CN201204524Y - 用于形成电动机械的线圈的线圈缠绕工具 - Google Patents

Abstract

一种用于缠绕和形成例如定子的场组件的场线圈的工具，包括在其间限定缠绕腔的可分开的工具半部分。该缠绕腔接受通过例如转动所述工具或缠绕嘴而在其中缠绕的磁线。所述磁线大体符合该缠绕腔的形状使得在将工具半部分分开时，获得具有净形状的场线圈。

Description

用于形成电动机械的线圈的线圈缠绕工具

技术领域

本实用新型涉及电动机械的线圈的制造，尤其是改进的线圈缠绕工具以及使用其的方法。

背景技术

电动机械是产生电力或使用电力的机械。常见类型的电动机械有交流发电机、发电机和电动机。

电动机用在涉及电动工具例如，仅仅说出几个，象电钻、锯、砂磨和研磨装置，以及工场工具例如轧边机和修边机的广泛应用场合中。这些装置都使用具有转子和场，例如定子的电动机。

图1示出典型的现有技术的用于电动机的定子100。定子100由叠片堆102形成，在该叠片堆内多个绕组的磁线104缠绕而形成场线圈114。叠片堆102是通过将适当数量的单个叠片108堆在一起并将它们熔在一起而形成。单个叠片108通常是通过压制钢材而制成。要作到这一点，松散的叠片108被装到堆积机内。所述堆积机拾取适当数量的叠片108并将它们放到一固定装置内，在那里叠片被熔在一起。叠片108形成有槽这样得到的叠片堆102具有槽110，而磁线104缠绕在所述槽中。

磁线，如同该术语通常被理解的那样，是传统上用于缠绕在电动机械例如转子和定子中的线圈的那种类型的线。在缠绕磁线104之前，将绝缘套管或绝缘槽衬(未示出)例如硫化纤维，放入到槽110中而将端环112放在叠片堆102上。作为说明，端环112由塑料制成并形成为包括线圈型116。然后通过在槽110中串扰磁线104而缠绕场线圈114。当场线圈114缠绕完以后，将磁线104的末端适当地收尾，例如收尾到接线柱120中的接头118上。然后，当使用可粘合磁线时，通过例如施加热量将磁线104粘合在一起。

可粘合磁线是层覆有热活化热塑性塑料或热固性聚合物粘合剂的磁线。一种通常使用的可粘合的磁线是来自印第安纳的Phelps Dodge of Fort Wayne的商品名为BONEZE的市售磁线。可选择的，可以通过下面描述的滴浸树脂工艺粘合磁线104。这时定子100将用在使其暴露在特别磨损的环境中的应用场合内，例如研磨机，而环氧涂层被施加到场线圈114以提供磨损保护。

在上述的定子制造过程中，一旦磁线已经缠绕在槽中并且将磁线的末端收尾，如果使用的是可粘合线，就将磁线粘合，如果使用滴浸树脂，则将滴浸树脂施加到磁线上。要设法获得一致的结果，施加滴浸树脂的过程是一个有些困难的过程。它也有很多缺点，其中并非微不足道的一个缺点是以可靠的、一致的结果完成该过程的成本和难度。

一开始，滴浸过程要求在施加滴浸树脂之前使用较大和较贵的烤炉来仔细地预热部分装配好的定子到较为精确的温度。还需要仔细地控制滴浸树脂的温度以实现所述树脂通过叠片堆中的槽中的流动令人满意。已经证明了要实现滴浸树脂通过叠片堆中的槽的流动一致、完整是极为困难的。同样，难以在磁线和滴浸树脂之间实现良好的流动。然后在下一个制造步骤进行之前，必须有一个冷却阶段，在所述冷却期间通常在定子上施放空气来冷却它们。滴浸树脂通常具有贮藏寿命较短，因此必须在相对较短的时间期限内使用，这使制造过程进一步复杂化。

最终的结果是，与为了最佳性能和成本相反，经常必须为了工艺而设计定子。

实用新型内容

本实用新型的目的，就是提供一种用于形成具有净形状的场线圈的工具。

根据本实用新型，一种用于形成场组件例如定子，的场线圈的工具具有其中限定一缠绕腔的可分开的工具半部分。磁线大体符合缠绕腔的形状从而当所述工具半部分分开时，获得具有净形状的场线圈。

