一种无线充电模组用屏蔽片及无线充电模组的制作方法

本实用新型涉及无线充电
技术领域：
，尤其涉及一种无线充电模组用屏蔽片及无线充电模组。
背景技术：
：无线充电技术是利用近场电磁感应，由发射端将能量通过磁场传输至无线充电接收线圈一种方法。相对于电场耦合来讲，磁场耦合原理的无线充电技术，更接近于常规的谐振式开关电源。为得到较高的充电效率、降低充电时电磁场对电子设备的影响，需要使用磁性材料。磁性材料的作用就是使磁场在高磁导率的磁性材料中分布，阻止磁场穿过磁性材料到达电子设备内部，造成电子设备内部金属(电池)等零部件吸收磁场从而产生能量损失及电磁干扰。以手机为例，紧挨无线充电线圈的位置一般是电池，当发射线圈产生的交变磁场穿过充电模组抵达电池表面金属层时，就会产生感应电流，这就是所谓的“涡流”，这个涡流会产生一个跟发射端磁场变化相抵消的磁场，使得接收线圈感应电压下降；并且该涡流会把磁场的能量转变成热量，使得手机电池变得非常热。因此，为了实现手机的无线充电，就必须在接收线圈和手机电池之间放置一个“隔离磁场”的装置，用来避免磁场影响电池。三星手机无线充电的接收端就采用了Amotech提供的非晶电磁屏蔽片技术，充电效率达到70％以上。Amotech专利方案是利用压力辊碎磁使非晶金属破碎，在材料形成不规则随机裂纹使磁损耗μ〞降低到一定范围(≤200)以降低材料本身损耗的技术。但这种方案也存在一些难以克服的缺点：①“碎磁”也相应的使得磁导率μ＇大幅度降低，从而导致单层磁性材料的导磁性能下降，所以目前采用该技术方无线充电磁性材料都需要增加非晶材料层数以避免漏磁造成的损耗(电池上涡流)增加的问题，所以产品相对较厚；②“碎磁”从原理上来说是一种“随机”、“统计学”的工艺方法，磁导率无法精确控制，制程无法精确控制材料参数，产品良品率不高，工艺成本较高。综上所述，虽然无线充电市场前景广阔，但现有技术解决方案中也存在一些难以克服的问题，如充电效率较低、成本高、工艺制程复杂以及良品率低等缺点。无线充电技术要在消费电子领域快速推广和普及，还需要在以下方面有所突破：1、在保证充电效率情况下，尽可能降低无线充电模组的厚度；2、降低无线充电模组的生产成本。技术实现要素：本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种体积小，有利于提高充电效率的无线充电模组用屏蔽片，以及无线充电模组。为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种无线充电模组用屏蔽片，包括外圈磁片和中心导磁体，外圈磁片上设有与所述中心导磁体相适配的孔；所述中心导磁体固定在所述孔中；所述外圈磁片包括至少一层导磁层，所述导磁层为纳米晶带材、非晶带材或金属软磁带材；所述中心导磁体为软磁铁氧体，或者，所述中心导磁体为由多层磁粉芯薄膜层叠而成的柱状体。进一步的，所述中心导磁体的一端位于所述孔中，所述中心导磁体的另一端凸出于所述外圈磁片。进一步的，所述孔为与所述中心导磁体相适配的贯穿孔，外圈磁片的顶面与中心导磁体的顶面共面。进一步的，所述外圈磁片的顶面设有胶层，所述中心导磁体的顶面与所述胶层相连。进一步的，还包括与外圈磁片相连的外圈导磁体，所述外圈导磁体上设有用于容纳无线充电模组中充电线圈的通孔，所述中心导磁体位于所述通孔内；所述外圈导磁体的顶面与所述外圈磁片的顶面共面，所述外圈导磁体的底面凸出于所述外圈磁片的底面；所述外圈导磁体为软磁铁氧体，或者，所述外圈导磁体为由多层磁粉芯薄膜层叠而成的柱状体。