一种高可靠性中和变压器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高可靠性中和变压器及其制造方法，通过控制钼坡莫磁芯的成型、固定和冲击‑去应力‑变形‑校形‑去应力的多次循环处理获得稳定性高的钼坡莫磁芯，又通过溶胶‑凝胶法制得均匀绵长的碳纤维，采用电磁性能优良的氮化铝基陶瓷骨架、全封闭式的铝合金屏蔽罩、高绝缘性硅橡胶的方式提升了本发明专利技术的高可靠性中和变压器的各方面性能；本发明专利技术的高可靠性中和变压器稳定性高、可衰减的电压倍差较大、使用寿命长、电磁屏蔽性好、散热性能优良、可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子元件领域，尤其涉及一种高可靠性中和变压器及其制造方法。
技术介绍
中和变压器是在同一铁心或磁心上绕两个匝数相等、尺寸相同的线圈构成的，其功用不是变压而是感抗；电力调度自动化系统中、电源系统中或强弱电调节系统中，针对高压线组残压远远大于二次设备芯片可接受电磁感应水平的情况下，对高压线组残压进行衰减的装置。钼坡莫材料具有很高的导磁率、饱和磁感应强度和较低的矫顽力和电阻率，主要用于弱磁场中使用的小型、高灵敏度的变压器、放大器、继电器、扼流圈、录音磁头、磁屏蔽等，是稳定性最好的磁芯材料之一。在国内已申请的相关专利中，专利《超小型中和变压器》（申请号：CN94241849.2，公开日：1995-03-01），公开了一种采用矽钢片铁芯和高导磁铁氧体铁芯的中和变压器，但由于采用的仍不是漏磁小、矫顽力低、导磁率高的芯材，因此还是会有较大干扰磁场的产生，又加之该专利技术未采用受磁场影响小的线组材料、未采用电磁绝缘性能优导的陶瓷骨架(2)、未采用高体积电阻率的绝缘导热材料，使得本专利技术的中和变压器可衰减的电压倍差较小，可靠性差，且电磁屏蔽性较差，散热性差，易老化，使用寿命短。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术旨在提供一种稳定性高、可衰减的电压倍差较大、使用寿命长、电磁屏蔽性好、散热性能优良的高可靠性中和变压器及其制造方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高可靠性中和变压器制造方法，其特征在于包括以下步骤：1）各部件的选用和准备①骨架选用环形氮化铝基陶瓷骨架，选用标准为：体积电阻率≥2×1013Ω•cm、介电强度≥750kV/cm、热导率≥25W/m·K、抗弯强度≥400Mpa、杨氏模数≥320Gpa、断裂韧性≥25Mpa；②磁芯选用钼坡莫带材，该钼坡莫原材料含钼3.2%-3.8%、含铁15.8%-17.2%、含镍79%-81%；③屏蔽罩采用铝合金制成，采用全封闭结构；④封装材料采用环氧树脂；⑤绕组采用带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线；⑥强化绝缘材料选用热硫化型硅橡胶，选用标准为：体积电阻率不低于2×1015Ω•cm、介电强度不低于200kV/cm、长时工作温度范围-55~180℃；2）磁芯的加工处理①将钼坡莫原材料放置于装配了环形冲头的冲压机下，环形金属冲压模具中，按标准方法冲击压型，获得多个钼坡莫环片；②步骤①完成后，将步骤①获得的钼坡莫环片放入真空炉，在1pa-10pa的真空环境里、950℃-1000℃温度下进行预退火处理，退火完成后随炉冷却至550℃-580℃后出炉，获得变形钼坡莫环片；③将步骤②获得的变形钼坡莫环片多层叠放后，放置在定型夹具中进行物理强制定型，获得定型钼坡莫磁芯；④将步骤③获得的定型钼坡莫磁芯放入真空炉，在1pa-10pa的真空环境里、950℃-1000