EP4248554A1 - Vorrichtung zum positionieren von wicklungselementen - Google Patents

Vorrichtung zum positionieren von wicklungselementen

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Publication number
EP4248554A1
EP4248554A1 EP21816393.9A EP21816393A EP4248554A1 EP 4248554 A1 EP4248554 A1 EP 4248554A1 EP 21816393 A EP21816393 A EP 21816393A EP 4248554 A1 EP4248554 A1 EP 4248554A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
straightening
tool
fixing
winding
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21816393.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas SCHIFFLHUBER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miba Automation Systems GmbH
Miba Automation Systems GmbH
Original Assignee
Miba Automation Systems GmbH
Miba Automation Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miba Automation Systems GmbH, Miba Automation Systems GmbH filed Critical Miba Automation Systems GmbH
Publication of EP4248554A1 publication Critical patent/EP4248554A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/0056—Manufacturing winding connections
    • H02K15/0068—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals
    • H02K15/0081—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals for form-wound windings

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for positioning winding elements, in particular the ends of winding elements, of an electrodynamic machine, in particular a stator of an electrical machine, with a plurality of straightening tools and a first drive in order to position the plurality of straightening tools in the direction of a first axis. and wherein the straightening tools have suitable recesses on their side surfaces.
  • DE 102018 107 598 A1 discloses a method and a device for joining coil elements in an arrangement for a coil of an electrodynamic machine.
  • the conductor ends are prepared for joining by a clamping device.
  • the tensioning device interacts with a perforated disc, which together ensures the desired positioning of the conductor ends.
  • a device for positioning a conductor end is known from the publication DE 102018 108615 A1.
  • an elongate finger element is proposed that can be inserted between the conductor ends and grasps and positions the conductor ends. These finger elements are moved and rotated axially in order to grasp the conductor ends in suitable recesses. This construction proves to be very expensive in practice.
  • DE 102018202 381 A1 discloses a device and a method for aligning the contact ends of hairpins. Guide devices are used in several levels, which move and fix the contact ends of the hairpins in a suitable position for the final joining. Here, too, a very complex design of a positioning device is chosen.
  • One of the objects of the present invention is to develop a method for positioning winding elements of an electrodynamic machine and a corresponding device that solve the problems known from the prior art.
  • the object according to the invention is achieved by a method according to claim 1.
  • the invention is characterized by a method for positioning the ends of winding elements of an electrical machine, that a device with a plurality of straightening tools and a first drive in order to position the straightening tools in the direction of a first axis, the straightening tools having recesses on their side surfaces and every two adjacent straightening tools form a fixing tool.
  • the straightening tools of the respective fixing tool have their recesses on mutually oriented side surfaces, so that at least one of the winding elements can be fixed by fitting and/or clamping between the straightening tools of the fixing tool.
  • a second drive is provided, through which both straightening tools can be moved in the direction of a second axis, which is not parallel to the first axis, so that the distance between the two straightening tools of the respective fixing tool can be changed in the direction of the second axis and each of the two Straightening tools can be delivered laterally to the winding element.
  • the straightening tools can be radially advanced onto the winding elements distributed over a predetermined, in particular ring-shaped, circumference and the recesses in the straightening tools form receiving pockets for at least one of the winding elements.
  • the fixing tool forms a fixing chamber for fixing the winding element in the direction of the first and second axis by advancing the two straightening tools of the fixing tool in the direction of the first and second axis with two opposite receiving pockets of the straightening tools of the fixing tool.
  • the first straightening tool of the fixing tool is moved in a first step in the direction of the second axis away from the second straightening tool of the fixing tool, so that a first winding element, possibly located in a first fixing chamber of the first and second straightening tool, can be pulled out of the first fixing pocket of the first straightening tool is released.
  • the first straightening tool is advanced in the direction of the first axis, and in a third step, it is moved in the direction of the second axis in the direction of the second straightening tool such that a second winding element, positioned at a distance from the first winding element, in the first fixing pocket of the first straightening tool and the first winding element is received in a second fixing pocket of the first straightening tool, the second fixing pocket of the first straightening tool and the first fixing pocket of the second straightening tool forming a second fixing chamber.
  • the first axis is aligned essentially radially, so that the ends of the radially arranged winding elements are easily accessible.
  • deviations from an exact radial alignment preferably up to + ⁇ 45°, particularly preferably up to + ⁇ 25°, are possible as long as they make sense from a functional point of view.
  • the ends of the winding elements are therefore gripped radially from the outside in by the fixing tool.
  • the second straightening tool of the fixing unit is moved away from the first straightening tool in a first step in the direction of the second axis, so that a first winding element located in the second fixing chamber of the first and second straightening tools the first fixing pocket of the second straightening tool is released.
  • the second straightening tool is moved forward in the direction of the first axis and in a third step in the direction of the second axis in the direction of the first straightening tool such that the second winding element, opposite the first winding element, moves in the direction of the first axis Straightening tool, upstream positioned winding element, is accommodated in the first fixing pocket of the second straightening tool and thereby forms a third fixing chamber with the first fixing pocket of the first straightening tool for the second winding element and the first winding element is accommodated in a second fixing pocket of the second straightening tool, with the second fixing pocket of the first straightening tool and the second fixing pocket of the second straightening tool form a third fixing chamber.
  • the first and second drives are designed as a combined drive.
  • the invention is characterized by a method for producing a stator of an electrical machine with a winding basket with several layers of conductor bar ends.
  • a twisting tool is provided for twisting the ends of the conductor bars and the twisting tool twists radially inward, starting from the outermost layer, layer by layer of the ends of the conductor bars.
  • Straightening tools are provided which, after twisting, position the twisted conductor bar ends using the method according to claims 1 to 3.
  • the multiple layers of conductor bar ends have a first outer layer of conductor bar ends and a second inner layer of conductor bar ends closest to the first layer.
  • the straightening tools grip the twisted conductor bar ends of the first layer before the twisting of the second layer of conductor bar ends is started by the twisting tool.
  • the multiple layers of conductor bar ends have a first outer layer of conductor bar ends and a second inner layer of conductor bar ends closest to the first layer. The straightening tools grip the twisted conductor bar ends of the first layer before the twisting of the second layer of conductor bar ends is completed by the twisting tool.
  • the several layers of conductor bar ends have a first outer layer of conductor bar ends and a second layer of conductor bar ends lying on the inside next to the first layer and a third layer of conductor bar ends lying on the inside of the second layer.
  • the straightening tools grip the twisted conductor bar ends of the first layer before twisting of the third layer of conductor bar ends is started.
  • the conductor bar ends are the ends of hairpins.
  • a device for positioning winding elements in particular the ends of winding elements, in particular a stator, of an electrical machine with a plurality of straightening tools and a first drive is provided in order to position the straightening tools in the direction of a first axis.
  • the straightening tools have recesses on their side surfaces and are characterized in that two adjacent straightening tools form a fixing tool and the straightening tools of the respective fixing tool have their cutouts on side surfaces that are oriented towards one another, so that at least one of the winding elements can be fitted and/or or clamping between the straightening tools of the fixing tool and a second drive is provided, by means of which both straightening tools can be moved in the direction of a second axis, so that the distance between the two straightening tools of the respective fixing tool can be changed in the direction of the second axis and each of the both straightening tools can be delivered laterally to the winding element.
  • the device for positioning winding elements of a winding is provided for positioning the ends of winding elements of a stator winding of an electrical machine.
