무선 전력 전송(WPT) 시스템은 디바이스 충전 및 전원 공급 방식을 혁신할 수 있는 잠재력으로 인해 최근 몇 년 동안 큰 주목을 받고 있습니다. WPT 시스템은 자기장을 이용해 송신기와 수신기 간에 무선으로 전력을 전송함으로써 전선이나 충전기 같은 물리적 연결이 필요 없습니다. 연자성 물질(SMM)은 송신기 코일에서 생성된 자기장을 수신기 코일로 유도하고 제한하는 역할을 하기 때문에 WPT 시스템의 효율과 성능에 중요한 역할을 합니다. 이 글에서는 무선 전력 전송 시스템에서 연자성 재료의 중요성과 그 특성, 유형 및 응용 분야에 대해 설명합니다.
무선 전력 전송 시스템에서 연자성 재료의 중요성
연자성 소재는 송신 코일과 수신 코일 사이의 자기 결합을 극대화하고 손실을 최소화하여 효율적인 전력 전송을 가능하게 하므로 WPT 시스템에서 필수적인 구성 요소입니다. WPT 시스템에서 SMM의 주요 기능은 송신기 코일에서 생성된 자기장을 수신기 코일로 유도하고 제한하여 전송된 전력의 대부분이 의도한 디바이스에 수신되도록 하는 것입니다.
WPT 시스템에서 전력 전송 효율은 송신기와 수신기 코일 사이의 자기 결합 정도에 정비례합니다. SMM은 원하는 경로 내에 자기장을 제한하여 주변 물질에 대한 누설과 손실을 줄임으로써 높은 수준의 자기 결합을 달성하는 데 도움이 됩니다. 또한 손실이 적은 SMM은 높은 시스템 효율과 디바이스 안전성을 유지하는 데 중요한 열 형태의 전력 손실을 최소화합니다.
연자성 재료의 특성
WPT 시스템에서 연자성 재료의 성능은 자기 및 전기적 특성에 따라 결정됩니다. WPT 애플리케이션에서 SMM의 동작에 영향을 미치는 몇 가지 주요 특성은 다음과 같습니다:
1. 자기 투과성: 투과성은 자기장 형성을 지원하는 재료의 능력입니다. 투자율이 높은 재료는 더 강한 자기장을 지원할 수 있어 WPT 시스템에서 더 나은 자기 결합과 더 효율적인 전력 전송으로 이어집니다.
2. 자기 손실 탄젠트: 손실 탄젠트(탄젠트 δ)는 히스테리시스와 와전류로 인한 재료의 손실을 측정한 값입니다. 손실 탄젠트 값이 낮을수록 WPT 애플리케이션에서 손실이 적고 효율이 높음을 나타냅니다.
3. 포화 자화: 포화 자화(Ms)는 자성 특성이 포화되기 전에 재료가 지원할 수 있는 최대 자기장 세기입니다. Ms 값이 높을수록 SMM이 더 강한 자기장을 지원할 수 있으므로 높은 전력 레벨에서 작동하는 WPT 시스템에 유리할 수 있습니다.
4. 전기 저항: 전기 저항률(ρ)은 전류 흐름에 대한 재료의 저항을 측정한 값입니다. WPT 시스템에서는 SMM의 와전류 손실을 최소화하기 위해 저항값이 높을수록 바람직합니다.
연자성 재료의 종류
WPT 시스템에 사용되는 연자성 재료에는 여러 가지 유형이 있으며, 각 재료는 특정 용도에 적합한 고유한 특성을 가지고 있습니다. WPT 시스템에 사용되는 몇 가지 일반적인 SMM은 다음과 같습니다:
1. 페라이트: 페라이트는 높은 투자율과 낮은 손실 탄젠트 값을 나타내는 세라믹 재료로, 낮은 손실과 높은 자기 결합이 필요한 애플리케이션에 적합합니다. 페라이트는 강한 자기장을 지원하는 능력과 상대적으로 저렴한 비용으로 인해 유도성 WPT 시스템에 널리 사용됩니다.
2. 비정질 금속: 비정질 금속 또는 금속 유리는 무질서한 원자 구조를 가진 합금입니다. 높은 투과성, 낮은 손실 탄젠트 값, 우수한 고주파 성능을 나타내므로 고주파수에서 작동하는 고효율 WPT 시스템에 적합합니다. 그러나 페라이트 및 기타 SMM보다 가격이 비싼 경향이 있습니다.
3. 소프트 마그네틱