線圈組件及其制造方法、現(xiàn)場(chǎng)儀表的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N線圈組件及其制造方法、現(xiàn)場(chǎng)儀表。該線圈組件包括至少一個(gè)渦旋線圈，所述渦旋線圈的導(dǎo)線的上下兩個(gè)側(cè)面中的至少一個(gè)側(cè)面與渦旋線圈整體的相應(yīng)側(cè)面共面，所述面為平面或者與安裝位置相適應(yīng)的曲面。本申請(qǐng)中，通過對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行整體一次性加工得到線圈，不需要捆扎、加熱定形等工序，線圈成型過程可靠，不易變形，保證線圈形狀符合要求，而且可以使各個(gè)渦旋線圈的電氣性能相同，產(chǎn)品一致性好。
【專利說明】線圈組件及其制造方法、現(xiàn)場(chǎng)儀表

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及線圈組件及其制造方法、現(xiàn)場(chǎng)儀表。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的電感線圈采用人工繞制方式得到。人工繞制線圈成形時(shí)需要對(duì)線圈進(jìn)行捆扎、加熱定形，容易導(dǎo)致線圈變形，線圈的電阻電感特性難以保證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請(qǐng)的實(shí)施方式提供了線圈組件及其制造方法、現(xiàn)場(chǎng)儀表，提供通過對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行整體一次性加工得到的線圈，有效保證線圈形狀符合要求。
[0004]本申請(qǐng)實(shí)施方式提供一種線圈組件，包括至少一個(gè)渦旋線圈，所述渦旋線圈的導(dǎo)線的上下兩個(gè)側(cè)面中的至少一個(gè)側(cè)面與渦旋線圈整體的相應(yīng)側(cè)面共面，所述面為平面或者與安裝位置相適應(yīng)的曲面。
[0005]本申請(qǐng)實(shí)施方式還提供一種電磁流量計(jì)，包括通過流體的管道、對(duì)通過所述管道的流量進(jìn)行測(cè)量的電磁流量測(cè)量裝置和對(duì)所述測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行顯示的顯示裝置，所述電磁流量測(cè)量裝置包括上述線圈組件。
[0006]本申請(qǐng)實(shí)施方式還提供一種現(xiàn)場(chǎng)儀表，包括上述線圈組件。
[0007]本申請(qǐng)實(shí)施方式還提供一種變壓設(shè)備，包括上述線圈組件。
[0008]本申請(qǐng)實(shí)施方式還提供一種線圈組件的制造方法，包括:對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行整體一次性加工得到至少一個(gè)渦旋線圈。
[0009]本申請(qǐng)中，通過對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行整體一次性加工得到線圈，不需要捆扎、加熱定形等工序，線圈成型過程可靠，不易變形，保證線圈形狀符合要求，而且可以使各個(gè)渦旋線圈的電氣性能相同，產(chǎn)品一致性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]參照下面結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施方式的說明，會(huì)更加容易地理解本申請(qǐng)的以上和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。附圖以示例而非限制性的方式來說明本申請(qǐng)。附圖中的部件只是為了示出本申請(qǐng)的原理，并不一定是按照比例繪制的，同時(shí)不同部件或者部分的相對(duì)大小關(guān)系在可能的情況下可以與附圖中所示不同。在附圖中，相同的或類似的技術(shù)特征或部件將采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。
[0011]圖1是本申請(qǐng)實(shí)施方式提供的線圈組件的示意圖；
[0012]圖2是本申請(qǐng)實(shí)施方式提供的線圈組件的另一示意圖；
[0013]圖3是本申請(qǐng)另一實(shí)施方式提供的線圈組件的示意圖；
[0014]圖4是本申請(qǐng)實(shí)施方式提供的線圈組件在電磁流量計(jì)中的應(yīng)用的示意圖；
[0015]圖5a和圖5b是本申請(qǐng)實(shí)施方式提供的渦旋線圈相互嵌套的示意圖；
