CN113993365A - 一种无线充电用磁屏蔽结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线充电技术领域，具体公开了一种无线充电用磁屏蔽结构及其制备方法，该无线充电用磁屏蔽结构包括铁氧体材料层和纳米晶材料层，铁氧体材料层包括至少两层，纳米晶材料层夹设于相邻的铁氧体材料层之间，纳米晶材料层与铁氧体材料层之间贴合设置。本发明还提供一种无线充电用磁屏蔽结构的制备方法，通过该制备方法来制作上述无线充电用磁屏蔽结构，该无线充电用磁屏蔽结构能够有效地减小无线充电用磁屏蔽结构的尺寸与重量，且涡流损耗较低，充电效率高。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种无线充电用磁屏蔽结构及其制备方法。
背景技术
无线充电技术可实现电源与负载之间的电气隔离，具有便捷灵活、安全可靠的特点，近年来受到广泛关注，已经从应用于消费类电子领域逐步扩展应用到电动汽车、智能家居、机器人等领域，但由于现有的无线充电技术的系统效率、电磁环境等技术性能指标未能达标，因而限制了无线充电技术的大规模普及应用。
目前无线充电系统的导磁结构大多采用铁氧体材料构成，但由于铁氧体材料的饱和磁通密度较低，为了实现相同的耦合系数需要采用较厚的材料，导致导磁结构体积和重量的增加。相较于实现相同的耦合系数所需要的铁氧体材料的体积和重量，纳米晶带材的体积和重量均较小，但由于纳米晶带材的电阻率低，使得材料中的涡流损耗变大，充电效率较低。
因而，亟需一种无线充电用磁屏蔽结构及其制备方法，能够有效地减小无线充电用磁屏蔽结构的尺寸与重量，且涡流损耗较低，充电效率高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线充电用磁屏蔽结构及其制备方法，以解决现有技术中无线充电用磁屏蔽结构体积大、重量重、涡流损耗大以及充电效率较低的问题。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种无线充电用磁屏蔽结构，该无线充电用磁屏蔽结构包括：铁氧体材料层和纳米晶材料层，所述铁氧体材料层包括至少两层，所述纳米晶材料层夹设于相邻的所述铁氧体材料层之间，所述纳米晶材料层与所述铁氧体材料层之间贴合设置。
作为一种实施方案，所述铁氧体材料层包括若干铁氧体磁板，若干所述铁氧体磁板呈阵列排布且相邻的所述铁氧体磁板之间存在纵向的第一间隙和横向的第二间隙，所述第一间隙和所述第二间隙内填充有导热胶。
作为一种实施方案，所述铁氧体磁板的长度d的范围为50mm～150mm，所述铁氧体磁板的宽度e的范围为50mm～150mm，所述铁氧体磁板的厚度S1的范围为0.5mm～3mm。
作为一种实施方案，所述第一间隙的宽度f的范围为0.1mm～5mm，所述第二间隙的宽度g的范围为0.1mm～5mm。
作为一种实施方案，所述纳米晶材料层包括若干纳米晶磁条，若干所述纳米晶磁条依次排列设置，相邻的所述纳米晶磁条之间存在第三间隙，所述第三间隙内填充有导热胶。
作为一种实施方案，所述纳米晶磁条由纳米晶磁板剪裁而成，所述纳米晶磁板包括若干依次层叠设置的纳米晶带材，所述纳米晶带材的双面贴附有绝缘膜，相邻的所述纳米晶带材之间通过绝缘胶连接。
作为一种实施方案，所述纳米晶磁条的宽度a的范围为2mm～10mm，所述纳米晶磁条的长度b的范围为50mm～500mm，所述纳米晶磁条的厚度S2的范围为1mm～4mm。
作为一种实施方案，所述第三间隙的宽度c的范围为0.1mm～5mm。
另一方面，本发明提供一种无线充电用磁屏蔽结构的制备方法，通过该制备方法来制作上述任一方案中的无线充电用磁屏蔽结构，该无线充电用磁屏蔽结构的制备方法，包括如下步骤：
S100、制作铁氧体材料层，所述铁氧体材料层由呈阵列排布的铁氧体磁板构成，相邻的所述铁氧体磁板之间存在第一间隙和第二间隙，所述第一间隙和所述第二间隙内填充导热胶；
S200、制作纳米晶材料层，所述纳米晶材料层由纳米晶磁条依次间隔排列构成，相邻的所述纳米晶磁条之间存在第三间隙，所述第三间隙内填充所述导热胶；
