混合して成形し、焼成して、シートまたはブロック状に製造され得る。
より具体的に、前記酸化物系磁性部は、Ｎｉ－Ｚｎ系、Ｍｇ－Ｚｎ系、またはＭｎ－Ｚｎ系フェライトであってよく、特にＭｎ－Ｚｎ系フェライトは、７９ｋＨｚ～９０ｋＨｚの周波数にて室温～１００℃以上の温度範囲に亘って、高い透磁率、低い透磁損失、および高い飽和磁束密度を示し得る。
前記Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトは、主成分としてＦｅ２Ｏ３を６６ｍｏｌ％～７０ｍｏｌ％、ＺｎＯを１０ｍｏｌ％～２０ｍｏｌ％、ＭｎＯを８ｍｏｌ％～２４ｍｏｌ％、およびＮｉＯを０．４ｍｏｌ％～２ｍｏｌ％含み、その他の副成分としてＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＳｎＯなどを含有し得る。前記Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトは、主成分を所定のモル比で混合して、空気中で８００℃～１１００℃の温度で１時間～３時間のか焼後、副成分を添加して粉砕し、これにポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等のバインダー樹脂を適量混合して、プレスを用いて加圧成形した後、１２００℃～１３００℃まで昇温して２時間以上焼成することにより、シートまたはブロック状に製造され得る。その後、必要に応じてワイヤソー(wire saw)またはウォータージェット(water jet)などを用いて加工して必要な大きさに切断される。
＜磁性部の製造方法＞
前記磁性部は、例えば高分子形磁性部を含むことができ、前記高分子形磁性部は、磁性粉末と熱硬化性高分子樹脂組成物とを混合してスラリー化した後、シート状に成形して硬化するなどのシート化過程により製造し得る。
また、熱可塑性樹脂を用いて一定の厚さを有する大面積の磁性部を製造するために、モールドにより立体構造で形成することができ、具体的には、磁性粉末と熱可塑性樹脂とを機械的剪断力と熱を利用して混練した後、機械装置を用いてペレット化して射出成形法によりブロックを製造し得る。
前記製造の方法には、通常のシート化またはブロック化方法が適用され得る。
前記磁性部は一定の割合で伸長され得る。例えば、前記磁性部の伸び率は０．５％以上であり得る。前記伸び特性は、高分子を適用しないセラミック系磁性部では得難いものであり、大面積の磁性部が衝撃によって歪み等が発生しても損傷を低減し得る。具体的に、前記磁性部の伸び率は、０．５％以上、１％以上、または２．５％以上であり得る。前記伸び率の上限に特に制限はないが、伸び率向上のために高分子樹脂の含有量が多くなると、磁性部のインダクタンス等の物性が低下し得るので、前記伸び率は１０％以下にすることが好ましい。
前記成形は、射出成形によって磁性部の原料をモールドに注入して行われ得る。より具体的に、前記磁性部は、磁性粉末と高分子樹脂組成物とを混合して原料組成物を得た後、図９に示すように、前記原料組成物８０１を射出成形機８０２によりモールド８０３に注入して製造され得る。この際、モールド８０３の内部形状を立体構造に設計して、磁性部の立体構造を容易に実現し得る。このような工程は、従来の焼結フェライトシートを磁性部として使用する場合に比べて、構造の自由度の面から有利であり得る。
＜磁性部の面積および厚さ＞
前記磁性部は、磁性シート、磁性シート積層体、または磁性ブロックであり得る。
前記磁性部は大面積を有することができ、具体的に２００ｃｍ２以上、４００ｃｍ２以上、または６００ｃｍ２以上の面積を有し得る。また、前記磁性部は１００００ｃｍ２以下の面積を有し得る。
前記大面積の磁性部は、多数の単位磁性部が組み合わされ構成されることができ、この際、前記単位磁性部の面積は、６０ｃｍ２以上、９０ｃｍ２、または９５ｃｍ２～９００ｃｍ２であり得る。
前記磁性シートの厚さは、１５μｍ以上、５０μｍ以上、８０μｍ以上、１５μｍ～１５０μｍ、１５μｍ～３５μｍ、または８５μｍ～１５０μｍであり得る。このような磁性シートは、通常のフィルムまたはシートを製造する方法により製造され得る。
前記磁性シートの積層体は、前記磁性シートが２０枚以上、または５０枚以上積層されたものであり得る。また、前記磁性シートの積層体は、前記磁性シートが１５０枚以下、または１００枚以下で積層されたものであり得る。
前記磁性ブロックの厚さは、１ｍｍ以上、２ｍｍ以上、３ｍｍ以上、または４ｍｍ以上であり得る。また、前記磁性ブロックの厚さは６ｍｍ以下であり得る。
＜磁性部の磁性特性＞
前記磁性部は、電気自動車の無線充電標準周波数近方において一定レベルの磁性特性を有し得る。
前記電気自動車の無線充電標準周波数は１００ｋＨｚ未満であり、具体的に７９ｋＨｚ～９０ｋＨｚ、具体的に８１ｋＨｚ～９０ｋＨｚ、より具体的に約８５ｋＨｚであってよく、これは携帯電話のようなモバイル電子機器に適用する周波数と区別される帯域である。
