窗口型不规则马鞍形线圈的绕线装置及绕制方法
【专利摘要】本发明涉及复合功能电磁铁用窗口型不规则马鞍形线圈的制造工艺【技术领域】，尤其是涉及一种窗口型不规则马鞍形线圈的绕线装置及绕制方法。其包括两边90°翻边展开后的阶梯构件，用于控制90°翻边处每层铜导线的间距，保证翻边后每层线饼的上边在同一平面上平齐，其中一端的阶梯构件水平方向分为三部分，中间留有间隙，用于放置铜导线线头，分别用定位销及螺钉固定在底板上。90°靠板位于两端线圈展开阶梯构件的上方，用于层数绕制完成后，用特殊的工装将线饼两端一层层翻到垂直位置，形成马鞍形。其内在质量好，性能可靠、绕制效率高、成本低、外形尺寸及形状误差小、稳定性佳、产品一致性好，改善和提高了整个复合电磁铁的性能，磁场指标稳定、误差小。
【专利说明】窗口型不规则马鞍形线圈的绕线装置及绕制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合功能电磁铁用窗口型不规则马鞍形线圈的制造工艺【技术领域】，尤 其是涉及一种窗口型不规则马鞍形线圈的绕线装置及绕制方法。
【背景技术】
[0002] 随着半导体技术的迅猛发展，对半导体设备的要求越来越高，在线设备要求体积 小，功能全，性能稳定，故障率低。因此具备聚焦、偏转等复合功能的电磁铁应运而生。线圈 是电磁铁设备上不可或缺的关键部件，尤其是窗口型二极电磁铁的线圈，不仅要求内在质 量可靠，还要保证外形尺寸的精确。目前，根据电磁铁设备的设计不同，线圈的种类有很多 种，马鞍形线圈是粒子加速器磁铁系统中多极磁铁尤其是四极磁铁所广泛采用的一种结构 形式。不同线圈本身的形状、尺寸和绕制方法各不相同，结合绕线模具的特性和多样性，通 过采用不同的绕制方法，达到很好的控制线圈形状和尺寸的目的显得尤为重要。
[0003] 现有的线圈绕制方法，对于常规马鞍形线圈的绕制都很有成效，但针对弯曲角度 很大的复合二极磁铁的窗口型不规则马鞍形线圈，尤其是单层为一饼的不规则马鞍形线圈 绕线来讲，不但对绕制模具要求高，而且很难控制其尺寸精度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于避免现有技术的不足提供一种窗口型不规则马鞍形线圈的绕 制装置及绕制方法，从而有效解决现有技术的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述的窗口型不规则马鞍形线圈的 绕线装置，其特点是包括底板，底板上设置有出线端模，所述的出线端模包括固定安装在底 板上的出线端模一、出线端模二和出线端模中间模，底板上依次对应设置有90°靠板、30° 外模、30°内模、40°内模、40°外模和40°端模，底板上还固定安装有绕线固定板。
[0006] 所述的出线端模中间模外侧与出线端模一和出线端模二平齐，出线端模中间模外 侧与出线端模一和出线端模二的距离为1〇_。
[0007] 所述的窗口型不规则马鞍形线圈的绕制方法，其特点是包括如下步骤：
[0008] (1)、将绕线装置的出线端模一、出线端模二、出线端模中间模、30°外模、30°内 模、40°内模、40°外模、40°端模和绕线固定板固定在底板上；
[0009] (2)、准备绕制线圈的导线，采用规格为8. 25x8. 25/ 03. 9的外形是正方形且中心 带圆形水冷孔的无氧铜空心导线，首先将压缩空气通入导线的内孔，把铜导线内存在的杂 物吹干净；
[0010] (3)、对铜导线做钢球通过实验，将90%导线内孔尺寸的直径为04. lram的钢球， 从导线一端的内孔送入后，用压缩空气从另一端吹出，检查导线内孔的通畅性，钢球必须顺 利吹出视为合格，否则视为不合格；
[0011] (4)、用粒度100#的细砂布打磨铜导线表面，将铜导线表面影响线圈绝缘性能的 毛刺缺陷清理干净，使表面光滑；
[0012] (5)、用工业酒精擦洗铜导线表面的油污、粉末残留物；
