一种电机铁芯卷绕设备

技术领域

本发明涉及铁芯制造技术领域，具体为一种电机铁芯卷绕设备。

背景技术

电机铁芯是各类电机、发电机的重要部件，是电机成本的主要构成部分，因为电机在工业生产中的占比极高，所以，铁芯的生产只要稍微提高材料利用率和成品率，即可带来显著的经济效益。

传统铁芯加工中，都是在板材上冲压出铁芯片的形状，然后累叠在一起焊接，这种方式材料利用率很低，大量的材料作为边角料被浪费；

现有技术中，越来越多的采用卷叠工艺制造铁芯，原料是已经在其上冲压了嵌线槽的钢带卷，电机根据规格和种类、形式的不同，铁芯截面形状不一，所以，预先冲压的钢卷不通用，而且，现有技术中直接冷弯曲，弯曲应力积累在铁芯内，其趋势是向外张开，尽管后续会通过精修、去应力等工序消除尺寸偏离，但是，较大的弯曲应力直接影响卷绕过程，造成较大的尺寸偏差，卷绕过程的良品率较难保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机铁芯卷绕设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种电机铁芯卷绕设备，将钢带绕制为铁芯，卷绕设备包括硅钢卷筒、导轮、冲压组件、绕制组件，硅钢卷筒上安置成卷的钢带，钢带一端牵拉而出绕过导轮且穿过冲压组件后到达绕制组件，绕制组件将钢带卷绕为薄片螺旋状的铁芯，导轮起导向支撑作用，冲压组件在钢带上冲压出嵌线槽。钢带由原始的一卷直接被本卷绕设备加工为圆柱状的铁芯，一体制造，简单快捷。

进一步的，绕制组件包括绕筒、驱动销轮、托盘、挤压斜面，绕筒竖直布置且在底部带有旋转驱动，绕筒外圆柱面绕上铁芯，驱动销轮可拆安装在绕筒上端，驱动销轮带有可向下延伸的插销，驱动销轮向下插入铁芯嵌线槽内，驱动销轮推动铁芯随绕筒旋转，铁芯的底部承载于托盘上，托盘可被下压，挤压斜面位于钢带卷入铁芯的位置，挤压斜面将钢带向下挤压一个钢带厚度的距离。本结构为绕制的具体结构，钢带卷入铁芯的同时铁芯需要进行轴向移动以便退让出一个厚度距离来方便卷入后续的钢带，通过挤压斜面将已经卷制成柱的铁芯下压，卷制的过程就是铁芯轴向移动的过程，无需附加的铁芯轴向移动驱动，托盘被下压，下压到一个完整铁芯长度的距离后，让设备停机，剪断钢带，做好收边和端面压平工序就可以获得一个铁芯半成品了，再往后只需要在嵌线槽内绕入线圈即可。

进一步的，托盘包括第一盘、滚珠、第二盘和上顶弹簧，上顶弹簧下端抵在一个基础上、上端安装第二盘，第一盘设置在第二盘上方，第一盘与第二盘之间垫入滚珠，第一盘承托起铁芯。铁芯的下端面需要旋转下移，所以，直接与弹簧接触则弹簧发生扭转或者弹簧与铁芯下端面产生摩擦，所以，通过中间传递的方式，在铁芯与弹簧之间垫入滚珠，滚珠上下两侧的第一盘与第二盘作为滚珠承载物，类似一个推力轴承的形式。

