專利名稱：電磁線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本創(chuàng)作涉及一種電磁線圈，特別涉及一種具有大磁場(chǎng)強(qiáng)度特性的電磁線圈。
背景技術(shù)：
根據(jù)基本電磁學(xué)原理，如果電流流經(jīng)一螺線圈，那么在所述螺線圈所環(huán)繞的內(nèi)部將產(chǎn)生磁場(chǎng)并延伸向外，而其磁場(chǎng)方向則根據(jù)電流方向而定(安培右手定律)。電流愈大或螺線圈的匝數(shù)愈多，其可產(chǎn)生的磁場(chǎng)愈大，且磁密度與所述螺線圈的匝數(shù)成正比。
參照?qǐng)D1，為了增加線圈可產(chǎn)生的磁場(chǎng)，一種方法為利用銅線11由下往上，再由上往下重復(fù)環(huán)繞而形成線圈10，用以增加線圈匝數(shù)。流經(jīng)所述線圈10的電流大小取決于其兩端電極片12施加的電壓和所述銅線11本身的負(fù)荷(load)。因此線圈匝數(shù)愈多將增加所述銅線11本身的電阻，即增加所謂的負(fù)荷，而使得流經(jīng)其中的電流較小。因此，增加線圈環(huán)繞匝數(shù)的方法雖可增加磁場(chǎng)的磁密度，但對(duì)于整體磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加并無太大幫助。
參照?qǐng)D2，一電磁線圈20為利用一截面積較大的平板線21環(huán)繞而成，且所述平板線21的兩端分別連接電極片22。因?yàn)樗銎桨寰€21沿其截面的短邊方向彎折，所以相較于一般銅線可大幅增加其截面積，因此其本身的負(fù)荷較低，而得以改進(jìn)上述線圈環(huán)繞方式無法有效提高磁場(chǎng)強(qiáng)度的缺點(diǎn)。然而，所述平板線21環(huán)繞時(shí)因其內(nèi)、外徑差異過大，必須施加相當(dāng)大的力量進(jìn)行彎曲，而使其制作相當(dāng)困難。此外，所述平板線2l的內(nèi)、外緣需分別承受相當(dāng)大的壓縮(compression)和拉伸(tension)殘留應(yīng)力，使得所述平板線21可能因受力過大(例如超過材料的屈服點(diǎn))而破壞。
雖然，制作平板線式的電磁線圈也可采用鑄造的方式，然而其開模的成本相當(dāng)昂貴，且常因模具本身的尺寸和模流的限制，而無法制作大型的平板線式的電磁線圈。
顯然，為因應(yīng)大型電動(dòng)機(jī)或其它電氣裝置的需求，如何制作出大型且低負(fù)荷的電磁感應(yīng)線圈，已成為當(dāng)前重要的課題。
實(shí)用新型內(nèi)容本創(chuàng)作的主要目的為提供一低負(fù)荷的電磁線圈，進(jìn)而提高其可產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度，并可符合制作大型化電磁線圈的需求。
為達(dá)上述目的，本創(chuàng)作揭示一電磁線圈，其由一平板線束螺旋環(huán)繞而成。所述平板線束由復(fù)數(shù)條導(dǎo)電線組成，且所述平板線束的截面長邊所構(gòu)成的平面的法線方向(normal direction)約與平板線束螺旋行進(jìn)方向平行，即所述平板線束沿其延伸方向的較寬表面的法線方向約與平板線束螺旋行進(jìn)方向平行。
所述復(fù)數(shù)條導(dǎo)電線可排列成單行以組成所述平板線束。如果所述導(dǎo)電線的截面為長方形，那么相鄰導(dǎo)電線的長邊互相緊鄰排列而組成所述平板線束。
當(dāng)環(huán)繞平板線束形成線圈時(shí)，實(shí)際上各導(dǎo)電線的內(nèi)、外徑相差不大，再加上平板線束中各導(dǎo)電線仍為基本獨(dú)立的個(gè)體，因此即使在較大角度彎曲時(shí)，各導(dǎo)電線間緊鄰的相對(duì)位置仍允許產(chǎn)生部分位移，而十分便于制作。
相較于常規(guī)的利用平板線組成的電磁線圈，本創(chuàng)作的電磁線圈相當(dāng)于將所述平板線利用平板線束代替。如果將所述平板線束制作成約與所述平板線具有相同的截面積，就可以同樣達(dá)到提供大電流的功效。
另外，為避免通電時(shí)因大電流產(chǎn)生的高熱，組成電磁線圈的導(dǎo)電線可由中空的導(dǎo)電管替代。通過在所述導(dǎo)電管內(nèi)通以冷卻液，達(dá)到優(yōu)良的散熱效率。
