专利名称：兆瓦级风力发电机的定子线圈全自动拓扑涨形机的制作方法
技术领域：
本发明属于一种兆瓦级风力发电机的定子线圈全自动拓扑涨形 机，主要用于兆瓦级风力发电机的定子线圈涨形成形用，更换直线边 部件后也可用于各种规格异步牵引电动机定子线圈和交流电动机定子 线圈一次成形与端部弯形。
背景技术：
定子线圈在制作工艺要求严格时都用一次成形的涨形机制作成
形，特别是对于使用寿命在20年以上的风力发电机的定子线圈，由于 制作工艺要求极为严格，在成形过程中不准敲、不准打，不损伤匝间 绝缘且成形后不希望再用复形模复形，以防止线圈的绝缘层受伤，所 以这类定子线圈应该是由定子线圈自动涨形机一次自动成形的。但目
前从事定子线圈涨形机开发的力量跟不上风力发电机的发展。例如 目前普遍采用的定子框式线圈涨形机在线圈直线边涨形时，通常是以 两根轴心为中心，线圈的两直线边靠四个涨形夹块构成空间的两条直 线边，并分别以两个轴的轴心为中心向外转动而涨成线圈的两个直线 边，并同时沿另一轴心在端部通过两组鼻夹将线圈两端部拉伸，再通 过顶弧机构对端边顶成弧形。这种制作工艺虽说实现了一次性涨形成 形的目的，但由于这种制作方法的线圈直线边是以四个涨形架构成空 间的两条直线，并又是分别绕两个轴心旋转成形的，这就是加工过程 中很难保证线圈两直线边始终保持平行，且直线边的夹角难严格保证成形后直线边的径向朝向正好对正电机的轴心。直线边受力与端部斜 边受力均不在同一平面上，极易出现鼓包、裂纹等现象。而且现有涨 形机的端部成形的采用顶弧机构顶成非弧形。所以很难保证线圈涨形 后不需要再复形。复形模又称敲形模将线圈两直线边在模子上敲平敲 直，也有采用热压模在加热状态下将两直线边热压成所需角度和平直 度，无论哪一种工艺都要损伤线圈的绝缘质量，降低了产品的绝缘裕
度，难以保证线圈端部斜边的相互平行。1994年3月23日中国专利公 报公开号为1084328的专利公开了一种名称为"制造模绕定子线圈的 方法和设备"的技术。该专利是由一线圈架来产生一个模绕定子线圈 的制造设备，它是将线圈的上直线部分与下直线部分的两涨臂安装在 同一芯轴上的涨型机，并将线圈架的直线部分以线圈的每个支线的直 线部分限定在上直线部分与下直线部分夹紧装置上。同时还将线圈架 弯曲到预定半径以形成从线圈的每个支线的直线部分向线圈的每个鼻 部延伸的臂的装置。提供用于将每个臂弯曲为预定的半径的装置。进 一步提供用于将鼻部弯曲为预定角度的装置。还提供装置用于给线圈 的臂部提供相对于定子铁心的一个落差。还提供用于将线圈架的引线 构造为预定结构的装置。该发明还公开了用于给设备提供能源的液压 装置和控制该液压装置的一个系统。但是该设备在制造工艺上仍然是 采取的通过一定位顶弧机构的顶弧工艺来实现鼻部弯曲成型的，需要 由一个编码装置等自动控制机构去完成，因此机构复杂，精度难以保 证；而且由于该设备的涨臂芯轴不在线圈的上直线部分与下直线部分 所形成的平面上，偏离了床身的中心垂线，因此受力不好，易引起床身不均衡的摆动。
上述问题，已经在2000年提出的申请号为00113680. 1的发明专 利中提出了解决方案，在此不再赘述。
发明内容
本发明是基于申请号为00113680.1的在先发明专利，提出一种涨 形效果好，精度高，涨形后不需再复形的兆瓦级风力发电机的定子线 圈全自动拓扑涨形机。
本发明的目的是通过下述技术方案得以实现的， 一种兆瓦级风力 发电机的定子线圈全自动拓扑涨形机，包括床身、直线边涨臂机构、 鼻夹机构、液压站，其特征在于在床身的中部安装有一涨臂心轴， 直线边涨臂机构共设置有两组，呈前后设置地套装在涨臂心轴上，在 直线边涨臂机构上套装有半径放大机构，直线边涨臂机构由垂直状态 向水平状态绕同一涨臂心轴旋转展开涨形，鼻夹机构设置有两组，分 别安装在涨臂心轴的左、右两侧，在鼻夹机构上安装有自动锁紧机构 以及对梭形线圈拉直的鼻夹轴向滑动机构。
