DE102016123069A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Leitersegmentes - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Leitersegmentes Download PDF

Info

Publication number
DE102016123069A1
DE102016123069A1 DE102016123069.3A DE102016123069A DE102016123069A1 DE 102016123069 A1 DE102016123069 A1 DE 102016123069A1 DE 102016123069 A DE102016123069 A DE 102016123069A DE 102016123069 A1 DE102016123069 A1 DE 102016123069A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
work roll
force
roll
work
attack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102016123069.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Stefan Götz
Malte Jaensch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Priority to DE102016123069.3A priority Critical patent/DE102016123069A1/de
Priority to US15/808,097 priority patent/US10566885B2/en
Priority to CN201711206821.0A priority patent/CN108114979B/zh
Priority to JP2017228631A priority patent/JP6511504B2/ja
Publication of DE102016123069A1 publication Critical patent/DE102016123069A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/08Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • B21B1/166Rolling wire into sections or flat ribbons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/16Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/16Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • B21B37/24Automatic variation of thickness according to a predetermined programme
    • B21B37/26Automatic variation of thickness according to a predetermined programme for obtaining one strip having successive lengths of different constant thickness
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/58Roll-force control; Roll-gap control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/04Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/02Windings characterised by the conductor material
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/30Windings characterised by the insulating material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B2261/00Product parameters
    • B21B2261/02Transverse dimensions
    • B21B2261/04Thickness, gauge
    • B21B2261/05Different constant thicknesses in one rolled product
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B2271/00Mill stand parameters
    • B21B2271/02Roll gap, screw-down position, draft position
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/04Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
    • H02K15/0414Windings consisting of separate elements, e.g. bars, hairpins, segments, half coils
    • H02K15/0421Windings consisting of separate elements, e.g. bars, hairpins, segments, half coils consisting of single conductors, e.g. hairpins
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/06Embedding prefabricated windings in machines
    • H02K15/062Windings in slots; salient pole windings
    • H02K15/064Windings consisting of separate segments, e.g. hairpin windings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49009Dynamoelectric machine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/53Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/5313Means to assemble electrical device
    • Y10T29/53143Motor or generator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Leitersegmentes mit den folgenden Merkmalen bereit: Ein Kupferstab durchläuft in vorgegebener Bewegungsrichtung eine rotierende erste Arbeitswalze (11) und eine zu der Arbeitswalze gegensinnig rotierende zweite Arbeitswalze (12); mindestens eine zu der ersten Arbeitswalze (11) gegensinnig rotierende erste Stützwalze (13) stützt die erste Arbeitswalze (11) mit einer einstellbaren, senkrecht zu der Bewegungsrichtung gerichteten ersten Kraft gegen den Kupferstab; mindestens eine zu der zweiten Arbeitswalze (12) gegensinnig rotierende zweite Stützwalze (14) stützt die zweite Arbeitswalze (12) mit einer einstellbaren, der ersten Kraft entgegen gerichteten zweiten Kraft gegen den Kupferstab; und die erste Kraft und die zweite Kraft werden derart geregelt, dass die Arbeitswalzen (11, 12) dem Leiterstab eine über die Länge veränderliche Dicke verleihen.
Die Erfindung stellt ferner eine entsprechende Vorrichtung (10) sowie ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine bereit.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leitersegmentes. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine entsprechende Vorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine.
  • Stand der Technik
  • Im Elektromaschinenbau wird unter dem Sammelbegriff der Spulenwickeltechnik jedwede Art und Methode des Aufwickelns elektrischer Leiter zu einer Spule verstanden. Als „Spulen“ sind hierbei nicht nur separate induktive passive Bauelemente zu verstehen; vielmehr erfasst der Begriff im vorliegenden Zusammenhang sämtliche Wicklungen und Wickelgüter, die geeignet sind, ein Magnetfeld zu erzeugen oder zu detektieren. Die Wicklungen von Aktoren, insbesondere des Stators und Rotors einer rotierenden elektrischen Maschine, werden in diesem weiteren Wortsinn nachfolgend ebenfalls als Spulen bezeichnet.
  • Die Wickeltechnik bestimmt somit wesentlich die Eigenschaften von wicklungsbehafteten, elektromechanischen Baugruppen. Dazu gehören die Isolationsfestigkeit, der Gütefaktor, die für eine bestimmte Leistung oder Magnetkraft erforderliche Größe oder auch das magnetische Streufeld. Weil die Anforderungen an die Energieeffizienz nach dem Stand der Technik stark zunehmen, wachsen insbesondere die Ansprüche an die Entwicklung von Bauteilen für elektromechanische Baugruppen wie Elektromotoren.