  • stators are manufactured in large numbers semi-automatically or fully automatically.
  • several straightening tools that can be moved via at least one drive are provided, each Straightening tool can be positioned in the longitudinal direction in each case in the direction along a first associated axis, and the straightening tools have recesses on their side surfaces.
  • two adjacent straightening tools each form a fixing tool and the straightening tools of the respective fixing tool have their recesses on side faces that are oriented toward one another.
  • each of the straightening tools can be positioned laterally in the direction along a second assigned axis, so that the lateral distance between the two straightening tools of the respective fixing tool can be changed and each of the two straightening tools can be advanced laterally onto the winding element, so that at least one of the winding elements can be fixed in at least one of the recesses between the straightening tools of the fixing tool, preferably by fitting and/or clamping.
  • movement in the direction of the first axis is defined as movement along a longitudinal axis of the straightening tool.
  • movement in the direction of the second axis is understood to mean movement at right angles thereto in a plane normal to the alignment of the pins in the stator or to the stator axis.
  • the straightening tools of the fixing tool are arranged one above the other. This is a particularly compact, space-saving embodiment.
  • the winding elements are provided as part of a stator of an electrical machine, for example a permanently excited electrical drive unit.
  • the first axis is oriented radially to the center of the stator with respect to a stator of an electrical machine.
  • the second axis is oriented tangentially with respect to a stator of an electrodynamic machine and/or in a plane normal to the stator axis at right angles to the first axis.
  • the first and the second straightening tool of a fixing tool can each be moved independently of one another in the tangential direction. According to a particularly preferred embodiment, rotation about the stator axis of approximately ⁇ /+ 5 degrees is thus possible. Furthermore, the fingers of each straightening tool can be moved independently of the other straightening tool of a fixing tool. According to a special embodiment, combined movements of a straightening tool and several straightening tools are possible. According to a particular embodiment of the invention, the straightening tools are arranged essentially radially in the longitudinal direction along the first axis assigned to the respective straightening tool, in particular in relation to a radially arranged stator winding of the electrical machine.
  • the straightening tools are at least partially finger-shaped in the longitudinal direction along the first axis assigned to the respective straightening tool, preferably in relation to a radially arranged stator winding of the electrical machine, with a lateral width that decreases in the longitudinal direction.
  • the direction of movement of the straightening tools in the direction of the first axis relative to the winding and the center of the electrodynamic machine is at least partially finger-shaped with a decreasing diameter.
  • the straightening tools are designed as finger-shaped components with lateral recesses. Since the lateral distances between the winding ends decrease towards the center of the stator, the width of the straightening tools preferably also decreases towards the center of the stator.
  • the straightening tools can be advanced onto the winding elements distributed over a predetermined, in particular ring-shaped, circumference. Furthermore, the recesses of the straightening tools form receiving pockets for at least one of the winding elements.
  • the fixing tool forms a fixing chamber for fixing the winding element, preferably in the direction of the first and/or second axis, by advancing or moving the two straightening tools of the fixing tool in the direction of the first and/or the second axis with two opposite receiving pockets of the straightening tools of the fixing tool .
  • one of the two straightening tools of a fixing tool is mechanically supported on the other of the two straightening tools of the fixing tool.
  • the first drive and/or the second drive of the first and second straightening tool of the respective fixing tool is/are set up such that the straightening tools of the respective fixing tool can move independently of one another.
  • the first and/or the second drive are designed as an integrated drive unit.
  • the movement plane defined by the movement of the straightening tools in the direction of the first and second axes is oriented substantially normal to the axial axis of alignment of the winding elements in the electrodynamic machine or the stator axis.
  • the present invention is characterized by a method for positioning the ends of winding elements of an electrical machine.
  • the winding elements are provided in a stator of an electric machine and the winding elements are arranged in slots in the stator and the ends of the winding elements protrude from the slots on at least one side thereof, with at least 2 layers in the stator, in particular more than 7 layers of winding elements are provided and the winding elements are designed as hairpins or I-pins.
  • the first straightening tool of the fixing tool is moved a predetermined distance in the direction of the first axis and then the second straightening tool of the fixing tool is moved the predetermined distance in the direction of the first axis.
  • a movement of the straightening tool in particular a finger-shaped one, in the direction of the second axis carried out.
  • the present invention is characterized by a method for positioning the ends of winding elements of an electrical machine.
  • Several straightening tools and a first drive are provided to position the straightening tools in the direction of a first axis, with the straightening tools having recesses on their side surfaces and two adjacent straightening tools each forming a fixing tool and the straightening tools of the respective fixing tool having their recesses on side surfaces that are oriented towards one another have, so that at least one of the winding elements can be fixed by fitting and/or clamping between the straightening tools of the fixing tool and a second drive is provided, by which both straightening tools in are movable in the direction of a second axis, so that the distance between the two straightening tools of the respective fixing tool can be changed in the direction of the second axis and each of the two straightening tools can be advanced laterally onto the winding element and the straightening tools onto the distributed on a predetermined, in particular ring-shaped, circumference winding elements can be advanced
  • Fig. 1 is a schematic view of an electrodynamic machine in side view and top view
  • FIG. 2 shows a schematic first partial view of a stator with winding elements
  • FIG. 3 shows a schematic second partial view of a stator with winding elements and the positioning tool
  • FIG. 4 shows a schematic third partial view of a stator with winding elements and the positioning tool
  • FIG. 5 shows a schematic fourth partial view of a stator with winding elements and the positioning tool
  • FIG. 6 shows a schematic fifth partial view with the positioning tool and winding elements
  • FIG. 7 shows a schematic sixth partial view with the positioning tool and winding elements
  • FIG. 8 shows a schematic seventh partial view with the positioning tool and winding elements
  • a part of an electrical or electrodynamic machine 1 is shown schematically. It is a stator with a stator housing 2 and a central stator axis 2A, which is used, for example, as part of a permanently excited synchronous machine.
  • the stator housing 2 has laminated cores and suitable slots (not shown).
  • winding elements are introduced into the slots.
  • Such winding elements can have a rectangular cross section, for example, and can be designed as so-called pins, for example I-pins or hairpins.
  • the free ends 4 of the hairpins threaded into the slots of the stator protrude beyond the stator housing 2 at one end of the stator housing.
  • the hairpins On the opposite side of the stator housing, the hairpins, according to a special embodiment of the invention, also protrude beyond the stator housing 2, this being, for example, a curved central part 3 of the winding elements, in particular the hairpins.
  • the winding elements, in particular the hairpins form a plurality in the stator Winding layers, with two adjacent winding layers being spoken of as a winding basket.
  • the winding elements, in particular the hairpins represent the winding of the stator.
  • the ends of the winding elements are also often referred to as the winding overhang.
  • the ends of the hairpins are twisted or twisted using a mechanism known from the prior art or a corresponding method and then joined in a suitable manner.
  • FIG. 1 shows a winding element 4A, in particular a free end of a winding element.
  • a schematic straightening tool 24 is also shown as an example.
  • the straightening tool 24 can be moved in the direction of a first axis 21 by a first drive and in the direction of a second axis 22 by a second drive.
  • the first axis is preferably oriented radially toward the center of the stator, while the second axis is preferably oriented tangentially, or in a plane normal to the stator axis 2A, at right angles to the first axis.
  • the straightening tool 24 can thereby be advanced to the winding element 4A or removed from it again.
