CN102857040B - 制造节段定子芯部的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种制造定子芯部的方法。该方法包括在多个压制循环中的每一个中让坯料前进以在每一个压制循环中形成节段和让节段定形。让节段定形进一步包括启动齿形冲头、启动安装凸耳冲头，启动连结冲头。该方法还包括将节段从坯料分开。

Description

制造节段定子芯部的方法

技术领域

本公开涉及电机，且更具体地，涉及用于电机的定子。

背景技术

电动机使用电势能通过磁场和携带电流的导体的相互作用来生产机械能。相反过程（使用机械能来生产电能）通过发电机或直流发电机实现。其他电机，诸如电动机/发电机，结合电动机和发电机两者的各种特征。

电机可以包括绕中心轴线可旋转的元件。可旋转元件（其可以称为转子）可以与静止元件（其可以称为定子）同轴。电机使用转子和定子之间的相对旋转来生产机械能或电能。

发明内容

提供了一种制造定子芯部的方法。该方法包括在多个压制循环的每一个中让坯料前进，从而每一个压制循环形成节段，以及使节段定形。使节段定形进一步包括启动齿形冲头、启动安装凸耳冲头，启动连结冲头。该方法还包括将节段从坯料分开。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是用多个第一节段和多个第二节段形成的定子芯部的示意性等距视图；

图2是图1中所示的定子芯部的示意性俯视图；

图3A是第二节段中的一个的示意性俯视图，该第二节段可以用于构造图1-2中所示的定子芯部或与之相似的定子芯部；

图3B是第一节段中的一个的示意性俯视图，其可以用于构造图1-2中所示的定子芯部或与之相似的定子芯部；

图4是定子节段之间连结区域的示意性等距视图，所述节段如图1-3B中所示的；

图5是用于制造和装配定子芯部的说明性设备的示意性等距视图；和

图6是用于制造和装配定子芯部的方法或算法的示意性说明性流程图。

具体实施方式

参见附图，其中在几幅图中可能的情况下相同的附图标记对应相同的或相似的部件，如图1和图2中所示为定子芯部10的两个示意图。图1显示了定子芯部10的等距视图，图2显示了俯视图。其他图中所示的特征和部件可以并入图1-2中和与图1-2中所示的芯部一起使用。

尽管本发明针对汽车应用进行了详细描述，但是本领域技术人员将认识到本发明的更广的应用性。本领域技术人员将认识到例如“上方”、“下方”、“向上、“向下”等词汇是用于描述附图的，而不代表对本发明范围的限制，本发明的范围通过所附权利要求限定。

在图1-2中定子芯部10显示为部分地装配，且可以用于构造定子（未示出）。定子芯部10可以是电机（未示出）的一个部件，例如电动机、发电机或电动机/发电机。

定子芯部10包括一个或多个第一层或第一层叠结构12和一个或多个第二层或第二层叠结构14。第一层叠结构12和第二层叠结构14以交替的层布置或堆叠，以形成图1-2中所示的定子芯部10。第一层叠结构12和第二层叠结构14对准共同轴线16，且相对于彼此绕共同轴线16旋转，从而第一层叠结构12相对于邻近或毗邻的第二层叠结构14偏开，从而形成砌砖类型的样式。邻近的第一层叠结构12和第二层叠结构14之间的旋转角度不是直角（即，不是九十度）。

在图1-2所示的定子芯部10中，第一层叠结构12相对于第二层叠结构14绕中心轴线16转过大约四十五度。然而，第一层叠结构12可以绕共同轴线16转过其他的相对方位，例如相对于第二层叠结构14大约四十到五十度或三十到六十度。

定子芯部10配置为与一个或多个定位特征部20相互作用。定位特征部20可以匹配或附接到将定子芯部10并入的电机壳体或支撑件（未示出），或定位特征部20可以并入到壳体中。替换地，定位特征部20可以配置为在定子芯部10是变速器或混合动力变速器（未示出）的一部分时附接到变速器壳体（未示出）。定位特征部20仅示意性地显示，以说明相对于第一层叠结构12和第二层叠结构14的位置。定位特征部20可以例如但不限于是：销、榫、从周围部件延伸的突出部、或紧固件。

第一层叠结构12用多个第一节段22形成，第二层叠结构14用多个第二节段24形成。第一节段22协作以限定出作为定子芯部10的单独层的第一层叠结构12，第二节段24协作以限定出作为定子芯部10的单独层的第二层叠结构14。因此，每一个第一层叠结构12和第二层叠结构14实际上可以被视为分别通过第一节段22和第二节段24的单个层限定。

