CN116053028B - 一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法，该集成型磁性元器件的绕组包括线圈骨架，线圈骨架的两端可以设置有挡墙用于在线圈绕组的两端形成定位和限定。设置有信息采集模块和处理模块，通过信息采集模块可以采集线圈骨架位置的图像信息并传输至处理模块；通过处理模块对所述图像信息进行分析，可以在绕组的线圈绕制过程中即对绕组的绕制质量有所掌控，避免质量出现问题的绕组投入到最终集成型磁性元器件中导致出现质量问题；设置有散热支架，可以在线圈内形成散热气道，保证绕组的散热性能；同时，散热支架上设置有定线槽，可以有效提升绕组的稳定性，避免因为震动导致松散影响功能实现。

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绕组技术领域，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

磁性元件通常由绕组和磁芯构成，它是储能、能量转换及电气隔离所必备的电力电子器件，主要包括变压器和电感器两大类。几乎所有电源电路中，都离不开磁性元器件，磁性元件是电力电子技术最重要的组成部分之一。磁性元件在使用的过程中会有一定的损耗，绕组部分的损耗与绕组线圈的绕制情况息息相关。

当绕组的导线绕制不整齐、不均匀时，会导致内部其他绕组同样出现绕制不均匀、不平整的现象，比如：绝缘层绕组不均匀、次级绕组不均匀等。最后做出来的线圈绕组外观上凹凸不平，不尽人意。外观有瑕疵价格上就会受影响。同时，如果铁芯的导线绕线不均匀，制成的环形变压器很容易出现漏磁的现象，越不均匀漏磁现象就会越严重，漏磁大电磁辐射就会随之增加，这样会对人体产生的危害。因此，绕组的导线绕制的质量对于最终的集成型磁性元器件的质量有着重大影响，线圈绕组的导线在进行绕制时需要保证绕制的质量。同时，为了保证最终的集成产品的质量和使用情况，也要尽量避免将质量不合格的绕组投入使用。

如公开号为CN 113257532 A的一件中国发明专利申请，其公开了一种集成磁性元件及其线圈绕制方法，该集成磁性元件包括：电感骨架、电感线圈、变压器骨架、变压器线圈、第一变压器磁芯、第二变压器磁芯、电感磁芯、挡墙、定线槽。其通过开设有定线槽对线圈起到固定作用，对线圈绕制的质量有一定的促进作用。其从结构上保证绕组绕制的质量，但是，定线槽仅对最内层的线圈的固定作用最有效，在绕制多层线圈组成的绕组时仍然可能会出现绕制不均匀的情况，且绕组绕制完成后仅能从绕组最外层的外观来观察绕组的绕制质量，对于线圈的绕制情况、绕制质量缺乏精准的判断与把控，难以保证不将绕制不够紧凑、整齐的绕组投入使用，进而可能出现最终集成产品因为绕组的不合格出现质量问题的情况。

发明内容

本发明所解决的技术问题为：线圈绕组在绕制时可能会出现绕制不均匀的情况，而绕组加工完成后仅能从绕组最外层的外观来观察绕组的绕制质量，对于线圈的绕制情况、绕制质量缺乏精准的判断与把控。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法，包括如下步骤：

