专利名称：一种螺旋形电磁线圈盘及其制造方法
技术领域：
本发明涉及电磁炉组件技术领域，特别是一种螺旋形电磁线圈盘及其制造方法。
背景技术：
电磁线圈盘是电磁炉中重要的功率输出元件，它由IGBT功率管向功率输出元件电磁线圈盘输送频率为20KHz、电流约20A的脉冲电流，使设置在线圈盘上方的铁质锅具底部产生强大涡流并发热，达到加热食物的目的。
现有的电磁线圈盘是采用多股漆包线在塑料托盘排绕而成，由于使用的导线是昂贵的漆包铜线，在成本的控制下，无法将电磁线圈盘的Q值提高，故造成其功耗大幅增加。在结构上由于采用多股漆包线紧密排绕的方式，匝间基本上无间隙，功耗产生的大量热能无法即时排出炉外，使到漆包线绝缘层长期处在高温环境下工作，加速漆包线绝缘层老化期，并造成匝间短路，由于线圈盘产生大量的热能造成炉内温度偏高，进一步加速炉内电子元器件老化周期。
理论上电磁炉的热效率可以达到93％，由于传统的电磁炉受造价及结构影响，其效率只有80％左右，除了功率管(IGBT)、风扇、控制板的功耗约6％外，其余的损耗14％均来自于电磁线圈盘，因此如何降低电磁线圈盘的造价、提高其Q值、降低温升，是提高电磁炉电气性能、热效率及使用寿命的一个重要途径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种螺旋形电磁线圈盘及其制造方法，该螺旋形电磁线圈盘的匝间能保持均匀的间距，以利散热及提高匝间绝缘电阻；该螺旋形电磁线圈盘采用一次成型工艺，制造精度高，电气参数及外形一致性好；该螺旋形电磁线圈盘生产成本低，适用于铝合金片材制造。
本发明新提出的技术解决方案是这样的一种螺旋形电磁线圈盘，所述螺旋形电磁线圈盘采用横截面呈矩形的导电金属线材制成，呈平面状，其匝间保持均匀的间距。所述导电金属线材根据其性价比最好采用铝合金材料。所述螺旋形电磁线圈盘可以由螺旋形连续圆弧导线组成，亦可以由螺旋形连续折线导线组成。所述线圈匝间间距为0.3-0.6mm。上述螺旋形电磁线圈盘可以由单层螺旋线圈盘构成，也可以由多层形状相同且相互绝缘的螺旋线圈盘叠合而成。
上述螺旋形电磁线圈盘的制造工艺步骤为(1)将金属导电片材用冲床冲截出圆形坯片；(2)圆形坯片经压力机及成型模具拉伸成带压边圈的平底凹锥筒圆盘，模具的动模和下模设有对应的螺旋形刀刃，在压力机作用下，动模继续向下运动，通过动模和下模相对应的螺旋形刀刃对所述圆盘的凹锥筒进行剪切，并整形成截面呈矩形的螺旋线圈盘坯；(3)螺旋线圈盘坯经脱模、压平、切除压边圈及盘底、整型，成为平板状螺旋形线圈盘；(4)所述平板状螺旋形线圈盘两端端部分别设有引出线，该引出线与接线端子铆接；(5)将绝缘漆均匀喷涂在螺旋线圈盘上，固化后，通过环氧树脂将其粘合固定在塑料线盘支架上，压紧加温固化。
为了提高线圈盘的导电率，可以采用2-4层较薄的平板状螺旋形电磁线圈盘层叠而成，先用绝缘漆均匀喷涂在每个平板状螺旋形电磁线圈盘粘贴面上，然后按叠厚要求将2-4件平板状螺旋形电磁线圈盘叠层并加压烘干。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果(1)本发明所公开的螺旋形电磁线圈盘是通过压力机及带螺旋形刀刃的动模和下模对金属导电片材进行一次性拉伸、冲剪、挤压而成螺旋形线圈盘坯，然后对凹锥筒形的螺旋线圈盘坯进行压平、裁口、整形成为平板状螺旋形电磁线圈盘，制造工艺简单，生产效率高，能保证线圈匝间间距一致，大大提高匝间绝缘性能，而且通风散热效果显著。
