DE102019102915A1

DE102019102915A1 - Verfahren zum Ablängen und Positionieren von Leiterenden bei der Herstellung von Statoren elektrischer Maschinen sowie Stator

Info

Publication number: DE102019102915A1
Application number: DE102019102915.5A
Authority: DE
Inventors: Eileen Schneider; Christoph Ahlbrecht; Wolfgang Sauer; Peter-Ulrich Grams
Original assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2019-02-06
Filing date: 2019-02-06
Publication date: 2020-08-06
Also published as: FR3092445B1; FR3092445A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ablängen und Positionieren von Leiterenden (40) von Leiterelementen einer Steckwicklung eines Stators bei der Herstellung von elektrischen Maschinen, das umfasst:a) Einstecken einer Vielzahl von Leiterelementen in eine Vielzahl von Nuten eines ringförmigen Statorkerns (2) des Stators;b) Fügen einer ringförmigen Maske (1), die eine Vielzahl von Öffnungen (30) aufweist, auf die Leiterenden (40);c) Abtragen sowohl der Leiterenden (40) als auch der ringförmigen Maske (1) auf eine definierte Höhe über dem ringförmigen Statorkern (2); undd) Absenken der ringförmigen Maske (1) um ein definiertes Maß, um die Leiterenden (40) für das Verbinden freizugeben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ablängen und Positionieren von Leiterenden bei der Herstellung von Statoren elektrischer Maschinen und einen Stator.
Stand der Technik
Bekannte Statoren von elektrischen Maschinen weisen einen Statorkern und eine Statorwicklung auf. Der Statorkern wird beispielsweise durch ein Lamellenpaket gebildet. Die Statorwicklung kann beispielsweise als eine sog. Steckwicklung ausgebildet sein, wie in der DE 40 31 276 A1 beschrieben. Als Steckwicklung wird eine Wicklung bezeichnet, die zum Beispiel aus U-förmig vorgebogenen Leiterelementen, z.B. Kupferlackdraht, besteht, die von einer Seite in die Nuten des Statorkerns eingesteckt werden. Die freien Enden der Leiterelemente (auch Leiterenden genannt) treten auf der anderen Seite des Statorkerns hervor und müssen dort elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Das Verbinden der Leiterenden kann durch Verschweißen erfolgen, wobei die Leiterenden zuvor üblicherweise auf dieselbe Länge gebracht werden. Dazu wird beispielsweise eine Schneidmaske zur Definition der Schnitthöhe auf die Leiterenden gesetzt. Die Leiterenden können beispielsweise mittels beweglichen oder feststehenden Messern oder mittels rotierenden Rundmessern durchtrennt und gekürzt werden. Anschließend wird die Schneidmaske entfernt und die Leiterenden können in eine Schweißspannvorrichtung gefügt und dort verschweißt werden. Die Herausforderung bei jedem Fügevorgang ist die erforderliche Positioniergenauigkeit der Leiterenden. Nach dem Schweißprozess wird beispielsweise die Schweißspannvorrichtung entfernt und die verbundenen Leiterenden werden gegen Korrosion mittels Pulverbeschichtung oder Vollverguss isoliert.
Die Verschaltung der einzelnen Phasen der elektrischen Maschine erfolgt nach bisherigem Stand der Technik über das Einbringen von Phasenverbindern in den Leiterverbund, die damit den elektrischen Fluss sicherstellen. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung einer Stromschiene, die auf die geschweißten Leiterenden gesetzt und mit den entsprechenden Phasenabgängen stoffschlüssig verbunden wird. Dabei ist sicherzustellen, dass die Länge der Leiterabgänge, die mit der Stromschiene verbunden werden, größer ist als die der restlichen Leiter, um Windungsschlüsse zu verhindern.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vielzahl von nicht verbundenen Leiterenden auf möglichst einfache Weise auf eine gleiche, definierte Länge abzulängen, um diese in einem anschließenden Schweißprozess verbinden zu können.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und ein Stator mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Das Verfahren wird zum Ablängen und Positionieren von Leiterenden von Leiterelementen einer Steckwicklung bei der Herstellung von elektrischen Maschinen verwendet.
