一种塔形线圈绕制方法与流程

1.本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种线圈绕制方法。


背景技术：

2.目前，在传感器制造业，对于结构简单、线性度好、灵敏度高、环境适应性强的线圈组件极具青睐。
3.线圈组件的初、次级线圈之间的耦合电感随衔铁与线圈之间相对位置改变而改变，即能将衔铁的位移转变成传感器的互感变化。当具有适当频率的电压激励初级线圈时，次级线圈输出电压将会随互感的变化而变化，从而达到将位移变化换成电信号输出的目的。
4.由于次级线圈是采用两个绕组，并将其同名端串联在一起，以差动方式输出，当衔铁在中间位置，两次级绕组分别与初级绕组的互感量相同，所以分别感应出的感应电势相同，故输出电压为零，当衔铁偏离中心位置才有电压输出，而且近似线性。
5.该类型线圈市场需求量大，但缺少一整套成熟、系统化的线圈绕制方法，现有的线圈绕制方法绕制的塔形线圈存在性能不稳定、环境适应性弱等问题。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种塔形线圈绕制方法，该线圈主要由初级线圈和次级线圈组成。初级线圈每层绕制匝数相同，奇数层绕制方向与偶数层绕制方向相反，每绕制一层在线圈表面粘一层聚酰乙胺薄膜，线圈头和线圈尾分别用两种颜色不同的引线引出。次级线圈以骨架中点呈对称分布，左右两部分绕制匝数相同；次级线圈绕制匝数逐层递减，每层递减匝数相同，奇数层绕制方向与偶数层绕制方向相反，每绕制一层在线圈表面粘一层聚酰乙胺薄膜；次级线圈从左右两端起单线绕，左右两端线圈头用两种不同颜色的引线引出，两端线尾内部直接相连。本发明方法很大程度上解决了传统绕制过程中出现的线圈性能不稳定、绕制复杂等缺陷。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
8.一种塔形线圈绕制方法，所述塔形线圈包括初级线圈、次级线圈、2个导磁环、2个绝缘片，1个封闭环和骨架；
9.塔形线圈绕制具体操作步骤如下：
10.步骤1：将一个导磁环套在骨架上，用有机硅绝缘漆将导磁环粘在骨架一端，将骨架此端定义为右端；再将一个绝缘片套进骨架，用有机硅绝缘漆粘在导磁环上；
11.步骤2：再依次将另一个绝缘片、另一个导磁环和封闭环套在骨架上，并用有机硅绝缘漆将三者粘在一起，然后将封闭环在骨架左端扩口固紧，保持导磁环与骨架端面贴合；
12.步骤3：清理掉骨架周围多余的有机硅绝缘漆，将骨架静置t小时；
13.步骤4：将骨架固定在绕线机上；
14.步骤5：首先用有机硅绝缘漆在骨架上粘一层聚酰乙胺薄膜；
15.步骤6：将初级线圈始端引线从骨架左端的封闭环槽中引出并固定好，绕制第一层初级线圈，共绕制w1匝，绕制后线圈不出现堆叠和弯曲；
16.步骤7：重复步骤6绕制初级线圈，共绕制n层,每绕完一层在线圈表面粘一层聚酰乙胺薄膜，n层绕制结束后将初级线圈末端用聚酯漆包圆铜线引出并固定在骨架右端；
17.步骤8：次级线圈为塔形线圈，分为左、右两端，以骨架中点呈对称分布，先绕左端次级线圈，后绕右端次级线圈；
18.步骤9：根据线圈匝数计算参数绕制次级线圈，次级线圈逐层递减，外观呈塔形，奇数层线圈绕制方向相同，偶数层线圈与奇数层线圈绕制方向相反；
19.步骤10：右端次级线圈绕制方法与左端次级线圈绕制方法相同，左右线圈匝数对称，匝数相差不超过1匝，同时保持左右线圈的空间几何对称性；
20.步骤11：用剥线钳将初级线圈始端引线剥离3mm到4mm，并按初始线圈的原绞合状态进行绞合，将一段聚酯漆包圆铜线用砂纸去掉绝缘漆层，按螺旋方向缠绕在初级线圈的引线端，再用未打磨过的聚酯漆包圆铜线缠绕2到3圈，用焊料对初级线圈始端引线与聚酯漆包圆铜线进行焊接；焊接后用无水乙醇清洗干净，并在焊接处套上聚四氟乙烯导管；
