CN110444391A - 一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了集成型磁性元器件绕组的绕制方法：将变压器骨架、电感骨架、线材安置于自动绕线机相应位置上；转动变压器骨架使第一组线材绕制于变压器骨架上形成次级的一部分线圈，引出端不剪断；转动电感骨架使第二组线材绕制于电感骨架上形成电感绕组，引出端不剪断；将电感绕组的引出端处的线材依次卡入电感骨架另一端线槽及变压器骨架另一端线槽，同方向同时转动变压器骨架和电感骨架，使第二组线材绕制于次级的一部分线圈之上形成初级线圈，引出端入线槽后剪断；将次级的一部分线圈的引出端作为次级的另一部分线圈的起始端，同方向同时转动变压器骨架和电感骨架，使第一组线材绕制于初级线圈之上形成次级的另一部分线圈，引出端入线槽后剪断。

Description

一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法

技术领域

本发明涉及磁性元器件，具体涉及一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法。

背景技术

磁性元件广泛应用于新能源汽车、光伏/风能发电、电力谐波治理、变频器、电子信息、UPS、PC等领域。磁性元件作为核心器件之一，其尺寸等参数指标直接影响产品品质。随着使用环境变化、运用领域的不同，元件的性能也会有较大的差异。尤其在新能源汽车领域，对元件体积、重量、应用环境要求极高。因此，研发一种高功率密度、高集成度的车载磁性元件势在必行。目前，制作变压器和电感集成的磁性元器件时，传统的绕线方式是人工手动绕线，变压器骨架和电感骨架同时置于绕线机的转轴上，全程人手控制。这种绕线方式至少具有以下缺点：生产效率低下；绕线张力无法控制，并且排线不均匀，将导致线圈内部结构不稳定，从而使产品电气性能不稳定。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法，使用机器完成绕制，通过固定夹具控制变压器骨架和电感骨架在绕制各个绕组线圈时分别转动和/或同时转动来完成变压器绕组和电感绕组的绕制，以克服目前手动绕制方式效率低以及无法控制张力、排线不均匀所造成的产品电气性能和一致性不好的问题。

本发明为达上述目的提出如下技术方案：

一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法，所述绕组包括变压器绕组和电感绕组，所述绕制方法包括如下步骤：S1、将所述集成型磁性元器件的变压器骨架和电感骨架分别用夹具安置于自动绕线机上；将备用的两组线材装载到自动绕线机上；S2、绕制变压器绕组的次级的一部分线圈：将第一组线材的起始端卡入所述变压器骨架一端的线槽中固定，利用夹具转动变压器骨架使第一组线材绕制于所述变压器骨架上形成所述次级的一部分线圈，保留所述次级的一部分线圈的引出端不剪断；S3、绕制电感绕组：将第二组线材的起始端卡入所述电感骨架一端的线槽中固定，利用夹具转动电感骨架并保持变压器骨架不动，使第二组线材绕制于所述电感骨架上形成所述电感绕组，保留所述电感绕组的引出端不剪断；S4、绕制变压器绕组的初级线圈：将所述电感绕组的引出端处的线材依次卡入电感骨架另一端的线槽中以及变压器骨架另一端的线槽中固定，利用夹具同方向同时转动变压器骨架和电感骨架，使第二组线材继续绕制，绕制于所述次级的一部分线圈之上，形成所述初级线圈，该初级线圈的引出端卡入变压器骨架的一线槽中，剪断；S5、绕制变压器绕组的次级的另一部分线圈：将所述次级的一部分线圈的引出端作为所述次级的另一部分线圈的起始端，利用夹具同方向同时转动变压器骨架和电感骨架，使第一组线材继续绕制，绕制于所述初级线圈之上，形成所述次级的另一部分线圈，该次级的另一部分线圈的引出端卡入变压器骨架的一线槽中，剪断。

本发明上述提供的绕制方法，通过采用自动绕线机，不仅降低人工成本，而且绕线张力可以进行机器控制，排线均匀，使各个绕组结实而圈数量准确，线圈内部结构稳定，从而提升产品电气性能的一致性及稳定性。

附图说明

图1是一种集成型磁性元器件的变压器骨架和电感骨架示意图；

图2是本发明一具体实施例中集成型磁性元器件绕组的结构示意图；

图3是绕制图2中第一层次级线圈N1的示意图；

图4是绕制图2中电感绕组N2的示意图；

图5是绕制图2中初级绕组N3的第一层线圈N3-1的示意图；

图6是绕制图2中初级绕组N3的第二层线圈N3-2的示意图；

图7是绕制图2中初级绕组N3的第三层线圈N3-3的示意图；

图8是绕制图2中第二层次级线圈N4的示意图；

图9是绕制好的集成型磁性元器件的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步说明。

目前的磁性元件，不仅要求产品体积小、集成度高，同时要求更高的功率密度和更稳定的电气性能。对于变压器和电感共用磁芯的集成型磁性元器件，在制作绕组时，对绕线要求也比较高，绕线的方式需要使功率密度尽可能提高，同时要保证电气性能的稳定、产品的一致性好。鉴于此，本发明提出了变压器和电感集成磁性元器件的绕组的绕制方法，通过在自动绕线机上，控制变压器骨架和电感骨架分别转动/同时转动，来完成多层不同功能线圈的自动绕制，不仅能够控制张力，而且绕线过程布线均匀，一致性好，产品电气性能稳定，生产效率也得到极大的提高。

