專利名稱：卷繞電樞線圈的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及卷繞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)用的電樞線圈的方法，特別涉及一種改進(jìn)的卷繞方法和裝置，它允許獲得較高的線圈密度，并在卷繞操作過程中避免卷繞針損壞導(dǎo)線的可能性。
背景技術(shù)：
已經(jīng)有許多方法被用來形成供旋轉(zhuǎn)電機(jī)、諸如電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的電樞用的線圈線匝。通常，這些卷繞方法導(dǎo)致結(jié)構(gòu)略微復(fù)雜，而結(jié)構(gòu)不可能獲得最大線圈密度。其中的一些方法包括使一針經(jīng)過在電樞的延伸的鐵芯之間的縫槽，然后讓針與各鐵芯外接，從而形成線匝。由于針必須經(jīng)過鐵芯之間的空間，因此必須為此留出余地，從而降低了線圈密度。
此外，還有一種可能性，即針可能與已經(jīng)卷繞的線圈接觸，從而通過破壞它們的絕緣而損壞它們。這些現(xiàn)有技術(shù)的方法在轉(zhuǎn)讓給本受讓人的、2002年2月12日提交的、申請(qǐng)?zhí)枮?9/683764的、名稱為“旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)中的定子線圈結(jié)構(gòu)及制造它們的方法”的待批申請(qǐng)中有詳細(xì)的介紹。
該待批申請(qǐng)公開了若干方法，其中，不一定讓卷繞針經(jīng)過相鄰的極齒之間的縫槽就可卷繞線圈。它包括用套索方式將導(dǎo)線環(huán)繞著極齒形成線匝，并實(shí)現(xiàn)各線匝沿著極齒向電樞的圓形鐵芯的移動(dòng)、為了有助于這種拖拉動(dòng)作，裝置已設(shè)置在絕緣線軸上，導(dǎo)線環(huán)繞著該線軸被卷繞，或?qū)Ь€的端部以某種方式被固定在極齒的該端部上。如果絕緣件上設(shè)有這種突出部，那么它必定使針向在該側(cè)的極齒的該端部移動(dòng)，以便提供附連或成圈。這略微使機(jī)構(gòu)復(fù)雜化，還給線軸增加了不必要的零件。
因此，本發(fā)明的一個(gè)主要目的是在這種類型的卷繞裝置里提供一種改進(jìn)，其中，提供一單獨(dú)的系統(tǒng)，以便引導(dǎo)導(dǎo)線端部至電樞的鐵芯部分的至少一個(gè)端部，從而有助于卷繞。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的裝置，以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一特征適合于在卷繞旋轉(zhuǎn)電機(jī)的線圈的方法中實(shí)施。在該方法里，提供一磁性材料制造的圓形鐵芯，它具有從該圓形鐵芯徑向延伸的許多磁性極齒。各磁性極齒形成一磁性和在它們之間形成的縫槽。各縫槽限定一開口，該開口形成于磁性的相鄰?fù)鈧?cè)端部之間。該卷繞方法包括下列步驟確定一穿針的位置，該針具有一孔，形成線圈的線匝的導(dǎo)線通過該孔被輸送進(jìn)入一個(gè)開口的附近。針孔沿著環(huán)繞一個(gè)極齒的路徑和在縫槽的一側(cè)移動(dòng)，而不必使針沿著一個(gè)極齒的長(zhǎng)度移動(dòng)任何顯著距離，從而形成第一線匝。開始的線匝的至少一部分朝向該極齒。繼續(xù)使針孔沿著環(huán)繞著一個(gè)極齒的路徑和在縫槽的一側(cè)移動(dòng)，而不必使針沿著一個(gè)極齒的長(zhǎng)度移動(dòng)任何顯著距離，從而形成下一個(gè)線匝。這種操作迫使前面的線匝沿極齒朝向圓形鐵芯，而不需要針沿著一個(gè)極齒的長(zhǎng)度移動(dòng)任何顯著的距離，這樣，針不需要移動(dòng)任何顯著的距離進(jìn)入縫槽。
