金属叠片组、金属叠片以及形成叠片组的方法

摘要

叠片组的每个叠片(10)包括联接元件的至少一个组件(S)，所述组件(S)包括一个插入夹具(20)、一个接收夹具(30)以及至少一个接收窗口(40、40′)，所述联接元件保持彼此相同的相对定位，插入夹具(20)和接收夹具(30)通过轴向突出到叠片同一侧的叠片(10)的相应部分来限定，叠片(10)的每个插入夹具(20)通过过盈配合被装配到相邻叠片(10)的接收夹具(30)的内部，叠片(10)的每个接收夹具(30)容纳在叠片组的至少一个叠片(10)的接收窗口(40、40′)中。

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种叠片组，例如在诸如用于制冷压缩机的那些电动机 的一个定子和/或转子中所使用的类型。本发明还涉及一种用于在层叠多个金属 叠片时就对多个金属叠片进行组装和相互固定以形成该叠片组的方法。

背景技术

从现有技术中已知一些解决方案，用于将金属叠片紧固到一起以形成电动 机的叠片组。

在所述已知的解决方案之一中，如文献EP0847109所披露的，通过过盈装 配，形成叠片组的金属叠片被叠置并保持在这个位置上，在叠片中所产生的一 个夹具(突起)被插入到在相邻的叠片中所形成的接收窗口(空腔)中。

在该方案中，在几个阶段中，进行性的工具切割一块板，其形成叠片，直 到它显示出所有所需的叠片细节。在最后的阶段中，在冲压和沉放的行程上， 通过过盈配合，在限定了所谓的叠片制动的基体中，金属叠片被从剩余的板切 下来。在下面的行程中，工具切出其他叠片以便到沉放在前一个的叠片上。前 一个的叠片遭受到制动的摩擦力并且切下来的叠片被在工具上部设置的装置 (冲床)推压，从而这些力使切下来的叠片的突起通过过盈配合插入到前一个叠 片的凹部。

插入夹具(突起)和接收窗口(空腔)之间的过盈配合的问题之一是关系 到形成要被冲压的板的材料的机械特性。插入夹具通常由于过盈配合和板的机 械特性而被压碎或变形。因此，防止插入夹具进入接收窗口以锁定叠片，因为 后者被向上推压。

为了尽量减少这样的问题，上述解决方案在生产金属叠片时需要精细的公 差，以便在后者被叠加时形成能够维持其叠片良好地旋转互锁的叠片组。

除了公差的要求，所述解决方案具有呈现出用由上述方法所构成的叠片形 成的叠片组的脆弱的轴向锁定稳定性的缺点，由于上述叠片在轴线方向不提供 可靠的相互保持性。

在其它已知的解决方案(US7859163和US7851964)中，在叠片组的叠片 之间的锁定是通过在每个叠片中所形成的插入夹具(突起)与在其他叠片、相 邻的或非前一个的叠片的接收夹具之间的相互过盈配合来实现的。在使用“夹具 对夹具”的解决方案中，每个夹具同时作为接收夹具和作为插入夹具工作，其中 所述夹具在同一步骤中被冲压，这要求冲压工具的刚性公差，并导致使用寿命 不合乎要求地降低，以及增加了生产过程的成本。夹具对夹具的固定系统对于 制造不仅是夹具而且是每个叠片的剩余部分都需要精度，从而导致复杂的生产 以及成本的增加。

除了上面提到的缺点，夹具到夹具的夹紧系统允许在叠片的相互锁定元件 中发生频繁制动，由于它需要通过过盈配合装配具有相同尺寸的夹具。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种金属叠片，可以放置在其他金属叠片的上 面，一旦形成叠片组，通过夹具对夹具的锁定，在不增加所形成的叠片组的的 厚度的情况下，允许所述的叠片被安全且可靠地安装，并且在轴向上和旋转方 向上锁定在一起，并且一旦将每两个相邻叠片进行锁定，只对相互配合的插入 夹具和接收夹具的表面要求精确的尺寸公差。

