CN110768489A - 一种扁线发卡插入定子的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扁线发卡插入定子的装置和方法，该装置包括机架和发卡摆放模具，该模具包括料筒、在料筒的筒壁上能够沿料筒径向伸缩的若干挡板、用于迫使若干挡板向料筒内腔收缩的弹性元件、用于操纵所述若干挡板向料筒外伸出的芯轴拉杆、以及套设在所述料筒上的发卡推套，其中，所述若干挡板在所述料筒外周上形成发卡摆放槽，用于摆放定子铁芯所需的所有扁线发卡，所述推套用于将摆放在料筒外周上的所有扁线发卡向前推送，以使所有扁线发卡压入定子铁芯的发卡插槽中。通过逐层摆放的方式，先把成型好的发卡放入模具中，然后整体插入定子铁芯中，从而避免现有逐条插入方式造成的相邻扁线间的剐蹭。

Description

一种扁线发卡插入定子的装置和方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车扁线电机领域，尤其涉及一种扁线发卡(H-pin)插入定子的装置和方法。

背景技术

扁铜线电机因其扁平结构能够实现电机槽满率的大幅提升，继而提高电机的功率密度，并且扁铜线电机的故障率也能有所降低，因而，目前扁铜线应用于电机领域也越来越多，然而如果扁铜线的安装加工不能满足电机需求或者其加工工艺精度不高、加工难度高，也将会导致电机的生产效率降低，并且精度不高会致使电机后续使用的效率大打折扣，故而,对于扁铜线电机而言，扁铜线的安装加工的效果直接影响到电机的性能。

现有的技术中多为人工逐根插线，这种方法不但加工时间长，而且需要大量的人工去完成，生产出的产品质量也不稳定；还有的方法为自动逐根插线，此种方案后插入的线圈容易刮蹭已插入的线圈，损坏漆包扁线的绝缘性，若在每层之间增加绝缘纸，则会增加插线的难度，不易实现自动化，生产效率较低，槽中过多的绝缘纸将降低电机槽满率，难以体现扁线电机定子槽满率高的优势，且一定程度上制约了绕组线尺寸设计的灵活性。

现有技术中，插线的生产效率低，自动化程度不高，且难以保证产品质量的稳定性。就目前技术，不管是自动插线还是手动插线，最后几组发卡都非常难插入，还存在损伤已插入发卡的漆膜的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扁线发卡插入定子的装置，以将扁线发卡整体压入定子铁芯中而无需逐个插入。

本发明的目的还在于提供一种扁线发卡插入定子的装置，以将扁线发卡整体压入定子铁芯中而无需逐个插入。

为此，本发明一方面提供了一种扁线发卡插入定子的装置，包括机架，还包括：发卡摆放模具，包括料筒、在料筒的筒壁上能够沿料筒径向伸缩的若干挡板、用于迫使若干挡板向料筒内腔收缩的弹性元件、用于操纵所述若干挡板向料筒外伸出的芯轴拉杆、以及套设在所述料筒上的发卡推套，其中，所述若干挡板在所述料筒外周上形成发卡摆放槽，用于摆放定子铁芯所需的所有扁线发卡，所述推套用于将摆放在料筒外周上的所有扁线发卡向前推送，以使所有扁线发卡压入定子铁芯的发卡插槽中。

进一步地，上述芯轴拉杆上设置有两个以上锥体，所述挡板上设有两个以上斜坡，二者配合以控制挡板的沿料筒径向伸缩量。

进一步地，上述料筒具有前端盖和后端盖，其中，所述后端盖通过交叉滚子轴承支撑在所述机架上，所述前端盖和后端盖分别设有用于支撑所述芯轴拉杆的衬套。

进一步地，上述扁线发卡插入定子的装置还包括用于对定子铁芯进行定位对准的定子铁芯导向结构，其包括芯轴导向环和对所述定子铁芯进行周向定位的若干导槽定位块，其中，所述芯轴导向环通过多个导杆可滑移地支撑在所述料筒的前端，用于定子铁芯的插入导向。

