CN110518761A - 一种电机定子线圈的半自动绕线模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机定子线圈的半自动绕线模具，包括底板、下线装置、间距调整机构、模具本体和夹线装置。底板的前表面上一上一下地横向安装两根导轨，该底板的后表面中心通过联轴器与绕线电机的旋转主轴连接；下线装置包括下线操作机构和下线运动机构；下线操作机构包括圆盘、短连杆、手柄连杆、手柄和弹簧杆；下线运动机构包括两块下线移动底板和一根圆盘连杆；间距调整机构包括两块模具底板、两根调整螺栓、两条间距调整槽和两个矩形螺母；模具本体包括两个一一对应地且对称地安装在两块模具底板上的模芯；夹线装置包括夹线底板和夹头操纵机构。本发明的半自动绕线模具，能实现较小尺寸的线圈绕制，既节约了成本，还减轻了劳动强度。

Description

一种电机定子线圈的半自动绕线模具

技术领域

本发明涉及一种电机制造设备，具体涉及一种电机定子线圈的半自动绕线模具。

背景技术

在发电机和电动机的生产过程中，对于低压电机的定子线圈通常采用散绕组嵌线的方式制作。定子线圈是发电机和电动机生产过程中一个重要的环节，定子线圈的好坏直接关系到了嵌线工序的好坏。而散绕组的一般制作方式就是使用绕线机。绕线机的基本结构如图1a和图1b所示，包括输送线装置100、绕线电机200和安装在绕线电机200上的绕线模具300。多束铜线400经过送线装置100汇聚到一起，然后固定到绕线模具300上，通过绕线电机200的带动旋转绕线模具300进行线圈的绕制。

传统的绕线方式中，绕线模具300一般采用木料制作。木模(见图2)的基本结构是使用多片木板制作不同尺寸的芯板301与隔板302，在通孔处使用螺栓固定，在由芯板301与相邻的隔板302之间构成的绕线槽内进行绕线。这种木模的特点是成本低，加工制作方便。但由于形状是固定的，需要根据不同规格的电机和不同的定子线圈尺寸，对应一个一个独立的木模。在企业长期的生产制造过程中，会产生大量的模具，存放和管理的问题就会日益凸显。同时使用木材为原料，长时间使用后容易发生磨损，变形等老化现象，导致线圈的绕制精度下降，影响到后续的嵌线工序的进行，需要定期的维护与修理，成本会很高。另一个缺点是木模在绕线过程中，绕线后下线会较为繁琐，需要将木模的芯板与隔板一片片分开，再取出绕制的线圈，然后复原，安装到位，进行下一次的绕线。频繁的拆装过程既增加了劳动强度和影响了生产效率，同时也加速了模具的老化。

相比于传统木模，另一种常用的是全自动绕线机上使用的绕线模具。不同于木模，全自动绕线机上使用的不是固定的模具，而是使用6根细杆，细杆上有多道槽口用于放线。绕线时，6根细杆通过爪子定位形成六边形的6个顶点，以撑起线圈，达到与木模相同的效果。下线过程也不同于木模，下线的动作是通过临时缩小爪子的间距完成。细杆之间的间距是通过伺服电机和丝杆驱动爪子实现的，可以自由调节，因此能满足不同线圈尺寸的要求，避免了使用大量模具带来的问题。但是这种全自动绕线机成本高，绕出来的定子线圈成型没有木模绕制出来的定子线圈好，而且结构复杂，整体结构比较大，调整尺寸上有最小限制，不能满足小型的电机定子绕组，另外调整尺寸需要通过软件设置，比较复杂，系统维护修理困难。全自动绕线机一般用于小批量的定制产品，可以对应定制的不同尺寸定子线圈进行调整，不许要新做模具。在实际设计电机的过程中，往往全新的设计会比较少，定制的产品往往是依照原有的成熟设计进行改型，如调整电机的定子铁芯长度以及绕线根数等，线圈本身的端部形状和跨距通常是不变的，改变的是中间的直线部分的长度(见图3)，而且批量大，要求生产效率高。基于这一实际状况，设计了一种端部不变跨距不变，但是可以调整直线部长度的绕线模具，从而实现不同长度线圈的绕制，代替原来大量的木模。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种电机定子线圈的半自动绕线模具，它能实现较小尺寸的线圈绕制，弥补了全自动绕线机不能绕制在小尺寸线圈的功能，这样既提高了效率又节约了成本，还减轻了劳动强度。

