一種灌封式電感及其裝配工藝的製作方法

2023-05-23 22:55:26

專利名稱：一種灌封式電感及其裝配工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及高壓大電流電感，具體涉及一種灌封式電感及其裝配工藝。
背景技術：
隨著科學技術的發展，電感在電路中的應用非常普遍，其種類、形狀也趨於多樣化，精度更高，外觀更漂亮，更加安全可靠；但是很多電感可以在高壓狀態下工作，卻不能在大電流及瞬時大電流衝擊下正常工作；在大電流或是瞬時大電流的衝擊下，電感甚至將發生爆炸的狀況；例如電感在20 30kV、平均電流幾百安培、瞬時電流二千安培以上的高壓電路中工作。目前，電感在應用時，通常通過增加電感繞線的直徑來滿足大電流或是瞬時大電流衝擊的需求；但這種做法會帶來兩方面的問題，一是，增加電感繞線的直徑勢必會增加線圈的製作難度，對電感上附件的結構強度提出了很高的要求，電感的製作難度增大； 另一方面，電感的體積和重量都會大大增加，給製造、裝配、運輸都帶來不變，不論是其加工製造，還是材料成本都會大大增加，如果大批量生產這種電感，將大幅度增加電感的製造成本。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種體積小，製作難度小，製造成本低，安全可靠，能滿足高電壓、大電流/瞬時大電流衝擊工作需求的灌封式電感及其裝配工藝。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為所述灌封式電感，包括保護罩及表面上纏繞有銅線圈的骨架，所述骨架設於所述保護罩內部，且所述骨架與所述保護罩同心；在所述保護罩上設有用於銅線圈的銅線伸出的出線口 ；在保護罩內所述骨架的兩端上分別設有母排，所述銅線圈的兩端分別卡在所述母排上；在所述保護罩的兩端上設有端蓋板，在所述端蓋板與所述母排之間設有壓板，壓板與所述母排相連接；在所述保護罩上設有絕緣柱銷；在所述保護罩與所述端蓋板接觸位置、所述絕緣柱銷與所述保護罩接觸位置、所述骨架與端蓋板之間以及所述骨架外表面與保護罩內壁之間設有固化環氧樹脂層。所述骨架和保護罩為層壓式的環氧筒結構。在所述骨架表面上設有便於銅線圈繞制的卡槽。所述壓板與所述母排通過沉頭螺釘相連接。所述灌封式電感的裝配工藝，包括以下步驟；(1)選取骨架、保護罩及銅絲，將銅絲繞制於骨架外表面上；在骨架上直接繞制銅線形成銅線圈，繞制後銅線圈兩端臨時固定在骨架上；銅線圈繞制完成後，將繞有銅線圈的骨架裝入保護罩中，調整骨架使得銅線圈的出線位置在保護罩的出線口處；(2)從保護罩一端插入母排，將銅線圈一端卡在母排上，裝上壓板，再裝上沉頭螺釘並預緊；然後依次在保護罩另一端插入母排、壓板和沉頭螺釘並預緊；使用襯板調整骨架使其與保護罩同心，使得骨架表面與保護罩內壁之間的間隙一致，然後再緊固兩端的沉頭螺釘；在保護罩的一端裝上端蓋板，調整各孔位對齊，裝入絕緣柱銷；(3)首先在保護罩與端蓋板、保護罩與絕緣柱銷的接觸處填充冷固化環氧樹脂，使得保護罩與端蓋板的縫隙填實，在骨架與端蓋板的接觸處用冷固化環氧樹脂填實；待填充的環氧樹脂固化後，再次用冷固化環氧樹脂填充保護罩和骨架之間的間隙，待再次填充的冷固化環氧樹脂固化後，在保護罩的另一端上裝上端蓋板和絕緣柱銷；最後在保護罩與端蓋板接觸處及保護罩與絕緣柱銷接觸處填充冷固化環氧樹脂，待最後填充的環氧樹脂完全固化後，完成裝配。所述步驟(1)中，骨架及保護罩選取層壓式的環氧筒。所述步驟(1)中，當銅線線徑小於等於IOmm時，銅線圈選取截面為圓形的純銅線繞制；當銅線線徑要求大於IOmm時，銅線圈選擇多跟扁銅線疊在一起進行繞制；每根扁銅線截面的長度為5 15mm，寬度為3 5mm。所述灌封式電感及其裝配工藝採用的技術方案，與現有技術相比，具有以下優佔.
^ \\\ ·所述灌封式電感，通過設置安全可靠的結構形式及便於加工製造的結構件；進一步通過灌封式結構的設計，使得灌封式電感結構牢固，不僅能夠滿足高壓工作需求，同時能滿足大電流及瞬時大電流的工作需求；同時所述灌封式電感，選取的結構件體積小、重量較輕，安全可靠，且加工製作成本低。所述灌封式電感的裝配工藝，首先，通過電感線圈的繞制方法及線徑的選擇，滿足電感線圈性能的要求；其次，通過選擇安全可靠的結構形式及便於加工製造的結構件，滿足電感耐壓要求、電感強度要求及加工製作成本低的要求；最後，選擇了合適的灌封材料、灌封結構及灌封工藝，確保不出現虛灌的現象，進而保證電感的質量，滿足電感高壓、大電流及瞬時大電流的工作需求。


下面對本發明說明書各幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明圖1為本發明灌封式電感的內部結構示意圖；圖2為本發明灌封式電感裝配完成後的結構示意圖；上述圖中的標記均為1、保護罩，2、端蓋板，3、母排，4、壓板，5、銅線圈，6、骨架，7、絕緣柱銷，8、沉頭螺釘。
具體實施例方式下面對照附圖，通過對最優實施例的描述，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的說明。如圖1及圖2所示，所述灌封式電感，包括表面上纏繞有銅線圈5的筒狀骨架6及筒狀保護罩1，骨架6設於保護罩1內部，且骨架6與保護罩1同心；在保護罩1上設有用於銅線圈5的銅線伸出的出線口 ；在保護罩1內骨架6的兩端上分別設有母排3，銅線圈5 的兩端分別卡在母排3上，母排3上設有線槽；在保護罩1的兩端上設有端蓋板2，在端蓋板2與母排3之間設有壓板4，壓板4與母排3相連接，壓板4與母排3通過沉頭螺釘連接； 在保護罩1上設有絕緣柱銷7 ；在保護罩1與端蓋板2接觸位置、絕緣柱銷7與保護罩1接觸位置、骨架6與端蓋板2之間以及骨架6外表面與保護罩1內壁之間設有固化環氧樹脂層。骨架6和保護罩1為層壓式的環氧筒結構；骨架6及保護罩1不選擇灌注的環氧筒，而選擇層壓式的環氧筒，因層壓式的環氧筒結構能確保在同一截面徑向受力均勻，不會出現應力集中的問題。在骨架6表面上設有便於銅線圈5繞制的卡槽，骨架6採用嵌槽式設計可確保精確的電性能參數和匝間耐壓，這樣銅線圈5可直接準確繞制在骨架6上，有利於大批量生產，降低生產成本；骨架6為筒狀結構，這樣的灌封式電感中心為空心結構，不僅大大減少電感的重量，為搬運、裝配提供了便利，而且不會增加電感的膨脹量。所述灌封式電感，通過灌封工藝將固化環氧樹脂填充到保護罩1與端蓋板2接觸位置、絕緣柱7銷與保護罩1接觸位置、骨架6與端蓋板2之間及骨架6與保護罩1之間； 進而滿足灌封式電感的設計性能與結構強度的要求，電感能滿足高壓、大電流或瞬時大電流的需求。所述灌封式電感，通過設置安全可靠的結構形式及便於加工製造的結構件，如需求層壓式的骨架6及保護罩1，在骨架6上設置便於銅線繞制的卡槽；進一步通過灌封式結構的設計及灌封方法和灌封材料的選擇，使得灌封式電感結構牢固，不僅能夠滿足高壓工作需求，同時能滿足大電流及瞬時大電流的工作需求；同時所述灌封式電感，選取的結構件體積小、重量較輕，安全可靠，且加工製作成本低。所述灌封式電感的裝配工藝，包括以下步驟；(1)選取骨架6、保護罩1及銅絲，將銅絲繞制於骨架6外表面上；具體為，骨架6 及保護罩1選取徑向抗拉伸強度及電氣絕緣性好的層壓式的環氧筒；層壓式的環氧筒，相對於灌注的環氧筒，徑向強度更好，而且從力學的角度來說，圓形結構設計可以確保在同一截面的徑向方向上受力均勻，不會出現應力集中的現象；根據電性能的要求選擇銅線圈5的線徑，當銅線圈5線徑要求小於等於IOmm時， 銅線圈5選取截面為圓形的純銅線繞制，因線徑越大的銅線越不便於繞制，且繞制後的線圈應力較大；當銅線圈5線徑要求大於IOmm時，銅線圈5選擇多跟扁銅線疊在一起繞制，這樣不僅可以分散整個線圈的應力，且單根扁銅線成形後應力也會很小；每根扁銅線截面的長度取5 15mm，寬度取3 5mm，截面的選擇要求易成形且不變形，一個繞組中銅線的根數在滿足電流條件下越少越好，主要是方便繞制且便於操作；在骨架6上直接繞制銅線形成銅線圈5，繞制後銅線圈5兩端臨時固定在骨架6上；銅線圈5繞制完成後，取下骨架6， 將繞有銅線圈5的骨架6裝入保護罩1中，調整骨架6使得銅線圈5的出線位置在保護罩 1的出線口處；(2)從保護罩1 一端插入母排3，將銅線圈5 —端卡在母排3上，裝上壓板4，再裝上沉頭螺釘8並預緊；然後依次在保護罩1另一端插入母排3、壓板4和沉頭螺釘8並預緊； 使用襯板調整骨架6使其與保護罩1同心，使得骨架6表面與保護罩1內壁之間的間隙均勻，然後再緊固兩端的沉頭螺釘8 ；在保護罩1的一端裝上端蓋板2，調整各孔位對齊，裝入絕緣柱銷7 ；
(3)在保護罩1與端蓋板2、保護罩1與絕緣柱銷7的接觸處填充冷固化環氧樹脂， 使得保護罩1與端蓋板2的縫隙填實，不能滲漏；骨架6與端蓋板2的接觸處用冷固化環氧樹脂填實，不能滲漏；待環氧樹脂固化後，用冷固化環氧樹脂填充保護罩1和骨架6之間的間隙；灌封固化環氧樹脂時，採用典型的灌封工藝，採用手工真空灌封，先在烘箱中120 度預熱灌注件和環氧樹脂2小時，配冷固化環氧樹脂，將冷固化樹脂灌入灌注件中，在120 度真空罐中，保持真空度，絕對大氣壓IOOPa以下，待無氣泡溢出後，打開真空罐，補加樹脂後，重複以上操作，待冷卻後即完成該工序的灌注，通過灌封工藝來保證電感性能與結構強度的要求；冷固化環氧樹脂填充完畢後，待環氧樹脂固化後，在保護罩1的另一端上裝上端蓋板2和絕緣柱銷7，保護罩1與端蓋板2及保護罩1與絕緣柱銷7接觸處填充冷固化環氧樹脂，待環氧樹脂完全固化後，裝配完成；通過衝擊試驗，製作完成後可在外表噴漆來達到外表美觀的效果。所述灌封式電感的裝配工藝，從以下幾個方面保證電感抗擊大電流的性能，首先， 針對高壓大電流抗衝擊電感自身需求的特點，通過電感線圈的繞制方法及線徑的選擇，滿足電感性能的要求；其次，通過設置安全可靠的結構形式及便於加工製造的結構件(如骨架6及保護罩1的結構形式及骨架6表面卡槽結構等)，滿足電感耐壓要求、電感強度要求及加工製作成本低的要求；最後，選擇了合適的灌封材料(灌封材料採用固化環氧樹脂)、 灌封結構(保證骨架與保護罩之間的間隙一致，進而保證該處的灌封層均勻)及灌封工藝(灌封工藝採用易於操作的典型灌封工藝)，確保不出現虛灌的現象，進而保證電感的質量；同時所述灌封式電感，原材料使用較為普遍，易於購買製造，且電學性能較好，在高壓設備中使用較多；因而製作出的電感不僅價格便宜，而且電性能、力學性能較好；在結構上， 電感中心為空心，不僅大大減少電感的重量，為搬運、裝配提供了便利，而且不會增加電感的膨脹量；灌封式電感，在骨架和保護罩之間留有間隙，該間隙能讓灌封材料很好的灌入， 進一步保證電感性能。上面對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現並不受上述方式的限制， 只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種灌封式電感，其特徵在於包括保護罩(1)及表面上纏繞有銅線圈(5)的骨架 (6)，所述骨架(6)設於所述保護罩(1)內部，且所述骨架(6)與所述保護罩(1)同心；在所述保護罩(1)上設有用於銅線圈(5)的銅線伸出的出線口 ；在保護罩(1)內所述骨架(6) 的兩端上分別設有母排(3)，所述銅線圈(5)的兩端分別卡在所述母排C3)上；在所述保護罩(1)的兩端上設有端蓋板(2)，在所述端蓋板( 與所述母排C3)之間設有壓板，壓板(4)與所述母排(3)相連接；在所述保護罩(1)上設有絕緣柱銷(7)；在所述保護罩(1) 與所述端蓋板( 接觸位置、所述絕緣柱銷(7)與所述保護罩(1)接觸位置、所述骨架(6) 與端蓋板( 之間以及所述骨架(6)外表面與保護罩(1)內壁之間設有固化環氧樹脂層。
2.按照權利要求1所述的灌封式電感，其特徵在於所述骨架(6)和保護罩(1)為層壓式的環氧筒結構。
3.按照權利要求1或2所述的灌封式電感，其特徵在於在所述骨架(6)表面上設有便於銅線圈(5)繞制的卡槽。
4.按照權利要求3所述的灌封式電感，其特徵在於所述壓板(4)與所述母排(3)通過沉頭螺釘(8)相連接。
5.一種權利要求1所述的灌封式電感的裝配工藝，其特徵在於包括以下步驟；(1)選取骨架、保護罩及銅絲，將銅線繞制於骨架外表面上；在骨架上直接繞制銅線形成銅線圈，繞制後銅線圈兩端臨時固定在骨架上；銅線圈繞制完成後，將繞有銅線圈的骨架裝入保護罩中，調整骨架使得銅線圈的出線位置在保護罩的出線口處；(2)從保護罩一端插入母排，將銅線圈一端卡在母排上，裝上壓板，再裝上沉頭螺釘並預緊；然後依次在保護罩另一端插入母排、壓板和沉頭螺釘並預緊；使用襯板調整骨架使其與保護罩同心，使得骨架表面與保護罩內壁之間的間隙一致，然後再緊固兩端的沉頭螺釘；在保護罩的一端裝上端蓋板，調整各孔位對齊，裝入絕緣柱銷；(3)首先在保護罩與端蓋板、保護罩與絕緣柱銷的接觸處填充冷固化環氧樹脂，使得保護罩與端蓋板的縫隙填實，在骨架與端蓋板的接觸處用冷固化環氧樹脂填實；待填充的環氧樹脂固化後，再次用冷固化環氧樹脂填充保護罩和骨架之間的間隙，待再次填充的冷固化環氧樹脂固化後，在保護罩的另一端上裝上端蓋板和絕緣柱銷；最後在保護罩與端蓋板接觸處及保護罩與絕緣柱銷接觸處填充冷固化環氧樹脂，待最後填充的環氧樹脂完全固化後，完成裝配。
6.按照權利要求5所述的灌封式電感的裝配工藝，其特徵在於所述步驟(1)中，骨架及保護罩選取層壓式的環氧筒。
7.按照權利要求6所述的灌封式電感的裝配工藝，其特徵在於所述步驟(1)中，當銅線線徑小於等於IOmm時，銅線圈選取截面為圓形的銅線繞制；當銅線線徑大於IOmm時，銅線圈選擇多跟扁銅線疊在一起進行繞制；每根扁銅線截面的長度為5 15mm，寬度為3 5mm ο
全文摘要
本發明公開了一種灌封式電感及其裝配工藝，所述灌封式電感，包括表面上纏繞有銅線圈的骨架及保護罩，骨架設於保護罩內部，且骨架與保護罩同心；在保護罩上設有用於銅線圈的銅線伸出的出線口；在保護罩內骨架的兩端上分別設有母排，銅線圈的兩端分別卡在母排上；在保護罩的兩端上設有端蓋板，在端蓋板與母排之間設有壓板，壓板與母排相連接；在保護罩上設有絕緣柱銷；在保護罩與端蓋板接觸位置、絕緣柱銷與保護罩接觸位置、骨架與端蓋板之間以及骨架外表面與保護罩內壁之間設有固化環氧樹脂層；所述灌封式電感的裝配工藝，包括三大步驟。本發明不僅能滿足高電壓、大電流/瞬時大電流衝擊工作需求，且製造成本低，安全可靠。
文檔編號H01F27/29GK102436913SQ201110427820
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者劉林, 宮龍, 李成, 程輝 申請人:蕪湖國睿兆伏電子股份有限公司