DE102019204083A1

DE102019204083A1 - Positioning device for copper rods

Info

Publication number: DE102019204083A1
Application number: DE102019204083.7A
Authority: DE
Inventors: Dennis Pietsch; Hergen Janssen
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2020-10-01
Also published as: WO2020193425A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung zur umfänglichen und radialen Positionierung um eine Mittelachse M einer Mehrzahl an Endabschnitten von Kupferstäben, wobei die Kupferstäbe im Wesentlichen U-förmig mit einem ersten Schenkelabschnitt, einem zweiten Schenkelabschnitt und einem beide Schenkelabschnitte verbindenden Querabschnitt ausgeformt sind und die beiden Schenkelabschnitte mit den Endabschnitten enden.The invention relates to a positioning device for circumferential and radial positioning around a central axis M of a plurality of end sections of copper rods, the copper rods being essentially U-shaped with a first leg section, a second leg section and a transverse section connecting both leg sections and the two leg sections with the end sections.

Description

Bei der Herstellung von elektrischen Maschinen, beispielsweise Elektromotoren oder Generatoren, geht es darum, den Montageprozess zu vereinfachen und gleichzeitig die Qualitätsparameter während des Montageprozesses zu verbessern. Hierbei ist zwischen in Wicklungs-Technologie hergestellten oder in Hair-Pin-Technologie hergestellten Statorelementen bzw. Rotorelementen zu unterscheiden. Die Hair-Pin-Technologie bietet die Möglichkeit die Leistungsdichte von Elektromotoren, die in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen sollen, zu erhöhen. Bei der Hair-Pin-Technologie werden speziell gebogene Kupferstäbe, die wegen ihrer Form auch als Hair-Pins bezeichnet werden, in axial verlaufende und innenumfänglich oder außenumfänglich angeordnete Aufnahmenuten des Statorelements bzw. Rotorelements eingeführt.In the manufacture of electrical machines, for example electric motors or generators, the aim is to simplify the assembly process and at the same time to improve the quality parameters during the assembly process. A distinction must be made here between stator elements and rotor elements manufactured using winding technology or manufactured using hair-pin technology. Hair-pin technology offers the possibility of increasing the power density of electric motors that are to be used in motor vehicles. In hair-pin technology, specially bent copper rods, which are also referred to as hair-pins because of their shape, are inserted into receiving grooves of the stator element or rotor element that run axially and are arranged on the inside or outside of the circumference.

Im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung wird der Begriff Kupferstab verwendet und auf den englischen Begriff Hair-Pin verzichtet. Ein Kupferstab im Sinne dieser Beschreibung ist bevorzugt U-förmig gebogen, so dass er zwei im Wesentlichen parallele Schenkelabschnitte aufweist, die von einem Querabschnitt miteinander verbunden werden. Die Länge dieses Querabschnittes bestimmt die sogenannte Spannweite des Kupferstabes, die demnach den Abstand der beiden Schenkelabschnitte zueinander angibt. Die beiden Schenkelabschnitte sind im montierten Zustand der Kupferstäbe in die Aufnahmenuten des Statorelements bzw. Rotorelements eingeführt. Die beschriebene Biegung beziehungsweise Form des Kupferstabes bedingt, dass in einer Axialansicht betrachtet die beiden Schenkelabschnitte parallel zu der Mittelachse M in den Aufnahmenuten einsitzen, allerdings auf zwei unterschiedlichen Durchmessern bezogen auf die Mittelachse M. Diese zwei unterschiedlichen Durchmesser, auf denen Kupferstäbe in den Aufnahmenuten des Statorelements bzw. Rotorelements gesteckt sind, werden als sogenanntes „Level“ bezeichnet.In the course of the following description, the term copper rod is used and the English term hair pin is dispensed with. A copper rod in the sense of this description is preferably bent in a U-shape so that it has two essentially parallel leg sections that are connected to one another by a transverse section. The length of this transverse section determines the so-called span of the copper rod, which accordingly indicates the distance between the two leg sections. When the copper bars are in the assembled state, the two leg sections are inserted into the receiving grooves of the stator element or rotor element. The described bend or shape of the copper rod means that, viewed in an axial view, the two leg sections sit parallel to the central axis M in the receiving grooves, but on two different diameters in relation to the central axis M. These two different diameters on which copper rods are in the receiving grooves of the Stator element or rotor element are inserted, are referred to as so-called "level".

Strukturell betrachtet kann der Montageprozess unterteilt werden in

1. eine Vorpositionierung, bei der es zunächst gilt, die einzelnen Kupferstäbe sowohl relativ zueinander als auch insgesamt umfänglich anzuordnen. Hierbei haben die Kupferstäbe nach erfolgter Vorpositionierung noch nicht eine überlappende Position zueinander, die sie später in dem Statorelement bzw. Rotorelement haben müssen;
2. eine Positionierung mittels einer Positioniervorrichtung, der die Kupferstäbe in der vorpositionierten Anordnung übergeben werden und über die die Kupferstäbe in die überlappende Position gebracht werden und
3. den eigentlichen Montagevorgang, in dem die Kupferstäbe mittels einer weiteren Montagevorrichtung in das zu bestückende Statorelement bzw. Rotorelement eingeführt werden.

