用于无线充电中的NiCuZn铁氧体屏蔽材料的研究

发布时间：2017-10-16 04:22

  本文关键词：用于无线充电中的NiCuZn铁氧体屏蔽材料的研究

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【摘要】：近几年来无线充电技术已成为了热点,现有的且比较有市场的无线充电设备,是基于电磁感应和电磁谐振技术,前者的主要应用频段为100~205KHz(参考Qi标准),后者应用频段为10MHz左右(可与NFC技术结合)。但无线充电设备还没有普及,主要是因为其技术还存在诸多问题,最主要的是如何提高充电效率,从而使其能够与有线充电相比较。Qi标准中指出可以用Ni Zn铁氧体作为屏蔽材料。而铁氧体屏蔽材料的磁性能参数对充电效率在一定程度上有着关键性的影响。首先,针对应用于低频段(100~205KHz)NiCuZn铁氧体进行了研究,目标是制备出具有高起始磁导率、高饱和磁感应强度和低功耗的材料。主要集中在配方的设计和工艺调节方面。得出结论:ZnO含量的范围从26.78mol%增加到29.87mol%,材料μi在上升,Bs、Br、Hc和Pcv都在逐渐减小,经综合衡量,Zn O含量在28.84mol%~29.87mol%之间选取比较合适。CuO有助于烧结,μi随CuO含量的增加呈现出先升高后下降的现象,其含量设置在6.695mol%~8.24mol%左右能较好的兼顾材料磁性能。Fe2O3含量为48.5mol%时,μi值达到最大,主配方中其含量控制在47.5mol%~48.5mol%之间最有利于实现研究目标。V2O5的掺入可以使晶粒增大且生长比较均匀,起始磁导率变大,但是过量掺杂,会使材料的磁性能恶化。合适的预烧温度可以优化材料的性能,本文中温度设置在800℃~850℃之间为最佳;适当延长二次球磨时间有利于对预烧粉料进行更彻底的破碎,从而促进粉料的烧结,使其结晶更彻底,提高结晶程度,二磨的时间设置为4~5小时达到的效果最好。其次,选择应用于高频段(10~13.56MHz)的NiCuZn铁氧体屏蔽材料为研究对象,其目标是提磁导率??值(13.56MHz处大于210),降低磁导率的虚部值即损耗(13.56MHz处小于10)。此过程分析了调节工艺,以及掺杂Co2O3和Co2O3-V2O5对其性能的影响。了解到Co离子的引入会提高截止频率,从而降低损耗。结果显示,以(Zn0.50Cu0.13Ni0.37O)1.03(Fe2O3)0.97为主配方,预烧温度设为900℃,二次球磨掺入0.4wt%的Co2O3,球磨3小时,烧结温度设为1000℃制备出的样品基本达到了目标要求。最后,以应用于低频的接收线圈加入NiCuZn铁氧体为例,对其对无线充电效率的影响进行了仿真分析。获知:材料??值不变,同频率下,??增大,充电效率会变大;材料损耗??对充电效率的作用很小;铁氧体材料具有抗金属环境的特性。
【关键词】：NiCuZn铁氧体 无线充电 屏蔽材料
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM277
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 铁氧体材料作为无线充电屏蔽材料的机理11-13
• 1.3 国内外研究动态13-14
• 1.4 本文的主要内容和结构安排14-16
• 第二章 NiCuZn铁氧体的相关理论、制备工艺和测试方法16-26
• 2.1 NiCuZn铁氧体的晶格结构16-17
• 2.2 NiCuZn铁氧体的重要磁参数17-20
• 2.2.1 磁导率17-18
• 2.2.2 饱和磁感应强度、剩余磁感应强度18-19
• 2.2.3 矫顽力19-20
• 2.2.4 磁损耗20
• 2.3 NiCuZn铁氧体的制备方法20-22
• 2.4 性能测试方法22-26
• 第三章 低频段的NiCuZn铁氧体屏蔽材料的研究26-45
• 3.1 配方对NiCuZn铁氧体性能的影响26-37
• 3.1.1 Zn~(2+)含量对NiCuZn铁氧体性能的影响26-29
• 3.1.1.1 Zn~(2+)含量对材料晶体结构的影响26-27
• 3.1.1.2 Zn~(2+)含量对材料起始磁导率和饱和磁感应强度的影响27-28
• 3.1.1.3 Zn~(2+)含量对材料功率损耗的影响28-29
• 3.1.2 Cu~(2+)含量对Ni CuZn铁氧体性能的影响29-33
• 3.1.2.1 Cu~(2+)含量对材料物相结构和密度的影响30-31
• 3.1.2.2 Cu~(2+)含量对材料起始磁导率的影响31-32
• 3.1.2.3 Cu~(2+)含量对材料饱和磁感应强度和功率损耗的影响32-33
• 3.1.3 Fe含量对NiCuZn铁氧体性能的影响33-35
• 3.1.3.1 Fe含量对材料起始磁导率的影响33-34
• 3.1.3.2 Fe含量对材料饱和磁感应强度和功率损耗的影响34-35
• 3.1.4 添加剂V_2O_5对NiCuZn铁氧体性能的影响35-37
• 3.1.4.1 V_2O_5对材料微观形貌的影响35-36
• 3.1.4.2 V_2O_5对材料起始磁导率的影响36
• 3.1.4.3 V_2O_5对材料饱和磁感应强度和功率损耗的影响36-37
• 3.2 制备工艺对铁氧体性能的影响37-43
• 3.2.1 预烧温度对NiCuZn铁氧体性能的影响38-41
• 3.2.1.1 预烧温度对材料微观形貌和相结构的影响38-39
• 3.2.1.2 预烧温度对材料起始磁导率的影响39-40
• 3.2.1.3 预烧温度对材料饱和磁感应强度和功率损耗的影响40-41
• 3.2.2 二次球磨时间对NiCuZn铁氧体性能的影响41-43
• 3.3 本章小结43-45
• 第四章 高频段的NiCuZn铁氧体屏蔽材料的研究45-52
• 4.1 Co_2O_3掺杂对NiCuZn铁氧体性能的影响45-47
• 4.2 Co_2O_3-V_2O_5联合掺杂对NiCuZn铁氧体性能的影响47-48
• 4.3 调节工艺条件对NiCuZn铁氧体的磁性能的影响48-50
• 4.3.1 调节预烧温度49
• 4.3.2 调节二次球磨时间49-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第五章 NiCuZn铁氧体作为屏蔽材料的仿真分析52-59
• 5.1 仿真软件介绍52
• 5.2 NiCuZn铁氧体屏蔽材料对无线充电效率的影响52-58
• 5.2.1 屏蔽材料磁导率变化对充电效率的影响54-56
• 5.2.2 屏蔽材料损耗变化对充电效率的影响56-57
• 5.2.3 屏蔽材料的抗金属环境特性57-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第六章 结论59-61
• 6.1 本文结论59-60
• 6.2 不足与建议60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65
• 在学期间取得的与学位论文相关的研究成果65-66

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