专利名称：制造模绕定子线圈的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明是关于由一预先设计的线圈架来制造模绕定子线圈的方法和设备。
模绕定子线圈是由“线圈架”制造的，该“线圈架”包含若干匝按规定形状布置的铜线，所述形状与定子线圈所要求的最终结构相关。
以往制造模绕定子线圈是一种强化劳动的操作。绝缘铜导线线圈架在粗糙的手工机器上被做成大概的线圈形状，然后锤击为所要求的形状。该过程的一个缺点是反复锤击线圈架会导致铜线特性以及匝绝缘的退化。另一个缺点是要花费长达15分钟的时间将线圈架做成规定的定子线圈形状。此外，很难制造在很小的公差范围内的线圈，粗糙成形的线圈很难插入到定子铁心中，并且经常产生损坏，从而进一步导致电机故障。
人们试图建造某种装置以将线圈架做成所需的线圈结构。在本发明之前还不曾有这样的装置可以完全将一个线圈架构形为所需的定子线圈结构。
本发明的一个目的是要产生一种设备，它能由一线圈架来完全实现一个模绕定子线圈。
本发明的另一个目的是要产生一台设备，它能完全实现具有不同尺寸且其制造工具具有最小变化的模绕定子线圈。
本发明的另一个目的是要产生一台设备，它能以这样一种方式来完全实现一个模绕定子线圈，以至能减小或限制线圈架中的铜线的衰退或加工硬化。
本发明的另一个目的是要产生一台设备，它能批量生产具有极小(如果有的话)有意义的公差变化的模绕定子线圈，并且以大约每分钟一个线圈的速度或更快的速度来生产所述线圈。
在本发明的一种形式中，提供了由一个线圈架来制造一个模绕定子线圈的设备。用于产生模绕定子线圈的线圈架具有包括一个直线长度部位和两个鼻端臂的一个下部支线、包括一个上部支线直线长度部位和两个鼻端臂的一个上部支线、限定一个引线端内鼻半径的一个引线端鼻部、限定一个相对引线端内鼻半径的一个相对引线端鼻部、以及引线。
该设备包括下部支线夹紧装置，用于夹紧线圈架的下部支线，以保持下部支线直线长度臂部分基本为其原有形状，还用于在直线长度部分和下部支线鼻端臂之间形成一个预定尺寸的半径范围;还包括下部支线夹钳定位装置，用于将下部支线夹紧装置初始定位在下部支线直线长度臂部分的至少相对端。
该设备还包括上部支线夹紧装置，用于夹紧线圈架的上部支线，以保持上部支线直线长度臂基本为其原有形状，还用于在直线长度部分和上部支线鼻端臂之间形成一个预定尺寸的半径范围;还包括上部支线夹钳定位装置，用于将上部支线夹紧装置初始定位在上部支线直线长度臂的至少相对端。
该设备还包括用于绕枢轴转动下部支线夹紧装置的转动装置和用于转动上部支线夹紧装置的转动装置，这两个转动装置都绕与定子铁心的中心轴等同的一个轴而旋转，其中定子铁心中将插入所完成的线圈。
提供引线端夹紧装置，用于紧固引线端鼻部;提供相对的引线端夹紧装置，用于将相对的引线端鼻部紧固在一固定位置。
提供第一和第二定位装置，用于相对于线圈架的尺寸来定位引线端和相对引线端夹紧装置。此外，提供第一和第二压力装置，用于有选择地对第一和第二定位装置施加压力，并且该压力通常由设备的中心指向外面。
提供操作装置，用于转动下部支线夹紧装置到一个第一预定角度，用于转动上部支线夹紧装置到一个第二预定角度，并且用于起动第一和第二压力装置以施加预定量的压力和流量，使得下部支线夹紧装置和上部支线夹紧装置基本上同时到达各自的预定角度。
还提供编码装置，用于向控制装置提供下部支线夹紧装置、下部支线夹钳定位装置、上部支线夹紧装置、上部支线夹钳定位装置、转动装置、引线端夹紧装置、相对引线端夹紧装置、第一和第二定位装置的位置的反馈，并且向控制装置提供操作装置的状况的反馈。
提供位置指示装置，用于直观描绘每个下部支线夹紧装置之间以及每个上部支线夹紧装置之间的横向间距，从而将那些夹钳设置在等于线圈架的每个支线的直线长度部分的距离处。
提供控制装置，用于控制操作装置以一预定的方式来定位和移动下部支线夹紧装置、下部支线夹钳定位装置、上部支线夹紧装置、上部支线夹钳定位装置、引线端夹紧装置、相对引线端夹紧装置以及第一和第二定位装置，从而能够初始定位夹钳，使其能够接受具有预定尺寸的一个线圈架，并且该夹钳能关闭以紧固该线圈架，此外该夹钳还能被移动和旋转以产生具有预定尺寸的一个模绕线圈。
还提供了保证引线端鼻部中的导线束不会变得彼此不对准的装置，并且还提供了保证相对引线端鼻部中的导线束不会变得彼此不能对准的装置。
还提供了弧形装置，用于将上部和下部支线弯成具有预定半径的弧形。提供另外的装置用于将引线构置为预定的结构。
根据本发明的另一个方面，提供了由一线圈架来形成一个模绕定子线圈的方法。线圈架的下部和上部支线被夹紧在最接近其直线长度部分的相对端，以保持该直线长度部分为预定的尺寸。
引线端鼻部、引线以及相对引线端鼻部也被以一种自动移动关系夹紧和保持，以相对所施加的压力，该压力为每平方英寸约10磅至每平方英寸约25磅，或者最好是每平方英寸约15磅。本领域的普通技术人员会理解，该压力会变化，其变化相关于在线圈形成操作中施加给线圈架的力。最理想的情况是，施加给鼻部夹钳的压力足以导致在支线相互向外旋转时鼻部夹钳相互向内平滑移动。
下部和上部支线被围绕与将要插入的完成的线圈的定子铁心的中心轴等同的一根轴向外旋转至一个预定的相互角关系。在大约同一时刻，在直线长度部分和下部结构鼻端臂之间形成具有预定尺寸的一个半径范围，并且在引线端和相对引线端鼻部以及最接近该鼻部的上部和下部鼻端臂之间形成半径范围。这些半径范围由设置在夹钳外端的辐射工具所形成，该夹钳保持线圈的直线长度部分。
