AT520356A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Herstellung einer Komponente eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur automatisierten Herstellung einer Komponente eines Stators (1) oder Rotors einer elektrischen Maschine. Dabei werden stabförmige Leiterelemente (3, 4) in einem Blechpaket (2) des Stators (1) oder Rotors derart positioniert, dass deren erste und zweite Längsenden (11, 12; 13, 14) gegenüber dem ersten und zweiten Stirnende (7, 8) des Blechpakets (2) jeweils vorstehen und jeweils erste und zweite Leitungsüberstände (15, 16; 17, 18) gegenüber dem Blechpaket (2) bilden. Zumindest ein erstes Biegewerkzeug (25, 25') wird an den ersten Längsenden (11,12) der Leiterelemente (3, 4) angebracht. Zudem wird zumindest ein zweites Biegewerkzeug (26, 26') an den zweiten Längsenden (13, 14) der Leiterelemente (3, 4) angebracht. Nachfolgend wird ein Biegevorgang zum Biegen der ersten und zweiten Leitungsüberstände (15, 16; 16, 17) und/oder der ersten und zweiten Längsenden (11, 12; 13, 14) eingeleitet. Dieser Biegevorgang ist durch ein gleichzeitiges Ausführen einer ersten Drehbewegung von dem zumindest einen ersten Biegewerkzeug (25, 25') in eine erste Drehrichtung (27) um die Hauptachse (6) des Blechpakets (2), sowie durch eine zweite Drehbewegung von dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug (26, 26') in die zur ersten Drehrichtung (27) entgegen gesetzte, zweite Drehrichtung (28) definiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Herstellung einer Komponente eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine, wie dies in den Ansprüchen 1 und 9 angegeben ist.

Aus der JP2003259613A ist ein Herstellungsverfahren für die elektrische Wicklung des Stators einer elektrischen Maschine bekannt. Dabei wird eine Vielzahl von im Wesentlichen U-förmig gebogenen Leiterelementen in die Aufnahmenuten des hohlzylindrischen Stator-Blechpakets eingesteckt. Die auf einer der beiden Stirnseiten des Stator-Blechpakets vorragenden Überstände der Schenkelenden der U-förmigen gebogenen Leiterelemente werden dann mittels konzentrisch angeordneter, scheibenförmiger Biegewerkzeuge entlang der Kreisumfangsrichtung des Stator-Blechpakets gebogen, wobei in Radialrichtung des Stator-Blechpakets unmittelbar aneinander angrenzende Überstände der Leiterelemente in entgegen gesetzte Umfangsrichtungen gebogen werden, sodass gekreuzt verlaufende Leitungsüberstände entstehen. Durch selektives elektrisches Verbinden der Überstände der Leiterelemente wird wenigstens eine sich in Kreisumfangsrichtung des Stator-Blechpakets erstreckende Wicklung erzeugt. Dieses Herstellungsverfahren ist nur bedingt automatisiert umsetzbar bzw. nur mit relativ hohem technischen Aufwand und nur unter Einhaltung enger Toleranzen der U-förmig gebogenen Leiterelemente automatisierbar.

In der US 2,270,472 A ist ein Verfahren und eine Maschine zur Herstellung des Rotors einer elektrischen Maschine offenbart. Die Wicklung des Rotors ist dabei als Stabwicklung mit überkreuzten Leitungsenden zum Anschließen an den Kommutator des Rotors ausgeführt. Auch dieses Verfahren ist hinsichtlich der erzielbaren Produktions-Taktzeiten nur bedingt zufriedenstellend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen eine möglichst funktionsstabile, präzise und schnelle Herstellung von Statoren oder Rotoren für elektrische Maschinen ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine automatisierte oder zumindest teilautomatisierte Herstellung eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine ermöglicht bzw. kann dadurch zumindest ein entsprechendes Halbfabrikat bzw. Zwischenprodukt erzeugt werden. Gemäß einem der Verfahrensschritte des Herstellungsverfahrens wird ein im wesentlichen hohlzylindrisches oder zylindrisches Blechpaket mit einer Mehrzahl von gestapelten, eine Hauptachse definierenden Blechlamellen bereitgestellt. Das Blechpaket weist eine Mehrzahl von in dessen Kreisumfangsrichtung verteilt angeordnete, sich zwischen einem ersten und zweiten axialen Stirnende des Blechpakets erstreckende Aufnahmenuten für Leitungsabschnitte einer elektrischen Wicklung auf.

Weiters wird eine Mehrzahl von stabförmigen Leiterelementen mit einem ersten und einem zweiten Längsende bereitgestellt, welche stabförmigen Leiterelemente zur Bildung der elektrischen Wicklung vorgesehen sind. Eine Länge der stabförmigen Leiterelemente ist dabei größer als eine axiale Länge des Blechpakets.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird wenigstens eines der stabförmigen Leiterelemente in eine Mehrzahl oder bevorzugt in alle Aufnahmenuten eingebracht, wobei die stabförmigen Leiterelemente ausgehend von dem ersten und/oder zweiten axialen Stirnende des Blechpakets in die Aufnahmenuten eingeschoben bzw. eingesetzt werden. Zudem werden die stabförmigen Leiterelemente derart positioniert, dass deren erste und zweite Längsenden gegenüber dem ersten und zweiten Stirnende des Blechpakets jeweils vorstehen und jeweils erste und zweite Leitungsüberstände gegenüber dem Blechpaket definieren.

Nachfolgend erfolgt ein Biegen der ersten und zweiten Leitungsüberstände der stabförmigen Leiterelemente zumindest entlang von Kreisumfangsrichtungen des Blechpakets zur Bildung eines ersten und eines dazu gegenüberliegenden zweiten Wicklungskopfes der herzustellenden Wicklung des Stators oder Rotors.

Im Zuge der Durchführung bzw. Umsetzung des Biegeprozesses wird zumindest ein erstes Biegewerkzeug an den ersten Längsenden der Leiterelemente angebracht bzw. angesetzt. Zudem wird zumindest ein zweites Biegewerkzeug an den zweiten Längsenden der Leiterelemente angebracht bzw. angesetzt. Daraufhin wird der eigentliche Biegevorgang bzw. ein Teil des insgesamt erforderlichen Biegevorganges zum Biegen der ersten und zweiten Längsenden bzw. Leitungsüberstände der Leiterelemente eingeleitet bzw. ausgeführt. Dabei wird eine erste Drehbewegung von dem zumindest einen ersten Biegewerkzeug in eine erste Drehrichtung um die Hauptachse des Blechpakets ausgeführt, und wird gleichzeitig oder zumindest phasenweise gleichzeitig eine zweite Drehbewegung von dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug in die zur ersten Drehrichtung entgegen gesetzte, zweite Drehrichtung ausgeführt.

Vorteilhaft ist bei den hier gewählten Verfahrensschritten, dass sich die auf das Blechpaket ausgeübten Drehmomente, welche bei einer Umformung einer Vielzahl von aus dem Blechpaket herausragenden Leiterelementen relativ hoch sein können, zumindest teilweise egalisieren bzw. im Idealfall vollständig oder nahezu vollständig kompensieren können. Insbesondere sind dadurch die auf eine Positionier- bzw. Haltevorrichtung für das Blechpaket einwirkenden Kräfte bzw. Drehmomente wesentlich niedriger, als dies bei einer nur einseitigen Umformung der Leiterenden in Bezug auf das Blechpaket der Fall ist bzw. bei einer zeitlich versetzten, aufeinanderfolgenden Umformung der Leiterenden am ersten und am zweiten Stirnende des Blechpakets eintritt. Dies selbst dann, wenn bei einer mehrreihigen, insbesondere zwei-, vier- oder sechsreihigen Anordnung von Leiterelementen die in radialer Richtung jeweils aufeinanderfolgenden, konzentrischen Schichten bzw. Reihen von Leiterelementen je konzentrischer Reihe in entgegen gesetzte Richtungen gebogen werden. Vor allem durch die unterschiedlichen Kreisdurchmesser zwischen den konzentrischen Reihen bzw. Schichten von Leiterelementen sind unterschiedlich hohe Verdreh- bzw. Biegemomente erforderlich, welche von der Positionier- bzw. Haltevorrichtung für das Blechpaket aufgenommen werden müssen, während die entsprechenden Biegewerkzeuge die entsprechenden Biegekräfte auf die Leiterenden bzw. Leitungsüberstände ausüben.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen liegt auch darin, dass die entsprechende Herstellungsmethode eine relativ hochgradige Automatisierung des Herstellungsablaufes ermöglicht. Vor allem dadurch, dass stabförmige Leiterelemente verwendet werden, deren einander gegenüberliegende Längsenden bzw. Stirnenden gegenüber dem Blechpaket jeweils vorkragen, ist ein optimiert umsetzbares, automatisierungstechnisch vorteilhaftes Herstellungsverfahren ermöglicht. Insbesondere können dadurch funktional besonders zuverlässige bzw. relativ störsichere und auch schnelle Automatisierungsmaßnahmen, mit welchen möglichst kurze Taktzeiten erreichbar sind, eingesetzt werden. Beispielsweise in Zusammenhang mit dem Einfügeschritt der Leiterelemente in das Blechpaket können funktionsstabile bzw. hoch verfügbare und schnell arbeitende Automatisierungsmaßnahmen umgesetzt werden.

