一种线圈绕线方法与流程

本申请为分案申请，原案的发明名称：线圈卷绕装置及线圈绕线方法，申请号：201510359332.3，申请日：2015-06-26。

本发明是关于一种线圈卷绕装置及线圈绕线方法，尤其是一种可提升线圈电感值稳定性的线圈卷绕装置及线圈绕线方法。

背景技术：

在电子、电机领域内，常见有各种不同尺寸、形状的线圈被广泛运用于诸多电子、电机产品中。一般而言，电子、电机产品制造厂所使用的线圈大多由绕线厂提供，绕线厂则依电子、电机产品制造厂对线材的需求，绕制所需尺寸及形状的线圈，以便电子、电机产品制造厂使用。

欲绕制线圈时，如图1a所示，现有的一种线圈卷绕装置是先将一线材的起始端线头91固定于一芯轴a，续于该芯轴a上卷绕线材以构成线圈的卷绕部r，并逐渐增加线圈的轴向高度，以如图1b所示，于线材的起始端线头91与终止端线头92之间形成径向上仅具有单一层线材的线圈。又，为使电子、电机产品的效能提升，使用线圈的电子、电机产品常有高频功率的需求，且一般可选择增加线圈在径向上的线材层数来达成；如图2a所示，由该现有的线圈卷绕装置绕制一具有双层线材的线圈9时，其是依前述步骤在该芯轴a上卷绕出一第一层卷绕部r1后，直接将线材在同一轴向位置上再缠绕一周，续沿着该芯轴a的轴向在该第一层卷绕部r1外卷绕覆盖线材以形成一第二层卷绕部r2。

然而，如图2b所示，前述在径向上具有双层线材的线圈9，其线材的起始端线头91是位于线圈9的最内层，而线材的终止端线头92则位于线圈9的最外层，在此结构下，位于最内层的起始端线头91需被向外拉出方可电连接其他构件，故该起始端线头91会轴向贯穿该线圈9的内部，并由该线圈9的另一端穿出，再由该线圈9的最内层横跨至最外层。如此一来，该线圈9的起始端线头91会在线圈9的端部增加一个线材直径的高度，形同增加了整体线圈9的轴向高度，对于现今电子、电机产品渐趋微小的轻薄化发展形成了限制；此外，由于该线圈9的起始端线头91的走线方向约垂直于该线圈9的各层卷绕部r的走线方向，故磁场方向亦约呈垂直，以致产生漏感或磁力线互抵的情况，导致磁通量导入受到阻碍，进而影响该线圈9运作时的电感值稳定性。

又，请参阅图3，该现有的线圈卷绕装置除可绕制具有双层线材的线圈9之外，还可以依图3中的绕线路径，完成绕制在径向上具有三层以上线材层数的线圈9’，以符合不同使用需求，只是该线圈9’始终具有上述的缺点。

为此，请参照图4a，使用另一种现有的线圈卷绕装置绕制线圈8时，其是先将一线材的中间段固定于一芯轴a，由一内层绕线模块将该线材的一部分卷绕于该芯轴a上，以逐渐增加线圈8的轴向高度，并构成线圈8的第一层卷绕部r1；同时，由一外层绕线模块将该线材的另一部分卷绕于该线圈8的第一层卷绕部r1上，以构成线圈8的第二层卷绕部r2。如此一来，请参照图4b，该线圈8的第一端线头81及第二端线头82均可位于该线圈8的同一轴向端部，故该第一端线头81不必再轴向贯穿该线圈8的内部，而可直接从该线圈8的内层横跨至外层，使该线圈8不会因线头走线方向产生漏感或磁力线互抵的情况，故该线圈8运作时的电感值可相对稳定。

只是，该线圈8的第一端线头81仍需从内层横跨至外层，故该线圈8的轴向端部仍免不了增加一个线材直径的高度，使得增加整体线圈8轴向高度的问题依旧无法获得改善。再且，由该另一种现有的线圈卷绕装置所绕制的线圈8，至多就只能是具有双层线材的线圈8，而无法绕制三层以上线材层数的线圈，以致难以满足不同的使用需求，实用性不佳。