例えば、前記磁性部の透磁率は、７９ｋＨｚ～９０ｋＨｚの周波数帯域で、５～１５００００、１０～１５００００、２０～１５００００、５～３００、３０～３００、６００～３５００、または１００００～１５００００であり得る。具体的に、前記磁性部の透磁率は、７９ｋＨｚ～９０ｋＨｚの周波数帯域で、３０～３００、６００～３５００、または１００００～１５００００であり得る。より具体的に、前記磁性部の透磁率は、７９ｋＨｚ～９０ｋＨｚの周波数帯域で、３０～２５０または３０～２００であり得る。
また、前記磁性部の透磁損失は、７９ｋＨｚ～９０ｋＨｚの周波数帯域で、１～１５００００、１～５００００、５～３００００、１０～３０００、１０～１０００、１００～１０００、または５０００～５００００であり得る。
具体的に、前記磁性部は、７９ｋＨｚ～９０ｋＨｚの周波数帯域で、３０～２００の透磁率および１０～３０００の透磁損失を有し得る。
＜磁性部の物理的特性＞
前記高分子形磁性部は一定の比率で伸長され得る。例えば、前記高分子形磁性部の伸び率は０．５％以上であり得る。前記伸び特性は、高分子を適用しないセラミック系磁性部では得難いものであり、大面積の磁性部が衝撃によって歪み等が発生しても損傷を低減し得る。具体的に、前記高分子形磁性部の伸び率は、０．５％以上、１％以上、または２．５％以上であり得る。前記伸び率の上限には特に制限はないが、伸び率向上のために高分子樹脂の含有量が多くなると、磁性部のインダクタンス等の物性が低下し得るので、前記伸び率は１０％以下にすることが好ましい。
前記磁性部は、衝撃前後の物性変化率が少なく、一般的なフェライト磁性シートに比べて格段に優れる。
本明細書において、ある物性の衝撃前後の物性変化率（％）は、下記式で算出され得る。
特性変化率（％）＝｜衝撃前特性値－衝撃後特性値｜／衝撃前特性値×１００
例えば、前記磁性部は、１ｍの高さから自由落下させて印加した衝撃前後のインダクタンス変化率が５％未満、または３％以下であり得る。より具体的に、前記インダクタンス変化率は、０～３％、０．００１％～２％、または０．０１％～１．５％であり得る。前記範囲内であるとき、衝撃前後のインダクタンス変化率が相対的に少ないので、磁性部の安定性がより向上し得る。
また、前記磁性部は、１ｍの高さから自由落下させて印加した衝撃前後の品質係数（Ｑ factor）変化率が、０～５％、０．００１％～４％、または０．０１％～２．５％であり得る。前記範囲内であるとき、衝撃前後の物性変化が少ないので、磁性部の安定性と耐衝撃性がより向上し得る。
また、前記磁性部は、１ｍの高さから自由落下させて印加した衝撃前後の抵抗変化率が、０～２．８％、０．００１％～１．８％、または０．１％～１．０％であり得る。前記範囲内であるとき、実際の衝撃や振動が加わる環境において繰り返し適用しても、抵抗値が一定レベル以下に上手く維持され得る。
また、前記磁性部は、１ｍの高さから自由落下させて印加した衝撃前後の充電効率変化率が、０～６．８％、０．００１％～５．８％、または０．０１％～３．４％であり得る。前記範囲内であるとき、大面積の磁性部が衝撃や歪みが繰り返し発生しても物性をより安定して維持し得る。
＜熱伝達部＞
前記熱伝達部は、無線充電中に発生する熱を効率よく外部に放出する役割を果たし得る。
図１Ａおよび図２Ａを参照すると、前記熱伝達部４００は前記磁性部３００と熱的に連結され、ハウジング６００の外部に延長され得る。例えば、前記熱伝達部４００は、一端の少なくとも一部が前記磁性部３００に挿入され、前記一端とは異なる他端が前記ハウジング６００の外部に露出され得る。
本発明の実現例による熱伝達部は、熱媒および容器部を含み得る。
具体的に、図５および図６を参照すると、前記熱伝達部４００は、蒸発および凝縮が可能な熱媒４３０と、前記熱媒を収容する容器部４１０とを含み得る。
前記容器部４１０は、密閉された内部空間を含むチューブ状を有し得る。具体的に、前記熱伝達部は、チューブ状の密閉された容器部に揮発性熱媒を注入した後、真空状態に密封したものであり、チューブ内部に充填された熱媒が蒸発および凝縮を繰り返す過程で磁性部周辺を冷却し得る。
すなわち、前記熱伝達部の内部で熱媒（流体）の蒸発潜熱を用いて、小さい温度差においても無動力で熱を効果的に移送することができ、無線充電中に発生する熱を効率よく外部に放出する役割を果たし得る。
前記熱媒４３０は、水、オイルなどにナノ粒子を含み得る。または、前記熱媒４３０は、温度に応じて高温用または低温用の液体を含み得る。より具体的に、前記熱媒４３０は例えば、水、メタノール、アセトン、エチレングリコール、プロピレングリコール、および水銀からなる群より選択される少なくとも１種以上を含み得る。前記熱媒４３０は、前記磁性部で発生する熱を熱伝達部内部で蒸発および凝縮を繰り返す過程において、磁性部で発生する熱を外部に放出するので、従来の冷却方式よりも６倍以上の性能に優れ得る。
