CN104779029B - 一种电磁成形用双层线圈及其制作方式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁成形用双层线圈及其制作方法，包括一壳体，所述壳体正面设有一用于放置线圈的呈圆形状的凹槽，所述凹槽内上至下依次设置有一上层线圈和下层线圈，所述凹槽内靠近壳体边缘两侧开设有一呈矩形状的通孔，所述凹槽的中部设有一用于放置中间接头的阶梯盲孔，所述中间接头与所述阶梯盲孔相配合，所述阶梯盲孔两侧旁对称设有一呈矩形状的第一盲孔；所述壳体背面设置有与所述第一盲孔相对应的第二盲孔，所述第一盲孔和所述第二盲孔相连通；所述上层线圈和下层线圈起始端与所述中间接头相连，其输出端穿过所述通孔后分别设置于所述第二盲孔内与一电源线电连接。本发明的有益效果在于：提高线圈的绝缘性和机械强度。

Description

一种电磁成形用双层线圈及其制作方式

技术领域

本发明涉及一种电磁成形用双层线圈，还涉及该双层线圈的制作方法。

背景技术

电磁成形技术主要应用在航空航天领域，电磁成形整体设备包括电磁成形储能系统和外部电磁力发生装置两大部分，电磁铆接就是电磁成形技术的一种具体应用。在电磁成形设备中，线圈是最为核心的元器件，是电能转化为磁场能进而转化为机械能的关键，直接影响电磁成形力的输出。

电磁成形力与线圈的电流和匝数密切相关，通过线圈的电流越大，成形力就越大，因此在设计线圈时需使电流和匝数都尽可能的高，这样才能保证足够的电磁成形力。此外，线圈在工作时要承受几万安的冲击电流，结构上也要承受由成形力带来的冲击载荷的反作用力，因此线圈还需要有较好的绝缘性和机械强度。此外，线圈在通过大电流时还要保证其接头接触稳定。

现有技术中可参见中国发明专利公开号为CN101521077A的一种电磁铆枪用放电线圈及其制作方法。该线圈包括支撑板、绝缘板、压紧螺栓、芯管、绝缘层、外壳、铜带、隔板、玻璃纤维布以及沉头螺母。该线圈的主要缺点在于：只使用单层线圈产生的磁场密度有限，在电磁铆枪设备尺寸受限的情况下，成形力比较小，成形实现较大直径铆钉困难。此外，该线圈还存在以下不足：外壳与支撑板分离以绝缘树脂连接，而绝缘树脂的强度并不高，使线圈的整体强度受到影响；沉头螺母固定在外壳侧面与电源线连接，会与铆枪内壁发生干涉，在一定程度上增加铆枪的尺寸；芯管与铜带、铜带与沉头螺母使用焊接连接，在通过大电流时其焊接接点电阻大发热较大，影响线圈的绝缘性和寿命；铜带绝缘采用厚度较厚的玻璃纤维布，这降低了缠绕密度和匝数。

发明内容

为了克服上述现有技术中线圈存在的主要缺点，本发明提供了一种电磁成形用双层线圈及其制作方法，利用双层线圈通电后产生的两个磁场叠加来提高电磁成形力，不仅提高了线圈的绝缘性和机械强度，延长了线圈工作寿命，而且实现了对大直径铆钉和难成形材料铆钉的电磁铆接。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电磁成形用双层线圈，包括一呈圆筒状的壳体，所述壳体正面设有一用于放置线圈的呈圆形状的凹槽，所述凹槽内上至下依次设置有一上层线圈和下层线圈，所述凹槽内靠近壳体边缘两侧开设有一呈矩形状的通孔，所述凹槽的中部设有一用于放置中间接头的阶梯盲孔，所述中间接头与所述阶梯盲孔相配合，所述阶梯盲孔两侧旁对称设有一呈矩形状的第一盲孔；所述壳体背面设置有与所述第一盲孔相对应的第二盲孔，并且所述第二盲孔设有一倾斜侧面，所述第一盲孔和所述第二盲孔经一第一螺纹孔相连通；所述上层线圈和下层线圈分别经两条绝缘处理后的铜线按相反方向缠绕呈饼状设置于所述凹槽内，所述上层线圈和下层线圈的起始端与所述中间接头相连，所述上层线圈和下层线圈的输出端穿过所述通孔后分别设置于所述第二盲孔内与一电源线电连接。

