一种磁场发生线圈及线圈的绕制方法与流程

本发明属于电磁线圈技术领域，具体涉及一种磁场发生线圈及线圈的绕制方法。

背景技术

8字形线圈是一种较为特殊的线圈结构，这种线圈会在两个环形线圈中间形成一个磁场尖峰，这个位置的磁场具有较高的强度和较长的作用距离，因此被广泛的应用在医疗和工业中，但是这种8字形线圈由于主要作用位置在两线圈的中部，所以线圈中部需要包含尽量多的匝数的线缆，线圈的堆叠会导致中部的尺寸整体偏大，而且中部堆叠的线缆也会导致两侧线圈中相邻的两个线缆之间产生缝隙，这种缝隙的产生会减少线圈的整体磁场强度，也会产生较大的电流损耗；也有少数的设计使用涡线形的线圈代替8字形线圈，但是涡线形的线圈会导致两个线圈中间的径向尺寸偏大，径向尺寸变大后会导致中部磁场的作用区域增大，同时降低磁场的强度。并且涡线形的线圈在磁场范围形状上也会与8字形线圈有一定的差异，并不能完全替代8字形线圈。

技术实现要素：

本发明提供了一种磁场发生线圈及线圈的绕制方法，本发明采用特殊线圈结构和绕制方法可以有效的减少线圈体积，并保证可以具有良好的磁场范围和磁场强度。

一种磁场发生线圈，它包括：第一线圈、第二线圈、中部导线；所述的中部导线设置在第一线圈和第二线圈之间；所述的第一线圈、第二线圈、中部导线由线缆绕制而成；所述的线缆包括设置在中部导线处的第一中部电缆和第二中部电缆、设置在第一线圈中的第一环形电缆部、设置在第二线圈中的第二环形电缆部；所述的第一中部电缆和第二中部电缆相互交错重叠设置，且第一中部电缆位于中部导线的最上端，第二中部电缆位于中部导线的最下端；

进一步的，所述的线缆中的第一中部电缆、第一环形电缆部、第二中部电缆、第二环形电缆部相互依次连接设置；

进一步的，位于中部导线的最上端第一中部电缆的一端设有接线端，另一端与第一环形电缆部相互连接，位于中部导线的最下端的第二中部电缆的一端设有接线端，另一端与第二环形电缆部相互连接；设置在中间位置的第一中部电缆和第二中部电缆的两端分别与第一环形电缆部和第二环形电缆部相连；

进一步的，所述的第一线圈包括若干个堆叠的第一环形电缆部；所述的第二线圈包括若干个堆叠的第二环形电缆部；

进一步的，所述的线缆的横截面为矩形，线缆的横截面矩形纵横比小于1：1；

进一步的，所述的第一中部电缆、第二中部电缆的厚度相同，为具有相同厚度的第一环形电缆部、第二环形电缆部的厚度的1/2；且第一中部电缆、第二中部电缆的横截面面积与第一环形电缆部、第二环形电缆部的横截面面积相同；

进一步的，所述的第一中部电缆的上部表面与第一环形电缆部、第二环形电缆部的上表面平齐，第一中部电缆下表面与第一环形电缆部、第二环形电缆部的下表面有高度差，高度差为第一环形电缆部、第二环形电缆部的厚度的1/2；

进一步的，所述的第二中部电缆的下部表面与第一环形电缆部、第二环形电缆部的下表面平齐，上表面与第一环形电缆部、第二环形电缆部的上表面有高度差，高度差为第一环形电缆部、第二环形电缆部的厚度的1/2；

