CN103688451A - 背铁、特别是用于电机转子或定子的背铁及制造用于电机转子或定子的背铁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种背铁、特别是用于电机转子或定子的背铁，该背铁具有多个由金属板或金属线构成的层，其中，所述层螺旋形或者螺旋线形地设置。为了改善背铁几何结构的精度、特别是背铁母线的精度，按照本发明规定，所述各个层的重力大于所述金属板或金属线的在各层之间沿背铁轴向方向起作用的弹力。这特别是通过金属板或金属线的卷绕来实现。

Description

背铁、特别是用于电机转子或定子的背铁及制造用于电机转子或定子的背铁的方法

技术领域

本发明涉及一种背铁、特别是电磁背铁芯、例如用于电机转子或定子的背铁，该背铁具有多个由金属板或金属线（以下统称为金属带）构成的层，其中，所述层呈螺旋形或者螺旋线形地设置。

本发明还涉及一种用于制造这种背铁的方法。

背景技术

由DE102008044097A1已知一种背铁，该背铁由多个扁平的金属层构造。在此，扁平金属线围绕圆柱体卷绕。在此得到圆柱形的螺旋体，该螺旋体由金属线的多个层堆叠成。在各个层之间存在一定的弹簧预紧力，从而层堆叠有弹性（auffedern）。因此必须将它压紧在一起并且接着固定。为此，例如使用焊接连接或者使用引起粘接的漆材料。通过必须将各个层挤压相互贴靠，在片组的外径或内径中产生一定的不精确性。

发明内容

因此，本发明的目的在于，创造一种开头所述类型的背铁，该背铁能以高的尺寸精度简单地制成。

此外，本发明的目的在于，提供一种用于制造这种背铁的方法。

本发明与背铁有关的目的通过以下方式来解决，所述各个层的重力大于所述金属带的在各层之间沿背铁轴向方向起作用的弹力。由此实现，在背铁轴向方向沿重力方向延伸的片组定向时，各层由重力决定地彼此对齐地铁靠。然后不需要进一步变形来将各层相互保持，这导致改善的制造精度。

按照本发明的一种优选的实施方案规定，各所述层由导磁的扁平金属线或者金属板带、特别是由开缝金属板、尤其是瓦特损失低的高品质电子金属板制成。开缝金属板具有如下优点，即，能够保持金属带的精确的矩形的或正方形的横截面。这导致改善的使用特性。

特别是在使用金属板带时，可以在带边缘上通过使其开缝而形成切割毛刺。为了这些切割毛刺不突出于背铁的外轮廓或内轮廓，按照一种优选的发明实施方式规定，各所述层以贴靠面相互贴靠，并且在各层之间在贴靠面的区域内弯出边缘侧的毛刺和/或设有边缘侧的材料压除部。在此，在边缘区域内的毛刺通过材料变形或材料压除而成型到贴靠面的平面中。优选地，毛刺这样成型到贴靠面中，使得该毛刺不突出于该贴靠面或仅略微突出于该贴靠面。贴靠面便可以平坦地彼此贴靠。

一种按照本发明的背铁可以是这样的，即，所述金属带的各端部以180度相对彼此错开地设置。背铁的端侧的平面平行的定向由此被大致实现。

一种按照本发明设计的背铁也可以这样设计，即：所述层具有内侧和外侧，其中，内侧朝向包围层堆叠的内室并且外侧背离内室；所述层借助一个或多个线形的焊接连接在内侧和/或外侧上相互连接。该焊接连接可以简单地借助激光焊接装置制造。在此不产生焊接翘曲，该焊接翘曲本来会影响背铁的尺寸保持性并且焊接连接可以特别是相对于已知的粘接连接在短的节拍时间内制造。为了不会由于焊接导致铁芯的电磁特征值可感觉到的减小，可以规定，所述线形的焊缝的横截面积小于或等于2mm²。特别优选地，所述焊缝沿径向方向的深度应≤所述层沿该方向的宽度延伸尺寸的50%。由此避免，背铁由于过高的损失功率不允许地受热。当沿周向方向的焊缝宽度≤2.5mm时，该效应也可以得到支持。