本发明的另一个目的在于提供一种叠片组，其可以形成在以上定义的类型 的金属叠片的所希望的图案内。

本发明的进一步目的在于提供一种金属叠片和一种金属叠片组，如上所述， 它可以在没有损害在其制造过程中所采用的工具的运行速度的情况下获得，同 时没有增加的叠片和叠片组的制造成本。

本发明的又一个目的在于提供一种如上所定义的叠片组，它可以是在所希 望的图案内重复地获得，即使在使用不同批次的材料时。

本发明的再一目的在于提供生产叠片组的方法，这最大限度地减少了不同 的机械特性(存在问题之一)，允许不同材料制成的叠片互连。

这些和其它的目的是通过金属叠片组包括多个叠置的叠片实现的，每个叠 片包括联接元件的至少一个组件，所述组件包括一个插入夹具、一个接收夹具 以及至少一个接收窗口，所述联接元件保持彼此相同的相对定位，插入夹具和 接收夹具通过轴向突出到叠片同一侧的叠片的相应部分来限定，叠片的每个插 入夹具通过过盈配合被装配到相邻叠片的接收夹具的内部，并且叠片的接收夹 具容纳在叠片组的至少一个叠片的接收窗口中。

本发明还提供了一种金属片形成的叠片，包括联接元件的至少一个组件， 如上所述。

通过一种方法可以得到本发明的叠片组，该方法包括以下步骤：

a-制造第一金属叠片，其包括联接元件的至少一个组件，如上所述；b- 将所制造的第一金属叠片引导到支撑基体；c-按照步骤“a”制造第二叠片；d- 为了将第二叠片的接收夹具和插入夹具分别与第一金属叠片的接收窗口和接收 夹具轴向对准，移动具有第一金属叠片的支撑基体；e-为了将第二叠片的接收 夹具容纳在第一金属叠片的接收窗口中并且通过过盈配合将第二叠片的插入夹 具装配到第一金属叠片的接收夹具中，将第二叠片引导到支撑基体，将其压靠 在第一金属叠片上；f-按照步骤“a”到“c”制造第三叠片(10)；g-为了将第三 叠片的接收夹具和插入夹具分别与第二叠片的接收窗口和接收夹具轴向对准， 移动具有第一金属叠片和第二叠片的支撑基体；

h-为了将第三叠片的接收夹具容纳在第二叠片的接收窗口中并且通过过 盈配合将第三叠片的插入夹具装配到第二叠片的接收夹具中，将第三叠片引导 到支撑基体，将其压靠在第二叠片上；以及i-重复步骤“c”到“h”，直到完成限 定叠片组的叠片的层叠。

本发明还允许叠片组由这种叠片形成，即该叠片包括联接元件的至少一个 组件，该组件除了包括已经限定的插入和接收夹具以及接收窗口以外，还包括 第二接收窗口。在本发明的这个变体中，叠片的每个接收夹具通过直接相邻的 叠片的第二接收窗口放置，并客钠在跟随直接相邻的叠片的叠片的第一窗口的 内部。

这里提出的解决方案允许在单一模式的叠片之间获得可靠的和高效的轴向 和旋转方向的锁定，而不需要用于冲压插入和接收夹具的复杂且精确的工具。

用于形成本发明的叠片组的方法允许在不损害在其制造过程中所使用的工 具的操作速度的情况下获得所述叠片组，同时没有增加叠片与叠片组的制造成 本。

附图说明

参考附图，通过本发明的实施例的示例，本发明的这些和其它的目的和优 点将变得更加明显，其中：

图1表示根据本发明所构造的金属叠片的下部透视图；

图2表示图1所示的叠片的一部分的放大透视图，示出了联接元件的组件 中的一个；

图3表示在横截面方向上示出的具有三个叠片的叠片组的一部分、叠片中 的一个叠片的插入夹具相对于其它相邻叠片的接收夹具之间的以及在所示叠片 组的第三叠片的所述接收夹具和接收窗口之间的相对定位的示意图；