[0016]圖6是本申請(qǐng)實(shí)施方式提供的線圈組件的制造方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]現(xiàn)在參考附圖來更加詳細(xì)地描述本申請(qǐng)的實(shí)施方式。示例實(shí)施方式的提供是為了使本申請(qǐng)更加詳盡，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地傳達(dá)保護(hù)范圍。闡述了眾多的特定細(xì)節(jié)如特定部件、裝置的例子，以提供對(duì)本申請(qǐng)的實(shí)施方式的詳盡理解。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將會(huì)明顯的是，示例實(shí)施方式可以用許多不同的形式來實(shí)施而不一定使用這些特定的細(xì)節(jié)，因此它們都不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制本申請(qǐng)的范圍。另外，在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。在某些示例實(shí)施方式中，為了清楚的目的，沒有在附圖和說明中詳細(xì)地描述眾所周知的過程、結(jié)構(gòu)和技術(shù)。
[0018]線圈組件的實(shí)施方式(一)
[0019]本實(shí)施方式提供一種線圈組件，如圖1所示，該線圈組件10包括渦旋線圈11。
[0020]渦旋線圈指的是線圈導(dǎo)線基本上在同一平面內(nèi)從中心向外沿漸開線延伸，構(gòu)成線圈的導(dǎo)線距中心的距離越來越大。渦旋線圈具有兩個(gè)端部，即位于渦旋中心處的內(nèi)側(cè)端部和位于渦旋外緣的外側(cè)端部，兩個(gè)端部之間為環(huán)繞的連續(xù)導(dǎo)線。需要注意的是，這里的“漸開線”是指廣義的漸開線，即在極坐標(biāo)系中，從作為極點(diǎn)的中心沿著導(dǎo)線前進(jìn)，極徑總體上是變大的趨勢(shì)，但是也可能在局部暫時(shí)變小，只需保證外側(cè)線圈匝的極徑大于內(nèi)側(cè)線圈匝相應(yīng)極角位置處的極徑即可。或者可以說本申請(qǐng)中的漸開線是指標(biāo)準(zhǔn)漸開線的各種變形，例如每一匝線圈可以基本上為矩形或者其他形狀，包括不規(guī)則形狀。另外，本申請(qǐng)中的“渦旋線圈”不僅僅包括在同一平面內(nèi)的渦旋線圈，還包括在同一平面內(nèi)的渦旋線圈變形的結(jié)果。例如，可以令渦旋線圈所在的平面變形，例如變形為柱面或者球面的至少一部分，或者其他規(guī)則的或者不規(guī)則的面，如此得到的結(jié)構(gòu)在本申請(qǐng)中仍然稱之為“渦旋線圈”。相應(yīng)地，在后面即將提到的“共面”概念中，如果渦旋線圈在非平面上，則可以理解為假設(shè)渦旋線圈恢復(fù)到平面中后滿足所述共面條件。
[0021]因此，基于如上定義，渦旋線圈的整體可以為平面、曲面或者其它與其應(yīng)用場(chǎng)景相適應(yīng)的形狀，圖1示出的只是整體為平面的渦旋線圈11的例子，渦旋線圈11的整體還可以為其他形狀，例如，渦旋線圈的整體形狀可以為馬鞍形。
[0022]同樣，基于如上定義，渦旋線圈的漸開線的形狀包括圓形、橢圓形、多邊形或其他形狀，圖1僅示出渦旋線圈的漸開線為矩形形狀的例子，應(yīng)當(dāng)注意本實(shí)施方式不限于此。漸開線的形狀可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置，可以參考下述因素的一個(gè)或多個(gè)設(shè)置:渦旋線圈的安裝位置的形狀、用于固定渦旋線圈的插入線圈中心的部件的形狀、制造渦旋線圈的成本等。渦旋線圈的安裝位置例如為平面、曲面甚至其它不規(guī)則面。當(dāng)渦旋線圈的安裝位置為平面時(shí)，渦旋線圈的漸開線可以位于同一平面；當(dāng)渦旋線圈的安裝位置為曲面時(shí)，渦旋線圈的漸開線則可以不在同一平面內(nèi)。
[0023]構(gòu)成渦旋線圈的導(dǎo)線至少具有上下兩個(gè)側(cè)面，而且該上下兩個(gè)側(cè)面中的至少一個(gè)側(cè)面與渦旋線圈整體的相應(yīng)側(cè)面共面。圖1示出的渦旋線圈的導(dǎo)線包括四個(gè)面，即示出的線圈的橫截面為矩形，應(yīng)當(dāng)注意，線圈的橫截面的形狀還可以為其他形狀，例如梯形、圓形等，本實(shí)施方式不限于此。
[0024]而且，線圈的橫截面的形狀受到工藝的影響。例如，圖1示出的渦旋線圈可以通過腐蝕工藝或沖壓工藝制造得到，當(dāng)采用腐蝕工藝得到時(shí)，線圈橫截面的上下表面形狀受到原材料形狀的影響，例如原材料為銅薄平板時(shí)，腐蝕得到的銅線的上下兩面為平面。在腐蝕工藝中，通常得到的導(dǎo)線的左右面也是平面，即導(dǎo)線整體形成如圖1示出的矩形橫截面形狀，但本申請(qǐng)不限于此。當(dāng)采用沖壓工藝制造渦旋線圈時(shí)，構(gòu)成線圈的導(dǎo)線的橫截面形狀受到模具的影響很大。例如當(dāng)渦旋線圈模具中與導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的橫截面形狀為矩形時(shí)，形成的渦旋線圈的導(dǎo)線的橫截面形狀通常也為矩形。類似地，如果渦旋線圈模具中與導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的橫截面形狀為其他形狀，則形成的渦旋線圈的導(dǎo)線的橫截面形狀相應(yīng)地為其他形狀。
