一种智能手表用无线充电磁芯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种智能手表用无线充电磁芯及其制备方法，原料包括主成分和添加剂，主成分以摩尔百分数计包括51.5~53.5%的Fe

【技术实现步骤摘要】
一种智能手表用无线充电磁芯及其制备方法
本专利技术涉及通信领域用磁性材料
，尤其是涉及一种智能手表用无线充电磁芯及其制备方法。
技术介绍
智能手表是这一种除指示时间之外，还具有提醒、导航、校准、监测、交互等其中一种或者多种功能的电子设备。智能手表具有方便携带、离人体近、能够快速感知人需求等众多优点，结合大数据、物联网技术，再引入人工智能技术，可以实现真正的人机交互。未来智能手表将成为人与其他物品互联的重要关键节点，通过语音交互，同时构建虚拟键盘和虚拟大屏等诸多方式实现输入输出，形成一个人体联网的世界。随着科技的发展，智能手表的无线充电功能得到了人们广泛的需求和关注。现有技术中，电子设备的无线充电功能是通过在电子设备内设置充电磁芯，利用电磁感应实现无线充电。例如，一种在中国专利文献上公开的“电子设备的无线充电线圈组件及电子设备”，其公告号CN208385175U，电子设备的无线充电线圈组件包括磁芯、柔性电路板和线圈，柔性电路板具有第一焊盘、第二焊盘和连接座，连接座适于与主板连接。线圈贴设于磁芯的表面，线圈的一端通过第一焊盘与柔性电路板连接，线圈的另一端通过第二焊盘与柔性电路板连接。该电子设备的无线充电线圈组件，通过设置柔性电路板，可以利用柔性电路板上的连接座与主板连接，以替代相关技术中将线圈焊接在主板上的安装方式，用户不需借助操作工具、徒手便可完成无线充电线圈组件的安装与拆卸。但智能手表作为可穿戴设备，其无线充电磁芯在性能上需要满足：1、具有高的平面电感和仿形电感；2、在25～100℃的范围内损耗要低；3、具有足够的强度和韧性；4、具有体积小、高度超薄的结构，以满足无线充电性能、可穿戴性以及智能手表的轻薄性，而目前还没有符合智能手表无线充电使用要求的磁芯产品。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术中目前还没有可以满足智能手表无线充电磁芯需要具有的高的平面电感和仿形电感、损耗低、强度和韧性高以及体积小、高度超薄的要求的磁芯产品的问题，提供一种智能手表用无线充电磁芯及其制备方法，制得的磁芯产品体积小、高度超薄、强度和韧性高、在宽广的温度范围内可以实现低损耗，并且具有高的平面电感和方形电感，满足智能手表的无线充电使用要求。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种智能手表用无线充电磁芯，原料包括主成分和添加剂，主成分以摩尔百分数计包括51.5～53.5％的Fe2O3，9.0～12.5％的ZnO，余量为MnO；所述添加剂包括100～600ppm的V2O5、0～200ppm的MoO3、2000～4500ppm的Co2O3、100～1000ppm的CaCO3和100～500ppm的Nb2O5。本专利技术首先根据智能手表无线充电磁芯的平面电感和方形电感的要求，根据图1～图3所示的主成分的各向异性参数、磁导率和饱和磁通密度的高斯曲线选择本专利技术中的主成分的配方范围。然后根据图4的饱和磁通密度图以及计算，验证在选定的配方范围内，磁芯的Bs值是否符合Bs[100℃]≥410mT的要求。计算公式如下：Bs(T)＝Bs(0)(ρ/ρt)*[1-(T/TC)a](1.1)式1.1中，Bs(T)和Bs(0)分别为TK、0K时的饱和磁束密度，ρ、ρt分别为烧结密度和理论密度，T、TC分别为测试温度和居里温度，a为常数，一般取值为2。Bs(0)＝Ms(0)*n*μB*Na*平均密度/平均式量(1.2)式1.2中，Ms(0)为饱和磁化强度，n为波尔磁子数，μB为玻尔磁子，其值为1.165*10-29Wb*m，Na为阿伏伽德罗常数，其值为6.0247*1023。TC＝12.8(x-(2/3)z)-358[℃](1.3)式1.3中，x、z分别为Fe2O3和ZnO的摩尔百分数。通过计算，主成分采用本专利技术中的配方范围，得到的磁芯Bs[100℃]值在412～423mT范围内，符合Bs[100℃]≥410mT的要求，满足智能手表的使用要求。然后根据公式计算Ts：Ts＝45.5(x+0.2z)+2620[℃](1.4)式1.4中，x、z分别为Fe2O3和ZnO的摩尔百分数。Ts需满足>215℃，同时考虑到计算与实际情况会出现一定的偏差，尤其是初始磁导率的偏差较大，因此在初始实验选取上更偏向于ZnO含量高的配方。主成分的选择决定了本专利技术制得的铁氧体磁芯的饱和磁化强度、居里温度等本征磁性能。对宽温低功耗铁氧体材料而言，为了在宽广的温度范围都实现铁氧体材料的低功耗，必须对材料的磁晶各向异性参数K1进行有效补偿。这就要求在配方要引入第四组分，该组分形成的铁氧体其磁晶各向异性参数K1要与原组分铁氧体的K1符号相反，因此本专利技术在配方中添加了添加剂，用来控制铁氧体的显微结构。添加剂中添加合适的V2O5和MoO3，解决晶相结构中的晶粒大小不均匀、气孔多、内部暗裂的情况，同时防止V2O5局部反应导致晶粒玻璃晶相出现的情况，调高产品的环境适应性；添加剂中添加合适的Co2O3、CaCO3和Nb2O5，改善温度特性和高频涡流损耗，保证温度点的损耗特性。原材料中的SiO2和添加的CaCO3反应，富集于晶界，生成非晶质的中间相，从而提高晶界电阻率，降低损耗，提高Q值。根据图5和图6所示的CaO和SiO2对比电阻和比损耗因子的复合影响图，最终选定本专利技术中CaCO3的添加量。为了宽温的损耗性能得到进一步的优化，本专利技术通过增加Co2O3来做各向异性常数的温度系数补偿，来获得更低的损耗性能。通过添加Co2O3可以生成K1正值很大的CoFe2O4，由于Co2+的K1值很大，并且对应的μi～T曲线在高温区明显下降，出现较大的负温度系数，因此本专利技术综合利用Fe2+和Co2+对K1的补偿作用，K1值有多个补偿点。如图7所示，在铁氧体的各种阳离子中，只有Fe2+和Co3+的K1为正，其中Co3+的K1温度曲线斜率大，与其他离子K1为负的部分相抵消，实现材料整体K1的温度曲线更趋近于0，实现损耗在一定范围内更平滑的目的。由于Co2O3价格本身较高，而本专利技术中的磁芯需求的工作温度范围很宽，因此在添加量的选择上，选用了2000～4500ppm的范围。V2O5的熔点为690℃，在铁氧体烧结过程中首先形成液相，促进烧结，V2O5最终会形成FeV2O4的尖晶石结构，与主结构相同，固溶到一起，从而提高主尖晶石结构的强度，进而提高磁芯的强度。但V2O5添加过量，容易产生晶斑，因此本专利技术中又增加了MoO3进行管控。增加V2O5和MoO3产品晶粒尺寸大小及分布均匀、断裂面多沿晶界、晶界合适、晶粒内气孔缺陷少，满足智能手表无线充电磁芯的使用要求。作为优选，无线充电磁芯呈开口的台阶环型，包括环形主体和凸出环形主体表面的台阶部分，所述台阶部分和环形主体的内径相同；所述开口的尺寸为90°，环形主体的尺寸为：外径20.2±0.15mm，内径15.3±0.15mm，高度1.38±0.05mm；台阶部分的尺寸为：壁厚0.625±0.1mm，高度0.78±0.05mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能手表用无线充电磁芯，其特征是，原料包括主成分和添加剂，所述主成分以摩尔百分数计包括51.5~53.5%的Fe

