專(zhuān)利名稱(chēng)：定子線圈成型器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到定子線圈成形器，更具體地說(shuō)，涉及到諸如制造發(fā)電廠中用的大型發(fā)電機(jī)的定子線圈成形器。
在各發(fā)電廠中用于發(fā)電的發(fā)電機(jī)具有由兩個(gè)“半線圈”形成的許多定子線圈。大型發(fā)電機(jī)中每個(gè)半線圈可達(dá)11米長(zhǎng)(36英尺)，并且在小型發(fā)電機(jī)中可能繞60圈。在大型發(fā)電機(jī)中可能繞120圈，定子線圈一般為矩形橫截面，其寬度可達(dá)5.08厘米(2英寸)，高度可達(dá)15.24厘米(6英寸)并由多個(gè)小尺寸的絕緣銅導(dǎo)線束堆疊形成，如圖3所示。
通常，各絕緣導(dǎo)線束依次堆疊在一起，除了每個(gè)端部最后的四至六英尺外，在各堆疊絕緣導(dǎo)線束之間和其周?chē)继钊霕?shù)脂浸漬的滌輪物絕緣，并被固化(絕緣物熔化然后固化變硬)，同時(shí)保持平直。然后，半線圈的各端部成形為一種復(fù)合的曲線狀，因而在發(fā)電機(jī)的裝配期間，各半線圈的導(dǎo)向端部能相互連接起來(lái)形成一個(gè)完整的線圈。
定子線圈成形器，例如

圖1中示出的成形器20，通常用于形成半線圈端部復(fù)合的彎曲形狀。固化的半線圈中部22被固定在成形器較遠(yuǎn)的一側(cè)，端部24從虛線表示的直線位置24a彎曲到實(shí)線表示的位置使其符合于各成形表面26，28和30，于是就得到一個(gè)象圖2中所示的成形的定子線圈端部24b。
圖1中所示常規(guī)的定子線圈端部成形器20是由以下方式構(gòu)成的。成形表面26是根據(jù)電機(jī)的大小求得的一個(gè)錐體的一部分，定子線圈跨越錐體的路徑?jīng)Q定于發(fā)電機(jī)的尺寸和連成一個(gè)線圈的兩個(gè)半線圈之間的跨距。錐體的內(nèi)側(cè)表面26被界限為一漸開(kāi)線形。由于采用了漸開(kāi)線形狀因而排列在錐體表面上相鄰的定子線圈端部24之間的間隔是均勻的，保持了最小的電氣距離。半線圈的形狀由工程設(shè)計(jì)圖中提出。
為了用硬質(zhì)層疊木塊形成錐體的一部分，制模工人們利用工程設(shè)計(jì)圖來(lái)制造如圖1中所示模型。通常硬質(zhì)層疊木塊是根據(jù)工程設(shè)計(jì)圖所決定的形狀由手工刻出來(lái)的。其次在錐體外表面用手工刻出一個(gè)凹槽，并且嵌入一個(gè)黃銅襯墊32以防止硬木被損壞。然后分別具有表面28和30的擱板34和36的木模型也都是手工刻出來(lái)的，以配合在錐體表面26上的一個(gè)適當(dāng)位置。通常有三到四個(gè)擱板34相互依次固定。各扇形尾部(未示出)被刻得進(jìn)入到木模端部以配合擱板34合適地對(duì)正。利用這些擱板34和36的木質(zhì)模型，進(jìn)行鑄鋁，磨光銼平并用手工裝配到成形器20的錐體面26上。通過(guò)擱板部件34，36和黃銅襯墊32鉆孔，然后車(chē)上螺紋，所以擱板34和36可以由螺釘擰緊，然后在各擱板34和36上鉆孔(未示出)因而在線圈端部成形和固化過(guò)程中各夾具、加熱元件和溫度控制裝置(未示出)能夠被插入線圈端部24用人工敲打、撬動(dòng)和楔入而成形到位，并被夾緊在適當(dāng)?shù)奈恢茫瑢⒓訜嵩宓接柘茹@好的各孔內(nèi)，同時(shí)將絕緣物填到各導(dǎo)線束之間并纏繞各線束后被固化。在絕緣物固化變硬以后，定子線圈端部24b就保持為固化期間所定的形狀。
定子線圈是繞著發(fā)電機(jī)定子槽作為頂部和底部半線圈嵌入的，每個(gè)頂部和底部半線圈都具有不同幾何尺寸的前部和后部端接。所以對(duì)每臺(tái)發(fā)電機(jī)至少需要四個(gè)定子線圈成形器，在發(fā)電機(jī)的每一側(cè)端接都需要一個(gè)頂部和一個(gè)底部半線圈。額定容量較低的發(fā)電機(jī)具有等節(jié)距線圈，需要由常規(guī)的線圈成型器20能夠產(chǎn)生僅一種形狀的定子線圈端接24即可。在額定容量較大的發(fā)電機(jī)中，可能有六個(gè)線圈組，每組之間比一個(gè)組以內(nèi)各線圈之間隔開(kāi)一個(gè)較大的距離。于是在一組以內(nèi)每一個(gè)半線圈具有稍微不同的長(zhǎng)度，并且線圈成形器20要進(jìn)行改動(dòng)以處理這些變化的長(zhǎng)度。結(jié)果對(duì)額定容量較大的發(fā)電機(jī)生產(chǎn)線圈成形器所需成本和時(shí)間增加很大。
本發(fā)明的一個(gè)目的就是生產(chǎn)一種由計(jì)算機(jī)建立的數(shù)據(jù)來(lái)限定定子線圈形狀的定子線圈成形器，通常只需要15%的時(shí)間。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種制造定子成形器的方法，利用元件和導(dǎo)向彎曲成形部件來(lái)形成不同形狀定子線圈。
