一种用于电磁发射的冷却式驱动线圈的制作方法

本发明涉及驱动线圈，尤其涉及一种用于电磁发射的冷却式驱动线圈。

背景技术：

1、电磁发射技术是将电能转换成电磁能，结合电磁感应定律和洛伦兹力加速物体使物体达到规定速度的现代发射技术。与常规发射方式相比，电磁线圈发射具有能源安全简便、发射过程可控性好、低发射特征小、高安全性等优点。

2、现有技术中的电磁发生线圈在发射时，其内部绕组中的瞬态的脉冲大电流将产生大量的焦耳热，由于周边绝缘封装导热性能差，绕组中产生的热量无法传递出去，造成内部导线温升，直接影响线圈的电气参数，使得系统参数偏离设计值，触发位置和回路电流均发生变化，直接影响出口速度的精度。

3、此外，绕组的温升会影响线圈内部绝缘材料的性能，导致材料软化，降低其绝缘性能和使用寿命，严重时很有可能使线圈烧坏，造成重大事故。

4、使用传统的冷却方法弊端如下：

5、1、大型电机中采用的冷却方法，将冷却液直接通入导体内部的方式，该方法由于无法承受电磁力而不能适用；

6、2、密闭式空气冷却和浸入式液体冷却液的方式，不适应于电磁发射线圈这种需要将负载发射出去的开放环境；

7、3、设置金属冷却板的方式，一方面存在绝缘隐患，另一方面会改变线圈周围磁场分布从而影响发射性能。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种用于电磁发射的冷却式驱动线圈，用以解决现有技术中绕组产生的热量无法传递出去，导致内部导线温升直接影响出口速度精度的问题。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

3、一种用于电磁发射的冷却式驱动线圈，包括导线绕组、骨架和冷却管；所述导线绕组缠绕于所述骨架上，所述冷却管设置于所述骨架的两个端面，用于对所述导线绕组进行冷却降温。

4、进一步地，还包括导热封装；所述导热封装设置于所述导线绕组之间。

5、进一步地，还包括绝缘封装，用于对所述骨架进行绝缘封装。

6、进一步地，还包括导线连接板；所述导线连接板设置有两个，对称设置于所述骨架的两个端面上。

7、进一步地，所述骨架包括内膛，用于电磁发射物体的发射通道。

8、进一步地，所述骨架还包括冷却管容纳槽和端盖；所述端盖设置于骨架的两端；所述冷却管容纳槽设置于所述端盖上。

9、进一步地，所述冷却管容纳槽的横截面为半圆形。

10、进一步地，所述骨架还包括中间隔板；所述中间隔板设置于所述内膛外周，且所述中间隔板与所述端盖平行设置。

11、进一步地，所述骨架还包括绕组放置槽；所述中间隔板与所述端盖之间以及所述中间隔板之间为绕组放置槽。

12、进一步地，所述冷却管包括多级弯折单元、冷却管出口和冷却管入口。

13、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

14、(1)本发明的用于电磁发射的冷却式驱动线圈包括导线绕组、骨架、导热封装和绝缘封装和冷却管。导线绕组缠绕于骨架上，导线绕组之间采用导热封装进行封装，骨架采用绝缘封装进行封装，冷却管设置于骨架的两个侧面上，用于对导线绕组进行冷却降温。本发明冷却管的设置避免骨架上的导线绕组温升而影响线圈的电气参数，使系统参数偏离设计值；同时，避免触发位置和回路电流发生变化，影响出口速度的精度。

15、(2)本发明导线绕组的外周设置有绝缘封装，绝缘封装采用绝缘材料(如环氧树脂)进行硬化封装，保证导线绕组整体的刚度强度的同时保证了驱动线圈外侧的绝缘性能。同时，绝缘封装能够提供一定的结构强度以保证电磁力作用下驱动线圈不被破坏；此外，电磁发射过程中驱动线圈正负极之间的电压差一般会在kv量级，因此必须通过良好的绝缘封装保证其可靠的绝缘性。

16、(3)本发明骨架两端的端盖上开设有对称设置的冷却管容纳槽，该冷却管容纳槽的凹槽截面为半圆形槽，两个相邻骨架贴合时，相邻冷却管容纳槽的半圆形凹槽截面能够合并成为一个圆形截面的容纳腔，使得两个相邻骨架的冷却管容纳槽恰好能够容纳冷却管。由于骨架之间相互组合时，冷却管突出设置于单个骨架的端盖上，而冷却管的突出部分恰好能够容纳于相邻骨架的冷却管容纳槽内，使得冷却管起到了相邻骨架的限位作用，使得骨架组合时能够不需要外界装置辅助即可确保骨架之间的同轴度，操作方便快捷，且精度高。

