线性涡流制动装置用制动磁极结构的制造工艺的制作方法

本发明属于轨道车辆制动系统技术领域，具体涉及一种适用于磁悬浮列车的制动磁极的制造工艺。

背景技术：

现有磁悬浮列车多采用线性涡流制动装置进行紧急制动。线性涡流制动技术是利用高速条件下，制动磁极通电产生的磁场在侧面导轨产生涡流，根据麦克斯韦定律以及楞次定律，涡流产生的磁场与原磁场相互作用吸引，从而产生了制动力，该制动力通过制动磁极铁芯、磁轭、拉杆组件最终传递到车辆转向架上，从而实现制动。

上海磁悬浮列车最高时速为500km/h,车上使用的线性涡流制动装置用磁极，单个磁极的额定磁动势20.4ka。由于空间和重量等限制比较苛刻，需要产生的磁动势比较大，目前采用铝膜缠绕线圈技术存在制造难度大、造价高、缠绕工艺以及焊接工艺难度大等问题。

新一代磁悬浮列车的最高运行时速为600km/h，根据减速要求，推算出制动磁极需要提供的磁动势高达21.7ka。如果强行加大制动磁极电流，可能会烧坏线圈，造成制动失效，后果严重。在整个产品的结构和尺寸、重量等要求并未有所放松的情况下，对制动磁极的设计来说，极具挑战。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的上述缺点，提供一种线性涡流制动装置用制动磁极结构的制造工艺。

为了解决以上技术问题，本发明提供的磁极结构的制造工艺，包括以下步骤：

步骤1、铁芯外围间隔地布置固定扎带；

步骤2，铁芯外围绑上绝缘层，将固定扎带固定在铁芯外表面；

步骤3、在绝缘层外绕制绕线圈；

步骤4、线圈的外围设置支撑层，并收紧固定扎带，将支撑层和线圈紧固在一起；

步骤5、线圈的一侧放置接线柱，并将线圈的线缆端部脱漆后与压接端子压接，然后压接端子与接线柱焊接固定；

步骤6、将磁极结构放入灌胶模具中进行真空灌胶，并进行固化，完成磁极结构的封装。

磁极结构主要由环氧树脂封装层、玻纤网、绝缘胶带、热缩扎带、铁芯、线圈组件以及接线柱组成。铁芯为导磁性较好的低碳钢，导磁性好而且强度高，主要有导通磁路以及传递制动力作用；绝缘胶带主要起到了铁芯与漆包线之间的电气隔离和机械隔离；线圈组件为励磁部分，主要通电后产生强大的磁动势；接线柱是电气接口，将外界能量引入线圈组件；热缩扎带将线圈与支撑层（玻纤网）进行热缩紧固，保证了无骨架线圈不会松散；支撑层（玻纤网）的加入可以进一步加强封装层的机械强度；环氧树脂封装层是绝缘胶层，一方面增加封装区域内的机械强度，另一方面起到了绝缘和防潮作用。

由于现有磁极结构采用的是铝漆包线，接线柱是黄铜，两者的互焊性比较差，严重影响了生产的进度和产品本身的焊接强度。本发明设计了一种出线结构形式，较好地避免了上面的问题，在脱漆后的漆包线上使用与铜易焊接而且导电性良好的压接端子压接，使导线和压接端子硬性结合，然后将压接端子与接线柱进行焊接，该方式即保证了电路的完整性，由于压接端子（采用铜材质，例如h59，h62等）与铜之间良好的焊接性，最终焊接的机械强度十分牢靠。

本发明具有以下优点：

1、用铝制漆包线进行绕制绕组，省去了对绝缘薄膜的独立控制要求以及不存在铝膜和绝缘膜换行后折叠情况，大大降低了成本和绕制工艺难度；

2、线圈缠绕好后，用热缩扎带进行热缩紧固，保证了无骨架线圈不会松散。

3、在漆包线上压接与铜易焊金属材料（例如铜），然后将其直接和接线柱焊接起来，该优化方法使焊接处由4处减少为2处，且增加焊接强度和可靠性；

4、利用环氧树脂真空封装，大大减少了产品中空气气隙含量，增加最终产品的导热性能和绝缘性能。

本发明工艺制备的磁极结构，在不改变原有磁极产品尺寸的情况下，磁极额定功率可达到3.2kw，磁动势能达到21.7ka，耐热温度不小于f级（155℃），ip等级满足ip67，绝缘耐压满足ac2.4kv（1khz）持续1min强度，重量不大于24kg。可以满足新一代磁悬浮列车用对制动磁极的要求。

