本發(fā)明旨在解決在電子元件中使用的長形電感器件的磁芯的易碎性問題，這些電子元件可為以下任一個(gè)：電抗器；電感器；或從1KHz到13.56MHz的LF天線，其在汽車行業(yè)中主要用于RFID應(yīng)用，廣泛使用于20KHz、125KHz和134KHz的無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)，且擴(kuò)展至但不局限于頻率在13.56MHz的范圍內(nèi)的近場通訊(NFC)的應(yīng)用。

為此，在本發(fā)明的第一方案中提供了一種柔性軟磁芯，其可以承受變形帶來的沖擊、彎曲和扭轉(zhuǎn)，但這種芯不會折斷，因而在彎曲或扭轉(zhuǎn)消失時(shí)仍保持磁特性。

本發(fā)明的柔性軟磁芯還可以用于感應(yīng)器以及電力變壓器，以進(jìn)行能量的儲存和轉(zhuǎn)換或?yàn)V波。

本發(fā)明的柔性軟磁芯包括被嵌入聚合介質(zhì)中的加長型鐵磁元件，且更特別地包括被嵌入聚合介質(zhì)中的連續(xù)鐵磁柔性線，并預(yù)期替代目前該領(lǐng)域中很普遍的非常易碎的鐵氧體芯。

柔性軟磁芯允許相對于與所述線平行的縱向軸線的彎曲，并且還允許相對于與所述線垂直的橫向軸線的彎曲。

本發(fā)明的第二方案涉及一種天線，該天線包括繞在根據(jù)本發(fā)明的第一方案的柔性軟磁芯周圍的至少一個(gè)繞組。

本發(fā)明的第三方案涉及一種用于生產(chǎn)柔性軟磁芯的方法，該柔性軟磁芯如為本發(fā)明的第一方案那樣的柔性軟磁芯。

背景技術(shù)：

目前，長鐵氧體芯的主要用途為在10KHz到500KHz范圍內(nèi)的內(nèi)部天線。柱形芯的有效磁導(dǎo)率與材料的相對磁導(dǎo)率成正比、或者是形狀系數(shù)的μ_i倍，形狀系數(shù)是L/D比值，其中，L為桿的長度而D為其直徑。此物理原理意味著對于相同的鐵磁材料以及天線或電感器而言，較長且較細(xì)的產(chǎn)品具有較大的感應(yīng)系數(shù)，即L/D比值較高。

這一原理讓設(shè)計(jì)者使用L/D比值高的鐵氧體芯，以銅線繞在該鐵氧體芯周圍，然后通過將其注入聚合物基質(zhì)中或通過將其在樹脂中進(jìn)行澆鑄(casting)、或者最終通過提供一種呈硬殼或箱狀的外部保護(hù)，來保護(hù)整個(gè)電感器。

這個(gè)方案通過普通燒結(jié)(sinterization)來實(shí)現(xiàn)，且因此是一種本質(zhì)上易碎的方案，其迄今為止用于汽車的無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的LF發(fā)射天線中，并且在諸如用于如原子時(shí)鐘接收器之類的應(yīng)用中用于感應(yīng)焊接炮(induction soldering cannon)和RF桿式天線。

楊氏模量(鐵氧體的彈性的指示器)很低，這意味著鐵氧體為剛性且表現(xiàn)為類似于玻璃或陶瓷，所以它們在破裂和折斷之前基本沒有變形。

在天線或電感器內(nèi)的鐵氧體中的破裂產(chǎn)生了磁場的高磁阻磁路，從而減小有效透磁率，并且如果應(yīng)用于天線的諧振回路，則會降低感應(yīng)系數(shù)，導(dǎo)致回路的自諧振頻率較高，這會使電路運(yùn)行以不合規(guī)格的方式、甚至完全不運(yùn)行，這是因?yàn)閭鬏數(shù)轿唇?jīng)調(diào)諧的回路或由該回路傳輸?shù)哪芰靠赡芴投蛔阋允闺娐纷鳛樾盘柺瞻l(fā)器運(yùn)行。

