CN102436913B - 一种灌封式电感及其装配工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灌封式电感及其装配工艺，所述灌封式电感，包括表面上缠绕有铜线圈的骨架及保护罩，骨架设于保护罩内部，且骨架与保护罩同心；在保护罩上设有用于铜线圈的铜线伸出的出线口；在保护罩内骨架的两端上分别设有母排，铜线圈的两端分别卡在母排上；在保护罩的两端上设有端盖板，在端盖板与母排之间设有压板，压板与母排相连接；在保护罩上设有绝缘柱销；在保护罩与端盖板接触位置、绝缘柱销与保护罩接触位置、骨架与端盖板之间以及骨架外表面与保护罩内壁之间设有固化环氧树脂层；所述灌封式电感的装配工艺，包括三大步骤。本发明不仅能满足高电压、大电流/瞬时大电流冲击工作需求，且制造成本低，安全可靠。

Description

一种灌封式电感及其装配工艺

技术领域

本发明涉及高压大电流电感，具体涉及一种灌封式电感及其装配工艺。

背景技术

随着科学技术的发展，电感在电路中的应用非常普遍，其种类、形状也趋于多样化，精度更高，外观更漂亮，更加安全可靠；但是很多电感可以在高压状态下工作，却不能在大电流及瞬时大电流冲击下正常工作；在大电流或是瞬时大电流的冲击下，电感甚至将发生爆炸的状况；例如电感在20～30kV、平均电流几百安培、瞬时电流二千安培以上的高压电路中工作。目前，电感在应用时，通常通过增加电感绕线的直径来满足大电流或是瞬时大电流冲击的需求；但这种做法会带来两方面的问题，一是，增加电感绕线的直径势必会增加线圈的制作难度，对电感上附件的结构强度提出了很高的要求，电感的制作难度增大；另一方面，电感的体积和重量都会大大增加，给制造、装配、运输都带来不变，不论是其加工制造，还是材料成本都会大大增加，如果大批量生产这种电感，将大幅度增加电感的制造成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种体积小，制作难度小，制造成本低，安全可靠，能满足高电压、大电流/瞬时大电流冲击工作需求的灌封式电感及其装配工艺。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

所述灌封式电感，包括保护罩及表面上缠绕有铜线圈的骨架，所述骨架设于所述保护罩内部，且所述骨架与所述保护罩同心；在所述保护罩上设有用于铜线圈的铜线伸出的出线口；在保护罩内所述骨架的两端上分别设有母排，所述铜线圈的两端分别卡在所述母排上；在所述保护罩的两端上设有端盖板，在所述端盖板与所述母排之间设有压板，压板与所述母排相连接；在所述保护罩上设有绝缘柱销；在所述保护罩与所述端盖板接触位置、所述绝缘柱销与所述保护罩接触位置、所述骨架与端盖板之间以及所述骨架外表面与保护罩内壁之间设有固化环氧树脂层。

所述骨架和保护罩为层压式的环氧筒结构。

在所述骨架表面上设有便于铜线圈绕制的卡槽。

所述压板与所述母排通过沉头螺钉相连接。

所述灌封式电感的装配工艺，包括以下步骤；

(1)选取骨架、保护罩及铜丝，将铜丝绕制于骨架外表面上；在骨架上直接绕制铜线形成铜线圈，绕制后铜线圈两端临时固定在骨架上；铜线圈绕制完成后，将绕有铜线圈的骨架装入保护罩中，调整骨架使得铜线圈的出线位置在保护罩的出线口处；

(2)从保护罩一端插入母排，将铜线圈一端卡在母排上，装上压板，再装上沉头螺钉并预紧；然后依次在保护罩另一端插入母排、压板和沉头螺钉并预紧；使用衬板调整骨架使其与保护罩同心，使得骨架表面与保护罩内壁之间的间隙一致，然后再紧固两端的沉头螺钉；在保护罩的一端装上端盖板，调整各孔位对齐，装入绝缘柱销；

