CN207883483U - 一种基于非晶或纳米晶带材的磁性薄片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于非晶或纳米晶带材的磁性薄片，包括两层或两层以上的基于非晶或者纳米晶带材形成的鳞片状结构、中间粘接层和表面粘接层，所述鳞片状结构具有多个碎片，相邻的碎片部分区域接触或完全不接触，相邻的碎片之间存在微小间隙。本磁性薄片的带材采用鳞片状结构，鳞片状结构具有多个存在微小间隙的碎片，相邻的碎片部分区域接触或完全不接触，从而减小碎片间隙边缘接触面积，接触电阻增大，减小涡流损耗，由于无需使碎片间绝缘，碎片间隙非常小，不但能够提高磁导率，降低制造工艺难度，而且中间粘接层及表面粘接层无需填充碎片间隙，粘接厚度及整个磁性薄片厚度明显降低。

Description

一种基于非晶或纳米晶带材的磁性薄片

技术领域

本实用新型涉及无线供电系统领域，尤其涉及一种磁性薄片。

背景技术

对于电子设备的供电技术，一般分为有线连接供电方法和无线连接供电方法。以手机供电为例，其供电(充电)通常通过外接电源通过电源线连接至手机来实现。而近年来被广泛关注的手机无线充电就是一种无线连接供电方式，它在电源和手机间不设置物理连接，而是通过电磁场能量的转换来实现供电。

无线供电一般采用电磁感应方式，其系统基本构成为发射端线圈模组及电路，接收端线圈模组及电路。发射及接收端模组中一般包含有平面螺旋线圈，其功能为将电能转化为磁能。直接通过线圈传递转化能量时，由于传递介质为空气，其磁导率低，磁能传输效率低。同时，泄漏的磁通量在外接的金属介质中产生涡流，引发安全风险。为解决上述问题，一般采用软磁材料制作隔磁片，贴覆在平面线圈后，因为软磁材料有较空气更高的磁导率，可以约束和屏蔽磁场，提高磁能传输效率。

为了使手机能终端具备无线充电功能，需要在其中设置接收端模组和电路，而手机因为其作为重点的特殊性，该接收端模组要满足以下特征：

一、厚度轻薄：因为目前手机智能化，功能越来越丰富，导致手机内设计越来越紧凑，而为了保证使用便捷和美观，又不能过分增加其厚度，这样留给接收端模组和电路的空间就很有限，那么其中的磁性薄片就要求要尽量轻薄；

二、高的饱和磁通密度：因为手机功能等丰富和运算速度的提升，导致电量消耗更快，而手机空间的限制导致其电池容量不能无限增大。快速大功率充电是无线供电必然要解决的问题。无线充电功率已经从最初的3W，5W，提升至现在的10W甚至15W。传输功率提高，信号磁场越强，如果磁性薄片的饱和磁通密度不足，将导致系统效率严重下降甚至不能使用。尤其对于轻薄的要求，更加要求磁性薄片有足够大的磁通密度；

三、低损耗：必须重视磁性薄片的损耗，否则大功率无线充电时，系统的发热问题将非常突出。

根据现有技术，可以利用的磁性薄片的磁性材料主要有软磁铁氧体和非晶和纳米晶带材。而现有公开的技术存在以下问题；

一、厚度问题：如CN201280062847.1公开的磁场屏蔽片，其使用非晶和纳米晶带材和粘结层叠层。现有非晶或纳米晶带材厚度一般为16～30μm，使用这样的带材制作的磁性薄片，细片缝隙的深度同样也有16～30μm，为了使细片间有效绝缘，必须使用厚度10μm以上的粘结层，且粘接层的胶黏剂流动性较好，才能使其有效进入缝隙达到绝缘的目的。同时，为了保证10W甚至15W无线充电时系统能正常工作，这样的叠层结构通常由4～5层非晶或纳米晶带材以及5～7层插入各层带材间的粘接层层叠而成，这些超过10μm以上的粘接层的层数较多，极大增加了磁性薄片的整体厚度。