為了解決上述問題，金屬軟磁性材料的堆疊箔已被用于這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。這些材料可具有多種晶體結(jié)構(gòu)，包括Fe與其它原子Ni、Co、Cr或Mo的組合的納米晶體或非晶態(tài)合金、或者Fe的多元氧化物。這些被稱為“層壓堆疊(laminations stacks)”或“簡單堆疊(simply stacks)”的方案已知被使用了數(shù)十年，并且被大規(guī)模用于50Hz和60Hz的電力變壓器等裝置中。堆疊形式的金屬薄片或帶通常解決了易碎的問題，然而由于它們呈現(xiàn)低歐姆電阻率，因此它們需要通過聚合物、搪瓷、清漆和紙的絕緣箔或絕緣層來彼此隔開。US2006022886A1公開了一種可彎曲天線芯；US2009265916A1則公開了一種包括多個(gè)由非晶態(tài)合金或納米晶體合金組成的長方形軟磁條的柔性堆疊部的天線芯。WO2012101034A1公開了一種天線芯，其以條形樣式被嵌入且由多個(gè)金屬層組成，這些金屬層由納米晶體或非晶態(tài)、軟磁性金屬合金構(gòu)成。在此情況下，條形天線芯具有以下結(jié)構(gòu)：其沿條形天線芯的橫向方向延伸，且其沿與條形天線芯的平面垂直的方向提升。

EP0554581B1公開了一種柔性磁芯及其生產(chǎn)方法，該方法包括：在真空中將軟磁性材料的小顆粒粉末與合成樹脂混合，且隨后將塊狀的樹脂固化，在所述固化期間將一強(qiáng)磁場施加至樹脂上，以使得多個(gè)顆粒形成相互隔開、縱向伸展的穩(wěn)固鏈，這些鏈平行于所施加的磁場?；旌鲜窃谡婵罩袌?zhí)行的。

通過這樣的方法生成的鏈由具有不規(guī)則橫截面的離散粉末顆粒來形成，不同鏈之間的粉末小顆粒極可能彼此聚合，除非使用非常強(qiáng)的分解劑以及強(qiáng)分散劑，否則由于混合劑呈粘度很低的形式，這樣會產(chǎn)生嚴(yán)重(severe)的復(fù)雜度和成本。如果各鏈的顆粒彼此接觸，就會出現(xiàn)電荷的損失(Foucault損失)。EP0554581B1僅提供了軟鐵作為所述軟磁性材料的示例，其不適用于在高于1KHz的頻率上運(yùn)行。

US5638080A公開了一種HF天線，其包括由鐵磁材料制成的片狀柔性多部件磁芯，該HF天線具有天線繞組，天線繞組由多匝和多圈組成并圍繞磁芯。多匝天線繞組由被設(shè)置在柔性膜(柔性膜圍繞磁芯)上的印制布線來形成。磁芯利用分開的板材(例如絕緣鐵磁材料或非晶態(tài)合金的板材)來形成；絕緣鐵磁材料或非晶態(tài)合金被嵌入基材(也被稱為載體材料)中，呈鏈、即由柔性元件(基材)連接的剛性元件(板)的形式。因此，這些板材不是柔性的，并且所述磁芯的柔性僅可通過基材在與所述板垂直的方向上的變形來實(shí)現(xiàn)。

US5159347A公開了高磁導(dǎo)率磁導(dǎo)體的微觀條(microscopic strip)，這些微觀條以靠近導(dǎo)電體的關(guān)系排成陣列，以形成用于與導(dǎo)電體有關(guān)的磁路。這些條可采用多種形式，包括像100微米微線這樣的細(xì)絲、以及非晶態(tài)磁性材料的沉積亞微顆粒級層。而且，可用繞導(dǎo)電體形成多個(gè)帶的條來閉合磁路，且磁路例如可借助與導(dǎo)電體相鄰的被線性地排成陣列的條來打開。磁路具有多種應(yīng)用，包括多種天線、感應(yīng)線、天線接地面、感應(yīng)表面和定向陣列。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種現(xiàn)有技術(shù)的替代性方案，以此提供一種可沿至少兩個(gè)正交方向彎曲的柔性軟磁芯以及生產(chǎn)該柔性軟磁芯的方法，其克服了現(xiàn)有技術(shù)提議的缺點(diǎn)。

