CN104505255B - 三维线圈绕制夹具及其绕制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三维线圈绕制夹具及其绕制方法，包括手柄、三个传动轴、两个齿轮运动副、两个夹头、挡板、弹性部件和五个支座，其中：第一传动轴端部固定手柄并随之旋转；第一、二齿轮传动副分别安装在第一、二传动轴和第一、三传动轴上；第二传动轴端部固定第一夹头并带动其旋转；第三传动轴端部固定第二夹头并带动其旋转；挡板固定在第三传动轴左端；弹性部件安装在挡板上；三维线圈骨架被夹持在第一、二夹头之间；第一、二、三传动轴和弹性部件分别由第二、五支座，第四、五支座，第二、三支座和第一支座支撑。本发明夹持拆装方便快捷，夹紧力调节方便，线圈绕制过程安全可靠，极大提高三维线圈绕制生产效率和质量。

Description

三维线圈绕制夹具及其绕制方法

技术领域

本发明涉及无线供能技术领域，具体地，涉及一种在绕制无线供能用三维线圈的工装夹具。

背景技术

无线供能技术是利用初级线圈与次级线圈之间的电磁耦合实现电能传递，消除了电缆连接带来的束缚，在一些特殊应用场合如不能直接采用电缆连接供电的场合，无线供能技术成为最佳的选择方案。消化道诊疗胶囊是一种新型的诊断和治疗设备，这种诊断和治疗设备使人类第一次在微创/无创的正常生理状态下获得消化道的生理参数、图像等医学信息，医生利用该信息可以实现消化道疾病的诊断和治疗。但诊疗胶囊自身携带电池电量有限，无法实现全消化道医学信息的诊断和治疗。诊疗胶囊自口服进入消化道后，由于消化道是封闭的管腔，遍布于人体上半身，体外无法触及诊疗胶囊，如何解决诊疗胶囊供能就成为一种技术上的难题。无线供能消除了能量发射和能量接收线圈之间的电缆连接，成为解决诊疗胶囊电源供给的最佳解决方案。

无线供能应用于诊疗胶囊，需要解决的问题是在胶囊姿态随机条件下实现无线能量的有效接收，三维接收线圈保证了诊疗胶囊在姿态随机条件下可靠接收无线能量，无线供能应用于诊疗胶囊需要解决三维接收线圈绕制，三维线圈绕制需要实现在立方体6个面上绕制三维相互正交的线圈，三维线圈相互正交性越好，则三维线圈能量接收效率越高；其次诊疗胶囊在人体胃肠道运行时，对诊疗胶囊外形尺寸有严格限制，诊疗胶囊外形尺寸直径不超过10mm，长度不超过30mm，安装在诊疗胶囊内部的三维接收线圈外形尺寸边长不能超过9mm，三维接收线圈外形尺寸过小，导致三维线圈夹具设计困难，绕制过程难于夹持定位，绕制出的三维线圈相互正交性不好，能量接收效率不高；三维线圈在绕制过程中没有合适的夹具，三维线圈的绕制速度慢。

经对现有技术检索发现以下相关技术文献：专利号：CN20294012U发明了一种多面体电磁线圈绕制模具，包括主模板、副模板，主模板内设有凹槽、线穿孔及在所述主模板中心设有螺杆，推环旋转于凹槽内，并可以把推环从凹槽推出，模芯套在螺杆上，副模板上设有模芯孔，螺杆能穿过模芯孔。把推环旋转于凹槽内，线通过穿孔穿入并固定于螺杆上，绕制内圈电磁线圈，完成后，把推环从凹槽内推出，再绕制外圈电磁线圈，然后取出电磁线圈。这种模具无法实现立方体6个面三维正交线圈的绕制。

专利号：CN102362323B发明了一种：电子元件的绕线方法及绕线装置，这种方法提供一种能够抑制磁芯相对于旋转轴心的倾斜，能够抑制磁芯偏移的绕线方法及绕制装置，但这种方法要求磁芯夹具沿z轴方向夹持磁芯的两端部，但在三维接收线圈绕制过程中，不能夹持三维线圈任何一个端部，因此该专利无法实现三维线圈绕制。

