专利名称：绕线机以及绕组的制作的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按独立权利要求所述特征的绕线机以及绕组的制作。
在公知的绕线机中，一根金属线以或多或少的圈数围绕一个线圈架或一个线圈卷绕。在达到预定的匝数后，切断绕组线，取出单个线圈，并按一般方式安装到一个为此设置的定子齿上。如果例如是一个多极的定子的线圈，例如具有36个单独线圈，则单个线圈的总共72个线端按要求的方式方法错接。这样，不但单个线圈的制造费用大，而且定子绕组要求错接的制造错接费用也相当高。
本发明的优点具有第一独立权利要求所述特征的绕线机带有一个支架用来绕制电机的绕组，该绕线机具有至少一个由一绕线模板和一个相邻的转向元件组成的组，其中，该绕线模板和该相邻转向元件可相对移动，其优点是每个单独的绕线模板可自由进行卷绕，并由此可进行一个整体结构的、具有多圈的绕组的大批量的制造。根据在各项从属权利要求列出的措施可使第一项独立权利要求的绕线机获得诸多有利的改进。
如果最后一个绕线模板连接在一排组的后面，则可实现一个在其相应端部分别具有第一个或最后一个线圈或绕组的线圈或绕组。由于在每个线圈中通常产生同样大的分电压，所以，一个整相绕组的绕组线始端和末端都位于一侧上。单相的电路费用例如在三角形接线法或在星形接线法时即使带一个整流器也是很少的。
在另一种结构中，支架可围绕一根旋转轴旋转。这种可旋转性可实现整相的特别有效的绕制，因为与别的可供选择的支架比较能耗较小。别的支架由绕组线的存储装置和绕组线的供料装置的旋转性组成。但供料装置必须围绕一个明显大的半径旋转，所以在这些部件上的载荷明显较大。此外，增加了能耗。
如果绕线机的旋转轴可相对于该支架移动，则绕线模板可这样调节，使旋转轴位于要卷绕的绕线模板内。这样，就可实现在导线供料装置或在导线导向装置以及在卷绕夹板本身都以一个接近于均匀的导线输送速度围绕相应绕线模板进行单个绕组或线圈的经济的绕制。
此外，绕线模板在一个自由端上具有一个边缘。如果首先从一个绕线模板的较简单的棱形形状出发，则这个边缘在自由端上表现为一个凸出部。当绕线模板的这个棱形体绕好和这个绕线模板在其轴向位置内移动时，则由于绕组线与别的绕线模板或转向元件的连接而可导致该绕组线从要移动的绕线模板滑下。为了获得一个有序的绕线过程，这种情况是必须避免的。
在制造电机时，希望定子和它的绕组或其绕线端头具有尽可能均匀的结构，以便避免不对称性，并由此例如尽可能保持小的冷却差别和流动差别。同样，伴随的流动噪声也是不希望有的。由于这个原因，在绕组线围绕一个绕线模板卷绕时就应当即时达到单个线圈的规则有序的结构。为此，在绕线模板的夹板侧上至少设置一个隔离元件，这样，在多线卷绕时，最少两根线最终可以叠置。使用这种隔离元件的其他原因例如在于，在使用矩形绕组线时，亦即绕组线的横截面大致呈矩形，且这种线的卷绕或围绕夹板侧的弯曲要用尽可能大的弯曲阻力进行时，必须避免一段绕组线的转向边的不希望的移动，转向导线的这种转向或翻轴会导致绕线端头相对于其在电机内的位置的一个不希望的大的径向结构。
根据绕线机的另一种结构，该绕线机具有为至少一根导线设置的至少两个阶梯形的固定部，以便线圈宽度在一个线圈内呈阶梯形。线圈宽度这里是指电机的后面的轴向方向内的一个线圈的延伸。通过这种阶梯形的固定部至少可使两段绕组线从其轴向延伸方向位于不同的位置，并可节省空间地放置在绕线端头中。绕线端头在其径向内可保持较小。
绕完的绕组应当尽可能简便地和没有太大机械阻力的情况下从绕线模板上取下。为此，至少一个绕线模板由至少两个相互可调节的绕线夹板组成。例如一个绕线模板的一端上的自由边缘或隔离元件是这样调节的，即在绕组从绕线模板上取下时，不存在阻碍。为此，两块绕线夹板或只是其中的一块可相互调节。对绕线过程来说，希望绕线过程在没有不同性质的振动问题的情况下进行，所以至少一根绕组线通过一个绕组线导向装置引入，该导向装置可避免这种振动问题。
