CN105553199B - 新型直线电机定子线圈绕线机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型直线电机定子线圈绕线机，属于绕线机技术领域。包括：机架、伺服步进电机，安装在机架上的槽轮机构、倍速齿轮机构，与倍速齿轮机构相连的曲柄连杆机构。其中槽轮机构由伺服步进电机驱动的主动轮和成一线布置的槽轮构成，或槽轮机构由伺服步进电机驱动的主动轮和两只成90度设置的槽轮构成。本发明利用槽轮机构设计出了直线电机定子线圈绕线机，填补了直线电机定子线圈绕线机的空白，新型绕线机经济适用，值得推广。采用新型的直线电机定子线圈绕线机，可以提高劳动效率，降低劳动强度，提高经济效益。

Description

新型直线电机定子线圈绕线机

技术领域

本发明属于绕线机技术领域，特别涉及一种直线电机定子线圈绕线机。

背景技术

绕线机是一种把线状的物体缠绕到特定的工件上的设备，通常用于铜线缠绕。按照绕线方式可分为：平绕机、环形绕线机、飞叉绕线机、三维绕线机。

平绕机：由主轴旋转，配合三维通过空间移动定位，使线材在一工件外层以螺旋线排列的绕线机。通常用于加工大多数变压器、电感和各类线圈。它是目前使用最广泛的绕线机。环型绕线机：通过主轴(储线轮)旋转，配合辅轮动作，使线材在一空心圆形、空心方形或其他类似工件上以螺旋线环型排列的绕线机。通常用于加工环型线圈。飞叉绕线机：通过侧边电机带动飞叉进行绕线的绕线机。通常用于十字仪表线圈和转子的绕线加工。三维绕线机：为了适应特别产品的特殊绕线模式而产生的绕线机。通常用于定子和特殊产品的绕线加工。

《一种直线电机绕线机》(公开号：CN103929024A)，属于绕线设备，其技术方案包括机架，及安装在机架上的传动机构、移动机构，以及安装在传动机构上的导线机构和绕线盘，在所述移动机构上安装有放线机构。该种绕线机的制作成本较高，生产效率仍需提高，并且，其工作模式单一，不能灵活适应不同的工作。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种新型直线电机定子线圈绕线机。根据其交替运动的规律，使用一台伺服步进电机驱动槽轮机构实现直线电机定子线圈绕线。

本发明采用的技术方案为：

一种新型直线电机定子线圈绕线机，包括机架、伺服步进电机，其特征在于：安装在所述机架上的并由所述伺服步进电机驱动的槽轮机构、与所述槽轮机构配合运动的倍速齿轮机构、与所述倍速齿轮机构相连的曲柄连杆机构；所述曲柄连杆机构是由X方向曲柄连杆和Y方向曲柄连杆组成，所述机架通过不同的运动副还分别设置有排线机构和绕线机构。

根据权利要求1的绕线机，其特征在于：槽轮机构由主动轮和成一线布置的槽轮构成；主动轮为单缺口轮盘，槽轮包括Y方向槽轮、X方向槽轮；槽轮，交替旋转，一只转动时，另一只锁定，主动轮旋转一周，带动槽轮分别转过90度。

本发明的另一种方式为，与以上技术方案相似，其中槽轮机构由主动轮和两只槽轮构成；主动轮为双缺口轮盘，两只槽轮成90度布置；槽轮包括Y方向槽轮、X方向槽轮；槽轮，交替旋转，一只转动时，另一只锁定，主动轮旋转一周，槽轮交替两次转过90度。

倍速齿轮机构包括Y方向倍速齿轮组、X方向倍速齿轮组，均包括与槽轮同轴的齿轮，和与齿轮啮合的倍速齿轮；齿轮由槽轮带动，倍速齿轮与曲柄连杆机构相连，带动其加速旋转。

机架上具有X方向运动副、Y方向运动副；

X方向运动副包括X方向直线滑轨和X方向滑块，X方向曲柄连杆与X方向滑块相连，X方向运动副上装载绕线机构；

Y方向运动副包括Y方向直线滑轨和Y方向滑块，Y方向曲柄连杆与Y方向滑块相连，Y方向运动副上装载直线电机定子。

此处还存在另一种方式为：机架上具有X方向运动副、Y方向运动副；X方向运动副包括X方向直线滑轨和X方向滑块，X方向曲柄连杆与X方向滑块相连，X方向滑块上方设置排线机构，排线机构上方为工作平台；X方向运动副上装载直线电机定子；Y方向运动副包括Y方向直线滑轨和Y方向滑块，Y方向曲柄连杆与Y方向滑块相连，Y方向运动副上装载绕线机构。

