CN106409491A - 一种高磁屏蔽的通讯变压器及其制造方法 - Google Patents

一种高磁屏蔽的通讯变压器及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高磁屏蔽的通讯变压器及其制造方法，该高磁屏蔽的通讯变压器至少可承受不低于150℃的长时工作温度、电磁屏蔽至少为T级；通过控制钼坡莫磁芯的成型、固定和冲击‑去应力‑变形‑校形‑去应力的多次循环处理获得稳定性高的钼坡莫磁芯，又通过采用电磁性能优良的氮化铝基陶瓷骨架、全封闭式的铝合金屏蔽罩、在铝合金屏蔽罩内填充导热绝缘材料，提升了本发明的通讯变压器的耐热性和屏蔽性能；本发明的高磁屏蔽的通讯变压器抗高温、电磁屏蔽效果好、使用寿命长。

Description

一种高磁屏蔽的通讯变压器及其制造方法
技术领域
本发明涉及电子元件领域，尤其涉及一种高磁屏蔽的通讯变压器及其制造方法。
背景技术
通讯变压器是在电话终端电路和中继线产品线路中，用来调节通讯电路的质量和状态的变压器。通讯变压器产品广泛应用于线缆调制解调器，网卡、集线器、xDSL宽带通信设备、交换机、光纤收发器、路由器、嵌入式系统以及VolP等网络通信设备，数据通信设备、光电传输设备、接入网设备、电力线上网设备、语音设备等。
在国内已申请的相关专利中，没有关于高磁屏蔽的通讯变压器的现有技术。
发明内容
本发明旨在提供抗高温、电磁屏蔽效果好、使用寿命长的高磁屏蔽的通讯变压器及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高磁屏蔽的通讯变压器的制造方法，包括以下步骤：
1)各部件的选用和准备
①骨架选用与日字形磁芯匹配的氮化铝基陶瓷骨架，该氮化铝基陶瓷的选用标准为：体积电阻率≥2×1013Ω·cm、介电强度≥750kV/cm、热导率≥25W/m·K、抗弯强度≥400Mpa、杨氏模数≥320Gpa、断裂韧性≥25Mpa；；
②磁芯选用钼坡莫带材，该钼坡莫带材的选用标准为：其原材料含钼3.2％-3.8％、含铁15.8％-17.2％、含镍79％-81％，其电感稳定性数值不高于0.03％、初始电感偏移范围数值不高于0.3％；
③屏蔽罩采用铝合金制成，采用全封闭结构；
④封装材料采用环氧树脂；
⑤绕组采用标准绕组用带绝缘漆的铜线；
⑥导热绝缘材料采用硅橡胶与玻璃纤维按重量比9∶1混合的颗粒状混合物；
2)磁芯的加工处理
①将钼坡莫原材料放置于装配了日字形冲头的冲压机下，环形金属冲压模具中，按标准方法冲击压型，获得多个钼坡莫成型片；
②步骤①完成后，将步骤①获得的钼坡莫成型片放入真空炉，在1pa-10pa的真空环境里、950℃-1000℃温度下进行预退火处理，退火完成后随炉冷却至550℃-580℃后出炉，获得变形钼坡莫成型片；
③将步骤②获得的变形钼坡莫成型片多层叠放后，放置在定型夹具中进行物理强制定型，获得定型钼坡莫磁芯；
④将步骤③获得的定型钼坡莫磁芯放入真空炉，在1pa-10pa的真空环境里、950℃-1000℃温度下进行终退火处理，退火完成后随炉冷却至550℃-580℃后出炉，获得去应力钼坡莫磁芯；
⑤反复进行③～④工序，直至去除耐高温定型夹具后获得的去应力钼坡莫磁芯仍能满足尺寸要求，即获得待用钼坡莫磁芯；
⑥采用环氧树脂对步骤⑤获得的待用钼坡莫磁芯进行粘合和封装，即获得所需钼坡莫磁芯
3)通讯变压器的加工与装配
①将钼坡莫磁芯放置于氮化铝基陶瓷骨架中，采用环氧树脂固定；
②将带绝缘漆的铜线按标准缠绕方式缠绕在氮化铝基陶瓷骨架上，并采用环氧树脂封装；
③采用铝合金屏蔽罩将整个共模电感封装，封装时在间隙内填充满1)中步骤⑥准备的颗粒状导热绝缘材料；然后采用环氧树脂进行密封，即获得通讯变压器；
4)通讯变压器的稳定化处理
①将3)中步骤③获得的待处理通讯变压器放置于冷冻箱中，温度不高于-70℃，保温20min-30min，获得冷处理通讯变压器；
②步骤①完成后，将步骤①获得的冷处理通讯变压器置于室温下，至其温度回复至室温，然后放入烘箱中，以不高于2℃/min的升温速率升至100℃-105℃，保温25min-30min，获得热循环通讯变压器；
