CN1930645B - 用于形成有槽的卷绕芯的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于产生有槽的卷绕芯(50)的方法和机器。所述机器包括冲孔装置(16)，布置其以在一段材料(12a)中冲出孔；心轴(22)，其用于接收所述已冲孔的材料；控制装置；以及心轴转位装置，其中所述冲孔装置(16)和所述心轴(22)的位置固定，以及所述心轴(22)被布置成在所述冲孔装置的每一操作后被所述心轴转位装置所旋转，从而在所述心轴(22)上形成已冲孔的材料的卷，所述心轴(22)旋转由所述控制装置所确定的量(γ)。所述控制装置确定所需旋转的量，从而当材料(12a)卷到所述心轴(22)上时，在所述一段材料上选择冲出的孔彼此对齐，由此对齐的孔形成在芯(50)中有期望构造的各槽(52)。

Description

用于形成有槽的卷绕芯的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种自动化机器，其用于通过冲孔和卷绕一段材料来产生有槽的卷绕品。该机器具有在制造电动机及类似机器中具有的芯类型的特定但非唯一的应用。 

发明背景 

设备例如电动机、发生器和变压器包括有助于磁现象传送的基部(magnetically conducive base)，其一般称为“定子”。定子包括芯和绕组。绕组一般为铜绕组，其位于在芯中形成的槽内。 

定子一般采用两基本几何结构中任一种。第一几何结构称为“径向磁通式(radial flux)”，以及第二几何结构称为“轴向磁通式(axial flux)”。在定子具有“径向磁通式”几何结构的情况下，产生扭矩的磁通量沿垂直于旋转轴的方向流动。在定子具有“轴向磁通式”几何结构的情况下，产生扭矩的磁通量沿平行于旋转轴的方向流动。 

包括采用“轴向磁通式”几何结构的定子的设备通常由于其平而圆的形状而称为“扁平”设备。与此对比，采用“径向磁通式”几何结构的设备一般为鼓形。 

通常已认为采用“轴向磁通式”几何结构的设备是有利的。然而，应该认识到，制造用于这样的设备的磁芯是困难的。 

美国专利2356972描述了一种用于制造用于电设备的叠片芯的机器。图1示出了美国专利2356972所描述的机器的布局图。使用冲孔和卷绕处理过程，由此芯形成材料被冲出孔，然后卷绕到卷轴2，来形成芯。开始处理过程时，芯形成材料的自由端以90°度角3弯曲，且位于卷轴2上的定位槽4中。然后整个卷轴2旋转，抽出绕其自身的更多的材料，直到已达到需要的旋转角度(即芯中的相继槽间的角度)。然后通过冲孔和模装置6来对该材料冲出孔。重复此处理过程，直到实现期望的卷轴尺寸。 

如图1所示，整个卷轴2位于线形滑动装置7上，该线形滑动装置7允许卷轴2的自由垂直运动。辊子10确保卷轴2的顶部总保持在设置的高度，因此当卷轴2的半径增加时，弹簧9压缩。 

本领域的技术人员应该理解，当产生此种形式的芯时，困难在于，确保在材料中冲出孔，从而使得其适当地对齐以形成需要的“直侧边”径向槽。如果以相等的间隔冲出孔，那么不会形成需要的“直侧边”槽。为了解决此问题，美国专利2356972所描述的机器包括倾斜装置(ramp)11。倾斜装置11压住卷轴2，且布置成，当卷轴2的半径增加时，使冲孔和模装置6水平远离卷轴2移动。弹簧12确保倾斜装置11持续地固定在卷轴2上。制动器14和导辊子13确保，材料以受控的方式向冲孔和模装置6进给。冲孔和模装置6的水平位移，如果正确执行的话，可产生芯中的所需要的“直侧边”径向槽。令人遗憾地，由于难于保持冲孔和模装置6和卷轴2间的材料为水平方向，因此这通常是不可能的。 

