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薄膜电容器绕线工艺及关键技术(2)

前一周我们介绍了薄膜电容器的绕制工艺,本周我想谈谈薄膜电容器的关键技术。

 

1、恒张力控制技术

由于工作效率的需要,缠绕高度通常为几微米。而如何保证薄膜材料在高速收卷过程中张力恒定就显得尤为重要。在设计过程中我们不仅要考虑机械结构的精度,还要有完善的张力控制系统。

控制系统一般由张力调节机构、张力检测传感器、张力调节电机、过渡机构等几部分组成。张力控制系统原理图如图3所示。

 张力控制系统图

薄膜电容器绕制后要求有一定的刚度,早期的绕制方法是采用弹簧作为阻尼来控制绕制张力。这种方法在绕线过程中,绕线电机加速、减速、停止时会造成张力不均匀,容易造成电容器紊乱或变形,电容器的损耗也较大。在收卷过程中,应保持一定的张力,其计算公式如下。

F=K×B×H

在这个公式中:F-张力

             K-张力系数

             B-薄膜宽度(mm)

            H-膜厚(μm)

例如,薄膜宽度=9mm、薄膜厚度=4.8μm的张力。其张力为:1.2×9×4.8=0.5(N)

由式(1)可得出张力范围。张力设定选用线性良好的涡流弹簧,张力反馈采用非接触式磁感应电位器检测,在收卷电机过程中控制放卷直流伺服电机的输出扭矩和方向,使张力达到最佳值。在整个绕线过程中保持恒定。

 

2、卷绕控制技术

 电容器磁芯的容量与绕组匝数密切相关,因此电容器磁芯的精确控制成为关键技术。电容器磁芯的绕制通常是高速完成的。由于绕组匝数直接影响容量值,因此绕组匝数和计数的控制精度要求较高,通常采用高速计数模块或检测精度较高的传感器来实现。另外,由于要求收卷过程中材料张力的变化尽可能小(否则材料不可避免地会抖动,影响容量精度),因此收卷必须采用有效的控制技术。

分段速度控制和合理的加减速、变速处理是比较有效的方法之一:不同的卷绕周期采用不同的卷绕速度;变速期间,采用加减速,合理的变速曲线,消除抖动等。

 

3、脱金属技术

 多层材料相互缠绕,外部和界面需要热封处理。在不增加塑料膜材料的情况下,利用现有的金属膜,利用其金属膜并通过去金属化技术去除其金属镀层,得到外封前的塑料膜。

   脱金属结构示意图

该技术可以节省材料成本,同时减小电容器磁芯的外径(在磁芯容量相等的情况下)。另外,利用脱金属技术,可以提前去除芯界面处某一层(或两层)金属膜的金属镀层,从而避免断路短路的发生,可以大大提高良率线圈铁芯。从图5可以看出,达到了相同的去除效果。去除电压设计为可在 0V 至 35V 范围内调节。高速卷绕后必须将转速降至200r/min~800r/min之间进行脱金属。不同的产品可以设置不同的电压和速度。

    不同材料与脱金属电压、卷绕速度的关系

 

4、热封技术

 热封是影响卷绕电容器磁芯合格的关键技术之一。热封是用高温烙铁将卷绕电容磁芯接口处的塑料薄膜压接粘合,如图6所示。为了使铁芯不松卷,要求其粘合可靠,端面平整、美观。影响热封效果的几个主要因素是温度、热封时间、芯辊和速度等。

热封图

一般来说,热封温度随薄膜厚度和材质的不同而变化。如果同材质的薄膜厚度为3μm,则热封温度应在280℃~350℃范围内,而薄膜厚度为5.4μm时,热封温度应调整至280℃~350℃范围内。 300cc和380cc。热封深度与热封时间、压接程度、烙铁温度等有直接关系,热封深度的掌握对于能否生产出合格的电容器磁芯也尤为重要。

 

5. 结论

 通过近年来的研发,国内多家设备制造商开发出了薄膜电容器卷绕设备。其中不少产品在材料厚度、卷绕速度、脱金属功能、卷绕产品系列等方面优于国内外同类产品,具有国际先进技术水平。这里仅对薄膜电容器卷绕工艺的关键技术进行简单说明,希望随着国内薄膜电容器生产工艺相关技术的不断进步,带动我国薄膜电容器制造装备行业的蓬勃发展。


发布时间:2022年3月15日

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