WO2023075243A1 - 전기자동차용 자기장 차폐모듈 및 이를 포함하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈 - Google Patents

전기자동차용 자기장 차폐모듈 및 이를 포함하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a magnetic field shielding module for an electric vehicle and a wireless power transmission module for an electric vehicle including the same.
  • Such wireless charging is performed through a wireless power transmission module including a coil for wirelessly transmitting or receiving power supplied from the outside and a shielding sheet disposed on one side of the coil to shield a magnetic field generated from the coil.
  • the shielding sheet used in the vehicle wireless power transmission module a magnetic sheet made of a ferrite material is typically used.
  • the shielding sheet applied to the wireless power transmission module for vehicles has a thickness of about 5 mm and It is configured to have a large area of 100 mm ⁇ 100 mm or more.
  • the conventional shielding sheet for a vehicle made of a ferrite material may satisfy the required power transmission efficiency, but has a disadvantage in that the overall weight is large.
  • the present invention has been devised in consideration of the above points, and even if the shielding module for shielding the magnetic field is implemented in a large area size, the magnetic field shielding module for an electric vehicle can reduce the overall weight while satisfying the required power transmission efficiency. And an object thereof is to provide a wireless power transmission module for an electric vehicle including the same.
  • another object of the present invention is to provide a magnetic shielding module for an electric vehicle capable of reducing heat loss by reducing loss due to eddy currents even when a sheet containing a metal component is included, and a wireless power transmission module for an electric vehicle including the same. .
  • another object of the present invention is to provide a magnetic field shielding module for an electric vehicle that can increase mass productivity while a shielding module for shielding a magnetic field is implemented in a large area, and a wireless power transmission module for an electric vehicle including the same.
  • the present invention is applied to a wireless power transmission module for an electric vehicle, and a plurality of unit blocks made of ferrite material are used to shield a magnetic field generated from a flat coil in which a conductive member is wound a plurality of times. and a main shielding layer formed in a plate shape having a predetermined area by arranging the plurality of unit blocks to be adjacent to each other; and a secondary shielding layer comprising a penetrating portion formed of a magnetic material containing a metal component to supplement the main shielding layer, disposed on one surface of the main shielding layer, and formed through a penetrating portion in a shape corresponding to that of the flat coil. It provides a magnetic shielding module for electric vehicles including;
  • the magnetic field shielding module for an electric vehicle further includes a coil accommodating groove which is drawn in from one surface of the main shielding layer at a predetermined depth in a shape corresponding to the flat coil to accommodate the thickness of the flat coil. can do.
  • At least some of the plurality of unit blocks may include a unit accommodating groove for accommodating a part of the flat coil, and the unit accommodating grooves formed in each of the at least some unit blocks may include the plurality of unit accommodating grooves.
  • the number of unit blocks may be connected to each other while being arranged adjacent to each other to form the coil accommodating groove having a shape corresponding to that of the flat coil.
  • the plurality of unit blocks may include a first unit block formed with a curved unit accommodating groove, a second unit block formed with a linear unit accommodating groove, and a third unit block without a unit accommodating groove. there is.
  • the coil accommodating groove may be drawn in from one surface of the main shielding layer to have a depth equal to or larger than the wire diameter of the conductive member.
  • the through portion may be formed to have a relatively narrower width than the flat coil.
  • the magnetic field shielding module for an electric vehicle may further include an auxiliary blocking member made of a magnetic material and disposed in the coil accommodating groove, wherein the auxiliary blocking member has a plate-shaped base plate and a spiral shape extending from the base plate at a predetermined height. It may include a partition member formed of and a seating groove defined by the support plate and the partition member, and the partition member may be disposed to be located between turns adjacent to each other in the flat coil.
  • the coil accommodating groove may be formed as an accommodating groove in which both sides are sealed.
  • the main shielding layer may include a protruding portion extending a certain length from at least some of the plurality of unit blocks, and the protruding portion may be inserted and disposed in the penetrating portion.
  • At least some of the plurality of unit blocks may include unit protrusions extending a certain length from the body so as to be inserted into the through-hole, and the unit protrusions formed on the at least some of the unit blocks are A plurality of unit blocks may be connected to each other while being arranged adjacent to each other to have a shape corresponding to the through portion.
  • auxiliary shielding layer may be a ribbon sheet of an amorphous alloy or a nano-crystalline alloy.
  • the present invention is an antenna for wireless power transmission provided with a flat coil in which a conductive member is wound a plurality of times; and a magnetic field shielding module made of a magnetic material to shield a magnetic field generated from the flat coil, wherein the magnetic field shielding module provides a wireless power transmission module for an electric vehicle, which is the above-described magnetic field shielding module for an electric vehicle.
  • the magnetic field shielding module is implemented in a large area through a plurality of unit blocks disposed adjacent to each other, it is possible to reduce the weight while satisfying the required power transmission efficiency.
  • FIG. 1 is a diagram showing a wireless power transmission module for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a separation view of Figure 1;
  • Figure 3 is a view of Figure 2 viewed from the bottom;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view in the A-A direction of FIG. 1;
  • FIG. 5 is a view showing a wireless power transmission module for an electric vehicle according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a separation view of Figure 5;
  • Figure 7 is a view of Figure 6 viewed from the bottom;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view in the B-B direction of FIG. 5;
  • FIG. 9 is a view in which a plurality of unit blocks constituting the main shielding layer applied to FIGS. 1 and 5 are separated;
  • Figure 10 is a view of Figure 9 viewed from the bottom, and,
  • FIG. 11 is a view showing a state in which a wireless power transmission module for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is accommodated in a case.
  • the magnetic field shielding modules 100 and 100' for electric vehicles can be applied to wireless power transmission modules 1000 and 2000 for electric vehicles, and wireless power transmission for electric vehicles.
  • the modules 1000 and 2000 may charge a battery of an electric vehicle.
  • Such magnetic field shielding modules 100 and 100' for electric vehicles may be implemented in a large area having at least one of a total width, a total length, and a diameter of 100 mm or more.
  • the electric vehicle magnetic field shielding modules 100 and 100' may have a total width and a total length of 100 mm or more, respectively, and may be implemented in a size of 400 mm x 400 mm.
  • the overall size of the electric vehicle magnetic field shielding modules 100 and 100' is not limited thereto, and if the size is 100 mm ⁇ 100 mm or more or the diameter is 100 mm or more, it can be changed to various sizes according to design conditions.
  • the magnetic field shielding module 100, 100' for an electric vehicle may be applied to a wireless power transmission module for an electric vehicle for transmitting wireless power to a wireless power receiving module installed in the electric vehicle, and the electric vehicle It may also be applied to a wireless power receiving module for an electric vehicle for receiving wireless power transmitted from the wireless power transmitting module for an electric vehicle.
  • the magnetic field shielding modules 100 and 100' for electric vehicles according to an embodiment of the present invention require While satisfying the required power transmission efficiency, the overall weight can be reduced, the amount of heat generated can be reduced by reducing the loss due to eddy current, and mass productivity can be increased while being implemented in a large area.
  • the magnetic field shielding modules 100 and 100' for electric vehicles may include a main shielding layer 110 and an auxiliary shielding layer 120 as shown in FIGS. 1 to 8, ,
  • the auxiliary shielding layer 120 may be disposed on one side of the main shielding layer 110 .
  • the magnetic field shielding modules 100 and 100' for electric vehicles include a main shielding layer 110 for shielding a magnetic field generated from a flat coil 200 and the main shielding layer 110. It may include an auxiliary shielding layer 120 that can reduce the overall thickness by supplementing, and the planar coil 200 and the auxiliary shielding layer 120 are upper and lower surfaces opposite to each other in the main shielding layer 110. can be placed in each.