图3A表示在横截面方向上示出的具有四个叠片的叠片组的一部分、叠片的 插入夹具相对于另一个相邻叠片的接收夹具之间的以及根据联接元件的每个接 收窗口包括两个接收窗口的结构变体在叠片组的第三和第四叠片的所述接收夹 具和接收窗口之间的相对定位的示意图；

图4示意性地表示根据本发明在获得叠片组的不同阶段的金属板的上部平 面图，所述不同阶段由参考标记I至Ⅳ示出；以及

图5示意性地表示叠片冲压站的局部切割侧视图，示出了在叠片层叠站用 于形成叠片组的第一金属叠片。

具体实施方式

虽然下面的描述是涉及到圆盘形状的金属叠片10，用于形成例如电动机的 叠片组，但应理解，本发明可应用于彼此紧固的两个或多个叠片，用于不同的 应用。

如附图所示，叠片10具有中心孔11，对于已经形成的叠片10并且其中叠 片10依次层叠并彼此锁定，该孔通常通过在具有冲压冲头3和支撑基体4的冲 压机2中冲压金属板1而获得。

本发明的叠片组包括多个叠置的金属叠片10，每个叠片10包括联接元件的 至少一个组件S，所述组件S包括一个插入夹具20、一个接收夹具30和至少一 个接收窗口40。

插入夹具20和接收夹具30由叠片10的轴向突出到叠片的同一侧上的相应 部分限定，叠片10的每个插入夹具20通过过盈配合装配到相邻的叠片10的接 收夹具30的内部，叠片10的每个接收夹具30被容纳在叠片组的的至少一个叠 片10的接收窗口40的内部。

在所示的结构形式中，叠片10具有它的通过切割加工得到的轮廓，但是插 入夹具20和接收夹具30是通过切割和拉伸叠片10的相应部分的方法而制得的。 插入夹具20也与接收夹具30的内轮廓具有类似的形状，并被内接在接收夹具 30的内轮廓中。接收窗口40是通过切割加工获得的。

在图1至图3和图4所示的结构中，插入夹具20和接收夹具30是由叠片 的轴向凸出到叠片的同一侧上的相应部分限定的，延伸的最大值等于叠片组的 叠片10中的每一个的厚度。

在图1至图3和图4所示的结构形式，叠片10的接收夹具30无过盈配合 地被容纳在一个直接相邻的叠片10的接收窗口40的内部，占据了后者的厚度， 但是安装在所述接收夹具30中的插入夹具20占据了承载接收夹具30的叠片的 厚度。

根据在图1至图3和图4所示的结构形式，联接元件的每个组件S，除了 插入夹具20和接收夹具30以外，还包括接收窗口40，其设置为已经限定组件 S的联接元件。

在所述结构中，示出了三个叠置的叠片10，从第一至第三上部较高的叠片 10。在本实施例中，第二叠片10具有：容纳在第一叠片10的接收窗口40内 的接收夹具30；以及通过过盈配合装配在第一叠片10的接收夹具30中的插入 夹具20。

第三叠片10具有：容钠在第二叠片10的接收窗口40内的接收夹具30；以 及通过过盈配合装配在第二叠片10的接收夹具30中的插入夹具20，等等，对 于叠片组的后续叠片，依次排列下来。

根据其它结构形式，仅在图3A中示出，联接元件的各组件S，除了插入夹 具20和接收夹具30以外，还包括第一接收窗40和第二接收窗40′，其是根据 与已定义的组件S的联接元件相同的特性配置的。

然而，在所述的结构变体，示出了四个叠置的叠片10，从第一到第四上部 叠片10。在所述变体中，第二叠片10具有：与所述第一叠片10的第一窗口40 对准的第二接收窗口40′；容纳在第一叠片10的第二接收窗口40′中的接收夹具 30；以及通过过盈配合装配在第一叠片10的接收夹具30中的插入夹具20。