进一步地，上述弹性元件为安装在挡板的两端圆槽中的第一弹簧和第二弹簧，用于收紧挡板。

进一步地，上述扁线发卡插入定子的装置还包括：第一直线驱动伺服组件，用于驱动芯轴拉杆沿料筒轴向移动，以迫使若干挡板伸出料筒外；第二直线驱动伺服组件，用于驱动发卡推套沿料筒轴向移动，以迫使摆放在料筒外周上的所有扁线发卡沿料筒轴向移动；以及旋转驱动伺服组件，用于驱动所述料筒围绕自身轴线间歇转动，以使发卡摆放模具旋转预定角度后摆放下一根扁线发卡。

进一步地，上述第一直线驱动伺服组件包括伺服执行件、由所述伺服执行件驱动的芯轴滑杆、以及拉杆接合套，其中，所述拉杆接合套固定套设在芯轴拉杆上，并且与所述芯轴滑杆连接。

进一步地，上述第二直线驱动伺服组件包括伺服推动组件、由所述伺服推动组件驱动的推套滑台、以及滑台推杆，其中，所述滑台推杆的一端与所述推套连接，另一端与所述推套滑台连接。

进一步地，上述旋转驱动伺服组件包括伺服旋转电机、由伺服旋转电机驱动的小齿轮、以及大齿轮，其中，所述大齿轮与料筒后端固定在一起，并且与所述小齿轮啮合传动。

根据本发明的另一方面，提供了一种扁线发卡插入定子的方法，包括以下步骤：S1、提供发卡摆放模具，其包括料筒和用于在料筒外周上形成发卡摆放槽的若干挡板，其中，若干档块按照一次摆放一层扁线发卡的槽深要求逐次伸出料筒；S2、将扁线发卡放入料筒外周上的发卡摆放槽中，使所述发卡摆放模具旋转预定角度，摆放下一根扁线发卡，如此循环，按照每层扁线发卡摆满后再摆放下一层的方式，直至摆满定子铁芯所需的所有扁线发卡，在此过程中对已摆放的扁线发卡进行防脱落支护；S3、将定子铁芯相对于发卡摆放模具进行对准定位，以使定子铁芯的发卡插槽与摆放在料筒外周上的扁线发卡的端部对准；S4、利用推套推动扁线发卡向前移动，迫使所有扁线发卡的端部压入定子铁芯的发卡插槽中；以及S5、使若干挡块回缩至料筒中并且撤离所述防脱落支护，然后利用推套继续推动扁线发卡向前移动，迫使所有扁线发卡整体压入定子铁芯的发卡插槽中。

与现有技术相比，本发明的方法具有以下优点：

(1)通过逐层摆放的方式，先把成型好的发卡放入模具中，然后整体插入定子铁芯中，从而避免相邻扁线间的剐蹭。

(2)用于盛放发卡的工装采用开放式的结构，发卡可以直接摆入模具，且最后为整体插入定子铁芯，有效避免最后机组发卡难以插入的问题。

(3)该模具设置导向结构，可以对模具精准定位，确保扁线能够插入到对应的定子铁芯槽口中。

(4)模具采用弹簧收紧的结构，模具上发卡挡板能够收回，不阻挡发卡插入定子铁芯。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明的扁线发卡插入定子的装置的轴测图；

图2为根据本发明的扁线发卡插入定子的装置的主视剖视图；

图3为根据本发明的扁线发卡插入定子的装置的俯视图；

图4为根据本发明的扁线发卡插入定子的装置的左视图；

图5为根据本发明的扁线发卡插入定子的装置中的发卡挡板轴测图；

图6为根据本发明的扁线发卡插入定子的装置中的芯轴导向环轴测图；

图7为根据本发明扁线发卡插入定子的装置中的料筒轴测图；以及

图8为根据本发明的扁线发卡插入定子的装置中的定子铁芯的端面图；

图9为扁线发卡摆放在发卡摆放模具上的示意图；以及

图10为根据本发明的扁线发卡插入定子的方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1至图10示出了根据本发明的一些实施例。