有鉴于此，现有的线圈卷绕装置及线圈绕线方法实有加以改善的必要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种线圈卷绕装置及线圈绕线方法，可使所绕制的线圈的二个端头均位于该线圈的最外层，以避免增加整体线圈的轴向高度。

本发明的次一目的是提供一种线圈卷绕装置及线圈绕线方法，可绕制单层、双层及三层以上线材层数的线圈，以满足不同的使用需求。

为达到前述目的，本发明所运用的技术内容包含有：

一种线圈卷绕装置，包含：一基座，分为一第一组块及一第二组块，该第一组块由一伸缩控制器连接该第二组块；一倍速绕线模块，具有设于该第二组块的一飞叉及一倍速旋转动力源，该飞叉由该倍速旋转动力源驱动旋转；及一基速绕线模块，具有一绕线杆、一基速旋转动力源、一抵杆及一伸缩动力源，该绕线杆与该飞叉的轴心共轴，该绕线杆由该基速旋转动力源驱动旋转，该抵杆具有一第一端及一第二端，该抵杆贯穿该第二组块，该抵杆的第一端由该飞叉的轴心穿出，该伸缩动力源结合于该第二组块，该伸缩动力源由该抵杆的第二端驱动该抵杆位移靠近或远离该绕线杆。

其中，一套筒设于该抵杆的第一端，该套筒具有一穿孔，该抵杆位移靠近该绕线杆，直至该绕线杆的自由端对位穿伸入该穿孔中。

其中，一锁固元件贯穿该穿孔并锁固结合于该抵杆的第一端端面，以将该套筒结合于该抵杆的第一端。

其中，该绕线杆套合有一稳定块，以由该稳定块朝向该飞叉的端面至该套筒朝向该基速旋转动力源的端面之间界定出一绕线区。

其中，该伸缩动力源的输出端连接一组立块，该抵杆的第二端结合于该组立块，以由该组立块间接连动该抵杆受该伸缩动力源的控制而相对于该第二组块产生位移。

其中，该飞叉具有一本体部及二叉部，该二叉部连接于该本体部的一端，一线孔设于该飞叉的其中一叉部的自由端，一线通道贯穿该飞叉的本体部；该抵杆的第二端设有一穿线开口，该穿线开口自该抵杆的环周壁延伸至该抵杆的第二端端面。又，该抵杆由一滑动轴承间接连接该第二组块，使该抵杆与该第二组块之间可产生该滑动轴承轴向上的相对位移。又，该倍速绕线模块另包含一弹性件，该弹性件设于该飞叉的本体部的内部，该弹性件的一端抵接该滑动轴承。

一种线圈绕线方法，其是由前述的线圈卷绕装置将一线材卷绕形成在轴向上具有n层线材厚度的一线圈，其中n为大于1的自然数；该线圈绕线方法包含以下步骤：将该线材分为相连接的一第一部分及一第二部分，该线材的第一部分具有该线材的一端头，该线材的第二部分具有该线材的另一端头；由该基速旋转动力源驱动该绕线杆以x转速旋转，将该线材的第一部分卷绕于该绕线杆；及由该伸缩控制器驱动该第二组块相对于该第一组块产生线性位移，使该飞叉亦相对于该绕线杆产生轴向位移，并同时由该倍速旋转动力源驱动该飞叉以（n-1）x转速旋转，将该线材的第二部分卷绕于该绕线杆。

其中，该伸缩控制器驱动该第二组块往复地相对于该第一组块产生线性位移，使该飞叉亦往复地相对于该绕线杆产生轴向位移。

其中，该飞叉在单一次相对于该绕线杆产生轴向位移的时程内，能与该绕线杆分别完成该线圈在轴向上的同一层线材的卷绕作业。

一种线圈绕线方法，用以将一线材卷绕形成在轴向上具有n层线材厚度的一线圈，其中n为大于1的自然数；该线圈绕线方法包含以下步骤：将该线材分为相连接的一第一部分及一第二部分，该线材的第一部分具有该线材的一端头，该线材的第二部分具有该线材的另一端头；由一基速绕线模块将该线材的第一部分以x转速卷绕于一绕线杆；及由一倍速绕线模块在相对于该绕线杆产生轴向位移的同时，将该线材的第二部分以（n-1）x转速卷绕于该绕线杆。

