用于将定子装配到壳体中的工具和方法与流程

本发明涉及一种用于将电机的定子装配到壳体中的工具。此外，本发明涉及一种用于将电机的定子装配到壳体中的方法。

原则上，已知将电机的定子装配到壳体中，使得壳体包围定子并且定子以摩擦接合和/或非强制性接合的方式布置在壳体中。

为此目的，优选地设置为用热的方法加热壳体，其结果是壳体壁从初始位置开始经历膨胀。由于热加热而引起壳体圆周增大，使得定子可以通过布置在壳体中的开口插入。在将定子定位在壳体中之后，对壳体进行冷却，结果是使先前膨胀的壳体壁在初始位置的方向上再次收缩，并且定子抵靠壳体壁的内部侧向表面并通过摩擦接合连接到壳体壁的内部侧向表面。

这种已知且经常实践的方法的缺点在于，首先必须将壳体加热然后再次冷却，以将定子装配在壳体中。加热过程、而且尤其是冷却过程是耗时的，因此降低了可以将定子装配到壳体中的循环速率。此外，存在的事实是，必须在下一机加工和/或处理步骤之前提供相应大的储存表面来冷却壳体，这可能增加为生产操作提供所需空间的额外成本。

本发明的目的是提供一种工具和方法，通过该工具和方法可以减少用于装配定子的生产成本并且可以增加用于将定子装配到壳体中的循环速率。

该目的借助于独立专利权利要求的主题来实现。在从属权利要求、说明书以及附图中指明了本发明的有利改进，其中，每个特征可以单独地和组合地构成本发明的方面。在此，可以一起利用工具和方法的特征之间的所有组合以及单独的组合。此外，在各自情况下，还提供的是，并且可能的是，机器和方法的单个或多个特征根据需要彼此组合。

根据本发明，提供了一种用于将定子装配到壳体中的工具，该工具具有壳体安装座、工具保持器和定子抓持器，其中，该壳体安装座具有用于保持和定位该壳体的定位装置，该工具保持器包围工具保持器容积，并具有接纳开口，该定子抓持器布置在该工具保持器中，并且被设计成能够在第一位置和第二位置之间移动，并且包括用于保持定子的抓持头，其中，在该第一位置，该抓持头布置在该工具保持器容积中，在该第二位置，该抓持头的至少一个区段被引导穿过该接纳开口，该壳体安装座和/或该工具保持器被设计为能够移动，结果是该壳体安装座和/或该工具保持器能够朝向彼此和远离彼此移动，并且该壳体安装座和/或该工具保持器和/或该定子抓持器具有压力介质供给开口。

换言之，该工具包括壳体安装座、工具保持器和定子抓持器。该壳体安装座具有用于保持和定位该壳体的定位装置。定位装置可以优选地被设计为凹部和/或在壳体安装座中的壳体的外部轮廓的负形状，从而使得壳体能够通过定位装置牢固地定位在壳体安装座中的适当位置。

工具保持器优选地具有保持器壁，该保持器壁包围工具保持器的容积，即工具保持器容积。工具保持器还具有接纳开口，经由该接纳开口可接近工具保持器容积。

定子抓持器布置在工具保持器中并且具有用于保持定子的抓持头。定子抓持器被设计成可在第一位置和第二位置之间移动，其中，在第一位置，抓持头布置在工具保持器容积中，并且在第二位置中，抓持头的至少一个区段被引导穿过接纳开口。这意味着，抓持头可以与定子一起被引导穿过壳体的接纳开口。因此，抓持头可以从工具保持器容积中移出和/或可以从工具保持器中伸出。

壳体安装座和/或工具保持器被设计成可移动的，结果是壳体安装座和/或工具保持器可朝向彼此和远离彼此移动或移位。因此，工具保持器可以优选地在固定设计的壳体安装座的方向上移位。同样可以设想，工具保持器具有固定设计，而壳体安装座具有可移动设计。但是原则上也可以设想，工具保持器和壳体安装座都具有可移动设计。以这种方式，如果壳体布置在壳体安装座的定位装置中，则工具保持器优选地可以在壳体的方向上移动，结果是工具保持器的接纳开口以中等紧密的方式而以形成在壳体中的插入开口终止。工具保持器容积因此可以连接到壳体的容积、尤其是壳体容积。

