CN105500851A - 用于无线充电的复合片及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于无线充电的复合片及其制造方法。本发明的目的涉及一种用于无线充电的复合片和制造用于无线充电的复合片的方法，以及包括用于无线充电的复合片的无线电力接收装置，其中，所述复合片包括多个片层，所述片层包括：第一片层，包含软磁铁氧体金属粉末；第二片层，堆叠在第一片层的顶部或底部的任意一个表面上，其中，第一片层和第二片层具有不同的厚度和热导率。

Description

用于无线充电的复合片及其制造方法
本申请要求于2014年10月13日提交的申请序列号为10-2014-0137456的韩国专利申请的权益，在此，所述韩国专利申请的内容通过引用被全部包含于本申请中。
技术领域
本发明涉及一种用于无线充电的复合片以及用于制造所述复合片的方法。
背景技术
最近，由于越来越多地通过智能电话和PDA观看视频和TV，因此对于高容量电池的使用需求日益增加。为此，正在研究和开发多种充电装置以及相关的方法。
通常，使用将电池和充电器电连接的接触式充电来对电池充电。接触式充电是一种将接收装置的端子与电源直接接触的方法。所述方法具有简单的结构并已经在各种应用中被广泛使用。
然而，由于电子装置的小型化和轻量化导致接收装置的端子和电源之间的接触压力低，因此产生充电故障，从而引起对非接触式充电(例如，无线充电)的关注，非接触式充电通过使用磁性耦合来在没有电接触的情况下对电池充电。
非接触式充电是一种通过在接收装置和电源这两侧均布置线圈来利用电磁感应的方法，其中，一个线圈(发送器线圈)设置到充电器，另一线圈(接收器线圈)设置到被充电的对象，通过两个线圈的感应耦合而驱动的电流被转换为电能。
此时，复合片被布置在发送器线圈和电池之间，从而防止从发送器线圈产生的磁场进入电池。还需要散发在充电对象和充电器不共线时所产生的热量。
发明内容
提出本发明以克服上述问题，也就是说，因此本发明的目标是有效驱散从接收器线圈产生的热量。该问题可通过在接收器线圈和电池之间布置复合片(compositesheet)来解决，其中，所述复合片由交替堆叠的高金属含量软磁铁氧体片的层和低金属含量软磁铁氧体片的层构成。
根据用于实现该目标的本发明的一个方面，所述复合片由多个片层构成。所述片层由第一片层和第二片层构成，第一片层包含软磁铁氧体金属粉末，第二片层堆叠在第一片层的任意一侧上。第一片层和第二片层可具有不同的厚度和热导率。
第二片层也可包含软磁铁氧体金属粉末，但是其含量比第一片层中的含量低，例如，第一片层在树脂中包含80wt％以上的软磁铁氧体金属粉末，而第二片层包含小于40wt％的软磁铁氧体金属粉末或者不包含软磁铁氧体金属粉末。
软磁铁氧体金属粉末可形成为片状，由包含铁(Fe)、硅(Si)和铝(Al)的仙台斯特合金(Sendustalloy)构成，并且可被水平布置在所述复合片中。
本发明的另一目标可通过以下方式来实现：形成包含软磁铁氧体金属粉末的第一片层，形成以与第一片层的厚度不同的厚度制成并具有不同的热导率的第二片层，通过在第一片层的任意一个表面上堆叠第二片层来形成片层，堆叠并挤压多个片层。
附图说明
通过以下结合附图对实施例的描述，本总体发明构思的这些和/或其它方面以及优点将变得清楚并更易于理解，在附图中：
图1是无线充电***的外形的透视图；
图2是图1内部的拆分截面图；
图3是根据本发明的实施例的复合片的剖视图的放大部分；
图4是示出图3内部的热传递的示图；
图5是表示根据本发明的实施例的制造复合片的方法的工艺流程图；
图6是表示根据本发明的另一实施例的制造复合片的方法的工艺流程图。
具体实施方式
在此使用的术语被提供用于解释实施例，但不限制本发明。贯穿本说明书，除非上下文明确指示，否则单数形式包括复数形式。当在此使用术语“包括”和/或“包含”时，除了上述组件、步骤、操作和/或装置之外，不排除其它组件、步骤、操作和/或装置的存在和添加。
