无线充电装置及包含其的运输工具的制作方法

1.本实施方案涉及一种无线充电装置和包括其的运输工具。更具体地，本实施方案涉及一种具有增强的耐热性和充电效率的无线充电装置以及包含该无线充电装置的运输工具。


背景技术：

2.近年来，信息通信领域正以极快的速度发展，以及将电力、电子、通信和半导体综合起来的各种技术不断得到发展。此外，随着电子装置的移动性越来越高，通信领域正在积极开展无线通信和无线电力传输技术的研究。具体地，正在积极地进行对用于向电子装置无线电力传输的方法的研究。
3.无线电力传输是指在提供电力的发送器和接收电力的接收器之间没有物理接触的情况下，使用电感耦合、电容耦合或诸如天线之类的电磁场谐振结构通过空间无线传输电力。无线电力传输适用于需要大容量电池的便携式通信装置、电动车辆等。由于触点没有暴露，所以短路的风险很小，并且可以防止有线方法中的充电失败现象。
4.同时，随着近年来人们对电动车辆的兴趣迅速增加，人们对建设充电基础设施的兴趣也在增加。各种充电方法已经出现，例如使用家用充电器为电动车辆充电、电池更换、快速充电装置和无线充电装置。一种新的充电业务模式也开始出现(参见韩国专利公开号2011-0042403)。此外，正在测试的电动车辆和充电站开始在欧洲脱颖而出。在日本，电动车辆和充电站正在汽车制造商和电力公司的带领下进行试点。
5.无线充电装置在无线充电操作过程中，由于线圈单元的电阻和磁性单元的磁损耗而产生热量。特别是无线充电装置中的磁性单元在无线充电过程中不可避免地会产生高温热量。产生的热量可能会改变磁性单元的磁特性，并导致无线充电装置损坏和电源转换电路可能断开等安全问题，从而限制其可用性或降低充电效率。
6.【现有技术文件】
7.【专利文献】
8.(专利文献1)韩国专利公开第2011-0042403号


技术实现要素：

9.技术问题
10.本发明旨在解决现有技术的问题。
11.本发明所要解决的技术问题是提供一种无线充电装置，该装置通过包括在150-180℃，具体为180℃的温度(其为评价车用磁性单元的可靠性的温度)下具有小位移(δdr1)的磁性单元来增强耐热性和磁特性。
12.本发明所要解决的另一技术问题是提供一种包括上述无线充电装置的运输工具。
13.问题的解决方案
14.根据一个实施方案，提供了一种无线充电装置，其包括线圈单元；以及设置在线圈
单元上的磁性单元，其中磁性单元在180℃下由以下等式1表示的位移(δdr1)为0.07或更小：
15.【等式1】
[0016][0017]
其中，d
25
为通过动态力学分析(dma)测得的25℃下的位移量，d
180
为通过动态力学分析(dma)测得的180℃下的位移量，ms为46毫米，其为长60毫米、宽13毫米、厚1毫米的长方体形状样品的不包括由夹具夹持的部分的长度。动态力学分析中的频率为1hz，动态力学分析采用dma多应变模式、温度斜坡法和双悬臂夹具进行。
[0018]
根据另一实施方案，提供了一种运输工具，包括无线充电装置，其中该无线充电装置包括线圈单元；以及设置在线圈单元上的磁性单元，该磁性单元在180℃下由上述等式1表示的位移(δdr1)为0.07或更小。
[0019]
本发明的有益效果
[0020]
根据一实施方案，本发明的无线充电装置包括在180℃下具有小形变(热形变)的磁性单元，因为其在180℃下的位移(δdr1)为0.07或更小。因此，由于其耐热性和磁特性进一步增强，可以防止磁性单元在无线充电过程中的形变和损坏，并提高其高温稳定性和充电效率。
[0021]
因此，无线充电装置可有利地用于需要在发射器和接收器之间进行大容量电力传输的电动车辆，以及各种个人运输工具，例如电动摩托车、电动踏板车、电动滑板车、电动轮椅、电动自行车等。
附图说明
[0022]
图1是根据一实施方案的无线充电装置的分解透视图。
[0023]
图2是根据一个实施方案的无线充电装置的透视图。
[0024]
图3a是无线充电装置沿图2中a-a'线的横截面图。
[0025]
图3b是根据另一实施方案的无线充电装置的横截面图。
[0026]
图4是根据本发明实施方案的安装在动态力学分析(dma)的悬臂夹具上的磁性片(磁性单元)样品和ms的示意图。
[0027]
图5是示出根据本发明实施方案的安装在dma的悬臂夹具上的磁性片(磁性单元)样品的移动以及其位移的图。
[0028]
图6是dma测试结果的曲线图，示出了实施例3的聚合物型磁性单元的相对于温度的位移长度。
[0029]
图7是dma测试结果的曲线图，示出了对比例2的聚合物型磁性单元的相对于温度的位移长度。
[0030]
图8示出了根据一实施方案的通过模具形成聚合物型磁性单元的过程。
[0031]
图9示出了根据一实施方案的设置有无线充电装置的运输工具(电动车辆)。
具体实施方式
[0032]
实施本发明的最佳模式
[0033]
下面结合附图对实现本发明思想的具体实施方案进行详细说明。
[0034]
此外，在本发明的描述中，如果确定相关已知构造或功能的详细描述可能模糊本发明的主旨的话，则将省略其详细描述。
[0035]
此外，在附图中，某些部件被夸大、省略或示意性地示出，并且每个部件的尺寸并不完全反映实际尺寸。
[0036]
本说明书中的术语仅用于描述具体实施方案，并不用于限制本发明。单数表达涵盖复数表达，除非上下文另有明确规定。
[0037]
本说明书中相同的附图标记表示相同的元件。
[0038]
在本说明书中，当提到一个元件设置在另一元件“之上”或“之下”时，其不仅意味着一个元件直接形成于另一元件“之上”或“之下”，而且还意味着一个元件间接地形成于另一元件之上或之下，其他元件介于它们之间。
[0039]
此外，关于每个元件的之上或之下的术语可以参考附图。为了便于描述，附图中各个元件的尺寸可能被夸大地描绘，并且它们可能与实际尺寸不同。
[0040]
此外，如本文所用的术语“包括”指定特定的特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或部件，并且不排除其他特定的特征、区域、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。
