本發(fā)明總體上涉及用于制造電機(jī)的層疊鐵芯的方法和工具。

背景技術(shù)：

1、如今，電機(jī)的鐵芯通常包括多個(gè)層疊金屬片堆（n>100個(gè)疊層），這些層疊金屬片至少部分地相對(duì)于彼此電隔離，因?yàn)橛纱藴u流可以被阻尼。為了生產(chǎn)這些金屬片堆，已知用于鐵芯制造的各種連接方法。廣泛地說(shuō)，“互鎖”用于組裝金屬片，通過(guò)沖壓“按鈕”功能將單獨(dú)沖壓的疊片連接起來(lái)。不同的制造方法利用焊接，這也是連接相鄰的疊片的常見(jiàn)方法。此外，還有一種方法，在鋼板上預(yù)先涂上粘合劑，只需在沖壓過(guò)程中或之后激活粘合劑即可。

2、然而，利用這些連接技術(shù)，在連接區(qū)域內(nèi)至少部分地去除了電工鋼（所謂的e-steel）金屬片的電絕緣部。這導(dǎo)致至少在一定程度上發(fā)生渦流。因此，功耗增加（主要由于額外的渦流損耗），這降低了各個(gè)電機(jī)的效率。

3、可替代的方法利用粘合劑粘合技術(shù)，該技術(shù)用于堆疊和結(jié)合相鄰的鋼片，以便為電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子建立層疊鐵芯。由于對(duì)于粘合劑結(jié)合可以省略去除電絕緣部，因此功耗低，使得各個(gè)電機(jī)的效率高。此外，與（空間有限的）互鎖特征和焊接線相比，因?yàn)檎澈蟿└采w了大的區(qū)域，因此具有噪音、振動(dòng)和粗糙度的好處。

4、然而，在這些制造技術(shù)中，通常提供連續(xù)的金屬片，從該金屬片沖切疊層的單個(gè)坯件。為了相應(yīng)地制備金屬片，在金屬片上涂上底漆以加強(qiáng)結(jié)合。這導(dǎo)致底漆材料的大量浪費(fèi)，因?yàn)檎麄€(gè)連續(xù)的金屬片都是以這種方式制備的。

5、此外，可用粘合劑的數(shù)量以及提供粘合劑結(jié)合程序的公司都是有限的。在粘合劑不可用或生產(chǎn)設(shè)施例如因維護(hù)工作等原因而停業(yè)的情況下，這可能會(huì)引起制造程序的延誤。簡(jiǎn)而言之，這也會(huì)導(dǎo)致包括相應(yīng)的定子或轉(zhuǎn)子鐵芯的整個(gè)電機(jī)的生產(chǎn)延誤，這最終可能導(dǎo)致包括此類電機(jī)的車輛的制造的延誤。

6、us?2019/0028006?a1、us?2018/0056629?a1和ep?3?902?112?a1公開(kāi)了用于生產(chǎn)層疊鐵芯的通用方法，其中施加粘合劑以粘合相鄰的疊片。

7、因此，需要一種用于制造電機(jī)的層疊鐵芯的方法和工具，該方法和工具能夠增強(qiáng)制造過(guò)程的多樣性，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)減少浪費(fèi)。此外，在分別制造的鐵芯用于基礎(chǔ)電機(jī)的情況下，其運(yùn)行效率應(yīng)很高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、獨(dú)立權(quán)利要求的主題滿足相應(yīng)的需要。在從屬權(quán)利要求和以下描述中說(shuō)明了進(jìn)一步的實(shí)施例，其中每個(gè)實(shí)施例可以單獨(dú)或組合地表示本公開(kāi)的方面。

2、下文闡述了本文公開(kāi)的某些實(shí)施例的概要。應(yīng)當(dāng)理解，呈現(xiàn)這些方面僅僅是為了提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)要概述，并且這些方面并不意圖限制本公開(kāi)的范圍。本公開(kāi)可以包括以下可能未闡述的各種方面。一些方面是從方法的角度來(lái)解釋的，另一些方面是根據(jù)裝置來(lái)解釋的。然而，各個(gè)方面可以相應(yīng)地從方法轉(zhuǎn)移到裝置，反之亦然。

