线圈胶化设备和方法与流程

本发明实施例涉及胶化技术，尤其涉及一种线圈胶化设备和方法。

背景技术：

大型电机的电机线圈一般采用热熔性绝缘扁平铜导线绕制而成，其生产过程中须对电机线圈嵌入线槽部分的直线段进行加热，直至绝缘层外的胶熔化，再加压冷却形成固化绝缘层，电机线圈间能牢固结合，以保证电机运行的可靠性。

图1为现有技术提供的一种线圈胶化设备的结构示意图，如图1所示，该线圈胶化设备包括温控器支架101、角度/距离调整装置102、电热棒103、直角下模104、直角上模105、压紧拉钩108、压紧螺杆107和手柄109。其中，线圈截面106为需要胶化的电机线圈的截面，温控器支架101控制电热棒103的温度对电机线圈进行加热，使得电机线圈的绝缘外层的胶融化，通过手柄109和压紧螺杆107对直角下模104和直角上模105施加压力，使得融化的胶体成型并固化，工作人员可以通过角度/距离调整装置2来调整直角下模104和直角上模105的角度和位置，从而改变电机线圈的规格，生产出不同型号的电机线圈。

图1所示的线圈胶化设备在加热电机线圈的过程中，大量的热量会散失在空气中导致能效利用率低下，工作环境酷热，而且，当改换产品规格时，需要人工调整直角下模和直角上模的角度和位置，耗时费力而且生产效率低。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种线圈胶化设备和方法，以克服现有的胶化设备能效利用率低下，使得工作环境酷热，耗时费力而且生产效率低的问题。

本发明实施例一方面提供一种线圈胶化设备，包括：在传送方向依次连接的加热装置、固化装置和冷却装置；

所述加热装置包括热风机和位于所述热风机上方的第一回风罩，所述热风机用于提供热量将线圈在自由状态下加热至所述线圈外层的胶体融化，所述第一回风罩用于将所述线圈上方的热量返回到所述热风机；

所述固化装置包括可自动调整位置和角度的压型机械手机构、设置在所述压型机械手机构上方的转运机构和设置在所述压型机械手机构下方的第一冷风机，所述压型机械手机构用于对加热的线圈定型，所述转运机构用于将所述加热的线圈放置到所述压型机械手机构上，所述第一冷风机用于提供冷风对定型的线圈进行降温至所述线圈外层的胶体固化；

所述冷却装置包括第二冷风机，所述第二冷风机用于提供冷风使得固化的线圈温度冷却至室温。

在本发明一实施例中，所述压型机械手机构包括基座和设置在所述基座上的两个对称设置的压型机械手组件；

所述压型机械手组件包括设置在第一主轴上的上压板组和设置在第二主轴上的下压板组，所述第一主轴和所述第二主轴分别安装在第一螺旋驱动器组上，所述第一螺旋驱动器组用于驱动所述上压板组和所述下压板组垂直移动；

所述第一螺旋驱动器组与设置在所述基座上的第二螺旋驱动器组连接，所述第二螺旋驱动器组用于驱动所述上压板组和所述下压板组水平移动；

所述上压板组还与设置在所述基座上的第三螺旋驱动器组连接，所述第三螺旋驱动器组用于控制所述上压板组靠近或远离所述下压板组；

所述下压板组还与设置在所述基座上的第四螺旋驱动器组连接，所述第四螺旋驱动器组用于调整所述下压板组的角度。

在本发明一实施例中，所述上压板组和所述下压板组形成叉指结构。

在本发明一实施例中，所述加热装置还包括加热管，所述加热管用于提供热量将线圈在自由状态下加热至所述线圈外层的胶体融化；

所述加热管为电加热管或者燃气加热管。

在本发明一实施例中，所述线圈胶化设备还包括设置在线圈入口处的第一排气风机和设置在线圈出口处的第二排气风机，所述第一排气风机和所述第二排气风机用于将所述线圈胶化设备产生的废气排出生产区域。

