用於繞制單層線圈的裝置和方法
2023-09-11 09:01:20 2
專利名稱：用於繞制單層線圈的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於繞制單層線圈的裝置和方法。
本發明特別涉及一種用於繞制大型電機所用的所謂"離面
(out-of-plane )"單層線圏的裝置和方法。
背景技術：
在大型電機中，通常使用所謂的雙層繞組。這種繞組類型的優點 是所有線圈都相同且線團易於製造。
然而，在具有大量磁極和小極距的電機中，傳統的雙層繞組可能 難以安裝，因為在完成線圏的繞制同時，將末尾線圏插入專用狹槽內 需要將最初的線圈從狹槽中提出。
而且，對於分段電機，雙層繞組需要跨接於段接頭之間的線圏。
有可能製作不需要在將末尾線圏插入定子中時移除最初插入的 線圏的單層繞組。還有可能製作不需要跨接於段接頭之間的單層繞 組。因此，單層繞組對大型電機而言可以是有利的。
單層繞組通常需要面內(in-plane)端部繞組及離面端部繞組。 製造面內端部繞組很簡單明了，但是製造離面端部繞組較為困難。這 通常包括首先形成平面線圈，然後使平面線圏變形為期望的離面形狀 的步驟。這種最終變形是強度很大的工作，並可能由於材料的相對較 大的拉伸而引入絕緣方面的小缺陷。
EP1 852 958 A2公開了 一種用於自動形成單層線圍的方法。該方 法消除了傳統成形的大部分缺點，但是其需要相當精密的、具有繞兩 個軸線旋轉的線圏繞制工具的機器設備。因此，這是一種通過複雜的 算法進行控制的複雜的機器。
發明內容
本發明的目的是提供一種用於繞制單層線圏的裝置和方法，該裝 置和方法不是很複雜。
該目的通過權利要求1和權利要求6的特徵來實現。本發明的優選實施例是從屬權利要求的主題。
本發明的裝置配備有線圏繞制工具。該線團繞制工具具有用於引 導金屬導體以便形成單層線團的一部分的裝置。線團繞制工具安裝成 繞第一旋轉軸線而旋轉，用於形成線團的一部分。導體進給鼓輪承栽 金屬導體，並設計成將金屬導體傳遞給線圏繞制工具以便成形。導體
進給鼓輪由夾具承栽。
夾具安裝成繞第二旋轉軸線而旋轉，用以使導體進給鼓輪也能夠 繞第二軸線而旋轉。線團繞制工具的第一旋轉軸線垂直於導體進給鼓 輪的笫二旋轉軸線，用以通過線圏繞制工具的旋轉和導體進給鼓輪的 旋轉來執行繞制。
由於本發明的裝置，則有可能在利用最少量手工操作的單個連續 工序中形成線圏。
僅需要改變線圏形成工具的尺寸和形狀，本發明的裝置便可以用 於形成任何特定類型的單層線圍。
在下文的描述中，將參考附圖並結合具體實施例更詳細地解釋本
發明，附圖中
圖l示出了本發明裝置在用於形成線團笫一側的步驟l使用狀態 的立視圖，該步驟通過線團繞制工具CWT繞第一旋轉軸線RA1轉 動而實現；
圖2示出了本發明裝置在用於形成離面端部繞組的第一部分 EW1的步驟2使用狀態的立視圖，該步驟通過進一步使線團繞制工 具CWT繞第一旋轉軸線RA1轉動而實現；
圖3至圖5示出了本發明裝置在用於形成離面端部繞組的第二部 分EW2的步驟3使用狀態的立視圖，該步驟通過使導體進給鼓輪 CFD經由夾具F繞第二旋轉軸線RA2轉動而實現；
圖6示出了本發明裝置在用於形成離面端部繞組的第三部分 EW3的步驟4使用狀態的立視圖，該步驟是通過線團繞制工具CWT 繞第一旋轉軸線RA1轉動而實現且轉動方向與圖1中的相反；
