KR20150001416A - Receiving antennas and wireless power receiving apparatus comprising the same - Google Patents

Receiving antennas and wireless power receiving apparatus comprising the same Download PDF

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KR20150001416A
KR20150001416A KR20130074618A KR20130074618A KR20150001416A KR 20150001416 A KR20150001416 A KR 20150001416A KR 20130074618 A KR20130074618 A KR 20130074618A KR 20130074618 A KR20130074618 A KR 20130074618A KR 20150001416 A KR20150001416 A KR 20150001416A
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김소연
노진미
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송지연
염재훈
이상원
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엘지이노텍 주식회사
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    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
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Abstract

An embodiment of the present invention relates to a reception antenna of a wireless power reception apparatus which wirelessly charges power. The reception antenna includes: a substrate; a soft magnetic layer which comes in the shape of a metal ribbon laminated on the substrate, includes a soft magnetic material, and has cracks formed on a predetermined pattern; and a coil which is laminated on the soft magnetic layer and receives the electromagnetic energy radiated from the wireless power transmission apparatus. The predetermined pattern includes a first pattern and a second pattern not overlapping with the first pattern.

Description

수신 안테나 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치{RECEIVING ANTENNAS AND WIRELESS POWER RECEIVING APPARATUS COMPRISING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a receiving antenna and a wireless power receiving apparatus including the receiving antenna.

본 발명은 무선 충전에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 충전을 위한 수신 안테나 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to wireless charging, and more particularly, to a receiving antenna for wireless charging and a wireless power receiving device including the same.

무선 전력 송수신 기술은 전자기기에게 전력을 무선으로 공급하는 기술이다. 전력 송수신 효율을 높이기 위하여, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 에너지 손실을 최소화할 필요가 있다. 이를 위하여, 송신 안테나와 수신 안테나 주변에 연자성 소재를 배치하여, 송신 안테나가 방사하는 전자기 에너지를 수신 안테나의 방향으로 집속시킬 수 있다. 연자성층이 페라이트 소재를 포함하는 시트인 경우, 투자율은 양호하나 고온 소성 및 자속 밀도의 한계로 인한 두께의 제약이 있다. 또한, 연자성층이 금속 분말 및 고분자 수지를 포함하는 컴포지트 형태의 시트인 경우, 투자율이 낮아지는 문제가 있다. 이에 반해, 연자성층이 금속 리본인 경우, 얇은 두께로 높은 투자율 및 자속 밀도를 얻을 수 있다. 다만, 금속 리본은 고주파에서 자기 손실이 큰 문제가 있다.Wireless power transmission and reception technology is a technology for wirelessly supplying power to electronic devices. In order to increase the power transmission / reception efficiency, it is necessary to minimize the energy loss between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus. To this end, a soft magnetic material may be disposed around the transmitting and receiving antennas so that the electromagnetic energy emitted by the transmitting antenna can be focused in the direction of the receiving antenna. When the soft magnetic layer is a sheet containing a ferrite material, the permeability is good but there is a thickness limitation due to the limitation of the high-temperature baking and the magnetic flux density. Further, when the soft magnetic layer is a composite sheet including a metal powder and a polymer resin, there is a problem that the permeability is lowered. On the other hand, when the soft magnetic layer is a metal ribbon, a high permeability and magnetic flux density can be obtained with a thin thickness. However, the metal ribbon has a problem of high magnetic loss at high frequencies.

한편, 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 송수신(Wireless Power Conversion, WPC) 기능과 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC) 기능을 동시에 가지도록 구성되는 경우, 수신 안테나용 연자성 소재는 저주파뿐만 아니라 고주파에서도 낮은 손실 특성을 가질 필요가 있다.Meanwhile, when the wireless power receiving apparatus is configured to have both a wireless power conversion (WPC) function and a near field communication (NFC) function, the soft magnetic material for the receiving antenna is not only a low frequency It is necessary to have a low loss characteristic.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 자기 손실을 낮추고 전송 효율을 높이는 수신 안테나 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치를 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a receiving antenna for reducing magnetic loss and improving transmission efficiency, and a wireless power receiving apparatus including the receiving antenna.

본 발명의 한 실시예에 따른 무선으로 전력을 충전하는 무선 전력 수신 장치의 수신 안테나는 기판, 상기 기판 상에 적층되며, 연자성 소재를 포함하고, 제1 패턴 및 상기 제1 패턴과 겹치지 않는 제2 패턴으로 크랙(crack)이 형성된 금속 리본인 연자성층, 그리고 상기 연자성층 상에 적층되며, 무선 전력 송신 장치로부터 방사되는 전자기 에너지를 수신하는 코일을 포함한다.A receiving antenna of a wireless power receiving apparatus that wirelessly charges power according to an embodiment of the present invention includes a substrate, a stacked layer stacked on the substrate and including a soft magnetic material, and the first and second patterns, A soft magnetic layer that is a metal ribbon in which cracks are formed in two patterns, and a coil that is stacked on the soft magnetic layer and receives electromagnetic energy radiated from the wireless power transmission device.

