DE102018128918A1 - Method and device for positioning and masking hairpin arrangements - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum zeitgleichen Positionieren und Maskieren von mehreren zu verschweißenden Hairpin-Anordnungen, insbesondere Hairpin-Paaren, wobei die mehreren Hairpin-Anordnungen in einer Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt auf mehreren konzentrisch zueinander angeordneten Kreisbahnen angeordnet sind, so dass die Hairpin-Anordnungen in radial ausgerichteten Reihen angeordnet sind, die in Umfangsrichtung über in radialer Richtung verlaufende Radialspalte zueinander beabstandet sind und wobei die einzelnen Hairpin-Anordnungen in einer radial ausgerichteten Reihe in radialer Richtung zueinander über zwischen den konzentrisch zueinander angeordneten Kreisbahnen verlaufende Ringspalte beabstandet sind, sowie eine entsprechende Vorrichtung.The present invention relates to a method for simultaneously positioning and masking a plurality of hairpin arrangements to be welded, in particular hairpin pairs, the plurality of hairpin arrangements being arranged uniformly distributed in a circumferential direction on a plurality of circular paths arranged concentrically to one another, so that the hairpin arrangements are arranged in radially aligned rows which are spaced apart in the circumferential direction via radial gaps running in the radial direction and the individual hairpin arrangements in a radially aligned row are spaced apart in the radial direction from one another via annular gaps running between the concentrically arranged circular tracks, and a corresponding one Contraption.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren und Maskieren von Hairpin-Anordnungen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Zudem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum zeitgleichen Positionieren und Maskieren von mehreren zu verschweißenden Hairpin-Anordnungen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des nebengeordneten Anspruchs.The invention relates to a method for positioning and masking hairpin arrangements with the features of the preamble of claim 1. In addition, the invention relates to a device for simultaneously positioning and masking several hairpin arrangements to be welded with the features of the preamble of the independent claim.
Bei der Fertigung von elektromechanischen Wandlern, insbesondere Elektromotoren, insbesondere für Traktionsantriebe, werden einzelne Wicklungselemente (Steckspulen, sog. „Hairpins“) hergestellt, die im weiteren Prozess zu einer Statorwicklung weiterverarbeitet werden.In the manufacture of electromechanical converters, in particular electric motors, in particular for traction drives, individual winding elements (plug-in coils, so-called “hairpins”) are produced, which are further processed into a stator winding in the further process.
Um bedingt durch höheren Füllungsgrad eine höhere Effizienz von Elektromaschinen zu erreichen, wurde in der Hairpin-Technologie von runden auf rechteckige Leiterquerschnitte übergegangen. Im Rahmen der Erfindung ist die Verwendung von beliebigen Leiterquerschnitten möglich, also bspw. runde oder rechteckige Querschnitte. Im Rahmen der Herstellung der Wicklungselemente werden aus Endlosmaterial entsprechende Leiterstücke abgetrennt und zu geeigneten Wicklungselementen umgeformt. Anschließend werden die Wicklungselemente nach einer Positionierung am Stator an Ihren oberen Enden miteinander verschweißt.In order to achieve a higher efficiency of electrical machines due to the higher degree of filling, the hairpin technology changed from round to rectangular conductor cross-sections. Any conductor cross-sections can be used within the scope of the invention, for example round or rectangular cross-sections. As part of the manufacture of the winding elements, appropriate conductor pieces are cut from continuous material and shaped into suitable winding elements. The winding elements are then welded together at their upper ends after positioning on the stator.
Um dieses Verschweißen sicher und reproduzierbar zu gestalten, müssen miteinander zu verschweißende Hairpins in einer genau definierten Position zueinander positioniert werden, um deren gewünschten Kontakt miteinander sicherzustellen. Des Weiteren ist es gewünscht, den Bereich um die miteinander zu verschweißenden Hairpinenden herum abzudecken bzw. zu maskieren, um zu verhindern, dass Schweißperlen oder beim Schweißvorgang entstehendes Abfallmaterial die übrigen Abschnitte der Hairpins kontaktiert und möglicherweise beschädigt.In order to make this welding safe and reproducible, hairpins to be welded to one another must be positioned in a precisely defined position relative to one another in order to ensure their desired contact with one another. Furthermore, it is desirable to cover or mask the area around the hairpin ends to be welded together, in order to prevent welding beads or waste material arising during the welding process from contacting and possibly damaging the remaining sections of the hairpins.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, das es ermöglicht, Hairpin-Anordnungen sicher, zuverlässig und reproduzierbar sowie effizient zu positionieren und zu maskieren, um diese anschließend miteinander verschweißen zu können.The object of the present invention is to provide a method which makes it possible to position and mask hairpin arrangements securely, reliably and reproducibly and efficiently, so that they can subsequently be welded to one another.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient also zum zeitgleichen Positionieren (also dem Überführen und Halten der Hairpins einer Hairpin-Anordnung in der für den Verschweißvorgang gewünschten Position) und Maskieren von mehreren zu verschweißenden Hairpin-Anordnungen. Insbesondere sind mit Hairpin-Anordnungen vorliegend Hairpin-Paare gemeint. Die Hairpins können dabei einen runden oder einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die mehreren Hairpin-Anordnungen sind in einer Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt auf mehreren konzentrisch zueinander angeordneten Kreisbahnen angeordnet. Die Hairpin-Anordnungen können auch auf Abschnitten von konzentrischen Kreisbahnen angeordnet sein. Die Platzierung ist dabei derart, dass die Hairpin-Anordnungen in radial ausgerichteten Reihen angeordnet sind. Diese Reihen wiederum sind in Umfangsrichtung über in radialer Richtung verlaufende Radialspalte zueinander beabstandet. Die einzelnen Hairpin-Anordnungen in einer radial ausgerichteten Reihe sind in radialer Richtung zueinander über zwischen den konzentrisch zueinander angeordneten Kreisbahnen verlaufende Ringspalte beabstandet.The method according to the invention thus serves for simultaneous positioning (ie transferring and holding the hairpins of a hairpin arrangement in the position desired for the welding process) and masking a plurality of hairpin arrangements to be welded. In particular, hairpin arrangements in the present case mean hairpin pairs. The hairpins can have a round or a substantially rectangular cross section. The plurality of hairpin arrangements are arranged in a circumferential direction evenly distributed on a plurality of circular paths arranged concentrically to one another. The hairpin arrangements can also be arranged on sections of concentric circular paths. The placement is such that the hairpin arrangements are arranged in radially aligned rows. These rows are in turn spaced apart in the circumferential direction via radial gaps running in the radial direction. The individual hairpin arrangements in a radially aligned row are spaced from one another in the radial direction via annular gaps running between the concentrically arranged circular paths.