第三叠片10具有：与所述第二叠片10的第一窗口40对准的第二接收窗口 40′；穿过第二叠片10的第二接收窗口40′并容纳在第一叠片10的第一窗口40 内部的接收夹具30；以及通过过盈配合装配在第二叠片10的接收夹具30中的 插入夹具20，对于第四叠片10和叠片组的后续叠片而言，就这样连续下去。

在上面所引用的结构变体，接收夹具30无机械过盈配合地被容纳在两个相 邻的且连续的叠片10的接收窗口40和40′的内部。

虽然附图显示出每个叠片10中提供了联接元件的四个组件S，但应当理解， 每个叠片10可以设置单个组件S，它的联接元件有角度地且等间距地彼此间隔 开。另外，也可以提供联接元件的更多个组件S，相同类型的不同组件的联接 元件被分组为子组件，其与其他类型的联接元件的其他子组件成角度地间隔开。

因此，联接元件的不同组件S的插入夹具20可以被分组在一个子组件中并 且彼此略微间隔开，而接收夹具30和接收窗口40将被分组在相同类型的联接 元件的各自子组件中。

不管联接元件的组件S的数量是多少，不管后者被布置在每个叠片中的方 式是什么，应指出的是，联接元件应保持彼此相同的相对定位。

在所示的结构中，针对形成电动机的定子或转子的叠片组的叠片，叠片10 的联接元件以圆周对准设置，以相同的角距α相互等距间隔开。

联接元件的组件S的接收窗口40形成贯通的开口，其尺寸为在通常没有机 械过盈配合的情况下接收与具有接收窗口40的叠片直接相邻的叠片10的接收 夹具30，如在图3所示的实施例示出的那样，或者接收与直接相邻的叠片接着 的叠片10的接收夹具30，如图3A所示。

在所示结构中，每个叠片10的联接元件的组件S彼此以相同的角距离β间 隔开，可以理解，在图1和图4所示的四个组件S可以设置为更多或更少的数 量，这取决于所形成的叠片组的尺寸特征。

虽然插入夹具20和接收夹具30通常被由通过切割和拉伸所形成的叠片10 的相应部分限定，但是在切割或者未切割叠片10的相应部分的情况下，所述夹 具可以由其它冲压方法形成，前提是在每两个相邻的叠片之间固定时它们可以 通过相互过盈配合相互作用，如前所述。

在图示的结构实例中，插入夹具20具有与接收夹具的内部类似的基本上截 头锥体的形状，并且可通过过盈配合装配在接收夹具30的内部。

上述所限定的叠片10的结构允许上述叠片被层叠成为多个叠片相互定位而 不在其间形成轴向间隙。

本文所提出的结构允许每两个相邻的叠片被一个抵靠另一个地完全定位， 因此通过它们中一个的插入夹具20与另一个的相应的接收夹具30之间的过盈 配合，在轴向上和旋转方向上锁定在一起，而所述接收夹具30被接收在其他叠 片10的相应接收窗口40、40′的内部。正如已经提到的，在图3所示的结构中， 插入夹具20和接收夹具30相对于叠片10的相邻面的轴向突出受限于用于形成 叠片组的叠片10的厚度值。因此，接收夹具30可以容纳在相邻叠片10的相应 接收窗口40的厚度的内部，在每两个相邻叠片10的相对面的整个区域上，防 止所述夹子强迫相邻叠片10向外远离所希望和必需的相互定位。

正如已经提到的，在图3A的结构变型中，插入夹具20和接收夹具30相对 于叠片10邻接面的轴向突出受限于用于形成叠片组的两叠片10的厚度值。

在这里提及的锁紧系统中，将插入夹具20成形为使得其凸出的外表面上呈 现出通过机械过盈配合足够装配到每个相应接收夹具30的内部的尺寸。从而， 所述接收夹具30仅要求其内表面成形为充分接纳和保持所述插入夹具20。