  • the main shielding layer 110 may include a plurality of unit blocks 111, 112, and 113 made of ferrite material to shield a magnetic field generated from the flat coil 200, and the plurality of unit blocks ( 111, 112, and 113) may be disposed such that one side thereof is adjacent to each other.
  • each of the unit blocks 111, 112, and 113 may be sintered through a firing process after pressing ferrite powder, and the unit blocks 111, 112, and 113 may be made of Ni-Zn ferrite or Mn-Zn ferrite, but It may be made of Mn-Zn ferrite to exhibit relatively excellent performance in a frequency band of 100 to 350 kHz.
  • the unit blocks 111, 112, and 113 may be provided in a plurality separated from each other, and the plurality of unit blocks 111, 112, and 113 are disposed so that one side thereof is adjacent to each other to form a plate shape having a predetermined area.
  • the main shielding layer 110 may be configured.
  • the main shielding layer (110) has a size or diameter of 100mm ⁇ 100mm or more by properly arranging a plurality of unit blocks (111,112,113). It can be implemented in a large area of 100 mm or more.
  • the plurality of unit blocks 111, 112, and 113 may be arranged in a matrix structure of m ⁇ n (m, n are natural numbers), and may have the same size or different sizes.
  • the auxiliary shielding layer 120 may be disposed on one surface of the main shielding layer 110 and may supplement the function of the main shielding layer 110 .
  • the auxiliary shielding layer 120 may be a plate-shaped magnetic sheet 122 having a predetermined area, and has a relatively larger size than the unit blocks 111, 112, and 113 constituting the main shielding layer 110 It may be provided to have a larger area.
  • the leaked magnetic field is the auxiliary shielding layer 120.
  • the magnetic field shielding modules 100 and 100' for electric vehicles increase shielding performance by reducing the leakage amount of the magnetic field leaked between the unit blocks 111, 112, and 113 constituting the main shielding layer 110.
  • the auxiliary shielding layer 120 may be made of a material having high magnetic permeability and high saturation magnetic flux density.
  • the magnetic sheet 122 constituting the auxiliary shielding layer 120 may be a ribbon sheet of an amorphous alloy or a nano-crystalline alloy, and the ribbon sheet may be a plate-shaped sheet in order to realize high permeability, but is resistant to eddy currents. It may also be a sheet separated into a plurality of pieces to reduce loss due to
  • the magnetic sheet 122 may be a multi-layer sheet in which a plurality of ribbon sheets 122a are stacked in multiple layers with an adhesive layer 122b as a medium.
  • the magnetic sheet 122 may be a ribbon sheet separated into a plurality of pieces through flake processing as shown in FIGS. 4 and 8, and the magnetic sheet 122 is a plurality of ribbon sheets stacked in multiple layers. It may be a multi-layered sheet.
  • the magnetic field shielding module (100, 100') for an electric vehicle supplements the main shielding layer 110 through the auxiliary shielding layer 120 implemented with a very thin thickness to increase overall shielding performance.
  • the thickness of the unit blocks 111 , 112 , and 113 constituting the main shielding layer 110 can be reduced.
  • the magnetic field shielding modules 100 and 100' for electric vehicles may have a thin overall thickness and a light overall weight even if they include the auxiliary shielding layer 120 having a thin thickness.
  • the material of the magnetic sheet 122 constituting the auxiliary shielding layer 120 is not limited thereto, and any material capable of shielding a magnetic field leaking from the main shielding layer 110 may be used without limitation.
  • the magnetic field shielding modules 100 and 100' for an electric vehicle may include a coil accommodating groove 114 for accommodating the flat coil 200, and the coil accommodating groove 114 may be an accommodation groove that is drawn in from one surface of the main shielding layer 110 to a predetermined depth in a shape corresponding to the flat coil 200 .
  • the unit blocks 111 and 112 among the plurality of unit blocks 111 , 112 and 113 constituting the main shielding layer 110 have unit accommodating grooves 114a for accommodating a part of the flat coil 200 . , 114b), and the coil accommodating groove 114 may be formed through the unit blocks 111 and 112 in which the unit accommodating grooves 114a and 114b are formed.
  • the unit accommodating grooves 114a and 114b respectively formed in the at least some of the unit blocks 111 and 112 may be connected to each other to form a coil accommodating groove 114 having a shape corresponding to that of the flat coil 200. there is.
  • the plurality of unit blocks 111, 112, and 113 include a first unit block 111 having a curved unit receiving groove 114a formed on one surface and a second unit block having a linear unit receiving groove 114b formed on one surface ( 112) and the third unit block 113 in which the unit receiving grooves 114a and 114b are not formed.
  • the main shielding layer 110 has a size of 100 mm ⁇ 100 mm. It can be implemented in a large area with a larger size or diameter of 100 mm or more, and the coil accommodating groove 114 is a curved unit accommodating groove 114a formed in the first unit block 111 and the second unit block 112 Linear unit accommodating grooves 114b formed in may be connected to each other to have a shape corresponding to the flat coil 200.
  • the magnetic field shielding modules 100 and 100' for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention
  • the main shielding layer 110 having a size of 100 mm ⁇ 100 mm or more or a large area of 100 mm or more in diameter and having a coil accommodating groove 114 for accommodating the flat coil 200 on one surface can be configured.
  • the unit blocks 111, 112, and 113 for constituting the main shielding layer 110 are not limited to the above-described first unit block 111, second unit block 112, and third unit block 113, and the The first unit block 111 and the second unit block 112 for constituting the main shielding layer 110 have the shape of the unit receiving grooves 114a and 114b according to the size and shape of the flat coil 200. This may be appropriately changed, and at least one of the first unit block 111, the second unit block 112, and the third unit block 113 depends on the size or shape of the flat coil 200. Blocks may not be used to form the main shielding layer 110 .
  • the main shielding layer 110 is composed of nine unit blocks 111, 112, and 113
  • four first unit blocks 111 and four second unit blocks 112 may be used.
  • One 3-unit block 113 may be used.
  • the shielding modules 100 and 100' may form a main shielding layer 110 having a coil accommodating groove 114 formed in a substantially rectangular closed loop shape on one surface.
  • the magnetic field shielding modules 100 and 100' for electric vehicles can minimize the types of unit blocks 111, 112, and 113 used to construct the main shielding layer 110, thereby minimizing the unit The number of molds for producing the blocks 111, 112, and 113 can be minimized.
  • the main shielding layer 110 is composed of a plurality of unit blocks 111, 112, and 113, and one surface of the main shielding layer 110 composed of a plurality of unit blocks 111, 112, and 113 corresponds to the flat coil 200 Even if the coil accommodating groove 114 is included, the magnetic field shielding module 100, 100' for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is a main shielding layer 110 including the coil accommodating groove 114 using a minimum mold. By being able to configure, it is possible to maintain mass productivity while minimizing an increase in production cost.
  • the magnetic field shielding modules 100 and 100' for electric vehicles appropriately combine the above-described unit blocks 111, 112, and 113 to determine the size of the coil accommodating groove 114 and the size of the main shielding layer 110. Productivity and mass productivity can be increased by easily increasing the total area.
  • the total number of unit blocks 111, 112, and 113 constituting the main shielding layer is not limited thereto, and the total number of unit blocks 111, 112, and 113 may be appropriately changed according to the total area of the main shielding layer.
  • the unit accommodating grooves 114a and 114b for forming the coil accommodating groove 114 may be accommodating grooves that are drawn in from one surface of the unit blocks 111, 112, and 113 at a predetermined depth so that both sides are sealed.
