專利名稱：用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的焊接設(shè)備和焊接感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將導(dǎo)體條焊接到感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上的短路環(huán)的焊接設(shè)備和及其焊接方法。
背景技術(shù)：
交流(AC)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī)的一種具體類型，其使 用感應(yīng)電流以使得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的一些部分在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間磁化。感應(yīng)電流流過(guò)導(dǎo)體條，所述導(dǎo)體條平行于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并圍繞轉(zhuǎn)子芯部的周邊。制造感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的公知方法耗時(shí)且相對(duì)昂貴。一種常見(jiàn)的實(shí)際操作是將預(yù)先制造的導(dǎo)體條和短路環(huán)組裝到層壓堆疊結(jié)構(gòu)上并將組件硬釬焊在一起。另一公知的方法是繞轉(zhuǎn)子堆疊結(jié)構(gòu)在模具中將短路環(huán)和導(dǎo)體條壓鑄在一起。對(duì)于某些材料，例如銅，壓鑄難以在保持鑄造部件完整性的同時(shí)執(zhí)行，因?yàn)殂~趨于與壓模的表面起反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的焊接設(shè)備和使用個(gè)焊接設(shè)備焊接感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的方法。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有限定出旋轉(zhuǎn)軸線的環(huán)形轉(zhuǎn)子和繞環(huán)形轉(zhuǎn)子的外表面間隔開(kāi)的導(dǎo)體條。第一和第二短路環(huán)連接到環(huán)形轉(zhuǎn)子的第一和第二端部。設(shè)備包括夾具，其可操作為支撐轉(zhuǎn)子并繞旋轉(zhuǎn)軸線使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。焊頭被支撐為鄰近夾具并可操作為在夾具支撐轉(zhuǎn)子時(shí)將導(dǎo)體條焊接到第一短路環(huán)。進(jìn)而，設(shè)備包括至少一個(gè)控制器，其可操作為控制夾具以選擇性地使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。控制器可操作為將焊頭或夾具或兩者運(yùn)動(dòng)使得焊頭處在焊接位置?？刂破骺刹僮鳛樵谵D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)使得焊頭將導(dǎo)體條焊接到第一短路環(huán)而同時(shí)保持處于焊接位置，以沿第一短路環(huán)形成基本上圓形的焊接路徑。在一些實(shí)施例中，第二焊頭被支撐為鄰近所述夾具從而第二焊頭與第一焊頭軸向間隔開(kāi)，并可操作為在夾具支撐轉(zhuǎn)子時(shí)將導(dǎo)體條焊接到第二短路環(huán)?？刂破骺刹僮鳛樽尩诙割^在相應(yīng)初始位置和相應(yīng)焊接位置之間運(yùn)動(dòng)?？刂破魇沟迷谵D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)第二焊頭將導(dǎo)體條焊接到第二短路環(huán)并同時(shí)保持在相應(yīng)焊接位置，以與第一基本上圓形的焊接路徑同時(shí)地沿第二短路環(huán)形成第二基本上圓形的焊接路徑。還提供一種使用所述焊接設(shè)備焊接感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的方法。該方法包括支撐轉(zhuǎn)子使得轉(zhuǎn)子可繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，將焊頭定位在焊接位置，該焊接位置鄰近導(dǎo)體條延伸進(jìn)入的短路環(huán)的部分，且隨后同時(shí)地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子并將導(dǎo)體條焊接到短路環(huán)，而焊頭基本上保持在預(yù)定位置從而焊頭沿基本上圓形的焊接路徑進(jìn)行焊接。該設(shè)備和方法減少制造用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的工作周期時(shí)間。因?yàn)楹割^被相對(duì)地固定而轉(zhuǎn)子在焊接期間轉(zhuǎn)動(dòng)，所以不需要在每一個(gè)導(dǎo)體條的端部處集中時(shí)間來(lái)定位和重新定位焊頭，從而建立精確和準(zhǔn)確的焊接路徑。該設(shè)備和方法對(duì)于使用用于導(dǎo)體條和短路環(huán)的鋁合金或銅合金是有益的，但并不限于這些材料。導(dǎo)體條可以是例如銅這樣的一種材料，而短路環(huán)是例如鋁這樣的不同材料。銅合金比通常具有鋁合金部件的轉(zhuǎn)子具有更好的功率密度和更好的熱傳遞能力。在一些實(shí)施例中轉(zhuǎn)子條的相對(duì)端部可以同時(shí)地焊接到短路環(huán)，極大地減少了工作周期時(shí)間。這使得可以使用攪拌摩擦焊FSW(其是相對(duì)地慢的焊接方法)，因?yàn)樵趯?dǎo)體條的兩端部都同時(shí)焊接到兩個(gè)短路環(huán)的設(shè)備的實(shí)施例中焊接周期時(shí)間被縮短一半。提供FSW，實(shí)現(xiàn)固態(tài)焊接，且焊接在一起的材料的特點(diǎn)基本保持不變，因?yàn)楹附舆^(guò)程不形成高于焊接材料熔化溫度的溫度。由此，焊接部件的傳導(dǎo)性不受影響。進(jìn)而，該設(shè)備和方法允許通過(guò)熔接焊接過(guò)程進(jìn)行焊接。熔接焊接是在接頭處熔化基材的焊接過(guò)程，且包括氣體保護(hù)金屬極弧焊(GMAW)頭、氣體保護(hù)鎢極弧焊(GTAW)頭，等離子弧焊頭，電子束焊頭，激光束焊頭，或激光束焊接和GMAW、GTAW或等離子弧焊頭的組合。因?yàn)楹割^在焊接期間基本上保持不動(dòng)，且因?yàn)樾D(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子具有一致的圓柱形形狀，所以可以定制防護(hù)罩以裝配在焊頭周圍并靠近旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，以形成基本上封閉的腔室。腔室和防護(hù)罩允許建立惰性環(huán)境，其中熔接焊接過(guò)程可在沒(méi)有會(huì)影響焊縫完整性的雜質(zhì)的情況下進(jìn)行。在激光束焊接(LBW)和電子束焊接(EBW)的情況下，防護(hù)罩也會(huì)遮蔽激光束和電子書，以防止意外露出并保護(hù)操作者的眼睛。