CN105788824A - 一种无线充电用集成电磁感应线圈及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线充电相关技术领域，具体涉及一种无线充电用集成电磁感应线圈及其制备方法。所述集成电磁感应线圈是由非晶或纳米晶鳞片制备的导磁材料和线圈一体化制备而成；其制备方法包括以下步骤：先将所述线圈固定在模板上；再将所述非晶或纳米晶鳞片层状堆积；再利用稀释剂稀释后的包覆剂将所述非晶或纳米晶鳞片浸润；最后经过烘干处理制备成具有磁轭结构的集成电磁感应线圈。本发明制备出的集成电磁感应线圈具有电感量高、品质因数高，一体化成型工艺简单、成本低等特点。

Description

一种无线充电用集成电磁感应线圈及其制备方法
技术领域
本发明属于无线充电相关技术领域，具体涉及一种无线充电用集成电磁感应线圈及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的不断进步，电子产品的发展更是日新月异，其中电子产品的“无线化”时代已经来到我们身边，小的电子产品包括手机以及各类穿戴产品，大的电子产品包括电动汽车、各类家用电器等产品的无线充电技术已经在悄然改变着人们的生活方式。在无线充电相关技术中关于线圈的导磁、隔离技术是实现无线充电的关键技术，一方面能够起到收拢磁力线，避免磁能浪费，另一方面能有效杜绝对周边电路或产品的电磁辐射，从而提高无线充电过程中的能量转换效率。
目前多数无线充电相关技术方案中都是线圈与导磁材料分别制作，然后以胶水或胶纸等方式将线圈固定在导磁材料上，而将线圈嵌入在导磁材料中的技术和方法并不多见。专利申请号201410252964.5，公布号CN104036941A，“一种无线充电用非晶态金属粉末隔磁片的制备”中涉及了一种无线充电用隔磁片的制备方法，是将铁基非晶或纳米晶球状和片状粉末用真空或惰性气体保护条件下热处理，再利用不同粒度配比，采用粘结剂混合在一起，通过工装制成不同厚度的隔磁片材。其中所述的粉末粒度为100～400目，是利用与粘结剂搅拌混合后，利用工装制成不同形状的产品，利用该技术制备的产品性能没能在其中予以阐述。如上所述，利用该技术方法制备出的隔磁片需要利用胶水或胶纸与线圈粘结在一起，无法一次成型。
而专利申请号201320313946.4，公布号CN203261137U，“无线充电线圈组件”涉及一种类似嵌入式结构的无线充电线圈组件，在线圈的一侧设置有隔磁及导磁元件，线圈的中心设置有导柱，线圈外围设置有围壁，所述隔磁及导磁元件为铁氧体磁体或非晶磁体。但其中仅仅叙述了线圈与导磁元件的结构特征，并没有涉及制备方法。
而专利申请号201420356790.2，公布号CN203910506U“无线充电线圈”中涉及一种嵌入式工艺类似的技术，其中所述无线充电线圈包括磁基板和线圈：线圈以压铸成型的方式嵌入磁基板中，且线圈的导线从磁基板中伸出，所述磁基板的材质为含磁性材料的软磁性塑片。所述的压铸过程复杂，压铸前先以磁胶粉在一定温度下以压延法制成磁胶薄片，再把磁胶薄片切割成所需形状，压铸时，先把一片完整的磁胶薄片放置于模具底部，再把预先切割留空，以配合线圈形状的另一块磁胶薄片放入模具中，再把线圈及中心磁胶薄片放入，以压铸法在一定温度及压力使个磁胶片融合，并把线圈固定在磁基板的表面。该专利所述技术工艺复杂，无法实现批量化生产。
目前，在无线充电技术中，如何能够将线圈一体成型嵌入在导磁材料中，是所有科研工作者渴望实现的技术路线，但由于受到导磁材料加工工艺及产品结构的限制，类似的技术比较少见，在既有的技术中所述的工艺路线也比较复杂，量产困难，且产品的性能无法保证。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种无线充电用集成电磁感应线圈及其制备方法。该无线充电用集成电磁感应线圈是由非晶或纳米晶鳞片制备的导磁材料和线圈一体化制备而成，制备方法简便易行，提高了充电线圈的电感量和品质因数，提高了应用过程中的充电效率。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种无线充电用集成电磁感应线圈，是由非晶或纳米晶鳞片制备的导磁材料和线圈一体化制备而成。
在上述电磁感应线圈的优选的实施方式中，所述导磁材料具有由经过绝缘包覆的非晶或纳米晶鳞片搭接而成的层状结构；优选地，所述导磁材料中，所述非晶或纳米晶鳞片沿水平方向搭接成层状结构或沿垂直方向搭接成层状结构；更优选地，所述非晶或纳米晶鳞片的粒度为100μm-5mm。
在上述电磁感应线圈的优选的实施方式中，所述导磁材料设置于所述线圈的外周和/或中心、以及所述线圈的上或下表面。
本发明的目的是通过以下另一技术方案实现的：
一种上述无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法，依次包括以下步骤：
固定步骤：将所述线圈固定在模板上；
堆积步骤：将所述非晶或纳米晶鳞片层状堆积；
浸润步骤：利用稀释剂稀释后的包覆剂将所述非晶或纳米晶鳞片浸润；
烘干步骤：经过烘干处理制备成具有磁轭结构的集成电磁感应线圈。
在上述制备方法的优选的实施方式中，所述堆积步骤中，将所述非晶或纳米晶鳞片筛分，并撒落堆积在所述模板的相应位置，制成导磁预制体；
所述浸润步骤中，利用稀释剂稀释后的包覆剂将所述导磁预制体浸润，以将非晶或纳米晶鳞片绝缘包覆，得到包覆后的预制体；