  • the unit accommodating grooves 114a and 114b may be formed to have a depth equal to or greater than the diameter or thickness of the conductive member constituting the flat coil 200 or greater than the diameter or thickness of the conductive member.
  • the flat coil 200 when the flat coil 200 is inserted into the coil accommodating groove 114 formed by connecting the unit accommodating grooves 114a and 114b to each other, the flat coil 200 forms the main shielding layer 110 It may be disposed in the coil accommodating groove 114 so as not to protrude outward from one surface of the coil.
  • the flat coil 200 when the flat coil 200 is inserted into the coil accommodating groove 114, the flat coil 200 may be wrapped by the bottom surface and both side surfaces of the coil accommodating groove 114.
  • the flat coil 200 inserted into the coil accommodating groove 114 can improve the focusing speed of the magnetic field, so that the wireless The power transmission efficiency can be increased.
  • the magnetic field shielding module (100, 100') for an electric vehicle can implement a wireless power transmission efficiency equal to or higher than that of the conventional one even if the thickness of the main shielding layer 110 is thinner, The overall weight can be reduced by the amount corresponding to the thickness.
  • the magnetic field shielding modules 100 and 100' for electric vehicles supplement the shielding performance of the main shielding layer 110 through the auxiliary shielding layer 120 and the coil receiving groove 114.
  • the thickness of the main shielding layer 110 is made thinner, wireless power transmission efficiency equal to or higher than that of the prior art can be implemented, and the overall weight can be further reduced by the reduced thickness of the main shielding layer 110.
  • the magnetic field shielding module 100' for an electric vehicle further includes an auxiliary blocking member 130 disposed in the coil accommodating groove 114 as shown in FIGS. 5 to 8 can do.
  • the auxiliary blocking member 130 may be made of a magnetic material to shield the magnetic field generated from the flat coil 200 .
  • the auxiliary blocking member 130 can further increase power transmission efficiency of the flat coil 200 by preventing leakage of the magnetic field generated from the flat coil 200 .
  • a portion of the auxiliary blocking member 130 in the flat coil 200 inserted into the coil accommodating groove 114 may be disposed between adjacent turns.
  • the auxiliary blocking member 130 includes a plate-shaped support plate 132, a partition wall member 134 extending at a predetermined height from the support plate 132 and formed in a spiral shape, and the support plate 132 and the partition wall member 134 ) It may include a seating groove 136 defined by.
  • the receiving grooves 136 partitioned from each other along the width direction of the coil accommodating groove 114 via the barrier rib member 134 may be arranged in a line, and the plurality of receiving grooves 136 may be arranged in a row.
  • the partition member 134 it may be formed in a spiral shape connected to one.
  • the conductive member forming the coil body in the flat coil 200 can be inserted along the seating groove 136, and the conductive member inserted along the seating groove 136 is wound multiple times in one direction.
  • the coil body may be formed in the form of
  • the partition member 134 may be disposed between turns adjacent to each other in the flat coil 200, and the conductive member inserted into the seating groove 136 has both sides of the partition wall It may be surrounded by a member 134 or surrounded by side surfaces of the partition wall member 134 and the coil accommodating groove 114 .
  • the magnetic field shielding module 100' for an electric vehicle can more effectively prevent leakage of the magnetic field generated from the flat coil 200.
  • the auxiliary blocking member 130 may be any known magnetic material used to shield the magnetic field, but is made of a polymer material such as sanddust to easily form the partition member 134 in a spiral shape. It can be done.
  • a penetrating portion 124 formed through the auxiliary shielding layer 120 in a shape corresponding to the flat coil 200 is formed.
  • the penetrating portion 124 is directly below the coil body in which the conductive member is wound a plurality of times in the planar coil 200. It can be formed to be located in.
  • the through portion 124 is located at a position corresponding to the coil accommodating groove 114 in the auxiliary shielding layer 120. It can be formed to position.
  • the penetrating portion 124 is formed directly under the coil body where the magnetic field generated from the flat coil 200 is concentrated, thereby reducing eddy current losses can be reduced.
  • the auxiliary shielding layer 120 for supplementing the main shielding layer 110 is a large-area magnetic sheet containing a metal component. Even if it is composed of (122), it is possible to reduce the amount of heat generated by reducing the loss due to eddy current.
  • the ribbon sheet is 100 mm ⁇ If the size or diameter of 100 mm or more is composed of a large area of 100 mm or more, loss of eddy current due to the area may increase.
  • the penetrating portion 124 is formed in the auxiliary shielding layer 120 to be positioned directly below the flat coil 200, thereby reducing the loss of eddy current due to the large area. .
  • the magnetic field shielding module (100, 100') for an electric vehicle can prevent performance degradation of the flat coil 200 due to heat generation, thereby realizing better power transmission efficiency. .
  • the through portion 124 may be formed to have a relatively narrower width than the flat coil 200 . That is, the through portion 124 may be formed to have a relatively narrower width than the width of the coil accommodating groove 114 .
  • the auxiliary shielding layer 120 minimizes the deterioration in the shielding performance of the magnetic field caused by the penetrating portion 124 while minimizing the penetrating portion 124. Through this, the loss of eddy current can be reduced.
  • the main shielding layer 110 is a protrusion inserted into the penetrating part 124 formed in the auxiliary shielding layer 120 ( 115) may be included.
  • Such a protruding portion 115 compensates for leakage of the magnetic field generated from the flat coil 200 through the penetrating portion 124 formed through the auxiliary shielding layer 120 to reduce loss due to eddy currents can do.
  • the protrusion 115 may extend a certain length from at least some of the unit blocks 111 and 112 among the plurality of unit blocks 111 , 112 and 113 constituting the main shielding layer 110 .
  • At least some of the unit blocks 111 and 112 among the plurality of unit blocks 111 , 112 and 113 may include unit protrusions 115a and 115b extending a predetermined length from the body so as to be inserted into the penetrating portion 124 .
  • the unit protrusions 115a and 115b respectively formed on the at least some of the unit blocks 111 and 112 may be connected to each other to have a shape corresponding to the penetrating portion 124 .
  • the unit protrusions 115a and 115b respectively formed on the at least some of the unit blocks 111 and 112 may be connected to each other to form the protrusion 115 having a shape corresponding to the penetrating portion 124 .
  • the plurality of unit blocks 111, 112, and 113 include a first unit block 111 having a curved unit protrusion 115a formed on one surface and a linear unit protrusion 115b formed on one surface. It may include the second unit block 112 and the third unit block 113 in which the unit protrusions 115a and 115b are not formed.
  • the main shielding layer 110 has a size of 100 mm ⁇ 100 mm. It can be realized in a large area having a size or diameter of 100 mm or more, and the protrusion 115 is a curved unit protrusion 115a formed on the first unit block 111 and a straight shape formed on the second unit block 112.
  • the unit protrusions 115b may be connected to each other to have a shape corresponding to the through portion 124 .
  • the main shielding layer 110 having a size of 100 mm ⁇ 100 mm or more or a large area of 100 mm or more in diameter and having a protrusion 115 having a shape corresponding to the through portion 124 formed on one surface can be configured.
  • the unit blocks 111, 112, and 113 for constituting the main shielding layer 110 are not limited to the above-described first unit block 111, second unit block 112, and third unit block 113, and the The shape of the unit protrusions 115a and 115b is appropriate for the first unit block 111 and the second unit block 112 for constituting the main shielding layer 110 according to the size or shape of the through portion 124. At least one of the first unit block 111, the second unit block 112, and the third unit block 113 may be changed according to the size or shape of the through part 124. It may not be used to form the main shielding layer 110 .
