CN106688057A - 柔性软磁芯、具有柔性软磁芯的天线及生产柔性软磁芯的方法 - Google Patents

柔性软磁芯、具有柔性软磁芯的天线及生产柔性软磁芯的方法 Download PDF

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Abstract

柔性软磁芯(1)包括：平行连续铁磁线(4)，嵌入由聚合物介质(3)构成的芯体(2)中。连续铁磁线(4)从所述芯体(2)的一端延伸到另一端，彼此间隔并通过聚合物介质(3)彼此电绝缘。生产柔性软磁芯(1)的方法包括：借助连续挤压过程来使连续铁磁线(4)嵌入未经固化的聚合物介质(3)中；固化聚合物介质(3)，使连续铁磁线(4)被嵌入其中，以形成连续芯前体(10)；以及将所述连续芯前体(10)切成离散磁芯(1)。

Description

柔性软磁芯、具有柔性软磁芯的天线及生产柔性软磁芯的 方法
技术领域
本发明旨在解决在电子元件中使用的长形电感器件的磁芯的易碎性问题，这些电子元件可为以下任一个：电抗器；电感器；或从1KHz到13.56MHz的LF天线，其在汽车行业中主要用于RFID应用，广泛使用于20KHz、125KHz和134KHz的无钥匙进入系统，且扩展至但不局限于频率在13.56MHz的范围内的近场通讯(NFC)的应用。
为此，在本发明的第一方案中提供了一种柔性软磁芯，其可以承受变形带来的冲击、弯曲和扭转，但这种芯不会折断，因而在弯曲或扭转消失时仍保持磁特性。
本发明的柔性软磁芯还可以用于感应器以及电力变压器，以进行能量的储存和转换或滤波。
本发明的柔性软磁芯包括被嵌入聚合介质中的加长型铁磁元件，且更特别地包括被嵌入聚合介质中的连续铁磁柔性线，并预期替代目前该领域中很普遍的非常易碎的铁氧体芯。
柔性软磁芯允许相对于与所述线平行的纵向轴线的弯曲，并且还允许相对于与所述线垂直的横向轴线的弯曲。
本发明的第二方案涉及一种天线，该天线包括绕在根据本发明的第一方案的柔性软磁芯周围的至少一个绕组。
本发明的第三方案涉及一种用于生产柔性软磁芯的方法，该柔性软磁芯如为本发明的第一方案那样的柔性软磁芯。
背景技术
目前，长铁氧体芯的主要用途为在10KHz到500KHz范围内的内部天线。柱形芯的有效磁导率与材料的相对磁导率成正比、或者是形状系数的μi倍，形状系数是L/D比值，其中，L为杆的长度而D为其直径。此物理原理意味着对于相同的铁磁材料以及天线或电感器而言，较长且较细的产品具有较大的感应系数，即L/D比值较高。
这一原理让设计者使用L/D比值高的铁氧体芯，以铜线绕在该铁氧体芯周围，然后通过将其注入聚合物基质中或通过将其在树脂中进行浇铸(casting)、或者最终通过提供一种呈硬壳或箱状的外部保护，来保护整个电感器。
这个方案通过普通烧结(sinterization)来实现，且因此是一种本质上易碎的方案，其迄今为止用于汽车的无钥匙进入系统的LF发射天线中，并且在诸如用于如原子时钟接收器之类的应用中用于感应焊接炮(induction soldering cannon)和RF杆式天线。
杨氏模量(铁氧体的弹性的指示器)很低，这意味着铁氧体为刚性且表现为类似于玻璃或陶瓷，所以它们在破裂和折断之前基本没有变形。
在天线或电感器内的铁氧体中的破裂产生了磁场的高磁阻磁路，从而减小有效透磁率，并且如果应用于天线的谐振回路，则会降低感应系数，导致回路的自谐振频率较高，这会使电路运行以不合规格的方式、甚至完全不运行，这是因为传输到未经调谐的回路或由该回路传输的能量可能太低而不足以使电路作为信号收发器运行。