S1：固定线圈骨架；

S2：向线圈骨架的一端输送一段预留长度的漆包线，作为绕线的起始端；

S3：漆包线穿过线圈骨架上的挡墙上的缺口进行第一层第一匝线圈的绕制，绕制时漆包线贴合线圈骨架一段的挡墙；

S4：进行第二匝线圈的绕制，绕制时，第二匝线圈的漆包线贴合第一匝线圈的边缘绕制；重复绕线直至达到预定匝数或者绕线至线圈骨架的另一端挡墙位置；

S5：进行第二层线圈的绕制，漆包线覆压在第一层线圈的最后一匝上，向上一层绕线方向的反方向进行绕线，直至第二层完成；

S6：进行后续层数线圈的绕制，直至获取指定层数的线圈绕组，将线圈骨架取下获得产品；

其中，线圈绕制过程中，信息采集模块采集线圈骨架位置的图像信息，并传输至处理模块，处理模块对所述图像信息按照如下过程进行分析：

将正在绕制的线圈定义为标记物；

当正在绕制的线圈为每层的第一匝时，则将挡墙定义为参照物；当正在绕制的线圈不是第一匝时，则将上一标记物定义为新的参照物；

判断标记物是否贴合参照物的侧面、标记物与参照物之间的间隙是否符合预设值范围，否，则向控制中心发出反馈信号。

作为本发明进一步的方案：在单个绕组的绕制过程内定义一个质量评分N，N初始值为0，当处理模块每次识别到线圈绕制缺陷时，则质量评分N+1，当N值大于第一预设值时，则对该正在绕制的绕组进行标记，将该绕组定义为瑕疵品。

作为本发明进一步的方案：当N大于第二预设值时，第二预设值大于第一预设值，则停止该绕组的绕制，将该绕组直接排出，并向控制中心发出废品信号。

作为本发明进一步的方案：标记物与参照物之间的间隙获取方式如下：

处理模块根据图像信息获取该线圈层已经绕线区域的长度尺寸L，同时，处理模块获取该层已经绕线匝数x，其中，x为正整数；

则线圈导线之间的间隙a=L/x―d，其中，d为漆包线导线的直径；

判断a是否大于预设最大间隙，是，则向控制中心发出反馈信号。

作为本发明进一步的方案：若一圈导线绕制时间为t，则图像获取时间间隔为t、2t或3t。

作为本发明进一步的方案：在完成单层线圈的绕制时，处理模块提取绕组的图像信息，分析已经绕制的线圈组成的整体图像的边缘是否平整，否，则向控制中心发出反馈信号。

作为本发明进一步的方案：所述线圈骨架上开设有定线槽。

作为本发明进一步的方案：在S5完成后，向已完成的线圈层外侧设置多个散热支架，散热支架与线圈骨架的轴线方向一致，且散热支架围绕线圈骨架的轴线均匀布设；然后在散热支架的外部进行后续线圈的绕制。

作为本发明进一步的方案：散热支架固定连接在连接套环上，且连接套环上开设有安装缺口。

作为本发明进一步的方案：散热支架的外侧开设有定线槽。

根据本发明的一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法，至少具有如下技术效果之一：

（1）设置有信息采集模块和处理模块，通过信息采集模块可以采集线圈骨架位置的图像信息并传输至处理模块；通过处理模块对所述图像信息进行分析，可以在绕组的线圈绕制过程中即对绕组的绕制质量有所掌控，避免质量出现问题的绕组投入到最终集成型磁性元器件中导致出现质量问题；

（2）设置有散热支架，可以在线圈内形成散热气道，保证绕组的散热性能；同时，散热支架上设置有定线槽，可以有效提升绕组的稳定性，避免因为震动导致松散影响功能实现。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明线圈骨架的结构示意图；

图2是本发明散热支架的立体结构示意图。

图中：1、线圈骨架；2、挡墙；3、散热支架；4、连接套环。

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作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。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

请参阅图1所示，本发明为一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法，该集成型磁性元器件的绕组包括线圈骨架1，线圈骨架1的两端可以设置有挡墙2用于在线圈绕组的两端形成定位和限定。挡墙2上可以开设缺口或者突起，用于预留一定长度作为起始端或者终止端的导线通过并卡滞限定导线的端部，挡墙2上可以开设突起，用于线圈分层时对漆包线导线的限定进行辅助。具体的，该集成型磁性元器件绕组的绕制方法包括如下步骤：

S1：将线圈骨架1固定；线圈骨架1用于作为线圈绕制的支撑结构，其具体结构可以根据实际的需要已经现有的磁性元件骨架结构进行选用。

S2：向线圈骨架1的一端输送一段预留长度的漆包线，作为绕线的起始端；预留长度的导向由于后续与其他部件连接，其具体数值根据需要进行预留，可以稍微长于理论值，以避免后期出现因长度不够造成无法连接的情况。