所示的第一层叠结构12和第二层叠结构14分别用四个第一节段22和四个第二节段24形成。然而，可以使用其他数量的节段来建立定子芯部10的层。

因为邻近的第一层叠结构12和第二层叠结构14之间的旋转角度不是直角的，所以第一节段22以及还有第二节段24之间的界面或接合处不彼此堆叠。因此，通过第一节段22和第二节段24形成砌砖类型的样式。从侧视图或等距视图（如图1）看时，第一节段22或第二节段24之间的连结线每隔一层交替。

第一节段22具有多个第一安装凸耳26，第二节段24具有多个第二安装凸耳28。第一安装凸耳26和第二安装凸耳28配置为与定位特征部匹配或相互作用。第二节段24具有由每一个第二节段24在中央形成的第二安装凸耳28。然而，对于第一节段22来说，第一安装凸耳26由两个相邻第一节段22端部形成。在图1中所示的定子芯部10中，每层中第一安装凸耳26和第二安装凸耳28的数量匹配每层中节段的数量。然而，凸耳和节段的不同组合可以用于形成定子芯部10。

多个定子齿30可以用于支撑和对准在定子齿30之间形成的绕组槽道中的定子绕组（未示出）。定子绕组是导电导线或电缆，电流可以在电机的运行期间流过所述导电导线或电缆。

图1-2所示的定子芯部10具有在内部的定子齿30，朝向共同轴线16，而第一安装凸耳26和第二安装凸耳28在外部，从而定子芯部10将与内部转子（未示出）协作。然而，针对定子芯部10说明的和在本文中所述的元件和部件也可以用于构造具有外部转子和内部定子的电机，从而定子齿30可以位于定子芯部10的外部且第一安装凸耳26和第二安装凸耳28位于定子芯部10的内部。

在图1和图2中所示的视图中，定子芯部10从最上部（如在图1中看到的）第二层叠结构14缺少一个第二节段24。因此，正好在顶层下方的形成一个第一层叠结构12的第一节段22在图1-2中可见。

现在参见图3A和图3B，并继续参考图1-2，示出了一个第二节段24和一个第一节段22的俯视图。如图1-2所示，第一节段22和第二节段24可以用于构造或组装图1-2中所示的定子芯部10或其他定子配置。其他图中所示的特征和部件可以并入和与图3A和图3B所示的那些一起使用。

每一个第一节段22和第二节段24包括几个共同特征部。然而，第一节段22和第二节段24是不相同的且配置为允许第一层叠结构12和第二层叠结构14相对于彼此旋转或偏开。

第一安装接片32和第二安装接片34从本体36延伸。定子齿30从本体36与第一安装接片32和第二安装接片34相反地延伸。本体36提供用于第一节段22和第二节段24的特征部的联接结构且可以承载定子齿30和安装凸耳26、28之间的负载。

第一安装接片32和第二安装接片34协作以形成第一安装凸耳26和第二安装凸耳28。第一安装接片32和第二安装接片34还协作以限定出安装槽道38（其可以在图1-2中更好地看到）。安装槽道38定形为或配置为匹配定位特征部20中的一个，且在接近本体36处封闭而在远离本体36处打开。因此，第一安装接片32和第二安装接片34不完全围绕与之匹配的定位特征部20，且安装槽道38的开口面朝远离本体36的方向。安装槽道38的开口也从经组装的定子芯部10向外打开。

每一个第一节段22和第二节段24还包括本体36的第一端42（大体朝向图3A和图3B的顶部）和本体36的第二端44（大体朝向图3A和图3B的底部）。第一端42具有第一接合部46，第二端44具有第二接合部48。在定子芯部10、或单独的第一层叠结构12或第二层叠结构14的组装期间，第二接合部48匹配第一接合部46。

还参见图4，并继续参考图1-3B，显示了邻近的第一节段22或第二节段24之间的界面的示意性等距视图。注意到，尽管图4中所示的视图仅包括第一节段22之间的接合部，但是界面代表第一层叠结构12的第一节段22或第二层叠结构14的第二节段24中的任一个。其他图中所示的特征和部件可以并入图4和与图4所示的那些部件一起使用。

如图4所示，且也在图1-2可见，第一端42上的第一接合部46与第二端44上的第二接合部48互锁或匹配。第二端44的第二接合部48基本上交叠邻近的第一节段22或第二节段24的第一端42上的定子齿30中的一个。

