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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum sogenannten Twisten bei der Herstellung einer Spule aus Hairpins, bei dem die einzelnen, aus dem Spulenkörper axial vorstehenden Hairpin-Enden um einen bestimmten Betrag in Umfangsrichtung umgeformt beziehungsweise verschränkt werden, um eine elektrische Kontaktierung mit weiteren Hairpin-Enden zu ermöglichen.
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Im Stand der Technik ist bekannt die in Lagen angeordneten Hairpin-Enden einzeln oder jeweils einzelne Lagen umzuformen.
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Weiter ist aus
US 2009-302705 A bekannt, mehrere koaxiale Ringe jeweils einzeln anzutreiben. Die Ringe weisen erodierte Ausnehmungen für die Hairpin-Enden auf. Probleme des Standes der Technik liegen unter anderem in dem komplexen Aufbau der Vorrichtung sowie den aufwendig zu fertigenden Einzelteilen dieser Vorrichtung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine einfachere Vorrichtung bereitzustellen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung beziehungsweise Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Twisten von Hairpin-Enden einer aus Hairpins gebildeten Spule für eine elektrische Maschine umfassend mehrere koaxial angeordnete Twistringe, wobei zwei äußere Twistringe und dazwischen zumindest zwei innere Twistringe angeordnet sind, wobei die Twistringe jeweils an einem den Hairpin-Enden zugewandten, axialen Ende eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Taschen zur Aufnahme jeweils eines Hairpin-Endes aufweist, und wobei die Twistringe gegenläufig zueinander verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Twistringe Kopplungsmittel aufweisen, durch welche Twistringe mit gleicher Drehrichtung verbindbar sind.
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Eine Hairpin-Wicklung wird aus mehreren Hairpins beziehungsweise Formstäben gebildet, die an ihren Enden am Wickelkopf Kontaktstellen aufweisen. An den Kontaktstellen werden jeweils zumindest zwei Hairpins miteinander elektrisch leitend verbunden um aus den Hairpins die Spulen der Hairpin-Wicklung herzustellen. Die miteinander zu verbindenden Kontaktstellen werden als Hairpin-Enden bezeichnet und die jeweiligen einzelnen Kontaktstellen am Start und Ende der jeweiligen Spulen werden als Anschlusspins bezeichnet. Zur Steuerung der elektrischen Maschine werden die Anschlusspins mit einer Verschaltung elektrisch leitend verbunden. Hairpin-Wicklungen werden abhängig vom Design und der Leistung der elektrischen Maschine in der Regel mit mindestens vier, häufig sechs oder acht, gegebenenfalls auch mehr Lagen von Hairpins pro Nut ausgebildet. Die Vorrichtung weist mindestens eine der Anzahl der Lagen entsprechende Anzahl an Twistringen auf, welche hülsenförmig ausgebildet sind und koaxial ineinander verschachtelt angeordnet sind. An einem axialen Ende, welches den Hairpin-Enden zugewandt ist, weisen die Twistringe Taschen für die Aufnahme jeweils eines Hairpin-Endes auf.
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Zwischen den Twistringen ist jeweils ein kleiner Spalt vorgesehen, um eine relative Bewegung der Twistringe zueinander zu ermöglichen, wobei der Spalt kleiner, vorzugsweise kleiner als die Hälfte der Breite eines Hairpin-Endes in radialer Richtung ist, um ein Eintreten der Hairpin-Enden in den Spalt zu verhindern. Der Spalt ist möglichst klein ausgeführt, um ein Eintreten des Hairpin-Endes beziehungsweise eine Verformung des Hairpin-Endes zu verhindern.
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Die inneren Twistringe weisen in radialer Richtung eine Breite auf die mindestens der Breite eines Hairpin-Endes in radialer Richtung entspricht, um ausreichend große Taschen für die Aufnahme der Hairpin-Enden zu ermöglichen. Die maximale Breite der inneren Twistringe ist vorzugsweise kleiner als die dreifach, insbesondere kleiner als die doppelte, Breite eines Hairpin-Endes.
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Die äußeren Twistringe können massiver ausgeführt sein, da diese nur auf einer Seite zu einem weiteren Twistring benachbart sind. Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung über die äußeren Twistringe mit jeweils einem Antrieb beziehungsweise Aufnahmeelementen einer Werkzeugmaschine verbunden.
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Die in den Nuten eingesetzten geraden Hairpins beziehungsweise Formstäbe stehen mit ihren Enden über den Stator vor. Um eine verteilte Spulenwicklung zu erreichen, müssen die Hairpin-Enden in Umfangsrichtung gebogen werden, damit zu verbindende Kontaktstellen unterschiedlicher Hairpins zu einander benachbart angeordnet und anschließend miteinander elektrisch leitend verbunden werden können. Die Twistringe der Vorrichtung sind hierzu relativ zueinander verdrehbar ausgebildet.
