CN102581418B

CN102581418B - 太阳能电池串焊设备及太阳能电池串焊焊头

Info

Publication number: CN102581418B
Application number: CN201210068924.6A
Authority: CN
Inventors: 王小牛; 孙志成; 孙卫琴; 高宝辉
Original assignee: Ningxia XN Automation Equipment Co Ltd
Current assignee: Ningxia Xiaoniu Automation Equipment Co ltd
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2032-03-16
Also published as: CN102581418A

Abstract

一种太阳能电池串焊设备，包括太阳能电池串焊焊头及用于支撑太阳能电池串焊焊头的机台。太阳能电池串焊焊头包括焊头座、磁通集中器、感应线圈及压紧装置。磁通集中器、感应线圈由耐高温胶灌注粘结于焊头座内。焊头座、磁通集中器上设置供压紧装置穿过的通道，且焊头座、磁通集中器的通道同轴，感应线圈用于在与高频电源连接时使磁通集中器产生高频磁场，在太阳能电池主栅线和在太阳能电池主栅线上设置的焊带中引起“涡电流”，由“涡电流”产生焊接过程所需的热量，由压紧装置产生用于使太阳能电池主栅线、焊带相接触的压力。本发明还提供一种太阳能电池串焊焊头。本发明可降低焊接耗电量，达到降低光伏组件的焊接成本之目的。

Description

太阳能电池串焊设备及太阳能电池串焊焊头

技术领域：

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种太阳能电池串焊设备及太阳能电池串焊焊头。

背景技术：

随着全球气候变暖，国内外对清洁能源的呼声也日益强烈，各国对清洁能源补助的提高，促使光伏组件的全自动串焊机也随之发展起来。全自动串焊机有速度快、质量一致性好，表面美观，没有手工焊接的焊锡不均匀现象，并且可减少操作人员及检验人员的数量，降低管理难度及产品成本，焊接可靠性要远大于人工焊接等优势。

目前，市面上的主要焊接设备也有采用电磁感应加热方式的，例如专利号为200910127636.1，名称为用于连接太阳能电池的焊接设备的专利中提供的焊接设备，采用高频发电机及感应回路产生高频磁场，由高频磁场在印制电路和在印制电路设置的电线中引起“涡电流”，由“涡电流”产生焊接过程所需的热量，其中感应回路由空心电线构成，感应回路的回路段设置收缩处及扩张处形成高频磁场。然而上述专利存在以下问题：感应回路的回路段设置收缩处及扩张处是为了使磁场强度集中，但因感应回路由空心电线构成，因而磁阻较大，这就需要提高电流交变的频率（例如使用800～900KHz）及加大电源功率（例如：整机使用功率达18KW）才能提供焊接所需的热量，热效率较低，导致感应回路自身发热量高，因此必须运用液体（例如：水）冷却的方式才能使感应回路连续正常工作，结构较复杂，且容易泄漏，致使电能的有用功降低，如此增加焊接耗电量，另外，高频电源会因为工作频率的升高和输出功率的增加，使可靠性降低，制造成本增加，造成光伏组件的焊接成本上升。

发明内容：

有鉴于此，有必要提供一种降低耗电量的太阳能电池串焊设备。

还有必要提供一种降低耗电量的太阳能电池串焊焊头。

一种太阳能电池串焊设备，包括太阳能电池串焊焊头及用于支撑太阳能电池串焊焊头的机台。太阳能电池串焊焊头包括焊头座、磁通集中器、感应线圈、压紧装置。磁通集中器、感应线圈由耐高温胶灌注粘结于焊头座内。焊头座、磁通集中器上设置供压紧装置穿过的通道，且焊头座、磁通集中器的通道同轴，感应线圈用于在与高频电源连接时使磁通集中器产生高频磁场，在太阳能电池主栅线及在太阳能电池主栅线上设置的焊带中引起“涡电流”，由“涡电流”产生焊接过程所需的热量，由压紧装置产生用于使太阳能电池主栅线、焊带相接触的压力。

一种太阳能电池串焊焊头，太阳能电池串焊焊头包括的焊头座、磁通集中器、感应线圈、压紧装置。磁通集中器、感应线圈由耐高温胶灌注粘结于焊头座内。焊头座、磁通集中器上设置供压紧装置穿过的通道，且焊头座、磁通集中器的通道同轴，感应线圈用于在与电流接收器电性连接时使磁通集中器产生高频磁场，在太阳能电池主栅线及在太阳能电池主栅线上设置的焊带中引起“涡电流”，由“涡电流”产生焊接过程所需的热量，由压紧装置产生用于使太阳能电池主栅线、焊带相接触的压力。