℃温度下进行终退火处理，退火完成后随炉冷却至550℃-580℃后出炉，获得去应力钼坡莫磁芯；⑤反复进行③~④工序，直至去除耐高温定型夹具后获得的去应力钼坡莫磁芯仍能满足尺寸要求，即获得待用钼坡莫磁芯；⑥采用环氧树脂对步骤⑤获得的待用钼坡莫磁芯(3)进行粘合和封装，即获得所需钼坡莫磁芯；3）带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线的制备①通过标准方法将氨气、丙烷和丙烯腈合成为聚丙烯腈树脂；②将步骤①获得的聚丙烯腈树脂溶入聚氧化乙烯与纯净水的混合剂中，该混合剂内聚氧化乙烯与纯净水的体积比为2.5-3：7，获得纺丝原液；③将步骤②获得的纺丝原液通过孔径0.05mm-0.08mm的喷孔加压喷入凝固浴中，压力范围为1.5bar-2bar，喷头与凝固浴液面距离为10mm-15mm，获得聚丙烯腈原丝；④将步骤③获得的聚丙烯腈原丝按标准方法进行预氧化，获得预氧化纤维；⑤将步骤④获得的预氧化纤维进行炭化处理，所述炭化处理分为前炭化处理和后炭化处理，前炭化处理温度750℃-800℃，处理时间5min -10min，后炭化处理温度1500℃-1600℃，处理时间5min -8min，即获得待用碳纤维；⑥将步骤⑤获得的待用碳纤维以16支为一股按标准方法编织成待处理碳纤维线；⑦将步骤⑥获得的待处理碳纤维线按标准方法浸润足量1140环氧聚酯，干结后获得所需带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线；4）高可靠性中和变压器的装配①将钼坡莫磁芯放置于氮化铝基陶瓷骨架中，采用环氧树脂固定；②将3）中步骤⑦获得的1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线按标准缠绕方式缠绕在氮化铝基陶瓷骨架上，然后采用热硫化型硅橡胶进行密封和绝缘处理，再采用环氧树脂封装；③采用铝合金屏蔽罩将整个高可靠性中和变压器封装，然后采用环氧树脂进行密封，即获得待处理高可靠性中和变压器；5）高可靠性中和变压器的稳定化处理①将4）中步骤③获得的待处理高可靠性中和变压器放置于冷冻箱中，温度不高于-70℃，保温20min-30min，获得冷处理高可靠性中和变压器；②步骤①完成后，将步骤①获得的冷处理高可靠性中和变压器置于室温下，至其温度回复至室温，然后放入烘箱中，以不高于2℃/min的升温速率升至100℃-105℃，保温25min-30min，获得热循环高可靠性中和变压器；③将步骤②获得的热循环高可靠性中和变压器置于室温下，至其温度回复至室温；④反复进行①~③工序两次，即获得所需高可靠性中和变压器。上述一种高可靠性中和变压器制造方法制造出的高可靠性中和变压器，应用了特制的钼坡莫磁芯、应用了特制的碳纤维线、应用了特定的陶瓷骨架、应用了铝合金全封闭式屏蔽罩、应用了热硫化型硅橡胶；钼坡莫磁芯通过环氧树脂固封在陶瓷骨架内，碳纤维线按标准方法在陶瓷骨架缠绕形成绕组，绕组表面及绕组和陶瓷骨架间隙中填充有热硫化型硅橡胶，热硫化型硅橡胶外还封装有环氧树脂；铝合金屏蔽罩将整个中和变压器除屏蔽罩外的部分套装在内，采用全封闭式结构。该高可靠性中和变压器，绝缘区域的平均体积电阻率不低于2×1014Ω•cm，屏蔽级别不低于T级；可中和压差超过10000倍的两个线组中高压线组的残压。