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Des Weiteren weist die Vorrichtung Kopplungsmittel auf, mit denen Twistringe, welche in eine gleiche Richtung gedreht werden, miteinander verbindbar und gemeinsam bewegbar sind. Durch die Kopplungsmittel kann die Anzahl der Antriebe geringgehalten werden sowie Vorrichtungen für unterschiedliche Spulen gegebenenfalls auf einer gleichen Anlage verwendet werden.
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Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass direkt benachbarte Twistringe gegenläufige verdrehbar sind. Insbesondere direkt benachbarte Twistringe sind gegenläufig verdrehbar, um eine gleichmäßige Verformungen der Hairpin-Enden zu erreichen. Somit können die Hairpins zu einer Spule mit einem wellenförmig umlaufenden Leiter verbunden werden.
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Vorrichtung gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die inneren Twistringe einen Durchtritt für die Kopplungsmittel der Twistringe mit einer anderen Drehrichtung aufweisen. Damit die Kopplungsmittel eine Verbindung zwischen Twistringen mit gleicher Drehrichtung herstellen können, ohne eventuell dazwischenliegende Twistringe mit keiner oder einer gegenläufigen Drehrichtung zu behindern, ist in den Twistringen zumindest ein Durchtritt für die Kopplungsmittel einer anderen Drehrichtung vorgesehen.
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Bevorzugte Ausführungsformen einer vorgenannten Vorrichtung sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchtritt als sich über einen Teil des Umfangs erstreckendes Langloch ausgebildet ist. Durch ein sich über einen Teil des Umfangs erstreckenden Langloch kann ein Durchtritt für das Kopplungsmittel einfach bereitgestellt werden. Vorzugsweise erstreckt sich das Langloch mindestens über einen Winkelbereich des Umfangs, welcher der Summe der Drehwinkel in beiden Drehrichtungen entspricht. In einer Ausgangsposition liegt das Kopplungsmittel vorzugsweise in Umfangsrichtung an einem Ende des Langlochs. Dieses Ende des Langlochs kann vorteilhafter weise in weiteren bevorzugten Ausführungsformen als Anschlag dienen, wodurch die Vorrichtung einfach wieder zu einer definierten Ausgangsposition zurückgestellt werden kann.
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Vorrichtung gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Twistringe jeweils mindestens zwei über den Umfang, vorzugsweise symmetrisch, verteilte Kopplungsmittel aufweisen. Um eine gleichmäßige Verteilung der Antriebskraft zu erreichen und die Gefahr eines Verkantens der Twistringe untereinander zu verringern, sind jeweils mehrere Kopplungsmittel über den Umfang verteilt angeordnet. Hierdurch wird auch die zu übertragende Kraft pro Kopplungsmittel verringert. Vorzugsweise sind die zumindest zwei Kopplungsmittel symmetrisch über den Umfang verteilt, was eine gleichmäßigere Kraftverteilung sicherstellt. Beispielsweise können zwei Kopplungsmittel pro Drehrichtung diametral gegenüberliegend vorgesehen sein. Bei größeren Vorrichtungen sind auch drei beispielsweise um 120°, vier um 90° oder mehr versetzt angeordnete Kopplungsmittel möglich.
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Sind Kopplungsmittel für unterschiedliche Drehrichtungen vorgesehen, sind dies vorzugsweise in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet.
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Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsmittel als ein Passstift, welcher in entsprechende Aufnahmen an den Twistringen aufgenommen ist, ausgebildet sind. Für eine starre Verbindung zwischen den Twistringen sind Kopplungsmittel, wie Passstift, oder Schrauben, aufgrund der einfachen Verfügbarkeit und Montage vorteilhaft. Vor allem Passstifte weisen noch den Vorteil auf, dass über die normierte Mantelfläche der Passstifte eine definierte Kontaktfläche vorliegt.
