电磁线圈的制作方法

专利名称：电磁线圈的制作方法
技术领域：
本发明是1996年6月19日提交的申请号为96102327.9发明名称为“电磁线圈及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。
本发明总体涉及电磁线圈及其制造设备，更具体涉及例如理想地用作内燃机的点火线圈或用于紧凑变压器的电磁线圈，和用于这种线圈的制造设备。
为了提高耐受电压和效率，通常均选用如

图11所示的所谓的斜叠绕法来缠绕用作内燃机的点火线圈或用于紧凑变压器的电磁线圈。“斜叠绕法”(通常在本文中均这样定义)是缠绕电磁线圈的方法之一。如图11所示，构成电磁线圈的线702被缠绕在轴心701的圆柱体上。更具体堤说，线702按与轴心701外圆柱表面呈预定倾斜角θ0被斜着缠绕和叠加。
但是，当利用上述斜叠绕法制造电磁线圈700时，如果线702的直径不大于0.1mm，当它被在轴心701上缠绕时可能会出现缠绕坍塌(winding collapse)。当线702的缠绕间距P0被设为小于线702的直径的两倍时，这种缠绕坍塌就易于发生。因为当线702被绕在已经绕好的线702上时可能会将已经绕好的线702从其正常缠绕位置处拉开。根据图11，反侧线702b叠加在正侧线702a上。更具体地，当反侧线702b在轴心701上缠绕时，作用在轴心701径向向内方向的力迫使反侧线702b使已经绕好的正侧线702a在轴心701的轴向离位。因此，正侧线702a产生了从其预定缠绕位置处的不希望的移动，从而导致缠绕坍塌。
如果当在轴心上绕线时出现这样的缠绕坍塌，脱离其正常缠绕位置的线可能会触到位于更高电位缠绕位置处的线。在这种情况下，可能会产生电晕放电或电击穿。
为防止这种缠绕坍塌，提出了用于电气绕组元件的各种缠绕方法，例如1990年出版的未审查的HEI 2-106910号日本专利申请，或1990年出版的未审查的HEI 2-156513号日本专利申请。根据这些常规的缠绕方法，图11所示的线的倾斜角θ0被设为45°或以下(举例)，而缠绕间距P0被设为小于线的外径的两倍，从而防止前面描述的缠绕坍塌。
要绕在图11所示的轴心701上的线702的倾斜角θ0越小，单个倾斜表面上线702的缠绕匝数就越大。两个相邻表面上的两根相邻线702间的电势变大。这意味着线702的耐压可能不能保证或维持。因此，通常有必要增大线702的倾斜角θ0。
但是，根据未审查的HEI 2-106910号日本专利申请和未审查的HEI 2-156513号日本专利申请公开的电气缠绕部件的缠绕方法，除非将图11所示的倾斜角θ0设为较小值，否则不可能防止外径不大于0.1mm的线发生缠绕坍塌。
此外，根据1985年出版的未审查的HEI 60-107813号日本专利申请公开的的点火线圈，提出了一种用一对由毛布felt制成的导杆guides来从径向方向压线的一种绕线的缠绕方法。
相应地，未审查的HEI 2-106910号日本专利申请和未审查的HEI 2-156513号日本专利申请公开的电气缠绕部件的缠绕方法和未审查的HEI 60-107813号日本专利申请公开的的点火线圈存在对于外径不大于0.1mm的线当倾斜角θ0被设为大的值时不能保持足够的耐压的问题。
此外，当绕线嘴送出绕在轴心上的线时，绕线嘴和线在轴心上将要缠绕的的位置也被认为是导致线缠绕在轴心上时缠绕坍塌的另一因素。如图11所示，在线702从反侧线702b层转为正侧线702a层位置处缠绕嘴703和线702间的距离变为最小距离L01，而在线702从正侧线702a层转为反侧线702b层位置处变为最大距离L02。因此，当线702的缠绕位置位于轴心701的径向外侧时到缠绕嘴703的距离变小。另外，当线702的缠绕位置位于轴心701的径向内侧时到缠绕嘴703的距离变大。从缠绕嘴703伸出的线702的可变宽度与该距离成比例变化。相应地，线702的可变宽度随着缠绕嘴703和线702的缠绕位置间的距离的增大而增大。就是说，当线702的缠绕位置向轴心701的外圆柱壁接近时线702的可变宽度增大。换言之，在沿着轴心701缠绕时线702的排列在轴心701的外圆柱壁附近倾向于变坏。相应地当线702向轴心701的外圆柱壁接近时就可能产生缠绕坍塌。
相应地，鉴于现有技术遇到的上述问题，本发明的一个基本目的就是提供一种能够改进其绝缘质量的电磁线圈及其制造设备。
为了实现该目的和其他有关目的，本发明提供一种由绕在线圈轴上的线组成的全新的和出色的电磁线圈，其特征在于线沿着线圈轴斜着缠绕从而形成线的斜层，且构成该斜层的线的间距至少部分地等于线直径的2至10倍，从而有间隙地沿着线圈轴绕线。
