CN110088861B - 用于生产绕组元件的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于由供给线材尤其是圆铜线生产绕组元件的方法和装置，所述方法和装置允许经济且灵活地生产绕组元件，当随后在电气工程领域中用作安装在定子中的线圈或电感器时，保证最高可能性的沟槽填充因子。为此，线材被卷绕成三维形状，并同时改变线材的横截面，由此，有利地避免用于线材的三维卷绕以及线材的横截面改变的分立的方法步骤并因此的工具布置。

Description

用于生产绕组元件的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于由线材生产绕组元件，诸如由圆铜线制成的电工线圈，的方法和装置。

背景技术

为了提高电机(诸如发电机和电动机)和其他功率部件(诸如变压器和电感器)的性能，由圆线制成的线圈越来越多地被替换为矩形线材或其他横截面适合的线材。填充因子，即线材横截面与整个绕组空间的比率，由于分封化圆线中的几何条件而被限制为最大值仅约55％，通过这种横截面适应则可以增加到大约90％的数量级。

从示出插入到电机的定子中的若干线圈的图13中，可清楚地看出沟槽填充因子的显著增加。图13的附图的右半部分中示出的粗放卷绕的圆线2的线圈表现出较差的沟槽填充(并因此低填充因子)。由于线材2的圆形形状，在线圈的各个匝之间或相邻线圈之间填充空气的间隙是不可避免的，这导致相对差的电参数。图13的附图的左半部分中，示出由扁平线9卷绕的线圈获得线圈内和相邻线圈之间的气隙更少的明显更好的沟槽填充(并因此高填充因子)。这导致各电气部件的更高效率。此外，来自绕组的散热得到显著改善。线圈的功率部分的更好散热转而导致各电气部件的性能的提高。

然而，上述扁平线圈的缺点是这种线圈仍然非常复杂，因此生产起来非常昂贵。DE10 2013 012 659 A1在其上下文中描述了一种方法，其中将带状或线状半成品预卷绕成具有一个或多个绕组的线圈，然后将该预卷绕的线圈拧入到布置在彼此的顶部上的多个环形段制成的压花工具中。通过将压花工具的各段一起移动，预卷绕线圈的所有绕组受到沿线圈绕组轴线方向作用的轴向压力的作用，并且线材横截面由此以期望方式成形。

与通过铸造技术或高度复杂接合工艺的高能量线圈生产相比，在该高度复杂接合工艺中，不同横截面的各绕组仅在彼此分离的成型步骤中生产然后被接合在一起，DE 102013 012 659 A1确实提供了一种更有效且因此更便宜的制造复杂线圈形状的方法。然而，制造过程的两阶段属性(需要预先卷绕和单独的压花步骤)和所需的压花工具(由轴向地堆叠布置的若干段组成)的复杂性，使得经济且灵活的线圈生产变得困难。对于长生产时间和加工成本是不可接受的线圈的原型设计和小批量生产尤其如此。

鉴于上述缺点，本发明的目的是提供一种方法和装置，利用该方法和装置，可以由线材(特别是圆铜线)以经济且灵活的方式生产线材具有高填充因子的绕组元件(后来用作例如电线圈)。

发明内容

关于该方法，该目的通过一种由具有独立权利要求1、10或13的特征的由供给线材生产绕组元件的方法来满足。关于该装置，该目的通过一种由具有独立权利要求4、11或16的特征的由供给线材生产绕组元件的装置来满足。

与现有技术及其所教导的复杂的多阶段成形技术相比，通过上述方法和上述装置同时进行和/或采用高度简单构造的工具进行给予绕组元件其期望的三维形状(具有几个叠置卷绕且螺旋形成的匝)的卷绕处理以及线圈线材的横截面变形，因此，可以一步地和/或以极其简单和灵活的制造过程来经济地生产展现出高填充因子并且几乎没有(如图13的附图的左半部分中所示的)性能降低气隙的绕组元件。