상기 제1 패턴은 수용부를 포함하고, 상기 제2 패턴은 상기 수용부 내에 형성될 수 있다.The first pattern may include a receiving portion, and the second pattern may be formed in the receiving portion.

상기 수용부는 격자 형상이며, 상기 제2 패턴은 다각형, 원형 또는 타원형 형상일 수 있다.The receiving portion may have a lattice shape, and the second pattern may have a polygonal shape, a circular shape, or an elliptical shape.

상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴은 상기 연자성층을 기준으로 상하 방향으로 구별될 수 있다.The first pattern and the second pattern can be distinguished in the vertical direction with respect to the soft magnetic layer.

상기 소정의 패턴은 상기 금속 리본을 사이에 두는 제1 틀과 제2 틀을 가압하여 형성될 수 있다.The predetermined pattern may be formed by pressing a first frame and a second frame that sandwich the metal ribbon.

상기 소정의 패턴은 상기 금속 리본을 롤링하여 형성될 수 있다.The predetermined pattern may be formed by rolling the metal ribbon.

본 발명의 한 실시예에 따른 무선으로 전력을 충전하는 무선 전력 수신 장치는 기판, 상기 기판 상에 적층되며, 연자성 소재를 포함하고, 제1 패턴 및 상기 제1 패턴과 겹치지 않는 제2 패턴으로 크랙(crack)이 형성된 금속 리본인 연자성층, 상기 연자성층 상에 적층되며, 무선 전력 송신 장치로부터 방사되는 전자기 에너지를 수신하는 코일, 상기 코일과 연결되며, 상기 전자기 에너지를 전기 에너지로 변환하는 회로부, 그리고 상기 전기 에너지를 저장하는 저장부를 포함한다.A wireless power receiving apparatus for wirelessly charging electric power according to an embodiment of the present invention includes a substrate, a substrate, a soft magnetic material layer stacked on the substrate, and a first pattern and a second pattern that do not overlap with the first pattern A coil for receiving electromagnetic energy radiated from a wireless power transmission device, the coil being stacked on the soft magnetic layer, the coil being connected to the coil, and the electromagnetic energy being converted into electric energy And a storage unit for storing the electric energy.

본 발명의 실시예에 따르면, 무선 전력 수신 장치에서 수신 안테나의 전자기 에너지 집속 성능을 높일 수 있어, 무선 전력 송수신 효율을 최대화할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the electromagnetic energy focusing performance of the receiving antenna can be enhanced in the wireless power receiving apparatus, and the wireless power transmitting / receiving efficiency can be maximized.

또한, 포화 자화가 높고, 저주파뿐만 아니라 고주파에서의 자기 손실도 최소화되어, NFC 성능과 WPC 성능을 동시에 보장하는 무선 전력 수신 장치를 얻을 수 있다.In addition, the saturation magnetization is high, and the magnetic loss at low frequency as well as low frequency is minimized, so that a wireless power receiving device that can guarantee NFC performance and WPC performance at the same time can be obtained.

또한, 얇은 두께에서도 요구되는 수준의 전자기 에너지 집속 효과를 얻을 수 있어, 슬림화 추세의 다양한 전자기기(예, TV, 휴대 단말, 노트북, 테블릿 PC 등) 기술에 적용이 가능하다.In addition, it is possible to obtain a desired electromagnetic energy focusing effect even in a thin thickness, and thus it can be applied to a variety of electronic devices (eg, TV, portable terminal, notebook, and tablet PC) having a slim trend.