通过以下结合附图的详细描述和优选实施例，本发明的目标、特定优点和新特征将变得更清楚。在说明书中，在将参考标号添加到每个附图的元件时，应注意的是即使元件在不同的附图中示出，相同的参考标号也表示相同的元件。此外，在描述本发明的过程中，相关的已知技术的详细描述将被省略以便不会掩盖本发明的主题。在说明书中，术语“第一”、“第二”等被用于在相似的元件之间进行区分，但不限制这些元件。
用于无线充电的复合片的结构
在下文中将参照附图详细描述本发明的构造和操作效果。
图1是无线充电***的外形的透视图，图2是图1内部的拆分截面图。此外，附图中的元件不必按比例绘制。例如，附图中的部分元件的尺寸可相对于其它元件被放大以帮助更好地理解本发明的实施例。
参照图1和图2，一般的非接触式充电***100包括无线电力发送装置110和无线电力接收装置120。
无线电力发送装置110在附近产生磁场，无线电力接收装置120使用该磁场利用电磁感应来进行充电。无线电力接收装置120可在多种电子装置(诸如，蜂窝电话、膝上型计算机或平板PC)中实现。
在无线电力发送装置内部，发送器线圈111形成在板112上。当交流电流流过无线电力发送装置时，在周围产生磁场。因此，在无线电力接收装置120内部的接收器线圈121处产生由发送器线圈111感应的电动势，从而对电池122进行充电。
电池122可以是可充电电池(例如，镍氢电池或锂离子电池)，但是并不限于此。此外，电池122可与无线电力接收装置120分开构成以连接到无线电力接收装置120和从无线电力接收装置120移除，或者，被构造为电池122和无线电力接收装置120为一体化装置。
电结合的发送器线圈111和接收器线圈121是盘绕成的金属铜线，如此，线圈的形状可以为圆形、椭圆形、矩形或菱形，但是线圈的尺寸和匝数可根据需求的特性而变化。
复合片123可位于接收器线圈121和电池122之间。当感应到电动势时，接收器线圈121产生热量。如果产生的热量被过多地传递到位于接收器线圈121的顶部的电池122，则充电效率会下降。这样，放置在接收器线圈121和电池122之间的复合片123应能够进行横向散热。
图3是根据本发明的实施例的复合片的剖视图的放大部分。
参照图2、图3和图4，复合片123位于接收器线圈121和电池122之间以阻隔从接收器线圈121产生的磁场。另外，复合片123吸收从接收器线圈121产生的热量并迅速散热，从而防止过多的热被传递到电池122。
参照图3，根据实施例的复合片123可由多个片层130构成。图3示出了三层片层130的构成结构，但是并不限于此。当有多个片层130堆叠时，更多的热量可被横向驱散。然而，为了防止片层123过厚，2至7层片层130是优选的。
片层130由第一片层131和第二片层构成，其中，第二片层堆叠在第一片层131的顶部或底部。在实施例中，第二片层132堆叠在第一片层131的顶部。此时，第一片层131用于横向驱散从底部产生的热量，第二片层用于阻止热量传递到片层130的顶部。
根据实施例的用于无线充电的复合片123用于吸收大量热量并横向散热，第一片层131可形成为比第二片层132更厚。此时，第二片层132的厚度可以是30um至50um，而第一片层131的厚度可以是至少第二片层132的厚度的3倍。
同时，第一片层131和第二片层132在其树脂151和152中包含软磁铁氧体金属粉末，所述树脂可以是从包含橡胶(NBR，丁腈橡胶)、塑料(PE，聚乙烯)或PVB(聚乙烯醇缩丁醛)的组中选择的任何一种。第一片层131的树脂可以与用于第二片层132的树脂相同或者可以使用不同的材质。
对于软磁铁氧体金属粉末，可以使用包含铁(Fe)、硅(Si)和铝(Al)的仙台斯特合金。仙台斯特合金具有以下成分：81～92％铁、5～11％硅和3～8％铝，由于相对高的磁导率以及低的涡流损失，因此适于用作软磁铁氧体金属粉末。
此外，可使用各种形状的颗粒，所述形状包括片状、圆形、针形、矩形或六边形。为了增大横向上的热导率，可使用片状粉末。片状的软磁铁氧体金属粉末141、142的长轴可在片层130中被水平地布置。
此时，片状的软磁铁氧体金属粉末141、142的厚度可以是0.1um至5um，但是0.5um至2um是优选的。平均直径可以是20um至100um，优选的直径是40um至60um。另外，包括磨碎机、球磨机和研磨机的生产设备可被使用以将软磁铁氧体金属粉末变为片状颗粒。