还应该理解，当美国专利2356972所示的机器的冲孔移位部分磨损时，由冲孔和模装置6冲出的孔的定位准确性会降低，这导致最后所得的芯中的畸形的槽。 

尽管已开发出其它形式的机器以制造具有“直侧边”径向槽的芯，然而它们所有的都遭受缺乏与所冲出的孔的定位有关的精确性。 

本发明设法提供一种改进的冲孔和卷绕机器。 

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于生产有槽的卷绕芯的冲孔和卷绕机器，所述机器包括： 

冲孔装置，其设置用于在一段材料中冲出孔； 

心轴，其用于接收冲孔的材料； 

控制装置；以及 

心轴转位装置(mandrel indexing means)， 

其中所述冲孔装置和所述心轴的定位被固定成且所述心轴被设置成：在所述冲孔装置的每一操作后由心轴转位装置来旋转所述心轴，从而在所述心轴上形成冲孔的材料的卷，所述心轴旋转的量由所述控制装置所确定，且所述控制装置确定所转位(indexed)旋转的量，以使当所述材料卷到所述心轴上时在所述一段材料上选择冲出的孔彼此对齐，由此对齐的孔形成在芯中期望构造的各槽。 

优选地，所述槽的所述期望的构造为直侧边且沿径向延伸。 

优选地，所述心轴转位装置以小且可调整的量旋转所述心轴。 

优选地，在芯中形成的所述槽对于所述材料的卷是径向的，且具有实质上是直的侧壁。然而，应该理解，通过所述机器可产生不同的槽几何结构或几何结构的组合。 

优选地，所述冲孔和卷绕机器还包括卷测量装置，其用于测量所述心轴上的冲孔的材料的卷的尺寸。所述卷测量装置包括线性差动变压器(linear differential transformer，LVDT)或类似装置。优选地，所测量的尺寸提供作为到所述控制装置的输入。优选地，所述冲孔的材料的卷的所测量的尺寸为所述心轴上的冲孔的材料的卷的半径。 

优选地，所述控制装置被设置成使用算法和所述心轴上的冲孔的材料的卷的所测量的尺寸来确定旋转的量。 

优选地，所述冲孔和卷绕机器还包括第一辊装置，所述第一辊装置被设置成在所述冲孔和卷绕机器的操作期间所述一段材料上保持期望的张力。所述第一辊装置还可用于实现在所述冲孔和卷绕机器的预进给操作期间，所述一段材料的第一部分的准确的预进给。优选地，所述第一辊装置由伺服控制器驱动。 

优选地，所述冲孔和卷绕机器还包括第二辊装置，所述第二辊装置被设置成将冲孔的材料导引到所述心轴上。根据本发明的优选实施例，除了将冲孔的材料导引到所述心轴上外，所述第二辊装置用于保持未冲孔的材 料垂直于所述冲孔装置。 

优选地，所述第二辊装置形成为一对自由运行的辊子(free runningroller)。在本发明的可替换实施例中，假如当卷绕一完整的卷时，当材料离开所述辊子时该材料所呈现的角度从不越过水平面，可使用单个运行的辊子(single running roller)。 

优选地，所述心轴包括临时固定装置，所述临时固定装置被设置成在预进给后将材料的前端固定到所述心轴。优选地，所述固定装置包括切入所述心轴的径向槽，所述径向槽被设置成接收材料的所述前端。 

为了完成芯且允许其作为自承式结构移去，必须切割所述材料，然后松的一端永久地固定到完成的芯。优选地，切割装置被设置为可选附属装置的形式，所说的可选附属装置可结合到所述冲孔装置中。优选地，通过点焊或通过施加粘合剂而将材料的切开端或松的一端固定到所完成的芯。所述机器优选地包括焊接装置和/或粘合剂施加装置。 

优选地，芯推出装置还组合到所述心轴。所述芯推出装置被设置成当芯完成时自动推出所述芯。 

优选地，所述控制装置包括数字计算元件，所述数字计算元件被设置成读取由所述卷测量装置所测量的、所述心轴上的材料的半径的值。优选地，所述数字计算元件进一步被设置成以计算心轴角度的改变，为了在材料上冲出孔，从而确保当材料卷绕到所述心轴上时，在所述一段材料上所选择的孔彼此对齐，从而形成在芯中的各槽。 

优选地，所述控制装置被设置成以确定所述心轴上的材料卷的半径，启动所述心轴转位装置以使所述心轴旋转所计算的转位角度，从而拉出更多的材料绕所述心轴上形成的材料的卷，致动所述冲孔装置以使孔在所述一段材料上冲出，然后重复此过程，直到在所述心轴上形成的材料达到期望半径。 

所述控制装置被设置以提供所述心轴转位装置的很准确控制。这确保了在所述心轴上的材料的卷中形成的所述槽的准确度。还应该理解，不需要改变所述冲孔和卷绕机器的物理结构或限制，就可通过改变所述控制装 置的功能性操作而产生在所述心轴上的材料的卷中形成的所述槽的形状的变化。 