그리고, 전자기 에너지 집속 성능이 우수하고, 재료의 가격이 저렴하므로, 전기자동차, 지하철, 전철 등의 대형 응용 분야에도 적용이 가능하다.Further, since the electromagnetic energy focusing performance is excellent and the material cost is low, it can be applied to large-sized applications such as electric vehicles, subways, and electric trains.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 무선 전력 송신 장치의 일부를 나타내는 도면이고, 도 3은 무선 전력 수신 장치의 일부를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 연자성층의 상면도를 나타내며, 도 7 내지 9는 도 4 내지 6의 연자성층 각각에 대한 단면도를 나타낸다.
도 10 내지 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 가압 방식으로 금속 리본에 크랙을 형성하는 예를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 틀의 날의 형상을 예시한다.
도 14 내지 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압 방식으로 금속 리본에 크랙을 형성하는 예를 나타낸다.
도 16 내지 19는 본 발명의 한 실시예에 따른 롤링 방식으로 금속 리본에 크랙을 형성하는 예를 나타낸다.1 is a block diagram illustrating a wireless power transceiver system in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a part of a wireless power transmission apparatus, and FIG. 3 is a diagram showing a part of a wireless power reception apparatus.
4 to 6 show a top view of a soft magnetic layer according to an embodiment of the present invention, and Figs. 7 to 9 show cross-sectional views, respectively, of the soft magnetic layer of Figs.
10 to 12 show an example of forming a crack in the metal ribbon by a pressing method according to an embodiment of the present invention.
Figure 13 illustrates the shape of a die blade according to one embodiment of the present invention.
FIGS. 14 to 15 show an example of forming a crack in the metal ribbon by a pressing method according to another embodiment of the present invention.
16-19 illustrate an example of forming a crack in a metallic ribbon in a rolling manner according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms including ordinal, such as second, first, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless power transceiver system in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 무선 전력 송수신 시스템은 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)를 포함한다. 무선 전력 송신 장치(100)는 송신 안테나에 전기 에너지를 인가하고, 송신 안테나는 전기 에너지를 전자기 에너지로 변환하여 주변으로 방사한다. 무선 전력 수신 장치(200)는 송신 안테나로부터 방사된 전자기 에너지를 수신 안테나를 이용하여 수신하고, 이를 전기 에너지로 변환하여 충전한다.Referring to FIG. 1, a wireless power transmission / reception system includes a wireless power transmission apparatus 100 and a wireless power reception apparatus 200. The wireless power transmission apparatus 100 applies electrical energy to a transmission antenna, and the transmission antenna converts electrical energy into electromagnetic energy and radiates it to the surroundings. The wireless power receiving apparatus 200 receives electromagnetic energy radiated from a transmitting antenna using a receiving antenna and converts the received electromagnetic energy into electric energy to charge the antenna.

여기서, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들면 송신 패드(pad)이다. 그리고, 무선 전력 수신 장치(200)는 무선 전력 송수신 기술이 적용되는 휴대 단말, 가정용/개인용 전자제품, 운송 수단 등의 일부 구성일 수 있다. 무선 전력 송수신 기술이 적용되는 휴대 단말, 가정용/개인용 전자제품, 운송 수단 등은 무선 전력 수신 장치(200)만을 포함하거나, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)를 모두 포함하도록 설정될 수 있다.Here, the wireless power transmission apparatus 100 is, for example, a transmission pad. The wireless power receiving apparatus 200 may be a portable terminal to which wireless power transmission / reception technology is applied, a household / personal electronic product, a transportation means, and the like. A mobile terminal to which the wireless power transmission / reception technology is applied, a household / personal electronic product, a transportation means, etc. may include only the wireless power receiving apparatus 200 or may include both the wireless power transmitting apparatus 100 and the wireless power receiving apparatus 200 Can be set.

한편, 무선 전력 수신 장치(200)는 무선 전력 송수신(Wireless Power Conversion, WPC) 기능과 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC) 기능을 동시에 가지는 모듈을 포함하도록 구성될 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신 장치(200)는 NFC 모듈을 포함하는 외부 장치(300)와 근거리 무선 통신을 수행할 수도 있다.Meanwhile, the wireless power receiving apparatus 200 may be configured to include a module having both a wireless power conversion (WPC) function and a near field communication (NFC) function. At this time, the wireless power receiving apparatus 200 may perform short-range wireless communication with the external apparatus 300 including the NFC module.

도 2는 무선 전력 송신 장치의 일부를 나타내는 도면이고, 도 3은 무선 전력 수신 장치의 일부를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing a part of a wireless power transmission apparatus, and FIG. 3 is a diagram showing a part of a wireless power reception apparatus.

도 2를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(100)는 송신 회로(미도시), 연자성 코어(110), 송신 코일(120) 및 영구 자석(130)을 포함한다.2, the wireless power transmission apparatus 100 includes a transmission circuit (not shown), a soft magnetic core 110, a transmission coil 120, and a permanent magnet 130.

연자성 코어(110)는 수 mm 두께의 연자성 소재로 이루어질 수 있다. 그리고, 영구 자석(130)은 송신 코일(120)에 의하여 둘러싸일 수 있다. 여기서, 영구 자석(130)은 필수적인 구성이 아니며, 사양에 따라 생략될 수 있다.The soft magnetic core 110 may be made of a soft magnetic material having a thickness of several mm. The permanent magnet 130 may be surrounded by the transmission coil 120. Here, the permanent magnet 130 is not an essential constitution, and may be omitted according to the specification.

