1.本发明涉及一种电机生产相关设备，具体是一种新能源扁线电机定子铜线端子激光焊接设备。


背景技术：

2.新能源汽车上用到的驱动电机主要由定子组件、转子组件、端盖和辅助标准件组成，而定子绕组中又包括铁芯、铜线绕组、绝缘材料等组成。扁线电机顾名思义就是定子绕组中采用扁铜线，先把绕组做成类似发卡一样的形状，穿进定子槽内，再在另外一端把发卡的端部焊接起来。
3.扁线电机与圆线电机的区别在于铜线的成形方式，扁线有利于电机槽满率的提升，一般圆线电机的槽满率为40%左右，而扁线电机的槽满率能达到60%以上。槽满率的提升意味着在空间不变的前提下，可以填充更多的铜线，产生更强的磁场强度，提升功率密度。扁线之间接触面积大，相比与圆线电机，热导性能更好，温升更低。有数据显示，扁线电机温升比圆线电机低10%左右。另外，扁线电机还可以通过节省端部铜材的方式提升铜线利用率，从而达到降低成本的目的。
4.扁线电机由于制造工艺复杂，产品设计难度大，所以目前在市场上还没有成熟的量产线，尤其对于铜线端子的焊接问题；为此中国专利公开了一种扁线电机定子焊接装置及焊接工艺（授权公告号cn112935463b）,其通过旋紧导向盘能够相对于旋紧固定板转动，从而驱动锁紧滑块向着旋紧导向盘的圆心处滑动，使得旋紧导向盘上的穿线孔与锁紧滑块上的夹紧孔错位，而对扁线进行夹紧；采用在环形旋紧盘的内侧壁设置若干与锁紧滑块对应的v型槽，进行夹持固定，在拆装时存在极大的不便。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种新能源扁线电机定子铜线端子激光焊接设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新能源扁线电机定子铜线端子激光焊接设备，包括用于对电机定子上的线圈端头进行固定的夹具机构和设置在所述夹具机构上方的焊接组件；所述焊接组件通过活动机构连接水平设置在所述夹具机构下方的承台，在所述承台的两侧对称设置有用于对向夹持所述夹具机构下部外侧的悬托组件；所述承台上安装有连接所述活动机构的驱动结构，所述驱动结构通过活动机构可带动所述焊接组件间断性地规律上下交替活动；在所述承台上还设置有连接所述驱动结构的换位组件，所述换位组件连接所述夹具机构的下部外壁，所述换位组件在所述活动机构带动所述焊接组件向上活动时驱动所述夹具机构旋转。
7.本发明进一步限定的方案：所述夹具机构包括呈筒状的外夹体和内夹体，所述外
夹体转动套设在所述内夹体的外周，在所述外夹体上部固定有一圈环状的上夹盘，内夹体的上部固定有下夹盘；所述上夹盘上沿圆周等距设置有多个第一凹口，下夹盘上沿圆周等距设置有多个第二凹口，第一凹口和第二凹口与上夹盘和/或下夹盘的中心相等，且第一凹口的开设方向与第二凹口的开设方向相反；在所述外夹体两侧均开设有缺口，在所述内夹体的外壁两侧对称设置有凸耳，所述凸耳穿过所述缺口并与缺口活动嵌合，在所述外夹体和所述凸耳之间设置有弹性锁定组件；弹性锁定组件为两组分别连接两侧的凸耳和外夹体的外壁。
8.本发明再进一步限定的方案：所述外夹体的外壁上一体设置有突出部，所述弹性锁定组件包括一端与所述凸耳转动连接的推拉臂、转动安装在所述推拉臂另一端的连臂、设置在所述突出部上下两侧的摇臂、固定上下两侧的摇臂的转柱、以及连接所述摇臂和所述外夹体的弹性结构；所述连臂一端同所述转柱转动配合，所述摇臂的一端同所述突出部转动连接，两侧的所述摇臂另一端通过手柄固定，所述突出部的中央开设有穿槽，在所述穿槽的上下部均固定有卡柱，所述摇臂的上下部均开设有同所述卡柱滑动嵌合的滑槽，摇臂穿过所述穿槽；所述弹性结构包括一端同所述摇臂靠近手柄的一侧转动连接的弹性杆、与所述弹性杆的另一端滑动套合的套筒、以及弹性连接所述套筒与所述弹性杆的压簧；所述套筒远离所述手柄的一端同所述外夹体的外壁转动连接。