在下文結(jié)合附圖進(jìn)行的對(duì)實(shí)施本發(fā)明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理 解上述的本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他的特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖I是用于焊接感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的焊接設(shè)備的第一實(shí)施例的示意性透視圖；圖2是通過(guò)圖I的焊接設(shè)備焊接轉(zhuǎn)子的方法的流程圖；圖3是用于焊接感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的焊接設(shè)備的第二實(shí)施例的示意性透視圖；圖4是提供圖3的焊接設(shè)備焊接轉(zhuǎn)子的方法的流程圖；圖5是用于焊接感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的焊接設(shè)備的第三實(shí)施例的示意性透視圖；圖6是通過(guò)圖5的焊接設(shè)備焊接轉(zhuǎn)子的方法的流程圖；圖7是通過(guò)圖I的焊接設(shè)備焊接的、用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的示意性透視圖；圖8是通過(guò)圖3的焊接設(shè)備焊接的、用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的示意性透視圖；圖9是通過(guò)圖5的焊接設(shè)備焊接的、用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的示意性透視圖；圖10是用于焊接感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的焊接設(shè)備的第四實(shí)施例的示意性透視圖；和圖11是用于焊接感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的焊接設(shè)備的第五實(shí)施例的示意性透視圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)附圖，其中相同的附圖標(biāo)記在幾幅圖中代表相同的部件，圖I顯示了用于焊接交流(AC)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)12的焊接設(shè)備10的第一實(shí)施例。具體說(shuō)，焊接設(shè)備10使用第一和第二攪拌摩擦焊(FSW)頭14、16以將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)12的環(huán)形轉(zhuǎn)子20的導(dǎo)體條18分別焊接到第一短路環(huán)22和第二短路環(huán)24。短路環(huán)22、24優(yōu)選是銅合金或鋁合金。如下文進(jìn)一步所述的，在焊頭14、16保持相對(duì)固定且轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)以沿雙圓形焊接路徑焊接的情況下，焊頭14、16同時(shí)地將導(dǎo)體條18焊接到短路環(huán)22，24。參見(jiàn)圖7，顯示了在導(dǎo)體條18焊接到短路環(huán)22、24之前的轉(zhuǎn)子20。在完成時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)12還將包括未示出的定子。轉(zhuǎn)子20包括相同的高磁性鋼的薄環(huán)形板的層壓堆疊結(jié)構(gòu)26，其軸向堆疊以限定出轉(zhuǎn)子20的中心軸線，其也是轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)軸線28。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解如何制造和組裝層壓堆疊結(jié)構(gòu)26。導(dǎo)體條18被埋入在層壓堆疊結(jié)構(gòu)26的周邊從而它們繞轉(zhuǎn)子20的外表面30間隔開(kāi)。層壓堆疊結(jié)構(gòu)26形成一系列相同的溝槽32，所述溝槽以周期性的間距圍繞其周邊。導(dǎo)體條18是實(shí)質(zhì)上被堆疊結(jié)構(gòu)26包封在溝槽32中，其方式是導(dǎo)體條18的外側(cè)面暴露在轉(zhuǎn)子20的外表面30上。短路環(huán)22、24分別制造有溝槽34、36。溝槽34、36繞短路環(huán)22、24的外表面以與轉(zhuǎn)子20的溝槽32相同的間距間隔開(kāi)，從而溝槽34，32，36在短路環(huán)22、24分別附接到轉(zhuǎn)子20的第一端38和第二端40時(shí)對(duì)準(zhǔn)。導(dǎo)體條18延伸超過(guò)層壓堆疊結(jié)構(gòu)26，并在短路環(huán)22、24附接到轉(zhuǎn)子20時(shí)被裝配到溝槽34、36中。在圖7的實(shí)施例中，溝槽34、36僅部分地延伸通過(guò)每一個(gè)短路環(huán)22、24的軸向?qū)挾?。在其他?shí)施例中，溝槽34、36和導(dǎo)體條18可被制造使得導(dǎo)體條18延伸通過(guò)短路環(huán)22、24的整個(gè)寬度。再次參見(jiàn)圖1，為了完成導(dǎo)體條18和短路環(huán)22、24之間的連接以提高轉(zhuǎn)子20的傳導(dǎo)性和性能，短路環(huán)22、24被焊接到導(dǎo)體條18。焊接設(shè)備10被設(shè)計(jì)為允許焊接過(guò)程以效率高且精確的方式發(fā)生。焊接設(shè)備10包括夾具44，其同時(shí)安裝在短路環(huán)22、24的兩端上，以 夾緊并支撐已組裝的短路環(huán)22、24和轉(zhuǎn)子20。夾具44也可以被稱為夾緊機(jī)構(gòu)。夾具44可響應(yīng)于來(lái)自控制器46的控制信號(hào)操作。夾具44的運(yùn)動(dòng)(如下所述)可以通過(guò)電促動(dòng)器、氣動(dòng)壓力、液壓壓力、傳動(dòng)裝置或以其他方式實(shí)現(xiàn)，由夾具44的促動(dòng)部分50提供，其僅以虛線顯示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解存在促動(dòng)夾具44的各種方式，類似于機(jī)器人車床的促動(dòng)。夾具44朝向已組裝的轉(zhuǎn)子20和短路環(huán)22、24運(yùn)動(dòng)以施加箭頭48、49所示的夾緊力。為了除去夾緊力48、49和從焊接設(shè)備10釋放轉(zhuǎn)子20和短路環(huán)22、24，夾具44沿與箭頭48、49相反的方向運(yùn)動(dòng)，即離開(kāi)已組裝的轉(zhuǎn)子20和短路環(huán)22、24。夾具44還可被控制器46控制以沿箭頭56，57的方向旋轉(zhuǎn)。在夾具44夾緊到轉(zhuǎn)子20和短路環(huán)22、24時(shí)，如圖I所示，轉(zhuǎn)子20和短路環(huán)22、24與夾具44 一起旋轉(zhuǎn)。焊頭14、16被機(jī)器人手臂62、62支撐。機(jī)器人手臂60、62響應(yīng)于通過(guò)控制器46發(fā)送的控制信號(hào)可動(dòng)，以將焊頭14、16沿焊頭14、16的中心軸線51，52運(yùn)動(dòng)。軸線51，52可垂直于轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)軸線28且可與其相交。圖i中，焊頭14、16顯示為處于預(yù)定焊接位置。在預(yù)定焊接位置，焊頭14、16鄰近短路環(huán)22、24的一部分(即處于正上方)，所述導(dǎo)體條18延伸進(jìn)入所述短路環(huán)的該部分。在夾具44將轉(zhuǎn)子20與短路環(huán)22、24夾緊在圖I所示的的位置之后，手臂60、62將焊頭14、16沿箭頭63，64的方向從如54，55所示的初始位置(在該位置焊頭14、16的遠(yuǎn)端在短路環(huán)22、24上方一定距離處)運(yùn)動(dòng)到所述遠(yuǎn)端與短路環(huán)22、24和導(dǎo)體條18接觸的所示焊接位置。焊頭14、16是攪拌摩擦焊(FSW)頭。一旦位于所示的焊接位置，則控制器46可操作為讓焊頭14、16沿箭頭66、68所示的方向旋轉(zhuǎn)以開(kāi)始將導(dǎo)體條18焊接到短路環(huán)22、24。攪拌摩擦焊頭14、16略微插入到短路環(huán)22、24和導(dǎo)體條18中同時(shí)焊頭14、16旋轉(zhuǎn)以沿焊接路徑攪拌材料。將插入到要被焊接的材料中的焊頭旋轉(zhuǎn)同時(shí)旋轉(zhuǎn)以攪拌材料在FSW領(lǐng)域中是公知的。焊頭14、16的該動(dòng)作可以在短路環(huán)22、24上形成很大的向下的力。夾具44提供反作用力70以平衡焊頭14、16的力。取決于夾具44的力反作用能力，可能期望在FSW頭14、16每一個(gè)的平面附近支撐已組裝的轉(zhuǎn)子20和短路環(huán)22、24。輥?zhàn)?1和72被軸77上的另一夾具76可旋轉(zhuǎn)地支撐，其方式是在所示實(shí)施例中，它們?cè)趭A具44處提供反作用力78，80以抵消高的焊接力。