CN101044582B - 用于制造线圈绕组的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造由一个或多个绕组层构成的线圈绕组的方法，其中在一个线圈绕组的多个绕组层中各个绕组层具有不同的优选从内向外减少的圈数。为了确保相同的绕组层高度，导线或导线束的横截面形状通过成形适配。为了绕组层的各圈既不用过大的压紧力也不过松弛地缠绕，按本发明在一个唯一的工序中进行导线或导线束用一个成形装置的成形、已成形的导线或导线束的绝缘和导线或导线束的缠绕。在此线圈绕组的已缠绕的部分的高度作为实际值连续地与已缠绕的部分的额定值相比较，以便获得绕组层的还需要缠绕的部分的额定节距，并且调节成形装置，使得绕组层的最后的轴向长度或高度相当于一个希望的数值或额定值。此外提出一种相应的缠绕装置。

Description

用于制造线圈绕组的方法和装置 

技术领域

本发明涉及一种用于制造由一个或多个绕组层构成的线圈绕组的方法，所述的绕组层由基本上矩形成形的导线或导线束构成；以及一种用于制造由一个或多个绕组层构成的线圈绕组的缠绕装置，所述的绕组层由基本上矩形成形的导线或导线束构成。

背景技术

对于线圈，尤其是对于干式绝缘的没有铁心的扼流圈，其带有两个或多个在保留缝隙的情况下同心嵌套设置的导电并联的圆柱体形的绕组层，已知的是，由矩形成形的导线或导线束缠绕成绕组层，其中各绕组层具有不同的、优选从内向外减少的圈数。

同心嵌套设置的导电并联的绕组层的基本结构由现有技术例如欧洲专利EP 0 092 018 B1已知。图1和2示出这种绕组层1或由此构成的线圈绕组的基本设计结构。同心嵌套地绕着一条共同的线圈中轴线7设置的、由几乎矩形成形的导线或导线束6制成的绕组层通过固定元件2在线圈端部固定，例如在由金属或塑料制成的所谓的绕组星形件(Wicklungsstern)上。一般设置在线圈的两个远侧的端部段内的固定元件2通过一个夹紧结构例如通过多个由浸渍的玻璃纤维制成的牵引元件3固定，所述的牵引元件沿着绕组安装。在固定元件2与线圈或绕组端部之间通常主要安装绝缘元件4，如果固定元件2导电的话。同心嵌套设置的绕组层1径向优选通过其它绝缘元件5例如电绝缘的缝隙条隔开距离，以便产生用于整个扼流圈绕组的自然空气冷却的垂直缝隙。使用导线或由多根绝缘的单根导线构成的导线束6到何种程度取决于期望的涡流损耗，所述的涡流损耗必须保持在经济限度内。

确定绕组层1或需要制造的导电线圈的圈数，以便既获得希望的感应性，又通过并联的绕组层1(见图1)实现希望的电流和工作温度的分布。由于所述的要求得出并联的绕组层1的不同的、优选从内向外减少 的圈数。

在所有绕组层1内的尽可能均匀的轴向电压梯度并且从而在相邻绕组层1的对置的线圈之间的显著的电压差的避免通过各个绕组层1达到相同的高度或相同的轴向长度确保，也就是通过保持尽可能相同的绕组层高度H确保。这通过将导线或导线束6的沿着绕组层1的轴向测量的高度GH1、GH2、GH3与导电并联的绕组层1的不同的圈数相适配来实现。在各个绕组层1内的导线或导线束6的沿着绕组层1的轴向测量的高度GH1、GH2、GH3也称为节距，该节距沿着绕组或线圈轴线的方向确定导线或导线束6的尺寸。由于优选从内部绕组层1向外部绕组层1减少的圈数，导线或导线束6在外部绕组层1内沿轴向具有较大的尺寸。特别是外部绕组层1的导线或导线束6在平行于线圈纵轴线或线圈中轴线方向的高度GH2、GH3大于线圈的内部绕组层1的导线或导线束6的高度GH1。

导线或导线束6的轴向高度GH1、GH2或GH3与相应需要的带有差不多或几乎矩形的横截面形状的导线或导线束6的适配通过压制圆形导线或绳形导线材料来实现。根据在导电或热的扼流圈的设计过程中确定的用于同心设置的绕组层1的圈数计算导线或导线束6的必需的尺寸，尤其是上面提到过的节距GH1、GH2、GH3。在确定必需的尺寸时考虑由于导线或导线束6的随后需要加上的电外绝缘层的情况下的增加量。

