專利名稱：一種具有多元化的三相線圈的整體式線圈組及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改良整體式線圈用于例如直線電機(jī)，特別是本發(fā)明涉及一種具有多元化的三相線圈的整體式線圈組及其制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行的直線電機(jī)通常包括形成磁路來傳導(dǎo)電流，從而使電機(jī)產(chǎn)生一線性力的線圈。一般來說線性力的產(chǎn)生是和通過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，電流通過線圈繞組會(huì)發(fā)熱。在某些情況下，可能會(huì)引起過熱。這是由于為了移動(dòng)沉重的負(fù)載而持續(xù)高電流輸出來獲得一足夠大的力。所以說在這種情況下，高效散熱是必要的。與存在的多相直線電機(jī)有關(guān)的另一問題是發(fā)熱的不均勻?，F(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(就像在美國專利3沈74 和美國專利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)變的簡單和快速(美國專利3沈74和美國專利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。交織的部分沒有產(chǎn)生力，因?yàn)樗鼈儧]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)問題，本發(fā)明提供一更優(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)并且沒有使電機(jī)變大和變重的部分
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明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及其方法。本發(fā)明的技術(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。該發(fā)明的第二對(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有空的容器空間。本發(fā)明同時(shí)還提供了一使用繞組夾具和放線機(jī)來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
4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。本發(fā)明具有的有益效果根據(jù)本發(fā)明的線圈設(shè)計(jì)，在線圈兩端使線圈更加緊湊，節(jié)省了空間；并且減少了使用過多的電線，從而降低成本和減輕了線圈組的整體重量，反過來也提高了電機(jī)效率。此外，本發(fā)明改進(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為本發(fā)明三相電機(jī)線圈組繞線的大型線路回路的示意圖；圖IB為本發(fā)明三相電機(jī)線圈組繞線的大、中型線路回路的示意圖；圖IC為本發(fā)明三相電機(jī)線圈組繞線的大、中、小型線路回路的示意圖；圖2為本發(fā)明配置一線圈組的示意圖；圖3為本發(fā)明磁軌上的線圈組的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使對(duì)本發(fā)明的結(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)的說明，說明如下為了更好的描述改良過的線圈組，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)只是配合本發(fā)明使用，并不構(gòu)成任何這發(fā)明所保護(hù)的部分， 不過構(gòu)成線圈回路的繞線順序是本發(fā)明要求保護(hù)的部分。繞線順序開始于例如圖IA的位置10來繞線圈回路IA的第一繞組。繞線按箭頭順時(shí)針方向運(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)針方向。應(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)針方向。應(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，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。通過沒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，反過來又提高了電機(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，本發(fā)明的線圈設(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)。在本發(fā)明的繞線方法，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。該方法用于這發(fā)明的線圈設(shè)計(jì)和裝配，因此使整線圈組在最邊緣的兩端沒有空的區(qū)域14。圖3所示的線圈組，在美國專利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。本發(fā)明的線圈設(shè)計(jì)，在整線圈組所有各處都沒有多余的空間。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，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，凡依本發(fā)明權(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)包括于本發(fā)明的權(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 (IC')；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(IA)，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(2A’)，中型線圈回路(2B’ )和大型線圈回路(2C’)。
2.一種具有多元化的三相線圈的整體式線圈組的制造方法，制造方法包括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；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各自對(duì)應(yīng)連接到第三線圈組的大型線圈，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各自對(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。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有多元化的三相線圈的整體式線圈組及其制造方法，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。本發(fā)明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，反過來提高了電機(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)H02K15/04GK102185402SQ20111011727
公開日2011年9月14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