根据本发明最佳实施例的特性，线间距被设为在线径的2至4倍范围内的某一值。线的斜层的倾角相对于线圈轴不小于6°。线的斜层的倾角被设为6°至20°范围内的某一值。倾角理想地位于8°至17°的范围内，更理想地为13°或相等值。线形成多层顺序叠加的缠绕层，每层均以相对线圈轴的预定角度倾斜。这些多层缠绕层包括具有线间距等于线直径2至10倍的宽间隙缠绕层，因此形成上缠绕层的位于宽间隙缠绕层上的线与形成下缠绕层的位于宽间隙缠绕层以下的线通过宽间隙缠绕层的间隙相接触。构成宽间隙缠绕层的线间距被设为线直径2至4倍范围内的某一值。上部缠绕层和下部缠绕层组成具有线间距等于线直径2至10倍的部分。或者，下部绕线层具有不大于线直径2倍的线间距。
此外，本发明的第二方面提供一种包括圆柱轴心的全新的和优异的电磁线圈，该轴心确定一缠绕部分、部分形成在在缠绕部分的外圆柱壁上以沿其圆周方向延伸的的缠绕转移部分、形成在在缠绕部分的外圆柱壁上缠绕的其他部分上以沿其圆周方向延伸的缠绕停止部分、以及绕在缠绕部分上的线以形成从一端向另一端顺序延伸的多层缠绕层。
根据最佳实施例的特性，缠绕转移部分和缠绕停止部分沿同一圆周方向排列，而相邻的缠绕转移部分和相邻的缠绕停止部分则被与这些缠绕转移部分和缠绕停止部分在轴向隔开。
更进一步，本发明的第三方面提供一种包括圆柱轴心的全新的和优异的电磁线圈，该轴心确定一缠绕部分且具有圆形横截面、在缠绕部分外圆柱壁上形成以便沿其轴向延伸的边缘部分、以及绕在缠绕部分上的线以形成从一端向另一端顺序延伸的多层缠绕层。
根据最佳实施例的特性，边缘部分由确定缠绕部分的外圆柱壁的曲面和由部分切掉缠绕部分的外圆柱壁形成的平面形成。
更进一步，本发明的第四方面提供一种包括由用来旋转支撑轴心的支撑部分、用来转动支撑部分的旋转驱动部分、用来向轴心供给线的绕线嘴部分、和用来沿着与轴心的轴呈预定角度倾斜的斜线移位绕线嘴部分的移位机构组成的全新的和出色的电磁线圈制造设备。
根据最佳实施例的特性，本发明的制造设备进一步包括用来使移位机构与旋转驱动部分的旋转同步动作的控制部分。本发明的制造设备进一步包括一用来与轴心的轴平行地移位绕线嘴部分的辅助移位机构。控制部分使移位机构与辅助移位机构二者都与旋转驱动部分的旋转同步动作。而且，控制部分按照与移位机构的预定行程对应的预定行程使辅助移位机构移位。
通过下面的结合下列附图的详细介绍，本发明的目的、特性和优点将变更加明显。其中图1是表示根据本发明的第一实施例的斜叠绕法制造设备和一正被缠绕的斜叠缠绕线圈的示意图；图2是表示采用根据本发明的第一实施例的斜叠缠绕线圈的用于内部燃烧发动机的点火线圈的垂直截面图；图3是沿图2所示的变压器部分的直线III-III的截面图；图4是沿图1所示的一次线轴上的直线IV-IV的截面图；图5是示意表示在二次线轴上形成的凸起的轴向截面图；图6是示意表示根据本发明的第一实施例的斜叠缠绕线圈的缠绕方法的截面图；图7A是部分表示根据本发明的第二实施例的二次线轴的透视图；图7B是部分表示根据本发明的第二实施例的二次线轴的另一示例的透视图；图8A是表示根据本发明的第二实施例的二次线轴的又一示例的径向截面图；图8B是表示根据本发明的第二实施例的二次线轴的又一示例的径向截面图；图9是示意表示根据本发明的第三实施例的斜叠缠绕线圈的缠绕方法的截面图；图10是示意表示根据本发明的第四实施例的斜叠缠绕线圈的缠绕方法的截面图；以及图11是示意表示斜叠缠绕线圈的常规缠绕方法的截面图。
下面将参照相应附图对本发明的最佳实施例进行更详细的解释。相同部件用相同参考号表示。
第一实施例将参照图2至图5对用作内燃机的点火线圈的本发明的一电磁线圈进行解释。
如图2所示，用于内燃机的点火线圈(以后称为“点火线圈”)2主要包括圆柱变压器部分5、位于圆柱变压器部分5的一端用来控制供给圆柱变压器部分5的一次电流的控制回路部分7、和位于圆柱变压器部分5的另一端用来将圆柱变压器部分5的二次电压供给点火塞(未示出)的连接部分6组成。
点火线圈2包括圆柱外壳100，它是聚酯产品，起点火线圈2的壳体的作用。在该外壳100内形成有安放室102。该安放室102被绝缘油29填充并在其中安放有产生高压输出的圆柱变压器部分5和控制回路部分7。在安放室102的上端提供有控制信号输入连接器9。在安放室102的下端形成有底部部分104。底部部分104被下述杯15的底部封闭。该杯15的外圆柱壁被位于外壳100的下端的连接部分6覆盖。
连接部分6包括与外壳100成整体并从上伸出的圆柱部分105用来在其上安放点火塞(未示出)。由橡胶制成的塞帽13被结合在该圆柱部分105的开口端。更具体说，在位于圆柱部分上端的底部部分104中，提供有金属杯15用作导电部件。金属杯15与外壳100的树脂材料通过注入成型(insert molding)整体形成。相应地，安放室102和连接部分6被密闭地隔离。