为了支持绕线过程，特别是支持单个线匝在一块卷绕夹板上的有规则的配置，导线导向装置可按到一块卷绕夹板的绕线步距进行调节。这种调节既包括导线导向装置到一个不可调节的支架的调节，又包括支架到不可调节的导线导向装置的调节。
在一项并列权利要求中，提出了由至少一个线圈组成的绕组的一种制作，其中至少一根绕组线可围绕一个绕线模板卷绕，所以产生至少一个具有至少第一线圈边、至少第一个偏转边和至少第二线圈边的导线配置，其中卷绕模板在卷绕时从一个平面移出。通过这种方法一方面可实现单个绕线模板周围的可达性，另一方面可用一个模具制造一个具有多个线圈的绕组。
通过在其后的各项从属权利要求中列举的诸多措施可使按该项从属权利要求所述的绕组制作获得诸多有利改进。所以在该线圈绕制后，绕线模板和线圈一起移回到该平面，这样，下面的绕线模板就可自由卷绕。为了将单个线圈连成整体，规定至少一根导线在第一个线圈绕制后围绕一个相邻的转向元件在第二个旋转方向内卷绕，以便制作线圈连接段。
附图中示出了本发明绕线机的实施例以及制作绕组的方法。
图1表示绕线机的侧视图；图2表示图1绕线机的正视图；图3表示在一个起始位置内的绕线机支架的侧视图；图4A、4B和4C表示一个绕线模板29的不同实施例；图5表示支架在第一工作位置内的侧视图；图6表示支架在第一工作位置内的俯视图；图7表示支架在第一工作位置内的俯视图；图8表示在第一个转向元件绕线后在第二个线圈绕线之前的支架侧视图；图9表示支架正处于第二工作位置内，亦即处于绕制第二个线圈的位置内；图10表示支架在第二工作位置内的俯视图；图11表示一个完整的单波形绕组绕制后的支架俯视图；图12A和图12B表示在一个绕线模板上的一个线圈的两个侧视图；图13表示带错位绕线端头的一个单独线圈；图14表示带错位绕线端头的一个切断的单独线圈的一个定子部分图；图15表示带双导线的一个绕线模板的一部分。
具体实施例方式
图1表示一台带有支架23的绕线机20，用来绕制电机的绕组。支架23可移动地固定在一个支座26中。绕线模板29和转向元件31都固定在支架23上。第一个绕线模板29.1和第一个相邻的转向元件31.1构成第一组34，该组是绕线机的功能至少必需的。组34的数目原则上没有限制。绕线模板29.1和相邻的转向元件31.1可以相互移动，这在下面的附图中进行详细说明。每个绕线模板29都可移动到一个转向元件31。支架23可绕一根旋转轴36旋转。为此，支座26通过一根轴38驱动，所以该支座带动支架23。
旋转轴36可相对于支架23旋转。在具体的实施例中，这意味着支架23可在支座26内移动，所以本身固定的旋转轴36相对于该支架移动。在所示的图示中，旋转轴36在第一绕线模板29.1以内。
图2中示出了图1绕线机20的正视图。通过一个绕组线导向装置40可将至少一根绕组线41供给绕线机20。
图3表示各具有一个绕线模板29和一个转向元件31的三个组34的配置，在本例中的三个组形成一排，这排后面连接最后一个绕线模板29。绕线模板29和转向元件31装在支架23上，该支架在这里用断面图示出。
在详细说明绕线机20的功能和动作原理之前，首先说明各个实施例中的绕线模板29的功能。