In einem ersten Schritt wird eine Vielzahl von Leiterelementen in eine Vielzahl von Nuten des Statorkerns eingesteckt. Der Statorkern weist eine ringförmige Gestalt mit einer Oberseite und einer Unterseite auf. An einer Seite des Statorkerns, im Folgenden sei es die Oberseite, stehen die Leiterenden bzw. die freien Enden der Leiterelemente nach dem Einstecken hervor und werden entsprechend der Verschaltung zueinander positioniert. Dies erfolgt insbesondere durch sog. Schränken.
In einem zweiten Schritt wird eine ringförmige Maske auf die Leiterenden gefügt. Die Maske weist eine Vielzahl von Öffnungen auf. Vorteilhafterweise ist der Innenradius der ringförmigen Maske gleich dem Innenradius des ringförmigen Statorkerns, so dass beim Fügen der ringförmigen Maske auf die Leiterenden eine Mittelachse der ringförmigen Maske, die senkrecht zur Radialebene der Maske steht, mit einer Mittelachse des Statorkerns, die senkrecht zur Radialebene des Statorkerns steht, übereinstimmt. Dies hat den Vorteil, dass jedes Leiterende, das aus der Oberseite des Statorkerns hervorsteht und das mit einem anderen Leiterende verbunden werden soll, in einer Öffnung der Maske aufgenommen bzw. angeordnet wird.
In einem dritten Schritt werden sowohl die Leiterenden als auch die Maske auf eine definierte Höhe abgetragen bzw. abgelängt. Es versteht sich, dass diese Höhe eine Höhe ist, die über dem Statorkern, aber unterhalb der ursprünglichen Höhe der Oberseite der Maske liegt. Dies führt dazu, dass die Leiterenden nach dem Abtragen die gleiche Länge aufweisen.
Die Maske dient insbesondere dazu, die Leiterenden beim Abtragen abzustützen und vor Umknicken oder sonstiger Verformung zu schützen, damit die Leiterenden nach dem Abtragen die gleiche Länge aufweisen.
Das Fügen der Maske auf die Leiterenden des Statorkerns sowie das Abtragen bzw. Ablängen der Leiterenden sowie der Maske können beispielsweise in einer einzigen Vorrichtung durchgeführt werden. Die Vorrichtung weist beispielsweise ebenfalls eine ringförmige Gestalt auf, wobei der Innenradius der Vorrichtung in etwa dem Außenradius der Maske entspricht, wobei ein geringes Fügespiel berücksichtigt werden muss. Die Vorrichtung umschließt die Maske und positioniert sie über den Leiterenden, so dass die Maske auf die Leiterenden gefügt werden kann. Die Vorrichtung ist einerseits dazu eingerichtet, die Maske derart über den Leiterenden bzw. über dem Statorkern zu positionieren, dass die Position der Mittelachse der Maske und die Position der Mittelachse des Statorkerns übereinstimmen. Andererseits kann die Vorrichtung die Maske über dem Statorkern stabilisieren, während die Vorrichtung die Oberseite der Maske sowie die Leiterenden zum Abtragen freigibt. Dies wird beispielsweise dadurch realisiert, dass die Oberseite der Vorrichtung offen ist, so dass ein Werkzeug, das zum Abtragen der Leiterenden sowie der Maske verwendet wird, durch die Oberseite der Vorrichtung gelangen kann.
