CN1423508A - 用于电线圈的卷绕制造方法和设备 - Google Patents

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Abstract

将一导线材料CW卷绕到一精确尺寸,而在形成电线圈时不会产生浮动和变形。当通过转动一线圈卷绕模型4而卷绕从一线材进给部分3供应的导线材料CW制造具有所需线圈形状的电线圈时,在D方向上线性移动上述线圈卷绕模型4远离上述线材进给部分3一段距离,该距离对应于大侧部40a,当上面卷绕有导线材料的线圈卷绕模型4的卷绕部分40是大侧部40a时,向导线材料CW施加预定张力,当上面卷绕有导线材料的线圈卷绕模型4的卷绕部分40是小侧部40b时,转动该线圈卷绕模型4。

Description

用于电线圈的卷绕制造方法和设备
发明背景
1.发明领域
本发明涉及一种用于电线圈的卷绕制造方法和设备。更特别地，本发明涉及一种用旋转机构卷绕导线材料并形成电线圈的卷绕方法和设备。
2.相关技术的描述
过去已使用卷绕制造设备来制造用于获得线性驱动的线性电机的音圈电机的驱动线圈，以及用于无线频率导热到卷绕状态的导热线圈。
如附图中的图5所示，这种卷绕制造设备包括一线材进给部分52，卷绕在其上的导线材料CW可旋转地装在上面，及一模型旋转部分54，其上装有卷绕导线材料CW的线圈卷绕模型53并对该线圈卷绕模型53进行驱动和旋转。附带地，卷绕在线圈卷绕模型53的卷绕部分530上的导线材料CW一般成形为直角，从而容易完成卷绕。
当卷绕制造设备50的模型旋转部分54转动线圈卷绕模型53时，卷绕在安装到线进给部分52上的线轴51上的导线材料CW卷绕到线圈卷绕模型53的卷绕部分530上，并可制造卷绕形式的电线圈。
音圈电机的驱动线圈以及导热线圈大部分具有矩形形状或椭圆形状。因此安装到模型旋转部分54上的线圈卷绕模型53的卷绕部分530成形为能够形成矩形或椭圆形的形状。当模型旋转部分54转动具有矩形或椭圆形卷绕部分530的线圈卷绕模型53时，可获得具有矩形或椭圆形状的电线圈。
但当模型旋转部分54在卷绕制造设备50中转动具有成形为矩形或椭圆形状的卷绕部分530的线圈卷绕模型53时，从线材进给部分53供应的导线材料CW从图5中的一位置A移动到一位置A’，然后到一位置A”。换句话说，由于从线材进给部分52供应的导线材料CW从位置A的移动距离加长，在小侧部530a向导线材料CW施加了较大的张力。而另一方面，在大侧部530b，由于从线材进给部分52供应的导线材料CW从位置A的移动距离较小，因而张力较小。因此在此情况下导线材料CW不能紧密卷绕在卷绕部分530的大侧部530b。
因此如图6A所示，绕组WI在大侧部530a紧密卷绕在卷绕部分530上，而在小侧部530b松散，产生了与卷绕部分530的间隙。通过这种方式，导线材料CW产生了浮动和变形，且有时还不能以精确的尺寸卷绕。
当绕组WI如图6B所示辗压(模压)到卷绕部分530的大侧部530b时，可防止在该大侧部产生间隙。但由于绕组WI在小侧部530a加长，尺寸精度变差。
发明概述
为解决上述现有技术中的问题，本发明试图提供一种用于电线圈的卷绕制造方法和设备，能够以精确尺寸卷绕导线材料，而不会产生浮动和变形。
为实现上述目的，本发明提供一种用于电线圈的卷绕制造方法，用于通过转动一具有一卷绕部分的线圈卷绕模型而将从一线材进给部分供应的导线材料卷绕成具有所需线圈形状的电线圈，该卷绕部分成形为一具有一线性部分的形状，该线性部分具有一预定长度，该方法包括下列步骤：在远离上述线材进给部分的方向上线性移动上述线圈卷绕模型，且当上述导线材料卷绕到具有预定长度的上述线圈卷绕模型的上述线性部分上时，向上述导线材料施加预定张力。
