[实用新型]电磁屏蔽用复合叠层磁性材料结构

说明书

技术领域

本实用新型属于磁性材料在电力电子磁元件的无线电能传输及电磁屏蔽应用领域，特别是涉及一种电磁屏蔽用复合叠层磁性材料结构。

背景技术

近年来，随着智能手机、数码相机、平板电脑及其他小型便携式移动设备的普及，人们的生活习惯已发生了很大的变化，便携式电子设备已成为人们工作生活中必不可少的工具之一。随着人们的生活习惯越来越丰富，其电子设备的种类要求也越来越繁多，功能(如无线充电等)越来越强，其耗电量也随着增长，便携式电子设备则需要进行频繁充电来维持正常使用。由于传统电子设备的有线充电和数据交换等过程均需要一套各自的充电器和数据线来进行，导致了目前的电子设备的充电接口及充电器和数据线极其繁杂又多，而且经常插拔容易导致电子设备的数据线和接口损坏，已给人们的工作生活出行带来了极大的困扰。如果电子设备采用无线充电技术，则可以省去大量的充电器和数据线，解决充电器数据线等资源的巨大浪费的问题，同时还可解决目前电子设备的接口不匹配的问题，大大方便了人们的工作生活习惯。

无线充电技术，是将电能从供电发射端线圈(100kHz以上)传送到用电接收端线圈，并为设备的电池进行充电的技术。从原理上讲，无线充电技术主要有三种，电磁感应式、磁共振式、无线电波式等。由于技术和市场的推广，无线充电行业标准也相应地形成了三大联盟组织WPC、A4WP及PMA(A4WP和PMA已合并为Airfuel)各自均有十几家公司加入其中。WPC侧重于电磁感应式无线充电，电流频率为100～200kHz，充电效率较高，但充电距离仅为5mm以内，代表企业有三星、华为、中兴、诺基亚、摩托罗拉、HTC、OPPO、LG、谷歌、飞利浦等。而Airfuel注重于磁共振式无线充电，电流频率为6.78MHz，充电效率适中，其充电间距可达到数米的距离，代表企业有富士通、索尼、高通、WiTricity等。目前最为成熟的技术是电磁感应方式的无线充电技术，具备大批量推广生产的潜力。2015年3月以来，三星手机从其旗舰型号Galaxy S6开始就布局无线充电功能，并且后来的手机型号均支持无线充电功能，许多其他品牌手机也开始争相仿效其采用无线充电功能。

无线充电技术在为提高其充电效率和距离时，通常可以通过提高供电发射端线圈的电流频率来解决，但在此之前，首先也需解决电磁波对手机电池及周围的金属部件发热的影响问题，通常是在对手机无线充电时，在线圈背面和电池之间放置一个较高导磁性材料的隔磁片来为供电发射端线圈发出的电磁波提供导磁通道，减少电磁波对电池及其周围的手机其他部件的涡流影响，通常这种涡流作用会将电能转化为热能给损失掉，从而降低了接受线圈的感应电流。当电流频率越高时，涡流越大，损失掉的能源也就越大，无线充电效率就越低。另外，当无线充电的电流较大时，还可能会导致线圈背面的隔磁片出现饱和现象，一旦隔磁片出现饱和异常，则无线充电线圈所发出的电磁波会穿过隔磁片进入到手机电池及周围金属内，并产生严重发热作用，最终导致无线充电效率下降。

软磁合金钢带材料由于其具有高饱和磁感应强度(0.8～2.0T)、高磁导率、低损耗等优异软磁性能被大量应用于电力电子磁元件领域，因此其也可以作为无线充电隔磁片进行使用。但由于其材料适用频率所限制，其应用频率仅仅在500kHz以内才能发挥出其优异性能(μ”为40～60)，当频率达到3MHz以上，软磁合金钢带材料的磁导率下降幅度较大，且磁损增大明显(μ”>140)，已无法满足电子设备使用(如图1，其中实线为磁导率，虚线为磁损)。而铁氧体、磁粉类胶材由于其电阻率大，磁粉颗粒间相互绝缘，集肤效应较小，其在高频(<20MHz)时还可以维持较高的磁导率(μ’>100)，并且其磁损也较低(μ”<50)，(如图2和图3，其中，实线为磁导率，虚线为磁损)但其低频(<500kHz)时的磁导率远不如软磁合金钢带材料，其饱和磁感应强度(0.2～0.45T)也不到软磁合金钢带材料的三分之一，若其在大电流无线充电时，铁氧体材料极易会出现饱和异常，从而失去隔磁的功能，甚至烧毁电池和电子设备等，另外铁氧体磁材的磁导率温度特性与软磁合金钢带材料的磁导率温度特性相比波动性较大，当温度高于40℃时，磁导率下降明显，特别是在高于100℃时，磁导率急剧下降。而在低温低于-20℃时，磁导率也急剧下降。因此，其磁导率温度稳定性变化太大，不利于无线充电电磁屏蔽用。

实用新型内容