本使用新型提供一种用于形成电动机械的线圈的线圈缠绕工具，包括可分开的工具半部分，其在配合到一起时，在其间限定一缠绕腔，其特征在于，所述工具半部分包括阳工具半部分和阴工具半部分，该阳工具半部分具有带有一表面的突起，该阴工具半部分具有限定一凹部的凹面，当该阳工具半部分和该阴工具半部分配合到一起时，阳工具半部分的所述突起在所述凹部中延伸，阳工具半部分的突起的所述表面与阴工具半部分的所述凹面限定所述缠绕腔于其间。

在一个方面中，一旦磁线被充分沉置在缠绕腔内，或者通过耐热工艺例如通过让电流通过线圈，或者通过其他的加热或化学粘合方法，将线圈粘合由此一旦从工具中取出场线圈能保持场线圈的净形状。

本实用新型的优势在于，所述工具提供了绕制成净形状的场线圈。

从下面提供的具体说明中，本实用新型的另外的适用范围将变得明显。应该理解，所述具体说明和特定示例，尽管示出本实用新型的优选实施例，其仅仅是为了说明的目的而并非要限制本实用新型的范围。

附图说明

从具体说明及附图中，可以更彻底地理解本实用新型，在附图中：

图1示出现有技术定子的透视图；

图2示出形成定子的方法的流程，该定子具有依照本实用新型一个方面形成的预形成场线圈；

图3示出具有依照图2方法形成的预形成场线圈的定子的分解组装图；

图4示出预形成场线圈在模制前的透视图；

图5示出依照本实用新型一个方面的用于形成场线圈的线圈工具的透视图；

图6示出图5的场线圈的正视图；

图7示出图5的线圈工具的分解图，其取向为示出阳工具半部分的透视图；

图8示出图5的线圈工具的分解图，其取向为示出阴工具半部分的透视图；

图9示出在场线圈的压缩中使用的形成工具的侧视图。

具体实施方式

下面对优选实施例的描述其仅仅是举例的形状，而决不是要限制本实用新型、其适用范围，或使用。

参考图2-9，示出用于制造场组件例如定子的过程。在步骤210中，线圈，例如线圈301，其用于定子300的场线圈304，通过缠绕磁线303到预定形状而被缠绕成预定形状，优选净形状。“净形状”指场线圈304在组装好的定子中的最终形状。在步骤212中，将磁线303粘合在一起。磁线303优选为可粘合磁线，例如BONDEZE线，其上具有一层热活化热塑性塑料或热固性粘合剂，向形成的线圈301上施加热量以活化在磁线303上的粘合剂以将其粘合在一起。

场线圈304具有线圈端305，引线302从线圈端延伸，在步骤214中从形成的线圈301中引出引线302。可以使用不同方法引出引线302。说明性的，线圈端305可以结束在接头307上并且引线302附接到接头307上。引线302可以直接附接到线圈端305。可以用各种方法，例如提供引线302收缩管、各种壁厚TFE或PTFE管以及绝缘段，使线圈端305一段长度上绝缘。使用管，例如TFE或PTFE管，除了使线圈端305绝缘以外，还提供减小应力和增加引线302的刚性的优点。在线圈端305上的滑管例如TFE或PTFE将它们屏蔽并且可以用任何类型的端接头来保持所述管。

在步骤216将形成的线圈301绝缘以形成场线圈304。可以用形成包囊313的包囊材料309来包住形成的线圈301而使其绝缘。说明性的，包囊材料309可以是弹性体热塑性塑料或者热固性塑料，例如热固性液态硅橡胶。说明性的，包囊材料309注塑模制在场线圈304周围。应该理解，可以使用其他工艺或材料来包住具有包囊材料309的形成的和粘合的线圈，例如传递模制或喷射包囊材料309。包囊材料也可以是更硬的热固性塑料。说明性的，包囊材料可以是导热的并且也可以是更硬类型的导热塑料，例如来自PA，Exton的LNP Engineering Plastics(GE Plastics)的Konduit市售热塑性塑料。说明性的，可以使用已知的真空浸渍工艺来施加包囊材料。形成的场线圈301可以放在真空室内，而包囊材料通过毛细作用传动到(wick)场线圈301上。应该理解，可以用出包囊以外的方式来绝缘线圈301，例如在其周围卷绕或者以其他方式设置绝缘纸。

