CN107836075A - 用于在电动发电机的铁芯的槽中插入波状线圈组件的方法和设备 - Google Patents

用于在电动发电机的铁芯的槽中插入波状线圈组件的方法和设备 Download PDF

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Abstract

一种用于将波状线圈组件(90)插入到电动发电机的中空铁芯(101)中的方法和设备，该线圈具有平面构造，其具有彼此平行延伸的相邻叠加的直线部分(LI)以及连接直线部分(LI)的多个转弯部分(T)，方法包括：将线圈组件的至少第一线圈部分(90’)围绕支撑构件(200)定位；使引导组件(302、303、304)相对于铁芯(101)的端面和槽(102)对准；在沿着引导组件(302、303、304)进行馈送期间使叠加的直线部分(LI)沿着形成通道(301)的引导表面啮合；沿着引导组件(302、303、304)从支撑构件(200)馈送第一线圈部分(90)以改变正在馈送的相邻叠加的直线部分(LI)的取向并将正在馈送的相邻叠加的直线部分插入到槽(102)中；使铁芯(101)相对于引导组件(302、303、304)相对移动以定位用于接纳叠加的直线部分(LI)的槽(102)。缠绕有波状线圈组件的电动发电机的中空铁芯包括以不同的间距(PT1、PT2)定位在两个相邻槽(102)中的叠加的直线部分。

Description

用于在电动发电机的铁芯的槽中插入波状线圈组件的方法和 设备
技术领域
本发明涉及用于在电动铁芯，特别是定子铁芯的铁芯中插入导体线圈的方法和设备。
背景技术
插入的线圈具有彼此平行延伸的相邻直线部分以及用于将相邻直线部分彼此连接的多个转弯部分。转弯部分交替地位于直线部分的一端侧和另一端侧。线圈的一般形式通常指定为波状线圈或波绕线圈。
直线部分被插入定子铁芯的槽中，而转弯部分从定子铁芯的相应端侧伸出。形成线圈的导体的截面可为圆形、正方形或矩形。导体的截面的尺寸通常与铁芯的槽截面的宽度相当。存在于槽中的导体的横截面通常在定子铁芯的径向方向上(即，沿着铁芯的径向延伸，所述铁芯从槽入口延伸到同一槽的底部)一个接着另一个定位。
为了清晰，由具有波状构造的一个导体形成的线圈将被称为线圈。具有上述构造并且被组装在一起的若干线圈将被称为线圈组件。
特定情况可以是根据织造(woven)构造形成的线圈组件。
当检查根据织造构造形成的线圈组件的导体时，直线部分沿着线圈组件交替地定位在另一导体的直线部分上方和下方。同一导体的这种叠加定位按照预定距离重复以用于特定数量的起伏。将这些直线部分联结的转弯部分被定位成部分地在其它线圈的转弯部分上方并且部分地在其它线圈的转弯部分下方。
用于制造波状线圈的织造线圈组件的解决方案已在US 8,122,593、US 6,376,961和意大利申请PI 2015A000031中有所描述。
非织造或分层扁平线圈组件由特定数量的波状线圈组成，各个波状线圈由相应导体形成并且具有将直线部分隔开的相同间距。因此，分层扁平线圈组件由多个单一扁平线圈组成，这些单一扁平线圈具有通过转弯部分连接的彼此相邻的直线部分。
通过将直线部分一个叠加在另一个上来将单一扁平线圈一个层叠在另一个上，但是直接在另一线圈上方的一个线圈将使直线部分移位达用于将相邻直线部分隔开的公共间距。结果得到分层线圈组件，其像织造构造中一样具有两个叠加的多个直线部分，但是转弯部分简单地叠加。分层组件的外部引线可将一个线圈连接到另一层，以便实现与织造构造的方案等效的所需电方案。
根据这些原理缠绕的定子铁芯可用在电动发电机中；特别是充当车辆的牵引电机和能量发生器。
织造或分层线圈组件的直线部分将被叠加以安置在铁芯的同一槽中，而转弯部分将根据特定走向(progression)部分地叠加并且保持定位在定子铁芯的端部，槽之外。
通常，扁平线圈组件需要压缩以减小总体厚度。在压缩之前，鉴于在铁芯中的连续插入操作期间所存在的低容许公差，直线部分和转弯部分需要极其精确地定位。
插入线圈组件的传统原理是将扁平线圈转移到圆柱形轴上，其中在与需要插入直线部分的角位置匹配的角位置中存在用于将直线部分定位的座。轴的推动构件通过沿着径向方向与槽中需要设置直线部分的特定角位置对应移动来将直线部分推入到铁芯的对准的槽中。在US 7,367,106中描述了根据这些原理的解决方案。