为了解决上述问题，金属软磁性材料的堆叠箔已被用于这个技术领域。这些材料可具有多种晶体结构，包括Fe与其它原子Ni、Co、Cr或Mo的组合的纳米晶体或非晶态合金、或者Fe的多元氧化物。这些被称为“层压堆叠(laminations stacks)”或“简单堆叠(simplystacks)”的方案已知被使用了数十年，并且被大规模用于50Hz和60Hz的电力变压器等装置中。堆叠形式的金属薄片或带通常解决了易碎的问题，然而由于它们呈现低欧姆电阻率，因此它们需要通过聚合物、搪瓷、清漆和纸的绝缘箔或绝缘层来彼此隔开。US2006022886A1公开了一种可弯曲天线芯；US2009265916A1则公开了一种包括多个由非晶态合金或纳米晶体合金组成的长方形软磁条的柔性堆叠部的天线芯。WO2012101034A1公开了一种天线芯，其以条形样式被嵌入且由多个金属层组成，这些金属层由纳米晶体或非晶态、软磁性金属合金构成。在此情况下，条形天线芯具有以下结构：其沿条形天线芯的横向方向延伸，且其沿与条形天线芯的平面垂直的方向提升。
EP0554581B1公开了一种柔性磁芯及其生产方法，该方法包括：在真空中将软磁性材料的小颗粒粉末与合成树脂混合，且随后将块状的树脂固化，在所述固化期间将一强磁场施加至树脂上，以使得多个颗粒形成相互隔开、纵向伸展的稳固链，这些链平行于所施加的磁场。混合是在真空中执行的。
通过这样的方法生成的链由具有不规则横截面的离散粉末颗粒来形成，不同链之间的粉末小颗粒极可能彼此聚合，除非使用非常强的分解剂以及强分散剂，否则由于混合剂呈粘度很低的形式，这样会产生严重(severe)的复杂度和成本。如果各链的颗粒彼此接触，就会出现电荷的损失(Foucault损失)。EP0554581B1仅提供了软铁作为所述软磁性材料的示例，其不适用于在高于1KHz的频率上运行。
US5638080A公开了一种HF天线，其包括由铁磁材料制成的片状柔性多部件磁芯，该HF天线具有天线绕组，天线绕组由多匝和多圈组成并围绕磁芯。多匝天线绕组由被设置在柔性膜(柔性膜围绕磁芯)上的印制布线来形成。磁芯利用分开的板材(例如绝缘铁磁材料或非晶态合金的板材)来形成；绝缘铁磁材料或非晶态合金被嵌入基材(也被称为载体材料)中，呈链、即由柔性元件(基材)连接的刚性元件(板)的形式。因此，这些板材不是柔性的，并且所述磁芯的柔性仅可通过基材在与所述板垂直的方向上的变形来实现。
US5159347A公开了高磁导率磁导体的微观条(microscopic strip)，这些微观条以靠近导电体的关系排成阵列，以形成用于与导电体有关的磁路。这些条可采用多种形式，包括像100微米微线这样的细丝、以及非晶态磁性材料的沉积亚微颗粒级层。而且，可用绕导电体形成多个带的条来闭合磁路，且磁路例如可借助与导电体相邻的被线性地排成阵列的条来打开。磁路具有多种应用，包括多种天线、感应线、天线接地面、感应表面和定向阵列。
发明内容
本发明的目的是提供一种现有技术的替代性方案，以此提供一种可沿至少两个正交方向弯曲的柔性软磁芯以及生产该柔性软磁芯的方法，其克服了现有技术提议的缺点。
为此，根据本发明的第一方案提出一种柔性软磁芯，其包括：铁磁材料，设置为在由经固化的聚合物介质构成的芯内形成连续平行磁路(magnetic path)，所述平行磁路由所述聚合物介质来彼此绝缘。
不同于已知柔性磁芯，特别是不同于EP0554581B1中公开的磁芯，其中形成平行磁路的铁磁材料包括对齐的离散小磁性颗粒的链，在根据本发明的第一方案的柔性软磁芯中，形成平行磁路的铁磁材料包括：多个连续平行铁磁线，本质上为柔性，嵌入由聚合物介质构成的芯体中，该芯体在实施例中可以装有分散的铁磁纳米颗粒，其中连续铁磁线彼此分隔并从芯体的一端延伸到另一端。
在一个实施例中，经固化的聚合物介质为挤压部。
优选地，经交给你固化的聚合物介质为聚合物粘合的软磁性材料(PBSM)。此外，根据一个实施例，所述经固化的聚合物介质为从环氧树脂或尿烷或者聚氨酯或聚酰胺衍生物(包括液体分散添加剂)得到的聚合物基质。
在一个实施例中，所述聚合物粘合的软磁性材料包括软铁磁材料的微纤维、微颗粒或纳米颗粒。在此情况下，微纤维、微颗粒或纳米颗粒可以具有很高、例如介于100000与600000μr之间的相对磁导率以及基于一成分的金属合金，该成分选自Mo-FeNi、或Co-Si、或Fe-NiZn，其中Ni的重量含量为从30％到80％，包括Mo、Co或Si的附加组分的重量含量小于10％。替代性地，所述微纤维、微颗粒或纳米颗粒可以选自纯Fe3+、或Fe羰基、或Ni羰基、或MnZn铁氧体、或者选自Mollypermalloy粉末。
