CN101331567B - 缠绕设备 - Google Patents

Abstract

一种缠绕设备(11)包括第一喷嘴(12)、第二喷嘴(13)和喷嘴保持器(14)，每个喷嘴构造成使两条导线(2)能够从其经过，喷嘴保持器将喷嘴(12)和(13)彼此平行地保持。供应总共四条导线(2)并将其规则地缠绕在线轴(3)上。设有第一电动机(21)、从动齿轮(14)和驱动齿轮(16)来使喷嘴保持器(14)围绕其与喷嘴(12)和(13)基本平行的轴线旋转。喷嘴保持器(14)将喷嘴(12)和(13)分别保持为可围绕其各自的轴线旋转。设有第二电动机(22)和第三电动机(23)、从动齿轮(12a)和(13a)以及驱动齿轮(17)和(18)来使喷嘴(12)和(13)分别围绕其各自的轴线旋转。

Description

缠绕设备

技术领域

本发明涉及用于将多条导线规则地缠绕在线轴(bobbin)上以制造线圈的设备。

背景技术

已知这类设备，如日本未审查专利公开No.2004-119922、日本专利No.3,140,729，日本未审查专利公开No.2004-328962以及日本未审查专利公开No.2000-348959各自公开的缠绕设备。例如，在这些文献中，文献’922公开了一种缠绕设备，其构造成包括两个或三个可旋转的喷嘴，通过这些喷嘴供应导线并制造多层线圈和并联线圈。这两个或三个喷嘴由可旋转的喷嘴保持器夹持。在将导线解开以通过喷嘴供应的同时使线轴旋转时，导线被缠绕在线轴上。与线轴的旋转同步，使喷嘴保持器旋转以使这两个或三个喷嘴围绕预定的旋转中心旋转，从而将两条或三条导线以多层或并联关系一起缠绕在线轴的周边。

发明内容

本发明要解决的问题

’922专利公开了构造成同时缠绕两条或三条导线的缠绕设备；但是，它没有与同时缠绕多于三条导线的技术有关的公开或建议。为了通过将导线围绕在线轴上来制造线圈以产生高功率，线圈需要具有最小的截面积。在线圈的生产率方面，希望将三条或更多导线同时缠绕在线轴上。另外，在使线圈小型化的方面，希望单一的设备能够提供不同的缠绕方法或图案。

本发明是考虑到上述情况作出的，其一个目的是提供一种缠绕设备，该设备能够同时缠绕三条或更多导线并提供各种缠绕方法。

解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明在一个方面提供了一种缠绕设备，其包括多个喷嘴以及喷嘴保持器，导线经过多个喷嘴供应到线轴，喷嘴保持器保持多个喷嘴，缠绕设备布置成经过多个喷嘴来供应导线，使导线规则地缠绕在线轴上，其中，所述缠绕设备还包括：第一旋转装置，其用于使喷嘴保持器围绕其轴线旋转，旋转轴线基本上平行于多个喷嘴，多个喷嘴中至少一个是多导线喷嘴，多条导线被经过多导线喷嘴供应，多导线喷嘴由喷嘴保持器保持为可围绕其轴线旋转，以及第二旋转装置，其用于使多导线喷嘴围绕其轴线旋转。

根据上述结构，第一旋转装置和第二旋转装置分别受到控制。因此可以分别改变喷嘴保持器和多导线喷嘴的旋转角度，从而改变经过各个喷嘴供应的导线相对于线轴的位置。

这使得可以同时缠绕三条或更多条导线，因此提供了包括不同的导线路径改变情况的各种缠绕方法。

在上述缠绕设备中，优选地，多个喷嘴全部是多导线喷嘴，每个多导线喷嘴包括第二旋转装置。

根据上述结构，第一旋转装置和第二旋转装置分别受到控制。因此可以分别改变喷嘴保持器和多个多导线喷嘴的旋转角度，从而改变经过多个多导线喷嘴供应的导线相对于线轴的位置。

