一种无线充电用高性能磁性材料的压纹模具论文和设计-刘硕

全文摘要

本实用新型公开了一种无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，该压纹模具的表面雕刻有一个由若干规则形状压纹均匀、紧密排列后形成的压纹阵列；该压纹模具的压纹工艺为利用上述压纹模具并配合一定的进料速度和挤压压力，在磁性材料表面上连续挤压成型出与压纹阵列纹路相类似的均匀区域与气隙，从而提升磁性材料的磁性能。本实用新型对压纹模具上的压纹阵列进行了优化，非常适用于无线充电等近场能量转换的磁性材料以及多叠层磁性复合材料。由于模具的压纹阵列采用了独特的优化设计，因此在磁性材料表面的单位面积内所产生的区域与气隙是非常均匀的，这可以大大提高磁性材料的磁性能，减小能量转化中的能量能损耗，从而保证了磁性材料的磁性能。

主设计要求

1.一种无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，其特征在于：包括一个表面雕刻有压纹阵列的物理挤压模具，所述压纹阵列是由若干个形状大小相同的规则形状压纹经均匀、紧密排列后形成的凸型纹路和凹型纹路；所述规则形状压纹的尺寸为0.1～5.0mm，所述凹型纹路的间距L12为0.1mm≤L12≤5.0mm，所述凸型纹路的压纹宽度L13为0.01mm≤L13≤5.0mm，且L13＜L12，所述凹型纹路的纹路深度L14为0.1mm≤L14≤5.0mm，所述凹型纹路底部的成型角度α为0°＜α＜180°。

设计方案

2.根据权利要求1所述的无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，其特征在于：所述物理挤压模具为一个辊压模具，所述辊压模具由一个圆形辊轮(1)和设置在所述圆形辊轮(1)两侧端面中心的辊轴(2)组成，所述压纹阵列设置在所述圆形辊轮(1)的圆周表面。

3.根据权利要求1所述的无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，其特征在于：所述物理挤压模具为一个平压模具，所述平压模具由一个上动模(8)和一个下静模组成，所述压纹阵列设置在所述上动模(8)的下表面。

4.根据权利要求2所述的无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，其特征在于：所述规则形状压纹为三角形压纹(3)，所述三角形压纹(3)的三个顶角均为圆弧形，所述三角形压纹(3)以相邻两个所述三角形压纹(3)均位置上下颠倒的排列方式设置在所述圆形辊轮(1)的圆周表面，且所述三角形压纹(3)的第一边长L1为0.1mm≤L1≤5.0mm，第二边长L2为0.1mm≤L2≤5.0mm，第三边长L3为0.1mm≤L3≤5.0mm。

5.根据权利要求2所述的无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，其特征在于：所述规则形状压纹为正方形压纹(4)，所述正方形压纹(4)的四个顶角均为圆弧形，所述正方形压纹(4)以横向和纵向均对齐的排列方式设置在所述圆形辊轮(1)的圆周表面，且所述正方形压纹(4)的边长L4为0.1mm≤L4≤5.0mm。

6.根据权利要求2所述的无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，其特征在于：所述规则形状压纹为菱形压纹(5)，所述菱形压纹(5)的四个顶角均为圆弧形，所述菱形压纹(5)以横向对齐，纵向交错的排列方式设置在所述圆形辊轮(1)的圆周表面，且所述菱形压纹(5)的边长L6为0.1mm≤L6≤5.0mm。

7.根据权利要求2所述的无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，其特征在于：所述规则形状压纹为长方形压纹(6)，所述长方形压纹(6)的四个顶角均为圆弧形，所述长方形压纹(6)以横向和纵向均对齐的排列方式设置在所述圆形辊轮(1)的圆周表面，且所述长方形压纹的长度L8为0.1mm≤L8≤5.0mm，宽度L9为0.1mm≤L9≤5.0mm。

8.根据权利要求2所述的无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，其特征在于：所述规则形状压纹为六边形压纹(7)，所述六边形压纹(7)的六个顶角均为圆弧形，所述六边形压纹(7)以横向对齐，纵向交错的排列方式设置在所述圆形辊轮(1)的圆周表面，且所述六边形压纹(7)的边长L10为0.1mm≤L10≤5.0mm，直径L11为0.1mm≤L11≤5.0mm，L11＞L10。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于无线充电技术领域，具体涉及一种无线充电用高性能磁性材料的压纹模具。

