CN109494065B - 通讯变压器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高稳定抗腐蚀长寿命通讯变压器及其制造方法，该通讯变压器，包括骨架、绕组、磁芯、屏蔽罩、封装材料，其特征在于：骨架为气孔率20％‑30％的氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架；绕组采用带1140环氧聚酯绝缘漆的紫铜线；磁芯为日字形钼坡莫磁芯；在屏蔽罩和其它部件的间隙内填充有自循环绝缘传热填料，所述自循环绝缘传热填料为氧化铝基疏孔泡沫陶瓷、脂松香的混合物；屏蔽罩采用了表面活化并钝化的含钛低碳钢制作，全封闭结构封装。本发明的通讯变压器损耗小、转换效率高、电磁屏蔽性好、绝缘性好、抗腐蚀、抗氧化、使用寿命长。

Description

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，即常用于弱电变压，对屏蔽性能和稳定性要求较高。
常规的通讯变压器应用在通信线路，例如电话线路时，须加入隔离直流的电容器元件，变压器的线圈内若通过直流电流会造成磁饱和，这将使其丧失原有的技术指标，同时变压器的绕组直流阻抗也非常低，继而影响通信线路的状态。现有技术中，为解决这个技术问题，需要在通常的电话线路应用时，加入不小于1uF容量，耐压不低于63V的电容，如果电路的直流极性不确认，则不能使用具有极性的电解电容器元件。例如使用LM386这样的功率放大器来驱动变压器时，则必须考虑加入600-2K欧姆的电阻，同时加入背靠背的4.7V稳压管在它的绕组上，从而避免过压损坏。因而可知，现有技术中的通讯变压器至少具有以下缺点：1、单独使用稳定性不能保证，需要采用其它辅助设备或装置，装配复杂且经济性差、转换效率低；2、自屏蔽能力差，信号易受干扰；3、表面易氧化，屏蔽性和稳定性会随着时间的延长而衰减，需按时检测并校正，稳定性差、使用寿命短。
而目前在国内已申请的相关专利中，没有关于高稳定性通讯变压器的现有技术，因而市场上需要一种损耗小、转换效率高、电磁屏蔽性好、绝缘性好、抗腐蚀、抗氧化、使用寿命长的通讯变压器。
发明内容
本发明旨在提供损耗小、转换效率高、电磁屏蔽性好、绝缘性好、抗腐蚀、抗氧化、使用寿命长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骨架选用与钼坡莫磁芯匹配的气孔率20%-30%的氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架；
②磁芯(3)选用日字形钼坡莫磁芯；
③屏蔽罩采用含钛低碳钢制成，采用全封闭结构；
④封装材料采用环氧树脂；
⑤绕组采用带1140环氧聚酯绝缘漆的紫铜线；
⑥自循环绝缘传热填料选用氧化铝基疏孔泡沫陶瓷和脂松香；
2）耐腐蚀抗菌屏蔽罩制造
①将含钛低碳钢轧制并焊接成为屏蔽罩设计形状尺寸；
②采用钢丝切丸以0.30A-0.38A的喷丸强度，300%的覆盖率对屏蔽罩内外表面进行过饱和喷丸，获得表面破皱屏蔽罩；
③将表面破皱屏蔽罩浸入质量分数98%的浓硫酸中至内外表面完全钝化，即获得耐腐蚀抗菌屏蔽罩；
3）自循环绝缘传热填料的制造方法
①将六水氯化铝与适量纯净水混合，搅拌并过滤杂质，调配至获得质量百分比58%-65%的氯化铝溶液；
②将盛有步骤①获得的氯化铝溶液的容器进行高频振动，再将氨水雾化后均匀缓慢地通入氯化铝溶液中，获得待处理溶液；
③步骤②完成后继续高频振动30min-40min，然后将步骤②获得的待处理溶液置于25℃-30℃的恒温环境下，并机械搅拌30min-40min，获得预制溶液；
④在步骤③获得的预制溶液内缓慢滴加稀盐酸溶液并搅拌，至溶液的PH值4.8-5.2，静置获得原始溶胶液；
⑤将步骤④获得的原始溶胶液置于70℃-80℃温度下，回流8h，获得预制溶胶液；
⑥在步骤⑤获得的预制溶胶液内缓慢添加3%-5%浓度的聚乙烯醇溶液，获得待处理溶胶；
⑦采用无水乙醇对步骤⑥获得的待处理溶胶进行反复冲洗，至洗净，获得待用溶胶；
⑧将步骤⑦获得的待用溶胶与六水氯化铝重量30%-35%的脂松香混合均匀，置于480℃-550℃下进行煅烧至成颗粒，所获得的颗粒即为所需自循环绝缘传热填料；
4）通讯变压器的加工与装配