由提供一種定子線圈端部成形裝置可以達(dá)到上述目的，該裝置包括至少一個(gè)成形部件，它具有對(duì)應(yīng)于一種形狀的成形表面，在那里成形定子線圈;以及用于支撐至少一個(gè)成形部件的一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)。至少有兩個(gè)成形部件較好，最好的是有三個(gè)，每個(gè)成形部件具有對(duì)應(yīng)于相鄰成形部件分離面的一個(gè)分離面。在定子線圈端部成形過(guò)程中，至少有兩個(gè)成形部件以其分離面互相對(duì)著而找平對(duì)準(zhǔn)，所以被找平對(duì)準(zhǔn)。支撐結(jié)構(gòu)件最好是由對(duì)應(yīng)于每個(gè)成形部件的獨(dú)立部件支撐所組成。
本發(fā)明最好的實(shí)施例中，成形部件包括一個(gè)元件彎曲成形部件，一個(gè)可與元件彎曲成形部件對(duì)準(zhǔn)的漸開(kāi)線成形部件和一個(gè)可與漸開(kāi)線成形部件對(duì)準(zhǔn)的導(dǎo)向彎曲成形部件。這些成形部件都由用螺栓將元件彎曲成形部件連接到一種裝置來(lái)支撐，這種裝置用于支撐未成形的定子線圈，有一個(gè)工作臺(tái)用于直接地支撐著導(dǎo)向成形部件與漸開(kāi)線彎曲形成部件找平對(duì)準(zhǔn)，和一個(gè)由工作臺(tái)支撐著的輔助工作臺(tái)，它用于直接支撐著導(dǎo)向彎曲成形部件與漸開(kāi)線成形部件找平對(duì)準(zhǔn)。
按照本發(fā)明一種定子線圈端部成形設(shè)備最好是用包括下述步驟的方法構(gòu)成，即以一個(gè)三維空間數(shù)據(jù)組限定定子線圈端部形狀的步驟;由數(shù)據(jù)組建立的各數(shù)控指令的步驟用于切削工件產(chǎn)生對(duì)應(yīng)定子線圈端部形狀的成形表面;并且采用由各數(shù)控指令控制的數(shù)控機(jī)床切削工件的步驟。
這些目的連同其它目的和優(yōu)點(diǎn)將在后面對(duì)結(jié)構(gòu)和操作方面的詳述和權(quán)利要求中更加明確，還有形成一個(gè)部件的附圖供參照，圖中各相同標(biāo)號(hào)表明相同部件。
圖1是一個(gè)常規(guī)的定子線圈端部成形器的透視圖;
圖2是一個(gè)定子線圈端部成形后的透視圖;
圖3是按本發(fā)明的一個(gè)定子線圈端部成形器的透視圖;
圖4是一個(gè)元件彎曲成形部件的透視圖;
圖5是一個(gè)工作臺(tái)的透視圖;
圖6是一個(gè)元件彎曲成形部件和元件彎曲銷(xiāo)釘和銷(xiāo)釘接合器的透視圖;
圖7是一個(gè)導(dǎo)向彎曲成形部件和帶有接合器的導(dǎo)向彎曲銷(xiāo)釘?shù)耐敢晥D;
圖8是按本發(fā)明構(gòu)成定子線圈成形器的方法的流程圖;
圖9和圖11是產(chǎn)生各數(shù)控指令方法的流程圖用于加工工件產(chǎn)生成形部件;
圖10是為了加工裝配漸開(kāi)線成形部件的透視圖;以及圖12是予加工元件彎曲成形部件的透視圖。
通常設(shè)計(jì)定子線圈端部的形狀采用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行輔助。這種程序自十九世紀(jì)五十年代或六十年代已經(jīng)在工業(yè)上采用，通常并具有三維空間上各代表點(diǎn)的數(shù)據(jù)組。同類(lèi)的計(jì)算可由手算或取自一套設(shè)計(jì)圖紙，尤其是來(lái)自計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)上產(chǎn)生的各圖紙，由其中提供出曲率和尺寸。
上述的一種方法產(chǎn)生的數(shù)據(jù)組來(lái)界限出一個(gè)定子線圈端部24b，如圖2所示，不論定子線圈端部24的長(zhǎng)度如何，有二十六個(gè)橫截面即足以限定其形狀。橫截面與線圈的各邊相交于四個(gè)角處，在漸開(kāi)線部分40中的橫截面38處最為明顯可見(jiàn)。四個(gè)角之一將位于沿著定子線圈成形器的成形表面的交點(diǎn)上，界限這些角的各點(diǎn)稱(chēng)做“模擬點(diǎn)”。橫截面38中點(diǎn)39就是一個(gè)模擬點(diǎn)。開(kāi)頭的第二到第四個(gè)模擬點(diǎn)位于定子線圈直線的中部20處，模擬點(diǎn)4-12限定了元件彎曲部分42，模擬點(diǎn)12-18限定了漸開(kāi)線部分40和模擬點(diǎn)18-26限定了導(dǎo)向彎曲部分44。對(duì)于漸開(kāi)線部分40只需要較少的點(diǎn)，因?yàn)樗欏F體表面且彎曲的不很快。元件彎曲部分42和導(dǎo)向彎曲部分44處用了相對(duì)多的模擬點(diǎn)，因?yàn)榍€較陡并較為復(fù)雜。當(dāng)然有可能采用間隔均勻的模擬點(diǎn)，但在漸開(kāi)線部分40中并不需要大量模擬點(diǎn)。
