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传统产品举步维艰 新型磁件脱颖而出

2015-12-31 09:22:33 来源:|2 作者:杨洁竺

2015年12月19日,正值周六,UUI磁件推广联合体秘书处召集18家成员单位,在南安大酒店召开“2015年UUI磁件推广联合体会议”。

2015年UUI磁件推广联合体会议

与往届年会一样,会议依旧围绕UUI磁件技术进行探讨,并就联合体章程修改事宜进行探讨。值得注意的是,会议还共同分享南磁新增专利——大功率用套筒式组合磁件。

UUI磁件技术不断成熟,独特的产品结构加上高度自动化的生产模式,能提供传统磁件所不具有的性能及成本优势。从本次会议报告上看,UUI磁件在自动化生产、新市场、新专利的开发方面都颇有收获。

适合高度自动化生产

如今中国传统制造业发展可谓举步维艰——一方面是内需不振,企业订单大量下滑;另一方面是人口红利逐渐消失,企业用工成本不断攀升。因此走向创新型发展和智能化生产已是大势所趋。

在智能化生产方面,实现UUI磁件的全自动化生产已成为南磁的发展方向。据了解,2015年南磁在UUI磁件的自动化生产上取得重大突破,虽然目前仍以人工辅助机械化生产为主,但产能增长日趋明显。

组装,是磁件自动化生产环节中主要的掣肘工序,目前基本上是以人工组装为主。从实现组装自动化的难易程度来看,传统EE型磁件的组装看似简单,其实它共有两维五个配合尺寸需要考虑,为保证自动化组装机的正常运转,对磁芯和骨架尺寸精度要求高,或者干脆加大磁芯和骨架的公差。这样不但会导致产品品质的降低,而且需要对磁芯中柱进行研磨,影响了磁件的生产效率。而UUI磁件不需要对磁芯中柱进行研磨,组装工序看似复杂,其实比EE型磁件简单。它只有两维两个配合尺寸需要考虑。设计合理的自动化组装机运转起来,故障会很少。因此,实现自动化组装,从表面上看,是UUI型难EE型易,其实际是UUI型易EE型难。这都是由它们自身的结构特征所决定的,而不是设计技术有高低之分。

经过南磁研发团队的不懈努力:在组装方式上,目前他们已成功地将UUI磁件原本两片气隙介质升级成一片“大U型”气隙介质,使得UUI组装更加简便,产品合格率和组装效率更高;在组装自动化方面,他们也已成功地开发出UUI磁件的组装缠测一体化机。据统计,改进后的组装方式加上后期的自动化生产,使得UUI磁件的生产效率提高了75%,这对于UUI成本的继续下降有了更大的帮助。
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新市场开发有突破

UUI磁件开发至今,大部分研究都以照明领域为主,其他领域甚少涉及。然而,2015年,南磁研发团队突破原本固定思维,大胆开拓其他应用市场,发现UUI磁件在其他应用领域也有明显的优势。

1、UUI磁件提高电瓶车充电器的安全性能

电瓶车充电爆炸时有发生,对消费者来说是安全隐患,对厂家来说,轻则信誉受损,重则破产倒闭。因此解决充电器的质量问题至关重要。

为检测UUI磁件在电瓶车充电器的运作效果,南磁特意做了一组试验——购买两辆相同的电瓶车,标号A车及B车。A车充电器采用的是EC39/42变压器,B车改用UUI43新型磁件(其他电路结构并未改变)。

UUI磁件提高电瓶车充电器的安全性能

充电和上路试验场景

经过二十天将近三千公里的有效试验及记录,发现采用UUI磁件的新型充电器除了能够有效延长电瓶车蓄电池的寿命外,还能降低百里充电耗电量及百里充电耗时时长,两者的差距随着行程的增加而明显加大。具体的百里充电耗电量和百里充电耗时请参见下图:

UUI磁件百里充电耗电量

UUI磁件百里充电耗时

在实验过程中,工作人员还发现另一重要特点,即新型充电器温升低,可靠性高,即使在散热风扇失效时也可以安全工作,而原装EE型磁件的充电器在散热风扇失效时,继续工作很危险!