[0013] (6)、开始绕制线圈，该线圈共12层，每层需绕制13匝，导线表面先半叠包一层聚 酰亚胺薄膜，然后再半叠包两层玻璃丝带；线圈第一层的绕线方式是：将一端起线头放入 出线端模二与出线端模中间模之间的空隙内，并用夹具固定，绕线机带动绕线模具沿顺时 针方法旋转，在内弧段要用工装顶压导线，保证内弧部分的导线紧贴模具内弧面，间隙小于 0. 5_，绕够13阻后在出线端模一处出线；出线端模一的转角处比其它地方多出10_，第13 匝绕制完成后，将出线头从出线端模一的转角处90°折弯，使得导线最终平齐；绕线靠紧 绕线模第二级台阶依上述方式绕制第二层线圈，以此类推共绕制12层；
[0014] (7)、平面绕制完成后安装90°靠板，靠板的角度控制在9Γ -92°之间，用于解 决铜导线的回弹问题。依次拆掉出线端模一、出线端模二、出线端模中间模和40°端模等， 然后开始将线圈两端的顶层翻起紧靠在90°靠板上，将线饼的上平面调平、调正，由上到下 依次将剩余线饼一一翻起，每次翻起时调整导线使每层翻起后的上平面重合至同一位置， 然后用夹具将线圈卡紧，防止线圈整体松散形变并保持一段时间；
[0015] (8)、按程序和步骤进行脱模，先取下专用夹具，再从底板上拆掉绕线模具，包括 90°靠板、30°外模、30°内模、40°内模、40°外模和绕线固定板等，使线圈与模具完全脱 离，然后将线圈放在支架上，根据图纸绝缘要求，用无碱玻璃丝带半叠包1-2层作对地绝 缘，按照不同的绝缘要求包多层，完成窗口型不规则马鞍形线圈的绕制；
[0016] (9)、绕制后的线圈需要在真空状态下用环氧树脂进行浇注：首先将线圈置于浇注 模具中，然后将配制好的环氧树脂灌进浇注模具中，在烘箱内先加热到80°C，并抽真空到 5xlO_ 2Pa，加热到120°C _150°C，保温12小时以上，使环氧树脂完全固化。
[0017] 所述的线圈出线端模一、出线端模二、出线端模中间模和40°端模等呈阶梯形，用 于控制90°翻边处每层铜导线的间距，保证翻边后每层线饼的上边在同一平面上平齐，其 中一端的阶梯构件水平方向分为三部分，中间留有间隙，用于放置铜导线线头，分别用定位 销及螺钉固定在底板上。
[0018] 所述的第七步骤中的90°靠板位于两端线圈展开阶梯构件的上方，用于层数绕制 完成后，用特殊的工装将线饼两端一层层翻到垂直位置，形成马鞍形。
[0019] 本发明的有益效果是：所述的窗口型不规则马鞍形线圈的绕制装置及绕制方法， 其采用利用该装置和工艺制造的线圈，内在质量好，性能可靠、绕制效率高、成本低、外形尺 寸及形状误差小、稳定性佳、产品一致性好，改善和提高了整个复合电磁铁的性能，磁场指 标稳定、误差小。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是本发明的窗口型不规则马鞍形线圈装置结构示意图；
[0021] 图2是本发明的窗口型不规则马鞍形线圈第一饼的绕线方式示意图；
[0022] 图3是本发明的窗口型不规则马鞍形线圈第二饼线圈绕制示意图；
[0023] 图4是本发明的匝数绕足后安装90°靠板示意图；
[0024] 图5是本发明的绕制好的窗口型不规则马鞍形线圈结构示意图。
[0025] 图中：1.底板；2.出线端模一；3.出线端模二；4.出线端模中间模；5. 90°靠板； 6. 30°外模；7. 30°内模；8. 40°内模；9. 40°外模；10.绕线固定板；11. 40°端模。
【具体实施方式】
[0026] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
[0027] 如图1至5所示，所述的窗口型不规则马鞍形线圈的绕线装置，其特点是包括底板 1，底板1上设置有出线端模，所述的出线端模包括固定安装在底板1上的出线端模一 2、出 线端模二3和出线端模中间模4,底板1上依次对应设置有90°靠板5、30°外模6、30°内 模7、40°内模8、40°外模9和40°端模11，底板1上还固定安装有绕线固定板10。
