CN107369551B - 表面线圈缠绕装置及表面线圈缠绕辅助结构 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种表面线圈缠绕装置，包括：底板，所述底板具有凸起和/或凹陷表面；缠绕物；缠绕辅助结构，所述缠绕辅助结构包括压板，所述压板具有与所述底板的至少一部分基本相同的外形，并且覆盖在所述底板的至少一部分上，所述缠绕物置于所述压板和所述底板之间；以及连接件，所述连接件将所述底板和所述缠绕辅助结构对准并连接。

Description

表面线圈缠绕装置及表面线圈缠绕辅助结构

技术领域

本发明涉及线圈领域，尤其涉及表面线圈缠绕装置及表面线圈缠绕辅助结构。

背景技术

扁平螺旋线圈具有结构简单、面积体积比大、散热好的优点。螺旋线圈的结构、形状、尺寸、绕制方式等直接决定着电磁发射的功能和用途。例如，扁平螺旋线圈可用作无线充电设备的发射线圈、电磁发射器等等。

对于单层扁平线圈的绕制，目前绕线装置一般仅限于小型平面线圈的绕制。首先将平面线圈的底板固定在工作台中心，在底板上面安装有压板，预先设定线圈压板和平面线圈底板之间的间隙，保证既能进线又不会出现错线或者叠线。这种绕线装置结构简单，操作方便。但这种绕线装置只能适用于小型平面线圈的绕制。当平面线圈的面积超过一定值时，压板面积也随之增大，压板的轻微变形将导致底板与压板之间的间隙过大，出现叠线；或者底板与压板之间的间隙过小，绕线无法通过，出现错线。

另一方面，当扁平线圈的表面不是平面时，例如，线圈底板呈现为碗面、抛物面、球冠等平滑的凸起或凹陷的曲型表面，现有的平面线圈压板无法与线圈底板配合。

因此，为了便于大型扁平线圈的缠绕，本领域需要一种表面线圈缠绕辅助结构及利用该结构的线圈缠绕方法，通过这种辅助结构能够缠绕出均匀性好的精密单层扁平线圈。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的一个实施例提供一种表面线圈缠绕装置，包括：底板，所述底板具有凸起和/或凹陷表面；缠绕物；缠绕辅助结构，所述缠绕辅助结构包括压板，所述压板具有与所述底板的至少一部分基本相同的外形，并且覆盖在所述底板的至少一部分上，所述缠绕物置于所述压板和所述底板之间；以及连接件，所述连接件将所述底板和所述缠绕辅助结构对准并连接。

在本发明的一个实施例中，所述缠绕物是导电线，所述导电线的表面具有绝缘层，所述导电线沿着底板的表面螺旋地缠绕。

在本发明的一个实施例中，连接件包括穿过所述底板和所述缠绕辅助结构的螺栓以及与螺栓配合的螺母。

在本发明的一个实施例中，所述缠绕辅助结构还包括：压杆，所述压杆设置在所述压板上方；以及弹簧，所述弹簧设置在所述压杆和所述压板之间，所述压杆通过弹簧向所述压板施加压力。

在本发明的一个实施例中，所述压板被安装成能够相对底板移动，并由此在所述压板与底板之间形成可变间隙，所述间隙的最大允许值大于缠绕物直径且小于缠绕物直径的两倍。

在本发明的一个实施例中，表面线圈缠绕装置还包括限位组件，所述限位组件限定所述压板的最大可动范围。

在本发明的一个实施例中，所述压板被安装成能够相对底板固定，并且在所述压板与底板之间的间隙大于缠绕物直径且小于缠绕物直径的两倍。

在本发明的一个实施例中，所述压板具有窗口。

在本发明的一个实施例中，所述压板的边缘具有平滑的翘起结构。

在本发明的另一个实施例中，提供一种表面线圈缠绕辅助结构，包括：压板，所述压板具有与所述线圈底板的至少一部分基本相同的外形，并且覆盖在所述线圈底板的至少一部分上；压杆，所述压杆设置在所述压板上方；以及弹簧，所述弹簧设置在所述压杆和所述压板之间，所述压杆通过弹簧向所述压板施加压力。

