CN111884437B - 一种电机扁线绕组复合扭转装置及扭转方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源汽车电机技术领域，具体地指一种电机扁线绕组复合扭转装置及扭转方法。还包括同轴布置的外层扭转盘和内层扭转盘；所述盖板与底板之间设置有用以驱动外层扭转盘和内层扭转盘绕轴向反向旋转的扭转驱动机构；所述外层扭转盘位于盖板上，且盖板与外层扭转盘之间设置有在外层扭转盘和内层扭转盘绕轴旋转时驱动外层扭转盘和内层扭转盘沿轴向移动的轴向驱动机构。本发明的扭转装置结构简单，操作方便，通过在扭转过程中增加轴向移动，能够精确的完整扁线端头否认设计扭转要求，扭转的精度高，具有极大的推广价值。

Description

一种电机扁线绕组复合扭转装置及扭转方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车电机技术领域，具体地指一种电机扁线绕组复合扭转装置及扭转方法。

背景技术

扁线电机因电机槽满率较高，继而提高电机的功率密度，并且有利于降低铜耗和温升，因而应用越来越广。然而如果扁线的加工制造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，对于扁线电机而言，扁线的加工制造的效果直接影响到电机的性能。当前扁线加工装置可以实现双层或是多层的扭转加工，如专利号为“CN201710637348.5”的名为“一种扁线电机绕组扭转设备”的中国发明专利，该专利介绍了一种扁线加工装置，该装置包括台架、固定机构、滑轨、扭转盘，所述滑轨、扭转盘设置于所述台架上，固定机构置于所述滑轨上，固定机构沿滑轨滑动，用以固定扁线电机，扭转盘通过旋转实现绕组的扭转成型。通过扭转盘能够实现多层扁线的同时扭转，加工工序简单，加工效率高。但是这种装置的加工精度难以满足现有的扁线电机要求。

如图1所示，为当前的扁线绕组(未扭转)结构示意图，如图2所示，为扁线绕组(扭转后)结构示意图。由图2可知，单根扁线的扭转包括三个部分，即插入定子铁芯的直线段第一部分和最外侧焊接端的直线段第二部分以及衔接第一部分和第二部分的第三部分，第一部分和第二部分均为沿定子铁芯轴向延伸的平直部分，而第三部分是沿定子铁芯周向弯折的弯折结构，且第三部分分别于第一部分和第二部分衔接位置为圆弧形的过渡结构。这样的扁线绕组在加工过程中，如果采用上述专利中的加工装置是无法进行加工的。首先上述专利中介绍的扭转结构仅能加工第一部分和第二部分，但是无法加工第三部分；其次也无法加工第一部分、第二部分和第三部分衔接的圆弧形过渡部分。由此可见，现有的扁线绕组加工装置无法精确加工图1～2中所示的扁线绕组，需要开发新的扁线加工装置。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术提到的现有扁线扭转装置无法精确制造扁线绕组的技术问题，提供一种电机扁线绕组复合扭转装置及扭转方法。

本发明的技术方案为：一种电机扁线绕组复合扭转装置，包括底板以及固定于底板上的盖板，其特征在于：还包括同轴布置的外层扭转盘和内层扭转盘；所述盖板与底板之间设置有用以驱动外层扭转盘和内层扭转盘绕轴向反向旋转的扭转驱动机构；所述外层扭转盘位于盖板上，且盖板与外层扭转盘之间设置有在外层扭转盘和内层扭转盘绕轴旋转时驱动外层扭转盘和内层扭转盘沿轴向移动的轴向驱动机构。

进一步的所述轴向驱动机构包括盖板上端的第一凸台以及内层扭转盘下端的第二凸台；所述第一凸台和第二凸台为相互契合的螺旋状结构。

进一步的所述扭转驱动机构包括沿轴向穿设于内层扭转盘、外层扭转盘、盖板的主动齿轮轴和从动齿轮轴；所述从动齿轮轴为套接在主动齿轮轴上的空心轴套结构；所述内层扭转盘可沿其轴向移动地与主动齿轮轴啮合传动连接；所述外层扭转盘可沿其轴向移动地与从动齿轮轴啮合传动连接；所述盖板与底板之间设置有用于驱动主动齿轮轴和从动齿轮轴同步反向旋转的齿轮传动机构。

进一步的所述齿轮传动机构包括与主动齿轮轴啮合传动连接的反向齿轮轴、与从动齿轮轴啮合传动连接的过渡齿轮轴；所述过渡齿轮轴同时与反向齿轮轴啮合传动连接。

进一步的所述外层扭转盘与盖板之间设置有在扭转完成后驱动外层扭转盘复位的复位机构。

进一步的所述复位结构包括复位弹簧；所述复位弹簧两端分别钩挂在外层扭转盘和从动齿轮轴上。

进一步的所述内层扭转盘和外层扭转盘为套接在一起的圆形碗状结构；所述外层扭转盘和与内层扭转盘可沿周向产生相对位移且在轴向上相对固定的套接在一起。

进一步的所述内层扭转盘的侧壁上设置有沿径向向外凸起的圆柱滚子；所述外层扭转盘的侧壁上开设有对应圆柱滚子的滑槽；所述滑槽为沿外层扭转盘周向布置的通孔结构；所述圆柱滚子可沿周向移动地穿设于滑槽内。