因此這個(gè)數(shù)據(jù)以后面詳述的方式應(yīng)用于加工一個(gè)或更多個(gè)成形部件以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于被成形定子線圈端部形狀的成形表面。如圖3中所示，至少需要兩個(gè)，最好是三個(gè)成形面部件。一個(gè)成形部件是元件彎曲成形部件46，另一個(gè)是漸開(kāi)線成形部件48。因?yàn)檫@兩個(gè)部件對(duì)準(zhǔn)構(gòu)成連續(xù)的面26a和28a，它們能形成如單一的成形部件，但希望至少一個(gè)導(dǎo)向彎曲成形部件50是分開(kāi)的，因?yàn)橹挥斜砻?8a與漸開(kāi)線成形部件48共面。成形表面30a是在定子線圈端部24b的相對(duì)一側(cè)上。
元件彎曲成形部件46與漸開(kāi)線成形部件48分開(kāi)構(gòu)成具有很多優(yōu)點(diǎn)。第一，在許多不同的發(fā)電機(jī)中，元件彎曲成形部件46的曲率通常相同或非常相似。其結(jié)果是可能采用具有不同漸開(kāi)線成形部件48和導(dǎo)向彎曲成形部件50的相同或相似的元件彎曲成形部件46。
第二，最好是每一成形部件46，48，或50都由單獨(dú)的支架來(lái)支撐以減少作用到支撐漸開(kāi)線成形部件48支架部件的力。元件彎曲成形部件46連接到定子線圈中部和元件彎曲成形部件的支架52上。通常，定子線圈中部20支撐在臺(tái)板上并且在臺(tái)板內(nèi)只需提供一些螺孔以連接元件彎曲成形部件46。如圖4中所示，在元件彎曲成形部件46內(nèi)鉆有穿透的孔54是為了將元件彎曲成形部件46固定到臺(tái)板52上，采用在臺(tái)板52內(nèi)適當(dāng)位置的鉆孔(未示出)來(lái)固定元件彎曲成形部件46。
漸開(kāi)線成形部件48最好是由工作臺(tái)56支撐，該工作臺(tái)可以沿著兩個(gè)不同軸線傾斜并能經(jīng)得住彎曲定子線圈端部24所需的力，例如4448N(1000磅)。換句話說(shuō)，對(duì)于漸開(kāi)線成形部件和導(dǎo)向彎曲成形部件48，50，工作臺(tái)56必須提供一個(gè)堅(jiān)固并可調(diào)整的支撐。這種工作臺(tái)的一個(gè)實(shí)施例如圖5所示，它具有一個(gè)帶萬(wàn)向接頭60的中心支架58和可鎖住角部的支架62。別的構(gòu)形也是可能的，如提供豎向和沿工作臺(tái)頂部64的兩個(gè)垂直軸線進(jìn)行調(diào)整也是可能的。
導(dǎo)向彎曲成形部件50最好由一個(gè)輔助工作臺(tái)66支撐，如圖3所示的一個(gè)楔形物。在導(dǎo)向彎曲成形部件50和漸開(kāi)線成形部件48之間所有可能的角度上，如果輔助工作臺(tái)66能在漸開(kāi)線成形部件48凸起來(lái)的底部進(jìn)行調(diào)整以支撐導(dǎo)向彎曲成形部件50，則提供一個(gè)簡(jiǎn)單的楔形物即足夠了，如果對(duì)于一個(gè)楔形物的角度變化太大，則可用一個(gè)小的調(diào)整臺(tái)來(lái)代替。在兩者的任何一種情況下，將輔助工作臺(tái)66固定到工作臺(tái)56上的方法可以由諸如一個(gè)螺栓(未示出)滑動(dòng)地連接到輔助工作臺(tái)66的下側(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)，輔助工作臺(tái)可通過(guò)工作臺(tái)56的臺(tái)頂64內(nèi)的各開(kāi)口(未示出)。為了固定輔助工作臺(tái)66在直接地支撐著導(dǎo)向彎曲成形部件50和漸開(kāi)線成形部件48對(duì)準(zhǔn)成線的位置上，也可能采用任何其它的方法。
為了幫助定子線圈端部24彎曲使它在成形部件46，48，和50上符合于成形表面26a，28a和30a的形狀，在最佳實(shí)施例中包括一個(gè)元件彎曲銷(xiāo)釘76和一個(gè)導(dǎo)向彎曲銷(xiāo)釘78。這些銷(xiāo)釘76，78用作彎曲棒或液壓裝置的支點(diǎn)以對(duì)著成形表面28a和30a產(chǎn)生定子線圈內(nèi)的曲線。如圖6所示，元件彎曲銷(xiāo)釘76由元件彎曲銷(xiāo)釘接合器80支撐，這個(gè)接合器經(jīng)由銷(xiāo)釘孔82連接到元件彎曲成形部件支架(臺(tái)板)52上。元件彎曲銷(xiāo)釘接合器80將元件彎曲銷(xiāo)釘76支撐在元件彎曲成形部件46基本為弧形的中心處。換句話說(shuō)，元件彎曲成形部件46上的成形表面28a包括具有與元件彎曲銷(xiāo)釘76軸線基本重合軸線的一個(gè)近似園柱體。于是當(dāng)曲率半徑變化時(shí)只需要改變?cè)澢N(xiāo)釘76和接合器80即可。
