用于对准从插入电动发电机的芯体的狭槽中的线圈构件延伸的线导体的设备的制作方法

本发明涉及用于对准从插入电动发电机的芯体的狭槽中的线圈构件延伸的线导体的设备和工艺。

背景技术：

在本领域中，已知使用适于将成对导体的端部焊接在一起的设备和工艺，其中每个导体属于线圈构件。所述构件插入电动发电机的芯体的狭槽中。这种类型的线圈构件可以是具有叉形形状的线圈构件，在本领域中通常被称为“u形线圈构件”或“发夹”。

wo公开2012/119691描述了适于将如同u形线圈构件或发夹的线圈构件焊接在一起的设备和工艺。

焊接操作可以通过使用激光束或电阻加热来进行，以便熔化并由此连结成对导体。所得到的连接接头需要具有特定的机械特性和电气特性。

用于生产芯体的具有这些焊接操作的典型制造方案是那些用于生产卷绕有机动车辆的电力驱动装置或混合驱动装置的发夹线圈构件的卷绕定子的制造方案。

焊接操作的基本要求是成对导体的端部相对于焊接工具(如激光束)的精确且可重复的定位，需要将焊接工具引导到成对导体的端部上以产生焊接的连接接头。

另外，许多不同类型车辆的电力驱动装置和混合驱动装置的数量不断增加，这要求制造方案易于适应定子构造的工艺变化。

因此，焊接操作具有易于适应相对于焊接工具定位成对导体的端部的要求。具体而言，用于定位成对导体的端部的解决方案需要应对由于定子类型的不同绕组和尺寸特性而导致的它们位置的变化。

此外，成对导体的端部的定位解决方案必须占用较少的空间，并在导体上施加较大的矫直力，而不会损坏导体的绝缘。对于新近的定子来说尤其如此，这些定子对于定位解决方案而言在成对导体的端部之间呈现较少的可用空间。

更进一步，这些定子每小时产量的增加继续要求减少可用于执行焊接操作的时间。这为执行成对导体的端部的对准留下了更少的时间。

技术实现要素：

本发明的目的是对准成对导体的端部，使得与焊接工具的对准高精度地发生，以便生产高品质的卷绕定子。

本发明的另一目的是在对准步骤期间和之后将成对导体的端部保持在适当位置以便执行焊接操作。

本发明的再一目的是对成对导体的大量端部快速地进行对准。

本发明的又一目的是防止导体因过大的对准应力而损坏。

本发明的另一目的是对不同构造的定子进行对准，这些定子在需要对准的成对导体的端部的尺寸或位置方面可能不同。

本发明的再一目的是使用简单的部件进行对准，当需要对准不同构造的定子的成对导体的端部时，可以快速地适应。

这些目的通过本发明利用根据所附独立权利要求的设备和方法来实现，该设备和方法用于对准从插入电动发电机的芯体的狭槽中的线圈构件的各部分延伸的线导体的端部，以通过焊接操作连结线导体的端部。

在从属权利要求中阐述了本发明的再一些优选和有利特征。

通过参考附图借助于非限制性示例提供的以下详细描述，本发明的这些和其它的目的和优点也将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明原理的对准组件的实施例的透视图。为清楚起见，在图1中省略了某些部件。

