专利名称：电磁线圈的制作方法
技术领域：
本创作涉及一种电磁线圈，特别涉及一种具有大磁场强度特性的电磁线圈。
背景技术：
根据基本电磁学原理，如果电流流经一螺线圈，那么在所述螺线圈所环绕的内部将产生磁场并延伸向外，而其磁场方向则根据电流方向而定(安培右手定律)。电流愈大或螺线圈的匝数愈多，其可产生的磁场愈大，且磁密度与所述螺线圈的匝数成正比。
参照图1，为了增加线圈可产生的磁场，一种方法为利用铜线11由下往上，再由上往下重复环绕而形成线圈10，用以增加线圈匝数。流经所述线圈10的电流大小取决于其两端电极片12施加的电压和所述铜线11本身的负荷(load)。因此线圈匝数愈多将增加所述铜线11本身的电阻，即增加所谓的负荷，而使得流经其中的电流较小。因此，增加线圈环绕匝数的方法虽可增加磁场的磁密度，但对于整体磁场强度的增加并无太大帮助。
参照图2，一电磁线圈20为利用一截面积较大的平板线21环绕而成，且所述平板线21的两端分别连接电极片22。因为所述平板线21沿其截面的短边方向弯折，所以相较于一般铜线可大幅增加其截面积，因此其本身的负荷较低，而得以改进上述线圈环绕方式无法有效提高磁场强度的缺点。然而，所述平板线21环绕时因其内、外径差异过大，必须施加相当大的力量进行弯曲，而使其制作相当困难。此外，所述平板线2l的内、外缘需分别承受相当大的压缩(compression)和拉伸(tension)残留应力，使得所述平板线21可能因受力过大(例如超过材料的屈服点)而破坏。
虽然，制作平板线式的电磁线圈也可采用铸造的方式，然而其开模的成本相当昂贵，且常因模具本身的尺寸和模流的限制，而无法制作大型的平板线式的电磁线圈。
显然，为因应大型电动机或其它电气装置的需求，如何制作出大型且低负荷的电磁感应线圈，已成为当前重要的课题。
实用新型内容本创作的主要目的为提供一低负荷的电磁线圈，进而提高其可产生的磁场强度，并可符合制作大型化电磁线圈的需求。
为达上述目的，本创作揭示一电磁线圈，其由一平板线束螺旋环绕而成。所述平板线束由复数条导电线组成，且所述平板线束的截面长边所构成的平面的法线方向(normal direction)约与平板线束螺旋行进方向平行，即所述平板线束沿其延伸方向的较宽表面的法线方向约与平板线束螺旋行进方向平行。
所述复数条导电线可排列成单行以组成所述平板线束。如果所述导电线的截面为长方形，那么相邻导电线的长边互相紧邻排列而组成所述平板线束。
当环绕平板线束形成线圈时，实际上各导电线的内、外径相差不大，再加上平板线束中各导电线仍为基本独立的个体，因此即使在较大角度弯曲时，各导电线间紧邻的相对位置仍允许产生部分位移，而十分便于制作。
相较于常规的利用平板线组成的电磁线圈，本创作的电磁线圈相当于将所述平板线利用平板线束代替。如果将所述平板线束制作成约与所述平板线具有相同的截面积，就可以同样达到提供大电流的功效。
另外，为避免通电时因大电流产生的高热，组成电磁线圈的导电线可由中空的导电管替代。通过在所述导电管内通以冷却液，达到优良的散热效率。
在使用导电管的情况下，考虑到环绕时可能因应力产生变形的问题，其优选以圆形环绕。
图1为一常规的电磁线圈的示意图；图2为另一常规的电磁线圈的示意图；图3、4为本创作的第一优选实施例的电磁线圈的分解组合示意图；图5为本创作的电磁线圈的一实施例的平板线束的剖面图；图6为本创作的电磁线圈的另一实施例的平板线束的剖面图；图7为本创作的第二优选实施例的电磁线圈的立体图；图8为图7中沿2-2剖面线的剖面图；图9为本创作的第三优选实施例的电磁线圈的立体图；和图10为图9中沿3-3剖面线的剖面图。
具体实施方式