在另一实施例中，聚合物粘合的软磁性材料包括软铁磁材料的微纤维、微颗粒或纳米颗粒，软铁磁材料的微纤维、微颗粒或纳米颗粒在聚合物基质中单独存在或以它们的任何组合的方式存在。
在另一实施例中，聚合物粘合的软磁性材料包括具有晶体结构且电绝缘的软铁磁材料的纳米颗粒，所述晶体结构选自非晶态、纳米晶体或在退火过程中晶粒变大的巨型结晶(macro crystalline)。
在任何上述实施例中，所述粘合的软磁芯中包括的微纤维、微颗粒或纳米颗粒可以具有低磁矫顽力(优选但不局限于小于0.1A/m)，并且通过密封在电阻率ρ优选但不局限于小于106Ω·m的聚合物基质内而被电绝缘。
在优选实施例中，每个所述连续铁磁线沿其整个长度具有恒定横截面。例如，所述恒定横截面为面积优选在0.002至0.8平方毫米范围内的圆形。
在一个实施例中，柔性软磁芯包括：8个或更多个铁磁线，优选地以高/低纵横比被包括，但纵横比不局限于小于1000，连续铁磁线优选地被设置在多个等距平行几何平面中，特别地，被设置在其中一个几何平面中的连续铁磁线与被设置在另一相邻的平行几何平面中的铁磁线交错。
连续铁磁线由具有很高磁导率值的铁磁材料制成，铁磁材料例如为像铁与镍、钴、钼和锰中的一种或多种成分的合金。
在一个实施例中，连续铁磁线为裸露的铁磁线，而在另一替代性实施例中，连续铁磁线为相应的电绝缘套包覆的线。
优选地，形成芯体的所述聚合物介质为聚合物基质，以及在一个实施例中，芯体具有棱柱外形，如平行六面体形状，然而可以设想如柱形形状的其它形状。
根据本发明的第二方案，天线被设置为包括绕在柔性软磁芯周围的至少一个绕组，柔性软磁芯沿根据本发明的第一方案的至少两个正交轴线为柔性的。
根据第三方案，本发明提供了一种生产柔性软磁芯的方法，其中，所述柔性软磁芯包括：连续铁磁线，被嵌入由可载有离散铁磁纳米颗粒的聚合物介质形成的芯体中，其中，连续铁磁线彼此间隔开并从芯体的一端延伸至另一端。
相比已知方法，特别是关于小磁性颗粒被嵌入聚合物介质中的EP0554581B1所提出的方法，根据本发明的第三方案的方法包括：借助所述线周围和所述线之间的聚合物介质的连续挤压过程来使连续铁磁线嵌入未经固化的聚合物介质中；固化聚合物介质，使连续铁磁线被嵌入聚合物介质中，以形成连续芯前体(precursor)；以及将所述连续芯前体切成离散软磁芯。
对于优选实施例，本发明的第三方案的方法包括借助连续挤压过程生产柔性软磁芯，包括使连续铁磁线与聚合物介质浇铸物一起穿过挤压室。
根据实施例，该方法包括：在连续铁磁线穿过所述挤压室之前对齐并排序连续铁磁线，对于所述实施例的实施方式来说，这是通过使连续铁磁线穿过多个孔和/或在经固化的聚合物上具有轴向磁感应，所述多个孔根据送线板中所需的顺序来设置的。
根据实施例，该方法包括：在将粘性形式的聚合物介质推入挤压室并朝向挤压室时，通过拉动连续铁磁线来使连续铁磁线穿过送线板的所述孔并穿过挤压室，而且送线板的孔(通孔)被构造和设置为避免聚合物介质从其穿过。
在一个实施例中，所述连续挤压过程包括：在聚合物介质经所述挤压室挤出时，使连续铁磁线穿过挤压室。
优选地，通过使连续铁磁线穿过多个孔，所述孔根据所述预定图案被设置在位于挤压室的与其出口端相对的一端的送线板中，连续铁磁线在穿过所述挤压室时根据预定图案保持与挤压室对齐和设置。
通过用未经固化的聚合物介质(可载有离散铁磁纳米颗粒)拉动连续铁磁线，该聚合物介质以粘性形式从位于挤压室侧壁的聚合物进给通道被注入挤压室，连续铁磁线被制作为朝向所述出口端穿过送线板的所述孔并穿过挤压室。优选地，送线板的孔被构造和设置为适合于连续铁磁线并避免聚合物介质穿过所述孔返回。