图2是从图1中的方向2看的示意性正视图。

图3是图2的中心区域的放大视图。

图4是从图3中的方向4看的局部透视图。为清楚起见，在图4中省略了某些部件。

图5是从图4中的方向5-5看的局部正视图。为清楚起见，在图5中省略了某些部件。

图6是从图3中的方向6-6看的局部剖视图。图6示出了图4中省略的某些部件。

图7是与图6的视图类似的视图，其示出了本发明的再一实施例。

图8是与图5的视图类似的视图，其示出了本发明的再一实施例。为清楚起见，在图8中省略了某些部件。

图9是与图8的视图类似的视图。

图10是定子的端部的示意图。

具体实施方式

参考图1、图2和图3，卷绕芯体由定子10组成，其中发夹10'的端部'在焊接之前已经被扭曲成成对地彼此相邻。轴向轴线10”是穿过定子10的中心的纵向轴线。

参考图4-图7，需要焊接的发夹10'的相邻端部可以单独地视为沿着芯体的相应半径(如r1和r2)定位的成对端部ep1、ep2、ep3、ep4。

存在于同一半径上的成对端部的数量取决于所制造的定子的类型。在图1-图7的现有示例中，一个半径上的成对端部是两个，如半径r1上的ep1和ep2以及半径r2上的ep3和ep4，其中r1和r2是围绕轴向轴线10”的相邻半径，如图(例如图6)中所示。

为了完成焊接操作，成对端部ep1、ep2、ep3、ep4需要精确的定位在它们所属的特定半径上，例如半径r1(对于成对端部ep1和ep2)和半径r2(对于成对端部ep3和ep3)。更进一步，如ep1和ep2的成对端部需要沿着特定半径(例如r1)定位在预定坐标上。

焊接操作熔化相邻发夹的端部的末端部分，以形成每个成对端部的连接接头，如在图5、图6和图7中所示的虚线表示wp1和wp2所勾勒出的焊接接头。在定子的最终使用中，连接接头必须抵抗机械力并传导电流。

在上述附图所示的实施例中，成对端部的截面需要定向在特定半径(如r1)上，而无需旋转。因此，ep1、ep2、ep3和ep4的截面的侧面需要具有平面接触，并且结果垂直于半径定向，如图4-图7中所示的情况。

更进一步，如本说明书的附图中所示，发夹导体的截面通常是矩形的，然而端部的截面可以是例如正方形或圆形。

在下文中，存在于同一特定半径上的成对端部(如半径r1上的成对端部ep1和ep2)将被称为成排端部rw1，如图6中所示。因此，排的含义应理解为“径向排”。

具体参考图1、图3、图4和图5，第一对准单元120设置有具有支撑臂21的第一对准组件20，用于对准成排端部，如成排端部rw1。

更具体而言，第一对准组件20通过支撑臂21连接至致动器100的臂101。支撑臂21设置有延伸部分22、23和24，其具有l形形状并从支撑臂21的径向部分21'延伸。延伸部分22、23和24分别设置有端部部分22'、23'和24'。

在图1、图3、图4和图5所示的实施例中，横向端部部分22'和24'位于相对于中心端部部分23'的相对部位上。

第一板25是第一对准组件20的第一构件，用于接合需要对准的成排端部rw1的成对端部，以便焊接操作。第一板25附接至端部部分22'和24'。第一板25穿过端部部分23'的狭槽23”。这样，端部部分23'在第一板25下方交叉，如图4、图5和图6中所示。

如上所述，中心端部部分33'相对于横向端部部分32'和34'位于在中心。另外，端部部分23'比端部部分22'和24'长，如图4和图6中所示。端部部分22'、23'和24'以及第一板25设定尺寸成容纳在导体的需要连结的端部部分的排rw1和rw2之间存在的间隔s1中。端部部分23'还容纳在同一半径(如r1)上的成对端部(如ep1和ep2)之间存在的间隔s3中。

在这种情况下，端部部分23'的末端部位导致定位在半径r1上及超该半径。具体而言，端部部分23'的末端部位导致定位在间隔s3中，邻近需要由第一对准组件20对准的成对端部ep1、ep2，如图4、图5、图6和图7中所示。

特别参考图3、图6和图7，第一对准单元120还设置有具有支撑臂31的第二对准组件30。更具体而言，第二对准组件30通过支撑臂31连接至致动器100的臂101'。具有l形形状的延伸臂32、33和34从支撑臂31延伸(如图3和图6中所示)，特别是从属于这种支撑臂31的径向部分31'延伸。延伸臂32、33和34分别设置有端部部分32'、33'和34'。

横向端部部分32'和34'位于相对于中心端部部分33'的相对部位处。

第二板35是属于第二对准组件30的第二构件，并且还构造成接合排rw1的成对端部。如图6和图7中所示，第二板35附接至端部部分32'和34'。第二板35穿过端部部分33'的狭槽33”。这样，端部部分33'在第二板35下方交叉，如图6中所示。

如上所述，中心端部部分33'相对于横向端部部分32'和34'位于在中心。更进一步，端部部分33'比端部部分32'和34'长。端部部分32'、33'和34'以及第二板35设定尺寸成容纳在需要连结的成对端部的排rw1与再一排(如图6所示的rw3)之间存在的间隔s2中。端部部分33'还容纳在同一半径(如r1)上的成对端部(如ep1和ep2)之间存在的间隔中，如图6中所示。

在这种情况下，端部部分33'的末端部位导致定位在半径r1上。具体而言，端部部分33'的末端部位导致定位成邻近需要对准的成对端部ep1和ep2，如图6中所示。

端部部分23'的末端部位和端部部分33'的末端部位具有台阶构造，如通过图4、图5和图6中的非限制性示例所示。这对于允许板25定位在端部部分33'的末端部位上以及板35定位在端部部分23'的末端部位上是必要的，如图6中所示。在图4、图5和图6中，端部部分23'被示出为邻近成对导体ep2，并且端部部分33'被示出为邻近成对导体ep1。这是由于延伸臂23和33沿着支撑臂21'和31'的径向部分21'和31'附接的位置。实际上，延伸臂23比延伸臂33更靠近轴向轴线10”。通过将延伸臂33附接至支撑臂31的径向部分31'使得与延伸臂23附接至支撑臂21'的径向部分的位置一致，并且将延伸臂23附接至支撑臂21的径向部分21'使得与延伸臂33附接至支撑臂31的径向部分31'的位置一致，上述情况可以颠倒。结果，端部部分23'变为邻近成对端部ep1，并且端部部分33'变为邻近成对端部ep2。

参考图3-图6，第一对准单元120还设置有径向推动组件40。径向推动组件40设置有两个臂41、42，这两个臂分别连接至致动器200的臂201和202。臂41和42具有l形形状，如图4中所示。

参考图4、图5和图6，臂41的端部部分41'定位在半径r1上对准并邻近成对端部ep1，而臂42的端部部分42'定位在半径r1上对准并邻近成对端部ep2。

当致动器100被致动以对准导体的端部时，致动器移动支撑臂21和支撑臂31，以使板25和板35在定子的周向方向cs和cs'上朝向彼此移动。这种移动使得第一板25和第二板35接合并移动成对端部ep1和ep2。这样，成对端部ep1和ep2恢复任何未对准，并且导致定位在半径r1上，如图6中所示。这是焊接所需的最终对准位置。

参考图6，致动器200被致动，以将成对端部沿着半径(如r1)对准在精确坐标处。致动器200提供臂41和臂42的移动，以使端部部分41'和端部部分42'在芯体的径向方向r和r'上朝向彼此移动。这种径向移动使得端部部分41'和端部部分42'分别接合成对端部ep1和ep2并使成对端部ep1和ep2沿着半径r1移动。更进一步，这种移动使得成对端部ep1和ep2分别与端部部分33'的末端部位和端部部分23'的末端部位接合，如图5和图6中所示。

这样，端部部分ep1和ep2导致精确地定位在半径r1上的所需坐标处，就像施加激光束lb以执行焊接操作所需要的那样。

如图1和图3中所示，致动器100和200固定到支撑板300。支撑板300固定到致动器301的端部，致动器301可以使支撑板300在方向x和x'上移动。致动器301固定至致动器302。致动器302可以在方向z和z'上移动。致动器302固定到托架303，该托架可以使致动器302在定子10的周向方向cs和cs'上移动。托架303在引导件303'和303”上运行，以通过致动器(为清楚起见，该致动器未示出)在周向方向cs和cs'上移动。致动器接合圆形齿条304。

当定子10关于第一对准单元120定位时，引导件303'和303”具有以定子10的轴向轴线10”为中心的圆形轨迹。致动器301和302相对于托架303定位，使得方向x和x'与定子10的轴向轴线10”相交。这样，方向x和x'平行于排rw1、rw3的半径(如r1和r2)。类似地，方向z和z'平行于定子10的轴向轴线10”。

如图2中所示，需要关于第一对准单元120定位的定子10可以在由输送机310移动的运输托盘305上行进。更具体而言，定子10通过将承载定子10的运输托盘305支撑在平台307上而关于第一对准单元120定位。实际上，当托盘305安放在输送机310的输送机轨道306和306'上时，平台307可以接合运输托盘305。平台307在方向z'上的移动将运输托盘305抬离输送机轨道306和306'，以将运输托盘305带到图2中所示的升高位置。线性致动器308使这种移动成为可能，线性致动器308使轴309在方向z'上移动。更进一步，在图2所示的位置，轴309可以通过马达和传动装置311围绕轴向轴线10”旋转。这种旋转使平台307旋转，从而使运输托盘305与定子10一起围绕轴向轴线10”旋转。

这样，支撑板300可以以两个自由度在平面内移动，以实现在周向方向cs和cs'以及在方向x和x'上的移动，这分别对应于围绕定子的轴向轴线10”的移动和在定子的径向方向r和r'上的移动。

通过命令致动器302在方向z上移动，支撑板300可以朝向定子10移动，以将第一板25和第二板35定位在间隔s1和s2中，并将端部部分41'和42'定位成邻近定子10，以准备达到图6所示的对准状态。

通过命令致动器302在方向z'上移动，支撑板300可以远离定子10移动，以将第一板25和第二板35从间隔s1和s2移除，并将端部部分41'和42'远离定子10。这将使得有可能通过马达传动装置311使定子10围绕轴线10”旋转，以定位再一间隔(如s1和s2)，用于对准其它成对端部(如ep3和ep4)。

图7示出了第二实施例，其中仅存在延伸臂23和端部部分23'的末端部位，用于定位在端部部分ep1和ep2之间和附近的间隔s3中。如图7中所示，当端部部分41'和端部部分42'在定子的径向方向上朝向彼此移动以达到对准状态时，端部部分23'被端部部分ep1和ep2接合。

图1和图3示出了第二对准单元420的存在，该第二对准单元由用于支撑致动器400和致动器500的第二支撑板600组成。致动器400使工具构件(如对准组件120的板25和35)移动，以便在方向cs和cs'上对准再一些排的成对端部。致动器500使工具构件(如臂41和42)移动，以便在定子的径向方向上对准再一些成排端部。支撑板600可以通过用于移动第二支撑板600的第二组件(为了清楚起见，未示出)在方向x、x'和z、z'上移动。该第二组件具有致动器(如301、302)和托架(如303)。该第二组件的托架可以在邻近托架303的引导件303'和303”上运行。

为了清楚起见，在下文中如果必要，对准单元120的板25和35以及臂41和42将被称为第一对准工具，而对准单元420的类似构件将被称为第二对准工具。

为了减少对准操作所需的停机时间，支撑板300可以在焊接期间通过使用第一对准工具对准成排端部的临时阶段是静止的。在同一时间，即同时地，支撑板400可以处于在方向cs上移动的状态，以定位第二对准工具便于下一次对准。

接下来，支撑板400可以处于焊接的下一对准状态，而支撑板300可以处于在方向cs上移动的状态，以定位第一对准工具。换言之，第一对准单元120和第二对准单元420可以交替地移动和对准。

参考图10，对准单元120可以分配给待对准以便焊接的相邻成排端部的第一角扇区st1，而对准单元420可以分配给待对准以便焊接的相邻排端部的第二角扇区st2。两个扇区st1和st2可以围绕定子10的轴向轴线10”彼此相邻。在图10中，相邻排以扇区st1和st2中的半径的虚线表示示出。半径朝向轴向轴线10”会聚。

为了完成扇区st1和st2中的所有成排端部的焊接，激光系统ls可以通过使用扫描仪解决方案将激光束lb从扇区st1的成对端部移动到扇区st2的成对端部，该扫描仪解决方案利用激光束lb的转接镜偏移或反射。

一旦完成两个扇区(如st1和st2)的焊接操作，即对准单元120和对准单元420完成了对两个扇区st1和st2的成排端部的对准，定子10就可以通过图2的马达和传动装置311围绕中心轴线10”旋转，以相对于对准单元120和对准单元420定位另外两个扇区st3和st4。因此，第一对准单元120将在st3指示的扇区的成排端部中执行对准，而第二对准单元420将在st4指示的扇区的成排端部中执行对准。

这种一次加工两个扇区和分度以对准再一些扇区的工作可以重复，直到定子的所有成排端部都被焊接。这样，激光系统ls结果静止不动，并且只有激光束lb通过扫描解决方案移动，以在两个扇区中焊接。

如果可用于对准的时间足够长，则仅一个对准单元(如120)就能够足以对准定子10的所有成排端部。在这种情况下，可以是这样的实施例：其中托架303为定位再一些成排端部以便通过第一工具对准的移动可以通过使用图2的马达和传动装置311使定子10围绕轴向轴线10”旋转来代替。在这种情况下，致动器302可以由固定结构代替托架303来支撑。

更进一步，在替代实施例中，可以省略致动器302，并且用于定位第一对准工具和第二对准工具的在方向z和z'上的移动可以通过使用图2的线性致动器308使定子10在方向z和z'上移动来获得。

通常需要支撑板300和600在方向x和x'上的移动，以便将第一对准工具和第二对准工具定位在距定子的轴向轴线10”不同的径向距离处。对于定子的不同构造，当改变成对端部的位置时，这是第一对准工具和第二对准工具的不同径向位置的需求情况。这种不同位置需求可以通过为托架300的致动器和对准单元420的托架的致动器编程不同的旋转角度来实现。更进一步，不同的旋转角度可以用于马达和传动装置311，以使定子围绕轴向轴线10”一致地旋转，从而改变被焊接的扇区。

前述的致动器和马达可以由图1所示的控制器700控制和驱动。致动器和马达可以经由命令和电源线701连接至控制器700。控制器700可以被编程为，当定子10的尺寸和待对准以便焊接的成对端部的位置发生变化时，实现致动器和马达的不同移动。

图8和图9示出了定子10设置有沿着半径(如r1)待对准的三个成对端部ep1、ep2、ep5的情况。

如图8和图9中所示，臂41和42的构造需要具有相反的l形形状，以允许臂41'的端部和臂42'的端部定位在成对端部ep1、ep2、ep5之间，以便将成对端部推靠在端部部分23'、33'的末端部位上以便对准。

在图8和图9的情况中，两个成对端部ep1、ep2可以首先对准和焊接，如图8中所示。这两对ep1和ep2被推靠在端部部分23'、33'的末端部位上，以便焊接所需的对准。在焊接ep1和ep2之后，成对端部ep5可以进行对准。如图9中所示，通过使支撑板300在方向x'上移动，即朝向定子10的轴向轴线10”移动，板25和35在径向方向上移动，以对准成对端部ep5。此外，臂41和42已经在径向方向上移动，如图9中所示。

当使臂41和42移动以便径向对准成对端部ep5时，臂42不推动成对端部ep5，但是当向致动器200发出移动臂41的命令时，臂42可以在径向方向上自由移动。在这种情况中，如图9中所示，成对端部ep5被推靠在端部部分33'的末端部位上，以实现对准。

当然，在不违背本发明原理的情况下，实施例和结构细节可以相对于仅作为非限制性示例描述和示出的内容广泛地变化，而不会因此背离如所附权利要求限定的本发明的范围。