背景技术

现如今，无线充电技术正在急速地渗透进人们的生活当中，例如支持无线充电的手机、手表、腕带、耳机和VR\/AR眼镜已经先后推出市场，在竞争激烈的电子产品行业，无线充电着实充当了一个强有力的砝码。这迈出了电能传输从有线到无线革命的第一步，但这些仅仅是无线充电技术的开始，随着无线充电技术的逐渐成熟，支持无线充电的电子设备会越来越普遍，无线充电的需求也会越来越大，今后必将会在消费电子、医疗电子、工业电子等相关领域具有广泛的应用前景。

目前，无线充电主要通过电磁感应、磁共振、无线电波以及电场耦合作用等四种方式来实现。电磁感应充电的原理为通过初级线圈和次级线圈感应产生电流，从而将电力从传输端转移到接收端。磁共振充电的原理为电源通过AC\/DC转换，再进行放大，输出RF电压，再通过振荡源发射电磁信号，同时通过阻抗匹配网络来实现发射与接收之间的匹配，实现接收振荡器信号共振，产品信号输出到RF\/DC检波器中，再传出信号至接收设备，最终实现充电。电场耦合充电原理为利用通过沿垂直方向耦合两组非对称偶极子而产生的感应电场来传输电能。无线电波充电的原理为利用无线电波（即电磁波）传输电能，特别是微波，再通过硅整流二极管天线将微波转换成电能。

就上述这四种无线充电方式来看，目前技术、市场增长速度较快的电磁感应式（WPC和PMA标准）和磁共振式无线充电技术均与磁性材料有着直接的关联，涉及NdFeB永磁体、NiZn铁氧体薄磁片、MnZn铁氧体薄磁片、柔性铁氧体薄磁片、非晶纳米晶隔磁片等磁性材料。磁性材料的磁性能提升和保证是采用物理挤压方式产生应力而实现的，从而使磁性材料单位面积内产生均匀区域和气隙。然而目前传统的物理挤压加工方式使磁性材料单位面积内产生的气隙很不均匀，导致了磁性材料的磁性能减弱，能量转化中产生了过多的能量损耗。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，以解决物理挤压后的磁性材料在单位面积内气隙不均匀的问题，提升并保证了磁性材料的磁性能。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，包括一个表面雕刻有压纹阵列的物理挤压模具，所述压纹阵列是由若干个形状大小相同的规则形状压纹经均匀、紧密排列后形成的凸型纹路和凹型纹路；所述规则形状压纹的尺寸为0.1~5.0mm，所述凹型纹路的间距为0.1~5.0mm，所述凸型纹路的压纹宽度为0.01~5.0mm，且所述凸型纹路的压纹宽度＜所述凹型纹路的间距，所述凹型纹路的纹路深度为0.1~5.0mm，所述凹型纹路底部的成型角度为0~180°，在所述物理挤压模具直接或通过缓冲物间接给予磁性材料表面压力作用后，所述磁性材料表面可获得与所述压纹阵列纹路相类似的均匀区域与气隙。

作为优选的，所述规则形状压纹为三角形压纹，所述三角形压纹的三个顶角均为圆弧形，所述三角形压纹以相邻两个所述三角形压纹均位置上下颠倒的排列方式设置在所述圆形辊轮的圆周表面，且所述三角形压纹的第一边长为0.1~5.0mm，第二边长为0.1~5.0mm，第三边长为0.1~5.0mm。

作为优选的，所述规则形状压纹为正方形压纹，所述正方形压纹的四个顶角均为圆弧形，所述正方形压纹以横向和纵向均对齐的排列方式设置在所述圆形辊轮的圆周表面，且所述正方形压纹的边长为0.1~5.0mm。

作为优选的，所述规则形状压纹为菱形压纹，所述菱形压纹的四个顶角均为圆弧形，所述菱形压纹以横向对齐，纵向交错的排列方式设置在所述圆形辊轮的圆周表面，且所述菱形压纹的边长为0.1~5.0mm。

作为优选的，所述规则形状压纹为长方形压纹，所述长方形压纹的四个顶角均为圆弧形，所述长方形压纹以横向和纵向均对齐的排列方式设置在所述圆形辊轮的圆周表面，且所述长方形压纹的长度为0.1~5.0mm，宽度为0.1~5.0mm。

