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摘 要： 提高对小批量高温特种变压器一致性原因分析，介绍工艺改进过程。
关键词： 高温变压器；一致性；工艺改进
中图分类号：TM56 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0810063－01
0 引言
我所生产的井下石油勘探测井仪工作环境恶劣，井下温度高达200℃，所需变压器耐高温150℃以上，目前，市场上基本找不到生产此类变压器生产厂家，所以只能自行设计变压器。提供变压器技术指标给加工配套部门进行生产，指定所需生产材料，如高温漆包线、耐高温导线等。井下仪器通过此类信号变压器进行信号传输的各种电信号直接影响地层信号向地面传输的有效性和可靠性，因此提高此类信号变压器的一致性直接影响向地面传输信号一致性，对提高井下石油测井仪的测量精度，进而提高我们的产品在市场上的竞争力起着重要作用。
目前我们最常用的信号变压器采用EI型变压器，铁心材料采用40～80μΩ·cm的高磁导坡莫合金，采用金属壳封装，内部导热硅胶灌封。变压器运行的一致性除结构设计合理外在很大程度上取决于制造工艺水平，以使用的T1变压器为例，由于需求量少，变压器生产主要还是依赖于手工操作，造成产品质量不稳定。在以往的生产过程中，每批变压器的数据一致性差，电感值在中心值±30%以内，而且，前后批次的中心值也不一致，造成电路调试困难，严重影响我们最终产品的测量精度。
1 影响一致性原因工艺分析
为解决手工操作，及小批量制作等因素引起的变压器性能不一致，只能尽量在工艺上来弥补并解决这个问题，变压器制造所涉及的专业领域和学科繁多，所用导电、导磁与绝缘材料性能差异大，不易驾驭。通过市场调研和查询材料资料，分析影响变压器中心值和一致性因果图如下：
根据EI型变压器制造工艺除具有一般变压器产品工艺的共性之外，就其特殊性，对图1中14个末端因素进行了全面的分析。确定影响变压器性能的主要原因如下：
1）在给坡莫合金材料进行热处理时，没有严格的热处理工艺，由于变压器批量少，操作者对温度的控制、铁芯片排放的整齐度、及炉内真空度存在凭经验操作。而这几个因素，对合金铁芯片表面的杂质清除、提高磁性能（如铁损和导磁性）起着关键作用；
2）合金材料的磁性能对有序化转变很敏感，目前国内生产的合金材料性能尚不稳定，因此不同批次坡莫合金材料磁性能存在差异，影响磁性能的一致性；
3）装配过程坡莫铁芯片受外应力影响不均，使其磁性能下降，一般来说，其影响程度都在10%以上，因此装配过程中挑选平整铁芯片，并小心装配对变压器性能一致性的提高也起着很重要的作用。
根据以上几个造成T1变压器电感量一致性不理想主要原因，采取针对性措施对其进行工艺整改。
2 工艺改进措施及实施
2.1 操作者严格控制热处理工艺
1）热处理前，坡莫铁芯片排放整齐，尽量平整，使处理后不弯曲，减少装配时产生应力。同时在热处理前检查铁芯片冲制时是否有毛刺，若毛刺严重提出先返修处理后再热处理。
2）严格按如图2曲线进行热处理，均匀升温3小时，炉内温度至1150℃，保温4小时后，降温5小时到400℃，出炉。
3）真空压力严格按原工艺要求，使用SG-3型复合真空计抽真空，真空度达10-20Pa。
2.2 选取3-5份铁芯片材料分别处理后比较性能
1）对1J85坡莫合金铁芯片原材料进行对比验证。约1000片（EI片）一份，分别做好炉号标记，分3次进行热处理后跟踪记录性能差异，使用HP4225LCR电桥测试仪表，频率：1KHz，测L1-2组电感（H）数据见表：
结论：对比以上数据认为分3次处理的坡莫合金铁芯片性能基本一致，符合在中心值4H±10%以内。
2）留部分铁芯片作为与下一批进货材料作对比性能，将对下一批原材料进一步验证。
3）挑选平整的铁芯片同一方向插片，尽量不要使铁芯片受到应力影响。
① 成品变压器装外壳前测试数据，频率：1K，HP4225LCR测量仪，测绕组L1-2（H），常温20℃下的具体数据见表：
经跟踪测试变压器浸漆后数据基本未变。
② 调整电感量一致性。
采用单片交插方式，单片（E片）有一个弧度，在插片时保持一个方
向的弧度一致，经对比插片同一只线圈多次，发现保持弧度方向一致的插片后电感量相对大些，约为18mH左右，而不保持弧度同一方向的插后电感量约为15mH左右。因此采用保持一个方向的弧度一致插片方式，可以通过手工调整E片和I片之间空气隙的微弱差异进行微调电感量，提供调整余量或空间，从而使电感量一致性效果更好。
以T1变压器为例，重新确定T1的中心值为4.00H，使变压器电感量一致性控制在中心值±10%以内，并且基本保证以后每批出厂的变压器电感量与本次确定的中心值基本一致。
3 结论
本文中变压器的工艺改进方法，有效的提高了我们仪器生产所需变压器的一致性，并在仪器生产质量控制过程中得到验证，使我们石油测井仪随着精度的提高在激烈的市场竞争中站稳脚跟。
