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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten Bandagieren eines Wickelkopfes eines bewickelten Stators einer elektrischen Maschine mittels einer eine Bandagiernadel aufweisende Bandagiervorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Bandagierhilfswerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei einem nadelgewickelten Stator wird der Spulendraht mithilfe einer Nadelwickelmaschine um einen oder mehrere radial nach innen ragende Statorzähne eines Statorblechpaketes gelegt, wie dies bspw. aus der
DE 10 2014 006 406 A1 zur Herstellung von verteilten Statorwicklungen beschrieben ist. Bei diesem Nadelwickelverfahren werden die einzelnen Wicklungsstränge stark komprimiert, um einen möglichst kompakten Wickelkopf zu erhalten. Dies hat zur Folge, dass der Abstand zwischen der Unterkante des Wickelkopfes und der Stirnseite des Statorblechpaketes sehr klein wird und daher beim Bandagieren des Wicklungskopfes die Gefahr besteht, dass mit der Bandagiernadel nicht der Zwischenraum zwischen dem Wicklungskopf und dem Statorblechpaket getroffen wird, sondern möglicherweise einzelne Spulendrähte beschädigt werden.
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Die
DE 21 20 185 B beschreibt eine Vorrichtung mit Bandagiernadel zum maschinellen Badagieren eines Wickelkopfes von in Nuten eines Magnetkernes elektrischer Maschinen eingelegten Wicklungsspulen. Ausgehend von dem Problem, dass bei niederen Wickelköpfen, d. h. kleines überstehende Maß der Spulen zur Stirnseite des Magnetkernes und kleinen Teilungen der Nuten im Kernblech, d. h. geringer Abstand zwischen zwei benachbarten Wicklungsseiten, beim Einfahren der Bandagiernadel das Kernblech und einzelne Drähte der Abwicklungsspule beschädigt werden, wird eine zu Achse des Magnetkernes radial bewegbare Vorstechnadel mit entsprechendem Querschnitt vorgeschlagen, der sich zum hinteren Ende verbreitert und jeweils vor dem Einstechen der Bandagiernadel die Zwischenräume im Wickelkopf aufweitet. Diese Vorstechnadel ist so ausgebildet, dass sie entweder beim Einstechen den Zwischenraum zwischen den Wicklungsseiten aufweitet, d. h. dass sie sich nach ihrem hinteren Ende zu verbreitert, oder im eingestochenen Zustand den Zwischenraum aufweitet, d. h. dass sie in Form einer Spannzange und an ihrem vorderen Ende spreizbar ausgebildet ist. Das Aufweiten der Spulenzwischenräume erfolgt so weit, dass die Bandagiernadel ohne Störungen oder Beschädigungen einstechen kann.
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Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum automatisierten Bandagieren eines Wickelkopfes eines bewickelten Stators einer elektrischen Maschine mittels einer eine Bandagiernadel aufweisende Bandagiervorrichtung anzugeben, mit welchem eine Beschädigung der Spulendrähte im Bereich des Wickelkopfes verhindert und das Bandagieren prozesssicher realisierbar ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Bandagierhilfswerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben.
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Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Ein solches Verfahren zum automatisierten Bandagieren eines Wickelkopfes eines bewickelten Stators einer elektrischen Maschine mittels einer eine Bandagiernadel aufweisende Bandagiervorrichtung, zeichnet sich dadurch aus, dass
- a) ein bewickelter Stator mit einem Statorblechpaket bereitgestellt wird,
- b) ein Bandagierhilfswerkzeug bereitgestellt wird, welches eine Anhebeplatte umfasst, welche eine an ihrem freien Ende in Richtung des Wickelkopfes gerichtete Anhebeschräge aufweist,
- c) die Anhebeplatte des Bandagierhilfswerkzeugs mittels der Bandagiervorrichtung aus einer Nichtgebrauchsposition in radialer Richtung des Stators in eine spalterzeugende Position zwischen dem Wickelkopf und einer Stirnseite des Statorblechpaketes geschoben wird, so dass der Wickelkopf in Anlage zur Anhebeschräge kommt und von derselben gegenüber der Stirnseite angehoben wird,
- d) der Stator um seine Längsachse mittels der Bandagiervorrichtung in Rotation versetzt wird,
- e) während der Rotationsbewegung des Stators das Statorblechpaket kontinuierlich an der sich in der spalterzeugenden Position befindenden Anhebeplatte entlang geführt und die Bandagiernadel benachbart zur Anhebeplatte des Bandagierhilfswerkzeugs zwischen der Stirnseite des Statorblechpaketes und dem von der Stirnseite angehobenen Wickelkopf zum Bandagieren geführt wird, und
- f) nach einer vollständigen Umdrehung des Stators der Prozess des Bandagierens beendet und das Bandagierhilfswerkzeug aus der spalterzeugenden Position) in die Nichtgebrauchsposition ausgefahren wird.