③将步骤②获得的热循环通讯变压器置于室温下，至其温度回复至室温；
④反复进行①～③工序两次，即获得所需高磁屏蔽的通讯变压器。
上述一种高磁屏蔽的通讯变压器的制造方法制造的高磁屏蔽的通讯变压器，包括骨架、绕组、磁芯、屏蔽罩、封装材料；采用了氮化铝陶瓷骨架；绕组采用了带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线；屏蔽罩采用了铝合金制作，全封闭结构封装；在屏蔽罩与除屏蔽罩外其它部件的间隙内，填充有颗粒状导热绝缘材料，该导热绝缘材料为采用硅橡胶与玻璃纤维按重量比9∶1混合的颗粒状混合物。
该高磁屏蔽的通讯变压器可承受不低于150℃的长时工作温度，电磁屏蔽级别至少为T级。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：选用了稳定性很好的钼坡莫合金，并对钼坡莫合金进行了冲击-去应力-变形-校形-去应力的多次循环处理，而且去应力温度均高于居里温度，因此最终获得的钼坡莫磁芯尺寸稳定性好、残余杂乱磁通量小，受温度影响小、耐高温；由于钼坡莫材料具有很高的导磁率、饱和磁感应强度和较低的矫顽力和电阻率，因此本发明的电磁性能优良；又由于本发明采用的钼坡莫材料其电感稳定性数值不高于0.03％(数值越低越稳定)、初始电感偏移范围数值不高于0.3％(数值越低越稳定)，使得本发明的基础温度稳定性就很好，因对温度变化不敏感；由于骨架采用氮化铝基陶瓷制成，该氮化铝基陶瓷的综合机构性能优良，且热膨胀系数低，更不易老化、变质，加之采用铝合金全封闭结构，使用本发明的共模电感受外界侵害小，因此使用寿命长；由于采用的是铝合金全封闭结构，又由于填充的绝缘材料覆盖了整个通讯变压器，因此电磁屏蔽性好，同时使用本发明感受外界侵害小，使用寿命长；又由于该铝合金罩与发热部分之间填充了高导热绝缘材料，因此该通讯变压器散热性能优良。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图中：屏蔽罩1、陶瓷骨架2、磁芯3、绕组4、导热绝缘材料5。
具体实施方式
实施例1：
一种高磁屏蔽的通讯变压器，包括骨架、绕组4、磁芯3、屏蔽罩1、封装材料；采用了氮化铝陶瓷骨架2；绕组4采用了带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线；屏蔽罩1采用了铝合金制作，全封闭结构封装；在屏蔽罩1与除屏蔽罩1外其它部件的间隙内，填充有颗粒状导热绝缘材料5，该导热绝缘材料5为采用硅橡胶与玻璃纤维按重量比9∶1混合的颗粒状混合物。
上述高磁屏蔽的通讯变压器的制造方法，包括以下步骤：
1)各部件的选用和准备
①骨架选用与日字形磁芯3匹配的氮化铝基陶瓷骨架2，，该氮化铝基陶瓷的选用标准为：体积电阻率≥2×1013Ω·cm、介电强度≥750kV/cm、热导率≥25W/m·K、抗弯强度≥400Mpa、杨氏模数≥320Gpa、断裂韧性≥25Mpa；；
②磁芯3选用钼坡莫带材，该钼坡莫带材的选用标准为：其原材料含钼3.2％-3.8％、含铁15.8％-17.2％、含镍79％-81％，其电感稳定性数值不高于0.03％、初始电感偏移范围数值不高于0.3％；
③屏蔽罩1采用铝合金制成，采用全封闭结构；
④封装材料采用环氧树脂；
⑤绕组4采用标准绕组4用带绝缘漆的铜线；
⑥导热绝缘材料5采用硅橡胶与玻璃纤维按重量比9∶1混合的颗粒状混合物；
2)磁芯3的加工处理
①将钼坡莫原材料放置于装配了日字形冲头的冲压机下，环形金属冲压模具中，按标准方法冲击压型，获得多个钼坡莫成型片；
②步骤①完成后，将步骤①获得的钼坡莫成型片放入真空炉，在10pa的真空环境里、1000℃温度下进行预退火处理，退火完成后随炉冷却至580℃后出炉，获得变形钼坡莫成型片；
③将步骤②获得的变形钼坡莫成型片多层叠放后，放置在定型夹具中进行物理强制定型，获得定型钼坡莫磁芯3；