本發(fā)明的另一特征適合于在一裝置中實(shí)施，該裝置用來實(shí)現(xiàn)卷繞旋轉(zhuǎn)電機(jī)的線圈的上述方法。在該裝置里，提供一具有一孔的穿針，形成線圈的線匝的導(dǎo)線被輸送通過該孔。提供一驅(qū)動(dòng)器，使針孔沿著環(huán)繞著一極齒的路徑并在縫槽的一側(cè)移動(dòng)，而不必使針沿著一個(gè)極齒的長(zhǎng)度移動(dòng)任何顯著距離，從而形成第一線匝。一引導(dǎo)機(jī)構(gòu)引導(dǎo)線匝的至少一部分朝向極齒，這樣，當(dāng)針孔繼續(xù)沿環(huán)繞著一個(gè)極齒的路徑和在縫槽的一側(cè)移動(dòng)時(shí)，不必使針沿著一個(gè)極齒的長(zhǎng)度移動(dòng)任何顯著距離，從而形成下一個(gè)線匝，受限制的卷繞部分的拖拉動(dòng)作迫使前面的線匝沿著極齒朝向圓形鐵芯，而不需要針沿著一個(gè)極齒的長(zhǎng)度移動(dòng)任何顯著距離，這樣，針不需要移動(dòng)任何顯著的距離進(jìn)入縫槽。
附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法和裝置形成的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的剖視圖；圖2是從一側(cè)看過去的 鐵芯的鐵芯片的端視圖，但沒有顯示歪斜的極齒；圖3是鐵芯的側(cè)視圖；圖4是從與圖2相反方向看過去的鐵芯片的端視圖，但仍沒有顯示歪斜的極齒；圖5是部分類似于圖2的端視圖，但顯示了具有安裝就位的絕緣件的結(jié)構(gòu)，一部分絕緣件用陰影線表示，以便顯示絕緣件的側(cè)面是如何構(gòu)成以有助于卷繞操作，但仍沒有顯示歪斜的極齒；
圖6是部分類似于圖3的側(cè)視圖，但顯示了具有安裝就位的絕緣件的鐵芯組件；圖7是從與圖5相反方向看過去的、部分類似于圖4的端視圖，顯示了用陰影線表示的絕緣件的一部分，以便顯示絕緣件的側(cè)面是如何逐漸縮減，但仍沒有顯示歪斜的極齒；圖8是該實(shí)施例的一個(gè)極齒的剖視圖，其中，線圈線匝被移走；圖9是沿圖8中的箭頭9看過去的局部端視圖，但仍沒有顯示歪斜的極齒；圖10是沿著圖8的同一平面得到的上半線軸的剖視圖；圖11是沿著圖9的同一方向看過去的端視圖；圖12(a)-12(k)是沿著圖8的長(zhǎng)度、以相同的間隔得到的一組剖視圖，從極齒底部(左側(cè))開始，至極齒頂端(右側(cè))結(jié)束；圖13是一圖表，它顯示了圓周改變件結(jié)構(gòu)如何影響線匝圓周；圖14是部分類似于圖5的視圖，顯示了在卷繞操作過程中卷繞針怎樣與極齒之間的縫槽發(fā)生聯(lián)系；圖15顯示了在按照該實(shí)施例的卷繞操作過程中卷繞針采用的路徑；圖16是局部剖視圖，顯示了卷繞裝置的實(shí)際結(jié)構(gòu)和獲得圖15所示運(yùn)動(dòng)的方法；圖17部分類似于圖16、但從上面看去的視圖，它顯示了按照本實(shí)施例的卷繞裝置是如何工作，以便使線圈線匝沿電樞的極齒定位；圖18是沿圖16相同方向看過去的一剖視圖，但顯示了圖17中的定位結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容現(xiàn)在仔細(xì)地參看附圖，首先參看圖1，按照本發(fā)明構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)電機(jī)用標(biāo)號(hào)31總括表示。旋轉(zhuǎn)電機(jī)31根據(jù)所需的用途可以是電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)。
