KR102450604B1 - Antenna core for wireless power transmission/receive, Module comprising the same and Electronic device comprising the same - Google Patents
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Abstract
무선전력 송수신용 안테나 코어가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 코어는 안테나코어의 가요성 향상를 위하여 파쇄시킨 페라이트 파편들로 형성된 적어도 한 개의 제1자성층을 포함하는 제1자성블록, 및 제2 자성블록을 포함하는 블록적층체를 구비한다. 이에 의하면, 와전류에 의한 자기손실의 우려가 적고, 코어로스도 현저히 적으며, 목적하는 공진주파수 대역에서 우수한 투자율을 가짐에 따라서 무선전력 전송효율 및 전송거리를 현저히 향상시킬 수 있다. 또한, 소형화되도록 구현됨에도 불구하고 매우 우수한 무선전력 전송효율 및 증가된 전송거리를 가질 수 있다. 나아가, 외부의 물리적 충격에도 안테나코어가 더 이상 미세조각화 되거나 크랙이 발생하지 않아 초기 설계된 안테나코어의 물성을 지속적으로 발현시킬 수 있다. An antenna core for transmitting and receiving wireless power is provided. An antenna core according to an embodiment of the present invention is a block laminate including a first magnetic block including at least one first magnetic layer formed of crushed ferrite fragments to improve the flexibility of the antenna core, and a second magnetic block to provide According to this, there is little concern of magnetic loss due to eddy current, and the core loss is also significantly reduced, and as it has excellent magnetic permeability in a desired resonant frequency band, it is possible to significantly improve wireless power transmission efficiency and transmission distance. In addition, in spite of being implemented to be miniaturized, it is possible to have very excellent wireless power transmission efficiency and an increased transmission distance. Furthermore, the antenna core is no longer micro-fragmented or cracked in spite of an external physical impact, so that the physical properties of the initially designed antenna core can be continuously expressed.
Description
본 발명은 무선전력 송수신용 안테나코어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선전력 송수신용 안테나코어, 이를 포함하는 모듈 및 전자기기에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna core for transmitting and receiving wireless power, and more particularly, to an antenna core for transmitting and receiving wireless power, a module and an electronic device including the same.
핸드폰, PDA(개인휴대단말기), 아이패드, 노트북컴퓨터 또는 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 전자장치들의 무선전력기술이 새롭게 부각되고 있다. 새로운 타입의 무선전력(WLC) 기술은 휴대용 전자장치가 전력선을 사용할 필요 없이 직접 휴대용 전자장치에 전력을 전송하여 전지를 충전시킬 수 있도록 하는 기술로 최근 이 기술을 채택하는 휴대용 전자장치가 늘고 있는 추세에 있다. Wireless power technology of portable electronic devices such as cell phones, personal digital assistants (PDAs), iPads, notebook computers, or tablet PCs is newly emerging. A new type of wireless power (WLC) technology is a technology that enables a portable electronic device to charge a battery by transmitting power directly to the portable electronic device without using a power line. is in
또한, 이와 같은 추세에 더불어 최근에는 TV, 청소기 등의 가전제품이 전력공급선 없이도 구동될 수 있는 와이어리스 가전제품이 주목을 받고 있다. 상기 와이어리스 가전제품은 전력공급선이 없어서 특정 위치에 가전제품이 설치되더라도 깔끔한 외관을 연출함에 따라 인테리어적으로 미감을 향상시킬 수 있다. 또한, 가전제품의 전력공급선 길이를 감안하여 콘센트에 인접하게 가전제품을 설치해야 하는 설치위치 선정에 있어서도 자유로울 수 있다. 더불어 전력공급선의 길이에서 자유로워짐에 따라 청소기와 같은 이동식 가전제품의 경우 이동거리의 제약이 없어져 활용성이 매우 향상될 수 있는 장점이 있다.In addition, in addition to this trend, recently, wireless home appliances, such as TVs and vacuum cleaners, which can be driven without a power supply line, are attracting attention. Since the wireless home appliance does not have a power supply line, even if the home appliance is installed in a specific location, it is possible to improve the aesthetics of the interior by directing a neat appearance. In addition, in consideration of the length of the power supply line of the home appliance, it may be free to select an installation location where the home appliance should be installed adjacent to the outlet. In addition, as the length of the power supply line is freed, there is an advantage that the usability can be greatly improved as there is no restriction on the moving distance in the case of a mobile home appliance such as a vacuum cleaner.
이와 같은 무선전력 전송을 가능케 하는 무선전력전송의 일방법은 자기 공진을 통한 것으로써, 송신코일 및 수신코일 간에 소정의 주파수 대역에서 공진이 발생하도록 자기장을 발생시켜 무선전력을 전송하는 방법이며, 두 코일 간에 얼마만큼의 큰 자기장을 발생시킬 수 있는지가 전력전송거리에 직접적으로 영향을 미친다. 두 코일간에 큰 자기장을 발생시킬 수 있도록 하기 위한 일방법으로 코일 내부에 자성체를 구비시켜 무선전력 전송 안테나를 구현할 수 있고, 최근 이러한 구조의 안테나코어에 사용되는 자성체로 페라이트가 사용되고 있다. One method of wireless power transmission that enables such wireless power transmission is through magnetic resonance, which is a method of transmitting wireless power by generating a magnetic field so that resonance occurs in a predetermined frequency band between a transmitting coil and a receiving coil. How large a magnetic field can be generated between the coils directly affects the power transmission distance. As a method for generating a large magnetic field between two coils, a wireless power transmission antenna can be implemented by providing a magnetic material inside the coil.
그러나 안테나코어로 페라이트 소재의 자성체를 사용할 경우 페라이트계 자성체는 취성이 매우 강함에 따라서 외부충격에 의해 쉽게 크랙이 발생하거나 깨질 수 있는데, 미세 조각으로 분리된 페라이트 코어는 조각화되기 전의 페라이트 코어의 자기적 특성 보다 투자율 등 자기적 특성이 현저히 저하됨에 따라서 최초에 설계한 페라이트 코어의 초도물성을 지속, 유지시키지 못하여 제품의 제조공정, 제품의 사용중 물리적 충격에 의한 전력전송 성능저하 또는 성능자체가 전혀 발현되지 않는 심각한 문제점을 야기시킬 수 있다.However, when a ferrite magnetic material is used as the antenna core, the ferrite-based magnetic material is very brittle and can be easily cracked or broken by an external impact. As magnetic properties such as permeability are significantly lowered than properties, the initial physical properties of the initially designed ferrite core cannot be sustained or maintained, so power transmission performance degradation or performance itself due to physical impact during product manufacturing process and product use is not expressed at all. may cause serious problems.
이에 따라 소형화되도록 구현되어도 목적하는 수준으로 전력전송 효율을 발현하고, 전력전송 거리를 증가시킬 수 있는 동시에 물리적 외력에도 안테나코어의 크랙이나 미세조각화가 방지되어 최초 설계한 물성치를 지속적으로 발현시킬 수 있는 무선전력 송수신용 안테나코어의 개발이 시급한 실정이다.Accordingly, even when implemented to be miniaturized, the power transmission efficiency can be expressed at a desired level, the power transmission distance can be increased, and at the same time, cracks or micro-fragments of the antenna core are prevented even by physical external forces, so that the initially designed properties can be continuously expressed. There is an urgent need to develop an antenna core for wireless power transmission and reception.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 소형화되도록 구현되어도 목적하는 수준으로 전력전송 효율을 발현하고, 전력전송 거리를 증가시킬 수 있는 동시에 물리적 외력에도 안테나코어의 크랙이나 미세조각화가 방지되어 최초 설계한 물성치를 지속적으로 발현시킬 수 있는 무선전력 송수신용 안테나코어를 제공하는데 목적이 있다.The present invention was devised in consideration of the above points, and even when implemented to be miniaturized, it can express power transmission efficiency to a desired level, increase the power transmission distance, and at the same time prevent cracking or micro-fragmentation of the antenna core even under external physical force. It aims to provide an antenna core for wireless power transmission and reception that can continuously develop the initially designed physical properties.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 안테나코어를 통해 자기 공진을 위한 소정의 주파수에 맞도록 설계된 안테나 특성을 더욱 향상시켜 무선전력 전송효율 및 전력전송거리를 현저히 증가시킬 수 있는 안테나모듈을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention provides an antenna module capable of significantly increasing wireless power transmission efficiency and power transmission distance by further improving the characteristics of an antenna designed to fit a predetermined frequency for magnetic resonance through the antenna core according to the present invention. There is a purpose.
더불어, 본 발명은 본 발명에 따른 안테나모듈을 통해 전자기기로 우수한 효율로 전력을 전송시킬 수 있는 무선전력 송수신 모듈 및 이를 포함하는 전자 기기를 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a wireless power transmission/reception module capable of transmitting power to an electronic device with excellent efficiency through the antenna module according to the present invention, and an electronic device including the same.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 안테나코어의 가요성 향상를 위하여 파쇄시킨 페라이트 파편들로 형성된 적어도 한 개의 제1자성층을 포함하는 제1자성블록, 및 제2 자성블록을 포함하는 블록적층체;를 구비한 무선전력 송수신용 안테나코어를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a first magnetic block including at least one first magnetic layer formed of crushed ferrite fragments to improve the flexibility of an antenna core, and a block laminate including a second magnetic block; It provides an antenna core for transmitting and receiving wireless power having a.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 블록적층체는 3 ~ 12개의 자성블록이 적층될 수 있다. 또한, 상기 블록적층체에 포함된 단일 자성블록의 평균두께는 1 ~ 10㎜일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, 3 to 12 magnetic blocks may be stacked in the block laminate. In addition, the average thickness of the single magnetic block included in the block laminate may be 1 ~ 10 mm.
또한, 상기 페라이트 파편들 중 일부 인접하는 파편 간에는 이격공간을 포함하고, 상기 제1자성층은 상기 이격공간 중 적어도 일부에 충진되어 페라이트 파편을 고정시키며, 파편에 가해지는 외력을 완화시키는 완충재를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 페라이트 파편의 평균입경은 1㎛ ~ 5㎜일 수 있고, 페라이트 파편의 형상은 비정형일 수 있다.In addition, a separation space is included between some of the ferrite fragments adjacent to each other, and the first magnetic layer is filled in at least a part of the separation space to fix the ferrite fragments, and further includes a cushioning material to relieve an external force applied to the fragments. can do. In addition, the average particle diameter of the ferrite fragments may be 1㎛ ~ 5mm, the shape of the ferrite fragments may be irregular.
또한, 단층의 상기 제1자성층 평균두께는 50 ~ 600㎛일 수 있다.In addition, the average thickness of the first magnetic layer of the single layer may be 50 ~ 600㎛.
또한, 상기 제1자성블록은 와전류 발생 감소를 위하여 파쇄시킨 Fe계 자성체 파편들로 형성된 적어도 한 개의 제2자성층을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2자성층은 제1자성층과 교호적층 되거나, 또는 각 자성층이 군을 형성하여 제1자성층군 상부 또는 하부에 제2자성층군이 배치될 수 있다.In addition, the first magnetic block may further include at least one second magnetic layer formed of fragments of the Fe-based magnetic material crushed to reduce the occurrence of eddy currents. In this case, the second magnetic layer may be alternately laminated with the first magnetic layer, or each magnetic layer may form a group so that the second magnetic layer group may be disposed above or below the first magnetic layer group.