与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点：选用了稳定性很好的钼坡莫合金，并对钼坡莫合金进行了冲击-去应力-变形-校形-去应力的多次循环处理，而且去应力温度均高于居里温度，因此最终获得的钼坡莫磁芯尺寸稳定性好、残余杂乱磁通量小；由于钼坡莫材料具有很高的导磁率、饱和磁感应强度和较低的矫顽力和电阻率，因此本专利技术的电磁性能优良，而且不会产生较大漏磁；又由于本专利技术采用的钼坡莫材料其电感稳定性数值不高于0.03%（数值越低越稳定）、初始电感偏移范围数值不高于0.3%（数值越低越稳定），使得本专利技术的基础温度稳定性就很好，因对温度变化不敏感；由于骨架采用氮化铝基陶瓷制成，该氮化铝基陶瓷的综合机构性能优良，且热膨胀系数低，更不易老化、变质，加之采用铝合金全封闭结构，使用本专利技术的高可靠性中和变压器受外界侵害小，因此使用寿命长；由于采用的是铝合金全封闭结构，因此电磁屏蔽性好；由于采用了碳纤维，不受磁感应影响，同时由于采用了高绝缘导热硅橡胶，和绝缘性非常好的氮化铝陶瓷骨架，因此可以减少大部分干扰磁场的产生和削减绝大部分干扰磁场的强度，使得本专利技术可以超越现有技术中极限的1000倍压差，达到10000倍，使用范围更广，也更具备应用前景。附图说明图1是本专利技术的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高可靠性中和变压器制造方法，其特征在于包括以下步骤：1）各部件的选用和准备①骨架选用环形氮化铝基陶瓷骨架(2)；②磁芯选用钼坡莫带材，该钼坡莫原材料含钼3.2%‑3.8%、含铁15.8%‑17.2%、含镍79%‑81%；③屏蔽罩(1)采用铝合金制成，采用全封闭结构；④封装材料(5)采用环氧树脂；⑤绕组(6)采用带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线；⑥强化绝缘材料(4)选用热硫化型硅橡胶；2）磁芯的加工处理①将钼坡莫原材料放置于装配了环形冲头的冲压机下，环形金属冲压模具中，按标准方法冲击压型，获得多个钼坡莫环片；②步骤①完成后，将步骤①获得的钼坡莫环片放入真空炉，在1pa‑10pa的真空环境里、950℃‑1000℃温度下进行预退火处理，退火完成后随炉冷却至550℃‑580℃后出炉，获得变形钼坡莫环片；③将步骤②获得的变形钼坡莫环片多层叠放后，放置在定型夹具中进行物理强制定型，获得定型钼坡莫磁芯(3)；④将步骤③获得的定型钼坡莫磁芯(3)放入真空炉，在1pa‑10pa的真空环境里、950℃‑1000℃温度下进行终退火处理，退火完成后随炉冷却至550℃‑580℃后出炉，获得去应力钼坡莫磁芯(3)；⑤反复进行③~④工序，直至去除耐高温定型夹具后获得的去应力钼坡莫磁芯(3)仍能满足尺寸要求，即获得待用钼坡莫磁芯(3)；⑥采用环氧树脂对步骤⑤获得的待用钼坡莫磁芯(3)进行粘合和封装，即获得所需钼坡莫磁芯(3)3）带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线的制备①通过标准方法将氨气、丙烷和丙烯腈合成为聚丙烯腈树脂；②将步骤①获得的聚丙烯腈树脂溶入聚氧化乙烯与纯净水的混合剂中，该混合剂内聚氧化乙烯与纯净水的体积比为2.5‑3：7，获得纺丝原液；③将步骤②获得的纺丝原液通过孔径0.05mm‑0.08mm的喷孔加压喷入凝固浴中，压力范围为1.5bar‑2bar，喷头与凝固浴液面距离为10mm‑15mm，获得聚丙烯腈原丝；④将步骤③获得的聚丙烯腈原丝按标准方法进行预氧化，获得预氧化纤维；⑤将步骤④获得的预氧化纤维进行炭化处理，所述炭化处理分为前炭化处理和后炭化处理，前炭化处理温度750℃‑800℃，处理时间5min ‑10min，后炭化处理温度1500℃‑1600℃，处理时间5min ‑8min，即获得待用碳纤维；⑥将步骤⑤获得的待用碳纤维以16支为一股按标准方法编织成待处理碳纤维线；⑦将步骤⑥获得的待处理碳纤维线按标准方法浸润足量1140环氧聚酯，干结后获得所需带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线；4）高可靠性中和变压器的装配①将钼坡莫磁芯(3)放置于氮化铝基陶瓷骨架(2)中，采用环氧树脂固定；②将3）中步骤⑦获得的1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线按标准缠绕方式缠绕在氮化铝基陶瓷骨架(2)上，然后采用热硫化型硅橡胶进行密封和绝缘处理，再采用环氧树脂封装；③采用铝合金屏蔽罩(1)将整个高可靠性中和变压器封装，然后采用环氧树脂进行密封，即获得待处理高可靠性中和变压器；5）高可靠性中和变压器的稳定化处理①将4）中步骤③获得的待处理高可靠性中和变压器放置于冷冻箱中，温度不高于‑70℃，保温20min‑30min，获得冷处理高可靠性中和变压器；②步骤①完成后，将步骤①获得的冷处理高可靠性中和变压器置于室温下，至其温度回复至室温，然后放入烘箱中，以不高于2℃/min的升温速率升至100℃‑105℃，保温25min‑30min，获得热循环高可靠性中和变压器；③将步骤②获得的热循环高可靠性中和变压器置于室温下，至其温度回复至室温；④反复进行①~③工序两次，即获得所需高可靠性中和变压器。...

【技术特征摘要】
1.一种高可靠性中和变压器制造方法，其特征在于包括以下步骤：1）各部件的选用和准备①骨架选用环形氮化铝基陶瓷骨架(2)；②磁芯选用钼坡莫带材，该钼坡莫原材料含钼3.2%-3.8%、含铁15.8%-17.2%、含镍79%-81%；③屏蔽罩(1)采用铝合金制成，采用全封闭结构；④封装材料(5)采用环氧树脂；⑤绕组(6)采用带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线；⑥强化绝缘材料(4)选用热硫化型硅橡胶；2）磁芯的加工处理①将钼坡莫原材料放置于装配了环形冲头的冲压机下，环形金属冲压模具中，按标准方法冲击压型，获得多个钼坡莫环片；②步骤①完成后，将步骤①获得的钼坡莫环片放入真空炉，在1pa-10pa的真空环境里、950℃-1000℃温度下进行预退火处理，退火完成后随炉冷却至550℃-580℃后出炉，获得变形钼坡莫环片；③将步骤②获得的变形钼坡莫环片多层叠放后，放置在定型夹具中进行物理强制定型，获得定型钼坡莫磁芯(3)；④将步骤③获得的定型钼坡莫磁芯(3)放入真空炉，在1pa-10pa的真空环境里、950℃-1000℃温度下进行终退火处理，退火完成后随炉冷却至550℃-580℃后出炉，获得去应力钼坡莫磁芯(3)；⑤反复进行③~④工序，直至去除耐高温定型夹具后获得的去应力钼坡莫磁芯(3)仍能满足尺寸要求，即获得待用钼坡莫磁芯(3)；⑥采用环氧树脂对步骤⑤获得的待用钼坡莫磁芯(3)进行粘合和封装，即获得所需钼坡莫磁芯(3)3）带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线的制备①通过标准方法将氨气、丙烷和丙烯腈合成为聚丙烯腈树脂；②将步骤①获得的聚丙烯腈树脂溶入聚氧化乙烯与纯净水的混合剂中，该混合剂内聚氧化乙烯与纯净水的体积比为2.5-3：7，获得纺丝原液；③将步骤②获得的纺丝原液通过孔径0.05mm-0.08mm的喷孔加压喷入凝固浴中，压力范围为1.5bar-2bar，喷头与凝固浴液面距离为10mm-15mm，获得聚丙烯腈原丝；④将步骤③获得的聚丙烯腈原丝按标准方法进行预氧化，获得预氧化纤维；⑤将步骤④获得的预氧化纤维进行炭化处理，所述炭化处理分为前炭化处理和后炭化处理，前炭...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑洪华，
申请(专利权)人：郑洪华，
类型：发明
国别省市：福建;35