这使得可以同时缠绕四条或更多条导线，因此提供了包括不同的导线路径改变情况的各种缠绕方法。

在上述缠绕设备中，更优选地，设有两个多导线喷嘴，每个多导线喷嘴构造成使两条导线能够从其经过。

根据上述结构，第一旋转装置和第二旋转装置分别受到控制。因此可以分别改变喷嘴保持器和这两个多导线喷嘴的旋转角度，从而改变要经过这两个喷嘴供应而解开的一对两条导线和另一对两条导线相对于线轴的位置。

这使得可以同时缠绕四条或更多条导线，因此提供了包括不同的导线路径改变情况的各种缠绕方法。

附图说明

在附图中，

图1是缠绕设备的一种示意性结构图；

图2是示出了喷嘴保持器和各个喷嘴的示意性结构的立体图；

图3A和图3B是喷嘴保持器前端的平面图；

图4的时序图示出了各个喷嘴等的控制具体情况；

图5是矩形线圈单元的立体图；

图6是矩形线圈单元的后视图；

图7是略去了第一凸缘的矩形线圈单元的正视图；

图8是线轴上的线圈的侧视图；

图9是线轴上的线圈的后视图；

图10A至图10D是由图8中的箭头A、B、C、D所示各个方向看去的视图；

图11是示出了线轴上线圈布置的图案示意图。

具体实施方式

下面将参考附图对本发明的缠绕设备的一种优选实施例进行详细说明。这种实施例给出了缠绕设备的示例，所述缠绕设备通过同时规则地在线轴上缠绕四条导线来制造矩形线圈单元。

在对缠绕设备进行说明之前，首先说明要由该缠绕设备制造的矩形线圈单元。图5是本实施例中矩形线圈单元1的立体图。图6是矩形线圈单元1的后视图。图7是矩形线圈单元1的正视图，为了便于说明，已从该线圈单元除去了第一凸缘。本实施例中的矩形线圈单元1是以下述方式制造的：四条导线2被同时规则地缠绕在具有矩形截面的线轴3的四个外表面上。多个这样的矩形线圈单元1将被安装到定子铁心内周边上形成的多个齿中，从而构成定子。这种定子被进一步组装到转子以生产电动机。

线轴3包括矩形截面的核心管3a、在核心管3a的轴向两端形成的第一凸缘3b和第二凸缘3c。线轴3由合成树脂(例如PPS(聚苯硫醚))制成以具有绝缘特性。与设在前侧的具有接近正矩形形状的第二凸缘3c相比，设在后侧的第一凸缘3b具有不同形状。具体地说，第一凸缘3b包括上切口部分3d和下切口部分3e、从图7中上切口部分3d的侧表面之一朝向另一侧表面突出的绝缘壁3f、以及形成于上部分的限位器槽3g。核心管3a是中空的，设有中心孔3h。如图6所示，绝缘壁3f与上切口部分3d的下表面之间形成了间隙。四条导线2被同时规则地缠绕在核心管3a上，形成了具有中空矩形形状的线圈4。四条导线2各自的两个末端与绝缘壁3f和限位器槽3g部分地接合。在本实施例中，使用较厚的导线2来获得小尺寸高功率电动机。导线2由覆有釉质绝缘膜的铜导线制成。

在上述矩形线圈单元1中，四条导线2经过绝缘壁3f与切口部分3d下表面之间的间隙被引导到第一凸缘3b内侧的核心管3a上。这些导线沿着从第一凸缘3b向第二凸缘3c前进的方向顺序地在核心管3a上缠绕成一排，形成第一层。然后，导线2沿第二凸缘3c转向(折叠)回来并沿着与对于第一层的方向相反的方向从第二凸缘3c向第一凸缘3b顺序地在第一层上缠绕成一排，形成第二层。四条导线2如上所述沿着核心管3a的轴线沿相反方向规则地来回缠绕，形成了具有多排和多层导线的线圈4。在缠绕之后，两条导线2的末端被接合在限位器槽3g中。从而制造了包括线圈4的矩形线圈单元1，线圈4以上述方式形成并具有矩形截面。