[0025]構(gòu)成線圈的導(dǎo)線的橫截面的面積大小，即導(dǎo)線的粗細(xì)可以根據(jù)導(dǎo)線材料、實(shí)際需要通過的電流的大小、環(huán)境溫度等確定。例如，在其他條件相同的情況下，使用的銅導(dǎo)線的橫截面積可以小于使用的鋁導(dǎo)線的橫截面積。在其他條件相同的情況下，需要通過的電流越大則應(yīng)當(dāng)采用的導(dǎo)線的橫截面積越大，例如假定10平方毫米以下的裸銅線在環(huán)境溫度25攝氏度的情況下每平方毫米對(duì)應(yīng)6-7安電流，當(dāng)電流從6安增加到18安時(shí)，裸銅線的截面積應(yīng)當(dāng)相應(yīng)地從I平方毫米增加到3平方毫米。應(yīng)當(dāng)注意，此處的數(shù)值大小僅為示例，而不用于限定導(dǎo)線截面積大小與電流大小之間的具體關(guān)系。
[0026]構(gòu)成線圈的多匝之間彼此間隔，相鄰匝之間的間隔距離的大小應(yīng)當(dāng)不能導(dǎo)致相鄰匝的導(dǎo)線之間的電流直接連通。在特殊情況下相鄰匝之間的間隔距離等于導(dǎo)線上表面或下表面的橫向?qū)挾?。例如，在通過腐蝕工藝制造線圈時(shí)，可以在銅板上印制兩個(gè)相同的渦旋線圈相互嵌套的圖案，則得到的兩個(gè)渦旋線圈中相鄰匝之間的間隔距離大致等于導(dǎo)線上表面或下表面的橫向?qū)挾取ｎ愃频?，在通過沖壓工藝制造渦旋線圈的方式中也可以利用兩個(gè)相同的渦旋線圈相互嵌套的圖案得到相鄰匝之間的間隔距離大致等于導(dǎo)線上表面或下表面的橫向?qū)挾鹊臏u旋線圈。
[0027]與相鄰匝之間的間隔作用類似，構(gòu)成線圈的導(dǎo)線還可以具有絕緣表層結(jié)構(gòu)。例如，導(dǎo)線表面可以具有包覆絕緣層或鈍化層。包覆絕緣層可以通過在裸線渦旋線圈表面涂上或鍍上絕緣物質(zhì)得到，鈍化層可以通過將裸線渦旋線圈浸入能夠與裸線線圈發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生絕緣物質(zhì)的溶液中得到。
[0028]如圖1所示，渦旋線圈11的中心可以具有較大開口，該開口可以用于固定渦旋線圈，例如通過該開口與插入線圈中心的部件一起將線圈固定到其所應(yīng)用的裝置上。當(dāng)然，也可以通過粘合劑等將渦旋線圈固定到其所附著的位置上，但本實(shí)施方式不限于此。渦旋線圈11的中心處還可以插入磁芯等有助于增強(qiáng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的實(shí)體，例如鐵芯或其他磁芯，其形狀可以為圓柱、棱柱等，但本申請(qǐng)實(shí)施方式不限于此。
[0029]渦旋線圈11的匝數(shù)可以根據(jù)需要產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度、通過的電流的大小等來確定，本申請(qǐng)對(duì)此不做限制。
[0030]渦旋線圈11可以通過如上所述的腐蝕工藝或沖壓工藝制造。在通過腐蝕工藝制造渦旋線圈11時(shí)，將繪制好的渦旋線圈圖案印制到例如銅薄板上，在銅薄板上形成例如碳粉渦旋線圈圖案，然后將帶有渦旋線圈圖案的銅板浸入例如氧化鐵的腐蝕溶液，腐蝕掉多余的銅板后得到與渦旋線圈圖案對(duì)應(yīng)的銅渦旋線圈。當(dāng)通過沖壓工藝制造渦旋線圈11時(shí)，預(yù)先準(zhǔn)備沖壓設(shè)備、渦旋線圈模具以及板料，通過沖壓設(shè)備與渦旋線圈模具的配合對(duì)板料進(jìn)行沖壓，得到渦旋線圈。應(yīng)當(dāng)注意，此處僅是對(duì)上述渦旋線圈11的制造工藝的簡(jiǎn)單說明，而不用于限制其具體實(shí)現(xiàn)過程。另外，除上述介紹的腐蝕工藝和沖壓工藝外，還可以通過其他工藝?yán)珏懺旃に嚢凑账铚u旋線圈的圖案對(duì)原料施加壓力，改變?cè)系男螤?，從而制造渦旋線圈。
[0031]在渦旋線圈11的應(yīng)用中，為了防止渦旋線圈11與其他導(dǎo)體例如渦旋線圈11所附著的物體表面電接觸，可以在渦旋線圈11下設(shè)置絕緣層，如圖2所示，在馬鞍形渦旋線圈11的下面設(shè)置絕緣層12。為了便于對(duì)渦旋線圈11的操作例如固定渦旋線圈11，可以在絕緣層12的中心設(shè)置開孔。在其他形狀的渦旋線圈11下設(shè)置絕緣層與圖2所示類似，在此不再贅述。另外，也可以不設(shè)置絕緣層12，而是使得渦旋線圈11本身具有下文將具體介紹的包覆絕緣層或者鈍化層。
[0032]在渦旋線圈11的應(yīng)用中，可以是一個(gè)渦旋線圈11單獨(dú)使用，或者多個(gè)渦旋線圈11一起使用。后一種情況將在下述實(shí)施方式中詳細(xì)介紹。
[0033]線圈組件的實(shí)施方式(二)
[0034]本實(shí)施方式提供一種線圈組件，如圖3所示，線圈組件10包括至少兩個(gè)層疊起來的渦旋線圈11。
[0035]如圖3所示，各個(gè)渦旋線圈11自上而下大小基本相同，相鄰渦旋線圈的渦旋方向，即線圈從內(nèi)側(cè)端部開始的旋轉(zhuǎn)方向彼此相反，各個(gè)渦旋線圈可以圍繞相同的中心。所有層疊的渦旋線圈彼此連接構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，具體的，相鄰渦旋線圈之間通過兩個(gè)外側(cè)端部或者兩個(gè)內(nèi)側(cè)端部電連接，從而，由于各個(gè)層疊的渦旋線圈的渦旋方向相反，使得其中的電流旋轉(zhuǎn)方向相同。相鄰渦旋線圈之間可以直接接觸(線圈導(dǎo)線本身具有絕緣層或者鈍化層)或者通過插入的其他物質(zhì)例如絕緣層而相互分開。
