CN101667765B - 用于绕制单层线圈的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于绕制单层线圈的装置和方法。本发明的装置具有线圈绕制工具(CWT)。线圈绕制工具(CWT)具有用于引导金属导体(MC)以形成单层线圈一部分的装置(MM)。线圈绕制工具(CWT)安装成绕第一旋转轴线(RA1)旋转，以形成线圈的一部分。导体进给鼓轮(CFD)承载金属导体(MC)，并设计成将金属导体(MC)传递给线圈绕制工具(CWT)用以成形。导体进给鼓轮(CFD)由夹具(F)承载。夹具(F)安装成绕第二旋转轴线(RA2)旋转，以使导体进给鼓轮(CFD)也能绕第二轴线(RA2)旋转。线圈绕制工具(CWT)的第一旋转轴线(RA1)垂直于导体进给鼓轮(CFD)的第二旋转轴线(RA2)，以通过线圈绕制工具(CWT)的旋转和导体进给鼓轮(CFD)的旋转执行绕制。

Description

用于绕制单层线圈的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于绕制单层线圈的装置和方法。

本发明特别涉及一种用于绕制大型电机所用的所谓“离面(out-of-plane)”单层线圈的装置和方法。

背景技术

在大型电机中，通常使用所谓的双层绕组。这种绕组类型的优点是所有线圈都相同且线圈易于制造。

然而，在具有大量磁极和小极距的电机中，传统的双层绕组可能难以安装，因为在完成线圈的绕制同时，将末尾线圈插入专用狭槽内需要将最初的线圈从狭槽中提出。

而且，对于分段电机，双层绕组需要跨接于段接头之间的线圈。

有可能制作不需要在将末尾线圈插入定子中时移除最初插入的线圈的单层绕组。还有可能制作不需要跨接于段接头之间的单层绕组。因此，单层绕组对大型电机而言可以是有利的。

单层绕组通常需要面内(in-plane)端部绕组及离面端部绕组。制造面内端部绕组很简单明了，但是制造离面端部绕组较为困难。这通常包括首先形成平面线圈，然后使平面线圈变形为期望的离面形状的步骤。这种最终变形是强度很大的工作，并可能由于材料的相对较大的拉伸而引入绝缘方面的小缺陷。

EP1852958A2公开了一种用于自动形成单层线圈的方法。该方法消除了传统成形的大部分缺点，但是其需要相当精密的、具有绕两个轴线旋转的线圈绕制工具的机器设备。因此，这是一种通过复杂的算法进行控制的复杂的机器。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于绕制单层线圈的装置和方法，该装置和方法不是很复杂。

本发明的装置配备有线圈绕制工具。该线圈绕制工具具有用于引导金属导体以便形成单层线圈的一部分的装置。线圈绕制工具安装成绕第一旋转轴线而旋转，用于形成线圈的一部分。导体进给鼓轮承载金属导体，并设计成将金属导体传递给线圈绕制工具以便成形。导体进给鼓轮由夹具承载。

夹具安装成绕第二旋转轴线而旋转，用以使导体进给鼓轮也能够绕第二轴线而旋转。线圈绕制工具的第一旋转轴线垂直于导体进给鼓轮的第二旋转轴线，用以通过线圈绕制工具的旋转和导体进给鼓轮的旋转来执行绕制。

由于本发明的装置，则有可能在利用最少量手工操作的单个连续工序中形成线圈。

仅需要改变线圈形成工具的尺寸和形状，本发明的装置便可以用于形成任何特定类型的单层线圈。

附图说明

在下文的描述中，将参考附图并结合具体实施例更详细地解释本发明，附图中：

图1示出了本发明装置在用于形成线圈第一侧的步骤1使用状态的立视图，该步骤通过线圈绕制工具CWT绕第一旋转轴线RA1转动而实现；

图2示出了本发明装置在用于形成离面端部绕组的第一部分EW1的步骤2使用状态的立视图，该步骤通过进一步使线圈绕制工具CWT绕第一旋转轴线RA1转动而实现；

图3至图5示出了本发明装置在用于形成离面端部绕组的第二部分EW2的步骤3使用状态的立视图，该步骤通过使导体进给鼓轮CFD经由夹具F绕第二旋转轴线RA2转动而实现；

图6示出了本发明装置在用于形成离面端部绕组的第三部分EW3的步骤4使用状态的立视图，该步骤是通过线圈绕制工具CWT绕第一旋转轴线RA1转动而实现且转动方向与图1中的相反；

图7示出了本发明装置在用于形成线圈第二侧的步骤5使用状态的立视图，该步骤通过线圈绕制工具CWT绕第一旋转轴线RA1转动而实现且转动方向与图1中的相同；

图8出了本发明装置在用于形成处于相对端部中的离面端部绕组的第一部分的步骤6使用状态的立视图，该步骤通过进一步使线圈绕制工具CWT绕第一旋转轴线RA1转动而实现且转动方向与上面图4和图5中的相同；

