螺旋金属体的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种螺旋金属体(1，1

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】螺旋金属体的制造方法


[0001]绕线线圈用于电机，特别是旋转电机，如电动机和发电机。通常围绕薄片堆叠的杆/齿。在标准设计中，线圈通常不会以最佳的方式填充可用的结构空间。其结果为电机的功率密度或扭矩密度相对于线圈的重量或结构空间未优化。

技术介绍

[0002]相对于绕线线圈，其端部轮廓中铸造或重塑的线圈增加了功率或扭矩，或者在使用铸造或重塑的铝线圈期间减少了电机的重量。然而，由于复杂的几何结构，它们的生产成本很高。
[0003]因此，本专利技术的目的是在螺旋金属体、尤其是线圈的制造上，尽可能广泛地在程序上简化其复杂的几何形状。

技术实现思路

[0004]本专利技术通过具有权利要求1的特征的方法实现了该目的。权利要求2至7揭示了该方法的可能实施例。权利要求8至13涉及螺旋金属体的实施例。
[0005]因此，本专利技术涉及一种螺旋金属体的制造方法，特别是由铝或铝合金制成的螺旋金属体，或者用铜或铜合金制成，其中，首先以一次成型方法或重塑方法或减成法，特别是机加工方法制造一个毛坯，然后借助于减成法将一个或多个凹槽引入所述毛坯，这些凹槽限定一个圆周螺旋线，其各自相邻的绕组彼此具有一定的间距，特别地，彼此间电绝缘。
[0006]通过所提到的制造方法，螺旋金属体的轮廓可以作为使用目的的功能和单独可用的空间，以及金属体的区域进行广泛的预制造，在铸造或其他一次成型、重塑或减成法中难以成型和集成的，可在随后的减成法中加工。实际的螺旋结构也可以首先在减成加工中通过引入凹槽来制造，例如，通过制造一个螺旋凹槽作为圆周螺旋槽，将制造的线圈的各个绕组彼此分离。对可能的减成法也作了进一步的讨论。
[0007]通过适当的方法，可以在机体内引入非常狭窄的槽，使相邻绕组之间的间距非常小，从而相应地优化结构空间的使用。
[0008]该方法的一个可能的实施例涉及以下事实：所述减成法利用减成加工装置实现，所述金属体绕其纵轴旋转，同时相对于平行于其纵轴的所述加工装置以平移的方式移动。这同时包括金属体的平移运动和加工装置的可能平移运动。
[0009]该方法的另一个可能的实施例涉及以下事实：所述减成法利用减成加工装置实现，所述加工装置围绕所述金属体旋转，同时所述金属体相对于所述加工装置的以平行于其纵轴的平移的方式移动。
[0010]本实施例还旨在同时包括下述可能性：金属体和平行于金属体纵轴的加工装置的相对运动由加工装置的运动产生。重要的只是加工装置和金属体的相对运动。
[0011]通过上述两种方法，可以以简单的方式将规则的螺旋结构引入金属体中，也可能是具有可变螺距的螺旋线，下文将对此进行说明。
[0012]该方法的另一个可能的实施例涉及以下事实：所述金属体或所述加工装置的旋转速度相对于在金属体中引入所述一个或多个凹槽期间移动的平移速度的比率随加工位置相对于所述纵轴的轴向高度的变化而变化。结果，螺旋线的螺距和螺旋线的各个绕组的高度在平行于螺旋线的纵轴的方向上被适当地调节并且也沿该纵轴变化。例如，当线圈的直径以及绕组的厚度在相对于螺旋的纵轴的径向方向上较大时，与在径向方向上绕组的直径和尺寸较小时相比，调节为较低的绕组高度是明智的。
[0013]该方法的一个可能的实施例涉及以下事实：所述减成加工是通过激光切割、水射流切割或机加工实现的。
[0014]上述加工方法使得快速加工具有足够的减成能力。
[0015]该方法的另一个可能的实施例涉及以下事实：在金属体的不同位置处同时实现所述减成加工，特别地，从所述金属体的内圆周表面和外圆周表面处同时实现所述减成加工。
[0016]为此，可以提供多种加工装置在金属体的不同地方相互平行运行，例如相邻，或者来自外圆周表面的一个加工装置，而另一个加工装置执行内周向表面的减成。
[0017]该方法的另一个可能的实施例涉及以下事实：在所述减成加工和/或通过减成加工的设计的同时，实现涂层，特别是电绝缘涂层和/或用于所述金属体后续涂层的表面预处理。
[0018]通过减成法，例如可以调整特定的表面粗糙度，这适用于进一步的加工，例如涂层。
[0019]此外，本专利技术涉及一种螺旋金属体，特别是其外部轮廓为锥形或椎体的由铜或铝或铝合金或铜合金制成的螺旋金属体，其中螺旋线沿所述金属体的纵轴延伸，并且金属体的外部轮廓至少部分地沿纵轴从其第一端部在朝向其第二端部的方向上不断加宽，分别测量出螺旋线各个绕组平行于螺旋线纵轴的高度，螺旋线的各个绕组的高度沿着金属体的纵轴从第一端部到第二端部减小，特别是在一定程度上，使得所述各个绕组沿纵轴的横截面的面积是相同的。
