CN208423831U - 一种无线充电模组用屏蔽片及无线充电模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线充电模组用屏蔽片及无线充电模组，包括外圈磁片和中心磁片，外圈磁片上设有与所述中心磁片相适配的孔，所述中心磁片的一端固定在所述孔中，中心磁片的另一端凸出于所述外圈磁片；所述外圈磁片包括至少一层第一导磁层，所述第一导磁层为纳米晶带材、非晶带材或金属软磁带材；所述中心磁片包括至少两层层叠的第二导磁层，所述第二导磁层为碎片化的纳米晶带材、碎片化的非晶带材或碎片化的金属软磁带材。相比于与传统的纳米晶屏蔽片，本实用新型屏蔽片中外圈磁片层叠的纳米晶带材数量更少，有利于屏蔽片的小型化；同时充电效率还有所提升。

Description

一种无线充电模组用屏蔽片及无线充电模组

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模组用屏蔽片及无线充电模组。

背景技术

无线充电技术是利用近场电磁感应，由发射端将能量通过磁场传输至无线充电接收线圈一种方法。相对于电场耦合来讲，磁场耦合原理的无线充电技术，更接近于常规的谐振式开关电源。

为得到较高的充电效率、降低充电时电磁场对电子设备的影响，需要使用磁性材料。磁性材料的作用就是使磁场在高磁导率的磁性材料中分布，阻止磁场穿过磁性材料到达电子设备内部，造成电子设备内部金属(电池)等零部件吸收磁场从而产生能量损失及电磁干扰。以手机为例，紧挨无线充电线圈的位置一般是电池，当发射线圈产生的交变磁场穿过充电模组抵达电池表面金属层时，就会产生感应电流，这就是所谓的“涡流”，这个涡流会产生一个跟发射端磁场变化相抵消的磁场，使得接收线圈感应电压下降；并且该涡流会把磁场的能量转变成热量，使得手机电池变得非常热。因此，为了实现手机的无线充电，就必须在接收线圈和手机电池之间放置一个“隔离磁场”的装置，用来避免磁场影响电池。三星手机无线充电的接收端就采用了Amotech提供的非晶电磁屏蔽片技术，充电效率达到70％以上。Amotech技术方案中考虑到非晶带材本身的磁损耗太高，故采用了压力碎磁使非晶产生不规则裂纹并使胶体进入而使磁损耗μ〞降低到可以接受的范围(≤200)，降低磁性材料本身的涡流损耗。但相应的，μ＇也随之降低，从而导致单层磁性材料的导磁性能下降，所以目前采用该技术方案生产的无线充电用屏蔽片需要层叠较高层数避免漏磁造成的损耗增加的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种体积小且能够提高充电效率的无线充电模组用屏蔽片。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种无线充电模组用屏蔽片，包括外圈磁片和中心磁片，外圈磁片上设有与所述中心磁片相适配的孔，所述中心磁片的一端固定在所述孔中，中心磁片的另一端凸出于所述外圈磁片；所述外圈磁片包括至少一层高磁导率的第一导磁层，所述第一导磁层为高磁导率状态的纳米晶带材、非晶带材或金属软磁带材；所述中心磁片包括至少两层层叠的第二导磁层，所述第二导磁层为碎片化的纳米晶带材、碎片化的非晶带材或碎片化的金属软磁带材。

进一步的，所述孔为贯穿孔，外圈磁片的顶面与中心磁片的顶面共面。

进一步的，所述外圈磁片的顶面设有胶层，所述中心磁片的顶面与所述胶层相连。

进一步的，所述第二导磁层上设有气隙，所述气隙使所述第二导磁层碎片化。

进一步的，所述气隙呈网格状。

进一步的，所述第二导磁层的磁导率为200-6000；第一导磁层为磁导率大于或等于5000的纳米晶带材、第一导磁层为磁导率大于1000的非晶带材或者第一导磁层为磁导率大于或等于800的金属软磁带材。

