專利名稱：繞線機以及繞組的制作的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種按獨立權利要求所述特征的繞線機以及繞組的制作。
在公知的繞線機中，一根金屬線以或多或少的圈數圍繞一個線圈架或一個線圈卷繞。在達到預定的匝數后，切斷繞組線，取出單個線圈，并按一般方式安裝到一個為此設置的定子齒上。如果例如是一個多極的定子的線圈，例如具有36個單獨線圈，則單個線圈的總共72個線端按要求的方式方法錯接。這樣，不但單個線圈的制造費用大，而且定子繞組要求錯接的制造錯接費用也相當高。
本發明的優點具有第一獨立權利要求所述特征的繞線機帶有一個支架用來繞制電機的繞組，該繞線機具有至少一個由一繞線模板和一個相鄰的轉向元件組成的組，其中，該繞線模板和該相鄰轉向元件可相對移動，其優點是每個單獨的繞線模板可自由進行卷繞，并由此可進行一個整體結構的、具有多圈的繞組的大批量的制造。根據在各項從屬權利要求列出的措施可使第一項獨立權利要求的繞線機獲得諸多有利的改進。
如果最后一個繞線模板連接在一排組的后面，則可實現一個在其相應端部分別具有第一個或最后一個線圈或繞組的線圈或繞組。由于在每個線圈中通常產生同樣大的分電壓，所以，一個整相繞組的繞組線始端和末端都位于一側上。單相的電路費用例如在三角形接線法或在星形接線法時即使帶一個整流器也是很少的。
在另一種結構中，支架可圍繞一根旋轉軸旋轉。這種可旋轉性可實現整相的特別有效的繞制，因為與別的可供選擇的支架比較能耗較小。別的支架由繞組線的存儲裝置和繞組線的供料裝置的旋轉性組成。但供料裝置必須圍繞一個明顯大的半徑旋轉，所以在這些部件上的載荷明顯較大。此外，增加了能耗。
如果繞線機的旋轉軸可相對于該支架移動，則繞線模板可這樣調節，使旋轉軸位于要卷繞的繞線模板內。這樣，就可實現在導線供料裝置或在導線導向裝置以及在卷繞夾板本身都以一個接近于均勻的導線輸送速度圍繞相應繞線模板進行單個繞組或線圈的經濟的繞制。
此外，繞線模板在一個自由端上具有一個邊緣。如果首先從一個繞線模板的較簡單的棱形形狀出發，則這個邊緣在自由端上表現為一個凸出部。當繞線模板的這個棱形體繞好和這個繞線模板在其軸向位置內移動時，則由于繞組線與別的繞線模板或轉向元件的連接而可導致該繞組線從要移動的繞線模板滑下。為了獲得一個有序的繞線過程，這種情況是必須避免的。
在制造電機時，希望定子和它的繞組或其繞線端頭具有盡可能均勻的結構，以便避免不對稱性，并由此例如盡可能保持小的冷卻差別和流動差別。同樣，伴隨的流動噪聲也是不希望有的。由于這個原因，在繞組線圍繞一個繞線模板卷繞時就應當即時達到單個線圈的規則有序的結構。為此，在繞線模板的夾板側上至少設置一個隔離元件，這樣，在多線卷繞時，最少兩根線最終可以疊置。使用這種隔離元件的其他原因例如在于，在使用矩形繞組線時，亦即繞組線的橫截面大致呈矩形，且這種線的卷繞或圍繞夾板側的彎曲要用盡可能大的彎曲阻力進行時，必須避免一段繞組線的轉向邊的不希望的移動，轉向導線的這種轉向或翻軸會導致繞線端頭相對于其在電機內的位置的一個不希望的大的徑向結構。
根據繞線機的另一種結構，該繞線機具有為至少一根導線設置的至少兩個階梯形的固定部，以便線圈寬度在一個線圈內呈階梯形。線圈寬度這里是指電機的后面的軸向方向內的一個線圈的延伸。通過這種階梯形的固定部至少可使兩段繞組線從其軸向延伸方向位于不同的位置，并可節省空間地放置在繞線端頭中。繞線端頭在其徑向內可保持較小。
繞完的繞組應當盡可能簡便地和沒有太大機械阻力的情況下從繞線模板上取下。為此，至少一個繞線模板由至少兩個相互可調節的繞線夾板組成。例如一個繞線模板的一端上的自由邊緣或隔離元件是這樣調節的，即在繞組從繞線模板上取下時，不存在阻礙。為此，兩塊繞線夾板或只是其中的一塊可相互調節。對繞線過程來說，希望繞線過程在沒有不同性質的振動問題的情況下進行，所以至少一根繞組線通過一個繞組線導向裝置引入，該導向裝置可避免這種振動問題。
