叠片组以及叠片组的制造方法与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的叠片组以及一种根据权利要求15或18或19的前序部分所述的用于制造所述叠片组的方法。

背景技术：

叠片组用于电机中，例如用作电动机或发电机的定子或转子。

叠片组包括相叠设置的、由金属板材带中冲出的叠片。

叠片组的制造可以以不同的方式在冲压模具之外或之内进行。彼此相叠的叠片通过第一连接结构相互连接。所述第一连接结构可以是机械的连接结构、粘合连接结构或焊接连接结构。对于机械的连接，给叠片设置突起或冲压部，叠片利用所述突起或冲压部嵌入分别处于下面的叠片的相应凹口或凹部中。对于粘合连接，相叠的叠片通过粘合剂相互连接。对于焊接连接，在叠片组之内相叠置的叠片相互焊接。

除了优点以外，所列举的、已应用的、用于在冲压操作之内建立叠片组的各传统连接形式还具有一些缺点。例如，在冲压成组中，一个重要的优点是，非常快速地将各叠片连接成组。缺点是会在组内部产生短接桥并且抗拉强度较小。

在制造叠片组件时也会由于焊接叠片造成电短接。此外，由于焊缝周围的热变形，叠片组会发生变形。由于在焊接区域高的处理温度也会发生金相结构变化。这在以后在电机中使用叠片组件时可能导致对磁通量不可控的影响。

原则上短接桥会导致磁损失，这种磁损失对电动机/发电机的效率会产生不利影响。

在冲压操作之内建立粘合连接具有明显的优点，即，不会在叠片组的内部形成短接桥。但由于在加工电板材时会达到700冲程/分钟的高处理速度，在冲程操作之内强制性地要求使用快速固化的粘合剂系统。为此，与粘合剂系统一起使用此时优选通过空气湿度、温度(热)或活化剂固化的粘合剂。

空气湿度固化的快速固化粘合剂不具有高的耐高温性和化学耐抗性。温度固化的粘合剂通常固化非常慢并且只能有条件地用于在冲压期间粘合叠片。此外，为了在冲压处理之内分离叠片组必须付出高耗费。同样非常复杂的是接合单元与冲压工具和冲压机的热隔离或冷却。

在与引发剂/活化剂相结合使用粘合剂系统时，在冲压处理之内的介质涂覆优选在电带材分开的侧面上进行。由于使用了引发剂/活化剂，可以达到高处理速度。主要的缺点是，在冲压过程期间要保持粘合剂与引发剂/活化剂的理想混合比例和粘合剂与引发剂/活化剂之间的最佳定位。这个涂覆过程只能通过非常高的技术耗费和由此导致的非常高的成本才能实现和/或监控。此外，对于这种设备需要在冲压机内部或在冲压工具上提供附加的空间。由此，冲压机的效率明显降低。

技术实现要素：

本发明的目的是，这样构成所述类型的叠片组和所述类型的方法，使得叠片组能够以简单的方式制造，所述叠片组一方面能非常快速地操作，但另一方面对于其他加工步骤有高耐抗性，并且在电机中使用中提高效率。

所述目的在根据本发明的叠片组中根据本发明利用权利要求1特征部分的特征来实现，在所述类型的方法中根据本发明利用权利要求15或18或19特征部分的特征来实现。

在根据本发明的叠片组中，各叠片通过两个连接结构相互连接。这两个连接结构这样相互协调，使得一个连接结构的缺点可以通过一个连接结构的优点至少接近抵消掉。在对叠片组的要求保持不变的情况下，通过将各优点相结合可以降低连接部位的数量和/或尺寸，或者能够满足在耐高温性以及化学耐抗性方面非常高的要求，例如汽车领域的要求，或者提高所述要求。在根据本发明的叠片组中使用的连接结构可以在冲压操作之内同时或者也可以前后相继地形成。

在第一实施例中，第一连接结构有利地是力锁合连接结构。利用这种连接可以非常快速地在一个冲压冲程之内形成相叠置的叠片，以便操作叠片组，并由此确保了在冲压之后的操作处理。

所述力锁合连接结构有利地这样构成，即，在一个叠片中设置至少一个突起，而在相邻的叠片中设置至少一个凹部，所述突起以摩擦锁合嵌入所述凹部中。在堆叠各叠片时，以这样的力将相应上面的叠片以其突起压入相应下面的叠片的凹部中，即，使得能够克服摩擦锁合。相叠的叠片之间相应的力锁合使得能够简单地操作叠片组。