  • Wicklungen in Statoren und/oder in Rotoren erfolgen üblicherweise vor allem mit vergleichsweise dünnen - typisch sind bis zu 2 mm Durchmesser - Einzeldrähten, die manuell oder von entsprechenden Wickel- und Einziehautomaten in die Öffnungen des Stator- oder Rotoreisens (Nuten) eingebracht werden. Es ist bekannt, statt Einzeldrähten Stäbe in die Nuten einzubringen, diese Einzelstäbe zu formen und anschließend an den Enden zu einer kontinuierlichen Wicklung zu verbinden, beispielsweise zu verschweißen. Da nach dem Stand der Technik hierzu vor allem kurze U-oder V-förmige Einzelsegmente verwendet werden, die an Haarnadeln erinnern, werden derartige Stabwicklungen in Fachkreisen mitunter als Haarnadelleiter (hairpin conductors) bezeichnet.
  • Stabwicklungen bieten diverse Vorteile gegenüber Einzeldrahtwicklungen: Während Einzeldrahtwicklungen bei der Fertigung trotz hohen Automatisierungsgrades noch immer diverse manuelle Schritte erfordern, lassen sich Stabwicklungen vollautomatisch produzieren. Die Stäbe haben dabei üblicherweise einen rechteckigen Querschnitt und sind in gleichen Querschnitten in der Nut segmentiert. Stabwicklungen erlauben so eine bessere Ausnutzung der Nuten als Einzeldrähte, die auch bei dichter Packung Leerräume zurücklassen und wesentlichen Platzverlust durch Isolationsbeschichtung verursachen. Durch die höhere Füllung der Nuten mit Kupfer (der sog. Kupferfüllfaktor) lassen sich höhere Maschinenleistungen auf kleinerem Bauraum erreichen. Während bei Einzeldrähten Füllfaktoren von 30 % bis 50 % üblich sind, lassen sich mit Stabwicklungen gar mehr als 80 % erreichen. Durch die wohldefinierte Oberfläche und die größeren Abmessungen der Haarnadel- oder Stableiter ist eine verlässlichere Isolierung sowohl zwischen den Stäben als auch zwischen Stäben und Eisen möglich. Die Degradation der Isolierung ist einer der bedeutendsten Alterungsmechanismen und zentral für die Lebensdauer von elektrischen Maschinen. Bei U-förmigen Segmenten lassen sich die Einzelsegmente bei der Fertigung von der Stirnseite in die Nuten einschieben, wodurch zum Luftspalt hin geschlossene und halboffene Nuten realisierbar sind, die bei Einzeldrahtwicklungen mit kontinuierlichem Draht schwer oder gar nicht möglich sind, wie US Patent No. 8,330,318 verdeutlicht. Wird die elektrische Maschine mit einer Stabwicklung in hohen Drehzahlbereichen betrieben, erhöhen sich die Verluste der elektrischen Maschine aufgrund von Hochfrequenzeffekten.
  • In JP 2011 147 312 A wird eine Statorwicklung einer elektrischen Maschine beschrieben, wobei innerhalb der Nuten verschiedene Wicklungsquerschnitte vorgesehen sind. Dabei liegen die Wicklungen mit kleinerem Querschnitt vorzugsweise weiter innen als die Wicklungen mit höherem Querschnitt.
  • In US 2004 0207 284 A1 wird eine elektrische Maschine mit einer Statorwicklung aus radial angeordneten Leitersegmenten mit rechteckigem Querschnitt beschrieben.
  • In US 2012 0025 660 A1 wird eine elektrische Maschine mit einer Statorwicklung mit einer Vielzahl an Windungen mit rechteckigem Querschnitt beschrieben. Jede Windung besteht dabei aus zwei Abschnitten, wobei der innere Abschnitt einer Windung mit einem äußeren Abschnitt einer Windung in einer nicht angrenzenden Nut verbunden ist.
  • In US 2012 0274 172 A1 wird eine elektrische Maschine mit einer Statorwicklung aus einer Vielzahl an Leitungsbündeln beschrieben, wobei der Querschnitt der Leitungsbündel flexibel ist. Die Leitungsbündel sind dabei so angeordnet, dass sich benachbarte Leitungsbündel berühren.
  • In US 2015 0311 757 A1 wird eine elektrische Maschine mit einer Statorwicklung aus einer Vielzahl an Spulenleitern beschrieben. Dabei können die Spulenleiter verschiedene, insbesondere auch gewölbte Querschnitte aufweisen.
  • In US 2016 0013 692 A1 wird ein Stator für eine elektrische Maschine mit einer Vielzahl an Windungen beschrieben, welche radial angeordnet sind und deren Querschnitt sich abhängig ihrer Position ändert.
  • US 5 801 471 A und US 6 252 327 B1 zeigen weiteren Stand der Technik zu Statorwicklungen für elektrische Maschinen.