在使用導(dǎo)電管的情況下，考慮到環(huán)繞時(shí)可能因應(yīng)力產(chǎn)生變形的問題，其優(yōu)選以圓形環(huán)繞。


圖1為一常規(guī)的電磁線圈的示意圖；圖2為另一常規(guī)的電磁線圈的示意圖；圖3、4為本創(chuàng)作的第一優(yōu)選實(shí)施例的電磁線圈的分解組合示意圖；圖5為本創(chuàng)作的電磁線圈的一實(shí)施例的平板線束的剖面圖；圖6為本創(chuàng)作的電磁線圈的另一實(shí)施例的平板線束的剖面圖；圖7為本創(chuàng)作的第二優(yōu)選實(shí)施例的電磁線圈的立體圖；圖8為圖7中沿2-2剖面線的剖面圖；圖9為本創(chuàng)作的第三優(yōu)選實(shí)施例的電磁線圈的立體圖；和圖10為圖9中沿3-3剖面線的剖面圖。
具體實(shí)施方式
圖3、4為本創(chuàng)作的電磁線圈的分解組合示意圖。一電磁線圈30由一平板線束31環(huán)繞而成，且所述平板線束31由復(fù)數(shù)條緊鄰排列的導(dǎo)電線33沿其截面的長邊方向彎折且螺旋而上，其中所述復(fù)數(shù)條導(dǎo)電線33可選擇彼此相互焊接，或以壓迫的方式維持彼此的電性導(dǎo)通。所述平板線束31的兩端分別連接兩個(gè)電極片32，用以連接電源。所述電磁線圈30將產(chǎn)生約平行于所述電磁線圈30的螺旋行進(jìn)方向的磁場(chǎng)(如圖4中的虛線所示)。
圖5為圖4中沿1-1剖面線的剖面圖，用以顯示所述平板線束31的組成結(jié)構(gòu)。所述平板線束31的截面為一矩形結(jié)構(gòu)，其長邊320所構(gòu)成平面的法線方向約與所述電磁線圈30的螺旋行進(jìn)方向平行，即約平行于所述電磁線圈30所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向。所述矩形結(jié)構(gòu)的短邊321約垂直于所述長邊320，因此其所構(gòu)成平面的法線方向約與所述電磁線圈30的螺旋行進(jìn)方向垂直，即約垂直于所述電磁線圈30所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向。
所述平板線束31可由七條銅線311(即導(dǎo)電線33)沿所述長邊320的方向按照順序排列組成。在實(shí)際應(yīng)用上，優(yōu)選地可采用五到十五條。對(duì)于單一銅線311而言，其截面約為正方形，因此在彎曲時(shí)不會(huì)發(fā)生因內(nèi)、外徑差異過大而導(dǎo)致難以制作的情況。
實(shí)際制作上，可先將所述七條銅線311的一端焊接于所述電極片32中的一個(gè)，等并繞完成后，再焊接另外一端。借此，可因應(yīng)銅線311并繞的數(shù)量較多時(shí)，外圈銅線311的長度較長而內(nèi)圈銅線311較短的情形，而得以根據(jù)狀況調(diào)整其長度。如果銅線311的數(shù)目不多，或內(nèi)、外側(cè)銅線的長度差異不大時(shí)，可先將銅線311兩端都焊接所述電極片32后，再進(jìn)行并繞的工作。
參照?qǐng)D6，其顯示所述平板線束31的剖面的另一優(yōu)選實(shí)施例。所述平板線束31由七條矩形的銅線411形成單行組成。所述銅線411豎立排列，即所述銅線411的長邊422與所述平板線束31剖面的短邊421平行，而結(jié)合七條銅線411的短邊423則可以構(gòu)成所述平板線束31剖面的長邊420。借此，可減少所述平板線束31在環(huán)繞線圈時(shí)的內(nèi)、外徑差異，其不僅更容易制作，且可進(jìn)一步減少殘留應(yīng)力的問題。在本實(shí)施例中，所述銅線411的長邊422介于4到6毫米(mm)，而短邊423則介于1到3mm。
上述構(gòu)成平板線束31的銅線311和411也可以其它金屬或?qū)щ姴牧现瞥傻膶?dǎo)電線替代，而實(shí)際的使用數(shù)目可根據(jù)不同需要而定。
再參圖4，所述平板線束31可約根據(jù)矩形進(jìn)行環(huán)繞而形成矩形螺旋的電磁線圈31。矩形螺旋的電磁線圈在轉(zhuǎn)彎處可增加阻抗，進(jìn)而避免過大的電流發(fā)生，而更適合于實(shí)際的應(yīng)用。