Nachdem die resultierenden Verdrehkräfte bzw. Drehmomente gegenüber dem Blechpaket möglichst gering sind bzw. je nach Ausführung der Wicklung bzw. je nach Geometrie der einander gegenüber liegenden Wicklungsköpfe der Wicklung entweder Null, nahezu Null, oder relativ gering sind, können relativ schlanke bzw. filigrane und somit auch kostenoptimierte Halte- bzw. Positioniervorrichtungen für den Stator bzw. Rotor, insbesondere in Bezug auf dessen Blechpaket, verwendet werden. Zudem können dadurch allfällige Spitzenbelastungen auf einzelne Lamellen des Blechpakets vermieden bzw. reduziert werden, sodass die Soll-Geometrie bzw. der plangemäße Aufbau des Blechpakets im Zuge der Einspannung bzw. Halterung des Blechpakets nicht negativ beeinflusst wird bzw. möglichst wenig beeinträchtigt wird. Vor allem bei miteinander verklebten, elektrisch voneinander isolierten Blechlamellen ist eine Zerstörung der Verklebung bzw. eine Beschädigung der Isolierung zwischen den Blechlamellen mit möglichst hoher Zuverlässigkeit zu vermieden bzw. hintan zu halten, welche Anforderungen durch die angegebenen Maßnahmen ebenso optimiert erfüllt werden können.

Eine weitere Verfahrensmaßnahme ist durch ein gleichzeitiges oder annähernd gleichzeitiges Starten der ersten und zweiten Drehbewegung und durch ein Beenden der ersten und zweiten Drehbewegung zu einem gleichen oder annähernd gleichen Zeitpunkt definiert. Dadurch werden die auftretenden Kräfte oder Verdrehmomente gegenüber dem Blechpaket zu jedem Zeitpunkt des Biegevorgangs ausgeglichen oder zumindest teilweise kompensiert. Insbesondere werden die Drehbewegungen der bezüglich des Blechpakets einander gegenüberliegenden Biegewerkzeuge zeitgleich oder annähernd zeitgleich gestartet und beendet. Durch die an beiden Stirnenden des Blechpakets simultan ausgeführten, zueinander gegensinnigen Drehbewegungen des ersten und zweiten Biegewerkzeuges werden die resultierenden Drehkräfte gegenüber dem Blechpaket minimiert bzw. annulliert. Dies vor allem auch deshalb, da der radiale Abstand der ersten Längsenden bzw. Leitungsüberstände der Leiterelemente in Bezug zur Hauptachse identisch oder nahezu identisch zum radialen Abstand der zweiten Längsenden bzw. Leitungsüberstände dieser Leiterelemente in Bezug zur Hauptachse ist.

Weiters ist ein Vorgehen vorteilhaft, welches durch Zurücklegung eines betragsmäßig gleichen Verdreh Winkels von dem zumindest einen ersten und dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug gekennzeichnet ist. Dadurch können für das erste und das hierzu gegenüberliegende, zweite Biegewerkzeug gleiche Verdreh-bzw. Umfangsgeschwindigkeiten gewählt werden.

Eine praktikable Vorgehensweise ist auch dadurch definiert, dass ein erster und ein zweiter Bewegungsantrieb für das erste respektive für das zweite Biegewerkzeug vorgesehen sind, wobei der erste und der zweite Bewegungsantrieb derart angesteuert werden, dass zu gleichen Zeitpunkten gleiche oder annähernd gleiche Antriebsmomente vorliegen, welche in gegenläufige bzw. gegensinnige Richtungen wirken. Auch dadurch kann ein absolut vorhandenes Kräftegleichgewicht oder ein weitgehend erfülltes Kräftegleichgewicht gegenüber dem Blechpaket erzielt werden und demzufolge die Halte- und Positioniervorrichtung für das Blechpaket vereinfacht bzw. relativ filigran ausgeführt werden.

Eine weitere vorteilhafte Verfahrensmaßnahme ist durch ein Verbringen der Hauptachse des Blechpakets in eine horizontale Orientierung definiert respektive durch Beibehalten einer horizontalen Orientierung der Hauptachse des Blechpakets gekennzeichnet, bevor der Biegevorgang respektive während der Biegevorgang der Längsenden der Leiterelemente ausgeführt wird. Dadurch wird erreicht, dass auf das erste und das zweite Biegewerkzeug jeweils gleiche oder nahezu gleiche Gewichtskräfte von Seiten des herzustellenden Stators oder Rotors, insbesondere von dessen Blechpaket und von dessen Leiterelementen ausgeübt werden. Dadurch kann die erzielbare Präzision bzw. Qualität günstig beeinflusst werden. Darüber hinaus kann dadurch der mechanische Aufbau der beiden einander gegenüberliegenden Biegevorrichtungen vereinfacht werden bzw. können so im Vergleich zu einer vertikalen Ausrichtung die erforderlichen Stütz- bzw. Gegenmomente von den Biegevorrichtungen besser aufgenommen bzw. aufgebracht werden. Insbesondere kann dadurch mit einem relativ einfachen mechanischen Grundgestellen bzw. Tragelementen hohen Verwindungskräften standgehalten werden bzw. eine die Präzision beeinträchtigende Verwindung und eine übermäßige Tortierung der Biegestation während der Ausführung des Biegevorganges vermieden werden.

Vorteilhaft ist auch eine Verfahrensvariante, bei welcher zumindest in einzelnen der Aufnahmenuten zwei oder mehr in radialer Richtung zur Hauptachse aneinander gereihte Leiterelemente zur Bildung von zwei oder mehr konzentrischen Schichten bzw. Ringanordnungen aus Leiterelementen angeordnet werden, wobei die Längsenden sämtlicher Leiterelemente innerhalb einer radial inneren Schicht bzw. Ringanordnung mittels den zugeordneten Biegewerkzeugen gleichzeitig oder zumindest phasenweise gleichzeitig um einen definierten Drehwinkel in entgegen gesetzte Richtungen gebogen bzw. verdreht werden. Gleichzeitig oder zumindest größtenteils gleichzeitig werden auch die Längsenden sämtlicher Leiterelemente einer unmittelbar benachbarten, radial äußeren Schicht bzw. Ringanordnung mittels den weiteren, zugeordneten Biegewerkzeugen gleichzeitig oder zumindest phasenweise gleichzeitig um einen definierten Drehwinkel in zueinander entgegen gesetzte Drehrichtungen gebogen. Dadurch werden zwischen unmittelbar benachbarten, konzentrisch zueinander angeordneten Schichten bzw. Ringanordnungen von Leiterelementen gegensinnig bzw. gegengleich gebogene Längsenden bzw. Leitungsüberstände geschaffen, welche eine vorteilhafte Verschaltung zu einer mäanderförmig bzw. in Kreisumfangsrichtung des Blechpakets verlaufenden Wicklung bzw. Teilwicklung ermöglichen. Zudem wird eine Kompensierung oder zumindest weitestgehende Kompensierung der auf das Blechpaket einwirkenden Drehmomente ermöglicht.

Eine vorteilhafte Vorgehensweise ist dadurch definiert, dass das zumindest eine erste und das zumindest eine zweite Biegewerkzeug entsprechend einem Soll-Versatzwinkel der Leiterelemente zuzüglich eines Rückfederungs-Kompensationswinkels verdreht werden. Dadurch kann in vorteilhafter Art und Weise eine elastische Rückfederung der Leitungsüberstände bzw. der Längsenden der Leiterelemente kompensiert werden, sodass die Längsenden am Ende des Biegevorganges an der plangemäßen Position zumindest in Bezug auf die Umfangsrichtung des Blechpakets vorliegen. Zudem kann dadurch die benötigte Taktzeit für den Biegevorgang möglichst gering gehalten werden.

