一種空間用大功率電感器及其制備方法和安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種空間用大功率電感器及其制備方法和安裝方法，屬于星載電源【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的電感器安裝固定方式不受電感器功率、尺寸、重量的限制；該電感器安裝固定方式可根據(jù)電感器的熱耗，調(diào)節(jié)熱阻；即通過改變電感器線圈的灌封高度即灌封底座的厚度和灌封底座與印制電路板的接觸面積來改變電感器熱阻；從而精確控制大功率電感器的熱耗；使用環(huán)氧樹脂料灌封電感器安裝底座，避免了線圈漆包線受力；使用鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件進(jìn)行固定，使用EC2216膠粘固電感器灌封底座的四周，限制了電感器各個(gè)方向的位移，可靠性更高，力學(xué)性能好。
【專利說明】一種空間用大功率電感器及其制備方法和安裝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空間用大功率電感器及其制備方法和安裝方法，屬于星載電源【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及行波管放大器電源部分的低壓電路自制大功率電感器線圈電子裝聯(lián)技術(shù)，所述的大功率電感器是指電感器的峰值功率為1000W，平均功率為200?300W。

【背景技術(shù)】
[0002]一般的電感器安裝、固定方式有以下幾種:點(diǎn)膠固定、綁扎線捆綁固定、壓板或套筒固定。點(diǎn)膠固定適用于尺寸較小的單個(gè)磁環(huán)或兩個(gè)磁疊起繞制的磁芯；綁扎線捆綁固定的方式也受制于自制線圈的尺寸與重量；直徑大于Φ10的線圈優(yōu)選壓板或套筒固定方式，但是當(dāng)線圈自身重量很大時(shí)使用壓板或套筒來固定。但由于自制線圈的外廓尺寸不規(guī)則，壓板或套筒使線圈局部受力，易造成線圈漆包線損傷、失效的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，以上三種電感器固定方式操作具有離散性，不同的作業(yè)人員最終安裝固定的效果也會(huì)有差異；檢驗(yàn)環(huán)節(jié)也無法直觀的進(jìn)行檢驗(yàn)。
[0003]隨著星載電源的功率越來越大，其低壓電路部分的電感器件功率、體積和重量也急劇增大；以某型號(hào)脈沖行放電源的自制電感為例，采用兩個(gè)MPP58254-A2的磁芯疊層繞制，其外廓尺寸直徑47_X高度37_，而重量更是達(dá)到了 270克；這種大功率電感器的顯著特點(diǎn)就是體積大、重量大、熱耗大，使用傳統(tǒng)的電感器固定方式無法牢固、可靠的固定電感器線圈。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決大尺寸、大重量的空間用大功率電感器的安裝固定難的問題，提出一種空間用大功率電感器及其制備方法和安裝方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明的一種空間用大功率電感器，該電感器包括線圈、環(huán)氧玻璃布絕緣墊片和鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件及高度約12_用環(huán)氧樹脂料灌封而成的底座；鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的下方套有環(huán)氧玻璃布絕緣墊片，鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的上方套有線圈，線圈位于環(huán)氧玻璃布絕緣墊片上并與環(huán)氧玻璃布絕緣墊片相接觸；環(huán)氧樹脂灌封料將電感器線圈底部、環(huán)氧玻璃布絕緣墊片和鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件灌封在一起。
[0007]環(huán)氧玻璃布絕緣墊片為一圓環(huán)，厚度為1mm，內(nèi)徑為15mm,外徑為40mm ；
[0008]鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的主體結(jié)構(gòu)為一空心圓柱，其內(nèi)徑為4.2mm，側(cè)面上有相對(duì)的兩個(gè)長度為8mm、寬度為4_、高度(即深度)為Imm的平臺(tái)，該平臺(tái)用于增加招合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件與環(huán)氧樹脂料之間的結(jié)合強(qiáng)度。
[0009]本發(fā)明的一種空間用大功率電感器的制備方法，步驟為:
[0010]I)制備電感器的陽模模具，陽模模具包括位于其上部的小圓柱和位于其下部的大圓柱，大圓柱與小圓柱為同軸圓柱，在陽模模具的小圓柱一端中心有定位孔，定位孔貫穿小圓柱，并延伸至大圓柱內(nèi)；
[0011]2)給陽模模具限定一邊界，其大端朝下；比如使用圓筒罩住陽模模具，在陽模模具上灌封有機(jī)硅橡膠，然后固化成型；
[0012]3)脫除陽模模具，得到陰模模具，陰模模具空腔中心有定位柱，定位柱是步驟I)中陽模模具的中心定位孔形成的；
[0013]4)環(huán)氧玻璃布絕緣墊片穿過步驟3)得到的陰模模具的定位柱置于陰模模具空腔的底部，然后在陰模模具的定位柱上套上鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件，最后在鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的外面套上電感器線圈，線圈位于環(huán)氧玻璃布絕緣墊片上并與環(huán)氧玻璃布絕緣墊片相接觸；