进一步的，所述外圈磁片由两层或三层纳米晶带材层叠而成。

进一步的，所述外圈磁片中相邻两层纳米晶带材通过绝缘胶粘接。

为了解决上述技术问题，本实用新型还采用以下技术方案：无线充电模组，包括充电线圈，还包括上述无线充电模组用屏蔽片，所述孔位于所述充电线圈的中空区域内。

进一步的，所述充电线圈的内缘面与中心磁片的外缘面抵触。

本实用新型的有益效果在于：由于外圈磁片与感应涡流的方向垂直，同时层叠纳米晶带材之间存在绝缘胶，所以无论外圈磁片磁损耗μ〞有多高，其本身并不会产生长自由程涡流，所以外圈磁片可以保持超高的导磁性能而不会产生高涡流损耗；此外，虽然磁场在中心磁片产生涡流是在磁片面内，但本实用新型中，中心磁片碎片化会抑制长自由程涡流的产生，从而降低涡损。本实用新型屏蔽片相比于与传统的磁性屏蔽片，在相同的屏蔽性能的条件下，外圈磁片层叠的数量更少，而中心磁片恰好镶嵌于充电线圈中心并不影响模组的厚度，所以有利于屏蔽片的小型化；同时充电效率还有所提升。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的无线充电模组用屏蔽片的剖视(示意)图；

图2为本实用新型实施例一的无线充电模组用屏蔽片工作原理(示意)图。

标号说明：

1、外圈磁片；2、中心磁片；3、贯穿孔；4、充电线圈；

5、胶层。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型最关键的构思在于：屏蔽片包括高磁导率的外圈磁片和低磁导率的中心磁片；外圈磁片设置贯穿孔，中心磁片的一端位于贯穿孔内，中心磁片的另一端凸出于外圈磁片进入充电线圈的中空区域内。

请参照图1图2，一种无线充电模组用屏蔽片，包括外圈磁片1和中心磁片2，外圈磁片1上设有与所述中心磁片2相适配的孔，所述中心磁片2的一端固定在所述孔中，中心磁片2的另一端凸出于所述外圈磁片1；所述外圈磁片1包括至少一层第一导磁层，所述第一导磁层为纳米晶带材、非晶带材或金属软磁带材；所述中心磁片2包括至少两层层叠的第二导磁层，所述第二导磁层为碎片化的纳米晶带材、碎片化的非晶带材或碎片化的金属软磁带材。

本实用新型的结构/工作原理简述如下：垂直于外圈磁片1的磁力线会诱发中心磁片2产生平行于外圈磁片1的涡流，碎片化的中心磁片2会抑制涡流的产生，从而降低涡流损耗；平行于外圈磁片1的磁力线会诱发外圈磁片1产生垂直于外圈磁片1的涡流，由于外圈磁片1中纳米晶带材、非晶带材或金属软磁带材本身厚度很薄(只有10～30μm)，且层与层之间又存在绝缘的高分子胶，外圈磁片1本身就无法生较大涡流。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：由于外圈磁片与感应涡流的方向垂直，同时层叠纳米晶带材之间存在绝缘胶，所以无论外圈磁片磁损耗μ〞有多高，其本身并不会产生长自由程涡流，所以外圈磁片可以保持超高的导磁性能而不会产生高涡流损耗；此外，虽然磁场在中心磁片产生涡流是在磁片面内，但本实用新型中，中心磁片碎片化会抑制长自由程涡流的产生，从而降低涡损。本实用新型屏蔽片相比于与传统的磁性屏蔽片，在相同的屏蔽性能的条件下，外圈磁片层叠的数量更少，而中心磁片恰好镶嵌于充电线圈中心并不影响模组的厚度，所以有利于屏蔽片的小型化；同时充电效率还有所提升。

