CN1317807C - 水冷式励磁线圈绕制新方法 - Google Patents

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Abstract

一种水冷式励磁线圈绕制新方法，其特征在于：将一个励磁线圈分成至少两个单元绕组，每个单元绕组先由空心铜管平面螺旋盘绕成单层线圈盘，再将偶数个单层线圈盘上下叠合构成，其中，管头和管尾分别位于第一层和最后一层的外圈上，单层线圈盘之间的空心铜管采用拼接或连续实现贯通；每个单元绕组中的空心管道构成一个冷却水循环的分支回路；然后将各单元绕组上下叠合，第一单元绕组的管头作为励磁线圈的一个电源端，管尾与下一单元绕组的管头电连接，最后一个单元绕组的管尾作为励磁线圈的另一个电源端。本发明将励磁线圈分成若干个单元绕组，并以单元绕组的空心管道作为独立的冷却水通道，因此不仅降低了冷却水通道的工艺难度，更重要的是提高了可靠性，有效地防止了励磁线圈过早发生泄漏的现象。

Description

水冷式励磁线圈绕制新方法
技术领域
本发明涉及电动振动试验台的制造技术，具体涉及大推力电动振动台中的一种水冷式励磁线圈的绕制方法。该绕制方法不仅大大降低了工艺难度，更重要的是解决了以往冷却水容易泄漏的难题，整体提高了水冷式励磁线圈的工作可靠性。
背景技术
电动振动试验台(以下简称电动振动台)是一种对产品或部件进行振动模拟试验的设备，通过这样的试验可以评定一个产品的抗震性能，为考核该产品质量提供合理依据，因此广泛应用于航天、航空、船舶、汽车、电子、通讯、家电和仪器仪表等行业。
电动振动台是利用电磁振动原理设计而成的，其结构主要由台体、磁缸、励磁线圈、动圈、导轮结构以及空气弹簧等组成。其中，励磁线圈固定安装在台体中，其作用是产生一个足够强的恒定磁场，与动圈中产生的交变磁场相互作用产生振动。在大推力电动振动台中(一般推力大于50kN)，由于整体消耗的能量相当大，励磁线圈中通入的电流很大，因此在工作中相应的发热量也很大。为了保证系统正常运行，大推力电动振动台一般采用强制水冷却的方式对励磁线圈进行冷却，即采用空心励磁线圈，并在线圈的空腔中通入冷却水强制冷却。
以往，在传统的水冷式电动振动台励磁线圈的制造中，常用的绕制方法与强制空气冷却电动振动台的励磁线圈的绕制方法基本相同，即先将同一绕组线圈中的空心励磁铜线连续绕制成线盘，然后在成型线盘10的上表面线圈上沿径向相隔开设若干个进水孔11，并将进水管12分别与若干个进水孔11连接；同时，在成型线盘10的下表面线圈上沿径向相隔开设若干个出水孔13，并将出水管14分别与若干个出水孔13连接，以此构成一种内置冷却水通道的励磁线圈，见图1所示。以上绕制方法比较简单、直观，总体上是先易后难，即在励磁线圈绕线阶段比较容易，而在后期制作冷却水通道阶段难度却很大，尤其是要保证冷却通道在工作中不发生泄漏，在工艺上十分困难，因此，传统绕制方法生产的励磁线圈存在的最大问题是：励磁线圈的可靠性差、易泄漏。这已成为目前大推力电动振动台水冷式励磁线圈的失效模式，一旦发生将导致整个振动台瘫痪，甚至使振动台过早地走完了产品寿命周期。对于本领域技术人员来说，最令人头痛的莫过于此。
发明内容
本发明提供一种水冷式励磁线圈绕制新方法，其目的是为了提高水冷式励磁线圈的可靠性，防止励磁线圈过早发生泄漏的现象，克服以往水冷式励磁线圈可靠性差、易泄漏的问题。
为达到上述目的，本发明采用的第一种技术方案是：一种水冷式励磁线圈绕制新方法，将一个励磁线圈分成至少两个单元绕组，每个单元绕组先由空心铜管平面螺旋盘绕成单层线圈盘，再将偶数个单层线圈盘上下叠合构成，其中，管头和管尾分别位于第一层和最后一层的外圈上，单层线圈盘之间的空心铜管采用拼接实现贯通；每个单元绕组中的空心管道构成一个冷却水循环的分支回路；然后将各单元绕组上下叠合，第一单元绕组的管头作为励磁线圈的一个电源端，管尾与下一单元绕组的管头电连接，最后一个单元绕组的管尾作为励磁线圈的另一个电源端；
所述每个单元绕组采用分段绕制方式，即将各层的空心铜管按从内到外的顺序分别盘绕成线圈盘，然后将第一层线圈盘上位于外圈的管端作为单元绕组的管头，位于内圈的管端与第二层线圈盘的内圈管端拼接连通，第二层的外圈管端与下一层的外圈管端拼接连通，以此类推至最后一层的外圈管端作为单元绕组的管尾；
所述拼接连通采用铜套管焊接连通。
为达到上述目的，本发明采用的第二种技术方案是：一种水冷式励磁线圈绕制新方法，将一个励磁线圈分成至少两个单元绕组，每个单元绕组先由空心铜管平面螺旋盘绕成单层线圈盘，再将偶数个单层线圈盘上下叠合构成，其中，管头和管尾分别位于第一层和最后一层的外圈上，单层线圈盘之间的空心铜管采用连续实现贯通；每个单元绕组中的空心管道构成一个冷却水循环的分支回路；然后将各单元绕组上下叠合，第一单元绕组的管头作为励磁线圈的一个电源端，管尾与下一单元绕组的管头电连接，最后一个单元绕组的管尾作为励磁线圈的另一个电源端；