輥?zhàn)?1，72具有旋轉(zhuǎn)自由度，以響應(yīng)于已組裝的轉(zhuǎn)子20和短路環(huán)22、24通過(guò)夾具44的旋轉(zhuǎn)而如箭頭82，84所示地旋轉(zhuǎn)。另一組相似的輥?zhàn)釉谵D(zhuǎn)子20的相反側(cè)上被支撐在相似的夾具和軸上。出于附圖清晰的目的這些輥?zhàn)?3中僅一個(gè)在圖I示出。在其他實(shí)施例中，輥?zhàn)?1，72，73可軸向?qū)?zhǔn)焊頭14、16且可被提供有周向通道，其與短路環(huán)22、24在焊接路徑處接合，以便容納焊接材料的任何毛邊或凸起面。切削操作可設(shè)定為在焊縫熔敷(weld deposit)之后立即進(jìn)行以除去任何毛邊。在兩焊頭14、16插入并旋轉(zhuǎn)同時(shí)保持基本位于所示的焊接位置時(shí)，夾具44同時(shí)地轉(zhuǎn)動(dòng)已組裝的轉(zhuǎn)子20和短路環(huán)22、24從而焊頭14、16沿虛線所示的雙圓形焊接路徑90、91焊接。隨著夾具44已經(jīng)將已組裝的轉(zhuǎn)子20和短路環(huán)22、24從點(diǎn)92，93直接位于焊頭14、 16下方的位置翻轉(zhuǎn)到在圖I所示的位置，完成的焊縫的一部分如95，97所示。夾具44將繼續(xù)旋轉(zhuǎn)已組裝的轉(zhuǎn)子20和短路環(huán)22、24以進(jìn)行完整的一轉(zhuǎn)，直到點(diǎn)92，93再次直接位于焊頭14、16下方，由此同時(shí)地沿雙圓形焊接路徑90、91將短路環(huán)22、24和導(dǎo)體條18彼此焊接。在360度旋轉(zhuǎn)結(jié)束或如所需地略微旋轉(zhuǎn)多一點(diǎn)時(shí)，完成焊接，其中在單個(gè)旋轉(zhuǎn)周期中導(dǎo)體條18被焊接到短路環(huán)22、24兩者。如果短路環(huán)22、24是銅合金，則攪拌摩擦焊尤其有利，因?yàn)槎搪翻h(huán)22、24的銅合金保持在與其他類型的焊接達(dá)到的溫度相比相對(duì)低的溫度。在高溫下，銅合金可吸收氧化物，結(jié)果會(huì)減少其傳導(dǎo)性。在低溫下，氧化物不會(huì)被銅合金吸收。攪拌摩擦焊對(duì)將銅焊接到鋁來(lái)說(shuō)也是有利的。焊接圖I和7的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)12的方法100在圖2的流程圖中示出。方法100通過(guò)控制器46依據(jù)存儲(chǔ)在控制器中的處理器中的算法執(zhí)行。方法100包括圖塊102，支撐附接短路環(huán)22、24的轉(zhuǎn)子20從而轉(zhuǎn)子20繞旋轉(zhuǎn)軸線28可旋轉(zhuǎn)。在圖塊104，焊頭14被定位在圖I所示的預(yù)定焊接位置，其鄰近導(dǎo)體條18所延伸進(jìn)入的短路環(huán)22的那部分。圖塊104的定位過(guò)程包括圖塊106，將焊頭14大致沿中心軸線51從初始位置(如位置54所示)運(yùn)動(dòng)到所示的預(yù)定焊接位置。圖塊106的運(yùn)動(dòng)通過(guò)機(jī)器人手臂60進(jìn)行。在圖塊108，第二焊頭16定位在第二預(yù)定焊接位置，其鄰近導(dǎo)體條18延伸進(jìn)入的短路環(huán)24的那部分，如圖I所示的。圖塊108包括圖塊110，將焊頭16大致沿中心軸線52從初始位置(如位置55所示)運(yùn)動(dòng)到所示的預(yù)定焊接位置。圖塊104和108中焊頭14、16的定位可以同時(shí)地執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，手臂60、62可以被互連以在控制器46的控制下一起運(yùn)動(dòng)。在其他實(shí)施例中，焊頭14、16可被附接到樞轉(zhuǎn)夾具，從而它們向下樞轉(zhuǎn)到圖I的焊接位置。另外，夾具44可被配置為讓轉(zhuǎn)子20與附接的短路環(huán)22、24 —起朝向焊頭14、16運(yùn)動(dòng)，而焊頭14、16保持固定在所示的焊接位置。一旦焊頭被定位，則在圖塊112中焊頭14、16被控制為隨著夾具44被控制為讓轉(zhuǎn)子20與附接的短路環(huán)22、24繞中心軸線28 —起旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿雙圓形焊接路徑90、91形成焊縫而將導(dǎo)體條18同時(shí)焊接到短路環(huán)22、24。圖3顯示了用于焊接AC感應(yīng)電動(dòng)機(jī)212的焊接設(shè)備210的第二實(shí)施例。具體說(shuō)，焊接設(shè)備210使用第一和第二熔接焊頭，例如氣體保護(hù)金屬極弧焊(GMAW)頭、氣體保護(hù)鎢極弧焊(GTAW)頭，等離子弧焊頭，電子束焊頭，激光束焊頭或激光束焊和GMAW、GTAW或等離子弧焊頭的組合。在該實(shí)施例中，焊頭214、216是GMAW焊頭，且將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)212的環(huán)形轉(zhuǎn)子220的導(dǎo)體條218分別焊接到第一短路環(huán)222和第二短路環(huán)224，但是也可存在GTAW焊頭或等離子弧焊頭。短路環(huán)222、224優(yōu)選是銅合金或鋁合金。如下文進(jìn)一步所述的，在焊頭214、216保持相對(duì)固定且轉(zhuǎn)子220旋轉(zhuǎn)以沿雙圓形焊接路徑焊接的情況下，焊頭214、216同時(shí)地將導(dǎo)體條218焊接到短路環(huán)222、224。參見(jiàn)圖8，顯示了在導(dǎo)體條218焊接到短路環(huán)222、224之前的轉(zhuǎn)子220。在完成時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)212還將包括未示出的定子。轉(zhuǎn)子220包括相同的高磁性鋼的薄環(huán)形板的層壓堆疊結(jié)構(gòu)226，其軸向堆疊以限定出轉(zhuǎn)子220的中心軸線，其也是轉(zhuǎn)子220的旋轉(zhuǎn)軸線228。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解如何制造和組裝層壓堆疊結(jié)構(gòu)226。導(dǎo)體條218被埋入在層壓堆疊結(jié)構(gòu)226的周邊從而它們繞轉(zhuǎn)子220的外表面230間隔開(kāi)。層壓堆疊結(jié)構(gòu)226形成一系列相同的溝槽232，所述溝槽以周期性的間距圍繞其周邊。導(dǎo)體條218是實(shí)質(zhì)上被堆疊結(jié)構(gòu)226包封在溝槽232中，其方式是導(dǎo)體條218的外側(cè)面暴露在轉(zhuǎn)子220的外表面230上。短路環(huán)222、224分別制造有溝槽234、236。溝槽234、236繞 短路環(huán)241，243的表面以與轉(zhuǎn)子220的溝槽232相同的間距間隔開(kāi)，從而溝槽234，232，236在短路環(huán)222、224分別附接到轉(zhuǎn)子220的第一端238和第二端240時(shí)對(duì)準(zhǔn)。導(dǎo)體條218延伸超過(guò)層壓堆疊結(jié)構(gòu)226，并在短路環(huán)222、224附接到轉(zhuǎn)子220時(shí)被裝配到溝槽234、236中。在圖8的實(shí)施例中，溝槽234、236延伸通過(guò)每一個(gè)短路環(huán)222、224的軸向?qū)挾取６搪翻h(huán)222、224分別在外圓柱形表面241、243上并在短路環(huán)222、224的軸向端部處還分別形成具有周向溝槽237、239。導(dǎo)體條218在其端部處呈錐形，在該處溝槽232與溝槽234、236相交，并在溝槽237、239中露出。再次參見(jiàn)圖3，為了完成導(dǎo)體條218和短路環(huán)222、224之間的連接以提高轉(zhuǎn)子220的傳導(dǎo)性和性能，短路環(huán)222、224被焊接到導(dǎo)體條218。焊接設(shè)備210被設(shè)計(jì)為允許焊接過(guò)程以效率高且精確的方式發(fā)生。焊接設(shè)備210包括夾具244，其同時(shí)安裝在短路環(huán)222、224的兩端上，以?shī)A緊并支撐已組裝的短路環(huán)222、224和轉(zhuǎn)子220。夾具244也可以被稱為夾緊機(jī)構(gòu)。