如步骤218所示，被绝缘的场线圈304与定子核心件306组装而形成定子300。定子核心件306包括极片308和回铁或返回路径片310。

特别参考图5-9，将更详细地描述依照本实用新型的用于形成场线圈301的线圈形成或缠绕工具500。该工具500包括阳工具半部分502和阴工具半部分504。该阳工具半部分502由阴工具半部分504配合地接受从而大致在其间形成缠绕腔506。

阳工具半部分502包括主体508和从主体508延伸的突起510。说明性的，突起510可以与主体508形成为一体，或者它可以是附加到主体508上的单独部分。主体508可以例示性包括形成在面513上的多个附接孔512(图8)，其帮助将阳工具半部分502固定到缠绕机器(未示出)上。突起510包括大致的拱形面515(图7)，其在突起510的肩部516之间延伸，如图示其中心处有凹陷518。如下所述，拱形面515与阴工具半部分504合作而限定缠绕腔506并且凹陷518配合地接受阴工具半部分504的突起524以使阴工具半部分504与阳工具半部分502完全对齐。然而，应该理解，可以阳工具半部分包括突起524而阴工具半部分包括凹陷518。

阴工具半部分504包括具有相对肩部521的主体520，所述肩部具有拱形向内面对的面523(图8)，其共同限定一大体拱形凹面528。拱形面528与阳工具半部分502的拱形面515合作而限定缠绕腔506。主体520也具有从主体520延伸的突起524，其例示为在相对肩部521的中心处。说明性的，突起524可以与主体520形成为一体或者是附加到主体520上的单独部件。说明性的，主体520也可以包括形成在与突起524大致相对的面527上的多个附接孔526，以帮助将阴工具半部分504附接到缠绕机器(未示出)上。

应该理解，工具500可以以其他方式固定在缠绕机器中。例如工具500可设置有自锁机构，例如扭锁机构，从而阳和阴工具半部分502、504可以锁在一起，让后将工具500放在缠绕机器中。

应该理解，工具500可构建为使得形成的线圈301是不对称的。例如，形成的线圈301可具有不同形状的端线圈。在这种情况中，阳和阴工具半部分502、504的元件构建为提供形成的线圈301的期望形状。因此阴工具半部分504的突起和阳工具半部分502的凹陷518可以不定位在它们的各自的工具半部分的中心。

在操作中，通过分别插入到附接孔512、516的紧固件(未示出)，阳和阴工具半部分502、504固定地附接到缠绕机器上。工具半部分502、504在工具500中对齐使得阳半部分502的凹陷与阴半部分504的突起524相对。当缠绕机器将工具半部分502、504装在一起时，突起524安置在凹陷518内以使工具半部分502、504对齐。可选择的，如上所述，阳和阴工具半部分502、504可以在锁在一起以后再放入缠绕机器内。

一旦突起524被凹陷518完全接受，工具500处于闭合位置。此时，阳工具半部分502的拱形面515与阴工具半部分504的凹面528相对从而再两个工具半部分502、504之间形成间隙。如下面要描述的那样，该间隙限定了缠绕腔506，在场线圈301形成期间磁线303在该缠绕腔内缠绕。可选择的，两个工具半部分502和504可以用其他方式例如螺钉(未示出)固定在一起，然后插入并对齐在用于缠绕的缠绕机器内。在完成缠绕步骤210以后，为了粘合操作212，可以将工具从机器内移出。可选择的，可以在将工具从缠绕机器中移出之前进行粘合操作。

特别参考图5-9，描述工具500的操作。磁线303插入到工具500的缠绕腔506中。固定磁线303的引导端。当缠绕机器使工具500闭合(即，在图6的Z方向移动工具半部分502、504)时，可以通过例如将其固定到工具半部分502、504，或者通过将其夹在工具半部分502、504之间而将其固定到工具500上。或者可以另外通过例如将其夹在缠绕机器的一元件上而将其固定。这样，防止磁线303与工具500脱离。

一旦磁线303的一端被固定到工具500上，缠绕机器使工具500围绕轴X(图6)旋转。工具500绕轴X的转动将磁线303置于在张力下。由于工具500的旋转，施加在磁线303上的张力使磁线303围绕突起510、524卷绕并开始填充缠绕腔506。应该理解，工具500可以保持不动而缠绕嘴围绕工具500旋转以卷绕磁线303。