為了簡(jiǎn)化導(dǎo)向彎曲銷(xiāo)釘78的裝配，提供一個(gè)由連接到導(dǎo)向彎曲成形部件50上的導(dǎo)向彎曲銷(xiāo)釘接合器84將導(dǎo)向彎曲銷(xiāo)釘78間接地裝配到工作臺(tái)56上。如圖7所示，導(dǎo)向彎曲銷(xiāo)釘接合器84通過(guò)一個(gè)在導(dǎo)向彎曲成形部件50后側(cè)88上的開(kāi)口插入到導(dǎo)向彎曲成形部件50內(nèi)的一個(gè)槽86，在導(dǎo)向彎曲成形部件50內(nèi)的槽86和銷(xiāo)釘孔90被加工到一個(gè)適當(dāng)位置，使導(dǎo)向彎曲銷(xiāo)釘接合器84位于導(dǎo)向彎曲成形部件50的成形表面30a中基本為弧形的中心處。導(dǎo)向彎曲銷(xiāo)釘接合器84要單獨(dú)地加工使配合于槽86和孔90，該槽和孔予先加工在導(dǎo)向彎曲成形部件50中。
象應(yīng)用于傳統(tǒng)定子線圈成形器20的擱板34和36一樣，在部件46，48和50內(nèi)鉆孔92-94，如圖3所示。各孔92用于連接套鉤夾具(未示出)，這種夾具在固化期間把定子線圈端部2424b卡到適當(dāng)位置。最好是在各孔的里面攻出螺紋以將各夾具固定到部件46，48和50上。其余各孔93和94是為了分別提供加熱和控制定子線圈絕緣的固化而插入各加熱元件和各溫度控制元件之用。
為了構(gòu)成上述定子線圈成形器的最好方法如圖8所示。如前所述，通常由工程師將各輸入?yún)⒖驾斎氲讲襟E100，然后到定子線圈漸開(kāi)線程序步驟102，再到數(shù)據(jù)信息步驟104，這些數(shù)據(jù)限定了至少是四種定子線圈端部的形狀。這個(gè)程序也典型地產(chǎn)生了其它輸入步驟105，包括圖紙和對(duì)于材料的各指令等。如上所述，數(shù)據(jù)信息步驟104可能由其它方法產(chǎn)生，例如手算或從各工程圖來(lái)量測(cè)出。
在所述的實(shí)施例中數(shù)據(jù)信息包含有沿著成形表面26同成形表面28和30的交叉點(diǎn)一起共二十六個(gè)模擬點(diǎn)。每一個(gè)模擬點(diǎn)在定子線圈的其它三個(gè)邊與垂直于成形表面的一個(gè)平面的相交處具有三個(gè)共平面點(diǎn)。這就提供了總共104個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn)足以限定定子線圈端部的曲率，但在步驟106中還要實(shí)行大量的數(shù)據(jù)處理(詳述于下)以建立數(shù)控(NC)指令步驟108，例如，APT(模擬、程序、磁帶)源碼。以便加工成型部件46，48和50。
實(shí)際上，所有的數(shù)控機(jī)都備有一個(gè)后置處理機(jī)110能編譯APT源碼成為編譯NC(數(shù)值控制)指令步驟112。這些指令用于予加工部件步驟116的五軸線NC加工步驟114，以產(chǎn)生十二個(gè)部件步驟117，因?yàn)槊恳粋€(gè)定子線圈端部具有四種不同形狀，每一種形狀需要三個(gè)成形部件(即定子線圈端部中四種不同形式中的每一種都要有三個(gè)成形部件)?？赡苣承┎考?，例如為了用于不同的漸開(kāi)線成形部件48，元件彎曲部件46和導(dǎo)向彎曲部件50已經(jīng)進(jìn)行過(guò)加工，只是漸開(kāi)線部件48和一些新的元件彎曲部件46以及導(dǎo)向彎曲部件50需要進(jìn)行加工。
在十二個(gè)部件117被加工或從先前加工的各部件中識(shí)別出來(lái)以后，三個(gè)部件(將用于成形定子線圈端部中的一個(gè))裝配到支架上在步驟118中與各分離面找平對(duì)準(zhǔn)，然后支撐著的各成形部件以未成形定子線圈步驟120找平對(duì)準(zhǔn)成一線。最好定子線圈是凸起的，即予先已彎曲成與漸開(kāi)線成形部件48相似的形狀。最后在圖8中步驟122和124進(jìn)行成形和固化定子線圈。
