DE102018206004A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ausrichtung einer Hairpinwicklung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Ausrichten der Kontaktenden von Hairpins einer Hairpinwicklung, wobei die Kontaktenden der Hairpinwicklung in Umfangsrichtung verlaufenden Doppellagen und einer Nutzahl entsprechenden Anzahl radial verlaufender Reihen angeordnet sind, wobei mindestens zwei Doppellagen vorhanden sind, und wobei zwei in einer Doppellage einer Reihe benachbarte Kontaktenden ein Kontaktpaar bilden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Greifer vorgesehen ist, dass der Greifer zumindest ein Seitenteil aufweist, dass der Greifer eine Trennwand aufweist, welche mit dem Seitenteil verbunden ist und sich zumindest teilweise tangential zwischen die Kontaktpaare erstreckt um das Kontaktpaar formschlüssig zu greifen, und dass zumindest eine Betätigung vorgesehen ist, durch welche der Greifer radial bewegbar ist, um das zumindest eine Kontaktpaar in radialer Richtung zu verformen.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie eine Verfahren zur Ausrichtung, insbesondere der Gewährleistung eines radialen Abstands, der miteinander zu verbindenden Hairpinenden bei Herstellung von Hairpinwicklungen für eine elektrische Maschine.
• Im Stand der Technik ist beispielsweise aus DE 10 2011 002 173 A1 bekannt, dass bei unterschiedlich geformte Hairpins nacheinander in die Nuten eingebracht werden, wodurch ein radialer Abstand zwischen den Kontaktenden aufgrund der unterschiedlichen vorgeformten Hairpins vorgenommen wird.
  Probleme des Standes der Technik liegen unter anderem in der Vielzahl unterschiedlich vorzuformender Hairpins, was einen hohen Fertigungsaufwand zur Folge hat, sowie dem hohen Montageaufwand.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung, welche ebenfalls eine genaue Positionierung der Kontaktenden ermöglicht, einfach herzustellen ist sowie eine hohe Prozesssicherheit bietet.
• Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
• Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Ausrichten der Kontaktenden von Hairpins einer Hairpinwicklung, wobei die Kontaktenden der Hairpinwicklung in Umfangsrichtung verlaufenden Doppellagen und einer Nutzahl entsprechenden Anzahl radial verlaufender Reihen angeordnet sind, wobei mindestens zwei Doppellagen vorhanden sind, und wobei zwei in einer Doppellage einer Reihe benachbarte Kontaktenden ein Kontaktpaar bilden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Greifer vorgesehen ist, dass der Greifer zumindest ein Seitenteil aufweist, dass der Greifer eine Trennwand aufweist, welche mit dem Seitenteil verbunden ist und sich zumindest teilweise tangential zwischen die Kontaktpaare erstreckt um das Kontaktpaar formschlüssig zu greifen, und dass zumindest eine Betätigung vorgesehen ist, durch welche der Greifer radial bewegbar ist, um das zumindest eine Kontaktpaar in radialer Richtung zu verformen.
• Bei einer Hairpinwicklung werden U-förmig gebogene Leiterelemente verwendet, welche derart in den Nuten eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine eingesetzt werden, dass ihre offenen Enden, welche die Kontaktenden darstellen, an einem axialen Ende, und alle geschlossenen Wendebereiche am anderen axialen Ende angeordnet sind. Die Hairpins sind in mehreren Lagen angeordnet, wobei die beiden Schenkel eines U-förmigen Leiterelements jeweils in unterschiedlichen Lagen angeordnet sind. Die Kontaktenden werden pro Lage im Wesentlichen pro Lage in unterschiedliche tangentiale Richtungen umgeformt, sogenanntes twisten, um Kontaktenden von in Umfangsrichtung beabstandeter Hairpins einander anzunähern, wodurch eine elektrisch leitende Kontaktierung und somit eine Bildung einer Spule aus einer Vielzahl von Hairpins ermöglicht wird. Die Verbindung erfolgt jeweils zwischen zwei benachbarten Kontaktenden unterschiedlicher Lagen, welche somit ein Kontaktpaar bilden und zu Doppellagen zusammengefasst werden. Die Doppellagen werden bevorzugt in einer der Nutzahl entsprechenden Anzahl radiale Reihen angeordnet, wobei die Nutzahl der Anzahl der Nuten zur Aufnahme der Leiterelemente im Stator oder Rotor entspricht.
