一种绕制电感线圈的工装、基于该工装的加工方法与流程

本发明涉及大型空心电感生产领域，尤其涉及一种绕制电感线圈的工装、基于该工装的加工方法。

背景技术：

电感包括电感线圈、金属屏蔽罩和内芯，电感线圈缠绕在内芯外，金属屏蔽罩包覆在电感线圈的外部，电感线圈的两个引线端子伸至金属屏蔽罩外与外部电连接。电感线圈是由导线一圈挨一圈、呈螺线管状绕制在内芯上，导线彼此相互绝缘，而内芯可以是空心，也可以是磁芯的。

目前，电感的应用广泛，电感承载的电流越来越大，大电流导致电感线圈产生大量的热量。因此，电感线圈的冷却效果对电感的安全运行起到了至关重要的作用。申请人构思了一款具有内循环冷却水通道的电感线圈，可以克服承载大电流的电感散热不好的缺陷。

由于具有内循环冷却水通道的电感线圈无法采用常规的绕制方式加工，因此急需提出一种具有内循环冷却水通道的电感线圈加工工装，以及基于该加工工装的加工方法。

技术实现要素：

本发明提供了一种绕制电感线圈的工装、基于该工装的加工方法，将电感的内芯固定在车床的旋转轴上，底板固定在车床刀架上，内芯低速旋转的同时车床刀架沿内芯轴向移动，穿过工装的椭圆截面导体便能长轴方向保持一致的缠绕在内芯上。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种绕制电感线圈的工装，包括底板、前导轮组件、矫直组件和后导轮组件，所述前导轮组件、矫直组件和后导轮组件沿底板的长度方向依序固设在底板上；

所述底板固定在车床的刀架上，所述底板可随车床刀架移动；

所述前导轮组件包括：用于引导导体前进的上导轮和下导轮、用于安装上导轮和下导轮的安装组件，所述上导轮和下导轮之间具有供导体穿过的缝隙；所述前导轮组件和后导轮组件的结构相同；

所述导体先穿过前导轮组件、再经矫直组件矫直、最后穿过后导轮组件绕制在低速旋转的内芯上。本发明把电感的内芯固定在车床的旋转轴上，底板固定在车床刀架上，内芯低速旋转的同时车床刀架沿内芯轴向移动，穿过后导轮组件的导体便能缠绕在内芯上。另外，由于导体为椭圆管，导体缠绕在内芯时需保持椭圆管的高度（即椭圆截面的长轴）垂直于内芯的中心轴，因此本发明在导体矫直之前和之后各设置导轮组件，保证椭圆管缠绕方向的一致性。

作为本发明的进一步改进，所述矫直组件包括多组沿底板长度方向排列的矫直辊，每组矫直辊包括两个相对设置的辊子，所述辊子的轴线垂直于导体的前进方向。本发明的矫直辊固定在底板上，导体通过两个相对设置的辊子，一边前进一边小幅度转动，导体承受均匀的径向力和连续的纵向弯曲，达到矫直的目的。

作为本发明的进一步改进，所述辊子的轴线与上导轮的轴线垂直，所述上导轮的轴线与下导轮的轴线平行。本发明的辊子轴线与上导轮轴线垂直，上导轮和下导轮协同工作把导体引导至矫直组件，使用效果更好。

作为本发明的进一步改进，所述前导轮组件中上导轮和下导轮间距l前＞后导轮组件中上导轮和下导轮间距l后。本发明中前导轮组件的作用是牵引导体进入工装内，后导轮组件的目的是为了把导体放置在内芯的螺旋槽内。

作为本发明的进一步改进，所述导体为椭圆管或矩形管，所述椭圆管或矩形管的内腔形成循环冷却水通道。本发明采用空心导体内的水对电感线圈进行降温，冷却效果好。

作为本发明的进一步改进，所述椭圆管或矩形管的长侧壁与内芯的槽壁接触，所述椭圆管或矩形管的短侧壁与内芯的槽底接触。本发明导体的长侧壁沿螺旋槽的槽深放置，减小电感线圈的外径尺寸，保证电感线圈的冷却效果。另外，本发明将导体放置在螺旋槽内，实现了导体之间彼此互相绝缘。