在本发明一实施例中，所述线圈胶化设备还包括热泵、分别与所述热泵连接的导热环路、固化环路和冷却环路；

所述热泵用于收集所述固化环路和所述冷却环路产生的剩余热量，并将所述剩余热量提供给所述导热环路；

所述导热环路用于采用所述剩余热量对所述线圈进行加热；

所述固化环路用于提供冷却液使得加热的线圈固化；

所述冷却环路用于提供冷却液使得固化的线圈温度冷却至室温。

在本发明一实施例中，所述导热环路包括热循环泵、储热罐和第一换热器；

所述热循环泵的入口与所述热泵的出口连接，所述热循环泵的出口与所述储热罐的入口连接，所述储热罐的出口与所述第一换热器的一端连接，所述第一换热器的另一端与所述热泵的入口连接。

在本发明一实施例中，所述固化环路包括储冷罐、冷却液循环泵、第一调节阀和第二换热器；

所述储冷罐的入口与所述热泵的出口连接，所述储冷罐的出口与所述冷却液循环泵的入口连接，所述冷却液循环泵的出口与所述第一调节阀的一端连接，所述第一调节阀的另一端与所述第二换热器的一端连接，所述第二换热器的另一端与所述热泵的入口连接。

在本发明一实施例中，所述冷却环路包括第二调节阀和第三换热器；

所述第二调节阀的一端与所述储冷罐的出口连接，所述第二调节阀的另一端与所述第三换热器的一端连接，所述第三换热器的另一端与所述热泵的入口连接。

本发明实施例另一方面提供一种线圈胶化方法，应用于上述任一实施例所述的线圈胶化设备，该方法包括：

将线圈在自由状态下加热至所述线圈外层的胶体融化；

对加热的线圈定型，并对定型的线圈进行降温至所述线圈外层的胶体固化；

对固化的线圈进行降温，使得所述固化的线圈温度降至室温。

本发明实施例提供的线圈胶化设备和方法，将待加工的线圈送入加热装置，热风机产生热量对线圈进行加热使得线圈外地胶融化，第一回风罩可以将使用过的热空气返回到热风机中进行再次利用，提高了能效利用率，还减少了散失到空气的热量，降低工作环境的温度；加热后的线圈被送至固化装置中，转运机构将加热的线圈放置到压型机械手机构上，由压型机械手机构加热的线圈进行压型，第一冷风机提供冷风使得被压型的线圈固化，固化的线圈被送至冷却装置中，第二冷风机提供冷风使得固化的线圈冷却至室温，由于压型机械手机构可以根据产品的特征参数自动调整角度和位置，不仅满足不同规格的线圈直边的生产要求，还提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种线圈胶化设备的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种线圈胶化设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的待胶化线圈的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的压型机械手机构的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的压型机械手机构的实现原理图；

图6为本发明另一实施例提供的压型机械手机构的结构示意图；

图7a为上压板组和下压板组压紧时的示意图；

图7b位上压板组和下压板组松开时的示意图；

图7c为上压板组和下压板组分离时的示意图；

图8为本发明又一实施例提供的压型机械手机构的实现原理图；

图9为本发明另一实施例提供的一种线圈胶化设备的结构示意图；

图10为本发明再一实施例提供的一种线圈胶化设备的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种线圈胶化方法的流程图。