In einem vierten Schritt wird die Maske um ein definiertes Maß abgesenkt, um die Leiterenden für das Verbinden freizugeben. Die Maske wird beim Absenken nur in eine Richtung, d.h. in Richtung des Statorkerns, bewegt, die parallel zur Richtung der Mittelachse der Maske bzw. des Statokerns ist. Es versteht sich, dass es ausreichend ist, die Leiterenden nur soweit abzutragen, dass ihre verbleibende Länge ausreichend ist, um verbunden zu werden. Da die Leiterenden immer noch in den Öffnungen der Maske angeordnet sind, sind sie dadurch gleichzeitig korrekt positioniert. Insbesondere ist der Abstand zwischen Leiterenden in derselben Öffnung derart reduziert, dass sie leicht miteinander verbunden werden können.
Die Leiterenden können für das Verbinden durch Absenken der ringförmigen Maske freigeben werden und die Maske muss nicht, wie im Stand der Technik, aufwendig von den Leiterenden entfernt werden.
In einem vorteilhaften fünften Schritt werden die Leiterenden verbunden, um die Statorwicklung bereitzustellen.
Vorteilhafterweise wird beim Fügen der Maske auf die Leiterenden in mindestens einer der Öffnungen der Maske mindestens ein Leiterende angeordnet. Die Anzahl der Leiterenden, die in einer Öffnung der Maske angeordnet sind, ist jedoch nicht auf eins beschränkt, und die Anzahl der Leiterenden kann eins, ferner zwei oder drei oder mehr sein.
Vorteilhafterweise werden beim Fügen der Maske auf die Leiterenden die Leiterenden mindestens bündig zu einer Oberseite der Maske in den Öffnungen der Maske angeordnet. Dadurch werden die Leiterenden durch die Maske während des Abtragens stabilisiert, wobei jedoch nicht mehr als nötig abgetragen werden muss.
Vorteilhafterweise besteht die Maske aus einem isolierenden, spanbaren und nicht spröden Material. Die Maske wird zusammen mit den Leiterenden abgetragen. Somit ist von Vorteil, dass die Maske spanbar und nicht spröde ist, da die Maske sonst während des Abtragens brechen könnte oder Abfallprodukte, die beim Abtragen entstehen, den Statorkern verschmutzen könnten. Zudem sorgt die Maske aufgrund ihrer isolierenden Wirkung dafür, dass die nicht isolierten Leiterenden gegeneinander isoliert sind.
Vorteilhafterweise besteht die Maske aus Kunststoff. Die Maske wird beispielsweise in einem Vakuumvergussverfahren hergestellt. Die Herstellung der Maske kann somit einfach und kostengünstig realisiert werden.
Vorteilhafterweise erfolgt das Abtragen sowohl der Leiterenden als auch der Maske durch einen spanenden Prozess mit geometrisch bestimmter Schneide im unterbrochenen Schnitt, wie beispielsweise Fräsen.
Wenn das Fügespiel zwischen einer Vorrichtung, die die Maske beim Abtragen sowohl der Leiterenden als auch der Maske über dem Statorkern positioniert, und der Maske hinreichend klein definiert ist, können beim Abtragen der Maske sowie der Leiterenden entstehende Späne nicht von außen in die Maske oder den Statorkern eindringen und die Maske sowie den Statorkern verschmutzen und/oder beschädigen. Dies ist ebenfalls auf den Spalt zwischen den Leiterenden und der Maske zu übertragen.
Vorteilhafterweise wird durch den spanenden Prozess, der zum Abtragen sowohl der Leiterenden als auch der Maske verwendet wird, eine Nut auf der Oberseite der Maske gebildet. Die Innenwand und die Außenwand der Maske werden somit nicht bzw. nicht so tief durch den spanenden Prozess abgetragen. Die Dicke sowie die Höhe der verbleibenden Seitenwände, die sich auf beiden Seiten der Nut befinden, werden derart gewählt, dass die Seitenwände eine mechanische Stabilität aufweisen. Die Wandstärke sollte dabei vorteilhafterweise eine Dicke von 0,5 mm nicht unterschreiten. Die Höhe ist so zu wählen, dass die verbundenen Leiterenden vollständig von der Vergussmasse umschlossen werden.