弹簧17是在其基端支撑在杯15的底部上的受压弹簧。当点火塞(未示出)插入连接部分6的内膛时，点火塞的一电极与弹簧17的末端产生电气连接。
控制信号输入连接器9由连接器壳18和连接器针19组成。连接器壳18与外壳100整体形成。总计三个连接器针19插入并于连接器壳18整体成型以便穿过外壳100伸出并能够与外部元件连接。
在外壳100的上端形成有开孔100a。变压器部分5、控制回路部分7、和绝缘油29通过此开孔100a被从外面放入安放室103。此开孔100a被树脂盖31和O形环32密封。此外，外壳100的上端被覆盖树脂盖31表面的金属盖32填塞。
变压器部分5包括铁芯502、磁铁504和506、二次线轴510、二次线圈512、一次线轴514和一次线圈516。
圆柱形铁芯502由薄矽钢片层叠构成以形成圆形截面。磁铁504和506被粘结带固定在该铁芯502的轴端。这二磁铁504和506具有相同极性，其方向与线圈被励磁后产生的磁通的方向相反。
作为轴心的二次线轴510是形成为具有圆形截面和具有在其两端带有法兰510a和510b的底部的圆柱体的树脂产品。二次线轴510的下端基本被底部510c封闭。
端板34固定在二次线轴510的底部510c上。该端板34与从二次线圈512伸出的一端头(未示出)电气相连。弹簧27固定在该端板34上，因此端板34能够被带动与杯15接触。此端板34和弹簧27结合作为线轴侧导电部件。二次线圈516产生的高压输出通过该端板34、弹簧27、杯15和弹簧17加到点火塞(未示出)的电极上。
在线轴510的与底部510c相对的一端形成圆柱部分510f，从而与二次线轴510同轴地伸出。铁芯502和磁铁506安放在此二次线轴510的膛内。二次线圈512沿着二次线轴510的外圆柱表面布置。二次线圈512用下面介绍的缠绕设备缠绕。
位于二次线轴510的两法兰510a和510b之间的圆柱状缠绕部分510d在其圆柱表面提供有多个凸起510e，如图4所示。这些凸起510e起缠绕制动器的作用。图4表示线520还没有绕在二次线轴510上的情况。图4清楚地表示出了每一凸起510e相对与沿其径向所取并从轴向看的缠绕部分510d的截面的位置。
每一凸起510e沿缠绕部分510d的圆周方向按预定角度范围伸出。作为缠绕转移部分的适当的间隙部分在圆周方向互相相邻分布的两凸起510e和510e间形成。线520通过穿过该间隙部分而不在他们之间导致相互影响而被绕在缠绕部分510d上。更具体地，二次线轴510的外圆柱壁基本是间隙部分，除非其上形成凸起510e。表示下面介绍的缠绕设备的示意1清楚地表明了每一凸起相对于二次线轴510的圆柱表面的位置。
如图1所示，形成在缠绕部分510d的圆柱表面上的凸起510e---510e在圆周方向以相等间距隔开。更具体地，在圆周方向互相相邻的两凸起510e和510e分布在沿缠绕部分510d的圆柱表面延伸的螺旋线上。按此方式排列每一凸起510e的目的是为避免当线520沿着缠绕部分510d缠绕时线520和每一凸起510e间的互相影响。因而，明显可以防止线520在二次线轴510上缠绕时跨过凸起510e。例如，覆盖线520外表面的绝缘防护层可明显防止被形成为尖状结构的凸起510e所破坏。
本发明的缠绕制动器并不仅限于凸起510e，例如，适用于本发明的可比的缠绕制动器可以是在二次线轴的缠绕部分510d的圆周方向在预定角度范围内延伸的沟纹。在这种情况下，作为缠绕转移部分的恰当的间隙部分在圆周方向互相相邻分布的两两沟纹间形成。线520通过穿过该间隙部分而不在他们之间导致相互影响而被绕在缠绕部分510d上。更具体地，二次线轴510的外圆柱壁基本是间隙部分，除非其上形成作为缠绕制动器的沟纹。或者，也可理想地提供完全沿缠绕部分510d伸出的环状沟纹。在这种情况下，环状沟纹具有波浪形底部以使沟纹不同位置的深度不同。因而环状沟纹的深的部分作为本发明的缠绕制动器而浅的部分作为本发明的缠绕转移部分。
图5表示二次线轴510沿二次线轴510的轴向所取的截面。从图5中可明显看出，在二次线轴510的外圆柱表面上形成的凸起510e具有三角形横截面。凸起510e的朝向沿缠绕部分510d缠绕的线520的正侧方向的的倾斜表面510g以角度α倾斜。倾斜表面510g防止线520在沿着缠绕部分510d缠绕时压在凸起510e上。角度α的一个实际值例如为60°或更大。凸起510e沿着二次线轴510的径向外侧方向伸出的高度H大于沿着二次线轴510缠绕的线520的直径。
但是，凸起510e的截面不仅限于三角形，因而如果下面的形状是可以通过二次线轴的树脂模铸工艺生产的，它可以是矩形、多边形、半圆形或类似形状的任何一种。