所述烘干步骤中，将固定有线圈且带有包覆后预制体的模板进行烘干处理，以将所述包覆剂固化，从而得到集成电磁感应线圈。
在上述制备方法的优选的实施方式中，在所述堆积步骤中，所述非晶或纳米晶鳞片以水平方向层状搭接或以垂直方向层状搭接，控制所述非晶或纳米晶鳞片的搭接排列方向的方式为：磁场或震动。
在上述制备方法的优选的实施方式中，所述非晶或纳米晶鳞片的制备方法为：将厚度为14-30μm非晶或纳米晶带材在350℃-700℃范围内进行热处理，然后进行破碎处理，得到粒度为100μm-5mm的鳞片；或者先将厚度为14-30μm非晶或纳米晶带材于300-350℃进行脆化处理，然后进行破碎处理，得到粒度为100μm-5mm的鳞片，再将该粒度范围的鳞片在350℃-700℃范围内进行热处理。
在上述制备方法的优选的实施方式中，所述模板具有耐高温特性，在烘干处理过程中不软化不变形。
在上述制备方法的优选的实施方式中，所述包覆剂是有机或无机的粘结剂，优选地，所述有机粘结剂为聚氨酯类、环氧类和聚酰亚胺类胶中的一种或几种。
在上述制备方法的优选的实施方式中，所述稀释剂是酒精、丙酮、丁酮、乙酸乙酯和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
本发明相比现有技术具有以下有益效果：
1、在本发明中，集成电磁感应线圈是由导磁材料和线圈一体化制备而构成；该导磁材料是由非晶或纳米晶带材经过热处理、破碎成100μm-5mm鳞片，通过工艺控制鳞片粒度在某一区间内，通过包覆粘结作用可以将每个小的鳞片均匀地包裹一层绝缘层，再烘干后形成的；利用包覆粘结过程控制涡流损耗的大小，可以提高线圈盘的品质因数和Q值；层状的搭接结构使线圈盘具有优异电感性能，从而提高线圈的无线充电效率。
2、本发明将非晶或纳米晶带材经过热处理、破碎处理的鳞片覆盖在预埋线圈的周围，利用包覆粘结技术实现产品的成型，其中鳞片具有一定规律地层状排列在一起，实现了线圈一体成型嵌入在非晶或纳米晶鳞片制备的导磁材料中；操作方法简单，成本低，形成具有磁轭结构集成电磁感应线圈，具有电感量高、品质因数高，一体化成型工艺简单、成本低等特点。
3、本发明的线圈盘可用于无线充电的发射端和接收端，在应用中能够降低线圈对电路的辐射，增加线圈盘的磁力线密度，提高磁力线分布的均匀性和无线充电效率。
4、本发明的制备方法的各个步骤的各个操作、参数之间协同作用，作为一个整体，共同提高了无线充电用集成电磁感应线圈产品的品质。
附图说明
图1为本发明制备方法的技术工艺流程图。
图2为本发明集成电磁感应线圈的剖面示意图。
图3也为本发明集成电磁感应线圈的剖面示意图。
图4为本发明导磁材料的剖面实物图。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供的一种无线充电用集成电磁感应线圈，是由非晶或纳米晶鳞片堆积形成的导磁材料和线圈一体化制备而成；该导磁材料设置于该线圈的外周以及该线圈上侧面或下侧面，所述导磁材料还填充于所述线圈的中心。
如图2和图3所示，线圈外周侧与导磁材料接触设置的方式，能够有效提高线圈的电感值和Q值，同时在应用中有助于提高磁场强度。优选地，该导磁材料填充于线圈的中心，可以进一步提高产品的性能。该电磁感应线圈中，可以通过控制模板的尺寸来控制导磁材料尺寸，即模板即壳体中除固定的线圈外，其他部分均填充有导磁材料。
优选地，该导磁材料是由经过绝缘包覆的非晶或纳米晶鳞片按层状结构搭接而成(即所述导磁材料具有由经过绝缘包覆的非晶或纳米晶鳞片搭接而成的层状结构；其中，该非晶或纳米晶鳞片经过以下的堆积步骤形成导磁预制体，该导磁预制体经过以下的浸润和烘干步骤后形成导磁材料)。更优选地，所述搭接可以是水平方向的，也可以是竖直或垂直方向的(即所述导磁材料中，所述非晶或纳米晶鳞片沿水平方向搭接成层状结构或沿垂直方向搭接成层状结构)；进一步优选地，所述搭接方式为：线圈的下方搭接为水平方向的，线圈中心和两侧外周的搭接为竖直方向的；上述按层状结构搭接的方式(竖直方向和水平方向)相比无明显方向的堆积，更有利于磁路的导通，提高产品的电感值。
优选地，非晶或纳米晶鳞片的粒度为100μm-5mm的鳞片；如果该鳞片的粒度过大，则最终产品的密度会减小，磁导率会下降，如果该鳞片的粒度过小，则最终产品的磁导率也会下降。
其中，可以通过调节非晶或纳米晶鳞片的粒度大小及不同粒度的鳞片之间的数量，控制集成电磁感应线圈的电感和品质因数；也可以通过调节绝缘包覆非晶或纳米晶鳞片的包覆剂的种类，获得刚性或弹性的集成电磁感应线圈，利用弹性的集成电磁感应线圈可以制备出柔性无线充电设备，能够防止导磁材料的断裂或损坏对无线充电设备性能的影响。
上述无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、固定：将线圈固定在模板上。
该模板具有耐高温特性，在烘干处理过程中不软化不变形，可采用能够耐高温的塑料制品；该模板一般如图2所示，具有立体形状且设置有盖，在固定线圈后添加鳞片，待固定成型后最后盖上盖；该模板既可以在步骤四之后去除，再对产品表面进行保护处理，也可以在步骤四之后不去除，直接作为产品的保护部分。
步骤二、堆积：将非晶或纳米晶鳞片层状堆积。
具体的操作为：将非晶或纳米晶鳞片筛分，并撒落堆积在模板上的线圈的中心、线圈的外围以及线圈的上表面或下表面，制成由非晶或纳米晶鳞片构成的导磁预制体(也可简称预制体)，鳞片以搭接的方式覆盖在线圈周围，形成线圈的磁轭结构；
