CN208014534U - 无线充电用导磁板及无线充电模块、接收装置和发射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线充电用导磁板，包括至少一层软磁合金片、胶黏剂和保护膜，软磁合金片采用非晶材料或纳米晶材料制成，每层软磁合金片由网格状分布的多个碎片组成，各个碎片的尺寸均匀且相互分离；胶黏剂设置于至少一层的软磁合金片的最上层的上表面和最下层的下表面，且当软磁合金片大于一层时，胶黏剂还设置于各层软磁合金片之间以将相邻层的软磁合金片粘结起来；保护膜设置于至少一层的软磁合金片的最上层的上表面和最下层的下表面的胶黏剂上，且上下两片保护膜的边缘处均凸出于各层软磁合金片以能够将上下两片保护膜相互粘结。本实用新型还公开了一种无线充电模块、接收装置和发射装置。本实用新型有效地提高了无线充电的充电效率。

Description

无线充电用导磁板及无线充电模块、接收装置和发射装置

技术领域

本实用新型涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种无线充电用导磁板和一种无线充电模块、无线充电接收装置和无线充电发射装置。

背景技术

无线充电技术，也叫非接触感应式充电，是指利用电磁波感应原理或磁共振方式进行充电。通过在受电装置和供电装置的两侧设置线圈利用产生的电磁感应或频率共振的方式来实现无线充电；其中，电磁感应原理类似于变压器，在Tx端和Rx端各有一个线圈，Tx端线圈连接有线电源产生电磁信号，Rx端线圈感应Tx端的电磁信号从而产生电流给电池充电。磁共振原理类似于声音共振，就像两个音叉，当频率相同时会产生共振发声；同样，排列在磁场中的相同振动频率的线圈，也可从一个向另一个供电，从而实现更远距离的无线充电。便携式终端、手机数码、摄像机等电子设备中的锂离子电池的充电，都是一个逆变器把交流电变换为直流电进行充电。而无线充电技术，是把交流电变换成100kHz及以上，然后利用电磁感应的原理或磁共振原理，通过供电端线圈耦合到受电端线圈，然后经过交流变换到直流给二次电池充电。

目前，越来越多的便携式电子设备的充电技术逐步向无线充电迈进，无线充电技术飞速发展，以电磁感应方式充电为最普遍，磁共振技术也在逐渐兴起。但是，无线充电线圈背面多使用铁氧体软磁材料作为导磁材料或隔磁材料，铁氧体材料如果加工成薄片，非常容易断裂，成品率低，同时，铁氧体材料的饱和磁感应强度低，大电流充电时需要很大的厚度才能防止饱和，同时也增加了设备的重量，渐渐不能满足电子设备轻薄化越来越高的要求。

当快速充电或大电流充电的场合，势必带来充电线圈和导磁材料的发热，甚至是带给其他周边部件感应加热，带来致命的影响；为了解决这个问题，需要用导磁屏蔽材料对线圈带来的磁通量进行屏蔽；对于屏蔽材料，要求本征磁导率高，饱和磁感高，涡流损耗低，以及方便加工成各种形状以匹配线圈。一般情况下，便携式终端预留的空间极小，这就需要提供一种柔性、超薄、高磁导率和低损耗的材料，实现最佳屏蔽效果。

传统的无线充电用软磁材料如铁氧体、金属粉末与聚合物的复合材料，由于他们的磁导率低和饱和磁感低，作为屏蔽材料时很难做到很薄。而非晶或纳米晶材料是一种优良的超薄软磁材料，可以制备到30μm以下的数量级，并且具有高的本征磁导率和高饱和磁感的天然优势，最适合作超薄屏蔽材料，其他材料很难与之媲美。

在无线充电模块中，导磁材料的功能包括两方面，一方面是为电磁感应的线圈耦合提供高磁导率的通道，提高充电效率；另一方面是保证感应线圈的交变磁场带来的磁力线，对其他电子部件不产生干扰，起到屏蔽作用。

