一種用于電動(dòng)軸承的圓柱形柔性電路板導(dǎo)電回路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種用于電動(dòng)軸承的圓柱形柔性電路板導(dǎo)電回路，包括芯軸（1）和長(zhǎng)條矩形柔性電路板（5），柔性電路板（5）逐層纏繞并粘貼在芯軸（1）上形成圓柱形導(dǎo)電回路（2）；柔性電路板（5）的兩個(gè)長(zhǎng)端邊緣分別印制有貫穿全長(zhǎng)的寬導(dǎo)線（3）；兩條寬導(dǎo)線（3）之間沿豎直方向還印制有多個(gè)等間距的平行細(xì)導(dǎo)線（4）；細(xì)導(dǎo)線（4）與兩條寬導(dǎo)線（3）導(dǎo)通。本發(fā)明用于電動(dòng)軸承中，圓柱形柔性電路板導(dǎo)電回路能以極細(xì)的線徑將渦流引導(dǎo)在產(chǎn)生回復(fù)力的方向，降低渦流損耗；圓柱形柔性電路板導(dǎo)電回路連續(xù)分布，有效利用空間并產(chǎn)生連續(xù)的回復(fù)力，避免轉(zhuǎn)子脈動(dòng)，而且加工方法簡(jiǎn)單、尺寸精度高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種用于電動(dòng)軸承的圓柱形柔性電路板導(dǎo)電回路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)軸承【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及到一種用于電動(dòng)軸承的圓柱形柔性電路板導(dǎo)電回路。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)軸承在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)利用洛倫茲力實(shí)現(xiàn)懸浮，消除了軸承與轉(zhuǎn)子之間的機(jī)械接觸。電動(dòng)軸承的基本組成部件為永磁體和導(dǎo)電回路，其工作原理為:永磁體相對(duì)導(dǎo)電回路旋轉(zhuǎn)，當(dāng)永磁體偏移平衡位置時(shí)，導(dǎo)電回路上交聯(lián)變化的磁通，使得導(dǎo)電回路中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)和渦流，渦流在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生洛侖茲力，為轉(zhuǎn)子提供回復(fù)力。電動(dòng)軸承屬于被動(dòng)磁懸浮軸承，能在常溫下工作，且無(wú)需傳感和控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、容許大氣隙變化、成本低。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，電動(dòng)軸承在飛輪電池、渦輪分子泵、小型壓縮機(jī)等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。
[0003]電動(dòng)軸承利用渦流產(chǎn)生懸浮力的同時(shí)，不可避免的產(chǎn)生渦流損耗，降低電動(dòng)軸承的整體性能。導(dǎo)電回路是渦流的載體，其結(jié)構(gòu)形式是影響功率損耗的重要因素。電動(dòng)軸承中常用的導(dǎo)電回路為圓柱形導(dǎo)體塊或短路線圈。圓柱形導(dǎo)體塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可承受高轉(zhuǎn)速，但導(dǎo)體塊中的渦流分布難以控制和引導(dǎo)，部分回路上的渦流產(chǎn)生回復(fù)力，而其他回路上的渦流僅產(chǎn)生功率損耗；短路線圈可以引導(dǎo)渦流，但根據(jù)電動(dòng)軸承的工作原理，線圈回路的數(shù)量至少要大于或等于3個(gè)，目前多采用漆包線繞制線圈回路，存在以下缺點(diǎn):①現(xiàn)有的繞線方法僅能繞制出分散型線圈，空間利用率不高，而且分散型線圈使得轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生回復(fù)力不連續(xù)，出現(xiàn)脈動(dòng)，影響轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性漆包線繞制的線圈的形狀和尺寸精度較低；③漆包線的線徑一般大于0.3_，難以避免導(dǎo)線內(nèi)部的寄生渦流損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種用于電動(dòng)軸承的柔性電路板導(dǎo)電回路，該回路能降低渦流損耗，有效利用空間并產(chǎn)生連續(xù)的回復(fù)力，避免轉(zhuǎn)子脈動(dòng)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是:一種用于電動(dòng)軸承的圓柱形柔性電路板導(dǎo)電回路，其包括柔性電路板和芯軸，柔性電路板逐層纏繞并粘貼在芯軸上形成圓柱形導(dǎo)電回路。
[0006]進(jìn)一步地，所述柔性電路板是采用聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的可撓性印刷電路板。
[0007]進(jìn)一步地，所述柔性電路板為長(zhǎng)條矩形狀。
