CN116685137A - 金属铁氧体复合磁屏蔽材料 - Google Patents
金属铁氧体复合磁屏蔽材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116685137A CN116685137A CN202310714473.7A CN202310714473A CN116685137A CN 116685137 A CN116685137 A CN 116685137A CN 202310714473 A CN202310714473 A CN 202310714473A CN 116685137 A CN116685137 A CN 116685137A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal
- ferrite
- substrate
- composite magnetic
- shielding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 80
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 80
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- NMFHJNAPXOMSRX-PUPDPRJKSA-N [(1r)-3-(3,4-dimethoxyphenyl)-1-[3-(2-morpholin-4-ylethoxy)phenyl]propyl] (2s)-1-[(2s)-2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)butanoyl]piperidine-2-carboxylate Chemical compound C([C@@H](OC(=O)[C@@H]1CCCCN1C(=O)[C@@H](CC)C=1C=C(OC)C(OC)=C(OC)C=1)C=1C=C(OCCN2CCOCC2)C=CC=1)CC1=CC=C(OC)C(OC)=C1 NMFHJNAPXOMSRX-PUPDPRJKSA-N 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
- H05K9/0073—Shielding materials
- H05K9/0075—Magnetic shielding materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
本发明涉及一种金属铁氧体复合磁屏蔽材料，包括：基板，所述基板为非磁性材料；固定于所述基板表面上的至少一个屏蔽单元，所述屏蔽单元包括由若干个相似形状、不同尺寸且同心设置的铁氧体环组成的铁氧体层、以及由若干个相似形状、不同尺寸且同心设置的金属环组成的金属层，若干个所述金属环与若干个所述铁氧体环一一对应贴设固定，所述铁氧体层固定于所述基板上。本发明的复合磁屏蔽材料能够在保证具有较高屏蔽效能的前提下，具有较小的涡流热效应以及较小的屏蔽体的质量和体积。
Description
技术领域
本发明涉及磁屏蔽技术领域，特别涉及一种金属铁氧体复合磁屏蔽材料。
背景技术
复合磁屏蔽结构是一种能够有效地屏蔽磁场干扰的结构，由磁性材料和非磁性材料组成，通过合理的制备工艺，使其具有良好的磁屏蔽性能。其可广泛应用于超声波燃气表、超声波探头、无线能量传输等易受电磁环境影响的场合。超声波燃气表等精密仪器和设备通常需要受到高度的保护，以避免外部磁场的干扰和损坏。无线能量传输场合受外界磁场干扰可能会影响能量传输效率，同时，线圈两侧较强的磁场辐射则可能会对周围环境及人体造成严重的危害。复合磁屏蔽结构的应用可以有效地解决这些问题，并提高仪器和设备的性能及可靠性，提高无线电能传输的稳定性。
实际应用中，金属材料及铁氧体材料等均可以起到磁屏蔽作用，但其在高频范围内应用受限。由金属材料做成的屏蔽罩能够屏蔽高频交变磁场，高频交变磁场能在屏蔽罩上引起很大的涡流，由于涡流的去磁作用，屏蔽罩处的磁场大大减弱，罩内的高频交变磁场不能穿出罩外，罩外的磁场也不能穿入罩内，从而达到磁屏蔽的目的，其缺点为在大功率设备中会导致涡流发热，使设备过热而影响正常工作，具有较大的安全隐患；铁氧体磁性材料的主要特点是电阻率远大于金属磁性材料，引起的涡流较小，使其能应用于高功率场景，但铁氧体磁性材料的高频功率损耗大，屏蔽效果较差，而且，铁氧体磁性材料的屏蔽效能与其厚度相关，因此，若要达到较高的屏蔽效能，通常需要质量和体积较大的铁氧体磁性材料，不适于小型化轻量化需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种金属铁氧体复合磁屏蔽材料，能够在保证具有较高屏蔽效能的前提下，具有较小的涡流热效应以及较小的屏蔽体的质量和体积。
