一種用于磁脈沖成形的螺線管線圈的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于磁脈沖成形的螺線管線圈，屬于用于把金屬零件或制品或金屬零件與非金屬零件的簡單裝配或拆卸的機械領域。
【背景技術】
[0002]磁脈沖成形是利用脈沖磁場力驅動板材或管材變形的零件成形制造技術。在成形過程中，工件變形速率達到幾十一一幾百米/秒，因此，磁脈沖成形屬于典型的高速率成形技術之一。磁脈沖成形得到廣泛的應用，具有如下技術優勢:1)變形速率高，難變形材料成形極限顯著提高；2)使用單面模具，模具結構簡單；3)工藝參數簡單，室溫成形，成形精度高，首末件尺寸一致性好。鑒于上述成形技術特點，磁脈沖成形技術適合于小批量、多樣化的生產需求，易于進行自動化生產。
[0003]磁脈沖成形系統主要包括磁脈沖成形設備一一用于儲存和釋放電能，線圈一一是主要成形加工工具、用于實現電能向磁場能和變形機械能轉化，工件一一被加工部分、用于實現加工目的。磁脈沖成形技術的加工能力主要取決于磁脈沖成形設備能量水平、線圈壽命和放電回路系統參數的優化設計。其中，線圈是主要因素，在磁脈沖成形加工過程中，它承受作用于變形工件的等值、反方向的脈沖作用力、焦耳熱作用，因此需要足夠的結構強度和散熱能力，否則在批量生產過程中，脈沖大電流通過線圈產生的焦耳熱累積，導致線圈產生足夠的溫升，如幾十次連續充放電后，線圈從室溫升高到150攝氏度。如沒有采取有效的措施強制冷卻，使線圈溫度降低到允許范圍內，則線圈絕緣材料會失效、線圈會損壞。
[0004]目前，在磁脈沖成形技術研究中，每天幾十次的放電成形加工，僅通過線圈自身散熱即可達到降溫要求。而在脈沖強磁場領域，通常把線圈置于液氮等冷卻介質中降溫冷卻，但這種方式不適于磁脈沖成形生產要求。目前，輕量化、多功能化結構件的生產需要對磁脈沖成形技術提出新要求，即需要該技術具備快速反應特點，同時又要滿足小批量、多樣化的要求。因此，除了強度、能量轉化效率等要求外，還需要線圈克服焦耳熱導致的系列問題。否貝1J，持續磁脈沖成形加工過程產生的快速溫升將將導致結構強度、絕緣能力降低，進而導致線圈失效和損毀，最終使成形生產鏈條破壞。因此，急需發明新的線圈結構，以滿足上述生產對線圈的技術需求。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種用于磁脈沖成形的螺線管線圈，以解決由于脈沖大電流通過線圈產生的焦耳熱累積，高溫導致線圈的絕緣材料失效，從而使線圈損壞，難以適用于批量生產的問題。
[0006]本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是:
[0007]一種用于磁脈沖成形的螺線管線圈，它包括匝線、匝線用絕緣套和絕緣加固套，所述匝線從上到下纏繞形成筒狀結構，所述筒狀結構的內部為線圈加工區，所述芯軸位于匝線內并與匝線間隙設置，管坯設置在芯軸和匝線之間的間隙內，匝線上套裝有匝線用絕緣套，匝線外套裝有絕緣加固套，所述絕緣加固套內加工有多條冷卻通道，每條冷卻通道從上至下貫通絕緣加固套的縱向長度。
[0008]一種用于磁脈沖成形的螺線管線圈，它包括匝線、匝線用絕緣套和絕緣加固套，所述匝線從上到下纏繞形成筒狀結構，所述筒狀結構的內部為線圈加工區，所述芯軸位于匝線內并與匝線間隙設置，管坯設置在芯軸和匝線之間的間隙內，匝線上套裝有匝線用絕緣套，Bi線外套裝有絕緣加固套，所述絕緣加固套內加工有至少一條冷卻通道，冷卻通道沿絕緣加固套的圓周方向設置。
