用于制造用于电机的叠片芯组的设备和方法与流程

本发明涉及用于制造在其整个表面上粘合的用于电机的叠片芯组的设备，以及用于制造在其整个表面上粘合的用于电机的叠片芯组的方法。

背景技术：

1、为了产生高效的电机，需要由具有低片厚的单个叠片、更确切地说芯组叠片来制造叠片芯组，以便使涡流损耗最小化。

2、已知的叠装工艺包括冲压叠装和借助激光焊接的叠装。然而，这两种工艺都存在在制造期间磁性受到不利影响的缺点。

3、在所谓的自粘涂层(backlack)工艺中，对电工钢带的叠片在两侧(如果可能的话在整个表面上)涂覆薄的粘合剂层并将其压在一起。粘合剂的均匀硬化通常通过加热压在一起的叠片组来实现。这使得能够获得具有良好磁性的稳定叠片芯组。

4、用于制造这种叠片芯组的已知设备通常基于如下装置，其中涂覆有自粘涂层(粘合漆，bonding varnish)的叠片组被压在一起。该装置也被加热以硬化自粘涂层。

5、在专利文献us2022/0186762 a1中描述了这种装置。将叠片堆放置在堆叠单元中。对该堆叠单元加热并保持经升高的温度。然后冷却该叠片堆。在整个周期内都在叠片堆上施加压力。

6、一个缺点是所使用的部件的利用程度低下。例如，该装置的用于加热片堆的部件在冷却阶段期间必须是停用的。在同一腔室中或在同一装置内加热和冷却也需要增加能量的使用，因为必须不必要地加热或冷却一个或多个其他部件。部件的不必要的加热或冷却增加了它们的磨损并需要更多的时间。为了使处理时间最小化，必须积极地支持冷却，尤其是必须主动地使部件冷却。另一缺点是难以使该装置适应例如具有不同尺寸的叠片组。这严重限制了该装置的可能应用。

技术实现思路

1、因此，目的是提供一种设备和方法，其在空间和时间上最佳地利用了设备的部件、消耗更低能量且磨损更少。

2、根据本发明，该目的通过用于制造在其整个表面上粘合的用于电机的叠片芯组的设备和方法来实现。在从属权利要求中可以找到本发明的有利的实施例和改进方案。

3、本发明涉及用于制造在其整个表面上粘合的用于电机的叠片芯组的设备，该设备包括：工件载体，该工件载体用于接纳半成品并且向半成品施加限定的轴向预压力，其中，半成品具有多个涂覆有自粘涂层的电工钢叠片；以及至少两个站，所述至少两个站包括用于加热半成品的加热站和用于在能量辅助下冷却半成品的冷却站，其中，所述至少两个站布置成在空间上彼此分离并且被工件载体穿过。

4、本发明还涉及用于制造在其整个表面上粘合的用于电机的叠片芯组的方法，该方法包括如下步骤：提供工件载体，该工件载体适于接纳半成品并且向半成品施加限定的轴向预压力，其中，半成品具有多个在其整个表面上涂覆有自粘涂层的电工钢叠片；以及使工件载体穿过至少两个站，以便在加热站中加热半成品以及在能量辅助下在冷却站中冷却半成品，其中，所述至少两个站布置成在空间上彼此分离。

5、优选地，在其整个表面上粘合的叠片芯组可以用于电机的定子和/或转子。电机的进一步的示例包括变压器。优选地，加热站和冷却站适于执行所描述的功能。

6、所述设备可以用于大量制造由在两侧涂覆有自粘涂层、例如环氧树脂的电工钢叠片组成的叠片芯组。在制造期间，各叠片在轴向预压力的作用下并且在升高的温度下烘烤在一起，其中，在相邻叠片上施加的漆层彼此反应并因此粘合。通过熔合相邻的漆层，原本的叠片组可以形成为叠层件。优选地，在实际粘合工艺之后，在移除预压力之前，可以将叠片组冷却到特定温度。

7、叠片组内的温度控制和预压力的施加都可以是均匀的。优选地，为此目的可以控制(预压)力和温度这两个变量。作为示例且优选地，例如在已经达到漆的反应开始温度之后，可以连续地减小施加到叠片组的力，以防止液化的漆从侧面挤出叠片组。

