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No projeto de receptores de carga inalámbrica para telefones de nave-pavilhão, o orçamento da espessura do separador magnético é geralmente limitado a dentro de 0,15 mm, e alguns modelos ultra finos até requerem uma espessura inferior a 0,1 mm. A primeira reação dos engenheiros a esta restrição é frequentemente encontrar o material com a maior permeabilidade magnética e então fino.
Mas depois de finar, o problema real geralmente não é permeabilidade magnética, mas saturação.
A capacidade de transporte de fluxo magnético de um separador magnético é diretamente proporcional à sua área transversal. A espessura é comprimida de 0,27 mm a 0,11 mm, e a área transversal diminui em cerca de 60%. O fluxo magnético que pode ser transportado pelo mesmo sistema material diminui sincronicamente. Quando a densidade de fluxo magnético funcionante se aproxima da magnetização de saturação do material, a permeabilidade magnética cai fortemente, e as linhas de campo magnético penetram o separador magnético para a placa de trás do metal, causando perdas de corrente de eddy e aumento da temperatura em consequência. Neste momento, mesmo que a permeabilidade magnética nominal ainda seja "alto o suficiente", a capacidade real de orientação do fluxo magnético já falhou.
Por que a margem de saturação é mais crítica do que a permeabilidade magnética após compressão de espessura
O separador magnético no receptor de carga sem fio opera em um campo magnético alternado, e sua função central é estabelecer um caminho de baixa resistência magnética entre a bobina e o componente metal, ao mesmo tempo impedendo que as linhas de campo magnético entram na camada metal. A 'capacidade' deste caminho é determinada pela indução magnética de saturação Bs do material e pela área transversal efetiva do separador magnético.
Os B de ferritos geralmente estão entre 0,4-0,5 T, enquanto os materiais nanocristalinos podem alcançar 1,2-1,25 T. Esta diferença significa que na mesma densidade de fluxo magnético funcionante, o ponto de trabalho dos separadores magnéticos nanocristalinos está mais longe da zona de saturação, e a espessura pode ser mais fina sem desencadear saturação. Quando a permeabilidade magnética é a mesma que 600, os nanocristais só precisam de 0,11 mm para alcançar a mesma condutividade magnética que o ferrito de 0,27 mm. Nas mesmas condições de ensaio, a eficiência de carga do esquema nanocristalina é de cerca de 2,5 pontos percentuais mais elevada do que o de ferrito, e o aumento da temperatura superficial do dispositivo é de 7-8 [UNK] menor.
Mas a vantagem dos nanocristais não é sem limites. Quando a espessura é mais comprimida a 0,08 mm ou ainda mais fina, mesmo que Bs alcance 1,25 T, a redução na área transversal ainda restringirá a margem de saturação. Neste ponto, se a potência de carga aumentar ou o offset da bobina aumentar, a densidade de fluxo magnético funcionante pode entrar na região não linear, e a permeabilidade magnética pode começar a cair. A seleção de separadores magnéticos ultra finos não pode ser limitada ao nível de "Bs alto o suficiente", e também é necessário confirmar a margem de saturação real em condições de potencia alvo e compensação.
Camião 1: Estrutura de dupla camada magnética não fragmentada, usando subtração de camada para substituir espessura
Um caminho de engenharia é abandonar a fragmentação magnética e, em vez disso, reduzir o número de camadas nanocristalinas para alcançar a finura. A solução divulgada na patente CN109817442A adota essa ideia: uma faixa de nanocristalina de uma camada única de 16 μm ou 25 μm é selecionada, e após dois tratamentos de calor, é diretamente revestida e ligada. A estrutura laminada contém apenas duas camadas de nanocristais, e a espessura total é controlada dentro de 80 μm.
