CN116666031A - 一种磁吸式无线充电隔磁条及其制备方法和无线充电模组 - Google Patents
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Abstract
本发明属于隔磁材料及无线充电技术领域，公开了一种磁吸式无线充电隔磁条及其制备方法和无线充电模组。所述隔磁条由单层或多层碎化后的纳米晶经粘贴复合构成，并将其裁剪成长度与磁吸式无线充电模组中环形定位磁铁内侧或外侧周长相同，宽度大于环形定位磁铁的高度0～1mm的条状。所述磁吸式无线充电模组包括隔磁片和设置于隔磁片上的线圈，所述隔磁片和线圈的外围设置环形定位磁铁，所述环形定位磁铁的内侧和外测均设置隔磁条，所述隔磁条的纳米晶层平面与环形定位磁铁的平面垂直设置。本发明的隔磁条能够屏蔽或减弱磁吸定位磁铁对线圈的干扰，减小损耗、提高充电效率，且设置方便，占用空间小。
Description
技术领域
本发明属于隔磁材料及无线充电技术领域，具体涉及一种磁吸式无线充电隔磁条及其制备方法和无线充电模组。
背景技术
无线充电是当前高端旗舰手机的标配功能，无需插线、随放随充的便利让不少用户越来越喜欢这项功能。随着国产手机品牌的推动，如今无线充电速度甚至能做到高达100W，超过了很多手机的有线充电速度。
当前，无线充电宝、无线充电座、无线充电车充等配套产品越来越丰富，而支持无线充电的TWS蓝牙耳机、智能手表、智能手环等手机周边生态也越来越完善，毫无疑问无线充电技术将会被进一步发展。
消费电子无线充电的主要考察技术指标在于充电功率、效率和发热情况。人们一般在使用无线充电时，比较容易出现的问题是摆放偏位。当摆放偏位时，无线充电效率与充电功率显著下降，发热严重。偏位之所以产生这些问题是由于：偏位严重使发射端大量磁力线未有效穿过接收端线圈，故充电效率低；偏位使大量磁力线穿过线圈局部(非中心)，切割产生涡流偏位使磁场在磁片局部区域更加集中，该区域磁片损耗增大，使得发热严重。
偏位严重时的充电效率低与发热严重问题，可通过增加充电盘尺寸与厚度、增加散热风扇或降低充电功率来解决，但这样需付出较高的成本、或延长充电时间。故更好的解决思路是，保证对位、从根本上避免偏位问题。以苹果为代表的手机厂商，推出了磁吸式无线充电，在发射端和接收端分别摆放环形的磁铁，通过磁力同性相吸可保证线圈精准对位。随着无线充电联盟WPC于2022年正式公布全新的无线充电标准—Qi 2.0，纳入了苹果的MagSafe磁吸充电协议，磁吸式无线充电必将进一步应用普及。
但是磁铁的存在也引入了新的问题。首先，磁铁朝向对线圈模组饱和电流有影响，当磁铁磁场方向与线圈磁场方向相同时可能出现虚假的饱和电流增加。使线圈电感降至一定比例的外加偏置电流大小即为饱和电流。若线圈外加偏置电流产生磁场和磁铁磁场同向，会使纳米晶磁力线相互抵消，呈现线圈模组饱和电流增大(如附图1)；若线圈外加偏置电流磁场和磁铁磁场反向则使纳米晶更易饱和，呈现线圈模组饱和电流变小(如附图2)。即磁铁的存在等效于线圈额外预加一恒定偏置电流。其次，磁吸所使用的磁铁一般为钕铁硼或Fe3O4等铁磁合金，在交变磁场中易产生涡流损耗能量，磁铁离线圈应有足够的距离。但消费电子无线充电的空间往往较有限，这就使得磁铁和线圈往往较为靠近，磁铁会消耗掉部分能量，使无线充电效率下降。因此，磁吸式无线充电磁铁引入带来的问题亟待解决。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种磁吸式无线充电隔磁条的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的磁吸式无线充电隔磁条。
本发明的再一目的在于提供一种包含上述隔磁条的磁吸式无线充电模组。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种磁吸式无线充电隔磁条的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)将单层或多层纳米晶复合，于最上层所述纳米晶的上表面形成第一胶层，于最下层所述纳米晶的下表面形成第二胶层，于相邻所述纳米晶之间形成第三胶层，以构成磁性叠层结构；
(2)对所述磁性叠层结构进行碎化处理，碎化处理后磁性叠层结构在100kHz测试频率下初始磁导率为200～3000；
(3)再对碎化处理后的磁性叠层结构不进行或进行多次层叠得到磁性复合叠层结构；将磁性复合叠层结构分切裁剪成合适长度和宽度的条状，得到所述磁吸式无线充电隔磁条。
进一步地，步骤(1)中所述第一胶层和第二胶层为双面胶或者单面胶；所述第三胶层为双面胶。
进一步优选地，所述双面胶或者单面胶的厚度为1～5μm。
进一步地，步骤(1)中所述纳米晶的单层厚度为18～20μm。
进一步地，步骤(3)中所述磁性复合叠层结构在100kHz测试频率下初始磁导率为500～1500。
