CN109872872B - 楔形垫的设计方法、制作方法及底位楔形垫、表位楔形垫 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种楔形垫的设计方法，制作方法及底位楔形垫和表位楔形垫。所述楔形垫的设计方法包括以下步骤：根据线圈的尺寸在平面上确定模拟线圈的内径、外径、档位线、以及底部换位区和表面换位区；在底部换位区与表面换位区之间的最内层导线位置确定底位楔形垫的截面形状；根据底位楔形垫的截面形状，对线圈进行模拟缠绕以形成所述模拟线圈；在模拟线圈的底部换位区与表面换位区之间的最外层导线位置确定表位楔形垫的截面形状。采用所述设计方法可以实现楔形垫制作的标准化，并且能够在线圈绕制前同时完成底位楔形垫和表位楔形垫的加工制作。

Description

楔形垫的设计方法、制作方法及底位楔形垫、表位楔形垫

技术领域

本发明属于变压器制造技术领域，涉及一种楔形垫的设计方法、制作方法及底位楔形垫和表位楔形垫。

背景技术

传统的楔形垫主要用于变压器线圈的换位，楔形垫通常包括底位楔形垫和表位楔形垫。其中，底位楔形垫的常规设计方法是：根据设计者的设计经验结合线圈空档长度、线圈内径、导线厚度等尺寸对已有的底位楔形垫进行修改而设计形成；表位楔形垫则是在线圈生产过程中按照线圈绕制时的实际情况进行画样板比对再配制加工制成。

现有的这种楔形垫的设计方法存在以下不足：

(1)由于底位楔形垫的设计加工和绕制装配等环节均是独立进行的，且底位楔形垫的设计不是采用标准化方式，其主要依靠设计者自身的设计经验对已有底位楔形垫的形状进行修正而得到，随意性较大，在实际操作过程容易因为不同的设计人员进行设计而导致相同产品采用不同规格的底位楔形垫，造成底位楔形垫的绝缘件配合度低，需要二次加工，甚至多次返工，严重影响了工作效率；

(2)现有的楔形垫的结构是采用单一的圆弧结构，在实际的线圈绕制过程中，这种结构的楔形垫与换位弯点处的导线配合度低，未能对导线提供充分支撑，容易导致线圈辐向不够紧实，甚至还需要另外填充支撑垫；

(3)由于表位楔形垫需要根据线圈绕制时的实际情况来制作，因而不能在线圈绕制前完成对所有楔形垫的加工制作，从而影响产品的加工效率；

(4)通过画样板比对方式制作的表位楔形垫样板，偏差较大，绝缘件配合度较差，使得线圈表面不平整，容易导致换位剪刀差，从而影响线圈质量。

发明内容

本发明要解决的问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种楔形垫的设计方法、制作方法及底位楔形垫和表位楔形垫，采用上述设计方法，可以实现对楔形垫制作的标准化，并且能够在线圈绕制前同时完成底位楔形垫和表位楔形垫的加工制作。

根据本发明的一个方面，提供的一种楔形垫的设计方法，包括以下步骤：

根据线圈的尺寸在平面上确定模拟线圈的内径、外径、档位线、以及底部换位区和表面换位区；

在底部换位区与表面换位区之间的最内层导线位置确定底位楔形垫的截面形状；

根据底位楔形垫的截面形状，对线圈进行模拟缠绕以形成所述模拟线圈；

在模拟线圈的底部换位区与表面换位区之间的最外层导线位置确定表位楔形垫的截面形状。

可选的，底位楔形垫的截面形状由第一底线、第一外圆弧和第一内圆弧合围而成，

在底部换位区与表面换位区之间的最内层导线位置确定底位楔形垫的截面形状，具体包括如下步骤：

沿底部换位区所在档位线，在模拟线圈的最内层导线位置画直线，得到第一底线，第一底线的长度与模拟线圈的导线厚度相等；

以模拟线圈的圆心为圆心，以最内层导线的外圆为直径，从第一底线开始向靠近表面换位区的一侧画弧，直至所画弧线与底部换位弯点相交，将此交点设为第一交点，将所画弧线设为第一外圆弧的第一分段圆弧；再以第一交点为旋转点，将最内层导线的外圆向靠近表面换位区的一侧旋转，直至与模拟线圈的内径相交，此交点设为第二交点，第二交点为表面换位区所在档位线与其相邻档位线之间的任意一点，将最内层导线的外圆绕第一交点旋转后处于第一交点与第二交点之间的弧段设为第一外圆弧的第二分段圆弧；