[0014]5)在步驟4)得到的陰模模具內(nèi)灌封環(huán)氧樹脂料，然后固化成型；
[0015]6)脫除陰模模具，得到電感器，即電感器包括線圈、環(huán)氧玻璃布絕緣墊片和鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件，鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的中心帶有通孔。
[0016]上述步驟I)中小圓柱的高度為14臟，直徑為40mm ;定位孔的直徑為4.2mm，深度為15mm,大圓柱的高度為1mm,直徑為60mm;
[0017]上述步驟2)中的有機(jī)硅橡膠為Elastosil RT622有機(jī)硅灌封膠，由RT622-A和RT622-B兩種成分按照質(zhì)量比9:1組成；灌封高度為50mm，以保證灌封模具陰模的底部厚度為26_，不容易變形；固化成型所使用的裝置為對(duì)流烘箱，固化溫度為70?90°C，固化時(shí)間為I?2小時(shí)；可以使用紙杯或塑料杯給陽模模具限定邊界，所使用的紙杯或塑料杯的直徑大于大圓柱的直徑，比如為90mm ；
[0018]上述步驟3)中環(huán)氧玻璃布絕緣墊片為一圓環(huán)，厚度為Imm,內(nèi)徑為15mm,外徑為40mm ；
[0019]上述步驟4)中鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的主體結(jié)構(gòu)為一空心圓柱，其內(nèi)徑為4.2mm，側(cè)面上有相對(duì)的兩個(gè)長度為8mm、寬度為4mm、高度(即深度)為Imm的平臺(tái)，該平臺(tái)用于增加鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件與環(huán)氧樹脂料之間的結(jié)合強(qiáng)度；
[0020]上述步驟4)中線圈的直徑為38mm ；
[0021]上述步驟5)中環(huán)氧樹脂料由E-51、NPEL-128E、鄰苯二甲酸酐、聚壬酸酐、液體羧基丁腈橡膠按照22:40:15:9:1的質(zhì)量比進(jìn)行混合而成；該環(huán)氧樹脂料強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性能好、絕緣強(qiáng)度高；上述步驟5)中灌封環(huán)氧樹脂料的過程為:先將環(huán)氧樹脂料預(yù)熱至85?100°C，然后從線圈的中心部位慢慢倒下，注意避開鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件，且灌封環(huán)氧樹脂料的高度低于鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件2mm，即環(huán)氧樹脂灌封料的灌封高度為12mm，灌封料固化完畢后電感器線圈的灌封底座高度即為12mm ；
[0022]上述步驟5)中固化成型所使用的裝置為對(duì)流烘箱，固化溫度為70?90°C，固化時(shí)間為18?22小時(shí)；
[0023]上述步驟6)中得到的電感器的底部還可以使用EC2216環(huán)氧膠或DG-4膠進(jìn)行粘固，使電感器上的線圈更加緊固。
[0024]本發(fā)明的一種空間用大功率電感器的安裝方法，將制備好的電感器通過使用螺釘穿過鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的中心通孔將電感器與待連接的結(jié)構(gòu)件連接在一起，螺釘為M4X20的內(nèi)六角螺釘，且使用平墊和彈墊進(jìn)行緊固。
[0025]有益效果
[0026]本發(fā)明的電感器安裝固定方式不受電感器功率、尺寸、重量的限制；該電感器安裝固定方式可根據(jù)電感器的熱耗，調(diào)節(jié)熱阻；即通過改變電感器線圈的灌封高度即灌封底座的厚度和灌封底座與印制電路板的接觸面積來改變電感器熱阻；從而精確控制大功率電感器的熱耗；使用環(huán)氧樹脂料灌封電感器安裝底座，避免了線圈漆包線受力；使用鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件進(jìn)行固定，使用EC2216膠粘固電感器灌封底座的四周，限制了電感器各個(gè)方向的位移，可靠性更高，力學(xué)性能好；使用環(huán)氧玻璃布?jí)|片作為灌封底座的底層，與印制電路板之間絕緣可靠性更高；采用本發(fā)明的大功率電感器安裝固定方式，可以實(shí)現(xiàn)電感器安裝的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，消除不同操作人員安裝的差異性；檢驗(yàn)環(huán)節(jié)也量化、可控；該固定方式可以有效的避免產(chǎn)生多余物。
[0027]本發(fā)明提出的一種空間用大功率電感器安裝固定方式，利用環(huán)氧樹脂灌封安裝底座+緊固件+環(huán)氧膠固封的安裝方式，在適用范圍、散熱性能、力學(xué)性能、絕緣性能還是可靠性上都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的三種電感器安裝固定方式。從而實(shí)現(xiàn)大功率電感器高可靠性的安裝和固定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為灌封陽模模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為灌封陰模模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4為環(huán)氧玻璃布絕緣墊片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖5為電感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖6為電感器的安裝示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0035]實(shí)施例
