安装在新能源汽车充电桩本体内部的紧凑型绕线器的制作方法

本实用新型涉及新能源领域，具体是一种安装在新能源汽车充电桩本体内部的紧凑型绕线器。

背景技术：

目前新能源电动汽车10千瓦级以下充电桩的电缆线普遍是人工缠绕状态，无自动收纳装置，在实际使用过程中绝大部分电缆线被凌乱地搁在地面上，处于无人管理状态，极易遭到车辆碾压，破损，特别是户外使用，日晒雨淋，脏乱不堪，破损严重，险象环生不安全，即使少量充电站有专人管理，劳动强度也大，成本也高，另外目前这种充电桩结构存在安装环境位置要求高，推广难度大，用户体验感差。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提出一种安装在新能源汽车充电桩本体内部的紧凑型绕线器，用户在给新能源电动汽车充电时，对充电桩的充电枪电缆线可以即拉即停，可以在7米范围内任意位置停滞进行充电，充完电拔出充电枪后只需轻轻拽一下充电枪（10cm左右的较短距离），充电枪电缆线即可自动收回在绕线器中，能够提高充电桩电缆线、充电枪的使用寿命以及提高充电桩的使用安全性。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种安装在新能源汽车充电桩本体内部的紧凑型绕线器，包括护罩、外壳、电源万向旋转转换器、单层螺旋槽式卷筒、无级换向锁紧器、绕线器主轴以及动力发条卷簧，其中：

所述电源万向旋转转换器包括：转换器固定轴、供多组电线连接的旋转转换组件以及多个阻燃绝缘体，其中，旋转运动环状金属片外沿具有N个凸台，N个凸台与所述阻燃绝缘体的N个凹台相扣，形成同步旋转运动；

多个阻燃绝缘体之间通过凹凸结构依次错位90度连接拼装，形成一个整体，间隙配合的套在所述转换器固定轴上，供多组电线连接的旋转转换组件分别包在各个小空间里面；

每个旋转转换组件分别包括：电源输入端固定接头、固定环状金属片、平面滚针轴承、旋转运动环状金属片以及子、母双组合波形环状金属弹片，其中，电缆线一端与充电桩本体的输出端用接线端子连接，另一端依次经护罩和外壳后与电源万向旋转转换器的电源输入端固定接头用接线端子连接，电源输入端固定接头一端经过转换器固定轴的凹槽，另一端连接固定环状金属片，所述固定环状金属片与子、母双组合波形环状金属弹片在弹力的作用下充分接触；所述子、母双组合波形环状金属弹片在自有弹力的作用下与旋转运动环状金属片充分接触，所述旋转运动环状金属片的输出端与电缆线的输入端用接线端子连接；

所述子、母双组合波形环状金属弹片包括位于内圈的子波形环状金属弹片和位于外圈的母波形环状金属弹片，其中，子波形环状金属弹片内侧面与转换器固定轴外侧面滑动限位；母波形环状金属弹片外侧面与阻燃绝缘体外壳内表面滑动限位；

子波形环状金属弹片外侧面与母波形环状金属弹片内侧面之间留有环形间隙；

阻燃绝缘体的孔与转换器固定轴外侧面之间滑动限位，实现旋转运动时子波形环状金属弹片和母波形环状金属弹片分别独立旋转滑动，互不干涉；

所述阻燃绝缘体凹槽内位于所述固定环状金属片的上端安装固定所述平面滚针轴承；

所述无级换向锁紧器与所述绕线器主轴固定连接，绕线器主轴与所述外壳固定连接；

所述卷筒与所述动力发条卷簧的外端固定相连，获得自动收纳的动力，所述动力发条卷簧的内端与绕线器主轴固定连接。

进一步的，子波形环状金属弹片外侧面与母波形环状金属弹片内侧面之间环形间隙的间隙距离为1.5mm。

进一步的，所述卷筒为单层螺旋槽式卷筒，包括卷筒本体以及固定在卷筒本体外壁上的螺旋式滚槽板，单层螺旋槽式卷筒上设有10格单层枪线滚槽，每个滚槽螺距21mm，螺旋式滚槽板壁厚3mm，高17mm。