进一步地，步骤(3)中所述合适长度是指与磁吸式无线充电模组中环形定位磁铁内侧或外侧周长相同；所述合适宽度(L)是指大于磁吸式无线充电模组中环形定位磁铁的高度(H)0～1mm(即0≤L-H≤1mm)。
一种磁吸式无线充电隔磁条，通过上述方法制备得到。
一种包含上述隔磁条的磁吸式无线充电模组，包括隔磁片和设置于隔磁片上的线圈，所述隔磁片和线圈的外围设置环形定位磁铁，所述环形定位磁铁的内侧和外测均设置上述隔磁条，所述隔磁条的纳米晶层平面与环形定位磁铁的平面垂直设置。
进一步地，所述隔磁片为非晶纳米晶材料，铁氧体材料，碳系、陶瓷系或导电聚合物等吸波材料，铁磁合金等磁性材料。
进一步优选地，所述隔磁片为100kHz测试频率下初始磁导率为200～8000的非晶纳米晶材料。
进一步地，所述隔磁片为厚度为40～500μm的圆形薄片。
进一步地，所述环形定位磁铁的高度为0.1～2mm，所述隔磁条的宽度大于环形定位磁铁的高度0～1mm。
进一步地，所述环形定位磁铁内侧与隔磁片外侧的距离＞3mm。距离过小线圈会对磁铁产生感应，使Ls、(尤其是)Rs增大。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的磁吸式无线充电隔磁条能够屏蔽或减弱磁吸定位磁铁对线圈的干扰，减小损耗、提高充电效率，且设置方便，占用空间小。
(2)常规设置于线圈下的隔磁片如纳米晶隔磁片主要用于屏蔽外部磁场对组件的干扰，其厚度较薄(受空间限制和磁导率限制)且纳米晶层为横向设置，对于靠近线圈的磁吸定位磁铁的屏蔽效果较差。本发明的磁吸式无线充电模组通过在环形定位磁铁的内侧和外测均设置隔磁条，所述隔磁条的纳米晶层平面与环形定位磁铁的平面垂直设置，其宽度可以灵活设置为与环形定位磁铁的高度相同或略高0～1mm，能显著增强对定位磁铁的磁力吸收效果，降低磁吸定位磁铁对线圈的干扰。
附图说明
图1为磁吸式无线充电模组中线圈外加偏置电流磁场和磁吸定位磁铁磁场同向示意图；
图2为磁吸式无线充电模组中线圈外加偏置电流磁场和磁吸定位磁铁磁场反向示意图；
图3为本发明实施例中磁吸式无线充电模组的整体结构示意图；
图4为本发明实施例中磁吸式无线充电模组的A向截面示意图；
图5和图6为本发明隔磁条的作用效果示意图；
图中编号说明如下：1-隔磁片，2-线圈，3-环形定位磁铁，4-隔磁条。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的一种磁吸式无线充电隔磁条的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)选用单层厚度18～20μm的纳米晶带材，采用双面胶粘贴覆合成含2层纳米晶的磁性叠层结构，磁性叠层结构的上下表面均覆有双面胶，双面胶的厚度为5μm。
(2)对所述磁性叠层结构进行碎化处理，碎化处理后磁性叠层结构在100kHz测试频率下初始磁导率为1000。
(3)再对碎化处理后的磁性叠层结构进行2次层叠，得到含4层纳米晶的磁性复合叠层结构；将磁性复合叠层结构分切裁剪成合适长度(与磁吸式无线充电模组中环形定位磁铁内侧或外侧周长相同)和宽度(大于磁吸式无线充电模组中环形定位磁铁的高度0～1mm)的条状，得到所述磁吸式无线充电隔磁条。
一种包含本实施例隔磁条的磁吸式无线充电模组，其整体结构示意图及A向截面示意图分别如图3和图4所示。包括隔磁片1和设置于隔磁片1上的线圈2，所述隔磁片1及线圈2的外围设置环形定位磁铁3，环形定位磁铁3内侧与隔磁片1外侧的距离为4mm，所述环形定位磁铁3的内侧和外测均设置上述隔磁条4，所述隔磁条4的纳米晶层平面与环形定位磁铁3的平面垂直设置。
本实施例中，所述隔磁片1为厚度为90μm的具有多层纳米晶的磁性复合叠层结构圆形薄片，其磁导率为1200。所述环形定位磁铁3的高度为0.8mm，隔磁条4的宽度为0.85mm。
包含本发明隔磁条的磁吸式无线充电模组具有如下有益效果：
(1)环形定位磁铁内外壁隔磁条屏蔽层的增加可防止或减少磁铁对线圈磁片的干扰(效果示意图如图5所示)，使磁铁只起磁吸的作用，最小程度的影响无线充电。
(2)线圈工作时产生的磁场如有泄露，会进入磁导率比磁铁更高的隔磁条(效果示意图如图6所示)，而该隔磁条损耗更低，能减小损耗，故可提高充电效率。
对比例1
本对比例与实施例1相比，磁吸式无线充电模组的环形定位磁铁3的内侧和外测均未设置隔磁条4，其余相同。
对比例2
本对比例与实施例1相比，将隔磁片扩大延伸至与环形定位磁铁接触，线圈与环形定位磁铁的距离保持不变。该操作会导致隔磁片面积增加和成本增加，且隔磁片与环形定位磁铁的位置布置灵活性受限。
对以上实施例1及对比例1～2的磁吸式无线充电模组进行无线充电效率测试，测试条件及结果如下表1所示。
表1.实施例1与对比例1～2充电效果对比数据
