CN114300249A - 一种大功率复合成型电感的制造方法 - Google Patents

一种大功率复合成型电感的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大功率复合成型电感的制造方法,属于电感制造技术领域,其首先根据实际应用场景设计和制作内磁芯,再根据内磁芯在实际应用时所需的参数来设计和制造线圈;而后将内磁芯和线圈进行装配组合;再根据所制造的电感的性能要求,选择外磁芯的原料粉末种类,而后将不同种类的粉末进行配比,之后再进行绝缘包覆,而后利用粘结剂粘接;本发明方法制造的电感,相较于传统绕线电感相比具有更优异的抗饱和性能,容易实现机械化生产;既具有一体成型电感的优点,又可根据不同的应用场景,选择对应综合性能最适合的材料,以满足不同应用,生产方便灵活。

Description

一种大功率复合成型电感的制造方法
技术领域
本发明涉及电感制造技术领域,具体是一种大功率复合成型电感的制造方法。
背景技术
随着电力电子及新能源领域技术的飞速发展,对大功率电感器件的需求日益增加。目前大量使用的大功率电感器件大多采用磁芯绕线的方式进行生产。由于电感器通过的电流非常大,为了避免磁芯饱和,就必须增大有效磁路长度,进而增大铁芯的体积和重量。另外像一些环形磁芯,因所用导线很粗,目前还很难用机械进行绕线,主要采用人工绕线的方式,生产效率低下,劳动强度大。
而一体成型电感具有优良的抗饱和能力,因体积更小,导线可机械绕制,直接埋在磁芯粉末内一体成型,易于实现自动化生产。但是一体成型电感由于受到模具、压力、成型压机及本身成型工艺限制,无法生产大功率器件。且一体成型电感在成型时工艺要求较大的成型压力,可能导致线圈变形和导线绝缘层破损,造成可靠性和良品率低下,同时一体成型电感在生产时磁性粉末承受较大的定向压力,造成磁芯粉末产生较大的单向应力,而这些应力无法通过高温回火的方式消除,便会降低了器件的电感和增加了磁芯的损耗,降低了整机的效率。这些损耗的能量还会以热能的形式向外释放,除造成电感器本身温度过高造成损伤外,还会影响周围器件造成整机温度过高效率下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大功率复合成型电感的制造方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种大功率复合成型电感的制造方法,包括下列步骤:
步骤一:根据实际应用场景设计和制作内磁芯;
步骤二;根据所选择的内磁芯形状、尺寸和电感器实际应用所需的参数来选择线圈制造所需导线的截面积、导线截面形状、线圈匝数、排布方式等,而后制造线圈;
步骤三:将步骤一和步骤二制备的内磁芯和线圈进行装配组合;
步骤四:根据所制造的电感的性能要求,选择外磁芯的原料粉末种类,而后将不同种类的粉末进行配比,之后再进行绝缘包覆,而后利用粘结剂粘接;
步骤五:根据所制作电感的形状和尺寸,设计制作等静压模具;
步骤六:将步骤三制备的组件与步骤四制备的磁芯粉末置入步骤五制备的模具内,得到电感组合体,而后对电感组合体进行等静压处理;
步骤七:对步骤六制成的产品进行加热固化;
步骤八:将固化后的产品进行电感器的常规检验,然后涂装式封装,得到电感成品。
作为本发明进一步的方案:所述步骤一中设计和制作内磁芯,首先选择内磁芯材料,再利用磁路计算方法设计内磁芯的形状和尺寸。
作为本发明进一步的方案:所述内磁芯材料至少包括铁氧体软磁材料、硅钢片、非晶合金带材、铁粉芯、铁硅合金磁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁镍硅磁粉芯、铁镍钼磁粉芯、非晶合金磁粉芯中的一种或几种。
作为本发明进一步的方案:所述内磁芯为圆柱体、方块、开口环形、E形、T形或其他形状的开路磁芯,制作完成后对内磁芯与线圈的接触部分进行电绝缘深层处理。