进一步的，所述外圈导磁体的底面与所述中心导磁体的底面共面。为了解决上述技术问题，本实用新型还采用以下技术方案：无线充电模组，包括充电线圈和无线充电模组用屏蔽片，所述无线充电模组用屏蔽片包括外圈磁片和中心导磁体，外圈磁片上设有与所述中心导磁体相适配的孔；所述中心导磁体固定在所述孔中；所述外圈磁片包括至少一层导磁层，所述导磁层为纳米晶带材、非晶带材或金属软磁带材；所述孔位于所述充电线圈的中空区域内；所述中心导磁体为软磁铁氧体，或者，所述中心导磁体为由多层磁粉芯薄膜层叠而成的柱状体。进一步的，所述孔位于所述充电线圈的中空区域内。进一步的，所述中心导磁体的一端位于所述孔中，所述中心导磁体的另一端凸出于所述外圈磁片，所述充电线圈的内缘面与中心导磁体的外缘面相抵触。进一步的，还包括与外圈磁片相连的外圈导磁体，外圈导磁体上设有一通孔，所述中心导磁体位于所述通孔内，所述充电线圈的外缘面与所述外圈导磁体的内缘面相抵触；所述外圈导磁体为软磁铁氧体，或者，所述外圈导磁体为由多层磁粉芯薄膜层叠而成的柱状体，相邻两层磁粉芯薄膜相连。进一步的，外圈导磁体的顶面与中心导磁体的顶面共面，所述外圈导磁体的底面与所述中心导磁体的底面位于所述外圈磁片的同一侧。本实用新型的有益效果在于：由于外圈磁片与感应涡流的方向垂直，当外圈磁片有多层纳米晶带材层叠时，层叠纳米晶带材之间存在绝缘胶，因此无论外圈磁片磁损耗μ〞有多高，其本身并不会产生长自由程涡流(当外圈磁片只有一层纳米晶带材时，单层纳米晶带材厚度较薄，也不会产生长自由程涡流)，所以，外圈磁片既保持了超高的导磁性能同时又能有较低的涡流损耗；充电线圈中空区域的磁力线是垂直于外圈磁片的，利用绝缘性较高的软磁铁氧体(或层叠的磁粉芯薄膜)作为中心导磁体可以有效地阻碍中心导磁体内部涡流的产生，在相同的屏蔽性能的条件下，外圈磁片层叠的数量更少，嵌入外磁片中的中心导体也不会增加屏蔽片的厚度，所以有利于屏蔽片的小型化，同时充电效率还有所提升；不需要用到在材料中加入“气隙”或“绝缘裂纹”的工艺，可以缩短工艺制程和降低价格较高的原材料使用量(纳米晶、压敏胶等)，从而提高产品的良率，降低无线充电模组的生产成本。附图说明图1为本实用新型实施例一的无线充电模组用屏蔽片的剖视(示意)图；图2为本实用新型实施例一的无线充电模组用屏蔽片工作原理(示意)图；图3为本实用新型实施例一的另一种无线充电模组用屏蔽片的剖视(示意)图。标号说明：1、外圈磁片；2、中心铁氧体；3、孔；4、胶层；5、外圈导磁体；6、充电线圈；7、绝缘胶层。具体实施方式为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。本实用新型最关键的构思在于：在外圈磁片对应于充电线圈中空区域的位置设置孔，孔内设置中心导磁体；外圈磁片具有高磁导率和高屏蔽性的特性，中心导磁体具有低磁损耗、高电阻的特性。请参照图1至图3，一种无线充电模组用屏蔽片，包括外圈磁片1和中心导磁体2，外圈磁片1上设有与所述中心导磁体2相适配的孔3；所述中心导磁体2固定在所述孔3中；所述外圈磁片1包括至少一层导磁层，所述导磁层为纳米晶带材、非晶带材或金属软磁带材；当导磁层的层数大于或等于2时，相邻两层导磁层层叠设置且相邻两层导磁层通过绝缘胶相连；所述中心导磁体2为软磁铁氧体，或者，所述中心导磁体2为由多层磁粉芯薄膜层叠而成的柱状体。