功率因数校正的主要方法有两种:一是无源PFC技术,即采用电感和电容滤波器来提高功率因数;二是有源PFC技术。相对无源PFC技术,采用功率因数校正专用集成电路的有源PFC技术主要优点是体积小、PF值高、但其电路结构复杂、可靠性差、成本高。因此在家电和工业领域中使用的主要是无源PFC技术。随着人类对绿色能源的重视,特别在家电领域中,无源功率因数校正电感的需求必将大幅度的增长,对线圈、变压器行业应是一个好消息。如何在保证质量的前提下提高功率因数校正电感的生产效率。下面分享制造工艺的几个注意事项。
产品的结构选择,功率因数校正电感产品一般不采用底筒或骨架,而采用无框架结构(具体结构会考虑到安装结构,制造成本,加工工艺,有时会有骨架或底筒)。绕线要求紧密整齐有规则的一层靠一层地排列。这种无框架结构不但能提高线圈绕线的占空系数,最大程度的利用绕线空间,便于产品的散热,而且有利于保证产品电感量L和Q值的一致性。采用E、I片铁心结构主要是方便线圈的绕制。对于体积、重量较小的电感可利用其引脚直接焊接在PCB上。体积、重量及通过电流较大的电感,一般有安装底座和引线。
为保证电感量等电气参数的稳定性会在磁路中开气隙。其结构似乎比一般的变压器要简单得多, 但由于这类产品所用漆包线的线径都比较大,通常在ΦΦ之间,实际上要保证图示的要求便非易事,其中线圈的绕制,线圈的脱模成型,氩弧焊接等工艺都有一定的难度和特别之处。而且设备的投资大,不适合小型线圈和变压器企业批量生产。因而这类产品目前的附加值比普通电感和变压器要高出许多。
钨极电弧惰性气体保护焊,为了减少铁心片在工作时产生的噪音,铁心片之间一般采用直流钨极电弧惰性气体保护焊。常用的惰性气体为氩气,所以一般简称氩弧焊接。焊道通常分布在E片和I片之间及各I片之间。如果有底座,在铁心和底座之间也要焊接牢固。详细见前面功率因素校正电感图。各处的焊道要求光滑平整;E片和I片之间焊接良好。铁心片不得有变形或松散。这就不仅要求焊接专用胎具设计完善,而且对熔接的电流大小;熔接速度;氩气的流量;钨棒距起弧铜片和铁心的距离等都有一定的要求。甚至钨棒前端的几何形状对焊接的质量都有影响。下面介绍熔接机的常用参数:
具体应以焊道的质量为依据作相应的调整。如熔接电流过小:则焊道宽度变窄、深度变浅、焊接不够牢固,工作时产生的噪音大;熔接电流过大:则焊道宽度变宽、深度变深、焊道容易起波浪甚至有裂纹,铁心的损耗会增大。因此通常在焊接完后要进行空载电流的检测。起弧铜片不应忽视:太脏或距钨棒距离太远不容易起弧,距离太近容易损坏起弧铜片,材料一般用紫铜。焊接移动的速度应保持均匀。最好能采用交流伺服电机+编码器+高精密的滚珠螺杆形成一个闭环系统。保证焊道质量的一致性。专用的焊接胎具要求能保证焊接后铁心的变形在允许范围内和焊接质量的一致性,并能方便实现焊接的自动化,进行批量生产。
绝缘处理,特别是采用无框架结构的电感,首先应考虑线圈与铁心之间的绝缘问题。通常用绝缘纸。绝缘纸的厚度和层数等选择主要依绝缘要求、空间尺寸和成本进行综合考虑。经绝缘油中抽真空再烘干。有条件的可用隧道式烘房。注意不要有漆瘤。经过上述的绝缘处理不仅线圈之间结合紧密,而且固定了线圈与铁心的相对位置。有利于防潮、防湿和线圈的散热。