在本发明的又一个实施例中，提供一种分段式大型线圈缠绕辅助结构，包括：第一线圈缠绕辅助结构，所述第一线圈缠绕辅助结构包括第一压板，所述第一压板具有与所述线圈底板的第一部分基本相同的外形，并且覆盖在所述线圈底板的所述第二部分上；第二线圈缠绕辅助结构，所述第二线圈缠绕辅助结构包括第二压板，所述第二压板具有与所述线圈底板的第二部分基本相同的外形，并且覆盖在所述线圈底板的所述第二部分上，所述第一部分与所述第二部分不完全重叠。

在本发明的又一个实施例中，所述第一线圈缠绕辅助结构还包括第一压杆，所述第一压杆设置在所述第一压板上方；以及第一弹簧，所述第一弹簧设置在所述第一压杆和所述第一压板之间，所述第一压杆通过第一弹簧向所述第一压板施加压力；所述第二线圈缠绕辅助结构还包括第二压杆，所述第二压杆设置在所述第二压板上方；以及第二弹簧，所述第二弹簧设置在所述第二压杆和所述第二压板之间，所述第二压杆通过第二弹簧向所述第二压板施加压力。

在本发明的又一个实施例中，所述第二压板为环形压板，所述第二压板的内直径不大于所述第一压板的直径，所述第二压板的外直径大于所述第一压板的直径。

本发明的提供的表面线圈缠绕装置及表面线圈缠绕辅助结构具有结构简单实用、操作方便、排线均匀性好等优点，而且适用于各种规格形状的单层扁平线圈绕制。

附图说明

为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出根据本发明的一个实施例的表面线圈缠绕装置100的分解立体图。

图2示出根据本发明的一个实施例的表面线圈缠绕装置100的装配后立体图。

图3示出根据本发明的一个实施例的表面线圈缠绕装置100的俯视图。

图4示出根据本发明的一个实施例的表面线圈缠绕装置100的侧视图。

图5进一步示出根据本发明的一个实施例的缠绕辅助结构130的横截面图。

图6示出根据本发明的一个实施例的具有限位功能的缠绕辅助结构130的横截面图。

图7示出根据本发明的一个实施例的压板边缘的放大图。

图8示出根据本发明的一个实施例的利用环形缠绕辅助结构的表面线圈缠绕装置800的分解立体图。

图9示出根据本发明的一个实施例的表面线圈缠绕装置800的侧视图。

图10示出根据本发明的一个实施例的环形压板831的俯视图。

具体实施方式

在以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本发明的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。

在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。

为了解决现有技术中没有用于大型扁平线圈表面缠绕的装置的技术问题，本发明的实施例提供一种表面线圈缠绕辅助结构，该结构简单实用，操作方便，而且适用于各种线圈底板形状的单层扁平线圈绕制。线圈底板可以具有凸起或凹陷表面，例如，碗面、抛物面、球冠面、波浪面等。

图1示出根据本发明的一个实施例的表面线圈缠绕装置100的分解立体图。表面线圈缠绕装置100可包括底板110、缠绕物120、缠绕辅助结构130、第一连接件140-1，以及第二连接件140-2。

在图1所示的实施例中，底板110为中心向上凸起的圆盘。在本发明的其它实施例中，底板110可具有其它的形状，例如，底板110可以具有平滑的凸起或凹陷表面，例如，碗面、抛物面、球冠面、波浪面等。

缠绕物120被均匀地螺旋缠绕在底板110的表面上。在本发明的一个实施例中，缠绕物120是单股导电线，该导电线的表面具有绝缘层，该导电线沿着底板110的表面螺旋地缠绕。缠绕物120还可以是多股导电线绞合而成的交合线。在本发明的其它实施例中，缠绕物可以是纤维，例如，天然纤维、植物纤维、矿物纤维、化学纤维、由合成聚合物构成的纤维或工业制造的无机纤维、或者丝线、玻璃丝等。一般情况下，缠绕物120的直径可以是0.3mm左右。在其他情况下，缠绕物120的直径可以在0.1mm至5mm的范围内。

在图1所示的实施例中，由缠绕物120缠绕的线圈为圆形螺旋线圈，然而，本发明的范围不限于此，线圈还可以是其它螺旋形状，例如，椭圆形、方形、五边形、六边形等等。在本发明的具体实施例中，可在底板110上设置形状限定单元(未示出)，用于限定螺旋线圈的最初缠绕形状。例如，为了缠绕出圆形螺旋线圈，可在底板110的顶部同心地安装一圆片作为形状限定单元，并将缠绕辅助结构130覆盖在圆片上，圆片的厚度一般小于缠绕物120的两倍直径，且圆片的直径与螺旋线圈的内径尺寸基本相等。