Structurally speaking, the assembly process can be divided into

1. A pre-positioning, in which the first thing to do is to arrange the individual copper rods both relative to one another and as a whole circumferentially. In this case, after prepositioning, the copper rods do not yet have an overlapping position to one another, which they must have later in the stator element or rotor element;
2. a positioning by means of a positioning device to which the copper bars are transferred in the pre-positioned arrangement and via which the copper bars are brought into the overlapping position and
3. the actual assembly process, in which the copper rods are inserted into the stator element or rotor element to be fitted by means of a further assembly device.

Im eingeführten Zustand stehen die jeweiligen Querabschnitte der Kupferstäbe zu der einen Seite aus dem Statorelement bzw. Rotorelement heraus und die freien Endabschnitte zu der anderen Seite aus dem Statorelement bzw. Rotorelement heraus. Im Anschluss an das Einführen der Kupferstäbe in das Statorelement bzw. Rotorelement und einem hierauf folgenden Biegevorgang an den freien Endabschnitten, ist es erforderlich die freien Endabschnitte unterschiedlicher Kupferstäbe in geeigneter Weise paarweise miteinander zu verbinden, so dass sich durch die Gesamtheit der miteinander verbundenen Kupferstäbe ein oder mehrere durchgängige, wicklungsähnliche Drahtverläufe in dem Statorelement bzw. Rotorelement ergeben.In the inserted state, the respective transverse sections of the copper rods protrude on one side from the stator element or rotor element and the free end sections protrude from the stator element or rotor element on the other side. Following the introduction of the copper rods into the stator element or rotor element and a subsequent bending process at the free end sections, it is necessary to connect the free end sections of different copper rods to one another in a suitable manner in pairs so that the entirety of the interconnected copper rods creates a or several continuous, winding-like wire courses in the stator element or rotor element.

Ein „Level“ entsteht nun dadurch, dass die freien Endabschnitte der Kupferstäbe auf dem äußeren Durchmesser mit den freien Endabschnitten der Kupferstäbe auf dem zweiten, inneren Durchmesser verbunden werden. In Konfigurationen, in denen ein zweiter „Level“ in den Aufnahmenuten eines Statorelements bzw. Rotorelements einsitzt, sind die Kupferstäbe folglich auf einem dritten und einem vierten Durchmesser gesteckt. Die Level sind in der Regel mit einem gewissen radialen Abstand konzentrisch zueinander angeordnet.A "level" is now created by connecting the free end sections of the copper rods on the outer diameter with the free end sections of the copper rods on the second, inner diameter. In configurations in which a second “level” is seated in the receiving grooves of a stator element or rotor element, the copper rods are consequently placed on a third and a fourth diameter. The levels are usually arranged concentrically to one another with a certain radial distance.

Das Verbinden der freien Endabschnitte der Kupferabschnitte erfolgt gemeinhin durch einen Fügeprozess, beispielsweise Löten oder Schweißen, insbesondere Laserschweißen. Für das Fügen der Endabschnitte miteinander ist es erforderlich, dass die paarweise zu verbindenden Endabschnitte möglichst spaltfrei zueinander angeordnet werden. Hierfür sind Positioniervorrichtungen bekannt, wie beispielsweise eine in der EP 2 684 283 A1 beschrieben wird. Bei dieser vorbeschriebenen Vorrichtung kann es als nachteilig erachtet werden, dass die Krafteinwirkung auf die zu fügenden Endabschnitte sowohl im geraden Ende als auch im geneigten Bereich davor, welche durch den zuvor durchgeführten Biegevorgang entstanden ist, erfolgt. Insbesondere ist eine Krafteinwirkung in dem geneigten Bereich unerwünscht, da in dem geneigten Bereich hierdurch eine Beschädigung des aufgebrachten Isolierlacks erfolgen kann. Im Unterschied dazu ist in den freien Endbereichen der Kupferstäbe prinzipbedingt kein Isolierlack aufgetragen bzw. ein solcher wurde entfernt, so dass eine dort erfolgende Krafteinwirkung auch keine Beschädigungen hervorrufen kann. Zu nennen ist hier auch noch die US 6990724 B2 .The free end sections of the copper sections are usually connected by a joining process, for example soldering or welding, in particular laser welding. For joining the end sections to one another, it is necessary that the end sections to be connected in pairs are arranged with as little gap as possible to one another. Positioning devices are known for this, such as one in FIG EP 2 684 283 A1 is described. With this device described above, it can be considered disadvantageous that the force acting on the end sections to be joined takes place both in the straight end and in the inclined area in front of it, which was caused by the previously performed bending process. In particular, an action of force in the inclined area is undesirable, since this results in a Damage to the applied insulating varnish can occur. In contrast to this, no insulating varnish is applied or removed in the free end areas of the copper rods due to the principle involved, so that the application of force there cannot cause any damage. To be mentioned here is also that US 6990724 B2 .

Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, durch die eine Krafteinwirkung auf die Endbereiche der Kupferstäbe ohne die Gefahr einer Beschädigung der Isolierung erfolgen kann.Based on this, the object of the present invention is to provide a device by means of which a force can be exerted on the end regions of the copper rods without the risk of damaging the insulation.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Positioniervorrichtung zur umfänglichen und radialen Positionierung einer Mehrzahl an Endabschnitten von Kupferstäben in einem Statorelement oder Rotorelement um eine Mittelachse M des Statorelements oder Rotorelements, wobei die Kupferstäbe im Wesentlichen U-förmig mit einem ersten Schenkelabschnitt, einem zweiten Schenkelabschnitt und einem beide Schenkelabschnitte verbindenden Querabschnitt ausgeformt sind und die beiden Schenkelabschnitte mit den Endabschnitten enden, mit einer Mehrzahl an Ausrichtschieberelementen und einer Mehrzahl an Radialspannelementen, wobei die Endabschnitte jeweils paarweise über das Ausrichtschieberelement umfänglich bezogen auf die Mittelachse M positionierbar sind und über das Radialspannelement radial bezogen auf die Mittelachse M positionierbar sind.The object is achieved by a positioning device for the circumferential and radial positioning of a plurality of end sections of copper rods in a stator element or rotor element around a central axis M of the stator element or rotor element, the copper rods being essentially U-shaped with a first leg section, a second leg section and a Both leg sections connecting transverse section are formed and the two leg sections end with the end sections, with a plurality of alignment slide elements and a plurality of radial clamping elements, wherein the end sections can be positioned in pairs over the alignment slide element circumferentially relative to the center axis M and radially relative to the center axis M via the radial clamping element Center axis M can be positioned.

