CN110098043B - 一种可控的阵列式无线充电导磁片制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可控的阵列式无线充电导磁片制备方法,包括以下步骤:S1热处理:选择合适的软磁合金带材或多种软磁合金带材的组合,并进行热处理;S2贴合:将热处理好的软磁合金带材与双面胶带覆合,制成复合软磁材料;S3超声碎磁:根据导磁片性能需求和碎片尺寸要求,在超声波辅助条件下对带状复合软磁材料进行分段式连续冲压,处理成具有特定尺寸的碎片均匀分布的结构;S4模切成型:选择合适的模切模具,将复合软磁材料切成特定形状的片材。本发明不仅能够快速生产碎片尺寸均匀的导磁片,还可通过调整冲压模具尺寸来改变碎片的大小进而满足不同的生产需求。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电领域,尤其涉及一种可控的阵列式无线充电导磁片制备方法。
背景技术
随着消费电子产业生物快速发展,电子终端的智能化、小型化、轻量化化演变,便携的电子产品对充电方式提出了新的要求,无线充电具有有线充电无法比拟的优势如使用方便、通用性强、无裸露导线安全性高。无线充电技术原理主要是电磁感应式和磁场共振式,电磁感应是在初级线圈施加一定频率的交流电,通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端,这是目前最为常见的充电解决方案。
作为电磁感应式无线充电,要求发射和接收对位准确,或添加导磁片才能保证一定的传输效率。软磁材料制作成的导磁片,在无线充电系统中起增高感应磁场和屏蔽感应线圈磁场,为防止在其他电子元件和电池中形成涡流损耗或破坏电子产品。对软磁材料性能和产品尺寸、可靠性等对材料要求较高。
非晶、纳米晶具有高饱和磁感、高磁导率、低损耗等优异的磁性能,并且厚度可达十几个微米,是移动终端理想的导磁片材料。目前现有的无线充电导磁片都是采用钢辊碾压、激光切割传统碎磁方式,(如专利CN201280062847.1,CN201710405952.5,CN201510205464.0等),这些碎磁方法使导磁片的破碎尺寸不均匀,不能快速实现碎片尺寸调控、磁性能调控及厚带材的制备,也不能实现对破碎后导磁片的导磁率的控制,影响导磁片的整体效率,同时传统的碎磁方式生产效率低,耗能大,不利于自动化生产。
发明内容
为了解决现有技术中的问题,本发明提供了一种可控的阵列式无线充电导磁片制备方法,包括以下步骤:S1:热处理:根据导磁片的使用要求选择合适的软磁合金带材或多种软磁合金带材的组合,将带材在其各自合适的条件下进行热处理;S2:贴合:将步骤S1中热处理好的软磁合金带材与双面胶带覆合,若导磁片为多层软磁合金带材设计的,还需将多层带材贴合到一起,并保留最外层双面胶的保护膜,制成带状复合软磁材料;S3:超声碎磁:根据导磁片性能需求和碎片尺寸要求设置好超声波冲压机的冲压条件,将具有预设阵列的冲压模具装置于超声波冲压机的冲头正下方,然后将步骤S2制得的带状复合软磁材料引至超声波冲压机的工作台上的冲压模具上,在超声波辅助条件下对带状复合软磁材料进行分段式连续冲压,将复合材料内部的整片软磁合金带材处理成具有特定尺寸的碎片均匀分布的结构;S4:模切成型:选择合适的模切模具,根据导磁片的使用需求,将步骤S3中制得制得的带状复合软磁材料切成特定需求形状的复合片材。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S1中的软磁合金带材为铁基非晶合金、纳米晶合金或亚纳米合金中的一种或几种。
