電機(jī)快速下線裝置的建模

萬玉吉,張子博

(南陽(yáng)農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，南陽(yáng) 473000)

?

電機(jī)快速下線裝置的建模

萬玉吉,張子博

(南陽(yáng)農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，南陽(yáng) 473000)

該裝置在微型直流電機(jī)的帶動(dòng)下，通過特殊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)彎狀空心繞線針作類似于圓錐曲面的旋轉(zhuǎn)[1]，把漆包線快速繞到外定子電機(jī)鐵心槽中，實(shí)現(xiàn)了快速下線。撐線叉子防止了導(dǎo)線從槽中滑出，并且使線圈的端線變高，也有利于線圈端線的整形;可調(diào)支架把圓柱形傳動(dòng)變成了圓錐形傳動(dòng)，而且傳動(dòng)軸的角度可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)任意槽數(shù)的快速下線。該裝置體積小，重量輕，投資成本極低，可成為電機(jī)下線者的得力助手。

空心繞線針；撐線叉子；外定子電機(jī)

0 引 言

目前，廠家在給小型的外定子電機(jī)下線時(shí)，需要繞線與下線兩臺(tái)機(jī)器才能完成，這種下線方法效率低，且浪費(fèi)銅線。本文設(shè)計(jì)的外定子電機(jī)快速下線裝置，采用了空心繞線針直接往槽中繞線，一步到位，既節(jié)省銅線，又能使下線效率大大提高。

1 空心繞線針的繞線方案

1.1 空心繞線針的繞線實(shí)驗(yàn)

如圖1所示，由于小功率外定子電機(jī)鐵心內(nèi)徑較小，手臂或其它繞線裝置在內(nèi)徑中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到了很大的限制，為此，我們把外徑為1 mm(內(nèi)徑為0.6 mm)的空心不銹鋼管彎制成拐彎的形狀進(jìn)行繞線。

圖1 繞線實(shí)驗(yàn)

由于電機(jī)槽口的最小寬度為2 mm, 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，不銹鋼管完全能通過槽口繞線，為了研究方便，我們把這種具有兩個(gè)彎狀的不銹鋼管叫空心繞線針[2]。

為了防止導(dǎo)線在槽中滑出，并保證有足夠的端線整形，在定子的上、下各固定了一白色的橡皮墊，繞線效果明顯。

1.2 空心繞線針的旋轉(zhuǎn)分析

如圖2所示，把電機(jī)鐵心水平放置，顯然，相鄰兩槽口的中心線形成了一定的幾何角度。為了把漆包線順利繞到兩槽中，必須把空心繞線針的ed段做成可自由旋轉(zhuǎn)的彎頭。

圖2 空心繞線針的旋轉(zhuǎn)

在繞線過程中，讓ab段豎直于外定子鐵心的軸線上，當(dāng)空心繞線針向上移動(dòng)時(shí)，ed段彎頭在漆包線拉力的作用下自然朝下，ed段就沿一槽口向上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)繞線；當(dāng)空心繞線針向下移動(dòng)時(shí),ed段彎頭在漆包線拉力的作用下自然朝上，旋轉(zhuǎn)頭ed段沿另一槽口向下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)繞線；當(dāng)空心繞線針只是繞ab段的軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，ed段只是從一個(gè)槽口的附近旋轉(zhuǎn)到另一個(gè)槽口的附近?？傊诶@線一周的過程中，ed段彎頭既要繞dc段軸線自轉(zhuǎn)，又要繞ab段的軸線實(shí)現(xiàn)公轉(zhuǎn)，才能把漆包線繞到槽中。

1.3 空心繞線針的完善

如圖3所示，空心繞線針需要?jiǎng)恿?，為此，在其豎直段固定一“U”形夾板，在“U”形夾板上鉆一孔，用孔中軸作為動(dòng)力點(diǎn)。

如圖4所示，為使漆包線能在空心繞線針中順利地走線，可把上端做成喇叭口狀，豎直段的直徑放大。

圖5為空心繞線針的局部放大圖，包括彎頭(或細(xì)端)、套筒、小彈簧、皮圈、粗端。套筒呈套管狀，左端有一小孔，正好能讓細(xì)端穿入；右端有一大孔，正好能讓粗端穿入。套筒的右端與空心繞線針之間用橡皮圈固定。彈簧的左端與空心繞線針固定，右端能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣，彎頭段既能實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)，又能自由伸縮。