作为优选的，所述规则形状压纹为六边形压纹，所述六边形压纹的六个顶角均为圆弧形，所述六边形压纹以横向对齐，纵向交错的排列方式设置在所述圆形辊轮的圆周表面，且所述六边形压纹的边长为0.1~5.0mm，直径为0.1~5.0mm，并且其直径大于其边长。

进一步的，所述物理挤压模具可以为辊压模具，也可以为平压模具。

当所述物理挤压模具为辊压模具时，包括一个圆形辊轮和设置在所述圆形辊轮两侧端面中心的辊轴，所述压纹阵列设置在所述圆形辊轮的圆周表面；其工作原理为，将刻有压纹阵列的所述圆形辊轮以一定的转速，对磁性材料的表面施加垂直外力，在转速和垂直外力的作用下，使磁性材料的表面产生与所述圆形辊轮表面压纹阵列纹路相吻合的均匀气隙。

当所述物理挤压模具为平压模具时，所述物理挤压模具为一个平压模具，包括一个上动模和一个下静模，所述压纹阵列设置在所述上动模的下表面；其工作原理为，将刻有压纹阵列的所述上动模以一定的下压速率，对磁性材料的表面施加垂直外力，在下压速率和垂直外力的作用下，使磁性材料的表面产生与所述上动模表面压纹阵列纹路相吻合的均匀气隙。

本实用新型的压纹模具的压纹工艺如下：

1）根据需求，设计出需要雕刻在压纹模具表面的压纹阵列，所述压纹阵列是由若干规则形状压纹经过均匀、紧密排列后形成的凸型纹路和凹型纹路，同时分别设定凸型纹路或凹型纹路的间距L12，凸型纹路的压纹宽度L13，凹型纹路的纹路深度的纹路厚度L14，凹型纹路底部的成型角度α；其中，0.1mm≤L12≤5.0mm，0.01mm≤L13≤5.0mm，且L13＜L12，0.1mm≤L14≤5.0mm，0°＜α＜180°；

2）在物理挤压模具的表面雕刻出设计好的压纹阵列，成为用于后道工序的压纹模具；所述压纹模具可以为辊压模具，也可以为平压模具

3）将雕刻好的压纹模具安装到磁性材料专用物理挤压装置上，并设置磁性材料的进料速度V，以及压纹模具对磁性材料的挤压压力F，其中，0.1m\/min≤V≤30m\/min，5kg≤F≤1000kg；

4）将磁性材料有序放入磁性材料专用物理挤压装置的进料机构上，所述进料机构按照设定的进料速度V将磁性材料有序地匀速通过所述压纹模具的下方，同时磁性材料专用物理挤压装置按照设定的挤压压力F驱动所述压纹模具对磁性材料表面加以垂直的外力，对磁性材料的表面进行辊压或平压处理；

5）通过利用压纹阵列并配合进料速度V和挤压压力F，所述压纹模具在磁性材料表面上连续挤压成型出与所述压纹阵列纹路相吻合的均匀区域与气隙，以提升磁性材料的磁性能。

进一步的，在磁性材料放入磁性材料专用物理挤压装置的进料机构之间，在磁性材料的表面包覆一层缓冲膜。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型专门设计了一种用于物理挤压磁性材料以产生应力的压纹模具及压纹工艺，对压纹模具上的压纹阵列、进料速度和挤压压力进行了优化，非常适用于无线充电等近场能量转换的磁性材料以及多叠层磁性复合材料。当压纹模具直接或通过缓冲物间接给予磁性材料表面压力作用后，磁性材料表面就可以轻松获得与压纹模具上的压纹阵列纹路相类似的区域与气隙，由于模具的压纹阵列采用了独特的优化设计，因此在磁性材料表面的单位面积内所产生的区域与气隙是非常均匀的，这可以大大提高磁性材料的磁性能，减小能量转化中的能量能损耗，从而保证了磁性材料的磁性能。本实用新型还设计了多种规则形状的辊纹阵列，以便客户根据需求进行选择。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型第一种实施例的主视图；