本发明进一步的设置为
鼻夹机构安装于置于床身上的由底座和侧板组成的安装支架上， 鼻夹机构包括安装在安装支架上的由伺服电机和传动丝杆组成的鼻夹 升降机构，带自动锁紧机构的鼻端夹通过鼻端夹座可在鼻夹机构的侧 板上滑动，并由传动丝杆控制其沿鼻夹升降机构上下移动和定位，鼻 夹升降机构连接有鼻夹轴向滑动机构。
鼻夹轴向滑动机构包括油缸，油缸的活动端抵紧于鼻端夹座上，拉杆一端与油缸螺纹连接，另一端穿过鼻端夹座与鼻端夹相连。
鼻端夹包括自动锁紧机构和夹紧机构，夹紧机构由固定座与活动 门组成，自动锁紧机构包括一带活塞杆的汽缸，短连杆一端通过销与 活塞杆以及长连杆相连，另一端与活动门联动连接，长连杆一端通过 销安装于短连杆与活塞杆相连的一端，另一端沿短连杆与活动门的联 接端延伸并固定于鼻端夹固定座上。长连杆另一端通过销与鼻端夹固 定座连接。
直线边涨臂机构包括套装在涨臂心轴上的涨臂，在涨臂上设置有 由伺服电机和滚珠丝杆组成的涨臂升降机构，直线边通过涨臂滑动机 构套装在涨臂上与涨臂升降机构滑动连接，直线边夹具套装在直线边 上，每组直线边涨臂机构设置有两个直线边夹具，两组直线边涨臂机 构的直线边夹具的垂直位置根据线圈的尺寸上下排列，与线圈的直线 边长度和高度相适应，直线边内设有芯座，丝杆穿过芯座，同一直线 边上的两个直线边夹具之间的宽度由丝杆调节，在直线边夹具上安装 有长度传感器。
所述直线边夹具，包括有固定钳座和活动钳组成的线圈直线边成 形模，汽缸的活塞杆一端连有推头，推头与活动钳相固连。
直线边夹具通过销套装在与直线边相固连的安装块上，并与直线 边组成一个半径放大机构，直线边夹具沿销可绕直线边张开一定角度。
下面将结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的描述。
图l为本发明结构示意主视图；图2为本发明结构示意左视图； 图3为本发明鼻夹结构示意主视图； 图4为本发明鼻夹结构示意左视图； 图5为本发明鼻夹结构的工作原理图； 图6为本发明上直线边夹具结构示意主视图； 图7为图6的A—A剖面图； 图8为本发明下直线边夹具结构示意主视图； 图9为图8的B—B剖面图； 图IO为本发明半径放大机构原理图； 图11为本发明半径放大机构分析图。
具体实施例方式
附图给出了本发明的一个实施案例，下面将结合附图对本发明作 进一步的描述。
如图l、图2所示，本发明的兆瓦级风力发电机的定子线圈全自动 拓扑涨形机包括床身l，在床身1的中部安装有一涨臂心轴5，在涨臂 心轴5上套装有直线边涨臂机构2，直线边涨臂机构2共设置有两组， 见图2，分别为上直线边涨臂机构2a和下直线边涨臂机构2b，呈前后 设置地套装在涨臂心轴5上，上直线边涨臂机构2a和下直线边涨臂机 构2b分别通过液压缸7和液压缸8带动，由垂直状态向水平状态绕同 一涨臂心轴5旋转展幵涨形。鼻夹机构3设置有两组，分别为左鼻夹 机构3a、右鼻夹机构3b，分别安装在涨臂心轴5的左、右两侧的置于 床身1上的底座12上。提供油缸工作压力的液压站4安装在床身1的一侧。
