太陽能電池串焊設備及太陽能電池串焊焊頭的製作方法
2023-11-11 12:37:12
專利名稱：太陽能電池串焊設備及太陽能電池串焊焊頭的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及焊接技術領域，特別涉及一種太陽能電池串焊設備及太陽能電池串焊焊頭。
背景技術：
隨著全球氣候變暖，國內外對清潔能源的呼聲也日益強烈，各國對清潔能源補助的提高，促使光伏組件的全自動串焊機也隨之發展起來。全自動串焊機有速度快、質量ー致性好，表面美觀，沒有手工焊接的焊錫不均勻現象，並且可減少操作人員及檢驗人員的數量，降低管理難度及產品成本，焊接可靠性要遠大於人工焊接等優勢。目前，市面上的主要焊接設備也有採用電磁感應加熱方式的，例如專利號為200910127636. 1，名稱為用於連接太陽能電池的焊接設備的專利中提供的焊接設備，採用高頻發電機及感應迴路產生高頻磁場，由高頻磁場在印製電路和在印製電路設置的電線中弓丨起「渦電流」，由「渦電流」產生焊接過程所需的熱量，其中感應迴路由空心電線構成，感應迴路的迴路段設置收縮處及擴張處形成高頻磁場。然而上述專利存在以下問題感應迴路的迴路段設置收縮處及擴張處是為了使磁場強度集中，但因感應迴路由空心電線構成，因而磁阻較大，這就需要提高電流交變的頻率(例如使用800 900KHz)及加大電源功率(例如整機使用功率達18KW)才能提供焊接所需的熱量，熱效率較低，導致感應迴路自身發熱量高，因此必須運用液體(例如水)冷卻的方式才能使感應迴路連續正常工作，結構較複雜，且容易洩漏，致使電能的有用功降低，如此增加焊接耗電量，另外，高頻電源會因為工作頻率的升高和輸出功率的増加，使可靠性降低，製造成本増加，造成光伏組件的焊接成本上升。發明內容有鑑於此，有必要提供ー種降低耗電量的太陽能電池串焊設備。還有必要提供ー種降低耗電量的太陽能電池串焊焊頭。一種太陽能電池串焊設備，包括太陽能電池串焊焊頭及用於支撐太陽能電池串焊焊頭的機臺。太陽能電池串焊焊頭包括焊頭座、磁通集中器、感應線圈、壓緊裝置。磁通集中器、感應線圈由耐高溫膠灌注粘結於焊頭座內。焊頭座、磁通集中器上設置供壓緊裝置穿過的通道，且焊頭座、磁通集中器的通道同軸，感應線圈用於在與高頻電源連接時使磁通集中器產生高頻磁場，在太陽能電池主柵線及在太陽能電池主柵線上設置的焊帶中引起「渦電流」，由「渦電流」產生焊接過程所需的熱量，由壓緊裝置產生用於使太陽能電池主柵線、焊帶相接觸的壓力。優選的，感應線圈包括並聯的第一 U型線圈、第二 U型線圈，第一 U型線圈、第二 U型線圈的兩端分別與高頻電源相連接。第一 U型線圈、第二 U型線圈位於焊頭座內；磁通集中器包括至少ー磁芯組，磁芯組包括兩個磁芯，兩個磁芯相互平行的設置在焊頭座內，且兩個磁芯的兩端對應的鑲嵌在第一 U型線圈、第二 U型線圈的U型槽內，磁芯組之間的空隙為所述磁通集中器上供壓緊裝置穿過設置的通道。優選的，磁芯採用高頻損耗較低的導磁材料壓制燒結成型，且磁芯包括連接段、第ー插入段、第二插入段，連接段的兩端對應的與第一插入段、第二插入段的一端連接，且第一插入段與第二插入段平行。