壳体安装座和/或工具保持器和/或定子抓持器具有压力介质供给开口，压力介质(优选地为空气，尤其是压缩空气)可以经由该压力介质供给开口被供给到工具保持器容积和壳体容积。作为特别的优选，压力介质可以是流体、尤其是油。通过在壳体和工具保持器中施加过量的压力，壳体的壳体壁(所述壳体壁包围壳体容积)可以在周向方向上经历弹性膨胀，从而通过定子抓持器从第一位置到第二位置的运动，能够使定子经由壳体的插入开口插入壳体中。

因此，提供了一种用于将定子装配到壳体中的工具，其中可以省却最初提到的耗时的加热过程和随后的冷却过程。以这种方式，可以增加用于将定子装配到壳体中的循环速率。此外，可以省却用于冷却先前加热的壳体的必要空间需求，从而可以降低储存成本。

原则上，工具保持器可以具有任何期望的设计。工具保持器可以优选地具有钟形的构型。本发明的优选的发展在于，该工具保持器被设计为中空圆柱体，并且该接纳开口沿该工具保持器的轴向方向布置。因此，可以获取具有适当内部容积的工具保持器，该工具保持器一方面可以使用定子抓持器拾取环形定子以装配到壳体中，另一方面可以具有由于中空圆柱形构型而在变形方面刚硬的几何形状。此外，可以通过增加中空圆柱形工具保持器的壁厚来增加工具保持器的结构刚度。

定子抓持器可以布置和形成在工具保持器中，其方式为使得定子抓持器被设计成可移动通过接纳开口。在本发明的有利的发展中，设想该定子抓持器具有连接到和/或邻接该抓持头的柄，所述柄在该工具保持器的引导开口中被引导，所述引导开口被布置成在该轴向方向上与该接纳开口相距一定距离。因此，柄可以在工具保持器的轴向方向上移动通过该接纳开口。柄的运动方向基本上对应于工具保持器的运动方向和/或壳体安装座的运动方向。

抓持头可以具有用于抓持和/或释放定子的器件和/或装置。本发明的有利的发展在于，该抓持头的截面可以在垂直于其运动方向的方向上变化，该抓持头在增大该截面的抓持位置和减小该截面的释放位置之间运动。以这种方式，通过插入抓持头并通过相应改变抓持头的截面，可以拾取、保持和/或释放环形设计的定子。

压力介质供给开口被构造和设计成使得压力介质能够被引入到壳体容积和工具保持器容积中。本发明的有利的发展设想，该压力介质供给开口具有阀装置。阀装置优选地设计，其方式为使得压力介质经由阀装置供给到壳体容积和工具保持器容积中，并且也可以经由阀装置再次排出。以这种方式，压力介质可以仅经由一个阀装置供给和排出。

本发明的优选的发展在于，该阀装置具有压力释放阀。在这种情况下，压力释放阀的尺寸被确定，其方式为使得在壳体容积和/或工具保持器容积内存在占主导的临界压力时，该压力释放阀打开。临界压力优选是可能导致壳体壁塑性变形的压力。临界压力可以基于经验值。但是也可以想到，借助于一个或多个测量装置、优选借助于至少一个应变仪或光学测量装置来监测壳体或包围壳体容积的壳体壁的膨胀。因此，可以减少和/或防止由于施加的过大压力而损坏壳体的风险。

原则上，测量装置可以被构造和设计，其方式为使得其被设计用于控制压力释放阀。作为替代方案和/或作为补充措施，测量装置可以被配置为移动和/或控制定子抓持器。以这种方式，当测量装置检测到包围壳体容积的壳体壁的膨胀时(超过该壳体容积，定子可以插入壳体中)，定子可以自动地从第一位置移动到第二位置。一旦所施加的内部压力下降和/或减小，并且测量装置检测到先前膨胀的壳体壁的收缩或超过阈值，则抓持头可以将截面从抓持位置改变为释放位置，从而确保定子从抓持头释放。随后，定子抓持器可以自动地从第二位置移动到第一位置。因此，可以借助于测量装置来提高用于将定子装配到壳体中的循环速率。

此外，本发明涉及一种用于将定子装配到壳体中的方法，该方法包括以下步骤：

-将具有插入开口并包围壳体容积的壳体定位在壳体安装座中；

-移动该壳体安装座和/或移动具有接纳开口并包围工具保持器容积的工具保持器，其方式为使得该插入开口和该接纳开口以彼此中等紧密接触而终止，并且该壳体容积和该工具保持器容积彼此连接；

