專利名稱：產生特別是用于多相電流發電機的波形繞組的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種產生特別是用于多相電流發電機的波形繞組的方法(采用一個相對于靜止的繞組支架旋轉的繞線咀來產生特定數目的同軸波形繞組)和用以實現這種方法的裝置。這種方法和裝置最好用于生產汽車發電機所用的定子。
在簡單的不散布開的波形繞組的情況下，每一相有一個波形繞組，通過定子層迭片組的一個特定的槽伸展的所有繞組線的段在定子的前臉都彎向相同的周邊方向，即以單股的形式朝向下一個阻擋槽(見DE2921114A1，

圖1和EP0226550B1)。這造成了末圈繞組線的分布不均勻，這些線超過定子的前臉伸出。這里，相對較強的線圈線股互相交叉在一起，并且沒有大的空間因子。冷卻也是不均勻的。因此，一般說來，使用一種所謂的散布開的或雙層波形繞組，在這種繞組中在一個定子層迭片組的槽中的繞組線的段在每個定子的前臉上一部分彎向一個周邊方向，另一部分彎向另一個周邊方向(見DE2921114A1，圖2)。
在自動生產過程中，可以把波形繞組直接地一個繞組接著一個繞組地插入定子層疊片組的槽中，靠把繞線咀沿縱向向槽引導來實現這種插入。也可以預先繞好波形繞組，然后采用一種牽引工具將它們牽引進定子層疊片組中。前一種過程相當慢，后一種過程可以較快，但至今后種還有各種其它缺點，特定的實現方式不同缺點也不同。例如，如果按照DE2351952B2或DE3120885A1，波形繞組基本上以圓形預先繞制，然后把它們形成星形或波形截面并進行牽引，這樣產生雙層波形繞組肯定是可能的，但是，不能一層接著一層繞制而不切斷繞組線。此外，必須在牽引進去以后用所謂開關連接把它們彼此接起來，在這個過程中，DE352208602中所表明的情況會出現。如果按照DE3343390C2把線圈繞在一個內部模殼上，然后靠沿徑向向里插入的外部成形元件形成星形或波形的形狀，會出現同樣的缺點，由于已經形成的預先繞制的線圈的截面與后來繞制的線圈的截面差別大，會造成長的連接線。
為了得到雙層波形繞組而不切斷繞組線的過程在EP0209091B1中作了描述。按照這個過程，首先，產生有兩層繞組數的一個波形繞組，然后將它們分開、轉動并沿邊緣偏置。僅只列舉出不同的連續工作步驟就顯示如果想自動地進行這個過程是非常復雜的。
最后，DE2406612B2已經介紹了一種制作波形繞組的過程，過程是這樣的推壓由繞線咀出來的繞組線，并把波形的繞組一個接一個地放入繞組支架內，這個繞組支架由多個短柱組成，引導繞線咀沿著一個波形的周邊路徑運動。靠這個過程難以產生繞組的一個精確確定下來的形狀，因為繞組只被松散地支撐在很少幾個點上。另外，繞線過程也非常長。
因此，本發明的任務是提出初始描述的那種類型的過程和適合于實現此過程的裝置，它能夠在短的循環周期內產生單層和雙層的波形繞組，而不用切斷繞組線。
按照本發明，這個任務的解決是靠繞組線由在圓周路徑上旋轉的一個繞線咀繞在放在圓周路徑內部的一個模板上，這個模板有特定數量的沿徑向伸出的臂;在繞組運動中，由幾個外部成形元件在臂之間沿徑向向里推壓繞組線。