将模拟线圈的内径处于第一底线与第二交点之间的弧段设为第一内圆弧，则第一内圆弧的一端与第二分段圆弧相接，另一端与第一底线相接；

将第一底线、第一分段圆弧、第二分段圆弧和第一内圆弧依次相连，形成底位楔形垫的截面形状。

优选的，第二交点位于表面换位区所在档位线的相邻档位线上。

优选的，在模拟线圈的底部换位区与表面换位区之间的最外层导线位置确定表位楔形垫的截面形状，具体包括如下步骤：

模拟线圈的最外层导线的底部换位区与表面换位区之间具有空缺，对空缺进行填充后形成的填充部分即构成表位楔形垫的截面形状。

优选的，填充部分形成的表位楔形垫由第二底线、第二内圆弧和第二外圆弧合围而成，

第二底线为直线，设于表面换位区所在档位线上，并处于模拟线圈的最外层导线位置，其长度与模拟线圈的导线厚度相等；

第二内圆弧包括第三分段圆弧和第四分段圆弧，第三分段圆弧与最外层导线的内圆同心同径，其两端分别与第二底线和表面换位区所在档位线的相邻档位线相接；第四分段圆弧与设于底部换位区与表面换位区之间的最外层过渡导线的外圆同心同径，其两端分别与第三分段圆弧和最外层导线的外圆相接；

第二外圆弧与最外层导线的外圆同心同径，其两端分别与第四分段圆弧和第二底线相接。

本发明楔形垫设计方法，通过将楔形垫设计、线圈模拟绕制、楔形垫绝缘件模拟装配等环节相结合，摒弃了原来的经验设计，实现了楔形垫的标准化设计，所设计出的楔形垫不会因为不同的设计人员而形状各不相同，实现了底位楔形垫和表位楔形垫的同时设计，并在线圈绕制之前就能完成楔形垫的设计和加工，避免在线圈绕制的实际操作过程中进行二次配制加工，可节约生产周期，提高工作效率，降低生产成本；这种本发明方法设计的底位楔形垫的第一外圆弧和表位楔形垫的第二内圆弧均采用了两段标准圆弧过渡，可适用于任意线圈结构，且尺寸精确度高，在实际的线圈绕制过程中，可以提高配合度，对导线换位弯点进行充分支撑保护，避免线圈绕制过程中出现换位剪刀差，使线圈外形更美观，从而提高线圈绕制的质量。

根据本发明的另一方面，还提供一种楔形垫的制作方法，是根据上述楔形垫的设计方法分别制作出底位楔形垫和表位楔形垫；

其中，底位楔形垫和表位楔形垫的宽度与线圈的导线宽度相等。

根据本发明的另一方面，还提供一种底位楔形垫，其截面形状由第一底线、第一外圆弧和第一内圆弧合围而成，

第一底线为直线，其长度与线圈的导线厚度相等；

第一外圆弧包括第一分段圆弧和第二分段圆弧，第一分段圆弧与最内层导线的外圆同心同径；第二分段圆弧与第一分段圆弧同径不同心，且第二分段圆弧上的点比第一分段圆弧上的点更靠近第一内圆弧；第一分段圆弧的两端分别与第一底线和第二分段圆弧相接，第二分段圆弧的另一端与第一内圆弧相接；

第一内圆弧与线圈的内径同心同径。

可选的，第一分段圆弧的弦长等于第一底线与底部换位弯点之间的距离，第二分段圆弧的弦长小于底部换位区所在档位线与表面换位区所在档位线之间的距离并大于底部换位区所在档位线的相邻档位线与表面换位区所在档位线的相邻档位线之间的距离。

本发明还提供一种表位楔形垫，其截面形状由第二底线、第二内圆弧和第二外圆弧合围而成，

第二底线为直线，其长度与线圈的导线厚度相等；

第二内圆弧包括第三分段圆弧和第四分段圆弧，第三分段圆弧与最外层导线的内圆同心同径，其两端分别与第二底线和第四分段圆弧相接；第四分段圆弧与设于底部换位区与表面换位区之间的最外层过渡导线的外圆同心同径；