④将步骤③获得的定型钼坡莫磁芯3放入真空炉，在10pa的真空环境里、950℃温度下进行终退火处理，退火完成后随炉冷却至550℃后出炉，获得去应力钼坡莫磁芯3；
⑤反复进行③～④工序，直至去除耐高温定型夹具后获得的去应力钼坡莫磁芯3仍能满足尺寸要求，即获得待用钼坡莫磁芯3；
⑥采用环氧树脂对步骤⑤获得的待用钼坡莫磁芯3进行粘合和封装，即获得所需钼坡莫磁芯3
3)通讯变压器的加工与装配
①将钼坡莫磁芯3放置于氮化铝基陶瓷骨架2中采用环氧树脂固定；
②将带绝缘漆的铜线按标准缠绕方式缠绕在氮化铝基陶瓷骨架2上，并采用环氧树脂封装；
③采用铝合金屏蔽罩1将整个共模电感封装，封装时在间隙内填充满1)中步骤⑥准备的颗粒状导热绝缘材料5；然后采用环氧树脂进行密封，即获得通讯变压器；
4)通讯变压器的稳定化处理
①将3)中步骤③获得的待处理通讯变压器放置于冷冻箱中，温度-70℃，保温20min，获得冷处理通讯变压器；
②步骤①完成后，将步骤①获得的冷处理通讯变压器置于室温下，至其温度回复至室温，然后放入烘箱中，以2℃/min的升温速率升至100℃，保温25min，获得热循环通讯变压器；
③将步骤②获得的热循环通讯变压器置于室温下，至其温度回复至室温；
④反复进行①～③工序两次，即获得所需高磁屏蔽的通讯变压器。
根据本实施例生产的高磁屏蔽的通讯变压器样品，可承受160℃的长时工作温度，电磁屏蔽级别为T级。
实施例2：
一种高磁屏蔽的通讯变压器的制造方法，包括以下步骤：
1)各部件的选用和准备
①骨架选用与日字形磁芯3匹配的氮化铝基陶瓷骨架2，，该氮化铝基陶瓷的选用标准为：体积电阻率≥2×1013Ω·cm、介电强度≥750kV/cm、热导率≥25W/m·K、抗弯强度≥400Mpa、杨氏模数≥320Gpa、断裂韧性≥25Mpa；；
②磁芯3选用钼坡莫带材，该钼坡莫带材的选用标准为：其原材料含钼3.2％-3.8％、含铁15.8％-17.2％、含镍79％-81％，其电感稳定性数值不高于0.03％、初始电感偏移范围数值不高于0.3％；
③屏蔽罩1采用铝合金制成，采用全封闭结构；
④封装材料采用环氧树脂；
⑤绕组4采用标准绕组4用带绝缘漆的铜线；
⑥导热绝缘材料5采用硅橡胶与玻璃纤维按重量比9∶1混合的颗粒状混合物；
2)磁芯3的加工处理
①将钼坡莫原材料放置于装配了日字形冲头的冲压机下，环形金属冲压模具中，按标准方法冲击压型，获得多个钼坡莫成型片；
②步骤①完成后，将步骤①获得的钼坡莫成型片放入真空炉，在1pa的真空环境里、1000℃温度下进行预退火处理，退火完成后随炉冷却至580℃后出炉，获得变形钼坡莫成型片；
③将步骤②获得的变形钼坡莫成型片多层叠放后，放置在定型夹具中进行物理强制定型，获得定型钼坡莫磁芯3；
④将步骤③获得的定型钼坡莫磁芯3放入真空炉，在1pa的真空环境里、1000℃温度下进行终退火处理，退火完成后随炉冷却至580℃后出炉，获得去应力钼坡莫磁芯3；
⑤反复进行③～④工序，直至去除耐高温定型夹具后获得的去应力钼坡莫磁芯3仍能满足尺寸要求，即获得待用钼坡莫磁芯3；
⑥采用环氧树脂对步骤⑤获得的待用钼坡莫磁芯3进行粘合和封装，即获得所需钼坡莫磁芯3
3)通讯变压器的加工与装配
①将钼坡莫磁芯3放置于氮化铝基陶瓷骨架2中采用环氧树脂固定；
②将带绝缘漆的铜线按标准缠绕方式缠绕在氮化铝基陶瓷骨架2上，并采用环氧树脂封装；
③采用铝合金屏蔽罩1将整个共模电感封装，封装时在间隙内填充满1)中步骤⑥准备的颗粒状导热绝缘材料5；然后采用环氧树脂进行密封，即获得通讯变压器；
4)通讯变压器的稳定化处理
①将3)中步骤③获得的待处理通讯变压器放置于冷冻箱中，温度-80℃，保温30min，获得冷处理通讯变压器；
②步骤①完成后，将步骤①获得的冷处理通讯变压器置于室温下，至其温度回复至室温，然后放入烘箱中，以1.5℃/min的升温速率升至105℃，保温30min，获得热循环通讯变压器；
③将步骤②获得的热循环通讯变压器置于室温下，至其温度回复至室温；
④反复进行①～③工序两次，即获得所需高磁屏蔽的通讯变压器。
