一种绕组器件、变压器以及电感器的制作方法

1.本实用新型涉及电路元器件领域，特别是涉及一种绕组器件、变压器以及电感器。


背景技术：

2.绕组器件是变压器、电感器等各种电路元件中的关键部件，在电路设备领域中被广泛应用。对于绕组器件而言，基于其导体的结构不同可以大体上分为两种，一种是由导体线圈逐圈缠绕形成的绕组，另一种是通过扁平导体逐层堆叠形成的绕组。
3.以扁平导体堆叠形成的绕组器件为例，绕组器件在实际应用中，各个扁平导体表面需要设置绝缘膜层等具有各种不同功能膜层，以保证绕组器件良好的工作性能。尽管各种不同功能的膜层可以在一定程度上提升绕组器件的工作性能，但也在一定程度上增加了各个扁平导体的厚度，进而使得绕组器件所占的空间体积增大。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种绕组器件、变压器以及电感器，在具有良好工作性能的基础上，能够极大程度上减小绕组器件所占空间体积，有利于绕组器件的小型化和高性能化，从而有利于绕组器件的更加广泛的应用。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种绕组器件，包括多片依次堆叠设置形成绕组器件的金属片导体；各个所述金属片导体上设置有电泳工艺形成的聚酰亚胺膜层。
6.在本技术的一种可选地实施例中，所述聚酰亚胺膜层的厚度为1μm-250μm。
7.在本技术的一种可选地实施例中，还包括贯穿各个所述金属片导体内环的磁芯。
8.在本技术的一种可选地实施例中，所述磁芯的表面设置有电泳工艺形成的第二聚酰亚胺膜层。
9.在本技术的一种可选地实施例中，所述第二聚酰亚胺膜层的厚度为1μm-250μm。
10.在本技术的一种可选地实施例中，所述磁芯为铁氧体磁芯和/或金属合金磁芯。
11.一种变压器，包括如上任一项所述的绕组器件。
12.一种电感器，包括如上任一项所述的绕组器件。
13.本实用新型所提供了一种绕组器件、变压器以及电感器，该绕组器件包括多片依次堆叠设置形成绕组器件的金属片导体；各个金属片导体上设置有电泳工艺形成的聚酰亚胺膜层。
14.本技术的绕组器件中的金属片导体上所设置的膜层是电泳工艺形成的聚酰亚胺膜层，也即是说，本技术中的聚酰亚胺膜层是直接附着于金属片导体表面的膜层结构，相对于常规的通过附着在带有粘性的胶带缠绕粘接在金属片导体上的绝缘膜层而言，本技术中而无需借助于胶层或者其他粘接层实现聚酰亚胺膜层在金属片导体表面的粘接，也就使得各个金属片导体表面附着的膜层厚度大大减小，从而减小绕组器件的整体体积，使得绕组器件的结构更为紧凑，并且聚酰亚胺膜层具有良好的绝缘、耐热以及耐电晕等性能。由此使得本技术中绕组器件在具有良好工作性能的基础上，能够极大程度上减小绕组器件所占空
间体积，有利于绕组器件的小型化和高性能化，从而有利于绕组器件更加广泛的应用。
附图说明
15.为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本技术实施例提供的绕组器件的结构示意图；
17.图2为图1中的金属片导体的局部剖面结构示意图；
18.图3为本技术实施例提供的绕组器件中的磁芯结构示意图。
具体实施方式
19.在常规的绕组器件中，其导体表面的绝缘膜层多是采用表面设置有绝缘层的胶带缠绕于导体表面，或者是将导体表面涂刷绝缘漆层等方式实现绕组器件上绝缘膜层。对于胶带缠绕于导体表面的绝缘层而言，具有粘接性能的胶带极大的增加了设置绝缘层的整体厚度；并且对于这种方式形成的绝缘层，随着绕组器件使用时间的延长，也较为容易出现开裂的问题，进而影响整个绕组器件的使用寿命。而通过涂刷绝缘漆层的方式设置的绝缘层而言，往往难以保证绝缘漆层厚度的均匀性，在扁平导体相互堆叠设置时，因受绝缘漆层厚度不平整性的影响，使得各个扁平导体之间难以均凑堆叠，从而也在一定程度上增加了绕组器件的厚度。
20.由此，本技术中提供了一种对绕组器件中的金属片导体上设置通过电泳工艺形成的聚酰亚胺膜层的技术方案，能够在很大程度上减小绕组器件所占空间体积，使得该绕组器件结构更为紧凑。