经对现有专利和公开技术检索，没有发现能够用于绕制三维接收线圈的技术和发明，现有绕制三维线圈时没有固定的夹具，不能保证绕制过程中旋转轴偏斜，影响三维绕制质量，降低三维线圈接收效率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种三维线圈绕制夹具及其绕制方法，可以保证三维线圈骨架在绕制过程中旋转轴线不发生偏斜，绕制过程中装拆方便快捷，调节方便，利用该夹具可以方便实现三维线圈骨架的装夹，不妨碍线圈的绕制和损坏已经绕制完毕的线圈，可以大大提高三维线圈的绕制效率和提高三维线圈绕制质量。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种三维线圈绕制夹具，包括手柄、第一夹头、第二夹头、第一齿轮传动副、第二齿轮传动副、第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、挡板、弹性部件、第一支座、第二支座、第三支座、第四支座、第五支座，其中：手柄固定在第一传动轴的端部，转动手柄可以带动第一传动轴旋转；第一齿轮传动副安装在第一传动轴和第二传动轴上，第一夹头固定在第二传动轴的端部，第一传动轴的旋转运动通过第一齿轮传动副传递至第二传动轴，第二传动轴旋转带动第一夹头随之旋转；第二齿轮传动副安装在第一传动轴和第三传动轴上，第二夹头固定在第三传动轴的端部，第一传动轴的旋转通过第二齿轮传动副传递至第三传动轴，第三传动轴的旋转带动第二夹头随之旋转；第三传动轴可以左右移动；挡板固定在第三传动轴的左端，推动挡板向左移动，第三传动轴跟随挡板向左移动，并带动第二夹头向左移动；弹性部件安装在挡板上，弹性部件压缩挡板向右移动，挡板带动第三传动轴向右移动，并带动第二夹头向右移动；三维线圈骨架夹持在第一夹头和第二夹头之间；第一传动轴由第二支座和第五支座支撑；第二传动轴由第四支座和第五支座支撑；第三传动轴由第二支座和第三支座支撑；弹性部件由第一支座支撑。

优选的，所述第一齿轮传动副与第二齿轮传动副的参数相同，从而保证第一夹头和第二夹头的旋转运动，包括转速、转向完全相同。

优选的，所述第一齿轮传动副与第二齿轮传动副的参数根据实际情况调节，以实现所述第一、第三传动轴转速相对于所述手柄转速的增速或减速。

优选的，在所述三维线圈绕制过程中，所述弹性部件可自适应调节压紧力，保证压紧力始终处于合适范围。通过调节所述弹性部件的刚度，可以获得所述三维线圈骨架与所述第一、第二夹头之间不同的夹持力。

优选地，在所述三维线圈绕制过程中，所述第二夹头与第一夹头以平面夹持方式与三维线圈骨架接触，不会损坏已绕制出的线圈，安全可靠。

本发明提供一种三维线圈绕制方法，包括以下步骤：

步骤1：初始状态下，推动挡板向左运动，第二夹头跟随第三传动轴向左移动，让出空间，将三维线圈骨架安放在第一、第二夹头中间后，放松压缩弹性部件，在弹性部件压紧力作用下，推动第二压头将三维线圈骨架压向第一压头，第一、第二夹头夹持三维线圈骨架，三维线圈骨架与第一、第二夹头之间存在压紧力；

步骤2：转动手柄，带动第一传动轴转动，并通过第一、第二齿轮传动副的传动至第二、第三传动轴，从而将手柄的旋转运动同时传递给分别固定在第二传动轴上的第一夹头和固定在第三传动轴上的第二夹头；

步骤3：第一、第二夹头旋转，三维线圈骨架与第一夹头之间的接触面产生摩擦力，该摩擦力带动三维线圈骨架跟随第一夹头旋转；同理三维线圈骨架与第二夹头之间的接触面也会产生摩擦力，该摩擦力带动三维线圈骨架跟随第二夹头旋转；三维线圈骨架跟随第一、第二夹头旋转以保证三维线圈骨架始终被第一、第二夹头夹持住；三维线圈骨架跟随第一、第二夹头旋转时，在三维线圈骨架未被夹持的平面上绕制出第一维线圈；

步骤4：完成第一维线圈绕制后，手柄停止转动，第一、第二夹头随之停止转动；推动挡板向左运动，第三传动轴带动第二夹头向左运动，第二夹头松开对三维线圈骨架的夹持，取出三维线圈骨架并旋转90度后将其重新安装在第二夹头和第一夹头之间，松开挡板，弹性部件的弹力推动第三传动轴向右移动，并带动第二夹头向右移动，三维线圈骨架被夹持在第二夹头和第一夹头之间；

