[发明专利]一种磁性复合材料三维结构、其加工方法和用途

说明书

本发明提供了一种磁性复合材料三维结构、其加工方法和用途，所述的磁性复合材料三维结构包括底盘，以及设置于底盘表面上的凸起结构，所述底盘和凸起结构均包括热压树脂和片状磁性粉末，所述片状磁性粉末堆叠设置于所述热压树脂内；所述底盘内片状磁性粉末所在平面与底盘所在平面平行，所述凸起结构内片状磁性粉末所在平面与凸起结构的侧面平行。利用热压树脂，并通过采用热压成型、加载外磁场和分步成型的方法，将片状磁性粉末堆叠设置于所述热压树脂内，并且片状磁性粉末长度方向沿三维结构设计方向排列，最大程度利用片状磁性粉末的高磁导率特性，高磁导率材料结合三维结构设计，可以有效聚集线圈磁力线，减少漏磁，增加无线充电的效率。

技术领域

本发明属于磁性材料技术领域，尤其涉及一种磁性复合材料三维结构、其加工方法和用途。

背景技术

无线电力传输技术是指不依靠导线等媒介而是以磁场或者电磁波的形式传送的一种技术。电磁感应基本原理是在发送和接收端都设一个线圈，发送端线圈连接有线电源，并产生电磁信号，接收端线圈感应到电磁信号，从而达到电力传输。

磁感应方式的无线充电想提高充电效率，必须把发射端线圈和接收端线圈感应的磁场无损集束来提升线圈的电感值，另外接收端线圈附近有金属物质，感应磁场会使金属物质内产生涡流，涡流会造成磁材或线圈发热，会降低无线充电效率或会出现运转异常现象。为了提高无线充电效率，在100～200kHz频率范围普遍采用具有磁导率高损耗系数低特性的材料。

无线充电主要用到的磁性材料有钕铁硼永磁体、镍锌铁氧体薄磁片、锰锌铁氧体薄磁片、柔性铁氧体磁片、非晶纳米晶带材、金属与树脂混合的复合材料，用软磁材料制作的各种隔磁片作为无线充电技术的主要部件，在无线充电设备中起增高感应磁场和屏蔽线圈干扰的作用。

锰锌铁氧体，以及铁基非晶和纳米晶都可以用于发射端/接收端，而镍锌铁氧体只适用于接收端。铁基非晶和纳米晶的磁导率、充电效率要高于铁氧体，而且可以做到柔软超薄，但是非晶和纳米晶目前只能制成带材，无法制备成三维结构材料。烧结锰锌铁氧体材料虽然可以制备成三维结构形状，但是脆性大容易破损，设计时必须考虑确保耐冲性等。

为了提高无线充电效率，将磁性材料制备成三维结构是非常必要的，通过线圈镶嵌在三维结构的磁性材料内部，可以有效减少漏磁，增强电磁感应效率。因此目前所面临的关键问题是开发150kHZ频率段使用的三维结构磁性复合材料。现有磁性复合材料的相对磁导率可以达到200以上，虽然在电磁波屏蔽方面具有显著作用，但是无法做成高U值的三维立体结构。针对三维结构磁性复合材料，目前相对磁导率最高只达到40左右。

CN110060832A公开了一种无线充电模组及其磁性材料的制备方法，所述无线充电模组包括磁性材料及布置于所述磁性材料上的线圈绕组，所述磁性材料为锰锌铁氧体磁材，所述锰锌铁氧体磁材的初始磁导率不小于500，磁损耗不大于20，且饱和磁场强度不小于0.45T。该发明无线充电模组充电效率高，饱和电流大，中心效率和中心偏移效率高。并同步揭示了新的适合无线充电模组使用的“三高一低”(高初始磁导率、高频率特性、高饱和磁场强度和低磁损耗)的锰锌铁氧体磁性材料的制备方法。

CN108231381A公开了一种无线充电用导磁片结构，包括依次层叠的第一磁性层和第二磁性层，所述第一磁性层的磁导率和热导率分别对应小于第二磁性层的磁导率和热导率。对第一磁性层和第二磁性层的磁导率进行梯度化设计，可以将第二磁性层的导磁率设计较高，以提高导磁片结构的屏蔽性能，可以将第一磁性层的导磁率设计较低，以减小涡流的产生；第一磁性层和第二磁性层的热导率逐渐增加，可以提高导磁片结构的温度均匀性和散热性能。

目前无线充电材料均存在磁导率低、韧性差和饱和磁通密度低等问题，而且无法制成稳固的三维结构，因此，急需要开发一款高磁导率三维结构磁性复合材料来解决无线充电效率问题，该材料在具备高磁导率的情况下，能够形成三维结构对磁场进行无损集束，而且拥有足够的强度和韧性，成为目前迫切需要解决的问题。

发明内容