CN112737248A - 用于定子铁芯的绕线装置以及定子制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于定子铁芯的绕线装置，包括：多个载具；具有圆形中心孔的固定盘，其一侧包括沿中心孔的周向均匀设置的多个凹槽，并且每个凹槽中设有一个滑动孔；能相对固定盘转动的驱动盘，其位于固定盘的另一侧并具有能与多个滑动孔对准的多个驱动孔；和绕线针；其中，滑动孔和驱动孔配置成能接纳载具使得其能够通过转动该驱动盘而在第一径向位置和第二径向位置之间移动，其中第二径向位置比第一径向位置远离圆形中心孔的圆心，在第二径向位置，绕线针适合进入相邻的定子铁芯单体之间对定子铁芯单体进行绕线，在第一径向位置，相邻的定子铁芯单体的轭部彼此抵接并能被不可拆地固定连接在一起。本发明还涉及利用上述绕线装置制造定子的方法。

Description

用于定子铁芯的绕线装置以及定子制造方法

技术领域

本发明属于电机领域，具体来说涉及用于定子铁芯的绕线装置以及定子制造方法。

背景技术

直流无刷电机由于具有体积小、中低速转矩性能好、调速范围广且过载能力高等优点，而在计算机周边设备、工业控制领域、医疗设备领域以及汽车领域和家用电器中获得了广泛的应用。

定子铁芯是直流无刷电机的重要组成部件，其性能和成本直接影响着直流无刷电机的整体性能和成本。起初，直流无刷电机的定子铁芯是整体结构，在其上绕好线圈之后再进行塑封。然而，这种定子铁芯的绕线运动轨迹为四边形的内回路，绕制过程中绕线针需要经过槽口(两齿之间的间隙)，所以只适用于大槽口的整体铁芯，有其局限性。

现有技术中还采用直线绕线，定子铁芯包括多个定子铁芯单体，这些定子铁芯排成直线固定，然后绕线、卷圆，然后焊接制成定子。这种绕线工艺复杂、生产环节多，生产时间长，并且由于多次装夹、多次运转、产品质量不稳定，并且生产线投资大。

为此，当前需要一种用于制造定子铁芯的装置和方法，其能适合小槽口定子，并且能够克服直线绕线生产工艺复杂、质量管控难以及制造成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于定子铁芯的绕线装置，其能够实现分块定子铁芯的针绕来取代直线绕线，具有工艺简单、效率高的优点。

为此，本发明提供一种用于定子铁芯的绕线装置，定子铁芯包括多个定子铁芯单体，每个定子铁芯单体具有齿部和轭部，其中绕线装置包括：

多个载具，每个载具用于固定保持一个定子铁芯单体；

具有圆形中心孔的固定盘，该固定盘的一侧包括沿该圆形中心孔的周向均匀设置的多个凹槽，并且每个该凹槽中设有一个滑动孔；

能相对所述固定盘转动的驱动盘，该驱动盘位于该固定盘的另一侧并具有与多个滑动孔对准的多个驱动孔；

和用于对定子铁芯单体进行绕线的绕线针；

其中，所述滑动孔以及所述驱动孔配置成能接纳所述载具，并且使得所述多个载具能够通过转动该驱动盘而在第一径向位置和第二径向位置之间移动，其中该第二径向位置比该第一径向位置远离所述圆形中心孔的圆心，其中在该第二径向位置，所述绕线针适合进入相邻的定子铁芯单体之间对所述定子铁芯单体进行绕线，在该第一径向位置，相邻的定子铁芯单体的轭部彼此抵接并能被不可拆卸地固定连接在一起。

根据本发明的一个方案，所述载具构造成具有滑动轴和用于接纳所述定子铁芯单体的载座部，其中该滑动轴适于插入经对准的所述滑动孔和所述驱动孔中。

在本发明的一个方案中，载座部设有第一定位机构，该第一定位机构与设置在轭部上的第二定位机构形状配合以用于在绕线时对所述定子铁芯单体进行定位。

在本发明的一个方案中，第一定位机构包括在载座部上沿所述滑动轴的轴向方向延伸的定位凸起，而第二定位机构为位于所述轭部的背向所述齿部的一侧的定位槽。

在本发明的特定的方案中，定位槽例如构造为燕尾槽，相应地定位凸起例如为燕尾凸起。燕尾槽和燕尾凸起在这里是示例性的，应当理解，只要是能将定子铁芯单体固定保持在载具上的任何定位结构都涵盖在本申请的范围内。另外，第一定位机构还包括在载座部的靠近滑动轴的一端并且垂直于该定位凸起的延伸方向的支承台。该支承台例如可以与载座部一体制成，当将定子铁芯单体放置到载具上时，轭部的下端抵靠支承台，以更好地固定保持定子铁芯单体。

有利的是，载座部包括磁体或由磁性材料制成，用于对所述定子铁芯单体施加磁吸引力，以更好地固定保持定子铁芯单体，以有利于绕线操作。

在一个优选方案中，固定盘构造为环形圆盘，每个所述滑动孔为其长度沿所述环形圆盘的径向延伸的跑道形孔，其中所述驱动盘构造为具有驱动柄的环形圆盘，每个所述驱动孔为其长度方向与所述环形圆盘的径向成一定角度的跑道形孔。在这里“跑道形”具有沿长度方向的两条直边和沿宽度方向的两条弧形边，例如半圆形边。应当理解，在该本发明中，滑动孔以及驱动孔均可以构造成其它合适的形状，这也涵盖在本申请的范围内。

在一个优选方案中，定子铁芯单体的轭部的两侧分别设有预留焊接区域，在所述预留焊接区域，相邻的定子铁芯单体的轭部能分别通过焊接固定连接在一起。

此外，本发明还提出了利用上述绕线装置制造定子的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：提供多个定子铁芯单体；

S2：沿第一方向转动驱动盘，使得多个载具从第一径向位置移动到第二径向位置；

S3：将所述多个定子铁芯单体分别放置到每个所述载具上；

S4：使绕线针进入相邻的定子铁芯单体之间对所述定子铁芯单体进行绕线从而形成所述绕组；

S5：绕线完成后，沿与该第一方向相反的第二方向转动该驱动盘，使得所述多个载具从该第二径向位置移动到该第一径向位置；

S6：将相邻的定子铁芯单体的轭部分别不可拆地固定连接在一起。

进一步地，在S6步骤中，相邻的定子铁芯单体的轭部通过焊接不可拆地固定连接在一起。

另外，在本发明中，上述步骤S2和S3可以互换，这也涵盖在本申请的范围内。

通过使用本发明的绕线装置以及上述定子制造方法，能够提供稳定性更好的定子产品，并且制造成本较低，工艺简单，生产效率高。

附图说明

参考附图描述本发明的示例性实施例，其中：

图1示出根据本发明的绕线装置的一个实施例的主要部件的配置示意图；

图2示出了根据本发明的定子铁芯单体的结构示意图；

图3绕线装置的固定盘的一个实施例的结构示意图；

图4绕线装置的驱动盘的一个实施例的结构示意图；

图5绕线装置的载具的一个实施例的结构示意图；

图6定子铁芯单体安装在载具上的示意图；

图7定子铁芯单体上的定位机构与载具上的定位机构配合的示意图；

图8俯视角度示出了载具处于第一径向位置时的示意图；

图9俯视角度示出了载具处于第二径向位置时的示意图；

和

图10是利用根据本发明的绕线装置制造定子的工艺步骤的示意图。

附图仅是示意性的，而且并不一定按比例绘制，此外它们仅示出为了阐明本发明而必需的那些部分，其他部分被省略或仅仅提及。即，除附图中所示出的部件外，本发明还可以包括其它部件。

具体实施方式

下面将参照附图并通过实施例来描述根据本发明的绕线装置以及利用其制造定子铁芯的方法。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。

图1示出根据本发明的用于定子铁芯的绕线装置1的一个实施例的主要部件的配置示意图，所述定子铁芯包括多个单独的定子铁芯单体100。从图1中可以看出，绕线装置1包括多个载具11，固定盘12以及能相对该固定盘12转动的驱动盘13。绕线装置1还包括对定子铁芯单体100进行绕线的绕线针14(参见图8和图9)，其未在图1中示出。

图2示出了定子铁芯单体100的一个实施例的结构示意图，每个定子铁芯单体100具有齿部101，用于在其上设置线圈；和轭部102，各个定子铁芯单体之间能通过轭部102连接；定位槽103，其设置在轭部102的背向所述齿部101的一侧，用于在绕线时对定子铁芯进行定位。在这里，可以想到，定位槽103也可以替换为其它合适的定位结构。在该实施例中，定位槽103构造为燕尾槽(具体参见图7)。优选地，在定子铁芯单体100的轭部的两侧可分别设有预留焊接区域104，在所述预留焊接区域104，相邻的定子铁芯单体的轭部可以分别通过例如焊接方式固定连接在一起。

参见图3，在该实施例中，固定盘12为具有圆形中心孔的环形圆盘，该环形圆盘的一侧具有沿沿该圆形中心孔的周向均匀设置的多个凹槽122，并且每个该凹槽中设有一个滑动孔123。在该示例中，凹槽122的数目为12个，相应地，滑动孔的数目也为12个。应当理解，这里凹槽的数目是示例性的，其它合适的数目也是可行的，例如可以为9个、15个和18个，本领域技术人员应明白，凹槽的数目一般取决于定子铁芯单体100的数目，其一般为3的整数倍。通常载具11的数目、凹槽122的数目与要制造的定子铁芯的定子铁芯单体100的数目相同。另外，例如每个滑动孔为其长度大致沿所述环形圆盘12的径向延伸的跑道形孔，其具有靠近圆形中心孔的第一端a和与该第一端相对的第二端b。

参见图4，在该实施例中，驱动盘13构造成具有驱动柄131的环形圆盘，该环形圆盘包括沿其中心圆孔的轴向均匀设置的多个驱动孔133，驱动孔的数目通常等于固定盘的滑动孔的数目，驱动孔133的数目在这里为12个。并且，驱动孔133也可以构造为其长度方向与所述环形圆盘的径向成一定角度的跑道形孔。从图1可以看出，驱动盘位于固定盘的另一侧，并且配置成是的每个驱动孔与相应的滑动孔对准，以接纳载具11。在该实施例中，可以将驱动柄131与驱动装置(未示出)联接，例如与伺服装置相联接。

图5示出了根据本发明的一个实施例的载具11的结构示意图。如图所示，载具11具有滑动轴111和适于接纳定子铁芯单体100的载座部112，其中该滑动轴适于插入经对准的滑动孔123和驱动孔133中。为了接纳并保持定子铁芯单体100，该载座部112上设有与定子铁芯单体100上定位槽103形状配合的定位凸起113，在该示例中，定位凸起113构造成沿滑动轴111的轴向方向延伸的燕尾凸起，该燕尾凸起并未沿整个载座部112延伸。从图5中可以看出，在载座部112的靠近滑动轴111的一端形成垂直于该定位凸起113的延伸方向的支承台114。当定子铁芯单体100放置在该载具11上时，支承台114抵接载座部112的下端，同时通过燕尾凸起和燕尾槽的配合将定子铁芯单体100固定保持在载具上(参见图6)。有利的是，为了更好地固定保持定子铁芯单体，载座部112可以由磁性材料制成，或者在载座部的面向定子铁芯单体的一侧设置磁体，用于对定子铁芯单体施加磁吸引力。作为替代，载座部上也可以设置电磁铁。

在根据本发明的绕线装置1中，滑动孔123和驱动孔133配置成能接纳所述载具11的滑动轴111，并且通过转动驱动盘13，能够使滑动轴111在滑动孔123中滑动，从而带动载具11在第一径向位置和第二径向位置之间滑动，其中该第二径向位置比该第一径向位置远离所述圆形中心孔121的圆心。

参见图8，各载具11处于第一径向位置，在该第一径向位置，相邻的定子铁芯单体的轭部彼此抵接，而相邻的定子铁芯单体100的齿部101之间的间隙宽度小于绕线针14的宽度(例如为直径)，在该位置绕线针14会与定子铁芯单体的齿部发生干涉，导致无法对定子铁芯进行绕线。并且，在该第一径向位置，载具11的滑动轴111抵靠固定盘12的滑动孔123的第一端a。

在该实施例中，例如通过顺时针转动驱动盘13，驱动盘对载具11的滑动轴111施加径向分离，使得载具带动定子铁芯单体100在滑动孔123径向向外滑动，到达第二径向位置(参见图9)，其中相邻的定子铁芯单体100的齿部101之间的间隙宽度大于绕线针14的宽度(例如为直径)，使得绕线针14适合进入相邻的定子铁芯单体之间对所述定子铁芯单体进行绕线。并且，在该第二径向位置，载具11的滑动轴111抵靠固定盘12的滑动孔123的第二端b。

以下结合图10，大体上按照工艺步骤的顺序对本发明的利用上述绕线装置1对制造定子铁芯的方法进行描述。

S1：提供多个定子铁芯单体100；在该步骤中，具体是将钢板进行冲压叠铆，然后进行包塑，获得图2所示的单个的定子铁芯单体100。在该步骤中，例如可以提供12个定子铁芯单体。当然，根据要制造的定子铁芯的需求，可以选择其它数目的定子铁芯单体，例如9个、18个，或者其它3的整数倍。

S2：沿第一方向(例如顺时针方向)转动驱动盘13，使得多个载具11从第一径向位置移动到第二径向位置；

S3：将多个定子铁芯单体100分别放置到每个所述载具11上；

S4：使绕线针14进入相邻的定子铁芯单体100之间对定子铁芯单体进行绕线从而形成绕组；

S5：绕线完成后，沿与该第一方向相反的第二方向(例如逆时针方向)转动该驱动盘，使得所述多个载具11从该第二径向位置移动到该第一径向位置；

S6：将相邻的定子铁芯单体的轭部分别不可拆地固定连接在一起。在该步骤中，相邻的定子铁芯单体的轭部优选通过焊接固定连接在一起。

并且，在上述方法中，S2步骤和S3步骤可以互换。

本领域技术人员可以明白，在不背离所述精神和原理的前提下，可以对所描述的示例做出各种变化，这些变化及其各种等同方式均被本发明人所预想到，并落入由本发明的权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种用于定子铁芯的绕线装置(1)，所述定子铁芯包括多个定子铁芯单体(100)，每个所述定子铁芯单体具有齿部(101)和轭部(102)，其中所述绕线装置包括：

多个载具(11)，每个所述载具用于固定保持一个所述定子铁芯单体(100)；

具有圆形中心孔(121)的固定盘(12)，该固定盘的一侧包括沿该圆形中心孔的周向均匀设置的多个凹槽(122)，并且每个该凹槽中设有一个滑动孔(123)；

能相对所述固定盘(12)转动的驱动盘(13)，该驱动盘位于该固定盘的另一侧并具有能与多个所述滑动孔(123)对准的多个驱动孔(133)；和

用于对所述定子铁芯单体(100)进行绕线的绕线针(14)；

其中，所述滑动孔(123)和所述驱动孔(133)配置成能接纳所述载具，并使得所述多个载具能够通过转动该驱动盘(13)而在第一径向位置和第二径向位置之间移动，其中该第二径向位置比该第一径向位置远离所述圆形中心孔(121)的圆心，并且在该第二径向位置，所述绕线针(14)适合进入相邻的定子铁芯单体之间对所述定子铁芯单体进行绕线，在该第一径向位置，相邻的定子铁芯单体的轭部彼此抵接并能被不可拆地固定连接在一起。

2.根据权利要求1所述的绕线装置(1)，其中，所述载具(11)具有滑动轴(111)和用于接纳所述定子铁芯单体的载座部(112)，其中该滑动轴适于插入经对准的所述滑动孔(123)和所述驱动孔(133)中。

3.根据权利要求2所述的绕线装置(1)，其中，所述载座部(112)设有第一定位机构，所述第一定位机构与设置在所述轭部(102)上的第二定位机构形状配合，以用于在绕线时对所述定子铁芯单体进行定位。

4.根据权利要求3所述的绕线装置(1)，其中，所述第一定位机构包括在所述载座部(112)上沿所述滑动轴的轴向方向延伸的定位凸起(113)，所述第一定位机构为位于所述轭部(102)的背向所述齿部的一侧的定位槽(103)。

5.根据权利要求4所述的绕线装置(1)，其中，所述定位槽(103)构造为燕尾槽，所述定位凸起(113)构造为燕尾凸起，所述第二定位机构还包括在所述载座部的靠近所述滑动轴的一端并且垂直于该定位凸起(113)的延伸方向的支承台(114)。

6.根据权利要求2或3所述的绕线装置(1)，其中，所述载座部(111)包括磁体或由磁性材料制成，用于对所述定子铁芯单体施加磁吸引力。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的绕线装置(1)，其中，所述固定盘构造为环形圆盘，每个所述滑动孔为其长度沿所述环形圆盘的径向延伸的跑道形孔，其中所述驱动盘(13)构造为具有驱动柄(131)的环形圆盘，每个所述驱动孔为其长度方向与所述环形圆盘的径向成一定角度的跑道形孔。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的绕线装置(1)，其中，所述定子铁芯单体的轭部的两侧分别设有预留焊接区域(104)，在所述预留焊接区域，相邻的定子铁芯单体的轭部分别通过焊接固定连接在一起。

9.一种利用根据权利要求1所述的绕线装置制造定子的方法，该方法包括如下步骤：

S1：提供多个定子铁芯单体(100)；

S2：沿第一方向转动驱动盘(13)，使得多个载具(11)从第一径向位置移动到第二径向位置；

S3：将所述多个定子铁芯单体(100)分别放置到每个所述载具(11)上；

S4：使绕线针(14)进入相邻的定子铁芯单体之间对所述定子铁芯单体进行绕线从而形成绕组；

S5：绕线完成后，沿与该第一方向相反的第二方向转动该驱动盘，使得所述多个载具(11)从该第二径向位置移动返回到该第一径向位置；

S6：将相邻的定子铁芯单体的轭部分别不可拆地固定连接在一起。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在S6步骤中，相邻的定子铁芯单体的轭部通过焊接固定连接在一起。

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