进一步的，所述的第一中部电缆的下表面与第二中部电缆的上表面相互扣合抵靠，第一中部电缆与第二中部电缆的组合厚度与第一环形电缆部的厚度相同；

进一步的，所述的第一线圈、第二线圈、中部导线中相邻的第一中部电缆、第二中部电缆、第一环形电缆部、第二环形电缆部的上下表面均相互抵靠接触设置；

进一步的，所述的第二环形电缆部的形状与第一环形电缆部形状相同且对称设置；

一种磁场发生线圈的绕制方法，包括如下步骤：

S01：根据线圈的设计参数，设计线缆的第一中部电缆、第一环形电缆部、第二中部电缆、第二环形电缆部的长度尺寸；

S02：对线缆中的第一中部电缆、第二中部电缆部分进行挤压加工；

S03：对线缆进行涂漆处理；

S04：绕制线圈，固定线圈；

进一步的，所述的S01步骤中，第一中部电缆、第二中部电缆的长度尺寸为中部导线位置的长度；所述的第一环形电缆部、第二环形电缆部的长度尺寸为第一线圈、第二线圈的圆周长度减去中部导线长度的差值；

进一步的，所述的S02步骤包括：

S021：将线缆的第一中部电缆放置于第一中部电缆冲压模具中，第一中部电缆冲压模具将第一中部电缆固定，且使得第一中部电缆的上侧表面贴靠在第一中部电缆冲压模具的上侧表面；

S022：移动位于第一中部电缆冲压模具下部的第一中部电缆冲压头，将第一中部电缆挤压成具有电缆的1/2的厚度；

S023：将线缆的第二中部电缆放置于第二中部电缆冲压模具中，第二中部电缆冲压模具将第二中部电缆固定，且使得第二中部电缆的下侧表面贴靠在第二中部电缆冲压模具的下侧表面；

S024：移动位于第二中部电缆冲压模具下部的第二中部电缆冲压头，将第二中部电缆挤压成具有电缆的1/2的厚度；

进一步的，所述的S04步骤包括：

S041:将线缆水平放置，使得第二中部电缆的被挤压一侧向上，与第二环形电缆部、第一环形电缆部的表面平齐一侧向下设置；

S042：固定第二中部电缆，将线缆的第二环形电缆部向第二中部电缆的一侧弯曲缠绕，形成第二线圈；

S043：将第一中部电缆放置于第二中部电缆的正上方，使得第二中部电缆的上部平面与第二线圈的上表面相互贴合；

S044：固定第一中部电缆，将线缆的第一环形电缆部向第二中部电缆的另一侧弯曲缠绕，使其形成第一线圈；

S045：将第二中部电缆放置于第一中部电缆的正上方，使得第二中部电缆的下部表面与第一中部电缆的上部表面相互贴合；

S046：重复S042、S043、S044、S045步骤直至线圈达到指定匝数。

本发明在相同的匝数线缆绕制的线圈中，具有最小的体积，尤其在两个线圈中部的中部导线位置，传统的涡线形绕制方法，在匝数相同的情况下，会在中部叠加较多的线缆，且整个中部导线位置的宽度会根据匝数和线缆尺寸的参数增加而增加，同时会在此形成一个较大的磁场区域，磁场面积过大不利于聚焦，而且增加线圈的匝数也会导致整个线圈的径向尺寸变大，进而进一步增大磁场的面积；与传统的交叉绕制的方式相比较，传统的交叉绕制会在两侧的线圈上的相邻的导线间形成间隙，在中部的轴向（线圈轴向）距离较大，进而增加整个线圈的轴向尺寸。采用本设计的结构可以减少线圈的轴向尺寸，而且相互堆叠中部导线位置会形成一个尺寸适中的中部导线区域，此区域的宽度不会随着线圈的设计匝数变化而变化，轴向厚度会与两侧的线圈保持相同，以便于控制线圈的整个体积。