上述一种高磁屏蔽的通讯变压器的制造方法制造的高磁屏蔽的通讯变压器，包括骨架、绕组4、磁芯3、屏蔽罩1、封装材料；采用了氮化铝陶瓷骨架2；绕组4采用了带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线；屏蔽罩1采用了铝合金制作，全封闭结构封装；在屏蔽罩1与除屏蔽罩1外其它部件的间隙内，填充有颗粒状导热绝缘材料5，该导热绝缘材料5为采用硅橡胶与玻璃纤维按重量比9∶1混合的颗粒状混合物。
根据本实施例生产的高磁屏蔽的通讯变压器样品，可承受180℃的长时工作温度，电磁屏蔽级别为T级。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种高磁屏蔽的通讯变压器的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
1）各部件的选用和准备
①骨架选用与日字形磁芯(3)匹配的氮化铝基陶瓷骨架(2)；
②磁芯(3)选用钼坡莫带材，该钼坡莫原材料含钼3.2%-3.8%、含铁15.8%-17.2%、含镍79%-81%；
③屏蔽罩(1)采用铝合金制成，采用全封闭结构；
④封装材料采用环氧树脂；
⑤绕组(4)采用标准绕组(4)用带绝缘漆的铜线；
⑥导热绝缘材料(5)采用硅橡胶与玻璃纤维按重量比9：1混合的颗粒状混合物；
2）磁芯(3)的加工处理
①将钼坡莫原材料放置于装配了日字形冲头的冲压机下，环形金属冲压模具中，按标准方法冲击压型，获得多个钼坡莫成型片；
②步骤①完成后，将步骤①获得的钼坡莫成型片放入真空炉，在1pa-10pa的真空环境里、950℃-1000℃温度下进行预退火处理，退火完成后随炉冷却至550℃-580℃后出炉，获得变形钼坡莫成型片；
③将步骤②获得的变形钼坡莫成型片多层叠放后，放置在定型夹具中进行物理强制定型，获得定型钼坡莫磁芯(3)；
④将步骤③获得的定型钼坡莫磁芯(3)放入真空炉，在1pa-10pa的真空环境里、950℃-1000℃温度下进行终退火处理，退火完成后随炉冷却至550℃-580℃后出炉，获得去应力钼坡莫磁芯(3)；
⑤反复进行③~④工序，直至去除耐高温定型夹具后获得的去应力钼坡莫磁芯(3)仍能满足尺寸要求，即获得待用钼坡莫磁芯(3)；
⑥采用环氧树脂对步骤⑤获得的待用钼坡莫磁芯(3)进行粘合和封装，即获得所需钼坡莫磁芯(3)
3）通讯变压器的加工与装配
①将钼坡莫磁芯(3)放置于氮化铝基陶瓷骨架(2)中，采用环氧树脂固定；
②将带绝缘漆的铜线按标准缠绕方式缠绕在氮化铝基陶瓷骨架(2)上，并采用环氧树脂封装；
③采用铝合金屏蔽罩(1)将整个共模电感封装，封装时在间隙内填充满1）中步骤⑥准备的颗粒状导热绝缘材料(5)；然后采用环氧树脂进行密封，即获得通讯变压器；
4）通讯变压器的稳定化处理
①将3）中步骤③获得的待处理通讯变压器放置于冷冻箱中，温度不高于-70℃，保温20min-30min，获得冷处理通讯变压器；
②步骤①完成后，将步骤①获得的冷处理通讯变压器置于室温下，至其温度回复至室温，然后放入烘箱中，以不高于2℃/min的升温速率升至100℃-105℃，保温25min-30min，获得热循环通讯变压器；
③将步骤②获得的热循环通讯变压器置于室温下，至其温度回复至室温；
④反复进行①~③工序两次，即获得所需高磁屏蔽的通讯变压器。
2.根据权利要求1所述制造方法制造的高磁屏蔽的通讯变压器，包括骨架、绕组(4)、磁芯(3)、屏蔽罩(1)、封装材料，其特征在于：采用了氮化铝陶瓷骨架(2)；绕组(4)采用了带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线；屏蔽罩(1)采用了铝合金制作，全封闭结构封装；在屏蔽罩(1)与除屏蔽罩(1)外其它部件的间隙内，填充有颗粒状导热绝缘材料(5)，该导热绝缘材料(5)为采用硅橡胶与玻璃纤维按重量比9：1混合的颗粒状混合物。
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