结合参照图9至图10，本发明的扁线发卡插入定子的方法，包括以下步骤S1-S5。

S1、提供发卡摆放模具，其包括料筒24和用于在料筒外周上形成发卡摆放槽32的若干挡板26，其中，若干档块26按照一次摆放一层扁线发卡的槽深要求逐次伸出料筒。

S2、将扁线发卡50放入料筒外周上的发卡摆放槽32中，使所述发卡摆放模具旋转预定角度，摆放下一根扁线发卡，如此循环，按照每层扁线发卡摆满后再摆放下一层的方式，直至摆满定子铁芯所需的所有扁线发卡，在此过程中对已摆放的扁线发卡进行防脱落支护。

S3、将定子铁芯相对于发卡摆放模具进行对准定位，以使定子铁芯的发卡插槽与摆放在料筒外周上的扁线发卡的端部对准。

S4、利用推套推动扁线发卡向前移动，迫使所有扁线发卡的端部压入定子铁芯的发卡插槽中。

S5、使若干挡块回缩至料筒中并且撤离所述防脱落支护，然后利用推套继续推动扁线发卡向前移动，迫使所有扁线发卡整体压入定子铁芯的发卡插槽中。

与现有的扁线发卡插入方式相比，本方法具有以下优点：

(1)通过逐层摆放的方式，先把成型好的发卡放入模具中，然后整体插入定子铁芯中，从而避免相邻扁线间的剐蹭。

(2)用于盛放发卡的工装采用开放式的结构，发卡可以直接摆入模具，且最后为整体插入定子铁芯，有效避免最后几组发卡难以插入的问题。

(3)该模具前方设置导向结构，可以对模具精准定位，确保扁线能够插入到对应的定子铁芯槽口中。

(4)模具采用弹簧收紧的结构，发卡挡块能够收回，不阻挡发卡插入定子铁芯。

下面结合参照图1至图9，对用于实现本方法的装置进行描述。

本发明的扁线发卡插入定子的装置包括机架和发卡摆放模具。

该发卡摆放模具包括料筒24、在料筒的筒壁上能够沿料筒径向伸缩的若干发卡挡板26、用于迫使若干发卡挡板26向料筒24内腔收缩的弹性元件25、用于操纵若干挡板向料筒外伸出的芯轴拉杆14、以及套设在料筒上的发卡推套10。

其中，若干发卡挡板26在料筒外周上形成发卡摆放槽，用于摆放定子铁芯所需的所有扁线发卡，推套10用于将摆放在料筒24外周上的所有扁线发卡向前推送，迫使所有扁线发卡压入定子铁芯的发卡插槽中。

本发明的扁线发卡插入定子的装置还可以包括：用于驱动芯轴拉杆14沿料筒轴向移动的第一直线驱动伺服组件、用于驱动发卡推套10沿料筒轴向移动的第二直线驱动伺服组件、用于驱动所述料筒24围绕自身轴线间歇转动的料筒旋转驱动伺服组件、以及用于对定子铁芯40进行定位对准的定子铁芯导向结构。

下面对机架、发卡摆放模具、第一、第二直线驱动伺服组件、料筒旋转驱动伺服组件、定子铁芯导向结构的详细结构进行说明。

如图1所示，料筒支座1、旋转安装板2、丝杆底板3和芯轴支架4为固定部件，构成机架。

其中，丝杆底板3上安装有伺服推动组件5和导轨滑块的导向结构6。

伺服推动组件5由推套滑台(由推套滑台板7和推套滑台板8组成)及滑台推杆9连接到推套10，通过此连接由伺服推动组件5推动推套10完成对插好的扁线发卡推入定子铁芯的运动。此处为伺服电机带动滚珠丝杠。

