CN109500488A - 基于超声振动的粉末涂覆装置以及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于超声振动的粉末涂覆装置以及工艺，适用于发电机定子的粉末涂覆，粉末涂覆装置包括压电陶瓷片以及振动片，压电陶瓷片安装于振动片，振动片远离压电陶瓷片的一侧具备用于承载粉末的承载面。涂覆效率高，安全性高，成本低。

Description

基于超声振动的粉末涂覆装置以及工艺

技术领域

本发明涉及粉末涂覆技术领域，具体而言，涉及一种基于超声振动的粉末涂覆装置以及工艺。

背景技术

随着应用扁铜线定子总成的发电机市场占有率越来越高，扁铜线定子总成制造的相关技术发展迅速。对于扁铜线定子总成制造技术而言，最重要的一项为焊接端的粉末喷涂。

现有扁铜线定子总成粉末喷涂设备方案如图1所示，该技术方案利用微孔板形成上下两个独立空间。在微孔板01的上方放入一定量的粉末02，在微孔板的下方的进气口03处不断通入一定流速的空气，使空气透过微孔板01传入上方粉末区域，当粉末02中的空气到达一定程度时，可使粉末02行成松软流动的状态，从而达到粉末02均匀涂敷在定子总成焊接端上的目的。

发明人研究中发现，现有的定子总成粉末涂覆方案具有至少如下缺点：

其一、扁铜线定子总成涂覆用的粉末颗粒非常小，粒径达到微米级别，利用微孔板通风方式，当风压过大的时候容易造成粉末的飞扬，而该粉末对人体存在一定的危害，人吸入飞扬的粉末存在对人的身体造成损伤的风险；

其二、微孔板通风后至粉末达到松软流动的稳定状态存在一定的时间，当需添加粉末时，则需一定的稳定时间，耽误生产节拍，降低生产效率；

其三、微孔板长期使用有可能造成孔径堵塞的风险，影响粉末流动效果，微孔板需要定期更换，增加成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于超声振动的粉末涂覆装置以及工艺，以改善传统的粉末涂覆装置安全性差、涂覆效率低以及成本高的问题。

本发明是采用以下技术方案实现的：

基于上述目的，本发明实施例提供了一种基于超声振动的粉末涂覆装置，适用于发电机定子的粉末涂覆，所述粉末涂覆装置包括压电陶瓷片以及振动片，所述压电陶瓷片安装于所述振动片，所述振动片远离所述压电陶瓷片的一侧具备用于承载所述粉末的承载面。

