专利名称：用于压缩用于电机的层压件叠层的方法和装置的制作方法
技术领域：
本文所述的发明总体涉及一种用于电机的装置。更具体而言，本发明涉及一种用于压缩电机的芯中的层压件叠层的装置。
背景技术：
定子芯层压件，即冲压件，一般布置成它的多个环形阵列而形成多组或多捆相邻的定子芯层压件。该多组环形层压件阵列通过间隔块彼此轴向间隔开并安装在发电机定子框中。间隔块限定用于引导冷却流径向通过定子的通气通路。典型地，通过将层压件设置在燕尾槽形键棒上而手动执行层压件的组装，键棒沿单独的层压件的外径具有与阴突起互补的阳突起。在组装期间，层压件叠层可形成由在冲压过程中形成的毛刺导致的不希望有的起伏部。另外，截留的空气也可能导致层压件叠层中不希望有的起伏部。目前已知的用于在重新堆叠过程中压缩芯的方法是使用堆叠在顶部指状板/夹持环下的松散管道。然后，技术人员必须手动扭紧各指状板/夹持环螺栓，并按顺序多次重新扭紧螺栓以保证贯通该叠层的相等压力。该方法的不利方面在于(1)松散管道在设置期间以多米诺骨牌效应落入芯内径中从而危及对压缩操作进行设置的技术人员的偶然事件概率高，(2)施加在叠层上的压力的量具有未知和不均勻的数量，以及C3)该方法涉及每个压缩周期所需的大量设置小时数，该设置包括移除管道和相关的硬件并移除指状板/夹持环及重新安装所有前述用于后续压缩周期的元件。
发明内容
在本发明的一方面，提供了一种用于压缩用于电机的层压件叠层的装置。该装置包括附接到面框上的多个悬挂托架；固定到多个托架上的多个施力管；多个施力撞锤，其中多个施力撞锤中的一个位于多个施力管中的一个下方；位于多个施力撞锤下方的多个压紧板；和位于多个压紧板下方的多个重量分配板。压缩力由多个施力撞锤经由多个压紧板和多个重量分配板施加到层压件叠层。在本发明的另一方面，提供了一种用于压缩用于电机的层压件叠层的方法。该方法包括以下步骤提供层压件叠层；提供多个重量分配板和多个压紧板；提供多个悬挂托架；提供多个施力管；提供多个施力撞锤；将多个重量分配板和多个压紧板安放在层压件叠层的至少一端上；将多个悬挂托架附接到面框上；将多个施力管附接到多个悬挂托架上；将多个施力撞锤安放在多个施力管与多个压紧板之间；以及使用多个施力撞锤经由多个重量分配板和多个压紧板对层压件叠层施加压缩力。在本发明的又另一方面，提供了一种用于压缩用于电机的层压件叠层的装置。该装置包括附接到面框上的多个悬挂托架；固定到多个悬挂托架上的多个施力管；一个或更多个空气囊，其中该一个或更多个空气囊位于多个施力管下方；位于该一个或更多个空气囊下方的多个压紧板；和位于多个压紧板下方的多个重量分配板。压缩力由空气囊经由多个压紧板和多个重量分配板施加到层压件叠层。
图1是形成用于定位和堆叠冲压件的装置的一部分的台案、心轴和定位指状物的示意性透视图；图2是示出将个体冲压件安放在台案上以形成其堆叠的环形阵列的示意图；图3是布置成环形阵列的多个冲压件的放大透视图；图4是根据本发明的一方面的重量分配板的俯视平面图；图5是根据本发明的一方面的压紧板的俯视平面图；图6是根据本发明的一方面的布置在层压件叠层的顶部上的重量分配板的俯视平面图；图7是根据本发明的一方面的布置在层压件叠层顶部上的重量分配板和压紧板的俯视平面图；图8是根据本发明的一方面的布置在层压件叠层顶部上的装置的局部侧视图；图9是根据本发明的一方面的用于压缩层压件叠层的方法的流程图；图10是根据本发明的一方面的布置在层压件叠层顶部上的装置的局部侧视图。部件列表10 台案12 轴线14 心轴16指状物18引导器20冲压件22 边缘24 槽缝26半槽缝28燕尾槽30 工位31 箭头40辊系统200层压件叠层400重量分配板410 把手500压紧板510 手柄520压接垫810悬挂托架812 螺母814 螺栓820 面框
8；30 施力管832悬挂销834 孔836高度调节销840施力撞锤850控制面板852 链路900 方法910 步骤920 步骤930 步骤940 步骤950 步骤960 步骤970 步骤980 步骤990 步骤995 步骤