[0036]各個(gè)渦旋線圈11自上而下大小基本相同指的是相鄰渦旋線圈的整體形狀、漸開線形狀、導(dǎo)線的橫截面以及相鄰匝之間的間隔等彼此基本相同，不同之處在于相鄰線圈的渦旋方向彼此相反。
[0037]另外，層疊的各個(gè)渦旋線圈11也可以彼此不同，例如自上而下的各個(gè)渦旋線圈11大小不同，或者不同渦旋線圈的相鄰匝之間的間隔不同，但是各個(gè)渦旋線圈11的電流旋轉(zhuǎn)方向相同，以使各個(gè)渦旋線圈11產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度的疊加。
[0038]相鄰渦旋線圈之間通過端部進(jìn)行電連接。相鄰渦旋線圈之間可以通過兩個(gè)外側(cè)端部或者兩個(gè)內(nèi)側(cè)端部進(jìn)行電連接，即以外端部-外端部、或者內(nèi)端部-內(nèi)端部的方式進(jìn)行電連接，此時(shí)，如圖3所示,相鄰渦旋線圈的渦旋方向相反。但是應(yīng)當(dāng)注意,相鄰渦旋線圈之間也可以通過內(nèi)端部-外端部、或者外端部-內(nèi)端部的方式實(shí)現(xiàn)電連接，此時(shí)，可以在內(nèi)外端部之間設(shè)置跳線，相鄰線圈的渦旋方向則是相同的。
[0039]相鄰渦旋線圈的兩個(gè)端部之間的電連接包括但不限于通過點(diǎn)焊方式電連接或者導(dǎo)電鉚釘電連接。
[0040]為了避免兩個(gè)外側(cè)端部或者內(nèi)側(cè)端部之間相互誤連接或者在將其它導(dǎo)體與其中一個(gè)外側(cè)端部或內(nèi)側(cè)端部電連接時(shí)避免所述其它導(dǎo)體與另一個(gè)外側(cè)端部或內(nèi)側(cè)端部誤連接，將相鄰渦旋線圈的沒有相互電連接的兩個(gè)外側(cè)端部或者內(nèi)側(cè)端部彼此間隔預(yù)定距離。例如，在連接需要連接的兩個(gè)端部時(shí)，要避免錯(cuò)誤地連接了不需要連接的端部。例如，在圖3示出的線圈組件的情況下，可以設(shè)置相鄰渦旋線圈的兩個(gè)互不連接的外側(cè)端部，使得它們?cè)谂c線圈面平行的面上的投影彼此間隔預(yù)定距離。
[0041]為了便于連接端部，如圖3所示，可以將外側(cè)端部111設(shè)置為相對(duì)線圈向外側(cè)凸出，將內(nèi)側(cè)端部112設(shè)置為相對(duì)線圈向內(nèi)側(cè)凸出，通過凸出的端部連接相鄰渦旋線圈。
[0042]相鄰渦旋線圈之間除了兩個(gè)端部之間直接電連接外，相鄰渦旋線圈之間的其余部分相互絕緣。例如，如果構(gòu)成各個(gè)渦旋線圈的導(dǎo)線為具有絕緣結(jié)構(gòu)例如包覆絕緣層或鈍化層的導(dǎo)線，則此時(shí)除了渦旋線圈的端部通過導(dǎo)線直接電連接外，導(dǎo)線的其余部分均被絕緣結(jié)構(gòu)分開。
[0043]另外，相鄰渦旋線圈之間還可以設(shè)置絕緣層，通過絕緣層進(jìn)一步隔開相鄰線圈。該絕緣層的材質(zhì)可以根據(jù)實(shí)際需要靈活設(shè)定，例如包括但不限于絕緣樹脂。
[0044]當(dāng)使用絕緣層隔開相鄰線圈時(shí)，相鄰渦旋線圈進(jìn)行電連接的端部位置不需要設(shè)置絕緣層，以方便相鄰渦旋線圈通過端部的電連接。
[0045]如圖3示出，相鄰渦旋線圈之間包括絕緣層12，其隔開相鄰的渦旋線圈11。絕緣層12可以包括孔，該孔的位置以及大小與渦旋線圈配合，渦旋線圈圍繞該孔。通過該孔可以固定線圈組件，例如可以通過該孔將線圈組件套在安裝部件上從而固定線圈組件?？椎男螤羁梢愿鶕?jù)與孔配合的安裝部件設(shè)計(jì)。
[0046]絕緣層12可以單獨(dú)制造，然后將渦旋線圈11與絕緣層12交替層疊構(gòu)成層疊的線圈組件。絕緣層12與渦旋線圈11之間可以通過例如粘合劑固定。或者，在制得單個(gè)渦旋線圈11后，為該單個(gè)渦旋線圈11設(shè)置絕緣層12，然后以單個(gè)渦旋線圈及其絕緣層為單元構(gòu)建圖3所示的線圈組件；或者預(yù)先在制造渦旋線圈11的例如銅板的一側(cè)涂上或鍍上需要的材料，然后通過腐蝕或沖壓得到帶有絕緣層的渦旋線圈；但本申請(qǐng)不限于此。
[0047]當(dāng)導(dǎo)線本身具有絕緣層時(shí)，可以不設(shè)置絕緣層12 ;相應(yīng)地，當(dāng)設(shè)置絕緣層12時(shí)，由于在渦旋結(jié)構(gòu)內(nèi)相鄰線圈匝之間是有距離的，不會(huì)相互接觸短路，因此渦旋線圈本身可以不具有絕緣表面或者絕緣層，即此時(shí)的導(dǎo)線可以為裸線。
[0048]需要說明，線圈組件的整體結(jié)構(gòu)可以為平面、曲面或其他形狀，包括但不限于圖3所示的馬鞍形狀。線圈組件中的各個(gè)渦旋線圈具有大致相同的整體面結(jié)構(gòu)，例如圖3中各個(gè)渦旋線圈分別具有馬鞍形狀，但本申請(qǐng)不限于此。