[0028] 所述的出线端模中间模4外侧与出线端模一 2和出线端模二3平齐，出线端模中 间模4外侧与出线端模一 2和出线端模二3的距离为10mm。
[0029] 所述的窗口型不规则马鞍形线圈的绕制方法，其特点是包括如下步骤：
[0030] (1)、将绕线装置的出线端模一、出线端模二、出线端模中间模、30°外模、30°内 模、40°内模、40°外模、40°端模和绕线固定板固定在底板上；
[0031] (2)、准备绕制线圈的导线，采用规格为8. 25x8. 25/ 03. 9的外形是正方形且中心 带圆形水冷孔的无氧铜空心导线，首先将压缩空气通入导线的内孔，把铜导线内存在的杂 物吹干净；
[0032] (3)、对铜导线做钢球通过实验，将90%导线内孔尺寸的直径为04. 1mm的钢球， 从导线一端的内孔送入后，用压缩空气从另一端吹出，检查导线内孔的通畅性，钢球必须顺 利吹出视为合格，否则视为不合格；
[0033] (4)、用粒度100#的细砂布打磨铜导线表面，将铜导线表面影响线圈绝缘性能的 毛刺缺陷清理干净，使表面光滑；
[0034] (5)、用工业酒精擦洗铜导线表面的油污、粉末残留物；
[0035] (6)、开始绕制线圈，该线圈共12层，每层需绕制13匝，导线表面先半叠包一层聚 酰亚胺薄膜，然后再半叠包两层玻璃丝带；线圈第一层的绕线方式是：将一端起线头放入 出线端模二与出线端模中间模之间的空隙内，并用夹具固定，绕线机带动绕线模具沿顺时 针方法旋转，在内弧段要用工装顶压导线，保证内弧部分的导线紧贴模具内弧面，间隙小于 0. 5_，绕够13阻后在出线端模一处出线；出线端模一的转角处比其它地方多出10_，第13 匝绕制完成后，将出线头从出线端模一的转角处90°折弯，使得导线最终平齐；绕线靠紧 绕线模第二级台阶依上述方式绕制第二层线圈，以此类推共绕制12层；
[0036] (7)、平面绕制完成后安装90°靠板，靠板的角度控制在9Γ -92°之间，用于解 决铜导线的回弹问题。依次拆掉出线端模一、出线端模二、出线端模中间模和40°端模等， 然后开始将线圈两端的顶层翻起紧靠在90°靠板上，将线饼的上平面调平、调正，由上到下 依次将剩余线饼一一翻起，每次翻起时调整导线使每层翻起后的上平面重合至同一位置， 然后用夹具将线圈卡紧，防止线圈整体松散形变并保持一段时间；
[0037] (8)、按程序和步骤进行脱模，先取下专用夹具，再从底板上拆掉绕线模具，包括 90°靠板、30°外模、30°内模、40°内模、40°外模和绕线固定板等，使线圈与模具完全脱 离，然后将线圈放在支架上，根据图纸绝缘要求，用无碱玻璃丝带半叠包1-2层作对地绝 缘，按照不同的绝缘要求包多层，完成窗口型不规则马鞍形线圈的绕制；
[0038] (9)、绕制后的线圈需要在真空状态下用环氧树脂进行浇注：首先将线圈置于浇注 模具中，然后将配制好的环氧树脂灌进浇注模具中，在烘箱内先加热到80°C，并抽真空到 5X10_2Pa，加热到120°C _150°C，保温12小时以上，使环氧树脂完全固化。
[0039] 所述的线圈出线端模一、出线端模二、出线端模中间模和40°端模等呈阶梯形，用 于控制90°翻边处每层铜导线的间距，保证翻边后每层线饼的上边在同一平面上平齐，其 中一端的阶梯构件水平方向分为三部分，中间留有间隙，用于放置铜导线线头，分别用定位 销及螺钉固定在底板上。
[0040] 所述的第七步骤中的90°靠板位于两端线圈展开阶梯构件的上方，用于层数绕制 完成后，用特殊的工装将线饼两端一层层翻到垂直位置，形成马鞍形。
[0041] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。
【权利要求】
1. 一种窗口型不规则马鞍形线圈的绕线装置，其特征是包括底板，底板上设置有出线 端模，所述的出线端模包括固定安装在底板上的出线端模一、出线端模二和出线端模中间 模，底板上依次对应设置有90°靠板、30°外模、30°内模、40°内模、40°外模和40°端 模，底板上还固定安装有绕线固定板。
