CN103872863B - 制造用于旋转电机器的定子芯的方法 - Google Patents

Abstract

一种制造定子芯的方法，该方法包括：形成芯板的带材的第一步骤，和沿着预定卷绕路径螺旋状地卷绕芯板的带材、同时层叠带材的螺旋状卷绕的圈以形成中空圆筒形层叠芯的第二步骤。在第二步骤中，芯板的带材在沿着带材的纵向方向被输送的同时被弯曲装置弯曲。弯曲装置具有设置在卷绕路径的径向内侧的第一辊和设置在卷绕路径的径向外侧的一对第二辊。芯板的带材的弯曲以三点弯曲方式完成，在三点弯曲方式中，带材的内周被第一辊挤压，而带材的外周被两个第二辊挤压。

Description

制造用于旋转电机器的定子芯的方法

技术领域

本发明涉及一种制造用于旋转电机器的定子芯的方法；所述方法特别适于制造用于汽车交流发电机的定子芯。

背景技术

常规地，已有制造用于旋转电机器的定子芯的第一方法。该第一种方法通常包括如下步骤：(1)由磁性板(例如钢板)冲压出环状板，每个环状板具有形成在其径向内周处的齿和槽；以及(2)将该环状板层叠成中空圆筒形以获得层叠芯(即，定子芯)。

近年来，一种制造用于旋转电机器的定子芯的第二种方法已经逐渐取代了第一种方法，因为与第一种方法相比，该第二种方法能够减少材料浪费并实现更高的产率。该第二种方法通常包括如下步骤：(1)通过冲压在芯板的带材中的一个横向侧上形成齿和槽；以及(2)螺旋状地(或盘旋地)卷绕该带材，同时将带材的螺旋状卷绕的圈或层层叠成中空圆筒形以获得层叠芯(即，定子芯)。

应用第二种方法来制造定子芯的最大问题是，当以一个横向侧(即，形成有齿和槽的横向侧)位于径向内侧的方式螺旋状地卷绕芯板的带材、同时将带材的螺旋状卷绕的圈层叠成中空圆筒形时，如何保证所形成的定子芯的圆度。

为了解决上述问题，在例如日本未审专利申请公报No.2009-081973中已经公开了一种技术：在进行压延(压轧)的同时螺旋状地卷绕芯板的带材，并因而使另一个横向侧上的带材的轭部的外周边缘逐渐变细。

具体地，根据该技术，采用了一对圆锥形轧薄辊(或滚子)；这两个轧薄辊在相反的方向上逐渐变细，从而在其间限定楔形间隙。芯板的带材的轭部--轭部在带材的横向方向(或宽度方向)上形成在与齿和槽相反的一侧上--在这一对轧薄辊之间穿过。因此，轭部的外周边缘被这一对轧薄辊从带材的厚度方向上的两侧压延，因而在横向方向上向外逐渐变细。

通过上述技术，轭部的外周边缘在带材的纵向方向上(即，所形成的带材的螺旋状卷绕的圈的周向方向上)延伸，因而使带材容易向内弯曲并且因此便于带材的螺旋状卷绕。结果，能够获得定子芯的完美中空圆筒形。

然而，上述技术存在以下顾虑。

(1)为了保证芯板的带材在轭部侧上的较长的周向长度并因而便于带材的卷绕，需要将轭部的外周边缘的较大的径向宽度设定为逐渐变细，因而增加了通过压延而延长的外周边缘的周向长度。然而，这将使所形成的层叠芯的每一个圈(或层)在外周边缘处变薄，因而使外周边缘在外力作用时显得脆弱。

而且，如上述专利文献中所述，对于层叠芯而言，还执行包括如下步骤的另外的过程：用于将层叠芯的圈固定在一起的焊接过程；以及用于使层叠芯的外周面具有完美圆筒形的平整过程。然而，层叠芯的圈的外周边缘--该外周边缘如上所述已经变薄并且因此在外力作用时变得脆弱--在为了接收进一步处理而对层叠芯进行运输的过程中可能变形(或翘曲)或者甚至断裂。此外，由于层叠芯的圈的外周边缘变薄，因此可能难以以高品质执行焊接过程。此外，在平整过程中，层叠芯的圈的外周边缘也可能变形或甚至断裂。

(2)轭部的外周边缘通过压延不仅在周向方向(或带材的纵向方向)上而且在径向方向(或带材的横向方向)上延伸。因此，层叠芯的外周面可能具有不规则形状，从而使得难以在平整过程中将外周面平整成完美的圆筒形。

(3)在许多情形中，为了将定子芯用作旋转电机器的壳体的一部分，在定子芯的外周面中以例如90°的周向间隔形成有切口(或凹口)，以允许贯穿螺栓分别延伸穿过各个切口以将定子芯固定在一对外壳之间。而且，在这些情形中，这些切口通常在带材被螺旋状地卷绕之前通过在芯板的带材的轭部的外周边缘处进行冲压而形成。因此，由于在轭部的外周边缘处形成的切口，在对轭部的外周边缘进行压延的过程中可能发生带材的扭曲。

更具体地，在对轭部的外周边缘进行压延的过程中，芯板的带材在轭部的外周边缘上施加有滚压压延载荷的状态下被输送。因此，在切口附近，单元面积上的载荷可能变得特别大，从而造成发生带材的扭曲。

发明内容

已经鉴于上述情况完成了本发明。

本发明的发明人通过各种试验和研究已发现，能够螺旋状地卷绕芯板的带材，同时从带材的内周和外周均对该带材进行校正，因而得到一种具有高圆度、高强度和高质量的定子芯。

因此，本发明的主要目的是提供这样一种方法，该方法能够使用简单的制造设备并以低廉的成本由芯板的带材制造用于旋转电机器的定子芯，同时确保定子芯的高圆度、高强度和高质量。

