CN102930971A - 大功率环形电感制造方法 - Google Patents

Abstract

一种大功率环形电感制造方法及大功率环形电感，制造方法包括环形磁心制备、电感线圈制备和组装成品工艺步骤。按照上述方法制造的大功率环形电感，包括环形磁心和电感线圈，环形磁心由沿环形磁心圆周分成3块以上且上下分成两半的半圆弧磁块组合而成，半圆弧磁块表面涂有0.2—0.5mm厚度的绝缘层，组合后的环形磁心其上下半圆弧磁块接缝呈相互错开方式排列；电感线圈为硬导线绕制的螺旋圆环线圈；螺旋圆环线圈与由半圆弧磁块组合而成环形磁心采用同轴套装并浸渍固化为整体产品。本发明克服了传统环形电感所用粉末磁心尺寸限制以及不能用大截面硬导线制造的难题，使环形电感向大功率方向发展，适用现代电力电子领域对环形电感的要求。

Description

大功率环形电感制造方法

技术领域

本发明涉及一种环形电感及其制造方法，特别是一种大功率环形电感制造方法及由该方法制造的大功率电感，用于解决电力电子领域大功率环形电感不能用大截面硬导线制造的工艺难题。

背景技术

    在传统制造领域中，环形电感所用的环形磁心都是由磁粉末一次性压制成形的整体无缝结构（见图1），由于受压制、烧结工艺限制，最大直径尺寸通常只有200mm左右。虽然能将漏磁降低到理想的水平，但适用的功率小，而且线圈只能用Ф2mm以下的小截面导线制造，功率稍大的电感线圈用多股软绞线来制造，成本高、体积大，受环形磁心直径的限制，适用的电感功率也非常有限，通常只有30kw左右。

随着电力电子技术的发展，电感也向大功率、重量轻、低漏磁方向发展。为了保证低的漏磁量，环形电感仍然是一个理想的选择方案。但传统的磁心结构、尺寸不能适应大功率、大截面硬导线制造线圈的需要，限制了环形电感向大功率发展。本发明旨在提供一种大功率环形电感的制造方法，克服传统环形电感用粉末磁心尺寸限制以及不能用大截面硬导线制造的难题，使环形电感向大功率方向发展，适用现代电力电子领域对环形电感的要求。

发明内容

    本发明旨在提供一种大功率环形电感制造方法，克服传统环形电感用粉末磁心尺寸限制以及不能用大截面硬导线制造的难题，使环形电感向大功率方向发展，适用现代电力电子领域对环形电感的要求。

本发明的目的是这样实现的：一种大功率环形电感制造方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

1）环形磁心制备：首先根据拟制造的大功率环形电感的功率确定应制备的环形磁心的环直径、环截面尺寸，设计出沿环形磁心圆周分成3块以上且上下分成两半的半圆弧磁块的具体尺寸，然后按照粉末磁心传统的压制、烧结工艺将半圆弧磁块制造成型，再对成型后的半圆弧磁块表面按照传统工艺涂上绝缘层，绝缘层厚度为0.2—0.5mm；

2）电感线圈制备：首先根据拟制造的大功率环形电感电流大小选择硬导线，然后将硬导线绕制成螺旋柱状线圈，再将螺旋柱状线圈按照上述1）步骤中环形磁心相应尺寸在圆柱状模具上弯曲成圆环形状的螺旋圆环线圈；

3）组装成品：采用同轴套装方式将上述1）步骤制备的半圆弧磁块穿入到螺旋圆环线圈内，按照上下半圆弧磁块接缝相互错开的组合方式组成完整的环形磁心，然后对组装在一起的环形磁心、螺旋圆环线圈进行浸渍固化处理，使二者结合固定成一整体产品。

按照上述方法制造的大功率环形电感，包括环形磁心和电感线圈，其特征在于：环形磁心由沿环形磁心圆周分成3块以上且上下分成两半的半圆弧磁块组合而成，半圆弧磁块表面涂有0.2—0.5mm厚度的绝缘层，组合后的环形磁心其上下半圆弧磁块接缝呈相互错开方式排列；电感线圈为硬导线绕制的螺旋圆环线圈；螺旋圆环线圈与由半圆弧磁块组合而成环形磁心采用同轴套装并浸渍固化连结为整体产品。

环形磁心的环直径为1000—1600mm。

电感线圈的硬导线截面形状为实心圆形、矩形或空心圆形、矩形。

本发明相对传统环形电感制造工艺方法，其优点是：

1、使大截面硬导线也能用于制造大功率环形电感，克服了传统环形电感只能用Ф2mm以下的小截面导线或多股软绞线制造以及环形电感只能适用于小功率的局限性，在制造技术上保证了现代电力电子用环形电感向大功率发展的实际需求。

2、环形电感线圈不用在环形磁心上绕制，也不用专用的环形绕线机，在普通的绕线机上就能完成线圈的绕制，工艺过程简单，生产效率比传统的环形绕线机高2～3倍。

3、改变传统的粉末磁环整体压制、绕结成形的工艺方法，将粉末磁环分解成半圆弧磁块进行压制、绕结成型，不但使粉末磁环压制所需要的压力机吨位变小、压制模具变小、成本低廉、烧结成品率高，而且克服了传统制造工艺中整体压制的环形磁心只限于小直径磁环的局限性，磁环直径比传统的整体式磁环大5～8倍左右，使环形电感能适应多匝数、大截面导线电感制造的实际需要。