具体实施例方式将电机定义为将机械能转换为电能或者将电能转换为机械能的任何机械。电动机或发电机是电机的两个实例。现参照附图，且尤其参照图1和2，示出了支撑件，例如台案10，该支撑件安装成通过未示出的适当的驱动装置例如电动、液压或气动马达绕轴线12旋转。台案10优选地形状呈环形并围绕可随台案10绕轴线12旋转的心轴14。心轴14也可相对于台案10调节高度。与台案相似，心轴可由任何适当的驱动装置、优选为电动机升高。如图所示，心轴安装有多个径向向外延伸的指状物16，它们可随心轴14旋转并且高度可随着心轴的高度被调节而调节。指状物16的末端终止于引导器18处，引导器18用于引导冲压件并如下文所述将冲压件成环形阵列定位在台案周围。参照图3，示出了多个冲压件20。在所示形式的冲压件中，各冲压件具有大体径向延伸的边缘22、沿内周向延伸边缘互相周向间隔开的多个完全径向延伸的槽缝M和邻近内边缘沿冲压件的相对侧22径向延伸的半槽缝26。各冲压件还可在沿其外边缘的周向隔开的位置处包括可选的燕尾槽形状观。如图3中所示，出于说明的目的示出了六层叠加的冲压件20，但是应理解可提供更多或更少的层数。在图3中将会看到，沿各层的相邻冲压件20的侧边缘22的径向接合点没有在相邻层的相邻冲压件之间的接合部下方。在该所示示例中且仅作为一个实例，冲压件因而相对于彼此沿周向方向错开并且每四层的周向相邻冲压件的接合部彼此处于竖直对齐。然而将理解的是，沿各冲压件的相对侧的半槽缝沈与周向邻近的冲压件的半槽缝26形成完整槽缝。槽缝对和沈径向向内敞开以便接纳如下文所述的引导器18。在一个实例中，各环形层中有15个冲压件，且冲压件的侧边缘22彼此重合并且位于共同的平面内。冲压件以错开方式彼此上下堆叠以形成一组多个环形冲压件阵列。这些组又可通过设置在各组之间未示出的间隔块在台案上彼此轴向间隔开，以在完成的电机定子框中形成通气通道。指状物16终止于引导器18处。各引导器18在指状物16的相关远端的顶部上均包括半球形突起。指状物16的远端被接纳在冲压件20的槽缝M内。多组冲压件在从台案提升各组以便安装到如下文所述的电机框中之前沿台案设置。仅作为一个具体实例，十五个冲压件形成其环形阵列，冲压件厚约0.014英寸。优选对于各组冲压件竖直高度为约两英寸。这需要上下布置的约140-150个冲压件来沿轴向方向形成一组两英寸厚的冲压件。然而，任何数量的任何适当厚度的冲压件均可布置成形成电机(例如，电动机和/或发电机)中的任何适当纵向长度的芯。返回参照图2，示出了工位30，其中冲压件20随着台案10如箭头31所示旋转通过插入工位30而插入台案10。在本发明的该方面，操作人员将冲压件定位在台案的顶部上或之前布置的环形冲压件阵列的顶部上。当操作人员将分散的冲压件放置在台案10上或之前安放的阵列的顶部上时，冲压件设置成使得一个或更多个指状物16被接纳在冲压件的完整槽缝M或半槽缝26内。半球形表面18有助于围绕指状物16引导各冲压件，并因此使该冲压件相对于其它冲压件在台案周围选定的周向和径向位置上对齐。随着台案旋转，将另外的冲压件放置在台案和下方的阵列上，其中侧边缘22互相邻接。操作人员还通过使另一层冲压件20中的第一个相对于下方的冲压件阵列偏离而使各层冲压件错开，使得刚刚放置的冲压件之间的接合部不会盖住下方的冲压件的接合部。随着台案旋转，放置的冲压件可被辊系统40接合，该辊系统40确保槽缝(完整槽缝对和半槽缝沈两者)的基部被引导器18接合，从而维持冲压件的槽缝和因此冲压件本身在台案上精确、均勻的对齐。系统40维持辊靠在周向排列的冲压件的外边缘上。随着最上层的冲压件的高度增加，具有附接指状物的心轴也升高。这或者连续或者增量式地响应于感测最上层的冲压件的高度并响应于感测信号机械地升起心轴和指状物而完成。完成的冲压件20的叠层形成层压件叠层200，该层压件叠层可形成电机(例如，电动机或发电机) 的定子芯。图4示出根据本发明的一方面的重量分配板400的俯视图。