為此，根據(jù)本發(fā)明的第一方案提出一種柔性軟磁芯，其包括：鐵磁材料，設(shè)置為在由經(jīng)固化的聚合物介質(zhì)構(gòu)成的芯內(nèi)形成連續(xù)平行磁路(magnetic path)，所述平行磁路由所述聚合物介質(zhì)來彼此絕緣。

不同于已知柔性磁芯，特別是不同于EP0554581B1中公開的磁芯，其中形成平行磁路的鐵磁材料包括對齊的離散小磁性顆粒的鏈，在根據(jù)本發(fā)明的第一方案的柔性軟磁芯中，形成平行磁路的鐵磁材料包括：多個(gè)連續(xù)平行鐵磁線，本質(zhì)上為柔性，嵌入由聚合物介質(zhì)構(gòu)成的芯體中，該芯體在實(shí)施例中可以裝有分散的鐵磁納米顆粒，其中連續(xù)鐵磁線彼此分隔并從芯體的一端延伸到另一端。

在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)固化的聚合物介質(zhì)為擠壓部。

優(yōu)選地，經(jīng)交給你固化的聚合物介質(zhì)為聚合物粘合的軟磁性材料(PBSM)。此外，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述經(jīng)固化的聚合物介質(zhì)為從環(huán)氧樹脂或尿烷或者聚氨酯或聚酰胺衍生物(包括液體分散添加劑)得到的聚合物基質(zhì)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述聚合物粘合的軟磁性材料包括軟鐵磁材料的微纖維、微顆?；蚣{米顆粒。在此情況下，微纖維、微顆粒或納米顆?？梢跃哂泻芨?、例如介于100000與600000μr之間的相對磁導(dǎo)率以及基于一成分的金屬合金，該成分選自Mo-FeNi、或Co-Si、或Fe-NiZn，其中Ni的重量含量為從30％到80％，包括Mo、Co或Si的附加組分的重量含量小于10％。替代性地，所述微纖維、微顆?；蚣{米顆?？梢赃x自純Fe³⁺、或Fe羰基、或Ni羰基、或MnZn鐵氧體、或者選自Mollypermalloy粉末。

在另一實(shí)施例中，聚合物粘合的軟磁性材料包括軟鐵磁材料的微纖維、微顆?；蚣{米顆粒，軟鐵磁材料的微纖維、微顆粒或納米顆粒在聚合物基質(zhì)中單獨(dú)存在或以它們的任何組合的方式存在。

在另一實(shí)施例中，聚合物粘合的軟磁性材料包括具有晶體結(jié)構(gòu)且電絕緣的軟鐵磁材料的納米顆粒，所述晶體結(jié)構(gòu)選自非晶態(tài)、納米晶體或在退火過程中晶粒變大的巨型結(jié)晶(macro crystalline)。

在任何上述實(shí)施例中，所述粘合的軟磁芯中包括的微纖維、微顆?；蚣{米顆?？梢跃哂械痛懦C頑力(優(yōu)選但不局限于小于0.1A/m)，并且通過密封在電阻率ρ優(yōu)選但不局限于小于10⁶Ω·m的聚合物基質(zhì)內(nèi)而被電絕緣。

在優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)所述連續(xù)鐵磁線沿其整個(gè)長度具有恒定橫截面。例如，所述恒定橫截面為面積優(yōu)選在0.002至0.8平方毫米范圍內(nèi)的圓形。

在一個(gè)實(shí)施例中，柔性軟磁芯包括：8個(gè)或更多個(gè)鐵磁線，優(yōu)選地以高/低縱橫比被包括，但縱橫比不局限于小于1000，連續(xù)鐵磁線優(yōu)選地被設(shè)置在多個(gè)等距平行幾何平面中，特別地，被設(shè)置在其中一個(gè)幾何平面中的連續(xù)鐵磁線與被設(shè)置在另一相鄰的平行幾何平面中的鐵磁線交錯(cuò)。