其中，该倍速绕线模块往复地相对于该绕线杆产生轴向位移。又，该倍速绕线模块在单一次相对于该绕线杆产生轴向位移的时程内，能与该基速绕线模块分别完成该线圈在轴向上的同一层线材的卷绕作业。

其中，该基速绕线模块包含该绕线杆及一基速旋转动力源，该绕线杆由该基速旋转动力源驱动旋转，以将该线材的第一部分卷绕于该绕线杆。

据由前述结构，本发明的线圈卷绕装置及线圈绕线方法，可使所绕制的线圈的二个端头均位于该线圈的最外层，以避免增加整体线圈的轴向高度；且可绕制单层、双层及三层以上线材层数的线圈，以满足不同的使用需求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1a：使用第一种现有的线圈卷绕装置绕制单层线圈的示意图。

图1b：使用第一种现有的线圈卷绕装置所绕制的单层线圈结构示意图。

图2a：使用第一种现有的线圈卷绕装置绕制双层线圈的示意图。

图2b：使用第一种现有的线圈卷绕装置所绕制的双层线圈结构示意图。

图3：使用第一种现有的线圈卷绕装置绕制多层线圈的示意图。

图4a：使用第二种现有的线圈卷绕装置绕制双层线圈的示意图。

图4b：使用第二种现有的线圈卷绕装置所绕制的双层线圈结构示意图。

图5：本发明线圈卷绕装置的立体结构示意图。

图6：本发明线圈卷绕装置的俯视结构示意图。

图7：本发明线圈卷绕装置的局部剖视结构示意图。

图8：本发明线圈卷绕装置绕线前的牵引线材示意图。

图9：本发明线圈卷绕装置绕线前将线材贴抵至稳定块的示意图。

图10：本发明线圈卷绕装置进行绕线作业的实施示意图。

图11：使用本发明线圈卷绕装置所绕制的单层线圈结构示意图。

图12：本发明线圈卷绕装置准备下料前的结构示意图。

图13：使用本发明线圈卷绕装置所绕制的三层线圈结构示意图。

图14：使用本发明线圈卷绕装置所绕制的六层线圈结构示意图。

附图标记说明

1基座11第一组块

12第二组块13伸缩控制器

2倍速绕线模块21飞叉

211本体部212叉部

213线孔214线通道

22倍速旋转动力源23弹性件

3基速绕线模块31绕线杆

311稳定块32基速旋转动力源

33抵杆33a第一端

33b第二端331滑动轴承

332穿线开口34伸缩动力源

341组立块35套筒

351穿孔352锁固元件

4、4’、4”线圈41、41’、41”第一端头

42、42’、42”第二端头

8线圈81起始端线头

82终止端线头

9、9’线圈91起始端线头

92终止端线头

a芯轴c夹线器

r卷绕部r1第一层卷绕部

r2第二层卷绕部l线材

z绕线区。

具体实施方式

为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

请参照图5，其是本发明线圈卷绕装置的一实施例，该线圈卷绕装置大致上包含一基座1、一倍速绕线模块2及一基速绕线模块3，该倍速绕线模块2及基速绕线模块3的部分构件均设于该基座1，以相互配合进行线圈的绕线作业。

请参照图5、6，该基座1的外型不限，并可概分为一第一组块11及一第二组块12，该第一组块11由一伸缩控制器13连接该第二组块12，使该第二组块12可被该伸缩控制器13驱动而相对于该第一组块11产生位移；在本实施例中，该伸缩控制器13可选择结合于该第一组块11，该第二组块12则设于该第一组块11的前端，且该第二组块12连接该伸缩控制器13的输出端，以由该伸缩控制器13的驱动，使该第二组块12在该第一组块11的前端相对于该第一组块11产生线性位移。

