核电盘式电机定子自动嵌线机的设计与分析

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

随着世界对新能源的重视，以电为动力的交通工具正在快速的发展，盘式电机的应用不仅可以提高它们的使用性能，还可以提高能源利用率，并可以与现有燃油交通工具相媲美。这种电机技术要求非常高，即具有安全性、可靠性、稳定性，但是制造难度大。随着新技术被不断应用到核电工业中，在核电站的核动力装置中使用的小型电机已向盘式电机方向发展，这种电机与普通电机不仅在制造工艺上有着很大不同，而且在技术上要求它既具有抗辐射性能，同时又能在反应堆的高压和高温下安全运行Ⅲ。

盘式电机的制造中，由于国内相关研究进行的较晚，其定子嵌线方式大都采用手工，这种生产不仅工人的劳动强度大，占用的工时多，而且在嵌线过程会对漆包线造成伤害，产品质量-致性会很差，严重影响了盘式电机的生产效率阳。种盘式电机定子自动嵌线设备，在国内几乎是空白。为了满足要求，设计开发了-种盘式电机定子自动嵌线机，实现了自动送料、夹取线圈、工作盘合线、定子嵌线等功能单元，有效的提高了生产效率，为企业创造了效益 。

2自动嵌线机机构的设计自动嵌线机的整体设计以现代设计理念和方法为设计依据，在嵌线过程中实现自动送料，夹取线圈，工作盘合线，定子嵌线等功能。在整个工艺过程中，要求系统运行时稳定、精确♂构设计是基础，在对现有的盘式电机定子嵌线工艺进行分析以及查阅国内外电机行业的嵌线设备的工艺和设备结构的基础上，运用机构学和力学原理进行分析和改进，结合现代控制理论与方法，设计了-套全新的自动嵌线机设备。通过对制造工艺的研究，自动嵌线机的机械结构，如图 1所示。主要由三大拈组成：送料机构、夹鳃构、转盘机构。送料机构在自动嵌线中主要功能是将已经绕制好的贴胶线圈，借助工作臂按照设定的转动速率将挂在工作臂上的线圈输送到上下夹鳃构之间的位置上，然后，工作臂定位线圈的位置，直到下-工序(线圈夹鳃构夹取线圈)开始动作。夹鳃构是自动化嵌线设备机构的核心部分，主要功能是将送料机构送来的线圈按照预先确定的位置夹取线圈，并且上下夹鳃构将每把线圈在夹鳃构内侧的部分拉直，在夹鳃构的外侧部分仍然按照工作臂的圆弧形状分布。这样，每把线圈形成扇形形状，夹取 24把线圈之后，在上下夹鳃构之间最终形成沿夹鳃构径向分布来稿日期：2012-08-03基金项目：河北势学技术研究与发展计划项目(10213947)；河北势技厅(12227109D)作者简介：肖艳军，(1976-)，男，河北人，博士，副教授，主要研究方向：智能控制；关玉明，(1958-)，男，河北人 ，教授，主要研究方向：机电成套设备及其关键技术38 肖艳军等：核电盘式电机定子自动嵌线机的设计与分析 第6期的鼠笼形状。的线圈夹鳃构就是-种新型的单工位机械手，与多工位机械手不同的是，每-工位实现单-动作，但每-个工位需要多动作，这也是自动嵌线设备的线圈夹鳃构的创新点。

1.送料电机 2.线圈送料机 3.弹簧4.工作臂5.下工作盘机构6.机架7.下夹取电机 8.下工作盘电机 9.定子气缸 1O.齿轮传动机构11.下夹鳃构 12.上夹鳃构 13.上工作盘机构 14.上夹取电机15.减速器 16.上工作盘电机 。

图 1自动嵌线机结构示意图Fig.1 Structure Diagram of Automatic Embedding Machine转盘机构分为上工作盘机构和下工作盘机构。转盘机构是自动化嵌线设备的主体结构部分。上工作盘上固定4个夹鳃构，主要功能是实现工作盘上固定的线圈夹鳃构，在-定角度内间隔转动以及上下移动，并且准确定位模具机构的位置 下工作盘与上工作盘不同的是，下工作盘机榭 E固定 2个夹鳃构和2个定子铁心。其主要功能是实现工作盘固定的线圈夹鳃构和定子铁心在-定角度内间隔转动以及上下移动 并 且准确定位二者的位置〖虑到嵌线过程机构的动作要非常精确f煅 嵌线工艺的复杂性，运用机电-体化的思想，采用伺服电机和气缸控制方式，以及必要的齿轮传动形式，进-步提高机器运行的稳定性和精度，使机构工作准确。

线圈送料机构，主要包括伺服电机 1、减速器 2、旋转主轴 3以及送料转盘4等。工作时，伺服电机 1通过减速器2的连接轴和旋转主轴3控制送料转盘4转动。

e t： 1-1.私服电机 2.减速器 3.旋转主轴 4.送料转盘图2送料机构结构图Fig.2 Transfer Feeder Structure2.1.1送料转盘设计送料转盘的设计是线圈送料机构设计中的重要的部分。送料转盘的结构图，如图3所示。送料转盘有 12个工作臂 1沿径向辐射分布，每-工序控制支撑转轮2旋转 30。，气缸4通过导向槽5顶出工作臂 1，弹簧3被压缩，夹取线圈后气缸4缩回，弹簧3通过压弹簧挡块 6使工作臂 1复位。每-个工作过程支撑转轮2需要旋转两圈，提供 24把线圈自动送料。

1.工作臂 2.支撑转盘 3.弹簧4.气缸5.气缸导向槽 6.弹簧挡块图3送料转盘结构图Fig.3 Diagram of the Feeding Turntable Structure2.1.2送料工作臂设计在线圈送料机构的设计中，工作臂是关键部件，它的形状直接决定线圈的形状，也影响到后序的夹韧嵌线动作，甚至可能导致定子嵌线绝缘性能很弱，影响电机的使用。综合考虑到线圈送料的复杂性以及嵌线设备的工艺性 ，工作臂外形尺寸设计完全从线圈嵌在定子槽内的形状理论测量和计算而来的，工作臂结构，如图 4所示。弹簧导柱 1的供安装弹簧使用，弹簧与气缸结合运动，实现工作臂的伸缩动作～工作臂固定线圈的结构部分设计成带有圆弧形状，以方便人工把线圈固定成扇形形状，线圈上绝缘胶纸粘贴的位置正好处于图4中 3的位置并且显露出来，以方便线圈的夹取 ，保证后期定子嵌线的绝缘性。

1.弹簧导柱 2线圈固定位置 3.线圈绝缘胶位置-， 。 图4 i作膏示意图Fig.4 Diagram of Work Arm2.2夹鳃构线圈夹鳃构示意图，如图5所示。

- -· ：1夹取气缸 2.气缸连接杆 3.直线轴承 4.压板 5限位套 6顶 杆7.夹取片 8.弹簧 9.顶杆连接板 l0.压线气缸 1 1.传动主轴图5线圈夹鳃构示意图Fig.5 Diagram of Coil Clip Mechanism线圈夹鳃构具体的工艺动作如下：当送料机构把线圈送到上下夹鳃构之间时，夹取气缸 1带动气缸连接杆2并经过直线轴承3直线顶出，此时，与气缸连接杆2相连接的压板4被向下挤压，这样压杆4通过顶压弹簧固定座(图中未标出)，将弹簧8压缩，在弹力作用下夹取片 7被顶出，开始夹取工作臂上的线圈。然后，夹取气缸 1缩回，气缸连接杆 2、压板 4复位，弹簧 8在