CN114126795A - 用于焊接机电换能器的部件中的导体件的方法以及包括焊接导体件的机电换能器的部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生产机电换能器的具有绕组的部件的方法以及该部件本身。

Description

用于焊接机电换能器的部件中的导体件的方法以及包括焊接 导体件的机电换能器的部件

背景技术

生产电动机或其他机电换能器(马达或发电机)有多种制造工艺。一种是所谓的“发卡”工艺，其中铜线被弯曲成给定的自由形状并插入到在定子中设置的凹槽中。根据电路图，“发卡”的从定子突出的开口侧然后在自由端被扭曲和焊接。

在束焊中，激光或电子束用于加热和熔化工件。焊接发生在真空或保护气体中。在激光焊接过程中产生的成束激光束的直径通常小于一毫米，并且通常会产生非常高的温度。由此产生的焊缝可以做得非常小。

当连接形成绕组的导体件以生产机电换能器的具有绕组的部件(例如转子或定子)时，焊缝可以表现出对导体横截面的修正。焊缝应尽可能提供与导体件的导体横截面基本对应的连接面。

发明内容

本发明(方法和装置)基于提供方法和装置的目的，其中在该方法中，具有对导电性有利的连接表面的两个或更多个导体件可以经由焊缝互连，并且其中该装置旨在提供机电换能器的具有绕组和有利地形成的焊缝的部件。

根据本发明，该问题通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求4的特征的方法以及具有包含权利要求15至18的特征的绕组的部件来解决。本发明的研制描述如下并且在从属权利要求中。

结合方法描述的方面也代表根据本发明的具有绕组的部件的实施例。相对地，还结合具有绕组的部件描述了与根据本发明的方法的实施例相关的方面。

为了在两个导体件之间产生连接，根据本发明，在用于生产机电换能器的具有绕组的部件的方法中执行以下描述的步骤。

模制待导电互连的两个形成绕组的导体件的自由端之一。特别是，可模制两个自由端。模制是指自由端形状的变化。可以通过去除材料或重新成形导体件的材料来实现模制。两者的组合也在本发明的含义内。

导体件布置并固定在机电换能器的部件中。布置和固定在用于焊接工艺的构造或几何布置中进行。因此，在布置和固定之后，在焊接前不再需要改变导体件的位置。

模制、布置和固定也可以在一个工作步骤中进行；然而，这些通常是在单独的步骤中进行的。可能的情况是，先进行模制，然后进行布置和固定。在本发明的上下文中，也可以首先布置和可选地固定导体件，然后进行模制。

在本发明的含义内，模制、布置和固定以这样的方式进行，即两个导体件在预期构造中彼此邻接并且在两个导体件之间设置朝向自由端加宽的凹部。导体件因此至少部分地直接面对面接触并且在加宽的凹部的区域中通过凹部相互间隔开。

根据本发明的方法还借助于束焊工艺(电子束焊接或激光束焊接)为两个待连接的导体件提供焊接。在这个过程中，束被引入到加宽凹部中。束以建立导电焊接连接的方式引入，该焊接连接连接待互连的两个导体件。导体件的材料熔化并在凝固后形成导体件之间的导电连接。上述凹部的设置使得可以在足够的区域上沿导体件的纵向延伸部将束施加到导体件以形成具有足够深度的焊缝(“深度”是指焊缝或焊接连接的沿导体件纵向延伸部的方向的延伸)。此外，凹部允许容纳导体件的熔化材料。

与从导体件的自由端向导体件施加束相比，根据本发明的方法需要明显更低的能量输入，并且因此需要更低比例的熔化材料以提供具有相应横截面的焊缝。相应的导体件也经由焊接连接进行连接，该焊接连接基本上在导体件“之间”并且可以说不在它们的自由端上。焊接连接因此通常布置在导体件的未熔化的原始材料之间。

