CN1461244A - 导电线的制造方法及其制造设备 - Google Patents

Abstract

由横截面形状基本为圆形的导电线(14)制造旋转电机绕组导线的方法包括两个步骤：由一供料支座连续抽取圆形导电线(14)，和在相对的径向区域上对所述导电线施加纵向力，以便形成所述导电线的纵向扁平面(M，M′)。所述圆形导电线有一电绝缘包壳(E)，通过该绝缘包壳将力施加在所述导电线上。

Description

导电线的制造方法及其制造设备

技术领域

本发明涉及旋转电机绕组用导电线的制造方法，以及实施该制造方法的设备。

特别地，本发明是关于由横截面一般为圆形的导线制造出纵向扁平的导电线的制造方法。

背景技术

这样的导电线的一种用途是制造绕组，这些绕组用于机动车辆的交流发电机的定子或交流发电机-启动器(alterno-démarreur)的定子，用于启动器的转子；用于启动器或变压器的感应线圈，用于电抗线圈，……

实际上，为了制造这种类型的绕组，出于使配有这种绕组的电机密实性达到最佳化的目的，或出于改善其冷却系统的目的，这就常常必须使用扁平导线，即这种导线的横截面是扁平的，例如为平行四边形，特别是矩形。

虽然制造绕组而使用这种导线特别有优点，但也有一些很大的缺点。

首先，在电线制造过程中，在一机器中特别是在导电线上涂绝缘漆涂层的机器中，矩形截面导电线的行进的速度，必须比圆形截面导电线行进速度慢，这很难适应高速生产线。

另外，在这样的涂覆机器中，漆很难沉积在导电线边棱上。因而在导电线表面漆的厚度有差别。

为了克服此缺点，制出边棱倒角，该倒角具有最小的曲率半径，以便使绝缘层能很好地粘附。然而这就带来导电线总可用截面的减少。

事实上，例如对于矩形截面的导电线，其厚度为1.4mm且其宽度为2mm，以及在棱角处的曲率半径为0.5mm，导电线的总截面面积为2.585mm²，这就表示与棱角为直角的截面相比，截面面积损失8％。

此外，使用扁平导电线使得导电线的卷绕和开卷相当难于进行，在此意义上，若没有很好地导向，导电线有自缠结的倾向。这就必须在一线架上进行调整，而圆形截面的导电线则很容易在一管筒上绕卷或放卷，而不必在放卷时使管筒旋转。

扁平导电线在线架上绕卷和放卷就必须有伺服控制器使线架旋转，而对于圆形截面的导电线而言，就不必如此了。

另外在市场上很难找到扁平导电线重量大于80公斤的线架，而圆形导电线管筒可很容易容纳大于200公斤或300公斤的导电线，这相对减少了停产次数。

最后应注意，对于圆形导电线的给定截面，就只有一个截面直径，而对于扁平导电线的给定截面，所考虑的圆形则存在很大的几何差异，实际上，禁止在生产厂家和分销站大量库存这样的导电线。

发明内容

本发明的目的就是要克服这些缺点。

为此目的，由横截面一般为圆形的导电线制造旋转电机用绕组导电线的方法便提出了，其特征在于，该方法包括两个步骤：

—由一供料支座连续抽取圆形导电线，以及

—在导电线上对径向区域施加纵向力，以便使导电线变成纵向扁平形状。

而且圆形导电线上有一电绝缘包壳，正是通过该绝缘包壳把力施加到导电线上。

本发明所推荐的方法优点是，能得到成本降低的有绝缘层的扁平导电线，这个绝缘层，例如是漆质的，形成电绝缘的一层包壳。事实上，在圆形导电线上涂覆绝缘层比在扁平或任何其它截面形状的导电线上要容易和经济得多。