3、根據(jù)一方面，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種用于制造電機(jī)的層疊鐵芯的方法。該方法至少包括以下步驟：

4、提供至少一個(gè)金屬片。

5、使用至少一個(gè)采用噴墨印刷技術(shù)的涂布器將至少一種流體成分施加到至少一個(gè)金屬片的至少一個(gè)側(cè)面的至少一部分上。

6、對(duì)包括至少一種流體成分的至少一個(gè)金屬片的至少一個(gè)坯件進(jìn)行沖切。

7、將多個(gè)坯件相對(duì)于彼此對(duì)齊以形成層疊鐵芯。

8、本發(fā)明基于噴墨印刷技術(shù)可以用于僅在所需位置精確地施加用于建立層壓結(jié)合的流體成分這樣的結(jié)果。因此，形成金屬片并且不用于建立疊層的底層原材料的部分不需要用流體成分處理。例如，可以減少施加在金屬片上以更好地進(jìn)行切割和減少磨損的潤(rùn)滑劑的消耗。這是由于該方法能夠僅使金屬片的被沖切的那部分被潤(rùn)滑劑處理而實(shí)現(xiàn)的。本文中，噴墨打印技術(shù)的好處得到了利用。更具體地說(shuō)，與現(xiàn)有的粘合劑應(yīng)用技術(shù)相比，噴墨打印能夠使更高分辨率（微米級(jí)）的空間控制得以實(shí)現(xiàn)。此外，所施加的成分也可以用作“密封劑”以防止流體通道在層疊鐵芯的疊片之間泄漏。因此，與已知方法相比，減少了流體材料的消耗和廢物的產(chǎn)生。此外，眾所周知，噴墨打印技術(shù)具有高度的靈活性。因此，在發(fā)生制造中斷的情況下，可以采用不同的噴墨打印涂布器來(lái)替換之前中斷的噴墨打印涂布器。因此，可以實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)整個(gè)制造過(guò)程。

9、根據(jù)另一方面，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種用于制造電機(jī)的層疊鐵芯的工具。該工具具有至少一個(gè)涂布器、級(jí)進(jìn)模臺(tái)、沖切臺(tái)和控制裝置。控制裝置聯(lián)接到至少一個(gè)涂布器、級(jí)進(jìn)模臺(tái)和沖切臺(tái)。該至少一個(gè)涂布器配置為采用噴墨印刷技術(shù)將至少一種流體成分施加到至少一個(gè)金屬片的至少一個(gè)側(cè)面的至少一部分上。級(jí)進(jìn)模臺(tái)配置為將沖壓特征施加到至少一個(gè)金屬片上。沖切臺(tái)配置為對(duì)包括至少一種流體成分的至少一個(gè)金屬片的至少一個(gè)坯件進(jìn)行沖切，并且使多個(gè)坯件相對(duì)于彼此對(duì)齊以形成層疊鐵芯。該工具配置為執(zhí)行如前所述的方法。

10、這意味著建立了單一組合的制造工具（也稱為級(jí)進(jìn)模），該制造工具可以用于施加流體成分、沖切坯件，以及使多個(gè)坯件相對(duì)于彼此對(duì)齊，從而形成相應(yīng)的層疊鐵芯。因此，實(shí)現(xiàn)了緊湊的制造設(shè)計(jì)。此外，本文所述的工具相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)了前面所描述的方法所達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)。

11、在一些實(shí)施例中，至少一種流體成分包括底漆和粘合劑中的至少一種。優(yōu)選地，至少一種流體成分還可以包括底漆和粘合劑，其可以單獨(dú)施加或可以在單個(gè)流體成分內(nèi)進(jìn)行施加。因此，可以施加底漆以建立粘合劑對(duì)金屬片的表面的強(qiáng)粘附性。例如，底漆可以有助于粘合劑對(duì)表面進(jìn)行層狀覆蓋。反過(guò)來(lái)，粘合劑在相鄰金屬片之間建立了結(jié)合效果。