其中，控制该非晶或纳米晶鳞片的搭接排列结构的方式为：磁场或震动；该非晶或纳米晶鳞片的排列形式为：平行层状排列或垂直层状排列；如图2和图3所示，该平行层状排列是指，非晶或纳米晶鳞片沿水平方向搭接排列成层状结构；该垂直层状排列是指，非晶或纳米晶鳞片沿垂直方向搭接排列成层状结构。
其中，该非晶或纳米晶鳞片的制备方法为：将厚度为14-30μm非晶带材或纳米晶带材进行破碎处理和筛分处理，得到粒度为100μm-5mm的鳞片。
优选地，该非晶带材的成分为FeSiB，即上述三种元素组成的非晶带材；该纳米晶带材的成分是至少包含Fe、Cu、Nb、Si和B五种元素；上述非晶带材或纳米晶带材的制备方法生产制造为本领域常规生产方法，比如快速凝固法，在此不再一一赘述；
优选地，在破碎前或破碎后对该带材或所述鳞片进行热处理，温度为350℃-700℃，时间为30-240min；上述热处理的过程可以在连续热处理炉、立式炉等中完成；
上述带材的热处理过程可实现带材的脆化处理及性能提升过程，热处理过程可以是一步法或多步法来实现：将该带材先进行上述热处理后破碎时，采用一步法，即将厚度为14-30μm非晶或纳米晶带材在350℃-700℃范围内进行热处理，然后进行破碎处理，得到粒度为100μm-5mm的鳞片；将该带材先破碎后进行上述热处理时，采用两步法：先对带材进行脆化处理，然后进行破碎处理成鳞片，再对鳞片进行上述热处理，以提升产品性能，即先将厚度为14-30μm非晶或纳米晶带材于300-350℃加热(即：脆化处理)，然后进行破碎处理，得到粒度为100μm-5mm的鳞片，再将该粒度范围的鳞片在350℃-700℃范围内进行热处理。
优选地，上述破碎处理中，可以利用破碎机、粉碎机等设备对热处理后的非晶或纳米晶带材进行破碎，并通过调节设备参数，如转速，选用不同的筛网控制带材鳞片的粒度范围为100μm-5mm，经过破碎后的带材可以利用筛分的方式将带材鳞片的粒度控制的更加精确，通过鳞片尺寸可以控制材料的磁导率；
示例性地，上述非经带材或纳米晶带材的厚度可以为14μm、15μm、18μm、20μm、22μm、25μm、28μm、30μm等中任意值或任意两者之间的范围；上述破碎处理后的鳞片的粒度可以为100μm、300μm、500μm、800μm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm等中任意值或任意两者之间的范围；上述热处理的温度可以为350℃、400℃、500℃、600℃、650℃、700℃等中任意值或任意两者之间的范围，时间可以为30min、50min、60min、100min、120min、150min、175min、200min、220min、240min等中任意值或任意两者之间的范围。所述脆化处理的温度可以为310℃、320℃、330℃、340℃等中任意值或任意两者之间的范围，所述脆化处理的时间可以为30min、40min、50min、60min、80min、100min、110min等中任意值或任意两者之间的范围。
步骤三、浸润：利用稀释剂稀释后的包覆剂将该导磁预制体浸润，将非晶或纳米晶鳞片绝缘包覆，使得每个鳞片都均匀地包裹一层绝缘层，并自由搭接在一起，形成包覆后的预制体。
其中，该包覆剂是有机或无机的粘结剂，优选为聚氨酯类、环氧类和聚酰亚胺类胶中的一种或几种；该稀释剂优选为酒精、丙酮、丁酮、乙酸乙酯和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种；该包覆剂与稀释剂的质量比为1：(1-100)(例如，可以为1：1、1：2、1：3、1：5、1：10、1：20、1：25、1：50、1：75、1：100等中任意值或任意两者之间的范围)。所述鳞片与所述包覆剂的质量比为1-5:1(比如1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1)。
该包覆剂一方面起到包覆绝缘作用，另一方面起到鳞片间的粘结作用；该包覆剂浸润鳞片的过程可以是浸漆包覆粘结、喷涂包覆粘结、喷雾包覆粘结等一种或多种方式的组合过程；
步骤四、烘干：将该包覆后的预制体进行烘干处理，得到具有磁轭结构的集成电磁感应线圈。
其中，该烘干过程优选温度为80-180℃(例如，可以为80℃、100℃、120℃、150℃、175℃、180℃等中任意值或任意两者之间的范围)，时间为30-240min(例如，可以为30min、50min、60min、100min、120min、150min、175min、200min、220min、240min等中任意值或任意两者之间的范围)。
在上述方法中，还包括压制成型步骤，可以与烘干程同时进行，或先烘干再压制成型；该压制成型的压力范围0-10吨/cm2(例如，可以为0.1吨/cm2、0.5吨/cm2、1.5吨/cm2、3吨/cm2、5吨/cm2、6吨/cm2、8吨/cm2、9吨/cm2、9.5吨/cm2等中任意值或任意两者之间的范围)。
其中，该集成电磁感应线圈是脱模出来的无保护壳体的集成电磁感应线圈，或是具有保护壳体的集成电磁感应线圈；该无保护壳体的集成电磁感应线圈可以利用喷涂、喷漆、黏贴保护膜等方法对集成电磁感应线圈表面进行保护，所形成的保护层的材质可以是酚醛类、环氧类材质的一种或几种。
下面通过附图及后述的详细说明，能够使本发明的无线充电用集成电磁感应线圈及其制备方法特征及优点更加明确。
