用於纏繞電機的鐵芯部件的線圈的線材分配構件的運動的設備的製作方法
2023-05-24 16:49:11 1
專利名稱：用於纏繞電機的鐵芯部件的線圈的線材分配構件的運動的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於纏繞電機的鐵芯部件的線圈的方案，更具體地，本發明涉及用於纏繞定子鐵芯的設備，類似於無刷馬達中所採用的。
儘管本發明具體參考定子鐵芯進行描述，但是本發明的原理同樣也能應用於需要纏繞有線材導體的其它鐵芯。
背景技術：
對於無刷馬達，已知的是使用具有線材線圈的鐵芯，該線材線圈通過使一個或多個針運動來分配張緊的線材而進行纏繞。為了形成具有多個線匝的線圈，線材離開運動的針並且變得適當地定位在鐵芯中。針運動預定數量的循環，以生成一定數量的完整線匝，這些線匝形成最終纏繞的線圈。
通過針實現的循環通常是往復平移、往復旋轉和增量徑向運動的組合，例如公開EP1191672中所述的。
示意性地，線圈的線匝為閉合的線材的矩形延伸部，具有通過兩個較短側部連接起來的兩個直線側部。通常，形成線圈的一系列線匝包括以有序的方式堆疊的多個矩形延伸部，其中側部一致地定位。
通過以有序的方式堆疊線圈，在鐵芯中被線圈佔據的空間導致線匝與周圍結構的最佳接觸，因此避免了線匝與周圍結構的幹涉接觸。
通常，線圈的矩形延伸部的兩個長側部通過分配線材的針實現的軸向平移而產生。由針實現的旋轉運動分配針，以形成兩個側向伸展，這兩個側向伸展通常是線圈的短側部。增量徑向平移將線匝堆疊在線圈的不同平面中，即堆疊在線圈的狹槽的各個深度處——通常稱為線匝「分層」的現象。
針以輸入馬達的旋轉而驅動的動力學方案進行運動，以實現前述運動，類似於上述EP1191672中所述的。
在公開EP318063中，描述了更加受限制的方案。在這種情況下，針不會沿著徑向方向運動來獲得分層。
本領域中現有的不同動力學方案顯著地影響針定位以形成線圈的精度，並且還影響針運動以分配線材的速度。
換言之，動力學方案不僅對於線匝變得定位在線圈中的精度而言是重要的，而且對於放置所有的線匝以形成最終的線圈所需的時間而言也是重要的。這尤其受到機械傳動裝置、公差、各種動力學方案的各部件的慣量的影響，並且還受到這些慣量在空間中的位置的影響。
無刷鐵芯中線圈的纏繞要求具體集中於在以最大的精度將線匝定位在電機的鐵芯的可獲取空間內。同時，需要針的較高運動速度以增加產量。最終的結果是以高速生產纏繞的鐵芯，其中線圈是緊湊的且具有大數量的線匝。
另一個目的在於，針的運動需要容易地且準確地調節，以使得纏繞參數適應於鐵芯構造的各種變化。具體地，針的平移運動、旋轉運動和徑向位移相應地需要覆蓋路徑、實現角度和以狹槽深度行進，以允許線圈線匝精確地定位在鐵芯的特定幾何結構中。
為了同樣的理由，這些針的運動需要在臨時循環的不同階段中完成，這是纏繞線圈所需要的。發明內容
基於前文所述，本發明的目的在於提供用於纏繞電機線圈的改進的設備。
本發明的另一個具體目的在於提供改進的設備，其使得針在纏繞期間以更加精確的針定位實現平移運動、旋轉運動和徑向運動。
本發明的目的還在於提供改進的設備，其用於以較高的速度實現針的平移運動、旋轉運動和徑向運動，以增大纏繞線圈的產率。
本發明的目的還在於提供一種設備，其具有能夠容易地調節以用於纏繞不同鐵芯構造的方案，同時保持前述針的定位精確性和高速運動的優點。
本發明的另一個目的在於提供一種設備，其由於部件數量少並且部件構造簡單且能夠容易地組裝而製造更加簡單。
本發明涉及一種新型方案，其具有可移動的構件(針)，以用於在纏繞階段中通過相對於鐵芯沿軸向方向平移、相對於鐵芯旋轉以及相對於鐵芯沿徑向方向平移而分配線材以形成線材線圈。
支撐至少一個線材分配構件的第一管狀構件能夠沿軸向方向平移且能夠相對於鐵芯旋轉。此外，第二管狀構件可以相對於第一管狀構件同軸地組裝，並且可以相對於第一管狀構件旋轉，以使線材分配構件相對於鐵芯沿徑向平移。