附图标记说明：

101：温控器支架；

102：角度/距离调整装置；

103：电热棒；

104：直角下模；

105：直角上模；

106：线圈截面；

107：压紧螺杆；

108：压紧拉钩；

109：手柄；

1：加热装置；

2：固化装置；

3：冷却装置；

4：线圈；

5：热风机；

6：第一回风罩；

71：基座；

72：压型机械手组件；

73：第一主轴；

74：上压板组；

75：第二主轴；

76：下压板组；

77：第一螺旋驱动器组；

78：第二螺旋驱动器组；

79：第三螺旋驱动器组；

710：第四螺旋驱动器组；

8：转运机构；

9：第一冷风机；

10：第二冷风机；

11：第二回风罩；

12：第一排气风机；

13：第二排气风机；

14：热泵；

15：热循环泵；

16：储热罐；

17：第一换热器；

18：储冷罐；

19：冷却液循环泵；

20：第一调节阀；

21：第二换热器；

22：第二调节阀；

23：第三换热器；

24：第三回风罩。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

图2为本发明一实施例提供的一种线圈胶化设备的结构示意图，如图2所示，该设备包括在传送方向依次连接的加热装置1、固化装置2和冷却装置3；加热装置1包括热风机5和位于热风机5上方的第一回风罩6，热风机5用于提供热量将线圈4在自由状态下加热至线圈4外层的胶体融化，第一回风罩6用于将线圈4上方的热量返回到热风机5；固化装置2包括可自动调整位置和角度的压型机械手机构7、设置在压型机械手机构7上方的转运机构8和设置在压型机械手机构7下方的第一冷风机9，压型机械手机构7用于对加热的线圈定型，转运机构8用于将加热的线圈放置到压型机械手机构7上，第一冷风机9用于提供冷风对定型的线圈进行降温至线圈外层的胶体固化；冷却装置3包括第二冷风机10，第二冷风机10用于提供冷风使得固化的线圈温度冷却至室温。

在本实施例中，将待加工的线圈送入加热装置1，热风机5产生热量对线圈4进行加热使得线圈外地胶融化，第一回风罩6可以将使用过的热空气返回到热风机5中进行再次利用，加热后的线圈被送至固化装置2中，转运机构8将加热的线圈放置到压型机械手机构7上，由压型机械手机构7加热的线圈进行压型，第一冷风机9提供冷风使得被压型的线圈固化，固化的线圈被送至冷却装置3中，第二冷风机10提供冷风使得固化的线圈冷却至室温，由工作人员或者其他机械进行收集或进入后续工作。

其中，压型机械手机构7可以包括多个机械手，多个机械手可以为相同型号的机械手，也可以为不同型号的机械手，不同型号的机械手压型压出的线圈的直线段长度、间距、横截面的长和宽等型号也不相同，多个机械手可多组并联，由转运机构对机械手进行分配，以提高生产能力。尤其地，压型机械手机构7可以自动调整机械手的位置和角度，从而压出不同型号的线圈，例如，技术人员根据线圈的具体设计确定生产的特征参数，并提前将产品型号和特征参数录入线圈胶化设备，当进行线圈胶化时，操作人员根据当时的生产计划，将线圈对应的产品型号输入线圈胶化设备，线圈胶化设备根据产品型号获取对应的特征参数，压型机械手机构7根据产品型号获取对应的特征参数调整机械手的位置和角度，从而生产处于产品型号对应的线圈。其中，特征参数可以包括线圈的直线段长度、间距、以及线圈直线段横截面的长和宽等参数，可选地，特征参数还可以包括加热温度和加热时间，加热装置还可以根据解热温度调整热风机的风速和风量等，加热装置还可以根据加热时间来控制线圈的传送速度，例如，根据加热时间来控制传送带和转运机构的有关设置。

可选地，该线圈胶化设备还可以包括触摸屏，技术人员可以通过该触摸屏将产品型号以及对应的特征参数输入线圈胶化设备中，当需要生产时，工作人员在触摸屏上选择对应的产品型号，线圈胶化设备便可获取到对应的特征参数，使得压型机械手机构根据特征参数来调整机械手的位置和角度。

可选地，该线圈胶化设备也可以包括通信接口，可以与其它通信设备连接，工作人员可以通过在其它通信设备上进行操作，将产品型号和参数特征录入到线圈胶化设备中。

需要说明的是，生产过程中是对线圈嵌入线槽部分的直线段进行加热直至绝缘层外地胶融化，再对融化的胶进行压型并固化，如图3所示，是对线圈直线段进行胶化处理，因此，本申请中涉及到的对线圈加热、定型、固化等均是对线圈直线段的绝缘层外的胶体进行加热、定型、固化。

本发明实施例提供的线圈胶化设备，将待加工的线圈送入加热装置，热风机产生热量对线圈进行加热使得线圈外地胶融化，第一回风罩可以将使用过的热空气返回到热风机中进行再次利用，提高了能效利用率，还减少了散失到空气的热量，降低工作环境的温度；加热后的线圈被送至固化装置中，转运机构将加热的线圈放置到压型机械手机构上，由压型机械手机构加热的线圈进行压型，第一冷风机提供冷风使得被压型的线圈固化，固化的线圈被送至冷却装置中，第二冷风机提供冷风使得固化的线圈冷却至室温，由于压型机械手机构可以根据产品的特征参数自动调整角度和位置，不仅满足不同规格的线圈直边的生产要求，还提高了生产效率。