9.本发明再进一步限定的方案：所述内夹体靠近所述承台的一端固定有固定圈，在所述固定圈的外壁上开设有环形的轨道；所述悬托组件包括固定在所述承台上的固定架、安装在所述固定架上的气缸、连接所述气缸输出端并与所述气缸密封滑动配合的活塞杆、对称转动设置在所述固定架一端上的两组夹持臂、以及连接所述夹持臂与所述活塞杆端头的连杆；所述连杆的一端同所述夹持臂转动连接，另一端同所述活塞杆的端头转动连接，在所述夹持臂远离所述气缸的一端转动安装有同所述固定圈外壁上的环形轨道滚动贴合的托轮。
10.本发明再进一步限定的方案：所述承台的一侧固定有多个竖直设置的导向柱，在所述导向柱上滑动设置有架体；所述焊接组件包括水平固定在所述架体上的焊接平台、活动设置在所述焊接平台上的垂直架、可调节地设置在所述垂直架上的激光焊接器；所述垂直架滑动设置在所述焊接平台上，在所述垂直架的后部固定有螺纹筒，在所述焊接平台的后部水平转动设置有与所述螺纹筒螺纹配合的丝杆，所述丝杆的一端固定有手轮；所述垂直架背面安装有调节缸，所述调节缸下部连接c型连接臂的后部，所述激光焊接器设置在所述垂直架的前方，激光焊接器安装在所述c型连接臂的前部。
11.本发明再进一步限定的方案：所述驱动结构包括安装在所述承台上的马达和连接所述马达输出端的输出轴；所述活动机构和所述换位组件均连接所述输出轴。
12.本发明再进一步限定的方案：所述活动机构包括固定在所述输出轴端部的升降轮、开设于所述升降轮一面上的凹轨、嵌合在所述凹轨中的凸柱、以及固定所述凸柱与所述
架体的顶杆；所述凹轨具有两段圆弧，两段圆弧光滑过渡，且两段圆弧均与所述升降轮同心。
13.本发明再进一步限定的方案：所述换位组件包括固定在所述输出轴上的半锥齿轮、通过转轴转动安装在所述承台上的全锥齿轮、转动安装在所述承台上的换位轴、连接所述换位轴与所述转轴的传动件、固定在所述换位轴上的齿轮、以及沿圆周等距分布在所述固定圈外壁上的齿牙；所述全锥齿轮与所述半锥齿轮上的有齿部分适配，齿轮与所述齿牙啮合。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用夹具机构对待焊接的扁线电机定子的铜线端头进行夹持固定，并使铜线端头露出；通过驱动结构与活动机构及换位组件配合，使焊接组件间断性地上下交替活动，当焊接组件向上活动时，换位组件带动夹具机构和固定在夹具机构上的电机定子旋转，使下一铜线端子转至焊接组件的下方；而后焊接组件再向下活动，对下一端子进行焊接，如此往复实现沿圆周逐一对扁线电机定子上的铜线端头焊接，自动化程度高，焊接速度快。
附图说明
15.图1为新能源扁线电机定子铜线端子激光焊接设备的结构示意图。
16.图2为新能源扁线电机定子铜线端子激光焊接设备的局部爆炸图。
17.图3为新能源扁线电机定子铜线端子激光焊接设备中突出部上的卡柱与摇臂的连接示意图。
18.图4为图2另一视角的结构示意图。
19.图5为图2再一视角的结构示意图。
20.图6为拆除套筒后的弹性杆与压簧的连接示意图。
21.图7为图2又一视角的结构示意图。
22.图8为新能源扁线电机定子铜线端子激光焊接设备中拆除夹具机构后的结构示意图。
23.图9为图8另一视角的结构示意图。
24.图10为图8再一视角的结构示意图。