在一个实施例中，连续铁磁线的前端连接到柱塞，该柱塞被可滑动设置在挤压室内并位于所述聚合物进给通道的下游和送线板的上游。连续铁磁线在所述柱塞的多个位置处连接到柱塞，所述多个位置是根据所述预定图案被设置的，由此在挤压操作开始时沿挤压室拉动连续铁磁线同时，柱塞使连续铁磁线保持与挤压室对齐并根据所述预定图案设置。一旦柱塞从挤压室伸出，则接着通过切割连续芯前体的前端去除柱塞。
在切割前借助挤压室外侧的冷却装置来冷却连续芯前体。可选地，在切割前通过位于冷却装置下游的聚集装置(pooling device)来聚集连续芯前体。优选地，通过位于送线板上游的推送装置来推动每个连续铁磁线。
附图说明
参考附图，由实施例(必须以说明性非限制性的方式来考虑这些实施例)的以下具体说明，将会更好地理解前述的优点和特征以及其它的优点和特征，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的柔性软磁芯的立体图；
图1a是根据本发明的实施例的柔性软磁芯的立体图，其包括嵌在铁磁芯上的纳米颗粒；
图2是根据本发明的实施例的用于天线的线圈的立体图，其包括柔性软磁芯；以及
图3、图4、图5和图6是示出根据本发明的实施例的能够连续地生产柔性软磁芯的方法的逐个阶段的侧向剖视图；
图7是根据实施例的柔性软磁芯的立体图，其包括纳米颗粒且在所述芯上没有线；
图8和图9是示出根据本发明的所提及的软磁芯的弯曲和扭转的立体图。
具体实施方式
首先参考图1，示出根据本发明的第一方案的实施例的柔性软磁芯1。芯体2可以具有棱柱或柱形的外形。
根据实施例，包括多个铁磁线的经固化的聚合物介质3是挤压部，其沿一轴线延长且可沿两个正交平面扭转和弯曲，这两个正交平面相交而限定所述轴线。
柔性软磁芯1包括平行的多个连续铁磁线4；这些连续铁磁线4是柔性线，被嵌入由聚合物介质3制成的芯体2，聚合物介质3例如为聚合物基质。所述连续铁磁线4彼此间隔开且从所述芯体2的一端延伸到另一端，使得这些连续铁磁线4通过聚合物介质3而彼此电绝缘。
软磁芯的长度大于15cm且优选地大于25cm(例如为30cm或更长)，由此在芯可应用于车辆的天线的情况下，可借助高达4倍的较长且较细的天线来实现每辆车辆的天线的数量从5减少到2。
在一个实施例中，经固化的聚合物介质3是聚合物粘合的软磁性材料PBSM。
在另一实施例中，聚合物介质是从环氧树脂或尿烷(urethane)或聚氨酯或聚酰胺衍生物得到的聚合物基质。
每个所述连续铁磁线4沿其整个长度具有恒定横截面5，其中，所述恒定横截面为圆形横截面且面积在0.002至0.8平方毫米的范围内。替代性地，恒定横截面是多边形横截面，具有相同范围内的面积。
图1所示的柔性软磁芯包括20个连续铁磁线4，然而每个芯具有至少8个连续铁磁线4被认为是足够的。
根据一个实施例，柔性磁芯包括至少8个铁磁线4，所包括的这些铁磁线具有优选小于1000的高/低纵横比(使线具有20微米的直径和20cm的长度)。
在所公开的实施例中，连续铁磁线4被设置在由聚合物介质3制成的芯体2内，位于多个等距平行的几何平面中，其中，被设置在一个几何平面中的连续铁磁线4与被设置在另一相邻的平行几何平面中的铁磁线4交错。这样在连续铁磁线4之间形成规律而均匀的距离。
连续铁磁线4由具有很高磁导率(磁导率值处于22.5至438μm/mH·m-1的范围内)例如像镍、钴和锰的合金这样的铁磁材料制成。在图1所示的实施例中，连续铁磁线4为裸露的铁磁线。但是，在替代性实施例(未示出)中，连续铁磁线4为由相应的电绝缘套包覆的线。在图1所示的实施例中，芯体2具有棱柱或平行六面体的外形。但是，在替代性实施例(未示出)中，芯体2具有柱形的外形。
所使用的连续铁磁线4沿其整个长度具有恒定横截面5，所述恒定横截面为面积在0.002至0.8平方毫米范围内的圆形。
根据另一实施例，连续铁磁线4被设置在多个等距平行几何平面中，其中，被设置在其中一个几何平面中的连续铁磁线4与被设置在另一相邻的平行几何平面中的铁磁线4交错。