第二外圆弧与最外层导线的外圆同心同径，其两端分别与第四分段圆弧和第二底线相接。

可选的，第三分段圆弧的弦长小于或等于第二底线与表面换位区所在档位线的相邻档位线之间的距离，

第四分段圆弧的弦长小于底部换位区所在档位线与表面换位区所在档位线之间的距离并大于表面换位区所在档位线的相邻档位线与底部换位区所在档位线的相邻档位线之间的距离。

本发明提供的楔形垫，其形状是采用标准段和过渡段两段圆弧过渡，尺寸精确，配合度高，可绕制的线圈表面平整，可有效避免出现换位剪刀差，从而提高线圈质量。

采用本发明设计方法制作得到的楔形垫能够适应任意线圈结构，其尺寸准确、配合度高、对导线弯点进行了充分保护，绕制的线圈表面平整，换位无剪刀差、线圈质量高，绝缘件加工效率高，并可实现楔形垫设计、线圈模拟绕制、绝缘件模拟装配的一站式设计。该设计方法特别适用于超高压大容量变压器和采用大型换位导线绕制的变压器线圈。具体来说，其有益效果如下：

1.底位楔形垫的第一内圆弧与线圈的内径重合，第一外圆弧采用标准圆弧旋转法进行设计得到，大大降低楔形垫的设计和加工难度，便于线圈模拟缠绕，可以获得理想的圆弧位置和准确的圆弧尺寸，并且第一外圆弧采用两段圆弧过渡的结构，对换位弯点进行了充分保护，可有效避免换位剪刀差的出现，能提高线圈的质量；

2.所得到的楔形垫尺寸精确，绝缘件配合度高，产品质量好；

3.在完成底位楔形垫的设计后，经过模拟线圈缠绕，就可以得到表位楔形垫的形状，即无需另外对表位楔形垫进行设计，在线圈绕制前完成楔形垫绝缘件的加工制作，能够一次加工成型，无需样板，无需在线圈绕制过程中进行二次配制加工，从而可以节约生产周期，提高生产效率，降低加工成本。

附图说明

图1为本发明实施例中楔形垫进行设计时的线圈的模拟缠绕图及楔形垫的截面形状图；

图2为图1中模拟线圈的最内层导线的外圆O₁在旋转前的位置示意图；

图3为图1中模拟线圈的最内层导线的外圆O₁旋转后的位置示意图；

图4为本发明实施例中底位楔形垫的截面示意图；

图5为本发明实施例中表位楔形垫的截面示意图。

图中：1-内径；2-外径；3-档位线；4-最内层导线(第一匝导线)；5-底部换位区；6-表面换位区；7-底位楔形垫；71-第一内圆弧；72-第一外圆弧；721-第一分段圆弧；722-第二分段圆弧；73-底位楔形垫头端；74-第一底线；8-表位楔形垫；81-第二内圆弧；811-第四分段圆弧；812-第三分段圆弧；82-第二外圆弧；83-表位楔形垫头端；84-第二底线；9-过渡导线；10-导线；11-最外层导线。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面将结合本发明的附图和具体实施例，对本发明作进一步清楚、完整的描述。

针对现有的变压器线圈生产过程中楔形垫设计中的问题，如底位楔形垫的设计主要是依据设计者的设计经验，设计随意性大，不同的设计者设计出的底位楔形垫的形状完全不同，以及底位楔形垫和表位楔形垫无法同步进行设计，表位楔形垫无法在线圈绕制前完成加工，且设计的底位楔形垫和表位楔形垫存在尺寸偏差大、配合度低等问题，本发明通过在对线圈进行模拟缠绕中实现楔形垫的设计，实现了楔形垫设计的标准化，并且实现了底位楔形垫和表位楔形垫的同步设计，通过模拟线圈可模拟绝缘件装配，因而楔形垫是根据线圈模拟缠绕后的实际位置来确定的，因此楔形垫的尺寸精准，与线圈导线的配合度好。本发明提供的楔形垫的设计方法，包括以下步骤：

根据线圈的尺寸在平面上确定模拟线圈的内径、外径、档位线、以及底部换位区和表面换位区；

在底部换位区与表面换位区之间的最内层导线位置确定底位楔形垫的截面形状；

根据底位楔形垫的截面形状，对线圈进行模拟缠绕以形成所述模拟线圈；

在模拟线圈的底部换位区与表面换位区之间的最外层导线位置确定表位楔形垫的截面形状。

本发明还提供一种楔形垫的制作方法，其根据上述楔形垫的设计方法分别制作出底位楔形垫和表位楔形垫。

本发明还提供一种底位楔形垫，其截面形状由第一底线、第一外圆弧和第一内圆弧合围而成，

第一底线为直线，其长度与线圈的导线厚度相等；

第一外圆弧包括第一分段圆弧和第二分段圆弧，第一分段圆弧与最内层导线的外圆同心同径；第二分段圆弧与第一分段圆弧同径不同心，且第二分段圆弧上的点比第一分段圆弧上的点更靠近第一内圆弧；第一分段圆弧的两端分别与第一底线和第二分段圆弧相接，第二分段圆弧的另一端与第一内圆弧相接；

