一种电机铜转子的焊接设备及方法与流程

本发明涉及焊接领域，尤其涉及一种电机铜转子的焊接设备及方法。

背景技术：

图1和图2是现有技术电机铜转子的结构图和爆炸视图，铜转子包括铁芯、铜条、定位环和端环；安装步骤是：先将铜条嵌入铁芯的预制槽内，然后利用左右定位环将铜条两端突出铁芯的部分定位并固定，最后将左右端环与铜条及左右定位环焊接。

在目前，铜转子的左右端环与铜条的焊接主要采用钎焊工艺，操作过程复杂，其对焊接工件表面处理要求很高，对焊接效果缺乏有效控制，焊后的铜转子一致性较差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的用于电机铜转子的焊接设备和方法，提高焊接效率和焊接效果，保障铜转子的产品质量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种电机铜转子的焊接设备，包括底座、固定座和焊接机构；

固定座安装在底座上，固定座用于定位和固定铁芯及铜条的组合体，该组合体包括定位环；

焊接机构包括旋转驱动器、主轴、卡盘和直线驱动器，主轴的末端连接卡盘，卡盘用于固定电机的端环；旋转驱动器连接主轴并驱动主轴旋转；

直线驱动器驱动主轴及卡盘相对铁芯及铜条的组合体直线运动。

本发明的焊接设备是一种摩擦焊设备，具体工作流程是利用旋转驱动器加速端环至设定的速度，然后将端环与铜条的焊接面贴合并保压，同时断开或关闭旋转驱动器，端环利用惯性与铜条(包括定位环)产生摩擦，端环和铜条的焊接面因摩擦升温后融合。

进一步的，所述主轴上安装有惯性飞轮，惯性飞轮用于帮助端环存储能量，以便端环与铜条接触时，焊接面上的摩擦能量输入能够达到设定的功率。

进一步的，所述焊接机构还包括滑台，底座上设置有导轨，滑台安装在导轨上，主轴安装在滑台上，直线驱动器驱动滑台、主轴、惯性飞轮及卡盘沿着导轨直线运动，导轨与铁芯的中轴线平行。

进一步的，所述焊接机构具有两套，两套焊接机构分别位于铁芯及铜条的组合体的两端，在焊接时两套焊接机构同步工作焊接左右端环。

进一步的，所述滑台与导轨的连接处设置有滚动链。

本发明还提供了一种电机铜转子的焊接方法，包括如下步骤：

步骤1：固定铁芯及铜条的组合体，该组合体包括定位环；

步骤2：旋转端环；

步骤3：停止旋转端环，使端环依靠惯性自由旋转；将端环与铜条及定位环的焊接面贴合并保持压力直至端环旋转停止；

步骤4：端环停止后继续保持压力3～5秒，完成焊接。

进一步的，在所述步骤2的旋转端环之前，将端环与铜条及定位环的焊接面贴合并施加预顶锻压力3～5秒，然后分开端环与铜条的焊接面，使得端环与铜条及定位环的焊接面间隔大约5mm；预顶锻工序用于帮助确认铁芯、铜条、定位环和端环均已安装到位。

进一步的，在所述步骤2中设置惯性飞轮与端环共同旋转，惯性飞轮用于帮助端环存储能量，以便端环与铜条及定位环接触时，焊接面上的摩擦能量输入能够达到设定的功率。

进一步的，两个端环的焊接操作同时进行。

有益效果：(1)本发明的焊接设备主要采用惯性旋转摩擦焊工艺实现电机端环与铜条及定位环的焊接，可实现铜转子端环的高效率、高质量、高稳定性焊接，适合铜转子的大批量焊接生产，并且端环与定位环可选用不同种材质组合，大大增加了铜转子设计的灵活性，通过优化的材料组合还可以进一步提高铜转子使用性能。(2)本发明的焊接设备采用双主轴设计，电机铜转子两侧端环的同步进行焊接操作，极大的提高了焊接效率。