(3)首先在保护罩与端盖板、保护罩与绝缘柱销的接触处填充冷固化环氧树脂，使得保护罩与端盖板的缝隙填实，在骨架与端盖板的接触处用冷固化环氧树脂填实；待填充的环氧树脂固化后，再次用冷固化环氧树脂填充保护罩和骨架之间的间隙，待再次填充的冷固化环氧树脂固化后，在保护罩的另一端上装上端盖板和绝缘柱销；最后在保护罩与端盖板接触处及保护罩与绝缘柱销接触处填充冷固化环氧树脂，待最后填充的环氧树脂完全固化后，完成装配。

所述步骤(1)中，骨架及保护罩选取层压式的环氧筒。

所述步骤(1)中，当铜线线径小于等于10mm时，铜线圈选取截面为圆形的纯铜线绕制；当铜线线径要求大于10mm时，铜线圈选择多跟扁铜线叠在一起进行绕制；每根扁铜线截面的长度为5～15mm，宽度为3～5mm。

所述灌封式电感及其装配工艺采用的技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：

所述灌封式电感，通过设置安全可靠的结构形式及便于加工制造的结构件；进一步通过灌封式结构的设计，使得灌封式电感结构牢固，不仅能够满足高压工作需求，同时能满足大电流及瞬时大电流的工作需求；同时所述灌封式电感，选取的结构件体积小、重量较轻，安全可靠，且加工制作成本低。

所述灌封式电感的装配工艺，首先，通过电感线圈的绕制方法及线径的选择，满足电感线圈性能的要求；其次，通过选择安全可靠的结构形式及便于加工制造的结构件，满足电感耐压要求、电感强度要求及加工制作成本低的要求；最后，选择了合适的灌封材料、灌封结构及灌封工艺，确保不出现虚灌的现象，进而保证电感的质量，满足电感高压、大电流及瞬时大电流的工作需求。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明灌封式电感的内部结构示意图；

图2为本发明灌封式电感装配完成后的结构示意图；

上述图中的标记均为：

1、保护罩，2、端盖板，3、母排，4、压板，5、铜线圈，6、骨架，7、绝缘柱销，8、沉头螺钉。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1及图2所示，所述灌封式电感，包括表面上缠绕有铜线圈5的筒状骨架6及筒状保护罩1，骨架6设于保护罩1内部，且骨架6与保护罩1同心；在保护罩1上设有用于铜线圈5的铜线伸出的出线口；在保护罩1内骨架6的两端上分别设有母排3，铜线圈5的两端分别卡在母排3上，母排3上设有线槽；在保护罩1的两端上设有端盖板2，在端盖板2与母排3之间设有压板4，压板4与母排3相连接，压板4与母排3通过沉头螺钉连接；在保护罩1上设有绝缘柱销7；在保护罩1与端盖板2接触位置、绝缘柱销7与保护罩1接触位置、骨架6与端盖板2之间以及骨架6外表面与保护罩1内壁之间设有固化环氧树脂层。

骨架6和保护罩1为层压式的环氧筒结构；骨架6及保护罩1不选择灌注的环氧筒，而选择层压式的环氧筒，因层压式的环氧筒结构能确保在同一截面径向受力均匀，不会出现应力集中的问题。

在骨架6表面上设有便于铜线圈5绕制的卡槽，骨架6采用嵌槽式设计可确保精确的电性能参数和匝间耐压，这样铜线圈5可直接准确绕制在骨架6上，有利于大批量生产，降低生产成本；骨架6为筒状结构，这样的灌封式电感中心为空心结构，不仅大大减少电感的重量，为搬运、装配提供了便利，而且不会增加电感的膨胀量。

所述灌封式电感，通过灌封工艺将固化环氧树脂填充到保护罩1与端盖板2接触位置、绝缘柱7销与保护罩1接触位置、骨架6与端盖板2之间及骨架6与保护罩1之间；进而满足灌封式电感的设计性能与结构强度的要求，电感能满足高压、大电流或瞬时大电流的需求。