根据本方面的第二方面，提供一种形成有助于磁现象传送的芯的方法，所述芯具有分开α角度的相邻的径向槽，所述方法包括下列步骤： 

(a)进给一段材料通过冲孔装置，以及将材料的一端固定到心轴； 

(b)计算第一点B和第二点C间的材料的长度BC，其中第一点B为所述冲孔装置的冲孔中心和材料间的相交点，以及第二点C为卷绕在所述心轴上的材料与卷半径测量装置间的接触点。 

(c)确定材料上的下一孔冲击点位置第三点A，所述第三点位置A由下列步骤确定： 

I.确定当材料靠着所述心轴上的材料卷的周边放置时，延伸到第二点C的径向线和形成在第三点A的孔延伸的槽的中心线的径向线之间绕所述心轴的中心点的角度θ，其中在点A的所述孔当相对所述心轴上的所述材料的卷的周边布置时，延伸其； 

II.确定第三点A和第二点C之间的材料的长度AC，其中AC由下面的公式确定： 

$\mathrm{AC}=\mathrm{\θ}(\frac{\mathrm{\θ}\×t}{4\mathrm{\π}}+r)$

(公式1) 

其中r为由所述卷半径测量装置在第二点c处所测量的卷的半径，以及t为要冲孔的材料的厚度； 

III.计算所述第三点A和第二点B之间的材料的长度AB，其中AB由下面的公式确定： 

AB＝AC-BC 

(d)计算用于实现进给长度AB所需要的心轴旋转转位角度γ；其中γ由下面的公式确定： 

$\mathrm{\γ}=\frac{-r+\sqrt{r^2+\frac{t\×\mathrm{AB}}{\mathrm{\π}}}}{\frac{t}{2\mathrm{\π}}}$

(公式2) 

(e)使所述心轴旋转转位角度γ； 

(f)使用所述冲孔装置在材料上冲出孔；以及 

(g)重复所述步骤(b)到(f)，直到达到期望的芯半径。 

公式2可用作仅为必要的旋转角度的近似，这是因为例如由所述心轴上的材料的卷的螺旋形构造而引起的路径长度的变化。为了提供对此近似的修正，可由并入公式2的更准确的迭代数值计算，例如折半查找算法来替代所述步骤d)。 

优选地，在初始的预进给操作期间，进给材料，直到材料接触所述心轴，然后将材料进给到心轴固定装置。所述心轴固定装置一般包括在所述心轴中形成的径向槽。当所述心轴被最初转位时，引起邻近所述槽的材料弯曲，从而将所述材料固定到所述心轴。 

优选地，在所述心轴完成一个完全的旋转后，应用永久固定装置将所述心轴上的材料的第一层固定到第二层，从而防止当从所述心轴移去时材料的卷的内直径退绕。 

优选地，当实现所述心轴上的材料的卷的期望的外直径时，用切割装置在期望的点切割材料，并用附着装置永久地将材料的所切割端固定到卷上，以防止卷退绕。 

优选地，自动推出完成的卷。 

优选地，所述以上过程的所有的步骤自动发生，从而不需要人的交互作用，就可管理所述过程。 

根据本发明的优选实施例，当实现所述期望的芯半径时，从所述心轴移去卷。然后切去卷上的一段材料的第一部分(即材料的未冲孔部分)。因此，由材料中的孔形成的所述槽从卷的周边延伸到中心。 

然后，可使用固定装置以固定所述卷的端部，以防止由于不当心所造成的卷的退绕。 

优选地，在所述步骤(a)和步骤(b)间，使用第一辊装置而不是通过使所述心轴转位来驱动和停止所述初始的进给过程。 

在适当的位置在材料中冲出孔，此后重新开始所述进给过程，直到材料到达心轴固定装置的位置。这消除了对于从所述心轴推出材料的卷之后移去一段材料的第一部分的需要。 

本发明还提供一种根据本发明的第二方面所制造的卷绕芯。 

附图说明

现在参照附图仅通过示例来描述本发明的实施例。 

图1为美国专利2356972中所描述的芯制造机器的侧视图； 

图2为根据本发明的第一实施例的机器的透视图； 

图3为图2所示的机器的一对示意性图示，其详细地说明了冲出六个相继孔之前和之后、方程中所使用的重要接触点和参数； 

图4示意性地示出了当芯形成时，材料所采用的位置范围； 

图5是由根据本发明的实施例的机器制造的有助于磁现象传送的芯的透视图； 

图6是描述用于生产根据本发明实施例的有助于磁现象传送的芯的处理过程的流程图。 

优选实施方式的详细描述 

图2示出了根据本发明的实施例的冲孔和卷绕机器25。机器25包括材料线轴支架12、张力调节辊子装置14、冲孔和模装置16、一对稳定辊子18、构造辊子(build roller)20和心轴(mandrel)22。 

