CN105817748A - 用于低热量输入铜联接的电弧焊接/钎焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于低热量输入铜联接的电弧焊接/钎焊方法。公开了一种电弧焊接/钎焊方法，其对于将第一铜零件和第二铜零件联接在一起而不损坏可能位于附近的更易热敏感材料是有用的。电弧焊接/钎焊方法包括使用非熔化电极丝，其与焊接控制装置以正极性定向电连通，以引发横跨在电极丝的前尖端和第一铜零件之间建立的间隙的电弧。当电弧建立时流过电弧的电流加热第一铜零件，以使第一铜零件联接到第二铜零件。第一铜零件和第二铜零件之间的接头可以是自焊焊接接头或钎焊接头。

Description

用于低热量输入铜联接的电弧焊接/钎焊方法

本申请要求2015年1月23日提交的第62/107045号美国临时专利申请的权益，其全文通过参考并入这里。

技术领域

本公开的技术领域总体涉及铜联接方法，且更具体地涉及一种可控的低热量输入铜联接方法。

背景技术

某些类型部件的组装可能需要金属零件通过焊接或钎焊联接，同时不热损坏可能对热量更敏感的相同部件的附近部分。例如，当组装电动机的定子时，围绕定子芯分布的不同相绕组的铜丝通常必须被联接到连接环内的铜接片，以便将相绕组电连接到外部电源。铜接片通常保持在聚合物本体内并且包括容纳铜丝的突出端的凹陷槽。铜丝的这些突出端必须焊接或钎焊到凹陷槽内的铜接片，同时不热损坏周围的聚合物本体、围绕铜丝的漆、定子芯叠层之间的绝缘体、和/或定子芯槽内的绝缘体。此外，为了进一步使联接处理复杂化，通常仅到铜丝的突出端的单侧路径可用，这限制了可以采用的可用的焊接/钎焊技术。

发明内容

公开了一种用于联接第一铜零件和第二铜零件的电弧焊接/钎焊方法。电弧焊接/钎焊方法可以在广泛的应用中尤其是在热敏感材料存在于联接位置附近的应用中用于联接第一和第二铜零件。例如，如下所述，电弧焊接/钎焊方法可以用于将电磁多相定子绕组的铜丝和安装到定子绕组上的连接环的铜接片联接在一起，以帮助电流到定子绕组的输送。在那种情况中，铜丝的突出端容纳穿过铜接片中的孔，并且需要联接到接片而不损坏易受热损坏的各种附近材料。通常需要形成多个这些丝到接片的接头来完成电动机的定子部件的组装。

公开的电弧焊接/钎焊方法使用非熔化电极丝，其与焊接控制装置以正极性定向电联接，以引发横跨在电极丝的前尖端和第一铜零件之间建立的间隙的电弧。当电弧建立时流过电弧的电流加热第一铜零件，并且从而取决于具体的方法使第一铜零件和第二铜零件通过自焊焊接接头或钎焊接头来联接。可以控制电弧焊接/钎焊处理的各种参数来限制热输入到铜零件的超出为获得在铜零件之间的期望接头所需要的量。总热量输入的这种控制对减少可能存在于联接位置附近的热敏感材料的热损坏是有帮助的。

本申请还提供以下方案：

1.一种将第一铜零件联接到第二铜零件的方法，所述方法包括：

沿着纵轴线向前伸出非熔化电极丝，以使电极丝的前尖端接触第一铜零件，所述非熔化电极丝以正极性定向与构造为将DC电流供应到所述非熔化电极丝的焊接控制装置电连通；

在电极丝的前尖端和所述第一铜零件处于接触的同时将DC电流供应到所述非熔化电极丝；

沿着所述纵轴线向后缩回所述非熔化电极丝，同时电流被供应到所述非熔化电极丝，以引发横跨在电极丝的前尖端与第一铜零件之间建立的间隙的电弧；和

沿着所述纵轴线向前伸出所述非熔化电极丝直到所述前尖端再次接触第一铜零件并且熄灭电弧，并且其中当电弧建立时来自流过电弧的电流的热量输入加热所述第一铜零件，以使所述第一铜零件联接到第二铜零件。

2.如方案1所述的方法，其特征在于，缩回所述非熔化电极丝包括缩回电极丝以将电极丝的前尖端置于以间隔距离离开所述第一铜零件。

3.如方案2所述的方法，其特征在于，还包括：

在向前伸出所述非熔化电极丝和熄灭电弧之前在电弧被引发的同时在间隔距离保持所述非熔化电极丝的前尖端。

4.如方案2所述的方法，其特征在于，还包括：

进一步缩回所述非熔化电极丝，以使电极丝的前尖端远离所述第一铜零件比所述间隔距离更远的距离，所述电极丝的这种缩回在电弧被引发的同时并且在向前伸出所述非熔化电极丝和熄灭电弧之前发生。

