無線充電用NiCuZn鐵氧體磁性基板材料研究及天線結(jié)構(gòu)設(shè)計
發(fā)布時間：2021-01-24 08:24
近幾年來,基于電磁感應(yīng)原理的無線充電技術(shù)逐漸興起,其發(fā)展方向是效率更高、功率更大以及穩(wěn)定性更好。為了提高無線充電的效率,一方面可以優(yōu)化天線結(jié)構(gòu)設(shè)計;另一方面,可以通過加入隔磁片增強(qiáng)線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度和抗金屬干擾能力,在滿足EMC要求的同時提高無線充電的效率。因此,開發(fā)高起始磁導(dǎo)率、高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和低功率損耗的磁屏蔽適用軟磁材料并研究天線結(jié)構(gòu)設(shè)計對無線充電技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。在材料研究方面,為了降低生產(chǎn)能耗,本論文重點探討了無線充電用NiCuZn鐵氧體的低溫?zé)Y(jié)技術(shù)。通過研究CuO含量、單一摻雜、復(fù)合摻雜、預(yù)燒溫度和二次球磨對鐵氧體性能結(jié)構(gòu)的影響發(fā)現(xiàn),主配方中添加適量低熔點CuO可以促進(jìn)鐵氧體的液相燒結(jié)致密化,材料燒結(jié)溫度降低的同時保持良好的磁性能。進(jìn)一步研究表明摻雜Li2CO3、V2O5和Bi2O3三種助熔劑均能降低樣品燒結(jié)溫度;添加0.1wt%Li2CO3能夠有效降低燒結(jié)溫度,且材料具有最高的?i...
【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：68 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
感應(yīng)耦合式無線充電系統(tǒng)原理圖
第一章緒論3開發(fā)高磁導(dǎo)率、高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和低功耗的無線充電用軟磁材料，這是提高充電效率的關(guān)鍵之一。圖1-2Qi標(biāo)準(zhǔn)磁屏蔽結(jié)構(gòu)[5]1.4鐵氧體材料在無線充電中的應(yīng)用現(xiàn)狀無線充電Qi標(biāo)準(zhǔn)中，發(fā)射端可歸為固定位置型、單線圈自由位置型以及多線圈自由位置型三類[6,16]，Qi標(biāo)準(zhǔn)中提出了將Material44牌號的NiZn鐵氧體材料用于固定型發(fā)射端，表1-2列出了Qi標(biāo)準(zhǔn)中的鐵氧體磁屏蔽參考材料以及國內(nèi)天通公司生產(chǎn)的材料，包括MnZn和NiZn鐵氧體材料兩類[17]。表1-2發(fā)射端類型和鐵氧體隔磁片參考材料[5,18,19]類型固定位置型單線圈自由位置型多線圈自由位置型工作頻率110~205kHz140kHz105~113kHzQi標(biāo)準(zhǔn)參考材料Material44—FairRiteMaterial28—Steward,Inc.DPR-MF3—DaidoSteelHS13-H—DaidoSteelMaterial78—FairRite3C94—Ferroxcube.N87—EpcosAG.PC44—TDKCorp.無特別說明參考單線圈自由位置型材料要求損耗孝高頻磁屏蔽效果好較高的可靠性有高Bs和低Pcv特性天通公司材料TN40L（NiZn鐵氧體薄片）流延工藝NiZn柔性磁片TPB22（MnZn鐵氧體薄片）幾種無線充電用磁屏蔽材料的主要磁性能參數(shù)見表1-3。與MnZn鐵氧體材料相比，NiZn鐵氧體材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率雖然相對較低，但其擁有很大的電阻率，渦流損耗小，同時可以在空氣中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度相較MnZn鐵氧體來說要低[20,21]。國內(nèi)研究生產(chǎn)的NiZn鐵氧體材料具有良好的性能指標(biāo)，但對于感應(yīng)式無線充電技術(shù)來說，目前市場上應(yīng)用于100~205kHz低頻段的NiZn鐵氧體材料在如今的市場上還是比較匱乏。如何降低NiZn鐵氧體燒結(jié)溫度從而降低制造能耗，提高材料性能以及保證材料批量穩(wěn)定生產(chǎn)，還需要進(jìn)一步的深入研究。
鉤桑?渲蠴2-構(gòu)成的面心立方密堆積的晶體結(jié)構(gòu)中，理論上存在著64個A位四面體間隙和32個B位八面體間隙。金屬離子半徑較氧離子半徑要小，根據(jù)半徑大小不同，金屬離子將會占據(jù)不同類型間隙[38]，其中四面體間隙的空間小，尺寸較小的金屬離子才可填充，而對于尺寸較大的金屬離子，則會填充進(jìn)入較大空間的八面體間隙。在NiCuZn尖晶石晶胞中有8個金屬離子填充了A位，其余16個金屬離子填充了B位，圖2-1為NiCuZn尖晶石鐵氧體晶胞示意圖，圖中O2-離子為白色球，斜陰影球為A位金屬離子，黑色球則表示B位金屬離子[39,40]。圖2-1NiCuZn尖晶石鐵氧體晶胞示意圖[39]