图2为本实用新型第一种实施例的辊纹形状示意图；

图3为经本实用新型第一种实施例辊压后磁性材料裂化纹路效果图；

图4为本实用新型第二种实施例的主视图；

图5为本实用新型第二种实施例的辊纹形状示意图；

图6为经本实用新型第二种实施例辊压后磁性材料裂化纹路效果图；

图7为本实用新型第三种实施例的主视图；

图8为本实用新型第三种实施例的辊纹形状示意图；

图9为经本实用新型第三种实施例辊压后磁性材料裂化纹路效果图；

图10为本实用新型第四种实施例的主视图；

图11为本实用新型第四种实施例的辊纹形状示意图；

图12为经本实用新型第四种实施例辊压后磁性材料裂化纹路效果图；

图13为本实用新型第五种实施例的主视图；

图14为本实用新型第五种实施例的辊纹形状示意图；

图15为经本实用新型第五种实施例辊压后磁性材料裂化纹路效果图；

图16为本实用新型压纹辊轮上的辊纹截面图；

图17为本实用新型的辊压模具的工作原理图；

图18为本实用新型的平压模具的工作原理图。

图中附图标号：1、圆形辊轮；2、辊轴；3、三角形辊纹；4、正方形辊纹；5、菱形辊纹；6、长方形辊纹；7、六边形辊纹；8、上动模。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。

实施例1

参见图1和图2所示，一种无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，由一个圆形辊轮1和设置在所述圆形辊轮1两侧端面中心的辊轴2组成。所述圆形辊轮1的圆周表面均匀且紧密地排列有一行行的三角形压纹3，所述三角形压纹3的三个顶角均为圆弧形，所述三角形压纹3的第一边长L1为0.1mm≤L1≤5.0mm，第二边长L2为0.1mm≤L2≤5.0mm，第三边长L3为0.1mm≤L3≤5.0mm，且所述三角形压纹3以相邻两个所述三角形压纹3均位置上下颠倒的排列方式设置在所述圆形辊轮1的圆周表面，形成三角形压纹阵列。

参见图16所示，所述三角形压纹阵列包括凸型纹路和凹型纹路，所述凸型纹路或所述凹型纹路的间距L12为0.1mm≤L12≤5.0mm，所述凸型纹路的压纹宽度L13为0.01mm≤L13≤5.0mm，且L13＜L12，所述凹型纹路的纹路深度L14为0.1mm≤L14≤5.0mm，所述凹型纹路底部的成型角度α为0°＜α＜180°。

参见图17和图3所示，将刻有三角形压纹阵列的所述圆形辊轮以一定的转速，对磁性材料的表面施加垂直外力，在转速和垂直外力的作用下，所述圆形辊轮1直接或通过缓冲物间接物理挤压磁性材料表面，使磁性材料的表面产生与所述圆形辊轮1表面的三角形压纹阵列纹路相吻合的均匀气隙。

实施例2

参见图4和图5所示，一种无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，由一个圆形辊轮1和设置在所述圆形辊轮1两侧端面中心的辊轴2组成。所述圆形辊轮1的圆周表面均匀且紧密地排列有一行行的正方形压纹4，所述正方形压纹4的四个顶角均为圆弧形，所述正方形压纹4的边长L4为0.1mm≤L4≤5.0mm，且所述正方形压纹4以横向和纵向均对齐的排列方式设置在所述圆形辊轮1的圆周表面，形成正方形压纹阵列。

参见图16所示，所述正方形压纹阵列包括凸型纹路和凹型纹路，所述凸型纹路或所述凹型纹路的间距L12为0.1mm≤L12≤5.0mm，所述凸型纹路的压纹宽度L13为0.01mm≤L13≤5.0mm，所述凹型纹路的纹路深度L14为0.1mm≤L14≤5.0mm，所述凹型纹路底部的成型角度α为0°＜α＜180°。

参见图17和图6所示，将刻有正方形压纹阵列的所述圆形辊轮以一定的转速，对磁性材料的表面施加垂直外力，在转速和垂直外力的作用下，所述圆形辊轮1直接或通过缓冲物间接物理挤压磁性材料表面，使磁性材料的表面产生与所述圆形辊轮1表面的正方形压纹阵列纹路相吻合的均匀气隙。

实施例3

参见图7和图8所示，一种无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，由一个圆形辊轮1和设置在所述圆形辊轮1两侧端面中心的辊轴2组成。所述圆形辊轮1的圆周表面均匀且紧密地排列有一行行的菱形压纹5，所述菱形压纹5的四个顶角均为圆弧形，所述菱形压纹5的边长L6为0.1mm≤L6≤5.0mm，且所述菱形压纹5以横向对齐，纵向交错的排列方式设置在所述圆形辊轮1的圆周表面，形成菱形压纹阵列。