夾具244可響應(yīng)于來(lái)自控制器246的控制信號(hào)操作。夾具244的運(yùn)動(dòng)(如下所述)可以通過(guò)電促動(dòng)器、氣動(dòng)壓力、液壓壓力、傳動(dòng)裝置或以其他方式實(shí)現(xiàn)，由夾具244的促動(dòng)部分250提供，其僅以虛線顯示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解存在促動(dòng)夾具244的各種方式，類似于機(jī)器人車床的促動(dòng)。夾具244朝向已組裝的轉(zhuǎn)子220和短路環(huán)222、224運(yùn)動(dòng)以施加箭頭248、249所示的夾緊力。為了除去夾緊力248、249和從焊接設(shè)備210釋放轉(zhuǎn)子220和短路環(huán)222、224，夾具244沿與箭頭248、249相反的方向運(yùn)動(dòng)，即離開(kāi)已組裝的轉(zhuǎn)子220和短路環(huán)222、224。夾具244還可被控制器246控制以沿箭頭256、257的方向旋轉(zhuǎn)。在夾具244夾緊到轉(zhuǎn)子220和短路環(huán)222、224時(shí)，如圖3所示，轉(zhuǎn)子220和短路環(huán)222、224與夾具244 —起旋轉(zhuǎn)。焊頭214、216被機(jī)器人手臂260、262支撐。機(jī)器人手臂可響應(yīng)于通過(guò)控制器246發(fā)送的控制信號(hào)在徑向方向上、垂直于旋轉(zhuǎn)軸線228運(yùn)動(dòng)，以便讓焊頭214、216靠近短路環(huán)222、224的表面，并隨后在焊接完成之后離開(kāi)短路環(huán)222、224，以留有除去轉(zhuǎn)子220并加載下一個(gè)電動(dòng)機(jī)212的空間。替換地，具有附接的短路環(huán)222、224的轉(zhuǎn)子220可朝向焊頭214,216運(yùn)動(dòng)。焊頭214、216也可軸向平行于旋轉(zhuǎn)軸線228運(yùn)動(dòng)，以在鄰近的焊接路徑之間運(yùn)動(dòng)，如下文所述的。圖3中，焊頭214、216顯示為處于第一預(yù)定焊接位置。在預(yù)定焊接位置，焊頭214、216鄰近短路環(huán)237，239的溝槽(即處于正上方)，所述導(dǎo)體條218延伸進(jìn)入所述短路環(huán)的該部分。在夾具244夾緊帶有短路環(huán)222、224的轉(zhuǎn)子220之后，具有各自焊炬277、279的GMAW焊頭214、216被固定在相對(duì)于轉(zhuǎn)子220的偏置的徑向位置(biased radialposition)，其適于饋送焊絲261、263。焊頭214、216具有在焊接圖案實(shí)施時(shí)經(jīng)由機(jī)器人手臂260、262沿各自溝槽237、239的寬度軸向平移的能力。焊絲261、263通過(guò)管265、267從供絲盤以受控制的速率被自動(dòng)地饋送到各自焊頭214、216的焊炬277、279中。防護(hù)氣體(例如氬氣或氬氣和氦氣，其任一種可被混合有低百分比的氮?dú)?，氫氣或二氧化?通過(guò)氣體供給管271，272吹入弧焊區(qū)域。防護(hù)氣體限制或消除氧氣或在大氣中自然產(chǎn)生的其他氣體對(duì)焊接質(zhì)量的影響。防護(hù)氣體被散布到通過(guò)在各自焊頭214、216上的防護(hù)罩273、274限定的腔室253、259中，所述防護(hù)罩允許焊頭214、216被定向在相對(duì)于轉(zhuǎn)子220的許多位置中。防護(hù)罩273、274以虛線顯示以允許看到例如焊絲261、263這樣的部件?？蛇x的密封件276、278可以附接到相應(yīng)防護(hù)罩273、274以在夾具244轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)接觸或緊緊跟隨短路環(huán)222、224和轉(zhuǎn)子220的外表面230，進(jìn)一步增強(qiáng)腔室253、259與大氣的隔 離。在一個(gè)實(shí)施例中，密封件276、278可以是具有金屬芯部的高溫玻璃纖維繩密封件，具有強(qiáng)化復(fù)合結(jié)構(gòu)的密封件或其他類似的密封件。不同于如下所述的輕微的軸向運(yùn)動(dòng)，焊頭214、216相對(duì)于轉(zhuǎn)子220的取向不在焊接過(guò)程期間變化。通過(guò)具有與轉(zhuǎn)子220的外表面230的圓柱形形狀和短路環(huán)222、224和夾具244的外表面的圓柱形形狀互補(bǔ)的形狀的防護(hù)罩273、274，轉(zhuǎn)子220的一致圓柱形形狀和焊頭214、216的有限軸向平移提供了將焊頭214、216的焊炬277、279包圍在非常有效的防護(hù)結(jié)構(gòu)中的可能性，從而腔室253、259實(shí)質(zhì)上與周圍大氣隔離，由此極大地減少了在焊炬277,279之下的焊接區(qū)域暴露到大氣污染的情況。具體說(shuō)，相應(yīng)防護(hù)罩273、274(包括任何可選密封件276、278)的開(kāi)口端部，在從側(cè)面觀察時(shí)，具有實(shí)質(zhì)上與轉(zhuǎn)子220同樣大小的圓形節(jié)段，從而包括任何可選密封件276、278的防護(hù)罩273、274匹配圓柱形外表面230且在它們之間僅具有微小間隙，其大小允許防護(hù)氣流逸出。為了開(kāi)始制造周期，參見(jiàn)圖3，具有附接的短路環(huán)222、224的轉(zhuǎn)子220插入到夾緊夾具244中以確保轉(zhuǎn)子220和短路環(huán)222、224的精確徑向和軸向位置，并提供用于焊接的電接地路徑。在該位置，轉(zhuǎn)子220的外表面230略微低于具有可選密封件276、278的防護(hù)罩273、274的下部且短路條溝槽237、239在焊絲從GMAW焊炬277、279伸出時(shí)對(duì)準(zhǔn)連續(xù)的焊絲261、263。在轉(zhuǎn)子220和短路環(huán)222、224處于該位置之后，防護(hù)氣體從儲(chǔ)存器(未示出)被引導(dǎo)通過(guò)供給管271、272，以從腔室253、259驅(qū)除環(huán)境大氣氣體，并提供所需的惰性環(huán)境。最后，在轉(zhuǎn)子220和短路環(huán)222、224通過(guò)夾具244的旋轉(zhuǎn)和連續(xù)焊絲261、263的饋送速度被同步以用熔化的金屬填充相應(yīng)溝槽237、239時(shí)開(kāi)始焊接，熔化的金屬在受保護(hù)的環(huán)境中快速固化。盡管兩焊頭214、216被控制為實(shí)質(zhì)上在所示的預(yù)定焊接位置焊接轉(zhuǎn)子220和短路環(huán)222、224，但是夾具244同時(shí)地轉(zhuǎn)動(dòng)已組裝的轉(zhuǎn)子220和短路環(huán)222、224從而焊頭214、216沿雙圓形焊接路徑290、291 (以虛線示出)焊接。在夾具244已經(jīng)將已組裝的轉(zhuǎn)子220和短路環(huán)222、224從點(diǎn)292，293直接位于焊頭214、216下方的位置轉(zhuǎn)動(dòng)到在圖3所示的位置時(shí)，完成的焊縫的一部分如295，297所示。夾具244將繼續(xù)旋轉(zhuǎn)已組裝的轉(zhuǎn)子220和短路環(huán)222、224以進(jìn)行完整的一轉(zhuǎn)，直到點(diǎn)292、293再次直接位于焊頭214、216下方，由此同時(shí)地沿雙圓形焊接路徑290、291將短路環(huán)222、224和導(dǎo)體條218焊接到彼此。在360度的旋轉(zhuǎn)結(jié)束時(shí)，如果溝槽237、239比沿焊接路徑290、291的焊縫更寬，則控制器246將使得焊頭214、216如箭頭245，247所示地軸向運(yùn)動(dòng)，使得焊接末端(weld〖1 )261、263處于另外的焊接位置296，298。在該實(shí)施例中，兩焊接末端261、263將在溝槽237、239中進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)離開(kāi)轉(zhuǎn)子220以在該實(shí)施例中開(kāi)始第二焊接路徑。夾具244將繼續(xù)旋轉(zhuǎn)附接有短路環(huán)222、224的轉(zhuǎn)子220以沿基本上圓形的第二焊接路徑287、289(軸向鄰近相應(yīng)焊接路徑290、291)形成第二基本圓形的焊縫，從而在每一個(gè)溝槽237、239中具有兩個(gè)并排的焊縫。