线轴支架12被设置成接收材料12a的卷，该材料12a的卷当由冲孔和模装置16冲孔，然后卷到心轴22时，形成具有“轴向磁通式”几何结构的芯50。换句话说，芯50(图5)包括多个在其中形成的“直侧边” 槽52。 

冲孔和模装置16包括冲孔机16a、模16b、飞轮16c和弹簧偏置推杆16d。通过传动带16e和驱动皮带轮16f驱动飞轮16c。凸轮23启动弹簧偏置推杆16d的运动，其向模16b方向驱动冲孔机16a。这导致材料12a中的孔的形成。 

设置机器25，使得材料12a自线轴支架12、绕张力调节辊子装置14以及通过冲孔和模装置16来进给。然后，材料12a通过一对稳定辊子18，之后与构造辊子20接触，其后，其卷到心轴22上。 

在预进给操作期间，通过将材料12a的前端定位在心轴槽22a中，将材料12a固定到心轴22。作为此预进给操作的一部分，心轴22稍微旋转以引起接近槽22a的开口的材料12a以约90°的角度弯曲，从而有效地将材料12a的前端固定到心轴22。 

构造辊子20安装在线形轴承装置24上，从而当在心轴22上形成的材料卷的半径增加时，该构造辊子20可在其处随着移动。传感器20a固定到构造辊子20，且被设置以测量心轴22上的材料12的卷的半径。 

当机器25的预进给操作完成时，可开始芯制造操作。类似预进给操作，芯制造操作受可编程机器控制器(未示出)的控制。此控制器指示由传感器20进行的心轴22上材料12a的半径的测量。控制器(其可包括其它设备)然后计算心轴22必须被转位的量，以确保由冲孔机16a接下来在材料12a中冲出的孔随后与其它冲出的孔对齐，以在心轴22上的材料12a的卷(即正形成的芯50)中形成需要的径向延伸的槽52。由心轴转位装置(未示出)调节心轴22。心轴转位装置可采取伺服控制电驱动装置的形式。 

心轴22被转位γ角度，其中γ由下面的公式确定： 

$\mathrm{\γ}=\frac{-r+\sqrt{r^2+\frac{t\×\mathrm{AB}}{\mathrm{\π}}}}{\frac{t}{2\mathrm{\π}}}$

(公式3) 

其中： 

γ＝关于卷测量装置的角度的转位角度 

r＝由传感器20a测量的半径 

t＝材料厚度 

d＝冲孔点B和构造辊子20的接触C点间的材料的路径长 

图3示出了公式1中包括的各接触点和参数。 

包括在公式3中的各参数优选地由适当的电子设备确定。然而，可由其它适当的设备进行所需要的参数的测量。一些基本不变的参数，例如材料的厚度t可在起动该机器之前手动地输入到控制器，或在操作期间测量以增加精确度。 

为了使材料12a中形成的孔以所需的方式对齐，当材料12a卷绕到芯50上时，由传感器20执行的卷的半径的测量r必须很准确。相似地，由心轴转位装置进行的心轴22的角度γ的每一次旋转也必须很准确。 

理想地，张力调节辊子装置14由电伺服驱动装置驱动，从而可保持固定的扭矩，从而当材料12在张力调节辊子装置14和稳定辊子18间通过时，控制其张力。 

当心轴22上的材料12a的半径达到其所需要的尺寸(即所需要的芯50的尺寸)时，材料12a被切割，且使用点焊或钨极电弧惰性气体保护(TIG)焊接技术来优选地将最后所得的自由端固定到芯50。这防止芯50的材料12a退绕。然后从心轴22推出芯50。当期望的芯尺寸达到时，切割和固定操作优选地由机器25自动执行。出于简化，执行这些操作所需的设备从图2和图3中省略。 

