應用

【行業案例】新能源汽車電機定子綁線機解決方案 | 電子凸輪控制的活用,實現綁線速度的飛躍

2025China.cn   2021年09月17日

  工藝介紹

  設備主要用于傳統的圓線電機定子的生產過程,可實現定子線包的綁線。圓線電機定子組裝生產過程,主要分兩部分,前段線和后段線,前段包含插紙機、繞線機和嵌線機,后段包含整形機、綁線機、焊接機和檢測機。

  其中綁線機是后段線最為關鍵和復雜的設備,尤其是新能源電機定子綁線機,雖與傳統家電的電機定子綁線機機械部分相同,但由于新能源電機定子槽數多、尺寸大,加之以自動化生產為主,節拍要求會更高,并且需要滿足不同定子的不同綁線方式(逐槽綁線和花式綁線等)。

  課題

  1、如何突破綁線機的提速瓶頸?

  當前多數的新能源電機定子綁線機,穩定綁線速度在90~100針/分鐘,如何突破瓶頸,將綁線速度提升至120針/分鐘以上,是引領市場、把握先機的關鍵所在。

  2、如何實現普通定子的逐槽綁線和特殊定子的花式綁線?

  普通定子,指定子的線包高度相同,綁線控制相對簡單,采用固定凸輪曲線實現多軸聯動即可實現;特殊定子,指電機定子線包高度不同,可能有一個或多個特殊高度,導致綁線時需采取特殊凸輪曲線進行綁線。

  3、容易導致脫線和產品NG。

  由于花式綁線存在多張凸輪表,前后切換時容易出現空一個周期再執行新凸輪的情況,主要原因是在觸發新表的時候,已經錯過了進入新表的起始位,最終導致脫線或產品NG。

  解決方案

  1、電子凸輪--主虛軸帶動實軸運轉

  采用主虛軸帶動所有實軸進行電子凸輪的方案,電子凸輪對應不同定子綁線需要,可隨意設置相位和從軸位置。同時對伺服系統進行高級調諧,實現伺服響應的同步,以確保各個實軸跟隨主虛軸的一致性。

  2、活用電子凸輪,對應不同綁線方式

  由于繞線工藝不同,導致線嵌入定子后,線包高度不同,以及有UVW三相線頭的影響;另外,綁線機在勾線時,勾線高度又會直接影響綁線的松緊,需要盡可能貼緊線包表面勾線,所以需要線包高度相同的普通定子逐槽綁線方式,以及線包高度不同的花式綁線方式。

  逐槽綁線方式,即每槽綁一針,控制較為簡單,通過固定凸輪表,每個軸僅有一組凸輪參數表,綁線前觸發一次、周期運行凸輪表即可實現。

  花式綁線方式,特殊高度線包對應的槽,可以跳過不綁,也可以多次綁線。所以不同高度的線包,每個伺服需要單獨設置一組凸輪參數,每種線包高度均有一組參數表,程序控制時,在不同線包高度綁線時進入不同的凸輪表即可實現。

  3、預先緩存,實現多張凸輪表的無縫切換

  采用凸輪Buffer共混模式,在執行原本的凸輪表時,即可先觸發新表進行緩存,執行完成后會自動執行新表,由此實現多張凸輪表隨時切換,實現花式綁線的要求,提高綁線品質。

  控制系統

  采用機械自動化控制器NX102系列 +AC伺服系統1S系列 + 可編程終端NB系列的整體方案。

  實現價值

  1、生產效率:綁線速度高達200針/分鐘以上。

  2、設備功能:滿足普通定子的逐槽綁線和特殊定子的花式綁線。

  【經營層】

  ● 當前多數新能源電機定子綁線機,穩定綁線速度在90~100針/分鐘,通過電子凸輪控制技術的靈活運用,使綁線速度提升2倍以上,打造行業Top競爭力。

  【管理層】

  ● 無需在機械端或控制端進行過多的投入,僅僅通過既有設備的控制升級,不僅節約大量成本,還實現了效率上質的突破。

  ● 歐姆龍機械自動化控制器 NX系列,可實現現場生產數據的采集、存儲、分析,改善管理課題,提高生產效率。

  【工程師層】

  ● 對應逐槽綁線和花式綁線的多種電子凸輪控制,可直接通過控制器FB導入,無需復雜編程。

  ● 原設備要求為提升至120針/分鐘以上,而如今通過電子凸輪控制的活用,實現了綁線速度200針/分鐘以上,大幅提高了設備性能。

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