步骤5：旋转手柄，则三维线圈骨架跟随手柄旋转，在三维线圈骨架未被夹持平面上绕制第二维线圈；完成第二维线圈绕制后，按相同的方法，向左推动挡板，取出三维线圈骨架再次旋转90度，重新安装在第二夹头和第一夹头之间，旋转手柄，在三维线圈骨架未被夹持平面上绕制第三维线圈，完成第三维线圈绕制后三维线圈绕制即可完成。

优选地，所述三维线圈为正方体形状。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明方便快捷地实现夹持三维线圈骨架，三维线圈绕制过程中安全可靠，调节弹簧刚度，可获得不同大小的夹持力，夹持力调节方便，同时适用于不同尺寸的三维线圈骨架，三维线圈绕制过程中无需人为接触，安装后即可完成三维线圈骨架夹持，生产效率高。三维线圈绕制过程中的夹持是平面夹持，定位精度高，获得的三维线圈正交性好。本发明在多维线圈绕制过程中具有非常重要的作用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例的三维线圈绕制夹具结构示意图；

图中：手柄1、第一传动轴2、第一齿轮运动副3、第二传动轴4、第一夹头5、三维线圈骨架6、第二夹头7、第三传动轴8、第二齿轮运动副9、挡板10、弹簧11、第一支座12、第二支座13、第三支座14、第四支座15、第五支座16。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例提供一种三维线圈绕制夹具，包括手柄1、第一传动轴2、第一齿轮运动副3、第二传动轴4、第一夹头5、第二夹头7、第三传动轴8、第二齿轮运动副9、挡板10、弹簧11、第一支座12、第二支座13、第三支座14、第四支座15、第五支座16，其中：

手柄1固定在第一传动轴2的端部，转动手柄1可带动第一传动轴2旋转；第一齿轮运动副3安装在第一传动轴2和第二传动轴4上，第一传动轴2的旋转运动通过第一齿轮运动副3传递至第二传动轴4；第一夹头5固定在第二传动轴4的端部，第二传动轴4旋转时第一夹头5跟随第二传动轴4旋转；第二齿轮运动副9安装在第一传动轴2和第三传动轴8上，第一传动轴2的旋转运动通过第二齿轮运动副9传递至第三传动轴8；第二夹头7固定在第三传动轴8端部，第三传动轴8旋转时第二夹头7跟随第三传动轴8旋转；第三传动轴8可左右移动；挡板10固定在第三传动轴8的左端，推动挡板10向左移动,第三传动轴8跟随挡板10向左移动；弹簧11压缩挡板10向右移动，第三传动轴8向右移动，带动第二夹头7向右移动；三维线圈骨架6夹持在第一夹头5和第二夹头7之间；第一传动轴2由第二支座13和第五支座16支撑，第二传动轴4由第四支座15和第五支座16支撑，第三传动轴8由第二支座13和第三支座14支撑，弹簧由第一支座12支撑。

本实施例中，设计时保证所述第一齿轮运动副3和所述第二齿轮运动副9参数完全相同，从而保证第一夹头5和第二夹头7的旋转运动完全相同。

本实施例中，手柄的旋转运动通过第一、第二齿轮运动副传递至第一、第二传动轴，两个齿轮运动副参数相同，则两个传动轴的旋转运动完全相同，调节齿轮运动副参数，可实现两传动轴转速相对于手柄转速增速或减速，有利于提高线圈绕制的生产效率。

本实施例中，通过调节所述弹簧11的刚度，可以获得所述三维线圈骨架6与所述第一、第二夹头5、7之间不同的夹持力。

本实施例中，三维线圈骨架6与两个夹头之间的夹紧力大小调节通过弹簧进行调节，增大弹簧刚度，可以增大压紧力，减小弹簧刚度，可减小压紧力，在线圈绕制过程中，如有线圈有微小变形，在弹簧可自适应调节压紧力，保证压紧力始终处于合适范围，该发明具有自适应调节功能。

