CN103222162A - 用于缠绕电机的铁芯部件的线圈的线材分配构件的运动的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使线材分配构件（10）运动的设备，线材分配构件用来缠绕电机的线圈，该设备包括：框架（30）；第一管状构件（13），具有纵向轴线（12），第一管状构件被组装成用于进行与纵向轴线（12）平行的纵向往复运动（T、T'）；第二管状构件（14），被组装成用于与第一管状构件（13）一起进行纵向往复运动（T、T'）和旋转震荡（S、S'）；用于产生第一管状构件（13）和第二管状构件（14）的平移往复运动（T、T'）的装置（16、24）；用于产生第一管状构件（13）和第二管状构件（14）的旋转震荡（S、S'）的装置（28）；用于产生第一管状构件（13）和第二管状构件（14）之间的相对旋转运动以实现线材分配构件（10）的径向运动（R、R'）的装置（60、118、126）；其中，用于产生平移往复运动（T、T'）的装置（16、24）组装在第一轴（20）上，用于产生旋转震荡（S、S'）的装置（28）利用组装在框架（30）上的支撑装置（29）进行支撑，并且通过传动连接件（25、26）从第一轴（20）获得旋转运动。

Description

用于缠绕电机的铁芯部件的线圈的线材分配构件的运动的设备

技术领域

本发明涉及用于缠绕电机的铁芯部件的线圈的方案，更具体地，本发明涉及用于缠绕定子铁芯的设备，类似于无刷马达中所采用的。

尽管本发明具体参考定子铁芯进行描述，但是本发明的原理同样也能应用于需要缠绕有线材导体的其它铁芯。

背景技术

对于无刷马达，已知的是使用具有线材线圈的铁芯，该线材线圈通过使一个或多个针运动来分配张紧的线材而进行缠绕。为了形成具有多个线匝的线圈，线材离开运动的针并且变得适当地定位在铁芯中。针运动预定数量的循环，以生成一定数量的完整线匝，这些线匝形成最终缠绕的线圈。

通过针实现的循环通常是往复平移、往复旋转和增量径向运动的组合，例如公开EP1191672中所述的。

示意性地，线圈的线匝为闭合的线材的矩形延伸部，具有通过两个较短侧部连接起来的两个直线侧部。通常，形成线圈的一系列线匝包括以有序的方式堆叠的多个矩形延伸部，其中侧部一致地定位。

通过以有序的方式堆叠线圈，在铁芯中被线圈占据的空间导致线匝与周围结构的最佳接触，因此避免了线匝与周围结构的干涉接触。

通常，线圈的矩形延伸部的两个长侧部通过分配线材的针实现的轴向平移而产生。由针实现的旋转运动分配针，以形成两个侧向伸展，这两个侧向伸展通常是线圈的短侧部。增量径向平移将线匝堆叠在线圈的不同平面中，即堆叠在线圈的狭槽的各个深度处——通常称为线匝“分层”的现象。

针以输入马达的旋转而驱动的动力学方案进行运动，以实现前述运动，类似于上述EP1191672中所述的。

在公开EP318063中，描述了更加受限制的方案。在这种情况下，针不会沿着径向方向运动来获得分层。

本领域中现有的不同动力学方案显著地影响针定位以形成线圈的精度，并且还影响针运动以分配线材的速度。

换言之，动力学方案不仅对于线匝变得定位在线圈中的精度而言是重要的，而且对于放置所有的线匝以形成最终的线圈所需的时间而言也是重要的。这尤其受到机械传动装置、公差、各种动力学方案的各部件的惯量的影响，并且还受到这些惯量在空间中的位置的影响。

无刷铁芯中线圈的缠绕要求具体集中于在以最大的精度将线匝定位在电机的铁芯的可获取空间内。同时，需要针的较高运动速度以增加产量。最终的结果是以高速生产缠绕的铁芯，其中线圈是紧凑的且具有大数量的线匝。

另一个目的在于，针的运动需要容易地且准确地调节，以使得缠绕参数适应于铁芯构造的各种变化。具体地，针的平移运动、旋转运动和径向位移相应地需要覆盖路径、实现角度和以狭槽深度行进，以允许线圈线匝精确地定位在铁芯的特定几何结构中。

