铁芯模具的加热系统的制作方法

1.本发明涉及新能源电机制造技术领域，特别涉及一种铁芯模具的加热系统。


背景技术：

2.目前，在新能源电机领域，永磁转子铁芯磁钢的固定方式已经越来越多采用热固性环氧树脂成型工艺，仍有少部分采用点胶工艺，点胶工艺的稳定性较差，难以控制工序节拍，已越来越少被采用。热固性环氧树脂成型工艺成为主流，采用此种工艺除了稳定的注塑工艺外，需要产品(永磁转子铁芯磁钢)在注塑前被加热至175
°
左右，且在注塑前维持温度的稳定。
3.永磁转子铁芯磁钢包括转子叠片、磁钢和注塑模具，通常会将转子叠片和注塑模具进行预热，在对转子叠片精准堆叠前需再次加热，堆叠后便可直接注塑。此种加热方式需要对加热后的产品进行堆叠等工序，降低了其他工序的稳定性，同时加热分两次进行存在能耗浪费的问题
4.目前主要有以下几种比较常见的加热方式：
5.(1)采用烘箱加热，这种加热方式原理是采用电热管加热空气，通过空气传热加热工件，这种加热方式技术门槛低，加热温度也比较稳定，但是缺点也非常明显，即难以自动化，加热时间很长，不适合批量生产。
6.(2)为了解决烘箱加热的缺陷，烘箱的升级版是使用隧道炉对工件进行加热，加热原理与烘箱的原理相同。具体的，烘箱被设计成长条形，轨道穿过烘箱，可以随着轨道运行连续加热，这种加热方式解决了自动化的问题，但是缺点是占地很大，能耗巨大，不符合精益生产的需要。
7.(3)采用红外加热，加热原理是采用红外灯管对产品进行辐射加热，加热效率比烘箱更高，但工业级的红外灯管价格昂贵，存在投资大、加热效率仍然比较低的缺陷。
8.(4)采用感应线圈加热，感应加热的最大优点是热传递效率高，也就是可以对需要加热的部分进行针对性，符合节能高效的精益生产要求。但是感应感应加热线圈必须最大可能地靠近被加热产品，这就需要依据产品被加热部分的外形来进行设计感应线圈的外形。


技术实现要素：

9.本发明提供一种铁芯模具的加热系统，旨在保证铁芯模具在加热过程中各个部分不会产生相对位移、保证各个部分的均匀受热以及提高加热效率。
10.为解决上述技术问题，本发明提供一种铁芯模具的加热系统，所述铁芯模具包括顶模、底模以及位于所述顶模和所述底模之间堆叠的至少两组转子叠片，铁芯模具的加热系统包括：
11.定位压合机构，其用于沿轴向压合所述铁芯模具，以限制所述顶模、所述转子叠片和所述底模的轴向自由度；
12.线圈组件，其包括第一感应加热线圈、第二感应加热线圈和第三感应加热线圈，所述第一感应加热线圈用于围设在所述铁芯模具的外周，所述第二感应加热线圈的至少部分用于被所述铁芯模具围设于内周；所述第三感应加热线圈用于压靠在所述顶模的端面。
13.可选的，所述第一感应加热线圈、所述第二感应加热线圈和所述第三感应加热线圈同轴布置。
14.可选的，所述铁芯模具的加热系统还包括：
15.第一伺服机构，其用于驱动所述第一感应加热线圈沿自身轴向移动；
16.第二伺服机构，其用于驱动所述第二感应加热线圈沿自身轴向移动。
17.可选的，所述第一伺服机构用于驱动所述第一感应加热线圈由所述顶模至所述底模的方向靠近并围设所述铁芯模具，以及驱动所述第一感应加热线圈由所述底模至顶模的方向远离所述铁芯模具；
18.所述第二伺服机构用于驱动所述第二感应加热线圈由所述底模至顶模的方向进入所述铁芯模具的内部，以及驱动所述第二感应加热线圈由所述顶模至底模的方向退出所述铁芯模具。
19.可选的，所述定位压合机构包括驱动件、压合件以及底座；所述底座用于定位支撑所述底模；所述驱动件与所述压合件连接，用于驱动所述压合件移动以压靠所述顶模。
20.可选的，所述第三感应加热线圈呈平面状，并安装于所述压合件上。
21.可选的，所述定位压合机构用于与所述铁芯模具相压合接触的部分采用热绝缘材料制成。
22.可选的，所述铁芯模具的加热系统还包括：
23.第一温度传感器，用于实时检测所述铁芯模具的外周的温度以形成第一温度反馈信号；
