專利名稱：環(huán)形金屬薄板組的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用沖壓成型板制造用于電機的定子的環(huán)形金屬薄板組(bundle)的方法，該方法的步驟如下用沖壓成型法切成長度等于所要形成的環(huán)形組周長的直的薄板分段，每個分段都呈帶狀，所述分段的齒狀物呈定子極靴的徑向橫斷面的形狀，而且，在齒狀物的相反側面有設置在齒狀物的延伸部分內的切痕，將各分段疊合，以形成具有預定高度的薄板組，然后，在由切痕形成的兩個凹槽內，至少利用兩條激光焊接或者等離子焊接的焊縫而將它們組裝起來。本發(fā)明還涉及用于實現(xiàn)這種方法的設備。
由磁性板或者類似物通過沖壓方法切下而形成環(huán)形薄板組，并利用鉚接或焊接的方法將其組裝起來，從而構造小型和中型電機的定子，特別是汽車的交流發(fā)電機的定子，這是公知的。
切下的圓環(huán)具有朝著內側的由沿徑向向內的臂形成的開口槽，該臂在薄板組內構成定子的極靴。用沖壓方法切下整個的圓環(huán)存在一些不足之處由于與圓環(huán)內徑對應的那部分薄板只能用于形成一較小直徑的圓環(huán)，事實上只有薄板的厚度和直徑與所要求的技術特性相對應，因此，存在大量浪費的問題。另一方面，圓環(huán)直徑之外的那部分薄板也存在大量薄板浪費的問題。
由于在沖壓當中產生的內應力，并且由于封閉的圓環(huán)形狀而不容易消除這種內應力，因此，圓環(huán)結構使其不能保持圓環(huán)和圓環(huán)組二者所要求的形狀公差和恰當?shù)某叽纭葢A環(huán)的內外直徑的尺寸公差和薄板組的兩個面的平行度產生影響。在達到所要求的公差之前，通常需要對定子進行額外的機械加工。
申請人的EP-B-136740提出了用圓環(huán)段特別是120度(該值不是一個限定值)的圓環(huán)段制造金屬薄板組的方法和裝置。
這種方法和裝置是令人滿意的，而且，一方面，由于只是切下圓環(huán)分段，因此可以節(jié)約板的浪費，另一方面，可以更接近地保持住薄板組的外形尺寸，這是因為，在沖壓封閉圓環(huán)期間產生的內應力已被消除。
US-A-4102040提出了一種變型的制造方法，其包括在連續(xù)的操作中，通過使薄板組與一圓筒的側表面接合而將所形成的薄板組彎曲。當薄板組的兩端面接觸時，用連接裝置的機構將其固緊，然后進行焊接。
US-A-4198743公開了一種變型的制造方法，通過使薄板組的中部不動，同時用兩個夾緊工具從中心施加連續(xù)的力而得到C形，從而形成C形磁芯。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于電機定子的金屬薄板組的新的制造方法，特別是，這種制造方法能夠大量減少浪費，同時能夠簡化實施該方法的裝置。
本發(fā)明的方法由下述步驟的結合而實現(xiàn)將薄板組夾緊在一平表面和壓在帶有極靴的表面上的裝置之間，其中，該平表面對著帶有凹槽的大約占分段長度一半的薄板組表面，在每一端都留出大約總長度的四分之一作為自由端；在其自由部分大約一半位置上利用多滑塊壓力機使兩端預先彎曲，通過向相應的有凹槽的表面施加壓力而使其對著相應形狀的沖壓機，從而在每個自由端形成大約40度的弧度；通過向兩端的有凹槽的表面施加壓力而使其對著相應形狀的沖壓機，利用多滑塊壓力機使兩個自由端在其整個自由部分彎曲上而形成90度的圓弧；將薄板組松開，只沿著與分段中點對應的兩個邊緣將其固定，這兩個邊緣一個在薄板組的內表面上，另一個在薄板組的外表面上；將壓力施加到薄板組的弧形部分上，直到將圓筒封閉；對連接端進行激光焊接或者等離子焊接，從而形成一圓柱形元件。
本發(fā)明的方法的優(yōu)點在于，圓環(huán)的形成是順序完成的，由于金屬纖維實際上在兩個步驟之間膨脹，因此，圓環(huán)能夠具有較好的圓柱度。另一方面，所使用的機械是已使用了很長時間的多層滑板機械。因此，只有必要在實施方法上進行改進。實際上，在對疊合的薄板組的端部進行焊接之后，沒有對圓柱度進行校正。
根據(jù)本發(fā)明的較佳變型，從一條金屬薄板帶上切下兩個分段，這兩個分段背對背，并且二者的相對距離等于兩個極靴之間距離的一半，這樣能將薄板的浪費程度限制到最小，實際上是減小到與極靴之間的空間對應的這些薄板部分。
另一方面，因為以直段的形式切下切片，在沖壓成型過程中就不會產生應力，因此，就避免了人們提出的關于定子外形尺寸的問題。
在有嚴格的配合公差的情況下，為了保持定子的外形尺寸，在將薄板組最后組裝完畢之后，可以用液壓壓力機對其進行校準。
在此，還提出了用于實施本發(fā)明方法的一種裝置。
該實施裝置是這樣確定的其包含一用于形成直段的金屬薄板沖壓成型工作臺(station)；一用于使具有預定高度的薄板組疊合和變形的工作臺；一利用至少兩個焊縫的固定而進行組裝的工作臺；以及用于在多滑塊壓力機上將薄板組疊合而形成圓柱形元件的工作臺；所述的疊合工作臺同樣設置有用于將每個薄板組的連接端焊接起來的工作臺，該疊合工作臺包含第一平板，其設置有與所述平板垂直的支承表面，用于接收每個薄板組；并帶有三個滑板，其中一個設置在帶有齒的一側，其帶有一用于使薄板組頂靠著所述支承表面的止動件，在相對側面設置兩個沖壓機(punch)和兩個滑板，其中每一個都設置有用于對著薄板組端部的型模，其用于將薄板組預先彎曲超過大約40度，并使薄板組對著第一滑板的沖壓機；第二平板與第一平板平行，并且以與第一平板同樣的方式設置了三個滑板，作用在薄板組外表面上的兩個滑板具有型模，其表面凹度大約超過一個圓筒的四分之一，以便推動預先彎曲的薄板組的端部，以形成90度的圓弧度，并對著相對的滑板的相應壓力機；第三平板設置有一支承表面，用于接收上述彎曲薄板組的還是平面的部分，一滑板設置有一止動表面，用于支承薄板組而使其對著所述平表面，兩個滑板在薄板組的90度彎曲部分的兩側彼此相對，滑板上設置有具有圓柱形凹入表面的型模，其用于推動薄板組的弧形端部，直到其完全封閉并形成圓筒；以及第四平板，其設置有支承表面，薄板組靠在其上，其母線與下列母線相對，薄板組兩端沿著該母線連接起來，第一滑板設置有能使薄板組對著所述支承表面的一個元件，四個滑板沿著圓周均勻分布，并設有四個具有凹入表面的型模，其尺寸及半徑大約是圓筒的四分之一，從而能使圓環(huán)保持封閉，該裝置還設有一激光焊接或等離子焊接裝置，用于沿著母線而焊接薄板組的連接端。
下面，借助附圖而說明本發(fā)明的方法。


圖1表示在疊合之前的金屬薄板組的平面圖；圖2是用于實施本方法的整個裝置的示意圖；圖3-6是在四個步驟中用于疊合的工作臺部件的主視圖。
用已知的裝置通過沖壓而由金屬板帶切出直的薄板分段1，薄板分段1呈帶有齒2的帶形，該齒的形狀就是電機定子的極靴形狀。直的分段的背部具有設置在齒2的延伸部分內的切痕3。
這些薄板分段既可以從寬度大約等于帶的寬度的帶子上切下，也可以從寬度等于其兩倍的帶子上切下，切下的帶子背對背，且它們的相對距離相當于兩齒之間間距的一半，因此限制了浪費。
在通過疊合而得到高度與定子長度相等的薄板組之后，利用最好設置在切痕3內的至少兩個焊縫將分段焊接起來，將薄板組放置在一多滑塊機械上，以便完成環(huán)形定子的成型。為了實現(xiàn)這一目的，將薄板組和分段1一起放置，其中心部分在設置有切痕3并用于形成定子外表面的那一側上位于一支承表面4(圖3)上，同時，例如利用一止動裝置5將薄板組夾在內部。在薄板組的兩個自由端施加力，每個自由端大約是薄板組長度的八分之一，薄板組的端部彎曲到位置A′、B′，并對著相應形狀的沖壓機，從而形成兩個大約40度的弧形。隨后(圖4)，端部在自由長度(也就是說，薄板組長度的四分之一)上彎曲，從而形成一個對著其它沖壓機的大約90度的弧形A、B。此后，將薄板組的兩個對邊夾緊(圖5和6)，在薄板組的端部施加力，從而得到完整的封閉的圓環(huán)。在得到封閉的圓環(huán)時，在其端部加以激光焊接或者等離子焊接的焊縫，從而保證圓環(huán)的封閉，從而形成定子。
最后，將定子放在一液壓校準壓力機內，從而可以保證最后所得定子的外形尺寸。
所述分段的外表面上設置的切痕3使其可以比連續(xù)的外表面更容易形成圓環(huán)。
參照圖2，示意性地表示出用于實施該方法的裝置的主要工作臺。第一個沖壓工作臺10使其能夠從金屬薄板上切下如圖1所示形狀的分段。此后是用于形成具有一預定高度的薄板組的疊層工作臺11。隨后是使其至少可以固定兩個焊縫的焊接工作臺12，以保持每個薄板組元件彼此相對的位置，最后是用于形成定子的工作臺13。參照圖3-6將對工作臺13進行清楚的說明。當在工作臺13所形成的定子退出時，薄板組進入一校準壓力機14，以保證薄板組的準確的內外輪廓，最后，薄板組到達包裝工作臺15。
在此，雖然對這些不同工作臺進行了簡單的表示，但是，每個工作臺當然可以包含使其還可以執(zhí)行其它操作的裝置，例如，疊層工作臺11可以與稱重工作臺結合，使其能夠通過重量來檢查定子是否包含了給定重量的金屬，如果合適的話，可以添加所述的分段，以完成這一步驟。在焊接之后，進入下一步之前，還可以對薄板組進行冷卻。但是，這種形式的裝置不是本發(fā)明的主題，總之，本發(fā)明所涉及的是利用多個滑板實現(xiàn)本方法，更詳細地說是涉及將薄板組疊合而形成定子，下面，參照圖3-6對此進行說明。
為了進行疊合，將已組裝好的薄板組放置在其與極靴相對的面上，薄板組以連續(xù)的步驟通過一多滑塊壓力機。一般來講，該疊合和定子的最后封閉是通過四個連續(xù)的步驟實現(xiàn)的，每次移動薄板組都平行于一個方向而進行，更準確地講是垂直于支承滑板的平板(一般將其設置成垂直的)。該機械包含四個平板16，17，18和19(圖3，4，5，6)，將它們設置成這樣，即，一個平板在另一個平板的后面，并且每一個都設置有能使薄板組從一個平板轉到另一個平板的長方形中心孔16′，17′，18′，19′。
第一平板16包含一支承表面4和三個滑板21，22，23，其中薄板組將靠在支承表面上，在與支承表面相對的一側上所設的滑板21上設有止動表面5，利用該止動表面而將薄板組固定在支承表面4上，同時，在薄板組的每一側至少留出大約薄板組四分之一的長度。兩個滑板22和23設置在對側，每個滑板設置有一個具有一表面的型模25，26，其橫斷面大約是S-形，并且可以滑動并逐漸頂靠在薄板組的自由端上，以施加壓力，并通過將所述端部壓向沖壓機5A、5B而在兩個端部的每一端上形成大約40度的弧度。
然后，薄板組通過孔16′穿過平板16，而到達圖4所示的平板17的位置，該平板同樣設置有一支承表面27和三個以與平板16的滑板相同的方式垂直設置的滑板28，29和30?；?8同樣設置一止動表面31，利用該止動表面將部分彎曲的薄板組支承在支承表面27上。
如果封閉薄板組的帶子的長度相當長，就可采用兩個滑板，以便將薄板組夾緊頂靠在前面兩個步驟中涉及的支承表面上。
兩個滑板29和30在其端部同樣包含兩個凹面的型模32和33，其一端鉸接在滑板上，通過該型模，通過將薄板組壓緊在對應的沖壓機31A、31B上，所述滑板逐漸頂靠在薄板組的預先彎曲的端部并使其變形，直至形成圖4所示的大約90度的弧度。
然后，薄板組穿過孔17′，接近同樣設置有一支承表面34和三個滑板35，36和37的平板18。此時，滑板35所設置的支承表面是一個逐漸頂靠在兩個電極齒之間的指狀物35D，從而將薄板組夾緊靠著支承表面34。兩個橫向的滑板36和37同樣各設置有一凹形型模36A、37A，以推動薄板組的彎曲端，直到薄板組形成一圓筒。
在薄板組以這種方式形成之后，其穿過孔19′而朝著平板19，并逐漸頂靠在支承表面38上?；?9與滑板35相似，其利用一指狀物39D而使該圓筒頂靠著支承表面38，同時，均勻地分布在平板19的表面上的四個滑板40，41，42，43夾緊薄板組，從而使其在其最終位置處封閉，這四個滑板中每一個都設置有大約相當于四分之一圓筒形狀的凹形型模40A，41A，42A，43A，同時用激光焊接或者等離子焊接機械(未示出)在薄板組的連接端施加一焊縫。從這一時刻起，薄板組穿過孔18′而離開，在進行冷卻以消除焊縫所產生的應力之前，使薄板組進入一校準壓力機，以保證該薄板組的外形尺寸。
使用用于使薄板組變形并形成定子的滑板具有的優(yōu)點是該機械可以容易地適應于所需要的不同尺寸的產品。在前兩個平板16和17中，每個滑板支承件都被支承在兩個直線平行的導向裝置內，同時，在平板18和19上，導向裝置是兩個同心圓，其能夠根據(jù)需要和所要形成的定子尺寸的需要而改變滑板支承件的位置。
顯然，因為在一個板16上滑板21，22，23可容易地設置在一個側面上，而滑板28，29，30在另一側面上，所以平板16和17可以是分開的板或者同一板的兩個面；同樣，平板18和19上也可以有分開的板或者同一板的兩個面。同樣，支承表面4，27，34，38可以在穿過這些平板的一塊板上，因為在開始的兩個步驟中，薄板組靠在寬的表面上，而到后面的步驟時，薄板組實際靠在一個母線上，所以整塊支承表面在其整個前進長度上的橫斷面會減小。
權利要求
1.一種用沖壓成型板制造用于電機的定子的環(huán)形金屬薄板組的方法，該方法的步驟如下利用沖壓成型的方法切出直的薄板分段，其長度等于所要形成的環(huán)形薄板組的周長，每個分段呈帶狀，該帶上的齒呈定子極靴的徑向橫斷面的形狀，而且，齒的相反側面具有設置在齒的延伸部分內的切痕；將多個分段疊合在一起，形成有預定高度的薄板組，通過在由切痕形成的兩個凹槽中加以至少兩條激光焊接或者等離子焊接的焊縫，將這些分段組裝起來，組裝由下述步驟結合進行將薄板組夾緊在一平表面和壓在帶有極靴的表面上的裝置之間，其中，該平表面對著帶有凹槽的大約占整個分段長度一半的薄板組表面，在每一端都留出大約總長度的四分之一作為自由端；在自由部分的大約一半位置上，利用多滑塊壓力機，使兩端預先彎曲，通過向相應的有凹槽的表面施加壓力而使其對著相應形狀的沖壓機，從而在每個自由端形成大約40度的弧度；通過向相應的有凹槽的表面施加壓力而使其對著相應形狀的沖壓機，使兩個自由端在其整個自由部分上彎曲而形成90度的圓弧；通過向兩端的有凹槽的表面施加壓力而使其對著相應形狀的沖壓機，使兩個自由端在其整個自由部分上彎曲而形成90度的圓??；將薄板組松開，只沿著與分段中點對應的兩個邊緣而將其固定，這兩個邊緣一個在薄板組的內表面上，另一個在外表面上；利用多滑塊壓力機將壓力施加到薄板組的弧形部分上，直到將圓筒封閉；對連接端進行激光焊接或者等離子焊接，從而形成一圓柱形元件。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，從寬度大約等于所要切下的兩個分段寬度的兩倍的金屬薄板卷上切下一些分段，進行沖壓成型，從而得到背對背的兩個分段，兩個分段的相對距離等于兩個極靴之間距離的一半。
3.根據(jù)權利要求1和2所述的方法，其特征在于，使板組在液壓壓力機上經(jīng)過校準，從而得到具有理想的外形尺寸特性的形狀。
4.一種用于實施權利要求1至3之一所述方法的裝置，其包含一用于形成直的帶狀分段的金屬薄板沖壓成型工作臺；一用于使具有預定高度的薄板組疊合和變形的工作臺；一利用至少兩個焊縫的固定而進行組裝的工作臺；以及用于在多滑塊壓力機上將薄板組疊合而形成圓柱形元件的工作臺；所述疊合工作臺同樣設置有用于將每個薄板組的連接端焊接起來的工作臺，該疊合工作臺包含一第一平板，其設置有與所述平板垂直的支承表面，用于接收每個薄板組，并帶有三個滑板，其中一個設置在帶有齒的一側，其帶有一用于使薄板組頂靠著所述支承表面的止動件，在相對側面設置兩個沖壓機和兩個滑板，其中每一個都設置有用于支承薄板組端部的型模，其用于將薄板組預先彎曲超過大約40度，并對著第一滑板的沖壓機；第二平板與第一平板平行，并且以與第一平板同樣的方式設置了三個滑板，作用在薄板組的外表面上的兩個滑板具有型模，其表面凹度大約超過一個圓筒的四分之一，以便推動預先彎曲的薄板組的端部而形成90度的圓弧度，從而對著相對的滑板的相應壓力機；第三平板設置的支承表面用于接收前述彎曲薄板組的還是平面的部分，一滑板設置有一止動表面，用于將薄板組頂靠著所述平表面，兩個滑板在薄板組的90度彎曲部分的兩側彼此相對，滑板上設置有具有圓柱形凹入表面的型模，其用于推動薄板組的弧形端部，直到薄板組完全封閉并形成圓筒；以及設置有支承表面的第四平板，薄板組靠在其上，其母線對著下列母線，薄板組兩端沿著該母線連接起來，第一滑板設置有能使薄板組頂靠著所述支承表面的一個元件，而且?guī)в兴膫€沿著圓周均勻分布的滑板，并設有四個具有凹入表面的型模，其尺寸及半徑大約是圓筒的四分之一，從而，能使所形成的圓環(huán)保持封閉，該裝置還設有一焊接裝置，用于沿著母線焊接薄板組的連接端。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于，前兩個平板設置在第一板的兩個相對面上，后兩個平板設置在第二板的兩個面上，將所述兩個板設置成平行的，它們的中心部分有一凹口，使薄板組可沿垂直于所述板的方向而穿過所述板，從而使薄板組從一個平板到達另一個平板。
6.根據(jù)權利要求4和5所述的裝置，其特征在于，其包含一液壓校準壓力機，當薄板組在多滑塊壓力機上成型之后，用該液壓校準壓力機保證薄板組準確的外形尺寸。
全文摘要
本方法可利用多滑塊壓力機(21,22,23)而形成一電機的定子。首先是通過沖壓成型和焊接得到由直的薄板分段形成的薄板組。通過一多滑塊壓力機的四組滑板和其對應的型模進行連續(xù)的操作而形成定子。隨后沿著薄板組的連接母線對所形成的圓筒進行焊接,并將其放在一液壓壓力機內校準。
文檔編號B21D3/14GK1296865SQ0013379
公開日2001年5月30日 申請日期2000年11月10日 優(yōu)先權日1999年11月10日
發(fā)明者雷蒙德·布爾茹瓦 申請人:R·布爾茹瓦股份有限公司