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TECHNISCHES GEBIET
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Das technische Gebiet umfasst allgemein Systeme und Verfahren, die mit dem Zusammenfügen von Drähten von Elektromotoranordnungen verbunden sind.
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HINTERGRUND
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Bei Elektromotoranordnungen mit Stabwicklungen werden typischerweise zur Montage eines Stators Drähte unter Verwendung von Wolframschutzgas(TIG)- und Plasmaschweißverfahren miteinander verschweißt. Derartige Schweißverfahren erzeugen jedoch nicht Qualitätsschweißverbindungen mit einem ausreichenden Grad an Konsistenz. Qualitätsschweißverbindungen sind notwendig, weil der Motor ausfällt, wenn eine Schweißverbindung versagt. Da für einen einzigen Motor hunderte von Schweißverbindungen benötigt werden können, ist es wichtig, dass der Schweißprozess in hohem Maß robust und effizient ist, um die Schweißverbindungqualität sicherzustellen, während die Schweißzeit minimiert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die verschiedenen Ausführungsformen stellen Systeme und Verfahren zum Zusammenfügen von Drähten eines Stators eines Elektromotors bereit.
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Bei einigen Aspekten betrifft die Offenbarung insbesondere eine Vorrichtung zum Zusammenfügen eines Drähtepaars einer Statorspule, wobei die Vorrichtung ein Werkzeug mit einem Paar Elektroden und einem Steuergerät umfasst. Das Steuergerät ist ausgestaltet, um die Elektroden so zu steuern, dass sie eine Kraft auf das Drähtepaar aufbringen, um benachbarte Drähte des Drähtepaars zu einander hin zu drücken und um zu veranlassen, dass ein Strom zwischen dem Elektrodenpaar und somit durch das aneinander gedrückte Drähtepaar zu einem Zeitpunkt fließt, bei dem die Kraft auf das Drähtepaar aufgebracht wird.
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Bei einigen Aspekten betrifft die Offenbarung eine Vorrichtung zum Zusammenfügung eines Drähtepaars einer Statorspule, wobei die Vorrichtung ein Werkzeug mit einer Rollenelektrode enthält, die ein allgemein kreisförmiges oder ovales Profil aufweist und ausgestaltet ist, um entlang einer ersten Seite einer Reihe des Drähtepaars zu rollen. Das Werkzeug weist außerdem eine Gegenelektrode auf, die so ausgelegt und geformt ist, dass sie mit einer zweiten Seite des Drähtepaars in der Reihe in Eingriff tritt, und ein Steuergerät. Das Steuergerät ist so ausgestaltet, dass es veranlasst, dass die Rollenelektrode an der ersten Seite gegen das Drähtepaar rollt, während die Gegenelektrode benachbart zu der zweiten Seite des Drähtepaars positioniert wird, um Drähte des Drähtepaars zu einander hin zu drücken. Das Steuergerät ist ferner ausgestaltet, um zu veranlassen, dass ein Strom zwischen der Rollenelektrode und der Gegenelektrode und somit durch das zwischen der Rollenelektrode und der Gegenelektrode aneinander gedrückte Drähtepaar zu einem Zeitpunkt fließt, an dem die Kraft auf das Drähtepaar aufgebracht wird.
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Bei einigen Aspekten betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Zusammenfügen eines Drähtepaars, wobei das Verfahren umfasst, dass eine Klemmkraft auf ein Drähtepaar aufgebracht wird, ein Strom eine gewählte Zeitspanne lang durch das Drähtepaar hindurch geleitet wird, um eine Schweißstelle zwischen Drähten des Drähtepaars auf eine gewählte Temperatur zu erwärmen, und eine Stauchkraft auf das Drähtepaar aufgebracht wird, um eine Stauchwulst aus der Schweißstelle auszutreiben.
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Im Vorstehenden wurden einige der Aspekte und Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen grob skizziert, welche nur als Veranschaulichung verschiedener potentieller Anwendungen aufgefasst werden sollen. Andere nützliche Ergebnisse können erhalten werden, indem die offenbarten Informationen in einer anderen Weise angewendet werden oder indem verschiedene Aspekte der offenbarten Ausführungsformen kombiniert werden. Andere Aspekte und ein umfassenderes Verständnis kann durch Bezugnahme auf die genaue Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zusätzlich zu dem Umfang, der durch die Ansprüche definiert ist, erhalten werden.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsansicht eines Elektromotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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2 ist eine vergrößerte teilweise Seitenaufrissansicht eines Stators des Elektromotors von 1.
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3 ist eine teilweise Seitenaufrissansicht eines Stators des Elektromotors von 1.
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4 ist eine teilweise perspektivische Ansicht des Stators von 3.
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5–8 sind schematische Ansichten einer Vorrichtung und von Schritten eines Verfahrens zum Zusammenfügen eines Drähtepaars des Stators von 2–4 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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9 ist eine graphische Darstellung, die mit der Vorrichtung und dem Verfahren von 5–8 verbunden ist.
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10 ist ein Blockdiagramm des Verfahrens von 5–8.
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11 ist eine Draufsicht auf den Stator von 2–4 und eine Vorrichtung, die ausgestaltet ist, um Drähtepaare des Stators gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zusammenzufügen.
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12 ist eine Draufsicht auf den Stator von 2–4 und eine Vorrichtung, die ausgestaltet ist, um Drähtepaare des Stators gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zusammenzufügen.
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13 ist eine teilweise Draufsicht auf den zweireihigen Stator von 2–4 und eine Vorrichtung, die ausgestaltet ist, um Drähtepaare des Stators gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zusammenzufügen.
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14 ist eine teilweise Draufsicht auf einen dreireihigen Stator und eine Vorrichtung, die ausgestaltet ist, um Drähtepaare des Stators gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zusammenzufügen.
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15 ist eine teilweise Draufsicht auf den zweireihigen Stator von 2–4 und eine Vorrichtung, die ausgestaltet ist, um Drähtepaare des Stators gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zusammenzufügen.
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16 ist eine teilweise Draufsicht auf einen dreireihigen Stator und eine Vorrichtung, die ausgestaltet ist, um Drähtepaare des Stators gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zusammenzufügen.
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17 ist eine Draufsicht auf den zweireihigen Stator von 2–4 und eine Vorrichtung, die ausgestaltet ist, um Drähtepaare des Stators gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zusammenzufügen.