为了沿着横向而不是沿着竖直方向传递从片层130的底部产生的热量，第一片层131可包含大量在热吸收方面表现极佳的软磁铁氧体金属粉末，其中，长轴沿着水平方向依次布置。在树脂151内部的软磁铁氧体金属粉末的优选的量可以是至少80wt％。
此外，第二片层132阻止热量沿竖直方向传递，并可主要由树脂物质形成。第二片层132由具有低的热传递效率的树脂形成；一个片层130可包含少量的软磁铁氧体金属粉末以有效驱散过量的热。
被包含在第二片层132中的软磁铁氧体金属粉末的优选的量为小于40wt％。
此时，所述软磁铁氧体金属粉末的重量比越低，热吸收量越小从而导致向上传递的热量减少。然而，所包括的软磁铁氧体金属粉末的量可以是至少10～25wt％以在多个片层130中逐渐释放热量。
最后，根据实施例，用于无线充电的复合片123由多个片层130形成，在所述多个片层130中，具有高含量的软磁铁氧体金属粉末141的第一片层131与第二片层132交替地堆叠，其中，第二片层132位于第一片层131的顶部并具有低含量的软磁铁氧体金属粉末142。这样，可实现从片层130的底部到顶部沿着横向逐渐释放热量。
图4是示出根据本发明的在复合片内部的热传递的示图。参照图4，在根据本发明的实施例的用于无线充电的复合片中，具有低含量的软磁铁氧体金属粉末142的第二片层132堆叠在具有高含量的软磁铁氧体金属粉末141的第一片层131的顶部。
从复合片123的底部产生的热被传导通过堆叠在最底部的片层130到达堆叠在顶部的片层130。此时，从底部产生的热被第一片层131吸收，其中，与第二片层132相比，第一片层131具有的软磁铁氧体金属粉末141的含量较高，在片层130中，片状软磁铁氧体金属粉末的长轴沿着水平方向依次布置，从而沿着横向散热。
此时，与第一片层131相比，第二片层132具有的软磁铁氧体金属粉末142的含量较低。这样，通过利用具有低的热导率的树脂152构成第二片层132，由于与第一片层131相比，第二片层132具有的热导率较低，因此被传导到顶部的热量可减少。
在根据本发明的用于无线充电的复合片123中，包括第一片层131和第二片层132的片层130可堆叠为多于一层。
因此，释放所吸收的从底部产生的热量的第一片层131和阻止热量被传导到顶部的第二片层132被交替堆叠，与仅利用一个层形成的复合片相比，可有效控制传递到顶部的热量。
实施例1：制造用于无线充电的复合片的方法
图5是表示根据本发明的实施例的制造用于无线充电的复合片的方法的工艺流程图。
制造根据本发明的实施例的用于无线充电的复合片的方法可配置如下。
制造根据本发明的复合片的方法可包括以下步骤：形成包括软磁铁氧体金属粉末的第一片层(S510)；形成第二片层，其中，第二片层被制造为厚度不同于第一片层的厚度并具有不同的热导率(S520)；通过在第一片层的顶部表面上堆叠第二片层来形成片层(S530)；堆叠并挤压所述多个片层(S540)。
在形成第一片层的步骤S510(S510)中，可包括以下步骤：使软磁铁氧体金属粉末形成为片状颗粒，所述片状颗粒具有0.5um至2um的厚度并具有40um至60um的平均直径(S511)；通过将片状的软磁铁氧体金属粉末与树脂混合来形成复合物(compositecompound)(S512)；对复合物进行硬化和干燥(S513)。
此时，在使软磁铁氧体金属粉末形成为片状粉末的步骤S511中，由仙台斯特合金(包含铁(Fe)、硅(Si)和铝(Al))制成的软磁铁氧体金属粉末变为0.5um至2um厚、平均直径为40um至60um的片状颗粒。可使用包括磨碎机、球磨机和研磨机的生产设备来将软磁铁氧体金属粉末变为片状颗粒。
在形成复合物的步骤S512中，树脂与片状的软磁铁氧体金属粉末混合以使包含至少80wt％的片状的软磁铁氧体金属粉末。树脂可以是从包含橡胶(NBR，丁腈橡胶)、塑料(PE，聚乙烯)或PVB(聚乙烯醇缩丁醛)的组中选择的任何一种。此时，在复合物中，片状的软磁铁氧体金属粉末的长轴沿水平方向依次布置以增大横向上的热导率。
此外，在形成复合物的步骤S512中，考虑到生产的方便性和片层的稳定性，可添加普通的添加剂。例如，通过从包括热稳定剂、塑化剂和润滑剂的组中选择至少一种来获得所述添加剂。
