CN103985498A - 一种电磁线圈装置及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁线圈装置及其生产工艺，所述装置包括：线圈骨架，所述线圈骨架为圆筒状，所述线圈骨架两端各设有一圆圈挡板，所述线圈骨架中心具有一通孔，所述线圈骨架外表面沿所述通孔方向设有一凹槽，所述凹槽内设有一绝缘夹条，其中，所述线圈骨架由非导磁不锈钢材料制成，且所述线圈骨架表面采用拉花处理；所述线圈骨架外表面设有第一绝缘层、线圈层、第二绝缘层、灌封层，其中，由内到外依次为所述第一绝缘层，所述线圈层，所述第二绝缘层，所述灌封层，实现了电磁线圈装置具有更好的耐高温性，具有较高的强度，制作简单成本较低，便于大批量制造，不易产生涡流损耗的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及工业加工处理领域，尤其涉及一种电磁线圈装置及其生产工艺。
背景技术
随着科技的进步和发展，专业化核设备制造越来越受到人们的关注，控制棒驱动机构中的线圈组件是关键电气部件。要求工作温度高，绝缘性能可靠，耐辐射。
控制棒驱动机构中的电磁线圈一般采用非金属材料骨架，用耐温导线绕制，用浸渍漆固化处理。这样制造出的线圈，一般可以达到200℃左右的工作温度。
随着加工条件和要求的变化，针对控制棒驱动机构对耐更高温度工作线圈的需求，需要制作出高耐温等级的金属骨架电磁线圈，满足对300℃及更高耐温等级电磁线圈的制造要求。
如果要制作更加耐温的工作线圈，就需要在材料和结构上进行改进，在现有技术中，传统的电磁线圈装置采用非金属材料的骨架，难以达到300℃及更高耐温等级电磁线圈的制造要求，且非金属材料存在制作困难、成本较高、易破碎等缺点，但采用传统的金属材料制作，金属骨架在线圈工作过程中又会产生涡流损耗。
综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
在现有技术中，由于现有的电磁线圈装置采用非金属骨架，所以，现有技术中的电磁线圈存在工作温度较低无法适应高温的环境，制作困难，成本较高，易碎，及采用普通金属骨架容易产生涡流损耗的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种电磁线圈装置及其生产工艺，解决了现有技术中的电磁线圈存在工作温度较低无法适应高温的环境，制作困难，成本较高，易碎，及采用普通金属骨架容易产生涡流损耗的技术问题，实现了电磁线圈装置具有更好的耐高温性，具有较高的强度，制作简单成本较低，不易产生涡流损耗的技术效果。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种电磁线圈装置，所述装置包括：
线圈骨架，所述线圈骨架为圆筒状，所述线圈骨架两端各设有一圆圈挡板，所述线圈骨架中心具有一通孔，所述线圈骨架外表面沿所述通孔方向设有一凹槽，所述凹槽内设有一绝缘夹条，其中，所述线圈骨架由非导磁不锈钢材料制成，且所述线圈骨架表面采用拉花处理；
所述线圈骨架外表面设有第一绝缘层、线圈层、第二绝缘层、灌封层，其中，由内到外依次为所述第一绝缘层，所述线圈层，所述第二绝缘层，所述灌封层。
其中，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层均由绝缘材料制成，所述绝缘材料包括但不限于：云母、有机硅、玻璃丝带中的一种或几种。
其中，所述绝缘夹条由云母、有机硅或陶瓷制成。
其中，所述灌封层由浸渍漆或浸渍漆混合石英砂制成。
其中，所述线圈骨架具体由奥氏体不锈钢制成。
本申请实施例还提供了一种电磁线圈生产工艺，所述工艺包括：线圈骨架的加工工艺流程和线圈制作工艺流程。