进一步的，所述孔为贯穿孔3，外圈磁片1的顶面与中心磁片2的顶面共面。

进一步的，所述外圈磁片1的顶面设有胶层5，所述中心磁片2的顶面与所述胶层5相连。

进一步的，所述第二导磁层上设有气隙，所述气隙使所述第二导磁层碎片化。

进一步的，所述气隙呈网格状。

由上述描述可知，气隙由摸切机摸切而成，在屏蔽片生产过程中无需使用传统的“碎磁”工艺，有利于减少屏蔽片的制程，降低屏蔽片的制造成本；另外，厂商可以设计气隙的形状，排除现有技术“碎磁”的随机性，有利于厂商控制第二导磁层的磁导率。

进一步的，所述第二导磁层的磁导率为200-6000；第一导磁层为磁导率大于或等于5000的纳米晶带材、第一导磁层为磁导率大于1000的非晶带材或者第一导磁层为磁导率大于或等于800的金属软磁带材。

进一步的，所述外圈磁片1由两层或三层纳米晶带材层叠而成。

进一步的，所述外圈磁片1中相邻两层纳米晶带材通过绝缘胶粘接。

由上述描述可知，当第一导磁层为纳米晶带材时，外圈磁片中纳米晶带材的层数远少于传统纳米晶屏蔽片中带材层数，有利于屏蔽片的小型化。

无线充电模组，包括充电线圈4，还包括上述无线充电模组用屏蔽片，所述孔位于所述充电线圈4的中空区域内。

进一步的，所述充电线圈4的内缘面与中心磁片2的外缘面抵触。

一种无线充电模组用屏蔽片的制备方法，

步骤1：提供纳米晶带材，并对纳米晶带材进行热处理；

步骤2：对经过步骤1的纳米晶带材进行覆胶；

步骤3：将N个纳米晶带材进行层叠，并使相邻两个纳米晶带材粘接(当N＞1时)，得到第一纳米晶磁片，N为大于或等于1的整数；将M个纳米晶带材进行层叠，并使相邻两个纳米晶带材粘接，得到第二纳米晶磁片，M为大于或等于2的整数且M的数值大于N的数值；

步骤4：对第一纳米晶磁片进行模切轮廓和贯穿孔3处理，得到外圈磁片1；

对第二纳米晶磁片进行模切轮廓处理以及模切气隙处理，得到中心磁片2，其中，所述中心磁片2与所述贯穿孔3相适配；

步骤5：将中心磁片2的一端插入所述贯穿孔3中，并使中心磁片2的顶面与所述外圈磁片1的顶面共面。

进一步的，步骤5之后还包括将中心磁片2的顶面与外圈磁片1的顶面贴于同一胶层5的步骤。

进一步的，所述N为2或3，所述M为3-12中任意一个数值。

进一步的，步骤1中，使用热处理炉对纳米晶带材进行热处理；且在将纳米晶带材投入热处理炉之前还具有将纳米晶带材卷料的步骤。

进一步的，步骤2中采用辊对辊覆胶工艺对纳米晶带材进行覆胶。

实施例一

请参照图1和图2，本实用新型的实施例一为：无线充电模组，包括充电线圈4和无线充电模组用屏蔽片，所述无线充电模组用屏蔽片包括外圈磁片1和中心磁片2，外圈磁片1上设有与所述中心磁片2相适配的孔，所述中心磁片2的一端固定在所述孔中，中心磁片2的另一端凸出于所述外圈磁片1；所述外圈磁片1包括至少一层第一导磁层，所述第一导磁层为纳米晶带材、非晶带材或金属软磁带材；所述中心磁片2包括至少两层层叠的第二导磁层，所述第二导磁层为碎片化的纳米晶带材、碎片化的非晶带材或碎片化的金属软磁带材；所述孔位于所述充电线圈4的中空区域内。