設有用於轉換第一管狀構件和第二管狀構件之間的相對旋轉的裝置，以使線材分配構件相對於鐵芯沿徑向方向平移。
本發明還能夠應用於多個線材分配構件的情況，多個線材分配構件可以由第一管狀構件支撐，以便相對於鐵芯沿軸向方向平移和相對於鐵芯旋轉。
相似地，通過使第二管狀構件相對於第一管狀構件旋轉，多個線材分配構件可以相對於鐵芯沿徑向方向平移。
線材分配構件中的每個都可以釋放線材，以形成繞相應鐵芯極的線圈。這樣，可以同時纏繞多個線圈。
藉助於根據權利要求1的設備來實現這些和其它目的。
從屬權利要求中記載了本發明的其它特徵。
從附圖和以下優選實施例的詳細描述中，本發明的其它特徵、特性和各種優點將變得更加清楚。
在附圖中:
圖1為根據本發明的原理的用於使線材分配構件運動的設備的部分截面正視圖2為從圖1的方向2-2看的部分截面圖3a為從圖1的方向3看的部分視圖，示出了槓桿機構。槓桿機構的上部部分為從圖4的方向3』-3』的視圖。在圖3a中，為了清楚起見，已經省略了圖1的設備的某些部分。
圖3b為與圖3a類似的視圖，其中設備的槓桿機構的位置與圖3a的位置不同。
圖4為圖1的區域4的部分截面圖。圖4與公開EP1191672的圖1類似，然而，在本發明的圖4的方案中，具有某些改動，如本申請中所述。
圖5為與圖3a的視圖類似的視圖，但是示出了本發明的不同實施例。
圖6為在圖5的實施例的情況下從圖4的方向6-6看的視圖。
具體實施方式
圖1示出了第一組件10，其包括針11，該針11用於分配線材W，以便繞鐵芯的極部纏繞線圈。
針11沿著與縱向軸線12平行的方向T和T』以往復運動的方式平移。此外，針11沿著方向S和S』繞縱向軸線12以角度交替運動的方式旋轉，以及沿著與軸線12垂直的方向R和R』以前後徑向運動的方式平移。針11獲得的軌跡與公開EP1191672中所述的針的軌跡類似。外部管13和內部管14之間沿方向S和S』(也參見圖4)的相對旋轉使得針11沿徑向方向R和R』平移，以用於分層。通過馬達60產生外部管13和內部管14的相對旋轉，該馬達60通過組件118 (參見圖1和4)將沿方向S和S』的旋轉傳遞到內部管14，以獲得沿方向R和R』的分層位移。
這種傳動裝置的原理與公開EP1191672中所述的原理類似——參見該公開的圖1，其中馬達164與本申請的馬達60類似，同時公開EP1191672的圖1的組件118和組件126分別與本申請的圖1和4的組件118和組件126類似。
參考本發明的圖1和4，管13和14彼此組裝成一體，以用於一起沿方向T和T』平移，因此，通過使管13和14 一起沿方向T和T』平移，而使得針11沿方向T和T』與縱向軸線12平行地前後平移運動。
由包括臂15的組件16來產生這種平移，該臂15通過可運動的鉸鏈17(在圖1中用虛線示出)連接到內部管14。環16』(在圖1中用虛線示出)組裝到臂15內側，與軸20的軸線19同軸，藉助於該環通過槓桿50連接到套筒51，使得該環與軸20 —起旋轉。事實上，套筒51沿著繞軸線19的旋轉方向與軸20成一體，同時，為了調節沿方向T和T』(參見以下內容)的平移路徑，套筒51由於鍵槽連接51』而能夠與軸線19平行地運動。
由於臂15中的環16』的旋轉以及套筒51沿著軸』 20的位置所引起的臂15的傾斜位置，使得組件16以及由此臂15實現繞軸20上具有的銷的軸線18的震蕩OS和OS』。軸線18定位成與主軸20的軸線19垂直。臂15的震蕩OS和OS』轉換為內部管14沿方向T和T』的前後平移，因此也轉換為外部管13沿方向T和T』的前後平移。
組件16、臂15和鉸鏈17與公開EP318063中產生平移的組件類似——參見該文獻的圖1，然而，在本申請的情況下，鉸鏈17還能夠允許軸14沿方向S和S，旋轉。