进一步的，驱动销轮包括轮盘和销杆，绕制组件还包括凸轮块，轮盘与绕筒上端连接，轮盘外缘位置设置圆周均布的通孔，通孔内竖直插有销杆，销杆上端带有平帽，销杆上端平帽和轮盘上表面之间设有弹簧，销杆被弹簧向上推挤，凸轮块固定于轮盘正上方，凸轮块下表面设有凸轮环面，凸轮环面以绕筒轴线为轴线，凸轮环面在钢带卷入铁芯的正上方位置处处于高位，凸轮环面带有下凸部分，凸轮环面下凸部分将销杆向下推动。销杆在受到上方凸轮环面下凸部分的推挤时向下移动，插入铁芯的嵌线槽内，可以作为铁芯和绕筒之间的传动连接，推动铁芯的转动，轮盘和铁芯具有相同转速，所以，嵌线槽的位于与销杆的圆周位置是一一对应的，销杆只要下移一定距离，即可插入到嵌线槽内，凸轮固定不动，其下表面的凸轮环面的下凸位置依钢带卷入位置而定，只要较远即可，保证二至三根的销杆插入嵌线槽就可满足传动，不会出现铁芯与绕筒之间的圆周滑移。

进一步的，卷绕设备还包括加热组件，加热组件对待卷入铁芯位置的的钢带进行加热。加热后的钢带在弯曲时应力减小，可以减轻弯曲所需要的力，相比于直接冷弯曲造成的冷弯应力，热弯冷却后积累下来的只是温度应力而几乎没有多少弯曲应力。

进一步的，加热组件加热钢带的嵌线槽一侧。在加热组件只加热嵌线槽的一侧，从而让钢带由内往外是温度递减的，由此可以使得钢带卷为铁芯成为圆环时之后的冷却过程，内圈的冷却量大于外圈的冷却量，从而内圈在微观上收缩更多，高温下内应力的释放速度大于低温下的释放速度，所以，在分环的温度条件下进行弯曲卷入，内应力可以较快的均匀分布到整个金属中，少量的尚未释放的应力则积累下来，弯曲应力造成的变形趋势是圆弧外张，内外环温差造成的收缩量不同而造成的变形趋势是圆弧内缩，这两个应力方向相互抵消或抵消大部分，从而冷却完毕后，铁芯的内应力大大降低，内应力降低，则尺寸稳定，性能可靠。

进一步的，加热组件包括磁场块和直流模组，磁场块成对设置，分别分布在钢带厚度方向的两侧，直流模组在两个嵌线槽齿牙之间加载直流电，以左手法则确定方向：直流模组在两个嵌线槽齿牙之间的直流电方向为四指方向，磁场块N极往S极的磁感线穿过手掌面，手的拇指则指向钢带嵌线槽。本结构通过电加热的方式对钢带进行加热，如果只在钢带上找两个接触点加载上电压，则电阻加热的方式是均匀的，而本申请利用了霍尔效应，通过磁场改变了电流的传导位置，使其只从电流传导面上的一侧的流动，电流沿着嵌线槽所在一侧的边边进行传导，传导路径即是电阻生热的位置，加热组件只加热嵌线槽一侧，电阻生热在微观上是电子流动过程中与周围的原子核摩擦的结果，电子的定向流动速度，而金属内部热传导是由于原子之间的热运动传递造成的，所以，电子定向流动造成的发热速度大于的热传导速度，因而可以在钢带上造成的温差。

作为优化，直流模组通过滚刷与钢带嵌线槽凸起进行接触，滚刷在阴阳极位置处各有两个，从钢带厚度方向两侧抵紧钢带。滚刷作为直流模组的阴阳极与钢带发生接触，既要保证接触充分，也要保证钢带移动顺畅。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过冲压组件时被冲压出依次排列的嵌线槽，然后经过加热组件时，可以对于钢带嵌线槽一侧的局部位置进行加热，在高温下减轻即将到来的弯曲应力，弯曲作用下钢带的局部圆弧应力朝外，而冷却过程中，内圈降温更多则使得冷却应力朝内，大大抵消内应力，卷制尺寸精确，卷绕过程连续自动进行，生产快速，而且造成的边角料只有从钢带上冲压下来的嵌线槽部分的金属，原料利用率高；利用霍尔效应，让电流不是均匀沿钢带长度方向传导而是偏移向一侧进行传导，电阻热的产生也就集中到了一侧，可以以大大快于金属热传导的速度在钢带上建立温差。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的作业流程示意图；