如图2所示，芯轴支架4固定在料筒支座1上，在芯轴支架4上安装伺服执行件11，并通过芯轴滑杆12和拉杆接合套13连接到芯轴拉杆14。

芯轴拉杆14由固定在料筒后端盖18上的衬套15和固定在料筒前端盖17上的衬套16确定中心，由此，通过伺服执行件11的移动可以带动芯轴拉杆14沿着轴向方向进行运动。

如图2所示,旋转安装板2上安装有电机支架19，伺服旋转电机20安装在上面，伺服旋转电机20通过驱动小齿轮21而带动大齿轮22旋转。

大齿轮22和料筒后端盖18及料筒24固定在一起，筒后端盖18由安装在旋转安装板2上的轴承23进行支撑。由此可实现伺服旋转电机20旋转带动料筒24进行旋转。此处伺服电机通过齿轮传动的结构带动模具组件进行分度旋转，以方便进行发卡插入模具。

在上述实施例中，料筒由齿轮传动驱动分度旋转，在其他实施例中，可由同步带传动机构驱动或由伺服电机直接驱动以进行分度旋转。

优选地，轴承23采用交叉滚子轴承，以可靠地对料筒进行悬臂支撑，使得本装置结构简化。

在料筒24的每个槽241(如图7)中均安装由一个挡板26，在挡板26的两端圆槽261和262中装有弹簧25，用于收紧挡板26，配合移动芯轴拉杆14带动固定在其上的双锥体27沿着挡板26的双斜坡263运动，即可实现挡板26在料筒24槽241内的伸缩。

在本发明中，芯轴拉杆14上设置有两个以上双锥体，能够使挡板保持水平姿态地进行伸缩，解决了挡板倾斜偏转导致的运动卡死问题。

如图4所示，在旋转安装板2上安装有检测模具初始位置的传动器28，芯轴导向环29通过连杆30连接到料筒前端盖17上，由压缩弹簧迫使料筒前移，在芯轴导向环29上设置导向倒角291和导向槽292,用于导向发卡摆放模具，从而使模具和定子铁芯同心，在芯轴导向环29上安装有导槽定位块31插入到定子铁芯40定位槽401中，使模具和定子铁芯的轴向定位。

在本发明中，在定子铁芯40对位不准时芯轴导向环29可回缩，允许再次对位，直至芯轴导向环29顺利进入定子铁芯40内腔中，实现对准。

本发明的扁线发卡插入定子的装置的工作流程如下：

利用机器人或手工将扁线发卡放入料筒外周上的挡块间隙中，伺服旋转电机20带动模具旋转一定的角度，摆放下一根扁线发卡，如此循环待模具第一层摆满。在此过程中，对料筒外周上的扁线发卡进行防脱落支护(例如利用外部护套)，防止位于料筒下方位置的扁线发卡从料筒上脱落。

在第一层摆满后，伺服执行件11移动带动锥体27沿着挡板26的斜坡263运动，使挡板26沿料筒24槽241伸出一定的尺寸，开始摆放下一层发卡，循环以上步骤，摆放指定层数的发卡。

所有的发卡摆放完成后，传感器28判断模具初始位置，定子铁芯移动组件将定子输送到位，并用芯轴导向环29和导槽定位块31进行定位。

以上步骤完成后，伺服推动组件5移动，驱动推套10推动扁线发卡，使发卡的端部压入定子铁芯一定的尺寸。

待全部发卡的端部插入定子铁芯线槽内后，伺服执行件11带动推套10后退，挡板26在弹簧力作用下收回到料筒槽内。同时撤离对料筒外周上的扁线发卡的支护。

伺服推动组件5继续带动推套10向前运动，一直将发卡完全压入到指定位置，最后系统各组件回到初始位置，完成发卡插线。

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)

1.一种扁线发卡插入定子的装置，包括机架，其特征在于，还包括：

发卡摆放模具，包括料筒、在料筒的筒壁上能够沿料筒径向伸缩的若干挡板、用于迫使若干挡板向料筒内腔收缩的弹性元件、用于操纵所述若干挡板向料筒外伸出的芯轴拉杆、以及套设在所述料筒上的发卡推套，

