CN116034527A - 用于制造电机的转子和/或定子的片材堆叠的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造用于电机的转子和/或定子的片材堆叠的方法，其中，片材堆叠由盘形或环形的片材薄片的堆垛制成，片材薄片由子部段组合而成，子部段分别具有径向的外边缘、径向的内边缘以及两个侧边缘，其中，子部段从片材带中冲裁出，该片材带具有与片材带的轧制方向相对应的带纵向方向。根据本发明设置成，为了从片材带进行冲裁，第一子部段在第一行中并且第二子部段在第二行中布置并且被冲裁出，其中，第一行和第二行在片材带的带纵向方向上伸延并且彼此并排，第一行中的第一子部段彼此相同地朝向，其中，径向外边缘和/或径向内边缘横向于带纵向方向伸延，并且第二行中的第二子部段以横向于带纵向方向伸延的径向外边缘和/或径向内边缘彼此相同地，但是与第一行中的第一子部段相对地布置在片材带上。

Description

用于制造电机的转子和/或定子的片材堆叠的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于制造用于电机的转子和/或定子的片材堆叠的方法，其中，片材堆叠由盘形或环形的片材薄片(或称为片材叠片，即Blechlammellen)的堆垛制成，这些片材薄片由子部段组合而成，这些子部段分别具有径向的外边缘、径向的内边缘以及两个侧边缘，其中，这些子部段从片材带中冲裁出，该片材带具有与片材带的轧制方向相对应的带纵向方向。

本发明还涉及一种根据权利要求8的前序部分的电机的形成有片材堆叠的定子或转子。

背景技术

例如由DE 100 37 804 A1得知一种通用方法。在该方法中，由具有给定轧制方向的轧制片材带冲裁出用于环形定子的完整环，其中，在内部的顶出件(或称为退料，即Ausstoßes)中布置并冲裁出用于形成另一个定子的子部段。与冲裁成品环形定子相比，通过所提出的也使用内部的圆形顶出件来实现改善的材料利用率。

从文件EP 2 693 604 A1中也已知类似的现有技术。这里首先也描述了一种众所周知的方法，其中用于形成定子的环形的片材薄片彼此依次地从片材带冲裁出。为了改善材料利用率教导了，将环形的片材薄片划分为子部段，从而可以实现改善的材料利用率。

从US 2012/0119599 A1或GB 2310545 A中也已知将用于形成定子的环形片材薄片的部段化。

除了片材带的经济使用之外，对于定子来说，在磁通方面的良好特性也是至关重要的。

发明内容

本发明的目的在于，特别经济地并且同时以良好的电磁特性制造用于电机的定子和/或转子。

该目的一方面通过带有权利要求1的特征的方法并且另一方面通过带有权利要求8的特征的定子或转子来实现。本发明的优选实施方式在相应的从属权利要求中给出。

根据本发明的方法的特征在于，为了从片材带中实现冲裁，第一子部段在第一行中并且第二子部段在第二行中布置并且被冲裁出，其中，第一行和第二行在片材带的带纵向方向上伸延并且彼此并排，第一行中的第一子部段彼此相同地朝向，其中，径向外边缘和/或径向内边缘横向于带纵向方向伸延，并且第二行中的第二子部段以横向于带纵向方向伸延的径向外边缘和/或径向内边缘彼此相同地，但是与第一行中的第一子部段相对地布置在片材带上。

本发明的基本构思首先在于，将用于片材堆叠的片材薄片分成子部段，以形成环形定子或盘形转子，这些子部段可以组合成定子或转子。因此，子部段可以特别经济地布置在片材带上，以使顶出件保持较少。

此外，本发明的一个方面在于，各个子部段不是任意在片材带上布置并冲裁。更确切地说，设置成行布置的子部段，其中，这些行在片材带的纵向方向上伸延，该纵向方向同时是片材带的轧制方向。