进一步的所述外层扭转盘和内层扭转盘的侧壁上端设置有多个沿周向间隔布置的用于夹持扁线端头的凹槽。

一种利用如权利要求1所述的扭转装置进行扁线扭转的方法，其特征在于：固定定子铁芯，将待扭转的扁线端头固定在外层扭转盘和内层扭转盘内，驱动外层扭转盘和内层扭转盘绕轴向反向旋转，同时驱动外层扭转盘和内层扭转盘沿轴向向远离定子铁芯一侧移动，直至扁线扭转呈设计结构。

本发明的优点有：1、本发明通过在扭转装置中增加沿轴向的轴向驱动机构，在扁线扭转过程中增加扭转盘的轴向移动，使整个扁线的扭转形成符合设计要求的中间弯折部分，整个扭转过程方便、简单，大幅度提高了扁线绕组的制造效率和制造精度，具有极大的推广价值；

2、本发明通过相互契合的第一凸台和第二凸台能够实现在外层扭转盘在扭转过程中的轴向移动，且无需增加其他的动力驱动设备，外层扭转盘的轴向移动动力完全来自外层扭转盘的旋转运动，整个驱动结构极为简单，操作极为方便；

3、本发明的扭转驱动机构结构简单，操作方便，通过套接在一起的主动齿轮轴和从动齿轮轴能够方便的实现外层扭转盘和内层扭转盘的同步反向旋转，其扭转模式完全适应扁线绕组的制造要求，动力驱动模式极为简单；

4、本发明的主动齿轮轴和从动齿轮轴为同步运行模式，通过简单的齿轮组结构，将主动齿轮轴的动力传递到从动齿轮轴，既节省了动力设备的投入，又保证了外层扭转盘和内层扭转盘同步运转，极大提高了扭转效率；

5、本发明在外层扭转盘和从动齿轮轴之间设置有复位机构，确保每次扭转完成后，两者能够回复到初始位置，方便继续进行下一次使用；

6、本发明的外层扭转盘和内层扭转盘套接在一起，两者在轴向上为固定结构，在周向上可产生相对滑移，即不影响两者的反向旋转，又可以实现沿轴向的同步移动；

7、本发明在外层扭转盘和内层扭转盘的侧壁端部上开设有多个凹槽，扭转时，将扁线端头插入到凹槽内即可完成固定夹持，扭转完成后，退出即可，整个结构简单，操作方便。

本发明的扭转装置结构简单，操作方便，通过在扭转过程中增加轴向移动，能够精确的扭转扁线端使其符合设计扭转要求，扭转的精度高，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：扁线绕组未扭转时的结构示意图；

图2：扁线绕组扭转后的结构示意图；

图3：本实施例的扭转装置的轴视图；

图4：本实施例的扭转装置结构示意图；

图5：本实施例的扭转装置的爆炸示意图；

图6：本实施例的扭转驱动结构示意图；

其中：1—底板；2—盖板；3—外层扭转盘；4—内层扭转盘；5—第一凸台；6—第二凸台；7—主动齿轮轴；8—从动齿轮轴；9—反向齿轮轴；10—过渡齿轮轴；11—复位弹簧；12—圆柱滚子；13—滑槽；14—凹槽；15—花键套；16—直线滑动轴承；17—定子铁芯；18—扁线绕组。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例的扁线绕组扭转就是将附图1中的直线状扁线扭转成附图2中的弯折形扁线，要形成附图2中的弯折形结构，必须在扭转过程中产生沿轴向的相对位移。

如图3～5所示，为本实施例的扭转装置结构示意图，包括包括底板1以及固定于底板1上的盖板2，盖板2位于底板1上两者之间中空。盖板2上不只有扭转用的外层扭转盘3和内层扭转盘4，如图3所示，内层扭转盘4和外层扭转盘3为套接在一起的圆形碗状结构，外层扭转盘3和内层扭转盘4的上端面设置有多个沿周向间隔布置的用于定位扁线端头的凹槽14。

