[发明专利]制作直线压缩机电机线圈的手动自排线绕线机及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及直线压缩机及其直线电机，特别涉及一种用于制作直线压缩机电机线圈的手动自排线绕线机及制造方法。

背景技术

直线压缩机利用直线电机驱动活塞在气缸中作往复直线运动，理论上完全消除了对活塞的径向作用力，因而也消除了活塞和气缸壁之间的机械磨损以及由此产生的无用功，工作寿命和能量转化效率都大幅度提高，故而在需要长寿命、高可靠和高效率工作的航空、航天、军事等特殊领域有着非常重要的应用。例如，目前航空航天领域应用最为广泛的两类长寿命回热式低温制冷机——脉冲管制冷机和斯特林制冷机，绝大多数都采用直线压缩机作为其动力源。

直线电机是直线压缩机的动力部件，它依靠通电线圈产生的交变磁场与磁体内磁场的相互作用，推动活塞在压缩腔内往复运动，使工作介质交替处于压缩和膨胀的状态。电机线圈是产生交变磁场的载体，因而被视作直线电机的核心部件之一，其制作质量直接影响到直线电机的工作状态。

在具体实践中，考虑到直线电机实际所处的工作环境，为使直线压缩机电机线圈的制作达到设计要求的状态，确保直线电机的运行平稳，需要满足以下几点要求：

1)电机线圈在通电之后产生的磁场要分布均匀。为达到此目的，在线圈绕制的过程中，就需要严格控制漆包线绕进的角度、维持漆包线稳定的张紧力以及各层线圈之间交接处的状况；

2)电机线圈需要具备良好的结构强度，并且结构中无空气残留。直线电机线圈工作中常常处在充满高压气体介质的环境并处于高频振荡的运动状态，为确保运行状态稳定，在电机线圈的绕制过程中要保证多层线圈的结构强度和紧密度，绕制完成并固化后，线圈内不能残留空气。为达到此目的，就需要在漆包线绕制的同时在漆包线上涂上电机制作专用的固定胶水，使胶水完全填充多层漆包线之间的空隙，排除内部残留的空气，避免长期工作中对工作介质的污染，并在环氧胶水凝固之后增强线圈的结构强度，使电机线圈在高频振荡的状态下，依然保持理想的机械运动状态；

3)电机线圈批量绕制的一致性。为减少振动，目前的直线压缩机一般都采用两端完全对称的对置式结构，这样就要求直线电机制作时要尽可能地保持一致性，消除可能存在的两端偏置。电机线圈的绕制是直线电机制作中最为复杂的环节，直线电机制作一致性的要求常常主要是针对电机线圈的绕制而言的。

应当指出的是，上述三个对于电机线圈的绕制加工的要求是相当严格的，对于绕制机械及设备提出了近乎苛刻的要求。

市场上常见的自动绕线机方便快捷，但在绕制均匀性、一致性以及保持无空气残留方面与直线电机线圈的要求相差甚远，而且针对不同直径和高度的电机线圈，常常需要进一步改装，改装后的绕制精度经常进一步降低。所以自动绕线机常常并不适用于要求极其苛刻的直线电机线圈的绕制；

另一种较常使用的是常规的带数显的手动绕线机，它将漆包线圈放置在绕线机下方的转轴上并与绕线机转轴平行，绕线时绕线机转轴略偏向于漆包线圈的绕线爬行方向，使相邻的漆包线能靠的更紧，缠绕时不松手以防止线圈倒转，当一层只剩下一圈时，开始在已绕好的漆包线上涂胶，绕多层时，就每一层都涂上胶水，直到最后将漆包线引出绕线骨架。该方法在实际操作过程中存在几点明显的不足之处：

首先，常规手动绕线机在绕线过程中没有设置防松装置，仅仅依靠人工拉紧去完成多层线圈以防松动，在实际操作过程绕制操作人员很容易出现因为操作失误或操作疲劳造成线圈松开；

其次，常规手动绕线机中绕线机的转轴与漆包线圈的转轴方向有一定的偏向有利于漆包线在绕线骨架上的均匀排布，这在绕制第一层时是有用的，但在绕到第二层时偏移的方向要与第一层相反时才能将漆包线重新均匀排列，以这样的制作工艺在绕多层线圈时需要不停的调换漆包线转轴相对于绕线机转轴的偏向方向，在实际操作过程中很容易导致线圈松动，使整个绕制操作完全失败。实践中尝试解决此弊端的方法是增加人手，从中协调，但是制作效率明显降低，而且在操作协调上也很容易出现失误；

第三，为保证较高的制作精度，常规手动绕线机的在绕线过程中常常还需要增加人手来做绕线过程中涂胶工作，绕线人员与涂胶人员相互协调，不但降低了生产效率，而且保证协调的不失误也对相关操作人员提出了很高的要求。

综上所述，直线压缩机电机线圈的制作要求十分严格，为了保证制作质量以及制作过程的稳定性和可靠性，并提高制作效率，适合小批量的开发及制作，现有的常规制作装置及制作工艺已很难满足要求。

发明内容

鉴于现有技术的明显不足，本发明提出一种用于制作直线压缩机电机线圈的手动自排线绕线机及其制作方法。