Haute conductivité magnétique à faible perte séparateur | quand le flux magnétique rencontre les courants de Foucault bas – la recharge sans fil est compatible avec l'électromagnétisme "circuit steward"

I. pourquoi "l'isolation magnétique" - du point de douleur technique de la chaleur du vortex à l'atténuation du signal

Dans un système de charge sans fil, l'énergie est transmise par variation de flux magnétique entre la bobine émettrice et la bobine réceptrice. Cependant, le champ magnétique ne se propage pas le long d'un chemin idéal - il se propage autour de lui dans une forme sphérique ou annulaire divergente. Lorsque cette partie du « flux de fuite» rencontre des pièces métalliques telles que le fond de panier métallique d’un smartphone, le boîtier de la batterie ou le châssis d’une voiture, des courants de Foucault induits sont créés à l’intérieur du métal.

Le problème posé par le vortex a deux dimensions. Au niveau de la gestion thermique, les courants de Foucault convertissent l’énergie électromagnétique en énergie thermique, ce qui provoque la chaleur des pièces métalliques – c’est la raison fondamentale pour laquelle de nombreux utilisateurs se plaignent de « brûlures lors de la recharge sans fil de leur téléphone ». La chaleur du vortex réduit non seulement l'efficacité de la charge, mais peut également accélérer le vieillissement de la batterie. Au niveau de la compatibilité électromagnétique, le champ magnétique de réaction généré par les courants de Foucault peut interférer avec le chemin de couplage magnétique original, entraînant une baisse de la puissance de charge, une défaillance du balayage NFC, un faux contact de l'écran tactile. Dans les applications NFC, les objets métalliques peuvent absorber ou perturber les lignes de flux magnétique du champ magnétique généré, créant des courants de Foucault qui réduisent la portée effective et rendent même la communication impossible.

La valeur des lames séparatrices à haute conductivité et à faibles pertes réside précisément dans la résolution de ces deux problèmes à la source. Il insère un matériau à haute conductivité magnétique entre la bobine et la pièce métallique, offrant aux lignes de champ magnétique une voie à faible Magnétorésistance qui « préfère marcher» que l'air et le métal. Les lignes de champ magnétique sont guidées dans un cycle fermé à l'intérieur de l'entretoise et ne pénètrent plus dans la couche métallique arrière, il n'y a plus de mouvement dans le métal pour couper les lignes magnéto - inductives et la fièvre du tourbillon est efficacement contenue. Dans le même temps, les lames d'isolation lient le champ magnétique dans un chemin spécifique, réduisant le « flux de fuite», assurant que la charge sans fil n'interfère pas avec la communication NFC.

Haute conductivité magnétique et faibles pertes: un "double moteur" d'une feuille d'isolation magnétique

Les avantages de performance d'une feuille d'isolation magnétique à haute conductivité et à faibles pertes sont enracinés dans la synergie des deux paramètres de base "haute Perméabilité magnétique" et "faibles pertes magnétiques".

La Perméabilité magnétique est une grandeur physique qui mesure la « capacité d’un matériau à diriger des lignes de champ magnétique ». Plus la perméabilité est élevée, plus il est facile pour le matériau de laisser passer les fils magnéto - sensibles. Une Perméabilité magnétique élevée signifie la possibilité de diriger plus de flux magnétique à la même épaisseur ou d'obtenir le même effet de conductivité magnétique à des épaisseurs plus minces. Les feuilles magnétiques flexibles de la série ifq06, lancées par TDK, ont une Perméabilité magnétique relative (μ´) allant jusqu'à 56 à 13,56 MHz; La Perméabilité magnétique d'une feuille d'isolant nanocristallin peut atteindre 500 - 1000. La Perméabilité magnétique élevée permet à l'isolant d'obtenir un guidage efficace du flux magnétique à des épaisseurs ultra - minces (jusqu'à 30 µm au minimum). Des études ont montré que, dans les applications d'extrémité d'émission, les excellentes propriétés de conductivité magnétique de la feuille séparatrice peuvent augmenter considérablement le flux magnétique de la bobine, réduire les pertes de fil de cuivre et améliorer l'efficacité de conversion électromagnétique; À l'extrémité réceptrice, une feuille d'isolation magnétique est appliquée entre la bobine et le capot arrière métallique, isolant efficacement l'absorption et l'atténuation du signal électromagnétique par le métal, concentrant le flux magnétique pour renforcer l'intensité de l'induction.