该倍速绕线模块2包含一飞叉21及一倍速旋转动力源22，线孔213该飞叉21及倍速旋转动力源22均设于该第二组块12，且该飞叉21由该倍速旋转动力源22驱动旋转；在本实施例中，该飞叉21可选择从该第二组块12的前端可旋转地贯穿连接该第二组块12，该倍速旋转动力源22则可选择设于该第二组块12的后端，供该飞叉21可直接与该倍速旋转动力源22的输出端相连接，或者也可以由齿轮、皮带或链条等传动件间接连接至该倍速旋转动力源22的输出端，以由该倍速旋转动力源22驱动旋转。其中，该飞叉21具有一本体部211及二叉部212，该二叉部212连接于该本体部211的一端，该本体部211的另一端形成该飞叉21的后端，该二叉部212的自由端则形成该飞叉21的前端；该飞叉21具有一线孔213及一线通道214，该线孔213设于该飞叉21的其中一叉部212的自由端，该线通道214则贯穿该飞叉21的本体部211。此外，该倍速绕线模块2较佳还包含一弹性件23，该弹性件23设于该飞叉21的本体部211的内部，以提升该飞叉21运作时的稳定度。

该基速绕线模块3包含一绕线杆31及一基速旋转动力源32，该绕线杆31与该飞叉21的轴心共轴，且该绕线杆31可由该基速旋转动力源32驱动旋转；在本实施例中，该绕线杆31可直接与该基速旋转动力源32的输出端相连接，或者也可以由齿轮、皮带或链条等传动件间接连接至该基速旋转动力源32的输出端，以由该基速旋转动力源32驱动旋转。其中，该绕线杆31上较佳套合有一稳定块311，以提升该绕线杆31旋转时的稳定度。

请参照图5~7，该基速绕线模块3另包含一抵杆33、一伸缩动力源34及一套筒35。具体的，该抵杆33具有一第一端33a及一第二端33b，该抵杆33贯穿该第二组块12及该弹性件23，该抵杆33的第一端33a由该飞叉21的轴心穿出，以与该绕线杆31相对；该伸缩动力源34结合于该第二组块12，该伸缩动力源34由该抵杆33的第二端33b驱动该抵杆33位移。在本实施例中，该抵杆33可选择由一滑动轴承331（例如含油轴承）间接连接该第二组块12，使该抵杆33与该第二组块12之间可产生该滑动轴承331轴向上的相对位移，且该滑动轴承331可供该弹性件23的一端抵接；其中，该伸缩动力源34的输出端可连接一组立块341，该抵杆33的第二端33b结合于该组立块341，以由该组立块341间接连动该抵杆33受该伸缩动力源34的控制而相对于该第二组块12产生位移，使该抵杆33向该绕线杆31靠近，或是使该抵杆33向远离该绕线杆31的方向位移。又，该抵杆33的第二端33b可开设一穿线开口332，该穿线开口332自该抵杆33的环周壁延伸至该抵杆33的第二端33b端面。

该套筒35设于该抵杆33的第一端33a；在本实施例中，该套筒35设有一穿孔351，并选择由一锁固元件352（例如螺钉）贯穿该穿孔351并锁固结合于该抵杆33的第一端33a端面，以将该套筒35结合于该抵杆33的第一端33a；又，该穿孔351还可供该绕线杆31的自由端对位穿伸，以于该套筒35朝向该基速旋转动力源32的端面至该稳定块311朝向该飞叉21的端面之间界定出一绕线区z（如图7所示），供线材在该绕线区z中缠绕于该绕线杆31以形成线圈（容后详述）。在其他实施例中，该套筒35还可以在朝向该绕线杆31的端部连接一绕线模具，该绕线模具的径宽大于该套筒35的径宽，该绕线杆31的自由端穿伸入该绕线模具中，以于该绕线模具朝向该基速旋转动力源32的端面至该稳定块311朝向该飞叉21的端面之间界定出上述的绕线区z，以于该绕线区z中绕制一个径宽较大的线圈。