第一内圆弧与线圈的内径同心同径。

本发明还提供一种表位楔形垫，其截面形状由第二底线、第二内圆弧和第二外圆弧合围而成，

第二底线为直线，其长度与线圈的导线厚度相等；

第二内圆弧包括第三分段圆弧和第四分段圆弧，第三分段圆弧与最外层导线的内圆同心同径，其两端分别与第二底线和第四分段圆弧相接；第四分段圆弧与设于底部换位区与表面换位区之间的最外层过渡导线的外圆同心同径；

第二外圆弧与最外层导线的外圆同心同径，其两端分别与第四分段圆弧和第二底线相接。

实施例1：

本实施例中公开一种楔形垫的设计方法，设计得到的楔形垫主要应用于变压器线圈绕制时的换位，所述楔形垫包括底位楔形垫和表位楔形垫。其包括以下步骤：

S1，根据线圈的尺寸在平面上确定模拟线圈的内径、外径、档位线、以及底部换位区和表面换位区。

具体来说，如图1所示，是根据所需绕制线圈的实际尺寸，在平面(俯视图)上通过对线圈进行模拟缠绕以形成模拟线圈。在所述平面上，通过CAD绘图软件，采用平面投影法可以分别画出模拟线圈的内径1、外径2、档位线3、以及底部换位区5和表面换位区6。

由于模拟线圈的径向截面即处于所述平面上，通过将导线10进行模拟缠绕，从而可得到模拟线圈。从模拟线圈的内径1开始，分层缠绕的导线10分别是第一匝导线、第二匝导线……第n匝导线，以此类推。本实施例中，如图1所示，模拟线圈的匝数为四。也就是说，第一匝导线即为模拟线圈的最内层导线4，第四匝导线即为模拟线圈的最外层导线11。因而，最内层导线4的内圆即为模拟线圈的内径1，最外层导线11的外圆即为模拟线圈的外径2。

需要说明的是，线圈的总匝数数量并不会影响所设计的楔形垫的形状。

其中，不同类型的线圈可能具有不同数量的档位线，但是对于型号一定的线圈，其档位线的数量通常可通过计算来唯一确定。档位线的数量具体可根据线圈的尺寸计算得到，其计算方式属于现有技术，这里不进行详述。并且需要说明的是，档位线的数量与本申请楔形垫的设计方法无关。

本实施例中，设定模拟线圈的档位线3的数量为32根，32根档位线沿线圈的圆周方向均布。

如图1所示，可以采用平面投影法，在俯视平面上以点O为圆心，分别以r和r+n*a为半径，分别画出模拟线圈的内径1和外径2，分别记为圆O₀和圆O_n；再以点O为圆心，以r+a为半径作圆，记为圆O₁，圆O₁为最内层导线的外圆。

其中：设定r为模拟线圈的半径，n为模拟线圈的总匝数，本实施例中n＝4，a为导线的厚度(即导线沿线圈径向方向的高度)。

然后按照技术要求的规定画出档位线3。由于本实施例中档位线的数目N＝32，即档位线3将模拟线圈平分为32份，每一档为1/32份。

本实施例中，线段A表示第一底部换位弯点，线段A′表示第二底部换位弯点。而第一底位换位弯点A和第二底位换位弯点A′从图1中看实际上各为一段线段，之所以称其为“点”，是因为从模拟线圈的主视图上看线段A上的所有点重合为一个点，同理，从模拟线圈的主视图上线段A′上的所有点也重合为一个点。

如图1、2所示，处于第一底位换位弯点A和第二底位换位弯点A′之间的部分即为底部换位区5，处于第一底位换位弯点A和第二底位换位弯点A′之间的那个档位线即为底部换位区所在档位线。

同理，线段B表示第一表面换位弯点，线段B′表示第二表面换位弯点。处于第一表面换位弯点B和第二表面换位弯点B′之间的部分为表面换位区6，处于第一表面换位弯点B和第二表面换位弯点B′之间的那个档位线即为表面换位区所在档位线。