根据本发明的用于电线圈的卷绕制造方法，在远离线材进给部分的方向上线性移动线圈卷绕模型，当导线材料卷绕在具有预定长度的线圈卷绕模型的线性部分上时，能够防止卷绕在线圈卷绕模型的线性部分上的导线材料从线圈卷绕模型上浮起。
当根据本发明用于电线圈的制造方法中线圈卷绕模型的上述卷绕部分为多边形形状时，在远离上述线材进给部分的方向上在具有预定长度的上述线性部分线性移动上述线圈卷绕模型一段距离，该距离对应于具有预定长度的上述线性部分的长度，并在角部转动。当上述线圈卷绕模型的上述卷绕部分的上述多边形为矩形时，在远离上述线材进给部分的方向上在上述线性部分具有预定长度的大侧部线性移动上述线圈卷绕模型一段距离，该距离对应于具有预定长度的上述线性部分的长度，并在角部小侧部转动。当上述线圈卷绕模型的上述卷绕部分为椭圆形时，在远离上述线材进给部分的方向上在具有预定长度的上述线性部分线性移动上述线圈卷绕模型一段距离，该距离对应于具有预定长度的上述线性部分的长度，并在半圆部转动。由于能够以这种方式防止从线材进给部分供应的导线材料从线材进给部分偏移，也能够根据线圈卷绕模型的卷绕部分的位置防止施加到导线材料上的张力发生改变。
当上述导线材料卷绕在上述线圈卷绕模型的上述卷绕部分上时，最好将上述导线材料朝上述线圈卷绕模型辗压。由于导线材料能够这样在稳定状态下卷绕在线圈卷绕模型上，电线圈可以均匀卷绕。
用于实现上述目的的根据本发明的用于电线圈的卷绕制造设备是一卷绕制造设备，用于通过转动一具有一卷绕部分的线圈卷绕模型而将从一线材进给部分供应的导线材料卷绕成具有所需线圈形状的电线圈，该卷绕部分成形为一具有一线性部分的形状，该线性部分具有一预定长度，其中：当上面固定有上述线圈卷绕模型且卷绕有上述导线材料的上述卷绕部分是具有预定长度的上述线性部分时，上述设备包括一线性移动机构，用于在远离上述线材进给部分的方向上线性移动上述线圈卷绕模型一段距离，该距离对应于具有预定长度的上述线性部分的长度，并向上述导线材料施加预定的张力，及一用于固定上述线性移动机构的旋转底座；当上述上面卷绕有上述导线材料的上述卷绕部分不同于具有预定长度的上述线性部分时，如一角部，上述设备包括一旋转机构，用于转动其上固定有上述线性移动机构的上述旋转底座。
根据上述的用于电线圈的卷绕制造设备，当导线材料卷绕在线圈卷绕模型上时，线性移动机构在远离上述线材进给部分的方向上在线圈卷绕模型的卷绕部分的具有预定长度的线性部分，线性移动上述线圈卷绕模型一段距离，该距离对应于线性部分的长度；当上面卷绕有上述导线材料的上述卷绕部分不同于具有预定长度的上述线性部分时，如一角部，旋转机构以对应于不同于该线性部分的部分的旋转角度转动上述旋转底座。由于能够以这种方式防止从线材进给部分供应的导线材料从线材进给部分偏移，也能够根据线圈卷绕模型的卷绕部分的位置防止施加到导线材料上的张力发生改变。
当导线材料卷绕在根据本发明用于电线圈的卷绕制造设备中的线圈卷绕模型上时，该设备最好包括一压力辊，用于朝上述线圈卷绕模型辗压上述导线材料。在这种情况下，由于导线材料能够在稳定状态下卷绕在线圈卷绕模型上，电线圈可以均匀卷绕。
附图简介
图1是示例性视图，用于说明根据本发明一优选实施例的用于电线圈的卷绕制造方法；
图2是一示例性视图，用于说明根据本发明一优选实施例的用于电线圈的卷绕制造设备，其中图2A是一线圈卷绕模型的卷绕部分的整体透视图，图2B是一详细视图；