[0008]進(jìn)一步地，所述柔性電路板的兩個(gè)長(zhǎng)端邊緣分別印制有貫穿全長(zhǎng)的寬導(dǎo)線，兩條寬導(dǎo)線之間沿豎直方向還印制有多個(gè)等間距的平行細(xì)導(dǎo)線，細(xì)導(dǎo)線與兩條寬導(dǎo)線導(dǎo)通。
[0009]進(jìn)一步地，所述柔性電路板的正反兩面的寬導(dǎo)線和細(xì)導(dǎo)線分別對(duì)稱，且正面的布線與反面的布線不導(dǎo)通。
[0010]進(jìn)一步地，所述柔性電路板的厚度小于或等于0.2mm。[0011]進(jìn)一步地，寬導(dǎo)線的寬度為1.0?2.0mm。
[0012]進(jìn)一步地，細(xì)導(dǎo)線的寬度小于或等于0.3mm。
[0013]進(jìn)一步地，細(xì)導(dǎo)線之間的間距小于或等于0.1_。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要優(yōu)點(diǎn):
[0015]本發(fā)明的柔性導(dǎo)電回路既能以極細(xì)的線徑將渦流引導(dǎo)在產(chǎn)生回復(fù)力的方向，降低渦流損耗；該導(dǎo)電回路又能連續(xù)分布，有效利用空間并產(chǎn)生連續(xù)的回復(fù)力，避免轉(zhuǎn)子脈動(dòng)。而且，該導(dǎo)電回路采用柔性電路板制成，加工方法簡(jiǎn)單且尺寸精度高。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明提供的用于電動(dòng)軸承的圓柱形柔性電路板導(dǎo)電回路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1中長(zhǎng)條矩形柔性電路板及其布線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為電動(dòng)軸承的永磁體轉(zhuǎn)子在平衡位置時(shí)，圓柱形導(dǎo)電回路交聯(lián)的磁通為零。
[0019]圖4為電動(dòng)軸承的永磁體轉(zhuǎn)子偏離平衡位置，圓柱形導(dǎo)電回路交聯(lián)的磁通不為零。
[0020]圖5為本發(fā)明圓柱形柔性電路板導(dǎo)電回路的感生電動(dòng)勢(shì)測(cè)量數(shù)據(jù)曲線。
[0021]圖中:1.芯軸；2.圓柱形導(dǎo)電回路；3.寬導(dǎo)線；4.多個(gè)等間距的平行細(xì)導(dǎo)線；
5.長(zhǎng)條矩形柔性電路板；6.永磁體轉(zhuǎn)子。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不限定本發(fā)明。
[0023]本發(fā)明在長(zhǎng)條矩形柔性電路板的兩個(gè)長(zhǎng)端邊緣分別印制兩條貫穿全長(zhǎng)的寬導(dǎo)線，兩條寬導(dǎo)線寬度相等，相互平行；兩條寬導(dǎo)線之間沿豎直方向印制多個(gè)等間距的平行細(xì)導(dǎo)線；細(xì)導(dǎo)線與兩條寬導(dǎo)線導(dǎo)通。將長(zhǎng)條矩形柔性電路板緊密逐層纏繞在圓柱形芯軸上，柔性電路板與芯軸以及柔性電路板層間均通過(guò)粘接固定，形成圓柱形導(dǎo)電回路。
[0024]本發(fā)明的柔性電路板是采用聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的可撓性印刷電路板。
[0025]本發(fā)明的柔性電路板正反兩面的寬導(dǎo)線和細(xì)導(dǎo)線分別對(duì)稱，且正面的布線與反面的布線不導(dǎo)通。
[0026]本發(fā)明的柔性電路板的長(zhǎng)度和寬度由電動(dòng)軸承的導(dǎo)電回路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸決定。
[0027]本發(fā)明的柔性電路板的厚度小于等于0.2mm。
[0028]本發(fā)明的柔性電路板的上下邊緣沿水平方向印制的導(dǎo)線寬度為1.0?2.0_。
[0029]本發(fā)明的柔性電路板中沿寬度方向平行印制的導(dǎo)線線寬小于等于0.3_。
[0030]本發(fā)明的柔性電路板中沿寬度方向平行印制的導(dǎo)線間距小于等于0.1mm。
[0031 ] 總之，本發(fā)明的柔性電路板導(dǎo)電回路,能解決圓柱形導(dǎo)體塊和短路線圈存在的問(wèn)題，降低渦流損耗，避免轉(zhuǎn)子脈動(dòng)，還能通過(guò)簡(jiǎn)單可靠的工藝達(dá)到較高尺寸精度。
[0032]下面根據(jù)附圖進(jìn)一步詳述本發(fā)明。
[0033]本發(fā)明提供的一種用于電動(dòng)軸承的圓柱形柔性電路板導(dǎo)電回路，其結(jié)構(gòu)如圖1所示:將長(zhǎng)條矩形柔性電路板5在芯軸I上逐層緊密纏繞并粘接形成圓柱形導(dǎo)電回路2。
[0034]所述的長(zhǎng)條矩形柔性電路板5采用聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材的可撓性印刷電路板。
[0035]所述的長(zhǎng)條矩形柔性電路板5，其結(jié)構(gòu)如圖2所示:長(zhǎng)條矩形柔性電路板5的兩個(gè)長(zhǎng)端邊緣分別印制兩條貫穿全長(zhǎng)的寬導(dǎo)線3，兩條寬導(dǎo)線寬度相等，相互平行；兩條寬導(dǎo)線之間沿豎直方向印制多個(gè)等間距的平行細(xì)導(dǎo)線4 ;細(xì)導(dǎo)線4與兩條寬導(dǎo)線3導(dǎo)通。