  • the device 5 shows a device 5 for positioning the winding elements, in particular the ends of the winding elements 4 .
  • the stator is not shown for the sake of clarity and an isometric view from above of the end winding was selected.
  • the device 5 has alignment tools 6 directed radially inwards for aligning the ends of the winding elements of the end winding.
  • the device has suitable guide and drive devices 7 (illustrated and labeled as examples) for guiding and driving the straightening tools 6 .
  • FIGS. 3 and 4 A first exemplary state of the straightening tools is shown in FIGS. 3 and 4 .
  • a first end 9 of a winding element is fixed by a first straightening tool 10 and a second straightening tool 11 .
  • the first straightening tool 10 and the second straightening tool 11 form a first fixing tool.
  • the end is fixed in a first fixing chamber 12 between the two straightening tools 10,11.
  • the first fixing chamber 12 is in each case defined by a first fixing pocket 13 of the first straightening tool 10 and a first fixing pocket 14 of the second Straightening tool 11 formed, as can be seen clearly in FIG.
  • a twisting tool 8 is indicated, as well as several layers 15 of ends of winding elements, one layer 15 being arranged essentially as a row, essentially concentrically around a center of the stator 2 .
  • FIG. 5 shows a further view of the device according to the invention in a next method step.
  • the first straightening tool 10 is provided in an unchanged position
  • the second straightening tool 11 is shown in a position which differs from the position shown in FIGS. 3 and 4 in that the second straightening tool 11 performs a transverse movement A and has thus moved laterally away from the first end 9 of the winding element, so that the first end 9 of the winding element is now only positioned in the first fixing pocket 13 of the first straightening tool 10 .
  • the second straightening tool 11 performs an axial movement B by a predetermined distance, in particular in the direction of the center of the stator.
  • the second straightening tool 11 moves again in the transverse direction C towards the first end 9 of the winding element.
  • the result of these movements of the straightening tool 11 can be seen in the schematic view in FIG. It shows that the first end of the first winding element 9 is positioned in a second fixing chamber 16, the second fixing chamber 16 being formed by the first fixing pocket 13 of the first straightening tool 10 and a second fixing pocket 17 of the second straightening tool 13.
  • the first end of a second winding element 18 is positioned in the first fixing pocket 13 of the second straightening tool 13 .
  • FIG. 7 shows the result of one of the next method steps.
  • the first straightening tool 10 was moved away from the first end of the first winding element 9 in the transverse direction D, then in the axial direction E, in particular in the direction of the center of the stator and finally in a following method step by moving in the transverse direction F, the first straightening tool can in turn be delivered to the first end of the first winding element 9 so that the state as shown in Fig. 7 is produced.
  • the ends of the winding elements are not damaged by the movement of the straightening tools.
  • FIG. 7 shows that the first end of the first winding element 9 is now positioned in the third fixing chamber 19 formed by the second fixing pocket 20 of the first straightening tool and by the second fixing pocket 17 of the second straightening tool. Furthermore, the first end of the second winding element 18 is positioned in the first fixing chamber 12 formed by the first fixing pocket 13 of the first straightening tool and the first fixing pocket of the second straightening tool. As is clear to a person skilled in the art from the previous explanations, this method is continued until finally all and/or at least a large number of ends of the winding elements are positioned in the corresponding fixing chambers of the straightening tools.
  • first or the second straightening tool first advances axially before the other of the two straightening tools advances axially in a subsequent step. Furthermore, it is possible that the straightening tools at least partially perform a combined axial and transverse movement.
  • FIG. 8 shows a position of the two straightening tools after a few method steps.
  • several layers of the stator winding are already fixed in the two straightening tools and thus secured against the tendency of the winding or the winding baskets to widen. This significantly simplifies subsequent steps such as preparing for joining the ends of the winding elements.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Positionierung der Enden von Wicklungselementen (9), insbesondere den Enden von Wicklungselementen, einer elektrodynamischen Maschine mit mehreren Richtwerkzeugen (11) und einem ersten Antrieb um die Richtwerkzeuge (11) in Richtung in einer ersten Achse zu positionieren, und wobei die Richtwerkzeuge an ihren Seitenfläche Ausnehmungen aufweisen, wobei jeweils zwei benachbarte Richtwerkzeuge (11) ein Fixierwerkzeug bilden und die Richtwerkzeuge des jeweiligen Fixierwerkzeuges ihre Ausnehmungen auf jeweils zueinander orientierten Seitenflächen aufweisen, so dass zumindest eines der Wicklungselemente durch Passung und/oder Klemmung zwischen den Richtwerkzeugen (11) des Fixierwerkzeugs fixiert werden kann und ein zweiter Antrieb vorgesehen ist, durch welchen beide Richtwerkzeuge in Richtung einer zweiten Achsebewegbar sind, so dass der Abstand der beiden Richtwerkzeuge (11) des jeweiligen Fixierwerkzeuges zueinander in Richtung der zweiten Achse veränderbar ist und jedes der beiden Richtwerkzeuge seitlich an das Wicklungselement (9) zustellbar ist.

Description

Vorrichtung zum Positionieren von Wicklungselementen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Positionierung von Wicklungselementen, insbesondere den Enden von Wicklungselementen, einer elektrodynamischen Maschine, insbesondere eines Stators einer elektrischen Maschine, mit mehreren Richtwerkzeugen und einem ersten Antrieb, um die mehreren Richtwerkzeuge in Richtung einer ersten Achse zu positionieren, und wobei die Richtwerkzeuge an ihren Seitenflächen geeignete Ausnehmungen aufweisen.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zur Positionierung von Wicklungselementen bei elektrodynamischen Maschinen bekannt.
Beispielsweise ist aus der der DE 102018 107 598 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fügen von Spulenelementen in einer Anordnung für eine Spule einer elektrodynamischen Maschine bekannt. Dabei werden die Leiterenden durch eine Spanneinrichtung für das Fügen vorbereitet. Die Spanneinrichtung wirkt dabei mit einer Lochscheibe zusammen, die gemeinsam für die gewünschte Positionierung der Leiterenden sorgt.
Aus der Veröffentlichung DE 102018 108615 A1 ist eine Vorrichtung zum Positionieren eines Leiterendes bekannt. Dabei wird ein längliches Fingerelement vorgeschlagen, dass zwischen die Leiterenden einfahrbar ist und die Leiterenden erfasst und positioniert. Diese Die Fingerelemente werden dabei axial verfahren und gedreht, um die Leiterenden in geeigneten Ausnehmungen zu erfassen. Diese Konstruktion erweist sich in der Praxis als sehr aufwendig.
Schließlich ist aus der DE 102018202 381 A1 eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Ausrichten der Kontaktenden von Hairpins bekannt. Dabei werden Führungsvorrichtungen in mehreren Ebenen verwendet, die die Kontaktenden der Hairpins in eine für das abschließende Fügen geeignete Position bewegen und fixieren. Auch hier wird eine sehr aufwendige Ausführung einer Positioniereinrichtung gewählt.
Aus der Veröffentlichung JP2017005770A ist bekannt ist bekannt die Kontaktenden durch zwei pfeilförmige Einrichtungen für das Schweißen der Kontaktenden zu positionieren.