圖7示出了本發明裝置在用於形成線團第二側的步驟5使用狀態 的立視圖，該步驟通過線團繞制工具CWT繞第一旋轉軸線RA1轉
5動而實現且轉動方向與圖1中的相同；
圖8出了本發明裝置在用於形成處於相對端部中的離面端部繞 組的第一部分的步驟6使用狀態的立視圖，該步驟通過進一步使線圖 繞制工具CWT繞第一旋轉軸線RA1轉動而實現且轉動方向與上面 圖4和圖5中的相同；
圖9至圖11示出了本發明裝置在用於形成相對端部的離面端部 繞組的第二部分的步驟7使用狀態的立視圖，該步驟通過使導體進給 鼓輪CFD經由夾具F繞第二旋轉軸線RA2轉動而實現且轉動方向與 上面圖3至圖5中的相同；
圖12示出了本發明裝置在用於形成相對端部的離面端部繞組的 第三部分的步驟8使用狀態的立梘圖，該步驟通過進一步使線團繞制 工具CWT繞第一旋轉軸線RA1轉動而實現且轉動方向與上面圖7 中的相反；
圖13示出了本發明裝置在下一次繞制開始時的狀態。
具體實施例方式
下面將藉助於圖l至圖13來更詳細地描述本發明。
參考圖1，圖中有線圏繞制工具CWT，該線團繞制工具CWT可 繞第一旋轉軸線RA1旋轉。
線團繞制工具CWT具有用於引導金屬導體MC以形成單層線團 的一部分的一定數目的裝置MM。
還有導體進給鼓輪CFD，該導體進給鼓輪CFD承栽金屬導體 MC。導體進給鼓輪CFD安裝在託架B上。託架B由夾具F承載。 夾具F可繞笫二旋轉軸線RA2旋轉，因此導體進給鼓輪CFD也可繞 第二旋轉軸線RA2旋轉。
線圏繞制工具CWT的第一旋轉軸線RA1垂直於導體進給鼓輪 CFD的第二旋轉軸線RA2。
線圏繞制工具CWT本身具有縱向軸線LA，該縱向軸線LA垂 直於線團繞制工具CWT的第一旋轉軸線RA1。
導體進給鼓輪CFD的託架B可繞笫三旋轉軸線RA3旋轉，該第 三旋轉軸線RA3平行於第二旋轉軸線RA2。
為了完成一匝線圈繞制，必須完成步驟1至步驟8的下列步驟。參考圖1，圖中示出了線圏第一側的形成。線圏的大體平直的部
分是通過藉助於裝置MM來引導金屬導體MC而形成的。
線圏的該平直部分之後將定位在機器的狹槽內。應當知道，必須
通過主動使線圈繞制工具CWT繞第一旋轉軸線RA1轉動合適弧度
而形成特定距離CD。
參考圖2，離面端部繞組的第一部分EW1是通過進一步主動使
線圈繞制工具CWT繞第一旋轉軸線RA1轉過合適弧度而形成的。參考圖3，離面端部繞組的第二部分EW2是通過主動使導體進
給鼓輪CFD經由夾具F繞第二旋轉軸線RA2轉過合適弧度而形成的。
在該過程中，導體進給鼓輪CFD的託架B將通過繞第三旋轉軸線RA3旋轉而被動調節。
參考圖4和圖5，離面端部繞組的第二部分EW2是通過進一步主動使導體進給鼓輪CFD經由夾具F繞第二旋轉軸線RA2轉過合適弧度而形成的。
在該過程中，導體進給鼓輪CFD的託架B將通過繞第三旋轉軸線RA3旋轉而被動調節。
參考圖6，離面端部繞組的第三部分EW3是通過進一步主動使線圏繞制工具CWT繞第一旋轉軸線RAl轉過合適弧度而形成的。該轉動的方向與如上面圖1中所述的轉動方向相反。
參考圖7，線圏的第二側被形成。線圏的該平直部分之後將定位在機器的狹槽內。
應當知道，必須通過主動使線圏繞制工具CWT繞第一旋轉軸線RAl轉動合適弧度而形成另一特定距離。
該轉動的方向與圖1中所迷的方向相同。
參考圖8，相對於通過上述步驟形成的端部，處於相對端部中的
離面端部繞組的第一部分是通過進一步主動使線圏繞制工具CWT繞
第一旋轉軸線RA1轉過合適弧度而形成的。