本方法可具有以下一个或多个特征，这些特征可按各种可能的技术组合单独使用。

—在导电线厚度方向上施加所述作用之后，再在导电线的宽度上，在垂直于已形成的扁平面的径向区上施加附加的力，以便形成横截面一般为矩形的导电线。

根据本发明所述方法得到的横截面为矩形的绝缘导电线使得能够很经济地制造带回形线的定子绕组。优点是，这些回形线包括两个分支，这些分支形成导电棒，从而把它们插入定子槽中，这些槽的每一个都能至少接受两个导体。优点在于，按径向对齐的方式将四条分支插入定子的每一槽中，以便得到例如一个六相交流发电机，一般矩形截面的导电线能使槽填满系数最佳化。

—在所述导电线宽度方向上，在所述导线的相对径向区域上施加附加力的同时，在导电线厚度方向上纵向地施加力，以便形成横截面为矩形的导电线，其相邻扁平面(M、M′)之间呈直角。

因此，所得到的导电线有很完好的矩形截面，这就使得充填旋转式电机的定子槽或转子槽的充填系数高。

—施加所述两个力的两个步骤中，每一步骤都使所述导线至少在一对轧辊之间通过；

—导电线截面的长宽比要小于或等于2，在所述加力的两个步骤，在每一步骤都使所述导电线在唯一的一对轧辊之间通过。

本发明还有一目的是，旋转电机的绕组用的导电线的制造设备，所述导线用横截面一般为圆形的导电线制得，其特征在于，上述导电线有绝缘包壳，制造设备至少配备一对轧辊，这对轧辊适合通过上述绝缘包壳在相对的径向区上对导电线共同施加力，以便形成扁平导电线，所述设备还带有使轧辊之间的导电线前进的装置。

有利地，设备至少包括分别安置在沿导电线行进方向的上游和下游的两对轧辊，上游的那对轧辊外周工作面呈凹状。

附图说明

本发明的其他目的，特征和优点通过下述仅作为例子的并参考附图的描述体现出来：

—图1是根据本发明的导电线制造设备示意图；

—图2示出一根据本发明推荐的方法来进行导电线加工成形的一个阶段；

—图3示出一根据本发明推荐的方法来进行导电线加工成形的另一阶段；

—图4示出一个根据本发明推荐的方法来进行导电线加工成形阶段的另一例子；

—图5是一个根据本发明的导电线制造设备的另一实施方案的按导电线行进方向的示意图；

—图6是根据本发明的一交流发电机的示意图，该发电机带有用所制造的导电线绕成的定子；

—图7是图6的定子的透视图，所述导电体元件被拿掉，以便显示定子的槽；

—图8是相线圈接线的例子的示意图；

—图9是一个在图7的定子槽中的根据本发明制造的导电体元件配置的横截面图。

具体实施方式

在图1上示出一种设备，其能制造纵向扁平的导电线，并由总体标记10来指代。

导电线是从一供料管筒12连续抽取的圆形截面导电线开始制造，在供料管筒12中卷绕着导电线。

这样制造的扁平导电线，例如用于制造旋转电机的绕组。

为了制造这种导电线，首先从圆形截面导电线开始，圆形截面导电线包括中央芯线A，它是导电材料制成的，例如以铜为材料，外面覆盖一层绝缘物质E，形成电绝缘的包壳。其优点是这个绝缘包壳是漆质的。

正如在图1所看到的，设备主要有一整套轧辊，这整套轧辊联合在导电线上施力，以便使其成形，还带有使轧辊之间的导电线按照箭头表示的方向前进的装置(图上未表示出来)，这个装置例如可以是马达驱动的滚轮。

在图示的实施例中，所制造的导电线具有矩形的横截面。

因此，要使导电线通过两套轧辊对，即：第一套轧辊对P₁、P₂、P₃和P₄，每对轧辊要适合于在相对的径向区域上对导电线14联合施加纵向力，以便在这些区域形成一般为平行四边形的扁平面；和第二套轧辊对P₁′和P₂′，其轴线垂直于第一套轧辊P₁、P₂、P₃和P₄的轴线，以便形成扁平侧面，所述扁平侧面垂直于第一套轧辊形成的扁平面。