S3：漆包线穿过线圈骨架1上的挡墙2上的缺口进行第一层第一匝线圈的绕制，绕制时漆包线贴合线圈骨架1一段的挡墙2；挡墙2用于在线圈绕组的起始端形成定位和限定，以保证线圈绕制起始时的紧凑性和稳定性，避免起始端的导线被后续的导线挤压移位。

S4：进行第二匝线圈的绕制，绕制时，第二匝线圈的漆包线贴合第一匝线圈的边缘绕制；重复绕线直至达到预定匝数或者绕线至线圈骨架1的另一端；每一匝线圈绕制需要贴合已经绕制的线圈，以保证最终绕组的紧凑性和稳定性。

S5：进行第二层线圈的绕制，漆包线覆压在第一层线圈的最后一匝上，向方向进行绕线，直至第二层完成，然后重复进行后续层数线圈的绕制，直至获取指定层数的线圈绕组，将线圈骨架1取下获得产品；绕组不同线圈层之间的形成方式不加限制，可以采用多根线同时绕制的方式，也可以采用单根线往复绕制的方式，本实施例中以单根导线往复绕制为例。

绕组导线绕制不紧凑、不均匀的情况下，仍然将其投入使用可能会导致最终的集成产品的质量不合格，进而导致生产成本的浪费，为了避免这一问题，为了保证能够在绕制的过程中就对导线的绕制质量有一定的把控，还设置有信息采集模块和处理模块，信息采集模块用于采集绕组绕制过程中的图像信息，并将图像信息上传至图片库。处理模块从图片库提取图像信息并进行分析处理，从而对绕组的线圈绕制情况有所掌控。所述信息采集模块可以采用高清摄像头，高清摄像头可以为多个，并且在线圈骨架1的不同角度分别设置，以便能够采集线圈绕组不同角度的图像信息并进行分析判断。

在本发明的其中一个实施例中，其中，线圈绕制过程中，信息采集模块采集线圈骨架1位置的图像信息，即已绕制线圈的图像信息，并传输至处理模块，处理模块对所述图像信息按照如下过程进行分析。

将正在绕制的线圈定义为标记物，即已经绕制线圈的最后一圈或者正在绕制的一匝线圈，将其定义为标记物对其进行分析。

当正在绕制的线圈为每层的第一匝时，则将挡墙2定义为参照物；当正在绕制的线圈不是第一匝时，则将上一标记物定义为新的参照物。即如果正在绕制的线圈为第一圈时，则将挡墙2作为参照物，分析第一匝线圈与挡墙2之间的间隙和贴合情况。如果正在绕制的线圈不是第一匝，则将已经刚绕制的线圈作为参照物，分析正在绕制的线圈与上一线圈之间的间隙和贴合情况。

判断标记物是否贴合参照物的侧面、标记物与参照物之间的间隙是否符合预设值范围，否，则向控制中心发出反馈信号，如果标记物贴合参照物的侧面，或者两者之间的间隙较小，说明绕线比较紧凑，则绕制动作继续进行，无需发出信号。如果通过图像信息判断后发现标记物未贴合参照物，或者两者之间的间隙较大，则说明导线绕制质量出现异常，则向控制中心发出反馈信号，由工作人员进行分析处理，或者根据预设程序进行分析处理。

在本发明的其中一个实施例中，在单个绕组的绕制过程内定义一个质量评分N，N初始值为0，当处理模块每次识别到线圈绕制缺陷时，如间隙较大，或者导线之间未充分贴合，则质量评分N+1，如处理模块第一次通过图像信息识别到线圈绕制出现缺陷时，则N=0+1，当处理模块第二次通过图像信息识别到线圈绕制出现缺陷时，则N=1+1，处理模块第三次通过图像信息识别到线圈绕制出现缺陷时，则N=2+1。当N值大于第一预设值时（如第一预设值为3），则对该正在绕制的绕组进行标记，将该绕组定义为瑕疵品。绕组在绕制过程中，其可能出现绕制不紧凑或者绕制不均匀的情况，在绕制不均匀的情况不严重时，将其投入最终的集成元件上不会产生负面影响，或者虽然有负面影响，但是不影响集成元件功能的实现，则此时，可以将该绕组继续加工完成，并将其标记为瑕疵品，在完成加工后与良品分开输出，并在后续的工序中单独使用，如将其使用在要求相对不高的产品上，以保证最终的集成型磁性元器件的质量以及使用情况。而该在不影响产品功能实现的基础上允许绕组绕制不均匀情况出现的次数即为第一预设值。在生产下一个绕组时，则N值归零重新开始计算。