可选的，所述振动片为圆形片，所述振动片上的一圆形面设置为所述承载面，所述振动片上的另一圆形面设置为安装面，所述压电陶瓷片安装于所述安装面上。

可选的，所述承载面包括内圆面区域以及外圆环面区域，所述安装面包括与所述外圆环面区域对应的安装区域，所述压电陶瓷片为圆环形片，所述压电陶瓷片安装于所述安装区域上。

可选的，所述内圆面区域具备导向斜面，所述导向斜面用于引导所述粉末向四周滑动至所述外圆环面区域上。

可选的，所述导向斜面为圆锥面。

可选的，还包括进料单元，所述进料单元的进料口位于所述导向斜面的上方。

可选的，还包括支撑柱，所述支撑柱安装于所述安装面上，所述支撑柱穿过所述压电陶瓷片。

可选的，还包括环形围挡，所述环形围挡安装在所述振动片上，所述环形围挡的内周面与所述承载面构成用于储放所述粉末的槽结构。

可选的，还包括用于提供激振信号的控制器，所述控制器连接于所述压电陶瓷片。

基于上述目的，本发明实施例还提供了一种基于超声振动的粉末涂覆工艺，适用于所述的基于超声振动的粉末涂覆装置，所述粉末涂覆工艺包括如下步骤：

向压电陶瓷片提供频率N＞20KHZ的激振信号，所述压电陶瓷片在设定的共振频率下工作，以使振动片产生相应的振动模态，选取B_0，n振动模态，其中，n取奇数。

与现有技术相比，本发明的较佳实施例提供的基于超声振动的粉末涂覆装置的有益效果包括：

本发明提供的基于超声振动的粉末涂覆装置，通过给压电陶瓷片提供激振信号，使压电陶瓷片在设定的共振频率下进行工作，最终使振动片产生相应的模态。振动片进行高频振动的过程中，位于振动片上的粉末随着振动片一同振动，粉末高频振动以达到流动漂浮的状态，进而能够进行定子总成焊接端的粉末涂覆作业。粉末涂覆过程中，通过超声振动带动粉末振动，粉末达到流动漂浮状态的时间短，且可以在设备不停止的情况下添加物料，粉末涂覆效率高。利用超声振动使粉末呈流动漂浮状态，避免传统采用风力吹动粉末时风力过大造成粉末四处扩散危害人体健康的情况，也避免了传统微孔板易被堵塞而增加成本的问题，对粉末喷涂工序提供了一种全新的技术方向。通过改变激振信号的强弱和方向来适应不同粉末涂覆工艺的需求，灵活可靠，应用范围广。

此外，在本发明的实施例中，通过将振动片设置为中间凸出形成导向斜面的圆盘形结构，从中间添加粉末物料时，粉末物料自动朝向四周滑动，进入到外圆环形区域。同时，压电陶瓷片设置为圆环形片，通过控制器给压电陶瓷片提供激振信号后，振动片上产生行波，振动片上与外圆环形区域对应的部分产生上下振动，换句话说，振动片上与外圆环形周面对应的部分为能量集中的区域，可以称之为振动区域，振动片上位于内圆形区域的部分基本不产生振动，而粉末物料在导向斜面的作用下自动滑动到振动区域，粉末物料呈圆环形分布，定子总成待涂覆的焊接端呈圆环形，粉末分布区域与定子总成的焊接端相匹配，提高了涂覆质量，降低能量的损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本发明的保护范围。

图1为现有技术的粉末涂覆设备的示意图；

图2为本实施例提供的基于超声振动的粉末涂覆装置的示意图；

图3为本实施例提供的振动片的示意图；

图4为本实施例提供的振动片的振动模态的简化示意图。

图标：01－微孔板；02－粉末；03－进气口；001－压电陶瓷片；002－振动片；200－承载面；201－内圆面区域；2011－导向斜面；202－外圆环面区域；210－安装面；220－振动圆盘；230－支撑柱；003－围挡；004－进料单元；400－进料口；005－控制器；006－槽结构；007－弧形线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

本实施例提供了一种基于超声振动的粉末涂覆装置，适用于发电机定子上的焊接端的粉末涂覆，发电机定子总成的焊接端进行粉末喷涂后，使得焊接端裸露的铜线具备了绝缘层，也增强了焊接端铜线的强度。

请参阅图2，本实施例提供的粉末涂覆装置包括有控制器005、呈圆环形的压电陶瓷片001以及呈圆盘状的振动片002，控制器005信号连接于压电陶瓷片001，为压电陶瓷片001提供激振信号，压电陶瓷片001安装于振动片002，振动片002远离压电陶瓷片001的一侧具备用于承载粉末的承载面200。

需要说明的是，压电陶瓷片001的尺寸以及振动片002的尺寸按需设置，与控制器005提供的激振信号强度相匹配，最终使振动片002按所需模态振动即可。

需要说明的是，控制器005用于提供激振信号，控制器005能够按需改变激振信号的强度和方向，以满足不同粉末涂覆状态的需求。

本实施例提供的基于超声振动的粉末涂覆装置，利用控制器005给压电陶瓷片001提供激振信号，使压电陶瓷片001在设定的共振频率下进行工作，最终使振动片002产生相应的模态。振动片002进行高频振动的过程中，位于振动片002上的粉末随着振动片002一同振动，粉末高频振动以达到流动漂浮的状态，进而能够进行定子总成焊接端的粉末涂覆作业。粉末涂覆过程中，通过超声振动带动粉末振动，粉末达到流动漂浮状态的时间短，且可以在设备不停止的情况下添加物料，粉末涂覆效率高。利用超声振动使粉末呈流动漂浮状态，避免传统采用风力吹动粉末时风力过大造成粉末四处扩散危害人体健康的情况，也避免了传统微孔板易被堵塞而增加成本的问题，对粉末喷涂工序提供了一种全新的技术方向。通过改变激振信号的强弱和方向来适应不同粉末涂覆状态的需求，灵活可靠，应用范围广。