-通过压力介质将内部压力施加到该壳体容积和该工具保持器容积，其方式为使得包围该壳体容积的壳体壁的至少一个区段在周向方向上弹性膨胀；

-将布置在该工具保持器的工具保持器容积中并保持定子的定子抓持器通过该插入开口移动进入该壳体容积中；

-排放和/或减小所施加的内部压力，由此将该定子夹紧到包围该壳体容积的壳体壁的内部侧向表面。

换言之，本发明的一方面是，首先将壳体定位在壳体安装座中。在此之后，移动壳体安装座和/或工具保持器，其方式为使得壳体的插入开口以中等紧密的方式而以工具保持器的接纳开口终止。以这种方式，壳体容积和工具保持器容积可以以中等紧密的方式彼此连接。一旦在壳体和工具保持器之间存在中等紧密的连接，将压力介质(优选为空气、尤其是压缩空气)引入壳体容积和工具保持器容积中。作为特别的优选，压力介质是流体、尤其是油。由于压力的积累，至少包围壳体容积的壳体壁经历膨胀、尤其是弹性膨胀。通过由于壳体壁的膨胀而引起的壳体的截面膨胀，现在可以通过定子抓持器从第一位置到第二位置的运动将定子定位在壳体中。定子抓持器的抓持头释放其与定子的连接，因此，定子保留在壳体中。在此之后，从壳体容积和工具保持器容积释放压力，将定子抓持器从第二位置移动到第一位置，并且移动该工具保持器以释放壳体。由于压力降低，先前弹性膨胀的壳体壁收缩并将定子夹紧在壳体的内部侧向表面上，其结果是定子至少通过摩擦接合保持在壳体中。

以这种方式，不需要通过根据本发明的方法对壳体进行耗时的加热和/或冷却，其结果是可以降低用于将定子装配在壳体中的方法的生产成本，并且生产过程可以加快。

在本发明的有利的发展中，可以设想，该壳体安装座和/或该工具保持器在轴向方向上移动，以将该壳体容积连接到该工具保持器容积和/或释放该壳体。以这种方式提供了一种方法，其中，壳体可以以中等紧密的方式由工具保持器容积封闭或连接到工具保持器容积，和/或通过短的单向移位运动相应地释放。

本发明的有利的发展在于，该工具保持器和/或该壳体安装座移动，其方式为该工具保持器和壳体之间的中等紧密闭合使得，该壳体的至少一个区段与该插入开口一起被引导和/或接合到该接纳开口中，或包围该工具保持器容积的保持器壁的包围该接纳开口的保持器工具端部抵靠包围该壳体容积的壳体壁的包围该插入开口的壳体端部。在这种情况下，可以提供的是，在相应的邻接表面之间布置并形成相应的密封件，以实现和/或提供所需的密封性。

在本发明的有利的发展中设想，为了在该壳体容积和该工具保持器容积中积累内部压力，压力介质经由布置在该工具保持器和/或壳体安装座和/或该定子抓持器中的压力介质供给开口、优选地经由阀装置供给到该壳体容积和该工具保持器容积。因此，用于引入压力介质的阀组件可以布置和/或形成在工具中的各个位置。

根据本发明的有利的发展，设想该定子通过在径向方向上可膨胀的抓持头保持在该定子抓持器上。以这种方式，定子可以通过抓持头以简单的方式被保持、定位和封闭并且再次被释放。

最后，本发明涉及根据本发明的工具在执行根据本发明的方法中的用途。

本发明的其他特征和优点将从从属权利要求和下面的示例性实施例中显现。示例性实施例不应理解为限制性的，而应理解为示例。它们旨在使本领域技术人员能够实施本发明。申请人保留使示例性实施例中披露的一个或多个特征成为专利权利要求的主题或将这些特征包括在现有专利权利要求中的权利。将参考附图更详细地讨论示例性实施例。

在附图中：

图1示出了一种用于将定子装配到壳体中的工具，其中，该工具具有壳体安装座、工具保持器和定子抓持器，

图2示出了工具，其中，工具保持器以中等紧密的方式与壳体封闭或连接到该壳体，

图3示出了工具，其中，定子抓持器已被移动到壳体中，

图4示出了工具，其中，工具保持器正在释放壳体，

图5示出了工具，其中，定子抓持器已被移动到工具保持器中。

图1示出了用于将定子12装配到壳体14中的工具10。工具10包括壳体安装座16、工具保持器18和定子抓持器20。

壳体安装座16具有用于保持和定位壳体14的定位装置22。在所考虑的示例性实施例中，定位装置22被设计为凹部，凹部的形式为壳体14的外部轮廓的负形状，从而使得壳体14能够通过定位装置22牢固地定位在壳体安装座16中的适当位置。