图8是线轴3上的线圈4的侧视图。图9是线轴3上的线圈4的后视图。图10A至10D是分别从8中的箭头A、B、C和D表示的方向看去的视图。图11是示出线轴3上线圈4布局的图案。如图8至11所示，在本实施例中，四条导线2以这样的方式缠绕：在线轴3的核心管3a的下表面侧一起倾斜前进以改变与2条导线(即两个导线直径)对应的路径(lane)，所述线轴3具有包括一对上下表面的四个外表面；在其上表面侧一起倾斜前进以改变与2条导线(即两个导线直径)对应的路径(下文中称为“2条导线路径改变”)(下文中，这种缠绕方法称为“2-2改变”)。以此方式在线轴3的上下侧执行与4条导线对应的路径改变。

具体地说，如图8、图9和图10A中的数字“1”(表示第一匝导线2)所示，四条导线2从上侧开始并沿着第一凸缘3b向左侧缠绕，然后垂直向下缠绕到下侧。如图10B中的数字“1”所示，对于下侧的2条导线路径改变，导线2连续地一起倾斜前进，然后垂直地向上前进到上侧的右侧。如图10A中的数字“1”和“2”所示，在上侧，对于2条导线路径改变，导线2一起倾斜前进，并再次向下前进到下侧的左侧。随后，像与上侧和下侧的上述方式那样重复上述导线改变。这样形成线圈4的第一层(在图10A和10B中，第一层具有由数字“1”至“3”表示的3匝。)在完成第一层的缠绕操作之后，导线2在从缠绕开始位置相反的位置转向(弯折)回去。在下侧，以与图10B所示对于第一层的方向相反的方向执行2条导线路径改变。在上侧，以与图10A所示第一层的方向相反的情况执行2条导线路径改变。根据这种缠绕方法，四条导线2在缠绕操作的转折中扭转90°，因此导线2如图10D所示像图10B所示的阴影区域那样交叉成彼此重叠。如图11所示，在线轴3的末端完成缠绕时，四条导线2中的两条在该缠绕末端位置处保留为解开状态。

下面将对执行上述“2-2改变”缠绕方法的缠绕设备进行说明。图1示出了缠绕设备11的示意性结构图。该缠绕设备11包括两个喷嘴(第一喷嘴12和第二喷嘴13)，每个喷嘴构造成使两条导线2能够穿过它们供给线轴3，筒状喷嘴保持器14将两个喷嘴12和13平行地保持。缠绕设备11构造成经过两个喷嘴12和13供应总共四条导线2，并将它们缠绕在线轴3上以形成线圈4。喷嘴12和13的轴线以及喷嘴保持器14的轴线基本上彼此平行。喷嘴12和13被保持在喷嘴保持器14中并穿过喷嘴保持器14，从而可相对于喷嘴保持器14旋转。要通过喷嘴12和13供应的导线2从线鼓15分别解开。在本实施例中，第一喷嘴12和第二喷嘴13对应于本发明的多导线喷嘴。

喷嘴保持器14在其外周上一体地设有从动齿轮14a，从动齿轮14a与安装到第一电动机21的输出轴21a的驱动齿轮16啮合。对第一电动机21进行的驱动通过驱动齿轮16和从动齿轮14a使喷嘴保持器14围绕其自身的、与喷嘴12和13基本上平行的轴线旋转。在本实施例中，从动齿轮14a、驱动齿轮16以及第一电动机21构成了本发明的第一旋转装置。喷嘴保持器1的旋转角度HA由第一旋转角度传感器31检测。

从动齿轮12a和13a分别一体地设在喷嘴12和13的端部的周边上。这些从动齿轮12a和13a耦合到驱动齿轮17和18，驱动齿轮17和18分别安装到第二电动机22的输出轴22a和第三电动机23的输出轴23a。对第二电动机22的驱动通过驱动齿轮17和从动齿轮12a使第一喷嘴12围绕其自身轴线旋转。类似地，对第三电动机23的驱动通过驱动齿轮18和从动齿轮13a使第二喷嘴13围绕其自身轴线旋转。在本实施例中，从动齿轮12a和13a、驱动齿轮17和18、第二电动机22以及第三电动机23构成了本发明的第二旋转装置。第一喷嘴12的旋转角度N1A由第二旋转角度传感器32检测。第二喷嘴13的旋转角度N2A由第三旋转角度传感器33检测。

