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Dans les revues de conception des récepteurs de charge sans fil, le choix de l'isolant est souvent réduit à un paramètre par rapport à: qui a la Perméabilité magnétique la plus élevée est le meilleur. Cependant, lorsque les ingénieurs ont installé deux séparateurs magnétiques de perméabilité nominale similaire sur la même plaque de réception, l'augmentation de la température peut varier de 8 à 12 ° C et l'efficacité de la charge de 3 à 6 points de pourcentage.
La racine de la différence ne réside pas dans la perméabilité elle - même, mais dans les pertes – plus précisément dans la composition proportionnelle des pertes par courants de Foucault et des pertes par hystérésis.
Différence de poids entre les deux mécanismes de perte
La feuille d'espacement fonctionne dans un champ magnétique alternatif dont les pertes sont constituées conjointement par les pertes par hystérésis et les pertes par courants de Foucault. Les pertes hystérétiques proviennent du mouvement irréversible des parois des domaines magnétiques lors de l'aimantation du matériau, directement proportionnel à la force coercitive HC du matériau. Les pertes par courants de Foucault proviennent alors du courant de Foucault généré par le champ magnétique alternatif à l'intérieur du matériau conducteur, inversement proportionnel à la résistivité du matériau et directement proportionnel au carré de la fréquence.
Ces deux pertes ne coïncident pas dans la direction de la dépendance aux paramètres du matériau. La réduction des pertes par hystérésis nécessite une réduction de la coercitivité, tandis que la réduction des pertes par courants de Foucault nécessite une augmentation de la résistivité ou une réduction de la taille des cellules de matériau. Dans les matériaux en ferrite, la résistivité est naturellement élevée (typiquement de l'ordre de 10⁶Ω.cm), les pertes par courants de Foucault sont négligeables et les pertes par hystérésis sont la principale contradiction. Mais dans les alliages nanocristallins et amorphes, où la résistivité n’est que d’un millionième de celle de la ferrite, les pertes par courants de Foucault deviennent dominantes – en particulier à des fréquences de fonctionnement supérieures à 100 kHz, où la part des pertes par courants de Foucault dans les pertes totales peut dépasser 70%.
Cette différence détermine un fait d'ingénierie: la logique optionnelle d'un séparateur de ferrite ne peut pas être appliquée directement à un séparateur nanocristallin. La sélection de ferrite se concentre sur la Perméabilité magnétique et la coercitivité, la première chose que la sélection de nanocristaux doit résoudre est le problème du contrôle des pertes par courants de Foucault.
Structuration magnétique fractionnée: couper le chemin du vortex à la source
Contrôle des pertes par courants de Foucault des plaques magnétiques d'isolation nanocristalline, le moyen principal étant le traitement magnétique par fragmentation - la Division de bandes continues de nanocristaux en minuscules fragments isolés les uns des autres, coupant le chemin fermé des courants de Foucault sur une grande surface.
La conception graphique du magnétisme fragmenté affecte directement l'effet inhibiteur des pertes par courants de Foucault. Le procédé de déchiquetage magnétique divulgué dans la littérature de brevet utilise des rouleaux en acier déchiqueté avec un motif carré sur la surface, avec des côtés du motif de 0,5 à 1,5 mm et une pression de laminage de 100 à 300 kg. Les espaces entre les cellules de fragmentation sont remplis d'air, qui est beaucoup plus résistif que l'alliage nanocristallin, créant ainsi une barrière isolante efficace entre les fragments. Le choix de la taille des débris nécessite un équilibre entre les pertes par vortex et la Perméabilité magnétique: plus les débris sont petits, plus le trajet du vortex est court et plus les pertes par Vortex sont faibles; Mais l'espace entre les fragments augmente et la Perméabilité magnétique effective du matériau diminue quelque peu.
La façon dont les espaces de débris sont remplis est tout aussi critique. Si les fragments sont entièrement remplis entre eux par la couche de colle, la contraction collante et solidifiée de la couche de colle crée des contraintes sur les fragments, ce qui entraîne un changement d'orientation des fragments, un élargissement des crevasses et, finalement, une diminution de la Perméabilité magnétique. Une solution plus avantageuse serait de laisser les interstices entre les débris se remplir au moins partiellement d’air – l’air étant à la fois isolant et un milieu amagnétique, sans effet de contrainte supplémentaire sur les débris. La technologie de l'Académie avancée utilise un schéma de remplissage d'entrefer dans le processus de fragmentation magnétique, en conjonction avec le premier revêtement (revêtement conducteur ou dissipateur de chaleur) pour empêcher la colle double face d'entrer dans l'espace de débris, tout en contrôlant les pertes par courants de Foucault, maintient la stabilité de la perméabilité magnétique.
Inhibition des pertes hystérétiques: réduction de la coercivité à la source du matériau
Après la résolution des pertes par courants de Foucault, les pertes par hystérésis deviennent la principale composante des pertes résiduelles. Les pertes hystérétiques sont proportionnelles à la force coercitive HC, qui est très sensible à l'état de traitement thermique du matériau.
Lors de la préparation de la bande nanocristalline, le précurseur amorphe forme une structure nanocristalline après avoir subi un traitement thermique. Avec une taille de grain contrôlée dans la gamme 10 - 20 nm, le matériau présente d'excellentes propriétés magnétiques douces - la force coercitive HC peut être réduite à moins de 1,0 A / M, bien en dessous du niveau coercitif des ferrites classiques. Cette faible coercitivité se traduit directement par de faibles pertes d'hystérésis, ce qui rend l'avantage de perte de la feuille d'isolant nanocristallin encore plus évident dans des conditions de fonctionnement à courant élevé.
