Après la limite d'épaisseur d'un séparateur ultra - mince: quelles variables l'Ingénieur peut - il ajuster lorsque la marge de saturation se rétrécit?

Dans la conception de l'extrémité de réception de charge sans fil du téléphone phare, le budget d'épaisseur de l'isolateur est généralement pressé à moins de 0,15 mm, et certains modèles ultra - minces nécessitent même moins de 0,1 mm. La première réaction des ingénieurs après avoir obtenu cette contrainte est souvent: trouver le matériau avec la plus Haute Perméabilité magnétique, puis l'amincir.

Mais après l'amincissement, le lien vraiment problématique n'est généralement pas la Perméabilité magnétique, mais la saturation.

La capacité de charge de flux magnétique de la feuille d'espacement est proportionnelle à sa section. L'épaisseur est comprimée de 0,27 mm à 0,11 mm, la section diminue d'environ 60% et le flux magnétique que le même système de matériaux est capable de transporter diminue de manière synchrone. Lorsque la densité de flux de travail se rapproche de la sensation magnétique saturée du matériau, la perméabilité chute brusquement, les lignes de champ magnétique pénètrent dans l'isolant dans la plaque arrière métallique, les pertes par courants de Foucault et l'augmentation de la température augmentent avec elle. À ce stade, même si la Perméabilité magnétique nominale est encore « assez élevée», la capacité réelle de guidage du flux magnétique a échoué.

Pourquoi la marge de saturation est - elle plus critique que la Perméabilité magnétique après compression d'épaisseur

La plaque d'isolation magnétique à l'extrémité réceptrice de la charge sans fil fonctionne dans un champ magnétique alternatif et sa fonction principale est d'établir une voie de faible Magnétorésistance entre la bobine et la pièce métallique tout en empêchant les lignes de champ magnétique d'entrer dans la couche métallique. La « capacité » de cette voie est déterminée conjointement par l'inductance magnétique saturée BS du matériau et par la section effective de l'espaceur magnétique.

Le BS de la ferrite est généralement de 0,4 à 0,5 T, et les matériaux nanocristallins peuvent atteindre 1,2 à 1,25 T. cet écart signifie que, à la même densité de flux de fonctionnement, le point de fonctionnement de la feuille d'isolant nanocristallin est plus éloigné de la zone de saturation et l'épaisseur peut être plus mince sans déclencher La saturation. Lorsque la perméabilité est égale à 600, les nanocristaux ont besoin de seulement 0,11 mm pour obtenir un effet de conductivité magnétique comparable à celui d'une Ferrite de 0,27 MM. Dans des conditions d'essai équivalentes, l'efficacité de charge du Protocole nanocristallin est environ 2,5 points de pourcentage plus élevée que celle de la ferrite et l'augmentation de la température de surface de l'appareil est inférieure de 7 à 8 ° c.

Chemin un: structure magnétique à double couche sans fragmentation, épaisseur par soustraction du nombre de couches

Une voie d'ingénierie consiste à abandonner le magnétisme fragmenté au profit de l'amincissement en réduisant le nombre de couches de nanocristaux. Le Protocole divulgué par le brevet cn109817442a reprend cette ligne de pensée: on choisit des bandes nanocristallines monocouches de 16 ou 25 µm, collées directement après deux traitements thermiques, la structure empilée ne contenant que deux couches de nanocristaux, l'épaisseur totale étant contrôlée à 80 µm près.

La logique de base de ce chemin est la suivante: le magnétisme fragmenté, bien que réduisant les pertes par courants de Foucault, la fragmentation elle - même introduit une fuite magnétique qui, pour compenser la fuite magnétique, nécessite à son tour d'augmenter le nombre d'empilements, l'épaisseur ne peut pas être réduite. Après l'annulation du processus de fragmentation magnétique, le chemin de fuite magnétique est réduit, deux couches de nanocristaux peuvent répondre aux exigences d'efficacité de charge et l'épaisseur peut être comprimée. Sur une plate - forme de test de 5 W, cette lame d'isolation magnétique de 80 µm a une efficacité de charge allant jusqu'à 77,95% sous un courant de 0,6 a et reste toujours à 75,88% sous un courant de 1 a.

