專利名稱:緊致線圈的燒結(jié)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本說(shuō)明書(shū)中的緊致線圈(Kompaktspule)是指使用至少被一層絕緣材料包裹的導(dǎo)線,一匝挨一匝纏繞制成的線圈,并且線圈各匝之間通過(guò)選擇導(dǎo)線的合適的外部涂層和或通過(guò)合適的方法在機(jī)械上互相固結(jié)。通常選擇合適的導(dǎo)線外表面,并通過(guò)以下方法使該外表面在纏繞過(guò)程中機(jī)械上互相固結(jié)僅依靠熱作用的方法、使用溶液并利用熱作用的方法、添加紫外線照射硬化的粘合劑并照射紫外線的方法、使用其他類型的粘合劑的方法;或在纏繞后使用熱處理的方式使導(dǎo)線外表面機(jī)械上互相固結(jié)。
背景技術(shù):
緊致線圈已經(jīng)在越來(lái)越多的場(chǎng)合被人們使用,例如以電動(dòng)力學(xué)原理工作的麥克風(fēng)、耳機(jī)和揚(yáng)聲器等。此類線圈通常由所謂的漆包線制成。這種導(dǎo)線的最上層(最外層)漆皮在受熱時(shí)會(huì)變軟,直到變成半流體狀態(tài),這時(shí)通過(guò)加壓和冷卻可以使各漆皮層相互固結(jié)。一種常用的方法是,在纏繞的過(guò)程中用熱空氣加熱導(dǎo)線,使相互接觸的各漆皮之間在纏繞中相互固結(jié)。
當(dāng)然,在繞制線圈時(shí)引入的熱空氣也會(huì)干擾到繞線過(guò)程本身,特別是當(dāng)使用直徑小于0.04mm的細(xì)線時(shí)干擾更嚴(yán)重。由于引入的熱空氣對(duì)繞線過(guò)程的負(fù)面作用,使得影響線圈強(qiáng)度的調(diào)節(jié)參數(shù)不能最優(yōu)化,因此線圈理想的強(qiáng)度和排列密度實(shí)際上也是無(wú)法達(dá)到的。當(dāng)使用直徑大于0.06mm的導(dǎo)線時(shí)又將出現(xiàn)另一個(gè)問(wèn)題,即在通常的繞線速度下,無(wú)法提供固結(jié)所需的熱量,這意味著需要減慢繞線過(guò)程而使制造過(guò)程經(jīng)濟(jì)效益差。當(dāng)然,存在一個(gè)過(guò)渡區(qū)域,即導(dǎo)線的直徑在0.04-0.06mm之間的區(qū)域,在這一區(qū)域里,這兩種問(wèn)題都將或多或少地出現(xiàn)。
所使用的漆包線的軟化溫度越高,加熱緩慢的問(wèn)題越突出。漆包線軟化溫度的高低與線圈的耐熱性直接成比例關(guān)系,因此通常軟化溫度較高(考慮到揚(yáng)聲器的負(fù)載!)。為避免繞線時(shí)間過(guò)長(zhǎng),需要使引入的熱空氣的流速較高并且熱空氣的引入量較大,特別是在啟動(dòng)繞線機(jī)開(kāi)始纏繞各層時(shí),必須等待一定的時(shí)間,直到整個(gè)繞線范圍達(dá)到熱平衡。因此,所需要的加熱功率通常為數(shù)千瓦,而且還需要冷卻繞線機(jī)的周圍環(huán)境。
在DE 27 43 439 A中已經(jīng)公開(kāi)了一種用于電聲轉(zhuǎn)換器的線圈的生產(chǎn)方法在該方法中導(dǎo)線被繞在一個(gè)雙層、柔性的線圈支架上,該線圈支架套在一個(gè)裝有加熱套筒的繞線芯軸上,隨后進(jìn)行加熱(例如接通線圈導(dǎo)線加熱)以達(dá)到燒結(jié)溫度,此時(shí)不僅相鄰各匝被燒結(jié),而且最內(nèi)層和線圈支架的最外層也被燒結(jié)。加熱套筒的功能在工作中僅體現(xiàn)為“為了繞線而加熱繞線芯軸”。明顯的燒結(jié)過(guò)程發(fā)生在繞線過(guò)程結(jié)束后。使用雙層線圈支架有利于線圈達(dá)到高的機(jī)械強(qiáng)度,但是也使得線圈無(wú)法達(dá)到高的聚集密度。
另一個(gè)已經(jīng)公開(kāi)的燒結(jié)方法是將已繞好的線圈連同繞線芯軸一起從繞線機(jī)上取下,通過(guò)繞線芯軸上的電流加熱進(jìn)行燒結(jié)。在電流加熱過(guò)程中,通常線圈的中間部分會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱,而邊緣部分仍較冷。以這種方法也無(wú)法達(dá)到最佳的線圈強(qiáng)度和聚集密度。
