CN101055800B - 绕制线圈的方法、绕组框架、和线圈 - Google Patents

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Abstract

一种在绕组框架(2)上绕制线圈的方法，该绕组框架包括：第一部件(28)、第二部件(20)、和位于所述第一部件(28)和所述第二部件(20)之间的台阶(25)，第一部件(28)直径大于第二部件(20)，该方法包括步骤：i)在第一部件(28)的槽状凹陷(29)处接收导体电线；ii)将槽状凹陷(29)内的所述导体电线带到第二部件(20)上；iii)利用所述导体电线在第二部件(20)上绕制；和iv)利用所述导体电线在第一部件(28)上绕制。以及绕组框架和线圈。

Description

绕制线圈的方法、绕组框架、和线圈
技术领域
本发明涉及在绕组框架上绕制线圈的方法，该框架包括第一部件、第二部件、和位于第一部件与第二部件之间的台阶，第一部件的直径大于第二部件。另外，本发明涉及这种类型的绕组框架，以及涉及绕制在这种框架上的线圈。 
背景技术
已知有两种绕制磁体线圈的方法。在“芯轴方法”中，绕组框架首先放置在中心锥(spike)或者芯轴上，然后中心锥或者芯轴与绕组框架一起旋转，使得导体电线围绕绕组框架从导体电线供应件绕制。在“飞轮绕制”法中，绕组框架保持静止，而导体电线供应件围绕绕组框架旋转，利用这种效果，导体电线围绕绕组框架绕制。 
不管采用哪种方法，线圈在绕组框架上绕制——其直径会横过绕组框架阶梯状变化——必须从绕组框架直径最小的位置开始，然后线圈必须一层一层地绕制，直到实现希望的绕组高度，从而保证光滑可控的绕制。否则，将发生如图1至3系列所示的效果。 
现有技术中的绕组框架包括第一部件18和第二部件10和它们之间的台阶15。第一部件18直径大于第二部件10，而且两者都受到各个端壁11、12的限制。如果在第一部件18上开始绕制这样的绕组框架，则导体电线13可以从图1的左手侧开始绕制，并且到台阶15为止不会有问题。但是，当绕制超过台阶15到了右侧(图2)，则绕制在直径较小的绕组框架的侧部10上的导体电线13会将已经绕在台阶15另一侧部18上的一些导体电线13拉下来。因为绕制通常在导体电线13处于张力的情况下实施，所以直径较大的侧部18上的一些导体电线的滑下几乎不可避免。这容易在台阶15的端部位置L处导致导体电线簇(tuft)，使得产生的线圈无用。 
US2005/0040725A1公开了一种线轴，其包括中空圆柱形的中部部分和两个横向中空圆柱体部分。中部部分较之两个横向主体部分直径减小，因此 形成环形凹部，其允许磁体导线以额外的圈数围绕该线轴绕制。 
EP0070752的英文摘要公开了一种安全变压器，其第一绕组位于第二绕组内并且其整体线轴具有圆柱部分，内部绕组围绕该圆柱部分绕制，并且该变压器在每个轴向端部伸出了较大截面的圆柱部分，形成环绕内部绕组的绝缘箔片的支撑件，外部绕组围绕其绕制，内部绕组的非绝缘连接导体穿过圆柱端部。在圆柱端部内布置有槽，其沿着螺旋路径延伸，该路径延长了内部绕组的螺线，并且设置有将这些非绝缘的导体施加在槽底部的装置。 
为了避免导体电线在台阶处滑动，所有的制造商，如果愿意在越过台阶时其直径发生改变的绕组框架上绕制线圈的话，就需要从绕组框架直径最小的部分开始绕制。 
发明内容
需要总是从绕组框架直径最小的部分开始绕制被本发明人认为是不希望的限制，因为容易发生由于结构上的原因，绕制必须从其他部分开始，这里绕组框架的直径不是最小。如果在后续组装步骤中，例如需要通过位于底部的端子、例如通过直径较大的绕组框架的下部连接线圈的话，就是这种情况。 
因此，本发明的目的是改善在绕组框架上绕制线圈的方法，该绕组框架包括第一部件、第二部件、和位于所述第一部件和第二部件之间的台阶，第一部件的直径大于第二部件的直径。 