每组鼻夹机构(3a、 3b)安装于置于床身1上的由底座12和侧板 9组成的安装支架上，并可以通过手柄11和定位丝杆10调节鼻夹机构 (3a、 3b)在床身l上的位置，每组鼻夹机构，下面以鼻夹机构3a为 例作结构说明，鼻夹机构3a包括安装在安装支架上的由伺服电机31a 和传动丝杆32a组成的鼻夹升降机构，带自动锁紧机构的鼻端夹33a 通过鼻端夹座30a可在鼻夹机构的侧板9上滑动，并由传动丝杆32a 控制其沿鼻夹升降机构上下移动和定位，鼻夹升降机构连接有鼻夹轴 向滑动机构34a，鼻夹轴向滑动机构34a包括油缸341a，油缸341a的 活动端抵紧于鼻端夹座30a上，四根拉杆342a —端与油缸341a螺纹 连接，另一端穿过鼻端夹座30a与鼻端夹33a相连。工作时，通过油 缸341a抵住鼻端夹座30a，拉杆342a将鼻端夹33a向油缸341a运动 的反方向拉。鼻夹机构3b结构上完全与鼻夹机构3a对称。这样，通 过涨臂心轴5两侧的两组鼻夹轴向滑动机构34a、 34b分别带动鼻端夹 33a和33b往左或右运动，将梭形线圈拉直。
结合图3、图4、图5所示，每个鼻端夹(33a、 33b)包括有一个 自动锁紧机构和一个夹紧机构，其中，夹紧机构由固定座312与活动 门311组成的线圈鼻端成形模，自动锁紧机构包括一带活塞杆36的油 缸37，短连杆38 —端通过销310与活塞杆36以及长连杆39相连，另 一端与活动门311联动连接，长连杆39 —端通过销310安装于短连杆 38与活塞杆36相连的一端，另一端沿短连杆38与活动门311的联接 端延伸并固定于鼻端夹固定座312上。这样，就构成了鼻端夹自动锁紧机构，其工作原理如图5所示1、开锁时，由油缸37带动短连杆 38和长连杆39的活动端即图示的A端，绕长连杆39的固定端即图示 的B端作顺时针旋转，从而将短连杆38与活动门311的连接端即图示 的C端拉起来，活动门311在短连杆38的联动下，绕固定端即图示的 D端作顺时针旋转，当短连杆38从(A、C)移动到图5中的(A， 、C，) 时，此时，活动门311移动到与鼻端夹固定座312相垂直的位置，鼻 夹机构3处于打开状态；2、关锁时(即工作状态下)，油缸37带动短 连杆38的活动端即图示的A'端作逆时针旋转，从而联动C'端作 逆时针旋转，随着短连杆的C'端的继续运动，C'端与长连杆39之 间的夹角越来越小，最终成一直线，长连杆39与短连杆38相重合， 活动门W1与鼻端夹固定座312夹紧，即图示中短连杆38从(A' 、C') 移动到(A、 C)，此时，鼻夹机构3完成自锁。
请再结合图2、图6、图7、图8、图9所示，直线边涨臂机构2 共设置有两组，分别为上直线边涨臂机构2a和下直线边涨臂机构2b， 呈前后设置地套装在涨臂心轴5上，以直线边涨臂机构2a为例，它包 括套装在涨臂心轴5上的涨臂2la，在涨臂21a上设置有由伺服电机 22a和滚珠丝杆23a组成的涨臂升降机构，直线边24a通过涨臂滑动机 构210a套装在涨臂21a上与涨臂升降机构滑动连接，从而实现直线边 24a在涨臂21a上的上升和下降，直线边夹具25a套装在直线边24a 上，每组直线边涨臂机构设置有两个直线边夹具25a，两组直线边涨臂 机构的直线边夹具25a、 25b的垂直位置根据线圈的尺寸上下排列，以 与线圈的直线边长度和高度相适应，线圈的直线边都是分别固卡在两组直线边涨臂机构2a和2b的呈上、下设置的直线边夹具25a和25b 内，直线边24a内设有芯座20a,丝杆26a穿过芯座20a，直线边夹具 25a在直线边24a上的位置，即同一直线边24a上的两个直线边夹具 25a之间的宽度由丝杆26a调节完成，并通过安装在直线边夹具24a 上的长度传感器27a来控制。
如图7、图9所示，本发明采用的保持压力的直线边夹具25a，包 括有固定钳座28a和活动钳29a组成的线圈直线边成形模，汽缸211a 的活塞杆210a —端连有推头212a，推头212a与活动钳29a相固连， 由汽缸211a推动推头212a，从而推动活动钳29a将线圈直线边夹住。 直线边夹具25a通过销213a套装在与直线边24a相固连的安装块214a 上组成一个半径放大机构，直线边夹具25a沿销213a可绕直线边24a 张开一定角度，当直线边夹具25a张开一定角度时即实现半径放大， 限位销216a用来定位直线边夹具25a的张开角度。