为了同样的理由，这些针的运动需要在临时循环的不同阶段中完成，这是缠绕线圈所需要的。

发明内容

基于前文所述，本发明的目的在于提供用于缠绕电机线圈的改进的设备。

本发明的另一个具体目的在于提供改进的设备，其使得针在缠绕期间以更加精确的针定位实现平移运动、旋转运动和径向运动。

本发明的目的还在于提供改进的设备，其用于以较高的速度实现针的平移运动、旋转运动和径向运动，以增大缠绕线圈的产率。

本发明的目的还在于提供一种设备，其具有能够容易地调节以用于缠绕不同铁芯构造的方案，同时保持前述针的定位精确性和高速运动的优点。

本发明的另一个目的在于提供一种设备，其由于部件数量少并且部件构造简单且能够容易地组装而制造更加简单。

本发明涉及一种新型方案，其具有可移动的构件（针），以用于在缠绕阶段中通过相对于铁芯沿轴向方向平移、相对于铁芯旋转以及相对于铁芯沿径向方向平移而分配线材以形成线材线圈。

支撑至少一个线材分配构件的第一管状构件能够沿轴向方向平移且能够相对于铁芯旋转。此外，第二管状构件可以相对于第一管状构件同轴地组装，并且可以相对于第一管状构件旋转，以使线材分配构件相对于铁芯沿径向平移。

设有用于转换第一管状构件和第二管状构件之间的相对旋转的装置，以使线材分配构件相对于铁芯沿径向方向平移。

本发明还能够应用于多个线材分配构件的情况，多个线材分配构件可以由第一管状构件支撑，以便相对于铁芯沿轴向方向平移和相对于铁芯旋转。

相似地，通过使第二管状构件相对于第一管状构件旋转，多个线材分配构件可以相对于铁芯沿径向方向平移。

线材分配构件中的每个都可以释放线材，以形成绕相应铁芯极的线圈。这样，可以同时缠绕多个线圈。

借助于根据权利要求1的设备来实现这些和其它目的。

从属权利要求中记载了本发明的其它特征。

从附图和以下优选实施例的详细描述中，本发明的其它特征、特性和各种优点将变得更加清楚。

附图说明

在附图中：

图1为根据本发明的原理的用于使线材分配构件运动的设备的部分截面正视图；

图2为从图1的方向2-2看的部分截面图；

图3a为从图1的方向3看的部分视图，示出了杠杆机构。杠杆机构的上部部分为从图4的方向3'-3'的视图。在图3a中，为了清楚起见，已经省略了图1的设备的某些部分。

图3b为与图3a类似的视图，其中设备的杠杆机构的位置与图3a的位置不同。

图4为图1的区域4的部分截面图。图4与公开EP1191672的图1类似，然而，在本发明的图4的方案中，具有某些改动，如本申请中所述。

图5为与图3a的视图类似的视图，但是示出了本发明的不同实施例。

图6为在图5的实施例的情况下从图4的方向6-6看的视图。

具体实施方式

图1示出了第一组件10，其包括针11，该针11用于分配线材W，以便绕铁芯的极部缠绕线圈。

针11沿着与纵向轴线12平行的方向T和T'以往复运动的方式平移。此外，针11沿着方向S和S'绕纵向轴线12以角度交替运动的方式旋转，以及沿着与轴线12垂直的方向R和R'以前后径向运动的方式平移。针11获得的轨迹与公开EP1191672中所述的针的轨迹类似。外部管13和内部管14之间沿方向S和S'（也参见图4）的相对旋转使得针11沿径向方向R和R'平移，以用于分层。通过马达60产生外部管13和内部管14的相对旋转，该马达60通过组件118（参见图1和4）将沿方向S和S'的旋转传递到内部管14，以获得沿方向R和R'的分层位移。

这种传动装置的原理与公开EP1191672中所述的原理类似——参见该公开的图1，其中马达164与本申请的马达60类似，同时公开EP1191672的图1的组件118和组件126分别与本申请的图1和4的组件118和组件126类似。

