线圈架和线圈系统的制作方法

线圈架和线圈系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了线圈架和线圈系统。为了解决现有技术中的正循环线圈难以缠绕，并且在交叉部位存在显著凸出的问题，本实用新型提供的一种线圈架，该线圈架具有第一侧壁，该第一侧壁相对于相对的第二侧壁间隔，其中形成在该侧壁之间的腔容纳用来形成线圈的多圈导线。块体被固定在相对的第一侧壁和第二侧壁之间并且其外周壁表面从第一侧壁表面向内向着相对的第二侧壁表面成锥形以便优选地接纳和定位形成线圈的导线的圈。该线圈架为线圈提供受限制的交叉部位，导致该线圈内的所有点处的最佳导线填充。
【专利说明】线圈架和线圈系统

【技术领域】
[0001] 本实用新型总体上涉及线圈架和线圈系统，具体涉及多圈电线圈，并且特别涉及 用于高性能马达、致动器和天线应用（其中使用盘绕的导线束）的线圈，并且涉及希望最大 线圈密度的装置。

【背景技术】
[0002] 存在多年以来已经出现的许多马达设计。特别感兴趣的是，一种类型的马达，该马 达的定子存在于马达结构的外部并且转子存在于马达结构的内部。由于运动元件在内部并 且静止部件(定子）在外部，有时候这称为"内部动子"。
[0003] 在大多数马达中，电流承载导体由铜制成，因此贯穿本公开，词"铜"和"铜的圈"用 于描述线圈的组成。然而，这不应当被看作限制，这是由于一些马达使用铝或甚至银导线来 承载电流。此外，应当理解，马达中使用的导线被绝缘，使得后续圈不与线圈的其余圈短路， 并且每一个圈不短路到该圈放置在其中的狭槽。在大多数情况中，使用铜磁体导线，该铜磁 体导线通过清漆被绝缘，但该绝缘可以是防止电接触的任何东西，诸如布或者甚至氧化物。
[0004] 在马达设计中有一个称为"马达常数"的数值，该数值用字母KM指定。马达常数 是与扭矩的产生期间耗散的功率（即，热）相比产生的扭矩的量的度量。KM被表达为扭矩/ 瓦的平方根，但也可以通过将扭矩常数（KT)除以线圈电阻的平方根被获得。在所有马达和 致动器中，你可以配合到给定区域中的铜越多，KM将越大，并且因此，在高性能马达中，总是 希望最大化被放置到缠绕区域中的铜的量。
[0005] 在高性能马达中，也希望有效地移除由绕组产生的任何热。巧合的是，你实现它的 方法也是通过最大化被放置到缠绕区域中的铜的量。
[0006] 铜具有任何材料的几乎最高的热传导性，并且因此，当铜的圈被放置成彼此靠近 时，这些圈可以共享该热并且也有助于将该热耗散到定子材料。位于圈之间的除了铜外的 材料(诸如空气或绝缘材料）将大大减小马达的热容量。
[0007] 典型的线圈通常以螺旋状方式被缠绕，在最内半径开始，并且并排布置导线的圈 (例如，从左到右)。并排布置的圈的数量确定线圈的"厚度"。线圈可以具有多于一个层，在 这种情况下，一旦所有的圈被并排布置用于第一层，在圈被并排布置在下一个层上时这个 方向必须反向(例如从右到左)。另外的层确定线圈的"宽度"。
[0008] 典型的是，线圈要缠绕确定其内部形状的物体。内部形状(S卩，线圈的内部半径)可 以是圆的、正方形的、卵形的或实际上任何凸出形状。被线圈缠绕的物体可以具有"侧壁"， 该侧壁确定线圈的厚度，并且有助于在缠绕过程期间保持线圈。被线圈缠绕的物体通常称 为"线轴"或"线圈架"。贯穿本文献的其余部分，我们将它称为线圈架。
[0009] -旦线圈缠绕线圈架，线圈及其线圈架可以形成单个组件，该单个组件保持在一 起持续它们的其余寿命。例如，常见的是，线圈缠绕塑料线圈架(线轴)，并且随后叠片插在 这个线圈/线圈架组件周围以产生变压器。在这种情况中，显然的是，线圈及其线圈架在缠 绕过程之后保持在一起。
[0010] 在其它线圈中，一旦线圈被缠绕就移除线圈架。这最通常在称为"自支撑线圈"的 部件中被实现。为了使"自支撑线圈"保持其形状，必须在缠绕过程之后或者甚至在该过程 期间使用粘合剂，在该领域中已知使用称为"可粘结导线"的特殊种类的磁体导线，该磁体 导线具有作为导线的一部分的粘合层。一旦自支撑线圈缠绕在线圈架上，就通过热或通过 溶剂或热和溶剂激活粘结层。
[0011] 在线圈缠绕领域中，存在称为"套接"的术语，该术语指的是导线的各个圈相对彼 此布置的方式。熟知的是，当使用圆的导线(最常见的类型)来产生线圈时，当每一层上的线 圈正好彼此紧接地缠绕，并且后续层上的圈缠绕在由先前缠绕的层的圈产生的凹槽中时， 产生理想的套接。图1示出一个这种结构，其中数字标识导线的单个圈。
[0012] 如将在本公开中在下面进一步描述的，导线的圈布置成列C和排R(或"层")，并且 在使用圆的导线并且具有基本上完美的套接的线圈中，从层到层，该列移位半个导线直径。 因为这种列移位，两层导线将占据小于两个导线直径的空间，在层正好在彼此顶上的情况 下，会出现这种情况。图1中的图像示出圆的导线的"完美套接"，并且它导致最大量的铜被 放置到给定区域中。这是理想的并且高度希望的，因为这种线圈将具有最低的电阻并且也 具有最低的热阻，这是由于导线的每一圈可以与多达六个周围圈接触，导致产生的任何热 的最佳共享。图1A示出如何可以布置典型线圈上的圈。本实用新型的教导注意到六个周 围圈形成六边形的形状，其中圈的六边形性质通过阴影被示出，并且将在本公开中在下面 被更详细地描述。
[0013] 继续参考图1A，可以看到该图的底部上的圈并排布置成列。由于在该图中存在六 个圈，该厚度T简单地等于六个导线直径。在另外的层被添加到该线圈时，它们将在宽度W 上添加0. 866倍导线直径到该线圈。
[0014] 参考图1A示出的线圈可以使用线圈架被制造，该线圈架的侧壁被设置为第一层 上的整数圈。当这被完成时，下一层上的圈的数量将比第一层小1 (在这个图示中为五个 圈)，之后是与第一层具有相同数量的圈的层，随着圈被添加，以此类推。
[0015] 存在另一种可能性，该可能性是添加一半导线直径到用于侧壁距离的整数。在这 种情况中，每一个后续层上的圈的数量将如参考图1B示出的。
[0016] 通过说明性例子，圈的六边形布置在两种情况中清楚可见，并且通过遮蔽该圈的 一些被凸显。
[0017] 继续参考图1A和1B，可以看到顶层FT和底层FB是相对"平的"，而如这里描述的 线圈的左侧和右侧显现"锯齿状"，这是由于在线圈的左侧和右侧上的空的半圈导线。
[0018] 存在另一种可能方式来布置导致相反情况的导线的圈，其中左和右侧形成相对 "平的"表面，并且由于空的半圈区域，顶侧和底侧显得略微"锯齿状"。这参考图1C被示出。 例如，对于薄的线圈和必须从线圈的左侧和右侧移除热的线圈，圈的这种布置可能是希望 的。不幸的是，使用常规缠绕技术不容易产生这种类型的线圈。在典型的缠绕过程期间，在 以常规螺旋状方式缠绕线圈时，将导线的圈从左到右放置在一个层上，之后从右到左放置 在下一个层上，使得实际上难以布置左到右圈以向上和向下错开。因此，常规线圈缠绕过程 在这一点上受限制。