本发明的目的是这样实现的：一种电机定子线圈的半自动绕线模具，包括底板、下线装置、间距调整机构、模具本体和夹线装置，其中，

所述底板的前表面上一上一下地横向安装两根导轨，该底板的后表面中心通过一联轴器与绕线电机的旋转主轴连接；

所述下线装置包括下线操作机构和下线运动机构；

所述下线操作机构包括圆盘、短连杆、手柄连杆、手柄和弹簧杆；其中，所述圆盘设在所述底板的后表面中心；所述短连杆的一端铰接在所述圆盘的边缘；所述手柄连杆呈V形结构且中间端与所述短连杆的另一端铰接，该手柄连杆的一侧端铰接在所述底板的后表面上；所述手柄固接在手柄连杆的一侧端；所述弹簧杆的两端各自与所述底板的后表面及所述手柄连杆的另一侧端铰接；

所述下线运动机构包括两块下线移动底板和一根圆盘连杆；其中，两块下线移动底板各自通过导轨滑块以旋转主轴的中心对称地安装在所述底板的两根导轨上，该两块下线移动底板上在靠近相对面的位置各自竖向地开设一条下线滑槽；所述圆盘连杆的中心与穿到所述底板前面的所述圆盘的中心轴连接，该圆盘连杆的两头各自通过一个滑槽滑块一一对应地与嵌在两块下线移动底板的下线滑槽内；

所述间距调整机构包括两块模具底板、两根调整螺栓、两条间距调整槽和两个矩形螺母；其中，两块模具底板一一对应地位于两块下线移动底板的前侧且各自开设一个穿孔；两根调整螺栓一一对应地穿插在两块模具底板的穿孔中；两条间距调整槽一一对应地横向开设在两块下线移动底板上；两个矩形螺母一一对应地嵌置在两块下线移动底板上的间距调整槽内并与两根调整螺栓连接；

所述模具本体包括两个一一对应地且对称地安装在两块模具底板上的模芯；每个模芯由多块芯板和多块隔板间隔地叠合而成，所述芯板与相邻的隔板之间构成绕线槽；每块芯板和每块隔板上均在对应位置开设两个连接通孔和两个安装通孔，使多块芯板和多块隔板通过两根各自插在两个连接通孔中的螺栓连接成一体；

所述夹线装置包括夹线底板和夹头操纵机构；其中，所述夹线底板水平向地固定在一块下线移动底板的前表面上部，该夹线底板的一边通过两块夹板形成夹头槽；所述夹头操作机构包括一块铰接板、一根操纵杆、一根夹头安装杆、一根夹头短连杆和一个夹头；所述铰接板与所述夹板平行地固定在所述夹线底板的另一边中部；所述操纵杆的下端铰接在所述铰接板的靠近夹头槽的一边下部；所述夹头安装杆的下端铰接在所述铰接板的远离夹头槽的另一边上部；所述夹头短连杆的两端各自铰接在操纵杆的中部和夹头安装杆的中部；所述夹头与所述夹头座的形状适配并安装在夹头安装杆的上部。

上述的电机定子线圈的半自动绕线模具，其中，两块下线移动底板的顶面各自刻有标尺线。

上述的电机定子线圈的半自动绕线模具，其中，所述间距调整机构还包括两条一一对应地横向开设在两块下线移动底板的前表面上的导向槽和两根一一对应地连接在两块模具底板上并嵌在两条导向槽内的导向键。

上述的电机定子线圈的半自动绕线模具，其中，两块模具底板的前方各自通过三个隔环和三个沉头螺钉连接一块模具面板，该两块模具面板上各自开设一个横向T形槽和两个与所述模芯上的两个安装通孔一一对应的安装螺纹孔；两个模芯的最后一块隔板上也对应地开设一个横向T形槽，使两个模芯各自通过一个T形键和两根螺杆一一对应地安装在两块模具面板上。

上述的电机定子线圈的半自动绕线模具，其中，所述夹头的材质为橡胶并通过一根螺杆和两个螺母安装在夹头安装杆上。

上述的电机定子线圈的半自动绕线模具，其中，所述联轴器的后表面中心开设一个盲孔结构的轴孔，该联轴器的前表面在一个与轴孔同心的圆周线上中心对称地设置两组具有螺纹内孔的圆柱体，该两组圆柱体的高度相同并大于所述圆盘的厚度。

本发明的电机定子线圈的半自动绕线模具的技术方案具有以下特点：

1.通过设置调整间距机构和标尺线刻度，实现两个模芯间距的调整，在线圈端部尺寸相同的情况下，可以满足不同的线圈直线部分尺寸要求，避免制造大量的绕线模具，弥补了全自动绕线机不能绕制在小尺寸线圈的功能，实现了大批量生产的需求；