图3、4为本创作的电磁线圈的分解组合示意图。一电磁线圈30由一平板线束31环绕而成，且所述平板线束31由复数条紧邻排列的导电线33沿其截面的长边方向弯折且螺旋而上，其中所述复数条导电线33可选择彼此相互焊接，或以压迫的方式维持彼此的电性导通。所述平板线束31的两端分别连接两个电极片32，用以连接电源。所述电磁线圈30将产生约平行于所述电磁线圈30的螺旋行进方向的磁场(如图4中的虚线所示)。
图5为图4中沿1-1剖面线的剖面图，用以显示所述平板线束31的组成结构。所述平板线束31的截面为一矩形结构，其长边320所构成平面的法线方向约与所述电磁线圈30的螺旋行进方向平行，即约平行于所述电磁线圈30所产生的磁场方向。所述矩形结构的短边321约垂直于所述长边320，因此其所构成平面的法线方向约与所述电磁线圈30的螺旋行进方向垂直，即约垂直于所述电磁线圈30所产生的磁场方向。
所述平板线束31可由七条铜线311(即导电线33)沿所述长边320的方向按照顺序排列组成。在实际应用上，优选地可采用五到十五条。对于单一铜线311而言，其截面约为正方形，因此在弯曲时不会发生因内、外径差异过大而导致难以制作的情况。
实际制作上，可先将所述七条铜线311的一端焊接于所述电极片32中的一个，等并绕完成后，再焊接另外一端。借此，可因应铜线311并绕的数量较多时，外圈铜线311的长度较长而内圈铜线311较短的情形，而得以根据状况调整其长度。如果铜线311的数目不多，或内、外侧铜线的长度差异不大时，可先将铜线311两端都焊接所述电极片32后，再进行并绕的工作。
参照图6，其显示所述平板线束31的剖面的另一优选实施例。所述平板线束31由七条矩形的铜线411形成单行组成。所述铜线411竖立排列，即所述铜线411的长边422与所述平板线束31剖面的短边421平行，而结合七条铜线411的短边423则可以构成所述平板线束31剖面的长边420。借此，可减少所述平板线束31在环绕线圈时的内、外径差异，其不仅更容易制作，且可进一步减少残留应力的问题。在本实施例中，所述铜线411的长边422介于4到6毫米(mm)，而短边423则介于1到3mm。
上述构成平板线束31的铜线311和411也可以其它金属或导电材料制成的导电线替代，而实际的使用数目可根据不同需要而定。
再参图4，所述平板线束31可约根据矩形进行环绕而形成矩形螺旋的电磁线圈31。矩形螺旋的电磁线圈在转弯处可增加阻抗，进而避免过大的电流发生，而更适合于实际的应用。
当所述平板线束31环绕完成后，可在其外围包覆绝缘布(未图示，而仅露出所述电极片32以供连接。借此，一方面可进行绝缘，另一方面则可辅助所述平板线束31的固定以防止变形。
本创作的电磁线圈与上述常规的两个电磁线圈的特性比较可归纳如表一所示。显然本创作的电磁线圈具有大磁场强度和容易制作的特性。另外，本创作的电磁线圈不需利用模具制作，因此不仅可节省成本，并可制作出大型的电磁线圈。
表一
上述电磁线圈虽然具有制作简单和可负荷大电流的优点，但当使用于高温或不易散热等特殊场合时，将可产生散热不良的问题。
图7显示本创作的另一优选实施例的电磁线圈，图8显示图7中沿2-2剖面线的剖面图，其具有优越的散热特性，而特别适用于高温或散热不良的场合。一电磁线圈70由一平板线束71环绕而成，且所述平板线束71由复数条紧邻排列的导电管73组成并呈圆形螺旋而上，其中所述复数条导电管73可选择彼此相互焊接，或以压迫的方式维持彼此的电性导通。所述平板线束71的两端分别连接两个冷却液接头72，用以将冷却液输入所述导电管73的中空内部732进行冷却。另外，所述平板线束71的两端分别连接两个电极74，进而输入电源。所述导电管73可采用常见的铜管制作，不仅取材方便且成本低廉。所述电磁线圈70将产生约平行于其螺旋行进方向的磁场(如图7中的虚线所示)。如果所述导电管73采用如图4的方形螺旋环绕，因所述导电管73为中空的使得整体结构强度不如实心的导电线，因此其在方形转角处常会发生管内、外应力不均的问题，或甚至发生变形。因此，本实施例采用圆形螺旋环绕，一方面避免变形，另一方面则可使流通其中的冷却液稳定而顺畅地流动，进而增加冷却效果。