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Bevorzugte Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Twistringe Aufnahmen aufweisen, welche in Bewegungsrichtung eine lichte Weite gegenüber dem Passstift in der Ausgangsposition aufweisen, um den Twistring um einen der lichten Weite entsprechend geringeren Drehwinkel als den Passstift zu bewegen. Anstelle einer festen Verbindung in Umfangsrichtung der Twistringe mit gleicher Drehrichtung können auch ein Teil der Aufnahmen für die Kopplungsmittel, insbesondere Passstifte, in Bewegungsrichtung eine lichte Weite aufweisen, wodurch eine Mitnahme des Twistrings um einen der lichten Weite entsprechend Winkel verringert ist. Durch die aufgrund der lichten Weite verzögerte Mitnahme des entsprechenden Twistrings, da erst, nachdem bereits ein bestimmter Winkelbereich in Umfangsrichtung überstrichen wurde, das Kopplungsmittel mit der Aufnahme in Kontakt kommt, lassen sich unterschiedliche Twistwinkel für die einzelnen Twistringe erzielen. Unterschiedliche Twistwinkel der verschiedenen Lagen können hinsichtlich der geometrischen Anordnung der Hairpin-Enden beziehungsweise deren Anordnung zueinander vorteilhaft sein.
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Vorrichtung gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Twistringe der Anzahl der Lagen der Spule entspricht. Um alle Lagen einer Spule mit Hairpin-Wicklung gleichzeitig beziehungsweise in einem Arbeitsschritt zu twisten sind vorteilhafterweise zumindest eine der Lagen entsprechende Anzahl an Twistringen vorgesehen.
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Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Taschen pro Twistring der Anzahl der Nuten der Spule entspricht. Um alle Hairpin-Enden einer Lage gleichzeitig in einem Twistring umzuformen, sind vorteilhafterweise eine der Anzahl Nuten entsprechende Anzahl an Taschen an einem axialen Ende des jeweiligen Twistrings vorgesehen.
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Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen in radialer Richtung einseitig offen ausgebildet sind, wobei die Taschen der äußeren Twistringe jeweils in Richtung der weiteren Twistringe hin offen ausgebildet sind, und dass die Taschen der inneren Twistringe jeweils zu offenen Seite der Taschen eines direkt benachbarten Twistrings hin offen sind. Die in den Twistringen vorgesehenen Taschen sind entlang einer Umfangsfläche des Twistrings offen. Hierdurch kann die Breite der, insbesondere inneren, Twistringe geringgehalten werden, wodurch die nicht umgeformten Hairpin-Enden nach dem Einsetzen in die Spule leichter in den Taschen aufgenommen werden können. Ein weiterer Vorteil der radial einseitig offenen Taschen liegt darin, dass während der Twistbewegung, bei der die Hairpin-Enden in Umfangsrichtung umgeformt werden, diese ebenfalls eine Kraftwirkung in radialer Richtung erfahren. Aufgrund der Kraftwirkung in radialer Richtung legen sich die Hairpin-Enden entweder an der radialen Umfangswand der Tasche an und werden so vollständig in der Lage gehalten, oder gleiten an der offenen Seite entlang der Umfangsfläche des benachbarten Twistrings und die Hairpin-Enden nähern sich somit den Hairpin-Enden dieser benachbarten Lage an, mit welcher sie in einem späteren Arbeitsschritt elektrisch leitend verbunden werden.
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Vorrichtung gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen in axialer Richtung zumindest einer Tiefe aufweisen, welcher einer nicht isolierten Länge der Hairpin-Enden entspricht. Für eine spätere Verbindung weisen die Hairpin-Enden vorzugsweise Endbereiche auf, welche nicht isoliert sind beziehungsweise von einer Isolierung befreit wurden. Um eine möglichst axiale Ausrichtung der nicht isolierten Endbereiche beizubehalten, sind diese vorteilhafterweise in den Taschen aufgenommen. Durch in axialer Richtung entsprechend tief ausgebildeten Taschen wird auch eine Übertragung der Kraft während der Twistbewegung verbessert. Die Taschen können hierbei auch eine Tiefe aufweisen, so dass auch isolierte Bereiche aufgenommen werden. Vorteilhafterweise können auch Taschen mit unterschiedlicher axialer Tiefe vorgesehen werden, um ggf. unterschiedliche lange Hairpin-Enden oder insbesondere Anschlusspins aufnehmen zu können.