前記容器部４１０は、概ね熱伝導率が大きく厚さの薄い容器を使用することができ、例えば金属またはセラミックを含み得る。
前記容器部４１０の内部空間は、長さｄが１０ｃｍ～５０ｃｍであり得る。例えば、２０ｃｍ～４５ｃｍ、例えば３０ｃｍ～４０ｃｍであり得る。
前記容器部の内部空間は、内径ＩＤが０．１ｍｍ～５ｍｍであり得る。例えば、０．５ｍｍ～３ｍｍ、例えば０．５ｍｍ～２ｍｍ、例えば２ｍｍ～５ｍｍであり得る。前記範囲の内径を有する容器部を含むと、本発明において所望の充電効率および放熱特性をさらに向上させ得る。
また、前記熱伝達部は、移動部４２０をさらに含み得る。
前記移動部４２０は、前記容器部４１０内に配置され、多孔質構造を有し、前記熱媒が液体状態のときに前記液体状態の熱媒を吸収して移動させ得る。
例えば、前記移動部４２０は、非常に細い金属から作られ、網状に形成されており、熱伝達部の内壁に付着され、容器部４１０内には熱媒４３０が充填されている。
前記熱伝達部は、蒸発部(evaporator)４４０と凝縮部(condenser section)４５０とを含み、前記蒸発部４４０は、前記磁性部で発生する熱によって前記熱媒４３０が蒸発する熱源(heat source)から熱を吸収し、熱媒４３０が気体状態で蒸発することにより、熱が蒸発部４４０から凝縮部４５０の方向に移動し得る。これとは逆に、凝縮部４５０においては、温度の低い外部に熱を奪われながら気体状態となった熱媒４３０として凝縮することとなる。すなわち、前記凝縮部では、前記蒸発部で蒸発した熱媒が凝縮され得る。このように繰り返すことにより、熱が蒸発部４４０から凝縮部４５０に移動し、この熱を外部に効率よく放出し得る。
前記蒸発部４４０に熱が伝達されると、平衡状態であった熱媒４３０が蒸発することとなる。例えば、前記熱伝達部の内部で蒸発部４４０と凝縮部４５０との圧力の差によって気化した熱媒４３０が移動し得る。熱が凝縮部４５０に移動すると、圧力勾配によって凝縮部に移動した気体は、相変化して飽和した液体に凝縮し得る。
また、前記凝縮部４５０は、前記蒸発部４４０よりもさらに高い位置に配置され得る。前記蒸発部４４０で蒸発された高温の蒸気相の熱媒４３０が自然に上方の凝縮部４５０に移動し、凝縮部４５０で凝縮された低温の液相の熱媒４３０が重力によって自然に下方の蒸発部４４０に復帰するように構成され得る。
また、前記熱伝達部は、蒸発部４４０と凝縮部４５０との間に断熱部(adiabatic section)４６０をさらに含み得る。前記断熱部４６０は、蒸発部４４０で気化した熱媒４３０が凝縮部４５０に移動する際に、内部からの熱流出を遮断し得る。
前記熱伝達部は、様々な構造を含み得る。例えば、前記熱伝達部は、円筒形、平板形、または分離形を含み得る。
図８Ａ～図８Ｃは、実現例による様々な形状の熱伝達部４００および磁性部３００を含む磁性体素子８００の上面図を示すものである。
具体的に、前記熱伝達部４００は、少なくとも一端が「一」字形（図８Ａ参照）を有し得る。
また、前記熱伝達部４００は、少なくとも一端がコイルの発熱部に沿って配置された形状で曲線形（図８Ｂ参照）を有し得る。
また、前記熱伝達部４００は、少なくとも一端がコイルの発熱部に沿って配置された形状で「Ｔ」字形（図８Ｃ参照）を有し得る。
前記熱伝達部４００の構造の説明は例示的なものに過ぎず、これらの個数、厚さ、形状、大きさ、位置、および構造は、本発明の効果を妨げない範囲内で放熱目的に合わせて様々に設計し得る。
一実現例によると、前記熱伝達部は例えば、ヒートパイプを含み得る。前記熱伝達部は、内部に封入された熱媒の動作により、同じ断面積の銅よりも５００倍以上の熱伝導率を有しているため、高効率の熱伝達装置として人工衛星の熱制御システムに広く使用されており、本発明の一実現例においては、熱伝導率に非常に優れた前記熱伝達部を用いて、磁性部内部で発生する熱を外部に効率よく排出することにより、放熱効果を向上させ得る。
前記熱伝達部は、熱伝導率が５Ｗ／ｍ．Ｋ～１００００Ｗ／ｍ．Ｋ、例えば５０Ｗ／ｍ．Ｋ～８０００Ｗ／ｍ．Ｋ、例えば１０００Ｗ／ｍ．Ｋ～７０００Ｗ／ｍ．Ｋ、または、例えば１０００Ｗ／ｍ．Ｋ～６０００Ｗ／ｍ．Ｋであり得る。
また、前記熱伝達部は、比抵抗が１×１０２Ω・ｃｍ～１×１０２０Ω・ｃｍ、例えば１×１０３Ω・ｃｍ～１×１０１８Ω・ｃｍ、例えば１×１０３Ω・ｃｍ～１×１０１６Ω・ｃｍ、または、例えば１×１０３Ω・ｃｍ～１×１０１５Ω・ｃｍであり得る。
本発明の実現例によると、前記熱伝達部は、前記磁性部と様々な方法で接触または結合した構造を有し得る。
図３Ａ～図３Ｃを参照すると、一実現例による熱伝達部４００と磁性部３００とが射出一体型である磁性体素子の断面図を示すものである。具体的に、前記熱伝達部４００は、接着剤または固定部なしで射出により前記磁性部３００の内部に挿入され、磁性部３００と一体型に形成された構造を有し得る。