这种类型的插入使叠加的直线部分的横截面相对于径向插入方向保持恒定的角度。因此，横截面的取向相对于铁芯的径向方向保持零角度。
零角度要求将相邻叠加直线部分隔开的间距与将相邻槽的入口隔开的角距离相同，否则叠加的直线部分无法与槽的入口对准，结果叠加的直线部分无法被插入。
考虑到在插入期间，叠加的直线部分需要从与槽入口对应的内径圆周移动到与叠加的直线部分的最终位置对应的更外径圆周。在这种情况下，插入间距等于将入口隔开的距离的叠加的直线部分在直线部分沿着槽的径向距离移动时具有拉紧相对导体并将转弯部分朝着定子铁芯的面牵拉的效果。对于定位在槽的更外径圆周上(即，定位在槽的更大径向距离处)的叠加的直线部分，这些效果增加。
文献US 2014/0196282和FR 2896351描述了用于将波状线圈从具有槽的直线支撑件转移到也具有槽的圆柱形支撑件的解决方案。这些文献的引导装置在将线圈插入到槽中期间不改变波状线圈的直线部分的取向。
文献WO 2008/108317、US 5619787涉及线圈构件，其不是波状线圈。线圈构件的直线部分在插入到槽中之前或期间改变取向。这些文献的解决方案不适用于插入波状线圈的直线部分。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于将波状线圈组件插入到电动发电机的铁芯的槽中的改进的方法和设备。
本发明的目的还在于提供一种缠绕有波纹线圈组件的电动发电机的铁芯，其中相邻叠加的直线部分之间的间距根据叠加的直线位置在铁芯的槽内的径向位置而变化。
这些和其它目的通过使用如独立权利要求中所述的用于形成织造线圈的方法和设备来实现。
本发明的其它特征在从属权利要求中描述。
附图说明
现在将参照附图通过举例而非限制的示例性实施方式的以下描述来示出本发明，附图中：
-图1是织造线圈组件的平面图；
-图2是示出插入根据本发明的线圈组件所需的本发明的装置的示意性立体图；
-图3是从图2的方向3看的视图；
-图4是图3的区域4的放大图，其中为了清晰，特定部分是透明的；
-图5是铁芯的两个相邻槽的与图3相似的放大局部视图；
-图6是根据本发明的在插入步骤期间铁芯的两个相邻槽的与图3相似的放大局部视图；
-图7是示出已被填充的铁芯的两个相邻槽的与图3相似的放大局部视图；
-图8是从图3的方向8-8看的局部剖视图；
-图9是从图3的方向9-9看的局部剖视图。
具体实施方式
图1中示出由十二根导线组成的波状织造线圈组件90的一部分。线圈组件90是与附图的图1的平面P平行的扁平线圈组件。图1的线圈组件90可被认为是线圈部分的交织。更具体地，线圈组件由线圈的六个直线部分L1-L6叠加在六个直线部分AL1-AL6上的重复的区域的组成。因此，如图1所示，两个叠加的直线部分在距两个相邻直线部分的间距PT处。
根据这些特性的线圈组件以及用于实现图1所示的扁平构造的方法和装置已在意大利专利申请No.PI2015A000031中有所描述。
在图2和图3中示出接纳图1的线圈组件的定子铁芯101。定子铁芯将具有数量与叠加的直线部分LI的总数成比例的槽102。该总数包括叠加的初始和最终引线的直线部分。结果，如图7所示，在槽102中，两个叠加的直线部分LI可被容纳在另两个叠加的直线部分LI上，这两个叠加的直线部分LI可被容纳在另两个叠加的直线部分LI上。例如，两个叠加的直线部分像叠加在直线部分AL1上的线状部分L1一样，或者像叠加在图1的直线部分AL2上的直线部分L2一样。这将取决于已形成的线圈组件中所存在的叠加的直线部分L1的数量。图7的示例示出了槽容纳4对叠加的直线部分LI(对应于存在于槽102中的8个导体)的情况。在下文中，当涉及插入的对象时，术语直线部分LI将意指两个叠加的直线部分，类似上文中所描述的。这两个叠加的直线部分需要被插入到同一槽102中。
参照图5，根据本发明，位于相邻槽中的直线部分LI将被隔开间距PT，该间距PT大于将槽102’的入口隔开的间距PI。在这种情况下，至少直线部分50将未与槽102’的入口充分地对准，因此将不能进入槽102’。