排线机构通过凸轮机构实现，或通过步进电机驱动丝杠副来实现；曲柄连杆机构为行程可调曲柄连杆机构，包括Y方向曲柄连杆、X方向曲柄连杆。

若绕线机构固定，则绕线机构所驱动的直线电机定子做X轴往复运动；或者，若直线电机定子固定，则绕线机构直接做X轴往复运动。

绕线机构包括绕线针和导线针，绕线针通过导线轮对直线电机定子进行绕线；倍速齿轮机构为1:2倍增速齿轮机构。

伺服步进电机只需一只伺服步进电机。

直线电机定子线圈属于三维绕线机，其定子线圈属于深槽集中绕组。

本发明具有以下有益效果：本发明利用槽轮机构设计出了直线电机定子线圈绕线机，填补了直线电机定子线圈绕线机的空白，新型绕线机经济适用，值得推广。引入槽轮机构后，只需一部电机就可完成直线电机定子线圈的绕制，降低了绕线机的制作成本，具有较高的生产效率，并且能降低劳动强度，提高经济效益。本发明可以根据直线电机定子线圈的品种灵活转换，能适应多种工作任务。

附图说明

图1为本发明实施例的直线电机定子结构示意图。

图2为本发明实施例的线圈绕线运动轨迹示意图。

图3为本发明实施例的采用单缺口轮盘的结构示意图。

图4为本发明实施例1的直线电机定子线圈绕线机结构示意图。

图5为本发明实施例2的直线电机定子线圈绕线机结构示意图。

图6为本发明实施例的采用双缺口轮盘的结构示意图。

其中，1为单缺口轮盘，2为伺服步进电机，3为X方向倍速齿轮组，4为X方向槽轮，5为X方向曲柄连杆，6为Y方向倍速齿轮组，7为Y方向槽轮，8为Y方向曲柄连杆，9为直线电机定子，10为绕线机构，11为机架，12为导线轮，13为Y方向直线滑轨，14为Y方向滑块，15为绕线针，16为直线电机定子装夹平台，17为排线机构，18为X方向滑块，19为X方向直线滑轨，20为双缺口轮盘，21为X方向进给机构，22为绕线机构安装架。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。未公开的部分均为现有技术。

图1是直线电机定子9结构示意图。其定子线圈属于深槽集中绕组，三维绕线机能胜任绕线任务。

图2是绕线机运动示意图，X轴带动直线电机定子9做水平往复运动，Y轴带动绕线机构10做垂直往复运动，X轴、Y轴上交替运动，四步完成一圈的绕线任务，如图所示。排线机构17在Z方向上运动，Z方向垂直于X方向和Y方向，根据所绕导线的直径和排列要求，有规律地做往复运动，完成排线的任务。再辅以直线电机定子装夹机构就能完成绕线任务。

根据X轴、Y轴交替直线运动的规律，本实施例设计槽轮机构来实现XY轴的绕线功能。

实施例1：新型直线电机定子线圈绕线机包括机架11，机架11上的运动部件主要有槽轮机构、倍速齿轮机构、曲柄连杆机构组成。伺服步进电机2驱动主动轮转动四圈，两个槽轮分别转动一圈，与曲柄连杆机构相连的滑块往复两次，完成两匝线圈的绕制。也就是说，主动轮转动两圈，完成一匝线圈的绕制。X轴装载直线电机定子9，Y轴装载绕线机构10。张力控制机构和程序控制系统辅助实现直线电机定子线圈绕制。

如图3、图4所示：采用单缺口轮盘1的主动轮，两只槽轮成一线布置。槽轮机构由伺服步进电机2驱动的主动轮和一对上下对称的X方向槽轮4、Y方向槽轮7构成，两只槽轮，交替旋转，一只转动，另一只锁定。倍速齿轮机构为1:2倍速增速齿轮机构，包括Y方向倍速齿轮组6、X方向倍速齿轮组3，均包括与槽轮同轴的齿轮，和与齿轮啮合的倍速齿轮；齿轮由槽轮带动，倍速齿轮与曲柄连杆机构相连，带动其加速旋转。