待互连的两个导体件可以具有相同的导体横截面。导体横截面被认为是垂直于其纵向延伸部的导体件的区域。此外，导电焊接连接或其导电横截面面积可以为导体件的导体横截面面积的至少80％，特别是90％，特别是95％，特别是100％。焊接连接的导电横截面面积通常被认为是沿导体件的互连所述导体件的纵向延伸部的横截面面积。因此，换句话说，有效地是互连两个导体件的材料桥的横截面面积。导体件之间尺寸足够大的连接防止局部电阻过高，局部电阻过高会在操作期间导致材料损坏。

此外，根据本发明，可以提供待互连的两个导体件具有相同的导体横截面，并且导电焊接连接为导体件的导体横截面的至多140％，特别是130％，特别是120％，特别是110％。这防止了两个导体件连接的面积过大。

如上所述，本发明还涉及一种用于制造机电换能器的具有绕组的部件的方法，其中将互连多个(即，多于两个)导体件。相应的方法包括以下步骤：

模制形成绕组的导体件的自由端，这些导体件待被导电互连。特别地，待互连的导体件的所有自由端都可以被模制。正如上面已经解释过的，模制意味着重新成形和去除材料。

在用于焊接工艺的构造中布置和固定在机电换能器的部件中待互连的导体件。如上所述，模制、布置和固定的组合以及顺序执行也在本发明的含义内。

模制、布置和固定以这样的方式进行，即导体件以预期的串联布置彼此邻接，并且在相邻的导体件之间设置朝向自由端加宽的凹部，其中凹部端背向自由端。因此，凹部端大致形成由自由端部之间的凹部形成的“凹陷”的“底部”。

在一种可能的方法变体中，在两侧连接(焊接)到相邻的导体件的导体件之间的加宽凹部的至少一个凹部端被布置成比在其中一个仅在一侧连接到相邻的导体件的导体件之间的加宽凹部的凹部端更远离导体件的自由端。在本发明的含义内，特别是在两侧待连接到其他导体件的导体件之间的所有这种凹部端都被布置成比在其中一个仅在一侧连接的导体件之间的凹部端更远离导体件的自由端。

在另一种可能的方法变体中，在两侧待连接到相邻的导体件的导体件之间的凹部从这些导体件的自由端沿这些导体件的纵向延伸部比在其中一个仅一侧连接到相邻的导体件的导体件之间的加宽凹部延伸得更远。在本发明的含义内，这两种方法变体的条件当然也可以一起存在。因此，串联布置中在内导体件和外导体件之间的第一凹部的深度可以有效地比串联布置中在两个内导体件之间的凹部的深度小。

相应地，在已经焊接导体件的情况下(或在具有绕组的部件的情况下)，在两侧待连接到相邻的导体件的导体件之间的焊接连接比其中一个仅在一侧连接到相邻的导体件的导体件之间的焊接连接沿导体件的纵向延伸部延伸得更远。

在已经焊接导体件的情况下(或在具有绕组的部件的情况下)，也可能是这样的情况，即两侧待连接到相邻的导体件的导体件之间的焊接连接比其中一个仅在一侧连接到相邻的导体件的导体件之间的焊接连接具有更大的横截面。

该方法还包括借助于束焊方法焊接待连接的导体件。束被引入到加宽的凹部中，从而建立连接待互连的导体件的导电焊接连接。

有效内部的凹部(即在两侧待连接的导体件之间的凹部)在导体件的纵向延伸部的方向上比外部区域中的凹部更深的事实促进了焊缝的形成，焊缝可以被设计成在导体件布置的中心区域比在外部区域中延伸得更深。

根据本发明，导体件的串联布置(在具有绕组的部件的情况下或在执行该方法时)可以包括由经由第一焊接连接互连的两个相邻的导体件构成的第一导体件对，其中导体件对在连接状态下具有第一有效导体横截面。第一导体件对经由第二焊接连接连接到另一导体件或第二导体件对。该第二焊接连接的导体横截面为第一导体件对的有效导体横截面的80％至140％。焊接连接的这种设计考虑到这样的事实，即在电路技术方面，外导体件对可以有效地用作一个导体并且可以连接到另一导体件对或导体件，从而有效地形成从第一导体件对到第二导体件对的相应的连接。