作为本发明进一步的方案:步骤三线圈与内磁芯的装配组合方式为:将制备好的线圈套在步骤一制备好的内磁芯上,并用绝缘树脂或胶水进行浸渍式固定。
作为本发明进一步的方案:所述步骤四中所述外磁芯的原料粉末种类至少包括铁粉、铁硅铬粉末、铁硅粉末、铁硅铝粉末、铁镍、铁镍钼粉末中的一种或几种,所述粘结剂为有机或无机粘结剂,或两者的混合物,其目的是在产品成型和固化后能满足其对机械强度的要求。
作为本发明进一步的方案:步骤六中所述等静压处理的方式为:将电感组合体整体装入塑料薄膜袋内,抽真空、热封,以隔离等静压介质,而后将封好的电感组合体放入等静压机内进行等静压压制,压力曲线可根据不同产品进行调整,压制后取出产品脱模;
所述步骤五中的静压模具采用如橡胶、硅胶、聚氨酯等弹性材料制成。
作为本发明进一步的方案:所述步骤七中的加热固化试纸将产品置于烘箱或隧道式加热炉内固化,固化温度和时间根据所用粘结剂的不同而不同,但不高于线圈绝缘层的最高使用温度。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明提供的一种大功率复合成型电感的制造方法,相较于传统绕线电感相比具有更优异的抗饱和性能,容易实现机械化生产;既具有一体成型电感的优点,又可根据不同的应用场景,选择对应综合性能最适合的材料,以满足不同应用,生产方便灵活;
同时由于采用等静压成型技术,电感各组件不会受到机械冲击力,且各方向所受压力大小均匀,所以线圈绝缘层受损小,确保使用过程中的可靠性,另外磁性粉末在成型压制过程中各方向受力均匀,减小了应力的方向性,保证了磁性能不会有较大的影响,同传统一体成型电感相比电感损失小,磁芯损耗得以大幅降低。
附图说明
图1为本发明方法的流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本发明实施例中,一种大功率复合成型电感的制造方法,包括下列步骤:
步骤一:根据实际应用场景设计和制作内磁芯;
步骤二;根据所选择的内磁芯形状、尺寸和电感器实际应用所需的参数来选择线圈制造所需导线的截面积、导线截面形状、线圈匝数、排布方式等,而后制造线圈;
步骤三:将步骤一和步骤二制备的内磁芯和线圈进行装配组合;
步骤四:根据所制造的电感的性能要求,选择外磁芯的原料粉末种类,而后将不同种类的粉末进行配比,之后再进行绝缘包覆,而后利用粘结剂粘接;
步骤五:根据所制作电感的形状和尺寸,设计制作等静压模具;
步骤六:将步骤三制备的组件与步骤四制备的磁芯粉末置入步骤五制备的模具内,得到电感组合体,而后对电感组合体进行等静压处理;
步骤七:对步骤六制成的产品进行加热固化;
步骤八:将固化后的产品进行电感器的常规检验,然后涂装式封装,得到电感成品。
步骤一中设计和制作内磁芯,首先选择内磁芯材料,再利用磁路计算方法设计内磁芯的形状和尺寸。
内磁芯材料至少包括铁氧体软磁材料、硅钢片、非晶合金带材、铁粉芯、铁硅合金磁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁镍硅磁粉芯、铁镍钼磁粉芯、非晶合金磁粉芯中的一种或几种。
内磁芯为圆柱体、方块、开口环形、E形、T形或其他形状的开路磁芯,制作完成后对内磁芯与线圈的接触部分进行电绝缘深层处理。
步骤三线圈与内磁芯的装配组合方式为:将制备好的线圈套在步骤一制备好的内磁芯上,并用绝缘树脂或胶水进行浸渍式固定。
步骤四中外磁芯的原料粉末种类至少包括铁粉、铁硅铬粉末、铁硅粉末、铁硅铝粉末、铁镍、铁镍钼粉末中的一种或几种,粘结剂为有机或无机粘结剂,或两者的混合物,其目的是在产品成型和固化后能满足其对机械强度的要求。
步骤六中等静压处理的方式为:将电感组合体整体装入塑料薄膜袋内,抽真空、热封,以隔离等静压介质,而后将封好的电感组合体放入等静压机内进行等静压压制,压力曲线可根据不同产品进行调整,压制后取出产品脱模;