在轧制片材带时，由方法引起地，片材带中的金属晶粒(Metalkörner)在轧制纵向方向或带纵向方向上产生伸展。在此，每行中的子部段彼此相同地或平行地布置，使得径向外边缘和/或径向内边缘横向于带纵向方向伸延。因此，子部段在其径向方向上优选地具有在金属组织中的材料晶粒的伸展形状。当用在电机、尤其是电动机或发电机中时，片材薄片中晶粒组织的这种径向指向的伸展和朝向有利于磁通和电磁特性。结果，可以提高电机的效率。

在此，子部段的特别经济的且在技术上有利的布置通过以下方式实现：至少两行子部段沿带纵向方向并排地选择，其中，第一行中的第一子部段彼此相同地朝向，而第二行中的第二子部段相对于其以180°并因而相对地布置和冲裁出。结果，由于片材带的金属粒度(或晶粒、颗粒，即Körnung)在弧形子部段的径向方向上的大致相同的朝向，可以在所有子部段中实现几乎相同且恒定的电磁特性。

因此当子部段组合成定子或转子时，也可以实现金属粒度的在周缘上几乎相同的径向取向，并进而实现几乎相同的电磁特性。这对于由定子和/或转子制成的电机的特别平稳的运转或运行是有利的，该定子和/或转子构建有带有如此制造的子部段的薄片堆叠。

原则上，第一子部段和第二子部段可以彼此不同地构造，尤其是可以具有不同的大小和/或不同的弧形截段。根据本发明的改进特别有利的是，第一子部段和第二子部段相同地构造。这从更适宜的片材质量角度而言也允许了特别经济的生产。

在子部段的尺寸确定方面，对于在定子或转子的径向方向上尽可能相同指向地布置和伸展晶粒组织来说，目的适宜的是，相应子部段的圆弧截段或圆弧角尽可能小，并且尤其是在20°和120°之间。根据本发明的一个实施方式特别目的适宜的是，子部段构造为四分之一圆弧部段。在四分之一圆弧部段的情况下，片材薄片在定子或转子的周缘的90°圆弧上延伸。在此，定子或转子在周缘上由总共四个子部段组合而成。然而，也可以仅设置三个以分别120°的子部段，或设置更多的子部段，例如五个以各自72°的子部段，六个以各自60°的子部段，等等。

为了将子部段组合成一个完整周缘，根据本发明的一个实施变型此外有利的是，为了在组合子部段时形成凹槽榫头连接，每个子部段在第一侧边缘处冲裁出凹槽，并且在相对而置的第二侧边缘处冲裁出与凹槽匹配的榫头。凹槽榫头连接因此在周缘方向上指向。该凹槽榫头连接可以是简单的可插合的凹槽榫头连接，或附加地具有底切(例如在燕尾连接情况下)，以便在周缘方向上也产生形状配合效果。在本发明的意义中，榫头尤其是在子部段的侧边缘处的凸鼻或突出部，其中，该凸鼻构造成与凹槽相匹配。

子部段适应于通常构造有用于安装到轴上的中心开口的环形定子或盘形转子的形状。在此，本发明的优选实施方式在于，子部段具有径向指向的接片，这些接片基本上在带纵向方向上朝向。径向指向的接片在此优选地布置在子部段的径向内边缘处。优选地可以在冲裁后热处理接片，以便实现进一步改善组织粒度。

对于磁通来说，在这些径向指向的接片中尤其有利的是，给出在这些区域中组织粒度的径向指向的伸展。

片材堆叠可以由几片片材薄片直至几百片片材薄片构建。片材薄片的厚度可以优选地在0.1mm直至2mm之间。对于片材薄片的轴向堆垛，根据本发明的改进，有利的是，子部段设有垂直于带平面的形状配合元件，用于冲裁堆叠。尤其地，可以在一个带侧上横向于带平面进行压入，这在片材薄片的相对侧处导致突出部。形状配合元件在此不仅可以构造为压入部，还可以构造为冲裁部和折边部。补充地或备选地，可以进行片材薄片的粘接。

