一种球形可变电感器的制作方法

本实用新型涉及可变电感器技术领域，特别涉及一种球形可变电感器。

背景技术：

球形可变电感器可实现在一定范围内的电感量连续可变，尤其适用于大功率通信设备上使用。公开号为CN103247416B的中国发明专利公开了一种球形可变电感器，其转子线圈包括电连接的两个部分，每部分的转子线圈均呈碗形，两部分的转子线圈分别绕置于圆盘形的第二转子架的上、下两侧，其定子线圈包括电连接的两个部分，每部分的定子线圈均呈碗形，两部分的定子线圈分别于四个C形定子支架的内端绕置，并成前、后侧相对。该专利公开的球形可变电感器具有线圈不便于绕制，特别不便于手工批量绕制的缺点，而且转子线圈和定子线圈均分成电连接的两个部分，在电连接部位会出现焊点，这些因素都使电感量精度较低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种球形可变电感器，便于手工绕制定子线圈和转子线圈，绕制过程中保持定子线圈与转子线圈的连续性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种球形可变电感器，包括转子芯、转子线圈、定子芯、定子线圈、转子支架和定子支架，所述转子芯呈球形，所述转子芯的球形表面分布有螺旋状的第一凹槽，所述转子线圈绕制在所述第一凹槽内，所述定子芯呈空心球形，所述定子芯的球形表面分布有螺旋状的第二凹槽，所述定子线圈绕制在所述第二凹槽内，所述转子芯安装在所述定子芯内，所述转子芯的球心与所述定子芯的球心重合，所述转子芯的一直径上设有对称向外延伸的两个第一固定杆，所述定子芯的一直径上设有对称的两个第一通孔，所述第一固定杆穿过所述第一通孔，所述第一固定杆与所述转子支架转动连接，所述定子芯与所述定子支架固定连接。

进一步的，所述第一固定杆上设有穿线孔，所述转子线圈的端部从所述穿线孔穿过。

进一步的，所述转子芯为空心结构，所述第一固定杆上设有第二通孔作为穿线孔，所述第二通孔与所述转子芯的内腔连通，所述转子芯上设有两个走线孔，所述转子线圈的一端从其中一个所述走线孔伸入所述转子芯的内腔，然后从所述第一固定杆的其中一个第二通孔伸出，另一端从另一个所述走线孔伸入所述转子芯的内腔，然后从所述第一固定杆的另一个第二通孔伸出。

进一步的，所述转子芯为对称设置的两个半球转子芯，两个所述半球转子芯在对接面处设置有卡位连接的卡榫和卡槽。

进一步的，所述定子芯为对称的两个空心半球定子芯，两个所述空心半球定子芯在对接面处设置有沿直径向外延伸的固定块，所述固定块上设有相对应的第三通孔，螺钉穿过两个所述空心半球定子芯的第三通孔与螺母螺接。

进一步的，所述第一固定杆的端部形状为方形。

进一步的，所述定子芯的一直径上设有对称向外延伸的两个第二固定杆，所述第二固定杆与所述定子支架固定连接。

进一步的，还包括步进电机、弹性联轴器、转子连接轴，所述步进电机的输出轴通过所述弹性联轴器与所述转子连接轴固定连接，所述转子连接轴与其中一个所述第一固定杆固定连接，所述转子连接轴与所述转子支架转动连接。

进一步的，还包括电刷，所述电刷包括铜轴承、安装板、弹片和导线，所述铜轴承的外圈固定在所述转子支架上，所述铜轴承的内圈套接在所述转子连接轴上，所述安装板固定在所述转子支架上，所述弹片的两端为水平段，中间为圆弧段，所述弹片两端的水平段均固定在所述安装板上，所述弹片中间圆弧段的外圆面顶压在所述转子连接轴的外圆面上，所述导线一端与所述弹片连接，另一端与所述铜轴承连接，所述定子线圈一端与所述电刷电连接，所述转子线圈一端通过所述转子连接轴与所述电刷电连接。