鼻部被旋转到一预定的角度并且提高到所需的“落差”(与定子铁心的齿正切的一条直线相关的鼻部的角位置，这使得在线圈被插入到定子铁心的齿槽中之后有足够的间隙将转子插入到定子铁心中)。
在该方法的一个最佳实施例中，在上部和下部鼻端臂上形成半径范围。此外，引线被构造为预定的结构。另外，下部和上部支线以一种平滑、连续的运动被向外旋转至一个预定的相互角关系，从而减小线圈架中铜导线的退化。
根据本发明的另一方面，提供了用于操作一台设备的一个控制系统，该设备用于由具有预定结构和尺寸的一个线圈架来产生具有预定结构的模绕定子线圈。该控制系统提供有用于输入线圈架和线圈尺寸数据以及夹紧位置数据的装置。它还包括被操作员控制的装置，用于有选择地产生设备操作命令信号，诸如用于对在线圈架上可操作的装置定位以接受一个线圈架的信号、以及用于起动可在线圈架上操作的装置在该线圈架上操作以形成线圈和起动可在线圈架上操作的装置释放所形成的线圈以使其从该设备处移开的信号。向控制系统提供用于对来自编码装置的反馈信号进行译码的装置，它还包括一个可变程序控制装置，用于接收和译码线圈架和线圈尺寸数据、编码输入信号和操作命令信号。该控制系统进一步包括装置，用于相关于可变程序控制装置以一预选顺序产生命令给操作装置以起动该操作装置去使可在线圈架上操作的装置定位以接受线圈架、去起动可在线圈架上操作的装置去形成预定尺寸的线圈、以及去起动可在线圈架上操作的装置去允许所形成的线圈移离该设备。
就申请人所知的任何现有技术而言，本发明都具有非常显著的进步。利用本发明，一个操作员可以在不到一分钟、并且最理想是在45秒或更少的时间内由一线圈架产生一个线圈。在以前的方法中，实现同一操作要花费15分钟。此外，与采用以前设备相比，由本发明所形成的线圈要均匀且具有更小的公差。另外，在由本发明所形成的线圈中的铜线不会承受以前技术方法中铜线所承受的那么大的机械衰退，在所述以前技术方法中，线圈架要被锤击-在某些情况下要经受大量的锤击-以形成一个线圈，从而导致铜线特性的机械衰退，并且还导致导线绝缘的破坏。
通过以下结合附图对本发明的进一步描述，人们会更好地理解本发明并且更全面地认识其各种优点。
图1是用于本发明中的一个线圈架的草图;
图2是由图1的线圈架所制成的模绕定子线圈的草图;
图3是图2所示的模绕定子线圈的侧视图;
图4是图2所示的模绕定子线圈的端部视图;
图5示出了本发明设备的一个实施例的主要部件的正视图;
图5A示出了本发明设备的另一个实施例的主要部件的前视图;
图5B是图5A中设备的一些部件经F-F线的侧视图;
图5C是图5A经A-A线的侧视图;
图5D是指示本发明设备的各种旋转轴号的一幅附图;
图6是引线端鼻部夹钳的头部块的背后部分的前视图，它示出了在延伸位置中的液压缸杆，还示出了线圈架的引线是如何被夹钳中所用的可移动工具所弯曲的;
图7是引线端鼻部夹钳的头部块的背后部分的前视图，它示出了在压缩位置中的液压缸杆，还示出了线圈架的引线是如何被夹钳中所用的可移动工具所弯曲的;
图8是引线端鼻部夹钳处于闭合位置时其头部块的背后和前面部分的侧视图;
图9是图6沿X-X线的剖面图;
图9A是引线端鼻部夹钳的背后部分的前视图，它示出了引线端鼻部夹钳的下部头部块的三个侧视图，其中可移动的引线端弯曲部分被加暗行以显示这些部分并且示出它们所产生的引线结构;
图10是引线端鼻部夹钳的前夹紧头部块的视图;
图11是相对引线端夹钳的正视图;
图12是上部支线夹紧装置的侧向断面图;
图12A是图12沿C-C线的前横断面图;
图12B是图12沿A-A线的顶视图;
图13是下部支线夹钳551的横断面侧视图;
图14是下部支线夹钳551的部分分解正视图;
图15是用于线圈架的鼻端臂的圆弧形成装置的前视图;
图16是用于线圈架的鼻端臂的圆弧形成装置的侧视图;
图17-6是可操作图5-16所示的设备的一台液压系统的示意图。
本发明的设备将线圈架转变为模绕定子线圈。线圈架的尺寸是最终设计的模绕定子线圈的几何形状的函数。用于本发明的一个线圈架示于图1。线圈架101包括至少一匝绝缘铜导线，它被以图1所示的结构绕制。线圈架101具有一个下部支线102，一个上部支线103，引线104和105、一个引线端鼻部106以及一个相对的引线端鼻部107。下部支线102包括一个线圈直线长度部分110，它在线段110A和110B之间延展，其长度等于所完成线圈的总直线长度，还包括鼻端臂111和112。上部支线103包括一个线圈直线长度部分115，它在线段115A和115B之间延展，其长度等于完成线圈的总直线长度，还包括鼻端臂116和117。
线圈架101被放置在图5所示的线圈形成设备501中的夹钳中，对此后面要作更详细的解释。本发明的线圈形成设备拉伸该线圈架以形成具有图2-4所示结构的完成的模绕定子线圈。
图2是由本发明设备所形成的线圈的草图。由下面的讨论会得知，上部和下部支线夹钳531和551分别拉伸支线102和103。图3是线圈的侧视图，图4是端部视图。
如图5所示，线圈形成设备501的主要部件包括基座502、基座驱动支架503、上部线圈架支线夹紧装置504、下部线圈架支线夹紧装置505、引线端鼻部夹紧装置506以及相对引线端鼻部夹紧装置507。
上部线圈架支线夹紧装置504包括塔型构架510，它带有轨道511和驱动轴装置512。塔型构架510可转动地连接到枢轴520，并且可能由液压驱动装置或本领域的普通技术人员所熟知的其它适当装置来驱动塔型构架510绕枢轴520旋转。设置位置编码装置(没有示出，但本领域的普通技术人员熟知)用以指示塔型构架绕枢轴520所转过的角度。