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18 ist eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung von 17.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Wie gefordert werden hier detaillierte Ausführungsformen offenbart. Es versteht sich, dass die offenbarten Ausführungsformen nur beispielhaft sind und in verschiedenen und alternativen Formen und Kombinationen daraus ausgeführt sein können. Bei der Verwendung hierin wird das Wort ”beispielhaft” ausgiebig verwendet, um Ausführungsformen zu bezeichnen, die als Veranschaulichungen, Muster, Modelle oder Strukturen dienen. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu und einige Merkmale können vergrößert oder minimiert sein, um Details spezieller Komponenten zu zeigen. In anderen Fällen wurden gut bekannte Komponenten, Systeme, Materialien oder Verfahren, die dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind, nicht im Detail beschrieben, um ein Verschleiern der vorliegenden Offenbarung zu vermeiden. Daher sollen spezielle strukturelle und funktionale Details, die hier offenbart sind, nicht als Einschränkung interpretiert werden, sondern nur als eine Grundlage für die Ansprüche und eine repräsentative Grundlage zur Unterrichtung des Fachmanns.
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Beispielhafte Ausführungsformen werden hier mit Bezug auf die Fertigung und Montage von Elektromotoren mit Stabwicklungen, etwa diejenigen, die Kraftfahrzeuggeneratoren umfassen, beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Lehren der Offenbarung auf das Zusammenfügen von Drähten oder Stäben in anderen Fertigungsanwendungen anwendbar sind.
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Allgemein beschrieben stellen die hier beschriebenen Systeme und Verfahren eine zuverlässige Verbindung zwischen Drähten unter Verwendung dessen bereit, was hier als Widerstandsstauchschweißen bezeichnet wird. Widerstandsstauchschweißen ist schnell und produktiv und führt zu verschweißten Drähtepaaren, die von hoher Qualität und dauerhaft sind.
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Das Widerstandsstauchschweißen kombiniert Schritte von elektrischen Widerstandsschweißverfahren und Stauchschweißverfahren. Das Widerstandsstauchschweißen umfasst allgemein das Aufbringen eines Klemmdrucks auf ein Drähtepaar unter Verwendung von Elektroden und das Erzeugen von Wärme an einer Schnittstelle zwischen Drähten des Drähtepaars, indem unter Verwendung der Elektroden ein elektrischer Strom durch das Drähtepaar geleitet wird. Die durch den Strom erzeugte Wärme ist eine Funktion des elektrischen Widerstandswerts des Drähtepaars, der Elektrodenmaterialien, der Elektrodengeometrie, des Elektrodendrucks oder der Elektrodenkraft an dem Drähtepaar, des Stroms durch das Drähtepaar und der Zeitspanne, in der der Strom aufgebracht wird. Im Allgemeinen erzeugen Punkte mit einem größeren Widerstandswert entlang einer Strecke zwischen den Elektroden und durch das Drähtepaar hindurch, etwa an einer Schnittstelle zwischen Drähten, mehr Wärme aus Strom.
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Das Widerstandsstauchschweißen umfasst, dass eine Kraft auf das Drähtepaar aufgebracht wird, während das Paar auf eine erhöhte Temperatur erwärmt wird, um die Drähte an einer Schweißstelle zusammenzufügen. Die Drähte, befinden sich bei der erhöhten Temperatur in einem Festkörperzustand und werden plastisch verformt, wenn sie aneinander gedrückt werden. Die aufgebrachte Kraft treibt Drahtmaterial aus der Schweißstelle aus, welches als Stauchwulst bezeichnet wird. Die Wärme und das Stauchen entfernen Oberflächenverschmutzungen (z. B. Oxide und Öl) von der Schweißstelle, um die Schweißverbindung zu verstärken. Oberflächenverschmutzungen in der Schweißverbindung können zu Korrosion oder Rissbildung führen.
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Beim Ausbilden einer Fügestelle mit dem Drähtepaar wird allgemein eine Drahtstärke des Paars erheblich verringert. Als Beispiel wird die Drahtstärke des Paars in einigen Fällen von einer ursprünglichen kombinierten Drahtstärke der zwei Drähte auf zwischen etwa 30% und etwa 50% der ursprünglichen Drahtstärke der Drähte reduziert (d. h. etwa die Drahtstärke von einer der ursprünglichen Drahtstärken). In Ansprechen auf die abnehmende Drahtstärke wird eine Breite und Länge der zusammengefügten Drähte proportional erhöht.
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Um die Systeme und Verfahren in größerem Detail darzustellen, wird ein beispielhafter Motor gefolgt von beispielhaften Vorrichtungen beschrieben, die ausgestaltet sind, um Drähtepaare eines Stators des Elektromotors unter Verwendung von Widerstandsstauchschweißverfahren zusammenzufügen.
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Mit Bezug auf 1 enthält ein Elektromotor 10 einen Rotor 12, der sich in einem Gehäuse 16 um eine Welle 14 herum dreht, und einen Stator 18, der an einer Innenwand des Gehäuses 16 befestigt ist. Der Stator 18 ist zur Kopplung mit dem Außenumfang des Rotors 12 ausgestaltet und die Welle 14 ist im Gehäuse 16 drehbar gelagert.
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Eine Riemenscheibe 20 ist an einem Ende der Welle 14 befestigt, um ein Drehmoment von oder zu dem Elektromotor 10 zu übertragen. Wenn der Motor 10 als Generator verwendet wird, etwa als Lichtmaschine, wird Drehmoment von einer Kraftmaschine (nicht gezeigt) unter Verwendung eines Riemens (nicht gezeigt) an die Welle 14 übertragen. Wenn der Motor 10 als Kraftmaschine verwendet wird, wird Drehmoment von der Welle 14 an die Riemenscheibe 20 übertragen.
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Schleifringe 22 sind am anderen Ende der Welle 14 befestigt, um elektrischen Strom an den Rotor 12 zu liefern oder um elektrischen Strom davon zu empfangen, und Bürsten 24 sind so ausgestaltet und positioniert, dass sie in Kontakt mit den Schleifringen 22 gleiten. Der Elektromotor 10 enthält außerdem einen Regler 26, der zum Regeln der Größe einer Wechselspannung, die im Stator 18 erzeugt wird, ausgestaltet ist, und einen Gleichrichter 28, der ausgestaltet ist, um einen im Stator 18 erzeugten Wechselstrom in einen Gleichstrom umzusetzen.
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Der Rotor 12 enthält eine Rotorspule 30 und ein Paar Polkerne 32a, 32b. Der erste Polkern 32a wird durch den Magnetfluss der Rotorspule 30 auf eine Nordpolarität (”N”) magnetisiert und der zweite Polkern 32b wird durch den Magnetfluss der Rotorspule 30 auf eine Südpolarität (”S”) magnetisiert. Die Polkerne 32a, 32b sind an der Welle 14 befestigt und sind benachbart der Außenoberfläche der Rotorspule 30 verzahnt.
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Zur Verwendung des Motors 10 als Kraftmaschine ist die Rotorspule 30 so ausgestaltet und positioniert, dass sie einen Magnetfluss erzeugt, wenn ein elektrischer Strom durch die Rotorspule 30 geleitet wird. Der elektrische Strom wird beispielsweise von einer Batterie (nicht gezeigt) durch die Bürsten 24 und die Schleifringe 22 an die Rotorspule 30 geliefert.
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Bei einigen Ausführungsformen ist der Rotor so aufgebaut, dass er Permanentmagnete enthält. Dieser Rotortyp ist als ein Permanentmagnetrotor (PM-Rotor) oder Induktionsrotor bekannt. PM-Rotoren enthalten typischerweise hochgradig leitfähige Stäbe, etwa Stäbe, die Aluminium, Kupfer oder Legierungen daraus enthalten, welche über ein Blechpaket des Rotors hinweg verteilt sind.
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Zur Verwendung des Motors 10 als Generator wird der Rotor 12 gedreht, wenn Drehmoment von einem Stellglied (z. B. einer Kraftmaschine, nicht gezeigt) durch den Riemen (nicht gezeigt), der an der Riemenscheibe 20 angebracht ist, an die Welle 14 übertragen wird. Eine Rotation des Rotors 12 erzeugt einen veränderlichen Magnetfluss, der verwendet wird, um Strom zu erzeugen.
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Mit Bezug auf 1 und 4 enthält der Stator 18 einen Statorkern 40 und eine Statorspule 42. Die Statorspule 42 enthält Drähte 60, die häufig auch als Stäbe bezeichnet werden, welche um den Statorkern 40 herum gewickelt sind, wie nachstehend in größerem Detail beschrieben wird. In der Statorspule 42 wird ein Wechselstrom durch einen veränderlichen Magnetfluss erzeugt, der durch die Rotation des Rotors 12 erzeugt wird. Das rotierende Magnetfeld, das auf die Statorspule 42 ausgeübt wird, erzeugt eine elektromotorische Kraft in der Statorspule 42. Diese alternierende elektromotorische Kraft wird durch den Gleichrichter 28 in einen Gleichstrom umgesetzt und dessen Spannung wird vom Regler 26 geregelt.
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Mit Bezug auf 2–4 wird die Ausgestaltung der Statorspule 42 in größerem Detail beschrieben. Der Statorkern 40 weist eine allgemein zylindrische Form auf. Der Statorkern 40 weist mehrere Nuten 50 (siehe 2 und 3) auf, die in axialer Richtung verlaufen (d. h. entlang einer zweiten Achse A2 der Welle 14 und des Rotors 12, die in 5–7 gezeigt ist). Und die Nuten 50 sind gleichmäßig beabstandet und mit einem gemeinsamen Winkelabstand um den Umfang des Statorkerns 40 herum angeordnet.
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Die Statorspule 42 wird hergestellt, indem Drahtsegmente 60 (siehe 2) zu einer Einheit (siehe 3 und 4) zusammengefügt werden. Bei einigen Ausführungsformen sind die Drahtsegmente 60 Kupferdrähte mit großer Drahtstärke. Weiter mit Bezug auf 2 werden die Drahtsegmente 60 zuerst so ausgestaltet, dass sie allgemein eine U-Form aufweisen, und gerade Enden der U-Form werden in jeweilige Nuten 50 eingeführt. Abschnitte der Drahtsegmente 60, die sich aus den Nuten 50 heraus erstrecken, werden umgebogen, wie durch gestrichelte Linien in 2 gezeigt ist, sodass Enden 62 der Drahtsegmente 60 so positioniert sind, dass sie mit Enden 62 von Drahtsegmenten 60 von benachbarten Drähtepaaren, wie in 3 und 4 gezeigt ist, zusammengefügt werden können. Mit Bezug auf 2–4 werden die freien Enden 62a, 62b gedreht, gebogen, aneinander gedrückt oder anderweitig so positioniert, dass sie in etwa aufeinander ausgerichtet sind.
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Die Enden 62 der Drahtsegmente 60 werden zusammengefügt, um eine Anzahl von Phasen zu vervollständigen. Beispielsweise enthält die Statorspule 42 mehrere Phasen, wobei die Drähte in jeder Phase miteinander verbunden und von anderen Phasen getrennt sind. Zu Darstellungszwecken werden beispielhafte Verfahren zum Zusammenfügen der freien Enden 62a, 62b eines einzelnen Paars von Drahtsegmenten 60a, 60b nachstehend in weiterem Detail beschrieben. Das Paar der Drahtsegmente 60a, 60b wird hier anschließend als ein Drähtepaar 60a/60b bezeichnet.
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Eine Vorrichtung 100 zum Zusammenfügen des Drähtepaars 60a/60b wird nun mit Bezug auf 5 beschrieben. Die Vorrichtung 100 enthält ein Werkzeug 108, das eine erste Elektrode 110 und eine zweite Elektrode 112 umfasst. Die Elektroden 110, 112 sind ausgestaltet, um eine Kraft 310 (6 und 7) auf das Drähtepaar 60a/60b aufzubringen und um einen elektrischen Strom durch das Drähtepaar 60a/60b zu leiten.
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Eine Form der Elektroden hängt von Anforderungen der verschweißten Seiten ab. Zum Beispiel sind die Elektroden in einigen Ausführungsformen allgemein mit einer ebenen Seite versehen. Bei einer spezielleren Ausführungsform verjüngt sich eine allgemein ebene Seite von mindestens einer der Elektroden in mindestens eine Richtung, um einen Fluss von Material (Drahtmaterial usw.) in eine entsprechende mindestens eine Richtung zu beschränken. Das Verjüngen der Elektrodenseiten verbessert in einigen Fällen Schweißkennlinien (z. B. eine Qualität der resultierenden Fügestelle). Ein Beispiel einer anderen komplexeren Form für die Elektrodenseiten ist trapezförmig. Trapezförmige und andere komplexere Formen schränken eine Materialreduktion an den freien Seiten des Drähtepaars 60a/60b beim Ausbilden der Fügestelle weiter ein.