現(xiàn)參照?qǐng)D9和11闡述圖8中步驟106所述的線圈成形器加工軟件的各部分。第一步驟126為沿著便于加工的軸系標(biāo)定數(shù)據(jù)，在利用該標(biāo)定的軸系有可能加工單個(gè)的成形部件時(shí)，同時(shí)如上所述的把該成形部件分開(kāi)成三個(gè)部分，最好是控制這些點(diǎn)產(chǎn)生一組變換點(diǎn)標(biāo)定一組加工軸線。該軸系的變換和旋轉(zhuǎn)是眾所周知的數(shù)字處理過(guò)程，較容易應(yīng)用于任一組三維點(diǎn)。這些相應(yīng)于元件彎曲部件46，漸開(kāi)線部件48和導(dǎo)向彎曲部件50各部件的各點(diǎn)單獨(dú)地被變換成使每個(gè)部件都能最高效率地進(jìn)行加工。例如，該漸開(kāi)線成形部件48最好是沿著如圖10所示的一個(gè)加工定位器127的對(duì)角線方向定位。在另一方面，該元件彎曲部件46和導(dǎo)向彎曲部件50最好是與加工定位器127偏斜成使分離面不受加工定位器127的妨礙而進(jìn)行加工。
在限定一個(gè)部件的各點(diǎn)已被變換之后，在沿著連接各點(diǎn)形成的邊用插入法(步驟128-136)建立各附加點(diǎn)。幾乎所有各邊是弧形，并且能用已知技術(shù)在該變換的數(shù)據(jù)組中各點(diǎn)之間建立這些弧線。在該最佳實(shí)施例中，計(jì)算出各相鄰模擬點(diǎn)間的直線距離(弧長(zhǎng))，并在步驟130中將該弦破折成各段具有預(yù)定長(zhǎng)度的許多線段。這些按元件彎曲成形部件46和導(dǎo)向彎曲成形部件50分割成的預(yù)定長(zhǎng)度的線段最好為該漸開(kāi)線成形部件48中各線段預(yù)定長(zhǎng)度的1/5。
在步驟132中，計(jì)算出由三個(gè)相鄰模擬點(diǎn)限定的一個(gè)弧的中心，然后在步驟134中將該弦上相等間距的各點(diǎn)投影到該弧上。用這一方法對(duì)限定該定子線圈表面的所有四個(gè)邊反復(fù)地進(jìn)行(該定子線圈表面相當(dāng)于成形部件的成形表面)。不過(guò)，線段的數(shù)目最好是一次確定(例如，對(duì)沿著該成形表面28a和26a交界處由各模擬點(diǎn)所限定的邊)并且沿著在另外三個(gè)邊上相應(yīng)的各點(diǎn)之間的弦相等地間隔開(kāi)。在測(cè)試步驟136指明限定一個(gè)成形表面元件的所有點(diǎn)尚未全被處理過(guò)的情況下，這一過(guò)程即反復(fù)地進(jìn)行。這樣一來(lái)，各點(diǎn)即被沿著在該元件彎曲成形部件46上相應(yīng)于該成形表面26a和28a的定子線圈的四個(gè)邊安插在模擬點(diǎn)4和12(假設(shè)在模擬點(diǎn)3和4之間是條直線)之間的各弧上。對(duì)于定子線圈的漸開(kāi)線成形部件40，各點(diǎn)是安插在模擬點(diǎn)12和18之間;對(duì)于導(dǎo)向彎曲成形部件50，各點(diǎn)被安插在模擬點(diǎn)18和26之間。
在對(duì)所有三個(gè)邊用的各點(diǎn)已被限定后，在步驟138中計(jì)算出各向量，用于在限定一個(gè)成形面的各邊上安插各點(diǎn)，舉例來(lái)說(shuō)，成形面指的是對(duì)于元件彎曲成形部件46和漸開(kāi)線成形部件48來(lái)說(shuō)是成形面26a，或?qū)τ趯?dǎo)向彎曲成形部件50來(lái)說(shuō)是成形面30a。該向量確定出在加工期間的一個(gè)切削工具刀刃140的走向(圖12)，所以它總是平行于欲被成形的表面。
沿著三個(gè)邊的各插入點(diǎn)限定出各表面近似于連接各點(diǎn)的直線線段。因此，只需產(chǎn)生一串指令，它使切削工具刀刃140在一直線上逐點(diǎn)地移動(dòng)，該工具刀刃140是沿著相應(yīng)于這些點(diǎn)的向量走向的，并且逐漸地移動(dòng)該工具刀刃140，使它從剛接觸遠(yuǎn)離于交界邊141上一點(diǎn)處的表面直到該工具刀刃140沿該交界邊141進(jìn)行切削。為完成這項(xiàng)工作的這種方法是已知技術(shù)，并且有商業(yè)程序用來(lái)根據(jù)沿著四個(gè)邊的各點(diǎn)所限定的表面產(chǎn)生數(shù)控指令。這種程序的來(lái)源之一就是美國(guó)麻薩諸塞州百德福特的計(jì)算機(jī)影象(ComputervisionofBedford)。但是所需要的各步驟參照?qǐng)D10概括介紹如下。
首先，用步驟142確定從何處開(kāi)始和終止加工。如圖8的方框116所示，NC指令最好是控制各予加工部件的加工。以圖12為例來(lái)說(shuō)明一個(gè)預(yù)加工的元件彎曲成形部件144。在定子各線圈端部之間具有相當(dāng)大的相似處，即最大約3.8厘米(1.500吋)的表面26b和0.953厘米(0.375吋)的表面28b在加工期間典型地被切削成分別相應(yīng)于成形表面26a和28a。不管這些成形表面是預(yù)加工過(guò)的或必需是由一實(shí)體加工塊進(jìn)行切削，希望定一個(gè)位置使該工具刀刃140剛好離開(kāi)該加工塊而能在開(kāi)始加工前很快地移動(dòng)到該加工塊。
