電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器及生產設備和生產方法
2023-09-17 22:48:30
電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器及生產設備和生產方法
【專利摘要】本發明公開了電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器及生產設備和生產方法，其變壓器包括殼體和磁芯，磁芯上繞制有第一繞組、第二繞組和第三繞組，所述殼體具有用於放置所述磁芯的空間，繞制有第一繞組、第二繞組和第三繞組的磁芯位於所述空間的中心部位，所述採用膠水填充密封；所述殼體的底面上設置有若干個用於與PCB板插接的引腳。本發明採用將磁芯放置於殼體中間，並採用膠水填充殼體與磁芯之間的間隙，使殼體與磁芯組裝後不易偏移，而且，磁芯居中，電氣性能能滿足客戶裝機後的要求。同時，本發明通過膠水填充殼體與磁芯之間的間隙，使變壓器整體結構上密合，沒有元件內部的震動，從而減小了變壓器常見的噪聲，同時對整體產品的耐壓性能更好。
【專利說明】電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器及生產設備和生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及變壓器設計【技術領域】，特別涉及一種電動汽車用耐高溫高壓密封變壓 器及生產設備和生產方法。
【背景技術】
[0002] 變壓器是變換交流電壓、交變電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時， 鐵芯(或磁芯）中便產生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓(或電流)。
[0003] 如圖1所示，傳統電動汽車變壓器為開放式結構，主要由磁芯11、線圈12和骨架 13組成，其中，骨架中間具有安裝磁芯的通孔，側面具有用於繞線的凹槽。繞線機構將銅線 纏繞於骨架上形成線圈，磁芯裝於骨架的通孔中。當初級線圈中通有交流電時，磁芯中便產 生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓(或電流)，即通過電磁感應，產生變壓作用。
[0004] 但上述電動汽車的變壓器在生產過程中不易管控，由於磁路開放的，影響變壓器 的電氣性能，而且變壓器體積大，客戶裝機後會佔用周邊產品空間，變壓器安裝後磁芯容易 偏移，影響變壓器的電氣性能。另外，變壓器產生的電流在工作過程中下降較大、損耗大，直 接影響到客戶整機使用。
[0005] 因而現有技術還有待改進和提高。
【發明內容】
[0006] 鑑於上述現有技術的不足之處，本發明的目的在於提供一種電動汽車用耐高溫高 壓密封變壓器，能提高變壓器的電氣性能。
[0007] 為了達到上述目的，本發明採取了以下技術方案： 一種電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器，其包括：殼體和磁芯，所述磁芯上繞制有第一 繞組、第二繞組和第三繞組，所述殼體具有用於放置所述磁芯的空間，繞制有第一繞組、第 二繞組和第三繞組的磁芯位於所述空間的中心部位，所述殼體與磁芯之間的間隙採用膠水 填充密封；所述殼體的底面上設置有若干個用於與PCB板插接的引腳；所述第一繞組的同 名端的引線纏繞於第一引腳的根部、第一繞組的異名端的引線纏繞於第四引腳的根部，所 述第二繞組的同名端的引線纏繞於第八引腳的根部、第二繞組的異名端的引線纏繞於第七 引腳的根部，所述第三繞組的同名端的引線纏繞於第十引腳的根部、第三繞組的異名端的 引線纏繞於第九引腳的根部。
[0008] 所述的電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器中，所述殼體的正面設置有用於分辨變 壓器的安裝方向的凸起部。
[0009] 所述的電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器中，所述殼體的底面還設置有若干個用 於使變壓器安裝水平的條形凸起。
[0010] 所述的電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器中，所述第二繞組的同名端的引線和異 名端的引線上套設有絕緣套管。
[0011] 所述的電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器中，所述第一繞組、第二繞組和第三繞 組的匝數比為：1:1. 2:1. 2。
