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摘 要 在业余条件下通过计算对锂电池组装时的焊接电流大小的确定，以及按照所得参数对点焊机变压器的电气参数的计算。
关键词 点焊机 变压器 设计
随着科学的发展，社会的进步，电池在日常生活中扮演着越来越重要的地位。从随身的数码产品、到儿童玩具、出行代步的车辆，都能发现电池的身影。从生活中出现得最早的水银干电池、碱性电池、铅酸蓄电池、镍镉、镍氢电池、磷酸铁锂电池到现在最为广泛应用的锂电池，从一次性到可充电式的反复使用。电池已经经历过很“长”的发展历史。尤其锂电池的出现，使得电池的应用更为广泛。从当初的小电流低电压（单个电芯）到现在相对的大电流高电压。
但无论是小电流低电压还是大电流高电压都离不开电池的组合：最基本的组合就是串、并联，电芯串联能够翻倍输出电压，并联能够双倍输出的电流。连接两个以上的电芯，一般人都会想到使用电烙铁和铜导线焊接，但300℃以上的焊接温度会使锂电池的安全阀自动打开而报废甚至使电池爆炸，所以就必须采取更为妥善的方法，工业上就是采用了碰触焊，利用焊机输出的电流将连接件和电池的电极的表面熔焊而连接的。但作为普通的业余爱好者或者DIYer，要实现碰触焊就必需有用一部点焊机。工业用的点焊机功率比较大，体积大，能耗也大，经济上的投入大，不适合个人业余使用和拥有。所以一台相对功率小，体积小，能耗小，经济投入小的小型点焊机更是众多DIYer的梦寐以求之物。
一台多大的功率焊机才合适业余使用呢？首先，先搞清楚焊接的对象。导体材料有铜、铝、金、银、铁、不锈钢、镍等等，在这些金属材料中，铜的电导率仅次于银而位列第二，但是铜有个缺点，在空气中容易氧化。实际上你看到的所谓“镍片”只是镀镍的铜片而已，镀镍就是为了防止铜片氧化。但铜又有个缺点，作为电池负极极片时，长时间会受到腐蚀而损坏。电池当然可以用铜连接，铜的导电性能肯定是优于镍的，但一般锂电池PACK是一般采用0.15mm～0.4mm厚度的N6镍合金带焊接，镍是一种银白色的铁磁性金属，密度8.89g/mm3，熔点1435～1446 ℃，比热容434.72 J/（Kg·K），20℃时的电阻率9.5 ·cm。镍还具有良好的抗氧化性，在空气中，镍表面形成NiO薄膜，可阻止进一步氧化。那么需要多大的电流才能够使镍片熔焊呢？也就是焊接镍片时需要多大的电流。
一、镍片焊接电流的计算
假设厚度为0.4mm的N6镍片焊接面积为1mm2，则该镍片在2秒钟内完成焊接的熔接电流可由下列式子计算得到。（密度8.89g/mm3，熔点1435～1446 ℃，比热容455.838 J/（Kg·K），常温20℃时的电阻率9.5 ·cm）。
1、焊点的质量
由密度公式： = 得： = = = 8.89g/mm3 €？mm2 €？0.4mm = 3.566g
式中：质量（g），体积（mm3）
2、焊接的能量
由比热容公式： = 得： = = 455.838J/Kg·K €？3.556g €？10-3Kg/g €？（144620）K = 2311.489J
式中：温度改变所需的热量（J），：比热容（J/Kg·K），m：质量，：物体温升（K）
3、焊接的阻抗
由电阻率公式： = 得焊点的阻抗值：
= =
= 38 = 38 €？10-6
式中：阻抗（Ohm），：电阻率（Ohm·m），：长度（m），：为面积（m2）。
假设导线电阻、铜电极与镍片的接触电阻等的总和为：0.2 Ohm。
4、焊接的电流
由电热公式： = 得：
= = = 74.229A取整75A
式中：焊接电流（A），：熔接所需热量（J），：电极间的电阻（Ohm），：焊接时间（s）。
二、变压器的计算
1、变压器容量计算
变压器副边绕组可以是单个绕组，或是多个绕组，每个绕组的电压、电流分别是、、、、、…则输出功率为： = ++。
当然，只有一个输出时： =
式中：二次侧容量（VA），：二次侧电压（V），：二次侧电流（A）。
输入功率： =
式中：一次侧输入功率（VA），是变压器的效率，一般取90%。
业余条件下，输入电压为220V 50Hz，而输出电压一般不超过10V～12V，设定只有一个输出为5V，则：