Vorteilhafterweise wird eine Vergussmasse, die zum Isolieren der Leiterenden verwendet wird, in die Nut, die auf der Maske durch den spanenden Prozess gebildet wird, eingegossen. Die Vergussmasse wird somit durch die Nut radial begrenzt. Die Vergussmasse weist eine entsprechende Viskosität auf, so dass die Vergussmasse auf der Oberseite der Maske bzw. in der Nut gehalten wird, ohne durch die Öffnungen der Maske in Richtung des Statorkerns zu fließen. Zur Isolierung der Leiterenden wird somit die Maske selbst verwendet. Auf eine weitere Vorrichtung wie beispielsweise eine Abdeckung, die im Stand der Technik zum Isolieren verwendet werden muss, kann hier verzichtet werden.
Vorteilhafterweise wird zum Verbinden der Leiterenden ein Schweißprozess, insbesondere ein Laserschweißprozess, verwendet. Dies hat den Vorteil, dass die Energie, die zum Schweißen der Leiterenden benötigt wird, örtlich begrenzt auf die Leiterenden einwirken kann. Der Statorkern sowie die Maske werden dazu in eine Laserschweißanlage überführt. Im Vergleich zum Stand der Technik kann dies recht einfach realisiert werden, ohne die Maske von den Leiterenden zu entfernen und anschließend die Leiterenden in einer Schweißspannanlage anzuordnen und/oder mit dieser zu fügen. Der Herstellungsprozess kann somit unter Zeitersparnis realisiert werden. Es versteht sich, dass das Material der Maske derart gewählt wird, dass das Material während des Schweißens möglichst formbeständig bleibt, also beispielsweise eine starke Verformung oder ein Ausgasen der Maske verhindert wird. Die Maske kann somit die Leiterenden für das Schweißen positionieren und/oder stabilisieren.
Vorteilhafterweise werden beim Verbinden der Leiterenden diejenigen Leiterenden miteinander verbunden, die sich in derselben Öffnung der Maske befinden. Somit können mindestens zwei Leiterenden oder eine andere ganzzahlige Anzahl an Leiterenden miteinander verbunden werden. Die Öffnung positioniert die jeweiligen Leiterenden, die sich in der Öffnung befinden, derart, dass der Abstand der zu verschweißenden Leiterenden klein genug ist, um diese miteinander zu verschweißen.
Vorteilhafterweise weist die Maske eine Farbe auf, die einen Kontrast zwischen Leiterenden und der Maske bewirkt. Da die abgelängten Leiterenden üblicherweise als helle Flächen erscheinen, ist die Farbe der Maske vorteilhafterweise schwarz.
Vorteilhafterweise kann eine Positionsbestimmungsvorrichtung die Position der Leiterenden in der Maske erkennen. Ein stärkerer Kontrast führt dazu, dass die Leiterenden besser von der Positionsbestimmungsvorrichtung erkannt werden können.
Die Position der jeweiligen Leiterenden kann für das automatische Verbinden der Leiterenden, z.B. in einem Laserschweißprozess, verwendet werden.
Erfindungsgemäß wird ein Stator vorgeschlagen, der einen ringförmigen Statorkern, eine Steckwicklung und eine ringförmige Maske umfasst. Der Stator ist nach einem Verfahren, wie oben beschrieben, hergestellt.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer ringförmigen Maske, die in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, mit leeren Öffnungen in einer Draufsicht.
2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung, die zum Fügen der ringförmigen Maske auf die Leiterenden sowie zum Abtragen der ringförmigen Maske sowie der Leiterenden verwendet wird.
3 zeigt schematisch einen Ausschnitt der ringförmigen Maske mit den Leiterenden nach dem spanenden Prozess.
4 zeigt schematisch die ringförmige Maske, die Leiterenden und den Statorkern nach dem spanenden Prozess in einer Schnittansicht.
5 zeigt schematisch einen Ausschnitt der Maske mit den Leiterenden nach einem Absenkprozess.
