CN109075678B - 用于制造绝缘元件的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造用于定子基体(3)或转子基体或单齿基体的绝缘元件(2)的方法，包括以下步骤：提供(100)绝缘材料(4)，接收(200)或生成或调用处理数据，其中所述绝缘材料(4)必须依据所述处理数据得到处理以制造所述绝缘元件(2)，以及根据所述处理数据，通过激光设备(14)处理(300)所述绝缘材料(4)，以便由所述绝缘材料(4)制造所述绝缘元件(2)，其中，所述处理数据限定用于切割所述绝缘材料(4)的至少一个界面(5)，和/或用于弱化所述绝缘材料(4)的至少一个弱化部位(6)，以及其中，所述处理(300)包括沿着所述界面(5)切割所述绝缘材料的切割(400)和/或沿着所述弱化部位(6)弱化所述绝缘材料(4)的弱化(500)。

Description

用于制造绝缘元件的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于制造用于定子基体的绝缘元件的方法。此外，本发明涉及一种用于制造用于定子基体或转子基体或单齿基体的绝缘元件的设备。有利地，根据本发明的方法可以通过根据本发明的设备来执行。

背景技术

从现有技术中，已知将多个定子制造为各金属片包。以这种方式，制成定子基体或转子基体或单齿基体。或者，定子基体或转子基体或单齿基体可以以机械和/或[成形]的方式由固体材料制成。定子基体或转子基体或单齿基体设置有线圈，其中可以通过线圈来产生电场。这些电场用于在定子电转换时驱动转子。

为了以安全可靠的方式避免定子基体或转子基体或单齿基体与线圈之间发生短路，通常使用插入在定子基体或转子基体或单齿基体与线圈之间的绝缘纸。这种绝缘纸通过切割刀片或冲压元件从纸网上切出，其中在此之前通过压花辊得到折叠边缘。然后，从纸网切出的元件可以在折叠边缘处折叠，使得由此产生的绝缘纸可以与定子基体或转子基体或单齿基体的周围抵接，特别是在定子基体或转子基体或单齿基体的凹槽内。

现有技术中的缺点在于，必须针对定子基体或转子基体或单齿基体的每种不同形状和尺寸制造单独的工具，以便正确地放置切割边缘和折叠边缘。此外，纸的设计自由度受到压花辊和切割刀片或冲压元件的限制。

发明内容

根据本发明的方法使得可以以简单且低成本的方式制造用于定子基体的绝缘元件(特别是绝缘纸)，其中绝缘元件可以适配于定子基体或转子基体或单齿基体的不同形状和尺寸，其中转子基体或定子基体可由各个齿基体组装而无需为此目的配备新的工具。特别地，每个绝缘元件可以以精确的方式制造，由此可以在定子基体或转子基体或单齿基体的一叠的片与定子基体或转子基体或单齿基体的线圈之间提供高质量的绝缘。

根据本发明的用于制造用于定子基体或转子基体或单齿基体的绝缘元件的方法包括以下步骤：首先，提供绝缘材料。其特别地以材料网的形式实现。材料网包括有利地由塑性材料组成的绝缘材料。此外，塑性材料可以被涂层。进一步，执行接收或生成或调用处理数据的步骤。这里的调用应理解为使用已经存在的处理数据。处理数据包括为了由绝缘材料获得绝缘元件的、处理所述绝缘材料所依据的数据。处理数据可以被预先存储，也可以从存储器加载或者可以被重新接收。优选地，绝缘元件被插入到定子基体或转子基体或单齿基体的凹槽中，使得处理数据包括用于切割绝缘材料的至少一个界面和/或用于弱化绝缘材料的至少一个弱化部位。以这种方式，可以通过界面的不同布置来实现不同尺寸的绝缘元件。特别地，弱化部位有助于简单且精确地折叠绝缘材料，使得可以通过弱化部位的不同布置而获得不同形状的绝缘元件。因此，可以实现由一种绝缘材料制造多个不同的绝缘元件，其中，可以基于弱化部位和/或界面的布置和尺寸使绝缘元件适配定子基体的不同形状，特别是定子基体的凹槽。

