CN103475173A - 定子线圈绕制方法及绕制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种定子线圈绕制方法及绕制装置，该方法包括将定子铁芯固定，将漆包线穿过绕线装置的飞叉组件，绕线装置的传动机构带动飞叉组件旋转将漆包线绕制在定子铁芯的齿上，绕线装置上设有移动滑头，飞叉组件旋转时移动滑头在传动机构带动下沿定子铁芯的径向往复运动，移动滑头的每次移动距离与定子铁芯的绕线槽的实际槽宽成反比。该装置包括固定装置，固定装置的一侧设有飞叉组件，飞叉组件在传动机构的带动下旋转，靠近固定装置处设有移动滑头，移动滑头在传动机构带动下沿定子铁芯的径向往复运动，移动滑头的每次移动距离与定子铁芯的绕线槽的实际槽宽成反比。本发明可避免漆包线堆积在绕线槽的槽口处，使漆包线均匀地布置在绕线槽内。

Description

定子线圈绕制方法及绕制装置

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其是涉及一种电机的定子线圈的绕制方法及绕制装置。

背景技术

电机广泛地应用在工业生产以及生活的各种电器设备中，现有的电机具有定子以及转子，转子轴安装在转子中并随转子的旋转而旋转，并由此输出动力。

参见图1，现有的一些电机具有壳体10以及位于壳体10两端的端盖11、12，壳体10以及端盖11、12围成一个腔体，腔体内安装有定子15以及转子18，定子15具有定子铁芯16以及绕制在定子铁芯16上的线圈17。转子18安装在定子15内，并可相对于定子15旋转。转子轴19安装在转子18内，且与转子18过盈配合，转子轴19在转子18的带动下旋转，从而向外输出动力。

定子铁芯16通常由多片形状相同的定子冲片叠压而成，参见图2，定子冲片20由硅钢片冲压而成，其大致呈圆环状，并具有位于外周缘的轭部21，且轭部21呈圆环状。定子冲片20还设有自轭部21沿定子冲片20的径向向定子冲片20的中部延伸的多个齿22，相邻的两个齿22之间形成一个绕线槽23，线圈绕组绕制在齿22上。并且，定子冲片20的中部设置一个中空的内圆孔24，多片定子冲片20叠压形成定子铁芯16后，定子冲片20的内圆孔24形成转子孔，转子安装到转子孔内。

对定子冲片20叠压而成的定子铁芯绕制线圈绕组时，需要绕制两层线圈，分别是内线圈与外线圈。参见图3，外线圈35绕制在定子铁芯16的绕线槽33的底部，离定子铁芯16的轴线较远。内线圈36绕制在绕线槽33靠近槽口的位置，离定子铁芯16的轴线较近。

每一内线圈36将跨越四个绕线槽33，且每一外线圈35也跨越四个绕线槽33，且内线圈36与外线圈35并不绕制在同一个绕线槽33上。然而，绕制内线圈36的绕线槽33将有外线圈35跨越，而绕制外线圈35的绕线槽33也有内线圈36，导致内线圈36与外线圈35之间的距离很近，这对内线圈36与外线圈35之间的绝缘处理提出很高的要求，因此内线圈36与外线圈35之间的绝缘处理工艺复杂。

此外，由于内线圈36与外线圈35在定子铁芯16的轴向上重叠，导致内线圈36与外线圈35的绕制难度高，导致内线圈36与外线圈35的匝间不良率高，在推高电机的生产成本的同时，影响电机的工作稳定性，导致电机额定效率低、能耗大。

为了满足相邻的两个内线圈36或者外线圈35在嵌线后在定子铁芯16槽口位置有足够的避让空间，这就要两相绕组线圈伸出定子铁芯16的部分要足够长，就是内线圈36以及外线圈35的端部要足够长。这样，导致制造线圈的漆包线使用量增加，还导致电机的能耗大、额定效率低。