Bei der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung werden alle Endabschnitte der Kupferstäbe aktiv und gleichzeitig in ihre bestimmungsgemäße Position gebracht und in dieser gehalten. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Endabschnitte auf einen jeweiligen Flächenkontakt ohne lichten Spalt zusammengedrückt werden, so dass bei einer Laserschweißung die Gefahr eines „Durchschießens“ des Laserstrahls zwischen den beiden Endabschnitten eines Paares wirkungsvoll verringert oder gar vermieden wird. Ein „Durchschießen“ kann nämlich eine irreparable Schädigung des Bauteils zur Folge haben. Zudem ist durch den Flächenkontakt zwischen den Endbereichen eine gleichmäßige Wärmeverteilung eindeutig begünstigt, so dass keine lokalen Hitrenester entstehen können. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass sowohl die Ausrichtschieberelemente als auch die Radialspannelemente ringförmig und gleichmäßig verteilt um die Mittelachse M angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist derart getroffen, dass die Ausschieberelemente sich in Umfangsrichtung mittelbar über die dazwischen befindlichen Endabschnitte der Kupferstäbe abstützen und damit stabilisieren.With the positioning device according to the invention, all end sections of the copper rods are actively and simultaneously brought into their intended position and held in this position. This ensures that the end sections are pressed together on a respective surface contact without a clear gap, so that during laser welding the risk of the laser beam "shooting through" between the two end sections of a pair is effectively reduced or even avoided. A “shoot through” can result in irreparable damage to the component. In addition, the surface contact between the end areas clearly promotes an even distribution of heat so that no local hot spots can arise. It is preferably provided here that both the alignment slide elements and the radial clamping elements are arranged in an annular manner and are evenly distributed around the central axis M. The embodiment according to the invention is made such that the pusher elements are indirectly supported in the circumferential direction via the end sections of the copper rods located between them and thus stabilize.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Mehrzahl an Übertragungselementen vorgesehen ist, die entlang einer bezüglich der Mittelachse M radialen Richtung zwischen zwei paarweise angeordneten Endabschnitten positionierbar sind, um eine kinematische Wirkverbindung in der radialen Richtung zwischen den zwei paarweise angeordneten Endabschnitten herzustellen. Diese Ausgestaltung ist dann vorteilhaft, wenn die Kupferstäbe in dem Statorelement oder Rotorelement in einem ersten Level und einem zweiten Level angeordnet sind. Hierbei ist der Anordnung derart getroffen, dass die paarweise angeordneten Endbereiche der Kupferstäbe des ersten Levels radial versetzt zu den paarweise angeordneten Endbereiche der Kupferstäbe des zweiten Levels stehen, so dass die Mehrzahl an Übertragungselementen den radialen Abstand zwischen den beiden Leveln überbrücken, so dass es ausreichend ist die Endschnitte der Kupferstäbe des radial äußeren Levels mit den Radialspannelementen zu beaufschlagen und hierüber auch mittelbar die Endabschnitte der Kupferstäbe des radial inneren Levels in Position zu drücken.An advantageous embodiment of the invention provides that a plurality of transmission elements is provided, which can be positioned along a radial direction with respect to the central axis M between two end sections arranged in pairs in order to establish a kinematic operative connection in the radial direction between the two end sections arranged in pairs. This configuration is advantageous when the copper bars are arranged in the stator element or rotor element in a first level and a second level. The arrangement here is such that the end areas of the copper rods of the first level arranged in pairs are radially offset from the end areas of the copper rods of the second level arranged in pairs, so that the plurality of transmission elements bridge the radial distance between the two levels so that there is sufficient the end sections of the copper rods of the radially outer level are to be loaded with the radial clamping elements and the end sections of the copper rods of the radially inner level are also indirectly pressed into position.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Übertragungselemente zwischen einer in Richtung der Mittelachse M angehobenen Position und einer abgesenkten Position beweglich sind, wobei die Übertragungselemente in der abgesenkten Position in radialer Richtung schwimmend zwischen den zwei paarweise angeordneten Endabschnitte einsitzen. Hierdurch sind die Übertragungselemente in erster Linie nur passive Elemente. Durch die schwimmende Anordnung ist auch gewährleistet, dass die Übertragungselemente beim Absenken von der angehobenen Position in die abgesenkte Position sauber in die radiale Lücke zwischen die Endabschnitte der Kupferstäbe der beiden Level findet.An advantageous embodiment of the invention provides that the transmission elements are movable between a raised position in the direction of the central axis M and a lowered position, with the transmission elements floating in the radial direction in the lowered position between the two end sections arranged in pairs. As a result, the transmission elements are primarily only passive elements. The floating arrangement also ensures that the transmission elements find their way cleanly into the radial gap between the end sections of the copper rods of the two levels when they are lowered from the raised position to the lowered position.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein innerer Radialanschlag vorgesehen ist, als Gegenlagerung für die durch das Radialspannelement eingebrachte Beaufschlagung. Durch den Anschlag bzw. die Gegenlagerung ist gewährleistet, dass sich die Endbereiche der Kupferstäbe nicht während des Andrückens verbiegen.An advantageous embodiment of the invention provides that an inner radial stop is provided as a counter bearing for the impact introduced by the radial clamping element. The stop or the counter-bearing ensures that the end regions of the copper rods do not bend during the pressing.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Schutzabdeckung vorgesehen ist, zum zumindest überwiegenden Abdecken der Positioniervorrichtung. Hierdurch werden die Bauteile an sich und die Teile der Positioniereinheit vor Verunreinigungen geschützt, beispielsweise Schweißspritzer beim Laserschweißen. Zweckmäßigerweise weist die Schutzabdeckung umfänglich angeordnete Durchbrüche auf, zum Durchtritt der Endabschnitt der Schenkelabschnitt.An advantageous embodiment of the invention provides that a protective cover is provided for at least predominantly covering the positioning device. In this way, the components themselves and the parts of the positioning unit are protected from contamination, for example weld spatter during laser welding. The protective cover expediently has circumferentially arranged openings for the end section of the leg section to pass through.

Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren Merkmalen, Einzelheiten und Vorteilen anhand der beigefügten Figuren erläutert. Die Figuren illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Hierin zeigen

1a) eine Darstellung eines einzelnen Kupferstabes;
1b) Statorelement bzw. Rotorelement mit Kupferstäben;
2 eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung in einer Draufsicht;
3 eine Detaillierung einer Positioniervorrichtung;
4a) bis 4d) und 5 eine Abfolge eines Spannvorgangs der Endabschnitte mit einer Positioniervorrichtung und
6 eine weitere Detaillierung einer Positioniervorrichtung.

The invention is explained below with further features, details and advantages with reference to the accompanying figures. The figures merely illustrate exemplary embodiments of the invention. Show in it

1a) a representation of a single copper rod;
1b) Stator element or rotor element with copper bars;
2 a positioning device according to the invention in a plan view;
3 a detailing of a positioning device;
4a) to 4d ) and 5 a sequence of a clamping process of the end sections with a positioning device and
6th a further detailing of a positioning device.

Die 1a) zeigt zunächst einen einzelnen Kupferstab 2, der im Wesentlichen U-förmig mit einem ersten Schenkelabschnitt 4_1, einem zweiten Schenkelabschnitt 4₂ und einem beide Schenkelabschnitte 4₁ , 4₂ verbindenden Querabschnitt 8 ausgeformt ist. Das vorliegend unten dargestellte Ende jedes Schenkelabschnitts 4₁ , 4₂ kann als Endabschnitt 6₁ , 6₂ bezeichnet werden, der im Gegensatz zu dem übrigen und nach oben weiterführenden Schenkelabschnitt 4_1, 4₂ keine Isolation, beispielsweise durch einen Isolationslack, des Kupfermaterials aufweist.The 1a) first shows a single copper rod 2 , which is essentially U-shaped with a first leg section 4 _1, a second leg section 4 ₂ and one both leg sections 4 ₁ , 4 ₂ connecting transverse section 8th is formed. The end of each leg section shown below 4 ₁ , 4 ₂ can be used as an end section 6 ₁ , 6 ₂ are designated, which, in contrast to the rest of the leg section 4 _{1, which} continues upwards 4 ₂ has no insulation, for example by an insulating varnish, of the copper material.

