CN208589342U - 层叠线圈 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种层叠线圈，包括由一基体折叠后形成的多个层叠单元，所述层叠单元包括开口、第一公共边和第二公共边，相邻两个层叠单元的开口方向相反，所述层叠单元通过第一公共边及第二公共边分别与相邻的两个层叠单元接合，以使所述基体在层叠状态下形成螺旋状的通电路径。本实用新型通过依次折叠一块基体，形成多个层叠单元，以使所述基体在层叠状态下形成螺旋状的通电路径，提高矩形线圈的能效。

Description

层叠线圈

技术领域

本实用新型涉及线圈技术领域，更具体地说，涉及一种层叠线圈。

背景技术

电动机、发电机、变压器、电感器等电磁感应设备都需要用到电磁线圈，传统电磁线圈的工艺都是采用圆形导线绕制，圆形导线相互之间存在的空气隙加大了线圈内部向外散热的热阻，这两个因素严重制约了电磁设备的效率。

随着节能环保的呼声日益增高，采用方形导线或扁平导线的工艺应运而生。采用方形导线直接替代传统的圆形导线可以收到非常可观的效益提升，采用矩形线圈的电磁设备的能效显著高于同等功率的传统圆形导线工艺的电磁设备，而采用矩形等截面导线层叠线圈的电磁设备，其能效可以在方形导线的基础上进一步提升。

目前，矩形导线绕制层叠线圈仍然是行业的技术门槛，研究集中在如何设计层叠线圈的结构以及高效制作层叠线圈等方向。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述层叠线圈相关问题，提供一种层叠线圈。

一种层叠线圈，包括由一基体折叠后形成的多个层叠单元，所述层叠单元包括开口、第一公共边和第二公共边，相邻两个层叠单元的开口方向相反，所述层叠单元通过第一公共边及第二公共边分别与相邻的两个层叠单元接合，以使所述基体在层叠状态下形成螺旋状的通电路径。

在上述的层叠线圈中，所述层叠单元包括U型单元，所述U型单元包括第一弧形边、第二弧形边、第三弧形边、第四弧形边、第一连接边、第二连接边、第三连接边和第四连接边；所述第一公共边、第一弧形边、第一连接边、第二弧形边、第二公共边、第三弧形边、第二连接边、第三连接边、第四连接边及第四弧形边依次首尾连接后形成U型。

在上述的层叠线圈中，所述U型单元的第一弧形边与相邻的U型单元的第四弧形边结合后形成圆心角为90°的圆弧，所述U型单元的第二弧形边与另一相邻的U型单元的第三弧形边结合后形成圆心角为90°的圆弧；所述第一公共边与第四连接边的间距、所述第二公共边与第二连接边的间距均为圆弧的半径的一半，所述第一连接边与第三连接边的间距等于圆弧的半径。

在发明所述的层叠线圈中，所述U型单元还包括连接第二连接边与第三连接边的第五弧形边，以及连接第三连接边与第四连接边的第六弧形边。

在发明所述的层叠线圈中，所述基体表面附着有导电层，绝缘层包覆在所述导电层上。

本实用新型的层叠线圈，通过依次折叠一块基体，形成多个层叠单元，以使所述基体在层叠状态下形成螺旋状的通电路径，基于上述的层叠线圈结构下，采用本实用新型提供的制造工艺，可实现高精度、高效率制造矩形截面或矩形等截面层叠线圈，将线圈加工成期望的形状，提高矩形线圈的能效。此外，本实用新型的折叠工艺可显著减小线圈制作时所产生的应力，避免线圈制作时由于拉伸和压缩应力而产生的裂纹，提高层叠线圈的有效性和可靠性。同时，以本实用新型的基体为载体，将超导材料附着在折叠成型的基体上，可制成超薄的层叠线圈，扩大了层叠线圈的应用范围，而且，基体的材料不受限制。本技术方案提供的层叠线圈可有效提高层叠线圈的制作精度和制作效率，相关产品的应用领域广范，在实际应用和经济效益上都具有着重要意义。