附图说明

图1为本发明一种磁场发生线圈的单线圈状态的主视图；

图2为本发明一种磁场发生线圈的图1的A-A剖视图；

图3为本发明一种磁场发生线圈的图1的B-B剖视图；

图4为本发明一种磁场发生线圈的单线圈状态的立体视图；

图5为本发明一种磁场发生线圈的多线圈状态的主视图；

图6为本发明一种磁场发生线圈的图5的C-C剖视图；

图7为本发明一种磁场发生线圈的图5的D-D剖视图；

图8为本发明一种磁场发生线圈的多线圈状态的立体视图；

图9为本发明一种磁场发生线圈的多线圈状态的立体视图；

图10为本发明一种磁场发生线圈的线缆展开后的结构示意主视图；

图11为本发明一种磁场发生线圈的线缆展开后的结构示意俯视图；

图12为本发明一种磁场发生线圈的绕制方法的电缆冲压模具的机构示意图。

具体实施方式

实施例1：

请参见图1-4，一种磁场发生线圈，它包括第一线圈1、第二线圈2、中部导线3；

所述的中部导线3设置在第一线圈1和第二线圈2之间；

所述的第一线圈1、第二线圈2、中部导线3由线缆4绕制而成；

所述的线缆4包括设置在中部导线3处的第一中部电缆41和第二中部电缆43、设置在第一线圈1中的第一环形电缆部42、设置在第二线圈2中的第二环形电缆部44；

所述的第一中部电缆41和第二中部电缆43相互交错重叠设置，且第一中部电缆41位于中部导线3的最上端，第二中部电缆43位于中部导线3的最下端；

位于中部导线3的最上端第一中部电缆41的一端设有接线端411，另一端与第一环形电缆部42相互连接，位于中部导线3的最下端的第二中部电缆43的一端设有接线端411，另一端与第二环形电缆部44相互连接；设置在中部的第一中部电缆41和第二中部电缆43的两端分别与第一环形电缆部42和第二环形电缆部44；

所述的线缆4中的第一中部电缆41、第一环形电缆部42、第二中部电缆43、第二环形电缆部44相互依次设置，首尾连接；

所述的第一线圈1包括若干个堆叠的第一环形电缆部42；

所述的第二线圈2包括若干个堆叠的第二环形电缆部44；

所述的第一中部电缆41、第二中部电缆43的轴线呈平直设置，设置在最上部的第一中部电缆41一端设有接线端411，第一中部电缆41由另一端向一侧弯曲形成第一线圈1的第一环形电缆部42；

所述的第一环形电缆部42呈圆弧形或其他形状；

所述的第一环形电缆部42一端在第一中部电缆41下方位置与第二中部电缆43相互连接，且第一中部电缆41的一端与第二中部电缆43一体设置；

所述的第二中部电缆43位于第一中部电缆41的下部，与第一中部电缆41平行设置；

所述的第一中部电缆41的另一端向与第一环形电缆部42相反一侧弯曲形成第二线圈2的第二环形电缆部44；

所述的第二环形电缆部44的形状与第一环形电缆部42形状相同且对称设置；

所述的第二环形电缆部44一端在第二中部电缆43下方位置与另一个第一中部电缆41相互连接，且第一中部电缆41的一端与第一中部电缆41一体设置；

所述的第一线圈1、第二线圈2最后与设置在最底部的一个第二中部电缆43的一端相互连接后，第二中部电缆43的另一端设有接线端411；

所述的线缆4的横截面可以为矩形，当线缆的横截面为矩形时纵横比小于1：1，且线缆4的横截面的较长边相互平行设置。

使用时，在第一中部电缆41、第二中部电缆43的接线端处通入电流，整个线圈就会产生磁场。

双线圈呈8字形绕制的线圈，会在中部导线3处形成聚焦效果较好的磁场，而且可以达到较高的磁场强度，双线圈产生的磁场在中部导线3的平行方向的形成一个磁场强度的峰值，在垂直于中部导线3方向会形成一个较强的磁场强度的峰值和两个略小的磁场强度峰值。