进一步，执行基于处理数据处理绝缘材料的步骤。该处理通过激光设备，特别是通过CO2激光器来进行。因此，绝缘元件可以通过处理绝缘材料来制造。优选地，生产绝缘元件所需的绝缘材料的整个处理仅由激光设备执行。通过激光设备进行的处理包括沿着界面切割绝缘材料以及沿着弱化部位弱化绝缘材料。特别地，可以存在多个界面和/或多个弱化部位，沿着所述多个界面和/或多个弱化部位将绝缘材料切割和/或弱化。

通过激光设备，可以以简单且低成本的方式由绝缘材料制造不同形状的绝缘元件。因此，可以不用使用不同的工具。相反，根据本发明的方法使得可以使用单个工具(即激光设备)由绝缘材料制造多个不同的绝缘元件。

从属权利要求显示了本发明的优选的进一步开发。

优选地，弱化绝缘材料的步骤包括将凹口插入绝缘材料内。特别地，凹口平行于弱化部位而延伸。可替换地或另外地，弱化步骤包括对绝缘材料进行穿孔。对穿孔的理解是沿着弱化部位重复、逐段地切割绝缘材料，使得切割区域以及未处理的和因此未切割的区域沿着弱化部位规则地交替。与插入凹口相比，穿孔具有的优点是不需要改变激光设备的输出功率。以这种方式，可以采用与切割相同的输出功率进行穿孔。对于插入凹口，提供的是，与切割相比，激光设备的输出功率是降低的，从而仅移除绝缘材料的一部分厚度。特别地，凹口的制作方式为：绝缘材料厚度的四分之三、有利地一半、特别优选四分之一被移除。因此，可以实现绝缘材料在弱化部位以简单且可靠的方式被折叠，以便对绝缘材料进行折叠。

特别有利地，凹口的插入和/或穿孔沿着弧形的弱化部位进行。特别有利地，凹口的插入和/或穿孔沿着S形的弱化部位进行。这便于随后的绝缘材料的折叠。因为激光设备，可以以简单且低成本的方式制造弧形的和/或S形的弱化部位。

优选地，在接收处理数据之前进行定子基体或转子基体或单齿基体的测量。优选地，对于每个单个定子基体或转子基体或单齿基体，可以单独地进行测量，为此制造至少一个绝缘元件。特别优选地，测量定子基体或转子基体或单齿基体一次，以随后制造用于定子基体或转子基体或单齿基体的所有绝缘元件。或者，优选地，有利地，测量定子基体或转子基体或单齿基体多次，以获得用于制造定子基体或转子基体或单齿基体的各个绝缘元件的精确测量值。优选地，另外提供，处理数据由定子基体或转子基体或单齿基体的测量值产生。因此，制造的绝缘元件精确地适配定子基体或转子基体或单齿基体，从而便于实现安全可靠的绝缘。同时，由于使用激光设备，制造变得更容易。

由两个相对的界面之间的距离限定的绝缘元件的长度，优选地基于定子基体或转子基体或单齿基体的测量厚度来确定。这里，将偏差添加到测量的厚度。偏差优选地最大为5毫米，特别地最大为3毫米，有利地最大为1毫米，特别优选地最大为半毫米。通过该偏差，确保提供安全可靠的绝缘。特别地，绝缘罩或其他类型的绝缘可以应用于定子组件的表面，使得绝缘元件通过偏差抵接绝缘罩。以这种方式，得到安全可靠的绝缘，其中优选地，特别地根据EN 60664-1，观察到同样提供的空气和泄漏路径。

特别地，为定子基体或转子基体或单齿基体制造多个绝缘元件。这里，每个绝缘元件可以分别插入定子基体或转子基体或单齿基体的凹槽内。为了制造各个绝缘元件，优选地对定子基体进行一次单独测量，使得所有绝缘元件的处理数据是相同的。特别地，定子基体或转子基体或单齿基体的厚度仅确定一次，并且其用于制造该定子基体或转子基体或单齿基体的所有绝缘元件。以这种方式，使执行测量的工作量最少化。处理数据优选地通过测量用于待制造绝缘元件的每个新的定子基体或转子基体或单齿基体的定子基体或转子基体或单齿基体来重新确定。