根据一个示例性实施方式，提供了一种制造用于旋转电机器的定子芯的第一种方法。所述第一种方法包括：(1)第一步骤：形成芯板的带材，该带材具有形成在一个横向侧上的多个齿和多个槽以及形成在另一个横向侧上的轭部，齿与槽在带材的纵向方向上交替地形成，轭部连接所有的齿和槽；以及(2)第二步骤：以轭部位于径向外侧的方式沿着预定卷绕路径螺旋状地卷绕芯板的带材，同时层叠带材的螺旋状卷绕的圈以形成中空圆筒形层叠芯。此外，在第二步骤中，芯板的带材在沿着带材的纵向方向被输送的同时被弯曲装置弯曲。弯曲装置包括至少一个辊组。辊组包括第一辊和一对第二辊，第一辊设置在卷绕路径的径向内侧，所述一对第二辊设置在卷绕路径的径向外侧，使得第一辊在带材的纵向方向上置于所述一对第二辊之间。芯板的带材的弯曲以三点弯曲方式完成，在三点弯曲方式中，带材的内周被第一辊挤压，而带材的外周被在与第一辊相反的方向上旋转的两个第二辊挤压。

通过上述第一种方法，能够使用简单的设备并以低廉的成本制造定子芯，同时确保定子芯的高圆度、高强度和高质量。

在第一种方法中，弯曲装置优选地可以包括沿着卷绕路径顺序布置的第一辊组和第二辊组。第一辊组和第二辊组中的每一个辊组可以包括如上所述的第一辊和一对第二辊。在该情形中，在第二步骤中，芯板的带材由弯曲装置的第一辊组和第二辊组分别在两个阶段中弯曲。

此外，在上述情形中，第一辊组的辊可以布置成设定卷绕路径的第一曲率。第二辊组的辊可以布置成设定卷绕路径的第二曲率。第二曲率优选地小于第一曲率。

优选地，在第一种方法中，第一辊和第二辊分别具有环状的V形槽，V形槽沿着第一辊和第二辊的各自的周向方向形成在第一辊和第二辊的滚动表面中。在第二步骤中，芯板的带材的内周在第一辊的V形槽中被第一辊挤压，而带材的外周在第二辊的V形槽中被第二辊挤压。

在第一种方法中，优选地，弯曲装置还可以包括压延(压轧)装置，该滚动装置用于对芯板的带材的轭部进行滚压并因而在轭部的外周边缘处形成锥形部。在该情形中，优选地，在第二步骤中，在带材的轭部被滚动装置滚压以在轭部的外周边缘处形成锥形部之后，芯板的带材被弯曲装置以三点弯曲方式弯曲。

此外，在上述情形中，滚动装置优选地可以构造有圆锥形辊和圆柱形辊。圆锥形辊和圆柱形辊分别布置在芯板的带材的轭部的在带材的厚度方向上的相反侧上，以使辊的纵向轴线均垂直于卷绕路径。通过由滚动装置在轭部的外周边缘处将带材的轭部滚压成仅仅在圆锥形辊侧逐渐变细而形成所述锥形部。

根据另一示例性实施方式，提供一种制造用于旋转电机器的定子芯的第二种方法。该第二种方法包括：(1)第一步骤：形成芯板的带材，该带材具有形成在一个横向侧上的多个齿和多个槽以及形成在另一个横向侧上的轭部，齿与槽在带材的纵向方向上交替地形成，轭部连接所有的齿和槽；以及(2)第二步骤：以轭部位于径向外侧的方式沿着预定卷绕路径螺旋状地卷绕芯板的带材，同时层叠带材的螺旋状卷绕的圈以形成中空圆筒形层叠芯。此外，在第二步骤中，芯板的带材在沿着带材的纵向方向被输送的同时被弯曲装置弯曲。弯曲装置包括由第一辊、第二辊和滚动装置构成的组。第一辊设置在卷绕路径的径向内侧。第二辊和滚动装置设置在卷绕路径的径向外侧，使得第一辊在带材的纵向方向上置于第二辊与滚动装置之间。滚动装置在芯板的带材的输送方向上位于第二辊的上游。滚动装置对芯板的带材的轭部进行滚压，以在轭部的外周边缘处形成锥形部。芯板的带材的弯曲以三点弯曲方式实现，在三点弯曲方式中，带材的内周被第一辊挤压，而带材的外周被第二辊和滚动装置两者挤压。

通过上述第二种方法，能够使用简单的设备并以低廉的成本制造定子芯，同时确保定子芯的高圆度、高强度和高质量。另外，通过在轭部的外周边缘处形成锥形部，能够使芯板的带材更容易弯曲，因而便于带材的螺旋状卷绕。

在第二种方法中，滚动装置优选地可以构造有圆锥形辊和圆柱形辊。圆锥形辊和圆柱形辊分别布置在芯板的带材的轭部的在带材的厚度方向上的相反侧上，以使辊的纵向轴线均垂直于卷绕路径。通过由滚动装置在轭部的外周边缘处将带材的轭部滚压成仅仅在圆锥形辊侧逐渐变细而形成所述锥形部

优选地，在第二种方法中，第一辊和第二辊分别具有环状的V形槽，V形槽沿着第一辊和第二辊的各自的周向方向形成在第一辊和第二辊的滚动表面中。在第二步骤中，芯板的带材的内周在第一辊的V形槽中被第一辊挤压，而带材的外周在第二辊的V形槽中被第二辊挤压。