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Die Vorrichtung 100 enthält ein Steuergerät oder Positioniergerät, das schematisch durch Bezugszeichen 120 dargestellt ist, und das ausgestaltet ist, um das Werkzeug 108 und speziell z. B. die Elektroden 110, 112 mit Bezug auf die Drähtepaare 60a/60b zu positionieren. Bei einigen Ausführungsformen wird das Positioniergerät 120 auch betrieben, um die Kraft 310 über die Elektroden 110, 112 auf die Drähtepaare 60a/60b aufzubringen.
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Das Positioniergerät 120 enthält Strukturen wie etwa Arme und Finger, Motoren und andere Stellglieder, betätigte Strukturen zum Drehen des Stators, betätigte Strukturen zum Verschieben und Drehen des Werkzeugs, betätigte Strukturen zum Verändern des Abstands zwischen den Elektroden, von einem Rechner numerisch gesteuerte Systeme (CNC-Systeme), Kombinationen daraus und dergleichen. Bei Ausführungsformen, die nachstehend in weiterem Detail beschrieben werden, ist das Positioniergerät 120 ausgestaltet, um das Werkzeug 108 und/oder die Statorspule 42 bei bestimmten Winkelpositionen zu positionieren, die häufig auch als Indexpositionen bezeichnet werden. Die Winkelposition kann in Radian oder Grad mit Bezug auf die Mittelachse A2 der Welle 14 und des Rotors 12 gemessen werden. Im Allgemeinen ist das Positioniergerät 120 ausgestaltet, um das Werkzeug 108 und/oder den Stator 18 in verschiedene Positionen zum Zusammenfügen von Drähtepaaren 60a/60b zu bewegen und auch, um Kräfte aufzubringen, wenn es in Position ist, um ein Drähtepaar 60a/60b zusammenzufügen.
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Mit fortgesetztem Bezug auf 5 enthält die Vorrichtung 100 ferner eine Stromversorgung 130, die ausgestaltet ist, um einen Strom entlang einer Stromstrecke P (siehe 6) zwischen den Elektroden 110, 112 zu liefern. Wenn die Elektroden 110, 112 das Drähtepaar 60a/60b zwischen den Elektroden 110, 112 einklemmen, wird die Stromstrecke P zwischen den Elektroden 110, 112 derart erzeugt, dass ein Strom 320 durch das Drähtepaar 60a/60b von der ersten Elektrode 110 zu der zweiten Elektrode 112 fließen kann. Als Beispiel enthält die Stromversorgung 130 Kondensatoren, die elektrische Energie speichern und durch die Elektroden 110, 112 entladen. Bei Ausführungsformen mit mehr als einem Satz von Elektroden enthält die Stromversorgung Kondensatoren für jeden Satz von Elektroden.
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Die Vorrichtung 100 enthält ferner eine Steuereinheit 140, die ausgestaltet ist, um das Positioniergerät 120 und die Stromversorgung 130 zu steuern. Die Steuereinheit 140 enthält einen Computer 142 mit einem Prozessor 144 und computerlesbaren Medien wie etwa einem Speicher 146, der ausgestaltet ist, um von einem Computer ausführbare Anweisungen zu speichern. Der Speicher 146 speichert ein oder mehrere Programmmodule, die durch das Steuermodul 148 dargestellt sind, mit von einem Computer ausführbaren Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor 144 ausgeführt werden, bewirken, dass die Steuereinheit 140 die Vorrichtung 100 so steuert, dass Verfahren ausgeführt werden, die nachstehend in weiterem Detail beschrieben sind. Beispielsweise bewirken die von einem Computer ausführbaren Anweisungen des Steuermoduls 148, wenn sie von dem Prozessor 144 ausgeführt werden, dass die Steuereinheit 140 die Kraft 310, die von den Elektroden 110, 112 auf das Drähtepaar 60a/60b aufgebracht wird, und den Strom 320, der an die Elektroden 110, 112 geliefert wird, gemäß Verfahren synchronisiert, die hier beschrieben sind.
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Obwohl die hier beschriebenen Verfahren manchmal in einem allgemeinen Kontext von durch einen Computer ausführbaren Anweisungen beschrieben sein können, können die Verfahren der vorliegenden Offenbarung auch in Kombination mit anderen Programmmodulen und/oder als eine Kombination aus Hardware und Software implementiert sein. Der Begriff Programmmodul oder Varianten desselben wird hier ausgiebig so verwendet, dass er Routinen, Anwendungen, Programme, Komponenten, Datenstrukturen, Algorithmen und dergleichen enthält. Programmmodule können in verschiedenen Systemkonfigurationen implementiert sein, welche Server, Netzwerksysteme, Einprozessor- oder Multiprozessor-Systeme, Minicomputer, Mainframe-Computer, Personencomputer, Handheld-Rechenvorrichtungen, mobile Vorrichtungen, mikroprozessorbasierte programmierbare Verbraucherelektronik, Kombinationen daraus und dergleichen umfassen.
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Computerlesbare Medien umfassen beispielsweise flüchtige Medien, nicht flüchtige Medien, austauschbare Medien und nicht austauschbare Medien. Der Begriff computerlesbare Medien und Varianten desselben bezieht sich, so wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, auf Speichermedien. Bei einigen Ausführungsformen umfassen Speichermedien flüchtige und/oder nicht flüchtige, austauschbare und/oder nicht austauschbare Medien wie zum Beispiel einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), einen Halbleiterspeicher oder eine andere Speichertechnologie, eine CD-ROM, eine DVD, eine BLU-RAY oder einen anderen optischen Plattenspeicher, ein Magnetband, einen Magnetplattenspeicher oder andere Magnetspeichervorrichtungen.
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Mit Bezug auf 5–10 wird ein Verfahren 200 zum Zusammenfügen der Drähtepaare 60a/60b beschrieben. Das Verfahren 200 wird von der Vorrichtung 100 in Übereinstimmung mit von einem Computer ausführbaren Anweisungen des Steuermoduls 148 durchgeführt. Mit Bezug auf 5 und 10 umfasst ein Positionierschritt 210, dass die Elektroden 110, 112 mit dem Drähtepaar 60a/60b dazwischen positioniert werden, indem das Positioniergerät 120 durch die Steuereinheit 140 gesteuert wird. Der Positionierschritt 210 kann umfassen, dass die Statorspule 42 in eine Indexposition gedreht wird, dass ein Roboterarm, an welchem das Werkzeug 108 angebracht ist, in eine Indexposition gedreht wird, dass ein Roboterarm ausgefahren oder eingefahren wird, um das Werkzeug 108 radial bei einem radialen Abstand von der Mittelachse A2 zu positionieren, dass Roboterfinger, an denen die Elektroden 110, 112 jeweils angebracht sind, gespreizt oder aufeinander zubewegt werden, um den Abstand zwischen den Elektroden 110, 112 zu verändern, Kombinationen daraus und dergleichen.
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Die Elektroden 110, 112 werden an einander entgegengesetzten Seiten des Drähtepaars 60a/60b an einer Indexposition positioniert und entlang einer ersten radial Achse A1 ausgerichtet, die sich von der Mittelachse A2 des Stators 18 aus nach außen erstreckt. Die erste Elektrode 110 ist entlang der radial Achse A1 innerhalb des Drähtepaars 60a/60b positioniert und die zweite Elektrode 112 ist entlang der radialen Achse A1 außerhalb des Drähtepaars 60a/60b positioniert. Die Begriffe innerhalb und außerhalb werden hier verwendet, um eine Position relativ zu der zweiten Mittelachse A2 zu beschreiben. Die erste Elektrode 110 wird so positioniert, dass sie einen ersten der Drähte 60a kontaktiert, und die zweite Elektrode 112 wird so positioniert, dass sie einen zweiten der Drähte 60b kontaktiert. Bei Ausführungsformen, bei denen die Statorspule 42 mehrere Reihen W von Drähtepaaren aufweist (siehe 11–17), ist eine oder sind beide Elektroden 110, 112 so ausgestaltet, dass sie zwischen Drähtepaaren 60a/60b in benachbarten Reihen W positioniert werden.
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Mit Bezug auf 6, 9 und 10 umfasst ein Klemmkraftschritt 212, dass die Drähte 60a/60b gegeneinander gepresst werden, indem die Elektroden 110, 112 während einer Klemmkraftzeitspanne 316 entlang der ersten radialen Achse A1 aufeinander zubewegt werden. Die Steuereinheit 140 steuert das Positioniergerät 120, um die Elektroden 110, 112 aufeinander zuzubewegen. Wenn die Elektroden 110, 112 aufeinander zubewegt werden, kontaktieren sie die Drähte 60a, 60b und pressen die Drähte 60a/60b an einer gewünschten Schweißstelle 150 mit einer Kraft 310 gegeneinander, bis die Kraft 310 eine Klemmkraft 312 erreicht, die in einem Klemmkraftbereich 314 fällt. Der elektrische Widerstandswert an der Schweißstelle 150 ist eine Funktion der Klemmkraft 312. Insbesondere ist der Widerstandswert an der Schweißstelle 150 umgekehrt proportional zu der Klemmkraft 312. Die Schweißstelle 150 befindet sich an der Schnittstelle der Drähte 60a/60b. Die Elektroden 110, 112 werden festgehalten, um die Klemmkraft 312 während der Klemmkraftzeitspanne 316 aufrecht zu erhalten.
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Ein Erwärmungsschritt 214 umfasst, dass die Stromversorgung 130 mit der Steuereinheit 140 so gesteuert wird, dass ein Strom 320 während einer Erwärmungszeitspanne 322 durch die Elektroden 110, 112 entladen wird. Der Strom 320 wird auf oder in Richtung auf einen maximalen Strom 324 erhöht, der in einen Zielstrombereich 326 fällt. Die Steuereinheit 140 leitet den Strom 320 entlang der Stromstrecke P von der ersten Elektrode 110 durch das Drähtepaar 60a/60b hindurch und zu der zweiten Elektrode 112. Der Strom 320 wird in einem relativ kurzen Zeitraum t (der Erwärmungszeitspanne 322) entladen, um an der Schweißstelle 150 eine in hohem Maße lokale Wärme zu erzeugen, wie nachstehend in weiterem Detail beschrieben wird. Das Verfahren 200 kann eine von mehreren Beziehungen zwischen der Erwärmungszeitspanne 322 und der Klemmkraftzeitspanne 316 umfassen, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise wird die Klemmkraft 312 bei einigen Ausführungsformen während des Erwärmungsschritts 214 beibehalten, sodass die Erwärmungszeitspanne 322 zur gleichen Zeit mit oder innerhalb der Klemmkraftzeitspanne 316 auftritt. Bei einigen betrachteten Ausführungsformen beginnt die Erwärmungszeitspanne 322 vor dem Beginn der Klemmkraftzeitspanne 316 und/oder sie endet nach der Klemmkraftzeitspanne 316.
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Der Strom 320 erzeugt Wärme im Drähtepaar 60a/60b, während er entlang der Stromstrecke P fließt. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Wärme (H) (Joule), die von der Vorrichtung 100 an der Schweißstelle 150 des Drähtepaars 60a/60b aufgebracht wird, eine Funktion des Stroms 320 (I) (Ampere), der durch die Elektroden 110, 112 entladen wird, des Widerstandswerts (R) (Ohm) an der Schweißstelle 150 und der Zeit (t) (Sekunden), über welche der Strom 320 (I) aufgebracht wird. Beispielsweise ist die Funktion in einigen Fällen gegeben durch H = I2Rt. Wie ebenfalls zuvor erwähnt wurde, ist der Widerstandswert (R) eine Funktion der Klemmkraft 312.
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Die Wärme H erhöht eine Temperatur an der Schweißstelle 150 auf eine Schweißtemperatur 330 in einem Temperaturbereich 332. Bei einigen Ausführungsformen bleiben die Drähte 60a/60b in einem festen Zustand innerhalb des Temperaturbereichs 332 und können plastisch verformt werden, um das Drähtepaar 60a/60b zu verbinden. Zum Steuern der Schweißtemperatur 330 werden die Profile des Stroms 320 und der Klemmkraft 312 von der Steuereinheit 140 gewählt und gesteuert. Beispielsweise kann das Profil des Stroms 320 und der Klemmkraft 312 optimiert werden, um die Zeit t (z. B. die Zeit der Erwärmungszeitspanne 322) für eine erhöhte Effizienz zu optimieren.
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Mit Bezug auf 7, 9 und 10 umfasst ein Stauchkraftschritt 216, dass die Kraft 310 erhöht wird, indem die Elektroden 110, 112 entlang der ersten radialen Achse A1 weiter aufeinander zubewegt werden. Bei einigen Ausführungsformen wird ein Stauchkraftschritt 216 nicht durchgeführt. Im Stauchkraftschritt 216 steuert die Steuereinheit 140 das Positioniergerät 120, um die Elektroden 110, 112 näher aufeinander zuzubewegen. Die Kraft 310 wird erhöht, bis die Kraft 310 eine Stauchkraft 340 erreicht, die in einen Stauchkraftbereich 342 fällt. Die Stauchkraft 340 wird auf das Drähtepaar 60a/60b während einer Stauchkraftzeitspanne 344 aufgebracht, die unmittelbar nach der Erwärmungszeitspanne 322 liegt oder sich mit dieser überschneidet.
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Die Stauchkraft 340 wird auf das Drähtepaar 60a/60b aufgebracht, während sich die Schweißtemperatur 330 im Temperaturbereich 332 befindet, um das Drähtepaar 60a/60b plastisch zu verformen und zu verbinden. Die Stauchkraft 340 verformt das erwärmte Drähtepaar 60a/60b plastisch und treibt eine Stauchwulst 160 (7) aus oxidiertem Metall aus der Schweißstelle 150 heraus. Folglich wird eine Festkörperverbindung an der Schnittstelle der Drähte 60a/60b erzeugt (d. h. an der Schweißstelle 150 des Drähtepaars 60a/60b). Die Stauchkraft 340 verringert die Drahtstärke des Drähtepaars 60a/60b und erzeugt Verformungen, um eine gewünschte Schweißverbindungfestigkeit zu erreichen. Im Allgemeinen sind solche Verformungen zu gering, um sie über Kaltpressverbindungen zu erreichen.
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Die Elektroden 110, 112 werden gekühlt (z. B. mit einem Wasserkühlsystem wassergekühlt), um die Temperatur der Schweißstelle 150 zu verringern und die Schweißverbindung erstarren zu lassen. Mit Bezug auf 8 und 10 werden gemäß einem Beendigungsschritt 218 die Elektroden 110, 112 von dem zusammengefügten Drähtepaar 60a/60b entfernt und das Verfahren 200 wird für das nächste Drähtepaar wiederholt.
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Eine beispielhafte Anwendung des Verfahrens 200 wird nun in weiterem Detail für Kupferdrähte 60a/60b mit großer Drahtstärke beschrieben. In Übereinstimmung mit dem Klemmkraftschritt 212 liegt die Klemmkraft 312 in dem Klemmkraftbereich 314 von etwa zweihundertzweiundzwanzig Newton (fünfzig Pfund (Kraft)) bis etwa achthundertneunundachtzig Newton (zweihundert Pfund (Kraft)). In Übereinstimmung mit dem Erwärmungsschritt 214 wird der Strom 320 (I) auf einen maximalen Strom 324 erhöht, der in den Strombereich 326 fällt, der etwa zwanzig Kiloampere bis etwa fünfzig Kiloampere beträgt, für einen Zeitraum t (Erwärmungszeitspanne 322) in dem Bereich von etwa einer bis etwa zehn Millisekunden. Der zugehörige Widerstandswert R an der Schweißstelle 150 ist sehr klein und hängt von mehreren Widerstandswerten ab (z. B. dem Widerstandswert der Elektroden, den Kontaktwiderstandswert von Elektrode zu Draht der Drähte und dem Kontaktwiderstandswert der Drähte). Die Schweißtemperatur 330 an der Schweißstelle 150 liegt in dem Temperaturbereich 332, der etwa siebenhundert Grad Celsius bis etwa neuhundert Grad Celsius beträgt. In Übereinstimmung mit dem Stauchkraftschritt 216 liegt die Stauchkraft 340 in dem Bereich von etwa viertausendvierhundertachtundvierzig Newton (eintausend Pfund (Kraft)) bis achttausendachthundertsechsundneunzig Newton (zweitausend Pfund (Kraft)). Bei dem Prozess des Zusammenfügens des Drähtepaars 60a/60b wird die ursprüngliche Drahtstärke 152 des Drähtepaars 60a/60b um etwa dreißig Prozent bis etwa siebzig Prozent reduziert. Beispielsweise wird die Drahtstärke um etwa dreißig Prozent reduziert, um genügend Festigkeit an der Schweißstelle 150 bereitzustellen. Die Stauchkraft 340 und die Dauer der Stauchkraft 340 werden präzise gesteuert, um den Querschnitt des verschweißten Drähtepaars 60a/60b zu steuern.
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Beispielhafte Ausführungsformen von Vorrichtungen werden nun in weiterem Detail beschrieben. Bestimmte Vorrichtungen sind mit Bezug auf einen Stator 18 mit zwei Reihen W1, W2 von Drähtepaaren ausgestaltet und andere Vorrichtungen sind mit Bezug auf Statoren mit drei Reihen W1, W2, W3 von Drähtepaaren 60a/60b ausgestaltet. Es versteht sich jedoch, dass die Lehren allgemein auf eine Reihe oder mehrere Reihen von Drähtepaaren angewendet werden können. Bei jeder einer Anzahl von Indexpositionen enthalten die dargestellten Statoren 18 Drähtepaare 60a/60b, jeweils eines in jeder Reihe W, die entlang einer radialen Achse A1 ausgerichtet sind. Beispielsweise weist ein Stator mit siebzig Drähtepaaren 60a/60b in jeder Reihe W etwa siebzig Indexpositionen auf, wobei jede Indexposition einer Anzahl von Drähtepaaren entspricht, die gleich der Anzahl der Reihen ist.
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Mit Bezug auf 11 enthält die Vorrichtung 100 ein Positioniergerät 120, das ausgestaltet ist, um das Werkzeug 108 um die zweite Mittelachse A2 (”Z”-Achse) zu drehen, um den Stator 18 um die Mittelachse A2 (”Z”-Achse) zu drehen, um das Werkzeug 108 entlang der Mittelachse A2 nach oben und nach unten zu verschieben, um das Werkzeug 108 entlang der ersten radialen Achse A1 (”X”-Achse) nach innen und nach außen zu verschieben und/oder um die Elektroden 110, 112 entlang der radialen Achse A1 zueinander hin und voneinander weg zu verschieben. Folglich ist das Positioniergerät 120 ausgestaltet, um die Elektroden 110, 112 zum Zusammenfügen jedes Drähtepaars 60a/60b in jeder Reihe W zu positionieren.
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Eine Drehung des Stators 18 und/oder des Werkzeugs 108 bewegt die Elektroden 110, 112 entlang einer Reihe W. Eine Verschiebung nach innen und nach außen bewegt die Elektroden 110, 112 zwischen Reihen W1, W2. Eine Verschiebung nach oben und nach unten bewegt die Elektroden 110, 112, um verschiedene Drähtepaarhöhen zu berücksichtigen und um einen Kontakt mit Drähtepaaren bei einer Bewegung zu vermeiden. Kombinationen aus Drehung und Verschiebung können verwendet werden, um die Elektroden 110, 112 mit Bezug auf ein beliebiges Drähtepaar zu positionieren, um das Drähtepaar beispielsweise gemäß dem Verfahren 200 zusammenzufügen. Folglich weist die Vorrichtung 100 von 11 die Flexibilität auf, Drähtepaare 60a/60b für mehrere Motortypen mit verschiedenen Höhen, Reihenabstand, Anzahl von Reihen und dergleichen zu schweißen. Beispielsweise führt die Vorrichtung 100 einhundertvierzig Schweißverbindungen in einhundertvierzig Zykluszeiten aus. Als Bezugswert kann eine Zykluszeit pro Schweißverbindung weniger als etwa eine Sekunde lang sein.
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Mit Bezug auf 12 ist die Vorrichtung 100 mit Bezug auf einen zweireihigen Stator 18 ausgestaltet und enthält ein Paar Werkzeuge 108a, 108b, jeweils mit einem Paar Elektroden 110, 112. Die Werkzeuge 108a, 108b sind an unterschiedlichen Indexpositionen positioniert. Das erste Werkzeug 108a ist ausgestaltet, um die Drähtepaare der inneren Reihe W1 zusammenzufügen, und das zweite Werkzeug 108b ist ausgestaltet, um die Drähtepaare der äußeren Reihe W2 zusammenzufügen. Da die Werkzeuge 108a, 108b Drähtepaare 60a/60b in den Reihen W1, W2 gleichzeitig verschweißen, führt die Vorrichtung 100 einhundertvierzig Schweißverbindungen in siebzig Zykluszeiten durch. Bei dieser Konfiguration kann ein Verschweißen jedes der Drähtepaare erreicht werden, indem einfach der Stator 18 oder die Werkzeuge 108a, 108b an jede Indexposition gedreht werden.
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Mit Bezug auf 13 und 14 enthält die Vorrichtung 100 ein Werkzeug 108, das ausgestaltet ist, um gleichzeitig mehrere Drähtepaare an jeder Indexposition in Übereinstimmung mit hier beschriebenen Verfahren zu verschweißen. Das Werkzeug 108 enthält mehrere Paare von Elektroden 110, 112, die alle entlang der radialen Achse A1 an jeder Indexposition ausgerichtet sind. Jedes Paar von Elektroden 110, 112 ist ausgestaltet, um ein Drähtepaar 60a/60b in einer Reihe W zusammenzufügen. In jedem Fall sind Elektroden (z. B. Elektroden 112a, 112b in 13 und Elektroden 112a, 110b, 112b, 112c in 14), die zwischen Reihen W positioniert sind, durch die Isolierabstandshalter 400 voneinander isoliert, um den Stromfluss durch jeden jeweiligen Satz von Elektroden und ein jeweiliges Drähtepaar zu isolieren. Die Vorrichtung von 13 ist mit Bezug auf einen zweireihigen Stator 18 ausgestaltet und die Vorrichtung von 14 ist mit Bezug auf einen dreireihigen Stator ausgestaltet. Dort, wo der Stator 18 siebzig Indexpositionen enthält, führt die Vorrichtung von 13 einhundertvierzig Schweißverbindungen in siebzig Zykluszeiten durch, und die Vorrichtung von 14 führt zweihundertzehn Schweißverbindungen in siebzig Zykluszeiten durch. Wie bei der Vorrichtung von 12 kann ein Verschweißen jedes der Drähtepaare erreicht werden, indem einfach der Stator 18 oder das Werkzeug 108 in jede Indexposition gedreht wird.
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Die Vorrichtung von 13 enthält eine erste Elektrode 110b außerhalb des äußersten Drähtepaars 60a/60b, zweite und dritte Elektroden 112b, 112a zwischen dem äußersten Drähtepaar 60a/60b und dem innersten Drähtepaar 60a/60b und eine vierte Elektrode 110a innerhalb des innersten Drähtepaars 60a/60b. Die zweite Elektrode 112b und die dritte Elektrode 112a sind durch einen Isolierabstandshalter 400 getrennt. Die erste und zweite Elektrode 110b, 112b sind ausgestaltet, um das äußerste Drähtepaar 60a/60b zu verschweißen, und die dritte und vierte Elektrode 112a, 110a sind ausgestaltet, um das innerste Drähtepaar 60a/60b zu verschweißen. Die Vorrichtung von 14 ist ähnlich und enthält einen zusätzlichen Satz von Elektroden, die ausgestaltet sind, um ein Drähtepaar 60a/60b einer mittleren Reihe zu verschweißen. Die Vorrichtung enthält Elektroden 110a, 112a, 110b, 112b, 110c, 112c und Isolierabstandshalter 400a, 400b.
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Bei alternativen Ausführungsformen werden mehrere Werkzeuge verwendet, um die Anzahl von Zykluszeiten weiter zu verringern. Wenn die Vorrichtung von 13 beispielsweise zwei der beschriebenen Werkzeuge enthält, führt eine derartige Vorrichtung einhundertvierzig Schweißverbindungen in fünfunddreißig Zykluszeiten aus. Bei Vorrichtungen mit einer anderen Anzahl von Werkzeugen führt die Vorrichtung einhundertvierzig Schweißverbindungen in einer Anzahl von Zyklen aus, die gleich siebzig dividiert durch die Anzahl der Werkzeuge ist.