请参照图6，本发明线圈卷绕装置运作时，该伸缩动力源34可控制该抵杆33相对于该第二组块12产生位移，使该抵杆33向该绕线杆31靠近，直至该套筒35套入该绕线杆31的自由端达预定深度，形成该绕线区z以便进行绕线作业。

请参照图8、9，开始绕线前，将一线材l的一端从该抵杆33的第二端33b，通过该穿线开口332穿入该飞叉21的线通道214中，再从该飞叉21的线孔213穿出，横跨过该飞叉21的轴心，并由一夹线器c夹持；其中，该线材l会预留一段长度于该夹线器c处，以供后续绕线时逐渐释放，由该夹线器c提供储线及维持张力的功能。该线材l的另一端则位于一储线器（图未绘示）中，并由一张力器（图未绘示）张紧；据此，该线材l的总长度可以很长（例如数十米），且于进行绕线作业时依用量逐渐放线。另，该线材l横跨于该飞叉21的部分是对位于该绕线区z中，且较佳贴抵该绕线区z的边缘（即贴抵该稳定块311或套筒35，本实施例的图式是以贴抵该稳定块311为例示意，但并不以此为限）。

请参阅图6、10，欲绕制一在径向上具有单层线材l的线圈4时，由该基速旋转动力源32驱动该绕线杆31旋转，另由该倍速旋转动力源22驱动该飞叉21旋转，并使该绕线杆31与该飞叉21的旋转方向相同，且该飞叉21的转速为该绕线杆31的转速的数倍；再搭配同时由该伸缩控制器13驱动该第二组块12相对于该第一组块11产生线性位移，使该第二组块12及飞叉21同步地相对于该绕线杆31产生轴向的位移（例如朝远离该绕线杆31的方向位移），以产生如图11中所示的绕线路径，令该飞叉21能在该绕线区z中卷绕该线材l，并使该线材l维持贴接该绕线杆31，以增加线圈4的轴向高度。

请参阅图6、12，完成卷绕作业后，可由一剪线器（未绘示）剪断该线材l，并将该线材l从穿出于该线孔213的部位拉引至该夹线器c处，由该夹线器c夹持及储线，以便接续绕制下一个线圈4。另一方面，由该伸缩动力源34控制该抵杆33相对于该第二组块12产生位移，使该抵杆33向远离该绕线杆31的方向位移，以分离该套筒35与该绕线杆31，再由一拨料件（未绘示）拨动卷绕在该绕线杆31上的线圈4，使该线圈4从该绕线杆31的自由端脱离，进而获得一个在径向上具有单层线材l的线圈4，该线圈4具有一第一端头41及一第二端头42以供连接其他构件。欲绕制另一个线圈4时，则再由该伸缩动力源34控制该抵杆33相对于该第二组块12产生位移，使该抵杆33向该绕线杆31靠近，由该套筒35再度套入该绕线杆31的自由端达预定深度，以重复上述动作。

请参阅图6、13，在与上述相似的操作方式之下，该线圈卷绕装置只要增加该绕线杆31的旋转圈数，并搭配使该飞叉21往复地相对于该绕线杆31产生轴向位移，即可绕制出一在径向上具有双层或三层以上线材l的线圈4’。

具体的，其是由该基速旋转动力源32驱动该绕线杆31旋转，以向该夹线器c卷收该线材l被预留下来的部分，使该线材l的一部分能产生如图13中所示径向扩张的绕线路径。同时由该倍速旋转动力源22驱动该飞叉21旋转，并使该绕线杆31与该飞叉21的旋转方向相同，且该飞叉21的转速为该绕线杆31的转速的数倍；并于该飞叉21旋转之际，搭配由该伸缩控制器13驱动该第二组块12往复地相对于该第一组块11产生线性位移，使该飞叉21亦往复地相对于该绕线杆31产生轴向的位移，以产生如图13中所示在剖面上呈s型的绕线路径。