作为本发明的进一步改进,所述双面胶带的厚度在15μm以下,所述软磁合金带材的厚度在40μm以下。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S2中,若软磁合金带材为多种,还需先根据导磁片的性能要求进行软磁合金带材组合方式设计,然后再进行双面胶带贴合。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S3中超声波冲压机的工作台为硬质合金工作台,所述工作台上的预设阵列的冲压模具材质可为硬质合金、橡胶或其它软质材料。
作为本发明的进一步改进,所述预设阵列的冲压模具可以为任意形状,包括但不限于圆形、方形、长条形、正三角形、正六边形等。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S3还包括以下亚步骤:
S3-1:根据导磁片性能需求和碎片尺寸要求设置好超声波冲压机的冲压条件;
S3-2:将步骤S2中制得的带状复合软磁材料引至超声波冲压机的工作台上、冲头正下方,冲压模具上方,在超声波辅助条件下对冲头下的带状复合软磁材料进行冲压;
S3-3:S3-2步骤完毕后,将复合材料向前平移一个冲压长度的距离,对未冲压部分继续进行超声波辅助的冲压;
S3-4:重复上述S3-3步骤,直到整条复合材料冲压完毕。
作为本发明的进一步改进,步骤S3-1中所述冲压条件可设置为一段或多段冲压程序。
作为本发明的进一步改进,所述冲压条件的每一段冲压程序都包括冲压压力、保压时间、超声波频率和振幅等。
作为本发明的进一步改进,还可根据导磁片的使用要求,对模切成型好的导磁片进行包边和封装处理。
本发明的优点和有益效果是:
(1)通过超声波辅助的方式对无线充电导磁片进行碎磁,并配合具有预设阵列的冲压模具,可以快速生产具有规则均匀碎片的导磁片,且碎片形状规则、尺寸均匀,导磁性能均匀,一致性良好。
(2)超声波碎磁能量强,可以进行厚片的碎磁处理,并且还可通过改变冲压模具中的阵列形状及其尺寸来改变导磁片碎片的形状和尺寸,进而达到调整磁导率、损耗等磁性能的目的。
综上所述,本发明的无线充电导磁片制备方法不仅可以使碎片尺寸均匀,工艺简单可控,还可通过冲压模具的尺寸来改变导磁片碎片的尺寸,进而对导磁片的磁性能进行调控,满足不同的生产需求。
附图说明
图1是两层软磁合金带材贴合两层双面胶带并碎磁的装置示意图。
图2是本发明一种可控的阵列式无线充电导磁片的冲压模具结构示意图。
图3是本发明一种可控的阵列式无线充电导磁片的另一冲压模具结构示意图。
图4是本发明一种可控的阵列式无线充电导磁片的冲压机和模具整体示意图。
图5为本发明一种可控的阵列式无线充电导磁片碎磁的图像。
其中,1a、1b为软磁合金带材;10a、10b为软磁合金带材输送辊;101a、101b为双面胶带输送辊;101c为双面胶带脱膜辊;102a、102b为压力辊;13为带状复合软磁材料;104为复合软磁材料收卷辊;2a、2b为双面胶带;3为双面胶带保护膜;4为碎磁装置;41为通孔;42为超声波冲压机;43为冲压头;44为冲压模具;45为工作台。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1所示为双层软磁合金带材1a、1b与两层双面胶带2a、2b进行贴合,形成具有双层软磁合金带材和双层双面胶带的复合软磁材料,并对复合软磁材料进行碎磁处理的一种装置示意图。为简洁明了,支撑各旋转辊的钢架、平台及控制驱动装置未在图中绘制。在整个贴合过程中,带材输送辊10a和10b、双面胶带输送辊101a和101b、双面胶带脱膜辊101c、压力辊102a和102b以及复合软磁材料收卷辊104按图中箭头方向转动,碎磁装置4如图示箭头。根据导磁片性能需求和碎片尺寸要求设置好超声波冲压机的冲压条件,并选定所需的冲压模具,将贴合好的复合软磁材料进行碎磁处理,可将其中的软磁合金带材处理成特定尺寸和形状的碎片均匀分布的结构。也可根据导磁片的使用性能要求,不进行碎磁处理。在本发明中,可根据复合软磁材料中带材层数的设计,相应增添带材输送辊和双面胶带输送辊(及其相应的双面胶带脱膜辊)的对数。