S300、将所述纳米晶材料层设置在相邻的所述铁氧体材料层之间，形成铁氧体材料层-纳米晶材料层-铁氧体材料层结构。
S400、将所述铁氧体材料层-纳米晶材料层-铁氧体材料层结构进行固化处理，得到无线充电用磁屏蔽结构。
作为一种实施方案，所述纳米晶磁条的制作方法包括：
S201、将纳米晶带材进行经过退火处理，在所述纳米晶带材的两面贴附绝缘膜，并将贴膜后的所述纳米晶带材进行裂片处理；
S202、将裂片后的所述纳米晶带材通过绝缘胶依次层叠粘合，得到纳米晶磁板；
S203、将所述纳米晶磁板裁剪为设定尺寸的纳米晶磁条。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种无线充电用磁屏蔽结构，该无线充电用磁屏蔽结构包括：铁氧体材料层和纳米晶材料层，铁氧体材料层包括至少两层，纳米晶材料层夹设于相邻的铁氧体材料层之间，纳米晶材料层与铁氧体材料层之间贴合设置，从而该无线充电用磁屏蔽结构能够有效地减小无线充电用磁屏蔽结构的尺寸与重量，且涡流损耗较低，充电效率高。
本发明还提供一种无线充电用磁屏蔽结构的制备方法，通过该制备方法来制作上述无线充电用磁屏蔽结构，通过该无线充电用磁屏蔽结构的制备方法制备的无线充电用磁屏蔽结构能够有效地减小无线充电用磁屏蔽结构的尺寸与重量，且涡流损耗较低，充电效率高。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的无线充电用磁屏蔽结构的结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的铁氧体材料层的结构示意图；
图3为本发明实施例中提供的纳米晶材料层的结构示意图。
图中：
100、铁氧体材料层；101、铁氧体磁板；200、纳米晶材料层；201、纳米晶磁条；300、导热胶。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本实施例提供一种无线充电用磁屏蔽结构，如图1所示，该无线充电用磁屏蔽结构包括铁氧体材料层100和纳米晶材料层200，铁氧体材料层100包括至少两层，纳米晶材料层200夹设于相邻的铁氧体材料层100之间，纳米晶材料层200与所述铁氧体材料层100之间贴合设置。示例性地，本实施例中的无线充电用磁屏蔽结构包括两层铁氧体材料层100和一层纳米晶材料层200，其中，纳米晶材料层200设置在两层铁氧体材料层100之间，纳米晶材料层200与铁氧体材料层100，通过将铁氧体材料层100和纳米晶材料层200进行合理排布，此种无线充电用磁屏蔽结构综合了铁氧体材料以及纳米晶材料的优点，能够尽量减小无线充电用磁屏蔽结构的重量以及整体厚度，较为轻便，并且提高了耦合系数，降低了涡流损耗，减少了充电过程中的发热现象，充电效率高。
作为一种实施方式，如图2所示，铁氧体材料层100包括若干铁氧体磁板101，若干铁氧体磁板101呈方形阵列排布且相邻的铁氧体磁板101之间存在纵向的第一间隙和横向的第二间隙，而铁氧体磁板101的尺寸大小和其之间的第一间隙和第二间隙的大小会影响磁屏蔽效果以及散热效果，当铁氧体磁板101的尺寸较大，第一间隙的宽度f和第二间隙的宽度g较小时，散热性能不好，容易导致温度升高，影响充电效率，当铁氧体磁板101的尺寸较小，第一间隙的宽度f和第二间隙的宽度g较大时，容易导致磁屏蔽效果的下降，导致充电功率降低，因此，示例性地，铁氧体磁板101的长度d可设置为50mm～150mm，铁氧体磁板101的宽度e设置为50mm～150mm，第一间隙的宽度f设置为0.1mm～5mm，第二间隙的宽度g设置为0.1mm～5mm。
更为优选地，铁氧体磁板101的长度d可设置在80mm～120mm之间，铁氧体磁板101的宽度e设置在80mm～120mm之间，第一间隙的宽度f设置为0.3mm～3mm，第二间隙的宽度g设置为0.3mm～3mm，此时铁氧体材料层100能够保持较高的磁屏蔽效果，充电效率高，并且散热良好。