本实用新型的结构原理简述如下：垂直于外圈磁片的磁力线会诱发中心导磁体面内的涡流损耗，但中心导磁体(铁氧体和磁粉芯薄膜)本身的高绝缘和低磁损特性会抑制涡流和损耗的产生；而平行于外圈磁片的磁力线会诱发垂直于外圈磁片的涡流，由于外圈磁片中纳米晶、非晶层或其它金属软磁带材本身厚度很薄(只有10～30μm)，且层与层之间又存在绝缘的高分子胶，外圈磁片本身就无法产生较大涡流。从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：由于外圈磁片与感应涡流的方向垂直，当外圈磁片有多层纳米晶带材层叠时，层叠纳米晶带材之间存在绝缘胶，因此无论外圈磁片磁损耗μ〞有多高，其本身并不会产生长自由程涡流(当外圈磁片只有一层纳米晶带材时，单层纳米晶带材厚度较薄，也不会产生长自由程涡流)，所以，外圈磁片既保持了超高的导磁性能同时又能有较低的涡流损耗；充电线圈中空区域的磁力线是垂直于外圈磁片的，利用绝缘性较高的软磁铁氧体(或层叠的磁粉芯薄膜)作为中心导磁体可以有效地阻碍中心导磁体内部涡流的产生，在相同的屏蔽性能的条件下，外圈磁片层叠的数量更少，嵌入外磁片中的中心导磁体也不会增加屏蔽片的厚度，所以有利于屏蔽片的小型化，同时充电效率还有所提升；不需要用到在材料中加入“气隙”或“绝缘裂纹”的工艺，可以缩短工艺制程和降低价格较高的原材料使用量(纳米晶、压敏胶等)。进一步的，所述中心导磁体2的一端位于所述孔3中，所述中心导磁体2的另一端凸出于所述外圈磁片1。由上述描述可知，中心导磁体加厚可以进一步增大中心导磁体的屏蔽性能，从而进一步提高无线充电模组的充电效率。进一步的，所述孔3为与所述中心导磁体2相适配的贯穿孔，外圈磁片1的顶面与中心导磁体2的顶面共面。进一步的，所述外圈磁片1的顶面设有胶层4，所述中心导磁体2的顶面与所述胶层4相连。由上述描述可知，屏蔽片结构简单、便于制作。进一步的，还包括与外圈磁片1相连的外圈导磁体5，所述外圈导磁体5上设有用于容纳无线充电模组中充电线圈6的通孔，所述中心导磁体2位于所述通孔内；所述外圈导磁体5的顶面与所述外圈磁片1的顶面共面，所述外圈导磁体5的底面凸出于所述外圈磁片1的底面；所述外圈导磁体5为软磁铁氧体，或者，所述外圈导磁体5为由多层磁粉芯薄膜层叠而成的柱状体。由上述描述可知，考虑充电线圈外缘的磁力线也与充电线圈的平面垂直，与中心导磁体相同原理，在充电线圈外围设置低损耗、高绝缘性的导磁体，也有利于进一步降低屏蔽片损耗，提高无线充电模组充电效率。进一步的，所述外圈导磁体5的底面与所述中心导磁体2的底面共面。无线充电模组，包括充电线圈6和无线充电模组用屏蔽片，所述无线充电模组用屏蔽片包括外圈磁片1和中心导磁体2，外圈磁片1上设有与所述中心导磁体2相适配的孔3；所述中心导磁体2固定在所述孔3中；所述外圈磁片1包括至少一层导磁层，所述导磁层为纳米晶带材、非晶带材或金属软磁带材；当导磁层的层数大于或等于2时，相邻两层导磁层层叠设置且相邻两层导磁层通过绝缘胶相连；所述孔3位于所述充电线圈6的中空区域内；所述中心导磁体2为软磁铁氧体，或者，所述中心导磁体2为由多层磁粉芯薄膜层叠而成的柱状体。进一步的，所述中心导磁体2的一端位于所述孔3中，所述中心导磁体2的另一端凸出于所述外圈磁片1，所述充电线圈6的内缘面与中心导磁体2的外缘面相抵触。