2、UUI磁件实现加湿器高效低成本设计

加湿器作为改善生活环境中空气湿度的小家电,其普及率很高。据调查,中国消费者关注重心依然集中在101-200元价格段,高性价比的中低端产品依然是首选。

利用UUI磁件的独特结构,对于实现加湿器高效低成本是有很大帮助。在本次会议报告——《UUI磁件在加湿器中的应用》中,报告者将原加湿器中的EC-28/28变压器替换为UUI-20变压器。

UUI磁件实现加湿器高效低成本设计

运作中的加湿器

EE型气隙附近的扩散磁通进入磁芯窗口,它会严重削弱气隙附近绕组的电感量,降低线圈的电-磁转换效率,形成低效的填充线圈。同时在气隙附近的绕组上感应出涡流和损耗,就像一个小电磁炉一样。这种现象被戏称为“安放在EE型磁件中心的不定时炸弹”。而UUI型气隙附近的扩散磁通进入磁芯窗口很少,它只是稍微削弱气隙附近绕组的电感量,同时在气隙附近的绕组上感应出很小的涡流和损耗。

由于UUI磁件设计成磁路双气隙,与EE磁件的中柱开隙磁件相比较,能减少无效圈数。因此在同样的使用条件下,具有可小型化设计的独特优点,这是EE型磁件所无法比拟的优点,如此一来便满足了降低成本的需求。

那么性能方面表现如何呢?经过测试,发现在测试条件为40KHz/0.3V的情况下,采用UUI磁件的加湿器Q值比EE磁件提高23.74%,温升下降9.61℃,漏感降低26.88%,其他参数也均有提升,并且可有效延长加湿器的使用寿命。
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新专利匠心独运

近年来,在国家政策的力推下,汽车充电桩、风能、太阳能、工业电源、医疗器械、高频焊机等产品获得迅速发展,成为大功率磁件应用的新蓝海。

大功率磁件的核心部件是大功率磁芯,而传统大功率磁芯前期设备投资大、模具费用高、烧结较难控制、合格率低等原因,导致生产成本居高不下。为解决这一问题,南磁潜心研发,勇于创新,发明了新型大功率UUI磁芯——套筒式UUI组合磁芯。

大功率套筒式UUI组合磁芯是南磁公司2015年新开发专利产品,该产品由套筒、U型边柱磁体、组合中柱磁体以及气隙介质组成,而组合中柱磁体又是由芯柱磁体和两个套筒磁体组合而成,其结构如下图:

套筒式UUI组合磁芯

这种产品还能按照不同材质的材料相互组合:例如U型边柱磁体可采用PC40或PC47,套筒和芯柱可选用PC95,还可选用非锰锌铁氧体材料。这种方式也易于降低成本。性能相当的大功率EE100与UUI90磁芯的尺寸对比如下图:

套筒式UUI组合磁芯

图为EE100(左)及套筒90型

这种独特的设计方式不但可减轻磁芯的总重量,还可以降低单只磁芯的重量,从而降低磁芯的生产难度,使得成本大为下降。而性能上也具有传统小功率UUI磁件所具有的优点:温升降低、功率损耗降低、转换效率提高、可靠性和使用寿命提高等。巧妙的设计架构加上匠心独运的设计理念使得这款产品受到在场成员的肯定,会场当即有人表示想共同进行研发。

章程助推广 磁件展宏图

UUI磁件开发至今,大部分研究都以照明领域为主,其他领域甚少涉及。然而,2015年,南磁研发团队突破原本固定思维,大胆开拓其他应用市场,发现UUI磁件在其他应用领域也有明显的优势。

然而,由于工程师使用EE磁件的观念根深蒂固,很多企业并不愿轻易改变产品结构,因此导致UUI磁件的推广十分困难,“好产品”难以发挥其作用,甚至被束之高阁。随着EE型磁件的致命缺点“安放在磁件中心的不定时炸弹”被磁件技术人员所意识,UUI磁件的推广阻力将不断减小。

UUI磁件不仅可以降低整机的电能消耗,还可以较大幅度地延长负载的使用寿命,从而减少巨量的锰、锌、铁、铜、锡、石油等矿产资源及巨量冶炼电能的消耗,符合“节能减排、低碳环保”的时代需求。推广UUI磁件,让更多人在享受福利的同时,也能进一步促进和推动产业绿色发展。

为动员全体成员单位齐心协力推广UUI磁件,会议对联合体章程进行了完善。与会成员单位提议建立UUI磁件样品研发中心,表示未来将与南磁公司同心同力,完善UUI磁件技术,造福社会。此外,会议还提议给UUI磁件“一个名份”——即形成行业标准,从而掌握市场主动权,更好地实现UUI磁件应有的经济效益。

相聚的时间总是那么短暂,年会最后,所有与会成员合影留念。一年一届的联合体年会,不仅加强了所有成员之间的沟通,更能集思广益,为UUI磁件技术改进及推广献计献策,推动产业进步,为行业繁荣发展奉献力量!

2015年UUI磁件推广联合体会议

与会人员合影

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