同样地，铁氧体磁板101的厚度S1也会影响铁氧体材料层100的使用效果，当铁氧体磁板101的厚度S1过小时，磁屏蔽效果不好，并且抗冲击性能较差，容易损坏，当铁氧体磁板101的厚度S1过大时，铁氧体磁板101的体积变大，重量增加，较为笨重，因此，示例性地，铁氧体磁板101的厚度S1可设置为0.5mm～3mm。更为优选地，铁氧体磁板101的厚度S1设置为1mm～2mm，此时铁氧体材料层100的磁屏蔽效果良好，抗冲击性能强，且体积较小，重量较轻，十分轻便。
进一步地，第一间隙和第二间隙内填充有导热胶300，导热胶300的设置能够进一步提高铁氧体材料层100的散热效率，散热性能良好，避免了铁氧体材料层100的温度过高，从而影响充电的效率。
作为一种实施方式，如图3所示，纳米晶材料层200包括若干纳米晶磁条201，若干纳米晶磁条201依次排列设置，相邻的纳米晶磁条201之间存在第三间隙，而纳米晶磁条201的尺寸大小和其之间的第三间隙的宽度c的大小会影响纳米晶磁条201的涡流损耗和磁导率以及散热效果，当纳米晶磁条201的宽度a过小或长度b过大时，纳米晶磁条201加工难度大，不容易操作，当纳米晶磁条201的宽度a过大、长度b过小、第三间隙的宽度c过大时，纳米晶磁条201的磁导率明显降低，涡流损耗增大，温度升高明显，导致充电效率降低，因此，示例性地，纳米晶磁条201的宽度a可设置为2mm～10mm，纳米晶磁条201的长度b设置为50mm～500mm，第三间隙的宽度c设置为0.1mm～5mm。
更为优选地，纳米晶磁条201的宽度a可设置为3mm～5mm，纳米晶磁条201的长度b设置为100mm～400mm，第三间隙的宽度c设置为0.1mm～3mm，此时纳米晶材料层200能够保持较高的磁屏蔽效果，涡流损耗较小，温升较低，充电效率高。
进一步的，第三间隙内也填充有导热胶300，导热胶300的设置能够提高纳米晶材料层200的散热效率，散热性能良好，避免了纳米晶材料层200的温度过高，从而影响充电的效率。
作为一种实施方式，纳米晶磁条201可以由纳米晶磁板剪裁而成，纳米晶磁板包括若干依次层叠设置的纳米晶带材，相邻的纳米晶带材之间通过绝缘胶连接，交叠层数根据纳米晶磁条201的整体厚度来确定，示例性地，纳米晶带材的厚度为12um～30um，绝缘胶的厚度为5um，纳米晶磁条201的厚度S2设置为1mm～4mm。更为优选地，纳米晶带材的厚度为12um～18um，绝缘胶的厚度为5um，纳米晶磁条201的厚度S2设置为2mm～3mm。例如，纳米晶带材的厚度为20um，绝缘胶的厚度为5um，纳米晶带材设置120层，绝缘胶设置119层，纳米晶磁条201的厚度S2为3mm。
优选地，纳米晶带材的双面贴附有绝缘膜，通过在纳米晶带材表面进行双面覆膜的方式能够提高纳米晶带材的绝缘性，进一步减小了涡流损耗，降低了充电过程中的发热，提高了充电效率。
本实施例还提供了一种无线充电用磁屏蔽结构的制备方法，包括如下步骤：
S100、制作铁氧体材料层100，所述铁氧体材料层100由呈阵列排布的铁氧体磁板101构成，相邻的所述铁氧体磁板101之间存在第一间隙和第二间隙，所述第一间隙和所述第二间隙内填充导热胶300；
S200、制作纳米晶材料层200，所述纳米晶材料层200由纳米晶磁条201依次间隔排列构成，相邻的所述纳米晶磁条201之间存在第三间隙，所述第三间隙内填充所述导热胶300；
S300、将所述纳米晶材料层200设置在相邻的所述铁氧体材料层100之间，形成铁氧体材料层100-纳米晶材料层200-铁氧体材料层100结构。
S400、将所述铁氧体材料层100-纳米晶材料层200-铁氧体材料层100结构进行固化处理，得到无线充电用磁屏蔽结构。
通过上述制作步骤制作的无线充电磁屏蔽结构，通过将铁氧体材料层100和纳米晶材料层200进行复合排布，提高无线充电线圈之间的耦合系数，减小了无线充电磁屏蔽结构在大功率充电时的涡流损耗，避免温升过高导致的充电效率降低，同时减小整体无线充电磁屏蔽结构的体积与重量。
可选地，所述纳米晶磁条201的制作方法包括：
S201、将纳米晶带材进行经过退火处理，在所述纳米晶带材的两面贴附绝缘膜，并将贴膜后的所述纳米晶带材进行裂片处理；