①将磁芯(3)放置于氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架中，采用环氧树脂固定；
②将带绝缘漆的紫铜线以单线程三绕组的方式缠绕在氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架上，获得芯子部件；
③将步骤②获得的芯子部件采用环氧树脂封装；
④采用含钛低碳钢屏蔽罩将整个通讯变压器封装，并在含钛低碳钢屏蔽罩内间隙中填充满3）中步骤⑧获得的自循环绝缘传热填料，即获得所需通讯变压器。
上述的一种通讯变压器的制造方法，其中所述含钛低碳钢为20CrMnTi。
根据上述方法制造的通讯变压器，包括骨架、绕组、磁芯、屏蔽罩和封装材料，其中骨架为气孔率20%-30%的氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架；绕组采用带1140环氧聚酯绝缘漆的紫铜线；磁芯为日字形钼坡莫磁芯； 在屏蔽罩和其它部件的间隙内填充有自循环绝缘传热填料，所述自循环绝缘传热填料(5)为氧化铝基疏孔泡沫陶瓷和脂松香的混合物；屏蔽罩采用表面活化并钝化的含钛低碳钢制作，全封闭结构封装。
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：（1）采用常规技术中不应用的喷丸参数（实际上，由于A试片对应的喷丸强度较大，实际应用中多设定0.20A-0.28A的喷丸强度，100%-200%的覆盖率），特意将屏蔽罩表皮打到过饱和状态，甚至部分起皮发邹，这不是无意义的，而是为实现本发明的核心技术特征做的辅垫，过饱和喷丸后一是屏蔽罩表面原材料锈蚀已被完全机械清除（喷丸过程本身就是洁净表面的过程），二是表面获得了耐疲劳的压应力层，提升使用寿命，三是表面呈高度活化状态，配合浓硫酸的快速钝化效应（参照浓硫酸采用铁质容器运输的原理），使表面快速形成厚度和致密度均高于常规浓硫酸钝化的致密氧化膜层，之所以选用含钛低碳钢则是由于低碳钢含碳量低，钝化实际上又是氧化反应，会进一步减少屏蔽罩表面层的碳含量，提升其本质耐腐蚀性，而少量的钛含量则是在钝化后获得均匀分布在屏蔽罩表面的二氧化钛，获得该特质自带的光触媒抗菌除尘技术效果，优选的20CrMnTi是在选用最佳碳含量和钛含量的钢种的同时，由铬、锰元素氧化物的特性增加本发明钝化后氧化膜与基体的结合力（虽然基体表面粗糙的结构已经使得结合力很强了，但锦上添花的技术效果也是不错的，更兼之20CrMnTi在低碳合金钢中价格适中，成本较低），因而使本发明获得了耐腐蚀兼表面抗菌的技术效果。(2)常规技术中，由于成本考虑，通讯变压器采用较低级的材料制备，如屏蔽罩采用铁制材料、骨架采用一般塑料、不使用散热填料等，因此就其本身体积重量而言，其铁损还是较大，易氧化、过热老化寿命较短（全靠空气传热，然后变压器内腔密闭无风，散热效率低下，此种环境下绝缘封装材料易老化，作为外壳的铁质材料也易氧化，功能稳定性差且使用寿命短），本发明采用固态颗粒填料，一方面提升体积电阻率，一方面固体传热效率优于空气，再一方面本发明的自循环绝缘传热填料实质上是两种材料一次混合成型的，本发明利用两种材料生产工艺的共性，一次性地通过溶胶-凝胶-热混溶成型，具体为：当氧化铝陶瓷凝胶态时，利用氧化铝高熔点的特质和脂松香70℃-80℃的熔点差，将先液化的脂松香与当时还是半固态的氧化铝基体固化成一体，形成了本发明绝缘导热材料的基础。（3）本发明在常规技术的基础上，选用了绝缘传热填料，其体积电阻率不低于2×1013Ω•cm、介电强度不低于200kV/cm，可以很好地加强通讯变压器的绝缘性能，使工作区域内不易受到强电磁信号干扰；填料中的脂松香自吸氧且自抗菌，使本发明在封装条件下更不易老化和霉变，因此自损耗低。（4）由于选用了特制的氧化铝陶瓷颗粒，根据相关研究，氧化铝陶瓷颗粒小于一定粒度后，在同等条件下，其热阻抗反而小于其它材料，加之本发明原胶体是陶瓷、脂松香混杂，而480℃-550℃下煅烧出的氧化铝陶瓷颗粒具有天然多孔结构，再复合松香，使本发明具有干净、长寿命、无污染、易清洁的特性，使得本发明的通讯变压器在扩容后不会因为超温而失效，本发明的自循环散热原理是松香在80℃左右时熔化，吸收一部分热量，然后液化的松香由其表面浸润角的原因，在毛细作用下（参见土壤吸水毛细作用原理）自然顺沿着陶瓷的孔隙流动，带动热循环，然后在不工作自然降温时又放热凝固，减缓变压器的温度波动梯度，多次循环后，松香会全部集富在陶瓷颗粒或作为骨架的氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架中，增加本发明的气密性和绝缘性。