Es ist eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Positionierung von Wicklungselementen einer elektrodynamischen Maschine sowie eine entsprechende Vorrichtung zu entwickeln, die die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme lösen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung ist nach einer besonderen Ausführungsform durch ein Verfahren zur Positionierung der Enden von Wicklungselementen einer elektrischen Maschine gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung mit mehreren Richtwerkzeugen und einem ersten Antrieb um die Richtwerkzeuge in Richtung einer ersten Achse zu positionieren, wobei die Richtwerkzeuge an ihren Seitenfläche Ausnehmungen aufweisen und jeweils zwei benachbarte Richtwerkzeuge ein Fixierwerkzeug bilden. Ferner weisen die Richtwerkzeuge des jeweiligen Fixierwerkzeuges ihre Ausnehmungen auf jeweils zueinander orientierten Seitenflächen auf, so dass zumindest eines der Wicklungselemente durch Passung und/oder Klemmung zwischen den Richtwerkzeugen des Fixierwerkzeugs fixiert werden kann. Dazu ist ein zweiter Antrieb vorgesehen, durch welchen beide Richtwerkzeuge in Richtung einer zweiten Achse, die zur ersten Achse nicht parallel ist, bewegbar sind, so dass der Abstand der beiden Richtwerkzeuge des jeweiligen Fixierwerkzeuges in Richtung der zweiten Achse zueinander veränderbar ist und jedes der beiden Richtwerkzeuge seitlich an das Wicklungselement zustellbar ist. Ferner sind die Richtwerkzeuge an die auf einem vorbestimmten, insbesondere ringförmigen, Umfang verteilten Wicklungselemente radial zustellbar und bilden die Ausnehmungen der Richtwerkzeuge Aufnahmetaschen für zumindest eines der Wicklungselemente. Das Fixierwerkzeug bildet durch Zustellen der beiden Richtwerkzeuge des Fixierwerkzeuges in Richtung der ersten und der zweiten Achse mit zwei gegenüberliegenden Aufnahmetaschen der Richtwerkzeuge des Fixierwerkzeugs eine Fixierkammer zum Fixieren des Wicklungselementes in Richtung der ersten und der zweiten Achse aus. In einem ersten Bewegungsablauf wird das erste Richtwerkzeug des Fixierwerkzeuges in einem ersten Schritt in Richtung der zweiten Achse von dem zweiten Richtwerkzeug des Fixierwerkzeuges wegbewegt, so dass ein, gegebenenfalls in einer ersten Fixierkammer des ersten und zweiten Richtwerkzeuges befindliches, erstes Windungselement aus der ersten Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges freigegeben wird. In einem zweiten Schritt wird das erste Richtwerkzeug in Richtung der ersten Achse vorwärts bewegt und in einem dritten Schritt in Richtung der zweiten Achse in Richtung des zweiten Richtwerkzeuges so bewegt, dass ein zweites, gegenüber dem ersten Windungselement in einem Abstand positioniertes, Windungselement, in der ersten Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges aufgenommen wird und das erste Windungselement in einer zweiten Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges aufgenommen wird, wobei die zweite Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges und die erste Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges eine zweite Fixierkammer bilden.
Nach einer besonderen Ausführungsform ist die erste Achse im Wesentlichen radial ausgerichtet, so dass die Enden der radial angeordneten Wicklungselemente gut erreichbar sind. Abweichungen von einer exakten radialen Ausrichtung, vorzugsweise bis zu +-45°, besonders bevorzugt bis zu +-25°, sind allerdings möglich, solange funktional sinnvoll. Nach einer Ausführungsform werden die Enden der Wicklungselemente deshalb radial von außen nach innen durch das Fixierwerkzeug erfasst.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform wird nach dem ersten Bewegungsablauf in einem zweiten Bewegungsablauf das zweite Richtwerkzeug der Fixiereinheit in einem ersten Schritt in Richtung der zweiten Achse von dem ersten Richtwerkzeug wegbewegt, so dass ein in der zweiten Fixierkammer des ersten und zweiten Richtwerkzeuges befindliches erstes Windungselement aus der ersten Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges freigegeben wird. Das zweite Richtwerkzeug wird in einem zweiten Schritt in Richtung der ersten Achse vorwärts bewegt und in einem dritten Schritt in Richtung der zweiten Achse in Richtung des ersten Richtwerkzeuges so bewegt, dass das zweite, gegenüber dem ersten Windungselement, in Richtung der ersten Achse orientierter Bewegungsrichtung des Richtwerkzeuges, vorgelagert positionierte Windungselement, in der ersten Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges aufgenommen wird und dabei mit der ersten Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges für das zweite Windungselement eine dritte Fixierkammer bildet und das erste Windungselement in einer zweiten Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges aufgenommen wird, wobei die zweite Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges und die zweite Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges eine dritte Fixierkammer bilden.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform ist der erste und zweite Antrieb als ein kombinierter Antrieb ausgeführt.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform ist die Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators einer elektrischen Maschine mit einem Wicklungskorb mit mehreren Lagen von Leiterstabenden gekennzeichnet. Dabei ist ein Twistwerkzeug zum Twisten der Leiterstabenden vorgesehen ist und das Twistwerkzeug twistet beginnend von der äußersten Lage radial nach innen Lage für Lage der Leiterstabenden. Es sind Richtwerkzeuge vorgesehen, die nach dem Twisten die getwisteten Leiterstabenden nach dem Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 positionieren.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung weisen die mehreren Lagen von Leiterstabenden eine erste äußere Lage von Leiterstabenden und eine zur ersten Lage nächste innenliegende zweite Lage von Leiterstabenden auf. Die Richtwerkzeuge ergreifen die getwisteten Leiterstabenden der ersten Lage ergreifen, bevor das Twisten der zweiten Lage der Leiterstabenden durch das Twistwerkzeug begonnen wird. Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung weisen die mehreren Lagen von Leiterstabenden eine erste äußere Lage von Leiterstabenden und eine zur ersten Lage nächste innenliegende zweite Lage von Leiterstabenden auf. Die Richtwerkzeuge ergreifen die getwisteten Leiterstabenden der ersten Lage, bevor das Twisten der zweiten Lage der Leiterstabenden durch das Twistwerkzeug abgeschlossen wird.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung weisen die mehreren Lagen von Leiterstabenden eine erste äußere Lage von Leiterstabenden und eine zur ersten Lage nächste innenliegende zweite Lage von Leiterstabenden und eine zur zweiten Lage innenliegende dritte Lage von Leiterstabenden auf. Die Richtwerkzeuge ergreifen die getwisteten Leiterstabenden der ersten Lage, bevor das Twisten der dritten Lage der Leiterstabenden begonnen wird.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den Leiterstabenden um die Enden von Hairpins handelt.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Positionierung von Wicklungselementen, insbesondere den Enden von Wicklungselementen, insbesondere eines Stators, einer elektrischen Maschine mit mehreren Richtwerkzeugen und einem ersten Antrieb, um die Richtwerkzeuge in Richtung einer ersten Achse zu positionieren vorgesehen. Nach einer besonderen Ausführungsform weisen die Richtwerkzeuge an ihren Seitenfläche Ausnehmungen auf und sind dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei benachbarte Richtwerkzeuge ein Fixierwerkzeug bilden und die Richtwerkzeuge des jeweiligen Fixierwerkzeuges ihre Ausnehmungen auf jeweils zueinander orientierten Seitenflächen aufweisen, so dass zumindest eines der Wicklungselemente durch Passung und/oder Klemmung zwischen den Richtwerkzeugen des Fixierwerkzeugs fixiert werden kann und ein zweiter Antrieb vorgesehen ist, durch welchen beide Richtwerkzeuge in Richtung einer zweiten Achse bewegbar sind, so dass der Abstand der beiden Richtwerkzeuge des jeweiligen Fixierwerkzeuges in Richtung der zweiten Achse zueinander veränderbar ist und jedes der beiden Richtwerkzeuge seitlich an das Wicklungselement zustellbar ist.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist weist die Vorrichtung zur Positionierung von Wicklungselementen einer Wicklung zur Positionierung der Enden von Wicklungselementen einer Statorenwicklung einer elektrischen Maschine vorgesehen. Solche Statoren werden in großen Stückzahlen halbautomatisch oder vollautomatisch hergestellt. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind mehrere über zumindest einen Antrieb bewegbare Richtwerkzeugen vorgesehen, wobei jedes Richtwerkzeug in Längsrichtung jeweils in Richtung entlang einer ersten zugeordneten Achse positionierbar ist und wobei die Richtwerkzeuge an ihren Seitenfläche Ausnehmungen aufweisen. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung bilden jeweils zwei benachbarte Richtwerkzeuge ein Fixierwerkzeug und weisen die Richtwerkzeuge des jeweiligen Fixierwerkzeuges ihre Ausnehmungen auf jeweils zueinander orientierten Seitenflächen auf. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist jedes der Richtwerkzeuge seitlich jeweils in Richtung entlang einer zweiten zugeordneten Achse positionierbar, so dass der seitliche Abstand der beiden Richtwerkzeuge des jeweiligen Fixierwerkzeuges zueinander veränderbar ist und jedes der beiden Richtwerkzeuge seitlich an das Wicklungselement zustellbar ist, so dass zumindest eines der Wicklungselemente, vorzugsweise durch Passung und/oder Klemmung, in zumindest einer der Ausnehmungen zwischen den Richtwerkzeugen des Fixierwerkzeugs fixiert werden kann.