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Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Bandagierhilfswerkzeug mit einer Anhebeplatte bereitgestellt, mit welcher ein Spalt zwischen einer Stirnseite des Statorblechpaketes und dem Wickelkopf erzeugt wird, so dass durch diesen Spalt eine Bandagiernadel hindurchgeführt werden kann. Dieses Bandagierhilfswerkzeug ist in eine Bandagiervorrichtung integriert und wird somit von dieser in die spalterzeugende Position eingefahren. Während sich der in Rotation versetzte Stator unter dem von der Bandagiervorrichtung ortsfest gehaltenen Bandagierhilfswerkzeug hindurchdreht, wird durch den unter dem Wickelkopf umfänglich entstehenden Spalt die Bandagiernadel zum Bandagieren des Wickelkopfes hindurchgeführt. Nach einer vollständigen Rotation des Stators ist der Bandagiervorgang beendet, so dass das Bandagierhilfswerkzeug wieder aus der spalterzeugenden Position ausgefahren werden kann. Aufgrund des während des Bandagierprozesses vorhandenen Spaltes ist eine Beschädigung der Wickeldrähte ausgeschlossen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einem weiteren Vorteil, wonach aufgrund des Bandagierens sehr kompakte Abmessungen des Wickelkopfes realisiert werden und dadurch der Bauraum für den Stator reduziert wird.
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Mit dieser Anhebeschräge, die auf den Stator gerichtet ist und senkrecht zur radialen Richtung des Stators zeigt, wird ein selbstzentrierendes Verhalten des Bandagierhilfswerkzeug erreicht, so dass die Anhebeschräge durch die Bewegung des Bandagierhilfswerkzeugs in radiale Richtung des Stators zum einen an der Stirnseite des Statorblechpaketes und zum anderen an den Wickelkopf geführt wird und hierdurch im weiteren Verlauf der radialen Bewegung des Bandagierhilfswerkzeugs unter Abstützung an der Stirnseite des Statorblechpaketes eine das Anheben des Wickelkopfes bewirkende Hebelwirkung entsteht. Mit dem Anheben des Wickelkopfes von der Stirnseite des Statorblechpaketes wird die Rotation des Stators um dessen axiale Achse eingeleitet.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird ein Bandagierhilfswerkzeug bereitgestellt, dessen Anhebeplatte eine in Drehrichtung der Rotationsbewegung des Stators Achse gerichtete weitere Anhebeschräge aufweist. Damit wird auch das Anheben des Wickelkopfes von der Stirnseite des Statorblechpaketes während der Rotation des Stators um dessen axiale Achse durch diese weitere Anhebeschräge des ortsfesten Bandagierhilfswerkzeugs erleichtert.
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Ferner wird weiterbildungsgemäß ein Bandagierhilfswerkzeug bereitgestellt, welches zur Handhabung der Anhebeplatte durch die Bandagiervorrichtung mittels eines Haltestabes mit der Bandagiervorrichtung verbunden wird.
