CN110010335A - 柔性磁片制作方法、柔性磁片和无线充电器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种柔性磁片制作方法、柔性磁片和无线充电器，所述柔性磁片制作方法包括以下步骤：采用Fe2O3固溶体制作浆料；将浆料通过流延成型制作成生坯，并对生坯进行烧结得到成熟磁片；对成熟磁片进行检验、覆膜、碎磁和切割，得到柔性磁片成品，其中，进行碎磁的碎磁设备的控制系统采用神经网络算法，实现柔性磁片成品Q值可调。本发明所制得的柔性磁片具有高磁导率、Q值系列化可调的特点，能够满足Qi标准无线充电产品对接收端高效率、低损耗、低发热的要求；同时，由于柔性磁片的Q值可调，能够更好地做到发射端和接收端的阻抗网络匹配，提高耦合系数，提高传输效率和带宽。
Description
技术领域
本发明涉及磁性材料技术领域，具体涉及一种柔性磁片制作方法、一种柔性磁片和一种无线充电器。
背景技术
2008年12月成立的WPC(Wireless Power Consortium，无线充电联盟)推出了Qi无线充电标准。Qi无线充电标准基于电磁感应原理，适合短距离无线充电，目前大部分无线充电产品都采用这一标准。
以手机无线充电为例，Qi无线充电标准发布后，解决了无线充电“通用性”的技术难题，无线充电应用开始在手机设计和使用中普及，设计无线充电工作频率在100kHz～205kHz之间。发射端提供变化的电磁场，为手机接收端的线圈提供能量。接收端集成在手机外壳和电池中间位置，由线圈和柔性磁片组成，紧贴手机外壳，然后是电池等其他组件。接收线圈接收来自发射端的能量，通过接收电路给电池充电。
根据法拉第电磁场感应理论可知，导体在磁通量变化的磁场中会产生感应电动势，如果该导体是闭合回路中的一部分，则会产生感应电流。电磁耦合式无线充电技术就是根据这个原理工作的，与传统变压器工作原理类似，区别在于变压器的原副边线圈绕在同一个磁心上，磁心可以增加磁导通率，减少损耗，故变压器的传输效率较高，传输功率也可以做得很大，但是也正是由于原副边绕在同一个磁心上，使得变压器的原副边位置相对固定，灵活性差；而无线充电系统的原副边之间采用松耦合，即原副边线圈之间的耦合比较弱，为了减小系统的体积和重量，通常不采用磁心，而且原副边线圈之间的位置不固定，副边可以在一定范围内自由移动，但是由于空气磁阻远远大于磁心，很大一部分磁动势降分布在空气磁路上，导致传输效率偏低。
无线充电技术的电路等效模型如图1所示，发射端等效为电感L1和电阻R1，接收端等效为电感L2和电阻R2，电感L1和L2之间的耦合系数M以及电阻R1、R2共同决定了系统的传输效率η：
为了提高传输效率，需要提高电感L1和L2，以及系统耦合系数M，同时减小等效电阻R1和R2。为了提高电感L1和L2，无线充电的发射端和接收端通常会在线圈的底部增加铁氧体磁片，这样既有利于电感的提高，增加传输效率，还能够起到屏蔽磁场，减小电磁干扰的作用。
然而，目前的铁氧体磁片的磁导率和Q值大多难以满足无线充电产品的高性能需求。
发明内容
本发明为解决目前的铁氧体磁片的磁导率和Q值大多难以满足无线充电产品的高性能需求的技术问题，提供了一种柔性磁片制作方法、柔性磁片和无线充电器。
本发明采用的技术方案如下：
一种柔性磁片制作方法，包括以下步骤：采用Fe2O3固溶体制作浆料；将所述浆料通过流延成型制作成生坯，并对所述生坯进行烧结得到成熟磁片；对所述成熟磁片进行检验、覆膜、碎磁和切割，得到柔性磁片成品，其中，进行碎磁的碎磁设备的控制系统采用神经网络算法，实现所述柔性磁片成品Q值可调。
其中，所述Fe2O3固溶体中包含固溶物Mn元素和固溶物Zn元素，所述固溶物Mn元素含量为10.2wt％～22.4wt％，所述固溶物Zn元素含量为5.2mol％～25.3mol％。
所述Fe2O3固溶体中还包含Ca、Nb、Si、V、Co、Mo、Bi元素中的一种或多种。
所述浆料通过有机物法或水基法流延成型。
对所述生坯进行烧结的温度在1100℃～1300℃之间。
对所述成熟磁片进行检验包括外观检验和电磁特性检验。