Als Bewegung in Richtung der ersten Achse wird nach einer Ausführungsform definitionsgemäß die Bewegung entlang einer Längsachse des Richtwerkzeug verstanden. Als Bewegung in Richtung der zweiten Achse wird nach einer Ausführungsform die Bewegung im rechten Winkel dazu in einer Ebene normal zur Ausrichtung der Pins im Stator bzw. zur Statorenrachse verstanden.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Richtwerkzeuge des Fixierwerkzeuges übereinander angeordnet. Dabei handelt es sich um eine besonders kompakte, platzsparenden Ausführungsform.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Wicklungselemente als Teil eines Stators einer elektrischen Maschine, beispielsweise einer permanenterregten elektrischen Antriebseinheit, vorgesehen.
Nach einer besonderen Ausführungsform ist die erste Achse bezüglich eines Stators einer elektrischen Maschine radial zum Zentrum des Stators ausgerichtet. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Achse bezüglich eines Stators einer elektrodynamischen Maschine tangential und/oder in einer Ebene normal zur Statorenachse im rechten Winkel zu der ersten Achse ausgerichtet.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind das erste und das zweite Richtwerkzeuges eines Fixierwerkzeuges jeweils unabhängig voneinander in tangentialer Richtung bewegbar. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist damit Rotation um die Statorenachse von ca. -/+ 5 Grad möglich. Ferner sind die Finger je Richtwerkzeug unabhängig vom anderen Richtwerkzeug eines Fixierwerkzeuges bewegbar. Nach einer besonderen Ausführungsform sind kombinierte Bewegungen eines Richtwerkzeuges sowie mehrerer Richtwerkzeuge möglich. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Richtwerkzeuge in Längsrichtung jeweils in Richtung entlang der dem jeweiligen Richtwerkzeug zugeordneten ersten Achse, insbesondere bezogen auf eine radial angeordnete Statorenwicklung der elektrischen Maschine, im Wesentlichen radial angeordnet.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Richtwerkzeuge in Längsrichtung jeweils in Richtung entlang der dem jeweiligen Richtwerkzeug zugeordneten ersten Achse, vorzugsweise bezogen auf eine radial angeordnete Statorenwicklung der elektrischen Maschine, zumindest teilweise fingerförmig mit in Längsrichtung abnehmender seitlicher Breite ausgebildet. Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Richtwerkzeuge in ihrer Bewegungsrichtung in Richtung der ersten Achse bezogen auf die Wicklung und das Zentrum der elektrodynamischen Maschine, zumindest teilweise fingerförmig mit abnehmendem Durchmesser ausgebildet.
Nach einer besonderen Ausführungsform sind die Richtwerkzeuge als fingerförmige Bauteile mit seitlichen Ausnehmungen ausgeführt. Da die seitlichen Abstände der Wicklungsenden zum Zentrum des Stators hin abnehmen, nimmt vorzugsweise auch die Breite der Richtwerkzeuge in Richtung zum Zentrum des Stators ab.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Richtwerkzeuge an die auf einem vorbestimmten, insbesondere ringförmigen, Umfang verteilten Wicklungselemente zustellbar. Ferner bilden dabei die Ausnehmungen der Richtwerkzeuge Aufnahmetaschen für zumindest eines der Wicklungselemente. Das Fixierwerkzeug bildet durch Zustellen bzw. Verfahren in Richtung der ersten und/oder der zweiten Achse der beiden Richtwerkzeuge des Fixierwerkzeuges mit zwei gegenüberliegenden Aufnahmetaschen der Richtwerkzeuge des Fixierwerkzeugs eine Fixierkammer zum Fixieren des Wicklungselementes, vorzugsweise in Richtung der ersten und/oder zweiten Achse, aus.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist eines der beiden Richtwerkzeuge eines Fixierwerkzeuges auf dem anderen der beiden Richtwerkzeuge des Fixierwerkzeuges mechanisch abgestützt.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist/sind der ersteAntrieb und/oder der zweite Antrieb des ersten und des zweiten Richtwerkzeuges des jeweiligen Fixierwerkzeuges so eingerichtet, dass eine voneinander unabhängige Bewegung der Richtwerkzeuge des jeweiligen Fixierwerkzeuges möglich ist.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind der erste und/oder der zweite Antrieb als eine integrierte Antriebseinheit ausgeführt. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Bewegungsebene, die durch die Bewegung der Richtwerkzeuge in Richtung der ersten und der zweiten Achse definiert ist, im Wesentlichen normal zur axialen Achse der Ausrichtung der Wicklungselemente in der elektrodynamischen Maschine bzw. der Statorenachse orientiert.
Nach einer besonderen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung durch ein Verfahren zur Positionierung der Enden von Wicklungselementen einer elektrischen Maschine gekennzeichnet. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Wicklungselemente in einem Stator einer Elektromaschine vorgesehen und sind die Wicklungselemente in Nuten des Stators angeordnet und ragen die Enden der Wicklungselemente auf zu mindestens einer Seite der Nuten aus diesen heraus, wobei in dem Stator mindestens 2 Lagen, insbesondere mehr als 7 Lagen, von Wicklungselemente vorgesehen sind und die Wicklungselemente als Hairpins oder I-Pins ausgeführt sind.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird das erste Richtwerkzeug des Fixierwerkzeuges in Richtung der ersten Achse eine vorbestimmte Weglänge und danach das zweite Richtwerkzeug des Fixierwerkzeuges die vorbestimmte Weglänge in Richtung der ersten Achse bewegt.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird bei der Positionierung eines ersten Wicklungselementes jeweils vor Beginn der Bewegung des Richtwerkzeuges in Richtung der ersten Achse und nach Ende der Bewegung des Richtwerkzeuges in Richtung der ersten Achse eine Bewegung des, insbesondere fingerförmigen, Richtwerkzeuges in Richtung der zweiten Achse durchgeführt.