本发明的制备方法的主要技术工艺流程如图1所示，从S11到S18为本发明的制备方法的制备流程，该流程包括：S11：非晶或纳米晶带材制造、S12：非晶或纳米晶带材热处理、S13：带材破碎成鳞片、S14：鳞片撒落搭接成预制体、S15：预制体包覆处理、S16：预制体烘干处理、S17：预制体压制成型、S18：材料表面保护处理等步骤。
本发明集成电磁感应线圈的剖面示意图如图2所示，线圈21固定在壳体24(即模板)上，经过热处理并破碎的非晶或纳米晶鳞片22，按水平层状搭接排列在一起，包覆剂23包裹在各个非晶或纳米晶鳞片22的表面，并填充在鳞片22之间的空隙中，经过烘干、压制成型，最后获得本发明的无线充电用集成电磁感应线圈；
在鳞片撒落堆积在模板中的过程中，利用磁场或震动方式能够控制鳞片为垂直层状排列，如图3所示，集成电磁感应线圈的磁轭部分31垂直于线圈。
本发明的实施例各个的导磁材料的实物剖面图均如图4所示，鳞片的层状排列结构非常明显，且层状结构是无数小的非晶或纳米晶鳞片通过搭接而成。
本发明的集成电磁感应线圈的导磁材料是由非晶或纳米晶鳞片按层状结构搭接而成，且利用包覆剂使鳞片表面均匀地包覆一层绝缘层，使得本发明的集成电磁感应线圈具有优异电感和品质因数；并且通过控制工艺过程中材料种类、厚度、粒度，包覆剂的种类、浓度、烘干工艺以及产品结构等控制集成电磁感应线圈的电感量及品质因数。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于本发明而不用于限制本发明的范围。对外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
本实施例的无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法包括以下步骤：
(1)热处理：对非晶带材进行热处理，温度为400℃，时间为90分钟，得到热处理后的带材；该非晶带材由Fe78Si9B13(at.％)合金形成，其厚度为20μm，宽度为142mm。
(2)破碎处理：将热处理后的带材经过万能粉碎机进行破碎处理，再利用筛网对破碎后的带材进行筛分，形成为粒度为0.3mm的非晶鳞片。
(3)固定和堆积：将线圈预先固定在模板底部，再将该非晶鳞片以搭接的方式平铺在线圈的周围和中心，以将作为模板的壳体内填充满，最终制备出厚度为2.5mm的产品；该产品的厚度为：烘干处理后产品的厚度；其中，线圈两侧外周、中心、下方的鳞均为水平层状排列，如图2所示，即轭水平。
(4)包覆处理：将完成平铺搭接在一起，并形成一定规格和结构的鳞片进行包覆处理，将经过丙酮稀释剂稀释后的环氧类包覆剂均匀地喷淋在鳞片表面(包覆剂和稀释剂的质量比为1：1)，通过自身的渗透作用使得每个纳米晶鳞片的表面都形成一层完整的包覆绝缘层，鳞片与环氧类包覆剂的重量比为3:1。
(5)烘干处理：将经过包覆处理后的产品送入烘干装置中，在烘干装置中进行烘干固化，烘干温度为120℃，烘干时间为90min。
实施例2
本实施例的无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法包括以下步骤：
(1)热处理：对非晶带材进行热处理，温度为400℃，时间为90分钟，得到热处理后的带材；该非晶带材由Fe78Si9B13(at.％)合金形成，其厚度为20μm，宽度为142mm。
(2)破碎处理：将热处理后的带材经过万能粉碎机进行破碎处理，再利用筛网对破碎后的带材进行筛分，形成为粒度为0.5mm的非晶鳞片。
(3)固定和堆积：将线圈预先固定在模板底部，再将该非晶鳞片以搭接的方式平铺在线圈的周围和中心，以将作为模板的壳体内填充满，最终制备出厚度为2.5mm的产品；该产品的厚度为：烘干处理后产品的厚度；其中，线圈两侧外周、中心、下方的鳞均为水平层状排列，如图2所示，即轭水平。
(4)包覆处理：将完成平铺搭接在一起，并形成一定规格和结构的鳞片进行包覆处理，将经过丙酮稀释剂稀释后的环氧类包覆剂均匀地喷淋在鳞片表面(包覆剂和稀释剂的质量比为1：1)，通过自身的渗透作用使得每个纳米晶鳞片的表面都形成一层完整的包覆绝缘层，鳞片与环氧类包覆剂的重量比为3:1。
(5)烘干处理：将经过包覆处理后的产品送入烘干装置中，在烘干装置中进行烘干固化，烘干温度为120℃，烘干时间为90min。
实施例3
本实施例的无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法包括以下步骤：
(1)热处理：对非晶带材进行热处理，温度为400℃，时间为90分钟，得到热处理后的带材；该非晶带材由Fe78Si9B13(at.％)合金形成，其厚度为20μm，宽度为142mm。
(2)破碎处理：将热处理后的带材经过万能粉碎机进行破碎处理，再利用筛网对破碎后的带材进行筛分，形成为粒度为0.7mm的非晶鳞片。
(3)固定和堆积：将线圈预先固定在模板底部，再将该非晶鳞片以搭接的方式平铺在线圈的周围和中心，以将作为模板的壳体内填充满，最终制备出厚度为2.5mm的产品；该产品的厚度为：烘干处理后产品的厚度；其中，线圈两侧外周、中心、下方的鳞均为水平层状排列，如图2所示，即轭水平。
(4)包覆处理：将完成平铺搭接在一起，并形成一定规格和结构的鳞片进行包覆处理，将经过丙酮稀释剂稀释后的环氧类包覆剂均匀地喷淋在鳞片表面(包覆剂和稀释剂的质量比为1：1)，通过自身的渗透作用使得每个纳米晶鳞片的表面都形成一层完整的包覆绝缘层，鳞片与环氧类包覆剂的重量比为3:1。
(5)烘干处理：将经过包覆处理后的产品送入烘干装置中，在烘干装置中进行烘干固化，烘干温度为120℃，烘干时间为90min。