本發明有如下優點繞線咀可以在圓周路徑上相當快地旋轉，而繞在模板上的線靠它自身由繞線咀拉出，從而不需要線的饋送。在產生一個單一繞組時，繞組線在模板和外部成形元件之間已經以很大的精度形成了繞組預期的波形。在產生雙層波形繞組時，這個繞組的第一層在被從模板卸下以后有與另一層相同的截面，第二層是跟在第一層后立即以相反的轉動方向繞制的，從而使兩層可以不切斷繞組線地連續繞制，并可以將它們由模板上卸入一個傳送工具，此傳送工具為此目的在接受第一層和第二層之間作一種轉動開關運動。
實現這個新過程的裝置有一個可以被驅動以圓周的方式相對于一個靜止的繞組支架旋轉的繞線咀，此裝置的特征在于繞組支架是一個帶有沿徑向伸出的臂的模板，以及裝有多個外部成形元件，它們可以在繞線過程中在模板的臂之間沿徑向向里插入。靠這個裝置，可以利用這樣一個優點即以旋轉的繞線咀在一個靜止的模板上繞線和把幾個或一個繞組由模板卸入一個傳送舌板形式的傳送工具或一個牽引工具是一種繞制簡單的圓形或橢圓形線圈的定子層疊片組經過考驗的方法。本發明的裝置與這種裝置在功能上唯一的不同是由可以沿徑向向里插入的外部成形元件造成的。
對繞線裝置常常要求可以快速地和簡單地改變定子層疊片組的高度。為此，本發明一個優選設計實現模板的臂在徑向上的長度是可調的。這是為了對不同的層疊片組高度調整此新繞線裝置唯一需要的措施。
其它的優選設計特點由權利要求和基于附圖的一個實施例的下列描述得出。附圖中圖1示出用來產生波形繞組的繞線裝置的簡化垂直剖面圖;
圖2為通過圖1中所示裝置的底部的水平剖面;
圖3以放大的尺寸示出圖2的一部分;
圖4以相應于圖3的視域在另一個位置示出裝置的該部分。
圖1和2示出的繞線裝置有一個按標準旋轉方式驅動的繞線咀10，裝有繞線咀的本體12通常被稱為飛輪，其旋轉的驅動裝置未示出。繞線咀10繞著以可替換的方式裝在模板支架16上的一個模板14旋轉，所述的模板支架16自身在軸向上和徑向上被定位在一根與飛輪12一起旋轉的軸18上。軸18可以由于圖上未示出的一個驅動裝置而在軸向上移動。為了不讓模板14與飛輪12和軸18一起旋轉，以一種已知的方式裝有支承傳動裝置20，在圖中只示意出此，這個傳動裝置在一個以一種不旋轉的方式被定位的部位作用在模板支架16上，并以這種方式保持模板支架16不旋轉。例如在EP278153A1中描述了這種支承傳動裝置。
繞組線22被從中心經由軸18和飛輪12中適當的導向裝置送給繞線咀10。繞線咀在它旋轉時在模板14上產生線繞組24。為了由模板14把繞組24沿軸向卸下來，并將繞組轉移給傳送工具26a或26b，脫模器28，30以滑動的方式在模板支架16上被導向，并且沿軸向在空心軸套32上定位，此軸套也與飛輪12和軸18一起旋轉，并且由于一個軸向驅動裝置可以沿軸向滑動，而不依賴于軸18。此外，繞線過程中，在飛輪12的每一轉，一個搖板式驅動裝置可以使脫模器28，30作短距離沿軸向的在繞線咀10的高度所在的那個繞線平面上下的振動。這種帶有飛輪，模板支架，支承傳動裝置以及脫模器的繞線裝置的基本結構是已知的。其例子如德國專利2309837和EP067225B1。
傳送工具的結構和功能也基本上是已經知道的。例如26a提供了由一圈平行短柱組成的傳送舌板，它們可以用來把在模板14上產生的繞組傳送給一個牽引工具，此牽引工具再用來將繞組牽引進一個定子層疊片組里。另外，可以把繞組直接由模板14傳送給標有參考數字26b的牽引工具，在接受到必須在一步中被牽引的繞組后，把所述的牽引工具運送到一個牽引裝置，在這個牽引裝置上裝有一個定子層疊片組，然后將繞組牽引進去。