Nach einer besonderen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung durch ein Verfahren zur Positionierung der Enden von Wicklungselementen einer elektrischen Maschine gekennzeichnet. Dabei sind mehreren Richtwerkzeuge und ein erster Antrieb um die Richtwerkzeuge in Richtung einer ersten Achse zu positionieren, vorgesehen, wobei die Richtwerkzeuge an ihren Seitenfläche Ausnehmungen aufweisen und jeweils zwei benachbarte Richtwerkzeuge ein Fixierwerkzeug bilden und die Richtwerkzeuge des jeweiligen Fixierwerkzeuges ihre Ausnehmungen auf jeweils zueinander orientierten Seitenflächen aufweisen, so dass zumindest eines der Wicklungselemente durch Passung und/oder Klemmung zwischen den Richtwerkzeugen des Fixierwerkzeugs fixiert werden kann und ein zweiter Antrieb vorgesehen ist, durch welchen beide Richtwerkzeuge in Richtung einer zweiten Achse bewegbar sind, so dass der Abstand der beiden Richtwerkzeuge des jeweiligen Fixierwerkzeuges in Richtung der zweiten Achse zueinander veränderbar ist und jedes der beiden Richtwerkzeuge seitlich an das Wicklungselement zustellbar ist und die Richtwerkzeuge an die auf einem vorbestimmten, insbesondere ringförmigen, Umfang verteilten Wicklungselemente zustellbar sind und die Ausnehmungen der Richtwerkzeuge Aufnahmetaschen für zumindest eines der Wicklungselemente bilden und das Fixierwerkzeug durch axiales und transversale Zustellen der beiden Richtwerkzeuge des Fixierwerkzeuges in Richtung der ersten und zweiten Achse mit zwei gegenüberliegenden Aufnahmetaschen der Richtwerkzeuge des Fixierwerkzeugs eine Fixierkammer zum Fixieren des Wicklungselementes in Richtung der ersten und zweiten Achse ausbildet und wobei in einem ersten Bewegungsablauf das erste Richtwerkzeug des Fixierwerkzeuges in einem ersten Schritt in Richtung der zweiten Achse von dem zweiten Richtwerkzeug des Fixierwerkzeuges weg bewegt wird, so dass ein, gegebenenfalls in einer ersten Fixierkammer des ersten und zweiten Richtwerkzeuges befindliches, erstes Windungselement aus der ersten Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges freigegeben wird und in einem zweiten Schritt das erste Richtwerkzeug in Richtung der zweiten Achse vorwärts bewegt und in einem dritten Schritt in Richtung der zweiten Achse in Richtung des zweiten Richtwerkzeuges so bewegt wird, dass ein zweites, gegenüber dem ersten Windungselement in einem Abstand positioniertes, Windungselement, in der ersten Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges aufgenommen wird und das erste Windungselement in einer zweiten Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges aufgenommen wird, wobei die zweite Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges und die erste Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges eine zweite Fixierkammer bilden.
Nach einer besonderen Ausführungsform wird nach dem ersten Bewegungsablauf in einem zweiten Bewegungsablauf das zweite Richtwerkzeug der Fixiereinheit in einem ersten Schritt in Richtung der zweiten Achse von dem ersten Richtwerkzeug weg bewegt, so dass ein in der zweiten Fixierkammer des ersten und zweiten Richtwerkzeuges befindliches erstes Windungselement aus der ersten Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges freigegeben wird, das zweite Richtwerkzeug in einem zweiten Schritt in Richtung der ersten Achse vorwärts bewegt und in einem dritten Schritt in Richtung der zweiten Achse in Richtung des ersten Richtwerkzeuges so bewegt wird, dass das zweite, gegenüber dem ersten Windungselement, in Richtung der ersten Achse orientierter Bewegungsrichtung des Richtwerkzeuges, vorgelagert positionierte Windungselement, in der ersten Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges aufgenommen wird und dabei mit der ersten Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges für das zweite Windungselement eine dritte Fixierkammer bildet und das erste Windungselement in einer zweiten Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges aufgenommen wird, wobei die zweite Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges und die zweite Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges eine dritte Fixierkammer bilden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von möglichen Ausführungsbeispielen in mehreren nicht-einschränkenden schematischen Darstellungen erläutert.
Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Ansicht einer elektrodynamischen Maschine in Seitenansicht und Draufsicht
• Fig. 2 eine schematische erste Teilansicht eines Stators mit Wicklungselementen
• Fig. 3 eine schematische zweite Teilansicht eines Stators mit Wicklungselementen und dem Positionierwerkzeug
• Fig. 4 eine schematische dritte Teilansicht eines Stators mit Wicklungselementen und dem Positionierwerkzeug
• Fig. 5 eine schematische vierte Teilansicht eines Stators mit Wicklungselementen und dem Positionierwerkzeug
• Fig. 6 eine schematische fünfte Teilansicht mit dem Positionierwerkzeug und Wicklungselementen
• Fig. 7 eine schematische sechste Teilansicht mit dem Positionierwerkzeug und Wicklungselementen
• Fig. 8 eine schematische siebte Teilansicht mit dem Positionierwerkzeug und Wicklungselementen
In Fig. 1 ist schematisch ein Teil einer elektrischen bzw. elektrodynamischen Maschine 1 dargestellt. Es handelt sich dabei um einen Stator mit einem Statorgehäuse 2 und einer zentralen Statorenachse 2A, der beispielsweise als Teil einer permanent-erregten Synchronmaschine verwendet wird. Das Statorgehäuse 2 weist Blechpakete und geeignete Nuten (nicht dargestellt) auf. In die Nuten werden, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, Wicklungselemente eingeführt. Solche Wicklungselemente können beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und als sogenannte Pins, beispielsweise I-Pins oder Hairpins, ausgeführt werden. Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ragen die in die Nuten des Stators eingefädelten Hairpins an einem Ende des Statorgehäuses mit ihrem freien Enden 4 über das Statorgehäuse 2 heraus. Auf der gegenüberliegenden Seite des Statorgehäuses überragen die Hairpins, nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, ebenfalls das Statorgehäuse 2, wobei es sich dabei beispielsweise um einen gebogenen Mittelteil 3 der Wicklungselemente, insbesondere der Hairpins, handelt. Die Wicklungselemente, insbesondere die Hairpins, bilden in dem Stator mehrere Wicklungslagen aus, wobei bei je zwei benachbarten Wicklungslagen von einem Wicklungskorb gesprochen wird. Die Wicklungselemente, insbesondere die Hairpins, stellen die Wicklung des Stators dar. Die Enden der Wicklungselemente werden im Stand der Technik auch oft als Wicklungskopf bezeichnet. Die Enden der Hairpins werden über einen aus dem Stand der Technik bekannten Mechanismus bzw. ein entsprechendes Verfahren verdreht bzw. getwistet und danach geeignet gefügt. Nach dem Twisten der Enden der Wicklungselemente treten im Stand der Technik häufig Rückfederungseffekte auf. Dabei federn die Pins aufgrund elastischer Spannung in den Wicklungselementen nach deren Umformung durch das Twistwerkzeug zurück. Dieser Mechanismus hat eine Formänderung des getwisteten Wickelkopfs zur Folge und führt in vielen Fällen zu einem Aufweiten des Wickelkopf. Dieses Aufweiten bzw. die sich ergebende fehlende Formstabilität des Wickelkopfes beeinflusst wiederum nachfolgende Prozesse insbesondere den Fügeprozess wiederum nachteilig. In Fig. 1 ist schematisch ein Wicklungselement 4A, insbesondere ein freies Ende eines Wicklungselementes, dargestellt. Dazu ist ferner exemplarisch ein schematisches Richtwerkzeug 24 dargestellt. Das Richtwerkzeug 24 kann durch einen ersten Antrieb in Richtung einer ersten Achse 21 bewegt werden und durch einen zweiten Antrieb in Richtung einer zweiten Achse 22 bewegt werden. Wie dargestellt ist die erste Achse vorzugsweiseradial zum Zentrum des Stators ausgerichtet, während die zweite Achse vorzugsweise tangential bzw. in einer Ebene normal zur Statorenachse 2A im rechten Winkel zur ersten Achse ausgerichtet ist. Wie später erläutert wird kann das Richtwerkzeug 24 dadurch zu dem Wicklungselement 4A zugestellt bzw. von diesem wieder entfernt werden.