实施例4
本实施例的无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法包括以下步骤：
(1)热处理：对非晶带材进行热处理，温度为400℃，时间为90分钟，得到热处理后的带材；该非晶带材由Fe78Si9B13(at.％)合金形成，其厚度为20μm，宽度为142mm。
(2)破碎处理：将热处理后的带材经过万能粉碎机进行破碎处理，再利用筛网对破碎后的带材进行筛分，形成为粒度为1.0mm的非晶鳞片。
(3)固定和堆积：将线圈预先固定在模板底部，再将该非晶鳞片以搭接的方式平铺在线圈的周围和中心，以将作为模板的壳体内填充满，最终制备出厚度为3.0mm的产品；该产品的厚度为：烘干后产品的厚度；其中，线圈两侧外周、中心、下方的鳞均为水平层状排列，如图2所示，即轭水平。
(4)包覆处理：将完成平铺搭接在一起，并形成一定规格和结构的鳞片进行包覆处理，将经过丙酮稀释剂稀释后的环氧类包覆剂均匀地喷淋在鳞片表面(包覆剂和稀释剂的质量比为1：3)，通过自身的渗透作用使得每个纳米晶鳞片的表面都形成一层完整的包覆绝缘层，鳞片与环氧类包覆剂的重量比为3:1。
(5)烘干处理：将经过包覆处理后的产品送入烘干装置中，在烘干装置中进行烘干固化，烘干温度为120℃，烘干时间为90min。
实施例5
本实施例的无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法包括以下步骤：
(1)热处理：对非晶带材进行热处理，温度为400℃，时间为90分钟，得到热处理后的带材；该非晶带材由Fe78Si9B13(at.％)合金形成，其厚度为20μm，宽度为142mm。
(2)破碎处理：将热处理后的带材经过万能粉碎机进行破碎处理，再利用筛网对破碎后的带材进行筛分，形成为粒度为1.0mm的非晶鳞片。
(3)固定和堆积：将线圈预先固定在模板底部，再将该非晶鳞片以搭接的方式平铺在线圈的周围和中心、以及下方，以将作为模板的壳体内填充满，最终制备出厚度为3.5mm的产品；该产品的厚度为：烘干处理后产品的厚度；其中，线圈两侧外周、中心、下方的鳞均为水平层状排列，如图2所示，即轭水平。
(4)包覆处理：将完成平铺搭接在一起，并形成一定规格和结构的鳞片进行包覆处理，将经过丙酮稀释剂稀释后的环氧类包覆剂均匀地喷淋在鳞片表面(包覆剂和稀释剂的质量比为1：5)，通过自身的渗透作用使得每个纳米晶鳞片的表面都形成一层完整的包覆绝缘层，鳞片与环氧类包覆剂的重量比3:1。
(5)烘干处理：将经过包覆处理后的产品送入烘干装置中，在烘干装置中进行烘干固化，烘干温度为120℃，烘干时间为90min。
实施例6
本实施例的无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法包括以下步骤：
(1)热处理：对非晶带材进行热处理，温度为400℃，时间为90分钟，得到热处理后的带材；该非晶带材由Fe78Si9B13(at.％)合金形成，其厚度为20μm，宽度为142mm。
(2)破碎处理：将热处理后的带材经过万能粉碎机进行破碎处理，再利用筛网对破碎后的带材进行筛分，形成为粒度为1.0mm的非晶鳞片。
(3)固定和堆积：将线圈预先固定在模板底部，再将该非晶鳞片以搭接的方式平铺在线圈的周围和中心，制备出厚度为3.5mm的产品；该产品的厚度为：烘干处理后产品的厚度；其中，线圈两侧外周、中心、下方的鳞均为水平层状排列，如图2所示，即轭水平。
(4)包覆处理：将完成平铺搭接在一起，并形成一定规格和结构的鳞片进行包覆处理，将经过丙酮稀释剂稀释后的环氧类包覆剂均匀地喷淋在鳞片表面(包覆剂和稀释剂的质量比为1：5)，通过自身的渗透作用使得每个纳米晶鳞片的表面都形成一层完整的包覆绝缘层，鳞片与环氧类包覆剂的重量比为3：1。
(5)烘干处理：将经过包覆处理后的产品送入烘干装置中，在烘干装置中进行烘干固化，烘干温度为120℃，烘干时间为90min；利用机械压制的方式在烘干处理过程中施加3吨/cm2的压力。
实施例7
本实施例的无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法包括以下步骤：
(1)热处理：对非晶带材进行热处理，温度为400℃，时间为90分钟，得到热处理后的带材；该非晶带材由Fe78Si9B13(at.％)合金形成，其厚度为20μm，宽度为142mm。
(2)破碎处理：将热处理后的带材经过万能粉碎机进行破碎处理，再利用筛网对破碎后的带材进行筛分，形成为粒度为1.0mm的非晶鳞片。
(3)固定和堆积：将线圈预先固定在模板底部，再将该非晶鳞片以搭接的方式平铺在线圈的周围和中心，制备出厚度为3.5mm的产品；该产品的厚度为：烘干处理后产品的厚度；其中，线圈两侧外周、中心、下方的鳞均为水平层状排列，如图2所示，即轭水平。
(4)包覆处理：将完成平铺搭接在一起，并形成一定规格和结构的鳞片进行包覆处理，将经过丙酮稀释剂稀释后的环氧类包覆剂均匀地喷淋在鳞片表面(包覆剂和稀释剂的质量比为1：5)，通过自身的渗透作用使得每个纳米晶鳞片的表面都形成一层完整的包覆绝缘层，鳞片与环氧类包覆剂的重量比为3:1。
(5)烘干处理：将经过包覆处理后的产品送入烘干装置中，在烘干装置中进行烘干固化，烘干温度为120℃，烘干时间为90min；
利用机械压制的方式在烘干处理过程中施加5吨/cm2的压力。
实施例8