  • Sobald mehrere unterschiedliche Leiterstabformen für eine elektrische Maschine benötigt werden, ist aufgrund der nun geringeren Stückzahl je Leiterform ein Bezug von einem Hersteller oft nicht vorteilhaft. Stattdessen wäre eine Erzeugung vor Ort aus einem einheitlichen Rohmaterial inline im Fertigungsprozess der Maschine wünschenswert.
  • Grundsätzlich ist ein solch dynamisches Walzen in der Literatur bekannt. Beispielsweise wird in EP 1 074 317 A2 ein Verfahren zum flexiblen Walzen eines Metallbandes beschrieben und dargestellt, wobei das Metallband während des Walzprozesses durch einen zwischen zwei Arbeitswalzen gebildeten Walzspalt geführt und der Walzspalt während des Walzvorgangs gezielt verfahren wird, um über die Länge des Metallbandes unterschiedliche Banddicken zu erzielen. Hierdurch soll eine gute Planheit des Metallbandes erzielt werden, und zwar auch bei relativ breiten Bändern, und zwar dadurch, dass während jedes Einstellens des Walzspalts oder unmittelbar danach die Biegelinien der Arbeitswalzen in Abhängigkeit vom eingestellten Walzspalt zur Erzielung einer Planheit des Metallbandes gesteuert werden.
  • Allerdings sind derartige Verfahren nahezu ausschließlich für das Walzen von Metallbändern vorgesehen. Wölbungen und ungleichmäßige Materialstärken entlang des Bandes sind zumeist unerwünscht. Lediglich eine systematische abschnittweise Materialschwächung durch gezielt dünnere Abschnitte wird in der Fachliteratur vereinzelt zur materialsparenden Erzeugung von Bauteilen vorgeschlagen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Leitersegmentes sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.
  • Dem erfindungsgemäßen Ansatz liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass ein zentrales Problem bei der Verwendung von Segmenten mit unterschiedlichen Querschnitten oder Segmenten mit Unterteilen unterschiedlicher Querschnitte die Kompatibilität mit Standardprozessen ist. Ferner können insbesondere bei Segmenten mit nichtrechteckigen Querschnitten keine Standardsegmente verwendet werden. Folglich wäre eine in-situ-Formung der Segmente in der Fertigungslinie vor der Stator-Bestückung äußerst vorteilhaft. Eine entsprechende Umformung von Standardstäben in den geforderten Querschnitt erfolgt nach dem Stand der Technik durch Walzen des Querschnittes. Dieser Walzprozess kann entweder kalt oder unterstützt durch induktive Erwärmung des Kupferstücks (unterhalb des Schmelzpunktes) erfolgen.
  • Eine Verformung in Querrichtung kann entsprechend durch zusätzliche Walzen gemäß dem Stand der Technik der Umformtechnik erfolgen. Bei im Verhältnis zu deren Dicke relativ schmalen Leitersegmenten ist davon auszugehen, dass Standardwalzen unter dem Arbeitsdruck eine hohe Biegung aufweisen, die zu einem ungleichmäßigen Walzergebnis führen. Ein Gegensteuern gegen die Wölbung kann durch (zumeist gegenläufiges) Anstellen der beiden Walzen relativ zur Laufrichtung erfolgen. Dieser Effekt könnte gezielt als Freiheitsgrad genutzt werden, um eine variable Wölbung auf der Ober- und Unterseite des Segmentes zu erzeugen, allerdings ist dieser Effekt nur sehr unzureichend regelbar.
  • Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, mit mindestens vier Walzen zu arbeiten, wobei zwei Walzen als Arbeitswalzen dienen, die von Anpress- oder Stützwalzen mit dem nötigen Arbeitsdruck versorgt und mit kontinuierlich steuerbarer Stärke gegen Wölbung gestützt werden.
  • Erfindungsgemäß kann die Erzeugung von Leitersegmenten somit ohne wesentlichen Materialverlust erfolgen, was sich aufgrund des hohen Kupferpreises als signifikanter Vorteil erweist. Um mit dem Herstellungsprozess kompatibel zu sein, zeichnet sich die Erfindung zudem durch eine geringe Prozesszeit aus, die eine Herstellung aller für mindestens eine Maschine nötigen Leitersegmente in einer Taktzeit ermöglicht (etwa 150 bis 300 Segmente in 1,5 bis 3 Minuten). Das vorgeschlagene Verfahren kann ferner folgende Produkte erzeugen: Leitersegmente (am Stück oder in Stäben) mit rechteckigem Querschnitt mit zumindest variabler Dicke (bei konstanter oder fixer Breite), Leitersegmente mit unterschiedlichen Wölbungen und Dicken sowie Leitersegmente mit über die Länge (kontinuierlich) variierender Form.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So kann eine Korrektur von unerwünschter Wölbung über den vorzugsweise gegenläufigen Anstellwinkel der beiden Arbeitswalzen und/oder zusätzliche Anpresswalzen erfolgen. Über eine Erwärmung vor dem Walzschritt (vorzugsweise induktive Heizung) lässt sich die Härte des Materials (Elastizitätsmodul E und Viskoelastizität η) sowie die Gitterqualität nach der Umformung (insbesondere bei hoher Verformung) einstellen.