Um die einzelnen Hairpin-Anordnungen effizient zu positionieren und für den Verschweißvorgang zu maskieren, umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
- Anordnen eines ersten Umfangsrichtungsanlageabschnitts in einem ersten Radialspalt. Ein Umfangsrichtungsanlageabschnitt im vorliegenden Sinne ist ein Anlageabschnitt (also ein Abschnitt, der dazu ausgebildet ist als positionierende Anlage, bspw. Anlagefläche, für die Hairpins zu dienen), der ausgebildet und angeordnet ist, um die Hairpin-Anordnungen umfangsrichtungsseitig zu kontaktieren. Mit Anordnen im vorliegenden Sinne ist das Platzieren des Umfangsrichtungsanlageabschnitts in dem Radialspalt gemeint, ohne dass es bereits zwingend zu einem Kontaktieren der Hairpin-Anordnungen kommen muss.
- Arranging a first circumferential direction abutting portion in a first radial gap. A circumferential direction contact section in the present sense is a contact section (that is, a section that is designed to serve as a positioning contact, for example a contact surface for the hairpins) that is designed and arranged to contact the hairpin arrangements on the circumferential direction side. Arranging in the present sense means placing the circumferential direction contact section in the radial gap without the hairpin arrangements already having to be contacted.
Das Verfahren umfasst weiter das Kontaktieren der Hairpin-Anordnungen einer ersten radial ausgerichteten Reihe, so dass die Hairpin-Anordnungen dieser Reihe mit einer jeweiligen ersten in Umfangrichtung gerichteten Seite an dem ersten Umfangsrichtungsanlageabschnitt anliegen und in umfänglicher Richtung in die gewünschte Position gedrängt werden. Das Kontaktieren kann gleichzeitig oder nachgeschaltet zu dem Anordnen des Umfangsrichtungsanlageabschnitts erfolgen. Durch das Kontaktieren werden die Hairpins der jeweiligen Hairpin-Anordnungen in umfänglicher Richtung in die vorgesehene Position gedrängt bzw. in dieser gehalten und relativ zueinander ausgerichtet. Bei diesem Ausricht- und Positioniervorgang liegen die Hairpins umfangsrichtungsseitig an dem Umfangsrichtungsanlageabschnitt an.The method further comprises contacting the hairpin arrangements of a first radially aligned row, so that the hairpin arrangements of this row abut the first circumferential direction contact section with a respective first side oriented in the circumferential direction and are forced into the desired position in the circumferential direction. The contacting can take place simultaneously or downstream of the arrangement of the circumferential direction contact section. By contacting, the hairpins of the respective hairpin arrangements are pushed in the circumferential direction into the intended position or held in this position and aligned relative to one another. In this alignment and positioning process, the hairpins bear against the circumferential direction contact section on the circumferential direction.
Das Verfahren umfasst weiter das Anordnen eines zweiten Umfangsrichtungsanlageabschnitts in einem zweiten Radialspalt. Hierdurch ist entsprechend der zweite Radialspalt maskiert. Das Verfahren kann weiter das Kontaktieren der Hairpin-Anordnungen der ersten radial ausgerichteten Reihe umfassen, so dass die Hairpin-Anordnungen dieser Reihe mit einer jeweiligen zweiten in Umfangrichtung gerichteten Seite an dem zweiten Umfangsrichtungsanlageabschnitt anliegen und in umfänglicher Richtung in die gewünschte Position gedrängt werden. Nach dem Anordnen des zweiten Umfangsrichtungsanlageabschnitts sind die jeweiligen Hairpin-Anordnungen in Umfangsrichtung weitestgehend maskiert, da die in Umfangsrichtung neben den Hairpin-Anordnungen befindlichen Zwischenräume bzw. Radialspalte durch die Umfangsrichtungsanlageabschnitte bedeckt bzw. gefüllt sind. Durch das optionale Kontaktieren durch den zweiten Umfangsrichtungsanlageabschnitt kann die Positioniergenauigkeit der Hairpin-Anordnungen noch weiter erhöht werden. Die Hairpin-Anordnungen können quasi zwischen den beiden Umfangsrichtungsanlageabschnitten verklemmt werden.The method further comprises arranging a second circumferential direction contact section in a second radial gap. As a result, the second radial gap is masked accordingly. The method may further include contacting the hairpin arrays of the first radially aligned row so that the hairpin arrays thereof Row with a respective second side facing in the circumferential direction on the second circumferential direction abutting portion and are pushed in the circumferential direction into the desired position. After the second circumferential direction contact section has been arranged, the respective hairpin arrangements are largely masked in the circumferential direction, since the gaps or radial gaps located in the circumferential direction next to the hairpin arrangements are covered or filled by the circumferential direction contact sections. The positioning accuracy of the hairpin arrangements can be increased even further by the optional contacting through the second circumferential direction contact section. The hairpin arrangements can be virtually clamped between the two circumferential direction contact sections.