在第二种方法中，优选地，弯曲装置还可以具有辊组，该辊组在芯板的带材的输送方向上布置在由第一辊、第二辊和滚动装置构成的组的下游。辊组可包括第一辊和一对第二辊，第一辊设置在卷绕路径的径向内侧，所述一对第二辊设置在卷绕路径的径向外侧，使得第一辊在带材的纵向方向上置于所述一对第二辊之间。在该情形中，芯板的带材还被辊组以三点弯曲方式弯曲，在三点弯曲方式中，带材的内周被第一辊挤压，而带材的外周被在与第一辊相反的方向上旋转的两个第二辊挤压。

此外，在上述情形中，由第一辊、第二辊和滚动装置构成的组可以布置成设定卷绕路径的第一曲率。所述辊组可以布置成设定卷绕路径的第二曲率。第二曲率优选地小于所述第一曲率。

在第一种方法和第二种方法中，在第一步骤中，多个切口可以在芯板的带材的轭部的外周边缘处形成为在带材的纵向方向上以预定间隔彼此间隔开。

附图说明

通过后文中给出的详细说明以及示例性实施方式的附图，将更全面地理解本发明，然而，这些实施方式不应当理解为将本发明限制于具体实施方式，而仅仅用于说明和理解的目的。

在附图中：

图1A为汽车交流发电机的上半部分的示意性截面图，该汽车交流发电机包括通过根据第一实施方式的方法制造而成的定子芯；

图1B为沿着图1A中的线A-A截取的定子芯的上半部分的示意性截面图，其中，为了简单起见省略了阴影线；

图2A为在根据实施方式的方法的第一步骤中形成的芯板的带材的一部分的平面图；

图2B为沿着图2A中的线B-B截取的截面图；

图2C为平面图，示出了在本方法的第二步骤中被弯曲成弧形的芯板的带材的一部分；

图2D为通过对芯板的带材执行本方法的第一步骤和第二步骤而获得的层叠芯的立体图；

图3为示意图，示出了根据第一实施方式的方法的所有第一至第四步骤；

图4A为示意图，示出了在本方法的第二步骤中对芯板的带材进行弯曲；

图4B为沿着图4A中的线C-C截取的局部截面图；

图5A为示意图，示出了在根据第二实施方式的方法的第二步骤中对芯板的带材进行弯曲；以及

图5B为沿着图5A中的箭头D观察的视图。

具体实施方式

后文中将参照图1A-5B对示例性实施方式进行描述。应当注意，为了清楚起见和便于理解，在可能的情形下已在每幅图中使用相同的附图标记对在整个说明书中具有相同功能的相同部件进行标注，并且，为了避免冗繁，将不再重复对相同部件的描述。

[第一实施方式]

图1A示出了旋转电机器的总体构造，该旋转电机器包括通过根据第一实施方式的方法制造而成的定子芯。

在本实施方式中，旋转电机器构造为例如汽车交流发电机ACG。

如图1A中所示，交流发电机ACG包括构造成由机动车辆的发动机驱动的旋转轴J、安装在该旋转轴J上以便与旋转轴J一起旋转的转子GR、以及设置成围绕转子GR的定子GS。

定子GS包括定子芯E和安装在定子芯E上的多相定子线圈D，该定子芯E由图1B所示的中空圆筒形层叠芯1组成。

定子芯E经由多个贯穿螺栓B固定在一对杯形外壳C之间，以用作交流发电机ACG的壳体的一部分。定子芯E具有形成在径向内侧上的多个齿E1和多个槽E2。齿E1上卷绕有定子线圈D；槽E2与齿E1在定子芯E的周向方向上交替地形成。定子芯E还具有环状的轭部E3，该轭部在齿E1和槽E2的径向外侧形成为在定子芯E的周向方向上连接预定间距的齿E1和槽E2。轭部E3上没有卷绕定子线圈D。定子芯E还具有以例如90°的周向间隔形成在轭部E3的径向外表面(或外周面)中的多个(例如，在本实施方式中为四个)半圆形的切口(或凹口)E4，以允许贯穿螺栓B分别延伸通过各个切口E4。

另外，为了便于说明，术语“定子芯E”和“层叠芯1”在后文中均用于表示同一结构体。更具体地，术语“定子芯E”用于表示通过执行本方法的所有步骤而获得的最终完成的定子芯。另一方面，术语“层叠芯1”用于表示在本发明的所有步骤完成之前的还未最终完成的定子芯。

在本发明中，层叠芯1由如图2A和2B中所示的芯板(例如，钢板)的带材10形成。

带材10具有形成在在带材10的横向方向(或宽度方向)上的一侧上的多个齿11和多个槽(或凹槽)12以及形成在另一侧上的矩形轭部13。齿11与槽12在带材10的纵向方向上交替地形成。轭部13在带材10的纵向方向上连接预定间距的所有的齿11和槽12。带材10还具有多个半圆形切口14，所述半圆形切口14在轭部13的外周边缘处形成为在带材10的纵向方向上以预定间隔彼此间隔开。

另外，应注意：芯板的带材10的齿11、槽12、轭部13和切口14分别对应定子芯E的齿E1、槽E2、轭部E3和切口E4；并且芯板的带材10的纵向方向和横向方向分别对应定子芯E的周向方向和径向方向。

芯板的带材10可以通过以下步骤与另一芯板的带材10成对地制成：(1)通过对具有相对较大宽度的带状磁性板进行冲压以使两个带材10中的一个带材的齿11分别定位在另一带材10的槽12中而形成两个带材10的齿11和槽12；以及(2)将磁性板一分为二，以使两个带材10彼此分离(参见图3)。可替代地，该芯板的带材10可以通过从具有相对较小宽度的磁性板上冲压出带材10的齿11和槽12而由该磁性板单独地形成。