優選的，太陽能電池串焊焊頭還包括設置在焊頭座上方的座板，座板與焊頭座平行，座板上與焊頭座的通道對應的位置上開設有定位孔，壓緊裝置包括配重體及與配重體一端連接的陶瓷壓針，配重體比陶瓷壓針的直徑大，焊頭座上的通道、座板上的定位孔的孔徑與壓緊裝置的配重體的尺寸相對應，磁通集中器的通道的孔徑與陶瓷壓針的尺寸相對應。優選的，焊頭座上還設置有檢測通道，磁通集中器上還設置檢測通道，且焊頭座、磁通集中器的檢測通道同軸，太陽能電池串焊焊頭還包括紅外測溫器，紅外測溫器設置在焊頭座上且位於焊頭座的檢測通道及磁通集中器的檢測通道上方，以通過紅外測溫器檢測太陽能電池主柵線和在太陽能電池主柵線上設置的焊帶邊沿的溫度。優選的，焊頭座採用合金材料製成，焊頭座上還設置有風腔，風腔包括進風ロ、風道及出風ロ，風腔的進風ロ與高壓風機連接，以將高壓風機提供的流動空氣輸送至風道，流動空氣將焊頭座中的磁通集中器、感應線圈自身產生的熱量從出風ロ帶走。一種太陽能電池串焊焊頭，太陽能電池串焊焊頭包括的焊頭座、磁通集中器、感應線圈、壓緊裝置。磁通集中器、感應線圈由耐高溫膠灌注粘結於焊頭座內。焊頭座、磁通集中器上設置供壓緊裝置穿過的通道，且焊頭座、磁通集中器的通道同軸，感應線圈用於在與電流接收器電性連接時使磁通集中器產生高頻磁場，在太陽能電池主柵線及在太陽能電池主柵線上設置的焊帶中引起「渦電流」，由「渦電流」產生焊接過程所需的熱量，由壓緊裝置產生用於使太陽能電池主柵線、焊帶相接觸的壓力。優選的，感應線圈包括並聯的第一 U型線圈、第二 U型線圈，第一 U型線圈、第二 U型線圈的兩端分別與高頻電源相連接。第一 U型線圈、第二 U型線圈位於焊頭座內；磁通集中器包括至少ー磁芯組，磁芯組包括兩個磁芯，兩個磁芯相互平行的設置在焊頭座內，且兩個磁芯的兩端對應的鑲嵌在第一 U型線圈、第二 U型線圈的U型槽內，磁芯組之間的空隙為所述磁通集中器上供壓緊裝置穿過設置的通道。優選的，磁芯採用高頻損耗較低的導磁材料壓制燒結成型，且磁芯包括連接段、第ー插入段、第二插入段，連接段的兩端對應的與第一插入段、第二插入段的一端連接，且第一插入段與第二插入段平行。優選的，太陽能電池串焊焊頭還包括設置在焊頭座上方的座板，座板與焊頭座平行，座板上與焊頭座的通道對應的位置上開設有定位孔，壓緊裝置包括配重體及與配重體一端連接的陶瓷壓針，配重體比陶瓷壓針的直徑大，焊頭座上的通道、座板上的定位孔的孔徑與壓緊裝置的配重體的尺寸相對應，磁通集中器的通道的孔徑與陶瓷壓針的尺寸相對應。優選的，焊頭座上還設置有檢測通道，磁通集中器上還設置檢測通道，且焊頭座、磁通集中器的檢測通道同軸，太陽能電池串焊焊頭還包括紅外測溫器，紅外測溫器設置在焊頭座上且位於焊頭座的檢測通道及磁通集中器的檢測通道上方，以通過紅外測溫器檢測太陽能電池主柵線和在太陽能電池主柵線上設置的焊帶邊沿的溫度。優選的，焊頭座採用合金材料製成，焊頭座上還設置有風腔，風腔包括進風ロ、風道及出風ロ，風腔的進風ロ與高壓風機連接，以將高壓風機提供的流動空氣輸送至風道，流動空氣將焊頭座中的磁通集中器、感應線圈自身產生的熱量從出風ロ帶走。