  • the main shielding layer 110 includes a coil accommodating groove 114 formed at a predetermined depth on one surface
  • the first unit block 111 and the second unit block 112 While the unit accommodation grooves 114a and 114b are formed on the upper surface of the body, the unit protrusions 115a and 115b may be formed on the lower surface of the body, and the unit accommodation grooves 114a and 114b formed on the upper surface of the body and the The unit protrusions 115a and 115b formed on the lower surface of the body may have the same shape as each other.
  • the magnetic field shielding modules 100 and 100' for an electric vehicle While having a size of 100 mm ⁇ 100 mm or more or a large area with a diameter of 100 mm or more, a coil receiving groove 114 having a shape corresponding to the flat coil 200 on one side and a shape corresponding to the penetrating portion 124 on the other side It is possible to configure the main shielding layer 110 in which protrusions 115 are respectively formed.
  • magnetic field shielding modules 100 and 100' for electric vehicles may be implemented as wireless power transmission modules 1000 and 2000 for charging batteries of electric vehicles.
  • the wireless power transmission modules 1000 and 2000 for electric vehicles include at least one wireless power transmission antenna for receiving or transmitting power using a magnetic field of a predetermined frequency band, as shown in FIGS. 1 to 8 and a magnetic field shielding module (100, 100') for shielding the magnetic field generated from the antenna for wireless power transmission, and the magnetic field shielding module may be the aforementioned magnetic field shielding module (100, 100') for an electric vehicle.
  • the antenna for wireless power transmission may be a flat coil 200 in which a conductive member is wound multiple times, and the flat coil 200 is a coil formed on one side of the magnetic field shielding module 100 or 100' for an electric vehicle. It may be inserted into the receiving groove 114.
  • the wireless power transmission modules 1000 and 2000 for electric vehicles may serve as wireless power transmission modules, and the planar coil 200 When receiving wireless power, the wireless power transmission modules 1000 and 2000 for electric vehicles may serve as wireless power reception modules.
  • the wireless power transmission modules 1000 and 2000 for electric vehicles may be implemented as a wireless power transmission module or a wireless power reception module according to the role of the planar coil 200 .
  • the above-described wireless power transmission modules 1000 and 2000 for electric vehicles include a separate case 140 for accommodating the flat coil 200 and the magnetic field shielding modules 100 and 100'. can include more.
  • the case 140 includes a box-shaped main body 141 having an internal space to accommodate the flat coil 200 and the magnetic field shielding modules 100 and 100' therein, and the opening of the main body 141. It may include a cover 142 covering the top.

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Abstract

전기자동차용 자기장 차폐모듈이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈은 도전성부재가 복수 회 권선된 평판형코일에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있도록 페라이트 재질로 이루어진 복수 개의 단위블럭들을 포함하고, 상기 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열되어 소정 면적을 갖는 판상으로 형성되는 메인차폐층; 및 상기 메인차폐층을 보완할 수 있도록 금속성분을 포함하는 자성재질로 이루어지고, 상기 메인차폐층의 일면에 배치되며, 상기 평판형코일과 대응되는 형상으로 관통형성되는 관통부를 포함하는 보조차폐층;을 포함할 수 있다.

Description

전기자동차용 자기장 차폐모듈 및 이를 포함하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈
본 발명은 전기자동차용 자기장 차폐모듈 및 이를 포함하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈에 관한 것이다.
현재 개발중인 전기자동차는 배터리의 한계를 극복하기 위하여 무선충전 기술이 적용되고 있다.
이와 같은 무선충전은 외부로부터 공급되는 전력을 무선으로 송출하거나 수신하는 코일과, 코일에서 발생되는 자기장을 차폐하기 위하여 상기 코일의 일면에 배치되는 차폐시트를 포함하는 무선전력 전송모듈을 통해 수행된다.
이때, 차량용 무선전력 전송모듈에 사용되는 차폐시트는 통상적으로 페라이트 재질로 이루어진 자성시트가 사용된다. 그러나 전기자동차와 같은 차량에 적용되는 차량용 무선전력 전송모듈은 모바일용 무선전력 전송모듈에 비해 취급하는 전력 및 전송거리가 크기 때문에 차량용 무선전력 전송모듈에 적용되는 차폐시트는 대략 5mm의 두께를 가지면서 100mm×100mm 이상의 대면적을 갖도록 구성된다.
이에 따라, 페라이트 재질로 이루어진 종래의 차량용 차폐시트는 요구되는 전력 전송 효율은 만족할 수 있으나 전체적인 중량이 큰 단점이 있다.
이로 인해, 차량용 차폐시트가 전기자동차에 적용되는 경우, 전기자동차의 배터리는 무선 전력을 이용하여 간편하게 충전될 수 있지만, 전기자동차는 차폐시트의 무게로 인한 무선전력 전송모듈의 전체무게가 증가하기 때문에 연비가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 자기장을 차폐하기 위한 차폐모듈이 대면적의 사이즈로 구현되더라도 요구되는 전력 전송 효율을 만족하면서 전체무게를 경감할 수 있는 전기자동차용 자기장 차폐모듈 및 이를 포함하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 금속성분을 포함하는 시트를 포함하더라도 와전류에 의한 손실을 줄여 발열량을 줄일 수 있는 전기자동차용 자기장 차폐모듈 및 이를 포함하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
더욱이, 본 발명은 자기장을 차폐하기 위한 차폐모듈이 대면적으로 구현되면서도 양산성을 높일 수 있는 전기자동차용 자기장 차폐모듈 및 이를 포함하는 전기자동차용 무선전력 전송모듈을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 전기자동차용 무선전력 전송모듈에 적용되는 것으로서, 도전성부재가 복수 회 권선된 평판형코일에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있도록 페라이트 재질로 이루어진 복수 개의 단위블럭들을 포함하고, 상기 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열되어 소정 면적을 갖는 판상으로 형성되는 메인차폐층; 및 상기 메인차폐층을 보완할 수 있도록 금속성분을 포함하는 자성재질로 이루어지고, 상기 메인차폐층의 일면에 배치되며, 상기 평판형코일과 대응되는 형상으로 관통형성되는 관통부를 포함하는 보조차폐층;을 포함하는 전기자동차용 자기장 차폐모듈을 제공한다.
또한, 상기 전기자동차용 자기장 차폐모듈은, 상기 평판형코일의 두께를 수용할 수 있도록 상기 평판형코일과 대응되는 형상으로 상기 메인차폐층의 일면으로부터 일정깊이 인입형성되는 코일수용홈;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 단위블럭들 중 적어도 일부의 단위블럭들은 상기 평판형코일의 일부를 수용하기 위한 단위수용홈을 포함할 수 있고, 상기 적어도 일부의 단위블럭들에 각각 형성된 단위수용홈들은 상기 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열된 상태에서 서로 연결되어 상기 평판형코일과 대응되는 형상을 가지는 상기 코일수용홈을 형성할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 단위블럭들은, 곡선형의 단위수용홈이 형성된 제1단위블럭과, 직선형의 단위수용홈이 형성된 제2단위블럭 및 단위수용홈이 형성되지 않는 제3단위블럭을 포함할 수 있다.
또한, 상기 코일수용홈은 상기 도전성부재의 선경과 동일하거나 상기 도전성부재의 선경보다 더 큰 크기의 깊이를 갖도록 상기 메인차폐층의 일면으로부터 인입형성될 수 있다.