进一步的，所述电源线固定于壳体背面，所述第一盲孔内分别预埋有一螺母，所述第二盲孔内分别设有一用于固定所述上层线圈和下层线圈的输出端的楔块，所述楔块分别经一螺钉穿过所述第一螺纹孔与所述螺母紧固连接。

进一步的，所述中间接头包括一异形接头，所述异形接头的上部形状为沿轴线切开的半圆柱，且所述半圆柱的一侧从上至下设有与所述半圆柱对称的上半圆压块和下半圆压块；所述异形接头的下部形状为呈阶梯状的圆柱，所述圆柱与阶梯盲孔相配合连接；所述上层线圈和下层线圈的起始端分别经一上固定螺钉和一下固定螺钉与所述上半圆压块和下半圆压块固定连接。

进一步的，所述上半圆压块和下半圆压块上分别设置有用于所述上固定螺钉和一下固定螺钉穿过的梯形孔，所述半圆柱上从上至下对应设置有两个第三螺纹孔，所述上层线圈和下层线圈的起始端分别经所述上固定螺钉和一下固定螺钉依次穿过所述梯形孔和第三螺纹孔与所述异形接头相连接。

进一步的，所述上层线圈和下层线圈之间设置有一第一隔离板；所述下层线圈与所述螺母上表面之间分别设置有第二隔离板；所述壳体顶部还设有一第三隔离板；所述线圈和壳体之间空隙处还填充有绝缘材料。

进一步的，所述铜线的截面呈矩形，并且其表面上沿长度方向缠绕聚酰亚胺胶带，所述铜线的起始端处分别设置有与所述上固定螺钉和一下固定螺钉相配合的第四螺纹孔。

进一步的，所述壳体经一体加工成型。

本发明还包括基于上述所述电磁成形用双层线圈的制作方法，包括以下步骤：

步骤S1：在铜线的起始端处预钻设有第四螺纹孔并打磨去除氧化层，在铜线需要绝缘的表面缠绕聚酰亚胺胶带，并最终矫直；

步骤S2：所述第四螺纹孔与异形接头的第三螺纹孔相一致并经螺钉与所述上半圆形压块和下半圆形压块固定；

步骤S3：将上层铜线与下层铜线按相反方向缠绕形成上层线圈和下层线圈；

步骤S4：在上层线圈和下层线圈之间设置第一隔离板，并将下层线圈压实；

步骤S5：在所述第一盲孔内预埋螺母并在所述螺母上表面与下层线圈之间设置第二隔离板；

步骤S6：将上层线圈和下层线圈分别在左右对称位置弯折45°使铜线穿过所述通孔；

步骤S7：将装配好的上层线圈和下层线圈放入特制的钢模中，加热保温使得聚酰亚胺塑料半固态熔接在一起；

步骤S8：根据实际的长度修剪铜线，并分别压入所述楔块中并经所述螺钉固定；

步骤S9：分别在上层线圈和下层线圈上表面铺上玻璃丝布，将聚酰胺树脂和环氧树脂分别加热并按照比例混合加入线圈空隙和上表面，并将其上表面压平。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于采用双层线圈结构，在相同线圈外径下，不仅增加了线圈匝数，而且利用上、下两层线圈通电后产生的两个磁场叠加，产生了更大的成形力；铜带采用聚酰亚胺胶带缠绕，有效的增加了缠绕密度，相同线圈匝数下减小了线圈的外径，对于小直径电磁铆接设备，提高了铆接力；采用聚酰亚胺树脂固化和整体化的壳体加工工艺，使线圈的绝缘性和强度都有所提高；采用背部连接电源线的方式，减少了线圈和铆枪内壁干涉的可能。

下面结合附图和具体的实施方式对本发明做进一步的说明。

附图说明

图1是本发明主视结构示意图。

图2是本发明俯视结构示意图。

图3是图1中铜线钻孔和胶带缠绕示意图。

图4是图1中铜线弯折示意图。

图5是图1中铜线弯折后示意图。

图6是图1中所述中间接头结构示意图。

图中：1-壳体；2-凹槽；3-阶梯盲孔；4-第一盲孔；5-通孔；6-上层线圈；7-下层线圈；60-聚酰亚胺胶带60；61-第四螺纹孔；62-预加工孔；8-螺母；9-楔块；10-螺钉；11-异形接头；12-半圆柱；13-上半圆压块；14-下半圆压块；15-上固定螺钉；16-下固定螺钉；17-梯形孔；18-第三螺纹孔；19-第一隔离板；20-第二隔离板；21-第三隔离板；22-隔离板。