2.通过设置下线装置，能实现两个模芯作临时合拢动作，使线圈绕制后下线更方便快捷，提高了生产率，减轻了工人劳动强度；

3.整个模具全部采用机械结构，替代木模，不仅操作简单，维护方便，还能提高模具的耐用性，相比全自动绕线装置，结构更简单，节约了制造成本。

附图说明

图1a是绕线机的结构简图；

图1b是图1a的俯视图；

图2是现有技术的木制绕线模具的结构示意图；

图3是电机定子线圈的结构简图；

图4本发明的电机定子线圈的半自动绕线模具的前视方向的立体图；

图5本发明的电机定子线圈的半自动绕线模具的后视方向的立体图；

图6本发明的绕线模具中的下线操作机构的后视方向的立体图；

图7本发明的绕线模具中的下线运动机构的后视方向的立体图；

图8a本发明的绕线模具中的间距调整机构的前视方向的立体图；

图8b本发明的绕线模具中的间距调整机构的后视方向的立体图；

图9a本发明的绕线模具中的模具面板的前视方向的立体图；

图9b本发明的绕线模具中的模具本体的后视方向的立体图；

图10a本发明的绕线模具中的夹线装置的前视方向的立体图；

图10b本发明的绕线模具中的夹线装置的操作状态图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图4至图10b，本发明的电机定子线圈的半自动绕线模具，包括底板10、下线装置、间距调整机构4、模具本体和夹线装置6。

底板10的前表面上一上一下地横向安装两根导轨11，该底板1的后表面中心通过联轴器12与绕线电机(图中未示)的旋转主轴连接。

下线装置包括下线操作机构2和下线运动机构3。

下线操作机构2包括一个圆盘20、一根短连杆21、一根手柄连杆22、手柄23和一根弹簧杆24；其中，圆盘20设在底板1的后表面中心；短连杆21的下端铰接在圆盘20的边缘；手柄连杆22呈V形且中间端与短连杆21的另一端铰接，该手柄连杆22的左侧端铰接在底板10的后表面中上部上；手柄23与手柄连杆22的左侧端固接；弹簧杆24的两端各自与底板10的后表面右下部及手柄连杆22的右侧端铰接；

下线运动机构3包括两块下线移动底板30和一根圆盘连杆33；其中，两块下线移动底板30各自通过导轨滑块以旋转主轴的中心对称地安装在底板10的两根导轨11上，该两块下线移动底板30上在靠近相对面的位置各自竖向地开设一条下线滑槽31，该两块下线移动底板30的顶面各自刻有标尺线32；圆盘连杆33的中心与穿到底板10前面的圆盘20的中心轴连接，该圆盘连杆33的两头各自通过一个滑槽滑块一一对应地与嵌在两块下线移动底板30的下线滑槽31内。

间距调整机构4包括两块模具底板40、两根调整螺栓41、两条间距调整槽42、两条导向槽43、两个导向键44和两个矩形螺母45；其中，两块模具底板40一一对应地位于两块下线移动底板30的前侧且各自开设一个穿孔；两根调整螺栓41一一对应地穿插在两块模具底板40的穿孔中；两条间距调整槽42一一对应地横向开设在两块下线移动底板30上；两条导向槽43一一对应地横向开设在两块下线移动底板30的前表面上；两根导向键44一一对应地连接在两块模具底板40上并嵌在两条导向槽43内；两个矩形螺母45一一对应地嵌置在两块下线移动底板30上的间距调整槽42内并与两根调整螺栓41连接。

模具本体包括两个模芯5、5’，每个模芯由多块芯板51和多块隔板52间隔地叠合而成，芯板51与相邻的隔板52之间构成绕线槽；每块芯板51和每块隔板52上均在对应位置开设两个连接通孔和两个安装通孔53，使多块芯板51和多块隔板52通过两根各自插在两个连接通孔中的螺栓54连接成一体，方便拆卸修理，更换芯板51；设在左边的一个模芯5上的所有隔板52上均开设两个过线槽，用于在绕完一个绕线槽内的线圈后，将铜线通过过线槽穿到相邻的绕线槽内继续绕线；两个模芯5、5’的最后一块隔板52’上还开设一个横向T形槽55；该两个模芯5、5’一一对应地安装在两块模具面板50上，该两块模具面板50上各自开设一个横向T形槽和两个与模芯上的两个安装通孔53一一对应的安装螺纹孔56，使两个模芯5、5’各自通过一个T形键57和两根螺杆一一对应地安装在两块模具面板50上，该两块模具面板50各自通过三个隔环58和三个沉头螺钉59连接在两块模具底板40的前方；

