DE102013222572A1 - Method and rotor for producing a short winding head - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Rotor zur Herstellung eines kurzen Wickelkopfes (6), bei dem stirnseitig aus dem Grundkörper (2) eines Rotors (1) austretende Leiterabschnitte (5) einer Rotorwicklung in Richtung Kommutator (7) abgebogen werden, wobei die achsparallel ausgerichteten Leiterenden (14, 15) der Leiterabschnitte (51, 52) von einer ursprünglichen ersten äußeren Radialposition in eine zweite innere Radialposition gebracht werden, wobei zum Leiterende (14,) führende Leiterabschnitte (51) über einen Biegerand (11) eines stirnseitig am Grundkörper (2) angebrachten Biegerings (10) gebogen und wenigstens annähernd parallel zur Stirnseite (4) des Grundkörpers (2) ausgerichtet werden.The invention relates to a method and a rotor for producing a short winding head (6), wherein the front side of the main body (2) of a rotor (1) emerging conductor sections (5) of a rotor winding in the direction of the commutator (7) are bent, wherein the paraxial aligned conductor ends (14, 15) of the conductor sections (51, 52) are brought from an original first outer radial position to a second inner radial position, wherein the conductor end (14,) leading conductor sections (51) via a bending edge (11) of a front side of the base body (2) bent bends (10) bent and aligned at least approximately parallel to the end face (4) of the base body (2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kurzen Wickelkopfes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Rotor zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 9.The invention relates to a method for producing a short winding head according to the preamble of claim 1 and to a rotor for carrying out the method having the features of
Stand der TechnikState of the art
Um die Baulänge von elektrischen Maschinen, die einen Rotor mit einem Kommutator besitzen, mit einer möglichst geringen Baulänge realisieren zu können, wird angestrebt, die Wickelköpfe zwischen dem Lamellenpaket, welches den Grundkörper des Rotors bildet, und dem Kommutator möglichst flach auszubilden. Die aus dem Grundkörper stirnseitig austretenden Leiter der Rotorwicklung werden mit dem Kommutator, der auch als Stromwender bezeichnet wird, an den Leitungsenden verlötet oder verschweißt. In order to realize the length of electrical machines that have a rotor with a commutator, with the shortest possible length, it is desirable to form the winding heads between the disk set, which forms the main body of the rotor, and the commutator as flat as possible. The conductors of the rotor winding emerging from the main body at the end face are soldered or welded to the conductor ends with the commutator, which is also referred to as a current inverter.
Um eine gewünschte Verschaltung der Leiter zu einer Wicklung herzustellen, müssen die Leiter in bestimmter Weise mit dem Kommutator verbunden werden. Die aus dem Grundkörper des Rotors herausragenden Enden der einzelnen Leiter, müssen durch Schränken und Biegen in eine entsprechende Position gebracht werden, in der diese mit den einzelnen Kontaktflächen des Kommutators dann elektrisch leitend verbunden werden können. Bei diesem Verfahren werden die Leiter der Unter- und Oberlage gleichzeitig geschränkt und danach gebogen.In order to produce a desired interconnection of the conductors into a winding, the conductors must be connected in a specific way to the commutator. The protruding from the main body of the rotor ends of the individual conductors must be brought by cabinets and bending in a corresponding position in which they can then be electrically connected to the individual contact surfaces of the commutator. In this process, the heads of the lower and upper layers are simultaneously set and then bent.
Das Schränken stellt eine Grenze für die Wickelkopfhöhe dar. Nach diesem Verarbeitungsschritt liegen die Leiter der Unter- und Oberlage aufeinander, ein weiteres Schränken der Leiter zur Erreichung eines kleineren Wickelkopfes ist nicht mehr möglich.The cabinets represent a limit for the winding head height. After this processing step, the conductors of the lower and upper layers lie on top of each other, a further cabinets of the ladder to achieve a smaller winding head is no longer possible.
Die mit diesen herkömmlichen Biegeverfahren, bei denen die aus dem Grundkörper des Rotors herausragenden Leiter entsprechend in Richtung Kommutator gebogen werden, haben den Nachteil, dass aufgrund der genannten geometrischen Grenzen beim Schränken die Leiter nicht parallel oder beinahe parallel zur Endlamelle des Lamellenpaketes ausgerichtet werden können. Vielmehr kann nur ein kegelförmig ausgeprägter Wickelkopf durch herkömmliche Biegeverfahren hergestellt werden.With these conventional bending methods, in which the protruding from the main body of the rotor conductors are bent accordingly in the direction of the commutator, have the disadvantage that due to the above geometric limits in the cabinets, the conductors can not be aligned parallel or almost parallel to the end plate of the disk set. Rather, only a cone-shaped winding head can be produced by conventional bending process.