具体实施方式

如图1~5所示，本发明实施例提供一种电磁成形用双层线圈，包括一呈圆筒状的壳体1，所述壳体1正面设有一用于放置线圈的呈圆形状的凹槽2，所述凹槽2内上至下依次设置有一上层线圈6和下层线圈7，所述凹槽2内靠近壳体1边缘两侧开设有一呈矩形状的通孔5，所述凹槽2的中部设有一用于放置中间接头的阶梯盲孔3，所述中间接头与所述阶梯盲孔3相配合，所述阶梯盲孔3两侧旁对称设有一呈矩形状的第一盲孔4；所述壳体1背面设置有与所述第一盲孔4相对应的第二盲孔，并且所述第二盲孔设有一倾斜侧面，所述第一盲孔4和所述第二盲孔经一第一螺纹孔相连通；所述上层线圈6和下层线圈7分别经两条绝缘处理后的铜线按相反方向缠绕呈饼状设置于所述凹槽2内，所述上层线圈6和下层线圈7的起始端与所述中间接头相连，所述上层线圈6和下层线圈7的输出端穿过所述通孔5后分别设置于所述第二盲孔内与一电源线电连接。

从上述可知，本发明的有益效果在于：由于采用双层线圈结构，在相同线圈外径下，不仅增加了线圈匝数，而且利用上、下两层线圈通电后产生的两个磁场叠加，产生了更大的成形力；采用背部连接电源线的方式，减少了线圈和铆枪内壁干涉的可能。

在本实施例中，所述电源线固定于壳体1背面，所述第一盲孔4内分别预埋有一螺母8，所述第二盲孔内分别设有一用于固定所述上层线圈6和下层线圈7的输出端的楔块9，所述楔块9分别经一螺钉10穿过所述第一螺纹孔与所述螺母8紧固连接。所述上层线圈6和下层线圈7的输出端穿过所述通孔5与位于壳体1背面的所述楔块9相连，所述楔块9经螺钉10和螺母8配合锁紧，所述螺钉10穿过所述第一螺纹孔与所述螺母8锁紧。所述楔块9的一个侧面具有一定斜度，用于与所述第二盲孔的倾斜侧面配合，可以压紧铜线的输出端。

在本实施例中，所述中间接头包括一异形接头11，所述异形接头11的上部形状为沿轴线切开的半圆柱12，且所述半圆柱12的一侧从上至下设有与所述半圆柱12对称的上半圆压块13和下半圆压块14；所述异形接头11的下部形状为呈阶梯状的圆柱，所述圆柱与阶梯盲孔3相配合连接；所述上层线圈6和下层线圈7的输出端分别经一上固定螺钉15和一下固定螺钉16与所述上半圆压块13和下半圆压块14固定连接。所述中间接头与所述上层线圈6和下层线圈7相连通。所述异形接头11的下部形状为阶梯圆柱，直径较小的圆柱面与阶梯盲孔3配合，而在直径较大的圆柱面上加工装夹平面，主要用来防止异形接头11在阶梯盲孔3中转动。

在本实施例中，所述上半圆压块13和下半圆压块14上分别设置有用于所述上固定螺钉15和一下固定螺钉16穿过的梯形孔17，所述半圆柱12上从上至下对应设置有两个第三螺纹孔18，所述上层线圈6和下层线圈7的起始端分别经所述上固定螺钉15和一下固定螺钉16依次穿过所述梯形孔17和第三螺纹孔18与所述异形接头11相连接。

在本实施例中，所述上层线圈6和下层线圈7之间设置有一第一隔离板19；所述下层线圈7与所述螺母8上表面之间分别设置有第二隔离板20；所述壳体1顶部还设有一第三隔离板21；所述线圈和壳体1之间空隙处还填充有绝缘材料。通过所述绝缘材料使得壳体1与线圈本体粘接在一起，同时也起到绝缘保护作用。

在本实施例中，所述铜线的截面呈矩形，并且其表面上沿长度方向缠绕聚酰亚胺胶带60，所述铜线的输入端处分别设置有与所述上固定螺钉15和一下固定螺钉16相配合的第四螺纹孔。