本发明的绕制方法，应用于变压器和电感的集成器件，该器件中变压器和电感共用磁芯，器件的绕组包含变压器绕组和电感绕组。图1所示为该集成器件的绕线骨架，包含变压器骨架10和电感骨架20，变压器骨架10的一端具有线槽11、另一端具有线槽12，变压器骨架的绕线部13即用于绕制变压器绕组的初级和次级；电感骨架20的一端具有线槽21、另一端具有线槽22，电感骨架的绕线部23即用于绕制电感绕组。应当理解的是，变压器骨架10和电感骨架20的长度不限于图1中所示的大小关系，也可以采用同样大小的骨架，或者电感骨架比变压器骨架长。在一些实施例中，变压器骨架和电感骨架的绕线部上可具有一圈圈的凹槽供引导绕线。所述变压器骨架一端是远离电感骨架的一端，所述变压器骨架另一端是靠近电感骨架的一端；所述电感骨架一端是远离变压器骨架的一端，所述电感骨架另一端是靠近变压器骨架的一端。

图2以截面(一部分)的形式展示了本发明的绕制方法所得到的一种示例性绕组结构，绕制时按先后顺序依次绕制线圈N1、N2、N3、N4，图2中带箭头的两条折线1’2’和3’4’分别表征了两组线材的绕制方向，具体而言，第一组线材由3’端开始，沿箭头所指方向逐匝绕制，绕制了一层之后暂停；第二组线材由1’端开始，沿箭头方向绕制，直至从2’端出来固定；最后第一组线材继续绕制在最外层，直至从4’端出来固定。本发明的绕制方法包括如下步骤S1至S5：

S1、将集成型磁性元器件的变压器骨架和电感骨架分别用夹具安置于自动绕线机上；将备用的两组线材装载到自动绕线机上。夹具可在自动绕线机的预设控制下，带动变压器骨架和电感骨架转动以使相应的线材均匀地绕制于相应骨架上。备用线材通过滑轮组件支撑，引到变压器骨架和电感骨架的线槽处。

S2、绕制变压器绕组的次级的一部分线圈N1：参考图2和图3，将第一组线材的起始端3卡入变压器骨架10一端的线槽11中固定，利用夹具转动变压器骨架使第一组线材不断地放线一圈一圈地裹到变压器骨架上实现绕制，完成次级的一部分线圈N1的绕制，但此时引出端B不剪断线材，后面需要继续绕制N4。在图2的示例中，线圈N1共包含10匝。

S3、绕制电感绕组N2：参考图2和图4，将第二组线材的起始端1卡入电感骨架一端的线槽21中固定，利用夹具转动电感骨架20并保持变压器骨架不动，使第二组线材绕制于电感骨架上形成所述电感绕组N2，同样地，需要保留电感绕组的引出端A不剪断，后续需继续绕制N3。在图2的示例中，绕组N2共包含9匝。

S4、绕制变压器绕组的初级线圈N3：参考图2和图5至图7，将电感绕组的引出端A处的线材依次卡入电感骨架另一端的线槽22中以及变压器骨架另一端的线槽12中固定，利用夹具同方向同时转动变压器骨架和电感骨架，使第二组线材继续绕制，绕制于所述次级的一部分线圈N1之上，形成所述初级线圈N3，该初级线圈的引出端2卡入变压器骨架一端的线槽11中，然后可以剪断线材。在图2所示例的实施例中，初级线圈N3包含三层，第一层线圈N3-1共9匝，每一匝都压在线圈N1的相邻两匝之间；第二层线圈N3-2共10匝，同样地，每一匝线圈对空绕制；第三层线圈N3-3共9匝，同样地，每一匝线圈对空绕制。

S5、绕制变压器绕组的次级的另一部分线圈N4：参考图2和图8，将所述次级的一部分线圈N1的引出端B作为所述次级的另一部分线圈N4的起始端，利用夹具同方向同时转动变压器骨架和电感骨架，使第一组线材继续绕制，绕制于所述初级线圈N3之上，形成所述次级的另一部分线圈N4，该次级的另一部分线圈的引出端4卡入变压器骨架一端的线槽11中，然后剪断。完成绕制。

需要说明的是，图2至图8所示仅为示例性的说明，并不代表本发明的绕制方法仅能绕制图2至图8所示的线圈层数和匝数。比如，次级的一部分线圈N1可以不只一层，可以是两层、三层等等；次级的另一部分线圈N4也可以有两层、三层等；初级线圈也不限于三层，可以其它的层数和匝数。