（5）本发明的填料所用材料均为绝缘材料，介电系数高，抗击穿能力强，正常情况下无需再增设避雷设备（现有技术需要增设避雷设备主要是屏蔽性差，常规铁质壳体锈化后屏蔽性下降，同时介质为空气，易击穿，本发明采用钝化后的钢质壳体，不易氧化，屏蔽性好，介质为绝缘导热填料，不易击穿）。因此本发明的通讯变压器具有损耗小、转换效率高、电磁屏蔽性好、绝缘性好、抗腐蚀、抗氧化、使用寿命长的特性。
附图说明
图1为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、自循环绝缘传热填料5。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示的一种通讯变压器，包括骨架、绕组4、磁芯3、屏蔽罩1和封装材料，其中骨架为气孔率20%-30%的氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架2；绕组4采用带1140环氧聚酯绝缘漆的紫铜线；磁芯3为日字形钼坡莫磁芯3； 在屏蔽罩1和其它部件的间隙内填充有自循环绝缘传热填料5，所述自循环绝缘传热填料5为氧化铝基疏孔泡沫陶瓷和脂松香的混合物；屏蔽罩1采用表面活化并钝化的含钛低碳钢制作，全封闭结构封装。
该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骨架选用与钼坡莫磁芯3匹配的气孔率20%-30%的氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架2；
②磁芯3选用日字形钼坡莫磁芯3；
③屏蔽罩1采用20CrMnTi制成，采用全封闭结构；
④封装材料采用环氧树脂；
⑤绕组4采用带1140环氧聚酯绝缘漆的紫铜线；
⑥自循环绝缘传热填料5选用氧化铝基疏孔泡沫陶瓷和脂松香；
2）耐腐蚀抗菌屏蔽罩1制造
①将20CrMnTi轧制并焊接成为屏蔽罩1设计形状尺寸；
②采用钢丝切丸以0.30A-0.38A的喷丸强度，300%的覆盖率对屏蔽罩1内外表面进行过饱和喷丸，获得表面破皱屏蔽罩1；
③将表面破皱屏蔽罩1浸入质量分数98%的浓硫酸中至内外表面完全钝化，即获得耐腐蚀抗菌屏蔽罩1；
3）自循环绝缘传热填料5的制造方法
①将六水氯化铝与适量纯净水混合，搅拌并过滤杂质，调配至获得质量百分比65%的氯化铝溶液；
②将盛有步骤①获得的氯化铝溶液的容器进行高频振动，再将氨水雾化后均匀缓慢地通入氯化铝溶液中，获得待处理溶液；
③步骤②完成后继续高频振动40min，然后将步骤②获得的待处理溶液置于30℃的恒温环境下，并机械搅拌40min，获得预制溶液；
④在步骤③获得的预制溶液内缓慢滴加稀盐酸溶液并搅拌，至溶液的PH值4.8，静置获得原始溶胶液；
⑤将步骤④获得的原始溶胶液置于80℃温度下，回流8h，获得预制溶胶液；
⑥在步骤⑤获得的预制溶胶液内缓慢添加5%浓度的聚乙烯醇溶液，获得待处理溶胶；
⑦采用无水乙醇对步骤⑥获得的待处理溶胶进行反复冲洗，至洗净，获得待用溶胶；
⑧将步骤⑦获得的待用溶胶与六水氯化铝重量35%的脂松香混合均匀，置于550℃下进行煅烧至成颗粒，所获得的颗粒即为所需自循环绝缘传热填料5；
4）通讯变压器的加工与装配
①将磁芯3放置于氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架2中，采用环氧树脂固定；
②将带绝缘漆的紫铜线以单线程三绕组的方式缠绕在氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架2上，获得芯子部件；
③将步骤②获得的芯子部件采用环氧树脂封装；
④采用含钛低碳钢屏蔽罩1将整个通讯变压器封装，并在含钛低碳钢屏蔽罩1内间隙中填充满3）中步骤⑧获得的自循环绝缘传热填料5，即获得所需通讯变压器。
实施例2：
整体与实施例1一致，差异之处在于：
该通讯变压器的制造方法，包括以下步骤：
3）自循环绝缘传热填料5的制造方法
①将六水氯化铝与适量纯净水混合，搅拌并过滤杂质，调配至获得质量百分比58%的氯化铝溶液；