[0019] 当再次看其中存在六边形图案HP的布置导线的圈的两种可能方式时，将观察到， 存在圈的和六边形的不变角关系。对于其圈被布置成导致相对"平的"底部和顶部的上述 常规线圈，这种关系将该角度置于相对于侧壁的150度，如参考图ID示出的。
[0020] 通过对于其圈被布置成导致相对"平的"左侧和右侧的上述替代线圈的另外教导， 这种关系将该角度置于相对于侧壁的120度，如参考图1E示出的。
[0021] 至于上面的图示，线圈架通常具有平的"底部"。即，线圈的最内半径上的所有的圈 被布置在相同的轴线上并且在相同的半径处。因为这个，如果希望产生自支撑线圈，则在缠 绕过程完成之后可能难以移除线圈架。在导线的圈和层积聚时，来自每一个圈的向内的力 向内压在线圈架的内部上，基本上抓紧它。释放剂可以用于帮助从线圈架移除线圈，但将仍 然更希望的是，线圈变得更容易与线圈架分离。
[0022] 虽然上述图通过例子的方式示出线圈的一部分的剖视图，但围绕线圈的整个周边 不能一直维持套接程度。原因是，每一层上的圈形成的凹槽基本上为二维凹槽。在围绕周 边的一个部位或另一部位，每一层的圈迟早必须"交叉"先前层的圈。
[0023] 在圈交叉的部位，在减小两个层所需的空间方面，不再存在空间优势。在交叉部 位，所需的空间精确地等于两个导线直径。同样，在交叉部位也不再存在相同程度的热传导 性，这是由于接触面积减小（因为一个圈与另一圈接触的位置的数量减小)。
[0024] 在最优选的情况中，所有交叉部位可以被限制到线圈的缠绕周边中的单个部位。 当以典型的螺旋状方式缠绕线圈(其中第一圈位于线圈的最内半径并且最后一圈位于最外 半径）时，这种类型的线圈缠绕技术称为"正循环缠绕"。
[0025] 正循环缠绕的线圈典型地是罕见的，实际上因为制造它们的机器是非常专用的， 并且因为这种线圈必须非常缓慢地且精确地被缠绕。然而，对于通用应用，不需要铜填充的 水平和热传导性，并且因此，避免与正循环线圈相关的另外的成本和时间。
[0026] 更加通常的是，线圈是"随机缠绕的"或"爬行缠绕的"，其中交叉部位出现在沿缠 绕周边的随机部位。对于不具有圆的内部，而是具有角度和直的跨越的线圈，与跨越的长度 关联的沿直的跨越的减小的张力将通常允许交叉部位沿这些跨越定位而不是落在弯曲的 角部。这是为什么在开始时具有有角的或非圆形的内部的线圈将通常缠绕成具有更圆的外 部。
[0027] 由于许多交叉部位将沿长的跨越定位，我们有效地以在其它交叉部位的顶上的交 叉部位结束，直到整个外部是圆的，在这一点上，张力沿整个周边均匀地分布。此后，交叉部 位的随机分布将保持线圈外部呈圆形，如参考图2示出的。
[0028] 存在常规线圈缠绕以及正循环缠绕的线圈的另一缺点。两种类型都在线圈的最内 半径开始它们的缠绕过程，并且随着线圈的每一层被添加，基本上向外形成螺旋。因此，线 圈的引导导线的一个存在于线圈的内部并且另一个线圈的引导导线存在于外部。在两个引 导导线需要在线圈的外半径被连接的情况下，引导导线的两个分离的部位可能是不利的， 这是因为，为了使内部导线达到外周边，它将需要沿线圈的侧壁被引出，实际上添加另一导 线直径到线圈的厚度。
[0029] 对于使用开槽定子的马达，线圈最通常是"跑道形的"，线圈的长的部分被包含在 狭槽内，并且转向区域被折叠在狭槽的外部上。这些转向区域被称为"端部圈ET"，如参考 图3示出的。
[0030] 当产生要被放置到狭槽中的线圈时，可以以数种不同方式产生该线圈。在低性能 马达和致动器中，线圈最通常是"爬行缠绕的"。如上所述，对于"爬行缠绕的"线圈，从列到 列交叉的圈将位于绕缠绕周边的随机部位。因为这个，在线圈内将存在填充有除了铜外的 材料(诸如空气或绝缘材料）的许多区域，这些区域将存在于圈彼此交叉的区域中。随机化 的交叉部位将要求线圈更加宽，因此减少放置到狭槽中的铜的量，并且由于线圈内的随机 空气部位，也减小线圈的热容量。
[0031] 如上所述，通过将交叉部位限制到缠绕周边的仅仅单个区域，正循环缠绕线圈，具 有受限制的交叉部位的线圈，可以试图用于最大化线圈内的铜的量。然而，虽然交叉部位可 以位于仅仅单个位置，线圈的宽度将倾向于在交叉点存在的区域凸出，如参考图4示出的。
[0032] 如继续参考图4示出的，所有的圈绕该线圈的周边一直完美地套接，除了在这个 图示中的左/底侧，所有的交叉部位存在于该左/底侧。这清楚地展示，在交叉部位CAA，线 圈必须向外凸出（因此线圈的宽度必须增加)，这是因为在导线彼此交叉的情况下，不存在 空间优势。清楚地观察到，该线圈开始于最内半径，并且形成终止于外部的向外螺旋。
[0033] 因为向外凸出，这使马达的外直径有必要制成足够大以容纳凸出的线圈区域。
[0034] 存在正循环线圈的另一缺点。由于交叉部位实际上包含许多空气（由于圈之间的 间隔)，热传导性和热共享在线圈的交叉区域中显著减小。对于高性能马达，这可以造成远 远低于该线圈的其余部分的性能极限。
[0035] 例如，对于可以使用具有仅仅两列的线圈的马达、致动器或其它装置，可以使用另 一类型的线圈缠绕技术(诸如，在关于多圈线圈结构和缠绕该多圈线圈结构的方法的授予 Tingley，III的美国专利No. 5, 237, 165中被描述)，其中这种类型的线圈以并排的方式布 置圈SSW，并且同时将两个线圈都缠绕在线圈架上。由于线圈的左半部和右半部同时被缠 绕，对于左和右侧上的圈1，圈号分别被标识为1L和1R ;对于左和右侧上的圈2,圈号分别 被标识为2L和2R，等等。在这种构造中，由于双螺旋方法，该缠绕在许多点交叉，并且因为 这个，线圈的总宽度等于两个导线直径。这导致如参考图5示出的线圈填充。虽然这种类 型的线圈将没有向外凸出的任何区域(诸如在图4的正循环线圈中见到的向外凸出区域)， 但缺点是，通过并排缠绕，在线圈内存在不希望的量的空气。
[0036] 图6示出以并排方式缠绕的两列的线圈SSW和正循环两列的线圈0CW之间的对 t匕。如示出的，两列的线圈是单个导线直径的两倍宽，但正循环缠绕的线圈是单个导线直径 的1.866倍宽。该厚度差看起来差异不是很大，但对于并排线圈，你可以见到未填充有铜 的大的正方形形状的区域(与正循环缠绕的情况中的小的三角形形状的区域对比)。显然的 是，并排类型的线圈需要较大空间。
[0037] 正循环技术绝对需要第一层圈（或相对薄的线圈的前几层）被完美地放置，因此产 生用于后面的层的凹槽。而且，必须非常小心地管理完成一圈并且下一圈开始的点，以帮助 引导后面的层的交叉部位。
[0038] 因此，为了帮助正循环缠绕过程，需要新的类型的线圈架，该线圈架有助于确定线 圈的前几层的希望部位，并且有助于管理交叉部位。此外，对于在缠绕之后与线圈分离的线 圈架(例如，用来产生自支撑线圈)，希望该线圈架容易与线圈分离，如将针对根据本实用新 型的教导的这里描述的实施例示出的。
[0039] 重述一个问题：正循环线圈典型地难以缠绕，但它们允许几乎围绕缠绕周边的最 大铜密度，除了在线圈显著向外凸出的交叉部位。并排线圈在线圈周围没有线圈向外凸出 的任何地方，但在围绕线圈的所有点存在减小的铜密度，和最小化的导线一导线接触，而该 接触又最小化线圈内的热传导性和热共享。并且最后，爬行缠绕的线圈不能用于非常高性 能的应用。