在一个优选实施形式中，所述突起是叠片中的冲压部。冲压部可以通过简单的冲压过程产生。

所述第二连接结构有利地是材料锁合连接结构。优选使用的粘合剂以适当的方式施加到叠片上。只要粘合剂发生固化，则第一连接结构确保叠片组内部的叠片结合在一起。粘合剂由此可以充分地固化，从而接下来叠片组的第一和第二连接结构将相叠的叠片可靠地结合在一起。由此可以毫无问题地操作所述叠片组，以便例如安装或包围注射绕组。在叠片组的运输期间也不存在叠片组散开的危险。粘合连接有利地通过至少一个部分的粘合剂涂覆部来形成。粘合连接例如可以点状地以液滴形式施加到叠片上。所述涂覆有利地可以非接触式地进行。

粘合剂也可以面式地施加到叠片上。

在一个有利的实施形式中，第一和第二连接结构大致在相同的区域内设置在板片上。由此，例如可以将粘合剂设置在突起的区域内。这样，可以将粘合剂施加到突起上。如果叠片此时以突起放置到位于其下面的叠片上，则突起嵌入下面的叠片的凹部中，同时粘合剂被挤向侧面，从而相叠的叠片不仅通过(突起和凹部的)力锁合连接、而且通过材料锁合连接(粘合)相互连接。

在根据本发明的方法中，在冲压操作之内，在冲出叠片之前或之后将粘合剂施加到叠片的下侧和/或上侧上。所述粘合剂在固化之后在相叠的叠片之间形成另一个连接结构。这样构成了一种混合连接，这种混合连接由作为第一连接结构的相互嵌接的突起和凹部以及由作为第二连接结构的粘合剂组成。

但第一和第二连接结构也可以在不同的区域内设置在叠片上。这样，例如在粘合连接中，可以将粘合剂部分或面式地设置在相邻的突起之间的区域中。

在一个特别有利的实施形式中，第一和第二连接结构通过材料锁合连接形成。由此，能够在冲压工具的冲压操作之内实现间隙明显降低的叠片组。第一粘合剂系统是一种固化特别快速的系统，所述系统在冲压工具之内在非常高的冲程数，例如>650冲程/分钟的冲程数下将叠片连接成叠片组。第二粘合剂系统的突出之处例如在于其非常高的耐高温性和化学耐抗性以及导热性、击穿强度和噪声衰减特性。所使用的例如至少两个粘合剂系统可以在施加到电带材上之前预混合，或者将它们在不同的位置涂覆到板材带上。

各所述粘合剂系统有利地通过至少一个部分的粘合剂涂覆部形成。例如点状地以液滴形式向叠片上进行这种涂覆；但也可以使用其他传统的涂覆方法。这种涂覆有利地可以无接触地进行。粘合剂也可以面式地施加到叠片上。

在一个有利的实施形式中，第一和第二连接结构大致设置在相同的区域中设置在叠片上。通过第一材料锁合连接结构(粘合)和通过第二材料锁合连接结构(粘合)形成混合连接结构。

在一个有利的实施形式中，第一材料锁合连接结构通过至少一个焊接连接结构形成，而第二材料锁合连接结构通过至少一个至少部分的粘合连接结构形成。在这种情况下，焊接连接有利地构成快速作用连接，所述快速作用连接使得可以直接在冲压过程之后对叠片组进行部分操作。所述粘合连接在这种情况下形成一种耐久的连接，这种连接确保叠片组件保持在一起。

焊接连接有利地通过至少一个焊缝形成。所述焊缝可以简单地设置并确保对于部分操作(Teilehandling)在叠片组内部的叠片有足够的保持力。

粘合连接有利地通过至少一个部分的粘合剂涂覆部形成。在这种情况下，粘合剂涂覆部不是在整个叠片面上，而是仅部分地进行。这里所述部分的粘合剂涂覆部这样进行，使得确保在叠片组中的叠片可靠地保持在一起。

在根据本发明的按权利要求15所述的方法中，在冲压操作之内将粘合剂系统施加到叠片的下侧和/或上侧上。在拼接和固化之后，形成一种混合连接，所述混合连接由至少两个粘合剂系统组成。