所述每个单元绕组采用连续绕制方式，即从空心铜管长度对应第一层的内圈管端开始，按从内到外的顺序向前盘绕第一层线圈盘和向后盘绕第二层线圈盘；再在空心铜管长度对应第三层的内圈管端开始，按从内到外的顺序向前盘绕第三层线圈盘和向后盘绕第四层线圈盘，以此类推；然后将各层线圈盘叠合在一起形成连续铜管的单元绕组。
上述技术方案中的有关内容和变化解释如下：
1、上述第一技术方案与第二技术方案的区别是：第一技术方案将单层线圈盘之间的空心铜管利用拼接方法来实现贯通；而第二技术方案将单层线圈盘之间的空心铜管利用连续方法来实现贯通。
2、上述第一、第二方案中，对于励磁线圈中既是电极端又是冷却水接口的两个电源端采用铜管接出；对于励磁线圈中仅是冷却水接口，而不是电极端的上一单元绕组管尾与下一单元绕组管头采用绝缘管接出，而且管尾与管头之间采用铜质并线接头焊接，来实现单元绕组之间的串联。
3、电动振动台的励磁形式分为双励磁和单励磁两种，双励磁结构有一个上励磁线圈和一个下励磁线圈构成，本发明技术方案适用于上述两种形式。
本发明原理是：本发明设计构思是将励磁绕组分成多个单元绕组，各个单元绕组内通入独立的冷却水，形成多条相互并联的冷却水循环支路；并在各单元绕组之间设置电连接，使之对电流来说，多个单元绕组是相串联的，构成了一个串通的电回路；换句话说，本发明与现有技术相比，其主要点是在励磁绕组的绕制过程中就考虑并设置出了冷却水通道，将冷却水循环通道明确，省却了后期再单独制作冷却水通道的工艺步骤，使冷却水的接入变得简单方便，只要将每一单元绕组的管头管尾与冷却设备管接即可；而对电流来说，整个励磁绕组是串通的，只需在其头、尾端间加上电源即可。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、由于本发明独特的绕制方法，将励磁线圈分成了各个单元绕组，这些单元绕组即为一独立的冷却水循环分支回路，并且，线圈中的接头全部采用高可靠性的焊接工艺来解决，大大提高了励磁线圈中冷却水通道的可靠性，从根本解决了现有技术中冷却水易泄漏、线圈易失效的问题。
2、由于本发明独特的绕制方法，将励磁线圈分成了各个单元绕组，这些单元绕组即为一独立的冷却水循环分支回路，使整个制作工艺的难度降低，特别是后期冷却水的接入，直接采用管接即可，与现有技术相比工艺难度大大降低，接入过程不需要开孔，不会破坏线圈匝间原有的绝缘。
3、由于本发明利用空心铜管绕制，在铜管上形成电流通道，在其空心管道中形成冷却水通道，将励磁线圈中的电流通道与冷却水通道合二为一，提高了效率；在设计要求上，电流通道和冷却水通道有一个共性，即需要连接可靠，同时冷却水通道还要求密封、不渗漏，本发明接头处采用焊接方法，可同时满足这些要求。
附图说明
附图1为现有水冷式励磁线圈截面示意图；
附图2为本发明水冷式励磁线圈截面示意图；
附图3为本发明实施例一大推力电动振动台水冷式励磁线圈主视图；
附图4为图3的俯视图；
附图5为图4中的K向局部放大图；
附图6为图3中的单元绕组立体图；
附图7为图6中的单层线圈盘的主视图；
附图8为图7的俯视图；
附图9为本发明实施例一单元绕组采用分段绕制方式的示意图；
附图10为本发明实施例二单元绕组采用连续绕制方式的示意图。
以上附图中：1、单元绕组；2、空心铜管；3、单层线圈盘；4、管头；5、管尾；6、电源端；7、电源端；8、铜套管；9、铜质并线接头；10、线盘；11、进水孔；12、进水管；13、出水孔；14、出水管；15、励磁线圈。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：参见附图2～9所示，一种水冷式励磁线圈绕制新方法，将一个励磁线圈分成两个单元绕组1，每个单元绕组1采用分段绕制方式，即将各层的空心铜管2按从内到外的顺序分别盘绕成线圈盘3，每个线圈盘3内10圈，共盘绕成六层线圈盘3，然后将第一层线圈盘3上位于外圈的管端作为单元绕组的管头4，位于内圈的管端与第二层线圈盘的内圈管端用铜套管8焊接连通，第二层的外圈管端与下一层的外圈管端用铜套管8焊接连通，以此类推至第六层的外圈管端作为单元绕组的管尾5；每个单元绕组1中的空心管道构成一个冷却水循环的分支回路；然后将两个单元绕组1上下叠合，第一单元绕组1的管头4作为励磁线圈的一个电源端6，管尾5与第二单元绕组1的管头4电连接，第二单元绕组1的管尾5作为励磁线圈的另一个电源端7。连接时，励磁线圈的两个电源端6、7采用铜管接出；第一单元绕组1的管尾5与第二单元绕组管头4采用铜质并线接头9焊接以构成电连接，其冷却水分别采用绝缘管接入。上述空心铜管2上包裹有绝缘层，以实现匝间绝缘，并在整个绕制好的励磁线圈上缠绕缘绝胶带。
实施例二：参见附图2所示，一种水冷式励磁线圈绕制新方法，同实施例一的不同之处在于：参见附图10所示，每个单元绕组1采用连续绕制方式，即从空心铜管2长度对应第一层的内圈管端开始，按从内到外的顺序向前盘绕第一层线圈盘3和向后盘绕第二层线圈盘3；再在空心铜管4长度对应第三层的内圈管端开始，按从内到外的顺序向前盘绕第三层线圈盘3和向后盘绕第四层线圈盘3，以此类推，直至盘绕好六层；然后将六层线圈盘3叠合在一起形成连续铜管的单元绕组。其它同实施例一，这里不再赘述。