12、可選地，至少一種流體成分包括由不同的打印機(jī)噴嘴施加的至少兩種不同的物質(zhì)。這意味著至少一種流體成分可以包括雙組分物質(zhì)。這兩種單獨(dú)的物質(zhì)例如可以包括樹脂（例如環(huán)氧樹脂、粘合劑）和硬化劑（催化劑）。實(shí)際上，雙組分物質(zhì)能夠提供強(qiáng)的粘合效果，使得層疊鐵芯的結(jié)構(gòu)剛度很高。

13、優(yōu)選地，將至少一種流體成分施加到至少一個(gè)金屬片的區(qū)域。至少一種流體成分的量根據(jù)預(yù)定的空間圖案在整個(gè)區(qū)域上變化。根據(jù)相應(yīng)的需要，這使至少一種流體成分實(shí)現(xiàn)了量身定制的空間依賴分布。例如，在使用電機(jī)期間，層疊鐵芯的特定區(qū)域可能會(huì)受到作用在其上的增加的力。因此，空間分布可以變化，使得至少一種流體成分在這些區(qū)域內(nèi)的局部量增加。因此，由于根據(jù)相應(yīng)的需要調(diào)整至少一種流體成分的空間變化量，可能會(huì)增大相鄰金屬片之間持續(xù)結(jié)合的力。

14、可選地，可以通過(guò)表示在電機(jī)內(nèi)部使用期間作用在層疊鐵芯上的力的力模型來(lái)確定預(yù)定空間圖案。

15、優(yōu)選地，相對(duì)于至少一種流體成分的局部量，預(yù)定空間圖案包括至少180dpi的分辨率。換句話說(shuō)，根據(jù)至少180dpi的分辨率，可以施加不同局部量的至少一種流體成分。更優(yōu)選地，分辨率至少可以是360dpi，更優(yōu)選地分辨率至少可以是540dpi，更優(yōu)選地分辨率至少可以是720dpi。在這方面，分辨率不需要在整個(gè)預(yù)定圖案上是均勻的。反而，根據(jù)相應(yīng)的需要，整個(gè)預(yù)定圖案還可以包括高分辨率部分和低分辨率部分。因此，可以提高效率。因此，可以考慮復(fù)雜的預(yù)定圖案。值得注意的是，使用現(xiàn)有的點(diǎn)涂布器方法無(wú)法獲得這種高分辨率圖案。因此，與現(xiàn)有方法相比，可以將至少一種流體成分的應(yīng)用定制為大幅擴(kuò)大的水平。

16、根據(jù)一些實(shí)施例，至少一個(gè)金屬片包括連續(xù)的金屬件。從連續(xù)的金屬件上沖切出多個(gè)坯件。這簡(jiǎn)化了制造過(guò)程中的處理及其均勻性?？梢韵鄬?duì)于連續(xù)的金屬件來(lái)限定工具的各個(gè)階段的布置。然后，該工具可以在連續(xù)的金屬件上打定位孔使其正確地對(duì)齊。連續(xù)的金屬件在沖壓過(guò)程中通常會(huì)改變其形式和形狀。因此，鑒于連續(xù)的金屬件，該工具的公差要高得多。因此，可以實(shí)現(xiàn)不同階段相對(duì)于彼此對(duì)齊。這意味著不同階段可以根據(jù)需要處理連續(xù)金屬片的相同部分，因?yàn)榭刂蒲b置提供了連續(xù)的金屬件的相應(yīng)的輸送控制。此外，單個(gè)金屬件可以生產(chǎn)一定數(shù)量的坯件。因此，例如，與坯件由不同金屬件形成的情況相比，各種坯件的材料性能相同或者至少顯示出較小的變化。

17、優(yōu)選地，可以使用推/拉式進(jìn)料器通過(guò)工具輸送連續(xù)的金屬件。在這方面，控制裝置可以與推/拉式進(jìn)料器聯(lián)接，并且相應(yīng)地控制連續(xù)的金屬件的移動(dòng)。例如，可以根據(jù)需要調(diào)整連續(xù)的金屬件的平均移動(dòng)速度。

