CN115123877B - 一种防缠绕卷线装置 - Google Patents

Abstract

一种防缠绕卷线装置，包括：绕线机构、旋转机构以及制动机构；所述旋转机构包括轴、旋筒以及涡卷弹簧；所述装置在使用状态下包括充能阶段和绕线阶段：在所述充能阶段，转动所述旋筒而所述轴固定不动，所述涡卷弹簧被压缩；在所述绕线阶段，对所述旋筒解除控制，在所述涡卷弹簧弹力的作用下，所述旋筒反向旋转，带动所述绕线机构旋转，电缆线进行自动绕线；所述旋转机构与所述制动机构固定连接，在所述充能阶段和所述绕线阶段之间，所述制动机构制动所述旋筒，将所述电缆线的初始端固定到所述绕线机构。本申请的卷线装置的标准化程度高、安全性能好、自由度高、电缆线识别度高，便于使用。

Description

一种防缠绕卷线装置

技术领域

本申请涉及小型潜水电机领域，特别涉及一种防缠绕卷线装置。

背景技术

实际生产中，WQ系列小型潜水排污泵容易遇到应用故障，经拆泵检查，发现故障源于水泵所配套的潜水电机内部的电缆线破损和断裂。进行进一步技术讨论，认为现有的潜水电机的内部设计有一定的改进需要。

在现有的潜水电机中，电机压盖上设置安装孔，将铸头电缆上的电缆引线穿过该安装孔，然后把铸头电缆配合安装在电机压盖上的安装孔内，并通过压紧螺塞2进行密封和紧固，再将电机引出线和电缆出线按照电气原理要求进行连接并用热缩套管等进行绝缘密封，电缆结合部位形成接头，实现电气部分的连接。最后将电机压盖和机壳配合安装。

该设计与安装方法存在的问题如下：

1、安装不便：电机引出线和电缆引线的长短决定了安装的效率：如果电缆线短，水泵装配人员很难有足够操作空间进行电缆线的对接，导致装配效率低下；如果电缆线长，安装接头比较方便，但是过长的电缆线需要塞回电机内部，在电机内部更容易被缠绕。

2、容易发生电气故障：当把完成接头后的电缆线塞回电机时，电缆线在电机内部的分散状态比较随机，当电机转子转动，电缆线容易被转子缠绕，导致电缆线断裂，使得电机停止工作；另一方面分散的电缆可能会接触旋转轴或者其他转动部件，导致电缆线外部绝缘线磨损，造成电气故障。特别是在小型潜水电机中，电缆线比较细，更容易变形，导致电缆磨损或者被缠绕，发生故障。

3、绝缘效果不佳。电缆接头处的电阻大，发热量高，绝缘材料（如热缩套管）容易老化，导致相邻的电缆线之间绝缘效果变差，甚至老化到一定程度时，接头处电缆铜线可能暴露，导致短路。

发明内容

本申请的目的在于提供一种绝缘性能好、标准化程度高、安全性能高、自由度高、电缆识别度高的防缠绕卷线装置。

本申请的实施方式改进了潜水电机结构设计，针对小型的潜水电机电缆线比较细容易断路的隐患，在电机内部增加一个卷线装置，用来收缩多余电缆线的长度提高安装效率，保证电机内部电缆处于约束状态，同时将各个电缆进行间隔放置，增加安全防护措施，保证电机密封性。

本申请公开了一种防缠绕卷线装置，包括：绕线机构、旋转机构以及制动机构；

所述旋转机构包括轴、旋筒以及涡卷弹簧；

所述涡卷弹簧环设于所述轴上，所述涡卷弹簧和所述轴置于所述旋筒中，其中，所述涡卷弹簧的中心端与所述轴固定连接，所述涡卷弹簧的外周端与所述旋筒的内周壁固定连接；

所述旋筒与所述绕线机构固定连接，通过所述旋筒的旋转带动所述绕线机构旋转；

所述装置在使用状态下包括充能阶段和绕线阶段：在所述充能阶段，转动所述旋筒而所述轴固定不动，所述涡卷弹簧被压缩；在所述绕线阶段，对所述旋筒解除控制，在所述涡卷弹簧弹力的作用下，所述旋筒反向旋转，带动所述绕线机构旋转，电缆线进行自动绕线；