因此，假设沿着二次线轴510缠绕的线520包括其绝缘层厚度的直径为0.07mm。线520以15°倾斜角缠绕。下面将参照图1至图5解释二次线轴510上形成的每一凸起510e的尺寸。
如图1所示，凸起510e以轴向间隔“D”在缠绕部分510d的外圆柱壁上形成。间隔“D”根据线的直径和其他因素恰当确定。例如，轴向间隔“D”在线520直径为0.07mm时被设为0.02mm。同时，每一凸起510e的最大高度“H”被设为线520直径的3倍。因此，当线520的直径为0.07mm时最大高度“H”被设为0.02mm。此外，由于每一凸起510e沿着二次线轴510的圆周方向以限定的角度范围伸出，线520不被小角度的凸起510e所弯曲。线520可以容易地移位一个相邻的缠绕层。确定凸起510e的倾斜表面中，与线520正侧缠绕方向相对的倾斜表面510g被设为前述相对于缠绕部分510d的表面的角度α不小于60°，理想地为85°。
根据按上述方式在缠绕部分510d上形成的凸起510e，即使线520沿轴向滑动，倾斜表面510g肯定可以制动沿着缠绕部分510d的外圆柱表面缠绕的线520的移位运动。因此，能够肯定防止由于线520沿着缠绕部分510d的外圆柱表面滑动引起的缠绕坍塌。
如图2所示，一次线轴514是树脂产品，形成为具有底部和具有相对的上下法兰514a和514b的圆柱体。盖部514c封闭一次线轴514的上端。该一次线轴514具有一次线圈516缠绕其上的外圆柱表面。
一次线轴514的盖部514c形成有向一次线轴的下部伸出的圆柱部分514f。圆柱部分514f与一次线轴514同轴。在盖部514c上形成一开孔部分514d。在上述二次线轴510与一次线轴514组装在一起时，该圆柱部分514f被同轴地置于或插入二次线轴510的圆柱部分510f内。相应地，当一次线轴514与二次线轴510组装在一起时，在其两端带有磁铁504和506的铁芯502被插入或夹在一次线轴514的盖部514c和二次线轴510的底部510c之间。
如图2和图3所示，一次线圈516沿着一次线轴514缠绕。在一次线圈516外提供一具有缝隙508d的辅助铁芯508。该辅助铁芯508是通过将一薄矽钢片弯绕成圆柱形并在其弯绕的始端和终端之间留有轴向延伸的缝隙508a而形成的。辅助铁芯508的轴向长度等于从磁铁504的外缘到磁铁506的外缘的距离。根据这一布置，能够减少沿辅助铁芯508的圆周方向流动的涡流电流。
在其中安放变压器部分5和其他部件的安放室102被绝缘油29填充，仅在其上部留有小的空气间隔。绝缘油29通过一次线轴514的下部开孔、一次线轴514的盖部514c中心的开孔部分514d、一次线轴510的上部开孔和其他未示出的开孔进入。绝缘油29保证铁芯502、二次线圈512、一次铁芯516、辅助铁芯508和其他部件间的电气绝缘。
下面参照图1对沿着二次线轴510缠绕线520以形成二次线圈512的缠绕设备进行解释。
如图1所示，用来缠绕二次线圈512的缠绕设备600包括轴心支撑部分602、轴心旋转部分604、供给轴部分607、横向轴部分609、缠绕嘴部分610、控制部分612和其他部件。
起支撑部分作用的轴心支撑部分602包括轴向长度大于二次线轴510长度的轴部分602a、和在轴部分602a插入二次线轴510的轴膛时用来接受二次线轴510的法兰510a的制动部分602b。轴心支撑部分602被包括旋转机构的轴心旋转部分604按预定方向旋转。
起旋转驱动部分作用的轴心旋转部分604由控制部分612控制。即控制部分612控制轴心旋转部分604的启动和停止以及它的旋转速度。对轴心旋转部分604的控制与同样由控制部分612控制的供给轴部分607和横向轴部分609的控制互相关联。
供给轴部分607包括能够随着旋转轴606a的转动而沿着旋转轴606a移位的机构。旋转轴606a按预定间隔与置于轴心支撑部分602上的二次线轴510的轴相平行。当横向轴部分609产生单个完整的往复运动时，供给轴部分607就沿着箭头“A”的方向前进一预定距离。
旋转轴驱动部分606位于旋转轴606a的基座端，并包括用来旋转该旋转轴606a的机构。控制部分612控制旋转轴驱动部分606。
横向轴部分609包括能够沿着旋转轴608a与旋转轴608a的转动同步移位的机构。旋转轴608a以与二次线轴510的轴间的预定角度倾斜。横向轴部分609按照旋转轴608a的旋转方向沿着旋转轴608a产生往复运动，因而使附在横向轴部分609的缠绕嘴部分610移位。按照这一布置，缠绕嘴部分610与由线520倾斜缠绕在缠绕部分510d上形成的倾斜表面530平行地移位。旋转轴608a相对二次线轴510的轴的倾角在线520在二次线轴520上进行缠绕操作期间可以任意改变。