[0012] 一種用於生產上述電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器的生產設備，其特徵在於， 包括： 繞線裝置，用於根據電動汽車充電鉗位DC/DC變換時所需變壓器參數在磁芯上繞制第 一繞組、第二繞組和第三繞組； 侵錫裝置，用於使第一繞組、第二繞組和第三繞組的引線與變壓器的相應引腳侵錫；其 中，所述第一繞組的同名端的引線纏繞於第一引腳的根部、第一繞組的異名端的引線纏繞 於第四引腳的根部，所述第二繞組的同名端的引線纏繞於第八引腳的根部、第二繞組的異 名端的引線纏繞於第七引腳的根部，所述第三繞組的同名端的引線纏繞於第十引腳的根 部、第三繞組的異名端的引線纏繞於第九引腳的根部； 定位裝置，用於固定若干個殼體，所述殼體倒置於所述定位裝置上，且使繞制有第一繞 組、第二繞組和第三繞組的磁芯位於殼體的中心部位； 封膠裝置，用於採用膠水填充殼體與磁芯之間的間隙密封變壓器。
[0013] 所述的生產設備中，所述第一繞組、第二繞組和第三繞組的匝數比為：1:1. 2:1. 2。
[0014] 一種用於生產上述電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器的生產方法，其包括： A、 根據電動汽車充電鉗位DC/DC變換時所需變壓器參數在磁芯上繞制第一繞組、第二 繞組和第三繞組； B、 將變壓器的引腳固定在殼體的底面上，並將繞制有第一繞組、第二繞組和第三繞組 的磁芯放置於殼體的中心部位； C、 採用侵錫裝置對第一繞組、第二繞組和第三繞組的引線與變壓器的相應引腳進行侵 錫處理；其中，所述第一繞組的同名端的引線纏繞於第一引腳的根部、第一繞組的異名端的 引線纏繞於第四引腳的根部，所述第二繞組的同名端的引線纏繞於第八引腳的根部、第二 繞組的異名端的引線纏繞於第七引腳的根部，所述第三繞組的同名端的引線纏繞於第十引 腳的根部、第三繞組的異名端的引線纏繞於第九引腳的根部； D、 採用封膠裝置填充殼體與磁芯之間的間隙密封變壓器。
[0015] 所述的生產方法中，在步驟B和步驟C之間還包括： B1、將絕緣套管套在所述第二繞組的同名端的引線和異名端的引線上。
[0016] 所述的生產方法中，在步驟D之後，所述的生產方法還包括： E、 測試變壓器的電氣特性。
[0017] 相較於現有技術，本發明提供的電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器及生產設備和 生產方法，採用將磁芯放置於殼體中間，並採用膠水填充殼體與磁芯之間的間隙，使殼體與 磁芯組裝後不易偏移，而且，磁芯居中，電氣性能能滿足客戶裝機後的要求。同時，本發明通 過膠水填充殼體與磁芯之間的間隙，使變壓器整體結構上密合，沒有元件內部的震動，從而 減小了變壓器常見的噪聲，同時對整體產品的耐壓性能更好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1為現有變壓器的結構示意圖。
[0019] 圖2為本發明電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器的一視角的結構示意圖。
[0020] 圖3為本發明電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器的另一視角的結構示意圖。
[0021] 圖4為本發明電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器的繞組連接示意圖。
[0022] 圖5為本發明的電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器的生產方法流程圖。
【具體實施方式】
[0023] 本發明為解決傳統電動車用變壓器的開放式結構，對外界環境的適應差的問題， 提供一種電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器及生產設備和生產方法，為使本發明的目的、 技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖並舉實施例對本發明進一步詳細說明。應當 理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0024] 請參閱圖2、圖3和圖4,本發明實施例提供的電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器 包括殼體10和磁芯（圖中未示出），所述磁芯上繞制有第一繞組N1、第二繞組N2和第三繞組 N3,其中，所述磁芯為一顆磁環，第一繞組N1、第二繞組N2和第三繞組N3使用銅線或者三 層絕緣線在磁環上進行繞制，其匝數比為：1:1. 2:1.2,從而能夠達到對應的性能。為了達到 變壓器的耐高溫高壓的相關性能，所述絕緣線的絕緣層採用聚氨酯其由P〇lyisocyanate& Polyol組成，而且在360°C -400°C具有良好直接焊錫性。