還必須根據(jù)步驟142中的一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)使該工具刀刃140從該刀刃140的外側(cè)邊偏移一定距離。通常該基準(zhǔn)點(diǎn)沿該基準(zhǔn)軸線布置，并且這樣一來(lái)，刀刃140的活動(dòng)范圍和刀刃140的頭部或尖端和基準(zhǔn)點(diǎn)之間的任一差值必須配合從該基準(zhǔn)點(diǎn)到被加工的表面的方向一同考慮。一旦在步驟142和146中的信息已被確定，則在步驟148中即能產(chǎn)生切削一個(gè)工件的NC指令，例如在圖12中進(jìn)行該預(yù)加工成形部件144。在每次切削中僅切除一定量的材料，因此，為移動(dòng)該工具刀刃140所產(chǎn)生的各項(xiàng)指令應(yīng)平行于該表面(例如表面26b)向一個(gè)方向偏移，該表面是工具刀刃140的頭部在工具刀刃140每經(jīng)過(guò)一次中所接觸的部分，該工具刀刃140沿成形表面26a和28a交界處的邊141上各插入點(diǎn)所限定的通道移動(dòng)。這樣向著該表面28b漸漸移動(dòng)該工具刀刃140直到被切削的軌跡逼近與成形表面28a相同。在一部分通道上，該工具刀刃140的側(cè)邊將表面26b的一部分切除到使其近似于成形表面26a為止。然后以數(shù)控技術(shù)中已知的加工技術(shù)來(lái)進(jìn)行精加工切削。
在用相當(dāng)短的刀刃(如圖12中所示相似的刀刃)切削一個(gè)預(yù)加工工件144的情況下，最好是靠近表面28b的頂面150處開(kāi)始切削。工具刀刃140被逐漸移向表面26b直到該表面與它不接觸為止，然后，起始點(diǎn)移到一個(gè)位置，尤如圖12所示的樣子靠近表面26b的外側(cè)邊去加工該表面26b。
下一步驟提供的好處為能應(yīng)用預(yù)加工過(guò)的同類(lèi)元件、彎曲成形部件46和導(dǎo)向彎曲成形部件50針對(duì)不同的漸開(kāi)線成形部件48進(jìn)行加工。該分離面，即圖3中元件彎曲成形部件46的表面152，圖7中導(dǎo)向彎曲成形部件50的表面154、圖10中漸開(kāi)線成形部件48的表面155以及在成形部件46，48和50被裝配時(shí)與表面154相接觸的漸開(kāi)線成形部件48的表面被加工成使個(gè)個(gè)成形部件46，48和50被適當(dāng)?shù)膶?duì)準(zhǔn)找平。這是由類(lèi)似于對(duì)各形成表面所描述的方式切削該工件(如工件144)的各端面直到該端面的表面相當(dāng)于在各形成元件加工塊部件之間的該模擬的且相應(yīng)的各點(diǎn)(即模擬點(diǎn)12或18)為止來(lái)完成的。
加工該工件最后的步驟是計(jì)算鉆孔的位置(步驟156)和在步驟158中產(chǎn)生NC指令，以在這些位置處對(duì)工件的頂面160進(jìn)行鉆孔。有三種不同型式的孔;各夾緊孔92，加熱控制孔94和加熱孔93。在元件彎曲成形部件46中，可能只有兩個(gè)夾緊孔92，以及加熱控制孔94和加熱孔93各一個(gè)。在導(dǎo)向彎曲成形部件50中，可能有四個(gè)夾緊孔92，以及加熱控制孔94、加熱孔93各兩個(gè)。在漸開(kāi)線成形部件48中，孔的數(shù)目取決于該部件長(zhǎng)度，此長(zhǎng)度是能改變的。在所有的這三種成形部件46，48和50中各孔之間的間距應(yīng)當(dāng)相同，如圖3中所示。
孔92-94的位置是根據(jù)這些孔從表面28a和30a偏移一預(yù)定距離確定的，以及由前述的線圈各邊插入法相同的方式沿著由各模擬點(diǎn)構(gòu)成的各弧線產(chǎn)生一串點(diǎn)來(lái)確定的。然后即能在表面160上以圖3所述的標(biāo)準(zhǔn)間隔進(jìn)行鉆孔92，94和93。
這一步對(duì)加工部件之一完成了NC指令的產(chǎn)生。這一過(guò)程對(duì)所需加工的部件如數(shù)地反復(fù)進(jìn)行。每一部件的NC指令儲(chǔ)存在單獨(dú)的存儲(chǔ)器中，并且被提供到五軸線NC加工機(jī)114中用以加工該預(yù)加工部件116。然后將該加工部件裝配在部件支架52，56和66上，以便如上所述地形成定子線圈端部24。
根據(jù)上述方法可以制成一個(gè)定子線圈成形器，制造一臺(tái)發(fā)電機(jī)的預(yù)加工階段所以由用常規(guī)成形器一般所需六個(gè)星期而減少到用本發(fā)明的方法為一個(gè)星期。此外，減少制造周期也是可能的，因?yàn)橹恍韪郊訋讉€(gè)小時(shí)就可制出第二組成形器，甚至若第二組元件彎曲成形部件46和導(dǎo)向彎曲成形部件50已經(jīng)是準(zhǔn)備好的，則需附加的時(shí)間更少。這將允許同時(shí)成形和固化兩個(gè)定子線圈。此外，本發(fā)明的表面成形加工塊材的體積比常規(guī)的成形器小了很多。在固化期間為加熱和冷卻定子線圈端部24所需的時(shí)間就會(huì)因此而降低。
