提供电枢壳体的方法.pdf

本发明涉及一种提供电枢壳体的方法，其包括步骤：提供具有第一部件和第二部件的可锻材料的实心圆筒；在远离第二部件的方向上升高第一部件的周边的至少一部分以限定升高壁；朝着第一部件在轴向上压缩第二部件，产生大致垂直于第一部件的平状圆盘；并且其中第一部件、第二部件以及周边的至少一部分全部整体地连接为单个零件。

1.  一种提供电枢壳体的方法，其包括步骤：
提供具有第一部件和第二部件的可锻材料的实心圆筒；
在远离第二部件的方向上升高第一部件的周边的至少一部分以限定升高壁；
朝着第一部件在轴向上压缩第二部件，产生大致垂直于第一部件的平状圆盘；并且
其中第一部件、第二部件以及周边的至少一部分全部整体地连接为单个零件。

2.  根据权利要求1的方法，还包括将至少一个孔布置于平状圆盘中的步骤。

3.  根据权利要求1的方法，还包括切割平状圆盘的步骤。

4.  根据权利要求1的方法，还包括成形平状圆盘的步骤。

5.  根据权利要求1的方法，还包括抛光第一部件和第二部件的步骤。

6.  根据权利要求1的方法，还包括成形由第一部件和第二部件的接合所限定的区域的步骤。

7.  根据权利要求1的方法，还包括在以下步骤的至少一个之后磁性地退火电枢壳体的步骤：
提供具有第一部件和第二部件的可锻材料的实心圆筒；
在远离第二部件的方向上升高第一部件的周边的至少一部分以限定升高壁；以及
朝着第一部件在轴向上压缩第二部件，产生大致垂直于第一部件的平状圆盘。

8.  根据权利要求1的方法，还包括相对于升高壁的所述至少一部分的横截面控制平状圆盘的横截面的步骤。

9.  根据权利要求1的方法，还包括将升高壁的厚度降低为小于平状圆盘的厚度的步骤。

10.  根据权利要求1的方法，还包括将平状圆盘的多个晶粒线定向在从平状圆盘的大致中心向外延伸的大致径向上的步骤。

11.  根据权利要求1的方法，还包括将第一部件的多个晶粒线定向在沿着升高壁的长度延伸的大致轴向上的步骤。

12.  根据权利要求1的方法，还包括远离第一部件地延伸平状圆盘的中心部分以产生轴套的步骤。

13.  一种提供电枢壳体的方法，其包括步骤：
提供具有第一部件和第二部件的可锻材料的实心圆筒；
在远离第二部件的方向上升高第一部件的周边的至少一部分以限定升高壁；
朝着第一部件在轴向上压缩第二部件，产生大致垂直于第一部件的平状圆盘；
将平状圆盘的多个晶粒线定向在从平状圆盘的大致中心向外延伸的大致径向上；
将第一部件的多个晶粒线定向在沿着升高壁的长度延伸的大致轴向上；并且
其中第一部件、第二部件以及周边的至少一部分全部整体地连接为单个零件。

14.  一种提供电枢壳体的方法，其包括步骤：
提供具有第一部件和第二部件的可锻材料的实心圆筒；
在远离第二部件的方向上升高第一部件的周边的至少一部分以限定升高壁；
朝着第一部件在轴向上压缩第二部件，产生大致垂直于第一部件的平状圆盘；
将至少一个孔布置于平状圆盘中；
成形平状圆盘；
在以下步骤的至少一个之后磁性地退火电枢壳体：
提供具有第一部件和第二部件的可锻材料的实心圆筒；
在远离第二部件的方向上升高第一部件的周边的至少一部分以限定升高壁；
朝着第一部件在轴向上压缩第二部件，产生大致垂直于第一部件的平状圆盘；
远离第一部件地延伸平状圆盘的中心部分，产生轴套；
将至少一个孔布置于平状圆盘和轴套中；以及
成形平状圆盘；并且
其中第一部件、第二部件以及周边的至少一部分全部整体地连接为单个零件。