各个导体件都可以分别具有相同的导体横截面。

在焊接过程中，可能的情况是，首先焊接在两侧待连接到相邻的导体件的导体件，随后焊接仅在一侧连接到已经互连的导体件的导体件，以便提供整体连接。因此可以首先提供需要最多材料或具有最大横截面的连接，然后提供需要较少材料量或较小导体横截面的导体件之间的连接。

在串联布置中，模制、布置和固定可以以使得导体件之间的凹部的深度从串联布置的外侧向内侧增加的方式进行。相应地，当焊接串联布置时，可以从内侧到外侧焊接导体件。焊接过程中产生的串联布置的焊缝的深度可以相应地从外侧向内侧增加。

串联布置的焊缝的深度可以从外侧到内侧增加，并且可以在先前自由端的一侧形成基本直的端。该方法以及具有绕组的部件都可能是这种情况。

焊缝可具有大致三角形的横截面。该方法以及具有绕组的部件都可能是这种情况。

就在焊接之前，待连接的导体件的自由端可以在相同的高度结束。

两个相邻的导体件之间的凹部可以具有三角形横截面。其它凹部形状也在本发明的含义内，例如导体件端部的凸形或具有彼此成不同角度并形成朝向自由端加宽的凹部的多个平坦表面的形状。也可以想到槽状的凹部，其在面向凹部的相应侧上的导体件的自由端呈凹形。

如果两个导体件之间的凹部在其上部开口端(有效地在最宽处)的面积对应于非模制状态的导体件之一的面积的至少80％，特别是90％，特别是100％，特别是110％，特别是120％，这也在本发明的含义内。

当连接两个导体件时，当在自由端处观察时，凹部通常形成在两个导体件的朝向导体件的中心的自由端，即材料被去除或重新成形。

可以在导体件被切割成一定长度的同时进行模制。

一项发明也是一种机电换能器的部件，该部件本身具有绕组并且包括至少两个互连的形成绕组的导体件，其中导体件经由焊接连接一体地结合。导电焊接连接相应地具有导体件的导体横截面的至少80％，特别是85％，特别是90％，特别是95％的横截面。可替代地或附加地，焊接连接可以具有导体件的导体横截面的至多140％，特别是130％，特别是120％，特别是110％的横截面。

一项发明是一种机电换能器的部件，该部件具有绕组并且包括至少两个经由焊接连接彼此一体地结合的形成绕组的导体件，其中焊接连接大致形成在导体件之间。这意味着焊接连接不是由导体件先前自由端上的熔化材料桥形成，而是导体件的材料在焊接连接的任一侧沿导体件的纵向延伸部延伸，并且这种材料不是焊接连接的一部分，而是在焊接期间没有熔化。

一项发明是一种机电换能器的部件，其具有绕组并且包括多个经由焊接连接以串联布置彼此一体地结合的形成绕组的导体件。导体件的串联布置包括由经由第一焊接连接互连的两个相邻的导体件构成的第一导体件对。该导体件对具有第一有效导体横截面，其对应于导体件对的导体件的导体横截面的总和，并且经由第二焊接连接连接到另一导体件或第二导体件对。第二焊接连接的导体横截面为第一导体件对的有效导体横截面的至少80％、特别是85％、特别是90％、特别是95％和至多140％、特别是130％、特别是120％、特别是110％。各个导体件特别地可以分别具有相同的导体横截面。

一项发明是一种机电换能器的部件，该部件具有绕组并且包括多个经由焊接连接以串联布置彼此一体地结合的形成绕组的导体件，其中串联布置的焊接连接的深度沿导体件的纵向延伸部从外到内增加。

在具有绕组的部件的情况下，焊接连接可以具有大致三角形的横截面。焊接连接的各个三角形横截面也可以在边界区域重叠。

附图说明

本发明的其他特征、可能的应用和优点通过参照附图说明的本发明实施例的下列描述得出，其中在没有再次明确提及解释的情况下，这些特征无论是单独的、还是不同的组合对于本发明来说都是必不可少的。图中：