第一连接件140-1和第二连接件140-2相互配合以便将底板110、缠绕物120、缠绕辅助结构130连接并定位在适当的位置。

在本发明的一个实施例中，第一连接件140-1是螺栓，第二连接件140-2是与螺栓配合的螺母。第一连接件140-1穿过底板110和缠绕辅助结构130的中心孔，再将螺母装配到螺栓上，从而将缠绕辅助结构130定位在底板110顶面上。

本领域的技术人员应该理解，第一连接件140-1和第二连接件140-2不限于螺栓和螺母组件，只要能用于固定和定位的组件，就在本发明的保护范围内。例如，第一连接件140-1和第二连接件140-2可以是定位套筒和定位销组合件、卡接组合件等等，并且第一连接件140-1和第二连接件140-2可以仅是一个连接件，或包括两个以上的部件。在下文中，将第一连接件140-1和第二连接件140-2统称为连接件140。

缠绕辅助结构130可包括多个组件。下文中，结合图2至图5详细描述缠绕辅助结构130的各个组件。图2示出根据本发明的一个实施例的表面线圈缠绕装置100的装配后立体图。图3示出根据本发明的一个实施例的表面线圈缠绕装置100的俯视图。图4示出根据本发明的一个实施例的表面线圈缠绕装置100的侧视图。

缠绕辅助结构130可包括压板131。压板131与底板110共形，即，压板131具有与底板110的至少一部分基本相同或对称配合的外形，当将压板131对准并安装在底板110之上时，压板131与底板110基本重叠。在缠绕过程中，缠绕物120夹在压板131和底板110之间，通过旋转底板110或使缠绕物120绕底板110旋转，缠绕物120被拉入压板131和底板110之间，并在压板131的限制下，形成单层扁平线圈。在进行缠绕之前，压板131可与底板110完全重叠接触，或者压板131与底板110之间可具有一定间隙。如果压板131与底板110之间的间隙小于缠绕物的直径，则在缠绕过程中，压板131在缠绕物120的带动下向上抬起，从而允许缠绕物进入形成螺旋线圈。然而，为了防止叠线，压板131与底板110之间的间隙最大允许值小于缠绕物直径的两倍。

在图1至图4所示的实施例中，压板131被安装成可相对底板110上下移动，通过压板131的移动，在压板131与底板110形成可变间隙，该间隙的最大允许值大于缠绕物直径且小于缠绕物直径的两倍。在本发明的其它实施例中，压板131可被安装成相对底板110固定，压板131与底板110之间的间隙不变，该间隙大于缠绕物直径且小于缠绕物直径的两倍。

在本发明的一个实施例中，压板131上可分布镂空窗口134。在图1至图3所示的实施例中，镂空窗口134为从圆心向外发散的水滴形状。镂空窗口134可用于观察压板下缠绕物的缠绕状态。镂空窗口134还可用于对缠绕后的线圈进行处理。例如，可通过镂空窗口134对螺旋线圈进行滴胶固定，以防止压板拆除后线圈散乱。镂空窗口134不限于在图1至图3所示形状，镂空窗口134还可以是任何其它形状，例如，矩形、椭圆形等等，只要能够实现对螺旋线圈进行观察和处理，就在本发明的保护范围内。

压板131可由具有一定强度和刚度的材料形成，例如，压板131的材料可选自有金属、聚合物等，金属板可包括不锈钢板、铝板、低碳钢板、铝镁合金板、铜板、镍板等，聚合物可包括聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(亚克力)等。

为了增加压板的压力，在本发明的优选实施例中，缠绕辅助结构130还可包括向压板131施加压力的压杆132。在图1至图4所示的实施例中，压杆132可以是十字形刚性杆。压杆132上具有弹簧133，压杆132通过弹簧133将压力施加到压板131。图5进一步示出根据本发明的一个实施例的缠绕辅助结构130的横截面图。

在本发明的其它实施例中，压杆132可以是一字型刚性杆、米字型刚性杆或其它可对压板131施加压力的结构等等。

底板110通过连接件140与压板131及压杆132相互对准并定位。在图1至图4所示的实施例中，底板110、压板131及压杆132顶部具有定位孔，连接件140为螺栓，螺栓穿过定位孔，并通过螺母进行固定，可通过调整螺栓和螺母之间的距离来调整底板110、压板131及压杆132之间的相对距离。在本发明的其它实施例，底板110、压板131及压杆132还可通过其它类型的连接件进行对准和定位。