图3是根据本发明另一实施例用于电线圈的卷绕制造设备的整体透视图；
图4是一透视图，示出用于根据本发明的电线圈卷绕制造设备的线圈卷绕模型的卷绕部分，及由该线圈卷绕模型制造的电线圈，其中图4A是一透视图，图4B是一剖视图；
图5是一示例性视图，表示根据现有技术的用于电线圈的卷绕制造方法和设备；及
图6是一示例性视图，表示根据现有技术的用于电线圈的卷绕制造方法和设备，其中图6A是一示例性视图，表示卷绕部分的状态以及线圈卷绕模型的绕组，图6B是一示例性视图，表示当进一步进行压缩模制时卷绕部分的状态以及线圈卷绕模型的绕组。
优选实施例的描述
下面参照附图对根据本发明优选实施例的电线圈的卷绕制造方法和设备进行描述。
图1示出使用根据本发明的电线圈卷绕制造方法的卷绕制造设备。该设备通过转动一具有预定长度线性卷绕部分，如矩形卷绕部分的线圈卷绕模型4，而卷绕从线材进给部分3供应的导线材料CW，并将该导线材料CW加工成具有矩形线圈形状的电线圈，一卷绕有导线材料如Lizendraht(Litz)线的线轴2可旋转地安装在该线材进给部分3上。附带地，卷绕在线圈卷绕模型4上的导线材料CW一般加工成直角，从而可容易地完成一卷绕操作。
根据本发明一优选实施例，该卷绕制造设备例如包括如图2所示的一线性移动机构5和一旋转机构7，线性移动机构5在D方向上移动线圈卷绕模型4离开线材进给部分3一段距离，该距离对应于具有预定长度的线性部分40a的长度，且当线圈卷绕模型4固定到其上且线圈卷绕模型4的导线材料CW卷绕到其上的卷绕部分40是一大侧部40a时，向导线CW施加一预定张力。旋转机构7转动一用于固定该线性移动机构5的旋转底座6。即，当线圈卷绕模型4的导线材料CW卷绕到其上的卷绕部分40是一小侧部40b时，线性移动机构5固定到旋转底座6上。
线性移动机构5可以是附图中所示的线性电机，或者是包括一球螺旋与一可线性移动将固定的线圈卷绕模型4的电机或气缸的组合的单元。用定位设备如极限开关来确定移动位置。线性电机的例子包括多极无刷电机和音圈电机，电机的例子包括步进电机，DC伺服电机和AC伺服电机。附带地，当线性电机或气缸线性移动线圈卷绕模型4时，叠置一线性导向件，以获得高精度的线性导向。
旋转机构7宜是一包括上述电机与一齿轮箱或一直接驱动电机的组合的单元，该直接驱动电机通过高分辨率检测器确定旋转角度。当固定到旋转机构7上的旋转底座6驱动而旋转时，线圈卷绕模型4旋转。
卷绕制造设备还包括一压力辊8，用于当导线材料CW卷绕在线圈卷绕模型4的卷绕部分40上时将其辗到线圈卷绕模型4上。
为了例如用具有这种结构的卷绕制造设备1制造具有矩形线圈形状的电线圈，线性移动机构5朝线材进给部分3移动线圈卷绕模型4，使具有矩形形状的线圈卷绕模型4能够卷绕在线圈卷绕模型4的卷绕部分40的其中一个大侧部40a上(图1A中所示的线圈卷绕模型4的线圈部分40的上部大侧部40a)。线性移动机构5然后将线圈卷绕模型4设定在开始位置(图1A)。卷绕在线材进给部分3的线轴2上的导线材料CW在这种状态下固定到图1A中线圈卷绕模型4的右端，卷绕过程开始。