如图1-3B所示，第一节段22的第一安装接片32位于邻近第一接合部46的第一端42上，且第一节段22的第二安装接片34位于邻近第二接合部48的第二端44上。因此，第一层叠结构12的第一安装凸耳26形成为邻近第一接合部46和第二接合部48，从而第一安装凸耳26用一对第一节段22组装而成。第一接合部46和第二接合部48大致平分第一安装凸耳26。

第一安装凸耳26由两个第一节段22的邻近端部上的第一安装接片32和第二安装接片34形成。然而，第二层叠结构14的第二安装凸耳28不位于第二节段24的同一部分上。

第二节段24的第一安装接片32位于第一端42和第二端44之间，且第二节段24的第二安装接片34位于第一端42和第二端44之间。因此，第二安装凸耳28位于第一端42和第二端44之间，且形成在单独的第二节段24上。在图1-2中所示的定子芯部10的配置中，第二安装凸耳28定位为基本上与第二节段24的第一端42和第二端44等距。

如图1-2所示，第一层叠结构12相对于第二层叠结构14旋转大约四十五度。因此，第一层叠结构12的第一安装凸耳26与第二层叠结构14的第二安装凸耳28对准。第一安装凸耳26和第二安装凸耳28协作以进一步限定安装槽道38。

如图1-2所示，第一层叠结构12和第二层叠结构14包括特征部，所述特征部被配置为有助于第一层叠结构12和第二层叠结构14组装到最后的定子芯部10中。尽管显示了两个不同组件特征部，但是可以并入额外的特征部或可以使用仅一个特征部。

每一个第一节段22和第二节段24包括多个互锁部50。多个互锁部50配置有凸特征部和凹特征部的一定形式，其帮助在邻近的第一层叠结构12和第二层叠结构14之间互锁或形成摩擦。在图1-2所示的定子芯部10中，可以看到互锁部的凹部部分，且互锁部50的凸部位于第一节段22和第二节段24的相对侧上且延伸进入所示的凹部部分中。多个互锁部50的相同式样在第一节段22和第二节段24上重复，从而第一层叠结构12可以相对于第二层叠结构14旋转而不改变互锁部50。

每一个第一节段22和第二节段24进一步包括多个焊接通道52。多个焊接通道52有助于焊接第一层叠结构12和第二层叠结构14以保持所示的定子芯部10的堆叠配置。

现在参见图5，并继续参考图1-4，显示了用于制造定子芯部（例如定子芯部10）的设备的高度示意性等距视图。图5示出了模压设备110的一些部件，所述模压设备110可以用于制造和组装定子芯部10和定子芯部的其他配置。其他图中所示的特征和部件可以并入图5和与图5所示的那些一起使用。

在多个压制循环的每一个，模压设备110使坯料112前进。压制循环可以被限定为使得例如但不限于每一个压制循环形成一节段，例如第一或第二节段22、24中的一个。坯料112可以基本上连续且用于形成多个定子芯部10。

模压设备110基于一序列定形或形成第一和第二节段22、24。使第一和第二节段22、24成形可以包括许多冲压步骤或操作，所述冲压步骤或操作可以包括一个或多个模压、阶段或冲压。第一和第二节段22、24被收集或组装在基部114上，这有助于在制造过程中保持、形成和安排第一和第二节段22、24进入第一和第二层叠结构12、14并最后进入定子芯部10。基部114可以包括支撑部，所述支撑部延伸穿过安装槽道38且可以类似地定形为定子芯部10的外轮廓。

初始冲头116可以在通过模压设备110制造的每一个定子芯部10的开始阶段被启动。初始冲头116可以另外包括压模，该压模形成例如多个焊接通道52这样的特征部。

齿形冲头被启动以定形每一个第一和第二节段22、24的定子齿30。定子芯部10可以配置有不对称的齿形轮廓，从而第一节段12上的定子齿30的轮廓不同于第二节段14上的定子齿30的轮廓。因此，模压设备110包括第一齿形冲头118和第二齿形冲头120两者。通过控制第一齿形冲头118和第二齿形冲头120的操作，让坯料112连续前进可以制造出多个不对称的齿形轮廓。

轮廓冲头122被启动以限定第一和第二节段22、24的内部和外部轮廓。因此，轮廓冲头122形成第一或第二节段22、24的内部半径或轮廓和外部半径或轮廓，且还形成经组装的第一或第二层叠结构12、14的内部直径和外部直径。在没有包括不对称的齿的配置中，轮廓冲头122和第一齿形冲头118(其可以随后是底部齿形冲头)可以并入到同一结构中。