工具500(或者缠绕嘴)连续转动直到在线圈301中达到期望匝数的磁线303，而充满缠绕腔506。然后停止磁线303的缠绕，并固定缠绕腔506中的磁线303的最外侧部分，其称为拖尾缘(trailing edge)。磁线303的拖尾缘可以固定到工具500上，例如，通过将其固定到工具半部分502或504，或者以其他方式，例如将其夹到缠绕机器的元件上。然后将磁线303从线提供件(即，线轴等)上切下。

磁线303缠绕在突起510、524上并具有与缠绕腔506类似的形状。这样，磁线303的缠绕和形成就基本完成并且采用线圈301的基本形。

优选在工具半部分502、504分开并且从工具500中移出线圈之前将线圈301粘合。如前所述，可以通过发出通过线303的电流(即，电阻加热)或者通过化学粘合将磁线303粘合在一起。应该理解，尽管磁线303描述尾当线圈301还在工具500中时被粘合，可以理解可选择在将301从工具500中移出以后再粘合线圈301。然而，还应该注意到，当线圈301还在工具500中时就粘合磁线303的优点在于，当其从工具500中取出时可以保持线圈301的精确形状。也可以在粘合期间压缩线圈以使磁线之间的空气间隙最小化，这样在相邻磁线303之间获得更好的热传递，在相邻磁线303之间获得更大的粘合强度，并且在线圈301被放入场的槽中时获得更好的槽填充。

一旦磁线303已经充分填充缠绕腔，可以通过由缠绕机器在Z方向上施加压力在工具半部分502、504上而完成对线圈301的压缩。如同能想到那样，在Z方向上对工具半部分502、504的进一步压缩使得突起524更深地横穿入凹陷518中并由此将工具半部分502、504更紧密地移动到一起，因而向线圈301施加压力。

可选择的，在通过带有线圈301的形成工具507(图9)的相互作用在缠绕和粘合期间可以将所述两个半部分502、504彻底压缩。形成工具507包括由横向部件517互连的一对形成叶片509。形成叶片509通过槽519(图7)插入到工具500的阳工具半部分502中并与线圈301接合。例示的，就在粘合电流停止时，叶片509进入工具500并压缩线圈301，而热塑性粘合层(粘附性的)仍然在软化的状态，由此在线圈301还在工具500中时就压缩它。也可以在线圈301还在被加热时压缩它。

应该理解形成工具可以例示为阳和阴工具半部分502、504的一个或两者的部分。例如与形成叶片509形状类似的形成叶片可以例示为夹带(entrain)在阳工具半部分502的槽519中并且在缠绕周期的适当时刻推抵磁线303。

一旦完成线圈301的形成，将形成工具507从槽519移出，分开工具半部分502、504，然后从工具500中移出线圈301。这样，假定线圈301是在工具500中粘合的，该线圈301是完整的并且已经为组装到定子300之前的步骤213中的测试做好了准备。

本实用新型的描述其本质是示例性的，因而不偏离本实用新型的要点的各种变型将落入本实用新型的范围内。这些变型不应被认为是偏离本实用新型的范围和精神。

Claims (5)

1.一种用于形成电动机械的线圈的线圈缠绕工具，包括可分开的工具半部分，其在配合到一起时，在其间限定一缠绕腔，其特征在于，所述工具半部分包括阳工具半部分和阴工具半部分，该阳工具半部分具有带有一表面的突起，该阴工具半部分具有限定一凹部的凹面，当该阳工具半部分和该阴工具半部分配合到一起时，阳工具半部分的所述突起在所述凹部中延伸，阳工具半部分的突起的所述表面与阴工具半部分的所述凹面限定所述缠绕腔于其间。

2.如权利要求1所述的线圈缠绕工具，其中阳工具半部分的突起的所述表面为拱形。

3.如权利要求1所述的线圈缠绕工具，其中该阴工具半部分包括具有相对肩部的主体，所述相对肩部具有向内面对的拱形面，其合起来限定一凹面，该阳工具半部分具有带有一拱形面的突起，该阳工具半部分的突起的所述拱形面与该阴工具半部分的所述凹面限定所述缠绕腔于其间。

4.如权利要求3所述的线圈缠绕工具，其中阳工具半部分和阴工具半部分之一具有对齐凹陷，阳工具半部分和阴工具半部分中的另一个的一对齐突起接受在所述对齐凹陷内以使阳工具半部分和阴工具半部分对齐。

5.如权利要求4所述的线圈缠绕工具，其中所述对齐突起和对齐凹陷设置在它们各自工具半部分的中心。

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