本发明涉及方法的目的通过以下方式解决，即，所述背铁以螺旋体的形式由金属板带或金属线（以下简称为金属带）卷绕而成。金属带的卷绕相对于由现有技术已知的滚制方法具有如下优点，即，特别保持尺寸的制造变成可能的。在此，特别是在螺旋体的各个层之间不产生大于层的重力的弹力。因而确保，层沿重力方向彼此贴靠。如上所述，这导致背铁的更简单的制造和更好的尺寸保持性。

优选地，使用如下的金属板带，该金属板带具有矩形的横截面并且该金属板带围绕较大的矩形延伸尺寸的中间横向平面卷绕。因此，金属板带围绕其弯曲轴弯曲，该弯曲轴相对于弯曲具有更高的阻力矩。借助于卷绕方法，弯曲在这里可以可靠地进行，而金属带在横截面平面内不会获得不允许的变形。

特别优选地，按照本发明可想到：所述金属带在其对置的棱边的区域内被从导向辊旁引导经过；并且在导向辊上压除带棱边的毛刺。当例如金属带作为裂缝带存在时，通过裂缝过程便在棱边上产生毛刺。这些毛刺将会干扰性地突出于背铁的内轮廓或外轮廓。通过现在压除该毛刺，该毛刺不再干扰性地突出，而是转移到层之间的区域中。

按照本发明，现在毛刺因此弯到层之间的区域中。在此可想到，在一个或多个变形步骤中这样地弯曲毛刺，使得该毛刺在金属带的贴靠面（层相互间的贴靠面）的区域内对齐地贴靠。毛刺便不影响或者仅仅最小地影响层堆叠的结构高度。

为了能够实现金属带的精确的卷绕，可以规定，借助至少一个转向和弯曲辊使所述金属带弯曲。在弯曲辊和转向辊之间可靠地引导金属带。

背铁的一种特别高的尺寸保持性通过以下方式实现，即，借助弯曲辊使所述金属带弯曲超过螺旋体的最终弯曲尺寸，并且借助回弯辊使所述金属带回弯到最终弯曲尺寸。借助弯曲辊首先达到大的变形尺寸，在该大的变形尺寸时由弹性的变形部分产生回弹。该回弹现在通过过度弯曲来补偿。但因为复现的回弯性能不是精确地存在，所以借助弯曲辊按最终弯曲尺寸引起强制的回弯。

为了当要求高的变形率时也可以可靠地防止金属带的纵向弯曲，可以规定，在所述转向和/或弯曲辊和/或导向辊中、在凹槽中引导所述金属带。

一种简单设计的卷绕装置的特征在于，所述弯曲辊和所述转向辊位置固定地支承；并且将卷绕的金属带绕到可转动地支承的工具支架上。在此，例如可以围绕工具支架的导向元件引导金属带。

一种可考虑的发明方案可以是这样的，所述金属带在未弯曲的状态下借助进给单元被供应给弯曲辊，并且所述弯曲辊被动地跟着运转。按这种方式防止，将不允许的变形在弯曲辊的区域内引入到金属带中。由此可以实现在最大程度上可复现的弯曲过程，该弯曲过程导致高的尺寸保持性。

一种发明设计方案还可以是这样的，即：由多个层卷绕成一个层堆叠；然后确定层堆叠沿层堆叠轴向方向的高度；确定在层堆叠高度和构件预定高度之间的差；并且由该差确定并且卷绕必需的、仍缺少的层数。由此确定，背铁始终可靠地获得所要求的构件预定高度。

附图说明

下面借助在附图中示出的实施例更详细地描述本发明。图中：

图1示出由金属带构成的背铁；

图2示出用于制造按照图1的背铁的卷绕装置；

图2A示出金属带在去毛刺装置区域内的横截面视图；

图3示出按照图2的卷绕装置的细节；

图4示出金属带的横截面视图；以及

图5示出按照图1的背铁的示意性细节图。

具体实施方式

图1示出一个背铁10、即电磁的背铁芯，如其用于电机的定子或转子。在此，金属带40的多个层12卷绕并且形成一个圆柱形的主体，该主体包围一个内腔。金属带40的各端部11以180度错开地设置，从而背铁10的横向于背铁轴向方向A延伸的端侧彼此近乎平面地平行。

