利用辊子生产成型导线件的方法和装置与流程

本发明涉及一种成形导线件的制备方法及装置，优选涉及发卡形状的成形导线件的制备方法及装置；涉及采用所述方法和装置制得的成形导线件；涉及该成形导线件在多件成形导线件组件制备工艺中的应用，尤其在发卡式结构电机定子制备工艺中的应用；还涉及多件成形导线件组件的制备方法，优选涉及发卡形状的成形导线件组件的制备方法，更进一步优选涉及发卡式结构电机定子的制备方法；涉及发卡式定子的生产装置；涉及由该方法制得的组件，优选为发卡式结构电机定子；涉及所述多件成形导线件组件的应用，尤其涉及该发卡式结构定子在电机中的应用；涉及包含发卡式结构定子与转子的电机；以及包含由该类电机驱动的运动部件的设备。

背景技术：

1、如今，发卡式结构的电机定子常见于驱动电机中，尤其是在汽车领域。利用该制造技术，首先将型线（通常为矩形线）弯折成u形，该u形件也可称为导体夹或“发卡”。然后，该发卡的支腿被布置成圆形并插入叠片定子铁芯的槽中。在下一步中，在定子的后侧，将支腿的自由端围绕定子轴线同心地扭转一定角度，处于某一直径（即绕组的一层）上的所有自由端被交替地沿顺时针和逆时针方向扭转。该过程也称为“扭转”。由于扭转而彼此相邻的自由端被焊接，并且根据绕组方案，所谓的互连桥被放置在绕组端部上并焊接到自由端，以将导体夹连接成整体绕组。之后随意对自由端进行绝缘处理，并对整个定子进行浸渍。该技术可以实现高度自动化，并实现高铜填充系数，即导体覆盖面积与槽面积的高比率。由于矩形横截面和较少的匝数，发卡式定子的填充系数约为73%，因此明显高于传统绕组方法（45-50%，取决于绝缘厚度）。因此，发卡式定子特别适用于汽车领域电机的制造，尤其适用于驱动单元的制造。

2、在单个发夹形状的导线件的生产过程中，会将其预先弯曲成所需形状。这通常通过多次弯曲工序来实现，以制成u形导线件。kr20230015628a描述了一种成形工艺，该工艺需要通过将导体压在合适的模具上来对其进行变形。然而，模具的尺寸通常是固定的，难以适应导线件几何形状的变化。wo2021048408a1和us9479033b2公开了一种用于形成绕组元件的方法和装置，其中导线件的一端被固定，而导线件的另一端则通过辊或销钉的运动被弯曲。这种弯曲机构相当复杂，且效率较低。

技术实现思路

1、本发明基于如下目的：克服现有技术在制造成形导线件、特别是具有发卡形状的成形导线件方面所产生的缺点。

2、本发明的目的之一是提供一种成形工艺或装置，用于以简便的方式制造成形导线件。

3、本发明的另一个目的是提供一种成形工艺或装置，用于制造成形导线件，且该工艺或装置能够灵活适应各种类型的导线件。

4、本发明的又一目的在于提供一种成型工艺或装置，用于制备成型导体线材件，且能够高效运行。

5、独立权利要求至少部分地解决了上述目标中的至少一个，最好是一个以上。从属权利要求给出优选实施方式，该实施方式有助于至少部分实现上述至少一项发明目的。在本发明第一方面的工艺的第一个实施例中，一种用于制造成形导线件的方法有助于实现本发明至少一个目的，该方法包括以下步骤：

6、- 提供一根具有第一端和第二端的纵向导线件；

7、- 将纵向导线件成形为成形导线件，该导线件包括具有第一端的第一支腿、具有第二端的第二支腿，以及连接第一支腿和第二支腿的桥接部分，其中第一支腿与第二支腿基本平行；

8、其中，所述成形步骤包括：

9、- 通过使用至少两个辊对纵向导线件施加弯曲力，将该纵向导线件成形为v形导线件，其中，该v形导线件包括具有第一端的第一支臂和具有第二端的第二支臂，第一支臂和第二支臂在某一点相连，且长度基本相同；以及