또한, 상기 Fe계 자성체는 Fe계 비정질 합금 또는 Fe계 나노결정립을 포함하는 합금일 수 있고, 보다 구체적으로 철(Fe), 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 3원소계 합금 또는 철(Fe), 규소(Si), 붕소(B), 구리(Cu) 및 니오븀(Nb)을 포함하는 5원소계 합금일 수 있다. 또한, 단층의 상기 제2자성층 평균두께는 10 ~ 50㎛일 수 있다. 이때, 상기 Fe계 파편들 중 일부 인접하는 파편 간에는 이격공간을 포함하고, 상기 제2자성층은 상기 이격공간 중 적어도 일부에 충진되어 파편을 고정시키며, 와전류발생을 감소시키는 절연재를 더 포함할 수 있다. In addition, the Fe-based magnetic material may be an Fe-based amorphous alloy or an alloy including Fe-based nanocrystalline grains, and more specifically, a ternary alloy or iron including iron (Fe), silicon (Si) and boron (B). It may be a five-element alloy including (Fe), silicon (Si), boron (B), copper (Cu), and niobium (Nb). In addition, the average thickness of the second magnetic layer of the single layer may be 10 ~ 50㎛. In this case, a separation space is included between some of the Fe-based fragments and adjacent fragments, and the second magnetic layer is filled in at least a part of the separation space to fix the fragments, and may further include an insulating material to reduce eddy current generation. .
또한, 상기 제2자성블록은 와전류 발생 감소를 위하여 파쇄시킨 Fe계 자성체 파편들로 형성된 적어도 한 개의 제2자성층을 포함하는 복수개의 자성층이 적층될 수 있다. 이때, 상기 제2자성층을 포함하는 제2자성블록은 제1자성층을 포함하는 제1자성블록과 교호적층, 또는 각 자성블록이 군을 형성하여 제1자성블록군 상부 또는 하부에 제2자성블록군이 배치될 수 있다.In addition, the second magnetic block may have a plurality of magnetic layers including at least one second magnetic layer formed of fragments of the Fe-based magnetic material crushed to reduce the occurrence of eddy currents. At this time, the second magnetic block including the second magnetic layer is alternately stacked with the first magnetic block including the first magnetic layer, or each magnetic block forms a group to form a second magnetic block on the upper or lower portion of the first magnetic block group. troops may be deployed.
또한, 인접한 자성블록 사이에는 자성블록 간을 접착시키기 위한 접착층이 개재될 수 있다.In addition, an adhesive layer for bonding the magnetic blocks may be interposed between the adjacent magnetic blocks.
또한, 상기 블록적층체는 적어도 어느 일면을 기준으로 인접하여 적층된 적어도 어느 두 자성블록 간 형성된 단차를 구비할 수 있다. 또는, 상기 블록적층체는 서로 대향하는 적어도 어느 두 측면을 기준으로 인접하여 적층된 적어도 어느 두 자성블록간 형성된 단차를 구비할 수 있다. 이때, 상기 단차는 인접하여 적층된 모든 자성블록간에 형성된 계단식 단차 또는 피라미드식 단차일 수 있다.In addition, the block laminate may have a step formed between at least any two magnetic blocks stacked adjacent to each other based on at least one surface. Alternatively, the block laminate may have a step formed between at least any two magnetic blocks stacked adjacent to each other with respect to at least any two sides facing each other. In this case, the step may be a step step or a pyramid step formed between all magnetic blocks stacked adjacently.
또한, 상기 블록적층체의 적어도 일 자성블록은 자속의 방향을 소정의 각도로 집속시키기 위하여 서로 대향하는 어느 두 끝단부가 상방으로 절곡될 수 있다. 이때, 상방으로 절곡된 상기 두 끝단부는 절곡각도가 각각 40 ~ 50°일 수 있다. In addition, at least one magnetic block of the block laminate may have two opposite ends thereof bent upward in order to focus the direction of magnetic flux at a predetermined angle. In this case, the bending angle of the two ends bent upward may be 40 to 50°, respectively.
또한, 상기 모든 자성블록 중 적어도 하나의 자성블록은 자속의 방향을 소정의 각도로 집속시키기 위하여 서로 대향하는 어느 두 끝단부가 상방으로 절곡될 수 있다. 이때, 상방으로 절곡된 상기 두 끝단부는 절곡각도가 각각 40 ~ 50°일 수 있다.In addition, at least one of the magnetic blocks of all the magnetic blocks may have two opposite ends thereof to be bent upward in order to focus the direction of magnetic flux at a predetermined angle. In this case, the bending angle of the two ends bent upward may be 40 to 50°, respectively.
또는, 상기 모든 자성블록 중 적어도 하나의 자성블록은 자속의 방향을 소정의 각도로 집속시키기 위하여 네 귀퉁이가 상방으로 절곡될 수 있다.Alternatively, at least one magnetic block among all the magnetic blocks may have four corners bent upward in order to focus the direction of magnetic flux at a predetermined angle.
또한, 상기 안테나코어는 블록적층체의 적어도 일면에 배치되는 보호부재를 더 포함할 수 있다.In addition, the antenna core may further include a protection member disposed on at least one surface of the block laminate.
한편, 본 발명은 본 발명에 따른 안테나코어; 및 상기 안테나코어에 권취된 코일;을 포함하는 안테나모듈을 제공한다.On the other hand, the present invention is an antenna core according to the present invention; and a coil wound around the antenna core.
또한, 상기 안테나코어와 상기 코일 사이에 이격공간을 두기 위하여 상기 안테나코어와 상기 코일 사이에 비자성 스페이서를 더 포함할 수 있다.In addition, a non-magnetic spacer may be further included between the antenna core and the coil in order to provide a separation space between the antenna core and the coil.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 안테나모듈을 포함하는 무선전력 송수신모듈을 제공한다.In addition, the present invention provides a wireless power transmission/reception module including the antenna module according to the present invention.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 무선전력 송수신 모듈을 수신용 모듈로 포함하는 전자기기를 제공한다.In addition, the present invention provides an electronic device including the wireless power transmitting and receiving module according to the present invention as a receiving module.
이하, 본 발명에서 사용한 용어에 대해 설명한다. Hereinafter, the terms used in the present invention will be described.
본 발명에서 사용한 용어로 “상방”은 기준면의 상부에 위치하는 전영역을 의미하며, 기준면에 대응하는 상부영역에 한정된 공간만을 의미하지 않는다. 또한, “하방”은 기준면의 하부에 위치하는 전영역을 의미하며, 기준면에 대응하는 하부영역에 한정된 공간만을 의미하지 않는다. 또한, 상기 “상방” 및 “하방”은 구성의 위치관계를 보다 용이하게 설명하기 위하여 사용한 용어로써, 일기준에 따른 구성들의 상대적인 위치를 나타내며, 절대적 위치관계를 의미하지는 않는다.As a term used in the present invention, “upper” means the entire area positioned above the reference plane, and does not mean only a space limited to the upper region corresponding to the reference plane. In addition, "downward" means the entire area located below the reference plane, and does not mean only a space limited to the lower area corresponding to the reference plane. In addition, the "upper" and "downward" are terms used to more easily describe the positional relationship of the components, and indicate the relative positions of the components according to a standard, and do not imply an absolute positional relationship.
또한, 본 발명에서 사용한 용어로 제1구성의 “상부”, “상”, “하부” 또는 “하”에 배치되는 제2구성이란, 제1구성의 상부, 상, 하부 또는 하에 제2구성이 직접배치 되는 경우뿐만 아니라, 제1구성 및 제2 구성 사이에 제3구성 등 적어도 하나의 구성이 더 개재되는 경우를 모두 포함하는 의미이다.In addition, as a term used in the present invention, the second configuration disposed under “upper”, “upper”, “lower” or “lower” of the first configuration means that the second configuration is above, above, below or below the first configuration. It is meant to include all cases in which at least one component, such as a third component, is further interposed between the first component and the second component as well as the case where the component is directly disposed.
또한, 본 발명에서 사용한 용어로 무선전력전송이란, 무선전력 신호의 송수신을 통해 전자기기를 직접 구동하거나 배터리 등을 통한 전력의 충전을 모두 포함하는 개념으로써, 상기 전류를 무선전력신호로 변환 및 무선전력신호를 다시 전류로 변환하는 원리는 자기공진방식 및 자기유도방식을 모두 포함한다.In addition, as the term used in the present invention, wireless power transmission is a concept that includes both direct driving of electronic devices through transmission and reception of wireless power signals or charging of power through batteries, etc., and converts the current into wireless power signals and wirelessly The principle of converting a power signal back to a current includes both a magnetic resonance method and a magnetic induction method.
본 발명에 의하면, 무선전력 송수신용 안테나코어는 와전류에 의한 자기손실의 우려가 적고, 코어로스도 현저히 적으며, 목적하는 주파수 대역에서 우수한 투자율을 가짐에 따라서 무선전력 전송효율 및 전송거리를 현저히 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the antenna core for wireless power transmission and reception has little concern about magnetic loss due to eddy current, significantly less core loss, and has excellent magnetic permeability in a desired frequency band, thus significantly improving wireless power transmission efficiency and transmission distance. can do it
또한, 소형화되도록 구현됨에도 불구하고 매우 우수한 무선전력 전송효율 및 증가된 전송거리를 가질 수 있도록 함에 따라 경박단소형화 되는 최근의 전자기기 개발 추세에 매우 적합하다.In addition, in spite of being implemented to be miniaturized, it is very suitable for the recent trend of developing electronic devices that are light, thin, short and miniaturized as it allows to have very excellent wireless power transmission efficiency and increased transmission distance.
나아가, 안테나코어의 가요성이 현저히 향상됨에 따라서 외부의 물리적 충격에도 안테나코어가 더 이상 미세조각화 되거나 크랙이 발생하지 않아 초기 설계된 안테나코어의 물성을 지속적으로 발현시킬 수 있다. Furthermore, as the flexibility of the antenna core is remarkably improved, the antenna core is no longer micro-fragmented or cracked even by an external physical impact, so that the properties of the initially designed antenna core can be continuously expressed.
