電機定子自動繞線機的研發(fā).pdf

1、電機作為各類設備的動力源，已經(jīng)廣泛應用于社會各個領域。定子是電機的核心部件，其形成電磁場驅(qū)使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，故定子線圈繞制質(zhì)量決定了電機的性能。定子骨架由中心開多極槽的薄硅鋼片疊壓形成外部封閉結(jié)構(gòu)，電磁漆包線纏繞在內(nèi)部各極硅鋼片上，因此定子繞線要比普通的采用平繞法的電感線圈繞線和采用飛叉繞法的轉(zhuǎn)子繞線復雜。目前國內(nèi)定子大多仍采用手工繞制，加工效率低、線圈繞制質(zhì)量差，已經(jīng)無法滿足當今對高性能電機的要求。本文通過分析電機定子骨架的結(jié)構(gòu)特征，研究其

2、自動繞線原理和運動控制算法，研發(fā)電機定子自動繞線機，實現(xiàn)電機定子自動繞線。
　　第一章，闡述論文選題背景及意義，介紹了繞線方法及繞線機的發(fā)展歷程，總結(jié)了自動繞線機關鍵技術的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了本文研究的主要內(nèi)容。
　　第二章，通過對電機定子骨架結(jié)構(gòu)特征的分析，建立了導針垂直運動和骨架旋轉(zhuǎn)運動復合而成的腰形繞線軌跡的數(shù)學模型，結(jié)合排線原理、主軸技術及相關輔助技術，確定了電機定子自動繞線機各功能模塊，得出各功能模塊的設計方案，綜合得

3、出電機定子自動繞線機的總體設計方案。
　　第三章，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求對排線系統(tǒng)的Z軸箱體進行初始設計，應用ANSYS Workbench對Z軸箱體進行模態(tài)分析，以1階固有頻率為優(yōu)化目標，優(yōu)化了側(cè)壁最佳槽長及加強筋位置；添加兩側(cè)支板支撐，對Z軸箱體進行了瞬態(tài)動力學分析。最終得到1階固有頻率更優(yōu)、動力學性能更好的Z軸箱體設計方案。
　　第四章，在考慮軸系零件和模擬軸承支撐剛度的基礎上，在ANSYS Workbench中建立主軸有限元模

4、型，并對主軸進行了基于模態(tài)分析的臨界轉(zhuǎn)速計算；分析底座受力情況，對底座進行諧響應分析，驗證了底座結(jié)構(gòu)的動力學性能滿足要求。
　　第五章，依據(jù)繞線數(shù)學模型，提出了腰形軌跡兩端分別為圓弧、橢圓、劣弧時的運動控制算法。利用ADAMS軟件建立了電機定子自動繞線機的虛擬樣機，通過運動仿真分析比較了兩端弓高變化對繞線效率及繞線過程中加速度變化的影響。利用研發(fā)的樣機測量線桿加速度，測試結(jié)果與理論結(jié)果、仿真結(jié)果基本一致，表明提出的運動控制算法能夠