图1示出了两个导体件；

图2示出了图1中导体件的进一步细节；

图3示出了图1中导体件的进一步细节；

图4示出了通过焊缝连接的两个导体件；

图5示出了导体件的串联布置；

图6表示导体件的另一串联布置；

图7表示导体件的另一串联布置；

图8示出了其间布置有凹部的两个导体件；

图9示出了其间布置有凹部的两个导体件；

图10示出了其间布置有凹部的两个导体件；

图11示出了焊接在一起的导体件的串联布置；

图12示出了焊接之前和之后导体件的另一串联布置；

图13示出了在不同工艺步骤中导体件的串联布置；

图14示出了导体件的另一串联布置。

具体实施方式

在下面的附图中，相应的部件和元件具有相同的附图标记。为清楚起见，并非所有附图标记都显示在所有附图中。

图1示出了布置并固定在机电换能器(未进一步示出)的部件中的两个导体件10。两个导体件10各自具有角部分12，该角部分在导体件10彼此邻接的区域14中终止。

导体件10的沿其纵向延伸部的横截面面积形成相关的导体件10的有效导体横截面16。对于右侧所示的导体件10，这在图2中由阴影线突出显示。

在图3中，在导体件之间待形成的焊缝的所需横截面18同样用阴影线表示。为了获得尽可能均匀的电阻，如果连接导体件的焊缝的横截面18基本上对应于待连接的相应导体件10的导体横截面16，则是有用的。例如，焊缝的横截面18可为相应导体件的导体横截面16的至少80％且至多140％。

图4示出了借助于焊缝20连接的两个导体件10，焊缝20的横截面18对应于图3中被识别为所需的横截面18。

图5示出了一种构造，其中两个第一导体件10a被连接以形成公共的第一导体件对22a，并且因此通过机电换能器的部件(例如定子)中的电路连接。另一方面，导体件10b被连接以形成公共的第二导体件对22b并且因此通过机电换能器的部件中的电路连接。用以形成各个导体件对22a和22b的相应的第一导体件10a和第二导体件10b之间的连接根据如图4中所示的具有横截面18的焊缝形成进行。然而，导体件对22a和22b的连接以这样的方式进行，即导体件对22a、22b的单个导体横截面16的总和相加，并且导体件对22a、22b被视为单个导体件，其横截面对应于各个导体件横截面16的总和。由于在本示例中所有导体件10都具有相同的横截面16，因此适合的是：各个导体件10之间的焊接连接的横截面18对应于各个导体件10的导体横截面16，并且导体件对22之间的横截面24相应地为两倍大。

图6示出了四个导体件10的串联布置26，其中导体件10中的每一个都具有圆形横截面并且每一个都在它们的自由端28处被模制。模制已经以使得每个导体件10具有尖端30的方式进行。虽然导体件10通过存在于下区域中的绝缘体31彼此稍微间隔开，但这应被理解为本发明含义内的邻接，因为导体件被布置成彼此足够接近以形成焊缝。在相应的尖端30之间存在有凹部32。

凹部32被设计为使得它们每个都朝向自由端28变宽。凹部32中的每一个在凹部32的背离自由端28的一侧上具有凹部端34。凹部端34的位置由线35示出。在本例中，所有的凹部端34距自由端28或自由端28的上边缘36的距离都相同。

图7示出了四个导体件10的进一步可能的串联布置26。在该示例中使用的导体件10具有矩形横截面。

图8-10示出了凹部32的可能形状的示例。图8示出了具有三角形横截面的凹部。图9示出了通过模制导体件端为凹形形状的导体件而实现的凹部。图10示出了通过模制导体件端为凸形形状的导体件而实现的凹部。

