隨著科技的進步和市場競爭日益激烈，客戶對電機的要求也越來越高，諸如超高轉(zhuǎn)速、低振動、低噪聲等等已成為市場的普遍要求，低速大扭矩永磁電機也成為新的發(fā)展方向和市場潮流，這也就對制造工藝提出了更高的要求。為了提升電機的市場競爭力，必須進一步提高電機各零部件的質(zhì)量及工藝要求。本文闡述了低速大扭矩電機線圈繞線機構(gòu)及其夾具的優(yōu)化改進，不但可提高繞線精度，提升繞線質(zhì)量，還可在減少電機機械損耗的同時降低勞動強度，提高生產(chǎn)效率，適用于普通三相異步電動機繞線工藝。
電機線圈在這里是指電感器，通常為呈環(huán)形的導(dǎo)線繞組，是通過繞線機構(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，可以降低對地、匝間等絕緣問題的發(fā)生概率，提升電機整機的質(zhì)量和可靠性。
1 原繞線機構(gòu)及其夾具
原繞線機構(gòu)包括：放線架、繞線機、繞線模和夾具等。將繞線模套在繞線機的主軸上，再套入墊片，然后用鎖緊螺母緊固到位，再將漆包線經(jīng)過放線架固定在繞線模上，最后開啟繞線機。通過繞線機主軸帶動繞線模旋轉(zhuǎn)，將漆包線繞制為成型線圈。通過繞線機的刻度盤，記錄主軸的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。原繞線機構(gòu)如圖1所示。
與旋轉(zhuǎn)軸的靜摩擦力來傳遞旋轉(zhuǎn)扭矩。繞線過程中的拉力不均勻，一旦拉力偏大，繞線模與旋轉(zhuǎn)軸就會在圓周方向發(fā)生滑動錯位（俗稱“打滑”），導(dǎo)致在繞線機刻度盤上讀取的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與繞線模的實際旋轉(zhuǎn)圈數(shù)出現(xiàn)誤差，從而使成型線圈的股數(shù)和長度產(chǎn)生誤差，嚴重影響線圈的質(zhì)量。一旦出現(xiàn)“打滑”現(xiàn)象，按照工藝要求，整個繞線模的漆包線需要拆除，重新裝夾繞線模，再從頭開始繞線，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題，反而增加了員工的勞動強度，加劇了工裝夾具的磨損，降低了使用壽命。
2 新型繞線機構(gòu)及其夾具
為了解決上述問題，對繞線機構(gòu)進行了工藝研究和分析，通過不斷驗證及優(yōu)化改進，最終設(shè)計出了一套新型的繞線機構(gòu)及其夾具。新型的繞線機構(gòu)如圖2所示。
這種繞線機構(gòu)存在的問題有：
（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度和寬度都不一樣，如果繞線模的長度大于旋轉(zhuǎn)軸的長度，就需要更換為長旋轉(zhuǎn)軸；再使用短繞線模時需要再次更換短的旋轉(zhuǎn)軸；電機線圈種類繁多，所以經(jīng)常需要更換旋轉(zhuǎn)軸，耗時耗力，工作效率低；經(jīng)常更換旋轉(zhuǎn)軸將導(dǎo)致其同心度越來越差，旋轉(zhuǎn)軸的跳動明顯變大，影響線圈質(zhì)量。
（2）每匝線圈的股數(shù)和長度是影響線圈質(zhì)量的重要參數(shù)，這兩個參數(shù)需靠繞線模旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)來保證。繞線機上有旋轉(zhuǎn)刻度盤，可以讀取繞線機旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。但原來的繞線機構(gòu)的繞線模是依靠壓緊螺母裝夾在旋轉(zhuǎn)軸上，通過旋轉(zhuǎn)軸端部的螺母鎖緊，通過繞線模端板新機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸上增加了腰型鍵槽，滑板內(nèi)圓安裝對應(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)軸的軸向來回自由滑動。同時當旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，平鍵可以傳遞旋轉(zhuǎn)扭矩，確�；迮c旋轉(zhuǎn)軸形成一個整體，保持同步旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸的腰型鍵槽的對稱位置利用線切割加工成與腰型槽長度相等的齒條形狀，在滑板內(nèi)圓上設(shè)計與旋轉(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；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。若要根據(jù)不同長度的繞線模調(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。整個過程操作方便簡單，且可靠性高，與原來頻繁更換旋轉(zhuǎn)軸相比，工作效率有了很大的提升。
關(guān)于新機構(gòu)的夾具，在滑板上還加工有兩個對稱的腰型槽，在兩個腰型槽內(nèi)裝有T型的滑塊，可以在腰型槽內(nèi)上下滑動，通過螺釘鎖緊。當使用不同寬度的繞線模時，可以調(diào)整兩個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整體，滑板又通過平鍵與旋轉(zhuǎn)軸連接成一個整體。當旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動繞線時，繞線模與旋轉(zhuǎn)軸成為一個整體，很好地解決了“打滑”的問題。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，提高了工裝利用率，降低了成本。
3 新舊繞線機及其夾具使用效果對比
對新舊繞線機及其夾具效果進行了對比試驗， 試驗數(shù)據(jù)如表1。
成型線圈成品率 99.51% 99.63% 99.42% 99.65%轉(zhuǎn)軸更換時間 3～5月 8～10月 3～5月 8～10月通過在線圈車間隨意抽取兩名操作員A和B來開展工藝對比試驗，通過試驗結(jié)果數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)：
（1）不論是員工A還是B，在使用原機構(gòu)繞線時，壓緊螺母的鎖緊力矩要遠遠大于新機構(gòu)，操作員手動鎖緊螺母勞動強度明顯增加；
（2）A和B員工各繞10臺不同規(guī)格的電機線圈，使用新機構(gòu)所用的時間都明顯少于原機構(gòu)的時間，主要原因在于新機構(gòu)無需更換旋轉(zhuǎn)軸，節(jié)省了大量時間，工作效率明顯提高；
（3）員工A和B在使用新機構(gòu)的夾具時，都比原機構(gòu)的工裝繞制的線圈成品率高，新機構(gòu)的工裝夾具不會因“打滑”現(xiàn)象而進行二次返工；（4）原機構(gòu)的轉(zhuǎn)軸因螺母鎖緊力矩較大，磨損相對新機構(gòu)較為嚴重，一般3-5個月需更換，而新機構(gòu)一般8～10個月才需更換轉(zhuǎn)軸，從而降低了工裝夾具的使用成本。
4 結(jié)語
新機構(gòu)經(jīng)過多種不同種類繞線模的使用，效果較好，夾具裝夾簡單方便，定位可靠性高，電機線圈質(zhì)量有很大提升，同時也降低了員工的勞動強度，大大提升了工作效率。繞線機構(gòu)可以一機多用，材料利用效率高，也降低了模具制造的成本，具有一定的推廣價值。
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