Entsprechend einer praktikablen Vorgehensweise kann auch vorgesehen sein, dass im Zuge des Anbringens von dem zumindest einen ersten Biegewerkzeug und/oder von dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug an den nächstliegend jeweils zugeordneten Längsenden oder Leitungsüberständen die Leiterelemente in Axialrichtung des Blechpakets in den Aufnahmenuten verschoben und entsprechend einem vordefinierten Plan- bzw. Sollwert positioniert werden. Dadurch kann neben einer hohe Präzision auch eine möglichst rasche Fertigung des Stators bzw. Rotors unterstützt werden. Insbesondere kann auch durch diese Maßnahme die resultierende Taktzeit möglichst kurz gehalten werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatisierten Herstellen einer Komponente eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine umfasst zum einen einen Tragrahmen zur Lagerung von zumindest einem ersten Biegewerkzeug. Dieses zumindest eine erste Biegewerkzeug ist zum Anbringen an ersten Längsenden von elektrischen Leiterelementen, welche in ein Blechpaket eines herzustellenden Stators oder Rotors eingesteckt sind, vorgesehen. Das zumindest eine erste Biegewerkzeug ist zum Biegen der ersten Leitungsüberstände der elektrischen Leiterelemente gegenüber dem Blechpaket eingerichtet. Zudem ist wenigstens ein erster Bewegungsantrieb zur gesteuerten Erzeugung von Drehbewegungen des zumindest einen ersten Biegewerkzeuges ausgebildet. Wenigstens eine elektronische Steuervorrichtung ist zur gesteuerten Aktivierung des zumindest einen ersten Bewegungsantriebes vorgesehen. Wesentlich ist dabei, dass am Tragrahmen für das zumindest eine erste Biegewerkzeug oder auf einem zusätzlichen Tragrahmen zumindest ein zweites Biegewerkzeug gelagert ist. Dieses zumindest eine zweite Biegewerkzeug ist zum Anbringen an den gegenüberliegenden zweiten Längsenden der in das Blechpaket des herzustellenden Stators oder Rotors eingesteckten, elektrischen Leiterelemente vorgesehen. Dieses zumindest eine zweite Biegewerkzeug ist zum Biegen der zweiten Leitungsüberstände der elektrischen Leiterelemente gegenüber dem Blechpaket eingerichtet. Die elektronische Steuervorrichtung ist ferner dazu eingerichtet, einen Biegevorgang zum gleichzeitigen oder überwiegend gleichzeitigen Biegen der ersten und auch der zweiten Leitungsüberstände der Leiterelemente auszuführen, wobei dieser Biegevorgang zudem durch eine Ausführung einer ersten Drehbewegung von zumindest einem der ersten Biegewerkzeuge in eine erste Drehrichtung, sowie durch eine zumindest zeitweise gleichzeitig ablaufende Ausführung einer zweiten Drehbewegung von zumindest einem der zweiten Biegewerkzeuge in die zur ersten Drehrichtung entgegen gesetzte, zweite Drehrichtung definiert.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen den Aufbau einer einfach und relativ prozessstabil automatisierbaren Vorrichtung bzw. Anlage zum Herstellen eines Halb- bzw. Zwischenprodukts eines Stators oder Rotors. Insbesondere ist dadurch eine maschinell einfache, funktionssichere, präzise und schnelle Fertigung eines Stators oder Rotors ermöglicht bzw. eine optimierte Montage von dessen elektrischer Wicklung erzielbar.

Weiters kann es vorteilhaft sein, wenn das zumindest eine erste Biegewerkzeug zumindest zwei Biegewerkzeuge mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist, und dass das zumindest eine zweite Biegewerkzeug zumindest zwei zu den Durchmessern der ersten Biegewerkzeuge korrespondierende Biegewerkzeuge aufweist, und dass einander gegenüber liegende Biegewerkzeuge mit jeweils korrespondierendem Durchmesser von der Steuervorrichtung gleichzeitig aktiviert o-der annähernd gleichzeitig betätigt werden. Dadurch kann ein rationelle und zugleich präzise Fertigung erzielt werden. Darüber hinaus können auch in diesem Fall die an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Blechpakets einwirkenden Drehmomente kompensiert oder zumindest weitestgehend kompensiert werden.

Eine andere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das zumindest eine erste Biegewerkzeug und/oder das zumindest eine zweite Biegewerkzeug hinsichtlich ihres Abstandes relativ zueinander verstellbar sind. Dadurch ist ein einfaches Einbringen eines Blechpakets mit stirnseitig davon überstehenden Leiterelementen in die Vorrichtung ermöglicht. Durch Verstellung des Abstandes zwischen dem zumindest einen ersten Biegewerkzeug und dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug kann das vorbereitete Blechpaket mitsamt den darin eingesteckten Leiterelementen einfach gespannt bzw. aufgenommen werden und nach Ausführung des Biegeprozesses wieder freigegeben werden.

Eine weitere mögliche Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Biegewerkzeug und/oder das zumindest eine zweite Biegewerkzeug entlang ihrer zueinander fluchtenden Dreh- oder Rotationsachsen in ihrem Abstand relativ zueinander verstellbar sind. Durch die Beschränkung der Relativbeweglichkeit der beiden einander gegenüberliegenden Biegewerkzeuge auf deren einander fluchtende Dreh- bzw. Rotationsachse kann bei möglichst einfachem mechanischem Aufbau eine hohe Fertigungsgenauigkeit erzielt werden.

Schließlich kann die elektronische Steuervorrichtung der angegebenen Vorrichtung zur Umsetzung bzw. Kontrolle der vorstehend beschriebenen Verfahrensmaßnahmen ausgebildet sein. Durch die überwiegend software- bzw. programmtechnische Umsetzbarkeit der entsprechenden Verfahrensmaßnahmen kann eine hohe Flexibilität und zugleich ein hoher Funktionsumfang der angegebenen Vorrichtung erreicht werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 ein hohlzylindrisches Blechpaket mit einer Mehrzahl von darin aufgenommen, geradlinigen Leiterelementen in deren noch nicht gebogenen Zustand, in schaubildlicher Darstellung;

Fig. 2a einzelne Verfahrensschritte zur Herstellung eines Stators einer elektrischen Maschine;

Fig. 2b eine Vorrichtung zum Biegen der gegenüber einem Blechpaket vorstehenden Leiterabschnitte und ein mit dieser Vorrichtung hergestelltes Stator-Halbfabrikat mit gebogenen, gegenüber dem Blechpaket vorstehenden Leiterabschnitten.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

Der Begriff „insbesondere“ wird nachfolgend so verstanden, dass es sich dabei um eine mögliche speziellere Ausbildung oder nähere Spezifizierung eines Gegenstands oder eines Verfahrensschritts handeln kann, aber nicht unbedingt eine zwingende, bevorzugte Ausführungsform desselben oder eine zwingende Vorgehensweise darstellen muss.

In der Fig. 1 ist eine mögliche Ausbildung eines Stators 1 zur Bildung einer nicht näher dargestellten elektrischen Maschine gezeigt. Es wäre aber auch möglich, die nachfolgende Beschreibung und Ausführung bei einem Rotor zur Bildung einer elektrischen Maschine in dazu analoger Weise anzuwenden und durchzuführen. Die nachfolgende Beschreibung ist also nur auf einen Stator 1 bezogen, kann aber auch einen Rotor betreffen.

Die Montage und eine Vielzahl von Fertigungsschritten des Stators 1 können bevorzugt in einer komplexen Fertigungsanlage automatisiert in mehreren Fertigungsstationen zumeist auch vollautomatisch durchgeführt werden. Im nachfolgenden sind nicht alle der insgesamt erforderlichen Prozess- bzw. Fertigungsschritte zur Schaffung eines einsatzfertigen Stators 1 bzw. Rotors beschrieben, wobei die zusätzlich erforderlichen Fertigungsschritte dem Stand der Technik entnommen werden können.

Grundsätzlich umfasst der Stator 1 ein Blechpaket 2 sowie eine Vielzahl von darin aufzunehmenden Leiterelementen 3, 4 zur Bildung von elektrischen Spulen bzw. Wicklungen und zum Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes infolge einer Strombeaufschlagung der Spulen bzw. Wicklungen.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Leiterelemente 3, 4 in ihrer unverformten Ausgangslage gezeigt, in welcher sie als gerade Stäbe ausgebildet sind. Die Stäbe weisen üblicherweise einen rechteckigen Querschnitt bis hin zu einem quadratischen Querschnitt sowie eine Längserstreckung auf und sind aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildet. Zumeist handelt es sich dabei um einen Kupferwerkstoff. Daher können die Leiterelemente 3, 4 auch als Profilstäbe bezeichnet werden und die damit aufgebaute elektrische Wicklung kann als Stabwicklung bezeichnet werden.

