空調控制器電感量過(guò)程失效分析與研究

　　趙宇翔，張秀鳳，項永金，陳明軒，萬(wàn)家劉，沈建強（格力電器（合肥）有限公司，安徽?合肥?230088）

　　摘?要：對空調控制器電感量失效原因及防治手段進(jìn)行分析和探討，電感普遍用于業(yè)內控制器，相對于傳統的電感存在面積小，空間利用率高，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)使之應用廣泛，正由于本體面積小所以在對制造過(guò)程及加工工藝要求也會(huì )相對增加，同時(shí)過(guò)程中對內部漆膜及漆包線(xiàn)制有受力失效的隱患，因此對電感設計結構上的整改很有必要。

　　關(guān)鍵詞：空調；控制器；電感；漆膜；繞線(xiàn)

　　0 引言

　　電感器件是空調控制器及業(yè)內控制器組件內核心器件，其性能工作狀態(tài)直接影響空調的調試及使用，當電感出現值大、值小、開(kāi)路等性能問(wèn)題時(shí)顯示器上會(huì )顯示故障代碼將直接影響用戶(hù)對空調運行狀態(tài)的錯誤判斷，因此研究電感設計及工作可靠性 ，提高消費者對品牌的滿(mǎn)意度具有十分重要的意義。

　　1 事件背景

　　電感通常是用絕緣導線(xiàn)繞制而成的電磁感應元件，主要用在濾波、振蕩、陷波、延遲等電路中，因電感主要制作工藝是漆包線(xiàn)繞制在磁芯上，因此如果繞線(xiàn)過(guò)程中及設計上出現問(wèn)題，極易造成電感量異常，從而造成控制器失效。大比例控制器失效會(huì )嚴重影響空調整體產(chǎn)品質(zhì)量及用戶(hù)實(shí)際體驗，問(wèn)題急需進(jìn)行分析研究解決。

　　分析流程圖如圖1。

　　2 失效原因及失效機理分析

　　在復核空調多聯(lián)機控制器過(guò)程中，發(fā)現多單通訊故障排查均為電感值小導致，產(chǎn)線(xiàn)測試也多次出現電感值小異常，取下反復多方驗證測試依然值小，解剖故障品在放大鏡下觀(guān)察內部線(xiàn)圈異常，具體失效機理分析如下：分析研究：不良品性能參數測試，對不同廠(chǎng)家下線(xiàn)的不良品進(jìn)行性能參數與DPA測試、電感量、直流電阻測試，從表1可看出故障品電參數明顯比技術(shù)條件要求值小。

　　2.1 X -ray透視

　　查看本體無(wú)可見(jiàn)損傷，在X-ray下觀(guān)察內部線(xiàn)圈發(fā)現不同廠(chǎng)家繞線(xiàn)工藝存在差異(如表2)。

　　2.2樣品解剖

　　解剖故障品，在放大鏡下觀(guān)察內部線(xiàn)圈，發(fā)現從線(xiàn)圈內部溢出膠狀物質(zhì)，分析為線(xiàn)圈過(guò)熱導致漆包線(xiàn)漆膜熔融（如圖2）。

　　對解剖后的不良品線(xiàn)圈在放大鏡下觀(guān)察，發(fā)現漆包線(xiàn)漆皮破損嚴重，分析為線(xiàn)圈中有過(guò)熱現象導致漆膜燒熔（如圖3）。

　　將故障漆包線(xiàn)拉直后測試其直流電阻，B廠(chǎng)家在0.9732 Ω左右，屬正常。不良品未解剖時(shí)的電感量偏小，直流電阻同樣偏小，分析導致電感量偏小的主要原因為漆包線(xiàn)上漆膜融掉后出現匝間短路。

　　2.3失效機理分析與問(wèn)題復現

　　包線(xiàn)漆膜融掉的可能原因有：過(guò)電流，過(guò)溫，漆膜自身耐溫等級不夠，漆包線(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程存在割傷 使用環(huán)境嚴酷，結構設計不足等。

　　1）過(guò)電流

　　對生產(chǎn)線(xiàn)制造過(guò)程，ICT測試工裝、流程進(jìn)行復核，制造過(guò)程無(wú)異常，測試過(guò)程采用弱電檢測且測試工裝排查未出現短路情況，生產(chǎn)環(huán)節不存在過(guò)流現象。

　　2）過(guò)溫

　　生產(chǎn)過(guò)程爐溫均符合控制器SMT(回流工序)作業(yè)指導書(shū)工藝文件要求（如圖4）。

　　3）漆膜自身耐溫等級不夠

　　故障復現：對產(chǎn)線(xiàn)使用該編碼片狀電感的另一型號主板進(jìn)行全檢，該主板只經(jīng)過(guò)一次回流焊，未經(jīng)ICT測試，約全檢1 000塊左右，發(fā)現3塊電感量偏小，直流電阻偏小，從而可進(jìn)一步確認漆膜自身耐溫等級與電感量有一定影響。