La perte magnétique est une mesure de la conversion de l'énergie électromagnétique en énergie thermique pendant le travail. Plus les pertes magnétiques sont faibles, moins l'énergie est gaspillée et plus l'efficacité de la charge est élevée. Haute conductivité magnétique et faible perte des lames isolantes réduisent les pertes par courants de Foucault en optimisant la composition du matériau et la microstructure. Par exemple, l'ajout de ca²⁺ dans la ferrite de manganèse - zinc peut enrichir les joints de grains pour générer une phase intermédiaire amorphe, augmenter la résistivité des joints de grains, améliorer la résistivité du noyau magnétique et réduire les pertes. Les faibles pertes magnétiques maintiennent les lames d'isolation à des températures de fonctionnement basses dans les scénarios de charge sans fil haute puissance, offrant une redondance supplémentaire pour la gestion thermique du système.

Advanced Academy Technology a lancé la plaque de platine de recherche à haute conductivité magnétique et à faible perte, faite de matériaux magnétiques doux tels que l'amorphe, l'alliage nanocristallin ou la ferrite, par le processus de revêtement de précision pour atteindre la cohérence de l'épaisseur et le contrôle de la précision. La Perméabilité magnétique du produit couvre de 15 à plus de 250 et l'épaisseur peut être personnalisée en fonction des besoins du client, jusqu'à un minimum de 30 μm. Les produits sont caractérisés par une Perméabilité magnétique élevée, une faible perte magnétique, une bonne stabilité de la température, une résistivité de surface supérieure à 10mΩ et peuvent être en contact direct avec l'antenne métallique.

Iii. Évolution des systèmes de matériaux: de la ferrite aux nanocristaux

Le choix du matériau de l'isolant détermine directement ses limites de performance. L'industrie actuelle utilise principalement trois systèmes de matériaux.

Les plaques séparatrices de ferrite sont le schéma le plus traditionnel. La Ferrite de manganèse - zinc et la ferrite de nickel - zinc présentent les avantages d'une bonne isolation, de l'absence de courants de Foucault, d'une stabilité à haute fréquence et d'un faible coût, d'une Perméabilité magnétique modérée (500 - 3000) et d'une performance stable dans la bande de fréquences de 100 kHz à 1 GHz. Mais les inconvénients de la ferrite sont tout aussi évidents: cassant dur facile à fissurer, non pliable, faible densité de flux saturé (environ 0,4 - 0,5 t), facile à saturer à haute puissance. La Ferrite est progressivement remplacée par de nouveaux matériaux dans des scénarios tels que les téléphones portables qui nécessitent une conception ultra - mince et flexible.

Les plaques d'espacement en alliage amorphe / nanocristallin sont actuellement la voie technologique qui connaît la croissance la plus rapide. La feuille magnétique amorphe d'isolation est faite d'un alliage amorphe avec une structure désordonnée à longue portée atomique, la structure typique du produit est composée d'un film protecteur, d'une couche de matériau magnétique amorphe, d'une colle double face et d'un film séparateur en quatre parties. La feuille d'isolation nanocristalline utilise des nanocristaux à base de fer (tels que finemet, grains de grade 10nm), a une Perméabilité magnétique extrêmement élevée (μ = 10⁴ - 10⁵), une perte de fer extrêmement faible (1 / 5 - 1 / 10 de l'acier au silicium uniquement), une ultra - mince (30μm - 0,1mm), une bonne flexibilité, peut être pliée et pliée, et une haute fréquence (1khz - 10mhz) excellent. Les nanocristaux combinent une densité de flux magnétique de saturation élevée (environ 1,2 T) avec une Perméabilité magnétique élevée, ce qui leur confère un avantage significatif dans les scénarios de charge sans fil haute puissance. Après l'adoption d'un bouclier nanocristallin, l'efficacité de son système de charge sans fil de 15 kW est passée de 88% à 93%, tout en contrôlant la valeur du rayonnement électromagnétique dans les 30% de la norme internationale. La feuille magnétique conductrice nanocristalline est devenue la solution principale de matériau de blindage magnétique pour l'extrémité de réception de charge sans fil du téléphone portable en raison de ses excellentes caractéristiques magnétiques douces et des caractéristiques de son épaisseur ultra - mince. À l'heure actuelle, le pays a réalisé la production en série de la bande d'alliage magnétique doux nanocristallin la plus mince de seulement 12 microns et occupe une part importante des matériaux magnétiques de base rechargeables sans fil des grandes marques de téléphones mobiles.