(2)电磁炉的主要技术指标是热效率，要提高其热效率，关键是要提高电磁线圈的Q值(Q＝H/R)，通过加大线圈导线截面积能有效地提高其Q值。目前，铝材的价格约为电解铜的40％，在相同长度及电阻值的情况下，铝的重量约为电解铜的50％，因此，使用铝合金材料替代电解铜作导线材料具有重要意义，只要满足铝合金导线截面积≥1.64倍电解铜导线截面积，就能确保其具有与电解铜导线相同的电气性能。现有电磁炉电磁线圈盘的导线是由多股漆包线绞绕而成，其横截面呈圆形，如要加大多股导线截面积则整个线圈盘的直径增加量为多股导线的直径增加量的T倍(T为线圈盘匝数)，考虑到电磁炉内放置线圈盘的上下空间有较大富裕量，而前、后、左、右空间的富裕量很少，换言之，在相同规格的电磁炉内，不允许线圈盘增大直径，因为如果线圈盘直径增大，则电磁炉整体尺寸就要相应增大，但可允许线圈盘较大地增加其高度，其高度增加1-2mm就能明显地提高电磁线圈盘的电器性能，本发明所采用的矩形横截面导线恰好具有这一优势，能较大地提高电磁线圈的Q值，从而提高电磁炉的热效率。如将铝导线横截面积加大50％，其内阻相应减少50％，造出来的线圈盘Q值可以增加50％，而增大了50％导线横截面积的铝线圈材料费用只有原导线横截面积铜线圈的30％，因此极具优良的性价比。
(3)本发明的平板状螺旋形电磁线圈盘由于采用了矩形横截面导线且冲压而成，因而在塑料线盘支架上能按螺旋形有序、准确地排列，匝间又留有0.3-0.6mm的均匀间隙，因而可以大幅度地提高线圈的电感精度以及各个规格相同的线圈电感量的一致性，现有电磁炉线圈的电感精度误差值为±5％，而本发明的线圈电感精度误差值达到±3％。
(4)为提高矩形横截面导线的平板状螺旋形电磁线圈盘的导电率，根据电流的趋肤效应原理，矩形截面导线采用0.5-0.8mm厚的铝合金片材冲压、整形成薄形螺旋线圈盘后再多层叠加而成，这样，能有效地提高矩形截面导线的表面积，达到提高矩形截面导线导电率的目的。
本发明主要用于采用铝合金片材制作电磁炉用的电磁加热线圈盘。
图1是本发明采用圆形导电金属片坯料在压力机进行拉伸过程示意图。
图2是将图1所示已拉伸的工件在压力机中继续进行剪切过程示意图。
图3是将图2所示已剪切的工件在压力机中继续进行挤压过程示意图。
图4是经拉伸、剪切、挤压过程后所获得的工件形状结构示意图。
图5是图4所示工件经脱模、压平、切除压边圈及盘底、整型后所获得的平板状螺旋形线圈盘结构示意图，其中图5(a)为平板状螺旋形线圈盘主视图；图5(b)为图5(a)的A-A剖视图。
图6是将图5所示平板状螺旋形线圈盘安装固定在塑料线盘支架上，线圈盘引出线与接线端子铆接后的外形示意图。
具体实施例方式
通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。
实施例1参见图5所示，本发明的一种螺旋形电磁线圈盘4-2呈平面状，其导线材料为铝合金，导线横截面呈矩形，线圈4-2的匝间间距4-4均匀，间距4-4范围在0.3-0.6mm之间，依线圈盘大小选取，本实施例选取匝间间距4-4为0.5mm。对于单层线圈盘而言，矩形导线厚度一般选用1.5-2.5mm，宽度依线圈盘的功率、外径、匝数等参数去确定。
参见图6所示，上述螺旋形电磁线圈盘4-2安装固定在塑料线盘支架7上，其两端口与表面镀银的铝端子4-6铆接，成为电磁炉用的电磁加热线圈盘。
实施例2参见图1-图6所示，本发明一种螺旋形电磁线圈盘的制造方法是这样的(1)将1.5mm厚的铝片用冲床按预设直径冲裁出圆形坯片4。
(2)在压力机上装有动模1和下模5，该动模1和下模5相对应的接触面设有相互匹配的螺旋形刀刃1-1和5-1，所述圆形铝坯片4放在压边板3与下模5之间，下模5底部中央装有顶出杆6。压力机工作时，动模1、弹力胶2、压边板3向下运动，压边板3接触到铝坯片4时弹力胶2被压缩，并通过压边板3对铝坯片4的压边圈4-1产生压边力，当动模1继续下行时，铝坯片4由动模1和下模5拉伸成平底凹锥筒圆盘。当动模1继续下行时，上模1的螺旋形刀刃1-1与下模5的螺旋形刀刃5-1相对下行，完成对凹锥筒圆盘的筒身进行螺旋形剪切。由于剪切后所形成的螺旋形线圈的横截面形状呈多边形，因此需要上模1继续下行对其挤压整形达到线圈横截面呈矩形的要求，成为螺旋线圈盘坯。