또한, 상기 관통부는 상기 평판형코일보다 상대적으로 좁은 폭을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 전기자동차용 자기장 차폐모듈은, 자성재질로 이루어져 상기 코일수용홈에 배치되는 보조차단부재를 더 포함할 수 있고, 상기 보조차단부재는 판상의 받침판과 상기 받침판으로부터 일정높이 연장되면서 나선형상으로 형성되는 격벽부재 및 상기 받침판과 격벽부재에 의해 규정되는 안착홈을 포함할 수 있으며, 상기 격벽부재는 상기 평판형코일에서 서로 이웃하는 턴과 턴 사이에 위치하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 코일수용홈은 양측부가 밀폐된 수용홈으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 메인차폐층은 상기 복수 개의 단위블럭들 중 적어도 일부의 단위블럭들로부터 일정길이 연장되는 돌출부를 포함할 수 있고, 상기 돌출부는 상기 관통부에 삽입배치될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 단위블럭들 중 적어도 일부의 단위블럭들은 상기 관통부로 삽입될 수 있도록 몸체로부터 일정길이 연장되는 단위돌출부를 포함할 수 있고, 상기 적어도 일부의 단위블럭들에 각각 형성된 단위돌출부들은 상기 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열된 상태에서 서로 연결되어 상기 관통부와 대응되는 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 보조차폐층은 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금의 리본시트일 수 있다.
한편, 본 발명은 도전성부재가 복수 회 권선된 평판형코일로 구비되는 무선전력 전송용 안테나; 및 상기 평판형코일에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있도록 자성재질로 이루어진 자기장 차폐모듈;을 포함하고, 상기 자기장 차폐모듈은 상술한 전기자동차용 자기장 차폐모듈인 전기자동차용 무선전력 전송모듈을 제공한다.
본 발명에 의하면, 자기장 차폐모듈이 서로 인접하도록 배치된 복수 개의 단위블럭들을 통해 대면적의 사이즈로 구현되더라도 요구되는 전력 전송 효율을 만족하면서 무게를 경감할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 와전류에 의한 손실을 줄여 발열량을 줄일 수 있음으로써 무선전력 전송 효율을 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명에 의하면, 자기장 차폐모듈을 대면적으로 구성하더라도 양산성을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 무선전력 전송모듈을 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 분리도,
도 3은 도 2를 저면에서 바라본 도면,
도 4는 도 1의 A-A 방향 단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차용 무선전력 전송모듈을 나타낸 도면,
도 6은 도 5의 분리도,
도 7은 도 6을 저면에서 바라본 도면,
도 8은 도 5의 B-B 방향 단면도,
도 9는 도 1 및 도 5에 적용되는 메인차폐층을 구성하는 복수 개의 단위블럭들을 분리한 도면,
도 10은 도 9를 저면에서 바라본 도면, 그리고,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 무선전력 전송모듈이 케이스에 수용된 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 도 11에 도시된 바와 같이 전기자동차용 무선전력 전송모듈(1000,2000)에 적용될 수 있으며, 상기 전기자동차용 무선전력 전송모듈(1000,2000)은 전기자동차의 배터리를 충전할 수 있다.
이와 같은 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 전체폭과 전체길이 및 지름 중 적어도 어느 하나가 100mm 이상을 갖는 대면적으로 구현될 수 있다. 일례로, 상기 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 전체폭과 전체길이가 각각 100mm 이상일 수 있으며, 400mm×400mm의 크기로 구현될 수 있다.
그러나 상기 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')의 전체크기를 이에 한정하는 것은 아니며, 100mm×100mm 이상의 크기 또는 지름이 100mm 이상이라면 설계조건에 따라 다양한 크기로 변경될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 무선전력을 전기자동차에 설치된 무선전력 수신모듈로 송신하기 위한 전기자동차용 무선전력 송신모듈에 적용될 수도 있고, 전기자동차에 설치되어 상기 전기자동차용 무선전력 송신모듈로부터 송출되는 무선전력을 수신하기 위한 전기자동차용 무선전력 수신모듈에 적용될 수도 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')이 100mm×100mm 이상의 대면적으로 구현되더라도 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 요구되는 전력 전송 효율을 만족하면서도 전체무게를 경감할 수 있고, 와전류에 의한 손실을 줄여 발열량을 저감할 수 있으며, 대면적으로 구현되면서도 양산성을 높일 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 메인차폐층(110) 및 보조차폐층(120)을 포함할 수 있으며, 상기 보조차폐층(120)은 상기 메인차폐층(110)의 일면에 배치될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 평판형코일(200)에서 발생하는 자기장을 차폐하기 위한 메인차폐층(110)과 상기 메인차폐층(110)을 보완하여 전체두께를 줄일 수 있는 보조차폐층(120)을 포함할 수 있으며, 상기 평판형코일(200) 및 보조차폐층(120)은 상기 메인차폐층(110)에서 서로 반대면인 상면과 하면에 각각 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 메인차폐층(110)은 상기 평판형코일(200)에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있도록 페라이트 재질로 이루어진 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들을 포함할 수 있으며, 상기 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들은 일측이 서로 인접하도록 배치될 수 있다.
본 발명에서, 상기 단위블럭(111,112,113)들 각각은 페라이트 분말을 가압한 후 소성공정을 통해 소결된 것일 수 있으며, 상기 단위블럭들(111,112,113)은 Ni-Zn 페라이트 또는 Mn-Zn 페라이트로 이루어질 수 있으나 100~350kHz의 주파수 대역에서 상대적으로 우수한 성능을 발휘할 수 있도록 Mn-Zn 페라이트로 이루어질 수 있다.
이와 같은 단위블럭(111,112,113)은 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 서로 분리된 복수 개로 구비될 수 있으며, 상기 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들은 일측이 서로 인접하도록 배치되어 소정 면적을 가지는 판상의 메인차폐층(110)을 구성할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')에서 상기 메인차폐층(110)은 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들을 적절하게 배열함으로써 100mm×100mm 이상의 크기 또는 지름이 100mm 이상인 대면적으로 구현될 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들은 m×n(m,n은 자연수)의 행렬구조로 배열될 수 있으며, 서로 동일한 크기를 가질 수도 있고 서로 다른 크기를 가질 수도 있다.
상기 보조차폐층(120)은 상기 메인차폐층(110)의 일면에 배치될 수 있으며, 상기 메인차폐층(110)의 기능을 보완할 수 있다.
이를 위해, 상기 보조차폐층(120)은 소정의 면적을 가지는 판상의 자성시트(122)일 수 있으며, 상기 메인차폐층(110)을 구성하는 단위블럭들(111,112,113)보다 상대적으로 더 큰 크기 또는 더 넓은 면적을 갖도록 구비될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 서로 이웃하는 단위블럭들(111,112,113) 사이에 형성된 틈새로 자기장이 누설되더라도 누설되는 자기장이 상기 보조차폐층(120)을 통해 차단될 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 상기 메인차폐층(110)을 구성하는 단위블럭(111,112,113)들 사이로 누설되는 자기장의 누설량을 줄여 차폐성능을 높일 수 있다.
이때, 상기 보조차폐층(120)은 투자율 및 포화자속밀도가 높은 재질이 사용될 수 있다.
일례로, 상기 보조차폐층(120)을 구성하는 자성시트(122)는 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금의 리본시트일 수 있고, 상기 리본시트는 고투자율을 구현하기 위하여 판상의 시트일 수도 있지만 와전류에 의한 손실을 줄일 수 있도록 다수 개의 조각들로 분리형성된 시트일 수도 있다.
더불어, 상기 자성시트(122)는 복수 개의 리본시트(122a)가 접착층(122b)을 매개로 다층으로 적층된 다층시트일 수 있다.