더불어 특정 일방향으로 자속을 집중시키기 위하여 특정의 형상으로 제조된 본 발명의 일 실시예에 의한 안테나코어는 코어의 가요성 향상으로 제조공정이 용이해지며, 특정의 형상으로 제조함에도 추가적인 물성변동이 최소화될 수 있다.In addition, the antenna core according to an embodiment of the present invention, manufactured in a specific shape to concentrate magnetic flux in a specific one direction, facilitates the manufacturing process by improving the flexibility of the core, and additional physical property variation is minimized even when manufactured in a specific shape can be
이에 따라 TV 등 가전기기, 의료기기, 산업용 기기 등 전원공급선이 요구되는 전자기기에 대하여 본 발명에 따른 안테나코어가 구비된 무선전력전송모듈을 구비하는 전자기기는 전원공급선을 생략시켜 무선으로 전자기기를 우수한 성능으로 구동시킬 수 있고, 이를 통해 전자기기의 이용공간 제약, 전원공급선으로 인한 인테리어적 미감훼손, 설치구역 제한의 문제가 해결된 전자기기를 구현할 수 있다.Accordingly, for electronic devices requiring a power supply line, such as TVs, home appliances, medical devices, and industrial devices, an electronic device having a wireless power transmission module equipped with an antenna core according to the present invention omits a power supply line to wirelessly can be driven with excellent performance, and through this, it is possible to implement an electronic device that solves the problems of space restrictions of electronic devices, damage to interior aesthetics due to power supply lines, and restrictions on installation area.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나코어에 대한 도면으로써, 도 1a는 안테나코어의 단면도, 도 1b는 안테나코어에 포함되는 일자성블록의 부분단면확대도, 도 1c는 상기 일 자성블록 중 일 자성층의 부분단면확대도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 일 자성블록의 부분단면확대로써, 도 2a는 제1자성층과 제2자성층이 각각 군을 형성하여 적층된 자성블록을 나타낸 도면, 도 2b는 제1자성층과 제2자성층이 교호적층된 자성블록을 나타낸 도면,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 포함되는 블록적층체의 단면도로써, 도 3a는 제2자성층을 포함하는 제2자성블록이 제1자성블록과 각각 군을 형성하여 적층된 블록적층체를 나타낸 도면, 도 3b는 상기 제2자성블록과 제1자성블록이 교호적층된 블록적층체를 나타낸 도면,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 포함되는 블록적층체의 단면도로써, 도 4a는 인접하는 두 자성블록이 어느 일면을 기준으로 단차가 형성된 블록적층체를 나타낸 도면, 도 4b는 인접하는 두 자성블록이 서로 대향하는 두 면을 기준으로 단차가 형성된 블록적층체를 나타낸 도면, 도 4c는 서로 대향하는 두 면을 기준으로 모든 자성블록에 계단식 단차가 형성된 블록적층체를 나타낸 도면,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 포함되는 블록적층체의 단면도로써, 도 5a는 일자성블록의 양끝단부가 상방으로 절곡된 블록적층체를 나타낸 도면, 도 5b는 계단형 단차를 갖는 자성블록 중 2개의 자성블록 양끝단부가 상방으로 절곡된 블록적층체를 나타낸 도면, 도 5c는 계단형 단차를 갖는 자성블록 모두의 양끝단부가 상방으로 절곡된 블록적층체를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 포함되는 블록적층체의 단면도로써, 네 측면을 기준으로 자성블록 간에 단차가 형성된 피라미드형 블록적층체에서 자성블록의 네 귀퉁이가 상방으로 절곡된 블록적층체를 나타낸 도면, 그리고
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나모듈을 나타낸 사시도로써, 도 7a는 안테나코어의 외부면에 코일이 권취된 안테나모듈을 나타내고, 도 7b는 안테나코어와 코어 사이에 스페이서가 개재된 안테나모듈을 나타낸 도면이다.1A to 1C are views of an antenna core according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view of the antenna core, FIG. 1B is an enlarged partial cross-sectional view of a straight block included in the antenna core, and FIG. 1C is the above. A partial cross-sectional enlarged view of a single magnetic layer among single magnetic blocks,
2A and 2B are partial cross-sectional enlarged views of a magnetic block according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a view showing a magnetic block in which a first magnetic layer and a second magnetic layer are respectively formed in groups and stacked, FIG. 2B is A diagram showing a magnetic block in which first magnetic layers and second magnetic layers are alternately stacked;
3A and 3B are cross-sectional views of a block laminate included in an embodiment of the present invention. FIG. 3A is a block laminate in which a second magnetic block including a second magnetic layer forms a group with the first magnetic block, respectively. 3b is a view showing a block laminate in which the second magnetic block and the first magnetic block are alternately stacked;
4A to 4C are cross-sectional views of a block laminate included in an embodiment of the present invention. FIG. 4A is a diagram showing a block laminate in which two adjacent magnetic blocks are formed with a step difference based on one surface, and FIG. 4B is an adjacent view. A diagram showing a block laminate in which two magnetic blocks have a step difference formed on the basis of two opposing surfaces,
5A to 5C are cross-sectional views of a block laminate included in an embodiment of the present invention, FIG. 5A is a view showing a block laminate in which both ends of a straight block are bent upward, and FIG. 5B is a step-like step difference. A diagram showing a block laminate in which both ends of two magnetic blocks among the magnetic blocks are bent upward.
6 is a cross-sectional view of a block laminate included in an embodiment of the present invention. In a pyramid-type block laminate in which steps are formed between magnetic blocks based on four sides, the block laminate in which four corners of the magnetic blocks are bent upward. the drawing shown, and
7A and 7B are perspective views illustrating an antenna module according to an embodiment of the present invention. FIG. 7A is an antenna module in which a coil is wound on an outer surface of an antenna core, and FIG. 7B is a spacer between the antenna core and the core. It is a diagram showing an interposed antenna module.
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.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are added to the same or similar components throughout the specification.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송수신용 안테나코어는 도 1a 및 도1b에 도시된 바와 같이, 제1자성블록(100) 및 제2자성블록(200)을 포함한 자성블록(100,200,300,400,500)이 적층된 블록적층체(1000)를 구비하며, 상기 제1자성블록(100)은 페라이트 파편들로 형성된 적어도 한 개의 제1자성층(110)을 포함한다. 상기 인접한 자성블록 사이에는 자성블록 간을 접착시키기 위한 접착층(900)이 개재될 수 있으며, 블록적층체(1000)의 최상부면 및 최하부면 중 적어도 일면에는 보호부재(미도시)가 배치될 수 있다. As shown in FIGS. 1A and 1B , the antenna core for wireless power transmission and reception according to an embodiment of the present invention includes
상기 자성블록들(100, 200, 300, 400, 500)은 안테나코어에 3 ~ 20개로 구비되어 적층될 수 있는데, 일예로 10개의 자성블록이 구비될 수 있다. The
일자성블록의 형상은 종횡비를 갖는 막대형일 수 있는데, 이는 후술하는 코일 내부공간에 발생하는 자기저항을 감소시켜 자속밀도를 증가시키기 위하여 코일 내부공간에 안테나코어가 용이하게 삽입될 수 있도록 하기 위함이다. 상기 일자성블록의 길이는 10 ~ 5000㎜일 수 있으며, 폭은 10 ~ 100㎜일 수 있고, 폭은 일예로 50㎜일 수 있다. 또한, 두께는 1 ~ 100㎜일 수 있다. 다만, 일자성블록의 크기는 이에 제한되는 것은 아니며 목적에 따라 변경하여 실시할 수 있다. 또한 안테나코어에 구비되는 자성블록들 각각의 두께, 길이 및/또는 폭은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.The shape of the straight block may be a bar shape having an aspect ratio, which is to reduce the magnetic resistance generated in the coil inner space to be described later to increase the magnetic flux density so that the antenna core can be easily inserted into the coil inner space. . The straight block may have a length of 10 to 5000 mm, a width of 10 to 100 mm, and a width of 50 mm, for example. Also, the thickness may be 1 to 100 mm. However, the size of the straight block is not limited thereto and may be changed according to the purpose. In addition, the thickness, length, and/or width of each of the magnetic blocks provided in the antenna core may be the same or different from each other.
상기 제1자성블록(100)은 도 1b에 도시된 것과 같이, 제1자성층(110)을 포함하여 다수개의 자성층(110, 120, 130, 140, 150)이 적층되어 형성될 수 있다. 이때, 다수개의 자성층(110, 120, 130, 140, 150) 각각에 구비되는 자성체의 종류는 모두 제1자성층(110)과 동일한 조성 및 물성의 페라이트일 수 있다. 또는 상기 복수개의 자성층(110, 120, 130, 140, 150)이 모두 페라이트를 포함하는 경우에도 복수개의 자성층 중 어느 하나 이상의 자성층은 각각 독립적으로 조성 및/또는 물성이 상이한 페라이트가 포함될 수 있다. 또는, 하나의 자성층에 포함된 페라이트 파편들은 상호간에 조성 및/또는 물성이 상이한 페라이트 파편이 혼합될 수도 있다. As shown in FIG. 1B , the first
한편, 도 1b와 다르게 한 개의 제1자성층으로 제1자성블록을 형성할 수도 있다. 상기 제1자성블록(100)이 다수개의 자성층, 일예로 다수개의 제1자성층으로 형성된 경우 2 ~ 20개의 제1자성층이 적층되어 형성될 수 있다. Meanwhile, unlike in FIG. 1B , the first magnetic block may be formed with one first magnetic layer. When the first
한편, 도 1c에 도시된 것과 같이 상기 제1자성층(110)은 페라이트 파편들(111) 및 일부 인접하는 상기 파편(111a, 111b)간 이격공간(S)의 적어도 일부(S1, S3)에 충진된 완충재(112)를 포함할 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 1C , the first
구체적으로, 상기 제1자성층(110)은 안테나코어의 가요성 향상 및 페라이트 시트의 부서짐에 따른 초도설계 물성변동을 방지하기 위하여 파쇄시킨 페라이트 파편들(111)로 형성된다. 상기 제1자성층(110)은 파편화된 페라이트 파편(111a, 111b, 111c, 111d)들로 형성되는데, 이는 제1자성층(110)에 우수한 가요성을 부여하고, 이를 통해 제1자성블록, 나아가 안테나코어가 향상된 가용성을 가질 수 있게 한다. 이는 최근 개발 추세에 있는 경박단소형화 안테나코어를 구현하기 위해서는 슬림화, 박형화된 제1자성층(110)이 구비되어야 하는데, 페라이트는 취성이 매우 강해 페라이트 시트의 두께가 얇아질 경우 약한 외력에도 크랙이 발생하거나 미세 파편들로 부서짐에 따라서 크랙이 발생하기 전 투자율 등의 자기특성에 대비하여 크랙 발생 후 자기특성이 현저히 저하되는 문제점이 있다. 또한, 매우 얇게 구현된 페라이트 시트로 형성된 제1자성층은 제조 후 보관, 운송 및 이를 적층시켜 제1자성블록 또는 안테나코어를 제조하는 공정에서 쉽게 크랙이 발생할 수 있어서 작업성을 현저히 감소시키는 문제점이 있다. 또한, 크랙 없이 안테나코어가 제조된 경우에도 이를 구비한 제품의 사용 중에 충격에 의해 페라이트 시트에 크랙, 부서짐이 발생하여 목적하는 수준의 송수신 효율이나 송수신 거리를 담보하지 못하는 문제가 있다.Specifically, the first