この場合、磁性部内部で発生する熱を効果的に処理し得るという利点がある。前記熱伝達部が前記磁性部の内部に配置される構造は多様に設計され得る。
図１Ａを再び参照すると、前記磁性部３００の内部または表面に溝４０１を備え、前記熱伝達部４００の一部が前記溝４０１に挿入され前記磁性部３００と結合した構造を有し得る。
他の一例として、前記磁性部の内部に前記熱伝達部を含むよう、モールドにより高分子形磁性部を成形し得る。
他の例として、磁性部が挿入される内部空間を有するよう、モールドにより磁性部、例えば高分子形磁性部を成形した後、前記熱伝達部を挿入し得る。
また、前記熱伝達部は、接着剤または固定部によって前記磁性部と結合された構造を有し得る。
また他の例として、複数の磁性シートの間に熱伝達部を挿入して積層することによって前記熱伝達部が挿入された磁性シート積層体を製造し得る。
また、前記熱伝達部は、磁性部の隣接部に配置され得る。一例として、前記熱伝達部は、磁性部と前記シールド部との間に配置され得る。他の例として、前記熱伝達部は、磁性部と前記コイル部との間に配置され得る。この場合、磁性部とコイル部とにおいて発生する熱を同時に処理できるという利点がある。
その外にも、様々な方法により、前記熱伝達部は前記磁性部と結合または接触して、放熱効果を実現し得る。
本発明のまた他の実現例による熱伝達部は、網構造を有するメッシュシート、リボンシート、または複数のホールを含む熱伝導性シートを含み得る。
図１Ｂおよび図２Ｂを参照すると、前記無線充電装置１０は、前記磁性部３００の内部に配置された熱伝達部４００を含み、前記熱伝達部４００は網構造を有するメッシュシート、リボンシート、または複数のホールを含む熱伝導性シートを含む。
本発明の実現例によると、前記無線充電装置に用いられる磁性部の内部に磁場が通えるようにオープンされている構造である、網構造を有するメッシュシート、リボンシートまたは複数のホールを含む熱伝導性シートを含む熱伝達部を含むことにより、磁性部内で発生する熱を容易に放出することができ、充電効率をさらに向上させ得る。
特に、前記熱伝導率の高い熱伝達部が、前記シールド部と直接連結されたり、外部の冷却器と直接または間接的に連結されたりすると、磁性部内部の温度を効果的に低減することができ、さらには、前記熱伝達部が網構造またはホールを有するオープン構造のシートを含むことにより、無線充電装置の発熱低減効果を最大化し得る。
図８Ｄ～図８Ｆは、実現例による様々な形状の熱伝達部４００および磁性部３００を含む磁性体素子８００の上面図を示すものである。
前記熱伝達部４００は、リボンシート（図８Ｄ参照）を含み得る。
また、前記熱伝達部４００は、網構造を有するメッシュシート（図８Ｅ参照）を含み得る。
また、前記熱伝達部４００は、複数のホール６０１を含む熱伝導性シート（図８Ｆ参照）を含み得る。
図１Ｂ、図３Ｃおよび図８Ｄを参照すると、前記リボンシートを有する熱伝達部４００は、一定間隔で離隔された少なくとも２つ以上が含まれ得る。図１Ｂ、図３Ｃおよび図８Ｄは、前記磁性部３００の内部にリボンシートを含む場合を一例として示しているが、前述のように、熱伝達部は、前記リボンシートの代わりに網構造を有するメッシュシートまたは複数のホールを有する熱伝導性シートを含むように代替され得る。
本発明の実現例により、前記２つ以上のリボンシートが離隔して含まれることにより、前記磁性部内部で磁場が円滑に循環することができ、熱伝導率の高い物質のリボンを含むことにより、磁性部内部の熱を効果的に排出し得る。
前記リボンシートの幅は、本発明の効果を妨げない限り、特に限定するものではなく、例えば、５ｍｍ～１０ｍｍ、５ｍｍ～９ｍｍ、５ｍｍ～８ｍｍ、５ｍｍ～７．５ｍｍ、または、８ｍｍ～１０ｍｍの幅を有し得る。もし、前記リボンシートの幅が１０ｍｍを超えると、磁場の循環に妨げとなり充電効率が低下することがあり、前記リボンシートの幅が５ｍｍ未満であると、磁性部内部の熱放出効果が低下し得る。
一方、図８Ｅおよび図８Ｆを参照すると、前記メッシュシートまたは前記熱伝導性シートは、磁性部の内部で磁場が円滑に循環し得るオープン構造の開口（ホール）を含み得る。
本発明の実現例によると、前記メッシュシートまたは前記熱伝導性シートは、磁性部全面積の１５％～３０％の開口（ホール）面積を有し得る。具体的に、前記メッシュシートまたは前記熱伝導性シートは、磁性部全面積の１８％～２５％の開口（ホール）面積を有し得る。前記範囲内であるとき、磁性部内における磁場の流れがより有利であり得る。
前記メッシュシートまたは前記熱伝導性シートは、５００μｍ～１５００μｍ、具体的に７００μｍ～１２００μｍ、より具体的に８００μｍ～１０００μｍの内径を有するホールを含み得る。前記メッシュシートまたは前記熱伝導性シートが前記範囲の内径を有するホールを含むと、本発明で目的とする充電効率および放熱特性をさらに向上させ得る。