再一個(gè)已經(jīng)公開(kāi)的方法是將線圈繞在一個(gè)可從繞線機(jī)上取下的套管上,然后放入加熱爐中加熱和燒結(jié)。以加熱爐加熱的方法可以得到很好的線圈,當(dāng)然無(wú)法達(dá)到最佳的線圈強(qiáng)度和聚集密度。該方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是周期長(zhǎng),因?yàn)槠溥^(guò)程過(guò)于繁瑣。
因此需要一種方法,它以簡(jiǎn)單的方式,盡可能快速和均勻地實(shí)現(xiàn)緊致線圈的燒結(jié),使周期縮短并使線圈繞制盡可能保證線圈最佳的強(qiáng)度和聚集密度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明中建議將漆包線線圈直接纏繞在一個(gè)從內(nèi)部加熱的熱繞線芯軸上。燒結(jié)所需的熱量在繞線時(shí)和在過(guò)程所需線圈處于在繞線芯軸上的時(shí)間內(nèi),從繞線芯軸傳遞給線圈。所需燒結(jié)時(shí)間取決于繞制的線圈和使用的導(dǎo)線情況,導(dǎo)線直徑在0.02mm和0.3mm之間時(shí)為0.5秒至5.0秒。由于發(fā)明中充分利用了繞線芯軸和線圈之間非常良好的熱接觸,所以燒結(jié)時(shí)間很短。
在選擇燒結(jié)時(shí)間和繞線芯軸溫度時(shí),應(yīng)考慮繞線芯軸與線圈之間的熱接觸情況,實(shí)現(xiàn)最佳的線圈強(qiáng)度和聚集密度。關(guān)鍵在于,不再對(duì)繞線點(diǎn)附近區(qū)域吹空氣,因此繞線過(guò)程得到明顯改善,并且更加穩(wěn)定。另外,所需的熱功率大大減小,因而不再需要進(jìn)行冷卻。
在本發(fā)明中,開(kāi)始繞線時(shí)繞線芯軸的繞線表面即具有一定的溫度,該溫度高于漆皮的軟化溫度。因此第一層馬上被固定,隨后進(jìn)行熱傳遞和繞線工序,故在發(fā)明的一種實(shí)施形式中,每層的漆皮在大約繞線芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的時(shí)間后軟化。
加熱繞線芯軸使其達(dá)到所需溫度的一個(gè)很簡(jiǎn)單的方法是使用一個(gè)或多個(gè)電加熱套筒,它們盡可能靠近芯軸表面地安裝在繞線芯軸內(nèi)部。在繞線芯軸內(nèi)加裝一個(gè)溫度傳感器即可方便地測(cè)量出芯軸溫度,并將其調(diào)節(jié)到所需的溫度。為監(jiān)測(cè)芯軸溫度,可以使用各種常用的方法,甚至用無(wú)接觸的紅外線溫度測(cè)量方法測(cè)量芯軸或線圈的表面溫度。
以下借助
本發(fā)明。附圖中圖1芯軸的側(cè)視圖;圖2多個(gè)加熱套筒的示意圖,它包括放大的前視圖和軸截面圖。
圖3在圖2的兩個(gè)視圖中示出只具有一個(gè)電加熱套筒的細(xì)繞線芯軸的一種變型方案。
具體實(shí)施例方式
圖1示出整體繞線芯軸1的側(cè)視圖。繞線芯軸主要由芯軸(繞線表面,繞線區(qū)域)2組成,芯軸2的兩端被凸肩3限定。兩個(gè)凸肩之間的間距決定了在芯軸上繞制的線圈的軸向長(zhǎng)度。
圖2為安裝有多個(gè),即8個(gè),加熱套筒4的軸截面示意圖。加熱套筒4被電加熱,它們?cè)诠I(yè)品市場(chǎng)上可以購(gòu)買到。電纜的引入和加熱控制的方法在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開(kāi),因此不需要詳細(xì)描述,在圖中以虛線表示并標(biāo)注為5。加熱套筒4最好在安裝范圍內(nèi)均布,并緊靠芯軸2的外殼表面(繞線表面)放置。根據(jù)芯軸2的直徑安裝3至8個(gè)加熱套筒是有好處的。
圖3示出芯軸2’直徑較小的情況,這里只需在中心部位安裝一個(gè)加熱套筒,如果需要可采用較大結(jié)構(gòu)的加熱套筒4。
另一種可能的加熱繞線芯軸方案是采用電感加熱的方法。為實(shí)現(xiàn)這一目的,在繞線芯軸上設(shè)置一個(gè)高頻加熱線圈,它將繞線芯軸以電感應(yīng)的方式加熱到所需溫度。一方面,這個(gè)方案是很完美的,但是它也存在缺點(diǎn),即由于需要進(jìn)行定位高頻加熱線圈這一工作步驟,故周期時(shí)間加長(zhǎng)。