Mais dans un scénario de charge sans fil de forte puissance, les pertes hystérétiques sont également contraintes par l'inductance magnétique de saturation BS. L'inductance magnétique de saturation de la ferrite est d'environ 0,4 T, tandis que les matériaux nanocristallins peuvent atteindre plus de 1,2 T. Un BS plus élevé signifie que le matériau n'entre dans la zone de saturation qu'avec une plus grande intensité de champ magnétique, que la zone de la ligne de retour d'hystérésis est plus petite et que les pertes d'hystérésis sont plus faibles lorsque le point de fonctionnement est éloigné de la zone de saturation. Dans les scénarios de recharge sans fil embarquée ou d'alimentation sans fil industrielle de plus de 50 W, cette différence détermine directement si l'isolant présente des anomalies de saturation et une surchauffe locale pendant le travail.
Priorité du contrôle des pertes à différentes fréquences
La fréquence de fonctionnement est de 110 à 205 kHz pour la norme Qi et de 6,78 MHz pour la norme de résonance airfuel. La différence de fréquence modifie la relation de poids des deux pertes.
Dans la bande basse de 110 - 205 kHz, les pertes par courants de Foucault, bien que toujours présentes dans les matériaux nanocristallins, augmentent relativement en proportion des pertes par hystérésis. La conception du motif magnétique cassé à ce moment - là est axée sur la garantie que la Perméabilité magnétique ne diminue pas trop en raison de la fragmentation. Dans la bande haute de 6,78 MHz, où les pertes par courants de Foucault sont proportionnelles au carré de la fréquence, leur proportion augmente rapidement et le degré de raffinement du motif magnétique fragmenté devient une variable clé du contrôle des pertes. L'option de diaphragme dans le scénario airfuel devrait confirmer préférentiellement les données de perte de Vortex du matériau à 6,78 MHz plutôt que de se concentrer uniquement sur les valeurs de Perméabilité magnétique à basse fréquence.
Le tableau suivant résume les différences de stratégies de contrôle à différentes fréquences pour les deux mécanismes de perte:
Trois jugements d'ingénierie dans la sélection
Pour une variante de diaphragme à l'extrémité réceptrice de charge sans fil, il n'est plus suffisant de se concentrer uniquement sur les valeurs de Perméabilité magnétique pour distinguer les différences de performances réelles des matériaux. Les données de validation des trois dimensions suivantes peuvent aider les ingénieurs à rendre un jugement plus précis.
Premièrement, Confirmez que les pertes à la fréquence cible constituent des données
Au lieu de fournir uniquement la Perméabilité magnétique initiale, les fournisseurs sont tenus de fournir des données sur les pertes de l'isolateur à la fréquence de fonctionnement cible (par exemple, 100 - 205 kHz pour Qi ou 6,78 MHz pour airfuel) et à la densité de flux magnétique de fonctionnement réelle. Les données sur les pertes doivent contenir la valeur des pertes totales, et si le fournisseur peut fournir des données séparées sur les pertes par courants de Foucault et les pertes par hystérésis, il sera plus précis de juger du degré de compatibilité du matériau avec les conditions de travail.
Deuxièmement, évaluer l'effet du processus magnétique fragmenté sur la Perméabilité magnétique
Le traitement magnétique fragmenté sacrifie une partie de la perméabilité tout en réduisant les pertes par courants de Foucault. Lors de l'option, les données de Perméabilité magnétique effective après fragmentation doivent être confirmées, et non la Perméabilité magnétique initiale de la bande. Pour le récepteur de charge sans fil du téléphone, la Perméabilité magnétique effective typique varie de 800 à 1500, tandis que les scénarios miniaturisés tels que les écouteurs TWS acceptent une Perméabilité magnétique inférieure en échange d'une épaisseur plus fine.
Troisièmement, vérifier la marge de saturation dans des conditions de forte puissance
Pour des applications supérieures à 15 W, la densité de flux magnétique de fonctionnement de la feuille d'espacement est proche ou supérieure à l'inductance magnétique saturée de la ferrite. La Perméabilité magnétique du matériau à la densité de flux de travail doit être confirmée lors de l'option, ainsi que les données d'inductance magnétique de saturation BS et de température de curie TC. Les matériaux nanocristallins peuvent atteindre des températures de curie supérieures à 500 ° C, bien au - dessus de 150 - 200 ° C pour la ferrite, avec des avantages évidents de fiabilité dans les environnements à haute température tels que les compartiments moteurs embarqués.
Advanced House (Shenzhen) technologie Co., LtdL'isolant magnétique à haute conductivité et à faibles pertes adopte une bande nanocristalline avec une structure composite de ferrite, la Perméabilité magnétique initiale de la bande est de 8000 à 30000, la Perméabilité magnétique effective finale de 150 à 2000 peut être personnalisée, l'inductance magnétique saturée est d'environ 1,2 T, la coercivité ≤ 1,0 A / M, la perte ≤ 10 W / kg @ 20Khz / 0,5 T.
Gamme d'épaisseurs de produits de 0,02 à 0,20 mm, résistance aux températures de - 40 °C à 150 °C et température de curie ≥ 500 °C. Prise en charge des bobines, des feuilles, du découpage profilé, de la colle arrière et du composite multicouche, permettant un développement collaboratif de la simulation, de la sélection à la validation des tests. Plus d'informations techniques surhttp://www.avanzado.cn/- Oui.