在本发明的其中一个实施例中，当N大于第二预设值（第二预设值大于第一预设值，如第二预设值为6）时，则说明该绕组完成后投入使用时已经会影响产品的使用功能。则可以直接停止该绕组的绕制，将该绕组直接排出，以避免继续投入导线浪费资源以及加工时间。也可以向控制中心发出废品信号，让工作人员对该信号进行判断并做出相应处理。

在本发明的其中一个实施例中，通过图像信息直接判断线圈是否贴合或者绕制质量是否合格，对获取图像的设备的精度要求较高，且对绕制质量的判断不够可靠，因此，可以根据算法辅助，以获取线圈之间的间隙情况。标记物与参照物之间的间隙获取方式如下：

处理模块根据图像信息获取该线圈层已经绕线区域的长度尺寸L（L>0），同时，处理模块获取该层已经绕线匝数x，其中，x为正整数；根据实际已经绕制区域的长度L=（d+a）*x的理论公式可以获得：线圈导线之间的间隙a=L/x―d，其中，d为漆包线导线的直径；获取线圈之间的实际间隙a后，判断a是否大于预设最大间隙，是，则向控制中心发出信号。具体的，同时可以判断a是否小于标准值，如果小于标准值，则说明平均间隙过小，即已经绕制的线圈区域可能出现了线圈层叠的情况，此时可以向控制中心发出相应的信号。如果a数值处于一个标准值（0-d/5）范围内，则说明绕线质量良好。如果a大于一个标准值，则比较a与预设最大间隙的大小，如果小于，则说明绕线为瑕疵品，但是不影响使用，可以向控制中心发出相应信号将该绕组标记为瑕疵品。如果大于，则说明该绕组的导线之间的间隙过大，会导致最终产品的质量不合格，则可以向控制中心发出相应的废品信号，同时可以停止该绕组的绕制，将其直接排出。同时，该间隙计算也可以与质量评分N相结合，在绕组出现可接受瑕疵时，则N+1。

在本发明的其中一个实施例中，若一圈导线绕制时间为t（t>0），则图像获取时间间隔为t、2t或3t，图像信息获取的方式可以为实时传输，但是如此对于图像分析的工作量过大，因此，可以根据一圈导线绕制的时间间隔来采集图像信息，如每绕制一圈、两圈或者三圈时采集一次图像信息，单次分析时，分析已经上一循环绕制的一圈、两圈或者三圈线圈的绕制是否合格。

在本发明的其中一个实施例中，在完成单层线圈的绕制时，处理模块提取绕组的图像信息，分析已经绕制的线圈组成的整体图像的边缘是否平整，否，则向控制中心发出反馈信号。当出现外层线圈挤压内层线圈导致外层线圈下陷时，则线圈组成的整体图像的边缘将会凹凸不平，此时，通过已经绕制的线圈层的图像边缘的情况来判断绕组的绕制质量。

在本发明的其中一个实施例中，所述线圈骨架1上开设有定线槽，所述定线槽呈螺旋形布设，且定线槽的尺寸与导线的直径尺寸匹配，通过定线槽对第一层的导线形成限定作用，保证绕组完成后线圈的稳定性。避免外层线圈挤压内层线圈导致内层线圈移位。