圖3 U形夾板圖4 空心繞線針

圖5 空心繞線針局部放大圖

2 整體裝置的建模

為了完成該技術(shù)方案，整個(gè)電機(jī)快速下線裝置如圖6所示，主要由4部分構(gòu)成：①空心繞線針部分，包括彎頭(或細(xì)端)、套筒、小彈簧、皮圈、粗端；

圖6 整體裝置

②撐線部分，就是撐線叉子；③傳動(dòng)部分，包括寬皮帶、支撐板、可調(diào)支架、軸套、傳動(dòng)軸；④動(dòng)力部分，就是直流電機(jī)。 另外，還有外定子鐵心、支柱、線圈、四爪夾架、軸承等。

空心繞線針部分上面已有介紹，其余3部分介紹如下。

2.1 撐線部分

如圖7所示，它分為外(或高)撐線叉子與內(nèi)(或低)撐線叉子，具體用法，下面舉例說明。

例如：常見的單相16槽4極電機(jī)定子繞組展開圖[3]，如圖8所示，顯然，繞組形式是單鏈?zhǔn)剑泳€規(guī)律是反串連接，線圈節(jié)距是y=1～4槽。

如圖9所示，當(dāng)繞U相圈時(shí)，把外撐線叉子卡到定子鐵心邊沿進(jìn)行繞線。繞線時(shí)，由于撐線叉子的作用，導(dǎo)線就不會(huì)從槽中滑出，并且繞出來的線圈端線就高，有利于端線向旁邊彎曲，實(shí)現(xiàn)合理整形[4]。

圖7 撐線叉子圖圖8 定子繞組展開圖

圖9 撐線叉子的用法圖

每繞完一個(gè)線圈之后，都要插入槽楔[5]，然后把端線彎向旁邊，U相整形之后的四個(gè)線圈，如圖10所示。

如圖11所示，當(dāng)繞V相線圈時(shí)，把內(nèi)撐線叉子通過兩個(gè)U相線圈之間卡到定子鐵心邊沿進(jìn)行繞線，這樣繞出來的線圈端線就低，也有利于端線整形。

圖10 U相整形之后圖11 V相線圈繞法

2.2 傳動(dòng)部分

2.2.1 傳動(dòng)軸的形成

為了讓空心繞線針能圍繞兩個(gè)槽口上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)軸也必須作類似于圓錐面的旋轉(zhuǎn)，為了實(shí)現(xiàn)此功能，傳動(dòng)軸左端與“U”形夾板上的軸相連，而右端與軸套相連。

圖6中，傳動(dòng)軸左端與“U”形夾板上的軸相連時(shí)，傳動(dòng)軸與空心繞線針始終位于豎直的一個(gè)平面內(nèi)，這樣，當(dāng)傳動(dòng)軸上下移動(dòng)時(shí)，就帶動(dòng)空心繞線針上、下移動(dòng)；當(dāng)傳動(dòng)軸繞空心繞線針豎直段轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就帶動(dòng)空心繞線針也繞豎直段轉(zhuǎn)動(dòng)；又由于傳動(dòng)軸還能繞“U”形夾板上的軸線上下擺動(dòng)，于是，傳動(dòng)軸就能帶動(dòng)空心繞線針作類似于錐形面的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，完成往槽中下線之目的。

圖6中，傳動(dòng)軸的右端穿入軸套中時(shí)，兩者成間隙配合，傳動(dòng)軸能在軸套中自由旋轉(zhuǎn)與伸縮，這樣，傳動(dòng)軸既能自轉(zhuǎn)，又能公轉(zhuǎn)。