本发明通过如下方案来实现：一种金属铁氧体复合磁屏蔽材料，包括：
基板，所述基板为非磁性材料；
固定于所述基板表面上的至少一个屏蔽单元，所述屏蔽单元包括由若干个相似形状、不同尺寸且同心设置的铁氧体环组成的铁氧体层、以及由若干个相似形状、不同尺寸且同心设置的金属环组成的金属层，若干个所述金属环与若干个所述铁氧体环一一对应贴设固定，所述铁氧体层固定于所述基板上。
本发明金属铁氧体复合磁屏蔽材料的进一步改进在于，所述金属环的材料选自铜、铁、铝、银、金及其合金。
本发明金属铁氧体复合磁屏蔽材料的进一步改进在于，最内圈的铁氧体环向内延伸形成实心铁氧体板，最内圈的金属环向内延伸形成实心金属板。
本发明金属铁氧体复合磁屏蔽材料的进一步改进在于，最内圈的铁氧体环的外径尺寸不超过最外圈的铁氧体环的外径尺寸的1/3。
本发明金属铁氧体复合磁屏蔽材料的进一步改进在于，所述金属层的厚度与所述铁氧体层的厚度相同。
本发明金属铁氧体复合磁屏蔽材料的进一步改进在于，所述基板的厚度等于所述金属层的厚度和所述铁氧体层的厚度之和。
本发明金属铁氧体复合磁屏蔽材料的进一步改进在于，所述屏蔽单元的数量为多个，且多个所述屏蔽单元呈矩阵式分布固定于所述基板表面。
本发明金属铁氧体复合磁屏蔽材料的进一步改进在于，所述基板为柔性基板。
本发明采用金属环和铁氧体环的同心双层结构来屏蔽磁场，一方面可以利用铁氧体层的高磁导率将待屏蔽磁场进行压缩，从而削弱穿至金属层的磁场，降低了金属层的涡流热效应，另一方面利用金属层的高屏蔽性能，避免了采用增大铁氧体层质量和体积来提高屏蔽效能的方式。本发明通过柔性基板来固定金属环和铁氧体环，使得复合磁屏蔽材料能够自由弯曲折叠，且较轻薄扁平，可以提高结构整体的灵活性。进一步地，通过阵列形式排列多组金属环和铁氧体环，可以增大磁屏蔽面积，适用于更多磁屏蔽场合。
附图说明
图1示出了本发明复合磁屏蔽材料分层状态正视图。
图2示出了本发明复合磁屏蔽材料分层状态侧视图。
图3示出了本发明铁氧体层及等效电流流向示意图。
图4示出了本发明金属层及等效电流流向示意图。
图5示出了本发明金属磁屏蔽结构示意图。
图6示出了本发明复合磁屏蔽结构示意图。
图7示出了本发明复合磁屏蔽结构和金属磁屏蔽结构的屏蔽效能普示意图。
具体实施方式
为了解决传统屏蔽材料无法兼顾具有较高屏蔽效能、较低涡流热效应以及较小屏蔽体尺寸的问题，本发明提供了一种金属铁氧体复合磁屏蔽材料，能够在保证具有较高屏蔽效能的前提下，具有较小的涡流热效应以及较小的屏蔽体的质量和体积。下面以具体实施例结合附图对该金属铁氧体复合磁屏蔽材料作进一步说明。
参阅图1和图2所示，一种金属铁氧体复合磁屏蔽材料，包括：基板1，该基板1为非磁性材料；固定于该基板1表面上的至少一个屏蔽单元，该屏蔽单元包括由若干个相似形状、不同尺寸且同心设置的铁氧体环21组成的铁氧体层2、以及由若干个相似形状、不同尺寸且同心设置的金属环31组成的金属层3，若干个该金属环31与若干个该铁氧体环21一一对应贴设固定，该铁氧体层2固定于该基板1上。
具体来说，配合图3和图4所示，该复合磁屏蔽材料包括一个屏蔽单元，由上至下分别为金属环31、铁氧体环21及基板1，尺寸为30mm*30mm，铁氧体层2及金属层3均为正方形同心环，最外圈的铁氧体环21和最外圈的金属环31的边长L1均为30mm，最内圈的铁氧体环21向内延伸并封闭，即中间为正方形实心铁氧体板，最内圈的金属环31向内延伸并封闭，即中间为正方形实心金属板，实心铁氧体板和实心金属板的边长L2一般不大于屏蔽单元尺寸的1/3，本实施例中L2为10mm。该金属环31的材料可以选自铜、铁、铝、银、金及其合金，本实施例选择导电率高且成本相对低的铜材料制作该金属环31。较佳地，该金属层3的厚度与该铁氧体层2的厚度相同，均为d＝0.1mm，该基板1的厚度等于该金属层3的厚度和该铁氧体层2的厚度之和，为2d＝0.2mm，具体如图2所示。