本发明提供的太阳能电池串焊设备及太阳能电池串焊焊头，将磁通集中器、感应线圈置于焊头座内，并通过耐高温胶灌注方式将磁通集中器、感应线圈粘结于焊头座内，焊头座、磁通集中器上设置供压紧装置穿过的通道，如此利用与高频电源连接的感应线圈使磁通集中器产生高频磁场，在太阳能电池主栅线及在太阳能电池主栅线上设置的焊带中引起“涡电流”，由“涡电流”产生焊接过程所需的热量，由压紧装置产生用于使太阳能电池主栅线、焊带相接触的压力。由于磁通集中器采用导磁材料制成且磁阻较小，感应线圈通电后磁通集中器的磁场强度较强，在不需要提高电流交变的频率就可以达到焊接所需的热量，同时由于磁通集中器磁阻较小可使感应线圈自身发热量降低，如此可降低焊接耗电量，达到降低光伏组件的焊接成本之目的，且使用风机的流动空气即可冷却线圈和磁通集中器的发热。

附图说明：

附图1是一较佳实施方式的太阳能电池串焊焊头的结构示意图。

附图2是图1中太阳能电池串焊焊头的另一视角的结构示意图。

附图3是图1中太阳能电池串焊焊头的爆炸结构示意图。

图中：太阳能电池串焊焊头10、焊头座11、通道111、风腔112、进风口1121、出风口1124、检测通道113、磁通集中器12、通道121、磁芯组122、磁芯123、检测通道124、连接段1231、第一插入段1232、第二插入段1233、感应线圈13、第一U型线圈133、弧形段1331、第二U型线圈134、压紧装置14、配重体141、陶瓷压针142、座板15、定位孔151、支撑柱16、支撑架17、止当板18、红外测温器19、高频电源20、太阳能电池主栅线30、焊带31

具体实施方式：

本发明提供的太阳能电池串焊设备包括太阳能电池串焊焊头及用于支撑太阳能电池串焊焊头的机台，太阳能电池串焊焊头可在机台上做上下移动。太阳能电池串焊焊头采用设置在焊头座内的磁通集中器、感应线圈产生高频磁场，在太阳能电池主栅线和焊带中引起“涡电流”，由“涡电流”产生焊接过程所需的热量。

请同时参看如图1、图2及图3，太阳能电池串焊焊头10包括焊头座11、磁通集中器12、感应线圈13及压紧装置14。磁通集中器12、感应线圈13由耐高温胶灌注粘结于焊头座11内。焊头座11、磁通集中器12上设置供压紧装置14穿过的通道111、通道121，且焊头座11、磁通集中器12的通道111、通道121同轴设置，感应线圈13用于在与高频电源20连接时使磁通集中器12产生高频磁场，在太阳能电池主栅线30和在太阳能电池主栅线30上设置的焊带31中引起“涡电流”，由“涡电流”产生焊接过程所需的热量，由压紧装置14产生用于使太阳能电池主栅线30、焊带31相接触的压力。

感应线圈13采用片状结构，感应线圈13包括并联的第一U型线圈133、第二U型线圈134。第一U型线圈133、第二U型线圈134的两端分别与高频电源20连接，第一U型线圈133、第二U型线圈134位于焊头座11内。

磁通集中器12包括至少一磁芯组122，磁芯组122包括两个磁芯123，两个磁芯123相互平行的设置在焊头座11内，且两个磁芯123的两端对应的镶嵌在第一U型线圈133、第二U型线圈134的“凵”型槽内，每组磁芯组122的磁芯123之间的空隙在耐高温胶的部分填充下形成所述磁通集中器12上的通道121。磁芯123采用高频损耗较低的导磁材料，例如铁氧体、超微晶等压制烧结成型，且磁芯123包括连接段1231、第一插入段1232、第二插入段1233，连接段1231的两端对应的与第一插入段1232、第二插入段1233的一端连接，且第一插入段1232与第二插入段1233平行，连接段1231可以使弧形、直线型。磁芯组122的数量根据太阳能电池主栅线30的尺寸设置；磁芯组122之间设置有一定间隙。