再一種可能方案是在合適的位置使用氣體火焰對(duì)繞線芯軸加熱,例如使用氫氧焰加熱。可以將繞線芯軸設(shè)計(jì)為中空結(jié)構(gòu),在芯軸內(nèi)部選擇加熱火焰噴嘴的合適位置,使得在繞線過(guò)程中也可以對(duì)芯軸進(jìn)行加熱。當(dāng)芯軸的直徑較大,從而所需要燒結(jié)的銅的質(zhì)量較大,適于采用這種方法。
上述幾種芯軸加熱方法代表了其他諸多可行的芯軸加熱方法,例如紅外線輻射加熱、熱空氣加熱等,或采用在熱套管上繞制的方法,該套管在外部加熱,然后套到芯軸上。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,由于繞線過(guò)程快,避免了導(dǎo)線的過(guò)熱。每次繞在熱芯軸上的都是冷導(dǎo)線。繞線過(guò)程結(jié)束時(shí)最內(nèi)層已被加熱,而芯軸已輕微冷卻。因此繞好的線圈可以輕易的從芯軸上取下。在室溫下冷卻的線圈具有這樣的內(nèi)徑尺寸,該尺寸與熱芯軸的直徑相符。線圈的外層在冷卻中“收縮”,因此可以得到牢固、致密的線圈。
線圈幾乎都是自動(dòng)繞制的。繞制過(guò)程除受到繞制本身制約外,還受到其他各個(gè)不同的工作步驟的影響,例如導(dǎo)線的夾持和剪切,機(jī)器的開(kāi)啟和關(guān)閉,線圈的取出等。通常情況下,周期時(shí)間隨線圈的不同為3秒至10秒。對(duì)于線圈達(dá)到最佳燒結(jié)所需要的時(shí)間而言,這一時(shí)間一般是足夠的。如果在一次或多次情況中,這一時(shí)間不夠,則需要在周期時(shí)間中添加燒結(jié)時(shí)間。凈燒結(jié)時(shí)間根據(jù)線圈的情況為0.5秒至3秒。順便提到的是,本發(fā)明線圈燒結(jié)中所需的能耗很小,因?yàn)閮H需要加熱芯軸自身。與此相反,使用熱空氣加熱時(shí),人們只能將整個(gè)環(huán)境都進(jìn)行加熱。
本發(fā)明不僅僅局限于上面描述和說(shuō)明的實(shí)施例,而可以作不同的改變。特別是可以繞制截面為非圓形的導(dǎo)線。在實(shí)施中,金屬線芯的外部輪廓和/或橫截面是否為多邊形(特別是矩形,大都具有倒角)是無(wú)關(guān)緊要的。
權(quán)利要求
1.使用帶有至少一層漆包層的導(dǎo)線在已加熱的繞線芯軸上繞制和燒結(jié)緊致線圈的方法,其特征在于,繞線芯軸在繞線前已具有一定溫度,該溫度高于漆包層的軟化溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,繞線芯軸的溫度、送入導(dǎo)線的溫度以及繞制速度可互相協(xié)調(diào),使得在繞線芯軸旋轉(zhuǎn)大約一周的時(shí)間內(nèi)漆包層被加熱到軟化溫度。
3.實(shí)施如權(quán)利要求1或2所述方法的裝置,其特征在于,繞線芯軸(2,2’)至少設(shè)有一個(gè)安裝在其內(nèi)部的電加熱套筒(4)。
4.實(shí)施如權(quán)利要求1或2所述方法的裝置,其特征在于,繞線機(jī)上設(shè)有可相對(duì)于繞線芯軸可移動(dòng)的電感線圈,它可以基本上與繞線芯軸同軸定位。
5.實(shí)施如權(quán)利要求1或2方法的裝置,其特征在于,繞線機(jī)具有指向繞線芯軸中空內(nèi)部的氣噴嘴。
6.實(shí)施如權(quán)利要求1或2方法的裝置,其特征在于,線圈被繞制在可更換的、可套在繞線芯軸上的套管上,該套管在外部被加熱,并在熱態(tài)下被套到繞線芯軸上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用帶有至少一層漆包層的導(dǎo)線在繞線芯軸上繞制和燒結(jié)緊致線圈的方法。本發(fā)明特征在于,繞線芯軸在繞線前已具有一定溫度,該溫度高于漆包層的軟化溫度。本發(fā)明還涉及該方法的實(shí)施形式和用于實(shí)施該方法的裝置,其特征在于,繞線芯軸(2,)至少設(shè)有一個(gè)安裝在其內(nèi)部的電加熱套筒(4)。
文檔編號(hào)H01F5/06GK1444238SQ0312008
公開(kāi)日2003年9月24日 申請(qǐng)日期2003年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月13日
發(fā)明者德約杰維克·米洛拉德 申請(qǐng)人:Akg聲學(xué)有限公司