21.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.参照图1和图2，图1为本技术实施例提供的绕组器件的结构示意图，图2为图1中的金属片导体的局部剖面结构示意图。图3为本技术实施例提供的绕组器件中的磁芯结构示意图。本技术中的绕组器件10具体可以包括：
23.多片依次堆叠设置形成绕组器件10的金属片导体11；各个金属片导体11上设置有电泳工艺形成的第一聚酰亚胺膜层12。
24.在实际形成该金属片导体11上的第一聚酰亚胺膜层12的过程中，可以先形成大体上成扁平环形结构的金属片导体11，再对该金属片导体11上通过电泳工艺形成第一聚酰亚胺膜层12。
25.具体地，可以将金属片导体11表面采用碱洗、酸洗、溶剂洗、激光清洗或等离子清洗等清洗方式进行清洗；再将清洗干净的金属片导体11完全浸入到聚酰亚胺电泳液中，该聚酰亚胺电泳液是聚酰亚胺、碱性化合物、有机或无机填料、醇或酮、水溶性极性溶剂和去离子水的混合液；将金属片导体11作为正极，加电压20～80v，通电进行电泳，通过控制电流
和通电时间控制电荷量，使电荷量为0.01～350c，通过控制电荷量让聚酰亚胺膜慢慢在金属片导体11表面进行生长，得到第一聚酰亚胺膜层12；电泳完成后取出包裹有第一聚酰亚胺膜层12的金属片导体11，用气流吹掉其表面残留的电泳液，并进行升温干燥成膜，即可获得表面具有第一聚酰亚胺膜层12的金属片导体11。
26.需要说明的是，电泳工艺是一种较为常见的膜生长工艺，本技术中重点并不在于如何利用电泳工艺形成第一聚酰亚胺膜层12，而在于本技术的金属片导体11表面的第一聚酰亚胺膜层12的膜层结构是采用电泳工艺所能够形成的膜层结构，由此，本实施例中对电泳工艺的工艺过程以及工艺原理不做详细介绍，参照常规的电泳工艺即可。
27.由此可见，采用电泳工艺在金属片导体11表面形成的第一聚酰亚胺膜层12是直接在金属片导体11表面附着生长而成，而金属片导体11在电泳工艺过程中是一个等势体，也就保证了其各个不同位置的金属片导体11表面生长形成的第一聚酰亚胺膜层12的厚度均匀。该第一聚酰亚胺膜层12的厚度可以为1μm-250μm，因为该第一聚酰亚胺膜层12无需再借助于其他类似于具有粘接性的胶带实现第一聚酰亚胺膜层12在金属片导体11表面的附着粘接，从而在很大程度上减小了金属片导体11表面的绝缘膜层厚度。在金属片导体11表面形成该第一聚酰亚胺膜层12之后，即可将各个金属片导体11依次堆叠形成如图1所示的绕组器件。因为金属片导体11表面的第一聚酰亚胺膜层12的厚度相对于常规绕组器件的导体表面的绝缘膜层厚度大大减小，经过各个金属片导体11堆叠形成的绕组器件所占的空间体积显然也在很大程度上减小。
28.相对于常规的绕组器件中导体表面设置有多层膜层结构而言，本技术中仅仅只需要设置单层的第一聚酰亚胺膜层12，能够有效解决多层粘合绝缘膜层在电老化和热老化过程常出现的膜层脱落现象，又可保证绕组器件良好的工作性能。
29.对于第一聚酰亚胺膜层12而言，其本身就是较好的绝缘材料以及导热材料，能够具有较好的绝缘性能并有利于金属片导体11的快速散热；此外只需要在第一聚酰亚胺膜层12进行电泳生长过程中，向聚酰亚胺电泳液中引入常用于提高材料耐电晕性能的无机粒子，即可实现第一聚酰亚胺膜层12的耐电晕性能的提升；例如，含有聚合物和细分布的氧化铝等都是常见的用于提升膜层耐电晕性能常见的无机粒子，对此本技术中不过多的说明。
30.在本技术的一种具体实施例中，将金属片导体11表面的第一聚酰亚胺膜层12的厚度设置为40μm和60μm两种，并对两种不同厚度的第一聚酰亚胺膜层12对应的金属片导体进行性能测试，例如可以进行：耐电压特性测试、绝缘阻抗测试、耐电晕性能测试、温度指数测试、耐油浸泡测试、导热系数测试、耐热冲击测试、软化击穿温度测试等，实验结果见下表1。
31.表1：
[0032][0033]