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]無線充電用磁屏蔽材料[J]. 周麗波,梁迪飛,李維佳,王云,袁玉靈,吳潘. 磁性材料及器件. 2019(06)
[2]V2O5摻雜對低溫?zé)Y(jié)寬溫NiCuZn鐵氧體顯微結(jié)構(gòu)及性能的影響[J]. 劉興,何超,陳軻. 磁性材料及器件. 2017(01)
[3]無線充電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 邱紅. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2016(15)
[4]無線傳能技術(shù)的發(fā)展與展望[J]. 林桂江. 科技展望. 2016(03)
[5]組合摻雜對低溫?zé)Y(jié)NiZn功率鐵氧體功耗特性的影響[J]. 劉興,王升,張鑫. 磁性材料及器件. 2015(06)
[6]淺談無線充電技術(shù)及磁性材料在其中的應(yīng)用[J]. 萬飛,張繼松. 磁性材料及器件. 2014(03)
[7]軟磁材料開發(fā)應(yīng)用新熱點[J]. 許佳輝,張瑞標(biāo),邵峰. 磁性材料及器件. 2014(03)
[8]基于電磁感應(yīng)的無線充電技術(shù)傳輸效率的仿真研究[J]. 熊承龍,沈兵,趙寧. 電子器件. 2014(01)
[9]無線充電技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用[J]. 文博,魏偉,賈慶生,錢蒈. 集成電路應(yīng)用. 2013(08)
[10]無線充電用軟磁鐵氧體材料[J]. 董生玉,杜成虎,孫蔣平,申志剛. 磁性材料及器件. 2012(06)
博士論文
[1]磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)功效分析及優(yōu)化設(shè)計[D]. 王圣明.華中科技大學(xué) 2018
[2]低溫?zé)Y(jié)NiCuZn鐵氧體（LTCF）材料及疊層片式電感應(yīng)用研究[D]. 蘇樺.電子科技大學(xué) 2006
[3]高磁導(dǎo)率NiZn鐵氧體的低溫?zé)Y(jié)研究[D]. 胡軍.浙江大學(xué) 2006
碩士論文
[1]用于無線充電中的NiCuZn鐵氧體屏蔽材料的研究[D]. 李東月.電子科技大學(xué) 2015
[2]磁耦合無線能量傳輸系統(tǒng)的線圈優(yōu)化設(shè)計[D]. 呂超.北京交通大學(xué) 2015
[3]便攜式小功率移動終端無線充電模塊研究[D]. 李星宇.杭州電子科技大學(xué) 2015
[4]低功耗Mn-Zn鐵氧體的制備及磁性能研究[D]. 孫兵.南京航空航天大學(xué) 2014
[5]感應(yīng)式無線充電技術(shù)的研究[D]. 朱美杰.南京信息工程大學(xué) 2012
本文編號：2996931
【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：68 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
感應(yīng)耦合式無線充電系統(tǒng)原理圖
第一章緒論3開發(fā)高磁導(dǎo)率、高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和低功耗的無線充電用軟磁材料，這是提高充電效率的關(guān)鍵之一。圖1-2Qi標(biāo)準(zhǔn)磁屏蔽結(jié)構(gòu)[5]1.4鐵氧體材料在無線充電中的應(yīng)用現(xiàn)狀無線充電Qi標(biāo)準(zhǔn)中，發(fā)射端可歸為固定位置型、單線圈自由位置型以及多線圈自由位置型三類[6,16]，Qi標(biāo)準(zhǔn)中提出了將Material44牌號的NiZn鐵氧體材料用于固定型發(fā)射端，表1-2列出了Qi標(biāo)準(zhǔn)中的鐵氧體磁屏蔽參考材料以及國內(nèi)天通公司生產(chǎn)的材料，包括MnZn和NiZn鐵氧體材料兩類[17]。表1-2發(fā)射端類型和鐵氧體隔磁片參考材料[5,18,19]類型固定位置型單線圈自由位置型多線圈自由位置型工作頻率110~205kHz140kHz105~113kHzQi標(biāo)準(zhǔn)參考材料Material44—FairRiteMaterial28—Steward,Inc.DPR-MF3—DaidoSteelHS13-H—DaidoSteelMaterial78—FairRite3C94—Ferroxcube.N87—EpcosAG.PC44—TDKCorp.