Die 1b) zeigt ein Statorelement bzw. Rotorelement 1, das umfänglich mit einer Mehrzahl an Kupferstäben 2 bestückt ist, welche in nicht näher dargestellten Nuten des Statorelement bzw. Rotorelement 2 einsitzen. Die Kupferstäbe 2 sitzen derart im dem Statorelement bzw. Rotorelement 1 ein, dass sie zur einen axialen Seite mit den Querabschnitten 8 und zur anderen axialen Seite mit den Endabschnitten 6₁ , 6₂ über die jeweilige Stirnfläche hinausragen. Mit M ist eine Mittelachse bezeichnet, die im späteren Betrieb des Statorelement bzw. Rotorelements 1 mit der Rotationsachse gleichzusetzen ist.The 1b) shows a stator element or rotor element 1 , the circumference with a plurality of copper rods 2 is equipped, which in not shown grooves of the stator element or rotor element 2 imprisoned. The copper rods 2 sit in this way in the stator element or rotor element 1 one that they face one axial side with the cross sections 8th and to the other axial side with the end sections 6 ₁ , 6 ₂ protrude beyond the respective face. A central axis is designated by M, which in later operation of the stator element or rotor element 1 is to be equated with the axis of rotation.

Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung 10, in der ein mit Kupferstäben 2 bestücktes Statorelement bzw. Rotorelement 1 aufgenommen ist, welches im Inneren der Vorrichtung zu erkennen ist. Das Statorelement bzw. Rotorelement 1 ist bezüglich der Positioniervorrichtung 10 derart angeordnet, dass die aus dem Statorelement bzw. Rotorelement 1 herausragenden Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe 2 von der Positioniervorrichtung aufgenommen sind. Vorliegend umfasst das Statorelement bzw. Rotorelement 1 zwei Level, so dass die Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe 2 in zwei konzentrischen Kreisen angeordnet sind, die unter einem gewissen radialen Abstand liegen. Auf jedem der konzentrischen Kreise sind umfänglich verteilt paarweise die Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe 2 eines Levels angeordnet, wobei es jedes Paar Endabschnitte 6₁ , 6₂ in einem nachfolgenden Arbeitsschritt miteinander zu verschweißen gilt. Zuvor werden die Endabschnitte 6₁ , 6₂ jedes Paars über die Positioniervorrichtung 10 weitestgehend, bevorzugt vollständig, spaltfrei einander angenähert, um einerseits hierbei eine definierte endgültige Positionierung zu erfahren und andererseits das Risiko eines Durchschusses zwischen den beiden Endabschnitte 6₁ , 6₂ während des Schweißens zumindest weitestgehend zu vermeiden.The 2 shows a positioning device according to the invention 10 , in the one with copper rods 2 equipped stator element or rotor element 1 is recorded, which can be seen inside the device. The stator element or rotor element 1 is related to the positioning device 10 arranged such that the stator element or rotor element 1 protruding end sections 6 ₁ , 6 ₂ the copper rods 2 are received by the positioning device. In the present case, the stator element or rotor element comprises 1 two levels so the end sections 6 ₁ , 6 ₂ the copper rods 2 are arranged in two concentric circles, which are at a certain radial distance. The end sections are circumferentially distributed in pairs on each of the concentric circles 6 ₁ , 6 ₂ the copper rods 2 of a level, with each pair of end sections 6 ₁ , 6 ₂ to be welded together in a subsequent work step. Beforehand the end sections 6 ₁ , 6 ₂ each pair via the positioning device 10 As far as possible, preferably completely, approached one another without any gaps in order, on the one hand, to experience a defined final positioning and, on the other hand, the risk of penetration between the two end sections 6 ₁ , 6 ₂ to be avoided at least as far as possible during welding.

