具有高填充系數(shù)的在電換能器中生成磁場的扁平銅繞組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于制造扁平銅繞組(1)的方法。此外本發(fā)明還涉及按照所述方法制造的換能器。
【專利說明】
具有高填充系數(shù)的在電換能器中生成磁場的扁平銅繞組

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于制造扁平銅繞組的方法和配備所述扁平銅繞組的換能器。

【背景技術】
[0002]用于在電換能器，尤其是電磁致動器和旋轉電機中生成磁場的線圈繞組現(xiàn)今大多數(shù)是通過銅漆包線來實施，這種漆包線通常擁有圓形橫截面。由此在用軟磁性芯材纏繞線圈架，例如磁罐，定子齒或轉子齒的時候獲得所謂的銅填充系數(shù)，所述銅填充系數(shù)根據(jù)繞組不同而處于例如40-55%范圍中(見圖1)。軟磁性芯材屬于鐵磁材料，所述鐵磁材料在磁場內易于磁化。這種磁性極化可以例如通過電流流過的線圈中的電流或通過存在永磁體生成。在全部的軟磁性材料中，極化導致與在空氣中由在外起作用的磁場產生的相比高很多倍的磁通量。由此，軟磁性芯材能夠使外部磁場以材料磁導率加強。銅填充系數(shù)概念在此情況下表示置入到可供使用的線圈腔內的電導體的量其中包括電導體的絕緣層。由此，圓形線材始終圍出在電方面無效的空間。通過特殊的成形線材，例如具有方形橫截面的線材可以進一步提高銅填充系數(shù)。最近在科學領域一直在討論鑄造的線圈，這些線圈在矩形橫截面的情況下導致明顯較高的銅填充系數(shù)(至大約70% )(見圖2)。
[0003]這類線圈的鑄造及覆層的過程相對比較耗費時間和材料以及由此成本高。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的主題為用于制造扁平銅繞組的方法，其包括下述方法步驟:
[0005]通過提供銅帶，在銅帶上面隨后生成重復的圖案，和將銅帶隨后冷變形，其中，通過交替彎曲成型一螺旋形本體，可以以簡單的制造過程實現(xiàn)相對【背景技術】高的銅填充系數(shù)。在此，所要求的過程技術可以基于特別簡單的和成本低廉的方法。在此，銅帶可以具有矩形橫截面。與鑄造的扁平繞組相比這具有制造過程更加簡單和成本更低這一優(yōu)勢。
[0006]在一優(yōu)選的方式中可以通過沖制工藝，激光切割，腐蝕或通過水射流切割制造所述重復的圖案。這使得通過簡單的和成本低廉的方式制造重復的圖案成為可能。在此，重復的圖案可以具有方形的，柱體形的，多角形的，橢圓形的，圓形的或類似的形狀，其中，重復的圖案的形狀視線圈架而定，扁平銅繞組之后將被插套在所述線圈架上面，以便制造換能器。
[0007]銅帶的厚度可以與導體橫截面的第一尺寸相對應并且銅帶的寬度可以從導體橫截面的第二尺寸和從線圈架的尺寸設定中產生。在此，根據(jù)用戶的期望可以選擇導體橫截面，以便制造期望的換能器。在此，導體橫截面的第二尺寸可以通過重復的圖案形成。通過生成所述重復的圖案可以將線圈架的尺度從銅帶的寬度中分離出來，從而使得銅帶的剩余的部分能夠相應于導體橫截面的第二尺寸。銅帶可以在寬度上與多個分條相對應。借此能夠在一個過程步驟內從一銅帶中制造多個扁平銅繞組。
[0008]優(yōu)選在提供時可以用電絕緣的材料給銅帶覆層。借此能夠放棄扁平銅繞組在制造過程之后必需的電絕緣覆層。這使得既能夠節(jié)省生產時間又能夠節(jié)省生產成本。
[0009]在另一個實施例中可以在冷變形之后對螺旋形本體進行熱處理。這可能發(fā)生于在銅帶的冷變形之后銅材料中的位錯密度太多地提高了電阻的情況下。通過熱處理能夠重新建立足夠的導電能力。在這種情況下，銅帶可以是沒有被覆層的或銅帶可以具有這樣的電絕緣的覆層，該覆層承受了熱處理溫度。
[0010]如果銅帶應不被覆層或應具有這樣電絕緣的覆層，該覆層不能承受熱處理溫度，則可以在熱處理之后通過電絕緣材料對螺旋形本體進行覆層。借此能夠在制造過程中有利地也對沖制棱邊或切割棱邊進行絕緣處理。
[0011]在另一個實施例中可以在最后的冷成形過程之前進行扁平銅繞組的后補的電絕緣的材料覆層，其中，最后的冷成形過程是螺旋形本體的擠壓(Stauchen)，從而使得螺旋形本體的那些匝部彼此疊置。借此也能夠通過電絕緣材料對扁平銅繞組的在最后的冷成形過程之后有可能不再能夠達到的部位進行覆層。
[0012]有利地，扁平銅繞組的電絕緣的覆層可以通過浸透池或通過噴淋處理進行。借此能夠以特別簡單的和成本低廉的方式實現(xiàn)扁平銅繞組的電絕緣覆層。
[0013]本發(fā)明的另一個主題是換能器，所述換能器可以包括線圈架和扁平銅繞組，其中，可以按照上述方法的實施方式中的一個制造扁平銅繞組。為了制造換能器，可以將制成的扁平銅繞組作為線圈組直接插接在線圈架上面。然后可以進行連接接片的接觸。借此能夠以簡單的和成本低廉的方法制造換能器。
[0014]有利地，線圈架可以由軟磁性芯材制成。
[0015]此外，換能器的線圈架可以是磁罐，定子齒或轉子齒。借此能夠將按照本發(fā)明的扁平銅繞組在大量的不同換能器內使用。
[0016]至于按照本發(fā)明的主題的其它特征和優(yōu)勢在這里詳盡地參考與按照本發(fā)明的用于制造扁平銅繞組的方法和按照本發(fā)明的換能器相關聯(lián)的說明以及參考實施例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]將通過附圖和實施例對按照本發(fā)明的主題的其它優(yōu)勢和有利的實施方式進行說明并且在下述的說明中進行解釋。在此需注意，附圖和實施例只具有進了說明的特性并不能認為以任何形式對本發(fā)明進行限制。其中:
[0018]圖1示出填充系數(shù)的視圖，來自具有圓形的銅漆包線的換能器的橫截面的一截段，
[0019]圖2示出填充系數(shù)的視圖，來自具有矩形橫截面的鑄造線圈的換能器的橫截面的一截段，
[0020]圖3示出用于制造扁平銅繞組的銅帶的視圖，
[0021]圖4示出到具有重復圖案的銅帶分條上的正視圖，
[0022]圖5示出冷成形過程的示意圖，在所述冷成形過程中由一銅帶制造扁平銅繞組，
[0023]圖6示出在最后的冷成形過程之前的扁平銅繞組的覆層方法的示意圖，
[0024]圖7示出了扁平銅繞組的等距圖。

【具體實施方式】
[0025]1.制造扁平銅繞組
[0026]圖3示出了銅帶2。提供銅帶2，以便制造扁平銅繞組I (見圖7)。在圖3中可以識別出，銅帶2被卷成卷并且具有矩形橫截面。在本實施例中，銅帶2通過電絕緣材料覆層(在圖1中沒有顯示)。借此不必對制成的扁平銅繞組利用電絕緣材料進行覆層。
[0027]銅帶2具有厚度a，所述厚度對應于導體橫截面的第一尺寸。在此，由用戶以這種方式選擇導體橫截面，以便通過制造的扁平銅繞組I和線圈架(未顯示)制造期望的換能器。
[0028]此外在圖3中可以識別出，銅帶2的寬度b是從導體橫截面的第二尺寸d以及從線圈架(未顯示)的尺寸設定中產生。導體橫截面的第二尺寸d在.此通過重復的圖案4形成。通過生成重復的圖案4可以將線圈架的尺度從銅帶的寬度b分離出來，使得銅帶2的剩余的部分相應于導體橫截面的第二尺寸d。
[0029]在圖3所示的實施例中可以識別出，銅帶2的寬度b由多個分寬度bn組成。在本實施例中，寬度b相當于剛好3個分寬度bn。這意味著,銅帶2在在本實施例中的第一制造過程中被分成三個分條3。但是也可以是銅帶b的寬度b剛好與扁平銅繞組I的寬度b相對應并且由此不具有分寬度bn，或只有兩個分寬度bn或有多于三個的分寬度bn。
[0030]線圈架的尺寸設定是必需的，以便在銅帶2內和必要時在每個分條3內生成重復的圖案4。在本實施例中，重復的圖案4是方形的空隙，但是也可以的是，重復的圖案4具有其它形狀，例如多角形，圓形，橢圓形，菱形或其它形狀。重復的圖案4與線圈架的形狀相對應，制成的扁平銅繞組I插在所述線圈架上面以便制造換能器。在生成重復的圖案的過程中必要時按照分條3的相應數(shù)量分割所述銅帶2。
[0031]在圖3中可以識別出，從銅帶2中制造出三個分條3，其中，只在一個分條3上面已經生成重復的圖案4。在其它分條3中也生成重復的圖案4，這在圖3中沒有示出。
[0032]例如可以通過連續(xù)的沖制工藝，激光切割，腐蝕或通過水射流切割等生成重復的圖案4。通過這種方式能夠使用簡單的、成本低廉的制造過程來生成重復的圖案4。
[0033]在圖4中所示為具有重復的圖案4的銅帶2的正視圖。銅帶具有寬度b并且具有帶方形空隙的重復的圖案4，其中，方形空隙顯示一個周期重復的幾何形狀。通過銅帶2的冷變形，例如通過在用虛線突出地設置的成形棱邊C上折疊，通過交替地彎折成形一螺旋形本體6。
[0034]在圖5中所示為冷變形的制造過程。在第一步驟中將銅帶2放入裝置7內。隨后在成形棱邊C上面通過工具5成形所述銅帶2的重復的圖案4。工具5例如可以是輪子的齒或沖頭。工具5以力F作用于成形棱邊C上。在此，在一個成形棱邊C上面彎折銅帶2的重復的圖案4并且在成形棱邊C的每次彎折之后移送到下一個成形棱邊C，從而使得通過在重復的圖案4的成形棱邊C上面交替地彎折而從銅帶2中生成一螺旋形本體6。在最后一個加工過程中，在另一個裝置內(未顯示)以力F2擠壓螺旋形本體6，從而使得螺旋形本體6的匝部彼此疊置。借此產生制成的扁平銅繞組I。
[0035]在圖6中所示為本發(fā)明的另一個實施方式。在該實施方式中，銅帶2沒有涂覆電絕緣材料。此外也可以的是，雖然銅帶2以絕緣材料覆層，但是基于必要的熱處理，所述絕緣材料不能耐受溫度，以至于需要新的覆層。
[0036]在圖6中未顯示，在螺旋形本體6的冷變形之后由于銅材料中的位錯密度而電阻太高地提高。為了又建立足夠的導電能力需要熱處理。
[0037]在該熱處理之后將螺旋形本體6放入浸透池8內，以便通過電絕緣材料對螺旋形本體6進行覆層。借此對在制造過程中產生的棱邊一同進行絕緣處理。在覆層之后，在另一個裝置內(未顯示)以力F2擠壓螺旋形本體6，從而使得螺旋形本體6的匝部彼此疊置。借此產生制成的扁平銅繞組I。
[0038]在圖7中所示為制成的扁平銅繞組I。在相對的層上可以識別出，扁平銅繞組I是由具有厚度a的銅帶2制造。扁平銅繞組I具有寬度b。在此，彼此重疊的層是彼此絕緣的銅接片。
[0039]2.換能器
[0040]換能器(未顯示)這樣地制造，使得制成的扁平銅繞組I作為線圈組插接在線圈架上面。然后進行連接接片的接觸。線圈架由軟磁性芯材制成并且例如是磁罐，定子齒或轉子齒。
【權利要求】
1.用于制造扁平銅繞組(1)的方法，其包括下述步驟: -提供銅帶(2)， -在銅帶(2)上生成重復的圖案(4)， -將銅帶(2)冷變形，其中，通過交替彎曲成型一螺旋形本體(6)。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，通過沖制工藝，激光切割，腐蝕或通過水射流切割制造所述重復的圖案(4)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，所述銅帶(2)的厚度(a)與導體橫截面的第一尺寸相應和所述銅帶(2)的寬度(b、bn)從所述導體橫截面的第二尺寸(d)和從線圈架的尺寸設定中產生。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，在所述提供時用電絕緣的材料給所述銅帶⑵覆層。
5.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，在所述冷變形之后對所述螺旋形本體(6)進行熱處理。
6.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，在所述熱處理之后通過電絕緣材料對所述螺旋形本體(6)進行覆層。
7.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，所述覆層通過浸透池或通過噴淋處理進行。
8.包括線圈架和扁平銅繞組(1)的換能器，其中，根據(jù)前述權利要求中的一方法制造所述扁平銅繞組(1)。
9.根據(jù)權利要求8所述的換能器，其中，所述線圈架是由軟磁性芯材制成。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的換能器，其中，所述線圈架是磁罐，轉子齒或定子齒。
【文檔編號】H01F41/06GK104272407SQ201380023205
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年4月2日 優(yōu)先權日:2012年5月2日
【發(fā)明者】A·維爾德, A·胡貝爾, P·巴特 申請人:羅伯特·博世有限公司