参考本发明的图1和4，管13和14彼此组装成一体，以用于一起沿方向T和T'平移，因此，通过使管13和14一起沿方向T和T'平移，而使得针11沿方向T和T'与纵向轴线12平行地前后平移运动。

由包括臂15的组件16来产生这种平移，该臂15通过可运动的铰链17（在图1中用虚线示出）连接到内部管14。环16'（在图1中用虚线示出）组装到臂15内侧，与轴20的轴线19同轴，借助于该环通过杠杆50连接到套筒51，使得该环与轴20一起旋转。事实上，套筒51沿着绕轴线19的旋转方向与轴20成一体，同时，为了调节沿方向T和T'（参见以下内容）的平移路径，套筒51由于键槽连接51'而能够与轴线19平行地运动。

由于臂15中的环16'的旋转以及套筒51沿着轴'20的位置所引起的臂15的倾斜位置，使得组件16以及由此臂15实现绕轴20上具有的销的轴线18的震荡OS和OS'。轴线18定位成与主轴20的轴线19垂直。臂15的震荡OS和OS'转换为内部管14沿方向T和T'的前后平移，因此也转换为外部管13沿方向T和T'的前后平移。

组件16、臂15和铰链17与公开EP318063中产生平移的组件类似——参见该文献的图1，然而，在本申请的情况下，铰链17还能够允许轴14沿方向S和S'旋转。

轴20组装在轴承21和22上，以便绕轴线19旋转，由此产生臂15的震荡OS和OS'。具体地，马达24和带传动装置23（也参见图2）使轴20绕轴线19旋转，以产生震荡OS和OS'。因此，马达24直接获得针类似物11沿方向T和T'的前后平移。参考图1，组装在轴20的端部上的齿轮25与组装在凸轮组件28的输入轴27上的齿轮26接合。如图1和2所示，凸轮组件28包括支撑框架29，该支撑框架通过螺栓固定到图1的设备的主框架30。通过从连接表面29''移除封盖29'（参见图2）获得图1中的组件28的视图。

参考组件28，输入轴27组装在轴承31上，该轴承继而组装在框架29上。共轭凸轮32和33组装在组件28的输入轴27上。组装在相应的臂32''和33''上的辊子32'和33'分别与凸轮32和33的表面滚动接触。参考图2，臂32''和33''组装在组件28的输出轴35上。输出轴35组装在轴承36上，该轴承36继而组装在框架29上。

参考图1、3a和3b，杠杆机构37的杠杆38的端部固定到臂39，该臂39继而组装在组件28的输出轴35上。杠杆38固定到臂39可以借助于凸缘连接利用螺栓40而实现，如图3a和3b所示。

杠杆38借助于可运动的铰链42连接到杠杆41。铰链42包括滑块43，该滑块43组装成在杠杆38的端部上旋转。在由组件28的输出轴35的旋转引起的杠杆38绕轴线35'的旋转RO期间，滑块43能够在杠杆41的狭槽44中运动，如图3a和3b所示。

杠杆41的端部连接到图4的齿轮46，以使管14沿方向S和S'旋转。借助于凸缘利用螺栓45获得杠杆41与齿轮46的连接，如图4所示。

实现缠绕循环所需的、通过轴20的旋转获得的凸轮32和33的旋转，获得臂41绕轴线12的旋转S和S'。旋转S和S'与管13和14沿方向T和T'的平移同时进行。

因此，组件28通过具有其自身的框架29而能够被认为是独立单元，其中凸轮32和33的轴的轴承31和36被支撑在框架29处，该独立单元单独地组装，然后通过螺栓连接到框架30，如图2所示。该方案可以方便图1的设备的制造和组装。