根据已知的现有技术，需要加工的、原始的导线或导线束成形或者压制成几乎矩形的带有固定的预先计算的尺寸的横截面形状。导线或导线束的压制在已知的流程中是一个单独的过程，该过程在真正的缠绕过程之前。圆形导线或圆形预制的导线束在此穿过几对由硬质钢制成的挤压辊。一般用于导线或导线束的外绝缘层的敷设而集成到该过程中。在此使用耐高温的绝缘薄膜和/或能浸渍的织物带。绝缘材料的敷设在此直接在导线或导线束的成形之后进行，但是总是在把预成形的导线或导线束缠绕到一个绕组材料储备卷轴上之前，在那里导线或导线束被暂时储存，直到因此在一个后续过程中缠绕成导电的线圈。

如任何其他的制造过程，导线或导线束的压制过程和外绝缘层的敷 设过程有制造误差，所述的制造误差导致横截面形状的实际的与预先计算的尺寸之间的偏差。因为导线或导线束在压制后直到再次缠绕到一个绕组材料储备卷轴上，在此也可能由于在缠绕时在导线或导线束内产生的力导致微小的横截面变形或横截面变化。最后出于相同的原因在真正的缠绕过程中也就是在缠绕绕组层1时也还会改变导线或导线束6的横截面尺寸。所有所述的在压制导线或导线束6后才会改变横截面尺寸的因素或影响的结果是，此外同心的绕组层1的轴向绕组尺寸或轴向绕组高度H不是精确相同的。这意味着，在扼流圈工作时相邻的绕组层1的对置的各圈之间出现电压差。此外预先计算的绕组层高度H的偏差导致通过并联的绕组层1的希望的电流或温度分布的偏差。

到目前为止常见的实践经验是，或者尽管提到过的缺点仍然接受所述的尺寸误差或者通过在缠绕过程中线圈的不同压紧力尽可能补偿所述的误差。压紧力理解为表面负载，即以该表面负载在缠绕过程中通过压紧装置或用手动的压制工具沿着线圈中轴线7方向互相挤压一个绕组层1的各圈。例如当导线或导线束6有一个过大的轴向高度GH1、GH2、GH3时，提高压紧力。当轴向高度GH1、GH2、GH3具有不足尺寸时，减小压紧力，也就是说“较松弛地”缠绕。在后一种情况下在扼流圈以后的工作中由于绕组层1或者所述一层或多层绕组的热负荷在涉及的绕组层1中出现沉降。这特别是这会缩短那个用减小的压紧力缠绕的绕组层1的绕组层高度H。

发明内容

从所述的现有技术出发本发明的目的是，提出一种方法和一种缠绕装置，借此能比至今更合理地制造上述类型的线圈，其中此外绕组层既不用过大的压紧力也不是过松弛地缠绕。

所述目的按本发明通过如下方式解决，在一个唯一的工序中通过一个成形装置将导线或导线束成形成基本上矩形的横截面、将已成形的导线或导线束绝缘和将导线或导线束缠绕成希望的绕组层，绕组层的已缠绕的部分的轴向长度作为实际值连续或周期地与已缠绕的部分的额定值相比较，以便获得绕组层的还需要缠绕的部分的额定节距，并且这样调 节成形装置，使得绕组层的最后的轴向长度或绕组层高度相当于一个希望的数值或额定值。

由根据本发明的特征给出的优点在于，通过将导线或导线束的成形、绝缘和缠绕的各分过程组合成一个封闭的整体过程降低了用于制造导电绕组尤其是这种用于干式绝缘的没有铁心的扼流圈的绕组的成本和通过时间(Durchlaufszeit)。

除了降低工艺成本和通过时间之外的优点在于，绝缘材料受到较小的机械负载，并且从而更好地防止损坏。在提高产品质量方面通过按本发明的方法产生的另一个优点在于，通过在缠绕过程中在铺设线圈时连续控制或调节导线或导线束的尺寸可以使用至少几乎恒定的压紧力。因此可以消除由于在扼流圈后面的工作中的热负荷而出现的绕组沉降的危险。此外由此可以最小化或阻止到目前为止还存在的由于过高的压紧力而出现的导线或导线束的外绝缘层的损坏或破坏的危险。

根据本发明的一种实施方式，一个绕组层具有至少两个带有不同节距的绕组段。由此例如可以实现这样的绕组层，其中绕组的不同负荷的部分设有不同的绝缘层或不同的绝缘强度。

本发明的目的也通过一种缠绕装置解决，该缠绕装置的特征在于，它具有至少一个成形装置、至少一个用于绝缘的装置和至少一个自动或可手动操作的调节装置，所述的调节装置调节成形装置或者通过所述的调节装置可以调节成形装置，使得绕组层的最后的轴向长度或绕组层高度相当于一个预先规定的数值或额定值。

