汽车交流发电机及其嵌线系统和嵌线方法
【专利摘要】本发明向本领域提供一种汽车用交流发电机，包括定子绕组组件、转子组件、固定外壳、旋转变压器和接线盒组件，定子绕组组件包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯由分立式铁芯片组成，铁芯片一侧设置圆形凸出部，另一侧设置圆形凹陷部，从而形成搭扣结构，相邻铁芯片之间通过该搭扣结构组合形成圆环形定子铁芯。本发明还提供用于该汽车交流发电机的嵌线系统和嵌线方法。本发明克服了现有技术缺陷，既减少材料损耗，降低制造成本，还提高生产效率，方便嵌线操作，提高绕组可靠性。
【专利说明】汽车交流发电机及其嵌线系统和嵌线方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种汽车交流发电机，以及用于对发电机定子绕组进行嵌线操作的嵌 线系统和嵌线方法。
【背景技术】
[0002] 现有的汽车交流发电机通常采用整体式定子铁芯片。由于采用整圆冲压成型，所 用的原料必须大于冲片面积，例如Φ267*0. 35的冲片和内圈Φ 199*0. 35的空圈，面积约 为99500平方毫米，就需要300*0. 35的冲片原料，因此外圈的边料都是浪费了，而且内圈 Φ 199*0. 35的空圈也将浪费。另一方面，这种整体式定子结构由于受操作工艺上的限制，难 以实现大批量生产。一般来说，为实现自动化操作，购买一个小型电机自动嵌线系统的价格 在1000万人民币以上，对很多公司来说难以承受，故只能手工嵌线。对于手工嵌线操作，一 个员工嵌一个较为简单的定子绕组，班产量只有3台，可见效率极低，投入费用较高，而且 人工嵌线的稳定性较差，常有匝间不良的情况。
[0003] 为了克服整体式定子铁芯嵌线效率低的问题，已经有人发明了分块式定子冲片， 这样可以比较简便地对定子铁芯进行嵌线操作。在嵌线完成之后，用圆形工装进行拼凑，然 后再用烧焊的方式对各个定子冲片进行固定连接，从而形成一个完整的定子铁芯。
[0004] 因此，现有技术亟需克服上述缺陷，希望发明出一种新的汽车交流发电机及其嵌 线系统和嵌线方法，既能减少材料损耗，降低制造成本，还能提高生产效率，方便嵌线操作， 提高绕组可靠性。
【发明内容】
[0005] 为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种汽车用交流发电机，包括定 子绕组组件、转子组件、固定外壳、旋转变压器和接线盒组件，定子绕组组件包括定子铁芯 和定子绕组，定子铁芯由分块式铁芯片组成，其特征在于，铁芯片一侧设置直径4毫米圆形 凸出部，另一侧设置直径4毫米圆形凹陷部，从而形成搭扣结构，相邻铁芯片之间通过该搭 扣结构组合形成圆环形定子铁芯。本发明的分块式冲片由于圆形凸出部配合圆形凹陷部的 独特结构设计，节省了烧焊环节，嵌线完成后直接经行搭扣成型。
[0006] 本发明还提供了一种汽车用交流发电机嵌线系统，包括绕线电机、变频器、机械式 漆包线校直器、自动排线器、张力器、气缸和绕线夹具，一对扇形结构的绕线夹具分别安装 在气缸顶端和绕线电机轴顶端，汽车用交流发电机的分块式定子铁芯片设置在扇形结构的 夹具之间，气缸从两侧夹紧分块式铁芯片，漆包线在绕制前由校直器进行校直，通过自动排 线器与绕线电机实现同步自动排线，张力器保证绕线时的拉力恒定以避免拉力波动造成的 绕线缺陷，绕线电机牵引漆包线将其绕制在分块式铁芯片上，变频器连接到绕线电机用于 调整绕线电机的转速并通过计数器显示电机旋转数。
[0007] 本发明还提供了一种汽车用交流发电机嵌线方法，包括以下步骤：通过铁芯冲片 原材料下料、冲压自动叠片铁芯、组合铁芯与线圈骨架，制备发电机定子铁芯绕线组件；将 制备好的绕线组件装入绕线夹具，其中两个扇形结构的铁块组成绕线夹具，该绕线夹具安 装在气缸顶端和绕线电机轴顶端；按下气缸动作按钮，气缸夹紧绕线组件；将漆包线装入 机械式漆包线校直器，然后穿过自动排线系统的导线板上的穿线孔，再将漆包线固定到绕 线夹具上；调整好张力器的压力后启动绕线电机；由变频器控制绕线电机的转速，由计数 器显示电机旋转的转数，执行同步自动排线；在一个定子单元绕制完成之后，重复操作完成 下一个定子单元，直到所有定子单元完成绕线；将这些定子单元相互搭扣联接，并将定子绕 组按设计联接；对定子绕组进行整形；执行定子性能和尺寸检查；对定子总成浸漆；执行定 子整体检查，完成嵌线过程。
[0008] 本发明将漆包线校直器与张力器有机的结合到一起，在5轮机械式漆包线校直器 的入料端设置一压力式送料轮，该送料轮转动时推动漆包线向前运动，通过调整该送料轮 对漆包线的压力实现漆包线对绕线夹具的拉力基本保持恒定。
[0009] 本发明冲破原整体式铁芯嵌线缓慢的瓶颈，来满足批量生产的需求。原整体式冲 片由于面积比较大，冲压模具也会因此变大，对冲床的吨位要求也会相应增高，更加难以实 现高速冲的自动扣压。本发明将以往的整体式冲片转换为搭扣分块式冲片的汽车交流发电 机,把原整体式环形冲片分割成每个槽一小块，这样由一大块的形式转变为一小块,避免了 整体加工困难的情况，更改成小块流入流水线，极其方便实现机械化嵌线，本发明将分块式 铁芯配合一套由绕线电机、变频器、机械式漆包线校直器、自动排线器、张力器、气缸和绕线 夹具组成的嵌线系统，从而低成本、高可靠性地实现分块式铁芯发电机定子的机械化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为本发明的分块式定子铁芯冲片放大截面图。
[0011] 图2是本发明组装成型的定子铁芯截面图。
[0012] 图3是本发明的汽车交流发电机局部示意图。
[0013] 图4是本发明的汽车交流发电机整体示意图。
[0014] 图5为本发明分块式定子嵌线流程图。
[0015] 图6为本发明分块式定子嵌线装置功能图。
[0016] 图7为本发明漆包线校直器与张力器示意图。
[0017] 图8为本发明分块式定子嵌线装置机械联结布置图。
【具体实施方式】
[0018] 下面参照图1至8来详细说明本发明的要义。
[0019] 首先参照图4,本发明的汽车用交流发电机包括定子绕组组件41、转子组件42、固 定外壳43、旋转变压器44和接线盒组件45。定子绕组组件包括定子铁芯和定子绕组，定子 铁芯由分块式铁芯片组成。在具备分块式冲片优点的基础上，设计出搭扣型分块式冲片，更 加节省了焊接工艺，直接搭扣就能组合成定子组件，大大加快了生产效率。具体参考图1的 放大图，铁芯片左侧设置直径为4毫米圆形凸出部，右侧设置直径为4毫米圆形凹陷部，从 而形成搭扣结构，相邻铁芯片之间通过该搭扣结构组合形成圆环形定子铁芯。图3示出安 装好的定子铁芯整体设置到发电机内部。
[0020] 本发明的一个优点体现在冲床冲压这一环节，原整体式冲片的体积是现分块式的 几十倍，而且是环状，因此在冲的过程中产生了大量的废料，然而分块式冲片由于体积小， 容易排布，减少了废料的产生，而且分块式结构由于面积小，能够容易实现冲压一体，叠压 至要求高度。
[0021] 本发明尤其是还具有嵌线操作简捷的优点，其高效率更加超越了原来整体式冲 片。原整体式冲片首先要进行叠片，需要将0. 35厚的冲片叠压至生产所需高度，然后对环 形定子铁心进行嵌线，手工进行每槽绕线，因此生产效率极低，而且手工嵌线的一致性较 差，当需要生产较多电机时，需要培训安排大量工作人员。然而分块式冲片已经在冲床冲压 这一环节中实现了扣压，因此就没有叠片这一步，直接进入嵌线过程，生产效率大幅提高。
[0022] 本发明的嵌线系统由一个绕线电机、一个变频器、一组机械式漆包线校直器、一套 自动排线系统、一套张力器、一个气缸和一对扇形结构的绕线夹具组成。分块式铁芯定子嵌 线操作流程见图5。首先，需要制备绕线组件，具体需要经过铁芯冲片原材料下料、自动叠 片铁芯冲压、铁芯与线圈骨架组合三个步骤，然后将制备好的绕线组件装入绕线夹具，其中 两个扇形结构的铁块组成绕线夹具（扇形圆弧符合分块式冲片结构）安装在气缸顶端和绕 线电机轴顶端，按气缸动作按钮，气缸夹紧分块式铁芯组件。将漆包线装入机械式漆包线校 直器，然后穿过自动排线系统的导线板上的穿线孔，再将漆包线固定到绕线夹具上，调整好 张力器的压力后启动绕线电机。变频器控制绕线电机的转速，计数器显示电机旋转的转数 (即绕线的匝数），从而实现排线装置同步自动排线的操作步骤。在一个定子单元绕制完成 之后，重复操作完成下一个定子单元，直到所有定子单元完成绕线。将这些定子单元相互搭 扣联接，并将定子绕组按设计联接，再对定子绕组进行整形、执行定子性能和尺寸检查、对 定子总成浸漆，最好执行一遍定子检查，即可完成制造过程。整个过程单独一个分块式铁芯 组件绕线时间不到1分钟，即一个由18个定子铁芯片组成的汽车交流发电机所需嵌线时间 仅在20分钟以内，而且机械化生产能较好保持产品性能的一致性。
[0023] 本发明的绕线电机作为此嵌线装置的主要动力来源，其一路动力输出经过计数 器连接绕线夹具，与夹紧气缸一起完成分块式定子嵌线的绕线动作，另一路动力输出通过 减速轮系统连接到自动排线装置底座，漆包线校直器和自动排线装置安装在同一运动底座 上，让漆包线校直器与自动排线装置一同运动，能大幅减小分块式定子嵌线装置的体积，漆 包线校直器的送料轮由一独立的小电动机驱动，保证了漆包线对绕线夹具的张力便于调 整。分块式铁芯定子嵌线装置的功能及运动关系见图6,分块式定子嵌线装置机械联结布置 见图8。
[0024] 图7为机械式漆包线校直器与张力器的结构示意图。本发明将漆包线校直器与张 力器有机的结合到一起，由漆包线校直器底座72、送料轮压力调整螺钉71、送料轮压力调 整块73、压缩弹簧74、送料轮75、五只漆包线校直轮76组成，在5轮机械式漆包线校直器的 入料端设置一压力式送料轮，该送料轮由独立的小电动机驱动其转动时推动漆包线77向 前运动，由于漆包线校直器对漆包线的前行形成阻滞，此时漆包线对绕线夹具的拉力为漆 包线校直器的阻力减去送料轮的送料力，而送料力的大小决定于送料轮施加给漆包线的压 力和二者之间的摩擦系数，故通过调整该送料轮对漆包线的压力可实现漆包线对绕线夹具 的拉力基本保持恒定。
【权利要求】
1. 一种汽车用交流发电机，包括定子绕组组件、转子组件、固定外壳、旋转变压器和接 线盒组件，定子绕组组件包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯由分块式铁芯片组成，其特征 在于，铁芯片一侧设置直径4毫米圆形凸出部，另一侧设置直径4毫米圆形凹陷部，从而形 成搭扣结构，相邻铁芯片之间通过该搭扣结构组合形成圆环形定子铁芯。
2. -种汽车用交流发电机嵌线系统，包括绕线电机、变频器、机械式漆包线校直器、自 动排线器、张力器、气缸和绕线夹具，一对扇形结构的绕线夹具分别安装在气缸顶端和绕线 电机轴顶端，汽车用交流发电机的分块式定子铁芯片设置在扇形结构的夹具之间，气缸从 两侧夹紧分块式铁芯片，漆包线在绕制前由校直器进行校直，通过自动排线器与绕线电机 实现同步自动排线，张力器保证绕线时的拉力恒定以避免拉力波动造成的绕线缺陷，绕线 电机牵引漆包线将其绕制在分块式铁芯片上，变频器连接到绕线电机用于调整绕线电机的 转速并通过计数器显示电机旋转数。
3. -种汽车用交流发电机嵌线方法，包括以下步骤：通过铁芯冲片原材料下料、冲压 自动叠片铁芯、组合铁芯与线圈骨架，制备发电机定子铁芯绕线组件；将制备好的绕线组件 装入绕线夹具，其中两个扇形结构的铁块组成绕线夹具，该绕线夹具安装在气缸顶端和绕 线电机轴顶端；按下气缸动作按钮，气缸夹紧绕线组件；将漆包线装入机械式漆包线校直 器，然后穿过自动排线系统的导线板上的穿线孔，再将漆包线固定到绕线夹具上；调整好张 力器的压力后启动绕线电机；由变频器控制绕线电机的转速，由计数器显示电机旋转的转 数，执行同步自动排线；在一个定子单元绕制完成之后，重复操作完成下一个定子单元，直 到所有定子单元完成绕线；将这些定子单元相互搭扣联接，并将定子绕组按设计联接；对 定子绕组进行整形；执行定子性能和尺寸检查；对定子总成浸漆；执行定子整体检查，完成 嵌线过程。
【文档编号】H02K1/12GK104104162SQ201410369637
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】谢百年 申请人:浙江达可尔汽车电子科技有限公司