在本实施例中，所述壳体1经一体加工成型。所述壳体1的材质为电木。

本发明还包括基于上述所述电磁成形用双层线圈的制作方法，包括以下步骤：

步骤S1：在铜线在一端部预钻设有第四螺纹孔并打磨去除氧化层，在铜线需要绝缘的表面缠绕聚酰亚胺胶带60，并最终矫直；

步骤S2：铜线与异形接头11的连接以孔相互配合并用半圆形压块与螺钉固定；

步骤S3：将上层铜线与下层铜线按相反方向缠绕形成上层线圈6和下层线圈7；

步骤S4：在上层线圈6和下层线圈7之间设置第一隔离板19，并将下层线圈7压实；

步骤S5：在所述第一盲孔4内预埋螺母8并在所述螺母8上表面与下层线圈7之间设置第二隔离板20；

步骤S6：将上层线圈6和下层线圈7分别在左右对称位置弯折45°使铜线穿过所述通孔5；

步骤S7：将装配好的上层线圈6和下层线圈7放入特制的钢模中，加热保温使得聚酰亚胺塑料半固态熔接在一起；

步骤S8：根据实际的长度修剪铜线，并分别压入所述楔块9中并经所述螺钉10固定；

步骤S9：分别在上层线圈6和下层线圈7上表面铺上玻璃丝布，将聚酰胺树脂和环氧树脂分别加热并按照比例混合加入线圈空隙和上表面，并将其上表面压平。

下面对电磁成形用双层线圈的具体制作方法做详细的说明。

（1）铜线处理：取两条相同长度的铜线，在起始端处预钻孔一第四螺纹，并打磨去除氧化层，然后在铜线上缠绕聚酰亚胺胶带60并矫直以备用；

（2）下层线圈7与异形接头11连接：取已处理好的下层线圈7与异性接头半圆柱12下部第三螺纹孔18连接，使得异形接头11下部的第三螺纹孔18、下层线圈7的第四螺纹孔61、下半圆压块14的梯形孔相一致，并经所述下固定螺钉16相连压紧；

（3）下层线圈7缠绕：将下层线圈7的铜线装夹在绕线设备上密匝缠绕至所需要的匝数，并用胶带固定防止松动；

（4）放置隔离板：将隔离板放置在上层线圈6和下层线圈7之间，并将下层线圈7压实；

（5）上层线圈6的异性接头10连接与缠绕：先缠绕固定好下层线圈7之后，再缠绕上层线圈6，将上层线圈6与异性接头半圆柱12上部的第三螺纹孔18接连接，使得异形接头11的上部的第三螺纹孔18、上层线圈6的第四螺纹孔61、下半圆压块14的梯形孔相一致，在绕线设备上采用与下层线圈7相反的缠绕方向缠绕并固定，完成线圈本体与中间接头的装配；

（6）线圈本体装配预处理：将螺母8预埋至所述第一盲孔4内，并在螺母8上表面与下层线圈7之间设置第二隔离板20，将上层线圈6和下层线圈7的铜线分别在左右对称位置弯折45°；

(7）线圈本体预固化：将装配预处理好的线圈本体与中间接头组件放入特制的钢模中，加热至400~500℃，保温20min，使得聚酰亚胺塑料半固态熔接在一起；

（8）装配：将处理好的线圈本体与中间接头组件压入壳体1中，使得异形接头11的下部圆柱面与所述阶梯盲孔3相配合，并使铜线穿过所述通孔5，并位于壳体1左侧的通孔5内插入一隔离板22用于隔离上层线圈6和下层线圈7；

（9）电源线的装配：首先根据实际需要的长度修剪上层线圈6和下层线圈7的铜线的伸出长度并打磨接触面，分别经所述楔块9将上层线圈6和下层线圈7伸出的铜线部分压入所述壳体1背面的第二盲孔内的倾斜侧面上，所述楔块9经螺钉10穿过所述第一螺纹孔与所述螺母8锁紧固定；

（10）线圈整体灌胶：在线圈上表面铺上玻璃丝布，将聚酰胺树脂和环氧树脂分别加热，并按照1:2的比例混合加入线圈空隙和上表面，并将上表面压平固化；

（11）清理：待树脂固化后去除多余溢出的树脂的部分。

制作步骤（1）参照图3，聚酰亚胺胶带60缠绕方式胶带以一定角度循环包覆使得铜带包覆有等效两层的聚酰亚胺胶带60。

制作步骤（6）参照图4，铜线弯折方式以预先在铜线的45°角位置上钻两个预加工孔62，之后以所述预加工孔62为基线弯折，防止弯折处变形硬化。

综上所述，本发明的提供的一种电磁成形用双层线圈及其制作方法，利用双层线圈通电后产生的两个磁场叠加来提高电磁成形力，不仅提高线圈的绝缘性和机械强度，延长了线圈工作寿命，而且实现了对大直径铆钉和难成形材料铆钉的电磁成形。