作为可供选择的实施例，可以省略框架29。在这种情况下，轴27和35的轴承可以组装在主框架30的需要的支撑件上。

形成有齿轮25和26的传动机构以及组件28的位置定位成使得输入轴27的轴线27'这整个组件28位于设备的基部30'附近。换言之，轴线27'转移到轴20的下侧，而管13和14位于轴20的上侧。这样，减小了轴20的轴线19与轴线12分开的距离，因此减小了轴线12与设备的基部30'分开的距离。这获得的结果是，图1的设备从基部30'具有低的高度，减小了沿方向T和T'相对于基部30'的惯性平移所产生的力矩。因此，可以增大马达24产生的设备的速度。同时，增大了马达60与马达24的同步的较高速度。

通过用类似的臂取代臂39，能够改变旋转S和S'的角度，以用于缠绕具有例如不同极部宽度的铁芯，该类似的臂使得铰链42与输出轴35具有不同的距离。臂39的螺栓组件39'对于铰链42的距离的调节而言是必要的，原因是其能够将定位头部39''定位在不同距离处。定位头部39"被接纳在臂39的狭槽中（参见图1、3a和3b），以将杠杆38相对于臂39定位。

例如当铁芯的极部的长度改变时，为了调节针11沿方向T和T'获得的距离，换言之，为了改变针的平移路径，修改臂15绕销18的倾斜度，这需要利用组件58来修改环16'相对于轴20的倾斜度。为了实现这种情况，杠杆50在一端处铰接到组件16的环16'，而杠杆50的另一端铰接到套筒51。套筒51可以在需要时（在调节期间）沿着轴20（即平行于轴线19）运动。

圆筒52在外侧上螺纹连接到齿轮环53，圆筒52的该螺纹与齿轮环53内侧具有的螺纹接合，如图1所示。通过使齿轮环53绕轴线19旋转，圆筒52与轴线19平行地平移，以便借助于圆筒52在套筒51的狭槽中的接合连接52'而移动套筒51，如图1所示。

圆筒52和支撑件55之间具有的键54确保圆筒52不旋转，而仅仅当臂15需要倾斜时与轴线19平行地平移。齿轮环53可以通过由马达56（参见图2）旋转的小齿轮（未示出）旋转预定的角度。

为了调节针沿方向R和R'的路径以用于分层，需要改变马达60的程序。新的程序需要确保马达24产生的平移和旋转的同步。

图5示出了用齿轮传动系220取代图3a的实施例的杠杆41和38的实施例。更具体地，齿轮200连接到图4的齿轮46，以使管14沿方向S和S'旋转。借助于凸缘支座利用图4所示的螺栓类似物45来获得齿轮200与齿轮46的连接。

齿轮201与齿轮200啮合，如图5所示。齿轮201在轴202上自由旋转（空转），如参考图6更完全地解释的。

齿轮203借助于联接件204固定在凸轮组件28的轴35的端部上。

因此，凸轮32和33的旋转引起的轴35的旋转通过包括齿轮203、201和200的齿轮传动系220传递到齿轮46。

参考图6，其示出了卡圈206、杠杆208和轴209的组件。为了清楚起见，图4中仅仅部分地示出了这些部件和组件。更具体地，仅仅用虚线表示示出了卡圈206。

再次参考图6，卡圈206被组装成在图4的圆筒205上绕轴线12旋转。卡圈206设置有延伸部分206'，其中轴202在该延伸部分处借助于由螺栓202闭合的夹持连接而固定。这样，齿轮201被支撑成在轴202上旋转，该轴与卡圈206成一体。

杠杆208铰接到部分206'，并且铰接到轴209的端部，如图6所示。轴209的头部209'借助于螺栓212夹持在圆筒210和211之间，该螺栓212螺纹连接到框架30中，如图6所示。通过用与框架30的支座表面30a具有不同长度L的圆筒取代圆筒210，可以改变齿轮201的位置，如图所示，用虚线201'和201"示出了两个位置的例子。

当用于其它尺寸取代齿轮203以获得不同的齿轮比（参见取代的齿轮35a和35b的虚线表示）时，可以改变齿轮201，这是改变沿方向S和S'的旋转角度所需要的。

Claims (15)