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Mit Bezug auf 15 und 16 enthält die Vorrichtung 100 ein Werkzeug 108, das ausgestaltet ist, um gleichzeitig mehrere Drähtepaare 60a/60b an einer Indexposition in Übereinstimmung mit hier beschriebenen Verfahren zu verschweißen. Das Werkzeug 108 enthält ein Paar Elektroden 110, 112 und einen oder mehrere leitfähige Abstandshalter 500. Die erste Elektrode 110 befindet sich innerhalb des innersten Drähtepaars 60a/60b und die zweite Elektrode 112 befindet sich außerhalb des äußersten Drähtepaars 60a/60b. Jeder leitfähige Abstandshalter 500 ist zur Positionierung zwischen Drähtepaaren 60a/60b in benachbarten Reihen W, die an einer Indexposition ausgerichtet sind, ausgestaltet. Der leitfähige Abstandshalter 500 weist eine Dicke T3 auf, die im Wesentlichen gleich dem Abstand T4 zwischen Drähtepaaren in benachbarten Reihen W ist. Der eine oder die mehreren leitfähigen Abstandshalter 500 stellen eine Stromstrecke P zwischen Drähtepaaren 60a/60b bereit und übertragen Kräfte zwischen Drähtepaaren 60a/60b. Der Strompegel und der Kraftpegel sind für die Anzahl von Schweißverbindungen an einer einzelnen Indexposition optimiert. Der leitfähige Abstandshalter 500 enthält ein leitfähiges Material, das während des Verfahrens fest bleibt und Oberflächeneigenschaften aufweist, die das Haften an oder Verbinden mit den Drähtepaaren während des Verfahrens minimieren. Derartige Materialien umfassen Wolfram und dergleichen. Bei einigen Ausführungsformen positioniert das Positioniergerät 120 den bzw. die Abstandshalter 500 geeignet zwischen Drähtepaaren 60a/60b.
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15 veranschaulicht eine Vorrichtung mit einem Werkzeug 108, das für einen zweireihigen Stator ausgestaltet ist, welches den leitfähigen Abstandshalter 500, der zwischen Drähtepaaren 60a/60b in benachbarten Reihen W1, W2 positioniert ist, eine erste Elektrode 112, die außerhalb des Drähtepaars 60a/60b der äußeren Reihe positioniert ist und eine zweite Elektrode 110, die innerhalb des Drähtepaars 60a/60b der inneren Reihe positioniert ist, umfasst. Die Elektroden 110, 112 bringen eine Kraft auf, um die Drähtepaare 60a/60b gegen den leitfähigen Abstandshalter 500 zu pressen, um eine Stromstrecke P zu erzeugen.
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16 veranschaulicht eine Vorrichtung mit einem für einen dreireihigen Stator 18 ausgestalteten Werkzeug 108, das leitfähige Abstandshalter 500a, 500b, die zwischen Drähtepaaren 60a/60b in benachbarten Reihen W1, W2 und W2, W3 positioniert sind, eine erste Elektrode 112, die außerhalb des Drähtepaars 60a/60b in der äußeren Reihe W3 positioniert ist, und eine zweite Elektrode 110, die innerhalb des Drähtepaars 60a/60b in der inneren Reihe W1 positioniert ist, umfasst. Der erste leitfähige Abstandshalter 500b ist zwischen der mittleren Reihe W2 und der äußeren Reihe W3 positioniert und der zweite leitfähige Abstandshalter 500a ist zwischen der mittleren Reihe W2 und der inneren Reihe W1 positioniert. Die Elektroden 110, 112 bringen eine Kraft auf, um das innere Drähtepaar 60a/60b und das äußere Drähtepaar 60a/60b gegen die leitfähigen Abstandshalter 500a, 500b zu pressen, welche gegen das mittlere Drähtepaar 60a/60b pressen, um eine Stromstrecke P zu erzeugen.
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Mit Bezug auf 17 und 18 enthält die Vorrichtung ein Werkzeug, das ein Elektrodenrad oder eine Rollenelektrode 610, eine innere Gegenelektrode wie etwa eine innere Ringgegenelektrode 612a und eine äußere Gegenelektrode wie etwa eine äußere Ringgegenelektrode 612b umfasst. Bei einigen Ausführungsformen gibt es nur eine Gegenelektrode, etwa in Fällen, bei denen die Statorspule nur eine einzige Reihe von Drähtepaaren 60a/60b enthält. Obwohl das Elektrodenrad 610 verschiedene Formen aufweisen kann, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, weist das Elektrodenrad bei einigen Ausführungsformen ein allgemein kreisförmiges oder ovales Profil auf.
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Das Positioniergerät ist ausgestaltet, um das Elektrodenrad 610 gegen die Innenseite der innersten Reihe W1 von Drähtepaaren 60a/60b rollen zu lassen, um die Drähtepaare 60a/60b durch Druck und Wärme von einem Strom in Übereinstimmung mit den hier beschriebenen Prinzipien schnell zu verschweißen. In einem Fall ist die Achse des Elektrodenrads 610 stationär und der Stator umkreist das Elektrodenrad 610. In einem anderen Fall kreist das Elektrodenrad 610 innerhalb oder außerhalb des Stators.
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Wenn das Elektrodenrad 610 gegen ein Drähtepaar 60a/60b rollt, bringt es eine Kraft auf, um das Drähtepaar 60a/60b gegen den inneren Elektrodenring 612a zu drücken. Der innere Elektrodenring 612a drückt gegen das Drähtepaar 60a/60b zwischen den Elektrodenringen 612a/612b, welcher das Drähtepaar 60a/60b gegen den äußeren Elektrodenring 612b drückt, um eine Stromstrecke zwischen dem Rad 610 und dem Elektrodenring 612 zu schaffen.
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Bei einer Ausführungsform enthält das Elektrodenrad 610 eine einzige Elektrode, die ununterbrochen einen Strom aufbringt. Bei einer anderen Ausführungsform enthält das Elektrodenrad eine Anzahl von Elektroden, die segmentiert sind, um die Schweißoperationen zu trennen, die an jedem Drähtepaar auftreten. Hier bringt die Vorrichtung zeitweise einen Strom auf, wenn eine segmentierte Elektrode im Elektrodenrad 610 ein zugehöriges Drähtepaar 60a/60b kontaktiert. Segmentierte Elektroden werden in einigen Ausführungsformen in Fällen verwendet, bei denen ein Abstand zwischen benachbarten Drähtepaaren 60a/60b klein ist, wodurch die Möglichkeit einer unkontrollierten Lichtbogenbildung vermieden wird.
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Die Vorrichtung isoliert Schweißprozesse an verschiedenen Indexpositionen. Das Elektrodenrad enthält Schweißsegmente, die Indexpositionen zugeordnet sind. In einigen Ausführungsformen sind die Schweißsegmente voneinander durch Isoliersegmente getrennt, etwa durch hier beschriebene Abstandshalter.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind nur beispielhafte Darstellungen von Implementierungen, die für ein klares Verständnis von Prinzipien offengelegt wurden. Variationen, Modifikationen und Kombinationen, die mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verbunden sind, können durchgeführt werden, ohne den Umfang der Ansprüche zu verlassen. Alle derartigen Variationen, Modifikationen und Kombinationen sind hier durch den Umfang dieser Offenbarung und die folgenden Ansprüche umfasst.