【技术特征摘要】
1.一种智能手表用无线充电磁芯，其特征是，原料包括主成分和添加剂，所述主成分以摩尔百分数计包括51.5~53.5%的Fe2O3，9.0~12.5%的ZnO，余量为MnO；所述添加剂包括100~600ppm的V2O5、0~200ppm的MoO3、2000~4500ppm的Co2O3、100~1000ppm的CaCO3和100~500ppm的Nb2O5。


2.根据权利要求1所述的一种智能手表用无线充电磁芯，其特征是，所述无线充电磁芯呈开口的台阶环型，包括环形主体和凸出环形主体表面的台阶部分，所述台阶部分和环形主体的内径相同；所述开口的尺寸为90°，环形主体的尺寸为：外径20.2±0.15mm，内径15.3±0.15mm，高度1.38±0.05mm；台阶部分的尺寸为：壁厚0.625±0.1mm，高度0.78±0.05mm。


3.根据权利要求3所述的一种智能手表用无线充电磁芯，其特征是，所述环形主体开口处的两侧的边处均设有圆形倒角，所述台阶部分开口处的外侧的边处设有凹槽。


4.一种如权利要求1~3任一所述的智能手表用无线充电磁芯的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
（1）配料：按比例称取主成分，混合并研磨后离心造粒得到主料；
（2）预烧：将主料在930~950℃下预烧得到预烧料；
（3）二次砂磨：将预烧料放入砂磨机中加入添加剂和去离子水进行二次砂磨，得到二次砂磨料；
（4）离心造粒：向二次砂磨料中加入粘结剂得到成型浆料，将成型浆料离心造粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：厉永平，张小杭，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33