该目的通过以下方法实现，即通过在第一部件的槽状凹陷处接收导体电线，将槽状凹陷内的所述导体电线带到第二部件上，用所述导体电线在第二部件上绕制，和在绕制在第二部件上之后，用所述导体电线在第一部件上绕制。由于在将槽状凹陷内的导体电线越过台阶带到第二部件上之前，它没有绕制在第一部件上，所以这种将电线带到第二部件的动作可以像通常一样实施。因此，即使导体电线在第二部件或者穿过第二部件的侧壁被引入绕组框架，也能首先在第二部件上绕制。 
类似地，该目的可以通过以下绕组框架实现，即一种绕组框架，包括：用于绕组的第一部件、用于绕组的第二部件、和位于所述第一部件和所述第二部件之间的台阶，第一部件的直径大于第二部件的直径，其特征在于，所述绕组框架进一步包括第一部件内的槽状凹陷，该槽状凹陷通向第二部件。 从属权利要求说明了本发明实施例的各种优势方面。 
本发明的优势 
因为导体电线在槽状凹陷内从其位于第一部件的进入点处延伸到第二部件，所以电线将在绕制在第一部件上的第一层之下延伸，并且不会导致非环形的绕组，也不会导致绕组升高或者卷曲。绕制中的这种改进因此减小了飞弧的可能性，这种飞弧通常可以导致导体电线的介电绝缘损坏。而且，如果采用芯轴方法的话，绕制的改进可以帮助避免不平衡问题。 
因为导体电线在槽状凹陷内运行，所以其可以具有容易占据的优选位置。 
槽状凹陷可以具有螺线形，该螺线形使得可以通过绕组框架和导体电线供应件之间的相对旋转以及与此同时的绕组框架和导体电线供应件之间的相对轴向位移将槽状凹陷内的导体电线带到第二部件。 
槽状凹陷可以具有向着第二部件的表面下降的线形，该形状使得可以利用绕制布置内的相对简单的线性移动。 
一方面，为了经济地制造，绕组框架可以用注射模塑形成，因此形成的槽状凹陷没有掏槽(undercut)。 
另一方面，如果绕组框架如此形成，使得槽状凹陷具有掏槽，则制备好的线圈对抗飞弧的敏感性可以得到提高。 
附图说明
以下，本发明的实施例将参照图4至6更为详细地说明，其中： 
图1、2和3图示了当导体电线在张力下绕过台阶时，现有技术中的线圈绕制方法可能发生的问题； 
图4图示了绕组框架； 
图5示出了绕组框架内的槽状凹陷的更近的视图；和 
图6图示了绕制如何开始。 
全部图中，相同的附图标记指代类似的结构元件。 
具体实施方式
图4图示了绕组框架2。绕组框架2包括第一部件28和第二部件20， 包括第一部件28和第二部件20的部分绕组框架2优选地仅由一个部件构成。第一部件28和第二部件20都优选为光滑或者粗糙的圆柱表面。绕组框架2优选由塑料，特别是利用注射模塑制成。 
第一部件28具有大于第二部件20的直径。在所述第一部件28和所述第二部件20之间具有台阶25，将第一部件28与第二部件20分开。 
根据本发明的一个方面，绕组框架2在第一部件28内包括槽状凹陷29，槽状凹陷29通向第二部件20，优选经由所述台阶25通过溢流槽(run-out)27通向第二部件20。 
绕组框架2可以进一步包括端壁22、21，它们限定了第一部件28和第二部件20的绕制区域。特别地，导体电线可以经由端壁22引入槽状凹陷29。在端壁22之后或者之内优选存在凸起32(见图5)，其已经适配成将导体电线从导线引导部31引导到槽状凹陷29。为了避免破坏导体电线的电绝缘，围绕凸起的进入区域39可以适配成具有弯曲半径，其幅度优选取决于导体电线和绕组框架2的质量和尺寸。 
图5示出了绕组框架2内的槽状凹陷29的更近的视图。为了能用注射模塑方法制成绕组框架2的塑料部件，槽状凹陷29可以为没有掏槽(undercut)的形式。如果整个槽状凹陷29能在模子的一个部件内制成，诸如在一半内，则特别具有优势。 
槽状凹陷29可以优选至少在台阶25或者溢流槽27的区域内具有矩形截面。另外，槽状凹陷29可以在台阶25或者溢流槽27的区域内尽可能深。如果绕组框架2用注射模塑制成，则这些方面意味着溢流槽27的移交点相对于其中形成槽状凹陷29的注射模塑的部件或者半部而言，应当位于第一部件28的最高顶点或者极点位置。 