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Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Bandagierhilfswerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4
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Ein solches Bandagierhilfswerkzeug zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass es mit einer eine Anhebeschräge aufweisenden Anhebeplatte und zur Handhabung derselben durch eine Bandagiervorrichtung mit einem Haltestab ausgebildet ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Bandagiervorrichtung mit einer Bandagiernadel zum Bandagieren des Wickelkopfes eines bewickelten Stators zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- 2 eine schematische Detailansicht der Bandagiervorrichtung nach 1 während eines Bandagiervorganges.
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Die 1 zeigt eine sehr vereinfachte und schematisierte Darstellung einer Bandagiervorrichtung 10 mit einem Drehteller 10.1, auf dem ein bewickelter Stator 1 montiert ist. Dieser Stator 1 umfasst ein Statorblechpaket 2 mit gewickelten Phasenspulen, welche nach dem Wickeln stark komprimiert werden, um möglichst kompakte aus den Wickeldrähten der Phasenspulen bestehende Wickelköpfe 3 zu erhalten. Die jeweils auf den Stirnseiten 2.1 des Statorblechpaketes 2 entstandenen Wickelköpfe 3 werden mittels einer Bandagiernadel 11 der Bandagiervorrichtung 10 mit einem Bandageband 4 (vgl. 2) bandagiert, wobei für dieses Bandagieren ein Spalt zwischen dem Wickelkopf 3 und der benachbarten Stirnseite 2.1 des Statorblechpaketes 2 erforderlich ist, so dass die Bandagiernadel 11 zum Bandagieren durch diesen Spalt hindurchgeführt werden kann.
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Die Bandagiervorrichtung 10 umfasst zur Durchführung der Bandagierung der Wickelköpfe 3 neben der Bandagiernadel 11 auch ein Bandagierhilfswerkzeug 12 zur Realisierung des Spaltes zwischen dem Wickelkopf 3 und der benachbarten Stirnseite 2.1 des Statorblechpaketes 2. Sowohl diese Bandagiernadel 11 als auch das Bandagierhilfswerkzeug 12 werden von der Bandagiervorrichtung 10 mittels geeigneter Vorrichtungen, die in 1 nicht dargestellt sind, zur Durchführung der jeweiligen Prozesse entsprechend geführt.
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Das Bandagierhilfswerkzeug 12 ist spartenartig mit einer aus einem Kunststoffwerkstoff oder Stahl hergestellten rechteckförmigen Anhebeplatte 13 und einem mit dieser Anhebeplatte 13 verbundenen Haltestab 14 ausgeführt, über den das Bandagierhilfswerkzeug 12 mit der Bandagiervorrichtung 10 verbunden ist. Die Anhebeplatte 13 weist an ihrem freien Ende eine in Richtung des Wickelkopfes 3 gerichtete Anhebeschräge 13.1 auf, die zusammen mit der gegenüberliegenden Hauptfläche der Anhebeplatte 13 einen keilförmigen Querschnitt mit einer Keilkante 13.3 bildet und senkrecht zur radialen Richtung R des Stators 1 verläuft. Neben einer rechteckförmigen Kontur der Anhebeplatte 13 sind auch andere geeignete Konturen, wie bspw. eine ovale oder quadratische Kontur geeignet.
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Die Längsachse B des Bandagierhilfswerkzeugs 12 ist in radialer Richtung R des Stators 1 ausgerichtet und wird in dieser Richtung R von der Bandagiervorrichtung 10 mittels eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders 15 zwischen einer Nichtgebrauchsposition I gemäß 1 und einer spalterzeugenden Position II gemäß 2 verfahren. Zusätzlich ist in 1 das Bandagierhilfswerkzeug 12 in einer Stellung zwischen den beiden Positionen I und II dargestellt, wobei die Nichtgebrauchsposition I durch eine gestrichelte Position der Anhebeplatte 13 angedeutet ist.