為了支持繞線過程，特別是支持單個線匝在一塊卷繞夾板上的有規則的配置，導線導向裝置可按到一塊卷繞夾板的繞線步距進行調節。這種調節既包括導線導向裝置到一個不可調節的支架的調節，又包括支架到不可調節的導線導向裝置的調節。
在一項并列權利要求中，提出了由至少一個線圈組成的繞組的一種制作，其中至少一根繞組線可圍繞一個繞線模板卷繞，所以產生至少一個具有至少第一線圈邊、至少第一個偏轉邊和至少第二線圈邊的導線配置，其中卷繞模板在卷繞時從一個平面移出。通過這種方法一方面可實現單個繞線模板周圍的可達性，另一方面可用一個模具制造一個具有多個線圈的繞組。
通過在其后的各項從屬權利要求中列舉的諸多措施可使按該項從屬權利要求所述的繞組制作獲得諸多有利改進。所以在該線圈繞制后，繞線模板和線圈一起移回到該平面，這樣，下面的繞線模板就可自由卷繞。為了將單個線圈連成整體，規定至少一根導線在第一個線圈繞制后圍繞一個相鄰的轉向元件在第二個旋轉方向內卷繞，以便制作線圈連接段。
附圖中示出了本發明繞線機的實施例以及制作繞組的方法。
圖1表示繞線機的側視圖；圖2表示圖1繞線機的正視圖；圖3表示在一個起始位置內的繞線機支架的側視圖；圖4A、4B和4C表示一個繞線模板29的不同實施例；圖5表示支架在第一工作位置內的側視圖；圖6表示支架在第一工作位置內的俯視圖；圖7表示支架在第一工作位置內的俯視圖；圖8表示在第一個轉向元件繞線后在第二個線圈繞線之前的支架側視圖；圖9表示支架正處于第二工作位置內，亦即處于繞制第二個線圈的位置內；圖10表示支架在第二工作位置內的俯視圖；圖11表示一個完整的單波形繞組繞制后的支架俯視圖；圖12A和圖12B表示在一個繞線模板上的一個線圈的兩個側視圖；圖13表示帶錯位繞線端頭的一個單獨線圈；圖14表示帶錯位繞線端頭的一個切斷的單獨線圈的一個定子部分圖；圖15表示帶雙導線的一個繞線模板的一部分。
具體實施例方式
圖1表示一臺帶有支架23的繞線機20，用來繞制電機的繞組。支架23可移動地固定在一個支座26中。繞線模板29和轉向元件31都固定在支架23上。第一個繞線模板29.1和第一個相鄰的轉向元件31.1構成第一組34，該組是繞線機的功能至少必需的。組34的數目原則上沒有限制。繞線模板29.1和相鄰的轉向元件31.1可以相互移動，這在下面的附圖中進行詳細說明。每個繞線模板29都可移動到一個轉向元件31。支架23可繞一根旋轉軸36旋轉。為此，支座26通過一根軸38驅動，所以該支座帶動支架23。
旋轉軸36可相對于支架23旋轉。在具體的實施例中，這意味著支架23可在支座26內移動，所以本身固定的旋轉軸36相對于該支架移動。在所示的圖示中，旋轉軸36在第一繞線模板29.1以內。
圖2中示出了圖1繞線機20的正視圖。通過一個繞組線導向裝置40可將至少一根繞組線41供給繞線機20。
圖3表示各具有一個繞線模板29和一個轉向元件31的三個組34的配置，在本例中的三個組形成一排，這排后面連接最后一個繞線模板29。繞線模板29和轉向元件31裝在支架23上，該支架在這里用斷面圖示出。
在詳細說明繞線機20的功能和動作原理之前，首先說明各個實施例中的繞線模板29的功能。