[0041]
此外，除非另有说明，否则本文中使用代表元件的物理性质、尺寸等的数字应理解为由术语“约”修饰。
[0042]
在本说明书中，除非另有说明，否则单数表达应理解为包括根据上下文解释的单数或复数表达。
[0043]
【无线充电装置】
[0044]
图1和图2分别是根据一实施方案的无线充电装置的分解透视图和透视图。
[0045]
如图1和图2所示，根据本发明实施方案的无线充电装置(10)包括线圈单元(200)；以及设置在线圈单元(200)上的磁性单元(300)。此外，无线充电装置(10)还可以包括用于支撑线圈单元(200)的支撑单元(100)、设置在磁性单元上的屏蔽单元(400)和用于保护部件的外壳(600)。
[0046]
在根据本发明实施方案的无线充电装置中，该磁性单元在180℃下由以下等式1表示的位移(δdr1)为0.07或更小：
[0047]
【等式1】
[0048][0049]
其中，d
25
为通过动态力学分析(dma)测得的25℃下的位移量，d
180
为通过动态力学分析(dma)测得的180℃下的位移量，ms为46毫米，其为长60毫米、宽13毫米、厚1毫米的长方体形状样品的不包括由夹具夹持的部分的长度。
[0050]
动态力学分析中的频率为1hz，动态力学分析采用dma多应变模式、温度斜坡法和双悬臂夹具进行。
[0051]
根据该实施方案，本发明的无线充电装置包括在180℃下具有小形变(热形变)的磁性单元，因为其在150至180℃(其为车辆用磁性单元的可靠性评估温度)下的位移(δdr1)为0.07或更小。因此，由于其耐热性和磁特性进一步增强，可以防止磁性单元在无线充
电过程中的形变和损坏，并进一步提高其高温稳定性和充电效率。
[0052]
在下文中，将详细描述无线充电装置的每个构成元件。
[0053]
线圈单元
[0054]
根据本发明实施方案的无线充电装置包括线圈单元，交流电流流过该线圈单元以产生磁场。
[0055]
线圈单元可包括导线。
[0056]
导线包括导电材料。例如，导线可以包括导电金属。具体地，导线可以包括选自由铜、镍、金、银、锌和锡组成的组中的至少一种金属。
[0057]
此外，导线可以具有绝缘护套。例如，绝缘护套可以包括绝缘聚合物树脂。具体地，绝缘护套可以包括聚氯乙烯(pvc)树脂、聚乙烯(pe)树脂、特氟龙树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂等。
[0058]
导线的直径可具有以下范围内的直径，例如1mm至10mm、2mm至7mm或3mm至5mm。
[0059]
导线可以以平面线圈的形式缠绕。具体地，平面线圈可以包括平面螺旋线圈。此外，线圈的平面形状可以是椭圆形、多边形或具有圆角的多边形，但并不特别限于此。
[0060]
平面线圈的外径可以为5cm至100cm、10cm至50cm、10cm至30cm、20cm至80cm或50cm至100cm。作为一具体示例，平面线圈的外径可以为10cm至50cm。
[0061]
此外，平面线圈的内径可为0.5cm至30cm、1cm至20cm或2cm至15cm。
[0062]
平面线圈的匝数可以是1至50圈、5至30圈、5至20圈或7至15圈。作为具体的示例，平面线圈可以通过将导线缠绕7至15圈而形成。
[0063]
此外，平面线圈形状的导线之间的距离可以是0.1cm至1cm、0.1cm至0.5cm或0.5cm至1cm。
[0064]
在上述优选的平面线圈尺寸和规格范围内，可适用于需要大容量输电的电动车辆等领域，以及电动摩托车、电动踏板车、电动滑板车、电动轮椅、电动自行车等各种个人运输工具。
[0065]
线圈单元可以设置为与磁性单元隔开预定的间隔。例如，线圈单元和磁性单元之间的间隔距离可以是0.2mm或更大、0.5mm或更大、0.2mm至3mm或0.5mm至2mm。
[0066]
磁性单元
[0067]
磁性单元可以形成围绕在线圈单元周围形成的磁场的磁路，并且磁性单元设置在线圈单元和屏蔽单元之间。
[0068]
磁性单元可以设置为与屏蔽单元隔开预定的间隔。例如，磁性单元和屏蔽单元之间的间隔距离可以为3mm或更大、5mm或更大、3mm至10mm或4mm至7mm。
[0069]
此外，磁性单元可以设置为与线圈单元隔开预定的间隔。例如，磁性单元和线圈单元之间的间隔距离可以为0.2mm或更大、0.5mm或更大、0.2mm至3mm或0.5mm至2mm。
[0070]
磁性单元在180℃下由上述等式1表示的位移(δdr1)可为0.07或更小。具体地，δdr1可以为小于0.07、0.068或更小、0.065或更小、0.063或更小、0.05或更小、0.04或更小、0.03或更小、0.02或更小、0.01或更小、0.008或更小、0.007或更小，或者0.005或更小。或者，磁性单元在180℃下由上述等式1表示的位移(δdr1)可为0。
[0071]
δdr1是指由dma测得的180℃下的位移量(d
180
)与25℃下的位移量(d
25
)之差(d
180-d
25
)与ms的比值。如果δdr1满足上述范围，则可进一步提高耐热性和磁特性。在这种情况
下，可将磁性单元在高温下发生形变和损坏的几率降至最低，从而提高充电效率。
[0072]
dma是一种用于测量物质热特性的技术。根据本发明的实施方案，为了测量磁性单元的耐热性，可以检查诸如磁性单元的随温度升高的位置变化和长度变化的特性。例如，可以使用时间、温度和频率的函数来测量磁性单元的形变或应力的机械特性。
[0073]
具体地，在dma中，ta的dma q800设备可以在-20℃至200℃和1hz的频率下使用，使用夹具和驱动轴固定磁性单元样品(例如，磁性片)并测量其机械性能，并且利用驱动电机对磁性单元样品施加应力或应变的动态刺激，以通过传感器测量磁性单元样品的位移(形变)。
[0074]
dma以dma多应变模式、温度斜坡法和双悬臂夹具进行。
[0075]
