DE102021115394A1 - Test arrangement for a stator of an electric motor and method for testing the stator - Google Patents
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Abstract
Prüfanordnung für einen Stator (4) eines Elektromotors mit einer Einspannanordnung (6) für den Stator (4), einer beabstandet hiervon angeordneten Durchstrahlvorrichtung (8) zur Aussendung von Scanstrahlen (10) in Richtung eines Wickelkopfes (12) des Stators (4) zur Überprüfung von Fügestellen (18), einer Detektionsvorrichtung (14) und einer Bilderzeugungseinrichtung (16), wobei die Einspannanordnung (6) eine erste Rotationsache (20) und eine hierzu in einem Winkel α angestellte zweite Rotationsachse (24) aufweist, wobei zumindest eine Antriebseinrichtung und Lagermittel (22) für eine Relativbewegung zwischen der Durchstrahlvorrichtung (8) und der Einspannanordnung (6) um die erste Rotationsachse (20) vorgesehen sind, derart, dass der Stator (4) unter dem Winkel α zur ersten Rotationsachse (20) eingespannt ist und zumindest die Einspannanordnung (6) um die erste Rotationsachse (20) verdrehbar gelagert ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Prüfung eines Stators (4) eines Elektromotors.Test arrangement for a stator (4) of an electric motor with a clamping arrangement (6) for the stator (4), a transmission device (8) arranged at a distance therefrom for emitting scanning beams (10) in the direction of a winding overhang (12) of the stator (4). Inspection of joints (18), a detection device (14) and an image generation device (16), the clamping arrangement (6) having a first axis of rotation (20) and a second axis of rotation (24) set at an angle α thereto, with at least one drive device and bearing means (22) are provided for a relative movement between the transmission device (8) and the clamping arrangement (6) about the first axis of rotation (20), such that the stator (4) is clamped at the angle α to the first axis of rotation (20). and at least the clamping arrangement (6) is mounted such that it can rotate about the first axis of rotation (20). The invention also relates to a method for testing a stator (4) of an electric motor.
Description
Die Erfindung betrifft eine Prüfanordnung für einen Stator eines Elektromotors mit einer Einspannanordnung für den Stator, einer beabstandet hiervon angeordneten Durchstrahlvorrichtung zur Aussendung von Scanstrahlen in Richtung eines Wickelkopfes des Stators zur Überprüfung von Fügestellen, einer Detektionsvorrichtung und einer Bilderzeugungseinrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Prüfung eines Stators eines Elektromotors.The invention relates to a test arrangement for a stator of an electric motor with a clamping arrangement for the stator, a transmission device arranged at a distance therefrom for emitting scanning beams in the direction of a winding overhang of the stator for checking joints, a detection device and an image generating device. Furthermore, the invention relates to a method for testing a stator of an electric motor.
Das Aufkommen der Elektromobilität führt zu einer erhöhten Produktion von leistungsstarken Elektromotoren für die Automobilindustrie. Um sicherzustellen, dass die zu verwendenden Elektromotoren fehlerfrei sind und den Qualitätsstandards genügen, müssen sie vor der Montage des Kraftfahrzeuges untersucht werden, um zu verhindern, dass das Kraftfahrzeug im weiteren Montageprozess aufgrund eines fehlerhaften Elektromotors nachgebessert oder aussortiert werden muss. Hierzu ist es beispielsweise aus der US-amerikanischen Patentschrift
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Prüfanordnung für einen Stator beziehungsweise ein Verfahren zur Prüfung eines Stators bereitzustellen, das den oben genannten Nachteil auf einfache und kostengünstige Weise vermeidet.The object of the invention is therefore to provide a test arrangement for a stator or a method for testing a stator, which avoids the disadvantage mentioned above in a simple and cost-effective manner.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Einspannanordnung eine erste Rotationsachse und eine hierzu in einem Winkel α angestellte zweite Rotationsachse aufweist, wobei zumindest eine Antriebseinrichtung und Lagermittel für eine Relativbewegung zwischen der Durchstrahlvorrichtung und der Einspannanordnung um die erste Rotationsachse vorgesehen sind, derart, dass der Stator unter dem Winkel α zur ersten Rotationsachse eingespannt ist und zumindest die Einspannanordnung um die erste Rotationsachse verdrehbar gelagert ist. Durch diese Prüfanordnung ist es möglich, auf einfache und kostengünstige Weise den Stator eines Elektromotors für den Herstellungsprozess eines Kraftfahrzeuges zu überprüfen, und damit zu verhindern, dass fehlerhafte Elektromotoren in Kraftfahrzeugen verbaut werden, was zu Ausschussware oder hohen Austauschkosten führen würde.This object is achieved in that the clamping arrangement has a first axis of rotation and a second axis of rotation set at an angle α thereto, with at least one drive device and bearing means being provided for a relative movement between the transmission device and the clamping arrangement around the first axis of rotation, such that the Stator is clamped at the angle α to the first axis of rotation and at least the clamping arrangement is mounted rotatably about the first axis of rotation. This test arrangement makes it possible to check the stator of an electric motor for the manufacturing process of a motor vehicle in a simple and inexpensive manner, and thus to prevent faulty electric motors from being installed in motor vehicles, which would lead to rejects or high replacement costs.