提供电枢壳体的方法
相关申请的交叉参考
本申请是要求2008年2月15日申请的名称为“Armature Frame(电枢框架)”的美国临时专利申请No.61/028,967以及2008年4月14日申请的名称为“Method of Providing a Solenoid Housing(提供电磁螺线管壳体的方法)”的美国非临时专利申请No.12/102,392的优先权和权益的部分继续非临时专利申请，这两个专利申请整体地通过参考结合于此。
技术领域
本发明涉及电枢的壳体。
背景技术
在一些电机中，电枢旋转以使得能进行电能跨过电机的传输。电枢的自旋通常使得电机轴也能自旋。由于电枢一般旋转或自旋，其通常安装在滚珠轴承上并且壳体通常放置在电枢和/或轴承周围以保护它们免受碎片的伤害。
在其它电机中，电枢可与齿轮或阀相联系并且壳体通常用来保护电枢、齿轮或阀免受碎片的伤害以使得这些部件能正确地操作。
电枢的壳体通常以部件组装，其中平状圆盘8焊接或以任何方式附接至圆筒12。在其它实施例中，圆筒12是杯(参见图1A-1B)。这些部件能由金属片切割并且弯曲以获得所示形状，其中切割和弯曲通常增加制造时间和劳动力。在所述部件切割和弯曲之后，它们还需要组装在一起。
除了或代替将零件组装在一起之外，提供电枢壳体的另一种方式可以是加工各种零件。一些方法包括加工圆筒12或圆盘8的至少一部分。
然而，以上述方式制造电枢壳体存在几个缺点。在将部件组装在一起时，在将圆筒12附接至圆盘8时会引入弱点并且任何机械故障通常位于圆筒12和圆盘8的接合点处。
另外，由于电磁场通常从圆盘8流动至圆筒12，所以瓶颈频繁地出现在圆盘8和圆筒12的接合点处，因为圆盘8是金属片并且其薄度提供了电磁场可由此流动的较小横截面。因此，这种电磁场通常将受到阻碍。
而且，人们能证明圆盘8和圆筒12的晶粒结构的定向抑制了电磁场的流动，因为晶粒结构相对于径向行进的电磁场可以是垂直的或成角度的。由于圆盘8或圆筒12通常由金属片切割，晶粒结构的定向通常是不知道的并且通常是不可预测的或不可调节的。
关于加工圆盘8或圆筒12的部件，这种实践是通常劳动密集的并且通常是耗时的，因为一次仅移除数千分之一或数百分之一英寸，并且以这个速度移除材料通常导致产生电枢的时间较长。而且，用于加工部件的板条通常昂贵并且需要大量的空间来进行正确的操作。因此，从加工部件中获得的对于组装部件的任何好处在价值上都被相关的成本所超过。
美国专利No.4,217,567在图10和10A中显示为涉及一种简单的软铁插塞或插头75，其具有受压为干涉配合入由向内延伸的支柱部分52所形成的外部中空空间的符形鼻部。插塞75具有跨过由线轴55的壁60所限定的间隙增大磁通量承载能力的作用。仍然能以低成本获得基本上相同的作用，其中磁通量承载插塞装置包括一个或多个压入由支柱部分52所限定的中空外部腔中的软钢珠76。
Kuroda等的美国专利No.6,029,704显示为公开了一种压力成形或冷锻的钢板以及空心的圆柱形壳体。然而，由于Kuroda专利的壳体由多个部件制成并且组装，其不能有效地传导电磁场。
Fechant等的美国专利No.4,365,223涉及一种可将零件放在一起的壳体。
因此期望一种制作电枢壳体的方法，其在没有牺牲制造效率之下减少弱点。另一个期望是一种改进电磁场流动的制作电枢壳体的方法。
发明内容
因此本发明的目标是提供一种在没有现有技术的弱点和缺点之下制作电枢壳体的方法。
另一目标是一种改进电磁场流动的壳体。
又一目标是一种由单块材料提供且制造成本降低的壳体。
本发明的这些和其它目标由一种提供电枢壳体的方法来实现，该方法具有步骤：提供具有第一部件和第二部件的可锻材料的实心圆筒；在远离第二部件的方向上升高第一部件的周边的至少一部分以限定升高壁；朝着第一部件在轴向上压缩第二部件，产生大致垂直于第一部件的平状圆盘；并且其中第一部件、第二部件以及周边的至少一部分全部整体地连接为单个零件。
在另一实施例中，该方法还包括将至少一个孔布置于平状圆盘中的步骤。在一些实施例中，该方法切割平状圆盘。在又一实施例中，该方法成形平状圆盘。在可选的实施例中，该方法包括抛光第一部件和第二部件。