[0040] 需要一种新的类型的线圈，该线圈比典型正循环线圈容易缠绕，并且允许正循环 线圈的高的铜填充密度，而在交叉部位没有与线圈相关的显著凸出。 实用新型内容
[0041] 在记住前述内容的情况下，本实用新型的教导提供装置和方法，该装置和方法满 足用来提供希望的线圈的工业中的需要。本实用新型的一个实施例包括线圈架，该线圈架 没有用于线圈的"平底"部分，而是具有相对于侧壁成角度的底表面（即，成角度的内半径)。 通过非限制性例子，可以通过圆锥形特征产生这种成角度的底部。
[0042] 一个实施例可以包括线圈架，该线圈架包括：第一侧壁，该第一侧壁相对于相对的 第二侧壁间隔开，其中腔形成在该第一侧壁和第二侧壁之间并且尺寸被设计成用来接收用 来在其中形成线圈的导线的多个圈；和块体，该块体被固定在相对的第一侧壁和第二侧壁 之间，其中该块体的外周壁表面从第一侧壁表面向内向着相对的第二侧壁表面成锥形。 [0043] 优选地，在相对的所述第一侧壁和第二侧壁之间的腔之间包括较大间隔区域，其 中所述较大间隔区域足以容纳形成在所述腔内的线圈的交叉部分。
[0044] 优选地，在接近所述块体的端部部分的所述第一侧壁和第二侧壁的至少之一内形 成有狭槽，所述狭槽促成相对的所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的所述较大间隔区域。
[0045] 优选地，锥形的所述块体包括120度和150度的至少之一的锥角。
[0046] 优选地，所述块体与所述第一侧壁成一体地形成。
[0047] 优选地，所述第一侧壁和第二侧壁分别形成在第一板和第二板的相对的表面内。
[0048] 优选地，所述块体与所述第一板成一体地形成。
[0049] 优选地，所述块体包括沿所述第一板和所述第二板的长轴线对齐的长形块体。
[0050] 优选地，所述线圈架还包括在将所述块体定中心在所述第一板和所述第二板之间 时用来将所述第一板固定到所述第二板的固定装置。
[0051] 优选地，所述固定装置包括将所述第一板固定到所述第二板的螺栓。
[0052] 根据本发明的另一方面，提供一种线圈架，所述线圈架包括：具有第一侧壁的第一 板；具有第二侧壁的第二板；和块体，所述块体布置在所述第一板和第二板的外周内并且 布置在所述第一板和第二板之间，以便确定相对的第一侧壁和第二侧壁之间的空间，其中， 从相对的所述第一侧壁和所述第二侧壁延伸的所述块体的外周壁表面从所述第一侧壁向 着所述相对的第二侧壁向内成锥形，并且其中所述相对的第一板和第二板以及块体彼此固 定地紧固。
[0053] 优选地，所述第一板和第二板包括长形板并且所述块体沿所述长形板的长轴线被 居中固定。
[0054] 优选地，所述块体与所述第一板成一体地形成。
[0055] 优选地，除了形成在相对的所述第一侧壁和第二侧壁之间、足以容纳形成在相对 的所述第一侧壁和第二侧壁之间的线圈的交叉部分的至少一个较大间隔区域以外，相对的 所述第一侧壁和第二侧壁之间的间隔是均匀的。
[0056] 根据本发明的另一方面，提供一种线圈系统，所述线圈系统包括：线圈架，所述线 圈架具有第一侧壁，所述第一侧壁相对于相对的第二侧壁间隔开，其中在所述第一侧壁和 所述第二侧壁之间形成腔并且所述腔的尺寸被设计用来接纳多个导线圈以便在所述腔中 接纳线圈；块体，所述块体被固定在所述相对的第一侧壁和第二侧壁之间，其中，所述块体 的外周壁表面从所述第一侧壁的表面向内向着所述相对的第二侧壁成锥形；所述线圈系统 还包括形成在所述腔内的由单股导线形成的线圈，其中该股导线围绕所述块体的一个锥形 端部部分缠绕，而使该股导线的第一端部和第二端部在所述一个锥形端部部分的相对侧上 延伸并且被偏压抵靠在锥形的所述块体的一个端部上，其中该股导线的所述第一端部向着 所述块体相对端部缠绕以将该股导线的所述第一端部布置在所述块体的最内锥形部分上 以便形成所述线圈的第一圈，其中，该股导线的所述第二端部与所述第一端部沿相反方向 缠绕，形成到所述块体的相对端部的一整圈，以便形成所述线圈的第二圈和第一层，其中该 股导线的所述第一端部在所述块体的相对端部附近与该股导线的所述第二端部交叉，并且 其中该股导线的所述第一端部和第二端部以交替的方式缠绕直到为所述线圈提供预先选 定的圈数。
[0057] 优选地，除了在所述块体的相对端部附近形成较大间隔区域以外，形成在所述相 对的第一侧壁和第二侧壁之间的间隔之间的所述腔沿所述块体是均匀的，并且其中该股导 线仅在所述较大间隔区域内彼此交叉。
[0058] 优选地，在所述第一端部和第二端部在所述线圈架的共同端部离开所述线圈架的 情况下，所述缠绕终止。
[0059] 优选地，所述块体具有接纳该股导线的150度锥形表面，并且其中所述线圈具有 基本上锯齿状的侧部。
[0060] 优选地，所述块体具有接纳该股导线的120度锥形表面，并且其中所述线圈具有 基本上光滑的侧部。
[0061] 根据本发明的另一方面，提供一种线圈系统，所述线圈系统包括：线圈架，所述线 圈架具有第一侧壁，所述第一侧壁相对于相对的第二侧壁间隔开，并且所述线圈架具有固 定在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的块体，其中，所述块体的外周从所述第一侧壁向 着所述相对的第二壁向内成锥形；所述线圈系统还包括由单股导线形成的线圈，其中该股 导线绕着所述块体的第一端，该股导线的第一端部和第二端部从其向外延伸，其中该股导 线的所述第一端部向着所述块体的第二端部缠绕以将该股导线的所述第一端部布置在所 述块体的最内锥形部分上，其中该股导线的所述第二端部与该股导线的所述第一端部沿相 反方向缠绕并且形成一整圈，形成所述线圈的第一层，其中该股导线的所述第一端部绕所 述块体缠绕过一圈时，在所述块体的第二端部附近，导线的所述第一端部与该股导线的所 述第二端部交叉，并且其中该股导线的所述第一端部和第二端部以交替的方式被缠绕，以 为所述线圈提供预先选定的圈数。
[0062] 优选地，该股导线的所述第一端部和第二端部仅在所述块体的第二端部附近彼此 交叉。
[0063] 优选地，所述第一侧壁和第二侧壁之间的间隔沿所述线圈架是均匀的，并且其中 较大间隔区域形成在所述块体的第二端部附近并且接纳该股线圈的交叉部。
[0064] 优选地，在该股导线的所述第一端部和第二端部在所述块体的第二端部附近离开 所述线圈架的情况下，所述缠绕终止。
[0065] 优选地，所述块体具有接纳该股导线的150度锥形表面，并且其中所述线圈具有 基本上锯齿状的侧部。
[0066] 优选地，所述块体具有接纳该股导线的120度锥形表面，并且其中所述线圈具有 基本上光滑的侧部。
[0067] 本实用新型的一个实施例可以包括正循环性质的线圈，其中交叉部位可以被限制 到缠绕周边的单个区域。因此可以在所有其它点实现最大铜填充。