도 3을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(200)는 수신 회로(미도시), 연자성층(210) 및 수신 코일(220)을 포함한다. 연자성층(210)은 기판(미도시) 상에 적층될 수 있다. 기판은 여러 겹의 고정 시트로 이루어질 수 있고, 연자성층(210)과 접합하여, 연자성층(210)을 고정시킬 수 있다.3, the wireless power transmission apparatus 200 includes a reception circuit (not shown), a soft magnetic layer 210, and a reception coil 220. [ The soft magnetic layer 210 may be laminated on a substrate (not shown). The substrate may be composed of multiple layers of fixed sheets and may be bonded to the soft magnetic layer 210 to fix the soft magnetic layer 210.

연자성층(210)은 무선 전력 송신 장치(100)의 송신 코일(120)로부터 방사되는 전자기 에너지를 집속한다.The soft magnetic layer 210 concentrates the electromagnetic energy radiated from the transmitting coil 120 of the wireless power transmission apparatus 100.

연자성층(210)은 금속 재료 또는 페라이트(ferrite) 소재로 이루어질 수 있으며, 연자성층(210)은 소결체(pellet), 플레이트(plate), 리본, 호일(foil), 필름(film) 등의 다양한 형태로 구현될 수 있다. 일 예로, 연자성층(210)은 Ni-Zn 계 또는 Mn-Zn 계 페라이트를 포함하는 시트, 리본, 호일 또는 필름일 수 있다. 다른 예로, 연자성층(210)은 Fe, Co, Ni 중 적어도 하나를 포함하는 단일 금속 또는 합금 분말 플레이크 및 고분자 수지를 포함하는 컴포지트 형태일 수 있다. 또 다른 예로, 연자성층(210)은 Fe, Co, Ni 중 적어도 하나를 포함하는 금속 리본, 합금 리본, 적층 리본, 호일 또는 필름일 수 있다. The soft magnetic layer 210 may be formed of a metal material or a ferrite material and the soft magnetic layer 210 may be formed in various forms such as a sintered body (pellet), a plate, a ribbon, a foil, . ≪ / RTI > As an example, the soft magnetic layer 210 may be a sheet, ribbon, foil or film containing Ni-Zn or Mn-Zn ferrite. As another example, the soft magnetic layer 210 may be in the form of a composite comprising a single metal or alloy powder flake containing at least one of Fe, Co, Ni and a polymeric resin. As another example, the soft magnetic layer 210 can be a metal ribbon, alloy ribbon, laminated ribbon, foil or film comprising at least one of Fe, Co, and Ni.

연자성층(210) 상에는 수신 코일(220)이 적층된다. 수신 코일(220)은 연자성층(210) 상에서 연자성층(210)과 평행한 방향으로 감겨질 수 있다. 스마트폰에 적용되는 수신 안테나를 예로 들면, 외경 50mm 이내, 내경 20mm 이상의 나선형 코일(spiral coil)의 형태일 수 있다. 수신 회로는 수신 코일(220)을 통하여 수신된 전자기 에너지를 전기 에너지로 변환하며, 변환한 전기 에너지를 배터리(미도시)에 충전한다. The receiving coil 220 is stacked on the soft magnetic layer 210. The receiving coil 220 may be wound on the soft magnetic layer 210 in a direction parallel to the soft magnetic layer 210. For example, a receiving antenna applied to a smart phone may be in the form of a spiral coil having an outer diameter of 50 mm or less and an inner diameter of 20 mm or more. The receiving circuit converts the electromagnetic energy received through the receiving coil 220 into electric energy, and charges the battery (not shown) with the converted electric energy.

도시되지 않았으나, 연자성층(210)과 수신 코일(220) 사이에는 방열층이 더 포함될 수 있다. 본 명세서에서, 기판, 연자성층(210) 및 수신 코일(220)을 수신 안테나라고 지칭할 수 있다. Although not shown, a heat-radiating layer may be further included between the soft magnetic layer 210 and the receiving coil 220. In this specification, the substrate, soft magnetic layer 210, and receive coil 220 may be referred to as receive antennas.

무선 전력 수신 장치(200)가 WPC 기능과 NFC 기능을 동시에 가지는 경우, 연자성층(210) 상에는 NFC 코일(230)이 더 적층될 수 있다. NFC 코일(230)은 수신 코일(220)의 바깥을 둘러싸도록 형성될 수 있다.When the wireless power receiving apparatus 200 has the WPC function and the NFC function at the same time, the NFC coil 230 may be further stacked on the soft magnetic layer 210. The NFC coil 230 may be formed so as to surround the outside of the receiving coil 220.

그리고, 수신 코일(220)과 NFC 코일(230) 각각은 단자(240)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.Each of the reception coil 220 and the NFC coil 230 may be electrically connected to each other through a terminal 240.