此时，热稳定剂是用于保持在制造过程中伴随有大量热的橡胶或合成树脂的热稳定性的添加剂。在由树脂和软磁铁氧体金属粉末组成的100％重量的混合物中占1％至10％是优选的。如果热稳定剂的含量在重量上小于1％，则不足以保持热稳定性，当热稳定剂的含量在重量上超过10％时，软磁铁氧体金属粉末之间的距离会增大。
此外，塑化剂是添加到橡胶中以通过降低玻璃转变温度和熔点来软化橡胶的添加剂。
此外，润滑剂是提高生产率和机械加工性并提高稳定剂的稳定性效果的另一种添加剂。
同时，在对复合物进行硬化和干燥的步骤S513中，通过对复合物进行硬化和干燥来形成第一片层。包括软磁铁氧体金属粉末和树脂的复合物被硬化，然后在50℃至150℃下在干燥机中被干燥10分钟至5小时，根据需要可应用热风干燥。
在形成第二片层的步骤S520中，与步骤S510类似，可包括以下步骤：使软磁铁氧体金属粉末形成为片状颗粒，所述片状颗粒具有0.5um至2um的厚度并具有40um至60um的平均直径(S521)；通过将片状的软磁铁氧体金属粉末与树脂混合来形成复合物(S522)；对复合物进行硬化和干燥(S523)。将不再提供相同配置的详细描述。
在形成复合物的步骤S522中，树脂与片状的软磁铁氧体金属粉末混合，从而包含少于40wt％的片状的软磁铁氧体金属粉末。树脂可以是从包含橡胶(NBR，丁腈橡胶)、塑料(PE，聚乙烯)或PVB(聚乙烯醇缩丁醛)的组中选择的任何一种。
在形成片层的步骤S530中，由步骤S520制成的第二片层堆叠在由步骤S510制成的第一片层的顶部。
然后，在堆叠并挤压多个片层的步骤S540中，通过堆叠所述多个片层、在80℃至200℃下加热、然后挤压所述多个片层来形成用于无线充电的复合片。
在实施例中，在堆叠并挤压所述多个片层的步骤S540中，通过在压膜中***片层，在100℃至180℃的温度和100kgf/cm2至180kgf/cm2的压力下对压膜进行加热并加压10至60分钟以通过热压处理来使堆叠的片熔合在一起。
同时，通过在加压状态下冷却高密度的铁氧体片来防止由以上处理形成的高密度铁氧体片膨胀，从而可形成高密度的复合片。
实施例2：制造用于无线充电的复合片的方法
图6是示出根据本发明的另一实施例的制造复合片的方法的处理流程图。
制造根据本发明的复合片的方法可包括以下步骤：使软磁铁氧体金属粉末形成为片状颗粒，所述片状颗粒具有0.5um至2um的厚度并具有40um至60um的平均直径(S610)；通过将片状的软磁铁氧体金属粉末与树脂混合来形成复合物(S620)；使混合在复合物中的软磁铁氧体金属粉末沉淀(S630)；通过对复合物进行硬化和干燥来形成多个片层(S640)；堆叠并挤压所述多个片层(S650)。
此时，在形成复合物的步骤S620中，由步骤S610形成的片状的软磁铁氧体金属粉末与树脂混合在一起以形成复合物。树脂可以是从包含橡胶(NBR，丁腈橡胶)、塑料(PE，聚乙烯)或PVB(聚乙烯醇缩丁醛)的集合中选择的任何一种。
同时，在使软磁铁氧体金属粉末沉淀的步骤S630中，混合在以上形成的复合物中的软磁铁氧体金属粉末沉淀并沉入底部。复合物被静置30至90分钟，使得比树脂重的软磁铁氧体金属粉末可以因重力而下沉。
因此，高含量的软磁铁氧体金属粉末被包含在复合物的底部，而低含量的软磁铁氧体金属粉末被包含在复合物的顶部，优选地，大于80wt％的位于底部，小于40wt％的位于顶部。
在形成片层的步骤S640中，沉淀出软磁铁氧体金属粉末的复合物通过硬化和干燥而形成片层。沉淀出软磁铁氧体金属粉末的复合物被硬化，然后在50℃至150℃下在干燥机中被干燥10分钟至5小时。根据需要可应用热风干燥。
在堆叠并挤压片层的步骤S650中，以上形成的片层由多个片层堆叠而成，然后被挤压。堆叠以有效释放热量并防止过厚的优选的层数为2至7层。
利用包含高含量的软磁铁氧体金属粉末的层与包含低含量的软磁铁氧体金属粉末的另一层交替地堆叠来形成用于无线充电的复合片，从而沿横向释放热量并防止过多的热量沿竖直方向传递。