旋转轴驱动部分608附在供给轴607上并位于旋转轴608a的基座端。旋转轴驱动部分608包括用来转动旋转轴608a的机构。控制部分612按控制另一旋转轴驱动部分606的同样方式控制旋转轴驱动部分608。
用作绕线嘴部分的缠绕嘴部分610附在横向轴部分609上并按照往复运动产生移位运动。因此，从缠绕嘴部分610伸出的线520被精确地定位在预先设计的缠绕位置上。
上述旋转轴驱动部分608、旋转轴608a和横向轴部分609配合构成本发明的驱动机构。
下面参照图1至图6介绍上述缠绕设备600用来将线520缠绕在二次线轴510上的缠绕方法。
如图6所示，沿着二次线轴510缠绕的线520被分成第一缠绕部分541、第二缠绕部分542和第三缠绕部分543三部分。这三个缠绕部分541、542和543的线520的缠绕方法各不相同。
在第一缠绕部分541，从缠绕嘴610伸出的线520首先沿着法兰510a的内壁向法兰510b的方向缠绕预定圈数---三圈。然后，线520再沿着反方向，即向法兰510a在已经缠有三圈线520的单层上缠绕三圈，从而回到法兰510a的内壁。接着，线520从法兰510a的内壁向着法兰510b在已经绕有三圈线520的第二层上缠绕三圈，接着沿着同一方向挨着已经绕有三圈线520的底层缠绕三圈。这时，底层包括六圈线520，第二层包括三圈线520，第三层包括三圈线520。然后，线520被沿着相反方向向法兰510a在这样形成的多重层上缠绕六圈并回到法兰510a的内壁。接着，线520从法兰510a的内壁向着法兰510b在已经绕有三圈线520的第四层上缠绕三圈，接着沿着同一方向在已经绕有三圈线520的第二层上缠绕三圈，接着沿着同一方向挨着已经绕有六圈线520的底层再缠绕三圈。这时，底层包括九圈线520，第二层包括六圈线520，第三层包括六圈线520，第四层和第五层包括三圈线520，如图6所示。
按照这种方式，缠绕位置以设计为预定圈数的三圈朝着法兰510b的方向向前递增，从而在缠绕部分510d的中部形成沿着径向向外方向延伸的多重层。因此，在线520的多重层的正向侧形成倾斜表面530。倾斜表面530的倾角θ1由上述确定线520向法兰510b正向增量的“预定圈数”确定。例如，倾角θ1被设为10°或以上。该倾角θ1可以通过改变“预定圈数”而任意改变。由于绕线嘴部分610按照倾角θ1产生往复移位运动，因而能够均匀地保持线520的排列。
倾角θ1越小，每单个倾斜表面530上的线520缠绕圈数越大。因此，相邻两倾斜表面上两相邻线520间的电位差就变大。这就必须要求线520具有足够的耐压能力，因而导致线520绝缘层厚度增加以及变压器部分5的尺寸增大。鉴于上述介绍，线520的倾斜层的倾角θ1理想地为8°至17°范围间某一值，最佳为13°，14°或15°。按照这种安排，能够防止缠绕坍塌并保证变压器部分5的线520要求的耐压能力。
在第二缠绕部分542，线520沿着第一缠绕部分541形成的倾斜表面530缠绕，从而形成具有与倾斜表面530同样倾角的倾斜表面。图1表示缠绕设备600在第二缠绕部分542的运行，其中示意表示缠绕嘴部分610的运动。在图1和图6中，每一黑圆点或黑粗线表示缠绕嘴部分610朝向二次线轴510的外圆柱壁运动的正向行程中缠绕在二次线轴510上的正侧线520a。同时，每一白圆点或白粗线表示缠绕嘴部分610离开二次线轴510的外圆柱壁运动的反向行程中缠绕在二次线轴510上的反侧线520b。
横向轴部分609随着轴心旋转部分604的旋转以预定缠绕间距P1(线520直径的2至10倍)移位。因而，从缠绕嘴部分610伸出并与横向轴部分609一起移位的线520按此间距P1被缠绕在由第一缠绕部分541形成的倾斜表面530上。换言之，线520以等于线520直径的2至10倍的缠绕间距P1螺旋状缠绕在倾斜表面530上。因此，如图1所示，正侧线520a和反侧线520b以角度β互相交叉。(以后这种缠绕方法被称为“交叉缠绕方法”)。
图6表示正侧线520a被缠绕为第一倾斜层然后反侧线520b被缠绕在此第一倾斜层上从而形成第二倾斜层的情况。通过采用交叉缠绕方法，正侧线520a和反侧线520b被按预定间距P1缠绕且能够增大正侧线520a与反侧线520b交叉的交叉角β。当交叉角β大时，在上下方向重叠的两线520以相交点互相接触。当交叉角β小时，在上下方向重叠的两线520以线段互相接触。换言之，交叉角β越大，在上下方向重叠的两线520的接触部分就越小。这对于防止当反侧线520b被缠绕在正侧线520a上时偶然将正侧线520a拉离预定缠绕位置是有利的。因此，可以肯定地避免线520的不理想的移动。因而，能够防止由于缠绕坍塌造成的绝缘质量下降。