S202、将裂片后的所述纳米晶带材通过绝缘胶依次层叠粘合，得到纳米晶磁板；
S203、将所述纳米晶磁板裁剪为设定尺寸的纳米晶磁条201。
通过在纳米晶带材表面进行双面覆膜的方式能够提高纳米晶带材的绝缘性，进一步减小了涡流损耗，降低了充电过程中的发热，提高了充电效率。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无线充电用磁屏蔽结构，其特征在于，包括：铁氧体材料层(100)和纳米晶材料层(200)，所述铁氧体材料层(100)包括至少两层，所述纳米晶材料层(200)夹设于相邻的所述铁氧体材料层(100)之间，所述纳米晶材料层(200)与所述铁氧体材料层(100)之间贴合设置。
2.根据权利要求1所述的无线充电用磁屏蔽结构，其特征在于，所述铁氧体材料层(100)包括若干铁氧体磁板(101)，若干所述铁氧体磁板(101)呈阵列排布且相邻的所述铁氧体磁板(101)之间存在纵向的第一间隙和横向的第二间隙，所述第一间隙和所述第二间隙内填充有导热胶(300)。
3.根据权利要求2所述的无线充电用磁屏蔽结构，其特征在于，所述铁氧体磁板(101)的长度d的范围为50mm～150mm，所述铁氧体磁板(101)的宽度e的范围为50mm～150mm，所述铁氧体磁板(101)的厚度S1的范围为0.5mm～3mm。
4.根据权利要求3所述的无线充电用磁屏蔽结构，其特征在于，所述第一间隙的宽度f的范围为0.1mm～5mm，所述第二间隙的宽度g的范围为0.1mm～5mm。
5.根据权利要求1-4任一所述的无线充电用磁屏蔽结构，其特征在于，所述纳米晶材料层(200)包括若干纳米晶磁条(201)，若干所述纳米晶磁条(201)依次排列设置，相邻的所述纳米晶磁条(201)之间存在第三间隙，所述第三间隙内填充有导热胶(300)。
6.根据权利要求5所述的无线充电用磁屏蔽结构，其特征在于，所述纳米晶磁条(201)由纳米晶磁板剪裁而成，所述纳米晶磁板包括若干依次层叠设置的纳米晶带材，所述纳米晶带材的双面贴附有绝缘膜，相邻的所述纳米晶带材之间通过绝缘胶连接。
7.根据权利要求6所述的无线充电用磁屏蔽结构，其特征在于，所述纳米晶磁条(201)的宽度a的范围为2mm～10mm，所述纳米晶磁条(201)的长度b的范围为50mm～500mm，所述纳米晶磁条(201)的厚度S2的范围为1mm～4mm。
8.根据权利要求7所述的无线充电用磁屏蔽结构，其特征在于，所述第三间隙的宽度c的范围为0.1mm～5mm。
9.一种无线充电用磁屏蔽结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100、制作铁氧体材料层(100)，所述铁氧体材料层(100)由呈阵列排布的铁氧体磁板(101)构成，相邻的所述铁氧体磁板(101)之间存在第一间隙和第二间隙，所述第一间隙和所述第二间隙内填充导热胶(300)；
S200、制作纳米晶材料层(200)，所述纳米晶材料层(200)由纳米晶磁条(201)依次间隔排列构成，相邻的所述纳米晶磁条(201)之间存在第三间隙，所述第三间隙内填充所述导热胶(300)；
S300、将所述纳米晶材料层(200)设置在相邻的所述铁氧体材料层(100)之间，形成铁氧体材料层(100)-纳米晶材料层(200)-铁氧体材料层(100)结构。
S400、将所述铁氧体材料层(100)-纳米晶材料层(200)-铁氧体材料层(100)结构进行固化处理，得到无线充电用磁屏蔽结构。
10.根据权利要求9所述的无线充电用磁屏蔽结构的制备方法，其特征在于，所述纳米晶磁条(201)的制作方法包括：
S201、将纳米晶带材进行经过退火处理，在所述纳米晶带材的两面贴附绝缘膜，并将贴膜后的所述纳米晶带材进行裂片处理；
S202、将裂片后的所述纳米晶带材通过绝缘胶依次层叠粘合，得到纳米晶磁板；
S203、将所述纳米晶磁板裁剪为设定尺寸的纳米晶磁条(201)。
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