CN1089405A - 产生特别是用于多相电流发电机的波形绕组的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种产生特别用于多相电流发电机的波形绕组 的方法和装置。该方法使用绕线嘴来产生特定数量 的同轴波形绕组。绕组线由沿圆周的路径旋转的绕 线嘴绕在圆周路径里面的一个模板上，此模板有特定 数目的沿径向伸出的臂，绕制过程中绕组线在臂之间 被外部成型元件在径向上向里推。

Description

本发明涉及一种产生特别是用于多相电流发电机的波形绕组的方法（采用一个相对于静止的绕组支架旋转的绕线咀来产生特定数目的同轴波形绕组）和用以实现这种方法的装置。这种方法和装置最好用于生产汽车发电机所用的定子。

在简单的不散布开的波形绕组的情况下，每一相有一个波形绕组，通过定子层迭片组的一个特定的槽伸展的所有绕组线的段在定子的前脸都弯向相同的周边方向，即以单股的形式朝向下一个阻挡槽（见DE2921114A1，图1和EP0226550B1）。这造成了末圈绕组线的分布不均匀，这些线超过定子的前脸伸出。这里，相对较强的线圈线股互相交叉在一起，并且没有大的空间因子。冷却也是不均匀的。因此，一般说来，使用一种所谓的散布开的或双层波形绕组，在这种绕组中在一个定子层迭片组的槽中的绕组线的段在每个定子的前脸上一部分弯向一个周边方向，另一部分弯向另一个周边方向（见DE2921114A1，图2）。

在自动生产过程中，可以把波形绕组直接地一个绕组接着一个绕组地插入定子层叠片组的槽中，靠把绕线咀沿纵向向槽引导来实现这种插入。也可以预先绕好波形绕组，然后采用一种牵引工具将它们牵引进定子层叠片组中。前一种过程相当慢，后一种过程可以较快，但至今后种还有各种其它缺点，特定的实现方式不同缺点也不同。例如，如果按照DE2351952B2或DE3120885A1，波形绕组基本上以圆形预先绕制，然后把它们形成星形或波形截面并进行牵引，这样产生双层波形绕组肯定是可能的，但是，不能一层接着一层绕制而不切断绕组线。此外，必须在牵引进去以后用所谓开关连接把它们彼此接起来，在这个过程中，DE3522086    02中所表明的情况会出现。如果按照DE3343390    C2把线圈绕在一个内部模壳上，然后靠沿径向向里插入的外部成形元件形成星形或波形的形状，会出现同样的缺点，由于已经形成的预先绕制的线圈的截面与后来绕制的线圈的截面差别大，会造成长的连接线。

为了得到双层波形绕组而不切断绕组线的过程在EP0209091B1中作了描述。按照这个过程，首先，产生有两层绕组数的一个波形绕组，然后将它们分开、转动并沿边缘偏置。仅只列举出不同的连续工作步骤就显示如果想自动地进行这个过程是非常复杂的。

最后，DE2406612    B2已经介绍了一种制作波形绕组的过程，过程是这样的：推压由绕线咀出来的绕组线，并把波形的绕组一个接一个地放入绕组支架内，这个绕组支架由多个短柱组成，引导绕线咀沿着一个波形的周边路径运动。靠这个过程难以产生绕组的一个精确确定下来的形状，因为绕组只被松散地支撑在很少几个点上。另外，绕线过程也非常长。

因此，本发明的任务是提出初始描述的那种类型的过程和适合于实现此过程的装置，它能够在短的循环周期内产生单层和双层的波形绕组，而不用切断绕组线。

按照本发明，这个任务的解决是靠：绕组线由在圆周路径上旋转的一个绕线咀绕在放在圆周路径内部的一个模板上，这个模板有特定数量的沿径向伸出的臂;在绕组运动中，由几个外部成形元件在臂之间沿径向向里推压绕组线。

本发明有如下优点：绕线咀可以在圆周路径上相当快地旋转，而绕在模板上的线靠它自身由绕线咀拉出，从而不需要线的馈送。在产生一个单一绕组时，绕组线在模板和外部成形元件之间已经以很大的精度形成了绕组预期的波形。在产生双层波形绕组时，这个绕组的第一层在被从模板卸下以后有与另一层相同的截面，第二层是跟在第一层后立即以相反的转动方向绕制的，从而使两层可以不切断绕组线地连续绕制，并可以将它们由模板上卸入一个传送工具，此传送工具为此目的在接受第一层和第二层之间作一种转动开关运动。