前記熱伝達部に含まれるリボンシート、メッシュシートまたは熱伝導性シートの種類は、本発明の目的とする効果を達成する限り、制限なく使用することができ、具体的に熱伝導性材料であるアルミニウム、銅、銀および金からなる群より選択される１種以上を含む金属材料を含み得る。
前記熱伝達部は、磁性部内部の熱を伝達するのに十分な熱伝導率を有し得る。具体的に、前記熱伝達部の熱伝導率は、２３０Ｗ／ｍ．Ｋ～４３０Ｗ／ｍ．Ｋ、２３７Ｗ／ｍ．Ｋ～４２９Ｗ／ｍ．Ｋ、２３７Ｗ／ｍ．Ｋ～４０１Ｗ／ｍ．Ｋ、２３０Ｗ／ｍ．Ｋ～３００Ｗ／ｍ．Ｋ、または３０１Ｗ／ｍ．Ｋ～４３０Ｗ／ｍ．Ｋであり得る。
前記熱伝達部は、２４Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ～２５．５Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ、２４．２Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ～２５．３Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ、２４．５Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ～２５．５Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ、または２４Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ～２４．５Ｊ／ｍｏｌ・Ｋの熱容量を有し得る。
前記熱伝達部と前記磁性部との厚さ比は、１：１０～２５０、１：２０～２００、１：２５～１００、１：５０～１５０、または１：１０～８０であり得る。
また、前記熱伝達部と前記磁性部との面積比は、１：２．３～５．５、１：３～４．５、１：２．３～３．５、または１：３．５～５．５であり得る。
一方、図４Ｃを参照すると、前記熱伝達部４００は、前記磁性部３００の少なくとも一端から長手方向にさらに延びる延長部４９０をさらに含み得る。
また、図４Ａおよび図４Ｄを参照すると、前記熱伝達部４００は、前記磁性部３００の少なくとも一端から突出して形成される１つ以上の突出部４８０を含み得る。すなわち、前記熱伝達部４００の突出部４８０は、前記磁性部３００の少なくとも一端から長手方向にさらに延びて突出した部分のことを意味し得る。
一方、前記磁性部で主に熱が発生する領域はコイルに対応する領域なので、前記熱伝達部は前記コイルが存在する領域に対応して配置され得る。言い換えると、前記熱伝達部は、コイル内で導電性ワイヤの密度が少ない中央部にはほとんど配置されなくても良い。
また、前記熱伝達部は、前記コイルが存在する領域、およびそれ以外の領域、例えば導電性ワイヤの密度の少ない中央部にも配置され得る。
一方、前記熱伝達部が前記磁性部の内部に配置される構造は多様に設計され得る。
一例として、内部にメッシュシート、リボンシート、または複数のホールを含む熱伝導性シートを含む熱伝達部を有するよう、モールドにより高分子形磁性部を成形し得る。
他の例として、前記熱伝達部が挿入される内部空間を有するよう、モールドにより高分子形磁性部を成形した後、前記熱伝達部を挿入し得る。この場合、熱伝達部は、前記熱伝導性素材であるメッシュシート、リボンシート、または複数のホールを含む熱伝導性シートを準備した後、高分子形磁性部内に挿入され得る。
また他の例として、複数の磁性シートの間に前記熱伝達部を挿入して積層することにより、熱伝達部が挿入された磁性シート積層体を製造し得る。
前記熱伝達部は、前記磁性部の総体積を基準に０．５％～１％の総内部体積を有し得る。前記範囲内であるとき、磁場の流れがより有利であり得る。
＜シールド部＞
前記実現例による無線充電装置１０は、電磁波遮蔽により無線充電効率を高める役割を果たすシールド部５００をさらに含み得る。
前記シールド部は前記コイルの一面上に配置される。
前記シールド部は金属板を含み、その材料はアルミニウムであり、その他、電磁波遮蔽能を有する金属または合金材料が使用され得る。
前記シールド部の厚さは、０．２ｍｍ～１０ｍｍ、０．５ｍｍ～５ｍｍ、または１ｍｍ～３ｍｍであり得る。
また、前記シールド部の面積は、２００ｃｍ２以上、４００ｃｍ２以上、または６００ｃｍ２以上であり得る。
＜ハウジング＞
前記実現例による無線充電装置１０は、前記コイル部２００および前記磁性部３００を収容するハウジング６００をさらに含み得る。
また、前記ハウジング６００は、前記コイル部２００、シールド部５００、磁性部３００などの構成要素が適切に配置され組み立てられるようにする。前記ハウジングの形状（構造）は、その内部に含まれる構成要素に応じて、または環境に応じて、任意に設定し得る。前記ハウジングの材質および構造は、無線充電装置に使用される通常のハウジングの材質および構造を採用し得る。