6 zeigt schematisch einen Ausschnitt der Maske mit den Leiterenden nach einem Schweißprozess.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Identische Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder baugleiche Elemente und werden nicht jedes Mal gesondert erläutert.
In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Maske, die in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann, schematisch in einer Draufsicht dargestellt und mit 1 bezeichnet.
Die Maske 1 weist eine ringförmige Gestalt mit einer Innenwand 10 und einer Außenwand 20 auf. Ein Radius von einer Mittelachse M zur Innenwand 10 der ringförmigen Maske 1 ist kleiner als ein Radius zur Außenwand 20 der ringförmigen Maske 1. Die Mittelachse M der Maske 1 verläuft senkrecht zur Radialebene der Maske 1. Die Maske 1 besteht aus einem isolierenden, spanbaren und nicht spröden Material, wie beispielsweise Kunststoff.
Zudem weist die Maske 1 eine Vielzahl von Öffnungen 30 auf. Jede Öffnung 30 ist dazu eingerichtet, mindestens ein Leiterende, das aus der Oberseite eines Statorkerns hervorsteht, aufzunehmen. Der Statorkern weist ebenfalls eine ringförmige Gestalt auf und ist beispielsweise als Lamellenpaket ausgebildet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird jedoch in 1 auf die Darstellung der Leiterenden und des Statorkerns verzichtet. Die Öffnungen 30 der Maske 1 sind im vorliegenden Beispiel derart angeordnet, dass sie in Reihen 100 radial nach außen verlaufen.
Im gezeigten Beispiel sind sowohl Reihen eines ersten Typs 100a als auch Reihen eines zweiten Typs 100b vorgesehen.
Die Reihen des ersten Typs 100a und des zweiten Typs 100b unterscheiden sich in der Anzahl der Öffnungen 30 voneinander. Während in der Reihe des ersten Typs 100a drei Öffnungen 30, die jeweils zwei Leiterenden 40 aufnehmen können, angeordnet sind, sind in der Reihe des zweiten Typs 100b vier Öffnungen angeordnet, wobei eine erste Öffnung 30a, die am nächsten an der Innenwand 10 angeordnet ist, und eine vierte Öffnung 30d, die am nächsten an der Außenwand 20 angeordnet ist, jeweils nur ein Leiterende 40 aufnehmen können, und wobei eine zweite Öffnung 30b und eine dritte Öffnung 30c, die zwischen der ersten Öffnung 30a und der vierten Öffnung 30d angeordnet sind, jeweils zwei Leiterenden 40 aufnehmen können.
Jede Reihe des ersten Typs 100a und des zweiten Typs 100b ist von zwei benachbarten Reihen des ersten Typs 100a und/oder des zweiten Typs 100b derart umgeben, dass sie kreisförmig um die Mittelachse M der Maske 1 angeordnet sind. Die Maske 1 weist im gezeigten Beispiel insgesamt 80 Reihen, bestehend aus 70 Reihen des ersten Typs 100a und zehn Reihen des zweiten Typs 100b, auf, wobei zunächst ein Block bestehend aus zehn Reihen des ersten Typs 100a angeordnet ist. Im Uhrzeigersinn folgt dann eine Reihe des zweiten Typs 100b, dann vier Reihen des ersten Typs 100a und anschließend erneut eine Reihe des zweiten Typs 100b. Nach dieser Reihe des zweiten Typs 100b schließt sich ein Block bestehend aus zehn Reihen des ersten Typs 100a an, wobei die beschriebene Reihenfolge der Anordnung der Reihen im Uhrzeigersinn wiederholt wird, bis der Kreis entlang der Maske 1 geschlossen wird.
Die Maske 1 wird derart auf die Leiterenden 40 des Statorkerns 2 gefügt, dass in den Öffnungen 30, 30b und 30c jeweils zwei Leiterenden 40 und in den Öffnungen 30a und 30d jeweils ein Leiterende 40 angeordnet sind, wobei die Leiterenden 40 eine Vielzahl von unterschiedlichen Längen aufweisen.