1.一种用于使线材分配构件（10）运动的设备，所述线材分配构件用来缠绕电机的线圈，所述用于使线材分配构件运动的设备包括：

框架（30）；

第一管状构件（13），所述第一管状构件具有纵向轴线（12），所述第一管状构件被组装成用于进行与所述纵向轴线（12）平行的纵向往复运动（T、T'）；

第二管状构件（14），所述第二管状构件被组装成用于与所述第一管状构件（13）一起进行纵向往复运动（T、T'）和旋转震荡（S、S'）；

用于产生所述第一管状构件（13）和第二管状构件（14）的平移往复运动（T、T'）的装置（16、24）；

用于产生所述第一管状构件（13）和第二管状构件（14）的旋转震荡（S、S'）的装置（28）；

用于产生所述第一管状构件（13）和第二管状构件（14）之间的相对旋转运动以实现所述线材分配构件（10）的径向运动（R、R'）的装置（60、118、126）；

其特征在于，用于产生平移往复运动（T、T'）的所述装置（16、24）组装在第一轴（20）上，用于产生旋转震荡（S、S'）的所述装置（28）利用组装在所述框架（30）上的支撑装置（29）进行支撑，并且通过传动连接件（25、26）从所述第一轴（20）获得旋转运动。

2.根据权利要求1所述的设备，其中用于产生平移往复运动（T、T'）的所述装置（16、24）包括震荡臂（15），所述震荡臂被组装成用于绕与所述第一轴（20）垂直的轴线（18）进行震荡；所述震荡臂（15）连接到所述第二管状构件（14）；所述震荡臂（15）包括用于绕所述第一轴（20）的轴线（19）旋转的旋转构件（16'）；用于调节平移往复运动（T、T'）的行程的装置（58）组装在所述第一轴（20）上。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述支撑装置（29、31、36）包括第二框架构件（29）。

4.根据权利要求1所述的设备，其中用于产生旋转震荡（S、S'）的所述装置（28）包括共轭的凸轮（32、33），并且包括用于接合所述凸轮（32、33）且跟随所述凸轮的轮廓的接合构件（32'、33'）。

5.根据权利要求1所述的设备，其包括第二轴（27），所述第二轴通过所述传动连接件（25、26）进行旋转，以使得用于产生旋转震荡（S、S'）的所述装置（28）旋转。

6.根据权利要求4所述的设备，其包括第三轴（35），所述第三轴通过所述接合构件（32'、33'）进行旋转，以使得与管状构件（13、14）中的一个连接的杠杆机构（37）旋转。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述杠杆机构（37）包括两个杠杆（38、41），所述两个杠杆借助于滑块（43）连接在一起，所述滑块设置有铰接连接部（42）。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述铰接连接部（42）与所述第三轴（35）的距离被改变，以调节旋转震荡（S、S'）的角度。

9.根据权利要求4所述的设备，其包括第三轴（35），所述第三轴通过所述接合构件（32'、33'）进行旋转，以使齿轮传动系（200、201、203）旋转，其中一个齿轮（200）连接到管状构件（13、14）中的一个。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述齿轮传动系包括组装在所述第三轴（35）上的第一齿轮（203）、空转地组装在第四轴（202）上的第二齿轮（201）以及与管状构件（13、14）中的一个连接的第三齿轮。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述第四轴（202）的位置相对于所述框架（30）运动，以调节旋转震荡（S、S'）的角度行程。

12.根据权利要求2所述的设备，其中用于调节平移往复运动（T、T'）的行程的所述装置（58）包括用于沿着所述第一轴（20）平移的构件（51）。

13.根据权利要求5所述的设备，其中所述第二轴（27）定位成不与所述第一轴（20）对准，并且处于所述第一轴（20）的与所述第一管状构件（13）和所述第二管状构件（14）所处的所述第一轴（20）的第二侧相对的一侧。

14.根据权利要求2所述的设备，其中用于绕所述第一轴（20）的轴线（19）旋转的所述旋转构件（16'）通过用于沿着所述装置（58）的第一轴（20）平移的构件（51）进行旋转，以调节平移往复运动（T、T'）的行程。

15.根据权利要求2所述的设备，其中通过改变所述旋转构件（16'）相对于所述第一轴（20）的轴线（19）的倾斜度来调节平移往复运动（T、T'）的行程。

Images