进一步的，所述外壳包括上盖和下盖，上盖和下盖之间采用公母口对接，接口处填充有密封材料。

进一步的，所述阻燃绝缘体为增强尼龙阻燃绝缘体。

进一步的，所述转换器固定轴上位于多个电源输入端固定接头的外部包有绝缘热缩管。

进一步的，所述无级换向锁紧器包括：壳体、W型导向滑轨、连接体、弹性滑块拨阻销、拨阻导向盖板、铜轴套、弹簧、换向组件以及壳体下盖，其中，所述壳体内壁通过一W型导向滑轨和一弹簧轴向连接，所述弹簧两端的凸起部位滑动设置于所述W型导向滑轨内，所述弹簧的内圈轴向套接有一铜轴套，铜轴套的内圈和一连接体之间通过凹凸结构连接，连接体与所述绕线器主轴固定连接，绕线器主轴与所述外壳固定连接；

所述弹性滑块拨阻销通过一所述拨阻导向盖板横向活动设置于所述W型导向滑轨的外部一侧，所述拨阻导向盖板和壳体固定连接；

所述壳体下盖和壳体固定连接。

有益效果：

第一、本实用新型一种安装在新能源汽车充电桩本体内部的紧凑型绕线器是一种在现有充电桩的基础上增加本充电枪电缆线自动收纳绕线器，用户给新能源电动汽车充完电拔出充电枪后只需轻轻拽一下充电枪，充电枪电缆线即可自动收回在绕线器中。

第二、本实用新型子波形环状金属弹片内侧面与转换器固定轴外侧面滑动限位；母波形环状金属弹片外侧面与阻燃绝缘体外壳内表面滑动限位；子波形环状金属弹片外侧面与母波形环状金属弹片内侧面之间留有1.5mm的环形间隙；阻燃绝缘体的孔与转换器固定轴外侧面之间滑动限位，实现旋转运动时子波形环状金属弹片和母波形环状金属弹片分别独立旋转滑动，互不干涉；

另外，平面滚针轴承既充分降低了旋转的阻力，也充分增加子、母双组合波形环状金属弹片与固定、旋转环状金属片之间的受力接触面积，提高充电桩绕线器的通过电流，减少阻抗，减少元器件发热现象。

第三、减少绕线器的径向尺寸，结构紧凑，适合与充电桩本体一体化安装。

第四、本实用新型安装在新能源汽车充电桩本体内部的紧凑型绕线器属于充电桩的重要配套设备，可以安装在充电桩本体内部、外部，也可以与充电桩本体分离式安装，中间用电源线连接，形式多样。本实用新型绕线器结构紧凑，既适合安装在新能源汽车充电桩本体内部，也适合安装在充电桩的立柱内部，也适合安装在比如立体车库等对空间要求紧凑的场所，

附图说明

图1为本实用新型绕线器的内部爆炸结构图；

其中，1为护罩；2为固定卡板；3为上盖；4为卷筒上端盖；5为万向转换器；6为充电桩枪线；7为卷筒；8为不锈钢支架；9为绕线器主轴；10为无级换向自锁装置；11为卷筒中盖；12为动力发条卷簧；13为卷筒下端盖；14为下盖；15为下盖密封盖；16为连接螺丝；17为滚轮铜轴；18为尼龙滚轮；19为不锈钢护板；20为充电枪；21为挡球；22为螺母；23为5芯输入线；

图2为电源万向旋转转换器总成图；

其中，11-4为转换器固定轴；

图3为多个旋转转换组件的组合图；

其中，11-5为平面滚针轴承；

图4为单个旋转转换器组件的结构示意图；

其中，11-1为电源输入端固定接头；11-2为子、母双组合波形环状金属弹片；11-3为旋转运动环状金属片；

图5为多个阻燃绝缘体的连接结构示意图；

其中，11-6为阻燃绝缘体；

图6为图2的底部视图；

其中，11-7为阻燃绝缘体外壳内侧面；11-8为转换器固定轴外侧面；11-9为波形环状金属弹片内侧面；11-10为旋转运动环状金属片外侧面；

图7为无级换向锁紧器的爆炸图；

其中，10-1为壳体；10-2为W型导向滑轨；10-3为连接体；10-4为弹性滑块拨阻销；10-5拨阻导向盖板；10-6为铜轴套；10-7为弹簧；10-8为换向阻件；10-9为壳体下盖；（W1~W6）为W型导向滑轨中的不同高度位置；D1为弹簧的上端凸起部位；D2为弹簧的下端凸起部位；