図１を再び参照すると、前記熱伝達部４００は、前記磁性部３００から前記ハウジング６００の外部に延長され得る。また、前記ハウジング６００は、前記磁性部３００と結合された熱伝達部４００が前記ハウジング６００の外部に延び得るよう、ホール６０１を含み得る。具体的に、前記熱伝達部４００の一端の少なくとも一部が前記磁性部３００に挿入され、前記一端とは異なる他端が前記ハウジング６００の外部に露出した構造であり得る。
＜支持部＞
前記実現例による無線充電装置１０は、前記コイル部２００を支持する支持部１００をさらに含み得る。前記支持部の材質および構造は、無線充電装置に用いられる通常の支持部の材質および構造を採用し得る。前記支持部１００は、平板構造またはコイル部を固定できるようコイル形状に沿って溝が掘られた構造を有し得る。
［無線充電装置の多様な例］
図３Ａ～図３Ｃは、本発明の実現例による様々な構造の無線充電装置の断面図を示すものである。
一実現例による無線充電装置は、前記熱伝達部４００が接着剤または固定部なしで射出により前記磁性部３００の内部に挿入され、磁性部３００と一体型に形成された構造を含み得る。この場合、磁性部３００内部で発生する熱を効果的に処理し得るという利点がある。前記熱伝達部４００が前記磁性部３００の内部に配置される構造は多様に設計され得る。
図３Ａおよび図３Ｃを参照すると、前記磁性部３００の内部に前記熱伝達部４００を含むようモールドにより磁性部（例えば、高分子形磁性部）３００を成形し得る。
また、図３Ｂを参照すると、前記磁性部３００の内部または表面に溝を備え、前記熱伝達部４００の一部が前記溝に挿入され前記磁性部３００と結合された構造を有し得る。
他の例として、熱伝達部４００が挿入される内部空間を有するようモールドにより磁性部３００、例えば高分子形磁性部を成形した後、前記熱伝達部４００を挿入し得る。
また、前記熱伝達部４００は、接着剤または固定部によって前記磁性部と結合された構造を有し得る。
また他の例として、複数の磁性シートの間に熱伝達部４００を挿入して積層することにより、前記熱伝達部が挿入された磁性シート積層体を製造し得る。
また、前記熱伝達部は、磁性部の隣接部に配置され得る。一例として、前記熱伝達部は、磁性部と前記シールド部との間に配置され得る。他の例として、前記熱伝達部は磁性部と前記コイル部との間に配置され得る。この場合、磁性部とコイル部で発生する熱を同時に処理し得るという利点がある。
その外にも、様々な方法で前記熱伝達部は前記磁性部と結合または接触して放熱効果を実現し得る。
また、図４Ａ～図４Ｄを参照すると、前記無線充電装置１０は、ハウジング６００の外部に配置され、前記熱伝達部４００と直接または間接的に連結される冷却システム６８０をさらに含み得る。
前記熱伝達部４００は、前記磁性部３００の少なくとも一端から突出して形成される１つ以上の突出部４８０を含み得る。すなわち、前記熱伝達部４００の突出部４８０は、前記磁性部３００の少なくとも一端から長手方向にさらに延びて突出した部分のことを意味し得る。
前記熱伝達部は、前記突出部を含む場合、前記磁性部の総体積を基準に５％～７０％の総体積を有し得る。前記範囲内であるとき、磁性部の電磁波遮蔽性能と放熱特性とを同時に向上させるのにより有利であり得る。より具体的に、前記熱伝達部は、前記磁性部の総体積を基準に５％～４０％、１０％～３５％、または１５％～３０％の総体積を有し得る。
また、前記突出部４８０は、前記無線充電装置の外部の冷却システム６８０と直接または間接的に連結され得る。この際、前記冷却システム６８０は、空冷式または水冷式で前記突出部４８０を冷却し得る。
前記冷却システム６８０は、防水および防塵のために密閉構造を有して前記突出部４８０に連結され得る。前記冷却システム６８０は、連結流路６９５を介して前記突出部４８０と連結され得る。このように、前記突出部が前記冷却システム６８０に連結されると、磁性部の内部で発生する熱を効率よく外部に放出し得る。
また、前記冷却システムはシールド部に連結されてもよく、前記突出部は前記冷却システムと連結されたシールド部に連結されても良い。
具体的に、図４Ｃを参照すると、前記熱伝達部４００は、前記磁性部３００の両端から長手方向にさらに延びる延長部４９０を含み、前記延長部４９０がシールド部５００と直接連結され得る。さらには、外部の冷却システム６８０を前記シールド部５００と連結させることによって、前記熱伝達部４００の延長部４９０の温度を効果的に低減し得る。前記熱伝達部に含まれるリボンシート、メッシュシートまたは熱伝導性シートが、前記シールド部または外部の冷却器と連結されると、前記シールド部または外部の冷却器によって、リボンシート、メッシュシートまたは熱伝導性シートの温度を低減することができ、これにより磁性部内部の温度低減はもちろん、無線充電装置の温度を低減し得るので、放熱効果をさらに向上させ得る。