附图说明

图1A和图1B以示意性侧视图和俯视图示出了根据本发明的用于使用心轴生产绕组元件的装置的第一实施例；

图2A和图2B以示意性侧视图和俯视图示出了根据本发明的用于使用心轴生产绕组元件的装置的第二实施例；

图3A和图3B以示意性侧视图和俯视图示出了根据本发明的用于使用心轴生产绕组元件的装置的第三实施例；

图4和图5以示意性纵向剖视图示出了根据本发明的用于使用模具生产绕组元件的装置的两个可选实施例；

图6和图7以示意性纵向剖视图示出了根据本发明的用于使用具有固定沟槽的心轴生产绕组元件的装置的两个可选实施例；

图8和图9以横向剖视图示出了在根据图6和图7的本发明的装置中使用的多部分心轴的两个可选实施例；

图10A和图10B以示意性纵向剖视图示出了根据本发明的用于使用具有柔性沟槽的心轴生产绕组元件的装置的两个可选实施例；

图11和图12在插入件的区域中以放大的纵向剖视图示出了图10A和图10B中所示装置的进一步开发的两个替代实施例；并且

图13示出了当在电机的定子中使用由圆线(图的右半部分)或扁平线(图的左半部分)制成的线圈时的沟槽填充的比较。

具体实施方式

图1A和图1B、图2A和图2B、图3A和图3B、图6和图7的实施例中所示的方法是当围绕转动心轴1、11、21、31(其表示由此得到的绕组元件7、17、27、37的内部)卷绕具有圆形或其他形状(例如，椭圆形或矩形)的初始截面的线材2(特别是铜线)时，通过使用成形工具(例如，分段辊3、3a、3b、13)将供给线材2在横截面方向转变为期望的形状(例如，梯形形状)。

同时进行的绕组元件7、17、27、37的卷绕以及供给线材2的横截面变形，可以通过附图中所示的装置来实现。根据图1A和图1B的第一装置以侧视图和与其垂直的俯视图示出。该装置包括心轴1，径向突出的固定肩部4形成在心轴1上。心轴1和肩部4在卷绕过程期间通过驱动器(未示出)移动以绕它们的纵向轴线旋转。同时，心轴1和肩部4在卷绕操作期间在纵向上(即，在平行于旋转轴线的方向上)向下滑动，线材每转一圈，沿箭头的方向向下滑动矩形线材横截面的高度。

由于心轴1的旋转运动和前进运动的这种叠加，线材2在张力作用下螺旋地卷绕以形成期望的绕组元件7。围绕其中心纵向轴线旋转的基本上圆柱形截面的辊子3设置用于同时改变横截面。旋转分节辊3布置成使得改变横截面的成形力在卷绕点P1处，即在线材2围绕心轴1弯曲的点处，施加在线材2上。分节辊3成角度地设置，即分节辊3的中心旋转轴线和心轴1的中心旋转轴线彼此之间形成锐角，其中分节辊3的旋转方向在俯视图中(如图1B所示)指向与心轴1的旋转方向相反的方向。

另外或除设置有固定肩部4的心轴1的前进运动之外，分节辊3也可以执行定向为平行于心轴1的纵向轴线的前进运动(并且因此得到绕组元件7)，该前进运动(在心轴1和分节辊3同时运动的情况下)在与心轴1的前进运动相反的方向上进行。由于心轴1和/或分节辊3的前进运动，确保了分节辊3总是在心轴1的外表面上线材2的卷绕点P1处施加成形力，从而改变线材横截面。与改变横截面的压花力同时作用在预卷绕线圈的所有匝上的压花工具(如DE 10 2013 012 659 A1)相比，在根据本发明的装置中由成形工具(当前：旋转分节辊3)在卷绕点P1处施加的成形力受到限制，使得在根据本发明的装置中有利地仅需要小的成形力和力矩。