• Um eine üblicherweise durch Schweißen vorgenommene elektrisch leitende Verbindung zwischen Kontaktenden einer Doppellage beziehungsweise einem Kontaktpaar herstellen zu können, müssen die Kontaktenden eines Kontaktpaars zueinander ausgerichtet werden. Insbesondere müssen die Kontaktpaare zueinander einen Abstand aufweisen, um eine Isolierung gegeneinander aufzuweisen und eine bessere Zugänglichkeit für weitere Fertigungsschritte, wie Verschweißen, zu ermöglichen. Ein Abstand in tangentialer Richtung ist durch die Nuten und den durch diese Nuten bedingten Abstände gegeben. In radialer Richtung sind jedoch bei einer bevorzugten Verwendung gleichartiger Hairpins die Kontaktenden blockartig positioniert, wodurch kein ausreichender Abstand gegeben ist. Hierfür weißt die Vorrichtung zumindest einen Greifer auf, welcher bewegbar ausgeführt ist.
• Der Greifer umfasst zumindest ein Seitenteil und eine Trennwand, welche miteinander, vorzugsweise einstückig, verbunden sind. Die Trennwand ist zwischen die Kontaktpaare in axialer Richtung einschiebbar ausgebildet. Hierfür weist die Trennwand eine geringe Breite in radialer Richtung auf und/oder ist an ihrer der Hairpinwicklung zugewandten Seite mit einer Einlaufschräge versehen. Durch die Trennwand wird das Kontaktpaar bei einer radialen Bewegung des Greifers formschlüssig gehalten und dadurch in radialer Richtung verformt, um einen Abstand zu dem in der Reihe benachbarten Kontaktpaar zu erreichen.
• Das Seitenteil überträgt die radiale Bewegung auf die Trennwand und umfasst Mittel zur Wirkverbindung mit der Betätigung. Ein einzelnes Seitenteil erstreckt sich bevorzugt in axialer Richtung oberhalb der Kontaktpaare in radialer Richtung, um eine gleichmäßige Kraftverteilung über die Breite des Kontaktpaars zu erreichen. Es ist ebenfalls eine seitliche Anordnung zwischen benachbarten Reihen möglich. Bei einer Anordnung zwischen den Reihen sind bevorzugt mindestens zwei Seitenteile beidseitig des Kontaktpaars vorgesehen, wodurch die Krafteinleitung gleichmäßiger verteilt ist und ein stabilerer Greifer vorliegt. Es sind auch Ausführungen mit drei Seitenteilen möglich, wobei das Kontaktpaar von drei Seiten überdeckt ist.
  Die radiale Bewegung des Greifers erfolgt durch eine Betätigung, welche mit dem zumindest einen Seitenteil zusammenwirkt.
• Außerdem ist ein Vorrichtung zum Ausrichten der Kontaktenden von Hairpins einer Hairpinwicklung erfindungsgemäß, wobei die Kontaktenden der Hairpinwicklung in Umfangsrichtung verlaufenden Doppellagen und einer Nutzahl entsprechenden Anzahl radial verlaufender Reihen angeordnet sind, wobei mindestens zwei Doppellagen vorhanden sind, und wobei zwei in einer Doppellage einer Reihe benachbarte Kontaktenden ein Kontaktpaar bilden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Greifer vorgesehen ist, dass der Greifer zwei Seitenteile aufweist, mit denen er zumindest ein Kontaktpaar zumindest teilweise seitlich umschließt, dass die Seitenteile relativ zueinander bewegbar sind, um das Kontaktpaar zumindest kraftschlüssig zu greifen, und dass zumindest eine Betätigung vorgesehen ist, durch welche der Greifer radial bewegbar ist, um das zumindest eine Kontaktpaar in radialer Richtung zu verformen. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen sind hierbei zwei Seitenteile in tangentialer Richtung relativ zueinander beweglich auf beiden Seiten des Kontaktpaars angeordnet und können somit eine Greifbewegung ausführen. Die Seitenteile erstrecken sich in radialer Richtung zwischen den Reihen und überdecken zumindest einen Teilbereich des Kontaktpaars, insbesondere das in Bewegungsrichtung des Greifers hintere Kontaktende des Kontaktpaars. Das Kontaktpaar wird durch die Seitenteile, welche aufeinander zu bewegt wurden und mit einer entsprechenden Kraft beaufschlagt sind, kraftschlüssig in Art einer Zange gehalten. Eine radiale Bewegung des Greifers mit dem kraftschlüssig gehalten Kontaktpaar führt dadurch zu einer Verformung des Kontaktpaars in radialer Richtung, um einen Abstand zu dem in der Reihe benachbarten Kontaktpaar zu erreichen. Der Greifer wird auch hier durch eine Betätigung in radialer Richtung bewegt. Die Bewegung sowie Haltekraft der Seitenteile zueinander kann über einen separaten Antrieb erfolgen oder in die Betätigung integriert sein.
• Bevorzugte Ausführungsformen mit zueinander beweglichen Seitenteilen erfindungsgemäßer Vorrichtungen sind dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer zumindest eine Trennwand aufweist, welche mit einem Seitenteil verbunden ist und sich teilweise tangential zwischen die Kontaktpaare erstreckt. Durch eine derartige Ausführung kann das Kontaktpaar zusätzlich formschlüssig gehalten werden, wodurch die Prozesssicherheit erhöht wird.