图2是示出了喷嘴保持器14以及喷嘴12和13的示意性结构的立体图。图3A和图3B是示出喷嘴保持器14前端的平面图。如图2和图3A所示，喷嘴保持器14、喷嘴12和13能够彼此独立地旋转。在喷嘴保持器14旋转时，两个喷嘴12和13的布置能够改变。例如，两个喷嘴12和13可以如图3A和图3B所示布置成水平关系，也可以是垂直或倾斜关系。各个喷嘴12和13的旋转还能够改变两条导线2的布置。例如，两条导线可以如图3A所示布置成水平关系，可以布置成垂直关系，也可以如图3B所示布置成倾斜关系。

线轴3以可拆卸方式配装在图1所示线轴保持器19的可动轴19a上。这个可动轴19a设置成使线轴3围绕轴19a的轴线旋转并使线轴3沿着其轴线滑动。线轴保持器19包括用于使可动轴19a旋转从而使线轴3旋转的第四电动机4和旋转机构(未示出)，以及用于使可动轴19a滑动从而使线轴3滑动的第五电动机25和滑动机构(未示出)。线轴3的旋转角度由设在线轴保持器19中的第四旋转角度传感器34检测。线轴3的滑动位置由设在线轴保持器19中的位置传感器35检测。

如图1所示，电动机21至25以及传感器31至35分别电连接到控制器40。控制器40对各个电动机21至23进行控制以分别改变喷嘴保持器14、喷嘴12和喷嘴13的旋转角度HA、N1A和N2A。此外，控制器40还构造成根据来自相应传感器31至33的检测信号来确定喷嘴保持器14、喷嘴12和喷嘴13的旋转角度HA、N1A和N2A。同时，控制器40分别对电动机24和25进行控制以使线轴3旋转和滑动。控制器40还根据来自相应的传感器34和35的检测信号来确定线轴3的旋转角度和滑动位置。

图4的时序图示出了由控制器40针对喷嘴12和13等执行的控制具体情况，以执行上述“2-2改变”缠绕方法。图4A示出了步距为90°的线轴3旋转角度改变。图4B以综合方式示出了喷嘴保持器14的旋转角度HA的改变、第一喷嘴12的旋转角度N1A的改变以及第二喷嘴13的旋转角度的改变。每个框架的垂直轴线代表“0°至180°”范围内的旋转角度HA、N1A和N2A。每个框架的横轴代表本实施例中“1至15”范围内的线轴3旋转次数。每个框架中的线条代表各个旋转角度HA、N1A和N2A的改变。向上倾斜的线表示向逆时针方向改变，向下倾斜的线表示向顺时针方向改变。图4C示出了喷嘴保持器14和喷嘴12、13的前端。喷嘴保持器14和喷嘴12、13中的每个三角形标记表示各个参考位置。针对电动机21至25的旋转，这些控制具体情况由控制器40执行。

如图4A至图4C所示，在线轴3的旋转次数为“1”到“4”之前的90°时，喷嘴保持器14和喷嘴12、13被保持在初始位置。然后，在线轴3的旋转次数从90°到“4”之前的45°时，喷嘴保持器14逆时针旋转了67.5°，同时第一喷嘴12逆时针旋转了112.5°，第二喷嘴13顺时针旋转了67.5°。在线轴3的旋转次数达到“4”，然后使线轴3旋转了135°时，在该旋转达到180°之前，喷嘴14逆时针旋转了112.5°，同时第一喷嘴12顺时针旋转了112.5°，第二喷嘴13逆时针旋转了67.5°。因此，喷嘴保持器14和喷嘴12、13已经从各自的初始位置旋转了180°。喷嘴保持器14和喷嘴12、13的旋转是在导线2的缠绕到达线轴3的末端部分时执行的，即在缠绕操作的转折处。在这种控制下，通过单独的喷嘴12和13供应的导线2能够两条两条地扭转。