图6示出根据本发明的原理的相邻直线部分的插入实例。相邻直线部分相对于槽102的径向方向旋转了角度A和B。更具体地，在进入槽102的瞬间，角度将为A，而当直线部分进一步在槽内时，角度为B，角度B相对于角度A更小。在根据这些原理的插入期间，相邻直线部分LI之间的间距PT保持恒定。
如图7的示例中所示，根据本发明，定位在槽102的底部或附近的预定数量的直线部分LI将按照间距PT1缠绕并插入，并且定位在槽的入口处或附近的预定数量的直线部分LI将按照间距PT2缠绕并插入。
换言之，如图7所示，根据直线部分LI沿着槽102的半径所在的位置，直线部分LI的特定集合S1将具有间距PT1，并且直线部分LI的第二集合S2将具有间距PT2。
间距PT1将大于间距PT2。这将导致具有间距PT1的直线部分LI的转弯T的长度比具有间距PT2的直线部分的转弯的长度更长。
这样，直线部分的两种转弯T将被更精确地定位和张紧。因此，定子铁芯在转弯T所在的地方将具有较小的高度，这实现了定子铁芯101更紧凑。此外，用于缠绕定子铁芯的线圈的导体的长度优化。另外，线圈的电阻的变化较小，并且形成线圈组件的导体的绝缘不易遭受区域破损。
图2和图3示出了本发明的装置，其中扁平线圈90的类似图1的部分90’或者分层线圈组件可在滚筒200上被缠绕特定圈数。
滚筒200设置有用于啮合(engage)扁平线圈的尾端的齿201。通过使滚筒200绕滚筒的纵向轴线200’旋转，线圈部分90’从滚筒200解绕。在图2和图3中，为了清晰，线圈的转弯部分T已被移除，但是在图8和图9的剖视图中转弯部分T是可见的。
线圈90的头部分(leading portion)91通过引导组件300的通道301被引导。通道301由引导板302、303、304界定。
如图2、图3和图8所示，啮合轮400设置有用于啮合存在于直线部分LI之间的间隔SP的齿401。啮合轮400的旋转将通过通道301馈送扁平线圈的头部分91。
当啮合轮400旋转时，滚筒200也将旋转以馈送头部分91，并且使其余线圈部分90’从滚筒200解绕，而不改变存在于直线部分LI之间的间距PT。
同时，如图2和图3所示，定子铁芯101通过绕作为定子铁芯101的中心纵向轴线的纵向轴线101’的旋转运动来分度(index)。
同样参照图4，滚筒200的旋转连同啮合轮400的旋转和定子铁芯101的旋转一起使扁平线圈的各个直线部分LI与特定槽102对准，直线部分LI需要通过入口102’插入并且之后被定位在特定槽102的深处。
图4示出了引导通道301的构造以及滚筒200、啮合轮400和定子铁芯101的所述移动如何逐渐地将直线部分LI插入到相应槽102中并将直线部分定位在槽102内的所需深度处。
更具体地，在上述移动期间直线部分沿着引导通道301的侧面的啮合使直线部分LI旋转或取向(如已参照图4和图6描述的)以使直线部分通过槽102的入口102’插入，并且继续使直线部分在槽102内的预定位置处旋转或取向。如图6所示，在旋转或取向的所有时间，直线部分LI之间的间距PT保持恒定。
如图4所示并且参照图6，在所述移动期间，随着直线部分LI通过沿着通道301的移动而在槽内移动，角度A逐渐减小，直到当直线部分离开通道301并结果被定位在槽102内的所需最终位置处(参见图4中的直线部分LI1)时该角度变为零。
图4的情况是扁平线圈的插入的初始阶段，其中直线部分被定位在槽102的底部。
为了在同一槽中插入多个直线部分，类似图7所示，需要实现滚筒200与定子铁芯101的多次同步360°旋转。这些旋转的次数取决于扁平线圈的需要插入到同一槽中的直线部分的数量。引导板304需要与引导板302隔开，以使得当实际上已发生定子铁芯的全旋转时板304可被移除。事实上，在定子的完整旋转的最后阶段，引导板304将占据需要插入直线部分的连续转弯的地方，这可从图4推断出。
参考图8和图9，引导板302、303、304在定子铁芯的相对侧被重复，以使得直线部分LI由两个对准的通道301引导以与直线部分需要插入的槽的入口平行。
如图2和图9所示，可采用位于定子铁芯中的结构305来连接引导板。