A lógica básica deste caminho é que, embora a fragmentação reduza as perdas correntes de eddy, a própria fragmentação introduz fluxo de fuga, e para compensar o fluxo de fuga, é necessário aumentar o número de camadas, mas a espessura não pode ser reduzida. Após cancelar o processo de demagnetização, o caminho de vazamento é reduzido, e duas camadas de nanocristais podem satisfazer os requisitos de eficiência de carga, e a espessura pode ser comprimida. Na plataforma de ensaio 5W, a eficiência de carga do separador magnético de 80 μm pode atingir 77,95% em uma corrente de 0,6A, e ainda manter 75,88% em uma corrente de 1A.
O custo da solução não magnética é maior precisão para o processo de tratamento de calor. Devido à falta de lacunas de isolamento entre fragmentos magnéticos quebrados para suprimir correntes de eddy, as próprias perdas do material devem ser suprimidas através do tratamento térmico. O primeiro tratamento térmico na patente foi realizado em 430-450 por 30 minutos para aumentar os pontos de nucleação e refinar os grãos, enquanto o segundo tratamento térmico foi realizado em 550-560 por 120 minutos para reduzir perdas e suprimir a precipitação da fase magnética dura Fe-B. A janela de temperatura do tempo para os parâmetros de tratamento de calor é estreita, e a dificuldade de controle da consistência dos lotes é maior que a de processos convencionais de demagnetização.
Camião 2: Fragmentação magnética e pilhas multicamadas, trocando capacidade de fluxo magnético com complexidade de processo
O outro caminho preserva o campo magnético fragmentado e controla tanto perdas de corrente de eddy como capacidade de fluxo magnético, colocando múltiplas camadas de filmes finos. A fragmentação magnética divide uma faixa contínua em fragmentos pequenos, mutuamente isoladores, com lacunas de ar tipicamente variando de 0,01 a 20 μm entre os fragmentos, cortando o caminho corrente de eddy. A espessura de peças magnéticas fragmentadas de uma camada pode alcançar 30 μm ou ainda mais baixa, e a capacidade de fluxo magnético alvo pode ser alcançada através de compostos de várias camadas.
A vantagem deste caminho é que o controle das perdas correntes de eddy é mais exaustivo, e a fragmentação de cada camada independentemente suprime o caminho de fechamento corrente de eddy dessa camada. Após uma pilha de múltiplas camadas, embora a espessura total seja maior que a da estrutura não magnética dos jogadores bilaterais, as características de baixa perda de cada camada tornam o desempenho global de aumento da temperatura ainda controlável. A solução nanocristal ultra fina da Tecnologia do Instituto Avançado pertence a essa rota, com uma cobertura de espessura de 0,03-0,15 mm. Na aplicação do final de recepção do smartphone, pode reduzir o aumento da temperatura e a queda do lado metal em 5-8 [UNK], e melhorar a eficiência de recepção em 3-5 pontos percentuais.
A escolha entre os dois caminhos depende da prioridade do cenário de aplicação para "espessura extrema" e "robustão do processo". Para cenários em que o orçamento de espessura é extremamente estreito e a potência de carga não excede 5-10 W, a estrutura não magnética de dupla camada tem mais vantagens em espessura; Para cenários com maior potência ou exigências mais rigorosas para a coerência dos lotes, a maturidade do processo e a controlabilidade da perda de pilhas multicamadas de imãs fragmentados são mais confiáveis.
Após tecnologia ultra fina, a gestão térmica se tornou uma nova variável de restrições
Quando a espessura é comprimida para menos de 0,1 mm, a capacidade de calor e o caminho de dissipação de calor do separador magnético diminuem sincronicamente, e o calor gerado por perdas de corrente de eddy é mais provável a acumular localmente. No cenário do relógio inteligente, a espessura do separador magnético é geralmente de 0,05-0,1 mm, e entra em contato direto com a pele. O aumento da temperatura da superfície precisa ser controlado dentro de 3K. Essa restrição vai além do âmbito da simples "perda baixa" e requer coordenação no nível do sistema entre o design de circuitos magnéticos, a condutividade térmica adesiva e a ligação de montagem do separador magnético.