所述灌封式电感，通过设置安全可靠的结构形式及便于加工制造的结构件，如需求层压式的骨架6及保护罩1，在骨架6上设置便于铜线绕制的卡槽；进一步通过灌封式结构的设计及灌封方法和灌封材料的选择，使得灌封式电感结构牢固，不仅能够满足高压工作需求，同时能满足大电流及瞬时大电流的工作需求；同时所述灌封式电感，选取的结构件体积小、重量较轻，安全可靠，且加工制作成本低。

所述灌封式电感的装配工艺，包括以下步骤；

(1)选取骨架6、保护罩1及铜丝，将铜丝绕制于骨架6外表面上；具体为，骨架6及保护罩1选取径向抗拉伸强度及电气绝缘性好的层压式的环氧筒；层压式的环氧筒，相对于灌注的环氧筒，径向强度更好，而且从力学的角度来说，圆形结构设计可以确保在同一截面的径向方向上受力均匀，不会出现应力集中的现象；

根据电性能的要求选择铜线圈5的线径，当铜线圈5线径要求小于等于10mm时，铜线圈5选取截面为圆形的纯铜线绕制，因线径越大的铜线越不便于绕制，且绕制后的线圈应力较大；当铜线圈5线径要求大于10mm时，铜线圈5选择多跟扁铜线叠在一起绕制，这样不仅可以分散整个线圈的应力，且单根扁铜线成形后应力也会很小；每根扁铜线截面的长度取5～15mm，宽度取3～5mm，截面的选择要求易成形且不变形，一个绕组中铜线的根数在满足电流条件下越少越好，主要是方便绕制且便于操作；在骨架6上直接绕制铜线形成铜线圈5，绕制后铜线圈5两端临时固定在骨架6上；铜线圈5绕制完成后，取下骨架6，将绕有铜线圈5的骨架6装入保护罩1中，调整骨架6使得铜线圈5的出线位置在保护罩1的出线口处；

(2)从保护罩1一端插入母排3，将铜线圈5一端卡在母排3上，装上压板4，再装上沉头螺钉8并预紧；然后依次在保护罩1另一端插入母排3、压板4和沉头螺钉8并预紧；使用衬板调整骨架6使其与保护罩1同心，使得骨架6表面与保护罩1内壁之间的间隙均匀，然后再紧固两端的沉头螺钉8；在保护罩1的一端装上端盖板2，调整各孔位对齐，装入绝缘柱销7；

(3)在保护罩1与端盖板2、保护罩1与绝缘柱销7的接触处填充冷固化环氧树脂，使得保护罩1与端盖板2的缝隙填实，不能渗漏；骨架6与端盖板2的接触处用冷固化环氧树脂填实，不能渗漏；待环氧树脂固化后，用冷固化环氧树脂填充保护罩1和骨架6之间的间隙；灌封固化环氧树脂时，采用典型的灌封工艺，采用手工真空灌封，先在烘箱中120度预热灌注件和环氧树脂2小时，配冷固化环氧树脂，将冷固化树脂灌入灌注件中，在120度真空罐中，保持真空度，绝对大气压100Pa以下，待无气泡溢出后，打开真空罐，补加树脂后，重复以上操作，待冷却后即完成该工序的灌注，通过灌封工艺来保证电感性能与结构强度的要求；冷固化环氧树脂填充完毕后，待环氧树脂固化后，在保护罩1的另一端上装上端盖板2和绝缘柱销7，保护罩1与端盖板2及保护罩1与绝缘柱销7接触处填充冷固化环氧树脂，待环氧树脂完全固化后，装配完成；通过冲击试验，制作完成后可在外表喷漆来达到外表美观的效果。