以上描述阐述了本发明。此外，以上描述示出并解释了本发明的优选实施例，但是应理解的是，本发明能够在各种其它的组合、变型和环境中使用，并且能够在这里阐述的发明构思的范围内、与以上教导和/或相关领域的技术或知识相适应地进行改变和变型。以上在此描述的实施例还意图解释实践本发明所已知的最佳模式，并使本领域的其它技术人员以这种或其它实施例的方式和利用本发明的特定应用或用途所需要的各种变型来利用本发明。因此，描述不意图将本发明限于在此公开的形式。另外，意图将权利要求解释为包括可选的实施例。

Claims (19)

1.一种用于无线充电的复合片，包括：
多个片层，其中，所述多个片层包括：
第一片层，包含软磁铁氧体金属粉末；
第二片层，堆叠在第一片层的顶部或底部的任意一个表面上，其中，第一片层和第二片层具有不同的厚度和热导率。
2.根据权利要求1所述的用于无线充电的复合片，其中，第二片层包含软磁铁氧体金属粉末，但是具有的含量比第一片层包含的含量低。
3.根据权利要求2所述的用于无线充电的复合片，其中，第一片层被制造成比第二片层厚。
4.根据权利要求2所述的用于无线充电的复合片，其中，第二片层被制造成比第一片层厚。
5.根据权利要求1所述的用于无线充电的复合片，其中，所述复合片由总共2到7层片层构成。
6.根据权利要求2所述的用于无线充电的复合片，其中，第一片层在第一片层的树脂中包含至少80wt％的软磁铁氧体金属粉末，第二片层在第二片层的树脂中包含小于或等于40wt％的软磁铁氧体金属粉末。
7.根据权利要求1所述的用于无线充电的复合片，其中，第二片层由无软磁铁氧体金属粉末的树脂制成。
8.根据权利要求1所述的用于无线充电的复合片，其中，第二片层的厚度为30um至50um，第一片层的厚度至少为第二片层的厚度的3倍。
9.根据权利要求1所述的用于无线充电的复合片，其中，所述软磁铁氧体金属粉末形成为片状。
10.根据权利要求1所述的用于无线充电的复合片，其中，软磁铁氧体金属粉末的长轴在第一片层和第二片层之间沿着水平方向依次布置。
11.根据权利要求1所述的用于无线充电的复合片，其中，软磁铁氧体金属粉末由包含铁、硅和铝的仙台斯特合金构成。
12.根据权利要求6所述的用于无线充电的复合片，其中，树脂是从包含橡胶(NBR，丁腈橡胶)、塑料(PE，聚乙烯)或聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的组中选择的任何一种。
13.一种无线电力接收器，包括：
根据权利要求1至12中的任一项所述的用于无线充电的复合片；
电池，形成在所述用于无线充电的复合片的顶部；
线圈，形成在所述用于无线充电的复合片的底部。
14.一种制造用于无线充电的复合片的方法，包括：
形成包括软磁铁氧体金属粉末的第一片层；
形成第二片层，其中，第二片层被制造成与第一片层的厚度不同的厚度并具有不同的热导率；
通过在第一片层的顶部或底部的任意一个表面上堆叠第二片层来形成多个片层；
堆叠并挤压所述多个片层。
15.根据权利要求14所述的制造用于无线充电的复合片的方法，其中，形成第一片层的方法包括：
使软磁铁氧体金属粉末形成为片状颗粒；
通过将片状的软磁铁氧体金属粉末与树脂混合来形成复合物，以包含至少80wt％的软磁铁氧体金属粉末；
对所述复合片进行硬化和干燥。
16.根据权利要求14所述的制造用于无线充电的复合片的方法，其中，形成第二片层的方法包括：
使软磁铁氧体金属粉末形成为片状颗粒；
通过将片状的软磁铁氧体金属粉末与树脂混合来形成复合物，以包含小于或等于40wt％的软磁铁氧体金属粉末；
对所述复合片进行硬化和干燥。
17.根据权利要求15或16所述的制造用于无线充电的复合片的方法，其中，软磁铁氧体金属粉末的长轴在复合物中沿着水平方向依次布置。
18.一种制造用于无线充电的复合片的方法，包括：
通过将软磁铁氧体金属粉末与树脂混合来形成复合物；
使混合在所述复合物中的软磁铁氧体金属粉末沉淀；
通过对所述复合物进行硬化和干燥来形成多个片层；
堆叠并压挤压所述多个片层。
19.根据权利要求18所述的制造用于无线充电的复合片的方法，还包括：使软磁铁氧体金属粉末形成为片状颗粒。
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