二、磁导率问题：如CN201280062847.1公开的磁场屏蔽片，细片间隙间由粘接层的一部分胶黏剂进行绝缘，通常粘接剂为丙烯酸酯类，其粘度较大，流动性差。通过层压方式使胶黏剂进入间隙，必然使细片间完全分离，形成较大间隙。这会导致磁性薄片磁导率降低较多。然而，由于无线充电功率的提升，要求接收端线圈模组电感量保持相对较高，同时为了减小DCR，又必然要维持较少的线圈圈数，为此磁性薄片的磁导率就要尽可能提高。

三、生产效率：如CN201280062847.1公开的制造方法，其通过碎片化，然后层叠，再层压绝缘的方式生产，因为现有产品通常为4～5层叠层结构，多层碎化，多层层叠，再层压的工序复杂，效率较低；CN201510205464.0公开的制造方法，与上述方法类似，采用了浸胶代替层压绝缘的方式，然而浸胶工艺更为复杂，而且还需要后续烘烤，也存在同样效率较低的问题。CN201610096632.1公开的制造方法，也是通过单层碎片化，然后层叠的方式生产，效率依然较低。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种磁性薄片，其能够有效抑制涡流损耗，降低整体厚度并提高磁性薄片的磁导率，而且制作工艺简单且高效。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种基于非晶或纳米晶带材的磁性薄片，包括：

两层或两层以上的基于非晶或者纳米晶带材形成的鳞片状结构，所述鳞片状结构具有多个碎片，相邻的碎片部分区域接触或完全不接触，相邻的碎片之间存在微小间隙；

中间粘接层，其两层面分别设置第一粘接面和第二粘接面，所述中间粘接层插入各层鳞片状结构之间，并通过第一粘接面和第二粘接面粘结鳞片状结构，各层鳞片状结构通过中间粘接层层叠；

表面粘接层，所述表面粘接层的其中一层面设置第三粘接面，所述表面粘接层通过第三粘接面粘结于两层或两层以上鳞片状结构的最上层和/或最下层表面。

作为上述技术方案的改进，所述第一粘接面、第二粘接面和第三粘接面均不填充碎片之间的间隙，间隙由气体填充。

作为上述技术方案的改进，所述鳞片状结构上的多个碎片之间的间隙呈随机分布的网状。

作为上述技术方案的改进，所述中间粘接层由胶黏剂组成。

作为上述技术方案的改进，所述中间粘接层由薄膜及分布在薄膜两层面上的胶黏剂组成。

作为上述技术方案的改进，所述表面粘接层包括薄膜，所述第三粘接面设置于薄膜的其中一层面上。

作为上述技术方案的改进，两层或两层以上鳞片状结构包括基于非晶带材形成的鳞片状结构和基于纳米晶带材形成的鳞片状结构。

本实用新型的有益效果有：

本磁性薄片的带材采用鳞片状结构，鳞片状结构具有多个存在微小间隙的碎片，相邻的碎片部分区域接触或完全不接触，从而减小碎片间隙边缘接触面积，接触电阻增大，减小涡流损耗，由于无需使碎片间绝缘，碎片间隙非常小，不但能够提高磁导率，降低制造工艺难度，而且中间粘接层及表面粘接层无需填充碎片间隙，粘接厚度要求降低，整个磁性薄片厚度也明显降低。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明，其中：

图1是本实用新型实施例中鳞片状结构的局部结构俯视图；

图2是本实用新型实施例中鳞片状结构的侧视图；

图3是本实用新型实施例制造工艺的部分流程图；

图4是本实用新型实施例中上、下齿轮压辊的结构示意图；

图5是图4中A处的局部放大图。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本实用新型的一种基于非晶或纳米晶带材的磁性薄片，包括：两层或两层以上的基于非晶或者纳米晶带材1形成的鳞片状结构4、中间粘接层2和表面粘接层3，其中，所述鳞片状结构4具有多个碎片41，相邻的碎片41部分区域接触或完全不接触，相邻的碎片41之间存在微小间隙42，所述鳞片状结构上的多个碎片之间的间隙42呈随机分布的网状，本实施例中，两层或两层以上鳞片状结构包括基于非晶带材形成的鳞片状结构和基于纳米晶带材形成的鳞片状结构。