在缠绕过程中，压板131在缠绕物120的带动下向上抬起，从而允许缠绕物进入形成螺旋线圈，为了防止压板131上移幅度过大，而导致出现叠线，可通过限位组件135来限定压板131的最大可动范围。如图5所示，压板131顶部与限位组件135之间的距离为D，当压板131向上移动并接触限位组件135时，压板131将无法进一步向上移动，从而限制压板131的可动范围。在图5所示的实施例中，限位组件为套在连接件上的垫片，通过增加或减少垫片的数量来调整限位组件的限位高度。然而，本发明的保护范围不限于此。限位组件135还可以是附连在压板131顶面或压杆132底面上的限位块。图6示出根据本发明的一个实施例的具有限位功能的缠绕辅助结构130的横截面图。如图6所示，限位组件635为套在弹簧133上的限位筒。当压板131向上移动并接触限位组件635时，弹簧133无法被进一步压缩。

本领域的技术人员应该理解，限位组件不限于图5和图6所示的结构。限位组件还可以具有其它结构或设置在不同的位置。在本发明的一些实施例中，缠绕辅助结构130可不包括限位组件。

在缠绕过程中，首先将缠绕物120固定在底板110的缠绕起点处，再压板131装配在底板110上，通过旋转底板110或使缠绕物120绕底板110旋转，缠绕物120在拉力作用下被拉入压板131和底板110之间的间隙，并在压板131的限制下，形成单层扁平线圈。为了便于缠绕物120平滑稳定地进入间隙，可在压板边缘形成圆滑的翘起结构。图7示出根据本发明的一个实施例的压板边缘的放大图。

当需要缠绕的扁平线圈的直径很大，例如，扁平线圈的直径为1.5m时，缠绕辅助结构的压板面积很大，在缠绕初始阶段，缠绕物需要穿越很大的距离，尤其是对于靠近螺旋线圈内径的部分的缠绕。因此，为了进一步提高缠绕辅助结构的性能，本发明提供一种多个分段式缠绕辅助结构，分段式缠绕辅助结构中的每一个用于缠绕螺旋线圈特定半径范围内的部分。由此可解决缠绕物穿越压板距离过大的问题。

分段式缠绕辅助结构的第一个示例包括压板直径依次递增的多个缠绕辅助结构，其中每个缠绕辅助结构与上文中描述的缠绕辅助结构类似，但直径不同。例如，分段式缠绕辅助结构的第一缠绕辅助结构的压板直径约为60cm，第二缠绕辅助结构的压板直径约为120cm，第三缠绕辅助结构的压板直径约为180cm，依次类推。

分段式缠绕辅助结构的第二个示例包括中心圆板缠绕辅助结构以及外围的一个或多个环形缠绕辅助结构。中心圆板缠绕辅助结构上文中描述的缠绕辅助结构类似，为了简化说明，不再进一步详细描述。例如，分段式缠绕辅助结构的第一中心圆板缠绕辅助结构的压板直径为60cm；第二环形缠绕辅助结构的压板内径约为55cm，外径约为120cm；第三环形缠绕辅助结构的压板内径约为115cm，外径约为180cm；依次类推。

图8示出根据本发明的一个实施例的利用环形缠绕辅助结构的表面线圈缠绕装置800的分解立体图。图9示出根据本发明的一个实施例的表面线圈缠绕装置800的侧视图。与图1所示的表面线圈缠绕装置类似，表面线圈缠绕装置800可包括底板810、缠绕物820、缠绕辅助结构830、第一连接件840-1，以及第二连接件840-2，为了简化说明，仅对不同之处进行描述。

缠绕辅助结构830可包括环形压板831和压杆832。环形压板831与底板810的一部分共形。图10示出根据本发明的一个实施例的环形压板831的俯视图。如图10所示，环形压板831具有镂空窗口834、连接筋835以及中心定位孔836。