5.如方案1所述的方法，其特征在于，所述第一铜零件是电磁多相定子绕组的铜丝，并且所述第二铜零件是由连接环的下环部分的聚合物本体保持的铜接片，并且其中铜丝的突出端被接纳穿过所述铜接片中的孔。

6.如方案1所述的方法，其特征在于，所述非熔化电极丝是钨丝。

7.如方案1所述的方法，其特征在于，热量的输入使所述第一铜零件和第二铜零件熔化和融合，并且其中，在电弧熄灭时，所述第一铜零件和第二铜零件的熔化部分固化以在所述第一铜零件和第二铜零件之间形成自焊焊接接头。

8.如方案1所述的方法，其特征在于，热量的输入使预先放置的钎焊材料熔化，但是不使第一铜零件或第二铜零件熔化，并且其中，在电弧熄灭时，熔化的钎焊材料固化以在所述第一铜零件和第二铜零件之间形成钎焊接头。

9.如方案8所述的方法，其特征在于，还包括：

紧靠所述第一铜零件和第二铜零件放置预先可放置的固体钎焊材料。

10.如方案1所述的方法，其特征在于，还包括：

在电弧熄灭之后沿着所述纵轴线向后缩回所述非熔化电极丝以从所述第一铜零件分开电极丝的前尖端而不再次引发电弧。

11.一种将第一铜零件联接到第二铜零件的方法，所述方法包括：

沿着纵轴线向前伸出非熔化电极丝，以使电极丝的前尖端接触第一铜零件，所述非熔化电极丝以正极性定向与构造为将DC电流供应到所述非熔化电极丝的焊接控制装置电连通；

在电极丝的前尖端和所述第一铜零件处于接触的同时将DC电流供应到所述非熔化电极丝；

沿着所述纵轴线向后缩回所述非熔化电极丝以在远离所述第一铜零件的间隔距离处放置电极丝的前尖端，所述非熔化电极丝的缩回引发横跨在所述非熔化电极丝的前尖端与第一铜零件之间建立的间隙的电弧；

在所述间隔距离处保持所述非熔化电极丝的前尖端或进一步缩回电极丝以使电极丝的前尖端远离所述铜零件比所述间隔距离更大的距离；

沿着所述纵轴线向前伸出所述非熔化电极丝直到所述前尖端再次接触所述第一铜零件并且熄灭电弧；和

在电弧熄灭之后沿着所述纵轴线向后缩回所述非熔化电极丝以从所述第一铜零件分开电极丝的前尖端而不再次引发电弧，并且其中当电弧建立时来自流过电弧的电流的热量输入加热所述第一铜零件，以使所述第一铜零件联接到第二铜零件。

12.如方案11所述的方法，其特征在于，热量的输入使所述第一铜零件和第二铜零件熔化和融合，并且其中，在电弧熄灭时，所述第一铜零件和第二铜零件的熔化部分固化以在所述第一铜零件和第二铜零件之间形成自焊焊接接头。

13.如方案11所述的方法，其特征在于，热量的输入使预先放置的钎焊材料熔化，但是不使第一铜零件或第二铜零件熔化，并且其中，在电弧熄灭时，熔化的钎焊材料固化以在所述第一铜零件和第二铜零件之间形成钎焊接头。

14.如方案11所述的方法，其特征在于，当电弧建立时流过电弧的电流保持恒定。

15.一种将电磁多相定子绕组的铜丝联接到连接环的铜接片而不损坏附近的更易热敏感材料的方法，所述方法包括：

将下环支架安装到电磁多相定子绕组上，以使绕组的铜丝被接纳穿过所述下环支架的铜接片中的孔，所述下环支架的铜接片保持在聚合物本体内；

沿着纵轴线向前伸出非熔化电极丝，以使电极丝的前尖端接触被接纳穿过所述铜接片中的孔的铜丝的突出端，所述非熔化电极丝以正极性定向与构造为将DC电流供应到所述非熔化电极丝的焊接控制装置电连通；

在电极丝的前尖端和所述铜丝的突出端处于接触的同时将DC电流供应到所述非熔化电极丝；

沿着所述纵轴线向后缩回所述非熔化电极丝以在远离所述铜丝的突出端的间隔距离处放置电极丝的前尖端，以使横跨电极丝的前尖端与铜丝的突出端之间产生的间隙引发电弧；

在所述间隔距离处保持所述非熔化电极丝的前尖端或进一步缩回电极丝以使电极丝的前尖端远离所述铜丝的突出端比所述间隔距离更大的距离；和

沿着所述纵轴线向前伸出所述非熔化电极丝直到所述前尖端再次接触铜丝的突出端并且熄灭电弧，并且其中当电弧建立时来自流过电弧的电流的热量输入加热铜丝的突出端以使铜丝的突出端联接到所述连接环的铜接片。