在繞線過程中，工作可以以這樣的方式進行首先，把一個繞組的整個繞組繞在模板14上，最后，在一個脫模階段，把整個繞組一起由模板14卸下。在這個步驟中，脫模器保持在繞線過程中繞線咀10的高度所決定的那個繞線平面以上。為了在模板14上獲得單層繞線，連續地把模板在繞線咀10每轉一圈時約下降一個線的厚度。在模板14上已經產生了數目預先確定了的繞線后，把模板進一步與飛輪12一起降下，直到整個繞組24低于插入模板開口的傳送工具26a或26b的上邊緣為止。然后，脫模器28，30也降低到傳送工具的上邊緣以下。再把模板14向上拉回去，同時脫模器仍保持在其下面的高度不動，這樣就把繞組由模板卸下。最后，把脫模器也回復到其頂部位置。
也可以在繞線過程中把在模板上已經產生的大部分繞組卸入到傳送工具26a或26b中，在這種情況下，在繞線過程中在軸向上固定住模板14，并讓脫模器28，30作上面提到的短距離振動。在結束繞線過程之后，只須把模板14在軸向上較短距離地升起還在低于傳送工具26a或26b的上邊緣的模板上的最后的繞組;于是，這些繞組被也可能位于傳送工具的上邊緣以下的脫模器從模板卸下，就像在把整個繞組一起卸下的情況中一樣。這兩種過程有共同點最好讓飛輪12在軸向上與模板14一起移動。
除了圖1中所看到的模板14的特殊形狀和脫模器28，30的特殊的不同形狀之外，新裝置的前面描述的部份，其結構和動能與已知的用于生產簡單的，基本上是圓的，橢圓形的或多邊形的用作電動機的定子的線圈的繞線裝置相對應。下文更詳細地描述了產生波形繞組所附加要求的那些部分。
為了這一目的，基本上是棱柱形的模板14在這里的實施例的情況下有一個帶有在周邊上均勻分布并沿徑向伸展的六個臂34的星形截面。例如，此模板可在一個整體上制作出，并可以在臂上有縱向的窄槽，沿軸向滑動的脫模器30可以在這些縱向槽中移動。槽在臂34的自由端是開口的，脫模器30由臂34沿徑向伸出，為的是在卸下繞組的過程中在臂的端部抓住繞組，并將繞組由模板14上卸下。由圖3和4看到，三個孔(傳送舌板26a的短柱可以穿入這些孔中)從底部并入到臂34中的一個里。
此外，也可以把由幾部分組成的模板14裝在模板支架16上，如圖2中僅只以參考數字36表示的那樣，可以在徑向上相對于其徑向上的里面部分或模板的中心調整每個臂34的外面部分。如果必須繞制具有不同高度的定子層疊片組的話，這樣一個在徑向上可調整的模板使得可以以一種簡單的方式調整模板。
為了在形成波形繞組的過程中與星形模板14相配合，配置有六個滑板形式的外部成形元件38，這些滑板可以沿每兩個臂34之間的中線從外部沿徑向向里插入。在完全插入的位置，在滑板38的徑向內端與形狀相應的模板14之間只有一個相當窄的縫隙，這樣，可以在縫隙中精確地引導，但又不會夾住繞組線。
滑板在其徑向內端還裝有軸向上的槽，這些槽在徑向上向里面開口。在其徑向上的里面位置，脫模器28可以插進這些槽中，脫模器由這些槽在徑向上朝里面伸出。
滑板38由一個凸輪40通過拉桿42控制和驅動。在轉動時，凸輪40由飛輪12上的推動臂44帶動。凸輪40有一個連成一體的導向曲線46。這個導向曲線在大約300°范圍內呈圓周形，在其余60°有一個凸出部分48。
