特許 7558399 無線充電装置およびそれを含む移動手段

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-19

(45)【発行日】2024-09-30

(54)【発明の名称】無線充電装置およびそれを含む移動手段

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/10 20160101AFI20240920BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

H02J50/10

H02J7/00 P

H02J7/00 301D

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023517397

(86)(22)【出願日】2021-10-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-04

(86)【国際出願番号】 KR2021014404

(87)【国際公開番号】W WO2022131509

(87)【国際公開日】2022-06-23

【審査請求日】2023-03-15

(31)【優先権主張番号】10-2020-0177092

(32)【優先日】2020-12-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】508148079

【氏名又は名称】エスケイシー・カンパニー・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＫＣ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】１０２， Ｊｅｏｎｇｊａ－ｒｏ， Ｊａｎｇａｎ－ｇｕ Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ １６３３８ （ＫＲ）

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】イ、スンファン

(72)【発明者】

【氏名】キム、テキョン

(72)【発明者】

【氏名】チェ、ジョンハク

(72)【発明者】

【氏名】キム、ナヨン

【審査官】阿部 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１４５７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００９２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１７０５９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－０４１３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０４９４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１２３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５６０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２１８４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０４５８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００７２１８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０００－０１２３４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ５０／１０

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コイル部と、
前記コイル部上に配置され、流入口および排出口を含み、冷却水が循環するよう密閉された内部空間を有し、前記コイル部と分離された冷却部と、
前記冷却部の内部空間に配置される磁性部と、
前記磁性部を固定する固定部とを含み、
前記冷却水は、前記流入口を介して流入して前記磁性部と熱的接触した後、前記排出口から排出され、
前記磁性部は、前記冷却部の少なくとも１つの内壁から１ｍｍ以上離隔される、無線充電装置。

【請求項2】

前記固定部はスペーサを含み、
前記スペーサは、前記冷却部の内部空間の底面から前記磁性部を離隔させる、請求項１に記載の無線充電装置。

【請求項3】

前記固定部は、前記冷却部の内壁の一部が突出した構造をもって前記冷却部と一体型で形成され、
２つ以上の前記固定部の突出構造が組み合わされ、前記冷却部が安着する溝を形成する、請求項１に記載の無線充電装置。

【請求項4】

前記無線充電装置は、下記式で算出される発熱温度減少率が４０％以上である、請求項１に記載の無線充電装置：
発熱温度減少率（％）＝［（Ｈ１－Ｈ２）／Ｈ１］×１００
ここで、
Ｈ１は、８５ｋＨｚの周波数にて前記冷却水を循環させずに６０分間無線充電する際の前記磁性部の温度（℃）であり、
Ｈ２は、８５ｋＨｚの周波数にて前記冷却水を循環させながら６０分間無線充電する際の前記磁性部の温度（℃）である。

【請求項5】

前記冷却水は、前記冷却部に第１方向で流入した後、前記第１方向で外部に排出され、
前記磁性部は、前記第１方向に垂直な方向に１ｍｍ以上互いに離隔された第１磁性部と第２磁性部とを含む、請求項１に記載の無線充電装置。

【請求項6】

前記磁性部は、２層以上に積層された構造を有し、各層間が１ｍｍ以上離隔される、請求項１に記載の無線充電装置。

【請求項7】

前記無線充電装置は、
前記冷却部内で前記磁性部上に配置されるシールド部をさらに含み、
前記冷却部内に流入した冷却水が、前記シールド部と熱的接触する、請求項１に記載の無線充電装置。

【請求項8】

無線充電装置を含み、
前記無線充電装置が、
コイル部と、
前記コイル部上に配置され、流入口および排出口を含み、冷却水が循環するよう密閉された内部空間を有し、前記コイル部と分離された冷却部と、
前記冷却部の内部空間に配置される磁性部と、
前記磁性部を固定する固定部とを含み、
前記冷却水は、前記流入口を介して流入して前記磁性部と熱的接触した後、前記排出口から排出され、
前記磁性部は、前記冷却部の少なくとも１つの内壁から１ｍｍ以上離隔される、移動手段。

【請求項9】

前記移動手段が電気自動車であり、
前記冷却水が自動車用冷却水である、請求項８に記載の移動手段。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実現例は、無線充電装置（wireless charging device）およびそれを含む移動手段（vehicle）に関するものである。より具体的に、実現例は、防熱構造を適用して充電効率の向上した無線充電装置およびそれを含む、電気自動車のような移動手段に関するものである。

【背景技術】

【0002】

昨今、情報通信分野は極めて速い速度で発展しており、電気、電子、通信、半導体などが総合的に組み合わされた多様な技術が持続的に開発される。また、電子機器のモバイル化傾向が増大するにつれ、通信分野においても無線通信および無線電力伝送技術に関する研究が盛んに行われている。特に、電子機器などに無線で電力を伝送する方案に関する研究が活発に進んでいる。