• Erfindungsgemäße Ausführungsformen der Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung eine Kurvenscheibe, einen Hebel oder einen Aktuator umfasst. Die Betätigung umfasst zumindest ein angetriebenes Bauteil, um den Greifer in radialer Richtung zu bewegen. Dabei kann die Betätigung beispielsweise als Kurvenscheibe ausgebildet sein, mit entsprechenden Gleit- beziehungsweise Laufflächen am Greifer als Mittel zur Wirkverbindung mit der Betätigung. Durch ein Verdrehen oder axiales Verschieben der Kurvenscheibe in Bezug auf den Greifer kann eine entsprechende Bewegung des Greifers in radialer Richtung erfolgen. Eine gleiche Wirkung kann durch die Verwendung eines Hebels erreicht werden, der mit dem Greifer gekoppelt ist. Alternativ kann die radiale Bewegung des Greifers auch durch Aktuatoren, wie hydraulisch oder pneumatische Kolben, Gewindetriebe, Verzahnungen oder elektromagnetische Antriebe erfolgen, welche mit dem Greifer wirkverbunden sind.
  Bei bevorzugten Ausführungsformen weisen erfindungsgemäße Vorrichtungen eine Rückstelleinrichtung auf, durch welche der Greifer automatisch in eine Ausgangsposition zurückgeführt wird. Derartige Rückstelleinrichtungen können insbesondere durch elastischen Bauteile wie Federn und dergleichen ausgeführt sein, aber auch beispielsweise durch eine Zwangsführung der Betätigung ausgeführt sein, welche somit zwischen unterschiedlichen Schaltstellungen wechselt.
  Eine Betätigung kann auch gleichzeitig für mehrere Greifer verwendet werden. Beispielsweise kann sich eine Kurvenscheibe über einen Umfang um die zu fertigenden Hairpinwicklung erstrecken und mit mehreren über den Umfang verteilten Greifern für eine gleiche Doppellage wirkverbunden sein. Auch können zum Beispiel durch einen Hebel als Betätigung mehrere, verschiedenen Doppellagen einer Reihe zugeordnete, Greifer wirkverbunden sein, wodurch diese bei entsprechender Anordnung am Hebel gleichzeitig in radialer Richtung, jedoch mit unterschiedlicher Länge der Strecke, bewegt werden können.
  Bei Ausführungsformen mit zueinander beweglichen Seitenteilen eines Greifers kann beispielsweise durch die Betätigung neben der radialen Bewegung auch die Greifbewegung der Seitenteile sowie die Haltekraft erzeugt werden. Beispielsweise kann in einem ersten Abschnitt beziehungsweise einer ersten Bewegungsrichtung einer Kurvenscheibe oder eines Hebels zunächst die Greifbewegung ausgeführt und die Haltekraft aufgebracht werden und anschließend in einem zweiten Abschnitt beziehungsweise einer zweiten Bewegungsrichtung der Kurvenscheibe oder Hebels die radiale Bewegung des Greifers vorgenommen werden.
• Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Greifer für verschiedene Kontaktpaare radial benachbart angeordnet sind. Durch derartige Ausführungsformen können mehrere, bevorzugt alle, zu verformenden Kontaktpaare eine Reihe in einem Prozessschritt umgeformt werden, was die benötigte Zeit verringert. Hierfür sind entsprechend mehrere Greifer vorgesehen, bei denen sich beispielsweise die Seitenteile der mehreren Greifer in axialer und/oder tangentialer Richtung benachbart beziehungsweise überlappen angeordnet sind, um eine unterschiedliche radiale Erstreckung zu ermöglichen. Die benachbarte Anordnung kann beispielsweise teleskopartig mit ineinander verschachtelten Seitenteilen mit entsprechend unterschiedlich dimensionierten Querschnitten oder unterschiedlichen Längen der Schenkel bei zum Beispiel L-förmigen Greifern, wobei der Querschnitt gleich sein kann.
• Die mehreren Greifer können dabei über eine gemeinsame Betätigung in radialer Richtung bewegt werden oder auch entsprechend mehrere separate Betätigungen aufweisen. Um bei einer gemeinsamen Betätigung die unterschiedlichen radialen Strecken der Greifer zu ermöglichen, können beispielsweise neben entsprechend unterschiedlich ausgebildeten Mittel zur Wirkverbindung am Greifer, wie unterschiedlich geformte Laufflächen und dergleichen, auch, insbesondere bei einem Hebel, unterschiedliche Kontaktpositionen der Mittel zur Wirkverbindung an der Betätigung vorgesehen sein.
• Vorrichtung gemäß erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Greifer für Kontaktpaare verschiedener Reihen in Umfangsrichtung benachbart angeordnet sind. Hierdurch wird ebenfalls die benötigte Zeit für die Fertigung der Hairpinwicklung reduziert. Bevorzugt sind die mehreren Greifer in Umfangsrichtung der gleichen Doppellage zugeordnet, wodurch weiter bevorzugt eine gemeinsame sich über den entsprechenden Bereich des Umfangs erstreckende gemeinsame Betätigung vorgesehen werden kann.