[0025] 本實施例中，所述殼體10具有用於放置所述磁芯的空間101，繞制有第一繞組N1、 第二繞組N2和第三繞組N3的磁芯位於所述空間101的中心部位，所述磁芯與殼體10之間 的間隙採用膠水填充密封，在膠水固化後，殼體10與磁芯不易偏移，電氣性能均能滿足客 戶裝機後的要求。
[0026] 為了使變壓器外觀美觀，所述膠水的顏色與殼體10的顏色相同，而且通過膠水進 行填縫，使用變壓器整體結構上密合，沒有元件內部的震動，從而減小了變壓器常見的噪 聲，同時變壓器的耐壓性能更好，在使用過程中，對變壓器的平衡性與防震防噪性都起到了 保護作用。
[0027] 請繼續參閱圖2至圖4,所述殼體10的底面上設置有若干個用於與PCB板插接的 引腳104 ;所述第一繞組N1的同名端的引線纏繞於第一引腳的根部、第一繞組N1的異名 端的引線纏繞於第四引腳的根部，所述第二繞組N2的同名端的引線纏繞於第八引腳的根 部、第二繞組N2的異名端的引線纏繞於第七引腳的根部，所述第三繞組N3的同名端的引線 纏繞於第十引腳的根部、第三繞組N3的異名端的引線纏繞於第九引腳的根部，在膠水固化 後，便可將變壓器與PCB板插接。
[0028] 具體實施時，所述殼體10的底面還設置有若干個用於使變壓器安裝水平的條形 凸起102,在變壓器安裝在PCB板上時，所述凸起與PCB板接觸，保持變壓器安裝水平。其 中，所述殼體10採用深紅色的PBT/PET (塑膠合金料）材質，殼體10的長寬均為22. 5mm， 高度為16. 5mm(包含條形凸起的高度2. 5mm)，PIN腳（S卩引腳104)的長度為3. 5mm，排距為 20. 32mm，而且第八引腳和第九引腳之間的距離為10. 16mm，在滿足了變壓器相關電氣特徵 要求的條件下，使變壓器的尺寸做到最小，佔用PCB板的面積小。
[0029] 請繼續參閱圖2和圖3,為了便於變壓器的安裝，本發明提供的電動汽車用耐高 溫高壓密封變壓器中，在所述殼體10的正面設置有用於分辨變壓器的安裝方向的凸起部 103,如圖2所示，所述殼體10由圓柱體和長方體組合而成，在圓柱體上設置所述凸起部 103,在便於分辨變壓器的安裝方向的同時，工作人員在安裝該變壓器時，還可直接捏住該 凸起部103進行方案，工作效率高。而且殼體10採用上層為圓柱體，下層為長方體的形式， 並使圓柱體位於長方體的中央，便於確定磁芯的安裝位置，使磁芯置於變壓器的中心位置。
[0030] 為了確保產品的可靠性，本發明採用在所述第二繞組N2的同名端的引線和異名 端的引線上套設置絕緣套管（圖中未標出），即在繞線結束後，在第七引腳和第八引腳的出 線上穿一根白色鐵氟龍套管，以增強變壓器絕緣性能；然後進行理線，將各繞組的起線與收 線（即各繞組兩端的引線)在引腳104的根部纏繞2圈，再使引線和引腳104 -起浸錫兩秒， 再進行封裝即可，此處，絕緣套管可根據變壓器的結構設計，可以在出現銅線交叉或安全距 離過近的情況時，使用絕緣套管，以保證產品可靠性能。
[0031] 基於上述的電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器，本發明提供一種用於生產上述電 動汽車用耐高溫高壓密封變壓器的生產設備，其包括：繞線裝置、侵錫裝置、定位裝置和封 膠裝置。
[0032] 其中，所述繞線裝置用於根據電動汽車充電鉗位DC/DC變換時所需變壓器參數在 磁芯上繞制第一繞組、第二繞組和第三繞組；所述磁芯為磁環，在繞線後與變壓器的殼體上 的圓柱體相匹配。根據電動汽車變壓器的參數要求，所述第一繞組、第二繞組和第三繞組的 匝數比為：1:1. 2:1. 2。
[0033] 其電氣參數如下： 各繞組電阻為 RCul (即第一繞組的電阻值）彡300m Ω RCu2 (即第二繞組的電阻 值）=RCu3 (即第三繞組的電阻值）彡300ι?Ω ; 漏感 LS1=1 μΗ (第二、第三繞組短路），頻率f=l〇〇 kHz ; 匝間電容 Ckl-2/3= 35pF ; / UIdt 彡 250 PVs, Uis, eff = 600 V / ndt (伏秒積）是變壓器的重要參數之一，決定了脈衝變壓器體積和損耗等，其單位 為v*s (伏*秒），等於磁芯飽和磁通密度、匝數和磁芯截面積的乘積，由於秒這個單位比較 大，一般用伏微秒積。伏微秒積是磁芯達到飽和之前能承受的最大電壓脈衝寬度，超過這 個值，變壓器磁芯就會飽和，一旦飽和，變壓器原邊電流會很大，副邊輸出會變得很小接近 零。一個脈衝周期內的脈衝/ udt不是伏微秒積，應該是一個周期內的正觸發脈衝時段的 / udt，該值和頻率關係不是很大。