进一步的，还包括与外圈磁片1相连的外圈导磁体5，外圈导磁体5上设有一通孔，所述中心导磁体2位于所述通孔内，所述充电线圈6的外缘面与所述外圈导磁体5的内缘面相抵触；所述外圈导磁体5为软磁铁氧体，或者，所述外圈导磁体5为由多层磁粉芯薄膜层叠而成的柱状体。进一步的，外圈导磁体5的顶面与中心导磁体2的顶面共面，所述外圈导磁体5的底面与所述中心导磁体2的底面位于所述外圈磁片1的同一侧。实施例一请参照图1和图2，本实用新型的实施例一为：无线充电模组，包括充电线圈6和无线充电模组用屏蔽片，所述无线充电模组用屏蔽片包括外圈磁片1和中心导磁体2，外圈磁片1上设有与所述中心导磁体2相适配的孔3；所述中心导磁体2固定在所述孔3中；所述外圈磁片1包括至少一层导磁层，所述导磁层为纳米晶带材、非晶带材或高磁导金属软磁带材；所述孔3位于所述充电线圈6的中空区域内。可选的，充电线圈6通过压敏胶粘结在屏蔽片的外圈磁片1上。所述金属软磁带材包括但不限于工业纯铁带材、Fe-Si带材、和坡莫合金带材。当导磁层的层数大于或等于2时，相邻两层导磁层层叠设置且相邻两层导磁层通过绝缘胶相连，例如通过丙烯酸胶粘接，以防止外圈磁片1中产生长自由程涡流。优选所述外圈磁片1由2或3层纳米晶带材层叠而成，纳米晶带材厚度为10～30μm。所述中心导磁体2可以选择软磁铁氧体，例如Mn-Zn铁氧体、Ni-Zn铁氧体高绝缘性磁性材料；中心导磁体2也可以是由多层磁粉芯薄膜层叠而成的柱状体，例如由多层FeSi磁粉芯、FeSiAl磁粉芯、FeNi磁粉芯薄膜层叠而成的柱状体，相邻两层磁粉芯薄膜可以用绝缘胶粘接。本实施例中，选择用软磁铁氧体作为中心导磁体。具体的，所述外圈磁片1为磁导率大于或等于5000的纳米晶带材、外圈磁片1为磁导率大于1000的非晶带材或者外圈磁片1为磁导率大于或等于800的金属软磁带材。所述中心导磁体2(即软磁铁氧体)的磁导率为200-6000或更高。所述中心导磁体2的一端位于所述孔3中，所述中心导磁体2的另一端凸出于所述外圈磁片1，所述充电线圈6的内缘贴于所述中心导磁体2的周壁。当然，中心导磁体2的另一端相对于外圈磁片1内凹，或者中心导磁体2的另一端与外圈磁片1平齐都是可行的。优选的，所述孔3为与所述中心导磁体2相适配的贯穿孔，外圈磁片1的顶面与中心导磁体2的顶面共面。详细的，所述外圈磁片1的顶面设有胶层4，所述中心导磁体2的顶面与所述胶层4相连，优选所述胶层4为压敏丙烯酸胶层。当外圈磁片1的顶面没有所述胶层4时，可以选择中心导磁体2与外圈磁片1过盈配合。进一步的，充电线圈6的底面和中心导磁体2的底面贴于同一绝缘层7(例如丙烯酸胶层)上。上述无线充电模组的制备方法，步骤1：提供纳米晶带材和软磁铁氧体(或磁粉芯薄膜层叠而成的柱状体)，并对纳米晶带材进行热处理；步骤2：对经过步骤1的纳米晶带材进行覆胶；步骤3：将N个覆胶后的纳米晶带材进行层叠，并使相邻两个纳米晶带材粘接，得到纳米晶磁片，N为大于或等于1的整数；优选的，所述N为2或3。步骤4：对纳米晶磁片进行模切轮廓和贯穿孔处理，得到外圈磁片；步骤5：对软磁铁氧体(或磁粉芯薄膜层叠而成的柱状体)进行模切轮廓处理，得到中心导磁体；步骤6：将中心导磁体的一端插入所述贯穿孔中，并使中心导磁体的顶面与所述外圈磁片的顶面共面；其中，步骤5可位于步骤2、步骤3或步骤4之前；所述中心导磁体与所述贯穿孔相适配。进一步的，步骤6之后还具有步骤7：将中心导磁体的顶面与外圈磁片的顶面贴于同一胶层。