层叠芯1以轭部13位于径向外侧的方式螺旋状地(或盘旋地)卷绕芯板的带材10，同时将带材10的螺旋状卷绕的圈层叠成如图2C中所示的中空圆筒形而获得。

接下来，将参照图3详细地描述根据本实施方式的制造定子芯E的方法。

在本实施方式中，制造定子芯E的方法包括：第一步骤(或冲压步骤)：形成芯板的带材10；第二步骤(或卷绕步骤)：螺旋状地卷绕带材10，同时层叠带材10的螺旋状卷绕的圈以形成层叠体；第三步骤(或尺寸设定步骤)：将层叠体切割成具有预定层叠厚度并通过焊接来固定层叠体的圈以形成层叠芯1；以及第四步骤(或精加工步骤)：将层叠芯1成形为具有完美的圆柱形外周面(或径向外表面)。

(1)第一步骤

在本实施方式中，通过对带状磁性板T执行预定冲压过程来成对地制造芯板的带材10和另一芯板的带材10。磁性板T例如由在JIS(日本工业标准)中规定的SPCC之类的带钢制成。

更具体地，在该步骤中，带状磁性板T供给至冲压装置U和V--冲压装置U和V可以通过连续冲压机来实施，因而接收由冲压装置U和V相继执行的预定冲压过程。因此，两个带材10以所述两个带材10中的一个带材的齿11分别定位在另一带材10的槽12中的方式形成在同一磁性板T中。接着，该磁性板T被一分为二，以使两个带材10彼此分离。

(2)第二步骤

该步骤对于根据本实施方式的方法而言是必不可少的。在该步骤中，芯板的带材10在沿其纵向方向被输送的同时以轭部13位于径向外侧的方式沿着预定卷绕路径W螺旋状地被卷绕。

更具体地，在本实施方式中，沿着卷绕路径W设置有作为弯曲装置X的辊设备20。辊设备20包括一对第一辊组20A和第二辊组20B。第一辊组20A和第二辊组20B中的每一个辊组包括第一辊21和一对第二辊22和23。第一辊21设置在卷绕路径W的径向内侧。另一方面，第二辊22和23设置在卷绕路径W的径向外侧，使得第一辊21在带材10的纵向方向(或输送方向)上置于第二辊22和23之间。在此，卷绕路径W的径向内侧和径向外侧分别表示卷绕路径W的曲率圆的径向内侧和径向外侧。

另外，在本实施方式中，第一辊21构造成驱动辊而第二辊22和23构造成从动辊。第二辊22和23由第一辊21驱动以在与第一辊21相反的方向上旋转。

当芯板的带材10供给至辊设备20时，带材10在穿过第一辊21与第二辊22和23之间的同时在其内周和外周上的三点处被第一和第二辊组20A和20B中的每一个辊组的第一和第二辊21-23挤压。因此，带材10在沿着卷绕路径W被输送的同时被第一和第二辊21-23以三点弯曲方式弯曲。

此外，通过被辊设备20如上所述地弯曲，芯板的带材10以轭部13位于径向外侧的方式被螺旋状地卷绕。与此同时，带材10的螺旋状卷绕的圈被层叠以形成层叠体。

(3)第三步骤

在该步骤中，在第二步骤中获得的层叠体被切割成具有预定层叠厚度(即，层叠体的轴向方向上的长度)。接着，层叠体的圈(或层)例如通过焊接的方式在其外周边缘处被固定，因而防止圈(或层)之间出现不对准的情况。

因此，在执行该步骤之后，获得如图2D中所示的中空圆筒形层叠芯1。

(4)第四步骤

在此最后的步骤中，对层叠芯1执行精加工过程。

更具体地，层叠芯1由可包括平整装置的精加工装置Y成形为在层叠芯1的径向外表面的圆度、层叠芯1的径向内表面与径向外表面的同心度、以及层叠芯1的径向外表面和径向内表面与轴向端面之间的垂直度方面具有高尺寸精度。

结果，在执行完所有第一至第四步骤后，获得如图1B中所示的定子芯E。

然后，定子线圈D安装到定子芯E上以形成定子GS，并且接着，定子GS组装到汽车交流发电机ACG中。

接下来，将参照图4A和4B更详细地描述本方法的第二步骤，特别是描述辊设备20的构型以及通过辊设备20对芯板的带材10进行的弯曲。

在第二步骤中，芯板的带材10在两个阶段中被弯曲成具有层叠芯1的预定外径。因此，作为弯曲装置X设置的辊设备20具有沿着卷绕路径W顺序布置的第一和第二辊组20A和20B，以在第一阶段和第二阶段(或初始阶段和主要阶段)中分别弯曲芯板的带材10。

而且，为了相继弯曲芯板的带材10并因而最终获得具有预定外径的层叠芯1，卷绕路径W构造成使卷绕路径W的曲率在带材10的前进方向(或进给方向)上从带材10的进给侧(或输送的进入侧)开始逐渐减小。

在辊设备20的第一和第二辊组20A和20B中的每一个辊组中，位于卷绕路径W的径向内侧的第一辊21由驱动器24驱动以旋转。驱动器24例如通过电动马达来实施。另一方面，位于卷绕路径W的径向外侧的第二辊22和23跟随第一辊21以在与第一辊21相反的方向上旋转。例如，如图4A中所示，第一辊21顺时针旋转而第二辊22和23逆时针旋转。