塔型驱动单元530以与驱动轴装置512的驱动关系来安装，并且包括与轨道511防止滑动接合的齿槽单元531a。塔型驱动单元530因而可以沿穿过驱动轴512的“V”轴沿塔型构架510上下移动。没有示出但本领域的普通技术人员所熟知的位置编码装置被设置来指示塔型驱动单元530在塔型构架510上的位置。
塔型驱动单元530提供有上部支线夹钳531，该夹钳被轨道接合单元532可滑动地联锁到横向驱动装置534上的轨道533上，装置534沿与塔型构架510的“V”轴横截的“C”轴移动上部支线夹钳。横向驱动装置包括一或多个螺旋驱动器或其它适当的装置，用于将夹钳531移动到要求的位置。在所示的实施例中，通过手动转动把手535或536，夹钳531同时从中心向外或向中心内移动，把手535或536分别驱动螺丝535A，该螺丝是一半右旋和一半左旋的螺纹。位置指示器设置在装置上，用于指示每个夹钳531在横向驱动装置534上的位置。这一位置被输入到本发明的控制系统。另一方面，可以采用位置编码装置自动将位置馈送给控制装置。
上部支线夹钳531是适用于接合线圈架101的上部支线103的四边夹钳。图12示出了上部支线夹钳装置531及其辅助设备的侧视图，上部支线夹钳装置531包括两个液压缸，前液压缸751和后液压缸750。前液压缸751安装在构架752上。前液压缸杆753连接到平板754，该平板连接到通常为U型结构的支架765(最好参看图12A)和766(示于图12)。构架销钉767连到连杆768，连杆768又经销钉769连到U型结构支架765。U型结构支架765在防护罩770中的齿槽769a中滑动。销钉711还连接在U形支型结构支架765的下端，销钉771还连到连杆772。连杆772和连杆768将旋转运动转换为线性运动，这样当液压缸751的杆753收缩时，防护罩770向前和向上升至连杆处，从而打开以允许线圈架110的上部支线103插入或移开。如图12B所示，保护键775被设置在防护罩770中，从而使得U型结构支架765将防护罩推动到其返回或打开位置。
参看图12，连杆772还连到构架销钉776，构架销钉连到连杆777。连杆777绕构架销钉776旋转，并且还连接到销钉778。销钉778位于后部U型支架776中。销钉779也位于U型支架766中。连杆780连到销钉779和销钉767。后钳口781以滑动关系位于键782上。
当杆753伸展时，通过经由U型构架765将旋转运动转换为线性运动而关闭防护罩，所述U型构架765绕关闭防护罩770的连杆768和772转动。当杆753伸展时，连杆780和777将线性运动传送给后钳口781，后钳口有一个花键783，该花键与防护罩770中的齿槽784配合，从而将防护罩770与钳口781锁在一起。
安装在U型构架765和766与防护罩770和后钳口771之间的模制弹簧当防护罩770打开时(即连杆753返回时)在非夹紧周期起辅助作用。
后液压缸750有连接到由键786导向的滑道757的杆756。销钉758连到滑道757并且向前方延伸，而且在其相反端连到顶部钳口759，在顶部钳口759上可动地固定着夹紧工具760。如图13所示，夹紧工具760通常为L形，具有辐射状内表面。工具760可以构造为与夹钳中所放置的线圈架101的尺寸相匹配。因此，通过形成若干不同规格的工具760，上部夹钳531可以啮合和夹紧不同规格的线圈架。液压缸杆756上下移动工具760。当线圈架放在夹钳中时，工具760处于上方位置，而当夹钳关闭时，工具760被迫下降到线圈架101的上部臂115上，从而将其夹紧在夹钳中。
可调销钉761连到止动块762，该止动块762设置有与平板754啮合的凸缘762，以阻止夹钳531的上部和下部部件之间的相对移动。
参看图5，下部线圈架夹钳装置505包括支撑构架540和驱动轴542，驱动轴由本领域普通技术人员所熟知的电动机或液压装置(没有示出)驱动。驱动构架542在支撑构架540中沿“W”轴驱动。支撑构架540可绕枢轴转动地连接到枢轴520，它可以由液压驱动装置，如液压驱动轴544或本领域普通技术人员所熟知的其它适当装置驱动绕枢轴520旋转。设置位置编码装置(没有示出但为本领域的普通技术人员所熟知)来指示支撑构架540绕枢轴520旋转时的角位置。
驱动构架542提供有下部支线夹钳551，该夹钳551被齿槽单元552可滑动地连锁到沿“D”轴移动上部支线夹钳的横向驱动装置554上，“D”轴是横穿过支撑构架540的“W”轴，横向驱动装置554紧固到驱动构架542上。设置位置编码装置(没有示出，但为本领域的普通技术员所熟知)用于指示横向驱动装置沿支撑构架542的“W”轴的位置。
横向驱动装置包括用于将夹钳551移到其需要位置的一个螺旋驱动或其它适当装置。在所示出的实施例中，通过独立地手动转动驱动把手555或556来移动夹钳551。在横向驱动装置554上设置一个位置指示器，以指示每个夹钳551在装置上的位置。该位置被输入到本发明的控制系统。另一方面，可用位置编码装置自动向控制装置馈入位置。
下部支线夹钳551是适用于接合线圈架101的下部支线102的四边夹钳。图13是下部支线夹钳551及其辅助部件的剖面侧视图。下部支线夹钳包括机壳700，其中装有具有与上部钳口703驱动连接的液压缸杆或柱塞702的液压缸701。在钳口703的下部有一个驱动小齿轮705的传动装置704。小齿轮705与下部钳口706啮合。因此，当柱塞702移动时，上部和下部钳口彼此相向或相离运动。