旋轉(zhuǎn)電機(jī)31包括一用標(biāo)號(hào)32總括表示的定子組件，和用標(biāo)號(hào)33總括表示的轉(zhuǎn)子組件。這些部件安裝在一殼體組件內(nèi)，而殼體組件包括一杯形的主殼體件34和一蓋板35，蓋板3 5適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ谥鳉んw件34上，形成一機(jī)殼36，其中安裝著定子組件32和轉(zhuǎn)子組件33。
轉(zhuǎn)子組件33包括一中心部分37，許多沿圓周方向間隔的、具有交變極性的永久磁鐵38以眾所周知的方法固定在中心部分37上。轉(zhuǎn)子組件33的端部包括軸部分39和41，它們分別通過軸頸支承在由杯形的主殼體件34上的一體形成的端壁43支承的軸承42和蓋板35的凹陷部分45支承的支承44里。
轉(zhuǎn)子組件33的結(jié)構(gòu)可認(rèn)為是一般的傳統(tǒng)類型的，而該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的任何類型都可使用。此外，雖然所述的電機(jī)使用一種布置，其中用標(biāo)號(hào)46表示的線圈線匝組件設(shè)置在形成于定子組件32上的各電樞電極上，但應(yīng)該知道，線圈線匝組件46也可安裝在轉(zhuǎn)子組件33上，而永久磁鐵38可作為包括杯形主殼體件34的定子組件的一部分安裝。
定子組件32包括一用標(biāo)號(hào)47表示的電樞鐵芯，它是由許多如圖2至4所示的層疊的電樞板制成的。在該實(shí)施例里，由于電樞鐵芯47是旋轉(zhuǎn)電機(jī)31的外側(cè)元件，它包括圓形部分48，而許多用標(biāo)號(hào)49表示的極齒從圓形部分48延伸。極齒49具有許多大致矩形部分51，它們從圓形部分48向外延伸，終止于擴(kuò)大的突出端部52。這些突出端部52的相鄰端部之間形成間隙53，而這些間隙形成在相鄰的極齒49之間形成的縫槽54的外端。
為了有助于電樞鐵芯47的鐵芯片的層疊結(jié)構(gòu)的對(duì)齊，它們各形成有一在它們的圓形部分48的外周上的基準(zhǔn)槽55。基準(zhǔn)槽55不僅有助于定位在杯形主殼體件34里，而且有助于層疊的對(duì)齊。
縫槽54靠近電樞鐵芯47的圓形部分48的端部由形成于各極齒49底部相對(duì)兩側(cè)的成角度設(shè)置的表面56限定。它們作為突出部與在極齒49外側(cè)端部處的突出端部52配合，從而有助于設(shè)置絕緣的線軸形成件57，線圈線匝組件46環(huán)繞著線軸形成件57形成，并使各線匝本身定位。
絕緣的線軸形成件57包括右側(cè)段57a和左側(cè)段57b，它們具有基本相同的結(jié)構(gòu)，除了下面將要描述的。
與電樞鐵芯47一樣，絕緣的線軸形成件57包括具有L形橫截面的圓形部分58，U形的各支腳59從圓形部分58延伸出來，支腳59與鐵芯極齒49互補(bǔ)并合適地被接納在鐵芯極齒49上。在這些支腳59底部處的傾斜表面60與形成在極齒49底部處的上述成角度設(shè)置的表面56配合，從而提供一阻擋或支座，線圈線匝實(shí)際上緊抵著該阻擋或支座。這種結(jié)構(gòu)頁(yè)便于對(duì)齊。
從圖5至7可看到，絕緣的線軸形成件57的圓形部分58的外周延伸至一比電樞鐵芯47的圓形部分48的外周小的圓周長(zhǎng)度。