图6为描述在芯50的制造期间控制器的处理过程的流程图。 

本领域的技术人员应该理解，在前述机器25的预进给操作期间，当适当的卷构造和张力控制没有实现时，不可能正确地在卷到心轴22上的材料12a的第一段中冲出孔。这是由于缺乏一般由心轴22转位提供的位置准确度，因此，在芯50从机器25移去后，材料的第一段必须从该芯 50移去，以使芯中形成的槽能够从卷的外周边延伸到卷的内周边或中心。 

位于冲孔装置20和心轴22上材料卷之间的冲孔的一段材料12a可易受到过张力，这是因为一旦被冲孔，材料的横界面就减小。通过在此区域对材料使用张力控制，可减轻此问题。优选地，在正常操作中，张力调节辊子装置14使用用于张力控制的伺服驱动装置，其可通过使用也用于张力控制的心轴驱动电动机来改善。为了控制材料的张力，连接到张力调节辊子装置14的伺服驱动装置一般在“扭矩控制”模式下操作，由此由伺服驱动电动机产生的扭矩可以被调整。 

优选地，为了避免对于从卷移去材料12a的第一段的需要，在机器25的正常操作期间用于张力控制的、连接到张力调节辊子装置14的伺服驱动装置可在预进给操作期间替换地用作精确进给机构。既然直到材料由心轴驱动装置拖拉时，才需要张力控制，因此可以通过在轴位置而不是轴扭矩受控制器控制的模式下使用伺服驱动装置，来实现这一目的。应该理解，这允许材料12a进给，然后在其固定到心轴22上之前，停止以进行冲孔操作。此结果为，孔可相隔适当的距离定位，且消除了对于移去材料12a的卷的第一段的需要。尽管此材料定位方法的可能的精确级别可能远低于一般在正常操作期间用精确进给所获得的精确级别，然而材料12中冲出的孔的数量少，且对于准确度的需要也较低。与需要移去卷上的任何未冲孔材料的最内圈相比，心轴22上的卷上的材料12a仅第一圈中的很细微地不对齐的孔的问题是较小的问题。 

应该注意，由于连接到张力调节辊子装置14的伺服驱动装置一般需要安装精确的轴位置测量装置，例如轴角编码器(shaft encoder)，以提供精确的张力控制，在预进给处理过程期间，可使用同样的位置测量装置以获得精确的位置控制，而没有任何附加成本。 

在图2中，显示出在稳定辊子18和构造辊子20间的材料12a实质上水平的延伸。然而，应该理解，材料12a的路径的角度随着心轴22上的材料的半径增加而改变。图4显示出对于由构造辊子20上的传感器20a所测量的不同半径，材料可能的路径的示例性包络40。从图3和图4中，应理解，距离BC的计算复杂，且其涉及材料12a和稳定辊子18间的切 点和半径r的确定。优选地，使用折半查找算法迭代执行此计算。然而，有许多其它方法。 

从以上描述中理解到，根据本发明制造的机器是有利的，因为该机器不包括任何平移元件(translating component)(例如冲孔机或心轴)或美国专利2356972所描述的类型的倾斜装置。本发明的实施例允许心轴和冲孔机装置的位置固定。这就使得由于不再需要支撑结构、线形轴承、液压平移装置(hydraulic translating apparatus)、弹簧、阻尼器(damper)等元件，而降低了机器的制造成本。这些元件的移去具有降低维修成本的附加益处。另外，平移元件的去除改善了可在材料中冲出的孔所具有的准确度。这是因为误差因素，例如磨损、滑动以及振动的降低。改善的材料中孔位置的准确度允许实现在槽边缘的更精细公差，且改善了使用该机器制造的芯的质量。 

也想象到，本发明提供了一种机器，由于没有平移部件，因此其可以在更高的速度下操作。更高的操作速度帮助降低了制造时间，和因此的所制造的每一个芯的成本。 

控制算法的软件本质还允许灵活性的增加。现有技术的装置使用一种需要使用实际部件的机械控制系统。由于部件的尺寸和功能，这通常限制了机器的功能。本发明的实施例没有这样的限制。例如，在现有技术的装置中使用棘轮来控制芯中的槽的数量，本发明允许通过重新编程来调整槽的数量，且不需要任何替换工具(retooling)。还应该理解，尽管本发明能够容易制造具有“直侧边”槽的芯，然而本发明还能够可靠地生产具有其它构造的槽。 