在横截面为圆形的心轴1、11的情况下，同时卷绕三维绕组元件形状并改变供给线材横截面的概念仅需要心轴1、11的纯旋转运动。在横截面为矩形的心轴1的情况下，需要心轴1、11和/或分节辊3a、3a、3b的额外平移进给运动。

然而，根据图2A和图2B的工具组件与根据图1A和图1B的工具组件的不同之处仅在于运动方面。径向突出的肩部14不是固定的，而是在纵向方向上相对于心轴1能滑动。结果，在卷绕处理期间，心轴11和分节辊3固定在它们的位置，并且仅围绕它们的中心纵向轴线进行旋转运动。在卷绕处理的过程中，随着绕组元件7的长度增加，肩部14从心轴11的面侧(face side)连续地向后移动。线材2围绕心轴11的卷绕点P2因此总是形成为在心轴11的面侧(在图2A中在顶部)静止，在卷绕点P2上同时也发生横截面变化。

根据图3A和图3B的工具组件具有在结构上类似于先前参考图2A和图2B描述的构造。据此，肩部14再次安装成相对于心轴11在纵向方向上可滑动，使得卷绕点P2在图3A中所示的心轴11的上表面侧总是保持静止，其有利的结果是，分节辊3a以及心轴11能够在其纵向方向位置中以固定方式引导。由于进行的线材供给和绕组元件7自可移动肩部14起在纵向方向上的匝数增加而产生的前进运动，得以始终确保线圈14的轴向支撑，以引起供给的圆线2在分节辊3的压力作用下在卷绕点P2处的局部受限的横截面形成。

与根据图2A和图2B的实施例的唯一结构差异在于，根据图3A和图3B，沿着心轴11的外周向安装了不仅一个，而是两个分节辊3a、3b。第一旋转分节辊3a具有与在前述实施例中使用的分节辊3相同的布置和定向。因此，该第一分节辊3a的中心旋转轴线也与心轴11的旋转轴线(并因此与绕组元件17的卷绕轴线)成角度地延伸，产生了改变线材横截面的成形力，这是因为供给的线材2在压力下分别在分节辊3a的外周向表面、心轴11的外周向表面和肩部14的表面或卷绕在肩部14上的最后一匝之间经过。横截面的改变直接发生在心轴11的外周向表面上的卷绕点P2处。

在根据图3B的俯视图中看到，第二分节辊3b相对于第一分节辊3a以约90°的角度偏移。通过使用该第二分节辊3b，可以对线材横截面的横截面形状进行额外的成形操作。这种额外的成形操作可以是例如边缘圆形化或者形成冷却突片或者形成压纹(以实现增强效果)或沟道(以形成流体引导件)。

利用图3A和图3B所示的工具组件生产锥形绕组元件17，该锥形绕组元件17具有在线材纵向方向上连续变化的梯形线材横截面。绕组元件17的这种锥形构造对于将优选没有气隙的线圈安装到梯形沟槽中是特别有利的，因为它们通常存在于定子的极齿之间(参见图13)。为了使绕组元件17具有适合于该安装情况的锥形外表面，除了围绕其纵向轴线的旋转运动之外，分节辊3a还在心轴11(同样围绕其纵向轴线旋转)的方向上执行调节运动，因此，随着卷绕进行并且肩部14因此前进运动而产生了线圈外径的连续减小。第二分节辊3b也能够以如下这种方式适应第一分节辊3a在心轴的径向方向上进行调节：通过该第二分节辊3b额外地引入到线材料中的变形(例如，沟道、卷边等)的位置适合于锥形地缩减线圈元件外径。通过由肩部14和分节辊3a、3b进行的平移运动的方向和速度的数字控制，可以在待生产的绕组元件17中产生几乎任何凸形或凹形外轮廓。

图1a至图5各自示例性地示出了用于生产具有同心圆匝(如在俯视图中所见)的绕组元件7、17的装置。然而，分别通过心轴1、11或模具5a、5b的相应横截面构造，根据本发明的装置也可以容易地用于生产具有非圆形的、特别是大致矩形匝(如在俯视图所见)的线圈。