在絕緣支腳59的外周和縫槽間隙53之間的區(qū)域內(nèi)，絕緣的線軸形成件57具有軸向延伸的凸緣部分61。這些凸緣部分61基本上與電樞鐵芯部分51的突出端部52共同延伸。此外，一弓形部分62與這些軸向延伸的凸緣部分61連接并軸向向外延伸，從而提供一支座，線圈線匝組件46將如下面所述的、緊靠著該支座而被限制。
此外，用標(biāo)號(hào)63表示的突出部環(huán)繞著絕緣的線軸形成件57的周邊、在圓周方向間隔的位置處形成，其中的至少一個(gè)與絕緣支腳部分59對(duì)齊，而另一個(gè)位于傾斜表面60之間的交點(diǎn)附近，如圖5所示。這種結(jié)構(gòu)形成于在絕緣的線軸形成件57a或57b之一上的絕緣件的一側(cè)。對(duì)這些突出部的間隔進(jìn)行選擇，以便于連接線圈線匝組件46的各線圈的導(dǎo)線通過。在另一側(cè)，還有類似的、用標(biāo)號(hào)64表示的其它突出部，它們可達(dá)到類似的目的。
用標(biāo)號(hào)65表示的專用絕緣插入件放置在各弓形部分62和其它突出部63和64之間的區(qū)域內(nèi)的、一個(gè)或最好兩個(gè)絕緣件上的絕緣支腳59的表面上。這些絕緣件在圖6和8中被整齊顯示，從而表示它們與各絕緣的線軸形成件57a或57b的關(guān)系。
對(duì)這些絕緣插入件65的形狀進(jìn)行選擇，從而為了下面將參考圖8-12描述的目的將它們作為圓周改變件。按照本發(fā)明的圓周改變件65用來代替上述的錐形件65。該圓周改變件可是與絕緣的線軸形成件57分離的零件或是與它一體形成的零件。
如圖12所示，圓周改變件65在其上表面的相對(duì)端部65a處被斜切，其中，斜切的量從(a)至(k)的位置向外周逐漸增加。這將逐漸縮短圓周改變件65的表面長(zhǎng)度，以及相應(yīng)地縮短線圈線匝46環(huán)繞的、向極齒51的頂端前進(jìn)的長(zhǎng)度或圓周。
用這種方式逐漸縮短圓周將允許從針里拉出的線匝的牽引支承點(diǎn)位于外周側(cè)，并允許線匝在其環(huán)繞著內(nèi)周側(cè)卷繞時(shí)容易向外滑動(dòng)。因此，在縫槽54外側(cè)(在這個(gè)例子里，在內(nèi)周側(cè)之外)處或縫槽54的進(jìn)口附近的、沒有針插入縫槽54的針卷繞動(dòng)作允許線匝被卷繞在磁性極齒51上直至縫槽54的底部一側(cè)。這樣，就針卷繞動(dòng)作而言，最需要的是在卷繞時(shí)增加線圈的尾部位移達(dá)到提供松弛的程度，以便實(shí)現(xiàn)卷繞動(dòng)作。
這樣，從針里拉出的線匝的牽引支承點(diǎn)位于縫槽的底部，以便在卷繞時(shí)給針的卷繞動(dòng)作提供松弛，這能使線匝光滑地向下滑動(dòng)，在磁性極齒51上形成線圈46，同時(shí)使圓周改變件的高度保持穩(wěn)定。
然而，圓周改變件65的上表面可向著底部一側(cè)向下傾斜，如同上述的錐形件65一樣。形成這種傾斜表面也能使線匝如上所述地朝底部一側(cè)向下滑動(dòng)。然而，形成這種傾斜表面使圓周改變件在縫槽進(jìn)口側(cè)的高度增加，導(dǎo)致線圈端部的大的凸起，從而如上所述的，導(dǎo)致其在徑向方向上的較大外形。關(guān)于這點(diǎn)，在如圖8-12所示的例子里保持高度的穩(wěn)定可獲得一具有緊湊外形的定子。
應(yīng)該知道，其它的突出部63和64不需要形成于各極齒49的底部，因?yàn)樾纬捎谄渖系膬A斜表面60將防止導(dǎo)線沿著該點(diǎn)下面的斜面向下滑動(dòng)。
用來完成線匝的方法通過主要參看圖15至18可得到較好的理解。卷繞裝置包括持針器71，它攜帶著具有適當(dāng)形狀的卷繞針72。持針器71和針72上形成有一導(dǎo)線孔73，來自送料輥74的單股漆包線69經(jīng)過該孔。導(dǎo)線的行走路線在圖16中用箭頭R表示。