另外，在本发明的实施例中使用的各传感器进行的精确测量还可用于预测机器内的磨损级别，因此预测故障，且触发预防性维修。可通过同样的处理装置，并行于机器的正常控制来执行这些事件的计算。 

前面的说明描述了一种用于生产有槽的卷绕芯的冲孔和卷绕机器。然而，应该理解，术语“芯”并不局限于仅包括定子中所使用类型的芯。 

在此提供的本发明的背景的论述被包括以解释本发明的背景。这并不 被视为承认，在本发明的最早优先权日，所参考的任何资料在澳大利亚或任何其它国家中已出版、已知或为部分公知常识。 

实施例仅以示例的形式进行了描述，且拟可以在本发明的精神和范围内修改。 

Claims (29)

1.一种用于生产有槽的卷绕芯的冲孔和卷绕机器，所述冲孔和卷绕机器包括：

冲孔装置，其设置用于在一段材料中冲出孔；

心轴，其用于接收冲孔的材料，其中在所述芯的整个卷绕过程中，所述心轴和所述冲孔装置的位置固定；以及

控制装置和心轴转位装置，在所述冲孔装置的每一操作后，由所述心轴转位装置来旋转所述心轴，从而在所述心轴上形成冲孔的材料的卷，由所述控制装置确定所述心轴旋转经过的转位的量，且所述控制装置确定所述转位的量，以使当所述材料卷绕到所述心轴上时在所述一段材料上的选择冲出的孔彼此对齐，由此对齐的孔在芯中形成期望构造的多个槽。

2.根据权利要求1所述的冲孔和卷绕机器，其中所述心轴转位装置在所述芯的卷绕过程中以变化的转位的量旋转所述心轴。

3.根据权利要求1所述的冲孔和卷绕机器，进一步包括卷测量装置，所述卷测量装置用于测量所述心轴上的冲孔的材料的卷的半径。

4.根据权利要求3所述的冲孔和卷绕机器，其中所测量的半径提供作为到所述控制装置的输入。

5.根据权利要求3所述的冲孔和卷绕机器，其中所述卷测量装置包括线性差动变压器。

6.根据权利要求3所述的冲孔和卷绕机器，其中所述控制装置被配置成使用算法和所述心轴上冲孔的材料的卷的所测量的半径来确定转位的量。

7.根据权利要求1所述的冲孔和卷绕机器，进一步包括第一辊装置，所述第一辊装置被配置成在所述冲孔和卷绕机器的操作期间在所述一段材料上保持期望的张力。

8.根据权利要求7所述的冲孔和卷绕机器，其中所述第一辊装置在所述冲孔和卷绕机器的预进给操作期间将所述一段材料的第一部分进给到所述心轴。

9.根据权利要求7所述的冲孔和卷绕机器，其中所述第一辊装置由伺服控制器驱动。

10.根据权利要求1所述的冲孔和卷绕机器，进一步包括第二辊装置，所述第二辊装置位于所述冲孔装置和所述材料被卷到所述心轴上的切点之间，所述第二辊装置配置成将冲孔的材料导引到所述心轴上。

11.根据权利要求10所述的冲孔和卷绕机器，其中所述第二辊装置用于保持未冲孔的材料垂直于所述冲孔装置。

12.根据权利要求10所述的冲孔和卷绕机器，其中所述第二辊装置包括一对自由运行的辊子。

13.根据权利要求1所述的冲孔和卷绕机器，其中所述心轴包括临时固定槽，所述临时固定槽被配置成在预进给后将材料的前端附着到所述心轴。

14.根据权利要求13所述的冲孔和卷绕机器，其中所述临时固定槽包括切入到所述心轴的径向槽，所述径向槽被设置成接收材料的所述前端。

15.根据权利要求1所述的冲孔和卷绕机器，进一步包括用于切割材料的切割装置。

16.根据权利要求15所述的冲孔和卷绕机器，其中所述切割装置结合入所述冲孔装置中。

17.根据权利要求1所述的冲孔和卷绕机器，进一步包括焊接装置和/或粘合剂施加装置，所述焊接装置和/或粘合剂施加装置用于通过将自由端点焊到所完成的芯或向所完成的芯施加粘合剂，来将所述自由端固定到所完成的芯。