在一个示例中，连续铁磁线4由具有很高磁导率(在22.5至438μm/mH·m-1范围内)的铁磁材料制成，例如由铁与镍、钴、钼和锰中的一种或多种成分的合金制成。
根据一个实施例，连续铁磁线还可以通过釉或搪瓷的涂层而电绝缘。
现参考图2，其示出根据本发明的第三方案的实施例的用于天线的线圈7。天线线圈7包括柔性软磁芯1(如以上参考图1所描述的柔性软磁芯)、以及被绕在柔性软磁芯1周围的至少一个绕组21。绕组21由导电材料制成且由绝缘层包覆、或者线圈7的绕组21彼此间隔开，以此防止它们之间接触。当电流被施加到绕组21时，沿着柔性软磁芯1中的连续铁磁线感应出磁流量。
图3、图4、图5和图6示出用于生产根据本发明的第三方案的实施例的柔性软磁芯1的方法。
因此，包括多个铁磁线的经固化的聚合物介质3是挤压部，其沿一轴线延长，且可沿两个正交平面扭转和弯曲，这两个正交平面相交而限定所述轴线(见图8和图9)。
关于所述方法在图3所示第一阶段中，该方法包括：使多个连续铁磁线4(从相应的卷轴22上被解绕)穿过多个孔9，孔9根据预定图案被设置在位于挤压室20的一端的送线板8中。挤压室20具有加长型直道，该直道和与送线板8相对的出口端18具有恒定横截面。连续铁磁线4中的每一个通过位于送线板8的上游的对应推送装置19来推送到挤压室20中。
聚合物进给通道17位于挤压室20的侧壁中。所述聚合物进给通道17连接到料斗23的出口(料斗受控加热、包含处于熔化状态的未经固化的聚合物介质3)，料斗23中的蜗杆24被设置为将未经固化的熔化的聚合物介质3经聚合物进给通道17推送到挤压室20(隔热)中。
在挤压操作开始时，连续铁磁线4的前端被连接到柱塞18，柱塞18被可滑动地设置在挤压室20中并位于所述聚合物进给通道17的下游。连续铁磁线4的前端在根据与送线板8中的孔9相同的预定图案来设置的位置处被连接到柱塞18。
因此，当柱塞8在受到未经固化的聚合物介质3(经聚合物进给通道17以粘性形式被注入位于进给板8与柱塞18之间的挤压室20)所施加压力的作用下沿挤压室20拉动连续铁磁线4时，送线板8和柱塞18根据预定图案使连续铁磁线4与挤压室20对齐和设置，且未经固化的聚合物介质3使连续铁磁线4嵌入。
通过将未经固化的聚合物介质3连续地送到挤压室中，柱塞18移动到出口端16从而拉动连续铁磁线4，由此使连续芯前体10开始成形。送线板8的孔9被构造和设置为适用于连续铁磁线4并避免聚合物介质3穿过所述孔返回。
图4示出该方法的第二阶段，其中，连续芯前体10的附接至柱塞18的前端经出口端16伸出挤压室20，且连续芯前体10借助与出口端16相邻的位于挤压室外侧的冷却装置13来冷却。在所示实施例中，冷却装置13包括盘管，经冷却的传热流体沿盘管流动。但是，冷却装置13可以替代性地包括其它冷却器件。
通过位于冷却装置13的下游、挤压室20的外侧、且与挤压室20相邻的聚集装置15来额外地聚集连续芯前体10。在图3、图4、图5和图6中，通过表示固化等级的平行剖面线，以阴影形式示出聚合物介质3，这些平行剖面线之间的距离随着聚合物介质3逐渐被冷却和固化而变窄。
图5示出所述方法的第三阶段，其中，连续芯前体10的附接至柱塞18的前端已穿过切割装置24。在所示实施例中，切割装置24包括：砧部25，具有连续芯前体10所穿过的开口；以及切割刀片26，可被致动以分离与砧部25相邻的连续芯前体10。但是，切割装置24可替代性地包括例如激光或水射流切割等其它切割装置。
图6示出所述方法的第四阶段(最后阶段)，其中，连续芯前体10的附接至柱塞18的前端已借助切割装置24而与连续芯前体10分离，然后随着连续芯前体10伸出挤压室20，通过用切割装置24重复地切割连续芯前体10来形成顺序的柔性软磁芯1。连续芯前体10的附接柱塞18的前端被摒弃。随后所得到的柔性软磁芯1就是如上所述参考图1描述的那样。
因此，本发明的方法包括：借助连续挤压过程使连续铁磁线4嵌入未经固化的流体(熔化)聚合物介质3中；在连续铁磁线4嵌入聚合物介质3中的情况下固化聚合物介质3，以形成连续芯前体10；以及将所述连续芯前体10切成离散的软磁芯1。连续铁磁线4在聚合物介质3经所述挤压室20挤出的同时穿过挤压室。
