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磁性材料在無(wú)線充電技術(shù)中的應(yīng)用

發(fā)布日期:2019-9-24 14:08:13

  無(wú)線充電技術(shù)(Wireless charging technology;Wireless charge technology),源于無(wú)線電能傳輸技術(shù),小功率無(wú)線充電常采用電磁感應(yīng)式(如對(duì)手機(jī)充電的Qi方式,但中興的電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電方式采用的感應(yīng)式),大功率無(wú)線充電常采用諧振式(大部分電動(dòng)汽車(chē)充電采用此方式)由供電設(shè)備(充電器)將能量傳送至用電的裝置,該裝置使用接收到的能量對(duì)電池充電,并同時(shí)供其本身運(yùn)作之用。由于充電器與用電裝置之間以磁場(chǎng)傳送能量,兩者之間不用電線連接,因此充電器及用電的裝置都可以做到無(wú)導(dǎo)電接點(diǎn)外露。

  無(wú)線充電器主要用到的磁性材料有:NdFeB永磁體、NiZn鐵氧體薄磁片、MnZn鐵氧體薄磁片、柔性鐵氧體磁片;用軟磁鐵氧體材料制作的各種隔磁片作為無(wú)線充電技術(shù)的主要部件,在無(wú)線充電設(shè)備中起增高感應(yīng)磁場(chǎng)和屏蔽線圈干擾的作用。無(wú)線充電器對(duì)軟磁鐵氧體材料性能和產(chǎn)品尺寸、可靠性等要求較高,接收端對(duì)其要求更高。


  按照接受端放置方式,無(wú)線充電發(fā)射端分為固定位置型、單線圈自由位置型和多線圈自由位置型,這些發(fā)射端對(duì)鐵氧體產(chǎn)品的要求不盡相同。


  固定位置型充電器應(yīng)用釹鐵硼永磁片定位,終端設(shè)備需要放在固定的位置才能進(jìn)行充電和實(shí)現(xiàn)充電效率大化。Qi標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定此類(lèi)設(shè)計(jì)工作頻率在110kHz~205kHz。固定位置型充電器諧振頻率較高,一般采用具有損耗小、高頻磁屏蔽效果好的NiZn鐵氧體薄片作為隔磁片。


  單線圈自由位置型充電設(shè)備內(nèi)部的線圈帶有驅(qū)動(dòng)裝置,可在平面中移動(dòng)。其通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)終端設(shè)備放置位置,移動(dòng)線圈至該位置,使線圈的位置與終端接收位置相一致。從而實(shí)現(xiàn)充電及提高充電效率,此類(lèi)設(shè)計(jì),可允許終端放在充電板上的任何位置進(jìn)行充電。Qi標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定此類(lèi)充電器工作頻率為140kHz,由于線圈需要移動(dòng),要求隔磁片具有較高的可靠性,所以隔磁片一般應(yīng)用流延工藝制作的柔性磁片。


  多線圈自由位置型充電器可以同時(shí)為多部終端充電,其內(nèi)部排列了多個(gè)線圈,這些線圈覆蓋了充電座的大部分區(qū)域。由此,終端可以比較自由地放置在充電座上,充電器會(huì)自動(dòng)選擇幾個(gè)能傳輸?shù)木€圈來(lái)供電。Qi標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,多線圈自由位置型充電器工作頻率為105kHz~113kHz,隔磁片一般選用具有高Bs和低損耗特性的MnZn功率材料。


  應(yīng)用于無(wú)線充電系統(tǒng)中的永磁體材料,一方面,增強(qiáng)發(fā)射和接收線圈間磁通量,提高傳輸效率;另一方面,作為發(fā)射和接收之間的定位裝置,便于終端設(shè)備快速準(zhǔn)確定位。小型無(wú)線充電設(shè)備多用NdFeB永磁體材料;大型的無(wú)線充電設(shè)備可用永磁鐵氧體材料代替NdFeB永磁體材料,降低成本。如:英國(guó)哥倫比亞大學(xué)(UBC)采用非接觸動(dòng)態(tài)磁耦合或MDC方式,利用兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)的磁鐵的磁場(chǎng)相互作用,在距離102mm~152mm下實(shí)現(xiàn)EV無(wú)線充電。


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