磁感應(yīng)(MI)無(wú)線充電技術(shù)已商品化多年,2014 年更大舉進(jìn)駐智慧型手機(jī),而磁共振(MR)技術(shù)則還需一段時(shí)日發(fā)展成熟。
不過,不管是 MR 還是 MI,磁性材料都是不可或缺的關(guān)鍵材料。
工研院已研發(fā)出一款薄形電感材料,可同時(shí)適用于磁感應(yīng)和磁共振頻段,開發(fā)者僅須使用同一磁芯,即可滿足無(wú)線充電技術(shù)之各頻段需求。
工研院材化所電磁材料元件研究室研究主任唐敏注表示,無(wú)論是無(wú)線充電中的磁感應(yīng)還是磁共振,靠的都是磁場(chǎng)傳輸功率,唯一不同的是,兩者使用的模組不同。
理想的導(dǎo)磁材料必須具備很高的導(dǎo)磁率,只要加上一個(gè)磁場(chǎng),就會(huì)產(chǎn)生千倍萬(wàn)倍的磁通量。
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不過,磁通量是會(huì)飽和的,飽和后不管加上多大的磁場(chǎng),磁通量都不會(huì)增加,因此無(wú)線充電只能在一定距離范圍內(nèi)才能工作。
另外,磁性材料也不是在任何頻率都可以工作,通常導(dǎo)磁率越高,工作頻率就越低,其稱為 Snoek 效應(yīng)(Snoek limit),是很自然的現(xiàn)象。
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因此,在選擇材料時(shí),無(wú)線充電開發(fā)商會(huì)面臨一個(gè)問題是,該材料的飽和磁通量究竟有多高?像是非金質(zhì)合金(Amorphous)的磁通量很高,可以傳遞很大的功率;鐵氧磁體(Ferrite)的磁通量就比較低;復(fù)合材料(Composite)則是把石性粉末和橡膠、塑膠混在一起,變成一種軟性的材料,其飽和磁通量就更低,因?yàn)榛炝颂鄾]有磁性的膠料。
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唐敏注進(jìn)一步分析,目前廠商在無(wú)線充電材料上碰到的困難,主要是受限于 Snoek 效應(yīng),難以兼顧高頻高 μ高飽和性質(zhì),但可以從材料模擬選用、配方組成設(shè)計(jì)、晶項(xiàng)結(jié)構(gòu)及制程調(diào)控,加以克服并突破技術(shù)瓶頸。
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有鑒于國(guó)內(nèi)業(yè)者在材料上面臨的考驗(yàn),工研院研發(fā)出雙頻無(wú)線充電磁性材料。
同一磁芯材料可同時(shí)適用于磁感應(yīng)和磁共振的頻段(100~300KHz、6.78MHz),且采用薄型外觀設(shè)計(jì),容易實(shí)現(xiàn)模組整合。
該材料本質(zhì)上是鎳鋅系鐵氧磁體(NiZn Ferrite)和錳鋅系鐵氧磁體(MnZn Ferrite)電感材料,具備高耦合、高效率特性,除了應(yīng)用在 10 瓦以下的低功率傳輸外,也可傳輸更高功率的電力。
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