-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Biegen von elektrisch leitenden Profilen. Die Vorrichtung umfasst wenigstens drei Eingriffsabschnitte, die zur Biegung wenigstens eines solchen Profils mit selbigem in einen Eingriffszustand bringbar sind, wobei zur Biegung des wenigstens einen Profils wenigstens zwei der Eingriffsabschnitte unter Beibehaltung des Eingriffszustands bewegbar sind.
-
Eine derartige Biegevorrichtung ist aus der
WO 2015/132180 A1 bekannt.
-
Im Zuge der Elektromobilität wird eine immer höhere Leistungsdichte für Traktionsmotoren gefordert. Darüber hinaus müssen diese Motoren in großen Stückzahlen automatisiert gefertigt werden. Eine Klasse der Traktionsmotoren basiert auf verteilten Wicklungen, die durch Hairpins bzw. Formspulen realisiert werden. Die Stabwicklungen bestehen aus einer Vielzahl von einzelnen Formstäben unterschiedlicher Geometrie, die beispielsweise in V-Form, U-Form oder S-Form gebogen sind und als Hairpins bezeichnet werden.
-
Die U-Form der Hairpins wird heute im Wesentlichen auf zwei verschiedene Weisen gefertigt:
- Bei der Fertigung auf Biegemaschinen und -automaten, wie beispielsweise in der WO 2015/132180 A1 offenbart, werden alle Biegungen nacheinander ausgeführt. Ein Drahtabschnitt wird vorgeschoben, dann geklemmt und gebogen. Danach wird die Klemmung aufgehoben, der Draht wird weiter vorgeschoben und bei Bedarf um die Rotationsachse geschwenkt. Der Vorgang wiederholt sich dann entsprechend der Anzahl der Bögen. Vorteil dieser Vorgehensweise ist die hohe Flexibilität. Änderungen und Anpassungen der Geometrie lassen sich durch Änderung des Steuerungsprogramms realisieren. Nachteilig ist der relativ hohe Zeitaufwand von mehreren Sekunden für das Biegen des gesamten Teils. Dies fällt dann besonders ins Gewicht, wenn hohe Stückzahlen von Motoren bestückt werden sollen.
-
In Bezug auf hohe Stückzahlen ist die Fertigung durch abformende Werkzeuge z.B. gemäß der
DE 10 2017 219 509 vorteilhaft. Der Drahtabschnitt wird dann zwischen zwei Pressbacken geformt, wobei jede Biegung in den Pressbacken abgebildet ist. Nachteilig hierbei ist die Notwendigkeit der Überarbeitung der Pressbacken, wenn die Bauteilgeometrie geändert werden soll. Zudem können Schwankungen (Abmessungen und Festigkeit des Drahtes usw.) nur begrenzt ausgeglichen werden. D. h., es muss mit größeren Toleranzabweichungen gerechnet werden.
-
Bisher wurde das Problem mit den beiden im Stand der Technik dargestellten Technologien bzw. Mischformen davon realisiert, unter anderem durch eine Kombination eines Drei-Punkt Biegeverfahrens zur Erzeugung einer ebenen Grundform und einer anschließenden Kröpfung durch Gesenkbiegen.
-
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Biegen von elektrisch leitenden Profilen für Elektromotoren bereitzustellen, die unter Beibehaltung des Eingriffszustands eine Biegung des Profils um verschiedene Biegeachsen ermöglichen.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie das Verfahren nach Anspruch 5.