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Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Twistringe Befestigungsmittel aufweisen, mit welchen die Vorrichtung mit Antrieben für die Drehbewegungen verbindbar sind. Um die Twistringe in Umfangsrichtung zu bewegen ist eine Verbindung mit einem oder mehreren Antrieben notwendig. Vorzugsweise ist pro Drehrichtung ein Antrieb vorgesehen, welche mit der Vorrichtung über Befestigungsmittel, insbesondere lösbar, verbunden sind. Durch entsprechende Ausgestaltung der Anbindungspunkte der Antriebe, beispielsweise als Drehteller, auf welche ein Twistring mit Befestigungsmitteln, wie Schrauben, aufgebracht wird, oder als umlaufende Hebel oder Ringsegmente, mit welchen ein Twistring verbunden wird, können Vorrichtungen für unterschiedlich dimensionierte Spulen auf einer Maschine verwendet werden. Anstelle der Twistringe, mit denen die Kopplungsmittel fest verbunden sind, können auch die Kopplungsmittel direkt mit den Antrieben verbunden sein.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Twisten von Hairpin-Enden einer Spule für eine elektrische Maschinen mittels einer Vorrichtung gemäß der Beschreibung und Figuren, umfassend die Verfahrensschritte
- - Aufsetzen der Vorrichtung auf die Hairpin-Enden, wobei zumindest die nicht isolierten Hairpin-Enden in Taschen der Twistringe aufgenommen werden,
- - Drehen der Twistringe in gegenläufige Richtungen, wobei miteinander über Kopplungsmittel verbundene Twistringe in die gleiche Richtung gedreht werden,
- - Entnahme der Spule mit umgeformten Hairpin-Enden aus der Vorrichtung.
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Wie auch in der Beschreibung zur Vorrichtung mit ausgeführt, werden die, vorzugsweise nicht isolierten, Endbereiche der Hairpins in den Taschen der Twistringe aufgenommen. Anschließend werden die Twistringe relativ zueinander verdreht, wobei Twistringe mit einer gleichen Drehrichtung über Kopplungsmittel verbunden werden. Die Verbindung über die Kopplungsmittel kann starr sein, wodurch alle verbundenen Twistringe um einem gleichen Drehwinkel bewegt werden. Alternativ können die Kopplungsmittel auch derart ausgebildet sein, dass die Twistringe um unterschiedliche Drehwinkel bewegt werden, indem die Kopplungsmittel beispielsweise durch Getriebe oder dergleichen gebildet werden oder durch entsprechende Aufnahmen an den Twistringen diese erst später mit den Kopplungsmitteln in Wirkverbindung treten. Durch unterschiedliche Drehwinkel lassen sich unterschiedliche Twistwinkel für die verschiedenen Lagen darstellen.
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Relative Drehbewegung der Twistringe in gegenläufige Drehrichtungen kann gleichzeitig oder auch sequenziell erfolgen.
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Nach dem Twistvorgang wird die Spule aus der Vorrichtung entnommen, wobei die Endbereiche der, nun umgeformten, Hairpins in axialer Richtung aus den Taschen der Twistringe gezogen werden. Die Spule wird anschließend den weiteren Fertigungsschritten zugeführt, beispielsweise einem Verschweißen der umgeformten Hairpin-Enden.
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Vorzugsweise werden nachdem die Spule entnommen wurde die Twistringe wieder in ihre Ausgangsposition zurückgedreht, bevor die nächste Spule eingesetzt wird.
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Ebenso ist eine elektrische Maschine mit einer aus Hairpins gebildeten Spule, welche mittels eines beschriebenen Verfahrens auf einer Vorrichtung gemäß der Beschreibung hergestellt ist, ein Aspekt der Erfindung.
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Die Maschine weist hierbei zumindest einen Antrieb auf, mit welchem die Befestigungsmittel der Vorrichtung verbindbar sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche oder ähnliche Bauteile werden mit einheitlichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
- 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung.
- 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung.
- 3 zeigt einen Schnitt in radialer Richtung eines Ausführungsbeispiels gemäß 2.
- 4 zeigt einen Teil ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung axial geschnitten.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung (1) gezeigt. Die Vorrichtung (1) umfasst mehrere Twistringe (2.1; 2.2; 3), die koaxial angeordnet sind. Somit liegen mehrere innere Twistringe (3) zwischen den beiden äußeren Twistringen (2.1; 2.2), wobei die äußeren Twistringe (2.1; 2.2) massiver ausgeführt sein können. Der radial innenliegende äußere Twistring (2.2) kann auch als Vollzylinder ausgebildet sein. Die äußeren Twistringen (2.1; 2.2) sind über Befestigungsmittel (7) jeweils mit einem separaten Antrieb (8) verbunden, um die Twistringe (2.1; 2.2) in Umfangsrichtung gegenläufig zueinander zu bewegen. In 1 ist lediglich eine Trägerplatte für einen Antrieb (8) dargestellt, welche mit dem radial außenliegenden äußeren Twistring (2.1) verbunden ist.
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Die Twistringe (2.1; 2.2; 3) mit gleicher Drehrichtung sind jeweils über Kopplungsmittel (4; 4.1; 4.2) miteinander verbunden. Durch die Kopplungsmittel (4; 4.1; 4.2) wird eine Antriebskraft von einem angetriebene Twistring (2.1; 2.2; 3), vorzugsweise einem äußeren Twistring (2.1; 2.2), auf die weiteren Twistringe (2.1; 2.2; 3), vorzugsweise innere Twistringe (3), mit gleicher Drehrichtung übertragen.