當(dāng)所述平板線束31環(huán)繞完成后，可在其外圍包覆絕緣布(未圖示，而僅露出所述電極片32以供連接。借此，一方面可進(jìn)行絕緣，另一方面則可輔助所述平板線束31的固定以防止變形。
本創(chuàng)作的電磁線圈與上述常規(guī)的兩個(gè)電磁線圈的特性比較可歸納如表一所示。顯然本創(chuàng)作的電磁線圈具有大磁場(chǎng)強(qiáng)度和容易制作的特性。另外，本創(chuàng)作的電磁線圈不需利用模具制作，因此不僅可節(jié)省成本，并可制作出大型的電磁線圈。
表一


上述電磁線圈雖然具有制作簡(jiǎn)單和可負(fù)荷大電流的優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)使用于高溫或不易散熱等特殊場(chǎng)合時(shí)，將可產(chǎn)生散熱不良的問題。
圖7顯示本創(chuàng)作的另一優(yōu)選實(shí)施例的電磁線圈，圖8顯示圖7中沿2-2剖面線的剖面圖，其具有優(yōu)越的散熱特性，而特別適用于高溫或散熱不良的場(chǎng)合。一電磁線圈70由一平板線束71環(huán)繞而成，且所述平板線束71由復(fù)數(shù)條緊鄰排列的導(dǎo)電管73組成并呈圓形螺旋而上，其中所述復(fù)數(shù)條導(dǎo)電管73可選擇彼此相互焊接，或以壓迫的方式維持彼此的電性導(dǎo)通。所述平板線束71的兩端分別連接兩個(gè)冷卻液接頭72，用以將冷卻液輸入所述導(dǎo)電管73的中空內(nèi)部732進(jìn)行冷卻。另外，所述平板線束71的兩端分別連接兩個(gè)電極74，進(jìn)而輸入電源。所述導(dǎo)電管73可采用常見的銅管制作，不僅取材方便且成本低廉。所述電磁線圈70將產(chǎn)生約平行于其螺旋行進(jìn)方向的磁場(chǎng)(如圖7中的虛線所示)。如果所述導(dǎo)電管73采用如圖4的方形螺旋環(huán)繞，因所述導(dǎo)電管73為中空的使得整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不如實(shí)心的導(dǎo)電線，因此其在方形轉(zhuǎn)角處常會(huì)發(fā)生管內(nèi)、外應(yīng)力不均的問題，或甚至發(fā)生變形。因此，本實(shí)施例采用圓形螺旋環(huán)繞，一方面避免變形，另一方面則可使流通其中的冷卻液穩(wěn)定而順暢地流動(dòng)，進(jìn)而增加冷卻效果。
實(shí)際上，導(dǎo)電管的截面并不限為圖8所示的圓形，其也可以為矩形。參照?qǐng)D9和10，其中圖10為圖9中沿3-3剖面線的剖面圖。一電磁線圈90由一平板線束91環(huán)繞而成，且所述平板線束91由復(fù)數(shù)條緊鄰排列的導(dǎo)電管93組成并呈圓形螺旋而上。所述平板線束91的兩端分別連接兩個(gè)冷卻液接頭92，用以將冷卻液輸入所述導(dǎo)電管93的中空內(nèi)部932進(jìn)行冷卻。另外，所述平板線束91的兩端同樣連接兩個(gè)電極94，用以連接輸入電源。與圖8不同的是，所述導(dǎo)電管93為方管。但所述導(dǎo)電管93同樣采取圓形環(huán)繞，以防止變形或內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。
上述導(dǎo)電管或?qū)щ娋€的外圍包覆有絕緣層，使其在平板線束中互為絕緣。
本創(chuàng)作的技術(shù)內(nèi)容和技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可基于本創(chuàng)作的教示和揭示而進(jìn)行種種不背離本創(chuàng)作精神的替換和修飾。因此，本創(chuàng)作的保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不背離本創(chuàng)作的替換和修飾，并為上述權(quán)利要求書所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種電磁線圈，其特征在于包含一呈螺旋環(huán)繞的平板線束，其由復(fù)數(shù)條導(dǎo)電線組成，且所述平板線束的截面長邊所構(gòu)成的平面的法線方向約與平板線束螺旋行進(jìn)方向平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁線圈，其特征在于所述復(fù)數(shù)條導(dǎo)電線沿