当组装人员将充电线圈安装好后，即充电线圈的顶面贴合在外圈磁片上，充电线圈的内缘与中心导磁体的外缘贴合后，还需要将充电线圈的底面、中心铁氧体的底面贴合在一绝缘层上，从而完成无线充电模组的制作。发明人制造了一批样品，并对样品进行了测试。纳米晶合金带材牌号：1K107b，厚度为20μm。中心导磁体：Mn-Zn铁氧体。使用热处理炉炉(例如氮气炉)对纳米晶带材进行热处理。热处理具体过程如下：首先让纳米晶带材随炉升温至600℃，之后进行2小时的保温，再以600℃/h的速度冷却至250℃出炉。对热处理后的带材进行单面覆胶；对单面覆胶的纳米晶带材进行贴合，得到3层纳米晶磁片(外圈磁片)和2层纳米晶磁片(外圈磁片)，其参数如表1所示。表1外圈磁片和第一铁氧体参数表项目编号层数厚度(μm)磁导率μ＇磁损μ〞外圈磁片L3380126553210外圈磁片L2255127803119Mn-Zn铁氧体F611506057.1Mn-Zn铁氧体F411503894.5分别对外圈磁片和Mn-Zn铁氧体进行模切，按照无线充电模组设计的外形尺寸和充电线圈内径尺寸对2、3层纳米晶材料进行模切，去除贯穿孔内的高磁导率纳米晶磁材；按照充电线圈内径尺寸对铁Mn-Zn铁氧体模切，制备与纳米晶内径吻合的中心铁氧体；用贴合机将中心铁氧体(即中心导磁体)用压力辊贴合至外圈磁片的贯穿孔中，让其边缘与贯穿孔的内壁面完全吻合，使中心铁氧体的顶面和外圈磁片的顶面共面并用丙烯酸胶将两者粘连，形成屏蔽片；测试：将制备好的样品1～4与充电线圈等部件组装后得到无线充电模组，并对无线充电模组进行电性能测试。为了更好的与传统工艺制作的屏蔽片进行对比，发明人还加入了用传统工艺制作的3层、5层纳米晶屏蔽片对应的无线充电模组作为对比样品5和6，样品测试结果如表2所示。表2样品测试结果对比表序号组合方式线圈电感L/μH品质因数QSp1L3F68.3120.1Sp2L3F48.2919.8Sp3L2F68.2819.7Sp4L2F48.2519.6Sp53层纳米晶(μ＇＝800)7.8518.5Sp65层纳米晶(μ＇＝800)8.1819.2从表2可知，采用本实用新型的屏蔽片的无线充电模组电感整体高于对比样品5以及样品6，同时Q值也有一定增加。利用5W平台对样品1-6进行充电效率测试对比，测试结果如表3所示。表35W平台充电效率测试对比表如表3所示，通过充电效率的对比分析，采用本实用新型的屏蔽片的无线充电模组充电效率远高于同样层数的采用传统的屏蔽片的无线充电模组，即便与厚度更厚的5层纳米晶磁性材料相比，充电效率也有大约0.3～1％左右的提升。与现在市场上的无线充电磁性材料相比，纳米晶铁氧体复合屏蔽片在保持超薄(80μm)的情况下充电效率也达到或超过传统5层纳米(140μm)晶所能达到的最高充电效率，同时，由于新结构磁性材料不需要碎磁等传统纳米晶磁片制程，可以提高产品良品率，减少人力、设备以及原材料投入，大幅度降低无线充电磁性材料成本。实施例二请参阅图3，本实用新型的实施例二是在实施例一的基础上对无线充电模组用屏蔽片及无线充电模组做出进一步改进，与实施例中的无线充电模组的不同之处在于本实施例的无线充电模组还包括外圈导磁体，具体为：无线充电模组，包括充电线圈6和无线充电模组用屏蔽片，所述无线充电模组用屏蔽片包括外圈磁片1和中心导磁体2，外圈磁片1上设有与所述中心导磁体2相适配的孔3；所述中心导磁体2固定在所述孔3中；所述外圈磁片1包括至少一层导磁层，所述导磁层为纳米晶带材、非晶带材或高磁导金属软磁带材；所述孔3位于所述充电线圈6的中空区域内。