開始，導(dǎo)線的一端被夾在圖16中用X表示的位置處，即被設(shè)置在電樞鐵芯47的徑向向外的端部處，形成線圈線匝組件46的一個(gè)線圈線匝的一端。這樣，當(dāng)該線匝形成時(shí)，位于該導(dǎo)線端部上面的凸起部分將不會(huì)充滿縫槽54，但將在這些間隙的軸向向外方向并沿各極齒49的一側(cè)表面定位。
持針器71通常在環(huán)繞各極齒49及它們上面的絕緣線軸形成件57的矩形路線上移動(dòng)，如圖15所示。如圖14所示，當(dāng)卷繞針72圍繞各極齒49時(shí)卷繞針72也轉(zhuǎn)動(dòng)通過一圓弧W。針72可徑向地位于緊接縫槽54內(nèi)側(cè)的區(qū)域內(nèi)和形成于極齒49端部處的突出端部52之間的間隙53里的區(qū)域內(nèi)，或者位于該區(qū)域的徑向向內(nèi)處，只要在卷繞操作過程中，而導(dǎo)線將接觸絕緣的線軸形成件57的弓形部分62的內(nèi)邊緣。
當(dāng)導(dǎo)線被卷繞時(shí)，它將由于這些邊緣而受到限制，并將與絕緣插入件65的軸向最外側(cè)部分接觸。這樣，當(dāng)針沿著圖15中的箭頭P顯示的路徑移動(dòng)時(shí)，漆包線69將與絕緣插入件65的軸向最外側(cè)部分接觸。在該區(qū)域內(nèi)移動(dòng)后，針72和持針器71沿相鄰極齒49之間的徑向方向、在箭頭Q指示的區(qū)域內(nèi)、即縫槽54的區(qū)域內(nèi)移動(dòng)。
當(dāng)一線匝完成，下一個(gè)線匝將與前一個(gè)線匝接觸并沿絕緣插入件65的斜面將其下推，這樣，導(dǎo)線將聚集在縫槽54的徑向外周處。在那里，導(dǎo)線將受到絕緣的線軸形成件57的傾斜表面60的約束。
然后，形成和提供下一系列非常平滑的線匝而沒有凸起，且其基本上占據(jù)縫槽54里的極齒49之間的間隙的一半。由此提供非常密集的線圈并確保機(jī)器的最大輸出。
這樣，線匝從針72的頂端拉出直至線匝得到松弛的程度，以便允許針72頂端的線圈的拖動(dòng)比線圈匝的長(zhǎng)度大。線匝的拉出支承點(diǎn)X固定不變地位于比縫槽54底側(cè)端部更外面的一點(diǎn)處，從而在卷繞動(dòng)作中在線匝里提供松弛，這樣，線匝通過一拉攏動(dòng)作沿拉出支承點(diǎn)X的方向移動(dòng)，而線圈卷繞在磁性極齒51上。
現(xiàn)在參考圖17和18介紹在卷繞過程中向在極齒51的徑向端部處的區(qū)域內(nèi)的絕緣插入件65引導(dǎo)導(dǎo)線69的結(jié)構(gòu)。在這個(gè)例子里，一引導(dǎo)件74位于鐵芯圓形部分48的徑向外側(cè)并在其軸向上方。引導(dǎo)件74向著絕緣插入件向下傾斜，并沿磁性極齒51的縱向方向往復(fù)，如箭頭A所示。當(dāng)導(dǎo)線通過針72放下時(shí)，它將撞擊引導(dǎo)件75并在卷繞第一層時(shí)附著在絕緣插入件65上，或在卷繞下一層時(shí)附著在前面放下的層上。
在使用前面所述的卷繞方法的任何一種方法完成所需的卷繞方法后，在絕緣的線軸形成件57A的其它突出部64上安裝一任何所需類型的控制組件82(圖1)。
