專利名稱：一種具有多元化的三相線圈的整體式線圈組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種改良整體式線圈用于例如直線電機(jī)，特別是本實(shí)用新型涉及一種具有多元化的三相線圈的整體式線圈組。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行的直線電機(jī)通常包括形成磁路來(lái)傳導(dǎo)電流，從而使電機(jī)產(chǎn)生一線性力的線圈。一般來(lái)說(shuō)線性力的產(chǎn)生是和通過(guò)電線圈繞組的電流和磁路的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的。由于這樣線圈的電阻，電流通過(guò)線圈繞組會(huì)發(fā)熱。在某些情況下，可能會(huì)引起過(guò)熱。這是由于為了移動(dòng)沉重的負(fù)載而持續(xù)高電流輸出來(lái)獲得一足夠大的力。所以說(shuō)在這種情況下，高效散熱是必要的。與存在的多相直線電機(jī)有關(guān)的另一問(wèn)題是發(fā)熱的不均勻。現(xiàn)有技術(shù)的線圈還是會(huì)在某些情況下散熱不均勻。這是因?yàn)閱尉€圈是獨(dú)立成形的，然后從鄰近相位按順序偏移放置來(lái)形成一線圈組。這樣的方法是難以控制的，一多相直線電機(jī)功率的輸出使線圈組容易受到不一致性的影響形成不準(zhǔn)確的位置，因此是不合需要的。因此需要存在，在不同的相位提供一致的線性力的多相直線電機(jī)的線圈組。它的熱量會(huì)更有效的散發(fā)?，F(xiàn)有技術(shù)的線圈是基于兩種線圈設(shè)計(jì)和成型的方式。第一種方式使用單線圈的成型，然后把它們裝配在一起(就像在美國(guó)專利3沈74 和美國(guó)專利2003/0184425描述的)。單線圈設(shè)計(jì)把所有線圈做成相同的尺寸和外形，從而使大規(guī)模生產(chǎn)變的簡(jiǎn)單和快速(美國(guó)專利3沈74和美國(guó)專利2003/0184425)。然而，這方法會(huì)有在某些情況下容易受到線圈散熱不均勻的缺點(diǎn)。產(chǎn)生不均勻散熱是因?yàn)閱蝹€(gè)線圈是分別成型的，然后從鄰近相位按順序偏移放置來(lái)形成一線圈集合。另外，這樣的布置是難以控制的，一多相直線電機(jī)功率的輸出使線圈集合是容易受到不一致的影響形成不準(zhǔn)確的位置，因此是不合需要的(US2003/0125773)。第二種方式是整體式線圈方式，在每線圈纏繞在先前的線圈上(就像美國(guó)專利 2003/0125773描述的)。整體式線圈設(shè)計(jì)方式有利于更均勻的散熱并且線圈更有效的被安置。然而，設(shè)計(jì)和組裝會(huì)使兩相反的部分變的很大。在這相反的部分交織的線圈明顯的提高了線圈組的高度。交織的部分沒(méi)有產(chǎn)生力，因?yàn)樗鼈儧](méi)有切割磁通量。此外，交織部分增加了線圈的容量和質(zhì)量，從而增加了力與質(zhì)量比，造成降低電機(jī)性能的功效。為了克服第一和第二種線圈設(shè)計(jì)方式的相關(guān)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一更優(yōu)化平衡的方式。在這第三種方式，所有的三線圈繞在同一固定物上，但是每線圈繞組在移動(dòng)到下一線圈前完成。本質(zhì)上，線圈是單獨(dú)繞線但是有系統(tǒng)的繞在同一固定物，這是為了多線圈集合設(shè)計(jì)的。用這種方法，多相的線圈組會(huì)產(chǎn)生線圈定位精確的特點(diǎn)并且沒(méi)有使電機(jī)變大和變重的部分
實(shí)用新型內(nèi)容