本实施例中，底部换位区5和表面换位区6各自所在的档位线之间间隔四个档位。当然，两者之间的档位数也可以是其他数目，本实施例对此不作限定。

S2，在底部换位区与表面换位区之间的最内层导线位置确定底位楔形垫的截面形状。

本实施例中，如图4所示，所得到的底位楔形垫7的截面形状由第一底线74、第一外圆弧72和第一内圆弧71合围而成。

确定底位楔形垫7的截面形状具体包括如下步骤：

如图1、4所示，沿底部换位区5所在档位线，在模拟线圈的最内层导线位置画直线，得到第一底线74，第一底线74的长度与模拟线圈的导线10的厚度相等；

如图2所示，以模拟线圈的圆心为圆心，以最内层导线的外圆O₁为直径，从第一底线74开始向靠近表面换位区6的一侧(即逆时针方向)画弧，直至所画弧线与第一底部换位弯点A相交，将此交点设为第一交点E，将所画弧线设为第一外圆弧的第一分段圆弧721；如图3所示，再以第一交点E为旋转点，将最内层导线的外圆O₁向靠近表面换位区6的一侧旋转，在本实施例中即为向逆时针方向旋转，形成旋转后的圆弧线O′₁，直至圆弧线O′₁与模拟线圈的内径1相交，将此交点设为第二交点C，其中第二交点C可以为表面换位区所在档位线与其相邻档位线之间的任意一点，即第二交点C可以为点C₁(即表面换位区所在档位线与模拟线圈的内径的交点)与点C₂(即表面换位区所在档位线的相邻档位线与模拟线圈的内径的交点)之间的任意一点，然后对圆弧线O′₁进行修剪，并将最内层导线的外圆绕第一交点E旋转后处于第一交点E与第二交点C之间的弧段设为第一外圆弧的第二分段圆弧722；

将模拟线圈的内径处于第一底线74与第二交点C之间的弧段设为第一内圆弧71，从图4中可看出，第一内圆弧71的一端与第二分段圆弧722相接于底位楔形垫头端(与第二交点C重合)73，另一端与第一底线74相接；

将第一底线74、第一分段圆弧721、第二分段圆弧722和第一内圆弧71依次相连，就形成了底位楔形垫7的截面形状。

从设计角度来说，由于底位楔形垫头端73从图中来看(与第二交点C重合)为一个点，其厚度无限接近于零，但在实际生产过程中，如果底位楔形垫头端73的厚度太薄则容易折损，且对支撑的效果影响较小，因而可将第二交点C设为点C₁与点C₂之间的任意一点，这样就可对底位楔形垫头端73的厚度范围进行灵活设置，比如，可将底位楔形垫头端73的厚度设定为2～3mm之间。

根据实际操作可知，当点C的位置越靠近点C₁，则底位楔形垫头端73就会变得越薄越长，因而底部楔形垫7变得更易折损，且此时的位置变化将对线圈绕制的影响也非常小，基本可以忽略不计，因而本实施例中，优选第二交点C位于表面换位区所在档位线的相邻档位线上，即本实施例中优选第二交点C与点C₂重合。

待底位楔形垫的截面形状确定后，再设定底位楔形垫的高度，就可设计得到底位楔形垫7。通常可将底位楔形垫的高度设定为与线圈的导线宽度相等。

本实施例中，由于第一外圆弧72采用标准圆弧设计，通过对最内层导线的外圆O₁进行旋转、修剪，而得到第一外圆弧72，该设计所得到的第一外圆弧72在线圈绕制时可避免出现线圈导线在换位处的自然过渡段形成的轨迹不是标准圆弧的问题，从而可降低底位楔形垫的设计和加工的难度，便于进行线圈的绕制。

并且，由于底位楔形垫的第一内圆弧71与模拟线圈的内径1重合，这样就使得底位楔形垫7的第一外圆弧72可以采用标准圆弧旋转法进行设计，因而可以获得理想的圆弧位置和精确的圆弧尺寸。需要注意的是，由于第一外圆弧72采用两段圆弧相接形成，且用于形成第二分段圆弧722的旋转点位于第一底部换位弯点A上，从而可以保证底位楔形垫7能够对导线进行充分支撑，以对换位弯点进行充分保护，避免出现剪刀差。

S3，根据底位楔形垫的截面形状，对线圈进行模拟缠绕以形成所述模拟线圈。

本实施例中，模拟线圈的绕制方向为左绕，即导线沿顺时针方向绕制。需要说明的是，线圈的绕制方向对本实施例的设计方法无影响，不论线圈的绕制方向为左绕还是右绕，均可以采用本实施例中的设计方法来制作楔形垫。