液压缸710固定到下部钳口706，并且随下部钳口而移动。液压缸710有连接到驱动小齿轮713的齿条712上的杆711。小齿轮713驱动杆714，杆714又驱动小齿轮715，小齿轮715驱动杆716，杆716驱动可移动前钳口717到位，从而紧固线圈架101的下部支线102。如图14所示，滑动钳口717在由前钳口719所限定的齿槽718中上下滑动。在最靠近鼻部侧的前钳口719的端头提供有圆柱形的半径块725，该半径块725适合于在最靠近鼻部的下部线圈架支线上形成一个半径范围，从而在下部线圈架支线上形成臂，由图1和图2可以看出这点。当线圈架101的下部支线102放在夹钳中时，它位于搁板720的上表面721，搁板720固定到钳口717的导轨726上。搁板720的“X”尺寸如图14所示稍小于线圈架中导线的厚度，这样当夹钳闭合时，上部钳口703的前面727相对于钳口717和720的对立面夹紧线圈架。钳口703的前面722带有接受导轨726的齿槽723。搁板721和半径形成块725可根据线圈架的大小以及由设备501所形成的定子线圈的要求尺寸而变化。
再回过来参看图5，引线端鼻部夹紧装置506包括有塔型构架560，塔型构架560提供有轨道561和驱动轴装置562。塔型构架560包括一个轨道乘载单元563，用于在基座驱动体中沿基座驱动螺丝564的“A”轴移动塔型构架。轨道乘载单元564以驱动关系安装在驱动轴装置564上，驱动轴装置564可以是本领域普通技术人员所熟知的螺丝或其它适当装置。在塔型构架560中设置编码装置(没有示出，但为本领域的普通技术人员所熟知)以指示它在“A”轴上相对于枢轴点520的位置。
塔型驱动单元570以与驱动轴装置562的驱动关系来安装，它包括与轨道561锁定滑动接合的齿槽单元571。因此，塔型驱动单元570可以沿穿过驱动轴562的“Y”轴在塔型构架560上上下移动。设置位置编码装置(没有示出，但为本领域的普通技术人员所熟知)以指示塔型驱动单元570在塔型构架560上的位置。
塔型驱动单元570还包括通常横截驱动轴装置562安装并且平行穿过枢轴520的轴而安装的旋转驱动轴573。引线端鼻部夹钳架574是旋转地安装在旋转驱动轴573上。引线端鼻部夹钳架574包括一个液压缸或其它适当的装置，用于打开和闭合引线端鼻部夹钳400上的上夹紧头部块581。设置位置编码装置(图上未示出，但为领域的普通技术人员所熟知)以指示引线端鼻部夹钳架装置所转过的角度。
如图6-8所示，引线端鼻部夹钳400包括用于夹紧引线端鼻部106以及相关的下部引线104和上部引线104并且用于提供相对引线端鼻部的所需的角转向和所需的引线结构的装置。引线端鼻部夹钳400用于形成线圈的引线端，并且使引线成形。引线端鼻部夹钳400包括背后头部块401和前夹紧头部块481(示于图10中)，前夹紧头部块481在线圈形成操作中夹紧在背后头部块401上，从而把线圈架101固定就位，引线端鼻部夹钳400还包括用于使线圈架的引线成形的滑动块402。
如图6所示，背后头部块401包括适合以滑动方式接收滑动块402的滑动块齿槽403。滑动块402可由液压缸404或其它适当装置在滑动块槽403中上下移动。背后头部块401和滑动块402分别提供了用来接收止动块407的止动块槽405和406，止动块407可以放在槽405和406中，并且由一螺丝408或其它适当装置固定以阻止滑动块402在槽403中移动。
背后头部块401提供有用于接收下部引线104的槽410，还提供有用于接收上部引线105的槽411。在槽410和411对面提供由壁412所限定的一个净空腔以提供足够的空间，从而在设备501的线圈形成操作中引线104和105不会碰击壁412。
提供最接近槽410并且在其上方的搁板414以安装引线端鼻部106。根据线圈架的大小，可移动的搁架415可以固定到搁架414的表面。
当线圈架初始放在头部块400中时，销钉421的下半部420被固定在搁板414和可移动搁板415上方一足够距离的部件401上，从而为将要沿下半部分销钉420放置的引线鼻部106的内部半径范围120提供空间。当成形头部夹钳400如图8所示闭合时，上半部分销钉422如图10所示被固定到前夹紧头部块481，并且与下半部分销钉420联接以形成销钉421。下半部分销钉420和上半部分销钉422的端头被磨园使得上半部分销钉422滑入与通常与引线端鼻部106的内半径范围120毗邻的下半部分销钉420接合，而不损坏在线圈架101中引线鼻部端的铜线的绝缘或损坏铜线。
部件430被固定到下半部分销钉421上方的部件401上。部件401的底部431部分地限定槽411。当夹紧部件481在部件401上闭合使鼻部端被放置在销钉421周围时，部件430的滑动部分432通常具有圆筒形状并且限定一个通路。通常具有圆筒形状的滑动部分432有一个曲线表面，在线圈形成操作中该曲线表面可以起辅助作用以避免对引线端鼻部106的损坏。
部件440可移动地安装在部件430的滑动部分432上。部件440具有从通常为圆形的表面442向外伸展的弧形凸缘441。在线圈形成操作中，弧形凸缘441和圆形表面接触引线端鼻部106，并且由于它们各自的结构，不会损坏引线端鼻部106中的铜线或绝缘。部件440可以上下移动以适应具有不同尺寸的线圈架。
部件444被固定到部件401，使得表面445与上部引线接收槽411的表面等平面。表面445有一个通常弯曲的向下斜面。通常为圆筒形的表面446从表面445向上伸展。在线圈形成操作中表面445和446联合起来接触线圈架101的内鼻部界面106和鼻端臂116，其表面的弯曲特性防止线圈架的导线或绝缘的损坏。
部件452限定槽410的上部边缘。部件452固定到部件401，并且可以与其它类似形状的部件相互替换，从而根据线圈架的尺寸来变更槽410的尺寸。部件450限定槽410的下部边缘。限定槽410的部件450的上表面在最远离滑动块槽403的端部最宽，该端是圆形的，并且在最远离槽411的端头稍许向下弯曲。上表面451以弧形方式逐渐变窄，这样最窄的部分是最靠近滑动块槽403的部分。