그러나 본 발명에 따른 제1자성블록(100)에 구비되는 제1자성층(110)은 자성체인 페라이트가 처음부터 파쇄되어 파편상태로 구비됨에 따라서 가요성이 현저히 향상되어 제1자성층 및/또는 제1자성블록의 단면두께가 박형화 되더라도 외력에 의해 구비되는 페라이트 파편에 추가적인 크랙이 발생할 수 있는 우려가 원천적으로 봉쇄될 수 있다. 이에 따라서, 페라이트가 파편상태로 자성블록 및 안테나코어에 포함되되, 파편상태의 페라이트를 포함하는 자성블록 및 안테나코어가 처음부터 무선전력 신호의 송수신 효율 및 송수신 거리에서 우수한 특성을 발현할 수 있을 정도의 초기 물성을 갖도록 구현될 경우 통상의 비파편화된 자성체를 구비하는 안테나코어에서 발생하는 의도하지 않은 파편화로 인한 물성저하 및 이로 인한 무선전력 신호의 송수신 성능의 현저한 저하를 방지할 수 있다.However, the first
한편, 상기 페라이트 파편의 형상은 비정형일 수 있다. 다만, 안테나코어 및/또는 자성블록이 휘어지거나 구부러짐에 따라 발생할 수 있는 의도하지 않은 추가적인 페라이트 파편의 파손, 조각, 부서짐을 더욱 방지하기 위하여 바람직하게는 일부 파편의 적어도 한 변은 직선이 아닌 만곡형상을 갖도록 파쇄될 수 있다. 일변이 만곡형상을 가지는 파편이 포함될 경우 자성블록이나 안테나코어가 휘게 될 때 인접한 파편과 부딪침이나 마찰이 감소할 수 있어 파편의 추가적 부서점을 방지할 수 있는 이점이 있다. 또한, 보다 바람직하게 적어도 한 변이 만곡형상을 갖는 파편의 개수는 제1자성층에 포함된 전체 파편개수 중 50% 이상일 수 있으며, 보다 더욱 바람직하게는 70 %이상일 수 있다. 만일 적어도 한 변이 만곡형상을 갖는 파편의 개수가 전체 파편개수의 50% 미만일 경우 가요성 향상이 미미할 수 있고, 외부충격으로 초도에 구비시킨 파편보다 미세화된 파편이 증가할 수 있어 자성블록 및 안테나코어의 투자율 감소 등 물성저하를 초래할 수 있는 문제가 있다. Meanwhile, the shape of the ferrite fragment may be irregular. However, in order to further prevent further unintentional damage, fragmentation, or breakage of additional ferrite fragments that may occur as the antenna core and/or magnetic block is bent or bent, preferably, at least one side of some fragments has a curved shape rather than a straight line. can be crushed to have When fragments having a curved shape are included, collision or friction with adjacent fragments can be reduced when the magnetic block or antenna core is bent, so there is an advantage in preventing additional breakpoints of fragments. Also, more preferably, the number of fragments having at least one side curved shape may be 50% or more of the total number of fragments included in the first magnetic layer, and even more preferably 70% or more. If the number of fragments having a curved shape on at least one side is less than 50% of the total number of fragments, the improvement in flexibility may be insignificant, and the number of fine fragments may increase compared to the fragments provided in the initial stage due to external impact. Magnetic block and antenna core There is a problem that can lead to deterioration of physical properties, such as a decrease in the permeability of
또한, 상기 페라이트 파편들의 단일파편 평균입경은 1㎛~ 5㎜일 수 있고, 보다 바람직하게는 100 ~ 2000㎛일 수 있다. 만일 평균입경이 5㎜를 초과하는 경우 추가적인 파편의 파손, 조각의 발생이 증가하여 자성블록 및 안테나코어의 초기 설계 물성치의 유지가 어려울 수 있는 문제점이 있다. 또한, 만일 파편의 평균입경이 1㎛ 미만인 경우 무선전력 신호의 송수신에 적합할 정도의 초기물성을 설계하기 어려운 문제가 있다. 한편, 파편의 평균입경이란 레이저 회절식 입도분포계에 의해 측정된 체적 평균 지름 기준으로 측정된 결과를 의미한다.In addition, the average particle diameter of the single fragments of the ferrite fragments may be 1㎛ ~ 5mm, more preferably 100 ~ 2000㎛. If the average particle diameter exceeds 5 mm, there is a problem in that it may be difficult to maintain the initial design properties of the magnetic block and the antenna core due to an increase in the occurrence of breakage and fragmentation of additional fragments. In addition, if the average particle diameter of the fragments is less than 1㎛, there is a problem in that it is difficult to design the initial physical properties suitable for the transmission and reception of the wireless power signal. On the other hand, the average particle diameter of the fragment means a result measured based on the volume average diameter measured by a laser diffraction particle size distribution meter.
한편, 본 발명에 따른 자기장 차폐층에 포함될 수 있는 페라이트는 파편화된 상태로 무선전력 신호의 송수신 등을 위한 물리/화학적 물성을 발현할 수 있는 경우 조성, 결정종류, 소결입자의 미세구조에 제한은 없으며, 공지된 페라이트를 사용해도 무방하다. 이에 대한 비제한적인 예로써, 상기 페라이트는 Mn-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Ni-Co계 페라이트, Mg-Zn계 페라이트, Cu-Zn계 페라이트, 및 코발트 치환 Y형 또는 Z형 육방정계 페라이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 페라이트는 일 예로, Ni-Cu-Zn계 페라이트, Ni-Cu-Co-Zn계 페라이트와 같이 산화철과 니켈, 아연, 구리, 마그네슘 및 코발트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 세 개 금속의 산화물을 포함하는 페라이트도 사용이 가능하나 이에 한정되지 아니한다. 이때, 페라이트 내 니켈, 아연, 구리, 마그네슘 및 코발트의 함량은 목적에 따라 변경할 수 있음에 따라 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다. 일예로, 상기 페라이트는 Ni-Zn-Cu계 페라이트일 수 있고, 바람직하게는 파편화된 이후에도 목적하는 수준의 물성을 발현하기 위하여 Ni-Zn-Cu계 페라이트는 산화아연(ZnO) 8 ~ 40몰%, 산화구리(CuO) 7 ~ 17몰%, 삼산화이철(Fe2O3) 37 ~ 50몰% 및 산화니켈(NiO) 11 ~ 25몰%을 포함하는 페라이트일 수 있다. 만일 산화니켈의 함량이 11몰% 미만일 경우 복소투자율의 공명 주파수가 저주파측으로 시프트하여 목적하는 근거리통신의 주파수에서 복소투자율의 실수부가 감소하고, 허수부가 현저히 증가될 수 있고 이로 인해 근거리통신효율이 현저히 저하될 수 있다. 또한, 산화니켈의 함량이 25몰%를 초과하는 경우 저주파대역 및 고주파대역에서 전체적으로 복소투자율의 실수부 저하가 현저해질 수 있고, 페라이트의 저항이 감소하여 와전류 발생 증가로 인한 자기손실, 발열이 문제될 수 있다. 또한, 산화아연의 함량이 8몰% 미만일 경우 목적하는 근거리통신의 주파수 대역에서 복소투자율의 실수부가 감소할 수 있고, 만일 40몰%를 증가하면 목적하는 근거리통신의 주파수 대역에서 복소투자율의 허수부가 현저히 증가하고, 와전류 발생으로 인한 자기손실, 발열이 문제될 수 있다. 또한, 산화구리의 함량이 7몰% 미만인 경우 목적하는 근거리통신의 주파수 대역에서 복소투자율의 실수부가 감소할 수 있고, 만일 함량이 17몰%를 초과하는 경우 소결시 입자의 성장이 정상적이지 못해 복소투자율의 허수부가 현저히 증가될 수 있는 문제가 있다. On the other hand, when the ferrite, which may be included in the magnetic field shielding layer according to the present invention, can express physical/chemical properties for transmission and reception of wireless power signals in a fragmented state, the composition, type of crystal, and the microstructure of the sintered particles are limited. No, it is ok to use a known ferrite. As a non-limiting example, the ferrite may include Mn-Zn-based ferrite, Ni-Zn-based ferrite, Ni-Co-based ferrite, Mg-Zn-based ferrite, Cu-Zn-based ferrite, and cobalt-substituted Y-type or Z-type hexagonal. It may include at least one selected from the group consisting of crystalline ferrite. In this case, the ferrite is, for example, an oxide of at least three metals selected from the group consisting of iron oxide and nickel, zinc, copper, magnesium and cobalt, such as Ni-Cu-Zn-based ferrite and Ni-Cu-Co-Zn-based ferrite. Ferrite containing a can also be used, but is not limited thereto. At this time, since the content of nickel, zinc, copper, magnesium and cobalt in the ferrite can be changed according to the purpose, the present invention is not particularly limited thereto. For example, the ferrite may be a Ni-Zn-Cu-based ferrite, and preferably, in order to express a desired level of physical properties even after fragmentation, the Ni-Zn-Cu-based ferrite contains 8 to 40 mol% of zinc oxide (ZnO). , copper oxide (CuO) 7 to 17 mol%, ferrite containing 37 to 50 mol% of ferric oxide (Fe2O3) and 11 to 25 mol% of nickel oxide (NiO). If the content of nickel oxide is less than 11 mol%, the resonance frequency of the complex magnetic permeability shifts to the low frequency side, so that the real part of the complex magnetic permeability is reduced at the frequency of the desired short-distance communication, and the imaginary part may be significantly increased. may be lowered. In addition, when the content of nickel oxide exceeds 25 mol%, a decrease in the real part of the complex magnetic permeability as a whole in the low and high frequency bands may become significant, and the magnetic loss and heat generation due to the increase in the eddy current generation due to the decrease in the resistance of the ferrite may be a problem. can be In addition, when the content of zinc oxide is less than 8 mol%, the real part of the complex permeability in the frequency band of the target short-distance communication may decrease, and if it increases by 40 mol%, the imaginary part of the complex permeability in the frequency band of the target short-distance communication It significantly increases, and magnetic loss and heat generation due to eddy current generation may be a problem. In addition, when the content of copper oxide is less than 7 mol%, the real part of the complex magnetic permeability may decrease in the frequency band of the desired short-range communication, and if the content exceeds 17 mol%, the growth of the particles during sintering is not normal and complex There is a problem that the imaginary part of the permeability may be significantly increased.
또한, 일예로, 상기 Ni-Zn-Cu계 페라이트는 사산화삼코발트(Co3O4)를 더 포함하는 Ni-Zn-Cu-Co계 페라이트일 수 있고, 바람직하게는 상기 사산화삼코발트를 0.2 ~ 0.35몰%로 포함할 수 있다. 사산화삼코발트를 더 포함함을 통해 근거리통신에 더욱 적합한 물성을 발현할 수 있는 이점이 있을 수 있다. 한편, 페라이트의 조성과 조성비는 이에 제한되는 것은 아니며 목적하는 물성의 정도에 따라 변경하여 실시할 수 있다.In addition, as an example, the Ni-Zn-Cu-based ferrite may be a Ni-Zn-Cu-Co-based ferrite further containing tricobalt tetraoxide (Co 3 O 4 ), preferably 0.2 to 0.35 mol of the tricobalt tetraoxide. % can be included. By further including tricobalt tetraoxide, there may be an advantage in expressing properties more suitable for short-distance communication. On the other hand, the composition and composition ratio of ferrite is not limited thereto, and may be changed according to the degree of desired physical properties.
