CN113119195A - 一种绕组线绝缘层环切装置及应用该装置的环切系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于绕组线质量检测技术领域，具体涉及一种绕组线绝缘层环切装置及应用该装置的环切系统。该环切装置包括机架，机架上分别设置锁紧组件以及环切组件，锁紧组件包括两组卡爪，两组卡爪彼此同轴从而可供绕组线沿卡爪的轴向穿行并被卡爪夹持；两组卡爪可回转的装配在机架上；所述环切组件包括环切刀，环切刀的刃口指向位于两组卡爪之间的一段绕组线处；所述环切组件还包括用于向环切刀施加向绕组线方向的负载力以便切透绝缘层的弹性加压部；该环切装置能在提升绕组线绝缘层环切操作的工作效率的同时，环切后的成品品质亦可得到有效保证。环切系统还包括电流检测装置，以进一步提升整个环切流程的自动化程度和后期检测的准确度。

Description

一种绕组线绝缘层环切装置及应用该装置的环切系统

技术领域

本发明属于绕组线质量检测技术领域，具体涉及一种绕组线绝缘层环切装置及应用该装置的环切系统。

背景技术

随着高端电动汽车、高速列车、船舶舰艇、航空航天、重载设备如大功率高速机床、重载工程装备等领域的快速发展，对高性能电机提出了大驱动扭矩、高电流密度、高功率小型、微型化的新要求。以扁线电机为代表的高性能、小型化以及轻量化的电机技术，比传统永磁同步电机具有更高的效率，同体积功率更高，槽满率极高，铜损更小，更适合应用于新能源汽车驱动电机等高精尖技术领域，前景十分广阔。同时，伴随新能源汽车渗透率提升的叠加效应，扁线电机的市场规模也迎来了爆发式的增长，相应的，扁线技术的广泛应用也对铜扁线的质量检测带来了越来越多的挑战。如何保证扁线在新能源驱动电机使用中的可靠性也成为影响产业发展的重要因素。割膜拉伸作为检测绕组线绝缘附着性的重要手段，GB/T 4074.3-2008第5.5.1条中规定应在测量长度中间切割试样一圈直至暴露出中间导体。目前，传统环切方式采用手工切割为主，也即操作人员手持薄刀片沿绕组扁线环绕一圈从而切开绝缘层，不仅效率低下且费时费力，同时还存在以下问题：其一，切割方向无法保证。薄刀片在环绕扁线一圈时，受线体抖动或人工切割误差等影响，往往无法形成完美的闭环。其二，切割深度无法保证，导致导体表面产生划痕且划痕深浅不一，极大的影响了后期实验数据的精确性。其三，薄刀片搭配细扁线，在操作时稍有不慎就容易划伤手部，存在较大的安全隐患。显然，上述人工环切方式，已经无法满足当前高速发展的工业技术对铜扁线高质量、高精度的检测要求，亟待解决。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种绕组线绝缘层环切装置，其具备操作可靠便捷且环切定位精准的优点，能在提升绕组线绝缘层环切操作的工作效率的同时，环切后的成品品质亦可得到有效保证。本发明的另一个目的在于提供应用上述装置的环切系统，以进一步提升整个环切流程的自动化程度和后期检测的准确度。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种绕组线绝缘层环切装置，其特征在于：包括机架，机架上分别设置有用于定位绕组线的锁紧组件以及用于环切绕组线的环切组件，锁紧组件包括两组卡爪，两组卡爪彼此同轴从而可供绕组线沿卡爪的轴向穿行并被卡爪夹持；两组卡爪可回转的装配在机架上；所述环切组件包括可相对绕组线产生径向的相近及相离动作的环切刀，环切刀的刃口指向位于两组卡爪之间的一段绕组线处；所述环切组件还包括用于向环切刀施加向绕组线方向的负载力以便切透绝缘层的弹性加压部。

优选的，所述弹性加压部包括固定在机架上的导向座，导向座上设置轴线铅垂的刀具固定杆，刀具固定杆轴线与绕组线轴线处于同一铅垂面上且两者彼此垂直；弹性加压部还包括位于刀具固定杆旁侧的导向杆，导向杆轴线与刀具固定杆轴线彼此平行；导向座上布置两组导向孔从而分别供导向杆及刀具固定杆插入且各杆体与相应导向孔间均形成光轴式或直线轴承式滑动配合；导向杆及刀具固定杆之间通过水平连接板彼此固定，水平连接板的下板面与导向座顶端面间形成抵靠配合；刀具固定杆由下而上的贯穿水平连接板，从而使得水平连接板的上板面形成可供砝码放置以便轴向的向刀具固定杆施加负载力的放置台；刀具固定杆的底端构成可供环切刀安装的装配端。

优选的，刀具固定杆的底端同轴的凸设可供环切刀的刀柄插入的插槽，所述刀柄插入所述插槽内并通过径向紧定螺钉固定在所述插槽上。

优选的，所述环切刀的刃口外形呈半圆板状，刃口处布置锯齿状切割口。

优选的，水平连接板的侧壁处凹设有缺口槽，缺口槽内布置调高块，调高块的一端水平凸设水平铰接轴从而回转配合在缺口槽槽底处；该环切装置还包括用于驱动调高块在铅垂面上产生铰接摆动动作的手柄；所述手柄的转轴与水平铰接轴相固接，且两者同轴布置。

优选的，所述卡爪包括固定在机架上的卡盘、位于卡盘内的可相对卡盘作回转动作的左环体和右环体，所述左环体和右环体彼此同轴设置；以左环体和右环体的相邻环面为内环面，左环体及右环体的内环面处均布置导向方向沿左环体径向延伸的径向导向槽，两组环体处径向导向槽一一对应，从而在两组环体彼此同轴后，对应的两组相配合的径向导向槽对合形成可供夹持块产生径向往复滑动动作的导向腔；左环体及右环体上均轴向的贯穿布置有两组腰形定位孔，腰形定位孔的孔型长度方向与各组环体的径向之间存有夹角，且左环体上的两组腰形定位孔和右环体上的两组腰形定位孔均绕相应环体轴线呈轴对称布局；在卡爪的轴向投影上，同一卡爪上的四组腰形定位孔环绕卡爪轴线依序均布，从而使得四组导向腔构成“十”字布局；夹持块在于导向腔间形成导向配合的同时，夹持块的上板面及下板面处均沿卡爪轴向凸设有定位柱，从而与相应的腰形定位孔间形成插接配合关系。

优选的，每组卡爪上的其中两组彼此相向的夹持块的相邻面均凹设有与绕组线外形适配的可供绕组线卡入的扁线槽。

优选的，所述左环体与右环体的外缘处均凸设有调节耳，所述调节耳上设置铰接座并铰接有调节块，且铰接座的铰接轴线与卡爪轴线相平行；两组调节块上同轴的贯穿布置螺纹孔，双头丝杆的两端分别穿入所述螺纹孔处并同时与两组调节块间形成螺纹配合；双头丝杆的中段或其中一端构成用于驱动双头丝杆产生回转动作的驱动端，双头丝杆回转时可驱动两组调节块产生相近及相离动作。

优选的，所述锁紧组件还包括U型的工作台，两组卡盘水平向的分别贯穿工作台的相应侧壁；机架上设置动力电机，动力电机的输出轴处主动轮与机架上处过渡杆上的从动轮间形成同步带配合；卡爪的伸出工作台的外侧槽壁的一端同轴固接有带轮，过渡杆上同轴设置驱动轮，从而与两组带轮间均形成同步带配合。

优选的，一种环切系统，其特征在于：包括所述的绕组线绝缘层环切装置，该环切系统还包括在绕组线的绝缘层被切透时用于检测连续电流的电流检测装置，所述电流检测装置的两根电流引脚分别电连接绕组线与环切刀的刃口。

本发明的有益效果在于：

1)、抛弃了传统的纯手工操作，转而采用锁紧组件与环切组件相配合的机械构造，以实现自动化和精确化的绕组线绝缘层环切目的。具体操作时，首先通过卡爪固定绕组线，使得绕组线的位于两组卡爪之间的一段线体处于绷直状态；之后，在弹性加压部的作用下，环切刀径向的向绕组线施加压力，并伴随锁紧组件的回转动作而环绕绕组线一周，最终实现绕组线绝缘层的环切目的。

综上，本发明具备操作可靠便捷且环切定位精准的优点，能在提升绕组线绝缘层环切操作的工作效率的同时，环切后的成品品质亦可得到有效保证。

2)、弹性加压部在实际工作时，应当避免使用刚性加压结构，如丝杆滑块机构等，而应当使用弹性的加压构造。本发明采用刀具固定杆为动力杆，以导向杆起到引导刀具固定杆动作方向和避免刀具固定杆产生意外回转的功能。随后，再通过砝码来铅垂向的向刀具固定杆施压，即可实现弹性的压载效果。对于扁线状的绕组线而言，其核心点在于环切刀的刃口在绕组线的四个转角部位的平滑切割；上述砝码施压的弹性结构，负载力的调节更为方便和直观，能适配不同厚度及硬度的绝缘层进行在线调节，使用极为可靠方便。

3)、实际设计时，刀具固定杆与环切刀可以形成紧定螺钉式的可拆卸配合结构，以便于根据情况适时的更换环切刀。环切刀的刃口为半圆形锯齿口，目的不仅在于更容易在上述四个转角部位平滑切割，也在于方便破开绝缘层，提升环切效果。

4)、调高块搭配手柄的设计方式，使得当需要将绕组线固定在锁紧组件上时，可预先通过调高块来抬起整个环切刀，从而避免绕组线的安装路径与环切刀的刃口产生干涉。当绕组线被卡爪夹持和固定完毕后，再转动手柄来使得调高块摆动，进而放下整个环切刀，此时环切刀刃口即可抵紧并切入绕线组的绝缘层内。

5)、对于卡爪而言，其可以借鉴传统车床的三爪卡盘结构，从而起到同轴夹持绕组线的功能。本发明提供了一种卡爪构造：通过左环体的正旋配合右环体的反旋，从而使得位于两组环体中间的夹持块产生径向往复动作。“十”字状布局的四组夹持块的直线动作，可分别的卡住扁线状的绕组线的四个侧壁，从而起到夹紧、止转及定位绕组线位置的目的。

6)、必要时，通过布置扁线槽，可起到进一步定位绕组线位置的功能，以提升其定位精准性，为后期环切刀的可靠环切提供基础保证。

7)、当卡爪产生相对绕组线的夹持和放开动作时，可以通过手动操作来完成，也可以通过如电机、气缸等动力源来自动完成。本发明采用双头丝杆，搭配两组调节块，从而形成类似螺纹套筒结构，当驱动双头丝杆产生回转动作时，双头丝杆随之拉动或推动位于其两端的两组调节块，从而分别控制两组环体产生彼此的反向转动动作，以便于相应的夹紧和松开绕组线，其构造紧凑可靠，工作稳定性极高，也能够通过双头丝杆两端的螺纹配合来保证卡爪夹持的稳定性和自锁性，一举多得。

8)、两组卡爪是安装在U型的工作台上的，通过动力电机及同步带系统来带动两组卡爪产生同向同速转动，即可带动绕组线产生同速同向动作，以便于环切刀能够方便的切割绕组线的绝缘层。

9)、不同绝缘层厚度及材质不同，环切刀的负载力也是需要随之产生改变；与此同时，在环切时，也可能某一段环切时一次无法切透，这些都可以通过电流检测装置在进行在线检测。当绕组线绝缘层一圈均切透时，那么电流检测装置就可以持续获得连续的电流；反之，一旦电流断断续续，则认为环切未彻底，可在线的随时增加或减少砝码来保证切割深度，确保环切效果。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明的内部结构的俯视图；

图3为锁紧组件与环切组件的工作状态图；

图4为环切组件的正视图；

图5为图4的侧视图；

图6为环切刀抬离绕组线后的侧视图；

图7为环切刀的刃口的局部结构示意图；

图8为去除卡盘后的卡爪的立体结构示意图；

图9为图8所示结构去除双头丝杆及调节块后的俯视图。

本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：

a-绕组线 b-砝码

10-机架 20-锁紧组件

21-卡盘 22-左环体 23-右环体 24-径向导向槽

25-腰形定位孔 26-夹持块 26a-定位柱

27a-调节耳 27b-铰接座 27c-双头丝杆 27d-调节块

28-工作台 29a-动力电机 29b-过渡杆

30-环切组件 31-环切刀 31a-刃口 32-刀具固定杆

33-导向杆 34-水平连接板 34a-缺口槽

35-径向紧定螺钉 36-导向座 37a-调高块 37b-手柄

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1-9，对本发明的具体结构及工作方式作以下进一步描述：

本发明的具体结构如图1-9所示，其主要结构包括机架10以及位于机架10上的锁紧组件20和环切组件30；锁紧组件20和环切组件30的安装位置参照图1及图3所示。其中：

锁紧组件20包括固定在机架10上的“U”字型槽体状的工作台28，工作台28的两侧槽壁上分别贯穿式同轴且相向的布置两组卡爪。工作时，如图1-2所示的，绕组线a被拉直并穿过两组卡爪，之后被两组卡爪夹紧固定。动力由带有主动轮的动力电机29a处开始，依序经过带有从动轮和驱动轮的过渡杆29b，再通过同步带传递至卡爪处的带轮上，以实现卡爪与绕组线a的同向同速转动目的。

卡爪外形参照图3所示，包括直接固定在工作台28相应侧壁处的卡盘21；卡盘21内回转配合如图8-9所示的左环体22、右环体23以及位于左环体22和右环体23之间的带有定位柱26a的夹持块26。工作时，两组环体可在双头丝杆27c、调节块27d及铰接座27b的共同作用下产生彼此反向的旋转动作，也即左环体22逆时针旋转时右环体23顺时针旋转，或右环体23顺时针旋转时左环体22即逆时针旋转，从而将位于两组环体内径向导向槽24处的夹持块26在定位柱26a的作用下产生径向位移动作。夹持块26的位移动作，可在“十”字方向上也即上下左右方向上分别的抵紧四棱柱式的扁线状的绕组线a的相应侧壁，从而起到精准夹持功能。当然，必要时，可设置扁线槽甚至是圆线槽，来实现匹配式的夹紧效果，此处就不再赘述。

各卡爪上的左环体22和右环体23，其间距需尽可能的小，且同时又要比环切刀31的刃口31a厚度稍大，这既保证了刃口31a能正常工作，又避免绕组线a在径向受力时产生弯曲变形，影响环切效果。

环切组件30如图4-7所示，包括铅垂上由上而下依序布置的刀具固定杆32、水平连接板34、导向杆33、导向座36以及带有定位块37a的手柄37b。刀具固定杆32和导向杆33通过水平连接板34形成一体结构，并由上而下的利用重力插接在导向座36处导向孔上。砝码b套接在刀具固定杆32上，并同时将负载力加载于水平连接板34上；当砝码b搁置在水平连接板34上时，刀具固定杆32产生下压动作，即推动位于刀具固定杆32底端处的环切刀31产生下行切割动作。环切刀31通过径向紧定螺钉35可拆卸的与刀具固定杆32连接，以便定期更换环切刀31。环切刀31的切割端也即刃口31a处呈圆弧形，且带有锯齿，以方便破开绝缘层。

如图4-6所示的调高块37a搭配手柄37b的设计方式，使得当绕组线a相对锁紧组件20的固定安装时，可先通过调高块37a来方便的抬起整个环切刀31，从而避免绕组线a的安装路径与环切刀31的刃口31a产生干涉状况。当绕组线a被卡爪夹持完毕后，再转动手柄37b来使得调高块37a摆动，进而放下整个环切刀31，此时环切刀31刃口31a即可抵紧并切入绕线组的绝缘层内。

在上述结构的基础上，本发明还包括电流检测装置，所述电流检测装置一端与绕组线a导通，另一端与环切刀31导通，绕组线a被环切后，电流检测装置会检测到连续电流，以保证环切质量。

当然，对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种绕组线绝缘层环切装置，其特征在于：包括机架(10)，机架(10)上分别设置有用于定位绕组线的锁紧组件(20)以及用于环切绕组线的环切组件(30)，锁紧组件(20)包括两组卡爪，两组卡爪彼此同轴从而可供绕组线沿卡爪的轴向穿行并被卡爪夹持；两组卡爪可回转的装配在机架(10)上；所述环切组件(30)包括可相对绕组线产生径向的相近及相离动作的环切刀(31)，环切刀(31)的刃口(31a)指向位于两组卡爪之间的一段绕组线处；所述环切组件(30)还包括用于向环切刀(31)施加向绕组线方向的负载力以便切透绝缘层的弹性加压部。

2.根据权利要求1所述的一种绕组线绝缘层环切装置，其特征在于：所述弹性加压部包括固定在机架(10)上的导向座(36)，导向座(36)上设置轴线铅垂的刀具固定杆(32)，刀具固定杆(32)轴线与绕组线轴线处于同一铅垂面上且两者彼此垂直；弹性加压部还包括位于刀具固定杆(32)旁侧的导向杆(33)，导向杆(33)轴线与刀具固定杆(32)轴线彼此平行；导向座(36)上布置两组导向孔从而分别供导向杆(33)及刀具固定杆(32)插入且各杆体与相应导向孔间均形成光轴式或直线轴承式滑动配合；导向杆(33)及刀具固定杆(32)之间通过水平连接板(34)彼此固定，水平连接板(34)的下板面与导向座(36)顶端面间形成抵靠配合；刀具固定杆(32)由下而上的贯穿水平连接板(34)，从而使得水平连接板(34)的上板面形成可供砝码放置以便轴向的向刀具固定杆(32)施加负载力的放置台；刀具固定杆(32)的底端构成可供环切刀(31)安装的装配端。

3.根据权利要求2所述的一种绕组线绝缘层环切装置，其特征在于：刀具固定杆(32)的底端同轴的凸设可供环切刀(31)的刀柄插入的插槽，所述刀柄插入所述插槽内并通过径向紧定螺钉(35)固定在所述插槽上。

4.根据权利要求2所述的一种绕组线绝缘层环切装置，其特征在于：所述环切刀(31)的刃口(31a)外形呈半圆板状，刃口(31a)处布置锯齿状切割口。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种绕组线绝缘层环切装置，其特征在于：水平连接板(34)的侧壁处凹设有缺口槽(34a)，缺口槽(34a)内布置调高块(37a)，调高块(37a)的一端水平凸设水平铰接轴从而回转配合在缺口槽(34a)槽底处；该环切装置还包括用于驱动调高块(37a)在铅垂面上产生铰接摆动动作的手柄(37b)；所述手柄(37b)的转轴与水平铰接轴相固接，且两者同轴布置。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种绕组线绝缘层环切装置，其特征在于：所述卡爪包括固定在机架(10)上的卡盘(21)、位于卡盘(21)内的可相对卡盘(21)作回转动作的左环体(22)和右环体(23)，所述左环体(22)和右环体(23)彼此同轴设置；以左环体(22)和右环体(23)的相邻环面为内环面，左环体(22)及右环体(23)的内环面处均布置导向方向沿左环体(22)径向延伸的径向导向槽(24)，两组环体处径向导向槽(24)一一对应，从而在两组环体彼此同轴后，对应的两组相配合的径向导向槽(24)对合形成可供夹持块(26)产生径向往复滑动动作的导向腔；左环体(22)及右环体(23)上均轴向的贯穿布置有两组腰形定位孔(25)，腰形定位孔(25)的孔型长度方向与各组环体的径向之间存有夹角，且左环体(22)上的两组腰形定位孔(25)和右环体(23)上的两组腰形定位孔(25)均绕相应环体轴线呈轴对称布局；在卡爪的轴向投影上，同一卡爪上的四组腰形定位孔(25)环绕卡爪轴线依序均布，从而使得四组导向腔构成“十”字布局；夹持块(26)在于导向腔间形成导向配合的同时，夹持块(26)的上板面及下板面处均沿卡爪轴向凸设有定位柱(26a)，从而与相应的腰形定位孔(25)间形成插接配合关系。

7.根据权利要求6所述的一种绕组线绝缘层环切装置，其特征在于：每组卡爪上的其中两组彼此相向的夹持块(26)的相邻面均凹设有与绕组线外形适配的可供绕组线卡入的扁线槽。

8.根据权利要求6所述的一种绕组线绝缘层环切装置，其特征在于：所述左环体(22)与右环体(23)的外缘处均凸设有调节耳(27a)，所述调节耳(27a)上设置铰接座(27b)并铰接有调节块(27d)，且铰接座(27b)的铰接轴线与卡爪轴线相平行；两组调节块(27d)上同轴的贯穿布置螺纹孔，双头丝杆(27c)的两端分别穿入所述螺纹孔处并同时与两组调节块间形成螺纹配合；双头丝杆(27c)的中段或其中一端构成用于驱动双头丝杆(27c)产生回转动作的驱动端，双头丝杆(27c)回转时可驱动两组调节块产生相近及相离动作。

9.根据权利要求6所述的一种绕组线绝缘层环切装置，其特征在于：所述锁紧组件(20)还包括U型的工作台(28)，两组卡盘(21)水平向的分别贯穿工作台(28)的相应侧壁；机架(10)上设置动力电机(29a)，动力电机(29a)的输出轴处主动轮与机架(10)上处过渡杆(29b)上的从动轮间形成同步带配合；卡爪的伸出工作台(28)的外侧槽壁的一端同轴固接有带轮，过渡杆(29b)上同轴设置驱动轮，从而与两组带轮间均形成同步带配合。

10.一种环切系统，其特征在于：包括如权利要求1或2或3或4所述的绕组线绝缘层环切装置；该环切系统还包括在绕组线的绝缘层被切透时用于检测连续电流的电流检测装置，所述电流检测装置的两根电流引脚分别电连接绕组线与环切刀(31)的刃口(31a)。

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