In Fig. 2 ist eine Vorrichtung 5 zum Positionieren der Wicklungselemente, insbesondere der Enden der Wicklungselemente 4, dargestellt. In der Ansicht in Fig. 2 wurde aufgrund der Übersichtlichkeit auf die Darstellung des Stators verzichtet und es wurde eine isometrische Ansicht von oben auf den Wickelkopf gewählt. Wie in Fig. 1 ersichtlich weist die Vorrichtung 5 radial nach innen gerichtete Richtwerkzeuge 6 zum Ausrichten der Enden der Wicklungselemente des Wickelkopfes auf. Ferner weist die Vorrichtung geeignete Führungsund Antriebseinrichtungen 7 (exemplarisch dargestellt und bezeichnet) zur Führung und zum Antrieb der Richtwerkzeuge 6 auf.
In Fig. 3 und Fig. 4 ist ein erster exemplarischer Zustand der Richtwerkzeuge dargestellt. Dabei ist ein erstes Ende 9 eines Wicklungselementes durch ein erstes Richtwerkzeug 10 und ein zweites Richtwerkzeug 11 fixiert. Zusammen bilden das erste Richtwerkzeug 10 und das zweite Richtwerkzeug 11 ein erstes Fixierwerkzeug. Wie aus der schematischen Darstellung klar wird ist das Ende dabei in einer erste Fixierkammer 12 zwischen den beide Richtwerkzeugen 10,11 fixiert. Die erste Fixierkammer 12 wird dabei durch jeweils eine erste Fixiertasche 13 des ersten Richtwerkzeuges 10 und eine erste Fixiertasche 14 des zweiten Richtwerkzeuges 11 gebildet, wie das in Fig. 4 gut ersichtlich ist. In der schematischen Darstellung ist ein Twistwerkzeug 8 angedeutet sowie mehrere Lagen 15 von Enden von Wicklungselementen, wobei eine Lage 15 im Wesentlichen als Reihe im Wesentlichen konzentrisch um ein Zentrum des Stators 2 angeordnet ist.
In Figur 5 ist weitere Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem nächsten Verfahrensschritt ersichtlich. Dabei ist das erste Richtwerkzeug 10 in einer unveränderten Position vorgesehen, wohingegen das zweite Richtwerkzeug 11 in einer Position dargestellt ist, die sich von der in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Position darin unterscheidet, dass das zweite Richtwerkzeug 11 eine transversale Bewegung A ausgeführt hat und sich damit seitlich von dem ersten Ende 9 des Wicklungselementes entfernt hat, so dass das erste Ende 9 des Wicklungselementes nun nur mehr in der ersten Fixiertasche 13 des ersten Richtwerkzeuges 10 positioniert ist. In einem nachfolgenden Schritt führt das zweite Richtwerkzeug 11 eine axiale Bewegung B um eine vorbestimmte Weglänge, insbesondere in Richtung des Zentrums des Stators aus.
In weiterer Folge bewegt sich das zweite Richtwerkzeug 11 wiederum in transversaler Richtung C auf das erste Ende 9 des Wicklungselementes zu. Das Ergebnis dieser Bewegungen der Richtwerkzeug 11 ist in der schematischen Ansicht in Fig. 6 ersichtlich. Darin ist ersichtlich, dass das erste Ende des ersten Wicklungselementes 9 in einer zweiten Fixierkammer 16 positioniert ist, wobei die zweite Fixierkammer 16 durch die erste Fixiertasche 13 des ersten Richtwerkzeuges 10 und eine zweite Fixiertasche 17 des zweiten Richtwerkzeuges 13 gebildet wird. Wie weiter aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist das erste Ende eines zweiten Wicklungselementes 18 in der ersten Fixiertasche 13 des zweiten Richtwerkzeuges 13 positioniert.
In Fig. 7 ist das Ergebnis eines der nächsten Verfahrensschritte dargestellt. Ausgehend von der Situation entsprechend Fig. 6 wurde dazu in einem nächsten Verfahrensschritt das erste Richtwerkzeug 10 in transversale Richtung D von dem ersten Ende des ersten Wicklungselementes 9 wegbewegt, nachfolgend in axialer Richtung E, insbesondere in Richtung auf das Zentrum des Stators und schließlich in einem folgenden Verfahrensschritt durch Bewegung in transversale Richtung F, das erste Richtwerkzeug wiederum zu dem ersten Ende des ersten Wicklungselementes 9 so zugestellt werden kann, so dass der Zustand wie in Fig. 7 dargestellt, hergestellt wird., Bei diesen Bewegungen ist gewährleistet, dass die Enden der Wicklungselemente durch die Bewegung der Richtwerkzeuge nicht beschädigt werden. In Fig. 7 ist ersichtlich, dass nunmehr das erste Ende des ersten Wicklungselementes 9 in der durch die zweite Fixiertasche 20 des ersten Richtwerkzeuges und durch die zweite Fixiertasche 17 des zweiten Richtwerkzeuges gebildeten dritten Fixierkammer 19 positioniert ist. Ferner ist das erste Ende des zweiten Wicklungselementes 18 in der durch die erste Fixiertasche 13 des ersten Richtwerkzeuges und der ersten Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges gebildeten ersten Fixierkammer 12 positioniert ist. Wie dem Fachmann aus den bisherigen Erläuterungen einleuchtet, wird dieses Verfahren so weitergeführt, bis am Ende alle und/oder zumindest eine hohe Anzahl von Enden der Wicklungselementen in den entsprechenden Fixierkammern der Richterkzeuge positioniert sind. Es ist in diesem Sinne unerheblich, ob jeweils das erste oder das zweite Richtwerkzeug zuerst axial vorrückt, bevor in einem nachfolgenden Schritt das andere der beiden Richtwerkzeuge axial nachrückt. Ferner ist es möglich, dass die Richtwerkzeuge zumindest teilweise eine kombinierte axiale und transversale Bewegung ausführen.