25.图11为图8反向视角的结构示意图。
26.图12为图8又一视角的结构示意图。
27.图13为新能源扁线电机定子铜线端子激光焊接设备中升降轮和架体以及激光焊接器的结构示意图。
28.图中：1-外夹体；2-上夹盘；3-下夹盘；4-内夹体；5-固定圈；6-摇臂；7-卡柱；8-推拉臂；9-连臂；10-转柱；11-弹性杆；12-套筒；13-压簧；14-托轮；15-夹持臂；16-连杆；17-活塞杆；18-气缸；19-马达；20-升降轮；21-凸柱；22-顶杆；23-架体；24-全锥齿轮；25-半锥齿轮；26-传动件；27-换位轴；28-齿轮；29-调节缸；30-激光焊接器；31-丝杆；32-c型连接臂；33-导向柱；34-焊接平台。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
31.请参阅图1~图13，作为本发明的一种实施例，所述新能源扁线电机定子铜线端子激光焊接设备，包括用于对电机定子上的线圈端头进行固定的夹具机构和设置在所述夹具机构上方的焊接组件；所述焊接组件通过活动机构连接水平设置在所述夹具机构下方的承台，在所述承台的两侧对称设置有用于对向夹持所述夹具机构下部外侧的悬托组件；所述承台上安装有连接所述活动机构的驱动结构，所述驱动结构通过活动机构可带动所述焊接组件间断性地规律上下交替活动；在所述承台上还设置有连接所述驱动结构的换位组件，所述换位组件连接所述夹具机构的下部外壁，所述换位组件在所述活动机构带动所述焊接组件向上活动时驱动所述夹具机构旋转。
32.该实施例中，利用夹具机构对待焊接的扁线电机定子的铜线端头进行夹持固定，并使铜线端头露出；通过驱动结构与活动机构及换位组件配合，使焊接组件间断性地上下交替活动，当焊接组件向上活动时，换位组件带动夹具机构和固定在夹具机构上的电机定子旋转，使下一铜线端子转至焊接组件的下方；而后焊接组件再向下活动，对下一端子进行焊接，如此往复实现沿圆周逐一对扁线电机定子上的铜线端头焊接，自动化程度高，焊接速度快。
33.作为本发明的另一种实施例，所述夹具机构包括呈筒状的外夹体1和内夹体4，所述外夹体1转动套设在所述内夹体4的外周，在所述外夹体1上部固定有一圈环状的上夹盘2，内夹体4的上部固定有下夹盘3；所述上夹盘2上沿圆周等距设置有多个第一凹口，下夹盘3上沿圆周等距设置有多个第二凹口，第一凹口和第二凹口与上夹盘2和/或下夹盘3的中心相等，且第一凹口的开设方向与第二凹口的开设方向相反；在所述外夹体1两侧均开设有缺口，在所述内夹体4的外壁两侧对称设置有凸耳，所述凸耳穿过所述缺口并与缺口活动嵌合，在所述外夹体1和所述凸耳之间设置有弹性锁定组件；弹性锁定组件为两组分别连接两侧的凸耳和外夹体1的外壁，两组弹性锁定组件反向设置。
34.需要说明的是，凸耳可在缺口内转动较小的角度，当第一凹口的开设方向沿圆周顺时针时，第二凹口的开设方向便沿圆周逆时针，内夹体4的内壁上设置有与扁线电机定子的外壁上的键相配合的键槽。
35.在该实施例中，在夹持扁线电机定子时，首先将该夹具机构从电机定子的上方套入，使电机定子上的铜线端子穿出上夹盘2和下夹盘3上的凹口，然后拉动两侧的弹性锁定组件，使内夹体4相对外夹体1转动，通过凸耳和缺口配合对内夹体4相对外夹体1转动的行
程约束；在内夹体4相对外夹体1转动时，带动下夹盘3相对上夹盘2转动，下夹盘3和上夹盘2上相反方向设置的第二凹口和第一凹口将铜线端子夹持住。
36.设置的凸耳和缺口还可防止内夹体4相对外夹体1产生轴向滑移。