请参阅图3，本实施例中可选的，振动片002包括一体成型的振动圆盘220以及支撑柱230，振动圆盘220的正投影为圆形，支撑柱230为圆柱形，支撑柱230与振动圆盘220为同轴设置。

可选的，振动圆盘220采用导电材料制成，例如，振动圆盘220可以是铝圆盘、不锈钢圆盘或者铜圆盘等，在此不进行一一列举。振动圆盘220包括两个圆形板面，一个圆形板面为承载面200，用于放置待涂覆的粉末原料，另一个圆形板面为安装面210，用于安装支撑柱230以及压电陶瓷片001。

进一步的，承载面200分为同圆心的两个区域，一个是中间的内圆面区域201，一个是围绕在内圆面区域201外的外圆环面区域202，内圆面区域201具备导向斜面2011，导向斜面2011对应于承载面200的圆心位置处的位置最高，导向斜面2011向四周其高度逐渐降低，通过设置导向斜面2011，粉末物料置于内圆面区域201后，粉末物料在重力作用下能够自动滑动进入到外圆环面区域202中，便于粉末物料的扩散。

在一个实施例中，导向斜面2011可以设置为圆锥面，导向斜面2011的顶点位于振动圆盘220中轴线上。

在另一个实施例中，导向斜面2011包括至少三个三角形面，至少三个三角形面依次首尾连接，至少三个三角形面的顶点汇集形成导向斜面2011的最高点，该最高点位于振动圆盘220的中轴线上。

可选的，安装面210包括两个区域，一个是与外圆环面对应的环形安装区域，一个是与内圆形面对应的用于安装支撑柱230的圆形区域，压电陶瓷片001安装在环形安装区域上，压电陶瓷片001与振动圆盘220采用胶水粘接固定，显然，在其他实施例中，压电陶瓷片001和振动圆盘220还可以采用其他方式进行固定连接。支撑柱230安装在圆形区域上，支撑柱230穿过压电陶瓷片001并凸出压电陶瓷片001设置。支撑柱230的外径按需设置，优选为，支撑柱230的外径小于压电陶瓷片001的内径，便于压电陶瓷片001的安装。

应当理解，在其他实施例中，振动圆盘220和支撑柱230可以是单独分开加工，然后将振动圆盘220和支撑柱230组装起来形成振动片002。

本实施例中，粉末涂覆装置还包括进料单元004，进料单元004具备进料口400，进料口400位于承载面200的上方，进一步的，进料口400位于导向斜面2011的上方，进料单元004输送的粉末物料直接掉落在导向斜面2011上，然后在重力作用下向四周滑动至外圆环面区域202。

本实施例中，通过将振动片002设置为中间凸出形成导向斜面2011的结构，从中间添加粉末物料时，粉末物料自动朝向四周滑动，进入到外圆环形区域。压电陶瓷片001设置为圆环形片，通过控制器005给压电陶瓷片001提供激振信号后，振动片002的承载面200上形成高振幅的行波，振动片002上与外圆环形区域对应的部分产生上下振动，换句话说，振动片002上与外圆环形周面对应的部分为能量集中的区域，可以称之为振动区域，振动片002上位于内圆形区域的部分基本不产生振动，具体可以参照图4，图4中，弧形线007围成的区域基本不产生振动，弧形线007以外的区域产生上下振动，且于波峰波谷处振幅最大。在粉末涂覆设备作业时，粉末物料在导向斜面2011的作用下自动滑动到振动区域，即粉末物料在承载面200上呈圆环形分布，且定子总成待涂覆的焊接端同样呈圆环形，粉末分布区域与定子总成的焊接端相匹配，提高了涂覆质量，降低能量的损耗。

在其他实施例中，粉末涂覆装置还包括环形围挡003，环形围挡003的横截面形状为圆环形，环形围挡003安装在振动片002上，环形围挡003与振动片002同轴设置，环形围挡003的内周面与承载面200构成用于储放粉末的槽结构006。粉末物料位于槽结构006中，不易从振动片002的四周边缘处掉落。且通过设置环形围挡003来阻挡粉末物料，环形围挡003的结构不会影响振动圆盘220的振动模态，不易增加能量的损耗。