[0068] 本实用新型的方法方面可以包括使用线圈架形成线圈，该线圈架具有：第一侧壁， 该第一侧壁相对于相对的第二侧壁间隔开，其中腔形成在该第一侧壁和第二侧壁之间并且 尺寸被设计成用来接收用来在其中形成线圈的导线的多个圈；和块体，该块体被固定在相 对的第一侧壁和第二侧壁之间，其中该块体的外周壁表面从其一个端部到相对的端部并且 从第一侧壁表面向内向着相对的第二侧壁表面成锥形，其中该方法包括：提供单股导线； 绕块体的一个锥形端部部分折叠该股导线，同时使该股导线的第一端部和第二端部从该腔 向外延伸；张紧该股导线并且将该股导线偏压抵靠在锥形块体的一个端部上；向着块体相 对端部逆时针缠绕该股导线的第一端部以将该股导线的第一端部布置在块体的最内锥形 部分上以便形成线圈的第一圈；向着块体相对端部顺时针缠绕该股导线的第二端部至少一 圈并且在块体的相对端部附近停止，因此确定线圈的第二圈和线圈的第一层；再绕块体逆 时针缠绕该股导线的第一端部一圈，其中导线的第一端部在块体的相对端部附近交叉该股 导线的第二端部；以交替的逆时针和顺时针方式继续缠绕该股导线的第一端部和第二端部 直到达到预先选定数量的圈。
[0069] 本实用新型的教导非常适合于具有被切割到内径中的狭槽的定子，并且其中这些 狭槽保持电流承载导体的圈。例如，一个实施例可以包括开槽定子。
[0070] 此外，本实用新型的教导提供具有多列导线的希望的线圈缠绕。例如，对于马达和 天线(诸如，用于FRID装置中），具有二列到四列的线圈将是希望的。

【专利附图】

【附图说明】
[0071] 参考附图通过例子的方式描述本实用新型的实施例，其中：
[0072] 图1是套接在线圈中的导线的圈的图解剖视图，其中每一排上的每一圈缠绕成正 好紧接相邻的圈；
[0073] 图1A-1E包括示出各种线圈缠绕构造的线圈的剖视图，和例如由本实用新型的观 察和教导产生的六边形图案；
[0074] 图2示出电线圈的透视图，该电线圈具有基本上矩形的内部形状，但具有圆的外 部形状，该圆的外部形状由缠绕期间形成的交叉图案引起；
[0075] 图3是开槽马达的透视端视图，示出转向区域被折叠在狭槽的外部部分上的线 圈；
[0076] 图4示出已知的线圈，除了在交叉点位于其上的一个端部(左/底侧)外，该线圈的 圈套接在线圈的周边周围，并且在导线彼此交叉之处形成凸出；
[0077] 图5是示出熟知的线圈填充布置的剖视图，其中凸出被消除；
[0078] 图6示出以并排方式和以正循环方式缠绕的两列的线圈之间的对比；
[0079] 图7示出根据本实用新型的教导形成的电线圈；
[0080] 图8示出穿过图7中的线8-8截取的一个正循环线圈剖视图，其中两个列偏移半 个导线直径；
[0081] 图9是根据本实用新型的教导的两件式线圈架的侧视图；
[0082] 图10包括图9的线圈架的第一和第二相对板，由该线圈架形成的线圈和美国一角 硬币的透视图，通过非限制性例子，示出一个实施例的相对尺寸；
[0083] 图10A是在板之间具有较大间隔区域的线圈架的一个端部的局部剖视图；
[0084] 图11示出根据本实用新型的教导的线圈架的替代实施例，其中在左边示出的线 圈架包括形成在顶板和底板中以提供较大间隔区域的狭槽，并且其中在右边示出的线圈架 包括被切割到一个板中的狭槽；
[0085] 图12是布置在线圈架中以准备形成根据本实用新型的教导的线圈的一定长度的 导线的图解图；
[0086] 图12A是已经被缠绕以部分或完全形成根据本实用新型的教导的线圈的图12的 导线的图解图；
[0087] 图12B是一个线圈的分解透视图，该线圈已经形成在线圈架中，并且在将一个板 从线圈架的相对的板分离之后准备从其移除；
[0088] 图13示出使用正循环方法缠绕的图8的线圈，圈号与箭头一起被标识，该箭头示 出每一个下一个导线必须前进以便产生线圈的方向；
[0089] 图14示出使用本实用新型的方法缠绕的图8的线圈，圈号与箭头一起被标识，该 箭头示出每一个导线必须前进以便产生线圈的方向；
[0090] 图15示出使用常规正循环方法缠绕的具有交替的"2-1"列布置的线圈，圈号与箭 头一起被标识，该箭头示出每一个下一个导线必须前进以便产生线圈的方向；
[0091] 图16示出使用本实用新型的方法缠绕的具有交替的"2/1"列布置的线圈，圈号与 箭头一起被标识，该箭头示出每一个导线必须前进以便产生线圈的方向；
[0092] 图17示出使用常规正循环方法缠绕的具有交替的"2/1宽"列布置的另一线圈，圈 号与箭头一起被标识，该箭头示出每一个下一个导线必须前进以便产生线圈的方向；
[0093] 图18示出使用本实用新型的方法缠绕的具有交替的"2/1宽"列布置的另一线圈， 圈号与箭头一起被标识，该箭头示出每一个导线必须前进以便产生线圈的方向；
[0094] 图19示出使用常规正循环方法缠绕的具有交替的"2/2"列布置的线圈，圈号与箭 头一起被标识，该箭头示出每一个下一个导线必须前进以便产生线圈的方向；
[0095] 图20示出使用本实用新型的方法缠绕的具有交替的"2-2"列布置的线圈，圈号与 箭头一起被标识，该箭头示出每一个导线必须前进以便产生线圈的方向；
[0096] 图21示出使用常规正循环方法缠绕的具有交替的"3/2"列布置的线圈，圈号与箭 头一起被标识，该箭头示出每一个下一个导线必须前进以便产生线圈的方向；
[0097] 图22示出使用本实用新型的方法缠绕的具有交替的"3/2"列布置的线圈，圈号与 箭头一起被标识，该箭头示出每一个导线必须前进以便产生线圈的方向；
[0098] 图23示出使用常规正循环方法缠绕的具有交替的"3/3"列布置的线圈，圈号与箭 头一起被标识，该箭头示出每一个下一个导线必须前进以便产生线圈的方向；
[0099] 图24示出使用本实用新型的方法缠绕的具有交替的"3/3"列布置的线圈，圈号与 箭头一起被标识，该箭头示出每一个导线必须前进以便产生线圈的方向；
[0100] 图25示出具有交替的"2/1宽"列布置，但线圈架的壁不足够宽以完全容纳"2/1 宽"线圈所需的宽度的线圈，圈号与箭头一起被标识，该箭头示出每一个下一个导线必须前 进以便产生线圈的方向；
[0101] 图26是使用通过非限制性例子示出的本实用新型的线圈架的一个实施例缠绕的 一个线圈的剖视图；并且
[0102] 图27是用于产生图26的线圈的线圈架的局部图解图，并且示出在其中的图26的 线圈的布置。

【具体实施方式】
[0103] 本申请要求用于多圈电线圈和制造装置和方法的2013年3月8日提交的美国临 时专利申请No. 61/774, 616的优先权，该美国临时专利申请的公开内容特此通过引用整体 并入这里并且被共同拥有。
[0104] 现在将在下面参考附图更完整地描述本实用新型，在附图中通过图示和例子的方 式示出本实用新型的实施例。然而，本实用新型可以以许多形式被实施并且不应当被解释 为限于这里阐述的实施例。更确切地说，提供这些实施例使得本公开将彻底且完整，并且将 完全传达本实用新型的范围到本领域技术人员。