本实施例中，与挡板10相连的第三传动轴8可左右移动，推动挡板10向左时，传动轴向左，挡板10在弹簧11作用下向右移动时，第三传动轴8向右移动，带动夹头向右，三维线圈骨架6安装在两个夹头中间，在弹簧压紧力作用下，两个夹头将三维线圈骨架6夹持住，夹持面属于平面夹持，重复定位精度高，拆装快捷，压紧力大小调节通过选择不同的弹簧刚度实现。

采用上述的夹具进行三维线圈绕制的方法，具体如下：

手柄1转动时，手柄1带动第一传动轴2转动，通过第一齿轮传动副3和第二齿轮运动副9的传动至第二、第三传动轴4、8，从而将手柄1的旋转运动同时传递给分别固定在第二传动轴4上的第一夹头5和固定在第三传动轴8上的第二夹头7；

初始状态时，第一夹头5和第二夹头7夹持住三维线圈骨架6，三维线圈骨架6和第一夹头5、第二夹头7之间存在压紧力；当第一夹头5和第二夹头7在手柄1的带动下按相同转速旋转时，三维线圈骨架6和第一夹头5之间的接触面会产生摩擦力，该摩擦力带动三维线圈骨架6跟随第一夹头5旋转；同理，三维线圈骨架6与第二夹头7之间的接触面也会产生摩擦力，该摩擦力带动三维线圈骨架6跟随第二夹头7旋转，三维线圈骨架6与第一夹头5和第二夹头7之间产生的摩擦力大小相同、方向相同，三维线圈骨架6跟随第一夹头5和第二夹头7按相同的转速旋转，保证三维线圈骨架6始终被第一夹头5和第二夹头7夹持住；三维线圈骨架6跟随第一夹头5和第二夹头7旋转时，可在三维线圈骨架6未被夹持的平面上绕制出第一维线圈；完成第一维线圈绕制后，手柄1停止转动，则第一夹头5和第二夹头7跟随停止转动；推动挡板10向左运动，第三传动轴8带动第二夹头7向运动，第二夹头7松开对三维线圈骨架6的夹持，取出三维线圈骨架6旋转90度后，将三维线圈骨架6重新安装在第二夹头7和第一夹头5之间，松开挡板10，在弹簧11的弹力推动第三传动轴8向右移动，带动第二夹头7向右移动，三维线圈骨架6被夹持在第二夹头7和第一夹头5之间；旋转手柄1，则三维线圈骨架6跟随手柄1旋转，可在三维线圈骨架6未被夹持平面上绕制第二维线圈；完成第二维线圈绕制后，按相同的方法，向左推动挡板10，第二夹头7松开对三维线圈骨架6的夹持，取出三维线圈骨架6再次旋转90度，重新安装在第二夹头7和第一夹头5之间，松开挡板10，弹簧11的弹力推动第三传动轴8将三维线圈骨架6夹持在第二夹头7和第一夹头5之间，旋转手柄1，三维线圈骨架6跟随旋转，可以三维线圈骨架6未被夹持平面上绕制第三维线圈；完成第三维线圈绕制后，三维线圈绕制即可完成。

在三维线圈绕制过程中，第二夹头7与第一夹头5以平面夹持方式与三维线圈骨架6接触，不会损坏已绕制出的线圈，安全可靠。

本发明方便快捷地实现夹持三维线圈骨架，三维线圈绕制过程中安全可靠，调节弹簧刚度，可获得不同大小的夹持力，夹持力调节方便，同时适用于不同尺寸的三维线圈骨架，三维线圈绕制过程中无需人为接触，安装后即可完成三维线圈骨架夹持，生产效率高。三维线圈绕制过程中的夹持是平面夹持，定位精度高，获得的三维线圈正交性好。本发明在多维线圈绕制过程中具有非常重要的作用，利用该夹具可以方便实现三维线圈骨架的装夹，不妨碍线圈的绕制和损坏已经绕制完毕的线圈，可以大大提高三维线圈的绕制效率和提高三维线圈绕制质量。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种三维线圈绕制夹具，其特征在于，包括手柄、第一夹头、第二夹头、第一齿轮传动副、第二齿轮传动副、第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、挡板、弹性部件、第一支座、第二支座、第三支座、第四支座、第五支座，其中：手柄固定在第一传动轴的端部，转动手柄带动第一传动轴旋转；第一齿轮传动副安装在第一传动轴和第二传动轴上，第一夹头固定在第二传动轴的端部，第一传动轴的旋转运动通过第一齿轮传动副传递至第二传动轴，第二传动轴旋转带动第一夹头随之旋转；第二齿轮传动副安装在第一传动轴和第三传动轴上，第二夹头固定在第三传动轴的端部，第一传动轴的旋转通过第二齿轮传动副传递至第三传动轴，第三传动轴的旋转带动第二夹头随之旋转；第三传动轴可以左右移动；挡板固定在第三传动轴的左端，推动挡板向左移动，第三传动轴跟随挡板向左移动，并带动第二夹头向左移动；弹性部件安装在挡板上，弹性部件压缩挡板向右移动，挡板带动第三传动轴向右移动，并带动第二夹头向右移动；三维线圈骨架持在第一夹头和第二夹头之间；第一传动轴由第二支座和第五支座支撑；第二传动轴由第四支座和第五支座支撑；第三传动轴由第二支座和第三支座支撑；弹性部件由第一支座支撑。