如图3所示，其中，中间粘接层2的两层面分别设置第一粘接面21和第二粘接面22，所述中间粘接层2插入各层鳞片状结构4之间，并通过第一粘接面21和第二粘接面22粘结鳞片状结构，各层鳞片状结构4通过中间粘接层2层叠，所述中间粘接层2可由胶黏剂组成，也可由薄膜及分布在薄膜两层面上的胶黏剂组成。

另外，所述表面粘接层3的其中一层面设置第三粘接面31，所述表面粘接层3通过第三粘接面31粘结于两层或两层以上鳞片状结构4的最上层和/或最下层表面，所述表面粘接层3包括薄膜，所述第三粘接面31设置于薄膜的其中一层面上。本实施例中，所述第一粘接面21、第二粘接面22和第三粘接面31均不填充碎片41之间的间隙42，间隙42由气体填充，CN201280062847.1公开的磁场屏蔽片采用碎片化设计并使碎片间隙包裹粘合剂的目的是为了减小磁性片在交变磁场中产生的涡流损耗，这样虽然相对电阻更大，但是严重增加厚度，若碎片间隙边缘接触面积减小，接触电阻也会增大，同样可以减小涡流损耗。非晶或纳米晶带材电阻率极低，约为80*10^-8Ω·m，在形成间隙之前电阻很小，近似为0。而形成鳞片状结构之后，其等效电阻增加至数千欧姆甚至更高。与电力变压器中使用硅钢片降低涡流损耗原理类似，碎片化后，若鳞片间完全绝缘，导致涡流路径增长，涡流减小。对于本申请的磁性薄片，首先由于纳米晶或非晶带材碎片化后，必然存在微观接触面积减小，造成在鳞片间形成较大的接触电阻；其次，由于特殊的碎片化工艺过程，进一步减少了鳞片间的接触面积，进一步增加了接触电阻；再由于纳米晶或者非晶带材受空气氧化在其间隙边缘形成氧化层，也同样增加了碎片间的电阻。最终，碎片41部分区域接触或完全不接触，其间的电阻较处理前的极低上升至数千至数万欧姆，通过间隙处的涡电流降低至可以忽略，事实上可以达到与完全绝缘处理几乎相同的有效抑制涡流损耗的效果，完全满足实际使用要求。

由于无需使碎片41间绝缘，碎片间隙非常小，磁性薄片的磁导率其中，μ_r为纳米晶带材碎片化前磁导率，δ为碎片间隙，l_c为磁路长度。由于纳米晶带材碎片化前μ_r一般超过10000，所以上式简化为由此可见，当μ_r不变时，碎片间隙δ的减小，能够增大磁导率，进而提高应用时的电感量。

此外，由于中间粘接层2及表面粘接层3无需填充碎片间隙，粘接厚度要求降低，整个磁性薄片厚度也明显降低，可使用3μm～5μm的中间粘结层，明显降低叠层结构厚度。以三层中间粘结层及四叠层结构为例，纳米晶带材厚度为20μm，若中间粘接层厚度为10μm，总厚度为110μm，若中间粘接层缩短为3μm，则总厚度为89μm，可以看出叠层结构厚度明显降低，这还可以为其他部件，如提高接收端线圈厚度，增加石墨热扩散片等部件的使用提供了空间。

另外，由于无需填充碎片间隙，还能够降低制造工艺难度，如图3所示，在制造磁性薄片过程中，可先在每层非晶或纳米晶带材的一侧贴覆带有保护膜的中间粘接层；撕掉中间粘接层上的保护膜，将两层或两层以上带有中间粘接层的非晶或纳米晶带材进行层叠处理并形成叠层结构，在层叠时，中间粘接层和非晶或纳米晶带材间隔设置；对叠层结构中的非晶或纳米晶带材进行碎片化处理，分隔为多个碎片；在碎片化处理之前或之后，叠层结构的最上层和/或最下层表面贴覆表面粘接层。