请参阅图2，在本发明的其中一个实施例中，在S5完成后，向已完成的线圈层外侧设置多个散热支架3，散热支架3与线圈骨架1的轴线方向一致，且散热支架3围绕线圈骨架1的轴线均匀布设；然后在散热支架3的外部进行后续线圈的绕制。散热支架3可以固定连接在连接套环4上，且连接套环4上开设有安装缺口。使用时通过安装缺口将套环推送卡接至线圈骨架1上。进一步的，散热支架3的外侧开设有定线槽。如此，每两层线圈层之间可以设置一个散热支架3。通过散热支架3在线圈层之间形成散热气道，保证绕组的散热性能。同时，通过定线槽确保两层线圈中内层线圈的稳定性和可靠性，在此基础上，两层线圈中的外层线圈层挤压内层线圈层，同样能够保持稳定性。最终保证整个线组的稳定性，避免绕组运用在如车辆上这种高震动的工况下，因为不够稳定导致松散，最终出现质量问题的情况。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的权利要求涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：固定线圈骨架(1)；

S2：向线圈骨架(1)的一端输送一段预留长度的漆包线，作为绕线的起始端；

S3：漆包线穿过线圈骨架(1)上的挡墙(2)上的缺口进行第一层第一匝线圈的绕制，绕制时漆包线贴合线圈骨架(1)一端的挡墙(2)；

S4：进行第二匝线圈的绕制，绕制时，第二匝线圈的漆包线贴合第一匝线圈的边缘绕制；重复绕线直至达到预定匝数或者绕线至线圈骨架(1)的另一端挡墙(2)位置；

S5：进行第二层线圈的绕制，漆包线覆压在第一层线圈的最后一匝上，向上一层绕线方向的反方向进行绕线，直至第二层完成；

S6：进行后续层数线圈的绕制，直至获取指定层数的线圈绕组，将线圈骨架(1)取下获得产品；

其中，线圈绕制过程中，信息采集模块采集线圈骨架(1)位置的图像信息，并传输至处理模块，处理模块对所述图像信息按照如下过程进行分析：

将正在绕制的线圈定义为标记物；

当正在绕制的线圈为每层的第一匝时，则将挡墙(2)定义为参照物；当正在绕制的线圈不是第一匝时，则将上一标记物定义为新的参照物；

判断标记物是否贴合参照物的侧面、标记物与参照物之间的间隙是否符合预设值范围，否，则向控制中心发出反馈信号；

标记物与参照物之间的间隙获取方式如下：

处理模块根据图像信息获取线圈层已经绕线区域的长度尺寸L，同时，处理模块获取该层已经绕线匝数x，其中，x为正整数；

则线圈导线之间的间隙a＝L/x―d，其中，d为漆包线导线的直径尺寸；

判断a是否大于预设最大间隙，是，则向控制中心发出信号；

同时判断a是否小于标准值，如果小于标准值，此时向控制中心发出相应的信号；

在S5完成后，向已完成的线圈层外侧设置多个散热支架(3)，散热支架(3)与线圈骨架(1)的轴线方向一致，且散热支架(3)围绕线圈骨架(1)的轴线均匀布设；然后在散热支架(3)的外部进行后续线圈的绕制；

散热支架(3)固定连接在连接套环(4)上，且连接套环(4)上开设有安装缺口；

散热支架(3)的外侧开设有定线槽。

2.根据权利要求1所述的一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法,其特征在于，在单个绕组的绕制过程内定义一个质量评分N，N初始值为0，当处理模块每次识别到线圈绕制缺陷时，则质量评分N+1，当N值大于第一预设值时，则对该正在绕制的绕组进行标记，将该绕组定义为瑕疵品。

3.根据权利要求2所述的一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法,其特征在于，当N大于第二预设值时，第二预设值大于第一预设值，则停止该绕组的绕制，将该绕组直接排出，并向控制中心发出废品信号。

4.根据权利要求1所述的一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法,其特征在于，若一圈导线绕制时间为t，则图像获取时间间隔为t、2t或3t。

5.根据权利要求1所述的一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法,其特征在于，在完成单层线圈的绕制时，处理模块提取绕组的图像信息，分析已经绕制的线圈组成的整体图像的边缘是否平整，否，则向控制中心发出反馈信号。

6.根据权利要求1至5任一所述的一种集成型磁性元器件绕组的绕制方法,其特征在于，所述线圈骨架(1)上开设有定线槽。

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