Les matériaux composites magnétiques doux combinent le moulage de formes complexes avec des performances à haute fréquence, peuvent être moulés dans des formes 3D complexes par moulage, les pertes par courants de Foucault sont extrêmement faibles, les hautes fréquences (1 kHz - 100 MHz) sont stables, mais la Perméabilité magnétique est faible (20 - 300).

Selon les différentes exigences des clients en matière de bande de travail, de classe de puissance, d'épaisseur et de flexibilité, la technologie de l'Académie de pointe peut choisir de manière flexible le système de matériaux et le processus de traitement, offrant une gamme complète de produits d'isolation magnétique, de la ferrite aux nanocristaux.

Trois principaux scénarios d'application: des smartphones aux véhicules à énergie nouvelle

Les smartphones et l'électronique grand public sont les domaines dans lesquels la plus grande quantité d'isolants magnétiques à haute conductivité et à faible perte est utilisée. Dans le module d'extrémité de réception de charge sans fil du téléphone portable, une feuille d'isolation magnétique s'adapte entre la bobine et le capot arrière en métal, à la fois pour empêcher la chaleur des courants de Foucault et pour concentrer le flux magnétique pour améliorer la force d'induction. Dans les applications d'antennes NFC, les diaphragmes limitent le flux magnétique généré par les lecteurs et les enregistreurs à l'intérieur de l'écran magnétique, en évitant la génération de courants inductifs sur les surfaces métalliques, en maintenant des conditions de communication optimales à 13,56 MHz. Avec l'évolution de la puissance de charge sans fil du téléphone de 15W à 50W, des exigences plus élevées ont été imposées en matière de densité de flux magnétique saturé et de capacité de gestion thermique des séparateurs magnétiques. Dans les smartphones, les dispositifs portables, les tablettes, les cartes à puce et d'autres équipements terminaux, autour de la bobine sont sensibles aux composants métalliques et à l'environnement électromagnétique complexe, les lames magnétiques amorphes sont capables de diriger le champ magnétique, de réduire les pertes par courants de Foucault et d'améliorer l'efficacité du transfert d'énergie.

Les véhicules à énergie nouvelle et la recharge sans fil embarquée sont les applications à la croissance la plus rapide. Les scénarios de recharge sans fil pour véhicules imposent des exigences de puissance plus élevée, de plage de température plus large et de fiabilité accrue pour les séparateurs magnétiques. Système de charge sans fil pour véhicules électriques, le matériau de blindage magnétique en Ferrite Mn - Zn couramment utilisé dans le système de transfert d'énergie à haute puissance a un problème de faible étanchéité magnétique saturée, difficile à répondre aux besoins de sécurité. Grâce à sa densité de flux magnétique de saturation élevée (environ 1,2 T) et à ses caractéristiques de faible perte, la feuille d'isolant nanocristallin présente des avantages uniques dans la charge sans fil embarquée haute puissance. Le marché mondial des disques magnétiques souples pour la recharge sans fil pour véhicules atteindra environ 155 millions de dollars en 2025 et devrait atteindre 564 millions de dollars en 2032, soit un taux de croissance annuel composé pouvant atteindre 20,6%. Des produits tels que la recharge sans fil embarquée, l'habitacle intelligent et le port intelligent deviennent de nouveaux pôles de croissance pour la demande de diaphragmes magnétiques.

