专利名称：水冷式励磁线圈的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电动振动台的冷却系统，具体涉及一种具有较佳冷却效果 的电动振动台用水冷式励磁线圈。
背景技术：
电动振动台由于需要在励磁线圈中通入电流来实现在工作气隙中的恒定磁 场和驱动线圈的交变磁场，由于电阻的影响励磁线圈会产生一定的热量，为了 保证振动台能长时间工作，需要对励磁线圈进行冷却。电动振动台的冷却方式
分为自然冷却、风冷、液体冷却和其他方式；液体冷却由于使用油或水等液体 作为冷却介质能实现较好的强制冷却，冷却效率高，在大、中型电动振动台中 得到广泛的应用。
目前，国内和国际的水冷式电动振动台的励磁线圈普遍采用空心导线绕组 的平面螺旋线圈盘叠片模式；将一个励磁线圈分成至少两个单元绕组，每个单 元绕组先由空心铜管平面螺旋盘绕成单层线圈盘，再将偶数个单层线圈盘上下 叠合构成，其中，管头和管尾分别位于第一层和最后一层的外圈上，单层线圈 盘之间的空心铜管采用拼接或连续实现贯通；每个单元绕组中的空心管道构成 一个冷却水循环的分支回路；然后将各单元绕组上下叠合，第一单元绕组的管 头作为励磁线圈的一个电源端，管尾与下一单元绕组的管头电连接，最后一个 单元绕组的管尾作为励磁线圈的另一个电源端。这样的励磁线圈结构由于水流 通道长达二圈或二圈以上，在lMPa的压力下流量损耗较大，冷却效果不好。
例如从上世纪80年代英国LDS公司就开始使用的水冷式电动振动台励磁 线圈，它由多个双盘式叠片绕组构成，所述双盘式叠片绕组由上、下两层单盘 式绕组串联形成，所有双盘式叠片绕组纵向叠加，其中，各双盘式叠片绕组管 腔并联构成并联冷却水路，各双盘式叠片绕组管体串联焊接构成电路串联的励 磁线圈，每个双盘式叠片绕组由一根空心管导线从中间向两端盘绕而成，其中， 一层单盘式绕组正向盘绕形成，而另一层单盘式绕组反向盘绕形成，两个盘式绕组中间无接头连接。采用两两线圈盘直接由足够长的矩形或方形空心导线绕 制成双层或多层平面螺旋线圈叠片，再由并联连接冷却水，该技术方案虽然解 决了盘片绕组中绕组中间接头连接的问题，但由于两平面螺旋线圈盘之间通过 矩形或者方形铜线串联绕组，要求的铜线长度长，经实际应用，采用如上结构 的励磁线圈盘在大推力振动试验中励磁线圈的温升达到40'C左右，不能达到振 动试验的技术要求，而且如果励磁线圈长期处于这么高的温度下不仅会影响励 磁线圈的寿命；也会因为励磁线圈过热而在盘片绕组的接头部位出现冷却水泄
漏等问题。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种冷却效果佳、制作工艺更加简单、冷 却水的接入和接出更加方便的水冷式励磁线圈，解决了现有励磁线圈冷却效果 差、冷却水容易泄漏等缺陷。
为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案如下
一种水冷式励磁线圈，包括由矩形空心铜线绕制而成的平面螺旋线圈盘， 其特征在于所述平面螺旋线圈盘上下叠合组成励磁线圈绕组，相邻平面螺旋线 圈盘为反向盘绕结构，每个平面螺旋线圈盘的外圈管端和内圈管端分别作为冷 却水的连接端，各平面螺旋线圈盘间为水路并联、电路串联连接结构。
具体的讲，所述各平面螺旋线圈盘的外圈管端和内圈管端均并联接入冷却 水管的进水端和出水端，每个平面螺旋线圈盘作为一个封闭的冷却水通道，形 成各层平面螺旋线圈盘冷却并联的回路。
所述两个相邻的平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端焊接有一T形三通连接器，
所述T形三通连接器的两直通端口分别与两个内圈铜线末端焊接固定，另一端
口作为冷却水进、出水端。
所述T形三通连接器将两个平面螺旋线盘的内圈铜线末端进行电串联连接， 所述T形三通的另一端口将冷却水电绝缘导出。
所述励磁线圈绕组的第一平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端与第二平面螺旋
