CN1296865A - 环形金属薄板组的制造方法 - Google Patents

Abstract

本方法可利用多滑块压力机(21,22,23)而形成一电机的定子。首先是通过冲压成型和焊接得到由直的薄板分段形成的薄板组。通过一多滑块压力机的四组滑板和其对应的型模进行连续的操作而形成定子。随后沿着薄板组的连接母线对所形成的圆筒进行焊接,并将其放在一液压压力机内校准。

Description

环形金属薄板组的制造方法

本发明涉及一种用冲压成型板制造用于电机的定子的环形金属薄板组(bundle)的方法，该方法的步骤如下：用冲压成型法切成长度等于所要形成的环形组周长的直的薄板分段，每个分段都呈带状，所述分段的齿状物呈定子极靴的径向横断面的形状，而且，在齿状物的相反侧面有设置在齿状物的延伸部分内的切痕，将各分段叠合，以形成具有预定高度的薄板组，然后，在由切痕形成的两个凹槽内，至少利用两条激光焊接或者等离子焊接的焊缝而将它们组装起来。本发明还涉及用于实现这种方法的设备。

由磁性板或者类似物通过冲压方法切下而形成环形薄板组，并利用铆接或焊接的方法将其组装起来，从而构造小型和中型电机的定子，特别是汽车的交流发电机的定子，这是公知的。

切下的圆环具有朝着内侧的由沿径向向内的臂形成的开口槽，该臂在薄板组内构成定子的极靴。用冲压方法切下整个的圆环存在一些不足之处：由于与圆环内径对应的那部分薄板只能用于形成一较小直径的圆环，事实上只有薄板的厚度和直径与所要求的技术特性相对应，因此，存在大量浪费的问题。另一方面，圆环直径之外的那部分薄板也存在大量薄板浪费的问题。

由于在冲压当中产生的内应力，并且由于封闭的圆环形状而不容易消除这种内应力，因此，圆环结构使其不能保持圆环和圆环组二者所要求的形状公差和恰当的尺寸。内应力对圆环的内外直径的尺寸公差和薄板组的两个面的平行度产生影响。在达到所要求的公差之前，通常需要对定子进行额外的机械加工。

申请人的EP-B-136740提出了用圆环段特别是120度(该值不是一个限定值)的圆环段制造金属薄板组的方法和装置。

这种方法和装置是令人满意的，而且，一方面，由于只是切下圆环分段，因此可以节约板的浪费，另一方面，可以更接近地保持住薄板组的外形尺寸，这是因为，在冲压封闭圆环期间产生的内应力已被消除。

US-A-4102040提出了一种变型的制造方法，其包括：在连续的操作中，通过使薄板组与一圆筒的侧表面接合而将所形成的薄板组弯曲。当薄板组的两端面接触时，用连接装置的机构将其固紧，然后进行焊接。

US-A-4198743公开了一种变型的制造方法，通过使薄板组的中部不动，同时用两个夹紧工具从中心施加连续的力而得到C形，从而形成C形磁芯。

本发明的目的在于提供一种用于电机定子的金属薄板组的新的制造方法，特别是，这种制造方法能够大量减少浪费，同时能够简化实施该方法的装置。

本发明的方法由下述步骤的结合而实现：

将薄板组夹紧在一平表面和压在带有极靴的表面上的装置之间，其中，该平表面对着带有凹槽的大约占分段长度一半的薄板组表面，在每一端都留出大约总长度的四分之一作为自由端；

在其自由部分大约一半位置上利用多滑块压力机使两端预先弯曲，通过向相应的有凹槽的表面施加压力而使其对着相应形状的冲压机，从而在每个自由端形成大约40度的弧度；

通过向两端的有凹槽的表面施加压力而使其对着相应形状的冲压机，利用多滑块压力机使两个自由端在其整个自由部分弯曲上而形成90度的圆弧；

将薄板组松开，只沿着与分段中点对应的两个边缘将其固定，这两个边缘一个在薄板组的内表面上，另一个在薄板组的外表面上；

将压力施加到薄板组的弧形部分上，直到将圆筒封闭；

对连接端进行激光焊接或者等离子焊接，从而形成一圆柱形元件。

本发明的方法的优点在于，圆环的形成是顺序完成的，由于金属纤维实际上在两个步骤之间膨胀，因此，圆环能够具有较好的圆柱度。另一方面，所使用的机械是已使用了很长时间的多层滑板机械。因此，只有必要在实施方法上进行改进。实际上，在对叠合的薄板组的端部进行焊接之后，没有对圆柱度进行校正。

根据本发明的较佳变型，从一条金属薄板带上切下两个分段，这两个分段背对背，并且二者的相对距离等于两个极靴之间距离的一半，这样能将薄板的浪费程度限制到最小，实际上是减小到与极靴之间的空间对应的这些薄板部分。

