隨著科技的進(jìn)步和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，客戶對(duì)電機(jī)的要求也越來(lái)越高，諸如超高轉(zhuǎn)速、低振動(dòng)、低噪聲等等已成為市場(chǎng)的普遍要求，低速大扭矩永磁電機(jī)也成為新的發(fā)展方向和市場(chǎng)潮流，這也就對(duì)制造工藝提出了更高的要求。為了提升電機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，必須進(jìn)一步提高電機(jī)各零部件的質(zhì)量及工藝要求。本文闡述了低速大扭矩電機(jī)線圈繞線機(jī)構(gòu)及其夾具的優(yōu)化改進(jìn)，不但可提高繞線精度，提升繞線質(zhì)量，還可在減少電機(jī)機(jī)械損耗的同時(shí)降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，適用于普通三相異步電動(dòng)機(jī)繞線工藝。
電機(jī)線圈在這里是指電感器，通常為呈環(huán)形的導(dǎo)線繞組，是通過(guò)繞線機(jī)構(gòu)將漆包線一根一根繞在繞線模上，導(dǎo)線彼此相互絕緣，而形成了成型線圈；再將成型線圈嵌入定子鐵心，就變成了有繞組的定子鐵心。成型線圈的質(zhì)量好壞，直接影響到后續(xù)嵌線工序的難易程度和嵌線質(zhì)量。提高線圈繞制質(zhì)量，可以降低對(duì)地、匝間等絕緣問(wèn)題的發(fā)生概率，提升電機(jī)整機(jī)的質(zhì)量和可靠性。
1 原繞線機(jī)構(gòu)及其夾具
原繞線機(jī)構(gòu)包括：放線架、繞線機(jī)、繞線模和夾具等。將繞線模套在繞線機(jī)的主軸上，再套入墊片，然后用鎖緊螺母緊固到位，再將漆包線經(jīng)過(guò)放線架固定在繞線模上，最后開啟繞線機(jī)。通過(guò)繞線機(jī)主軸帶動(dòng)繞線模旋轉(zhuǎn)，將漆包線繞制為成型線圈。通過(guò)繞線機(jī)的刻度盤，記錄主軸的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。原繞線機(jī)構(gòu)如圖1所示。
與旋轉(zhuǎn)軸的靜摩擦力來(lái)傳遞旋轉(zhuǎn)扭矩。繞線過(guò)程中的拉力不均勻，一旦拉力偏大，繞線模與旋轉(zhuǎn)軸就會(huì)在圓周方向發(fā)生滑動(dòng)錯(cuò)位（俗稱“打滑”），導(dǎo)致在繞線機(jī)刻度盤上讀取的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與繞線模的實(shí)際旋轉(zhuǎn)圈數(shù)出現(xiàn)誤差，從而使成型線圈的股數(shù)和長(zhǎng)度產(chǎn)生誤差，嚴(yán)重影響線圈的質(zhì)量。一旦出現(xiàn)“打滑”現(xiàn)象，按照工藝要求，整個(gè)繞線模的漆包線需要拆除，重新裝夾繞線模，再?gòu)念^開始繞線，不但降低了工作效率，還影響線圈繞制一次交檢合格率。為了避免出現(xiàn)“打滑”現(xiàn)象，操作者會(huì)用力增加鎖緊螺母的力矩，這樣操作不但不能從根本上解決問(wèn)題，反而增加了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，加劇了工裝夾具的磨損，降低了使用壽命。
2 新型繞線機(jī)構(gòu)及其夾具
為了解決上述問(wèn)題，對(duì)繞線機(jī)構(gòu)進(jìn)行了工藝研究和分析，通過(guò)不斷驗(yàn)證及優(yōu)化改進(jìn)，最終設(shè)計(jì)出了一套新型的繞線機(jī)構(gòu)及其夾具。新型的繞線機(jī)構(gòu)如圖2所示。
這種繞線機(jī)構(gòu)存在的問(wèn)題有：
（1）不同種類的成型線圈需要使用不同的繞線模，不同繞線模的裝夾尺寸長(zhǎng)度和寬度都不一樣，如果繞線模的長(zhǎng)度大于旋轉(zhuǎn)軸的長(zhǎng)度，就需要更換為長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)軸；再使用短繞線模時(shí)需要再次更換短的旋轉(zhuǎn)軸；電機(jī)線圈種類繁多，所以經(jīng)常需要更換旋轉(zhuǎn)軸，耗時(shí)耗力，工作效率低；經(jīng)常更換旋轉(zhuǎn)軸將導(dǎo)致其同心度越來(lái)越差，旋轉(zhuǎn)軸的跳動(dòng)明顯變大，影響線圈質(zhì)量。