或者，针对每个单个绝缘元件单独调整处理数据。这里，特别地，对定子基体或转子基体或单齿基体的每个单独的凹槽进行测量，从而可以为针对相应的凹槽提供的每个单独的绝缘元件产生处理数据。或者，预先存储各个处理数据，从而可以调用或加载。通过提供单独调整的处理数据，在制造绝缘元件时可以获得高度的灵活性。

处理数据优选地包括待施加到绝缘材料的图案和/或待施加到绝缘材料的铭文。图案和/或铭文特别有利于绝缘元件对定子基体或转子基体或单齿基体的各个凹槽的可跟踪性和/或可分配性。处理步骤优选地包括将图案和/或铭文施加到绝缘材料上。因此，可以以简单且低成本的方式产生绝缘元件的标记，因为不需要额外的工具。

优选地，基于处理数据处理绝缘材料的时间段最多为一秒。如果时间段最长为半秒，则是特别优选的。以这种方式，可以快速地制造绝缘元件，同时通过激光设备确保精确制造。

本发明还涉及一种用于制造用于定子基体或转子基体或单齿根体的绝缘元件的制造设备。该制造设备包括材料供应设备、激光设备和控制单元。材料供应设备用于供应绝缘材料。激光设备被配置为用于处理绝缘材料，其中控制单元被配置为用于控制激光设备。控制单元对激光设备的控制尤其基于处理数据来执行。因此，控制单元还被具体实施为用于接收和/或生成处理数据。通过激光设备处理绝缘材料，绝缘元件可以由绝缘材料制成。这里，特别地，制造在短时间内进行，优选在一秒内，特别优选在半秒内进行。绝缘材料的处理包括切割和弱化的过程。这里的弱化理解为仅移除一部分绝缘材料。这可以优选地通过穿孔和/或插入凹口来实现。通过切割过程，将绝缘元件限定在其尺寸内。通过弱化过程，绝缘材料可折叠以制造绝缘元件之处的纽结可以插入绝缘材料内。激光设备优选包括CO2激光器。这尤其可以相对于输出功率和/或移动速度来设定，以便可选地完全切穿绝缘材料或仅仅弱化绝缘材料。因此，根据本发明的制造设备便于快速且精确地制造多个不同的绝缘元件。特别地，在根据本发明的制造设备中避免了在现有技术中必要的任何的工具切换。

制造设备优选地具有用于测量定子基体或转子基体或单齿基体的测量设备。特别地，测量设备被配置为用于测量定子基体或转子基体或单齿基体的厚度。替代地或另外地，测量设备被具体实施为用于测量定子基体或转子基体或单齿基体的至少一个凹槽的至少一个尺寸。因此，可以通过测量设备来确定成品绝缘元件应该具有的目标尺寸。这使得可以制造多个不同的绝缘元件，其中每个绝缘元件适配于待绝缘的定子基体或转子基体或单齿基体和/或待绝缘的定子基体或转子基体或单齿基体的凹槽。以这种方式，进一步优选地避免了必须切换用于由绝缘材料制造绝缘元件的工具。相反地，仅用这种激光设备就可以实现绝缘元件的不同形状。为此目的，测量设备被配置为用于将测量过程的测量结果发送到控制单元和/或用于将基于测量过程产生处理数据发送至控制单元。在这种情形下，控制单元可以根据处理数据控制激光设备以生产绝缘元件。因此，可以灵活地调整制造设备，并且有助于快速制造适配于待绝缘的定子基体或转子基体或单齿基体的绝缘元件。