本发明中所用到的自动绕线机，其可采用现有的自动绕线机，其除了具备前述提到的可带动骨架转动的夹具、支撑线材的滑轮组件之外，还可具有线盒用于放置线材、张紧机构用于控制线材的拉力；至少还具备一控制中心，可以按照本发明的绕制方式写入相应的控制程序控制夹具的动作(比如转动的速度、转动过程中轴向的匀速平移等)、张紧机构对线材的拉力等，以使变压器骨架/电感骨架在夹具的带动下转动的过程中，线材能够以合适的张紧力裹到骨架的绕线部上。

通过前述方法绕制得到的绕组，其电气原理图如图9所示，次级的一部分线圈N1的引出端B作为中心抽头，所述第一组线材的起始端3以及所述次级的另一部分线圈N4的引出端4作为变压器次级的输出端。而电感绕组N2的一端1和初级绕组N3一端2作为变压器初级的输入端，电感绕组N2的另一端A与初级绕组N3的另一端连接。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法，所述绕组包括变压器绕组和电感绕组，其特征在于，所述绕制方法包括如下步骤：

S1、将所述集成型磁性元器件的变压器骨架和电感骨架分别用夹具安置于自动绕线机上；将备用的两组线材装载到自动绕线机上；

S2、绕制变压器绕组的次级的一部分线圈(N1)：将第一组线材的起始端(3)卡入所述变压器骨架(10)一端的线槽中固定，利用夹具转动变压器骨架使第一组线材绕制于所述变压器骨架上形成所述次级的一部分线圈(N1)，保留所述次级的一部分线圈(N1)的引出端(B)不剪断；

S3、绕制电感绕组(N2)：将第二组线材的起始端(1)卡入所述电感骨架一端的线槽中固定，利用夹具转动电感骨架(20)并保持变压器骨架不动，使第二组线材绕制于所述电感骨架上形成所述电感绕组(N2)，保留所述电感绕组的引出端(A)不剪断；

S4、绕制变压器绕组的初级线圈(N3)：将所述电感绕组的引出端(A)处的线材依次卡入电感骨架另一端的线槽中以及变压器骨架另一端的线槽中固定，利用夹具同方向同时转动变压器骨架和电感骨架，使第二组线材继续绕制，绕制于所述次级的一部分线圈(N1)之上，形成所述初级线圈(N3)，该初级线圈的引出端(2)卡入变压器骨架的一线槽中，剪断；

S5、绕制变压器绕组的次级的另一部分线圈(N4)：将所述次级的一部分线圈(N1)的引出端(B)作为所述次级的另一部分线圈(N4)的起始端，利用夹具同方向同时转动变压器骨架和电感骨架，使第一组线材继续绕制，绕制于所述初级线圈(N3)之上，形成所述次级的另一部分线圈(N4)，该次级的另一部分线圈的引出端(4)卡入变压器骨架的一线槽中，剪断。

2.如权利要求1所述的集成型磁性元器件绕组的绕制方法，其特征在于：所述变压器骨架(10)一端是远离电感骨架的一端，所述变压器骨架另一端是靠近电感骨架的一端；所述电感骨架一端是远离变压器骨架的一端，所述电感骨架另一端是靠近变压器骨架的一端。

3.如权利要求1或2所述的集成型磁性元器件绕组的绕制方法，其特征在于：步骤S2中，所述次级的一部分线圈(N1)由所述变压器骨架(10)一端开始绕制，到另一端结束，包含一层线圈。

4.如权利要求1或2所述的集成型磁性元器件绕组的绕制方法，其特征在于：步骤S4中，所述初级线圈(N3)由所述变压器骨架另一端开始绕制，到所述变压器骨架一端形成第一层，再由所述变压器骨架一端绕制到另一端形成第二层，再由所述变压器骨架另一端绕制到所述变压器骨架一端形成第三层，最终从所述变压器骨架一端的线槽中引出。

5.如权利要求1或2所述的集成型磁性元器件绕组的绕制方法，其特征在于：步骤S5中，所述次级的另一部分线圈(N4)由所述变压器骨架另一端开始绕制，到所述变压器骨架一端结束，包含一层线圈，最终从所述变压器骨架一端的线槽中引出。

6.如权利要求1所述的集成型磁性元器件绕组的绕制方法，其特征在于：绕制时，相邻两层线圈之间对空绕制，即上面一层线圈的一匝线压在其下层线圈的两匝线之间。

7.如权利要求1所述的集成型磁性元器件绕组的绕制方法，其特征在于：在自动绕线机上，备用线材通过滑轮组件支撑，引到变压器骨架和电感骨架的线槽处。

8.如权利要求1所述的集成型磁性元器件绕组的绕制方法，其特征在于：所述次级的一部分线圈(N1)的引出端(B)作为中心抽头，所述第一组线材的起始端(3)以及所述次级的另一部分线圈(N4)的引出端(4)作为变压器次级的输出端。