[0049]圖3中示出了多個(gè)層疊起來的渦旋線圈，但是，應(yīng)當(dāng)注意，多個(gè)渦旋線圈并不一定要彼此層疊起來，例如多個(gè)渦旋線圈可能在一個(gè)面內(nèi)彼此交替排列，該面可以為平面或曲面。或者，多個(gè)渦旋線圈可以不同面也不層疊，例如兩個(gè)相互串聯(lián)的渦旋線圈11分別處于管道橫截面的相對(duì)的兩端，一起提供垂直于管道橫截面的相同方向的磁場(chǎng)。
[0050]線圈組件的應(yīng)用
[0051]本實(shí)施方式提供一種現(xiàn)場(chǎng)儀表，包括如上述任一實(shí)施方式所述的線圈組件。根據(jù)實(shí)際需要，現(xiàn)場(chǎng)儀表中可以包括單個(gè)渦旋線圈或者層疊的多個(gè)渦旋線圈。
[0052]上述現(xiàn)場(chǎng)儀表可以為使用電磁線圈發(fā)生電磁感應(yīng)的設(shè)備，例如電磁流量計(jì)。如圖4所示，本實(shí)施方式提供的電磁流量計(jì)包括通過流體的管道41、管道壁上設(shè)置的線圈組件10，以及根據(jù)線圈組件10對(duì)通過管道的流量進(jìn)行測(cè)量的電磁流量測(cè)量裝置(未示出)和對(duì)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行顯示的顯示裝置(未示出)。
[0053]如圖4中所示，電磁流量計(jì)可以包括在管道41兩側(cè)對(duì)稱地設(shè)置在管道41的外壁上的兩個(gè)線圈組件10，每個(gè)線圈組件10可以包括4個(gè)層疊的基本相同的渦旋線圈。但是，需要說明，圖4僅為示例而不用于限制線圈組件在電磁流量計(jì)中的具體應(yīng)用。電磁流量計(jì)所包括的線圈組件的數(shù)量不受圖4限制，例如，在單個(gè)線圈組件能夠產(chǎn)生符合要求的磁場(chǎng)時(shí)，電磁流量計(jì)可以僅包括I個(gè)線圈組件。電磁流量計(jì)所包括的線圈組件的層數(shù)不受圖4限制，可以為I層(即I個(gè)渦旋線圈)或者其他層數(shù)。
[0054]圖4中線圈組件10為與管道外壁形狀相匹配的馬鞍形，這可以使線圈組件10與管道很好地結(jié)合。需要說明，當(dāng)管道外壁形狀改變時(shí)，線圈組件10的整體形狀也隨之發(fā)生變化，使線圈組件10能夠與管道外壁形狀相匹配。
[0055]圖4中線圈組件10設(shè)置在管道外壁，需要說明，線圈組件10也可以設(shè)置在其他能夠在管道中產(chǎn)生足夠磁場(chǎng)且不會(huì)影響管道內(nèi)流體傳輸?shù)奈恢?，例如，線圈組件10可能遠(yuǎn)離管道外壁。
[0056]圖4中示出的線圈組件10具有與管道外壁上的矩形凸起相同形狀的中心開口，通過該中心開口與管道外壁上矩形凸起的配合可以起到固定線圈組件10或者增強(qiáng)線圈組件10產(chǎn)生的磁場(chǎng)(例如在矩形凸起中包括磁芯時(shí))的作用。但是，線圈組件10也可以不通過與矩形凸起類似物的作用，而是通過粘合劑粘合到管道外壁上，或者同時(shí)應(yīng)用矩形凸起與粘合劑。本申請(qǐng)不限于此。
[0057]上述現(xiàn)場(chǎng)儀表還可以為其他設(shè)備，例如變壓設(shè)備。
[0058]本實(shí)施方式提供一種變壓設(shè)備，包括如上述任一實(shí)施方式所述的線圈組件。
[0059]變壓設(shè)備通常包括初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和磁芯。本實(shí)施方式中，初級(jí)線圈和次級(jí)線圈可以均采用上述線圈組件，或者只有其中之一采用上述線圈組件。
[0060]上述現(xiàn)場(chǎng)儀表還可以為其他設(shè)備，例如電磁繼電器等。關(guān)于線圈組件在這些其他設(shè)備中的應(yīng)用可以參考對(duì)上述電磁流量計(jì)和變壓設(shè)備的介紹，可以調(diào)整線圈組件的形狀、個(gè)數(shù)等以使其與應(yīng)用場(chǎng)景相匹配。
[0061]線圈組件的制造方法實(shí)施方式(一)
[0062]本實(shí)施方式提供一種上述實(shí)施方式所述線圈組件的制造方法，包括:對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行整體一次性加工得到至少一個(gè)渦旋線圈。
[0063]具體的，對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行整體一次性加工包括通過腐蝕工藝或沖壓工藝對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行加工。
[0064]其中，腐蝕工藝?yán)鏔PCB (Flexible Printed Circuit Board,撓性印制電路板)腐蝕工藝。以制造銅渦旋線圈為例，在銅板上印制例如碳粉渦旋線圈圖案，然后將印有碳粉渦旋線圈圖案的銅板浸到腐蝕溶液例如氯化鐵溶液中，通過氯化鐵溶液腐蝕掉銅板上除碳粉渦旋線圈圖案以外的部分從而得到渦旋線圈。