在利用分段式缠绕辅助结构进行线圈缠绕的过程中，首选选择压板直径最小的缠绕辅助结构进行缠绕，当螺旋线圈接近压板外侧直径时，通过镂空窗口滴胶固定线圈。然后更换较大直径的缠绕辅助结构，进行缠绕滴胶等步骤，之后再更换更大直径的缠绕辅助结构，直至获得所需直径的螺旋线圈。通过分段式缠绕辅助结构，可在具有凸起或凹陷表面的线圈底面上缠绕单层扁平螺旋线圈，扁平螺旋线圈的直径可以很大，例如，0.05米至1.5米、1.5米至3米、3米至5米或以上等等。

本发明公开的表面线圈缠绕辅助结构具有结构简单、操作方便、适用广泛的优点，能够缠绕出排线均匀性好的单层扁平线圈。

尽管上文描述了本发明的多个实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对各个实施例做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (7)

1.一种表面线圈缠绕装置，包括：

底板，所述底板具有凸起和/或凹陷表面；

缠绕物；

缠绕辅助结构，所述缠绕辅助结构包括压板，所述压板具有与所述底板的至少一部分基本相同的外形，并且覆盖在所述底板的至少一部分上，所述缠绕物置于所述压板和所述底板之间；以及

连接件，所述连接件将所述底板和所述缠绕辅助结构对准并连接，

其中所述缠绕辅助结构包括：第一线圈缠绕辅助结构，所述第一线圈缠绕辅助结构包括第一压板，所述第一压板具有与线圈底板的第一部分基本相同的外形，并且覆盖在所述线圈底板的所述第一部分上；第二线圈缠绕辅助结构，所述第二线圈缠绕辅助结构包括第二压板，所述第二压板具有与所述线圈底板的第二部分基本相同的外形，并且覆盖在所述线圈底板的所述第二部分上，所述第一部分与所述第二部分不完全重叠，

其中所述第一压板和/或第二压板被安装成能够相对底板移动，并由此在所述所述第一压板和/或第二压板与底板之间形成可变间隙，所述间隙的最大允许值大于缠绕物直径且小于缠绕物直径的两倍，通过限位组件限定所述第一压板和/或第二压板的最大可动范围，

其中所述缠绕辅助结构还包括：压杆，所述压杆设置在所述压板上方；以及弹簧，所述弹簧设置在所述压杆和所述压板之间，所述压杆通过弹簧向所述压板施加压力。

2.如权利要求1所述的表面线圈缠绕装置，其特征在于，所述缠绕物是导电线，所述导电线的表面具有绝缘层，所述导电线沿着底板的表面螺旋地缠绕。

3.如权利要求1所述的表面线圈缠绕装置，其特征在于，连接件包括穿过所述底板和所述缠绕辅助结构的螺栓以及与螺栓配合的螺母。

4.如权利要求1所述的表面线圈缠绕装置，其特征在于，所述压板具有窗口。

5.如权利要求1所述的表面线圈缠绕装置，其特征在于，所述压板的边缘具有平滑的翘起结构。

6.一种分段式大型线圈缠绕辅助结构，包括：

第一线圈缠绕辅助结构，所述第一线圈缠绕辅助结构包括第一压板，所述第一压板具有与线圈底板的第一部分基本相同的外形，并且覆盖在所述线圈底板的所述第一部分上；

第二线圈缠绕辅助结构，所述第二线圈缠绕辅助结构包括第二压板，所述第二压板具有与所述线圈底板的第二部分基本相同的外形，并且覆盖在所述线圈底板的所述第二部分上，所述第一部分与所述第二部分不完全重叠，

其中所述第一压板和/或第二压板被安装成能够相对底板移动，并由此在所述所述第一压板和/或第二压板与底板之间形成可变间隙，所述间隙的最大允许值大于缠绕物直径且小于缠绕物直径的两倍，通过限位组件限定所述第一压板和/或第二压板的最大可动范围，

其中所述第一线圈缠绕辅助结构还包括第一压杆，所述第一压杆设置在所述第一压板上方；以及第一弹簧，所述第一弹簧设置在所述第一压杆和所述第一压板之间，所述第一压杆通过第一弹簧向所述第一压板施加压力；

所述第二线圈缠绕辅助结构还包括第二压杆，所述第二压杆设置在所述第二压板上方；以及第二弹簧，所述第二弹簧设置在所述第二压杆和所述第二压板之间，所述第二压杆通过第二弹簧向所述第二压板施加压力。

7.如权利要求6所述的分段式大型线圈缠绕辅助结构，其特征在于，所述第二压板为环形压板，所述第二压板的内直径不大于所述第一压板的直径，所述第二压板的外直径大于所述第一压板的直径。