以下结合图10、图11对本发明的直线边半径放大机构的基本原理 详细描述如下图11中，Ll与L2为未进行半径放大前的线圈边半径， 本发明通过设置带有半径放大机构的直线边夹具25a和25b，这样，当 涨臂2la张开时，带有半径放大机构的直线边夹具25a沿销213a转动， 当直线边夹具25a张开一定角度为a时，这样，线圈直线边的中心线 向涨形机中心线的下方移动，两线相交，形成的新的半径L1'与L2'， 当直线边夹具25a转动角度a越大，交点越往下移，线圈的半径也就 越大。而当转动的角度为0时，半径就落在涨形机的原始半径的轴线 上。本发明的工作原理如下本发明的直线边涨臂机构设置有两个， 分别为上直线边涨臂机构和下直线边涨臂机构，且两个涨臂机构是同 套在同一个涨臂心轴上的，并分别是由垂直状态向水平状态绕同一涨 臂心轴旋转展开涨形的，同时，线圈的直线边都是分别套装在一特制 的直线边夹具内，同时设置有带自动锁紧机构的鼻夹机构兼有鼻端成 形模的功能，工作时，按设定的自动涨形程序自动进行下列步骤1、 将线圈的梭形两端的内孔卡在鼻端夹的定位销上。2、鼻端夹锁紧。3、 鼻端夹将线圈的梭形拉紧。4将定子线圈自动卡放入直线边夹具内。5、
直线边夹具的固定钳和活动钳夹紧、固定钳和活动钳之间要保持一定
的压力。6、再按的两直线边涨臂向外旋转涨开，同时鼻夹卡住线圈的
鼻端，完成涨形，向网络传送线圈尺寸。松开夹具人工取出线圈。
本发明的有益效果为本发明是为永磁大型低速风力发电机的定 子线圈提供了全自动的涨形设备。它主要采用1、鼻夹机构采用自动 锁紧机构，自锁形鼻端夹夹住梭形线圈的鼻端，保证线圈在涨形过程 中的精确定位。2、线圈的直线边用四个保压的直线边夹具夹紧，直线 边夹具采用本发明的延长旋转半径的理论和机构，旋转半径可以任意 精确调整数值稳定。3、涨形前由鼻夹轴向滑动机构将被涨线圈的梭形
拉直。4、在涨形过程中，按线圈设计理论采用高精度直线和角度传感
器全程控制线圈的轴向长度、直线边长度、线圈上下层边的半径和它
们的夹角。5、线圈可以按图纸要求将高精度直线和角度传感器测量到
的数据按本发明关联的线圈计算公式换算成线圈的关键尺寸从计算机
的网络上输出，也可以通过网络对本发明的涨形机实现操作和控制。6、采用一根涨臂心轴，各涨形机构均以同一根心轴作为涨形中心涨形， 由两个直线形涨夹具直接形成空间两直线，并以此夹具固定线圈的两 个直线边，直线形涨形夹具分别装在两个共心轴的涨臂上，两涨臂在 涨形时，同时绕同一心轴向外旋转涨形，这样就很容易保证线圈两直 线边在涨形过程中始终保持平行。
该涨形机也可以用在短铁心大型交流电机定子线圈制造上，它彻 底淘汰了传统的线圈敲形模和热压模，不敲不打不热压不损伤线圈铜 线外包的匝间绝缘。大大提高了发电机或电动机的线圈的绝缘寿命。
权利要求
1、一种兆瓦级风力发电机的定子线圈全自动拓扑涨形机，包括床身(1)、直线边涨臂机构(2)、鼻夹机构(3)、液压站(4)，其特征在于在床身(1)的中部安装有一涨臂心轴(5)，直线边涨臂机构(2)共设置有两组，呈前后设置地套装在涨臂心轴(5)上，在每组直线边涨臂机构(2)上皆套装有半径放大机构，两组直线边涨臂机构(2)由垂直状态向水平状态绕同一涨臂心轴(5)旋转展开涨形，鼻夹机构(3)设置有两组，分别安装在涨臂心轴(5)的左、右两侧，在每组鼻夹机构(3)上安装有自动锁紧机构以及鼻夹轴向滑动机构(34)。