滑动块402适合在滑动块槽403中滑动，它包括后壁460。侧壁461以直角从后壁460凸出，并且从一个侧面被隔开以限定与部件401中的槽463滑动接合的突出部分462。当滑动块402处于背后头部块401的最上方位置时，构造壁461的外边缘为与背后头部块401的臂412连接的线圈架的引线限定一个净空腔。
滑动块402还包括适合于固定到液压缸头465上的基板464。部件401的凸缘466与基板464垂直放置，并且适合于与背后头部块401的凸缘466对接以阻止滑动块的向上运动。滑动块402进一步包括用于固定辅助工具，如螺丝孔467的装置，其原因将在下面进行讨论。
如上所述，液压缸404具有固定在其上的基板465。基板465也固定到滑动块402的基板464上，这样当液压缸404移动时，它导致滑动块402运动。部件468固定到液压缸杆469。部件470固定到部件468的背部，并且在部件468上稍许向上凸出。任选背部块471可以固定在部件470后面。液压缸杆469可以相关于液压缸404及附着的滑动块402向上推进部件468、470和471。液压缸404是自由移动的，因此当液压缸杆469被驱动时，它在液压缸404上施加一个力，并导致液压缸及其附着的滑动块402在相反的方向转动。液压缸杆部件470的凸缘472适合于通过碰击部件401的凸缘466来限制滑动块402向下运动。
前夹紧头块481包括一个盖板482，引线导向部件483，对该导向部件483进行改造使得当上部夹紧头部块合到背后头部块401上时其下侧484限定槽411的一部分的上侧面。半截销钉422以这样一种方式被固定到盖板482，从而当夹紧头部块合到背后头部块401上时，半截销钉422与半截销钉420接合以形成销钉421。半截销钉422的端头被磨圆，从而如果半截销钉422接触内部引线端鼻部106的内鼻部界面120时，铜导线将滑离半截销钉422的头部，并且在线圈架的那个部位中的铜导线以及铜导线上的绝缘都不会遭到损坏。盖板482端部最靠近半截销钉422的部分485通常为圆筒形，从而在线圈形成操作中紧靠该处的线圈架导线的臂部不受任何损坏。
如何将引线弯曲为所需形状的例子可以从对图6、7和8的比较来看出。图7示出当液压缸杆469处于收缩位置时工具468、470和471的位置。图6和8示出当液压缸杆469处于伸展位置时相同工具的位置。当止动块407被放入槽405和406中时，滑动块402不能移动。当液压缸杆469被驱动时，它向上驱动工具468、470和471，这些工具弯曲引线104和105，所述引线保持在槽410和411中的适当位置中并且突出到工具468、470和471被驱动的空腔中。
再回过来参看图5，相对引线端鼻部夹钳装置507包括塔型构架580，该塔型构架580提供有轨道581和驱动轴装置582。塔型构架580包括一个轨道乘载单元583，该单元以驱动关系安装在驱动轴装置584上，驱动轴装置可以是一个螺丝或其它本领域的技术人员所熟知的适当装置，它用于根据线圈架的尺寸将塔型构架移向或移离枢轴中心520。编码装置(没有示出但为本领域的普通技术人员所熟知)设置在塔型构架580中，用以指示它相关于枢轴中心520的位置。
塔型驱动单元590以与驱动轴装置582的驱动关系安装，它包括与轨道581锁定滑动接合的槽单元591。因而塔型驱动单元可以沿穿过驱动轴582的“X”轴在塔型构架580上上下移动。设置位置编码装置(没有示出，但为本领域的普通技术人员所熟知)来指示塔型驱动单元590在塔型构架580上的位置。
塔型驱动单元590还包括通常横截驱动轴装置582安装并且平行穿过枢轴520的轴而安装的旋转驱动轴593。相对引线端鼻部夹钳架594旋转地安装在旋转驱动轴593上。引线端鼻部夹钳架594包括一个液压缸595或其它适当装置，用于打开和闭合在相对引线端鼻部夹钳600上的上部夹紧头部块601。设置位置编码装置(没有示出，但为本领域的普通技术人员所熟知)用于指示相对引线端鼻部夹钳架装置所转过的角度。
如图11所示，相对引线端夹钳600包括上板601和下板602。下板602包括端部磨圆销钉603。下板602在最靠近枢轴520放置的端头有一个通常为圆筒形的表面604，并且有一个切口605，用于当线圈架101被放在夹钳中时限定线圈架101的臂117可能适合的一个空腔。搁板606在销钉603下并与其相隔一定距离设置，并且提供一个搁板，当线圈架101放在夹钳中时线圈架101的臂112可以放在其上。上板601有一个适合于接受销钉603的孔610，并且有一个适合与下板602(当线圈架101置于夹钳中时，臂112位于其上)一起限定一个空间的切口611。
当本发明的线圈形成设备被操作时，所有夹钳都打开，从而线圈架可以适当地放在夹钳中。如下面所述，线圈架的尺寸的被提供给控制系统，控制系统启动旋转驱动轴564和584的装置，所述驱动轴移动塔型构架560和580、从而使引线端夹钳400和相对引线端夹钳600到位，这样相对引线端鼻部107被放置在相对鼻端夹钳600中，从而相对引线端鼻部的内半径121毗邻销钉603整齐放置，引线端鼻部106可放在下半截销钉120之上，并且引线设置在槽410和411中。线圈架101的上部支线103的直线长度部分115被放在上部支线夹钳531中，夹钳531的设置使得每个夹钳531的垂直面[编号]把持直线长度部分115的外部边缘，放置半径产生部件791在直线边缘部分115和鼻端臂116和117之间的线圈中形成半径范围。与此类似，线圈架101的下部支线102的直线长度部分110被放在下部支线夹钳551中，夹钳551的设置使得每个夹钳551的垂直面[编号]把持直线长度部分110的外部边缘，设置半径产生部件725在直线边缘部分和鼻端臂111和112之间的线圈中形成半径范围。