可选的，环形围挡003设置为橡胶圈，环形围挡003直接套设在振动片002外，实际安装时，环形围挡003套设在振动圆盘220的外圆周面上。

实施例2

本实施例提供了一种基于超声振动的粉末涂覆工艺，适用于上述实施例1提供的基于超声振动的粉末涂覆装置，粉末涂覆工艺包括如下步骤：

向压电陶瓷片001提供频率N＞20KHZ的激振信号，压电陶瓷片001在设定的共振频率下工作，以使振动片002产生相应的振动模态，选取B_0，n振动模态，其中，n取奇数。例如，n可以是1、3、5、7、9、11等，本实施例中可选的，频率N的范围为20KHZ－22KHZ，n取11，即选取B_0，11振动模态。

本实施例采用高振幅慢速行波的设计理念，在超声波频率范围内(频率N＞20KHz)选取合适的振动模态，使振动片002达到低频高幅振动。压电陶瓷片001采用行波方式进行极化，使振动片002的振动区域产生慢速行进的行波，并作用于振动片002表面的粉末上使粉末达到流动漂浮的状态，然后将定子总成待涂覆焊接端伸入漂浮状态的粉末中完成涂覆。

本实施例提供的粉末涂覆工艺具有至少如下优点：

1、可以提高定子总成的粉末喷涂工序生产节拍，避免微孔板风压过大造成的粉末飞扬对人体可能造成的危害，对粉末喷涂工序提供了一种全新的技术方向；

2、振动能量集中在振动片002的外圈，有利于工艺要求，能量不浪费；

3、行波的方向可以按工艺时间要求，双向交替变化，也可根据喷涂效果变换，适用范围广。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于超声振动的粉末涂覆装置，适用于发电机定子的粉末涂覆，其特征在于，所述粉末涂覆装置包括压电陶瓷片以及振动片，所述压电陶瓷片安装于所述振动片，所述振动片远离所述压电陶瓷片的一侧具备用于承载所述粉末的承载面。

2.根据权利要求1所述的基于超声振动的粉末涂覆装置，其特征在于，所述振动片为圆形片，所述振动片上的一圆形面设置为所述承载面，所述振动片上的另一圆形面设置为安装面，所述压电陶瓷片安装于所述安装面上。

3.根据权利要求2所述的基于超声振动的粉末涂覆装置，其特征在于，所述承载面包括内圆面区域以及外圆环面区域，所述安装面包括与所述外圆环面区域对应的安装区域，所述压电陶瓷片为圆环形片，所述压电陶瓷片安装于所述安装区域上。

4.根据权利要求3所述的基于超声振动的粉末涂覆装置，其特征在于，所述内圆面区域具备导向斜面，所述导向斜面用于引导所述粉末向四周滑动至所述外圆环面区域上。

5.根据权利要求4所述的基于超声振动的粉末涂覆装置，其特征在于，所述导向斜面为圆锥面。

6.根据权利要求4所述的基于超声振动的粉末涂覆装置，其特征在于，还包括进料单元，所述进料单元的进料口位于所述导向斜面的上方。

7.根据权利要求3－6中任一项所述的基于超声振动的粉末涂覆装置，其特征在于，还包括支撑柱，所述支撑柱安装于所述安装面上，所述支撑柱穿过所述压电陶瓷片。

8.根据权利要求1－6中任一项所述的基于超声振动的粉末涂覆装置，其特征在于，还包括环形围挡，所述环形围挡安装在所述振动片上，所述环形围挡的内周面与所述承载面构成用于储放所述粉末的槽结构。

9.根据权利要求1所述的基于超声振动的粉末涂覆装置，其特征在于，还包括用于提供激振信号的控制器，所述控制器连接于所述压电陶瓷片。

10.一种基于超声振动的粉末涂覆工艺，其特征在于，适用于权利要求1－9中任一项所述的基于超声振动的粉末涂覆装置，所述粉末涂覆工艺包括如下步骤：

向压电陶瓷片提供频率N＞20KHZ的激振信号，所述压电陶瓷片在设定的共振频率下工作，以使振动片产生相应的振动模态，选取B_0，n振动模态，其中，n取奇数。