在其它实施例中，该方法包括成形由第一部件和第二部件的接合所限定的区域。在再一实施例中，该方法在以下步骤的至少一个之后磁性地退火电枢壳体：提供具有第一部件和第二部件的可锻材料的实心圆筒；在远离第二部件的方向上升高第一部件的周边的至少一部分以限定升高壁；以及朝着第一部件在轴向上压缩第二部件，产生大致垂直于第一部件的平状圆盘。
在一些实施例中，该方法包括相对于升高壁的所述至少一部分的横截面控制平状圆盘的横截面。在这些实施例的一些中，该方法将升高壁的厚度降低为小于平状圆盘的厚度。
在更具体的实施例中，该方法将平状圆盘的多个晶粒线定向在从平状圆盘的大致中心向外延伸的大致径向上。在更具体的实施例中，该方法将第一部件的多个晶粒线定向在沿着升高壁的长度延伸的大致轴向上。在另一实施例中，该方法包括远离第一部件地延伸平状圆盘的中心部分以产生轴套。
附图说明
本发明相信为新颖的特点以及本发明的元件特性尤其在所附权利要求中阐明。附图仅用于示例的目的并且不是按比例绘制的。然而，本发明自身，结构和操作方法都如此，可通过参考下面结合附图的详细描述更好地理解，其中：
图1A-1B示出现有技术。
图2示出根据本发明的提供电枢壳体的方法。
图3A-3C示出由图2所示的方法提供的至少升高第一部件的周边的步骤。
图4A-4B示出由图2所示的方法提供的电枢壳体的升高壁。
图5A-5C示出压缩由图2所示的方法提供的壳体的第二部件的步骤。
图6A-6B示出由图2所示的方法提供的平状圆盘。
图7A-7C示出将至少一个孔布置于由图2所示的方法所提供的壳体中的步骤。
图8A-8B示出由图2所示的方法提供的具有中心孔的壳体。
图9A-9C示出将另外的孔布置于由图2所示的方法所提供的壳体中的步骤。
图10A-10B示出由图2所示的方法提供的具有侧孔的壳体。
图11A-11B示出成形由图2所示的方法提供的平状圆盘的步骤。
图12A-12B示出由图2所示的方法成形的平状圆盘。
图13示出由图2所示的方法提供的壳体。
图14A-14C示出压缩由图2所示的方法提供的壳体的第二部件的步骤的另一个实施例。
图15A-15B示出由图2所示的方法提供的具有轴套的平状圆盘。
图16A-16C示出在由图2所示的方法提供的轴套和壳体中钻出至少一个孔的步骤。
图17A-17B示出由图2所示的方法提供的具有中心孔的轴套和平状圆盘。
具体实施方式
在本发明的优选实施例的描述中，将参照图2-13，其中相同的数字涉及本发明的相同特征。
图2示出根据本发明的提供电枢壳体的方法20，其中电枢壳体102(参见图12D)通过方法20从单个可锻材料的实心圆筒单元106生产。方法20的优点是其最小化了通常与制造电枢壳体的传统方法相关的材料损耗，其中传统壳体通常切割或机械加工而成，从而产生浪费。另一个优点是减少生产时间，因为传统方法通常除了切割、钻孔和/或机械加工时间以外通常需要组装。在一些实施例中，材料106是低碳钢，比如SAE1006、1008、1010等。
如图2所示，方法20包括步骤：提供具有第一部件和第二部件的可锻材料的实心圆筒的步骤24；在远离第二部件的方向上升高第一部件的周边的至少一部分以限定升高壁的步骤26；以及朝着第一部件在轴向上压缩第二部件的步骤28，其中第一部件、第二部件以及周边的至少一部分作为单个零件整体地连接32。
图3A-3C示出在升高第一部件108的至少周边的步骤26期间使用的冲头112和第一模具115。如所示，材料106放置在第一模具115内并且冲头112被向下带入材料106。由于冲头112的直径小于模具115中的孔口117的直径，第一部件108的材料在冲头112移动的相反方向上向上挤出，或向下挤出。因此，在冲头112移除时，第一部件108包括周边128升高的至少一部分。参见图3C-4B。
图4A示出第一部件108的周边128的至少一部分，用于限定升高壁或升高唇缘。图4B示出升高壁128，其示出为围绕第一部件108的整个周边延伸。在其它实施例中，升高壁128围绕第一部件108的整个周边的一部分延伸。