按照根据本发明的一种方法变型特别经济的是，这在带有至少一个冲裁工具和优选地至少一个压制工具的压力机上执行。如有必要，也可以在压力机处设置至少一个弯曲工具。在多个工具的情况下，优选将它们构造为在单个压力机中的顺序复合工具。在此，各个工具相互前后成行布置，其中，在每个压制行程之后，部分加工的工件被转移到后续的工具。

本发明还涉及电机的以片材堆叠形成的定子或转子，该片材堆叠根据本发明利用子部段采用上述方法制造。在本发明的意义中，电机尤其可以是电动机或发电机。优选地在此，该定子环形地由环形薄片构建和/或该转子由盘形片材薄片构建。

根据本发明的改进，在此特别有利的是，盘形转子或环形定子仅由第一子部段形成或仅由第二子部段形成。通过仅由来自单个行的子部段制造转子和定子，可以在构件中实现特别均匀的磁通特性，并且从而在电机中实现高效率。

备选地，根据本发明的改进设置成，盘形转子或环形定子由第一子部段和由第二子部段形成。由此在整体上简化了生产，其中，由于片材带中在很大程度上相同指向的粒度，在构件中还实现了良好的磁通特性。

本发明还包括一种电机，尤其是电动机或发电机，其特征在于，安装了根据本发明的定子和/或转子。

附图说明

下面借助在附图中示意性示出的优选实施例进一步地解释本发明。在这些附图中：

图1示出了根据本发明构建的定子的透视图；

图2示出了根据本发明构建的转子的透视图；

图3示出了子部段在片材带上的根据本发明的布置的透视图；

图4示出了由四个子部段组合成定子环；和

图5示出了组合好的定子环的俯视图。

具体实施方式

图1中示出了根据本发明制造的用于电动机的定子10，其中，定子10由片材堆叠12形成，该片材堆叠12由多个轴向相叠地堆垛的环形片材薄片14构成。

在图2中，根据本发明制造的转子11由基本上盘形的片材薄片14构成的片材堆叠12所构建。由大量薄的片材薄片14构建定子10或转子11改善了电动机或相应发电机的电磁特性，并且从而改善了相应电机的效率。

为了进一步改善效率，将各个片材薄片14分成子部段20，这些子部段20以根据本发明的方式沿片材带40的纵向方向在片材带40上布置成至少两行，即第一行41和第二行42，并且因此被冲裁出。本发明在此基于以下认识：在轧制、尤其是冷轧片材带40时，使得金属材料中的晶粒组织在轧制方向上伸展和朝向。根据本发明的一种认识，如果在定子10或转子11中沿径向方向尽可能统一地产生这种伸展，则晶粒组织的这种伸展和朝向可以改善电机的效率。

根据本发明，通过将环形划分为多个仅略微偏离于直线的弧形子部段来实现这种朝向。在第一行41中，第一子部段20a在片材带40的纵向方向上相互前后地并且相同地朝向。在此，径向外边缘22和径向内边缘24(在其处构造径向指向的接片28)基本上横向于片材带40的纵向方向伸延。同时，可以在子部段20的第一侧边缘26处形成凹槽30，并在相同子部段20的第二侧边缘26处构造突出的榫头32。近似V形的凹槽30和与之相匹配的箭头式地构造的榫头32整体设计成，使其能形状配合地相互接合，以形成凹槽榫头连接。

根据本发明进一步实现了片材带40的非常好的材料利用，其方式为，第二行42中的第二子部段20b与第一行41中的第一子部段20a相对地布置在片材带40上并从中冲裁出。尽管第二子部段20b绕片材带40的纵向方向转动了180°的布置，但与第一行41中的第一子部段20a一样地实现使得第二子部段20b在纵向方向上以及因此也在片材带40的轧制方向上在很大程度上同样良好地朝向。