Das Verfahren umfasst weiter das Anordnen eines ersten Radialrichtungsanlageabschnitts in einem die Hairpin-Anordnungen der ersten radial ausgerichteten Reihe zueinander beabstandenden Ringspalt. Nach dem Anordnen des Radialrichtungsanlageabschnitts sind die jeweiligen Hairpin-Anordnungen in radialer Richtung weitestgehend maskiert, da die sich zwischen den Hairpin-Anordnungen befindlichen Ringspalte durch die Radialrichtungsanlageabschnitte weitestgehend bedeckt bzw. ausgefüllt sind.The method further comprises arranging a first radial direction contact section in an annular gap spacing the hairpin arrangements of the first radially aligned row from one another. After the radial direction contact section has been arranged, the respective hairpin arrangements are largely masked in the radial direction, since the annular gaps located between the hairpin arrangements are largely covered or filled by the radial direction contact sections.
Das Verfahren umfasst weiter das Kontaktieren von Hairpin-Anordnungen der ersten radial ausgerichteten Reihe, so dass die Hairpin-Anordnungen dieser Reihe mit einer jeweiligen ersten in radialer Richtung gerichteten Seite an dem ersten Radialrichtungsanlageabschnitt anliegen und in radialer Richtung in die gewünschte Position gedrängt werden. Durch das Kontaktieren durch den Radialrichtungsanlageabschnitt werden die Hairpins der jeweiligen Hairpin-Anordnungen in radialer Richtung in die vorgesehene Position gedrängt und relativ zueinander ausgerichtet. Bei diesem Ausricht- und Positioniervorgang liegen die Hairpins radialrichtungsseitig an dem Radialrichtungsanlageabschnitt an.The method further comprises contacting hairpin arrangements of the first radially aligned row, so that the hairpin arrangements of this row, with a respective first side directed in the radial direction, bear against the first radial direction contact section and are pushed into the desired position in the radial direction. By contacting through the radial direction contact section, the hairpins of the respective hairpin arrangements are forced in the radial direction into the intended position and aligned relative to one another. In this alignment and positioning process, the hairpins bear against the radial direction contact section on the radial direction side.
Das Anordnen und/oder Kontaktieren durch den Radialrichtungsanlageabschnitt und den Umfangsrichtungsanlageabschnitt kann zeitgleich oder auch zeitlich versetzt zueinander erfolgen.The arrangement and / or contact by the radial direction contact section and the circumferential direction contact section can take place at the same time or at different times from one another.
Ggf. kann das Verfahren weiter das Anordnen eines zweiten Radialrichtungsanlageabschnitts in einem die Hairpin-Anordnungen der ersten radial ausgerichteten Reihe zueinander beabstandenden Ringspalt umfassen. Hierdurch kann der Maskierungsgrad verbessert werden.Possibly. For example, the method may further include arranging a second radial direction contact section in an annular gap spacing the hairpin arrangements of the first radially aligned row. This allows the degree of masking to be improved.
Ggf. kann das Verfahren weiter das Kontaktieren der Hairpin-Anordnungen der ersten radial ausgerichteten Reihe umfassen, so dass die Hairpin-Anordnungen dieser Reihe mit einer jeweiligen zweiten in radialer Richtung gerichteten Seite, die der ersten in radialer Richtung gerichteten Seite gegenüberliegt, an dem zweiten Radialrichtungsanlageabschnitt anliegen und in radialer Richtung in die gewünschte Position gedrängt werden. Die Positioniergenauigkeit kann hierdurch verbessert werden.Possibly. The method may further include contacting the hairpin assemblies of the first radially aligned row so that the hairpin assemblies of this row abut the second radial direction abutment portion with a respective second radially facing side opposite the first radially facing side and be pushed into the desired position in the radial direction. This can improve the positioning accuracy.
Anordnen und Kontaktieren können aufeinanderfolgende Vorgänge sein oder beide Vorgänge können zeitgleich erfolgen.Arranging and contacting can be successive processes or both processes can take place simultaneously.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Anordnen des ersten und/oder des zweiten Umfangsrichtungsanlageabschnitts durch eine radial gerichtete translatorische Bewegung des Umfangsrichtungsanlageabschnitts erfolgt. Beispielsweise können beide Umfangsrichtungsanlageabschnitte von radial außen in die Radialspalte in radialer Richtung translatorisch eingeführt werden.According to the invention, it is provided that the first and / or the second circumferential direction contact section is arranged by a radially directed translational movement of the circumferential direction contact section. For example, both circumferential direction contact sections can be inserted translationally from the radially outside into the radial gaps in the radial direction.