附图说明

在下文中，通过参考附图详细描述本发明的示例性实施例。图中：

图1示出了根据本发明示例性实施例的方法的流程的示意图；

图2示出了通过根据本发明示例性实施例的方法由绝缘材料制造的绝缘元件的示意图；

图3示出了通过根据本发明示例性实施例的方法制造的绝缘元件的弱化部位的第一替代的示意图；

图4示出了通过根据本发明示例性实施例的方法制造的绝缘元件的弱化部位的第二替代的示意图；

图5示出了具有插入的绝缘元件的定子基体的示意图，其中所述绝缘元件通过根据本发明的示例性实施例的方法制造；以及

图6示出了根据本发明示例性实施例的制造设备的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明示例性实施例的方法的流程。该方法用于制造绝缘元件2，该绝缘元件2尤其在图5中示出。通过绝缘元件2，可以将定子基体3(同样参见图5)绝缘。在所示的示例性实施例中，绝缘元件2用于使定子基体3的凹槽8绝缘。示例性实施例限定于定子基体3，其中可替代地，也可以使用转子基体或单齿体，由其可以组装定子基体或转子基体。

在大多数情形下，定子基体3包括多个单独的金属片，从而定子基体3包括一叠的片。定子基体通过围绕一叠的片缠绕至少一个电导体而设置有线圈，使得流经电导体的电流产生电场，该电场可以使得相对于定子基体3而布置的转子进行转动。因此，定子基体3连同电导体的线圈一起代表电动机的定子。

为了避免在定子基体3与电导体之间发生短路，必须插入绝缘体。为此目的，通过根据示例性实施例的方法，可以制造绝缘元件2，其可以分别插入定子基体3的凹槽8中，从而保护电导体免于与定子基体3直接接触。优选地，绝缘掩模或其他类型的绝缘体应用于定子基体3的表面，使得定子基体3的一叠的片与电导体完全绝缘。

该方法包括提供100绝缘材料4的步骤。绝缘材料4是待制造绝缘元件2的基础材料。特别地，绝缘材料4是线状或网状基础材料，可以从该基础材料切割出绝缘元件2。绝缘材料4可以是涂层或未涂层的塑性材料。

此外，该方法包括测量700定子基座体3的步骤。基于测量700，可以确定用于制造绝缘元件2的框架条件。因此，待插入定子基体3的凹槽8内的每个绝缘元件2必须具有精确的凹槽8的尺寸。此外，为了实现安全可靠的绝缘，绝缘元件2必须突出于定子基体3的端部之外。以这种方式，优选地，在测量700的过程中确定定子基体3的至少一个厚度。有利地，另外确定定子基体3的凹槽8的尺寸。基于这些数据，可以生成处理数据。处理数据包括关于如何处理绝缘材料4以由绝缘材料制造绝缘元件2的处理步骤。

处理数据优选地包括切割400和弱化500的过程。为此目的，确定待执行的切割400和弱化500的过程的切割部位5以及弱化部位6。

随后，接收200处理数据。特别地，处理单元从测量单元接收处理数据。这使得可以由所提供的绝缘材料4制造绝缘元件2。

有利地，可选地执行测量步骤700。从提供100开始，该方法可以直接跳到接收200。或者，测量700可以在提供100之后、之前或期间执行。在不执行测量700的情况下，在接收700期间接收先前执行的测量700的过程中生成的相同的处理数据。或者，接收预定义的标准处理数据。

处理300绝缘材料4的后续步骤用于制造该绝缘元件2。为此目的，通过激光设备根据处理数据处理绝缘材料4。该处理300优选地包括沿着界面5进行切割400以及沿着弱化部位6进行弱化500。

处理300在图2中示出。这里，示出了如何通过基于处理数据处理绝缘材料4来制造绝缘元件2。为此目的，绝缘材料4由激光设备在界面5处完全切穿。在该过程之前，有利地在每个弱化部位5处执行绝缘材料4的弱化500。因此，绝缘材料4可以容易地在弱化部位5处折叠。因此，绝缘元件2可以简单且低成本地制造。通过使用用于处理300的激光设备，不需要切换工具便可以容易地制造不同形状的绝缘元件2。

弱化500的不同的可能性在图3和图4中示出。图3示出了第一替代，其中绝缘材料4在弱化部位6处被部分移除。特别地，移除四分之三、优选一半、特别优选四分之一的绝缘材料4的厚度。这可以有利地通过与切割步骤400相比降低的激光设备的输出功率来实现，使得剩余的输出功率不再足以完全切穿绝缘材料4。