Um einen flachen Wickelkopf für den Rotor einer elektrischen Maschine zu erhalten, können die Leiter, die die Rotorwicklung bilden, vor der Montage am Rotor mit rechtwinklig abgebogenen Leitungsabschnitten hergestellt werden. Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines kurzen Wickelkopfes an einem Rotor einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die über einen Biegerand eines stirnseitig am Grundkörper des Rotor angebrachten Biegerings, oder direkt über die Endlamelle des Lamellenpaketes gebogenen Leiterabschnitte, in eine zumindest annähernd parallele Ausrichtung zur Stirnfläche des Grundkörpers gebracht werden können. Damit kann eine kurze Baulänge für den Wickelkopf zwischen Grundkörper und Kommutator erreicht werden, ohne dass die Leiter, welche die Rotorwicklung bilden, in einem speziellen vorgeschalteten Schränkverfahren vorgebogen werden müssen. Damit ergibt sich für die elektrische Maschine, die vorzugsweise als Starterantrieb für eine Verbrennungsmaschine dient, eine entsprechend kurze Baulänge, was gerade im Fahrzeugbau einen besonders großen Vorteil darstellt. Durch die kürzere Baulänge ergibt sich für die elektrische Maschine auch ein geringeres Gewicht.The inventive method for producing a short end winding on a rotor of an electric machine having the features of claim 1 has the advantage that the bent over a bending edge of an end face of the main body of the rotor bending ring, or directly over the end plate of the disk set bent conductor sections, in a at least approximately parallel alignment can be brought to the end face of the body. This allows a short overall length for the winding head between the main body and the commutator can be achieved without the conductors which form the rotor winding, must be pre-bent in a special upstream Schränkverfahren. This results in a correspondingly short length for the electric machine, which preferably serves as a starter drive for an internal combustion engine, which represents a particularly great advantage in vehicle construction. Due to the shorter length results for the electric machine and a lower weight.
Beim Abbiegen der Leitungsabschnitte werden diese vorzugsweise über einen Winkel von 90° hinaus gebogen, sodass eine Überbiegung erfolgt. Damit wird erreicht, dass auch bei einem geringfügigen elastischen Rückfedern nach dem Biegevorgang der abgebogene Abschnitt parallel zur Stirnseite des Grundkörpers des Rotors verläuft und damit eine optimale Verkürzung der Baulänge im Bereich des Wickelkopfes erreicht wird. Der Abbiegevorgang besteht vorzugsweise aus überlagerten Bewegungen des Rotors und des jeweiligen Leitungsendes eines abzubiegenden Leiterabschnitts. In der überlagerten Bewegung wird der Rotor um eine entsprechende Winkelposition gedreht und führt gleichzeitig eine Hubbewegung in Axialrichtung aus. Der Biegevorgang kann alternativ bei stehendem Rotor und entsprechend bewegtem Werkzeug realisiert werden. Der Abstand des Leiterendes von der Stirnseite des Grundkörpers wird dadurch verringert und die Winkelposition des Leiterendes wird so verändert, dass dieses mit der entsprechenden Kontaktfläche des Kommutators später verlötet oder verschweißt oder in anderer Weise elektrisch leitend verbunden werden kann. Außerdem wird das jeweilige Leiterende in Richtung Rotationsachse des Rotors verschoben.When bending the line sections, these are preferably bent beyond an angle of 90 °, so that an overbend takes place. This ensures that even with a slight elastic recoil after the bending process, the bent portion extends parallel to the end face of the main body of the rotor and thus an optimal shortening of the overall length in the winding head is achieved. The bending operation preferably consists of superposed movements of the rotor and the respective line end of a conductor section to be bent. In the superimposed movement, the rotor is rotated by a corresponding angular position and simultaneously performs a stroke movement in the axial direction. The bending process can alternatively be realized with the rotor stationary and correspondingly moving tool. The distance between the conductor end of the end face of the body is thereby reduced and the angular position of the conductor end is changed so that it can be later soldered or welded to the corresponding contact surface of the commutator or otherwise electrically connected. In addition, the respective conductor end is moved in the direction of the axis of rotation of the rotor.
Durch eine kombinierte Dreh- und Hubbewegung mit überlagerter Verschiebebewegung ergibt sich eine sehr kurze Prozessdauer für das im Wesentlichen rechtwinklige Abbiegen der Leiterabschnitte. Der Prozessschritt Schränken kann somit entfallen.By a combined rotary and lifting movement with superimposed sliding movement results in a very short process time for the substantially right-angled bending of the conductor sections. The process step cabinets can thus be omitted.
Der Abbiegevorgang kann unter Verwendung eines Positionierwerkzeugs durchgeführt werden, welches am Leiterende des jeweils abzubiegenden Leiterabschnitts angreift. Das Positionierwerkzeug hält dabei das Leiterende bevorzugt in einer achsparallelen Ausrichtung und verschiebt dieses auf einen kleineren Radialabstand zur Rotationsachse des Rotors und in eine andere Winkelposition. Die Bewegungen des Rotors und des Positionierwerkzeugs können zur Durchführung des Abbiegevorganges kombiniert werden, wenn dies verfahrenstechnisch sinnvoll oder vorteilhaft erscheint. Je nach Anforderung an den Ablauf des Biegevorganges, kann hier durch eine entsprechende Kombination oder Auswahl von Positionier- und Hubbewegungen das Abbiegeverfahren an bestehende Randbedingungen angepasst werden. The bending operation can be performed using a positioning tool which engages the conductor end of the respective conductor section to be bent. The positioning tool preferably holds the conductor end in an axis-parallel alignment and shifts this to a smaller radial distance from the axis of rotation of the rotor and in a different angular position. The movements of the rotor and of the positioning tool can be combined to carry out the bending operation, if this appears technically reasonable or advantageous. Depending on the requirements of the sequence of the bending process, the bending method can be adapted to existing boundary conditions here by an appropriate combination or selection of positioning and lifting movements.