替換地，機(jī)器人手臂260、262可以彼此分開(kāi)固定的距離，從而機(jī)器人手臂260、262沿旋轉(zhuǎn)軸線228在同樣的方向上一致地讓焊頭214,216運(yùn)動(dòng)到與相應(yīng)第二焊接路徑對(duì)準(zhǔn)的位置。許多額外重復(fù)的焊頭214、216輕微軸向運(yùn)動(dòng)和夾具 244的旋轉(zhuǎn)可以被執(zhí)行直至溝槽237、239被充分填充焊接材料。焊接隨后被完成，其中兩短路環(huán)222、224同時(shí)地被焊接到導(dǎo)體條218。在焊接圖案完成時(shí)，具有短路環(huán)222、224的轉(zhuǎn)子220被從夾具244去除。如果焊頭214、216在焊接期間被軸向運(yùn)動(dòng)，則它們?cè)俅屋S向運(yùn)動(dòng)以返回到其在圖3所示的原始的焊接位置。具有短路環(huán)的另一轉(zhuǎn)子可隨后被置于夾具中用于開(kāi)始下一個(gè)焊接周期。焊接圖3和8的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)212的方法300在圖4的流程圖中示出。方法300通過(guò)控制器246依據(jù)存儲(chǔ)在控制器246中的處理器中的算法執(zhí)行。方法300包括圖塊302，支撐附接有短路環(huán)222、224的轉(zhuǎn)子220使得轉(zhuǎn)子220繞旋轉(zhuǎn)軸線228可旋轉(zhuǎn)。方法300進(jìn)一步包括圖塊304，將防護(hù)罩273附接到焊頭214，防護(hù)罩273在末端具有一形狀，其配置為基本上與轉(zhuǎn)子220的圓柱形外表面230互補(bǔ)。類似地，在圖塊306，防護(hù)罩274在末端具有一形狀，其配置為基本上與轉(zhuǎn)子220的圓柱形外表面230互補(bǔ)。防護(hù)罩273、274可以在焊接轉(zhuǎn)子220之前，在焊接設(shè)備210的最初組裝期間被附接。在圖塊308，焊頭214被定位在圖3所示的預(yù)定焊接位置并鄰近導(dǎo)體條218所延伸進(jìn)入的短路環(huán)222的溝槽237。在圖塊310，焊頭216被定位在圖3所示的預(yù)定焊接位置并鄰近導(dǎo)體條218所延伸進(jìn)入的短路環(huán)224的溝槽239。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)器人手臂260、262可以附接到共同的樞軸，以在控制器246的控制下讓焊頭214、216 —起向下朝向在圖3所示的位置運(yùn)動(dòng)。替換地，具有附接的短路環(huán)222、224的轉(zhuǎn)子220可朝向焊頭214、216運(yùn)動(dòng)。在焊頭214、216處在預(yù)定焊接位置且附接了短路環(huán)222、224的轉(zhuǎn)子220通過(guò)夾具244支撐的情況下，在圖塊312，隨著夾具244轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子220，焊頭214、216隨后被控制為同時(shí)地將導(dǎo)體條218焊接到短路環(huán)222、224，形成雙圓形焊接路徑290、291。取決于溝槽237、239的寬度，在每一個(gè)溝槽237、239中可能會(huì)需要多于一個(gè)的基本上圓形的焊縫。在一些實(shí)施例中，可能會(huì)需要額外的焊接，且方法300可以包括圖塊314，讓焊頭214、216相對(duì)于轉(zhuǎn)子220在溝槽237、239中軸向運(yùn)動(dòng)。在圖塊314的運(yùn)動(dòng)通過(guò)機(jī)器人手臂260、262執(zhí)行，且是在雙側(cè)箭頭245和247所示的軸向方向上。在所示實(shí)施例中，焊頭214和216在相應(yīng)溝槽237、239中運(yùn)動(dòng)離開(kāi)轉(zhuǎn)子220。在其他實(shí)施例中，焊頭214、216可以在沿同一軸向方向上運(yùn)動(dòng)。在圖塊316，焊頭214、216被控制為在夾具244使附接了短路環(huán)222、224的轉(zhuǎn)子220旋轉(zhuǎn)的同時(shí)焊接，由此沿基本上圓形的焊接路徑287、289焊接，且在每一個(gè)溝槽237、239中形成并排的焊縫。在焊接完成之后，夾具244釋放轉(zhuǎn)子220和短路環(huán) 222、224。
圖5顯示了用于焊接AC感應(yīng)電動(dòng)機(jī)412的焊接設(shè)備410的第三實(shí)施例。具體說(shuō)，焊接設(shè)備410使用金屬熔接焊頭，例如氣體保護(hù)金屬極弧焊(GMAW)頭、氣體保護(hù)鎢極弧焊(GTAff)頭，等離子弧焊頭，電子束焊頭，激光束焊頭或激光束接和GMAW、GTAW或等離子弧焊頭的組合。在該實(shí)施例中，焊頭414是GMAW焊頭414，也被稱為焊炬，以將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)412的環(huán)形轉(zhuǎn)子420的導(dǎo)體條418分別焊接到第一短路環(huán)422和第二短路環(huán)424。短路環(huán)422、424優(yōu)選是銅合金或鋁合金。如在后文進(jìn)一步所述的，在焊頭414保持相對(duì)固定的情況下，焊頭414將導(dǎo)體條418焊接到短路環(huán)422。夾具444使附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420旋轉(zhuǎn)，從而焊頭414沿圖9所示的基本上圓形的焊接路徑焊接。附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420隨后被重新定位在夾具444中從而以同樣的方式第二短路環(huán)424可被焊接到導(dǎo)體條 418。參見(jiàn)圖9，顯示了在導(dǎo)體條418焊接到短路環(huán)422、424之前的轉(zhuǎn)子420。在完成時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)412還將包括未示出的定子。轉(zhuǎn)子420包括相同的高磁性鋼的薄環(huán)形板的層壓堆疊結(jié)構(gòu)426，其軸向堆疊以限定出轉(zhuǎn)子的中心軸線，其也是轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線428。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解如何制造和組裝層壓堆疊結(jié)構(gòu)426。導(dǎo)體條418被埋入在層壓堆疊結(jié) 構(gòu)426的周邊從而它們繞轉(zhuǎn)子420的外表面430間隔開(kāi)。層壓堆疊結(jié)構(gòu)426形成一系列相同的溝槽432，所述溝槽以周期性的間距圍繞其周邊。導(dǎo)體條418是實(shí)質(zhì)上被堆疊結(jié)構(gòu)426包封在溝槽432中，其方式是導(dǎo)體條418的外面暴露在轉(zhuǎn)子420的外表面430上?；旧蠄A形的溝槽437形成在短路環(huán)422的端面431中?；旧舷嗨频膱A形的溝槽439存在于短路環(huán)424的端面433中，且在圖9被擋住而不能看到。環(huán)形溝槽437、439被機(jī)加工或以其他方式設(shè)置在短路環(huán)422、424的端面431、433中以允許焊縫填充在部件的連接部中。短路環(huán)422、424也具有溝槽434、436，所述溝槽以與轉(zhuǎn)子420的溝槽432的間距相同的間距關(guān)于短路環(huán)422、424的外表面間隔開(kāi)，從而短路環(huán)422、424的溝槽434、436在短路環(huán)422、424分別附接到轉(zhuǎn)子420的第一端438和第二端440時(shí)與轉(zhuǎn)子420的溝槽432對(duì)準(zhǔn)。導(dǎo)體條418延伸超過(guò)層壓堆疊結(jié)構(gòu)426，并在短路環(huán)422、424附接到轉(zhuǎn)子420時(shí)被裝配到溝槽434、436中。導(dǎo)體條418幾乎與短路環(huán)422、424的暴露的端面431、433齊平。