进一步的，所述线圈骨架的加工工艺流程包括：
根据加工图纸加工金属骨架到预设尺寸；
将尺寸加工好后的所述金属骨架进行表面拉花处理；
将拉花处理后的所述金属骨架侧面开槽；
将开槽后的所述金属骨架放入清洗槽去除油污；
将除油污后的所述金属骨架进行酸洗钝化；
将所述金属骨架的侧面开槽内嵌入绝缘材料；
将侧面开槽内嵌入绝缘材料的所述金属骨架表面用云母带或聚酰亚胺进行绝缘处理。
进一步的，所述线圈制作工艺流程包括：
用耐高温耐辐照的绕组线绕制线圈，并根据所用线径控制线圈张力为第一张力；
将绕制好的线圈焊接引接线并对焊头进行绝缘处理，所述线圈外表面叠包绝缘层；
将线圈浸漆模具内表面涂脱模剂，将叠包后的所述线圈安装固定在所述浸漆模具内；
将石英砂、所述线圈和所述浸漆模具装入烘箱加热干燥，并匀速或分段升温到一预设温度，保温第一预设时间；
将所述线圈和所述浸漆模具放在振动台上，进行振动充砂；
将充砂后的所述线圈、所述浸漆模具放入烘箱匀速降温至室温；
对浸渍漆、所述线圈和真空压力浸漆炉进行预热；
将浇注灌、混料灌抽真空，并保持真空第二预设时间；
对所述线圈输入N次漆，所述输入N次输漆每次的输入量均为一预设量，且第N次输入与第N-1次输入之间间隔第三预设时间，其中所述N为大于等于2的正整数；
在所述输漆后将所述浇注灌加压到一预设压力，并保持第四预设时间，然后解除压力；
将所述线圈放入烘箱中进行烘干固化，然后匀速降温至室温；
将烘干固化后的所述线圈用脱模工装将所述模具与所述线圈分离；
将脱模后的所述线圈进行表面处理，并用绝缘材料进行包绕；
将叠包后的所述线圈进行检测试验。
进一步的，在所述步骤将除油污后的所述金属骨架进行酸洗钝化之后还包括：在所述金属骨架的表面和开槽内喷涂有机硅或聚酰亚胺绝缘漆，并且固化后作为初步绝缘，其中，在对所述金属骨架喷涂前需先对所述金属骨架表面进行磷化处理。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了将电磁线圈的骨架采用非导磁不锈钢材料制成，并且对线圈骨架绕线侧表面采用拉花处理，制作简单且成本较低，金属材料的骨架还具有较好的强度，并且在金属骨架内设有绝缘夹条，可以有效的解决产生涡流损耗的技术问题，所以，有效解决了现有技术中的电磁线圈存在工作温度较低无法适应高温的环境，制作困难，成本较高，易碎，及金属骨架容易产生涡流损耗的技术问题，进而实现了电磁线圈装置具有更好的耐高温性，具有较高的强度，制作简单成本较低，可加工性与焊接性好，便于批量化制造，不易产生涡流损耗的技术效果。
附图说明
图1是本申请实施例一中电磁线圈装置的结构示意图；
图2是本申请实施例一中电磁线圈装置的截面图；
图3是本申请实施例一中绝缘夹条与线圈骨架的连接示意图；
图4是本申请实施例一中线圈骨架的加工工艺流程示意图；
图5是本申请实施例一中线圈制作工艺流程示意图；
其中，1-线圈骨架，2-通孔，3-第一绝缘层，4-线圈层，5-第二绝缘层，6-灌封层，7-绝缘夹条。
具体实施方式
本发明提供了一种电磁线圈装置及其生产工艺，解决了现有技术中的电磁线圈存在工作温度较低无法适应高温的环境，制作困难，成本较高，易碎，及采用普通金属骨架容易产生涡流损耗的技术问题，实现了电磁线圈装置具有更好的耐高温性，具有较高的强度，制作简单成本较低，便于批量化制造，不易产生涡流损耗的技术效果。
本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下：