18.根据权利要求1所述的冲孔和卷绕机器，进一步包括芯推出装置，所述芯推出装置被设置成当芯完成时自动推出所述芯。

19.根据权利要求3所述的冲孔和卷绕机器，其中所述控制装置包括数字计算元件，所述数字计算元件设置成读取所述心轴上的冲孔的材料的卷的半径的值。

20.根据权利要求19所述的冲孔和卷绕机器，其中所述数字计算元件进一步被设置成计算所述转位的量，所述转位的量是心轴角度的改变，为了在材料上冲出孔必须计算心轴角度的改变，从而确保当材料卷绕到所述心轴上时，在所述一段材料上的选择冲出的孔彼此对齐，从而形成在芯中的多个槽。

21.根据权利要求3所述的冲孔和卷绕机器，其中所述控制装置被配置成：

确定所述心轴上的材料的卷的半径，

启动所述心轴转位装置以使所述心轴旋转经过所述转位的量，从而拉出更多的材料绕所述心轴上形成的材料的卷，

致动所述冲孔装置以使孔在所述一段材料上冲出，且然后

重复此过程，直到在所述心轴上形成的材料的卷达到期望的半径。

22.一种形成有槽的卷绕芯的方法，所述芯具有分开α角度的相邻的径向槽，所述方法包括下列步骤：

(a)进给一段材料通过冲孔装置，以及将材料的一端附着到心轴，其中，在所述芯的整个卷绕过程中，所述心轴和所述冲孔装置的位置固定；

(b)计算第一点B和第二点C间的材料的长度BC，其中第一点B为所述冲孔装置的冲孔中心和材料间的相交的点，以及第二点C为卷绕在所述心轴上的材料与卷半径测量装置间的接触点；

(c)确定材料上的下一孔冲击点位置第三点A，所述第三点A由下列步骤确定：

I.确定当材料靠着所述心轴上的材料卷的周边放置时，绕所述心轴的中心点的角度θ，所述角度θ在延伸到第二点C的径向线和通过第三点A处的孔所在的槽的径向线之间，所述通过第三点A处的孔所在的槽的径向线形成第三点A处的孔所在的槽的中心线；

II.确定第三点A和第二点C之间的材料的长度AC，其中AC由下面的公式确定：

$\mathrm{AC}=\mathrm{\θ}(\frac{\mathrm{\θ}\×t}{4\mathrm{\π}}+r)$

其中r为由所述卷半径测量装置在第二点C处所测量的卷的半径，以及t为要冲孔的材料的厚度；

III.计算所述第三点A和第一点B之间的材料的长度AB，其中AB由下面的公式确定：

AB＝AC-BC

(d)使用下面的公式计算实现进给长度AB所需要的心轴旋转转位角度γ：

$\mathrm{\γ}=\frac{-r+\sqrt{r^2+\frac{t\×\mathrm{AB}}{\mathrm{\π}}}}{\frac{t}{2\mathrm{\π}}},$

(e)使所述心轴旋转转位角度γ；

(f)使用所述冲孔装置在材料上冲出孔；以及

(g)重复所述步骤(b)到(f)，直到达到期望的芯半径。

23.根据权利要求22所述的方法，进一步包括初始的预进给操作，在所述初始的预进给操作期间，进给材料，直到材料接触所述心轴，然后将材料进给到临时固定槽。

24.根据权利要求22所述的方法，其中在所述心轴完成一个完全旋转后，应用永久固定装置将所述心轴上的材料的第一层附着到第二层，从而防止当从所述心轴移去时材料的卷的内直径退绕。

25.根据权利要求22所述的方法，其中当实现所述心轴上的材料的卷的期望的外直径时，用切割装置在期望的点切割材料，并用附着装置永久地将材料的所切割端固定到卷上，以防止卷退绕。

26.根据权利要求22所述的方法，进一步包括自动推出完成的卷的步骤。

27.根据权利要求22所述的方法，进一步包括下面的步骤：切去卷上的一段材料的第一未冲孔部分，从而由材料中的孔形成的所述槽从卷的周边延伸到中心。

28.根据权利要求22所述的方法，进一步包括固定卷的端部以防止由于不注意所造成的卷的退绕的步骤。

29.根据权利要求23所述的方法，其中使用第一辊装置而不是通过使所述心轴转位来驱动和停止所述初始的预进给操作，在适当的位置在材料中冲出孔，此后重新开始进给过程，直到材料到达临时固定槽的位置。

Images