[0020]由于螺旋线各个绕组的设计高度是可变的，绕组的横截面面积不会有很大的可变性。也可以选择各个绕组的高度，使所有绕组的横截面面积基本上相同。可能的情况是，最后的绕组必须在绕组端部进行调整或者会显得尺寸过大。通过对具有恒定横截面的绕组进行合理分布，可以避免或减少绕组在运行过程中局部发热的情况。
[0021]此外，本专利技术涉及一种螺旋金属体，特别是其外部轮廓为锥形或椎体的由铜或铝或铜合金或铝合金制成的螺旋金属体，其中所述螺旋线沿所述金属体的纵轴延伸，并且金属体的外部轮廓至少部分地沿纵轴从其第一端部在朝向其第二端部的方向上不断加宽，至少在金属体轴长度的一部分上，所述螺旋线的绕组分别具有径向外部界定表面和径向内部界定表面以及第一轴向顶面和第二轴向顶面，并且所述金属体纵向截面中绕组的轴向顶面包括与其纵轴成小于90度的角度α，特别地，相邻绕组的两个相邻的轴向顶面间相互平行。
[0022]本实施例的基本概念是，在上述螺旋体的产生形式中，特别是在毛坯锥形外轮廓的情况下，毛坯纵向截面螺旋路径之间的凹槽或槽的延伸方向无需垂直于螺旋线的纵轴。在毛坯的纵向截面，优化后(即相对于材料减成最小化)的凹槽既不垂直于纵轴，也不垂直于外轮廓，而是在中间，在很多情况下会相对于毛坯的纵轴略微倾斜90度。这个方向定义了从金属体外轮廓/外圆周表面延伸到金属体内圆周表面的尽可能短的切口。因此，在制造螺
旋线时，不仅要达到去除材料最小化，而且要达到剩余材料最大化，即可用的导体横截面最大化。通过独立绕组的轴向顶面，可以理解为横截面为方形的绕组，相对于螺旋线/线圈的纵轴，绕组的两个表面分别从绕组的径向外侧延伸到其径向内侧，从而紧靠螺旋线相邻绕组之间延伸的槽/中间空间。
[0023]此外，该实施例涉及一种螺旋金属体，其中角度α大于90度减去β(α>(90
‑
β))，β为金属体的圆锥角。这一定义引申出以下事实：在螺旋线的纵向截面，绕组之间的凹槽不会垂直扩展到内部或外部轮廓/圆周表面，而是在内圆周表面的垂线和外圆周表面的垂线之间延伸的方向上，因此相对于槽的长度进行优化，因为在这个方向上，毛坯/金属体的内圆周表面和外圆周表面之间的距离最小。
[0024]另一个实施例涉及一种螺旋金属体，其具有一个中心的、轴向对称的圆柱形或圆锥形凹槽。
[0025]特别地，在绕组之间的槽/中间空间对齐时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种螺旋金属体(1，1
′
)的制造方法，特别是由铝或铝合金制成的螺旋金属体(1，1
′
)，其中，首先以一次成型方法或重塑方法或减成法，特别是机加工方法，制造一个毛坯，然后借助于减成法将一个或多个凹槽(100，101，201，202，203)引入所述毛坯，这些凹槽(100，101，201，202，203)限定圆周螺旋线，其各自相邻的绕组彼此具有一定的间距，特别地，彼此间电绝缘。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述减成法利用减成加工装置(18，19)实现，所述金属体(1，1
′
)绕其纵轴(2)旋转，同时相对于平行于其纵轴的所述加工装置(18，19)以平移的方式移动。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述减成法利用减成加工装置(18，19)实现，所述加工装置围绕所述金属体(1，1
′
)旋转，同时所述金属体相对于所述加工装置以平行于其纵轴(2)的平移的方式移动。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述金属体(1，1
′
)或所述加工装置(18，19)的旋转速度相对于在所述金属体中引入所述一个或多个凹槽期间移动的平移速度的比率随加工位置相对于所述纵轴(2)的轴向高度变化而变化。5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述减成加工是通过激光切割、水射流切割或机加工实现的。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述金属体(1，1
′
)的不同位置处同时实现所述减成加工，特别地，是从所述金属体的内圆周表面和外圆周表面(30，31)处同时实现所述减成加工。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述减成加工和/或通过所述减成加工的设计的同时，实现涂层，特别是电绝缘涂层和/或用于所述金属体(1，1
′
)后续涂层的表面预处理。8.螺旋金属体(1，1
′
)，特别是其外部轮廓为锥形或椎体的由铜或铝制成的螺旋金...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：