为了绕制线圈绕组的方便，现有的电机使用齿部与轭部相分离的定子铁芯，这种定子铁芯由多片形状相同的定子冲片叠压而成。参见图4，定子冲片40由硅钢片冲压而成，其由可拆卸地连接的轭部41与齿部45构成，轭部41位于定子冲片40的外侧，齿部42位于轭部41内。齿部42的中部设有一个圆孔43，转子可以安装在圆孔43内。

参见图5，将图4的定子冲片40叠压后形成定子铁芯45，定子铁芯45具有圆环柱状的轭部46以及位于轭部46内的齿部47，齿部47的每一个绕线槽内均装有一个绝缘骨架49，线圈绕组绕制在绝缘骨架49上。从图5可见，线圈绕组包括外线圈51以及内线圈52，因此绕制线圈绕组时需要在不同的绕线槽内绕制不同的线圈绕组。

通常，定子铁芯45的绕线工作是使用绕线装置完成的，如公告号为CN202475183U的中国实用新型专利公开了一种飞叉式绕线机，该绕线机具有用于将定子铁芯固定的固定装置，并在固定装置的一侧设置飞叉组件，漆包线穿过飞叉组件。绕制线圈时，飞叉组件高速旋转并将漆包线绕制在定子铁芯的齿上。又如公开号为CN1227441A的中国发明专利申请公开了另一种飞叉式绕线机，这种绕线机也是利用飞叉的高速旋转将漆包线绕制在定子铁芯的齿上。

然而，由于现有的绕线机在绕制线圈时仅将漆包线绕制在齿的端部上，即将漆包线绕制在绕线槽的槽口处，导致漆包线在槽口处堆积。如图6所示，绕制后的线圈的漆包线53堆积在每一个绕线槽的槽口处或者堆积在槽底处。如漆包线堆积在槽口处，则影响后续的漆包线绕制到绕线槽内，不利于绕线槽内空间的利用。不管漆包线堆积在槽口处或者堆积在槽底处，都使漆包线在绕线槽内分布不均匀，影响绕线槽内的空间利用率。

现有的一些绕线装置在线圈绕制过程中不断地沿定子铁芯的径向往返运动，但这种方式仅应用在对单个直齿进行绕线的定子铁芯的线圈绕制中。如图7（a）所示，对单个直齿55进行绕线时，绕线装置先在绝缘骨架56上绕制一层漆包线57，绕制过程中绕线装置的飞叉组件沿直齿55的轴向，即定子铁芯的径向移动，以便将漆包线57均匀地绕制在直齿55上。

绕制第一层漆包线57后，飞叉组件沿直齿55的轴向反向移动，如图7（b）所示，飞叉组件的运动方向如图中的箭头所示。这样，每一层漆包线57均可以均匀地绕制在绝缘骨架56上。为了确保每一层漆包线57的绕制均匀，飞叉组件需要匀速地移动，且每次移动的距离均相同。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种避免漆包线在绕线槽的槽口堆积的定子线圈的绕制方法。

本发明的另一目的是提供一种确保漆包线在绕线槽内均匀分布的定子线圈绕制装置。

为实现本发明的主要目的，本发明提供的定子线圈绕制方法包括将定子铁芯固定在绕线装置上，将漆包线穿过绕线装置的飞叉组件，绕线装置的传动机构带动飞叉组件旋转将漆包线绕制在定子铁芯的齿上，其中，绕线装置上设有移动滑头，飞叉组件旋转时，移动滑头在传动机构带动下沿定子铁芯的径向往复运动，移动滑头的每次移动距离与定子铁芯的绕线槽的实际槽宽成反比。

由上述方案可见，定子线圈的绕制过程中，漆包线从飞叉组件滑入到移动滑头上，由于移动滑头不断沿定子铁芯的径向往返运动，且移动滑头的移动距离与绕线槽的实际槽宽成反比，这样在绕线槽的实际槽宽较大时，移动滑头的移动距离较小，漆包线可以集中地绕制在绕槽内。当绕线槽的实际槽宽较小时，表示绕线槽内已经绕制有多层漆包线，移动滑头的移动距离较长，以便漆包线可以绕制在槽底处，以避免漆包线在槽口上堆积。