Bei einem Rotor mit in geringem Radialabstand zueinander auf zwei unterschiedlichen Kreisradien verteilt angeordneten inneren und äußeren Leitern, die die Rotorwicklung bilden, können zuerst die inneren Leiter über den Biegering gebogen und dann die äußeren Leiter über die bereits gebogenen inneren Leiter gebogen werden. Auch hierbei besteht die Möglichkeit, dass die äußeren Leiter durch eine Überbiegung über einen Winkel von 90° in eine parallele Ausrichtung zur Stirnseite des Grundkörpers gebracht werden können. Somit läuft das Biegeverfahren für die äußeren Leiter mit den gleichen Verfahrensschritten ab, wie dies bei den inneren Leitern, die direkt an den Biegering angrenzen, der Fall ist. Zur Durchführung des Abbiegevorganges können dabei auch die gleichen Dreh- und Hubbewegungen beziehungsweise Positionierbewegungen, wie diese oben bereits beschrieben sind, durchgeführt werden.In a rotor with radially spaced inner and outer conductors spaced apart from each other on two different circular radii forming the rotor winding, first the inner conductors can be bent over the bending ring and then the outer conductors bent over the already bent inner conductors. Again, there is the possibility that the outer conductor can be brought by an overbend over an angle of 90 ° in a parallel orientation to the front side of the body. Thus, the bending process for the outer conductors proceeds with the same process steps as is the case with the inner conductors which are directly adjacent to the bending ring. To carry out the bending operation, the same rotational and lifting movements or positioning movements, as already described above, can also be carried out.
Anstelle einzelner Positionierwerkzeuge für die einzelnen Leiterabschnitte und ihre Leiterenden, können auch Senk-Schiebewerkzeuge eingesetzt werden, die sämtliche aus dem Grundkörper des Rotors austretenden Leiter gleichzeitig in eine gewünschte Endposition biegen, sodass deren Leiterenden mit den Kontaktflächen des Kommutators elektrisch leitend verbunden werden können. Das gleichzeitige Abbiegen sämtlicher Leiter hat den Vorteil einer Verkürzung des Herstellungsverfahrens, jedoch erfordert dies auch ein entsprechend komplexes Handhabungswerkzeug.Instead of individual positioning tools for the individual conductor sections and their conductor ends, countersunk push tools can also be used, which simultaneously bend all conductors emerging from the main body of the rotor into a desired end position, so that their conductor ends can be electrically conductively connected to the contact surfaces of the commutator. The simultaneous bending of all conductors has the advantage of shortening the manufacturing process, but this also requires a correspondingly complex handling tool.
Der erfindungsgemäße Rotor mit den Merkmalen des Anspruchs 9 hat den Vorteil, dass ein Biegering, der vorzugsweise als Isolierring aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist, ein optimales Abbiegen der stirnseitig am Grundkörper des Rotors austretenden Leiterabschnitte ermöglicht. Der Biegering besitzt zu diesem Zweck einen Biegerand mit einem Biegeradius, der sicherstellt, dass die an ihm gebogenen Leiterabschnitte nicht beschädigt werden und mit einem definierten Biegeradius von der achsparallelen Ausrichtung in eine parallel zur Stirnseite des Grundkörpers verlaufende Richtung gebracht werden können. Zu diesem Zweck ist der Innenradius des Biegerings vorzugsweise größer als der Umfangsradius des Kommutators. Damit ist es möglich, dass die Leiterenden, die in eine Position gebracht werden müssen, die eine elektrische Verbindung zum Kommutator ermöglicht, beim Biegevorgang in Axialrichtung in den inneren Ringraum hineingedrückt werden können, wodurch ein Überbiegen der abzubiegenden Leiterabschnitte über einen Winkel von 90° erfolgt. Dieses Überbiegen ergibt dann, wie bereits oben beschrieben, eine besonders kurze Bauform für den dem Kommutator zugewandten Wickelkopf.The rotor according to the invention with the features of
Ein Biegen der Leiter in die gewünschte Position kann grundsätzlich auch ohne den Biegering direkt über die Lamellenkanten ausgeführt werden.A bending of the ladder in the desired position can in principle be performed without the bending ring directly over the lamellar edges.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.The invention will be described in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.
Es zeigen:Show it:
In
Der Rotor
In
Direkt angrenzend an den inneren Leiterabschnitt
Bevor die Leiterabschnitte
Die Leiterenden
Die perspektivische Darstellung von
In der Seitenansicht von
An der Stirnseite
In
In den
Um den Leiterabschnitt
In den
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: DEHNSGERMANY PARTNERSCHAFT VON PATENTANWAELTEN, DE |