CN103066776A - 将清漆施加到定子的方法 - Google Patents

Abstract

施加清漆至定子的方法包括使定子的中心轴线取向为基本上平行于重力、和使定子绕组的冠部端取向为相对于重力向上以及绕组的焊接端取向为相对于重力向下。定子的冠部端和焊接端布置在芯部的相对侧上。焊接端布置在浸槽上方，以及清漆通过至少一个喷嘴被施加到绕组的冠部端。喷嘴沿第一方向和第二方向被控制，所述第一方向和第二方向垂直于中心轴线。清漆基本上涂布绕组的冠部端，流淌穿过狭槽，并从绕组的焊接端滴入到浸槽中。浸槽升起，以沉入绕组的焊接端，而不是芯部。

Description

将清漆施加到定子的方法

技术领域

该公开涉及缠绕定子的制造和组装，以及特别涉及清漆或磁漆至定子的绕组的施加。

背景技术

定子是电机中的静止构件。定子与转子相互作用，转子是电机中的运动构件。定子和转子允许电机将机械能转换为电能（发电机）并将电能装换为机械能（电动机）

发明内容

提供了一种将清漆施加到定子的方法。定子包括延伸通过芯部的多个狭槽的多个绕组，且配置有中心轴线。该方法包括使定子的中心轴线取向为基本上平行于重力、和使定子绕组的冠部端取向为相对于重力向上以及绕组的焊接端取向为相对于重力向下。定子的冠部端和焊接端布置在芯部的相对侧上。

该方法还包括使焊接端取向为在浸槽之上，并通过位于定子之上的至少一个喷嘴将清漆施加到绕组的冠部端。该方法包括沿第一方向和第二方向控制喷嘴（一个或多个），所述第一方向和第二方向中的每一个垂直于中心轴线。因此，清漆基本上涂布绕组的冠部端，流淌穿过狭槽，并从绕组的焊接端滴入到浸槽中。

该方法进一步包括使浸槽相对于绕组的焊接端升起，并随后使浸槽相对于绕组的焊接端降低。因此，绕组的焊接端沉入浸槽内的清漆中，但芯部不与浸槽中的清漆接触。

本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施如所附的权利要求中定义的本发明的一些最佳模式和其它实施例的以下详细描述连同附图时显而易见。

附图说明

图1是用于将清漆施加到定子的绕组的部件和定子的示意性等距视图；

图2是图1中所示的定子和部件的示意性侧视图；

图3是用于将清漆施加到定子的算法或方法的示意性流程图，所述定子诸如图1和2中所示的定子。

具体实施方式

参考附图，其中无论何时在几幅图中相同的附图标记对应于相同或相似的构件，在图1和图2中示出了定子10的两个示意图，所述定子可以用在电机（未示出）中。图1和2中所示的定子10是外部的缠绕线棒式定子（bar-wound stator），其与电机中的内部转子（未示出）配合。

图1示出用于将树脂或清漆11施加到定子10的特定部分的其他部件和定子10的等距视图。图2示出定子10的侧视图。在其他图中所示的特征部和部件可以并入到图1中所示的那些并与图1中所示的那些一起使用，且可以在所示不同配置中混用和匹配部件。

尽管关于汽车应用详细描述了本发明，但本领域技术人员将认识到本发明的更宽的适用性。具有本领域常规技术的人将认识到，诸如“之上”、“之下”、“向上”、“向下”等的术语用来描述附图，且不表示对本发明的范围的限制，所述范围如由所附的权利要求所限定的。

如图1和2所示，定子10大致由两个主要部件、多个绕组14和芯部12形成。绕组14由导体形成，诸如所示的杆状电线，并延穿过芯部12中的多个狭槽16。如图1和2所示，芯部12可以由多个叠片（未单独编号）或叠层形成。芯部12可以替换地形成为实心芯部或分段的芯部。

定子10限定出绕组14的冠部端18，该冠部端18相对于重力（以及也如在图1和2中看到的）向上取向。定子10还限定出绕组14的焊接端20，该冠部端18相对于重力（以及也如在图1和2中看到的）向下取向。冠部端18和焊接端20布置在芯部12的相对侧上。

定子10具有中心轴线22，该中心轴线22示出为基本上平行于重力取向（向下拉，如在图1和2中看到的）。转子会共享基本上同一中心轴线，并会在电机的操作期间绕中心轴线22旋转。尽管未示出，但定子10可以附连到夹具或安装支架，以在该制造过程和其他过程期间帮助保持、移动、和对齐定子10。