设铁氧体环21和金属环31的有效感应电流分别由I1和I2表示，假设待屏蔽磁场具有从内向外的电流I，那么铁氧体区域的电流I1与I方向相同，由于金属具有抗磁性，则电流I2的方向与I1和I的方向相反。通过在空气和金属之间产生顺逆时针交替的磁矩分布，最终整个结构在磁场中形成了类Halbach磁路，在磁偶极子源激发磁场下构造的类Halbach磁矩结构与Halbach永磁体阵列的磁路类似。需要说明的是，每个屏蔽单元中铁氧体层2和金属层3之间的距离以及铁氧体环21和金属环31的环数均是可以设计的，理论上环数越多，系统等效磁导率越高，系统越接近类Halbach磁路。该类Halbach磁路结构，一方面可以利用铁氧体层的高磁导率将待屏蔽磁场进行压缩，从而削弱穿至金属层的磁场，降低金属层的涡流热效应，另一方面利用金属层的高屏蔽性能，避免了采用增大铁氧体层质量和体积来提高屏蔽效能的方式。进一步地，该类Halbach结构也可以通过调节两个屏蔽单元的对应角度来改变磁矩，进而来控制不对称的磁场分布，这对于实现高效的近场磁屏蔽以及抑制边界漏磁方面具有明显优势。
作为一较佳实施方式，对于待屏蔽空间较大的场合，可以采用尺寸较大的基板1，再于基板1的表面呈矩阵式固定多个屏蔽单元，以增大屏蔽面积。进一步的，为了方便收纳，该基板1可选用柔性基板，如PCB材料，使得复合磁屏蔽材料能够自由弯曲折叠，且整体较轻薄扁平，提高了结构整体的灵活性。
下面通过实验对传统的金属磁屏蔽材料和本发明的该复合磁屏蔽材料的屏蔽效能进行比对。
参阅图5～图7所示，图5所示为利用传统的金属磁屏蔽材料作为屏蔽体的金属磁屏蔽结构，实验所用的发射线圈3和接收线圈2的结构和尺寸相同，且均为非谐振线圈，尺寸为30mm*30mm，接收线圈2与网络分析仪的1端口(port1)相连，发射线圈3与网络分析仪的2端口(port2)相连，两线圈中间的屏蔽体1为铜板。发射线圈3和屏蔽体1之间的距离为5mm，屏蔽体1与接收线圈2的距离为S，此处，S设定为280mm。
图6所示为利用本发明的复合磁屏蔽材料作为屏蔽体的复合磁屏蔽结构，实验所用的发射线圈3、接收线圈2以及二者与屏蔽体1之间的距离等均与金属磁屏蔽结构相同，不同的是，屏蔽体1由铜板换成了金属铁氧体复合磁屏蔽材料。
图7所示为金属磁屏蔽结构和复合磁屏蔽结构分别在400kHz～600kHz的范围内的屏蔽效能曲线图，具体地，直线为复合磁屏蔽结构的屏蔽效能曲线图，虚线为金属磁屏蔽结构的屏蔽效能曲线图。可以很明显的看出，在400kHz～600kHz范围内，复合磁屏蔽结构的屏蔽效能全线均高于金属磁屏蔽结构。因此，本发明的金属铁氧体复合磁屏蔽材料能够在保证具有较高屏蔽效能的前提下，具有较小的涡流热效应以及较小的屏蔽体的质量和体积。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种金属铁氧体复合磁屏蔽材料，其特征在于，包括：
基板，所述基板为非磁性材料；
固定于所述基板表面上的至少一个屏蔽单元，所述屏蔽单元包括由若干个相似形状、不同尺寸且同心设置的铁氧体环组成的铁氧体层、以及由若干个相似形状、不同尺寸且同心设置的金属环组成的金属层，若干个所述金属环与若干个所述铁氧体环一一对应贴设固定，所述铁氧体层固定于所述基板上。
2.如权利要求1所述的金属铁氧体复合磁屏蔽材料，其特征在于，所述金属环的材料选自铜、铁、铝、银、金及其合金。
3.如权利要求1所述的金属铁氧体复合磁屏蔽材料，其特征在于，最内圈的铁氧体环向内延伸形成实心铁氧体板，最内圈的金属环向内延伸形成实心金属板。
4.如权利要求3所述的金属铁氧体复合磁屏蔽材料，其特征在于，最内圈的铁氧体环的外径尺寸不超过最外圈的铁氧体环的外径尺寸的1/3。
5.如权利要求1所述的金属铁氧体复合磁屏蔽材料，其特征在于，所述金属层的厚度与所述铁氧体层的厚度相同。
6.如权利要求1所述的金属铁氧体复合磁屏蔽材料，其特征在于，所述基板的厚度等于所述金属层的厚度和所述铁氧体层的厚度之和。
7.如权利要求1所述的金属铁氧体复合磁屏蔽材料，其特征在于，所述屏蔽单元的数量为多个，且多个所述屏蔽单元呈矩阵式分布固定于所述基板表面。
8.如权利要求1所述的金属铁氧体复合磁屏蔽材料，其特征在于，所述基板为柔性基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310714473.7A CN116685137A (zh) | 2023-06-15 | 2023-06-15 | 金属铁氧体复合磁屏蔽材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310714473.7A CN116685137A (zh) | 2023-06-15 | 2023-06-15 | 金属铁氧体复合磁屏蔽材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116685137A true CN116685137A (zh) | 2023-09-01 |
Family
