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制造方法及图纸

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。导线的指令。导线的指令。

【技术实现步骤摘要】
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
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2022年5月10日提交的、申请号为63/340,164的美国临时专利申请的权益。该美国临时专利申请63/340,164的公开内容以及全部教导通过引用的方式合并于此。


[0003]本专利技术一般涉及电磁线圈的制造。更具体地，本专利技术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。

技术介绍

[0004]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。
[0005]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

[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
附图说明
[0011]图1示出了根据一种实施例的用于创建电磁线圈的装置。
[0012]图2A
‑
2C示出了对于不同分配器/平台方位的导线的不同应力水平。
[0013]图3A示出了根据一种实施例的具有可固化的环氧树脂涂层的导线。
[0014]图3B示出了根据一种实施例的具有绝缘层和粘合性保护层的导线。
[0015]图4A示出了根据一种实施例的向导线施加涂层材料的涂层施加器的横截面视图。
[0016]图4B示出了根据一种实施例的向导线施加涂层材料的涂层施加器的横截面视图。
[0017]图4C示出了根据一种实施例的集成分配器，该集成分配器向导线施加涂层材料并分配已被涂层的导线。
[0018]图5示出了根据一种实施例的缠绕在芯轴上的导线。
具体实施方式
[0019]根据本专利技术的原理对说明性实施例进行的描述，旨在结合附图阅读，附图将被视为整个书面描述的一部分。这里公开的本专利技术的实施例的描述中，任何对方向或方位的引用仅为了便于描述，而不是为了以任何方式限制本专利技术的范围。相对关系术语，诸如“低”、“高”、“水平”、“垂直”、“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”及其衍生词(例如，“水平地”、“垂直地”、“向上地”，等)应当被解释为指代当时所描述的方向或所讨论的附图中所示的方位。这些相对关系术语只是为了描述方便，并不是要求在特定方位上构造或操作装置，除非明确指示要这样做。诸如“附着”、“贴附”、“连接”、“耦合”、“互连”以及类似词这样的术语指代的关系是，结构之间彼此直接固定或附着，或通过中间结构间接固定或附着，也可以二者都是可移动的或刚性附着或关联，除非另有明确说明。此外，本专利技术的特征和益处通过参考示例性实施例来说明。因此，本专利技术明确地不应限于这样的示例性实施例，该示例性实施例示出了特征的一些可能的非限制性组合，这些特征可以单独存在或存在于其他特征组合中；本专利技术的范围由本专利技术所附的权利要求限定。
[0020]本公开描述了目前设想的实施本专利技术的一种或多种最佳方式。本说明书不旨在被理解为限制性的，而是提供本专利技术的示例，该示例仅出于说明目的、通过参考附图来提出，
以向本领域普通技术人员告知本专利技术的优势和构造。在附图的各个视图中，相似的附图标记表示相似或类似的部分。
[0021]本公开在本文公开的是一种方法和设备，该方法和设备将允许创建用于电磁致动器的“完美”线圈。该设备将对现有的熔融沉积成型(FDM)设备，例如3D细丝(filament)打印机，进行改进。塑料细丝将被铜线或其他导线取代，该铜线或其他导线被喷涂涂层以提供附着和电气绝缘。当设备铺设铜线时，设备的分配器(dispenser)将会对导线进行加热，以便当头或平台在设备下方移动时，使同一层和/或连续层中的导线部分彼此粘合。第四轴和/或第五轴将被添加到机器中，以便可以创建复杂的几何形状。此外，多个“打印”头(分配器)可以相互穿插，以便可以创建具有多个混合绕组的复杂线圈。
[0022]图1示出了根据一种实施例的用于创建电磁线圈的装置。如图所示，分配器110接收来自例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一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，使得从所述喷嘴分配所述导线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。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....

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：统雷测量系统有限公司，
类型：发明
国别省市：