一种基于上述工装的加工方法，包括以下步骤：

1）、将工装安装在卧式车床的刀架上；

2）、把设有螺旋槽的内芯装夹在卧式车床的旋转轴上；

3）调整刀架相对螺旋槽的位置，调节卧式车床的参数，使内芯旋转一圈刀架均匀移动一个导程；

4）、将导体的端部插入工装内，工装引导导体置于螺旋槽内。

作为本发明的进一步改进，所述导体先通过前导轮组件、再通过矫直组件、然后通过后导轮组件，最后绕制在螺旋槽内。

附图说明

图1为工装的示意图；

图2为图1揭开前导轮组件、矫直组件、后导轮组件各自上盖的结构示意图；

图3为工装安装在车床上的示意图；

图4为空心电感器的结构示意图；

图5为空心电感器的爆炸图；

图6为增加绝缘外壳后空心电感器的结构示意图。

图中，100、车床；110、刀架；200、工装；210、底板；220、前导轮组件；230、矫直组件；240、后导轮组件；2-1、上导轮；2-2、下导轮；2-3、矫直辊；2-31、辊子；1、内芯；11、螺旋槽；2、电感线圈；21、导体；22、接口；3、电极；4、绝缘外壳。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1：

本实施例公开了一种绕制电感线圈的工装200，包括底板210、前导轮组件220、矫直组件230和后导轮组件240，前导轮组件220、矫直组件230和后导轮组件240沿底板210的长度方向依序固设在底板210上；底板210固定在车床100的刀架110上，底板210可随车床100刀架110移动；前导轮组件220包括：用于引导导体前进的上导轮2-1和下导轮2-2、用于安装上导轮2-1和下导轮2-2的安装组件，上导轮2-1和下导轮2-2之间具有供导体穿过的缝隙；前导轮组件220和后导轮组件240的结构相同；导体先穿过前导轮组件220、再经矫直组件230矫直、最后穿过后导轮组件240绕制在低速旋转的内芯1上。本实施例把电感的内芯1固定在车床100的旋转轴上，底板210固定在车床100刀架110上，内芯1低速旋转的同时车床100刀架110沿内芯1轴向移动，穿过后导轮组件240的导体便能缠绕在内芯1上。另外，由于导体为椭圆管，导体缠绕在内芯1时需保持椭圆管的高度（即椭圆截面的长轴）垂直于内芯1的中心轴，因此本实施例在导体矫直之前和之后各设置导轮组件，保证椭圆管缠绕方向的一致性。

如图2所示，矫直组件230包括多组沿底板210长度方向排列的矫直辊2-3，每组矫直辊2-3包括两个相对设置的辊子2-31，辊子2-31的轴线垂直于导体的前进方向。本实施例的矫直辊2-3固定在底板210上，导体通过两个相对设置的辊子2-31，一边前进一边小幅度转动，导体承受均匀的径向力和连续的纵向弯曲，达到矫直的目的。

如图2所示，辊子2-31的轴线与上导轮2-1的轴线垂直，上导轮2-1的轴线与下导轮2-2的轴线平行。本实施例的辊子2-31轴线与上导轮2-1轴线垂直，上导轮2-1和下导轮2-2协同工作把导体引导至矫直组件230，使用效果更好。

在本实施例中，优选前导轮组件220中上导轮2-1和下导轮2-2间距l前＞后导轮组件240中上导轮2-1和下导轮2-2间距l后。本实施例中前导轮组件220的作用是牵引导体进入工装200内，后导轮组件240的目的是为了把导体放置在内芯1的螺旋槽11内。

如图3所示，本实施例还公开了一种基于图1和图2所示工装200的电感线圈2加工方法，包括以下步骤：

1）、将工装200安装在卧式车床的刀架110上；

2）、把设有螺旋槽11的内芯1装夹在卧式车床的旋转轴上；

3）调整刀架110相对螺旋槽11的位置，调节卧式车床的参数，使内芯1旋转一圈刀架110均匀移动一个导程；

4）、将导体的端部插入工装200内，工装200引导导体置于螺旋槽11内。

优选步骤4）中，导体先通过前导轮组件220、再通过矫直组件230、然后通过后导轮组件240，最后绕制在螺旋槽11内。

本实施例的加工方法，在确定缠绕角度及缠绕方向后，椭圆管的缠绕形式排布方式为过内芯1轴线的截面截椭圆管，椭圆管的长轴沿内芯1的径向。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例公开了如图4-图6所示的空心电感器。