Claims (3)

1、一种水冷式励磁线圈绕制新方法，其特征在于：将一个励磁线圈分成至少两个单元绕组，每个单元绕组先由空心铜管平面螺旋盘绕成单层线圈盘，再将偶数个单层线圈盘上下叠合构成，其中，管头和管尾分别位于第一层和最后一层的外圈上，单层线圈盘之间的空心铜管采用拼接实现贯通；每个单元绕组中的空心管道构成一个冷却水循环的分支回路；然后将各单元绕组上下叠合，第一单元绕组的管头作为励磁线圈的一个电源端，管尾与下一单元绕组的管头电连接，最后一个单元绕组的管尾作为励磁线圈的另一个电源端；
所述每个单元绕组采用分段绕制方式，即将各层的空心铜管按从内到外的顺序分别盘绕成线圈盘，然后将第一层线圈盘上位于外圈的管端作为单元绕组的管头，位于内圈的管端与第二层线圈盘的内圈管端拼接连通，第二层的外圈管端与下一层的外圈管端拼接连通，以此类推至最后一层的外圈管端作为单元绕组的管尾；
所述拼接连通采用铜套管焊接连通。
2、一种水冷式励磁线圈绕制新方法，其特征在于：将一个励磁线圈分成至少两个单元绕组，每个单元绕组先由空心铜管平面螺旋盘绕成单层线圈盘，再将偶数个单层线圈盘上下叠合构成，其中，管头和管尾分别位于第一层和最后一层的外圈上，单层线圈盘之间的空心铜管采用连续实现贯通；每个单元绕组中的空心管道构成一个冷却水循环的分支回路；然后将各单元绕组上下叠合，第一单元绕组的管头作为励磁线圈的一个电源端，管尾与下一单元绕组的管头电连接，最后一个单元绕组的管尾作为励磁线圈的另一个电源端；
所述每个单元绕组采用连续绕制方式，即从空心铜管长度对应第一层的内圈管端开始，按从内到外的顺序向前盘绕第一层线圈盘和向后盘绕第二层线圈盘；再在空心铜管长度对应第三层的内圈管端开始，按从内到外的顺序向前盘绕第三层线圈盘和向后盘绕第四层线圈盘，以此类推；然后将各层线圈盘叠合在一起形成连续铜管的单元绕组。
3、根据权利要求1或2所述的水冷式励磁线圈绕制新方法，其特征在于：所述励磁线圈的两个电源端采用铜管接出；上一单元绕组管尾与下一单元绕组管头采用铜质并线接头焊接，冷却水分别采用绝缘管接出。
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