本实施例的无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法包括以下步骤：
(1)热处理：对非晶带材进行热处理，温度为400℃，时间为90分钟，得到热处理后的带材；该非晶带材由Fe78Si9B13(at.％)合金形成，其厚度为20μm，宽度为142mm。
(2)破碎处理：将热处理后的带材经过万能粉碎机进行破碎处理，再利用筛网对破碎后的带材进行筛分，形成为粒度为1.0mm的非晶鳞片。
(3)固定和堆积：将线圈预先固定在模板底部，再将该非晶鳞片以搭接的方式平铺在线圈的周围和中心，制备出厚度为3.5mm的产品；该产品的厚度为：烘干处理后产品的厚度；其中，线圈两侧外周、中心、下方的鳞均为水平层状排列，如图2所示，即轭水平。
(4)包覆处理：将完成平铺搭接在一起，并形成一定规格和结构的鳞片进行包覆处理，将经过丙酮稀释剂稀释后的环氧类包覆剂均匀地喷淋在鳞片表面(包覆剂和稀释剂的质量比为1：5)，通过自身的渗透作用使得每个纳米晶鳞片的表面都形成一层完整的包覆绝缘层，鳞片与环氧类包覆剂的重量比为3:1。
(5)烘干处理：将经过包覆处理后的产品送入烘干装置中，在烘干装置中进行烘干固化，烘干温度为120℃，烘干时间为90min；
利用机械压制的方式在烘干处理过程中施加8吨/cm2的压力。
实施例9
本实施例的无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法包括以下步骤：
(1)热处理：对纳米晶带材进行热处理，温度为530℃，时间为90分钟，得到热处理后的带材；该纳米晶带材由Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9(at.％)合金形成，其厚度为18μm，宽度为60mm。
(2)破碎处理：将热处理后的带材经过万能粉碎机进行破碎处理，再利用筛网对破碎后的带材进行筛分，形成为粒度为0.3mm的纳米晶鳞片。
(3)固定和堆积：将线圈预先固定在模板底部，再将该纳米晶鳞片以搭接的方式平铺在线圈的周围，制备出厚度为2.5mm的产品；该产品的厚度为：烘干处理后产品的厚度；其中，线圈两侧外周、中心、下方的鳞均为水平层状排列，如图2所示，即轭水平。
(4)包覆处理：将完成平铺搭接在一起，并形成一定规格和结构的鳞片进行包覆处理，将经过丙酮稀释剂稀释后的环氧类包覆剂均匀地喷淋在鳞片表面(包覆剂和稀释剂的质量比为1：1)，通过自身的渗透作用使得每个纳米晶鳞片的表面都形成一层完整的包覆绝缘层，鳞片与环氧类包覆剂的重量比为3:1。
(5)烘干处理：将经过包覆处理后的产品送入烘干装置中，在烘干装置中进行烘干固化，烘干温度为120℃，烘干时间为90min。
实施例10
本实施例的无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法包括以下步骤：
(1)热处理：对纳米晶带材进行热处理，温度为530℃，时间为90分钟，得到热处理后的带材；该纳米晶带材由Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9(at.％)合金形成，其厚度为18μm，宽度为60mm。
(2)破碎处理：将热处理后的带材经过万能粉碎机进行破碎处理，再利用筛网对破碎后的带材进行筛分，形成为粒度为0.5mm的纳米晶鳞片。
(3)固定和堆积：将线圈预先固定在模板底部，再将该纳米晶鳞片以搭接的方式平铺在线圈的周围，制备出厚度为2.5mm的产品；该产品的厚度为：烘干处理后产品的厚度；其中，线圈两侧外周、中心、下方的鳞均为水平层状排列，如图2所示，即轭水平。(4)包覆处理：将完成平铺搭接在一起，并形成一定规格和结构的鳞片进行包覆处理，将经过丙酮稀释剂稀释后的环氧类包覆剂均匀地喷淋在鳞片表面(包覆剂和稀释剂的质量比为1：1)，通过自身的渗透作用使得每个纳米晶鳞片的表面都形成一层完整的包覆绝缘层，鳞片与环氧类包覆剂的重量比为3:1。
(5)烘干处理：将经过包覆处理后的产品送入烘干装置中，在烘干装置中进行烘干固化，烘干温度为120℃，烘干时间为90min。
实施例11
本实施例的无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法包括以下步骤：
(1)热处理：对纳米晶带材进行热处理，温度为530℃，时间为90分钟，得到热处理后的带材；该纳米晶带材由Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9(at.％)合金形成，其厚度为18μm，宽度为60mm。
(2)破碎处理：将热处理后的带材经过万能粉碎机进行破碎处理，再利用筛网对破碎后的带材进行筛分，形成为粒度为0.7mm的纳米晶鳞片。
(3)固定和堆积：将线圈预先固定在模板底部，再将该纳米晶鳞片以搭接的方式平铺在线圈的周围，制备出厚度为2.5mm的产品；该产品的厚度为：烘干处理后产品的厚度；其中，线圈两侧外周、中心、下方的鳞均为水平层状排列，如图2所示，即轭水平，即轭水平。
(4)包覆处理：将完成平铺搭接在一起，并形成一定规格和结构的鳞片进行包覆处理，将经过丙酮稀释剂稀释后的环氧类包覆剂均匀地喷淋在鳞片表面(包覆剂和稀释剂的质量比为1：1)，通过自身的渗透作用使得每个纳米晶鳞片的表面都形成一层完整的包覆绝缘层，鳞片与环氧类包覆剂的重量比为3:1。
(5)烘干处理：将经过包覆处理后的产品送入烘干装置中，在烘干装置中进行烘干固化，烘干温度为120℃，烘干时间为90min。