在图4A中示出了一个绕线模板29的第一实施例。这个绕线模板29由两块卷绕夹板45组成，这两块卷绕夹板装在一个夹板支座48上，导线末端42(导线始端)固定在该夹板支座上。绕线模板29的这个实施例或该图所示的卷绕夹板45在一个自由端51具有一个边缘54。这个边缘的功能待以后说明。此外，卷绕夹板45和绕线模板29在其夹板两侧56具有至少一个隔离元件58。该隔离元件用来把一根或多根绕组线41固定在一定的位置卷绕，以防止矩形导线例如围绕本身或在走线方向内扭转，或在双圆导线时，亦即在同时卷绕两根圆导线时避免相互错位，也参见图15。在一根导线41围绕一个绕线模板29卷绕后，单个线圈62便位于设置在这些隔离元件58之间的槽60中，为了最后把这些单个线圈或绕制完的线圈从单个绕线模板29取下，需要卷绕夹板45进行相对运动。在这种情况中，意味着卷绕夹板45必须进行相互运动。为此，隔离元件58很短或槽60很浅，以便通过卷绕夹板45的简单的相互移动一如双箭头所示一，线圈62就可从槽60伸出并最终离开。线圈62具有这样大的自身稳定性，即它在公知的弹性范围内，几乎不改变它的位置。在卷绕夹板45移到一起和线端42松开后，即可将绕组从其绕线模板29取下。
图4B表示源自图4A所示例子的绕线模板29的另一个实施例。在这里也有装在夹板支座48上的已知的卷绕夹板45。在其自由端45上各有一个边缘54。在夹板两侧56同样有已知的隔离元件58以及槽60。但与图4A实施例的区别在于，绕线模板29分别为至少一根导线41设置至少两个阶梯形的定位部，以便在一个线圈中的线圈宽度可分成阶梯形。这至少两个阶梯形的定位部分别由一个槽底65构成。如果一根导线41围绕这个绕线模板29或围绕这个卷绕夹板45卷绕，则可看出线圈宽度总体上是不同的。亦即存在一个具有较大的线圈宽度的下部，但位于其上的稍后的一段绕组或线圈则具有一个窄的线圈宽度，这是由于导线通过不同的固定部卷绕所致。
图4C表示绕线模板29的一个略简单的实施例。该绕线模板也是由两块卷绕夹板45组成，它们的自由端51分别有一个边缘54。在此例中，导线围绕绕线模板29卷绕而没有隔离元件58或槽60。这例如在简单的圆导线41时对线圈的形状没有其他要求是不成问题的。但由于在这里也考虑了绕线模板29相对于一个相邻转向元件31的位置变化，所以在这里也需要一个边缘54，以避免线圈从绕线模板29无意中下滑。
下面说明由至少一个线圈组成的绕组的制作，并结合绕线机的其他细节进行说明。如图3所示，在一个线端42用一个固定元件66固定在第一个绕线模板29.1上后，绕线模板29.1从一个共同与其他绕线模板29和转向元件31构成的平面移出或移动，见图5。这时，第一绕线模板29.1位于旋转轴36的位置上。绕线模板29.1从该平面移动这样远，使最下面的槽60位于剩下的转向元件31或绕线模板29的上方。
在绕线模板29.1进行这一移动后，从图1已知的整个支架23和支座26一起借助于轴38围绕轴36旋转，这时。导线导向装置40至少没有旋转。通过整个支架23以及第一个绕线模板29.1的这种旋转使导线围绕第一个绕线模板29.1卷绕，于是形成至少一个具有至少第一线圈边68、至少第一个转向边69和至少第二个线圈边68的导线配置，见图6。其中，第一个绕线模板29或29.1在第一旋转方向内卷绕，以绕制第一个线圈。在下一个步骤中，围绕转向元件31.1绕制第一个线圈连接段70。为此，第二个线圈边68或其延长线在朝导线导向装置40的方向内通过在与第一旋转方向反方向的第二旋转方向内围绕转向元件31.1反向旋转进行卷绕。这时旋转轴36调节到转向元件31.1上，即支架23被推入支座26中。为了围绕第二个绕线模板29.2绕制第二个线圈，第一个绕线模板29.1被重新推回到该平面中，见图8。