随后，在线轴3的旋转次数到达“7”之前的90°时，喷嘴保持器14和喷嘴12、13被保持在从初始位置旋转了180°的位置。在线轴3的旋转次数从“7”之前的90°向“7”之前的45°改变时，喷嘴保持器14顺时针旋转了67.5°，同时第一喷嘴12逆时针旋转了112.5°，第二喷嘴13顺时针旋转了67.5°。随后，在线轴3的旋转次数到达“7”，然后线轴3旋转了135°时，在该旋转达到180°之前，喷嘴14顺时针旋转了112.5°，同时第一喷嘴12顺时针旋转了112.5°，第二喷嘴13逆时针旋转了67.5°。因此，喷嘴保持器14和喷嘴12、13返回到各自的初始位置。这些喷嘴保持器14以及喷嘴12、13的旋转是在导线2的缠绕到达线轴3的末端部分之后的缠绕操作返回时执行的。在这种控制下，通过单独的喷嘴12和13供应的导线2能够两条两条地扭转。然后，重复与上述相同的控制，直到线轴3的旋转次数达到“15”。

根据上述本实施例的缠绕设备11，对第一至第三电动机21至23的控制使喷嘴保持器14和喷嘴12、13的旋转角度分别改变，改变了通过第一喷嘴12供应的一对两条导线2与通过第二喷嘴13供应的另一对两条导线2相对于线轴3的位置。在本实施例中，具体地说，通过喷嘴12和13供应的导线2砸点年2的缠绕返回位置处两条两条地扭转。通过这种“2-2改变”缠绕方法，能够在返回处执行路径改变。这使得能够将总共4条导线2一起缠绕在线轴3上，还能够在缠绕操作的返回处对通过喷嘴12和13供应的四条导线2进行适当的控制。喷嘴保持器14的旋转可以与各个喷嘴12和13的不同的旋转正时和角度相联系，以提供与上述“2-2改变”不同的缠绕方法。

此外，利用本实施例的缠绕设备11制造的矩形线圈单元1可以具有最小的线圈截面积，因为四条导线2是同时规则地缠绕的。这能够降低矩形线圈单元1的涡流损耗。在电动机中使用这样的线圈单元1将有助于使电动机具有高功率。与缠绕三条或更少导线的情况相比，同时缠绕四条导线2还能够提高矩形线圈单元1的生产率。

在不脱离其基本特征的情况下，本发明可以以其他具体形式实施。

例如，上述实施例示出了通过第一和第二喷嘴12和13中的每一者供应两条导线2(总共四条导线)。作为一种替换形式，可以布置成使得通过第一喷嘴供应两条导线并通过第二喷嘴供应一条导线(总共三条导线)。

在上述实施例中，喷嘴保持器14中设有两个喷嘴12和13。或者，也可以在喷嘴保持器中设置三个喷嘴。

Claims (3)

1.一种缠绕设备，包括多个喷嘴以及喷嘴保持器，导线经过所述多个喷嘴供应到线轴，所述喷嘴保持器保持所述多个喷嘴以使所述多个喷嘴彼此平行，所述喷嘴保持器和所述喷嘴具有彼此平行的轴线，所述缠绕设备布置成经过所述多个喷嘴来供应所述导线，使所述导线规则地缠绕在所述线轴上，

其中，所述缠绕设备还包括：

第一旋转装置，其用于使所述喷嘴保持器大致围绕其轴线旋转，所述多个喷嘴中至少一个是多导线喷嘴，多条所述导线经过所述多导线喷嘴被供应，所述多导线喷嘴由所述喷嘴保持器保持为可围绕所述多导线喷嘴的轴线旋转，以及

第二旋转装置，其用于使所述多导线喷嘴围绕其所述轴线旋转，使得所述喷嘴保持器和所述多个喷嘴单独地旋转。

2.根据权利要求1所述的缠绕设备，其中，

所述多个喷嘴全部是所述多导线喷嘴，并且

每个多导线喷嘴均包括所述第二旋转装置。

3.根据权利要求2所述的缠绕设备，其中，

设有两个所述多导线喷嘴，每个所述多导线喷嘴均被构造成使两条导线能够从其经过。

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