一种T-core绕线填粉一体化制备工艺及集成化工装系统的制作方法

本发明涉及磁性元件制造，具体涉及一种 t-core 绕线填粉一体化制备工艺及集成化工装系统。

背景技术：

1、t-core 电感作为一类典型的一体成型功率电感，广泛应用于移动终端、可穿戴设备及高密度电源模块等对空间尺寸与电磁性能具有严苛要求的电子系统中。其结构特征在于采用 t 形截面磁芯，配合嵌入式或环绕式绕组设计，以实现低直流电阻、高饱和电流与良好高频特性的协同优化。在制造层面，t-core 电感的主流工艺路径通常包括磁芯预制、绕线装配与磁粉封装三个核心工序。其中，磁芯多通过金属软磁粉体经模压成型获得，绕线则依赖自动化绕线设备完成导线在磁芯特定区域的精密排布，而后续的粉末填充与固化则需借助二次灌注或振动填充等方式实现气隙调控与结构强化。现有技术中，部分方案采用先冷压磁芯再绕制线圈的顺序工艺，另有方案采用热压烧结工艺替代传统组合，这些工艺路线均以分步实施为基本范式，即磁芯成型、绕线作业与粉末封装分别在不同工位或设备中独立完成，各工序间依赖人工转运或机械手对接。

2、现有 t-core 磁性元件的制造工艺普遍面临绕线与填粉工序分离导致的效率低下、衔接不畅、填粉不均及自动化受限的技术瓶颈。由于绕线与填粉在空间、时间及控制维度上缺乏协同机制，半成品在工序转移过程中易引入累积定位误差，且难以根据绕线实时几何形态动态调节粉末注入参数，致使填粉密度在绕组间隙及层间过渡区呈现显著梯度差异。此外，分步工艺下各工序缺乏统一时序协调与状态反馈闭环，难以实现绕线进度与填粉动作的毫秒级同步响应，多次装夹与后处理手段进一步限制了产线节拍提升与自动化集成水平。

3、综上所述，现有技术难以满足高一致性、大批量、微型化 t-core 电感对制造精度与效率的双重严苛要求，亟需一种能够实现绕线与填粉时空深度协同的一体化制备工艺及系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种 t-core 绕线填粉一体化制备工艺及集成化工装系统，有效解决现有 t-core 磁性元件的制造工艺普遍面临绕线与填粉工序分离导致的效率低下、衔接不畅、填粉不均及自动化受限的问题。

2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：

3、一种 t-core 绕线填粉一体化制备工艺及集成化工装系统，包括：

4、工件夹持与旋转驱动单元，被配置为将 t-core 磁芯固定于旋转轴线并驱动其匀速旋转以进行线圈缠绕；

5、按需分区供粉执行单元，与所述工件夹持与旋转驱动单元集成部署，包含沿磁芯窗口周向布置的多个出料接口及动力输送机构，被配置为在绕线过程中根据预设逻辑向绕组间隙进行定向粉末注入；

6、同步协同控制中枢，分别与所述工件夹持与旋转驱动单元及按需分区供粉执行单元连接，内置工艺参数数据库及控制算法，被配置为实时获取绕线进度与转速数据，通过预设的数学模型动态计算并调节所述按需分区供粉执行单元的供粉速率与出料时序，形成绕线 - 填粉同步闭环控制，使系统在无需中间转运的情况下完成从磁芯夹持、绕线缠绕到粉末填充的连续一体化制造。

7、优选的，所述工件夹持与旋转驱动单元采用可调式 u 形夹具结构，夹具内壁设有弹性缓冲层并与 t-core 磁芯外肢面贴合固定；所述夹具一端集成导线导向槽，另一端连接伺服旋转驱动轴；通过伺服电机带动 t-core 磁芯匀速旋转，并配合张力可控的送线机构，确保绕线张力恒定且线圈层间排列紧密。