实施例1
软磁合金带材为Fe78Si9B13非晶合金带材1a、1b,带材厚度为20μm,宽度为60mm;双面胶厚度为5μm,宽度为65mm。
将非晶合金带材1a、1b在热处理炉中375℃下保温90min然后降温、出炉。按图1所示,将热处理后的非晶合金带材1a、1b、双面胶带2a、2b分别安装在相应的输送辊上,启动装置进行贴合和碎磁。非晶合金带材1a、1b、双面胶带2a、2b在压力辊102a、102b中间经加压贴合之后形成复合软磁材料13,从压力辊102a、102b中间输送出来。根据导磁片性能需求和碎片尺寸要求,设置好超声波冲压机42的冲压压力为100N,超声波频率、振幅、保压时间、冲压模具形状详见表1,将制得的带状复合软磁材料13引至超声波冲压机42的工作台45上的方形冲压模具44(如图2)上、超声冲压头43正下方,整个碎磁的装置如图4所示,在超声波辅助条件下对带状复合软磁材料13进行分段式连续冲压,将复合材料向前平移一个冲压长度的距离,对未冲压部分继续进行超声波辅助的冲压,将复合软磁材料13内部的整片软磁合金带材处理成具有特定尺寸的碎片均匀分布的结构(如图5),经碎磁处理后的复合软磁材料13由收卷辊104将其收卷。
根据导磁片的使用要求,选择合适的模切模具,将碎磁后的带状复合软磁材料13切成55*50的若干复合片材,并对导磁片进行包边和封装处理。利用阻抗分析仪测试不同碎磁条件和碎磁程度(即不同碎片尺寸)的导磁片在100kHz下的磁导率,列于表1中。
由表1可见,通过超声波冲压条件及冲压模具的设计,将导磁片中的复合软磁合金带材进行不同程度的碎磁处理,可有效地调控软磁材料的软磁性能:未碎磁处理的磁芯在100kHz下的磁导率约为7000,当碎片平均尺寸为较大的4mm时,磁导率已明显下降;而且随着碎片平均尺寸的减小,磁芯的磁导率呈现连续下降趋势。这正是由于导磁片内部碎片化程度不断提升,并且碎片之间实现良好绝缘的缘故,这也会致使磁芯涡流损耗的大幅降低,充电效率大幅提高。
实施例2
软磁合金带材为Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1纳米晶合金带材1a、1b,带材厚度为20μm,宽度为60mm;双面胶厚度为5μm,宽度为65mm。
将纳米晶合金带材1a、1b置于真空热处理炉中,在540℃下保温110min后降温、出炉得到所需的合金带材1a、1b。将软磁合金带材1a、1b与双面胶带2a、2b贴合并碎磁形成复合软磁带材13,碎磁时的冲压模具为圆形(如图3),冲压压力100N,其他条件见表1。将碎磁后复合软磁材料13模切成55*50的若干复合片材,并对导磁片进行包边和封装处理,并对不同碎磁条件及碎磁程度的导磁片进行磁导率测量,见表1所述,此处不再赘述。
由表1中数据可见,本实施例中采用纳米晶合金带材制备而成的导磁片,其磁导率随碎片尺寸的变化趋势与实施例1中一致,同样可推测,本实施例的磁芯在高频下的损耗也将随碎片尺寸的下降而呈现显著下降,即通过合适的碎磁处理可获得超低的高频损耗。
本发明通过超声波对软磁合金导磁片进行碎磁,并配合设有点阵式通孔的橡胶模具,不仅能够使碎磁的尺寸相同,进而使导磁性能更均匀,并且还可通过改变橡胶模具的点阵式通孔的尺寸来改变导磁片碎磁的尺寸进而达到调整磁导率的目的。
表1本发明各实施例中不同碎磁条件及碎片尺寸的磁芯的磁导率数值