In besonders vorteilhafter Weise ist die Durchstrahlvorrichtung eine CT-Vorrichtung. Das CT (Computer Tomographie)-Verfahren ist besonders für eine Defektanalyse geeignet. Hierdurch können Porenvolumina, Querschnittsflächen und Porenanzahl in den Fügestellen auf einfache und schnelle Weise erfasst werden.In a particularly advantageous manner, the transmission device is a CT device. The CT (computer tomography) method is particularly suitable for defect analysis. This allows pore volumes, cross-sectional areas and the number of pores in the joints to be recorded quickly and easily.
Des Weiteren kann die Einspannanordnung der Prüfanordnung in vorteilhafter Weise die Antriebseinrichtung und Lagermittel zur Drehung der Einspannanordnung um die erste Rotationsachse aufweisen.Furthermore, the clamping arrangement of the test arrangement can advantageously have the drive device and bearing means for rotating the clamping arrangement about the first axis of rotation.
In besonders vorteilhafter Weise weist die Einspannanordnung eine Antriebseinrichtung und Lagermittel zur Drehung der Einspannanordnung um die zweite Rotationsachse auf. Hierdurch muss der Stator nicht manuell um einen Winkel β verdreht werden.In a particularly advantageous manner, the clamping arrangement has a drive device and bearing means for rotating the clamping arrangement about the second axis of rotation. As a result, the stator does not have to be turned manually by an angle β.
Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn eine weitere Antriebseinrichtung zur Verstellung der zweiten Rotationsachse vorgesehen ist. Hierdurch kann auf besonders einfache Art und Weise auf unterschiedliche Statorgrößen oder auf unterschiedlich zu erfassende Bereiche eines Wickelkopfes eines Stators während der Überprüfung desselben reagiert werden.In addition, it is particularly advantageous if a further drive device is provided for adjusting the second axis of rotation. This makes it possible to react in a particularly simple manner to different stator sizes or to different regions of a winding overhang of a stator that are to be detected during the checking of the same.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zur Prüfung eines Stators eines Elektromotors mittels einer derartigen Prüfanordnung. Hierbei wird in einem ersten Schritt der Stator in die Einspannanordnung eingespannt. Die Einspannanordnung kann hierbei eine klassische Anordnung sein, bei der der Stator durch verstellbare Klemmbacken gehalten ist. In einem zweiten Schritt wird gegebenenfalls die zweite Rotationsachse bezüglich der ersten Rotationsachse unter dem Winkel α angestellt. Dieser Schritt erübrigt sich natürlich, wenn die Rotationsachse aufgrund einer vorherigen Prüfung eines Stators bereits unter dem korrekten Winkel α angestellt wurde. Hierbei kann die Einstellung der Rotationsachse beispielweise manuell mechanisch erfolgen. In einem dritten Schritt wird eine Relativbewegung zwischen der Durchstrahlvorrichtung und der Einspannanordnung um einen Drehwinkel, vorzugsweise 360°, bezüglich der ersten Rotationsachse vorgenommen, wobei die Durchstrahlvorrichtung Scanstrahlen zur Erstellung von Scanbildern aussendet. Hierdurch ist es möglich ausgewählte Fügestellen auf fehlerhafte Merkmale zu untersuchen. Hierbei sei angemerkt, dass 360° der übliche Drehwinkel ist, es aber inzwischen Verfahren gibt, die mit einem geringeren Drehwinkel ein ausreichende 3D-Bildqualität erzielen. In einem vierten Schritt wird der Stator um einen vordefinierten Winkel β um die zweite Rotationsachse verdreht und der dritte Schritt wiederholt, bis Scanbilder vom gesamten Wickelkopf über 360° erfasst sind. Hierbei kann der vordefinierte Winkel β so gewählt sein, dass mehrere Umdrehungen um 360° erforderlich sind. Der Winkel kann aber auch derart gewählt sein, dass mit einer Umdrehung um 360° Scanbilder vom gesamten Wickelkopf erstellt werden können. In einem fünften Schritt werden die Scanbilder rechnerunterstützt ausgewertet. In einem sechsten Schritt, nach Auswertung der Scanbilder, wird der Stator ausgespannt und zur weiteren Montage