24.第二温度传感器，用于实时检测所述铁芯模具的内周和所述底模的温度以形成第二温度反馈信号；
25.第三温度传感器，其用于实时检测所述顶模的温度以形成第三温度反馈信号；
26.温控反馈模块，其用于根据所述第一温度反馈信号控制所述第一感应加热线圈的运行状态、根据所述第二温度反馈信号控制所述第二感应加热线圈的运行状态以及根据所述第三温度反馈信号控制第三感应加热线圈的运行状态，以使所述第一温度传感检测的温度、所述第二温度传感器检测的温度和所述第三温度传感器检测的温度中任意二者的温差在预设范围内。
27.可选的，所述铁芯模具的加热系统包括至少两个所述第一温度传感器；和/或，所述铁芯模具的加热系统包括至少两个所述第二温度传感器；和/或，所述铁芯模具的加热系统包括至少两个所述第三温度传感器。
28.可选的，所述铁芯模具的加热系统还包括机器人以及与机器人连接的机械手，所述机器人用于控制所述机械手夹持所述铁芯模具，并移动至预定位置，以使所述定位压合机构能够压合所述铁芯模具。
29.综上所述，在本发明提供的铁芯模具的加热系统中，加热系统包括定位压合机构和线圈组件，定位压合机构用于沿轴向压合所述铁芯模具，以限制顶模、转子叠片和底模的轴向自由度；线圈组件包括第一感应加热线圈、第二感应加热线圈和第三感应加热线圈，第
一感应加热线圈用于围设在铁芯模具的外周，第二感应加热线圈的至少部分用于被所述铁芯模具围设于内周；第三感应加热线圈用于压靠在所述顶模的端面。如此配置，通过定位压合机构可以沿轴向将顶模、转子叠片和底模依次压紧，保证在加热过程中不会产生相对位移，通过线圈组件可以对顶模、转子叠片的外周和内周，以及底模进行加热，保证各个部分均匀受热。感应加热线圈热传递效率高，可提高加热效率，定位压合机构将至少两叠转子叠片压紧，有利于快速顺畅地传热，防止转子叠片被加热后的变形。此外，本发明不需要对铁芯模具进行预热，在定位压合机构和线圈组件的配合下仅需对铁芯模具进行一次加热，如此可减少工站的投资，避免预热后冷却过程带来的损耗，另外，本发明仅需在注塑前对铁芯模具进行加热，可同时加热至少两叠转子叠片，可以避免单叠转子叠片分别加热所带来的低效率问题以及避免单叠转子叠片分别加热出现温度控制不稳定的情况发生。
附图说明
30.本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
31.图1是一种铁芯模具的示意图；
32.图2是图1中铁芯模具的轴向剖视图；
33.图3是本发明一实施例的铁芯模具的加热系统的示意图；
34.图4是图3沿a方向的视图；
35.图5是图3中c处沿b方向的放大图；
36.图6是图4中d处的的放大图。
37.附图中：
38.10-顶模；11-流道板；110-注塑流道；12-第一夹取构造；20-底模；21-第二夹取构造；30-转子叠片；40-定位压合机构；41-驱动件；42-压合件；43-底座；51-第一感应加热线圈；52-第二感应加热线圈；53-第三感应加热线圈；60-第一伺服机构；70-第二伺服机构；81-第一温度传感器；82-第二温度和传感器；83-第三温度传感器。
具体实施方式
39.为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
40.如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以
是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.图1是一种铁芯模具的示意图，图2是图1中铁芯模具的轴向剖视图。如图1和图2所示，铁芯模具包括顶模10、底模20以及位于顶模10和底模20之间依次堆叠的至少两叠转子叠片30。单叠转子叠片30包括卡扣在一起的多片转子薄片(通常以60片转子薄片为一组叠扣成一叠转子叠片30，转子薄片的厚度在0.27mm～0.35mm之间)，转子叠片30内有多个磁钢槽(通常周向设置32个磁钢槽)，用于容纳磁钢。顶模10和底模20大致呈圆柱体，顶模10背向底模20的一端为流道板11，流道板11设有多个注塑流道110，注塑流道110的底部设有向下延伸的注胶口，注塑流道110和注胶口为了铁芯模具在加热后将注塑材料导流至磁钢槽，便于后续注塑工序的进行。顶模10的中间无通孔，底模20的中间有通孔。