附图说明

图1是电机铜转子的结构图。

图2是电机铜转子的爆炸视图。

图3是实施例1焊接设备的主视图。

图4是实施例1焊接设备的俯视图。

图5是实施例1焊接设备的焊接机构的示意图。

图6是实施例1焊接设备的焊接过程图。

其中：1、底座；101、导轨；2、固定座；3、主轴；4、惯性飞轮；5、卡盘；6、滑台；7、电机；8、顶锻油缸；9、滚动链；10、铁芯；11、铜条；12、定位环；13、端环。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图3至图6所示，本实施例的电机7铜转子的焊接设备，包括底座1、固定座2和焊接机构；

固定座2安装在底座1上，固定座2用于定位和固定铁芯10及铜条11的组合体；

焊接机构包括旋转驱动器、主轴3、惯性飞轮4、卡盘5、直线驱动器和滑台6，旋转驱动器为电机7，直线驱动器为顶锻油缸8；

底座1上设置有两根与铁芯10的中轴线平行的导轨101，滑台6安装在导轨101上，滑台6与导轨101的连接处设置有滚动链9；主轴3安装在滑台6上，主轴3的末端连接惯性飞轮4和卡盘5，卡盘5用于固定电机7的端环13；

顶锻油缸8驱动滑台6、主轴3、惯性飞轮4及卡盘5沿着导轨101直线运动，电机7驱动主轴3、惯性飞轮4及卡盘5旋转；

焊接机构具有两套，对称的设置在铁芯10及铜条11组合体的两侧。

本实施例的焊接设备的具体工作流程是：

(1)将铜条11嵌入铁芯10的预制槽内，然后利用左右定位环12将铜条11两端突出铁芯10的部分定位并固定；

(2)利用固定座2固定铁芯10及铜条11的组合体(包括左右定位环12)；

(3)将端环13安装在卡盘5内；

(4)顶锻油缸8驱动左右滑台6靠近铁芯10及铜条11的组合体，将端环13与铜条11及定位环12的焊接面贴合并施加预顶锻压力3～5秒，然后分开端环13与铜条11的焊接面，使得端环13与铜条11及定位环12的焊接面间隔大约5mm；

(5)电机7驱动主轴3、惯性飞轮4、卡盘5及端环13旋转至设定速度，然后停止电机7；

(6)顶锻油缸8驱动左右滑台6靠近铁芯10及铜条11的组合体，将端环13与铜条11及定位环12的焊接面贴合并施加顶锻压力直至端环13停止旋转，之后继续保持顶锻压力3～5秒；

(7)焊接完成。

在上述步骤(6)中，顶锻压力的大小应根据铜条11、定位环12和端环13的具体材质确定，顶锻压力既可以是恒定值也可以是非恒定值。当铜条11、定位环12和端环13均采用典型的紫铜材料时，顶锻压力可分2级设定，第一级顶锻压力压强值为20～30mpa，持续时间低于0.5秒，更优选的低于0.25秒，第二级顶锻压力压强值为40～55mpa，持续到焊接结束。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种电机铜转子的焊接设备，包括底座、固定座和焊接机构；固定座安装在底座上，固定座用于定位和固定铁芯及铜条的组合体；焊接机构包括旋转驱动器、主轴、卡盘和直线驱动器，主轴的末端连接卡盘，卡盘用于固定电机的端环；旋转驱动器连接主轴并驱动主轴旋转；直线驱动器驱动主轴及卡盘相对铁芯及铜条的组合体直线运动。本发明的焊接设备主要采用惯性旋转摩擦焊工艺实现电机端环与铜条及定位环的焊接，可实现铜转子端环的高效率、高质量、高稳定性焊接，适合铜转子的大批量焊接生产，并且端环与定位环可选用不同种材质组合，大大增加了铜转子设计的灵活性，通过优化的材料组合还可以进一步提高铜转子使用性能。

技术研发人员：朱建华;夏春明;彭虎;赵江龙;王立人;孙涛
受保护的技术使用者：上海锢维智能设备有限公司
技术研发日：2018.09.06
技术公布日：2018.11.13