图5A-5C示出在箭头122的方向上用第二冲头121压缩第二部件110的步骤28，这产生与纵向地穿过第一部件108的轴线大致垂直的平状圆盘126。在一些实施例中，图5A-5C所示的提供平状圆盘126的这些步骤已知为镦锻。如所示，在其中第二部件110被弄平为圆盘126的压缩步骤28期间，第一部件108由第二模具119(或一起工作以保持第一部件108的模具119’和119”)紧固地保持在原位，第二模具119成形有斜面或其它轮廓，这引起斜面和/或轮廓在压缩步骤之后赋予第一部件108。在其它实施例中，第一部件108由第一模具115保持在原位。
图6A-6B示出当第二部件110在图5A-5C所示的步骤之后被压缩时的电枢壳体102，其中平状圆盘126作为单个单元整体地附接至升高壁128。
如图2所示，方法20的一些实施例包括将至少一个孔布置于平状圆盘126中的步骤52。图7A-7C示出升高壁128由模具123保持于原位并且冲头131在箭头139的方向上被向下带动，此时冲头131与平状圆盘126相接触并且穿过平状圆盘126以在平状圆盘126的大致中心处产生孔72。参见图8A-8B。
图9A-9C示出其它实施例，其中除了中心孔72之外或替代地，方法52将两个侧孔74、74’放置于平状圆盘126中。如所示，平状圆盘126由模具145保持在原位并且冲头147被向下地带动，此时冲头147与平状圆盘126相接触并且穿过平状圆盘126以产生两个侧孔74、74’。参见图10A-10B。
在其它实施例中，图2示出切割平状圆盘的步骤54。另外的实施例包括成形平状圆盘的步骤56。如图11A-11B所示，平状圆盘126由模具153保持在原位并且具有孔157的冲头155被向下带动，此时冲头155与平状圆盘126相接触并且穿过平状圆盘126以切割或产生平状圆盘126的与孔157相一致的几何形状。参见图12A-12B，其中几何形状通常类似于椭圆形。
在另一个实施例中，图14A-14C示出在箭头222的方向上用第二冲头221压缩第二部件110步骤28，这产生与纵向地穿过第一部件208的轴线大致垂直的平状圆盘226。由于第二冲头221包括凹陷224，第二部件110的一部分被迫向上进入凹陷224而不是被弄平以形成圆盘226。这就产生与平状圆盘226同时成形或挤出的轴套234。图14A-14C所示的提供平状圆盘226的这些步骤已知为镦锻。如所示，在其中第二部件110被弄平为圆盘226的压缩步骤28期间，第一部件108由第二模具219(或一起工作以保持第一部件108的模具219’和219”)紧固地保持在原位，模具219成形有斜面或其它轮廓，这引起斜面和/或轮廓在压缩步骤之后赋予第一部件108。
图15A-15B示出当第二部件110在图14A-14C所示的步骤之后被压缩时的电枢壳体102，其中轴套234整体地附接至平状圆盘126，圆盘126又整体地附接至升高壁128，所有这些限定了单个单元。
如图2中所示，方法20的一些实施例包括将至少一个孔布置于平状圆盘226中的步骤52。图16A-16C示出升高壁228由模具223保持在原位并且钻头231在箭头239的方向上被向下带动，此时钻头231与轴套234相接触并且穿过轴套234以在轴套234的大致中心处产生孔272，用于限定第二升高壁236。参见图17A-17B。可选地，图7A-7C的冲头131用于在轴套234中冲出孔272。
方法20的可选实施例包括抛光平状圆盘以使壳体102具有美学上令人愉悦的或有光泽的外观的步骤58。在方法20的一些实施例中，方法20包括成形第一部件以及由第一部件和平状圆盘面向第一部件的侧面的接合(图6A的包括斜面的部分132)所限定的区域的步骤30。
在图2-13所示的任何步骤之前，材料106和/或电枢壳体102在每个步骤之间进行退火或应力缓解的步骤62。在一些实施例中，材料106磁性地退火。在进一步的实施例中，退火在方法20的每个步骤之间实施。退火是有益的，因为其减少了在冷却处理期间或挤出期间引入材料106的应力，这种应力出现于每次材料106被压入模具、弯曲或不然的话成形的时候。在没有退火之下，材料106在每个冷却处理步骤之后变得越来越脆，并且材料106变得越来越难以在随后的冷却处理步骤中成形并且非常有可能断裂或失效。通常材料106越频繁地退火，材料106在随后步骤中越易于挤出或成形。