連續(xù)鐵磁線由具有很高磁導(dǎo)率值的鐵磁材料制成，鐵磁材料例如為像鐵與鎳、鈷、鉬和錳中的一種或多種成分的合金。

在一個(gè)實(shí)施例中，連續(xù)鐵磁線為裸露的鐵磁線，而在另一替代性實(shí)施例中，連續(xù)鐵磁線為相應(yīng)的電絕緣套包覆的線。

優(yōu)選地，形成芯體的所述聚合物介質(zhì)為聚合物基質(zhì)，以及在一個(gè)實(shí)施例中，芯體具有棱柱外形，如平行六面體形狀，然而可以設(shè)想如柱形形狀的其它形狀。

根據(jù)本發(fā)明的第二方案，天線被設(shè)置為包括繞在柔性軟磁芯周圍的至少一個(gè)繞組，柔性軟磁芯沿根據(jù)本發(fā)明的第一方案的至少兩個(gè)正交軸線為柔性的。

根據(jù)第三方案，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)柔性軟磁芯的方法，其中，所述柔性軟磁芯包括：連續(xù)鐵磁線，被嵌入由可載有離散鐵磁納米顆粒的聚合物介質(zhì)形成的芯體中，其中，連續(xù)鐵磁線彼此間隔開并從芯體的一端延伸至另一端。

相比已知方法，特別是關(guān)于小磁性顆粒被嵌入聚合物介質(zhì)中的EP0554581B1所提出的方法，根據(jù)本發(fā)明的第三方案的方法包括：借助所述線周圍和所述線之間的聚合物介質(zhì)的連續(xù)擠壓過程來使連續(xù)鐵磁線嵌入未經(jīng)固化的聚合物介質(zhì)中；固化聚合物介質(zhì)，使連續(xù)鐵磁線被嵌入聚合物介質(zhì)中，以形成連續(xù)芯前體(precursor)；以及將所述連續(xù)芯前體切成離散軟磁芯。

對于優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的第三方案的方法包括借助連續(xù)擠壓過程生產(chǎn)柔性軟磁芯，包括使連續(xù)鐵磁線與聚合物介質(zhì)澆鑄物一起穿過擠壓室。

根據(jù)實(shí)施例，該方法包括：在連續(xù)鐵磁線穿過所述擠壓室之前對齊并排序連續(xù)鐵磁線，對于所述實(shí)施例的實(shí)施方式來說，這是通過使連續(xù)鐵磁線穿過多個(gè)孔和/或在經(jīng)固化的聚合物上具有軸向磁感應(yīng)，所述多個(gè)孔根據(jù)送線板中所需的順序來設(shè)置的。

根據(jù)實(shí)施例，該方法包括：在將粘性形式的聚合物介質(zhì)推入擠壓室并朝向擠壓室時(shí)，通過拉動連續(xù)鐵磁線來使連續(xù)鐵磁線穿過送線板的所述孔并穿過擠壓室，而且送線板的孔(通孔)被構(gòu)造和設(shè)置為避免聚合物介質(zhì)從其穿過。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述連續(xù)擠壓過程包括：在聚合物介質(zhì)經(jīng)所述擠壓室擠出時(shí)，使連續(xù)鐵磁線穿過擠壓室。

優(yōu)選地，通過使連續(xù)鐵磁線穿過多個(gè)孔，所述孔根據(jù)所述預(yù)定圖案被設(shè)置在位于擠壓室的與其出口端相對的一端的送線板中，連續(xù)鐵磁線在穿過所述擠壓室時(shí)根據(jù)預(yù)定圖案保持與擠壓室對齊和設(shè)置。

通過用未經(jīng)固化的聚合物介質(zhì)(可載有離散鐵磁納米顆粒)拉動連續(xù)鐵磁線，該聚合物介質(zhì)以粘性形式從位于擠壓室側(cè)壁的聚合物進(jìn)給通道被注入擠壓室，連續(xù)鐵磁線被制作為朝向所述出口端穿過送線板的所述孔并穿過擠壓室。優(yōu)選地，送線板的孔被構(gòu)造和設(shè)置為適合于連續(xù)鐵磁線并避免聚合物介質(zhì)穿過所述孔返回。