作为无线充电用的非晶材料和非晶或纳米晶材料，薄带状态下的磁导率和饱和磁感都满足要求，但是，在高频下的损耗主要来自于涡流损耗，导致充电线圈的耦合效率低，品质因数Q值低，涡流损耗较大，不能直接作为导磁材料应用。作为屏蔽功能使用满足要求，需要采用后处理工艺降低涡流损耗，减小导磁材料的面积可以降低涡流损耗，也就是把非晶或纳米晶导磁薄片整体片材进行小单元分割，单体小单元下的磁通小、面积小、涡流小，同时断开了整个导磁片面积内的大循环涡流，使得耦合后的损耗降低，发热减少。将导磁薄片进行分割成小面积的单元的方法有很多，也有专利公开其中的技术，在以往公开的专利中，例如国内专利文献201280062847.1，磁场屏蔽片及其制造方法和无线充电器用接收装置，提到了采用层压的方法使得细片间绝缘，提高充电效率，通过单片导磁薄片上下两面施加保护膜或胶带的方式，然后进行压碎的方式制备无线充电用屏蔽片，但是该技术存在制作成本高、碎片从磁板边缘掉出风险等缺点；而且作为无线充电用的导磁薄片材料，非晶或纳米晶带具有热处理后脆化、易碎、不容易连续制备的缺点，如果采用上下表面都粘贴保护膜再层压的方法，不易使导磁薄片产生彻底断裂的碎片，裂纹的大小和均匀性也不易控制，充电过程会产生涡流，发热现象不可避免，也不利于高效规模化生产。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出一种无线充电用导磁板和一种无线充电模块以及无线充电接收装置和无线充电发射装置，有效地提高了无线充电的充电效率。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型公开了一种无线充电用导磁板，包括至少一层软磁合金片、胶黏剂和保护膜，其中：所述软磁合金片采用非晶材料或纳米晶材料制成，每层所述软磁合金片由网格状分布的多个碎片组成，其中各个所述碎片的尺寸均匀且各自之间相互分离；所述胶黏剂设置于至少一层的所述软磁合金片的最上层的上表面和最下层的下表面，且当所述软磁合金片大于一层时，所述胶黏剂还设置于各层所述软磁合金片之间以将相邻层的所述软磁合金片粘结起来；所述保护膜设置于至少一层的所述软磁合金片的最上层的上表面和最下层的下表面的所述胶黏剂上，且上下两片所述保护膜的边缘处均凸出于各层所述软磁合金片以能够将上下两片所述保护膜相互粘结起来。

优选地，上下两片所述保护膜的边缘处分别凸出于各层所述软磁合金片的边缘处0.2～1.0mm。

优选地，单层所述软磁合金片的厚度为14～20μm。

优选地，各个碎片的长或宽分别为0.5～2.0mm。

优选地，所述胶黏剂还填充于各层所述软磁合金片的相互分离的各个所述碎片之间。

优选地，所述胶黏剂采用丙烯酸酯、聚氨酯或环氧树脂中的至少一种。

优选地，所述保护膜采用PET、PE、OPP、PVC、CPP或BOPP保护膜中的任意一种。

本实用新型还公开了一种无线充电模块，将上述的无线充电用导磁板设置于充电线圈上。

本实用新型还公开了一种无线充电接收装置，包括上述的无线充电模块。

本实用新型还公开了一种无线充电发射装置，包括上述的无线充电模块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型中的无线充电用导磁板通过尺寸均匀的网格状碎片能够减少涡流损耗所带来的无线充电效率的损失和发热现象，有效地提高了无线充电的充电效率；并通过包边工艺防止了非晶或纳米晶碎片从边缘掉出，具有磁导率精准可控，制作成本低廉，确保用户安全等特点。

附图说明

图1是本发明优选实施例的无线充电用导磁板的结构示意图；

图2是本发明实施例一的无线充电用导磁板的制备方法的流程示意图；

图3是本发明实施例二的无线充电用导磁板的制备方法的流程示意图；

图4是本发明实施例三的无线充电用导磁板的制备方法的流程示意图；

图5是本发明实施例一、二和三中涂布胶黏剂处理的示意图；

图6是本发明实施例一、二和三中横向辊压或纵向辊压处理的示意图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明优选实施例公开了一种无线充电用导磁板的结构示意图，该无线充电用导磁板包括三层软磁合金片10、胶黏剂20和保护膜30，其中软磁合金片10采用非晶材料或纳米晶材料制成，每层软磁合金片10由网格状分布的多个碎片组成，其中各个碎片的尺寸均匀且各自之间相互分离；胶黏剂20 设置于三层软磁合金片10中最上层的上表面和最下层的下表面，且还设置于各层软磁合金片10之间以将相邻层的软磁合金片10粘结起来；保护膜30设置于三层软磁合金片10中最上层的上表面和最下层的下表面的胶黏剂20上，且上下两片保护膜30的边缘处均凸出于各层软磁合金片10以能够将上下两片保护膜30相互粘结起来。