軸20組裝在軸承21和22上，以便繞軸線19旋轉，由此產生臂15的震蕩OS和OS』。具體地，馬達24和帶傳動裝置23 (也參見圖2)使軸20繞軸線19旋轉，以產生震蕩OS和OS』。因此，馬達24直接獲得針類似物11沿方向T和T』的前後平移。參考圖1，組裝在軸20的端部上的齒輪25與組裝在凸輪組件28的輸入軸27上的齒輪26接合。如圖1和2所示，凸輪組件28包括支撐框架29，該支撐框架通過螺栓固定到圖1的設備的主框架30。通過從連接表面29』 』移除封蓋29』(參見圖2)獲得圖1中的組件28的視圖。
參考組件28，輸入軸27組裝在軸承31上，該軸承繼而組裝在框架29上。共軛凸輪32和33組裝在組件28的輸入軸27上。組裝在相應的臂32』 』和33』 』上的輥子32』和33』分別與凸輪32和33的表面滾動接觸。參考圖2，臂32』 』和33』 』組裝在組件28的輸出軸35上。輸出軸35組裝在軸承36上，該軸承36繼而組裝在框架29上。
參考圖l、3a和3b，槓桿機構37的槓桿38的端部固定到臂39，該臂39繼而組裝在組件28的輸出軸35上。槓桿38固定到臂39可以藉助於凸緣連接利用螺栓40而實現，如圖3a和3b所示。
槓桿38藉助於可運動的鉸鏈42連接到槓桿41。鉸鏈42包括滑塊43，該滑塊43組裝成在槓桿38的端部上旋轉。在由組件28的輸出軸35的旋轉引起的槓桿38繞軸線35』的旋轉RO期間，滑塊43能夠在槓桿41的狹槽44中運動，如圖3a和3b所示。
槓桿41的端部連接到圖4的齒輪46，以使管14沿方向S和S』旋轉。藉助於凸緣利用螺栓45獲得槓桿41與齒輪46的連接，如圖4所示。
實現纏繞循環所需的、通過軸20的旋轉獲得的凸輪32和33的旋轉，獲得臂41繞軸線12的旋轉S和S』。旋轉S和S』與管13和14沿方向T和T』的平移同時進行。
因此，組件28通過具有其自身的框架29而能夠被認為是獨立單元，其中凸輪32和33的軸的軸承31和36被支撐在框架29處，該獨立單元單獨地組裝，然後通過螺栓連接到框架30，如圖2所示。該方案可以方便圖1的設備的製造和組裝。
作為可供選擇的實施例，可以省略框架29。在這種情況下，軸27和35的軸承可以組裝在主框架30的需要的支撐件上。
形成有齒輪25和26的傳動機構以及組件28的位置定位成使得輸入軸27的軸線27』這整個組件28位於設備的基部30』附近。換言之，軸線27』轉移到軸20的下側，而管13和14位於軸20的上側。這樣，減小了軸20的軸線19與軸線12分開的距離，因此減小了軸線12與設備的基部30』分開的距離。這獲得的結果是，圖1的設備從基部30』具有低的高度，減小了沿方向T和T』相對於基部30』的慣性平移所產生的力矩。因此，可以增大馬達24產生的設備的速度。同時，增大了馬達60與馬達24的同步的較高速度。
通過用類似的臂取代臂39，能夠改變旋轉S和S』的角度，以用於纏繞具有例如不同極部寬度的鐵芯，該類似的臂使得鉸鏈42與輸出軸35具有不同的距離。臂39的螺栓組件39』對於鉸鏈42的距離的調節而言是必要的，原因是其能夠將定位頭部39』』定位在不同距離處。定位頭部39〃被接納在臂39的狹槽中(參見圖l、3a和3b)，以將槓桿38相對於臂39定位。
例如當鐵芯的極部的長度改變時，為了調節針11沿方向T和T』獲得的距離，換言之，為了改變針的平移路徑，修改臂15繞銷18的傾斜度，這需要利用組件58來修改環16』相對於軸20的傾斜度。為了實現這種情況，槓桿50在一端處鉸接到組件16的環16』，而槓桿50的另一端鉸接到套筒51。套筒51可以在需要時(在調節期間)沿著軸20 (即平行於軸線19)運動。
圓筒52在外側上螺紋連接到齒輪環53，圓筒52的該螺紋與齒輪環53內側具有的螺紋接合，如圖1所示。通過使齒輪環53繞軸線19旋轉，圓筒52與軸線19平行地平移，以便藉助於圓筒52在套筒51的狹槽中的接合連接52』而移動套筒51，如圖1所示。