[0065]為了提升效率和節(jié)省資源，仍以制造銅渦旋線圈為例，可以在一塊銅板上印制兩個(gè)渦旋線圈相互嵌套的圖案，通過一次性腐蝕得到兩個(gè)渦旋線圈。例如圖5a所示情形，交叉線區(qū)域?yàn)闇u旋線圈中心，白色和斜線部分為在銅板上印制的兩個(gè)渦旋線圈；交叉線區(qū)域可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，例如可能調(diào)整為圖5b所示兩個(gè)渦旋線圈完全相互嵌套的情形。這種方式不僅效率高，而且可以最大化利用資源，避免銅板的浪費(fèi)。進(jìn)一步的，可以在一塊銅板的一個(gè)表面上同時(shí)印制多個(gè)彼此分開的渦旋線圈圖案，該過程中，可以調(diào)整渦旋線圈的匝數(shù)以使得能夠最大化地利用銅板。這樣得到的多個(gè)渦旋線圈有可能匝數(shù)不同，但是由于線圈的其它方面相同，因此，仍然可以層疊起來使用，此時(shí)的多個(gè)層疊的線圈仍然可以在線圈中心處形成相同方向的可以疊加的磁場(chǎng)。
[0066]沖壓工藝?yán)绨ɡ脹_頭和渦旋線圈模具等對(duì)例如銅板進(jìn)行沖壓得到渦旋線圈。
[0067]為了提升效率和節(jié)省資源，仍以制造銅渦旋線圈為例，在沖壓工藝中也可以在一塊銅板上印制兩個(gè)渦旋線圈相互嵌套的圖案，通過一次性沖壓得到兩個(gè)渦旋線圈。這種方式不僅效率高，而且可以最大化利用資源，避免銅板的浪費(fèi)。進(jìn)一步的，可以利用一塊銅板同時(shí)沖壓多個(gè)渦旋線圈，該過程中，與上述腐蝕工藝類似，為了最大化銅板的利用率，可以調(diào)整渦旋線圈的匝數(shù)。另外，可以利用一塊較厚的銅板沖壓得到渦旋線圈，然后根據(jù)預(yù)定厚度將該較厚的渦旋線圈切薄得到需要的多個(gè)較薄的渦旋線圈。
[0068]需要說明，上述腐蝕和沖壓工藝僅是作為例子對(duì)渦旋線圈的加工進(jìn)行介紹，而不用于限制其它制造渦旋線圈的工藝。例如，通過鍛造也可以得到與上述實(shí)施方式中所描述的類似的渦旋線圈。
[0069]本實(shí)施方式提供的方法還包括:為渦旋線圈設(shè)置絕緣層。例如，在渦旋線圈的導(dǎo)線外包覆絕緣層或者在渦旋線圈的導(dǎo)線的表面形成鈍化層。包覆絕緣層可以通過在裸線渦旋線圈表面涂上或鍍上絕緣物質(zhì)得到，鈍化層可以通過將裸線渦旋線圈浸入能夠與裸線線圈發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生絕緣物質(zhì)的溶液中得到。
[0070]本實(shí)施方式提供的方法中還可以包括對(duì)渦旋線圈的導(dǎo)線材料、導(dǎo)線橫截面形狀、導(dǎo)線橫截面面積、匝數(shù)以及相鄰匝之間的間隔等的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)方式可以參考線圈組件的實(shí)施方式(一)中對(duì)應(yīng)描述，在此不再贅述。
[0071]通過本實(shí)施方式提供的方法制得的渦旋線圈的結(jié)構(gòu)可以參考圖1，渦旋線圈具有內(nèi)側(cè)端部和外側(cè)端部，整體為平面、曲面或者其它與其應(yīng)用場(chǎng)景相適應(yīng)的形狀，漸開線形狀包括圓形、橢圓形、多邊形或其他形狀，其它特征在此不再一一贅述。
[0072]根據(jù)本實(shí)施方式提供的方法，得到通過對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行整體一次性加工得到的渦旋線圈，該線圈的形成過程中不需要認(rèn)為的捆扎、加熱定形等操作，保證了線圈成形的可靠性，而且可以使各個(gè)渦旋線圈的電氣性能相同，產(chǎn)品一致性好。
[0073]線圈組件的制造方法實(shí)施方式(二)
[0074]本實(shí)施方式提供一種上述實(shí)施方式所述線圈組件的制造方法，如圖6所示，包括:
[0075]步驟S601，對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行整體一次性加工得到至少兩個(gè)渦旋線圈。
[0076]步驟S602，將上一步驟得到的至少兩個(gè)渦旋線圈層疊并電連接起來。
[0077]上述步驟S601中，渦旋線圈的制造方法可以參考上一實(shí)施方式，此處不再贅述。
[0078]上述步驟S602中，將至少兩個(gè)渦旋線圈層疊并電連接起來包括:
[0079]層疊渦旋線圈時(shí)使渦旋方向相反的渦旋線圈相鄰，并通過渦旋線圈的外側(cè)端部、或者通過所述渦旋線圈的內(nèi)側(cè)端部電連接相鄰渦旋線圈。所有層疊的渦旋線圈彼此連接構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，各個(gè)層疊的渦旋線圈中的電流旋轉(zhuǎn)方向相同。
[0080]例如，相鄰渦旋線圈之間通過兩個(gè)外側(cè)端部或者兩個(gè)內(nèi)側(cè)端部進(jìn)行電連接，即以外端部-外端部、或者內(nèi)端部-內(nèi)端部的方式進(jìn)行電連接，但是應(yīng)當(dāng)注意，相鄰渦旋線圈之間也可以通過內(nèi)端部-外端部、或者外端部-內(nèi)端部的方式實(shí)現(xiàn)電連接,此時(shí),可以在內(nèi)外端部之間設(shè)置跳線。
[0081]相鄰渦旋線圈的兩個(gè)端部之間的電連接包括但不限于通過點(diǎn)焊方式電連接或者導(dǎo)電鉚釘電連接。