在下一道工序中，第二个绕线模板29.2一象上述第一个绕线模板29.1那样一从该平面移出，于是这个绕线模板29便可自由卷绕，见图9。第二个绕线模板29.2绕制第二个线圈，所以又是第一个线圈边68、第一个转向边69和至少一个第二线圈边68贴合到绕线模板29.2上或围绕它缠绕。围绕第二个绕线模板的这个卷绕过程也是在第一旋转方向内进行。在这里，也是把旋转轴36调节到第二个绕线模板29.2上，参见图10。按类似的方式和方法进行绕线模板29和转向元件31的绕线直至最后一个绕线模板29.4，参见图11。如果这个简单的波形绕组例如用于电机的定子，则图11所示的绕组以第二个线圈边68的卷绕而制成，这样就可切断导线41。然后，在卷绕过程结束后，即可从绕线模板29取下绕组。如果图5至11中所示的绕线模板29也配置一个边缘54，则绕组本身不可能直接从绕线模板或转向元件31取下。因为如图4A、4B和4C所示，由于边缘54和导线41之间的侧凹槽，必须调节一个绕线模板29的两块卷绕夹板45的至少一块，才能取下绕组。通过卷绕夹板45的调节使其整个位于一个绕组内，这样就消除了侧凹槽，于是方便取下。
如果不用图11的波形绕组而用双波形绕组，则在第二个线圈边68贴靠绕线模板29.4后，不切断导线，而是继续卷绕，这样就产生贴靠绕线模板29。4的第三个线圈边68。但导线41按绕线模板29.1至绕线模板29.4的卷绕步骤的相似方式返回在绕线模板29或转向元件31的另一边进行卷绕。
为了绕制一个单叠绕组，只需简单地对上述过程进行修改。保留图6所示的第一步，使导线围绕第一个绕线模板29.1进行卷绕，其中第二个线圈边68不是立即围绕转向元件31卷绕，而是例如用5匝制成一个围绕绕线模板29.1的简单的线圈，参见图12A和12B。然后如图6时所述，才借助于转向元件31.1制作线圈连接部分70。为此，为了制作一个完整的简单的线圈绕组，分别围绕一个单独的绕线模板29按要求的匝数卷绕直至在最后的绕线模板29或29.4时卷绕一个最后的第二线圈边68，然后类似于图11切断导线。
单个的绕线模板29在制作线圈连接段70时不必重新移回到上述平面。如果围绕一个绕线模板29只有很少的几圈，则到一个转向元件31的上边的距离不太大，所以两个线圈之间的导线也不会太长。围绕一个绕线模板29的一个线圈越大或越厚，则越需要在围绕一个转向元件31卷绕之前首先将带有该线圈的绕线模板29移回到该平面。为了取下一个围绕一个绕线模板29卷有多匝的单叠绕组，也必须调节卷绕夹板45，才能从绕线机取下绕组。
图4B所示带有阶梯的绕线模板29导致一个线圈具有一个错位的绕线端头74，参见图13。这种错位的绕线端头的优点是，转向边69可具有不同的位置，参见图14。图14示出了电机的一个定子77的一部分。通过转向边69的轴向错位，可减少该绕线端头相对于电机转子的旋转轴的径向延伸和轴向内的增加。在图14中，径向方向用一个带字母r的箭头表示，轴向方向同样用一个带字母a的箭头表示。为了减少绕线端头的径向延伸，轴向的外部转向边69这样弯曲，使之至少部分地与绕线端头的向里布置其他转向边69位于相同的径向高度内。
如开始时所述，绕线模板29和转向元件31是相邻的。这里所谓相邻是指每个绕线模板29后面都跟随一个转向元件31，直至这种排列在必要时以最后的一个绕线模板29结束为止。从实用考虑，转向元件31和绕线模板29排列成直线，当然也可为别的形状，例如略呈弧形、圆形等等。
本发明的绕线机不但适用于加工例如矩形横截面的导线41，而且当然也适用于绕制一般圆导线41，参见图4A。此外，这种绕线机通过带隔离元件58的卷绕夹板45同时特别适用于卷绕两根圆导线，必要时卷绕两根矩形导线。其中隔离元件58对单根导线起到明确的位置对应作用，并防止其滑动，参见图15。
每个槽60也可多次卷绕一根导线。
在单个从一个平面突出的或移出的绕线模板29的卷绕过程中，由于卷绕使导线导向装置40和绕线模板29之间的相对位置发生变化。为了避免导线例如供入槽60中出现问题，导线导向装置40可按到一块卷绕夹板45或到绕线模板29的绕线步距进行调节。另一种办法是，整个支架23连同支座26可进行轴向移动，这样同样可以进行导线导向装置45和绕线模板29之间的相对调节。