10、- 将v形导线件成形为成形导线件，方法是利用至少两个辊对v形导线件的第一臂和第二臂施加进一步的弯曲力，从而形成第一支腿、第二支腿和桥接部分。

11、在本发明第一方面的工艺的第二个实施例中，该实施例优选基于根据本发明第一方面的该工艺的第一实施例， 所述至少两个辊包括至少两个弯曲辊和至少一个支撑辊，其中所述至少两个弯曲辊被适配并布置为沿纵向导线件的厚度方向z移动，而所述至少一个支撑辊被适配并布置为静止不动，其中将纵向导线件成形为v形导线件的步骤包括：

12、- 将纵向导线件放置在至少两个弯曲辊和至少一个支撑辊之间，

13、- 其中，至少两个弯曲辊沿纵向导线件的纵向尺寸x设置在该纵向导线件的第一侧，而至少一个支撑辊沿纵向导线件的纵向尺寸x设置在该纵向导线件的第二侧，

14、- 其中，在至少一个支撑辊中，第一个支撑辊沿纵向导线件的纵向尺寸x基本位于中心位置，而在至少两个弯曲辊中，第一个弯曲辊和第二个弯曲辊相对于第一个支撑辊基本呈对称布置；以及

15、- 将至少两个弯曲辊向至少一个支撑辊方向移动，从而对纵向导线件施加弯曲力，以获得v形导线件。

16、在本发明第一方面的工艺的第三个实施例中，该实施例优选基于本发明第一方面的工艺的第二个实施例，在至少两个弯曲辊中，第三个弯曲辊和第四个弯曲辊相对于第一个支撑辊呈实质上对称布置； 第三弯曲辊和第四弯曲辊相对于第一支撑辊的距离大于第一弯曲辊和第二弯曲辊与第一支撑辊之间的距离；并且在将至少两个弯曲辊向至少一个支撑辊移动的步骤中，第三弯曲辊和第四弯曲辊的设计和布置使其移动距离比第一弯曲辊和第二弯曲辊更长。

17、在本发明第一方面的工艺的第四个实施例中，该实施例优选基于根据本发明第一方面的该工艺的第三个实施例，在至少一个支撑辊中，第二支撑辊和第三支撑辊相对于第一支撑辊呈实质上对称布置；第二个支撑辊或第三个支撑辊与纵向导线件之间的距离大于第一个支撑辊与纵向导线件之间的距离d0；并且在将至少两个弯曲辊向至少一个支撑辊移动的步骤中，当v形导线件的第一臂或第二臂与第二个支撑辊或第三个支撑辊接触时，移动停止。

18、在本发明第一方面的工艺的第五个实施例中，该实施例优选基于本发明第一方面的工艺的第四个实施例，第二支撑辊与纵向导线件之间的距离 dl 与第四支撑辊与纵向导线件之间的距离 d2 基本相同。

19、在本发明第一方面的工艺的第六个实施例中，该实施例优选基于本发明第一方面的工艺的第四或第五个实施例，其中，第二支撑辊或第三支撑辊的直径小于第一支撑辊的直径。

20、在本发明第一方面的工艺的第七个实施例中，该实施例优选基于本发明第一方面的工艺的第四至第六个实施例中的任意一个，第三弯曲辊和第四弯曲辊沿纵向导线件的纵向尺寸x，相对于第二支撑辊和第三支撑辊，与第一支撑辊的距离更远。

21、在本发明第一方面的工艺的第八个实施例中，该实施例优选基于本发明第一方面的工艺的第七个实施例，第三弯曲辊或第四弯曲辊与第一支撑辊之间的距离b1，以及第二支撑辊或第三支撑辊与第一支撑辊之间的距离s1，满足以下表达式：

22、b1=s1+rb1+rs1+rw+v

23、其中

24、- b1是第三弯曲辊或第四弯曲辊与第一支撑辊之间的距离；

25、- s1是第二支撑辊或第三支撑辊与第一支撑辊之间的距离；

26、- rb1是第三弯曲辊或第四弯曲辊的半径；

27、- rs1是第二支撑辊或第三支撑辊的半径；

28、- rw 是纵向导线件的厚度；以及

29、- v 是一个变量，其中 v 的取值范围为 0 到 rw 的公差值。

30、在本发明第一方面的工艺的第九个实施例中，该实施例优选基于本发明第一方面的工艺的第四至第八个实施例中的任意一个，将v形导线件成形为成形导线件的步骤包括：

31、- 使第一弯辊和第二弯辊保持静止；以及

32、- 进一步移动第三弯辊和第四弯辊，对v形导线件的第一支臂和第二支臂施加弯曲力，从而使第一支臂和第二支臂绕第二支撑辊和第三支撑辊弯曲，进而形成第一支腿、第二支腿和桥接部分。