연자성층(210)이 페라이트를 포함하는 시트인 경우, 투자율은 양호하나 고온 소성 및 자속 밀도의 한계로 인한 두께의 제약이 있다. 또한, 연자성층(210)이 금속 분말 및 고분자 수지를 포함하는 컴포지트 형태의 시트인 경우, 고분자 수지로 인하여 투자율이 낮아지는 문제가 있다. 이에 반해, 연자성층(210)이 금속 리본인 경우, 얇은 두께로 높은 투자율 및 자속 밀도를 얻을 수 있다. 다만, 금속 리본은 고주파에서 자기 손실이 큰 문제가 있다.When the soft magnetic layer 210 is a sheet containing ferrite, the permeability is good, but there is a thickness limitation due to the limitation of high-temperature firing and magnetic flux density. In addition, when the soft magnetic layer 210 is a composite sheet including a metal powder and a polymer resin, there is a problem that the permeability is lowered due to the polymer resin. On the contrary, when the soft magnetic layer 210 is a metal ribbon, a high permeability and magnetic flux density can be obtained with a thin thickness. However, the metal ribbon has a problem of high magnetic loss at high frequencies.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 연자성층(210)으로 금속 리본을 사용하되, 금속 리본에 크랙을 형성하여 와전류 손실을 줄이고자 한다.According to one embodiment of the present invention, a metal ribbon is used as the soft magnetic layer 210, and cracks are formed in the metal ribbon to reduce the eddy current loss.

본 명세서에서, 금속 리본은 아토마이저(Atomizer) 등이 기법을 통하여 매우 얇은 박(foil)으로 제조된 비결정질 또는 결정질의 금속 또는 합금을 의미한다. 금속 리본의 두께는, 예를 들면 0.01mm 내지 0.04mm일 수 있다.As used herein, metal ribbon refers to an amorphous or crystalline metal or alloy made of very thin foil through techniques such as atomizers. The thickness of the metal ribbon may be, for example, 0.01 mm to 0.04 mm.

금속 리본을 무선 전력 수신 장치(200)의 연자성층(210)으로 사용할 경우, 금속 리본에 크랙(crack)을 형성시켜 와전류 손실을 줄이고, 전송 효율을 향상시킬 수 있다. 그러나, 금속 리본에 불균일한 크랙이 형성되는 경우, 전송 효율 향상 효과는 반감될 수 있으며, 연자성층의 성능이 불균일하여 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 없는 문제가 있다.When the metal ribbon is used as the soft magnetic layer 210 of the wireless power receiving apparatus 200, it is possible to reduce the eddy current loss and improve the transmission efficiency by forming a crack in the metal ribbon. However, when a non-uniform crack is formed in the metal ribbon, the effect of improving the transmission efficiency can be reduced by half, and the performance of the soft magnetic layer is uneven, and a reliable result can not be obtained.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 금속 리본에 균일한 패턴의 크랙을 형성하여 연자성층의 전송 효율을 향상시키며, 성능을 균일화시키고자 한다.According to one embodiment of the present invention, a uniform pattern of cracks is formed on the metal ribbon to improve the transmission efficiency of the soft magnetic layer and to make the performance uniform.

도 4 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 연자성층의 상면도를 나타내며, 도 7 내지 9는 도 4 내지 6의 연자성층 각각에 대한 단면도를 나타낸다.4 to 6 show a top view of a soft magnetic layer according to an embodiment of the present invention, and Figs. 7 to 9 show cross-sectional views, respectively, of the soft magnetic layer of Figs.

도 4 내지 도 6을 참고하면, 연자성층(210)에는 소정의 패턴으로 크랙(crack)이 형성되어 있다. 예를 들어, 소정의 패턴은 균일하게 형성된 제1 패턴(212) 및 제1 패턴(212)과 겹치지 않으며 균일하게 형성된 제2 패턴(214)을 포함할 수 있다.4 to 6, a crack is formed in the soft magnetic layer 210 in a predetermined pattern. For example, the predetermined pattern may include a uniformly formed first pattern 212 and a uniformly formed second pattern 214 that does not overlap with the first pattern 212.

도 4를 참고하면, 제1 패턴(212)은 격자 형상이며, 제2 패턴(214)은 격자 형상 내에 형성된 원형 형상일 수 있다.Referring to FIG. 4, the first pattern 212 may have a lattice shape, and the second pattern 214 may have a circular shape formed in a lattice shape.

도 5를 참고하면, 제1 패턴(212)은 격자 형상이며, 제2 패턴은(214)은 격자 형상 내에 형성된 링 형상일 수 있다.5, the first pattern 212 may have a lattice shape, and the second pattern 214 may be a ring shape formed in a lattice shape.

도 6을 참고하면, 제1 패턴(212)은 격자 형상이며, 제2 패턴(214)는 다각형 형상일 수 있다.Referring to FIG. 6, the first pattern 212 may have a lattice shape and the second pattern 214 may have a polygonal shape.