16.如方案15所述的方法，其特征在于，热量的输入使所述铜丝和铜接片熔化和融合，并且其中，在电弧熄灭时，所述铜丝和铜接片的熔化部分固化以形成自焊焊接接头。

17.如方案16所述的方法，其特征在于，还包括：

紧靠所述铜丝和铜接片放置预先可放置的固体钎焊材料，并且其中热量的输入使所述钎焊材料熔化，但不使所述铜丝或铜接片熔化，并且，在电弧熄灭时，熔化的钎焊材料固化以在所述铜丝和铜接片之间形成钎焊接头。

18.如方案17所述的方法，其特征在于，所述预先可放置的固体钎焊材料是具有限定中心开口的套圈部分的套环，并且其中紧靠铜丝放置所述预先可放置的固体钎焊材料包括将铜丝的突出端插入穿过所述套环的中心开口并且滑动套环向下到铜丝以使其抵靠所述铜接片。

19.如方案17所述的方法，其特征在于，所述钎焊材料是由液相温度低于铜的熔点的铜银磷钎焊组分构成。

20.如方案16所述的方法，其特征在于，所述非熔化电极丝是钨丝。

附图说明

图1是汽车应用的电动机定子的透视图；

图2是图1所示的电动机定子的分解透视图，其中连接环的上和下环支架相互分开；

图3是置于电磁多相定子绕组上的连接环的下环支架中的一个的放大透视图；

图4是图3中所示的铜接片中的一个的放大透视图，具有容纳穿过铜接片中的孔的两个铜丝的突出端；

图5是电弧焊接/钎焊装置的示意图；

图6A-6D示意地表示根据本公开的一种实施方式的可以通过图5的电弧焊接/钎焊装置进行自焊电弧焊接处理的步骤；

图7是图3中所示的铜接片中的一个的放大透视图，具有容纳穿过铜接片中的孔的两个铜丝的突出端和预先可放置的固体钎焊材料；

图8A-8D示意地表示根据本公开的一种实施方式的可以通过图5的电弧焊接/钎焊装置进行电弧钎焊处理的步骤；和

图9是具有在其中形成的多个钎焊材料套环的用于图8A-8D所示的电弧钎焊处理的钎焊材料片的平面图。

具体实施方式

在不损坏或以其他方式热劣化对伴随联接处理的伴随热更敏感的部件的其他部分的情况下联接部件的金属部分的需要是在各种环境中可能出现的制造约束。特别地，如这里说明和图1-3中所示，用于三相AC汽车电动机的定子10可能需要在紧靠更加热敏感的电绝缘材料的高度热导和电导的铜零件之间做出的大量的局部接头。避免在联接处理期间对这种电绝缘材料的不可接受的热劣化有助于确保汽车电动机尽可能有效率的运行。不幸的是，保护紧靠铜联接位置的电绝缘材料已经被证明在定子10的紧空间限制内难以一贯地完成。以下更加详细公开的装置和方法意于解决该问题。并且虽然这些装置和方法相对于这里所示的定子10来具体地描述，但是如本领域技术人员将理解的，它们也可以用于其他应用，尽管这里没有明确描述。

定子10是电动机(感应或永磁体)的固定部件，其与转子(未示出)配合以传递扭矩到车轴或轴。定子10包括外壳12、铁磁定子芯14、电磁多相定子绕组16和连接环18。外壳12，通常由铸铁或钢构成，是具有中心定子轴线12’的圆筒形支撑结构。外壳12用以支撑和保护定子芯14和定子绕组16，并且对定子10提供总的机械强度。铁磁定子芯14沿着外壳12的内圆周壁20设置。定子芯14优选由轴向堆叠的绝缘叠层的铁磁材料构成，如硅钢(Fe-Si)绝缘叠层。定子芯14限定围绕定子轴线12’圆周间隔开的多个轴向延伸槽22。

电磁多相定子绕组16包括多个不同的相绕组，其由铜丝24组成，这里，为矩形截面铜条的形式。每个相绕组的铜丝24穿过定子芯14的多个槽22缠绕，使得当电流输送到该特定相绕组时建立一对或多对相反的磁极。继而，多个相绕组围绕定子芯14交替布置以使电流在转动的三相进展中可以输送到不同的相绕组，这使定子绕组16产生转动磁场，该磁场通过定子芯14增强。为了阻止不同相绕组的铜丝24彼此短路，特别是在汽车电动机中，漆涂层通常被应用到铜丝24的外表面，并且聚合物或纸绝缘材料在槽22内布置于铜丝24和定子芯14之间。

连接环18利于电流到电磁多相定子绕组16的输送。这里，如图2-4最好地示出，连接环18包括上环支架26和两个下环支架28。上支架26具有可电联接到电源的三相引线30、32、34，该电源例如为由高压电池组供电的逆变器。每个相引线30、32、34耦接到与其他导体带并排的铜导体带36、38、40，其容纳在上聚合物本体42内并且延伸穿过该上聚合物本体42(部分地拆开)。与每个铜导体带36、38、40关联的上相引线接片36’、38’、40’从上聚合物本体42向外延伸并且因此暴露。上聚合物本体42可以由各种电绝缘聚合物例如包括尼龙组成。

