Um telefone móvel foi colocado em um portão de carga sem fio, e a velocidade de carga era mais lenta do que esperado, com aquecimento óbvio na parte de trás do corpo - os engenheiros verificaram o alinhamento da bobina, compatibilidade do protocolo e adaptador de energia, mas não encontraram problemas. O verdadeiro culpador é muitas vezes escondido na parte de trás da bobina: uma folha fina magnética suave com uma espessura inferior a 0,1 milímetros.

A carga sem fio depende do acoplamento magnético entre as bobinas de transmissão e recepção para transferir energia. A bobina de recepção está estreitamente ligada à bateria, quadro de metal ou quadro de circuito - quando um campo magnético alternado penetra a bobina e encontra esses componentes de metal, correntes de eddy são geradas no metal. A direção das correntes de eddy é oposta ao campo magnético original da antena, formando um campo magnético inverso contrário que fraca gravemente o fluxo magnético efetivo. O resultado é uma queda aguda na eficiência de carga, e a energia é dissipada sob a forma de calor na placa de trás do metal.

2[UNK] As três dimensões de engenharia dos separadores magnéticos: eficiência, aumento da temperatura e espessura

No design de receptores de carga inalámbrica, as demandas dos engenheiros por separadores magnéticos podem ser resumidas em três dimensões de engenharia:

Compromissos de engenharia:Há restrições de engenharia entre essas três dimensões - o aumento da permeabilidade magnética pode aumentar perdas, reduzir perdas pode sacrificar a magnetização de saturação, e a espessura de fino pode reduzir a capacidade de foco magnético. A seleção de separadores magnéticos é essencialmente sobre encontrar o equilíbrio ótimo entre essas três dimensões.

3[UNK] Ferrite vs Nanocristais: A Comparison of Technological Pathways for Two Materials

Os sistemas principais de material para os separadores magnéticos do receptor de carga sem fio atual são ferritos e ligas nanocristalinas, que têm diferenças significativas nos indicadores de desempenho chave:

Fonte de dados: Medição real do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia Laboratório e informação pública da indústria

A tecnologia do separador magnético ferrito é madura e rentavelmente eficaz, adequada tanto para fins de transmissão como para fins de recepção de baixa potência. No entanto, sua magnetização de saturação é apenas 0,4-0,5T, tornando-a altamente suscetível à saturação magnética em cenários de alta potência. O material é fraco e duro, com uma grande espessura (geralmente acima de 0,2 mm), dificultando o cumprimento dos requisitos de design de telefones móveis ultra finos.

O separador magnético nanocristalino é formado através da cristalização de anelação de ligação amorfa para formar uma estrutura de grãos de ultrafina de 10-20 nanômetros, que combina a indução magnética de alta saturação (≥ 1,2T) de ligação amorfa baseada em ferro e a alta permeabilidade magnética (20000-80000) e características de baixa perda de ligação amorfa baseada em cobalto. A permeabilidade magnética de materiais nanocristalinos ainda pode manter mais de 80% a uma frequência de 1MHz, o que é adequado para os requisitos de potência de 15W-50W de protocolos de carga rápida sem fio mainstream como Qi 1.3. Suas características flexíveis podem efetivamente evitar o risco de fuga magnética causado pela fragmentação do separador magnético.

4[UNK] Design de espessura: mais espessura não é melhor

A espessura do separador magnético é uma variável de engenharia que requer equilíbrio preciso. O aumento inicial da espessura pode melhorar significativamente a capacidade de desvio do fluxo magnético, mas os benefícios diminuem após exceder um determinado valor. Quando a espessura do separador magnético nanocristalino atinge cerca de 0,1 mm, ela é basicamente saturada. Continuar a aumentar a espessura tem efeito muito limitado na melhoria da eficiência, e em vez disso aumenta os custos materiais e a altura da pilha.

NanoShield do Advanced Institute of Technology ™ A série de separadores magnéticos nanocristalinos oferece três especificações de espessura de 0,08 mm, 0,11 mm e 0,15 mm, cobrindo diferentes requisitos espaciais desde telefones móveis ultra finos até carregamento de carros. A tolerância à espessura é controlada dentro de ± 3 μm, adequada para o design de montagem ultra fina, para evitar estresse de montagem.

5[UNK] Parâmetros de desempenho chave e pontos de seleção

De acordo com o site oficial do Instituto Avançado de Tecnologia, os parâmetros de seleção chave para a folha de isolamento magnético do receptor de carga sem fio são os seguintes:

Fonte de dados: Relatórios de testes do próprio laboratório e de terceiros

Os engenheiros devem prestar atenção às seguintes dimensões essenciais ao selecionar:

• Coincidência de frequência de trabalho:A gama principal de frequência para carga sem fio é de 100kHz-300kHz (padrão Qi), e o separador magnético precisa ter alta permeabilidade magnética e baixa perda nesta faixa de frequências. Entretanto, se o dispositivo precisa ser compatível com a NFC (13,56MHz), o desempenho do separador magnético nesta banda de frequência também precisa ser avaliado. A folha de isolamento magnético nanocristalino do Instituto de Tecnologia Avançada pode simultaneamente satisfazer as três funções de carga inalável WPC, transmissão magnética segura MST e comunicação NFC próxima ao campo sem interferir uns com os outros.
• Antisaturação de alta potência:Quanto maior a potência de carga, maior a força de campo magnético que o separador magnético pode resistir. Quanto maior o valor de Bs, mais forte a habilidade de saturação anti-magnética. Os Bs de materiais nanocristalinos são ≥ 1,25T, muito superiores aos 0,4-0,5T de ferritos, e tem vantagens significativas em cenários de carga rápida de alta potência.
• Morrem cortando precisão e adaptando-se a montagem:O separador magnético precisa ser moldado em uma forma precisa que corresponda à bobina. Tecnologia do Instituto Avançado suporta corte de morte de alta precisão com uma abertura mínima de 0,8 mm e um espaço mínimo de linha de 0,5 mm, com uma precisão de corte de morte de ± 0,05 mm, e fornece uma variedade de opções adesivas e adesivos de apoio personalizados.

6[UNK] Estenários típicos de aplicação

7[UNK] Conclusão

A essência da folha de isolamento magnético do receptor de carga sem fio é usar materiais de alta permeabilidade magnética para construir uma baixa resistência magnética "autoestrada" para linhas de campo magnético - permitindo que o campo magnético se propague ao longo do interior da folha de isolamento, desviar a placa de trás do metal e se concentrar na área de acoplamento da bobina, ao mesmo tempo minimizando perda de energia com características de baixa perda.

A evolução de materiais de ferrito para nanocristais reflete a melhoria da demanda de tecnologia de carga inalámbrica de "rechargeable" para "rápida carga" e então para "rápida carga ligeira". Materiales nanocristalinos estão se tornando a escolha principal para receptores de carga inalámbrica em telefones móveis, dispositivos portables e carros devido à sua permeabilidade magnética inicial de 20000-80000, indução magnética de saturação de ≥ 1,25 T, espessura de 0,08 mm e flexibilidade dobrável. Entender o jogo triangular entre eficiência, aumento da temperatura e espessura, e entender os limites de desempenho de diferentes sistemas materiais - estas são as chaves para actualizar separadores magnéticos de "um único material magnético" para "decisões de engenharia".