具体地，为了测量磁性单元相对于温度的位移特性，参见图4和图5，例如，将磁性单元片状样品(301)安装在dma的悬臂夹具(800)上。此处，在图4中，l是样品的长度，ms是除去夹具夹持部分的样品长度，w是样品的宽度，t是样品的厚度。在图5中，实线所示的样品附近的箭头方向表示样品(301)相对于温度的移动，d表示通过样品的移动测量的样品的位移量。
[0076]
根据本发明的实施方案，如图4所示，ms为长度(l)为60mm、宽度(w)为13mm、厚度(t)为1mm的长方体形状的样品(磁性单元，例如磁性片)的不包括由双悬臂夹具(800)夹持的样品末端的总长度为14mm的部分(即样品末端夹持长度约7mm的部分)的长度。根据本发明的实施方案，ms为46mm。
[0077]
根据本发明的实施方案，在180℃下的位移量(d
180
)可以为小于3.5mm、3.2mm或更小、3.0mm或更小、2.9mm或更小、2.5mm或更小、2.0mm或更小、1.5mm或更小、1.0mm或更小、0.5mm或更小、或0.3mm或更小。或者，在180℃下的位移量(d
180
)也可以为0。
[0078]
如果d
180
满足上述范围，则可以进一步提高耐热性和磁特性。此外，可将磁性单元在高温下发生形变和损坏的几率降至最低，从而提高充电效率。
[0079]
根据本发明的实施方案，在25℃下的位移量(d
25
)可以是0.2mm或更小、0.1mm或更小、0.01mm或更小或0.001mm或更小，具体地，0mm。
[0080]
180℃下的位移量(d
180
)与25℃下的位移量(d
25
)之差(d
180-d
25
)与d
25
为0时180℃下的位移量(d
180
)相同。具体地，其可以为小于3.5mm、3.2mm或更小、3.0mm或更小、2.9mm或更小、2.5mm或更小、2.0mm或更小、1.5mm或更小、1.0mm或更小、0.5mm或更小或0.3mm或更小。
[0081]
如果d
180-d
25
满足上述范围，则可进一步提高耐热性和磁特性。此外，可将磁性单元在高温下发生形变和损坏的几率降至最低，从而提高充电效率。
[0082]
根据本发明的另一实施方案，磁性单元在195℃下的由以下等式2表示的位移(δdr2)可为0.20或更小。
[0083]
【等式2】
[0084][0085]
此处，d
195
是通过动态力学分析(dma)测得的195℃下的位移量，并且d
25
和ms如上所述。
[0086]
具体地，δdr2可以为小于0.20、0.19或更小、0.185或更小、0.183或更小、0.18或更小、0.15或更小、0.10或更小、0.09或更小、0.08或更小、0.07或更小、0.06或更小，或者
0.054或更小。
[0087]
δdr2是指由dma测得的195℃下的位移量(d
195
)与25℃下的位移量(d
25
)之差(d
195-d
25
)与ms的比值。如果δdr2满足上述范围，则可进一步提高耐热性和磁特性。
[0088]
根据本发明的实施方案，在195℃下的位移量(d
195
)可为10.0mm或更小、9.5mm或更小、9.0mm或更小、8.5mm或更小、8.4mm或更小、8.0mm或更小、7.5mm或更小、7.0mm或更小、5.0mm或更小、4.0mm或更小、3.0mm或更小、2.5mm或更小、2.0mm或更小、1.5mm或更小、1.0mm或更小、0.5mm或更小或0.3mm或更小。
[0089]
如果d
195
满足上述范围，则可以进一步提高耐热性和磁特性。
[0090]
195℃下的位移量(d
195
)与25℃下的位移量(d
25
)之差(d
195-d
25
)与d
25
为0时195℃下的位移量(d
195
)相同。具体地，其可为10.0mm或更小、9.5mm或更小、9.0mm或更小、8.5mm或更小、8.4mm或更小、8.0mm或更小、7.5mm或更小、7.0mm或更小、5.0mm或更小、4.0mm或更小、3.0mm或更小、2.5mm或更小、2.0mm或更小、1.5mm或更小、1.0mm或更小、0.5mm或更小或0.3mm或更小。
[0091]
如果d
195-d
25
满足上述范围，则可进一步提高耐热性和磁特性。此外，可将磁性单元在高温下发生形变和损坏的几率降至最低，从而提高充电效率。
[0092]
根据本发明的另一实施方案，磁性单元由以下等式3表示的在180℃下的位移(δdr1)与在195℃下的位移(δdr2)之比(δdr)可为0.35或更小：
[0093]
【等式3】
[0094][0095]
具体地，δdr可以为小于0.35、0.345或更小、0.32或更小、0.30或更小、0.20或更小、0.15或更小或0.12或更小。如果δdr满足上述范围，则可以进一步提高耐热性和磁特性。
[0096]
同时，根据本发明的又一实施方案，由以下等式4表示的磁性单元相对于温度变化的位移量(dpt)可为0.2/50℃或更小：
[0097]
【等式4】
[0098][0099]
此处，d
130
是通过动态力学分析(dma)测得的130℃下的位移量，并且d
180
和ms如上所述。
[0100]
具体地，dpt可为0.1/50℃或更小、0.07/50℃或更小、0.068/50℃或更小、0.065/50℃或更小、0.063/50℃或更小、0.06/50℃或更小、0.05/50℃或更小、0.04/50℃或更小、0.03/50℃或更小、0.02/50℃或更小、0.01/50℃或更小、0.008/50℃或更小或0.007/50℃或更小。
[0101]
dpt是指相对于温度变化的位移量。具体表示为用dma测定的180℃下的位移量(d
180
)与130℃时的位移量(d
130
)之差(d
180-d
130
)与ms和50℃的温度变化的乘积之比。
[0102]
根据本发明的实施方案，如果磁性单元满足上述范围的dpt，则可以将磁性单元在高温下的形变和损坏的发生几率降至最小，从而提高充电效率。
[0103]d130
可为0.2mm或更小、0.1mm或更小、0.01mm或更小或0.001mm或更小，具体地，
0mm。
[0104]
180℃下的位移量(d
180
)与130℃下的位移量(d
130
)之差(d