对于柱坐标，除了中心轴线22，定子10还定义了从中心轴线向外垂直地延伸的径向轴线、和角轴线或切向轴线，所述角轴线或切向轴线沿绕径向轴线的旋转方向。定子10可以还使用笛卡尔坐标，其中中心轴线22为z轴线，并还定义x轴线24和y轴线26，x轴线24和y轴线26两者均垂直于中心轴线22。径向或角轴线、或x轴线24和y轴线26，可以称为相对于中心轴线22的第一方向和第二方向。指定为第一或第二、或特定坐标系统，不是限制性的。

代替用预涂清漆的绕组14制造定子10，定子10配置为在绕组14通过狭槽16安装或组装到芯部12后接受清漆11。绕组14的一些部分，诸如接触点或焊接点，可以不需要被涂以磁漆，且这些部分中任何被涂漆的表面必需被清除或以另外的方式使磁漆移除。清漆11被用至少一个喷嘴30施加到绕组14的冠部端18。尽管图1和2中示出仅一个喷嘴30，但多个喷嘴30可以用于更快地施加清漆11。

喷嘴30位于定子10之上，并可控地将清漆滴落、流动、或喷到冠部端18上。喷嘴30可以被安装或并入在可运动固定装置（未示出）中，诸如机器人臂或可编程轨道系统。因此，喷嘴30的位置沿至少第一方向和第二方向被控制，且喷嘴30可以在绕组14之上沿一个或多个路径运动。

第一方向可以是x轴线24，第二方向可以是y轴线26。喷嘴30沿中心轴线22的高度可以还在施加清漆11期间被控制，或可以通过施加结构或工具设定在固定的水平。因此，定子10可以在喷嘴30沿x轴线24和y轴线26运动时保持基本上固定，以总体地将清漆11施加到绕组14的整个冠部端18。

定子10取向为焊接端20在浸槽32上方。清漆11以受控速率被施加，使得清漆11基本上涂布绕组14的冠部端18，流淌穿过狭槽16，并从绕组14的焊接端20滴入到浸槽32中。清漆的溢流因此被浸槽32收集并保存。清漆11可以由于芯吸动作而流动通过狭槽16。

浸槽32可以随后相对于焊接端20被升起，使得绕组14的焊接端20沉入浸槽32中的清漆11中。但是，浸槽32不被升起太多，只要允许芯部12与浸槽32中的清漆11接触即可。在绕组14的焊接端20被涂布后，浸槽32可以被降下回到绕组14的焊接端20之下。

施加清漆11可以包括控制器或控制系统（未示出），所述控制器或控制系统配置为促动控制喷嘴30的位置的固定装置。控制系统可以包括一个或多个具有存储介质和合适量的可编程存储器的构件，所述构件能够储存和执行一个或多个算法和方法，以实现喷嘴30、浸槽32、和可能地其他部件的控制。控制系统可以与许多其他传感器和通信系统通信。控制系统的每个部件可包括分布式控制器架构。附加模块或处理器可存在于该控制系统中。

浸槽32中的清漆11的流体水平34可以被控制，以在浸入期间确保焊接端20的涂布和防止芯部12的涂布。流体水平34可以用浸槽32中的阀36保持和控制，以及可以还包括附加的传感器、阀、或供给通道（未示出）。浸槽32中的清漆11的流体温度也可以被控制。

在将清漆11施加到冠部端18、升起浸槽32、和降低浸槽32的过程中，中心轴线22的取向基本上保持不变。为了有助于过程和保持中心轴线22的取向，定子10可以附连至一固定装置，该固定装置允许控制器知道、估计、或确定定子10相对于喷嘴30和浸槽32的位置。

取决于施加到绕组14的磁漆（enamel）或清漆（varnish）11的类型，定子10可以需要额外的过程，以防止清漆11从定子10的目标区域运动。一些清漆11可需要固化过程。定子10可以在降低浸槽32之后经受部分固化过程。部分固化过程可以配置为固定清漆11的位置，使得其不流淌或滴落，但可能不足以永久地（或完全地）固化清漆11。在部分固化过程之后，可以使定子10运动，而不改变清漆11的分布。

定子10可以在部分固化过程之后接着经受完全的、或永久的固化过程。例如，且非限制性的，清漆11可以经受包括将紫外光固化应用到清漆11的部分固化过程，并随后可以使定子10运动至另一位置或另一设备。然后完全固化过程可包括将热固化应用到定子10，诸如通过炉子。在一些制造和组装过程中，多个定子10可以被成组第位于炉子中用于完全固化过程。

如果当清漆11被施加到如在14时定子10是热的，清漆11的施加和粘附可以被改进。因此，定子10可以在将清漆11施加到如在14的冠部端18之前被预加热。

对于定子10的一些配置，当定子10是热的时测试定子10可以是有益的。因此，当固定装置附连至定子10并保持中心轴线22的取向时，定子10可以在预加热定子10之后被测试。由于定子10已经被预加热用于清漆10，测试可以不需要额外的加热。测试可以通过将测试设备连接至接口38而发生。