由上述实验数据可知，本技术中的绕组器件，当第一聚酰亚胺膜层12厚度为60μm时，耐电压就可达到10kv，绝缘阻抗dc 1kv、5s下达到17gω、漏电流dc 2.7kv、60s下小于0.2μa，表明其具有优异的绝缘性能；击穿场强大于5kv，表明其具有优异的耐电老化性能；温度指数大于220℃，表明其具有良好的耐热老化性能；导热系数大于0.2w/m
·
k，表明其具有良好的散热性能；耐油浸泡、耐热冲击通过，表明其具有良好的耐油浸泡和耐热冲击性能。
[0034]
由于第一聚酰亚胺膜层12的存在，较之其他材料组成的绝缘薄膜来说，其耐电老化时间至少提升20倍，分解温度也上升至少20℃。因而具有更为优异的耐电老化和耐热老化的性能。
[0035]
另外参照图1可知，各个金属片导体11一般均是中间区域具有通孔的环形结构，各个金属片导体11依次堆叠，各个金属片导体11中间位置的通孔即可共同形成一个柱形孔。参照图3，在本技术的一种可选地实施例中，可以进一步地在各个金属片导体11形成的柱形孔内设置贯穿各个金属片导体11的内环通孔的磁芯20。
[0036]
可选地，该磁芯20可以为铁氧体磁芯(例如锰锌铁氧体磁芯、镍锌铁氧体磁芯、镁锌铁氧体磁芯等)和/或金属合金磁芯(例如铁芯、铁镍合金磁芯、硅钢片磁芯、非晶合金磁芯、纳米晶合金磁芯等)。
[0037]
一般来说，磁芯20的材质比较坚硬；而形状各异且往往存在尖锐的棱角。现有磁芯20的绝缘方式是使用绝缘胶带覆膜方式对其进行绝缘。在覆膜过程中，由于工艺限制，极易出现边角等异形处出现绝缘过薄、包覆不良等缺陷，且对于磁芯内部空间，则难以完全包覆。磁芯表面的绝缘层也经常会与金属片导体11之间形成有磨擦而导致其绝缘膜层破损。
[0038]
为此，在本技术的另一可选地实施例中，可以进一步地在磁芯20表面设置经过电泳工艺形成的第二聚酰亚胺膜层。该第二聚酰亚胺膜层的厚度可以在1μm-250μm，优选地，该第二聚酰亚胺膜的厚度为40μm-90μm。
[0039]
需要说明的是，当绕组器件用于电感器、变压器等器件时，磁芯20中存在磁场，电
磁感应产生的损耗都以热量的形式出现，因此，其磁芯的绝缘膜层存在耐热性能差而失效的风险。本实施例中采用电泳工艺形成的第二聚酰亚胺膜层作为磁芯20的绝缘层，不仅仅能够在一定程度上减小该磁芯20表面的绝缘层厚度，提升绝缘性能还保证了磁芯20的绝缘层的耐热性，从而保证磁芯20的工作性能。
[0040]
综上所述，本技术中的绕组器件中的导体为金属片导体，各个金属片导体依次堆叠形成绕组器件，并且每个金属片导体的表面设置电泳工艺形成的聚酰亚胺膜层；使得该绕组器件中的导体表面可以直接附着单层膜层，即可在保证绕组器件良好的工作性能的基础上，减小了绕组器件整体结构所占空间体积，有利于绕组器件小型化和高性能化，从而有利于绕组器件更加广泛的应用。
[0041]
基于上述绕组器件的实施例，本技术还进一步公开了一种变压器，该变压器可以包括上述任一项所述的绕组器件。
[0042]
因为该绕组器件的金属片导体上设置有单层的且通过电泳工艺形成的聚酰亚胺膜层，在很大程度上可以减小绕组器件垂直于金属片导体方向上的厚度，由此对于采用该绕组器件的变压器而言，即可形成一个扁平结构的变压器，有利于变压器在类似于平板电脑等对变压器厚度要求高的电子设备中广泛应用。
[0043]
可以理解的是，绕组器件不仅仅是变压器中的关键部件，也是电感器中的重要器件。为此，在本技术的另一可选地实施例中，还进一步的公开了一种电感器，该电感器可以包括上述任一项的绕组器件。
[0044]
对于该电感器也可以广泛应用于要求电感器的厚度相对较小的电器或电子设备。
[0045]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本技术实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
[0046]
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。