在圖9的實(shí)施例中，溝槽434、436延伸通過(guò)每一個(gè)短路環(huán)422，424的軸向?qū)挾取６搪翻h(huán)422、424分別在外端面431、433上并在短路環(huán)422、424的軸向端部處還分別形成具有周向溝槽437、439。導(dǎo)體條418在其端部處暴露在溝槽437、439中，在該處溝槽434、436分別與溝槽437、439 相交。溝槽437、439不是在所有實(shí)施例中都是必要的。需求取決于周邊上的溝槽432的密度，轉(zhuǎn)子420的直徑，和溝槽432和導(dǎo)體條418之間的間隙。例如，溝槽437、439將露出導(dǎo)體條418。溝槽437、439對(duì)于高密度導(dǎo)體條418和/或小的直徑轉(zhuǎn)子420來(lái)說(shuō)是有益的，在該情況下導(dǎo)體條418之間的距離很小。在大直徑轉(zhuǎn)子420和/或低密度導(dǎo)體條418的情況下，溝槽437、439不是必要的。此外，短路環(huán)422、424每一個(gè)被制造為各種厚度的多個(gè)環(huán)形板的單個(gè)部件或組件，這取決于焊接應(yīng)用和制造成本。如果短路環(huán)422、424通過(guò)堆疊銅片到一起而制造，則不存在溝槽437、439。在這種情況下，短路環(huán)422、424被制造為軸向堆疊的銅或鋁材的薄環(huán)形板的層壓堆疊結(jié)構(gòu)。銅或鋁環(huán)形板與所需一樣薄，以通過(guò)最簡(jiǎn)單的過(guò)程產(chǎn)生，例如沖裁加工。因此，用于制造短路環(huán)的環(huán)形板通常比用于轉(zhuǎn)子420的環(huán)形鋼板更厚。
再次參見(jiàn)圖5，為了完成導(dǎo)體條418和短路環(huán)422、424之間的連接以提高轉(zhuǎn)子420的傳導(dǎo)性和性能，短路環(huán)422、424被焊接到導(dǎo)體條418。焊接設(shè)備410被設(shè)計(jì)為允許焊接過(guò)程以效率高且精確的方式發(fā)生。焊接設(shè)備410包括夾具444，其裝配在短路環(huán)422、424的任一端上，以?shī)A緊并支撐已組裝的短路環(huán)422、424和轉(zhuǎn)子420。與如上所述的夾具10和210不同，夾具410每一次僅裝配在一個(gè)短路環(huán)422或424上。夾具444也可以被稱為夾緊機(jī)構(gòu)。夾具444可響應(yīng)于來(lái)自控制器446的控制信號(hào)操作。圖5通過(guò)在焊接區(qū)域中剖切部分顯示了轉(zhuǎn)子組件的固定和焊接過(guò)程中涉及的部件的側(cè)視圖。附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420牢固地置于夾具444上，所述夾具能朝向焊頭414提升附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420，如箭頭448所示，并使得附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420繞旋轉(zhuǎn)軸線428以可控制的方式旋轉(zhuǎn)，如箭頭456所示。夾具444的運(yùn)動(dòng)(如下所述)可以通過(guò)電促動(dòng)器、氣動(dòng)壓力、液壓壓力、傳動(dòng)裝置或以其他方式實(shí)現(xiàn)，由夾具444的促動(dòng)部分450提供，其僅以虛線顯示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解存在促動(dòng)夾具444的各種方式，類似于機(jī)器人車床的促動(dòng)。在溝槽437中基本上圓形的焊縫完成時(shí)，夾具444可以 沿與箭頭448相反的方向運(yùn)動(dòng)，即離開(kāi)焊頭414。焊頭414被機(jī)器人手臂460支撐。機(jī)器人手臂460可響應(yīng)于通過(guò)控制器446發(fā)送的控制信號(hào)運(yùn)動(dòng)，以讓焊頭414徑向地相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線428運(yùn)動(dòng)。橡膠套457在機(jī)器人手臂460穿過(guò)防護(hù)罩473的位置包圍機(jī)器人手臂460，如在后文進(jìn)一步描述的。在圖5中，焊頭414被顯示為處在第一預(yù)定焊接位置。在第一預(yù)定焊接位置，焊頭414鄰近短路環(huán)422的溝槽437 (即處于正上方)，所述導(dǎo)體條418延伸進(jìn)入所述短路環(huán)的該部分。具有焊炬477的焊頭414相對(duì)于轉(zhuǎn)子420固定在偏置的徑向位置。GMAW焊接過(guò)程使用連續(xù)的焊絲461，其從供絲盤(未示出)以受控的速率被自動(dòng)饋送到焊炬477。防護(hù)氣體(例如氬氣或氬氣和氦氣，其任一種可被混合有低百分比的氮?dú)猓瑲錃饣蚨趸?被吹入弧焊區(qū)域，以限制或消除大氣中的氧氣或其他自然產(chǎn)生的氣體對(duì)焊接質(zhì)量的影響。在所公開(kāi)的發(fā)明中，防護(hù)氣體通過(guò)氣體供給管線471施放并被包含在圓柱形容積的防護(hù)罩473中。在其他實(shí)施例，防護(hù)罩可以具有不同形狀。例如，防護(hù)罩可以包圍短路環(huán)422的外周和短路環(huán)422的內(nèi)周，并在焊接末端461的任一側(cè)上裝配在溝槽437的表面上。短路環(huán)422、424的一致圓柱形形狀和焊頭414的有限徑向平移提供了以非常有效的防護(hù)構(gòu)造包圍焊頭414的優(yōu)點(diǎn)，由此極大地降低了焊縫向大氣污染暴露的情況。防護(hù)氣體散布在通過(guò)防護(hù)罩473限定的腔室453中。防護(hù)罩473以截面圖示出，以允許看到腔室453中的部件，例如焊絲461。防護(hù)罩473是圓柱形的，在將附接了短路環(huán)422,424的轉(zhuǎn)子420倒過(guò)來(lái)時(shí)，防護(hù)罩473具有貼合或非?？拷搪翻h(huán)422的外表面和短路環(huán)424的外表面的開(kāi)口端。防護(hù)罩473配置為相對(duì)靠近地貼合短路環(huán)422的表面，但是具有足夠的柔性使得夾具444能讓附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420旋轉(zhuǎn)。可選環(huán)形密封件476可以附接到防護(hù)罩473以在夾具444轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)接觸短路環(huán)422的外表面，進(jìn)一步增強(qiáng)腔室453與大氣的隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，密封件476可以是具有金屬芯部的高溫玻璃纖維繩類型的密封件，具有強(qiáng)化復(fù)合結(jié)構(gòu)的密封件或其他類似的密封件。不同于如下所述的輕微的徑向運(yùn)動(dòng)，焊頭414相對(duì)于轉(zhuǎn)子420的定位不在焊接過(guò)程期間變化。為了開(kāi)始制造周期，參見(jiàn)圖5，附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420被固定到夾具444，這確保附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420的精確徑向和軸向位置并提供了用于焊接的電接地路徑。夾具444使附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420升起到所示的位置。在該位置中短路環(huán)422接觸或緊鄰防護(hù)罩473的下部，并將溝槽437與從GMAW焊炬477伸出的連續(xù)的焊絲461對(duì)準(zhǔn)。在附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420處于圖5的位置之后，防護(hù)氣體通過(guò)供給管471從儲(chǔ)存器(未示出)引出，以從腔室453驅(qū)除環(huán)境大氣氣體，并提供所需的惰性環(huán)境。最后，在附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)和連續(xù)焊絲461的饋送速度被同步以用熔化的金屬481填充溝槽437時(shí)，焊接開(kāi)始，所述熔化的金屬在受保護(hù)的環(huán)境中快速固化。