Alternativ oder zusätzlich kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Kontaktieren der Hairpin-Anordnungen mittels des ersten und/oder zweiten Umfangsrichtungsanlageabschnitts durch eine radial gerichtete translatorische Bewegung des Umfangsrichtungsanlageabschnitts oder durch eine Rotation des Umfangsrichtungsanlageabschnitts um die radiale Richtung erfolgt. Beispielsweise kann der Umfangsrichtungsanlageabschnitt in Form eines geraden Kegelstumpfs ausgebildet sein, der von radial außen in einen Radialspalt eingeführt wird und derart weit in den Radialspalt eingeführt wird, dass er beidseitig an den ihn umgebenden Hairpin-Anordnungen anliegt, in diesem Fall werden Anordnen und Kontaktieren zeitgleich (durch das „Einschieben“ in radialer Richtung) durchgeführt. Denkbar ist jedoch auch, dass der Umfangsrichtungsanlageabschnitt auf einem Positioniermittel angeordnet ist, dessen Erstreckung in einer zu einer axialen Richtung orthogonalen Ebene sich durch Rotation um die radiale Richtung verändern lässt. Beispielsweise bei einer solchen Konfiguration ist es möglich, das Positioniermittel mit dem daran angeordneten Umfangsrichtungsanlageabschnitt in einer schmalen Ausrichtung in dem Radialspalt anzuordnen und durch eine Rotation um die radiale Richtung das Kontaktieren der Hairpin-Anordnungen zu bewirken.As an alternative or in addition, it can be provided according to the invention that the hairpin arrangements are contacted by means of the first and / or second circumferential direction contact section by a radially directed translational movement of the circumferential direction contact section or by a rotation of the circumferential direction contact section around the radial direction. For example, the circumferential direction contact section can be designed in the form of a straight truncated cone which is inserted from the radially outside into a radial gap and is inserted into the radial gap to such an extent that it abuts the hairpin arrangements surrounding it on both sides, in which case arrangement and contacting occur simultaneously (by "pushing in" in the radial direction). However, it is also conceivable that the circumferential direction contact section is arranged on a positioning means, the extent of which in a plane orthogonal to an axial direction can be changed by rotation about the radial direction. With such a configuration, for example, it is possible to arrange the positioning means with the circumferential direction contact section arranged thereon in a narrow orientation in the radial gap and to bring the hairpin arrangements into contact by rotation about the radial direction.
Alternativ oder zusätzlich kann das Anordnen der ersten und/oder zweiten Radialrichtungsanlageabschnitte in den Ringspalten durch ein Verschwenken der Radialrichtungsanlageabschnitte um die radiale Richtung erfolgen. Hierzu kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Radialrichtungsanlageabschnitte im Wesentlichen orthogonal zu den Umfangsrichtungsanlageabschnitten angeordnet sind. Ein entsprechendes Positioniermittel kann dann um die radiale Richtung rotiert werden um die Radialrichtungsanlageabschnitte entsprechend zu verschwenken.Alternatively or additionally, the first and / or second radial direction contact sections can be arranged in the annular gaps by pivoting the radial direction contact sections about the radial direction. For this purpose, it can be particularly advantageous if the radial direction contact sections are arranged substantially orthogonally to the circumferential direction contact sections. A corresponding positioning means can then be rotated about the radial direction To pivot radial direction system sections accordingly.
Alternativ oder zusätzlich kann das Kontaktieren der Hairpin-Anordnungen mit dem ersten und/oder zweiten Radialrichtungsanlageabschnitt durch ein Verschwenken der Radialrichtungsanlageabschnitte um die radiale Richtung erfolgen. Hierzu kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Radialrichtungsanlageabschnitte im Wesentlichen orthogonal zu den Umfangsrichtungsanlageabschnitten angeordnet sind. Weiter vorteilhaft ist, wenn der Radialrichtungsanlageabschnitt eine in Schwenkrichtung vordere Seite und eine in Schwenkrichtung hintere Seite aufweist. Um ein einfaches Einschwenken und gleichzeitiges Kontaktieren der Hairpin-Anordnungen zu ermöglichen, kann sich die Weite des Radialrichtungsanlageabschnitts von der vorderen zur hinteren Seite hin erweitern. Hierdurch kann der Radialrichtungsanlageabschnitt in den entsprechenden Kreisspalt eingeschwenkt werden und zunächst die Hairpin-Anordnungen noch nicht kontaktieren. Durch die sich von vorne nach hinten erweiternde Weite des Radialrichtungsanlageabschnitts kommt es dann beim weiteren Einschwenken zum Kontaktieren der Hairpin-Anordnungen.As an alternative or in addition, the hairpin arrangements can be brought into contact with the first and / or second radial direction contact section by pivoting the radial direction contact sections around the radial direction. For this purpose, it can be particularly advantageous if the radial direction contact sections are arranged substantially orthogonally to the circumferential direction contact sections. It is further advantageous if the radial direction contact section has a front side in the pivoting direction and a rear side in the pivoting direction. In order to allow the hairpin arrangements to be swiveled in easily and at the same time, the width of the radial direction contact section can be widened from the front to the rear side. As a result, the radial direction contact section can be pivoted into the corresponding circular gap and initially cannot yet contact the hairpin arrangements. As a result of the width of the radial direction contact section widening from front to back, the hairpin arrangements then come into contact when pivoting further.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der erste Umfangsrichtungsanlageabschnitt an einem stiftartig ausgebildeten ersten Positioniermittel angeordnet sein. Der Umfangsrichtungsanlageabschnitt kann dabei durch einen Teilbereich des Positioniermittels gebildet sein, der sich nach radial innen hin gleichmäßig verjüngend ausgebildet ist. Insbesondere kann dieser sich verjüngende Teilbereich Kegelstumpfförmig oder Kegelstumpfabschnittsförmig, ausgebildet sein.In the method according to the invention, the first circumferential direction contact section can be arranged on a pin-shaped first positioning means. The circumferential direction contact section can be formed by a partial area of the positioning means, which is designed to taper radially inwards evenly. In particular, this tapering partial region can have the shape of a truncated cone or a truncated cone section.