图2是本发明绕制组件的结构示意图；

图3是本发明绕制组件上部的立体结构示意图；

图4是本发明驱动销轮和凸轮块的原理结构示意图；

图5为本发明作用下的钢带局部圆弧的温度、应力分析图；

图6为本发明加热组件的局部加热原理图。

图中：1-硅钢卷筒、2-导轮、3-冲压组件、4-加热组件、41-磁场块、42-直流模组、421-滚刷、5-绕制组件、51-绕筒、52-驱动销轮、521-轮盘、522-销杆、53-托盘、531-第一盘、532-滚珠、533-第二盘、534-上顶弹簧、54-挤压斜面、6-凸轮块、61-凸轮环面、91-钢带、92-铁芯。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供技术方案：

如图1所示，一种电机铁芯卷绕设备，将钢带91绕制为铁芯92，卷绕设备包括硅钢卷筒1、导轮2、冲压组件3、绕制组件5，硅钢卷筒1上安置成卷的钢带91，钢带91一端牵拉而出绕过导轮2且穿过冲压组件3后到达绕制组件5，绕制组件5将钢带91卷绕为薄片螺旋状的铁芯92，导轮2起导向支撑作用，冲压组件3在钢带91上冲压出嵌线槽。钢带由原始的一卷直接被本卷绕设备加工为圆柱状的铁芯，一体制造，简单快捷。

如图2～4所示，绕制组件5包括绕筒51、驱动销轮52、托盘53、挤压斜面54，绕筒51竖直布置且在底部带有旋转驱动，绕筒51外圆柱面绕上铁芯，驱动销轮52可拆安装在绕筒51上端，驱动销轮52带有可向下延伸的插销，驱动销轮52向下插入铁芯92嵌线槽内，驱动销轮52推动铁芯92随绕筒51旋转，铁芯92的底部承载于托盘53上，托盘53可被下压，挤压斜面54位于钢带91卷入铁芯92的位置，挤压斜面54将钢带91向下挤压一个钢带91厚度的距离。本结构为绕制的具体结构，钢带91卷入铁芯92的同时铁芯92需要进行轴向移动以便退让出一个厚度距离来方便卷入后续的钢带91，通过挤压斜面54将已经卷制成柱的铁芯92下压，卷制的过程就是铁芯92轴向移动的过程，无需附加的铁芯92轴向移动驱动，托盘53被下压，下压到一个完整铁芯长度的距离后，让设备停机，剪断钢带91，做好收边和端面压平工序就可以获得一个铁芯半成品了，再往后只需要在嵌线槽内绕入线圈即可。

如图2所示，托盘53包括第一盘531、滚珠532、第二盘533和上顶弹簧534，上顶弹簧534下端抵在一个基础上、上端安装第二盘533，第一盘531设置在第二盘533上方，第一盘531与第二盘533之间垫入滚珠532，第一盘531承托起铁芯92。铁芯92的下端面需要旋转下移，所以，直接与弹簧接触则弹簧发生扭转或者弹簧与铁芯92下端面产生摩擦，所以，通过中间传递的方式，在铁芯92与弹簧之间垫入滚珠532，滚珠532上下两侧的第一盘531与第二盘533作为滚珠532承载物，类似一个推力轴承的形式。

驱动销轮52包括轮盘521和销杆522，绕制组件5还包括凸轮块6，轮盘521与绕筒51上端连接，轮盘521外缘位置设置圆周均布的通孔，通孔内竖直插有销杆522，销杆522上端带有平帽，销杆522上端平帽和轮盘521上表面之间设有弹簧，销杆522被弹簧向上推挤，凸轮块6固定于轮盘521正上方，凸轮块6下表面设有凸轮环面61，凸轮环面61以绕筒51轴线为轴线，凸轮环面61在钢带91卷入铁芯92的正上方位置处处于高位，凸轮环面61带有下凸部分，凸轮环面61下凸部分将销杆522向下推动。销杆522在受到上方凸轮环面61下凸部分的推挤时向下移动，插入铁芯92的嵌线槽内，可以作为铁芯92和绕筒51之间的传动连接，推动铁芯92的转动，轮盘521和铁芯92具有相同转速，所以，嵌线槽的位于与销杆522的圆周位置是一一对应的，销杆522只要下移一定距离，即可插入到嵌线槽内，凸轮6固定不动，其下表面的凸轮环面61的下凸位置依钢带91卷入位置而定，只要较远即可，保证二至三根的销杆522插入嵌线槽就可满足传动，不会出现铁芯92与绕筒51之间的圆周滑移。