两个下环支架28包括由下聚合物本体46保持的多个单独的铜接片44。铜接片44包括下相引线接片36”、38”、40”和层跳线接片48。类似于随上环支架26所述，下聚合物本体46可以由各种电绝缘聚合物例如包括尼龙组成。通过下聚合物本体46保持的铜接片44中每个包括在凹陷槽54(图3-4)内限定出一对孔52的本体50。孔52的尺寸设计为接纳与相绕组中的一个关联的铜丝24的突出端56。此外，下相引线接片36”、38”、40”额外地包括当连接环18被组装时面对并且联接到上环支架26的上相引线接片36’、38’、40’的联接接片端58。以这种方式，电流可以由三相引线30、32、34输送通过铜导体带36、38、40和联接的上相引线接片36’、38’、40’和下相引线接片36”、38”、40”，并且到在转动的三相进展中的定子绕组16的一些不同相绕组。所导致的在定子绕组16产生并且由定子芯14增强的转动磁场最终驱动转子的转动。

现在具体地参照图4，其是下环支架28中的一个的铜下相引线接片38”的一个的放大视图，当下支架环28位于定子绕组16上时，两个铜丝24的突出端56由凹陷槽54中的孔52接纳并且延伸穿过该孔52。其他铜接片44-即图2中所示的其他十一个铜接片44-也以同样的方式接纳一对铜丝24的突出端56。与每个铜接片44相关联的铜丝24需要适当地联接到它们各自的铜接片44，以将若干相绕组电连接到它们预期的相引线30、32、34。这可以通过电弧焊接/钎焊处理完成，所述电弧焊接/钎焊处理可控制以精确输送为将铜丝24自焊焊接或钎焊到其铜接片44所需的热的量而不热劣化其他附近的电绝缘材料至操作地不可接受的程度。为了简洁，电弧焊接/钎焊处理将会相对于单对的铜丝24和单个铜接片44在以下进一步描述。当然，电弧焊接/钎焊处理可以类似地用于在两个下环支架28的其他铜接片44处执行相同的功能。

这里采用的电弧焊接/钎焊处理可以用重复的方式将每个铜丝24的突出端56联接到铜接片44同时保护任何周围电绝缘材料的操作完整性的事实不是无关紧要的。如上所示，具有在经受过量的热时可能会热劣化的若干不同类型的电绝缘材料-也就是，上环支架26和下环支架28的聚合物本体42、46、铜丝24的外表面上的漆涂层、和在定子芯14的槽22中围绕铜丝24的绝缘体。并且给定在电机运行期间定子绕组16中的相之间的电压差的大小-例如超过数百伏以感应为供应车辆适当的扭矩所需的转动磁场-包括在定子10内的任何电绝缘材料的完整性应当在最大可能的程度上得到保护。

使靠近铜丝24和铜接片44的电绝缘材料免受联接期间产生的热在非常大的热导和电导的铜的情况下是一挑战。实际上，如果通过电弧输送的能量太小，其将仅会传导通过远离联接位置的铜丝24，而不能提供对于焊接/钎焊所需的局部热。另一方面，如果通过电弧输送的能量过大，产生的超出将铜丝24焊接/钎焊到位所需的热将到达周围的电绝缘材料并且存在热劣化它们的风险。这里使用的电弧焊接/钎焊处理，其将会在以下更详细描述，被设计为解决与其他更易热敏感材料受限于紧密空间的焊接/钎焊铜零件的挑战。另外，即使仅到铜工件的联接位置的单侧路径可用，也可实施电弧焊接/钎焊处理。

电弧焊接/钎焊处理是可控制的以输送电流到每个铜丝24处或周围的联接位置，一个接着一个，以使产生的热量密切匹配为将铜丝24的突出端56联接到铜接片44所需的热量。实际上，并且如图5示意地示出，电弧焊接/钎焊处理采用非熔化电极丝60，优选钨丝，其与焊接控制装置62电联接以在铜丝24上的焊接位置处引发单个电弧，同时控制处理的若干参数，从而使得能够在小的时间范围内产生适当量的热量。非熔化丝的使用-与像用于常规MIG焊接中的熔化丝相反-允许更精确地控制通过电弧输送的电流，因为在电弧流动的同时丝60的长度保持恒定，这避免了使精确热量控制在熔化丝的情况下更难以实现的电流波动和其他动态处理改变。本文使用的术语“焊接/钎焊”是指处理的灵活性以(1)将每个铜丝24自焊焊接到铜接片44或(2)熔化预先放置的钎焊材料从而润湿和接合每个铜丝24到铜接片44。每种类型的联接处理将会在以下更加详细的描述。