可选的，充电线圈6通过压敏胶粘结在屏蔽片的外圈磁片1上。当外圈磁片1中，纳米晶带材的层数为2层及以上时，相邻两层纳米晶带材可以通过高分子绝缘胶(例如丙烯酸胶)粘接，以防止外圈磁片1中产生长自由程涡流。优选所述外圈磁片1由2个或3个纳米晶带材层叠而成；纳米晶带材厚度为10～30μm。所述中心导磁体2可以选择软磁铁氧体，例如Mn-Zn铁氧体、Ni-Zn铁氧体高绝缘性材料；中心导磁体2也可以是由多层磁粉芯薄膜层叠而成的柱状体，例如由多层FeSiAl、FeSi、FeNi等磁粉芯薄膜层叠而成的柱状体，相邻两层磁粉芯薄膜可以用绝缘胶粘接。本实施例中，选择用软磁铁氧体作为中心导磁体。具体的，所述外圈磁片1为磁导率大于或等于5000的纳米晶带材、外圈磁片1为磁导率大于1000的非晶带材或者外圈磁片1为磁导率大于或等于800的金属软磁带材；所述中心导磁体2(即软磁铁氧体)的磁导率为200-6000。所述中心导磁体2的一端位于所述孔3中，所述中心导磁体2的另一端凸出于所述外圈磁片1，所述充电线圈6的内缘面与中心导磁体2的外缘面抵触。优选的，所述孔3为与所述中心导磁体2相适配的贯穿孔，外圈磁片1的顶面与中心导磁体2的顶面共面。详细的，所述外圈磁片1的顶面设有胶层4，所述中心导磁体2的顶面与所述胶层4相连，优选所述胶层4为压敏丙烯酸胶层。当外圈磁片1的顶面没有所述胶层4时，可以选择中心导磁体2与外圈磁片1过盈配合。进一步的，还包括与外圈磁片1相连的外圈导磁体5，所述外圈导磁体5上设有用于容纳无线充电模组中充电线圈6的通孔，所述中心导磁体2位于所述通孔内；所述外圈导磁体5的顶面与所述外圈磁片1的顶面共面，所述外圈导磁体5的底面凸出于所述外圈磁片1的底面。优选的，所述充电线圈6的外缘面与所述外圈导磁体5的内缘面相抵触；所述外圈导磁体5为软磁铁氧体，或者，所述外圈导磁体5为由多层磁粉芯薄膜层叠而成的柱状体。优选的，所述外圈导磁体5的底面、所述中心导磁体2的底面和充电线圈6的底面三者共面。进一步优选的，所述外圈导磁体5的底面、所述中心导磁体2的底面和充电线圈6的底面贴于同一绝缘层7(例如丙烯酸胶层)上。本实施例中，设置外圈导磁体5的原理与设置中心导磁体2的原理相类似，充电线圈6外的磁力线与充电线圈6中空区域磁力线一样，都是垂直于外圈磁片1的，那么此位置也能够使用低磁导率低损耗的磁性材料以达到进一步提高充电效率的目的。本实用新型提供的无线充电模组用屏蔽片及无线充电模组，相比于传统的磁性屏蔽片，在相同的屏蔽性能的条件下，外圈磁片层叠的数量更少，而低磁损高绝缘的中心导磁体恰好镶嵌于线圈中心并不影响模组的厚度，所以有利于屏蔽片的小型化，同时充电效率还有所提升；不需要用到任何在材料中加入“气隙”或“绝缘裂纹”的工艺，可以缩短工艺制程和降低原材料使用量，从而提高产品的良率，降低无线充电模组的生产成本。综上所述，本实用新型的纳米晶复合屏蔽片在超薄、高充电效率以及成本方面都具有绝对优势，可以满足消费电子产品对无线充电发展的需求。以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的
技术领域：
，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3