模压设备110通过安装凸耳冲头定形定子芯部10的一个或多个安装凸耳。在所示配置中，轮廓冲头122还并入安装凸耳冲头且形成第一安装凸耳26和第二安装凸耳28两者。因为第一安装凸耳26和第二安装凸耳28两者形成在第一和第二节段22、24上，所以冲压设备还包括凸耳除去冲头124，所述凸耳除去冲头124配置为除去不需要的安装凸耳。

模压设备110启动连结冲头(未示出单独的压模的形状，但是示出了通过所示的连结冲头形成的形状)，所述连结冲头形成或定形第一接合部46和第二接合部48以匹配互锁邻近的第一或第二节段22、24。在运行顺序结束时，模压设备110还将第一或第二节段22、24与坯料112分开。坯料112的最靠近定子芯部10的端部(如图5所示)是下一节段130。连结冲头还用作用于模压设备110的分离冲头。

一旦从钢条带或坯料112分开，下一节段130将被推到或以其他方式运动到基部114。下一节段130和定子芯部10之间所示的间隙或距离仅是说明性的，且坯料112可以直接地邻接定子芯部10，从而几乎不需要或不需要作出行进以使下一节段130运动到其在定子芯部10中的位置。下一节段130随后成为定子芯部10的第一或第二节段22、24中的一个。在通过每一次压制制造的第一或第二节段22、24被添加到定子芯部10之后，基部114被旋转。

在通过模压设备110形成的定子芯部10中，第一和第二节段22、24形成多个层--第一层叠结构12和第二层叠结构14--以第一和第二节段22、24中的每一种中的其中四个分别形成第一和第二层叠结构12、14中的一个的方式。因此，基部114在第一层叠结构12或第二层叠结构14中的一个的组装期间具有第一旋转，且在随后的第一层叠结构12和第二层叠结构14之间的运动期间具有第二旋转。

例如，在组装定子芯部10时，第一旋转是在放置各个节段（或第一节段12或第二节段14）之间的九十度，而第二旋转是在第一层叠结构12和第二层叠结构14之间切换时的四十五度。在图5所示的视图中，基部114正好旋转九十度。在下一节段130与坯料112分开以完成第一层叠结构12之后，基部14将旋转四十五度。

通过模压设备110制造的定子芯部10具有砌砖层的样式，从而邻近的第一和第二层叠结构12、14偏开。因此，即使它们通过单个压模或冲压操作形成，安装凸耳在第一节段22和第二节段24上也具有不同位置。因此，模压设备110配置为启动第一凸耳除去冲头132和第二凸耳除去冲头134中的一个。对于其他部件，指定为“第一”或“第二”是任意的且不是限制性的。

用于启动第一凸耳除去冲头132、第二凸耳除去冲头134或两者的计划取决于每层中节段的数量和相继层相对于彼此的对准情况。对于图5所示的定子芯部10，模压设备110启动第一凸耳除去冲头132持续四个相继的压制循环，且启动第二凸耳除去冲头134持续四个相继的压制循环。

定子芯部10偏开的特点也影响在坯料112随着每一个压制循环前进时齿廓冲压到坯料112中的顺序。第一齿形冲头118具有第一齿廓，且第二齿形冲头具有不同于第一齿廓的第二齿廓，从而第一或第二节段22、24具有不对称的齿。第一齿形冲头118根据第一计划启动，而第二齿形冲头120根据第二计划启动。然而，基部114被旋转从而第一齿廓和第二齿廓的共同部分在经组装的定子芯部10中被对准。

模压设备110以同步的模式操作以在基本上连续的循环中形成定子芯部10。表格1是模压设备110的一个操作模式的说明性例子，其可以用于形成第一和第二节段22、24；将第一和第二节段22、24组装到第一和第二层叠结构12、14中；和将第一和第二层叠结构12、14组装到定子芯部10。

在表格1中，水平行给出了模压设备110的单独的压制循环，竖直列给出了模压设备110的具体阶段或冲压过程的相继操作。表格1的头一行显示了冲压阶段的名称，第二行显示了用于标识图5中每一个部件或冲压阶段的要素编号。显示了用于每一个循环的具体的凸耳除去冲头124的要素编号。基部114的旋转量以度显示。

现在参见图6，并继续参考图1-5，显示了用于制造和组装定子芯部的算法或方法200的示意性流程图。图6所示的方法200的步骤的确切顺序不是限制性的。步骤可以重新排序，步骤可以省略，且可以包括额外的步骤。进而，方法200可以是另一算法或方法的一部分或子程序。图6仅显示了方法200的概要图。

出于说明的目的，方法200可以参照关于图1-5所示和所述的元件和部件进行描述。然而，其他部件可以用于实施方法200且其他部件可以用于实施在所附权利要求中限定的本发明。