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der erste Radialrichtungsanlageabschnitt ebenfalls an dem stiftartig ausgebildeten Positioniermittel angeordnet sein, wobei der Radialrichtungsanlageabschnitt in Umfangsrichtung von dem Umfangsrichtungsanlageabschnitt abkragt. Kontaktflächen, also Flächen des Umfangsrichtungsanlageabschnitts, die in der Kontaktierenden Endposition im Kontakt mit der Hairpin-Anordnung stehen und diese Ausrichten bzw. in der gewünschten Position halten erstrecken sich also in radialer Richtung und von diesen erstrecken sich in Umfangsrichtung abragend die Radialrichtungsanlageabschnitte bzw. deren Kontaktflächen.In the method according to the invention, the first radial direction contact section can also be arranged on the pin-shaped positioning means, the radial direction contact section protruding circumferentially from the circumferential direction contact section. Contact surfaces, that is to say surfaces of the circumferential direction contact section, which are in contact with the hairpin arrangement in the contacting end position and hold them in alignment or in the desired position, thus extend in the radial direction and the radial direction contact sections or their contact surfaces extend in a circumferential direction .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann bspw. zunächst das Positioniermittel in radialer Richtung translatorisch in den ersten Radialspalt bewegt werden, um den ersten Umfangsrichtungsanlageabschnitt in diesem anzuordnen. Anschließend kann das Positioniermittel in diesem um die radiale Richtung rotiert werden, um den ersten Radialrichtungsanlageabschnitt in dem Ringspalt anzuordnen. Je nach Ausbildung des Radialrichtungsanlageabschnitts ist es möglich, dass der Radialrichtungsanlageabschnitt in dieser Position die Hairpin-Anordnungen bereits kontaktiert, also in die gewünschte und für den späteren Schweißvorgang vorgesehene Position drängt bzw. in dieser hält. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Radialrichtungsanlageabschnitt nach der Rotation lediglich in dem Ringspalt angeordnet ist und die Hairpin-Anordnungen noch nicht kontaktiert. Es kann dann weiter vorgesehen sein, das Positioniermittel anschließend translatorisch in radialer Richtung zu bewegen. Durch die translatorische Bewegung kann dann das Kontaktieren der Hairpin-Anordnungen mit dem Radialrichtungsanlageabschnitt durchgeführt werden.In the method according to the invention, for example, the positioning means can first be moved translationally in the radial direction into the first radial gap in order to arrange the first circumferential direction contact section in this. The positioning means can then be rotated in the radial direction in order to arrange the first radial direction contact section in the annular gap. Depending on the design of the radial direction contact section, it is possible that the radial direction contact section already contacts the hairpin arrangements in this position, that is, urges them into the desired position intended for the later welding process or holds them there. However, it can also be provided that the radial direction contact section is only arranged in the annular gap after the rotation and has not yet contacted the hairpin arrangements. It can then be further provided that the positioning means is subsequently moved in a translatory manner in the radial direction. The translatory movement can then be used to contact the hairpin arrangements with the radial direction contact section.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Positioniermittel verwendet werden, das den ersten Umfangsrichtungsanlageabschnitt umfasst und des Weiteren Radialrichtungsanlageabschnitte für mehrere Hairpin-Anordnungen, die in verschiedenen radial ausgerichteten Reihen angeordnet sind. Die Radialrichtungsanlageabschnitte können hierbei insbesondere in Umfangsrichtung abkragend ausgebildet sein.In the method according to the invention, a positioning means can be used which comprises the first circumferential direction contact section and furthermore radial direction contact sections for a plurality of hairpin arrangements which are arranged in different radially aligned rows. The radial direction abutment sections can in this case be configured to project in particular in the circumferential direction.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Kontaktieren der Hairpin-Anordnungen mit dem ersten und/oder zweiten Radialrichtungsanlageabschnitt durch eine radial gerichtete translatorische Bewegung des Radialrichtungsanlageabschnitts erfolgen. Es kann vorgesehen sein, dass bei zwei in einer radial erstreckten Reihe benachbart zueinander angeordnete Hairpin-Anordnungen eine Hairpin-Anordnung durch einen nach radial innen bewegten Radialrichtungsanlageabschnitt kontaktiert und die andere durch einen nach radial außen bewegten Radialrichtungsanlageabschnitt kontaktiert wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine einzelne Hairpin-Anordnung von der einen Seite durch einen nach radial innen bewegten Radialrichtungsanlageabschnitt kontaktiert und die andere Seite durch einen nach radial außen bewegten Radialrichtungsanlageabschnitt kontaktiert wird.In the method according to the invention, the hairpin arrangements can be brought into contact with the first and / or second radial direction contact section by a radially directed translational movement of the radial direction contact section. It can be provided that in two hairpin arrangements arranged adjacent to one another in a radially extended row, one hairpin arrangement is contacted by a radially inward movement section which is moved radially inward and the other is contacted by a radial direction which section is moved radially outward. It can also be provided that a single hairpin arrangement is contacted from one side by a radially inward movement of the radial direction contact section and the other side is contacted by a radially outward movement of the radial direction contact section.