其中，上下两片保护膜30的边缘处分别凸出于各层软磁合金片10的边缘处 0.2～1.0mm(例如0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、 0.9mm、1.0mm)，单层软磁合金片10的厚度为14～20μm(例如15μm、16μm、 18μm、20μm)；每层软磁合金片10的各个碎片的长或宽分别为0.5～2.0mm(例如0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、1.9mm)；胶黏剂20还填充于各层软磁合金片10的相互分离的各个碎片之间以使各个碎片之间相互绝缘；胶黏剂20采用丙烯酸酯、聚氨酯或环氧树脂中的至少一种；保护膜30采用 PET、PE、OPP、PVC、CPP或BOPP保护膜中的任意一种。

导磁片的性能主要取决于碎片单元的尺寸和断裂的均匀性，碎片尺寸的大小会影响产生的涡流大小，碎片的均匀性也会影响产生的涡流，均匀差会使产生的涡流忽大忽小；该优选实施例的无线充电用导磁板的最大特点即是碎片呈网格状均匀分布，各个碎片的尺寸几乎相同，从而使得该导磁板表面各处的性能都保持一致。

如图2所示，本发明实施例一的无线充电用导磁板的制备方法包括以下步骤：

A1：将一层软磁合金片进行热处理，软磁合金片采用非晶材料或纳米晶材料制成，其中热处理是在480～600℃(例如480℃、500℃、520℃、550℃、580℃、 600℃)下的真空、氮气或者氩气环境进行；

A2：在该层软磁合金片的上表面和下表面涂布胶黏剂，并烘干处理，其中涂布胶黏剂的厚度为2～5μm，胶黏剂采用丙烯酸酯、聚氨酯或环氧树脂中的至少一种，烘干处理中烘干温度为60～100℃，烘干时间为10～60min；其中涂布胶黏剂的设备如图5所示，包括涂布辊41、计量辊42、挠性刮刀43、挡板44、刮刀 45、盛胶器46、橡胶后辊47，软磁合金片10设置在涂布辊41和橡胶后辊47 之间以实现涂布胶黏剂20；

A3：在该层软磁合金片的上表面和下表面覆上载体膜，该载体膜可作为基带和载体，防止热处理带材碎裂脱落；

A4：将该层软磁合金片进行横向辊压和纵向辊压(先后顺序不限)，以使该层软磁合金片形成网格状分布的尺寸均匀且相互分离的多个碎片，其中横向辊压和纵向辊压的辊压设备如图6所示，包括上压辊51和下压辊52，上压辊51采用横纹辊或花纹辊，辊纹间距为0.5～2mm(例如0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、 1.5mm、1.8mm)，下压辊52采用无纹平辊，覆上载体膜的软磁合金片10设置在上压辊51和下压辊52之间以实现对软磁合金片10进行辊压，辊压过程中软磁合金片沿着辊压刀断裂但是保持载体膜不断裂，其中纵向辊压和横向辊压的次数分别为一次或多次，以保证热处理带材被剪断形成预定尺寸的条状或均匀网格状；

A5：将该层软磁合金片的上表面和下表面的载体膜去掉，然后在该层软磁合金片的上表面和下表面分别覆上保护膜，该保护膜采用PET、PE、OPP、PVC、 CPP或BOPP保护膜中的任意一种，上下两片保护膜的边缘处分别凸出于该层软磁合金片的边缘处0.2～1.0mm；

A6：将上下两片保护膜的边缘处相互粘结起来。

如图3所示，本发明实施例一的无线充电用导磁板的制备方法包括以下步骤：

B1：将多层软磁合金片进行热处理，各层软磁合金片均采用非晶材料或纳米晶材料制成，其中热处理是在480～600℃(例如480℃、500℃、520℃、550℃、 580℃、600℃)下的真空、氮气或者氩气环境进行；