= 5V €？75A = 375VA
= = = 471VA
2、铁芯的计算： （下转第98页）（上接第95页）
变压器功率与铁芯截面积的数值有以下关系（经验公式）
= 得：截面 = = = 25.5cm2
叠厚的计算：
铁芯材料采用了手中已有的控制变压器IEB-105铁芯以降低成本，该铁芯硅钢片舌宽为35mm，厚0.5mm
变压器截面积 = €？得： = = = 7.287cm
硅钢片数目 = = = 145.7pcs≈146pcs
图1
3、漆包线的计算
每伏匝数：
根据经验公式 = = = 2.157Turn/V
线圈匝数：
一次侧： = €？ = 220V €？2.157Turn/V = 474.5Turn
二次侧： = 1.05 €？ €？ = 1.05 €？5V €？2.157Turn/V = 11.34Turn
漆包线选用：
一次侧电流： = = = 1.895A
根据求线径的经验公式：
= 0.8 = 0.8 €？ = 1.1mm
= 0.8 = 0.8 €？ = 6.9mm
导线的截面积：
= = = 0.95mm2
= = = 37.4mm2
经过结构计算和核算，导线可以饱满地装嵌在铁心中，故设计合格。
经过严密的设计和工艺制作出来的变压器，损耗小，温升低，配合控制电路使用，适合在业余条件下作为锂电池包组装的焊接使用。
参考文献：
[1]佚名.百度百科电阻率.http：//baike.baidu.com/view/42894.htm.
[2]佚名.豆丁文库镍片承载电流流测试汇总.http：//www.docin.com/p-262640531.html.
[3]佚名.百度百科比热容.http：//baike.baidu.com/view/97115.htm.
[4]佚名.豆丁文库EI铁心电源变压器典型计算.http：//www.docin.com/p-3937 38330.html.
[5]佚名.豆丁文库EI 铁芯电源变压器计算步骤.http：//www.docin.com/p-665306 495.html.
（作者单位：广东技术师范学院天河学院）
关键词 点焊机 变压器 设计
随着科学的发展，社会的进步，电池在日常生活中扮演着越来越重要的地位。从随身的数码产品、到儿童玩具、出行代步的车辆，都能发现电池的身影。从生活中出现得最早的水银干电池、碱性电池、铅酸蓄电池、镍镉、镍氢电池、磷酸铁锂电池到现在最为广泛应用的锂电池，从一次性到可充电式的反复使用。电池已经经历过很“长”的发展历史。尤其锂电池的出现，使得电池的应用更为广泛。从当初的小电流低电压（单个电芯）到现在相对的大电流高电压。
但无论是小电流低电压还是大电流高电压都离不开电池的组合：最基本的组合就是串、并联，电芯串联能够翻倍输出电压，并联能够双倍输出的电流。连接两个以上的电芯，一般人都会想到使用电烙铁和铜导线焊接，但300℃以上的焊接温度会使锂电池的安全阀自动打开而报废甚至使电池爆炸，所以就必须采取更为妥善的方法，工业上就是采用了碰触焊，利用焊机输出的电流将连接件和电池的电极的表面熔焊而连接的。但作为普通的业余爱好者或者DIYer，要实现碰触焊就必需有用一部点焊机。工业用的点焊机功率比较大，体积大，能耗也大，经济上的投入大，不适合个人业余使用和拥有。所以一台相对功率小，体积小，能耗小，经济投入小的小型点焊机更是众多DIYer的梦寐以求之物。
一台多大的功率焊机才合适业余使用呢？首先，先搞清楚焊接的对象。导体材料有铜、铝、金、银、铁、不锈钢、镍等等，在这些金属材料中，铜的电导率仅次于银而位列第二，但是铜有个缺点，在空气中容易氧化。实际上你看到的所谓“镍片”只是镀镍的铜片而已，镀镍就是为了防止铜片氧化。但铜又有个缺点，作为电池负极极片时，长时间会受到腐蚀而损坏。电池当然可以用铜连接，铜的导电性能肯定是优于镍的，但一般锂电池PACK是一般采用0.15mm～0.4mm厚度的N6镍合金带焊接，镍是一种银白色的铁磁性金属，密度8.89g/mm3，熔点1435～1446 ℃，比热容434.72 J/（Kg·K），20℃时的电阻率9.5 ·cm。镍还具有良好的抗氧化性，在空气中，镍表面形成NiO薄膜，可阻止进一步氧化。那么需要多大的电流才能够使镍片熔焊呢？也就是焊接镍片时需要多大的电流。
一、镍片焊接电流的计算
假设厚度为0.4mm的N6镍片焊接面积为1mm2，则该镍片在2秒钟内完成焊接的熔接电流可由下列式子计算得到。（密度8.89g/mm3，熔点1435～1446 ℃，比热容455.838 J/（Kg·K），常温20℃时的电阻率9.5 ·cm）。
1、焊点的质量
由密度公式： = 得： = = = 8.89g/mm3 €？mm2 €？0.4mm = 3.566g
式中：质量（g），体积（mm3）
2、焊接的能量
由比热容公式： = 得： = = 455.838J/Kg·K €？3.556g €？10-3Kg/g €？（144620）K = 2311.489J
式中：温度改变所需的热量（J），：比热容（J/Kg·K），m：质量，：物体温升（K）
3、焊接的阻抗
由电阻率公式： = 得焊点的阻抗值：
= =
= 38 = 38 €？10-6
式中：阻抗（Ohm），：电阻率（Ohm·m），：长度（m），：为面积（m2）。
假设导线电阻、铜电极与镍片的接触电阻等的总和为：0.2 Ohm。
4、焊接的电流
由电热公式： = 得：
= = = 74.229A取整75A
式中：焊接电流（A），：熔接所需热量（J），：电极间的电阻（Ohm），：焊接时间（s）。
二、变压器的计算
1、变压器容量计算
变压器副边绕组可以是单个绕组，或是多个绕组，每个绕组的电压、电流分别是、、、、、…则输出功率为： = ++。
当然，只有一个输出时： =
式中：二次侧容量（VA），：二次侧电压（V），：二次侧电流（A）。
输入功率： =
式中：一次侧输入功率（VA），是变压器的效率，一般取90%。
业余条件下，输入电压为220V 50Hz，而输出电压一般不超过10V～12V，设定只有一个输出为5V，则：
= 5V €？75A = 375VA
= = = 471VA
2、铁芯的计算： （下转第98页）（上接第95页）
变压器功率与铁芯截面积的数值有以下关系（经验公式）
= 得：截面 = = = 25.5cm2
叠厚的计算：
铁芯材料采用了手中已有的控制变压器IEB-105铁芯以降低成本，该铁芯硅钢片舌宽为35mm，厚0.5mm
变压器截面积 = €？得： = = = 7.287cm
硅钢片数目 = = = 145.7pcs≈146pcs
图1
3、漆包线的计算
每伏匝数：
根据经验公式 = = = 2.157Turn/V
线圈匝数：
一次侧： = €？ = 220V €？2.157Turn/V = 474.5Turn
二次侧： = 1.05 €？ €？ = 1.05 €？5V €？2.157Turn/V = 11.34Turn
漆包线选用：
一次侧电流： = = = 1.895A
根据求线径的经验公式：
= 0.8 = 0.8 €？ = 1.1mm
= 0.8 = 0.8 €？ = 6.9mm
导线的截面积：
= = = 0.95mm2
= = = 37.4mm2
经过结构计算和核算，导线可以饱满地装嵌在铁心中，故设计合格。
经过严密的设计和工艺制作出来的变压器，损耗小，温升低，配合控制电路使用，适合在业余条件下作为锂电池包组装的焊接使用。
参考文献：
[1]佚名.百度百科电阻率.http：//baike.baidu.com/view/42894.htm.
[2]佚名.豆丁文库镍片承载电流流测试汇总.http：//www.docin.com/p-262640531.html.
[3]佚名.百度百科比热容.http：//baike.baidu.com/view/97115.htm.
[4]佚名.豆丁文库EI铁心电源变压器典型计算.http：//www.docin.com/p-3937 38330.html.
[5]佚名.豆丁文库EI 铁芯电源变压器计算步骤.http：//www.docin.com/p-665306 495.html.
（作者单位：广东技术师范学院天河学院）