該轉動的方向與如上面圖4和圖5中所述的轉動方向相同。參考圖9至圖11，相對端部的離面端部繞組的第二部分是通過
主動使導體進給鼓輪CFD經由夾具F繞第二旋轉軸線RA2轉過合適
弧度而形成的。該轉動的方向與在上面圖3至圖5中所述的轉動方向相同。在該過程中，導體進給鼓輪CFD的託架B繞第三旋轉軸線RA3淨皮動調節。
參考圖12，相對端部的離面端部繞組的笫三部分是通過進一步主動使線圈繞制工具CWT繞第一旋轉軸線RA1轉過合適弧度而形成的。
該轉動的方向與如上面圖7中所述的轉動方向相反。這就是所述繞制過程的結尾。下一次繞制的開始與在上面圖1中
所示的相同，如圖13中所示。
實踐中，所述繞制方法的開始和結束步驟通過線圏引線的期望位
置來確定。
對於以大體90。而彎曲離面的端部繞組而言，在步驟1、步驟2、步驟4、步驟6和步驟8中所述的線圏形成工具CFT的旋轉總共地將會大體上是兩次呈180。-第二次180°轉動的方向與第一次180°轉動的方向相反。
在步驟3和步驟7中所述的導體進給鼓輪CFD的夾具F的旋轉總共地將會大體上是兩次呈180° -第二次180°轉動的方向與第一次180°轉動的方向相同。
對於以大體上不同於90°的一個角度而彎曲離面的端部繞組而言，在步驟l、步驟2、步驟4、直至步驟6和步驟8中所述的線圏繞制工具CWT的旋轉總共地將會大體上是兩次呈彎曲離面角度的雙倍值。總轉動的笫二半部的方向還與總轉動的第一半部的方向相反。
在步驟3和步驟7中所述的導體進給鼓輪CFD的夾具F的旋轉還總共地將會是大體上兩次呈180° ，第二次180°轉動的方向與第一次180°轉動的方向相同。
在任一情況下，導體進給鼓輪CFD的託架B都進行微小調節運動，以便適應線圍繞制工具的幾何形狀的需要，包括校正線圏節距和線圏螺距角。
在整個過程中，金屬導體MC通過張緊裝置、或作用在進給鼓輪上的制動裝置或類似裝置而保持拉緊。
在各個步驟中，有利的是是使所有轉動都比純幾何因素所需的略長一部分。這樣會產生導體的彈性和彈回所需的補償量。出於相同原因，有利的是將制動裝置引入導體進給鼓輪，以限定導體進給鼓輪的主動旋轉。
還有可能通過被動裝置來控制導體離開導體進給鼓輪的運動。在繞制線圈的過程中，若導體被從鼓輪拉出，則這些裝置接合併減慢運動。
權利要求
1.一種用於繞制單層線圈的裝置，其具有-線圈繞制工具(CWT)，該線圈繞制工具具有用於引導金屬導體(MC)以形成單層線圈的一部分的裝置(MM)，其中，該線圈繞制工具(CWT)安裝成繞第一旋轉軸線(RA1)旋轉，以形成線圈的一部分；-導體進給鼓輪(CFD)，該導體進給鼓輪承載金屬導體(MC)並且將金屬導體(MC)傳遞給線圈繞制工具(CWT)用於成形，其中，該導體進給鼓輪(CFD)由夾具(F)承載；其特徵在於，-夾具(F)安裝成繞第二旋轉軸線(RA2)旋轉，用以使導體進給鼓輪(CFD)也能夠繞第二軸線(RA2)旋轉；-線圈繞制工具(CWT)的第一旋轉軸線(RA1)垂直於導體進給鼓輪(CFD)的第二旋轉軸線(RA2)，用以通過線圈繞制工具(CWT)的旋轉和導體進給鼓輪(CFD)的旋轉來執行繞制。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，導體進給鼓輪(CFD)由夾具(F)所承載著的託架(B)保持。