Die 5 zeigt eine Detaillierung einer Positioniervorrichtung 10 und zwar einen umfänglichen Ausschnitt der Elemente, über die die Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe 2 aufgenommen und beaufschlagt werden. Die Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe 2 sind in der 4 nicht dargestellt. Eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung 10 umfasst zunächst eine Mehrzahl an Ausrichtschieberelementen 12₁ , 12₂ ...12_n und eine Mehrzahl an Radialspannelementen 14₁ , 14₂ ...14_n. Über eine derartige Ausgestaltung mit Mehrzahl an Ausrichtschieberelementen 12₁ , 12₂ ...12_n und eine Mehrzahl an Radialspannelementen 14₁ , 14₂ ...14_n ist in vorteilhafter Weise möglich die Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe 2 eine Levels spaltfrei zu positionieren. Hierbei können sowohl die Ausrichtschieberelemente 12₁ , 12₂ ...12_n als auch die Radialspannelemente 14₁ , 14₂ ...14_n von radial außen nach radial innen zugestellt werden, wobei hierzu zweckmäßige Antriebsmittel vorgesehen sein können, diese aber nicht explizit beschrieben werden. Eine bevorzugte und insbesondere für Statorelemente bzw. Rotorelemente 1 mit zwei Level geeignete Ausgestaltung der Positioniervorrichtung 10 zeigt die 3, bei der die Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe 2 auf zwei konzentrischen Kreisen angeordnet sind. Hier sind die Endabschnitte 6₁ , 6₂ auf dem inneren Kreis in Aufnahmetaschen 16₁ , 16₂ ...16_n angeordnet und die Endabschnitte 6₁ , 6₂ auf dem äußeren Kreis in Aufnahmetaschen 18₁ , 18₂ ...18_n angeordnet. Zwischen den beiden kreisförmig angeordneten Endabschnitten 6₁ , 6₂ sind eine Mehrzahl an Übertragungselementen 20₁ , 20₂ ...20_n angeordnet, die dazu ausgebildet sind eine kinematische Wirkverbindung in radialer Richtung zwischen den beiden kreisförmig angeordneten Endabschnitten 6₁ , 6₂ herzustellen. Hierbei ist unter Wirkverbindung eine Übertragung der durch die Radialspannelementen 14₁ , 14₂ ...14_n auf die äußeren Endabschnitte 6₁ , 6₂ auf die inneren Endabschnitte 6₁ , 6₂ ausgeübte Spannkraft zu verstehen. Weiterhin ist innerhalb der inneren Endabschnitte 6₁ , 6₂ ein ringförmiger Radialanschlag 22 vorgesehen, als Gegenlagerung für die durch das Radialspannelement 14₁ , 14₂ ...14_n eingebrachte Beaufschlagung.The 5 shows a detailing of a positioning device 10 namely a circumferential section of the elements over which the end sections 6 ₁ , 6 ₂ the copper rods 2 be recorded and acted upon. The end sections 6 ₁ , 6 ₂ the copper rods 2 are in the 4th not shown. A positioning device according to the invention 10 initially comprises a plurality of alignment slide elements 12 ₁ , 12 ₂ ... 12 _n and a plurality of radial clamping elements 14 ₁ , 14 ₂ ... 14 _n . About such a configuration with a plurality of alignment slide elements 12 ₁ , 12 ₂ ... 12 _n and a plurality of radial clamping elements 14 ₁ , 14 ₂ ... 14 _n is advantageously possible the end sections 6 ₁ , 6 ₂ the copper rods 2 to position a level without gaps. Both the alignment slide elements 12 ₁ , 12 ₂ ... 12 _n as well as the radial clamping elements 14 ₁ , 14 ₂ ... 14 _{n are delivered} from the radial outside to the radial inside, whereby appropriate drive means can be provided for this purpose, but these are not explicitly described. A preferred and in particular for stator elements or rotor elements 1 with two levels suitable configuration of the positioning device 10 show the 3 in which the end sections 6 ₁ , 6 ₂ the copper rods 2 are arranged on two concentric circles. Here are the end sections 6 ₁ , 6 ₂ on the inner circle in receiving pockets 16 ₁ , 16 ₂ ... 16 _n arranged and the end sections 6 ₁ , 6 ₂ on the outer circle in receiving pockets 18 ₁ , 18 ₂ ... 18 _n arranged. Between the two circularly arranged end sections 6 ₁ , 6 ₂ are a plurality of transmission elements 20 ₁ , 20 ₂ ... 20 _n arranged, which are designed for a kinematic operative connection in the radial direction between the two circularly arranged end sections 6 ₁ , 6 ₂ to manufacture. Here, under operative connection, a transmission of the through the radial clamping elements 14 ₁ , 14 ₂ ... 14 _n on the outer end sections 6 ₁ , 6 ₂ on the inner end sections 6 ₁ , 6 ₂ to understand the tension exerted. Further is within the inner end sections 6 ₁ , 6 ₂ an annular radial stop 22nd provided as a counter bearing for the radial clamping element 14 ₁ , 14 ₂ ... 14 _n applied loading.

