一种基于三维打印机打印电机绕组的装置及其方法与流程

本发明涉及电机绕组领域，特别是一种基于三维打印机打印电机绕组的装置及其方法。

背景技术：

目前电机绕组的绕制，都是预先在绕线模上绕制绕组，然后需要人工将绕制的绕组嵌放在定子槽内。在绕制前确定选用合适线来绕制绕组，包括线的材料、直径尺寸等，若遇到特殊要求时需要订做，影响电机生产或维修效率。在实际制造过程中，绕线模的尺寸很难确定，导致电机定子的绕线工艺极其复杂。具体而言，如果绕线模的尺寸过小，会导致绕组难以嵌放在定子槽内。而如果绕线模的尺寸过大，会导致绕组材料的浪费，同时，由于绕组的端部过长而造成电机端盖装配困难，甚至会因绕组的端部与端盖紧靠而影响对地绝缘。

另外，电机下线还要遵循一定的工艺要求，下线时要严防损伤绕组绝缘和槽绝缘。为此要用引槽纸放在槽口两边，然后将线圈的一个边的导线松散开，并捏成一个扁片，对着引槽纸一根一根的下入槽中。待线圈的一个边的导线全部下入槽内以后，再顺着槽口的方向将线圈来回拉动，使槽内的线圈平整，并使槽外的两个端部长度相等。

电机定子绕组下线完成后为了使其固定和提高绝缘性而必须浸渍绝缘漆处理，一般采用先烘干，再浸漆，再烘干的工序。按这种程序，短时间内把绕组浸好漆是不大可能的。

三维打印技术又称之为增材制造技术，随着三维打印技术的快速发展，如今可实现多种材料打印，成型自由度高、生产成本低、生产周期短。运用三维打印技术，可节约制造材料。为此将三维打印运用于电机绕组的打印，可以有效提高工作效率，节约成本。

技术实现要素：

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种快速的基于三维打印机打印电机绕组的装置及其方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于三维打印机打印电机绕组的装置，包括三维打印平台、z轴打印平台以及打印喷头，还包括用于夹持电机的定子块的夹持装置；所述打印喷头包括导电材料喷头和非导电材料喷头。

其中，所述夹持装置一端通过连接轴连接步进电机，另一端通过可调节的机械臂手夹住定子块；所述夹持装置能够绕连接轴旋转。

其中，所述夹持装置上设有用于支撑机械臂手的支撑杆和调节机械臂手的可伸缩调节轴。

其中，所述机械臂手上部设有用于夹住定子块的直角夹头，中部设有与支撑杆活动链接的旋钮，下部留有与可伸缩调节轴活动连接的限位槽；通过调整可伸缩调节轴长度，机械臂手围绕旋钮旋转，从而使限位槽在可伸缩调节轴上活动至相应位置。

其中，可伸缩调节轴通过螺母和螺杆与限位槽连接，当夹持装置夹住定子块，限位槽在可伸缩调节轴上活动至相应位置，通过拧紧螺母使得限位槽与可伸缩调节轴相固定，从而夹紧定子块。

其中，所述夹持装置位于z轴打印平台上；所述z轴打印平台可活动的与z轴活动杆连接，并能沿z轴活动杆上下活动。

其中，所述导电材料喷头和非导电材料喷头相互独立，相互没有影响。

其中，所述三维打印平台包括位于四周的四个垂直柱槽；所述柱槽内部设有可沿柱槽上下滑动的z轴滑块；所述前后两个z轴滑块之间连接有y轴滑竿；所述y轴滑竿上设有可沿y轴滑竿前后滑动的y轴滑块；所述左右两个y轴滑块之间连接有x轴滑竿；所述x轴滑竿上设有有可沿x轴滑竿左右滑动的打印喷头，从而实现打印喷头分别在x、y和z轴方向上的移动。

