一种制造小尺寸线圈组件的绕线装置制造方法及图纸

一种绕线装置，线圈组件包括至少二层多匝绕制导线，包括：线圈骨架

【技术实现步骤摘要】
一种制造小尺寸线圈组件的绕线装置、绕线方法及小尺寸方形线圈组件


[0001]本专利技术涉及一种制造小尺寸线圈组件的绕线装置
、
绕线方法及小尺寸方形线圈组件
。

技术介绍

[0002]线圈是诸多电子产品中的基础零件，其性能往往直接影响电子产品的电气性能，通常而言，排布整齐
、
紧密
、
一致性好的线圈绕组会带来电子产品电气性能的提升
。
[0003]以线圈在电机中的应用为例，电机中的线圈往往采用跑道型
、
圆角矩形或矩形，线圈被放置在电机铁芯齿之间的狭小空间中，如图1所示，由线圈产生电磁力
。
其中，放置线圈的狭小空间被称为定子槽，而线圈绕组中导体的横截面积所占据定子槽的面积被称为槽满率，槽满率对电机的性能有着重要的影响
。
具体的，首先，槽满率高的电机在同样的铜损
(
即电机中导体的直流欧姆损耗
)
下产生更大的扭矩；其次，槽满率高意味着铜线排布紧密，有利于导体与导体之间和导体与铁芯或电机的其他部件之间的热传导，从而提高电机的散热能力
。
[0004]在电机线圈中，做机械功的为沿电机轴向方向的部分导体，而不做机械功的为端部的沿电机轴切向的部分导体
。
因此对于理想的线圈，电机轴向部分导体的截面呈平面最密排布，即线圈的长边要呈平面最密排布，对于由圆线绕制成的线圈，最优的排布如图2所示，即平面最密排布，这样的绕线也被称为
orthocyclic winding
，其空间占有率最高可达
90.7
％
。
[0005]此外，由于线圈是往往多层且以螺旋的方式绕制的，因此在绕制过程中，某层和下一层必然有一个位置要发生线的交错
。
如果线圈的长边要呈平面最密排布，那么交错的位置，如图3所示，必须位于短边
。
[0006]因此，具有如图2及图3所示特征的线圈可以被认为是理想的电机线圈
。
[0007]然而，上述的理想线圈在实际绕制过程中有着诸多困难，尤其是在小尺寸的方形线圈中无法实现，具体来说，需要克服以下挑战：
[0008]第一，由于导线的刚度与截面积成正比，即随着导线的线径成平方趋势增长；而导线在嵌入两匝线之间的沟槽中时，靠的是沟槽形成的摩擦力，摩擦力与线径成正比关系
。
因此当线径增大时，导线的刚度上升，使绕线更容易定型而不发生错乱，同时沟槽对导线的摩擦力也增大，使得导线易于在沟槽中稳定定位
。
对于小尺寸的方形线圈而言，绕制的导线直径较小，因此导线本身刚度差，导线容易受到外力影响而变形或位移；同时，沟槽起到的摩擦力小，绕制过程中导线极易从预设的沟槽中滑出
。
[0009]第二，如图4所示，由于理想线圈要求两层绕线的交错点设置在短边，将使线圈导线在短边处出现斜跨线，跨线角度为
θ
＝
arcsin(
线径
/
短边长度
)
，导线的张力
F
又会在跨线角度
θ
分解产生垂直分力
Fsin
θ
。
对于小尺寸的方形线圈，短边长度较小，而跨线角较大，将会使垂直分力更大，垂直分力沿导线传递从而使导线在垂直方向脱离在长边的沟槽，当短
边长度越短时，跨线角越大，垂直分力越大，越容易脱离在长边的沟槽，或者直接在第一层长边脱离预设的平行路径
。
[0010]第三，理想线圈对一致性要求极高，如果有一匝出错，后续的线圈都会发生错乱而导致整个线圈报废，除前述原因外，由于整体尺寸小，线圈在绕制过程中容易受到外界环境的影响，报废率较高
。
[0011]针对前述问题，在现有技术的绕线装置中，通常有以下方案，以试图解决上述技术问题：
[0012]一
、
将线圈导线绕制在骨架
(bobbin)
上，如图5所示，利用骨架上的限位机构，例如：凹槽等，使线圈导线和骨架在绕制过程中不会分离，以实现稳定可靠的绕制，将线圈及骨架套设在电机芯上
。
[0013]然而该方案由于骨架本身的存在，在绕制完成后难以与线圈分离，直接在电机应用中将会占用很多空间，以至抵消最密排布所带来的优势，而如果在绕制完成后，通过结构或工艺设计使骨架与线圈分离，又会额外增加生产成本
。
[0014]二，首先通过绕制，形成圆形线圈，然后通过对线圈进行挤压方法形成方形线圈，然而该方案一方面需要额外工艺步骤，导致生产成本较高，另一方面，在挤压过程中容易对绕制线圈产生较大的变形和物理损伤
。