进一步的，所述安装板水平设置，所述安装板的内侧面中部设有上下贯通的矩形通槽，所述弹片两端的水平段通过螺钉固定在所述安装板的上表面，所述弹片中间的圆弧段从所述安装板的矩形通槽向下伸出，所述转子连接轴位于所述安装板的下方。

本实用新型的有益效果在于：转子芯位于空心的定子芯内，转子线圈单根连续螺旋绕制在第一凹槽内，定子线圈单根连续螺旋绕制在第二凹槽内，保持转子线圈与定子线圈的连续性，且使定子线圈和转子线圈按照预先设定的轨迹绕制，转子线圈和定子线圈的长度一定，从而便于手工绕制，且使手工批量绕制时转子线圈和定子线圈的电感量精度高；转子芯的两个第一固定杆伸出定子芯的两个第一通孔，实现将转子芯安装在空心定子芯内。

附图说明

图1为本实用新型的球形可变电感器的立体图；

图2为本实用新型的球形可变电感器的正视图；

图3为本实用新型的球形可变电感器的左视图；

图4为本实用新型的球形可变电感器的定子芯与转子芯的爆炸图；

图5为本实用新型的球形可变电感器的转子芯的爆炸图；

图6为本实用新型的球形可变电感器的电刷与转子连接轴连接的正视图；

图7为本实用新型的球形可变电感器的电刷与转子连接轴连接的左视图；

图8为本实用新型的球形可变电感器的电刷的爆炸图。

标号说明：

1、转子芯；2、定子芯；3、转子支架；4、定子支架；5、步进电机；6、弹性联轴器；7、转子连接轴；8、电刷；9、摆杆；10、限位开关；

11、第一凹槽；12、第一固定杆；13、走线孔；14、半球转子芯；15、卡榫；16、卡槽；

121、第二通孔；

21、第二凹槽；22、第一通孔；23、空心半球定子芯；24、固定块；25、第二固定杆；

241、第三通孔；

81、铜轴承；82、安装板；83、弹片；84、导线。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图8，本实用新型提供的实施例一为：

一种球形可变电感器，包括转子芯1、转子线圈、定子芯2、定子线圈、转子支架3和定子支架4，所述转子芯1呈球形，所述转子芯1的球形表面分布有螺旋状的第一凹槽11，所述转子线圈绕制在所述第一凹槽11内，所述定子芯2呈空心球形，所述定子芯2的球形表面分布有螺旋状的第二凹槽21，所述定子线圈绕制在所述第二凹槽21内，所述转子芯1安装在所述定子芯2内，所述转子芯1的球心与所述定子芯2的球心重合，所述转子芯1的一直径上设有对称向外延伸的两个第一固定杆12，所述定子芯2的一直径上设有对称的两个第一通孔22，所述第一固定杆12穿过所述第一通孔22，所述第一固定杆12与所述转子支架3转动连接，所述定子芯2与所述定子支架4固定连接。

转子芯1可为空心，也可为实心，转子线圈按照第一凹槽11这一预设的轨迹绕制，转子芯1位于定子芯2内，定子线圈按照第二凹槽21这一预设的轨迹绕制，安装时，将绕制好转子线圈的转子芯1置于空心的定子芯2内，并使两个固定杆伸出两个第一通孔22，然后将定子芯2固定，并在定子芯2上绕制定子线圈，最后将定子芯2固定安装在定子支架4上，将转子芯1转动安装在转子支架3上，使转子线圈和定子线圈均保持单一连续绕制，且绕制长度和轨迹固定，从而保证球形可变电感器的电感量的精度，且便于手工绕制。

进一步的，所述第一凹槽11的宽度与所述转子线圈的直径适配，所述第二凹槽21的宽度与所述定子线圈的直径适配，具体的，第一凹槽11的宽度与转子线圈的直径之间为过盈配合，第二凹槽21的宽度与定子线圈的直径之间为过盈配合，从而使转子线圈和定子线圈便于绕制，且绕制精度高。

