汽车大功率无线充电的纳米晶电磁屏蔽材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种汽车大功率无线充电的纳米晶电磁屏蔽材料及其制备方法，该材料由若干层大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片通过双面胶带按相互正交垂直排列分布方式粘贴层叠而成，且在最底层大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片的正面和最顶层大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片的背面分别粘贴有黑色PI膜；每层大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片均由若干片长条小宽幅纳米晶软磁隔磁带经过无缝隙的平行排列拼接而成，每层大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片的四周边缘均沿着线圈盘外边呈垂直折弯结构。本发明专利技术的纳米晶电磁屏蔽材料具备高饱和磁感应强度、高居里温度、较高的磁导率和低损耗等优异性能，从而可以在发挥其综合电磁性能的优势，作为汽车无线充电的电磁屏蔽隔磁片来使用。

Nanocrystalline electromagnetic shielding material for high power wireless charging of automobile and its preparation method

The invention discloses a nanocrystalline electromagnetic shielding material for high-power wireless charging of automobile and a preparation method thereof. The material is composed of several layers of large-size and wide-width nanocrystalline soft magnetic separators, which are pasted and laminated by double-sided adhesive tape in a mutually orthogonal and vertical distribution manner, and the large-size and wide-width nanocrystalline soft magnetic separators are pasted and laminated on the front and top of the large-size and wide-width nanocrystalline soft magnetic separators at the bottom Black PI film is pasted on the back of the magnetic disc respectively; each layer of large-size and wide-width nanocrystalline soft magnetic disc is composed of several long strips and small wide-width nanocrystalline soft magnetic disc spliced by seamless parallel arrangement, and the surrounding edges of each layer of large-size and wide-width nanocrystalline soft magnetic disc are vertically bent along the outer edge of the coil disc. The nanocrystalline electromagnetic shielding material of the invention has high saturation magnetic induction strength, high Curie temperature, high permeability, low loss and other excellent properties, so that it can be used as the electromagnetic shielding magnetic separator for wireless charging of automobile to give full play to its advantages of comprehensive electromagnetic performance.

【技术实现步骤摘要】
汽车大功率无线充电的纳米晶电磁屏蔽材料及其制备方法
本专利技术属于纳米晶软磁材料在汽车大功率无线电能传输及电磁屏蔽应用领域，具体涉及一种汽车大功率无线充电的纳米晶电磁屏蔽材料（纳米晶宽幅电磁屏蔽复合叠层片）及其制备方法。
技术介绍
近年来，倡导低碳经济，节能减排已成为全球所关注的热点议题，而由电动汽车取代传统的油机汽车则能够较好地解决机动车排放污染与能源短缺问题，因此为了节约能源，减少环境污染，世界各国均开始大力布局推广新能源电动汽车。电动汽车（BEV）是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，由于对环境影响相对传统燃油汽车较小，其前景被广泛看好，我国也已将发展电动汽车列入战略性新兴产业。但由于电动汽车的电池容量及充电基础设施等条件的限制，充电问题已经成为电动汽车发展过程中面临的最主要的瓶颈问题。作为电动汽车大规模推广应用的重要前提和基础，电动汽车充换电设施建设引起了各方广泛关注。新能源产业的发展，尤其纯电动汽车的快速增长，必然会对电动汽车的充电方式多样化和方便性提出更高的要求。无线充电技术，是将电能从供电发射端线圈传送到用电接收端线圈，并为设备的电池进行充电的技术。无线充电技术作为一项新兴技术，目前已成功商业化应用在智能手机、智能平板、数码设备及其他小型穿戴移动设备上，解决了电子产品的充电接口、充电器和数据线极其繁多且极容易损坏的问题，给人们的工作生活习惯带来了很大的便捷和改善。而在电动汽车领域，无线充电技术目前还是一个全新的概念，由于无线充电技术的非接触供电可以解决传统传导式充电面临的接口限制、安全问题等问题而被各大汽车企业所关注。