参见图16所示，所述菱形压纹阵列包括凸型纹路和凹型纹路，所述凸型纹路或所述凹型纹路的间距L12为0.1mm≤L12≤5.0mm，所述凸型纹路的压纹宽度L13为0.01mm≤L13≤5.0mm，所述凹型纹路的纹路深度L14为0.1mm≤L14≤5.0mm，所述凹型纹路底部的成型角度α为0°＜α＜180°。

参见图17和图9所示，将刻有菱形压纹阵列的所述圆形辊轮以一定的转速，对磁性材料的表面施加垂直外力，在转速和垂直外力的作用下，所述圆形辊轮1直接或通过缓冲物间接物理挤压磁性材料表面，使磁性材料的表面产生与所述圆形辊轮1表面的菱形压纹阵列纹路相吻合的均匀气隙。

实施例4

参见图10和图11所示，一种无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，由一个圆形辊轮1和设置在所述圆形辊轮1两侧端面中心的辊轴2组成。所述圆形辊轮1的圆周表面均匀且紧密地排列有一行行的长方形压纹6，所述长方形压纹6的四个顶角均为圆弧形，所述长方形压纹的长度L8为0.1mm≤L8≤5.0mm，宽度L9为0.1mm≤L9≤5.0mm，且所述长方形压纹6以横向和纵向均对齐的排列方式设置在所述圆形辊轮1的圆周表面，形成长方形压纹阵列。

参见图16所示，所述长方形压纹阵列包括凸型纹路和凹型纹路，所述凸型纹路或所述凹型纹路的间距L12为0.1mm≤L12≤5.0mm，所述凸型纹路的压纹宽度L13为0.01mm≤L13≤5.0mm，所述凹型纹路的纹路深度L14为0.1mm≤L14≤5.0mm，所述凹型纹路底部的成型角度α为0°＜α＜180°。

参见图17和图12所示，将刻有长方形压纹阵列的所述圆形辊轮以一定的转速，对磁性材料的表面施加垂直外力，在转速和垂直外力的作用下，所述圆形辊轮1直接或通过缓冲物间接物理挤压磁性材料表面，使磁性材料的表面产生与所述圆形辊轮1表面的长方形压纹阵列纹路相吻合的均匀气隙。

实施例5

参见图13和图14所示，一种无线充电用高性能磁性材料的压纹模具，由一个圆形辊轮1和设置在所述圆形辊轮1两侧端面中心的辊轴2组成。所述圆形辊轮1的圆周表面均匀且紧密地排列有一行行的六边形压纹7，所述六边形压纹7的六个顶角均为圆弧形，所述六边形压纹7的边长L10为0.1mm≤L10≤5.0mm，直径L11为0.1mm≤L11≤5.0mm，L11＞L10，且所述六边形压纹7以横向对齐，纵向交错的排列方式设置在所述圆形辊轮1的圆周表面，形成六边形压纹阵列。

参见图16所示，所述六边形压纹阵列包括凸型纹路和凹型纹路，所述凸型纹路或所述凹型纹路的间距L12为0.1mm≤L12≤5.0mm，所述凸型纹路的压纹宽度L13为0.01mm≤L13≤5.0mm，所述凹型纹路的纹路深度L14为0.1mm≤L14≤5.0mm，所述凹型纹路底部的成型角度α为0°＜α＜180°。

参见图17和图15所示，将刻有六边形压纹阵列的所述圆形辊轮以一定的转速，对磁性材料的表面施加垂直外力，在转速和垂直外力的作用下，所述圆形辊轮1直接或通过缓冲物间接物理挤压磁性材料表面，使磁性材料的表面产生与所述圆形辊轮1表面的六边形压纹阵列纹路相吻合的均匀气隙。

实施例6

还可以将辊压模具替换为平压模具，只需在上动模的下表面刻上与辊压模具表面相同的压纹阵列即可。

参见图18所示，将刻有压纹阵列的所述上动模8以一定的下压速率，对磁性材料的表面施加垂直外力，在下压速率和垂直外力的作用下，使磁性材料的表面产生与所述上动模8表面压纹阵列纹路相吻合的均匀气隙。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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