  • Die unterschiedliche Wölbung der Leitersegmente kann beispielsweise mit einem Negativprofil in den Arbeitswalzen erzeugt werden. Allerdings ist hierfür für jedes unterschiedliche Segment eine entsprechende separate Negativform in den Arbeitswalzen vonnöten. Alternativ können die drei zentralen Freiheitsgrade jedes Leitersegmentes - nämlich dessen Dicke, Wölbung der Oberseite und Wölbung der Unterseite - über eine Regelung der folgenden Parameter kontinuierlich eingestellt und geregelt werden: den Anpressdruck der Walzen, Anstellwinkel der oberen Arbeitswalze, Anstellwinkel der unteren Arbeitswalze und optional den Anstellwinkel von zusätzlichen Anpresswalzen gegen die Arbeitswalzen. Mit dieser Lösung und geeigneter Regelung der obigen Parameter lassen sich ebenso Leitersegmente mit über die Länge (kontinuierlich) variierender Form erstellen, wie sich sofort erkennen lässt.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
    • 1 zeigt eine erste Vorrichtung in einer Seitenansicht bei der Herstellung eines Leitersegmentes.
    • 2 zeigt eine zweite Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht.
    • 3 zeigt eine dritte Vorrichtung in einer der 2 entsprechenden perspektivischen Ansicht.
    • 4 zeigt schematisch ein erstes erfindungsgemäßes Verfahren.
    • 5 zeigt schematisch ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 illustriert eine erfindungsgemäße Vorrichtung (10) zur Herstellung eines Leitersegmentes. Die gezeigte Vorrichtung (10) umfasst hierbei eine rotierende erste Arbeitswalze (11) und eine von der ersten Arbeitswalze (11) durch einen Walzspalt getrennte und gegensinnig zu dieser rotierende zweite Arbeitswalze (12). Eine ebenfalls zu der ersten Arbeitswalze (11) gegensinnig rotierende, gegenüber dem Walzspalt an dieser anliegende erste Stützwalze (13) stützt die erste Arbeitswalze (11) senkrecht zur - abbildungsgemäß waagerechten - Bewegungsrichtung eines die Arbeitswalzen (11, 12) durchlaufenden Kupferstabes gegen diesen Kupferstab. Entsprechendes gilt für eine zu der zweiten Arbeitswalze (12) gegensinnig rotierende und gegenüber dem Walzspalt an letzterer anliegende zweite Stützwalze (14).
  • Zeichnerisch nicht dargestellte Steller üben hierbei eine abbildungsgemäß von oben auf die erste Arbeitswalze (11) bzw. abbildungsgemäß von unten auf die zweite Arbeitswalze (12) gerichtete mechanische Kraft auf die erste Stützwalze (13) und die zweite Stützwalze (14) aus, sodass die Stützwalzen (13, 14) die Arbeitswalzen (11, 12) mit einer einstellbaren, senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kupferstabes gerichteten Kraft gegen diesen drücken. Ein mit dem ersten Steller und dem zweiten Steller verbundener, ebenfalls nicht abgebildeter Regler ist hierzu derart konfiguriert, dass die Arbeitswalzen (11, 12) dem aus dem Walzspalt austretenden Leitersegment die gewünschte, über seine Länge veränderliche Dicke verleihen. Die Arbeitswalzen (11, 12) weisen zudem ein in 1 nicht erkennbares Profil dergestalt auf, dass sie dem Leitersegment ferner eine vorgegebene Wölbung verleihen.
  • Eine induktive Heizung (15) erwärmt den Kupferstab vor dem Durchlaufen der Arbeitswalzen (11, 12) auf eine über seiner Rekristallisationstemperatur von näherungsweise 200 °C, gleichwohl unter seinem Schmelzpunkt von näherungsweise 1085 °C liegende Arbeitstemperatur.
  • 2 beleuchtet eine entsprechende Vorrichtung (20), die nunmehr als Kaltwalze bei einer Temperatur unterhalb von 200 °C arbeitet.