Le prix d'un schéma magnétique sans fragmentation est une plus grande exigence de précision pour le processus de traitement thermique. Comme il n'y a pas d'espace isolant entre les fragments magnétiques brisés pour supprimer les courants de Foucault, les pertes du matériau lui - même doivent être réduites par traitement thermique. Le premier traitement thermique breveté a été maintenu à 430 - 450 ° C pendant 30 minutes pour augmenter le point de noyau et affiner les grains, et le deuxième traitement thermique a été maintenu à 550 - 560 ° C pendant 120 minutes pour réduire les pertes et inhiber le dégagement de la phase dure magnétique Fe - B. La fenêtre temps - température des paramètres de traitement thermique est étroite et la difficulté du contrôle de la cohérence des lots est plus élevée que dans les procédés magnétiques de fragmentation conventionnels.

Chemin deux: superposition multicouche de magnétisme fragmenté, capacité de flux magnétique de conversion avec la complexité du processus

L'autre chemin préserve le magnétisme fragmenté, en contrôlant simultanément les pertes par courants de Foucault et en complétant la capacité de flux magnétique par superposition de lamelles multicouches. Le magnétisme fragmenté divise la bande continue en minuscules fragments isolés les uns des autres, et la taille de l'entrefer entre les fragments est généralement comprise entre 0,01 et 20 µm, coupant le trajet du tourbillon. L'épaisseur de la feuille magnétique déchiquetée à couche unique peut être de 30 µm ou même moins, puis atteindre la capacité de flux magnétique cible par Composite multicouche.

L'avantage de ce trajet est que le contrôle des pertes par Vortex est plus complet, la fragmentation de chaque couche inhibant indépendamment le trajet fermé par vortex de cette couche. Après la superposition de plusieurs couches, l'épaisseur totale, bien que supérieure à la structure à double couche magnétique sans fragmentation, les caractéristiques de faible perte de chaque couche rendent la performance globale de l'élévation de température encore contrôlable. Le programme de nanocristaux ultra - minces de la technologie avancée appartient à cette ligne, l'épaisseur couvre 0,03 à 0,15 mm, dans l'application de réception du smartphone peut abaisser la température latérale du métal de 5 à 8 ℃, l'efficacité de la réception augmente de 3 à 5 points de pourcentage.

L'alignement des deux voies dépend de la priorité donnée par le scénario d'application à "l'épaisseur limite" et à la "robustesse du procédé". Pour les scénarios où le budget d'épaisseur est extrêmement serré et la puissance de charge ne dépasse pas 5 à 10 W, la structure magnétique à double couche sans fragmentation est plus avantageuse en épaisseur; La maturité du processus et la contrôlabilité des pertes de la superposition multicouche magnétique concassée sont plus fiables pour les scénarios où la puissance est plus élevée ou où les exigences de conformité des lots sont plus strictes.

Après l'amincissement, la gestion thermique devient la nouvelle variable de contrainte

Lorsque l'épaisseur est comprimée en dessous de 0,1 mm, la capacité thermique et le trajet de dissipation thermique de la feuille d'isolant diminuent de manière synchrone et la chaleur générée par les pertes par courants de Foucault s'accumule plus facilement localement. Dans les scénarios de montres intelligentes, où l'épaisseur de la lame séparatrice est généralement de 0,05 à 0,1 mm, elle touche directement la peau et l'augmentation de la température de surface doit être contrôlée à moins de 3 K. Cette contrainte va au - delà de la simple « faible perte» et exige une synergie au niveau du système entre la conception du circuit magnétique, la conduction thermique de la colle arrière et l'ajustement de l'assemblage.

Un détail facilement négligé est l'effet du système de colle arrière sur le chemin de dissipation de chaleur. Si l'isolant est monté au moyen d'une colle de compression à faible conductivité thermique, la chaleur reste difficile à conduire de l'isolant au boîtier métallique ou au substrat dissipateur de chaleur, même si les pertes intrinsèques du matériau sont faibles. Lorsqu'une feuille d'isolation ultra - mince est sélectionnée, le schéma de colle arrière de type conducteur de chaleur ou de dissipateur de chaleur Composite direct est plus technique dans les scénarios sensibles à l'élévation de température que la simple poursuite d'un facteur de perte de matériau inférieur.

Le tableau ci - dessous résume les contraintes clés des lames d'espacement ultra - minces qui correspondent au chemin du matériau dans différents scénarios:

Trois jugements d'ingénierie dans la sélection

L'option de la feuille d'espacement ultra - mince ne peut pas rester dans la couche "épaisseur conforme, Perméabilité magnétique suffisamment élevée". Les trois dimensions suivantes permettent de mieux distinguer la disponibilité des matériaux dans des situations de travail réelles.