-
Die hierin offenbarte Vorrichtung zum Biegen von elektrisch leitenden Profilen, insbesondere zur Herstellung von Formstäben für Elektromotoren (Hairpin), umfasst wenigstens drei Eingriffsabschnitte, die zur Biegung wenigstens eines solchen Profils mit selbigem in einen Eingriffszustand bringbar sind, wobei zur Biegung des wenigstens einen Profils wenigstens zwei der Eingriffsabschnitte unter Beibehaltung des Eingriffszustands bewegbar sind, wobei die Eingriffsabschnitte eine kinematische Kette bilden. Bei einer Kette bewirkt die Bewegung eines Kettenglieds i.d.R. die Bewegung eines benachbarten Kettenglieds. Die Eingriffsabschnitte stellen gleichsam die Glieder der Kette dar. Durch Ausbildung der Eingriffsabschnitte als kinematische Kette werden die Eingriffsabschnitte unter Beibehaltung des Eingriffszustands mit der Biegung des Profils mitgeführt. Die Kette ist formveränderlich und gibt dem zu biegenden Profil die Biegeform vor. Somit können mehrere Biegungen in kurzen Zeitabständen hintereinander ausgeführt werden, ohne dass die Eingriffsabschnitte neu gegenüber dem Profil positioniert werden müssen. Im Eingriffszustand ist der jeweilige Eingriffsabschnitt vorzugsweise fest bzw. kraftschlüssig mit dem Profil verbunden. Idealerweise findet somit auch in Schritt B keine Relativbewegung zwischen dem Eingriffsabschnitt und dem Profil statt. Das betrifft vor allem die äußersten Eingriffsabschnitte, zwischen denen das Profil fest eingespannt werden kann. In Schritt B kann insbesondere der mittlere der drei Eingriffsabschnitte das Profil beispielsweise biegeinnenseitig und/oder biegeaußenseitig abstützen. Bei der Biegung des Profils ist vorzugsweise einer der Eingriffsabschnitte im Krümmungsmittelpunkt bzw. auf der Biegeachse der Biegung angeordnet, sodass das Profil um den jeweiligen Eingriffsabschnitt gebogen wird. Dadurch handelt es sich um eine geführte Biegung, bei dem der jeweilige Eingriffsabschnitt einen Biegestempel oder zumindest ein Biegeauflager bildet, sodass die Biegekontur optimal ausgebildet werden kann und eine Knickung des Profils verhindert werden kann. Die kinematische Kette ändert ihre Form vorzugsweise entsprechend der Biegung des Profils, idealerweise derart, dass die durch die Eingriffsabschnitte gebildete Kette stets parallel zu dem Profil ausgerichtet ist. Natürlich kann die Biegevorrichtung auch mehr als drei Eingriffsabschnitte aufweisen, die eine kinematische Kette bilden, nämlich insbesondere drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neu oder zehn. Je länger die Kette ist, desto komplexere Biegeverformungen können mit der Biegevorrichtung durchgeführt werden. Die kinematische Kette kann offen oder in sich geschlossen sein.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
-
Es kann von Vorteil sein, wenn jeweils zwei benachbarte Eingriffsabschnitte beweglich miteinander verbunden sind, vorzugsweise gelenkig, bevorzugt über ein Gelenk, insbesondere ein Drehgelenk oder ein Kugelgelenk oder ein Schubgelenk. Das Gelenk weist vorzugsweise einen, zwei oder drei rotatorische(n) Bewegungsfreiheitsgrad(e) und/oder einen oder zwei translatorische(n) Bewegungsfreiheitsgrad(e) auf. Durch einen translatorischen Bewegungsfreiheitsgrad kann z.B. der Abstand von zwei benachbarten Eingriffsabschnitten zueinander verstellt werden. Vorzugsweise ist wenigstens einer der Eingriffsabschnitte selbst als Gelenk ausgebildet, z.B. als Drehgelenk, Kreuzgelenk, Kugelgelenk und/oder als Schubgelenk.
-
Es kann sinnvoll sein, wenn die Eingriffsabschnitte in wenigstens zwei unterschiedlichen Ebenen anordenbar und/oder bewegbar sind. Dadurch sind Biegungen in unterschiedlichen Biegeebenen im Eingriffszustand der Eingriffsabschnitte darstellbar, d.h. das Profil kann in derselben Einspannung in mehreren Ebenen gebogen werden.
-
Es kann sich als nützlich erweisen, wenn die Eingriffsabschnitte ein ebenes oder räumliches Koppelgetriebe bilden und/oder wenigstens einer der Eingriffsabschnitte einen eigenen Antrieb aufweist. Bei einem Koppelgetriebe werden die Eingriffsabschnitte beispielsweise auf einer vorgegebenen Bewegungsbahn zyklisch geführt. Die Gelenke ebener Koppelgetriebe können alle den Freiheitsgrad f=1 haben. In räumlichen Koppelgetrieben sind immer einige Gelenke mit Freiheitsgrad f>1 enthalten, oder mehreren Freiheitsgraden, wie etwa Kugelgelenke.
