CN218549715U - 用于定子嵌线的装置和嵌线机 - Google Patents

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余果
陈庆峰
张龙
胡骁彬
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Abstract

本实用新型涉及一种用于定子嵌线的装置和嵌线机,所述定子包括多个定子齿和嵌入所述多个定子齿之间的定子槽的至少第一绕线和第二绕线,所述第一绕线与所述第二绕线相邻且间隔一个定子齿,所述装置包括:第一护齿、第二护齿和第三护齿,所述第一护齿设置在靠近所述第一绕线的内侧的定子齿上,以在嵌线时抵靠所述第一绕线的内侧;所述第二护齿设置在靠近所述第二绕线的内侧的定子齿上,以在嵌线时抵靠所述第二绕线的内侧;所述第三护齿设置在所述第一绕线和所述第二绕线之间的定子齿上,以在嵌线时抵靠所述第一绕线和所述第二绕线的外侧。

Description

用于定子嵌线的装置和嵌线机
技术领域
本实用新型涉及一种用于定子嵌线的装置和包括这种装置的嵌线机。
背景技术
典型的电机包括转子和定子,转子可以与驱动轴和/或从动轴成一体,并且可以是能够以两种模式操作的交流发电机、电动机或可逆电机形式的旋转电机的一部分。定子包括具有多个定子槽的定子铁芯,其中绕线穿过这些槽伸出并缠绕在定子铁芯上。这些元件可以统称为定子绕组。具体地说,绕线沿径向方向并远离定子铁芯的中心轴线布置。
电机定子的生产工艺主要包括制造定子槽、绕线、嵌线、整形及绑线等工艺步骤。嵌线步骤需要将定子绕组(绕线)嵌入定子槽中。
随着技术进步和发展,电机,特别是用于新能源领域的电机追求高功率、小体积、高转矩、高转速(高功率密度、高转矩密度),因此定子槽的填充率相应地也越来越高。现有的嵌线装置在高填充率下可能会在嵌线过程中损坏绕组或绕线表面的绝缘层,或者损坏填充在定子槽内位于定子齿和绕组之间的绝缘纸,从而造成定子绝缘失效。
因此,需要一种用于定子嵌线的装置和包括这种装置的嵌线机,能够实现自动化嵌线,提供可靠的嵌线安全性,避免造成定子绝缘失效,特别适用于较高填充率的定子嵌线。
实用新型内容
针对上文提到的问题和需求,本申请提出了一种新型的用于定子嵌线的装置,以及包括这种装置的嵌线机,其由于采取了如下技术特征而解决了上述问题,并带来其他技术效果。
一方面,本申请提供一种用于定子嵌线的装置,所述定子包括多个定子齿和嵌入所述多个定子齿之间的定子槽的至少第一绕线和第二绕线,所述第一绕线与所述第二绕线相邻且间隔一个定子齿,所述装置包括:
第一护齿,所述第一护齿设置在靠近所述第一绕线的内侧的定子齿上,以在嵌线时抵靠所述第一绕线的内侧;
第二护齿,所述第二护齿设置在靠近所述第二绕线的内侧的定子齿上,以在嵌线时抵靠所述第二绕线的内侧;
第三护齿,所述第三护齿设置在所述第一绕线和所述第二绕线之间的定子齿上,以在嵌线时抵靠所述第一绕线和所述第二绕线的外侧。
在嵌线过程中,绕线沿着定子径向方向插入定子槽中。绕线外通常包覆有绝缘层,而定子槽由于加工因素,槽边缘通常较锋利,在嵌线过程中可能会划伤或破坏绝缘层,从而影响定子的绝缘性能,甚至可能造成短路隐患。此外,为了保证绕线和定子铁芯之间的绝缘性能,在定子槽内位于绕线和定子齿之间还会设置有绝缘纸,在嵌线过程中绝缘纸也可能会被破坏。
为了解决这一问题,已经提出设置分别在相邻的第一绕线和第二绕线的内侧设置第一护齿和第二护齿以对这些绕线的内侧进行抵靠和支撑。然而,第一绕线和第二绕线的外侧并未提供保护,在实际生产中外侧也可能会被破坏,因此在相邻的第一绕线和第二绕线的外侧设置第三护齿是特别有利的。
护齿可以连接到嵌线机的推杆,在嵌线步骤前首先将定子铁芯设置在嵌线工位,然后致动推杆将护齿沿径向向内方向推至定子齿的上方就位,之后可以执行嵌线步骤。
根据以上特征,通过设置抵靠第一绕线和第二绕线的外侧的第三护齿,本公开提出的装置可以在嵌线过程中更好地保护绕线和绝缘纸,提高定子加工的良品率。
第一护齿、第二护齿和第三护齿可以采用多种实现方式,以下示出了三个优选示例。
在一些示例中,所述装置还包括:第一导条,所述第一护齿从所述第一导条延伸;第二导条,所述第二护齿和所述第三护齿从所述第二导条延伸。
在这一示例中,第一护齿从第一导条延伸,第二护齿和第三护齿从第二导条延伸,第二导条能够将第二绕线夹持在两个护齿之间。
在一些示例中,所述装置还包括:第一导条,所述第一护齿、所述第二护齿和所述第三护齿从所述第一导条延伸。
在这一示例中,三个护齿都分别从同一导条延伸,第一绕线和第二绕线能够分别被夹持在两个相邻护齿之间。
在一些示例中,所述装置还包括:第一导条,所述第一护齿从所述第一导条延伸;第二导条,所述第二护齿从所述第二导条延伸;以及第三导条,所述第三护齿从所述第三导条延伸。
在这一示例中,三个护齿都分别从相应的导条延伸,第一绕线和第二绕线能够分别被夹持在两个相邻护齿之间。优选地,三个护齿和导条的结构可以完全相同,减少制造和模具成本。在一定调整范围内,导条的位置可以允许适当进行调整以适应不同尺寸的定子齿。
在一些示例中,所述第一护齿包括第一区段和从所述第一区段延伸的第一头段,所述第一头段的尺寸小于所述第一区段,所述第一区段配置为抵靠所述第一绕线的内侧。
在一些示例中,所述第二护齿包括第二区段和从所述第二区段延伸的第二头段,所述第二头段的尺寸小于所述第二区段,所述第二区段配置为抵靠所述第二绕线的内侧。
在一些示例中,所述第三护齿包括第三区段和从所述第三区段延伸的第三头段,所述第三头段的尺寸小于所述第三区段,所述第三区段配置为抵靠所述第一绕线和所述第二绕线的外侧。
根据以上特征,每个护齿可以各自包括一区段和一头段,头段的尺寸小于区段的尺寸,便于护齿和导条在嵌线机中推出和收缩不受干涉。尺寸可以指宽度、长度、厚度中的至少一个。
在一些示例中,所述第一区段、所述第二区段和/或所述第三区段设置有圆角。优选地,所述第一区段、所述第二区段和/或所述第三区段的边缘可以设置有圆角。
根据以上特征,在抵靠绕线的区段设置圆角,可以避免护齿边缘割伤绝缘纸或绕线的绝缘层。
在一些示例中,所述第一区段、所述第二区段和/或所述第三区段的宽度大于对应的定子齿的宽度。
在一些示例中,所述第一区段、所述第二区段和/或所述第三区段的宽度与对应的定子齿的宽度差在0至0.05mm的范围内。
根据以上特征,第一区段、第二区段和/或第三区段的宽度设置为比对应定子齿的宽度略大,范围介于0至0.05mm,以保证绕线不论是内侧还是外侧都首先与护齿的区段相接触,从而更好地保护绕线和绝缘纸。
在一些示例中,所述第一护齿、所述第二护齿和/或所述第三护齿与相应的导条之间设置有弧形过渡段。
根据上述特征,在第一护齿、第二护齿和/或第三护齿与相应的导条之间设置弧形过渡段,可以避免诸如直角这类的尺寸突变带来的对绕线和绝缘纸的破坏风险。
又一方面,本申请还提出一种嵌线机,该嵌线机包括如上文所述的装置。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例,而非对本公开的限制。
图1示出了现有技术的用于定子嵌线的装置的局部示意图;
图2示出了根据本公开第一实施例的用于定子嵌线的装置的示意图;
图3示出了图2的局部放大图;
图4示出了图2所示实施例的第二导条的示意图;
图5示出了根据本公开第二实施例的用于定子嵌线的装置的示意图;
图6示出了图5的局部放大图;
图7示出了图5所示实施例的第一导条的示意图;
图8示出了根据本公开第三实施例的用于定子嵌线的装置的示意图;
图9示出了图8的局部放大图;
图10示出了图8所示实施例的第三导条的示意图。
具体实施方式
为了使得本实用新型的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚,下文中将结合本实用新型具体实施例的附图,对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是,所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
将参照附图详细描述根据本实用新型的各个实施例。这里,需要注意的是,在附图中,将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分,并且将省略关于它们的重复描述。
与附图所展示的实施例相比,本公开保护范围内的可行实施方案可以具有更少的部件、具有附图未展示的其他部件、不同的部件、不同地布置的部件或不同连接的部件等。此外,在不脱离本公开的理念的情况下,附图中两个或更多个部件可以在单个部件中实现,或者附图中所示的单个部件可以实现为多个分开的部件。
定子是电机的重要组成部件之一,主要包括定子铁芯和绕制在定子铁芯上的定子绕组(又称绕线),定子是电机中静止不动的部分,其作用例如是在通电的状态下产生变化的旋转磁场以驱动转子的旋转。
嵌线是定子制造工艺中的一步重要步骤,嵌线步骤需要将定子绕组(绕线)嵌入定子槽中。随着自动化程度提升,通常采用自动化的嵌线机取代传统的手工嵌线。
图1示出了现有技术中这种自动化嵌线机的用于定子嵌线的装置。如图1所示,定子铁芯包括多个定子齿300和位于相邻定子齿之间的定子槽400,定子绕线100、200分别嵌入相邻的定子槽400中。装置可以例如是嵌线机的工装或安装工件,包括护齿101和护齿201,分别抵靠绕线100、200的内侧。这种设置方式在一定程度上是合理的,因为在嵌线过程中,绕线的受力方向主要是径向向外方向以及沿绕线内侧方向,因此绕线在嵌线过程中主要抵靠护齿101或护齿201。
需要说明的是,为了便于简洁描述,本公开图示中绕线以条状实体呈现。本领域技术人员容易理解的是,实际的绕线是成簇的线缆形式并且具有柔性,能够弯折且会在水平方向上自然下垂。
需要说明的是,本公开所指的“内侧”指的是朝向每组绕线围成的空间方向,例如,对于绕线100而言,内侧表示的是图1中的向右方向一侧和向下方向一侧。反之,本公开所指的“外侧”指的是背离每组绕线围成的空间方向,例如,对于绕线100而言,外侧表示的是图1中的向左方向一侧和向上方向一侧。
然而,图1示出的现有技术仍存在一些无法解决的技术问题。例如,在定子填充率较高的情况下,仍可能会产生割伤、划破或破坏绝缘纸和/或绕组外侧的绝缘层的问题。
“填充率”指的是定子槽被绕线填充的部分与定子槽的总体积的比率,当填充率为100%时,定子槽完全被绕线所填充。实际上,由于绕线和定子槽之间存在间隙,实际的填充率无法达到100%。填充率越高,定子中由于间隙而导致的磁损耗越小,电机效率越高。
因此,当填充率非常高,例如大于85%,或大于90%或接近100%时,绕线和定子槽之间的间隙是很小的,即使绕线在嵌线过程中未受到朝向外侧的作用力,绕线还是可能会与外侧的定子槽的边缘产生接触,从而不可避免地带来破坏绝缘性能的风险。
针对现有技术的问题,本公开提出了新的用于定子嵌线的装置,核心构思在于设置多个护齿抵靠绕线的各侧,能够保护绕组和绝缘纸,提供可靠的嵌线安全性,避免造成定子绝缘失效。
基于本公开的构思,图2至图10示例性地描绘了三种优选实施例。以下将结合附图具体阐述这些实施例。在这些实施例中,定子包括多个定子齿10,20,30和嵌入多个定子齿10,20,30之间的定子槽的至少第一绕线100和第二绕线200,第一绕线100与第二绕线200相邻且间隔一个定子齿。
在图2、图5和图8示出的三个实施例中,定子铁芯7大致为圆筒状,因此径向方向指的是沿其半径方向,轴向方向为沿其纵向轴线方向。定子铁芯7设置有8组绕线,每组绕线在整个轴向方向上嵌入定子槽中。由于重力因素,定子铁芯7下侧伸出的绕线自然下垂,而定子铁芯7上侧的绕线则需要诸如护齿之类的装置进行支撑,绕线的两端均由护齿所支撑。为了便于描述,以下将针对相邻两组绕线之间的护齿设置进行描述。
图2至图4示出了根据本公开第一实施例的用于定子嵌线的装置。该装置包括第一护齿1、第二护齿2、第三护齿3、第一导条4和第二导条5。第一护齿1设置在靠近第一绕线100的内侧的定子齿10上,以在嵌线时抵靠第一绕线100的内侧。第二护齿2设置在靠近第二绕线200的内侧的定子齿20上,以在嵌线时抵靠第二绕线200的内侧。第三护齿3设置在第一绕线100和第二绕线200之间的定子齿30上,以在嵌线时抵靠第一绕线100和第二绕线200的外侧。
因此,第一绕线100和第二绕线200的内侧和外侧均被护齿所抵靠,如图3所示。
在本实施例中,第一护齿1从第一导条4延伸,第二护齿2和第三护齿3从第二导条5延伸。如图4所示,第二护齿2、第三护齿3和第二导条5形成为单件。第二导条5设置有导向槽,导向槽内还设置有多个安装孔,嵌线机的推杆沿导向槽插入并且通过螺钉固定连接,从而将第二导条5安装至推杆。类似的,第一导条4也具有类似的导向槽和安装孔。
第二护齿2可以包括第二区段21和从第二区段21延伸的第二头段22,第二头段22的尺寸小于第二区段21,第二区段21配置为抵靠第二绕线200的内侧。相应地,第三护齿3可以包括第三区段31和从第三区段31延伸的第三头段32,第三头段32的尺寸小于第三区段31,第三区段31配置为抵靠第一绕线100和第二绕线200的外侧。第二护齿2和第三护齿3之间可以设置弧形过渡,因此形成类似U形形状,将第二绕线200夹持在两个护齿2,3之间。第二护齿2和第三护齿3之间的轮廓可以与定子槽的形状保持一致,且第二护齿2和第三护齿3之间的间距可以恰好是一个定子槽的距离。
尽管未单独示出,容易理解的是,第一护齿1也可以包括第一区段11和从第一区段11延伸的第一头段12,第一头段12的尺寸小于第一区段11,第一区段11配置为抵靠第一绕线100的内侧。
为了避免护齿边缘割伤绝缘纸或绕线的绝缘层,第一区段11、第二区段21和/或第三区段31的边缘可以设置有圆角。
定子铁芯7安装至嵌线工位之前,嵌线机的推杆缩回,从而允许定子铁芯7安装至嵌线工位。之后嵌线机的推杆可以沿径向向内方向推出,从而使得与其固定连接的第一导条4和第二导条5沿径向向内方向伸出。并且使得第一护齿1、第二护齿2和第三护齿3分别位于定子齿10、定子齿20和定子齿30上方。优选地,第一头段12、第二头段22和第三头段32不超过定子齿10,20,30,以避免头段干涉嵌线操作。
可选地,第一区段11、第二区段21和/或第三区段31的宽度可以略大于对应的定子齿的宽度,使得第一区段11、第二区段21和/或第三区段31沿竖直方向的投影完全覆盖对应的定子齿部分,以保证绕线不论是内侧还是外侧都首先与护齿的区段相接触,从而更好地保护绕线和绝缘纸(未示出)。
优选地,第一区段11、第二区段21和/或第三区段31的宽度与对应的定子齿的宽度差在0至0.05mm的范围内,该范围既可以确保绕线和绝缘纸首先抵靠相应护齿的区段,又可以避免区段宽度过大而降低填充率。
可选地,为了防止尺寸突变带来的尖锐边缘,第一护齿1、第二护齿2和/或第三护齿3与相应的导条之间可以设置有弧形过渡段。优选地,弧形过渡段可以顺应定子槽基部的弧形。例如,第一护齿1和第一导条4之间的弧形过渡段顺应定子槽基部的弧形形状。
图5至图7示出了根据本公开第二实施例的用于定子嵌线的装置。为了简洁描述,相同或相似标号指代相同或相似的特征,且以下对实施例的描述将主要针对其与前述实施例的不同之处进行描述,未描述的特征与前述实施例相同或相似。
在第二实施例中,装置的导条仅包括第一导条4’,而第一护齿1’、第二护齿2’和第三护齿3’都从同一第一导条4’延伸。每个护齿都包括形状相似的区段和头段,相邻护齿之间错开一固定角度,该角度等于相邻定子齿的夹角,即相邻定子齿到圆柱形的定子中心轴线的连线形成的夹角。第一导条4’、第一护齿1’、第二护齿2’和第三护齿3’形成为单件,彼此之间通过连接部相连。第一导条4’可以包括三个导向槽,并且至少在中间的导向槽内设置有多个安装孔。因此第一导条4’可以至少通过中间的导向槽安装至推杆,以被驱动在径向方向上移动。
图8至图10示出了根据本公开第三实施例的用于定子嵌线的装置。
在第三实施例中,每个护齿都从相应的导条延伸,也就是说,装置包括第一导条4”、第二导条5”和第三导条6”,第一护齿1”从第一导条4”延伸,第二护齿2”从第二导条5”延伸,第三护齿3”从第三导条6”延伸。优选地,三个护齿和导条的结构可以完全相同,从而减少制造和模具成本。此外,在一定调整范围内,导条的位置也可以允许适当进行调整以适应不同尺寸的定子齿。
另一方面,本实用新型还提出一种嵌线机,包括如前所述的用于定子嵌线的装置。
上文中参照优选的实施例详细描述了本实用新型所提出的用于定子嵌线的装置和包括这种装置的嵌线机的示范性实施方式,然而本领域技术人员可理解的是,在不背离本实用新型理念的前提下,可以对上述具体实施例做出多种变型和改型。另外,也可以对本实用新型各个方面提出的各种技术特征、结构进行多种组合,而不超出本实用新型的保护范围,本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (10)

1.一种用于定子嵌线的装置,所述定子包括多个定子齿(10,20,30)和嵌入所述多个定子齿(10,20,30)之间的定子槽的至少第一绕线(100)和第二绕线(200),所述第一绕线(100)与所述第二绕线(200)相邻且间隔一个定子齿,所述装置包括:
第一护齿(1,1’,1”),所述第一护齿(1,1’,1”)设置在靠近所述第一绕线(100)的内侧的定子齿(10)上,以在嵌线时抵靠所述第一绕线(100)的内侧;
第二护齿(2,2’,2”),所述第二护齿(2,2’,2”)设置在靠近所述第二绕线(200)的内侧的定子齿(20)上,以在嵌线时抵靠所述第二绕线(200)的内侧;
其特征在于,所述装置还包括:
第三护齿(3,3’,3”),所述第三护齿(3,3’,3”)设置在所述第一绕线(100)和所述第二绕线(200)之间的定子齿(30)上,以在嵌线时抵靠所述第一绕线(100)和所述第二绕线(200)的外侧。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
第一导条(4),所述第一护齿(1)从所述第一导条(4)延伸;
第二导条(5),所述第二护齿(2)和所述第三护齿(3)从所述第二导条(5)延伸。
3.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
第一导条(4’),所述第一护齿(1’)、所述第二护齿(2’)和所述第三护齿(3’)从所述第一导条(4’)延伸。
4.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
第一导条(4”),所述第一护齿(1”)从所述第一导条(4”)延伸;
第二导条(5”),所述第二护齿(2”)从所述第二导条(5”)延伸;以及
第三导条(6”),所述第三护齿(3”)从所述第三导条(6”)延伸。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置,其特征在于,
所述第一护齿(1,1’,1”)包括第一区段(11,11’,11”)和从所述第一区段(11,11’,11”)延伸的第一头段(12,12’,12”),所述第一头段(12,12’,12”)的尺寸小于所述第一区段(11,11’,11”),所述第一区段(11,11’,11”)配置为抵靠所述第一绕线(100)的内侧;
所述第二护齿(2,2’,2”)包括第二区段(21,21’,21”)和从所述第二区段(21,21’,21”)延伸的第二头段(22,22’,22”),所述第二头段(22,22’,22”)的尺寸小于所述第二区段(21,21’,21”),所述第二区段(21,21’,21”)配置为抵靠所述第二绕线(200)的内侧;
所述第三护齿(3,3’,3”)包括第三区段(31,31’,31”)和从所述第三区段(31,31’,31”)延伸的第三头段(32,32’,32”),所述第三头段(32,32’,32”)的尺寸小于所述第三区段(31,31’,31”),所述第三区段(31,31’,31”)配置为抵靠所述第一绕线(100)和所述第二绕线(200)的外侧。
6.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述第一区段(11,11’,11”)、所述第二区段(21,21’,21”)和/或所述第三区段(31,31’,31”)设置有圆角。
7.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述第一区段(11,11’,11”)、所述第二区段(21,21’,21”)和/或所述第三区段(31,31’,31”)的宽度大于对应的定子齿的宽度。
8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述第一区段(11,11’,11”)、所述第二区段(21,21’,21”)和/或所述第三区段(31,31’,31”)的宽度与对应的定子齿的宽度差在0至0.05mm的范围内。
9.如权利要求2至4中任一项所述的装置,其特征在于,所述第一护齿(1,1’,1”)、所述第二护齿(2,2’,2”)和/或所述第三护齿(3,3’,3”)与相应的导条之间设置有弧形过渡段。
10.一种嵌线机,其特征在于,包括如权利要求1至9中任一项所述的装置。
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