【0003】

前記無線電力伝送は、電力を供給する送信機と、電力供給を受ける受信機との間に物理的な接触なく電磁結合（inductive coupling）、容量結合（capacitive coupling）またはアンテナなどの電磁場共振構造を利用して、空間を介して電力を無線で伝送するものである。前記無線電力伝送は、大容量のバッテリーが求められる携帯用通信機器、電気自動車などに適しており、接点が露出されないため漏電などの危険がほとんどなく、有線方式の充電不良現象を防ぐことができる。

【0004】

一方、最近では、電気自動車への関心が急増するにつれ、充電インフラ構築に対する関心が増大している。既に、家庭用充電器を利用した電気自動車充電をはじめ、バッテリー交換、急速充電装置、無線充電装置などと、多様な充電方式が登場しており、新しい充電事業ビジネスモデルも登場し始めている（特許文献１参照）。また、欧州では試験運行中の電気自動車と充電所が目立ち始め、日本では自動車メーカーと電力会社が主導して電気自動車および充電所を試験的に運営している。

【0005】

電気自動車などに用いられる従来の無線充電装置は、無線充電効率を向上させるためにコイル部に隣接して磁性部が配置され、遮蔽のための金属板が磁性部と一定間隔離隔して配置される。

【0006】

無線充電装置は、無線充電の動作中にコイル部の抵抗と磁性部の磁気損失とによって熱が発生する。特に、無線充電装置内の磁性部は、電磁波エネルギー密度の高いコイル部に近い部分で熱が発生し、発生した熱は磁性部の磁気特性を変化させ、送信機と受信機との間のインピーダンス不整合を誘発して、充電効率が低下し、これによりさらに発熱が悪化する問題があった。しかし、このような無線充電装置は、主に電気自動車の下部に設置されるため、防塵および防水や衝撃吸収のために密閉構造を採用するので、放熱構造を実現することが困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】韓国特許公開第２０１１－００４２４０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

無線充電装置の放熱構造を実現するために、磁性部に冷却板を付着し、前記冷却板内に冷媒を循環させて熱を放出する構造を考慮し得るが、このような構造は、冷媒が磁性部に接触しないため、冷却効率を最大に上げるのは難しい。また、無線充電装置内に冷たい空気を吹き込んで冷却させる構造を考慮し得るが、磁性部の表面に冷たい空気が触れても、空気の低い熱伝導性によって冷却効率に限界がある。また、熱伝導率の高い冷却水を無線充電装置内に単に循環させると、電流が流れるコイル部のような回路に短絡を引き起こしやすい問題がある。

【0009】

そこで、本発明者らが研究した結果、コイル部と分離した冷却部内に磁性部を入れて、前記冷却部内に冷却水を循環させることにより、コイル部の短絡や充電効率低下を誘発しないとともに、磁性部に発生する熱を効果的に放出し得ることを見出した。

【0010】

したがって、実現例の課題は、磁性部で発生する熱が効果的に放出される無線充電装置およびそれを含む移動手段を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

一実現例によると、コイル部と、前記コイル部上に配置され、流入口および排出口を含み、冷却水が循環するように密閉された内部空間を有する冷却部と、前記冷却部の内部空間に配置される磁性部と、前記磁性部を固定する固定部とを含み、前記冷却水は、前記流入口を介して流入して前記磁性部と熱的接触した後、前記排出口から排出される、無線充電装置が提供される。

【0012】

他の実現例によると、前記無線充電装置を含む移動手段が提供される。

【発明の効果】

【0013】

前記実現例によると、コイル部と分離された冷却部内に磁性部を入れ、前記冷却部内に冷却水を循環させることにより、コイル部の短絡や充電効率低下を誘発しないとともに、磁性部に発生する熱を効果的に放出させ得る。特に、前記無線充電装置は、自動車用冷却水をそのまま使用し得るため、追加の冷却器が不要となり得る。さらには、前記冷却部内に配置される磁性部の構造と、その外にシールド部の配置などとを調整することにより、充電効率と耐衝撃性とを向上させ、製造コストをも低減し得る。

【0014】

したがって、前記無線充電装置は、送信機と受信機との間の大容量の電力伝送を求める電気自動車のような移動手段等に有用に使用され得る。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、一実現例による無線充電装置の分解斜視図を示すものである。

【図2】図２は、一実現例による無線充電装置の斜視図を示すものである。

【図3a】図３ａは、一実現例による無線充電装置の断面図を示すものである。

【図3b】図３ｂは、他の実現例による無線充電装置の断面図を示すものである。

【図3c】図３ｃは、他の実現例による無線充電装置の断面図を示すものである。

【図4】図４は、一実現例による冷却部の斜視図を示すものである。

【図5a】図５ａは、一実現例による冷却部の断面図を示すものである。

【図5b】図５ｂは、他の実現例による冷却部の断面図を示すものである。

【図6a】図６ａは、一実現例による冷却部の断面図を示すものである。

【図6b】図６ｂは、また他の実現例による冷却部の断面図を示すものである。

【図6c】図６ｃは、また他の実現例による冷却部の断面図を示すものである。

【図6d】図６ｄは、また他の実現例による冷却部の断面図を示すものである。

【図6e】図６ｅは、また他の実現例による冷却部の断面図を示すものである。

【図7】図７は、実施例および比較例における無線充電装置の無線充電時間による発熱温度および充電効率を示すものである。

【図8】図８は、無線充電装置が適用された電気自動車を示すものである。

【図9】図９は、無線充電装置が適用された電気自動車を示すものである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下の実現例の説明において、１つの構成要素が他の構成要素の上または下に配置されるものと記載されることは、１つの構成要素が他の構成要素の上または下に直接、またはさらに他の構成要素を介して間接的に配置されるものを全て含む。