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Zur Erzeugung eines Spaltes zwischen dem Wickelkopf 3 und der benachbarten Stirnseite 2.1 des Statorblechpaketes 2 wird das Bandagierhilfswerkzeug 12 aus seiner Nichtgebrauchsposition I in radialer Richtung des Stators 1 über die in 1 gezeigte Stellung in die spalterzeugende Position II gemäß 2 geführt., In der in 1 dargestellten Stellung liegt die Keilkante 13.3 mit der angrenzenden Hauptfläche der Anhebeplatte 13 auf der Stirnseite 2.1 in deren Randbereich auf und wird im weiteren Verlauf der Bewegung in radialer Richtung des Stators 1 zwischen den Wickelkopf 3 und der Stirnseite 2.1 geschoben, so dass dabei der Wickelkopf 3 in Anlage zur Anhebeschräge 13.1 kommt und bis zum Erreichen der spalterzeugenden Position II von dieser Anhebeschräge 13 gegenüber der Stirnseite 2.1 angehoben wird, wie dies in 2 dargestellt ist.
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Zum Bandagieren der Wickelköpfe 3 wird der Stator 1 mittels des Drehtellers 10.1 um seine Längsachse A in Rotation versetzt, wobei die Drehrichtung dieser Rotationsbewegung mit „D“ bezeichnet ist.
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Mit Beginn der Rotationsbewegung des Stators 1 in Drehrichtung D beginnt auch der Prozess des Bandagierens, indem im Nachlauf in Bezug auf die Drehrichtung D direkt hinter dem Bandagierhilfswerkzeug 12 die Bandagiernadel 11 zum Bandagieren durch den von der Anhebeplatte 13 erzeugten Spalt geführt wird. Somit wird während der Rotationsbewegung des Stators 1 das Statorblechpaket 2 kontinuierlich an der sich in der spalterzeugenden Position II befindenden Anhebeplatte 13 entlang geführt und dabei der Spalt für die Bandagiernadel 11 erzeugt. Um während der Rotation des Stators 1 in Drehrichtung D das Anheben des Wickelkopfes 3 zu erleichtern, weist die Anhebeplatte 13 in Drehrichtung D eine weitere Anhebeschräge 13.2 auf, so dass in diesem Bereich ein keilförmiger Querschnitt mit einer weiteren Keilkante 13.4 entsteht, die parallel zur Längsachse B des Bandagierhilfswerkzeugs 12 oder in radialer Richtung zum Stator 1 verläuft.
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Nach einer vollständigen Umdrehung des Stators 1 wird der Prozess des Bandagierens beendet und das Bandagierhilfswerkzeug 12 aus seiner spalterzeugenden Position II in seine Nichtgebrauchsposition I ausgefahren.
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Mit dem kontinuierlichen umfangsseitigen Anheben des Wickelkopfes 3 mittels der Anhebeplatte 13 wird für den gesamten Prozess des Bandagierens ausreichend Raum für die Bandagiernadel 11 erzeugt, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung der Wickeldrähte des Wickelkopfes 3 besteht.
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Die Anhebeplatte 13 des Bandagierhilfswerkzeugs 12 kann aus jedem geeigneten Materialwerkstoff hergestellt werden, soweit sichergestellt ist, dass keine Beschädigung der Spulendrähte des Wickelkopfes 3 stattfindet. Auch können neben der rechteckförmigen Kontur der in den 1 und 2 dargestellten Anhebeplatte 13 andere geeignete Konturen realisiert werden, wie bspw. eine quadratische, ovale oder auch kreisförmige Kontur.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stator einer elektrischen Maschine
- 2
- Statorblechpaket des Stators 1
- 2.1
- Stirnseite des Statorblechpaketes 2
- 3
- Wickelkopf des Stators 1
- 4
- Bandageband
- 10
- Bandagiervorrichtung
- 11
- Bandagiernadel der Bandagiervorrichtung 10
- 12
- Bandagierhilfswerkzeug der Bandagiervorrichtung 10
- 13
- Anhebeplatte des Bandagierhilfswerkzeugs 12
- 13.1
- Anhebeschräge der Anhebeplatte 13
- 13.2
- weitere Anhebeschräge der Anhebeplatte 13
- 13.3
- Keilkante
- 13.4
- weitere Keilkante
- 14
- Haltestab des Bandagierhilfswerkzeugs 12
- 15
- Hydraulik- oder Pneumatikzylinder