实施例12
本实施例的无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法包括以下步骤：
(1)热处理：对纳米晶带材进行热处理，温度为530℃，时间为90分钟，得到热处理后的带材；该纳米晶带材由Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9(at.％)合金形成，其厚度为18μm，宽度为60mm。
(2)破碎处理：将热处理后的带材经过万能粉碎机进行破碎处理，再利用筛网对破碎后的带材进行筛分，形成为粒度为1.0mm的纳米晶鳞片。
(3)固定和堆积：将线圈预先固定在模板底部，再将该纳米晶鳞片以搭接的方式平铺在线圈的周围，制备出厚度为3.0mm的产品；该产品的厚度为：烘干处理后产品的厚度；其中，线圈两侧外周、中心、下方的鳞均为水平层状排列，如图2所示，即轭水平。
(4)包覆处理：将完成平铺搭接在一起，并形成一定规格和结构的鳞片进行包覆处理，将经过丙酮稀释剂稀释后的环氧类包覆剂均匀地喷淋在鳞片表面(包覆剂和稀释剂的质量比为1：3)，通过自身的渗透作用使得每个纳米晶鳞片的表面都形成一层完整的包覆绝缘层，鳞片与环氧类包覆剂的重量比为3:1。
(5)烘干处理：将经过包覆处理后的产品送入烘干装置中，在烘干装置中进行烘干固化，烘干温度为120℃，烘干时间为90min。
实施例13
本实施例的无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法包括以下步骤：
(1)热处理：对纳米晶带材进行热处理，温度为530℃，时间为90分钟，得到热处理后的带材；该纳米晶带材由Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9(at.％)合金形成，其厚度为18μm，宽度为60mm。
(2)破碎处理：将热处理后的带材经过万能粉碎机进行破碎处理，再利用筛网对破碎后的带材进行筛分，形成为粒度为1.0mm的纳米晶鳞片。
(3)固定和堆积：将线圈预先固定在模板底部，再将该纳米晶鳞片以搭接的方式平铺在线圈的周围，制备出厚度为3.5mm的产品；该产品的厚度为：烘干处理后产品的厚度；其中，线圈两侧外周、中心、下方的鳞均为水平层状排列，如图2所示，即轭水平。(4)包覆处理：将完成平铺搭接在一起，并形成一定规格和结构的鳞片进行包覆处理，将经过丙酮稀释剂稀释后的环氧类包覆剂均匀地喷淋在鳞片表面(包覆剂和稀释剂的质量比为1：5)，通过自身的渗透作用使得每个纳米晶鳞片的表面都形成一层完整的包覆绝缘层，鳞片与环氧类包覆剂的重量比为3:1。
(5)烘干处理：将经过包覆处理后的产品送入烘干装置中，在烘干装置中进行烘干固化，烘干温度为120℃，烘干时间为90min。
对比例1
本对比例的无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法包括以下步骤：
(1)热处理：对非晶带材进行热处理，温度为400℃，时间为90分钟，得到热处理后的带材；该非晶带材由Fe78Si9B13(at.％)合金形成，其厚度为20μm，宽度为142mm。
(2)破碎处理：将热处理后的带材经过万能粉碎机进行破碎处理，再利用筛网对破碎后的带材进行筛分，形成为粒度为小于0.1mm的非晶粉末。
(3)固定和堆积：将线圈预先固定在模板底部，再将该非晶粉末平铺在线圈的周围和中心，制备出厚度为2.5mm的产品。
(4)包覆处理：将完成平铺在一起，并形成一定规格和结构的粉末进行包覆处理，将经过丙酮稀释剂稀释后的环氧类包覆剂均匀地喷淋在粉末表面(包覆剂和稀释剂的质量比为1：1)，通过自身的渗透作用使得每个纳米晶粉末的表面都形成一层完整的包覆绝缘层，粉末与环氧类包覆剂的重量比为3:1。
(5)烘干处理：将经过包覆处理后的产品送入烘干装置中，在烘干装置中进行烘干固化，烘干温度为120℃，烘干时间为90min。
本对比例的工艺与实施例1相似，但使用的导磁材料由具有一定粒径的颗粒状非晶材料构成，制备而成的产品的品质不及实施例1-13；说明鳞片状的非晶纳米晶材料优于颗粒状非晶纳米晶材料。
对比例2
本对比例的无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法包括以下步骤：
(1)热处理：对非晶带材进行热处理，温度为400℃，时间为90分钟，得到热处理后的带材；该非晶带材由Fe78Si9B13(at.％)合金形成，其厚度为20μm，宽度为142mm。
(2)破碎处理：将热处理后的带材经过万能粉碎机进行破碎处理，再利用筛网对破碎后的带材进行筛分，形成为粒度为1.0mm的非晶鳞片。
(3)固定和堆积：将线圈预先固定在模板底部，再将该非晶鳞片以杂乱无序的形式填充在线圈的周围和中心，制备出厚度为3.0mm的产品。
(4)包覆处理：将完成平铺在一起，并形成一定规格和结构的产品进行包覆处理，将经过丙酮稀释剂稀释后的环氧类包覆剂均匀地喷淋在粉末表面(包覆剂和稀释剂的质量比为1：3)，通过自身的渗透作用使得每个纳米晶鳞片的表面都形成一层完整的包覆绝缘层，鳞片与环氧类包覆剂的重量比为3:1。
(5)烘干处理：将经过包覆处理后的产品送入烘干装置中，在烘干装置中进行烘干固化，烘干温度为120℃，烘干时间为90min。
本对比例的工艺与实施例4相似，但其鳞片是无序散落，并给出该对比例得到的感应线圈的测试数据，以说明有序排列鳞片优于无序排列鳞片。