2、 如权利要求l所述的一种兆瓦级风力发电机的定子线圈全自 动拓扑涨形机，其特征在于每组鼻夹机构(3)分别安装于置于床 身(1)上的由底座(12)和侧板(9)组成的安装支架上，每组鼻夹 机构(3)包括由伺服电机(31)和传动丝杆(32)组成的鼻夹升降 机构，带自动锁紧机构的鼻端夹(33)通过鼻端夹座(30)可在鼻夹 机构的侧板(9)上滑动，并由传动丝杆(32)控制其沿鼻夹升降机 构上下移动和定位，鼻夹升降机构连接有鼻夹轴向滑动机构(34)。
3、 如权利要求1所述的一种兆瓦级风力发电机的定子线圈全自 动拓扑涨形机，其特征在于鼻夹轴向滑动机构(34)包括油缸(341)， 油缸(341)的活动端抵紧于鼻端夹座(30)上，拉杆(342) —端与 油缸(341)螺纹连接，另一端穿过鼻端夹座(30)与鼻端夹(33) 相连。
4、 如权利要求3所述的一种兆瓦级风力发电机的定子线圈全自 动拓扑涨形机，其特征在于鼻端夹(33)包括自动锁紧机构和夹紧 机构，夹紧机构由固定座(312)与活动门(311)组成，自动锁紧机 构包括一带活塞杆(36)的油缸(37)，短连杆(38) —端通过销(310) 与活塞杆(36)以及长连杆(39)相连，另一端与活动门(311)联 动连接，长连杆(39) —端通过销(310)安装于短连杆(38)与活 塞杆(36)相连的一端，另一端沿短连杆(38)与活动门(311)的 联接端延伸并固定于鼻端夹固定座(312)上。
5、 如权利要求1所述的一种兆瓦级风力发电机的定子线圈全自 动拓扑涨形机，其特征在于每组直线边涨臂机构(2)包括套装在 涨臂心轴(5)上的涨臂(21)，在涨臂(21)上设置有由伺服电机(22) 和滚珠丝杆(23)组成的涨臂升降机构，直线边(24)通过涨臂滑动 机构(210)套装在涨臂(21)上与涨臂升降机构滑动连接，直线边 夹具(25)套装在直线边(24)上，每组直线边涨臂机构设置有两个 直线边夹具(25)，直线边(24)内设有芯座(20)，丝杆(26)穿 过芯座(20)，同一直线边(24)上的两个直线边夹具(25)之间的 宽度由丝杆(26)调节，在直线边夹具(24)上安装有长度传感器(27)。
6、 如权利要求1所述的一种兆瓦级风力发电机的定子线圈全自 动拓扑涨形机，其特征在于所述直线边夹具(25)包括有固定钳座(28)和活动钳(29)组成的线圈直线边成形模，汽缸(211)的活 塞杆(210) —端连有推头(212)，推头(212)与活动钳(29)相固 连。
7、如权利要求6所述的一种兆瓦级风力发电机的定子线圈全自 动拓扑涨形机，其特征在于直线边夹具(25)通过销(213)套装 在与直线边(24)相固连的安装块(214)上，并与直线边(24)组 成一个半径放大机构，直线边夹具(25)与直线边(24)之间形成一 个半径放大角度。
全文摘要
本发明公开了一种兆瓦级风力发电机的定子线圈全自动拓扑涨形机，属于电机设备技术领域，包括床身、直线边涨臂机构、鼻夹机构、液压站，其特征在于在床身的中部安装有一涨臂心轴，直线边涨臂机构共设置有两组，呈前后设置地套装在涨臂心轴上，在直线边涨臂机构上套装有半径放大机构，直线边涨臂机构由垂直状态向水平状态绕同一涨臂心轴旋转展开涨形，鼻夹机构设置有两组，分别安装在涨臂心轴的左、右两侧，在鼻夹机构上安装有自动锁紧机构以及对梭形线圈拉直的鼻夹轴向滑动机构。本发明具有涨形效果好，精度高，涨形后不需再复形的优点。
文档编号H02K15/04GK101409483SQ20081016215
公开日2009年4月15日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者金群力, 高培庆 申请人:高培庆;金群力