CN103515046B - 一种组合式并联线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合式并联线圈，包括两个或两个以上的同轴线圈体和线圈，所述的线圈分别紧密绕制在所述的线圈体外壁上，其特征在于：所述的组合式并联线圈还包括连接盘，所述的同轴线圈体按由小到大顺序从里向外嵌套安装在所述的连接盘上。本发明提出的组合式并联线圈，线圈采用并联绕制的方式，保证每层同轴，线圈可根据温度、强度以及绝缘的要求分别设计各层线圈的匝数及线径，实现线圈的高强度，耐温升，耐绝缘的综合特性，从而一一解决以上传统线圈存在的问题；另外，各同轴线圈体可以拆卸并根据需要重新组装进行不同参数和结构的科研工作，实现材料的重复利用。综上，本发明将使脉冲功率线圈的设计得到彻底的创新。

Description

一种组合式并联线圈
技术领域
本发明属于脉冲功率线圈领域，尤其涉及一种组合式并联线圈。
背景技术
脉冲功率线圈在当代军事、科研和航天发射等领域有着不可或缺的重要作用，其性能好坏直接关系到设备的工作效率，例如脉冲强磁场所用线圈必须满足高强度、温升小、磁场集中的要求，而线圈炮中的线圈首先要满足高强度、磁场集中的特点，温升要求相对较小。虽然选用优质材料进行线圈优化设计也是提高线圈性能的一个方法，但在此之前，线圈的结构设计作用更大，应当首先予以考虑。
传统的线圈绕制方法很简单直接，即从固定装置一头开始紧密缠绕，一层绕完直接换方向往回绕，以此类推，直至完成。这样的结构会带来很多问题：
（1）由于采用1根导线绕制线圈，整个线圈的电流分布基本是均匀的，但是线圈越大，内层线圈散热越困难，造成线圈内部温升过高；
（2）由于整个线圈的电流分布基本是均匀的，而磁场分布不同，线圈内侧磁场数值最大，因此内层线圈所受的电磁力最大，线圈整体结构受力不均匀，很难进行力学加固，容易损坏；
（3）由于线圈采用顺序绕制，方向为交替往返，因此线圈端部层与层之间的电压是很大的，这可能会造成匝间或层间绝缘击穿，但增厚绝缘设计可能会降低线圈的磁场强度，因此过电压问题是顺序绕制线圈的一大难点；
（4）顺序绕制线圈的端部转换位置控制困难，一层绕制结束后换新层时存在无法密绕的情况，绕线不再为圆形，结构的变化将导致其受到的电磁力大小不同，容易发生绝缘击穿或应力损坏。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种高强度、耐温升耐绝缘的组合式并联线圈。
本发明所采用的技术方案是：一种组合式并联线圈，包括两个或两个以上的同轴线圈体和线圈，所述的线圈分别紧密绕制在所述的线圈体外壁上，其特征在于：所述的组合式并联线圈还包括连接盘，所述的同轴线圈体按由小到大顺序从里向外嵌套安装在所述的连接盘上。
作为优选，所述的线圈体两端设置有凸出的定位夹板，其凸出长度比线圈导线的直径大。
作为优选，所述的定位夹板上设置有若干孔，用于线圈两端引出线通过。
作为优选，所述的两个或两个以上的同轴线圈体的线圈绕制方向相同。
作为优选，所述的同轴线圈体与连接盘之间采用螺栓或粘接方式进行连接安装。
作为优选，所述的连接盘和线圈体均采用高强度的非金属材料制作而成。
作为优选，所述的连接盘和线圈体均采用开槽式的金属材料制作而成。
作为优选，所述的连接盘由同心圆环和连接板组成，所述的同心圆环通过所述的连接板连接在一起。
作为优选，所述的同心圆环和连接板之间采用螺栓或粘接方式进行连接安装。
作为优选，所述的连接板采用导电材料制作而成。
作为优选，所述的连接板上均匀设置有开孔。
作为优选，所述的每个线圈体的线圈的两个接头分别连接在所述的连接盘上的连接板上，然后所有的接头并联连接后与外部电源连接。
本发明提出的组合式并联线圈，线圈采用并联绕制的方式，保证每层同轴，线圈可根据温度、强度以及绝缘的要求分别设计各层线圈的匝数及线径，实现线圈的高强度，耐温升耐绝缘的综合特性，从而一一解决以上传统线圈存在的问题；另外，各同轴线圈体可以拆卸并根据需要重新组装进行不同参数和结构的科研工作，实现材料的重复利用。综上，本发明将使脉冲功率线圈的设计得到彻底的创新。
附图说明
图1：为本发明的实施例的线圈体示意图。
图2：为本发明的实施例的线圈绕制线圈体示意图。
图3：为本发明的实施例的连接盘结构示意图。
图4：为本发明的实施例的两层线圈体与连接盘相连后的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述。
请见图1、图2、图3和图4，本发明所采用的技术方案是：一种组合式并联线圈，包括两个同轴线圈体1、线圈2和连接盘3，内线圈体的内径为2.5cm、外径为3.5cm，外线圈体的内径为5cm、外径为6cm，线圈2分别缠绕16匝，绕制方向相同地紧密绕制在线圈体1外壁上，同轴线圈体1按由小到大顺序从里向外采用螺栓或粘接方式嵌套安装在连接盘3上。