-
Es kann hilfreich sein, wenn die Vorrichtung weitere Eingriffsabschnitte aufweist, die eine eigene kinematische Kette bilden. Dadurch können mit verschiedenen kinematischen Ketten unterschiedliche Bewegungsabläufe dargestellt werden, um das Profil z.B. biegeinnenseitig und biegeaußenseitig zu unterstützen, wobei z.B. die biegeinnenseitigen Eingriffsabschnitte andere Bewegungen ausführen als die biegeaußenseitigen Eingriffsabschnitte.
-
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen von elektrisch leitenden Profilen, insbesondere zur Herstellung von Formstäben für Elektromotoren (Hairpins), unter Verwendung einer Biegevorrichtung nach einem der vorangehenden Ausführungen, umfassend die Schritte:
- Schritt A: Herstellen eines Eingriffszustands zwischen den Eingriffsabschnitten und wenigstens einem solchen Profil.
- Schritt B: Biegung des wenigstens einen Profils durch Bewegung der bewegbaren Eingriffsabschnitte unter Beibehaltung des Eingriffszustands.
-
Dabei kann es nützlich sein, wenn wenigstens einer der Eingriffsabschnitte das Profil in Schritt B biegeinnenseitig abstützt und/oder wenigstens einer der Eingriffsabschnitte das Profil in Schritt B biegeaußenseitig abstützt. Das Profil wird vorzugsweise zunächst mehrfach in derselben Biegeebene jeweils in einem stumpfen Winkel gebogen.
-
Es kann von Vorteil sein, wenn in Schritt A drei Eingriffsabschnitte versetzt zueinander entlang des Profils mit selbigem in den Eingriffszustand gebracht werden, wobei in Schritt B der mittlere der drei Eingriffsabschnitte relativ quer zu einer durch die beiden äußeren Eingriffsabschnitte definierten Linie bewegt und/oder gedreht wird (und das Profil biegeinnenseitig kontaktiert), wobei vorzugsweise der Abstand zwischen den beiden äußeren Eingriffsabschnitten verringert wird. Bei dieser Relativbewegung kann/können sich der mittlere und/oder einer der äußeren oder alle Eingriffsabschnitte bewegen, in einer oder in mehreren Biegeebenen bzw. bei Drehung um eine oder mehrere Drehachsen. Dadurch bewegt/bewegen sich die durch die beiden äußeren Eingriffsabschnitte definierte Linie und/oder der mittlere der drei Eingriffsabschnitte relativ zueinander. Dieses Merkmal eignet sich insbesondere zur Biegung des Profils in Schleifenform oder in Wellenform, vorzugsweise in wenigstens einer Biegeebene.
-
Es kann von Nutzen sein, wenn das Profil in Schritt A mit einer einheitlichen oder uneinheitlichen Querschnittsform bereitgestellt wird. Dadurch kann die bestimmungsgemäße Außenkontur des Profils im Einbauzustand leichter hergestellt werden.
-
Es kann sich als sinnvoll erweisen, wenn das Profil bei Abschluss des Biegevorgangs in Schritt B ein symmetrisches Polygon, vorzugsweise ein gleichseitiges Dreieck bildet, bevorzugt in der Biegeebene, und/oder wenn das Profil zumindest zwei parallele Schenkel aufweist. Diese Form entspricht der klassischen U-Form oder V-Form eines elektrisch leitenden Formstabs für Elektromotroren (Hairpin).
-
Es kann nützlich sein, wenn das umzuformende Profil in Schritt B vorzugsweise ausschließlich durch die Eingriffsabschnitte kontaktiert und/oder fixiert wird.
-
Es kann sich als praktisch erweisen, wenn das Profil in Schritt B durch Bewegung und/oder Drehung der bewegbaren Eingriffsabschnitte zunächst in einem Teilschritt B1 ein- oder mehrfach in einer ersten Biegeebene gebogen wird, und abschließend in einem Teilschritt B2 ein- oder mehrfach in wenigstens einer weiteren Biegeebene gebogen wird. Dadurch ist das Profil in einer Einspannung in mehreren Biegeebenen verformbar.