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种可控的阵列式无线充电导磁片制备方法,其特征在于,适用于一超声波冲压机对贴覆有双面胶带的软磁合金带材进行冲压,所述超声波冲压机包括一超声冲头,所述超声冲头的正下方设置有一工作台,所述工作台上设置有一可移动的具有预设阵列的冲压模具,所述阵列式无线充电导磁片制备方法包括以下步骤:
S1:热处理:根据导磁片的使用要求选择合适的软磁合金带材或多种软磁合金带材的组合,将带材在其各自合适的条件下进行热处理;
S2:贴合:将步骤S1中热处理好的软磁合金带材与双面胶带覆合,若导磁片为多层软磁合金带材设计的还需将多层带材贴合到一起,并保留最外层双面胶带的保护膜,制成带状复合软磁材料,所述双面胶带的厚度在15μm以下,所述软磁合金带材的厚度在40μm以下,若软磁合金带材为多种,还需先根据导磁片的性能要求进行软磁合金带材组合方式设计,然后再进行双面胶带贴合;
S3:超声碎磁:根据导磁片性能需求和碎片尺寸要求,设置好超声波冲压机的冲压条件,将具有预设阵列的冲压模具装置于超声波冲压机的冲头正下方,然后将步骤
S2制得的带状复合软磁材料引至超声波冲压机的工作台上的冲压模具上,在超声波辅助条件下对带状复合软磁材料进行分段式连续冲压,将复合材料内部的整片软磁合金带材处理成具有特定尺寸的碎片均匀分布的结构,超声波冲压机的工作台为硬质合金工作台,所述工作台上的预设阵列的冲压模具材质可为硬质合金或其它软质材料;
所述特定尺寸在0.8mm~4mm之间;
所述分段式连续冲压包括:将所述带状复合软磁材料引至所述工作台上的所述冲压模具上,采用所述超声冲头在超声波辅助条件下对所述带状复合软磁材料进行分段式连续冲压,随后将所述带状复合软磁材料向前平移一个冲压长度的距离,对未冲压部分继续进行超声波辅助的冲压;
S4:模切成型:选择合适的模切模具,根据导磁片的使用需求,将步骤S3中制得的带状复合软磁材料切成所需形状的复合片材。
2.根据权利要求1所述的一种可控的阵列式无线充电导磁片制备方法,其特征在于:所述步骤S1中的软磁合金带材为铁基非晶合金、纳米晶合金或亚纳米合金中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种可控的阵列式无线充电导磁片制备方法,其特征在于:所述预设阵列的冲压模具可以设计为任意形状的阵列。
4.根据权利要求1所述的一种可控的阵列式无线充电导磁片制备方法,其特征在于:所述步骤S3还包括以下步骤:
S3-1:根据导磁片性能需求和碎片尺寸要求设置好超声波冲压机的冲压条件;
S3-2:将步骤S2中制得的带状复合软磁材料引至超声波冲压机的工作台上冲压模具上方、冲头正下方,在超声波辅助条件下对冲头下的带状复合软磁材料进行冲压;
S3-3:S3-2步骤完毕后,将复合材料向前平移一个冲压长度的距离,对未冲压部分继续进行超声波辅助的冲压;
S3-4:重复上述S3-3步骤,直到整条复合材料冲压完毕。
5.根据权利要求4所述的一种可控的阵列式无线充电导磁片制备方法,其特征在于:步骤S3-1中所述冲压条件可设置为一段或多段冲压程序。
6.根据权利要求4-5任意一项所述的一种可控的阵列式无线充电导磁片制备方法,其特征在于:所述冲压条件的每一段冲压程序都包括冲压压力、保压时间、超声波频率和振幅。
7.根据权利要求1所述的一种可控的阵列式无线充电导磁片制备方法,其特征在于:还可根据导磁片的使用要求,对模切成型好的导磁片进行包边和封装处理。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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