粘合剂有利地在突起和凹部之外的区域中施加到叠片上或直接施加到突起上。在这两种情况下确保实现叠片组中相叠的叠片的可靠连接。

在根据本发明的按权利要求18的方法中，叠片组之内的叠片这样保持在一起，即，在下侧和/或上侧上施加两个粘合剂系统。在这种情况下，不用形锁合连接的情况下制造叠片组。这里，粘合剂系统这样选择，使得一个粘合剂系统是快速固化的，从而能简单地进行部分操作。此外，只要用于第二粘合剂系统的粘合剂固化，粘合剂系统的这种设计就确保了叠片保持在一起。这种粘合剂接下来确保叠片组之内的叠片保持在一起。

在根据本发明的按权利要求19的方法中，叠片通过焊缝材料锁合地相互连接。在冲出叠片之前或之后向相应叠片的下侧和/或上侧上施加粘合剂。只要粘合剂固化，所述焊缝就将叠片保持在一起。由此当粘合剂还未完全固化时，就已经可以对叠片组进行操作。

本申请的主题不仅由各权利要求的主题，而且还通过所有在附图和说明书中公开的信息和特征得出。即使所述主题不是权利要求的主题，所述主题也作为本发明的主要内容被要求保护，至少所述主题单独或相互组合地相对于现有技术是新的。

本发明其他的特征由其他权利要求、说明书和附图得出。

附图说明

下面根据几个在附图中示出的实施例详细说明本发明。其中：

图1示出用于执行根据本发明的方法的冲压操作的示意图，

图2示出木有设置在上游的粘合单元的冲压工具的示意图，

图3a和3b示出粘合大怒有的一个工位和根据图2的冲压工具的不同工位，

图4a至4c示出用于按根据本发明的方法的第一实施形式制造叠片组的不同阶段，

图5a至5c示出用于按根据本发明的方法的第二实施形式制造叠片组的不同阶段，

图6a和6b示出用于按根据本发明的方法的第三实施形式制造叠片组的不同阶段，

图7a至7b示出用于按根据本发明的方法的第四实施形式制造叠片组的不同阶段。

具体实施方式

为了制造叠片组，使用板材带1，所述板材带作为盘材卷绕在卷轴2上。所述板材带1可以是带涂层或不带涂层的宽带或窄带。所述板材带1有利地被引导通过校直设备3，由此在下面的冲压机4中可以由板材带1整齐地冲出叠片。在冲压机4中设有至少一个冲压工具5，所述冲压工具上游或下游设有至少一个粘合单元6，或集成有粘合单元。

所述叠片可以以一道或多道从板材带1中冲出，以便减少废料。

利用粘合单元6在还要说明的位置将粘合剂施加到板材带上，使得在叠片组的内部相互贴靠的叠片能可靠地相互牢固连接。粘合剂部分地施加到叠片上，例如点状地施加。

在冲压工具3的第一工位中冲出内圆7以及压制出用于冲压成组连接(Stanzpaketierverbindung)的冲压部9，所述冲压部以一定的间距包围内圆7。在冲压工具4的第二工位中，冲出圆环形的叠片10，所述叠片的外周用虚线示出。将冲压出的叠片10从板材带1中顶出并压入成组单元中，在所述成组单元中将叠片用已知的方式相叠地码放成的叠片组12。

利用根据图1至3的冲压过程制造叠片组，所述叠片组的叠片10通过叠片组12内部的混合连接结构相互连接。在这个实施形式中，叠片10之间的混合连接结构由相互贴靠的叠片10的力锁合连接以及材料锁合连接构成。

为了建立混合连接结构，在冲压工具5的第一个冲程中，在必要的位置处将粘合剂11施加到板材带1上，冲出内圆7以及形成冲压部9。接着，将板材带继续输送一个进给长度。在冲压机4的下一个冲程中通过粘合单元6将粘合剂11施加到板材带的必要的位置上。在冲压工具5的第一工位中冲出内圆7以及形成冲压部9，而在第二冲压工位中冲出环形的叠片10。所述叠片按已知的方式由板材带1中顶出并向下压入冲压机4的凹模中，在所述凹模中按已知的方式将叠片10堆叠成叠片组12。接着，在此将板材带1继续输送一个进给长度，并在冲压机4的下一个冲程中将粘合剂在必要的位置处施加到板材带1上，在冲压工具5的第一工位中冲出内圆7以及形成冲压部9，而在第二冲压工位中冲出环形的叠片10，并将其向下压入凹模中。以这种方式依次从板材带1中冲出叠片，所述板材带在彼此相继的冲压冲程之间分别继续运输一个进给长度。在凹模中通过粘合并通过由叠片10中压出的冲压部9实现的形锁合连接来实现相继的叠片10的连接。

图4示出在制造通过混合连接结构形成叠片组2时不同阶段的示意图。在板材带1上首先施加粘合剂11，所述粘合剂优选是粘合剂滴，所述粘合剂滴施加在板材带的适当的位置处。由于各叠片通过冲压部9在叠片组10内部形锁合地相互连接，粘合剂点11在冲压部9的外部的区域中施加在板材带1上。为了在制造冲压部9时粘合剂11不会造成干扰，粘合剂例如涂覆在板材带1的下侧上。

粘合剂11可以以任意适当的方式涂覆到板材带1上。优选的是，粘结剂11无接触地施加在板材带1上。

冲压部9通过变形过程形成，其方式是，相应的冲头在周边上分布地使板材带1发生局部的塑性变形。冲压部9突出于板材带的下侧。在板材带1的上侧14上以冲压部9的高度形成相应的凹部15(图4b)。在从板材带1冲出环形的叠片10之后，将叠片在冲压机4的凹模中组合成叠片组12。叠片10由此相互重叠放置，使得相应上面的叠片10的冲压部9嵌入相应下面的叠片10的凹部15中，如在图4c中对于两个相叠的叠片10举例示出的那样。粘合剂11在相应上面的叠片10的下侧上位于冲压部9外部的区域中。由此例如可以在沿周向相邻的冲压部9之间分别存在一个粘合剂11的液滴。粘合剂11是这样施加的，使得粘合剂略厚于相应下面的叠片10和上面的叠片10之间形成的间隙。由此，粘合剂11在拼装叠片9时扩宽，从而在叠片组内部的相叠的叠片9之间发生可靠的粘合(图4c)。

冲压部9构造成，使得冲压部以压配合嵌入相应下面的叠片的凹部15中。由此形成叠片组12，所述叠片组的叠片10通过冲压部9固定地相互连接，这里粘合剂11附加地有助于实现相叠的叠片10的连接。所述混合连接结构使得，可以降低连接部位的数量和/或大小，而不必担忧会在所制造的叠片组12的功能性方面有所限制。

所述叠片组12在所述实施形式中在冲压机4的内部制造。原则上，所述叠片组也可以在冲压机4之外制造。同样，粘合剂也可以不是在冲压机4的内部而是在其外部施加到板材带上。

在所述的叠片组12中，粘合剂点11在环形叠片10的周边上分布地设置，从而能在相叠的叠片10之间确保实现可靠的粘合连接。

粘合剂11不仅可以点状地，而且也可以面式地涂覆到叠片10上。

图5示出叠片组12内部相叠的叠片10之间的混合连接结构的另一种可能的方案。在这个实施形式中，首先向板材带1中冲出内圆7(图3)以及设置冲压部9，所述冲压部突出于叠片10的下侧13。接着才将粘合剂11施加到下侧13上。与前面的实施形式不同，粘合剂11在冲压部9的区域内涂覆的叠片10的下侧13上。由此冲压部9被粘合剂11包裹。冲压部9也在环形的叠片的周边上分布地设置。

在从板材带1中冲出之后，叠片10在冲压机4中或在冲压机之外相互堆叠，以形成叠片组12(图5c)。相应上面的叠片10的冲压部9嵌入下面的叠片10的相应凹部15中。各叠片根据前面所述的实施形式在压力作用下相互叠置。冲压部9以摩擦锁合嵌入相应下面的叠片10的凹部15中，由此在相叠的叠片10之间实现沿叠片组12的轴线方向的力锁合的连接。同时，粘合剂11在安放相应上面的叠片10的时候被挤压，使得所述粘合剂同样处于冲压部9之外并且使位于其下的叠片10相互连接。粘合剂11这里包围相应的冲压部9(图5c)。

在该实施例中，叠片组12的各叠片10之间的混合连接结构由冲压部9和凹部15之间的形锁合/摩擦锁合连接结构以及粘合剂连接结构11构成。

在这个实施形式中，粘合剂11也可以在冲压机4之内或之外施加。在这个变型方案中，首先进行冲压过程，以便在板材带1上形成冲压部9。接着才涂覆粘合剂11。相反，在根据图4的实施形式中，首先涂覆粘合剂11，然后冲压板材带1，以便形成冲压部9。叠片组12的高度这样来确定，即，形成具有通口的叠片10。这示例性地通过图4c中的虚线示出。