다음으로, 상술한 페라이트의 파편들(111) 중 일부 인접하는 파편 간 이격공간에 충진될 수 있는 완충재(112)에 대해 설명한다.Next, a description will be given of the
상기 완충재(112)는 페라이트 파편을 고정시키며, 차폐유닛에 가요성을 보다 증가시킬 수 있고, 차폐유닛에 외력이 가해졌을 때 인접한 파편들 간의 마찰이나 부딪침을 통한 파편의 미세조각화를 방지시킬 수 있는 완충작용을 할 수 있다. 또한, 수분이 침투하여 비정질 합금이 산화되는 것을 방지하는 역할도 동시에 수행할 수 있다. 상기 완충제는 도 1c에 도시된 것과 같이 인접하는 파편(111a/111b, 111b/111d) 간 존재하는 이격공간의 일부에 완충재(112a, 112b)가 충진되나 일부 이격공간(S2)에는 완충재가 충진되지 않은 상태의 빈 공간으로 남아 있어 완충재가 페라이트 파편을 부분 완충시킬 수 있다. 또한, 도 1c와 다르게 인접하는 파편들 사이에 존재하는 이격공간의 전부에 완충재가 충진되어 완충재가 페라이트 파편을 전부 완충시킬 수 있으며 이를 통해 파편의 추가적 미세화를 방지할 수 있다.The
상기 완충재(112)는 파편들을 고정시킬 수 있는 동시에 파편들을 부착시킬 수 있는 접착성 및 완충성을 가지는 재질의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 이에 대한 비제한적인 예로써 상기 완충재(112)는 완충재 형성 조성물이 경화되어 형성되거나 상온에서 가압을 통해 접착력을 발현하는 조성물일 수도 있다. 경화되어 완충재를 형성하는 조성물에 대한 일예로써, 상기 완충재 형성 조성물은 열가소성 수지 및 열경화성 수지 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 경화제를 포함할 수 있다. 또한, 상기 완충재 형성 조성물은 경화 촉진제, 용매를 더 포함할 수 있다. The
구체적으로 상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS), 아크릴로니트릴-스티렌 수지(AN), 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 페녹시 수지, 폴리우레탄계 수지, 나이트릴부타디엔 수지 등을 1 종 이상 포함할 수 있다. 또한, 상기 열경화성 수지는 페놀계수지(PE), 우레아계 수지(UF), 멜라민계 수지(MF), 불포화 폴리에스테르계 수지(UP) 및 에폭시 수지 등을 1종 이상 포함할 수 있고, 바람직하게는 에폭시 수지일 수 있다. 상기 에폭시 수지의 경우 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 비스페놀 S형, 취소화 비스페놀 A형, 수소첨가 비스페놀 A형, 비스페놀 AF형, 비페닐형, 나프타렌형, 플로렌형, 페놀 노볼락형, 크레졸 노보락형, 트리스하이드록실페닐메탄형, 테트라페닐메탄형 등의 다관능 에폭시 수지 등을 단독 또는 병용해서 사용할 수 있다. 상기 열경화성 수지를 열가소성 수지와 혼합하여 사용하는 경우 열경화성 수지의 함량은 열가소성 수지 100 중량부에 대해 열가소성 수지를 5 ~ 95 중량부 혼합할 수 있다.Specifically, the thermoplastic resin is polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, acrylonitrile-butadiene-styrene resin (ABS), acrylonitrile-styrene resin (AN), acrylic resin, methacrylic resin, polyamide, It may include one or more types of polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), phenoxy resin, polyurethane-based resin, nitrile butadiene resin, and the like. In addition, the thermosetting resin may include one or more of a phenol-based resin (PE), a urea-based resin (UF), a melamine-based resin (MF), an unsaturated polyester-based resin (UP), an epoxy resin, and the like, preferably may be an epoxy resin. In the case of the epoxy resin, bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol S type, cancelled bisphenol A type, hydrogenated bisphenol A type, bisphenol AF type, biphenyl type, naphthaene type, fluorene type, phenol novolak type, cresol Polyfunctional epoxy resins, such as a novolac type|mold, a trishydroxylphenylmethane type, and a tetraphenylmethane type, can be used individually or in combination. When the thermosetting resin is mixed with the thermoplastic resin, the content of the thermosetting resin may be 5 to 95 parts by weight of the thermoplastic resin based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.
또한, 상기 경화제는 공지의 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수가 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 아민 화합물, 페놀 수지, 산무수물, 이미다졸 화합물, 폴리아민 화합물, 히드라지드 화합물, 디시안디아미드 화합물 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 경화제는 바람직하게는 방향족 아민 화합물 경화제 또는 페놀 수지 경화제로부터 선택된 1종 이상의 물질로 이루어지는데, 방향족 아민 화합물 경화제 또는 페놀 수지 경화제는 상온에서 장기간 보관하여도 접착 특성 변화가 적은 장점을 가진다. 경화제의 함량은 열가소성 수지 및 열가소성 수지 중 적어도 하나 이상의 수지 100 중량부 당 20~60 중량부인 것이 바람직한데, 경화제의 함량이 10 중량부 미만일 경우에는 열경화성 수지에 대한 경화 효과가 부족하여 내열성 저하가 초래되며 반면에 60 중량부를 초과하면, 열경화성 수지와의 반응성이 높아지게 되어 자기장 차폐유닛의 취급성, 장기보관성 등의 물성 특성을 저하시킬 수 있다.In addition, the curing agent may be used without particular limitation as long as it is a known material, and non-limiting examples thereof include an amine compound, a phenol resin, an acid anhydride, an imidazole compound, a polyamine compound, a hydrazide compound, a dicyandiamide compound, and the like. Or two or more types may be mixed and used. The curing agent is preferably made of at least one material selected from an aromatic amine compound curing agent or a phenol resin curing agent. The content of the curing agent is preferably 20 to 60 parts by weight per 100 parts by weight of at least one of the thermoplastic resin and the thermoplastic resin. On the other hand, when it exceeds 60 parts by weight, the reactivity with the thermosetting resin is increased, and thus physical properties such as handleability and long-term storage of the magnetic field shielding unit may be deteriorated.
또한, 상기 경화 촉진제는 선택되는 열경화성 수지 및 경화제의 구체적인 종류에 의해 결정될 수 있음에 따라 본 발명에서는 이에 대해 특별히 한정하지 않으며, 이에 대한 비제한적 예로 아민계, 이미다졸계, 인계, 붕소계, 인-붕소계 등의 경화촉진제가 있고, 이들을 단독 또는 병용해서 사용할 수 있다. 경화 촉진제의 함량은 열가소성 수지 및 열가소성 수지 중 적어도 하나 이상의 수지 100 중량부 당 약 0.1~10 중량부, 바람직하게는 0.5~5 중량부가 바람직하다.In addition, the curing accelerator is not particularly limited in the present invention as it may be determined by the specific type of the selected thermosetting resin and curing agent, and non-limiting examples thereof include amine-based, imidazole-based, phosphorus-based, boron-based, phosphorus-based curing accelerators. - There exist hardening accelerators, such as a boron type, and these can be used individually or in combination. The content of the curing accelerator is preferably about 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.5 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of at least one of the thermoplastic resin and the thermoplastic resin.
또한, 상술한 완충재 조성물을 통해 형성된 완충재(112)는 페라이트 파편들 사이의 이격공간에 완충재 조성물을 충진시켜 고화공정을 통해 형성시킬 수 있다. 또는, 도 1b와 같이 제1자성층(110)을 포함하여 복수개의 자성층(110,120,130,140,150)을 적층시켜 자성블록(100)을 제조 시에, 각각의 자성층 사이에 접착층(171,172,173,174)을 개재시킬 수 있는데, 상기 접착층(171,172,173,174)의 일부를 페라이트 파편 간의 이격된 공간에 침투시켜 완충재로 기능하게 할 수도 있다.In addition, the
또한, 상기 제1자성층(110)의 두께는 페라이트 파편의 유래가 되는 페라이트 시트의 두께일 수 있으며, 파편의 이격공간을 비롯하여 일부 파편의 상부나 하부를 덮는 완충재의 두께를 고려하여 자성층((110,120,130,140,150)의 평균두께는 50 ~ 600㎛일 수 있다. 만일 평균두께가 50㎛ 미만일 경우 목적하는 수준으로 자기적 특성을 발현할 수 없을 수 있고, 600㎛를 초과하는 경우 박막화에 바람직하지 못하다.In addition, the thickness of the first
또한, 단일의 자성블록에 포함되는 상술한 제1자성층(110)을 포함한 복수개의 자성층 사이에는 접착층(171,172,173,174)이 더 구비되어 자성층 간을 지지할 수 있다. 상기 접착층(171,172,173,174)은 자성층에 물리/화학적 손상을 입히지 않고, 자성층 간을 접착고정시킬 수 있을 정도의 접착력을 발현시키는 당해 기술분야의 공지된 접착층이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 일예로, 와전류를 더욱 감소시키기 위하여 절연성을 갖는 물질일 수 있다. 또한, 일예로 상기 접착층은 후술되는 완충재 형성 조성물일 수 있으며, 상기 조성물이 별도의 지지부재 없이 자성층과 자성층 사이에 개재되거나 별도의 지지부재 상에 상기 조성물이 구비된 형태로 자성층과 자성층 사이에 개재될 수 있으며, 이를통해 상용성 향상에 따른 층간 접착력이 더욱 증가될 수 있다. 상기 접착층은 단일 접착층의 평균두께가 2 ~ 30㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In addition,
또한, 상기 제2자성블록(200)은 상술한 제1자성층을 포함한 1개 또는 다수개의 자성층이 적층된 것일 수 있으며, 다수개의 자성층이 적층된 경우 각각의 자성층에 구비되는 자성체는 페라이트일 수 있고, 구체적으로 제1자성층과 동일조성, 동일물성을 발현하는 페라이트이거나 제1자성층과 조성 및 물성 중에 어느 하나 이상이 상이한 페라이트가 구비될 수 있다. 상기 제2자성블록(200)에 포함된 자성층의 개수는 제1자성블록(100)과 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 상기 제2자성블록(200)의 평균두께는 제1자성블록(100)의 평균두께와 동일하거나 상이할 수 있다.In addition, the second
한편, 본 발명의 일 실시예에 포함되는 블록적층체는 페라이트 이외에 이종의 자성체를 더 구비하여 구현될 수 있으며, 상기 이종의 자성체는 Fe계 자성체일 수 있다. 상기 Fe계 자성체가 상술한 페라이트 자성체와 함께 구비되는 경우 무선전력 송수신용 안테나코어로써 더욱 향상된 전력송수신 물성을 발현하는 이점이 있다.On the other hand, the block laminate included in an embodiment of the present invention may be implemented by further comprising a different type of magnetic material in addition to ferrite, and the different type of magnetic material may be an Fe-based magnetic material. When the Fe-based magnetic material is provided together with the above-described ferrite magnetic material, there is an advantage in that it expresses further improved power transmission/reception properties as an antenna core for wireless power transmission/reception.