33、在本发明第一方面的工艺的第十个实施例中，该实施例优选基于本发明第一方面的工艺的第二至第九个实施例中的任意一个，其中，至少两个弯曲辊和至少一个支撑辊的位置可沿纵向导线件的纵向尺寸x和/或厚度方向z进行调节。

34、在本发明第一方面的工艺的第十一个实施例中，该实施例优选基于本发明第一方面的该方法的第二实施例， 在至少一个支撑辊中，第二支撑辊和第三支撑辊相对于第一支撑辊呈实质上对称布置，其中第二支撑辊或第三支撑辊与纵向导线件之间的距离大于第一支撑辊与纵向导线件之间的距离d0， 将v形导线件成形为成形导线件的步骤包括：

35、- 沿待弯曲纵向导线件的纵向尺寸x调整第一弯曲辊和第二弯曲辊的位置，使其相对于第一支撑辊的距离大于第二支撑辊和第三支撑辊与第一支撑辊之间的距离；以及

36、- 沿纵向导线件的厚度方向z移动第一弯曲辊和第二弯曲辊，对v形导线件的第一支臂和第二支臂施加弯曲力，使第一支臂和第二支臂绕第二支撑辊和第三支撑辊弯曲，从而形成第一支腿、第二支腿和桥接部分。

37、在本发明第一方面的工艺的第十二个实施例中，该实施例优选基于本发明第一方面的工艺的第一至第十一任一实施例，在向导线件施加弯曲力时，所述至少两个辊中的任意一个或多个设有用于容纳该导线件的凹槽。

38、在本发明第一方面的工艺的第十三个实施例中，该实施例优选基于本发明第一方面的工艺的第一至第十二种实施方式中的任意一种，所形成的导线件为二维成形导线件，其中，桥接部分与第一支腿和第二支腿基本位于同一平面上。

39、根据本发明第二方面的第一个实施例所示的成形装置，有助于实现本发明至少一个技术目的，该装置用于从具有第一端和第二端的纵向导线件中制备成形导线件，其中，所述成形导线件包括具有第一端的第一支腿、具有第二端的第二支腿，以及连接第一支腿和第二支腿的桥接部分。第一支腿与第二支腿实质上平行。

40、在本发明第二方面的第一个实施例中，成形装置包括第一弯曲辊和第二弯曲辊，它们沿引入成形装置的纵向导线件的纵向尺寸x，设置在该纵向导线件的第一侧，使得第一弯曲辊和第二弯曲辊相对于引入成形装置的纵向导线件的纵向尺寸x上的中心呈对称布置。

41、在本发明第二方面的第一个实施例中，第一弯曲辊和第二弯曲辊被适配并布置成对纵向导线件施加弯曲力，以将纵向导线件成形为v形导线件，其中该v形导线件包括具有第一端的第一支臂和具有第二端的第二支臂， 第一支臂和第二支臂在某一点相连，且长度基本相同。第一弯曲辊和第二弯曲辊被设计并布置成能够对v形导线件的第一臂和第二臂施加进一步的弯曲力，从而形成第一支腿、第二支腿和连接段。

42、在本发明第二方面的成形装置的第二个实施例中，该实施例优选基于本发明第二方面的成形装置的第一实施例，所述成形装置还包括设置在纵向导线件第二侧的第一支撑辊。第一支撑辊沿纵向导线件的纵向尺寸x方向，基本上位于中心位置。第一弯曲辊和第二弯曲辊相对于第一支撑辊呈实质上对称布置。第一弯曲辊和第二弯曲辊被设计并布置为沿纵向导线件的厚度方向z移动，以将纵向导线件弯曲绕过第一支撑辊，从而获得v形导线件。