本发明提出了一种芯，这种芯具有与US2006022886A1和US2009265916A1专利中所声明的层压堆叠相同有效的横截面面积，其由于这些合金能够承受的较高通量密度而可减小80％之多。通常，铁氧体的饱和磁感应强度Bsat为0.3T，而Ni基合金能够承受5倍高达1.5T的Bsat，且像坡莫合金79Ni4MoFe这样的其它材料可具有2倍Bsat，如下表所示：
表1
对于给定的电流I，磁场强度H与芯的横截面面积S和匝数成正比。最大H值受到饱和Bsat值的限制。由于对于相同的H值，Bsat值从2倍增大至5倍，则芯的横截面面积S可按比例地减少，或若芯的横截面面积保持不变，那么对于相同的磁感应值就需要较少的绕组匝数，因此有助于使天线较小或绕组较少。
根据图1a和图7所示的附加实施例，本发明的柔性软磁芯包括嵌在铁磁芯上的纳米颗粒，以此增加软磁芯的磁性性质。以上已揭示了所述纳米颗粒的特征、成分和能力，例如纳米颗粒尺寸、磁导率、合金成分等。
根据优选实施例，经固化的聚合物介质3还包括软铁磁材料的微纤维、微颗粒或纳米颗粒，软铁磁材料的微纤维、微颗粒或纳米颗粒在所述聚合物介质3的聚合物基质中单独存在或以它们的任何组合的方式存在。
所使用的软铁磁材料的微纤维、微颗粒或纳米颗粒的重量含量占据高达80％的芯的总重量。
软磁性材料的微纤维、微颗粒或纳米颗粒借助一种或多种分散剂在所述聚合物介质3的聚合物基质中均匀分布并电绝缘，分散剂连同所述微纤维、微颗粒或纳米颗粒混和到未经固化的液体聚合物介质。
在一个实施例中，所述分散剂在供应所述芯体的液体聚合物中占据大约4-5％的量。
而且，所述一种或多种分散剂包括得自Lubrizol公司的Solsperse。
根据一个实施例，一种或多种分散剂包括液体单体或超分散剂，其除了供分散之用外还为所述微纤维、微颗粒或纳米颗粒提供涉及电绝缘的表面处理。
微纤维、微颗粒或纳米颗粒具有优选小于600000的很高的相对磁导率和基于一成分的金属合金，该成分选自FeNi或Mo-FeNi、或Co-Si、或Fe-NiZn，Ni的重量含量为从30％到80％，且包括Mo、Co或Si的附加组分的重量含量小于10％。
微纤维、微颗粒或纳米颗粒选自纯Fe、纯Fe3+、或Fe羰基、或Ni羰基、或MnZn铁氧体、或MnNi铁氧体、或者选自Mollypermalloy粉末。
此外，软铁磁材料的微颗粒或纳米颗粒具有晶体结构，该晶体结构选自非晶态、纳米晶体或在退火过程中晶粒变大的巨型结晶。
所述微纤维、微颗粒或纳米颗粒具有低磁矫顽力(低磁矫顽力优选小于0.1A/m)，并且在聚合物基质内电绝缘(电阻率ρ优选小于106Ω)。
在图1a的实施例中，由具有很高磁导率值的铁磁材料制成的多个平行连续铁磁线被嵌在所述铁磁芯上，而在图7的实施例中，铁磁芯没有所述连续铁磁线，代之以通过嵌在铁磁芯上的纳米颗粒来提供其功能性。

Claims (33)

1.一种柔性软磁芯(1)，包括：铁磁材料，被设置为在由经固化的聚合物介质(3)制成的芯体(2)内形成平行磁路，所述平行磁路由所述聚合物介质(3)来彼此绝缘，其特征在于，所述铁磁材料包括：多个平行连续铁磁线(4)，嵌入由所述聚合物介质(3)制成的所述芯体(2)中，其中，所述连续铁磁线(4)彼此分隔开并从所述芯体(2)的一端延伸到另一端。
2.根据权利要求1所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述铁磁线(4)为柔性线。
3.根据权利要求1所述的柔性软磁芯(1)，其中，包括所述多个铁磁线的所述经固化的聚合物介质(3)为挤压部，且沿一轴线延长，能够沿两个正交平面扭转和弯曲，所述两个正交平面相交而限定所述轴线。