8、所述设备和方法具有如下优点，由于用于在加热站中加热或烘烤的以及用于在冷却站中以能量辅助的方式冷却的各温度区域在空间上进行了分离，所以这些站可以保持在适当的温度。由于只有内部有半成品的工件载体经受温度变化，所以可以将能量消耗以及站的磨损保持为最小。由于各工艺步骤在空间上是分离的，所以这些工艺步骤也可以比在静止装置中进行的工艺步骤更容易缩放和倍增。这意味着，例如，各站被占用的时间不会比相应工艺步骤所需的时间更长。例如，如果需要更长的冷却阶段，则可以延长相应的冷却区段，无论连续式炉中的空间有多少。类似地，也可以移除各站。这种模块化的设计比现有技术中已知的设备实现更大的灵活性。所述设备和方法可以容易地用于制造用于不同产品组的转子叠片或定子叠片，因为该设备的仅少数部件需要适配相应部件的尺寸。

9、根据一个实施例，所述设备包括用于向工件载体装载半成品的装载站、用于检查半成品的高度的检查站、用于关闭工件载体的关闭站、用于使半成品暖化的暖化站、用于打开工件载体的打开站和/或用于移除半成品的移除站，其中，装载站、检查站、关闭站和/或暖化站布置在加热站的上游，其中，打开站和/或移除站布置在冷却站的下游。优选地，相应的站适于执行所描述的功能。优选地，上述站中的一些站可以被包括不止一次，其中，这些站通常是相继布置的。关闭站和打开站可以具有共同的装置，利用该装置可以关闭或打开工件载体。装载站和移除站也可以具有用于将半成品插入到工件载体中或移除半成品的共同的装置。优选地，装载站和移除站彼此相邻。暖化站可以包括感应加热器，以将工件载体快速加热到低于加热站的温度的温度。优选的设备可以包括装载站、检查站、关闭站、暖化站、加热站、冷却站、打开站和移除站，其按所述顺序排列。显然，上述站中的一些站的功能也可以组合到一个站中，例如，检查半成品的高度和关闭工件载体可以在一个站中进行。

10、优选地设计成用于半成品的感应暖化的暖化站优选地位于加热站的上游，该加热站例如可以设计为连续式炉。感应暖化提供了高的加热能力，这意味着可以快速地加热半成品。由于感应器仅用于使半成品快速地预加热，所以感应器可以连续地提供高功率。此外，加热站、例如连续式炉，可以保持在恒定的温度下并且不经历任何加热过程和冷却过程。由此，可以节省能量，并且可以加速制造在其整个表面上粘合的用于电机的叠片芯组。可以减少部件磨损。

11、根据一个实施例，工件载体具有基板，该基板具有第一侧部和背离该第一侧部的第二侧部，其中，预压单元布置在第一侧部上，并且第二侧部被设计成用于接纳半成品并且借助预压单元将限定的轴向预压力施加到半成品。所述设备可以具有输送系统、例如轨道系统，工件载体的基板可以在该输送系统上自动或手动地运动。优选地，轨道系统具有至少两个站，使得在第二侧部上拾取的半成品穿过所述至少两个站。工件载体还可以具有在基板的第二侧部上的压板，该压板形成为与基板相邻，还具有与压板间隔开的、优选地是可关闭的盖子。压板可以形成为若干部分。在压板和盖子之间形成的容纳部可以装载半成品。此外，可以与容纳部相邻地布置对中装置。该对中装置可以垂直地形成在基板上在压板和盖子之间。使用该对中装置能够实现半成品在容纳部中精确对齐。一方面，预压单元与半成品通过布置在其间的基板而在空间上分离，这使得能够用设备的输送系统轻易地使工件载体在至少两个站之间运动。此外，一个或多个站、尤其是加热站和/或冷却站，可以布置在输送系统上，使得只有基板的其上布置有半成品的第二侧部穿过所述一个或多个站、尤其是加热站和/或冷却站。这意味着工件载体的仅部分区域须受热力处理，例如暖化、加热和/或冷却。一方面，这可以加速穿过站，另一方面，这可以节省能量。此外，可以减小或消除预压单元(例如液压缸)和液压流体(尤其是液压油)上的热负荷。