In Fig. 8 ist nach einer möglichen Ausführungsform der Erfindung eine Stellung der beiden Richtwerkzeuge nach einigen Verfahrensschritten dargestellt. Wie anhand der schematischen Zeichnung ersichtlich ist, sind dabei bereits mehrere Lagen der Wicklung des Stators in den beiden Richtwerkzeugen fixiert und damit gegen die Tendenz der Wicklung bzw. der Wicklungskörbe sich aufzuweiten, gesichert. Damit vereinfachen sich nachfolgende Schritte wie das Vorbereiten für das Fügen der Enden der Wicklungselemente wesentlich.

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zur Positionierung der Enden von Wicklungselementen einer elektrischen Maschine mit einer Vorrichtung mit mehreren Richtwerkzeugen und einem ersten Antrieb um die Richtwerkzeuge in Richtung einer ersten Achse zu positionieren, wobei die Richtwerkzeuge an ihren Seitenfläche Ausnehmungen aufweisen und jeweils zwei benachbarte Richtwerkzeuge ein Fixierwerkzeug bilden und die Richtwerkzeuge des jeweiligen Fixierwerkzeuges ihre Ausnehmungen auf jeweils zueinander orientierten Seitenflächen aufweisen, so dass zumindest eines der Wicklungselemente durch Passung und/oder Klemmung zwischen den Richtwerkzeugen des Fixierwerkzeugs fixiert werden kann und ein zweiter Antrieb vorgesehen ist, durch welchen beide Richtwerkzeuge in Richtung einer zweiten Achse, die zur ersten Achse nicht parallel ist, bewegbar sind, so dass der Abstand der beiden Richtwerkzeuge des jeweiligen Fixierwerkzeuges in Richtung der zweiten Achse zueinander veränderbar ist und jedes der beiden Richtwerkzeuge seitlich an das Wicklungselement zustellbar ist und die Richtwerkzeuge an die auf einem vorbestimmten, insbesondere ringförmigen, Umfang verteilten Wicklungselemente radial zustellbar sind und die Ausnehmungen der Richtwerkzeuge Aufnahmetaschen für zumindest eines der Wicklungselemente bilden und das Fixierwerkzeug durch Zustellen der beiden Richtwerkzeuge des Fixierwerkzeuges in Richtung der ersten und der zweiten Achse mit zwei gegenüberliegenden Aufnahmetaschen der Richtwerkzeuge des Fixierwerkzeugs eine Fixierkammer zum Fixieren des Wicklungselementes in Richtung der ersten und der zweiten Achse ausbildet und wobei in einem ersten Bewegungsablauf das erste Richtwerkzeug des Fixierwerkzeuges in einem ersten Schritt in Richtung der zweiten Achse von dem zweiten Richtwerkzeug des Fixierwerkzeuges weg bewegt wird, so dass ein, gegebenenfalls in einer ersten Fixierkammer des ersten und zweiten Richtwerkzeuges befindliches, erstes Windungselement aus der ersten Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges freigegeben wird und in einem zweiten Schritt das erste Richtwerkzeug in Richtung der ersten Achse vorwärts bewegt und in einem dritten Schritt in Richtung der zweiten Achse in Richtung des zweiten Richtwerkzeuges so bewegt wird, dass ein zweites, gegenüber dem ersten Windungselement in einem Abstand positioniertes, Windungselement, in der ersten Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges aufgenommen wird und das erste Windungselement in einer zweiten Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges aufgenommen wird, wobei die zweite Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges und die erste Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges eine zweite Fixierkammer bilden. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass nach dem ersten Bewegungsablauf in einem zweiten Bewegungsablauf das zweite Richtwerkzeug der Fixiereinheit in einem ersten Schritt in Richtung der zweiten Achse von dem ersten Richtwerkzeug weg bewegt wird, so dass ein in der zweiten Fixierkammer des ersten und zweiten Richtwerkzeuges befindliches erstes Windungselement aus der ersten Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges freigegeben wird, das zweite Richtwerkzeug in einem zweiten Schritt in Richtung der ersten Achse vorwärts bewegt und in einem dritten Schritt in Richtung der zweiten Achse in Richtung des ersten Richtwerkzeuges so bewegt wird, dass das zweite, gegenüber dem ersten Windungselement, in Richtung der ersten Achse orientierter Bewegungsrichtung des Richtwerkzeuges, vorgelagert positionierte Windungselement, in der ersten Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges aufgenommen wird und dabei mit der ersten Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges für das zweite Windungselement eine dritte Fixierkammer bildet und das erste Windungselement in einer zweiten Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges aufgenommen wird, wobei die zweite Fixiertasche des ersten Richtwerkzeuges und die zweite Fixiertasche des zweiten Richtwerkzeuges eine dritte Fixierkammer bilden. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Antrieb als ein kombinierter Antrieb ausgeführt ist. Verfahren zur Herstellung eines Stators einer elektrischen Maschine mit einem Wicklungskorb mit mehreren Lagen von Leiterstabenden, wobei ein Twistwerkzeug zum Twisten der Leiterstabenden vorgesehen ist und das Twistwerkzeug beginnend von der äußersten Lage radial nach innen Lage für Lage der Leiterstabenden twistet und Richtwerkzeuge vorgesehen sind, die nach dem Twisten die getwisteten Leiterstabenden nach dem Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 positionieren. Verfahren zur Herstellung eines Windungskorbes nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Lagen von Leiterstabenden eine erste äußere Lage von Leiterstabenden und eine zur ersten Lage nächste innenliegende zweite Lage von Leiterstabenden aufweisen und die Richtwerkzeuge die getwisteten Leiterstabenden der ersten Lage ergreifen, bevor das Twisten der zweiten Lage der Leiterstabenden durch das Twistwerkzeug begonnen wird. Verfahren zur Herstellung eines Windungskorbes nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Lagen von Leiterstabenden eine erste äußere Lage von Leiterstabenden und eine zur ersten Lage nächste innenliegende zweite Lage von Leiterstabenden aufweisen und die Richtwerkzeuge die getwisteten Leiterstabenden der ersten Lage ergreifen, bevor das Twisten der zweiten Lage der Leiterstabenden durch das Twistwerkzeug abgeschlossen wird. Verfahren zur Herstellung eines Windungskorbes nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Lagen von Leiterstabenden eine erste äußere Lage von Leiterstabenden und eine zur ersten Lage nächste innenliegende zweite Lage von Leiterstabenden und eine zur zweiten Lage innenliegende dritte Lage von Leiterstabenden aufweisen und die Richtwerkzeuge die getwisteten Leiterstabenden der ersten Lage ergreifen bevor das Twisten der dritten Lage der Leiterstabenden begonnen wird. Verfahren zur Herstellung eines Windungskorbes nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Leiterstabenden um die Enden von Hairpins handelt. Vorrichtung zur Umsetzung eines Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
15
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6489368B2 (ja) 2015-06-04 2019-03-27 株式会社デンソー 回転電機用固定子の製造装置
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DE102018107598A1 (de) 2018-03-29 2019-10-02 Aumann Beelen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Fügen von Spulenelementen in einer Anordnung für eine Spule einer elektrodynamischen Maschine
DE102018108615A1 (de) 2018-04-11 2019-10-17 Grob-Werke Gmbh & Co. Kg Fingerelement, Positioniereinheit, Positioniervorrichtung und Positionierverfahren zum Positionieren wenigstens eines Leiterendes

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