芯部12具有内表面40和外表面42。转子在内表面40附近旋转。外表面42可以相邻于其他结构，诸如定子屏蔽套（stator can）、变速器壳体、电机的其他支撑结构（未示出）。在将清漆11施加至绕组14期间，清漆11不被布置为与内表面40或外表面42接触。

清漆11从喷嘴30以及通过浸槽32的施加的特征在于没有掩蔽剂（其会随后被移除）施加到定子10。定子10也不需要在清漆11固化之前从内表面40和外表面42热擦拭清漆11，或使用内表面40和外表面42上的任何磨料清理。因此，清漆11不需要在施加或固化清漆11之后被移除。

如图1和2所示，一些清漆11可以收集或汇聚在芯部的相邻于绕组14的冠部端18的顶表面和狭槽16的顶部上。清漆11的流动速率和喷嘴30的运动被控制为限制清漆11的汇聚以及不允许清漆11越过这些侧面滴落或流淌到内表面40和外表面42上。

现在参考图3，并继续参考图1和2，示出制造转子和定子（诸如图1和2中所示的定子10）的算法或方法100的示意流程图。图3中示出的方法100的步骤的确切顺序不是限制性的。可以重排序步骤，可以省略步骤，及可以包括附加的步骤。此外，方法100可以是另一算法或方法的一部分或子程序。图3仅示出方法100的概要图。

为说明目的，方法100可以参考关于图1和2所示和所述的元件和构件被描述。然而，其它构件可以用于实践方法100，及其它构件可以用于实践在所附的权利要求中限定的发明。

步骤110：开始/初始化。

方法100以开始或初始化步骤开始，其可以包括安设定子10、用于施加清漆11的部件，或将定子10安装至支撑固定装置、夹具或模具固定装置。方法100可以操作用于每一个定子10，可以当生产许多连贯的定子时不断地操作，或可以操作为一批定子10的单个循环。

步骤112：对齐和安装定子。

作为方法100的一部分，定子10被对齐和安装。对齐可以包括使中心轴线22的取向基本上平行于重力、使绕组14的冠部端18取向为向上、和使焊接端20取向为在浸槽32上方向下。中心轴线22的取向在方法100中将被保持为基本不变。对齐可以包括使支撑固定装置取向和将该支撑固定装置移动至其他设备。

步骤114：预加热定子。

方法100包括在施加清漆11之前预加热定子10。预加热可以有益于将清漆11施加到绕组14，并可以有助于使得清漆11流动或芯吸通过狭槽16。

步骤116：热测试定子。

可选地，方法100可以包括在预加热定子10之后测试定子10。为了测试定子10，诊断设备可以连接至接口38。

步骤118：垂直滴流清漆。

为了开始浸渍或涂布过程，方法100包括通过至少一个喷嘴30将清漆11施加到绕组14的冠部端18。喷嘴30位于定子10之上，使得清漆11的受控流从喷嘴18落到冠部端18上。

步骤120：沿X和Y控制喷嘴。

在喷嘴施加清漆11时，方法100包括至少沿相对于定子10的第一方向和第二方向控制喷嘴30。喷嘴30可以由固定装置、电枢、或能够保持或控制一个或多个喷嘴30的位置的另外的部件移动和控制，以使清漆11在绕组14上分布。替换地，喷嘴30可以被并入到用于沿第一和第二方向控制的可运动部件。

第一方向可以沿径向轴线或x轴线24。第二方向可以沿切向轴线或y轴线26。x轴线24和y轴线26垂直于中心轴线22。因此，清漆11基本上涂布绕组14的冠部端18，穿过狭槽16，并从绕组14的焊接端20滴入到浸槽32中。

步骤122：焊接端浸入。

方法100包括相对于绕组14的焊接端20升起浸槽32。因此，绕组14的焊接端20沉入浸槽32的清漆11中。但是，浸槽32不被升起太多，从而芯部12不与浸槽32中的清漆11接触。在涂布焊接端20之后-当焊接端20沉入清漆11中时这可以包括连续运动或可以具有停顿-方法100包括相对于绕组14的焊接端20降低浸槽32。

方法100可以还包括控制浸槽32中的流体水平，诸如通过选择性地打开阀36。此外，方法100可以包括控制浸槽32中的流体温度。

步骤124：部分固化。

在使浸槽32相对于绕组14的焊接端20降低时，方法100可以包括使定子10经受部分固化过程。部分固化过程可以包括将紫外光固化应用到清漆11，诸如通过在定子10上照射紫外光。

