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《电子科技大学》 2015年
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用于无线充电中的NiCuZn铁氧体屏蔽材料的研究

李东月  
【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。
【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

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