进一步参见图4和图5，本实施例在碎片化处理之前，在叠层结构的最上层和最下层表面贴覆表面粘接层，在对非晶或纳米晶带材进行碎片化处理时，多次将叠层结构通过一对上齿轮压辊5和下齿轮压辊6之间的缝隙，该缝隙小于叠层结构的厚度，上、下齿轮压辊的转动方向相反，以对非晶或纳米晶带材弯折碎化，非晶或纳米晶带材被剪切力挤压为细小的鳞片状结构，之后齿轮压辊不能使这些细小的鳞片结构再变小，但可以通过挤压弯折，使鳞片间相互摩擦，或者产生微小的移动，由于弯折造成中间粘接层手拉伸，进一步固化保留碎片41移动后的间隙，从而可快速形成这样高电阻的多层鳞片状结构，具体地，当叠层结构进入上齿轮压辊5和下齿轮压辊6之间时，非晶或者纳米晶带材1一侧的中间粘接层2被拉伸，而随着非晶或者纳米晶带材1跟随上齿轮压辊5和下齿轮压辊6旋转前进，非晶或者纳米晶带材1另一侧的中间粘接层2也被拉伸，而之前被拉伸的中间粘接层由于超过弹性极限而无法恢复原状，对弯折后形成的间隙形成支撑作用。经过多次辊压后，可快速形成具有高电阻的多层鳞片状结构4。同时，为了便于形成鳞片状结构4结构，中间粘接层2所使用的胶黏剂可使用粘度较高的丙烯酸脂类胶水，其粘度和强度可以支撑间隙，而且流动性较差，不能完全进入间隙，防止扩大间隙，拉伸性能较好，利于作业。

相比CN201280062847.1的制造方法中先对各层碎片化再层叠的方式，工序缩短，效率更高，在对非晶或纳米晶带材进行碎片化处理后，将叠层结构通过一对圆形压辊进行压合，使叠层结构上、下表面保持平整，整个制造工艺较为简单，而且效率非常高。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施方式而已，但本实用新型并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于非晶或纳米晶带材的磁性薄片，其特征在于，包括：两层或两层以上的基于非晶或者纳米晶带材形成的鳞片状结构，所述鳞片状结构具有多个碎片，相邻的碎片部分区域接触或完全不接触，相邻的碎片之间存在微小间隙；

中间粘接层，其两层面分别设置第一粘接面和第二粘接面，所述中间粘接层插入各层鳞片状结构之间，并通过第一粘接面和第二粘接面粘结鳞片状结构，各层鳞片状结构通过中间粘接层层叠；

表面粘接层，所述表面粘接层的其中一层面设置第三粘接面，所述表面粘接层通过第三粘接面粘结于两层或两层以上鳞片状结构的最上层和/或最下层表面。

2.根据权利要求1所述的一种基于非晶或纳米晶带材的磁性薄片，其特征在于，所述第一粘接面、第二粘接面和第三粘接面均不填充碎片之间的间隙，间隙由气体填充。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于非晶或纳米晶带材的磁性薄片，其特征在于，所述鳞片状结构上的多个碎片之间的间隙呈随机分布的网状。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于非晶或纳米晶带材的磁性薄片，其特征在于，所述中间粘接层由胶黏剂组成。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于非晶或纳米晶带材的磁性薄片，其特征在于，所述中间粘接层由薄膜及分布在薄膜两层面上的胶黏剂组成。

6.根据权利要求1或2所述的一种基于非晶或纳米晶带材的磁性薄片，其特征在于，所述表面粘接层包括薄膜，所述第三粘接面设置于薄膜的其中一层面上。

7.根据权利要求1或2所述的一种基于非晶或纳米晶带材的磁性薄片，其特征在于，两层或两层以上鳞片状结构包括基于非晶带材形成的鳞片状结构和基于纳米晶带材形成的鳞片状结构。