在本实施方式中，太阳能电池串焊焊头10还包括设置在焊头座11上方的座板15，焊头座11通过支撑柱16与座板15固定连接。座板15与焊头座11平行，座板15上与焊头座11的通道111对应的位置上开设有定位孔151，座板15的侧面安装有支撑架17，高频电源20及太阳能电池串焊焊头10的控制电路安装在支撑架17上，且支撑架17上还安装有止当板18，且止当板18与座板15平行。压紧装置14包括配重体141及与配重体141一端连接的陶瓷压针142，配重体141比陶瓷压针142的直径大，焊头座11、磁通集中器12的通道111、通道121为圆柱体状。焊头座11上的通道111、座板15上的定位孔151的孔径与压紧装置14的配重体141的尺寸相对应，磁通集中器12的通道121的孔径与陶瓷压针142的尺寸相对应，如此压紧装置14插入定位孔151、通道111、通道121，并在垂直于机台平面方向上移动，从而在太阳能电池串焊焊头10向工作台上的太阳能电池主栅线30、焊带31移动并焊接时，使太阳能电池主栅线30、焊带31持续接触。压紧装置14的数量根据太阳能电池主栅线30的尺寸设置。焊头座11采用合金材料制成，例如，铝合金材料。焊头座11上还设置有风腔112，风腔112包括进风口1121、风道及出风口1124，风道设置在焊头座11的侧壁中，风腔112的进风口1121与高压风机连接，以将高压风机提供的流动空气输送至风道1123，流动空气将焊头座11中的磁通集中器12、感应线圈13自身产生的热量从出风口带走。其中，支撑柱16为空心，风腔112的进风口1121与其中一支撑柱16连接，支撑柱16再与高压风机连接。

在本实施方式中，焊头座11上还设置有检测通道113，磁通集中器12上还设置检测通道124，且焊头座11、磁通集中器12的检测通道113、检测通道124同轴，太阳能电池串焊焊头10还包括红外测温器19，红外测温器19设置在焊头座11上且位于焊头座11的检测通道113及磁通集中器12的检测通道124上方，以通过红外测温器19检测太阳能电池主栅线30和在太阳能电池主栅线30上设置的焊带31的边沿温度。第一U型线圈133上设置一弧形段1331，弧形段1331的合围区域与焊头座11、磁通集中器12的检测通道113、检测通道124相正对，如此避开焊带31，使红外测温器19通过焊头座11的检测通道113、磁通集中器12的检测通道124及弧形段1331的合围区域准确检测到对电池片主栅线30边沿的焊接温度，太阳能电池串焊焊头10中的控制电路根据检测到的温度进行数据处理、比较、反馈，实现闭环控制，且通道设置为低红外发射率的材料，例如：铝合金。红外测温器19包括红外线温度传感器和管座，红外线温度传感器安装于管座内，其与焊头座11无接触。

本发明提供的太阳能电池串焊设备及太阳能电池串焊焊头10，主要是运用磁通集中器12和片状的感应线圈13，磁通集中器12能将磁场集中在指定的工作区域内，磁阻较小，只需较小的驱动功率即可提供焊接所需的热量，使感应回路自身发热量降低，因此采用风冷方式进行冷却，即可连续正常工作，由于工作频率较低（例如：400～500KH），功率较小（例如：整机使用功率只有10KW），所以高频电源的制造成本降低，同时可靠性增加，采用风冷的冷却方式，杜绝了液体冷却泄漏的弊端。此结构已经过实际测试，得到验证。

Claims

1.一种太阳能电池串焊设备，包括太阳能电池串焊焊头及用于支撑太阳能电池串焊焊头的机台，其特征在于：太阳能电池串焊焊头包括焊头座、磁通集中器、感应线圈、压紧装置；磁通集中器、感应线圈由耐高温胶灌注粘结于焊头座内；焊头座、磁通集中器上设置供压紧装置穿过的通道，且焊头座、磁通集中器的通道同轴，感应线圈用于在与高频电源连接时使磁通集中器产生高频磁场，在太阳能电池主栅线及在太阳能电池主栅线上设置的焊带中引起“涡电流”，由“涡电流”产生焊接过程所需的热量，由压紧装置产生用于使太阳能电池主栅线、焊带相接触的压力；焊头座上还设置有检测通道，磁通集中器上还设置检测通道，且焊头座、磁通集中器的检测通道同轴，太阳能电池串焊焊头还包括红外测温器，红外测温器设置在焊头座上且位于焊头座的检测通道及磁通集中器的检测通道上方，以通过红外测温器检测太阳能电池主栅线和在太阳能电池主栅线上设置的焊带边沿的温度；焊头座采用合金材料制成，焊头座上还设置有风腔，风腔包括进风口、风道及出风口，风腔的进风口与高压风机连接，以将高压风机提供的流动空气输送至风道，流动空气将焊头座中的磁通集中器、感应线圈自身产生的热量从出风口带走。