また、図４Ｄを参照すると、前記熱伝達部４００は、前記磁性部３００の少なくとも一端から突出して形成される１つ以上の突出部４８０を含み、前記冷却システム６８０はシールド部５００および／または突出部４８０に連結され得る。
すなわち、図４Ａ～図４Ｄに示すように、前記冷却システム６８０は、連結流路６９５を介して前記シールド部５００、前記延長部４９０、および前記突出部４８０からなる群より選択される少なくともいずれか１つの一部と連結され得る。
一方、前記熱伝達部が前記磁性部と熱的に連結された構造は、様々に設計され得る。
前記熱伝達部の長さ、構造、位置、種類、および物性などは前術の通りである。
一方、図４Ａ～図４Ｃに示すように、前記磁性部３００で主に熱が発生する領域はコイル部２００に対応する領域なので、前記熱伝達部４００は無線充電装置内で前記コイル部２００が存在する領域に対応して配置され得る。言い換えると、前記熱伝達部４００は、コイル部２００内で導電性ワイヤの密度が少ない中央部にはほとんど配置されなくても良い。
また、図４Ｄに示すように、前記熱伝達部４００は、前記コイル部２００が存在する領域、およびそれ以外の領域、例えば導電性ワイヤの密度が少ない中央部にも配置され得る。
一方、前記ハウジングは、前記コイル部、シールド部、磁性部などの構成要素が適切に配置され組み立てられるようにする。
前記実現例による無線充電装置は、前記コイル部２００を支持する支持部１００をさらに含み得る。前記無線充電装置の支持部、コイル部、シールド部、磁性部、および熱伝達部の構成および特徴は、前述の通りである。
また、前記実現例による無線充電装置は、前記シールド部と磁性部との間の空間を確保するためのスペーサ部をさらに含み得る。前記スペーサ部分は空きスペースを含むことができ、空きスペースを確保するために無線充電装置に用いられる通常のハウジングの材質および構造を採用し得る。
［磁性体素子］
図８Ａ～図８Ｆを参照して、本発明の実現例によると、磁性部３００と、前記磁性部３００の少なくとも一部と接触して配置される熱伝達部４００とを含む磁性体素子８００を提供し得る。
本発明の実現例によると、前記磁性体素子８００は、磁性部３００と、前記磁性部３００に一部挿入される熱伝達部４００とを含み、前記熱伝達部４００は、蒸発および凝縮が可能な熱媒と、前記熱媒を収容する容器部とを含み得る。
本発明のまた他の実現例によると、前記磁性体素子８００は、磁性部３００と、前記磁性部３００に一部挿入される熱伝達部４００とを含み、前記熱伝達部４００は、網構造を有するメッシュシート、リボンシート、または複数のホールを含む熱伝導性シートとを含み得る。
図７および図８Ａ～図８Ｆは、本発明の実現例による様々な構造の磁性体素子を説明するための磁性体素子８００の断面図および上面図を示すものである。
前記様々な構造の磁性体素子８００に含まれる磁性部３００および熱伝達部４００、並びにこれらの様々な構造、形状および位置等は前述の通りである。
具体的に、前記磁性体素子８００は、前記磁性部３００に一部挿入される熱伝達部４００を含むことにより、磁性体素子または磁性部内で発生する熱を外部に容易に放出することができ、充電効率をさらに向上させ得る。
前記図８Ａ～図８Ｆに示す磁性体素子の上面図は、例示的に説明するための図面に過ぎず、これらの個数、厚さ、形状、大きさ、位置および構造は、本発明の効果を妨げない範囲内で放熱目的に合わせて多様に設計し得る。
［移動手段］
前記実現例による無線充電装置は、送信機と受信機との間の大容量の電力伝送を必要とする電気自動車のような移動手段などに有用に使用され得る。
図１０および図１１は、移動手段１の一例として電気自動車に適用された例を示すものであり、図１０および図１１を参照すると、前記無線充電装置１０は前記電気自動車１の下部に備えられ得る。
一実現例による電気自動車は無線充電装置を含み、前記無線充電装置は、コイル部と、前記コイル部上に配置される磁性部と、前記磁性部と熱的に連結され外部に延びる熱伝達部とを含み得る。
前記電気自動車は、前記ハウジングの外部に配置され、前記熱伝達部と直接または間接的に連結される冷却システム６８０をさらに含み得る。
前記電気自動車に含まれる無線充電装置の各構成要素の構成および特徴は、前述の通りである。
前記無線充電装置の冷却システムとして、前記電気自動車に基本的に設けられる冷却設備を利用し得る。
例えば、前記冷却システムは自動車のエアコンを含み得る。具体的に、図１０を参照すると、電気自動車１の内部に備えられたエアコンが冷却システム６８０として用いられ、無線充電装置１０の熱伝達部の突出部に連結された連結流路６９５と前記エアコンとが連結され得る。これにより、別途の冷却システムを製作しなくても、効果的な放熱が可能となり得る。