Die Wände der Öffnungen 30 sind derart ausgebildet, dass das eine Leiterende 40 oder die zwei Leiterenden 40, die in einer Öffnung 30 angeordnet sind, von dem einen Leiterende 40 oder den zwei Leiterenden 40, die in einer benachbarten Öffnung 30 angeordnet sind, isoliert sind und nicht mit diesem bzw. diesen in Kontakt kommen.
In 2 ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung 3 dargestellt. Der Innenradius der Vorrichtung 3 ist in etwa gleich groß wie der Außenradius der Maske 1, so dass das Fügespiel zwischen der Maske 1 und der Vorrichtung 3 hinreichend klein ist. Die Vorrichtung 3 umschließt die Maske 1 und positioniert sie über den Leiterenden 40 des Statorkerns 2, so dass die Leiterenden 40 in der Maske 1 angeordnet sind, und die Maske 1 mit den Leiterenden 40 abgetragen werden kann.
Die Vorrichtung 3 ist dazu eingerichtet, die Maske 1 derart über den Leiterenden 40 bzw. über dem Statorkern 2 zu positionieren, dass die Position der Mittelachse M der Maske 1 und die Position der Mittelachse des Statorkerns 2 (nicht gezeigt) übereinstimmen.
Ferner kann die Vorrichtung 3 dazu verwendet werden, die Maske 1 über dem Statorkern 2 zu stabilisieren, während die Vorrichtung 3 die Oberseite der Maske 1 sowie die Leiterenden 40 zum Abtragen freigibt. Dies wird beispielsweise dadurch realisiert, dass die Oberseite der Vorrichtung 3 offen ist, so dass ein Fräswerkzeug 4, das zum Abtragen der Leiterenden 40 sowie der Maske 1 verwendet wird, durch die Oberseite der Vorrichtung 3 auf die Maske 1 gelangen kann. Die hier gezeigte Vorrichtung 3 weist auf der Oberseite versetzte Bohrungen 80 und eine kreuzförmige Abdeckung 50 auf, die Bereiche 60 aufweist, in denen das Fräswerkzeug 4 an der kreuzförmigen Abdeckung 50 vorbei bewegt und auf die Oberfläche der Maske 1 zubewegt werden kann. Die kreuzförmige Abdeckung 50 kann mittels der Bohrungen 80 und Schrauben 70 in unterschiedlichen Ausrichtungen befestigt werden, so dass alle Bereiche der maske für das Abtragen zugänglich werden. Es versteht sich, dass die Form der Abdeckung nicht auf eine kreuzförmige Gestalt beschränkt ist. In alternativen Ausführungsformen könnte die Vorrichtung 3 auch ohne Abdeckung ausgebildet sein. Das Fräswerkzeug 4 trägt durch einen spanenden Prozess mit geometrisch bestimmter Schneide im unterbrochenen Schnitt die Maske 1 sowie die Leiterenden 40 ab, indem es unter Rotation über die Maske 1 bewegt wird.
Da das Fügespiel zwischen der Vorrichtung 3, die die Maske 1 beim Abtragen sowohl der Leiterenden 40 als auch der Maske 1 über dem Statorkern 2 positioniert, und der Maske 1 hinreichend klein definiert ist, werden die Außenseite der Maske 1, sowie die Außenseite des Statorkerns 2 von der Vorrichtung 3 verdeckt, wodurch beim Abtragen der Maske 1 sowie der Leiterenden 40 entstehende Späne nicht von außen in die Maske 1 oder den Statorkern 2 eindringen und verschmutzen und/oder beschädigen können.