而且，如图4A中所示，在第一辊组20A中，第一和第二辊21、22和23布置成设定卷绕路径的第一曲率R1。具体地，第二辊22和23分别布置在参考线P1的相反侧；参考线P1在限定第一曲率R1的卷绕路径W的曲率圆的径向方向上延伸穿过第一辊21的旋转中心O1。此外，第二辊22和23以第一辊21在带材10的纵向方向上置于第二辊22和23之间的方式彼此间隔开。此外，如图4B中所示，第一和第二辊21、22和23分别具有环状的V形槽21a、22a、23a，V形槽21a、22a、23a沿着第一和第二辊21、22和23的各自的周向方向形成在第一和第二辊21、22、23的滚动表面中；V形槽21a、22a、23a的深度方向分别与第一和第二辊21、22和23的径向方向重合。因此，在芯板的带材10沿着卷绕路径W输送的过程中，带材10的内周边缘(或带材10的齿11)在V形槽21a中与第一辊21的滚动表面接触，而带材10的外周边缘(或带材10的轭部13)在V形槽22a和23a中与第二辊22和23的滚动表面接触。

因此，随着第一辊组20A的第一和第二辊21-23的旋转，芯板的带材10在其纵向方向(或输送方向)上移动。与此同时，带材10在内周侧和外周侧被第一和第二辊21-23挤压，因而以第一曲率R1被弯曲。更具体地，带材10以三点弯曲方式被弯曲，在三点弯曲方式中，带材10与第一辊21之间的接触点为支撑点而带材10与第二辊22和23之间的接触点为施加弯曲力的点。

另一方面，在第二辊组20B中，第一和第二辊21、22和23布置成设定卷绕路径的第二曲率R2；第二曲率R2小于第一曲率R1。具体地，第二辊22和23分别布置在参考线P2的相反侧；参考线P2在限定第二曲率R2的卷绕路径W的曲率圆的径向方向上延伸穿过第一辊21的旋转中心O2。此外，第二辊22和23以第一辊21在带材10的纵向方向上置于第二辊22和23之间的方式彼此间隔开。此外，与第一辊组20A中的情况相同，第一和第二辊21、22和23分别具有环状的V形槽21a、22a、23a，V形槽21a、22a、23a沿着第一和第二辊21、22和23的各自的周向方向形成在第一和第二辊21、22、23的滚动表面中。因此，在芯板的带材10沿着卷绕路径W输送的过程中，带材10的内周边缘在V形槽21a中与第一辊21的滚动表面接触，而带材10的外周边缘在V形槽22a和23a中与第二辊22和23的滚动表面接触。

因此，随着第二辊组20B的第一和第二辊21-23的旋转，芯板的带材10在其纵向方向上移动。与此同时，带材10在内周侧和外周侧被第一和第二辊21-23挤压，因而以第二曲率R2被弯曲。更具体地，与第一辊组20A中的情况相同，带材10以三点弯曲方式被弯曲，在三点弯曲方式中，带材10与第一辊21之间的接触点为支撑点而带材10与第二辊22和23之间的接触点为施加弯曲力的点。

结果，通过如上所述地在两个阶段中被辊设备20弯曲，芯板的带材10能够以螺旋状形式平顺且可靠地被卷绕，因而转变成具有预定外径的层叠芯1。

根据本实施方式的制造定子芯E的上述方法具有以下优点。

(1)通过本方法，能够获得具有高圆度、高强度和高质量的层叠芯1。

(1.1)根据本方法，芯板的带材10被辊设备20的辊组20A和20B中的每一个辊组以三点弯曲方式弯曲，以使带材10的内周被第一辊21挤压，而带材10的外周被在与第一辊21相反的方向上旋转的第二辊(22、23)挤压。因此，芯板的带材10的轭部13在带材10的纵向方向(或所形成的层叠芯1的周向方向)上延伸，从而使带材10以由第一和第二辊21-23设定的第一曲率R1或第二曲率R2弯曲。结果，能够将带材10的螺旋状卷绕的圈(或层)中的每一个滚卷成环形，因而确保层叠芯1的完美的中空圆筒形。

而且，由于芯板的带材10的轭部13不在带材10的横向方向(或所形成的层叠芯1的径向方向)上延伸，因此能够防止层叠芯1的外周面的形状变得不规则。

此外，由于芯板的带材10以三点弯曲方式被弯曲，因此能够防止在带材10中出现弯曲载荷的局部集中。因此，即使在轭部13的外周边缘处形成有切口14，仍然能够防止在带材10的弯曲过程中出现带材10的扭曲。

(1.2)根据本方法，不对芯板的带材10执行芯部13的外周边缘的压薄过程。换言之，在带材10的弯曲过程中，芯部13的外周边缘的厚度不变。因此，在所形成的层叠芯1的圈(或层)中的每一个的外周边缘处不会形成脆弱的部分；沿着周向方向，在所形成的层叠芯1的圈之间不会形成间隙。结果，即使在层叠芯1被输送以经历在第三和第四步骤中执行的过程期间外力施加到层叠芯1上，仍然能够防止层叠芯1的圈的外周边缘由于外力而变形(或翘曲)或者甚至断裂。

此外，还能够在不引起层叠芯1的圈的外周边缘变形或甚至断裂的情况下，在第三步骤中以高质量焊接层叠芯1的圈以及在第四步骤中对层叠芯1执行精加工过程。

结果，能够确保最终获得的定子芯E的高强度和高质量。

(1.3)在本实施方式中，辊设备20具有沿着卷绕路径(W)顺序布置的第一和第二辊组20A和20B。在第二步骤中，芯板的带材10通过辊设备20的第一和第二辊组20A和20B分别在两个阶段中被弯曲。

因此，通过上述布置，能够以螺旋状形式更平顺且可靠地卷绕芯板的带材10，因而将带材10转变成具有预定外径的层叠芯1。

(1.4)在本实施方式中，在辊设备20的第一和第二辊组20A和20B中的每一个辊组中，第一和第二辊21、22和23分别具有环状的V形槽21a、22a和23a，V形槽21a、22a和23a沿着第一和第二辊21、22和23的各自的周向方向形成在第一和第二辊21、22和23的滚动表面中。在第二步骤中，芯板的带材10的内周在V形槽21a中被第一辊21挤压，而带材10的外周在V形槽22a和23a中被第二辊22和23挤压。