如图3～5所示，外层扭转盘3和与内层扭转盘4可沿周向产生相对旋转且在轴向上相对固定的套接在一起，即两者可进行同步反向旋转，可进行同步沿轴向直线运动。内层扭转盘4的侧壁上设置有沿径向向外凸起的圆柱滚子12，外层扭转盘3的侧壁上开设有对应圆柱滚子12的滑槽13，滑槽13为沿外层扭转盘3周向布置的通孔结构，圆柱滚子12可沿周向移动地穿设于滑槽13内。如图3～5所示，本实施例在外层扭转盘3和内层扭转盘4的侧壁上设置有多组圆柱滚子12与滑槽13的组合结构，相邻两组结构沿周向间隔布置。滑槽13限制圆柱滚子12的轴向移动，但不限制圆柱滚子12在滑槽13内沿周向的滑动。

本实施例的扭转装置包括用于驱动外层扭转盘3和内层扭转盘4绕轴向反向旋转的扭转驱动机构，如图4～6所示，本实施例的扭转驱动机构包括沿轴向穿设于内层扭转盘4、外层扭转盘3、盖板2的主动齿轮轴7和从动齿轮轴8，从动齿轮轴8为套接在主动齿轮轴7上的空心轴套结构。主动齿轮轴7的轴体上设置有外花键，内层扭转盘4中心内花键与其啮合连接，内层扭转盘4可沿主动齿轮轴7的轴向移动。同样的，外层扭转盘3的中心安装有花键套15，花键套15套设在从动齿轮轴8的外侧并于从动齿轮轴8啮合传动连接，从动齿轮轴8驱动花键套15连通外层扭转盘3绕轴向转动，花键套15与从动齿轮轴8可产生沿轴向的相对移动。

为了提高外层扭转盘3沿轴向移动的流畅性，本实施例在外层扭转盘3与从动齿轮轴8之间设置有直线滑动轴承16，可以将外层扭转盘3与从动齿轮轴8之间的滑动摩擦改为滚动摩擦，减小了摩擦阻力，提高了轴向移动的顺畅性。

本实施例的主动齿轮轴7和从动齿轮轴8为同步联动连接，即外层扭转盘3和内层扭转盘4的反向旋转是同步进行的，如图4～6所示，本实施例在底板1和盖板2之间设置有齿轮传动机构，齿轮传动机构包括与主动齿轮轴7啮合传动连接的反向齿轮轴9、与从动齿轮轴8啮合传动连接的过渡齿轮轴10，过渡齿轮轴10同时与反向齿轮轴9啮合传动连接。主动齿轮轴7旋转，带动反向齿轮轴9反向旋转，反向齿轮轴9带动过渡齿轮轴10旋转，过渡齿轮轴10驱动从动齿轮轴8旋转，从而使主动齿轮轴7正向旋转、从动齿轮轴8反向旋转。本实施例的主动齿轮轴7和从动齿轮轴8齿数、模数相等，反向齿轮轴9和过渡齿轮轴10齿数、模数相等。

另外，为了实现本实施例在扭转过程中的轴向移动，本实施例在盖板2与外层扭转盘3之间设置有驱动外层扭转盘3和内层扭转盘4沿轴线旋转同时沿轴向移动的轴向驱动机构。如图3～5所示，本实施例的轴向驱动机构包括盖板2上端的第一凸台5以及内层扭转盘3下端的第二凸台6，第一凸台5和第二凸台6为相互契合的螺旋状结构。当外层扭转盘3旋转时，由于第一凸台5和第二凸台6的配合作用，外层扭转盘3出现沿轴向的移动，同时带动内层扭转盘4的轴向移动。

扭转完成后，需要对外层扭转盘3和内层扭转盘4进行复位，如图3～5所示，外层扭转盘3与盖板2之间设置有复位弹簧11，复位弹簧11两端分别钩挂在外层扭转盘3和盖板2上，当扭转完成后，在复位弹簧11的作用下，外层扭转盘3恢复到初始位置，恢复过程包括反向的绕轴旋转和沿轴向的直线移动。

实际扭转加工时：扭转绕组时，先将定子铁芯17固定，扁线绕组18扭转端对应插入内层扭转盘4和外层扭转盘3端面的凹槽14内。

通过主动齿轮轴7下端的键槽手动或电机带动其顺时针转动，带动与其上端啮合的内层扭转盘4顺时针转动；主动齿轮轴7齿轮部分通过反向齿轮轴9、过渡齿轮轴10，带动从动齿轮轴8同转速逆时针旋转。从动齿轮轴8上端的外花键与花键套15内花键啮合，因花键套15紧配合装在外层扭转盘3中心孔内，从而带动外层扭转盘3逆时针旋转。

从动齿轮轴8通过轴承和盖板2轴承孔轴向定位，由于外层扭转盘3下表面布置有与盖板2上表面相配合的第一凸台5和第二凸台6，且花键套15与从动齿轮轴8可沿轴向相对滑动。在从而使外层扭转盘3逆时针旋转的同时沿轴线上移，并带动花键套15和直线滑动轴承16沿轴线上移。