附图说明

图1是制动磁极的俯视图。

图2是图1的a-a剖视图。

图3是制动磁极的出线方式示意图。

图4是制动磁极横截面局部放大图。

图5是热缩扎带在铁芯上固定示意图。

图6是真空灌胶示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至图4所示，本实施例工艺所要制造的磁极结构，该磁极结构适用于磁悬浮列车线性涡流制动装置，磁极结构的尺寸为：长382.5mm，宽167mm，高51mm。制动磁极主要包括有铁芯5、绝缘胶带3、线圈6、热缩扎带2、玻璃纤维网层4、环氧树脂封装层1和接线柱7。

其中，铁芯5，选用导磁性好而且强度高的低碳钢，用于导通磁路和传递制动力。在满足磁通要求的情况下，铁芯5的倒角应不小于28mm，可以防止漆包线在倒角与直边交界处凸起情况，一方面防止漆包线局部受力容易损伤，一方面防止线圈尺寸超出设计要求。铁芯5外周的上下各设置有一圈内凹的台阶c，线圈的线缆绕设于所述两个台阶之间的区域的外围。内凹台阶尺寸约为宽2mm，高4mm，该台阶预留一定的空间，在该空间内环氧树脂固化后，在一定程度上阻碍了线圈组件在轴向方面的位移。

绝缘胶带3，设置于铁芯5外围（两个台阶之间的区域），用于隔绝线圈4和铁芯5。

线圈6，采用铝漆包线绕设于绝缘胶带3外围，通电后用于产生磁动势。本例中，绝缘胶带3采用玻璃纤维材质的绝缘胶带。

玻璃纤维网层4，设置于线圈外围，用于提高封装强度。本例中的玻璃纤维网4，除此之外还可以采用其他具有较高强度的网状结构材质，如碳纤维网等的。

热缩扎带4，沿铁芯5外围间隔的设置，用于固定线圈6，以及将线圈6和支撑层2固定在一起。本例中，先利用绝缘胶带3将热缩扎带4间隔的固定于铁芯5外围，然后再绕线圈6。这样有利于热缩扎带4的固定和线圈6的绕制。综合考虑尺寸限制、强度等要求热缩扎带厚度不低于0.3mm。

环氧树脂封装层1，包裹于磁极结构外，用于对线圈6进行封闭并将其紧固于铁芯外。

接线柱7,接线柱7与线圈6的线缆端部之间通过压接端子8电连接，环氧树脂封装层1将接线柱7固定于与线圈6的一侧。压接端子8为铜材质。

如图3所示，线圈6的线缆端部脱漆，与压接端子8压接，压接端子8与接线柱7焊接固定（图中b为焊接处），线圈6的线缆端部靠近压接端子8处包裹有热缩套管9。

本实施例制动磁极的制造工艺，包括以下步骤：

步骤1、铁芯5外围间隔地布置热缩扎带4,具体的，如图5所示利用胶水将热缩扎带4固定在铁芯上的对应位置，保证热缩扎带4在漆包线缠绕过程中不发生位移；

步骤2，铁芯5外围绑上绝缘胶带3，将热缩扎带4固定在铁芯5外表面；

步骤3、在绝缘胶带3外绕制绕线圈6；

步骤4、线圈6的外围设置支撑层2，并收紧热缩扎带4，将玻璃纤维网2和线圈6紧固在一起；

步骤5、线圈6的一侧放置接线柱7，并将线圈6的线缆端部脱漆后与压接端子8压接，线圈6的线缆端部靠近压接端子8处包裹绝缘套管9（本例中，绝缘套管9为热缩管），然后压接端子8与接线柱7焊接固定；

步骤6、如图6所示，将磁极结构放入灌胶模具11中，将灌胶模具放入真空箱13内，进行真空灌胶，注胶口12位于灌胶模具11的底部。本实施例中，利用环氧树脂胶对产品进行封装，使线圈6和接线柱7得到固定，并且增加封装区域内的机械强度，起到了绝缘和防潮的作用。灌胶完后将灌胶模具放在恒温箱内固化，按照环氧树脂胶的固化要求进行分阶段固化：6h，80℃-2h，90℃-2h，100℃-8h，130℃，固化完成后，冷却脱模。

本发明创新点在于：

1、使用铝制漆包线进行绕制绕组，省去了对绝缘薄膜的独立控制要求以及不存在铝膜和绝缘膜换行后折叠情况，大大降低了成本和绕制工艺难度；

2、线圈缠绕好后，用热缩扎带进行热缩紧固，保证了无骨架线圈不会松散。

3、在漆包线上压接与铜易焊金属材料（例如铜），然后将其直接和接线柱焊接起来，本工艺改进即降低了成本、保证了电路的完整性、且增加焊接强度和可靠性；

4、环氧树脂灌胶封装选用真空封装，而且灌胶从底部灌胶，大大减少了产品中空气气隙含量，增加最终产品的导热性能和绝缘性能。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。