在一个实施例中，上面的挤出或冷却处理步骤在室温下实施。在其它实施例中，将材料的温度升高以便于挤出并且避免通常在升高温度进行的退火与处理材料106的上述步骤之间的等候时间。
同样，在图2-13中所示的任何步骤之前，材料106和/或电枢壳体102用磷酸盐涂覆以便于挤出材料106。
在一个实施例中，退火包括将材料106加热至大约850℃并且然后允许材料106在将材料106炉冷至720℃之前停留在这个温度处，并且在允许材料106冷却至室温之前停留在这个温度。
然而，退火中涉及的成本和时间会引起操作者忽略一个或多个退火步骤。在一些实施例中，退火在图2-13中所阐明的一些步骤期间或在方法20中实施。所需要的仅是充分地退火以使得可由方法20提供壳体102。在进一步的实施例中，退火在方法20期间或图2-13所阐明的步骤期间至少实施一次。
在方法20的又一实施例中，所述方法包括相对于升高周边或升高壁的至少一部分的横截面控制平状圆盘的横截面的步骤34。换言之，并且参照图13，基座134的横截面被控制为小于、大于或与升高周边128的横截面一样。更具体地，基座圆盘128的厚度135、135’相对于升高壁128的厚度137进行控制。
如所示，所述方法将平状圆盘的厚度增大46为大于升高周边或升高壁的厚度，因为较大的厚度135便于电力、电流、电能、磁能和/或电磁场在从平状圆盘128传输至升高壁128的流动。如所示，圆盘126具有相对于其外周边的厚度135’朝着圆盘126的中心增大的厚度135。
在另一个实施例中，所述方法将升高周边的厚度137降低46为小于平状圆盘的厚度135。较大的厚度135具有用于传导电磁场或与较薄的圆盘126相比允许电磁能流动的更多材料，尤其在电磁场要到达向外定位的升高壁128时。如图3A-3B所示，升高壁128由在径向方向上更接近第一模具115的冲头112形成为比基部圆盘126要薄，引起壁128被压缩或挤压并且导致厚度137小于厚度135、135’并且壁138远离圆盘126地被拉长或伸展。
由金属片制成以形成然后焊接至中心支柱的基部和升高壁的现有技术电枢壳体不能获得上述横截面控制(参见图1B)并且因此其便于电磁场从圆盘126流动至壁128的能力受限。
在另一个实施例和优于现有技术的另一个优点中，方法20包括将平状圆盘126的多个晶粒线定向在大致径向上的步骤36。如上所述，电磁场从平状圆盘126传输至升高壁128。除了控制平状圆盘126的横截面(包括厚度)以便于电磁场传输通过平状圆盘126的步骤34以外，将多个平状圆盘的晶粒线定向在大致径向上的步骤36进一步便于电磁场的传输，因为在电能朝着升高壁128移动时电磁场沿着晶粒线的大致径向方向穿过。
在典型的其中晶粒线没有定向的现有技术壳体中，晶粒线可相对于电磁场的行进以随意的、垂直的或成角度的关系定向，在此情况下晶粒线抑制电磁场的流动而不是便于流动。
由于方法20压缩第二端110，第二端110向外展开，或第二端110的直径尺寸增大，从而产生平状圆盘126。在第二端110向外展开时，圆盘126内的晶粒线也在向外方向上移动并且在大致径向上或其中第二端110展开的向外方向上自动地定向。
在又一实施例和优于现有技术的另一个优点中，方法20包括将第一部件108的多个晶粒线定向在沿着第一部件的长度延伸的大致轴向上的步骤40。如上所述，电磁场沿着升高周边128的长度或高度轴向地延伸。因此将第一部件108的多个晶粒线定向在大致轴向上的步骤40便于电磁场传输通过升高的周边128或壁。参见图13，其中示出具有如上所述定向的晶粒线104的壳体102。
在典型的其中晶粒线没有定向的现有技术壳体中，晶粒线可相对于电磁场的行进以随意的、垂直的或成角度的关系定向，在此情况下晶粒线抑制电磁场的流动而不是便于流动。
由于方法20通过沿着第一端108的长度在纵向上将材料106推入第一模具115来挤出第一端108，所以第一端108内的晶粒线同样也沿着第一端108的长度在纵向上或在第一端108挤出的方向上移动。
虽然已经结合特定的优选实施例特别描述了本发明，很明显，在前面描述的教导下，许多替代、变型和变化对于本领域技术人员而言是很明显的。因此期待所附权利要求将涵盖落入本发明真实范围和精神内的任何这种替代、变型和变化。