更具体地说，线性移动机构5在D方向上移动线圈卷绕模型4离开线材进给部分3一段距离，该距离对应于线圈卷绕模型4的卷绕部分40的大侧部40a的长度，并向导线材料CW施加预定张力(图1A和1B)。该预定张力设定为一值，使得当导线材料CW卷绕后，这样卷绕的导线材料CW不会从线圈卷绕模型4的卷绕部分40的大侧部40a上浮起。为了在该线性移动之后将导线材料CW卷绕在线圈卷绕模型4的卷绕部分40的其中一个小侧部40b上(图1B中所示的卷绕部分40左侧上的小侧部40b)，旋转机构7将其上固定有该线性移动机构5的旋转底座6转动图1B中的1/4圈和图1C中所示的1/4圈，或者总共1/2圈(图1B和1C)。为了接下来在该旋转移动之后将导线材料CW卷绕在线圈卷绕模型4的卷绕部分40的另一大侧部40a上，线性移动机构5在D方向上移动线圈卷绕模型4(向图1D中的右侧)离开线材进给部分3一段距离，该距离对应于线圈卷绕模型4的卷绕部分40的大侧部40a的长度，并向导线材料CW施加预定张力(图1D和1E)。为了在该线性移动之后将导线材料CW卷绕在线圈卷绕模型4的卷绕部分40的另一个小侧部40b上，旋转机构7将其上固定有该线性移动机构5的旋转底座6旋转图1E中的1/4圈和图1F中所示的1/4圈，或者总共1/2圈(图1E和1F)。所述的卷绕步骤完成了一圈卷绕，线圈卷绕模型4返回开始位置(图1G)。
当导线材料CW卷绕在线圈卷绕模型4的卷绕部分40上时，压力辊8总是将导线材料CW辗压到线圈卷绕模型4上(图1H)。因此导线材料CW可以稳定地卷绕到线圈卷绕模型4的卷绕部分40上，电线圈可均匀卷绕。
可在之后根据导线材料CW的圈数重复上述卷绕步骤时，形成具有所需卷绕状态的电线圈。
如上所述，当卷绕部分40出现在大侧部40a时，线性移动机构5在D方向上移动线圈卷绕模型4离开线材进给部分3一段距离，该距离对应于线性部分40a的长度，当卷绕部分40出现在小侧部40b上时，可以一对应于小侧部40b的角度转动旋转底座6。因此本发明能够防止从线材进给部分3供应的导线材料CW的卷绕位置从该线材进给部分3波动。换句话说，能够根据线圈卷绕模型4的卷绕部分40的位置改变赋予导线材料CW的张力，并提供一具有高占有率的电线圈。
在上述本发明的优选实施例中，线圈卷绕模型的卷绕部分具有矩形形状，但该形状并不是特别局限的，而是可以是任何多边形或椭圆形。在加长圆的情况下，该圆包括大侧部和半圆部分。因此具有所需卷绕状态的电线圈可通过对半圆部分执行与矩形小侧部相同的卷绕步骤而形成，也就是说，在线圈卷绕模型转动了1/2圈时形成。
另一方面，当线圈卷绕模型的卷绕部分的形状例如为六边形时，使用下面的结构。即，线圈卷绕模型4’以这样一种方式固定到线性移动机构5上，能够如图3A中所示地线性移动，而线性移动机构5又固定到放置机构7的旋转底座6上。
在该卷绕制造设备1’中，当线圈卷绕模型4’的卷绕部分40’出现在线性部分40’a时，线性移动机构5在D方向上移动线圈卷绕模型4’离开线材进给部分3(图1)一段距离，该距离对应于线圈卷绕模型4’的线性部分40a的长度，并向导线CW施加一预定张力。当该卷绕部分40’出现在角部40’b时，旋转机构7以对应于角部40’b的内角的旋转角度转动旋转底座6。因此能够防止从线材进给部分3供应的导线材料CW的卷绕位置从该线材进给部分3改变，并根据线圈卷绕模型4’的卷绕部分40’的位置改变向导线材料CW施加的张力。因此可获得如图3B中所示的具有高占有率的电线圈。
[例]
下面的实验是用根据上述本发明实施例的电线圈卷绕制造方法和设备完成的。该例中形成的电线圈以如下方式获得。首先将一外径为3.2毫米且通过扭转100根直径为0.25毫米的两种EIW线(具有两种覆盖层的聚酯酰亚胺铜线)获得的Lizendraht(Litz)线辗压成宽度为8.5毫米的直角。同时将该线卷绕到线圈卷绕模型的卷绕部分40上，其次用一压力辊对其进行辗压，使该线能够卷绕到如图4A和4B中所示的矩形。
