[发明专利]磁通量导向器组件

说明书

技术领域

本发明涉及磁通量导向器和制造磁通量导向器的方法。

背景技术

磁通量导向器(magnetic flux guide，有时被称为通量集中器、通量聚焦器、通量增强器、通量分流器、通量控制器、通量反射器以及其他名称)通常是已知的并且已在诸如感应加热和感应功率传递应用的应用中被用于控制磁场的流动。通量导向器(flux guide)典型地通过提供高磁导率流动路径而有助于控制磁场的流动。通过提供高磁导率流动路径，通量导向器提供一条最小阻抗且可有效吸引更多磁场的路径。这可在特定区域中增强磁场，并可帮助提高功率效率。在没有通量导向器的情况下，磁场更可能散播并且与任何导电的周围事物相交。在某些情况下，磁通量屏蔽可以是一种类型的磁通量集中器。

如上所述，通量导向器典型地由具有相对高磁导率的材料形成。多种多样的高磁导率材料对于我们在通量导向器中可用。例如，软磁材料，诸如铁素体(ferrite)，经常被用于制造通量导向器。铁素体通量集中器是致密结构，典型地通过将氧化铁与一种或多种金属(诸如镍、锌或锰)的氧化物或碳酸盐混合而制成。铁素体通量集中器的主要缺陷在于当以薄横截面被制造时，它们时常易碎且倾向于弯曲。铁素体也典型地具有低饱和通量密度并且因此容易变为饱和，并且由此在其他磁场存在的情况下不再显著地比空气对磁场更有渗透性，这在一些应用中可能是不期望的。

有时被用于制造通量集中器的另一种软磁材料是磁性电介质材料(magneto dielectric material，MDM)。这些材料由软磁材料和充当颗粒的粘结剂和电绝缘体的电介质材料制成。MDM通量集中器以两种形式出现：可成形的和固体的。可成形的MDM为油灰状并被预期模制成适合线圈的几何形状。固体的MDM通过压制金属粉末和粘结剂以及后续的热处理来生产。MDM通量集中器的特性尤其基于粘结剂百分比而进行变化。典型地，粘结剂越少则磁导率越高。然而，在传统的布置中，更少的粘结剂转化成了更多的金属对金属的接触，并且因此在通量集中器的使用期间形成了更多的涡电流。尽管MDM通量集中器可以被制造具有薄的轮廓，但由于改变粘结剂百分比的竞争效应(competing effects)而难以制造具有所有期望的磁特性和热特性的MDM通量集中器。

尽管以上讨论的软磁材料提供了比周围空气更高的磁导率并且通常是有效的通量导向器，但在很多类型的应用中具有更高磁导率的材料可能更有效。例如，结合“高磁导率材料”(即相对磁导率超过100，具有在1000-70000+的范围中的典型值)的替代软磁材料，诸如各种类型的无定形金属、金属玻璃以及纳米晶体金属适于用在高性能通量导向器的制造中。尽管这些材料可以在磁导率方面相比其他软磁材料提供显著的增益，但它们遭受了一些潜在的缺点。首先，它们通常是高电导性的，这可能导致材料内涡电流和不期望的加热的产生。为了解决加热顾虑，已经开发了层压的通量导向器。典型的层压通量导向器200包括由薄电绝缘材料204彼此分离的高磁导率材料202的多个薄层(参见，例如，图1)。进一步地，高磁导率材料的每一层可以被分离成窄条带，其被分开以提供电隔离的相邻条带。绝缘层与将材料分割成条带的组合影响是可以显著地限制涡电流，并且因此限制热的产生。其次，这些高磁导率材料也易于被氧化。为了解决这个顾虑，已知的是，将材料的暴露的主要表面利用充当蒸汽阻挡层206的材料来进行覆盖。进一步地，高磁导率材料可能相对易碎且易受破裂和断裂的影响。保护性外层(诸如层206)可以有助于减少由材料中的破裂产生的问题。例如，PET的外层可以将破裂的材料保持在一起并且减少材料碎片将折断的可能性。

尽管相比很多其他传统类型的通量导向器已具有明显的改进，但是仍需要可以对磁场提供甚至更大的控制并且可以被简单且廉价地制造的通量导向器。

发明内容

本发明提供一种具有置于高磁导率材料和电绝缘材料的多个交替层的相对侧上的覆盖层和导热层的层压通量导向器。在一个实施例中，导热层也是导电的。在一个实施例中，导热层是高热导率金属的薄层。在一个实施例中，金属可以是铝。