180-d
130
)与d
130
为0时180℃下的位移量(d
180
)相同。180℃下的位移量(d
180
)与130℃下的位移量(d
130
)之差(d
180-d
130
)具体可以为小于3.5mm、3.2mm或更小、3.0mm或更小、2.9mm或更小、2.5mm或更小、2.0mm或更小、1.5mm或更小、1.0mm或更小、0.5mm或更小或0.3mm或更小。
[0105]
如果d
180-d
130
满足上述范围，则可进一步提高耐热性和磁特性。
[0106]
磁性单元位移的起始温度可为150℃或更高。磁性单元的位移起始温度可为，例如155℃或更高，例如160℃或更高，例如165℃或更高，例如168℃或更高，例如175℃或更高，例如178℃或更高，例如180℃或更高，例如183℃或更高。由于磁性单元位移起始温度较高，可以增强磁性单元的耐热性，从而进一步提高磁特性和充电效率。
[0107]
如果磁性单元的位移起始温度低于150℃，则磁性单元的位移量可能会增加，从而降低磁特性和充电效率。
[0108]
根据本发明的实施方案，磁性单元可以包括聚合物型磁性单元，该磁性单元可包括填料和粘合剂树脂。
[0109]
聚合物型磁性单元的位移，具体而言，位移量、位移长度和位移起始温度可根据聚合物型磁性单元中包含的填料的类型、粒径和含量而变化。或者，其可根据包含在聚合物型磁性单元中的粘合剂树脂的类型和含量而变化。或者，其可根据添加到聚合物型磁性单元中的添加剂的类型和含量而变化。或者，由于其可根据构成聚合物型磁性单元的组合而变化，因此可选择合适的填料、粘合剂和/或添加剂的类型和含量以有效地控制聚合物型磁性单元的位移。
[0110]
磁性单元还可以包括金属磁性单元，例如纳米晶磁性单元。
[0111]
此外，磁性单元还可以包括氧化物基磁性单元。
[0112]
磁性单元可包括其复合物。
[0113]
聚合物型磁性单元
[0114]
磁性单元可包括聚合物型磁性单元，该聚合物型磁性单元包含粘合剂树脂和填料。具体地，磁性单元可包括聚合物型磁性单元，该聚合物型磁性单元包含粘合剂树脂和分散在粘合剂树脂中的填料。聚合物型磁性单元可包括聚合物型磁性块(pmb)。
[0115]
由于填料通过粘合剂树脂彼此结合，因此聚合物型磁性单元可在大面积上缺陷较少并且由冲击引起的损坏较少。
[0116]
填料可为氧化物填料，如铁氧体(ni-zn基、mg-zn基、mn-zn基铁氧体等)；坡莫合金、铁硅铝合金(sendust)、纳米晶磁性材料等金属填料；或它们的混合粉末。更具体地，填料可以是具有fe-si-al合金组成的铁硅铝合金(sendust)颗粒。
[0117]
例如，填料可具有以下式1的组成。
[0118]
【式1】
[0119]
fe
1-a-b-c si
a x
b yc[0120]
上式中，x为al、cr、ni、cu或它们的组合；y为mn、b、co、mo或它们的组合；0.01≤a≤0.2，0.01≤b≤0.1，且0≤c≤0.05。具体地，上式中，x可为al、cr或它们的组合。
[0121]
填料可以包括铁硅铝合金(sendust)。
[0122]
填料可具有在约1μm至300μm、约10μm至200μm或约30μm至150μm范围内的平均粒径
(d50)。如果填料具有满足上述范围的平均粒径，则可以获得在180℃下具有小形变(热形变)的磁性单元。因此，由于其耐热性和磁特性增强，可以防止磁性单元在无线充电过程中的形变和损坏，并提高其高温稳定性和充电效率。
[0123]
基于聚合物型磁性单元的总重量，填料的用量可以为60重量％或更高、70重量％或更高或者85重量％或更高。
[0124]
例如，聚合物型磁性单元可包括60重量％至90重量％、70重量％至90重量％、75重量％至90重量％、78重量％至90重量％、80重量％至90重量％、85重量％至90重量％、87重量％至90重量％、或89重量％至90重量％的填料。如果填料的含量小于60重量％，则磁性单元的位移增加，这降低了磁性单元的耐热性，使得磁性单元在高温下可能发生形变和损坏，从而降低了磁特性和充电效率。
[0125]
粘合剂树脂可具有150至210℃的熔点(tm)。例如，粘合剂树脂的熔点(tm)可为160至200℃，例如160至180℃。如果粘合剂树脂的熔点(tm)满足上述范围，则可以将150至180℃温度下的位移降至最低。因此，由于磁性单元的耐热性和磁特性进一步提高，所以可以提高充电效率。
[0126]
粘合剂树脂可包括选自由聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)树脂、聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚苯硫醚(pss)树脂、聚醚醚酮(peek)树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、异氰酸酯树脂和环氧树脂组成的组中的至少一种。
[0127]
粘合剂树脂可以是可固化树脂。具体地，粘合剂树脂可以是光固化树脂和/或热固性树脂。特别地，它可以是能够在固化时表现出粘附性的树脂。更具体地，粘合剂树脂可以是包含至少一种可通过热固化的官能团或一部分结构的例如缩水甘油基、异氰酸酯基、羟基、羧基或酰胺基的树脂；或至少一种可通过活化能固化的官能团或一部分结构例如环氧基、环醚基、硫醚基、缩醛基或内酯基的树脂。这样的官能团或一部分结构可以是例如异氰酸酯基(-nco)、羟基(-oh)或羧基(-cooh)。
[0128]
具体地，粘合剂树脂可以包括选自由聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂和聚丙烯树脂组成的组中的至少一种。
[0129]
此外，虽然使用耐热性优异的树脂作为粘合剂树脂，但如果其与填料混合不充分，180℃下的位移可能会增加。因此，选择要充分混合的粘合剂树脂和填料可能很重要。
[0130]
例如，粘合剂树脂可以是聚酰胺树脂，填料可以是铁硅铝合金(sendust)。
[0131]