在所形成的模拟线圈中，处于底部换位区5与表面换位区6之间的导线称为过渡导线9。本实施例中，过渡导线9从内向外绕有三层，此三层过渡导线9依次绕制在底位楔形垫的第一外圆弧72上，因而过渡导线9与第二分段圆弧722同心。

在对线圈进行模拟缠绕时应遵循导线自然过渡原则，不同圆弧过渡处可采用切线连接，以提高线圈表面平整度。此外，底部楔形垫的尺寸应给正偏差，表位楔形垫的尺寸应给负偏差，以提高绝缘件的配合度，减少绝缘件的重复配制，提高生产效率。

S4，在模拟线圈的底部换位区与表面换位区之间的最外层导线位置确定表位楔形垫的截面形状。

具体来说，当模拟线圈模拟绕制完毕后，在其最外层导线11的底部换位区与表面换位区之间会形成一个空缺，对所述空缺进行填充，填充后形成的填充部分即构成表位楔形垫8的截面形状。可见，当底位楔形垫7的形状确定后，则表位楔形垫8的形状也是确定的。

如图1所示，对空缺进行填充后形成的填充部分即构成表位楔形垫的形状，如图5所示，表位楔形垫8由第二底线84、第二内圆弧81和第二外圆弧82合围而成。

第二底线84为直线，设于表面换位区所在档位线上，并处于模拟线圈的最外层导线位置，其长度与模拟线圈的导线厚度相等；

第二内圆弧81包括第三分段圆弧812和第四分段圆弧811，第三分段圆弧812与最外层导线的内圆同心同直径，其两端分别与第二底线84和表面换位区所在档位线的相邻档位线相接；第四分段圆弧811与设于底部换位区5与表面换位区6之间的最外层过渡导线(即第三层过渡导线)的外圆同心同直径，其两端分别与第三分段圆弧812和最外层导线的外圆相接，两者的相接点为点D，点D即构成表位楔形垫头端83(如图5所示)；

第二外圆弧82与最外层导线的外圆同心同直径，其两端分别与第四分段圆弧811和第二底线84相接，第二外圆弧82与第四分段圆弧811的相接点为点D。

由于点C的位置可在点C₁和点C₂之间进行确定，因而第三分段圆弧812和第四分段圆弧811的连接点位置将发生变化。其位置不需特意控制，因为该位置可在线圈模拟缠绕的过程中自然形成。同时，点D的位置界于底部换位区所在档位线及其相邻档位线之间的模拟线圈的外径圆弧上，其位置不需特意控制，因为该位置可在线圈模拟缠绕的过程中自然形成。

本实施例中，由于表位楔形垫的形状是按照底位楔形垫而得到的，当点C与点C₂重合时，则底位楔形垫缺少的部分需要在由表位楔形垫进行填充，因此表位楔形垫的第三分段圆弧812相应变长，其与第四分段圆弧811的相接处延伸至表面换位区所在档位线的相邻档位线上；当点C与点C₁重合时，底位楔形垫没有缺少的部分，则此时表位楔形垫的第三分段圆弧812的长度为零。

待表位楔形垫8的截面形状确定后，再通过设定表位楔形垫的高度，就可得到表位楔形垫8。通常可将表位楔形垫8的高度设定为与线圈的导线宽度相等。

可见，在底位楔形垫7确定以后，本实施例中的表位楔形垫8不需要额外进行设计，只要对模拟线圈的表面导线的空缺处进行填充，形成的填充部分的尺寸就是表位楔形垫的实际尺寸。另外，采用本实施例中的方法得到的表位楔形垫与线圈的实际绕制过程中完全一致，因而能够与底位楔形垫同时进行制作，不需要进行二次制作，且其绝缘件配合误差小，使得线圈制造过程质量可靠，外形美观。

本实施例中的设计方法，主要可采用CAD软件平台来设计楔形垫，并通过线圈模拟绕制方法，从而获得底位楔形垫和表位楔形垫的形状。该方法通过将楔形垫设计、线圈模拟绕制、楔形垫绝缘件模拟装配等环节相结合，实现了底位楔形垫和表位楔形垫的同时设计，使其在线圈绕制之前就能完成设计和加工，避免在线圈绕制的实际操作过程中进行二次配制加工，可节约生产周期，提高工作效率，降低生产成本；同时，所得到的楔形垫的尺寸精确度高，在实际的线圈绕制过程中，其绝缘件配合度高，产品质量好，在线圈实际绕制中采用本实施例中设计得到的楔形垫，由于底位楔形垫的结构中包括有两段不同心的圆弧，并对换位弯点进行了充分保护，可进行换位支撑的防护，避免换位剪刀差，即可以预防线圈换位时的剪刀差，从而可以提高线圈产品绕制的质量；而对于表位楔形垫，由于其可按照线圈模拟绕制后的实际情况而获得，因而无需二次设计，节省了设计成本。