因此，通过上述构造，能够通过第一和第二辊21-23的所谓的“皮带调整动作”，可靠地弯曲芯板的带材10，同时吸收带材10在宽度(或横向)和厚度方向上的尺寸公差。

(2)通过本发方法，能够使用简单的制造设备并以低廉的成本实施第二步骤(即，螺旋状地卷绕芯板的带材10、同时层叠带材10的螺旋状卷绕的圈以形成层叠体的步骤)。

更具体地，根据本方法，为了实施第二步骤，仅需要沿着卷绕路径W布置第一和第二辊21-23。而且，由于芯板的带材10的弯曲以三点弯曲方式完成，因此弯曲载荷大大低于实施前面在“背景技术”部分中描述的已知技术时对芯板的带材的轭部的外周边缘进行压延并因而使其成锥形所用的载荷。

[第二实施方式]

该实施方式说明了一种与根据第一实施方式的方法类似的制造定子芯E的方法；因此，后文中将仅对第一实施方式与第二实施方式之间的不同之处进行描述。

在第一实施方式中，如前所述，辊设备20具有沿着卷绕路径W顺序布置的第一和第二辊组20A和20B，以在第一和第二阶段中分别弯曲芯板的带材10。第一和第二辊组20A和20B中的每一个辊组具有设置在卷绕路径W的径向内侧的第一辊21和设置在卷绕路径W的径向外侧的第二辊22和23，以使第一辊21在带材10的纵向方向上置于第二辊22和23之间。

相比之下，在本实施方式中，如图5A-5B中所示，作为弯曲装置X设置的辊设备20也具有沿着卷绕路径W顺序布置的第一和第二辊组20A和20B，以在第一阶段和第二阶段(或初始阶段和主要阶段)中分别弯曲芯板的带材10。而且，第二辊组20B以与第一实施方式中的第二辊组20B相同的方式构造。然而，与第一实施方式中的情况不同，第一辊组20A包括辊对25而不是第二辊22，辊对25位于另一个第二辊23的上游侧(或进给侧)上。辊对25作为压延装置设置，该压延装置用于对芯板的带材10的轭部13进行压延并因而在轭部13的外周边缘处形成锥形部13a。

更具体地，在本实施方式中，辊对25由圆锥形辊25a和圆柱形辊25b组成，圆锥形辊25a和圆柱形辊25b分别设置在芯板的带材10的轭部13的在带材10的厚度方向上的相反侧上。圆锥形辊25a构造为驱动辊，而圆柱形辊25b构造为随着圆锥形辊25a而旋转的从动辊。辊对25从芯板的带材10的轭部13的在带材10的厚度方向上的仅仅一侧对该轭部13进行压延(或挤压)，因而在轭部13的外周边缘处形成仅仅在圆锥形辊25a侧逐渐变细的锥形部13a。因此，由于该锥形部13a的形成，轭部13的外周边缘在带材10的纵向方向(即，所形成的层叠芯1的周向方向)上延伸，从而使得带材10更容易向内弯曲并且因而便于带材10的螺旋状卷绕。

而且，圆锥形和圆柱形辊25a和25b布置成使辊25a和25b的纵向轴线均垂直于卷绕路径W。此外，圆锥形和圆柱形辊25a和25b一起向芯板的带材10施加轴向载荷。也就是说，辊对25还执行在带材10的横向方向(或所形成的层叠芯1的径向方向)上挤压芯板的带材10的外周的功能。

因此，在本实施方式中，第一辊组20A能够以三点弯曲方式弯曲芯板的带材10，在三点弯曲方式中，带材10的内周被第一辊21挤压，而带材10的外周被第二辊23和辊对25两者挤压。结果，芯板的带材10能够以由第一辊组20A设定的第一曲率R1被弯曲。

根据本实施方式的制造定子芯E的方法具有与根据第一实施方式的方法相同的优点。

而且，通过根据本实施方式的方法，能够在轭部13的外周边缘处形成锥形部13a，因而使得芯板的带材10更容易弯曲并且因而便于带材10的螺旋状卷绕。

另外，由于锥形部13a在带材10的厚度方向上的仅仅一侧(即，圆锥形辊25a侧)逐渐变细，因此能够将锥形部13a的锥形量设定得充分地小，因而防止层叠芯1的圈(或层)的外周边缘变得过薄。因此，能够确保层叠芯1的高强度。

虽然已经示出并描述了本发明的上述具体实施方式，但本领域的技术人员将理解，可以在不背离本发明的精神的情况下做出更改、变化和改进。

(1)在第一实施方式中，用作弯曲装置X的辊设备20包括用以分别在第一阶段和第二阶段(或初始阶段和主要阶段)中弯曲芯板的带材10的第一和第二辊组20A和20B。

然而，根据层叠芯1的外径和所需的带材10的处理速度，弯曲装置X可以仅包括第二辊组20B。在该情形中，由弯曲装置X对芯板的带材10进行的弯曲在单一阶段中完成。

另外，除了包括辊设备20之外，弯曲装置X还可以包括至少一个第一辊组20A或第二辊组20B。在该情形中，由弯曲装置X对芯板的带材10进行的弯曲在三个或更多个阶段中完成。

通过在多个阶段中弯曲芯板的带材10，能够在各个阶段中将卷绕路径W的曲率设定成逐渐变化(例如，减小)。因此，能够在确保所形成的层叠芯1的高圆度的同时减小每个阶段中的弯曲载荷。另外，能够通过改变辊组之间的间隔对各个阶段中的卷绕路径W的曲率进行调节。