图9至图11示出了本发明装置在用于形成相对端部的离面端部绕组的第二部分的步骤7使用状态的立视图，该步骤通过使导体进给鼓轮CFD经由夹具F绕第二旋转轴线RA2转动而实现且转动方向与上面图3至图5中的相同；

图12示出了本发明装置在用于形成相对端部的离面端部绕组的第三部分的步骤8使用状态的立视图，该步骤通过进一步使线圈绕制工具CWT绕第一旋转轴线RA1转动而实现且转动方向与上面图7中的相反；

图13示出了本发明装置在下一次绕制开始时的状态。

具体实施方式

下面将借助于图1至图13来更详细地描述本发明。

参考图1，图中有线圈绕制工具CWT，该线圈绕制工具CWT可绕第一旋转轴线RA1旋转。

线圈绕制工具CWT具有用于引导金属导体MC以形成单层线圈的一部分的一定数目的装置MM。

还有导体进给鼓轮CFD，该导体进给鼓轮CFD承载金属导体MC。导体进给鼓轮CFD安装在托架B上。托架B由夹具F承载。夹具F可绕第二旋转轴线RA2旋转，因此导体进给鼓轮CFD也可绕第二旋转轴线RA2旋转。

线圈绕制工具CWT的第一旋转轴线RA1垂直于导体进给鼓轮CFD的第二旋转轴线RA2。

线圈绕制工具CWT本身具有纵向轴线LA，该纵向轴线LA垂直于线圈绕制工具CWT的第一旋转轴线RA1。

导体进给鼓轮CFD的托架B可绕第三旋转轴线RA3旋转，该第三旋转轴线RA3平行于第二旋转轴线RA2。

为了完成一匝线圈绕制，必须完成步骤1至步骤8的下列步骤。

参考图1，图中示出了线圈第一侧的形成。线圈的大体平直的部分是通过借助于装置MM来引导金属导体MC而形成的。

线圈的该平直部分之后将定位在机器的狭槽内。应当知道，必须通过主动使线圈绕制工具CWT绕第一旋转轴线RA1转动合适弧度而形成特定距离CD。

参考图2，离面端部绕组的第一部分EW1是通过进一步主动使线圈绕制工具CWT绕第一旋转轴线RA1转过合适弧度而形成的。

参考图3，离面端部绕组的第二部分EW2是通过主动使导体进给鼓轮CFD经由夹具F绕第二旋转轴线RA2转过合适弧度而形成的。

在该过程中，导体进给鼓轮CFD的托架B将通过绕第三旋转轴线RA3旋转而被动调节。

参考图4和图5，离面端部绕组的第二部分EW2是通过进一步主动使导体进给鼓轮CFD经由夹具F绕第二旋转轴线RA2转过合适弧度而形成的。

在该过程中，导体进给鼓轮CFD的托架B将通过绕第三旋转轴线RA3旋转而被动调节。

参考图6，离面端部绕组的第三部分EW3是通过进一步主动使线圈绕制工具CWT绕第一旋转轴线RA1转过合适弧度而形成的。该转动的方向与如上面图1中所述的转动方向相反。

参考图7，线圈的第二侧被形成。线圈的该平直部分之后将定位在机器的狭槽内。

应当知道，必须通过主动使线圈绕制工具CWT绕第一旋转轴线RA1转动合适弧度而形成另一特定距离。

该转动的方向与图1中所述的方向相同。

参考图8，相对于通过上述步骤形成的端部，处于相对端部中的离面端部绕组的第一部分是通过进一步主动使线圈绕制工具CWT绕第一旋转轴线RA1转过合适弧度而形成的。

该转动的方向与如上面图4和图5中所述的转动方向相同。

参考图9至图11，相对端部的离面端部绕组的第二部分是通过主动使导体进给鼓轮CFD经由夹具F绕第二旋转轴线RA2转过合适弧度而形成的。

该转动的方向与在上面图3至图5中所述的转动方向相同。

在该过程中，导体进给鼓轮CFD的托架B绕第三旋转轴线RA3被动调节。

参考图12，相对端部的离面端部绕组的第三部分是通过进一步主动使线圈绕制工具CWT绕第一旋转轴线RA1转过合适弧度而形成的。

该转动的方向与如上面图7中所述的转动方向相反。

这就是所述绕制过程的结尾。下一次绕制的开始与在上面图1中所示的相同，如图13中所示。

实践中，所述绕制方法的开始和结束步骤通过线圈引线的期望位置来确定。

对于以大体90°而弯曲离面的端部绕组而言，在步骤1、步骤2、步骤4、步骤6和步骤8中所述的线圈形成工具CFT的旋转总共地将会大体上是两次呈180°-第二次180°转动的方向与第一次180°转动的方向相反。