  • 3 verdeutlicht - aus einer mit 2 übereinstimmenden Perspektive - anhand einer dritten Vorrichtung (30) die folgenden zeitlich variablen acht Parameter (Fa1, Fa2, Fb1, Fb2, α, β, γ, δ) für die Regelung von Form und Dicke des Leitersegments:
    • • eine auf die erste Stützwalze (33) wirkende erste Kraft (Fa2) zur Einstellung der Dicke,
    • • eine auf die zweite Stützwalze (34) wirkende zweite Kraft (Fb2) zur Einstellung der Dicke,
    • • eine auf die Aufhängpunkte der ersten Arbeitswalze (31) wirkende dritte Kraft (Fa1) zur Einstellung der Wölbung auf der abbildungsgemäßen Oberseite (und der Dicke), wobei hoher Druck die Wölbung vergrößert,
    • • eine auf die Aufhängpunkte der zweiten Arbeitswalze (32) wirkende vierte Kraft (Fb1) zur Einstellung der Wölbung auf der abbildungsgemäßen Unterseite (und der Dicke), wobei abermals hoher Druck die Wölbung vergrößert,
    • • ein erster Anstellwinkel (α) der ersten Stützwalze (33) zur Einstellung der Wölbung auf der abbildungsgemäßen Oberseite, wobei ein kleiner Anstellwinkel (α) zur ersten Arbeitswalze (31) deren Wölbung verringert,
    • • ein zweiter Anstellwinkel (β) der ersten Arbeitswalze (31) zur Einstellung der Wölbung auf der abbildungsgemäßen Oberseite, wobei ein kleiner Anstellwinkel (β) eine konvexe und ein großer Anstellwinkel (β) eine konkave Wölbung verursacht,
    • • ein dritter Anstellwinkel (γ) der zweiten Arbeitswalze (32) zur Einstellung der Wölbung auf der abbildungsgemäßen Unterseite, wobei ebenfalls ein kleiner Anstellwinkel (γ) eine konvexe und ein großer Anstellwinkel (γ) eine konkave Wölbung verursacht und
    • • ein vierter Anstellwinkel (δ) der zweiten Stützwalze (34) zur Einstellung der Wölbung auf der abbildungsgemäßen Unterseite, wobei ein kleiner Anstellwinkel (δ) zur zweiten Arbeitswalze (34) deren Wölbung verringert.
  • Ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren (40) für eine elektrische Maschine sei nunmehr anhand der 4 erläutert. Den Ausgangspunkt bildet die vorstehend beschriebene Profilbildung durch Walzen (43) der Leitersegmente. Nach dem Walzschritt (43) erfolgt sodann eine Lackisolierung (44) der Leiteroberfläche (beispielsweise mit Polyimiden oder Polyurethan, vorzugsweise gemäß IEC 60317), die mit einem in 4 nicht wiedergegebenen Ausbackschritt kombiniert werden kann. Optional schließt sich ein Ablängen (45) der so gewonnenen Leitersegmente an. Nach deren Biegen (46) mag optional eine weitere Isolation (47) dem Einschieben (48) der Leitersegmente in die Rotor- oder Stator-Nut der Maschine vorangehen.
  • Während diese Ausführungsform die Nutzung im Wesentlichen gerader Kupferstäbe voraussetzt, erweitert das Verfahren (50) gemäß 5 das erfindungsgemäße Konzept auf Stäbe von einer Rolle: Hier erfolgt vorbereitend ein Abrollen (51) und Geraderichten (52) der Kupferstäbe, bevor diese der Profilbildung durch Walzen (53) zugeführt werden. Die übrigen Verfahrensschritte (54, 55, 56, 57, 58) entsprechen weitgehend jenen des Verfahrens (40) gemäß 4.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8330318 [0005]
    • JP 2011147312 A [0006]
    • US 20040207284 A1 [0007]
    • US 20120025660 A1 [0008]
    • US 20120274172 A1 [0009]
    • US 20150311757 A1 [0010]
    • US 20160013692 A1 [0011]
    • US 5801471 A [0012]
    • US 6252327 B1 [0012]
    • EP 1074317 A2 [0014]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Leitersegmentes vorgegebener Länge, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - ein Kupferstab durchläuft in vorgegebener Bewegungsrichtung eine rotierende erste Arbeitswalze (11, 21, 31) und eine zu der Arbeitswalze gegensinnig rotierende zweite Arbeitswalze (12, 22, 32), - mindestens eine zu der ersten Arbeitswalze (11, 21, 31) gegensinnig rotierende erste Stützwalze (13, 23, 33) stützt die erste Arbeitswalze (11, 21, 31) mit einer einstellbaren, senkrecht zu der Bewegungsrichtung gerichteten ersten Kraft (Fa2) gegen den Kupferstab, - mindestens eine zu der zweiten Arbeitswalze (12, 22, 32) gegensinnig rotierende zweite Stützwalze (14, 24, 34) stützt die zweite Arbeitswalze (12, 22, 32) mit einer einstellbaren, der ersten Kraft (Fa2) entgegen gerichteten zweiten Kraft (Fb2) gegen den Kupferstab und - die erste Kraft (Fa2) und die zweite Kraft (Fb2) werden derart geregelt, dass die Arbeitswalzen (11, 12, 21, 22, 31, 32) dem Leiterstab eine über die Länge veränderliche Dicke verleihen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - der Kupferstab weist beim Durchlaufen der Arbeitswalzen (11, 12, 21, 22, 31, 32) eine Temperatur unterhalb von 200 °C auf.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - eine vorzugsweise induktive Heizung (15) erwärmt den Kupferstab vor dem Durchlaufen der Arbeitswalzen (11, 12, 21, 22, 31, 32).