外层扭转盘3支撑于内层扭转盘4的下表面，且内层扭转盘4中心内花键与主动齿轮轴7上端外花键部分可沿轴向滑动，从而使内层扭转盘4顺时针转动同时沿轴线上移。

主动齿轮轴7顺时针转动，带动从动齿轮轴8逆时针转动，使外层扭转盘3逆时针旋转的同时沿轴线上移，内层扭转盘4顺时针转动同时沿轴线上移。从而实现内外层扁线反向扭转。

扭转完成后，外层扭转盘3和内层扭转盘4脱开扁线绕组19，手动或电机带动主动齿轮轴7逆时针转动，外层扭转盘3顺时针转动，内层扭转盘4逆时针转动。复位弹簧11拉着外层扭转盘3下表面安装的挂钩螺栓，从而使外层扭转盘3顺时针转动同时沿轴线下移，并通过滑槽13内的圆柱滚子12带动内层扭转盘4沿轴线下移，从而完成复位。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种电机扁线绕组复合扭转装置，包括底板(1)以及固定于底板(1)上的盖板(2)，其特征在于：还包括同轴布置的外层扭转盘(3)和内层扭转盘(4)；所述盖板(2)与底板(1)之间设置有用以驱动外层扭转盘(3)和内层扭转盘(4)绕轴向反向旋转的扭转驱动机构；所述外层扭转盘(3)位于盖板(2)上，且盖板(2)与外层扭转盘(3)之间设置有在外层扭转盘(3)和内层扭转盘(4)绕轴旋转时驱动外层扭转盘(3)和内层扭转盘(4)沿轴向移动的轴向驱动机构；

所述轴向驱动机构包括盖板(2)上端的第一凸台(5)以及内层扭转盘(3)下端的第二凸台(6)；所述第一凸台(5)和第二凸台(6)为相互契合的螺旋状结构；

固定定子铁芯(17)，待扭转的扁线端头固定在外层扭转盘(3)和内层扭转盘(4)内，驱动外层扭转盘(3)和内层扭转盘(4)绕轴向反向旋转，同时驱动外层扭转盘(3)和内层扭转盘(4)沿轴向向远离定子铁芯一侧移动，直至扁线扭转呈设计结构。

2.如权利要求1所述的一种电机扁线绕组复合扭转装置，其特征在于：所述扭转驱动机构包括沿轴向穿设于内层扭转盘(4)、外层扭转盘(3)、盖板(2)的主动齿轮轴(7)和从动齿轮轴(8)；所述从动齿轮轴(8)为套接在主动齿轮轴(7)上的空心轴套结构；所述内层扭转盘(4)可沿其轴向移动地与主动齿轮轴(7)啮合传动连接；所述外层扭转盘(3)可沿其轴向移动地与从动齿轮轴(8)啮合传动连接；所述盖板(2)与底板(1)之间设置有用于驱动主动齿轮轴(7)和从动齿轮轴(8)同步反向旋转的齿轮传动机构。

3.如权利要求2所述的一种电机扁线绕组复合扭转装置，其特征在于：所述齿轮传动机构包括与主动齿轮轴(7)啮合传动连接的反向齿轮轴(9)以及与从动齿轮轴(8)啮合传动连接的过渡齿轮轴(10)；所述过渡齿轮轴(10)同时与反向齿轮轴(9)啮合传动连接。

4.如权利要求2所述的一种电机扁线绕组复合扭转装置，其特征在于：所述外层扭转盘(3)与盖板(2)之间设置有在扭转完成后驱动外层扭转盘(3)复位的复位机构。

5.如权利要求4所述的一种电机扁线绕组复合扭转装置，其特征在于：所述复位机构包括复位弹簧(11)；所述复位弹簧(11)两端分别钩挂在外层扭转盘(3)和从动齿轮轴(8)上。

6.如权利要求1所述的一种电机扁线绕组复合扭转装置，其特征在于：所述内层扭转盘(4)和外层扭转盘(3)为套接在一起的圆形碗状结构；所述外层扭转盘(3)与内层扭转盘(4)可沿周向产生相对位移且在轴向上相对固定的套接在一起。

7.如权利要求6所述的一种电机扁线绕组复合扭转装置，其特征在于：所述内层扭转盘(4)的侧壁上设置有沿径向向外凸起的圆柱滚子(12)；所述外层扭转盘(3)的侧壁上开设有对应圆柱滚子(12)的滑槽(13)；所述滑槽(13)为沿外层扭转盘(3)周向布置的通孔结构；所述圆柱滚子(12)可沿周向移动地穿设于滑槽(13)内。

8.如权利要求1所述的一种电机扁线绕组复合扭转装置，其特征在于：所述外层扭转盘(3)和内层扭转盘(4)的侧壁上端设置有多个沿周向间隔布置的用于夹持扁线端头的凹槽(14)。

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