实现这个新过程的装置有一个可以被驱动以圆周的方式相对于一个静止的绕组支架旋转的绕线咀，此装置的特征在于绕组支架是一个带有沿径向伸出的臂的模板，以及装有多个外部成形元件，它们可以在绕线过程中在模板的臂之间沿径向向里插入。靠这个装置，可以利用这样一个优点：即以旋转的绕线咀在一个静止的模板上绕线和把几个或一个绕组由模板卸入一个传送舌板形式的传送工具或一个牵引工具是一种绕制简单的圆形或椭圆形线圈的定子层叠片组经过考验的方法。本发明的装置与这种装置在功能上唯一的不同是由可以沿径向向里插入的外部成形元件造成的。

对绕线装置常常要求可以快速地和简单地改变定子层叠片组的高度。为此，本发明一个优选设计实现模板的臂在径向上的长度是可调的。这是为了对不同的层叠片组高度调整此新绕线装置唯一需要的措施。

其它的优选设计特点由权利要求和基于附图的一个实施例的下列描述得出。附图中：

图1示出用来产生波形绕组的绕线装置的简化垂直剖面图;

图2为通过图1中所示装置的底部的水平剖面;

图3以放大的尺寸示出图2的一部分;

图4以相应于图3的视域在另一个位置示出装置的该部分。

图1和2示出的绕线装置有一个按标准旋转方式驱动的绕线咀10，装有绕线咀的本体12通常被称为飞轮，其旋转的驱动装置未示出。绕线咀10绕着以可替换的方式装在模板支架16上的一个模板14旋转，所述的模板支架16自身在轴向上和径向上被定位在一根与飞轮12一起旋转的轴18上。轴18可以由于图上未示出的一个驱动装置而在轴向上移动。为了不让模板14与飞轮12和轴18一起旋转，以一种已知的方式装有支承传动装置20，在图中只示意出此，这个传动装置在一个以一种不旋转的方式被定位的部位作用在模板支架16上，并以这种方式保持模板支架16不旋转。例如在EP278153A1中描述了这种支承传动装置。

绕组线22被从中心经由轴18和飞轮12中适当的导向装置送给绕线咀10。绕线咀在它旋转时在模板14上产生线绕组24。为了由模板14把绕组24沿轴向卸下来，并将绕组转移给传送工具26a或26b，脱模器28，30以滑动的方式在模板支架16上被导向，并且沿轴向在空心轴套32上定位，此轴套也与飞轮12和轴18一起旋转，并且由于一个轴向驱动装置可以沿轴向滑动，而不依赖于轴18。此外，绕线过程中，在飞轮12的每一转，一个摇板式驱动装置可以使脱模器28，30作短距离沿轴向的在绕线咀10的高度所在的那个绕线平面上下的振动。这种带有飞轮，模板支架，支承传动装置以及脱模器的绕线装置的基本结构是已知的。其例子如德国专利2309837和EP067225B1。

传送工具的结构和功能也基本上是已经知道的。例如26a提供了由一圈平行短柱组成的传送舌板，它们可以用来把在模板14上产生的绕组传送给一个牵引工具，此牵引工具再用来将绕组牵引进一个定子层叠片组里。另外，可以把绕组直接由模板14传送给标有参考数字26b的牵引工具，在接受到必须在一步中被牵引的绕组后，把所述的牵引工具运送到一个牵引装置，在这个牵引装置上装有一个定子层叠片组，然后将绕组牵引进去。

在绕线过程中，工作可以以这样的方式进行：首先，把一个绕组的整个绕组绕在模板14上，最后，在一个脱模阶段，把整个绕组一起由模板14卸下。在这个步骤中，脱模器保持在绕线过程中绕线咀10的高度所决定的那个绕线平面以上。为了在模板14上获得单层绕线，连续地把模板在绕线咀10每转一圈时约下降一个线的厚度。在模板14上已经产生了数目预先确定了的绕线后，把模板进一步与飞轮12一起降下，直到整个绕组24低于插入模板开口的传送工具26a或26b的上边缘为止。然后，脱模器28，30也降低到传送工具的上边缘以下。再把模板14向上拉回去，同时脱模器仍保持在其下面的高度不动，这样就把绕组由模板卸下。最后，把脱模器也回复到其顶部位置。

也可以在绕线过程中把在模板上已经产生的大部分绕组卸入到传送工具26a或26b中，在这种情况下，在绕线过程中在轴向上固定住模板14，并让脱模器28，30作上面提到的短距离振动。在结束绕线过程之后，只须把模板14在轴向上较短距离地升起还在低于传送工具26a或26b的上边缘的模板上的最后的绕组;于是，这些绕组被也可能位于传送工具的上边缘以下的脱模器从模板卸下，就像在把整个绕组一起卸下的情况中一样。这两种过程有共同点：最好让飞轮12在轴向上与模板14一起移动。