즉, 상기 자성시트(122)는 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이 플레이크 처리를 통해 복수 개의 조각으로 분리형성된 리본시트일 수 있으며, 상기 자성시트(122)는 복수 개의 리본시트가 다층으로 적층된 다층시트일 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 매우 얇은 두께로 구현된 보조차폐층(120)을 통해 메인차폐층(110)을 보완하여 전체적인 차폐성능을 높일 수 있음으로써 메인차폐층(110)을 구성하는 단위블럭(111,112,113)들의 두께를 줄일 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 얇은 두께의 보조차폐층(120)을 포함하더라도 전체두께가 박형화될 수 있으며, 전체 무게가 가벼워질 수 있다.그러나, 상기 보조차폐층(120)을 구성하는 자성시트(122)의 재질을 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 메인차폐층(110)으로부터 누설되는 자기장을 차폐할 수 있는 재질이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 평판형코일(200)을 수용하기 위한 코일수용홈(114)을 포함할 수 있으며, 상기 코일수용홈(114)은 상기 평판형코일(200)과 대응되는 형상으로 상기 메인차폐층(110)의 일면으로부터 일정깊이 인입형성되는 수용홈일 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 메인차폐층(110)을 구성하는 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들 중 적어도 일부의 단위블럭(111,112)들은 상기 평판형코일(200) 중 일부분을 수용하기 위한 단위수용홈(114a,114b)을 포함할 수 있으며, 상기 코일수용홈(114)은 상기 단위수용홈(114a,114b)이 형성된 단위블럭(111,112)들을 통해 형성될 수 있다.
즉, 상기 적어도 일부의 단위블럭(111,112)들에 각각 형성된 단위수용홈(114a,114b)들은 서로 연결되어 상기 평판형코일(200)과 대응되는 형상을 가지는 코일수용홈(114)을 형성할 수 있다.
일례로, 상기 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들은 일면에 곡선형의 단위수용홈(114a)이 형성된 제1단위블럭(111)과 일면에 직선형의 단위수용홈(114b)이 형성된 제2단위블럭(112) 및 단위수용홈(114a,114b)이 형성되지 않은 제3단위블럭(113)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 제1단위블럭(111), 제2단위블럭(112) 및 제3단위블럭(113)을 적절히 조합하여 일측이 서로 인접하도록 배치하면, 상기 메인차폐층(110)은 100mm×100mm 이상의 크기 또는 지름이 100mm 이상인 대면적으로 구현될 수 있으며, 상기 코일수용홈(114)은 상기 제1단위블럭(111)에 형성된 곡선형의 단위수용홈(114a) 및 제2단위블럭(112)에 형성된 직선형의 단위수용홈(114b)이 서로 연결되어 상기 평판형코일(200)과 대응되는 형상을 가질 수 있다.
이로 인해, 상기 제1단위블럭(111), 제2단위블럭(112) 및 제3단위블럭(113)을 적절히 조합하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 100mm×100mm 이상의 크기 또는 지름이 100mm 이상인 대면적을 가지면서도 일면에 상기 평판형코일(200)을 수용하기 위한 코일수용홈(114)이 형성된 메인차폐층(110)을 구성할 수 있다.
그러나 상기 메인차폐층(110)을 구성하기 위한 단위블럭(111,112,113)을 상술한 제1단위블럭(111), 제2단위블럭(112) 및 제3단위블럭(113)으로 한정하는 것은 아니며, 상기 메인차폐층(110)을 구성하기 위한 제1단위블럭(111) 및 제2단위블럭(112)은 상기 평판형코일(200)의 크기나 형상에 따라 상기 단위수용홈(114a,114b)의 형상이 적절하게 변경될 수 있으며, 상기 평판형코일(200)의 크기나 형상에 따라 상기 제1단위블럭(111), 제2단위블럭(112) 및 제3단위블럭(113) 중 적어도 어느 하나의 블럭은 상기 메인차폐층(110)을 구성하는데 사용되지 않을 수 있다.
이때, 상기 제1단위블럭(111), 제2단위블럭(112) 및 제3단위블럭(113) 중 적어도 어느 하나의 블럭은 복수 개로 구비될 수 있다.
일례로, 상기 메인차폐층(110)이 9개의 단위블럭(111,112,113)들로 구성되는 경우, 상기 제1단위블럭(111) 및 제2단위블럭(112)은 각각 4개가 사용될 수 있고, 상기 제3단위블럭(113)은 한 개가 사용될 수 있다.
이와 같은 경우, 4개의 제1단위블럭(111)과 4개의 제2단위블럭(112) 및 한 개의 제3단위블럭(113)을 서로 연결하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 일면에 대략 사각의 폐루프 형상으로 형성된 코일수용홈(114)이 형성된 메인차폐층(110)을 구성할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 상기 메인차폐층(110)을 구성하기 위하여 사용되는 단위블럭(111,112,113)들의 종류를 최소화할 수 있음으로써 상기 단위블럭(111,112,113)들을 생산하기 위한 금형의 개수를 최소화할 수 있다.
이를 통해, 상기 메인차폐층(110)이 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들로 구성되고 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들로 구성된 메인차폐층(110)의 일면에 평판형코일(200)과 대응되는 코일수용홈(114)을 포함하더라도 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 최소한의 금형을 이용하여 상기 코일수용홈(114)을 포함하는 메인차폐층(110)을 구성할 수 있음으로써 생산단가의 증가를 최소화하면서도 양산성을 유지할 수 있다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 상술한 단위블럭(111,112,113)들을 적절히 조합하여 상기 코일수용홈(114)의 크기 및 상기 메인차폐층(110)의 전체면적을 간편하게 늘릴 수 있음으로써 생산성 및 양산성을 높일 수 있다.
그러나 상기 메인차폐층을 구성하기 위한 단위블럭(111,112,113)의 전체개수를 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 단위블럭(111,112,113)의 전체개수는 메인차폐층의 전체면적에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
이때, 상기 코일수용홈(114)을 형성하기 위한 단위수용홈(114a,114b)은 양측부가 밀폐되도록 상기 단위블럭(111,112,113)의 일면으로부터 일정깊이 인입형성되는 수용홈일 수 있다. 또한, 상기 단위수용홈(114a,114b)은 상기 평판형코일(200)을 구성하는 도전성부재의 선경 또는 두께와 동일하거나 상기 도전성부재의 선경 또는 두께보다 상대적으로 더 큰 크기의 깊이를 갖도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 단위수용홈(114a,114b)들이 서로 연결되어 형성된 코일수용홈(114)에 상기 평판형코일(200)을 삽입하면, 상기 평판형코일(200)은 상기 메인차폐층(110)의 일면으로부터 외측으로 돌출되지 않도록 상기 코일수용홈(114)에 배치될 수 있다.
즉, 상기 평판형코일(200)을 상기 코일수용홈(114)에 삽입하면, 상기 평판형코일(200)은 상기 코일수용홈(114)의 바닥면 및 양 측면에 의해 감싸질 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')에서 상기 코일수용홈(114)에 삽입된 평판형코일(200)은 자기장의 집속도가 향상될 수 있음으로써 무선전력 전송효율을 높일 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 상기 메인차폐층(110)의 두께를 더욱 얇게 하더라도 종래와 동등 수준 이상의 무선전력 전송효율을 구현할 수 있으므로, 얇아진 두께에 해당하는 만큼 전체무게를 감소시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 상기 보조차폐층(120)과 상기 코일수용홈(114)을 통해 상기 메인차폐층(110)의 차폐성능을 보완할 수 있음으로써 상기 메인차폐층(110)의 두께를 더욱 얇게 하더라도 종래와 동등 수준 이상의 무선전력 전송효율을 구현할 수 있으며, 상기 메인차폐층(110)의 얇아진 두께만큼 전체무게를 더욱 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100')은 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이 상기 코일수용홈(114)에 배치되는 보조차단부재(130)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 보조차단부재(130)는 상기 평판형코일(200)에서 발생되는 자기장을 차폐할 수 있도록 자성재질로 이루어질 수 있다.