2. 根据权利要求1所述的窗口型不规则马鞍形线圈的绕线装置，其特征在于：所述的 出线端模中间模外侧与出线端模一和出线端模二平齐，出线端模中间模外侧与出线端模一 和出线端模二的距离为l〇mm。
3. -种如权利要求1所述的窗口型不规则马鞍形线圈的绕制方法，其特点是包括如下 步骤： (1) 、将绕线装置的出线端模一、出线端模二、出线端模中间模、30°外模、30°内模、 40°内模、40°外模、40°端模和绕线固定板固定在底板上； (2) 、准备绕制线圈的导线，采用外形是正方形且中心带圆形水冷孔的无氧铜空心导 线，首先将压缩空气通入导线的内孔，把铜导线内存在的杂物吹干净； (3) 、对铜导线做钢球通过实验，将90%导线内孔尺寸的直径为04. lram的钢球，从导 线一端的内孔送入后，用压缩空气从另一端吹出，检查导线内孔的通畅性，钢球必须顺利吹 出视为合格，否则视为不合格； (4) 、用粒度100#的细砂布打磨铜导线表面，将铜导线表面影响线圈绝缘性能的毛刺 缺陷清理干净，使表面光滑； (5) 、用工业酒精擦洗铜导线表面的油污、粉末残留物； (6) 、开始绕制线圈，该线圈共12层，每层需绕制13匝，导线表面先半叠包一层聚酰 亚胺薄膜，然后再半叠包两层玻璃丝带；线圈第一层的绕线方式是：将一端起线头放入出 线端模二与出线端模中间模之间的空隙内，并用夹具固定，绕线机带动绕线模具沿顺时针 方法旋转，在内弧段要用工装顶压导线，保证内弧部分的导线紧贴模具内弧面，间隙小于 0. 5_，绕够13阻后在出线端模一处出线；出线端模一的转角处比其它地方多出10_，第13 匝绕制完成后，将出线头从出线端模一的转角处90°折弯，使得导线最终平齐；绕线靠紧 绕线模第二级台阶依上述方式绕制第二层线圈，以此类推共绕制12层； (7) 、平面绕制完成后安装90°靠板，靠板的角度控制在9Γ -92°之间，用于解决铜 导线的回弹问题。依次拆掉出线端模一、出线端模二、出线端模中间模和40°端模等，然后 开始将线圈两端的顶层翻起紧靠在90°靠板上，将线饼的上平面调平、调正，由上到下依次 将剩余线饼一一翻起，每次翻起时调整导线使每层翻起后的上平面重合至同一位置，然后 用夹具将线圈卡紧，防止线圈整体松散形变并保持一段时间； (8) 、按程序和步骤进行脱模，先取下专用夹具，再从底板上拆掉绕线模具，包括90°靠 板、30°外模、30°内模、40°内模、40°外模和绕线固定板等，使线圈与模具完全脱离，然 后将线圈放在支架上，根据图纸绝缘要求，用无碱玻璃丝带半叠包1-2层作对地绝缘，按照 不同的绝缘要求包多层，完成窗口型不规则马鞍形线圈的绕制； (9) 、绕制后的线圈需要在真空状态下用环氧树脂进行浇注：首先将线圈置于浇注模 具中，然后将配制好的环氧树脂灌进浇注模具中，在烘箱内先加热到80°C，并抽真空到 5 X10_2Pa，加热到120°C _150°C，保温12小时以上，使环氧树脂完全固化。
4. 根据权利要求3所述的窗口型不规则马鞍形线圈的绕制方法，其特征在于：所述的 线圈出线端模一、出线端模二、出线端模中间模和40°端模等呈阶梯形，用于控制90°翻 边处每层铜导线的间距，保证翻边后每层线饼的上边在同一平面上平齐，其中一端的阶梯 构件水平方向分为三部分，中间留有间隙，用于放置铜导线线头，分别用定位销及螺钉固定 在底板上。
5.根据权利要求3所述的窗口型不规则马鞍形线圈的绕制方法，其特征在于：所述的 第七步骤中的90°靠板位于两端线圈展开阶梯构件的上方，用于层数绕制完成后，用特殊 的工装将线饼两端一层层翻到垂直位置，形成马鞍形。
【文档编号】H01F41/06GK104124055SQ201410342963
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】孙国平, 王丰, 袁平, 李学敏, 谢春安, 张小奇, 王文进, 徐大宇, 雷海亮 申请人:中国科学院近代物理研究所