42.图3是本发明一实施例的铁芯模具的加热系统的示意图，图4是图3沿a方向的视图。如图3和图4所示，本发明一实施例提供一种铁芯模具的加热系统，铁芯模具的加热系统包括定位压合机构40和线圈组件。定位压合机构40用于沿轴向压合所述铁芯模具，以限制所述顶模10、所述转子叠片30和所述底模20的轴向自由度，如此可以将顶模10、转子叠片30和底模20依次压紧，避免产生相对位移。线圈组件包括第一感应加热线圈51、第二感应加热线圈52和第三感应加热线圈53，所述第一感应加热线圈51用于围设在所述铁芯模具的外周，所述第二感应加热线圈52的至少部分用于被所述铁芯模具围设于内周；所述第三感应加热线圈53用于压靠在所述顶模10的端面，感应加热线圈被外部的驱动电源通入电流后产生电磁感应发热，从而对工件进行加热处理，感应加热线圈的热传递效率高，可提高加热效率。第一感应加热线圈51可对铁芯模具的外周进行加热，具体加热转子叠片30的外周；第二感应加热线圈52可对铁芯模具的内周进行加热，由于顶模10无通孔，底模20有通孔，第二感应加热线圈52的一部分通常从底模20的通孔进入到转子叠片30的内周中，如此，第二感应加热线圈52可对转子叠片30的内周以及底模20进行加热；第三感应加热线圈53用于压靠在顶模10的端面，可以对顶模10进行加热处理。进一步可理解的，考虑到各个感应加热线圈的应用场景，第一感应加热线圈51和第二感应加热线圈52沿各自的轴向延伸，大致呈弹簧状，且第一感应加热线圈51的直径大于第二感应加热线圈52的直径，第三感应加热线圈53用于压靠在顶模10的端面，也即是压靠在流道板11上，从而对顶模10进行加热，优选地，第三感应加热线圈53可以设置呈平面状，增大加热面积，提高加热效率。作为优选，第一感应加热线圈51、第二感应加热线圈52和第三感应加热线圈53可以同轴布置，也即是各自的中心轴线重合。
43.定位压合机构40将至少两叠转子叠片30压紧，有利于快速顺畅地传热，防止转子叠片30被加热后的变形。此外，相较于现有技术需要对铁芯模具进行预设和二次加热，本发明不需要对铁芯模具进行预热，在定位压合机构和线圈组件的配合下仅需对铁芯模具进行一次加热，如此可减少工站的投资，避免预热后冷却过程带来的损耗，另外，本发明仅需在注塑前对铁芯模具进行加热，并且可在定位压合机构的作用下同时加热至少两叠转子叠片
30，可以避免单叠转子叠片30分别加热所带来的低效率问题以及避免单叠转子叠片30分别加热出现温度控制不稳定的情况发生。
44.优选地，所述铁芯模具的加热系统还包括第一伺服机构60和第二伺服机构70，第一伺服机构60用于驱动所述第一感应加热线圈51沿自身轴向移动，第二伺服机构70用于驱动所述第二感应加热线圈52沿自身轴向移动。具体而言，考虑到顶模10无通孔，而底模20有通孔，以及避免第一感应加热线圈51和第二感应加热线圈52在移动中可能产生的干涉，本实施例配置所述第一伺服机构60用于驱动所述第一感应加热线圈51由所述顶模10至所述底模20的方向靠近并围设所述铁芯模具，以及驱动所述第一感应加热线圈51由所述底模20至顶模10的方向远离所述铁芯模具；配置所述第二伺服机构70用于驱动所述第二感应加热线圈52由所述底模20至顶模10的方向从底模20的通孔进入所述铁芯模具的内部，以及驱动所述第二感应加热线圈52由所述顶模10至底模20的方向从底模20的通孔退出所述铁芯模具。考虑到不同的铁芯模具的转子叠片30的数量不同而使得铁芯模具的轴向长度不同，第一伺服机构60和第二伺服机构70可以控制第一感应加热线圈51和第二感应加热线圈52的轴向位置改变，从而满足轴向长度不同的铁芯模具的加热需求，提高本实施例的加热系统的兼容性，节省换型成本。在一实施例中，第一伺服机构60和第二伺服机构70比如可以是伺服电机，用于控制自身的行程控制第一感应加热线圈51和第二感应加热线圈52的位置，满足不同的轴向长度的铁芯模具的加热需求。在另一实施例中，第一伺服机构60和第二伺服机构70可以是气缸，直接将第一感应加热线圈51和第二感应加热线圈52移动至设定位置即可，满足轴向长度相同的铁芯模具的加热需求。