聚合物型磁性单元可以包括5重量％至40重量％、10重量％至40重量％、10重量％至20重量％、5重量％至20重量％、5重量％至15重量％或7重量％至15重量％的粘合剂树脂。
[0132]
根据一实施方案，为了将磁性单元在180℃下的位移控制在上述范围内，粘合剂树脂的用量可以为10重量％至40重量％，填料的用量可以为60重量％至90重量％。
[0133]
根据一实施方案，为了将磁性单元在180℃下的位移控制在上述范围内，粘合剂树脂的用量可以为10重量％至20重量％，填料的用量可以为80重量％至90重量％。
[0134]
此外，聚合物型磁性单元还可包括添加剂。具体地，聚合物型磁性单元还可以包括选自由磷酸和硅烷组成的组中的至少一种的绝缘涂层剂。基于聚合物型磁性单元的总重量，绝缘涂层剂的用量可以为0.1至10重量％。
[0135]
如果添加剂的用量在上述范围内，则有利于降低磁性单元在180℃下的位移，从而提高充电效率。
[0136]
聚合物型磁性单元在79khz至90khz频段内的磁导率可能因材料而异。它可以在5至150000的范围内，具体可以在5至300、500至3500或10000至150000的范围内，该范围取决于具体的材料。此外，聚合物型磁性单元在79khz至90khz频段内的磁导率损耗可能因材料而异。它可以在0至50000的范围内，具体可以是0至1000、1至100、100至1000或5000至50000，该范围取决于具体的材料。
[0137]
作为一个具体的例子，当磁性单元为包括磁粉和粘合剂树脂的聚合物型磁性单元，具体为聚合物型磁性块时，在79khz至90khz频段内，具体为85khz时，其磁导率可以为5至500、5至130、15至80，或10至50，其磁导率损耗可以为0至50、0至20、0至15或0至5。
[0138]
聚合物型磁性单元可以一定比例伸长。例如，聚合物型磁性单元的伸长率可以为0.5％或更大。在未应用聚合物的陶瓷基磁性单元中难以获得伸长特性，这可以减少损坏，即使大面积磁性单元因冲击而变形。具体地，聚合物型磁性单元的伸长率可以为0.5％或更大、1％或更大或者2.5％或更大。对伸长率的上限没有特别限制。然而，如果增加聚合物树脂的含量以提高伸长率，则诸如磁性单元的电感的物理性能可能降低。因此，伸长率优选为10％或更小。
[0139]
聚合物型磁性单元在冲击前后的物理特性变化率小，明显优于传统的铁氧体磁性片。
[0140]
在本说明书中，冲击前后的物理特性变化率(％)可以通过以下等式算出。
[0141]
物理特性变化率(％)＝|冲击前的特性值-冲击后的特性值|/冲击前的特性值
×
100
[0142]
例如，当聚合物型磁性单元从1m的高度自由落体时，其在冲击前后的电感变化率可能为小于5％、或3％或更小。更具体地，电感变化率可以是0％至3％、0.001％至2％或0.01％至1.5％。在上述范围内，由于电感在冲击前后的变化率相对较小，可以进一步提高磁性单元的稳定性。
[0143]
另外，当聚合物型磁性单元从1m的高度自由落体时，其q因子在冲击前后的变化率为0％至5％、0.001％至4％或0.01％至2.5％。在上述范围内，由于冲击前后物理性质的变化较小，可以进一步增强磁性单元的稳定性和抗冲击性。
[0144]
另外，当聚合物型磁性单元从1m的高度自由落体时，其电阻在冲击前后的变化率为0％至2.8％、0.001％至1.8％或0.1％至1.0％。在上述范围内，即使其重复处于实际施加冲击和振动的环境，电阻值也能很好地保持在一定水平以下。
[0145]
另外，当聚合物型磁性单元从1m的高度自由落体时，其充电效率在冲击前后的变化率为0％至6.8％、0.001％至5.8％或0.01％至3.4％。在上述范围内，即使大面积磁性单元反复受到冲击或变形，其物理性能也能更稳定地保持。
[0146]
纳米晶磁性单元
[0147]
磁性单元还可以包括纳米晶磁性单元。
[0148]
如果应用纳米晶磁性单元，则与线圈单元的距离越大，即使线圈单元的电感(ls)降低，电阻(rs)也越小。因此，线圈的品质因子(q因子：ls/rs)增加，这可以提高充电效率并减少热量的产生。
[0149]
例如，纳米晶磁性单元可以是铁基纳米晶磁性单元。具体可以是fe-si-al基纳米晶磁性单元、fe-si-cr基纳米晶磁性单元或fe-si-b-cu-nb基纳米晶磁性单元。
[0150]
更具体地，纳米晶磁性单元可以是fe-si-b-cu-nb基纳米晶磁性单元。在这种情况下，优选fe为70至85元素％，si和b合计为10至29元素％，cu和nb合计为1至5元素％(其中，元素％是指特定元素的数量占构成磁性单元的元素总数的百分比)。在上述组成范围内，fe-si-b-cu-nb基合金可以通过热处理容易地形成纳米相晶型。
[0151]
纳米晶磁性单元通过例如熔纺铁基合金的快速凝固工艺(rsp)来制备。它可以通过在300℃至700℃的温度范围内在没有磁场的情况下进行30分钟至2小时的热处理来制备。
[0152]
热处理温度低于300℃时，纳米晶体的形成不充分，无法获得所需的磁导率，需要较长的热处理时间才能获得所需的磁导率。如果超过700℃，过度热处理可能会导致磁导率显着降低。另外，当热处理温度低时，处理时间延长，当热处理温度高时，处理时间缩短，以调节所需的磁导率。
[0153]
由于制备工艺的特点，纳米晶磁性单元很难做厚。例如，它可以形成为15μm至35μm的厚度。
[0154]
纳米晶磁性单元可以在电动车辆无线充电的标准频率附近的特定范围内具有磁特性。此外，纳米晶磁性单元在个人运输工具的各个领域，例如电动摩托车、电动踏板车、电动滑板车、电动轮椅、电动自行车等的无线充电标准频率附近可以具有一定水平的磁特性。
[0155]
例如，纳米晶磁性单元在85khz频率下的磁导率可为500至150000，磁导率损耗为100至50000。例如，当纳米晶磁性单元包括粉碎的纳米晶磁性材料时，其在85khz频率下可具有500至3000的磁导率和100至1000的磁导率损耗。又例如，当纳米晶磁性单元包括未粉碎的纳米晶磁性材料时，其在85khz频率下可具有5000至150000的磁导率和1000至10000的磁导率损耗。