优选地，所述第一凹槽11的截面形状为矩形、半圆形或者U形，便于转子线圈的绕制；所述第二凹槽21的截面形状为矩形、半圆形或者U形，便于定子线圈的绕制。

本实用新型提供的实施例二为：

在实施例一的基础上，具体的，所述第一固定杆12上设有穿线孔，所述转子线圈的端部从所述穿线孔穿过。

转子线圈的端部通过穿线孔进行定位，一方面可保护转子线圈，另一方面可提高转子线圈的电感量精度。

本实用新型提供的实施例三为：

在实施例二的基础上，具体的，所述转子芯1为空心结构，所述第一固定杆12上设有第二通孔121作为穿线孔，所述第二通孔121与所述转子芯1的内腔连通，所述转子芯1上设有两个走线孔13，所述转子线圈的一端从其中一个所述走线孔13伸入所述转子芯1的内腔，然后从所述第一固定杆12的其中一个第二通孔121伸出，另一端从另一个所述走线孔13伸入所述转子芯1的内腔，然后从所述第一固定杆12的另一个第二通孔121伸出。

转子线圈在绕制的时候，先从一个第二通孔121进入转子芯1的内腔中，然后经一个走线孔13穿至转子芯1的外部，按照第一凹槽11的轨迹进行绕制，再经另一走线孔13穿至转子芯1的内腔中，并从另一个第二通孔121穿出转子芯1，通过两个第二通孔121对转子线圈的两端进行保护，通过两个第二通孔121和两个走线孔13对转子线圈的两端进行定位，提高转子线圈绕制的精度和稳定性。

优选地，所述第二通孔121沿所述第一固定杆12的长度方向设置，便于加工。

本实用新型提供的实施例四为：

在实施例一、二或三的基础上，具体的，所述转子芯1为对称设置的两个半球转子芯14，两个所述半球转子芯14在对接面处设置有卡位连接的卡榫15和卡槽16。通过卡榫15与卡槽16的卡位连接，使两个半球转子芯14组装成一个转子芯1，结构稳定性好，便于安装。

优选地，两个半球转子芯14在对接面处设置有偶数对卡榫15和卡槽16，且一个半球转子芯14在一个直径方向上设有一个卡榫15和一个卡槽16，一方面使两个半球转子芯14对接后的偶数对卡榫15和卡槽16受力相反，对接后不易打开，结构稳定性好，另一方面容易将两个半球转子芯14做成形状相同的结构，节约加工成本。

本实用新型提供的实施例五为：

在实施例一的基础上，具体的，所述定子芯2为对称的两个空心半球定子芯23，两个所述空心半球定子芯23在对接面处设置有沿直径向外延伸的固定块24，所述固定块24上设有相对应的第三通孔241，螺钉穿过两个所述空心半球定子芯23的第三通孔241与螺母螺接。通过螺钉实现两个空心半球定子芯23的固定连接，安装维护便捷。

本实用新型提供的实施例六为：

在实施例一的基础上，具体的，所述第一固定杆12的端部形状为方形。使转子线圈在运动的过程中不易出现打滑现象，结构稳定性好。

本实用新型提供的实施例七为：

在实施例一的基础上，具体的，所述定子芯2的一直径上设有对称向外延伸的两个第二固定杆25，所述第二固定杆25与所述定子支架4固定连接。便于安装。

进一步的，所述第二固定杆25的端部形状为方形，结构稳定性好。

本实用新型提供的实施例八为：

在实施例一的基础上，进一步的，还包括步进电机5、弹性联轴器6和转子连接轴7，所述步进电机5的输出轴通过所述弹性联轴器6与所述转子连接轴7固定连接，所述转子连接轴7与其中一个所述第一固定杆12固定连接，所述转子连接轴7与所述转子支架3转动连接；还包括摆杆9和两个限位开关10，所述摆杆9一端与另一个所述第一固定杆12固定连接，另一端在两个极限位置分别触碰两个所述限位开关10，所述摆杆9在圆周方向上180°范围内往复摆动。

通过弹性联轴器6、转子连接轴7实现步进电机5与转子芯1的连接，用步进电机5带动转子芯1和转子线圈转动，用步进电机5控制转子线圈转动的角度；用摆杆9和两个限位开关10检测转子线圈是否转动到两个极限位置，使运行精度高。