另一方面，因为以直段的形式切下切片，在冲压成型过程中就不会产生应力，因此，就避免了人们提出的关于定子外形尺寸的问题。

在有严格的配合公差的情况下，为了保持定子的外形尺寸，在将薄板组最后组装完毕之后，可以用液压压力机对其进行校准。

在此，还提出了用于实施本发明方法的一种装置。

该实施装置是这样确定的：其包含：一用于形成直段的金属薄板冲压成型工作台(station)；一用于使具有预定高度的薄板组叠合和变形的工作台；一利用至少两个焊缝的固定而进行组装的工作台；以及用于在多滑块压力机上将薄板组叠合而形成圆柱形元件的工作台；所述的叠合工作台同样设置有用于将每个薄板组的连接端焊接起来的工作台，该叠合工作台包含：第一平板，其设置有与所述平板垂直的支承表面，用于接收每个薄板组；并带有三个滑板，其中一个设置在带有齿的一侧，其带有一用于使薄板组顶靠着所述支承表面的止动件，在相对侧面设置两个冲压机(punch)和两个滑板，其中每一个都设置有用于对着薄板组端部的型模，其用于将薄板组预先弯曲超过大约40度，并使薄板组对着第一滑板的冲压机；第二平板与第一平板平行，并且以与第一平板同样的方式设置了三个滑板，作用在薄板组外表面上的两个滑板具有型模，其表面凹度大约超过一个圆筒的四分之一，以便推动预先弯曲的薄板组的端部，以形成90度的圆弧度，并对着相对的滑板的相应压力机；第三平板设置有一支承表面，用于接收上述弯曲薄板组的还是平面的部分，一滑板设置有一止动表面，用于支承薄板组而使其对着所述平表面，两个滑板在薄板组的90度弯曲部分的两侧彼此相对，滑板上设置有具有圆柱形凹入表面的型模，其用于推动薄板组的弧形端部，直到其完全封闭并形成圆筒；以及第四平板，其设置有支承表面，薄板组靠在其上，其母线与下列母线相对，薄板组两端沿着该母线连接起来，第一滑板设置有能使薄板组对着所述支承表面的一个元件，四个滑板沿着圆周均匀分布，并设有四个具有凹入表面的型模，其尺寸及半径大约是圆筒的四分之一，从而能使圆环保持封闭，该装置还设有一激光焊接或等离子焊接装置，用于沿着母线而焊接薄板组的连接端。

下面，借助附图而说明本发明的方法。

图1表示在叠合之前的金属薄板组的平面图；

图2是用于实施本方法的整个装置的示意图；

图3-6是在四个步骤中用于叠合的工作台部件的主视图。

用已知的装置通过冲压而由金属板带切出直的薄板分段1，薄板分段1呈带有齿2的带形，该齿的形状就是电机定子的极靴形状。直的分段的背部具有设置在齿2的延伸部分内的切痕3。

这些薄板分段既可以从宽度大约等于带的宽度的带子上切下，也可以从宽度等于其两倍的带子上切下，切下的带子背对背，且它们的相对距离相当于两齿之间间距的一半，因此限制了浪费。

在通过叠合而得到高度与定子长度相等的薄板组之后，利用最好设置在切痕3内的至少两个焊缝将分段焊接起来，将薄板组放置在一多滑块机械上，以便完成环形定子的成型。为了实现这一目的，将薄板组和分段1一起放置，其中心部分在设置有切痕3并用于形成定子外表面的那一侧上位于一支承表面4(图3)上，同时，例如利用一止动装置5将薄板组夹在内部。在薄板组的两个自由端施加力，每个自由端大约是薄板组长度的八分之一，薄板组的端部弯曲到位置A′、B′，并对着相应形状的冲压机，从而形成两个大约40度的弧形。随后(图4)，端部在自由长度(也就是说，薄板组长度的四分之一)上弯曲，从而形成一个对着其它冲压机的大约90度的弧形A、B。此后，将薄板组的两个对边夹紧(图5和6)，在薄板组的端部施加力，从而得到完整的封闭的圆环。在得到封闭的圆环时，在其端部加以激光焊接或者等离子焊接的焊缝，从而保证圆环的封闭，从而形成定子。

最后，将定子放在一液压校准压力机内，从而可以保证最后所得定子的外形尺寸。

所述分段的外表面上设置的切痕3使其可以比连续的外表面更容易形成圆环。

参照图2，示意性地表示出用于实施该方法的装置的主要工作台。第一个冲压工作台10使其能够从金属薄板上切下如图1所示形状的分段。此后是用于形成具有一预定高度的薄板组的叠层工作台11。随后是使其至少可以固定两个焊缝的焊接工作台12，以保持每个薄板组元件彼此相对的位置，最后是用于形成定子的工作台13。参照图3-6将对工作台13进行清楚的说明。当在工作台13所形成的定子退出时，薄板组进入一校准压力机14，以保证薄板组的准确的内外轮廓，最后，薄板组到达包装工作台15。

在此，虽然对这些不同工作台进行了简单的表示，但是，每个工作台当然可以包含使其还可以执行其它操作的装置，例如，叠层工作台11可以与称重工作台结合，使其能够通过重量来检查定子是否包含了给定重量的金属，如果合适的话，可以添加所述的分段，以完成这一步骤。在焊接之后，进入下一步之前，还可以对薄板组进行冷却。但是，这种形式的装置不是本发明的主题，总之，本发明所涉及的是利用多个滑板实现本方法，更详细地说是涉及将薄板组叠合而形成定子，下面，参照图3-6对此进行说明。

为了进行叠合，将已组装好的薄板组放置在其与极靴相对的面上，薄板组以连续的步骤通过一多滑块压力机。一般来讲，该叠合和定子的最后封闭是通过四个连续的步骤实现的，每次移动薄板组都平行于一个方向而进行，更准确地讲是垂直于支承滑板的平板(一般将其设置成垂直的)。该机械包含四个平板16，17，18和19(图3，4，5，6)，将它们设置成这样，即，一个平板在另一个平板的后面，并且每一个都设置有能使薄板组从一个平板转到另一个平板的长方形中心孔16′，17′，18′，19′。

第一平板16包含一支承表面4和三个滑板21，22，23，其中薄板组将靠在支承表面上，在与支承表面相对的一侧上所设的滑板21上设有止动表面5，利用该止动表面而将薄板组固定在支承表面4上，同时，在薄板组的每一侧至少留出大约薄板组四分之一的长度。两个滑板22和23设置在对侧，每个滑板设置有一个具有一表面的型模25，26，其横断面大约是S-形，并且可以滑动并逐渐顶靠在薄板组的自由端上，以施加压力，并通过将所述端部压向冲压机5A、5B而在两个端部的每一端上形成大约40度的弧度。

然后，薄板组通过孔16′穿过平板16，而到达图4所示的平板17的位置，该平板同样设置有一支承表面27和三个以与平板16的滑板相同的方式垂直设置的滑板28，29和30。滑板28同样设置一止动表面31，利用该止动表面将部分弯曲的薄板组支承在支承表面27上。

如果封闭薄板组的带子的长度相当长，就可采用两个滑板，以便将薄板组夹紧顶靠在前面两个步骤中涉及的支承表面上。

两个滑板29和30在其端部同样包含两个凹面的型模32和33，其一端铰接在滑板上，通过该型模，通过将薄板组压紧在对应的冲压机31A、31B上，所述滑板逐渐顶靠在薄板组的预先弯曲的端部并使其变形，直至形成图4所示的大约90度的弧度。

然后，薄板组穿过孔17′，接近同样设置有一支承表面34和三个滑板35，36和37的平板18。此时，滑板35所设置的支承表面是一个逐渐顶靠在两个电极齿之间的指状物35D，从而将薄板组夹紧靠着支承表面34。两个横向的滑板36和37同样各设置有一凹形型模36A、37A，以推动薄板组的弯曲端，直到薄板组形成一圆筒。

在薄板组以这种方式形成之后，其穿过孔19′而朝着平板19，并逐渐顶靠在支承表面38上。滑板39与滑板35相似，其利用一指状物39D而使该圆筒顶靠着支承表面38，同时，均匀地分布在平板19的表面上的四个滑板40，41，42，43夹紧薄板组，从而使其在其最终位置处封闭，这四个滑板中每一个都设置有大约相当于四分之一圆筒形状的凹形型模40A，41A，42A，43A，同时用激光焊接或者等离子焊接机械(未示出)在薄板组的连接端施加一焊缝。从这一时刻起，薄板组穿过孔18′而离开，在进行冷却以消除焊缝所产生的应力之前，使薄板组进入一校准压力机，以保证该薄板组的外形尺寸。

使用用于使薄板组变形并形成定子的滑板具有的优点是：该机械可以容易地适应于所需要的不同尺寸的产品。在前两个平板16和17中，每个滑板支承件都被支承在两个直线平行的导向装置内，同时，在平板18和19上，导向装置是两个同心圆，其能够根据需要和所要形成的定子尺寸的需要而改变滑板支承件的位置。

显然，因为在一个板16上滑板21，22，23可容易地设置在一个侧面上，而滑板28，29，30在另一侧面上，所以平板16和17可以是分开的板或者同一板的两个面；同样，平板18和19上也可以有分开的板或者同一板的两个面。同样，支承表面4，27，34，38可以在穿过这些平板的一块板上，因为在开始的两个步骤中，薄板组靠在宽的表面上，而到后面的步骤时，薄板组实际靠在一个母线上，所以整块支承表面在其整个前进长度上的横断面会减小。

Claims (6)

1.一种用冲压成型板制造用于电机的定子的环形金属薄板组的方法，该方法的步骤如下：

利用冲压成型的方法切出直的薄板分段，其长度等于所要形成的环形薄板组的周长，每个分段呈带状，该带上的齿呈定子极靴的径向横断面的形状，而且，齿的相反侧面具有设置在齿的延伸部分内的切痕；

将多个分段叠合在一起，形成有预定高度的薄板组，通过在由切痕形成的两个凹槽中加以至少两条激光焊接或者等离子焊接的焊缝，将这些分段组装起来，组装由下述步骤结合进行：

将薄板组夹紧在一平表面和压在带有极靴的表面上的装置之间，其中，该平表面对着带有凹槽的大约占整个分段长度一半的薄板组表面，在每一端都留出大约总长度的四分之一作为自由端；

在自由部分的大约一半位置上，利用多滑块压力机，使两端预先弯曲，通过向相应的有凹槽的表面施加压力而使其对着相应形状的冲压机，从而在每个自由端形成大约40度的弧度；

通过向相应的有凹槽的表面施加压力而使其对着相应形状的冲压机，使两个自由端在其整个自由部分上弯曲而形成90度的圆弧；

通过向两端的有凹槽的表面施加压力而使其对着相应形状的冲压机，使两个自由端在其整个自由部分上弯曲而形成90度的圆弧；

将薄板组松开，只沿着与分段中点对应的两个边缘而将其固定，这两个边缘一个在薄板组的内表面上，另一个在外表面上；

利用多滑块压力机将压力施加到薄板组的弧形部分上，直到将圆筒封闭；

对连接端进行激光焊接或者等离子焊接，从而形成一圆柱形元件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从宽度大约等于所要切下的两个分段宽度的两倍的金属薄板卷上切下一些分段，进行冲压成型，从而得到背对背的两个分段，两个分段的相对距离等于两个极靴之间距离的一半。

3.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，使板组在液压压力机上经过校准，从而得到具有理想的外形尺寸特性的形状。

4.一种用于实施权利要求1至3之一所述方法的装置，其包含：一用于形成直的带状分段的金属薄板冲压成型工作台；一用于使具有预定高度的薄板组叠合和变形的工作台；一利用至少两个焊缝的固定而进行组装的工作台；以及用于在多滑块压力机上将薄板组叠合而形成圆柱形元件的工作台；所述叠合工作台同样设置有用于将每个薄板组的连接端焊接起来的工作台，该叠合工作台包含：一第一平板，其设置有与所述平板垂直的支承表面，用于接收每个薄板组，并带有三个滑板，其中一个设置在带有齿的一侧，其带有一用于使薄板组顶靠着所述支承表面的止动件，在相对侧面设置两个冲压机和两个滑板，其中每一个都设置有用于支承薄板组端部的型模，其用于将薄板组预先弯曲超过大约40度，并对着第一滑板的冲压机；第二平板与第一平板平行，并且以与第一平板同样的方式设置了三个滑板，作用在薄板组的外表面上的两个滑板具有型模，其表面凹度大约超过一个圆筒的四分之一，以便推动预先弯曲的薄板组的端部而形成90度的圆弧度，从而对着相对的滑板的相应压力机；第三平板设置的支承表面用于接收前述弯曲薄板组的还是平面的部分，一滑板设置有一止动表面，用于将薄板组顶靠着所述平表面，两个滑板在薄板组的90度弯曲部分的两侧彼此相对，滑板上设置有具有圆柱形凹入表面的型模，其用于推动薄板组的弧形端部，直到薄板组完全封闭并形成圆筒；以及设置有支承表面的第四平板，薄板组靠在其上，其母线对着下列母线，薄板组两端沿着该母线连接起来，第一滑板设置有能使薄板组顶靠着所述支承表面的一个元件，而且带有四个沿着圆周均匀分布的滑板，并设有四个具有凹入表面的型模，其尺寸及半径大约是圆筒的四分之一，从而，能使所形成的圆环保持封闭，该装置还设有一焊接装置，用于沿着母线焊接薄板组的连接端。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，前两个平板设置在第一板的两个相对面上，后两个平板设置在第二板的两个面上，将所述两个板设置成平行的，它们的中心部分有一凹口，使薄板组可沿垂直于所述板的方向而穿过所述板，从而使薄板组从一个平板到达另一个平板。

6.根据权利要求4和5所述的装置，其特征在于，其包含一液压校准压力机，当薄板组在多滑块压力机上成型之后，用该液压校准压力机保证薄板组准确的外形尺寸。

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