在步骤3和步骤7中所述的导体进给鼓轮CFD的夹具F的旋转总共地将会大体上是两次呈180°-第二次180°转动的方向与第一次180°转动的方向相同。

对于以大体上不同于90°的一个角度而弯曲离面的端部绕组而言，在步骤1、步骤2、步骤4、直至步骤6和步骤8中所述的线圈绕制工具CWT的旋转总共地将会大体上是两次呈弯曲离面角度的双倍值。总转动的第二半部的方向还与总转动的第一半部的方向相反。

在步骤3和步骤7中所述的导体进给鼓轮CFD的夹具F的旋转还总共地将会是大体上两次呈180°，第二次180°转动的方向与第一次180°转动的方向相同。

在任一情况下，导体进给鼓轮CFD的托架B都进行微小调节运动，以便适应线圈绕制工具的几何形状的需要，包括校正线圈节距和线圈螺距角。

在整个过程中，金属导体MC通过张紧装置、或作用在进给鼓轮上的制动装置或类似装置而保持拉紧。

在各个步骤中，有利的是是使所有转动都比纯几何因素所需的略长一部分。这样会产生导体的弹性和弹回所需的补偿量。

出于相同原因，有利的是将制动装置引入导体进给鼓轮，以限定导体进给鼓轮的主动旋转。

还有可能通过被动装置来控制导体离开导体进给鼓轮的运动。在绕制线圈的过程中，若导体被从鼓轮拉出，则这些装置接合并减慢运动。

Claims (10)

1.一种用于绕制单层线圈的装置，其具有

-线圈绕制工具（CWT），该线圈绕制工具具有用于引导金属导体（MC）以形成单层线圈的一部分的装置（MM），

其中，该线圈绕制工具（CWT）安装成绕第一旋转轴线（RA1）旋转，以用于线圈的一部分的形成；

-导体进给鼓轮（CFD），该导体进给鼓轮承载金属导体（MC）并且将金属导体（MC）传递给线圈绕制工具（CWT）用于成形，

其中，该导体进给鼓轮（CFD）由夹具（F）承载；

其特征在于，

-夹具（F）安装成绕第二旋转轴线（RA2）旋转，用以使导体进给鼓轮（CFD）也能够绕第二轴线（RA2）旋转；

-线圈绕制工具（CWT）的第一旋转轴线（RA1）垂直于导体进给鼓轮（CFD）的第二旋转轴线（RA2），用以通过线圈绕制工具（CWT）的旋转和导体进给鼓轮（CFD）的旋转来执行绕制；以及

-线圈绕制工具（CWT）具有纵向轴线（LA），该纵向轴线（LA）垂直于线圈绕制工具（CWT）的第一旋转轴线（RA1）；

其中，导体进给鼓轮（CFD）由夹具（F）所承载着的托架（B）保持；以及

其中，导体进给鼓轮（CFD）的托架（B）安装成绕平行于第二旋转轴线（RA2）的第三旋转轴线（RA3）旋转，以适应线圈绕制工具（CWT）的几何需要。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，张紧装置或制动装置与导体进给鼓轮（CFD）相联接，以使金属导体（MC）在传递时保持拉紧。

3.一种用于绕制单层线圈的方法，该方法使用根据前述任一权利要求所述的装置，其中

线圈的第一侧和线圈的离面端部绕组的第一部分（EW1）通过借助于用于引导金属导体（MC）以形成单层线圈的一部分的装置（MM）来引导金属导体（MC）以及通过主动使线圈绕制工具（CWT）沿第一方向绕第一旋转轴线（RA1）转动合适弧度而形成，该用于引导金属导体（MC）以形成单层线圈的一部分的装置（MM）是线圈绕制工具（CWT）的一部分。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，线圈的离面端部绕组的第二部分（EW2）通过主动使导体进给鼓轮（CFD）经由夹具（F）绕第二旋转轴线（RA2）转过合适弧度而形成。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，导体进给鼓轮（CFD）的托架（B）通过绕第三旋转轴线（RA3）旋转而被动地调节。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，线圈的离面端部绕组的第三部分（EW3）通过进一步主动使线圈绕制工具（CWT）沿第二方向绕第一旋转轴线（RA1）转过合适弧度而形成，该第二方向与第一方向相反。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，线圈的第二侧通过主动使线圈绕制工具（CWT）沿第一方向绕第一旋转轴线（RA1）转动合适弧度而形成。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，相对端部的离面端部绕组的第一部分通过进一步主动使线圈绕制工具（CWT）沿第二方向绕第一旋转轴线（RA1）转过合适弧度而形成，该相对端部是相对于通过形成线圈的第一侧的步骤形成的端部而言的。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，相对端部的离面端部绕组的第二部分通过主动使导体进给鼓轮（CFD）经由夹具（F）绕第二旋转轴线（RA2）转过合适弧度而形成。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，相对端部的离面端部绕组的第三部分通过进一步主动使线圈绕制工具（CWT）沿第一方向绕第一旋转轴线（RA1）转过合适弧度而形成。