도 7 내지 도 9를 참고하면, 제1 패턴(212)과 제2 패턴(214)은 연자성층(210)을 기준으로 상하 방향으로 구별될 수 있다. 즉, 제1 패턴(212)은 연자성층(210)의 평면(216)을 기준으로 아래 방향에 형성되며, 제2 패턴(214)은 연자성층(210)의 평면(216)을 기준으로 위 방향에 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 7 to 9, the first pattern 212 and the second pattern 214 can be distinguished in the vertical direction with respect to the soft magnetic layer 210. That is, the first pattern 212 is formed in a downward direction with respect to the plane 216 of the soft magnetic layer 210, and the second pattern 214 is formed in a downward direction with respect to the plane 216 of the soft magnetic layer 210 As shown in FIG.

제1 패턴(212)과 제2 패턴(214)이 연자성층(210)을 기준으로 상하 방향으로 구별되는 경우, 기판(200)과 연자성층(210) 사이에는 연자성층(210)을 지지하는 지지대(미도시)가 더 포함될 수 있다. 지지대는 접착 성능을 가지는 소재를 포함할 수 있다.When the first pattern 212 and the second pattern 214 are distinguished in the vertical direction with respect to the soft magnetic layer 210, the soft magnetic layer 210 is supported between the substrate 200 and the soft magnetic layer 210, (Not shown) may be further included. The support may include a material having adhesive performance.

도 4 내지 9의 제1 패턴(212)과 제2 패턴(214)의 형상 및 위치는 예시에 지나지 않으며, 다양하게 변형될 수 있다. The shapes and positions of the first pattern 212 and the second pattern 214 in FIGS. 4 to 9 are merely illustrative, and can be variously modified.

이와 같이, 무선 전력 수신 장치의 연자성층으로 사용되는 금속 리본에 균일한 패턴을 형성함으로써, 와전류 손실을 줄이며, 균일하고 예측 가능한 전송 효율을 얻을 수 있다.Thus, by forming a uniform pattern on the metal ribbon used as the soft magnetic layer of the wireless power receiving apparatus, eddy current loss can be reduced and a uniform and predictable transmission efficiency can be obtained.

본 발명의 실시예에 따르면, 금속 리본에 균일한 패턴의 크랙을 형성하기 위하여 가압 방식 또는 롤링 방식을 이용할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, a pressing method or a rolling method can be used to form a uniform pattern of cracks in the metal ribbon.

도 10 내지 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 가압 방식으로 금속 리본에 크랙을 형성하는 예를 나타낸다.10 to 12 show an example of forming a crack in the metal ribbon by a pressing method according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참고하면, 가공 전의 금속 리본(1000)을 상부 틀(1010)과 하부 틀(1020) 사이에 적층한 후 가압하면, 금속 리본(1000)에는 상부 틀(1010)의 패턴 및 하부 틀(1020)의 패턴에 따른 크랙이 형성될 수 있다.10, when the metal ribbon 1000 before processing is stacked between the upper frame 1010 and the lower frame 1020 and then pressed, the metal ribbon 1000 is provided with the pattern of the upper frame 1010 and the lower frame 1020) may be formed.

도 11은 상부 틀(1010) 및 하부 틀(1020) 중 하나의 패턴이 격자 형상이며, 나머지 패턴이 원형 형상인 예를 나타내며, 도 12는 상부 틀(1010)과 하부 틀(1020)이 서로 겹치지 않는 선형인 예를 나타낸다.11 shows an example in which one of the patterns of the upper frame 1010 and the lower frame 1020 has a lattice shape and the remaining patterns have a circular shape and Figure 12 shows an example in which the upper frame 1010 and the lower frame 1020 overlap each other Non-linear.

이때, 상부 틀(1010)과 하부 틀(1020)의 날의 모양은 도 13에 예시된 바와 같이 원형(a), 삼각형(b), 사각형(c), 사다리꼴(d) 등의 다양한 형상일 수 있다. 날의 모양에 따라 형성되는 크랙의 모양 등이 달라질 수 있다.The shapes of the blades of the upper frame 1010 and the lower frame 1020 may be various shapes such as a circle a, a triangle b, a rectangle c, and a trapezoid d as illustrated in Fig. have. And the shape of the crack formed depending on the shape of the blade.

도 10 내지 12의 가압 공정은 25 내지 200℃, 10 내지 3000Pa 조건 하에서 10분 이하로 행해질 수 있다.The pressurizing process of Figs. 10 to 12 can be carried out at 25 to 200 DEG C under 10 to 3000 Pa under 10 minutes or less.

도 14 내지 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압 방식으로 금속 리본에 크랙을 형성하는 예를 나타낸다.FIGS. 14 to 15 show an example of forming a crack in the metal ribbon by a pressing method according to another embodiment of the present invention.