实施例2

本实施例中公开一种楔形垫的制作方法，具体是根据实施例1中的楔形垫的设计方法，分别制作出底位楔形垫和表位楔形垫。

其中，底位楔形垫7和表位楔形垫8的宽度均与线圈的导线宽度相等。

由于在楔形垫的设计过程包括了对楔形垫的尺寸设计、线圈模拟缠绕以及楔形垫绝缘件的模拟装配，因此根据设计尺寸制作的最终的楔形垫产品的尺寸准确，绝缘件配合度较高，楔形垫对导线换位弯点的防护全面，可避免出现剪刀口，产品质量可靠。

实施例3

如图4所示，本实施例提供一种底位楔形垫7，其截面形状由第一底线74、第一外圆弧72和第一内圆弧71首尾相接合围而成。其中：

第一底线74为直线，其长度与线圈的导线厚度相等，第一底线74构成底位楔形垫的底端；

第一外圆弧72包括第一分段圆弧721和第二分段圆弧722，第一分段圆弧721与线圈的最内层导线的外圆同心同直径；第二分段圆弧722与第一分段圆弧721同直径但不同心，且第二分段圆弧722上的点比第一分段圆弧上的点更靠近第一内圆弧71；第一分段圆弧721的两端分别与第一底线74和第二分段圆弧722相接，第二分段圆弧722的另一端与第一内圆弧71相接，此相接位置即构成底位楔形垫头端73；

第一内圆弧71与线圈的内径1同心同直径。

其中，第一分段圆弧721的弦长等于第一底线74与第一底部换位弯点A之间的距离，第二分段圆弧722的弦长小于底部换位区所在档位线与表面换位区所在档位线之间的间距并大于底部换位区所在档位线的相邻档位线与表面换位区所在档位线的相邻档位线之间的距离。

实施例4

如图5所示，本实施例公开一种表位楔形垫8，其截面形状由第二底线84、第二内圆弧81和第二外圆弧82首尾相接合围而成。其中：

第二底线84为直线，其长度与线圈的导线厚度相等，第二底线84构成表位楔形垫的底端；

第二内圆弧81包括第三分段圆弧812和第四分段圆弧811，第三分段圆弧812与线圈的最外层导线的内圆同心同径，其两端分别与第二底线84和第四分段圆弧811相接；第四分段圆弧811与设于底部换位区与表面换位区之间的最外层过渡导线的外圆同心同径；

第二外圆弧82与线圈的最外层导线的外圆同心同径，其两端分别与第四分段圆弧811和第二底线84相接，第二外圆弧82与第四分段圆弧811相接的位置即构成表位楔形垫头端83。

其中，第三分段圆弧812的弦长小于或等于第二底线84与表面换位区所在档位线的相邻档位线之间的距离，第三分段圆弧812最小可等于零；第四分段圆弧811的弦长小于底部换位区所在档位线与表面换位区所在档位线之间的距离并大于表面换位区所在档位线的相邻档位线与底部换位区所在档位线的相邻档位线之间的距离。

可以理解的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，然而本发明并不局限于此。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变形和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种楔形垫的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据线圈的尺寸在平面上确定模拟线圈的内径、外径、档位线、以及底部换位区和表面换位区；

在底部换位区与表面换位区之间的最内层导线位置确定底位楔形垫的截面形状；

根据底位楔形垫的截面形状，对线圈进行模拟缠绕以形成所述模拟线圈；

在模拟线圈的底部换位区与表面换位区之间的最外层导线位置确定表位楔形垫的截面形状；

底位楔形垫的截面形状由第一底线、第一外圆弧和第一内圆弧合围而成，

在底部换位区与表面换位区之间的最内层导线位置确定底位楔形垫的截面形状，具体包括如下步骤：

沿底部换位区所在档位线，在模拟线圈的最内层导线位置画直线，得到第一底线，第一底线的长度与模拟线圈的导线厚度相等；

以模拟线圈的圆心为圆心，以最内层导线的外圆为直径，从第一底线开始向靠近表面换位区的一侧画弧，直至所画弧线与底部换位弯点相交，将此交点设为第一交点，将所画弧线设为第一外圆弧的第一分段圆弧；再以第一交点为旋转点，将最内层导线的外圆向靠近表面换位区的一侧旋转，直至与模拟线圈的内径相交，此交点设为第二交点，第二交点为表面换位区所在档位线与其相邻档位线之间的任意一点，将最内层导线的外圆绕第一交点旋转后处于第一交点与第二交点之间的弧段设为第一外圆弧的第二分段圆弧；