  Derartige Ausführungsformen reduzieren in Kombination mit den vorgenannten Ausführungsformen mehrerer, radial benachbarter Greifer die größte Zeitersparnis, da entsprechend alle umzuformenden Kontaktpaare gleichzeitig umgeformt werden können, wobei die Vorrichtung entsprechend komplexer wird.
• Bevorzugte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Greifer eine gemeinsame Betätigung aufweisen, durch welche die mehreren Greifer bewegbar sind. Wie bereits zu den obigen Ausführungsformen ausgeführt, werden vorzugsweise mehrere Greifer mit einer gemeinsamen Betätigung in radialer Richtung bewegt, wodurch die Anzahl der Bauteile geringgehalten werden kann und eine gleichmäßige Bewegung gewährleistet wird.
• Ausführungsformen erfindungsgemäßer Vorrichtung sind alternativ zu einer gemeinsamen Betätigung dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Greifer jeweils eine separate Betätigung aufweisen, durch welche die mehreren Greifer bewegbar sind. Durch mehrere separate Betätigungen ist die Vorrichtung flexibler steuerbar und es können gegebenenfalls kostengünstigere Standardbauteile, da anstelle von speziell auszulegenden und zu fertigenden Bauteilen, wie Kurvenscheiben, zum Beispiel Aktuatoren wie Bewegungsgewinde, Hydraulik- oder Pneumatik-Kolben, verwendet werden.
• Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Ausrichten der Kontaktenden von Hairpins einer Hairpinwicklung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welches durch die Schritte gekennzeichnet ist, dass der Greifer benachbart zu den Kontaktpaaren positioniert wird, dass zumindest ein Kontaktpaar durch den Greifer kraftschlüssig und/oder formschlüssig gegriffen wird, und dass der Greifer in radialer Richtung bewegt wird, damit das gegriffene Kontaktpaar in radialer Richtung verformt wird. Hinsichtlich eines Verfahrens für eine erfindungsgemäße Vorrichtung wird auch auf die obige Beschreibung zur Vorrichtung verwiesen. Die Vorrichtung wird zunächst am die Hairpinwicklung tragenden Teil, zum Beispiel Stator, der elektrischen Maschine positioniert, damit der Greifer entsprechend am zu verformenden Kontaktpaar benachbart angeordnet ist. Anschließend greift der Greifer zumindest das zu verformende Kontaktpaar kraftschlüssig und/oder formschlüssig. Im folgenden Verfahrensschritt wird der Greifer durch die Betätigung in radialer Richtung bewegt, wodurch das gehaltene Kontaktpaar in radialer Richtung umgeformt wird, um benachbarte Kontaktpaare in radialer Richtung zu beabstanden.
• Bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer mit einer Trennwand in axialer Richtung zwischen die Kontaktpaare geschoben wird, um das Kontaktpaar formschlüssig zu greifen. Indem der Greifer mit seiner Trennwand aus axialer Richtung zwischen Kontaktpaar geschoben wird, umschließen Trennwand und Seitenteil das Kontaktpaar formschlüssig, wodurch das Kontaktpaar sicher gehalten wird.
• Weitere bevorzugt Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer in tangentialer Richtung beidseitig mit Seitenteilen gegen das Kontaktpaar gepresst wird und/oder mit einer Trennwand in tangentialer Richtung zwischen die Kontaktpaare geschoben wird, um das Kontaktpaar kraftschlüssig und/oder formschlüssig zu greifen. Zwischen den Reihen positionierte Seitenteile werden aufeinander zu bewegt, um ein dazwischenliegendes Kontaktpaar zu greifen und kraftschlüssig zu halten. Es ist ebenfalls kumulativ möglich, dass bei einer Greifbewegung auch eine an den Seitenteilen vorgesehene Trennwand beziehungsweise Trennwände in tangentialer Richtung zwischen die Kontaktpaare geschoben wird. Alternativ bevorzugt können auch nach einem axialen Einschieben der Trennwand beziehungsweise Trennwände die Seitenteile mit einer Greifbewegung zusammengefahren werden, wodurch der Greifer das Kontaktpaar sowohl formschlüssig als auch kraftschlüssig hält.