45.本实施例中，第三感应加热线圈53随定位压合机构40对铁芯模具的轴向压合动作压靠至顶模10的流道板11上。具体而言，定位压合机构40包括驱动件41、压合件42以及底座43，驱动件41比如可以是气缸，压合件42比如为压盘；所述底座43用于定位支撑所述底模20；所述驱动件41与所述压合件42连接，用于驱动所述压合件42移动以压靠所述顶模10，从而在压合件42、底座43以及驱动件41施加轴向压紧力的作用下将铁芯模具沿轴向压紧，避免在加热过程中产生位移，有利于快速顺畅地传热，防止转子叠片30被加热后变形。进一步地，所述第三感应加热线圈53呈平面状，并安装于所述压合件42上，随压合件42的移动而压靠至流道板11上。
46.优选地，第一感应加热线圈51和第一伺服机构60可拆卸地连接，第二感应加热线圈52和第二伺服机构70可拆卸地连接，第三感应加热线圈53和定位压合机构40可拆卸地连接。如此方便更换不同型号的感应加热线圈，从而满足直径大小不同的铁芯模具的加热需求。本实施的第三感应加热线圈53比如可嵌入在压合件42中。
47.优选地，所述定位压合机构40用于与所述铁芯模具相压合接触的部分采用热绝缘材料制成，比如与底模20相接触的底座43以及跟顶模10相接触的压合件42均采用热绝缘材料制成，或者涂覆热绝缘层，如此可以阻断传热通道，避免系统的其他装置部分被加热。热绝缘材料比如可以是特氟龙、陶瓷或pom(聚甲醛)。
48.图5是图3中c处沿b方向的放大图，图6是图4中d处的的放大图。进一步地，参阅图5和图6，所述铁芯模具的加热系统还包括第一温度传感器81、第二温度传感器82、第三温度传感器83和温控模块(未图示)。第一温度传感器81用于实时检测所述铁芯模具的外周的温度以形成第一温度反馈信号。第二温度传感器82用于实时检测所述铁芯模具的内周和所述
底模20的温度以形成第二温度反馈信号。第三温度传感器83，其用于实时检测所述顶模10的温度以形成第三温度反馈信号。(设置在底模20处，温度传感器是不能直接检测线圈的温度的，检测被线圈加热的物理的温度)；温控反馈模块，其用于根据所述第一温度反馈信号控制所述第一感应加热线圈51的运行状态、根据所述第二温度反馈信号控制所述第二感应加热线圈52的运行状态以及根据所述第三温度反馈信号控制第三感应加热线圈53的运行状态，以使所述第一温度传感检测的温度、所述第二温度传感器82检测的温度和所述第三温度传感器83检测的温度中任意二者的温差在预设范围内。如此，可通过温度传感器、感应加热线圈和温控模块的联动控制铁芯模具各处以受控的升温速率升温达到预定温度区间，以及保证铁芯模各处的温度趋近一致。温控反馈模块根据温控反馈信号控制感应加热线圈的运行状态，具体而言，温控反馈模块接收到反馈信号后控制外部驱动电源的功率输出大小，从而控制感应加热线圈的运行状态，进而控制对应被加热部分的加热温度。在一实施例中，第一温度传感器81采用红外温度传感器、第二温度传感和第三温度传感器83采用带弹簧结构的热电偶接触式传感器。
49.优选地，所述铁芯模具的加热系统包括至少两个所述第一温度传感器81；和/或，所述铁芯模具的加热系统包括至少两个所述第二温度传感器82；和/或，所述铁芯模具的加热系统包括至少两个所述第三温度传感器83。较佳地，第一温度传感器81、第二温度传感器82和第三温度传感器83的数量均不低于两个。铁芯模具的同样位置采用至少两个温度传感器的设计可以大大提高系统的可靠性，如果同样位置的至少两个温度传感器反馈的温度差异过大，可以认为温度传感器出现故障或者加热系统出现出现故障，可避免因温度传感器出现故障导致持续加热发生危险或产品损失。