B2：在各层软磁合金片的上表面和下表面涂布胶黏剂，并烘干处理，其中涂布胶黏剂的厚度为2～5μm，胶黏剂采用丙烯酸酯、聚氨酯或环氧树脂中的至少一种，烘干处理中烘干温度为60～100℃，烘干时间为10～60min；其中涂布胶黏剂的设备如图5所示，包括涂布辊41、计量辊42、挠性刮刀43、挡板44、刮刀 45、盛胶器46、橡胶后辊47，软磁合金片10设置在涂布辊41和橡胶后辊47 之间以实现涂布胶黏剂20；

B3：在各层软磁合金片的上表面和下表面分别覆上载体膜，该载体膜可作为基带和载体，防止热处理带材碎裂脱落；

B4：将各层软磁合金片分别进行横向辊压和纵向辊压(先后顺序不限)，以使各层软磁合金片分别形成网格状分布的尺寸均匀且相互分离的多个碎片，其中横向辊压和纵向辊压的辊压设备如图6所示，包括上压辊51和下压辊52，上压辊51采用横纹辊或花纹辊，辊纹间距为0.5～2mm，下压辊52采用无纹平辊，覆上载体膜的软磁合金片10设置在上压辊51和下压辊52之间以实现对软磁合金片10进行辊压，辊压过程中软磁合金片沿着辊压刀断裂但是保持载体膜不断裂，其中纵向辊压和横向辊压的次数分别为一次或多次，以保证热处理带材被剪断形成预定尺寸的条状或均匀网格状；

B5：将各层软磁合金片的上表面和下表面的载体膜去掉，然后将各层软磁合金片相互叠层后再在最上层的软磁合金片的上表面和最下层的软磁合金片的下表面覆上保护膜，该保护膜采用PET、PE、OPP、PVC、CPP或BOPP保护膜中的任意一种，上下两片保护膜的边缘处分别凸出于该层软磁合金片的边缘处 0.2～1.0mm；

B6：将上下两片保护膜的边缘处相互粘结起来。

如图4所示，本发明实施例三的无线充电用导磁板的制备方法包括以下步骤：

C1：将多层软磁合金片分别进行热处理，各层软磁合金片均采用非晶材料或纳米晶材料制成，其中热处理是在480～600℃(例如480℃、500℃、520℃、 550℃、580℃、600℃)下的真空、氮气或者氩气环境进行；

C2：在各层软磁合金片的上表面和/或下表面涂布胶黏剂，并烘干处理，其中涂布胶黏剂的厚度为2～5μm，胶黏剂采用丙烯酸酯、聚氨酯或环氧树脂中的至少一种，烘干处理中烘干温度为60～100℃，烘干时间为10～60min；其中涂布胶黏剂的设备如图5所示，包括涂布辊41、计量辊42、挠性刮刀43、挡板44、刮刀45、盛胶器46、橡胶后辊47，软磁合金片10设置在涂布辊41和橡胶后辊47 之间以实现涂布胶黏剂20；

C3：将各层软磁合金片相互叠层之后再在最上层的软磁合金片的上表面和最下层的软磁合金片的下表面覆上载体膜，该载体膜可作为基带和载体，防止热处理带材碎裂脱落；

C4：将叠层后的多层软磁合金片进行横向辊压和纵向辊压(先后顺序不限)，以使各层软磁合金片形成网格状分布的尺寸均匀且相互分离的多个碎片，其中横向辊压和纵向辊压的辊压设备如图6所示，包括上压辊51和下压辊52，上压辊 51采用横纹辊或花纹辊，辊纹间距为0.5～2mm，下压辊52采用无纹平辊，覆上载体膜的软磁合金片10设置在上压辊51和下压辊52之间以实现对软磁合金片 10进行辊压，辊压过程中软磁合金片沿着辊压刀断裂但是保持载体膜不断裂，其中纵向辊压和横向辊压的次数分别为一次或多次，以保证热处理带材被剪断形成预定尺寸的条状或均匀网格状；

C5：将最上层的软磁合金片的上表面和最下层的软磁合金片的下表面上的载体膜去掉再分别覆上保护膜；该保护膜采用PET、PE、OPP、PVC、CPP或BOPP保护膜中的任意一种，上下两片保护膜的边缘处分别凸出于该层软磁合金片的边缘处0.2～1.0mm；