图8为W型导向滑轨的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型是一种全天候新能源电动汽车充电桩充电枪电缆线收纳绕线器：采用交流或直流电10千瓦级大功率电源子、母双组合桥式波形滑环万向旋转转换器、无级换向锁紧器、特殊高分子材料特殊工艺一次成型防雨防晒的功能性外壳、单层螺旋槽式卷筒、发条卷簧、充电枪等主要部件构成。

本实用新型属于充电桩的重要配套设备，可以安装在充电桩本体内部、外部，也可以与充电桩本体分离式安装，中间用电源线连接，形式多样。

目前新能源电动汽车充电桩可分为落地式和挂壁式两种，户外停车场采用落地式的较多，室内停车场依靠墙体或柱子采用挂壁式的较多，局限很多，如果采用本实用新型，大型室内停车场内不靠墙体或柱子的所有范围的停车位都可以采用悬顶式安装充电桩，充电枪悬挂半空中，距离地面1.6到2米之间，高度可调，车主伸手可拽，充完电自动缩回。

如图1所示，本实用新型具体的技术方案如下：

一种安装在新能源汽车充电桩本体内部的紧凑型绕线器，包括护罩、外壳、电源万向旋转转换器、单层螺旋槽式卷筒、无级换向锁紧器、绕线器主轴以及动力发条卷簧，其中，

所述电源万向旋转转换器包括：转换器固定轴、供多组电线连接的旋转转换组件以及多个阻燃绝缘体，其中，旋转运动环状金属片外沿具有N个凸台，N个凸台与所述阻燃绝缘体的N个凹台相扣，形成同步旋转运动；

多个阻燃绝缘体之间通过凹凸结构依次错位90度连接拼装，形成一个整体，间隙配合的套在所述转换器固定轴上，供多组电线连接的旋转转换组件分别包在各个小空间里面；

每个旋转转换组件分别包括：电源输入端固定接头、固定环状金属片、平面滚针轴承、旋转运动环状金属片以及子、母双组合波形环状金属弹片，其中，电缆线一端与充电桩本体的输出端用接线端子连接，另一端依次经护罩和外壳后与电源万向旋转转换器的电源输入端固定接头用接线端子连接，电源输入端固定接头一端经过转换器固定轴的凹槽，另一端连接固定环状金属片，所述固定环状金属片与子、母双组合波形环状金属弹片在弹力的作用下充分接触；所述子、母双组合波形环状金属弹片在自有弹力的作用下与旋转运动环状金属片充分接触，所述旋转运动环状金属片的输出端与电缆线的输入端用接线端子连接；

所述子、母双组合波形环状金属弹片包括位于内圈的子波形环状金属弹片和位于外圈的母波形环状金属弹片，其中，子波形环状金属弹片内侧面与转换器固定轴外侧面滑动限位；母波形环状金属弹片外侧面与阻燃绝缘体外壳内表面滑动限位；

子波形环状金属弹片外侧面与母波形环状金属弹片内侧面之间留有1.5mm的环形间隙；

阻燃绝缘体的孔与转换器固定轴外侧面之间滑动限位，实现旋转运动时子波形环状金属弹片和母波形环状金属弹片分别独立旋转滑动，互不干涉；

所述阻燃绝缘体凹槽内位于所述固定环状金属片的上端安装固定所述平面滚针轴承；

平面滚针轴承既充分降低了旋转的阻力，也充分增加子、母双组合波形环状金属弹片与固定、旋转环状金属片之间的受力接触面积，提高充电桩绕线器的通过电流，减少阻抗，减少元器件发热现象。