3. 根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，線圏繞制工具(CWT)具有縱向軸線(LA),該縱向軸線(LA)垂直於線圏繞制工具(CWT)的第一旋轉軸線(RA1)。
4. 根據前述任一權利要求所述的裝置，其特徵在於，導體進給鼓輪(CFD)的託架(B)安裝成繞平行於第二旋轉軸線(RA2)的第三旋轉軸線(RA3)旋轉，以適應線圈繞制工具(CWT)的幾何需要。
5. 根據前述任一權利要求所述的裝置，其特徵在於，張緊裝置或制動裝置與導體進給鼓輪(CFD)相聯接，以使金屬導體(MC)在傳遞時保持拉緊。
6. —種用於繞制單層線圏的方法，該方法使用根據前述任一權利要求所述的裝置，其中線團的第一側和線團的離面端部繞組的第一部分(EW1)通過藉助於裝置(MM)來引導金屬導體(MC)以及通過主動使線圏繞制工具(CWT)沿第一方向繞第一旋轉軸線(RA1)轉動合適弧度而形成，該裝置(MM)是線圏繞制工具(CWT)的一部分。
7. 根據權利要求6所迷的方法，其中，線圏的離面端部繞組的第二部分(EW2)通過主動使導體進給鼓輪(CFD)經由夾具(F)繞第二旋轉軸線(RA2)轉過合適弧度而形成。
8. 根據權利要求6或7所述的方法，其中，導體進給鼓輪(CFD)的託架(B)通過繞第三旋轉軸線(RA3)旋轉而被動地調節。
9. 根據權利要求8所述的方法，其中，線圏的離面端部繞組的第三部分(EW3)通過進一步主動使線團繞制工具(CWT)沿第二方向繞第一旋轉軸線(RA1)轉過合適弧度而形成，該第二方向與第一方向相反。
10. 根據權利要求9所述的方法，其中，線圏的第二側通過主動使線圏繞制工具(CWT)沿第一方向繞第一旋轉軸線(RA1)轉動合適弧度而形成。
11. 根據權利要求10所述的方法，其中，相對端部的離面端部繞組的第一部分通過進一步主動使線圏繞制工具(CWT)沿第二方向繞第一旋轉軸線(RA1)轉過合適弧度而形成，該相對端部是相對於通過上述步驟形成的端部而言的。
12. 根據權利要求11所述的方法，其中，相對端部的離面端部繞組的第二部分通過主動使導體進給鼓輪(CFD)經由夾具(F)繞第二旋轉軸線(RA2)轉過合適弧度而形成。
13. 根據權利要求12所述的方法，其中，相對端部的離面端部繞組的第三部分通過進一步主動使線團繞制工具(CWT)沿第一方向繞第一旋轉軸線(RA1)轉過合適弧度而形成。
全文摘要
本發明涉及一種用於繞制單層線圈的裝置和方法。本發明的裝置具有線圈繞制工具(CWT)。線圈繞制工具(CWT)具有用於引導金屬導體(MC)以形成單層線圈一部分的裝置(MM)。線圈繞制工具(CWT)安裝成繞第一旋轉軸線(RA1)旋轉，以形成線圈的一部分。導體進給鼓輪(CFD)承載金屬導體(MC)，並設計成將金屬導體(MC)傳遞給線圈繞制工具(CWT)用以成形。導體進給鼓輪(CFD)由夾具(F)承載。夾具(F)安裝成繞第二旋轉軸線(RA2)旋轉，以使導體進給鼓輪(CFD)也能繞第二軸線(RA2)旋轉。線圈繞制工具(CWT)的第一旋轉軸線(RA1)垂直於導體進給鼓輪(CFD)的第二旋轉軸線(RA2)，以通過線圈繞制工具(CWT)的旋轉和導體進給鼓輪(CFD)的旋轉執行繞制。
文檔編號H02K15/04GK101667765SQ20091014003
公開日2010年3月10日 申請日期2009年7月10日 優先權日2008年7月10日
發明者H·斯蒂斯達爾, M·溫瑟-詹森 申請人:西門子公司