在圖4A中示出了一個繞線模板29的第一實施例。這個繞線模板29由兩塊卷繞夾板45組成，這兩塊卷繞夾板裝在一個夾板支座48上，導線末端42(導線始端)固定在該夾板支座上。繞線模板29的這個實施例或該圖所示的卷繞夾板45在一個自由端51具有一個邊緣54。這個邊緣的功能待以后說明。此外，卷繞夾板45和繞線模板29在其夾板兩側56具有至少一個隔離元件58。該隔離元件用來把一根或多根繞組線41固定在一定的位置卷繞，以防止矩形導線例如圍繞本身或在走線方向內扭轉，或在雙圓導線時，亦即在同時卷繞兩根圓導線時避免相互錯位，也參見圖15。在一根導線41圍繞一個繞線模板29卷繞后，單個線圈62便位于設置在這些隔離元件58之間的槽60中，為了最后把這些單個線圈或繞制完的線圈從單個繞線模板29取下，需要卷繞夾板45進行相對運動。在這種情況中，意味著卷繞夾板45必須進行相互運動。為此，隔離元件58很短或槽60很淺，以便通過卷繞夾板45的簡單的相互移動一如雙箭頭所示一，線圈62就可從槽60伸出并最終離開。線圈62具有這樣大的自身穩定性，即它在公知的彈性范圍內，幾乎不改變它的位置。在卷繞夾板45移到一起和線端42松開后，即可將繞組從其繞線模板29取下。
圖4B表示源自圖4A所示例子的繞線模板29的另一個實施例。在這里也有裝在夾板支座48上的已知的卷繞夾板45。在其自由端45上各有一個邊緣54。在夾板兩側56同樣有已知的隔離元件58以及槽60。但與圖4A實施例的區別在于，繞線模板29分別為至少一根導線41設置至少兩個階梯形的定位部，以便在一個線圈中的線圈寬度可分成階梯形。這至少兩個階梯形的定位部分別由一個槽底65構成。如果一根導線41圍繞這個繞線模板29或圍繞這個卷繞夾板45卷繞，則可看出線圈寬度總體上是不同的。亦即存在一個具有較大的線圈寬度的下部，但位于其上的稍后的一段繞組或線圈則具有一個窄的線圈寬度，這是由于導線通過不同的固定部卷繞所致。
圖4C表示繞線模板29的一個略簡單的實施例。該繞線模板也是由兩塊卷繞夾板45組成，它們的自由端51分別有一個邊緣54。在此例中，導線圍繞繞線模板29卷繞而沒有隔離元件58或槽60。這例如在簡單的圓導線41時對線圈的形狀沒有其他要求是不成問題的。但由于在這里也考慮了繞線模板29相對于一個相鄰轉向元件31的位置變化，所以在這里也需要一個邊緣54，以避免線圈從繞線模板29無意中下滑。
下面說明由至少一個線圈組成的繞組的制作，并結合繞線機的其他細節進行說明。如圖3所示，在一個線端42用一個固定元件66固定在第一個繞線模板29.1上后，繞線模板29.1從一個共同與其他繞線模板29和轉向元件31構成的平面移出或移動，見圖5。這時，第一繞線模板29.1位于旋轉軸36的位置上。繞線模板29.1從該平面移動這樣遠，使最下面的槽60位于剩下的轉向元件31或繞線模板29的上方。
在繞線模板29.1進行這一移動后，從圖1已知的整個支架23和支座26一起借助于軸38圍繞軸36旋轉，這時。導線導向裝置40至少沒有旋轉。通過整個支架23以及第一個繞線模板29.1的這種旋轉使導線圍繞第一個繞線模板29.1卷繞，于是形成至少一個具有至少第一線圈邊68、至少第一個轉向邊69和至少第二個線圈邊68的導線配置，見圖6。其中，第一個繞線模板29或29.1在第一旋轉方向內卷繞，以繞制第一個線圈。在下一個步驟中，圍繞轉向元件31.1繞制第一個線圈連接段70。為此，第二個線圈邊68或其延長線在朝導線導向裝置40的方向內通過在與第一旋轉方向反方向的第二旋轉方向內圍繞轉向元件31.1反向旋轉進行卷繞。這時旋轉軸36調節到轉向元件31.1上，即支架23被推入支座26中。為了圍繞第二個繞線模板29.2繞制第二個線圈，第一個繞線模板29.1被重新推回到該平面中，見圖8。