從上面的介紹中應(yīng)該容易地看到，所述的實(shí)施例提供了一種自動(dòng)機(jī)，該自動(dòng)機(jī)能制造具有最大線圈密度的電樞線匝，這是因?yàn)榫砝@噴嘴不進(jìn)入極齒之間的縫槽及導(dǎo)線端部的方向朝向電樞的鐵芯部分，從而有利于卷繞和改進(jìn)卷繞密度。當(dāng)然，上述介紹只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，在不超出由附后的權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可作出許多變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種卷繞旋轉(zhuǎn)電機(jī)的線圈的方法，該線圈在具有許多磁性極齒的磁性材料做的圓形鐵芯上，而極齒從圓形鐵芯上徑向延伸，各磁性極齒形成一鐵芯和在它們之間的許多縫槽，各縫槽之間形成在鐵芯的相鄰?fù)鈧?cè)端部之間的一開口，所述卷繞方法包括下列步驟確定一穿針的位置，該針具有一孔，形成線圈的線匝的導(dǎo)線通過該孔被輸送進(jìn)入一開口的附近；使針孔沿著環(huán)繞一個(gè)極齒的路徑和在縫槽的一側(cè)移動(dòng)，而不必使針沿著一個(gè)極齒的長(zhǎng)度移動(dòng)任何顯著距離，從而形成第一線匝；使開始的線匝的至少一部分朝向該極齒；繼續(xù)使針孔沿著環(huán)繞著一個(gè)極齒的路徑和在縫槽的一側(cè)移動(dòng)，而不必使針沿著一個(gè)極齒的長(zhǎng)度移動(dòng)任何顯著距離，從而形成下一個(gè)線匝。
2.如權(quán)利要求1所述的卷繞旋轉(zhuǎn)電機(jī)的線圈的方法，其特征在于，通過使線匝依靠向鐵芯極齒傾斜的引導(dǎo)件偏移來引導(dǎo)線匝。
3.如權(quán)利要求2所述的卷繞旋轉(zhuǎn)電機(jī)的線圈的方法，其特征在于，引導(dǎo)件相對(duì)鐵芯極齒移動(dòng)。
4.一種卷繞旋轉(zhuǎn)電機(jī)的線圈的裝置，該線圈在具有許多磁性極齒的磁性材料做的圓形鐵芯上，而極齒從圓形鐵芯上徑向延伸，各磁性極齒形成一鐵芯和在它們之間的許多縫槽，各縫槽之間形成在鐵芯的相鄰?fù)鈧?cè)端部之間的一開口，所述裝置包括一具有一孔的穿針，形成線圈的線匝的導(dǎo)線通過該孔被輸送進(jìn)入一個(gè)開口的附近；一驅(qū)動(dòng)器，使針孔沿著環(huán)繞著一極齒的路徑并在縫槽的一側(cè)移動(dòng)，而不必使針沿著一個(gè)極齒的長(zhǎng)度移動(dòng)任何顯著距離，從而形成第一線匝；以及一支座，在繼續(xù)使針孔沿環(huán)繞著一個(gè)極齒的路徑和在縫槽的一側(cè)移動(dòng)的過程中引導(dǎo)開始的線匝的至少一部分朝向極齒，而不必使針沿著一個(gè)極齒的長(zhǎng)度移動(dòng)任何顯著距離，從而形成下一個(gè)線匝。
5.如權(quán)利要求4所述的卷繞旋轉(zhuǎn)電機(jī)的線圈的裝置，其特征在于，所述支座包括一引導(dǎo)件。
6.如權(quán)利要求5所述的卷繞旋轉(zhuǎn)電機(jī)的線圈的裝置，其特征在于，驅(qū)動(dòng)器使引導(dǎo)件沿極齒移動(dòng)。
全文摘要
一種卷繞具有最大線圈密度的電樞的自動(dòng)機(jī)和方法，因?yàn)樵诰砝@過程中，卷繞噴嘴不進(jìn)入極齒之間的縫槽，而導(dǎo)線被導(dǎo)向電樞的鐵芯部分，從而改善了線圈密度。
文檔編號(hào)H02K15/08GK1407691SQ0212778
公開日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2002年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月3日
發(fā)明者高野正, 安藤勸, 加藤良雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社萌力克