在卷绕处理开始时，在图1A至图3B的三个实施例中的每一个中实现供给圆线2的横截面变形，其中线材2在压力下被抽拉穿过形成在分节辊3的带槽外周向表面、肩部4、14的面侧(在图中朝上)以及心轴1、11的外周向表面(特别参见图2A)之间的开口。以这种方式，供给圆线2在卷绕处理期间形成为具有矩形线材横截面的扁平线。根据图13，当使用绕组元件7、17作为线圈时，这种线材横截面确保了电机的沟槽中的导电线材的非常高的填充因子。随着进行线材供给并增加匝数，圆线2不再直接压靠肩部4、14的表面用于横截面变形，而是压靠前一匝的表面(特别参见图1A和图3A)。然而，肩部4、14总是形成在卷绕点P1、P2处发生的横截面变形所需的支撑，用于接收沿轴向方向作用的按压力。

特别是在大型电工线圈的生产中，有利地使用图4中所示的装置。此处的线材2不再卷绕在旋转心轴1、11的外周向表面上，而是压靠在模具5a、5b的内周向表面上，并通过模具5a、5b围绕其中心纵向轴线进行的旋转运动而沿着模具5a、5b的内周向表面螺旋卷绕成期望的三维绕组元件几何形状。

为了压靠模具5a、5b的内周向表面，再次使用分节辊3，该分节辊3绕其纵向轴线旋转并且使其纵向轴线相对于模具5a的纵向轴线成角度地设定。模具的内周向表面(更准确地说是模具构件5a的内周向表面)相应地成角度地构造，以便形成具有锥形外表面和在绕组元件纵向方向上连续变化的相应的梯形线材横截面的绕组元件17。

与前面的实施例中已经呈现的内容一样，图4中作为圆铜线2供给的导体的横截面变形直接发生在卷绕点P3处，即在供给铜线2弯曲到模具5a、5b的内周向表面上的点处。通过在分节辊3的外周向表面和模具5a、5b的内周向表面之间按压圆铜线2来执行横截面变形。为了不仅在径向上而且还在轴向方向上提供横截面变形所需的支撑，模具5a、5b在其内周向表面上设置有径向向内突出的肩部24。为此，模具形成为两部分，以其内周表面代表所生产的绕组元件17的径向边界的第一模具构件5a以及形成肩部24的第二模具构件5b。所产生的绕组元件17的第一(最下)匝靠在该肩部24上。

与图3A和图3B相对应，图4中提出的用于生产具有大弯曲半径的大线圈的模具5a、5b的使用还能够以如下这种方式进一步发展：第二分节辊3b布置在用于在卷绕点P3处的线材2的横截面变形的第一分节辊3a的下游，以在卷绕处理期间在线材横截面上执行额外的成形操作。这种进一步的发展通过图5是显而易见的，其中设置了第二分节辊3b(在俯视图中，相对于第一分节辊3a偏移了约90°的角度)，其使得线材横截面在卷绕处理期间经受额外的成形操作(例如，为了引入卷边状凹陷以便实现增强效果或提供用于流体引导的沟道)。

代替在图1A至图5中示例性示出的、成角度设定的旋转分节辊3、3a、3b，能够使用适于在卷绕处理期间在卷绕点P1、P2、P3或下游点处在形状上改变供给线材2横截面的任何其他的成形工具(例如，冲头、辊子)。根据上述图1A至图5的在心轴1、11或模具5a、5b分别与分节辊3、3a、3b之间的相对设定角度在此可以被选择性地调节，使得回弹效果等得到补偿和平衡。