[0011]本實(shí)用新型的目的是提供一種具有多元化的三相線圈的整體式線圈組。本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種具有多元化的三相線圈的整體式線圈組，包括第一線圈組是一大型線圈回路1A，一中型線圈回路IB和一小型線圈回路1C。第二線圈組是一小型線圈回路1A’，一中型線圈回路1B’和一大型線圈回路1C’。第三線圈組是一大型線圈回路2A，一中型線圈回路2B和一小型線圈回路2C。第四線圈組是一小型線圈回路2A’，一中型線圈回路2B’和一大型線圈回路2C’。第一線圈組，第二線圈組，第三線圈組和第四線圈組成串聯(lián)放置。第一線圈組的大型線圈回路1A，中型線圈回路IB和小型線圈回路IC各自對(duì)應(yīng)連接到第二線圈組的小型線圈回路1A’，中型線圈回路1B’和大型線圈回路1C’。第二線圈組的小型線圈回路1A’，中型線圈回路1B’和大型線圈回路1C’各自對(duì)應(yīng)連接到第三線圈組的大型線圈回路2A，中型線圈回路2B和小型線圈回路2C。第三線圈組的大型線圈回路2A，中型線圈回路2B和小型線圈回路2C各自對(duì)應(yīng)連接到第四線圈組的小型線圈回路2A’，中型線圈回路2B’和大型線圈回路2C’。整體式線圈組的線圈回路是整齊地排列在彼此旁邊，從而有利于完全利用可用空間；由于受熱均勻分布在線圈回路而提高散熱；沒(méi)有空的容器空間；霍爾傳感器能嵌入在線圈兩端的位置，而不是在另一獨(dú)立的空間。該實(shí)用新型的第二對(duì)象是提供一包括多元化三相線圈組的整體式線圈的制造方法，使用繞組夾具和放線機(jī)，制造方法包含下面的步驟制作大型線路回路的第一繞組，完成預(yù)定的匝數(shù)，結(jié)束于第一預(yù)定的位置；從第一預(yù)定的位置制作中型線路回路的第二繞組，完成預(yù)定的匝數(shù)，結(jié)束于第二預(yù)定的位置；從第二預(yù)定的位置制作小型線路回路的第三繞組，完成預(yù)定的匝數(shù)，結(jié)束于第三預(yù)定的位置。這樣就完成了第一線圈組；將每個(gè)線圈組串聯(lián)，使得第一線圈組的大型線圈，中型線圈和小型線圈各自對(duì)應(yīng)連接到第二線圈組的小型線圈，中型線圈和大型線圈；第二線圈組的小型線圈，中型線圈和大型線圈對(duì)應(yīng)連接到第三大型線圈，中型線圈和小型線圈；第三線圈組的大型線圈，中型線圈和小型線圈對(duì)應(yīng)連接到第四線圈組的小型線圈，中型線圈和大型線圈。這種制造整體式線圈組的方法有助于構(gòu)成一多元化的三相線圈組，每線圈組的線圈回路是彼此鄰近，整齊排列的，從而完全利用可用空間，由于受熱均勻分布在線圈回路而提高散熱和沒(méi)有空的容器空間。本實(shí)用新型同時(shí)還提供了一使用繞組夾具和放線機(jī)來(lái)制造線圈組的線圈繞線方法，這種方面包含以下步驟制作大型線路回路的第一繞組，完成預(yù)定的匝數(shù)，結(jié)束于第一預(yù)定的位置；從第一預(yù)定的位置制作中型線路回路的第二繞組，完成預(yù)定的匝數(shù)，結(jié)束于第二預(yù)定的位置；從第二預(yù)定的位置制作小型線路回路的第三繞組，完成預(yù)定的匝數(shù)，結(jié)束于第三預(yù)定的位置。這樣線圈組就完成。本實(shí)用新型具有的有益效果根據(jù)本實(shí)用新型的線圈設(shè)計(jì)，在線圈兩端使線圈更加緊湊，節(jié)省了空間；并且減少了使用過(guò)多的電線，從而降低成本和減輕了線圈組的整體重量，反過(guò)來(lái)也提高了電機(jī)效率。此外，本實(shí)用新型改進(jìn)的線圈設(shè)計(jì)還提高了散熱性能，并促進(jìn)熱量更均勻分布，使得線圈設(shè)計(jì)結(jié)果更精確，這對(duì)電機(jī)的穩(wěn)定表現(xiàn)很重要。

圖IA為本實(shí)用新型三相電機(jī)線圈組繞線的大型線路回路的示意圖；圖IB為本實(shí)用新型三相電機(jī)線圈組繞線的大、中型線路回路的示意圖；圖IC為本實(shí)用新型三相電機(jī)線圈組繞線的大、中、小型線路回路的示意圖；圖2為本實(shí)用新型配置一線圈組的示意圖；圖3為本實(shí)用新型磁軌上的線圈組的示意圖。
具體實(shí)施方式