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können in einem Radialspalt zwei Positioniermittel mit jeweils einem Umfangsrichtungsanlageabschnitt für Hairpin-Anordnungen in zueinander benachbarten radial ausgerichteten Reihen angeordnet werden. Die beiden Positioniermittel bzw. deren Umfangsrichtungsanlageabschnitte können dabei in einer zu einer axialen Richtung orthogonalen Ebene angeordnet werden. Oder mit anderen Worten, im Hinblick auf die axiale Richtung in gleicher Höhe angeordnet sein.In the method according to the invention, two positioning means, each with a circumferential direction contact section for hairpin arrangements, can be arranged in radially aligned rows in a radial gap. The two positioning means or their circumferential direction contact sections can be arranged in a plane orthogonal to an axial direction. In other words, be arranged at the same height with regard to the axial direction.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann in einem ersten Radialspalt ein Positioniermittel angeordnet werden, das einen Umfangsrichtungsanlageabschnitt und einen Radialrichtungsanlageabschnitt umfasst. In einem zu dem ersten Radialspalt benachbarten weiteren Radialspalt kann ein weiteres Positioniermittel, das einen Umfangsrichtungsanlageabschnitt jedoch keinen Radialrichtungsanlageabschnitt umfasst, angeordnet werden. Das weitere Positioniermittel kann konstruktiv einfacher ausgebildet sein, bspw. in Form eines Kegelstumpfs.In the method according to the invention, a positioning means can be arranged in a first radial gap Includes circumferential direction abutment portion and a radial direction abutment portion. In a further radial gap adjacent to the first radial gap, a further positioning means can be arranged which comprises a circumferential direction contact section but no radial direction contact section. The further positioning means can be structurally simpler, for example in the form of a truncated cone.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass in jedem Radialspalt ein separates Positioniermittel angeordnet wird. Insbesondere können diese Positioniermittel einzeln bewegbar oder gemeinsam bewegbar ausgebildet sein.In the method according to the invention it can be provided that a separate positioning means is arranged in each radial gap. In particular, these positioning means can be designed to be individually movable or jointly movable.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass in jedem Radialspalt genau ein Positioniermittel angeordnet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch vorgesehen sein, dass in jedem Radialspalt genau zwei Positioniermittel angeordnet werden. Die beiden Positioniermittel können unterschiedlich ausgebildet sein. Die beiden Positioniermittel können identisch ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, dass eines der Positioniermittel Radialrichtungsanlageabschnitte umfasst und das andere nicht. In the method according to the invention it can be provided that exactly one positioning means is arranged in each radial gap. In the method according to the invention it can also be provided that exactly two positioning means are arranged in each radial gap. The two positioning means can be designed differently. The two positioning means can be designed identically. It can be provided that one of the positioning means comprises radial direction contact sections and the other does not.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum zeitgleichen Positionieren und Maskieren von mehreren zu verschweißenden Hairpin-Anordnungen, insbesondere Hairpin-Paaren, wobei die mehreren Hairpin-Anordnungen in einer Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt auf mehreren konzentrisch zueinander angeordneten Kreisbahnen angeordnet sind, (Die Hairpin-Anordnungen können auch auf Abschnitten von konzentrischen Kreisbahnen angeordnet sein) so dass die Hairpin-Anordnungen in radial ausgerichteten Reihen angeordnet sind, die in Umfangsrichtung über in radialer Richtung verlaufende Radialspalte zueinander beabstandet sind und wobei die einzelnen Hairpin-Anordnungen in einer radial ausgerichteten Reihe in radialer Richtung zueinander über zwischen den konzentrisch zueinander angeordneten Kreisbahnen verlaufende Ringspalte beabstandet sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß einer der vorigen Ausführungsformen ausgebildet.The invention also relates to a device for simultaneously positioning and masking a plurality of hairpin arrangements to be welded, in particular hairpin pairs, the plurality of hairpin arrangements being arranged uniformly distributed in a circumferential direction on a plurality of circular paths arranged concentrically to one another (the hairpin arrangements can also be arranged on sections of concentric circular paths) so that the hairpin arrangements are arranged in radially aligned rows which are spaced apart in the circumferential direction via radial gaps running in the radial direction, and the individual hairpin arrangements in a radially aligned row in the radial direction are spaced from one another via annular gaps running between the concentrically arranged circular paths. The device according to the invention is designed in particular to carry out the method according to one of the previous embodiments.
Die Vorrichtung kann hierzu ein stiftartig ausgebildetes Positioniermittel umfassen, das einen sich gleichmäßig verjüngenden, insbesondere Kegelstumpfförmigen oder Kegelstumpfabschnittsförmigen, Teilbereich umfasst, der einen Umfangsrichtungsanlageabschnitt bildet, der zur Anordnung in einem der Radialspalte und zur Kontaktierung der Hairpin-Anordnungen einer radial ausgerichteten Reihe von Hairpin-Anordnungen vorgesehen ist. Insbesondere kann der Umfangsrichtungsanlageabschnitt Kontaktflächen zur Kontaktierung mehrerer Hairpin-Anordnungen umfassen, wobei die Kontaktflächen in der kontaktierenden Position in radial Richtung erstreckt sind.For this purpose, the device can comprise a pin-like positioning means, which comprises a uniformly tapering, in particular truncated cone-shaped or truncated-cone-shaped, partial area, which forms a circumferential direction contact section which is arranged in one of the radial gaps and for contacting the hairpin arrangements of a radially oriented row of hairpin Arrangements is provided. In particular, the circumferential direction contact section can comprise contact surfaces for contacting a plurality of hairpin arrangements, the contact surfaces in the contacting position extending in the radial direction.