本实用新型提供的实施例九为：

在实施例八的基础上，进一步的，还包括电刷8，所述电刷8包括铜轴承81、安装板82、弹片83和导线84，所述铜轴承81的外圈固定在所述转子支架3上，所述铜轴承81的内圈套接在所述转子连接轴7上，所述安装板82固定在所述转子支架3上，所述弹片83的两端为水平段，中间为圆弧段，所述弹片83两端的水平段均固定在所述安装板82上，所述弹片83中间圆弧段的外圆面顶压在所述转子连接轴7的外圆面上，所述导线84一端与所述弹片83连接，另一端与所述铜轴承81连接，所述定子线圈一端与所述电刷8电连接，所述转子线圈一端通过所述转子连接轴7与所述电刷8电连接。

具体的，转子支架3与铜轴承81的外圈连接，转子连接轴7与铜轴承81的内圈连接，导线84的另一端也与铜轴承81的外圈连接，导线84的一端与弹片83连接，弹片83的圆弧段在其自身弹力作用下始终顶压在转子连接轴7的外圆面上，转子线圈的一端与转子连接轴7电连接，定子线圈与电刷8电连接，具体的，定子线圈可以与铜轴承81外圈、弹片83或者转子支架3上用来固定铜轴承81、弹片83的螺钉电连接，也就是，通过铜轴承81实现第一重定子线圈与转子线圈的电连接，当电刷8运转时，铜轴承81的内圈与外圈之间相对转动，铜轴承81本身存在一定的圆跳动度，也就存在一定程度的断续连接情况可能，使用弹片83始终向下顶压转子连接轴7，也就是弹片83始终与转子连接轴7电连接，一方面防止铜轴承81转动时出现圆跳动，保证铜轴承81内圈与外圈电连接的稳定性，另一方面弹片83结合导线84从另一条路径实现了转子连接轴7与转子支架3的电连接，也就是实现了定子线圈与转子线圈的第二重电连接，从而使定子线圈与转子线圈之间电连接稳定性好，保证通信设备运行时信号传输的稳定性，避免出现打火、跳火现象，从而避免因打火引起的电磁干扰、电磁辐射等电磁兼容问题，避免电刷8出现粘连、碳化现象，提高通信设备的使用寿命。

再进一步的，所述安装板82水平设置，所述安装板82的内侧面中部设有上下贯通的矩形通槽，所述弹片83两端的水平段通过螺钉固定在所述安装板82的上表面，所述弹片83中间的圆弧段从所述安装板82的矩形通槽向下伸出，所述转子连接轴7位于所述安装板82的下方。

具体的，在安装板82的上表面两端和弹片83两端的水平段上均设有通孔，螺钉穿过安装板82上的通孔和弹片83上的通孔与螺母螺接，实现将弹片83两端的水平段固定在安装板82上；弹片83中间的圆弧段从安装板82的矩形通槽向下伸出顶压在转子连接轴7的外圆面上，则矩形通槽提供了弹片83中部圆弧段的安装空间，矩形通槽的前侧壁起到保护弹片83的作用，防止其他物件触碰到弹片83，保证弹片83工作的稳定性。

工作时，步进电机5带动转子芯1和转子线圈在180°的范围内往复摆动，即电机转动带动球形可变电感器电感量变化，通过两个限位开关10检测，使球形可变电感器转动时在左极限位和右极限位之间摆动，实现电感量的连续可调。

综上所述，本实用新型提供的球形可变电感器，转子芯1和定子芯2为完整的球形结构，转子线圈和定子线圈均按照预设的轨道进行绕制，便于手工绕制，保证手工绕制时电感量的精度，通过步进电机5带动转子芯1和转子线圈往复180°范围内转动进行电感量调节，通过摆杆9和限位开关10进一步保证电感量的调节精度，通过电刷8保证转子线圈与定子线圈的电连接，电刷8结构稳定性好，使球形可变电感器整体上实现电感量的连续可调，且便于手工绕制线圈，便于批量手工绕制，电感量精度高，电刷8性能稳定，不易出现打火、跳火现象，通信稳定性好，且使用寿命长。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。