[0156]
氧化物基磁性单元
[0157]
磁性单元还可以包括氧化物基磁性单元。
[0158]
例如，氧化物基磁性单元可以是铁氧体基材料。其具体化学式可表示为mofe2o3(其中m为一种或多种二价金属元素，例如mn、zn、cu和ni)。从磁导率等磁特性的观点出发，铁氧体基材料优选为烧结体。更具体地，它可以是铁氧体烧结体。铁氧体材料可以通过将原材料混合然后煅烧、粉碎、与粘合剂树脂混合、成型和烧结来制备成片状或块状。
[0159]
更具体地，氧化物基磁性单元可以是ni-zn基、mg-zn基或mn-zn基铁氧体。特别是，mn-zn基铁氧体在79khz至90khz的频率、在室温至100℃或更高的温度范围内可表现出高磁导率、低磁导率损耗和高饱和磁通密度。
[0160]
mn-zn基铁氧体包括作为主要组分的66摩尔％至70摩尔％的氧化铁fe2o3、10摩尔％至20摩尔％的zno、8摩尔％至24摩尔％的mno和0.4摩尔％至2摩尔％的nio，并且可以进一步包括sio2、cao、nb2o5、zro2、sno等作为另外的副组分。mn-zn基铁氧体可以通过以下方法来制备成片状或块状，其包括将主要组分按预定摩尔比混合，在800℃至1100℃的温度下在空气中煅烧1小时至3小时，向其中加入副组分并将其粉碎后，与适量的粘合剂树脂例如聚乙烯醇(pva)混合，用压力机加压成型，升温至1200℃至1300℃烧结2小时或更长时间。之后，根据需要使用线锯或水射流进行加工，切割成所需尺寸。
[0161]
氧化物基磁性单元可以在电动车辆无线充电的标准频率附近的特定范围内具有磁特性。此外，氧化物基磁性单元在个人运输工具的各个领域，例如电动摩托车、电动踏板车、电动滑板车、电动轮椅、电动自行车等的无线充电标准频率附近可以具有一定水平的磁特性。
[0162]
例如，氧化物基磁性单元，具体是铁氧体材料，在85khz频率下可具有1000至5000、1000至4000或2000至4000的磁导率，以及0至1000、0至100或0至50的磁导率损耗。
[0163]
磁性单元的制备方法
[0164]
磁性单元可以包括例如聚合物型磁性单元，并且聚合物型磁性单元可以通过片材成型工艺制备，例如将填料和粘合剂树脂混合以形成浆料，然后将其成型为片状，并将其固化。
[0165]
另外，可以通过模具将其成型为三维结构，以使用热塑性树脂制备具有恒定厚度的大面积磁性单元。具体而言，使用机械剪切力和热捏合填料和热塑性树脂，然后使用机械设备通过注射成型造粒以制备块。
[0166]
制备过程可采用常规的片材成型或块材成型方法。
[0167]
成型可以通过将用于磁性单元的原材料通过注射成型注入到模具中来进行。更具体地，可以通过将填料和聚合物树脂组合物混合以获得原材料组合物，然后通过注射成型机(702)将原材料组合物(701)注入模具(703)中来制备磁性单元，如图8所示。在这种情况下，可以将模具(703)的内部形状设计成三维结构，从而可以容易地实现磁性单元的三维结构。与传统的烧结铁氧体片用作磁性单元的情况相比，这种工艺在结构的自由度方面可能是有利的。
[0168]
磁性单元的面积和厚度
[0169]
磁性单元可以是磁性片、磁性片层叠体或磁性块。
[0170]
磁性单元可以具有大面积。具体地，可以具有200cm2或更大、400cm2或更大或600cm2或更大的面积。此外，磁性单元可以具有10000cm2或更小的面积。
[0171]
可以通过组合多个磁性单元来配置大面积磁性单元。在这种情况下，各个磁性单元的面积可以是60cm2或更大、90cm2或更大或95cm2至900cm2。
[0172]
磁性片可以具有15μm或更大、50μm或更大、80μm或更大、15μm至150μm、15μm至35μm或85μm至150μm的厚度。这种磁性单元可以通过制备常规膜或片材的方法来制备。
[0173]
磁性片层叠体可以是20片或更多或50片或更多的磁性片层叠而成的层叠体。此外，磁性片层叠体也可以是150片或更少或100片或更少的磁性片层叠而成层叠体。
[0174]
磁性块可具有1mm或更大、2mm或更大、3mm或更大或4mm或更大的厚度。此外，磁性块可以具有10mm或更小的厚度。
[0175]
屏蔽单元
[0176]
根据一实施方案的无线充电装置(10)还可以包括屏蔽单元(400)，用于通过屏蔽电磁波来提高无线充电效率。
[0177]
屏蔽单元设置于线圈的一侧。
[0178]
屏蔽单元包括金属板。其材料可以是铝，也可以使用其他具有电磁波屏蔽能力的金属或合金材料。
[0179]
屏蔽单元可具有0.2mm至10mm、0.5mm至5mm或1mm至3mm的厚度。
[0180]
此外，屏蔽单元的面积可以为200cm2或更大、400cm2或更大或600cm2或更大。
[0181]
外壳
[0182]
根据一个实施方案的无线充电装置(10)还可以包括用于容纳线圈单元(200)和磁性单元(300)的外壳(600)。
[0183]
此外，外壳(600)使得线圈单元(200)、屏蔽单元(400)和磁性单元(300)等部件能够被适当地设置和组装。外壳的形状(结构)可以根据容纳在其中的组件或根据环境任意确定。外壳的材料和结构可以是无线充电装置中使用的传统外壳的材料和结构。
[0184]
支撑单元
[0185]
根据一个实施方案的无线充电装置(10)还可以包括用于支撑线圈单元(200)的支撑单元(100)。支撑单元的材料和结构可以是无线充电装置中使用的传统支撑单元的材料和结构。支撑单元可以具有平板结构或者其中形成有符合线圈形状的凹槽以固定线圈单元的结构。
[0186]
【无线充电装置的各种示例】
[0187]
图3a和3b示出了根据本发明实施方案的具有各种结构的无线充电装置的截面图。
[0188]
参见图3a，根据一个实施方案的无线充电装置包括线圈单元(200)；以及设置在线圈单元(200)上的磁性单元(300)，且其可包括与磁性单元相隔预定间距的屏蔽单元(400)。此外，磁性单元(300)与屏蔽单元(400)之间还可以包括空隙或间隔单元(700)。在这种情况下，磁性单元(300)可以包括聚合物型磁性单元，该聚合物型磁性单元包括填料和粘合剂树脂。