附图说明

图1是本实用新型层叠线圈实施例1展开后的平面示意图；

图2是本实用新型层叠线圈实施例1折叠后的平面示意图；

图3是本实用新型层叠线圈实施例1层叠状态的立体示意图；

图4是本实用新型层叠线圈实施例1展开后的立体示意图；

图5是本实用新型层叠线圈实施例2展开后的平面示意图；

图6是本实用新型层叠线圈实施例2折叠后的平面示意图；

图7是本实用新型层叠线圈实施例2层叠状态的立体示意图；

图8是本实用新型层叠线圈实施例2展开后的立体示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1提供了一种线圈的截面积不等的矩形层叠线圈，具体如下：

如图1所示，是本实用新型层叠线圈实施例1展开后的平面示意图。该层叠线圈包括由一基体1折叠后形成的多个重复的层叠单元11，所述层叠单元的形状为矩形环状，矩形环的宽度为L，即线圈的宽度为L。且层叠单元包括开口111、第一公共边112和第二公共边113，相邻两个层叠单元的开口方向相反，所述层叠单元1通过第一公共边112及第二公共边113分别与相邻的两个层叠单元接合。基体的两端分别连接两个接线单元12。

如图2所示，为线圈层叠状态下层叠单元的平面示意图。内矩形的边长分别为a1和b1，外矩形的边长分别为a2和b2，其中，第一公共边112及第二公共边113的边长为a2，开口111的宽度c1不大于外矩形的b2。第一公共边112到内矩形的边最短距离为线圈宽度L的一半。

进一步地，沿第一公共边112和第二公共边113依次折叠基体1，使具有开口111的矩形环状层叠单元沿层叠方向依次层叠，层叠单元按层叠方向依次折叠过程中，形成如图3所示的层叠线圈。实施例1中的层叠线圈不需要焊接、粘接或者锡焊等复杂工序，也不需要增加其他连接机构，通过在一块板材上进行反复折叠，相临两个层叠单元通过折叠边实现连接，即可得到矩形截面的层叠线圈。

进一步地，层叠单元按层叠方向依次折叠后定型后进行绝缘处理，以使所述基体在层叠状态下形成螺旋状的通电路径，得到如图4所示的最终状态的层叠线圈。本实施例1中的矩形截面线圈，可在低频电流场景下应用。此外，将超导材料附着在折叠成型的基体上，在导电层上再加入绝缘层，其中，基体可以是导电材料，也可以是非导电材料，基体的材料不受限制，而线圈的厚度可以无限小，可制成超薄的层叠线圈，扩大层叠线圈的应用范围。

实施例2提供了一种线圈截面积相等的矩形层叠线圈，具体如下：

如图5所示，是本实用新型层叠线圈实施例2展开后的平面示意图。该层叠线圈包括由一基体2折叠后形成的多个重复的层叠单元21，以及连接在基体两端的连接单元22，层叠单元21包括开口211、第一公共边212和第二公共边213，所述层叠单元21的形状为U环状的U型单元。

结合6所示，为层叠线圈层叠状态下的层叠单元的平面示意图。所述U型单元还包括第一弧形边214、第二弧形边215、第三弧形边216、第四弧形边217、第一连接边218、第二连接边219、第三连接边220和第四连接边221；所述第一公共边212、第一弧形边214、第一连接边218、第二弧形边215、第二公共边213、第三弧形边216、第二连接边219、第三连接边220、第四连接边221及第四弧形边217依次首尾连接后形成U型。

进一步地，上述U型单元的第一弧形214边与相邻的U型单元的第四弧形217边结合后形成圆心角为90°的圆弧，所述U型单元的第二弧形边215与另一相邻的U型单元的第三弧形边216结合后形成圆心角为90°的圆弧；所述第一公共边212与第四连接边221的间距、所述第二公共边213与第二连接边219的间距均为圆弧的半径的一半，所述第一连接边218与第三连接边220的间距等于圆弧的半径。