为了构成下一个叠片组12，首先在其周围构成覆盖板，所述覆盖板具有通孔。然后可以在覆盖板上按所描述的方式放置叠片，直至又一个具有通孔的覆盖板确定叠片组12的高度。该高度在叠片组12的该实施例中同样这样来确定，即所使用的粘合结构通过涂覆中断部形成。

在根据图6的实施形式中，相叠的叠片之间的混合连接结构通过两个粘合连接结构来形成。在板材带1中首先在粘合单元6中在内圆7的区域内也在环形的叠片10的周边上分布地设置粘合剂16和粘合剂17(图3b)。在该实施例中，粘合剂16用作快速连接结构，以便直接在冲压之后就能实现对叠片组12的部分操作。粘合剂17用作具有叠片组12的最佳特性的持久的连接结构并且时间延迟地在叠片组12上面的叠片10和下面的叠片10之间的间隙中固化。

两个粘合剂16和17的涂覆在该实施例中可以在冲压机4的内部进行，但也可以在其外部进行。粘合剂16优选点状地无接触地涂覆到叠片上侧14和/或叠片下侧13上。粘合剂17优选面式地涂覆到叠片上侧14和/或叠片下侧13上。所形成的由粘合剂16组成的材料锁合连接结构可以由以粘合剂17形成的第二材料锁合连接结构完全地包围在下叠片19和上叠片10之间。粘合剂16和粘合剂17在一个有利的实施形式中可以相互混合。两种粘合剂16和17或粘合剂系统的混合在冲压操作之内或之外进行。

在由两个材料锁合地相互连接的叠片10制造叠片组时，也在冲压机4的第一冲程中将粘合剂16和/或粘合剂17施加到板材带1上并设置内圆7。接着，继续运输一个进给长度。利用冲压机4的下一个冲程，重新在板材带1上施加两个粘合剂(结构)16和17，在冲压工具5的第一工位中冲出内圆7并在冲压工具的第二工位中从板材带1中切割出叠片。

在叠片组12的这个实施形式中，高度这样来确定，即，所使用的粘合剂结构通过涂覆中断形成。由此在最上面的叠片10上可以不固定后面的叠片10。

在根据图7的实施例中，相叠的叠片10之间的混合连接结构通过焊接连接结构18和粘合连接结构19形成。在板材带1中首先在粘合单元6中在所需的位置处向板材带涂覆粘合剂19(图7a)。

在该实施形式中，焊接连接结构18用作快速连接，以便直接在冲压之后就能实现叠片组12的部分操作。粘合剂19用作持久的、具有最优的叠片组12特性的连接结构并且时间延迟地在叠片组12相应上面的叠片10和相应下面的叠片10之间的间隙中固化。

焊缝18的施加在冲压工具的接合单元中进行。粘合剂19的涂覆在该实施形式中可以在冲压机4之内进行，但也可以在冲压机之外进行。粘合剂19优选点状地无接触地涂覆到叠片上侧14和/或叠片下侧13上。

在该实施形式中，叠片组12的高度这样来确定，即，焊缝和粘合剂的施加是中断的。由此在叠片组12最上面的叠片10上没有固定后面的叠片10。

所述混合连接结构使得可以减少连接部位的数量和/或大小，而不必担忧在所制造的叠片组12的功能性方面产生限制。

在所述实施例中，叠片10仅示例性地作为环形示出。当然叠片可以具有任意其他合适的形状。例如按所述方式可以将单齿堆叠成单齿组，其中，接着将单齿组拼装成定子组或转子组。这种叠片组例如用于电动机的转子和/或定子。

但叠片例如也可以具有E形或梳形或其他自由形状。

在所述实施形式中，叠片10不同的连接形式可以彼此同时或者也可以在时间上先后地形成。这些不同的连接形式也可以在相同或不同的位置处设置在叠片组12中。当粘合剂尚未完全固化时，对于具有粘合连接结构以及力锁合连接结构的混合连接结构，摩擦锁合/形锁合连接结构9、15就已经使得叠片组具有良好的可操作性。力锁合连接结构9、15的较小的抗拉强度通过粘合连接较高的抗拉强度来补偿。相反，粘合连接较小的撞击强度和剥离强度通过相邻叠片9的冲压部9和凹部15之间的形锁合/力锁合来补偿。在具有两种材料锁合连接结构的混合连接结构中，相应的粘合系统特性可以相互组合，由此在叠片之间得到非常快速和持久的连接。对于具有由焊接和粘合形成的两种材料锁合连接结构的混合连接机构中，同样可以组合相应的特性，由此在叠片之间产生快速和持久的连接。