【0017】

本明細書において、各構成要素の上／下関係は、理解を容易にするために添付の図面を参照すると記述される。しかし、図面と異なる方法で対象を観察する際には、これらの構成要素の上／下関係が観察方向によって変わることとなるものと理解すべきである。また、図面における各構成要素の大きさは説明のために誇張されることがあり、実際に適用される大きさとは異なり得る。

【0018】

本明細書において、ある構成要素を「含む」ということは、特に反する記載がない限り、その外に他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

【0019】

また、本明細書に記載された構成要素の特性値、寸法などを示す全ての数値範囲は、特に記載がない限り、全ての場合において「約」という用語で修飾されるものと理解すべきである。

【0020】

本明細書において単数表現は、特に説明がなければ、文脈上解釈される単数または複数を含む意味として解釈されるべきである。

【0021】

［無線充電装置］
図１、図２および３ａは、一実現例による無線充電装置の分解斜視図、斜視図および断面図をそれぞれ示すものである。

【0022】

一実現例による無線充電装置１０は、コイル部２００と、前記コイル部２００上に配置され、流入口５２１および排出口５２２を含み、冷却水が循環するように密閉された内部空間を有する冷却部５００と、前記冷却部５００の内部空間に配置される磁性部３００と、前記磁性部３００を固定する固定部５１１ａとを含み、前記冷却水は、前記流入口５２１を介して流入され、前記磁性部３００と熱的接触した後、前記排出口５２２から排出される。
以下、前記無線充電装置の各構成要素別に具体的に説明する。

【0023】

［コイル部］
前記コイル部２００は、導電性ワイヤを含み得る。
前記導電性ワイヤは導電性物質を含む。例えば、前記導電性ワイヤは導電性金属を含み得る。具体的に、前記導電性ワイヤは、銅、ニッケル、金、銀、亜鉛、および錫からなる群より選択される１種以上の金属を含み得る。

【0024】

また、前記導電性ワイヤは、絶縁性外皮を備え得る。例えば、前記絶縁性外皮は、絶縁性高分子樹脂を含み得る。具体的に、前記絶縁性外皮は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、テフロン樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂などを含み得る。

【0025】

前記導電性ワイヤの直径は、例えば、１ｍｍ～１０ｍｍ範囲、１ｍｍ～５ｍｍ範囲、または１ｍｍ～３ｍｍ範囲であり得る。

【0026】

前記導電性ワイヤは、平面コイル状で巻き付けられ得る。具体的に、前記平面コイルは、平面螺旋コイル(planar spiral coil)を含み得る。また、前記コイルの平面形状は、円形、楕円形、多角形、または角の丸い多角形の形状であり得るが、特に限定されない。

【0027】

前記平面コイルの外径は、５ｃｍ～１００ｃｍ、１０ｃｍ～５０ｃｍ、１０ｃｍ～３０ｃｍ、２０ｃｍ～８０ｃｍ、または５０ｃｍ～１００ｃｍであり得る。具体的な一例として、前記平面コイルは、１０ｃｍ～５０ｃｍの外径を有し得る。

【0028】

また、前記平面コイルの内径は、０．５ｃｍ～３０ｃｍ、１ｃｍ～２０ｃｍ、または２ｃｍ～１５ｃｍであり得る。

【0029】

前記平面コイルの巻き回数は、５回～５０回、１０回～３０回、５回～３０回、１５回～５０回、または２０回～５０回であり得る。具体的な一例として、前記平面コイルは、前記導電性ワイヤを１０回～３０回巻きつけて形成されたものであり得る

【0030】

また、前記平面コイル形状内において、前記導電性ワイヤ間の間隔は、０．１ｃｍ～１ｃｍ、０．１ｃｍ～０．５ｃｍ、または０．５ｃｍ～１ｃｍであり得る。

【0031】

前記の平面コイル寸法および規格範囲内であるとき、電気自動車のような大容量電力伝送を求める分野に好適であり得る。

【0032】

［冷却部および固定部］
前記冷却部５００は、前記コイル部２００上に配置され、流入口５２１および排出口５２２を含み、冷却水が循環するよう密閉された内部空間を有する。

【0033】

図４、図５ａおよび図６ａに示すように、前記冷却部５００は、下面ケース５１１、側面ケース５１２、および上面ケース５１３を含み、側面ケース５１２に流入口５２１および排出口５２２を備え得る。このようなケース構成要素は、固く組み立てられ、冷却水が循環するよう密閉された内部空間を構成し得る。