夹线装置6包括夹线底板60和夹头操纵机构；其中，夹线底板60水平向地固定在一块下线移动底板30的前表面上部，最好固定在安装了带有过线槽的模芯5的同一块下线移动底板30上；该夹线底板60的一边通过两块挡板形成夹头槽61；夹头操作机构为一个四杆机构并包括一块铰接板62、一根操纵杆63、一根夹头安装杆64、一根夹头短连杆65和一个夹头66；铰接板62与挡板平行地固定在夹线底板60的另一边中部；操纵杆63的下端铰接在铰接板62的靠近夹头槽61的一边下部；夹头安装杆64的下端铰接在铰接板62的远离夹头槽61的另一边上部；夹头短连杆65的两端各自铰接在操纵杆6的中部和夹头安装杆64的中部；夹头66的材质为橡胶并通过一根螺杆67和两个螺母68安装在夹头安装杆64的上部。

由于在底板10的后表面上要设置下线操作机构2，因此联轴器12要特殊设计。在联轴器12的后端面的中心开设一个盲孔结构的轴孔120，联轴器12的前端面上在一个与轴孔120同心的圆周线上中心对称地设置两组具有螺纹内孔的圆柱体121，每组圆柱体121的数量是3个，使底板10通过6个螺钉与联轴器12连接。圆柱体121的高度要大于下线操作机构2中的圆盘20的厚度，而绕线电机的旋转主轴也不能穿过联轴器12，这样联轴器12和旋转主轴都不会影响圆盘20的动作。

本发明的电机定子线圈的半自动绕线模具，模具本体的材质为铝合金，既坚固耐用，又不伤线材。两个模芯5、5’的端部采用固定的尺寸，而直线部分的间距可调。对于不同机座的电机进行绕线，当线圈的端部和跨距变化时，需要更换不同的模具本体，两个模芯各自通过一个T型键57定位，可以满足定位精度的需求，模具本体固定采用螺栓连接的方式，更换操作简单，快速。

模具本体安装到模具底板40上后，可以借由模具底板40进行调整间距。松开调整螺钉，就能使模具底板40在下线移动底板30上左右移动，通过导向键44作定位，保证模具底板40运动的线性，调整到目标位置后，用调整螺栓41和矩形螺母45锁紧。在下线移动底板30的顶面上刻有标尺线32，通过标尺线32确定两个模芯5、5’的间距。绕制线圈中，若线圈端部的尺寸相同，直线部分的尺寸不同时，可以使用同一副模具，只要调整两个模芯5、5’的间距即可完成。

由于两个模芯5、5’依次通过模具面板50和模具底板40连接在下线移动底板30上，在绕完线后两个模芯5、5’通过下线操作机构2(平面四杆机构)沿着导轨11作相向运动，临时减小两个模芯5、5’的间距，实现快速下线功能。将下线操作机构2中的手柄23抬起，通过手柄连杆22和短连杆21使圆盘20旋转一个角度，圆盘20的转动带动圆盘连杆33也转动同样的角度，使连接在圆盘连杆33两头的滑槽滑块在下线滑槽31内作相反的上下运动，使下线移动底板30作横向平移运动，实现两个模芯5、5’的合拢下线动作。为了增加臂力，使拉动圆盘20转动更轻松，采用一段较长的手柄23与手柄连杆22连接。另外在手柄连杆22的另一端设置一个弹簧杆24，能施加足够的力作为锁定机构，保证在绕线过程中手柄连杆22、短连杆21和圆盘20不会运动作，使下线移动底板30不会合拢。

夹线装置的作用是在绕线开始时，将铜线端头通过夹头66和夹头槽61夹住。先将操纵杆63向右往下压，在夹头短连杆65的带动下将夹头安装杆64向上摆动，使夹头66离开夹头槽61，接着将铜线的端头放置在夹头槽61内，再将操纵杆63向上抬起，在夹头短连杆65的带动下将夹头安装杆64向下摆动，使夹头66进入夹头槽61，直到操纵杆63和夹头短连杆65均处于垂直状态时，夹头66正好将位于夹头槽61内的铜线端头压住，此时操纵杆63正好处于死点位置，保证绕线过程中夹头66不会松开铜线的端头。

整个绕线模具的各个部分安装在底板10上形成一个整体，使用联轴器12与绕线机的绕线电机连接，实现与先有绕线机的配合，替换现有的木模。整个模具全部采用机械结构，结构可靠性高，操作简单，维护方便。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (6)