实施例2：

请参见图1-11，一种磁场发生线圈，它包括第一线圈1、第二线圈2、中部导线3；

所述的中部导线3设置在第一线圈1和第二线圈2之间；

所述的第一线圈1、第二线圈2、中部导线3由线缆4绕制而成；

所述的线缆4包括设置在中部导线3处的第一中部电缆41和第二中部电缆43、设置在第一线圈1中的第一环形电缆部42、设置在第二线圈2中的第二环形电缆部44；

所述的第一中部电缆41和第二中部电缆43相互交错重叠设置，且第一中部电缆41位于中部导线3的最上端，第二中部电缆43位于中部导线3的最下端；

位于中部导线3的最上端第一中部电缆41的一端设有接线端411，另一端与第一环形电缆部42相互连接，位于中部导线3的最下端的第二中部电缆43的一端设有接线端411，另一端与第二环形电缆部44相互连接；设置在中部的第一中部电缆41和第二中部电缆43的两端分别与第一环形电缆部42和第二环形电缆部44；

所述的线缆4中的第一中部电缆41、第一环形电缆部42、第二中部电缆43、第二环形电缆部44相互依次设置，首尾连接；

所述的第一线圈1包括若干个堆叠的第一环形电缆部42；

所述的第二线圈2包括若干个堆叠的第二环形电缆部44；

所述的线缆4的横截面为矩形，线缆的横截面矩形纵横比小于1：1；

所述的第一中部电缆41、第二中部电缆43的厚度为第一环形电缆部42、第二环形电缆部44的1/2，且第一中部电缆41、第二中部电缆43的横截面面积与第一环形电缆部42、第二环形电缆部44的横截面面积相同；

所述的第一中部电缆41的上部表面与第一环形电缆部42、第二环形电缆部44的上表面平齐，下表面与第一环形电缆部42、第二环形电缆部44的下表面有高度差，整体厚度为第一环形电缆部42、第二环形电缆部44的1/2；

所述的第二中部电缆43的下部表面与第一环形电缆部42、第二环形电缆部44的上表面平齐，上表面与第一环形电缆部42、第二环形电缆部44的下表面有高度差，整体厚度为第一环形电缆部42、第二环形电缆部44的1/2；

在绕制线圈时，第一中部电缆41的下表面与第二中部电缆43的上表面相互扣合抵靠，整体厚度与第一环形电缆部42、第二环形电缆部44相同；

所述的第一线圈1、第二线圈2、中部导线3中相邻的第一中部电缆41、第二中部电缆43、第一环形电缆部42、第二环形电缆部44的上下表面均相互抵靠接触设置；

所述的第一中部电缆41、第二中部电缆43的轴线呈平直设置，设置在最上部的第一中部电缆41一端设有接线端411，第一中部电缆41由另一端向一侧弯曲形成第一线圈1的第一环形电缆部42；

所述的第一环形电缆部42呈圆弧形或其他形状；

所述的第一环形电缆部42一端在第一中部电缆41下方位置与第二中部电缆43相互连接，且第一中部电缆41的一端与第二中部电缆43一体设置；

所述的第二中部电缆43位于第一中部电缆41的下部，与第一中部电缆41平行设置；

所述的第一中部电缆41的另一端向与第一环形电缆部42相反一侧弯曲形成第二线圈2的第二环形电缆部44；

所述的第二环形电缆部44的形状与第一环形电缆部42形状相同且对称设置；

所述的第二环形电缆部44一端在第二中部电缆43下方位置与另一个第一中部电缆41相互连接，且第一中部电缆41的一端与第一中部电缆41一体设置；

所述的第一线圈1、第二线圈2最后与设置在最底部的一个第二中部电缆43的一端相互连接后，第二中部电缆43的另一端设有接线端411；

使用时，在第一中部电缆41、第二中部电缆43的接线端处通入电流，整个线圈就会产生磁场。

呈8字形绕制的双线圈，会在中部导线3处形成聚焦效果较好的磁场，而且可以达到较高的磁场强度，双线圈产生的磁场中部导线3的平行方向的形成一个磁场强度的峰值，在垂直于中部导线3方向会形成一个较强的磁场强度的峰值和两个略小的磁场强度峰值。