2.2.2 傳動(dòng)帶的形成

傳動(dòng)帶就是通常的平皮帶，但表面固定有可以調(diào)節(jié)的支架。

(1)可調(diào)支架[6]。由于被繞定子鐵心的槽數(shù)不同，相鄰兩槽口中心面形成的幾何角度就不同，為此，這就要求傳動(dòng)軸套的旋轉(zhuǎn)角度也能隨槽數(shù)的不同能進(jìn)行隨時(shí)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同定子槽數(shù)的繞線，為此，我們?cè)趥鲃?dòng)帶表面上橫向固定一可調(diào)節(jié)的支架，支架的兩頭均制成夾子的形狀，夾子的上端有鎖緊螺絲。使用時(shí)，把鎖緊螺絲松開，調(diào)整傳動(dòng)軸的角度，使傳動(dòng)軸正好位于槽口中間位置，再把鎖緊螺絲擰緊即可。

(2)傳動(dòng)帶。傳動(dòng)帶由傳統(tǒng)的圓柱形皮帶輪帶動(dòng)，圓柱形皮帶輪由一微型直流電機(jī)帶動(dòng)。

整個(gè)傳動(dòng)過程：直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)→帶動(dòng)寬皮帶旋轉(zhuǎn)→帶動(dòng)可調(diào)支架旋轉(zhuǎn)→帶動(dòng)軸套旋轉(zhuǎn)→帶動(dòng)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)→帶動(dòng)空心繞線針旋轉(zhuǎn)→帶動(dòng)漆包線住槽中繞線。

2.3 動(dòng)力部分

由微型直流電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)空心繞線針繞轉(zhuǎn)。

由圖8知，各相中線圈的連接是反串連接[7]，為此，直流電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)可完成第一個(gè)線圈的繞線，反轉(zhuǎn)時(shí)可完成第二個(gè)線圈的繞線，以此類推。

每繞完一個(gè)線圈，不僅要改變直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，而且也要旋轉(zhuǎn)一下底盤，轉(zhuǎn)到下一個(gè)線圈的位置，依靠定位塊的摩擦使底盤固定下來。

3 結(jié) 語(yǔ)

該裝置中空心繞線針的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，突破了傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，創(chuàng)新性地完成了對(duì)外定子電機(jī)的快速下線，成本低，效率高，是小型電機(jī)制造者的得力助手。該裝置也有它的局限性，實(shí)驗(yàn)證明，它主要適用于小功率的電機(jī)下線，漆包線的直徑在0.23 mm以下為好。

[1] 萬玉吉，馬質(zhì)璞，張子博,等.電動(dòng)嵌線器的設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用[J].微特電機(jī)，2011，39(9)：36-38.

[2] 萬玉吉，馬質(zhì)璞，劉寶勝.電動(dòng)嵌線器的研究與改進(jìn)[J].微特電機(jī)，2015，43(5)：84-85.

[3] 黃永銘.電動(dòng)機(jī)與變壓器[M].北京：高等教育出版社,1993.

[4] 賈大義.常用電機(jī)原理與設(shè)計(jì)[M].北京：北京輕工業(yè)出版社,1996.

[5] 楊天明.電動(dòng)機(jī)繞組維修技術(shù)[M].北京：北京化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[6] 萬玉吉，馬質(zhì)璞，張子博,等.電動(dòng)快速嵌線裝置的工藝性研究[J].微特電機(jī)，2015，43(10)：88-90.

[7] 松柏.電動(dòng)機(jī)修理技術(shù)[M].北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社,1994.

Modeling of a Fast Slot Inserter for Motors

WANYu-ji,ZHANGZi-bo

(Nanyang Agriculturcal School, Nanyang 473000,China)

The device driven by the miniature DC motor, using special institutions to drive curved shape hollow winding needle move as similarly to the rotation of the cone surface, realized the quick offline along with enameled wire wrapping the external stator motor's winding slot of core quickly. The holding line fork, making the coil ends higher, prevented the wire from slipping out of slots and was good for the plastic of coil ends. Adjustable bracket, which made the switch from cylindrical transmission to cone transmission, with the angle of the shaft adjustable, can realize fast slot inserting for arbitrary slot number. Small volume, light weight and low cost of investment make the device helpful for slot inserting.

hollow winding needle; holding line fork; external stator motor

2016-02-22

TM305

A

1004-7018(2016)06-0082-03

萬玉吉(1958-)，男，副教授，研究方向?yàn)殡姽る娮?、電機(jī)與變壓器。