变压器磁芯小气隙加工数据分析报告

frankie.wang

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进进按语：

     刚从事研发工作时，有位业界超一流大佬给我们新人上课，他提出电源的最高境界是结构设计、热设计和EMC设计。后来我就常拿这句话用在讲课上，一下子就显得很装X了，也一下子拉近了和电源行业的朋友们的距离。

那位大佬在讲这个论点的时候，我心里在想的是，“变压器的磁芯气隙设计才是最高境界呢！”每个从事电源研发的朋友可能都经历过这方面的苦与痛。

    鼎阳硬件智库顺应时代发展的潮流，深切相信每个有爱心的人们都有分享自己宝贵的知识和经验，以能帮到其他人的愿望。这就是爱的力量！ 鼎阳硬件智库以“爱”为原点，倡导“连接-分享-协作-创造”。 也因此，我们呼吁更多的一线硬件高手能挤出晚上9：00-12：00的时间，将内心深厚的沉淀转换为文字，惠及人人！

    今天分享的这篇文章虽然只有真正在电源研发领域浸润过的人才能看懂，但其价值是不言而喻的！ 这样宝贵的经验总结和实例验证的文章将充分彰显鼎阳硬件智库坚持做一件“纯粹的事业”的意义！

    我们愿意在这个标题党阅读的时代坚持做一个“安静的美男子”！ 因为我们相信真正的工程师是乐于阅读带来沉静思考的好文章。也许用英文来表达这种“静”更好："DEEP QUIETNESS&STILLNESS"。

     我们相信这种安静的力量会静水深流，感召更多有爱心的人愿意挤出晚上9:00-12:00的时间，加入到纯粹的分享的队伍！

    `群策群力，连接所有硬件人。相信行动的力量——呼吁您挤出晚上9:00-12:00的时间！

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前言：

一直以来磁芯粘接都是电源产品生产最为重要的工艺,研发样机试制验证阶段对磁芯粘接指标进行CPK计算评估,生产环节要求作为重点工序控制、定岗定人 。与此同时,设计部门不断在应对产品性能提升所需求的高指标与限于可接受成本范围内的来料质量水平间的矛盾,努力通过各方面的改善来提升生产直通率、降低报废。现阶段影响生产直通率最大的原因在于磁芯粘接固化前后感量的波动,即固化前可通过搓压、调节将感量控制在要求范围内,但固化后由于磁芯间胶厚度的波动变化导致磁芯气隙变化,感量波动,严重时超标。

很多公司迫切希望将感量精度控制在+（-）10%以内，最好是固化后磁芯感量等同于空感。

对有源嵌位等单端拓扑，因为感量变化会改变谐振周期，改变副边电压的上升下降时间，会影响效率，应力，太大，太小都不好；

对有ZVS要求的开环推挽拓扑，感量变化宽，很难实现管子的ZVS开通，应力会超标，开关损耗增大；以后的趋势希望感量范围变化窄10%以内，则模块的一致性，电源转换效率会更好。

      磁芯小气隙开磨，中心柱点胶的精确控制磁芯感量方案确定后，我们进行小气隙磁芯加工影响电感量的影响度作试验分析，确定点胶后气隙引起电感量变化范围。

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   现来料无气隙的磁芯电感量偏差有55~75uH(无气隙) 6Ts 100kHz 1V，要将电感量可控制在50uH±10%以内，需要小气隙加工。

试验目的：   

   1. 对磁芯小气隙加工范围的加工工艺可行性方案确认；

   2. 对小气隙点胶，加工装与隧道炉试验后的电感量一致性确认；

   3. 对无气隙磁芯中心柱与端面点胶对电感量影响范围确认；

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试验分组方法：

    试验中我们分为三组试验：

    A. 磁芯小气隙加工在50uH±10%以内，中心柱点胶，1kg压力工装，隧道炉120℃，1H；

    B. 磁芯小气隙加工在50uH±10%以内，中心柱点胶，聚酰亚胺胶带固定，隧道炉120℃，1H；

  C. 磁芯无气隙，55~75uH，中心柱点胶与端面点胶各一半，聚酰亚胺胶带固定，隧道炉120℃，1H；

    采用G500灰胶点胶；6Ts线圈；  3个工装6个位置，标示位置号；

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试验结果：

1. 磁芯小气隙加工方案(磁芯均为E型，分有1). 印字标示与2).无印字标示二类)：

   ①. 确认50uH±10%以内气隙范围为10um，故先将2).类磁芯进行精密气隙加工10um；

②. 装入6Ts线圈，确认工装测试与手工压力误差范围，若误差在2uH以内，可认为合格；

③. 装入6Ts线圈，与1).随机组合5次，电感量要求在中心值1uH偏差范围内为合格；若出现>2次超出中心值2uH以上的，调整出现超差的1).类磁芯气隙；同时建立标准合格1). 2).类物料标本；

④. 依此，测试通过的1).磁芯认为合格，不再测试；

⑤. 每个2).类磁芯均需与标本1).先进行配对测试，再对新的1).类磁芯进行选对1个进行测试，范围在2uH以内认为2).类合格；

⑥. ⑤点已选用的1).类磁芯再与标本2).进行配对测试，范围在2uH以内认为2).类合格；

⑦. 之后，依⑤⑥不断操作，直至生产完成。

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  2. 试验分类结果(单位：uH)：

A类			/ |2 `1 H; b  ?3 f6 H( k	B类				C类
点胶前	点胶后	折工装		点胶前	点胶后	折胶带	6 [+ e  n5 S% ~4 W1 ^, N# i	点胶前	点胶后	折胶带
47.317	50.760	51.751	No.1	48.77	48.06	50.276	No.1	61.337	60.466	56.158
52.782	48.814	49.570	No.2	54.66	51.69	54.279	No.2	51.368	50.615	62.427
53.618	48.628	51.815	No.3	52.538	47.430	50.177	No.3	64.847	64.057	67.185
54.334	51.990	53.810	No.4	49.122	48.712	53.063	No.4	63.769	58.264	64.358
52.639	52.46	53.646	No.5	46.429	44.428	47.529	No.5	62.980	60.697	60.905
50.780	53.766	55.361	No.6	49.667	46.758	49.882	No.6	65.047	58.363	63.084
51.912	51.070	52.660	平均值	50.197	47.848	50.867	平均值	61.558	58.743	62.353
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A类                                           B类

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C类中的端面点胶                             C类中的中柱点胶

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结论：

1. A类试验中，工装虽然在隧道炉中出现压力变化，但总体的电感量在点胶折工装后，电感量基本在50uH+/-10%以内；电感量在点胶烘干后比点胶时高1~3uH，一致性略差于B类试验；

2. 胶带固定磁芯的B类在隧道炉烘干胶过程表现最稳定，基本电感量均高3uH，一致性较强；

分析：胶带的压力变化率比工装的低，故表现的电感量增加的一致性比工装强；

3. C类的无气隙磁芯中柱点胶电感量比点胶时高5~10uH；端面点胶电感量有1PCS电感量下降；

分析：中柱点胶，胶体对磁芯表现应力平衡性比端面强，与一处点胶比二点点胶导致的不平衡有关；

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4. 中柱点胶比端面点胶的电感量上升一致性强，故此磁芯粘胶采用中柱点胶方式；

5. 小气隙磁芯粘胶方式，

A. 装机前必须先进行电感量确认与配对后再点胶，

B. 胶粘中柱，

C. 点胶对磨2~4次，使得胶体均匀分布，

D. 电感量要求偏下限，

E. 点胶后进行隧道炉烘干，电感量将会上升5%以内。

未来主人翁

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谢谢大神

surken