如上所述，上部和下部支线夹钳531和551都装备有半径产生部件，该部件在每个结构的每个直线端部的端头产生半径范围。
为了展开线圈架来形成线圈，包含有上部夹钳装置的塔型构架510绕枢轴520向外旋转到一规定的角度，而包含有下部夹钳装置的塔型构架540绕枢轴520在相反的方向转到一规定的角度。因此，线圈架支线被展开并且被转到塔型构架所旋转的角度。枢轴中心520处于与夹钳中线圈架支线具有相同距离的位置，因为与将要安装线圈的定子铁心中的槽的距离是与定子铁心的中心的距离。因此，线圈的支线是由设备所定位的，以便准确安装在定子铁心中。
如上所述，引线端夹钳400和相对引线端夹钳600夹持引线端鼻部和相对引线端鼻部。在展开线圈架的支线的操作过程中允许把持这些夹钳的装置自由移动，只是在沿“A”轴(示于图5中)向外的方向由液压装置施加了约15磅的压力。因此，当线圈架支线被展开时，引线端夹钳400和相对引线端夹钳600被拉向设备501的枢轴中心520。当线圈架的支线被展开到规定的距离时，鼻端夹钳400和600被驱动器573和593旋转，从而给鼻部规定的角度。此外，如果需要提升任一鼻部的话，可以由驱动器562或582向上移动任一装置570或590。
最后，在图5中示意性地示出并且更详细地在图5A和图15、16中示出的圆弧形成器901和902与线圈架的臂接合并且给其提供需要的半径。可视位置指示装置或自动位置编码装置(没有示出，但为本领域的普通技术人员所熟知)被设置来指示圆弧形成器沿“A”轴和“B”轴的位置。如图15和16所示，圆弧形成器901和902每个包含与沿图5所示的“A”轴和“B”轴的轨道相接合从而沿“A”轴和“B”轴移动圆弧形成器的装置903。它进一步包括连接鼻端臂的鼻部臂连接装置904。每个鼻部连接装置包括托板920，该托板920的安装使得其表面与鼻端臂相连接。杆905与适当的驱动装置，诸如液压装置，相连接，用于伸展托板920使其与鼻端臂成为夹持关系，并且用于将鼻端臂弯曲为规定的半径。每个圆弧形成器都被定位使得它与其相应的鼻部臂在一位置接合以产生所需形状和结构的界限，这点本领域的普通技术人员可能公知。
图2-4用来帮助人们理解上面所描述的设备的操作。展开支线102和103的每个上部支线夹钳531和下部支线夹钳551有一个直线部分被固定在线圈架的下部和上部支线102和103的直线端臂的端头110A、110B和115A、115B。每个夹钳在支线被展开时还有一个半径形成部件被定位来形成半径130、131、132和133。当支线被展开到预定的位置时，圆弧形成器与线圈鼻部臂134、135、136和137相连以形成圆弧138和139，这可由图4看出，图4是线圈的端部视图。
引线鼻端夹钳400还在鼻端臂134和135的鼻端形成外鼻部半径144和145，并且形成引线105和104的外鼻部半径146和147。
图3示出了“落差”(臂被弯曲偏离定子铁心的程度)，该“落差”是在支线被展开到预定位置后通过提升至少一个鼻部端来形成的。该鼻部端可以通过提升引线鼻部端夹钳400和/或相对引线鼻部端夹钳600(见图5)来提升。鼻部端夹钳也提供线圈的鼻部端106和107的角旋度141和142。
因此，本发明的设备可将一个线圈架在大约45秒内转化为一个完成的模绕定子线圈。
用于在移动设备501中夹钳的各种装置可由任何适当的装置来提供能量。图17-1至17-8公开了可以使用的一个合适的液压系统，本领域的普通技术人员对此是可以理解的。系统可以由任何适当的自动控制系统所控制。一个合适的控制系统是通用电气公司所制造的MarkCentury2000计算机数字控制器，这是用于工业应用的标准计算机系统。它们由本领域的普通技术人员编程来控制夹钳按要求的方式来运动。
如图17-1所示，编码器提供位置反馈给MarkCentury2000控制器，该控制器提供命令来操作液压系统的阀门。
权利要求
1.由一线圈架来形成一个模绕定子线圈的设备，该线圈架具有包含一直线长度臂和两个鼻端臂的一个下部支线、包含一上部支线直线长度部分和两个鼻端臂的一个上部支线、限定一个引线端内鼻半径的一个引线端鼻部、限定一个相对引线端内鼻半径的一个相对引线端鼻部、以及引线，所述设备包括a.下部支线夹紧装置，用于夹紧线圈架的下部支线以保持下部支线直线长度部分基本为其原有形状，并且用于在直线长度部分和下部支线鼻端臂之间形成具有预定尺寸的一个半径范围；b.下部支线夹钳定位装置，用于将下部支线夹紧装置初始定位在下部支线直线长度部分的至少相对端；c.上部支线夹紧装置，用于夹紧线圈架的上部支线以保持上部支线直线长度部分基本为其原有形状，并且用于在直线长度部分和上部支线鼻端臂之间形成具有预定尺寸的一个半径范围；d.上部支线夹钳定位装置，用于将上部支线夹紧装置初始定位在上部支线直线长度部分的至少相对端；e.转动装置，用于绕等同于定子铁心的中心轴的一根轴旋转下部支线夹紧装置，在所述定子铁心中将插入所完成的线圈；f.转动装置，用于绕等同于定子铁心的中心轴的一根轴旋转上部支线夹紧装置，在所述定子铁心中将插入所完成的线圈；g.引线端夹紧装置，用于固定引线端鼻部，用于在引线端鼻部和最靠近引线端鼻部的上部和下部鼻端臂之间形成一个半径范围，并且用于旋转引线端鼻部到预定的角度；h.