无线充电简单方便，即停即充，不需手动操作，没有线缆拖拽，能够大大提高了用户体验。此外，无线充电也不受气候条件的影响，在雨雪天气都可以安全充电。还有随着无人驾驶技术的飞速发展，也使得无线充电成为汽车配备成为刚需。可以预见的是，在电动汽车不断普及和无线充电技术不断发展成熟的趋势下，电动汽车必将是无线充电设备最具潜力的应用市场。从原理上讲，无线充电技术主要有三种，包括电磁感应式、磁共振式、无线电波式等。由于技术和市场的推广，无线充电行业标准也相应地形成了两大联盟组织WPC（Qi标准）和Airfuel，两者各自均有十几家公司加入其中。WPC侧重于电磁感应式无线充电，电流频率为200kHz以内，充电效率较高，但充电距离短，主要为中低功率的无线充电系统，代表企业有三星、华为、中兴、诺基亚、摩托罗拉等。而Airfuel注重于磁共振式无线充电，电流频率为6.78MHz，充电效率适中，其充电间距可达到数米的距离，主要为较高功率和较远距离的无线充电系统，代表企业有富士通、索尼、高通、WiTricity等。通常汽车无线充电要达到数千瓦的功率，与底盘与地面距离较远且难以近距离耦合，因此，磁共振技术即被车厂广泛采用。随着高效率天线设计、高效能电力转换技术等解决方案提供商积极投入开发，目前采用磁共振技术的汽车无线充电方案皆可达到85～90%的充电效率，已与磁感应技术90%的传输效率相当。目前在汽车无线充电行业，国外厂商有Evatran、Bombardier、高通、WiTricity、Elix等，在国内从事电动汽车无线充电的有中兴新能源（ZTEV）、中惠创智（Zonecharge）及其它技术公司及科研院所。高通所提供整套电动汽车无线充电解决方案，不仅包括高效可靠的电磁部件、功率电子、系统集成等，还包括异物检测（FOD-ForeignObjectDetecTIon）、活体保护（LOP-LivingObjectProtecTIon）、及定位引导等重要的附属功能。其参考设计涵盖3.7kW、7.4kW、11kW、及22kW不同功率等级，在工作范围内均能达到90%以上的系统效率。除传统的CR环形线圈外，高通主推DD形线圈结构。相比CR环形线圈结构而言，DD形线圈结构更小更轻、效率更高、对准要求低、互操作性好、安全性更高。高通技术方案已在不同的车型平台上集成并测试，包括RenaultFluence、NissanLeaf、BMWi3、BMWi8、及HondaAccord等。尤其是高通（Qualcomm）动态充电技术（DEVC-DynamicElectricVehicleCharging）已成为当今电动汽车无线充电技术的代表，在车速100km/h时仍能给相向或反向行驶的两辆电动车同时充电，充电功率高达20kW。电动汽车无线充电技术通过埋于地面下的供电导轨或设备以高频交变磁场的形式将电能传输给运行或停留在地而上一定范围内的车辆接收端电能拾取机构，进而给车载储能设备供电，可使电动汽车搭载少量电池组，延长其续航里程，同时电能补给变更加安全、便捷。然而无线充电与有线充电同样存在着充电频繁、续航里程短、电池用量大且成本高昂等问题。随着研究的深入，例如高性能磁耦合机构设计、隔磁材料的损耗及发热、电磁兼容、能量传输鲁棒控制等许多关键问题与瓶颈需要亟待解决。无线供电技术的主要参数指标有电能传输距离、功率、效率、藕合机构侧移适应能力、电磁兼容性等。因而，开发大功率、高效率、强侧移适应能力、低电磁辐射、成本适中的无线供电系统，成为国内外各大研究机构当前的主要研究热点，这些问题的解决对于汽车无线供电技术的发展具有指导性作用。无线充电技术在应用时，通常在线圈背面放置一个较高导磁材料的隔磁片，可为供电发射端线圈发出的电磁场提供导磁通道，减少磁力线对电池及其周围的其他部件的电磁辐射及涡流影响，以避免因这种涡流将电能转化为热能而导致各部件发热烧毁，从而影响到无线充电效率的问题。另外，当进行大功率无线充电时，其无线充电的电流很大，甚至会导致线圈背面的隔磁片出现饱和异常，当出现饱和异常时，则无线充电线圈所发出的电磁波会穿过隔磁片进入到内部，引起电池及电池周围部件严重发热，另外严重的电磁辐射带来内部各电子元器件的电磁兼容的影响，最终导致无线充电效率下降甚至工作失效。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种汽车大功率无线充电的纳米晶电磁屏蔽材料及其制备方法，该纳米晶电磁屏蔽材料为具有高饱和磁感应强度、高磁导率、高居里温度、低损耗等优异软磁性能的铁基纳米晶软磁合金材料，用其来作为汽车大功率无线充电的电磁屏蔽隔磁片使用，可满足未来无线充电技术在电动汽车领域应用的需要。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种汽车大功率无线充电的纳米晶电磁屏蔽材料，由n层大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片通过双面胶带粘贴层叠而成，且在第一层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片的正面和第n层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片的背面分别粘贴有一层与所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片尺寸相同的黑色PI膜；在平面结构上，每层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片均由m片具有一定长度a及一定宽度b的长条小宽幅纳米晶软磁隔磁带经过无缝隙的平行排列拼接而成，在高度方向上，上下相邻两层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片之间均呈相互正交垂直排列分布(即旋转90°)，且每层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片的四周边缘均沿着线圈盘外边呈垂直折弯结构，其中m、n均为大于1的正整数,a＞0，b＞0，且a＞b。进一步的，所述长条小宽幅纳米晶软磁隔磁带为铁基纳米晶软磁合金材料。进一步的，每层所述大尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.汽车大功率无线充电的纳米晶电磁屏蔽材料，其特征在于：由n层大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）通过双面胶带（8）粘贴层叠而成，且在第一层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）的正面和第n层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）的背面分别粘贴有一层与所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）尺寸相同的黑色PI膜（9）；在平面结构上，每层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）均由m片具有一定长度a及一定宽度b的长条小宽幅纳米晶软磁隔磁带（10）经过无缝隙的平行排列拼接而成，在高度方向上，上下相邻两层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）之间均呈相互正交垂直排列分布，且每层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）的四周边缘均沿着线圈盘外边呈垂直折弯结构，其中m、n均为大于1的正整数,a＞0，b＞0，且a＞b。