步骤五中的静压模具采用如橡胶、硅胶、聚氨酯等弹性材料制成。
步骤七中的加热固化试纸将产品置于烘箱或隧道式加热炉内固化,固化温度和时间根据所用粘结剂的不同而不同,但不高于线圈绝缘层的最高使用温度。
以下为本发明的一个实施例:
某电路需要电感在负载电流为20A时,电感≥6.5uH,而且L~I尽可能平滑,负载电感是空载电感90%以上。
内磁芯选用φ10mm×10mm圆柱形铁硅铝磁粉芯;
线圈选用4mm×0.5mm扁平线绕制,匝数为12匝;
外磁芯粉末选用-200目铁硅粉末绝缘包覆处理,用酚醛树脂做粘结剂;
等静压模具为尺寸φ35mm×25mm的聚氨酯模具,等静压压制,最高压制压力为400MPa;
压制出产品在150℃固化1小时。
制造得到的产品测试性能如下:
L(0A)=7.0uH
L(10A)=6.85uH
L(20A)=6.6uH
器件总损耗Pw=0.52w,测试条件为50kHz、12.5V(Ac,有效值)
所制得电感器L~I曲线大大优于绕线电感,器件损耗与绕线电感相当。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种大功率复合成型电感的制造方法,其特征在于,包括下列步骤:
步骤一:根据实际应用场景设计和制作内磁芯;
步骤二:根据步骤一所制造的内磁芯在实际应用时所需的参数来设计和制造线圈;
步骤三:将步骤一和步骤二制备的内磁芯和线圈进行装配组合;
步骤四:根据所制造的电感的性能要求,选择外磁芯的原料粉末种类,而后将不同种类的粉末进行配比,之后再进行绝缘包覆,而后利用粘结剂粘接;
步骤五:根据所制作电感的形状和尺寸,设计制作等静压模具;
步骤六:将步骤三制备的组件与步骤四制备的磁芯粉末置入步骤五制备的模具内,得到电感组合体,而后对电感组合体进行等静压处理;
步骤七:对步骤六制成的产品进行加热固化;
步骤八:将固化后的产品进行电感器的常规检验,然后涂装式封装,得到电感成品。
2.根据权利要求1所述的一种大功率复合成型电感的制造方法,其特征在于,步骤一中设计和制作内磁芯时,首先选择内磁芯材料,再利用磁路计算方法设计内磁芯的形状和尺寸。
3.根据权利要求2所述的一种大功率复合成型电感的制造方法,其特征在于,所述内磁芯材料至少包括铁氧体软磁材料、硅钢片、非晶合金带材、铁粉芯、铁硅合金磁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁镍硅磁粉芯、铁镍钼磁粉芯、非晶合金磁粉芯中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的一种大功率复合成型电感的制造方法,其特征在于,所述内磁芯的形状为开路磁芯,制作完成后对内磁芯与线圈的接触部分进行电绝缘深层处理。
5.根据权利要求1所述的一种大功率复合成型电感的制造方法,其特征在于,所述步骤三中的线圈与内磁芯的装配组合方式为:将制备好的线圈套在步骤一制备好的内磁芯上,并用绝缘树脂或胶水进行浸渍式固定。
6.根据权利要求1所述的一种大功率复合成型电感的制造方法,其特征在于,步骤四中所述外磁芯的原料粉末种类至少包括铁粉、铁硅铬粉末、铁硅粉末、铁硅铝粉末、铁镍、铁镍钼粉末中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种大功率复合成型电感的制造方法,其特征在于,步骤六中所述等静压处理的方式为:将电感组合体整体装入塑料薄膜袋内,抽真空、热封,以隔离等静压介质,而后将封好的电感组合体放入等静压机内进行等静压压制,压力曲线可根据不同产品进行调整,压制后取出产品脱模。
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