采用了将电磁线圈的骨架采用非导磁不锈钢材料制成，并且对线圈骨架绕线侧表面采用拉花处理，制作简单且成本较低，金属材料的骨架还具有较好的强度，并且在金属骨架内设有绝缘夹条，可以有效的解决产生涡流损耗的技术问题，所以，有效解决了现有技术中的电磁线圈存在工作温度较低无法适应高温的环境，制作困难，成本较高，易碎，及金属骨架容易产生涡流损耗的技术问题，进而实现了电磁线圈装置具有更好的耐高温性，具有较高的强度，制作简单成本较低，便于批量化制造，不易产生涡流损耗的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一：
在实施例一中，一方面提供了一种电磁线圈装置，请参考图1-图3，所述装置包括：
线圈骨架1，所述线圈骨架1为圆筒状，所述线圈骨架1两端各设有一圆圈挡板，所述线圈骨架1中心具有一通孔2，所述线圈骨架1外表面沿所述通孔2方向设有一凹槽，所述凹槽内设有一绝缘夹条7，其中，所述线圈骨架1由非导磁不锈钢材料制成，且所述线圈骨架1表面采用拉花处理；
所述线圈骨架1外表面设有第一绝缘层3、线圈层4、第二绝缘层5、灌封层6，其中，由内到外依次为所述第一绝缘层3，所述线圈层4，所述第二绝缘层5，所述灌封层6。
其中，在本申请实施例中，所述第一绝缘层3和所述第二绝缘层5均由绝缘材料制成，所述绝缘材料包括但不限于：云母、有机硅、玻璃丝带中的一种或几种。
其中，在本申请实施例中，所述绝缘夹条7由云母、有机硅或陶瓷制成。
其中，在本申请实施例中，其特征在于，所述灌封层6由浸渍漆或浸渍漆混合石英砂制成。
其中，在本申请实施例中，所述线圈骨架1具体由奥氏体不锈钢制成。
其中，在实际应用中，线圈骨架使用非导磁不锈钢金属骨架，可加工性与焊接性好，便于批量化制造，成本低廉，相对价格昂贵的非金属绝缘材料骨架，金属骨架线圈不易破碎，整体抗震性能更好，为了防止线圈工作时，在金属骨架中产生过大的涡流而影响线圈的电磁性能，造成损耗，需在骨架侧面开槽，并在槽中镶嵌耐高温绝缘材料（如云母或陶瓷类材料），以阻断涡流回路，为使线圈后续浸漆灌封时，浸渍漆与骨架表面结合紧密，金属骨架表面需经过拉花处理，绕制好的线圈需要在真空压力浸漆炉中进行浸漆处理，然后在高温炉中进行固化处理。以便进一步提高线圈的电气绝缘，防潮性能和机械强度。
其中，在实际应用中，在线圈骨架两端分别设有一圆圈挡板可以有效的对电磁线圈中的第一绝缘层、线圈层、第二绝缘层、灌封层进行固定
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
由于采用了将电磁线圈的骨架采用非导磁不锈钢材料制成，并且对线圈骨架绕线侧表面采用拉花处理，制作简单且成本较低，便于大批量制造，金属材料的骨架还具有较好的强度，并且在金属骨架内设有绝缘夹条，可以有效的解决产生涡流损耗的技术问题，所以，有效解决了现有技术中的电磁线圈存在工作温度较低无法适应高温的环境，制作困难，成本较高，易碎，及金属骨架容易产生涡流损耗的技术问题，进而实现了电磁线圈装置具有更好的耐高温性，具有较高的强度，制作简单成本较低，不易产生涡流损耗的技术效果。
另一方面，对应实施例一中的装置，本申请实施例还提供了一种电磁线圈生产工艺，请参考图4-图5，所述工艺包括：线圈骨架的加工工艺流程和线圈制作工艺流程。
其中，在本申请实施例中，所述线圈骨架的加工工艺流程包括：
根据加工图纸加工金属骨架到预设尺寸；
将尺寸加工好后的所述金属骨架进行表面拉花处理；
将拉花处理后的所述金属骨架侧面开槽；
将开槽后的所述金属骨架放入清洗槽去除油污；
将除油污后的所述金属骨架进行酸洗钝化；
将所述金属骨架的侧面开槽内嵌入绝缘材料；
将侧面开槽内嵌入绝缘材料的所述金属骨架表面用云母带或聚酰亚胺进行绝缘处理。
其中，在本申请实施例中，所述线圈制作工艺流程包括：
用耐高温耐辐照的绕组线绕制线圈，并根据所用线径控制线圈张力为第一张力，其中，在实际应用中所述第一拉力一般在50~150N左右；
