创建密集堆积精密排列分层缠绕的电磁线圈的装置和方法与流程

本发明一般涉及电磁线圈的制造。更具体地，本发明涉及一种用于创建用于电动机、音圈和电流计等的密集堆积的、精密排列的、分层缠绕的电磁线圈的装置和方法。

背景技术：

1、小型线圈中的堆积(packing)密度决定了线圈的效率，因此对设备的整体性能很重要。使用分层缠绕来创建高堆积密度线圈的理念已被有效建立，并且可以通过cnc线圈缠绕机来轻松实现。目前创建分层缠绕的线圈的方法涉及到cnc绕线机在芯轴上的使用。然而，这些机器的显著限制是线圈的几何形状必须基本上是平面的。该方法不允许创建复杂3d几何形状，也不允许精密的导线堆积。此外，当试图生成更复杂的几何形状时，缠绕、然后重塑这些线圈将会导致重大风险，致使导体发生电气或机械故障。目前方法的另一个问题是，在缠绕后对导线进行加热，不能总是达到最终产品的理想形状转换。

2、因此，长久需要一种用于创建密集堆积的、精密排列的、分层缠绕的电磁线圈的装置和方法，来克服困扰上面讨论的现有系统和方法的问题。

技术实现思路

1、本公开实施例提出，通过在特定位置精确放置导线，并在放置导线时将导线粘附到相邻导线上的方式，来制造密集堆积的、精密排列的、分层缠绕的电磁线圈，可以确保当线圈被转移到其最终外壳中时位置不会移动。

2、本公开实施例提出，以与3d打印机如何使用塑料细丝创建3d模型相似的方式在构建平台上铺设导线。相对于平台具有多个自由度的分配器用于将铜线或其他导电材料铺设到平台上，同时分配器和平台相对彼此移动。典型的3d打印机和cnc机支持3个轴(例如，x轴、y轴和z轴)上的平移。本公开实施例提供4轴或5轴控制，以允许更灵活地将导线铺设成不同几何形状设置。该方法将允许创建复杂的线圈设计并且可以使线圈容易地从设备移出并插入到最终外壳中。

3、实施例的一个示例应用是创建精密的高性能马达设计，特别是在马达设计是非常小或复杂的情况下。其他应用包括电流计、助听器、音圈、螺线管等的制造。

4、本公开的一个实施例提供了一种用于创建电磁线圈的装置，包括：平台，用于构建所述线圈；分配器，被配置为经由喷嘴分配导线；导线馈线器，被配置为馈送所述导线穿过所述分配器；涂层施加器，被配置为向所述导线施加粘合性保护层，使得当所述导线的一部分与所述导线的另一部分相邻铺设时，各个所述部分的所述粘合性保护层彼此粘合在一起；一个或多个致动器，被配置为向所述分配器和/或所述平台提供至少三个自由度；以及处理器，被配置为控制所述一个或多个致动器来移动所述分配器和/或所述平台，使得导线被分配到相对于所述平台的指定位置处；其中，所述处理器基于存储在存储器中的程序，控制所述一个或多个致动器，所述程序包含用于根据预定图案铺设所述导线的指令。

5、本公开的一个实施例提供了一种创建电磁线圈的方法，包括：提供用于构建所述线圈的平台；经由分配器的喷嘴分配导线；通过馈线器馈送所述导线穿过所述分配器；通过涂层施加器向所述导线施加粘合性保护层，使得当所述导线的一部分与所述导线的另一部分相邻铺设时，各个所述部分的所述粘合性保护层彼此粘合在一起；通过一个或多个致动器，向所述分配器和/或所述平台提供至少三个自由度；以及通过处理器，控制所述一个或多个致动器来移动所述分配器和/或所述平台，使得导线被分配到相对于所述平台的指定位置处；其中，对所述一个或多个致动器的控制是基于存储在存储器中的程序的，所述程序包含用于根据预定图案铺设所述导线的指令。

技术特征：

1.一种用于创建电磁线圈的装置，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个致动器还被配置为随着所述移动方向相对于所述平台旋转所述分配器，使得所述导线在被铺设时保持最佳馈送角度。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述分配器包括倾斜喷嘴头，以允许所述导线以小的馈送角度被铺设到所述平台上。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述导线包括导体芯和绝缘涂层。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述绝缘涂层包括瓷釉电气绝缘层。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述粘合性保护层是可固化的环氧树脂层。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述涂层施加器被集成到所述分配器中。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述粘合性保护层包括热塑性塑料，所述分配器还被配置为对所述热塑性塑料加热以使能粘合。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述粘合性保护层包括化学反应材料，所述分配器还被配置为向所述粘合性保护层施加化学物质以使能粘合。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述平台涂覆有胶粘层，以允许导线的初始层附着到所述平台上。

11.根据权利要求7所述的装置，其中，所述平台被加热，以允许导线的初始层附着到所述平台上。

12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述平台还包括芯轴，所述芯轴被配置为当所述芯轴绕轴旋转时，允许所述导线围绕所述芯轴被缠绕。

13.根据权利要求1所述的装置，还包括一个或多个附加分配器，被配置为将一根或多根附加导线铺设到所述平台上。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述导线馈线器包括一个或多个齿轮，被配置为夹住并推动所述导线穿过所述分配器。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述一个或多个齿轮的咬合被配置为保持任一导线绝缘完好。

16.根据权利要求1所述的装置，其中，所述涂层施加器被配置为向所述导线施加一层或多层附加涂层。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，最外部涂层为所述粘合性保护层，内部涂层为绝缘涂层。

18.一种创建电磁线圈的方法，包括：

技术总结
一种用于创建电磁线圈的装置，包括：用于构建所述线圈的平台；用于经由喷嘴分配导线的分配器；用于馈送导线穿过分配器的导线馈线器；涂层施加器，用于向导线施加粘合性保护层，使得当导线的一部分与导线的另一部分相邻铺设时，各个部分的粘合性保护层彼此粘合在一起；一个或多个致动器，用于向分配器和/或平台提供至少三个自由度；以及处理器，用于控制一个或多个致动器来移动分配器和/或平台，使得导线被分配到相对于平台的指定位置处；其中，处理器基于存储在存储器中的程序控制一个或多个致动器，该程序包含用于根据预定图案铺设导线的指令。

技术研发人员：J·布鲁克,S·巴顿,S·巴科斯,C·B·坎迪洛罗
受保护的技术使用者：统雷测量系统有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16