為使對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說(shuō)明，說(shuō)明如下為了更好的描述改良過(guò)的線圈組，參考圖IA-圖1C，該些圖給出一三相電機(jī)線圈組繞線的順序。對(duì)于三相電機(jī)，自從有了三相，線圈就因此包含了三線圈回路。每線圈的線圈回路數(shù)是和相數(shù)相等的。線圈回路的繞線是有繞線夾具和放線機(jī)支撐的(圖IA-圖IC 暫未顯示)。繞線夾具和放線機(jī)只是配合本實(shí)用新型使用，并不構(gòu)成任何這實(shí)用新型所保護(hù)的部分，不過(guò)構(gòu)成線圈回路的繞線順序是本實(shí)用新型要求保護(hù)的部分。繞線順序開始于例如圖IA的位置10來(lái)繞線圈回路IA的第一繞組。繞線按箭頭順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)行，在位置11之前完成預(yù)定的圈數(shù)，如同圖IA所示。當(dāng)線圈回路IA全面完成后，放線器是放置在位置11，它開始繞第二線圈回路IB的另一預(yù)訂繞數(shù)。線圈回路IB的繞線同樣是按箭頭順時(shí)針?lè)较?。?yīng)該注意的是線圈回路IB 是相對(duì)線圈回路IA偏移的。通常為了最大的空間利用率，繞線是小于繞線回路1A。在完成預(yù)定繞線后，結(jié)束在位置12 (如圖IB所示)。 當(dāng)線圈回路IB全面完成后，放線器是放置在位置12，它開始繞第三線圈回路IC的另一預(yù)訂繞數(shù)。線圈回路IC的繞線同樣是按箭頭順時(shí)針?lè)较?。?yīng)該注意的是線圈回路IC 是相對(duì)線圈回路IB偏移的。通常為了最大的空間利用率，繞線是小于繞線回路1B。在完成預(yù)定繞先后，結(jié)束在位置13。隨著線圈回路1A，IB和IC的繞線，線圈組完成了(如圖IC 所示)。 圖2展示了如何配置一線圈組。線圈是使用專用夾具。關(guān)于線圈，它是為了一三相電機(jī)所制造的，因此包含了三線圈回路。每個(gè)線圈的線圈回路數(shù)和相數(shù)是相等的。每個(gè)線圈在同一繞組夾具上制作成小于前面的線圈尺寸。這樣，為了一三相電機(jī)，線圈的三種尺寸形成集合。為了這三相的電阻是平衡的，相應(yīng)的線圈組是第一線圈組，連接使得線圈A有一大線圈連接到一小線圈。線圈C是一小線圈連接到一大線圈。然而線圈B有兩中型線圈。 用這種方法適當(dāng)?shù)倪x擇了線圈大小，線圈電阻是相等的。因此線圈組總是成對(duì)的使用。使用這種設(shè)置，在線圈末端的空間將被節(jié)省，如圖2所示。這是因?yàn)樽詈蟮木€圈都是比之前的線圈稍微小點(diǎn)或者大點(diǎn)。這樣，線圈末端不是交纏一起，而是排列整齊，彼此相鄰的，從而節(jié)省了空間，并且減少了現(xiàn)有技術(shù)線圈末端更大空間的需要?？臻g被節(jié)省下來(lái)，使得霍爾傳感器(這是用于電機(jī)的換相)能嵌入線圈末端的地方，而不是另一獨(dú)立的空間。因此在線圈組設(shè)計(jì)的更緊湊了。通過(guò)沒(méi)有交織在線圈兩端的線圈，減少了形成線圈組所需的多余電線。這就降低了線圈組的質(zhì)量，反過(guò)來(lái)又提高了電機(jī)效率的質(zhì)量。線圈的設(shè)計(jì)也提高了每相位之間的散熱，使得熱量從一相位到另一相位均勻分布這是因?yàn)椴煌辔坏木€圈兩端密切聯(lián)系著。它們進(jìn)一步用夾具壓縮，直到形成一線圈組。改進(jìn)后的散熱特點(diǎn)在當(dāng)電機(jī)在一固定的位置(例如在一垂直負(fù)載情況下)產(chǎn)生一定量的力的情況下尤其重要。若是這樣，與兩相位比較第三相位的相電流會(huì)比較高在這種情況下，傳統(tǒng)的線圈設(shè)計(jì)將會(huì)在2相位間產(chǎn)生熱量。有了這一完善的線圈設(shè)計(jì)，第三線圈將分?jǐn)偲渌麅删€圈產(chǎn)生的熱量(在線圈兩端)并將其轉(zhuǎn)移到其周圍。此外，本實(shí)用新型的線圈設(shè)計(jì)提高了線圈部分的精度。在以前的工藝?yán)铮瑔尉€圈在它們形成線圈組之前，被制造和安置在它們的位置(彼此重疊或放置在一定的偏移距離的層里)。