4.根据权利要求3所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述芯的长度大于15cm且优选地大于25cm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述经固化的聚合物介质(3)是聚合物粘合的软磁性材料PBSM。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述经固化的聚合物介质(3)包括：软铁磁材料的微纤维、微颗粒或纳米颗粒，所述软铁磁材料的微纤维、微颗粒或纳米颗粒在所述聚合物介质(3)的聚合物基质中单独存在或以它们的任何组合的方式存在。
7.根据权利要求6所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述软铁磁材料的微纤维、微颗粒或纳米颗粒的重量含量占据高达85 60％的所述芯的总重量。
8.根据权利要求6所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述软磁性材料的微纤维、微颗粒或纳米颗粒借助一种或多种分散剂在所述聚合物介质(3)的聚合物基质中均匀分布并电绝缘，所述分散剂连同所述微纤维、微颗粒或纳米颗粒混合到未经固化的液体聚合物介质。
9.根据权利要求8所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述分散剂占据供应所述芯体的液体聚合物的量的大约4-5％。
10.根据权利要求9所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述一种或多种分散剂包括得自Lubrizol公司的Solsperse。
11.根据权利要求8所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述一种或多种分散剂包括：液体单体或超分散剂，除了供分散之用外还为所述微纤维、微颗粒或纳米颗粒提供涉及电绝缘的表面处理。
12.根据权利要求6至10中任一项所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述微纤维、微颗粒或纳米颗粒具有优选小于600000的很高的相对磁导率和基于一成分的金属合金，该成分选自FeNi或Mo-FeNi、或Co-Si、或Fe-NiZn，Ni的重量含量为从30％到80％，且包括Mo、Co或Si的附加组分的重量含量小于10％。
13.根据权利要求6至10中任一项所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述微纤维、微颗粒或纳米颗粒选自纯Fe3+、或Fe羰基、或Ni羰基、或MnZn铁氧体、或MnNi铁氧体、或者选自Mollypermalloy粉末。
14.根据权利要求6至10中任一项所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述软铁磁材料的微颗粒或纳米颗粒具有晶体结构，所述晶体结构选自非晶态、纳米晶体或在退火过程中晶粒变大的巨型结晶。
15.根据权利要求8所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述微纤维、微颗粒或纳米颗粒具有优选小于0.1A/m的低磁矫顽力，并且以优选小于106Ω·m的电阻率(ρ)在聚合物基质内电绝缘。
16.根据权利要求1所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述聚合物介质是从环氧树脂或尿烷或者聚氨酯或聚酰胺衍生物得到的聚合物基质。
17.根据前述权利要求中任一项所述的柔性软磁芯(1)，其中，每个所述连续铁磁线(4)沿其整个长度具有恒定横截面(5)，所述恒定横截面呈圆形且面积优选在0.002至0.8平方毫米的范围内。
18.根据前述权利要求中任一项所述的柔性软磁芯(1)，包括至少8个铁磁线(4)，所包括的铁磁线具有优选小于1000的高/低纵横比。