在一個(gè)實(shí)施例中，連續(xù)鐵磁線的前端連接到柱塞，該柱塞被可滑動設(shè)置在擠壓室內(nèi)并位于所述聚合物進(jìn)給通道的下游和送線板的上游。連續(xù)鐵磁線在所述柱塞的多個(gè)位置處連接到柱塞，所述多個(gè)位置是根據(jù)所述預(yù)定圖案被設(shè)置的，由此在擠壓操作開始時(shí)沿?cái)D壓室拉動連續(xù)鐵磁線同時(shí)，柱塞使連續(xù)鐵磁線保持與擠壓室對齊并根據(jù)所述預(yù)定圖案設(shè)置。一旦柱塞從擠壓室伸出，則接著通過切割連續(xù)芯前體的前端去除柱塞。

在切割前借助擠壓室外側(cè)的冷卻裝置來冷卻連續(xù)芯前體。可選地，在切割前通過位于冷卻裝置下游的聚集裝置(pooling device)來聚集連續(xù)芯前體。優(yōu)選地，通過位于送線板上游的推送裝置來推動每個(gè)連續(xù)鐵磁線。

附圖說明

參考附圖，由實(shí)施例(必須以說明性非限制性的方式來考慮這些實(shí)施例)的以下具體說明，將會更好地理解前述的優(yōu)點(diǎn)和特征以及其它的優(yōu)點(diǎn)和特征，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的柔性軟磁芯的立體圖；

圖1a是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的柔性軟磁芯的立體圖，其包括嵌在鐵磁芯上的納米顆粒；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于天線的線圈的立體圖，其包括柔性軟磁芯；以及

圖3、圖4、圖5和圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的能夠連續(xù)地生產(chǎn)柔性軟磁芯的方法的逐個(gè)階段的側(cè)向剖視圖；

圖7是根據(jù)實(shí)施例的柔性軟磁芯的立體圖，其包括納米顆粒且在所述芯上沒有線；

圖8和圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的所提及的軟磁芯的彎曲和扭轉(zhuǎn)的立體圖。

具體實(shí)施方式

首先參考圖1，示出根據(jù)本發(fā)明的第一方案的實(shí)施例的柔性軟磁芯1。芯體2可以具有棱柱或柱形的外形。

根據(jù)實(shí)施例，包括多個(gè)鐵磁線的經(jīng)固化的聚合物介質(zhì)3是擠壓部，其沿一軸線延長且可沿兩個(gè)正交平面扭轉(zhuǎn)和彎曲，這兩個(gè)正交平面相交而限定所述軸線。

柔性軟磁芯1包括平行的多個(gè)連續(xù)鐵磁線4；這些連續(xù)鐵磁線4是柔性線，被嵌入由聚合物介質(zhì)3制成的芯體2，聚合物介質(zhì)3例如為聚合物基質(zhì)。所述連續(xù)鐵磁線4彼此間隔開且從所述芯體2的一端延伸到另一端，使得這些連續(xù)鐵磁線4通過聚合物介質(zhì)3而彼此電絕緣。

軟磁芯的長度大于15cm且優(yōu)選地大于25cm(例如為30cm或更長)，由此在芯可應(yīng)用于車輛的天線的情況下，可借助高達(dá)4倍的較長且較細(xì)的天線來實(shí)現(xiàn)每輛車輛的天線的數(shù)量從5減少到2。

在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)固化的聚合物介質(zhì)3是聚合物粘合的軟磁性材料PBSM。

在另一實(shí)施例中，聚合物介質(zhì)是從環(huán)氧樹脂或尿烷(urethane)或聚氨酯或聚酰胺衍生物得到的聚合物基質(zhì)。

每個(gè)所述連續(xù)鐵磁線4沿其整個(gè)長度具有恒定橫截面5，其中，所述恒定橫截面為圓形橫截面且面積在0.002至0.8平方毫米的范圍內(nèi)。替代性地，恒定橫截面是多邊形橫截面，具有相同范圍內(nèi)的面積。

