空心杯电机转子无铁芯,惯量小,有着卓越的性能和广阔的应用空间。电机中转子线圈是影响电机性能的关键因素之一。电机的广泛应用促使线圈绕制设备的研发也愈发重要,马鞍形线圈排列规整,磁体利用率高,但是国内对于马鞍形线圈绕制设备的研究较为匮乏。为解决马鞍形空心杯电机线圈绕制困难的问题,本文研发一种针对马鞍形线圈的自动化线圈绕制设备,对结构和控制方案等做了相关研究分析。首先,根据绕线机的设计指标和马鞍形线圈的形状特点,确定了包含结构方案和控制方案的总体设计方案。结构上包括了伺服主运动模块和气动驱动的辅助运动模块。伺服主运动模块包括用于线圈成型的主轴机构,摆线机构以及线嘴机构。结构上各模块布置紧凑,主运动和辅助运动协助完成线圈绕制。控制方式上选择集散式控制方式,并确定了绕线过程等。其次,在总体方案设计基础上,针对绕线设备中的关键机构——线嘴机构和主轴机构,进行了设计和校核。线嘴的变形对于绕制线圈的质量有着重要的影响,借助ANSYS/Workbench分析线嘴在复杂的受力情况下的变形以及应力应变情况,验证线嘴能否满足使用要求。主轴部分热风造成温升变形等一系列影响,利用Workbench中的热分析工具,对主轴模块进行热稳态分析;并针对轴承受热变形进行分析,校核游隙变化能否满足实际的要求。然后,对主要运动另一模块——摆线模块,完成了建模分析,首先建立动力学模型,进而分析其同步带传递函数,通过bode图分析影响系统响应的刚度、负载等因素,辅之以电机模型进行Simulink仿真检验。一方面验证皮带选型合理性;另一方面,建立摆线模块模型,为接下来速度规划的实验提供仿真模型。继而,对马鞍形线圈进行了轨迹规划和速度规划的分析。根据马鞍形的线圈轨迹确定各轴的速度。速度规划中,确定S型和三次多项式的速度表达式,使得加减速过程更加平顺。最后基于摆线模块模型,验证规划的速度响应效果。最后,在上述研究分析基础上,建立样机实验,测试出摆线模块和主轴的速度与力矩情况,进行后续的速度规划分析;借助于dSPACE半物理仿真平台,进行电机速度加减速规划的验证试验,分析未规划前的速度与规划后的速度响应以及力矩的异同。