• Erfindungsgemäße Verfahren sind in Ausführungsformen dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Kontaktpaare durch mehrere Greifer gleichzeitig gegriffen werden, und dass die Greifer mit einer einheitlichen Geschwindigkeit bewegt werden. Werden mehrere Greifer verwendet, um beispielsweise verschiedene Kontaktpaare einer Reihe zu greifen und, entsprechend unterschiedlich weit, radial nach außen zu verformen, können die Greifer durch die Betätigung beziehungsweise Betätigungen mit einer einheitlichen Geschwindigkeit bewegt werden. Hierdurch werden einheitliche Umformbedingungen für die Kontaktpaare erreicht und es ist beispielsweise möglich Betätigungen sowie Greifer gestaffelt auszuführen, bei denen zunächst aller Greifer durch eine erste Betätigung und anschließend jeweils eine um einen Greifer reduzierte Anzahl von einer weiteren Betätigung in radialer Richtung bewegt wird.
• Weitere erfindungsgemäße Verfahren sind in Ausführungsformen dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Kontaktpaare durch mehrere Greifer gleichzeitig gegriffen werden, und dass die Greifer mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt werden. Durch eine Bewegung der Greifer mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten kann bevorzugt erreicht werden, dass die verschieden langen Strecken der radialen Verformung in der gleichen Zeit erfolgen, wodurch die Taktzeiten entsprechend kürzer werden können.
• Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine elektrische Maschine mit einer Hairpinwicklung, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kontaktpaare durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zueinander in radialer Richtung beabstandet angeordnet sind.
• Bevorzugte Ausführungsformen erfindungsgemäßer elektrischer Maschinen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktenden der Hairpins zumindest in radialer Richtung Phasen oder Schrägen aufweisen. Durch diese Phasen oder Schrägen wird das axiale Einschieben der Trennwände (4) der Greifer (2) erleichtert.
• Die Ausführungsformen sind nicht auf die obigen Beispiele beschränkt und können durch weitere entsprechende Ausbildungen erreicht werden. Die Merkmale der Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden.
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche oder ähnliche Elemente werden mit einheitlichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
• 1 zeigt einen Teilschnitt durch Elemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• 2 zeigt schematisch einen Greifer einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung in axialer Richtung.
• 3 zeigt schematische Teile einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• 4 zeigt eine schematische Betätigung einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• 1 zeigt einen Teil der Elemente eine erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei Bereiche geschnitten dargestellt sind. Neben der Vorrichtung (1) ist auch ein Teil eines Stators (S) schematisch dargestellt, wobei nur exemplarisch die in der Schnittebene liegenden Leiterelemente (P) der Hairpins gezeigt sind. Die Leiterelemente (P), hier sechs für entsprechende Ausführungsform mit sechs Lagen beziehungsweise drei Doppellagen, bilden jeweils mit einem benachbarten Leiterelement (P) ein Kontaktpaar (K). Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Stator (S) in die Vorrichtung (1) eingesetzt beziehungsweise die Vorrichtung (1) auf den Stator (S) aufgesetzt und das radial äußere Kontaktpaar (K) durch die Greifer (2) gegriffen, jedoch noch nicht umgeformt.
  Die Vorrichtung (1) umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Greifern (2), welche über den Umfang verteilt, jeweils einer Reihe einer gleichen Doppellage zugeordnet sind. Die Greifer (2) weisen an Ihrem vorderen, hier radial innenliegenden, Ende zwei Seitenteile (3) auf, welche sich in radialer Richtung erstrecken und tangential voneinander beabstandet sind. Die Seitenteile (3) sind an ihrem vorderen Ende durch eine Trennwand (4) verbunden, wodurch ein umschlossener Freiraum in axialer Richtung gebildet wird, in den zumindest ein Kontaktpaar (K) einer Hairpinwicklung aufgenommen werden kann. Die Trennwand (4) wird zwischen zwei radial benachbarte Kontaktpaare (K) geschoben, wodurch das Kontaktpaar (K) im mit den Seitenteilen (3) gebildeten Freiraum in radialer Richtung formschlüssig gegriffen wird. Am hinteren Ende der Greifer (2) sind Mittel zur Wirkverbindung (6) vorgesehen, welche im dargestellten Beispiel als axiale Vorsprünge mit einem kurvenförmigen Querschnitt ausgeführt sind. Die Mittel zur Wirkverbindung (6) kontaktieren eine Betätigung (5). Die Betätigung (5) ist im dargestellten Beispiel als kreisringförmige Kurvenscheibe mit radial außenliegender Kurvenfläche ausgeführt, wobei aller Greifer (2) über ihre Mittel zur Wirkverbindung (6) mit der gleichen Betätigung (5) verbunden sind. Es ist somit eine gemeinsame Betätigung (5) für alle Greifer (2) vorgesehen. Durch eine Drehbewegung der Betätigung (5) in tangentialer Richtung werden die Greifer (2) über ihre Mittel zur Wirkverbindung (6) in radialer Richtung bewegt.