所述金属软磁带材包括但不限于工业纯铁薄带材、Fe-Si带材、以及坡莫合金带材。

所述孔为贯穿孔3，外圈磁片1的顶面与中心磁片2的顶面共面。本实施例中，所述外圈磁片1的顶面设有胶层5，所述中心磁片2的顶面与所述胶层5相连。

本实施例中，所述第二导磁层上设有气隙，所述气隙使所述第二导磁层碎片化，气隙即为空气通道。可选的，所述气隙呈网格状；当然，在其他实施例中所述气隙还可以是其他形状的，例如三角框状。

优选的，所述第二导磁层的磁导率为200-6000；第一导磁层为磁导率大于或等于5000的纳米晶带材、第一导磁层为磁导率大于1000的非晶带材或者第一导磁层为磁导率大于或等于800的金属软磁带材。

可选的，所述外圈磁片1由两层或三层纳米晶带材层叠而成，所述中心磁片2由3-12个纳米晶带材层叠而成，所述外圈磁片1中相邻两层纳米晶带材通过绝缘胶粘接，所述内圈磁片中相邻两层纳米晶带材通过绝缘胶粘接。优选纳米晶带材厚度为10～30μm；所述中心磁片2由6-12个纳米晶带材层叠而成。

进一步的，充电线圈4通过压敏胶粘结在屏蔽片的外圈磁片1上，且所述充电线圈4的内缘面与中心磁片2的外缘面抵触。

一种无线充电模组用屏蔽片的制备方法，

步骤1：提供纳米晶带材，并对纳米晶带材进行热处理；

步骤2：对经过步骤1的纳米晶带材进行覆胶；

步骤3：将N个纳米晶带材进行层叠，并使相邻两个纳米晶带材粘接(当N＞1时)，得到第一纳米晶磁片，N为大于或等于1的整数；将M个纳米晶带材进行层叠，并使相邻两个纳米晶带材粘接，得到第二纳米晶磁片，M为大于或等于2的整数且M的数值大于N的数值；

步骤4：对第一纳米晶磁片进行模切轮廓和贯穿孔处理，得到外圈磁片；

对第二纳米晶磁片进行模切轮廓处理以及模切气隙处理，得到中心磁片，其中，所述中心磁片与所述贯穿孔相适配；中心磁片的性能要求如下：磁导率μ＇为200～2000，磁损耗μ〞＜200；

步骤5：将中心磁片的一端插入所述贯穿孔中，并使中心磁片的顶面与所述外圈磁片的顶面共面。

进一步的，步骤5之后还包括将中心磁片的顶面与外圈磁片的顶面贴于同一胶层的步骤。

所述N为2或3，所述M为3-12中任意一个数值。

发明人制造了一批样品，并对样品进行了测试。

纳米晶合金带材牌号：1K107b，厚度为20μm。

使用氮气炉对纳米晶带材进行热处理。热处理具体过程如下：首先让纳米晶带材随炉升温至450～600℃，之后进行2小时的保温，再以500℃/h的速度冷却至250℃出炉。

对热处理后的带材进行单面覆胶；

对一部分单面覆胶的带材进行贴合，并使用模切机进行轮廓冲切及贯穿孔冲切，得到2层及3层第一纳米晶磁片，其参数如表1所示。

表1第一纳米晶磁片参数表

对另一部分单面覆胶带材进行贴合，得到6层、9层、12层第二纳米晶磁片；并通模切机进行轮廓模切及气隙模切，使第二纳米晶磁片形成0.01～0.2mm的网格状气隙，模切后第二纳米晶磁片的磁学参数如表2所示。

表2第二纳米晶磁片参数表

将第二纳米晶磁片的一端插入第一纳米晶磁片的贯穿孔中，使第一、二纳米晶磁片的顶面共面并使两者顶面通过一胶层连接。

测试：将制备好的样品1～7的磁片组装无线充电模组后，对其进行电性能测试。为了更好的与传统工艺制作的屏蔽片进行对比，发明人还加入了用传统工艺制作的3层、5层纳米晶屏蔽片对应的无线充电模组作为对比样品8和9，样品测试结果如表3所示。