18、優(yōu)選地，在施加至少一種流體成分的過(guò)程中，以0.25米/秒或更快的平均基材速度、優(yōu)選地以0.5米/秒或更快的平均基材速度、優(yōu)選地以1米/秒或更快的平均基材速度、更優(yōu)選地以2米/秒的平均基材速度移動(dòng)至少一個(gè)金屬片。因此，可以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率。在這方面，鋼板以不同的速度并且僅在行程之間被送入工具。在行程過(guò)程中，沒(méi)有材料被送入工具。在行程之間，材料被送入工具，行程速度可達(dá)150-200行程/分或更高。因此，涂布器配置為甚至以不同的速度施加至少一種流體成分。特別地，涂布器可以配置為以與行程之間變化的基材速度相匹配的方式施加至少一種流體成分。

19、可選地，通過(guò)施加至少一種流體成分，將至少一個(gè)標(biāo)記施加到至少一個(gè)金屬片上。該標(biāo)記為至少一個(gè)金屬片的至少一部分提供對(duì)齊標(biāo)簽和識(shí)別標(biāo)簽中的至少一個(gè)。這意味著至少一種流體成分不僅配置為在相鄰疊片之間建立結(jié)合，而且配置為施加用于對(duì)齊和識(shí)別的標(biāo)記（符號(hào)）。至今，使用專用鉆孔或切割工具或激光劃線來(lái)施加對(duì)齊標(biāo)記。因此，目前的制造技術(shù)顯示出高昂的生產(chǎn)成本。例如，這些專用工具必須反復(fù)打磨或更換。由于流體成分可以用于施加對(duì)齊標(biāo)記，因此可以降低生產(chǎn)成本。此外，可以應(yīng)用識(shí)別標(biāo)記來(lái)指示方向和/或建立序列號(hào)標(biāo)簽，例如，用于保證相應(yīng)部件的真實(shí)性。最終，層疊鐵芯的每個(gè)金屬片可以包括獨(dú)立的序列號(hào)或真實(shí)性標(biāo)記。

20、在替代方案中，施加到層疊鐵芯的不同金屬片上的標(biāo)記可以共同建立整個(gè)鐵芯的真實(shí)性標(biāo)記。例如，標(biāo)記也可以施加到可以從鐵芯的外部查看的側(cè)表面上。

21、在一些實(shí)施例中，至少一種流體成分至少部分地包括顏色，使得流體成分在施加到金屬片上后，在日光下肉眼可識(shí)別。因此，生產(chǎn)操作員可以有效地檢查至少一種流體成分是否按需施加在至少一個(gè)金屬片上。換句話說(shuō)，簡(jiǎn)化了對(duì)制造過(guò)程的監(jiān)控。

22、可替代地或附加地，至少一種流體成分可以至少部分地包括紫外或紅外顏料，使得使用能夠檢測(cè)紫外或紅外輻射的輔助檢測(cè)裝置可以識(shí)別流體成分。在這方面，可能需要激發(fā)至少一種流體成分的輻射粒子。因此，阻礙了假冒行為。

23、根據(jù)一些實(shí)施例，將至少一種流體成分應(yīng)用于對(duì)至少一個(gè)金屬片的通道和/或?qū)盈B鐵芯的相鄰金屬片之間的通道進(jìn)行密封。對(duì)于由至少一種流體成分實(shí)現(xiàn)的密封機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)更均勻的表面從而建立更明確的結(jié)構(gòu)。因此，層疊鐵芯的均勻性得到了增強(qiáng)。此外，關(guān)于密封技術(shù)，布置在通道內(nèi)的組件（例如導(dǎo)線或流體（如冷卻流體））可以（部分地）被鎖定。因此，可以防止布置在通道內(nèi)的物體至少沿著某些方向移動(dòng)。

24、可選地，至少一種流體成分被硬化以形成層疊鐵芯。因此，在硬化后，鐵芯的各個(gè)坯件不能再相對(duì)于彼此移動(dòng)。因此，鐵芯的魯棒性得以增強(qiáng)。

25、為了使流體成分硬化，可以施加熱量、工藝氣體或紫外線作為活化劑。在至少一種流體成分包括至少兩種不同的物質(zhì)（例如粘合劑和硬化劑）的情況下，可以考慮其他固化策略。工藝氣體例如可以包括氧氣。優(yōu)選地，通過(guò)以預(yù)定溫度加熱預(yù)定時(shí)間段來(lái)硬化至少一種流體成分。因此，可以建立可靠的硬化程序。