Um detalhe facilmente esquecido é o impacto do sistema adesivo no caminho de dissipação de calor. Se o separador magnético estiver ligado com um adesivo sensível à pressão com baixa condutividade térmica, mesmo se a perda de material intrínseca for baixa, o calor ainda é difícil de conduzir desde o separador magnético até a concha metal ou substrato de dissipação de calor. Ao selecionar separadores magnéticos ultra finos, a solução de suporte adesivo condutivo térmico ou camada de dissipação de calor composta direta é mais engenharia significativa em cenários sensíveis à temperatura do que simplesmente buscar fatores de perda de material menores.
A tabela seguinte resume as restrições chave e o caminho material que correspondem aos separadores magnéticos ultra finos em diferentes cenários:
Três julgamentos de engenharia em seleção
A seleção de separadores magnéticos ultra finos não pode ser limitada à camada de "espessura cumpre padrões e permeabilidade magnética é alta o suficiente". As três dimensões seguintes podem distinguir melhor a utilizabilidade de materiais em condições de trabalho reais.
Primeiro, confirmar a margem de saturação em condições de energia alvo e compensação, em vez de apenas olhar para Bs estáticos
Pedir ao fornecedor que forneça os dados de retenção de permeabilidade magnética do separador magnético nas condições de potência de carga alvo e compensação máxima das bobinas. Se a densidade de fluxo magnético em funcionamento estiver perto de 70-80% dos Bs, a perda de margem causada pela redução da espessura será rapidamente exposta em condições de compensação. Para soluções ultra finas abaixo de 0,1 mm, os dados medidos da margem de saturação são mais valiosos como referência do que os Bs nominais.
Em segundo lugar, distinguir entre "espessura de uma camada" e "espessura efetiva do produto acabado"
A capacidade de fluxo magnético dos separadores magnéticos ultra finos é determinada pela espessura total efetiva da camada magnética, e a camada adesiva, filme protetor e adesivo de apoio não contribuem para a capacidade de guia do fluxo magnético. Ao selecionar, deve ser confirmado se o fornecedor indica a espessura da camada magnética ou a espessura total do adesivo e do filme. Após montar a camada adesiva e filme de liberação, a espessura do produto acabado pode aumentar significativamente para uma fita de uma camada de 30 μm.
Em terceiro lugar, verificar a retenção das propriedades magnéticas após dobrar ou montar a deformação
Separadores magnéticos ultra finos podem experimentar dobramento durante montagem curva de superfície ou montagem estreita de espaço. O esquema magnético fragmentado depende da absorção da tensão de dobramento através das lacunas entre fragmentos, mas a expansão das lacunas pode alterar a permeabilidade magnética efetiva; O esquema não magnético requer confirmação de se microcracks ocorrem na faixa nanocristalina após dobramento. Para cenários em que o raio de dobramento seja ≤ 3 mm, deve ser exigido fornecer o valor de indução ou os dados de mudança de coeficiente de acoplamento após dobramento, em vez de apenas olhar para o desempenho magnético inicial.
Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd.A folha de isolamento magnético ultra fina cobre um intervalo de espessura de 0,03-0,5 mm, e a espessura de uma camada única da camada magnética pode ser tão baixa como 16 μm, suportando esquemas de estrutura de nanocristalina, ferrita e composta.
No cenário do telefone principal, a espessura pode ser controlada entre 0,08-0,15 mm, a eficiência de recepção pode ser melhorada em 3-5 pontos percentuais, e o aumento da temperatura e a queda no lado metal pode ser reduzido em 5-8 [UNK]; Em TWS e cenários de smartwatch, ele suporta folhas magnéticas flexíveis ultra finas de 0,05-0,1 mm, ligação de dobramento R2-R5mm e corte irregular de laser.
O produto pode ser composto com adesivo condutivo térmico e camada de isolamento, e os parâmetros podem ser personalizados de acordo com energia específica, condições de compensação e espaço de montagem. Para mais informação técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.