[0082]為了避免兩個(gè)外側(cè)端部或者內(nèi)側(cè)端部相互誤連接或者在將其它導(dǎo)體與其中一個(gè)外側(cè)端部或內(nèi)側(cè)端部電連接時(shí)避免所述其它導(dǎo)體與另一個(gè)外側(cè)端部或內(nèi)側(cè)端部誤連接，設(shè)置相鄰渦旋線圈的沒有相互電連接的兩個(gè)外側(cè)端部或者兩個(gè)內(nèi)側(cè)端部彼此間隔預(yù)定距離。例如，可以設(shè)置相鄰渦旋線圈的兩個(gè)互不連接的外側(cè)端部在與端部上表面或下表面中的至少一個(gè)垂直的平面上彼此不相交。
[0083]上述步驟S602中，將至少兩個(gè)渦旋線圈層疊并電連接起來還可以包括:
[0084]設(shè)置隔開相鄰渦旋線圈的具有孔的絕緣層，并使渦旋線圈環(huán)繞該孔。
[0085]當(dāng)使用絕緣層隔開相鄰線圈時(shí)，可以設(shè)置相鄰渦旋線圈進(jìn)行電連接的端部位置沒有絕緣層，以方便相鄰渦旋線圈通過端部的電連接。
[0086]絕緣層的孔的位置以及大小與渦旋線圈配合，渦旋線圈圍繞該孔，通過該孔可以固定線圈組件，例如可以通過該孔將線圈組件套在安裝部件上從而固定線圈組件?？椎男螤羁梢愿鶕?jù)與孔配合的安裝部件設(shè)計(jì)。
[0087]隔開相鄰渦旋線圈的絕緣層的具體實(shí)現(xiàn)包括:單獨(dú)制造絕緣層，然后將渦旋線圈與絕緣層交替層疊構(gòu)成層疊的線圈組件，絕緣層與渦旋線圈之間可以通過例如粘合劑固定；或者，在制得單個(gè)渦旋線圈后，為該單個(gè)渦旋線圈設(shè)置絕緣層，然后以單個(gè)渦旋線圈及其絕緣層為單元構(gòu)建線圈組件；或者預(yù)先在制造渦旋線圈的例如銅板的一側(cè)涂上或鍍上需要的材料，然后通過腐蝕或沖壓得到帶有絕緣層的渦旋線圈；但本申請(qǐng)不限于此。
[0088]需要說明，當(dāng)步驟S601中制得的渦旋線圈具有包覆絕緣層或鈍化層時(shí)，可以不再設(shè)置隔開相鄰渦旋線圈的絕緣層；相應(yīng)地，當(dāng)設(shè)置隔開相鄰渦旋線圈的絕緣層時(shí)，步驟S601中也可以不需要設(shè)置導(dǎo)線自身的絕緣層，即此時(shí)的導(dǎo)線可以為裸線。
[0089]根據(jù)本實(shí)施方式提供的方法，得到通過對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行整體一次性加工得到的渦旋線圈，該線圈的形成過程中不需要人為的捆扎、加熱定形等操作，保證了線圈成形的可靠性，而且可以使各個(gè)渦旋線圈的電氣性能相同，產(chǎn)品一致性好。進(jìn)一步的，本實(shí)施方式中，利用一次性加工得到的多個(gè)渦旋線圈組成層疊的線圈組件，由于各個(gè)渦旋線圈的一致性可以得到保證，因而得到的層疊的線圈組件可以疊加各個(gè)渦旋線圈形成的磁場(chǎng)，能夠高效地應(yīng)用于各種場(chǎng)景，例如電磁流量計(jì)、變壓設(shè)備以及其他現(xiàn)場(chǎng)儀表等。
[0090]應(yīng)當(dāng)注意，本文中所使用的術(shù)語僅用于描述具體的實(shí)施方式的目的，而非意在限制本申請(qǐng)。本文中所使用的單數(shù)形式的“一個(gè)”和“該(the)”意在還包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地指出不同含義。還應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“包括”在本說明書中使用時(shí)指所說明的特征、整體、操作、步驟、元件和/或部件的存在，但是不排除一個(gè)或更多個(gè)其他特征、整體、操作、步驟、元件、部件和/或其組合的存在或添加。
[0091]權(quán)利要求中的相應(yīng)結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)作和以“裝置或者步驟加功能”定義的要素的所有等同形式意在包括用于結(jié)合其他要求保護(hù)的要素來執(zhí)行功能的任意結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作。對(duì)本申請(qǐng)的描述是用于說明和描述的目的，而非意在以所公開的形式來窮舉或限制本申請(qǐng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不偏離本申請(qǐng)的范圍和精神的情況下想到對(duì)本申請(qǐng)的很多修改和變化。所選擇和描述的實(shí)施方式是為了最佳地解釋本申請(qǐng)的原理和實(shí)際應(yīng)用，并使得本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠針對(duì)具有適于所想到的具體用途的各種修改的各種實(shí)施方式來理解本申請(qǐng)。
【權(quán)利要求】
1.一種線圈組件，其特征在于包括至少一個(gè)渦旋線圈，所述渦旋線圈的導(dǎo)線的上下兩個(gè)側(cè)面中的至少一個(gè)側(cè)面與渦旋線圈整體的相應(yīng)側(cè)面共面，所述面為平面或者與安裝位置相適應(yīng)的曲面。
2.如權(quán)利要求1所述的線圈組件，其特征在于所述渦旋線圈通過腐蝕工藝或沖壓工藝制造得到。
3.如權(quán)利要求1所述的線圈組件，其特征在于所述渦旋線圈的漸開線的形狀為圓形、橢圓形或多邊形。