需要说明的是，在制造上述层叠线圈的过程中，所述U型单元还包括连接第二连接边219与第三连接边220的第五弧形边222，以及连接第三连接边220与第四连接边221的第六弧形边223。第五弧形边222与第六弧形边223形成了一个倒角，倒角的存在符合在切割基体等工艺中线圈成型的实现。

进一步地，沿第一公共边和第二公共边依次折叠基体2，使U型单元沿层叠方向依次层叠，折叠过程中形成如图7所示的层叠状态。实施例2，不需要焊接、粘接或者锡焊等复杂工序，也不需要增加其他连接机构，通过在一块板材上进行反复折叠，相临两个层叠单元通过折叠边实现连接，即可得到等面积的矩形截面的层叠线圈。

进一步地，层叠单元按层叠方向依次折叠定型后进行绝缘处理，形成如图8所示的层叠线圈，以使所述基体在层叠状态下形成螺旋状的通电路径。其中，将超导材料附着在折叠成型的基体上，在导电层上再加入绝缘层，基体的材料不受限制，基体可以是导电材料，也可以是非导电材料，而线圈的厚度可以无限小，制成超薄的层叠线圈，扩大了层叠线圈的应用范围。实施例2中的等截面矩形线圈可以应用在高频区的电流场景中，提高能效，减少发热，功率密度有效提高。

本实用新型的层叠线圈及其制造方法，通过依次折叠一块基体，形成多个层叠单元，以使所述基体在层叠状态下形成螺旋状的通电路径，基于上述的层叠线圈结构下，采用本实用新型提供的制造工艺，可实现高精度、高效率制造矩形截面或矩形等截面层叠线圈，将线圈加工成期望的形状，提高矩形线圈的能效。此外，本实用新型的折叠工艺可显著减小线圈制作时所产生的应力，避免线圈制作时由于拉伸和压缩应力而产生的裂纹，提高层叠线圈的有效性和可靠性。同时，以本实用新型的基体为载体，在折叠成型的基体上设置超导材料层，可制成超薄的层叠线圈，扩大了层叠线圈的应用范围，而且，基体的材料不受限制。本技术方案提供的层叠线圈及其制造方法可有效提高层叠线圈的制作精度和制作效率，相关产品的应用领域广范，在实际应用和经济效益上都具有着重要意义。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种层叠线圈，其特征在于，包括由一基体折叠后形成的多个层叠单元，所述层叠单元包括开口、第一公共边和第二公共边，相邻两个层叠单元的开口方向相反，所述层叠单元通过第一公共边及第二公共边分别与相邻的两个层叠单元接合，以使所述基体在层叠状态下形成螺旋状的通电路径。

2.根据权利要求1所述的层叠线圈，其特征在于，所述层叠单元包括U型单元，所述U型单元包括第一弧形边、第二弧形边、第三弧形边、第四弧形边、第一连接边、第二连接边、第三连接边和第四连接边；所述第一公共边、第一弧形边、第一连接边、第二弧形边、第二公共边、第三弧形边、第二连接边、第三连接边、第四连接边及第四弧形边依次首尾连接后形成U型。

3.根据权利要求2所述的层叠线圈，其特征在于，所述U型单元的第一弧形边与相邻的U型单元的第四弧形边结合后形成圆心角为90°的圆弧，所述U型单元的第二弧形边与另一相邻的U型单元的第三弧形边结合后形成圆心角为90°的圆弧；所述第一公共边与第四连接边的间距、所述第二公共边与第二连接边的间距均为圆弧的半径的一半，所述第一连接边与第三连接边的间距等于圆弧的半径。

4.根据权利要求3所述的层叠线圈，其特征在于，所述U型单元还包括连接第二连接边与第三连接边的第五弧形边，以及连接第三连接边与第四连接边的第六弧形边。

5.根据权利要求1-4任一项所述的层叠线圈，其特征在于，所述基体表面附着有导电层，绝缘层包覆在所述导电层上。