• Zur besseren Handhabung sind die Greifer (2) in einer Trägerplatte (7) angeordnet. Die Trägerplatte (7) weist im dargestellten Beispiel radial innen und außen jeweils einen umlaufenden Ringbereich auf, welche durch eine Vielzahl von Führungselementen (11) verbunden sind. Die Führungselemente (11) sind in Art von Rippen beziehungsweise Speichen ausgebildet und bilden jeweils zwischen zwei benachbarten Führungselementen (11) einen Zwischenraum für die Aufnahme eines Greifers (2) aus. Der Zwischenraum ist länger als der Greifer (2) ausgebildet, um zum einen die radiale Bewegung des Greifers (2) und zum anderen den Durchtritt von nicht durch den Greifer (2) gehaltene Kontaktpaare (K) zu ermöglichen. Durch die Anordnung zwischen den Führungselementen (11) sind die Greifer (2) geführt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Trägerplatte (7) im Bereich der hinteren Enden der Greifer (2) Aussparungen (9) auf, um ebenfalls Raum für die Bewegung der Greifer (2) zu bilden. Des Weiteren sind in den Aussparungen (9) nicht dargestellte Rückstelleinrichtungen aufgenommen, die elastische federnd ausgebildet sind und sich zwischen Trägerplatte (7) und Greifer (2) erstrecken. Die Rückstelleinrichtung dient dazu, den Greifer (2) oder genauer die Mittel zur Wirkverbindung (6) in Kontakt mit der Betätigung (5) zu halten und somit auch den Greifer (2) in seine Ausgangsposition zurückzuschieben.
  Das in 1 dargestellte Beispiel weist außerdem noch eine Deckplatte (8) auf. Die Deckplatte (8) ist ebenfalls kreisringförmig ausgebildet und mit der Trägerplatte (7), zum Beispiel mittels Verschraubungen, verbunden. Die Deckplatte (8) überdeckt sowohl die Greifer (2) als auch die Betätigung (5) teilweise, wodurch diese in axialer Richtung gesichert sind. Um die Greifer (2) auch in axial entgegengesetzter Richtung gegen ausfallen zu sichern, kann auch auf der gegenüberliegenden Seite eine entsprechende Deckplatte (8) oder entsprechende tangentiale Vorsprünge an den Führungselementen (11) vorgesehen werden.
• 2 zeigt einen Greifer (2) ähnlich der 1, welcher an seinem vorderen Ende ebenfalls zwei Seitenteile (3) sowie eine Trennwand (4) aufweist, durch welche ein Kontaktpaar (K) umschlossen werden kann. Auch das Mittel zu Wirkverbindung (6) mit der Betätigung (5) ist als axial vorstehender Absatz ausgebildet. Die Betätigung (5) ist hingegen als Hebel für einen einzelnen Greifer (2) ausgeführt. Die Betätigung (5) ist um eine axial ausgerichtete Hebelachse (19) drehbar gelagert und umfasst einen Hebelarm (18). Die Hebelachse (19) kann, wie gezeigt, neben dem Greifer (2) angeordnet sein oder auch axial oberhalb des Greifers (2), wodurch Bauraum in Umfangsrichtung, insbesondere bei mehreren Greifern (2), eingespart wird. Im dargestellten Beispiel ist der Hebelarm (18) gebogen ausgeführt, um einen möglichst gleichmäßigen Kontakt weitestgehend mittig am Mittel zur Wirkverbindung (6) zu erreichen, wenn die Betätigung (5) gedreht wird. Durch den mittigen Kontakt wird der Kraftfluss sowie die Kraftverteilung verbessert. Alternativ oder kumulativ kann anstelle eines gebogenen Hebelarms (18) die Kontaktfläche des Mittels zur Wirkverbindung (6) entsprechend gebogen ausgeführt sein. Insbesondere bei Ausführungsformen, bei denen die Hebelachse (19) oberhalb des Greifers (2) liegt, muss der Hebelarm (18) und/oder das Mittel zur Wirkverbindung (6) einen gebogenen Verlauf beziehungsweise Kontaktfläche aufweisen, um bei einer Drehung um die Hebelachse (19) eine radiale Bewegung des Greifers (2) zu erreichen. Um die Hebelachse (19) drehen zu können, weist das dargestellte Beispiel koaxial zur Hebelachse einen Vierkant auf.
• In 3 sind Teile eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) gezeigt. Dieses weist drei in radialer Richtung benachbarte Greifer (2) auf, welche jeweils ein Kontaktpaar (K) aufnehmen können, weshalb die Vorrichtung (1) insbesondere für Hairpinwicklungen mit drei oder bevorzugt vier Doppellagen geeignet ist. Die Greifer (2) sind axial übereinander angeordnet und weisen unterschiedliche Längen auf. Das vordere Ende des unteren Greifers (2) ist hierbei weitgehend analog zu der in 1 gezeigten Ausführungsform ausgebildet. Die beiden darüber liegenden Greifer (2) sind L-förmig ausgebildet, wobei sie jeweils am vorderen Ende entsprechend länger sind und die Seitenteile (3) ebenfalls in axialer Richtung länger ausgebildet sind, damit die Seitenteile (3) auf einer gleichen Höhe enden. Am hinteren Ende im Bereich der Mittel zur Wirkverbindung (6) weisen die Greifer (2) in diesem Beispiel eine andere Querschnittsform auf.