Die Abfolge der 4a) bis 4d) zeigt den Spannvorgang der Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe 2 mit der Positioniervorrichtung 10 vor den paarweise Verschweißen der entsprechenden Endabschnitte 6₁ , 6₂ miteinander. Mehrfach vorkommende Elemente sind der Übersicht halber lediglich einfach ohne indizierte Bezugszeichen benannt. Zunächst ist in der 4a) dargestellt, wie die Positioniervorrichtung 10 auf das Statorelement bzw. Rotorelement 1 aufgesetzt ist und die Ausrichtschieberelemente 12₁ , 12₂ ...12_n, die Radialspannelemente 14₁ , 14₂ ...14_n und die Übertragungselemente 20₁ , 20₂ ...20_n sich ihrer jeweiligen nicht zugestellten Position befinden. Der Radialanschlag 22 ist vorliegend noch nicht montiert. Bezüglich der Übertragungselemente 20₁ , 20₂ ...20_n kann auch von einer angehobenen Position gesprochen werden.The sequence of 4a) to 4d ) shows the clamping process of the end sections 6 ₁ , 6 ₂ the copper rods 2 with the positioning device 10 before welding the corresponding end sections in pairs 6 ₁ , 6 ₂ together. Multiple occurring elements are only for the sake of clarity simply named without indexed reference numbers. First is in the 4a) shown as the positioning device 10 on the stator element or rotor element 1 is placed and the alignment slide elements 12 ₁ , 12 ₂ ... 12 _n , the radial clamping elements 14 ₁ , 14 ₂ ... 14 _n and the transmission elements 20 ₁ , 20 ₂ ... 20 _n are in their respective undelivered position. The radial stop 22nd is not yet installed here. Regarding the transmission elements 20 ₁ , 20 ₂ ... 20 _n can also be referred to as a raised position.

In der 4b) ist der Zustand dargestellt, in dem die Ausrichtschieberelemente 12₁ , 12₂ ...12_n radial nach innen zugestellt wurden und in den umfänglichen Zwischenräumen der Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe 2 diese jeweils kontaktieren und in eine definierte Umfangsposition beaufschlagen. In der 4c) ist der Zustand dargestellt, in dem zusätzlich der Radialanschlag 22 zentrisch innerhalb der inneren Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe 2 montiert beziehungsweise positioniert wurde. Infolge des positionierten Radialanschlags 22 ist das Statorelement bzw. Rotorelement 1 abgedeckt und nicht ersichtlich. Über den Radialanschlag 22 stützen sich bei Beaufschlagung die inneren Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe 2 ab, wie nachfolgend noch beschrieben wird. In der 4d) ist der Zustand dargestellt, in dem die Übertragungselemente 20₁ , 20₂ ...20_n von der angehobenen Position in die abgesenkte Position überführt wurden. In dieser abgesenkten Position befinden sich die Übertragungselemente 20₁ , 20₂ ...20_n in der radialen Lücke zwischen den Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe 2 der beiden Level, das heißt zwischen dem äußeren und dem inneren konzentrischen Kreis.In the 4b) shows the state in which the alignment slide elements 12 ₁ , 12 ₂ ... 12 _{n were} advanced radially inward and in the circumferential spaces between the end sections 6 ₁ , 6 ₂ the copper rods 2 contact them and apply them in a defined circumferential position. In the 4c ) the state is shown in which the radial stop 22nd centrally within the inner end sections 6 ₁ , 6 ₂ the copper rods 2 installed or positioned. As a result of the positioned radial stop 22nd is the stator element or rotor element 1 covered and not visible. Via the radial stop 22nd the inner end sections are supported when acted upon 6 ₁ , 6 ₂ the copper rods 2 as described below. In the 4d ) shows the state in which the transmission elements 20 ₁ , 20 ₂ ... 20 _{n have been transferred} from the raised position to the lowered position. The transmission elements are in this lowered position 20 ₁ , 20 ₂ ... 20 _n in the radial gap between the end sections 6 ₁ , 6 ₂ the copper rods 2 of the two levels, that is, between the outer and the inner concentric circle.

In der 5 ist schließlich der Zustand dargestellt, in dem die Radialspannelemente 14₁ , 14₂ ...14_n nach radial innen zugestellt wurden und hierüber die äußeren Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe nach radial innen beaufschlagt werden. Diese radial nach innen gerichtete Beaufschlagung übertragt sich über die zwischengeschalteten Übertragungselemente 20₁ , 20₂ ...20_n auf die inneren Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe, wobei diese ihren Halt an dem Radialanschlag 22 finden. So gesehen legt die radiale Position des Radialanschlages 22 einen Referenzinnendurchmesser für die Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe 2 fest. Über die Positioniervorrichtung 10 und das soeben beschriebene radiale Spannen der Endabschnitte 6₁ , 6₂ werden diese jeweils entlang eines Radius spaltfrei in radialer Richtung zusammengedrückt. Hiernach kann ein Verschweißen der jeweiligen Endabschnitte 6₁ , 6₂ miteinander erfolgen, wobei hierbei die spaltfreie Anordnung von Vorteil ist, da Durchschüsse mit beispielsweise dem Schweißlaser praktisch vermieden werden.In the 5 Finally, the state is shown in which the radial clamping elements 14 ₁ , 14 ₂ ... 14 _n were delivered radially inwards and above this the outer end sections 6 ₁ , 6 ₂ the copper rods are applied radially inward. This radially inwardly directed application is transmitted via the interposed transmission elements 20 ₁ , 20 ₂ ... 20 _n on the inner end sections 6 ₁ , 6 ₂ of the copper rods, with these holding onto the radial stop 22nd Find. Seen in this way, defines the radial position of the radial stop 22nd a reference inside diameter for the end sections 6 ₁ , 6 ₂ the copper rods 2 firmly. About the positioning device 10 and the just described radial tensioning of the end sections 6 ₁ , 6 ₂ these are each compressed along a radius without gaps in the radial direction. The respective end sections can then be welded together 6 ₁ , 6 ₂ take place with one another, the gap-free arrangement being advantageous here, since penetrations with, for example, the welding laser are practically avoided.

