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En la selección del extremo receptor de carga inalámbrica, la permeabilidad magnética suele ser el primer parámetro que se presta atención. Una tira de nanocristales con una conductividad magnética inicial de más de 80.000 parece un material de guía de flujo magnético casi ideal. Pero cuando se convierte en una placa magnética terminada y se pega a la parte posterior de la bobina receptora, la permeabilidad magnética efectiva a menudo solo queda entre 800 y 1500. Esta brecha no es un defecto del proceso, sino el resultado inevitable del proceso de trituración magnética.
El magnetismo roto es un proceso clave para que las pastillas magnéticas nanocristalinas pasen de "tira" a "hoja", y también es el punto de partida para comprender la contradicción entre su pérdida y fiabilidad.
¿ por qué no se puede omitir el magnetismo roto: las limitaciones físicas de la pérdida de vórtice
Las aleaciones nanocristalinas son materiales metálicos con una resistencia eléctrica de solo unos 130 μohm · cm, muy por debajo de la ferrita. En el campo magnético alternativo de carga inalámbrica, la baja resistencia significa que se sentirá una corriente de vórtice significativa en el interior de una gran área de tira continua, y la pérdida de vórtice ocupa una posición dominante en la pérdida total. Si no se hace ningún tratamiento, cuanto mayor sea el área de la tira, más larga será la ruta de cierre del vórtice, más grave será la pérdida, la eficiencia de carga se reducirá directamente y el aumento de la temperatura aumentará.
La función del magnetismo roto es dividir la tira nanocristalina continua en pequeños fragmentos aislados entre sí y cortar el camino cerrado del vórtice en una gran área. La resistencia de la brecha de aire entre los fragmentos es mucho mayor que la de la propia aleación, y el vórtice solo puede formar un pequeño circuito dentro de un solo fragmento, por lo que la pérdida se inhibe considerablemente. El tamaño de los fragmentos suele estar dentro del rango de 0005 - 20 mm, y la distancia de fragmentación común en la industria es de aproximadamente 0,5 - 2 mm.
Sin el magnetismo roto, la Alta conductividad magnética de los nanocristales no se puede utilizar eficazmente en campos magnéticos alternativos por debajo de ghz. El magnetismo roto es un requisito previo para la disponibilidad de ingeniería de las películas magnéticas nanocristalinas.
El primer costo del magnetismo roto: la disminución sistemática de la permeabilidad efectiva
La conductividad magnética efectiva de la placa de aislamiento magnético después de romper el magnetismo es mucho menor que el valor inicial de la tira. La conductividad magnética inicial de la tira nanocristalina original puede alcanzar más de 80.000, pero después de la fragmentación y laminación, la conductividad magnética efectiva del producto terminado generalmente cae en el rango de 800 - 1500. La raíz de la disminución es que la brecha de escombros constituye una "brecha de aire" en el circuito magnético. Las líneas de fuerza magnética necesitan saltar entre fragmentos al penetrar en los separadores magnéticos, y cada salto equivale a aumentar una Sección de Resistencia magnética. Cuanto más pequeño sea el fragmento y mayor sea el área total de la brecha, más obvia será la pérdida de permeabilidad magnética efectiva.
Este costo se transmite directamente en el extremo receptor de carga inalámbrica como una disminución de la eficiencia de acoplamiento. La función central de la placa de aislamiento magnético es restringir el flujo magnético y reducir la fuga magnética. la falta de permeabilidad magnética efectiva significa que algunas líneas de fuerza magnética no se pueden guiar a la zona de acoplamiento de la bobina, la fuga magnética aumenta y el valor de inducción de la bobina receptora se desvía del valor de diseño. Para la banda de trabajo del estándar Qi de 110 - 205 khz, el emparejamiento de resonancia LC en el extremo receptor es sensible a los cambios de inducción, y las fluctuaciones por lotes de la permeabilidad magnética efectiva se convertirán directamente en el desplazamiento de la frecuencia de resonancia.