  Die Greifer (2) sind in axialer Richtung zwischen einer Trägerplatte (7) und einer Deckplatte (8) angeordnet, wobei zusätzlich seitlich neben den Greifern (2) Führungselemente (11) zwischen der Trägerplatte (7) und der Deckplatte (8) vorgesehen sind, um die Greifer (2) zu führen. An der Trägerplatte (7) ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich eine Messeinrichtung (10) in Form einer Skala parallel zu den Greifern (2) vorgesehen, wodurch einfach die Strecke der radialen Bewegung der Greifer (2) überprüft werden kann.
  Die Trägerplatte (7) mit den Greifern (2) ist mit einer Positioniereinrichtung (12) verbunden, durch welche die Greifer (2) in axialer Richtung auf die Kontaktpaare (K) aufgesetzt beziehungsweise genauer deren Trennwände zwischen den Kontaktpaaren (K) positioniert wird. Hierfür sind die Trägerplatte (7) und Deckplatte (8) mit Lagerelementen (13) der Positioniereinrichtung (12) verbunden und entlang dieser Lagerelemente (13) in axialer Richtung verschiebbar. Zusätzlich ist die Trägerplatte (7) über einen Positionierantrieb (14) mit der Positioniereinrichtung (12) verbunden. Durch den Positionierantrieb (14), zum Beispiel in Form eines Gewindetriebs, kann die Trägerplatte (7) und damit die Greifer (2) in axialer Richtung positioniert werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zur Entlastung beziehungsweise der Reduzierung der benötigten Kraft des Positionierantriebs (14) koaxial zu den Lagerelementen (13) Federelemente (15) zwischen der Trägerplatte (7) und der Positioniereinrichtung (12) vorgesehen, welche zumindest einen Teil der Gewichtskraft der Trägerplatte (7) sowie der von der Trägerplatte (7) getragenen Teile, wie Greifer (2), Deckplatte (8) und Führungselemente (11) tragen.
  Die Positioniereinrichtung (12) ist über nicht dargestellte Stifte in Stiftlöcher (17) einer Grundplatte (16) aufgenommen und zu einem Bauteil mit einer Hairpinwicklung ausgerichtet. Über den Umfang der Grundplatte (16) verteilt, können mehrere entsprechende Vorrichtungen (1) angeordnet sein.
• 4 zeigt den hinteren Bereich von axial übereinander angeordneten Greifern (2) mit einer schematischen Betätigung (5). Die Mittel zur Wirkverbindung (6) stehen in radialer Richtung nach hinten vor und weisen Anlagepunkte zum Kontakt mit einer als Hebel ausgeführten Betätigung (5) auf. Die Hebelachse (19) der Betätigung (5) ist in axialer Richtung oberhalb der Greifer (5) angeordnet und die Betätigung (5) weist einen, hier geraden, Hebelarm (18) auf. Bei einer Drehung der Betätigung (5) um die Hebelachse (19) werden die in etwa gleich weit vorstehenden Mittel zur Wirkverbindung (6) unterschiedlich weit in radialer Richtung bewegt, wodurch die von den nicht gezeigten, vorderen Enden der Greifer (2) gehaltenen Kontaktpaare (K) entsprechend unterschiedlich weit umgeformt und somit voneinander beabstandet werden. Bevorzugt liegt die Hebelachse (19) auf einer Linie mit den Mitteln zur Wirkverbindung (6) oder entgegen der Bewegungsrichtung der Greifer (2) versetzt zu dieser, um eine Kollision der Greifer (2) zu vermeiden.
  In weiter bevorzugten Ausführungsformen ist der Hebelarm (18) gabelförmig mit parallelen Armen ausgeführt, um die Mittel zur Wirkverbindung (6) in radialer Richtung auf beiden Seiten zu umfassen, wodurch der Hebelarm (18) und somit die Betätigung (5) gleichzeitig als Rückstelleinrichtung dienen kann. Alternativ können die Mittel zur Wirkverbindung (6) auch mit dem Hebelarm (18) verbunden sein, wobei diese Verbindung bevorzugt entlang des Hebelarms (18) beweglich oder mit einem zusätzlich Gelenk ausgeführt ist, um eine relative axiale Bewegung zwischen Betätigung (5) und Mittel zur Wirkverbindung (6) zu ermöglichen.
• Die Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungen eingeschränkt. Es können wie oben ausgeführt, auch nur einzelne vorteilhafte Merkmale vorgesehen werden. Auch sind Ausführungsformen mit einer anderen Anzahl von Doppellagen (DL) und dergleichen möglich.
• Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Greifer