图4示出了第二种替代，其中沿弱化部位6进行穿孔。弱化部位6通过逐段地反复切穿绝缘材料4而形成。第二种替代的优点在于，激光设备的输出功率可以保持恒定，并且不必为了形成弱化部位6而被降低。因此，激光设备的控制得以简化。

第一种替代以及第二种替代有利于弱化部位的弧形设计。特别地，可以制造S形的弱化部位6。这有助于绝缘材料的简单折叠。

优选地，处理步骤300可以另外包括施加600图案9和/或铭文。通过激光设备，可以以简单且精确的方式将图案9和/或铭文施加到绝缘材料4上。因此，优选地，可以施加关于制造的绝缘元件2将定位在哪个位置和/或定子基体3的标识。

图5示意性地示出了定子基体3，其中绝缘元件2被插入定子基体3的一个凹槽8内。可以进一步看出，由于绝缘元件2的长度大于定子基体3的厚度，绝缘元件2突出超过定子基体3的边缘。优选地，这由于在测量步骤700期间确定的偏差被加到定子基体3的厚度而实现。结果被认为是待制造的绝缘元件2的长度，其特别地由两个相对的界面5的距离来表示(参见图2)。通过绝缘元件2突出超过定子基体3来确保绝缘效果。定子基体3的表面有利地设置有绝缘罩，使得在线圈和定子基体3之间也不会在这些位置处发生任何接触，并且优选地，特别地根据EN 60664-1，观察到同样提供的空气和泄漏路径。

从图5中可以看出，定子基体3包括多个凹槽8。根据本发明优选的示例性实施例的方法，可以为这些凹槽8中的每一个制造绝缘元件2。测量步骤700优选地仅执行一次以确定定子基体3的厚度。随后，重复执行该方法直到制造用于定子基体3的所有绝缘元件2，其中测量700被省略。仅当要制造用于新定子基体3的绝缘元件2时，再次执行一次测量700以确定新定子基体3的厚度。或者，执行对定子基体3的每个凹槽8的测量700，使得每个所制造的绝缘元件2精确地与定子基体3的凹槽8相匹配。

由绝缘材料4制造绝缘元件2需要最多一秒的时间段，优选最多半秒的时间段。这尤其可以通过激光设备的速度来实现。这里，除了速度之外，根据示例性实施例的方法具有高度的灵活性，因为可以容易地制造不同形状的绝缘元件2。

制造绝缘元件2所需的折叠步骤对应于现有技术，因此不再详细描述。这同样适用于将绝缘元件2插入定子基体3的凹槽8内。

图6示出了根据本发明示例性实施例的制造设备1。通过制造设备1，绝缘元件2可以由绝缘材料4制成。绝缘元件2的制造特别是根据前述方法来进行。

制造设备1包括材料供应设备10、激光设备14、测量设备12，折叠设备11、插入设备13和控制设备15。这里，材料供应设备10特别地用于执行提供绝缘材料4的步骤100。测量设备12特别地用于执行测量步骤700。激光设备14以及特别折叠设备11优选地用于执行处理步骤300。通过插入设备13，制造的绝缘元件2可以插入定子基体3中。

为了信号传输，控制设备15连接至材料供应设备10、激光设备14、测量设备12、折叠设备11和插入设备13。控制设备15特别地用于接收基于定子基体3的测量700已经由测量设备12所产生的处理数据。可替代地或另外地，控制设备15被配置用于产生处理数据，特别是在测量设备12没有执行测量700的情况下。

激光设备14优选地包括CO2激光器。CO2激光器可以以简单且低成本的方式制造，并且实现绝缘材料4的安全且可靠的处理300，尤其是切割400和弱化500。

当绝缘材料4已经通过激光设备14处理后，同时激光设备14为了执行处理300而被对应于处理数据的控制设备15控制，通过折叠设备11将绝缘材料4折叠。随后，将完成的绝缘元件2转移到插入设备13，在插入设备13中，绝缘元件2被插入到定子基体3的凹槽8内。

制造设备1有助于快速且精确地制造绝缘元件2，其中绝缘元件2的不同形状可以以简单的方式且很容易地实现。以这种方式，通过激光设备14的相应控制，可以以简单的方式实现不同的形状。以这种方式，尤其可以避免任何的工具切换。