在理想情况下，如果槽状凹陷29的形状包括鸟冠(crest)35，当从下方观察时(诸如从图5中的箭头方向)，其类似于凸起，则导体电线可以挨着它滑动，使得槽状凹陷29内导体电线在空气中距离下一层的漏电距离和火花间隙增大。 
端壁22可以形成凸缘，为了更容易向槽状凹陷29内引入导体电线，该凸缘可以进一步围绕进入区域39被挖空，使得导体电线可以以直线形式从进入区域39引导到槽状凹陷29内。该形式进入区域39的效果以及鸟冠35的可能效果在于，导体电线将自动找到自己从端壁22的引导部31进入槽状 凹陷29的路径。 
图5的示例示出了螺线形式的槽状凹陷29。可替代地或者与其相结合，进一步可能具有线形的槽状凹陷29，该线朝着第二部件20的表面下降。 
图6图示了如何开始绕制线圈。上述类型的绕组框架2在第一部件28内的槽状凹陷29处接收导体电线40。导体电线40然后被带入槽状凹陷29，到达第二部件20之上，然后其在第二部件上绕制，此后导体电线40绕在第一部件28上。因为导体电线40在槽状凹陷29内从进入点即凸起32延伸到第二部件20，所以其将位于绕制在第一部件28上的第一层之下，并且导体电线不会形成非圆形的绕组，也不会使绕组升高或者卷曲。 
导体电线40包括导电材料芯子，优选为金属诸如铜。导电材料芯子优选涂覆有导电性更差的材料，特别是能够提供充分电绝缘的材料。在选择涂覆材料时，优选地选择电阻至少为1011Ωm的材料，该材料优选具有至少10kV/mm的介电强度。该优选的涂覆材料是改良的聚氨酯。 
根据本发明的一个方面，导体电线40从通向端子44的电线引导部31引入槽状凹陷29，导体电线40的一个端部可以与端子44连接。为了使导体电线40更容易从导线引导部31改变其方向到槽状凹陷29，可以采用适配成引导导体电线40的凸起32。凸起32可以特别地防止导体电线40滑入第一绕制区域，即滑到第一部件28上。 
导体电线40可以从槽状凹陷29通过所述台阶25内的溢流槽27带入第二部件20。 
如果槽状凹陷29具有螺线形状，则将槽状凹陷29内的导体电线40带到第二部件20之上的步骤可以通过绕组框架2和导体电线供应件(在图6中未示出)之间的相对转动以及与此同时绕组框架2和导体电线供应件之间的相对轴向位移来实施。特别地，相对旋转可以通过旋转绕组框架2实现，或者除此之外或者取而代之，通过旋转导体电线供应件实现。相对轴向位移可以通过移动绕组框架2实施，或者除此之外取而代之，通过移动导体电线供应件实施。 
如果槽状凹陷29具有向着第二部件20的表面下降的线形，则将槽状凹陷29内的导体电线带到第二部件20上的步骤可以通过将绕组框架2相对于所述导体电线径向保持就位并且与此同时将绕组框架2和导体电线彼此相对位移来实施。特别地，相对轴向位移可以通过移动绕组框架2来实施，或者除此之外取而代之，通过移动导体电线供应件来实施。
因此，绕制的线圈包括上述类型的绕组框架2和围绕绕组框架2绕制的导体电线40。所述导体电线40的两个端部现在可以在各个端壁22之内或者之后的各个端子处终止。 

Claims (22)

1.一种在绕组框架(2)上绕制线圈的方法，所述绕组框架包括：第一部件(28)、第二部件(20)、和位于所述第一部件(28)和所述第二部件(20)之间的台阶(25)，第一部件(28)直径大于第二部件(20)，该方法包括以下步骤：
-在第一部件(28)的槽状凹陷(29)处接收导体电线；
一将导体电线在槽状凹陷(29)内从其位于第一部件的进入点处带到第二部件(20)上，从而导体电线将在绕制在第一部件上的第一层之下延伸；
-利用所述导体电线在第二部件(20)上绕制；和
-在第二部件(20)上绕制以后，利用所述导体电线在第一部件(28)上绕制。
2.如权利要求1所述的方法，其中，通过所述台阶(25)内的溢流槽(27)将所述导体电线从槽状凹陷(29)带到第二部件(20)上。
3.如权利要求1或者2所述的方法，其中，导体电线通过进入区域(39)从引导部(31)在该引导部的引导下自动地或以直线形式带入槽状凹陷。