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - auf ein Drehlager der ersten Arbeitswalze (11, 21, 31) wirkt eine einstellbare dritte Kraft (Fa1), - auf ein Drehlager der zweiten Arbeitswalze (12, 22, 32) wirkt eine einstellbare vierte (Fb1) Kraft und - die dritte Kraft (Fa1) und die vierte Kraft (Fb1) werden derart geregelt, dass die Arbeitswalzen (11, 12, 21, 22, 31, 32) dem Leiterstab ferner eine über die Länge veränderliche Wölbung verleihen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die erste Stützwalze (13, 23, 33) ist bezüglich der ersten Arbeitswalze (11, 21, 31) in einem einstellbaren ersten Anstellwinkel (α) angestellt, - die erste Arbeitswalze (11, 21, 31) ist bezüglich der Bewegungsrichtung in einem einstellbaren zweiten Anstellwinkel (β) angestellt, - die zweite Arbeitswalze (12, 22, 32) ist bezüglich der Bewegungsrichtung in einem einstellbaren dritten Anstellwinkel (γ) angestellt, - die zweite Stützwalze (14, 24, 34) ist bezüglich der zweiten Arbeitswalze (12, 22, 32) in einem einstellbaren vierten Anstellwinkel (δ) angestellt und - der erste Anstellwinkel (α), der zweite Anstellwinkel (β), der dritte Anstellwinkel (γ) und der vierte Anstellwinkel (δ) werden derart geregelt, dass die Wölbung eine vorgegebene Gestalt aufweist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die erste Kraft (Fa2) wird durch eine Wegmessung an der ersten Stützwalze (13, 23, 33) geregelt und - die zweite Kraft (Fb2) wird durch eine Wegmessung an der zweiten Stützwalze (14, 24, 34) geregelt.
  7. Verfahren (40) zur Herstellung einer elektrischen Maschine unter Verwendung gerader Kupferstäbe, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - eine Profilbildung durch Walzen (53) der Kupferstäbe in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, - vorzugsweise eine Lackisolierung (54) der Leitersegmente, - vorzugsweise ein Ablängen (55) der Leitersegmente, - ein Biegen (56) der Leitersegmente, - vorzugsweise eine Isolation (57) der Leitersegmente und - ein Einschieben (58) der Leitersegmente in eine Stator-Nut.
  8. Verfahren (50) zur Herstellung einer elektrischen Maschine unter Verwendung von Kupferstäben von einer Rolle (59), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - ein Abrollen (51) der Kupferstäbe von der Rolle (59), - ein Geraderichten (52) der Kupferstäbe und - die Herstellung der Maschine in einem Verfahren nach Anspruch 7.
  9. Vorrichtung (10, 20, 30) zur Herstellung eines Leitersegmentes, vorzugsweise in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - eine drehbar gelagerte erste Arbeitswalze (11, 21, 31), - eine von der ersten Arbeitswalze (11, 21, 31) durch einen Walzspalt getrennte drehbar gelagerte zweite Arbeitswalze (12, 22, 32), - eine an der ersten Arbeitswalze (11, 21, 31) gegenüber dem Walzspalt anliegende erste Stützwalze (13, 23, 33), - eine an der zweiten Arbeitswalze (12, 22, 32) gegenüber dem Walzspalt anliegende zweite Stützwalze (14, 24, 34), - einen ersten Steller zum Ausüben einer auf die erste Arbeitswalze (11, 21, 31) gerichteten ersten Kraft (Fa2) auf die erste Stützwalze (13, 23, 33), - einen zweiten Steller zum Ausüben einer auf die zweite Arbeitswalze (12, 22, 32) gerichteten zweiten Kraft (Fb2) auf die zweite Stützwalze (14, 24, 34) und - einen mit dem ersten Steller und dem zweiten Steller verbundenen Regler, derart konfiguriert, dass die Arbeitswalzen (11, 12, 21, 22, 31, 32) dem Leiterstab eine über die Länge veränderliche Dicke verleihen.