所述无级换向锁紧器与所述绕线器主轴固定连接，绕线器主轴与所述外壳固定连接；

所述卷筒与所述动力发条卷簧的外端固定相连，获得自动收纳的动力，所述动力发条卷簧的内端与绕线器主轴固定连接。

本实用新型安装在新能源汽车充电桩本体内部的紧凑型绕线器具体工作状态程序如下：

充电桩220V/32A/7KW的交流充电枪一般采用4~5芯电缆线，长度5米，其中3根主电线为截面6平方毫米的火、零、地线，另外2根为较细的信号线，→如图1所示的5芯电缆线一端与充电桩本体的输出端用接线端子连接，另一端经保护罩进入与电源万向旋转转换器的固定金属接头用接线端子连接，电源输入端固定金属接头11-1一端采用金属接头经过转换器固定轴的凹槽，表面套上热缩管保证绝缘，一端采用圆形环状的铜片，

电源输入端固定金属接头11-1与波形环状金属弹片11-2在弹力的作用下充分接触，波形环状金属弹片11-2与旋转运动环状金属片在弹力的作用下充分接触，旋转运动环状金属片11-3的输出端与电缆线的输入端用接线端子连接，本万向旋转转换器共设计5或6组电线的连接旋转转换，以满足充电枪的4或5芯电缆线各自的电力传输。

旋转运动环状金属片11-3外沿的4个凸台与阻燃绝缘体的4个凹台相扣，形成同步旋转运动。

阻燃绝缘体采用正凸背凹的设计，可以无限个错位90度连接拼装，形成一个整体，间隙配合的套在转换器固定轴上，将5或6组金属片分别包在各个小空间里面，既绝缘又实现了同步旋转运动，转换器固定轴顶端穿过外壳的中心孔，被固定卡板固定在外壳上，整个转换器固定轴又套在绕线器主轴上，阻燃绝缘体的4个圆形凸台分别与卷筒上端盖的4个凹台相扣，实现了与卷筒的同步旋转运动，卷筒与动力发条卷簧的外端固定相连，获得自动收纳的动力，动力发条卷簧的内端固定在绕线器主轴上，电缆线的输入端部位同时固定在卷筒上，如上所述实现了4或5芯电缆线将充电桩的输出电流可以无限双向旋转的传输给了充电枪。保证了电缆线在任意位置伸缩或锁紧停止状态下保持通电不缠绕不打结。

作为本实用新型技术方案的一个优选实施例，所述卷筒为单层螺旋槽式卷筒，根据电缆线的无损伤弯曲半径，将绕线器的外直径控制在190mm以内，绕线器外壳内径180mm,这样区别与传统的种类，径向尺寸小，适合与充电桩本体一体化设计安装，真正成为充电桩本体内部的重要部件。它既可以卧式安装，也可以立式安装，在收纳充电桩枪线时，螺旋式滚槽板可以将枪线有序绕起来（卧式安装），或者有序的托绕起来（立式安装），本实用新型有10格单层枪线滚槽，每个滚槽螺距21mm, 螺旋式滚槽板壁厚3mm,高17mm,整个工作状态可以自动收纳3~7米范围的枪线。

作为本实用新型技术方案的一个优选实施例，所述外壳包括上盖和下盖，均采用高分子材料一次成型，防雨防晒，针对充电桩经常被安装在户外使用的情况，特别选用一种高分子材料，采用公母口对接，填充密封材料，一次注塑成型，外壳结构采用隐藏式设计，将一些金属材料包裹隐藏，可以长期全天候在户外使用，风吹日晒雨淋，抗高温，耐寒，不老化，不掉色，质量性能不衰减，本实用新型的防护等级为IP55，电缆线工作中表面温度不高于60摄氏度，接线处的工作温度不高于70摄氏度。

作为本实用新型技术方案的一个优选实施例，所述阻燃绝缘体为增强尼龙阻燃绝缘体。

作为本实用新型技术方案的一个优选实施例，所述转换器固定轴上位于多个电源输入端固定接头的外部包有绝缘热缩管。

作为本实用新型技术方案的一个优选实施例，所述无级换向锁紧器包括：壳体10-1、W型导向滑轨10-2、连接体10-3、弹性滑块拨阻销10-4、拨阻导向盖板10-5、铜轴套10-6、弹簧10-7、换向组件10-8以及壳体下盖10-9，其中，所述壳体内壁通过一W型导向滑轨和一弹簧轴向连接，所述弹簧两端的凸起部位滑动设置于所述W型导向滑轨内，所述弹簧的内圈轴向套接有一铜轴套，铜轴套的内圈和一连接体之间通过凹凸结构连接，连接体与所述绕线器主轴固定连接，绕线器主轴与所述外壳固定连接；