37.作为本发明的再一种实施例，所述外夹体1的外壁上一体设置有突出部，所述弹性锁定组件包括一端与所述凸耳转动连接的推拉臂8、转动安装在所述推拉臂8另一端的连臂9、设置在所述突出部上下两侧的摇臂6、固定上下两侧的摇臂6的转柱10、以及连接所述摇臂6和所述外夹体1的弹性结构；所述连臂9一端同所述转柱10转动配合，所述摇臂6的一端同所述突出部转动连接，两侧的所述摇臂6另一端通过手柄固定，所述突出部的中央开设有穿槽，在所述穿槽的上下部均固定有卡柱7，所述摇臂6的上下部均开设有同所述卡柱7滑动嵌合的滑槽，摇臂6穿过所述穿槽；所述弹性结构包括一端同所述摇臂6靠近手柄的一侧转动连接的弹性杆11、与所述弹性杆11的另一端滑动套合的套筒12、以及弹性连接所述套筒12与所述弹性杆11的压簧13；所述套筒12远离所述手柄的一端同所述外夹体1的外壁转动连接；注意的是，弹性杆11伸入到所述套筒12内的一端设置有一圈台阶，在所述套筒12朝向所述手柄的一端开口处设置有凸缘，所述压簧13套设在所述弹性杆13伸入到所述套筒12内的一段，且压簧13的一头抵于凸缘上，另一头抵与台阶上；压簧13始终处于受压状态，具有初始弹力。
38.在该实施例中，起始状态下摇臂6贴近外夹体1，此时上夹盘2和下夹盘3上的第一凹口和第二凹口相互远离；当向外拉动摇臂6时，摇臂6绕其与突出部的转动连接处外翻，同时转柱10拉动连臂9，带动推拉臂8活动，推拉臂8再拉动凸耳，凸耳在缺口内转动，最终使内夹体4相对外夹体1转动，第二凹口和第一凹口相互靠近；在摇臂6向外翻转时，弹性杆11相对套筒12滑出一段距离，使压簧13被进一步压缩；当摇臂6翻转至同套筒12和弹性杆11的轴线平行时，弹性杆11最大程度的从套筒12中滑出，此时压簧13达到最大压缩量，并处于平衡状态，再向外翻转摇臂6，则压簧13会越过其平衡位置；当压簧13处于平衡位置后，摇臂6再向外翻转较小的角度，则压簧13便会越过其平衡位置；由于在摇臂6的外翻的过程中内夹体4相对外夹体1转动，即上夹盘2相对下夹盘3转动，第一凹口靠近第二凹口；因此，在第二凹口与第一凹口将铜线端子完全夹紧后，上夹盘2并不能再相对下夹盘3转动，也即内夹体4不能再相对外夹体1转动，故摇臂6不再能够继续向外翻转；由此借助压簧13的弹力配合上夹盘2上的第一凹口和下夹盘3上的第二凹口将铜线端子夹持于内夹体4和外夹体1上。
39.作为本发明的又一种实施例，所述内夹体4靠近所述承台的一端固定有固定圈5，在所述固定圈5的外壁上开设有环形的轨道；所述悬托组件包括固定在所述承台上的固定架、安装在所述固定架上的气缸18、连接所述气缸18输出端并与所述气缸18密封滑动配合的活塞杆17、对称转动设置在所述固定架一端上的两组夹持臂15、以及连接所述夹持臂15与所述活塞杆17端头的连杆16；所述连杆16的一端同所述夹持臂15转动连接，另一端同所述活塞杆17的端头转动
连接，在所述夹持臂15远离所述气缸18的一端转动安装有同所述固定圈5外壁上的环形轨道滚动贴合的托轮14。
40.在该实施例中，通过气缸18带动活塞杆17伸长从而带动两侧的连杆16驱动两侧的夹持臂15相互靠拢，利用托轮14与固定圈5外壁上的环形轨道卡合，从而将固定圈5和内夹体4及外夹体1托起，使夹具机构和夹持于夹具机构上的电机定子处于悬空状态；另外，采用气缸18带动活塞杆17伸缩进而带动两侧的托轮14相互靠近，一方面方便将夹具机构和电机定子悬空夹持住，另一方面也可对不同尺寸规格的夹具机构和电机定子进行固定。