一个优选的方案是，移动滑头的中部设有凹槽，移动滑头的端部可伸入绕线槽内。

由此可见，漆包线可以沿移动滑头的外表面滑入绕线槽内，对漆包线有导向作用，有利用于定子线圈的绕制。

进一步的方案是，移动滑头为方台状，移动滑头的横截面自移动滑头的端部向靠近传动机构一端逐渐增大。

可见，将移动滑头设置成端部较小的方台状，更有利于漆包线沿移动滑头的外表面滑入到绕线槽内。

更进一步的方案是，移动滑头的端部上安装有用于检测绕线槽的实际槽宽的位置传感器，位置传感器将检测的信号输出至绕线装置的控制器，控制器根据位置传感器所检测的信号控制移动滑头的移动距离。

由此可见，通过位置传感器检测绕线槽的实际槽宽，可精确地控制移动滑头的移动距离，漆包线可以均匀地绕制在绕线槽内。

为实现本发明的另一目的，本发明提供的定子线圈绕制装置包括用于固定定子铁芯的固定装置，固定装置的一侧设有飞叉组件，飞叉组件在传动机构的带动下旋转，其中，绕线装置靠近固定装置处设有移动滑头，移动滑头在传动机构带动下沿定子铁芯的径向往复运动，移动滑头的每次移动距离与定子铁芯的绕线槽的实际槽宽成反比。

由上述方案可见，绕制装置上设置可以沿定子径向往返运动的移动滑头，漆包线经过飞叉后沿移动滑头的外表面滑入绕线槽内，并且在绕制过程中移动滑头的往复运动可以确保漆包线均匀地绕制在绕线槽内，不会在绕线槽的槽口堆积。并且，由于移动滑头的移动距离与绕线槽的实际槽宽成反比，这样可以确保漆包线能够从槽宽较大的地方开始堆积，而不会堆积在槽口处，且漆包线在绕线槽内可以均匀布置，先绕制的漆包线不会对后绕制的漆包线造成影响。

一个优选的方案是，移动滑头的端部上安装有用于检测绕线槽的实际槽宽的位置传感器。

由此可见，通过位置传感器检测绕线槽的实际槽宽，控制器根据实际槽宽的数据控制移动滑头的移动距离，可以精确地控制移动滑头的移动，线圈的绕制更加均匀。

附图说明

图1是现有电机的剖视图。

图2是现有一种定子冲片的结构放大图。

图3是现有定子铁芯绕制有线圈的结构放大图。

图4是现有另一种定子冲片实施例的结构图。

图5是现有另一种定子铁芯绕制有线圈的结构图。

图6是现有另一种定子铁芯绕制线圈的局部结构放大图。

图7是现有第三种定子铁芯绕制线圈的局部结构图。

图8是本发明定子线圈绕制装置实施例与定子铁芯的结构图。

图9是本发明定子线圈绕制装置实施例中移动滑头与定子铁芯的局部结构放大图。

图10是图8中移动滑头内在A-A处剖面放大图。

图11是本发明定子线圈绕制方法实施例中定子铁芯上线圈绕制过程的结构图。

图12是应用本发明定子线圈绕制方法实施例绕制线圈后的定子局部结构图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的定子线圈绕制装置为飞叉式绕线机，其具有飞叉组件以将漆包线绕制在定子铁芯上。本发明的定子线圈绕制方法是使用上述绕线装置对定子铁芯进行绕制的方法。

本发明的绕线方法用于对齿朝外的定子铁芯进行绕线，如图8所示，待绕线的定子铁芯具有相互分离的轭部与齿部81，齿部81由多片定子冲片的齿部叠压而成，且齿部81具有在周向上均匀布置的多个直齿83以及弯曲齿82，直齿83与弯曲齿73在齿部82的周向上间隔布置。