本实施例的空心电感器包括内芯1、缠绕在内芯1周壁上的电感线圈2，电感线圈2由空心导体21绕制而成，空心导体21的内腔流动有冷却液。本实施例采用空心导体21内的冷却液对电感线圈2进行降温，冷却效果好。在实际使用中，本实施例的冷却液优选采用蒸馏水，通过蒸馏水的流动带走热量，能够获得更好的散热效果。因为蒸馏水中的杂质几乎可以忽略，蒸馏水会电离出很少的一部分，虽然蒸馏水依然导电，但导电性弱，以至于可以忽略不计了，这就是人们通俗意义上所说的蒸馏水不导电。因此，本实施例才利用蒸馏水冷却电感线圈2产生的热量。

本实施例通过设置水冷通道，可以利用水冷通道中的水将热量吸收并排除，避免电感线圈由于温度过高而烧毁。

考虑到空心导体21之间需要彼此绝缘，本实施例在内芯1的外周壁上设置螺旋槽11，空心导体21绕制在螺旋槽11内，相邻的两圈空心导体21之间通过螺旋槽11的槽壁间隔，内芯1由绝缘材料制成。本实施例将空心导体21设置在螺旋槽11内，实现了空心导体21彼此互相绝缘。

为了便于电感线圈2两端的接线，本实施例在内芯1的两端各设一个电极3，该电极3与空心导体21的外壁接触。本实施例设置两个电极3，一个正极和一个负极，电流从正极流过空心导体21后到负极，在电感线圈2的周围产生电磁场，电磁场的空心导体21本身会对处在这个电磁场范围内的导线发生感应作用。本实施例的两个电极3还便于在实际使用中接线。电极3为l型结构，电极3的水平段与内芯1的外壁固定连接，电极3的竖直段贯穿绝缘外壳4，电感线圈2的端部贯穿电极3并与冷却系统连接。本实施例将电感线圈2的端部（即空心导体21）贯穿电极3，使电感线圈2与电极3电连接。优选电极3的长度方向与电感线圈2的径向平行，电感线圈2的端部沿电极3的长度方向贯穿该电极3。

优选电感线圈2的两个端部连接冷却系统，冷却系统内的冷却液流过电感线圈2。本实施例将空心导体21的端部超出电极3，既方便空心导体21与冷却系统连接，又方便电极3接线。

考虑到空心电感在实际使用中的安全性，本实施例在电感线圈2的周壁上还设有绝缘外壳4，电极3的顶端伸出绝缘外壳4。本实施例的绝缘外壳4能减少电感线圈2的损坏，对内芯1和电感线圈2起保护作用。

本实施例的空心导体21优选为空心异型体，空心导体21为异型管或椭圆管。本实施例将空心导体21设置成异型管或椭圆管的目的，一方面是空心导体21便于放置在螺旋槽11内，另一方面还能减小电感线圈2的外径尺寸，保证电感线圈2的冷却效果。

内芯1为筒状结构。本实施例将内芯1设置成空心的筒状结构，是为了减少整个空心电感器的重量。

为了便于电感线圈2的端部与冷却系统连接，本实施例在电感线圈2的端部（即空心导体的端部）设置接口22（接水口），接水口上具有螺帽和外螺纹，只需拧紧螺纹便能快速完成电感线圈与冷却系统的连接。

椭圆管就是一种形状看起来是椭圆形的管道。椭圆管的长轴与短轴之比不小于1.2。当椭圆管的长轴与短轴之比不小于1.2时，椭圆管内可以容纳的冷却水量最合适，空心电感的水冷效果也最好。

本实施例的导体可以是椭圆管或矩形管，椭圆管或矩形管的内腔形成循环冷却水通道。本实施例采用空心导体内的水对电感线圈进行降温，冷却效果好。椭圆管或矩形管的长侧壁与内芯的槽壁接触，椭圆管或矩形管的短侧壁与内芯的槽底接触。本实施例导体的长侧壁沿螺旋槽的槽深放置，减小电感线圈的外径尺寸，保证电感线圈的冷却效果。另外，本实施例将导体放置在螺旋槽内，实现了导体之间彼此互相绝缘。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。