【0034】

前記冷却部のケースの素材は特に限定されないが、金属素材を含まないものが好ましい。例えば、前記冷却部のケースの素材として、耐久性に優れたプラスチック等を用い得る。具体的に、前記冷却部ケースの素材は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）などを含み得る。

【0035】

また、前記流入口および排出口は、冷却水の流入および排出に好適な素材および形状であれば、特に限定されずに適用され得る。例えば、前記流入口および排出口の素材は、前記冷却部のケース素材と同一または異なり得る。前記流入口および排出口は、前記冷却水の流れが滑らかになるように方向が一致することが好ましく、互いに対向して位置することが好ましい。また、前記冷却部の側面ケースには、それぞれ１個以上、２個以上、好ましくは３個以上の流入口および排出口を含んで良く、流入口および排出口が２個以上のときは、流入口および排出口が一定間隔を離隔したまま、それぞれ対向して位置し得る。また、流入口および排出口は、冷却水の流れが滑らかになるように、内径は１ｍｍ～５ｍｍ、具体的に２ｍｍ～４ｍｍであり得る。

【0036】

前記冷却部内には、前記磁性部を固定する固定部がさらに配置される。
前記固定部の素材は特に限定されず、前記冷却部のケースの素材と同一または異なり得る。また、前記固定部の形状は特に限定されないが、前記磁性部の位置を固定しながら、前記冷却水の流れを妨げないように構成することが好ましい。

【0037】

例えば、前記固定部は、前記冷却部のケースと一体型で備えられ得る。図１、図４、図５ａ、図６ａを参照すると、冷却部５００の下面ケース５１１に一体型固定部５１１ａが備えられ得る。前記一体型固定部は１つ以上設けられて良く、これら１つ以上の一体型固定部は、前記磁性部が安着する溝を形成し得る。このように、前記固定部は、前記冷却部の内壁の一部が突出した構造をもって前記冷却部と一体型に形成され、２つ以上の前記固定部の突出した構造が組み合わされ、前記冷却部が安着する溝を形成し得る。前記一体型固定部は、ケースの成形過程において固定部が突出した形状に成形して作製され得る。

【0038】

前記固定部は、前記磁性部を固定するだけでなく、前記冷却部の内壁において、前記磁性部を一定間隔で離隔させても良い。具体的に、前記固定部はスペーサを含み、前記スペーサは、前記冷却部の内部空間の底面から前記磁性部を離隔させ得る。または、前記スペーサは、前記冷却部の内部空間の上面から前記磁性部を離隔させ得る。

【0039】

一例として、前記一体型固定部は、スペーサとしての役割も果たすように構成され得る。図６ｂに示すように、下面ケース５１１に形成された一体型固定部５１１ｂが、磁性部３００を一定の高さ間隔にすると、ケース５１１から離隔させることができる。

【0040】

他の例として、前記無線充電装置が、前記冷却部内にスペーサをさらに含み、前記スペーサが、前記磁性部を固定する固定部として使用され得る。図６ｃを参照すると、下面ケース５１１にスペーサ型固定部５３０が付着され、その上に磁性部３００が付着されることにより、磁性部の位置を固定するだけでなく、ケース内壁から磁性部を一定間隔で離隔させ得る。前記付着のために、無線充電装置に使用される通常の接着剤が使用され得る。

【0041】

［磁性部の配置］
前記磁性部は、前記冷却部の内部空間に配置される。
これにより、前記冷却部の内部に流入した冷却水が、前記磁性部と熱的接触し得る。具体的に、前記冷却水は、前記磁性部の表面に直接接触するか、または熱媒体を介して接触し得る。前記磁性部と冷却水との熱的接触のために、前記冷却水が前記磁性部に直接接触して冷却することが最も効果的ではあるが、必要に応じて熱媒体を介して接触してもよい。前記熱媒体の素材と形態は特に限定されず、例えば、金属のような熱伝導性素材で構成されて良く、被覆、ケース、パイプなどの適切な形態で適用され得る。

【0042】

図４に示すように、前記磁性部３００は、前記冷却部５００のケース５１０内に配置されて良く、具体的に、下面ケース５１１上に配置され得る。

【0043】

前記磁性部は、前記冷却部の内壁から一定間隔で離隔されることが、冷却水の流れのために必要である。例えば、前記磁性部は、前記冷却部の少なくとも１つの内壁から０．５ｍｍ以上離隔されることが、冷却水の流れを滑らかにするのに有利である。具体的に、前記磁性部は、前記冷却部の少なくとも１つの内壁から１ｍｍ以上離隔され得る。より具体的に、前記磁性部は、前記冷却部の少なくとも１つの内壁から５ｍｍ～２５ｍｍ離隔され得る。

【0044】

図５ａを参照すると、前記冷却部の側面ケース５１２から前記磁性部３００までの幅間隔ｄ１が１ｍｍ以上、具体的に１０ｍｍ以上、より具体的に１５ｍｍ～２５ｍｍであり得る。そのために、前記磁性部３００の幅ｗは、前記冷却部５００の内部空間の幅に比べて小さくあり得る。