21.按照与初级线圈始端相同的方法对初级线圈末端引线进行处理；
22.步骤12：按步骤11的方法将次级线圈左、右两端的始端引线做同样处理后，从骨架左端封闭环槽中将次级线圈左、右两端的始端引线引出固定好，并在骨架内部将次级线圈左、右两端的末端引线焊接相连；
23.步骤13：线圈绕制结束后对初级和次级线圈电阻进行检测，确认各测量电阻符合规定后，在初级和次级线圈表面粘一层聚酰亚胺薄膜，然后用高强玻璃纤维无捻粗纱将引线和初级和次级线圈扎紧，并确保扎紧后初级和次级线圈高度不得超过右端封闭环外径。
24.进一步地，所述t＝4。
25.进一步地，所述线圈匝数计算参数计算方法如下：
26.已知初级线圈电阻为r1、次级线圈电阻为r2，导线直径为0.1mm；
27.初级线圈采用排绕，初级线圈共排绕n层；
28.则初级线圈高度h＝n*0.1＝0.1n
29.初级线圈最大外径d＝π(d1 0.2n)
30.其中d1为骨架直径；
31.由电阻计算公式：
32.得
33.其中，w1为初级线圈匝数；p
20℃
：20℃时线圈电阻率，其值为0.0175ω.m/mm2；
34.同理，得到次级线圈初始匝数：
35.最终，初级线圈共绕制n层，每层绕制w1匝；次级线圈共绕制n2层，第一层绕制w2匝，第二层绕制(w2‑
m)匝，第三层绕制(w2‑
2m)匝，以此类推，m为自定义数值。
36.进一步地，所述初级和次级线圈中相邻两层线圈用聚酰亚胺薄膜绝缘。
37.进一步地，所述初级线圈的始端引线和末端引线采用不同颜色；次级线圈的左右
两端的始端引线采用不同颜色。
38.本发明的有益效果如下：
39.本发明主要讲述了绕制多层塔形线圈的具体操作方法与流程，很大程度上解决了传统绕制过程中出现的线圈性能不稳定、绕制复杂等缺陷。该方法简单易操作、绕制周期短、成本低；该方法绕制出的线圈结构坚固耐用、线性度好、灵敏度高、工作可靠、环境适应性强。
附图说明
40.图1为本发明线圈的结构简图。
41.图2为本发明线圈的电气原理图。
42.图3为本发明线圈的输入输出线性关系图。
具体实施方式
43.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
44.本发明主要应用于位移传感器生产制造领域，所述线圈由初级线圈和次级线圈组成，次级线圈为塔形，故称之为塔形线圈。两个次级线圈完全相同，并对称地分布在初级线圈两侧，为提高线性度和灵敏度，减小零点残余电压，将两个次级线圈进行差动连接。如图2和图3所示，初级线圈中通以一定频率的电压或电流激励信号之后，产生交变磁场，则两个完全相同的次级线圈将处于初级线圈所产生的交变磁场中，从而产生一定的感应电动势，将位移量转化为电信号输出。次级线圈从左右两端起单线绕，左右两端线圈头用两种不同颜色的引线引出，两端线尾内部直接相连，同时需注意保持左右次级线圈的空间几何对称性。
45.一种塔形线圈绕制方法，如图1所示，所述塔形线圈包括初级线圈、次级线圈、2个导磁环、2个绝缘片，1个封闭环和骨架；
46.首先清点线圈的各个零件，检查零件外观；骨架、铁芯、封闭环等金属零件表面不允许有缺陷、划痕。
47.塔形线圈绕制具体操作步骤如下：
48.步骤1：将一个导磁环套在骨架上，用有机硅绝缘漆将导磁环粘在骨架一端，将骨架此端定义为右端；再将一个绝缘片套进骨架，用有机硅绝缘漆粘在导磁环上；
49.步骤2：再依次将另一个绝缘片、另一个导磁环和封闭环套在骨架上，并用有机硅绝缘漆将三者粘在一起，然后将封闭环在骨架左端扩口固紧，保持导磁环与骨架端面贴合；