17、(4)本发明冷却管包括多个多级弯折单元、冷却管出口和冷却管入口。冷却管出口仅有一个，设置于冷却管的一端，冷却管入口仅有一个，设置于冷却管的另一端，多级弯折单元为蛇形层级结构。由于电磁发射线圈的空间分布电磁场，会在环向的金属结构上形成电压差和感应涡流，改变磁场分布，进而影响发射性能。因此，冷却管设置为断开的环向多级蛇形结构，该设置避免其形成环向回路，同时避免改变电磁发射线圈的空间电磁场分布，影响发射线路和性能。

18、(5)多级弯折单元的弧面部能够平行设置有多个，用于增加多级弯折单元的冷却长度，即增加了冷却管的总体长度，使得冷却管中的冷却液体与骨架的端盖的接触散热面积大幅增加，从而增加了冷却管的冷却效果。

19、(6)本发明多级弯折单元的多个弧面部从内到外其长度以及增加，使得相邻多级弯折单元之间的相邻间隙尽量小，从而能够最大程度的增加多级弯折单元的散热长度，进一步地增加散热效果。

20、(7)本发明冷却管的多级弯折单元中设置在外层的弧面部与设置在内层的弧面部之间的直线距离与导线绕组的绕线厚度相等或者接近，使得端盖上冷却管设置的位置与端盖内导线绕组的位置相对应，即冷却管的内层弧面部尽量贴近导线绕组的内圈，冷却管的外层弧面部尽量贴近导线绕组的外圈。冷却管上述设置的原因是，电磁发射线圈工作过程中产生的热量主要集中在导线绕组上，特别是导线绕组的最内侧的绕组上，冷却管与导线绕组位置对应布置可以最大程度的增加散热效果，同时减少结构和材料浪费。

21、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

技术特征：

1.一种用于电磁发射的冷却式驱动线圈，其特征在于，包括导线绕组(1)、骨架(3)、导热封装(4)、绝缘封装(5)和冷却管(6)；所述导线绕组(1)缠绕于所述骨架(3)上，所述冷却管(6)设置于所述骨架(3)的两个端面，用于对所述导线绕组(1)进行冷却降温。

2.根据权利要求1所述的一种用于电磁发射的冷却式驱动线圈，其特征在于，所述导热封装(4)设置于所述导线绕组(1)之间。

3.根据权利要求2所述的用于电磁发射的冷却式驱动线圈，其特征在于，所述绝缘封装(5)用于对所述骨架(3)进行绝缘封装。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于电磁发射的冷却式驱动线圈，其特征在于，还包括导线连接板(2)；所述导线连接板(2)设置有两个，对称设置于所述骨架(3)的两个端面上。

5.根据权利要求1-3任一项所述的用于电磁发射的冷却式驱动线圈，其特征在于，所述导线绕组(1)为铜带扁线。

6.根据权利要求5所述的用于电磁发射的冷却式驱动线圈，其特征在于，所述铜带扁线的外表面包裹玻璃纤维带和聚酰亚胺薄膜，用于所述铜带扁线之间的层间绝缘。

7.根据权利要求6所述的用于电磁发射的冷却式驱动线圈，其特征在于，所述导线绕组(1)由多组绕组组合而成，多组所述绕组之间平行排列。

8.根据权利要求7所述的用于电磁发射的冷却式驱动线圈，其特征在于，所述绕组包括两饼导线，该两饼导线的绕制方向不同，相互首尾相连。

9.根据权利要求1-3、6-8任一项所述的用于电磁发射的冷却式驱动线圈，其特征在于，所述导热封装(4)采用导热胶封装制成，用于将所述导线绕组(1)上产生的热量传递到所述骨架(3)上。

10.根据权利要求1-3、6-8任一项所述的用于电磁发射的冷却式驱动线圈，其特征在于，所述绝缘封装(5)采用绝缘材料进行硬化封装。

技术总结
本发明涉及一种用于电磁发射的冷却式驱动线圈，属于电磁线圈技术领域，解决了现有技术中绕组产生的热量无法传递出去，导致内部导线温升直接影响出口速度精度的问题。一种用于电磁发射的冷却式驱动线圈，包括导线绕组、骨架、导热封装、绝缘封装、和冷却管；所述导线绕组缠绕于所述骨架上，所述冷却管设置于所述骨架的两个端面，用于对所述导线绕组进行冷却降温。本发明的用于电磁发射的冷却式驱动线圈能够通过冷却管的设置对骨架上缠绕的导线绕组进行降温，避免绕组产生的热量无法传递出去，导致内部导线温升直接影响出口速度精度的问题。

技术研发人员：杨琳,高源,张亚舟,李艳明,赵斌,郑程飞,孟德智
受保护的技术使用者：北京机械设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8