在本實(shí)用新型的繞線方法，線圈的相對(duì)定位(從一相位到另一相位)是由更精確的繞組夾具決定的。必須指出的是，為了電機(jī)的穩(wěn)定表現(xiàn)，線圈的精確定位是很重要的。圖3是在磁軌上的線圈組。該方法用于這實(shí)用新型的線圈設(shè)計(jì)和裝配，因此使整線圈組在最邊緣的兩端沒(méi)有空的區(qū)域14。圖3所示的線圈組，在美國(guó)專利34674里，該線圈組卻有一些相當(dāng)于2倍所需線圈寬度的空的空間。在美國(guó)2003/0184425專利里，也可以看出，線圈組有一相當(dāng)于一線圈的寬度的空間。這在設(shè)計(jì)中普遍存在的；必須在線圈兩端留有空間。對(duì)于較短的線圈組，這空間和整個(gè)線圈的長(zhǎng)度相比是相當(dāng)大的。這意味著，有效的工作線圈部分(傳輸電流，切割磁通量并產(chǎn)生力的線圈)會(huì)被降低。本實(shí)用新型的線圈設(shè)計(jì)， 在整線圈組所有各處都沒(méi)有多余的空間。一整體式線圈組可以在線圈兩端節(jié)省空間，因?yàn)槊侩S后的線圈會(huì)比之前的線圈稍大或稍小。這樣，線圈末端不是交纏一起，而是排列整齊，彼此相鄰的，因此完全利用了現(xiàn)有的空間。這樣的安排使霍爾傳感器(用于電機(jī)的換相)能嵌入到線圈末端的地方，而不是更一獨(dú)立的空間。綜上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用來(lái)限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，凡依本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種具有多元化的三相線圈的整體式線圈組，其特征在于，包括第一，第二，第三和第四線圈組，其中，第一線圈組包括一大型線圈回路1A，一中型線圈回路IB和一小型線圈回路IC ； 第二線圈組包括一小型線圈回路1A’，一中型線圈回路1B’和一大型線圈回路1C’ ； 第三線圈組包括一大型線圈回路2A，一中型線圈回路2B和一小型線圈回路2C ； 第四線圈組包括一小型線圈回路2A’，一中型線圈回路2B’和一大型線圈回路2C’ ； 第一線圈組，第二線圈組，第三線圈組和第四線圈組互相串聯(lián)； 第一線圈組的大型線圈回路1A，中型線圈回路IB和小型線圈組回路IC各自對(duì)應(yīng)連接到第二線圈組的小型線圈回路1A’，中型線圈回路1B’，大型線圈回路1C’ ；第二線圈組的小型線圈回路1A’，中型線圈回路1B’和大型線圈回路1C’各自對(duì)應(yīng)連接到第三線圈組的大型線圈回路2A，中型線圈回路2B和小型線圈回路2C ；以及第三線圈組的大型線圈回路2A，中型線圈回路2B和小型線圈回路2C各自對(duì)應(yīng)連接到第四線圈組的小型線圈回路2k’，中型線圈回路2B’和大型線圈回路2C’。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種具有多元化的三相線圈的整體式線圈組，包括第一，第二，第三和第四線圈組，每個(gè)線圈均包括大、中、小型線圈回路，第一線圈組，第二線圈組，第三線圈組和第四線圈組互相串聯(lián)，第一線圈組的大、中、小型線線圈回路各自對(duì)應(yīng)連接到第二線圈組的小、中、大型線圈回路；第二線圈組的小、中、大型線圈回路各自對(duì)應(yīng)連接到第三線圈組的大、中、小型線圈回路；以及第三線圈組的大、中、小型線圈回路各自對(duì)應(yīng)連接到第四線圈組的小、中、大型線圈回路。本實(shí)用新型在線圈兩端使線圈更加緊湊，節(jié)省了空間，降低成本和減輕了線圈組的整體重量，反過(guò)來(lái)提高了電機(jī)效率。此外，還提高了散熱性能，并促進(jìn)熱量更均勻分布。
文檔編號(hào)H02K3/04GK202050306SQ201120141179
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者吳彩鳴, 廖永平, 林浩元, 江永明 申請(qǐng)人:雅科貝思精密機(jī)電(上海)有限公司