象绕线模板29由两个相互移动的卷绕夹板45组成的那样，转向元件31也可由两块相互移动的转向央板组成。这在特别刚硬的导线时，可轻易取下绕组。
权利要求
1.带有一个支架(23)的电机绕组绕制用的绕线机，包括至少一个由一个绕线模板(29)和一个相邻的转向元件(31)组成的组(34)，其特征在于绕线模板(29)和相邻的转向元件(31)是可以相对移动的。
2.按权利要求1的绕线机，其特征在于最后一个绕线模板(29)连接在一排组(34)的后面。
3.按前述权利要求任一项的绕线机，其特征在于支架(23)可围绕一根旋转轴(36)旋转。
4.按前述权利要求任一项的绕线机，其特征在于旋转轴(36)相对于支架(23)是可移动的。
5.按前述权利要求任一项的绕线机，其特征在于绕线模板(29)在一个自由端(51)上有一个边缘(54)。
6.按前述权利要求任一项的绕线机，其特征在于绕线模板(29)在其夹板侧(56)具有至少一个隔离元件(58)。
7.按前述权利要求任一项的绕线机，其特征在于至少一个绕线模板(29)为相应的至少一根导线设置有至少两个阶梯形的固定部，以便一个线圈宽度呈阶梯形位于一个线圈中。
8.按前述权利要求任一项的绕线机，其特征在于绕线模板(29)由至少两块相互可调节的卷绕夹板(45)组成。
9.按前述权利要求任一项的绕线机，其特征在于通过一个导线导向装置(40)可至少供给一根导线。
10.按上一项权利要求的绕线机，其特征在于导线导向装置(40)按到一块卷绕夹板(45)的绕线步距进行调节。
11.由至少一个线圈组成的一个绕组的制作方法，其中至少一根导线围绕一个绕线模板(29)缠绕，这样就产生至少一个具有至少第一个线圈边(68)、至少第一个转向边(69)和至少第二个线圈边(68)的导线配置，其中一个绕线模板(29)从一个平面移出进行卷绕。
12.按上一项权利要求的方法，其特征在于制作第一个线圈的第一个绕线模板(29.1)在第一个旋转方向内进行卷绕。
13.按前述权利要求11或12的方法，其特征在于该线圈卷绕后，绕线模板(29)和该线圈一起移回到该平面。
14.按前述权利要求任一项的方法，其特征在于该至少一根导线随即围绕一个相邻的转向元件(31)在第二个旋转方向内进行卷绕，以制作一个线圈连接段(70)。
15.按权利要求14的方法，其特征在于紧接着另一个绕线模板(29)从该平面移出进行卷绕，以便这个绕线模板(29)在第一旋转方向内绕制另一个具有至少第一个线圈边(68)、至少第一个转向边(69)和至少第二个线圈边(68)的线圈，该绕线模板随即与该线圈一起移回到该平面。
16.按权利要求14至16任一项的方法，其特征在于在绕线过程结束后，从至少一个绕线模板(29)取下绕组。
17.按前一项权利要求的方法，其特征在于一个绕线模板(29)的两块卷绕夹板(45)的至少一块是可调节的，从而可取下绕组。
18.电机的绕组，其特征在于，该绕组按权利要求11至17任一项进行制作。
全文摘要
本发明提出一种带有一个支架(23)的电机绕组绕制用的绕线机(20)。支架(23)具有至少一个由一个绕线模板(29)和一个相邻的转向元件(31)组成的组(34)，其中绕线模板(29)和相邻的转向元件(31)是可以相对移动的。此外，本发明提出一种由至少一个线圈组成的一个绕组的制作，其中至少一根导线围绕一个绕线模板(29)缠绕，所以产生至少一个具有至少第一线圈边(68)、至少第一转向边(69)和至少第二个线圈(70)的导线配置，其中绕线模板(29)在绕线时从一个平面移出。
文档编号H02K15/04GK1692539SQ200380100390
公开日2005年11月2日 申请日期2003年10月6日 优先权日2002年10月4日
发明者W·施特勒贝尔, R·柯施纳 申请人:罗伯特-博希股份公司