表3样品测试结果对比表

序号	组合编号	线圈电感L/μH	品质因数Q
				Sp1	L3U6	8.35	20.3
Sp2	L3U10	8.36	20.5
				Sp3	L3U14	8.36	20.7
Sp4	L3P9	8.37	20.8
				Sp5	L3P12	8.39	21
Sp6	L2U10	8.31	20.1
				Sp7	L2P12	8.36	20.7
Sp8	3层纳米晶(μ＇＝1400)	7.9	19.2
				Sp9	5层纳米晶(μ＇＝800)	8.18	18.7

从表3可知，采用本实用新型的屏蔽片的无线充电模组电感整体高于对比样品8和9，同时Q值也有比较明显的增加。

利用5W平台对样品1-9进行充电效率测试对比，测试结果如表4所示。

表4 5W平台充电效率测试对比表

如表4所示，通过充电效率的对比分析，采用本实用新型的屏蔽片的无线充电模组充电效率远高于同样层数的采用传统的屏蔽片的无线充电模组，即便与厚度更厚的5层纳米晶磁性材料相比，充电效率也有大约2％左右的提升。

综上所述，本实用新型提供的无线充电模组用屏蔽片，相比于与传统的磁性屏蔽片，在相同的屏蔽性能的条件下，本实用新型屏蔽片中外圈磁片层叠的纳米晶带材数量更少，而中心磁片恰好镶嵌于线圈中心并不影响模组的厚度，所以有利于屏蔽片的小型化；同时充电效率还有所提升；另外，在屏蔽片生产过程中无需使用传统的“碎磁”工艺，有利于减少屏蔽片的制程，降低屏蔽片的制造成本。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无线充电模组用屏蔽片，其特征在于：包括外圈磁片和中心磁片，外圈磁片上设有与所述中心磁片相适配的孔，所述中心磁片的一端固定在所述孔中，中心磁片的另一端凸出于所述外圈磁片；所述外圈磁片包括至少一层第一导磁层，所述第一导磁层为纳米晶带材、非晶带材或金属软磁带材；所述中心磁片包括至少两层层叠的第二导磁层，所述第二导磁层为碎片化的纳米晶带材、碎片化的非晶带材或碎片化的金属软磁带材。

2.根据权利要求1所述的无线充电模组用屏蔽片，其特征在于：所述孔为贯穿孔，外圈磁片的顶面与中心磁片的顶面共面。

3.根据权利要求2所述的无线充电模组用屏蔽片，其特征在于：所述外圈磁片的顶面设有胶层，所述中心磁片的顶面与所述胶层相连。

4.根据权利要求1所述的无线充电模组用屏蔽片，其特征在于：所述第二导磁层上设有气隙，所述气隙使所述第二导磁层碎片化。

5.根据权利要求4所述的无线充电模组用屏蔽片，其特征在于：所述气隙呈网格状。

6.根据权利要求1所述的无线充电模组用屏蔽片，其特征在于：所述第二导磁层的磁导率为200-6000；第一导磁层为磁导率大于或等于5000的纳米晶带材、第一导磁层为磁导率大于1000的非晶带材或者第一导磁层为磁导率大于或等于800的金属软磁带材。

7.根据权利要求6所述的无线充电模组用屏蔽片，其特征在于：所述外圈磁片由两层或三层纳米晶带材层叠而成。

8.根据权利要求7所述的无线充电模组用屏蔽片，其特征在于：所述外圈磁片中相邻两层纳米晶带材通过绝缘胶粘接。

9.无线充电模组，包括充电线圈，其特征在于：还包括权利要求1-8中任意一项所述的无线充电模组用屏蔽片，所述孔位于所述充电线圈的中空区域内。

10.根据权利要求9所述的无线充电模组，其特征在于：所述充电线圈的内缘面与中心磁片的外缘面抵触。