  10. Vorrichtung (10, 20, 30) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - die Arbeitswalzen (11, 12, 21, 22, 31, 32) weisen ein Profil dergestalt auf, dass die Arbeitswalzen (11, 12, 21, 22, 31, 32) dem Leiterstab ferner eine vorgegebene Wölbung verleihen.
DE102016123069.3A 2016-11-30 2016-11-30 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Leitersegmentes Pending DE102016123069A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016123069.3A DE102016123069A1 (de) 2016-11-30 2016-11-30 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Leitersegmentes
US15/808,097 US10566885B2 (en) 2016-11-30 2017-11-09 Method and device for producing a conductor segment
CN201711206821.0A CN108114979B (zh) 2016-11-30 2017-11-27 用于生产导体区段的方法和装置
JP2017228631A JP6511504B2 (ja) 2016-11-30 2017-11-29 導体セグメントを製造する方法、電気機械を製造する方法、および装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016123069.3A DE102016123069A1 (de) 2016-11-30 2016-11-30 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Leitersegmentes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016123069A1 true DE102016123069A1 (de) 2018-05-30

Family

ID=62117774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016123069.3A Pending DE102016123069A1 (de) 2016-11-30 2016-11-30 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Leitersegmentes

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10566885B2 (de)
JP (1) JP6511504B2 (de)
CN (1) CN108114979B (de)
DE (1) DE102016123069A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018215975A1 (de) * 2018-09-19 2020-03-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Wälzformverfahren zum Herstellen einer Spiralstruktur

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD292856A5 (de) * 1989-02-23 1991-08-14 �������@�������������@��Kk���Kk�� Verfahren und anordnung zum walzen von draht- oder stabmaterial
US5801471A (en) 1993-06-25 1998-09-01 Hill; Wolfgang Multiphase electric machine with a winding made of flat-shaped structural conductor parts
DE19831481A1 (de) * 1998-07-14 2000-01-20 Schloemann Siemag Ag Walzverfahren für stabförmiges Walzgut, insbesondere Stabstahl oder Draht
EP1074317A2 (de) 1999-08-06 2001-02-07 Muhr und Bender KG Verfahren zum flexiblen Walzen eines Metallbandes
US6252327B1 (en) 1999-03-19 2001-06-26 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Stator having conductor bars and joint plates
US20040207284A1 (en) 2003-04-15 2004-10-21 Neet Kirk E. Stator assembly including a core slot insert member
DE102005056095A1 (de) * 2004-11-24 2006-06-01 Redex Verfahren zur Herstellung eines Flachdrahtes durch Kaltwalzen
US20090102309A1 (en) * 2006-04-28 2009-04-23 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Linear material and stator structure
JP2011147312A (ja) 2010-01-18 2011-07-28 Toyota Motor Corp ステータおよびモータ
US20120025660A1 (en) 2010-07-30 2012-02-02 Dhaval Patel Multiple conductor winding in stator
US20120274172A1 (en) 2011-04-28 2012-11-01 Aisin Aw Co., Ltd. Stator for rotating electrical machine
US8330318B2 (en) 2007-09-19 2012-12-11 Hitachi, Ltd. Rotating electrical machine and method for manufacturing the same
US20150311757A1 (en) 2013-04-26 2015-10-29 Mitsubishi Electric Corporation Armature coil and method of manufacturing the same
US20160013692A1 (en) 2014-07-08 2016-01-14 Hamilton Sundstrand Corporation Stator winding assembly

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3496327B2 (ja) 1995-03-20 2004-02-09 住友金属工業株式会社 圧延機における圧延材の形状制御方法
JP3555751B2 (ja) * 1999-11-26 2004-08-18 本田技研工業株式会社 圧延装置
JP2002066608A (ja) * 2000-08-30 2002-03-05 Hitachi Ltd 冷間圧延機及び圧延方法
JP2006014530A (ja) 2004-06-28 2006-01-12 Sumitomo Electric Ind Ltd コイルとその製造方法
JP5252807B2 (ja) 2006-04-28 2013-07-31 三菱電線工業株式会社 線状部材
ITTO20110435A1 (it) * 2011-05-16 2012-11-17 Atop Spa Apparecchio e procedimento per la realizzazione di elementi di bobine per nuclei di macchine dinamo elettriche mediante piegatura.