Zur Bildung von elektrischen Spulen bzw. von daraus gebildeten Wicklungen sind im Blechpaket 2 über den Umfang verteilt eine Vielzahl von Aufnahmenuten 5 angeordnet oder ausgebildet, in welchen jeweils zumindest eines der Leiterelemente 3, 4, bevorzugt aber zumindest zwei der Leiterelemente 3, 4, aufgenommen oder angeordnet ist oder sind. Die Aufnahmenuten 5 können sich in Axialrichtung des Blechpakets 2 in einer parallelen Ausrichtung bezüglich einer vom Blechpaket 2 definierten Hauptachse 6 erstrecken. Es wäre aber auch möglich, eine bezüglich der Hauptachse 6 nicht parallele Anordnung der Aufnahmenuten 5 mit den darin aufzunehmenden Leiterelementen 3, 4 zu wählen. Jedenfalls erstrecken sich die Aufnahmenuten 5 in Richtung der Hauptachse 6 jeweils zwischen dem ersten Stirnende 7 und dem davon beabstandet angeordneten zweiten Stirnende 8 des Blechpakets 2.

Die Aufnahmenuten 5 weisen jeweils einen an die Querschnittsabmessung des Leiterelements 3, 4 oder bei mehreren in dergleichen Aufnahmenut 5 aufgenommen Leiterelementen 3, 4 jeweils einen an die Querschnittsabmessungen daran angepassten Aufnahmenut-Querschnitt auf. Die Leiterelemente 3, 4 je Aufnahmenut 5 können dabei - wie beispielhaft dargestellt - in radialer Richtung zur Hauptachse 6 hintereinander angeordnet sein. Es ist aber auch eine matrix- bzw. arrayförmige, insbesondere eine reihen- und spaltenartige Anordnung von Leiterelementen 3, 4 in den einzelnen Aufnahmenuten 5 möglich.

Das Blechpaket 2 ist aus einer Vielzahl von elektrisch gegeneinander isolierten Einzelblechen oder Blechlamellen 2‘ zu dem Paket zusammengesetzt. Das Blechpaket 2 ist in Richtung seiner Hauptachse 6 durch die erste Stirnfläche an seinem ersten Stirnende 7 und durch die davon beabstandet angeordnete zweite Stirnfläche an seinem zweiten Stirnende 8 begrenzt. Bevorzugt sind die beiden Stirnflächen bzw. Stirnenden 7, 8 zueinander parallel sowie in einer in Normalrichtung bezüglich der Hauptachse 6 ausgerichteten Ebene verlaufend angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel eines Stators 1 einer elektrischen Maschine bildet das Blechpaket 2 aus den übereinander gestapelten Einzelblechen bzw. Blechlamellen 2‘ einen Hohlzylinder mit einer Innenfläche und einer Außenfläche aus.

Wie vorstehend bereits ausgeführt, ist in jeder der Aufnahmenuten 5 zumindest eines der Leiterelemente 3, 4 angeordnet. Es können aber auch mehrere, insbesondere zwei, drei, vier, fünf, sechs oder auch mehr Leiterelemente 3, 4 pro Aufnahmenut 5 vorgesehen sein. Insbesondere können auch acht, zehn, zwölf oder mehr Leiterelemente 3, 4 in jeder der Aufnahmenuten 5 aufgenommen sein. Als Minimalvariante kann ein Leiterelement 3, 4 vorgesehen sein, wobei jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel in jeweils einer Aufnahmenut 5 zwei Leiterelemente 3, 4 dargestellt und beschrieben sind. So bilden die in radialer Richtung innenliegend angeordneten Leiterelemente 3 eine erste Schicht 9 und die in radialer Richtung außenliegend angeordneten Leiterelemente 4 eine zweite Schicht 10 aus. Einzelne bzw. einige wenige der Aufnahmenuten 5 können auch leer bleiben bzw. ohne darin eingesetzter Leiterelemente 3, 4 ausgeführt sein.

Die stabförmig ausgebildeten, im Ursprungszustand vorzugsweise geradlinig verlaufenden Leiterelemente 3 und 4 weisen jeweils ein erstes Längsende 11,12 und jeweils ein hierzu gegenüberliegendes zweites Längsende 13, 14 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel ragen die ersten Längsenden 11,12 überdas erste Stirnende 7 vor und die zweiten Längsenden 13, 14 ragen überdas zweite Stirnende 8 des Blechpakets 2 vor. Die Leiterelemente 3, 4 bilden somit gegenüber dem ersten Stirnende 7 erste Leitungsüberstände 15, 16 und gegenüber dem zweiten Stirnende 8 zweite Leitungsüberstände 17, 18 aus.

Die im Blechpaket 2 in den einzelnen Aufnahmenuten 5 aufgenommenen und im Ausgangszustand noch unverformten Leiterelemente 3, 4 werden im Bereich jedes der beiden Stirnenden 7, 8 des Blechpakets 2 an deren Längsenden 11, 12; 13, 14 bzw. in Bezug auf deren Leitungsüberstände 15, 16; 17, 18 in einem nachfolgenden Fertigungsschritt gegeneinander verschränkt bzw. entlang der Kreisumfangsrichtung des Blechpakets 2 gebogen. Anschließend werden Längsenden 11 der ersten oder inneren Schicht 9 selektiv mit dazu korrespondierenden Längsenden 12 der zweiten oder äußeren Schicht 10 elektrisch leitend verbunden. Gleiches kann bevorzugt auch mit den jeweils zweiten Längsenden 13, 14 im Bereich des zweiten Stirnendes 8 des Blechpakets 2 durchgeführt werden.

In bekannterWeise können die Leiterelemente 3, 4 mit Ausnahme von daran ausgebildeten, gegenseitigen Kontaktbereichen mit einer elektrischen Isolationsschicht 19 versehen bzw. umgeben sein. Diese Isolationsschicht 19 an der Mantelfläche der stabförmigen Leiterelemente 3, 4 ist vorzugsweise aus Kunststoff gebildet und kann in einem vorausgegangenen Lackier- bzw. Tauchprozess aufgebracht worden sein. Weiters kann es vorteilhaft sein, wenn die einzelnen Leiterelemente 3, 4 zusätzlich zu deren elektrischer Isolationsschicht 19 innerhalb der Aufnahmenuten 5 auch noch von einem baulich eigenständigen, hohlprofilartigen Isolationselement 20 bevorzugt vollumfänglich umgeben sind.

Die Beschickung oder das Einbringen der einzelnen Leiterelemente 3, 4 in die jeweiligen Aufnahmenuten 5 kann schrittweise oder taktweise erfolgen, wobei sich das Blechpaket 2 dabei mit seiner Hauptachse 6 bevorzugt in einer horizontalen

Ausrichtung befindet. Da die typischerweise noch unverformten, ursprünglich geradlinig bzw. stabförmig ausgebildeten Leiterelemente 3, 4 längsverschieblich in den jeweiligen Aufnahmenuten 5 aufgenommen sind, ist bei der Übergabe an eine nachfolgende Bearbeitungsstation oder Fertigungsstation auf die relative Lage der Leiterelemente 3, 4 bezüglich des Blechpakets 2 Bedacht zu nehmen oder eine vordefinierte relative Lage der Leiterelemente 3, 4 gegenüber dem Blechpaket 2 sicher zu stellen.

In einem bevorzugt vor der Übergabe oderWeitergabe an die nachfolgende Bear-beitungs- oder Fertigungsstation durchzuführenden Positionierschritt können die Leiterelemente 3, 4 in Axialrichtung bezüglich einer der Stirnenden 7, 8 des Blechpakets 2 noch ausgerichtet werden. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, dass das Blechpaket 2 mitsamt den darin bereits aufgenommenen Leiterelementen 3, 4 von seiner bevorzugt horizontalen Beschickungslage in eine vertikale Positionierlage, bei welcher die Hauptachse 6 des Blechpakets 2 eine vertikale Längsausrichtung aufweist, umgelegt wird. Das Blechpaket 2 kann auf einem Positionieransatz abgestützt werden, wobei die Leiterelemente 3, 4 bevorzugt schwerkraftbedingt in den einzelnen Aufnahmenuten 5 bis zu einem bevorzugt umlaufend ausgebildeten Positionierelement mit einem ihrer Längsenden 11, 12 oder 13, 14 zur Anlage kommen. Der Abstand zwischen dem Positionieransatz und dem Positionierelement ist entsprechend dem benötigten bzw. vorgegebenen Überstand der Enden der Leiterelemente 3, 4 über eines der Stirnenden 7, 8 des Blechpakets 2 zu wählen. Diese Transportstellung kann z.B. auf einem zwischen einzelnen der Arbeitsstationen verfahrbaren Werkstückträger eingenommen werden.