参考图2和图3，对于导电线的某一区段，导电线的成形是按照两个连续阶段进行的，在此过程中，导电线的所述区段先后进入两套轧辊，以便形成相应的扁平面M和M′。

应注意到，为了实现这种成形，作用力直接施加到包绕导线14的漆质层。

因此，最好对每套轧辊使用几对轧辊，使得每对轧辊所施加的碾压力足够小，以便不损坏形成绝缘包壳的漆质层。

特别是，如果成形导电线的横截面的长与宽之比大于2，对每一成形阶段，使用几对轧辊进行加工。

还要注意到，根据要制造的最终产品形状，有可能只使用一套轧辊。

事实上，如果在导电线上制出两径向相对的扁平面较为合适的话，就可使用具有一对或多对轧辊的单套轧辊，其在导电线径向相对的两个区域共同施力，以便形成径向相对的纵向扁平面。

最后参考图4，根据最终导电线的形状，对于每一成形阶段，必须使用从上游到下游串联排列的多对轧辊，考虑到导电线前进的方向，对于上游轧辊，其有工作表面，也就是说通过这个表面对导电线施加力的表面，应该是凹状的，而下游轧辊，其工作表面是平的。

这样就大大减小对绝缘漆质层施加的应力水平。

图5表示由圆形截面的导电线加工成矩形截面的导电线的制造设备的另一实施方案。在图5情况中，最终矩形通过配置下述两对轧辊即可得到，对于这两对轧辊，例如根据图1为P₁、P₁′，其旋转轴线是相互垂直的，使得两轴线在同一平面中转动，该平面垂直于导电线前进的方向，也就是说，在厚度方向和宽度方向上同时施力。轧辊P₁在厚度上实现碾平的作用，所述轧辊P₁由马达驱动旋转，使导电线在制造过程中前进。另一方面轧辊P₁′在宽度上实现碾平变形，其没有电机驱动。在图5实施方案所描述的设备的优点是，它能由带绝缘包壳的圆形导电线制造出矩形截面的导电线。其扁平面M和M′形成直角。这直角是通过下述方法得到的，即轧辊对同时作用在四个平面上，从而形成扁平面M，M′，进而避免了导电线的任何扭曲，而在第一套轧辊P₁、P₂、P₃和P₄完成大宽度扁平面加工之后再由第二套轧辊P₁′、P₂′加工侧面扁平导电线的情况下，导电线有所扭曲。这种实施方案还有一优点，那就是提供一种很紧凑的导电线制造设备，因为两套轧辊P₁、P₂和P₁′、P₂′的轴线是在同一平面里。

轧辊P₁按至少等于导电线厚度的一间距轴向地位于导电线的两侧，而轧辊P₁′则位于两轧辊P₁之间。

一般而言，关于轧辊直径，最好给定所述的作用在厚度方向的轧辊P₁、P₂……的直径至少等于碾平过的导电线厚度的60倍，而轧辊P₁′、P₂′……即作用在宽度方向上的轧辊直径应大于碾平过的导电线宽度的30倍。使用大直径的轧辊有好处，因为它可以减少轧辊的旋转速度，从而达到生热较少，并减少磨损。事实上，所施加的力分散到较大的平面上。另一优点是导电线变形是渐进的，因而对于漆质包层的作用就不那么剧烈了。

其优点在于，本发明应用于机动车辆的交流发电机或交流发电机-启动器，其包括一定子，一配置在定子内部的带N对磁极的凸极转子(rotoràgriffes)，所述转子带有一个励磁绕组，所述绕组配有一输入线和一输出线，所述定子包括一个圆筒壳体，多相电路的每一相是由多个导电体元件构成，所述导电体元件沿着定子周围在一输入端和一输出端之间串联安置，所述圆筒壳体在其内部径向面上包括径向槽，所述槽至少容纳四个相导电体元件，这些导电体元件在径向方向上并列地安置在槽里，以便至少形成四个导电体元件层，每个导电体元件都呈回形针状，其在两个槽中延伸，并包括：第一分支，所述第一分支安置在槽中预定的层中；和第二分支，其安置在另一槽预定的层中，并且在两个分支之间，在定子壳体轴向一侧，在外周方向中形成一个U形头部，而在壳体的另一侧，一个导电体元件分支的一个自由端电连接到另一导电体元件的一分支的一个自由端，一半的导电体元件通过它们的第一分支插入一个槽中，而第二分支分别插入另一同样的槽中，从而在这两个槽之间每个形成上述U形。