焊頭414被控制為基本上在所示預(yù)定焊接位置焊接轉(zhuǎn)子420和短路環(huán)422，而夾具444同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)已組裝的轉(zhuǎn)子420和短路環(huán)422、424從而焊頭414沿圖9中以虛線所示的圓形焊接路徑490進(jìn)行焊接。焊接圖案可需要附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420的多于一轉(zhuǎn)，迫使GMAW焊頭414和焊炬477以小的徑向平移運(yùn)動(dòng)到圖5中點(diǎn)483所示的第二預(yù)定焊接位置。夾具444將繼續(xù)旋轉(zhuǎn)附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420以沿徑向地鄰近相應(yīng)焊接路徑490的第二基本上圓形的焊接路徑487 (如圖9所示)形成第二基本上圓形的焊縫，從而在溝槽437中存 在兩個(gè)并排的焊縫?？砂葱枰~外執(zhí)行重復(fù)的焊頭414輕微徑向運(yùn)動(dòng)和夾具444的旋轉(zhuǎn)414直到溝槽437被充分填充焊接材料。在焊接圖案完成時(shí)，附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420從夾具444去除，焊頭414返回到圖5的預(yù)定焊接位置。附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420被重新定向，從而使用同一夾具444和焊頭414，短路環(huán)424可在溝槽439中被焊接到導(dǎo)體條418。下一個(gè)轉(zhuǎn)子組件(附接有短路環(huán)的轉(zhuǎn)子)隨后被置于夾具444中用于開(kāi)始下一個(gè)周期。替換地，導(dǎo)體條418和短路環(huán)424可使用不同夾具和焊頭而在溝槽439中被焊接。從短路環(huán)422、424的端面431、433突出的任何多余焊道可被機(jī)加工到期望的輪廓。焊接圖5和9的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)412的方法500在圖6的流程圖中示出。方法500通過(guò)控制器446依據(jù)存儲(chǔ)在控制器446中的處理器中的算法執(zhí)行。方法500包括圖塊502，支撐附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420使得轉(zhuǎn)子420繞旋轉(zhuǎn)軸線428可旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子420以該方式通過(guò)夾具444支撐或以其他方式將轉(zhuǎn)子本身固定到短路環(huán)424而被支撐，如圖5所示的。方法500進(jìn)一步包括圖塊504，將防護(hù)罩473附接到焊頭414或圍繞焊頭414，防護(hù)罩473在末端具有一形狀,其配置為基本上與短路環(huán)422、424的圓柱形外表面互補(bǔ)。防護(hù)罩473可以，在焊接轉(zhuǎn)子420之前，在焊接設(shè)備410的最初組裝期間被附接。在圖塊506，焊頭414被定位在圖5所示的預(yù)定焊接位置并鄰近導(dǎo)體條418所延伸進(jìn)入的短路環(huán)422的溝槽437。在預(yù)定焊接位置，防護(hù)罩473基本上匹配短路環(huán)422的外表面從而防護(hù)罩473限定出基本上封閉的腔室453。可以在防護(hù)罩473和短路環(huán)422之間存在小的間隙以允許防護(hù)氣體流出。圖塊506包括圖塊508，使轉(zhuǎn)子420經(jīng)由夾具444朝向焊頭414和防護(hù)罩473運(yùn)動(dòng)。替換地，焊頭414和防護(hù)罩473可朝向轉(zhuǎn)子420和夾具444運(yùn)動(dòng)。在焊頭414處在預(yù)定焊接位置且附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420通過(guò)夾具444支撐的情況下，在圖塊510，隨著夾具444轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子420，焊頭414隨后被控制為同時(shí)地將導(dǎo)體條418焊接到短路環(huán)422，在溝槽437中形成圓形焊接路徑490，如圖9所示。取決于溝槽437的寬度，可能需要在溝槽437中的多于一個(gè)的基本上圓形的焊縫。在一些實(shí)施例中，方法500可以包括圖塊512，讓焊頭414在溝槽437中相對(duì)于轉(zhuǎn)子420徑向地運(yùn)動(dòng)。在圖塊512中的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)機(jī)器人手臂460實(shí)現(xiàn)的且是在徑向方向上的(即垂直于旋轉(zhuǎn)軸線428)。所示實(shí)施例中，焊頭414在溝槽437中徑向地向內(nèi)靠近旋轉(zhuǎn)軸線428運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)483，如在圖5所示的。在圖塊514，焊頭414隨后被控制為將導(dǎo)體條418焊接到短路環(huán)424，同時(shí)夾具444使附接了短路環(huán)422、424的轉(zhuǎn)子420旋轉(zhuǎn)，由此沿圖9的基本上圓形的焊接路徑487焊接，在溝槽437中形成并排的焊縫。在完成溝槽437中的焊接之后，在圖塊514夾具444與箭頭448相反的方向上運(yùn)動(dòng)離開(kāi)焊頭414，并在圖塊516釋放轉(zhuǎn)子420和短路環(huán)422、424?？蛇x地，在圖塊518，轉(zhuǎn)子420可以重新定位在夾具444上從而短路環(huán)424鄰近焊頭414。在同一夾具444上，通過(guò)重復(fù)圖塊506到516，并通過(guò)讓轉(zhuǎn)子420和附接的短路環(huán)422、424以這種方式重新定位在夾具444上，導(dǎo)體條418可以隨后被焊接到短路環(huán)424。參見(jiàn)圖10，顯示了第四實(shí)施例的焊接設(shè)備610。焊接設(shè)備610具有許多與圖3的焊接設(shè)備210相同的部件，這種相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記指示。代替GMAW焊頭214、216，設(shè)備610使用激光束或電子束焊頭614，616。具有相應(yīng)焊炬277、279的激光或電子束焊頭614,616相對(duì)于轉(zhuǎn)子220被固定在偏置的徑向位置,其在實(shí)施焊接模式時(shí)適于輸送相應(yīng) 激光或電子束661、663并具有沿相應(yīng)溝槽237、239的寬度軸向平移的能力。束661、663通過(guò)相應(yīng)柔性纖維線纜671、672提供，所述線纜具有輸送所需焊接功率的能力。防護(hù)罩273、274用于防止束661、663在正進(jìn)行的焊接過(guò)程中被意外看到?？蛇x地，短路環(huán)222、224可被形成為沒(méi)有溝槽，類似于圖7的短路環(huán)22、24，因?yàn)榧す饣螂娮邮附硬恍枰逊蠛附硬牧?。在這種情況下，沿焊接路徑的短路環(huán)的材料可被機(jī)加工為平滑的表面。焊接設(shè)備610可以按照?qǐng)D4的方法300操作以使用激光或電子束焊接沿雙圓形焊接路徑290、291 (且可選地軸向運(yùn)動(dòng)以沿第二雙圓形焊接路徑287、289焊接)以同時(shí)地將短路環(huán)222、224焊接到導(dǎo)體條218。參見(jiàn)圖11，顯示了第五實(shí)施例的焊接設(shè)備710。焊接設(shè)備710具有許多與圖5的焊接設(shè)備410相同的部件，這種相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記指示。代替GMAW焊頭414，設(shè)備710使用激光束或電子束焊頭714。激光或電子束焊頭714相對(duì)于轉(zhuǎn)子420被固定在偏置的徑向位置，其在實(shí)現(xiàn)焊接圖案時(shí)適于輸送激光或電子束761，并具有沿溝槽437的寬度徑向地平移的能力。在激光束761的情況下，光束通過(guò)柔性纖維線纜771提供，所述線纜具有輸送所需焊接功率的能力。防護(hù)罩473用于防止激光或電子束761在正進(jìn)行的焊接過(guò)程中被意外看到?？蛇x地，短路環(huán)422、424可被形成為沒(méi)有溝槽，類似于圖7的短路環(huán)22、24，因?yàn)榧す饣螂娮邮附硬恍枰逊蠛附硬牧?。在這種情況下，沿焊接路徑的短路環(huán)的材料可被機(jī)加工為平滑的表面。焊接設(shè)備710可以按照?qǐng)D6的方法500操作以使用激光或電子束焊接沿雙圓形焊接路徑490，491(且可選地徑向地運(yùn)動(dòng)以沿第二雙圓形焊接路徑(例如雙焊接路徑487)焊接)以同時(shí)地將短路環(huán)422、424焊接到導(dǎo)體條418。因而，參照?qǐng)D1-11所示和所述的焊接設(shè)備和方法的各種實(shí)施例通過(guò)精確地將導(dǎo)體條焊接到短路環(huán)并以減少的制造周期次數(shù)、通過(guò)使用各種類型的焊接工藝(例如攪拌摩擦焊，或諸如GMAW焊接這樣的熔接焊接，GTAW焊接，電子束焊接，激光束焊接，或熔接焊接與激光焊接的組合，這在以前是不被用在這類電動(dòng)機(jī)上的)而允許高效地制造感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