除了图1中所看到的模板14的特殊形状和脱模器28，30的特殊的不同形状之外，新装置的前面描述的部份，其结构和动能与已知的用于生产简单的，基本上是圆的，椭圆形的或多边形的用作电动机的定子的线圈的绕线装置相对应。下文更详细地描述了产生波形绕组所附加要求的那些部分。

为了这一目的，基本上是棱柱形的模板14在这里的实施例的情况下有一个带有在周边上均匀分布并沿径向伸展的六个臂34的星形截面。例如，此模板可在一个整体上制作出，并可以在臂上有纵向的窄槽，沿轴向滑动的脱模器30可以在这些纵向槽中移动。槽在臂34的自由端是开口的，脱模器30由臂34沿径向伸出，为的是在卸下绕组的过程中在臂的端部抓住绕组，并将绕组由模板14上卸下。由图3和4看到，三个孔（传送舌板26a的短柱可以穿入这些孔中）从底部并入到臂34中的一个里。

此外，也可以把由几部分组成的模板14装在模板支架16上，如图2中仅只以参考数字36表示的那样，可以在径向上相对于其径向上的里面部分或模板的中心调整每个臂34的外面部分。如果必须绕制具有不同高度的定子层叠片组的话，这样一个在径向上可调整的模板使得可以以一种简单的方式调整模板。

为了在形成波形绕组的过程中与星形模板14相配合，配置有六个滑板形式的外部成形元件38，这些滑板可以沿每两个臂34之间的中线从外部沿径向向里插入。在完全插入的位置，在滑板38的径向内端与形状相应的模板14之间只有一个相当窄的缝隙，这样，可以在缝隙中精确地引导，但又不会夹住绕组线。

滑板在其径向内端还装有轴向上的槽，这些槽在径向上向里面开口。在其径向上的里面位置，脱模器28可以插进这些槽中，脱模器由这些槽在径向上朝里面伸出。

滑板38由一个凸轮40通过拉杆42控制和驱动。在转动时，凸轮40由飞轮12上的推动臂44带动。凸轮40有一个连成一体的导向曲线46。这个导向曲线在大约300°范围内呈圆周形，在其余60°有一个凸出部分48。

每一个滑板38与一个位于绕线咀10的圆周路径以外的拉杆42相连接。每一个拉杆沿着周边轮流着定位，并在侧向上偏移开在装置的固定框架50上的滑板38。示出的拉杆42的转轴点被标上52。在拉杆42的另一端有一个长孔64，把一个连接于滑板38的驱动销钉56啮合在此长孔中。在转轴点52和长孔54之间，把一个凸轮滚柱58定位在拉杆42上，所述的凸轮滚柱与凸轮40的导向曲线46啮合，而凸轮通过周边上的一个轴承60定位于框架50上。被拉杆42带动的滑板38在两根导向杆62上滑动。

拉杆比，即转轴点52与凸轮滚柱58之间及转轴点52与驱动销钉56之间的相对位置，和拉杆42相对于导向曲线46的位置被选择得使当凸轮滚柱58通过凸出部分48时，每个滑板38可以被驱动得在已提到的径向上的内位置（见图3）和径向上的外位置（见图4）之间来回运动。在径向上的外位置，滑板38的内端在径向上位于绕线咀10的外面，从而使绕线咀可以通过滑板38，滑板在圆周的转动路径上位于绕线平面中。

在周边的方向上，把转轴点52和凸轮滚柱58相对于分别被控制的滑板38，绕线咀10和导向曲线46的凸出部分48的位置这样来选择，使得一个特定的滑板38只当趋近于该滑板的绕线咀10靠近位于滑板之前的那个臂34时（见图3）才开始向外运动。随后，导向曲线46的凸出部分48通过拉杆42引起滑板38的一个非常快速的向外回缩运动，从而在绕线咀10通过邻近的臂34和滑板38之间大约30°处使滑板达到其径向上的外端位置。在绕线咀10的后面路径，在回缩的滑板38与下一个邻近的臂34之间大约为30°处，滑板38将由于拉杆42的作用返回到其径向上的内位置;并且只要凸轮滚柱58沿导向曲线的46的圆周部分运动，滑板就保持在这个位置。自然，可以较早地开始滑板38沿径向向外的回缩。为了作到这一点，只需扩展凸出部分48。

可以这样理解：除了已经描述的通过导向曲线46和拉杆42驱动滑板38以外，也可以采用不同的驱动方式使滑板由某径向上的内位置回缩到其径向上的外位置，以便让绕线咀10通过。