对于图6和图7中所示的装置还有，根据图1A至图3B的具有圆形初始横截面的导电线材2(特别是铜线)在卷绕处理期间围绕心轴21、31卷绕并填充所得线圈的内部，并且同时通过使用成形工具(即，绕其纵向轴线旋转的分节辊3)使导电线材2在导体横截面方面呈现期望的形状(当前：梯形形状))。而且，在图6和图7中，根据上述实施例卷绕线材并改变其横截面形状也同时发生。

然而，在前述实施例的进一步发展中，相应的固定螺旋沟槽10、20在心轴21、31的外周向表面上形成在根据图6和图7的两个装置中，在卷绕处理期间，在心轴21、31旋转的同时，线材2被抽拉/卷绕到该固定螺旋沟槽10、20中。沟槽21、31具有对应于待生产的绕组元件27、37的线材横截面的矩形横截面，其纵向尺寸指向心轴21、31的纵向方向并且宽度尺寸指向心轴21、31的径向方向。通过使用在心轴21的径向方向上应用的成形工具13，圆线2被压入沟槽中，从而被给予对应于沟槽横截面的矩形横截面。成形工具13的径向调节运动在图6中用粗黑色运动箭头表示。在根据图6和图7的本发明的装置中，绕其中心纵向轴线旋转的分节辊13再次用作成形工具，然而，在此心轴21、31和分节辊13的纵向轴线(旋转轴线)彼此平行地对齐。

由于分节辊13的旋转速度适合于心轴21、31的旋转速度，卷绕操作不受分节辊13影响，然而，分节辊13由于其调节运动而经由外表面向圆线2传递必要的按压力用于在沟槽10、20中形成线材横截面。因此，图6和图7中的分节辊13和沟槽10、20类似用作冲压和模具，用于线材横截面从初始圆形到期望的矩形形状的局部成形。未明确示出但在本发明的含义内的是，对沟槽10、20在向外开口侧上设置入口斜面或入口圆度，从而便于利用分节辊13将线材压入沟槽10、20中。

对应于图1A至图5的装置，图6和图7的装置还提供了使用单个工具组件在连续处理中同时产生绕组元件27、37的三维卷绕形状和线材2的横截面形状的可能性。与卷绕和随后的模具成形相比，因此省略了模具，但是其仍然可以用于校准根据图6和图7生产的绕组元件27、37。出于以下原因实现了绕组元件27、37的生产的高度灵活性：资源消耗低(仅需要提供心轴21、31和分节辊13)，制造装置以相对简单的方式配置，以及成形工具(分节辊13)的定位和轨迹运动的可能的数字可控性。结果，制造过程也可以针对相对较小的量以经济的方式使用，因为由于定制产品的趋势经常遇到相对较小的量。

利用图6的装置生产的、其线材截面具有比长度尺寸更大的宽度尺寸的绕组元件27需要对心轴21中的沟槽表面进行适当的涂覆或润滑，以帮助沟槽10中的线材的材料流动。相比之下，图7中示意性地示出的、在卷绕的线材的横截面中(并因此在沟槽20的横截面中)具有比长度尺寸更小的宽度尺寸的变型在技术上更容易实现，这是因为存在用于线材的更小的流动路径并且可以省去涂层或润滑剂的使用。

在图6和图7中所示的同时的初始圆线2的卷绕处理和横截面成形完成之后，获得具有矩形扁平线材横截面的绕组元件27、37，其紧贴地接收在卷绕心轴21、31的螺旋沟槽10中。在圆柱形卷绕的绕组元件27、37的情况下，该线圈27、37可以简单地从心轴21、31拧下。然而，如果要生产偏离理想圆柱形状的绕组元件，则要将卷绕心轴21、31配置成拆卸成几个部分，因为线圈27、37可以仅通过拆卸卷绕心轴21、31而不变形地从该卷绕心轴21、31移除。