41.作为本发明的又一种实施例，所述承台的一侧固定有多个竖直设置的导向柱33，在所述导向柱33上滑动设置有架体23；所述焊接组件包括水平固定在所述架体23上的焊接平台34、活动设置在所述焊接平台34上的垂直架、可调节地设置在所述垂直架上的激光焊接器30；所述垂直架滑动设置在所述焊接平台34上，在所述垂直架的后部固定有螺纹筒，在所述焊接平台34的后部水平转动设置有与所述螺纹筒螺纹配合的丝杆31，所述丝杆31的一端固定有手轮；所述垂直架背面安装有调节缸29，所述调节缸29下部连接c型连接臂32的后部，所述激光焊接器30设置在所述垂直架的前方，激光焊接器30安装在所述c型连接臂32的前部。
42.在该实施例中，通过转动手轮带动丝杆31转动，转动的丝杆31带动螺纹筒及垂直架沿着焊接平台34的长度方向上滑移，以带动激光焊接器30跟随移动，使之适应不同直径尺寸的夹具机构及电机定子；利用调节缸29带动c型连接臂32升降，从而带动激光焊接器30升降，以适应不同高度的电机定子上的铜线端子。
43.作为本发明的又一种实施例，所述驱动结构包括安装在所述承台上的马达19和连接所述马达19输出端的输出轴；所述活动机构和所述换位组件均连接所述输出轴。
44.在该实施例中，通过马达19工作带动输出轴转动，转动的输出轴同时驱动活动机构和换位组件动作，从而分别执行点焊和换位的功能。
45.作为本发明的又一种实施例，所述活动机构包括固定在所述输出轴端部的升降轮20、开设于所述升降轮20一面上的凹轨、嵌合在所述凹轨中的凸柱21、以及固定所述凸柱21与所述架体23的顶杆22；所述凹轨具有两段圆弧，两段圆弧光滑过渡，且两段圆弧均与所述升降轮20同心，两段圆弧直径不同。
46.在该实施例中，在输出轴转动时带动升降轮20转动，升降轮20上的凹轨带动凸柱21和顶杆22以及架体23顺着导向柱33规律且间断性地上下活动，从而带动焊接平台34及其上的激光焊接器30跟随上下活动；当激光焊接器30活动至其行程的最低点处时，在最低点处停留一小段时间对铜线端子进行焊接，而后再上升至其行程的最高点处，并停留一小段时间。
47.作为本发明的又一种实施例，所述换位组件包括固定在所述输出轴上的半锥齿轮25、通过转轴转动安装在所述承台上的全锥齿轮24、转动安装在所述承台上的换位轴27、连接所述换位轴27与所述转轴的传动件26、固定在所述换位轴27上的齿轮28、以及沿圆周等
距分布在所述固定圈5外壁上的齿牙；所述半锥齿轮25上一半有齿，一半光滑，全锥齿轮24与所述半锥齿轮25上的有齿部分适配，齿轮28与所述齿牙啮合；此外，在所述承台上固定有同所述换位轴27转动套合的轴套。
48.在该实施例中，在输出轴转动时带动半锥齿轮25同步转动，转动的半锥齿轮25带动全锥齿轮24间断性转动，进而带动转轴间断性转动，转轴通过传动件26驱动换位轴27间断性转动，最终带动齿轮28间断性转动，间断性转动的齿轮28驱动齿牙及固定圈5间断性转动；具体是在激光焊接器30抬升的过程中固定圈5转动，从而带动夹具机构及电机定子偏转一定角度，使下一铜线端头转动至激光焊接器30的正下方；详细来说，由于夹具机构及电机定子的重量较大，因此托轮14与环形轨道的压力较大，二者之间的摩擦力也很大，故在半锥齿轮25上的有齿部分与全锥齿轮24脱离后，在极大的摩擦力作用下固定圈5会恢复到静止状态。
49.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
50.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。