为了制造背铁10而使用金属带40，该金属带如图2所示被供应给卷绕装置。

图4示出该金属带40的横截面视图。如从图4可看出，金属带40具有矩形的横截面，该横截面形成竖轴和横轴H、Q。横截面由纵向侧42和横向侧41界定。有利地，为了制造背铁10而使用金属板条、特别优选开缝金属板，该金属板条可以经济地得到。

如图2所示，金属带40被供应给卷绕装置。这借助进给单元进行，该进给单元在图2中由进给辊43至46形成。每两个进给辊43、44；45、46形成一个辊对，其中，进给辊43至46对置地贴靠在金属带40的纵向侧42上并且夹紧该金属带。进给辊43至46被电动机驱动并且使金属带40朝向卷绕装置移动。在进给单元的这两个辊对之间设置有去毛刺辊47、48。这两个去毛刺辊47、48被动地跟着运转并且形成一个辊对。在此，去毛刺辊47、48相对地在横向侧41的区域内围住金属带40，如这在图2A中更详细地示出。

在去毛刺辊47、48的周面中制出环绕的凹槽49。凹槽49在此在侧面由两个相对彼此V形定位的凹槽侧壁界定。凹槽侧壁贴靠在金属带40的棱边区域上，横向侧41在这些棱边区域上过渡到纵向侧42中。在这些区域中可能存在的毛刺被去毛刺辊47、48表面对齐地压除到纵向侧42的表面中，如在图5中详细示出。例如当金属带构成为裂缝带时，这样的毛刺可能存在。如箭头所示，金属带40在进给单元之后首先向一个辊对行进，该辊对由两个导向辊30和31构成。在导向辊30和31的区域内，实现居中地向卷绕装置供给。

导向辊30、31的（以及还有在卷绕装置中使用的其余辊的）设计在图3中更详细地示出。如该图所示，在导向辊30至34的外周中切出凹槽30.1。金属带40带有间隙地被引导在该凹槽30.1中。

在金属带40已经穿过导向辊30、31之后，它到达一个转向辊32，该转向辊与一个弯曲辊33配合工作。在弯曲辊33上使金属带40变形（见弯曲辊33上的箭头图示）。在该变形时，卷绕螺旋形的层12。

如图5示意性地所示，在背铁中各层12彼此贴靠。毛刺12.1被压制到在各层12之间形成的贴靠面12.2上。贴靠面12.2在此由金属带40的纵向侧42形成。

一个可转动的工具支架20与转向辊32和弯曲辊33配合工作。工具支架20具有一个板，在该板上同心地固定有居中元件21、例如以销的形式。在卷绕金属带40时，由于工具支架20的转动，各个层12围绕居中元件21。为了能实现精确的制造，金属带40的进给速度应当与工具支架20的转动速度同步。弯曲辊33使金属带40过度弯曲超过所要求的最终制造尺寸。在弯曲辊33之后，金属带40到达回弯辊34。当金属带40到达回弯辊34时，它失去其由弯曲辊33给定的弹性变形部分。回弯辊34便克服由弯曲辊33诱导的弯曲回弯到最终制造尺寸（见回弯辊34上的箭头图示）。

为了沿背铁轴向方向A获得精确的最终制造尺寸，首先卷绕一定数量的层12，这些层接近形成构件高度。然后确定制造的总层高，并且确定与构件预定高度的差。然后由该差和金属带40的高度（在纵向侧42之间的距离）确定仍缺少的数量的层12。接着继续卷绕过程并且使缺少的数量的层12变形。最后这样地切割金属带40，使得如在图1中所示，金属带40的各端部彼此错开180度。

如上所述，导向辊30和31以及转向辊32、弯曲辊33和回弯辊34按照图3构造并且具有一个环绕的凹槽30.1。这些辊都位置固定地设置并且围绕在图2中未示出的支承结构可转动地支承，如这由辊中的箭头图示所示。导向辊30、31和弯曲辊33以及回弯辊34被动地跟着运转，因而不被驱动。