圓筒52和支撐件55之間具有的鍵54確保圓筒52不旋轉，而僅僅當臂15需要傾斜時與軸線19平行地平移。齒輪環53可以通過由馬達56 (參見圖2)旋轉的小齒輪(未示出)旋轉預定的角度。
為了調節針沿方向R和R』的路徑以用於分層，需要改變馬達60的程序。新的程序需要確保馬達24產生的平移和旋轉的同步。
圖5示出了用齒輪傳動系220取代圖3a的實施例的槓桿41和38的實施例。更具體地，齒輪200連接到圖4的齒輪46，以使管14沿方向S和S』旋轉。藉助於凸緣支座利用圖4所示的螺栓類似物45來獲得齒輪200與齒輪46的連接。
齒輪201與齒輪200嚙合，如圖5所示。齒輪201在軸202上自由旋轉(空轉)，如參考圖6更完全地解釋的。
齒輪203藉助於聯接件204固定在凸輪組件28的軸35的端部上。
因此，凸輪32和33的旋轉引起的軸35的旋轉通過包括齒輪203、201和200的齒輪傳動系220傳遞到齒輪46。
參考圖6，其示出了卡圈206、槓桿208和軸209的組件。為了清楚起見，圖4中僅僅部分地示出了這些部件和組件。更具體地，僅僅用虛線表示示出了卡圈206。
再次參考圖6，卡圈206被組裝成在圖4的圓筒205上繞軸線12旋轉。卡圈206設置有延伸部分206』，其中軸202在該延伸部分處藉助於由螺栓202閉合的夾持連接而固定。這樣，齒輪201被支撐成在軸202上旋轉，該軸與卡圈206成一體。
槓桿208鉸接到部分206』，並且鉸接到軸209的端部，如圖6所示。軸209的頭部209』藉助於螺栓212夾持在圓筒210和211之間，該螺栓212螺紋連接到框架30中，如圖6所示。通過用與框架30的支座表面30a具有不同長度L的圓筒取代圓筒210，可以改變齒輪201的位置，如圖所示，用虛線201』和201〃示出了兩個位置的例子。
當用於其它尺寸取代齒輪203以獲得不同的齒輪比(參見取代的齒輪35a和35b的虛線表示)時，可以改變齒輪201，這是改變沿方向S和S』的旋轉角度所需要的。
權利要求
1.一種用於使線材分配構件(10)運動的設備，所述線材分配構件用來纏繞電機的線圈，所述用於使線材分配構件運動的設備包括: 框架(30)； 第一管狀構件(13)，所述第一管狀構件具有縱向軸線(12)，所述第一管狀構件被組裝成用於進行與所述縱向軸線(12)平行的縱嚮往復運動(T、T』 )； 第二管狀構件(14)，所述第二管狀構件被組裝成用於與所述第一管狀構件(13)—起進行縱嚮往復運動(Τ、Τ』)和旋轉震蕩(S、S』 )； 用於產生所述第一管狀構件(13)和第二管狀構件(14)的平移往復運動(T、T』)的裝置(16,24)； 用於產生所述第一管狀構件(13)和第二管狀構件(14)的旋轉震蕩(S、S，)的裝置(28)； 用於產生所述第一管狀構件(13)和第二管狀構件(14)之間的相對旋轉運動以實現所述線材分配構件(10)的徑向運動(R、R』 )的裝置(60、118、126)； 其特徵在於，用於產生平移往復運動(T、T』 )的所述裝置(16、24)組裝在第一軸(20)上，用於產生旋轉震蕩(S、S』 )的所述裝置(28)利用組裝在所述框架(30)上的支撐裝置(29)進行支撐，並且通過傳動連接件(25、26)從所述第一軸(20)獲得旋轉運動。
2.根據權利要求1所述的設備，其中用於產生平移往復運動(T、T』)的所述裝置(16、24)包括震蕩臂(15)，所述震蕩臂被組裝成用於繞與所述第一軸(20)垂直的軸線(18)進行震蕩；所述震蕩臂(15)連接到所述第二管狀構件(14);所述震蕩臂(15)包括用於繞所述第一軸(20)的軸線(19)旋轉的旋轉構件(16』 );用於調節平移往復運動(T、T』 )的行程的裝置(58)組裝在所述第一軸(20)上。
3.根據權利要求1所述的設備，其中所述支撐裝置(29、31、36)包括第二框架構件(29)。