如图8和图9所示，通道301可引导直线部分LI的部分GLI。如图9所示，引导部分GLI可位于直线部分LI的端部并且与转弯部分T相邻。
如图8所示，驱动单元(未示出)附接到啮合轮400的轴402以用于引导轮400的旋转。
为了将所有直线部分LI放置在槽102中，如图7所示具有不同间距PT2的直线部分LI需要被插入在槽的更靠近入口的部分中。
这可通过缠绕第二扁平线圈以具有间距PT2来实现。第二扁平线圈可按照间距PT2缠绕在具有齿的另一滚筒200上。另外，第二啮合轮400将需要在齿之间具有间距PT2。
此外，引导板302、303和304将需要形成通道，该通道具有逐渐地使直线部分以特定角度旋转或取向以用于进入槽并保持间距PT2恒定的构造。
这些不同的装置可存在于类似图2的第二单元中，其中定子铁芯101可被转移并定位以用于具有间距PT2的第二扁平线圈的连续插入。这将避免不得不以单个单元更换滚筒200、啮合轮400和引导板302、303和304。
将理解，借助于未示出的装置，定子铁芯101相对于引导通道301的相对移动可以用运动来实现，这些运动组合在一起时导致定子铁芯绕轴线101’旋转，或者导致实现了定子铁芯的槽102中的所需插入和最终定位的其它移动。
还应该理解，通道301可借助于单个引导表面来实现，直线部分LI沿着该引导表面啮合并移动以便旋转并插入到定子铁芯101的槽102中，就像当引导件304被移除时在板303的引导表面上所发生的那样。
本发明的前述示例性实施方式将根据概念上的角度充分地揭示本发明，使得在不进行进一步的研究并且在不脱离本发明的情况下，其他人通过应用当前知识将能够修改这些实施方式和/或使这些实施方式适应各种应用，因此将理解，这些适应和修改将必须被认为等同于特定实施方式。实现本文所描述的不同功能的手段和材料可具有不同的性质，因此不脱离本发明的领域。将理解，本文所采用的措辞或术语是为了描述的目的而非限制。

Claims (11)

1.一种用于将波状线圈组件(90)插入到电动发电机的中空铁芯(101)的槽(102)中的方法，所述线圈组件(90)具有彼此平行延伸的相邻叠加的直线部分(LI)以及连接所述直线部分(LI)的多个转弯部分(T)，所述方法包括以下步骤：
-将所述线圈组件的至少第一线圈部分(90’)围绕支撑构件(200)定位；
-使引导装置(302、303、304)相对于所述铁芯(101)的端面和所述槽(102)对准；
-沿着所述引导装置(302、303、304)从所述支撑构件(200)馈送所述第一线圈部分(90’)，以将所述相邻叠加的直线部分(LI)插入到所述槽(102)中；
-在沿着所述引导装置(302、303、304)馈送期间使所述叠加的直线部分(LI)沿着形成所述引导装置(302、303、304)的通道(301)的至少一个引导表面啮合，以改变在插入所述槽(102)中期间相邻叠加的直线部分(LI)相对于所述槽的半径的角取向；
-使所述铁芯(101)相对于所述引导组件(302、303、304)相对移动，以定位用于接纳所述叠加的直线部分(LI)的所述槽(102)。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：
-使所述第一线圈部分(90’)的尾端的叠加的直线部分(LI)啮合在所述支撑构件(200)的槽中；
-使所述第一线圈部分的叠加的直线部分(LI)与位于所述支撑构件(200)和所述槽(102)之间的馈送构件(400)啮合；以及
-使所述支撑构件(200)的移动、所述馈送的移动和所述铁芯(101)的相对移动同步。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述定位的步骤、所述对准的步骤、所述馈送的步骤和所述铁芯的相对移动的步骤被重复，以使所述线圈组件的至少第二线圈部分的叠加的直线部分(LI)取向并插入到所述槽(102)中；
其中，所述第二线圈部分设置有用于将叠加的直线部分隔开的、相对于用于将所述第一线圈部分(90’)的叠加的直线部分隔开的间距(PT1)而不同的间距(PT2)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在插入所述槽(102)中期间所述角取向的角度减小。