重量分配板400可具有大致矩形形状或者构造成与由层压件叠层限定的形状的一部分大致一致。重量分配板 400可具有结合在其中的一个或更多个把手410以方便操作人员或技术人员操纵。为了进一步方便手动操纵，重量分配板400优选由铝、铝合金、钛、钛合金、钢、钢合金或其它轻质材料、金属或金属合金制成，并具有由一个技术人员轻松操控的重量。备选地，重量分配板 400可由任何适当的材料制成，包括但不限于木材、橡胶、陶瓷或塑料或者它们的组合。图5示出根据本发明的一方面的压紧板500的俯视图。压紧板500可具有大致矩形形状或者构造成与由层压件叠层限定的形状的一部分大致一致。压紧板500可具有结合在其中的一个或更多个手柄510或把手以方便由操作员或技术人员操纵。在一个实例中， 手柄510可由安装在压紧板500上的托架组成，此处托架还包括金属圈型手柄。在另一实例中，手柄510可用类似于把手410的把手代替。压紧板500还可包括压接垫520，和与压紧板500的该部分相接触的压头(press)。为了进一步方便手动操纵，压紧板500优选由铝、铝合金、钛、钛合金、钢、钢合金或其它轻质材料、金属或金属合金制成，并具有由一名技术人员轻松操控的重量。备选地，压紧板500可由任何适当的材料制成，包括但不限于木材、橡胶、陶瓷或塑料或者它们的组合。备选地，可省去压接垫520并且可将一组单独的附加压紧板安装在压紧板500的顶部上，其中附加压紧板将有利于在特定应用中按需增加和 /或分配压紧力或压缩力。图6示出具有堆叠在其上的两个重量分配板的层压件叠层200的俯视平面图。在操作中，在层压件叠层压紧周期期间，将重量分配板400安放在层压件叠层200的顶部上并布置在层压件叠层200的整个圆周上。层压件叠层200可为部分组装的层压件叠层或完整的层压件叠层。在一些应用中，可能希望进行“分级”压紧操作，此处在最终完成以前分级压紧层压件叠层。图7示出具有堆叠在其上的两个重量分配板400的层压件叠层的俯视平面图，其中压紧板500被安放在两个重量分配板的顶部上。为了清楚仅示出少数板，并且应理解，重量分配板400和压紧板500两者都将设置在层压件叠层的整个圆周周围。压紧板优选被安放成覆盖两个重量分配板400的部分上。 仅作为一个实例，现将描述压紧操作。重量分配板400和压紧板500被设置在层压件叠层200的顶部上。各板可覆盖约30”到约36”的跨距，但在特定应用中可按需使用具有任何尺寸的板。板400和500布置成覆盖错开的接合部，从而允许均等地散布每平方英寸 (psi)负荷。在布置板400、500之后，力施加在压紧板500上，该力等于通过压紧板500-重量分配板400组件在芯叠层层压组件200中产生约40至45psi的每平方英寸压缩的磅数。 然而，在特定应用中可按需施加任何适当的压力。传递到层压件叠层200的压缩力在层压件制造工序期间压缩堆叠的层压件20并去除叠层中的截留空气、起伏部且压缩来自冲压/ 激光切削的层压件毛刺和/或卷边(upset)。图8是根据本发明的一方面的层压件叠层200的一部分和压缩装置的侧视图。层压件叠层200可如前文所述组装，并且可能希望层压件叠层200在堆叠过程中经历一次或更多次压缩操作。在层压件制造工序期间需要压缩操作来去除截留空气，减少叠层中的起伏部，并压缩来自冲压/激光切削的层压件毛刺和/或卷边。可使用任何适当的紧固装置将多个悬挂托架810附接到面框820 (或电动机/发电机芯框)上。在一个实例中，使用螺母812和螺栓814将悬挂托架810固定到面框820 上。悬挂托架810的间距可为在层压件叠层端部的圆周周围的任何适当的间隔，并且对于大型公用级发电机，托架810可彼此间隔开约三英尺。然而，在特定应用中可按需使用任何适当的间距。可使用穿过其中一个贯通孔834插入的悬挂销832将施力管830悬挂在托架810 上。贯通孔834以任何期望的间隔沿施力管的长度间隔开。施力管830可由任何适当的材料和形状组成，并且仅作为非限制性的实例，该材料可为钢或铝，并且截面轮廓可为矩形或圆形。