Das Positioniermittel kann zur Bildung der Kontaktflächen des Umfangsrichtungsanlageabschnitts insbesondere einen Teilbereich umfassen, der der durch Rotation einer ersten in radialer Richtung erstreckten Geraden um eine zweite in radialer Richtung erstreckten Geraden beschriebenen Mantelfläche entspricht.To form the contact surfaces of the circumferential direction contact section, the positioning means can in particular comprise a partial region which corresponds to the lateral surface described by rotating a first straight line extending in the radial direction about a second straight line extending in the radial direction.
Die Vorrichtung kann eine Antriebseinheit umfassen, die ausgebildet ist, um eine Relativbewegung zwischen einem in der Vorrichtung gehaltenen Stator, der die Hairpin-Anordnungen umfasst, und dem Positioniermittel zu bewirken, derart, dass das Positioniermittel bezüglich des Stators in (insbesondere rein translatorisch) radialer Richtung bewegt wird, insbesondere wobei die Vorrichtung einen Rotationsantrieb umfasst, der ausgebildet ist, um eine Relativbewegung zwischen dem Stator und dem Positioniermittel zu bewirken, derart, dass das Positioniermittel um die radiale Richtung gegenüber dem Stator rotiert.
Die Vorrichtung kann mit einem Radialrichtungsanlageabschnitt, der zur Anordnung in einem der Ringspalte und zur Kontaktierung einer Hairpin-Anordnung an einer in radiale Richtung gerichteten Seite vorgesehen ist, ausgebildet sein. Dieser Radialrichtungsanlageabschnitt kragt in der zur Kontaktierung vorgesehenen Position in Umfangsrichtung von dem Umfangsrichtungsanlageabschnitt ab oder er ist aus dem Positioniermittel in Umfangsrichtung in eine entsprechende abkragende Position ausfahrbar.The device may comprise a drive unit which is designed to effect a relative movement between a stator held in the device, which comprises the hairpin arrangements, and the positioning means, such that the positioning means is more radial (in particular purely translational) with respect to the stator Direction is moved, in particular wherein the device comprises a rotary drive, which is designed to effect a relative movement between the stator and the positioning means, such that the positioning means rotates about the radial direction relative to the stator.
The device can be designed with a radial direction contact section which is provided for arrangement in one of the annular gaps and for contacting a hairpin arrangement on a side directed in the radial direction. This radial direction contact section protrudes in the position provided for contacting in the circumferential direction from the circumferential direction contact section or it can be extended from the positioning means in the circumferential direction into a corresponding projecting position.
Die Vorrichtung kann weiter mit einem Positioniermittel ausgebildet sein, das einen Radialrichtungsanlageabschnitt umfasst, der in einen sich verjüngenden Einführabschnitt übergeht.The device can also be designed with a positioning means which comprises a radial direction contact section which merges into a tapering insertion section.
Die Vorrichtung kann insbesondere eine Rotationseinheit umfassen, die dazu ausgebildet ist, die Positioniermittel um die axiale Richtung herum derart zu rotieren, dass sie von einem Radialspalt zum nächsten bewegbar sind. Es ist auch denkbar, dass die Rotationseinheit den Stator um die axiale Richtung herum rotiert, wobei die Positioniermittel ortsfest gehalten sein können. Hierdurch können nacheinander die verschiedenen Radialspalte durch die Positioniermittel angefahren und bearbeitet werden.The device can in particular comprise a rotation unit which is designed to rotate the positioning means around the axial direction in such a way that they can be moved from one radial gap to the next. It is also conceivable that the rotation unit rotates the stator around the axial direction, it being possible for the positioning means to be held stationary. As a result, the various radial gaps can be approached and processed one after the other by the positioning means.
Vorteilhafter Weise ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass die Positioniermittel in radialer Richtung translatorisch bewegbar sind und/oder um die radiale Richtung rotierbar sind.The device is advantageously designed such that the positioning means can be moved translationally in the radial direction and / or can be rotated about the radial direction.
Weiter vorteilhaft ist, wenn der Radialrichtungsanlageabschnitt der Positioniermittel der Vorrichtung eine in Schwenkrichtung vordere Seite und eine in Schwenkrichtung hintere Seite aufweist. Um ein einfaches Einschwenken und gleichzeitiges Kontaktieren der Hairpin-Anordnungen zu ermöglichen, kann sich die Weite des Radialrichtungsanlageabschnitts von der vorderen zur hinteren Seite hin erweitern. Hierdurch kann der Radialrichtungsanlageabschnitt in den entsprechenden Kreisspalt eingeschwenkt werden und zunächst die Hairpin-Anordnungen noch nicht kontaktieren. Durch die sich von vorne nach hinten erweiternde Weite des Radialrichtungsanlageabschnitts kommt es dann beim weiteren Einschwenken zum Kontaktieren der Hairpin-Anordnungen.It is further advantageous if the radial direction contact section of the positioning means of the device has a front side in the pivoting direction and has a rear side in the pivoting direction. In order to allow the hairpin arrangements to be swiveled in easily and at the same time, the width of the radial direction contact section can be widened from the front to the rear side. As a result, the radial direction contact section can be pivoted into the corresponding circular gap and initially cannot yet contact the hairpin arrangements. As a result of the width of the radial direction contact section widening from front to back, the hairpin arrangements then come into contact when pivoting further.
Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung auch eine Schweißeinheit zum Verschweißen der oberen Enden der Hairpins umfassen. According to the invention, the device can also comprise a welding unit for welding the upper ends of the hairpins.
Erfindungsgemäß kann auch das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt Verschweißen der oberen Enden der Hairpins umfassen. Dieser ist insbesondere dem Anordnen und Kontaktieren für die einzelnen Hairpin-Anordnungen zeitlich nachgeordnet.According to the invention, the method according to the invention can also comprise a step of welding the upper ends of the hairpins. In particular, this is arranged after the arrangement and contact for the individual hairpin arrangements.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher beschrieben, wobei gleiche oder funktional gleiche Elemente ggf. lediglich einmal mit Bezugszeichen versehen sind.The invention is described in more detail below with reference to the figures, the same or functionally identical elements possibly being provided only once with reference numerals.
Es zeigen:
-
1 einen Stator mit eingefügten Hairpins; -
2 einen vergrößert dargestellten Teilausschnitt aus1 ; -
3 eine schematische Skizze einer Draufsicht einer Hairpin-Anordnung bevor diese in die zum Verschweißen vorgesehene Position überführt wurden; -
4 eine schematische Draufsicht einer Hairpin-Anordnung sowie eines Umfangsrichtungsanlageabschnittes und eines Radialrichtungsanlageabschnittes; -
5 eine weitere mögliche Konfiguration einer Hairpin-Anordnung in der zum Verschweißen vorgesehenen Position; -
6 ein Positioniermittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
7 eine Ausgangskonfiguration bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
8 einen Schritta einer beispielhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
9 einen Schrittb desVerfahrens aus 8 ; -
10 einen Schrittc des Verfahrens; -
11 ein Schrittd des Verfahrens; -
12 ein Beispiel einer alternativen Verfahrensführung; -
13 ein alternatives Positioniermittel; -
14 ein Schritta einer weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensvariante; -
15 ein Schrittb der Verfahrensvariante von 14 ; -
16 einen Schrittc der Verfahrensvariante von 14 ; -
17 einen Schrittd der Verfahrensvariante von 14 ; -
18 eine alternative Verfahrensvariante unter Verwendung alternativer Positioniermittel; -
19 einen weiteren Schritt indem Verfahrensfigur 18; -
20 das Positioniermittel aus19 im Einzelnen im Detail; -
21 eine alternative Verfahrensvariante; -
22 ein alternatives Positioniermittel; -
23 ein weiteres alternatives Positioniermittel; -
24 ein weiteres alternatives Positioniermittel; -
25 eine erfindungsgemäße Verfahrensvariante unter Verwendung des Positioniermittels aus24 ; -
26 ein weiteres alternatives Positioniermittel mit längeren Radialrichtungsanlageabschnitten; und -
27 eine erfindungsgemäße Verfahrensvariante unter Verwendung des Positioniermittels aus26 .
-
1 a stator with inserted hairpins; -
2nd a partial section shown enlarged1 ; -
3rd a schematic sketch of a top view of a hairpin arrangement before it has been transferred into the position intended for welding; -
4th a schematic plan view of a hairpin arrangement and a circumferential direction contact section and a radial direction contact section; -
5 a further possible configuration of a hairpin arrangement in the position intended for welding; -
6 a positioning means for performing the method according to the invention; -
7 an initial configuration when carrying out the method according to the invention; -
8th one stepa an exemplary variant of the method according to the invention; -
9 one stepb of the procedure8th ; -
10th one stepc the procedure; -
11 a stepd the procedure; -
12 an example of an alternative procedure; -
13 an alternative positioning means; -
14 a stepa a further method variant according to the invention; -
15 a stepb the process variant of14 ; -
16 one stepc the process variant of14 ; -
17th one stepd the process variant of14 ; -
18th an alternative method variant using alternative positioning means; -
19th a further step in method figure 18; -
20th the positioning means19th in detail in detail; -
21st an alternative process variant; -
22 an alternative positioning means; -
23 another alternative positioning means; -
24th another alternative positioning means; -
25th a method variant according to the invention using the positioning means24th ; -
26 another alternative positioning means with longer radial direction abutment sections; and -
27th a method variant according to the invention using the positioning means26 .
Die beiden Hairpins
Die einzelnen Hairpin-Anordnungen
Da die Hairpin-Anordnungen
In
Bei den Varianten von
Von dem Umfangsrichtungsanlageabschnitt
Mit anderen Worten, der Radialrichtungsanlageabschnitt
Wie in
Im vorliegenden Beispiel werden die Positioniermittel
Die Positioniermittel
In der in
Entsprechend sind anschließend, was in
In
Die weiteren Positioniermittel
Nachdem die Positioniermittel
Der Umfangsrichtungsanlageabschnitt
Die Positioniermittel
Diese Konfiguration, in der die Hairpin-Anordnung
In
In
In
In
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