[0189]
此外，磁性单元可以具有平面结构。或者，磁性单元可以具有三维结构。当磁性单元具有三维结构时，可以增强充电效率和散热特性。
[0190]
参见图3b，磁性单元可以包括两个或更多个混合型磁性单元。具体地，磁性单元可以包括不同类型的磁性单元，例如聚合物型磁性单元(300)和纳米晶基或氧化物基磁性单元(500)。
[0191]
聚合物型磁性单元(300)可包括与线圈单元(200)所在部分对应的外部部分(310)；以及由外部部分(310)围绕的中心部分(320)，其中外部部分(310)的厚度可以大于中心部分(320)的厚度。在这种情况下，聚合物型磁性单元中的外部部分和中心部分可以彼此一体地形成。或者，聚合物型磁性单元中的外部部分和中心部分可具有相同的厚度。
[0192]
如上所述，随着无线充电期间电磁能量集中的线圈附近的磁性单元的厚度增加以及由于没有设置线圈而具有相对低的电磁能量密度的中心磁性单元的厚度减小，其不仅可以有效地集中聚焦在线圈周围的电磁波，从而提高充电效率，而且无需单独的隔板即可牢固地保持线圈和屏蔽单元之间的距离，从而可以减少由于使用隔板等而导致的材料和工艺成本。
[0193]
在聚合物型磁性单元中，外部部分的厚度可以比中心部分的厚度厚1.5倍或更多。在上述厚度比例内，可以更有效地将聚焦集中在线圈周围的电磁波，以提高充电效率，也有利于散热和轻量化。具体地，在聚合物型磁性单元中，外部部分与中心部分的厚度比可以为2或更大、3或更大或5或更大。此外，厚度比可以是100或更小、50或更小、30或更小或10或更小。更具体地，厚度比可以是1.5至100、2至50、3至30或5至10。
[0194]
聚合物型磁性单元的外部部分的厚度可以为1mm或更大、3mm或更大或5mm或更大，
以及30mm或更小、20mm或更小或11mm或更小。此外，聚合物型磁性单元的中心部分的厚度可以为10mm或更小、7mm或更小或5mm或更小，以及0mm、0.1mm或更大或1mm或更大。具体地，聚合物型磁性单元的外部部分可具有5mm至11mm的厚度，其中心部分可具有0mm至5mm的厚度。
[0195]
当聚合物型磁性单元(300)的中心部分(320)的厚度为0时，聚合物型磁性单元(300)在中心部分(320)可以具有空心形状(例如，圆环形状)。在这种情况下，即使面积较小，聚合物型磁性单元也可以有效地提高充电效率。
[0196]
例如，参见图3b，无线充电装置包括线圈单元(200)；以及设置在线圈单元(200)上的磁性单元，其中磁性单元可包括聚合物型磁性单元(300)和纳米晶或氧化物基磁性单元(500)。此外，纳米晶或氧化物基磁性单元的至少一部分可以与屏蔽单元接触。因此，在纳米晶或氧化物基磁性单元中产生的热量可以通过屏蔽单元有效地排出。例如，当纳米晶或氧化物基磁性单元为片状时，其一侧整体上可以与屏蔽单元接触。具体地，纳米晶或氧化物基磁性单元可以附接到屏蔽单元的面向聚合物型磁性单元的一侧。纳米晶或氧化物基磁性单元可以通过导热粘合剂附接到屏蔽单元的一侧，从而进一步增强散热效果。导热粘合剂可以包括金属基、碳基或陶瓷基等导热材料，例如分散有导热颗粒的粘合剂树脂。
[0197]
此外，根据本发明的实施方案，磁性单元包括在180℃下的位移(δdr1)为0.07或更小的聚合物型磁性单元。可以在不损害本发明效果的范围内以各种方式进行设计，其中该磁性单元与其他材料的磁性单元一起布置成各种复杂的结构。
[0198]
根据本发明实施方案的无线充电装置可以具有85％或更高、88％或更高、89％或更高、90％或更高或91％或更高的充电效率。
[0199]
【运输工具】
[0200]
根据一个实施方案的无线充电装置可以有利地用于需要在发射器和接收器之间进行大容量电力传输的诸如电动车辆的运输工具，以及例如电动摩托车、电动踏板车、电动滑板车、电动轮椅、电动自行车等各种个人运输工具。
[0201]
参见图9，根据一个实施方案的电动车辆(1)包括根据该实施方案的作为接收器(720)的无线充电装置。
[0202]
无线充电装置可作为电动车辆(1)的无线充电的接收器，并可从无线充电系统的发射器(730)接收电力。
[0203]
如上所述，运输工具包括无线充电装置，其中无线充电装置包括线圈单元；以及设置在线圈单元上的磁性单元，并且磁性单元在180℃下由上述等式1表示的位移(δdr1)为0.07或更小。运输工具中采用的无线充电装置的各组件的结构和特性如上所述。
[0204]
运输工具还进一步包括用于从无线充电装置接收电力的电池。无线充电装置可以无线接收电力并将其传输给电池，并且电池可以为电动车辆的驱动系统供电。电池可以通过从无线充电装置或其他附加的有线充电装置传输的电力来充电。
[0205]
此外，运输工具可以进一步包括信号发送器，用于将关于充电的信息发送到无线充电系统的发送器。这种充电的信息可以是充电效率，例如充电速度、充电状态等。
[0206]
实施本发明的实施方案
[0207]
以下对本发明的具体实施方式进行说明。然而，以下描述的实施方式仅旨在说明或解释本发明。本发明不应限于此。
[0208]
实施例
[0209]
实施例1：无线充电装置的制造
[0210]
步骤1：聚合物型磁性单元(pmb磁性片)的制备
[0211]
挤出机中35重量％的聚酰胺树脂(产品名称：l1724k，制造商：daicel-evonik)作为粘合剂树脂，60重量％的铁硅铝合金(sendust)(产品名称：c1f-02a，制造商：crystallite technology)作为填料，5重量％的磷酸和硅烷作为添加剂，在约170至200℃的温度和120至150rpm的条件下制备颗粒。在约250℃的温度下将颗粒注射进注射机中以获得具有5mm厚度的磁性单元。
[0212]
步骤2：无线充电装置的制造
[0213]
使用步骤1的磁性单元得到无线充电装置，该无线充电装置包括线圈单元、磁性单元和屏蔽单元，该线圈单元包括导线。
[0214]
实施例2至4
[0215]
以与实施例1中相同的方式获得磁性单元和包括该磁性单元的无线充电装置，不同之处在于如下表1所示调节填料的含量。