本发明提供的上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (8)

1.一种电磁成形用双层线圈，其特征在于：包括一呈圆筒状的壳体，所述壳体正面设有一用于放置线圈的呈圆形状的凹槽，所述凹槽内上至下依次设置有一上层线圈和下层线圈，所述凹槽内靠近壳体边缘两侧开设有一呈矩形状的通孔，所述凹槽的中部设有一用于放置中间接头的阶梯盲孔，所述中间接头与所述阶梯盲孔相配合，所述阶梯盲孔两侧旁对称设有一呈矩形状的第一盲孔；所述壳体背面设置有与所述第一盲孔相对应的第二盲孔，并且所述第二盲孔设有一倾斜侧面，所述第一盲孔和所述第二盲孔经一第一螺纹孔相连通；所述上层线圈和下层线圈分别经两条绝缘处理后的铜线按相反方向缠绕呈饼状设置于所述凹槽内，所述上层线圈和下层线圈的起始端与所述中间接头相连，所述上层线圈和下层线圈的输出端穿过所述通孔后分别设置于所述第二盲孔内与一电源线电连接。

2.根据权利要求1所述的一种电磁成形用双层线圈，其特征在于：所述电源线固定于壳体背面，所述第一盲孔内分别预埋有一螺母，所述第二盲孔内分别设有一用于固定所述上层线圈和下层线圈的输出端的楔块，所述楔块分别经一螺钉穿过所述第一螺纹孔与所述螺母紧固连接。

3.根据权利要求2所述的一种电磁成形用双层线圈，其特征在于：所述中间接头包括一异形接头，所述异形接头的上部形状为沿轴线切开的半圆柱，且所述半圆柱的一侧从上至下设有与所述半圆柱对称的上半圆压块和下半圆压块；所述异形接头的下部形状为呈阶梯状的圆柱，所述圆柱与阶梯盲孔相配合连接；所述上层线圈和下层线圈的起始端分别经一上固定螺钉和一下固定螺钉与所述上半圆压块和下半圆压块固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种电磁成形用双层线圈，其特征在于：所述上半圆压块和下半圆压块上分别设置有用于所述上固定螺钉和一下固定螺钉穿过的梯形孔，所述半圆柱上从上至下对应设置有两个第三螺纹孔，所述上层线圈和下层线圈的起始端分别经所述上固定螺钉和一下固定螺钉依次穿过所述梯形孔和第三螺纹孔与所述异形接头相连接。

5.根据权利要求4所述的一种电磁成形用双层线圈，其特征在于：所述上层线圈和下层线圈之间设置有一第一隔离板；所述下层线圈与所述螺母上表面之间分别设置有第二隔离板；所述壳体顶部还设有一第三隔离板；所述线圈和壳体之间空隙处还填充有绝缘材料。

6.根据权利要求5中所述的电磁成形用双层线圈，其特征在于：所述铜线的截面呈矩形，并且其表面上沿长度方向缠绕聚酰亚胺胶带，所述铜线的起始端处分别设置有与所述上固定螺钉和一下固定螺钉相配合的第四螺纹孔。

7.根据权利要求6中所述的电磁成形用双层线圈，其特征在于：所述壳体经一体加工成型。

8.基于上述权利要求7所述电磁成形用双层线圈的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：在铜线的起始端处预钻设有第四螺纹孔并打磨去除氧化层，在铜线需要绝缘的表面缠绕聚酰亚胺胶带，并最终矫直；

步骤S2：所述第四螺纹孔与异形接头的第三螺纹孔相一致并经螺钉与所述上半圆形压块和下半圆形压块固定；

步骤S3：将上层铜线与下层铜线按相反方向缠绕形成上层线圈和下层线圈；

步骤S4：在上层线圈和下层线圈之间设置第一隔离板，并将下层线圈压实；

步骤S5：在所述第一盲孔内预埋螺母并在所述螺母上表面与下层线圈之间设置第二隔离板；

步骤S6：将上层线圈和下层线圈分别在左右对称位置弯折45°使铜线穿过所述通孔；

步骤S7：将装配好的上层线圈和下层线圈放入特制的钢模中，加热保温使得聚酰亚胺塑料半固态熔接在一起；

步骤S8：根据实际的长度修剪铜线，并分别压入所述楔块中并经所述螺钉固定；

步骤S9：分别在上层线圈和下层线圈上表面铺上玻璃丝布，将聚酰胺树脂和环氧树脂分别加热并按照比例混合加入线圈空隙和上表面，并将其上表面压平。