所述弹性滑块拨阻销通过一所述拨阻导向盖板横向活动设置于所述W型导向滑轨的外部一侧，所述拨阻导向盖板和壳体固定连接；

所述壳体下盖和壳体固定连接。

壳体10-1与卷筒16固定连接，受到动力发条卷簧21的回收力作用，铜轴套10-6与连接体10-3通过凹凸机构连接，连接体10-3与绕线器主轴19固定连接，绕线器主轴19与外壳2固定连接，运用弹簧10-7与铜轴套10-6之间的顺向阻挡受力即锁紧，逆向阻挡受力即松开的原理，通过弹性滑块拨阻销10-4与换向阻件10-8、W型导向滑轨10-2的配合，对弹簧10-7两端的凸起部位实行顺向或逆向阻挡。

W型导向滑轨采用带坡度与倾斜台阶相结合，在壳体10-1上可以横向滑动的弹性滑块拨阻销10-4在人（车主）的拽动或动力发条卷簧21的收缩的情况下，只能顺着W型导向滑轨10-2一个方向循环运动，并且只能在W型导向滑轨的峰处，当人突然缩回充电枪，它立即拨动W型导向滑轨10-2将弹簧10-7与铜轴套10-6锁紧，只要人轻轻拽动一下充电枪电缆线，弹性滑块拨阻销10-4即发生位移离开W型导向滑轨的峰处到达W型导向滑轨的谷底处，弹簧10-7与铜轴套10-6同步松开，由于W型导向滑轨10-2的W型处的峰与谷底之间的距离很小，灵敏度高，噪音低，所以该锁紧器相当于无级换向，用户使用体验感更好，实现了充电枪电缆线的自由拉伸收缩与任意位置的锁紧停滞。

工作过程：如当前受动力发条卷簧21的作用力，处于收缩静止状态，并没有锁紧动作，依靠绕线器的外壳限位挡球挡着，弹簧10-7的上端凸起部位D2处于W型导向滑轨10-2的W6位置，弹簧10-7的下端凸起部位D1处于W型导向滑轨10-2的W4位置，弹簧10-7处于松开状态，开始，某车主用户拉伸充电枪，绕线器卷筒开始旋转，弹性滑块拨阻销10-4被壳体10-1带到W型导向滑轨10-2的W1位置并受力，反作用力导致W型导向滑轨的W6位置传导给弹簧10-7的上端凸起部位D2，弹簧10-7的上端凸起部位D2受到逆向力，弹簧10-7松开铜轴套10-6开始旋转，持续到车主发生新动作指令。

车主拉出充电枪一段距离到达所需任意位置后停止拉伸，由于动力发条卷簧21的回收力一直存在，弹性滑块拨阻销10-4被壳体10-1带到W型导向滑轨10-2的的W2位置并受力，反作用力导致W型导向滑轨10-2的W5点位置传导给弹簧10-7上端凸起部位D2，弹簧10-7上端凸起部位D2受到顺向力，弹簧10-7锁紧铜轴套10-6，充电枪电缆线处于静止停滞状态，车主给车充电，充完电后，车主只需将充电枪轻拽一下10厘米左右后放松手臂，提着充电枪跟着回即可，弹性滑块拨阻销10-4被壳体10-1带到W型导向滑轨10-2的W3位置后继续沿着W型导向滑轨移动到W4位置，此时弹性滑块拨阻销10-4受到处于W型导向滑轨10-2的W4位置的弹簧10-7下端凸起部位D1阻挡，反作用力的作用，弹簧10-7下端凸起部位D1受到逆向力的作用，弹簧10-7上端凸起部位D2处于W型导向滑轨10-2的W6位置，弹簧10-7松开铜轴套10-6开始旋转，持续到充电枪电缆线收纳进绕线器，限位挡球到位为止，即初始状态，此时无级换向锁紧器完成了一个完整循环动作，如此循环往复。