Claims (14)

1.一种用于制造用于定子基体(3)或转子基体或单齿基体的绝缘元件(2)的方法，包括以下步骤：

提供(100)绝缘材料(4)，

接收(200)或生成或调用处理数据，其中所述绝缘材料(4)必须依据所述处理数据得到处理以制造所述绝缘元件(2)，以及

根据所述处理数据，通过激光设备(14)处理(300)所述绝缘材料(4)，以便由所述绝缘材料(4)制造所述绝缘元件(2)，

其中，所述处理数据限定用于切割所述绝缘材料(4)的至少一个界面(5)，和/或用于弱化所述绝缘材料(4)的至少一个弱化部位(6)，以及

其中，所述处理(300)包括沿着所述界面(5)切割所述绝缘材料的切割(400)和/或沿着所述弱化部位(6)弱化所述绝缘材料(4)的弱化(500)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绝缘材料(4)的所述弱化(500)包括将凹口(7)插入所述绝缘材料(4)内和/或将所述绝缘材料(4)穿孔。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，沿着弧形的弱化部位(6)来执行所述凹口(7)的插入和/或穿孔。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，沿着S形的弱化部位(6)来执行所述凹口(7)的插入和/或穿孔。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，在接收(200)所述处理数据之前，对所述定子基体(3)或所述转子基体或所述单齿基体进行测量(700)，其中所述处理数据是从所述定子基体(3)或所述转子基体或所述单齿基体的所述测量中产生的。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，由两个相对的界面(5)之间的距离限定的所述绝缘元件(2)的长度，是基于所述定子基体(3)或所述转子基体或所述单齿基体的测量厚度来确定的，其中在测量厚度上加上偏差。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，为所述定子基体(3)或所述转子基体或所述单齿基体制造多个绝缘元件(2)，其能够分别插入所述定子基体(3)或所述转子基体或所述单齿基体的凹槽(8)内，其中针对所有绝缘元件(2)的所述处理数据是相同的。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，为所述定子基体(3)或所述转子基体或所述单齿基体制造多个绝缘元件(2)，其能够分别插入所述定子基体(3)或所述转子基体或所述单齿基体的凹槽(8)内，其中针对每单个绝缘元件(2)对处理数据进行单独调整。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述处理数据包括待施加到所述绝缘材料(4)的图案(9)和/或待施加到所述绝缘材料(4)的铭文，其中所述处理包括将所述图案(9)和/或所述铭文施加(600)到所述绝缘材料(4)上。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，基于所述处理数据对所述绝缘材料(4)进行处理(300)的时间段最长为一秒。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，基于所述处理数据对所述绝缘材料(4)进行处理(300)的时间段最长为半秒。

12.一种用于生产用于定子基体(3)或转子基体或单齿基体的绝缘元件(2)的制造设备(1)，包括：

用于供应绝缘材料(4)的材料供应设备(10)，

用于处理所述绝缘材料(4)的激光设备(14)，

用于接收和/或生成和/或调用处理数据并用于基于所述处理数据控制所述激光设备(14)的控制单元(15)，

其中，所述绝缘元件(2)能够由绝缘材料(4)通过处理所述绝缘材料(4)来制造，以及

其中，处理所述绝缘材料(4)包括切割和/或弱化所述绝缘材料(4)的过程。

13.根据权利要求12所述的制造设备，其特征在于，具有测量设备(12)，所述测量设备(12)用于测量所述定子基体(3)或所述转子基体或所述单齿基体，其中所述测量设备(12)被形成用于将基于测量产生的测量结果和/或所述处理数据发送到所述控制单元(15)。

14.根据权利要求13所述的制造设备，其特征在于，所述测量设备(12)用于测量所述定子基体(3)或所述转子基体或所述单齿基体的厚度和/或所述定子基体(3)或所述转子基体或所述单齿基体的至少一个凹槽(8)的尺寸，其中所述测量设备(12)被形成用于将基于测量产生的测量结果和/或所述处理数据发送到所述控制单元(15)。

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