作为例证，图6示出一台机动车辆用交流发电机的一般结构。交流发电机，从图6上的从左到右，即从前到后，带有一个驱动皮带轮21，该皮带轮联接在轴22的前端部，其后端部带有集电环(无标号)该集电环属于集电器23。轴22的轴线就是这台发电机旋转的轴线。

轴22的中央固定地带有转子24，转子配有励磁绕组25，该绕组的端头联接到集电环23上。此处转子24是Lvndell型凸极转子，因此带有前后两个磁极轮26、27，每个磁极轮分别带有前风扇28和后风扇29。每个磁极轮26、27都带有垂直于轴22轴线的一个轮盘，在轮盘的外周安设轴向排列的齿。齿呈梯形，齿上有斜棱。一个磁极轮的齿指向另一磁极轮，并且相对于这另一磁极轮的齿有角偏移。当绕组25被激励时，转子24被磁化，这样它就确定了磁极，每个磁极轮此时分别带有N个北极和N个南极，这些磁极是由磁极轮上的齿构成。

调整器与一个电流整流装置31连接，例如像二极管桥式整流装置(在图6其中二个能看到)而桥式电路整流装置连接到配在线圈上的相输出端，所述线圈是交流发电机定子32上带的。

这些电风扇28、29分别安设在前支座33和后支座34附近。支座33、34上有钻孔，当风扇28、29—转子24—轴22的整体被皮带轮带动旋转时，通过风扇28、29给发电机内部送风，而皮带轮21通过传动机构联接到机动车辆的发动机上，传动机构至少包括一条皮带连接到皮带轮21上。这种通风能够冷却定子32的绕组和线圈25以及电刷架30及其发生器和整流装置31。在图6上用箭头表示通过支座33，34和发电机内部的不同孔的冷却流体—此处为空气—所遵循的流动路线。

整流装置31，电刷架30以及孔保护罩(无标号)都固定在支座34上，所以后风扇29要比前风扇功率大。人所共知，支座33、34是相互联接在一起的，这里借助于螺杆或各种拉紧螺栓(埋头的)，以便形成一个壳体或座架，以便于安装在车辆的一个固定部分。

在每个支座33、34的中央都有一滚珠轴承35、36，以便支撑旋转轴2的前后端进行旋转，轴2穿过支座33、34以便带有皮带轮21和集电环23。

图7和图8表示一个定子32，包括轴线为X-X的圆筒体38和两个系列的三相绕组，这两个系列的三相绕组的电偏移为30°，并从整流装置一侧看表现为一个六相绕组。六相应理解为二个系列电偏移为30°的三相绕组，每一个三相绕组都绕成具有一独立的中性点的星形。

每一相p1到p6各自都由多个导电体元件40形成，导电体元件沿着定子32的周围，在输入端(分别从E1到E6)和输出端(分别从S1到S6)进行串联联接，如图9所示的，以便形成至少每个径向槽一个相线圈。

因此，如图9所示，圆筒体38也称为定子包，在其径向内表面上包括径向沟槽L，所述沟槽至少容纳四个相导电体元件40。这些导电体元件40在槽L中以径向并列放置，以便至少形成四层导电体C1到C4，按照逐渐远离圆筒体径向内表面的顺序排放，如图9所示的一槽四个导电体元件的情况。

优点在于，导电体元件C1到C4是根据本发明所描述的方法制造的，因此，导电体元件C1到C4主要为矩形截面形状，是从供料支座12连续抽取的圆形截面导电线，并在径向相对的区域上，在导电线厚度的方向里对导电线施加纵向力，以便形成导电线的纵向扁平面M，圆形导电线有一电绝缘包壳，通过该绝缘包壳将力加在导电线上。然后，在施加上述力阶段之后或者同时，再在导电线的垂直于已形成的扁平面相对的径向区域，在导电线的宽度方向上施加附加的力，以便形成横截面基本是矩形的导电线。

