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磁环电感生产提效6倍!安可远是如何实现?
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磁环电感生产提效6倍!安可远是如何实现?

2024-06-21 14:15:07 来源:电子变压器与电感网 作者:丘水林 点击:1020

【哔哥哔特导读】铜价飙升创历史新高,招工还越来越难!看安可远磁芯如何通过突破自动化绕线难题,实现磁环电感的降本增效?

铜价新高 磁性元件企业成本压力陡增

近期铜价又为磁性元件企业成本再添了一把火。

5月份铜价持续飙升,刷新了铜价历史高点,一度达到8.6万元/每吨,让磁性元件等供应商成本压力陡增。惠州市安可远磁性器件有限公司(下称“安可远”)总经理王理平提到,电感厂向使用终端提价又提不上去,向下游铜线厂压价又不可能。所以,铜价上涨导致很多电感企业厂不敢接单生产了或是少接单,按照此前的订单价格交付,做一个亏一个。

手工绕制效率低 传统电感生产难跟时代潮流

除了材料价格上涨,磁环类电感产品手工绕制成本也越来越高。组合类的磁芯人工组装及治具管控的成本也越来越高!目前除了新能源领域的扁线电感外,中小功率的磁环类电感产品均以手工绕线为主,这种生产方式存在着诸多缺点:一是生产效率低,以 2.0线径、6mm2的线为例,两条线并绕 60 圈,一个熟练绕线工人每小时约可绕制60-100颗,尤其订单规模大时产能无法保障;二是采用钩针绕线,绕制过程中可能把铜线钩破,提高电感产品不良率,降低了产品一致性;三是手工绕制线圈分布不均匀,甚至重叠,导致电感产品的杂散电容分布不均匀,相对而言EMC测试更难通过;四是线材报废率高,不同电感种类的线材,按照2023年的数据看加工费大致在7-10元/公斤,也是一笔不小的成本。

当然想要保证电感产能也不是不可能,只需要堆工人数量即可。但目前珠三角地区一个熟练的电感绕线工人成本已接近10000元,盲目堆工人数量也并非上策,且五险一金的代价也非常大。加上手工只能绕小颗电感产品,像6mm2以上线材手工绕制电感已非常困难了,这种生产方式也逐渐与时代脱节。

磁环电感为何成自动化“漏网之鱼”

大功率的扁线电感、片式电感等均实现了自动化生产,为何偏偏漏了磁环类电感呢?王理平也向我们道出了其中的缘由。

第一是没有针对磁环类电感磁芯自动化绕线的相关研究,目前市面上的传统磁环其截面均是长方形的,线圈与磁芯贴合度不高,铜线用量会增加,漏磁增大,且绕制圈数少,实用性很低;第二是缺乏配套的自动化电感生产设备;第三是涉及到PCB板的布局,电源企业修改成熟方案的意愿较低。

传统磁环的结构

传统磁环的结构

 

传统磁环绕制的电感,图片来源:包图网

传统磁环绕制的电感产品,图片来源:包图网

那是否意味着磁环类电感将始终游离于自动化生产之外?

安可远推出可自动化绕线的磁环与磁芯

为了解决这一行业痛点问题,安可远与使用终端以及电感厂合作伙伴一起研讨,一起试验,一起从新电感产品的立项开始介入,历时2年,研发出磁芯截面为纯圆形系列电感产品:安可远拥有自主知识产权,不会受制于人,如AYX与AKX系列电感磁芯,突破了磁环类电感磁芯自动化绕线系列难题。

AYX系例磁芯产品图

AYX系电感磁芯产品图

 

AYX系例产品绕线成品示意图

AYX系电感产品绕线成品示意图

研发圆形截面磁环类电感磁芯破解自动化绕线难题。金属磁粉芯压制过程中,每平方厘米压力高达18吨/cm2以上,做这种截面为纯圆形的磁环与磁芯,模具是非常容易爆裂。安可远与模具厂合作伙伴经过反复的实验和验证,最终找到了能够承受足够压力的圆形模具材料来达到设计上的要求。从而完成小批到大批量的生产制造工艺管控。直接推动电感行业创新发展。

联合设备企业共同实现磁环类电感自动化绕线。安可远还联合电感设备供应商,共同研发设计了实现自动化绕线的设备和配套治具,解决大平方的扁线铜线绕制困难与效率的问题,完美替代人工拉线,大线径,绕线圈数多的磁环类电感产品自动化绕线难题,最大可绕制12mm2线材。安可远的AKX系电感产品可以直接替代目前中功率(如充电桩20KW-60KW电源模块)PFC电感。

传统的组合磁芯图示

传统的组合磁芯图示

 

做成成品电感图示

做成成品电感图示

 

通过专用的绕线机一圈一圈的折绕而成

通过专用的绕线机一圈一圈的折绕而成

安可远公司将这种组合的磁芯进行了结构优化,做成了同样Ae面积,成品尺寸,将上下盖板与中柱的面积进行了重新设计,得到如下图示结构的磁芯:

ACYC公司研发的全新AKX结构磁芯示意图

ACYC公司研发的全新AKX结构磁芯示意图

 

ACYC AKX系例磁芯做成成品电感示意图

ACYC AKX系例磁芯做成成品电感示意图

 

通过大功率绕线机推绕成型,绕线速度比传统折绕绕线提高4倍以上

通过大功率绕线机推绕成型,绕线速度比传统折绕绕线提高4倍以上

电感生产效率提高4-6倍。采用自动化设备后,AYX系电感磁环每小时可绕制500-600 颗,生产效率相当于手工绕制的6倍左右。且更适合于圈数多,线径大的电感产品,优势更加明显。AKX系电感产品,替代传统的组合类磁芯优势非常之明显,以充电桩30-40KW为例,改用上述AKX系电感磁芯进行制做时,绕线速度快3倍左右,后段节省人工组合时间,治工具的投入,铜线用量相对也会减少!终端应用上体现散势效果更明显,电源效率更高!高品质,性价比更优。

随着国内人工智能的高速发展,未来AI算力将大辐度的增加,这就会直接带动服务器电源的增量,安可远的AKX系电感产品也在这个领域也进行了前期的开发与探索,就终端厂测试情况来分析,650W-2000W的服务器电源PFC电感替代是没有问题的,完全可以代替之前传统的磁环类的PFC电感,且对比传统的手工绕制的PFC电感在成本可下降10-20%左右,超大批量生产没有压力。AKX系电感产品除更好的产品一致性好外,自动化绕制的电感线圈分布更加均匀,杂散电容均匀度(PID指数)提高了1倍。能够更好的通过EMC/EMI等测控。

传统手工绕制的PFC电感实装图

传统手工绕制的PFC电感实装图

 

AKX铁硅铝/铁硅二代实测图

AKX铁硅铝/铁硅二代实测图

 

AKX铁镍材质实测图

AKX铁镍材质实测图

无论外部环境如何变化,通过材料的降本始终是有限的,只有技术的突破和工艺的改进,才能更好地帮助电感企业实现降本增效,大家觉得这种自动化绕线方式能否成为磁环类电感的主流生产方式

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