曲柄连杆机构为行程可调曲柄连杆机构，包括Y方向曲柄连杆8、X方向曲柄连杆5；

机架上具有X方向进给机构、X方向运动副、Y方向运动副；X方向运动副包括X方向直线滑轨19和X方向滑块18，X方向曲柄连杆5与X方向滑块18相连，X方向滑块18上方设置排线机构17，排线机构17上方为X方向进给机构21、X方向进给机构21上方为直线电机定子装夹平台16，装载直线电机定子9。

Y方向运动副包括Y方向直线滑轨13和Y方向滑块14，Y方向曲柄连杆8与Y方向滑块相连，Y方向运动副上装载绕线机构10。绕线机构10包括绕线针15和导线轮12。

主动轮旋转一周，两只槽轮分别转过90度，带动其同轴齿轮也旋转90度，与之啮合的倍速齿轮旋转180度，与倍速齿轮同轴的曲柄连杆机构也转动了180度，完成半幅往复运动。伺服步进电机2继续带动主动轮旋转一周，X轴、Y轴继续交替完成剩下的半幅往复运动。这样，伺服步进电机2带动主动轮转动两圈，槽轮转过180度，通过倍速齿轮机构的加速，X轴Y轴曲柄连杆机构，先后旋转了360度，交替完成一次往复运动，绕线针15围绕定子线圈定子铁芯运行一整圈，完成一匝线圈的绕制。完成一个槽的线圈的绕制后，通过X方向进给机构21移动直线电机定子9一个节距，为下一槽的线圈绕制做准备。

这样，只需一只伺服步进电机2，通过槽轮机构、倍速齿轮结构和曲柄连杆机构，再辅以排线机构17和张力控制装置，就完成了直线电机定子线圈的绕制。排线机构17可以通过凸轮机构或步进电机驱动丝杠副来实现，视工作任务而定。针对品种单一的直线电机定子线圈，采用凸轮机构，比较经济；针对品种多的直线电机定子线圈，采用步进电机驱动丝杠副的排线机构17，可以灵活应对挑战。

实施例2：实施例2是在实施例1的基础上，绕线时，固定直线电机定子9(如图3所示)，让绕线机构分别在X轴、Y轴上做直线运动。新型直线电机定子线圈绕线机包括机架11，机架11上的运动部件主要有槽轮机构、倍速齿轮机构、曲柄连杆机构组成。伺服步进电机2驱动主动轮转动四圈，两个槽轮分别转动一圈，滑块往复两次，完成两匝线圈的绕制。也就是说，主动轮转动两圈，完成一匝线圈的绕制。X轴装载直线电机定子9，则Y轴装载绕线机构10。如图3、图5所示：采用单缺口轮盘1的主动轮，两只槽轮成一线布置。槽轮机构由伺服步进电机2驱动的主动轮和一对上下对称的X方向槽轮4、Y方向槽轮7构成，两只槽轮，交替旋转，一只转动，另一只锁定。倍速齿轮机构为1:2倍速增速齿轮机构，包括Y方向倍速齿轮组6、X方向倍速齿轮组3，均包括与槽轮同轴的齿轮，和与齿轮啮合的倍速齿轮；齿轮由槽轮带动，倍速齿轮与曲柄连杆机构相连，带动其加速旋转。

曲柄连杆机构为行程可调曲柄连杆机构，包括Y方向曲柄连杆8、X方向曲柄连杆5；

机架上具有X方向进给系统、X方向运动副、Y方向运动副；X方向运动副包括X方向直线滑轨19和X方向滑块18，X方向滑块18上方设置排线机构17，排线机构17上方为绕线机构安装架22；X方向曲柄连杆5与机架11相连。X方向进给系统上设直线电机定子装夹平台。直线电机定子装夹平台开有T型槽，通过T型螺栓、螺母来装夹直线电机定子。

Y方向运动副包括Y方向直线滑轨13和Y方向滑块14，Y方向曲柄连杆8与Y方向滑块相连，Y方向运动副上装载绕线机构10。绕线机构10包括绕线针15和导线轮12。导线轮12是用来改变漆包线穿行方向的，导线轮12的设置与漆包线、绕线针的相对位置，走线路径有关。一般的将漆包线轮放置在机架上，这样至少需要两只导线轮12。