상기 Fe계 자성체는 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이 단일 자성블록(1000',1000") 내 제2자성층(130',140',120",140")으로 구비될 수 있다. 또는 상기 Fe계 자성체를 포함하는 제2자성층은 도 3a 및 도 3b에 도시된 것과 같이 페라이트가 구비된 제1자성층을 포함하는 제1자성블록(101,102,201,202,301,302) 내에 구비되지 않고, 제2자성블록(401,501) 내에 구비될 수 있다.The Fe-based magnetic material may be provided as a second
먼저, 페라이트를 구비하는 제1자성층(110',120',110",130")과 Fe계 자성체를 구비하는 제2자성층이 단일의 자성블록(1000',1000")내에 함께 구비되는 경우에 대해 설명한다.First, when the first
상기 Fe계 자성체를 구비하는 제2자성층이 단일의 자성블록에 구비되는 경우 도 2a와 같이 제2자성층(130',140')은 제2자성층군(G2)을 형성하여 제1자성층(110',120',130')을 포함하는 제1자성층군(G1)의 상부 또는 하부에 배치될 수 있다. 또는, 도 2b와 같이 제2자성층(120",140")은 제1자성층(110",130")과 교호적으로 적층될 수 있다. 또는, 제1자성층과 제2자성층은 도 2a 및 도 2b와 다른 규칙배열 또는 비규칙 배열로 적층될 수 있다.When the second magnetic layer including the Fe-based magnetic material is provided in a single magnetic block, the second
상기 제2자성층(130',140',120",140")은 Fe계 자성체를 포함하는 시트, 플레이트일 수 있다. 또는 상기 제2자성층(130',140',120",140")은 와전류 발생 감소를 위하여 파쇄시킨 Fe계 자성체 파편들로 형성될 수 있다. 이는 상기 Fe계 자성체가 전기저항이 매우 작아 쉽게 와전류가 발생할 수 있고, 발생된 와전류는 자기손실, 발열을 유발하여 무선전력 신호의 송수신과 관련된 기본적 기능 저하 이외에도 이를 구비하는 전자제품의 발열문제에 따른 기능저하를 야기시킬 수 있다. 또한, Fe계 합금 역시 상술한 페라이트와 같이 탄성계수가 현저히 작고, 취성이 강해 리본시트에 충격이 가해지거나 구부려질 때 쉽게 파편화되며, 이 경우 초기 설정된 제2자성체의 자기적 물성 등의 물성값이 현저히 감소될 수 있고, 목적하는 수준으로 무선전력 전송효율, 전력전송거리를 확보하지 못할 수 있다.The second
이에 따라 상기 제2자성층(130',140',120",140")의 Fe계 자성체가 리본시트, 플레이트가 아닌 처음부터 파쇄되어 파편상태로 구비될 경우 자성층의 가요성이 현저히 향상되어 안테나코어의 단면두께가 박형화 되더라도 외력에 의해 자성체 파편에 더 이상 크랙이 발생할 수 있는 우려가 원천적으로 봉쇄될 수 있다. 또한, 안테나코어에서 발생하는 의도하지 않은 추가적 크랙, 파편화로 인한 물성저하 및 이로 인한 전력신호 송수신 성능의 현저한 저하 우려를 원천적으로 제거할 수 있다. Accordingly, when the Fe-based magnetic material of the second magnetic layer (130', 140', 120", 140") is shredded from the beginning rather than a ribbon sheet or plate and provided in a fragmented state, the flexibility of the magnetic layer is significantly improved and the antenna core Even if the cross-sectional thickness of the device is reduced, the fear that cracks may occur in the magnetic fragments due to external force can be fundamentally blocked. In addition, it is possible to fundamentally eliminate the concern of additional unintended cracks occurring in the antenna core, deterioration of physical properties due to fragmentation, and a significant deterioration in power signal transmission/reception performance due to this.
상기 Fe계 자성체는 구체적으로 조성에 있어서, Fe 이외에 자성을 나타낼 수 있는 천이금속 일예로, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Y, Zr, Nb, Mo, Te, Ru, Rh 및 Pd로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 Fe계 자성체는 비정질 형성능이 있는 원소 일예로, Si, B, C 및 P로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 또한, 비정질로 제조된 후 열처리를 통해 나노결정립을 포함할 수 있도록 핵생성사이트로 역할 할 수 있는 Pt, Au, Pd, Ag 및 Cu로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다. The Fe-based magnetic material is an example of a transition metal capable of exhibiting magnetism other than Fe, specifically in composition, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Y, Zr, Nb, Mo, Te, Ru, Rh And it may further include one or more selected from the group consisting of Pd. In addition, the Fe-based magnetic material may further include one or more selected from the group consisting of Si, B, C and P as an example of an element having an amorphous forming ability. In addition, it may further include at least one selected from the group consisting of Pt, Au, Pd, Ag and Cu, which can serve as a nucleation site so as to include nanocrystal grains through heat treatment after being prepared as amorphous.
바람직하게는 상기 Fe계 합금은 철(Fe), 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 3원소계 합금 및 철(Fe), 규소(Si), 붕소(B), 구리(Cu) 및 니오븀(Nb)을 포함하는 5원소계 합금일 수 있다. 상기 3원소계 합금은 기본 조성에 다른 특성, 예를 들어 내부식성의 향상을 위해 크롬(Cr), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 원소를 더 부가할 수 있다. 상기 Fe계 비정질 합금이 Fe-Si-B계 3원소계 합금일 경우 바람직하게는 Fe가 70 ~ 90at%, Si와 B가 10 ~ 30at%를 차지하는 합금일 수 있다. 상기 Fe의 함량이 증가할 경우 합금의 포화자속밀도가 높아질 수 있으나 반대로 결정질의 합금이 제조될 수 있다. 상기 Si 및 B의 함량은 합금의 결정화 온도를 상승시켜 합금을 보다 용이하게 비정질화시킬 수 있다. 상기 Si 및 B의 함량은 구체적으로 Si의 경우 10 ~ 27at%, B는 3 ~ 12at%로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 목적하는 물성의 정도에 따라 변경하여 실시할 수 있다.Preferably, the Fe-based alloy is a ternary alloy containing iron (Fe), silicon (Si) and boron (B) and iron (Fe), silicon (Si), boron (B), copper (Cu) and It may be a five-element alloy including niobium (Nb). In the three-element alloy, elements such as chromium (Cr), cobalt (Co), and nickel (Ni) may be further added to the basic composition to improve other properties, for example, corrosion resistance. When the Fe-based amorphous alloy is a Fe-Si-B-based three-element alloy, preferably Fe may be an alloy in which 70 to 90 at% and Si and B to 10 to 30 at% are occupied. When the content of Fe is increased, the saturation magnetic flux density of the alloy may be increased, but on the contrary, a crystalline alloy may be manufactured. The content of Si and B may increase the crystallization temperature of the alloy to more easily amorphize the alloy. The content of Si and B may be specifically included in the range of 10 to 27 at% for Si and 3 to 12 at% for B, but is not limited thereto and may be changed according to the degree of desired physical properties.
또한, 상기 5원소계 합금은 철(Fe)이외에 규소(Si), 붕소(B), 구리(Cu) 및 니오븀(Nb)을 포함하는 5원소 합금일 수 있다. 상기 구리는 합금내 0.01 ~ 10at%로 포함되는 것이 바람직하며, 만일 0.01at%미만으로 포함될 경우 구리로 인해 수득되는 효과의 발현이 미미할 수 있고, 만일 10at%를 초과할 경우 비정질의 합금이 생성되기 어려울 수 있는 문제점이 있다. In addition, the five-element alloy may be a five-element alloy including silicon (Si), boron (B), copper (Cu), and niobium (Nb) in addition to iron (Fe). The copper is preferably included in the alloy in an amount of 0.01 to 10 at%, and if it is included in less than 0.01 at%, the expression of the effect obtained due to copper may be insignificant, and if it exceeds 10 at%, an amorphous alloy is produced. There are problems that can be difficult.
또한, 상기 니오븀(Nb)은 투자율 등의 자기적 특성을 개선시킬 수 있으며, 합금내 0.01 ~ 10at%로 포함되는 것이 바람직하고, 만일 0.01at%미만으로 포함될 경우 니오븀으로 인해 수득되는 효과의 발현이 미미할 수 있고, 만일 10at%를 초과할 경우 비정질의 합금이 생성되기 어려울 수 있는 문제점이 있다.In addition, the niobium (Nb) can improve magnetic properties such as magnetic permeability, and is preferably included in 0.01 to 10 at% in the alloy, and if it is included in less than 0.01 at%, the effect obtained due to niobium is reduced It may be insignificant, and if it exceeds 10at%, there is a problem that it may be difficult to produce an amorphous alloy.
또한, 상기 Si 및 B는 10 ~ 30at% 합금내에 포함될 수 있고, Fe는 50 ~ 89.98at%로합금내 포함될 수 있다. 상기 Fe의 함량이 증가할 경우 합금의 포화자속밀도가 높아질 수 있으나 반대로 결정질의 합금이 제조될 수 있다. 상기 Si 및 B의 함량은 합금의 결정화 온도를 상승시켜 합금을 보다 용이하게 비정질화시킬 수 있다. 상기 Si 및 B의 함량은 구체적으로 Si의 경우 10 ~ 27at%, B는 3 ~ 12at%로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 목적하는 물성의 정도에 따라 변경하여 실시할 수 있다. In addition, the Si and B may be included in the alloy at 10 ~ 30 at%, Fe may be included in the alloy at 50 ~ 89.98 at%. When the content of Fe is increased, the saturation magnetic flux density of the alloy may be increased, but on the contrary, a crystalline alloy may be manufactured. The content of Si and B may increase the crystallization temperature of the alloy to more easily amorphize the alloy. The content of Si and B may be specifically included in the range of 10 to 27 at% for Si and 3 to 12 at% for B, but is not limited thereto and may be changed according to the degree of desired physical properties.
상기 Fe계 자성체는 바람직하게는 비정질 합금 또는 나노결정립을 포함하는 합금일 수 있고 이를 통해 목적하는 자기적 특성의 발현에 보다 유리하다. The Fe-based magnetic material may be preferably an amorphous alloy or an alloy including nanocrystalline grains, which is more advantageous for the expression of desired magnetic properties.
상기 제2자성층에 구비되는 Fe계 자성체 파편, 일예로 Fe계 비정질 합금 파편은 Fe계 비정질 합금 리본을 파쇄시켜 제조될 수 있는데, 이때 상기 Fe계 비정질 합금 두께가 15 ~ 35㎛의 두께일 수 있고, 이 보다 두께를 증가시켜 리본을 제조하는 것은 합금의 비정질화를 어렵게 할 수 있다. The Fe-based magnetic material fragment provided in the second magnetic layer, for example, the Fe-based amorphous alloy fragment may be manufactured by crushing the Fe-based amorphous alloy ribbon, in which case the Fe-based amorphous alloy thickness may be 15 ~ 35㎛ thickness, and , manufacturing the ribbon by increasing the thickness more than this may make it difficult to amorphize the alloy.