线圈卷绕模型的卷绕部分40的高度H为8.5毫米，宽度W为20毫米，长度L为350毫米。
卷绕制造设备的线性移动机构具有400毫米的最大驱动行程，最大1.5秒的移动速度。旋转机构的最大旋转半径为400毫米，旋转速度最大为2.0秒。另外，压力辊的压力为10千克力。
当转换成宽度为8.5毫米的直角的Litz线在上述条件下卷绕时，可在65秒内精确地完成具有10圈的电线圈，而Litz线根本不会浮动。
如上所述，当导线材料卷绕到线圈卷绕模型的卷绕部分的具有预定长度的线性部分上时，根据本发明的卷绕制造方法和设备能够在远离线材进给部分的方向上线性移动线圈卷绕模型，并向导线材料施加预定的张力。因此卷绕制造方法和设备能够将导线材料卷绕到精确的尺寸，而不会产生浮动和变形。

Claims (7)

1.一种用于电线圈的卷绕制造方法，用于通过转动一具有一卷绕部分的线圈卷绕模型而将从一线材进给部分供应的导线材料卷绕成具有所需线圈形状的电线圈，该卷绕部分成形为一具有一线性部分的形状，该线性部分具有一预定长度，该方法包括下列步骤：
在远离上述线材进给部分的方向上线性移动上述线圈卷绕模型，且当上述导线材料卷绕到具有预定长度的上述线圈卷绕模型的上述线性部分上时，向上述导线材料施加预定张力。
2.根据权利要求1所述的电线圈的卷绕制造方法，其中当上述线圈卷绕模型的上述卷绕部分为多边形形状时，在远离上述线材进给部分的方向上在具有预定长度的上述线性部分线性移动上述线圈卷绕模型一段距离，该距离对应于具有预定长度的上述线性部分的长度，并在角部转动。
3.根据权利要求1所述的电线圈的卷绕制造方法，其中当上述线圈卷绕模型的上述卷绕部分的上述多边形为矩形时，在远离上述线材进给部分的方向上在上述线性部分具有预定长度的大侧部线性移动上述线圈卷绕模型一段距离，该距离对应于具有预定长度的上述线性部分的长度，并在小侧部转动。
4.根据权利要求1所述的电线圈的卷绕制造方法，其中当上述线圈卷绕模型的上述卷绕部分为椭圆形时，在远离上述线材进给部分的方向上在具有预定长度的上述线性部分线性移动上述线圈卷绕模型一段距离，该距离对应于具有预定长度的上述线性部分的长度，并在半圆部转动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电线圈的卷绕制造方法，其中当上述导线材料卷绕在上述线圈卷绕模型的上述卷绕部分上时，将上述导线材料朝上述线圈卷绕模型辗压。
6.一种用于电线圈的卷绕制造设备，用于通过转动一具有一卷绕部分的线圈卷绕模型而将从一线材进给部分供应的导线材料卷绕成具有所需线圈形状的电线圈，该卷绕部分成形为一具有一线性部分的形状，该线性部分具有一预定长度，其中：
当上面固定有上述线圈卷绕模型且卷绕有上述导线材料的上述卷绕部分是具有预定长度的上述线性部分时，上述设备包括一线性移动机构，用于在远离上述线材进给部分的方向上线性移动上述线圈卷绕模型一段距离，该距离对应于具有预定长度的上述线性部分的长度，并向上述导线材料施加预定的张力，及一用于固定上述线性移动机构的旋转底座；当上面卷绕有上述导线材料的上述卷绕部分不同于具有预定长度的上述线性部分时，如一角部，上述设备包括一旋转机构，用于转动其上固定有上述线性移动机构的上述旋转底座。
7.根据权利要求6所述的用于电线圈的卷绕制造设备，还包括一压力辊，用于当上述导线材料卷绕在上述线圈卷绕模型的上述卷绕部分上时，朝上述线圈卷绕模型辗压上述导线材料。
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