50.优选地，为了保证系统机械结构上的稳定性以及定位精准度，可将温度传感器和感应加热线圈或者机构一体集成，比如第一温度传感器81和第一感应加热线圈51一体集成，压合件42、第三感应加热线圈53和第三温度传感器83一体集成，底座43和第二温度传感器82一体集成。
51.优选地，所述铁芯模具的加热系统还包括机器人(未图示)以及与机器人(未图示)连接的机械手，所述机器人用于控制所述机械手夹持所述铁芯模具，并移动至预定位置，以使所述定位压合机构40能够压合所述铁芯模具。通过机器人和机械手的配合可保证产品工序中自动上下料，还可通过外部的控制系统与机器人联动，从而定位压合机构、温度传感器、伺服机构和感应加热线圈的工作顺序和状态，实现铁芯模具加热的自动化。
52.具体而言，顶模10设有至少两个第一夹取构造12，底模20设有至少两个第二夹取构造21，第一夹取构造12和第二夹取构造21的配合保证机械手沿轴向夹持铁芯模具，以便在加热前或者加热后转移转子叠片30。
53.下以具体工作步骤对本实施例的加热系统加以说明。
54.步骤一：通过机械手和机器人的配合沿轴向夹持铁芯模具，并将铁芯模具移动至底座43从而定位；
55.步骤二：保持机械手的夹持状态，驱动件41工作以使压合件42靠近顶模10，并与底座43配合将顶模10、转子叠片30和底模20压合紧，伴随压合件42的移动，第三感应加热线圈53此时已压靠在顶模10上，随后解除机械手对铁芯模具的夹持限制，并撤回机械手；
56.步骤三：第一伺服机构60驱动第一感应加热线圈51移动从而围设在铁芯模具的外
周，第二伺服机构70驱动第二感应加热线圈52移动从而熊底模20的通孔进入到铁芯模具的内部；
57.步骤三：控制外部的驱动电源的输出功率以使第一感应加热线圈51、第二感应加热线圈52和第三感应加热线圈53以设定的升温速率开始对各自对饮的部分加热处理，并通过温度传感器反馈各个部分的实时温度，直到温度达到设定的温度区间；
58.步骤四：若无下线请求，驱动电源以恒功率使得感应加热线圈对被加热的部分进行保温处理；
59.步骤五：收到下线请求后，第一伺服机构60驱动第一感应加热线圈51离开铁芯模具，第二伺服机构70驱动第二感应加热线圈52离开铁芯模具，随后机器人控制机械手移动并轴向夹持铁芯模具，然后驱动件41带动压合件42远离顶模10，从而带动第三感应加热线圈53远离顶模10，此时机械手便可接手铁芯模具，并转移。
60.综上所述，在本发明提供的铁芯模具的加热系统中，加热系统包括定位压合机构和线圈组件，定位压合机构用于沿轴向压合所述铁芯模具，以限制顶模、转子叠片和底模的轴向自由度；线圈组件包括第一感应加热线圈、第二感应加热线圈和第三感应加热线圈，第一感应加热线圈用于围设在铁芯模具的外周，第二感应加热线圈的至少部分用于被所述铁芯模具围设于内周；第三感应加热线圈用于压靠在所述顶模的端面。如此配置，通过定位压合机构可以沿轴向将顶模、转子叠片和底模依次压紧，保证在加热过程中不会产生相对位移，通过线圈组件可以对顶模、转子叠片的外轴和内周，以及底模进行加热，保证各个部分均匀受热。感应加热线圈热传递效率高，可提高加热效率，定位压合机构将至少两叠转子叠片压紧，有利于快速顺畅地传热，防止转子叠片被加热后的变形。此外，本发明不需要对铁芯模具进行预热，在定位压合机构和线圈组件的配合下仅需对铁芯模具进行一次加热，如此可减少工站的投资，避免预热后冷却过程带来的损耗，另外，本发明仅需在注塑前对铁芯模具进行加热，可同时加热至少两叠转子叠片，可以避免单叠转子叠片分别加热所带来的低效率问题以及避免单叠转子叠片分别加热出现温度控制不稳定的情况发生。
61.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。