③步骤②完成后继续高频振动30min，然后将步骤②获得的待处理溶液置于25℃的恒温环境下，并机械搅拌30min，获得预制溶液；
④在步骤③获得的预制溶液内缓慢滴加稀盐酸溶液并搅拌，至溶液的PH值5.2，静置获得原始溶胶液；
⑤将步骤④获得的原始溶胶液置于70℃温度下，回流8h，获得预制溶胶液；
⑥在步骤⑤获得的预制溶胶液内缓慢添加3%浓度的聚乙烯醇溶液，获得待处理溶胶；
⑧将步骤⑦获得的待用溶胶与六水氯化铝重量30%的脂松香混合均匀，置于480℃下进行煅烧至成颗粒，所获得的颗粒即为所需自循环绝缘传热填料5；
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 (3)

1.一种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骨架选用与钼坡莫磁芯(3)匹配的气孔率20%-30%的氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架(2)；
②磁芯(3)选用日字形钼坡莫磁芯(3)；
③屏蔽罩(1)采用含钛低碳钢制成，采用全封闭结构；
④封装材料采用环氧树脂；
⑤绕组(4)采用带1140环氧聚酯绝缘漆的紫铜线；
⑥自循环绝缘传热填料(5)选用氧化铝基疏孔泡沫陶瓷和脂松香；
2）耐腐蚀抗菌屏蔽罩(1)制造
①将含钛低碳钢轧制并焊接成为屏蔽罩(1)设计形状尺寸；
②采用钢丝切丸以0.30A-0.38A的喷丸强度，300%的覆盖率对屏蔽罩(1)内外表面进行过饱和喷丸，获得表面破皱屏蔽罩(1)；
③将表面破皱屏蔽罩(1)浸入质量分数98%的浓硫酸中至内外表面完全钝化，即获得耐腐蚀抗菌屏蔽罩(1)；
3）自循环绝缘传热填料(5)的制造方法
①将六水氯化铝与适量纯净水混合，搅拌并过滤杂质，调配至获得质量百分比58%-65%的氯化铝溶液；
②将盛有步骤①获得的氯化铝溶液的容器进行高频振动，再将氨水雾化后均匀缓慢地通入氯化铝溶液中，获得待处理溶液；
③步骤②完成后继续高频振动30min-40min，然后将步骤②获得的待处理溶液置于25℃-30℃的恒温环境下，并机械搅拌30min-40min，获得预制溶液；
④在步骤③获得的预制溶液内缓慢滴加稀盐酸溶液并搅拌，至溶液的PH值4.8-5.2，静置获得原始溶胶液；
⑤将步骤④获得的原始溶胶液置于70℃-80℃温度下，回流8h，获得预制溶胶液；
⑥在步骤⑤获得的预制溶胶液内缓慢添加3%-5%浓度的聚乙烯醇溶液，获得待处理溶胶；
⑦采用无水乙醇对步骤⑥获得的待处理溶胶进行反复冲洗，至洗净，获得待用溶胶；
⑧将步骤⑦获得的待用溶胶与六水氯化铝重量30%-35%的脂松香混合均匀，置于480℃-550℃下进行煅烧至成颗粒，所获得的颗粒即为所需自循环绝缘传热填料(5)；
4）通讯变压器的加工与装配
①将磁芯(3)放置于氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架(2)中，采用环氧树脂固定；
②将带绝缘漆的紫铜线以单线程三绕组的方式缠绕在氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架(2)上，获得芯子部件；
③将步骤②获得的芯子部件采用环氧树脂封装；
④采用含钛低碳钢屏蔽罩(1)将整个通讯变压器封装，并在含钛低碳钢屏蔽罩(1)内间隙中填充满3）中步骤⑧获得的自循环绝缘传热填料(5)，即获得所需通讯变压器。
2.根据权利要求1所述的一种通讯变压器的制造方法，其特征在于：其中所述含钛低碳钢为20CrMnTi。
3.根据权利要求1所述方法制造的通讯变压器，包括骨架、绕组(4)、磁芯(3)、屏蔽罩(1)和封装材料，其特征在于：骨架为气孔率20%-30%的氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架(2)；绕组(4)采用带1140环氧聚酯绝缘漆的紫铜线；磁芯(3)为日字形钼坡莫磁芯(3)；在屏蔽罩(1)和其它部件的间隙内填充有自循环绝缘传热填料(5)，所述自循环绝缘传热填料(5)为氧化铝基疏孔泡沫陶瓷和脂松香的混合物；屏蔽罩(1)采用表面活化并钝化的含钛低碳钢制作，全封闭结构封装。
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