【技术特征摘要】
1.汽车大功率无线充电的纳米晶电磁屏蔽材料，其特征在于：由n层大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）通过双面胶带（8）粘贴层叠而成，且在第一层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）的正面和第n层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）的背面分别粘贴有一层与所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）尺寸相同的黑色PI膜（9）；在平面结构上，每层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）均由m片具有一定长度a及一定宽度b的长条小宽幅纳米晶软磁隔磁带（10）经过无缝隙的平行排列拼接而成，在高度方向上，上下相邻两层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）之间均呈相互正交垂直排列分布，且每层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）的四周边缘均沿着线圈盘外边呈垂直折弯结构，其中m、n均为大于1的正整数,a＞0，b＞0，且a＞b。2.根据权利要求1所述的汽车大功率无线充电的纳米晶电磁屏蔽材料，其特征在于：所述长条小宽幅纳米晶软磁隔磁带（10）为铁基纳米晶软磁合金材料。3.根据权利要求1所述的汽车大功率无线充电的纳米晶电磁屏蔽材料，其特征在于：每层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）的四周边缘折弯部分的折弯宽度均不超过所述线圈盘的厚度。4.根据权利要求1所述的汽车大功率无线充电的纳米晶电磁屏蔽材料，其特征在于：所述每层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）的长度a略大于、等于或略小于其宽度m*b。5.汽车大功率无线充电的纳米晶电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）将卷绕环形的小宽幅纳米晶淬火态磁材放置于真空气氛或氮气气氛退火炉内，按照设定的升温曲线加热至最高温度，并保温一定时间，然后冷却至室温出炉，制得卷绕环形的小宽幅纳米晶软磁合金带材（1）；步骤2）将卷绕环形的小宽幅纳米晶软磁合金条带材（1）的背面与双面胶带（2）的一面进行覆合，然后通过橡胶辊轮（3）辊压，将两者粘贴在一起形成小宽幅贴胶纳米晶软磁合金带材（4）；步骤3）通过特殊的破碎装置（5）将小宽幅贴胶纳米晶软磁合金条带（4）分解裂成为一条由一系列微小颗粒组成的小宽幅破碎贴胶纳米晶软磁合金带材（6）；步骤4）根据需求，将小宽幅破碎贴胶纳米晶软磁合金带材（6）裁剪成长度为a，宽度为b的带有所述双面胶带（2）的长条小宽幅纳米晶软磁隔磁带（10），其中a＞0，b＞0，且a＞b；步骤5）将剪裁好的m条所述长条小宽幅纳米晶软磁隔磁带（10）进行相互间无缝隙地平行并排拼接，形成长度为a，宽度为m*b的大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7），并按照该拼接方法，制备出n张所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7），其中m、n均为大于1的正整数；步骤6）将第一层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）的正面与一层具有与所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）相同尺寸的黑色PI膜（9）进行粘贴层叠，然后撕去第一层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）背面的所述双面胶带（8）的离型膜，使第一层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）背面的双面胶显露出来；步骤7）按照所述第一层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）中所述长条小宽幅纳米晶软磁隔磁带（10）的排列方向，先将第二层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）水平旋转90°后，再将其正面与第一层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）背面的所述双面胶带（8）进行粘贴层叠，使得层叠后第二层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）中的所述长条小宽幅纳米晶软磁隔磁带（10）的排列方向与第一层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）中的所述长条小宽幅纳米晶软磁隔磁带（10）的排列方向呈垂直正交排列分布，然后撕去第二层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）背面的所述双面胶带（8）的离型膜，使第二层所述大尺寸宽幅纳米晶软磁隔磁片（7）...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨操兵，肜亚迅，刘硕，徐厚嘉，刘晓辉，
申请(专利权)人：苏州威斯东山电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32