线圈盘的内圈铜线末端焊接T形三通连接器，两个内圈铜线末端形成电串联结 构；所述第三平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端与第四平面螺旋线圈盘的内圈铜 线末端也焊接T形三通连接器，将该两个内圈铜线末端形成电串联结构，依次 类推，形成整个励磁线圈绕组中各平面螺旋线圈盘电串联结构，各T形三通连接器的另一端口作为冷却水进水端或出水端实现冷却水的并联结构。
所述励磁线圈绕组的相邻平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端设置有将二者固 定连接的焊接点形成电串联连接结构，两内圈铜线末端连接冷却水导管将冷却 水电绝缘导入或导出。
所述励磁线圈绕组的第一平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端与第二平面螺旋 线圈盘的内圈铜线末端设置焊接点形成两个内圈铜线末端的电串联连接结构； 所述第三平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端与第四平面螺旋线圈盘的内圈铜线末 端也设置焊接点形成两个内圈铜线末端的电串联连接结构，依次类推，形成整 个励磁线圈绕组中各平面螺旋线圈盘的电串联连接。
所述励磁线圈绕组的相邻两平面螺旋线圈盘的外圈末端采用T形三通连接 器或焊接点形成电串联连接结构。
该水冷式励磁线圈盘虽然仍采用了平面螺旋线圈盘上下叠合的结构，但是 将每层平面螺旋线圈盘作为一个封闭的水流通道，实现了水冷式励磁线圈单个 冷却水通道的最短化设计。通过电串联连接和冷却水并联连接，使绕制形成励 磁线圈的矩形空心铜线得到大大縮短，冷却水在比现有技术更短的空心铜线内 流通，能形成较大的热交换温差，将线圈产生的热量迅速带出振动系统，这完 全避免了现有技术中采用矩形空心铜线串联绕制形成双层或多层线圈盘，热量 不能迅速带出的缺陷。
所有平面螺旋线圈盘的内圈管端和外圈管端均可以采用T形三通连接器或 焊接点实现相邻平面螺旋线圈盘的电串联连接，T形三通连接器还可以实现两个
平面螺旋线圈盘的冷却水通道并入一个进水端或出水端，更方便冷却水的接入 或导出。对于每个平面螺旋线圈盘的冷却水的导入或导出，即可以采用每个平 面螺旋线圈盘的内圈末端和外圈末端连接一导水管，然后导水管再接入冷却水 集合管的形式，也可采用将各个平面螺旋线圈盘的末端直接并入冷却水集合管 的形式。焊接点间隔设置在两个相邻平面螺旋线圈盘的铜线末端，对冷却水的 接入和到处不会造成任何比例影响，方便的实现每层线圈盘的水路单进单出而 达到更好的冷却效果。
本实用新型的有益效果在于，该水冷式励磁线圈结构设计合理，将冷却水
的流通距离减小到最短，实现了冷却水的高效冷却效果，能将10 36吨的大型 电动振动台励磁线圈的最高温升控制在3(TC以下，这无疑更符合振动试验的技 术要求。该水冷水励磁线圈可以使绕制励磁线圈的空心铜线的内孔径更小，有效提高空心铜线的电导率，消除励磁线圈因通入较大电流而过热的缺陷。同时 该励磁线圈的制备工序简单，能够更方便的实现冷却水的低压导入和导出，并 有效减少了因励磁线圈过热而导致的接口处冷却水容易泄露的问题。该水冷式 励磁线圈可以应用于各种大、中型电动振动台的使用。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的阐述。
图1是本实用新型中励磁线圈绕组的部分绕制结构示意图； 图2是本实用新型实施例1中两个平面螺旋线圈盘的冷却水导入和导出结构 示意图3是图2的立体结构示意图4是本实用新型实施例2中两个平面螺旋线圈盘的电连接结构示意图。
具体实施方式
实施例1 如图1所示，该水冷式励磁线圈由较小内孔径的矩形空心铜线 绕制而成的多个平面螺旋线圈盘组成，各个平面螺旋线圈盘上下叠合，每个平 面螺旋线圈盘的外圈管端和内圈管端分别作为冷却水连接端。上下叠合的平面 螺旋线圈盘1、 2、 3和4之间为相邻平面螺旋线圈盘间反向旋转盘绕结构，剩 余的平面螺旋线圈盘的结构与之相同，第一平面螺旋线圈盘1和第三平面螺旋 线圈盘3的绕制方向相同，第二平面螺旋线圈盘2和第四平面螺旋线圈盘4的 绕制方向相同，第一、第二、第三和第四平面螺旋线圈盘的外圈管端11、 21、 31和41位于励磁线圈的同一侧，且相对引出，各平面螺旋线圈盘的内圈管端也 以同样的结构引出。这样可以方便的实现每层线圈盘的冷却水路单进单出和电 串联连接。每个平面螺旋线圈盘均作为一个封闭的冷却水通道，所有的单个平 面螺旋线圈盘间的冷却水通道均为并联设置。