插入夹具20和接收夹具30的其它面不需要成形为具有刚性公差，使冲压 工具的形成和维修较不复杂。每种类型的夹具仅具有一个特定的插入或接收功 能。考虑到所示的实施例，可以理解，每个叠片10优选地具有联接元件的至少 两个组件S，每个所述组件S按顺序包括一个插入夹具20、一个接收夹具30以 及至少一个接收窗口40，所述组件S以相同的角距离β彼此间隔开。

考虑到在电动机的定子或转子的形成中应用的叠片组，叠片10的组件S的 联接元件的周向对准是通过使叠片的轮廓对中并且使其同心实现的。

根据图1至图3和图4的实施例，本发明的叠片组由一种方法得到，该方 法总体上包括以下步骤：

a-制造第一金属叠片10，其包括联接元件的至少一个组件S，该组件包括 一个插入夹具20、一个接收夹具30和一个接收窗口40，所述联接元件保持彼 此相同的相对定位，插入夹具20和接收夹具30由轴向突出到叠片的同一侧的 叠片10的相应部分限定；

b-将所制造的第一金属叠片10引导到支撑基体4；

c-按照制造第一金属叠片10的步骤“a”制造第二叠片10；

d-为了将第二叠片10的接收夹具30和插入夹具20分别与第一金属叠片 10的接收窗口40和接收夹具30轴向对准，移动具有第一金属叠片10的支撑基 体4；

e-为了将第二叠片10的接收夹具30容纳在第一金属叠片10的接收窗口 40中并且通过过盈配合将第二叠片10的插入夹具20装配到第一金属叠片10 的接收夹具30中，将第二叠片10引导到支撑基体4，将其压靠在第一金属叠片 10上；

f-按照步骤“a”到“c”制造第三叠片10；

g-为了将第三叠片10的接收夹具30和插入夹具20分别与第二叠片10的 接收窗口40和接收夹具30轴向对准，移动具有第一和第二叠片10的支撑基体 4；

h-为了将第三叠片10的接收夹具30容纳在第二叠片10的接收窗口40中 并且通过过盈配合将第三叠片10的插入夹具20装配到第二叠片10的接收夹具 30中，将第三叠片10引导到支撑基体4，将其压靠在第二叠片10上；以及

i-重复步骤“c”到“h”，直到完成限定叠片组的叠片10的层叠。

考虑到叠片10的圆盘形状以及联接元件的圆周对准，在接收已被供给到其 上的每个叠片10之后的叠片10之前，支撑基体4被成角度地移动。

根据图3A的实施例，本发明的叠片组由一种方法得到，该方法一般地包括 以下步骤：

a-制造第一金属叠片10，其包括联接元件的至少一个组件S，该组件包括 一个插入夹具20、一个接收夹具30和两接收窗口40，所述联接元件保持彼此 相同的相对定位，插入夹具20和接收夹具30由轴向突出到叠片的同一侧的叠 片10的相应部分限定；

b-将所制造的第一金属叠片10引导到支撑基体4；

c-按照制造第一金属叠片10的步骤“a”制造第二叠片10；

d-为了将第二叠片10的第二接收窗口40′、接收夹具30和插入夹具20 分别与第一金属叠片10的第一接收窗口40、第二接收窗口40′以及接收夹具30 轴向对准，移动具有第一金属叠片10的支撑基体4；

e-为了将第二叠片10的接收夹具30容纳在第一金属叠片10的第二接收 窗口40′中并且通过过盈配合将第二叠片10的插入夹具20装配到第一金属叠片 10的接收夹具30中，将第二叠片10引导到支撑基体4，将其压靠在第一金属 叠片10上；

f-按照步骤“a”到“c”制造第三叠片10；

g-为了将第三叠片10的第二接收窗口40′、接收夹具30和插入夹具20分 别与第二叠片10的第一接收窗口40、第二接收窗口40′和接收夹具30轴向对准， 移动具有第一和第二叠片10的支撑基体4；