实际上，导电管的截面并不限为图8所示的圆形，其也可以为矩形。参照图9和10，其中图10为图9中沿3-3剖面线的剖面图。一电磁线圈90由一平板线束91环绕而成，且所述平板线束91由复数条紧邻排列的导电管93组成并呈圆形螺旋而上。所述平板线束91的两端分别连接两个冷却液接头92，用以将冷却液输入所述导电管93的中空内部932进行冷却。另外，所述平板线束91的两端同样连接两个电极94，用以连接输入电源。与图8不同的是，所述导电管93为方管。但所述导电管93同样采取圆形环绕，以防止变形或内应力的产生。
上述导电管或导电线的外围包覆有绝缘层，使其在平板线束中互为绝缘。
本创作的技术内容和技术特点已揭示如上，然而所属领域的技术人员仍可基于本创作的教示和揭示而进行种种不背离本创作精神的替换和修饰。因此，本创作的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本创作的替换和修饰，并为上述权利要求书所涵盖。
权利要求1.一种电磁线圈，其特征在于包含一呈螺旋环绕的平板线束，其由复数条导电线组成，且所述平板线束的截面长边所构成的平面的法线方向约与平板线束螺旋行进方向平行。
2.根据权利要求1所述的电磁线圈，其特征在于所述复数条导电线沿所述平板线束的截面的长边成单行排列。
3.根据权利要求1所述的电磁线圈，其特征在于所述导电线的截面约为矩形。
4.根据权利要求3所述的电磁线圈，其特征在于相邻导电线的截面的长边互相紧邻排列。
5.根据权利要求4所述的电磁线圈，其特征在于所述导电线的矩形截面的长边方向约与平板线束螺旋行进方向平行。
6.根据权利要求1所述的电磁线圈，其特征在于另外包含分别焊接于所述平板线束两端的两个电极片。
7.根据权利要求1所述的电磁线圈，其特征在于所述平板线束约成矩形环绕。
8.根据权利要求1所述的电磁线圈，其特征在于各导电线包覆有一绝缘层。
9.根据权利要求1所述的电磁线圈，其特征在于所述导电线为导电管形式。
10.根据权利要求9所述的电磁线圈，其特征在于所述平板线束约成圆形环绕。
11.根据权利要求9所述的电磁线圈，其特征在于所述导电管为圆管。
12.一种电磁线圈，其特征在于包含复数条紧邻排列的导电线，各所述复数条导电线沿其截面的长边方向弯折并螺旋而上；和两个电极片，其分别焊接于所述复数条导电线的两端。
13.根据权利要求12所述的电磁线圈，其特征在于所述复数条紧邻排列的导电线彼此相互焊接。
14.根据权利要求12所述的电磁线圈，其特征在于所述复数条导电线约成矩形环绕。
15.根据权利要求12所述的电磁线圈，其特征在于所述复数条导电线的数量为五到十五条之间。
16.根据权利要求12所述的电磁线圈，其特征在于所述导电线为导电管形式。
17.根据权利要求16所述的电磁线圈，其特征在于另外包含两个冷却水接头，分别设于所述复数条导电线的两端用以将冷却液通入所述导电管中进行冷却。
18.根据权利要求16所述的电磁线圈，其特征在于所述导电管为圆管。
19.根据权利要求16所述的电磁线圈，其特征在于所述导电管为方管。
专利摘要本设计揭示一电磁线圈，其是由一平板线束螺旋环绕而成。所述平板线束是由复数条导电线组成，且所述平板线束的截面长边所构成的平面的法线方向约与平板线束螺旋行进方向平行，即所述平板线束沿其延伸方向的较宽表面的法线方向约与平板线束螺旋行进方向平行。所述复数条导电线可按照单行排列的方式组成所述平板线束。如果所述导电线的截面为长方形，那么相邻导电线的长边互相紧邻排列组成所述平板线束。
文档编号H01F7/06GK2829031SQ20052011448
公开日2006年10月18日 申请日期2005年7月28日 优先权日2005年7月28日
发明者李增海 申请人:翊新奈米科技股份有限公司