4.如權(quán)利要求1所述的線圈組件，其特征在于所述導(dǎo)線的橫截面為矩形。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的線圈組件，其特征在于所述至少一個(gè)渦旋線圈包括至少兩個(gè)層疊起來的渦旋線圈。
6.如權(quán)利要求5所述的線圈組件，其特征在于，還包括隔開相鄰渦旋線圈的絕緣層。
7.如權(quán)利要求6所述的線圈組件，其特征在于，所述絕緣層包括孔，所述渦旋線圈環(huán)繞所述孔。
8.如權(quán)利要求5所述的線圈組件，其特征在于，所述導(dǎo)線包括包覆絕緣層或鈍化層。
9.如權(quán)利要求5所述的線圈組件，其特征在于，相鄰渦旋線圈的渦旋方向相反，并通過渦旋線圈的外側(cè)端部電連接，或者通過渦旋線圈的內(nèi)側(cè)端部電連接。
10.如權(quán)利要求9所述的線圈組件，其特征在于，所述端部之間通過點(diǎn)焊方式電連接或?qū)щ娿T釘電連接。
11.如權(quán)利要求9所述的線圈組件，其特征在于，相鄰渦旋線圈的沒有相互電連接的兩個(gè)外側(cè)端部或者兩個(gè)內(nèi)側(cè)端部彼此間隔預(yù)定距離，該預(yù)定距離足以避免所述兩個(gè)外側(cè)端部或者內(nèi)側(cè)端部相互誤連接或者在將其它導(dǎo)體與其中一個(gè)外側(cè)端部或者內(nèi)側(cè)端部電連接時(shí)避免所述其它導(dǎo)體與另一個(gè)外側(cè)端部或者內(nèi)側(cè)端部誤連接。
12.—種電磁流量計(jì)，包括通過流體的管道和對(duì)通過所述管道的流量進(jìn)行測(cè)量的電磁流量測(cè)量裝置，其特征在于所述電磁流量測(cè)量裝置包括如權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的線圈組件。
13.—種現(xiàn)場(chǎng)儀表，其特征在于包括如權(quán)利要求1-11之一所述的線圈組件。
14.一種變壓設(shè)備，其特征在于包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的線圈組件。
15.一種線圈組件的制造方法，包括: 對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行整體一次性加工得到至少一個(gè)渦旋線圈。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，所述對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行整體一次性加工得到至少一個(gè)渦旋線圈包括: 通過腐蝕工藝或沖壓工藝制造所述渦旋線圈。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，所述對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行整體一次性加工得到至少一個(gè)渦旋線圈包括: 基于兩個(gè)渦旋線圈相互嵌套的圖案，進(jìn)行整體一次性加工同時(shí)得到兩個(gè)渦旋線圈。
18.如權(quán)利要求15-17任一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少一個(gè)渦旋線圈包括至少兩個(gè)渦旋線圈，該方法還包括: 將所述至少兩個(gè)渦旋線圈層疊并電連接起來。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括: 設(shè)置隔開相鄰渦旋線圈的具有孔的絕緣層，并使所述渦旋線圈環(huán)繞所述孔。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括:在所述渦旋線圈的導(dǎo)線外包覆絕緣層或者在所述渦旋線圈的導(dǎo)線的表面形成鈍化層。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，所述將所述至少兩個(gè)渦旋線圈層疊并電連接起來包括: 層疊渦旋線圈時(shí)使渦旋方向相反的渦旋線圈相鄰，并通過所述渦旋線圈的外側(cè)端部、或者通過所述渦旋線圈的內(nèi)側(cè)端部電連接相鄰渦旋線圈。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，通過點(diǎn)焊方式或?qū)щ娿T釘電連接所述相鄰渦旋線圈的端部。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括:將相鄰渦旋線圈的沒有相互電連接的兩個(gè)外側(cè)端部或者兩個(gè)內(nèi)側(cè)端部彼此間隔預(yù)定距離，該預(yù)定距離足以避免所述兩個(gè)外側(cè)端部或者內(nèi)側(cè)端部相互誤連接或者在將其它導(dǎo)體與其中一個(gè)外側(cè)端部或者內(nèi)側(cè)端部電連接時(shí)避免所述其它導(dǎo)體與另一個(gè)外側(cè)端部或內(nèi)側(cè)端部誤連接。
【文檔編號(hào)】H01F27/30GK104282421SQ201310276971
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】文韜 申請(qǐng)人:艾默生過程控制流量技術(shù)有限公司