相对引线端夹紧装置，用于固定相对引线端鼻部，用于在相对引线端鼻部和最靠近相对引线端鼻部的上部和下部鼻端臂之间形成一个半径范围，并且用于旋转相对引线端鼻部到预定的角度；i.第一定位装置，用于相关于线圈架的尺寸来定位相对引线端夹紧装置；j.第二定位装置，用于相关于线圈架的尺寸来定位引线端夹紧装置；k.第一压力装置，用于向第一定位装置有选择地、通常从设备的中心向外施加压力；l.第二压力装置，用于向第二定位装置有选择地、通常从设备的中心向外施加压力；m.操作装置，用于绕枢轴将下部支线夹紧装置旋转到一个第一预定角度和用于绕枢轴将上部支线夹紧装置旋转到一个第二预定角度，以及用于启动第一和第二压力装置施加一个预定量的压力，从而使得下部支线夹紧装置和上部支线夹紧装置基本同时达到其相应的预定角度；n.编码装置，用于向控制装置提供下部支线夹紧装置、下部支线夹钳定位装置、上部支线夹紧装置、上部支线夹钳定位装置、旋转装置、引线端夹紧装置、相对引线端夹紧装置、第一和第二定位装置的位置的反馈，并且用于向控制装置提供操作装置的状态的反馈；o.控制装置，用于控制操作装置以预定的方式来定位和移动下部支线夹紧装置、下部支线夹钳定位装置、上部支线夹紧装置、上部支线夹钳定位装置、引线端夹紧装置、相对引线端夹紧装置以及第一和第二定位装置，使得夹钳能被初始定位来接受具有预定尺寸的线圈架，并且使得夹钳能闭合以固定线圈架，以及使得夹钳能被移动和旋转以产生具有预定尺寸的一个模绕线圈。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于进一步包括用于将上部和下部支线的臂弯曲为预定半径圆弧的装置。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于操作装置是一个液压系统。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于进一步包括用于固定线圈架的每股导线以防止它们彼此不对准的装置。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于进一步包括用于将引线构造为预定结构的装置。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于进一步包括位置指示装置，用于可视地描绘每个下部支线夹紧装置之间和每个上部支线夹紧装置之间的水平间距，以便在等于线圈架的每个支线的直线长度位置的距离设置所述夹钳。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于用于将引线构造为预定结构的装置包括用于改变引线的结构的构造装置，以及用于定位引线从而使得引线的那个部位可由构造装置操纵的定位装置。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于构造装置包括用于弯曲线圈架的下部引线的装置以及用于弯曲线圈架的上部引线的分离的、独立控制的装置。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于引线端夹紧装置包括与一个前夹紧部件共同接合的一个后部部件，用于相关于设备的中心初始定位引线端夹紧装置的夹钳定位装置，并且进一步包括用于定位引线端鼻部以及线圈架的鼻端臂最靠近引线端鼻部的部位的装置;用于定位引线的装置;用于在鼻部臂最靠近引线端鼻部的部位上形成具有预定尺寸的外半径范围的装置;用于在引线最靠近引线端鼻部的部位上形成具有预定方向的外半径范围的装置;用于旋转引线端鼻部到一预定角度的装置。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于进一步包括用于将引线构造为预定结构的装置。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于用于将引线构造为预定结构的装置包括用于改变引线的结构的构造装置，以及用于定位引线从而使得引线的那个部位可由构造装置操纵的定位装置。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于构造装置包括用于弯曲线圈架的下部引线的装置，以及用于弯曲线圈架的上部引线的分离的、独立控制的装置。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于相对引线端夹紧装置包括与一个前夹紧部件共同接合的一个后部部件，用于相关于设备的中心初始定位引线端夹紧装置的夹钳定位装置，并且进一步包括用于定位相对引线端鼻部以及线圈架的鼻端臂最靠近相对引线端鼻部的部位的装置;用于在鼻端臂最靠近相对引线端鼻部的部位上形成具有预定尺寸的外半径范围的装置;用于旋转相对引线端鼻部到一预定角度的装置。