4.根據權利要求1所述的設備，其中用於產生旋轉震蕩(S、S』)的所述裝置(28)包括共軛的凸輪(32、33)，並且包括用於接合所述凸輪(32、33)且跟隨所述凸輪的輪廓的接合構件(32』、33』)。
5.根據權利要求1所述 的設備，其包括第二軸(27)，所述第二軸通過所述傳動連接件(25、26)進行旋轉，以使得用於產生旋轉震蕩(S、S』 )的所述裝置(28)旋轉。
6.根據權利要求4所述的設備，其包括第三軸(35)，所述第三軸通過所述接合構件(32』、33』 )進行旋轉，以使得與管狀構件(13、14)中的一個連接的槓桿機構(37)旋轉。
7.根據權利要求6所述的設備，其中所述槓桿機構(37)包括兩個槓桿(38、41)，所述兩個槓桿藉助於滑塊(43 )連接在一起，所述滑塊設置有鉸接連接部(42 )。
8.根據權利要求7所述的設備，其中所述鉸接連接部(42)與所述第三軸(35)的距離被改變，以調節旋轉震蕩(S、S』 )的角度。
9.根據權利要求4所述的設備，其包括第三軸(35)，所述第三軸通過所述接合構件(32』、33』)進行旋轉，以使齒輪傳動系(200、201、203)旋轉，其中一個齒輪(200)連接到管狀構件(13、14)中的一個。
10.根據權利要求9所述的設備，其中所述齒輪傳動系包括組裝在所述第三軸(35)上的第一齒輪(203)、空轉地組裝在第四軸(202)上的第二齒輪(201)以及與管狀構件(13、14)中的一個連接的第三齒輪。
11.根據權利要求10所述的設備，其中所述第四軸(202)的位置相對於所述框架(30)運動，以調節旋轉震蕩(S、S』 )的角度行程。
12.根據權利要求2所述的設備，其中用於調節平移往復運動(T、T』)的行程的所述裝置(58 )包括用於沿著所述第一軸(20 )平移的構件(51)。
13.根據權利要求5所述的設備，其中所述第二軸(27)定位成不與所述第一軸(20)對準，並且處於所述第一軸(20)的與所述第一管狀構件(13)和所述第二管狀構件(14)所處的所述第一軸(20)的第二側相對的一側。
14.根據權利要求2所述的設備，其中用於繞所述第一軸(20)的軸線(19)旋轉的所述旋轉構件(16』)通過用於沿著所述裝置(58)的第一軸(20)平移的構件(51)進行旋轉，以調節平移往復運動(Τ、Τ』 )的行程。
15.根據權利要求2所述的設備，其中通過改變所述旋轉構件(16』)相對於所述第一軸(20)的軸線(19)的傾斜 度來調節平移往復運動(Τ、Τ』 )的行程。
全文摘要
本發明涉及一種用於使線材分配構件(10)運動的設備，線材分配構件用來纏繞電機的線圈，該設備包括框架(30)；第一管狀構件(13)，具有縱向軸線(12)，第一管狀構件被組裝成用於進行與縱向軸線(12)平行的縱嚮往復運動(T、T')；第二管狀構件(14)，被組裝成用於與第一管狀構件(13)一起進行縱嚮往復運動(T、T')和旋轉震蕩(S、S')；用於產生第一管狀構件(13)和第二管狀構件(14)的平移往復運動(T、T')的裝置(16、24)；用於產生第一管狀構件(13)和第二管狀構件(14)的旋轉震蕩(S、S')的裝置(28)；用於產生第一管狀構件(13)和第二管狀構件(14)之間的相對旋轉運動以實現線材分配構件(10)的徑向運動(R、R')的裝置(60、118、126)；其中，用於產生平移往復運動(T、T')的裝置(16、24)組裝在第一軸(20)上，用於產生旋轉震蕩(S、S')的裝置(28)利用組裝在框架(30)上的支撐裝置(29)進行支撐，並且通過傳動連接件(25、26)從第一軸(20)獲得旋轉運動。
文檔編號H02K15/095GK103222162SQ201180056173
公開日2013年7月24日 申請日期2011年11月22日 優先權日2010年11月23日
發明者M·蓬齊奧 申請人:阿拓普股份公司