[0034] 成品變壓器中，銅錢或絕緣線的使用及存放環境溫度：-40° C...+85° C。所述侵 錫裝置用於使第一繞組、第二繞組和第三繞組的引線與變壓器的相應引腳侵錫，防止引線 與引腳之間斷開電連接。其中，所述第一繞組的同名端的引線纏繞於第一引腳的根部、第一 繞組的異名端的引線纏繞於第四引腳的根部，所述第二繞組的同名端的引線纏繞於第八引 腳的根部、第二繞組的異名端的引線纏繞於第七引腳的根部，所述第三繞組的同名端的引 線纏繞於第十引腳的根部、第三繞組的異名端的引線纏繞於第九引腳的根部。
[0035] 所述定位裝置用於固定若干個殼體，所述殼體倒置於所述定位裝置上，且使繞制 有第一繞組、第二繞組和第三繞組的磁芯位於殼體的中心部位，即使繞有線圈的磁芯位於 殼體的圓柱體之中。
[0036] 所述封膠裝置用於採用膠水填充殼體與磁芯之間的間隙密封變壓器，所述封膠裝 置可採用自動點膠機，依預設程序進行點膠，並且在點膠時，出膠量和膠的濃度可以控制。 其中，膠水採用與變壓器殼體的顏色相同的矽膠，在室溫環境中放置12小時以後使其自行 乾燥即可，膠水固化後的硬度為75REF。
[0037] 本發明還相應提供一種用於生產上述電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器的生產 方法，如圖5所示，其包括： S100、根據電動汽車充電鉗位DC/DC變換時所需變壓器參數在磁芯上繞制第一繞組、 第二繞組和第三繞組。
[0038] S200、將變壓器的引腳固定在殼體的底面上，並將繞制有第一繞組、第二繞組和第 三繞組的磁芯放置於殼體的中心部位。
[0039] S300、採用侵錫裝置對第一繞組、第二繞組和第三繞組的引線與變壓器的相應引 腳進行侵錫處理。其中，所述第一繞組的同名端的引線纏繞於第一引腳的根部、第一繞組的 異名端的引線纏繞於第四引腳的根部，所述第二繞組的同名端的引線纏繞於第八引腳的根 部、第二繞組的異名端的引線纏繞於第七引腳的根部，所述第三繞組的同名端的引線纏繞 於第十引腳的根部、第三繞組的異名端的引線纏繞於第九引腳的根部。
[0040] S400、採用封膠裝置填充殼體與磁芯之間的間隙密封變壓器。本發明所生產的變 壓器為一體密封式結構，滿足電動車用變壓器的耐震動、耐熱、耐高壓等環境要求。
[0041] 在步驟S100中，採用繞線機在磁環上繞線，變壓器三個繞組的匝數比為： 1:1. 2:1. 2。
[0042] 在步驟S200之後，所述的生產方法還包括：將絕緣套管套在所述第二繞組的同名 端的引線和異名端的引線上，以增強變壓器絕緣性能；之後進行理線，將繞組的起線與收線 在變壓器的引腳根部纏繞2圈；之後，使繞組的引線與變壓器的引腳放於治具上進行浸錫， 使引線與相應的引腳浸錫導通成條，保持良好的電氣連接。本發明在浸漆時，浸漆時間為 2S，錫液溫度為380°C。
[0043] 在步驟S400中，將放有磁芯的變壓器殼體放於定位單元上，採用自動封膠機進行 封膠，之後放於室溫環境中進行幹膠。然後，再測試變壓器的電氣特性。其包括耐壓測試和 電感值測試。
[0044] 其中，在進行耐壓測試時，測試項目包括： 初級繞組對其它繞組的耐壓Up, eff=5. OkV，2s ; 磁芯對其它繞組的耐壓UTA，eff彡0. 6kV ; UE=15. 5V ； td=20l^s ； fp=lkHz〇
[0045] 上述的值通過測試儀器上進行設置，最終測試變壓器的耐壓值。
[0046] 在測試電感值，採用頻率f=100 kHz、電壓值UAC，eff=100 mV的電壓測試，需測試 出其電感值L1彡400 Μ?;或者採用頻率f=30 kHz、電壓值UAC，eff=100 mV的電壓測試，需 測試出其電感值L1彡800 Μ?。
[0047] 綜上所述，本發明採用將磁芯放置於殼體中間，並採用膠水填充殼體與磁芯之間 的間隙，使殼體與磁芯組裝後不易偏移，而且磁芯居中，所生產的變壓器為一體密封式結 構，滿足電動車用變壓器的耐震動、耐熱、耐高壓等環境要求。同時，本發明通過膠水填充殼 體與磁芯之間的間隙，使變壓器整體結構上密合，沒有元件內部的震動，從而減小了變壓器 常見的噪聲，提升了變壓器的性能。另外，變壓器生產過程中，在生產線容易操作，不同於 傳統變壓器的生產方式，而且生產效率也有所提升，而且變壓器體積小，佔用PCB板的面積 少，不會造成客戶在機板上佔用其它元器件空間。