14.一个控制系统，用于操作由一线圈架来形成一个模绕定子线圈的设备，该线圈架具有包含一直线长度臂和两个鼻端臂的一个下部支线、包含一上部支线直线长度部分和两个鼻端臂的一个上部支线、限定一个引线端的内鼻半径的一个引线端鼻部、限定一个相对引线端内鼻半径的一个相对引线端鼻部以及引线，所述设备包括可在线圈架上操作以形成一个线圈的装置，即包括下部和上部支线夹紧装置，用于夹紧线圈架的下部和上部支线以保持下部和上部支线直线长度部分基本为其原有形状，并且用于在直线长度部分与上部和下部支线鼻端臂之间形成具有预定尺寸的一个半径范围;下部和上部支线夹钳定位装置，用于将下部和上部支线夹紧装置初始定位在下部和上部支线直线长度部分的至少相对端;转动装置，用于绕等同于将要插入所完成的线圈的定子铁心的中心轴的一根轴旋转下部和上部支线夹紧装置;引线端和相对引线端夹紧装置，用于分别固定引线端和相对引线端鼻部、用于分别在引线端和相对引线端鼻部与分别最靠近引线端和相对引线端鼻部的上部和下部鼻端臂之间形成一个半径范围、并且用于旋转引线端和相对引线端鼻部到预定的角度;第一和第二定位装置，用于相关于线圈架的尺寸来定位引线端和相对引线端夹紧装置;第一和第二压力装置，用于向第一和第二定位装置有选择地、通常从设备的中心向外施加压力;操作装置，用于绕枢轴将下部支线夹紧装置旋转到一个第一预定角度和用于绕枢轴将上部支线夹紧装置旋转到一个第二预定角度、以及用于启动第一和第二压力装置施加一个预定量的压力从而使下部支线夹紧装置和上部支线夹紧装置基本同时达到其相应的预定角度;编码装置，用于向控制装置提供下部支线夹紧装置、下部支线夹钳定位装置、上部支线夹紧装置、上部支线夹钳定位装置、旋转装置、引线端夹紧装置、第一和第二定位装置的位置的反馈，并且用于向控制装置提供操作装置的状态的反馈;该控制系统包括用于输入线圈架和线圈尺寸数据和夹钳位置数据的装置;操作员控制装置，用于有选择地产生设备操作命令信号，该信号用于定位在线圈架上可操作的装置以安放一个线圈架;使在线圈架可操作的装置在线圈架上操作以产生线圈;使在线圈架上可操作的装置释放所产生的线圈以允许它从设备中移开;用于对编码装置输出的反馈信号进行译码的装置;各种程序控制装置，用于接收和译码线圈架和线圈尺寸数据、夹钳位置数据、编码器输入信号和操作命令信号;以及用于响应可变程序控制装置以预选的次序向操作装置产生命令来启动操作装置将引线端夹紧装置和相对引线端夹紧装置定位在预定的位置;打开所述夹紧装置，使线圈架能被放在夹紧装置中;启动在线圈架上可操作的装置以形成预定尺寸的线圈;启动在线圈架上可操作的装置以允许所形成的线圈从设备中移开。
15.用于操作一个设备的控制系统，该设备用于由一具有预定结构和尺寸的线圈架来产生具有预定结构的一个模绕定子线圈，该线圈架包括具有一直线长度臂和两个鼻端臂的一个下部支线、具有一上部直线长度部分和两个鼻端臂的一个上部支线、限定一个引线端内鼻半径的一个引线端鼻部、限定一个相对引线端内鼻半径的一个相对引线端鼻部、以及引线;该设备包括夹紧装置，用于与工具一起固定线圈架以将线圈架构造为线圈的预定结构;在线圈架上可操作以形成线圈的装置，用于定位可操作以形成线圈的定位装置;编码装置，用于向控制装置提供在线圈上可操作以形成线圈的装置的位置和状态的反馈，该控制系统包括用于输入线圈架和线圈尺寸数据以及夹钳位置数据;操作员控制装置，用于有选择地产生设备操作命令信号，该信号用于对在线圈架上可操作的装置定位以安放一个线圈架;使在线圈架上可操作的装置在线圈架上操作以产生线圈;使在线圈架上可操作的装置释放所产生的线圈以允许它从设备中移开;用于对编码装置输出的反馈信号进行译码的装置;各种程序控制装置，用于接收和译码线圈架和线圈尺寸数据、夹钳位置数据、编码器输入信号和操作命令信号;以及用于响应可变程序控制装置以预选的次序向操作装置产生命令来启动操作装置定位在线圈架上可操作的装置以安放一个线圈架;启动在线圈架上可操作的装置以形成预定尺寸的线圈;启动在线圈架上可操作的装置以允许所形成的线圈从设备中移开。
16.由一线圈架来形成一个模绕定子线圈的方法，该线圈架具有包括一直线长度臂和两个鼻端臂的一个下部支线、包括一上部支线直线长度部分和两个鼻端臂的上部支线、限定一个引线端内鼻半径的一个引线端鼻部、限定一个相对引线端内鼻半径的相对引线端鼻部、以及引线，该方法包括a.在最靠近其直线长度部位的相对端夹紧线圈架的下部和上部支线以保持该直线长度部位为预定尺寸;b.夹紧引线端鼻部、引线和相对引线端鼻部;c.绕等同于将要插入所完成的线圈的铁心的中心轴的一根轴向外旋转下部和上部支线使它们互相形成预定的角关系，并且在同一时刻在直线长度部位和下部支线鼻端臂之间形成预定尺寸的一个半径范围;在引线端和相对引线端鼻部以及最靠近该鼻部的上部和下部鼻端臂之间形成半径范围;d.旋转所述鼻部到预定的角度;以及e.提高所述鼻部，将其从定子铁心中心向外弯曲以形成空腔，用于在线圈被放在铁心的槽中后将转子插入该空腔中。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括在上部和下部鼻端臂上形成半径范围。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括将引线构造为预定的结构。
19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括以平滑、连续的运动向外旋转下部和上部支线至一预定的相互角关系，从而减小线圈架中铜线的衰退。
全文摘要
用于由一线圈架来产生一个模绕定子线圈的设备，它具有用于夹紧线圈架的直线部分以限定线圈的每个支线的直线部分的装置。它还具有将线圈架弯曲到预定半径以形成从线圈的每个支线的直线部分向线圈的每个鼻部延伸的臂的装置。提供用于将每个臂弯曲为预定的半径的装置。进一步提供用于将鼻部弯曲为预定角度的装置。还提供装置用于给线圈的臂部提供相对于定子铁心的一个落差。还提供用于将线圈架的引线构造为预定结构的装置。本发明还公开了用于给设备提供能源的液压装置和控制该液压装置的一个系统。
文档编号H02K15/04GK1084328SQ9310679
公开日1994年3月23日 申请日期1993年6月1日 优先权日1992年6月1日
发明者R·H·哈特曼, J·A·奎尔莱恩 申请人:通用电气公司