图8和图9分别示出了用于使用根据图6或图7的装置生产(在俯视图中)矩形卷绕的绕组元件27、37的绕组心轴21、31的多部分实施例。图8以垂直于心轴纵向轴线的剖视图示出了心轴21、31，当绕组元件27、37的卷绕线材在卷绕头的区域中横截面没有变化时，可以使用这样的心轴21、31。在这种情况下，配置具有三部分的心轴21、31就足够了。然而，如果在线圈27、37的卷绕头的区域中也对线圈横截面成形，那么心轴21、31将被分成更复杂的形状并且被构造成例如5部分心轴21、31的形状，如图9所示。

利用根据本发明的参照图1A至图9描述的用于生产绕组元件7、17、27、37的方法的上述实施例实现了时间节省效果并因此实现了成本节省效果，因为线材2卷绕在心轴1、11、21、31上的同时其横截面从圆形变为非圆形(例如，矩形或梯形)形状。因此，一方面不需要用于三维绕组的分离的方法步骤以及因此分别的工具组件，另一方面不需要用于线材的横截面变化的分离的方法步骤以及因此分别的工具组件，这有利地不仅导致显著减少生产时间，而且减少了用工具加工的成本。

然而，当使用没有或具有固定沟槽10、20的心轴1、11、21、31时存在缺点，这可以通过使用柔性沟槽30来补救。因此，根据本发明的用于生产电线圈47的装置的替代实施例以该方法的时间上连续的阶段在图10A和图10B中示出。该装置包括心轴41，其具有直径扩大的头部件49，其中螺旋压缩弹簧50在其整个长度上被推到心轴41上并且以其端部在轴向方向上抵着头部件49上来进行支撑，因此结果心轴41无缝地填充压缩弹簧50的内部几何形状。

压缩弹簧50用作成形工具，以将线材横截面转换成期望的矩形扁平几何形状。为此目的，压缩弹簧50由具有矩形横截面轮廓的弹性线材制成，其中弹簧体的各个匝以间隔的方式卷绕。结果，与心轴41分开的具有矩形横截面的柔性螺旋沟槽30形成在压缩弹簧50的匝之间，并用于接收待卷绕在心轴41周围的导电线材2。

根据图10A，当在心轴41的转动期间压缩弹簧50松弛(即，在压缩弹簧50的匝之间具有最大加宽的沟槽30)时可以得到足够的间隙，用于将供给圆线2拉入/卷绕到由压缩弹簧50形成的沟槽30中。其上安装有压缩弹簧50并且圆线2卷绕在其中的心轴41随后以几乎精确的配合插入中空圆柱形套筒8(其代表最广泛意义上的模具)。然后通过套筒形冲压工具(未图形再现)沿箭头的方向施加压缩压缩弹簧50的力。结果，在压缩弹簧50的匝之间的绕组元件47的线材横截面从其初始圆形横截面(根据图10A)压制成形为期望的矩形最终横截面(根据图10B)。理想地，在该成形操作中也直接形成接触区域，以使绕组元件47取得即可安装的最终形状。

利用根据图10A和图10B的装置，可以生产绕组元件47，其在俯视图中(平行于线圈纵向轴线)具有任何期望的形状，即不仅具有圆形而且例如具有矩形绕组形状。为此目的，只有心轴41、压缩弹簧50、套筒8和冲压工具必须各自具有垂直于其纵向轴线的相应横截面构造。

使用图10A和图10B所示的、具有安装在心轴41上用于实现柔性螺旋沟槽30的螺旋压缩弹簧50的工具装置时-在俯视图中见到圆形线圈几何形状的情况下-在对线材2卷绕并成形之后，移除完成的绕组元件47可以简单地实现，绕组元件47被从类似于螺纹的压缩弹簧50拧出。在具有偏离圆形形状的几何形状的情况下，可以取出心轴41并且从压缩弹簧50侧向地移除绕组元件47。

绕组元件47的锥形外部几何形状可以在横截面成形处理期间通过压缩弹簧50和用于引导压缩弹簧50的工具部件(例如根据图10B的套筒8)的相应几何构造来实现。理想地，成形处理从工具的宽边开始。在该上下文中，建议在成形处理之前对线材2进行热处理，以获得具有为此期望的成形性能的锥形成形。