步骤210：开始/初始化。

方法200以开始或初始化步骤开始，其可以包括设定模压设备110或变换用于模压设备110的零件或材料。方法200可以针对每一个压制循环或通过模压设备110制造的节段进行操作，或可以在许多相继的定子芯部10被产生时不断地操作。

步骤212：确定层叠结构/层。

方法200包括确定通过即刻的压制循环制造的具体层。例如，模压设备110可以目前正在制造第一层叠结构12或第二层叠结构14。

步骤214：确定节段类型。

方法200包括确定通过即刻的压制循环正在制造的具体节段。例如，取决于层，模压设备110可以正在制造第一节段22或第二节段24。

步骤216：确定节段数量。

在方法200包括制造不同节段时，例如第一节段22和第二节段24，方法200将确定压制循环位于节段和层的序列中的何处。如在本文所述的，取决于节段的类型和与层的关系，不同的冲头被启动且基部114旋转不同的量。

步骤218：确定齿廓。

方法200还确定在每一个压制循环中何种齿廓将被冲压到坯料112中。在如图5所示的模压设备110中，对于两种不同齿廓，存在两个分立的阶段。因此，一些压制循环包括启动第一凸耳除去冲头132和第二凸耳除去冲头134两者。

步骤220：执行压制/冲压循环。

一旦方法200已经识别了用于当前压制循环的必要冲压元件，方法200将通过启动所有必须或必要的冲头来执行压制循环。力被施加且冲头前进进入坯料112，从其选择性地去除材料。

步骤222：增加节段/使节段运动。

在启动冲头之后或同时，方法200使下一节段130运动到定子芯部10。下一节段130构成或完成当前层，或开始定子芯部10的新的层。

步骤224：使芯部旋转。

在下一节段130运动到定子芯部10之后，基部114可以旋转，来为随后的压制循环和节段作准备。在完成层之后，基部114旋转四十五度以形成砌砖层式偏开。在层形成过程中，基部114旋转九十度。

步骤226：结束/下一压制循环。

方法200可以随后结束或运动到下一个压制循环。结束可以包括发送定子芯部10完成且可以从基部114或模压设备110去除的信号，从而另一定子芯部可以通过模压设备110制造。

详细描述和附图或图示是对本发明的支持和描述，但本发明的范围仅通过权利要求限定。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种制造定子芯部的方法，包括：

在多个压制循环的每一个中让坯料前进，其中每一个压制循环形成节段；

使节段定形，其中使节段定形包括：

启动齿形冲头；

启动安装凸耳冲头；和

启动连结冲头；

将节段从坯料分开并使节段运动到基部；和

使基部旋转。

2.如权利要求1所述的方法，其中启动安装凸耳冲头形成第一凸耳和第二凸耳，且其中使节段定形进一步包括：

启动第一凸耳除去冲头和第二凸耳除去冲头中的一个。

3.如权利要求2所述的方法，其中节段形成多个层，且其中使基部旋转进一步包括：

在一个层的组装期间作第一旋转；和

在随后的层之间的运动期间作第二旋转。

4.如权利要求3所述的方法，其中使节段定形进一步包括：

启动轮廓冲头，且

其中轮廓冲头形成节段的内部直径和外部半径。

5.如权利要求4所述的方法，其中齿形冲头是第一齿形冲头且具有第一齿廓，和其中使节段定形进一步包括：

根据第一计划启动第一齿形冲头；和

根据第二计划启动第二齿形冲头，其中第二齿形冲头具有不同于第一齿廓的第二齿廓，使得节段具有不对称的齿。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包括让第一齿廓和第二齿廓的共同部分对准。

7.如权利要求6所述的方法，其中使节段定形进一步包括：

启动第一凸耳除去冲头持续四个相继的压制循环；和

启动第二凸耳除去冲头持续四个相继的压制循环。

8.一种制造定子芯部的方法，包括：

在多个压制循环的每一个中让坯料前进，其中每一个压制循环形成一节段；

使节段定形，其中使节段定形包括：

启动齿形冲头；

根据第一计划启动第一齿形冲头；

根据第二计划启动第二齿形冲头，其中第二齿形冲头具有不同于第一齿廓的第二齿廓；

启动安装凸耳冲头；和

启动连结冲头；和

将节段从坯料分开。

9.如权利要求8所述的方法，进一步包括让第一齿廓和第二齿廓的共同部分对准。

10.如权利要求9所述的方法，其中启动安装凸耳冲头形成第一凸耳和第二凸耳，且其中使节段定形进一步包括：

启动第一凸耳除去冲头和第二凸耳除去冲头中的一个。