可通过穿过其中一个贯通孔834和托架810中对应地对准的孔插入高度调节销836 来将施力管“锁止”就位。当插入两个销834和836时，施力管830被锁止就位并准备好进行压缩操作。多个贯通孔830使得技术人员能够在层压件叠层200的组装和中间的压缩操作期间适应各种层压件叠层高度。施力撞锤840插入施力管830的底端与压紧板500的顶部之间。典型地，多个撞锤将被安装在层压件叠层200周围，且一个施力撞锤840被安放在各施力管830下方。各施力撞锤840可经由链路852连接到适当的控制面板850上。施力撞锤840可包括液压撞锤、气动撞锤或任何其它适当的撞锤或千斤顶型装置。链路852可为有线或无线链路并且可包括任何所需的液压流体或气动供应源和所采用的特定类型的撞锤所需的控制线路。控制面板850可位于各施力撞锤840上或者可从本地或远程位置控制所有撞锤840，该位置可位于层压件叠层附近或远程操作中心。图9是用于压缩电机中的层压件叠层的方法900的流程图。方法900包括提供层压件叠层的步骤910、提供多个重量分配板和多个压紧板的步骤920、提供多个悬挂托架的步骤930、提供多个施力管的步骤940、提供多个施力撞锤的步骤950、将多个重量分配板和多个压紧板安放在层压件叠层的至少一端上的步骤960、将多个悬挂托架附接到面框上的步骤970、将多个施力管附接到多个悬挂托架上的步骤980、将多个施力撞锤安放在多个施力管与多个压紧板之间的步骤990、和使用多个施力撞锤经由多个重量分配板和多个压紧板将压缩力施加到层压件叠层的步骤995。步骤960至995在层压件叠层的组装期间可按需重复多次。例如，在层压件叠层 200的组装期间，可在堆叠各层冲压件20的中间多次采用上述方法。当层压件叠层200不具有更多要增加的冲压件时，可再次执行方法900中期望的步骤。本文所述的方法可应用于电机，其为电动机或发电机，以及用于定子芯中的层压件叠层。图10是根据本发明的一方面的层压件叠层200的一部分和压缩装置的侧视图。层压件叠层200可如前文所述组装，并且可能希望使层压件叠层200在堆叠过程中经历一次或更多次压缩操作。在层压件制造工序期间需要压缩操作来去除截留空气、减少叠层中的起伏部并压缩来自冲压/激光切削的层压件毛刺和/或卷边。可使用任何适当的紧固装置将多个悬挂托架1010附接到面框1020(或电动机/ 发电机芯框)上。在一个实例中，使用机械紧固件1012将悬挂托架1010固定到面框1020 上。悬挂托架1010的间距可为层压件叠层的端部的圆周周围的任何适当的间隔，并且对于大型公用级发电机，托架1010可彼此间隔开约三英尺。然而，在特定应用中可按需使用任何适当的间距。可将施力管1030安放在托架1010下方。施力管1030包括具有多个贯通孔1032 的伸缩部件1031，高度调节销1036可穿过贯通孔1032插入。外管1030同样也包括一个或更多个贯通孔。贯通孔1032以任何期望的间隔沿伸缩部件1031的长度间隔开。施力管 1030和伸缩部件1031可包括任何适当的材料和形状，并且仅作为非限制性的实例，该材料可为钢或铝，并且截面轮廓可为矩形或圆形。如前文说明的，可通过穿过其中一个贯通孔1032和外管1030中对应地对准的孔插入高度调节销1036来将施力管1030 “锁止”就位。多个贯通孔1030使得技术人员在层压件叠层200的组装和中间的压缩操作期间能够适应各种层压件叠层高度。可使用调节螺母1040和螺杆1041对施力管1030的底部(或伸缩部件1031的底部)之间的高度进行“精确调节”。杆1041可在螺母1040内旋转并调节为各种高度。悬挂托架1050可附接到螺杆1050上并且包括使得能从托架1010悬挂施力管组件1030的贯通孔。可将悬挂销1051插入托架1010和悬挂托架1050两者中都存在的贯通孔内以“悬挂” 施力管组件。空气囊(或气囊)1060可被安放在压紧板500的顶部与空气囊盖板1070的底部之间。典型地，多个囊1060将被安装在层压件叠层200周围，且囊1060被安放在各施方管1030下方。然而，在特定应用中可按需使用单个囊或者可存在数量与施力管1030不同的囊。各囊1060可经由适当的空气供应导管1081连接到适当的压缩空气源1080上。各囊1060可被单独供应空气或者所有囊可在菊花链或并联装置中被供应压缩空气。充气囊 1060可被充装压缩空气(或任何其它适当的气体)以在层压件叠层200上施加压缩力。
此书面描述使用了包括最佳模式在内的实例来公开本发明，并且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造并利用任何装置或系统并且执行任何所结合的方法。本发明可取得专利权的范围通过权利要求来限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例没有不同于权利要求的文字语言所描述的结构元件，或者它们包括与权利要求的文字语言无实质性区别的等同结构元件，则认为此类其它实例包含在权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种用于压缩用于电机的层压件叠层的装置，所述装置包括 附接到面框(820)上的多个悬挂托架(810)；固定到所述多个悬挂托架上的多个施力管(830)；多个施力撞锤(840)，此处其中一个所述多个施力撞锤位于其中一个所述多个施力管下方；位于所述多个施力撞锤下方的多个压紧板(500)； 位于所述多个压紧板下方的多个重量分配板G00)；其中，压缩力由所述多个施力撞锤经由所述多个压紧板和所述多个重量分配板施加到所述层压件叠层。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个施力撞锤中的每一个均包括以下的至少其中一项液压撞锤、气动撞锤和千斤顶。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个施力管还包括多个贯通孔(834)，所述多个贯通孔构造成接纳悬挂销(832)和高度调节销(836)； 其中所述悬挂销用于将其中一个所述多个施力管悬挂在其中一个所述多个悬挂托架上，并且所述高度调节销用于将其中一个所述多个施力管锁止在其中一个所述多个悬挂托1 ο
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，使用多个紧固件将所述多个悬挂托架固定到发电机或电动机的面框或芯框上。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述多个紧固件包括螺母和螺栓装置。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个施力撞锤中的每一个都连接到控制面板(850)上。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于，所述控制面板同时控制每一个所述多个施力撞锤。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电机是电动机和发电机中的至少一者ο
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述层压件叠层包括定子芯。
全文摘要
本发明提供了用于压缩用于电机的层压件叠层(200)的方法和装置。该装置包括附接到面框上的多个悬挂托架(810)、固定到托架上的多个施力管(830)、位于施力管下方的多个施力撞锤(840)、位于施力撞锤下方的多个压紧板(500)和位于压紧板下方的多个重量分配板(400)。压缩力由施力撞锤经由压紧板和重量分配板施加到层压件叠层。
文档编号H02K15/02GK102468723SQ201110370080
公开日2012年5月23日 申请日期2011年11月11日 优先权日2010年11月12日
发明者B·M·莱普, G·R·平克, N·巴萨兰, S·A·奥利弗, S·C·沃尔科 申请人:通用电气公司