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Um zu vermeiden, dass die Kopplungsmittel (4; 4.1; 4.2) durch zwischen oder benachbart zu den verbundenen Twistringen (2.1; 2.2; 3) liegende Twistringen (2.1; 2.2; 3) blockiert werden, weisen diese Twistringe (2.1; 2.2; 3) jeweils Durchtritte (5; 5.1; 5.2) für die Kopplungsmittel (4; 4.1; 4.2) der jeweils anderen Drehrichtung auf. In 1 sind auch in dem radial außenliegenden äußeren Twistring (2.1) Durchtritte (5; 5.2) vorgesehen. Durch diese Durchtritte (5; 5.1; 5.2) die Führung der Kopplungsmittel (4; 4.1; 4.2) verbessert, insbesondere in axialer Richtung, sowie eine bessere Kraftübertragung auf den benachbarten mit dem Kopplungsmittel (4; 4.1; 4.2) verbundenen Twistring (3) verbessert. Entsprechend können auch am radial innenliegenden äußeren Twistring (2.2) analog Durchtritte (5; 5.1) vorgesehen sein. Die Durchtritte (5; 5.1; 5.2) können anstatt durchgängigen Aussparungen in den äußeren Twistringen (2.1; 2.2) auch durch Nuten gebildet sein. Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen in den äußeren Twistringen (2.1; 2.2) kein Durchtritt (5; 5.1; 5.2) vorgesehen ist, was den Fertigungsaufwand verringert.
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In Ausführungsformen können anstelle der Twistringe (2.1; 2.2; 3) auch die Kopplungsmittel (4; 4.1; 4.2) mit dem jeweiligen Antrieb verbunden sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Ausführungsformen, bei denen die äußeren Twistringe (2.1; 2.2) eine gleiche Drehrichtung aufweisen.
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An einem axialen Ende der einzelnen Twistringe (2.1; 2.2; 3) sind jeweils Taschen (6; 6.1; 6.2) vorgesehen, welche zur Aufnahme von Hairpin-Enden eines zumindest in Umfangsrichtung gehaltener Spule dienen. Beim Verdrehen der Twistringe (2.1; 2.2; 3) werden hierdurch die Hairpin-Enden in Umfangsrichtung bewegt und somit umgeformt.
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Vorzugsweise wird die Spule in axialer Richtung lediglich geführt, wodurch eine Änderung der axialen Länge aufgrund der Verformung der Hairpin-Enden in Umfangsrichtung ausgeglichen beziehungsweise nachgeführt werden kann.
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In 1 sind zusätzlich optionale Positionierhilfen (9) gezeigt, mit welcher beispielsweise eine Ausgangslage der Vorrichtung markiert sein kann. Die Positionierhilfen (9) sind als radiale Markierungen an zwei benachbarten Twistringen (2.1; 2.2; 3) vorgesehen. Somit kann eine korrekte Positionierung beziehungsweise Ausrichtung der Vorrichtung (1), genauer der Twistringe (2.1; 2.2; 3) zueinander, überprüft und sichergestellt werden.
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Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen die äußeren Twistringe (2.1; 2.2) keine Taschen (6; 6.1; 6.2) aufweisen oder deren Taschen (6; 6.1; 6.2) nicht genutzt werden und die äußeren Twistringe (2.1; 2.2) mit den Antrieben verbunden sind und nur die Kopplungsmittel (4) betätigen sowie die inneren Twistringe (3) halten. Hierdurch kann gegebenenfalls gleiche äußere Twistringe (2.1; 2.2) für verschiedene Ausführungen mit verschiedenen inneren Twistringen (3) verwendet werden, um die Werkzeugkosten pro Ausführung zu verringern.
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2 zeigt eine weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung (1). Der grundlegende Aufbau entspricht weitestgehend dem des oben zu 1 beschriebenen Aufbaus, auf den verwiesen wird.
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Ein Unterschied zum Ausführungsbeispiel in 1 liegt darin, dass der außenliegende äußere Twistring (2.1) sowie die inneren Twistringe (3) auf einem sich auf der den Taschen (6) abgewandten Seite radial erstreckenden Abschnitt des innenliegenden äußeren Twistrings (2.2) aufliegen. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass die Vorrichtung (1) separat vorbereitet beziehungsweise bereitgestellt werden kann und als Einheit gehandhabt sowie in der Maschine eingebaut werden kann.