[0105] 在这里通过例子的方式描述的本实用新型的一个实施例包括线圈，该线圈是正循 环性质的，使得交叉部位被限制到缠绕周边的单个区域，并且在所有其它点实现最大铜填 充。与已知结构和方法的区别包括线圈架和相关缠绕方法以及作为结果的线圈。可选的实 施例包括如何实现交叉的区别。
[0106] 如国美专利5237165中描述的并排线圈，单个导线被当作两股导线，其缠绕过程 在中心开始，并且随后向外盘旋。然而，与5237165专利中描述的熟知的线圈不同，该两股 不同时缠绕。替代地，每一股以交替的方式缠绕。为了帮助线圈缠绕，产生线圈架的一个实 施例，该实施例不具有平的底部(线圈内半径)，而是线圈架的内半径是成角度的，这确定前 几个导线圈直到前几层的关系，并且其中所有其它圈和层遵循最初关系。一个作为结果的 线圈例如参考图7被示出，并且在图8中示出线圈架中的该线圈的一部分。
[0107] 继续参考图7和8,线圈架在这里被描述为包括形成侧壁的板。侧壁之间的距离确 定线圈的厚度。对于参考图8示出的具有两列的正循环线圈，线圈架的侧壁之间的距离被 设定为用于形成线圈的单个导线的直径的1.866倍。对于两列的正循环线圈，两列有效地 位移一半导线直径。
[0108] 当如图7和8中示出的线圈那样缠绕线圈时，前几圈的位置(实际上，缠绕周边)是 重要的，并且实际上，对于如图7和8中所示的两列的线圈，第一圈是重要的，因为如果第一 圈的部位被可靠地确定，则所有其它圈将以希望的方式跟随。
[0109] 为了帮助形成前几圈，本实用新型的一个线圈架实施例在内部块体上具有成角度 的部分，该成角度的部分迫使第一圈落到用于线圈缠绕的最佳位置中。这个成角度的特征 可以是光滑的成角度的表面(如这里参考图9示出的光滑的圆锥形表面)，或者它可以是台 阶式成角度的表面。该角度将第一层布置在线圈内的希望部位中。因为这种成角度的特征 的存在，第一圈被迫进入具有最小缠绕周边(基本上为线圈的最内直径）的位置，如再次参 考图8、9和10示出的。
[oho] 对于自支撑线圈，另一个益处是，线圈架的成角度的特征是圆锥形的或者向着可 移除的板向内成锥形(光滑的成角度的表面而不是台阶式表面)。在线圈形成并且其形状通 过粘合剂被保持之后，线圈必须从线圈架被移除。对于具有平的底部的常规线圈架，存在由 缠绕过程的张力引起的许多向内的力。这种力使得难以从线圈架移除线圈。然而，当线圈架 具有成角度的特征时，不存在将它保持到平的底部上的向内的力。因此，容易从线圈架移除 线圈。因为这个，光滑的圆锥形形状是成角度的特征的希望形状，虽然其它形状将起作用， 只要它们迫使前几个导线圈到线圈的最内直径。
[0111] 对于上面描述的并且参考图8示出的两列的线圈（该两列的线圈布置导线圈使得 线圈的左侧和右侧相对平)，成角度的特征可以相对于侧壁具有120度的角度，并且因此，除 了第一圈被迫到最内周边外，第二圈也将骑在圆锥形形状的外周边上。因此，圆锥形形状有 助于确定前两圈（如不出的圈1和圈2)的部位。对于具有不同数量的排和列的线圈，可以 使用不同角度。这在下面被更详细地描述。
[0112] 参考图7、8和9,例如，根据本实用新型的教导的一个线圈架10包括具有第一侧 壁14的第一板12和具有第二侧壁18的第二板16,该第二侧壁与第一侧壁相对以便在其间 形成腔20。块体22布置在第一板和第二板12、16的外周24、26内并且在第一板和第二板 12、16之间以便固定相对的第一侧壁和第二侧壁14、18之间的间距28。这个间距28确定 线圈34的厚度29。虽然不意图是限制，但对于在这里通过例子的方式被制造的线圈，块体 22和板12、16是长形的并且块体通常沿线圈架10的长轴线30被固定。从相对的侧壁14、 18延伸的块体22的外周壁表面32从第一侧壁14向着相对的第二壁18向内成锥形，该实 施例的圆锥形形状在这里通过例子的方式被示出。取决于线圈架10的结构，该锥形可以是 台阶式的，并且当使用可移除块体时可以从第二侧壁到第一侧壁成锥形。对于这里提供的 图示，块体22被描述为具有一个端部22A和相对的端部22B，其中该一个端部（为了方便， 在这里称为顶端部23)贯穿该描述通过非限制性例子在横截面中被示出，如图7的横截面 8-8中给出的。虽然不意图是限制，但较大间隔的区域36 (在这里被示出在线圈架10的底 端部37)为接近相对端部22B的线圈34的交叉部38提供位置，底端部37如这里描述的。 对于在这里通过例子的方式给出的实施例，锥形块体22包括其壁表面32的截头圆锥形形 状，如参考图10示出的。在任何线圈34的制造期间，或者如以后在本公开中通过非限制性 例子描绘的，板12、16刚性地固定到块体22。
[0113] 继续参考图9和10,对于在这里通过例子的方式描述的线圈架10的实施例，块体 22与第一板12成一体地形成。通常，相对的侧壁14、18之间的间隔或间距28,因此线圈厚 度29是沿线圈架10的长度均匀的。为了形成两列的线圈，如上面参考图8描述的，较大间 隔的区域36被设置在提供充分增大的间隔的接近线圈架10的底端部37的相对的侧壁14、 18之间（如参考图10A示出的)，以便容纳形成在相对的侧壁之间的线圈34的交叉部38(如 再次参考图7示出的)。虽然不意图是限制，但本领域技术人员将理解，在这里通过例子的 方式描述的线圈架10用来生产如再次参考图10示出的变化尺寸的线圈34,图10包括在这 里用作尺寸参考的美国一角硬币。
[0114] 例如，线圈架10的一个实施例可以制造成三件式，例如，包括左侧壁（图8的第二 侧壁18)、右侧壁（图8的第一侧壁14)和具有上述圆锥形形状的内部块体22。可选地，如 再次参考图9和10示出的，线圈架10可以制造成两件式，其中形成内周边并且确定成角度 (锥形)的特征的块体22集成到形成侧壁14、18的板12、16的一个中，其中移除相对的板允 许形成的线圈34如上所述被容易地移除。
[0115] 与已知的线圈架不同，对于这里描述的并且通过例子的方式示出的线圈的类型， 一个或两个侧壁可以具有较大间隔（即，较大厚度）的区域，其中侧壁之间的间隔(该间隔确 定线圈的厚度）变得大于图8中示出的两列的线圈所需的1. 866标称厚度。较大间隔的区 域36可以是板12、16中的切出的狭缝36A或者被实施为在侧壁中磨削出的通道36B，如参 考图10A和11示出的。如上面描述的，较大间隔的区域36是交叉部38可以停留在使用本 实用新型的方法缠绕的一些线圈(诸如图7和8的两列的线圈）上的地方。
[0116] 如再次参考图11示出的，图示的左侧上的线圈架10包括顶部和底部机加工的线 圈架，狭槽被切割到顶部和底部侧壁中。右边上的线圈架10在结构上类似，除了狭槽仅仅 被切割到顶部侧壁中。
[0117] 如前面参考图7和8示出的，将有帮助的是，回顾线圈34和线圈架10的元件，并 且细想在这里由附图标记1、2指定的形成的层等等(在图7和8之间是一致的)。通过使用 线圈架10用来缠绕线圈34的方法的例子的方式，并且现在参考图12、12A和12B，以下步骤 可以包括：