盡管已經(jīng)對(duì)執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式進(jìn)行了詳盡的描述，但是本領(lǐng)域技 術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來(lái)實(shí)施本發(fā)明的許多替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.ー種用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的焊接設(shè)備；其中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有限定出旋轉(zhuǎn)軸線的環(huán)形轉(zhuǎn)子、繞環(huán)形轉(zhuǎn)子的外表面間隔開(kāi)的導(dǎo)體條，和第一和第二短路環(huán)，其連接在環(huán)形轉(zhuǎn)子的第一和第二端部，所述設(shè)備包括 夾具，可操作為支撐轉(zhuǎn)子和繞旋轉(zhuǎn)軸線使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)； 焊頭，被支撐在夾具附近并可操作為在夾具支撐轉(zhuǎn)子時(shí)將導(dǎo)體條焊接到第一短路環(huán)； 至少ー個(gè)控制器，可操作為控制夾具以選擇性地使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；其中所述至少一個(gè)控制器可操作為讓焊頭和夾具中的至少ー個(gè)運(yùn)動(dòng)使得焊頭處于焊接位置，并使得在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)焊頭將導(dǎo)體條焊接到第一短路環(huán)而同時(shí)焊頭保持處于焊接位置，以沿第一短路環(huán)形成基本上圓形的焊接路徑。
2.如權(quán)利要求I所述的焊接設(shè)備，其中焊頭是第一焊頭且基本上圓形的焊接路徑是第一基本上圓形的焊接路徑；和進(jìn)ー步包括 第二焊頭，被支撐在夾具附近從而第二焊頭與第一焊頭軸向間隔開(kāi)，并可操作為在夾具支撐轉(zhuǎn)子時(shí)將導(dǎo)體條焊接到第二短路環(huán)； 其中所述至少一個(gè)控制器可操作為讓第二焊頭在相應(yīng)初始位置和相應(yīng)焊接位置之間運(yùn)動(dòng)，并使得在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)第二焊頭將導(dǎo)體條焊接到第二短路環(huán)并同時(shí)保持在相應(yīng)焊接位置，以與第一基本上圓形的焊接路徑同時(shí)地沿第二短路環(huán)形成第二基本上圓形的焊接路徑。
3.如權(quán)利要求I所述的焊接設(shè)備，其中第一短路環(huán)形成有在第一短路環(huán)的外圓柱形表面上的基本上圓形的溝槽；其中導(dǎo)體條暴露在溝槽中；和其中基本上圓形的焊接路徑在所述溝槽中。
4.如權(quán)利要求3所述的焊接設(shè)備，其中控制器可操作為讓焊頭相對(duì)于轉(zhuǎn)子在溝槽中從焊接位置軸向運(yùn)動(dòng)到額外的焊接位置，以在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)且焊頭位于額外的焊接位置時(shí)，在溝槽中形成另ー基本上圓形的焊接路徑，由此允許在溝槽形成并排的焊縫。
5.如權(quán)利要求4所述的焊接設(shè)備，其中焊頭相對(duì)于轉(zhuǎn)子從初始位置徑向地運(yùn)動(dòng)到焊接位置。
6.如權(quán)利要求3所述的焊接設(shè)備，其中第一短路環(huán)具有在第一短路環(huán)的外表面上的基本上圓形的溝槽；其中導(dǎo)體條暴露在溝槽中；和其中焊接路徑在所述溝槽中。
7.如權(quán)利要求6所述的焊接設(shè)備，其中具有基本上圓形的溝槽的第一短路環(huán)的外表面基本上垂直于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線；其中控制器可操作為讓焊頭相對(duì)于轉(zhuǎn)子在溝槽中從焊接位置徑向運(yùn)動(dòng)到額外的焊接位置，以在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)且焊頭位于額外的焊接位置時(shí)，在溝槽中形成另一基本上圓形的焊接路徑，由此允許在溝槽形成并排的焊縫。
8.如權(quán)利要求I所述的焊接設(shè)備，進(jìn)一歩包括 至少ー個(gè)輥?zhàn)?，定位為接觸夾具和轉(zhuǎn)子中的ー個(gè)以提供反作用力以抵消焊頭在轉(zhuǎn)子上的力。
9.如權(quán)利要求I所述的焊接設(shè)備，其中焊頭是氣體保護(hù)金屬極弧焊(GMAW)頭、氣體保 護(hù)鎢極弧焊(GTAW)頭、等離子弧焊頭、激光束焊頭、電子束焊頭中之一，且進(jìn)一歩包括 防護(hù)罩，附接到焊頭，且具有配置為在轉(zhuǎn)子通過(guò)夾具支撐而焊頭位于焊接位置時(shí)基本上匹配或接近旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的外表面的形狀，以由此限定基本上包圍焊頭的腔室。
10.如權(quán)利要求I所述的焊接設(shè)備，其中焊頭是攪拌摩擦焊頭，氣體保護(hù)金屬極弧焊(GMAff)頭、氣體保護(hù)鎢極弧焊(GTAW)頭、等離子弧焊頭、電子束焊頭、和激光束焊頭中之一。
全文摘要
一種用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的焊接設(shè)備，包括可操作為支撐轉(zhuǎn)子并繞旋轉(zhuǎn)軸線使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的夾具，和在夾具支撐轉(zhuǎn)子時(shí)支撐在夾具鄰近的且可操作為將繞轉(zhuǎn)子的表面定位的導(dǎo)體條焊接到第一短路環(huán)的焊頭?？刂破骺刂茒A具以選擇性地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子?？刂破髯尯割^或夾具或兩者運(yùn)動(dòng)，使得焊頭處在焊接位置，且使得在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)焊頭將導(dǎo)體條焊接到第一短路環(huán)而同時(shí)保持處于焊接位置，以沿第一短路環(huán)形成基本上圓形的焊接路徑。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)體條同時(shí)地焊接到兩個(gè)短路環(huán)。還提供一種焊接感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的方法。
文檔編號(hào)H02K15/00GK102672358SQ201210060669
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者B.E.卡爾森, D.R.西格勒, J.S.阿加皮奧, R.M.克雷伯, R.T.齊曼斯基 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司