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Bevorzugt sind Sicherungen (11) vorgesehen, welche insbesondere die äußeren Twistringe (2.1; 2.2), zueinander gegen ein Abheben sichern, jedoch eine Relativbewegung in Umfangsrichtung ermöglichen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind Sicherungen (11) vorgesehen, welche in einer Verlängerung der Durchtritte (5) eingreift.
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Als Positionierhilfen (9) sind in 2 mehrere an den Mantelflächen der äußeren Twistringe (2.1; 2.2) vorgesehene Kerben eingebracht. Durch mehrere mit einem definierten Abstand zueinander vorgesehenen Positionierhilfen (9) können unterschiedliche Positionen markiert werden und neben beispielsweise einer Ausgangsstellung auch unterschiedliche Twistwinkel für unterschiedliche Varianten von Spulen bestimmt werden.
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In 3 ist eine geschnittene Darstellung eines Ausführungsbeispiels gemäß 2 gezeigt, wobei der Schnitt entlang einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden Ebene im Bereich der Durchtritte (5) liegt.
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Die äußeren Twistringe (2.1; 2.2) sind massiv ausgeführt. Der innenliegende äußere Twistring (2.2) ist mit Befestigungsmitteln (7), hier Schrauben, mit einem Antrieb verbunden. Des Weiteren weist der innenliegende äußere Twistring (2.2) einen Bereich auf, welche sich in radialer Richtung nach außen erstreckt und an welchem Sicherungen (11) vorgesehen sind. Die Sicherungen (11) sind in diesem Ausführungsbeispiel als einseitig abgeflachte Ringscheiben ausgebildet, welche abhängig von der Drehstellung ein Abheben des außenliegenden äußeren Twistrings (2.1) ermöglicht oder in eine in Verlängerung des Durchtritts (5; 5.2) ausgebildete Nut des äußeren Twistrings (2.1) eingreift, um ein Abheben zu verhindern. Die Nut kann mit dem Durchtritt (5; 5.2) verbunden sein oder auch separat davon ausgeführt sein. Ebenso kann die Nut eine gegenüber dem Durchtritt (5; 5.2) abweichende Breite und/oder Tiefe aufweisen und/oder auf einer anderen Höhe in axialer Richtung vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass die Nut durch den Durchtritt (5; 5.2) selbst gebildet ist, vor allem, wenn der Durchtritt (5; 5.2) einen gegenüber dem Twistwinkel größeren Umfangsbereich umfasst oder das im Durchtritt (5; 5.2) angeordnete Kopplungsmittel (4.2) sich nicht über die komplette radiale Länge des äußeren Twistrings (2.1) erstreckt.
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In den äußeren Twistringen (2.1; 2.2) sind jeweils Kopplungsmittel (4.1; 4.2) aufgenommen, um Twistringe (2.1; 2.2; 3) gleicher Drehrichtung miteinander zu verbinden. Entsprechend sind in den Twistringen (2.1; 2.2; 3) jeweils entsprechende Durchtritte (5.1; 5.2) für die Kopplungsmittel (4.1; 4.2) der jeweils anderen Drehrichtung vorgesehen. Durch die Durchtritte (5.1; 5.2) können die Twistringe (2.1; 2.2; 3) relativ zu den durchtretenden Kopplungsmitteln (4.1; 4.2) verdreht werden.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kopplungsmittel (4.1; 4.2) als sich in radialer Richtung erstreckende Passstifte ausgeführt. In den Passstiften ist an einem Ende eine Gewindebohrung vorgesehen, um eine Demontage der Vorrichtung zu ermöglichen beziehungsweise zu vereinfachen.
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Pro Drehrichtung sind in 3 jeweils drei Kopplungsmittel (4.1; 4.2) gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet. Abhängig von der Größe der Vorrichtung und den auftretenden Kräften können auch mehr oder weniger Kopplungsmittel (4.1; 4.2) pro Drehrichtung vorgesehen werden. Auch können für die unterschiedlichen Drehrichtungen unterschiedlich viele Kopplungsmittel (4.1; 4.2) vorgesehen werden.
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Für eine erste Drehrichtung sind im außenliegenden äußeren Twistring (2.1) Kopplungsmittel (4.1) für eine erste Drehrichtung aufgenommen. Diese Kopplungsmittel (4.1) sind auch mit jedem zweiten der inneren Twistringe (3) verbunden, um diese in eine gleiche Drehrichtung um einen gleichen Twistwinkel bewegen zu können. In den dazwischenliegenden inneren Twistringen (3) sowie dem innenliegenden äußeren Twistring (2.2) sind jeweils entsprechende Durchtritte (5.1) vorgesehen, durch welche die Kopplungsmittel (4.1) für eine erste Drehrichtung durchtreten können und somit relativ zueinander bewegt werden können.