图11示出了焊缝，其可以例如通过焊接图7中的串联布置26来实现。各个焊接连接20中的每一个都具有三角形横截面。在每种情况下，焊接连接20的横截面都从外向内增加。

类似于图5或图6、7和11，图12示出了四个导体件的连接，其中两个在每种情况下都形成导体件对22。各个导体件10之间的焊缝20在每种情况下都具有三角形(右图)。总的来说，这也产生了三角形的焊缝区40。焊缝区40由包围焊缝的三角形42有效地描绘出。图12在左侧示出了在焊接之前处于被布置和固定状态下的各个导体件10。凹部端34的位置(由线35表示)使得外凹部端34更靠近导体件10的自由端28(这些当前处于相同的高度并且它们的位置由线36表示)。外导体件10也仅在一侧被模制，即在它们面向相关凹部32的一侧上被模制。

六个导体件10的互连在图13中被示出。熔化区或焊接区40在该示例中也是三角形的。在当前情况下，材料已经以各个导体件之间的各个焊缝不再可见的方式熔化，但是整个焊接区40具有均匀的三角形形状。

为了形成图13中的焊缝，程序如下：首先各个导体件被布置并被固定在用于焊缝的布置中(左图)，然后被模制，由此该模制还包括将导体件切割成具有一定长度(中图)。然后使用束焊工艺焊接各个导体件(右图)。

图14示出了恰好在焊接之前的另一串联布置26。各个导体件10以使得它们的自由端28终止于不同高度的的方式被布置和固定。

图中所示的结构可以借助于根据本发明的方法产生并且也可以是根据本发明的机电换能器的具有绕组的部件的一部分。

Claims (18)

1.一种用于生产机电换能器的具有绕组的部件的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

模制待导电互连的两个形成绕组的导体件(10)的自由端(28)中的一个，特别是模制两个自由端(28)；

将待互连的所述导体件(10)以用于焊接工艺的构造而布置和固定在所述机电换能器的所述部件中；

其中，所述模制、布置和固定以这样的方式进行：两个所述导体件(10)在预期构造中彼此邻接，并且在两个所述导体件(10)之间提供朝向所述自由端而加宽的凹部(32)；

借助于束焊工艺焊接待连接的两个所述导体件(10)，其中，束被引入到加宽凹部(32)中，从而建立连接待互连的两个导体件(10)的导电焊接连接(20)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，待互连的两个所述导体件(10)具有相同的导体横截面(16)，并且所述导电焊接连接所具有的横截面(18)为所述导体件(10)的所述导体横截面(16)的至少80％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，待互连的两个所述导体件(10)具有相同的导体横截面(16)，并且所述导电焊接连接的横截面(18)为所述导体件(10)的所述导体横截面(16)的至多140％。

4.一种用于生产机电换能器的具有绕组的部件的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

模制待导电互连的形成绕组的导体件(10)的自由端(28)，特别是模制所有自由端(28)；

将待互连的导体件(10)以用于焊接工艺的构造而布置和固定在所述机电换能器的部件中；

其中，所述模制、布置和固定以这样的方式进行：导体件(10)以预期的串联布置(26)彼此邻接，并且在相邻的导体件(10)之间设置朝向所述自由端(28)而加宽的凹部(32)，所述凹部(32)具有背离所述自由端(28)的凹部端(34)，

其中，

将在两侧连接到相邻的导体件(10)的导体件(10)之间的加宽凹部(32)的一个凹部端(34)被布置成比其中一个仅在一侧连接到相邻的导体件(10)的导体件(10)之间的加宽凹部(32)的凹部端(34)更远离导体件(10)的自由端(28)，

或者其中，

在两侧连接到相邻的导体件(10)的导体件(10)之间的一个凹部(32)比其中一个仅在一侧连接到相邻的导体件(10)的导体件(10)之间的加宽凹部(32)从这些导体件(10)的自由端(28)沿这些导体件(10)的纵向延伸部延伸得更远；

借助于束焊工艺焊接待连接的导体件(10)，其中，束被引入到加宽凹部(32)中，从而建立连接待互连的两个导体件的导电焊接连接(20)。

5.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于，所述导体件(10)的所述串联布置(26)包括由经由第一焊接连接(20)互连的两个相邻的导体件(10a)构成的第一导体件对(22a)，所述导体件对(22a)在连接状态下具有对应于所述导体件对(22a)的导体件(10a)的导体横截面(16)的总和的第一有效导体横截面，并且经由第二焊接连接(20)连接到另一导体件(10)或第二导体件对(22b)，其中，所述第二焊接连接(20)具有为所述第一导体件对(22a)的有效导体横截面的80％至140％之间的导体横截面(24)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，各个导体件(10)各自具有相同的导体横截面(16)。

