定子端线头的扭曲成型装置及方法与流程

1.本发明涉及定子加工领域，尤其是一种定子端线头的扭曲成型装置及方法。


背景技术：

2.定子是电机中重要组成部分，目前的电机在同等体积的条件下，为了得到更高效率和功率，很多定子采用了扁铜线绕组替代圆线绕组的方式，提高铁芯槽满率。扁线定子的方案，由于采用u形发卡线插入铁芯，如图1和图2所示，通过扭曲发卡线头，得到最终接线状态，再进行后续焊接等加工的方式。定子的端部扭线头，由于线头多，对扭曲角度要求高，所以该工序是一个非常关键的工序，直接影响产品质量。
3.申请人在先申请了公开号为cn208508747u、名称为一种定子铜线弯形的机械设备的实用新型专利，该机械设备主要用于单层定子线头的扭曲，而不能用于多层定子线头的扭曲，此外，该设备利用上下曲面凸轮在扭线过程中实现竖向距离的控制，凸轮结构的高度无法实现当线头长度发生变化时，可能导致成型后铜线挤压在一起等问题，导致质量问题。尤其是对于多层定子端线头的扭曲，更易出现该问题。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种定子端线头的扭曲成型装置及方法，实现多层定子端线头的扭曲成型。
5.本发明公开的定子端线头的扭曲成型装置，包括机架、定子放置机构、位置转换机构以及两个扭线模；
6.所述位置转换机构设置于机架上，所述扭线模设置于位置转换机构上，并通过位置转换机构转换至机架的定子扭线工位或者离开定子扭线工位，所述扭线模连接有扭线驱动机构；
7.所述定子放置机构设置于机架的定子扭线工位，所述定子放置机构连接有用于调整定子放置机构与扭线模之间的距离调整机构。
8.优选地，所述位置转换机构包括旋转板和旋转驱动元件，所述旋转板通过旋转底座设置于机架上，所述旋转驱动元件与旋转底座传动连接，所述扭线模沿周向分布设置于旋转板上。
9.优选地，所述扭线驱动机构包括扭线驱动元件和传动套环，所述传动套环转动连接于旋转底座外周，所述传动套环外周设置有环形齿轮，所述扭线驱动元件与传动套环传动连接；
10.所述扭线模连接有驱动扭线模旋转扭线的扭线齿轮，各所述扭线模的扭线齿轮沿环形齿轮的周向分布并与环形齿轮相啮合。
11.优选地，所述旋转板外周设置有定位卡口，所述定位卡口具有外扩的开口，所述机架上对应定位卡口设置有定位伸缩机构，所述定位伸缩机构具有定位伸缩端，所述定位伸缩端设置有与定位卡口相适配的定位轮；
12.所述扭线模转动至定子扭线工位时，所述定位轮正对对应的定位卡口。
13.优选地，所述距离调整机构包括升降板和升降驱动元件，所述升降板的两端设置有导杆，所述机架对应导杆设置有导套，并且所述导杆与导套滑动导向配合；所述升降驱动元件通过推板与导杆相连接，所述定子放置机构设置于升降板上。
14.优选地，所述升降板和定子放置机构位于扭线模上方，所述升降板上设置有定子压紧机构，所述定子压紧机构包括压紧支架、压紧驱动元件和压紧盖板，所述压紧支架连接于升降板上，所述压紧驱动元件安装于压紧支架上，所述压紧盖板设置于压紧驱动元件的伸缩端，并且压紧盖板位于定子放置机构的上方。
15.优选地，所述定子放置机构为定子放置环，所述定子放置环具有用于放置定子的放置内腔，所述放置内腔的边沿对应定子的定位缺口设置有定位块，所述定位块设置有沿定子放置环径向的调节长孔，所述定位块通过调节长孔与定子放置环相连接。
16.优选地，所述扭线模包括a类扭线模和b类扭线模，所述a类扭线模和b类扭线模均包含扭线环，所述扭线环沿环向设置有扭线齿，所述扭线齿之间形成与对应定子扭线线头相适配的扭线穿线槽，所述扭线环与扭线驱动机构传动连接；
17.所述a类扭线模还设置有扭线辅助环，所述扭线辅助环沿环向设置有辅助齿，所述辅助齿形成与对应定子未扭线线头相适配的辅助穿线槽，所述扭线辅助环与位置转换机构固定连接。
18.本技术公开的定子端线头的扭曲成型方法，采用所述的定子端线头的扭曲成型装置，方法包括如下步骤：
19.将定子放置于定子放置机构上；
20.通过位置转换机构将对应的扭线模旋转至定子扭线工位，通过距离调整机构调整定子放置机构与扭线模之间的距离，使定子的端点头插入对应的扭线模中；
21.通过扭线驱动机构驱动扭线模旋转，同时通过距离调整机构控制定子与扭线模之间的距离，使铜线在空间扭曲成型；
22.定子的一层端线头扭线完成后，通过位置转换机构切换其他的扭线模，进行剩余端线头的扭线，直至定子端线头扭线全部完成。
23.优选地，扭线的定子具有四层端线头，所述扭线模包括对应定子从内到外的四层端线头的第一扭线模、第二扭线模、第三扭线模和第四扭线模，所述第一扭线模和第三扭线模为a类扭线模，所述第二扭线模和第四扭线模为b类扭线模；
24.所述a类扭线模和b类扭线模均包含扭线环，所述扭线环沿环向设置有扭线齿，所述扭线齿之间形成与对应定子扭线线头相适配的扭线穿线槽，所述扭线环与扭线驱动机构传动连接，所述a类扭线模还设置有扭线辅助环，所述扭线辅助环沿环向设置有辅助齿，所述辅助齿形成与对应定子未扭线线头相适配的辅助穿线槽，所述扭线辅助环与位置转换机构固定连接；
25.在扭线时，先扭曲从内数的第一层端线头，将第一层端线头插入第一扭线模的扭线穿线槽内，将第二层端线头插入第一扭线模的辅助穿线槽内，在扭曲第一层端线头时，通过扭线辅助环的辅助齿对第一层端线头进行限位；
26.再扭曲从内数的第二层端线头，将第二层端线头插入第二扭线模的扭线穿线槽内，在扭曲第二层端线头时，通过已扭曲的第一层端线头对第二层端线头进行限位；
27.然后扭曲从内数的第三层端线头，将第三层端线头插入第三扭线模的扭线穿线槽内，将第四层端线头插入第三扭线模的辅助穿线槽内，在扭曲第三层端线头时，通过扭线辅助环的辅助齿对第三层端线头进行限位；
28.最后扭曲处于最外层的第四层端线头，将第四层端线头插入第四扭线模的扭线穿线槽内，在扭曲第四层端线头时，通过已扭曲的第三层端线头对第四层端线头进行限位。
29.本发明的有益效果是：该扭曲成型装置将定子放置机构和扭线模相分离，不同的扭线模通过位置转换机构的切换与定子放置机构配对，实现分别实现定子各层端线头的扭线；此外通过距离调整机构调整穿插端线头的同时，可以在端线头扭曲过程中实现竖向定子距离的调整，解决了现有扭线装置无法适应不同线头长度定子的扭线的问题，在提高生产效率的同时，可以有效保证产品质量。
附图说明
30.图1是下部未扭线的定子示意图；
31.图2是下部扭线后的定子的示意图；
32.图3是扭曲成型装置的立体示意图；
33.图4是扭曲成型装置的侧视图；
34.图5是扭曲成型装置的主视图；
35.图6是扭曲成型装置的俯视图；
36.图7是四个扭线模的设置示意图；
37.图8是a类扭线模的俯视图；
38.图9是b类扭线模的俯视图；
39.图10是定子放置机构的俯视图。
40.附图标记：机架1，定子放置机构2，定子放置环201，定位块202，调节长孔203，位置转换机构3，旋转驱动元件301，旋转板302，扭线模4，扭线驱动元件401，传动套环402，环形齿轮403，扭线齿轮404，扭线环405，扭线辅助环406，第一扭线模410，第二扭线模420，第三扭线模430，第四扭线模440，距离调整机构5，升降板501，升降驱动元件502，导套503，导杆504，推板505，定子压紧机构6，压紧驱动元件601，压紧支架602，压紧盖板603，定位伸缩机构7，定位卡口701，定子8，定位缺口801。
具体实施方式
41.下面对本发明进一步说明。
42.如图2-6所示，本发明公开的定子端线头的扭曲成型装置，包括机架1、定子放置机构2、位置转换机构3以及两个扭线模4；
43.所述位置转换机构3设置于机架1上，所述扭线模4设置于位置转换机构3上，并通过位置转换机构3转换至机架1的定子扭线工位或者离开定子扭线工位，所述扭线模4连接有扭线驱动机构；
44.所述定子放置机构2设置于机架1的定子扭线工位，所述定子放置机构2连接有用于调整定子放置机构2与扭线模4之间的距离调整机构5。
45.采用上述装置的定子端线头的扭曲成型方法，包括如下步骤：
46.将定子8放置于定子放置机构2上；
47.通过位置转换机构3将对应的扭线模4旋转至定子扭线工位，通过距离调整机构5调整定子放置机构2与扭线模4之间的距离，使定子8的端点头插入对应的扭线模4中；
48.通过扭线驱动机构驱动扭线模4旋转，同时通过距离调整机构5控制定子8与扭线模4之间的距离，使铜线在空间扭曲成型；
49.定子8的一层端线头扭线完成后，通过位置转换机构3切换其他的扭线模4，进行剩余端线头的扭线，直至定子8端线头扭线全部完成。
50.位置转换机构3用于将不同的扭线模4切换至扭线工位，具体可以采用圆周切换结构、直线切换结构或者其他能够实现位置切换的结构均可，所谓圆周切换结构是指位置转换机构3沿圆周旋转，通过旋转切换不同的扭线模4至定子8扭线工位，而直线切换结构则是通过直线往复运动切换不同的扭线模4至定子8扭线工位。如图4所示的实施例即采用了前者，具体位置转换机构3包括旋转板302和旋转驱动元件301，所述旋转板302通过旋转底座设置于机架1上，所述旋转驱动元件301与旋转底座传动连接，所述扭线模4沿周向分布设置于旋转板302上。旋转驱动元件301通常采用伺服电机或者步进电机，旋转驱动元件301带动旋转板302旋转，将其上扭线模4转换至机架1的定子8扭线工位或者离开定子8扭线工位。
51.扭线驱动机构用于驱动扭线模4转动实现扭线，具体可以在每个扭线模4上分别连接电机、气缸配合连杆等驱动结构，也可以采用同一驱动结构进行驱动，而后者无疑可以降低装置成本，简化控制过程。因此，如图4和5所示，在本技术的优选实施例中，所述扭线驱动机构包括扭线驱动元件401和传动套环402，所述传动套环402转动连接于旋转底座外周，所述传动套环402外周设置有环形齿轮403，所述扭线驱动元件401与传动套环402传动连接；所述扭线模4连接有驱动扭线模4旋转扭线的扭线齿轮404，各所述扭线模4的扭线齿轮404沿环形齿轮403的周向分布并与环形齿轮403相啮合。扭线驱动元件401驱动传动套环402旋转，带动环形齿轮403，环形齿轮403带动扭线齿轮404旋转，从而实现扭线模4的旋转。此结构与圆周切换结构相匹配，圆周切换结构在扭线模4切换过程中，扭线模4与环形齿轮403始终处于啮合状态，从而保证扭线模4传动位置的确定性，保证扭线质量。扭线驱动元件401同样可以采用步进电机、伺服电机等具有高控制精度的动力元件，扭线驱动元件401与传动套环402优选采用齿轮、同步带等不会产生滑移的传动件进行传动。图中的实施例即采用了齿轮传动方式。
52.为了保证旋转板302带动扭线模4精确到位后不发生移动，如图6所示，在本技术的优选实施例中，所述旋转板302外周设置有定位卡口701，所述定位卡口701具有外扩的开口，所述机架1上对应定位卡口701设置有定位伸缩机构7，所述定位伸缩机构7具有定位伸缩端，所述定位伸缩端设置有与定位卡口701相适配的定位轮；所述扭线模4转动至定子8扭线工位时，所述定位轮正对对应的定位卡口701，此时即可通过定位伸缩机构7将其伸缩端伸入定位卡口701内，实现定位。若旋转板302有较小的到位不准确，定位轮可以通过定位卡口701外扩的开口进入定位卡口701，在此过程中将旋转板302位置调整准确。
53.距离调整机构5有两方面的作用，其一是在扭线动作前或者扭线动作完成后，将定子8的线头插入或者脱离扭线模4，其二，是在扭线动作过程时，调整定子8与扭线模4的距离，不但实现扭线，而且可以根据线头的长短调整线头升降的快慢，实现扭曲角度的调整，保证相邻的线头不会挤压在一起。距离调整机构5通常可以采用直线驱动机构驱动定子放
置机构2实现，如图4、5所示，在本技术的优选实施例中，所述距离调整机构5包括升降板501和升降驱动元件502，所述升降板501的两端设置有导杆504，所述机架1对应导杆504设置有导套503，并且所述导杆504与导套503滑动导向配合；所述升降驱动元件502通过推板505与导杆504相连接，所述定子放置机构2设置于升降板501上。升降驱动元件502优选采用伺服气缸保证控制的精确性，通过升降驱动元件502可以控制升降板501的升降，进而控制其上定子放置机构2的升降，从而实现定子放置机构2与扭线模4的距离调整。导杆504与导套503的配合保证升降的准确和稳定。
54.在穿线和扭线过程中，可能实现出现定子8后退的问题，影响扭线质量，为防止这一问题，如图2-5所示，在本技术的优选实施例中，所述升降板501和定子放置机构2位于扭线模4上方，所述升降板501上设置有定子压紧机构6，所述定子压紧机构6包括压紧支架602、压紧驱动元件601和压紧盖板603，所述压紧支架602连接于升降板501上，所述压紧驱动元件601安装于压紧支架602上，所述压紧盖板603设置于压紧驱动元件601的伸缩端，并且压紧盖板603位于定子放置机构2的上方。压紧驱动元件601可以采用普通气缸或者电动伸缩杆即可，通过压紧驱动元件601驱动压紧盖板603将定子8压紧可以防止定子8后退，压紧驱动元件601通过压紧支架602安装于升降板501上，与升降板501同步升降，保证升降板501升降过程中也不会影响定子8的压紧。
55.定子放置机构2用于放置定子8，进行扭线，就其具体结构而言，如图10所示，在本技术的优选实施例中，所述定子放置机构2为定子放置环201，所述定子放置环201具有用于放置定子8的放置内腔，所述放置内腔的边沿对应定子8的定位缺口801设置有定位块202，所述定位块202设置有沿定子放置环201径向的调节长孔203，所述定位块202通过调节长孔203与定子放置环201相连接。定子8上具有定位缺口801，将定位缺口801与定位块202对其放置，可以确定定子8的周向位置，同时保证定子8的扭线过程中不会发生旋转。定位块202通过调节长孔203与定子放置环201相连接，具体可以采用螺栓、螺钉连接或者其他可以松紧的连接方式。可以实现定位块202径向位置的调整，保证定位块202刚好卡入定子8的定位缺口801。
56.扭线模4在扭线过程中，需要对其进行限位才能防止端线头在径向上偏移，而对于具有多层端线头的定子8而言，扭曲后的端线头位置固定，是可以对相邻层的端线头进行限位的，而未扭曲的端线头则无法实现限位，因此，如图8和9所示，在本技术扭线模4包括a类扭线模和b类扭线模，所述a类扭线模和b类扭线模均包含扭线环405，所述扭线环405沿环向设置有扭线齿，所述扭线齿之间形成与对应定子8扭线线头相适配的扭线穿线槽，所述扭线环405与扭线驱动机构传动连接；所述a类扭线模还设置有扭线辅助环，所述扭线辅助环沿环向设置有辅助齿，所述辅助齿形成与对应定子8未扭线线头相适配的辅助穿线槽，所述扭线辅助环与位置转换机构3固定连接。这里的定子8扭线线头是指本次扭线的线头，定子8未扭线线头则是指本次也不会扭线的线头，a类扭线模可以通过扭线辅助环的辅助齿在扭线过程中实现限位，适用于相邻层未扭线的情况，而b类扭线模则没有扭线辅助环，适用于相邻层已扭线的情况。
57.以具有四层端线头的定子8扭线为例，相应地，如图7所示，所述扭线模包括对应定子8从内到外的四层端线头的第一扭线模(410)、第二扭线模420、第三扭线模430和第四扭线模440，所述第一扭线模(410)和第三扭线模430为a类扭线模，所述第二扭线模420和第四
扭线模440为b类扭线模。在扭线时，先扭曲从内数的第一层端线头，将第一层端线头插入第一扭线模410的扭线穿线槽内，将第二层端线头插入第一扭线模410的辅助穿线槽内，在扭曲第一层端线头时，通过扭线辅助环的辅助齿对第一层端线头进行限位，而第二层端线头插入辅助穿线槽，扭线辅助环与位置转换机构3固定连接不会发生相对转动，第二层端线头不会发生扭线；
58.再扭曲从内数的第二层端线头，将第二层端线头插入第二扭线模420的扭线穿线槽内，在扭曲第二层端线头时，通过已扭曲的第一层端线头对第二层端线头进行限位；
59.然后扭曲从内数的第三层端线头，将第三层端线头插入第三扭线模430的扭线穿线槽内，将第四层端线头插入第三扭线模430的辅助穿线槽内，在扭曲第三层端线头时，通过扭线辅助环的辅助齿对第三层端线头进行限位；
60.最后扭曲处于最外层的第四层端线头，将第四层端线头插入第四扭线模440的扭线穿线槽内，在扭曲第四层端线头时，通过已扭曲的第三层端线头对第四层端线头进行限位。至此，从内到位完成了定子8四层端线头的扭线，达到扭线目的。