In 3 ist schematisch ein Ausschnitt der Maske 1 mit den Leiterenden 40 nach dem spanenden Prozess gezeigt. Die Leiterenden 40 weisen nach dem Abtragen die gleiche Länge auf. Auch wurde ein Teil der Maske 1 mit den Leiterenden 40 abgetragen. Das Fräswerkzeug 4 wird vorteilhaft derart eingestellt, dass die Innenwand 10 und die Außenwand 20 der Maske 1 nicht durch den spanenden Prozess abgetragen werden. Somit wird durch den spanenden Prozess eine Nut auf der Oberseite der Maske 1 gebildet. Diese Nut kann nach dem Verschweißen der Leiterenden 40 dazu verwendet werden, eine Vergussmasse, die zum Isolieren der Leiterenden 40 verwendet wird, radial zu begrenzen.
Auch sind in 3 die Reihen des ersten Typs 100a mit drei Öffnungen 30 und die Reihen des zweiten Typs 100b mit vier Öffnungen 30a, 30b, 30c, 30d zu erkennen.
In 4 ist schematisch die ringförmige Maske 1 mit den Leiterenden 40 und der Statorkern 2 nach dem spanenden Prozess in einer Schnittansicht gezeigt. Der Schnitt verläuft durch eine Reihe des ersten Typs 100a mit drei Öffnungen 30. In jeder der Öffnungen 30 sind jeweils zwei Leiterenden 40 angeordnet, die aus der Oberseite des Statorkerns 2 austreten und geschränkt sind, um die erwünschte Ausrichtung zueinander zu haben. Die Maske 1 ist in einem gewissen Abstand über dem Statorkern 2 angeordnet, der später ein Absenken der Maske ermöglicht.
Die durch den spanenden Prozess erzeugte Nut ist an der Oberseite der Maske erkennbar.
Um die abgetragenen Leiterenden 40 für einen Schweißprozess freizugeben, wird die Maske 1 um ein definiertes Maß abgesenkt. Die Maske 1 wird beim Absenken in Richtung des Statorkerns 2 bewegt (in 4 nach unten).
In 5 ist schematisch ein Ausschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der ringförmigen Maske 1 mit den Leiterenden 40 nach dem Absenkprozess gezeigt. Durch das Absenken der Maske 1 stehen die Leiterenden 40 aus den Öffnungen 30 der Maske 1 hervor (hier jeweils zwei Leiterenden 40 pro Öffnung 30). Der Statorkern sowie die Maske werden dann beispielsweise in eine Laserschweißanlage überführt. Im Vergleich zum Stand der Technik kann die Überführung recht einfach realisiert werden, ohne die Maske 1 von den Leiterenden 40 zu entfernen und anschließend die Leiterenden 40 in einer Schweißspannanlage anzuordnen und/oder mit dieser zu verbinden.
Beim Verschweißen der Leiterenden 40 werden diejenigen Leiterenden 40 miteinander verbunden, die sich in derselben Öffnung 30 der Maske 1 befinden. Die Maske 1 stabilisiert einerseits die Leiterenden 40 für das Verschweißen. Andererseits positioniert die Maske 1 die Leiterenden 40 nah genug beieinander, so dass diese miteinander verschweißt werden können. Es versteht sich, dass das Material der Maske derart gewählt wird, dass es während des Schweißens möglichst formbeständig bleibt, also beispielsweise eine starke Verformung oder ein Ausgasen verhindert werden soll.
Wie in 5 gezeigt, weist die Maske 1 eine Farbe, beispielsweise schwarz, auf, die einen Kontrast zwischen den Leiterenden 40 und der Maske 1 bewirkt. Der Kontrast zwischen Leiterenden 40 und der Maske 1 kann die Erkennung der Leiterenden 40 durch eine Positionsbestimmungsvorrichtung (nicht gezeigt) unterstützen. Ein stärkerer Kontrast führt dazu, dass die Leiterenden 40 besser von der Positionsbestimmungsvorrichtung erkannt werden können.
