[发明专利]用于生产螺旋金属体的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于制造螺旋金属体(Γ)的方法，其中，首先通过铸造方法在模具中制造预成型螺旋金属体，并且随后通过变形沿其纵向轴线该压缩预成型螺旋金属体。

技术领域

本发明属于机械工程和生产技术领域、尤其是金属铸造领域。本发明可以特别有利地用于线圈、螺旋件或弹簧的生产。

背景技术

缠绕线圈用于电机中。如此生产的线圈仅填充了部分的可用安装空间。因此，相对于重量或结构空间，电机的功率或转矩密度较低。铸造的Al线圈和Cu线圈可以补偿这一缺点，然而迄今为止，还没有了解到适合于批量生产的方法在具有足够使用寿命的永久性模具中生产铸造的Al和Cu线圈或由Al-Cu合金制成的铸造线圈。

为了增加电机的功率密度或转矩密度，迄今为止一直缠绕复杂的、通常手工生产的线圈，以便相对于批量方法稍微提高填充程度。由此，在绕组的高度上，使用具有相同截面的导线。此外，在常规电机的情况下，从内到外彼此叠置上的线圈绕组影响了热量排放，而导致线圈发热更高，并因此导致相对于绕组的截面的最大电流密度的必要限制。

铸造的Al线圈和Cu线圈或由Al与Cu合金制成的铸造线圈是已知的，但是迄今为止还没有在永久性模具中生产，而是以消失形式生产(例如在精密铸造中、或者在消失模方法中、或者通过使用盐芯，盐芯规定了轮廓并防止熔体与模具直接接触)。

为了生产最多样的几何形状，根据现有技术水平使用提供轮廓的模具。在复杂几何形状的情况下，除了具有一个或多个分区以便使铸件移除简易的模具之外，还插入型芯或使用滑块。

在铜部件的生产中，由于高于1,100℃的高铸造温度，增加了对模具和型芯的要求。热应力、尤其是模具填充过程中的温度冲击导致模具使用寿命短，并导致部件质量有限，或者导致需要复杂的后续机加工。

以前的模具构思总是引向几何形状复杂的永久性模具，或者附加使用可移动的滑块或型芯(永久性的或非永久性的)。这种模具只能在实验室操作中使用，因为维护模具需要很大的费用，此外还存在很高的废品率。

从专利申请EP 2 819 276 A2中已知一种几何形状改良的模型几何形状，其能够实现用于铸造过程的简单成形的两部分式永久性模具。这是通过将绕组分别旋转180°来实现的，因此线圈的几何复杂性显著降低。然而，根据其中的技术铸造生产，为了达到插入状态的线圈几何形状，需要超复杂的改造过程。

发明内容

本发明的目的是实现一种用于卷绕金属体的简单生产方法，该方法允许经济地使用铸造模具，并由此能够实现螺旋的高度填充。

根据本发明，该目的是通过具有专利权利要求1的特征的方法来实现，专利权利要求2至7呈现了该方法的实施例。专利权利要求8至10涉及一种用于生产卷绕金属体的装置。

因此，本发明涉及一种生产螺旋金属体的方法，其中，首先通过铸造方法在模具中生产预成型的螺旋金属体，并随即通过沿其纵向轴线的变形而被压缩该预成型螺旋金属体。

本发明允许通过铸造来生产螺旋体，由于各个螺旋线之间的间距足够大，因此模具能够具有相对厚壁的构造。铸造过程后金属体的变形会在铸造产生的形状设计中留下间隙。在铸造之后，金属体的目标形状可以通过变形来实现，在螺旋的各个线之间在目标形状中能够实现显著更小的中间空间，在铸造技术中，由于模具设定的限制，这些中间空间几乎无法实现或者只能非常困难地实现。

该方法可以被设计成使得金属体在铸造后至少部分地通过塑性变形沿其纵向轴线被压缩。

金属体的塑性变形确保其目标形状稳定并且在没有固定装置的情况下得以保持。

此外，该方法可以被配置成使得金属体在铸造之后和在压缩之前被机加工、尤其是通过研磨和/或抛光和/或涂覆被机加工。