本發(fā)明涉及電機繞組領(lǐng)域，特別是一種基于三維打印機打印電機繞組的裝置及其方法。

背景技術(shù)：

目前電機繞組的繞制，都是預(yù)先在繞線模上繞制繞組，然后需要人工將繞制的繞組嵌放在定子槽內(nèi)。在繞制前確定選用合適線來繞制繞組，包括線的材料、直徑尺寸等，若遇到特殊要求時需要訂做，影響電機生產(chǎn)或維修效率。在實際制造過程中，繞線模的尺寸很難確定，導(dǎo)致電機定子的繞線工藝極其復(fù)雜。具體而言，如果繞線模的尺寸過小，會導(dǎo)致繞組難以嵌放在定子槽內(nèi)。而如果繞線模的尺寸過大，會導(dǎo)致繞組材料的浪費，同時，由于繞組的端部過長而造成電機端蓋裝配困難，甚至會因繞組的端部與端蓋緊靠而影響對地絕緣。

另外，電機下線還要遵循一定的工藝要求，下線時要嚴防損傷繞組絕緣和槽絕緣。為此要用引槽紙放在槽口兩邊，然后將線圈的一個邊的導(dǎo)線松散開，并捏成一個扁片，對著引槽紙一根一根的下入槽中。待線圈的一個邊的導(dǎo)線全部下入槽內(nèi)以后，再順著槽口的方向?qū)⒕€圈來回拉動，使槽內(nèi)的線圈平整，并使槽外的兩個端部長度相等。

電機定子繞組下線完成后為了使其固定和提高絕緣性而必須浸漬絕緣漆處理，一般采用先烘干，再浸漆，再烘干的工序。按這種程序，短時間內(nèi)把繞組浸好漆是不大可能的。

三維打印技術(shù)又稱之為增材制造技術(shù)，隨著三維打印技術(shù)的快速發(fā)展，如今可實現(xiàn)多種材料打印，成型自由度高、生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)周期短。運用三維打印技術(shù)，可節(jié)約制造材料。為此將三維打印運用于電機繞組的打印，可以有效提高工作效率，節(jié)約成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種快速的基于三維打印機打印電機繞組的裝置及其方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種基于三維打印機打印電機繞組的裝置，包括三維打印平臺、z軸打印平臺以及打印噴頭，還包括用于夾持電機的定子塊的夾持裝置；所述打印噴頭包括導(dǎo)電材料噴頭和非導(dǎo)電材料噴頭。

其中，所述夾持裝置一端通過連接軸連接步進電機，另一端通過可調(diào)節(jié)的機械臂手夾住定子塊；所述夾持裝置能夠繞連接軸旋轉(zhuǎn)。

其中，所述夾持裝置上設(shè)有用于支撐機械臂手的支撐桿和調(diào)節(jié)機械臂手的可伸縮調(diào)節(jié)軸。

其中，所述機械臂手上部設(shè)有用于夾住定子塊的直角夾頭，中部設(shè)有與支撐桿活動鏈接的旋鈕，下部留有與可伸縮調(diào)節(jié)軸活動連接的限位槽；通過調(diào)整可伸縮調(diào)節(jié)軸長度，機械臂手圍繞旋鈕旋轉(zhuǎn)，從而使限位槽在可伸縮調(diào)節(jié)軸上活動至相應(yīng)位置。

其中，可伸縮調(diào)節(jié)軸通過螺母和螺桿與限位槽連接，當夾持裝置夾住定子塊，限位槽在可伸縮調(diào)節(jié)軸上活動至相應(yīng)位置，通過擰緊螺母使得限位槽與可伸縮調(diào)節(jié)軸相固定，從而夾緊定子塊。

其中，所述夾持裝置位于z軸打印平臺上；所述z軸打印平臺可活動的與z軸活動桿連接，并能沿z軸活動桿上下活動。

其中，所述導(dǎo)電材料噴頭和非導(dǎo)電材料噴頭相互獨立，相互沒有影響。

其中，所述三維打印平臺包括位于四周的四個垂直柱槽；所述柱槽內(nèi)部設(shè)有可沿柱槽上下滑動的z軸滑塊；所述前后兩個z軸滑塊之間連接有y軸滑竿；所述y軸滑竿上設(shè)有可沿y軸滑竿前后滑動的y軸滑塊；所述左右兩個y軸滑塊之間連接有x軸滑竿；所述x軸滑竿上設(shè)有有可沿x軸滑竿左右滑動的打印噴頭，從而實現(xiàn)打印噴頭分別在x、y和z軸方向上的移動。

一種基于三維打印機打印電機繞組的方法，包括如下步驟：

第一步：調(diào)整可伸縮調(diào)節(jié)軸從而使夾持裝置的臂手夾緊定子塊；

第二步：調(diào)節(jié)三維打印平臺z軸滑塊、y軸滑塊以及打印噴頭位置，調(diào)節(jié)z軸打印平臺位置；

第三步：設(shè)定導(dǎo)電材料噴頭和非導(dǎo)電材料噴頭(其口徑約為0.4mm)為加熱狀態(tài)，直至打印材料為熔融狀態(tài)，采用兩相四線的步進電機，其步距角1.8度；