【0045】

このように、前記冷却部の内壁との幅間隔を維持するように、前記磁性部は固定部によって固定され得る。また、前記固定部によって、前記磁性部と前記冷却部との内壁間の高さ間隔も維持され得る。

【0046】

図６ａを参照すると、前記冷却部の上面ケース５１３から前記磁性部３００までの高さ間隔ｈ１が１ｍｍ以上、具体的に２ｍｍ以上、より具体的に３ｍｍ～５ｍｍであり得る。そのために、前記磁性部３００の厚さｔは、前記冷却部５００の内部空間の高さに対して低くあり得る。

【0047】

図６ｂおよび図６ｃを参照すると、前記冷却部の下面ケース５１１から前記磁性部３００までの高さ間隔ｈ３が０．１ｍｍ以上、具体的に０．２ｍｍ以上、より具体的に０．４ｍｍ～２ｍｍであり得る。

【0048】

前記磁性部は、１つまたは２つ以上設けられ得る。
例えば、前記磁性部は、第１磁性部と第２磁性部とを含むことができ、この際、冷却水の流れを妨げないように配置することが重要である。具体的に、前記冷却水が前記冷却部に第１方向で流入した後、前記第１方向で外部に排出され、前記磁性部は、前記第１方向に垂直な方向に１ｍｍ以上互いに離隔された第１磁性部と第２磁性部とを含み得る。具体的に、図５ｂおよび図６ｄを参照すると、冷却水の流れに垂直な方向に第１磁性部３１０および第２磁性部３２０が一定の幅間隔ｄ２で離隔して配置され得る。前記幅間隔ｄ２は１ｍｍ以上、具体的に１０ｍｍ以上、より具体的に１５ｍｍ～２５ｍｍであり得る。そのために、第１磁性部と第２磁性部との幅Ｗの和は、冷却部５００の幅よりも小さく、第１磁性部と第２磁性部との長さＬは、冷却部５００の長さよりも小さくあり得る。

【0049】

また、前記磁性部は、２層以上に積層された構造を有するが、各層間が１ｍｍ以上離隔され得る。図６ｅを参照すると、第１磁性部３１０および第２磁性部３２０を一定の幅間隔で離隔して配置し、その上に第３磁性部３３０および第４磁性部３４０を配置して良く、この際、スペーサ型固定部５３０が使用され得る。前記磁性部間の高さ間隔ｈ２は、具体的に０．５ｍｍ以上、より具体的に１ｍｍ～３ｍｍであり得る。

【0050】

［磁性部の素材および特性］
前記磁性部の素材は特に限定されず、無線充電装置に用いられる磁性体であり得る。

【0051】

一例として、前記磁性部は、フェライト系磁性体を含み得る。例えば、前記フェライト系磁性体の具体的な化学式は、ＭＯＦｅ_２Ｏ_３（ここで、Ｍは、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉなどの１種以上の２価金属元素である）で表され得る。前記フェライト系磁性体は、焼結されたものが透磁率のような磁性特性の面から有利である。前記焼結フェライト系磁性体は、原料成分を混合してか焼後粉砕し、これをバインダー樹脂と混合して成形し焼成して、シート状またはブロック状に製造され得る。具体的に、前記フェライト系磁性体は、Ｎｉ－Ｚｎ系、Ｍｇ－Ｚｎ系、またはＭｎ－Ｚｎ系フェライトを含んで良く、特に、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトは、８５ｋＨｚの周波数にて室温乃至１００℃以上の温度範囲にわたって高い透磁率、低い透磁損失、および高い飽和磁束密度を示し得る。

【0052】

他の例として、前記磁性部は、磁性粉末およびバインダー樹脂を含み得る。これにより、前記磁性部は、バインダー樹脂によって磁性粉末が互いに結合されることにより、広い面積において全体的に欠陥が少ないとともに、衝撃による損傷が少なくあり得る。前記磁性粉末は、酸化物系磁性粉末、金属系磁性粉末、またはこれらの混合粉末であり得る。例えば、前記酸化物系磁性粉末はフェライト系粉末、具体的にＮｉ－Ｚｎ系、Ｍｇ－Ｚｎ系、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライト粉末であり得る。また、前記金属系磁性粉末は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金磁性粉末、またはＮｉ－Ｆｅ合金磁性粉末であり、より具体的に、センダスト（sendust）粉末またはパーマロイ（permalloy）粉末であり得る。また、前記磁性粉末は、ナノ結晶質（nanocrystalline）磁性粉末であり、例えば、Ｆｅ系ナノ結晶質磁性粉末であり、具体的にＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系ナノ結晶質磁性粉末、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系ナノ結晶質磁性粉末、または、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｕ－Ｎｂ系ナノ結晶質磁性粉末であり得る。前記磁性粉末の平均粒径は、約３ｎｍ～約１ｍｍ、約１μｍ～約３００μｍ、約１μｍ～約５０μｍ、または約１μｍ～約１０μｍの範囲であり得る。前記磁性部は、前記磁性粉末を１０重量％以上、５０重量％以上、７０重量％以上、または８５重量％以上の量で含み得る。例えば、前記磁性部は、前記磁性粉末を１０重量％～９９重量％、１０重量％～９５重量％、または５０重量％～９５重量％の量で含み得る。前記バインダー樹脂として、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリフェニルスルフィド（ＰＳＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、エポキシ樹脂などが例示され得るが、これに限定されるものではない。