-
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Profil in Teilschritt B2 gekröpft wird.
-
Es kann sich als hilfreich erweisen, wenn das Profil in Schritt B durch Bewegung und/oder Drehung der bewegbaren Eingriffsabschnitte zum Abbau federnder Rückstellkräfte überbogen wird.
-
Die Vorrichtung und das Verfahren eignen sich auch dazu, um mehrlagige Leiter bzw. mehrere elektrisch leitende Profile gleichzeitig zu formen. Wesentlicher Vorteil dabei ist, dass Toleranzprobleme bei der einzelnen Herstellung entfallen. Das senkt Fertigungskosten, verbessert Qualität und letztendlich den wirtschaftlichen Einsatz.
-
Figurenliste
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung, wobei in Ansicht (a) ein zu biegendes Profil in linearer Anordnung dargestellt ist, das endseitig zwischen Eingriffsabschnitten eingespannt ist, wobei in Ansicht (b) das Profil nach Biegung des ersten Bogens in der ersten Krümmungsebene dargestellt ist und wobei in Ansicht (c) das Profil nach Biegung der zweiten und dritten Bögen in der ersten Krümmungsebene dargestellt ist, wobei Ansicht (d) das Profil aus anderer Perspektive zeigt und wobei in Ansicht (e) das Profil nach Kröpfung bzw. Biegung in einer zweiten Krümmungsebene dargestellt ist.
- 2 zeigt schematisch eine fünfgliedrige kinematische Kette, die durch die biegeinnenseitigen und endseitigen Eingriffsabschnitte der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung gemäß 1 gebildet wird, wobei die beiden äußeren Eingriffsabschnitte mit dem mittleren Eingriffsabschnitt gelenkig und längenverstellbar verbunden sind, wobei Ansicht (a) die Kette in gestreckter bzw. linearer Anordnung entsprechend der 1a zeigt, wobei Ansicht (b) die Kette in einfach gekrümmter Anordnung entsprechend der 1b zeigt, in welcher der mittlere Eingriffsabschnitt gegenüber einer Linie, die durch die beiden benachbarten Eingriffsabschnitten verläuft bzw. definiert ist, zur Biegeaußenseite versetzt ist, und wobei Ansicht (c) die Kette in mehrfach gekrümmter Anordnung entsprechend der 1c zeigt, in welcher jeweils der äußere der biegeinnenseitigen Eingriffsabschnitte gegenüber eine Linie, die durch den mittleren und den jeweiligen äußeren Eingriffsabschnitt verläuft bzw. definiert ist, zur Biegeaußenseite versetzt ist.
- 3 eine schematische Ansicht der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung, wobei Ansicht (a) den Schritt A des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, in welchem die Eingriffsabschnitte der Biegevorrichtung mit einem Endlosprofil in einem linearen Zustand in einen Eingriffszustand gebracht werden, während die Ansichten (b) bis (d) den Schritt B des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, in welchem das Endlosprofil und unter Beibehaltung des Eingriffszustands mit den Eingriffsabschnitten schleifenförmig bzw. wellenförmig gekrümmt wird, wobei in Ansicht (b) zu sehen ist, wie eine Gruppe aus mittleren Eingriffsabschnitten quer zu einer von äußeren Eingriffsabschnitten definierten Linie versetzt wird, um das zuvor gerade Profil schleifenförmig zu biegen, wobei Ansicht (c) darstellt, wie das Endlosprofil zur Aufhebung der federnden Rückstellkräfte des Profils überbogen wird, und wobei Ansicht (d) den Zustand nach Abschluss des Schritts B des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
- 4 in Ansicht (a) eine vierlagige Wicklung für nutenlose Luftspaltwicklungen bzw. vier elektrisch leitende Profile, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gebogen sind, in einem Einbauzustand, und in Ansicht (b) eine Draufsicht der Wicklung aus Ansicht (a).
-
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
-
In 1 ist der Biegeablauf erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung 1 schematisch dargestellt.