2.根据权利要求1所述的一种三维线圈绕制夹具，其特征在于，所述第一齿轮传动副与第二齿轮传动副的参数相同，从而保证第一夹头和第二夹头的旋转运动，包括转速、转向完全相同。

3.根据权利要求2所述的一种三维线圈绕制夹具，其特征在于，所述第一齿轮传动副与第二齿轮传动副的参数能调节，以实现所述第一、第三传动轴转速相对于所述手柄转速的增速或减速。

4.根据权利要求1所述的一种三维线圈绕制夹具，其特征在于，在三维线圈绕制过程中，所述弹性部件可自适应调节压紧力。

5.根据权利要求4所述的一种三维线圈绕制夹具，其特征在于，通过调节所述弹性部件的刚度，可以获得所述三维线圈骨架与所述第一、第二夹头之间不同的夹持力。

6.根据权利要求1所述的一种三维线圈绕制夹具，其特征在于，在所述三维线圈绕制过程中，所述第二夹头与第一夹头以平面夹持方式与三维线圈骨架接触。

7.一种采用上述任一权利要求所述夹具的三维线圈绕制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：初始状态下，推动挡板向左运动，第二夹头跟随第三传动轴向左移动，让出空间，将三维线圈骨架安放在第一、第二夹头中间后，放松压缩弹性部件，在弹性部件压紧力作用下，推动第二压头将三维线圈骨架压向第一压头，第一、第二夹头夹持三维线圈骨架，三维线圈骨架与第一三维线圈、第二夹头之间存在压紧力；

步骤2：转动手柄，带动第一传动轴转动，并通过第一、第二齿轮传动副的传动至第二、第三传动轴，从而将手柄的旋转运动同时传递给分别固定在第二传动轴上的第一夹头和固定在第三传动轴上的第二夹头；

步骤3：第一、第二夹头旋转，三维线圈骨架与第一夹头之间的接触面产生摩擦力，该摩擦力带动三维线圈骨架跟随第一夹头旋转；同理三维线圈骨架与第二夹头之间的接触面也会产生摩擦力，该摩擦力带动三维线圈骨架跟随第二夹头旋转；三维线圈骨架跟随第一、第二夹头旋转以保证三维线圈始终被第一、第二夹头夹持住；三维线圈骨架跟随第一、第二夹头旋转时，在三维线圈骨架未被夹持的平面上绕制出第一维线圈；

步骤4：完成第一维线圈绕制后，手柄停止转动，第一、第二夹头随之停止转动；推动挡板向左运动，第三传动轴带动第二夹头向左运动，第二夹头松开对三维线圈骨架的夹持，取出三维线圈骨架并旋转90度后将其重新安装在第二夹头和第一夹头之间，松开挡板，弹性部件的弹力推动第三传动轴向右移动，并带动第二夹头向右移动，三维线圈骨架被夹持在第二夹头和第一夹头之间；

步骤5：旋转手柄，则三维线圈骨架跟随手柄旋转，在三维线圈骨架未被夹持平面上绕制第二维线圈；完成第二维线圈绕制后，按相同的方法，向左推动挡板，取出三维线圈骨架再次旋转90度，重新安装在第二夹头和第一夹头之间，旋转手柄，在三维线圈骨架未被夹持平面上绕制第三维线圈，完成第三维线圈绕制后三维线圈绕制即可完成。