weitergeleitet oder aussortiert.The object is also achieved by a method for testing a stator of an electric motor using such a test arrangement. Here, in a first step, the stator is clamped in the clamping arrangement. The clamping arrangement can be a classic arrangement in which the stator is held by adjustable clamping jaws. In a second step, if necessary, the second axis of rotation is set at an angle α with respect to the first axis of rotation. Of course, this step is not necessary if the axis of rotation has already been set at the correct angle α due to a previous test of a stator. In this case, the axis of rotation can be set manually, for example, mechanically. In a third step, the transmission device and the clamping arrangement are moved relative to one another by an angle of rotation, preferably 360°, with respect to the first axis of rotation, with the transmission device emitting scanning beams to create scanned images. This makes it possible to examine selected joints for defective features. It should be noted here that 360° is the usual angle of rotation, but there are now methods that achieve sufficient 3D image quality with a smaller angle of rotation. In a fourth step, the stator is rotated by a predefined angle β around the second axis of rotation and the third step is repeated until scan images from entire winding overhang over 360°. In this case, the predefined angle β can be selected in such a way that several rotations of 360° are required. However, the angle can also be selected in such a way that scan images of the entire end winding can be created with a rotation of 360°. In a fifth step, the scan images are evaluated with the aid of a computer. In a sixth step, after evaluating the scan images, the stator is unclamped and passed on for further assembly or sorted out.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird im zweiten Schritt die Rotationsachse derart unter dem Winkel α ausgerichtet, dass die Scanstrahlen der Durchstrahlvorrichtung auf die Fügestellen der Hairpin-Leiter ausgerichtet sind, wobei gegebenenfalls der Winkel α im dritten Schritt nachjustiert wird. Dieses Verfahren ist bei Wicklungsanordnungen des Stators, die nach der Hairpins-Wickelschematik hergestellt wurden, einzusetzen.In an advantageous embodiment, the axis of rotation is aligned at the angle α in the second step such that the scanning beams of the transmission device are aligned with the joints of the hairpin conductors, with the angle α being readjusted if necessary in the third step. This method is to be used in the case of stator winding arrangements that were produced according to the hairpins winding scheme.
In besonders vorteilhafter Weise wird im dritten Schritt die Einspannanordnung gedreht. Alternativ ist es natürlich auch denkbar, dass die Durchstrahlvorrichtung um die Einspannanordnung gedreht wird.In a particularly advantageous manner, the clamping arrangement is rotated in the third step. Alternatively, it is of course also conceivable that the transmission device is rotated about the clamping arrangement.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird im vierten Schritt genau eine Drehung um β vollzogen, wobei β = 360°/n mit n ≥ 3 ist, vorzugsweise n = 6, ist.In a particularly advantageous embodiment, exactly one rotation about β is carried out in the fourth step, β=360°/n with n≧3, preferably n=6.
Im Falle von beidseitigen Fügestellen am Wickelkopf wird der Stator um 180° um seine Querachse gedreht und erneut in die Einspannanordnung eingespannt, um dann die Schritte 2 - 4 zu wiederholen.In the case of two-sided joints on the end winding, the stator is rotated 180° around its transverse axis and clamped again in the clamping arrangement, in order to then repeat steps 2 - 4.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Prüfanordnung mit einem teilweise dargestellten, eingespannten Stator eines Elektromotors, -
2 eine schematische Draufsicht der Prüfanordnung gemäß1 , -
3 eine schematische Seitenansicht der Prüfanordnung gemäß1 , und -
4 eine schematische Seitenansicht einer überprüften Fügestelle.