Claims (13)

1.一种导电线的制造方法，所述导电线用于旋转式电机的绕组，其最初用一种横截面为圆形的导电线(14)制成，其特征在于，所述方法包括两个步骤：

—由一供料支座(12)连续抽取所述圆形导电线，以及

—在相对的径向区域上对所述导电线纵向地施加力，以便在所述导电线上形成纵向扁平面(M，M′)；

而且所述圆形导电线(14)配有一电绝缘包壳，通过所述绝缘包壳将作用力施加在所述导电线上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述导电线厚度方向上施加所述作用力的步骤之后，在垂直于已形成的扁平面的相对径向区域上，在所述导电线的宽度方向上施加附加力，以便形成横截面一般为矩形的导电线。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述导电线宽度方向上，在所述导电线的相对径向区域上施加附加力的同时，在所述导电线厚度方向上纵向地施加力，以便形成矩形横截面的导电线，相邻的扁平面(M，M′)呈直角。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在施加所述力的步骤中，每个步骤都使所述导电线在至少一对轧辊(P1，P2，P3，P4；P1′、P2′)之间通过。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述导电线的截面的长宽比应小于或等于2，在所述导电线的厚度和宽度方向上施加力的步骤中，每个步骤都使所述导电线只在一对轧辊中通过。

6.一种制造设备，其用于制造旋转式电机的绕组用的导电线，所述导电线最初用圆形截面的导电线制成，其特征在于，所述导电线带有一绝缘包壳(E)，所述设备至少带有一对轧辊(p1，p2，p3，p4；p1′，p2′)所述轧辊对通过所述绝缘包壳(E)在相对的径向区域上共同对所述的导电线施加力，以便在所述导电线上形成扁平面，所述设备还带有使所述导电线在所述轧辊对之间行进的装置。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备包括至少两对轧辊(P1，P2，P3，P4；P1′，P2′)，所述轧辊对按所述导线行进的方向分别安置在上游和下游处，所述上游轧辊对包括一个凹形工作外表面。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备至少有两对轧辊(P1，P2，P3，P4；P1′，P2′)，所述轧辊对的旋转轴线相互垂直，这种布置使得其旋转轴线都在垂直于所述导电线行进方向的同一平面中。

9.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述的作用在所述导电线宽度方向上的轧辊对(P1′P2′)位于所述的在所述导电线厚度方向上作用的轧辊对(P1，P2)之间。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述扁平导电线厚度方向上作用的轧辊(P1，P2，P3，P4)直径大于所述扁平导电线厚度的60倍。

11.根据权利要求6所述方法，其特征在于，在所述扁平导电线宽度方向上作用的轧辊(P1′，P2′，P3′，P4′)的直径大于所述扁平导电线宽度的30倍。

12.根据权利要求6所述设备，其特征在于，在所述扁平导电线厚度方向上作用的轧辊(P1，P2，P3，P4)是由电机驱动的，用于在制造加工过程中使所述导电线前行。

13.机动车辆用的交流发电机，其包括一个定子(32)，一个带N对磁极的凸极转子(24)，这N对磁极都配置在所述定子(32)的内部，并带有一个励磁绕组(25)，所述定子(32)包括一圆筒体(38)，每相都由多个导电体元件(40)形成的多个相沿着所述定子外围，安装在输入端(E)和输出端(S)之间，所述圆筒体(38)在其径向内表面上包括径向槽(L)，在所述槽中至少容纳两个相导电体元件(40)，所述导电体元件在所述槽中在径向方向上并列，以便形成至少两层矩形横截面的导电体元件，每个导电体元件(40)具有在两个槽之间伸展的回形针式的形状，其特征在于，所述横截面基本为矩形的导电体元件是根据权利要求1到5中任一项所述方法来获得的。

Images