如图2和图3所示，两个相邻反向盘绕的第一平面螺旋线圈盘1和第二平 面螺旋线圈盘2的内圈铜线末端12和22间焊接有一 T形三通连接器5， T形三 通连接器5的两直通端口分别与两个内圈铜线末端12和22焊接固定，形成两 个平面螺旋线圈盘的电串联连接，T形三通连接器的另一端口弯曲后作为冷却出 水端。第一和第二平面螺旋线圈盘的外圈管端11和21作为冷却水进口端，形 成两个平面螺旋线圈盘的水路并联结构，还可将第三平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端与第四平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端也焊接T形三通连接器，将该两 个内圈铜线末端形成电串联结构。第二层平面螺螺旋线圈盘的外圈铜线末端与 第三层平面螺旋线圈盘的外圈铜线末端采用T形三通连接器或者焊接点实现电 串联。依次类推，形成所有平面螺旋线圈盘电串联结构，
实施例2如图1所示，该水冷式励磁线圈由较小内孔径的矩形空心铜线绕 制而成的多个平面螺旋线圈盘组成，各个平面螺旋线圈盘上下叠合，每个平面 螺旋线圈盘的外圈管端和内圈管端分别作为冷却水连接端。上下叠合的平面螺
旋线圈盘1、 2、 3和4之间为相邻平面螺旋线圈盘间反向旋转盘绕结构，剩余 的平面螺旋线圈盘的结构与之相同，第一平面螺旋线圈盘1和第三平面螺旋线 圈盘3的绕制方向相同，第二平面螺旋线圈盘2和第四平面螺旋线圈盘4的绕 制方向相同，第一、第二、第三和第四平面螺旋线圈盘的外圈管端11、 21、 31 和41位于励磁线圈的同一侧，且相对引出，各平面螺旋线圈盘的内圈管端也以 同样的结构引出。这样可以方便的实现每层线圈盘的冷却水路单进单出和电串 联连接。每个平面螺旋线圈盘均作为一个封闭的冷却水通道，所有的单个平面 螺旋线圈盘间的冷却水通道均为并联设置。
如图4所示，该水冷式励磁线圈的各层平面螺旋线圈盘间的电连接为串联 结构，最上层的第一平面螺旋线圈盘1的外圈铜线末端作为电输入端，其内圈 管端12与相邻第二层平面螺旋线圈盘2的内圈管端22的两个铜线末端通过外 部焊接固定点6实现两个平面螺旋线圈盘的电串联连接，第二层平面螺旋线圈 盘的外圈铜线末端与第三平面螺旋线圈盘的外圈同线末端也采用焊接点形成电 串联连接结构，第三平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端与第四平面螺旋线圈盘的 内圈铜线末端也设置焊接点形成两个内圈铜线末端的电串联连接结构，以此类 推，可实现整个励磁线圈平面螺旋线圈盘的电串联连接。
该水冷式励磁线圈的制备工艺简单，可以选用内径更小，电导率更大的矩 形空心铜线绕制平面螺旋线圈盘，然后将各平面螺旋线圈盘进行反绕制方向叠 加，通过T形三通连接器或焊接点实现每两个平面螺旋线圈盘的内圈管端或外 圈管端的电串联连接。这样就可以通过在励磁线圈的最上层和最下层平面螺旋 线圈盘间设置导线，即可方便的实现电的引入和引出。
该水冷式励磁线圈在作业时，可以根据通入电流的情况，选择冷却水的通 入压力，由于采用了较大电导率的导线，可将励磁线圈的产热进一步降低，从 而可将冷却水的通入压力降低，保持真个水冷式励磁线圈的温度在合理的范围内。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施 方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉 本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同 范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述 的图例。