JP5737273B2 (ja) * 2012-11-15 2015-06-17 株式会社デンソー 固定子巻線、および、固定子巻線の製造方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD292856A5 (de) * 1989-02-23 1991-08-14 �������@�������������@��Kk���Kk�� Verfahren und anordnung zum walzen von draht- oder stabmaterial
US5801471A (en) 1993-06-25 1998-09-01 Hill; Wolfgang Multiphase electric machine with a winding made of flat-shaped structural conductor parts
DE19831481A1 (de) * 1998-07-14 2000-01-20 Schloemann Siemag Ag Walzverfahren für stabförmiges Walzgut, insbesondere Stabstahl oder Draht
US6252327B1 (en) 1999-03-19 2001-06-26 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Stator having conductor bars and joint plates
EP1074317A2 (de) 1999-08-06 2001-02-07 Muhr und Bender KG Verfahren zum flexiblen Walzen eines Metallbandes
US20040207284A1 (en) 2003-04-15 2004-10-21 Neet Kirk E. Stator assembly including a core slot insert member
DE102005056095A1 (de) * 2004-11-24 2006-06-01 Redex Verfahren zur Herstellung eines Flachdrahtes durch Kaltwalzen
US20090102309A1 (en) * 2006-04-28 2009-04-23 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Linear material and stator structure
US8330318B2 (en) 2007-09-19 2012-12-11 Hitachi, Ltd. Rotating electrical machine and method for manufacturing the same
JP2011147312A (ja) 2010-01-18 2011-07-28 Toyota Motor Corp ステータおよびモータ
US20120025660A1 (en) 2010-07-30 2012-02-02 Dhaval Patel Multiple conductor winding in stator
US20120274172A1 (en) 2011-04-28 2012-11-01 Aisin Aw Co., Ltd. Stator for rotating electrical machine
US20150311757A1 (en) 2013-04-26 2015-10-29 Mitsubishi Electric Corporation Armature coil and method of manufacturing the same
US20160013692A1 (en) 2014-07-08 2016-01-14 Hamilton Sundstrand Corporation Stator winding assembly

Also Published As

Publication number Publication date
US10566885B2 (en) 2020-02-18
JP6511504B2 (ja) 2019-05-15
CN108114979A (zh) 2018-06-05
CN108114979B (zh) 2019-11-26
JP2018089694A (ja) 2018-06-14
US20180152086A1 (en) 2018-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009008615B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer über den Umfang verteilten Statorwicklung und Motor mit einer solchen Statorwicklung
WO2007006668A1 (de) Verfahren zum herstellen einer wicklung einer elektrischen maschine
DE112017002458T5 (de) Verfahren zum herstellen eines läufers, verfahren zum herstellen einer dynamo-elektrischen maschine, läufer, dynamo-elektrische maschine und vorrichtung zum herstellen eines läufers
EP3534498A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines stators mit einer wicklung mit geschränkten luftspulen
DE102013113418B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Statorkerns für drehende elektrische Maschinen
DE102016123069A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Leitersegmentes
EP2920865A2 (de) Stator für eine elektrische maschine und verfahren zur herstellung des stators
WO2017045873A1 (de) Anlage und verfahren zum herstellen eines wicklungsstabs für eine statorwicklung
EP3562000B1 (de) Verfahren zum wickeln einer wicklung
DE102012224531A1 (de) Verfahren zur Herstellung von kornorientierten Silizium-Stählen
WO2017042013A1 (de) Verfahren zur herstellung einer formspule für eine elektrische maschine mittels flachdraht
EP3987631A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum ablängen und biegen von wicklungssegmenten
EP3195451B1 (de) Verfahren zum bewickeln einer vielzahl von spulenkörpern und segmentspindel
DE102019208227A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Statorwicklung und Elektromaschine
DE102020214157A1 (de) Walzwerkzeug und Verfahren zum Walzen von Draht
DE102010031105A1 (de) Herstellungsverfahren für ein Außenblechpaket einer elektrischen Maschine, zugehörige Fertigungsmaschine und entsprechende elektrische Maschine
DE112014005320T5 (de) Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten Leiters und elektrischer Motor
EP3531541A1 (de) Wellenwickelvorrichtung und verfahren zum herstellen einer wellenwicklung
EP3810348B1 (de) Biegemaschine zur herstellung von biegeteilen aus flachmaterial
EP3836370B1 (de) Vorrichtung zum formen von scheiteln bei hairpins
DE102017124859A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Spule und Wickelvorrichtung
EP4175139A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum herstellen einer biegung einer wellenwicklung für eine spulenwicklung einer elektrischen maschine
EP3718199B1 (de) Verfahren zur herstellung eines halbfabrikats eines stators, sowie vorrichtung zur herstellung eines halbfabrikats eines stators
DE102009057622A1 (de) Wickelmaschine
WO2021047727A1 (de) Bandförmige wicklungseinheit für eine statorwicklung und verfahren zur herstellung einer bandförmigen wicklungseinheit

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B21H0007000000

Ipc: B21B0037160000

R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed