自2024年以來，磁集成話題熱度不斷上升，成為磁性元件行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的焦點(diǎn)之一。然而，隨著磁性元件行業(yè)實(shí)踐不斷深入，磁集成背后的挑戰(zhàn)也逐步顯現(xiàn)。從復(fù)雜的繞線工藝到高頻環(huán)境下的電氣性能適應(yīng)性，再到自動(dòng)化生產(chǎn)的精度要求，磁集成技術(shù)在提升產(chǎn)品性能的同時(shí)，也對(duì)生產(chǎn)工藝、材料選擇和設(shè)備能力提出了更高的要求。

如何在保證高可靠性和高性能的前提下，突破技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)磁集成產(chǎn)品規(guī)模化生產(chǎn)，成為行業(yè)亟待解決的關(guān)鍵問題。本文結(jié)合部分線材企業(yè)的相關(guān)探索，深入探討磁集成技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)，并分享其創(chuàng)新解決方案與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

磁集成產(chǎn)品，圖片來源：普晶電子

更難自動(dòng)化生產(chǎn)的三類磁集成產(chǎn)品

結(jié)合當(dāng)前磁性元件行業(yè)的相關(guān)磁集成產(chǎn)品和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，主要有三種產(chǎn)品在磁集成后面臨自動(dòng)化難題。

一是高可靠性磁集成產(chǎn)品。高可靠性磁集成產(chǎn)品通常用于關(guān)鍵領(lǐng)域，如航空航天、醫(yī)療設(shè)備等，對(duì)產(chǎn)品的性能和一致性要求極高。自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，如何確保每個(gè)線圈的匝數(shù)、位置和絕緣性能的精確性是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。

三是用于高溫環(huán)境的磁集成產(chǎn)品，如新能源汽車電控系統(tǒng)中的電感或變壓器，它們需要在高溫條件下保持穩(wěn)定的性能，但其在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性和耐久性仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。

三是具有異形磁芯的磁集成產(chǎn)品。由于異形磁芯的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)，繞線路徑更加復(fù)雜，自動(dòng)化設(shè)備難以精確控制繞線的張力和位置，容易導(dǎo)致匝數(shù)誤差或?qū)娱g短路等問題。

自動(dòng)化生產(chǎn)是提升效率和一致性的關(guān)鍵。然而，這三類磁集成產(chǎn)品在自動(dòng)化生產(chǎn)中面臨顯著挑戰(zhàn)，不僅考驗(yàn)著自動(dòng)化設(shè)備的精度和靈活性，也推動(dòng)了行業(yè)在工藝創(chuàng)新和設(shè)備升級(jí)方面的持續(xù)探索。

磁集成產(chǎn)品自動(dòng)化生難題的具體表現(xiàn)

具體到實(shí)際生產(chǎn)中，其自動(dòng)化難點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

一是磁集成產(chǎn)品復(fù)雜的繞線結(jié)構(gòu)。在高功率電源轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)能系統(tǒng)中，磁集成電感或變壓器通常需要在同一磁芯上繞制多個(gè)線圈，甚至存在多層繞組結(jié)構(gòu)。

這種復(fù)雜的繞線方式對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的精度和靈活性提出了極高要求。例如，自動(dòng)化設(shè)備難以像人工操作那樣精確控制繞線的張力、位置和纏繞方式，容易出現(xiàn)匝數(shù)誤差、層間短路等質(zhì)量問題。

二是多線徑繞線。某些磁集成產(chǎn)品需要根據(jù)電路設(shè)計(jì)需求，使用不同線徑的導(dǎo)線進(jìn)行繞制，以兼顧電流承載能力和電磁特性。自動(dòng)化設(shè)備在頻繁切換不同規(guī)格導(dǎo)線時(shí)，難以保證繞線的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

解決磁集成自動(dòng)化難題的創(chuàng)新嘗試

針對(duì)上述難點(diǎn)，一些線材企業(yè)也配合變壓器、電感和整機(jī)客戶進(jìn)行了諸多創(chuàng)新性探索。

比如，某新能源汽車電控系統(tǒng)中的多繞組磁集成電感，繞組數(shù)量多且繞線路徑復(fù)雜，傳統(tǒng)生產(chǎn)方式難以滿足需求。

通過多軸繞線結(jié)合AI算法優(yōu)化的方式，成功解決了復(fù)雜結(jié)構(gòu)磁集成產(chǎn)品的自動(dòng)化繞線難題。

而利用AI算法優(yōu)化磁集成產(chǎn)品繞線路徑，實(shí)現(xiàn)智能路徑規(guī)劃，減少繞線交叉和干擾，并采用6軸繞線機(jī)，支持多繞組同步繞線。設(shè)備也采用定制的模塊化設(shè)備，支持快速更換繞線模具和線材，適應(yīng)不同繞組需求。

這種嘗試也取得了良好的效果。

生產(chǎn)效率：多繞組繞線時(shí)間縮短 60%。

一致性：繞組間一致性達(dá)到 99.5%，滿足高精度要求。

靈活性：設(shè)備可快速切換生產(chǎn)不同規(guī)格產(chǎn)品，適應(yīng)多品種小批量生產(chǎn)。

此外，對(duì)于更復(fù)雜的繞線結(jié)構(gòu)，可使用預(yù)制線圈（線餅），或者在關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用人工輔助，確保繞組結(jié)構(gòu)的合理性。

預(yù)制線圈可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)先繞制完成，客戶只需將其穿入磁芯，從而降低磁集成自動(dòng)化繞線的難度。

總結(jié)

磁集成技術(shù)在提升電子設(shè)備性能的同時(shí)，也對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)提出了挑戰(zhàn)。而一些企業(yè)通過AI等技術(shù)手段，可實(shí)現(xiàn)智能繞線路經(jīng)規(guī)劃，取得了一些突破性進(jìn)展。

但這僅僅是開始，面對(duì)磁集成自動(dòng)化生產(chǎn)的復(fù)雜難題，僅憑個(gè)別企業(yè)的努力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。我們呼吁更多磁元件企業(yè)加入到這一領(lǐng)域的探索與創(chuàng)新中，共同攻克技術(shù)瓶頸，推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步。只有通過全行業(yè)的協(xié)作與努力，才能加速實(shí)現(xiàn)磁集成技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用，為電子設(shè)備的小型化、高頻化和高可靠性提供更強(qiáng)有力的支持。

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審核編輯 黃宇