【0053】

また他の例として、前記磁性部分は、ナノ結晶質（nanocrystalline）磁性体を含み得る。例えば、前記磁性部は、Ｆｅ系ナノ結晶質磁性体であり、具体的に、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系ナノ結晶質磁性体、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系ナノ結晶質磁性体、またはＦｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｕ－Ｎｂ系ナノ結晶質磁性体であり得る。前記ナノ結晶質磁性体は、例えば、Ｆｅ系合金をメルトスピニングによる急冷凝固法（ＲＳＰ）で製造し、所望の透磁率が得られるように３００℃～７００℃の温度範囲で３０分～２時間、無磁場熱処理を行って製造され得る。

【0054】

前記磁性部は、シート状またはブロック状を有し得る。前記磁性部の厚さは、０．５ｍｍ～５ｍｍであり、具体的に０．５ｍｍ～３ｍｍ、０．５ｍｍ～２ｍｍ、または１ｍｍ～２ｍｍであり得る。前記磁性部の面積は、２００ｃｍ^２以上、４００ｃｍ^２以上、または６００ｃｍ^２以上であり、また、１００００ｃｍ^２以下であり得る。また、前記磁性部は、多数の磁性単位体が組み合わされて構成され、この際、前記磁性単位体の面積は、６０ｃｍ^２以上、９０ｃｍ^２以上、または９５ｃｍ^２～９００ｃｍ^２であり得る。

【0055】

前記磁性部は、電気自動車の無線充電標準周波数近傍において、一定レベルの磁性特性を有し得る。前記電気自動車の無線充電標準周波数は１００ｋＨｚ未満であり、例えば７９ｋＨｚ～９０ｋＨｚ、具体的に８１ｋＨｚ～９０ｋＨｚ、より具体的に約８５ｋＨｚであり得る。これは、携帯電話のようなモバイル電子機器に適用する周波数とは区別される帯域である。前記磁性部の８５ｋＨｚにおける透磁率は、素材によって変わり得るが、５以上、例えば、５～１５００００であり、具体的な素材により５～３００、５００～３５００、または１００００～１５００００であり得る。また、前記磁性部の８５ｋＨｚにおける透磁損失は、素材によって変わり得るが、０以上、例えば、０～５００００であり、具体的な素材により０～１０００、１～１００、１００～１０００、または５０００～５００００であり得る。

【0056】

［シールド部］
前記無線充電装置は、シールド部をさらに含み得る。前記シールド部は、電磁波遮蔽によって外部に電磁波が漏れて発生し得る電磁干渉（electromagnetic interference、ＥＭＩ）を抑制する。前記シールド部の素材は、例えば金属であって良く、これにより前記シールド部は金属板であり得るが、特に限定されない。具体的な一例として、前記シールド部の素材はアルミニウムであって良く、その外、電磁波遮蔽能を有する金属または合金素材が使用され得る。

【0057】

前記シールド部は、前記冷却部上に、または前記冷却部の内部に配置され得る。
一例として、前記無線充電装置は、前記冷却部上に配置されるシールド部をさらに含み得る。具体的には、図３ａに示すように、冷却部のケース５１０の外側にシールド部４００が配置され得る。

【0058】

他の例として、前記無線充電装置は、前記冷却部内で前記磁性部上に配置されるシールド部をさらに含み、前記冷却部内に流入した冷却水が、前記シールド部と熱的接触し得る。具体的に、前記冷却水は、前記シールド部の表面に直接接触するか、または熱媒体を介して接触し得る。前記熱媒体の素材と形態は特に限定されず、例えば、金属のような熱伝導性素材からなり、被覆、ケース、パイプなどの適切な形態で適用され得る。図３ｂに示すように、冷却部のケース５１０の内側にシールド部４００を設けられ、この際、シールド部４００と磁性部３００との間は一定間隔で離隔され、冷却水の流れ７００を滑らかにし得る。例えば、前記シールド部と前記磁性部との離隔距離は、３ｍｍ以上、５ｍｍ以上、３ｍｍ～１０ｍｍ、または４ｍｍ～７ｍｍであり得る。

【0059】

また他の例として、前記無線充電装置は、前記冷却部上に配置されたシールド部をさらに含み、前記シールド部で発生する熱が、前記冷却水によって外部に放出され得る。具体的に、図３ｃに示すように、冷却部の上面ケースの代わりにシールド部４００が設けられて良く、こうすると、シールド部４００で発生する熱が、より効果的に外部に放出され得る。