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Entsprechend sind Kopplungsmittel (4.2) für eine zweite Drehrichtung im innenliegenden äußeren Twistring (2.2) aufgenommen. Diese Kopplungsmittel (4.2) verbinden den innenliegenden äußeren Twistring (2.2) mit den entsprechenden inneren Twistringen (3) mit gleicher Drehrichtung. Die Twistringe (2.1; 3) mit einer ersten Drehrichtung weisen analog entsprechende Durchtritte (5.2) für die Kopplungsmittel (4.2) der zweiten Drehrichtung auf.
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In 4 ist ein Schnitt entlang einer in radialer und axialer Richtung verlaufenden Ebene eines weiteren Ausführungsbeispiels dargestellt, wobei nur eine Hälfte gezeigt ist. Die Twistringe (2.1; 2.2; 3) sind in einer Ausgangsstellung dargestellt.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind neben den äußeren Twistringen (2.1; 2.2) vier innere Twistringe (3) vorgesehen, wobei auch genauso wie bei den anderen Ausführungsbeispielen abhängig von der zu fertigenden Spule eine andere Anzahl von Twistringen vorgesehen werden kann.
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An einem axialen Ende der Twistringe (2.1; 2.2; 3) sind jeweils Taschen (6; 6.1; 6.2) für die Aufnahme von umzuformenden Kontaktenden ausgebildet. Hierbei ist gezeigt, dass die Taschen (6; 6.1; 6.2) in diesem Ausführungsbeispiel jeweils zu einer Umfangsfläche der Twistringe (2.1; 2.2; 3) offen sind und jeweils die offene Umfangsfläche direkt benachbarter Twistringe (2.1; 2.2; 3) einander zugewandt sind. Entsprechend ergibt sich für die inneren Twistringe (3), dass deren geschlossenen Umfangsflächen ebenfalls jeweils einer geschlossenen Umfangsfläche eines direkt benachbarten inneren Twistrings (3) zugewandt ist. Durch eine derartige Ausgestaltung können die Kontaktenden neben der Twistbewegung, bei der sie in Umfangsrichtung umgeformt werden, gleichzeitig einander als miteinander in einer Doppellage zu verbindenden Kontaktpaaren angenähert werden.
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Bei einzelnen Taschen (6; 6.1; 6.2) eines Twistrings (2.1; 2.2; 3), insbesondere eines inneren Twistrings (3), können abweichend die offene und die geschlossene Umfangsfläche getauscht sein, um Kontaktpaare für einen Übergang zwischen den Doppellagen bereitzustellen. Entsprechend können Taschen (6.1) für Kontaktenden, welche mit einer Verschaltung zu verbinden sind und daher nicht mit einem anderen Kontaktende verbunden werden, ohne offenen Umfangsfläche ausgebildet werden beziehungsweise am Ende der Twistbewegung einer geschlossenen Umfangsfläche gegenüberliegen.
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Insbesondere die äußeren Twistringe (2.1; 2.2) können eine von der Nutzahl der zu fertigenden Spule abweichende Anzahl an Taschen (6; 6.1; 6.2) aufweisen. Vor allen in Ausführungsformen, bei denen insgesamt mehr Twistringe als Lagen an der Spule vorgesehen sind.
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Die inneren Twistringe (3) in der 4 dargestellten Taschen (6.2) weisen in axialer Richtung eine zweite Tiefe auf, um zumindest die, vorzugsweise nicht isolierten, Kontaktenden, welche zu verformen sind und anschließend zu Kontaktpaaren verbunden werden, sicher aufnehmen zu können und durch diese zweite axiale Tiefe wird auch ein nach der Verformung in axialer Richtung verlaufender Endbereich der Kontaktenden beibehalten.
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Die in 4 gezeigten äußeren Twistringe (2.1; 2.2) weisen dagegen Taschen (6.1) auf, welche eine erste axiale Tiefe mit einer größeren Erstreckung in axialer Richtung aufweisen als die Taschen (6.2) mit einer zweiten Tiefe der inneren Twistringe (3). Diese sind zur Aufnahme von Kontaktenden vorgesehen, welche mit einer Verschaltung verbunden werden und nicht zu einem Kontaktpaar zusammengeschlossen werden. Die größere axiale Erstreckung der ersten axialen Tiefe bieten Platz für die in der Regel länger ausgebildeten Kontaktenden für die Verschaltung.