其中，线圈体1两端设置有凸出的定位夹板11，其凸出长度比线圈导线的直径大；定位夹板11上设置有若干孔，用于线圈2两端引出线通过；连接盘3和线圈体1均采用高强度的非金属材料或开槽式的金属材料制作而成。
其中，连接盘3由同心圆环31和连接板32组成，连接板32采用导电材料制作而成，连接板32上均匀设置有开孔，同心圆环31采用螺栓或粘接方式与连接板32连接在一起。
每个线圈体1的线圈2的两个接头分别连接在连接盘3上的连接板32上，然后所有的接头并联连接后与外部电源连接。
本发明的线圈体1，其材质可以为PE管等，要求外壁光滑，有一定的厚度和可以选择的直径，有厚度是为了用螺钉连接连接盘3方便，可选择直径是为了线圈体1方便嵌套安装，还要求具有足够的强度以支撑缠绕在上面的线圈2，并且能经受住线圈2之间的相互作用力。
本发明的线圈体1外壁面密绕线圈2以后，线圈2两头留有引线，用于后续电路的连接。
当不同直径的线圈2做完以后，就能进行通过连接盘嵌套安装，连接盘3结构为一组与线圈体1层数相同的同心圆环31结构，各同心圆环31的直径与对应的线圈体1的直径相当，并且有一定的径向长度，同心圆环31上设置有若干个小孔，可以用来穿过螺钉固定线圈体1，也可以用来通过线圈2的线头，同心圆环31之间用连接板32连接在一起，保证足够的强度，至少能支撑住几个线圈体1和线圈2的质量。
一切就绪以后，就能将绕有线圈2的同轴线圈体1通过连接盘3嵌套连接在一起，其中电枢在最内层线圈体1中运动，根据电磁感应定律，施加脉冲激励的线圈会在内层线圈体1内产生变化的磁场，而变化的磁场会在电枢中感应出电流，由于线圈2内的电流和电枢中的电流之间有安培力的作用，因此会推动电枢不断的运动前进，达到发射的目的。
本发明实施例中的组合式并联线圈，采用的是两层线圈体结构，这并不是对本发明的线圈体1的数量的限定，事实上，本发明的线圈体1的数量可以根据实际需要灵活设置；本实施例的线圈2的绕制匝数16匝，也不是对本发明的线圈2的绕制匝数的限定，事实上，本发明的线圈2的绕制匝数可以根据实际需要灵活设置；本发明的内线圈体的内径为2.5cm、外径为3.5cm，外线圈体的内径为5cm、外径为6cm，也不是对本发明线圈体的大小限定，事实上，本发明的线圈体的大小根据实际需要灵活选择。
本发明采用并联线圈的思想，设计出的这种分层绕制线圈的结构，与传统串联线圈的结构完全不一样，但是实现的目标和产生的效果一样，并且能克服很多传统线圈绕制工艺固有的几乎无法回避的困难和几乎无法解决的难题，再加上用过的线圈组可以重复使用，拆卸也较传统方法更方便，因而对于科研来说具有很强的实用价值。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种组合式并联线圈，包括两个同轴线圈体（1）和线圈（2），所述的线圈（2）分别紧密绕制在所述的线圈体（1）外壁上，其特征在于：所述的组合式并联线圈还包括连接盘（3），所述的同轴线圈体（1）按由小到大顺序从里向外嵌套安装在所述的连接盘（3）上；内线圈体的内径为2.5cm、外径为3.5cm，外线圈体的内径为5cm、外径为6cm，线圈（2）分别缠绕16匝，绕制方向相同地紧密绕制在同轴线圈体（1）外壁上，同轴线圈体（1）按由小到大顺序从里向外采用螺栓或粘接方式嵌套安装在连接盘（3）上。
2.根据权利要求1所述的组合式并联线圈，其特征在于：所述的线圈体（1）两端设置有凸出的定位夹板（11），其凸出长度比线圈导线的直径大。
3.根据权利要求2所述的组合式并联线圈，其特征在于：所述的定位夹板（11）上设置有若干孔，用于线圈（2）两端引出线通过。
4.根据权利要求1所述的组合式并联线圈，其特征在于：所述的连接盘（3）和线圈体（1）均采用高强度的非金属材料制作而成。
5.根据权利要求1所述的组合式并联线圈，其特征在于：所述的连接盘（3）和线圈体（1）均采用开槽式的金属材料制作而成。
6.根据权利要求1、4或5所述的组合式并联线圈，其特征在于：所述的连接盘（3）由同心圆环（31）和连接板（32）组成，所述的同心圆环（31）通过所述的连接板（32）连接在一起。
7.根据权利要求6所述的组合式并联线圈，其特征在于：所述的同心圆环（31）和连接板（32）之间采用螺栓或粘接方式进行连接安装。
8.根据权利要求6所述的组合式并联线圈，其特征在于：所述的连接板（32）采用导电材料制作而成。
9.根据权利要求6所述的组合式并联线圈，其特征在于：所述的连接板（32）上均匀设置有开孔。
10.根据权利要求6所述的组合式并联线圈，其特征在于：所述同轴线圈体（1）的线圈（2）的两个接头分别连接在所述的连接盘（3）上的连接板（32）上，然后所有的接头并联连接后与外部电源连接。
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