如前面所述，通过增加“预定缠绕间距P1”可以保证防止缠绕坍塌的效果。另一方面，大的“预定缠绕间距P1”将降低由第一缠绕部分541形成的每一倾斜表面530上的总缠绕圈数。因此，为了满足二次线圈512所需的预定匝数，必须增加横向轴部分609的往复运动的次数。这将使得生产效率降低以及由于缠绕密度降低而增大变压器部分5的尺寸。有鉴于此，理想地将“预定缠绕间距P1”设为线520直径的2至4倍范围内某一值。按照这一设定，能够有效防止缠绕坍塌而又不会降低生产效率以及增加变压器部分5的尺寸。
此外，如图6所示，缠绕嘴部分610产生与第一缠绕部分541形成的倾斜表面530平行的往复运动。这可有效保持缠绕嘴部分610与线520的缠绕位置间的距离为最小值，而不论线520位于相对二次线轴510的什么位置。更具体说，现在假设“L1”表示缠绕在二次线轴510上的线520从反侧线520b的层转到正侧线520a的层的时刻缠绕嘴部分610与线520的缠绕位置间的距离。另外，假设“L2”表示缠绕在二次线轴510上的线520从正侧线520a的层转到反侧线520b的层的时刻缠绕嘴部分610与线520的缠绕位置间的距离。根据缠绕嘴部分610的平行于表面530的往复运动，能够使得距离L1和L2相等并当线520在二次线轴510上缠绕时保持它们为最小值。(以后这种缠绕方法被称为“倾斜横向方法”)。
相应地，线520的摆动宽度“W1”也可被压缩为最小值，即使在线520从正侧线520a转为反侧线520b的位置处，即线520直接缠绕在二次线轴510的外圆柱壁上的位置处。因此，沿着二次线轴510缠绕的线520的排列可被充分地保持而不被破坏。就这点而言，常规缠绕设备具有在线520接近二次线轴510的外圆柱壁时破坏线的排列的倾向。与这样的常规设备相比，本发明的缠绕设备可以改善线520的排列从而防止由于线520的排列被破坏而产生缠绕坍塌，从而改善了绝缘质量。
在第三缠绕部分543，线520沿着第二缠绕部分542形成的倾斜表面531缠绕，从而利用交叉缠绕方法交替形成正侧线520a和反侧线520b。在该第三缠绕部分543，线520的缠绕宽度随着接近缠绕端部而逐渐变窄。因此，横向轴609的移位量也相应减少。线520在第三缠绕部分543的排列可象在第二缠绕部分542一样得到改善，因为线520是用前述倾斜横向方法缠绕的。因此能够防止由于线520的排列被破坏而产生缠绕坍塌，从而改善了绝缘质量。
第二实施例下面参照图7和图8对本发明的第二实施例进行解释。图7A、7B和8A所示的第二实施例的示例在二次线轴的外圆柱体上至少具有具有一个平面。该平面是通过沿着圆柱体的圆形截面的一条弦将圆柱体切掉或移去一部分而形成的。该平面沿着圆柱形二次线轴的轴向延伸。图8B所示的第二实施例的另一示例在二次线轴的外圆柱体上具有至少一个凸起。该凸起形成为具有三角形截面的边缘部分并沿着圆柱形二次线轴的轴向延伸。
如图7A所示，二次线轴560具有圆柱体。在二次线轴560的外圆柱壁上形成两个平面564。这两个平面564在圆周方向以180°隔开并分别沿着圆柱形二次线轴560的轴向连续延伸。通过在二次线轴560的外圆柱壁上形成这两个平面564，沿着每一平面564和每一曲面562之间的边界就形成一边缘部分567，曲面562处没有形成平面564。提供连续平面564可以有效防止当线被缠绕在二次线轴560的外圆柱壁上时线的滑动并产生在二次线轴560轴向的不希望的移动，因为当线被缠绕后作用于二次线轴560径向向内方向的压力使得线与边缘部分567紧紧咬合。
图7B所示的对第二实施例的第二线轴的修改1与上述二次线轴560类似，不同之处是平面在轴向部分形成并在圆周方向偏移。更具体说，二次线轴570具有圆柱体。两个平面574在二次线轴570的外圆柱壁上形成。这两个平面574在圆周方向以180°隔开并分别沿着圆柱形二次线轴570的轴向部分地延伸。通过在二次线轴570的外圆柱壁上形成这两个平面574，沿着每一平面574和没有形成平面574的曲面573之间的边界就形成一边缘部分572。每一平面的轴向宽度与每一缠绕层的宽度一致。即平面574和其相关曲面573被一个缠绕层缠绕。另一对平面576挨着平面574沿着轴向形成并从平面574在圆周方向偏移以便不致互相重叠。平面576和其相关曲面575被另一缠绕层缠绕。类似，再一对平面578挨着平面576沿着轴向形成并从平面576在圆周方向偏移以便不致互相重叠。平面578和其相关曲面577被再一缠绕层缠绕。