非熔化电极丝60可以供给到任何能够电弧焊接/钎焊的装置并由其承载。例如，如这里图5所示，非熔化电极丝60从引导喷嘴64沿着延伸的纵轴线600向外延伸。非熔化电极丝60具有前尖端66并且通过丝调节器68如伺服电机沿着纵轴线600轴向可移动-可伸出和可缩回。围绕引导喷嘴64同心设置的保护气体喷嘴70围绕非熔化电极丝60分配保护气体以当电弧流动时抑制焊接位置和电极丝60的环境污染。保护气体可以是惰性气体，如氩、氦、或氩和氦的组合、如二氧化碳的反应性气体、或一些其他适当的气体或气体混合物。虽然非熔化电极丝60可以在组分和尺寸上改变，但是在很多情况中，具有1.0mm的直径的钨丝是有用的。

焊接控制装置62以正极性定向电连通非熔化电极丝60并且供给DC电流；也就是，非熔化电极丝60被指定为“电极负”，意指当电弧被引发时，电流从工作联接位置流动到电极丝60(换言之，电子从电极丝60流动到联接位置)。焊接控制装置62可以是集成有计算机控制功能和程序接口的任何类型的焊接能量源，通过其可以指定和输入各种处理参数，如通过USAFronius可得到的那些。可以编程到焊接控制装置62并且由焊接控制装置62控制的处理参数的一些包括：(1)流过电弧的电流的量；(2)非熔化电极丝60可以沿着其纵轴线600移动的速率；和(3)非熔化电极丝60沿着其纵轴线600以指定速率移动的时间量，这间接地限定了在前尖端66和铜丝24之间的距离。通过控制这些和其他处理参数，如以下进一步说明，电弧焊接/钎焊处理和产生的热量输入可以被精确管理。

自焊电弧焊接处理

电弧焊接/钎焊处理可以实践为以图6A-6D中大致表示的方式将每个铜丝24自焊焊接到铜接片44。开始，铁磁定子芯14和电磁多相定子绕组16组装在一起并且随后沿着外壳12的内圆周壁20设置。接着，下环支架28安装到定子绕组16上。这通过使下环支架28下降到定子绕组16上以使各对铜丝24的突出端56接纳铜接片44的对应孔52中并且通过该孔来完成。铜丝24待被联接的一些部分此时可以地接。电弧焊接/钎焊装置随后置于靠近铜接片24中的一个以备焊接/钎焊。在优选实施方式中，电弧焊接/钎焊装置在自动装备的帮助下自动地定位，但是当然可接受的是将组装的定子部件带至固定的电弧焊接/钎焊装置和/或将电弧焊接/钎焊装置和组装的定子部件相对于彼此手动定位。

铜丝24的两个突出端56中的每个通过电弧焊接/钎焊装置分别自焊焊接到铜接片44(即，一个接一个)。在每种情况下，自焊电弧焊接处理包括四个阶段，其在图6A-6D中示意地示出。这些阶段是(1)电弧启动阶段，(2)丝缩回阶段，(3)丝前进阶段，(4)电弧熄灭阶段。在电弧启动阶段(图6A-6B)，非熔化电极丝60的前尖端66沿着其纵轴线600伸出直到它接触铜丝24的突出端56。焊接控制装置62随后根据编程的指令运行以供给DC电流到非熔化电极丝60。设定输送到非熔化电极丝60的电流的量以使当前尖端66随后从接触铜丝24分开时引发电弧。这个施加的电流的精确量取决于铜丝24的尺寸和丝60的组分和直径。例如，在150A-250A之间优选200A的电流适于被带至与具有矩形截面为2mm乘以2mm的铜丝接触的1mm直径钨电极丝。

虽然仍在电弧启动阶段运行，非熔化电极丝60从接触铜丝24沿着其纵轴线600缩回，导致覆盖电极丝60的前尖端66和铜丝24之间的距离所形成的间隙72(图6B)。随后跨间隙72的电压降导致电弧74在非熔化电极丝60的前尖端66和铜丝24之间被引发，其中由于与焊接控制装置62正极性联接，电流流入丝60的前尖端66。从铜丝24流过电弧74进入电极丝60的电流继而加热并开始熔化铜丝24。为了在自焊焊接处理期间更好地控制进入铜丝24的初始热通量，非熔化电极丝60的前尖端66可以开始缩回到远离铜丝24的间隔距离76，以稳定横跨间隙72的电压降。精确的间隔距离可以取决于如铜丝24的尺寸、非熔化电极丝60的组分和直径、和流过电弧74的电流等因素改变。然而，作为示例，0.7mm到1.3mm的间隔距离通常适用于1mm钨电极丝与具有2mm乘以2mm矩形截面铜丝交换200A。