参见图9，相邻的两个直齿83与弯曲齿82之间形成一个绕线槽85，绕线槽85内安装有绝缘骨架84，漆包线86缠绕在绝缘骨架84上。

回看图8，本实施例的绕线装置60具有作为固定装置的夹具80，用于将定子铁芯的齿部81固定在绕线装置60上。夹具80可以为圆形的主体，齿部81套装在夹具80外，从而将齿部81固定。

绕线装置60上还设有动力机构61，动力机构61带动旋转机构63绕旋转机构63的轴线旋转，旋转机构63的表面上设有飞叉组件64，飞叉组件64上包括两个滚轮，漆包线66穿过滚轮。飞叉组件64靠近齿部81的一侧设有线夹65，用于夹持漆包线66，漆包线66从线夹65穿过。

绕组装置60在齿部81的周壁外设有两块固定板68，每一块固定板81均为半月形，且与导向件69固定连接，导向件69可以带动固定板81移动。漆包线66穿过线夹66后可以滑入到固定板68的外表面。

动力机构61与齿部81之间还设有一个移动滑头67，旋转机构63内设有一根传动杆62，移动滑头67固定在传动杆62的外端，传动杆62的另一端与动力机构61连接，由动力机构61带动传动杆62沿传动杆62的轴向往返运动。由于传动杆62的轴向与齿部81的径向平行，因此传动杆62沿齿部81的径向往返运动。

由于移动滑头67固定在传动杆62的端部，因此移动滑头67随传动杆62沿齿部81的径向往返运动。从图8可见，移动滑头67大致呈方台状，其靠近齿部81的端部的横截面较小，而靠近传动杆62一端的横截面较大。并且，移动滑头67的横截面自端部向靠近传动杆62一端逐渐增大。绕制线圈时，旋转机构63高速旋转，但传动杆62以及移动滑头67并不随旋转机构63旋转。

两块固定板68分别位于移动滑头67的两侧外部，漆包线66从线夹65滑入至固定板68的外表面，再从固定板68的外表面滑入至移动滑头67的外表面，从移动滑头67的外表面滑入至绕线槽85中。由于移动滑头67为方台状，漆包线66可以顺畅地沿移动滑头67的外表面滑入至绕线槽85内。

旋转机构63带动飞叉组件64旋转，传动杆62带动移动滑头67往返运动，旋转机构63与传动杆62均有动力机构61带动，因此旋转机构63与传动杆62构成本申请的传动机构。

参见图9与图10，移动滑头67的中部设有一个凹槽71，移动滑头67滑动至齿部81外时，可以继续向齿部81移动并且伸入绕线槽85内，直齿83以及弯曲齿82、绝缘骨架84均位于凹槽71内。这样，漆包线66可以缠绕在齿部81的齿上。

本实施例中，绕制在齿部81的每一个线圈绕制均跨越多个齿，并不是绕制在一个直齿上，因此移动滑头67的凹槽71内可以容纳有多个齿。

本实施例中，移动滑头67沿其中一个直齿83的轴向往返移动，且每一次移动的距离与绕线槽85内的实际槽宽成反比。本申请所指的实际槽宽是指绕线槽85的一个侧壁与漆包线67外边缘之间的距离。例如，如图11（a）所示，绕线槽85内只绕制有一层线圈86，此时绕线槽85的实际槽宽是绝缘骨架84的侧壁89与漆包线86最靠近侧壁89的外边缘之间的距离。由于绝缘骨架84套装在绕线槽85内，因此绝缘骨架84的侧壁89也就是绕线槽85的侧壁。

如图11（b）所示，绕线槽85内绕制有两层线圈86，此时绕线槽85的实际槽宽是绝缘骨架84的侧壁89与漆包线86最靠近侧壁89的外边缘之间的距离。显然，此时绕线槽85的实际槽宽小于图11（a）所示的绕线槽85的实际槽宽。随着漆包线86的继续绕制，如图11（c）所示，绕线槽85的实际槽宽将不断减小。