圖1所示的柔性軟磁芯包括20個(gè)連續(xù)鐵磁線4，然而每個(gè)芯具有至少8個(gè)連續(xù)鐵磁線4被認(rèn)為是足夠的。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，柔性磁芯包括至少8個(gè)鐵磁線4，所包括的這些鐵磁線具有優(yōu)選小于1000的高/低縱橫比(使線具有20微米的直徑和20cm的長度)。

在所公開的實(shí)施例中，連續(xù)鐵磁線4被設(shè)置在由聚合物介質(zhì)3制成的芯體2內(nèi)，位于多個(gè)等距平行的幾何平面中，其中，被設(shè)置在一個(gè)幾何平面中的連續(xù)鐵磁線4與被設(shè)置在另一相鄰的平行幾何平面中的鐵磁線4交錯(cuò)。這樣在連續(xù)鐵磁線4之間形成規(guī)律而均勻的距離。

連續(xù)鐵磁線4由具有很高磁導(dǎo)率(磁導(dǎo)率值處于22.5至438μm/mH·m^-1的范圍內(nèi))例如像鎳、鈷和錳的合金這樣的鐵磁材料制成。在圖1所示的實(shí)施例中，連續(xù)鐵磁線4為裸露的鐵磁線。但是，在替代性實(shí)施例(未示出)中，連續(xù)鐵磁線4為由相應(yīng)的電絕緣套包覆的線。在圖1所示的實(shí)施例中，芯體2具有棱柱或平行六面體的外形。但是，在替代性實(shí)施例(未示出)中，芯體2具有柱形的外形。

所使用的連續(xù)鐵磁線4沿其整個(gè)長度具有恒定橫截面5，所述恒定橫截面為面積在0.002至0.8平方毫米范圍內(nèi)的圓形。

根據(jù)另一實(shí)施例，連續(xù)鐵磁線4被設(shè)置在多個(gè)等距平行幾何平面中，其中，被設(shè)置在其中一個(gè)幾何平面中的連續(xù)鐵磁線4與被設(shè)置在另一相鄰的平行幾何平面中的鐵磁線4交錯(cuò)。

在一個(gè)示例中，連續(xù)鐵磁線4由具有很高磁導(dǎo)率(在22.5至438μm/mH·m^-1范圍內(nèi))的鐵磁材料制成，例如由鐵與鎳、鈷、鉬和錳中的一種或多種成分的合金制成。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，連續(xù)鐵磁線還可以通過釉或搪瓷的涂層而電絕緣。

現(xiàn)參考圖2，其示出根據(jù)本發(fā)明的第三方案的實(shí)施例的用于天線的線圈7。天線線圈7包括柔性軟磁芯1(如以上參考圖1所描述的柔性軟磁芯)、以及被繞在柔性軟磁芯1周圍的至少一個(gè)繞組21。繞組21由導(dǎo)電材料制成且由絕緣層包覆、或者線圈7的繞組21彼此間隔開，以此防止它們之間接觸。當(dāng)電流被施加到繞組21時(shí)，沿著柔性軟磁芯1中的連續(xù)鐵磁線感應(yīng)出磁流量。

圖3、圖4、圖5和圖6示出用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的第三方案的實(shí)施例的柔性軟磁芯1的方法。

因此，包括多個(gè)鐵磁線的經(jīng)固化的聚合物介質(zhì)3是擠壓部，其沿一軸線延長，且可沿兩個(gè)正交平面扭轉(zhuǎn)和彎曲，這兩個(gè)正交平面相交而限定所述軸線(見圖8和圖9)。

關(guān)于所述方法在圖3所示第一階段中，該方法包括：使多個(gè)連續(xù)鐵磁線4(從相應(yīng)的卷軸22上被解繞)穿過多個(gè)孔9，孔9根據(jù)預(yù)定圖案被設(shè)置在位于擠壓室20的一端的送線板8中。擠壓室20具有加長型直道，該直道和與送線板8相對的出口端18具有恒定橫截面。連續(xù)鐵磁線4中的每一個(gè)通過位于送線板8的上游的對應(yīng)推送裝置19來推送到擠壓室20中。