图4为本发明一实施例提供的压型机械手机构的结构示意图，如图4所示，压型机械手机构7包括基座71和设置在基座71上的两个对称设置的压型机械手组件72；压型机械手组件72包括设置在第一主轴73上的上压板组74和设置在第二主轴75上的下压板组76，第一主轴73和第二主轴75分别安装在第一螺旋驱动器组77上，第一螺旋驱动器组77用于驱动上压板组74和下压板组76垂直移动；第一螺旋驱动器组77与设置在基座71上的第二螺旋驱动器组78连接，第二螺旋驱动器组78用于驱动上压板组74和下压板组76水平移动；上压板组74还与设置在基座71上的第三螺旋驱动器组79连接，第三螺旋驱动器组79用于控制上压板组74靠近或远离下压板组76；下压板组76还与设置在基座71上的第四螺旋驱动器710组连接，第四螺旋驱动器组710用于调整下压板组76的角度。

在本实施例中，第一螺旋驱动器组77和第二螺旋驱动器组78结合实现对上压板组74的位置调整，第三螺旋驱动器组79控制上压板组74和下压板组76的夹紧和放松的动作，第四螺旋驱动器组710对下压板组76的角度进行调整。

以下结合图5-图8来说明本实施例提供的压型机械手机构的实现原理。

图5为本发明一实施例提供的压型机械手机构的实现原理图，如图5所示，图中两个矩形为线圈的两条直边的横截面，每个直边分别直边连线形成不同的夹角，其夹角和直边连线的长度均会因线圈的型号不同而变化，压型机械手机构通过位置和角度的调整去适应夹角和直边连线的长度的变化。

可选地，如图6所示，上压板组74和下压板组76形成叉指结构。这种叉指结构使得上压板组74和下压板组76的两个交叉指教形成不同的夹角和不同大小的压型区域。从而生产出不同型号的线圈。

图7a、图7b、图7c分别为本发明另一实施例提供的压型机械手机构的实现原理图，其中，图7a为上压板组和下压板组压紧时的示意图，图7b位上压板组和下压板组松开时的示意图，图7c为上压板组和下压板组分离时的示意图，中间的矩形块为线圈的直线段的横截面。

图8为本发明又一实施例提供的压型机械手机构的实现原理图，如图8所示，阴影扇形表示上压板组或下压板组中的一个压型板，90度开口即为压型板叉指结构，其中，a为角度操作臂长，c为连杆，y1与y2分别两个间距为b的推拉杆，连杆的长度不变，可以通过y1与y2两个推拉杆的上下移动来改变压型板的角度和位置，当y1与y2两个推拉杆根据不同的型号参数确定了不同的长度时，叉指的开口方向和位置可以精确确定，推拉杆一般可以采用电动螺杆驱动器实现。因此，图4中所示的各种螺杆驱动器组即为此处的推拉杆。

可选地，加热装置还包括加热管(图中未示出)，加热管和热风机的作用相同，都用于提供热量将线圈在自由状态下加热至线圈外层的胶体融化；加热管为电加热管或者燃气加热管。

在本实施例中，加热管和热风机可以同时使用，也可以交替使用，例如，当线圈外层的胶体融化需要较高的温度时，可以让加热管和热风机同时工作；当线圈外层的胶体融化需要较底的温度时，可以让加热管和热风机中的一个工作或者两个交替工作，从而延长加热管和热风机的使用寿命。

图9为本发明另一实施例提供的一种线圈胶化设备的结构示意图，如图9所示，冷却装置3还包括设置在线圈4上方的第二回风罩11，第二回风罩11用于将线圈上方的冷风返回到第二冷风机中。

可选地，如图9所示，线圈胶化设备还包括设置在线圈入口处的第一排气风机12和设置在线圈出口处的第二排气风机13，第一排气风机12和第二排气风机13用于将线圈胶化设备产生的废气排出生产区域。

在本实施例中，为防止工序过程中的废气进入生产区域，设备两端的出入口处设置了隔离段，隔离段安装有第一排气风机12和第二排气风机13，以形成轻度负压防止异味流出到车间。