8、优选的，所述按需分区供粉执行单元包括中空螺旋推进管和多点分布喷嘴阵列；所述中空螺旋推进管由步进电机驱动以调节出粉量，所述多点分布喷嘴阵列沿 t-core 磁芯窗口区域周向布置并通过柔性软管连接至粉末储仓；当绕线至指定角度区间时，同步协同控制中枢触发对应区域的喷嘴进行脉冲式喷射粉末，实现空间定向与时间同步的精准填充。

9、优选的，所述同步协同控制中枢内置工艺数据库，存储不同规格 t-core 磁芯对应的绕线 - 填粉匹配参数表；控制逻辑基于当前绕线圈数 n 与实时转速计算所需填粉速率，并通过 pid 算法动态调节中空螺旋推进管转速与喷嘴开启时序；建立绕线进度与填粉动作的函数关系模型，其中 k 为经验系数，用于防止过填或漏填现象。

10、优选的，所述集成化工装系统配备自对中定位机构，该机构包含三组径向对称布置的压力感应顶针，顶针末端与 t-core 磁芯端面接触并输出位移信号至中央控制器；当检测到装夹偏心误差超过 0.05mm 时，中央控制器自动驱动三轴联动执行器微调工件夹持与旋转驱动单元的位置，直至同轴度达标后启动绕线程序。

11、优选的，所述按需分区供粉执行单元的粉末输送路径中设置带筛网的流化床装置，筛网孔径为 50～80μm；流化床装置底部通入惰性气体进行气流扰动，使磁性粉末保持松散流动状态，防止结块堵塞中空螺旋推进管，确保长时间连续作业下的供粉稳定性。

12、优选的，所述多点分布喷嘴阵列共设置六个喷嘴，沿 t-core 磁芯窗口周向每隔60°均匀分布，每个喷嘴通过独立电磁阀控制通断且与柔性软管密封连接；同步协同控制中枢根据绕线头当前位置的角度信号判断是否进入预设填粉区段，并发出脉冲指令进行短时喷射，单次喷射持续时间为 0.2～0.5 秒，喷射量由中空螺旋推进管转速协同调控。

13、优选的，所述工件夹持与旋转驱动单元中的可调式 u 形夹具采用快拆接口设计，适配不同尺寸的 t-core 磁芯；每套夹具配备 rfid 标签，记录其适用型号与几何参数；当夹具安装到位后，读写器自动识别标签信息并上传至中央控制器，系统随即从工艺数据库中调取对应参数表，包括绕线速度曲线、填粉分区逻辑及喷嘴启闭序列。

14、优选的，所述中央控制器接收来自位置编码器和传感器的反馈信息，动态调整供粉参数，使产品批次间填粉密度变异系数控制在±3% 以内；所述系统形成绕一匝、填一段的闭环协同机制，实现从独立分步操作向集成连续制造的转变，显著缩短生产周期并提升产品一致性。

15、与现有技术比较本发明的有益效果在于：

16、1、本发明通过构建集成化工装系统，利用工件夹持与旋转驱动单元将 t-core 磁芯固定于旋转轴线并驱动其匀速旋转以进行线圈缠绕，同时借助与夹持单元集成部署的按需分区供粉执行单元，在绕线过程中根据预设逻辑向绕组间隙进行定向粉末注入，并依托同步协同控制中枢实时获取绕线进度与转速数据，通过预设的数学模型动态计算并调节供粉速率与出料时序，从而形成绕线 - 填粉同步闭环控制，有效避免了因工序分离和多次装夹带来的定位偏差与衔接滞后。

17、2、本发明实现了绕线与填粉在时空维度的深度协同，使得系统在无需中间转运的情况下即可完成从磁芯夹持、绕线缠绕到粉末填充的连续制造，显著提升了生产效率。

18、3、本发明通过精准的同步控制机制，避免了局部空洞、架桥或过填充现象的发生，显著提升了磁芯整体致密度及电磁性能一致性。

19、4、本发明显著提升了大批量生产的稳定性与可靠性，满足了高一致性、微型化 t-core 电感的制造需求。