이를 통해, 상기 보조차단부재(130)는 상기 평판형코일(200)에서 발생하는 자기장의 누설을 방지함으로써 상기 평판형코일(200)의 전력전송효율을 더욱 높일 수 있다.
이때, 상기 보조차단부재(130)는 상기 코일수용홈(114)에 삽입되는 평판형코일(200)에서 일부가 서로 이웃하는 턴과 턴 사이에 위치하도록 배치될 수 있다.
이를 위해, 상기 보조차단부재(130)는 판상의 받침판(132)과, 상기 받침판(132)으로부터 일정높이 연장되면서 나선형상으로 형성되는 격벽부재(134) 및 상기 받침판(132)과 격벽부재(134)에 의해 규정되는 안착홈(136)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 코일수용홈(114)의 폭방향을 따라 상기 격벽부재(134)를 매개로 서로 구획된 안착홈(136)들은 일렬로 배열될 수 있으며, 상기 복수 개의 안착홈(136)들은 상기 격벽부재(134)와 마찬가지로 하나로 연결된 나선형상으로 형성될 수 있다.
이를 통해, 상기 평판형코일(200)에서 코일몸체를 형성하는 도전성부재는 상기 안착홈(136)을 따라 삽입될 수 있으며, 상기 안착홈(136)을 따라 삽입된 도전성부재는 일방향으로 복수 회 권선된 형태로 코일몸체를 형성할 수 있다.
이에 따라, 상기 격벽부재(134)는 상기 평판형코일(200)에서 서로 이웃하는 턴과 턴 사이에 위치하도록 배치될 수 있으며, 상기 안착홈(136)에 삽입된 도전성부재는 양 측부가 상기 격벽부재(134)에 의해 둘러싸이거나 상기 격벽부재(134) 및 상기 코일수용홈(114)의 측면에 의해 둘러싸일 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100')은 상기 평판형코일(200)에서 발생되는 자기장이 누설되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
여기서, 상기 보조차단부재(130)는 자기장을 차폐하기 위하여 사용되는 공지의 자성재질이 모두 사용될 수 있지만, 상기 격벽부재(134)를 나선형상으로 용이하게 형성할 수 있도록 샌더스트와 같은 폴리머 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 상기 보조차폐층(120)에서 상기 평판형코일(200)과 대응되는 형상으로 관통형성되는 관통부(124)를 포함할 수 있다.
이와 같은 관통부(124)는 상기 메인차폐층(110)의 일면에 상기 평판형코일(200)이 배치되는 경우, 상기 평판형코일(200)에서 도전성부재가 복수 회 권선된 코일몸체의 직하부에 위치하도록 형성될 수 있다.
일례로, 상기 메인차폐층(110)이 상기 코일수용홈(114)을 포함하는 경우, 상기 관통부(124)는 상기 보조차폐층(120)에서 상기 코일수용홈(114)과 대응되는 위치에 위치하도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 평판형코일(200)에서 발생되는 자기장이 집중되는 코일몸체의 직하부에 관통부(124)가 형성됨으로써 와전류에 의한 손실을 줄일 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 상기 메인차폐층(110)을 보완하기 위한 보조차폐층(120)이 금속성분을 포함하는 대면적의 자성시트(122)로 구성되더라도 와전류에 의한 손실을 줄여 발열량을 줄일 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이 상기 보조차폐층(120)이 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금의 리본시트로 구성되고 와전류의 손실을 줄일 수 있도록 상기 리본시트가 복수 개의 조각으로 분리형성되더라도 상기 리본시트가 100mm×100mm 이상의 크기 또는 지름이 100mm 이상의 대면적으로 구성되는 경우 면적에 의한 와전류의 손실이 증가될 수 있다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 상기 보조차폐층(120)에서 상기 평판형코일(200)의 직하부에 위치하도록 관통부(124)가 형성함으로써 대면적에 기인한 와전류의 손실을 저감할 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 발열에 의한 상기 평판형코일(200)의 성능저하를 방지할 수 있음으로써 더욱 우수한 전력전송효율을 구현할 수 있다.
이때, 상기 관통부(124)는 상기 평판형코일(200)보다 상대적으로 좁은 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 관통부(124)는 상기 코일수용홈(114)의 폭보다 상대적으로 좁은 폭을 갖도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 상기 보조차폐층(120)이 상기 관통부(124)를 포함하더라도 상기 보조차폐층(120)은 상기 관통부(124)에 의한 자기장의 차폐성능저하가 최소화되면서도 상기 관통부(124)를 통해 와전류의 손실을 저감할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')에서 상기 메인차폐층(110)은 상기 보조차폐층(120)에 형성되는 상기 관통부(124)로 삽입되는 돌출부(115)를 포함할 수 있다.
이와 같은 돌출부(115)는 와전류에 의한 손실을 줄일 수 있도록 상기 보조차폐층(120)에 관통형성되는 상기 관통부(124)를 통해 상기 평판형코일(200)로부터 발생되는 자기장이 누설되는 것을 보완할 수 있다.
이를 위해, 상기 돌출부(115)는 상기 메인차폐층(110)을 구성하는 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들 중 적어도 일부의 단위블럭(111,112)들로부터 일정길이 연장될 수 있다.
일례로, 상기 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들 중 적어도 일부의 단위블럭(111,112)들은 상기 관통부(124)로 삽입될 수 있도록 몸체로부터 일정길이 연장되는 단위돌출부(115a,115b)를 포함할 수 있으며, 상기 적어도 일부의 단위블럭(111,112)들에 각각 형성된 단위돌출부(115a,115b)들은 서로 연결되어 상기 관통부(124)와 대응되는 형상을 가질 수 있다.
즉, 상기 적어도 일부의 단위블럭(111,112)들에 각각 형성된 단위돌출부(115a,115b)들은 서로 연결되어 상기 관통부(124)와 대응되는 형상을 가지는 돌출부(115)를 형성할 수 있다.
일례로, 상기 복수 개의 단위블럭(111,112,113)들은 도 10에 도시된 바와 같이 일면에 곡선형의 단위돌출부(115a)가 형성된 제1단위블럭(111)과 일면에 직선형의 단위돌출부(115b)가 형성된 제2단위블럭(112) 및 단위돌출부(115a,115b)가 형성되지 않은 제3단위블럭(113)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 제1단위블럭(111), 제2단위블럭(112) 및 제3단위블럭(113)을 적절히 조합하여 일측이 서로 인접하도록 배치하면, 상기 메인차폐층(110)은 100mm×100mm 이상의 크기 또는 지름이 100mm 이상인 대면적으로 구현될 수 있으며, 상기 돌출부(115)는 상기 제1단위블럭(111)에 형성된 곡선형의 단위돌출부(115a) 및 제2단위블럭(112)에 형성된 직선형의 단위돌출부(115b)가 서로 연결되어 상기 관통부(124)와 대응되는 형상을 가질 수 있다.
이로 인해, 상기 제1단위블럭(111), 제2단위블럭(112) 및 제3단위블럭(113)을 적절히 조합하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 100mm×100mm 이상의 크기 또는 지름이 100mm 이상인 대면적을 가지면서도 일면에 상기 관통부(124)와 대응되는 형상의 돌출부(115)가 형성된 메인차폐층(110)을 구성할 수 있다.