聚合物進(jìn)給通道17位于擠壓室20的側(cè)壁中。所述聚合物進(jìn)給通道17連接到料斗23的出口(料斗受控加熱、包含處于熔化狀態(tài)的未經(jīng)固化的聚合物介質(zhì)3)，料斗23中的蝸桿24被設(shè)置為將未經(jīng)固化的熔化的聚合物介質(zhì)3經(jīng)聚合物進(jìn)給通道17推送到擠壓室20(隔熱)中。

在擠壓操作開始時(shí)，連續(xù)鐵磁線4的前端被連接到柱塞18，柱塞18被可滑動地設(shè)置在擠壓室20中并位于所述聚合物進(jìn)給通道17的下游。連續(xù)鐵磁線4的前端在根據(jù)與送線板8中的孔9相同的預(yù)定圖案來設(shè)置的位置處被連接到柱塞18。

因此，當(dāng)柱塞8在受到未經(jīng)固化的聚合物介質(zhì)3(經(jīng)聚合物進(jìn)給通道17以粘性形式被注入位于進(jìn)給板8與柱塞18之間的擠壓室20)所施加壓力的作用下沿?cái)D壓室20拉動連續(xù)鐵磁線4時(shí)，送線板8和柱塞18根據(jù)預(yù)定圖案使連續(xù)鐵磁線4與擠壓室20對齊和設(shè)置，且未經(jīng)固化的聚合物介質(zhì)3使連續(xù)鐵磁線4嵌入。

通過將未經(jīng)固化的聚合物介質(zhì)3連續(xù)地送到擠壓室中，柱塞18移動到出口端16從而拉動連續(xù)鐵磁線4，由此使連續(xù)芯前體10開始成形。送線板8的孔9被構(gòu)造和設(shè)置為適用于連續(xù)鐵磁線4并避免聚合物介質(zhì)3穿過所述孔返回。

圖4示出該方法的第二階段，其中，連續(xù)芯前體10的附接至柱塞18的前端經(jīng)出口端16伸出擠壓室20，且連續(xù)芯前體10借助與出口端16相鄰的位于擠壓室外側(cè)的冷卻裝置13來冷卻。在所示實(shí)施例中，冷卻裝置13包括盤管，經(jīng)冷卻的傳熱流體沿盤管流動。但是，冷卻裝置13可以替代性地包括其它冷卻器件。

通過位于冷卻裝置13的下游、擠壓室20的外側(cè)、且與擠壓室20相鄰的聚集裝置15來額外地聚集連續(xù)芯前體10。在圖3、圖4、圖5和圖6中，通過表示固化等級的平行剖面線，以陰影形式示出聚合物介質(zhì)3，這些平行剖面線之間的距離隨著聚合物介質(zhì)3逐漸被冷卻和固化而變窄。

圖5示出所述方法的第三階段，其中，連續(xù)芯前體10的附接至柱塞18的前端已穿過切割裝置24。在所示實(shí)施例中，切割裝置24包括：砧部25，具有連續(xù)芯前體10所穿過的開口；以及切割刀片26，可被致動以分離與砧部25相鄰的連續(xù)芯前體10。但是，切割裝置24可替代性地包括例如激光或水射流切割等其它切割裝置。

圖6示出所述方法的第四階段(最后階段)，其中，連續(xù)芯前體10的附接至柱塞18的前端已借助切割裝置24而與連續(xù)芯前體10分離，然后隨著連續(xù)芯前體10伸出擠壓室20，通過用切割裝置24重復(fù)地切割連續(xù)芯前體10來形成順序的柔性軟磁芯1。連續(xù)芯前體10的附接柱塞18的前端被摒棄。隨后所得到的柔性軟磁芯1就是如上所述參考圖1描述的那樣。

因此，本發(fā)明的方法包括：借助連續(xù)擠壓過程使連續(xù)鐵磁線4嵌入未經(jīng)固化的流體(熔化)聚合物介質(zhì)3中；在連續(xù)鐵磁線4嵌入聚合物介質(zhì)3中的情況下固化聚合物介質(zhì)3，以形成連續(xù)芯前體10；以及將所述連續(xù)芯前體10切成離散的軟磁芯1。連續(xù)鐵磁線4在聚合物介質(zhì)3經(jīng)所述擠壓室20擠出的同時(shí)穿過擠壓室。