(2)在第二实施方式中，用作弯曲装置X的辊设备20包括用以分别在第一和第二阶段中弯曲芯板的带材10的第一和第二辊组20A和20B。此外，第一辊组20A包括第一和第二辊21和23以及用作压延装置的辊对25，辊对25用于对带材10的轭部13进行压延并因而在轭部13的外周边缘处形成锥形部13a。

然而，除了包括辊设备20之外，弯曲装置X还可以包括至少一个第二辊组20B。在该情形中，由弯曲装置X对芯板的带材10进行的弯曲在三个或更多个阶段中完成。

而且，在第二实施方式中，用作压延装置的辊对25包含在第一辊组20A中以与第一和第二辊21和23相配合地在第一阶段中执行芯板的带材10的弯曲。

然而，也可单独地使用辊对25来仅执行对带材10的轭部13进行压延并因而在轭部13的外周边缘处形成锥形部13a的功能。

例如，弯曲装置X可构造成使第一方式的辊设备20在芯板的带材10的输送方向上布置在辊对25的下游。在该情形中，辊对25在第一阶段(或初步阶段)中执行对芯板的带材10的轭部13进行压延的功能，而辊设备20的第一和第二辊组20A和20B在第二阶段和第三阶段(或初始阶段和主要阶段)中分别执行对芯板的带材10进行弯曲的功能。

另外，弯曲装置X也可构造成仅仅使第二辊组20B在芯板的带材10的输送方向上布置在辊对25的下游。换句话说，在第一实施方式的辊设备20中，第一辊组20A可由辊对25代替。

(3)在前面的实施方式中，在沿着卷绕路径W卷绕芯板的带材10期间，带材10的螺旋状卷绕的圈每次轴向地移动圈的厚度。因此，在便于带材10的卷绕方面而言，优选的是将第一和第二辊组20A和20B的辊布置成在轴向方向上依次地彼此偏移。

(4)在前面的实施方式中，在第一和第二辊组20A和20B中的每一个中，第一辊21构造为驱动辊。

然而，当设置有用于沿着卷绕路径W输送芯板的带材10的输送装置时，第一和第二辊组20A和20B的所有的辊都可以构造为自由辊。在该情形中，在由输送装置输送带材10的过程中，辊仍然能够以三点弯曲方式弯曲芯板的带材10。

(5)在前面的实施方式中，本发明应用于汽车交流发电机ACG的定子芯E的制造。

然而，本发明也可应用于例如高压电动马达的定子芯之类的其他旋转电机器的定子芯的制造。

Claims (13)

1.一种制造用于旋转电机器(ACG)的定子芯(E)的方法，所述方法包括：

第一步骤：形成芯板的带材(10)，所述带材(10)具有形成在一个横向侧上的多个齿(11)和多个槽(12)以及形成在另一个横向侧上的轭部(13)，所述齿(11)与所述槽(12)在所述带材(10)的纵向方向上交替地形成，所述轭部(13)连接所有的所述齿(11)和所述槽(12)；以及

第二步骤：以所述轭部(13)位于径向外侧的方式沿着预定卷绕路径(W)螺旋状地卷绕所述芯板的带材(10)，同时层叠所述带材(10)的螺旋状卷绕的圈以形成中空圆筒形层叠芯(1)，

其中，

在所述第二步骤中，所述芯板的带材(10)在沿着所述带材(10)的纵向方向被输送的同时被弯曲装置(X、20)弯曲，

所述弯曲装置包括至少一个辊组(20A、20B)，所述辊组包括第一辊(21)和一对第二辊(22、23)，所述第一辊(21)设置在所述卷绕路径(W)的径向内侧，所述一对第二辊(22、23)设置在所述卷绕路径(W)的径向外侧，使得所述第一辊(21)在所述带材(10)的纵向方向上置于所述一对第二辊(22、23)之间，并且

所述芯板的带材(10)的弯曲以三点弯曲方式完成，在所述三点弯曲方式中，所述带材(10)的内周被所述第一辊(21)挤压，而所述带材(10)的外周被在与所述第一辊(21)相反的方向上旋转的两个所述第二辊(22、23)挤压。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述弯曲装置(X、20)包括沿着所述卷绕路径(W)顺序布置的第一辊组(20A)和第二辊组(20B)，

所述第一辊组(20A)和所述第二辊组(20B)中的每一个辊组包括所述第一辊(21)和所述一对第二辊(22、23)，并且

在所述第二步骤中，所述芯板的带材(10)由所述弯曲装置(X、20)的所述第一辊组(20A)和所述第二辊组(20B)分别在两个阶段中弯曲。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一辊组(20A)的辊(21、22、23)布置成设定所述卷绕路径(W)的第一曲率(R1)，并且

所述第二辊组(20B)的辊(21、22、23)布置成设定所述卷绕路径(W)的第二曲率(R2)，所述第二曲率(R2)小于所述第一曲率(R1)。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一辊(21)和所述第二辊(22、23)分别具有环状的V形槽(21a、22a、23a)，所述V形槽(21a、22a、23a)沿着所述第一辊(21)和所述第二辊(22、23)的各自的周向方向形成在所述第一辊(21)和所述第二辊(22、23)的滚动表面中，并且

在所述第二步骤中，所述芯板的带材(10)的内周在所述第一辊(21)的所述V形槽(21a)中被所述第一辊(21)挤压，而所述带材(10)的外周在所述第二辊(22、23)的所述V形槽(22a、23a)中被所述第二辊(22、23)挤压。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述弯曲装置(X、20)还包括压延装置(25)，所述压延装置(25)用于对所述芯板的带材(10)的所述轭部(13)进行压延并因而在所述轭部(13)的外周边缘处形成锥形部(13a)，并且