【0060】

前記シールド部は、前記コイル部と一定間隔で離隔して配置され得る。例えば、前記シールド部と前記コイル部との離隔距離は、１０ｍｍ以上または１５ｍｍ以上であり、具体的に１０ｍｍ～３０ｍｍ、または１０ｍｍ～２０ｍｍであり得る。また、シールド部は、前記磁性部と一定間隔離隔して配置されても良い。

【0061】

前記シールド部の厚さは、０．２ｍｍ～１０ｍｍ、０．５ｍｍ～５ｍｍ、または１ｍｍ～３ｍｍであり得る。また、前記シールド部の面積は、２００ｃｍ^２以上、４００ｃｍ^２以上、または６００ｃｍ^２以上であり得る。

【0062】

［その他の構成要素］
前記無線充電装置１０は、前記コイル部２００を支持する支持部１００をさらに含み得る。前記支持部の材質および構造は、無線充電装置に用いられる通常の支持部の材質および構造を採用し得る。前記支持部は、平板構造またはコイル部を固定させ得るよう、コイル部の形状に沿って溝が掘られた構造を有し得る。

【0063】

前記無線充電装置は、前述の構成要素を保護するハウジングをさらに含み得る。前記ハウジングは、コイル部、冷却部、磁性部、シールド部などの無線充電装置の構成要素を保護する。前記ハウジングの材質および構造は、無線充電装置に用いられる通常のハウジングの材質および構造を採用し得る。

【0064】

例えば、図１、図２、および図３ａに示すように、前記ハウジングは、下面ハウジング６１０、側面ハウジング６２０、および上面ハウジング６３０が結合された構成を有し得るが、これに特に限定されない。

【0065】

［発熱性能］
このように、前記実現例によると、コイル部と分離した冷却部内に磁性部を入れ、前記冷却部内に冷却水を循環させることにより、コイル部の短絡や充電効率の低下を誘発しないとともに、磁性部に発生する熱を効果的に放出させ得る。

【0066】

例えば、前記無線充電装置は、下記式で算出される発熱温度減少率が４０％以上であり得る。
発熱温度減少率（％）＝［（Ｈ１－Ｈ２）／Ｈ１］×１００
ここで、Ｈ１は、８５ｋＨｚの周波数にて前記冷却水を循環させずに６０分間無線充電する際の前記磁性部の温度（℃）であり、Ｈ２は、８５ｋＨｚの周波数にて前記冷却水を循環させながら６０分間無線充電する際の前記磁性部の温度（℃）である。

【0067】

具体的に、前記無線充電装置は、前記発熱温度減少率が４５％以上、または５０％以上であり、より具体的に、４０％～７０％、４５％～６０％であり得る。また、前記無線充電装置は、８５ｋＨｚの周波数にて前記冷却水を循環させながら６０分間無線充電する際に、前記磁性部の温度（℃）が最大１００℃を超えなくなり得る。

【0068】

特に、前記無線充電装置は、自動車用冷却水をそのまま使用し得るため、追加の冷却器を不要とし得る。さらには、前記冷却部内に配置される磁性部の構造やその外シールド部の配置などを調整することにより、充電効率と耐衝撃性とを向上させ、製造コストをも低減し得る。

【0069】

したがって、前記無線充電装置は、送信機と受信機との間の大容量の電力伝送を求める電気自動車のような移動手段などに有用に使用され得る。

【0070】

（移動手段）
前記無線充電装置は、送信機と受信機との間の大容量の電力伝送を求める電気自動車のような移動手段などに有用に使用され得る。

【0071】

図８は、無線充電装置が適用された移動手段、具体的に、電気自動車を示すものであり、下部に無線充電装置を備え、電気自動車用無線充電システムが設けられた駐車区域において、無線により充電され得る。

【0072】

図９を参照すると、一実現例による移動手段１は、前記実現例による無線充電装置を受信機２１として含む。前記無線充電装置は、移動手段１の無線充電の受信機２１として機能し、無線充電の送信機２２から電力供給を受け得る。

【0073】

このように、前記移動手段は無線充電装置を含み、前記無線充電装置が、コイル部と、前記コイル部上に配置され、流入口および排出口を含み、冷却水が循環するよう密閉された内部空間を有する冷却部と、前記冷却部の内部空間に配置される磁性部と、前記磁性部を固定する固定部とを含み、前記冷却水は前記流入口を介して流入して前記磁性部と熱的接触した後、前記排出口から排出される。

【0074】

前記移動手段に含まれる無線充電装置の各構成要素の構成および特徴は、前述の通りである。

【0075】

前記無線充電装置は、前記冷却部の外部に配置され冷却水を周期的に冷却する冷却器と、前記冷却器と前記冷却部の流入口および排出口とを連結して、冷却水が循環されるようにする連結流路とをさらに含み得る。その外にも、前記無線充電装置は、前記冷却水の温度を感知する温度センサと、前記温度センサで感知した冷却水の温度に応じて、前記冷却器の稼働有無を制御する制御器とをさらに含み得る。