Mit den nachfolgend angeführten Verfahrensschritten, wie sie auch in den Fig. 2a und 2b schematisch dargestellt wurden, kann eine automatisierte oder zumindest teilweise automatisierte Herstellung zumindest eines Halbfabrikats des gattungsgemäßen Stators 1 bzw. Rotors für elektrische Maschinen erzielt werden. Die entsprechenden Verfahrensschritte ergeben also ein Halb- bzw. Zwischenfabrikat eines Stators 1, welches Halbfabrikat durch weitere Verfahrensmaßnahmen zu ergänzen bzw. zu komplettieren ist.

In einem initialen Schritt wird dabei ein im wesentlichen hohlzylindrisches Blechpaket 2 mit einer Mehrzahl von übereinander gestapelten, eine Hauptachse 6 definierenden Blechlamellen 2‘ bereitgestellt. Dieses Blechpaket 2 weist eine Mehrzahl von in Kreisumfangsrichtung verteilt angeordneten, sich zwischen dem ersten axialen Stirnende 7 und dem zweiten axialen Stirnende 8 des Blechpaketes 2 erstreckender Aufnahmenuten 5 für Leitungsabschnitte einer herzustellenden elektrischen Wicklung auf. Bei der dargestellten Ausführungsform mit einem feststehend ausgeführten Stator 1 einer elektrischen Maschine bzw. eines elektrischen Antriebsmotors ist das Blechpaket 2 als hohlzylindrischer Körper ausgeführt. Allerdings kann auch ein Stator mit einer im wesentlichen zylindrischen Körperform ausgeführt sein, wobei die entsprechende elektrische Maschine bzw. der demgemäße Antriebsmotor sodann als sogenannter Außenläufermotor mit einem hohlzylindrischen Rotor ausgeführt ist.

Zudem wird eine Mehrzahl von stabförmigen Leiterelementen 3, 4 bereitgestellt, welche im Ausgangs- bzw. Urzustand, insbesondere in ihrem Einfügezustand gegenüber dem Blechpaket 2, eine geradlinige bzw. überwiegend geradlinige Form besitzen, insbesondere eine Stabform aufweisen. Diese stabförmigen Leiterelemente 3, 4 können dabei in Abhängigkeit des Verlaufes der Aufnahmenuten 5 auch helixartig bzw. schraubkonturförmig ausgeführt sein, was insbesondere bei sogenannten schräggenuteten Blechpaketen 2 bzw. Statoren 1 oder Rotoren der Fall ist. Die stabförmigen Leiterelemente 3, 4 weisen jeweils ein erstes Längsende 11,12 und ein distal gegenüberliegendes, zweites Längsende 13, 14 auf. Diese Mehrzahl an stabförmigen Leiterelementen 3, 4 sind durch vordefinierte elektrische Verschaltungen bzw. durch nachfolgend noch herzustellende Verbindungen zum Aufbau der elektrischen Wicklung des Stators 1 vorgesehen. Eine Länge 21 der stabförmigen Leiterelemente 3, 4 ist dabei größer als eine axiale Länge 22 des Blechpakets 2.

In einem vorzugsweise automatisiert ausgeführten Verfahrensschritt werden die stabförmigen Leiterelemente 3, 4 paarweise oder auch gruppenweise, insbesondere in einem Mehrfachen von zwei Stück, in vorzugsweise jede der Aufnahmenuten 5 eingebracht. Es ist aber auch möglich, dass einzelne der Aufnahmenuten 5 weniger Leiterelemente 3, 4 aufweisen, oder dass einzelne Aufnahmenuten 5 keine Leiterelemente 3, 4 aufweisen. Im mittleren Abschnitt von Fig. 2a ist ein zum Teil ausgeführter Einfügeprozess der Leiterelemente 3, 4 ersichtlich bzw. wurden der Einfachheit wegen nur einzelne der in das Blechpaket 2 einzuschiebenden Leiterelemente 3, 4 dargestellt. Das Einbringen der im Wesentlichen geradlinigen bzw. ungebogenen, stabförmigen Leiterelemente 3, 4 in die Aufnahmenuten erfolgt dabei ausgehend vom ersten oder zweiten axialen Stirnende 7, 8 des Blechpakets 2. Es ist aber auch eine kombinierte Einfügung einzelner Leiterelemente 3, 4 ausgehend vom ersten Stirnende 7 und einzelner Leiterelemente 3, 4 ausgehend vom gegenüberliegenden, zweiten Stirnende 8 des Blechpakets 2 möglich. Der Einschiebe- bzw. Einfüge-Prozess wird also in axialer Richtung zum Blechpaket 2 ausgeführt, das heißt eben nicht in radialer Richtung zur Hauptachse 6 des Blechpakets 2. Insbesondere weisen die Aufnahmenuten 5 in der Regel eine Verjüngung des lichten Querschnitts bzw. der lichten Breite in ihrem der Hauptachse 6 nächstliegend zugeordneten Abschnitt auf. Dieser Abschnitt bzw. dieses Ende der Aufnahmenuten 5 ist also relativ schmal bzw. eng ausgebildet, aber dennoch offen ausgeführt, insbesondere unterbrochen ausgebildet, wie dies aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt und aus Fig. 2a beispielhaft ersichtlich ist.

In einem nachfolgenden Verfahrensschritt werden die in die Aufnahmenuten 5 eingebrachten, stabförmigen Leiterelemente 3, 4 derart positioniert, dass deren erste und zweite Längsenden 11, 12; 13, 14 gegenüber dem ersten und zweiten Stirnende 7, 8 des Blechpaket 2 jeweils vorstehen. Diese vorstehenden Teilabschnitte der Leiterelemente 3, 4 definieren jeweils erste und zweite Leitungsüberstände 15, 16; 17, 18 gegenüber dem ersten und zweiten Stirnende 7, 8 des Blechpakets 2. Einzelne Leiterelemente 3, 4 können dabei eine vergleichsweise größere Länge 21 aufweisen, als andere Leiterelemente 3, 4 innerhalb der zu bildenden elektrischen Wicklung. Die vergleichsweise länger ausgeführten Leiterelemente 3, 4 können dabei insbesondere zur Bildung von Wicklungsanschlüssen bzw. Anschlusszonen vorgesehen sein. Nach dem Einbringen und Positionieren der Leiterelemente 3, 4 entsprechend dem gewünschten elektrischen Wicklungskonzept, erfolgt ein definiertes Biegen bzw. Kröpfen der ersten und zweiten Leitungsüber stände 15, 16 bzw. 17, 18 der stabförmigen Leiterelemente 4, 5 in Umfangsrichtung des Blechpakets 2. Insbesondere werden so der erste und zweite Wicklungskopf 23, 24 (Fig. 2b) der elektrischen Wicklung des Stators 1 bzw. Rotors in ihrer grundlegenden Geometrie bzw. Form definiert.

Entsprechend einer zweckmäßigen Maßnahme ist dabei im Zuge dieses Biege-bzw. Umformprozesses der ursprünglich geradlinig oder weitgehend geradlinig aus dem Blechpaket 2 herausragenden Leitungsüberstände 15, 16 bzw. 17, 18 vorgesehen, dass zumindest ein erstes Biegewerkzeug 25, 25‘ an den ersten Längsenden 11,12 der Leiterelemente 3, 4 angebracht bzw. angesetzt wird. Zusätzlich, insbesondere im Wesentlichen zeitgleich oder zeitlich geringfügig versetzt, wird zumindest ein zweites Biegewerkzeug 26, 26‘ zumindest an einzelnen der zweiten Längsenden 13, 14 der Leiterelemente 3, 4 angebracht bzw. angesetzt, wie dies insbesondere in Fig. 2b grob veranschaulicht ist. Das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25‘ und das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26‘ können dabei in an sich bekannterWeise formschlüssig wirkende Aufnahmetaschen bzw. Mitnehmerelemente für die Längsenden 11, 12; 13, 14 bzw. Stirnenden der Leiterelemente 3, 4 aufweisen. Es ist aber ebenso möglich, dass die Biegewerkzeuge 25, 25‘, 26, 26‘ primär auf einem Reibschlussprinzip basieren bzw. auf einem sonstigen Mitnehmerprinzip zur kontrollierten, plastischen Umformung der Leiterelemente 3, 4 beruhen.