[0118] 1.以单股导线40开始，基本上对折该导线，留下两个端点（a，b)，并且折叠区域被 示出为布置在块体22的顶端部23并且以便图示。
[0119] 2.将导线40中的折叠区域覆盖在线圈架块体22上，并且如果可选地包括，则线圈 架10中的较大间隔的区域36处于块体22的底端部37,如图12所示。这个步骤确定线圈 的中心。该线圈将从线圈的中心33向外缠绕。
[0120] 3.使导线（a-b)相对于线圈架块体22张紧以允许折叠的导线被拉到线圈架10中 的成角度的特征的最内直径。导线部分42 (在这里被示出在块体22的左侧上）在前面指 定为"a"的导线的那个部分上使用记号。这有效地确定参考图12A示出的线圈34的第一 圈42。
[0121] 4.获取块体22的右侧（图示中的部位43)上的导线40的"b"端部，围绕线圈架块 体22缠绕(在这里为顺时针)，停止在较大间隔区域36或继续超越以再次到较大间隔区域。 这有效地确定如继续参考图12A示出的线圈34的第二圈44。
[0122] 5.通过非限制性例子的方式，获取导线的相对端部(例如"a"端部）并且绕线圈架 12缠绕一圈，走向相反方向（例如逆时针)，在较大间隔区域36交叉前面缠绕的b部分。注 意，这个股46将自动被迫直接骑在圈1的顶部上并且在圈2的侧部，如参考图14示出的。
[0123] 6.继续交替导线的端部和缠绕方向，有效地重复上面的步骤4和5，直到你已经达 到线圈所希望的圈数。
[0124] 7.如果不使用自粘结导线，则提供粘结处理。如果线圈要在线圈架中被使用，这个 步骤可能是不需要的。
[0125] 8.可选地，如前面描述的并且如参考图12B进一步示出的，线圈34然后可以从线 圈架10被移除。例如，块体顶部23处的圈在这里在图12A中被标识为la、2b、3a和4b。
[0126] 注意，对于具有许多圈的线圈，两个端部(端部"a"和端部"b"）可以缠绕到常规导 线线轴上。然后，在缠绕过程期间，导线将从线轴被输送到线圈架。对于包括根据本实用新 型的教导的缠绕方法的机器，这将特别方便。
[0127] 通过另外的例子并且参考图9、12和12A，方法方面可以被描述用来使用线圈架10 形成线圈34,该线圈架具有第一侧壁14,该第一侧壁相对于相对的第二侧壁18间隔，其中 腔20形成并且尺寸被设计用来容纳形成线圈34的多个导线圈，并且块体22被固定在侧壁 之间，其中块体的外周壁表面32从一个端部22A到其相对的端部22B并且从第一侧壁14 的表面向内向着相对的第二侧壁18成锥形。该方法包括：提供单股导线40 ;绕块体22的 一个锥形端部部分22A折叠该股导线40,同时保留该股导线40的第一和第二端部(如继续 参考图12示出的"a"和"b"）从块体22向外延伸；张紧该股导线40并且将该股导线偏压 抵靠在锥形块体的一个端部22A上；向着块体相对端部22B逆时针缠绕该股导线40的第一 端部"a"以将该股导线40的第一端部"a"布置在块体22的最内锥形部分上，并且因此形 成线圈的圈1 ;向着块体相对端部22B顺时针缠绕该股导线40的第二端部"b"，在块体的相 对端部附近停止，因此确定线圈34的圈2和该线圈的第一层(例如，对于两列的线圈);绕块 体22逆时针缠绕该股导线40的第一端部"a" 一圈，其中在接近块体的相对端部22B的指 定区域，导线的第一端部"a"交叉该股导线40的第二端部"b" ；以交替的逆时针和顺时针 方式继续缠绕该股导线40的第一和第二端部（a，b)，直到达到预先选定的圈数。如现在得 益于本实用新型的教导的本领域技术人员将想到的，起始导线圈可以以该股导线40的顺 时针或逆时针旋转开始，只要第一端部和第二端部转向的顺序是交替的。上述步骤在这里 通过非限制性例子被给出。
[0128] 如果作为结果的线圈意图是自支撑的，则为了在线圈缠绕之后保持线圈的形状， 粘合剂可以施加到线圈外部，或者线圈导线自身可以由"自粘结磁体导线"制成，该线圈导 线的粘结作用由溶剂或由热激活。由上述步骤产生的线圈如再次参考图7示出的。替代地， 如果线圈不意图是自支撑的，则线圈和线圈架可以被维持并且用作单个组件。
[0129] 通过例子的方式并且再次参考图7,注意到完成的线圈34实际上具有正循环线圈 的高的铜填充密度。然而，绕线圈周边39 -直维持宽度35,并且如典型正循环线圈的情况， 没有不希望的凸出。这是因为线圈架10中的上述较大间隔区域36允许从列到列的交叉部 38发生在线圈的预先选定的厚度区域中，而不是宽度区域中（如现有技术线圈的情况)。如 正循环线圈，该交叉部位于缠绕周边中的单个部位。然而，当"较大间隔区域"用于线圈架上 时，交叉将发生在线圈的厚度区域中。因此，对于图8中示出的线圈，存在厚度从标称1. 866 倍单根导线直径增加到2倍(S卩，双倍)单根导线直径的线圈区域。显然，这是马达或致动器 容易容忍的增加。此外，由于绕该线圈一直维持该宽度，并且厚度仅仅在交叉部位中略微增 力口，圈之间的热共享被最大化。此外，由于两根引导导线都位于线圈的外部上，不需要另外 的厚度来容纳引导导线，如常规和正循环缠绕线圈（该线圈在最内半径中开始一根引线并 且以螺旋状方式向外缠绕它们)的情况。缠绕过程也显著较简单，并且因此比典型的正循环 缠绕更合意，这是由于交替线圈的缠绕端部和缠绕方向仅仅使导线的每一圈落到下一个较 小缠绕直径中，该下一个较小缠绕直径由导线的较早圈或由线圈架自身产生。
[0130] 通过另外的例子，图13标识具有正循环缠绕的一个线圈的圈以及从圈到圈的方 向，其中图14示出相同的线圈，但用于使用上述方法产生的线圈。通过图示的方式，图14 指定数字和字母，诸如la、2b、3a、4b等等，其中数字标号代表导线的圈并且字母标号代表 如根据上述方法被缠绕的导线的端部。
[0131] 本实用新型可以用于产生上面通过非限制性例子描述的具有多于两列导线的线 圈，并且实际上，如现在得益于本实用新型的教导的本领域技术人员将清楚的，当具有多于 两列的线圈被制造时，线圈架可以不包括可选的较大间隔区域。通过继续的例子，参考图15 示出线圈的一个实施例，该图示出在形成每一个下一排(层）时导线的列的数量在二和一之 间交替的线圈。由于两个圈用于最内半径上的层，之后是下一层上的单个圈，之后是下一层 上的两个圈，以此类推，因此该线圈在这里称为"2-1线圈"。对于图15中示出的2-1线圈， 常规方法将教导具有平的底部的线圈架，该线圈架的侧壁精确地间隔开两个导线直径。然 后，导线的圈将以螺旋状方式从最内半径缠绕到最外半径，该缠绕以震荡方式从左进行到 右，并且然后回到左，以此类推。
[0132] 相比之下，图16示出根据本实用新型的教导制造的2-1线圈，其中示出包括la、 2b、3a、4b等等的数字和字母。如前面描述的，数字代表导线的圈并且字母代表被缠绕的导 线的端部，如前面参考图12和12A描述的。如上面的方法步骤(步骤1到步骤6)中描述 的，使用单股导线，并且通过将该段导线覆盖在线圈架上而形成第一圈，允许该股导线的中 心形成圈1，并且随后使用该股导线的交替的端部缠绕导线的每一个后续的圈。例如，如果 使用导线的"b"端部顺时针缠绕第二圈，则将使用导线的"a"端部逆时针缠绕第三圈。然 后使用导线的"b"端部顺时针缠绕第四圈，并且然后将使用导线的"a"端部逆时针缠绕第 五圈。由于如上面描述的线圈架具有成角度的特征，它迫使第一圈处于线圈的最内半径，并 且也迫使圈2和4合意地布置以便所有其它圈跟随。如上面描述的，当在线圈已经被缠绕 之后移除线圈时，因为前几圈的成角度的性质，移除是非常容易的。线圈架的成角度的特征 而不是平的内表面允许线圈容易地脱离线圈架。