Pero la disminución de la permeabilidad magnética de las cintas rotas no está exenta de espacio de compensación. La inducción magnética altamente saturada BS (aproximadamente 1,2 - 1,25 t) de los materiales nanocristalinos es mucho más alta que la de las ferritas de 0,4 - 0,5 t, una brecha que permite a los separadores magnéticos nanocristalinos lograr un efecto de guía de flujo magnético comparable al de las ferritas a un espesor de capa magnética más delgado. Cuando la conductividad magnética es igual a 600, los nanocristales solo necesitan 0,11 mm para lograr la capacidad magnética equivalente de la ferrita de 0,27 mm, con una eficiencia de carga de unos 2,5 puntos porcentuales más alta y un aumento de temperatura de 7 - 8 grados Celsius menos. El Alto BS es la "almohadilla de amortiguación" del costo del magnetismo roto, que permite a los ingenieros todavía tener margen de ajuste de espesor y eficiencia después de la disminución de la permeabilidad magnética.
El segundo precio del magnetismo roto: la deriva de mu 'bajo el estrés de flexión
La forma en que el magnetismo roto da flexibilidad a la placa de aislamiento magnético es transferir la tensión de flexión a la brecha de escombros. La unidad de fragmentación se desliza relativamente cuando se dobla, la capa de pegamento y la brecha de aire absorben la deformación, lo que se manifiesta macroscópicamente en que la hoja puede adherirse a la superficie sin fragmentarse. Pero este mecanismo también introduce un peligro oculto de fiabilidad: la longitud de la brecha de escombros es sensible al estrés de flexión.
La aleación nanocristalina en sí es muy frágil mecánicamente, y el Estado de grieta en el interior del fragmento cambiará bajo el estrés de flexión. Las microcracks existentes pueden propagarse y la longitud de la brecha entre los fragmentos también puede cambiar debido a la deformación de la capa adhesiva. Cualquier cambio en la longitud de la brecha cambiará la brecha de aire equivalente en el circuito magnético, cambiando así la parte real de la permeabilidad magnética. La deriva de mu 'no es una disminución unidireccional, sino que depende de la dirección del estrés y la orientación de los fragmentos, y puede aumentar o disminuir, una incertidumbre que dificulta la predicción de la coincidencia de resonancia después del montaje.
Para el extremo receptor de carga inalámbrica, la deriva de μ 'es equivalente a la deriva de la bobina receptora l, y la frecuencia de resonancia f = 1 / (2pi ¿ lc) se desplaza. Un ligero desplazamiento se manifiesta en una disminución de la eficiencia de carga o un ligero aumento de la temperatura, y un mayor desplazamiento puede hacer que el extremo receptor no pueda vibrar normalmente en condiciones específicas de alineación de bobinas o carga. Este tipo de falla no es visible en la inspección de materiales entrantes y solo se expone después de ensamblar la curva y apilar toda la máquina, y esta placa magnética ha sido encapsulada en el interior del módulo.
Proceso de recocido: encontrar una ventana entre las propiedades magnéticas blandas y la tenacidad de flexión
El costo del magnetismo roto depende en gran medida del Estado de recocido de la tira nanocristalina antes del magnetismo roto. El recocido determina el tamaño del grano, la fuerza coercitiva y el estrés residual, que afectan tanto las propiedades magnéticas blandas como la fragilidad mecánica.
La estructura cristalina uniforme de 10 - 20 nm se obtiene a través de la solidificación rápida y el recocido de cristalización, y la fuerza coercitiva HC se puede reducir por debajo de 0,8 A / m, y la pérdida se puede controlar dentro de 20 W / kg a 100 kHz / 0,1 T. La baja fuerza coercitiva reduce directamente la pérdida de estancamiento magnético, lo que hace que el material mantenga una baja pérdida residual después de romper el magnetismo.