在所述第二步骤中，在所述带材(10)的所述轭部(13)被所述压延装置(25)压延以在所述轭部(13)的外周边缘处形成所述锥形部(13a)之后，所述芯板的带材(10)被所述弯曲装置以三点弯曲方式弯曲。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述压延装置(25)构造有圆锥形辊(25a)和圆柱形辊(25b)，

所述圆锥形辊(25a)和所述圆柱形辊(25b)分别布置在所述芯板的带材(10)的所述轭部(13)的在所述带材(10)的厚度方向上的相反侧上，以使所述圆锥形辊(25a)和所述圆柱形辊(25b)的纵向轴线均垂直于所述卷绕路径(W)，并且

通过由所述压延装置(25)在所述轭部(13)的外周边缘处将所述带材(10)的所述轭部(13)压延成仅仅在所述圆锥形辊(25a)侧逐渐变细而形成所述锥形部(13a)。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一步骤中，多个切口(14)在所述芯板的带材(10)的所述轭部(13)的外周边缘处形成为在所述带材(10)的纵向方向上以预定间隔彼此间隔开。

8.一种制造用于旋转电机器(ACG)的定子芯(E)的方法，所述方法包括：

第一步骤：形成芯板的带材(10)，所述带材(10)具有形成在一个横向侧上的多个齿(11)和多个槽(12)以及形成在另一个横向侧上的轭部(13)，所述齿(11)与所述槽(12)在所述带材(10)的纵向方向上交替地形成，所述轭部(13)连接所有的所述齿(11)和所述槽(12)；以及

第二步骤：以所述轭部(13)位于径向外侧的方式沿着预定卷绕路径(W)螺旋状地卷绕所述芯板的带材(10)，同时层叠所述带材(10)的螺旋状卷绕的圈以形成中空圆筒形层叠芯(1)，

其中，

在所述第二步骤中，所述芯板的带材(10)在沿着所述带材(10)的纵向方向被输送的同时被弯曲装置(X、20)弯曲，

所述弯曲装置包括由第一辊(21)、第二辊(23)和压延装置(25)构成的组，所述第一辊(21)设置在所述卷绕路径(W)的径向内侧，所述第二辊(23)和所述压延装置(25)设置在所述卷绕路径(W)的径向外侧，使得所述第一辊(21)在所述带材(10)的纵向方向上置于所述第二辊(23)与所述压延装置(25)之间，所述压延装置(25)在所述芯板的带材(10)的输送方向上位于所述第二辊(23)的上游，

所述压延装置(25)对所述芯板的带材(10)的所述轭部(13)进行压延，以在所述轭部(13)的外周边缘处形成锥形部(13a)，并且

所述芯板的带材(10)的弯曲以三点弯曲方式实现，在所述三点弯曲方式中，所述带材(10)的内周被所述第一辊(21)挤压，而所述带材(10)的外周被所述第二辊(23)和所述压延装置(25)两者挤压。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述压延装置(25)构造有圆锥形辊(25a)和圆柱形辊(25b)，

所述圆锥形辊(25a)和所述圆柱形辊(25b)分别布置在所述芯板的带材(10)的所述轭部(13)的在所述带材(10)的厚度方向上的相反侧上，以使所述圆锥形辊(25a)和所述圆柱形辊(25b)的纵向轴线均垂直于所述卷绕路径(W)，并且

通过由所述压延装置(25)在所述轭部(13)的外周边缘处将所述带材(10)的所述轭部(13)压延成仅仅在所述圆锥形辊(25a)侧逐渐变细而形成所述锥形部(13a)。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一辊(21)和所述第二辊(23)分别具有环状的V形槽(21a、23a)，所述V形槽(21a、23a)沿着所述第一辊(21)和所述第二辊(23)的各自的周向方向形成在所述第一辊(21)和所述第二辊(23)的滚动表面中，并且

在所述第二步骤中，所述芯板的带材(10)的内周在所述第一辊(21)的所述V形槽(21a)中被所述第一辊(21)挤压，而所述带材(10)的外周在所述第二辊(23)的所述V形槽(23a)中被所述第二辊(23)挤压。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述弯曲装置(20、X)还具有辊组(20B)，所述辊组(20B)在所述芯板的带材(10)的输送方向上布置在由所述第一辊(21)、所述第二辊(23)和所述压延装置(25)构成的组的下游，并且

所述辊组(20B)包括第一辊(21)和一对第二辊(22、23)，所述第一辊(21)设置在所述卷绕路径(W)的径向内侧，所述一对第二辊(22、23)设置在所述卷绕路径(W)的径向外侧，使得所述第一辊(21)在所述带材(10)的纵向方向上置于所述一对第二辊(22、23)之间，并且

所述芯板的带材(10)还被所述辊组(20B)以三点弯曲方式弯曲，在所述三点弯曲方式中，所述带材(10)的内周被所述第一辊(21)挤压，而所述带材(10)的外周被在与所述第一辊(21)相反的方向上旋转的两个所述第二辊(22、23)挤压。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，由所述第一辊(21)、所述第二辊(23)和所述压延装置(25)构成的组布置成设定所述卷绕路径(W)的第一曲率(R1)，并且

所述辊组(20B)布置成设定所述卷绕路径(W)的第二曲率(R2)，所述第二曲率(R2)小于所述第一曲率(R1)。

13.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述第一步骤中，多个切口(14)在所述芯板的带材(10)的所述轭部(13)的外周边缘处形成为在所述带材(10)的纵向方向上以预定间隔彼此间隔开。