中心轴线22的取向在至少部分固化的应用中将被保持为基本不变。在部分固化之后，定子10可以是可运动的，而不改变绕组14的清漆11的位置和涂布一致性。

步骤126：完全固化。

方法100可以包括使定子10经受完全的、永久的、或全部固化过程。在应用部分固化过程时，完全固化过程将在部分固化过程之后发生。完全固化过程可以包括将热固化应用到定子10。替换地，完全固化过程可以仅基于时间，使得清漆11可以已经被激活或触发以开始固化，且该过程可以仅需要时间。

步骤128：接触/重复。

方法100可以随后结束或移至下一个执行循环。结束可以包括发送定子10完成并可以从固定装置移除的信号，从而另一定子10或另一批定子10可以使清漆11被施加至其上。

注意到，对于方法100，结束过程不包括移除施加到定子10的掩蔽剂。定子10也不需要在清漆11固化之前从内表面40和外表面42热擦拭清漆11，或使用内表面40和外表面42上的任何磨料清理。

详细描述和附图或视图支持和描述本发明，但是本发明的范围仅由权利要求限定。尽管已详细描述了用于执行要求保护的发明的最佳模式和其他实施例，存在各种替换涉及和实施例，用于实践限定在所附权利要求中的本发明。

关于联邦资助的研究或开发的声明

本发明在美国政府的支持下根据由能源部批准的协议/项目号：DE-FC26-04NT42278进行。美国政府对本发明具有一定的权利。

Claims (10)

1.一种将清漆施加至定子的方法，其中，定子具有多个绕组，所述绕组延伸通过芯部中的多个狭槽，该方法包括：

使定子的中心轴线取向为基本上平行于重力，其中，定子配置为绕中心轴线旋转；

使绕组的冠部端取向为相对于重力向上；

使绕组的焊接端取向为相对于重力向下，其中，冠部端和焊接端布置在芯部的相对侧上；

使焊接端取向为在浸槽上方；

将清漆通过位于定子上方的至少一个喷嘴施加到绕组的冠部端；

沿第一方向和第二方向控制所述至少一个喷嘴，其中，第一方向和第二方向垂直于中心轴线，从而清漆基本上涂布绕组的冠部端，流淌穿过狭槽，并从绕组的焊接端滴入到浸槽中；

使浸槽相对于绕组的焊接端升起，从而焊接端沉入浸槽中的清漆中，而芯部不与浸槽中的清漆接触；和

使浸槽相对于绕组的焊接端降低。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

使定子在降低浸槽之后经受部分固化过程；和

使定子在部分固化过程之后经受完全固化过程。

3.如权利要求2所述的方法，

其中，部分固化过程包括将紫外光固化应用至清漆，且

其中，完全固化过程包括将热固化应用到定子。

4.如权利要求3所述的方法，还包括：

控制浸槽中的清漆的流体水平；和

控制浸槽中的清漆的流体温度。

5.如权利要求4所述的方法，其中，中心轴线的取向在该方法中被保持为基本不变。

6.如权利要求5所述的方法，还包括：

在将清漆施加到绕组的冠部端之前预加热定子；和

在预加热定子之后电测试该定子。

7.如权利要求6所述的方法，其中，该方法特征在于没有施加到定子的掩蔽剂。

8.如权利要求7所述的方法，其中，芯部具有内表面和外表面，其中，清漆不被布置为与内表面和外表面接触。

9.一种将清漆施加至定子的方法，其中，定子具有多个绕组，所述绕组延伸通过芯部中的多个狭槽，该方法包括：

使定子的中心轴线取向为基本上平行于重力，其中，转子配置为绕定子的中心轴线旋转；

使绕组的冠部端取向为相对于重力向上；

使绕组的焊接端取向为相对于重力向下，其中，冠部端和焊接端布置在芯部的相对侧上；

使焊接端取向为在浸槽上方；

将清漆通过位于定子上方的至少一个喷嘴施加到绕组的冠部端；

沿第一方向和第二方向控制所述至少一个喷嘴，其中，第一方向和第二方向垂直于中心轴线，从而清漆基本上涂布绕组的冠部端，流淌穿过狭槽，并从绕组的焊接端滴入到浸槽中；

使浸槽相对于绕组的焊接端升起，从而绕组的焊接端沉入浸槽中的清漆中，而芯部不与浸槽中的清漆接触；

使浸槽相对于绕组的焊接端降低；

使定子在降低浸槽之后经受部分固化过程；和

保持芯部的取向，使得中心轴线在该方法中具有基本上不变的位置，且其中，清漆不被布置为与芯部的内表面和外表面接触。

10.如权利要求9所述的方法，还包括：

在将清漆施加到绕组的冠部端之前预加热定子；

在预加热定子之后测试该定子；

控制浸槽中的流体水平；和

控制浸槽中的流体温度，其中，该方法特征在于没有施加到定子的掩蔽剂。

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