如图1所示，卷绕设备还包括加热组件4，加热组件4对待卷入铁芯92位置的的钢带91进行加热。加热后的钢带91在弯曲时应力减小，可以减轻弯曲所需要的力，相比于直接冷弯曲造成的冷弯应力，热弯冷却后积累下来的只是温度应力而几乎没有多少弯曲应力。

加热组件4加热钢带91的嵌线槽一侧。如图5所示，在加热组件4只加热嵌线槽的一侧，从而让钢带91由内往外是温度递减的，T1>T2>T3，由此可以使得钢带91卷为铁芯92成为圆环时之后的冷却过程，内圈的冷却量大于外圈的冷却量，从而内圈在微观上收缩更多，高温下内应力的释放速度大于低温下的释放速度，所以，在分环的温度条件下进行弯曲卷入，内应力可以较快的均匀分布到整个金属中，少量的尚未释放的应力则积累下来，弯曲应力造成的变形趋势是圆弧外张，内外环温差造成的收缩量不同而造成的变形趋势是圆弧内缩，这两个应力方向相互抵消或抵消大部分，从而冷却完毕后，铁芯92的内应力大大降低，内应力降低，则尺寸稳定，性能可靠。

如图6所示，加热组件4包括磁场块41和直流模组42，磁场块41成对设置，分别分布在钢带91厚度方向的两侧，直流模组42在两个嵌线槽齿牙之间加载直流电，以左手法则确定方向：直流模组42在两个嵌线槽齿牙之间的直流电方向为四指方向，磁场块41N极往S极的磁感线穿过手掌面，手的拇指则指向钢带91嵌线槽。本结构通过电加热的方式对钢带进行加热，如果只在钢带上找两个接触点加载上电压，则电阻加热的方式是均匀的，而本申请利用了霍尔效应，通过磁场改变了电流的传导位置，使其只从电流传导面上的一侧的流动，具体的参见图6，磁感线由上往下，则水平前进的电流会偏移向左侧，电流沿着嵌线槽所在一侧的边边进行传导，传导路径即是电阻生热的位置，加热组件4只加热嵌线槽一侧，电阻生热在微观上是电子流动过程中与周围的原子核摩擦的结果，电子的定向流动速度，而金属内部热传导是由于原子之间的热运动传递造成的，所以，电子定向流动造成的发热速度大于的热传导速度，因而可以在钢带91上造成的温差。

直流模组42通过滚刷421与钢带91嵌线槽凸起进行接触，滚刷421在阴阳极位置处各有两个，从钢带91厚度方向两侧抵紧钢带91。滚刷421作为直流模组42的阴阳极与钢带91发生接触，既要保证接触充分，也要保证钢带91移动顺畅。

本发明的工作原理：钢带91从硅钢卷筒1上出来，通过冲压组件3时被冲压出依次排列的嵌线槽，然后经过加热组件4时，可以对于钢带91嵌线槽一侧的局部位置进行加热，在高温下减轻即将到来的弯曲应力，弯曲作用下钢带91的局部圆弧应力朝外，而冷却过程中，内圈降温更多则使得冷却应力朝内，大大抵消内应力，卷制尺寸精确，而后，压板斜面54压动钢带91使其下移一个距离，新进入的钢带91配合压板斜面54不断下压已经成型的铁芯92，托盘53承托铁芯92。

需要说明的是，在本文中，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。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。