[發明專利]一種磁性復合材料三維結構、其加工方法和用途

有效

• 申請號: 202110710192.5
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113410018B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 肖強;郭雄志;張云帆;何愷;曹允開;常良;段亞承;沈可;劉良;王國華
• 申請（專利權）人: 深圳市鉑科新材料股份有限公司;惠州鉑科磁材有限公司;惠州鉑科實業有限公司;成都市鉑科新材料技術有限責任公司;河源市鉑科新材料有限公司
• 主分類號: H01F1/03
• 分類號: H01F1/03;H01F41/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明提供了一種磁性復合材料三維結構、其加工方法和用途，所述的磁性復合材料三維結構包括底盤，以及設置于底盤表面上的凸起結構，所述底盤和凸起結構均包括熱壓樹脂和片狀磁性粉末，所述片狀磁性粉末堆疊設置于所述熱壓樹脂內；所述底盤內片狀磁性粉末所在平面與底盤所在平面平行，所述凸起結構內片狀磁性粉末所在平面與凸起結構的側面平行。利用熱壓樹脂，并通過采用熱壓成型、加載外磁場和分步成型的方法，將片狀磁性粉末堆疊設置于所述熱壓樹脂內，并且片狀磁性粉末長度方向沿三維結構設計方向排列，最大程度利用片狀磁性粉末的高磁導率特性，高磁導率材料結合三維結構設計，可以有效聚集線圈磁力線，減少漏磁，增加無線充電的效率。

技術領域

本發明屬于磁性材料技術領域，尤其涉及一種磁性復合材料三維結構、其加工方法和用途。

背景技術

無線電力傳輸技術是指不依靠導線等媒介而是以磁場或者電磁波的形式傳送的一種技術。電磁感應基本原理是在發送和接收端都設一個線圈，發送端線圈連接有線電源，并產生電磁信號，接收端線圈感應到電磁信號，從而達到電力傳輸。

磁感應方式的無線充電想提高充電效率，必須把發射端線圈和接收端線圈感應的磁場無損集束來提升線圈的電感值，另外接收端線圈附近有金屬物質，感應磁場會使金屬物質內產生渦流，渦流會造成磁材或線圈發熱，會降低無線充電效率或會出現運轉異常現象。為了提高無線充電效率，在100～200kHz頻率范圍普遍采用具有磁導率高損耗系數低特性的材料。

無線充電主要用到的磁性材料有釹鐵硼永磁體、鎳鋅鐵氧體薄磁片、錳鋅鐵氧體薄磁片、柔性鐵氧體磁片、非晶納米晶帶材、金屬與樹脂混合的復合材料，用軟磁材料制作的各種隔磁片作為無線充電技術的主要部件，在無線充電設備中起增高感應磁場和屏蔽線圈干擾的作用。

錳鋅鐵氧體，以及鐵基非晶和納米晶都可以用于發射端/接收端，而鎳鋅鐵氧體只適用于接收端。鐵基非晶和納米晶的磁導率、充電效率要高于鐵氧體，而且可以做到柔軟超薄，但是非晶和納米晶目前只能制成帶材，無法制備成三維結構材料。燒結錳鋅鐵氧體材料雖然可以制備成三維結構形狀，但是脆性大容易破損，設計時必須考慮確保耐沖性等。

為了提高無線充電效率，將磁性材料制備成三維結構是非常必要的，通過線圈鑲嵌在三維結構的磁性材料內部，可以有效減少漏磁，增強電磁感應效率。因此目前所面臨的關鍵問題是開發150kHZ頻率段使用的三維結構磁性復合材料。現有磁性復合材料的相對磁導率可以達到200以上，雖然在電磁波屏蔽方面具有顯著作用，但是無法做成高U值的三維立體結構。針對三維結構磁性復合材料，目前相對磁導率最高只達到40左右。

CN110060832A公開了一種無線充電模組及其磁性材料的制備方法，所述無線充電模組包括磁性材料及布置于所述磁性材料上的線圈繞組，所述磁性材料為錳鋅鐵氧體磁材，所述錳鋅鐵氧體磁材的初始磁導率不小于500，磁損耗不大于20，且飽和磁場強度不小于0.45T。該發明無線充電模組充電效率高，飽和電流大，中心效率和中心偏移效率高。并同步揭示了新的適合無線充電模組使用的“三高一低”(高初始磁導率、高頻率特性、高飽和磁場強度和低磁損耗)的錳鋅鐵氧體磁性材料的制備方法。

CN108231381A公開了一種無線充電用導磁片結構，包括依次層疊的第一磁性層和第二磁性層，所述第一磁性層的磁導率和熱導率分別對應小于第二磁性層的磁導率和熱導率。對第一磁性層和第二磁性層的磁導率進行梯度化設計，可以將第二磁性層的導磁率設計較高，以提高導磁片結構的屏蔽性能，可以將第一磁性層的導磁率設計較低，以減小渦流的產生；第一磁性層和第二磁性層的熱導率逐漸增加，可以提高導磁片結構的溫度均勻性和散熱性能。

目前無線充電材料均存在磁導率低、韌性差和飽和磁通密度低等問題，而且無法制成穩固的三維結構，因此，急需要開發一款高磁導率三維結構磁性復合材料來解決無線充電效率問題，該材料在具備高磁導率的情況下，能夠形成三維結構對磁場進行無損集束，而且擁有足夠的強度和韌性，成為目前迫切需要解決的問題。

發明內容