-
Ein elektrisch leitendes Profil 2 als Halbzeug ist in der Ansicht (a) mit der aus den Eingriffsabschnitten 1a, 1b, 1c gebildeten, kinematischen Kette 1d der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung 1 in Ausgangsstellung abgebildet. Das Profil 2 erstreckt sich entlang einer Geraden. Die endseitigen Eingriffsabschnitte 1a spannen das Profil 2 endseitig ein bzw. klemmen dieses fest, sodass sich das Profil 2 nicht relativ zu den beiden endseitigen Eingriffsabschnitten 1a bewegen kann.
-
Die Eingriffsabschnitte 1b sind bspw. als Rollen ausgebildet und an der bestimmungsgemäßen Biegeinnenseite des Profils 2 angeordnet. Die Eingriffsabschnitte 1c halten das Profil 2 während des folgenden Biegevorgangs an den biegeinnenseitigen Eingriffsabschnitten 1b in Anlage und verhindern ein Knicken oder Ausbauchen des Profils 2. Die endseitigen Eingriffsabschnitte 1a und die biegeinnenseitigen Eingriffsabschnitte 1b sowie die biegeaußenseitigen Eingriffsabschnitte 1c bilden eine umlaufende bzw. in sich geschlossene kinematische Kette 1d, die durch eine gestrichelte Linie symbolisiert ist.
-
In Ansicht (b) ist die Biegung des ersten Bogens dargestellt und in Ansicht (c) die Biegung des zweiten und des dritten Bogens (Teilschritt B1).
-
Dazu wird die kinematische Kette 1d der Biegevorrichtung 1 aus der in Ansicht (a) abgebildeten, linearen Ausgangsstellung in eine gekrümmte Konfiguration gemäß Ansicht (b) überführt. Aufgrund des Eingriffzustands zwischen den Eingriffsabschnitten 1a, 1b, 1c und dem Profil 2 wird die gekrümmte Konfiguration der kinematischen Kette 1d auf das Profil 2 übertragen. Das mittlere der biegeinnenseitigen Eingriffsabschnitte 1b wird relativ quer (und zur Biegeaußenseite hin) zu einer durch die benachbarten Eingriffsabschnitte 1b definierten Linie versetzt, um in der Position der Biegeachse als Biegestempel zu dienen. Die Biegung um den mittleren biegeinnenseitigen Eingriffsabschnitt 1b erfolgt in der ersten Biegeebene X-Y (sh. Koordinatensystem in Ansicht (c)) vorzugsweise im Winkel von 90°.
-
Anschließend wird die kinematische Kette 1d der Biegevorrichtung 1 aus der in Ansicht (b) abgebildeten, einfach gekrümmten Konfiguration in die mehrfach gekrümmte Konfiguration gemäß Ansicht (c) überführt. Dabei wird jeder der zu dem mittleren biegeinnenseitigen Eingriffsabschnitt 1b benachbarten Eingriffsabschnitte 1b relativ quer (und zur Biegeaußenseite hin) zu einer Linie versetzt, die durch den mittleren Eingriffsabschnitt 1b und den entsprechenden äußeren Eingriffsabschnitt 1a definiert wird, um in der Position der Biegeachse als Biegestempel zu dienen. Die Biegungen der zweiten und dritten Bögen um die zu dem mittleren biegeinnenseitigen Eingriffsabschnitt 1b benachbarten Eingriffsabschnitte 1b erfolgt vorzugsweise jeweils im Winkel von 45° und in derselben ersten Biegeebene X-Y wie die vorangehende Biegung des ersten Bogens. Die Schenkel des gebogenen Profils 2 sind demnach idealerweise parallel zueinander ausgerichtet.
-
Damit ist die ebene Grundform des Hairpins erreicht.