图10为本发明又一实施例提供的一种线圈胶化设备的结构示意图，可选地，如图10所示，线圈胶化设备还包括热泵14、分别与热泵连接的导热环路、固化环路和冷却环路；热泵14用于收集固化环路和冷却环路产生的剩余热量，并将剩余热量提供给导热环路；导热环路用于采用剩余热量对线圈进行加热；固化环路用于提供冷却液使得加热的线圈固化；冷却环路用于提供冷却液使得固化的线圈温度冷却至室温。

其中，导热环路集中于加热装置中为线圈提供热量以加热线圈，固化环路集中于固化装置中为加热的线圈提供冷却液使得线圈固化，冷却环路集中于冷却装置中为线圈提供冷却液使得线圈温度降至室温。

可选地，热泵可以为热声热泵，紧凑简洁，运行可靠，无噪音无污染。

在本实施例中，为实现节能目的，该实施例中的设备采用大温差热泵完成加热与冷却过程，热泵的热源为需要降温冷却的线圈中的余热，在降温的同时回收了余热为加热装置提供能源。加热的热量则来自于热泵的高温侧，通过热油与热风循环为加热段提供热能。

可选地，如图10所示，导热环路包括热循环泵15、储热罐16和第一换热器17；热循环泵15的入口与热泵14的出口连接，热循环泵15的出口与储热罐16的入口连接，储热罐16的出口与第一换热器17的一端连接，第一换热器17的另一端与热泵14的入口连接。

在本实施例中，热循环泵15、储热罐16和第一换热器17形成加热装置的导热环路，如图10所示，加热装置的热风循环风路则由热风机5、第一回风罩6和必要的风管管路构成。

可选地，如图10所示，固化环路包括储冷罐18、冷却液循环泵19、第一调节阀20和第二换热器21；储冷罐18的入口与热泵14的出口连接，储冷罐18的出口与冷却液循环泵19的入口连接，冷却液循环泵19的出口与第一调节阀20的一端连接，第一调节阀20的另一端与第二换热器21的一端连接，第二换热器21的另一端与热泵的入口连接。

在本实施例中，储冷罐18、冷却液循环泵19、第一调节阀20和第二换热器21构成固化装置的冷却液环路，如图10所示，第一冷风机9和第三回风罩24和必要的风管管路构成了固化装置的冷风循环风路。

可选地，如图10所示，冷却环路包括第二调节阀22和第三换热器23；第二调节阀22的一端与储冷罐18的出口连接，第二调节阀22的另一端与第三换热器23的一端连接，第三换热器23的另一端与热泵14的入口连接。

在本实施例中，第二调节阀22和第三换热器23和形成了冷却装置的冷却液环路，第二冷风机10、第二回风罩11和必要的风管管路构成了冷却装置的冷风循环环路。

图11为本发明实施例提供的一种线圈胶化方法的流程图，应用于如图2-图10任一实施例所示的线圈胶化设备，如图11所示，该方法包括一下步骤：

步骤101、将线圈在自由状态下加热至线圈外层的胶体融化。

在本实施例中，可以由加热装置中的导热环路和热风循环风路为线圈提供热量，将线圈在自由状态下加热至线圈外层的胶体融化。

步骤102、对加热的线圈定型，并对定型的线圈进行降温至线圈外层的胶体固化。

在本实施例中，由固化装置中的压型机械手机构或者其它形式的模具对加热的线圈的位置与形状进行固定，然后再由固定装置的冷却液环路和冷风循环风路对定型的线圈降温至其固化。

步骤103、对固化的线圈进行降温，使得固化的线圈温度降至室温。

在本实施例中，由冷却装置的冷却液环路和冷风循环环路对对固化的线圈进行降温至室温。

本发明提供的线圈胶化方法，分为三个工序：加热工序将线圈从室温加热到线圈胶融化的温度，然后进行压型工序，同时冷却线圈温度至低于胶的固化温度，最后进行线圈冷却至常温便于后续生产工艺的操作，加热与冷却可采用热泵系统，从冷却段吸热，在加热段放热，实现废热利用，达到节能与改善生产环境的目的；压型机械手机构通过双推拉杆动作，实现压型板的位置与角度调节，进而实现生产工艺所需要的尺寸与角度；而且，压型机械手机构可以包括多个型号不同的机械手，以满足不同规格的线圈直边的生产要求，而且，多个机械手可多组并联，由转运机械手进行分配，以提高生产能力。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。