C6：将上下两片保护膜的边缘处相互粘结起来。

上述各制备方法制得的无线充电用导磁板能够设置于充电线圈上，以应用于无线充电模块，且该无线充电模块可以应用于无线充电接收装置和无线充电发射装置。

本发明实施例制备的无线充电用导磁板，主要用于无线充电的Tx端和Rx 端，起到对充电线圈的导磁功能，以及对其他电路干扰的隔磁功能，其柔韧性好、磁导率高和损耗低；能够提高充电线圈的电感量和品质因数，提高充电效率，降低损耗，减少充电过程中导磁材料的发热。单层的柔性导磁薄片经过多层复合后可获得多层的导磁薄片材料，应用于不同的充电模块中，根据充电线圈的功率和电流大小选择导磁薄片的厚度与层数，其中通过多层软磁合金片能够解决无线充电电流增加或频率增加带来的磁通密度不够或屏蔽效果不足的问题。本发明制备的无线充电用导磁板具有导磁碎片尺寸可控、均匀性好、易加工、连续化生产效率高、磁导率可控、充电效率高等特点。

在本发明中，借助辊压设备对非晶或纳米晶带材实施网格化碎片处理，相比于层压方式将胶压到裂缝中，本发明采用辊压方式切断，更加彻底，而且载体膜起到承载作用，防止碎片散落；其次，采用辊压的方式效率高，可一次达到目的，简化了工艺，另外，辊压刀辊压断裂均匀、尺寸可控，辊压机的原理是上下像剪刀一样剪切的模式工作，不同于靠表面纹理压碎的压碎装置；带材的横向与纵向结构不同，各向异性，在纵向方向，普通处理方式很难将其断裂，纵辊压是非常有效的方式，并且可控；增强了网格化碎片处理的效果，提高了连续化生产的效率，更容易控制碎片的尺寸和均匀性，从而可以控制导磁片的磁导率。通过控制碎片的尺寸，从而控制涡流损耗的大小，降低充电过程中的发热，提高充电效率；同时，引入后续覆保护膜的工艺，对网格化的非晶或纳米晶带材碎片进行固化处理，降低了碎片单元之间的接触，切断了形成涡流的可能性，更加降低了涡流损耗；同时，也是对导磁薄片表面进行了防护，避免了在使用过程中受到水分的影响而腐蚀生锈。

其中，本发明通过胶黏剂涂布的方法可以降低非晶或纳米晶导磁板的制作成本，通过固定尺寸的网格状碎片来减少涡流损耗所带来的无线充电效率的损失和发热现象，通过包边工艺来防止非晶或纳米晶碎片从边缘掉出，具有磁导率精准可控，制作成本低廉，确保用户安全等特点。

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，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种无线充电用导磁板，其特征在于，包括至少一层软磁合金片、胶黏剂和保护膜，其中：

所述软磁合金片采用非晶材料或纳米晶材料制成，每层所述软磁合金片由网格状分布的多个碎片组成，其中各个所述碎片的尺寸均匀且各自之间相互分离；

所述胶黏剂设置于至少一层的所述软磁合金片的最上层的上表面和最下层的下表面，且当所述软磁合金片大于一层时，所述胶黏剂还设置于各层所述软磁合金片之间以将相邻层的所述软磁合金片粘结起来；

所述保护膜设置于至少一层的所述软磁合金片的最上层的上表面和最下层的下表面的所述胶黏剂上，且上下两片所述保护膜的边缘处均凸出于各层所述软磁合金片以能够将上下两片所述保护膜相互粘结起来。

2.根据权利要求1所述的无线充电用导磁板，其特征在于，上下两片所述保护膜的边缘处分别凸出于各层所述软磁合金片的边缘处0.2～1.0mm。

3.根据权利要求1所述的无线充电用导磁板，其特征在于，单层所述软磁合金片的厚度为14～20μm。

4.根据权利要求1所述的无线充电用导磁板，其特征在于，各个碎片的长或宽分别为0.5～2.0mm。

5.根据权利要求1所述的无线充电用导磁板，其特征在于，所述胶黏剂还填充于各层所述软磁合金片的相互分离的各个所述碎片之间。

6.根据权利要求1所述的无线充电用导磁板，其特征在于，所述保护膜采用PET、PE、OPP、PVC、CPP或BOPP保护膜中的任意一种。

7.一种无线充电模块，其特征在于，将权利要求1至6任一项所述的无线充电用导磁板设置于充电线圈上。

8.一种无线充电接收装置，其特征在于，包括权利要求7所述的无线充电模块。

9.一种无线充电发射装置，其特征在于，包括权利要求7所述的无线充电模块。