h-为了将第三叠片10的接收夹具30穿过第二叠片10的第二接收窗口40′ 容纳在第一金属叠片10的第一接收窗口40中并且通过过盈配合将第三叠片10 的插入夹具20装配到第二叠片10的接收夹具30中，将第三叠片10引导到支 撑基体4，将其压靠在第二叠片10上；以及

i-重复步骤“c”到“h”，直到完成限定叠片组的叠片10的层叠。

图4示出了根据图1至图3构造出的叠片10，其通过金属板1得到，该金 属板被冲压有，例如，多个开口12，多个开口被设计成在形成叠片组的情况下 提供外壳以便填充铝形成转子笼。

在形成叠片10的金属板1的区域中制造了插入夹具20、接收夹具30、接 收窗口40和开口12以及中心孔11之后，叠片从金属板1被切割下来并被引导 到支撑基体4。图4以简化的且稍微示意性的方式示出了形成叠片10的方法的 仅仅一个实例。

在根据图4所示的实例中，金属板1被送到冲压机2并且在冲压过程的第 一阶段中被提交给转子的铝笼的生产以便获得叠片组，所述开口12是按照圆形 对准同心设置到中心孔11并且接近要形成的叠片10的周缘圆形轮廓。

在获得中心孔11和开口12的阶段之后的阶段中，金属板1可以被提交到 联接元件的组件S的冲压工艺，联接元件由插入夹具20、接收夹具30a以及一 个或两个接收窗口40、40′限定，所有都根据圆形排列设置，其与中心孔11以 及开口12的圆形排列同心且位于中间。

在下面的阶段，进行叠片10的外轮廓的切割，然后将已从金属片1分离下 来的叠片10引导到支撑基体4或制动基体(图5)。

插入夹具20和/或接收夹具30可以通过例如对叠片10的各部分进行切割或 变形，或者仅通过变形而不破坏金属板1而得到，如前所述。

每个冲压叠片10通过冲头3被引导到支撑基体4，应当指出的是，一旦接 收到叠片10，支撑基体4使叠片10进行移位，在例举的具体应用中，根据上述 的冲压阶段，该移位在定位之前在叠片即由金属板1形成并且与其分离的另一 个叠片10上呈围绕所述叠片10的中心轴转动的形式。已经定位在支撑基体4 上的叠片10的旋转应是这样的以允许在由支撑基体4所接收的最后叠片10的 联接元件和在从金属板1分离出来之后由支撑基体4所接收的新叠片10的联接 元件之间进行正确的轴向对准。

支撑基体4的旋转角度根据联接元件的组件S的数量和分布而定。

在本发明的选择中，已设置在支撑基体4上的叠片10上的每个叠片10的 定位是由冲头3进行，其中也通过机械过盈配合驱使即将进入的叠片10的插入 夹具20强行插入预先就位并锁定到已形成的叠片的叠片10的接收夹具30内。

在实施本发明的一种方式中，叠片组的叠片10呈现出相同的联接元件的组 件S。在另一个结构选择中，仅仅叠片组的最后叠片不同于之前的叠片，所述 最后叠片作为分离叠片(未示出)，优选仅具有接收窗口和接收夹具。

本发明的解决方案提供了一种叠片组，其叠片旋转地且轴向地彼此锁定在 每两个相邻的叠片上，因此使得叠片组与在此所讨论的已知现有技术的那些叠 片组相比没那么脆弱，并且其可以更快速地生产，用于形成所述叠片的方法所 需要的步骤比用于获得的已知结构的叠片的方法少，而且不需要所使用的工具 具有相同的精度。

替代的实施例将尽可能被本领域技术人员理解，并且应被视为包括在权利 要求的范围。因此，以上描述应被理解为示例性的，而不是限制本发明。所有 显而易见的变化和修改都在所附权利要求的范围之内。