第一行41中的第一子部段20a和第二行42中的第二子部段20b在此如此并排布置，使得带有凹槽30的相应的侧边缘26直接相对而置，从而以一种特别节省材料的方式，在两个子部段20a、20b之间不保留或仅保留少量的中间接片。带有突出的榫头32的相应的侧边缘26在此分别向外指向。

在冲裁出子部段20之后，接片28还可以在相应的内边缘24处被特殊热处理，其中，例如通过固溶退火可以在这些材料区域中出现还更精细的晶粒组织。

如图4和图5中清楚地示出，在该优选实施例中，子部段20构造成四分之一圆弧部段，从而总共四个子部段20可以组合成定子10的环。在此，这些子部段20各自相对于彼此如此布置，使得两个相邻子部段20的侧向凹槽30和侧向榫头32分别相对而置。因此可以通过相应的组合形成用于定子10的闭合环形片材薄片14。在此，在组合成环之前，各个子部段20可以事先轴向地堆垛，使得对应的片材堆叠12彼此组合以形成环。备选地，也可以首先组合单个环形薄片14，其中然后接着将大量组合的片材薄片14轴向地堆垛成用于定子10的片材堆叠12。可以以对应的方式处理同样可以由多个子部段20组合成的转子11。

Claims (11)

1.一种用于制造用于电机的转子(11)和/或定子(10)的片材堆叠(12)的方法，其中，所述片材堆叠(12)由盘形或环形的片材薄片(14)的堆垛制成，所述片材薄片由子部段(20)组合而成，所述子部段分别具有径向的外边缘(22)、径向的内边缘(24)以及两个侧边缘(26、27)，其中，所述子部段(20)从片材带(40)中冲裁出，该片材带具有与所述片材带(40)的轧制方向相对应的带纵向方向，

其特征在于，

为了从所述片材带(40)进行冲裁，第一子部段(20a)在第一行(41)中并且将第二子部段(20b)在第二行(42)中布置并且被冲裁出，其中，所述第一行(41)和所述第二行(42)在所述片材带(40)的带纵向方向上伸延并且彼此并排，

所述第一行(41)中的第一子部段(20a)彼此相同地朝向，其中，所述径向外边缘(22)和/或所述径向内边缘(24)横向于带纵向方向伸延，并且

所述第二行(42)中的第二子部段(20b)以横向于带纵向方向伸延的径向外边缘(22)和/或径向内边缘(24)彼此相同地，但是与所述第一行(41)中的第一子部段(20a)相对地布置在所述片材带(40)上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一子部段(20a)和所述第二子部段(20b)相同地构造。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述子部段(20)构造为四分之一圆弧部段。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了在组合所述子部段(20)时形成凹槽榫头连接，每个子部段(20)在第一侧边缘(26)上冲裁出凹槽(30)，并且在相对而置的第二侧边缘(27)上冲裁出有与凹槽匹配的榫头(32)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述子部段(20)具有径向指向的接片(28)，所述接片基本上在所述带纵向方向上朝向。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述子部段(20)设置有垂直于所述带平面的形状配合元件，用于冲裁堆叠。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在带有至少一个冲裁工具和优选地至少一个压制工具的压力机上执行。

8.一种电机的定子或转子(11)，其形成有片材堆叠(12)，其特征在于，片材堆叠(12)通过根据权利要求1至7中任一项所述的方法制造带有子部段(20)。

9.根据权利要求8所述的定子或转子(11)，其特征在于，所述盘形转子(11)或所述环形定子(10)仅由第一子部段(20a)或仅由第二子部段(20b)形成。

10.根据权利要求8所述的定子或转子(11)，其特征在于，所述盘形转子(11)或所述环形定子(10)由第一子部段(20a)并由第二子部段(20b)形成。

11.一种电机，尤其是电动机或发电机，其特征在于，设置有根据权利要求8至10中任一项所述的定子(10)和/或转子(11)。

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