ID=87779004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310714473.7A Pending CN116685137A (zh) | 2023-06-15 | 2023-06-15 | 金属铁氧体复合磁屏蔽材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116685137A (zh) |
-
2023
- 2023-06-15 CN CN202310714473.7A patent/CN116685137A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6888438B2 (en) | Planar printed circuit-board transformers with effective electromagnetic interference (EMI) shielding | |
| US6501364B1 (en) | Planar printed-circuit-board transformers with effective electromagnetic interference (EMI) shielding | |
| US8829732B2 (en) | Wireless power receiving unit or wireless power transferring unit with guide member providing magnetic permeability transition between a concentrator core and surrounding medium | |
| CN207459191U (zh) | 一种具有电磁屏蔽层的非接触式无线电能传输装置天线 | |
| US20210044019A1 (en) | Antenna module comprising shield layer and wireless power receiving device | |
| JP6086189B2 (ja) | コイル装置 | |
| CN106170196B (zh) | 用于屏蔽电磁波的片材和无线充电装置 | |
| KR20130014546A (ko) | 무선 전력 전송용 자기 소자 및 전력 공급 장치 | |
| CN109152317A (zh) | 一种高性能屏蔽片、制备方法及其线圈模组 | |
| KR20180112354A (ko) | 자성 시트 및 이를 포함하는 무선 전력 충전 장치 | |
| CN110301019B (zh) | 一种变压器及开关电源 | |
| KR20160140502A (ko) | 무선전력 전송용 안테나유닛 및 이를 포함하는 무선전력 송신모듈 | |
| JP6111645B2 (ja) | コイル装置及びそれを用いたワイヤレス電力伝送システム | |
| US11694829B2 (en) | Magnetic sheet and wireless power module comprising same | |
| EP3016203B1 (en) | Receiving antenna and wireless power receiving apparatus comprising same | |
| CN107492440A (zh) | 一种具有电磁屏蔽效能的无线电能传输装置 | |
| KR20160144042A (ko) | 기능성 전자파 자성시트를 갖는 무선 충전 장치 | |
| CN116685137A (zh) | 金属铁氧体复合磁屏蔽材料 | |
| CN209729695U (zh) | 一种大功率无线充电线圈结构 | |
| CN110138104B (zh) | 一种用于无线电能传输磁耦合器的复合屏蔽层 | |
| CN207124107U (zh) | 一种具有电磁屏蔽效能的无线电能传输装置 | |
| CN215601093U (zh) | 无线充电附加装置、无线充电发射端、接收端及系统 | |
| KR20170053272A (ko) | 자성체 시트 및 무선 충전장치 | |
| KR20180000490A (ko) | 자성체 시트 및 전자기기 | |
| WO2023279639A1 (zh) | 线圈、无线充电发射、接收装置及移动终端 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |