一种柔性化无刷电机自动绕线工装
阅读说明：本技术 一种柔性化无刷电机自动绕线工装 (Automatic winding tool for flexible brushless motor ) 是由 易科胜 任武 赵剑平 王磊 赵云飞 岳红云 韩冬 李冬艳 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种柔性化无刷电机自动绕线工装,包括柔性环(9)和固定基座(2),柔性环的内圈与无刷电机铁芯的外圈配合,将无刷电机铁芯固定至所述固定基座的内腔中,固定基座固定至绕线机接口部分旋转轴上。本发明中工装,针对不同结构类型及大小尺寸的无刷电机铁芯,只需设计与无刷电机铁芯大小匹配的柔性环,将无刷电机铁芯及柔性环直接安装于固定基座,无需重新设计加工整套工装,无需反复拆卸固定基座,无需重新调试工装的定位精度,方便快捷地完成工装及铁芯的更换,快速适应不同结构类型铁芯的自动绕线,达到了无刷电机单层及多层漆包线均匀密排的效果,相比人工手动绕线效率至少提升10倍,大幅提升了无刷电机的绕线效率。(The invention provides a flexible automatic winding tool for a brushless motor, which comprises a flexible ring (9) and a fixed base (2), wherein the inner ring of the flexible ring is matched with the outer ring of a brushless motor iron core, the brushless motor iron core is fixed in the inner cavity of the fixed base, and the fixed base is fixed on a rotating shaft of an interface part of a winding machine. According to the tool, aiming at brushless motor cores of different structural types and sizes, only the flexible ring matched with the brushless motor core in size needs to be designed, the brushless motor core and the flexible ring are directly installed on the fixed base, the whole tool does not need to be redesigned and processed, the fixed base does not need to be repeatedly disassembled, the positioning precision of the tool does not need to be debugged, the tool and the core can be conveniently and quickly replaced, the automatic winding of the cores of different structural types can be quickly adapted, the effect of uniform and dense arrangement of single-layer and multi-layer enameled wires of the brushless motor is achieved, compared with manual winding, the winding efficiency is at least improved by 10 times, and the winding efficiency of the brushless motor is greatly improved.)
技术领域
本发明属于电磁元件自动绕线装配技术领域，特别涉及一种柔性化无刷电机自动绕线工装，适用于不同大小尺寸的无刷电机铁芯的自动绕线。
背景技术
无刷电机是一类提供力或力矩的执行元件，传统直槽铁芯类无刷电机采用人工手工的绕线方式在无刷电机铁芯(图1)上绕制漆包线，其存在线包匝数易错、线包松散、生产效率低、精度不合格等问题，且严重依赖工人的技能水平。
随着对产品质量一致性、生产合格率及生产效率的高追求，出现了各种类型特点的自动绕线设备，自动绕线设备是专门用于产品绕线生产的设备。根据绕线方式的不同，可将其分为3类：平行线圈绕线机、飞叉绕线机、穿线绕线机。平行线圈绕线机由主轴旋转配合移动机构使漆包线以螺旋线方式排列在骨架或绕线工装外圆上，通常用于变压器、空芯线圈。飞叉绕线机以侧边主轴带动飞叉旋转使漆包线绕制在骨架或绕线工装外槽上，通常用于电机转子和十字仪表线圈。穿线绕线机由主轴牵引导针直线移动配合旋转机构使漆包线绕制在骨架或绕线工装的内环槽上，通常用于电机定子和特殊结构铁芯的产品。
一般通用类型的绕线机只提供接口，其运动模式固定不变，要实现无刷电机的自动绕线，必须设计相应的自动绕线工装。若设计不佳，则容易导致绕线动作难以实现、运动干涉、操作不便、绕线精度难以保证等问题。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种适用于不同大小尺寸的无刷电机的柔性化自动绕线工装，实现了直槽铁芯类无刷电机的自动绕线技术，大幅提升了无刷电机的绕线效率。
本发明提供的技术方案如下：
一种柔性化无刷电机自动绕线工装，包括柔性环和固定基座，所述柔性环的内圈与无刷电机铁芯的外圈配合，将无刷电机铁芯固定至所述固定基座的内腔中，固定后的无刷电机铁芯的上端面靠近固定基座的上端面，或与固定基座的上端面齐平；
所述固定基座为中空筒体结构，根据绕线机接口部分旋转轴的高度及直径大小，下部腔体加工成与旋转轴直径大小匹配的阶梯孔，阶梯孔的孔肩压紧旋转轴的上部，以实现固定基座的轴向定位，固定基座的侧壁上穿设有螺纹紧固件I，螺纹紧固件I具有平整端部，旋转轴具有局部平面，利用螺纹紧固件I的平整端部旋进压紧旋转轴上的局部平面，实施固定基座的周向定位；
根据无刷电机极靴的个数、线圈的走线排布方式以及线圈之间的跨线距离，无刷电机铁芯外圆周方向均匀布置多个跨线针，用于线圈与线圈之间漆包线的跨线，所述跨线针的外围均匀布置多个缠脚针，用于线圈开始绕制时以及绕制完成后漆包线端头的缠绕。
在一种优选的实施方式中，所述缠脚针的个数与极靴的个数相同，或极靴个数的1/2；
所述跨线针的个数为单倍或双倍极靴的个数。
在一种优选的实施方式中，所述柔性环的周向侧壁上至少开设有一处通孔，固定基座的周向侧壁上至少开设有一处相对应的螺纹孔，螺纹紧固件III穿过固定基座(2)上的螺纹孔和柔性环上的通孔，顶紧无刷电机铁芯。
在一种优选的实施方式中，所述固定基座的上部腔体加工成与柔性环直径大小匹配的阶梯孔，阶梯孔的孔肩支撑柔性环的下部，以实现柔性环及无刷电机铁芯的轴向定位。
在一种优选的实施方式中，所述固定基座上配套安装有定位块，用于定位无刷电机铁芯安装后的初始圆周方向的角度，所述定位块头部的T型台的宽度与无刷电机铁芯的直槽匹配；所述定位块通过两个定位销定位于固定基座上。
在一种优选的实施方式中，所述定位块头部的T型台与无刷电机铁芯的直槽为间隙配合；所述的两个定位销与定位块为过盈配合。
在一种优选的实施方式中，所述定位销的个数为两个，两个定位销的中心线经过无刷电机铁芯的中心点。
在一种优选的实施方式中，所述固定基座的下端为直径缩小的小柱段结构，所述小柱段结构轴向开设有竖直缺口槽，与上部大柱段的连接位置处开设有水平半圆槽，使竖直缺口槽两端形成两自由段结构，螺纹紧固件II与两自由段内相对的螺纹孔配合，通过锁紧固定基座以抱紧旋转轴。
在一种优选的实施方式中，所述固定基座的侧壁上开设有至少一条弹簧压槽，各弹簧压槽上配套安装有弹压组件，所述弹压组件包括弹簧定位销、压缩弹簧和活动压板，弹簧定位销安装于弹簧压槽下端，并形成过盈配合；压缩弹簧套在弹簧定位销上，并能够在弹簧定位销上自由伸缩；压缩弹簧的另一侧安装有活动压板，活动压板的上端加工有与压缩弹簧同侧的夹头，夹头压在无刷电机铁芯的环面上，活动压板通过穿设固定基座的长轴固定销安装于固定基座上，并能够绕长轴固定销自由旋转，在压缩弹簧的作用下使得其上部的夹头压紧无刷电机铁芯。
在一种优选的实施方式中，所述固定基座的侧壁上开设有至少一个减重孔。
根据本发明提供的一种柔性化无刷电机自动绕线工装，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的一种柔性化无刷电机自动绕线工装，根据不同无刷电机铁芯的大小，无需重新设计加工整套工装，只需设计与铁芯大小匹配的柔性环，将铁芯及柔性环直接安装于固定基座，无需反复拆卸固定基座，方便快捷地完成工装及铁芯的更换，快速适应不同铁芯的自动绕线。
(2)本发明提供的一种柔性化无刷电机自动绕线工装，无刷电机铁芯外圆周方向均匀设置缠脚针及跨线针，有利于线圈与线圈之间跨线的排布，防止跨线出现杂乱、缠入线圈等现象。
(3)本发明提供的一种柔性化无刷电机自动绕线工装，通过工装本身相应部位的定位设计，保证了无刷电机铁芯在固定基座上定位的精确度，固定基座在旋转轴上定位的精确度且安装可靠，无需人工反复调整精度，直接安装即可使用，降低了人工安装调整工装的难度。
(4)本发明提供的一种柔性化无刷电机自动绕线工装，通过设计弹压组件，进一步对无刷电机铁芯进行轴向限位，在装入及取出无刷电机铁芯时只需手动按压活动压板的下端，使活动压板上部的夹头往外松开，再松开盘头螺钉，即可方便快捷地完成工装及铁芯的更换。
附图说明
图1是直槽铁芯类无刷电机的无刷电机铁芯的结构示意图。
图2是一种柔性化无刷电机自动绕线工装的爆炸图。
图3是无刷电机铁芯的安装定位示意图。
图4是一种柔性化无刷电机自动绕线工装的剖视图；
图5是一种柔性化无刷电机自动绕线工装的侧视图；
图6是图5中A-A向视图；
图7是图5中B-B向视图。
附图标号说明
1—旋转轴，2—固定基座，21—孔肩，22—竖直缺口槽，23—水平半圆槽，24—矩形通孔，3—弹簧定位销，4—压缩弹簧，5—活动压板，51—夹头，6—长轴固定销，7—缠脚针，8—跨线针，9—柔性环，91—过孔，10—无刷电机铁芯，101—极靴，102—直槽，11—定位块，111—T型台，12—定位销，13—螺纹紧固件III，14—螺纹紧固件I，141—平整端部，15—螺纹紧固件II。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
本发明提供了一种适用于不同大小尺寸的无刷电机的柔性化自动绕线工装，结合附图进行示例性阐述。
结合图2进行说明，针对不同大小的无刷电机铁芯10，设计大小相适应的柔性环9，柔性环的内圈与无刷电机铁芯的外圈配合，其配合间隙大小合适，既保证无刷电机铁芯10的定位精度，又便于无刷电机铁芯10从柔性环9中取出。根据柔性环9的外径及厚度尺寸大小，且考虑轴向定位方式，设计安装固定柔性环9的固定基座2，其配合间隙大小合适，既保证柔性环9的定位精度，又便于柔性环9的装夹。
结合图2进行说明，由于同一个无刷电机中不同线圈之间需要跨线以及漆包线端头需要缠脚，根据无刷电机极靴101的个数、线圈的走线排布方式以及线圈之间的跨线距离，在无刷电机铁芯10外圆周方向均匀布置单倍或双倍极靴个数的跨线针8，便于线圈与线圈之间漆包线的跨线，防止绕线过程中跨线缠入线圈中，并在跨线针8的外围均匀布置与极靴个数相同的缠脚针7或者1/2极靴个数的缠脚针7，便于线圈开始绕制时以及绕制完成后漆包线端头的缠绕。跨线针8和缠脚针7与固定基座2之间为间隙配合，便于根据实际跨线及缠脚需要拔插部分跨线针8和缠脚针7。
结合图3进行说明，为便于精确定位无刷电机铁芯10安装后的初始圆周方向角度，设计与铁芯直槽102宽度匹配的定位块11，其头部T型台111宽度与无刷电机铁芯10的直槽102宽度为间隙配合，其单边间隙为0.01～0.1mm，如0.05mm，既能定位无刷电机铁芯10装入柔性环9后圆周方向的角度，又便于定位块11从无刷电机铁芯10中取出。定位块11通过两个定位销12的形式固定于固定基座2的上端面上，定位销12与定位块11之间为过盈配合，两个定位销12的中心线经过无刷电机铁芯10的中心点以保证初始圆周方向的定位精度。柔性环9周向上开有至少一个通孔91，固定基座2的周向侧壁上开有至少一个相对应的螺纹孔，以便于螺纹紧固件III 13如盘头螺钉穿过固定基座2和柔性环9，进一步径向顶紧无刷电机铁芯10。螺纹紧固件III 13安装完毕后，无刷电机铁芯10的初始圆周方向角度定位确定，取下定位块11即可。
结合图2和图4进行说明，根据柔性环9的高度，为保证无刷电机铁芯10装入固定基座2中的轴向定位精度，将固定基座2的上部腔体加工成与柔性环9直径大小匹配的阶梯孔，阶梯孔的孔肩支撑柔性环9的下部，以实现柔性环9和无刷电机铁芯10的轴向定位。
结合图4～图7进行说明，根据绕线机接口部分旋转轴1的高度及直径大小，为保证固定基座2装入旋转轴1后的轴向及周向定位精度，在固定基座2底部中心位置设计与旋转轴1直径大小匹配的阶梯孔，其轴孔配合间隙为0.01～0.1mm，如0.05mm，并利用阶梯孔的孔肩21以实现固定基座2的轴向定位。在固定基座2与旋转轴1配合部分的合适位置处开有螺纹孔，旋转轴1具有局部平面，并将有螺纹紧固件I14如内六角螺钉的端面加工平整，利用其平整端部141实现固定基座2的周向定位。固定基座2的下端为直径缩小的小柱段结构，所述小柱段结构轴向开设有竖直缺口槽22，与上部大柱段的连接位置处开设有水平半圆槽23，使竖直缺口槽22两端形成两自由段结构，螺纹紧固件II 15如内六角螺钉II与两自由段内相对的螺纹孔配合，锁紧固定基座2以进一步抱紧旋转轴1。固定基座2的上部开有减重孔24如矩形通孔，既能减轻整个工装的重量，又便于从下方往上方取出无刷电机铁芯10及柔性环9。
结合图2、图4和图5进行说明，为便于轴向压紧无刷电机铁芯10，在固定基座2的下端安装弹簧定位销3，弹簧定位销3与固定基座2之间为过盈配合，弹簧定位销3上套入压缩弹簧4，压缩弹簧4可在弹簧定位销3上自由活动。在压缩弹簧4的另一侧安装活动压板5，活动压板5开有缺口以防止压缩弹簧4过量跑偏，活动压板5通过长轴固定销6安装于固定基座2，活动压板5可以绕长轴固定销6自由旋转，并在压缩弹簧4的作用下使得其上部的夹头51压紧无刷电机铁芯10，装入及取出无刷电机铁芯10时只需同时手动按压活动压板5的下端，活动压板5上部的夹头51将往外松开。整个工装分别含有两个弹簧定位销3、压缩弹簧4、活动压板5及长轴固定销6，且相对固定基座2处于面对面对称状态。当然，所述固定基座2的侧壁上开设有三条或大于三条弹簧压槽时，整个工装对应含有三个或大于三个弹簧定位销3、压缩弹簧4、活动压板5及长轴固定销6，在固定基座2上均匀设置，以保证可靠地轴向夹紧无刷电机铁芯10。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
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