在下一道工序中，第二個繞線模板29.2一象上述第一個繞線模板29.1那樣一從該平面移出，于是這個繞線模板29便可自由卷繞，見圖9。第二個繞線模板29.2繞制第二個線圈，所以又是第一個線圈邊68、第一個轉向邊69和至少一個第二線圈邊68貼合到繞線模板29.2上或圍繞它纏繞。圍繞第二個繞線模板的這個卷繞過程也是在第一旋轉方向內進行。在這里，也是把旋轉軸36調節到第二個繞線模板29.2上，參見圖10。按類似的方式和方法進行繞線模板29和轉向元件31的繞線直至最后一個繞線模板29.4，參見圖11。如果這個簡單的波形繞組例如用于電機的定子，則圖11所示的繞組以第二個線圈邊68的卷繞而制成，這樣就可切斷導線41。然后，在卷繞過程結束后，即可從繞線模板29取下繞組。如果圖5至11中所示的繞線模板29也配置一個邊緣54，則繞組本身不可能直接從繞線模板或轉向元件31取下。因為如圖4A、4B和4C所示，由于邊緣54和導線41之間的側凹槽，必須調節一個繞線模板29的兩塊卷繞夾板45的至少一塊，才能取下繞組。通過卷繞夾板45的調節使其整個位于一個繞組內，這樣就消除了側凹槽，于是方便取下。
如果不用圖11的波形繞組而用雙波形繞組，則在第二個線圈邊68貼靠繞線模板29.4后，不切斷導線，而是繼續卷繞，這樣就產生貼靠繞線模板29。4的第三個線圈邊68。但導線41按繞線模板29.1至繞線模板29.4的卷繞步驟的相似方式返回在繞線模板29或轉向元件31的另一邊進行卷繞。
為了繞制一個單疊繞組，只需簡單地對上述過程進行修改。保留圖6所示的第一步，使導線圍繞第一個繞線模板29.1進行卷繞，其中第二個線圈邊68不是立即圍繞轉向元件31卷繞，而是例如用5匝制成一個圍繞繞線模板29.1的簡單的線圈，參見圖12A和12B。然后如圖6時所述，才借助于轉向元件31.1制作線圈連接部分70。為此，為了制作一個完整的簡單的線圈繞組，分別圍繞一個單獨的繞線模板29按要求的匝數卷繞直至在最后的繞線模板29或29.4時卷繞一個最后的第二線圈邊68，然后類似于圖11切斷導線。
單個的繞線模板29在制作線圈連接段70時不必重新移回到上述平面。如果圍繞一個繞線模板29只有很少的幾圈，則到一個轉向元件31的上邊的距離不太大，所以兩個線圈之間的導線也不會太長。圍繞一個繞線模板29的一個線圈越大或越厚，則越需要在圍繞一個轉向元件31卷繞之前首先將帶有該線圈的繞線模板29移回到該平面。為了取下一個圍繞一個繞線模板29卷有多匝的單疊繞組，也必須調節卷繞夾板45，才能從繞線機取下繞組。
圖4B所示帶有階梯的繞線模板29導致一個線圈具有一個錯位的繞線端頭74，參見圖13。這種錯位的繞線端頭的優點是，轉向邊69可具有不同的位置，參見圖14。圖14示出了電機的一個定子77的一部分。通過轉向邊69的軸向錯位，可減少該繞線端頭相對于電機轉子的旋轉軸的徑向延伸和軸向內的增加。在圖14中，徑向方向用一個帶字母r的箭頭表示，軸向方向同樣用一個帶字母a的箭頭表示。為了減少繞線端頭的徑向延伸，軸向的外部轉向邊69這樣彎曲，使之至少部分地與繞線端頭的向里布置其他轉向邊69位于相同的徑向高度內。
如開始時所述，繞線模板29和轉向元件31是相鄰的。這里所謂相鄰是指每個繞線模板29后面都跟隨一個轉向元件31，直至這種排列在必要時以最后的一個繞線模板29結束為止。從實用考慮，轉向元件31和繞線模板29排列成直線，當然也可為別的形狀，例如略呈弧形、圓形等等。
本發明的繞線機不但適用于加工例如矩形橫截面的導線41，而且當然也適用于繞制一般圓導線41，參見圖4A。此外，這種繞線機通過帶隔離元件58的卷繞夾板45同時特別適用于卷繞兩根圓導線，必要時卷繞兩根矩形導線。其中隔離元件58對單根導線起到明確的位置對應作用，并防止其滑動，參見圖15。
每個槽60也可多次卷繞一根導線。
在單個從一個平面突出的或移出的繞線模板29的卷繞過程中，由于卷繞使導線導向裝置40和繞線模板29之間的相對位置發生變化。為了避免導線例如供入槽60中出現問題，導線導向裝置40可按到一塊卷繞夾板45或到繞線模板29的繞線步距進行調節。另一種辦法是，整個支架23連同支座26可進行軸向移動，這樣同樣可以進行導線導向裝置45和繞線模板29之間的相對調節。