（2）每匝線圈的股數(shù)和長(zhǎng)度是影響線圈質(zhì)量的重要參數(shù)，這兩個(gè)參數(shù)需靠繞線模旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)來(lái)保證。繞線機(jī)上有旋轉(zhuǎn)刻度盤，可以讀取繞線機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。但原來(lái)的繞線機(jī)構(gòu)的繞線模是依靠壓緊螺母裝夾在旋轉(zhuǎn)軸上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸端部的螺母鎖緊，通過(guò)繞線模端板新機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸上增加了腰型鍵槽，滑板內(nèi)圓安裝對(duì)應(yīng)的平鍵，平鍵與軸上的腰型鍵槽采用小間隙配合，保證滑板可以在旋轉(zhuǎn)軸的軸向來(lái)回自由滑動(dòng)。同時(shí)當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，平鍵可以傳遞旋轉(zhuǎn)扭矩，確�；迮c旋轉(zhuǎn)軸形成一個(gè)整體，保持同步旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸的腰型鍵槽的對(duì)稱位置利用線切割加工成與腰型槽長(zhǎng)度相等的齒條形狀，在滑板內(nèi)圓上設(shè)計(jì)與旋轉(zhuǎn)軸上的齒部相配合的卡扣按鈕，按下卡扣尾部，卡扣與旋轉(zhuǎn)軸齒部脫開，滑板就可以在旋轉(zhuǎn)軸的軸向滑動(dòng)；松開卡扣按鈕，卡扣的端部受到彈性橡膠圈的拉力作用，就會(huì)向旋轉(zhuǎn)軸的齒部回彈，與齒部緊密配合，從而限制了滑板在軸向的滑動(dòng)。若要根據(jù)不同長(zhǎng)度的繞線模調(diào)整滑板在旋轉(zhuǎn)軸上的位置，只需按住卡口按鈕，將滑板調(diào)到合適位置，松開卡扣即可完成。整個(gè)過(guò)程操作方便簡(jiǎn)單，且可靠性高，與原來(lái)頻繁更換旋轉(zhuǎn)軸相比，工作效率有了很大的提升。
關(guān)于新機(jī)構(gòu)的夾具，在滑板上還加工有兩個(gè)對(duì)稱的腰型槽，在兩個(gè)腰型槽內(nèi)裝有T型的滑塊，可以在腰型槽內(nèi)上下滑動(dòng)，通過(guò)螺釘鎖緊。當(dāng)使用不同寬度的繞線模時(shí)，可以調(diào)整兩個(gè)T型滑塊，將繞線模的端板兩側(cè)面夾住，再將螺釘鎖緊，從而將繞線模與滑板連接成為一個(gè)整體，滑板又通過(guò)平鍵與旋轉(zhuǎn)軸連接成一個(gè)整體。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)繞線時(shí)，繞線模與旋轉(zhuǎn)軸成為一個(gè)整體，很好地解決了“打滑”的問(wèn)題。且卡塊的寬度可調(diào)，可以適用不同寬度的繞線模。解決“打滑”的同時(shí)，提高了工裝利用率，降低了成本。
3 新舊繞線機(jī)及其夾具使用效果對(duì)比
對(duì)新舊繞線機(jī)及其夾具效果進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)， 試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。
成型線圈成品率 99.51% 99.63% 99.42% 99.65%轉(zhuǎn)軸更換時(shí)間 3～5月 8～10月 3～5月 8～10月通過(guò)在線圈車間隨意抽取兩名操作員A和B來(lái)開展工藝對(duì)比試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)：
（1）不論是員工A還是B，在使用原機(jī)構(gòu)繞線時(shí)，壓緊螺母的鎖緊力矩要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于新機(jī)構(gòu)，操作員手動(dòng)鎖緊螺母勞動(dòng)強(qiáng)度明顯增加；
（2）A和B員工各繞10臺(tái)不同規(guī)格的電機(jī)線圈，使用新機(jī)構(gòu)所用的時(shí)間都明顯少于原機(jī)構(gòu)的時(shí)間，主要原因在于新機(jī)構(gòu)無(wú)需更換旋轉(zhuǎn)軸，節(jié)省了大量時(shí)間，工作效率明顯提高；
（3）員工A和B在使用新機(jī)構(gòu)的夾具時(shí)，都比原機(jī)構(gòu)的工裝繞制的線圈成品率高，新機(jī)構(gòu)的工裝夾具不會(huì)因“打滑”現(xiàn)象而進(jìn)行二次返工；（4）原機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸因螺母鎖緊力矩較大，磨損相對(duì)新機(jī)構(gòu)較為嚴(yán)重，一般3-5個(gè)月需更換，而新機(jī)構(gòu)一般8～10個(gè)月才需更換轉(zhuǎn)軸，從而降低了工裝夾具的使用成本。
4 結(jié)語(yǔ)
新機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)多種不同種類繞線模的使用，效果較好，夾具裝夾簡(jiǎn)單方便，定位可靠性高，電機(jī)線圈質(zhì)量有很大提升，同時(shí)也降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提升了工作效率。繞線機(jī)構(gòu)可以一機(jī)多用，材料利用效率高，也降低了模具制造的成本，具有一定的推廣價(jià)值。
精密平行繞線機(jī)
精密環(huán)型繞線機(jī)
自動(dòng)飛叉繞線機(jī)
全自動(dòng)設(shè)備系列
精密線圈
包膠線圈
精密馬達(dá)線圈
空芯線圈
變壓器線圈