無特別說明參考單線圈自由位置型材料要求損耗孝高頻磁屏蔽效果好較高的可靠性有高Bs和低Pcv特性天通公司材料TN40L（NiZn鐵氧體薄片）流延工藝NiZn柔性磁片TPB22（MnZn鐵氧體薄片）幾種無線充電用磁屏蔽材料的主要磁性能參數(shù)見表1-3。與MnZn鐵氧體材料相比，NiZn鐵氧體材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率雖然相對較低，但其擁有很大的電阻率，渦流損耗小，同時可以在空氣中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度相較MnZn鐵氧體來說要低[20,21]。國內(nèi)研究生產(chǎn)的NiZn鐵氧體材料具有良好的性能指標(biāo)，但對于感應(yīng)式無線充電技術(shù)來說，目前市場上應(yīng)用于100~205kHz低頻段的NiZn鐵氧體材料在如今的市場上還是比較匱乏。如何降低NiZn鐵氧體燒結(jié)溫度從而降低制造能耗，提高材料性能以及保證材料批量穩(wěn)定生產(chǎn)，還需要進(jìn)一步的深入研究。
鉤桑?渲蠴2-構(gòu)成的面心立方密堆積的晶體結(jié)構(gòu)中，理論上存在著64個A位四面體間隙和32個B位八面體間隙。金屬離子半徑較氧離子半徑要小，根據(jù)半徑大小不同，金屬離子將會占據(jù)不同類型間隙[38]，其中四面體間隙的空間小，尺寸較小的金屬離子才可填充，而對于尺寸較大的金屬離子，則會填充進(jìn)入較大空間的八面體間隙。在NiCuZn尖晶石晶胞中有8個金屬離子填充了A位，其余16個金屬離子填充了B位，圖2-1為NiCuZn尖晶石鐵氧體晶胞示意圖，圖中O2-離子為白色球，斜陰影球為A位金屬離子，黑色球則表示B位金屬離子[39,40]。圖2-1NiCuZn尖晶石鐵氧體晶胞示意圖[39]
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]無線充電用磁屏蔽材料[J]. 周麗波,梁迪飛,李維佳,王云,袁玉靈,吳潘. 磁性材料及器件. 2019(06)
[2]V2O5摻雜對低溫?zé)Y(jié)寬溫NiCuZn鐵氧體顯微結(jié)構(gòu)及性能的影響[J]. 劉興,何超,陳軻. 磁性材料及器件. 2017(01)
[3]無線充電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 邱紅. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2016(15)
[4]無線傳能技術(shù)的發(fā)展與展望[J]. 林桂江. 科技展望. 2016(03)
[5]組合摻雜對低溫?zé)Y(jié)NiZn功率鐵氧體功耗特性的影響[J]. 劉興,王升,張鑫. 磁性材料及器件. 2015(06)
[6]淺談無線充電技術(shù)及磁性材料在其中的應(yīng)用[J]. 萬飛,張繼松. 磁性材料及器件. 2014(03)
[7]軟磁材料開發(fā)應(yīng)用新熱點[J]. 許佳輝,張瑞標(biāo),邵峰. 磁性材料及器件. 2014(03)
[8]基于電磁感應(yīng)的無線充電技術(shù)傳輸效率的仿真研究[J]. 熊承龍,沈兵,趙寧. 電子器件. 2014(01)
[9]無線充電技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用[J]. 文博,魏偉,賈慶生,錢蒈. 集成電路應(yīng)用. 2013(08)
[10]無線充電用軟磁鐵氧體材料[J]. 董生玉,杜成虎,孫蔣平,申志剛. 磁性材料及器件. 2012(06)
博士論文
[1]磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)功效分析及優(yōu)化設(shè)計[D]. 王圣明.華中科技大學(xué) 2018
[2]低溫?zé)Y(jié)NiCuZn鐵氧體（LTCF）材料及疊層片式電感應(yīng)用研究[D]. 蘇樺.電子科技大學(xué) 2006
[3]高磁導(dǎo)率NiZn鐵氧體的低溫?zé)Y(jié)研究[D]. 胡軍.浙江大學(xué) 2006
碩士論文
[1]用于無線充電中的NiCuZn鐵氧體屏蔽材料的研究[D]. 李東月.電子科技大學(xué) 2015
[2]磁耦合無線能量傳輸系統(tǒng)的線圈優(yōu)化設(shè)計[D]. 呂超.北京交通大學(xué) 2015
[3]便攜式小功率移動終端無線充電模塊研究[D]. 李星宇.杭州電子科技大學(xué) 2015
[4]低功耗Mn-Zn鐵氧體的制備及磁性能研究[D]. 孫兵.南京航空航天大學(xué) 2014
[5]感應(yīng)式無線充電技術(shù)的研究[D]. 朱美杰.南京信息工程大學(xué) 2012
本文編號：2996931
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