도 14 내지 15를 참고하면, 가공 전의 금속 리본(1400)을 하부 틀(1410) 상에 적층한 후, 중간 틀(1420)과 상부 틀(1430)을 이용하여 가압하면, 금속 리본(1400)에는 하부 틀(1410), 중간 틀(1420) 및 상부 틀(1430)의 패턴에 따른 크랙이 형성될 수 있다.14 to 15, when the metal ribbon 1400 before processing is laminated on the lower frame 1410 and then pressed using the intermediate frame 1420 and the upper frame 1430, A crack may be formed according to a pattern of the lower frame 1410, the middle frame 1420, and the upper frame 1430.

도 14 내지 15의 가압 공정은 25 내지 200℃, 10 내지 3000Pa 조건 하에서 10분 이하로 행해질 수 있다.The pressurizing process of Figs. 14 to 15 can be carried out at 25 to 200 DEG C under 10 to 3000 Pa under 10 minutes or less.

도 10 내지 15와 같은 가압 방식에서, 단층의 금속 리본 또는 다층의 금속 리본을 적층하여 크랙을 형성할 수 있다.In the pressing method as shown in Figs. 10 to 15, cracks can be formed by laminating single-layer metal ribbons or multiple-layer metal ribbons.

도 16 내지 19는 본 발명의 한 실시예에 따른 롤링 방식으로 금속 리본에 크랙을 형성하는 예를 나타낸다.16-19 illustrate an example of forming a crack in a metallic ribbon in a rolling manner according to an embodiment of the present invention.

도 16 내지 19를 참고하면, 가공 전의 금속 리본을 두 개의 롤러 또는 롤러와 틀 사이에 적층한 후 롤링(rolling)하면 롤러 및 틀의 패턴에 따른 크랙이 형성될 수 있다.16 to 19, when a metallic ribbon before processing is laminated between two rollers or rollers and then rolled, cracks can be formed according to the patterns of the rollers and the frame.

도 16은 평평한 틀(1610) 위에 가공 전의 금속 리본(1600)을 적층하고 패턴을 가진 롤러(1620)를 이용하여 롤링하는 예를 나타낸다.16 shows an example in which metal ribbons 1600 before processing are stacked on a flat frame 1610 and rolled using a roller 1620 having a pattern.

도 17은 패턴을 가진 틀(1710) 위에 가공 전의 금속 리본(1700)을 적층하고 패턴을 가진 롤러(1720)를 이용하여 롤링하는 예를 나타낸다.Fig. 17 shows an example of laminating the metal ribbon 1700 before machining on the frame 1710 having a pattern and rolling using a roller 1720 having a pattern.

도 18은 패턴을 가진 틀(1810) 위에 가공 전의 금속 리본(1800)을 적층하고 평평한 롤러(1820)를 이용하여 롤링하는 예를 나타낸다.18 shows an example in which the metal ribbon 1800 before processing is laminated on a frame 1810 having a pattern and rolled by using a flat roller 1820. Fig.

도 19는 패턴을 가진 하부 틀(1910)과 패턴을 가진 상부 틀(1920) 사이에 가공 전의 금속 리본(1900)을 두고 롤링하는 예를 나타낸다.Fig. 19 shows an example of rolling the metal ribbon 1900 before machining between a lower frame 1910 having a pattern and an upper frame 1920 having a pattern.

도 16 내지 19의 롤링 공정은 25 내지 200℃, 10 내지 3000Pa 조건 하에서 10분 이하로 행해질 수 있다.The rolling process of FIGS. 16 to 19 can be performed at a temperature of 25 to 200 DEG C under 10 to 3000 Pa for 10 minutes or less.

이와 같이, 무선 전력 수신 장치의 연자성층으로 크랙이 형성된 금속 리본을 사용함으로써 투자율 및 포화 자기를 높이며, 와전류 손실을 줄일 수 있다. 또한, 금속 리본에 균일한 패턴의 크랙을 형성함으로써 전송 효율을 높일 수 있으며, 균일하고 예측 가능한 성능을 얻을 수 있다.As described above, by using the metal ribbon having a crack formed in the soft magnetic layer of the wireless power receiving apparatus, permeability and saturation magnetization can be increased, and eddy current loss can be reduced. In addition, by forming a uniform pattern of cracks in the metal ribbon, the transmission efficiency can be increased and a uniform and predictable performance can be obtained.