-
Ansicht (d) entspricht der Vorderansicht des Zustands gemäß Ansicht (c). Ansicht (e) veranschaulicht die Kröpfung durch Bewegung der Eingriffsabschnitte 1b, wobei gleichzeitig die Querschnitte der langen Schenkel eingedreht werden (Teilschritt B2). Diese Beschränkung entspricht dem Winkel der Statornuten, die durch den Hairpin gefüllt werden. Zur Kröpfung des Profils 2 werden zumindest zwei der mittleren Eingriffsabschnitte 1b in der Biegeebene X-Z (sh. Koordinatensystem in Ansicht (e)) bewegt. Demnach wird das Profil 2 neben der ersten Biegeebene X-Y, in welcher die Biegung der ersten bis dritten Bögen erfolgt, auch in der zweiten Biegeebene X-Z gebogen.
-
2 veranschaulicht die aus den Eingriffsabschnitten 1b gebildete kinematische Kette 1d zur Biegung des ersten, zweiten und dritten Bogens in einer vereinfachten schematischen Darstellung. Die den ersten, zweiten und dritten Bogen biegenden Eingriffsabschnitte 1b sind als Dreh- oder Kugelgelenke ausgeführt, die eine, zwei oder drei Rotationsfreiheitsgrade aufweisen. Zwischen den Drehgelenken sind Schubgelenke angeordnet, durch die der Abstand zwischen den Drehgelenken verändert werden kann.
-
Eine offene kinematische Kette 1d kann beispielsweise durch einen zweiarmigen Roboter gebildet werden, wobei jeder Arm einer eigenen kinematischen Kette 1d entspricht. Im Eingriffszustand mit dem Profil 2 lässt sich die kinematische Kette 1d auch ähnlich einem Exoskelett vorstellen.
-
Für das Biegen von Endlosdraht zu Wellenwicklungen wird eine weitere als kinematische Kette ausgebildete Biegevorrichtung 1 vorgeschlagen, wie sie in 3 dargestellt ist. Dabei wird das Material des Profils 2 von rechts von einem Coil abgezogen, durch entsprechende Richtapparate geglättet und dann gemäß Ansicht (a) mit den Eingriffsabschnitten der Biegevorrichtung 1 in einen Eingriffszustand gebracht. Nach ca. der Hälfte der Bewegung der Eingriffsabschnitte entsteht die Form gemäß Ansicht (b). Um die Rückfederung des gebogenen Profils 2 zu kompensieren, werden die Biegebereiche überbogen, wie in Ansicht (c) dargestellt. Nach der Rückfederung liegt die Form entsprechend der Ansicht (d) vor. Von hier aus wird die Biegevorrichtung 1 wieder in die Ausgangslage gemäß Ansicht (a) versetzt, die die gebogene Wellenwicklung um ein Muster nach links versetzt. Der Vorgang wird wiederholt, bis die gewünschte Anzahl an Hairpins erreicht ist.
-
Nicht dargestellt ist für beide Biegeoperationen (einzelne Hairpins, Wellenwicklung) die Option anstatt eines Profils 2 (Leitermaterial) mit konstantem Querschnitt ein Profil 2 mit bereichsweise angepassten Querschnitten zu verwenden. Beispielsweise kann der Leiterabschnitt, welcher in der Nut des Blechpaketes liegt, trapezförmig ausgebildet sein und für jeden Wicklungsring anders.
-
Der erfindungsgemäße Lösungsweg besteht sinngemäß darin, eine kinematische Kette 1d für das Biegen zu verwenden, die eine Vielzahl von gelenkig verbundenen Eingriffsabschnitten 1a, 1b, 1c aufweist, um alle Biegungen des Profils 2 in einer Abfolge von Teilbewegungen zu formen, ohne das Profil 2 erneut zu fassen. Sinnvollerweise wird das zu biegende Profil 2, z.B. ein elektrisch leitender Drahtabschnitt, mittig aufgenommen und von da aus gleichzeitig beide Schenkel und deren folgende Bögen gebogen. Somit lässt sich das Biegen parallelisieren und der Zeitaufwand beträchtlich reduzieren. Für Biegungen, Verdrehungen (Kröpfung) in weiteren Richtungen sind zusätzliche Eingriffsabschnitte 1a, 1b, 1c bzw. Gelenke vorzusehen. Ein weiteres Merkmal der Kinematik ist die Verstellmöglichkeit der Abstände der Eingriffsabschnitte 1a, 1b, 1c bzw. Gelenke zueinander. Damit kann die Länge zwischen den einzelnen Biegungen am Profil 2 angepasst werden. Durch diese Verstellmöglichkeit lassen sich unterschiedliche Hairpingrößen fertigen. In der Regel unterscheiden sich die Hairpins einer Motorwicklung nur im Abstand der beiden parallelen Bereiche, welche in der Blechnut wirken. Dies wird meist durch unterschiedliche Schenkellängen zwischen der ersten und zweiten Biegung realisiert bzw. durch die Biegewinkel. Der Antrieb der kinematischen Kette 1d kann durch Einzelantriebe in jedem Eingriffsabschnitt 1a, 1b, 1c bzw. Gelenk erfolgen oder als geschlossenes Koppelgetriebe. Mischformen der genannten Antriebsarten sind möglich.