從詳細(xì)說(shuō)明中顯然可見(jiàn)本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點(diǎn)和待定的權(quán)利要求書(shū)所覆蓋的所有該設(shè)備的特征和優(yōu)點(diǎn)都屬于本發(fā)明的構(gòu)思范圍。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，由于對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)熟練的人很容易對(duì)數(shù)值修改和改進(jìn)。所以不期望用前面所述的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)和操作來(lái)限制本發(fā)明的范圍。因此，所有適當(dāng)?shù)男薷暮偷刃Ф紝⒈辉V諸落入本發(fā)明的構(gòu)思范圍。
權(quán)利要求
1.一個(gè)定子線圈端部(24)的成形裝置，其特征為所述的裝置包括至少一個(gè)具有相應(yīng)于一個(gè)形狀(24b)的成形表面(26a、28a、30a)的成形部件(46、48、50)，定子線圈端部(24)即被形成該形狀；以及一個(gè)支撐構(gòu)件(52，56，66)，用于支撐至少一個(gè)成形部件。
2.如權(quán)利要求1所述的一個(gè)裝置，其中所述的至少一個(gè)成形部件(46，48，50)包括至少兩個(gè)成形部件(46，48，50)，其中每個(gè)具有相應(yīng)于一個(gè)相鄰的成形部件(46，48，50)上的分離面(152、154，155)，該至少兩個(gè)成形部件(46，48，50)被調(diào)準(zhǔn)對(duì)齊成形狀(24b)，在那里由于相應(yīng)的各分離面(152，154，155)互相對(duì)準(zhǔn)找平放置，可以形成定子線圈端部(24)。
3.如權(quán)利要求2所述的一個(gè)裝置，其中所述的支撐結(jié)構(gòu)包括有相應(yīng)于每個(gè)所述成形部件(46，48，50)獨(dú)立的支架(52，56，66)。
4.如權(quán)利要求3所述的一個(gè)裝置，其中所述的至少兩個(gè)成形部件(46，48，50)包括一個(gè)元件彎曲成形部件(46);一個(gè)漸開(kāi)線成形部件(48)，能與所述元件彎曲成形部件(46)找平對(duì)準(zhǔn);以及一個(gè)導(dǎo)向彎曲成形部件(50)，能與所述漸開(kāi)線成形部件(48)找平對(duì)準(zhǔn)。
5.權(quán)利要求4所述的一個(gè)裝置，其中所述的裝置用于整形一個(gè)未成形的定子線圈(120)，和所述的部件支架(52，56，66)包括一個(gè)臺(tái)板(52)，用于支撐所述元件彎曲成形部件(46)和該未成形的定子線圈(120);一個(gè)工作臺(tái)(56)用于直接支撐所述的漸開(kāi)線成形部件(48)，使其與所述的元件彎曲成形部件(46)找平對(duì)準(zhǔn);以及一個(gè)輔助工作臺(tái)(66)，它被所述工作臺(tái)(56)支撐著用于直接支撐所述導(dǎo)向彎曲成形部件(50)使其與所述漸開(kāi)線成形部件(48)找平對(duì)準(zhǔn)。
6.如權(quán)利要求5所述的一種裝置，其中所述元件彎曲成形部件(46)的成形表面(28a)之一具有帶有中心的彎曲弧形;以及其中所述的定子線圈端部成形器裝置還包括一個(gè)元件彎曲銷(xiāo)釘(26)，它可裝在所述平臺(tái)(52)上位于所述元件彎曲成形部件(46)的成形表面(28a)之一上弧形的中心處。
7.如權(quán)利要求5所述的二個(gè)裝置，其中所述的導(dǎo)向彎曲成形部件(50)具有一個(gè)帶有中心彎曲的基本弧形以及其中所述定子線圈端部成形裝置還包括一個(gè)導(dǎo)向彎曲銷(xiāo)釘(78)，它可以裝在工作臺(tái)(56)上，它具有一個(gè)軸線插在所述導(dǎo)向彎曲成形部件50的彎曲的基本弧形的中心位置處。
8.如權(quán)利要求7所述的一個(gè)裝置，還包括有一個(gè)導(dǎo)向彎曲銷(xiāo)釘接合器(84)，它可附在所述導(dǎo)向彎曲成形部件(50)上，用于將該導(dǎo)向彎曲銷(xiāo)釘(78)支撐在所述導(dǎo)向彎曲成形部件(50)的基本弧形的中心處。