【0076】

または、前記無線充電装置に流入する冷却水として、自動車用冷却水を用いることもできる。この場合、無線充電装置の冷却器として、前記電気自動車に基本的に設けられる冷却水の冷却器を利用し得る。具体的に、図８に示すように、電気自動車１の内部に設けられる冷却水の冷却器１５と、無線充電装置１０の流入口および排出口とが、連結流路１６により連結され得る。これにより、別途の冷却器を作製しなくても、効果的な放熱が可能であり得る。

【0077】

前記移動手段は、前記無線充電装置から電力伝送を受けるバッテリーをさらに含み得る。前記無線充電装置は、無線で電力伝送を受けて前記バッテリーに伝達し、前記バッテリーは、前記電気自動車の駆動系に電力を供給し得る。前記バッテリーは、前記無線充電装置またはその他追加の有線充電装置から伝送される電力によって充電され得る。

【0078】

また、前記移動手段は、充電に関する情報を無線充電システムの送信機に伝達する信号伝送機をさらに含み得る。このような充電に関する情報は、充電速度のような充電効率、充電状態などであり得る。

【0079】

（実施例）
以下、前記実現例によりさらに具体的に記述するが、実現可能な範囲がこれらに限定されるものではない。

【0080】

図１、図２および図３ａは、一実現例による無線充電装置の分解斜視図、斜視図および断面図をそれぞれ示すものである。前記の図のように無線充電装置を構成するが、冷却部５００およびその内部に配置される磁性部３００の構成を、図５ｂおよび図６ｄのように、第１磁性部３１０および第２磁性部３２０がスペーサ型固定部５３０に載置された構造で作製した。この際、冷却部の下面ケース５１１から磁性部までの高さｈ３は０．４ｍｍとし、冷却部の側面ケース５１２と磁性部との間の距離ｄ１は１５ｍｍとし、第１磁性部３１０と第２磁性部３２０との間の距離ｄ２は１５ｍｍとした。また、第１磁性部３１０および第２磁性部３２０の長さＬは３００ｍｍ、幅Ｗは１５０ｍｍ、厚さｔは８ｍｍで作製した。その他、コイル２００の規格、シールド部４００の大きさおよび各構成品間の距離等は、ＳＡＥ Ｊ２９５４ ＷＰＴ２ Ｚ２クラススタンダードテストの充電効率測定条件に基づいて作製した。

【0081】

（比較例）
比較例として、前記実施例の無線充電装置と同様に作製するが、冷却部はなく磁性部のみ備えるように作製した。

【0082】

［充電効率測定］
同様の無線充電装置を２つ作製して送信機と受信機としてそれぞれ利用し、ＳＡＥ Ｊ２９５４ ＷＰＴ２ Ｚ２クラススタンダードテストの充電効率測定条件の下で、送信機のコイル部に電流を流して８５ｋＨｚの周波数および６．６ｋＷ出力の無線電力の充電を６０分間行った。この際、実施例の無線充電装置１０の冷却部５００の流入口５２１と排出口５２２には、自動車用冷却水循環チューブを連結して、最初２５℃の冷却水を冷却部の内部に循環させた。これに対し、比較例の無線充電装置においては、冷却水を循環させる過程はなしで充電効率を測定した。

【0083】

［発熱温度測定］
前記充電効率測定の際に、実施例および比較例の無線充電装置における磁性部の表面中心部の温度を測定した。
その結果を下記表１、表２、および図７に示す。

【0084】

【0085】

【0086】

前記表１、表２、および図７に示すように、無線充電時間が経過するにつれ、比較例の無線充電装置の温度が持続的に上昇して１９０℃に達していることに対し、実施例の無線充電装置の温度は１００℃付近でそれ以上上昇しなかった。また、実施例の無線充電装置の充電効率は、比較例に比べて優れていた。

【符号の説明】

【0087】

１：移動手段
１０：無線充電装置
１５：冷却器
１６：連結流路
２１：受信機
２２：送信機
１００：支持部
２００：コイル部
３００：磁性部
３１０：第１磁性部
３２０：第２磁性部
３３０：第３磁性部
３４０：第４磁性部
４００：シールド部
５００：冷却部
５１０：ケース
５１１：下面ケース
５１１ａ、５１１ｂ：一体型固定部
５１２：側面ケース
５１３：上面ケース
５２１：流入口
５２２：排出口
５３０：スペーサ型固定部
６００：ハウジング
６１０：下面ハウジング
６２０：側面ハウジング
６３０：上面ハウジング
７００：冷却水の流れ
ｈ１：上面ケースから磁性部までの高さ間隔
ｈ２：磁性部間の高さ間隔
ｈ３：下面ケースから磁性部までの高さ間隔
ｄ１：側面ケースから磁性部までの幅間隔
ｄ２：磁性部間の幅間隔
Ｗ：磁性部の幅
Ｌ：磁性部の長さ
ｔ：磁性部の厚さ

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図6a】

【図6b】

【図6c】

【図6d】

【図6e】

【図7】

【図8】

【図9】