所述神经网络算法具体包括：运行基础程序库；通过所述基础程序库中的碎磁程序进行碎磁，并得到相应的柔性磁片成品Q值；通过神经网络算法对所述碎磁程序进行优化；以优化后的碎磁程序进行碎磁，并得到相应的柔性磁片成品Q值；判断当前Q值是否为期望Q值；如果是，则将优化后的碎磁程序存入程序库；如果否，则继续通过神经网络算法对所述碎磁程序进行优化。
所述碎磁程序通过对气隙分布进行调整以调整所述柔性磁片成品Q值。
一种柔性磁片，通过上述柔性磁片制作方法制作而成。
一种无线充电器，包括上述柔性磁片。
本发明的有益效果：
本发明的柔性磁片制作，采用Fe2O3固溶体制作浆料，并在碎磁工艺中采用神经网络算法实现柔性磁片成品Q值可调，由此，所制得的柔性磁片具有高磁导率、Q值系列化可调的特点，能够满足Qi标准无线充电产品对接收端高效率、低损耗、低发热的要求；同时，由于柔性磁片的Q值可调，能够更好地做到发射端和接收端的阻抗网络匹配，提高耦合系数，提高传输效率和带宽。
附图说明
图1为无线充电电路等效模型示意图；
图2为本发明实施例的柔性磁片制作方法的流程图；
图3为本发明一个实施例的神经网络算法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，本发明实施例的柔性磁片制作方法包括以下步骤：
S1，采用Fe2O3固溶体制作浆料。
在本发明的一个实施例中，Fe2O3固溶体中包含固溶物Mn元素和固溶物Zn元素。其中，固溶物Mn元素含量为10.2wt％～22.4wt％，固溶物Zn元素含量为5.2mol％～25.3mol％。
具体地，可按一定比例称取Fe2O3固溶体、助剂、有机物溶剂，加入球磨机，通过球磨机充分混合。然后加入消泡剂、分散剂，调整到合适的要求，浆料制作完成。
举例而言，可按照80wt％：15wt％：5wt％的比例称取Fe2O3固溶体、甲苯、酒精，称量好的原料加入球磨机进行混合，料：球比为1:4。混合好的料浆，加入消泡剂，并进行搅拌，充分消除料浆中的气泡。也可以通过低压抽真空的方式对气泡进行消除。再加入分散剂，将料浆调整到要求的粘度，满足后续流延工艺要求。
进一步地，Fe2O3固溶体中还包含Ca、Nb、Si、V、Co、Mo、Bi元素中的一种或多种，能够对最终制成的柔性磁片的磁导率特性和频率特性进行改善优化。
S2，将浆料通过流延成型制作成生坯，并对生坯进行烧结得到成熟磁片。
可按照工艺要求调整好进料速度、烘干温度、刮刀高度，开始流延制作得到生坯。其中，浆料可通过有机物法或水基法流延成型。然后，将生坯切割成需要大小，放入炉内进行烧结。对生坯进行烧结的温度在1100℃～1300℃之间，升温速度为1～4℃/min、降温速度为1～2.5℃/min，氧含量可按照平衡氧分压进行设定，保温氧含量可在0.5vol％～8.0vol％之间。
举例而言，烧结温度可为1200℃，保温时间可为3hr，保温氧含量可为6.2vol％，降温至300℃后自然冷却。
S3，对成熟磁片进行检验、覆膜、碎磁和切割，得到柔性磁片成品，其中，进行碎磁的碎磁设备的控制系统采用神经网络算法，实现柔性磁片成品Q值可调。
在本发明的一个实施例中，还可对生坯进行叠层烧结，叠层烧结得到的产品先用刀片一片一片分割开，然后进行检验、覆膜、碎磁和切割工艺。
在本发明的一个实施例中，对成熟磁片进行检验包括外观检验和电磁特性检验。具体地，可根据抽样标准进行抽样，然后进行尺寸、平整度、磁导率和Q值等的检验。对于检验合格的产品，可在其上下表面粘贴客户要求的耐温薄膜。
覆膜后的产品可通过碎磁设备基于神经网络算法进行碎磁。碎磁设备具有深度学习功能，通过建模、模拟、数据收集学习等过程，实现柔性磁片成品的Q值可调。具体地，如图3所示，神经网络算法具体包括：运行基础程序库；通过基础程序库中的碎磁程序进行碎磁，并得到相应Q值的柔性磁片成品；通过神经网络算法对碎磁程序进行优化；以优化后的碎磁程序进行碎磁，并得到相应Q值的柔性磁片成品；检测当前Q值，并判断当前Q值是否为期望Q值；如果是，则将优化后的碎磁程序存入程序库；如果否，则继续通过神经网络算法对碎磁程序进行优化。
在固定了产品的配方和制造工艺的情况下，Q值与产品中的气隙分布相关。因此，在本发明的实施例中，碎磁程序可通过对气隙分布进行调整以调整柔性磁片成品Q值。也就是说，基于神经网络算法的碎磁设备，能够根据对产品要求，设计气隙分布位置和不同气隙的分布要求，从而达到调整产品的Q值和磁通分布的要求。