[0036]所述的長(zhǎng)條矩形柔性電路板5的正反兩面的寬導(dǎo)線和細(xì)導(dǎo)線分別對(duì)稱，正面的布線與反面的布線不導(dǎo)通。
[0037]所述的長(zhǎng)條矩形柔性電路板5的長(zhǎng)度和寬度由電動(dòng)軸承的導(dǎo)電回路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸決定。
[0038]所述的長(zhǎng)條矩形柔性電路板5的厚度小于等于0.2_。
[0039]所述的兩個(gè)長(zhǎng)端邊緣貫穿全長(zhǎng)的寬導(dǎo)線3的寬度為1.0?2.0mm。
[0040]所述的若干個(gè)等間距的平行細(xì)導(dǎo)線4的線寬小于0.3mm，而且導(dǎo)線間距小于0.1mm0
[0041]圓柱形柔性電路板導(dǎo)電回路2在電動(dòng)軸承中的工作原理如圖3和圖4所示:電動(dòng)軸承的永磁體轉(zhuǎn)子6提供磁場(chǎng)，當(dāng)永磁體轉(zhuǎn)子6位于平衡位置旋轉(zhuǎn)時(shí)，圓柱形導(dǎo)電回路2交聯(lián)的凈磁通為零，因此無(wú)磁通變化；而一旦永磁體轉(zhuǎn)子6偏離平衡位置，圓柱形導(dǎo)電回路2交聯(lián)的磁通不為零，隨永磁體轉(zhuǎn)子6旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生磁通變化和回復(fù)力，將永磁體轉(zhuǎn)子6拉回平衡位置。圓柱形柔性電路板導(dǎo)電回路2通過(guò)多個(gè)等間距的平行細(xì)導(dǎo)線4填充空間，而且導(dǎo)線足夠細(xì)從而避免寄生渦流損耗；寬導(dǎo)線3上的渦流產(chǎn)生回復(fù)力，寬導(dǎo)線3在圓周方向上連續(xù)分布，避免回復(fù)力的脈動(dòng)。
[0042]本發(fā)明的圓柱形柔性電路板導(dǎo)電回路已被制成實(shí)驗(yàn)裝置并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，在永磁體轉(zhuǎn)子1000rpm、1500rpm和2000rpm三種轉(zhuǎn)速條件下，對(duì)柔性導(dǎo)電回路在不同軸向位移時(shí)的感生電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行了測(cè)量，感生電動(dòng)勢(shì)的幅值沿軸向位移的變化趨勢(shì)表明該柔性導(dǎo)電回路滿足電動(dòng)軸承的工作要求，從原理上驗(yàn)證了該柔性導(dǎo)電回路具有回復(fù)力連續(xù)、功率損耗低等優(yōu)點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電動(dòng)軸承的圓柱形柔性電路板導(dǎo)電回路，其特征在于:該回路包括柔性電路板(5)和芯軸(1)，柔性電路板(5)逐層纏繞并粘貼在芯軸(I)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回路，其特征在于:所述柔性電路板(5)是采用聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的可撓性印刷電路板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回路，其特征在于:所述柔性電路板(5)為長(zhǎng)條矩形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的回路，其特征在于:所述柔性電路板(5)的兩個(gè)長(zhǎng)端邊緣分別印制有貫穿全長(zhǎng)的寬導(dǎo)線(3)，兩條寬導(dǎo)線(3)之間沿豎直方向還印制有多個(gè)等間距的平行細(xì)導(dǎo)線(4)，細(xì)導(dǎo)線(4)與兩條寬導(dǎo)線(3)導(dǎo)通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的回路，其特征在于:所述柔性電路板(5)的正反兩面的寬導(dǎo)線(3)和細(xì)導(dǎo)線(4)分別對(duì)稱，且正面的布線與反面的布線不導(dǎo)通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的回路，其特征在于:所述柔性電路板(5)的厚度小于或等于0.2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的回路，其特征在于:寬導(dǎo)線(3)的寬度為1.0?2.0mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的回路，其特征在于:細(xì)導(dǎo)線(4)的寬度小于或等于0.3mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的回路，其特征在于:細(xì)導(dǎo)線(4)之間的間距小于或等于.0.1mm0
【文檔編號(hào)】F16C32/04GK103742533SQ201310749530
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】丁國(guó)平 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)