丝缩回阶段(图6B-6C)在非熔化电极丝60的前尖端66到达间隔距离76之后开始。在这个阶段，非熔化电极丝60可以可选地沿着其纵轴线600进一步缩回以增加间隙72的尺寸并且从而电极丝60的前尖端66和铜丝24之间的距离。非熔化电极丝60的进一步缩回允许到铜丝24的热通量和总热输入以受控方式额外地改变。具体地，当间隙72的距离增加同时电弧74流动时，横跨间隙72的电压降响应以便维持编程的电流流动量但是在更大的区域上。可以编程到焊接控制装置62中并且在丝缩回阶段期间受控的一些处理参数包括非熔化电极丝60缩回的速度、缩回期间流过电弧74的电流的量、和电极丝60正缩回的时间(和因此间隙72的距离)，仅举几个例子。虽然这些处理参数可以在宽范围上调整以适于被执行的具体自焊电弧焊接处理，但是在很多情况下，缩回速度可以设置为在0和600ipm(英寸每分钟)之间，电流可以设置为在80A和300A之间，并且缩回时间可以设定为在30ms和150ms之间。

在丝缩回阶段期间通过改变先前所述处理参数中的一些或全部可以使进入铜丝24的热通量增加、减小、或保持相同。例如，热通量可以通过如下增加，即：命令焊接控制装置62使非熔化电极丝60在一时间段上以一速度缩回以增加在非熔化电极丝60的前尖端66和铜丝24之间的间隙72的距离，一直保持流过电弧74的电流的量恒定。这样做，横跨间隙72的电压降将增加以保持恒定电流，其将在铜丝24处产生更多的热量并且在更大区域上传播流过电弧74的电流。作为另一个示例，热通量可以通过如下减少，即：通过命令焊接控制装置62使非熔化电极丝60在一时间段上以一速度缩回同时减小电流的量。所导致的横跨间隙72的电压降的减小将在铜丝24处产生更少的热量。此外，在又一个示例中，非熔化电极丝60可根本不从间隔距离缩回(即，缩回速率＝0)，但是替代地保持就位达一时间段，同时改变电流，在需要时，以在整个丝缩回阶段保持热交换率恒定。

丝前进阶段(图6C-6D)跟随丝缩回阶段。在丝前进阶段，非熔化电极丝60沿着其纵轴线600伸出以使电极丝60的前尖端66朝向铜丝24前进并且减少间隙72的距离。非熔化电极丝60的前进提供改变和控制进入铜丝24的热通量的又一机会。类似于先前，当间隙72的距离减小同时电弧74流动时，横跨间隙72的电压降响应以保持编程量的电流但是在更小的区域上。这里，在该阶段中，编程到焊接控制装置62并且在丝前进阶段期间受控的处理参数包括非熔化电极丝60前进的速度和在前进期间流过电弧74的电流的量。由于通过使电极丝60的前尖端66接触铜丝24而闭合间隙72标志着丝前进阶段的结束，所以前进时间通常未被规定。在丝前进阶段期间通过改变先前所述处理参数的一些或全部以产生如上述的期望作用可使进入铜丝24的热通量增加、减少、或保持相同。在很多情况下，如先前，前进速度可以设定为在0和600ipm(英寸每分钟)之间并且电流可以设定为在80A到300A之间。

直到该点，并且贯穿电弧启动、丝缩回、和丝前进阶段，通过电弧74的电流的受控量的交换导致铜丝24和可能地靠近孔52的铜接片44的连续熔化和融合。最后，丝熄灭阶段启动-作为非熔化电极丝60伸出(图6D)的后果-当电极丝60的前尖端66再接合并且接触铜丝24时。此时，这两个丝60、24变短并且电弧74熄灭，这停止热通量进入铜丝24和铜接片44。电极丝60的前尖端66随后从铜丝24缩回，不再引发电弧以确保前尖端66不会粘到冷却的铜丝24。为了在电弧熄灭阶段期间帮助该最后缩回发生，短持续时间的电流可以输送到电极丝60作为其缩回开始，其中由于与焊接控制装置62正极性联接，所以电流流入电极丝60的尖端66。电流可以例如设置为在170A到190A之间，优选地180A，并且持续3ms到5ms的时段。

在电弧74已经熄灭之后进入铜丝24的热流的停止允许铜丝24和铜接片44的熔化部分固化和熔合在一起，从而形成自焊焊接接头78。自焊电弧焊接处理的四个阶段因此在非熔化电极丝60和铜丝24之间引发足够将铜丝24自焊焊接到铜接片44的单个电弧74。并且，这里，作为另外的好处，热通量和总热输入可以通过编程和调节必要的各种处理参数(例如，电弧启动电流，丝缩回速度，缩回阶段电流，缩回阶段时间，丝前进速度，丝前进时间等)得到精确控制，以避免对附近的热敏感材料的不期望的热损坏。