[0009]一種用于磁脈沖成形的螺線管線圈，它包括匝線、匝線用絕緣套和絕緣加固套，所述匝線從上到下纏繞形成筒狀結構，所述筒狀結構的內部為線圈加工區，所述芯軸位于匝線內并與匝線間隙設置，管坯設置在芯軸和匝線之間的間隙內，匝線上套裝有匝線用絕緣套，匝線外套裝有絕緣加固套，匝線內加工有空腔，匝線的空腔為冷卻通道。
[0010]本發明具有以下有益效果:
[0011]本發明為內嵌冷卻通道的線圈結構，在滿足結構強度的前提下，通過冷卻通道相鄰于匝線或與匝線結合在一起的方式，實現線圈放電過程產生的焦耳熱得以有效去除，從而有效控制線圈工作溫度，實現高頻率、長時磁脈沖成形制造，通過冷卻通道的設置可使本發明的溫度在70攝氏度以下。本發明結構簡單、易加工，制造成本低，適用于管材磁脈沖成形與連接制件的批量生產，具備對市場需求做出快速反應的能力。
【附圖說明】
[0012]圖1是方案一的主視結構剖面圖；
[0013]圖2是方案一的俯視結構示意圖；
[0014]圖3是圖1中A處的放大圖；
[0015]圖4是冷卻通道6與外接管7之間的連接關系示意圖；
[0016]圖5是方案二的主視結構剖面圖；
[0017]圖6是方案三的主視結構剖面圖。
【具體實施方式】
[0018]【具體實施方式】一:結合圖1、圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式包括匝線1、匝線用絕緣套3和絕緣加固套4，所述匝線I從上到下纏繞形成筒狀結構，所述筒狀結構的內部為線圈加工區，所述芯軸2位于匝線I內并與匝線I間隙設置，管坯5設置在芯軸2和匝線I之間的間隙內，匝線I上套裝有匝線用絕緣套3，匝線I外套裝有絕緣加固套4，所述絕緣加固套4內加工有多條冷卻通道6，每條冷卻通道6從上至下貫通絕緣加固套4的縱向長度。
[0019]本發明與芯軸2、磁脈沖成形設備9配合設置實現磁脈沖成形過程，芯軸2和磁脈沖成形設備9均為已有構件。匝線I為矩形截面高導電率銅合金導線，匝線I截面積介于6-100mm2。匝線I外覆蓋的匝線用絕緣套3，通常由聚酰亞胺膜和玻璃絲纏繞固化而成，其絕緣強度取決于絕緣層中聚酰亞胺膜厚度，絕緣能力大于5kV/0.05_。匝線I與匝線用絕緣套3通過手工或機械工具繞制成螺線管形，匝線I的匝數介于3-50匝。由于在磁脈沖成形過程中，匝線I同樣受到高強脈沖磁壓力作用，為確保本發明的形狀、增加本發明的剛度，在匝線I外周和兩端涂繞足夠厚度的高強絕緣材料，即匝線I外套裝有絕緣加固套4，以實現匝線I絕緣和加固的目的。絕緣加固套4由高強纖維絕緣材料浸漬樹脂基液體絕緣材料后，在線圈匝線I外繞制固化而成的套體。所謂高強纖維絕緣材料包括玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維等其他材質。本發明用于進行管材縮徑成形或縮徑連接，當轉換線圈和管坯相對位置，則可用來實現管坯脹形或脹形連接。本實施方式中的磁脈沖成形設備9包括電容器C、電阻R、開關K，通過導線與線圈2的兩個接線端連接。
[0020]【具體實施方式】二:結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式中所述多條冷卻通道6沿匝線I從上到下纏繞形成筒狀結構的圓周方向均勻設置。