前面描述的绕线过程的次序造成离开绕线咀10的绕组线在邻近滑板的二个臂34之间在绕线咀10刚刚通过一个滑板38以后立即被沿着径向向里面推压，这样，不仅由于绕线咀10的旋转，而且由于滑板38的沿径向向里的运动而将线由绕线咀10拉出。很清楚，当绕组放在模板14上的过程中，臂34和滑板38之间的线已经形成了一种波形的形状。以这样的方式，如上所述，波形绕组既可以在绕线过程中把已经绕好的绕组一个接一个地卸给也可以在结束绕制后把整个绕组卸给传送工具26a或26b;然后，可以容易地以相反的转动方向绕制，而在两个绕线过程之间的时期内，用一个夹紧装置以一种实际上已为人熟知的方式把线夹住，但不把线切断。在传送工具被一个转动开关步骤转动以后，可以以同样的方式把第二个绕组转移给传送工具26a或26b。两个绕组彼此只由一段短的未切断的线连接着，并可以形成一个双层波形绕组的两层。

取决于带有臂34的模板14和滑板38的设计，可以产生用于任何要求的用途的任何类型的波形绕组。

Claims (11)

1、一种生产特别用于多相电流发电机的波形绕组的方法，它使用关于一个不动的绕线支架(14，34)旋转的绕线咀(10)来产生特定数量的同轴波形绕组，其特征在于：绕组线(22)由沿圆周的路径旋转的绕线咀(10)绕在圆周路径里面的一个模板(14)上，此模板(14)有特定数目的沿径向伸出的臂(34)，以及在绕制过程中绕组线(22)在臂(34)之间被外部成形元件(38)在径向上向里推。

2、按照权利要求1的方法，其特征在于外部成形元件（38）对着臂（34）侧面的径向上的里面部分推压绕组线（22）。

3、按照权利要求1的方法，其特征在于在绕线过程中绕组线（22）被在径向上向里推压，当旋转的绕线咀（10）位于一个外部成形元件（38）和臂（34）之间时，绕线咀允许成形元件以其方向运动。

4、按照权利要求1的方法，其特征在于在绕线过程中把已经绕好的绕组（24）从模板（14）卸下，并转移给传送工具（26a，26b）。

5、按照权利要求1的方法，其特征在于：首先产生一种形式的第一部分波形绕组，并把它由模板（14）卸到传送工具（26a，26b）;然后，不切断绕组线，以相反的绕线方向产生第二部分波形绕组，在周边上偏移一段，并卸到传送工具（26a，26b）上，这样的方式使得在相同的电流方向下穿过的两部分波形绕组的轴向平行的段被放入到相同的定子槽中。

6、实现权利要求1的方法的装置，它带有一个可以被驱动而相对于静止的绕线支架（14，34）旋转的绕线咀（10），其特征在于，绕线支架是一个装置有沿径向伸出的臂（34）的模板（14），以及提供了可以沿径向插入到模板（14）的臂（34）之间的外部成形元件（38）。

7、按照权利要求6的装置，其特征在于外部成形元件（38）其径向上的里面部分与模板（14，34）的径向上向里的部分的形状互相匹配，这样，在外部成形元件（38）的沿径向被插入的状态，这些成形元件与模板（14，34）之间仍有一个窄缝，所述的窄缝只比绕组线（22）的直径稍稍宽一点。

8、按照权利要求6的装置，其特征在于臂（34，36）的径向上的长度是可调整的。

9、按照权利要求6的装置，其特征在于外部成形元件（38）可以由它们在臂（34）之间所取的位置回缩到一个在径向上在绕线咀（10）的旋转路径以外的位置，并在旋转的绕线咀（10）处于两个分别邻近的臂（34）之间的某个角度范围时，它们可以再次插入到其径向上的内位置。

10、按照权利要求6的装置，其特征在于每个外部成形元件可以通过一个以不动的方式定位于绕线咀（10）的旋转路径以外的拉杆（42）移动，一个与绕线咀（10）一起旋转的导向曲线（46，48）接合在一起的凸轮滚柱（58）定位在拉杆（42）上，所述的导向曲线基本上为圆形并带有至少一个在至少大约等于二臂（34）之间的角度范围伸展的凸出部分或凹入部分。

11、按照权利要求6的装置，其特征在于在轴向上可以移动的脱模器（28，30）以一种实际上已知的方式定位于在绕线过程中不动的模板（14，16）上，以及这些脱模器（28，30）在绕线咀的每一圈中作短距离的沿轴向穿过绕线平面向着模板（14）的自由端再返回的运动，以及模板（14）的每一个臂（34）和每一个外部成形元件（38）都为了脱模器（28，30）而开有一个轴向上的贯通狭缝。

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