1.一种电机定子线圈的半自动绕线模具，包括底板、下线装置、间距调整机构、模具本体和夹线装置，其特征在于，

所述底板的前表面上一上一下地横向安装两根导轨，该底板的后表面中心通过一联轴器与绕线电机的旋转主轴连接；

所述下线装置包括下线操作机构和下线运动机构；

所述下线操作机构包括圆盘、短连杆、手柄连杆、手柄和弹簧杆；其中，所述圆盘设在所述底板的后表面中心；所述短连杆的一端铰接在所述圆盘的边缘；所述手柄连杆呈V形结构且中间端与所述短连杆的另一端铰接，该手柄连杆的一侧端铰接在所述底板的后表面上；所述手柄固接在手柄连杆的一侧端；所述弹簧杆的两端各自与所述底板的后表面及所述手柄连杆的另一侧端铰接；

所述下线运动机构包括两块下线移动底板和一根圆盘连杆；其中，两块下线移动底板各自通过导轨滑块以旋转主轴的中心对称地安装在所述底板的两根导轨上，该两块下线移动底板上在靠近相对面的位置各自竖向地开设一条下线滑槽；所述圆盘连杆的中心与穿到所述底板前面的所述圆盘的中心轴连接，该圆盘连杆的两头各自通过一个滑槽滑块一一对应地与嵌在两块下线移动底板的下线滑槽内；

所述间距调整机构包括两块模具底板、两根调整螺栓、两条间距调整槽和两个矩形螺母；其中，两块模具底板一一对应地位于两块下线移动底板的前侧且各自开设一个穿孔；两根调整螺栓一一对应地穿插在两块模具底板的穿孔中；两条间距调整槽一一对应地横向开设在两块下线移动底板上；两个矩形螺母一一对应地嵌置在两块下线移动底板上的间距调整槽内并与两根调整螺栓连接；

所述模具本体包括两个一一对应地且对称地安装在两块模具底板上的模芯；每个模芯由多块芯板和多块隔板间隔地叠合而成，所述芯板与相邻的隔板之间构成绕线槽；每块芯板和每块隔板上均在对应位置开设两个连接通孔和两个安装通孔，使多块芯板和多块隔板通过两根各自插在两个连接通孔中的螺栓连接成一体；

所述夹线装置包括夹线底板和夹头操纵机构；其中，所述夹线底板水平向地固定在一块下线移动底板的前表面上部，该夹线底板的一边通过两块夹板形成夹头槽；所述夹头操作机构包括一块铰接板、一根操纵杆、一根夹头安装杆、一根夹头短连杆和一个夹头；所述铰接板与所述夹板平行地固定在所述夹线底板的另一边中部；所述操纵杆的下端铰接在所述铰接板的靠近夹头槽的一边下部；所述夹头安装杆的下端铰接在所述铰接板的远离夹头槽的另一边上部；所述夹头短连杆的两端各自铰接在操纵杆的中部和夹头安装杆的中部；所述夹头与所述夹头座的形状适配并安装在夹头安装杆的上部。

2.根据权利要求1所述的电机定子线圈的半自动绕线模具，其特征在于，两块下线移动底板的顶面各自刻有标尺线。

3.根据权利要求1所述的电机定子线圈的半自动绕线模具，其特征在于，所述间距调整机构还包括两条一一对应地横向开设在两块下线移动底板的前表面上的导向槽和两根一一对应地连接在两块模具底板上并嵌在两条导向槽内的导向键。

4.根据权利要求1所述的电机定子线圈的半自动绕线模具，其特征在于，两块模具底板的前方各自通过三个隔环和三个沉头螺钉连接一块模具面板，该两块模具面板上各自开设一个横向T形槽和两个与所述模芯上的两个安装通孔一一对应的安装螺纹孔；两个模芯的最后一块隔板上也对应地开设一个横向T形槽，使两个模芯各自通过一个T形键和两根螺杆一一对应地安装在两块模具面板上。

5.根据权利要求1所述的电机定子线圈的半自动绕线模具，其特征在于，所述夹头的材质为橡胶并通过一根螺杆和两个螺母安装在夹头安装杆上。

6.根据权利要求1所述的电机定子线圈的半自动绕线模具，其特征在于，所述联轴器的后表面中心开设一个盲孔结构的轴孔，该联轴器的前表面在一个与轴孔同心的圆周线上中心对称地设置两组具有螺纹内孔的圆柱体，该两组圆柱体的高度相同并大于所述圆盘的厚度。