自焊电弧焊接处理的工作示例涉及使用以正极性定向电耦接到焊接控制装置的1mm直径钨电极丝将2mm乘以2mm矩形截面铜丝联接到下环支架的铜接片。为了启动电弧，钨电极丝的前尖端伸出直到它接触铜丝。200A的电流随后输送经过接触丝。接着，作为电弧启动阶段的一部分，钨丝缩回到1mm的初始间隔距离，并且电弧在所产生的间隙上被引发。随后，在丝缩回阶段期间，其在钨丝达到间隔距离之后开始，丝保持就位(即，0缩回速度)达90ms同时交换200A的电流。在丝缩回阶段之后，钨丝以600ipm的速度朝向铜丝前进同时如先前在丝缩回阶段中交换200A的电流。最终，钨丝的前尖端接触铜丝并且熄灭电弧(丝熄灭阶段)。钨丝的前尖端随后从铜丝缩回，没有再引发电弧同时交换180A的电流。随后观察到自焊焊接，其中看出实现成功的焊接接头而没有铜丝漆损坏或铜片的热着色。在这个示例中的处理参数因此被控制为通过合适的通量和总热输入形成熔合接头，同时使远离接头朝向热敏感系统部件传导的热量最少化。

电弧钎焊处理

在需要时电弧焊接/钎焊处理还可实践为将铜丝24中每个(一个接一个)钎焊到铜接片44。开始，像之前的自焊焊接实施方式，在定子芯14和定子绕组16已经组装在一起并且沿着外壳12的内圆周壁20设置之后，下环支架28安装到定子绕组16上。待被联接的铜丝24的一部分此时可以地接。电弧焊接/钎焊装置随后如先前所述定位成靠近铜接片44中的一个。然而，这里，作为电弧钎焊处理的部分，在电弧在联接位置处被引发之前，预先可放置的固体钎焊材料80紧靠在铜接片44的凹陷槽54内的铜丝24放置，如图7所示。钎焊材料80可以由铜银磷(Cu-Ag-P)钎焊组分组成，其包括例如，按重量百分比计，70％-95％铜，2％-20％银，和3％-8％磷。这种钎焊组分具有低于铜的熔点(大约1085℃)的液相温度(大约640℃-820℃)，并且额外地，是自溶解的，因为其由于磷对氧具有的高亲和力在熔化时从联接区域去除氧和其他污染并且还保护联接区域免受环境污染。

预先可放置的固体钎焊材料80可以包括预先可放置的套环82，如图7所示，其包括限定中心开口86的套圈部分84。预先可放置的套环82通过简单地插入丝24的突出端56穿过中心开口86并且滑动预先可放置的套环82向下到铜丝24并且进入凹陷槽54而可保持在铜丝24中的一个上。为此，两个预先可放置的套环82可以布置在两个下环支架28的铜接片44的每个处-对于每个铜丝24一个，其通过铜接片44向上延伸。并且虽然存在用于构建预先可放置的套环82的多种技术，但是一种适当的技术涉及将一些套环82成型到期望钎料组分的钎焊材料片88中，如图9所示。金属加工过程，如冲压、激光切割、喷水处理、等离子切割、和磨削等等，可以用于将一些预先可放置的套环82与可分开的保持带90一起成型到钎焊材料片88中。

一旦预先可放置的固体钎焊材料80紧靠在凹陷槽54内的铜丝24放置，铜丝24的突出端56通过电弧焊接/钎焊装置钎焊到铜接片44。钎焊处理随如上相对于自焊电弧焊接实施方式和图8A-8D所示的相同的四个阶段进行。也就是，电弧启动阶段、丝缩回阶段、丝前进阶段、和丝熄灭阶段通过编程和调整相同的焊接参数(例如，电弧启动电流、丝缩回速度、缩回阶段电流、缩回阶段时间、丝前进速度、丝前进时间等)的机会全部被执行，以影响到铜丝24的热通量和总热输入。然而，由电弧钎焊处理产生的热量可以被控制成仅熔化钎焊材料80并且不熔化铜丝24-与之前的自焊电弧焊接处理不同-由于钎焊材料80可以在比铜的熔化温度更低的温度得到充分熔化的事实。在熔化时，钎焊材料80流动围绕并湿化凹陷槽54内的铜丝24和铜接片44。在电弧74熄灭之后，熔化的钎焊材料最终固化为钎焊接头90。

优选示例实施方式和相关示例的以上描述本质上仅是描述性的；它们不意于限制随附权利要求的范围。所附权利要求中使用的每个术语应当给予其普通和习惯的意义，除非在说明书中相反地明确和毫无疑义地陈述。

Claims (10)