5.一种用于将波状线圈组件(90)插入到电动发电机的中空铁芯(101)的槽(102)中的设备，所述线圈组件具有彼此平行延伸的相邻叠加的直线部分(LI)以及连接所述直线部分(LI)的多个转弯部分(T)，所述设备包括：
-支撑构件(200)，其中所述线圈组件的至少第一线圈部分(90’)围绕所述支撑构件(200)的外表面定位；
-引导装置(302、303、304)，该引导装置(302、303、304)相对于所述铁芯(101)的端面和所述槽(102)对准；
-馈送器(400)，该馈送器(400)沿着所述引导组件(302、303、304)从所述支撑构件馈送所述第一线圈部分(90’)，以将所述相邻叠加的直线部分(LI)插入到所述槽(102)中；
-所述引导组件的包括至少一个引导表面的通道(301)，在所述至少一个引导表面处所述叠加的直线部分(LI)被啮合，以改变在插入所述槽(102)中期间所述叠加的直线部分(LI)相对于所述槽的半径的角取向；以及
-用于使所述铁芯(101)相对于所述引导装置(302、303、304)相对移动以定位用于接纳所述叠加的直线部分(LI)的所述槽(102)的装置。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第一线圈部分的尾端的叠加的直线部分(LI)被啮合在所述支撑构件(200)的槽中，并且所述第一线圈部分(90’)的其它叠加的直线部分(LI)通过定位在所述支撑构件(200)和所述槽(102)之间的馈送构件(400)被啮合；并且其中，所述支撑构件(200)的移动与所述馈送器(400)的移动和所述铁芯(101)的相对移动同步。
7.根据权利要求5所述的设备，该设备还包括：
-第二支撑构件(200)，其中第二线圈部分围绕所述第二支撑构件(200)的外表面定位；
-第二引导装置(302、303、304)，该第二引导装置(302、303、304)相对于所述铁芯(101)的端面和所述槽(102)对准；
-第二馈送器(400)，该第二馈送器(400)沿着所述第二引导装置(302、303、304)从所述第二支撑构件(200)馈送所述第二线圈部分(90’)的一部分，以改变正在馈送的所述叠加的直线部分的取向并将正在馈送的所述叠加的直线部分(LI)插入到所述槽(102)中。
8.根据权利要求5所述的设备，其中，所述引导装置(302、303、304)的端子部分(304)是可移除的，以实现叠加的直线部分(LI)在所述槽中的重新取向和插入。
9.根据权利要求5所述的设备，其中，所述至少一个引导表面被配置为减小在所述槽中插入期间的所述角取向的角度。
10.一种缠绕有波状线圈组件的电动发电机的中空铁芯，该中空铁芯包括：
-在所述铁芯(101)的第一槽的更外径向位置彼此平行延伸的相邻第一叠加的直线部分(LI)；
-在所述铁芯(101)的所述第一槽的更内径向位置彼此平行延伸的第二叠加的直线部分(LI)；
-在所述铁芯的第二槽的更外径向位置彼此平行延伸的第三叠加的直线部分(LI)；
-定位在所述第二槽的更内径向位置的彼此平行延伸的第四叠加的直线部分(LI)；
-其中，所述第一槽和所述第二槽相邻，并且所述第一叠加的直线部分(LI)和所述第三叠加的直线部分(LI)具有用于将所述第一叠加的直线部分(LI)与所述第三叠加的直线部分(LI)隔开的第一间距(PT1)，并且所述第二叠加的直线部分(LI)和所述第四叠加的直线部分(LI)具有用于将所述第二叠加的直线部分(LI)与所述第四叠加的直线部分(LI)隔开的第二间距(PT2)；
其中，所述第一间距(PT1)大于所述第二间距(PT2)。
11.根据权利要求10所述的铁芯，其特征在于，所述第一叠加的直线部分(LI)和所述第三叠加的直线部分(LI)属于定位在所述第一槽和所述第二槽中并具有所述间距(PT1)的多个叠加的直线部分的集合S1，所述第二叠加的直线部分(LI)和所述第四叠加的直线部分(LI)属于定位在所述第一槽和所述第二槽中并具有所述间距(PT2)的多个叠加的直线部分的第二集合S2。
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