[0036]一種空間用大功率電感器固裝方式，步驟為:
[0037]I)制備電感器的陽模模具，如圖1所示，陽模模具包括位于其上部的小圓柱和位于其下部的大圓柱，大圓柱與小圓柱為同軸圓柱，在陽模模具的小圓柱一端中心有定位孔1，定位孔I貫穿小圓柱，并延伸至大圓柱內(nèi)；
[0038]2)用直徑為90mm的塑料杯給陽模模具限定一邊界，其大端朝下；在陽模模具上灌封有機(jī)硅橡膠，灌入塑料杯子50_高度，將灌封模具陽模完全淹沒；然后固化成型；
[0039]3)使用剪刀將塑料杯去除，取出灌封模具陽模，并修形，制作出彈性灌封陰模模具，如圖2所示，陰模模具空腔中心有定位柱2，定位柱2是步驟I)中陽模模具的中心定位孔I形成的；
[0040]4)如圖5所示，環(huán)氧玻璃布絕緣墊片5穿過步驟3)得到的陰模模具的定位柱2置于陰模模具空腔的底部，然后在陰模模具的定位柱2上套上鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件4，最后在鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件4的外面套上電感器線圈3，線圈3位于環(huán)氧玻璃布絕緣墊片5上并與環(huán)氧玻璃布絕緣墊片5相接觸；
[0041]5)在步驟4)得到的陰模模具內(nèi)灌封環(huán)氧樹脂料，然后固化成型；
[0042]6)將固化完畢的電感器線圈從灌封陰模模具中取出，并打磨掉尖銳的棱角，得到電感器，即電感器包括線圈、環(huán)氧玻璃布絕緣墊片和鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件，鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的中心帶有通孔；
[0043]7)將步驟6)得到的電感器放置在印制電路板8上安裝位置，并使用M4X 20的內(nèi)六角螺釘7帶平墊和彈墊穿過電感器中心部位的鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件4，再穿過印制電路板8上的安裝孔后將電感器擰入印制電路板結(jié)構(gòu)件9上；最后使用EC2216環(huán)氧膠10或DG-4粘固電感器線圈灌封底座的四周進(jìn)行加固。
[0044]上述步驟I)中小圓柱的高度為14mm，直徑為40mm ;定位孔的直徑為4.2mm，深度為15mm,大圓柱的高度為1mm,直徑為60mm;
[0045]上述步驟2)中的橡膠為RT622有機(jī)硅橡膠混料，由RT622-A和RT622-B兩種成分按照質(zhì)量比9:1組成；灌封高度為50mm，以保證灌封模具陰模的底部厚度為26mm，不容易變形；固化成型所使用的裝置為對(duì)流烘箱，固化溫度為80°C，固化時(shí)間為2小時(shí)；
[0046]如圖4所示，上述步驟3)中環(huán)氧玻璃布絕緣墊片為一圓環(huán)，厚度為1mm，內(nèi)徑為15mm,外徑為 40mm ；
[0047]如圖3所示，上述步驟4)中鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的主體結(jié)構(gòu)為一空心圓柱，其內(nèi)徑為4.2臟，側(cè)面上有相對(duì)的兩個(gè)長度為8mm、寬度為4臟、高度(即深度)為Imm的平臺(tái)，該平臺(tái)用于增加鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件與環(huán)氧樹脂料之間的結(jié)合強(qiáng)度；
[0048]上述步驟4)中線圈的直徑為38mm;
[0049]上述步驟5)中環(huán)氧樹脂料由鄰苯二甲酸酐、聚壬酸酐、固化劑HY918、催化劑DY062按照50:36:4:0.1的質(zhì)量比進(jìn)行混合和脫氣處理而成；該環(huán)氧樹脂料強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性能好、絕緣強(qiáng)度高；上述步驟5)中灌封環(huán)氧樹脂料的過程為:先將環(huán)氧樹脂料預(yù)熱至85°C，然后從線圈的中心部位慢慢倒下，注意避開鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件，且灌封環(huán)氧樹脂料的高度低于鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件2mm，即環(huán)氧樹脂灌封料的灌封高度為12mm，灌封料固化完畢后電感器線圈的灌封底座高度即為12mm ；
[0050]上述步驟5)中固化成型所使用的裝置為對(duì)流烘箱，固化溫度為80°C，固化時(shí)間為22小時(shí)。
【權(quán)利要求】