또한, 상기 Fe계 비정질 리본은 투자율 등의 자기적 특성을 향상시키기 위해 열처리과정을 더 거친 것일 수 있는데, 열처리된 Fe계 비정질 리본은 취성이 강해짐에 따라 비정질 리본이 저장, 운반 공정 투입 과정에서 깨질 수 있고, 이를 방지하기 위하여 비정질 리본의 두께는 15 ~ 35㎛의 두께를 가지는 것이 좋다. In addition, the Fe-based amorphous ribbon may be one that has been further subjected to a heat treatment process to improve magnetic properties such as permeability. In order to prevent this, the thickness of the amorphous ribbon is preferably 15 ~ 35㎛.
또한, 안테나코어에 구비되는 자성체는 투자율이 높을수록 무선전력신호의 송수신에 유리하나, 일률적으로 자성체의 투자율과 안테나 특성의 관계가 단순한 비례관계로 볼 수는 없음에 따라서 투자율이 너무 높아도 목적하는 수준의 안테나 특성을 달성할 수 없을 수 있다. 더 구체적으로 높은 투자율을 보유한 자성체를 구비하는 안테나코어는 코일과 조합시 코일의 인덕턴스 특성을 향상시키는 동시에 인덕턴스 특성의 향상폭 보다 코일의 비저항 특성의 증가폭을 더욱 크게 증가시킬 수 있다. 이 경우 오히려 투자율이 낮은 자성체를 구비하는 안테나코어와 동일한 코일 조합되었을 때와 대비하여 오히려 코일의 특성이 낮아지거나 코일 특성의 향상 정도가 미미할 수 있다. 따라서, 안테나코어와 코일이 조합되었을 때 코일의 인덕턴스를 향상시키고 비저항의 증가를 최소화할 수 있을 정도의 적정한 투자율을 보유하는 자성체, 일예로 Fe계 비정질 합금이 제2자성층에 구비됨이 바람직하고, 파편화된 상태로 형성된 제2자성층의 투자율이 100 ~ 900이 될 수 있도록 하는 합금 바람직할 수 있다. 다만, 상술한 Fe계 비정질 합금이나 Fe계 나노결정립을 포함하는 합금의 구체적 조성비, 목적하는 투자율 정도에 따라 리본을 열처리 하는 온도 및 시간이 상이해질 수 있음에 따라서 본 발명은 자성체 리본시트에 대한 열처리 공정에서의 온도와 시간을 특별히 한정하지 않는다. In addition, the higher the magnetic permeability of the antenna core, the more advantageous it is for transmitting and receiving wireless power signals. may not be able to achieve the antenna characteristics of More specifically, an antenna core including a magnetic material having high magnetic permeability can improve the inductance characteristic of the coil when combined with the coil, and at the same time increase the increase in the specific resistance characteristic of the coil more significantly than the improvement in the inductance characteristic. In this case, compared to when the same coil is combined with the antenna core having a magnetic material having a low magnetic permeability, the characteristics of the coil may be lowered or the degree of improvement of the characteristics of the coil may be insignificant. Therefore, when the antenna core and the coil are combined, a magnetic material having an appropriate magnetic permeability, for example, an Fe-based amorphous alloy, is provided in the second magnetic layer to improve the inductance of the coil and minimize the increase in specific resistance. An alloy such that the magnetic permeability of the second magnetic layer formed in a fragmented state can be 100 to 900 may be preferable. However, according to the specific composition ratio of the above-described Fe-based amorphous alloy or alloy containing Fe-based nanocrystalline grains, and the temperature and time for heat-treating the ribbon depending on the desired degree of magnetic permeability, the present invention provides heat treatment for a magnetic ribbon sheet The temperature and time in the process are not particularly limited.
상술한 Fe계 자성체 파편에서 단일파편의 형상은 비정형일 수 있다. 또한, 상기 파쇄된 자성체 파편의 평균입경은 1㎛ ~ 5㎜일 수 있고, 바람직하게는 1 ~ 1000㎛일 수 있다. 상기 파편의 평균입경은 파편들에 대해 광학현미경을 통해 측정한 입경의 평균값으로, 상기 입경은 파편 표면의 한 점에서 다른 점 사이의 거리 중 최장거리를 의미한다. In the aforementioned fragment of the Fe-based magnetic material, the shape of the single fragment may be irregular. In addition, the average particle diameter of the crushed magnetic fragments may be 1㎛ ~ 5mm, preferably 1 ~ 1000㎛. The average particle diameter of the fragments is an average value of particle diameters measured through an optical microscope with respect to the fragments, and the particle diameter means the longest distance between one point on the surface of the fragments and another point.
상술한 제2자성층에 구비되는 Fe계 자성체 파편들은 파편간 이격공간을 포함할 수 있고, 상기 이격공간 중 적어도 일부에는 절연체가 충진될 수 있다. 상기 절연체는 인접하는 Fe계 자성체 파편들이 제2자성층 내부에서 이동하지 못하도록 고정시키고 지지하며, 수분이 침투하여 자성체가 산화되는 것을 방지하고, 안테나코어에 외력이 가해지거나 구부려질 때 파편들의 추가적 부서짐, 미세조각화 되는 것을 방지하는 완충재 역할을 수행할 수 있다. 또한, Fe계 자성체, 구체적으로 Fe계 비정질 합금이나 Fe계 나노결정립을 포함하는 합금에서 문제되는 와전류에 따른 자기손실이, 자성체 파편을 부분적 또는 전체적으로 절연시키는 절연체를 통하여 더욱 최소화시킬 수 있고, 이를 통해 자기손실 및 발열을 방지할 수 있다.The fragments of the Fe-based magnetic material provided in the second magnetic layer may include a space between the fragments, and at least some of the space may be filled with an insulator. The insulator fixes and supports the adjacent pieces of Fe-based magnetic material so that they do not move inside the second magnetic layer, prevents the magnetic material from being oxidized by moisture penetration, and when an external force is applied or bent to the antenna core, the fragments are further broken, It can serve as a cushioning material to prevent micro-fragmentation. In addition, magnetic loss due to eddy currents, which is a problem in Fe-based magnetic materials, specifically Fe-based amorphous alloys or alloys containing Fe-based nanocrystal grains, can be further minimized through an insulator that partially or entirely insulates magnetic fragments, through which Magnetic loss and heat generation can be prevented.
상기 절연체는 통상적으로 절연체로써 알려진 물질일 수 있으며, Fe계 자성체 파편을 고정시킨다는 측면에서 접착성을 구비한 물질이 바람직할 수 있고, 이와 같은 물성을 발현하는 재질의 경우 제한없이 사용될 수 있다. 이에 대한 비제한적인 예로써 상기 절연체는 상술한 완충재 형성 조성물일 수 있다. 또한, 상기 절연체는 상술한 접착층(171,174,173,174)과 동일한 조성의 접착물질로 형성되거나 또는 상기 접착층(171,174,173,174)이 Fe계 자성체 파편 간 이격공간에 침투하여 형성된 것일 수 있다.The insulator may be a material commonly known as an insulator, and a material having an adhesive property may be preferable in terms of fixing fragments of the Fe-based magnetic material, and in the case of a material exhibiting such properties, it may be used without limitation. As a non-limiting example, the insulator may be the above-described cushioning material forming composition. In addition, the insulator may be formed of an adhesive material having the same composition as the
또한, 상술한 제2자성층(130',140',120",140")은 일 자성블록(1000',1000")내 2 ~ 20개 구비될 수 있으나 제1자성층(110',120',110",130")의 개수, 두께 및 자성블록의 전체 두께를 고려하여 적절히 변경될 수 있다. In addition, the above-described second
한편, 도 3a 및 도 3b와 같이 상술한 제2자성층은 제2자성블록(401,501,202,402)을 형성하여 블록적층체(1001,1002)에 구비될 수 있다. 이때, 제2자성블록(401,501)은 도 3a와 같이 하나의 제2자성블록군(G4)을 형성하여 제1자성블록(101,201,301)으로 형성된 제1자성블록군(G3)의 상부 또는 하부에 배치될 수 있다. 또는, 상기 제2자성블록(401,501)은 도 3b와 같이 제1자성층을 포함해 형성된 제1자성블록(101,201,301)과 교호적으로 적층될 수 있다. 또는, 제1자성블록과 제2자성블록은 도 3a 및 도 3b와 다른 규칙배열 또는 비규칙 배열로 적층될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 3A and 3B , the second magnetic layer may be provided in the
상기 제2자성블록(401,501,202,402)에는 제2자성층이 포함될 수 있는데, 상기 제2자성층의 설명은 상술한 것과 같다. 이때, 상기 제2자성블록(401,501,202,402)에 구비되는 복수개의 자성층은 제2자성층 이외에 다른 조성의 자성체를 포함하는 자성층이 구비될 수도 있다. The second
상술한 제1자성블록(100) 및 제2자성블록(200)을 포함한 자성블록(100,200,300,400,500) 사이에는 접착층(900)이 개재될 수 있다. 상기 접착층(900)은 자성블록에 물리/화학적 손상을 입히지 않고, 자성블록 간을 접착고정시킬 수 있을 정도의 접착력을 발현시키는 당해 기술분야의 공지된 접착층이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 또한, 상기 접착층(900)은 상기 접착층을 형성하기 전 접착조성물이 별도의 지지부재 없이 자성블록 간에 처리되어 개재되거나 별도의 지지부재 상에 상기 조성물이 구비된 형태로 자성블록 간에 개재될 수 있다. 상기 접착층(900)은 단일 접착층의 평균두께가 2 ~ 50㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The
한편, 본 발명의 일 실시예에 포함되는 블록적층체는 적어도 어느 일면을 기준으로 인접하여 적층된 적어도 어느 두 자성블록간 형성된 단차를 구비할 수 있다. 구체적으로 도 4a에 따른 블록적층체(1003)는 일측면을 기준으로 인접하여 적층된 두 자성블록(103,203)간 형성된 단차를 구비할 수 있다.On the other hand, the block laminate included in an embodiment of the present invention may have a step formed between at least any two magnetic blocks stacked adjacent to each other based on at least one surface. Specifically, the
또는, 블록적층체(1004)는 도 4b와 같이 서로 대향하는 양 측면을 기준으로 인접하여 적층된 두 자성블록(104,204)간 형성된 단차를 구비할 수 있다.Alternatively, the block stacked
또는, 도 4c와 같이 서로 대향하는 양측면을 기준으로 적층된 모든 자성블록(105,205,305)에서 인접하여 적층된 두 자성블록(105/205,205/305) 간 형성된 단차를 구비할 수 있다. Alternatively, as shown in FIG. 4C , a step formed between two
도 4a 내지 도 4c와 같은 블록적층체(1003,1004,1005)에 구비되는 단차는 구비되는 자성블록의 길이 및/또는 폭을 조절하여 구현될 수 있고, 도 4c와 같은 양방향 계단식 블록적층체(105)는 인접하는 자성블록간에 일정한 길이차이를 갖도록 길이구배를 가진 자성블록들이 적층되어 형성될 수 있다. 일예로, 최하부 자성블록에서 최상부 자성블록까지 각각의 자성블록 길이는 900㎜, 750㎜, 600㎜, 450㎜, 300㎜일 수 있고, 각각의 자성블록의 폭은 50㎜일 수 있고, 각각의 자성블록 두께는 6㎜일 수 있다. 도 4c와 같이 계단형으로 자성블록을 적층시킨 안테나코어는 도 1a와 같은 형상으로 단차가 형성되지 않은 블록적층체(1000)를 구비하는 안테나코어에 비해 자속밀도가 적지만, 후술하는 안테나코어에 권취된 코일에 더 많은 전류를 인가시킬 수 있게 함으로써, 도 1a와 같은 블록적층체(1000)를 구비한 안테나코어에 비해 전력전송의 양을 현저히 증가시킬 수 있는 이점이 있다.The step provided in the block stacked