1.一种将第一铜零件联接到第二铜零件的方法，所述方法包括：

沿着纵轴线向前伸出非熔化电极丝，以使电极丝的前尖端接触第一铜零件，所述非熔化电极丝以正极性定向与构造为将DC电流供应到所述非熔化电极丝的焊接控制装置电连通；

在电极丝的前尖端和所述第一铜零件处于接触的同时将DC电流供应到所述非熔化电极丝；

沿着所述纵轴线向后缩回所述非熔化电极丝，同时电流被供应到所述非熔化电极丝，以引发横跨在电极丝的前尖端与第一铜零件之间建立的间隙的电弧；和

沿着所述纵轴线向前伸出所述非熔化电极丝直到所述前尖端再次接触第一铜零件并且熄灭电弧，并且其中当电弧建立时来自流过电弧的电流的热量输入加热所述第一铜零件，以使所述第一铜零件联接到第二铜零件。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，缩回所述非熔化电极丝包括缩回电极丝以将电极丝的前尖端置于以间隔距离离开所述第一铜零件。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

在向前伸出所述非熔化电极丝和熄灭电弧之前在电弧被引发的同时在间隔距离保持所述非熔化电极丝的前尖端。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

进一步缩回所述非熔化电极丝，以使电极丝的前尖端远离所述第一铜零件比所述间隔距离更远的距离，所述电极丝的这种缩回在电弧被引发的同时并且在向前伸出所述非熔化电极丝和熄灭电弧之前发生。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一铜零件是电磁多相定子绕组的铜丝，并且所述第二铜零件是由连接环的下环部分的聚合物本体保持的铜接片，并且其中铜丝的突出端被接纳穿过所述铜接片中的孔。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非熔化电极丝是钨丝。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，热量的输入使所述第一铜零件和第二铜零件熔化和融合，并且其中，在电弧熄灭时，所述第一铜零件和第二铜零件的熔化部分固化以在所述第一铜零件和第二铜零件之间形成自焊焊接接头。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，热量的输入使预先放置的钎焊材料熔化，但是不使第一铜零件或第二铜零件熔化，并且其中，在电弧熄灭时，熔化的钎焊材料固化以在所述第一铜零件和第二铜零件之间形成钎焊接头。

9.一种将第一铜零件联接到第二铜零件的方法，所述方法包括：

沿着纵轴线向前伸出非熔化电极丝，以使电极丝的前尖端接触第一铜零件，所述非熔化电极丝以正极性定向与构造为将DC电流供应到所述非熔化电极丝的焊接控制装置电连通；

在电极丝的前尖端和所述第一铜零件处于接触的同时将DC电流供应到所述非熔化电极丝；

沿着所述纵轴线向后缩回所述非熔化电极丝以在远离所述第一铜零件的间隔距离处放置电极丝的前尖端，所述非熔化电极丝的缩回引发横跨在所述非熔化电极丝的前尖端与第一铜零件之间建立的间隙的电弧；

在所述间隔距离处保持所述非熔化电极丝的前尖端或进一步缩回电极丝以使电极丝的前尖端远离所述铜零件比所述间隔距离更大的距离；

沿着所述纵轴线向前伸出所述非熔化电极丝直到所述前尖端再次接触所述第一铜零件并且熄灭电弧；和

在电弧熄灭之后沿着所述纵轴线向后缩回所述非熔化电极丝以从所述第一铜零件分开电极丝的前尖端而不再次引发电弧，并且其中当电弧建立时来自流过电弧的电流的热量输入加热所述第一铜零件，以使所述第一铜零件联接到第二铜零件。

10.一种将电磁多相定子绕组的铜丝联接到连接环的铜接片而不损坏附近的更易热敏感材料的方法，所述方法包括：

将下环支架安装到电磁多相定子绕组上，以使绕组的铜丝被接纳穿过所述下环支架的铜接片中的孔，所述下环支架的铜接片保持在聚合物本体内；

沿着纵轴线向前伸出非熔化电极丝，以使电极丝的前尖端接触被接纳穿过所述铜接片中的孔的铜丝的突出端，所述非熔化电极丝以正极性定向与构造为将DC电流供应到所述非熔化电极丝的焊接控制装置电连通；

在电极丝的前尖端和所述铜丝的突出端处于接触的同时将DC电流供应到所述非熔化电极丝；

沿着所述纵轴线向后缩回所述非熔化电极丝以在远离所述铜丝的突出端的间隔距离处放置电极丝的前尖端，以使横跨电极丝的前尖端与铜丝的突出端之间产生的间隙引发电弧；

在所述间隔距离处保持所述非熔化电极丝的前尖端或进一步缩回电极丝以使电极丝的前尖端远离所述铜丝的突出端比所述间隔距离更大的距离；和

沿着所述纵轴线向前伸出所述非熔化电极丝直到所述前尖端再次接触铜丝的突出端并且熄灭电弧，并且其中当电弧建立时来自流过电弧的电流的热量输入加热铜丝的突出端以使铜丝的突出端联接到所述连接环的铜接片。