为检测绕线槽85的实际槽宽，在移动滑头67的端部设置位置传感器，如图10所示，移动滑头67端部的侧壁72内安装有超声波传感器73，向漆包线86的外边缘发射超声波信号，并接收返回的超声波信号，根据超声波信号的发射时间与接收时间之间的时间差计算超声波信号的传输时间，从而计算出漆包线86的外边缘与移动滑头67的侧壁72之间的距离。

由于移动滑头67的侧壁72与绝缘骨架84的侧壁89之间的距离恒定，计算出漆包线86的外边缘与移动滑头67的侧壁72之间的距离后可以计算出绝缘骨架84的侧壁89与漆包线86外边缘之间的距离，也就是计算出绕线槽85的实际槽宽。

超声波传感器73将检测的信号输出至绕制装置60的控制器，控制器根据接收的信号计算绕线槽85的实际槽宽，并根据绕线槽85的实际槽宽控制移动滑头67的移动距离。控制器可以存储若干个实际槽宽数值，每一个实际槽宽数值对应于一个移动滑头67的移动距离，控制器计算绕线槽85的实际槽宽后，查找最接近的实际槽宽数值，并以该数值对应的移动滑头67的移动距离作为控制移动滑头67移动的控制数据。或者，控制器通过设定的计算公式以实际槽宽作为参数计算移动滑头67的移动距离。

绕制线圈时，飞叉组件64绕旋转机构63的轴线高速旋转，位于飞叉组件64旋转时形成的圆形内的移动滑头67沿齿部81的径向往返运动，移动滑头67每次移动的距离与绕线槽85的实际槽宽成反比，即绕线槽85的实际槽宽越宽，移动滑头67的移动距离越小，绕线槽85的实际槽宽越小，移动滑头67的移动距离越大。

例如，初始绕线时，绕线槽85内没有缠绕漆包线86，移动滑头67从绕线槽85的槽口87处向绕线槽85的槽底方向移动，如图11（a）中的箭头方向所示。由于绕线槽85内没有漆包线86，因此绕线槽85的实际槽宽较大，移动滑头67向绕线槽85的槽底方向移动的距离较短。此时，漆包线86主要缠绕在距离槽口87较近的地方。移动滑头67移动至第一次行程的最大距离后，向槽口87方向移动，直至移动到槽口87处。

然后，移动滑头67再次从槽口87向槽底方向移动，此时，由于绕线槽85内已经缠绕有漆包线86，因此绕线槽85的实际槽宽比第一次向槽底移动时的实际槽宽小，移动滑头67向槽底方向移动的距离也相应地增大，如图11（b）所示，此时绕制在绕线槽85内的漆包线86增多。接着，移动滑头67向槽口87方向移动，直至移动至槽口87处位置。

然后，移动滑头67再次从槽口87向槽底方向移动，此时由于绕线槽85内已经缠绕有较多的漆包线86，绕线槽86的实际槽宽较小，移动滑头67移动的距离较长，如图11（c）所示，此时绕制在绕线槽85内的漆包线86增多。接着，移动滑头67向槽口87方向移动，直至移动至槽口87处位置。

移动滑头67如此沿齿部81的径向往复运动，直至线圈绕制完毕。这样，漆包线86可以均匀地绕制在绕线槽85内，且漆包线86不会堆积在槽口87处，先绕制的漆包线86不会影响后绕制的漆包线86缠绕到绕线槽85内。绕制线圈后的定子铁芯如图12所示，漆包线86均匀地缠绕在绕线槽85内。

当然，移动滑头67内不一定设置超声波传感器73以检测绕线槽85的实际槽宽。由于绕线槽85的形状固定，飞叉组件64的旋转速度也固定，因此可以设定移动滑头67每次移动的距离，而无需每次检测绕线槽85的实际槽宽。例如，移动滑头67首次向槽底方向移动时，控制器控制移动滑头67移动的时间为10个脉冲周期的时间，移动滑头67再次向槽底方向移动时，控制器控制移动滑头67移动的时间为15个脉冲周期的时间，移动滑头67以后每次向槽底方向移动时其移动时间逐渐递增。并且，移动滑头67始终是匀速运动，以确保漆包线86的绕制均匀。