按本发明的一种有利的进一步拓展规定，调节装置构成为用于在运行的缠绕过程中自动或用户支持地改变成形装置的调节值。由此能进行持续的干预或者连续或准连续地调节成形值，以便能尽可能好地达到最后的绕组层的额定值。此外能用较短的通过时间进行生产。

根据一种可选的实施方式规定，调节装置构成为用于在运行的缠绕过程中自动或用户支持地改变用于绝缘的装置的调节值。由此可以足够精确地达到需要生产的绕组层的尺寸额定值，尤其是如果早期或连续或周期地进行调节干预的话。同样由此可以避免导线或导线束在成形中过 大的变化。

附图说明

例如下面借助于附图描述按现有技术的一个线圈和本发明的实施例。其中：

图1  按现有技术由三个同轴设置的、圆柱体形的绕组层构成的线圈的简化的、示意的局部视图；

图2  图1的放大的详细局部视图；

图3  按本发明的用于制造线圈绕组的绕组层的方法的一种实施方式的示意图；

图4  用于实施按本发明的方法的缠绕装置的粗略的示意图。

具体实施方式

首先指出，在说明书中提到的位置的说明，例如上面、下面、侧面等与直接描述及示出的附图有关，并且在改变位置时可以按意义转换到新的位置。此外由示出和描述的不同的实施例得到的各个特征或特征组合也可以是本身独立的、有独创性的或按本发明的解决方案。各实施例示出本发明的可能的实施形式，其中在此需要说明的是，本发明不局限于具体示出的实施例。

在图1和2中示出的线圈的构造由现有技术已知，并且前面已经描述过。

图3示意地示出一种按本发明的方法的实施方式。线圈制造或者导线或导线束6的加工过程在附图中通过虚线包围，并且标记为13。它包括下列步骤：导线或导线束6的成形12，绝缘14和用于需要的绕组层1或线圈绕组的缠绕15。缠绕的绕组层1或线圈的轴向长度或高度连续地或周期地通过一个测量元件17测量，其中同时已经缠绕的圈数通过一个未示出的探测或计数元件确定。一个计算元件18由这些数值算出线圈高度或轴向绕组层高度H的期望的实际值9。该实际值与线圈高度或轴向绕组层高度H的额定值8相比较，并且由此调节装置10算出用于成形装置12的调节元件11的调节参数。

取代自动的调节装置10的使用也可能的是，设有一种可手动操作的 调节装置10。例如借助于一个可手动改变的、主要用于成形元件尤其是成形装置12的挤压辊的校准装置可以实现工作值的改变并且适配或者尽可能精确地接近最后的绕组层高度H的额定值8。当然也可以通过合适的传感器手动、半自动或自动地进行探测绕组层高度H或当前节距GH1、GH2、GH3的当前的实际值。代替连续或周期地测量线圈或绕组层高度H也可能的是，根据在形成的绕组层1上的相应节距GH1、GH2、GH3并且根据达到的圈数算出当前绕组层高度H的实际值，预先确定绕组层高度H的期望的实际值9并且通过成形装置12的校准或调节装置借助于一个手动或自动的例如机动的调节元件11早期对运行的缠绕过程起作用，以便尽可能精确地实现最后完成的绕组层1的绕组层高度H的额定值8。

干扰量在图3中标记为16，这些干扰量对集成的整个过程起作用并且从而影响导线或导线束6的节距。在此尤其涉及到在调节成形元件尤其是挤压辊时的误差，涉及到通过在挤压辊之后压力卸载时尤其是在挤压导线束时尺寸的变化，涉及到在敷设外绝缘层时的误差，还涉及到变形力，该变形力在缠绕绕组层1或线圈时在导线或导线束6内产生。其中后者取决于导线或导线束6的几何尺寸和绕组直径。

按本发明的方法也包括这样的可能性，通过预先规定在一个绕组层1内的一定的绕组段的额定高度实现该绕组层1的这些段的不同节距GH1、GH2、GH3。这特别适合于考虑到用于不同负荷的绕组段的导线或导线束6的不同外绝缘的情况。因此例如可以简化的是，在绕组层1的远侧的端部段内的导线或导线束6设有另外的尤其是比在一个绕组层1的中间段内的导线或导线束6更强或更厚的绝缘层。通过按本发明的方法在确定额定值8时考虑导线或导线束6的绝缘的强度变化，由此在一个绕组层1内部有不同的绝缘结构时尽可能精确地保持最后或最终的绕组层高度H。