每一個滑板38與一個位于繞線咀10的圓周路徑以外的拉桿42相連接。每一個拉桿沿著周邊輪流著定位，并在側向上偏移開在裝置的固定框架50上的滑板38。示出的拉桿42的轉軸點被標上52。在拉桿42的另一端有一個長孔64，把一個連接于滑板38的驅動銷釘56嚙合在此長孔中。在轉軸點52和長孔54之間，把一個凸輪滾柱58定位在拉桿42上，所述的凸輪滾柱與凸輪40的導向曲線46嚙合，而凸輪通過周邊上的一個軸承60定位于框架50上。被拉桿42帶動的滑板38在兩根導向桿62上滑動。
拉桿比，即轉軸點52與凸輪滾柱58之間及轉軸點52與驅動銷釘56之間的相對位置，和拉桿42相對于導向曲線46的位置被選擇得使當凸輪滾柱58通過凸出部分48時，每個滑板38可以被驅動得在已提到的徑向上的內位置(見圖3)和徑向上的外位置(見圖4)之間來回運動。在徑向上的外位置，滑板38的內端在徑向上位于繞線咀10的外面，從而使繞線咀可以通過滑板38，滑板在圓周的轉動路徑上位于繞線平面中。
在周邊的方向上，把轉軸點52和凸輪滾柱58相對于分別被控制的滑板38，繞線咀10和導向曲線46的凸出部分48的位置這樣來選擇，使得一個特定的滑板38只當趨近于該滑板的繞線咀10靠近位于滑板之前的那個臂34時(見圖3)才開始向外運動。隨后，導向曲線46的凸出部分48通過拉桿42引起滑板38的一個非常快速的向外回縮運動，從而在繞線咀10通過鄰近的臂34和滑板38之間大約30°處使滑板達到其徑向上的外端位置。在繞線咀10的后面路徑，在回縮的滑板38與下一個鄰近的臂34之間大約為30°處，滑板38將由于拉桿42的作用返回到其徑向上的內位置;并且只要凸輪滾柱58沿導向曲線的46的圓周部分運動，滑板就保持在這個位置。自然，可以較早地開始滑板38沿徑向向外的回縮。為了作到這一點，只需擴展凸出部分48。
可以這樣理解除了已經描述的通過導向曲線46和拉桿42驅動滑板38以外，也可以采用不同的驅動方式使滑板由某徑向上的內位置回縮到其徑向上的外位置，以便讓繞線咀10通過。
前面描述的繞線過程的次序造成離開繞線咀10的繞組線在鄰近滑板的二個臂34之間在繞線咀10剛剛通過一個滑板38以后立即被沿著徑向向里面推壓，這樣，不僅由于繞線咀10的旋轉，而且由于滑板38的沿徑向向里的運動而將線由繞線咀10拉出。很清楚，當繞組放在模板14上的過程中，臂34和滑板38之間的線已經形成了一種波形的形狀。以這樣的方式，如上所述，波形繞組既可以在繞線過程中把已經繞好的繞組一個接一個地卸給也可以在結束繞制后把整個繞組卸給傳送工具26a或26b;然后，可以容易地以相反的轉動方向繞制，而在兩個繞線過程之間的時期內，用一個夾緊裝置以一種實際上已為人熟知的方式把線夾住，但不把線切斷。在傳送工具被一個轉動開關步驟轉動以后，可以以同樣的方式把第二個繞組轉移給傳送工具26a或26b。兩個繞組彼此只由一段短的未切斷的線連接著，并可以形成一個雙層波形繞組的兩層。
取決于帶有臂34的模板14和滑板38的設計，可以產生用于任何要求的用途的任何類型的波形繞組。
權利要求
1.一種生產特別用于多相電流發電機的波形繞組的方法，它使用關于一個不動的繞線支架(14，34)旋轉的繞線咀(10)來產生特定數量的同軸波形繞組，其特征在于繞組線(22)由沿圓周的路徑旋轉的繞線咀(10)繞在圓周路徑里面的一個模板(14)上，此模板(14)有特定數目的沿徑向伸出的臂(34)，以及在繞制過程中繞組線(22)在臂(34)之間被外部成形元件(38)在徑向上向里推。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于外部成形元件(38)對著臂(34)側面的徑向上的里面部分推壓繞組線(22)。