本實用新型提供的太陽能電池串焊設備及太陽能電池串焊焊頭，將磁通集中器、感應線圈置於焊頭座內，並通過耐高溫膠灌注方式將磁通集中器、感應線圈粘結於焊頭座內，焊頭座、磁通集中器上設置供壓緊裝置穿過的通道，如此利用與高頻電源連接的感應線圈使磁通集中器產 生高頻磁場，在太陽能電池主柵線及在太陽能電池主柵線上設置的焊帶中引起「渦電流」，由「渦電流」產生焊接過程所需的熱量，由壓緊裝置產生用於使太陽能電池主柵線、焊帶相接觸的壓力。由於磁通集中器採用導磁材料製成且磁阻較小，感應線圈通電後磁通集中器的磁場強度較強，在不需要提高電流交變的頻率就可以達到焊接所需的熱量，同時由於磁通集中器磁阻較小可使感應線圈自身發熱量降低，如此可降低焊接耗電量，達到降低光伏組件的焊接成本之目的，且使用風機的流動空氣即可冷卻線圈和磁通集中器的發熱。
附圖I是ー較佳實施方式的太陽能電池串焊焊頭的結構示意圖。附圖2是圖I中太陽能電池串焊焊頭的另ー視角的結構示意圖。附圖3是圖I中太陽能電池串焊焊頭的爆炸結構示意圖。圖中太陽能電池串焊焊頭10、焊頭座11、通道111、風腔112、進風ロ 1121、出風ロ 1124、檢測通道113、磁通集中器12、通道121、磁芯組122、磁芯123、檢測通道124、連接段1231、第一插入段1232、第二插入段1233、感應線圈13、第一 U型線圈133、弧形段1331、第二 U型線圈134、壓緊裝置14、配重體141、陶瓷壓針142、座板15、定位孔151、支撐柱16、支撐架17、止當板18、紅外測溫器19、高頻電源20、太陽能電池主柵線30、焊帶具體實施方式
本實用新型提供的太陽能電池串焊設備包括太陽能電池串焊焊頭及用於支撐太陽能電池串焊焊頭的機臺，太陽能電池串焊焊頭可在機臺上做上下移動。太陽能電池串焊焊頭採用設置在焊頭座內的磁通集中器、感應線圈產生高頻磁場，在太陽能電池主柵線和焊帶中引起「渦電流」，由「渦電流」產生焊接過程所需的熱量。請同時參看如圖I、圖2及圖3，太陽能電池串焊焊頭10包括焊頭座11、磁通集中器12、感應線圈13及壓緊裝置14。磁通集中器12、感應線圈13由耐高溫膠灌注粘結於焊頭座11內。焊頭座11、磁通集中器12上設置供壓緊裝置14穿過的通道111、通道121，且焊頭座11、磁通集中器12的通道111、通道121同軸設置，感應線圈13用於在與高頻電源20連接時使磁通集中器12產生高頻磁場，在太陽能電池主柵線30和在太陽能電池主柵線30上設置的焊帶31中引起「渦電流」，由「渦電流」產生焊接過程所需的熱量，由壓緊裝置14產生用於使太陽能電池主柵線30、焊帶31相接觸的壓力。感應線圈13採用片狀結構，感應線圈13包括並聯的第一 U型線圈133、第二 U型線圈134。第一 U型線圈133、第二 U型線圈134的兩端分別與高頻電源20連接，第一 U型線圈133、第二 U型線圈134位於焊頭座11內。磁通集中器12包括至少ー磁芯組122，磁芯組122包括兩個磁芯123，兩個磁芯123相互平行的設置在焊頭座11內，且兩個磁芯123的兩端對應的鑲嵌在第一 U型線圈133、第二 U型線圈134的「U」型槽內，每組磁芯組122的磁芯123之間的空隙在耐高溫膠的部分填充下形成所述磁通集中器12上的通道121。