前記移動手段は、前記無線充電装置から電力伝送を受けるバッテリーをさらに含み得る。前記無線充電装置は、無線で電力伝送を受け前記バッテリーに伝達し、前記バッテリーは前記電気自動車の駆動系に電力を供給し得る。前記バッテリーは、前記無線充電装置またはその他の追加の有線充電装置から伝達される電力によって充電され得る。
また、前記移動手段は、充電に関する情報を電気自動車用無線充電システムの送信機に伝達する信号伝送機をさらに含み得る。このような充電に関する情報は、充電速度のような充電効率、充電状態などであり得る。
前記無線充電装置は、前記自動車の下部に備えられ得る。
前記電気自動車は、電気自動車用無線充電システムが備えられている駐車区域において、無線により充電され得る。
図１１を参照すると、一実現例による電気自動車１は、前記実現例による無線充電装置を受信機７２０として含む。
前記無線充電装置は、電気自動車１の無線充電の受信機として機能し、無線充電システムの送信機７３０から電力供給を受け得る。
１：移動手段（電気自動車）
１０：無線充電装置
１００：支持部
２００：コイル部
３００：磁性部
４００：熱伝達部
４０１：溝
４１０：容器部
４２０：移動部
４３０：熱媒の移動
４４０：蒸発部
４５０：凝縮部
４６０：断熱部
４８０：突出部
４９０：延長部
５００：シールド部
６００：ハウジング
６０１：ホール（hole）
６８０：冷却システム
６９５：連結流路
７２０：受信機
７３０：送信機
８００：磁性体素子
８０１：原料組成物
８０２：射出成形機
８０３：モールド
Ａ－Ａ'：切開線
Ｂ－Ｂ'：切開線
Ｃ－Ｃ'：切開線
Ｄ－Ｄ'：切開線
Ｅ－Ｅ'：切開線
ｄ：長さ
ＩＤ：内径

Claims (13)

  1. コイル部と、
    前記コイル部上に配置される磁性部と、
    前記磁性部の少なくとも一部と接触して配置される熱伝達部とを含む、無線充電装置。
  2. 前記熱伝達部は、
    蒸発および凝縮が可能な熱媒と、
    前記熱媒を収容する容器部とを含み、
    前記容器部は、密閉された内部空間を含むチューブ形状を有し、
    前記容器部の内部空間は、１０ｃｍ～５０ｃｍの長さおよび０．１ｍｍ～５ｍｍの内径を有する、請求項１に記載の無線充電装置。
  3. 前記熱伝達部は、
    前記磁性部で発生する熱によって前記熱媒が蒸発する蒸発部と、
    前記蒸発部で蒸発した熱媒が凝縮する凝縮部とを含む、請求項２に記載の無線充電装置。
  4. 前記熱伝達部は、前記容器部内に配置される移動部をさらに含み、
    前記移動部は多孔質構造を有し、前記熱媒が液体状態のときに前記液体状態の熱媒を吸収し移動させ、
    前記容器部は金属またはセラミックを含む、請求項２に記載の無線充電装置。
  5. 前記熱伝達部は、５Ｗ／ｍ．Ｋ～１００００Ｗ／ｍ．Ｋの熱伝導率を有し、１×１０２Ω・ｃｍ～１×１０２０Ω・ｃｍの比抵抗を有する、請求項２に記載の無線充電装置。
  6. 前記熱伝達部は、網構造を有するメッシュシート、リボンシート、または複数のホールを含む熱伝導性シートを含む、請求項１に記載の無線充電装置。
  7. 前記メッシュシートまたは前記熱伝導性シートは、磁性部全面積の１５％～３０％の開口（ホール）面積を有し、
    前記リボンシートは、一定間隔で離隔された少なくとも２つ以上を含み、５ｍｍ～１０ｍｍの幅を有する、請求項６に記載の無線充電装置。
  8. 前記熱伝達部は、アルミニウム、銅、銀、および金からなる群より選択された１種以上を含む金属材料を含む、請求項６に記載の無線充電装置。
  9. 前記熱伝達部は、２３０Ｗ／ｍ．Ｋ～４３０Ｗ／ｍ．Ｋの熱伝導率を有し、２４Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ～２５．５Ｊ／ｍｏｌ・Ｋの熱容量を有する、請求項６に記載の無線充電装置。
  10. 前記無線充電装置は、前記コイル部および前記磁性部を収容するハウジングをさらに含み、
    前記熱伝達部は、前記磁性部と熱的に連結され、前記磁性部から前記ハウジングの外部に延びる、請求項１に記載の無線充電装置。
  11. 前記熱伝達部は、一端の少なくとも一部が前記磁性部に挿入され、
    前記一端とは異なる他端が前記ハウジングの外部に露出される、請求項１０に記載の無線充電装置。
  12. 前記無線充電装置は、前記コイルの一面上に配置されるシールド部と、
    前記ハウジングの外部に配置され、前記熱伝達部と直接または間接的に連結される冷却システムとをさらに含む、請求項１０に記載の無線充電装置。
  13. 無線充電装置を含み、
    前記無線充電装置は、
    コイル部と、
    前記コイル部上に配置される磁性部と、
    前記磁性部の少なくとも一部と接触して配置される熱伝達部とを含む、移動手段。
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