[0021]冷卻通道6為金屬管，利于導熱，內部通冷卻介質，如壓縮氣體或液體冷卻介質，通常為冷卻水。金屬管壁剛度要足夠，以抗得住脈沖磁壓力的沖擊作用下不發生塑性變形。如此設置可使冷卻通道6更加耐用，其冷卻效果更加均勻。其他結構及連接關系與【具體實施方式】一相同。
[0022]【具體實施方式】三:結合圖1、圖2和圖4說明本實施方式，本實施方式中所述一種用于磁脈沖成形的螺線管線圈還包括多個外接管7，每兩個冷卻通道6之間通過外接管7連通形成串聯式冷卻管路或并聯式冷卻管路。本實施方式中冷卻通道6的端部通過外接管7密封連接，實現通道串聯和并聯。當多個冷卻通道6各自連接有一個外接管7時，多個冷卻通道6之間形成并聯冷卻通道，當多個冷卻通道6通過多個外接管7連通為一條冷卻通道時，該冷卻通道為串聯冷卻通道，其它能夠實現串并聯冷卻管路的方式均可應用在本發明中。由此根據實際發熱情況，調節冷卻效果，增強本發明的靈活性。同時本發明中外接管7與外部冷卻設備相配合設置，外部冷卻設備為氣栗或冷卻水循環系統。其他結構及連接關系與【具體實施方式】一或二相同。
[0023]【具體實施方式】四:結合圖5說明本實施方式，本實施方式中包括匝線1、匝線用絕緣套3和絕緣加固套4，所述匝線I從上到下纏繞形成筒狀結構，所述筒狀結構的內部為線圈加工區，所述芯軸2位于匝線I內并與匝線I間隙設置，管坯5設置在芯軸2和匝線I之間的間隙內，匝線I上套裝有匝線用絕緣套3，匝線I外套裝有絕緣加固套4，所述絕緣加固套4內加工有至少一條冷卻通道6，冷卻通道6沿絕緣加固套4的圓周方向設置。
[0024]本發明與芯軸2、磁脈沖成形設備9配合設置實現磁脈沖成形過程，芯軸2和磁脈沖成形設備9均為已有構件。匝線I為矩形截面高導電率銅合金導線，匝線I截面積介于6-100mm2。匝線I外覆蓋的匝線用絕緣套3，通常由聚酰亞胺膜和玻璃絲纏繞固化而成，其絕緣強度取決于絕緣層中聚酰亞胺膜厚度，絕緣能力大于5kV/0.05_。匝線I與匝線用絕緣套3之間通過手工或機械工具繞制成螺線管形，匝線I的匝數介于3-50匝。由于在磁脈沖成形過程中，匝線I同樣受到高強脈沖磁壓力作用，為確保本發明的形狀、增加本發明的剛度，在匝線I外周和兩端涂繞足夠厚度的高強絕緣材料，即匝線I外套裝有絕緣加固套4，以實現匝線I絕緣和加固的目的。絕緣加固套4由高強纖維絕緣材料浸漬樹脂基液體絕緣材料后，在匝線I外繞制固化而成的套體。所謂高強纖維絕緣材料包括玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維等其他材質。本發明用于進行管材縮徑成形或縮徑連接，當轉換線圈和管坯相對位置，則可用來實現管坯脹形或脹形連接。
[0025]【具體實施方式】五:結合圖5說明本實施方式，本實施方式中當絕緣加固套4內加工有一條冷卻通道6時，冷卻通道6以螺線管形式沿筒狀結構的軸向方向布置；當絕緣加固套4內加工有多條冷卻通道6時，多條冷卻通道6沿筒狀結構的圓周方向依次從內至外輻射布置，每條冷卻通道6以螺線管形式沿筒狀結構的軸向方向設置，冷卻通道6的橫截面為圓形或矩形，冷卻通道6為非金屬管，冷卻通道6靠近匝線I設置。
[0026]本實施方式中冷卻通道6為螺線管形式，如此設置的冷卻通道6具有足夠的剛度，以抵抗脈沖磁壓力，避免發生失穩變形。當絕緣加固套4內加工有一條冷卻通道6時，冷卻通道6為螺旋線通道，冷卻通道6布置形狀與匝線I的布置形狀相同；
[0027]當絕緣加固套4上加工有多條冷卻通道6時，多條冷卻通道6均為直線形通道，多條冷卻通道6均靠近匝線I設置。其他結構及連接關