工具保持器18具有保持器壁24，该保持器壁包围工具保持器18的容积，即工具保持器容积26。工具保持器18还具有接纳开口28，经由该接纳开口可接近工具保持器容积26。在所考虑的示例性实施例中，工具保持器18具有中空圆柱形构型，其中，接纳开口28沿工具保持器18的轴向方向布置和/或形成。以这种方式，可以提供在变形方面刚硬的工具保持器18的几何形状。可以通过增加保持器壁24的壁厚来增加工具保持器18的结构刚度。

定子抓持器20布置在工具保持器18中，并具有柄30和与柄30邻接以拾取定子12的抓持头32。定子抓持器20被设计成可在第一位置和第二位置之间移动，其中，在第一位置，抓持头32布置在工具保持器容积26中，在第二位置中，抓持头32的至少一个区段被引导穿过接纳开口28。为此目的，柄30在工具保持器18的引导开口34中被引导，所述引导开口被布置成在轴向方向上与接纳开口28相距一定距离。因此，柄30可以在工具保持器18的轴向方向上移动穿过接纳开口28。

壳体安装座16和/或工具保持器18被设计成是可移动的，结果是壳体安装座16和/或工具保持器18可朝向彼此和远离彼此移动。在所考虑的示例性实施例中，壳体安装座16具有固定设计，并且仅工具保持器18被设计成可在轴向方向上移动。

在图2至图5中，示出了从图1已知的工具10，其中，在图2至图5中示出了用于将定子12布置在壳体14中的工具10的不同状态。

从图2中可以看出，工具保持器18已经在壳体14的方向上移动，并且工具保持器18的接纳开口28以中等紧密的方式以形成在壳体14中的插入开口36终止或者连接到形成在该壳体中的插入开口。工具保持器容积26因此可以连接到壳体14的容积、尤其是壳体容积38。

壳体安装座16或定子抓持器20具有压力介质供给开口40，压力介质(优选地为空气、尤其是压缩空气)可以经由该压力介质供给开口被供给到工具保持器容积26和壳体容积38。由于压力的积累，包围壳体容积38的至少一个壳体壁42在周向方向上经历膨胀、尤其是弹性膨胀，其结果是，壳体14的截面至少暂时扩大或膨胀，因此如图3所示，通过定子抓持器20从第一位置到第二位置的运动，能够使定子12经由壳体14的插入开口36插入壳体14中。从图2和图3中还可以看出，保持器壁24的壁厚大于壳体壁42的壁厚。因此，工具保持器18与壳体14相比具有增强的结构特性，因此当壳体容积38和工具保持器容积26中存在压力增加时，主要是壳体壁42在周向方向上经历膨胀。

因此，提供了用于将定子12装配到壳体14中的工具10，其中可以省却使壳体14沿截面方向膨胀的耗时的加热过程以及随后的冷却过程。以这种方式，可以增加用于将定子12装配到壳体14中的循环速率。此外，可以省却用于冷却先前加热的壳体14的必要空间需求，从而可以降低储存成本。

为了确保尤其是在定子抓持器20从第一位置移动到第二位置期间，经由压力介质供给开口40引入到壳体容积38或工具保持器容积26中的压力介质可以在壳体容积38和工具保持器容积26之间交换，设想在定子抓持器20和/或抓持头32中形成至少一个贯通通道元件44。

在定子抓持器20已经从第一位置移动到第二位置以便将定子12定位在壳体14中之后，如图3所示，施加的压力被减小和/或从壳体容积38和工具保持器容积26中排出。由于压力降低，先前弹性膨胀的壳体壁42收缩并将定子12夹紧到壳体14的内部侧向表面46，结果是定子12至少通过摩擦接合而保持在壳体14中。

最后，如图4和图5所示，在释放所施加的压力之后，工具保持器18移回到初始位置，以便释放壳体14。此外，抓持头32的截面减小，以便将定子12从抓持头32释放。随后，定子抓持器20可以从第二位置移动到第一位置。因此，可以将壳体14从壳体安装座16移除，并且可以将新的壳体14定位在壳体安装座16中，以便将定子12装配在壳体14中。

附图标记

10工具

12定子

14壳体

16壳体安装座

18工具保持器

20定子抓持器

22定位装置

24保持器壁

26工具保持器容积

28接纳开口

30柄

32抓持头

34引导开口

36插入开口

38壳体容积

40压力介质供给开口

42壳体壁

44通道元件

46内部侧向表面