2.如权利要求1所述的太阳能电池串焊设备，其特征在于：感应线圈包括并联的第一U型线圈、第二U型线圈，第一U型线圈、第二U型线圈的两端分别与高频电源相连接，第一U型线圈、第二U型线圈位于焊头座内；磁通集中器包括至少一磁芯组，磁芯组包括两个磁芯，两个磁芯相互平行的设置在焊头座内，且两个磁芯的两端对应的镶嵌在第一U型线圈、第二U型线圈的凵型槽内，磁芯组之间的空隙为所述磁通集中器上供压紧装置穿过设置的通道。

3. 如权利要求2所述的太阳能电池串焊设备，其特征在于：磁芯采用高频损耗较低的导磁材料压制烧结成型，且磁芯包括连接段、第一插入段、第二插入段，连接段的两端对应的与第一插入段、第二插入段的一端连接，且第一插入段与第二插入段平行。

4. 如权利要求1所述的太阳能电池串焊设备，其特征在于：太阳能电池串焊焊头还包括设置在焊头座上方的座板，座板与焊头座平行，座板上与焊头座的通道对应的位置上开设有定位孔，压紧装置包括配重体及与配重体一端连接的陶瓷压针，配重体比陶瓷压针的直径大，焊头座上的通道、座板上的定位孔的孔径与压紧装置的配重体的尺寸相对应，磁通集中器的通道的孔径与陶瓷压针的尺寸相对应。

5. 一种太阳能电池串焊焊头，其特征在于：太阳能电池串焊焊头包括焊头座、磁通集中器、感应线圈及压紧装置；磁通集中器、感应线圈由耐高温胶灌注粘结于焊头座内；焊头座、磁通集中器上设置供压紧装置穿过的通道，且焊头座、磁通集中器的通道同轴，感应线圈用于在与高频电源连接时使磁通集中器产生高频磁场，在太阳能电池主栅线及在太阳能电池主栅线上设置的焊带中引起“涡电流”，由“涡电流”产生焊接过程所需的热量，由压紧装置产生用于使太阳能电池主栅线、焊带相接触的压力；焊头座上还设置有检测通道，磁通集中器上还设置检测通道，且焊头座、磁通集中器的检测通道同轴，太阳能电池串焊焊头还包括红外测温器，红外测温器设置在焊头座上且位于焊头座的检测通道及磁通集中器的检测通道上方，以通过红外测温器检测太阳能电池片主栅线和在太阳能电池片主栅线上设置的焊带边沿的温度；焊头座采用合金材料制成，焊头座上还设置有风腔，风腔包括进风口、风道及出风口，风腔的进风口与高压风机连接，以将高压风机提供的流动空气输送至风道，流动空气将焊头座中的磁通集中器、感应线圈自身产生的热量从出风口带走。

6. 如权利要求5所述的太阳能电池串焊焊头，其特征在于：感应线圈包括并联的第一U型线圈、第二U型线圈，第一U型线圈、第二U型线圈的两端分别与高频电源相连接，第一U型线圈、第二U型线圈位于焊头座内；磁通集中器包括至少一磁芯组，磁芯组包括两个磁芯，两个磁芯相互平行的设置在焊头座内，且两个磁芯的两端对应的镶嵌在第一U型线圈、第二U型线圈的凵型槽内，磁芯组之间的空隙为所述磁通集中器上供压紧装置穿过设置的通道。

7. 如权利要求6所述的太阳能电池串焊焊头，其特征在于：磁芯采用高频损耗较低的导磁材料压制烧结成型，且磁芯包括连接段、第一插入段、第二插入段，连接段的两端对应的与第一插入段、第二插入段的一端连接，且第一插入段与第二插入段平行。

8.如权利要求5所述的太阳能电池串焊焊头，其特征在于：太阳能电池串焊焊头还包括设置在焊头座上方的座板，座板与焊头座平行，座板上与焊头座的通道对应的位置上开设有定位孔，压紧装置包括配重体及与配重体一端连接的陶瓷压针，配重体比陶瓷压针的直径大，焊头座上的通道、座板上的定位孔的孔径与压紧装置的配重体的尺寸相对应，磁通集中器的通道的孔径与陶瓷压针的尺寸相对应。