象繞線模板29由兩個相互移動的卷繞夾板45組成的那樣，轉向元件31也可由兩塊相互移動的轉向央板組成。這在特別剛硬的導線時，可輕易取下繞組。
權利要求
1.帶有一個支架(23)的電機繞組繞制用的繞線機，包括至少一個由一個繞線模板(29)和一個相鄰的轉向元件(31)組成的組(34)，其特征在于繞線模板(29)和相鄰的轉向元件(31)是可以相對移動的。
2.按權利要求1的繞線機，其特征在于最后一個繞線模板(29)連接在一排組(34)的后面。
3.按前述權利要求任一項的繞線機，其特征在于支架(23)可圍繞一根旋轉軸(36)旋轉。
4.按前述權利要求任一項的繞線機，其特征在于旋轉軸(36)相對于支架(23)是可移動的。
5.按前述權利要求任一項的繞線機，其特征在于繞線模板(29)在一個自由端(51)上有一個邊緣(54)。
6.按前述權利要求任一項的繞線機，其特征在于繞線模板(29)在其夾板側(56)具有至少一個隔離元件(58)。
7.按前述權利要求任一項的繞線機，其特征在于至少一個繞線模板(29)為相應的至少一根導線設置有至少兩個階梯形的固定部，以便一個線圈寬度呈階梯形位于一個線圈中。
8.按前述權利要求任一項的繞線機，其特征在于繞線模板(29)由至少兩塊相互可調節的卷繞夾板(45)組成。
9.按前述權利要求任一項的繞線機，其特征在于通過一個導線導向裝置(40)可至少供給一根導線。
10.按上一項權利要求的繞線機，其特征在于導線導向裝置(40)按到一塊卷繞夾板(45)的繞線步距進行調節。
11.由至少一個線圈組成的一個繞組的制作方法，其中至少一根導線圍繞一個繞線模板(29)纏繞，這樣就產生至少一個具有至少第一個線圈邊(68)、至少第一個轉向邊(69)和至少第二個線圈邊(68)的導線配置，其中一個繞線模板(29)從一個平面移出進行卷繞。
12.按上一項權利要求的方法，其特征在于制作第一個線圈的第一個繞線模板(29.1)在第一個旋轉方向內進行卷繞。
13.按前述權利要求11或12的方法，其特征在于該線圈卷繞后，繞線模板(29)和該線圈一起移回到該平面。
14.按前述權利要求任一項的方法，其特征在于該至少一根導線隨即圍繞一個相鄰的轉向元件(31)在第二個旋轉方向內進行卷繞，以制作一個線圈連接段(70)。
15.按權利要求14的方法，其特征在于緊接著另一個繞線模板(29)從該平面移出進行卷繞，以便這個繞線模板(29)在第一旋轉方向內繞制另一個具有至少第一個線圈邊(68)、至少第一個轉向邊(69)和至少第二個線圈邊(68)的線圈，該繞線模板隨即與該線圈一起移回到該平面。
16.按權利要求14至16任一項的方法，其特征在于在繞線過程結束后，從至少一個繞線模板(29)取下繞組。
17.按前一項權利要求的方法，其特征在于一個繞線模板(29)的兩塊卷繞夾板(45)的至少一塊是可調節的，從而可取下繞組。
18.電機的繞組，其特征在于，該繞組按權利要求11至17任一項進行制作。
全文摘要
本發明提出一種帶有一個支架(23)的電機繞組繞制用的繞線機(20)。支架(23)具有至少一個由一個繞線模板(29)和一個相鄰的轉向元件(31)組成的組(34)，其中繞線模板(29)和相鄰的轉向元件(31)是可以相對移動的。此外，本發明提出一種由至少一個線圈組成的一個繞組的制作，其中至少一根導線圍繞一個繞線模板(29)纏繞，所以產生至少一個具有至少第一線圈邊(68)、至少第一轉向邊(69)和至少第二個線圈(70)的導線配置，其中繞線模板(29)在繞線時從一個平面移出。
文檔編號H02K15/04GK1692539SQ200380100390
公開日2005年11月2日 申請日期2003年10月6日 優先權日2002年10月4日
發明者W·施特勒貝爾, R·柯施納 申請人:羅伯特-博希股份公司