为了在图10A和图10B中所示的压缩弹簧50的各个轴向相邻的匝之间的线材横截面的变形处理中，便利线材在心轴41的径向方向上的流动，可以为压缩弹簧50的各匝提供润滑剂或涂层。通过调节在压缩弹簧50的线材纵向方向上可变的润滑剂或涂层以及在成形处理期间不均匀地产生的摩擦，也可以选择性地影响径向方向上的材料流动以获得-在俯视图中-期望的绕组元件几何结构，例如圆锥形的绕组元件。

尽管根据图10A和图10B以连续步骤进行卷绕和横截面成形处理，但是仍然存在优于现有技术的显著优点：可以省去昂贵的专用工具(例如DE 10 2013 012 659 A1中提出的复杂压花工具)。相反，根据本发明的装置在其构造上非常简单和通用。

与根据图6和图7的、使固定沟槽10、20形成在心轴21、31的外周向表面中的解决方法相比，使用具有柔性沟槽30的压缩弹簧50具有进一步的优点：也可以生产具有偏离理想矩形形状的线材横截面的绕组元件47。为此目的，根据图11和图12仅仅插入件60必须布置在压缩弹簧50的匝之间的柔性沟槽30中。这种插入件60可以由环段或另外的压缩弹簧形成，它们被预先连接到压缩弹簧或与压缩弹簧分开地被推到卷绕心轴41上。

为了在绕组元件47的线材的矩形横截面轮廓中引入额外的压花/凹陷部，图11和图12中提供的插入件60，在其平行于心轴的纵向轴线测量的长度上和在其平行于心轴的径向方向测量的宽度上，与形成在压缩弹簧50的匝之间的沟槽30的相应长度和宽度相比较小。图11和图12的两个实施例在插入件60的径向定位方面不同。根据图11的插入件60与心轴41的外表面齐平地邻接以便因此在压制处理之后获得具有L形线材横截面轮廓的绕组元件47，而图12中的插入件60在径向方向上与心轴41的外表面间隔开地、居中地布置在柔性沟槽30内，由此在压制处理之后获得具有U形线材横截面轮廓的绕组元件47。根据图11或图12分别在线材横截面的L形轮廓或U形轮廓中引入的连续凹部(卷边)可用于例如通过冷却介质和/或发展稳定(加强)效果。

根据本发明生产的绕组元件7、17、27、37、47的主要应用领域是电机(例如发电机、电动机、变压器)和部件(电工线圈、电感器或其他电感元件)。然而，本发明可以有利地用于扁平轮廓必须围绕紧密半径弯曲并且横截面的通常变化导致缺点的任何地方。

Claims (14)

1.一种用于由供给线材（2）生产绕组元件（7、17）的装置，包括：

能围绕其中心纵向轴线旋转的心轴（1、11）或者能围绕其中心纵向轴线旋转的模具（5a、5b），所述供给线材（2）能围绕所述心轴（1、11）卷绕或卷绕到所述模具（5a、5b）中；以及

成形工具，其构造并布置成：在所述线材（2）在所述心轴（1、11）上的卷绕点（P1、P2）处或所述线材（2）在所述模具（5a、5b）中的卷绕点（P3）处，向所述线材（2）施加横截面成形力，其中，所述成形工具构造为能绕其中心纵向轴线旋转的分节辊，

其特征在于，所述分节辊的所述中心纵向轴线分别相对于所述心轴（1、11）或所述模具（5a、5b）的所述中心纵向轴线成角度地设定。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分节辊分别相对于所述心轴（11）或相对于所述模具能够在径向方向上定位，由此生产锥形绕组元件（17）。