3.按照權利要求1的方法，其特征在于在繞線過程中繞組線(22)被在徑向上向里推壓，當旋轉的繞線咀(10)位于一個外部成形元件(38)和臂(34)之間時，繞線咀允許成形元件以其方向運動。
4.按照權利要求1的方法，其特征在于在繞線過程中把已經繞好的繞組(24)從模板(14)卸下，并轉移給傳送工具(26a，26b)。
5.按照權利要求1的方法，其特征在于首先產生一種形式的第一部分波形繞組，并把它由模板(14)卸到傳送工具(26a，26b);然后，不切斷繞組線，以相反的繞線方向產生第二部分波形繞組，在周邊上偏移一段，并卸到傳送工具(26a，26b)上，這樣的方式使得在相同的電流方向下穿過的兩部分波形繞組的軸向平行的段被放入到相同的定子槽中。
6.實現權利要求1的方法的裝置，它帶有一個可以被驅動而相對于靜止的繞線支架(14，34)旋轉的繞線咀(10)，其特征在于，繞線支架是一個裝置有沿徑向伸出的臂(34)的模板(14)，以及提供了可以沿徑向插入到模板(14)的臂(34)之間的外部成形元件(38)。
7.按照權利要求6的裝置，其特征在于外部成形元件(38)其徑向上的里面部分與模板(14，34)的徑向上向里的部分的形狀互相匹配，這樣，在外部成形元件(38)的沿徑向被插入的狀態，這些成形元件與模板(14，34)之間仍有一個窄縫，所述的窄縫只比繞組線(22)的直徑稍稍寬一點。
8.按照權利要求6的裝置，其特征在于臂(34，36)的徑向上的長度是可調整的。
9.按照權利要求6的裝置，其特征在于外部成形元件(38)可以由它們在臂(34)之間所取的位置回縮到一個在徑向上在繞線咀(10)的旋轉路徑以外的位置，并在旋轉的繞線咀(10)處于兩個分別鄰近的臂(34)之間的某個角度范圍時，它們可以再次插入到其徑向上的內位置。
10.按照權利要求6的裝置，其特征在于每個外部成形元件可以通過一個以不動的方式定位于繞線咀(10)的旋轉路徑以外的拉桿(42)移動，一個與繞線咀(10)一起旋轉的導向曲線(46，48)接合在一起的凸輪滾柱(58)定位在拉桿(42)上，所述的導向曲線基本上為圓形并帶有至少一個在至少大約等于二臂(34)之間的角度范圍伸展的凸出部分或凹入部分。
11.按照權利要求6的裝置，其特征在于在軸向上可以移動的脫模器(28，30)以一種實際上已知的方式定位于在繞線過程中不動的模板(14，16)上，以及這些脫模器(28，30)在繞線咀的每一圈中作短距離的沿軸向穿過繞線平面向著模板(14)的自由端再返回的運動，以及模板(14)的每一個臂(34)和每一個外部成形元件(38)都為了脫模器(28，30)而開有一個軸向上的貫通狹縫。
全文摘要
一種產生特別用于多相電流發電機的波形繞組的方法和裝置。該方法使用繞線嘴來產生特定數量的同軸波形繞組。繞組線由沿圓周的路徑旋轉的繞線嘴繞在圓周路徑里面的一個模板上，此模板有特定數目的沿徑向伸出的臂，繞制過程中繞組線在臂之間被外部成型元件在徑向上向里推。
文檔編號H02K15/04GK1089405SQ93120500
公開日1994年7月13日 申請日期1993年12月29日 優先權日1992年12月30日
發明者費利潑·利姆 申請人:斯塔托馬特特殊機械有限公司