43、在本发明第二方面的成形装置的第三个实施例中，该实施例优选基于本发明第二方面的成形装置的第二个实施例，所述成形装置还包括第三弯曲辊和第四弯曲辊，其适于且布置用于对纵向导线件施加弯曲力。第三弯曲辊和第四弯曲辊相对于第一支撑辊，在纵向导线件的第一侧上呈实质上对称地布置。第三弯曲辊和第四弯曲辊相对于第一支撑辊的距离，比第一弯曲辊和第二弯曲辊与第一支撑辊的距离更远。第三弯曲辊和第四弯曲辊的设计和布置使其能够在纵向导线件的厚度方向z上移动比第一弯曲辊和第二弯曲辊更长的距离，从而施加弯曲力。

44、在本发明第二方面的成形装置的第四个实施例中，该实施例优选基于本发明第二方面的成形装置的第三个实施例，所述成形装置还包括第二支撑辊和第三支撑辊，它们相对于第一支撑辊在引入成形装置的纵向导线件的第二侧上基本对称地布置。第二个支撑辊或第三个支撑辊与纵向导线件之间的距离 d1、d2 大于第一个支撑辊与纵向导线件之间的距离 d0。

45、在本发明第二方面的成形装置的第五个实施例中，该实施例优选基于本发明第二方面的成形装置的第四个实施例，第二支撑辊与纵向导线件之间的距离dl与第四支撑辊与纵向导线件之间的距离d2基本相同。

46、在本发明第二方面的成形装置的第六个实施例中，该实施例优选基于本发明第二方面的成形装置的第四或第五个实施例，其中，第二支撑辊或第三支撑辊的直径小于第一支撑辊的直径。

47、在本发明第二方面的成形装置的第七个实施例中，该实施例优选基于本发明第二方面的成形装置的第四至第六个实施例中的任意一个，第三弯曲辊和第四弯曲辊沿纵向导线件的纵向尺寸x，相对于第二支撑辊和第三支撑辊，与第一支撑辊的距离更远。

48、在本发明第二方面的成形装置的第八个实施例中，该实施例优选基于本发明第二方面的成形装置的第七个实施例，第三弯曲辊或第四弯曲辊与第一支撑辊之间的距离b1以及第二支撑辊或第三支撑辊与第一支撑辊之间的距离s1满足以下表达式：

49、b1=s1+rb1+rs1+rw+v

50、其中

51、- b1是第三弯曲辊（605）或第四弯曲辊（607）与第一支撑辊（611）之间的距离；

52、- s1是第二支撑辊（613）或第三支撑辊（615）与第一支撑辊（611）之间的距离；

53、- rb1是第三弯曲辊（605）或第四弯曲辊（607）的半径；

54、- rs1是第二支撑辊（613）或第三支撑辊（615）的半径；

55、- rw 是纵向导线件的厚度；以及

56、- v是一个变量，其中 v1的取值范围为 0 到 rw 的公差值。

57、在本发明第二方面的成形装置的第九个实施例中，该实施例优选基于本发明第二方面的成形装置的第四至第八个实施例中的任意一个，当v形导线件的第一臂或第二臂与第二支撑辊或第三支撑辊接触时，第一弯曲辊和第二弯曲辊被设置为并安排为停止运动。第三弯曲辊和第四弯曲辊被设计并布置为沿厚度方向z进一步移动，以对v形导线件的第一支臂和第二支臂施加弯曲力，从而使第一支臂和第二支臂绕第二支撑辊和第三支撑辊弯曲，进而形成第一支腿、第二支腿和桥接部分。

58、在本发明第二方面的成形装置的第十个实施例中，该实施例优选基于本发明第二方面的成形装置的第三至第九个实施例中的任意一个，第一至第四个弯曲辊以及第一至第三个支撑辊的位置可沿纵向导线件的纵向尺寸x和/或厚度方向z进行调节。

59、在本发明第二方面所述成形装置的第十一个实施例中，该实施例优选基于本发明第二方面所述成形装置的第二实施例， 该成形装置还包括第二支撑辊和第三支撑辊，其相对于第一支撑辊在纵向导线件的第二侧上基本对称地布置，其中，第二支撑辊或第三支撑辊与纵向导线件之间的距离d1、d2大于第一支撑辊与纵向导线件之间的距离d0，其中，当v形导线件的第一支臂或第二支臂与第二支撑辊或第三支撑辊接触时，第一弯曲辊和第二弯曲辊被设计并布置为沿纵向导线件的纵向尺寸x移动，使其相对于第一支撑辊的位置比第二支撑辊和第三支撑辊更远；并沿纵向导线件的厚度方向z继续移动，对v形导线件的第一支臂和第二支臂施加弯曲力，使第一支臂和第二支臂绕第二支撑辊和第三支撑辊弯曲，从而形成第一支腿、第二支腿和桥接部分。