由表1结果可知，在发射端相同输入情况下，实施例1的输出功率和充电效率均高于对比例1和对比例2，说明本发明磁吸式无线充电模组的结构设置充电速率更快、损耗更低。
实施例2
本实施例的一种磁吸式无线充电隔磁条的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)选用单层厚度18～20μm的纳米晶带材，采用双面胶粘贴覆合成含3层纳米晶的磁性叠层结构，磁性叠层结构的上下表面均覆有双面胶，双面胶的厚度为2μm。
(2)对所述磁性叠层结构进行碎化处理，碎化处理后磁性叠层结构在100kHz测试频率下初始磁导率为800。
(3)再对碎化处理后的磁性叠层结构进行2次层叠，得到含6层纳米晶的磁性复合叠层结构；将磁性复合叠层结构分切裁剪成合适长度(与磁吸式无线充电模组中环形定位磁铁内侧或外侧周长相同)和宽度(大于磁吸式无线充电模组中环形定位磁铁的高度0～1mm)的条状，得到所述磁吸式无线充电隔磁条。
一种包含本实施例隔磁条的磁吸式无线充电模组，其整体结构示意图及A向截面示意图分别如图3和图4所示。包括隔磁片1和设置于隔磁片1上的线圈2，所述隔磁片1及线圈2的外围设置环形定位磁铁3，所述环形定位磁铁3的内侧和外测均设置上述隔磁条4，所述隔磁条4的纳米晶层平面与环形定位磁铁3的平面垂直设置。
本实施例中，所述隔磁片1为厚度为140μm的具有多层纳米晶的磁性复合叠层结构圆形薄片，其磁导率为800。所述环形定位磁铁3的高度为0.46mm(Magsafe场景应用)，隔磁条4的宽度为0.5mm。目前我们的加工水平可实现0.5mm宽度屏蔽材料的分切，也就是屏蔽材料尺寸略大于磁体，这样可以优化屏蔽效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种磁吸式无线充电隔磁条的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
(1)将单层或多层纳米晶复合，于最上层所述纳米晶的上表面形成第一胶层，于最下层所述纳米晶的下表面形成第二胶层，于相邻所述纳米晶之间形成第三胶层，以构成磁性叠层结构；
(2)对所述磁性叠层结构进行碎化处理，碎化处理后磁性叠层结构在100kHz测试频率下初始磁导率为200～3000；
(3)再对碎化处理后的磁性叠层结构不进行或进行多次层叠得到磁性复合叠层结构；将磁性复合叠层结构分切裁剪成合适长度和宽度的条状，得到所述磁吸式无线充电隔磁条。
2.根据权利要求1所述的一种磁吸式无线充电隔磁条的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述第一胶层和第二胶层为双面胶或者单面胶；所述第三胶层为双面胶；所述双面胶或者单面胶的厚度为1～5μm。
3.根据权利要求1所述的一种磁吸式无线充电隔磁条的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述纳米晶的单层厚度为18～20μm。
4.根据权利要求1所述的一种磁吸式无线充电隔磁条的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述磁性复合叠层结构在100kHz测试频率下初始磁导率为500～1500。
5.根据权利要求1所述的一种磁吸式无线充电隔磁条的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述合适长度是指与磁吸式无线充电模组中环形定位磁铁内侧或外侧周长相同；所述合适宽度是指大于磁吸式无线充电模组中环形定位磁铁的高度0～1mm。
6.一种磁吸式无线充电隔磁条，其特征在于，通过权利要求1～5任一项所述的方法制备得到。
7.一种包含权利要求6所述隔磁条的磁吸式无线充电模组，其特征在于，包括隔磁片和设置于隔磁片上的线圈，所述隔磁片和线圈的外围设置环形定位磁铁，所述环形定位磁铁的内侧和外测均设置权利要求6所述的隔磁条，所述隔磁条的纳米晶层平面与环形定位磁铁的平面垂直设置。
8.根据权利要求7所述的一种磁吸式无线充电模组，其特征在于，所述隔磁片为非晶纳米晶材料，铁氧体材料，碳系、陶瓷系或导电聚合物吸波材料，铁磁合金材料中的一种。
9.根据权利要求7所述的一种磁吸式无线充电模组，其特征在于，所述隔磁片为100kHz测试频率下初始磁导率为200～8000的非晶纳米晶材料；隔磁片为厚度为40～500μm的圆形薄片。
10.根据权利要求7所述的一种磁吸式无线充电模组，其特征在于，所述环形定位磁铁的高度为0.1～2mm，所述隔磁条的宽度大于环形定位磁铁的高度0～1mm；所述环形定位磁铁内侧与隔磁片外侧的距离＞3mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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