按这种方法，沿着曲面573和平面574之间的边界、沿着曲面575和平面576之间的边界、和沿着曲面577和平面578之间的边界就形成多个边缘部分572。提供这些部分连续平面574、576和578可以有效防止当线被缠绕在二次线轴570的外圆柱壁上时线的滑动并产生在二次线轴570轴向的不希望的移动，因为和前面介绍的二次线轴560一样，当线被缠绕后作用于二次线轴570径向向内方向的压力使得线与边缘部分572紧紧咬合。
图8A所示的第二实施例的二次线轴的修改2的特征在于在二次线轴580的外圆柱壁上共形成三个平面584，从而它们在圆周方向以120°等分隔离。通过在圆周方向提供三个平面584，能够增加沿着曲面582和平面584之间的边界形成的边缘部分585的数量。因此线和边缘部分之间的咬合与上面介绍的二次线轴560和570相比从整体上可以得到加强。因而，能够肯定地防止线沿着二次线轴的外圆柱壁产生不希望的轴向移动。
图8B所示的第二实施例的二次线轴的修改3的特征在于在二次线轴590的外圆柱壁上沿着圆周方向以45°的间隔形成凸起594，每个凸起具有三角形截面并沿着轴向延伸，起边缘部分的作用。在二次线轴590的外圆柱壁上形成这些凸起594可以有效防止当线被缠绕在二次线轴590的外圆柱壁上时线的滑动并产生在二次线轴590轴向的不希望的移动，因为当线被缠绕后作用于二次线轴590径向向内方向的压力使得线与凸起594的顶点紧紧咬合在一起。因此可以按照与前述二次线轴560、570、和580相同的方式肯定地获得防止线沿着二次线轴轴向移动的效果。
如上所述，第二实施例的二次线轴560、570、580和590与通常所知道的例如多边形轴心是不同的，且具有以下优点。二次线轴560、570、580和590的结构基本上是具有圆形截面的圆柱；因此，当线被缠绕时作用于二次线轴的径向向内方向的力可保持为一致的值，防止线被意外弄断。此外，与将用于第一实施例的点火线圈2替换为多边形轴心的情况相比，能够减少二次线轴圆柱的厚度。因此，点火线圈可被做得更紧凑。换言之，可以充分保持绝缘质量而又不失去圆柱线轴的优点。
第三实施例下面参照图9对根据本发明的第三实施例的斜叠缠绕线圈的缠绕方法进行解释。
图9所示的第三实施例包括沿着与二次线轴510的轴以隔开的关系平行布置的旋转轴(未示出)移位的缠绕嘴部分630。换言之，第三实施例与第一实施例的不同之处在于没有采用倾斜横向方法。
如图9所示，供给线520的缠绕嘴部分630产生与二次线轴510的轴平行的移位运动。在图9所示的第二缠绕部分542中，这一缠绕嘴部分630被控制设备(未示出)按如下方式控制。
象图1一样，图9表示线520正在第二缠绕部分542上被缠绕的情况，用来示意解释缠绕嘴部分630的运动。象第一实施例一样，每一黑圆点表示正侧线520a而每一白圆点表示表示反侧线520b。
缠绕嘴部分630按预定缠绕间距P1随着轴心旋转部分(未示出)的旋转而移位，P1为线520的直径的2至10倍。因此，从缠绕嘴部分630伸出的线520按间距P1被缠绕在由第一缠绕部分541形成的倾斜表面530上。换言之，线520按缠绕间距P1螺旋状缠绕在倾斜表面530上。因此，按与第一实施例同样的方式，线520被按交叉缠绕方法缠绕。这对于防止当反侧线520b被缠绕在正侧线520a上时偶然将正侧线520a拉离预定缠绕位置是有利的。因此，可以肯定地避免线520的不理想的移动。因而，能够防止由于缠绕坍塌造成的绝缘质量下降。
此外，缠绕嘴部分630与第一实施例中的缠绕嘴部分610不同，缠绕嘴部分630没有采用前面介绍的横向方式。因此距离“L3”不等于距离“L4”，“L3”表示缠绕在二次线轴510上的线520从反侧线520b的层转到正侧线520a的层的时刻缠绕嘴部分630与线520的缠绕位置间的距离。另外，“L4”表示缠绕在二次线轴510上的线520从正侧线520a的层转到反侧线520b的层的时刻缠绕嘴部分630与线520的缠绕位置间的距离。因此，在线520直接缠绕在二次线轴510的外圆柱壁上的位置处线520的摆动宽度“W2”与第一实施例的线520的摆动宽度“W1”相比增加了。但是，如果增加后的摆动宽度“W2”仍然能满足充分保持缠绕在二次线轴510上的线520的排列而不会产生缠绕坍塌，就没有必要专门提供一与第一缠绕部分541形成的倾斜表面530平行布置的旋转轴。因此，缠绕设备的布置可以得到简化且缠绕设备的生产成本可以降低。
第四实施例下面参照图10对根据本发明的第四实施例的斜叠缠绕线圈的缠绕方法进行解释。
图10所示的第四实施例的特征在于正侧线520a的缠绕间距与反侧线520b的缠绕间距不同。
象图1一样，图10表示线520正在第二缠绕部分545上被缠绕的情况。象第一实施例一样，图10中每一黑圆点表示正侧线520a而每一白圆点表示表示反侧线520b。