7.根据前述权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，在焊接期间，首先焊接在两侧连接到相邻的导体件(10)的导体件(10)，然后焊接仅在一侧连接到已经互连的导体件(10)的导体件(10)以提供整体连接。

8.根据前述权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，在串联布置(26)中，所述模制、布置和固定以这样的方式进行：使得导体件(10)之间的所述凹部(32)的深度从所述串联装置(26)的外侧向内侧增加。

9.根据前述权利要求4至8中任一项所述的方法，其特征在于，在串联布置(26)的焊接期间，从所述串联布置(26)的内侧到外侧执行导体件(10)的焊接。

10.根据前述权利要求4至9中任一项所述的方法，其特征在于，在焊接期间产生的串联布置(26)的焊缝(20)的深度从所述串联布置(26)的外侧到内侧沿所述导体件(10)的纵向延伸部增加。

11.根据前述权利要求4至10中任一项所述的方法，其特征在于，在焊接期间产生的串联布置(26)的焊缝(20)的深度从所述串联布置(26)的外侧到内侧沿所述导体件(10)的纵向延伸部增加，并且基本直的端部形成在先前的自由端(28)的一侧上。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，恰好在焊接之前，待连接的导体件(10)的自由端(28)终止于相同的高度。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所形成的所述焊缝(20)具有大致三角形的横截面。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，两个相邻的导体件(10)之间的所述凹部具有三角形的横截面。

15.一种机电换能器的部件，所述部件具有绕组并且包括至少两个互连的形成绕组的导体件(10)，并且优选地已经根据前述权利要求中的任一项进行处理，其中，所述导体件(10)经由焊接连接(20)一体结合，其特征在于，导电焊接连接的横截面(18)为所述导体件(10)的导体横截面(16)的至少80％，并且其中，替代地或附加地，所述焊接连接(20)的横截面(18)为所述导体件(10)的导体横截面(16)的至多140％。

16.一种机电换能器的具有绕组的部件，特别是根据前一权利要求的机电换能器的部件，特别是已根据权利要求1至14中任一项进行处理并且包括经由焊接连接(20)彼此一体结合的至少两个形成绕组的导体件(10)，其特征在于，所述焊接连接(20)形成在所述导体件(10)之间。

17.一种机电换能器的具有绕组的部件，特别是根据前述两项权利要求中的一项所述的机电换能器的部件，特别是已根据权利要求1至14中任一项进行处理并且包括经由焊接连接(20)在串联布置(26)中彼此一体结合的多个形成绕组的导体件(10)，其特征在于，所述导体件(10)的所述串联布置(26)包括由经由第一焊接连接(20)互连的两个相邻的导体件(10a)组成的第一导体件对(22a)，其中，所述导体件对(22a)具有对应于所述导体件对(22a)的所述导体件(10a)的导体横截面(16)的总和的第一有效导体横截面，并经由第二焊接连接(20)连接到另一导体件(10)或第二导体件对(22b)，其中，所述第二焊接连接(20)的横截面为所述第一导体件对(22a)的有效导体横截面的80％至140％之间，特别是其中各个导体件(10)各自具有相同的导体横截面(16)。

18.一种机电换能器的具有绕组的部件，特别是根据前一权利要求所述的机电换能器的部件，特别是已根据权利要求1至14中任一项进行处理并且包括经由焊接连接(20)在串联布置(26)中彼此一体结合的多个形成绕组的导体件(10)，其特征在于，所述串联布置(26)的焊接连接(20)的深度从所述串联布置(26)的外侧到内侧沿所述导体件(10)的纵向延伸部增加，特别是其中形成的所述焊接连接(20)具有大致三角形的横截面。

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