그러나 상기 메인차폐층(110)을 구성하기 위한 단위블럭(111,112,113)을 상술한 제1단위블럭(111), 제2단위블럭(112) 및 제3단위블럭(113)으로 한정하는 것은 아니며, 상기 메인차폐층(110)을 구성하기 위한 제1단위블럭(111) 및 제2단위블럭(112)은 상기 관통부(124)의 크기나 형상에 따라 상기 단위돌출부(115a,115b)의 형상이 적절하게 변경될 수 있으며, 상기 관통부(124)의 크기나 형상에 따라 상기 제1단위블럭(111), 제2단위블럭(112) 및 제3단위블럭(113) 중 적어도 어느 하나의 블럭은 상기 메인차폐층(110)을 구성하는데 사용되지 않을 수 있다.
더불어, 상술한 바와 같이 상기 메인차폐층(110)이 일면에 소정의 깊이로 인입형성되는 코일수용홈(114)을 포함하는 경우, 상기 제1단위블럭(111) 및 제2단위블럭(112)은 몸체의 상면에 단위수용홈(114a,114b)이 형성되면서 상기 몸체의 하면에 단위돌출부(115a,115b)가 형성된 것일 수 있으며, 상기 몸체의 상면에 형성된 단위수용홈(114a,114b)과 상기 몸체의 하면에 형성된 단위돌출부(115a,115b)는 서로 동일한 형상일 수 있다.
이로 인해, 상기 제1단위블럭(111), 제2단위블럭(112) 및 제3단위블럭(113)을 적절히 조합하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 100mm×100mm 이상의 크기 또는 지름이 100mm 이상인 대면적을 가지면서도 일면에 상기 평판형코일(200)과 대응되는 형상의 코일수용홈(114)과 타면에 상기 관통부(124)와 대응되는 형상의 돌출부(115)가 각각 형성된 메인차폐층(110)을 구성할 수 있다.
한편, 상술한 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 전기자동차의 배터리를 충전하기 위한 전기자동차용 무선전력 전송모듈(1000,2000)로 구현될 수 있다.
일례로, 상기 전기자동차용 무선전력 전송모듈(1000,2000)은 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 소정 주파수 대역의 자기장을 이용하여 전력을 수신하거나 송출하기 위한 적어도 하나의 무선전력 전송용 안테나와, 상기 무선전력 전송용 안테나로부터 발생된 자기장을 차폐하기 위한 자기장 차폐모듈(100,100')을 포함할 수 있으며, 상기 자기장 차폐모듈은 상술한 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')일 수 있다.
여기서, 상기 무선전력 전송용 안테나는 도전성부재가 복수 회 권선된 평판형코일(200)일 수 있으며, 상기 평판형코일(200)은 상기 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')의 일면에 형성된 코일수용홈(114)에 삽입 배치될 수 있다.
이와 같은 전기자동차용 자기장 차폐모듈(100,100')은 전술한 내용과 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 평판형코일(200)이 외부로 무선전력을 송출하는 경우 상기 전기자동차용 무선전력 전송모듈(1000,2000)은 무선전력 송신모듈의 역할일 수 있고, 상기 평판형코일(200)이 무선전력을 수신하는 경우 상기 전기자동차용 무선전력 전송모듈(1000,2000)은 무선전력 수신모듈의 역할일 수 있다.
즉, 상기 전기자동차용 무선전력 전송모듈(1000,2000)은 상기 평판형코일(200)의 역할에 따라 무선전력 송신모듈 또는 무선전력 수신모듈로 구현될 수 있다.
더불어, 상술한 전기자동차용 무선전력 전송모듈(1000,2000)은 도 11에 도시된 바와 같이 상기 평판형코일(200) 및 자기장 차폐모듈(100,100')을 수용하기 위한 별도의 케이스(140)를 더 포함할 수 있다.
일례로, 상기 케이스(140)는 상기 평판형코일(200) 및 자기장 차폐모듈(100,100')을 내부에 수용할 수 있도록 내부공간을 갖는 함체형상의 본체(141)와 상기 본체(141)의 개방된 상부를 덮는 커버(142)를 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (12)

  1. 전기자동차용 무선전력 전송모듈에 적용되는 자기장 차폐모듈로서,
    도전성부재가 복수 회 권선된 평판형코일에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있도록 페라이트 재질로 이루어진 복수 개의 단위블럭들을 포함하고, 상기 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열되어 소정 면적을 갖는 판상으로 형성되는 메인차폐층; 및
    상기 메인차폐층을 보완할 수 있도록 금속성분을 포함하는 자성재질로 이루어지고, 상기 메인차폐층의 일면에 배치되며, 상기 평판형코일과 대응되는 형상으로 관통형성되는 관통부를 포함하는 보조차폐층;을 포함하는 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기자동차용 자기장 차폐모듈은,
    상기 평판형코일의 두께를 수용할 수 있도록 상기 평판형코일과 대응되는 형상으로 상기 메인차폐층의 일면으로부터 일정깊이 인입형성되는 코일수용홈;을 더 포함하는 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 단위블럭들 중 적어도 일부의 단위블럭들은 상기 평판형코일 의 일부를 수용하기 위한 단위수용홈을 포함하고,
    상기 적어도 일부의 단위블럭들에 각각 형성된 단위수용홈들은 상기 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열된 상태에서 서로 연결되어 상기 평판형코일과 대응되는 형상을 가지는 상기 코일수용홈을 형성하는 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 단위블럭들은,
    곡선형의 단위수용홈이 형성된 제1단위블럭과, 직선형의 단위수용홈이 형성된 제2단위블럭 및 단위수용홈이 형성되지 않는 제3단위블럭을 포함하는 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 코일수용홈은 상기 도전성부재의 선경과 동일하거나 상기 도전성부재의 선경보다 더 큰 크기의 깊이를 갖도록 상기 메인차폐층의 일면으로부터 인입형성되는 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 전기자동차용 자기장 차폐모듈은,
    자성재질로 이루어져 상기 코일수용홈에 배치되는 보조차단부재를 더 포함하고,
    상기 보조차단부재는 판상의 받침판과 상기 받침판으로부터 일정높이 연장되면서 나선형상으로 형성되는 격벽부재 및 상기 받침판과 격벽부재에 의해 규정되는 안착홈을 포함하며,
    상기 격벽부재는 상기 평판형코일에서 서로 이웃하는 턴과 턴 사이에 위치하도록 배치되는 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 코일수용홈은 양측부가 밀폐된 수용홈으로 형성되는 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 관통부는 상기 평판형코일보다 상대적으로 좁은 폭을 갖도록 형성되는 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 메인차폐층은 상기 복수 개의 단위블럭들 중 적어도 일부의 단위블럭들로부터 일정길이 연장되는 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 관통부에 삽입배치되는 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수 개의 단위블럭들 중 적어도 일부의 단위블럭들은 상기 관통부로 삽입될 수 있도록 몸체로부터 일정길이 연장되는 단위돌출부를 포함하고,
    상기 적어도 일부의 단위블럭들에 각각 형성된 단위돌출부들은 상기 복수 개의 단위블럭들이 서로 인접하도록 배열된 상태에서 서로 연결되어 상기 관통부와 대응되는 형상을 가지는 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 보조차폐층은 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금의 리본시트인 전기자동차용 자기장 차폐모듈.
  12. 도전성부재가 복수 회 권선된 평판형코일로 구비되는 무선전력 전송용 안테나; 및
    상기 평판형코일에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있도록 자성재질로 이루어진 자기장 차폐모듈;을 포함하고,
    상기 자기장 차폐모듈은 청구항 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 전기자동차용 자기장 차폐모듈인 전기자동차용 무선전력 전송모듈.
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