50.步骤3：清理掉骨架周围多余的有机硅绝缘漆，将骨架静置t小时，防止导磁环、绝缘片粘贴不牢靠；
51.步骤4：将骨架固定在绕线机上；
52.步骤5：首先用有机硅绝缘漆在骨架上粘一层聚酰乙胺薄膜；
53.步骤6：将初级线圈始端引线从骨架左端的封闭环槽中引出并固定好，绕制第一层初级线圈，共绕制w1匝，绕制后线圈不出现堆叠和弯曲；
54.步骤7：重复步骤6绕制初级线圈，共绕制n层,每绕完一层在线圈表面粘一层聚酰乙胺薄膜，n层绕制结束后将初级线圈末端用聚酯漆包圆铜线引出并固定在骨架右端；
55.步骤8：次级线圈为塔形线圈，分为左、右两端，以骨架中点呈对称分布，先绕左端次级线圈，后绕右端次级线圈；
56.步骤9：根据线圈匝数计算参数绕制次级线圈，次级线圈逐层递减，外观呈塔形，奇数层线圈绕制方向相同，偶数层线圈与奇数层线圈绕制方向相反；
57.步骤10：右端次级线圈绕制方法与左端次级线圈绕制方法相同，左右线圈匝数对称，匝数相差不超过1匝，同时保持左右线圈的空间几何对称性；
58.步骤11：用剥线钳将初级线圈始端引线剥离3mm到4mm，并按初始线圈的原绞合状态进行绞合，将一段聚酯漆包圆铜线用砂纸去掉绝缘漆层，按螺旋方向缠绕在初级线圈的引线端，再用未打磨过的聚酯漆包圆铜线缠绕2到3圈，用焊料对初级线圈始端引线与聚酯漆包圆铜线进行焊接；焊接后用无水乙醇清洗干净，并在焊接处套上聚四氟乙烯导管；
59.按照与初级线圈始端相同的方法对初级线圈末端引线进行处理；
60.步骤12：按步骤11的方法将次级线圈左、右两端的始端引线做同样处理后，从骨架左端封闭环槽中将次级线圈左、右两端的始端引线引出固定好，并在骨架内部将次级线圈左、右两端的末端引线焊接相连；
61.步骤13：线圈绕制结束后对初级和次级线圈电阻进行检测，确认各测量电阻符合规定后，在初级和次级线圈表面粘一层聚酰亚胺薄膜，然后用高强玻璃纤维无捻粗纱将引线和初级和次级线圈扎紧，并确保扎紧后初级和次级线圈高度不得超过右端封闭环外径。
62.进一步地，所述t＝4。
63.进一步地，所述线圈匝数计算参数计算方法如下：
64.已知初级线圈电阻为r1、次级线圈电阻为r2，导线直径为0.1mm；
65.初级线圈采用排绕，初级线圈共排绕n层；
66.则初级线圈高度h＝n*0.1＝0.1n
67.初级线圈最大外径d＝π(d1 0.2n)
68.其中d1为骨架直径；
69.由电阻计算公式：
70.得
71.其中，w1为初级线圈匝数；p
20℃
：20℃时线圈电阻率，其值为0.0175ω.m/mm2；
72.同理，得到次级线圈初始匝数：
73.最终，初级线圈共绕制n层，每层绕制w1匝；次级线圈共绕制n2层，第一层绕制w2匝，第二层绕制(w2‑
m)匝，第三层绕制(w2‑
2m)匝，以此类推，m为自定义数值。
74.进一步地，所述初、次级线圈中相邻两层线圈用聚酰亚胺薄膜绝缘。
75.进一步地，所述初级线圈的始端引线和末端引线采用不同颜色；次级线圈的左右两端的始端引线采用不同颜色。
76.注意：在整个绕线过程中，聚酯漆包圆铜线要始终处于平直状态，排布紧密，避免出现对聚酯漆包圆铜线的扭转、过度弯曲、过度拉伸等。若出现以上现象，应及时将扭转或过度弯曲的聚酯漆包圆铜线调整平直、通顺，当出现聚酯漆包圆铜线断裂现象时，应重新绕制。
77.在绕制过程中，用聚酰亚胺薄膜将骨架与初级线圈绝缘，初级线圈用同一根漆包线绕制，每绕制一层粘一层聚酰亚胺薄膜保持绝缘，相邻两层线圈绕制方向相反。初级线圈绕制结束后用引线将线圈头和尾引出。
78.对于次级线圈先绕左端再绕右端，左右两端每层绕制匝数保持一致，并将左右两端线圈尾相连，次级线圈采取逐层递减的方法绕制，每层递减匝数相同，相邻两层用聚酰亚胺薄膜包裹绝缘。