　　4）漆包線(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)過(guò)程存在割傷、劃傷因樣品太小,隨機對故障品進(jìn)行隨即抽測，暫未發(fā)現異常，不能直接排除。

　　5）使用環(huán)境嚴酷

　　故障模擬復現：取手操器光板80件，刷錫膏用手工貼全檢合格的片狀電感，A廠(chǎng)家試驗40件，B廠(chǎng)家試驗40件，每一塊貼片2件樣品，同時(shí)進(jìn)行回流焊，每過(guò)完1次進(jìn)行電感量測試，過(guò)完第5次回流焊后測試，發(fā)現B廠(chǎng)家一個(gè)電感量只有5.8813 Ω，直流電阻0.635 Ω，檢查外觀(guān)無(wú)異常，樣品放置一段時(shí)間后，直流電阻變?yōu)?.85 Ω左右，但電感量還是5.88 μH左右。該主板實(shí)際要過(guò)2次回流焊，1次波峰焊，焊接次數達到3次，經(jīng)過(guò)模擬驗證使用環(huán)境將直接影響電感量的走勢。

　　6）結構比對分析

　　庫存抽取同規格A廠(chǎng)家與B廠(chǎng)家的該產(chǎn)品進(jìn)行結構對比分析（如圖5），發(fā)現A廠(chǎng)家的內部繞線(xiàn)與磁芯之間留有空隙，便于散熱；B廠(chǎng)家的是磁芯材料緊密包裹繞線(xiàn)，此種結果不易散熱——B廠(chǎng)家產(chǎn)品自身結構不利于散熱。

　　3 繞線(xiàn)失效原因及失效機理分析

　　截止目前，當年售后退回DG-24電感共計4單，均為線(xiàn)圈開(kāi)路，經(jīng)核實(shí)故障現象功能測試可控，但故障點(diǎn)測試不可控（原因：制造生產(chǎn)時(shí)引腳根部線(xiàn)圈受力未完全斷開(kāi)，在經(jīng)過(guò)長(cháng)期使用或運輸后斷開(kāi)），目前該異常售后及過(guò)程均存在下線(xiàn)，故障不可控。初步分析物料生產(chǎn)工藝存在漏洞，存在重大售后質(zhì)量隱患。

　　綜上所述，產(chǎn)生異常的主要原因有以下幾點(diǎn)。

　　1）物料生產(chǎn)工藝不合理，無(wú)松線(xiàn)工藝。

　　2）設計上存在優(yōu)化空間，與線(xiàn)圈接觸的為直角，存在使線(xiàn)圈繃緊受力的隱患。

　　4 制定方案

　　1）增加松線(xiàn)工藝，在引腳繞線(xiàn)時(shí)預留一圈的長(cháng)度不繞線(xiàn)。

　　2）將與線(xiàn)圈接觸底座的直角倒R角，加大線(xiàn)圈松度，防止繃緊斷問(wèn)題。

　　通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品結構（如圖6），使物料可靠性實(shí)現提升，其他兄弟單位已經(jīng)借鑒此方案在其他感類(lèi)物料的開(kāi)發(fā)和整改中進(jìn)行應用；進(jìn)一步可以減少售后投訴，降低了售后及傳遞后工序的故障率，減少售后維修成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　　5 結論

　　電感在日常的使用中并不能像其他核心功率電子元器件一樣得到很高的重視，但往往異常的出現都是隱秘性的、長(cháng)期性的和關(guān)鍵性的。特別是目前的感類(lèi)器件趨于小型化、多作用化，對可靠性的依靠就越來(lái)越高，不僅考慮感類(lèi)器件的使用性，也要考慮實(shí)際生產(chǎn)、安裝、維修等情況，針對性的進(jìn)行實(shí)驗驗證從而提高物料的可靠性。物料的可靠性不僅要求內部結構進(jìn)行研究分析，更要擴散思維對感類(lèi)內部漆膜、繞線(xiàn)等研究，多方面入手就能找到突破點(diǎn)，從而全面提升電感器在不同外界因素影響下工作的可靠性。

　　參考文獻

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　　[2] 緒杰.空調制冷技術(shù)研究現狀及發(fā)展趨勢[J].科技展望,2015(14):153.

　　作者簡(jiǎn)介：

　　趙宇翔(1995—)，男，助理工程師，研究方向：空調控制器電感量技術(shù)研究。

　　本文來(lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第9期第58頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。