La compatibilité électromagnétique avec les équipements industriels représente l'application des lames séparatrices dans un domaine plus large. À l'intérieur de l'électronique, les lames d'isolation magnétique sont utilisées pour empêcher les interférences électromagnétiques externes d'affecter le bon fonctionnement de l'appareil. Dans les transformateurs, les selfs, les amplificateurs magnétiques et d'autres équipements, les diaphragmes sont utilisés pour diriger et concentrer le flux magnétique et améliorer l'efficacité de l'équipement. Dans les dispositifs d'imagerie médicale tels que l'IRM, les plaques d'isolation magnétique sont utilisées pour optimiser la distribution du champ magnétique et améliorer la qualité de l'imagerie. La croissance du marché mondial des plaques de blindage en Ferrite est principalement motivée par le développement rapide de l'électronique grand public, la popularité de la recharge sans fil et l'augmentation des exigences de compatibilité électromagnétique, la tendance à la miniaturisation et à la densité de puissance élevée des appareils électroniques exacerbe les problèmes d'interférence électromagnétique et stimule davantage La demande de matériaux de blindage haute performance.

V. Éléments de sélection et recommandations de conception

Les ingénieurs doivent se concentrer sur les dimensions suivantes lors de la sélection d'un séparateur magnétique à haute conductivité et à faible perte: la fréquence de fonctionnement correspond à la Perméabilité magnétique - la bande de fonctionnement optimale est différente pour différents systèmes de matériaux, les applications NFC à 13,56 MHz diffèrent considérablement des applications de recharge sans fil à 100 kHz. Classe de puissance vs densité de flux magnétique saturé – la charge sans fil haute puissance nécessite une intensité d’induction magnétique saturée plus élevée pour prévenir la dégradation des performances due à la saturation magnétique; Épaisseur et espace d'installation - le type ultra - mince (30 - 100 μm) convient aux scénarios extrêmement confinés dans l'espace tels que les téléphones portables, il est nécessaire de déterminer l'épaisseur optimale en fonction de la tolérance d'écart réelle; Exigences en matière de flexibilité – pour les applications nécessitant un ajustement aux surfaces courbes ou des flexions répétées, les lames magnétiques nanocristallines flexibles sont supérieures aux schémas de ferrite durs et cassants.

Advanced Academy Technology fournit un support technique complet du processus, de la sélection des matériaux aux tests de performance, en passant par les essais d'échantillons et la livraison en série, afin d'aider les clients à intégrer le système de diaphragmes à haute conductivité magnétique et à faible perte au début de la conception du produit.

Vi. Perspectives

Le marché mondial des séparateurs magnétiques amorphes devrait continuer à croître à un taux de croissance annuel composé de 6,5% - 6,9%, avec une taille de chiffre d'affaires de près de 2448 milliards de yuans d'ici 2032. Le marché mondial des écrans en Ferrite devrait atteindre 1 469 millions de dollars en 2032. Sous l'impulsion multiple de l'augmentation continue de la puissance de charge sans fil, de l'amincissement et de la polyvalence de l'électronique grand public, de l'électrification automobile et de l'évolution en profondeur de l'intelligence, les plaques d'isolation magnétique à haute Perméabilité magnétique et à faibles pertes magnétiques passent d'une « option professionnelle» à une configuration standard de blindage magnétique et de conception compatible électromagnétique pour les appareils électroniques.

Dans le même temps, l'industrie continue d'évoluer vers une densité de flux magnétique saturé plus mince, plus douce et plus élevée, avec des pertes plus faibles. L'introduction de la technologie nanocristalline a considérablement amélioré la Perméabilité magnétique du matériau et la force d'induction magnétique saturée, ce qui a permis aux plaques d'isolation magnétique ultra - minces et flexibles de devenir le courant dominant du marché. La concurrence future sur le marché se concentrera sur la cohérence des matériaux, le contrôle de l'épaisseur, la stabilité de la Perméabilité magnétique, la résistance à la chaleur, le traitement de découpe et les capacités de personnalisation des clients. Avec ses avantages combinés dans les quatre dimensions de la « conductivité magnétique, de l'isolation magnétique, de la faible perte, de la légèreté et de l'épaisseur», la feuille d'isolation magnétique à haute conductivité magnétique à faible perte continuera à jouer un rôle clé irremplaçable dans les domaines de la charge sans fil, de la communication NFC, des véhicules à énergie nouvelle et de la compatibilité électromagnétique.

Advanced Academy (Shenzhen) Technology Co., Ltd. Continuera à labourer le domaine des séparateurs magnétiques à haute conductivité et à faible perte pour fournir aux clients des solutions de blindage magnétique et de guidage du flux magnétique plus performantes et plus fiables grâce à l'innovation matérielle et à l'optimisation des processus.