[0133] 查看图15和图16之间的差别，可以看到，本实用新型的方法教导可以导致对于给 定缠绕宽度具有较少圈的线圈（14对15)，这是因为迫使前几圈进入适当位置，使后续缠绕 容易的线圈架的成角度的性质。然而，较小数量的圈通常在实际应用中容易被容许，并且相 对于较容易的线圈缠绕过程是合意的，并且在交叉区域中具有减小的凸出。
[0134] 通过另外的非限制性例子，图17示出使用常规正循环方法的线圈缠绕。如这里描 述的，这种类型的线圈是"2-1宽线圈"，因为两个圈用于最内半径上的层，之后是下一层上 的单个圈，之后是下一层上的两个圈，等等。这个线圈不同于图15中示出的2-1线圈，因为 第一和第二圈之间的间隔制成较宽（因此宽的间隔指定)，允许圈3落在圈1和2之间，并且 允许所有后续圈彼此堆叠。这种类型的线圈显然允许大得多的铜填充密度并且因此是更 合意的。基于已知的教导，对于已知的正循环线圈，这种类型的线圈相对难以产生，因为圈 1和2之间的过渡必须制成完全跨越整个线圈架侧壁间隔，如圈4和5,圈7和8,等等。因 此，使用正循环技术难以实现最佳铜填充。
[0135] 通过基于本实用新型的教导的对比，图18示出图17的2-1线圈和它如何可以使 用本实用新型的方法教导被缠绕。再次，因为成角度的线圈架，前几圈如希望的那样正确地 落到适当位置中。然而，因为从该股导线的相对端部的后续圈的交替的顺时针、逆时针缠 绕，本实用新型的这种方法使得这种类型的线圈非常容易制造。
[0136] 通过另外的图示，图19示出使用常规的已知的正循环方法的另一种线圈缠绕。这 种类型的线圈在这里称为"2-2线圈"。该缠绕过程类似于图15中示出的线圈，如同典型的 正循环方法的缺点。
[0137] 图20示出使用根据本实用新型的教导的方法如何可以产生2-2线圈。
[0138] 图21示出使用常规正循环方法缠绕的另一线圈。这种类型的线圈在这里被称为 "3-2线圈"。该缠绕过程类似于图15和图19中示出的线圈，如同已知的正循环方法的缺 点。
[0139] 图22示出使用根据本实用新型的教导的方法如何可以产生3-2线圈。
[0140] 图23示出使用常规正循环方法缠绕的另一线圈。这种类型的线圈被称为"3-3线 圈"。该缠绕过程类似于图15和图19和图21中示出的线圈，如同典型正循环方法的缺点。
[0141] 图24示出使用根据本实用新型的教导的方法如何可以产生3-3线圈。
[0142] 图25示出类似于图18的线圈的线圈，但其中在线圈架的壁之间不提供足够的间 隔以完全容纳导线的圈。图25显示，即使线圈架宽度没有被正确设置，本实用新型也将有 效地工作，并且仍然为线圈提供可能的最佳填充。注意，即使这个线圈没有被"完全"填充， 对于试图在固定量的空间中包括一定数量的圈的应用，仍然可能是有利的。
[0143] 再参考图7,例如，注意到使用本实用新型的方法缠绕的所有线圈导致两个引导导 线终止于线圈的最外半径上，而不是如再参考图4示出的，一个引导导线终止于最内半径 上并且另一个引导导线终止于最外半径上。如本领域技术人员将理解的，在许多线圈应用 中，这种特征是合意的。
[0144] 虽然线圈架的成角度的特征已经被示出为具有选定的形状和角度，例如，兴趣是 注意到，用于线圈架上的角度可能需要改变以便获得希望数量的圈和层之间的圈的交替。 图14、图18和图25中示出的线圈例如具有高度的铜填充，并且通过线圈架特征被产生，该 线圈架特征相对于侧壁具有120度的角关系。如上所述，使用120度是因为线圈的左和右侧 是相对平的。相比之下，图16、图20、图22和图24中示出的线圈具有正常程度的铜填充， 通过具有150度的角关系的线圈架特征被产生。如上所述，当希望线圈的左侧和右侧为"锯 齿状"，并且线圈的顶部相对平时，使用150度。
[0145] 如上所述，上述线圈架可以用于帮助产生正循环线圈。再次参考图21，示出已经使 用常规技术缠绕的一个线圈。这不是说，使用常规技术缠绕的线圈相对于线圈结构是现有 技术。对于典型的已知正循环方法，第一层上的圈的位置是关键的，以便保证所有其它圈将 遵循最初图案。此外，这种缠绕过程必须非常缓慢地且小心地进行以保证所有交叉部位被 限制到单个区域。最后，当在已经使用已知技术缠绕线圈之后移除线圈时，因为常规线圈架 的平底性质，这是困难的。
[0146] 现在参考图26,通过又一非限制性例子，示出使用本实用新型的线圈架的一个可 能实施例缠绕的线圈。由于线圈架具有由圆锥形表面产生的成角度的底部，因此前几圈以 及从圈到圈的交叉过渡被相对于侧壁的线圈架的圆锥形性质精确实施。
[0147] 注意，仍然使用左到右并且然后右到左循环性质缠绕线圈，但前六个圈的部位被 成角度的底表面非常精确地控制。因为这个，使用本实用新型可以容易得多地产生正循环 线圈。
[0148] 参考图27,示出用于产生图26中示出的线圈的线圈架，该线圈架的左侧壁、右侧 壁和成角度的底部被示出。此外，通过非限制性例子示出在缠绕过程期间该圈如何配合在 侧壁和成角度的底部内。
[0149] 注意，除了通过常规螺旋状缠绕技术(是正循环的或不是正循环的，并且在线圈架 中具有或没有较大间隔区域）可使用外，在这里通过例子描述的本实用新型的线圈架实施 例可以通过上述交替缠绕技术被使用。通过交替缠绕技术，线圈导线的两个端部被相继地 交替缠绕，一个端部顺时针缠绕，并且另一个端部逆时针缠绕。导线的每一个端部被标识为 "a"或"b"。因此，例如，端部"a"被逆时针缠绕，而端部"b"被顺时针缠绕，如再次参考图 22示出的。如前面参考图7描述的，这种线圈缠绕技术的一个益处是，当线圈被完全缠绕 时，两个端部将留在线圈的外半径上，而对于常规线圈，一个端部处于最内半径并且另一个 处于外半径。
[0150] 注意，本实用新型的线圈架可以被实施为单个件，例如，实施为"线轴"，线圈缠绕 该线轴以形成线圈/线圈架组件，以便用于变压器、马达或其它器具。替代地，如上所述，线 圈架可以被实施成多个件，例如，形成左侧壁的一个件、形成右侧壁的一个件和形成成角度 的底部的一个件(或确定内半径的壁)。同样，可能的是，成角度的底部可以是一个侧壁的组 成部分。如本领域技术人员将理解的，对于缠绕自支撑线圈，多件线圈架特别有用。
[0151] 虽然已经参考在这里通过例子的方式给出的各种选定的实施例描述了本实用新 型，但存在许多变化和修改，根据上述教导，本领域技术人员将容易理解该变化和修改。因 此，应当理解，在本说明书支持的权利要求的范围内，本实用新型可以被实施成不同于如具 体描述的。
【权利要求】