将绕制好的线圈焊接引接线并对焊头进行绝缘处理，所述线圈外表面叠包绝缘层；
将线圈浸漆模具内表面涂脱模剂，将叠包后的所述线圈安装固定在所述浸漆模具内；
将石英砂、所述线圈和所述浸漆模具装入烘箱加热干燥，并匀速或分段升温到一预设温度，保温第一预设时间，其中，在实际应用中一般为升温到200℃，保温2小时以上；
将所述线圈和所述浸漆模具放在振动台上，进行振动充砂，其中，在实际应用中，在振动充砂过程中将温度保持在80℃以上；
将充砂后的所述线圈、所述浸漆模具放入烘箱匀速降温至室温；
对浸渍漆、所述线圈和真空压力浸漆炉进行预热；
将浇注灌、混料灌抽真空，并保持真空第二预设时间，其中，在实际应用中，第二预设时间一般大于1小时；
对所述线圈输入N次漆，所述输入N次输漆每次的输入量均为一预设量，且第N次输入与第N-1次输入之间间隔第三预设时间，其中所述N为大于等于2的正整数；其中，在实际应用中，输入的预设量一般不大于0.1kg，两次输入之间的间隔最好大于30分钟，输漆过程中保持真空状态，输漆完成后，最好再保持真空一段时间，一般1小时以上。
在所述输漆后将所述浇注灌加压到一预设压力，并保持第四预设时间，然后解除压力；其中，在实际应用中最好加压到0.3Mpa以上，保持比如30分钟以上。
将所述线圈放入烘箱中进行烘干固化，然后匀速降温至室温；
将烘干固化后的所述线圈用脱模工装将所述模具与所述线圈分离；
将脱模后的所述线圈进行表面处理，并用绝缘材料进行包绕；
将叠包后的所述线圈进行检测试验。
其中，在本申请实施例中，在所述步骤将除油污后的所述金属骨架进行酸洗钝化之后还包括：在所述金属骨架的表面和开槽内喷涂有机硅或聚酰亚胺绝缘漆，并且固化后作为初步绝缘，其中，在对所述金属骨架喷涂前需先对所述金属骨架表面进行磷化处理。
其中，在实际应用中，所述将调制好的有机硅均匀喷涂在干燥处理后的所述金属骨架的表面及侧面开槽内，喷涂的有机硅的厚度可选择60-70um。
其中，在实际应用中，嵌入所述金属骨架的绝缘材料具体为云母或有机硅或陶瓷。
其中，在实际应用中，石英砂，线圈和浸漆模具装入烘箱加热干燥。匀速升温到一定温度，如：200℃左右，保温一定时间。
其中，在实际应用中，浇注灌加压到一定压力。保压一段时间，然后解除压力。可根据浸漆效果，进行二次加压。
其中，在实际应用中，线圈放入烘箱进行烘干固化。应逐步升温，并保温一段时间。然后匀速降温至室温。
其中，在实际应用中，所述将叠包后的所述线圈进行检测试验具体为：线圈电阻，电感，绝缘电阻检测和耐压及匝间短路试验
本申请实施例中的电磁线圈具有以下优点：
使用非导磁不绣钢等金属骨架，材料易于获得，可加工性与焊接性好，便于大批制造;
相对价格昂贵的非金属绝缘材料骨架，金属骨架价格便宜，同时耐高温，耐辐射性能良好；
通过特殊措施，减少线圈骨架中涡流的产生，减少损耗;
较之市场现有的CRDM线圈，该类线圈具有更高的耐温等级，可达300℃以上；
较之非金属材料骨架，该类线圈具有更高的强度和可靠性。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
由于采用了将电磁线圈的骨架采用非导磁不锈钢材料制成，并且对线圈骨架绕线侧表面采用拉花处理，制作简单且成本较低，金属材料的骨架还具有较好的强度，并且在金属骨架内设有绝缘夹条，可以有效的解决产生涡流损耗的技术问题，所以，有效解决了现有技术中的电磁线圈存在工作温度较低无法适应高温的环境，制作困难，成本较高，易碎，及金属骨架容易产生涡流损耗的技术问题，进而实现了电磁线圈装置具有更好的耐高温性，具有较高的强度，制作简单成本较低，便于大批量制造，不易产生涡流损耗的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种电磁线圈装置，其特征在于，所述装置包括：