Pero hay una ventana estrecha en el proceso de recocido. El estudio de las aleaciones nanocristalinas a base de fe muestra que el recocido rápido puede mantener la tensión de fractura en el nivel disponible mientras se obtienen altos BS y bajos hc; El largo tiempo de recocido agravará el gradiente elemental de la interfaz amorfo / cristalina, inhibirá la formación de bandas de corte y aumentará la fragilidad macro. Esto significa que la precisión del control del proceso de recocido del proveedor no solo determina la conductividad magnética inicial y la pérdida del aislador magnético, sino que también determina su estabilidad en mu 'después de la curva de montaje.
La siguiente tabla resume el costo y el espacio ajustable del proceso de trituración magnética en dos dimensiones:
Tres juicios de ingeniería en la selección del modelo
Para la selección de separadores magnéticos nanocristalinos, solo prestar atención a la permeabilidad inicial de la tira o la permeabilidad nominal del producto terminado ya no es suficiente para predecir el rendimiento real. Los datos de las siguientes tres dimensiones reflejan mejor la disponibilidad de materiales en condiciones reales de trabajo.
Primero, confirme la conductividad magnética efectiva después de romper el magnetismo, no el valor inicial de la tira.
La capacidad de guía de flujo magnético de la placa de aislamiento magnético terminada está determinada por la permeabilidad magnética efectiva después de la fragmentación y laminación. Al seleccionar el modelo, se exigirá al proveedor que proporcione datos de permeabilidad magnética válidos en el Estado del producto terminado y confirme que la frecuencia de prueba cubre la banda de trabajo objetivo (estándar Qi 110 - 205 kHz o airfuel 6,78 mhz). Si el proveedor solo proporciona la permeabilidad magnética inicial de la tira, su capacidad de predicción de la eficiencia de acoplamiento real es limitada.
En segundo lugar, verificar la estabilidad de mu 'después de la curva
Para los escenarios que requieran el montaje de la superficie o que experimenten una curva de montaje, se debe exigir al proveedor que proporcione datos de mu 'antes y después de la curva en un radio de curvatura específico. Un criterio de referencia es que antes y después de doblar con un radio de curvatura de 5 mm, mu '(5) / mu' (0) a 145 kHz debe caer en el rango de 0,9 a 1,1. Más allá de esta ventana significa que la deriva de la frecuencia de resonancia puede exceder la tolerancia de coincidencia del IC receptor.
En tercer lugar, distinguir entre "baja pérdida" y "la composición de la pérdida es controlable"
Después de romper el magnetismo, la pérdida de vórtice de la placa magnética nanocristalina se ha suprimido considerablemente, y la proporción de pérdida de estancamiento magnético y pérdida de interfaz relacionada con la brecha de escombros en la pérdida restante ha aumentado. La selección debe confirmar si el proveedor ha proporcionado datos sobre la variación de la pérdida con la frecuencia y la densidad de flujo magnético, así como si la brecha de escombros está llena de aire o película adhesiva. El relleno de película adhesiva puede introducir una mayor deriva de estrés después de un ciclo térmico a largo plazo y una curva, y el relleno de brecha de aire suele ser más ventajoso en la estabilidad de mu 'n.
Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.La placa de aislamiento magnético de nanocristales utiliza una tira de nanocristales a base de hierro como capa funcional, hecha a través del proceso de prensado multicapa y recubrimiento aislante, la conductividad magnética efectiva del producto terminado es personalizable de 150 a 2000, la inducción magnética saturada es de aproximadamente 1,2 t, la fuerza coercitiva es ≤ 1,0 A / m, y la pérdida es ≤ 10 W / kg @ 20khz / 0,5t.
El rango de espesor del producto es de 0,03 - 0,3 mm, resistente a temperaturas de - 40 ° C a 150 ° c, y la temperatura de Curie es ≥ 500 ° c. admite bobinas, láminas, troquelado en forma especial y compuestos multicapa, que pueden proporcionar datos de estabilidad de mu 'antes y después de la curva y varios lotes de informes de Muestreo de propiedades magnéticas, y personalizar los parámetros de acuerdo con la frecuencia, potencia y espacio de montaje específicos. Para más información técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.