一种基于三维打印机打印电机绕组的方法，包括如下步骤：

第一步：调整可伸缩调节轴从而使夹持装置的臂手夹紧定子块；

第二步：调节三维打印平台z轴滑块、y轴滑块以及打印喷头位置，调节z轴打印平台位置；

第三步：设定导电材料喷头和非导电材料喷头(其口径约为0.4mm)为加热状态，直至打印材料为熔融状态，采用两相四线的步进电机，其步距角1.8度；

第四步：开启打印；

第五步：打印结束，取下打印有绕组的定子块。

有益效果：

1、采用双打印头，电材料喷头和非导电材料喷头，两个打印头能够独立工作，相互没有影响，能提高打印效率。

2、采用夹持装置和步进电机控制定子块水平方向运动和旋转，能提高绕组打印的精确度。

3、三维打印出来的绕组形状，厚度可以任意设定，结构紧密，节约空间，提高槽满率，因而电机定子块端部可以做的短一些，这样有效减少成本。

4、采用三维打印工艺打印出来的电机绕组的流程没有原有的绕线方式那么复杂，也不需要浸绝缘漆等工序，提高了电机绕组的生产效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是基于三维打印机打印电机绕组的装置的整体结构图。

图2是夹持装置的结构示意图。

图3是夹持装置的结构侧视图。

图4是定子块的结构示意图。

图5是多个由多个定子块组合成的电机定子结构示意图。

具体实施方式

实施例

如图1，基于三维打印机打印电机绕组的装置包括三维打印平台60、z轴打印平台90以及打印喷头40，还包括用于夹持定子块30的夹持装置100，打印喷头40包括导电材料喷头41和非导电材料喷头42，夹持装置100一端通过连接轴104连接步进电机20，另一端通过可调节的机械臂手101夹住定子块30；通过步进电机20带动夹持装置100和定子块30在水平方向上的移动和旋转；夹持装置100位于z轴打印平台90上，z轴打印平台90可活动的与z轴活动杆91连接，并能沿z轴活动杆91上下活动；三维打印平台60包括位于四周的四个垂直柱槽61，柱槽61内部设有可沿柱槽61上下滑动的z轴滑块62，前后两个z轴滑块62之间连接有y轴滑竿63，y轴滑竿63上设有可沿y轴滑竿63前后滑动的y轴滑块64，左右两个y轴滑块64之间连接有x轴滑竿65，x轴滑竿65上设有可沿x轴滑竿65左右滑动的打印喷头40。

如图2和图3，夹持装置100上设有用于支撑机械臂手101的支撑杆102和调节机械臂手101的可伸缩调节轴103；机械臂手101上部设有用于夹住定子块30的直角夹头101a，中部设有与支撑杆102活动链接的旋钮101b，下部留有与可伸缩调节轴103活动链接的限位槽101c，当机械臂手101夹住定子块后，通过拧紧螺母105使得限位槽101c与可伸缩调节轴103相固定，从而夹紧定子块30。

如图4和图5，定子块30侧面设有凸起31和凹槽32；两个定子块30之间能够通过凸起31嵌入凹槽32进行连接，从而构成环形的电机定子80。

具体步骤：用夹持装置100的直角夹头101a夹住定子块30两端的凸起31和凹槽32，通过步进电机20，带动夹持装置100和定子块30按指定的速度旋转。打印前先设定喷头口径约为0.4mm，并对其进行加热，直至打印材料为熔融状态，喷头配合旋转的定子块完成螺旋线圈打印。打印过程中，先由导电材料喷头40根据所要打印材料形状进行打印，当打印完一层导电材料之后，控制导电材料喷头41不出丝，紧接着由非导电材料喷头42在打印好的导电材料上打印非导电材料，由于打印出来的材料之间的紧密度很好，能够确保导电材料之间良好的绝缘性，当一层非导电材料打印完成，控制非导电材料喷头42不出丝，接着由电材料喷头41进行打印，电材料喷头41和非导电材料喷头42依次循环交替打印，最后，就能在定子块30上打印出绝缘、导热效果良好，并且具有较高槽满率的绕组。

本发明提供了一种基于三维打印机打印电机绕组的装置及其方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。