其中，所述若干挡板在所述料筒外周上形成发卡摆放槽，用于摆放定子铁芯所需的所有扁线发卡，所述推套用于将摆放在料筒外周上的所有扁线发卡向前推送，以使所有扁线发卡压入定子铁芯的发卡插槽中。

2.根据权利要求1所述的扁线发卡插入定子的装置，其特征在于，所述芯轴拉杆上设置有两个以上锥体，所述挡板上设有两个以上斜坡，二者配合以控制挡板的沿料筒径向伸缩量。

3.根据权利要求1所述的扁线发卡插入定子的装置，其特征在于，所述料筒具有前端盖和后端盖，其中，所述后端盖通过交叉滚子轴承支撑在所述机架上，所述前端盖和后端盖分别设有用于支撑所述芯轴拉杆的衬套。

4.根据权利要求1所述的扁线发卡插入定子的装置，其特征在于，还包括用于对定子铁芯进行定位对准的定子铁芯导向结构，其包括芯轴导向环和对所述定子铁芯进行周向定位的若干导槽定位块，其中，所述芯轴导向环通过多个导杆可滑移地支撑在所述料筒的前端，用于定子铁芯的插入导向。

5.根据权利要求1所述的扁线发卡插入定子的装置，其特征在于，所述弹性元件为安装在挡板的两端圆槽中的第一弹簧和第二弹簧，用于收紧挡板。

6.根据权利要求1所述的扁线发卡插入定子的装置，其特征在于，还包括：

第一直线驱动伺服组件，用于驱动芯轴拉杆沿料筒轴向移动，以迫使若干挡板伸出料筒外；

第二直线驱动伺服组件，用于驱动发卡推套沿料筒轴向移动，以迫使摆放在料筒外周上的所有扁线发卡沿料筒轴向移动；以及

料筒旋转驱动伺服组件，用于驱动所述料筒围绕自身中心轴线分度转动，以使发卡摆放模具旋转预定角度后摆放下一根扁线发卡。

7.根据权利要求6所述的扁线发卡插入定子的装置，其特征在于，所述第一直线驱动伺服组件包括伺服执行件、由所述伺服执行件驱动的芯轴滑杆、以及拉杆接合套，其中，所述拉杆接合套固定套设在芯轴拉杆上，并且与所述芯轴滑杆连接。

8.根据权利要求6所述的扁线发卡插入定子的装置，其特征在于，所述第二直线驱动伺服组件包括伺服推动组件、由所述伺服推动组件驱动的推套滑台、以及滑台推杆，其中，所述滑台推杆的一端与所述推套连接，另一端与所述推套滑台连接。

9.根据权利要求6所述的扁线发卡插入定子的装置，其特征在于，所述旋转驱动伺服组件包括伺服旋转电机、由伺服旋转电机驱动的小齿轮、以及大齿轮，其中，所述大齿轮与料筒后端固定在一起，并且与所述小齿轮啮合传动。

10.一种扁线发卡插入定子的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、提供发卡摆放模具，其包括料筒和用于在料筒外周上形成发卡摆放槽的若干挡板，其中，若干档块按照一次摆放一层扁线发卡的槽深要求逐次伸出料筒；

S2、将扁线发卡放入料筒外周上的发卡摆放槽中，使所述发卡摆放模具旋转预定角度，摆放下一根扁线发卡，如此循环，按照每层扁线发卡摆满后再摆放下一层的方式，直至摆满定子铁芯所需的所有扁线发卡，在此过程中对已摆放的扁线发卡进行防脱落支护；

S3、将定子铁芯相对于发卡摆放模具进行对准定位，以使定子铁芯的发卡插槽与摆放在料筒外周上的扁线发卡的端部对准；

S4、利用推套推动扁线发卡向前移动，迫使所有扁线发卡的端部压入定子铁芯的发卡插槽中；以及

S5、使若干挡块回缩至料筒中并且撤离所述防脱落支护，然后利用推套继续推动扁线发卡向前移动，迫使所有扁线发卡整体压入定子铁芯的发卡插槽中。

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