如图10所示，按交叉缠绕方法缠绕的正侧线520a被以例如等于线520的直径的2至10倍的预定缠绕间距P3缠绕。同时，反侧线520b被不同于缠绕间距P3的，例如小于线520的直径的2倍的预定缠绕间距P4缠绕。根据这种比率设定，由于反侧线的间距窄因而其缠绕匝数增大。换言之，能够增加每一由第一缠绕部分541形成的倾斜表面530的缠绕匝数。如果假设在第二缠绕部分545的线520的缠绕匝数与第一实施例的在第二缠绕部分542的线520的缠绕匝数一致，增加线520在每一倾斜表面530上的缠绕匝数能够减少用来供给线520的缠绕嘴部分的往复运动的次数。相应地，在沿着二次线轴510缠绕线520这一阶段的生产效率可以提高。
简言之，本发明的第四实施例提供包括具有线的间距等于线直径的2至10被的的宽间隙缠绕层从而具有间隙的多层缠绕层。上部缠绕层位于此宽间隙缠绕层之上，下部缠绕层位于此宽间隙缠绕层之下，按这种方式上部缠绕层的线与下部缠绕层的线通过宽间隙缠绕层的间隙互相接触。
尽管第四实施例设定了正侧线520a的缠绕间距P3和反侧线520b的缠绕间距P4，本发明并不仅限于这种缠绕间距关系。例如，缠绕间距P4可被应用到正侧线520a上而反侧线520b可具有缠绕间距P3。
由于本发明可被以几种形式实施而不背离其基本精神，因而上面对本发明的介绍仅是解释性的而没有限制性，因为本发明的范围是在下面的权利要求中而不是在它们以前的介绍中确定的，且所有处于这些权利要求的范围界限和约束，或者这些界限和约束的等价物的范围以内的改变，也同样包括在这些权利要求中。
权利要求
1.包括缠绕在线圈轴上的线的电磁线圈，其中所述线(520)被沿着所述线圈轴倾斜地缠绕从而形成所述线的斜层，以及所述线的所述倾斜层具有相对所述线圈轴的轴线范围为6°至20°的倾角(θ1)。
2.根据权利要求1的电磁线圈，其中所述线的所述倾斜层的所述倾角(θ1)被设为范围8°至17°内某一值。
3.根据权利要求1的电磁线圈，进一步包括确定一缠绕部分(510d)的圆柱轴心(510)；在所述缠绕部分的外圆柱壁部分地形成从而在其圆周方向延伸的缠绕转移部分；以及在所述缠绕部分的外圆柱壁的其余部分形成从而在其圆周方向延伸的缠绕制动部分(510e)，其中所述线被缠绕在所述缠绕部分从而形成从一端向另一端顺序延伸的多个缠绕层。
4.根据权利要求3的电磁线圈，其中所述缠绕转移部分和所述缠绕制动部分在同一圆周方向排列，而相邻的缠绕转移部分和相邻的缠绕制动部分在轴向与所述缠绕转移部分和所述缠绕制动部分以一间隔(D)隔离。
5.根据权利要求1的电磁线圈，进一步包括确定缠绕部分(510d)的圆柱轴心(510)，所述轴心具有圆形截面；以及在所述缠绕部分(510d)的外圆柱壁上形成从而在其轴向延伸的边缘部分(567、572、585、594)，其中所述线被缠绕在所述缠绕部分从而形成从一端向另一端顺序延伸的多个缠绕层。
6.根据权利要求5的电磁线圈，其中所述边缘部分是通过确定所述缠绕部分的外圆柱壁的曲面(562、573、582)和由部分切掉所述缠绕部分的外圆柱壁而形成的平面(564、574、584)而形成的。
7.根据权利要求1的电磁线圈，其中所述线形成顺序叠加的多层缠绕层，每一所述缠绕层以与所述线圈轴的轴线呈预定角度(θ1)倾斜。
8.根据权利要求7的电磁线圈，其中所述多层缠绕层包括具有所述线的间距等于所述线的直径的2至10倍从而形成间隙的宽间隙层，从而形成位于所述宽间隙层之上的上部缠绕层的线与形成位于所述宽间隙层之下的下部缠绕层的线通过所述宽间隙层的间隙互相接触。
9.根据权利要求8的电磁线圈，其中构成所述宽间隙缠绕层的所述线的所述间距被设为所述线的直径的2至4倍范围内某一值。
10.根据权利要求8的电磁线圈，其中所述上部缠绕层和所述下部缠绕层包括具有所述线的间距等于所述线的直径的2至10倍的部分。
11.根据权利要求8的电磁线圈，其中所述下部缠绕层具有不大于所述线的直径的2倍的所述线的间距。
全文摘要
横向轴部分对应于轴心旋转部分的旋转以等于线直径的2至10倍的预定缠绕间距P1移位。利用横向轴部分的这种移位运动,从与横向轴部分一起移位的缠绕嘴部分伸出的线被以等于线直径的2至10倍的缠绕间距P1呈螺旋状缠绕沿着由第一缠绕部分形成的倾斜表面缠绕。结果,正侧线和反侧线以相反的倾斜方向互相交叉。因而,能够防止当反侧线被缠绕在正侧线上时将正侧线拉离其正常缠绕位置,因而可避免不希望的缠绕坍塌。
文档编号H01F38/12GK1373482SQ0113746
公开日2002年10月9日 申请日期2001年11月19日 优先权日1995年6月19日
发明者河野惠介, 大须贺一丰, 猪俣宪安 申请人:日本电装株式会社