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An einem Twistring (2.1; 2.2; 3) können Taschen (6; 6.1; 6.2) mit einer ersten und/oder zweiten axialen Tiefe vorgesehen sein. Die Taschen (6.1) mit einer ersten axialen Tiefe sind zumindest an den Positionen für Mit einer Verschaltung zu verbindenden Kontaktenden vorgesehen. Um gegebenenfalls gleiche Twistringe (2.1; 2.2; 3) für unterschiedliche Spulen verwenden zu können und/oder die Fertigung sowie Montage zu vereinfachen können auch alle Taschen (6) eines Twistringe (2.1; 2.2; 3) mit Taschen (6.1) einer ersten axialen Tiefe vorgesehen sein, da durch diese auch einzelne Kontaktenden, die zu einem Kontaktpaar zu verbinden sind, für die Umformung gehalten werden können.
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Die inneren Twistringe (3) des in 4 dargestellten Ausführungsbeispiels weisen auf ihren der Taschen (6; 6.1; 6.2) abgewandten axialen Seite koaxial geschachtelte Vorsprünge in radialer Richtung auf, um jeweils die Breite dieser Stirnfläche in radialer Richtung zu vergrößern.
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Die Kopplungsmittel (4.1; 4.2) sind mit den äußeren Twistringen (2.1; 2.2) verbunden und umfassen zunächst einen in axialer Richtung verlaufenden Abschnitt, wobei zwischen den Kopplungsmitteln (4.1; 4.2) eine ausreichende lichte Weite vorhanden ist, um die geschachtelten Vorsprünge der inneren Twistringe (3) in radialer Richtung aufnehmen zu können.
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An den axialen Abschnitt der Kopplungsmittel (4.1; 4.2) schließen sich jeweils radial verlaufende Abschnitte an, welche zumindest die radialen Vorsprünge der inneren Twistringe (3) mit einer gleichen Drehrichtung überdecken. Hierbei können die radialen Abschnitte der Kopplungsmittel (4.1; 4.2), wie dargestellt, in axialer Richtung aufeinander folgen. Bei einem derartigen Aufbau weist zumindest das den inneren Twistringen (3) zugewandte Kopplungsmittel (4.1; 4.2), in 4 das Kopplungsmittel (4.2) für eine zweite Drehrichtung, Durchtritte (5.1; 5.2) für das Kopplungsmittel (4.1; 4.2) auf der abgewandten Seite auf.
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Die Verbindung zwischen den Kopplungsmitteln (4.1; 4.2) und den inneren Twistringen (3) erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel über Verbindungsbolzen (10), wobei in 4 die Verbindungsbolzen (10) des Kopplungsmittels (4.1) für eine erste Drehrichtung durch Durchtritte (5.1) im Kopplungsmittel (4.2) für eine zweite Drehrichtung verlaufen. Anstelle der Verbindungsbolzen (10) können auch Passstifte oder dergleichen verwendet werden. Für die Durchtritte (5.1) gelten hinsichtlich der Umfangslänge und dergleichen analog die zu den anderen Ausführungsbeispielen gemachten Angaben.
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Alternativ können die radial verlaufenden Abschnitte der Kopplungsmittel (4.1; 4.2) in einer Ebene verlaufen, wenn sich diese jeweils nur über Teilbereiche des Umfangs erstrecken und in Umfangsrichtung eine für die Twistbewegung ausreichende lichte Weite aufweisen. In derartigen Varianten kann auf einen Durchtritt (5.1; 5.2) verzichtet werden und die Kopplungsmittel (4.1; 4.2) können direkt als Anschlag für eine Begrenzung des Twistwinkels verwendet werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungen eingeschränkt. Es können wie oben ausgeführt, auch nur einzelne vorteilhafte Merkmale vorgesehen werden beziehungsweise verschiedene Merkmale unterschiedlicher Beispiele miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Twistvorrichtung
- 2
- Äußerer Twistring
- 2.1
- Äußerer Twistring radial außenliegend
- 2.2
- Äußerer Twistring radial innenliegend
- 3
- Innerer Twistring
- 4
- Kopplungsmittel
- 4.1
- Kopplungsmittel für eine erste Drehrichtung
- 4.2
- Kopplungsmittel für eine zweite Drehrichtung
- 5
- Durchtritt
- 5.1
- Durchtritt für Kopplungsmittel einer ersten Drehrichtung
- 5.2
- Durchtritt für Kopplungsmittel einer zweiten Drehrichtung
- 6
- Taschen
- 6.1
- Taschen mit einer ersten axialen Tiefe
- 6.2
- Taschen mit einer zweiten axialen Tiefe
- 7
- Befestigungsmittel
- 8
- Antrieb
- 9
- Positionierhilfe
- 10
- Verbindungsbolzen
- 11
- Sicherung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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