其中，该飞叉21与该绕线杆31的转速设定是取决于所欲绕制的线圈4’的轴向高度；举例而言，欲绕制在轴向上具有四层线材l厚度的线圈4’时，该飞叉21的转速需为该绕线杆31的转速的三倍；欲绕制在轴向上具有六层线材l厚度的线圈4’时，该飞叉21的转速需为该绕线杆31的转速的五倍；欲绕制在轴向上具有九层线材l厚度的线圈4’时，该飞叉21的转速需为该绕线杆31的转速的八倍，依此类推。而该速差存在的目的是为了让该飞叉21在单一次相对于该绕线杆31产生轴向位移的时程内，能与该绕线杆31分别完成该线圈4’在轴向上的同一层线材l的卷绕作业；换言之，该飞叉21在第一次相对于该绕线杆31产生轴向位移的时程内，该飞叉21与该绕线杆31能共同完成线圈4’在径向上最内层的卷绕部；该飞叉21在第二次相对于该绕线杆31产生轴向位移的时程内，该飞叉21与该绕线杆31能共同完成线圈4’在径向上第二层的卷绕部，依此类推，借以维持线圈4’的各层卷绕部都能平整有序地卷绕成型，从而完成绕制一个在径向上具有双层或三层以上线材l的线圈4’，以满足不同的使用需求。

请参阅图14，由于该线圈卷绕装置可用以绕制在径向上具有多层线材l的线圈4”，因此可借助缩减该线圈4”的轴向高度，及增加该线圈4”的径向线材l层数，使该线圈4”能适用于较薄的组装空间中，且仍具有相当良好的性能；特别是当该线圈4”在径向上具有偶数层线材l时，该线圈4”的第一端头41”及第二端头42”还可以呈相邻设置，具有提升使用便利性的效果。

由上述可知，该线圈卷绕装置可提供一种绕线方法，用以将一线材卷绕形成在轴向上具有n层线材厚度的一线圈，该线圈绕线方法包含以下步骤：将该线材分为相连接的一第一部分及一第二部分，该线材的第一部分具有该线材的一端头，该线材的第二部分具有该线材的另一端头；由一基速绕线模块将该线材的第一部分以x转速卷绕于一绕线杆；由一倍速绕线模块在相对于该绕线杆产生轴向位移的同时，将该线材的第二部分以（n-1）x转速卷绕于该绕线杆。其中，该线圈在轴向上具有二层或二层以上的线材厚度，故n为大于1的自然数。

另，该倍速绕线模块往复地相对于该绕线杆产生轴向位移，以绕制在径向上具有双层或三层以上线材的线圈。又，该倍速绕线模块在单一次相对于该绕线杆产生轴向位移的时程内，能与该基速绕线模块分别完成该线圈在轴向上的同一层线材的卷绕作业，借以维持线圈的各层卷绕部都能平整有序地卷绕成型。

此外，由上述绕线方法所绕制的线圈，其第一端头及第二端头均始终位于该线圈径向上的最外层，而可直接牵拉以与其他构件连接，能彻底解决以往线圈的其中一端头需从内层横跨至外层，以致增加整体线圈的轴向高度的问题；换言之，以本发明的线圈卷绕装置或绕线方法所绕制而得的线圈，其轴向高度较小，可节省所占用的组装空间，能适用于轻薄化发展的电子、电机产品。

值得一提的是，当欲绕制的线圈的径向层数越多，线材被拉引至夹线器处的预留长度就要越长，本领域的技术人员自可依需求而加以调整其预留长度。又，完成绕制的线圈在从绕线杆上脱离之前，应加以固化才不会散掉，而固化线圈的方式为现有的技术，且非本发明的重点所在，故不加以详述。此外，以上所述是以绕制「无骨架的空心线圈」为例进行说明，只是本发明的线圈卷绕装置及线圈绕线方法同样可用以绕制有骨架（bobbin）的线圈，为本领域的技术人员可以理解及加以调整，故不为本发明所限制。

综上所述，本发明的线圈卷绕装置及线圈绕线方法，可使所绕制的线圈的二个端头均位于该线圈的最外层，以避免增加整体线圈的轴向高度。

本发明的线圈卷绕装置及线圈绕线方法，可绕制单层、双层及三层以上线材层数的线圈，以满足不同的使用需求。