Die Positionsbestimmungsvorrichtung bestimmt die Position der Leiterenden 40 in den Öffnungen 30 der Maske 1. Anschließend kann die Position der jeweiligen Leiterenden 40 für das automatische Verbinden der Leiterenden, z.B. in einem Laserschweißprozess, verwendet werden.
In 6 ist schematisch ein Ausschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Maske 1 mit den Leiterenden 40 nach dem Schweißprozess gezeigt. Durch den Schweißprozess werden diejenigen Leiterenden 40 miteinander zu stoffschlüssig verbundenen bzw. verschweißten Leiterenden 40a verschweißt, die zusammen in derselben Öffnung 30 der Maske 1 angeordnet sind. Zudem ist hier die auf der Oberseite der Maske 1 verlaufende Nut zu erkennen. Die Nut kann nach dem Schweißprozess dazu verwendet werden, eine Vergussmasse, die zum Isolieren der verschweißten Leiterenden 40a verwendet wird, radial zu begrenzen, so dass die Vergussmasse in der Nut gehalten wird. Zudem ist es vorteilhaft, die Viskosität der Vergussmasse derart zu wählen, dass die Vergussmasse nicht durch die Öffnungen 30 der Maske 1 in Richtung des Statorkerns 2 fließen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4031276 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Ablängen und Positionieren von Leiterenden (40) von Leiterelementen einer Steckwicklung eines Stators bei der Herstellung von elektrischen Maschinen, das umfasst: a) Einstecken einer Vielzahl von Leiterelementen in eine Vielzahl von Nuten eines ringförmigen Statorkerns (2) des Stators; b) Fügen einer ringförmigen Maske (1), die eine Vielzahl von Öffnungen (30) aufweist, auf die Leiterenden (40); c) Abtragen sowohl der Leiterenden (40) als auch der ringförmigen Maske (1) auf eine definierte Höhe über dem ringförmigen Statorkern (2); und d) Absenken der ringförmigen Maske (1) um ein definiertes Maß, um die Leiterenden (40) für das Verbinden freizugeben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Fügen der ringförmigen Maske (1) auf die Leiterenden (40) in mindestens einer der Öffnungen (30) der ringförmigen Maske (1) mindestens ein Leiterende (1) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei beim Fügen der ringförmigen Maske (1) auf die Leiterenden (40) die Leiterenden (40) mindestens bündig zu einer Oberseite der ringförmigen Maske (1) in den Öffnungen (30) der ringförmigen Maske (1) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die ringförmige Maske (1) aus einem isolierenden, spanbaren und nicht spröden Material besteht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die ringförmige Maske (1) aus Kunststoff besteht.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die ringförmige Maske (1) in einem Vakuumvergussverfahren hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Abtragen sowohl der Leiterenden (40) als auch der ringförmigen Maske (1) durch einen spanenden Prozess mit geometrisch bestimmter Schneide im unterbrochenen Schnitt erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei durch den spanenden Prozess eine Nut auf der ringförmigen Maske (1) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei Vergussmasse, die zum Isolieren der Leiterenden (40) verwendet wird, in die Nut eingegossen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Leiterenden (40) nach dem Absenken der ringförmigen Maske (1) verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei zum Verbinden der Leiterenden (40) ein Schweißprozess, insbesondere ein Laserschweißprozess, verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei beim Verbinden der Leiterenden (40) diejenigen Leiterenden (40) miteinander verbunden werden, die sich in derselben Öffnung (30) der ringförmigen Maske (1) befinden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die ringförmige Maske (1) eine Farbe aufweist, die einen Kontrast zwischen Leiterenden (40) und der ringförmigen Maske (1) bewirkt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Positionsbestimmungsvorrichtung die Position der Leiterenden (40) in der ringförmigen Maske (1) erkennt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Position der Leiterenden (40) für ein automatisches Verbinden der Leiterenden (40) verwendet wird.
Stator mit einem ringförmigen Statorkern (2), einer Steckwicklung und einer ringförmigen Maske (1), der nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 15 hergestellt ist.