权利要求1.一种水冷式励磁线圈，包括由矩形空心铜线绕制而成的平面螺旋线圈盘，其特征在于所述平面螺旋线圈盘上下叠合组成励磁线圈绕组，相邻平面螺旋线圈盘为反向盘绕结构，每个平面螺旋线圈盘的外圈管端和内圈管端分别作为冷却水的连接端，各平面螺旋线圈盘间为水路并联、电路串联连接结构。
2. 根据权利要求l所述的水冷式励磁线圈，其特征在于所述各平面螺旋线圈盘的外圈管端和内圈管端均并联接入冷却水管的进水端和出水端，每个平面 螺旋线圈盘作为一个封闭的冷却水通道，形成各层平面螺旋线圈盘冷却并联的 回路。
3. 根据权利要求l所述的水冷式励磁线圈，其特征在于所述两个相邻的平 面螺旋线圈盘的内圈铜线末端焊接有一 T形三通连接器，所述T形三通连接器 的两直通端口分别与两个内圈铜线末端焊接固定，另一端口作为冷却水进、出 水端。
4. 根据权利要求3所述的水冷式励磁线圈，其特征在于所述T形三通连接 器将两个平面螺旋线盘的内圈铜线末端进行电串联连接，所述T形三通的另一 端口将冷却水电绝缘导出。
5. 根据权利要求3所述的水冷式励磁线圈，其特征在于所述励磁线圈绕组 的第一平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端与第二平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端 焊接T形三通连接器，两个内圈铜线末端形成电串联结构；所述第三平面螺旋 线圈盘的内圈铜线末端与第四平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端也焊接T形三通 连接器，将该两个内圈铜线末端形成电串联结构，依次类推，形成整个励磁线 圈绕组中各平面螺旋线圈盘电串联结构，各T形三通连接器的另一端口作为冷 却水进水端或出水端实现冷却水的并联结构。
6. 根据权利要求l所述的水冷式励磁线圈，其特征在于所述励磁线圈绕组 的相邻平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端设置有将二者固定连接的焊接点形成电 串联连接结构，两内圈铜线末端连接冷却水导管将冷却水电绝缘导入或导出。
7. 根据权利要求6所述的水冷式励磁线圈，其特征在于所述励磁线圈绕组 的第一平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端与第二平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端 设置焊接点形成两个内圈铜线末端的电串联连接结构；所述第三平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端与第四平面螺旋线圈盘的内圈铜线末端也设置焊接点形成两 个内圈铜线末端的电串联连接结构，依次类推，形成整个励磁线圈绕组中各平 面螺旋线圈盘的电串联连接。
8.根据权利要求l所述的水冷式励磁线圈，其特征在于在于所述励磁线圈 绕组的相邻两平面螺旋线圈盘的外圈末端采用T形三通连接器或焊接点形成电 串联连接结构。
专利摘要水冷式励磁线圈，包括由矩形空心铜线绕制而成的平面螺旋线圈盘，平面螺旋线圈盘上下叠合组成励磁线圈绕组，相邻平面螺旋线圈盘为反向盘绕结构，每个平面螺旋线圈盘的外圈管端和内圈管端分别作为冷却水的连接端，各平面螺旋线圈盘间为水路并联、电路串联连接结构。该线圈将冷却水的流通距离减小到最短，实现了高效冷却效果，能将励磁线圈的最高温升控制在30℃以下，该水冷水励磁线圈可以使绕制励磁线圈的空心铜线的内孔径更小，有效提高空心铜线的电导率，消除励磁线圈因通入较大电流而过热的缺陷。同时该励磁线圈的制备工序简单，更方便的实现冷却水的低压导入和导出，该水冷式励磁线圈可以应用于各种大、中型电动振动台的使用。
文档编号G01M7/02GK201152804SQ20082000079
公开日2008年11月19日 申请日期2008年1月23日 优先权日2008年1月23日
发明者叶腾波, 吴国雄, 俊 陈 申请人:苏州东菱振动试验仪器有限公司