-
Zusammengefasst ergeben sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren folgende direkte und indirekte Vorteile:
- Die Parallelisierung der Bewegungen der Eingriffsabschnitte 1a, 1b, 1c bzw. zum Biegen des Profils 2 führt zu deutlicher Zeitersparnis und somit höherer Produktivität. Das Biegen von Wellenwicklungen kann endlos erfolgen, wobei der geformte Teil des Profils 2 abgelegt wird und kaum bewegt werden muss (im Gegensatz zum Biegen auf einem konventionellen Automaten).
-
Die Verstellmöglichkeit der durch die Eingriffsabschnitte 1a, 1b, 1cgebildeten kinematischen Kette 1d bietet die Möglichkeit zur Anpassung an verschiedene Produktgrößen, sodass sich die Produktflexibilität erhöht. Ebenfalls wird dadurch die Korrektur bei variierenden Halbzeugeigenschaften zur Gewährung engerer Form- und Lagetoleranzen ermöglicht.
-
Die Führung und Unterstützung langer Biegeschenkel durch die Eingriffsabschnitte 1a, 1b, 1c verhindert das ungewollte Verbiegen und Nachschwingen der Schenkel infolge hoher Beschleunigungs- und Verzögerungswerte beim üblichen Biegen.
-
Durch die umschließende Mitbewegung der Eingriffsabschnitte 1a, 1b, 1c der Biegevorrichtung 1 bei der Biegung des Profils 2 treten, wenn überhaupt, nur minimale Verschiebungen auf. Infolgedessen sind die Relativbewegungen zwischen dem ggf. lackierten Profil 2 und den Eingriffsabschnitten 1a, 1b, 1c der Biegevorrichtung 1 gering und die Belastung/Beschädigung der Isolationsschicht klein.
-
Mit einer derartigen Biegevorrichtung 1 lassen sich auch Hairpins formen, deren Querschnittsformen abschnittsweise angepasst sind, um beispielsweise Blechschnitte mit trapezförmigen Nuten (parallelen Zähnen) optimal auszufüllen.
-
Die dargestellte Biegevorrichtung 1 ist auch in der Lage, eine Leitersequenz zu biegen bzw. Falten, welche sich dadurch auszeichnet, dass die Querschnittsform abschnittsweise angepasst ist.
-
Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für die Herstellung von gebogenen Profilen 2, insbesondere aus Vollmaterial, aus Hohlprofilen oder aus Profilen mit verschiedenen Querschnitten für Elektromotoren, Generatoren, sowie für elektrische Maschinen im Allgemeinen.
-
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch mehrere elektrisch leitende Profile 2 gleichzeitig geformt werden, insbesondere zur Biegung von mehrlagigen Leitern.
-
4 zeigt vier elektrisch leitende Profile 2 in verschiedenen Ansichten in einem Einbauzustand, in welchem die Profile 2 als vierlagige Wicklung für nutenlose Luftspaltwicklungen um Zähne 3 gewickelt sind.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorrichtung
- 1a
- Eingriffsabschnitte endseitig
- 1b
- Eingriffsabschnitte biegeinnenseitig
- 1c
- Eingriffsabschnitte biegeaußenseitig
- 1d
- Kette
- 2
- Elektrisch leitendes Profil bzw. Formstab
- 3
- Stator-(Zahn)
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2015/132180 A1 [0002, 0004]
- DE 102017219509 [0005]