线圈骨架，所述线圈骨架为圆筒状，所述线圈骨架两端各设有一圆圈挡板，所述线圈骨架中心具有一通孔，所述线圈骨架外表面沿所述通孔方向设有一凹槽，所述凹槽内设有一绝缘夹条，其中，所述线圈骨架由非导磁不锈钢材料制成，且所述线圈骨架表面采用拉花处理；
所述线圈骨架外表面设有第一绝缘层、线圈层、第二绝缘层、灌封层，其中，由内到外依次为所述第一绝缘层，所述线圈层，所述第二绝缘层，所述灌封层。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层均由绝缘材料制成，所述绝缘材料包括但不限于：云母、有机硅、玻璃丝带中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绝缘夹条由云母、有机硅或陶瓷制成。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述灌封层由浸渍漆或浸渍漆混合石英砂制成。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线圈骨架具体由奥氏体不锈钢制成。
6.一种电磁线圈生产工艺，其特征在于，所述工艺包括：线圈骨架的加工工艺流程和线圈制作工艺流程。
7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述线圈骨架的加工工艺流程包括：
根据加工图纸加工金属骨架到预设尺寸；
将尺寸加工好后的所述金属骨架进行表面拉花处理；
将拉花处理后的所述金属骨架侧面开槽；
将开槽后的所述金属骨架放入清洗槽去除油污；
将除油污后的所述金属骨架进行酸洗钝化；
将所述金属骨架的侧面开槽内嵌入绝缘材料；
将侧面开槽内嵌入绝缘材料的所述金属骨架表面用云母带或聚酰亚胺进行绝缘处理。
8.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述线圈制作工艺流程包括：
用耐高温耐辐照的绕组线绕制线圈，并根据所用线径控制线圈张力为第一张力；
将绕制好的线圈焊接引接线并对焊头进行绝缘处理，所述线圈外表面叠包绝缘层；
将线圈浸漆模具内表面涂脱模剂，将叠包后的所述线圈安装固定在所述浸漆模具内；
将石英砂、所述线圈和所述浸漆模具装入烘箱加热干燥，并匀速或分段升温到一预设温度，保温第一预设时间；
将所述线圈和所述浸漆模具放在振动台上，进行振动充砂；
将充砂后的所述线圈、所述浸漆模具放入烘箱匀速降温至室温；
对浸渍漆、所述线圈和真空压力浸漆炉进行预热；
将浇注灌、混料灌抽真空，并保持真空第二预设时间；
对所述线圈输入N次漆，所述输入N次输漆每次的输入量均为一预设量，且第N次输入与第N-1次输入之间间隔第三预设时间，其中所述N为大于等于2的正整数；
在所述输漆后将所述浇注灌加压到一预设压力，并保持第四预设时间，然后解除压力；
将所述线圈放入烘箱中进行烘干固化，然后匀速降温至室温；
将烘干固化后的所述线圈用脱模工装将所述模具与所述线圈分离；
将脱模后的所述线圈进行表面处理，并用绝缘材料进行包绕；
将叠包后的所述线圈进行检测试验。
9.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于，在所述步骤将除油污后的所述金属骨架进行酸洗钝化之后还包括：在所述金属骨架的表面和开槽内喷涂有机硅或聚酰亚胺绝缘漆，并且固化后作为初步绝缘，其中，在对所述金属骨架喷涂前需先对所述金属骨架表面进行磷化处理。
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