[0048] 可以理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案及其發 明構思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬於本發明所附的權利要求的保 護範圍。
【權利要求】
1. 一種電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器，其特徵在於，包括：殼體和磁芯，所述磁芯 上繞制有第一繞組、第二繞組和第三繞組，所述殼體具有用於放置所述磁芯的空間，繞制有 第一繞組、第二繞組和第三繞組的磁芯位於所述空間的中心部位，所述殼體與磁芯之間的 間隙採用膠水填充密封；所述殼體的底面上設置有若干個用於與PCB板插接的引腳；所述 第一繞組的同名端的引線纏繞於第一引腳的根部、第一繞組的異名端的引線纏繞於第四引 腳的根部，所述第二繞組的同名端的引線纏繞於第八引腳的根部、第二繞組的異名端的引 線纏繞於第七引腳的根部，所述第三繞組的同名端的引線纏繞於第十引腳的根部、第三繞 組的異名端的引線纏繞於第九引腳的根部。
2. 根據權利要求1所述的電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器，其特徵在於，所述殼體 的正面設置有用於分辨變壓器的安裝方向的凸起部。
3. 根據權利要求1所述的電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器，其特徵在於，所述殼體 的底面還設置有若干個用於使變壓器安裝水平的條形凸起。
4. 根據權利要求1所述的電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器，其特徵在於，所述第二 繞組的同名端的引線和異名端的引線上套設有絕緣套管。
5. 根據權利要求1所述的電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器，其特徵在於，所述第一 繞組、第二繞組和第三繞組的匝數比為：1:1. 2:1. 2。
6. -種用於生產如權利要求1所述電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器的生產設備，其 特徵在於，包括 ： 繞線裝置，用於根據電動汽車充電鉗位DC/DC變換時所需變壓器參數在磁芯上繞制第 一繞組、第二繞組和第三繞組； 侵錫裝置，用於使第一繞組、第二繞組和第三繞組的引線與變壓器的相應引腳侵錫；其 中，所述第一繞組的同名端的引線纏繞於第一引腳的根部、第一繞組的異名端的引線纏繞 於第四引腳的根部，所述第二繞組的同名端的引線纏繞於第八引腳的根部、第二繞組的異 名端的引線纏繞於第七引腳的根部，所述第三繞組的同名端的引線纏繞於第十引腳的根 部、第三繞組的異名端的引線纏繞於第九引腳的根部； 定位裝置，用於固定若干個殼體，所述殼體倒置於所述定位裝置上，且使繞制有第一繞 組、第二繞組和第三繞組的磁芯位於殼體的中心部位； 封膠裝置，用於採用膠水填充殼體與磁芯之間的間隙密封變壓器。
7. 根據權利要求6所述的生產設備，其特徵在於，所述第一繞組、第二繞組和第三繞組 的匝數比為：1:1. 2:1. 2。
8. -種用於生產如權利要求1所述電動汽車用耐高溫高壓密封變壓器的生產方法，其 特徵在於，包括 ： A、 根據電動汽車充電鉗位DC/DC變換時所需變壓器參數在磁芯上繞制第一繞組、第二 繞組和第三繞組； B、 將變壓器的引腳固定在殼體的底面上，並將繞制有第一繞組、第二繞組和第三繞組 的磁芯放置於殼體的中心部位； C、 採用侵錫裝置對第一繞組、第二繞組和第三繞組的引線與變壓器的相應引腳進行侵 錫處理；其中，所述第一繞組的同名端的引線纏繞於第一引腳的根部、第一繞組的異名端的 引線纏繞於第四引腳的根部，所述第二繞組的同名端的引線纏繞於第八引腳的根部、第二 繞組的異名端的引線纏繞於第七引腳的根部，所述第三繞組的同名端的引線纏繞於第十引 腳的根部、第三繞組的異名端的引線纏繞於第九引腳的根部； D、 採用封膠裝置填充殼體與磁芯之間的間隙密封變壓器。
9. 根據權利要求8所述的生產方法，其特徵在於，在步驟B和步驟C之間還包括： B1、將絕緣套管套在所述第二繞組的同名端的引線和異名端的引線上。
10. 根據權利要求8所述的生產方法，其特徵在於，在步驟D之後，所述的生產方法還包 括： E、 測試變壓器的電氣特性。
【文檔編號】H01F41/00GK104103405SQ201410328231
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月10日 優先權日:2014年7月10日
【發明者】柳守雯, 伍麗, 劉柳 申請人:深圳市優創展科技有限公司