所述旋转机构与所述制动机构固定连接，在所述充能阶段和所述绕线阶段之间，所述制动机构制动所述旋筒，将所述电缆线的初始端固定到所述绕线机构。

在一个优选例中，所述绕线机构包括接线座，所述接线座包括柱形主体和从所述主体径向向外延伸的阻挡边缘，所述主体用于缠绕所述电缆线，所述阻挡边缘用于将所述电缆线分类并分别缠绕。

在一个优选例中，所述阻挡边缘的数量为多个,用于将所述电缆线分成多类进行分别缠绕。

在一个优选例中，所述接线座的数量为N个，其中，1≤N≤10；优选地，2≤N≤5；更佳地，3≤N≤4，N个所述接线座依次串联连接。

在另一优选例中，相邻所述接线座之间通过螺纹配合连接。

在另一优选例中，所述卷线机构的一端通过螺纹配合连接到所述旋转机构。

在一个优选例中，在所述柱形主体的一端周壁上径向相对设置两个U形槽，用于贯穿和固定所述电缆线。

在另一优选例中，所述绕线机构的一端与所述旋筒固定连接，另一端通过封盖密封整个所述绕线机构。

在一个优选例中，所述接线座的数量为3个，3个所述接线座分别被涂覆为对应所述电缆线的U相的红色、对应V相的黄色、对应W相的蓝色。

在一个优选例中，所述制动机构为棘轮机构，其中，所述制动机构包括棘轮、棘爪、扭转结构以及异形槽；

所述棘轮环设在所述轴上，且相对于所述旋筒可转动，所述棘轮与所述轴固定连接，与所述轴一起转动，在所述棘轮的外周设有一圈齿槽；

所述棘爪包括手柄端和尖端，所述尖端与所述棘轮的齿槽机械配合，所述手柄端通过所述扭转结构在所述异形槽内移动以产生调节、脱离或制动效果。

在一个优选例中，所述扭转结构包括短轴和扭转弹簧；所述棘爪以所述短轴为中心旋转，所述扭转弹簧固定在所述短轴上并与所述棘爪配合连接。

在一个优选例中，所述卷线装置整体采用塑料或者不导磁的绝缘材料制作。

在一个优选例中，还包括压板，所述装置通过所述压板固定在电机上，其中，所述压板的一端与所述轴固定连接，另一端与所述电机压盖固定连接。

本申请还公开了一种防缠绕卷线方法所述方法包括：

（a）提供一种如前文描述的防缠绕卷线装置；

（b）转动所述旋筒而所述轴固定不动，所述涡卷弹簧被压缩；

（c）通过所述制动机构制动所述旋筒,并将所述电缆线的初始端固定到所述绕线机构；以及

（d）对所述旋筒解除制动，在所述涡卷弹簧弹力的作用下，所述旋筒反向旋转，带动所述绕线机构旋转，电缆线进行自动绕线。

本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合（即技术方案）的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案（这些技术方案均应该视为在本说明书中已经记载），除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。

附图说明

图1是根据本申请的防缠绕卷线装置的整体示意图；

图2是根据图1的防缠绕卷线装置的B-B向剖视图；

图3是根据图1的防缠绕卷线装置的旋筒异形槽部分的侧视图；

图4是根据图1的防缠绕卷线装置的A-A向剖视图；

图5是根据图1的防缠绕卷线装置的接线座8-8的结构示意图；

图6是根据图1的防缠绕卷线装置的上半部分接线的剖视图；

图7是根据图1的防缠绕卷线装置的接线示意图；

图8是根据图1的防缠绕卷线装置的卷线方式示意图；

图9是根据图1的防缠绕卷线装置的整体结构的侧视图；

图10是根据本申请的小型潜水电机的内部结构示意图；

附图标记说明:

1铸头电缆

2压紧螺塞

3电机压盖

4电缆引线

U2 第一电缆引线

V2 第二电缆引线

W2 第三电缆引线

5.1～5.n接头

6电机引出线

U1 第一电机引出线

V1第二电机引出线

W1第三电机引出线

7机壳

8卷线装置

8-1轴8-1-1压板8-1-2连接孔

8-2旋筒8-2-1短轴8-2-2异形槽8-2-3上端内孔

8-3棘轮8-3-1齿槽

8-4第一封盖

8-5涡卷弹簧8-5-1外圈端8-5-2内圈端

8-6第二封盖

8-7螺栓

8-8.1～8-8.n接线座8-8-1U形槽

8-9第三封盖

8-10扭转弹簧

8-11棘爪

8-11-1手柄端

8-11-2尖端。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

下面概要说明本申请实施方式的部分创新点：

1、绝缘性能改善。三相电缆线被分别间隔在各个接线座及其形成的凹槽里，接线座均采用塑料或其他不导磁的绝缘材料，在每一相的电缆接头绝缘材料都发生裸露的极端情况下也不会发生短路或者电击穿，三个相线之间绝缘效果好，杜绝漏电，安全性更高。

2、标准化程度高。由于本申请的卷线器特殊的结构设计，任意两个接线座都可以互相连接，接线座的使用数量不限于三个，可以是多个接线座串联，以用于其他功能的电缆连接，还能多次循环使用。

3、安全性能高。安装完成的绕线机构能够在电机内把多余的电缆卷在接线座上，使得电机内部其他部分的电缆线绷直，从而不会发生电缆线缠绕到转子部件上或者被转子部件磨损等故障，提高电机的检验合格率，降低维修几率。

4、自由度高。卷线装置采用了棘轮结构和涡卷弹簧结构，弹簧的压缩量是可控的，可以根据实际用线的长度调整旋转圈数，以控制弹簧的压缩或回弹。卷线装置中的棘轮机构具有单向间歇制动功能，有利于涡卷弹簧的压缩。棘爪的调节功能可以实现棘轮的逆转，完成涡卷弹簧的回弹，达到卷线目标。

5、电缆线识别度高。接线座进行颜色标记时，和国家规定的电缆颜色一致，方便操作与检修，安装时识别度高，不易混淆接线。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。

本申请是这样实现的：针对小型的潜水电机电缆线比较细并且容易断路的应用故障，在电机内部增加一个卷线装置，组合利用棘轮棘爪机构和涡卷弹簧结构，实现卷线功能，用来收缩多余电缆线的长度，提高安装效率和产品合格率，保证电机内部电缆处于拉直的约束状态，卷线装置可以将各个电缆进行间隔放置，增加安全防护措施，保证电机密封性，结构简单，易于操作，零件标准化程度高，能够互换使用。此收线装置也可以用于其他形式的电机或装置中。

本申请的第一实施方式涉及一种防缠绕卷线装置，如图1所示，该防缠绕卷线装置包括：轴8-1、旋筒8-2、棘轮8-3、第一封盖8-4、涡卷弹簧8-5、第二封盖8-6、螺栓8-7、接线座8-8、第三封盖8-9、扭转弹簧8-10以及棘爪8-11。

下面按照从下到上的顺序描述本申请的整体结构，轴8-1的主体为阶梯形，下端为压板8-1-1，在压板8-1-1上设置有连接孔8-1-2，压板8-1-1和连接孔8-1-2用于将卷线装置固定在电机内部。旋筒8-2底部设置有内孔，旋筒8-2通过内孔安装在轴8-1上。在旋筒8-2的底部设置有短轴8-2-1，在短轴8-2-1上配合安装棘爪8-11，短轴8-2-1和棘爪8-11之间配合安装扭转弹簧8-10。棘轮8-3压住旋筒8-2底部，安装在轴8-1上；棘轮8-3和轴8-1之间形成环形凹槽，该环形凹槽卡住旋筒8-2的底部。第一封盖8-4安装在轴8-1上并固定，该第一封盖8-4的下端和棘轮8-3接触。涡卷弹簧8-5在第一封盖8-4和第二封盖8-6之间，在旋筒8-2内部围绕轴8-1安装。第二封盖8-6安装在轴8-1上，该第二封盖8-6和轴8-1通过螺栓8-7固定。接线座8-8通过螺纹固定在旋筒8-2上，第三封盖8-9通过螺纹固定在接线座8-8上并封闭整个结构。

可选的，压板8-1-1上设置有两个连接孔8-1-2，或者任意分布的N个连接孔。

图2是图1上B-B向截面图，棘轮8-3安装在轴8-1上，棘轮8-3的外周设有一圈齿槽8-3-1；棘爪8-11安装在短轴8-2-1上，在扭转弹簧8-10的作用下，棘爪的尖端8-11-2和齿槽8-3-1接触并配合，使装置处于制动状态或调节状态。制动状态时，手柄端8-11-1处于M侧；调节状态时，棘爪8-11相对于棘轮8-3转动，手柄端8-11-1在M-N范围内摆动。

结合图3，在旋筒8-2的侧面开有异形槽8-2-2，形状如图3中P向视图，棘爪8-11的手柄端8-11-1穿过旋筒8-2，并放置在异形槽8-2-2内。棘轮8-3和棘爪8-11配合使用，处于调节状态时，手柄端8-11-1在异形槽8-2-2内的M-N范围内摆动；由调节状态转到脱离状态时，沿着异形槽8-2-2内部移动手柄端8-11-1到G处，棘爪尖端8-11-2脱离齿槽8-3-1，并且在扭转弹簧8-10的作用下保持相对静止，此时，当棘轮8-3相对于棘爪8-11转动，两者不会产生联动；在由调节状态转到脱离状态的过程中，手柄端8-11-1保持在M-G中间,此时棘爪尖端8-11-2阻止齿槽8-3-1转动,处于制动状态。

图4是图1上A-A向截面图，涡卷弹簧8-5安装在轴8-1和旋筒8-2之间，涡卷弹簧8-5的外圈端8-5-1和旋筒8-2连接，涡卷弹簧8-5的内圈端8-5-2和轴8-1连接。

图5示出了接线座8-8的结构，接线座包括柱形主体和从主体径向向外延伸的阻挡边缘，主体用于缠绕所述电缆线，阻挡边缘用于将所述电缆线分类并分别缠绕。接线座8-8的上外圆内孔设置有内螺纹Y，下外圆设有外螺纹X，旋筒8-2的上端内孔8-2-3设置有与接线座8-8的上外圆内孔同样大小的内螺纹Y，旋筒8-2的上端内孔和接线座8-8的下外圆通过螺纹XY配合连接。一个接线座8-8的上端内孔和另一个接线座8-8的下外圆通过螺纹XY配合连接，如此循环连接，形成多个接线座串联。第三封盖8-9的下外圆设有同样大小的外螺纹X，与接线座8-8的上端内孔的内螺纹Y配合，完成结构封顶。接线座8-8的柱形主体的一端周壁上径向相对设置有两个U形槽8-8-1，用于贯穿和固定电缆线。

为了方便实际生产，对接线座进行标记。按照国家标准三相电源电缆U、V、W颜色，将接线座分别做成U相红色、V相黄色、W相蓝色三个颜色，和电缆线颜色一一对应。

可选的，还可以制作其余不同颜色或者不同标记的接线座，方便用于其他功能的电缆线的连接，也可以使用完全相同的接线座，不做任何颜色等标记，通用性更好。

以下结合附图介绍卷线装置的使用：

1、通过连接件（例如，螺栓），配合连接孔8-1-2，将卷线装置8固定在电机压盖3上，使棘轮8-3的手柄端8-11-1处于异形槽8-2-2 M-N范围内。

2、沿图4A-A视图方向，逆时针转动旋筒8-2，此时涡卷弹簧8-5从自由放松状态变成压缩状态,转动所述旋筒8-2而所述轴8-1不动,此为充能阶段。在转动过程中，棘爪8-11在M-N范围内摆动，并和棘轮8-3配合，当转动了一定圈数后停止转动，此时棘轮8-3和棘爪8-11配合产生制动，使旋筒8-2不会因为受到涡卷弹簧8-5的回弹能而反向旋转。

3、将接线座8-8.1按照图6的示意和旋筒8-2连接，将第一电机引出线U1和第一电缆引出线U2进行接线操作并绝缘密封，然后分别沿U形槽8-8-1对应边放下，使接头5.1位于接线座8-8.1中间，如图7所示。

4、将接线座8-8.2与接线座8-8.1通过螺纹XY连接，该连接也起到将电缆线U和接头5.1封在U形槽8-8-1里的作用。然后将第二电机引出线V1和第二电缆引出线V2进行接线操作并绝缘密封，重复步骤3，把第二电机引出线V1和第二电缆引出线V2分别沿接线座8-8.2的U形槽8-8-1对应边放下，使接头5.2位于接线座8-8.2中间。

5、同理重复步骤4，完成接线座8-8.3以及W线的连接。如果有更多的电缆需要连接，可以继续重复上述步骤至连接完8-8.n。

6、将第三封盖8-9和最上端的接线座8-8.n通过螺纹XY配合连接。完成整个卷线装置8的安装。

7、调整棘爪8-11的手柄端8-11-1，使手柄端8-11-1调整到G处（如图9所示），这时棘爪和棘轮脱离，不再产生制动效果，旋筒8-2包括所有的接线座8-8在涡卷弹簧8-5的作用下，沿A向视图做顺时针转动, 对所述旋筒8-2解除控制，在所述涡卷弹簧弹力的作用下，所述旋筒反向旋转，带动所述绕线机构旋转，电缆线进行自动绕线,此为绕线阶段。旋转使接线座8-8上的电缆线缠绕在对应的接线座8-8上。而且接线座8-8的凸缘（阻挡边缘）与相邻接线座的凸缘或第三封盖8-9的凸缘互相配合，形成凹槽，使得三个电缆线在对应的凹槽内缠绕。图8是其中一个电缆线缠绕的示意图，接线座8-8顺时针旋转，第一电机引出线U1、第一电缆引线U2分别沿着图8上标记的螺旋方向缠绕在接线座8-8上。从而将电缆线绷紧，使得多余的电缆线缠绕在接线座8-8上，不易相互缠绕。缠绕完成后的卷线装置如图9所示。

可选的，卷线装置的主体，采用塑料或者不导磁的绝缘材料制作，这样一方面可以减轻重量，降低涡卷弹簧的负荷；另一方面可以避免缠绕的电缆线形成电磁铁，影响电机磁通，影响电机效率。

图10为电机内部结构，电机压盖3上设置安装孔，将铸头电缆1上的电缆引线4穿过安装孔，并将铸头电缆配合安装在电机压盖3上的安装孔内，通过压紧螺塞2进行密封和紧固。将卷线装置8固定安装在电机压盖3上，按照卷线装置8的使用步骤，完成接线等步骤，最后将电机压盖3和机壳7配合，完成电机的安装。电机内部的电缆线在卷线装置8的作用下，缠绕在接线座8-8上，并始终处于拉紧状态。

需要说明的是,本申请中凸缘与阻挡边缘表示同一结构，含义相同。

需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。

本说明书包括本文所描述的各种实施例的组合。对“一个实施例”或特定实施例等的单独提及不一定是指相同的实施例；然而，除非指示为是互斥的或者本领域技术人员很清楚是互斥的，否则这些实施例并不互斥。应当注意的是，除非上下文另外明确指示或者要求，否则在本说明书中以非排他性的意义使用“或者”一词。

在本申请提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本申请的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，在阅读了本申请的上述公开内容之后，本领域技术人员可以对本申请作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种防缠绕卷线装置，其特征在于，包括：绕线机构、旋转机构以及制动机构；

所述旋转机构包括轴、旋筒以及涡卷弹簧；

所述涡卷弹簧环设于所述轴上，所述涡卷弹簧和所述轴置于所述旋筒中，其中，所述涡卷弹簧的中心端与所述轴固定连接，所述涡卷弹簧的外周端与所述旋筒的内周壁固定连接；

所述旋筒与所述绕线机构固定连接，通过所述旋筒的旋转带动所述绕线机构旋转；

所述装置在使用状态下包括充能阶段和绕线阶段：在所述充能阶段，转动所述旋筒而所述轴固定不动，所述涡卷弹簧被压缩；在所述绕线阶段，对所述旋筒解除控制，在所述涡卷弹簧弹力的作用下，所述旋筒反向旋转，带动所述绕线机构旋转，电缆线进行自动绕线；

所述旋转机构与所述制动机构固定连接，在所述充能阶段和所述绕线阶段之间，所述制动机构制动所述旋筒，将所述电缆线的初始端固定到所述绕线机构；

所述绕线机构包括接线座，所述接线座包括柱形主体和从所述主体径向向外延伸的阻挡边缘，所述主体用于缠绕所述电缆线，所述阻挡边缘用于将所述电缆线分类并分别缠绕；

所述阻挡边缘的数量为多个,用于将所述电缆线分成多类进行分别缠绕；

在所述柱形主体的一端周壁上径向相对设置两个U形槽，用于贯穿和固定所述电缆线；

所述接线座的数量为3个，3个所述接线座分别被涂覆为对应所述电缆线的U相的红色、对应V相的黄色、对应W相的蓝色；且3个所述接线座依次串联连接；

所述制动机构为棘轮机构，其中，所述制动机构包括棘轮、棘爪、扭转结构以及异形槽；

所述棘轮环设在所述轴上，且相对于所述旋筒可转动，所述棘轮与所述轴固定连接，与所述轴一起转动，在所述棘轮的外周设有一圈齿槽；

所述棘爪包括手柄端和尖端，所述尖端与所述棘轮的齿槽机械配合，所述手柄端通过所述扭转结构在所述异形槽内移动以产生调节、脱离或制动效果。

2.如权利要求1所述的防缠绕卷线装置，其特征在于，所述扭转结构包括短轴和扭转弹簧；所述棘爪以所述短轴为中心旋转，所述扭转弹簧固定在所述短轴上并与所述棘爪配合连接。

3.如权利要求1所述的防缠绕卷线装置，其特征在于，还包括压板，所述装置通过所述压板固定在电机上，其中，所述压板的一端与所述轴固定连接，另一端与电机压盖固定连接。

4.一种防缠绕卷线方法，其特征在于，所述方法包括：

（a）提供一种如权利要求1-3中任一项所述的防缠绕卷线装置；

（b）转动所述旋筒而所述轴固定不动，所述涡卷弹簧被压缩；

（c）通过所述制动机构制动所述旋筒,并将所述电缆线的初始端固定到所述绕线机构；以及

（d）对所述旋筒解除制动，在所述涡卷弹簧弹力的作用下，所述旋筒反向旋转，带动所述绕线机构旋转，电缆线进行自动绕线。