主动轮旋转一周，两只槽轮分别转过90度，带动其同轴齿轮也旋转90度，与之啮合的倍速齿轮旋转180度，与倍速齿轮同轴的曲柄连杆机构也转动了180度，完成半幅往复运动。伺服步进电机2继续带动主动轮旋转一周，X轴、Y轴继续交替完成剩下的半幅往复运动。这样，伺服步进电机2带动主动轮转动两圈，槽轮转过180度，通过倍速齿轮机构的加速，X轴Y轴曲柄连杆机构，先后旋转了360度，交替完成一次往复运动，绕线针15围绕定子线圈定子铁芯运行一整圈，完成一匝线圈的绕制。通过X方向进给系统21移动直线电机定子9一个节距，为下一槽的线圈绕制做准备。

实施例3：如图6所示，同实施例1、实施例2，其中主动轮采用双缺口轮盘20，两只槽轮成90度布置。

在本实施例中，双缺口轮盘20每转动一圈，X方向槽轮4和Y方向槽轮7交替转过180度，曲柄连杆机构转过360度，绕制一匝线圈。

以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。

Claims (9)

1.一种新型直线电机定子线圈绕线机，包括机架、伺服步进电机，其特征在于：安装在所述机架上的并由所述伺服步进电机驱动的槽轮机构、与所述槽轮机构配合运动的倍速齿轮机构、与所述倍速齿轮机构相连的曲柄连杆机构；所述曲柄连杆机构是由X方向曲柄连杆和Y方向曲柄连杆组成，所述机架通过不同的运动副还分别设置有排线机构和绕线机构；

所述槽轮机构包括所述伺服步进电机驱动的主动轮和X方向槽轮、Y方向槽轮，两只槽轮，交替旋转，一只转动，另一只锁定；

所述倍速齿轮机构包括Y方向倍速齿轮组、X方向倍速齿轮组，均包括与所述槽轮同轴的齿轮，和与所述齿轮啮合的倍速齿轮；所述齿轮由所述槽轮带动，所述倍速齿轮与所述曲柄连杆机构相连，带动其加速旋转。

2.根据权利要求1所述的绕线机，其特征在于：所述槽轮机构由主动轮和成一线布置的槽轮构成；所述主动轮为单缺口轮盘，所述槽轮包括Y方向槽轮、X方向槽轮；所述槽轮，交替旋转，一只转动时，另一只锁定，所述主动轮旋转一周，带动所述槽轮分别转过90度。

3.根据权利要求1所述的绕线机，其特征在于：所述槽轮机构由主动轮和两只槽轮构成；所述主动轮为双缺口轮盘，两只槽轮成90度布置；所述槽轮包括Y方向槽轮、X方向槽轮；所述槽轮，交替旋转，一只转动时，另一只锁定，所述主动轮旋转一周，所述槽轮交替两次转过90度。

4.根据权利要求2或3所述的绕线机，其特征在于：所述机架上具有X方向运动副、Y方向运动副；

所述X方向运动副包括X方向直线滑轨和X方向滑块，所述X方向曲柄连杆与所述X方向滑块相连，所述X方向运动副上装载所述绕线机构；

所述Y方向运动副包括Y方向直线滑轨和Y方向滑块，所述Y方向曲柄连杆与所述Y方向滑块相连，所述Y方向运动副上装载直线电机定子。

5.根据权利要求2或3所述的绕线机，其特征在于：所述机架上具有X方向运动副、Y方向运动副；

所述X方向运动副包括X方向直线滑轨和X方向滑块，所述X方向曲柄连杆与所述X方向滑块相连，所述X方向滑块上方设置所述排线机构，所述排线机构上方为工作平台；所述X方向运动副上装载直线电机定子；

所述Y方向运动副包括Y方向直线滑轨和Y方向滑块，所述Y方向曲柄连杆与所述Y方向滑块相连，所述Y方向运动副上装载所述绕线机构。

6.根据权利要求5所述的绕线机，其特征在于：所述排线机构通过凸轮机构实现，或通过步进电机驱动丝杠副来实现；所述曲柄连杆机构为行程可调曲柄连杆机构，包括所述Y方向曲柄连杆、所述X方向曲柄连杆。

7.根据权利要求5所述的绕线机，其特征在于：若所述绕线机构固定，则所述绕线机构驱动的直线电机定子做X轴往复运动；或者，若直线电机定子固定，则所述绕线机构做X轴往复运动。

8.根据权利要求5所述的绕线机，其特征在于：所述绕线机构包括绕线针和导线轮，所述绕线针通过导线轮对直线电机定子进行绕线；所述倍速齿轮机构为1:2倍增速齿轮机构。

9.根据权利要求1所述的绕线机，其特征在于：所述伺服步进电机只需一只伺服步进电机。