技术实现思路

[0015]有鉴于此，本专利技术提出一种制造小尺寸线圈组件的绕线装置
、
绕线方法及小尺寸方形线圈组件，能够在不额外增加工艺步骤的情况下，实现理想线圈的绕制，不仅能够解决原有线圈组件的缺陷，提高方形线圈的电气性能，同时，实现便于生产制造的特点
。
[0016]本专利技术提供的制造小尺寸线圈组件的绕线装置的技术方案具体包括：
[0017]一种利用导线绕制小尺寸线圈组件的绕线装置，所述线圈组件包括至少二层的多匝绕制导线，所述绕线装置包括：线圈骨架
、
送线机构
、
限位导向机构和绕线控制单元；
[0018]所述线圈骨架包括骨架中轴
、
第一侧挡边
、
第二侧挡边；
[0019]所述送线机构
、
所述线圈骨架及所述限位导向机构的运动和状态由所述绕线控制单元控制，使导线由所述线圈骨架的所述第一侧挡边开始缠绕，直到从所述第二侧挡边，再从所述第二侧挡边开始缠绕，往复直到线圈绕制完成；
[0020]所述送线机构在绕线过程中，相对于所述线圈骨架作环绕运动，从而围绕所述线圈骨架形成所述至少二层的多匝绕制导线；
[0021]所述限位导向机构包括限位挡板和挡板支持部，所述限位挡板设置在所述线圈骨架的两端之间，并配置为由所述绕线控制单元控制在所述线圈骨架的所述第一侧挡边及所述第二侧挡边之间移动，从而在所述线圈组件的绕制过程中，依次与至少第一层的每一匝导线接触并对其施压，抵抗所述导线沿绕线张力引起的所述导线的滑动趋势对所述导线进行限位
。
[0022]优选的，所述限位导向机构设置于被绕制的所述线圈组件的外侧，所述第一侧挡边和
/
或所述第二侧挡边设有凹槽，所述限位导向机构可移动地设置于所述凹槽中，所述限位导向机构适于在远离和靠近所述线圈骨架的方向移动
。
[0023]优选的，所述限位导向机构设置于被绕制的所述线圈组件的内侧，所述骨架中轴
、
所述第一侧挡边
、
所述第二侧挡边均设有供所述限位导向机构滑移的凹槽，所述限位导向机构可移动地设置于所述凹槽中<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种利用导线绕制小尺寸线圈组件的绕线装置，所述线圈组件包括至少二层的多匝绕制导线，所述绕线装置包括：线圈骨架
、
送线机构
、
限位导向机构和绕线控制单元；所述线圈骨架包括骨架中轴
、
第一侧挡边
、
第二侧挡边；所述送线机构
、
所述线圈骨架及所述限位导向机构的运动和状态由所述绕线控制单元控制，使导线由所述线圈骨架的所述第一侧挡边开始缠绕，直到从所述第二侧挡边，再从所述第二侧挡边开始缠绕，往复直到线圈绕制完成；所述送线机构在绕线过程中，相对于所述线圈骨架作环绕运动，从而围绕所述线圈骨架形成所述至少二层的多匝绕制导线；其特征在于，所述限位导向机构包括限位挡板和挡板支持部，所述限位挡板设置在所述线圈骨架的两端之间，并配置为由所述绕线控制单元控制在所述线圈骨架的所述第一侧挡边及所述第二侧挡边之间移动，从而在所述线圈组件的绕制过程中，依次与至少第一层的每一匝导线接触并对其施压，抵抗所述导线沿绕线张力引起的所述导线的滑动趋势对所述导线进行限位
。2.
如权利要求1所述的绕线装置，其特征在于，所述限位导向机构设置于被绕制的所述线圈组件的外侧，所述第一侧挡边和
/
或所述第二侧挡边设有凹槽，所述限位导向机构可移动地设置于所述凹槽中，所述限位导向机构适于在远离和靠近所述线圈骨架的方向移动
。3.
如权利要求1所述的绕线装置，其特征在于，所述限位导向机构设置于被绕制的所述线圈组件的内侧，所述骨架中轴
、
所述第一侧挡边
、
所述第二侧挡边均设有供所述限位导向机构滑移的凹槽，所述限位导向机构可移动地设置于所述凹槽中
。4.
如权利要求1所述的绕线装置，其特征在于，所述限位导向机构设置于被绕制的所述线圈组件的内侧，所述骨架中轴
、
所述第二侧挡边均设有供所述限位导向机构滑移的凹槽，所述限位导向机构可移动地设置于所述凹槽中
。5.
如权利要求1所述的绕线装置，其特征在于，所述第一侧挡边和
/
或第二侧挡边与所述骨架中轴之间为可拆卸连接，所述线圈骨架适于沿所述第一侧挡边到所述第二侧挡边的方向上与线圈发生相对运动
。6.
如权利要求1‑5中任一项所述的绕线装置，其特征在于，所述绕线装置还包括入线引导机构，所述入线引导机构设置于所述线圈骨架上，用于引导所述线圈组件的入线口
。7.
如权利要求1‑5中任一项所述的绕线装置，其特征在于，所述绕线装置还包括检测系统，所述检测系统包括一个或多个传感单元，被配置为在绕制所述线圈组件过程中，实时检测并向所述绕线控制单元反馈所述导线的绕制路径是否符合预设路径
。8.
如权利要求7所述的绕线装置，其特征在于，所述传感单元包括可见光视觉系统
、
雷达
、
红外线传感器
、
超声波传感器中的至少一种
。9.
一种应用如权利要求1‑5中任一项所述的绕线装置绕制小尺寸线圈组件的绕线方法，其特征在于，包括如下步骤：入线步骤，由所述绕线控制单元控制所述送线机构在靠近所述第一侧挡边送入线；绕制步骤，所述绕线控制单...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘韫哲，
申请(专利权)人：上海舞肌科技有限公司，
类型：发明
国别省市：