本發(fā)明提出了一種芯，這種芯具有與US2006022886A1和US2009265916A1專利中所聲明的層壓堆疊相同有效的橫截面面積，其由于這些合金能夠承受的較高通量密度而可減小80％之多。通常，鐵氧體的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bsat為0.3T，而Ni基合金能夠承受5倍高達(dá)1.5T的Bsat，且像坡莫合金79Ni4MoFe這樣的其它材料可具有2倍Bsat，如下表所示：

表1

對于給定的電流I，磁場強(qiáng)度H與芯的橫截面面積S和匝數(shù)成正比。最大H值受到飽和Bsat值的限制。由于對于相同的H值，Bsat值從2倍增大至5倍，則芯的橫截面面積S可按比例地減少，或若芯的橫截面面積保持不變，那么對于相同的磁感應(yīng)值就需要較少的繞組匝數(shù)，因此有助于使天線較小或繞組較少。

根據(jù)圖1a和圖7所示的附加實(shí)施例，本發(fā)明的柔性軟磁芯包括嵌在鐵磁芯上的納米顆粒，以此增加軟磁芯的磁性性質(zhì)。以上已揭示了所述納米顆粒的特征、成分和能力，例如納米顆粒尺寸、磁導(dǎo)率、合金成分等。

根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，經(jīng)固化的聚合物介質(zhì)3還包括軟鐵磁材料的微纖維、微顆?；蚣{米顆粒，軟鐵磁材料的微纖維、微顆粒或納米顆粒在所述聚合物介質(zhì)3的聚合物基質(zhì)中單獨(dú)存在或以它們的任何組合的方式存在。

所使用的軟鐵磁材料的微纖維、微顆?；蚣{米顆粒的重量含量占據(jù)高達(dá)80％的芯的總重量。

軟磁性材料的微纖維、微顆?；蚣{米顆粒借助一種或多種分散劑在所述聚合物介質(zhì)3的聚合物基質(zhì)中均勻分布并電絕緣，分散劑連同所述微纖維、微顆?；蚣{米顆?；旌偷轿唇?jīng)固化的液體聚合物介質(zhì)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述分散劑在供應(yīng)所述芯體的液體聚合物中占據(jù)大約4-5％的量。

而且，所述一種或多種分散劑包括得自Lubrizol公司的Solsperse。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種或多種分散劑包括液體單體或超分散劑，其除了供分散之用外還為所述微纖維、微顆?；蚣{米顆粒提供涉及電絕緣的表面處理。

微纖維、微顆?；蚣{米顆粒具有優(yōu)選小于600000的很高的相對磁導(dǎo)率和基于一成分的金屬合金，該成分選自FeNi或Mo-FeNi、或Co-Si、或Fe-NiZn，Ni的重量含量為從30％到80％，且包括Mo、Co或Si的附加組分的重量含量小于10％。

微纖維、微顆?；蚣{米顆粒選自純Fe、純Fe³⁺、或Fe羰基、或Ni羰基、或MnZn鐵氧體、或MnNi鐵氧體、或者選自Mollypermalloy粉末。

此外，軟鐵磁材料的微顆粒或納米顆粒具有晶體結(jié)構(gòu)，該晶體結(jié)構(gòu)選自非晶態(tài)、納米晶體或在退火過程中晶粒變大的巨型結(jié)晶。

所述微纖維、微顆?；蚣{米顆粒具有低磁矯頑力(低磁矯頑力優(yōu)選小于0.1A/m)，并且在聚合物基質(zhì)內(nèi)電絕緣(電阻率ρ優(yōu)選小于10⁶Ω)。

在圖1a的實(shí)施例中，由具有很高磁導(dǎo)率值的鐵磁材料制成的多個(gè)平行連續(xù)鐵磁線被嵌在所述鐵磁芯上，而在圖7的實(shí)施例中，鐵磁芯沒有所述連續(xù)鐵磁線，代之以通過嵌在鐵磁芯上的納米顆粒來提供其功能性。