9.構(gòu)成一個(gè)定子線圈端部成形器的一種方法，包括以一組三維空間的數(shù)據(jù)(104)限定的一個(gè)定子線圈端部(24)形狀的步驟(100，102)，其特征為(a)根據(jù)該組數(shù)據(jù)(104)建立(106)，數(shù)值控制指令(108)用于切削一個(gè)工件(116，144)產(chǎn)生相應(yīng)于該定子線圈端部(24)形狀的成形表面(26a，28a，30a);以及(b)利用由數(shù)控指令(108)控制的一個(gè)數(shù)控機(jī)床加工(114)該工件(116，144)產(chǎn)生一種成形表面(46，48，50)。
10.如權(quán)利要求9所述的一種方法，其中步驟(a)還有下述步驟的特征，(a1)操作(126)該組數(shù)據(jù)(104)，用于定位各加工軸線以產(chǎn)生一組變換的點(diǎn);以及(a2)轉(zhuǎn)換(148，150)該組變換數(shù)據(jù)成為數(shù)值控制指令。
11.如權(quán)利要求10所述的一種方法，還有特征步驟(c)，裝配(118)該成形部件(48，50)在一個(gè)支架(55，56)上能與該定子線圈端部找平對(duì)準(zhǔn)。
12.如權(quán)利要求9所述的一種方法，其中的步驟(a)還有特征為，建立(158)附加Nc指令，用于實(shí)質(zhì)上平行于該成形表面(26a)之一和實(shí)質(zhì)上垂直于另一個(gè)成形表面(28a，30a)的一個(gè)表面(160)上鉆夾緊的孔(92)，以及其中步驟(b)還有特征為，利用被附加的數(shù)控指令控制的數(shù)控機(jī)床在工件上鉆這些夾緊孔。
13.如權(quán)利要求9所述的一種方法，其中該工件(116，144)是由單獨(dú)的部件構(gòu)成的，其中步驟(a)包括產(chǎn)生(106)相應(yīng)于該工件(116，144)的每個(gè)單獨(dú)的部件的單獨(dú)的數(shù)控指令，該單獨(dú)的數(shù)控指令包括這樣一些指令，為了形成分離面(152，154，155)適于找平對(duì)準(zhǔn)成相應(yīng)于該工件(116，144)的各單獨(dú)的部件上的定子線圈端部(24)的形狀，其中步驟(b)包括分別加工(114)該工件(116，144)單獨(dú)的部件的每一部件，包括加工該分離面(152，154，155)，使其與該單獨(dú)的部件共同找平對(duì)準(zhǔn)。
14.如權(quán)利要求13所述的一種方法還包括步驟(c)將各單獨(dú)的部件裝配(118)在一支架(52，56，66)上適當(dāng)?shù)卣移綄?duì)準(zhǔn)。
15.如權(quán)利要求14所述的一種方法，其中工件(116，144)以內(nèi)的各單獨(dú)的部件具有予加工的表面;以及其中步驟(a)包括建立(148)數(shù)控指令，用于加工該予加工的表面(26b，28b)以產(chǎn)生該成形表面(26a，28b)。
16.如權(quán)利要求9所述的一種方法，其中該定子線圈端部(24)具有元件彎曲(42)，漸開(kāi)線(40)和導(dǎo)向彎曲(44)各部件，其中步驟(a)和(b)進(jìn)一步的特征為，分別地建立(106)數(shù)控指令(108)和加工(114)該工件(116，144)，以在該工件(116)上加工該成形表面(26a，28a)產(chǎn)生一個(gè)漸開(kāi)線成形部件(48)和產(chǎn)生與該成形表面(26a，28a)相交的分離面(155);以及進(jìn)一步的特征為下述步驟(c)從先前形成的元件和導(dǎo)向成形部件(46，50)中選擇相應(yīng)于該定子線圈端部(24)的該元件和導(dǎo)向彎曲部件(42，44)的形狀的一對(duì)元件和導(dǎo)向彎曲成形部件(46，50);以及(d)裝配(118)該漸開(kāi)線成形部件(48)和該對(duì)元件及導(dǎo)向彎曲成形部件(46，50)在一個(gè)支架(56)上，成為由分離面(155)所確定的找平對(duì)準(zhǔn)并且相應(yīng)于該定子線圈端部(24)的形狀。
全文摘要
定子線圈成型器(20)分為成型部件和支架。成型部件包括元件彎曲(46)、導(dǎo)向彎曲(50)和漸開(kāi)線(48)三種成型部件。前兩者可反復(fù)使用，后者需單獨(dú)設(shè)計(jì)，部件(46)支撐在平臺(tái)(52)上，(52)支撐在定子線圈中部，工作臺(tái)(56)直接支撐部件(48)，部件(56)支撐的輔助工作臺(tái)(66)支撐著部件(50)，構(gòu)成成型部件的方法為，根據(jù)對(duì)各部件的描繪和對(duì)預(yù)加工部件完成機(jī)加工的一組數(shù)據(jù)來(lái)建立步驟數(shù)控指令。
文檔編號(hào)H02K15/04GK1039334SQ8910064
公開(kāi)日1990年1月31日 申請(qǐng)日期1989年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月4日
發(fā)明者約瑟夫·韋斯利·布里奇斯, 霍默·沃倫·盧贊德, 查得卡特·帕拉沙塔姆-阿米恩 申請(qǐng)人:西屋電氣公司