표 1은 크랙이 형성되지 않은 금속 리본을 연자성층으로 사용한 경우와 도 10 내지 19와 같은 가압 방식 또는 롤링 방식으로 소정의 패턴의 크랙이 형성된 금속 리본을 연자성층으로 사용한 경우의 전송 효율의 성능을 비교한 표이다.Table 1 shows the performance of the transmission efficiency in the case of using a metal ribbon in which a crack is not formed as a soft magnetic layer and a metal ribbon in which a crack of a predetermined pattern is formed by a pressing method or a rolling method as shown in Figs. 10 to 19 as a soft magnetic layer This is a comparative table.

TypeType 금속 리본(크랙 없음)Metal ribbon (no crack) 금속 리본(크랙 있음)Metal ribbon (with cracks) A1A1 48.89%48.89% 56~58%56 to 58% A11A11 64.24%64.24% 65~69%65 to 69%

표 1을 참고하면, 무선 전력 송신 장치에 영구 자석이 포함되는 A1 유형 및 영구 자석이 포함되지 않는 A11 유형 모두, 균일한 패턴의 크랙이 형성된 금속 리본을 연자성층으로 이용하는 경우 전송 효율이 우수함을 알 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that when the metal ribbon having a uniform pattern of cracks is used as a soft magnetic layer in both the A1 type in which the permanent magnet is included in the wireless power transmission device and the A11 type in which the permanent magnet is not included, .

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

200: 무선 전력 수신 장치
210: 연자성층
220: 수신 안테나
230: NFC 코일200: Wireless power receiving device
210: soft magnetic layer
220: receiving antenna
230: NFC coil

Claims (7)

무선으로 전력을 충전하는 무선 전력 수신 장치의 수신 안테나에 있어서,
기판,
상기 기판 상에 적층되며, 연자성 소재를 포함하고, 제1 패턴 및 상기 제1 패턴과 겹치지 않는 제2 패턴으로 크랙(crack)이 형성된 금속 리본인 연자성층, 그리고
상기 연자성층 상에 적층되며, 무선 전력 송신 장치로부터 방사되는 전자기 에너지를 수신하는 코일
을 포함하는 수신 안테나.A receiving antenna of a wireless power receiving apparatus for wirelessly charging power, the receiving antenna comprising:
Board,
A soft magnetic layer stacked on the substrate and including a soft magnetic material and having a first pattern and a crack formed in a second pattern not overlapping with the first pattern,
A coil that is stacked on the soft magnetic layer and receives electromagnetic energy emitted from the wireless power transmission device,
/ RTI > 제1항에 있어서,
상기 제1 패턴은 수용부를 포함하고,
상기 제2 패턴은 상기 수용부 내에 형성되는 수신 안테나.The method according to claim 1,
Wherein the first pattern comprises a receiving portion,
And the second pattern is formed in the receiving portion. 제2항에 있어서,
상기 수용부는 격자 형상이며,
상기 제2 패턴은 다각형, 원형 또는 타원형 형상인 수신 안테나.3. The method of claim 2,
The receiving portion is in a lattice shape,
Wherein the second pattern is a polygonal, circular or elliptic shape. 제1항에 있어서,
상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴은 상기 연자성층을 기준으로 상하 방향으로 구별되는 수신 안테나.The method according to claim 1,
Wherein the first pattern and the second pattern are distinguished in a vertical direction with respect to the soft magnetic layer. 제1항에 있어서,
상기 소정의 패턴은 상기 금속 리본을 사이에 두는 제1 틀과 제2 틀을 가압하여 형성되는 수신 안테나.The method according to claim 1,
Wherein the predetermined pattern is formed by pressing a first frame and a second frame that sandwich the metal ribbon therebetween. 제1항에 있어서,
상기 소정의 패턴은 상기 금속 리본을 롤링하여 형성되는 수신 안테나.The method according to claim 1,
Wherein the predetermined pattern is formed by rolling the metal ribbon. 무선으로 전력을 충전하는 무선 전력 수신 장치에 있어서,
기판,
상기 기판 상에 적층되며, 연자성 소재를 포함하고, 제1 패턴 및 상기 제1 패턴과 겹치지 않는 제2 패턴으로 크랙(crack)이 형성된 금속 리본인 연자성층,
상기 연자성층 상에 적층되며, 무선 전력 송신 장치로부터 방사되는 전자기 에너지를 수신하는 코일,
상기 코일과 연결되며, 상기 전자기 에너지를 전기 에너지로 변환하는 회로부, 그리고
상기 전기 에너지를 저장하는 저장부
를 포함하는 무선 전력 수신 장치.1. A wireless power receiving apparatus for wirelessly charging power, comprising:
Board,
A soft magnetic layer laminated on the substrate and including a soft magnetic material and having a first pattern and a second pattern that does not overlap with the first pattern,
A coil stacked on the soft magnetic layer and receiving electromagnetic energy emitted from the wireless power transmission device,
A circuit connected to the coil for converting the electromagnetic energy into electric energy, and
A storage unit
And the wireless power receiving device.
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