(3)上模1上行复位，通过弹力胶2产生的弹力将压边板3复位，脱出铝坯片4的压边圈4-1，并通过顶出杆6上行顶出螺旋线圈盘坯。对螺旋线圈盘坯进行切端口，即切除其压边圈4-1、盘底4-3，然后压平、整形，成为平板状螺旋形线圈盘4-2。
(4)在平板状螺旋形线圈盘4-2的两端口分别整形作引出线4-5，并分别与表面镀银的铝接线端子4-6铆接。
(5)将绝缘漆均匀喷涂在该螺旋形线圈盘4-2上固化后，在塑料线盘支架7上涂有环氧树脂，将螺旋形线圈盘4-2放入支架7内压紧加温固化。
(6)将位于支架7引线孔的引出线表面绝缘层清除，分别与镀银的铝接线端子4-6铆接，成为电磁炉用的铝质矩形导线截面的电磁炉加热线圈盘。
实施例3为了提高线圈盘的导电率，可以采用厚度为0.5-0.8mm的铝片按例2方法制成薄形平板状螺旋形线圈盘，用喷涂法将绝缘漆均匀喷涂于各薄形线圈盘粘贴面上，然后按叠厚要求，将2-4件薄形平板状螺旋形线圈盘叠层并加压烘干。最后按例2方法制成电磁炉用的铝质矩形导线截面的电磁加热线圈盘。
权利要求
1.一种螺旋形电磁线圈盘，其特征在于所述螺旋形电磁线圈盘采用横截面呈矩形的导电金属线材制成，呈平面状，其匝间保持均匀的间距。
2.根据权利要求1所述的螺旋形电磁线圈盘，其特征在于所述导电金属线材采用铝合金材料。
3.根据权利要求1所述的螺旋形电磁线圈盘，其特征在于所述螺旋形电磁线圈盘由螺旋形连续圆弧导线组成或由螺旋形连续折线导线组成。
4.根据权利要求1所述的螺旋形电磁线圈盘，其特征在于所述线圈匝间间距为0.3-0.6mm。
5.根据权利要求1所述的螺旋形电磁线圈盘，其特征在于所述螺旋形电磁线圈盘由单层螺旋线圈盘构成。
6.根据权利要求1所述的螺旋形电磁线圈盘，其特征在于所述螺旋形电磁线圈盘由多层形状相同且相互绝缘的螺旋线圈盘叠合而成。
7.根据权利要求1所述的螺旋形电磁线圈盘的制造方法，其特征在于所述螺旋形电磁线圈盘的制造工艺步骤为(1)将金属导电片材用冲床冲截出圆形坯片；(2)圆形坯片经压力机及成型模具拉伸成带压边圈的平底凹锥筒圆盘，模具的动模和下模设有对应的螺旋形刀刃，在压力机作用下，动模继续向下运动，通过动模和下模相对应的螺旋形刀刃对所述圆盘的凹锥筒进行剪切，并整形成截面呈矩形的螺旋线圈盘坯；(3)螺旋线圈盘坯经脱模、压平、切除压边圈及盘底、整型，成为平板状螺旋形线圈盘；(4)所述平板状螺旋形线圈盘两端端部整形后将绝缘漆均匀喷涂在螺旋形线圈盘上，固化后通过环氧树脂将其粘合固定在塑料线盘支架上，压紧加温固化。(5)将平板状螺旋形线圈盘分别置于塑料线盘支架引出孔的引出线表面绝缘漆清除，并与接线端子铆接。
8.根据权利要求6所述的螺旋形电磁线圈盘的制造方法，其特征在于所述平板状螺旋形电磁线圈盘采用2-4层平板状螺旋形电磁线圈盘层叠而成，先用绝缘漆均匀喷涂在每个平板状螺旋形电磁线圈盘粘贴面上，然后按叠厚要求将2-4件平板状螺旋形电磁线圈盘叠层并加压烘干。
全文摘要
本发明公开了一种螺旋形电磁线圈盘及其制造方法，该螺旋形电磁线圈盘匝间能保持均匀的间距，采用一次成型工艺，制造精度高，电气参数及外形一致性好，生产成本低。所述螺旋形电磁线圈盘采用矩形截面导电金属线材制成，呈平面状，其匝间间距均匀一致。该平板螺旋线圈盘的生产方法是将铝合金片材经压力机及成型模具拉伸、剪切、整形成导线横截面呈矩形的螺旋线圈盘坯，然后经脱模、压平、切除压边圈及盘底、整型，制成平板状螺旋形线圈盘，固装在塑料线盘支架上，最后铆接铝端子，成为电磁炉用的平板状螺旋形电磁加热线圈盘。本发明特别适用于采用铝合金材料制作的电磁炉用加热线圈盘。
文档编号B21D53/00GK1859817SQ20061003540
公开日2006年11月8日 申请日期2006年4月30日 优先权日2006年4月30日
发明者苏润本 申请人:苏润本