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 블록적층체는 자성블록들 중 적어도 하나의 자성블록은 자속의 방향을 소정의 각도로 집속시키기 위하여 서로 대향하는 어느 두 끝단부가 상방으로 절곡될 수 있다. 구체적으로 도 5a에 도시된 것과 같이 블록적층체(1006)의 최상부 자성블록(106)은 서로 대향하는 두 끝단부가 상방으로 소정의 각도(θ)만큼 절곡된 형태를 가질 수 있다. In addition, in the block laminate according to an embodiment of the present invention, at least one magnetic block among the magnetic blocks may have either two opposite ends thereof bent upward in order to focus the direction of magnetic flux at a predetermined angle. Specifically, as shown in FIG. 5A , the uppermost
또는, 도 5b와 같은 블록적층체(1007)는 상부에 배치된 인접한 두 개의 자성블록(107,207)의 서로 대향하는 두 끝단부가 상방으로 소정의 각도(θ1,θ2)만큼 절곡될 수 있다. 도 5b와 같이 2개 이상의 자성블록(107,207)이 절곡된 경우 절곡 각도(θ1,θ2)는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. Alternatively, in the
또는, 도 5c와 같은 계단식 단차를 갖는 블록적층체(1008)의 모든 자성블록의 서로 대향하는 일끝단부가 상방으로 절곡될 수 있다. 이때, 각각의 자성블록이 절곡된 각도는 모두 동일하거나 모두 상이 또는 일부가 상이할 수 있다. 또한, 하나의 자성블록 중 서로 대향하는 일끝단부 및 다른 끝단부로 형성된 각각의 절곡각도(θ3,θ4)도 동일하거나 상이할 수 있다. Alternatively, one end of all the magnetic blocks of the block stacked
또는, 도 6과 같이 피라미드식 단차를 갖는 블록적층체(1009)의 각각의 자성블록 네 귀퉁이가 상방으로 절곡될 수 있고, 이때 각각의 자성블록 네 귀퉁이에서 형성된 절곡각도는 모두 동일하거나, 일부 상이 또는 모두 상이할 수 있고, 각각의 자성블록에서 형성된 절곡각도도 모두 동일, 일부 상이 또는 모두 상이할 수 있는 등 목적에 따라 변경하여 실시할 수 있다.Alternatively, as shown in FIG. 6 , the four corners of each magnetic block of the
상기 절곡각도(θ,θ1, θ2, θ3, θ4)는 무선전력 송수신용 안테나 모듈에 구비되는 코일로 자속 집속효과를 극대화 시키기 위하여 무선전력 송신용 안테나 모듈에서 발생하는 자속의 방향을 40 ~ 50°, 일예로 45°가 되도록 하기 위하여 40 ~ 50°, 일예로 45°가 되도록 절곡되는 것이 바람직하다.The bending angles (θ, θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 ) are coils provided in the antenna module for wireless power transmission and reception, and the direction of magnetic flux generated in the antenna module for wireless power transmission in order to maximize the magnetic flux focusing effect It is preferable to bend to 40 to 50°, for example, 45° to 40 to 50°, for example 45°.
또한, 상술한 블록적층체(1000,1000',1000",1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009)는 적어도 일면에 보호부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 보호부재는 당해 기술분야에 공지된 보호부재일 수 있으며, 일예로, PET 필름의 일면에 점착층이 구비된 보호필름일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 보호부재의 두께는 10 ~ 300㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the above-described block laminate (1000,1000',1000",1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009) may further include a protection member (not shown) on at least one surface. The protective member may be a protective member known in the art, for example, may be a protective film provided with an adhesive layer on one surface of the PET film, but is not limited thereto. It may be ~ 300㎛, but is not limited thereto.
이상으로 상술한 블록적층체(1000, 1000',1000",1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009)를 구비하는 안테나코어는 도 7a와 같이 안테나코어에 코일(2000, 2001)을 권취시켜 안테나 모듈로 구현될 수 있다. 상기 안테나 모듈은 무선전력 송신용 모듈이거나 무선전력 수신용 모듈일 수 있다. The antenna core having the above-described block
상기 코일(2000, 2001)은 도 7a, 7b에 도시된 것과 같이 안테나코어의 길이방향을 기준으로 안테나코어의 중앙부에 권취될 수 있다. 즉, 목적하는 권취된 코일길이 보다 안테나코어의 길이를 더 길게하여 안테나모듈을 구현함을 통하여 코일의 결속인자를 높여서 자기저항을 낮출 수 있다. 또한, 안테나코어의 길이가 길어질수록 장거리 전력전송에 보다 유리할 수 있다. 상기 코일(2000, 2001)은 무선전력에 사용되는 안테나 코일의 재질인 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 상기 코일(2000, 2001)의 직경, 길이는 목적하는 전력신호의 송수신 양에 따라 달리 변경하여 실시될 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.The
한편, 상기 코일(2000,2001)과 안테나코어(1005,1008) 간 기생전기용량(Cf)이 생성되는데 상기 기생전기용량(Cf)은 공진조건에 영향을 미칠 수 있다. 즉 직렬 공진주파수와 병렬 공진주파수는 상기 기생전기용량에 의해 영향을 받고, 직렬 공진조건을 위해서는 상기 직렬 공진주파수와 병렬 공진주파수가 충분히 달라야 하는데 이를 위해서는 상기 기생전기용량(Cf)이 최소화되어야 한다. 상기 기생전기용량을 최소화 시키기 위해서 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈은 도 7b와 같이 코일(2001)과 안테나코어(1008) 사이에 아크릴 스페이서와 같은 비자성 스페이서(3000)를 삽입할 수 있고, 코일과 안테나코어 사이에 충분한 이격공간을 확보함을 통해 기생전기용량을 최소화시킬 수 있다. 또한, 권취된 코일의 권취거리를 충분히 확보할 경우 도선에 의한 기생전기용량(Cw)를 최소화시킬 수 있다.Meanwhile, a parasitic capacitance Cf is generated between the
이상으로 상술한 안테나모듈은 무선전력 모듈로 구현될 수 있고, 상기 무선전력 모듈은 송신용 모듈 또는 수신용 모듈일 수 있으며, 통상적으로 무선전력 송수신, 일예로 자기공진을 통한 무선전력의 신호의 송수신을 위한 모듈에 구비되는 기타 구성을 더 포함할 수 있다. The above-described antenna module may be implemented as a wireless power module, and the wireless power module may be a module for transmission or a module for reception, and is typically wireless power transmission/reception, for example, transmission/reception of wireless power signals through magnetic resonance. It may further include other components provided in the module for.
또한, 구현된 무선전력모듈은 수신용 모듈로써 전자기기에 구비될 수 있고, 이를 통해 전자기기는 전원공급선 없이도 무선으로 구동될 수 있다. 상기 전자기기는 TV, 냉장고, 청소기, 컴퓨터 등의 가전기기에서부터 전원공급선을 필요로 하는 의료용 기기, 산업용 기기 등을 모두 포함한다.In addition, the implemented wireless power module may be provided in the electronic device as a receiving module, through which the electronic device can be driven wirelessly without a power supply line. The electronic device includes everything from home appliances such as TVs, refrigerators, vacuum cleaners, and computers to medical devices and industrial devices requiring a power supply line.
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.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same spirit. , changes, deletions, additions, etc. may easily suggest other embodiments, but this will also fall within the scope of the present invention.
1000,1000',1000",1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009: 블록적층체
100,200,300,400,500: 자성블록 900: 접착층
110,120,130,140,150: 자성층 171,172,173,174: 접착층
111: 페라이트 파편 112: 완충재
2000,2001: 코일 3000: 스페이서1000,1000',1000",1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009: block laminate
100,200,300,400,500: magnetic block 900: adhesive layer
110,120,130,140,150: magnetic layer 171,172,173,174: adhesive layer
111: ferrite fragment 112: cushioning material
2000, 2001: Coil 3000: Spacer
Claims (29)
상기 블록적층체는 3 ~ 12개의 자성블록이 적층된 무선전력 송수신용 안테나코어.The method of claim 1,
The block stack is an antenna core for transmitting and receiving wireless power in which 3 to 12 magnetic blocks are stacked.
상기 블록적층체에 포함된 단일 자성블록의 평균두께는 1 ~ 10㎜이며, 단층의 상기 제1자성층 평균두께는 50 ~ 600㎛인 무선전력 송수신용 안테나코어.The method of claim 1,
The average thickness of the single magnetic block included in the block stack is 1 to 10 mm, and the average thickness of the first magnetic layer of the single layer is 50 to 600 μm.
상기 제1자성블록 및 제2자성블록 중 어느 하나 이상의 자성블록에는 Fe계 자성체 파편들로 형성된 제2자성층을 적어도 한 개 더 포함하는 무선전력 송수신용 안테나코어.The method of claim 1,
An antenna core for transmitting and receiving wireless power further comprising at least one second magnetic layer formed of fragments of Fe-based magnetic material in any one or more magnetic blocks of the first magnetic block and the second magnetic block.
상기 블록적층체는 네 측면 중 적어도 어느 일 측면을 기준으로 인접하여 적층된 적어도 어느 두 자성블록 간 형성된 단차를 구비하는 무선전력 송수신용 안테나코어.The method of claim 1,
The block stack is an antenna core for transmitting and receiving wireless power having a step formed between at least any two magnetic blocks stacked adjacent to each other based on at least one of the four sides.
상방으로 절곡된 두 끝단부 또는 네 귀퉁이는 절곡각도가 40 ~ 50°인 무선전력 송수신용 안테나코어.The method of claim 1,
Antenna core for wireless power transmission and reception with a bending angle of 40 to 50° at the two ends or four corners bent upward.
상기 안테나코어에 권취된 코일;을 포함하는 안테나모듈.Antenna core according to any one of claims 1 to 5 and 7; and
Antenna module comprising a; coil wound around the antenna core.
상기 안테나코어와 상기 코일 사이에 이격공간을 두기 위하여 상기 안테나코어와 상기 코일 사이에 비자성 스페이서를 더 포함하는 안테나모듈.9. The method of claim 8,
The antenna module further comprising a non-magnetic spacer between the antenna core and the coil to provide a separation space between the antenna core and the coil.
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