[0216]
实施例5和6
[0217]
以与实施例1中相同的方式获得磁性单元和包括该磁性单元的无线充电装置，不同之处在于如下表1所示改变粘合剂树脂的类型。
[0218]
对比例1
[0219]
以与实施例1中相同的方式获得磁性单元和包括该磁性单元的无线充电装置，不同之处在于如下表1所示调节填料的含量。
[0220]
对比例2
[0221]
以与实施例1中相同的方式获得磁性单元和包括该磁性单元的无线充电装置，不同之处在于如下表1中所示调整粘合剂树脂的类型和填料的含量。
[0222]
对比例3
[0223]
以与实施例1中相同的方式获得磁性单元和包括该磁性单元的无线充电装置，不同之处在于如下表1中所示调整粘合剂树脂和填料的含量。
[0224]
测试例
[0225]
(1)动态力学分析(dma)测试
[0226]
分析设备：ta的dma q800
[0227]
磁性片样品：长方体，尺寸为60mm(长)
×
13mm(宽)
×
1mm(厚)
[0228]
测量条件
[0229]
dma多应变模式
[0230]
测量频率：1hz
[0231]
温度斜坡法：-20℃至200℃，5℃/分钟
[0232]
双悬臂夹具：样品的两端被夹在大约7mm的长度上。
[0233]
在上述条件下测量磁性片相对于温度的位移特性。
[0234]
将在实施例和对比例中获得的磁性单元中使用的磁性片(样品)分别放入样品架并固定。测量位移的起始温度和机器方向上(垂直方向)相对于温度的位移。此处，假设样品的温度与设备腔室中的温度相同。结果示于以下表2和3中。
[0235]
(2)充电效率的测量
[0236]
充电效率通过sae j2954 wpt2 z2类标准测试方法测量。具体地，使用sae j2954 wpt2 z2级标准测试规范下的线圈单元和框架，并堆叠磁性单元、隔板和铝板以制备接收板(35cm
×
35cm)和发射板(75cm
×
60cm)。在频率为85khz、输出功率为6.6kw的相同条件下评测充电效率。
[0237]
结果示于以下表2和3中。
[0238]
【表1】
[0239][0240][0241]
【表2】
[0242][0243]
【表3】
[0244] δdr1δdr2δdrdpt充电效率实施例10.0630.1830.3450.06385.5实施例20.0070.0540.1200.00788.2实施例30.0000.0070.0000.00090.0实施例40.0000.0040.0000.00089.8实施例50.0000.0040.0000.00086.3实施例60.0000.0040.0000.00086.5对比例10.0890.2460.3630.089无法测量对比例20.2070.4350.4750.207无法测量对比例30.0760.2280.3330.07685.0
[0245]
如表1至表3所示，根据本发明实施方式的实施例的无线充电装置中，磁性单元在180℃下的位移(δdr1)为0.063或更小，无线充电装置的充电效率也约为85.5％或更高。
[0246]
具体地，实施例1和2的磁性单元在180℃下分别具有0.063至0.007的位移((δdr1)。特别是，实施例3至6的所有磁性单元在180℃下具有0.000的位移(δdr1)。
[0247]
相比之下，对比例1至3的磁性单元在180℃下的位移(δdr1)分别为0.089、0.207和0.076，表明与实施例相比，对比例在180℃下的位移显着增加，并且无线充电装置的充电效率也明显降低。特别是，在对比例1和2中，由于缺乏磁特性，无法测定充电效率。
[0248]
同时，从实施例1至4和对比例3的结果证实，磁性单元的位移和无线充电装置的充电效率根据填料含量的不同而显着变化。
[0249]
具体地，在实施例1至4的磁性单元中，在180℃下的位移(δdr1)可以通过使用相同的粘合剂树脂并调节填料的含量来控制。因此也可以提高充电效率。相比之下，在使用相同粘合剂树脂但填料含量小于60重量％的对比例1和3中，180℃下的位移(δdr1)为0.076或更大，与实施例1至实施例4的磁性单元在180℃下的位移(δdr1)相比显着增加，并且无线充电装置的充电效率下降至85％。
[0250]
此外，在实施例3、5和6中，在改变磁性单元中的粘合剂树脂的同时比较位移和充电效率。
[0251]
在实施例3、5和6的磁性单元中，180℃下的位移(δdr1)为0.000，非常优异，但充电效率存在差异。特别是，在实施例3使用聚酰胺粘合剂树脂且填料含量为89重量％的磁性单元中，180℃下的位移(δdr1)为0.000，充电效率也为90％或更高，呈现出非常优异的效果。
[0252]
同时，图6和图7是dma测试结果的曲线图，显示了实施例3和对比例2的聚合物型磁性单元相对于温度的位移长度。
[0253]
如图6和图7所示，在实施例3的聚合物型磁性单元中，即使当温度从-20℃升高到200℃时，位移总长度也小于约0.4mm，表明即使当温度升高时也几乎没有位移。
[0254]
相比之下，在对比例2的聚合物型磁性单元中，位移长度从150℃或更高温度急剧增加，180℃下位移总长度约为9.5mm，并且当温度接近200℃时，位移总长度显着增加至约为25mm。
[0255]
《附图标记说明》
[0256]
1：运输工具(电动车辆)
[0257]
10、10a、10b：无线充电装置
[0258]
100：支撑单元200：线圈单元
[0259]
300：磁性单元(聚合物型磁性单元)
[0260]
310：外部部分320：中心部分
[0261]
400：屏蔽单元
[0262]
500：氧化物基或纳米晶磁性单元
[0263]
700：间隔单元701：原料组合物
[0264]
702：注塑机703：模具
[0265]
720：接收器730：发射器
[0266]
301：样品
[0267]
800：悬臂夹具
[0268]
l：样品的总长度
[0269]
ms：样品长度(l)中不包括夹具夹持部分的长度
[0270]
w：样品的宽度
[0271]
t：样品的厚度
[0272]
d：位移