将模拟线圈的内径处于第一底线与第二交点之间的弧段设为第一内圆弧，则第一内圆弧的一端与第二分段圆弧相接，另一端与第一底线相接；

将第一底线、第一分段圆弧、第二分段圆弧和第一内圆弧依次相连，形成底位楔形垫的截面形状。

2.根据权利要求1所述的楔形垫的设计方法，其特征在于，第二交点位于表面换位区所在档位线的相邻档位线上。

3.根据权利要求1或2所述的楔形垫的设计方法，其特征在于，在模拟线圈的底部换位区与表面换位区之间的最外层导线位置确定表位楔形垫的截面形状，具体包括如下步骤：

模拟线圈的最外层导线的底部换位区与表面换位区之间具有空缺，对空缺进行填充后形成的填充部分即构成表位楔形垫的截面形状。

4.根据权利要求3所述的楔形垫的设计方法，其特征在于，填充部分形成的表位楔形垫由第二底线、第二内圆弧和第二外圆弧合围而成，

第二底线为直线，设于表面换位区所在档位线上，并处于模拟线圈的最外层导线位置，其长度与模拟线圈的导线厚度相等；

第二内圆弧包括第三分段圆弧和第四分段圆弧，第三分段圆弧与最外层导线的内圆同心同径，其两端分别与第二底线和表面换位区所在档位线的相邻档位线相接；第四分段圆弧与设于底部换位区与表面换位区之间的最外层过渡导线的外圆同心同径，其两端分别与第三分段圆弧和最外层导线的外圆相接；

第二外圆弧与最外层导线的外圆同心同径，其两端分别与第四分段圆弧和第二底线相接。

5.一种楔形垫的制作方法，其特征在于，根据权利要求1-4任一项所述的楔形垫的设计方法分别制作出底位楔形垫和表位楔形垫；

其中，底位楔形垫和表位楔形垫的宽度与线圈的导线宽度相等。

6.一种底位楔形垫，其特征在于，所述底位楔形垫采用权利要求1或2所述的楔形垫的设计方法制成。

7.根据权利要求6所述的底位楔形垫，其特征在于，第一底线为直线，其长度与线圈的导线厚度相等；

第一外圆弧包括第一分段圆弧和第二分段圆弧，第一分段圆弧与最内层导线的外圆同心同径；第二分段圆弧与第一分段圆弧同径不同心，且第二分段圆弧上的点比第一分段圆弧上的点更靠近第一内圆弧；第一分段圆弧的两端分别与第一底线和第二分段圆弧相接，第二分段圆弧的另一端与第一内圆弧相接；

第一内圆弧与线圈的内径同心同径。

8.根据权利要求7所述的底位楔形垫，其特征在于，第一分段圆弧的弦长等于第一底线与底部换位弯点之间的距离，第二分段圆弧的弦长小于底部换位区所在档位线与表面换位区所在档位线之间的距离，并大于底部换位区所在档位线的相邻档位线与表面换位区所在档位线的相邻档位线之间的距离。

9.一种表位楔形垫，其特征在于，所述表位楔形垫根据权利要求3或4所述的楔形垫的设计方法制成。

10.根据权利要求9所述的表位楔形垫，其特征在于，表位楔形垫的截面形状由第二底线、第二内圆弧和第二外圆弧合围而成，

第二底线为直线，其长度与线圈的导线厚度相等；

第二内圆弧包括第三分段圆弧和第四分段圆弧，第三分段圆弧与最外层导线的内圆同心同径，其两端分别与第二底线和第四分段圆弧相接；第四分段圆弧与设于底部换位区与表面换位区之间的最外层过渡导线的外圆同心同径；

第二外圆弧与最外层导线的外圆同心同径，其两端分别与第四分段圆弧和第二底线相接。

11.根据权利要求10所述的表位楔形垫，其特征在于，第三分段圆弧的弦长小于或等于第二底线与表面换位区所在档位线的相邻档位线之间的距离，第四分段圆弧的弦长小于底部换位区所在档位线与表面换位区所在档位线之间的间距，并大于表面换位区所在档位线的相邻档位线与底部换位区所在档位线的相邻档位线的距离。

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