12、根据一个实施例，所述设备包括液压系统，该液压系统经由连接管线有效地连接到预压单元，使得预压单元向半成品施加限定的轴向预压力。为此目的，预压单元可以具有带液压缸的液压单元，其经由连接管线连接到液压系统。该液压系统可以连接到泵、阀和闭环或开环的控制部件，该控制部件用于提供对液压缸中的压力的闭环和/或开环控制，并且该液压系统可以配备有相应的测量技术、例如压力传感器。连接管线例如可以包括液压管线或软管管线以及可能的电气管线。优选地，至少一个工件载体的预压单元永久地连接到液压系统。这允许根据需要设定和/或改变预压力。此外，可以使用单个液压系统来为多个工件载体提供预压力，这进一步简化了设备并且涉及更少的部件。液压系统的另一优点是可以实现高的功率密度，即在当前情况下以小的安装空间和重量实现高的预压力，这使得工件载体更小、更轻且因此更易于移动。

13、根据一个实施例，所述至少两个站围绕液压系统，使得液压系统和工件载体之间的距离基本恒定。例如，所述至少两个站可以围绕液压系统围成大致一圈的形状。大致一圈包括所述至少两个站围绕液压系统的呈多边形的、例如四边形或六边形的布置。这允许若干工件载体无干涉地穿过所述至少两个站。例如，将液压系统连接到工件载体的液压管线可以在不与布置在液压系统和其他工件载体之间的其他这种液压管线相互作用的情况下进行布线。可以根据需要添加或移除额外的站。

14、根据一个实施例，所述设备具有用于工件载体的输送系统，优选地，该输送系统设计为轨道系统。工件载体的基板可以布置在输送系统、例如具有两个或更多个轨道的轨道系统上，使得其可以自动或手动地运动。这有利于在单个设备中同时使用若干工件载体。输送系统可以围绕液压系统围成大致一圈的形状。输送系统围绕液压系统的大致一圈的布置还允许无干涉地移动相应的工件载体和液压单元之间的连接管线。

15、根据一个实施例，加热站具有沿其一侧的贯通开口，其中，工件载体具有至少部分地关闭贯通开口的基板。在此，工件载体的预压单元优选地布置在基板的第一侧部上，且半成品布置在基板的背离第一侧部的第二侧部上。基板在此可以设计为具有一个或多个结构板(例如钢板)和绝缘板(例如由绝热材料制成)的组件。钢板可以吸收载荷并提供成形性能。因此，工件载体的待加热的区域可以基本上限制在基板的第二侧部，而半成品布置在其上并处于预压之下。因此，基板的其上布置有预压单元(尤其是液压缸、液压流体和/或传感器系统)的第一侧部上的热负荷可以得到避免。

16、根据一个实施例，若干工件载体同时穿过所述设备，优选地，一个站被若干工件载体同时穿过。这使得能够改进对设备的利用。例如，如果一个工艺的单独循环用时是设备的整体循环用时的两倍，则应当同时对两个工件载体进行该工艺，从而该工艺不是“瓶颈”。

17、根据一个实施例，半成品在加热站中被加热到约200℃的温度范围内的温度。约200℃的温度范围可以是175℃至225℃，例如190℃至220℃。优选地，根据所使用的自粘涂层来选择温度。

18、术语“半成品”可用于指在由于第一次达到反应开始温度而使自粘涂层硬化之前涂覆有自粘涂层的叠片组或芯组叠片。术语“成品”可以指在自粘涂层硬化后获得的在其整个表面上粘合的叠片芯组。

19、在加热站中，优选地将半成品加热到和/或高于自粘涂层的反应开始温度。更优选地，将加热站设计为炉子、尤其是连续式炉。

20、冷却站能够实现在能量辅助下使半成品冷却，例如冷却到室温。为此目的，冷却站可以优选地包括风扇。与使用单个冷却站(或少量冷却站)相比，使用若干冷却站使得能够以简单且成本有效的方式设计各冷却站。