实施例14
除鳞片结构与实施例5不同以外，为轭垂直即通过磁场控制线圈两侧外周和中心的鳞片垂直层状排列，线圈下方的鳞片水平层状排列，如图3所示，其他工艺参数均与实施例5相同。
实施例15
除鳞片结构与实施例13不同以外，为轭垂直即通过磁场控制线圈两侧外周和中心的鳞片垂直层状排列，线圈下方的鳞片水平层状排列，如图3所示，其他工艺参数均与实施例13相同。
上述实施例1-15和对比例1-2的具体工艺参数对比参见表1。
表1本发明实施例1-15和对比例1-2工艺参数表
检验例：
上述实施例1-15和对比例1-2中，制备的集成电磁感应线圈均采用相同的感应耦合线圈(标准A11#线圈)，并采用相同的测量仪器和方法测试产品的电感值L和品质因数Q，测试频率为1V或100kHz，所用测试设备为安捷伦4980ALCR表。
15个实施例的测试数据列于表2中，实验结果表明，在相同的材料成分条件下，鳞片尺寸不同、产品厚度不同、包覆剂浓度不同，对应集成电磁感应线圈的电感和品质因数随之变化。
产品的结构对性能影响极为重要，通过改善工艺实现线圈中心及围壁处磁轭的鳞片垂直层状排列，如图3所示，相比于水平层状排列，同等条件下制备的产品电感和品质因数均有提升，具体参见实施例14-15，各实施例得到的感应线圈测试数据参见表2。
表2本发明实施例1-13和对比例1-2线圈盘性能对比表
序号 线圈电感L或μH 品质因数Q
实施例1 6.5 90
实施例2 6.6 96
实施例3 6.8 104
实施例4 7.0 110
实施例5 7.2 113
实施例6 7.5 116
实施例7 7.9 109
实施例8 8.3 107
实施例9 7.5 115
实施例10 7.8 119
实施例11 8.0 124
实施例12 8.2 127
实施例13 8.5 130
对比例1 6.0 85
对比例2 6.5 105
实施例14 7.6 115
实施例15 8.8 132

Claims (10)

1.一种无线充电用集成电磁感应线圈，其特征在于：
所述集成电磁感应线圈是由非晶或纳米晶鳞片制备的导磁材料和线圈一体化制备而成。
2.根据权利要求1所述无线充电用集成电磁感应线圈，其特征在于：
所述导磁材料具有由经过绝缘包覆的非晶或纳米晶鳞片搭接而成的层状结构；
优选地，所述导磁材料中，所述非晶或纳米晶鳞片沿水平方向搭接成层状结构或沿垂直方向搭接成层状结构；
更优选地，所述非晶或纳米晶鳞片的粒度为100μm-5mm。
3.根据权利要求1所述无线充电用集成电磁感应线圈，其特征在于：
所述导磁材料设置于所述线圈的外周和/或中心、以及所述线圈的上或下表面。
4.根据权利要求1-3任一所述无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法，其特征在于：该方法依次包括以下步骤：
固定步骤：将所述线圈固定在模板上；
堆积步骤：将所述非晶或纳米晶鳞片层状堆积；
浸润步骤：利用稀释剂稀释后的包覆剂将所述非晶或纳米晶鳞片浸润；
烘干步骤：经过烘干处理制备成具有磁轭结构的集成电磁感应线圈。
5.根据权利要求4所述无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法，其特征在于：
所述堆积步骤中，将所述非晶或纳米晶鳞片筛分，并撒落堆积在所述模板的相应位置，制成导磁预制体；
所述浸润步骤中，利用稀释剂稀释后的包覆剂将所述导磁预制体浸润，以将非晶或纳米晶鳞片绝缘包覆，得到包覆后的预制体；
所述烘干步骤中，将固定有线圈且带有包覆后预制体的模板进行烘干处理，以将所述包覆剂固化，从而得到集成电磁感应线圈。
6.根据权利要求4所述无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法，其特征在于：
在所述堆积步骤中，所述非晶或纳米晶鳞片以水平方向层状搭接或以垂直方向层状搭接，控制所述非晶或纳米晶鳞片的搭接排列方向的方式为：磁场或震动。
7.根据权利要求4所述无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法，其特征在于：
所述非晶或纳米晶鳞片的制备方法为：
将厚度为14-30μm非晶或纳米晶带材在350℃-700℃范围内进行热处理，然后进行破碎处理，得到粒度为100μm-5mm的鳞片；或者
先将厚度为14-30μm非晶或纳米晶带材于300-350℃进行脆化处理，然后进行破碎处理，得到粒度为100μm-5mm的鳞片，再将该粒度范围的鳞片在350℃-700℃范围内进行热处理。
8.根据权利要求4所述无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法，其特征在于：所述模板具有耐高温特性，在烘干处理过程中不软化不变形。
9.根据权利要求4所述无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法，其特征在于：所述包覆剂是有机或无机的粘结剂，优选地，所述有机粘结剂为聚氨酯类、环氧类和聚酰亚胺类胶中的一种或几种。
10.根据权利要求4所述无线充电用集成电磁感应线圈的制备方法，其特征在于：所述稀释剂是酒精、丙酮、丁酮、乙酸乙酯和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
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