为了固定层12，使工具支架20在卷绕过程结束和端部11切割之后连同层堆叠从由辊形成的卷绕区域移出。将该工具支架供应给焊接装置。在那里，在背铁10的内侧或背铁10的外侧的区域内产生一个或多个线形的焊接部13，如这在图1中象征所示。经由这些焊接部13使各层12相互固定。也可想到，借助油漆或粘接相互固定各个层12。

Claims (18)

1.一种背铁、特别是用于电机的转子或定子的背铁，该背铁具有多个由金属板或金属线（以下统称为金属带（40））构成的层（12），其中，所述层（12）螺旋形或者螺旋线形地设置，其特征在于：所述各个层（12）的重力大于所述金属带（40）在各层（12）之间沿背铁轴向方向（A）起作用的弹力。

2.根据权利要求1所述的背铁，其特征在于：各所述层（12）由导磁的扁平金属线或者金属板带、特别是由开缝金属板制成。

3.根据权利要求1或2所述的背铁，其特征在于：各所述层（12）以贴靠面（12.2）相互贴靠，并且在各层（12）之间在贴靠面（12.2）的区域内弯出或者压除出边缘侧的毛刺并且所述毛刺至少局部地设置。

4.根据权利要求1至3之一所述的背铁，其特征在于：所述金属带（40）的各端部（11）以180度相对彼此错开地设置。

5.根据权利要求1至4之一所述的背铁，其特征在于：所述层（12）具有内侧和外侧，其中，内侧朝向包围层堆叠的内室并且外侧背离内室；并且所述层（12）借助线形的焊接连接在内侧和/或外侧上相互连接。

6.根据权利要求5所述的背铁，其特征在于：所述线形的焊接连接的横截面积≤2mm²。

7.根据权利要求5或6所述的背铁，其特征在于：所述焊接连接沿径向方向的深度≤所述层（12）沿该方向的宽度延伸尺寸的50%。

8.根据权利要求5至7之一所述的背铁，其特征在于：焊缝宽度沿周向方向≤2.5mm。

9.一种用于制造背铁、特别是用于电机的转子或定子的背铁的方法，其特征在于：所述背铁以螺旋体的形式由金属板带或金属线卷绕而成。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使用如下的金属板带，该金属板带具有矩形的横截面并且该金属板带围绕较大的矩形延伸尺寸的中间横向平面卷绕。

11.根据权利要求9或10之一所述的方法，其特征在于：所述金属带（40）在其对置的棱边的区域内被从去毛刺辊（47、48）旁引导经过；并且在去毛刺辊（47、48）上压除带棱边的突出的毛刺。

12.根据权利要求9至11之一所述的方法，其特征在于：借助至少一个转向和弯曲辊（32、33）使所述金属带（40）弯曲。

13.根据权利要求9至12之一所述的方法，其特征在于：借助弯曲辊（33）使所述金属带（40）弯曲超过螺旋体的最终弯曲尺寸，并且借助回弯辊（34）使所述金属带回弯到最终弯曲尺寸。

14.根据权利要求9至13之一所述的方法，其特征在于：在所述转向和/或弯曲辊（32、33）和/或导向辊（30、31）中、在凹槽（30.1）中引导所述金属带（40）。

15.根据权利要求9至14之一所述的方法，其特征在于：所述弯曲辊（33）和所述转向辊（32，33）位置固定地支承；并且将卷绕的金属带（40）绕到可转动地支承的工具支架（20）上。

16.根据权利要求9至15之一所述的方法，其特征在于：所述金属带（40）在未弯曲的状态下借助进给单元被供应给弯曲辊（33），并且所述弯曲辊（33）被动地跟着运转。

17.根据权利要求9至16之一所述的方法，其特征在于：由多个层（12）卷绕成一个层堆叠；然后确定层堆叠沿层堆叠轴向方向的高度；确定在层堆叠高度和构件预定高度之间的差；并且由该差确定并且卷绕必需的、仍缺少的层数。

18.根据权利要求9至17之一所述的方法，其特征在于：制造将各层（12）连接的焊接。

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