第四步：開啟打印；

第五步：打印結(jié)束，取下打印有繞組的定子塊。

有益效果：

1、采用雙打印頭，電材料噴頭和非導(dǎo)電材料噴頭，兩個打印頭能夠獨立工作，相互沒有影響，能提高打印效率。

2、采用夾持裝置和步進電機控制定子塊水平方向運動和旋轉(zhuǎn)，能提高繞組打印的精確度。

3、三維打印出來的繞組形狀，厚度可以任意設(shè)定，結(jié)構(gòu)緊密，節(jié)約空間，提高槽滿率，因而電機定子塊端部可以做的短一些，這樣有效減少成本。

4、采用三維打印工藝打印出來的電機繞組的流程沒有原有的繞線方式那么復(fù)雜，也不需要浸絕緣漆等工序，提高了電機繞組的生產(chǎn)效率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做更進一步的具體說明，本發(fā)明的上述和/或其他方面的優(yōu)點將會變得更加清楚。

圖1是基于三維打印機打印電機繞組的裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是夾持裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是夾持裝置的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

圖4是定子塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是多個由多個定子塊組合成的電機定子結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例

如圖1，基于三維打印機打印電機繞組的裝置包括三維打印平臺60、z軸打印平臺90以及打印噴頭40，還包括用于夾持定子塊30的夾持裝置100，打印噴頭40包括導(dǎo)電材料噴頭41和非導(dǎo)電材料噴頭42，夾持裝置100一端通過連接軸104連接步進電機20，另一端通過可調(diào)節(jié)的機械臂手101夾住定子塊30；通過步進電機20帶動夾持裝置100和定子塊30在水平方向上的移動和旋轉(zhuǎn)；夾持裝置100位于z軸打印平臺90上，z軸打印平臺90可活動的與z軸活動桿91連接，并能沿z軸活動桿91上下活動；三維打印平臺60包括位于四周的四個垂直柱槽61，柱槽61內(nèi)部設(shè)有可沿柱槽61上下滑動的z軸滑塊62，前后兩個z軸滑塊62之間連接有y軸滑竿63，y軸滑竿63上設(shè)有可沿y軸滑竿63前后滑動的y軸滑塊64，左右兩個y軸滑塊64之間連接有x軸滑竿65，x軸滑竿65上設(shè)有可沿x軸滑竿65左右滑動的打印噴頭40。

如圖2和圖3，夾持裝置100上設(shè)有用于支撐機械臂手101的支撐桿102和調(diào)節(jié)機械臂手101的可伸縮調(diào)節(jié)軸103；機械臂手101上部設(shè)有用于夾住定子塊30的直角夾頭101a，中部設(shè)有與支撐桿102活動鏈接的旋鈕101b，下部留有與可伸縮調(diào)節(jié)軸103活動鏈接的限位槽101c，當機械臂手101夾住定子塊后，通過擰緊螺母105使得限位槽101c與可伸縮調(diào)節(jié)軸103相固定，從而夾緊定子塊30。

如圖4和圖5，定子塊30側(cè)面設(shè)有凸起31和凹槽32；兩個定子塊30之間能夠通過凸起31嵌入凹槽32進行連接，從而構(gòu)成環(huán)形的電機定子80。

具體步驟：用夾持裝置100的直角夾頭101a夾住定子塊30兩端的凸起31和凹槽32，通過步進電機20，帶動夾持裝置100和定子塊30按指定的速度旋轉(zhuǎn)。打印前先設(shè)定噴頭口徑約為0.4mm，并對其進行加熱，直至打印材料為熔融狀態(tài)，噴頭配合旋轉(zhuǎn)的定子塊完成螺旋線圈打印。打印過程中，先由導(dǎo)電材料噴頭40根據(jù)所要打印材料形狀進行打印，當打印完一層導(dǎo)電材料之后，控制導(dǎo)電材料噴頭41不出絲，緊接著由非導(dǎo)電材料噴頭42在打印好的導(dǎo)電材料上打印非導(dǎo)電材料，由于打印出來的材料之間的緊密度很好，能夠確保導(dǎo)電材料之間良好的絕緣性，當一層非導(dǎo)電材料打印完成，控制非導(dǎo)電材料噴頭42不出絲，接著由電材料噴頭41進行打印，電材料噴頭41和非導(dǎo)電材料噴頭42依次循環(huán)交替打印，最后，就能在定子塊30上打印出絕緣、導(dǎo)熱效果良好，并且具有較高槽滿率的繞組。

本發(fā)明提供了一種基于三維打印機打印電機繞組的裝置及其方法的思路及方法，具體實現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。