In effektiver Art und Weise kann das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25‘ und/oder das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26‘ auch dazu genutzt werden, dass diese die jeweils zugeordneten Längsenden 11, 12; 13, 14 oder Leitungsüberstände 15, 16; 17, 18 der Leiterelemente 3, 4 in Axialrichtung des Blechpakets 2 in den Aufnahmenuten 5 verschieben und plangemäß bzw. an der jeweiligen Sollposition relativ zu den Stirnenden 7, 8 des Blechpakets 2 positionieren.

Wesentlich ist, dass der Biegevorgang der Leiterelemente 3, 4 bzw. von dessen Leitungsüberständen 15, 16; 17, 18 in Bezug auf die beiden Stirnenden 7, 8 des Blechpakets 2 mit den jeweils zugeordneten Biegewerkzeugen 25, 25‘ bzw. 26, 26‘ gleichzeitig bzw. zumindest annähernd gleichzeitig ausgeführt wird. Insbeson dere wird ein Biegevorgang eingeleitet und durchgeführt, welcher durch eine zumindest phasenweise gleichzeitige Ausführung einer ersten Drehbewegung von dem zumindest einen ersten Biegewerkzeug 25, 25‘ in eine erste Drehrichtung 27 und durch eine zweite Drehbewegung von dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug 26, 26‘ in eine zweite Drehrichtung 28 gekennzeichnet ist. Die zweite Drehbewegung von dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug 26, 26‘ wird dabei in die zur ersten Drehrichtung 27 entgegengesetzte bzw. gegensinnige, zweite Drehrichtung 28 ausgeführt. Zweckmäßig ist es dabei, wenn die ersten und zweiten Längsenden 11,13 bzw. 12, 14 der Leiterelemente 3, 4 pro Schicht 9 bzw. 10 in Bezug auf die einander gegenüberliegenden Stirnenden 7, 8 des Blechpakets 2 simultan oder im Wesentlichen simultan in gegensinnige Richtungen gebogen werden, was durch die gegenläufigen Drehbewegungen des zumindest einen ersten Biegewerkzeuges 25, 25‘ und des zumindest einen zweiten Biegewerkzeuges 26, 26‘ bewerkstelligt wird. Dabei werden gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig zumindest die überwiegende Anzahl an ersten Leitungsüberständen 15 der inneren Leiterelemente 3 am ersten Stirnende 7 des Blechpaketes 2 und zumindest die überwiegende Anzahl an zweiten Leitungsüberständen 17 der inneren Leiterelemente 3 am zweiten Stirnende 8 des Blechpakets 2 plangemäß umgeformt bzw. gebogen, insbesondere in Bezug zu den Stirnflächen 7, 8 des Blechpakets 2 zumindest einmal abgewinkelt. Gleiches gilt für die in Radialrichtung vergleichsweise weiter außen liegenden, zweiten Leitungsüberstände 16, 18 der Leiterelemente 4. Die Leiterelemente 3 der inneren Schicht 9 und die Leiterelemente 4 der äußeren Schicht 10 werden dabei vorzugsweise gegengleich bzw. gegensinnig gebogen, sodass an den Wicklungsköpfen 23, 24 jeweils eine gekreuzte Struktur der Leitungsüberstände 15, 16 und 17, 18 entsteht, wie die am besten aus dem rechten Abschnitt von Fig. 2b ersichtlich ist.

Der Biegevorgang wird also zweckmäßigerweise derart ausgeführt, dass zumindest die überwiegende Anzahl der in das Blechpaket 2 eingesteckten Leiterelemente 3, 4 in Bezug auf ihre gesamte Längserstreckung einen im Wesentlichen Z-förmigen Verlauf erhalten bzw. aufweisen, wie dies in Fig. 2b schematisch und beispielhaft ersichtlich ist. Dies kann durch die je Stirnende 7, 8 des Blechpakets 2 ausgebildeten Paare bzw. Gruppen von gegensinnig verdrehbaren Biegewerkzeugen 25 und 25‘ bzw. 26 und 26‘ erzielt werden.

Die steuerungstechnischen Abläufe für den Biegeprozess werden dabei von wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung 29 kontrolliert bzw. umgesetzt. Die zumindest eine Steuervorrichtung 29 ist dabei einerseits mit zumindest einem ersten Bewegungsantrieb 30 für das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25‘ und weiters mit zumindest einem zweiten Bewegungsantrieb 31 für das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26‘ leitungsverbunden bzw. steuerungstechnisch gekoppelt.

Die elektronische Steuervorrichtung 29 kann dabei derart eingerichtet bzw. derart programmiert sein, dass ein gleichzeitiges oder annähernd gleichzeitiges Starten der ersten und zweiten Drehbewegung und ein Beenden der ersten und zweiten Drehbewegung zu einem gleichen oder annähernd gleichen Zeitpunkt erfolgt, sodass die auftretenden Kräfte bzw. Drehmomente gegenüber dem Blechpaket 2 ausgeglichen oder zumindest teilweise kompensiert werden. Eine schematisch veranschaulichte Greif- bzw. Haltevorrichtung 32 für das Blechpaket 2 muss somit nur relativ geringen Verdrehkräften bzw. Drehmomenten standhalten können. Insbesondere sind dadurch die auf das Blechpaket 2 bzw. auf dessen Blechlamellen 2‘ summarisch bzw. resultierend ausgeübten Kräfte im Zuge des Biegevorganges der Leitungsüberstände 15, 16; 17, 18 relativ gering.

Die Haltevorrichtung 32 kann dabei gemäß beliebigen aus dem Stand der Technik bekannten Mechanismen ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Haltevorrichtung 32 in Art eines Zangengreifers, eines Mehrfach-Fingergreifers, oder sogar in Art eines Magnetgreifers bzw. einer elektromagnetischen Haltevorrichtung ausgeführt sein.

Der erste und zweite Wicklungskopf 23, 24 können dabei im Wesentlichen symmetrisch geformt sein, deren Leitungsüberstände 15, 16 bzw. 17, 18 jedoch gegengleich gebogen sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass vom ersten und zweiten Biegewerkzeug 25, 26 in Bezug auf die gleiche Schicht 10 der herzu stellenden Wicklung betragsmäßig zumindest annähernd die gleichen Verdrehwinkel 33, 34 - siehe Pfeile in Fig. 2b - zurückgelegt werden. Gleiches gilt für die Leiterelemente 3 der radial inneren Schicht 9 und für deren zugeordnete Biegewerkzeuge 25‘, 26‘. Die Steuerung bzw. Kontrolle des jeweils zurückgelegten Verdrehwinkels 33, 34 erfolgt vorzugsweise ebenso durch die zumindest eine elektronische, typischerweise speicherprogrammierbare Steuervorrichtung 29.

Die elektronische Steuervorrichtung 29 kann auch dazu eingerichtet sein, dass der zumindest eine erste Bewegungsantrieb 30 für das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25 der radial äußersten Schicht 10 und der zumindest eine zweite Bewegungsantrieb 31 für das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26 der gleichen, radial äußersten Schicht 10 derart angesteuert werden, dass zu gleichen Zeitpunkten gleiche oder annähernd gleiche Antriebsmomente vorliegen, welche in gegenläufige bzw. in entgegen gesetzte Richtungen wirken. Analoges gilt für die Leiterelemente 3 der inneren Schicht 9 und für die den inneren Leiterelementen 3 zugeordneten Biegewerkzeuge 25‘, 26‘.

Zweckmäßig ist es auch, wenn im Zuge der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Hauptachse 6 des Blechpakets 2 in eine horizontale Orientierung verbracht wird bzw. wenn die horizontale Orientierung der Hauptachse 6 des Blechpakets 2 beibehalten wird, bevor bzw. während der Biegevorgang der Längsenden 11, 12; 13, 14 der Leiterelemente 3, 4 ausgeführt wird. Nach der Ausführung des Biegevorganges wird dann das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25‘ und das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26‘ von den Längsenden 11, 12; 13, 14 der Leiterelemente 3, 4 wieder entfernt bzw. abgenommen.

Das zumindest eine erste und das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 25, 25‘, 26, 26‘ sind vorzugsweise mehrteilig ausgeführt, insbesondere durch konzentrisch ineinander gesetzte, unabhängig voneinander drehbewegliche Teilwerkzeuge bzw. Mitnehmerscheiben gebildet. Diese je Biegewerkzeug 25, 25‘, 26, 26‘ ausgeführten Kombinations- bzw. Teilwerkzeuge an den axialen Stirnenden 7, 8 des Blechpakets 2 sind dabei in gegenläufige Richtungen verdrehbar, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, um unmittelbar benachbarte Schichten 9, 10 von Leitungsüberständen 15, 16 bzw. 17, 18 in gegenläufige Umfangsrichtungen biegen zu können. Durch die gegenläufige Drehbewegung von mehreren Teilwerkzeugen je Biegewerkzeug-Gruppe 25, 26 kann die in der rechten Hälfte von Fig. 2b ersichtliche, gegenseitig verschränkte Umformung der Leitungsüberstände 15 und 16 bzw. 17 und 18 erzielt werden. Insbesondere kann je Schicht 9, 10 und je Stirnende 7, 8 des Blechpakets 2 jeweils ein Biege-Teilwerkzeug vorgesehen sein, sodass im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei konzentrisch ineinander gesetzte Teilwerkzeuge bzw. Mitnehmerscheiben die erste Biegewerkzeug-Gruppe 25, 25‘ definieren und zwei konzentrisch ineinander gesetzte Teilwerkzeuge bzw. Mitnehmerscheiben die zweite Biegewerkzeug-Gruppe 26, 26‘ definieren.

Im Zuge der Durchführung des Biegevorganges werden also der erste Wicklungskopf 23 und der zweite Wicklungskopf 24 des Stators 1 gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig geformt. Insbesondere wird durch die gegengleichen bzw. gegensinnigen Biegevorgänge, welche in Bezug auf die einander gegenüberliegenden Stirnenden 7, 8 zumindest annähernd simultan ausgeführt werden und vorzugsweise auch für alle Schichten 9, 10 der herzustellen Wicklung ausgeführt werden, das in Fig. 2b in dessen rechter Hälfte veranschaulichte, vorgefertigte Stator-Halbfabrikat erzeugt.

In der linken Hälfte von Fig. 2b ist eine Biegevorrichtung zum automatisierten Herstellen einer Komponente eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine schematisch veranschaulicht. Diese Vorrichtung umfasst einen Tragrahmen 35 zur Lagerung bzw. drehbeweglichen Halterung von dem zumindest einen ersten Biegewerkzeug 25, 25‘.

Dieses zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25‘ ist zum Anbringen an ersten Längsenden 11,12 von elektrischen Leiterelementen 3, 4, welche in ein Blechpaket 2 eines herzustellenden Stators oder Rotors eingesteckt sind, vorgesehen. Das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25‘ ist - wie vorstehend erläutert -zum Biegen der ersten Leitungsüberstände 15, 16 der elektrischen Leiterelemente 3, 4 gegenüber dem Blechpaket 2 eingerichtet.

Der wenigstens eine erste Bewegungsantrieb 30, beispielsweise ein Servomotor, ist zur gesteuerten Erzeugung von Drehbewegungen des zumindest einen ersten

Biegewerkzeuges 25, 25‘ ausgebildet. Die wenigstens eine elektronische Steuervorrichtung 29 ist dabei zur gesteuerten Aktivierung des zumindest einen ersten Bewegungsantriebes 30 ausgebildet.

Am Tragrahmen 35 für das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25‘ oder auf einem zusätzlichen Tragrahmen 36 ist das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26‘ gelagert, insbesondere drehbeweglich gehaltert. Das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26‘ ist zum Anbringen an den gegenüberliegenden zweiten Längsenden 13, 14 der in das Blechpaket 2 des herzustellenden Stators oder Rotors eingesteckten, elektrischen Leiterelemente 3, 4 vorgesehen. Das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26‘ ist zum Biegen der zweiten Leitungsüberstände 17, 18 der elektrischen Leiterelemente 3, 4 gegenüber dem Blechpaket 2 eingerichtet.

Die elektronische Steuervorrichtung 29 ist dabei dazu eingerichtet, einen Biegevorgang zum gleichzeitigen oder überwiegend gleichzeitigen Biegen der ersten und auch der zweiten Leitungsüberstände 15, 16; 17, 18 der Leiterelemente 3, 4 auszuführen. Dieser Biegevorgang ist zudem durch eine Ausführung einer ersten Drehbewegung von zumindest einem der ersten Biegewerkzeuge 25, 25‘ in eine erste Drehrichtung 27, sowie durch eine zumindest zeitweise gleichzeitig ablaufende Ausführung einer zweiten Drehbewegung von zumindest einem der zweiten Biegewerkzeuge 26, 26‘ in die zur ersten Drehrichtung 27 entgegen gesetzte, zweite Drehrichtung 28 definiert.

Dabei kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25‘ zumindest zwei Biegewerkzeuge mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist, und dass das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26‘ zumindest zwei zu den Durchmessern der ersten Biegewerkzeuge 25, 25‘ korrespondierende Biegewerkzeuge 26, 26‘ aufweist, wie dies in Fig. 2b mit strichlierten Linien angedeutet wurde. Die einander gegenüber liegende Biegewerkzeuge 25, 26 und 25‘, 26‘ mit jeweils korrespondierendem Durchmesser werden dabei von der Steuervorrichtung 29 gleichzeitig aktiviert oder annähernd gleichzeitig betätigt, um eine möglichst umfassende bzw. weitgehende Kompensation der resultierenden Drehmomente in Bezug auf das Blechpaket 2 zu erzielen.

Zweckmäßig kann es auch sein, wenn das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25‘ und/oder das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26‘ hinsichtlich ihres Abstandes 37 relativ zueinander verstellbar sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25‘ und/oder das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26‘ entlang ihrer zueinander fluchtenden Dreh- oder Rotationsachsen in ihrem Abstand 37 relativ zueinander verstellbar sind

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.

Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden. Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

Bezugszeichenliste 1 Stator 30 erster Bewegungsantrieb 2 Blechpaket 31 zweiter Bewegungsantrieb 2‘ Blechlamellen 32 Haltevorrichtung 3 Leiterelement 33 Verdrehwinkel 4 Leiterelement 34 Verdrehwinkel 5 Aufnahmenut 35 Tragrahmen 6 Hauptachse 36 Tragrahmen 7 erstes Stirnende 37 Abstand 8 zweites Stirnende 9 erste Schicht 10 zweite Schicht 11 erstes Längsende 12 erstes Längsende 13 zweites Längsende 14 zweites Längsende 15 erster Leitungsüberstand 16 erster Leitungsüberstand 17 zweiter Leitungsüberstand 18 zweiter Leitungsüberstand 19 Isolationsschicht 20 Isolationselement 21 Länge 22 axiale Länge 23 erster Wicklungskopf 24 zweiter Wicklungskopf 25, 25‘ erstes Biegewerkzeug 26, 26‘ zweites Biegewerkzeug 27 erste Drehrichtung 28 zweite Drehrichtung 29 Steuervorrichtung

Claims (13)