4.如权利要求1或者2所述的方法，其中，所述第一部件(28)和第二部件(20)被位于所述第一部件(28)一端的端壁(22)和位于所述第二部件(20)一端的端壁(21)所限定，其中所述第一部件(28)和第二部件(20)位于两所述端壁(22、21)之间。
5.如权利要求1或者2所述的方法，其中，所述槽状凹陷(29)具有螺线形。
6.如权利要求5所述的方法，其中，将槽状凹陷(29)内的导体电线带到第二部件(20)的步骤通过绕组框架(2)和导体电线供应件之间的相对旋转以及与此同时的绕组框架(2)和导体电线供应件之间的相对轴向位移所实施。
7.如权利要求6所述的方法，其中，相对旋转通过旋转绕组框架(2)来实现。
8.如权利要求6所述的方法，其中，相对旋转绕制通过旋转导体电线供应件来实现。
9.如权利要求1或者2所述的方法，其中，所述槽状凹陷(29)具有向着第二部件(20)的表面下降的线条形式，从而所述槽状凹陷(29)距离第二部件(20)越近越深。
10.如权利要求9所述的方法，其中，将槽状凹陷(29)内的导体电线带到第二部件(20)的步骤通过将绕组框架(2)相对于所述导体电线径向保持就位以及与此同时将绕组框架(2)和导体电线彼此相对位移来实施。
11.如权利要求6所述的方法，其中，相对轴向位移通过移动绕组框架(2)来实施。
12.如权利要求6所述的方法，其中，相对轴向位移通过移动导体电线供应件来实施。
13.一种绕组框架(2)，包括：用于绕组的第一部件(28)、用于绕组的第二部件(20)、和位于所述第一部件(28)和所述第二部件(20)之间的台阶(25)，第一部件(28)的直径大于第二部件(20)的直径，其特征在于，所述绕组框架(2)进一步包括第一部件(28)内的槽状凹陷(29)，该槽状凹陷(29)通向第二部件(20)，以使得围绕所述绕组框架(2)绕制的导体电线(40)在槽状凹陷(29)内从其位于第一部件的进入点处延伸到第二部件(20)，从而导体电线将在绕制在第一部件上的第一层之下延伸，并且在绕制在第一部件(28)上之前绕制在第二部件(20)上。
14.如权利要求13所述的绕组框架(2)，其中，所述槽状凹陷(29)形成通过所述台阶(25)通向第二部件(20)的溢流槽。
15.如权利要求13或者14所述的绕组框架(2)，进一步包括：通过进入区域(39)沿直线通向所述槽状凹陷(29)的引导部(31)。
16.如权利要求13或者14所述的绕组框架(2)，其中，所述第一部件(28)和所述第二部件(20)受到位于所述第一部件(28)一端的端壁(22)和位于所述第二部件(20)一端的端壁(21)的限制，其中所述第一部件(28)和第二部件(20)位于两所述端壁(22、21)之间。
17.如权利要求1 3或者14所述的绕组框架(2)，其中，所述槽状凹陷(29)具有螺线形。
18.如权利要求13或者14所述的绕组框架(2)，其中，所述槽状凹陷(29)具有向着第二部件(20)的表面下降的线条形式，从而所述槽状凹陷(29)距离第二部件(20)越近越深。
19.如权利要求13或者14所述的绕组框架(2)，其中，绕组框架(2)是用注射模塑形成的绕组框架，使得不通过掏槽而形成槽状凹陷(29)。
20.如权利要求13或者14所述的绕组框架(2)，其中，槽状凹陷(29)通过掏槽形成。
21.一种线圈，其特征在于，所述线圈包括如权利要求13至20任一所述的绕组框架(2)和围绕所述绕组框架(2)绕制的导体电线(40)，其中导体电线(40)经由槽状凹陷(29)进入第二部件(20)并且在绕制在第一部件(28)上之前绕制在第二部件(20)上。
22.如权利要求21所述的线圈，其中所述线圈包括如权利要求16所述的绕组框架(2)，其中，所述导体电线(40)的两个端部在位于所述第一部件(28)一端的所述端壁(22)的内部或者之后终止在端子(44)处，其中所述之后的方向是从位于所述第一部件(28)一端的所述端壁(22)到位于所述第二部件(20)一端的所述端壁(21)的方向。
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