4、由于本发明方法使环形电感适用于大功率，确保使用环形电感的变流器向大功率、小体积方向发展，提高电力电子装备水平，降低装备成本，带动产业链向高水平发展，提高电力电子行业的技术水平。

附图说明

图1：传统方法制成的粉末环形磁心示意图；

图2：本发明分体压制、绕结的半圆弧磁块；

图3：本发明绝缘处理后的半圆弧磁块；

图4：本发明半圆弧形磁块组合时的接缝位置示意图；

图5：本发明用大截面硬导线绕制的螺旋柱状线圈；

图6：本发明将螺旋柱状线圈经过弯曲而成的螺旋圆环线圈；

图7：由电感线圈和半圆弧磁块组合的环形磁心构成电感成品示意图。

具体实施方式

   本发明实施步骤分为环形磁心制备、电感线圈制备和组装成品三部分。

1、环形磁心制备：① 根据所需要的磁心直径尺寸和电感所要求的漏磁大小，在结构设计阶段将磁心从直径方向分解成两半，沿圆周方向分解成3块以上的半圆弧磁块（见图2）。

环形磁心截面设计成圆形，是为了在压制过程中方便脱模，在装配过程中，圆形光滑结构使装配难度大大降低，装配效率高，光滑的圆形截面能使磁心在工作时磁力线分布均匀，不产生磁畸变；沿圆周方向将环形磁心分解成半圆弧磁块的数量至少是3块（上下为6块），是为了减少环形电感线圈的截面尺寸、装配方便以及减少漏磁数量，因为半圆弧磁块数量越多，漏磁量就越大，而少于3块的半圆弧磁块将使得装配通道（螺旋圆环线圈内径）变大，而分解成更多数量的磁块要视由环形电感的漏磁量来确定。

② 按粉末磁心传统的压制、绕结工艺进行制造成型后，对半圆弧磁块表面按传统的绝缘涂层工艺进行绝缘处理，绝缘层厚度为0.2～0.5mm（见图3）。

2、电感线圈制备：① 根据环形电感的电流大小，选择合适的硬导线（即截面在Ф2mm以上较硬的线圈用导线，硬导线是相对于可以在专用的环形绕线机上绕制的截面在Ф2mm以下的导线和软绞线而言，并非指特定的某种产品），按传统的绕制造方法将导线绕制成螺旋柱状线圈（图5）。硬导线的截面形状可以是圆形、矩形等形状，既可以是实心的也可以是空心的。空心导线可以制造水冷却结构，使环形电感可以承受更大的功率。

② 将螺旋柱状线圈按照环形磁心的环直径尺寸，在圆柱状模具上弯曲成螺旋圆环线圈（见图6）。

3、组装成品：① 将半圆弧磁块穿进螺旋圆环线圈内。半圆弧磁块在线圈内的摆放位置如（见图4）所示，下层的两个半圆弧磁块接缝位于上层半圆弧磁块大约中部的位置，目的是减少漏磁。

② 按传统浸渍工艺进行浸渍、固化处理，使电感线圈和环形磁心成为一个整体器件，至此，环形电感制造完毕（见图7）。

Claims (4)

1.一种大功率环形电感制造方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

1）环形磁心制备：首先根据拟制造的大功率环形电感的功率确定应制备的环形磁心的环直径、环截面尺寸，设计出沿环形磁心圆周分成3块以上且上下分成两半的半圆弧磁块的具体尺寸，然后按照粉末磁心传统的压制、烧结工艺将半圆弧磁块制造成型，再对成型后的半圆弧磁块表面按照传统工艺涂上绝缘层，绝缘层厚度为0.2—0.5mm；

2）电感线圈制备：首先根据拟制造的大功率环形电感电流大小选择硬导线，然后将硬导线绕制成螺旋柱状线圈，再将螺旋柱状线圈按照上述1）步骤中环形磁心相应尺寸在圆柱状模具上弯曲成圆环形状的螺旋圆环线圈；

3）组装成品：采用同轴套装方式将上述1）步骤制备的半圆弧磁块穿入到螺旋圆环线圈内，按照上下半圆弧磁块接缝相互错开的组合方式组成完整的环形磁心，然后对组装在一起的环形磁心、螺旋圆环线圈进行浸渍固化处理，使二者结合固定成一整体产品。

2.一种大功率环形电感，包括环形磁心和电感线圈，其特征在于：环形磁心由沿环形磁心圆周分成3块以上且上下分成两半的半圆弧磁块组合而成，半圆弧磁块表面涂有0.2—0.5mm厚度的绝缘层，组合后的环形磁心其上下半圆弧磁块接缝呈相互错开方式排列；电感线圈为硬导线绕制的螺旋圆环线圈；螺旋圆环线圈与由半圆弧磁块组合而成环形磁心采用同轴套装并浸渍固化连结为整体产品。

3.根据权利要求2所述的大功率环形电感，其特征在于：环形磁心的环直径为1000—1600mm。

4.根据权利要求2或3所述的大功率环形电感，其特征在于：电感线圈的硬导线截面形状为实心圆形、矩形或空心圆形、矩形。

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