1.一種空間用大功率電感器，其特征在于:該電感器包括線圈、環(huán)氧玻璃布絕緣墊片和鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件；鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的下方套有環(huán)氧玻璃布絕緣墊片，鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的上方套有線圈，線圈位于環(huán)氧玻璃布絕緣墊片上并與環(huán)氧玻璃布絕緣墊片相接觸； 環(huán)氧玻璃布絕緣墊片為一圓環(huán)，厚度為lmrn，內(nèi)徑為15mm,外徑為40mm; 鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的主體結(jié)構(gòu)為一空心圓柱，側(cè)面上有相對(duì)的兩個(gè)平臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間用大功率電感器，其特征在于:環(huán)氧玻璃布絕緣墊片的厚度為1mm，內(nèi)徑為15mm,外徑為40mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間用大功率電感器，其特征在于:鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的內(nèi)徑為4.2mm,兩個(gè)平臺(tái)的長度均為8mm、寬度均為4mm、高度均為Imm的。
4.一種權(quán)利要求1-3任一所述的空間用大功率電感器的制備方法，其特征在于步驟為: 1)制備電感器的陽模模具，陽模模具包括位于其上部的小圓柱和位于其下部的大圓柱，大圓柱與小圓柱為同軸圓柱，在陽模模具的小圓柱一端中心有定位孔，定位孔貫穿小圓柱,并延伸至大圓柱內(nèi)； 2)給陽模模具限定一邊界，其大端朝下，在陽模模具上灌封有機(jī)硅橡膠，然后固化成型； 3)脫除陽模模具，得到陰模模具，陰模模具空腔中心有定位柱； 4)環(huán)氧玻璃布絕緣墊片穿過步驟3)得到的陰模模具的定位柱置于陰模模具空腔的底部，然后在陰模模具的定位柱上套上鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件，最后在鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的外面套上電感器線圈，線圈位于環(huán)氧玻璃布絕緣墊片上并與環(huán)氧玻璃布絕緣墊片相接觸； 5)在步驟4)得到的陰模模具內(nèi)灌封環(huán)氧樹脂料，然后固化成型； 6)脫除陰模模具，得到電感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空間用大功率電感器的制備方法，其特征在于:步驟I)中小圓柱的高度為14mm,直徑為40mm ;定位孔的直徑為4.2mm,深度為15mm,大圓柱的高度為1mm,直徑為60mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空間用大功率電感器的制備方法，其特征在于:步驟2)中的橡膠為Elastosil RT622有機(jī)硅灌封膠，灌封高度為50mm，固化成型所使用的裝置為對(duì)流烘箱，固化溫度為70?90°C，固化時(shí)間為I?2小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空間用大功率電感器的制備方法，其特征在于:步驟2)中使用紙杯或塑料杯給陽模模具限定邊界，所使用的紙杯或塑料杯的直徑大于大圓柱的直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種空間用大功率電感器的制備方法，其特征在于:紙杯或塑料杯的直徑為90mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空間用大功率電感器的制備方法，其特征在于:步驟5)中環(huán)氧樹脂料由E-51、NPEL-128E、鄰苯二甲酸酐、聚壬酸酐、液體羧基丁腈橡膠按照22:40:15:9:1的質(zhì)量比進(jìn)行混合而成；灌封環(huán)氧樹脂料的過程為:先將環(huán)氧樹脂料預(yù)熱至85?100°C，然后從線圈的中心部位慢慢倒下，且灌封環(huán)氧樹脂料的高度低于鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件2mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空間用大功率電感器的制備方法，其特征在于:步驟5)中固化成型所使用的裝置為對(duì)流烘箱，固化溫度為70?90°C，固化時(shí)間為18?22小時(shí)。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空間用大功率電感器的制備方法，其特征在于:步驟6)中得到的電感器的底部使用EC2216環(huán)氧膠或DG-4膠進(jìn)行粘固。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求5-11中任一所述的電感器的制備方法所制備的空間用大功率電感器的安裝方法，其特征在于:將制備好的電感器通過使用螺釘穿過鋁合金預(yù)埋結(jié)構(gòu)件的中心通孔將電感器與待連接的結(jié)構(gòu)件連接在一起。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的空間用大功率電感器的安裝方法，其特征在于:螺釘為M4X20的內(nèi)六角螺釘，且使用平墊和彈墊進(jìn)行緊固。
【文檔編號(hào)】H01F41/00GK104134515SQ201410359563
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】范傳強(qiáng), 李暉, 劉智偉, 閆金星, 陳熾 申請(qǐng)人:西安空間無線電技術(shù)研究所