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1 a perspective view of a test arrangement with a partially shown, clamped stator of an electric motor, -
2 a schematic top view of the test arrangement according to FIG1 , -
3 a schematic side view of the test arrangement according to FIG1 , and -
4 a schematic side view of a checked joint.
Die Einspannanordnung 6 weist eine erste Rotationsachse 20 auf, um die eine Relativbewegung zwischen der Durchstrahlvorrichtung 14 und der Einspannanordnung 6 durchführbar ist. Im vorliegenden Fall ist die Durchstrahlvorrichtung 8 fest angeordnet und die Einspannanordnung 6 besitzt eine nicht weiter dargestellte Antriebseinrichtung, die über Lagermittel 22 die Drehbewegung um die erste Rotationsachse 20 durchführt. Um nun die Fügestellen 18 genauer und damit mit einer höheren Auflösung scannen zu können, ist eine zweite Rotationsachse 24 vorgesehen, die in einem Winkel von α zur ersten Rotationsachse 20 angestellt ist. Hierdurch ist ebenfalls der Stator 4 unter dem Winkel α zur ersten Rotationsachse 20 eingespannt, wodurch die einzelnen Fügestellen 18 genauer gescannt werden können, wobei der Abstand zwischen Wickelkopf 12 und Durchstrahlvorrichtung 14 gegenüber herkömmlichen Anordnungen wesentlich verringert ist. Es sollte deutlich sein, dass die Einspannanordnung 6 zum Einstellen des Winkels α rein mechanischer Art sein kann, dass aber auch eine zweite hier nicht weiter dargestellte Antriebseinrichtung zur Verstellung der zweiten Rotationsachse 24 vorgesehen sein kann. Hierdurch ist es natürlich wesentlich einfacher und schneller möglich, die Einspannanordnung 6 an unterschiedliche Statorgrößen, oder auch an unterschiedlich hohe Bereiche des Wickelkopfes 12 anzupassen.The
Die
Ein Verfahren zur Prüfung eines Stator 4 eines Elektromotors findet nun mit der erfindungsgemäßen Prüfungsanordnung 2 wie folgt statt.A method for testing a stator 4 of an electric motor now takes place with the testing arrangement 2 according to the invention as follows.
In einem ersten Schritt wird der Stator 4 in die Einspannanordnung 6 eingespannt. In einem zweiten Schritt wird im vorliegenden Fall die zweite Rotationsachse 24 bezüglich der ersten Rotationsachse 20 unter dem Winkel α angestellt, da dies in einem vorherigen Arbeitsschritt noch nicht erfolgt ist. Es sollte deutlich sein, dass wenn mehrere Statoren hintereinander geprüft werden die Einstellung α nicht in jedem Fall erneut durchgeführt werden muss. Danach wird die Einspannanordnung 6 hier um 360° bezüglich der ersten Rotationsachse gedreht, wobei die Durchstrahlvorrichtung 8 Scanstrahlen 10 in Richtung der Detektionsvorrichtung 14 aussendet, um eine Erstellung von Scanbildern in 1/n, hier 1/8 Teilen des Wickelkopfes 12 in der Bilderzeugungseinrichtung 16 zu ermöglichen. In einem vierten Schritt wird die Einspannanordnung 6 dann um einen vordefinierten Winkel β = 360°/n, hier n = 8 und β = 45° verdreht und der dritte Schritt wiederholt bis Scanbilder vom gesamten Wickelkopf 12 erfasst worden sind.In a first step, the stator 4 is clamped into the
In einem fünften Schritt werden dann die Scanbilder, die in der Bilderzeugungseinrichtung 16 erstellt wurden, rechnerunterstützt ausgewertet. Nach Auswertung der Scanbilder wird in einem sechsten Schritt, dann der Stator 6 ausgespannt und zur weiteren Montage im Herstellungsprozess weitergeleitet oder aussortiert.In a fifth step, the scan images that were created in the
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R081 | Change of applicant/patentee |
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R082 | Change of representative |
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