19.根据前述权利要求中任一项所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述连续铁磁线(4)被设置在多个等距平行几何平面中，其中，被设置在一个几何平面中的连续铁磁线(4)与被设置在另一相邻的平行几何平面中的铁磁线(4)交错。
20.根据前述权利要求中任一项所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述连续铁磁线(4)由具有处在22.5至438μm/mH·m-1的范围内的很高磁导率值的铁磁材料制成。
21.根据权利要求16所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述很高磁导率的铁磁材料为铁与镍、钴、钼和锰中的一种或多种成分的合金。
22.根据权利要求16所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述连续铁磁线通过釉或搪瓷的涂层而电绝缘。
23.根据前述权利要求中任一项所述的柔性软磁芯(1)，其中，所述芯体(2)具有棱柱或柱形的形状。
24.一种天线(7)，包括根据前述权利要求中任一项所述的柔性软磁芯(1)以及绕在所述柔性软磁芯(1)周围的至少一个绕组(21)。
25.一种生产柔性软磁芯(1)的方法，所述方法包括：借助连续挤压过程来使连续铁磁线(4)嵌入未经固化的聚合物介质(3)中；固化所述聚合物介质(3)，使所述连续铁磁线(4)被嵌入所述聚合物介质中，以形成连续芯前体(10)；以及将所述连续芯前体(10)切成离散软磁芯(1)。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述连续挤压过程包括：在聚合物介质(3)经所述挤压室挤出的同时，使所述连续铁磁线(4)穿过挤压室。
27.根据权利要求25所述的方法，其中，通过使所述连续铁磁线(4)穿过多个孔(9)和/或在经固化的聚合物上包括轴向磁感应，所述连续铁磁线(4)在穿过所述挤压室(20)时保持根据预定图案与所述挤压室(20)对齐和设置，所述多个孔(9)根据所述预定图案被设置在位于所述挤压室(20)的与其出口端(16)相对的一端的送线板(8)中。
28.根据权利要求25所述的方法，其中，通过以载有离散铁磁微纤维、微颗粒或纳米颗粒的未经固化的聚合物介质(3)拉动所述连续铁磁线(4)，所述聚合物介质(3)以粘性形式从位于所述挤压室(20)侧壁的聚合物进给通道(17)被注入所述挤压室(20)，所述连续铁磁线(4)被制作为朝向所述出口端(16)穿过所述送线板(8)的所述孔(9)并穿过所述挤压室(20)。
29.根据权利要求25至28中任一项所述的方法，其中，所述连续铁磁线(4)的前端连接到柱塞(18)，所述柱塞被能滑动地设置在所述挤压室(20)内并位于所述聚合物进给通道(17)的下游，在挤压操作开始沿所述挤压室(20)拉动所述连续铁磁线(4)时，所述柱塞(18)使所述连续铁磁线(4)根据所述预定图案保持与所述挤压室(20)对齐和设置，通过切割所述连续芯前体(10)的前端去除所述柱塞。
30.根据权利要求25所述的方法，其中，在切割前借助位于所述挤压室(20)的外侧的冷却装置(13)来冷却所述连续芯前体(10)。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，在切割前通过位于所述冷却装置(13)的下游的聚集装置(15)来聚集所述连续芯前体(10)。
32.根据权利要求25至27中任一项所述的方法，其中，通过位于所述送线板(8)的上游的推送装置(19)来推松每个所述连续铁磁线(4)。
33.根据权利要求25所述的方法，其中，所述嵌入还包括：在搅拌作用下并通过提供热量，将液体聚合物与存在至少一种分散剂的所述微颗粒或纳米颗粒混合的步骤。
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