60、在本发明第二方面的成形装置的第十二个实施例中，该实施例优选基于本发明第二方面的成形装置的第三至第十一任一实施例，当对导线件施加弯曲力时，第一至第四弯曲辊中的任意一个或多个设有用于容纳该导线件的凹槽。

61、在本发明第二方面的成形装置的第十三个实施例，该实施例优选基于本发明第二方面的成形装置的第一至第十二种实施方式中的任意一种，所成形的导线件为二维成形线件，其中，桥接部分与第一支腿和第二支腿基本位于同一平面上。

62、根据本发明的第三个方面，一种成形装置有助于实现本发明至少一个技术目的，该装置用于从具有第一端和第二端的纵向导线件中制备成形导线件。该成形导线件包括与第一端相连的第一支腿、与第二端相连的第二支腿，以及连接第一支腿和第二支腿的桥接部分。第一支腿与第二支腿基本平行。

63、根据本发明第三方面的成形装置包括一个v形成形单元和一个u形成形单元。该v形成形单元被布置且适于通过对纵向导线件施加弯曲力，利用至少两个辊子，将纵向导线件成形为v形导线件。该v形导线件包括具有第一端的第一支臂和具有第二端的第二支臂。第一支臂和第二支臂在某一点相连，且长度基本相同。该u形成形单元被布置并适配于将v形导线件成形为成形导线件，具体方式是利用至少两个辊子对v形导线件的第一支臂和第二支臂施加进一步的弯曲力，从而形成第一支腿、第二支腿和桥接部分。

64、通过在根据本发明第一方面第一至第十二实施例中的任意一个以及根据本发明第三方面的成形装置，用于制造根据本发明第一方面第一至第十二实施例中的任意一个的成形导线件的工艺，有助于实现本发明所述的至少一个目的。

65、根据本发明的第四个方面的第一个实施例，一种用于制造由成形导线件组成的组件的方法，有助于实现本发明至少一个目的。该方法包括以下工艺步骤：

66、- 提供多个成形导线件，每个成形导线件均通过本发明第一方面第一至第十二实施例中任一实施例所述的工艺制得；

67、- 将多个成形导线件中的各成形导线件相互排列，以获得成形导线件的组件，其中，该排列方式应确保多个成形导线件中各成形导线件的支腿基本朝向同一方向；以及

68、- 在给定成形导线件的第一端或第二端与另一根成形导线件的第一端或第二端之间建立电气连接。

69、在本发明第四方面所述工艺的第二个实施例中，该实施例优选基于本发明第四方面所述工艺的第一实施例，在排列已成形的导线件的工艺步骤中，将已成形的导线件排列成一个或多个圆圈。若存在多个圆圈，则这些圆圈呈同心排列。

70、在本发明第四方面所述工艺的第三个实施例中，该实施例优选基于根据本发明第四个方面的该工艺的第一或第二实施例，在提供电接触的工艺步骤中，针对位于给定圆内的所有已成形导线件形成电接触，从而形成一个或多个导电绕组。

71、根据本发明的第五个方面，一种用于制造发夹形定子的生产装置，有助于实现本发明至少一个目的。根据本发明第五方面的生产装置包括：根据本发明第二方面第一至第十二任一实施例以及根据本发明第三方面的成形装置；以及一种加工装置，该加工装置适于且配置为对成形的导线件进行加工以生产发夹形定子。

72、根据本发明的发夹成形方法和装置采用弯曲辊和支撑辊，将纵向导线件先弯曲成v形销，再弯曲成u形销。通过本发明，可以以一种简单而高效的方式制得发夹。

73、此外，在本发明中，辊子的起始位置可沿纵向尺寸和/或纵向导线坯的厚度方向进行调节。因此，根据本发明制造成形导线坯的工艺和装置可灵活适应各种类型的导线坯，从而无需更换成形模具。