3.一种用于由供给线材（2）生产绕组元件（17）的装置，包括能围绕其中心纵向轴线旋转的心轴（11）或者能围绕其中心纵向轴线旋转的模具，所述供给线材（2）能围绕所述心轴（11）卷绕或卷绕到所述模具中，以及成形工具，其构造并布置成：在所述线材（2）在所述心轴（11）上的卷绕点（P2）处或所述线材（2）在所述模具中的卷绕点（P3）处，向所述线材（2）施加横截面成形力，其特征在于，所述心轴（11）或所述模具分别设置有可移动肩部（14），其中所述可移动肩部（14）构造成在卷绕处理期间分别沿着所述心轴（11）或所述模具的纵向方向执行前进运动。

4.一种用于由供给线材（2）生产绕组元件（27、37）的装置，包括：能围绕其中心纵向轴线旋转的心轴（21、31），或者能围绕其中心纵向轴线旋转的模具，在所述心轴（21、31）的外周向表面上或在所述模具的内周向表面上，相应围绕所述心轴（21、31）或所述模具的纵向轴线螺旋形地形成周向沟槽（10、20），所述线材（2）能够分别在所述心轴（21、31）或所述模具的旋转期间卷绕到所述周向沟槽（10、20）中；以及

成形工具（13），其能分别相对于所述心轴（21、31）或所述模具在径向方向上调整，用于在卷绕处理期间将所述线材（2）按压到所述沟槽（10、20）中，使得所述线材（2）被给予适合沟槽横截面的横截面，

其特征在于，所述心轴（21、31）在垂直于纵向轴线的平面中具有带圆形拐角的矩形横截面，并且构造成具有多个部件并且被拆卸来用于移除完成的绕组元件（27、37）。

5.一种用于由供给线材（2）生产绕组元件（27、37）的方法，其特征在于步骤：

a)围绕着心轴（41）将线材卷绕到形成在螺旋压缩弹簧（50）的匝之间形成的沟槽（30）中，所述螺旋压缩弹簧（50）安装在所述心轴（41）上并以间隔开的方式卷绕；

b)利用冲压工具压缩所述压缩弹簧（50），使得卷绕的线材（2）形成为使得其横截面处于所述压缩弹簧（50）的相邻匝之间；并且

c)释放所述压缩弹簧（50）并移除完成的绕组元件（47）。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将处理步骤b）中带有安装的压缩弹簧（50）和卷绕的线材的所述心轴，以精确配合的方式插入到套筒（8）中，并且所述冲压工具构造成套筒形以便被插入到所述套筒（8）和所述心轴（41）之间的环形间隙中用于按压操作。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步骤c)中移除所述完成的绕组元件（47）通过将所述绕组元件（47）从所述压缩弹簧（50）拧出来实现。

8.一种用于由供给线材（2）生产绕组元件（47）的装置，其特征在于：

-心轴（41）；

-压缩弹簧（50），其以间隔开的方式螺旋地卷绕到所述心轴（41）上，所述压缩弹簧（50）在其匝之间形成柔性沟槽（30）用于卷绕所述供给线材（2）；并且

-冲压工具，用于压缩所述压缩弹簧（50）的匝并由此用于在所述压缩弹簧（50）的匝之间卷绕的所述线材的横截面变形。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述压缩弹簧（50）由横截面为矩形的弹性材料制成。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述压缩弹簧（50）的卷绕表面设置有涂层或润滑剂以协助线材的径向流动。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述涂层或润滑剂在不同匝之间变化以选择性地控制材料的流动。

12.根据前述权利要求8或9所述的装置，其特征在于，在所述压缩弹簧（50）的匝之间布置有插入件（60）以调整所生产的所述绕组元件（47）的线材横截面几何形状。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述插入件（60）由环形段状元件或另外的压缩弹簧形成。

14.根据前述权利要求5至7中的至少一项所述的方法和/或根据前述权利要求1至4、或8至13中的至少一项所述的装置生产的绕组元件（7、17、27、37、47）作为用于电机或其他动力部件的电线圈或电感器的使用。

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