[发明专利]电磁线圈及其制造方法

说明书

本申请涉及电磁线圈和制造电磁线圈的方法。一种在高温下具有改进的绝缘性质的电磁线圈。通过薄陶瓷复合层使绕线筒绝缘，所述薄陶瓷复合层是通过将玻璃纤维或陶瓷纤维卷绕在支撑结构上并用陶瓷前体聚合物对其浸渍而制造的。然后对陶瓷前体聚合物改性以便在纤维层周围形成陶瓷SiO₂基质。该陶瓷基质将玻璃纤维或陶瓷纤维固定在适当位置并产生致密层。然后将陶瓷涂覆的磁线卷绕在绝缘支撑结构周围。磁线是用浸渍有陶瓷前体聚合物的玻璃纤维螺旋缠绕的导体。

技术领域

本申请涉及电磁领域，特别涉及电磁线圈和制造电磁线圈的方法。

背景技术

电磁线圈用于许多不同的装置，例如线性可变差动变压器(LVDT)、旋转可变差动变压器(RVDT)、螺线管、电动机和发电机。在LVDT或螺线管的情形中，通过在支撑结构例如空心绕线筒(bobbin)周围卷绕磁线(magnet wire)来制造电磁线圈。磁线典型地是涂覆以有机聚合物如聚酰亚胺的铜导体。

绕线筒或其它支撑结构经常涂覆有电绝缘材料(例如条带或粉末涂层)或者是由电绝缘材料制成(例如塑料或陶瓷绕线筒)。在电过载到磁线的情况下，这种绝缘提供了额外的介电屏障。

在典型的LVDT中，将一个或多个次级线圈卷绕(wind)在初级线圈上方并且在初级线圈和次级线圈之间提供电绝缘。这典型地用绝缘条带来完成。

在制造已知线圈中使用的材料具有450-550℉的温度极限。这些已知装置中的有机聚合物、条带、塑料和粉末涂层在高于500℉的温度下分解。在超过450℉时铜导体无限制地迅速氧化，可能导致因线圈短路所致的失效。

因此，在超过500℉的温度下已知线圈的绝缘失效阻碍它们满足航空航天应用中典型要求的介电标准和绝缘标准。

对用于航空航天应用的高温和高振动环境的LVDT和螺线管存在需求。制造用于这些装置的电磁线圈的传统制造方法不足以产生能承受所需极高温度的线圈。生产高温线圈的先前尝试已导致差的绝缘性能以及由于脆性和高温绝缘的增加厚度所致的差的电气性能。

需要的是能够弥补已知装置的缺陷的电磁线圈。

发明内容

在本公开的一个方面，一种制造电磁线圈的方法，其包括：在支撑结构周围提供第一聚合物树脂；对第一聚合物树脂进行改性以产生无机第一层；在第一层周围卷绕包含第二聚合物树脂的导体；和使固化的第二聚合物树脂分解。

在本公开的另一个方面，一种制造电磁线圈的方法，包括：在支撑结构周围提供第一聚合物树脂；固化所述第一聚合物树脂；通过使所述固化的第一聚合物树脂分解而产生第一层；在第一层和支撑结构周围卷绕磁线，该磁线包含外包覆层，该外包覆层包含包覆纱线和固化的第二聚合物树脂；和使外包覆层的固化的第二聚合物树脂分解。

在本公开的另一方面，电磁线圈包含支撑结构；设置在支撑结构上的第一层，该第一层包含分解的第一聚合物树脂；和设置在第一层周围的第二层，该第二层包含导体和分解的第二聚合物树脂。

在本公开的另一方面，电磁线圈包含支撑结构；设置在支撑结构上的第一层，该第一层包含纤维和分解的第一聚合物树脂；和设置在第一层周围的第二层，该第二层包含导体和分解的第二聚合物树脂。

附图说明

下面参考附图讨论本公开的至少一个实施方案的各个方面。将理解的是，为了说明的简单和清楚，图中所示要素不一定精确地或按比例绘制。例如，为了清楚起见可能将一些要素的尺寸相对于其它要素放大，或者可以将几个物理部件包括在一个功能块或要素中。此外，在认为适当时，可以在附图中重复附图标记以指示相应或类似的要素。为了清楚的目的，可能未在每个附图中标记每个部件。提供附图用于说明和解释的目的，而并不意图作为本发明限度的定义。在附图中:

图1是根据本公开一个方面的支撑结构；

图2是根据本公开一个方面的具有绝缘层的支撑结构；