所述灌封式电感的装配工艺，从以下几个方面保证电感抗击大电流的性能，首先，针对高压大电流抗冲击电感自身需求的特点，通过电感线圈的绕制方法及线径的选择，满足电感性能的要求；其次，通过设置安全可靠的结构形式及便于加工制造的结构件(如骨架6及保护罩1的结构形式及骨架6表面卡槽结构等)，满足电感耐压要求、电感强度要求及加工制作成本低的要求；最后，选择了合适的灌封材料(灌封材料采用固化环氧树脂)、灌封结构(保证骨架与保护罩之间的间隙一致，进而保证该处的灌封层均匀)及灌封工艺(灌封工艺采用易于操作的典型灌封工艺)，确保不出现虚灌的现象，进而保证电感的质量；同时所述灌封式电感，原材料使用较为普遍，易于购买制造，且电学性能较好，在高压设备中使用较多；因而制作出的电感不仅价格便宜，而且电性能、力学性能较好；在结构上，电感中心为空心，不仅大大减少电感的重量，为搬运、装配提供了便利，而且不会增加电感的膨胀量；灌封式电感，在骨架和保护罩之间留有间隙，该间隙能让灌封材料很好的灌入，进一步保证电感性能。

上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种灌封式电感，其特征在于：包括保护罩（1）及表面上缠绕有铜线圈（5）的骨架（6），所述骨架（6）设于所述保护罩（1）内部，且所述骨架（6）与所述保护罩（1）同心；在所述保护罩（1）上设有用于铜线圈（5）的铜线伸出的出线口；在保护罩（1）内所述骨架（6）的两端上分别设有母排（3），所述铜线圈（5）的两端分别卡在所述母排（3）上；在所述保护罩（1）的两端上设有端盖板（2），在所述端盖板（2）与所述母排（3）之间设有压板（4），压板（4）与所述母排（3）相连接；在所述保护罩（1）上设有绝缘柱销（7）；在所述保护罩（1）与所述端盖板（2）接触位置、所述绝缘柱销（7）与所述保护罩（1）接触位置、所述骨架（6）与端盖板（2）之间以及所述骨架（6）外表面与保护罩（1）内壁之间设有固化环氧树脂层。 

2.按照权利要求1所述的灌封式电感，其特征在于：所述骨架（6）和保护罩（1）为层压式的环氧筒结构。 

3.按照权利要求1或2所述的灌封式电感，其特征在于：在所述骨架（6）表面上设有便于铜线圈（5）绕制的卡槽。 

4.按照权利要求3所述的灌封式电感，其特征在于：所述压板（4）与所述母排（3）通过沉头螺钉（8）相连接。 

5.一种权利要求1所述的灌封式电感的装配工艺，其特征在于：包括以下步骤； 

（1）选取骨架、保护罩及铜线，将铜线绕制于骨架外表面上；在骨架上直接绕制铜线形成铜线圈，绕制后铜线圈两端临时固定在骨架上；铜线圈绕制完成后，将绕有铜线圈的骨架装入保护罩中，调整骨架使得铜线圈的出线位置在保护罩的出线口处； 

（2）从保护罩一端插入母排，将铜线圈一端卡在母排上，装上压板，再装 上沉头螺钉并预紧；然后依次在保护罩另一端插入母排、压板和沉头螺钉并预紧；使用衬板调整骨架使其与保护罩同心，使得骨架表面与保护罩内壁之间的间隙一致，然后再紧固两端的沉头螺钉；在保护罩的一端装上端盖板，调整各孔位对齐，装入绝缘柱销； 

（3）首先在保护罩与端盖板、保护罩与绝缘柱销的接触处填充冷固化环氧树脂，使得保护罩与端盖板的缝隙填实，在骨架与端盖板的接触处用冷固化环氧树脂填实；待填充的环氧树脂固化后，再次用冷固化环氧树脂填充保护罩和骨架之间的间隙，待再次填充的冷固化环氧树脂固化后，在保护罩的另一端上装上端盖板和绝缘柱销；最后在保护罩与端盖板接触处及保护罩与绝缘柱销接触处填充冷固化环氧树脂，待最后填充的环氧树脂完全固化后，完成装配。 

6.按照权利要求5所述的灌封式电感的装配工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，骨架及保护罩选取层压式的环氧筒。 

7.按照权利要求6所述的灌封式电感的装配工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，当铜线线径小于等于10mm时，铜线圈选取截面为圆形的铜线绕制；当铜线线径大于10mm时，铜线圈选择多根扁铜线叠在一起进行绕制；每根扁铜线截面的长度为5～15mm，宽度为3～5mm。 

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