所述平板線束的截面的長邊成單行排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁線圈，其特征在于所述導(dǎo)電線的截面約為矩形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁線圈，其特征在于相鄰導(dǎo)電線的截面的長邊互相緊鄰排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁線圈，其特征在于所述導(dǎo)電線的矩形截面的長邊方向約與平板線束螺旋行進(jìn)方向平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁線圈，其特征在于另外包含分別焊接于所述平板線束兩端的兩個(gè)電極片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁線圈，其特征在于所述平板線束約成矩形環(huán)繞。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁線圈，其特征在于各導(dǎo)電線包覆有一絕緣層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁線圈，其特征在于所述導(dǎo)電線為導(dǎo)電管形式。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電磁線圈，其特征在于所述平板線束約成圓形環(huán)繞。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電磁線圈，其特征在于所述導(dǎo)電管為圓管。
12.一種電磁線圈，其特征在于包含復(fù)數(shù)條緊鄰排列的導(dǎo)電線，各所述復(fù)數(shù)條導(dǎo)電線沿其截面的長邊方向彎折并螺旋而上；和兩個(gè)電極片，其分別焊接于所述復(fù)數(shù)條導(dǎo)電線的兩端。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁線圈，其特征在于所述復(fù)數(shù)條緊鄰排列的導(dǎo)電線彼此相互焊接。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁線圈，其特征在于所述復(fù)數(shù)條導(dǎo)電線約成矩形環(huán)繞。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁線圈，其特征在于所述復(fù)數(shù)條導(dǎo)電線的數(shù)量為五到十五條之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁線圈，其特征在于所述導(dǎo)電線為導(dǎo)電管形式。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電磁線圈，其特征在于另外包含兩個(gè)冷卻水接頭，分別設(shè)于所述復(fù)數(shù)條導(dǎo)電線的兩端用以將冷卻液通入所述導(dǎo)電管中進(jìn)行冷卻。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電磁線圈，其特征在于所述導(dǎo)電管為圓管。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電磁線圈，其特征在于所述導(dǎo)電管為方管。
專利摘要本設(shè)計(jì)揭示一電磁線圈，其是由一平板線束螺旋環(huán)繞而成。所述平板線束是由復(fù)數(shù)條導(dǎo)電線組成，且所述平板線束的截面長邊所構(gòu)成的平面的法線方向約與平板線束螺旋行進(jìn)方向平行，即所述平板線束沿其延伸方向的較寬表面的法線方向約與平板線束螺旋行進(jìn)方向平行。所述復(fù)數(shù)條導(dǎo)電線可按照單行排列的方式組成所述平板線束。如果所述導(dǎo)電線的截面為長方形，那么相鄰導(dǎo)電線的長邊互相緊鄰排列組成所述平板線束。
文檔編號(hào)H01F7/06GK2829031SQ20052011448
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日
發(fā)明者李增海 申請(qǐng)人:翊新奈米科技股份有限公司