3

Seitenteil

4

Trennwand

5

Betätigung

6

Mittel zur Wirkverbindung

7

Trägerplatte

8

Deckplatte

9

Aussparung

10

Messeinrichtung

11

Führungselement

12

Positioniereinrichtung

13

Lagerelement

14

Positionierantrieb

15

Federelement

16

Grundplatte

17

Stiftloch

18

Hebelarm

19

Hebelachse

S

Stator

P

Leiterelemente eines Hairpins

K

Kontaktpaar

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102011002173 A1 [0002]

Claims (14)

1. Vorrichtung (1) zum Ausrichten der Kontaktenden von Hairpins einer Hairpinwicklung, wobei die Kontaktenden der Hairpinwicklung in Umfangsrichtung verlaufenden Doppellagen und einer Nutzahl entsprechenden Anzahl radial verlaufender Reihen angeordnet sind, wobei mindestens zwei Doppellagen vorhanden sind, und wobei zwei in einer Doppellage einer Reihe benachbarte Kontaktenden ein Kontaktpaar (K) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Greifer (2) vorgesehen ist, dass der Greifer (2) zumindest ein Seitenteil (3) aufweist, dass der Greifer (2) eine Trennwand (4) aufweist, welche mit dem Seitenteil (3) verbunden ist und sich zumindest teilweise tangential zwischen die Kontaktpaare (K) erstreckt um das Kontaktpaar (K) formschlüssig zu greifen, und dass zumindest eine Betätigung (5) vorgesehen ist, durch welche der Greifer (2) radial bewegbar ist, um das zumindest eine Kontaktpaar (K) in radialer Richtung zu verformen.
2. Vorrichtung (1) zum Ausrichten der Kontaktenden von Hairpins einer Hairpinwicklung, wobei die Kontaktenden der Hairpinwicklung in Umfangsrichtung verlaufenden Doppellagen und einer Nutzahl entsprechenden Anzahl radial verlaufender Reihen angeordnet sind, wobei mindestens zwei Doppellagen vorhanden sind, und wobei zwei in einer Doppellage einer Reihe benachbarte Kontaktenden ein Kontaktpaar (K) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Greifer (2) vorgesehen ist, dass der Greifer (2) zwei Seitenteile (3) aufweist, mit denen er zumindest ein Kontaktpaar (K) zumindest teilweise seitlich umschließt, dass die Seitenteile (3) relativ zueinander bewegbar sind, um das Kontaktpaar (K) zumindest kraftschlüssig zu greifen, und dass zumindest eine Betätigung (5) vorgesehen ist, durch welche der Greifer (2) radial bewegbar ist, um das zumindest eine Kontaktpaar (K) in radialer Richtung zu verformen.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (2) zumindest eine Trennwand (4) aufweist, welche mit einem Seitenteil (3) verbunden ist und sich teilweise tangential zwischen die Kontaktpaare (K) erstreckt.
4. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung (5) eine Kurvenscheibe, einen Hebel oder einen Aktuator umfasst.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Greifer (2) für verschiedene Kontaktpaare (K) radial benachbart angeordnet sind.
6. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Greifer (2) für Kontaktpaare (K) verschiedener Reihen in Umfangsrichtung benachbart angeordnet sind.
7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Greifer (2) eine gemeinsame Betätigung (5) aufweisen, durch welche die mehreren Greifer (2) bewegbar sind.
8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Greifer (2) jeweils eine separate Betätigung (5) aufweisen, durch welche die mehreren Greifer (2) bewegbar sind.
9. Verfahren zum Ausrichten der Kontaktenden von Hairpins einer Hairpinwicklung mit einer Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Schritte, dass der Greifer (2) benachbart zu den Kontaktpaaren (K) positioniert wird, dass zumindest ein Kontaktpaar (K) durch den Greifer (2) kraftschlüssig und/oder formschlüssig gegriffen wird, und dass der Greifer (2) in radialer Richtung bewegt wird, damit das gegriffene Kontaktpaar (K) in radialer Richtung verformt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (2) mit einer Trennwand (4) in axialer Richtung zwischen die Kontaktpaare (K) geschoben wird, um das Kontaktpaar (K) formschlüssig zu greifen.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (2) in tangentialer Richtung beidseitig mit Seitenteilen (3) gegen das Kontaktpaar (K) gepresst wird und/oder mit einer Trennwand (4) in tangentialer Richtung zwischen die Kontaktpaare (K) geschoben wird, um das Kontaktpaar (K) kraftschlüssig und/oder formschlüssig zu greifen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Kontaktpaare (K) durch mehrere Greifer (2) gleichzeitig gegriffen werden, und dass die Greifer (2) mit einer einheitlichen Geschwindigkeit bewegt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Kontaktpaare (K) durch mehrere Greifer (2) gleichzeitig gegriffen werden, und dass die Greifer (2) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt werden.
14. Elektrische Maschine mit einer Hairpinwicklung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpaare (K) durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13 zueinander in radialer Richtung beabstandet angeordnet sind.

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