作者简介：
章俊燕，女，工学学士，工程师，研究方向：仪器电路设计和变压器设计。
关键词： 高温变压器；一致性；工艺改进
中图分类号：TM56 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0810063－01
0 引言
我所生产的井下石油勘探测井仪工作环境恶劣，井下温度高达200℃，所需变压器耐高温150℃以上，目前，市场上基本找不到生产此类变压器生产厂家，所以只能自行设计变压器。提供变压器技术指标给加工配套部门进行生产，指定所需生产材料，如高温漆包线、耐高温导线等。井下仪器通过此类信号变压器进行信号传输的各种电信号直接影响地层信号向地面传输的有效性和可靠性，因此提高此类信号变压器的一致性直接影响向地面传输信号一致性，对提高井下石油测井仪的测量精度，进而提高我们的产品在市场上的竞争力起着重要作用。
目前我们最常用的信号变压器采用EI型变压器，铁心材料采用40～80μΩ·cm的高磁导坡莫合金，采用金属壳封装，内部导热硅胶灌封。变压器运行的一致性除结构设计合理外在很大程度上取决于制造工艺水平，以使用的T1变压器为例，由于需求量少，变压器生产主要还是依赖于手工操作，造成产品质量不稳定。在以往的生产过程中，每批变压器的数据一致性差，电感值在中心值±30%以内，而且，前后批次的中心值也不一致，造成电路调试困难，严重影响我们最终产品的测量精度。
1 影响一致性原因工艺分析
为解决手工操作，及小批量制作等因素引起的变压器性能不一致，只能尽量在工艺上来弥补并解决这个问题，变压器制造所涉及的专业领域和学科繁多，所用导电、导磁与绝缘材料性能差异大，不易驾驭。通过市场调研和查询材料资料，分析影响变压器中心值和一致性因果图如下：
根据EI型变压器制造工艺除具有一般变压器产品工艺的共性之外，就其特殊性，对图1中14个末端因素进行了全面的分析。确定影响变压器性能的主要原因如下：
1）在给坡莫合金材料进行热处理时，没有严格的热处理工艺，由于变压器批量少，操作者对温度的控制、铁芯片排放的整齐度、及炉内真空度存在凭经验操作。而这几个因素，对合金铁芯片表面的杂质清除、提高磁性能（如铁损和导磁性）起着关键作用；
2）合金材料的磁性能对有序化转变很敏感，目前国内生产的合金材料性能尚不稳定，因此不同批次坡莫合金材料磁性能存在差异，影响磁性能的一致性；
3）装配过程坡莫铁芯片受外应力影响不均，使其磁性能下降，一般来说，其影响程度都在10%以上，因此装配过程中挑选平整铁芯片，并小心装配对变压器性能一致性的提高也起着很重要的作用。
根据以上几个造成T1变压器电感量一致性不理想主要原因，采取针对性措施对其进行工艺整改。
2 工艺改进措施及实施
2.1 操作者严格控制热处理工艺
1）热处理前，坡莫铁芯片排放整齐，尽量平整，使处理后不弯曲，减少装配时产生应力。同时在热处理前检查铁芯片冲制时是否有毛刺，若毛刺严重提出先返修处理后再热处理。
2）严格按如图2曲线进行热处理，均匀升温3小时，炉内温度至1150℃，保温4小时后，降温5小时到400℃，出炉。
3）真空压力严格按原工艺要求，使用SG-3型复合真空计抽真空，真空度达10-20Pa。
2.2 选取3-5份铁芯片材料分别处理后比较性能
1）对1J85坡莫合金铁芯片原材料进行对比验证。约1000片（EI片）一份，分别做好炉号标记，分3次进行热处理后跟踪记录性能差异，使用HP4225LCR电桥测试仪表，频率：1KHz，测L1-2组电感（H）数据见表：
结论：对比以上数据认为分3次处理的坡莫合金铁芯片性能基本一致，符合在中心值4H±10%以内。
2）留部分铁芯片作为与下一批进货材料作对比性能，将对下一批原材料进一步验证。
3）挑选平整的铁芯片同一方向插片，尽量不要使铁芯片受到应力影响。
① 成品变压器装外壳前测试数据，频率：1K，HP4225LCR测量仪，测绕组L1-2（H），常温20℃下的具体数据见表：
经跟踪测试变压器浸漆后数据基本未变。
② 调整电感量一致性。
采用单片交插方式，单片（E片）有一个弧度，在插片时保持一个方
向的弧度一致，经对比插片同一只线圈多次，发现保持弧度方向一致的插片后电感量相对大些，约为18mH左右，而不保持弧度同一方向的插后电感量约为15mH左右。因此采用保持一个方向的弧度一致插片方式，可以通过手工调整E片和I片之间空气隙的微弱差异进行微调电感量，提供调整余量或空间，从而使电感量一致性效果更好。
以T1变压器为例，重新确定T1的中心值为4.00H，使变压器电感量一致性控制在中心值±10%以内，并且基本保证以后每批出厂的变压器电感量与本次确定的中心值基本一致。
3 结论
本文中变压器的工艺改进方法，有效的提高了我们仪器生产所需变压器的一致性，并在仪器生产质量控制过程中得到验证，使我们石油测井仪随着精度的提高在激烈的市场竞争中站稳脚跟。
作者简介：
章俊燕，女，工学学士，工程师，研究方向：仪器电路设计和变压器设计。