1. 一种线圈架，所述线圈架包括： 第一侧壁，所述第一侧壁相对于相对的第二侧壁间隔开，其中，在所述第一侧壁和所述 第二侧壁之间形成腔，并且所述腔的尺寸被设计用来接纳多个导线圈以便在所述腔中形成 线圈；和 块体，所述块体被固定在相对的第一侧壁和第二侧壁之间， 其特征在于，所述块体的外周壁表面从所述第一侧壁的表面向内向着相对的第二侧壁 的表面成锥形。
2. 根据权利要求1所述的线圈架，其特征在于，在相对的所述第一侧壁和第二侧壁之 间的腔之间包括较大间隔区域，其中所述较大间隔区域足以容纳形成在所述腔内的线圈的 交叉部分。
3. 根据权利要求2所述的线圈架，其特征在于，在接近所述块体的端部部分的所述第 一侧壁和第二侧壁的至少之一内形成有狭槽，所述狭槽促成相对的所述第一侧壁和所述第 二侧壁之间的所述较大间隔区域。
4. 根据权利要求1所述的线圈架，其特征在于，锥形的所述块体包括120度和150度的 至少之一的锥角。
5. 根据权利要求1所述的线圈架，其特征在于，所述块体与所述第一侧壁成一体地形 成。
6. 根据权利要求1所述的线圈架，其特征在于，所述第一侧壁和第二侧壁分别形成在 第一板和第二板的相对的表面内。
7. 根据权利要求6所述的线圈架，其特征在于，所述块体与所述第一板成一体地形成。
8. 根据权利要求7所述的线圈架，其特征在于，所述块体包括沿所述第一板和所述第 二板的长轴线对齐的长形块体。
9. 根据权利要求7所述的线圈架，还包括在将所述块体定中心在所述第一板和所述第 二板之间时用来将所述第一板固定到所述第二板的固定装置。
10. 根据权利要求9所述的线圈架，其特征在于，所述固定装置包括将所述第一板固定 到所述第二板的螺栓。
11. 一种线圈架，所述线圈架包括： 具有第一侧壁的第一板； 具有第二侧壁的第二板；和 块体，所述块体布置在所述第一板和第二板的外周内并且布置在所述第一板和第二板 之间，以便确定相对的第一侧壁和第二侧壁之间的空间， 其特征在于，从相对的所述第一侧壁和所述第二侧壁延伸的所述块体的外周壁表面从 所述第一侧壁向着所述相对的第二侧壁向内成锥形，并且其中所述相对的第一板和第二板 以及块体彼此固定地紧固。
12. 根据权利要求11所述的线圈架，其特征在于，所述第一板和第二板包括长形板并 且所述块体沿所述长形板的长轴线被居中固定。
13. 根据权利要求11所述的线圈架，其特征在于，所述块体与所述第一板成一体地形 成。
14. 根据权利要求11所述的线圈架，其特征在于，除了形成在相对的所述第一侧壁和 第二侧壁之间、足以容纳形成在相对的所述第一侧壁和第二侧壁之间的线圈的交叉部分的 至少一个较大间隔区域以外，相对的所述第一侧壁和第二侧壁之间的间隔是均匀的。
15. -种线圈系统，所述线圈系统包括： 线圈架，所述线圈架具有第一侧壁，所述第一侧壁相对于相对的第二侧壁间隔开，其中 在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间形成腔并且所述腔的尺寸被设计用来接纳多个导线 圈以便在所述腔中接纳线圈； 块体，所述块体被固定在所述相对的第一侧壁和第二侧壁之间， 其特征在于，所述块体的外周壁表面从所述第一侧壁的表面向内向着所述相对的第二 侧壁成锥形； 所述线圈系统还包括形成在所述腔内的由单股导线形成的线圈，其中该股导线围绕所 述块体的一个锥形端部部分缠绕，而使该股导线的第一端部和第二端部在所述一个锥形端 部部分的相对侧上延伸并且被偏压抵靠在锥形的所述块体的一个端部上，其中该股导线的 所述第一端部向着所述块体的相对端部缠绕以将该股导线的所述第一端部布置在所述块 体的最内锥形部分上，以便形成所述线圈的第一圈，其中，该股导线的所述第二端部与所述 第一端部沿相反方向缠绕，形成到所述块体的相对端部的一整圈，以便形成所述线圈的第 二圈和第一层，其中该股导线的所述第一端部在所述块体的相对端部附近与该股导线的所 述第二端部交叉，并且其中该股导线的所述第一端部和第二端部以交替的方式缠绕直到为 所述线圈提供预先选定的圈数。
16. 根据权利要求15所述的线圈系统，其特征在于，除了在所述块体的相对端部附近 形成较大间隔区域以外，形成在所述相对的第一侧壁和第二侧壁之间的间隔之间的所述腔 沿所述块体是均匀的，并且其中该股导线仅在所述较大间隔区域内彼此交叉。
17. 根据权利要求15所述的线圈系统，其特征在于，在所述第一端部和第二端部在所 述线圈架的共同端部离开所述线圈架的情况下，所述缠绕终止。
18. 根据权利要求15所述的线圈系统，其特征在于，所述块体具有接纳该股导线的150 度锥形表面，并且其中所述线圈具有基本上锯齿状的侧部。
19. 根据权利要求15所述的线圈系统，其特征在于，所述块体具有接纳该股导线的120 度锥形表面，并且其中所述线圈具有基本上光滑的侧部。
20. 一种线圈系统，所述线圈系统包括： 线圈架，所述线圈架具有第一侧壁，所述第一侧壁相对于相对的第二侧壁间隔开，并且 所述线圈架具有固定在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的块体， 其特征在于，所述块体的外周从所述第一侧壁向着所述相对的第二壁向内成锥形； 所述线圈系统还包括由单股导线形成的线圈，其中该股导线绕着所述块体的第一端， 该股导线的第一端部和第二端部从其向外延伸，其中该股导线的所述第一端部向着所述块 体的第二端部缠绕以将该股导线的所述第一端部布置在所述块体的最内锥形部分上，其中 该股导线的所述第二端部与该股导线的所述第一端部沿相反方向缠绕并且形成一整圈，形 成所述线圈的第一层，其中该股导线的所述第一端部绕所述块体缠绕过一圈时，在所述块 体的第二端部附近，导线的所述第一端部与该股导线的所述第二端部交叉，并且其中该股 导线的所述第一端部和第二端部以交替的方式被缠绕，以为所述线圈提供预先选定的圈 数。
21. 根据权利要求20所述的线圈系统，其特征在于，该股导线的所述第一端部和第二 端部仅在所述块体的第二端部附近彼此交叉。
22. 根据权利要求21所述的线圈系统，其特征在于，所述第一侧壁和第二侧壁之间的 间隔沿所述线圈架是均匀的，并且其中较大间隔区域形成在所述块体的第二端部附近并且 接纳该股线圈的交叉部。
23. 根据权利要求20所述的线圈系统，其特征在于，在该股导线的所述第一端部和第 二端部在所述块体的第二端部附近离开所述线圈架的情况下，所述缠绕终止。
24. 根据权利要求20所述的线圈系统，其特征在于，所述块体具有接纳该股导线的150 度锥形表面，并且其中所述线圈具有基本上锯齿状的侧部。
25. 根据权利要求20所述的线圈系统，其特征在于，所述块体具有接纳该股导线的120 度锥形表面，并且其中所述线圈具有基本上光滑的侧部。
【文档编号】H01F5/02GK203850083SQ201420102156
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2013年3月8日
【发明者】小威廉·R·本纳 申请人:小威廉·R·本纳