26、在一些實(shí)施例中，沖切臺(tái)包括至少一個(gè)沖裁裝置。沖裁裝置配置為從至少一個(gè)金屬片沖切坯件。坯件可以包括預(yù)定形狀。因此，沖裁裝置能夠生產(chǎn)至少一個(gè)金屬片的多個(gè)坯件，該多個(gè)坯件可以包括相似的形狀并且可以彼此對(duì)應(yīng)。

27、可選地，將至少一個(gè)涂布器集成到級(jí)進(jìn)模臺(tái)中，建立級(jí)進(jìn)沖壓裝置。因此，可以省略涂布器的單獨(dú)施加階段。換句話說(shuō)，該工具可以具有高度的集成度，因此非常緊湊。這種布置也有助于使至少一種成分精確地施加到所需的區(qū)域的能力。特別是對(duì)于具有小橫截面積的部分，例如定子的切口（槽）之間的小的橋接部或轉(zhuǎn)子內(nèi)的磁體凹陷，這種布置允許實(shí)現(xiàn)更高精度地施加至少一種流體成分。

28、優(yōu)選地，至少一個(gè)涂布器布置在工具的下部和/或至少部分地倒置布置。因此，可以根據(jù)相應(yīng)的需要來(lái)布置涂布器。將涂布器布置在工具的下部有助于在施加至少一種流體成分期間減少振動(dòng)和速度變化，因?yàn)楣ぞ叩纳喜渴艿礁蟮乃俣茸兓Ｒ虼?，將涂布器布置在下部?jī)?nèi)可以提高涂布器的耐用性和壽命。反而，通過(guò)將涂布器布置在上部，在施加至少一種流體成分的過(guò)程中重力起到了輔助作用。此外，將涂布器布置在工具的上部能夠更容易地評(píng)估所施加的流體成分在至少一個(gè)金屬片上的正確放置。

29、在一些實(shí)施例中，涂布器布置在工具的級(jí)進(jìn)模臺(tái)內(nèi)。因此，鑒于工具的不同階段的順序，涂布器可以布置在不同的位置。因此，可以防止“過(guò)早”施加至少一種流體成分從而防止工具堵塞。換句話說(shuō)，至少一個(gè)涂布器可以根據(jù)相應(yīng)的需要布置在工具內(nèi)的不同位置。

30、可選地，至少一個(gè)涂布器配置為將至少一種流體成分施加到至少一個(gè)金屬片的相對(duì)側(cè)面上。例如，涂布器可以布置（安裝）在工具的下部，但可以包括延伸到工具的上部的部分，使得可以同時(shí)用至少一種流體成分來(lái)處理至少一個(gè)金屬片的相對(duì)側(cè)面。因此，可以提高生產(chǎn)率。此外，通過(guò)這種布置，還可以實(shí)現(xiàn)減少涂布器的振動(dòng)和速度變化。

31、在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)涂布器可以從工具上無(wú)損地移除。換言之，涂抹器可以在各種工具之間更換。由于高度靈活的噴墨技術(shù)，不需要為每個(gè)工具配備自己的涂布器，但打印頭單元（涂布器）可以更換并且放置在下一個(gè)工具中。因此，生產(chǎn)成本低。

32、優(yōu)選地，至少一個(gè)涂布器包括至少一個(gè)打印頭，該打印頭具有布置在至少一個(gè)金屬片的單個(gè)側(cè)面上的多個(gè)打印機(jī)噴嘴。

33、在一些實(shí)施例中，涂布器還可以包括兩組打印機(jī)噴嘴，其中單獨(dú)的組布置在至少一個(gè)金屬片的相對(duì)側(cè)面上。因此，具有若干物質(zhì)的流體成分可以同時(shí)施加到至少一個(gè)金屬片的相對(duì)側(cè)面上。因此，擴(kuò)大了工具的可變性。

34、電機(jī)可以配置為在地面車輛（例如轎車和卡車）、航空相關(guān)車輛、鐵路運(yùn)輸車輛、航運(yùn)、航空航天或消費(fèi)品的至少一種內(nèi)使用。因此，潛在應(yīng)用的數(shù)量很高。