本设计在相同的匝数线缆绕制的线圈中，具有最小的体积，尤其在两个线圈中部的中部导线3位置，传统的涡线形绕制方法，在匝数相同的情况下，会在中部叠加较多的线缆，且整个中部导线位置的宽度会根据匝数和线缆尺寸的参数增加而增加，同时会在此形成一个较大的磁场区域，磁场面积过大不利于聚焦，而且增加线圈的匝数也会导致整个线圈的径向尺寸变大，进而进一步增大磁场的面积；与传统的交叉绕制的方式相比较，传统的交叉绕制会在两侧的线圈上的相邻的导线间形成间隙，在中部的轴向（线圈轴向）距离较大，进而增加整个线圈的轴向尺寸。采用本设计的结构可以减少线圈的轴向尺寸，而且相互堆叠中部导线3位置会形成一个尺寸适中的中部导线3区域，此区域的宽度不会随着线圈的设计匝数变化而变化，轴向厚度会与两侧的线圈保持相同，以便于控制线圈的整个体积。

同时本设计中的中部导线3线缆的横截面积与其他位置相同，不会影响线圈的整个磁场强度和温度变化。满足了需要使用大电流线圈的要求。

实施例3：

请参见附图1-12，一种磁场发生线圈的绕制方法，包括如下步骤：

S01：根据线圈的设计参数，设计线缆4的第一中部电缆41、第一环形电缆部42、第二中部电缆43、第二环形电缆部44的长度尺寸；

S02：对线缆4中的第一中部电缆41、第二中部电缆43部分进行挤压加工；

S03：对线缆4进行涂漆处理；

S04：绕制线圈，固定线圈；

所述的S01步骤中，第一中部电缆41、第二中部电缆43的长度尺寸为中部导线3位置的长度；

所述的第一环形电缆部42、第二环形电缆部44的长度尺寸为第一线圈1、第二线圈2的圆周长度减去中部导线3长度的差值；

所述的S02步骤包括：

S021：将线缆4的第一中部电缆41放置于第一中部电缆冲压模具51中，第一中部电缆冲压模具51将第一中部电缆41固定，且使得第一中部电缆41的上侧表面贴靠在第一中部电缆冲压模具51的上侧表面；

S022：移动位于第一中部电缆冲压模具51下部的第一中部电缆冲压头52，将第一中部电缆41挤压成具有电缆4的1/2的厚度；

S023：将线缆4的第二中部电缆43放置于第二中部电缆冲压模具53中，第二中部电缆冲压模具53将第二中部电缆43固定，且使得第二中部电缆43的下侧表面贴靠在第二中部电缆冲压模具53的下侧表面；

S024：移动位于第二中部电缆冲压模具53下部的第二中部电缆冲压头54，将第二中部电缆43挤压成具有电缆4的1/2的厚度；

当电缆4处于水平放置，且电缆4的矩形截面的长边一侧位于上方和下方；所述的第一中部电缆冲压模具51、第二中部电缆冲压头54位于电缆4的上方；第一中部电缆冲压头52、第二中部电缆冲压模具53位于电缆4的下方。

所述的S03步骤中，对电缆进行涂漆处理，为将电缆表面均匀包覆绝缘漆；

所述的S04步骤包括：

S041：将线缆4水平放置，使得第二中部电缆43的被挤压一侧向上，与第二环形电缆部44、第一环形电缆部42的表面平齐一侧向下设置：

S042：固定第二中部电缆43，将线缆4的第二环形电缆部44向第二中部电缆43的一侧弯曲缠绕，形成第二线圈2；

S043：将第一中部电缆41放置于第二中部电缆43的正上方，使得第二中部电缆43的上部平面与第二线圈2的上表面相互贴合；

S044：固定第一中部电缆41，将线缆4的第一环形电缆部42向第二中部电缆43的另一侧弯曲缠绕，使其形成第一线圈1；

S045：将第二中部电缆43放置于第一中部电缆41的正上方，使得第二中部电缆43的下部表面与第一中部电缆41的上部表面相互贴合；

S046：重复S042、S043、S044、S045步骤直至线圈达到指定匝数。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。