在本发明的一个实施例中，可将碎磁得到的产品制作成T18*6*0.1磁环进行性能测试，测试结果如表1所示，不同的碎磁程序，通过设置不同的气隙分布，可获得相应Q值的产品。
表1
| 程序1 | 程序2 | 程序3 | |
| 磁导率 | 1485 | 1542 | 1503 |
| Q值 | 106 | 137 | 55 |
最后，对碎磁得到的产品进行切割，得到柔性磁片成品，由于此前在碎磁工艺进行Q值的调整，最终所得到的柔性磁片成品的Q值满足设定的要求。
根据本发明实施例的柔性磁片制作方法，采用Fe2O3固溶体制作浆料，并在碎磁工艺中采用神经网络算法实现柔性磁片成品Q值可调，由此，所制得的柔性磁片具有高磁导率、Q值系列化可调的特点，能够满足Qi标准无线充电产品对接收端高效率、低损耗、低发热的要求；同时，由于柔性磁片的Q值可调，能够更好地做到发射端和接收端的阻抗网络匹配，提高耦合系数，提高传输效率和带宽。
对应上述实施例的柔性磁片制作方法，本发明还提出一种柔性磁片。
本发明实施例的柔性磁片，通过上述任一实施例的柔性磁片制作方法制作而成。
根据本发明实施例的柔性磁片，具有高磁导率、Q值系列化可调的特点，能够满足Qi标准无线充电产品对接收端高效率、低损耗、低发热的要求；同时，由于其Q值可调，能够更好地做到发射端和接收端的阻抗网络匹配，提高耦合系数，提高传输效率和带宽。
对应上述实施例的柔性磁片，本发明还提出一种无线充电器。
本发明实施例的无线充电器，包括上述实施例的柔性磁片。
根据本发明实施例的无线充电器，其接收端易于实现高效率、低损耗、低发热，并且能够更好地做到发射端和接收端的阻抗网络匹配，提高耦合系数，提高传输效率和带宽。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种柔性磁片制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用Fe2O3固溶体制作浆料；
将所述浆料通过流延成型制作成生坯，并对所述生坯进行烧结得到成熟磁片；
对所述成熟磁片进行检验、覆膜、碎磁和切割，得到柔性磁片成品，其中，进行碎磁的碎磁设备的控制系统采用神经网络算法，实现所述柔性磁片成品Q值可调。
2.根据权利要求1所述的柔性磁片制作方法，其特征在于，其中，所述Fe2O3固溶体中包含固溶物Mn元素和固溶物Zn元素，所述固溶物Mn元素含量为10.2wt％～22.4wt％，所述固溶物Zn元素含量为5.2mol％～25.3mol％。
3.根据权利要求2所述的柔性磁片制作方法，其特征在于，所述Fe2O3固溶体中还包含Ca、Nb、Si、V、Co、Mo、Bi元素中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的柔性磁片制作方法，其特征在于，所述浆料通过有机物法或水基法流延成型。
5.根据权利要求1所述的柔性磁片制作方法，其特征在于，对所述生坯进行烧结的温度在1100℃～1300℃之间。
6.根据权利要求1所述的柔性磁片制作方法，其特征在于，对所述成熟磁片进行检验包括外观检验和电磁特性检验。
7.根据权利要求1所述的柔性磁片制作方法，其特征在于，所述神经网络算法具体包括：
运行基础程序库；
通过所述基础程序库中的碎磁程序进行碎磁，并得到相应Q值的柔性磁片成品；
通过神经网络算法对所述碎磁程序进行优化；
以优化后的碎磁程序进行碎磁，并得到相应Q值的柔性磁片成品；
判断当前Q值是否为期望Q值；
如果是，则将优化后的碎磁程序存入程序库；
如果否，则继续通过神经网络算法对所述碎磁程序进行优化。
8.根据权利要求7所述的柔性磁片制作方法，其特征在于，所述碎磁程序通过对气隙分布进行调整以调整所述柔性磁片成品Q值。
9.一种柔性磁片，其特征在于，通过权利要求1-8中任一项所述的柔性磁片制作方法制作而成。
10.一种无线充电器，其特征在于，包括根据权利要求9所述的柔性磁片。
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