由于绕线槽85的槽宽自槽口87向槽底逐渐递减，因此移动滑头67在绕制线圈的过程中每次向槽底移动的距离逐渐递增。对于齿部81上另一种绕线槽90，由于绕线槽90的形状为不规则形状，且漆包线93需要缠绕在绕线槽90的槽底，因此移动滑头67的首次移动需要移动至靠近绕线槽90的槽底处，然后自槽底向槽口91方向移动。此时，绕线槽90的实际槽宽较大，移动滑头67向槽口91方向移动距离较小，移动滑头67并不会移动至槽口91处，而仅仅是向槽口91方向移动一小段距离，马上再次向槽底方向移动。随着绕线槽90的实际槽宽不断减小，移动滑头67的移动距离也不断增大，以确保漆包线93均匀地绕制在绕线槽90内。

当然，上述实施例仅是本发明优选的实施方式，实际应用时可以有更多的改变，例如，可以使用红外线传感器替代超声波传感器以检测绕线槽的实际槽宽；或者，移动滑头的横截面设计成圆台状等，这样的改变也能实现本发明的目的。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如绕线槽形状的改变、移动滑头以及固定板形状的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.定子线圈绕制方法，包括

将定子铁芯固定在绕线装置上，将漆包线穿过所述绕线装置的飞叉组件，所述绕线装置的传动机构带动所述飞叉组件旋转将所述漆包线绕制在所述定子铁芯的齿上；

其特征在于：

所述绕线装置上设有移动滑头，所述飞叉组件旋转时，所述移动滑头在所述传动机构带动下沿所述定子铁芯的径向往复运动，所述移动滑头的每次移动距离与所述定子铁芯的绕线槽的实际槽宽成反比。

2.根据权利要求1所述的定子线圈绕制方法，其特征在于：

所述移动滑头的中部设有凹槽，所述移动滑头的端部可伸入所述绕线槽内。

3.根据权利要求1或2所述的定子线圈绕制方法，其特征在于：

所述移动滑头为方台状，所述移动滑头的横截面自所述移动滑头的端部向靠近所述传动机构一端逐渐增大。

4.根据权利要求1或2所述的定子线圈绕制方法，其特征在于：

所述移动滑头的端部上安装有用于检测所述绕线槽的实际槽宽的位置传感器；

所述位置传感器将检测的信号输出至所述绕线装置的控制器，所述控制器根据所述位置传感器所检测的信号控制所述移动滑头的移动距离。

5.根据权利要求4所述的定子线圈绕制方法，其特征在于：

所述位置传感器为超声波传感器。

6.根据权利要求1或2所述的定子线圈绕制方法，其特征在于：

所述绕线装置在所述移动滑头的两侧外分别设有一块固定板。

7.定子线圈绕制装置，包括

用于固定定子铁芯的固定装置，所述固定装置的一侧设有飞叉组件，所述飞叉组件在传动机构的带动下旋转；

其特征在于：

所述绕线装置靠近所述固定装置处设有移动滑头，所述移动滑头在所述传动机构带动下沿所述定子铁芯的径向往复运动，所述移动滑头的每次移动距离与所述定子铁芯的绕线槽的实际槽宽成反比。

8.根据权利要求7所述的定子线圈绕制装置，其特征在于：

所述移动滑头的中部设有凹槽，所述移动滑头的端部可伸入所述绕线槽内。

9.根据权利要求7或8所述的定子线圈绕制装置，其特征在于：

所述移动滑头为方台状，所述移动滑头的横截面自所述移动滑头的端部向靠近所述传动机构一端逐渐增大。

10.根据权利要求7或8所述的定子线圈绕制装置，其特征在于：

所述移动滑头的端部上安装有用于检测所述绕线槽的实际槽宽的位置传感器。

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