Patentansprüche

1. Verfahren zur automatisierten Herstellung einer Komponente eines Sta tors (1) oder Rotors einer elektrischen Maschine, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst, - Bereitstellen eines im wesentlichen hohlzylindrischen oder zylindrischen Blechpakets (2) mit einer Mehrzahl von gestapelten, eine Hauptachse (6) definierenden Blechlamellen (2‘), welches Blechpaket (2) eine Mehrzahl von in dessen Kreisumfangsrichtung verteilt angeordnete, sich zwischen einem ersten und zweiten axialen Stirnende (7, 8) des Blechpakets (2) erstreckende Aufnahmenuten (5) für Leitungsabschnitte einer elektrischen Wicklung aufweist; - Bereitstellen einer Mehrzahl von stabförmigen Leiterelementen (3, 4) mit einem ersten und einem zweiten Längsende (11, 12; 13, 14), welche stabförmigen Leiterelemente (3, 4) zur Bildung der elektrischen Wicklung vorgesehen sind, wobei eine Länge (21) der stabförmigen Leiterelemente (3, 4) größer ist, als eine axiale Länge (22) des Blechpakets (2); - Einbringen von wenigstens einem der stabförmigen Leiterelemente (3, 4) in eine Mehrzahl oder in alle der Aufnahmenuten (5) des Blechpakets (2), wobei die stabförmigen Leiterelemente (3,4) ausgehend von dem ersten und/oder zweiten axialen Stirnende (7, 8) des Blechpakets (2) in die Aufnahmenuten (5) eingebracht werden; - Positionieren der stabförmigen Leiterelemente (3, 4) derart, dass deren erste und zweite Längsenden (11, 12; 13, 14) gegenüber dem ersten und zweiten Stirnende (7, 8) des Blechpakets (2) jeweils vorstehen und jeweils erste und zweite Leitungsüberstände (15, 16; 17, 18) gegenüber dem Blechpaket (2) bilden, wobei das Verfahren zudem dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Verfahrensschritte umfasst: - Anbringen von zumindest einem ersten Biegewerkzeug (25, 25‘) an den ersten Längsenden (11, 12) der Leiterelemente (3, 4); - Anbringen von zumindest einem zweiten Biegewerkzeug (26, 26‘) an den zweiten Längsenden (13, 14) der Leiterelemente (3, 4); - Einleiten eines Biegevorganges zum Biegen der ersten und zweiten Leitungsüberstände (15, 16; 16, 17) und/oder der ersten und zweiten Längsenden (11, 12; 13, 14) durch gleichzeitiges Ausführen einer ersten Drehbewegung von dem zumindest einen ersten Biegewerkzeug (25, 25‘) in eine erste Drehrichtung (27) um die Hauptachse (6), sowie einerzweiten Drehbewegung von dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug (26, 26‘) in die zur ersten Drehrichtung (27) entgegen gesetzte, zweite Drehrichtung (28).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein gleichzeitiges o-der annähernd gleichzeitiges Starten der ersten und zweiten Drehbewegung und durch ein Beenden der ersten und zweiten Drehbewegung zu einem gleichen oder annähernd gleichen Zeitpunkt, sodass die auftretenden Kräfte oder Drehmomente gegenüber dem Blechpaket (2) ausgeglichen oder zumindest teilweise kompensiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Zurücklegung eines betragsmäßig gleichen Verdrehwinkels (33, 34) von dem zumindest einen ersten und dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug (25, 25‘, 26, 26‘).

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen ersten und zumindest einen zweiten Bewegungsantrieb (30, 31) für das erste respektive für das zweite Biegewerkzeug (25, 25‘; 26, 26‘), wobei der erste und der zweite Bewegungsantrieb (30, 31) derart angesteuert werden, dass zu gleichen Zeitpunkten gleiche oder annähernd gleiche Antriebsmomente vorliegen, welche in gegenläufige Richtungen wirken.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verbringen der Hauptachse (6) des Blechpakets (2) in eine horizontale Orientierung respektive durch Beibehalten einer horizontalen Orientierung der Hauptachse (6) des Blechpakets (2), bevor der Biegevorgang respektive während der Biegevorgang der ersten und zweiten Längsenden (11, 12; 13, 14) und/oder der ersten und zweiten Leitungsüberstände (15, 16; 17, 18) der Leiterelemente (3, 4) ausgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einzelnen der Aufnahmenuten (5) zwei oder mehr in radialer Richtung zur Hauptachse (6) aneinander gereihte Leiterelemente (3, 4) zur Bildung von zwei oder mehr konzentrischen Schichten (9, 10) aus Leiterelementen (3, 4) angeordnet werden, wobei die Längsenden (11, 13) sämtlicher Leiterelemente (3) innerhalb einer radial inneren Schicht (9) mittels den jeweils zugeordneten Biegewerkzeugen (25‘, 26‘) gleichzeitig oder zumindest phasenweise gleichzeitig um einen definierten Drehwinkel in entgegen gesetzte Richtungen gebogen werden, und dass gleichzeitig oder zumindest größtenteils gleichzeitig auch die Längsenden (12, 14) sämtlicher Leiterelemente (4) einer unmittelbar benachbarten, radial äußeren Schicht (10) mittels den weiteren, jeweils zugeordneten Biegewerkzeugen (25, 26) gleichzeitig oder zumindest phasenweise gleichzeitig um einen definierten Drehwinkel in zueinander entgegen gesetzte Drehrichtungen gebogen werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste und das zumindest eine zweite Biegewerkzeug (25, 25‘; 26, 26‘) entsprechend einem Soll-Versatzwinkel der Leiterelemente (3, 4) zuzüglich eines Rückfederungs-Kompensationswinkels verdreht werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge des Anbringens von dem zumindest einen ersten Biegewerkzeug (25, 25‘) und/oder von dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug (26, 26‘) an den jeweils zugeordneten Längsenden (11, 12; 13, 14) oder Leitungsüberständen (15, 16; 17, 18) die Leiterelemente (3, 4) in Axialrichtung des Blechpakets (2) in den Aufnahmenuten (5) verschoben und positioniert werden.

9. Vorrichtung zum automatisierten Herstellen einer Komponente eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine, umfassend einen Tragrahmen (35) zur Lagerung von zumindest einem ersten Biegewerkzeug (25, 25‘), welches zumindest eine erste Biegewerkzeug (25, 25‘) zum Anbringen an ersten Längsenden (11, 12) von elektrischen Leiterelementen (3, 4), welche in ein Blechpaket (2) eines herzustellenden Stators oder Rotors eingesteckt sind, vorgesehen ist, und welches zumindest eine erste Biegewerkzeug (25, 25‘) zum Biegen der ersten Leitungsüberstände (15, 16) der elektrischen Leiterelemente (3, 4) gegenüber dem Blechpaket (2) eingerichtet ist, wenigstens einen ersten Bewegungsantrieb (30), welcher zur gesteuerten Erzeugung von Drehbewegungen des zumindest einen ersten Biegewerkzeuges (25, 25‘) ausgebildet ist, und wenigstens eine elektronische Steuervorrichtung (29) zur gesteuerten Aktivierung des zumindest einen ersten Bewegungsantriebes (30), dadurch gekennzeichnet, dass am Tragrahmen (35) für das zumindest eine erste Biegewerkzeug (25, 25‘) oder auf einem zusätzlichen Tragrahmen (36) zumindest ein zweites Biegewerkzeug (26, 26‘) gelagert ist, welches zumindest eine zweite Biegewerkzeug (26, 26‘) zum Anbringen an den gegenüberliegenden zweiten Längsenden (13, 14) der in das Blechpaket (2) des herzustellenden Stators oder Rotors eingesteckten, elektrischen Leiterelemente (3, 4) vorgesehen ist, und welches zumindest eine zweite Biegewerkzeug (26, 26‘) zum Biegen der zweiten Leitungsüberstände (17, 18) der elektrischen Leiterelemente (3, 4) gegenüber dem Blechpaket (2) eingerichtet ist, und dass die elektronische Steuervorrichtung (29) weiters dazu eingerichtet ist, einen Biegevorgang zum gleichzeitigen oder überwiegend gleichzeitigen Biegen der ersten und auch der zweiten Leitungsüberstände (15, 16; 17, 18) der Leiterelemente (3, 4) auszuführen, wobei dieser Biegevorgang zudem durch eine Ausführung einer ersten Drehbewegung von zumindest einem der ersten Biegewerkzeuge (25, 25‘) in eine erste Drehrichtung (27), sowie durch eine zumindest zeitweise gleichzeitig ablaufende Ausführung einer zweiten Drehbewegung von zumindest einem der zweiten Biegewerkzeuge (26, 26‘) in die zur ersten Drehrichtung (27) entgegen gesetzte, zweite Drehrichtung (28) definiert ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Biegewerkzeug (25, 25‘) zumindest zwei Biegewerkzeuge mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist, und dass das zumindest eine zweite Biegewerkzeug (26, 26‘) zumindest zwei zu den Durchmessern der ersten Biegewerkzeuge (25, 25‘) korrespondierende Biegewerkzeuge (26, 26‘) aufweist, und dass einander gegenüber liegende Biegewerkzeuge (25, 26; 25‘, 26‘) mit jeweils korrespondierendem Durchmesser von der Steuervorrichtung (29) gleichzeitig aktiviert oder annähernd gleichzeitig betätigt werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Biegewerkzeug (25, 25‘) und/oder das zumindest eine zweite Biegewerkzeug (26, 26‘) hinsichtlich ihres Abstandes (37) relativ zueinander verstellbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Biegewerkzeug (25, 25‘) und/oder das zumindest eine zweite Biegewerkzeug (26, 26‘) entlang ihrer zueinander fluchtenden Dreh- oder Rotationsachsen in ihrem Abstand (37) relativ zueinander verstellbar sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (29) zur Umsetzung der Verfahrensmaßnahmen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8 ausgebildet ist.