Die 6 zeigt eine Schutzabdeckung 24, die nach dem Spannen der Endabschnitte 6₁ , 6₂ der Kupferstäbe 2 zur Abdeckung der Positioniervorrichtung 10 und deren Elemente positioniert werden. Hiernach kann der Schweißvorgang durchgeführt werden, so dass Schweißspritzer und sonstige Verunreinigungen nicht in das Innere der Positioniervorrichtung 10 gelangen können. Die Schutzabdeckung 24 weist Durchbrüche 26 zum Durchtritt der Endabschnitte 6₁ , 6₂ auf.The 6th shows a protective cover 24 after clamping the end sections 6 ₁ , 6 ₂ the copper rods 2 to cover the positioning device 10 and their elements are positioned. The welding process can then be carried out so that weld spatter and other contaminants do not get into the interior of the positioning device 10 can get. The protective cover 24 exhibits breakthroughs 26th for the passage of the end sections 6 ₁ , 6 ₂ on.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Statorelement bzw. RotorelementStator element or rotor element
22: KupferstabCopper rod
44th: SchenkelabschnittLeg section
66: EndabschnittEnd section
88th: QuerabschnittTransverse section
1010: PositioniervorrichtungPositioning device
1212th: AusrichtschieberelementAlignment slide element
1414th: RadialspannelementRadial clamping element
1616: AufnahmetascheReceiving pocket
1818th: AufnahmetascheReceiving pocket
2020th: ÜbertragungselementTransmission element
2222nd: RadialanschlagRadial stop
2424: SchutzabdeckungProtective cover
2626th: Durchbruchbreakthrough
MM.: MittelachseCentral axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 2684283 A1 [0007]
US 6990724 B2 [0007]

Claims

Positioning device (10) for the circumferential and radial positioning of a plurality of end sections (6 ₁ , 6 ₂ ) of copper rods (2) in a stator element or rotor element (1) around a central axis M of the stator element or rotor element (1), the copper rods (2 ) are essentially U-shaped with a first leg section (4 ₁ ), a second leg section (4 ₂ ) and a transverse section (8) connecting both leg sections (4 ₁ , 4 ₂ ) and the two leg sections (4 ₁ , 4 ₂ ) end with the end sections (6 ₁ , 6 ₂ ), comprising a plurality of alignment slide elements (12 ₁ , 12 ₂ ... 12 _n ) and a plurality of radial clamping elements (14 ₁ , 14 ₂ ... 14 _n ), the End sections (6 ₁ , 6 ₂ ) can be positioned circumferentially in pairs via the alignment slide element (12 ₁ , 12 ₂ ... 12 _n ) and can be positioned radially via the radial clamping element (14 ₁ , 14 ₂ ... 14 _n ).

Positioning device (10) after Claim 1 , characterized in that a plurality of transmission elements (20 ₁ , 20 ₂ ... 20 _n ) is provided, which can be positioned along a radial direction with respect to the central axis M between two end sections (6 ₁ , 6 ₂ ) arranged in pairs in order to achieve a establish kinematic operative connection in the radial direction between the two end sections (6 ₁ , 6 ₂ ) arranged in pairs.

Positioning device (10) after Claim 2 , characterized in that the transmission elements (20 ₁ , 20 ₂ ... 20 _n ) are movable between a raised position in the direction of the central axis M and a lowered position, the transmission elements (20 ₁ , 20 ₂ ... 20 _n ) in the lowered position floating in the radial direction between the two end sections (6 ₁ , 6 ₂ ) arranged in pairs.

Positioning device (10) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that an inner radial stop (22) is provided as a counter-bearing for the impact introduced by the radial clamping element (14 ₁ , 14 ₂ ... 14 _n ).

Positioning device (10) after a Claims 1 to 4th , characterized in that a protective cover (24) is provided to at least predominantly cover the positioning device (10).

Positioning device (10) after Claim 5 , characterized in that the protective cover (24) has circumferentially arranged openings (26) for the passage of the end section (6 ₁ , 6 ₂ ) of the leg section (4 ₁ , 4 ₂ ).