磁芯123採用高頻損耗較低的導磁材料，例如鐵氧體、超微晶等壓制燒結成型，且磁芯123包括連接段1231、第一插入段1232、第ニ插入段1233，連接段1231的兩端對應的與第一插入段1232、第二插入段1233的一端連接，且第一插入段1232與第二插入段1233平行，連接段1231可以使弧形、直線型。磁芯組122的數量根據太陽能電池主柵線30的尺寸設置；磁芯組122之間設置有一定間隙。在本實施方式中，太陽能電池串焊焊頭10還包括設置在焊頭座11上方的座板15，焊頭座11通過支撐柱16與座板15固定連接。座板15與焊頭座11平行，座板15上與焊頭座11的通道111對應的位置上開設有定位孔151，座板15的側面安裝有支撐架17，高頻電源20及太陽能電池串焊焊頭10的控制電路安裝在支撐架17上，且支撐架17上還安裝有止當板18,且止當板18與座板15平行。壓緊裝置14包括配重體141及與配重體141 一端連接的陶瓷壓針142，配重體141比陶瓷壓針142的直徑大，焊頭座11、磁通集中器12的通道111、通道121為圓柱體狀。焊頭座11上的通道111、座板15上的定位孔151的孔徑與壓緊裝置14的配重體141的尺寸相對應，磁通集中器12的通道121的孔徑與陶瓷壓針 142的尺寸相對應，如此壓緊裝置14插入定位孔151、通道111、通道121，並在垂直於機臺平面方向上移動，從而在太陽能電池串焊焊頭10向工作檯上的太陽能電池主柵線30、焊帶31移動並焊接時，使太陽能電池主柵線30、焊帶31持續接觸。壓緊裝置14的數量根據太陽能電池主柵線30的尺寸設置。焊頭座11採用合金材料製成，例如，鋁合金材料。焊頭座11上還設置有風腔112，風腔112包括進風ロ 1121、風道及出風ロ 1124，風道設置在焊頭座11的側壁中，風腔112的進風ロ 1121與高壓風機連接，以將高壓風機提供的流動空氣輸送至風道1123，流動空氣將焊頭座11中的磁通集中器12、感應線圈13自身產生的熱量從出風ロ帶走。其中，支撐柱16為空心，風腔112的進風ロ 1121與其中一支撐柱16連接，支撐柱16再與高壓風機連接。在本實施方式中，焊頭座11上還設置有檢測通道113，磁通集中器12上還設置檢測通道124，且焊頭座11、磁通集中器12的檢測通道113、檢測通道124同軸，太陽能電池串焊焊頭10還包括紅外測溫器19，紅外測溫器19設置在焊頭座11上且位於焊頭座11的檢測通道113及磁通集中器12的檢測通道124上方，以通過紅外測溫器19檢測太陽能電池主柵線30和在太陽能電池主柵線30上設置的焊帶31的邊沿溫度。第一 U型線圈133上設置ー弧形段1331，弧形段1331的合圍區域與焊頭座11、磁通集中器12的檢測通道113、檢測通道124相正對，如此避開焊帶31，使紅外測溫器19通過焊頭座11的檢測通道113、磁通集中器12的檢測通道124及弧形段1331的合圍區域準確檢測到對電池片主柵線30邊沿的焊接溫度，太陽能電池串焊焊頭10中的控制電路根據檢測到的溫度進行數據處理、t匕較、反饋，實現閉環控制，且通道設置為低紅外發射率的材料，例如鋁合金。紅外測溫器19包括紅外線溫度傳感器和管座，紅外線溫度傳感器安裝於管座內，其與焊頭座11無接觸。本實用新型提供的太陽能電池串焊設備及太陽能電池串焊焊頭10，主要是運用磁通集中器12和片狀的感應線圈13，磁通集中器12能將磁場集中在指定的工作區域內，磁阻較小，只需較小的驅動功率即可提供焊接所需的熱量，使感應迴路自身發熱量降低，因此採用風冷方式進行冷卻，即可連續正常工作，由於工作頻率較低(例如400 500KH)，功率較小(例如整機使用功率只有10KW)，所以高頻電源的製造成本降低，同時可靠性増加，採用風冷的冷卻方式，杜絕了液體冷卻洩漏的弊端。此結構已經過實際測試，得到驗證。
權利要求1.一種太陽能電池串焊設備，包括太陽能電池串焊焊頭及用於支撐太陽能電池串焊焊頭的機臺，其特徵在幹太陽能電池串焊焊頭包括焊頭座、磁通集中器、感應線圈、壓緊裝置；磁通集中器、感應線圈由耐高溫膠灌注粘結於焊頭座內；焊頭座、磁通集中器上設置供壓緊裝置穿過的通道，且焊頭座、磁通集中器的通道同軸，感應線圈用於在與高頻電源連接時使磁通集中器產生高頻磁場，在太陽能電池主柵線及在太陽能電池主柵線上設置的焊帶中引起「渦電流」，由「渦電流」產生焊接過程所需的熱量，由壓緊裝置產生用於使太陽能電池主柵線、焊帶相接觸的壓力。
2.如權利要求I所述的太陽能電池串焊設備，其特徵在於感應線圈包括並聯的第一U型線圈、第二 U型線圈，第一 U型線圈、第二 U型線圈的兩端分別與高頻電源相連接；第一U型線圈、第二 U型線圈位於焊頭座內；磁通集中器包括至少ー磁芯組，磁芯組包括兩個磁芯，兩個磁芯相互平行的設置在焊頭座內，且兩個磁芯的兩端對應的鑲嵌在第一 U型線圈、第二 U型線圈的U型槽內，磁芯組之間的空隙為所述磁通集中器上供壓緊裝置穿過設置的通道。
3.如權利要求2所述的太陽能電池串焊設備，其特徵在於磁芯採用高頻損耗較低的導磁材料壓制燒結成型，且磁芯包括連接段、第一插入段、第二插入段，連接段的兩端對應 的與第一插入段、第二插入段的一端連接，且第一插入段與第二插入段平行。
4.如權利要求I所述的太陽能電池串焊設備，其特徵在於太陽能電池串焊焊頭還包括設置在焊頭座上方的座板，座板與焊頭座平行，座板上與焊頭座的通道對應的位置上開設有定位孔，壓緊裝置包括配重體及與配重體一端連接的陶瓷壓針，配重體比陶瓷壓針的直徑大，焊頭座上的通道、座板上的定位孔的孔徑與壓緊裝置的配重體的尺寸相對應，磁通集中器的通道的孔徑與陶瓷壓針的尺寸相對應。
5.如權利要求I所述的太陽能電池串焊設備，其特徵在於焊頭座上還設置有檢測通道，磁通集中器上還設置檢測通道，且焊頭座、磁通集中器的檢測通道同軸，太陽能電池串焊焊頭還包括紅外測溫器，紅外測溫器設置在焊頭座上且位於焊頭座的檢測通道及磁通集中器的檢測通道上方，以通過紅外測溫器檢測太陽能電池主柵線和在太陽能電池主柵線上設置的焊帶邊沿的溫度。
6.如權利要求I所述的太陽能電池串焊設備，其特徵在於焊頭座採用合金材料製成，焊頭座上還設置有風腔，風腔包括進風ロ、風道及出風ロ，風腔的進風ロ與高壓風機連接，以將高壓風機提供的流動空氣輸送至風道，流動空氣將焊頭座中的磁通集中器、感應線圈自身產生的熱量從出風ロ帶走。
7.一種太陽能電池串焊焊頭，其特徵在於太陽能電池串焊焊頭包括焊頭座、磁通集中器、感應線圈及壓緊裝置；磁通集中器、感應線圈由耐高溫膠灌注粘結於焊頭座內；焊頭座、磁通集中器上設置供壓緊裝置穿過的通道，且焊頭座、磁通集中器的通道同軸，感應線圈用於在與高頻電源連接時使磁通集中器產生高頻磁場，在太陽能電池主柵線及在太陽能電池主柵線上設置的焊帶中引起「渦電流」，由「渦電流」產生焊接過程所需的熱量，由壓緊裝置產生用於使太陽能電池主柵線、焊帶相接觸的壓力。
8.如權利要求7所述的太陽能電池串焊焊頭，其特徵在於感應線圈包括並聯的第一 U型線圈、第二 U型線圈位於焊頭座內；磁通集中器包括至少ー磁芯組，磁芯組包括兩個磁芯，兩個磁芯相互平行的設置在焊頭座內，且兩個磁芯的兩端對應的鑲嵌在第一 U型線圈、第二 U型線圈的U型槽內，磁芯組之間的空隙為所述磁通集中器上供壓緊裝置穿過設置的通道。
9.如權利要求8所述的太陽能電池串焊焊頭，其特徵在於磁芯採用高頻損耗較低的導磁材料壓制燒結成型，且磁芯包括連接段、第一插入段、第二插入段，連接段的兩端對應 與第一插入段、第二插入段的一端連接，且第一插入段與第二插入段平行。
10.如權利要求7所述的太陽能電池串焊焊頭，其特徵在於太陽能電池串焊焊頭還包括設置在焊頭座上方的座板，座板與焊頭座平行，座板上與焊頭座的通道對應的位置上開設有定位孔，壓緊裝置包括配重體及與配重體一端連接的陶瓷壓針，配重體比陶瓷壓針的直徑大，焊頭座上的通道、座板上的定位孔的孔徑與壓緊裝置的配重體的尺寸相對應，磁通 集中器的通道的孔徑與陶瓷壓針的尺寸相對應。
11.如權利要求7所述的太陽能電池串焊設備，其特徵在於焊頭座上還設置有檢測通道，磁通集中器上還設置檢測通道，且焊頭座、磁通集中器的檢測通道同軸，太陽能電池串 焊焊頭還包括紅外測溫器，紅外測溫器設置在焊頭座上且位於焊頭座的檢測通道及磁通集中器的檢測通道上方，以通過紅外測溫器檢測太陽能電池片主柵線和在太陽能電池片主柵線上設置的焊帶邊沿的溫度。
12.如權利要求7所述的太陽能電池串焊焊頭，其特徵在於焊頭座採用合金材料製成，焊頭座上還設置有風腔，風腔包括進風ロ、風道及出風ロ，風腔的進風ロ與高壓風機連接，以將高壓風機提供的流動空氣輸送至風道，流動空氣將焊頭座中的磁通集中器、感應線圈自身產生的熱量從出風ロ帶走。
專利摘要一種太陽能電池串焊設備，包括太陽能電池串焊焊頭及用於支撐太陽能電池串焊焊頭的機臺。太陽能電池串焊焊頭包括焊頭座、磁通集中器、感應線圈及壓緊裝置。磁通集中器、感應線圈由耐高溫膠灌注粘結於焊頭座內。焊頭座、磁通集中器上設置供壓緊裝置穿過的通道，且焊頭座、磁通集中器的通道同軸，感應線圈用於在與高頻電源連接時使磁通集中器產生高頻磁場，在太陽能電池主柵線和在太陽能電池主柵線上設置的焊帶中引起「渦電流」，由「渦電流」產生焊接過程所需的熱量，由壓緊裝置產生用於使太陽能電池主柵線、焊帶相接觸的壓力。本實用新型還提供一種太陽能電池串焊焊頭。本實用新型可降低焊接耗電量，降低光伏組件的焊接成本。
文檔編號H01L31/18GK202479657SQ20122009823
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月16日 優先權日2012年3月16日
發明者孫衛琴, 孫志成, 王小牛, 高寶輝 申請人:寧夏小牛自動化設備有限公司