图4示出一种按本发明的缠绕装置20的示意图。从一个带有需要加工的导线材料的储备卷轴21出发，所述的导线或导线束依次穿过一个用于成形的装置12和一个用于使导线或导线束绝缘的装置14，在它们在位 置15上缠绕成线圈形状或者绕在一个卷绕体上并且从而基本上“在线”或连续地即没有明显中断或中间储存地加工成用于导电的扼流圈的相应绕组层1。用缠绕装置21加工的导线或导线束6在此可以通过一个带有确定的尽可能恒定的压力的压紧装置19互相压紧。

缠绕装置20在此能通过调节装置10根据没有中间储存或在其间不发生导线或导线束6卷收(Aufrollung)地制造的绕组层1的需要获得的绕组层高度H自动、半自动或手动地调节需要缠绕的导线或导线束6的成形过程，其中成形装置12的成形结果的适配和改变在持续的缠绕过程中实现，以便需要加工的导线或导线束6的成形集成到用于制造导电的线圈或绕组层1的过程中。

如图4中用虚线所示，也可能的是，用于影响导线或导线束6的尺寸尤其是高度GH1、GH2、GH3的调节装置10或调节元件配设于用于绝缘的装置14，通过所述的调节装置或调节元件在缠绕装置20的持续的缠绕过程中自动进行调节、半自动或手动地干预，以使完成的绕组层1的最后的轴向长度或制成的绕组层高度(H)尽可能精确地相当于预先确定的额定值8。

因此调节装置10可能至少部分需要工作人员的干预或操作，或者根据连接各种不同的传感器和/或执行器的情况或多或少构成为自动的。

当然也可能的是，两根或更多根导线或导线束6在一个绕组层1内平行地缠绕。用按本发明的缠绕装置20特别也可能的是，同时缠绕两根平行的导线或导线束6或者设有缠绕装置20或其部件的多级布置(Mehrfachanordnung)。按图1或图2示出的三个绕组层1同样应作为示例来理解。特别是也可以只构成一个绕组层1或构成大量绕组层1。

最后出于条理性要指出的是，为了更好地理解线圈的结构，部分不按比例和/或放大和/或缩小地示出所述装置或其构件。

附图标记列表

1  绕组层

2  固定元件

3  牵引元件

4  绝缘元件

5  绝缘元件

6  导线束

7  线圈中轴线

8  线圈高度/绕组层的额定值

9  线圈高度/绕组层的期望的实际值

10 调节装置

11 调节元件

12 成形

13 过程

14 绝缘

15 缠绕

16 干扰量

17 测量元件

18 计算元件

19 压紧装置

20 缠绕装置

21 储备卷轴

H  绕组层高度

GH1导线/导线束的高度

GH2导线/导线束的高度

GH3导线/导线束的高度

Claims (5)

1. 一种用于制造由一个或多个绕组层(1)构成的线圈绕组的方法，所述的绕组层由基本上矩形成形的导线或导线束(6)构成，其特征在于：在一个唯一的工序中通过一个成形装置(12)将导线或导线束(6)成形成基本上矩形的横截面、将已成形的导线或导线束(6)绝缘和将导线或导线束(6)缠绕成希望的绕组层(1)，绕组层(1)的已缠绕的部分的轴向长度作为实际值连续或周期地与已缠绕的部分的额定值相比较，以便获得绕组层(1)的还需要缠绕的部分的额定节距，并且调节成形装置，使得绕组层(1)的最后的轴向长度或绕组层高度(H)相当于一个希望的数值或额定值。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：一个绕组层具有至少两个带有不同节距的绕组段。

3. 用于制造由一个或多个绕组层(1)构成的线圈绕组的缠绕装置，所述的绕组层由基本上矩形成形的导线或导线束(6)构成，其特征在于：该缠绕装置具有至少一个成形装置(12)、至少一个用于绝缘的装置(14)和至少一个自动的或可手动操作的调节装置(10)，所述的调节装置调节成形装置(12)或者通过所述的调节装置可以调节成形装置(12)，使得绕组层(1)的最后的轴向长度或绕组层高度(H)相当于一个预先规定的值或额定值。

4. 根据权利要求3所述的缠绕装置，其特征在于：调节装置(10)构成为用于在运行的缠绕过程中自动或用户支持地改变成形装置(12)的调节值。

5. 根据权利要求3或4的缠绕装置，其特征在于：调节装置(10)构成为用于在运行的缠绕过程中自动或用户支持地改变用于绝缘的装置(14)的调节值。

Images