DE102021214478A1 - Manufacturing device and method for manufacturing a rotor bandage for a rotor - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Herstellungsvorrichtung (100) zum Herstellen einer Rotorbandage für einen Rotor (102) vorgestellt, die eine Bereitstelleinheit (104) zum Bereitstellen eines bandförmigen Halbzeugs (106), eine Anbindungseinheit (108) zum Anbinden eines freien Endes des Halbzeugs (106) an den Rotor (102), eine Dreheinheit (110) zum Drehen des Rotors (102), um das Halbzeug (106) um den Rotor (102) zu wickeln sowie eine Steuereinrichtung (112) aufweist, die ausgebildet ist, um ein Drehsignal (114) an die Dreheinheit (110) bereitzustellen, um ein Drehen des Rotors (102) zu bewirken, um ein bandförmiges Halbzeug (106) um eine Mantelfläche des Rotors (102) zu wickeln, um die Rotorbandage auf den Rotor (102) aufzubringen.A manufacturing device (100) for manufacturing a rotor bandage for a rotor (102) is presented, which has a supply unit (104) for providing a strip-shaped semi-finished product (106), a connection unit (108) for connecting a free end of the semi-finished product (106). the rotor (102), a rotating unit (110) for rotating the rotor (102) in order to wind the semi-finished product (106) around the rotor (102), and a control device (112) which is designed to transmit a rotating signal (114 ) to the rotary unit (110) to cause the rotor (102) to rotate in order to wind a band-shaped semi-finished product (106) around a lateral surface of the rotor (102) in order to apply the rotor bandage to the rotor (102).
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Herstellungsvorrichtung und auf ein Verfahren zum Herstellen einer Rotorbandage für einen Rotor.The present invention relates to a manufacturing device and a method for manufacturing a rotor bandage for a rotor.
Um Elektromotoren herzustellen werden Herstellungsgeräte benutzt, die einen großen Platzbedarf aufweisen, der beispielsweise auf hohe Anforderungen bezüglich einer Arbeitssicherheit zurückzuführen ist.In order to manufacture electric motors, manufacturing devices are used which require a large amount of space, which is due, for example, to high requirements with regard to occupational safety.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Herstellungsvorrichtung und ein Verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Rotorbandage für einen Rotor gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an improved manufacturing device and an improved method for manufacturing a rotor bandage for a rotor according to the main claims. Advantageous configurations result from the dependent claims and the following description.
Durch den hier vorgestellten Ansatz wird eine Möglichkeit geschaffen, um eine Herstellungsvorrichtung mit einem geringen Platzbedarf zu realisieren. Gleichzeitig kann beispielsweise eine hohe Arbeitssicherheit sowie eine gute Umweltverträglichkeit sichergestellt werden, da eine benötigte Materialabfallmenge unter Verwendung des hier vorgestellten Ansatzes reduziert wird. Weiterhin können vorteilhafterweise Fertigungskosten reduziert werden.The approach presented here creates a possibility of realizing a production device with a small space requirement. At the same time, for example, a high level of occupational safety and good environmental compatibility can be ensured, since a required amount of material waste is reduced using the approach presented here. Furthermore, manufacturing costs can advantageously be reduced.
Es wird eine Herstellungsvorrichtung zum Herstellen einer Rotorbandage für einen Rotor vorgestellt, die eine Bereitstelleinheit zum Bereitstellen eines bandförmigen Halbzeugs, eine Anbindungseinheit zum Anbinden eines freien Endes des Halbzeugs an den Rotor, eine Dreheinheit zum Drehen des Rotors, um das Halbzeug um den Rotor zu wickeln sowie eine Steuereinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, um ein Drehsignal an die Dreheinheit bereitzustellen, um ein Drehen des Rotors zu bewirken, um das bandförmige Halbzeug um eine Mantelfläche des Rotors zu wickeln, um die Rotorbandage auf den Rotor aufzubringen.A manufacturing device for manufacturing a rotor bandage for a rotor is presented, which has a supply unit for supplying a band-shaped semi-finished product, a connection unit for connecting a free end of the semi-finished product to the rotor, a rotating unit for rotating the rotor in order to wind the semi-finished product around the rotor and a control device which is designed to provide a rotation signal to the rotation unit in order to cause rotation of the rotor in order to wind the band-shaped semi-finished product around a lateral surface of the rotor in order to apply the rotor bandage to the rotor.
Die Herstellungsvorrichtung kann beispielsweise als ein Gerät ausgeformt sein, das ausgebildet ist, um die Rotorbandage herzustellen. Die Herstellungsvorrichtung kann dabei beispielsweise auch als Wickeleinrichtung bezeichnet werden. Der Rotor kann beispielsweise als Rotor für einen Elektromotor ausgeformt sein. Das Halbzeug kann beispielsweise Glasfasern, Aramidfasern oder Carbonfasern aufweisen. Weiterhin kann die Dreheinheit in einem Aufnahmebereich, an dem der Rotor angeordnet wird, drehbar ausgeformt sein, um den Rotor zu drehen. Die Mantelfläche kann beispielsweise eine Außenfläche des Rotors sein. Vorteilhafterweise kann die Herstellungsvorrichtung die aus dem Halbzeug ausgeformte Rotorbandage vereinfacht um den Rotor wickeln. Weiterhin kann dadurch auch eine Produktionsdauer verkürzt werden.For example, the manufacturing device may be in the form of a device designed to manufacture the rotor casing. The production device can also be referred to as a winding device, for example. The rotor can be formed, for example, as a rotor for an electric motor. The semi-finished product can have glass fibers, aramid fibers or carbon fibers, for example. Furthermore, the rotating unit may be rotatably formed in a receiving portion where the rotor is placed to rotate the rotor. The lateral surface can be an outer surface of the rotor, for example. Advantageously, the production device can wind the rotor bandage formed from the semi-finished product around the rotor in a simplified manner. Furthermore, a production time can also be shortened as a result.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Anbindungseinheit ein Klemmelement zum Klemmen des freien Endes des Halbzeugs an den Rotor aufweisen. Das Klemmelement kann beispielsweise klammerartig ausgeformt sein. Weiterhin kann die Anbindungseinheit ausgebildet sein, um das Klemmelement vor dem Drehen des Rotors aufzusetzen und nach dem Drehen des Rotors zu entfernen, beispielsweise herauszuziehen.According to one embodiment, the connection unit can have a clamping element for clamping the free end of the semi-finished product to the rotor. The clamping element can be shaped like a clamp, for example. Furthermore, the connection unit can be designed to put on the clamping element before the rotor is rotated and to remove it after the rotor has been rotated, for example to pull it out.
Das Klemmelement kann ein magnetisches Material aufweisen, um durch ein Magnetfeld des Rotors am Rotor gehalten zu werden. Das Magnetfeld des Rotors kann vorteilhafterweise durch einen in dem Rotor angeordneten Permanentmagnet erzeugt werden. Vorteilhafterweise weist der Rotor eine Vielzahl von Permanentmagneten auf, um das Magnetfeld in einem Betriebszustand des Rotors aufrechterhalten zu können.The clamping element may comprise a magnetic material in order to be held on the rotor by a magnetic field of the rotor. The magnetic field of the rotor can advantageously be generated by a permanent magnet arranged in the rotor. The rotor advantageously has a large number of permanent magnets in order to be able to maintain the magnetic field in an operating state of the rotor.
Ferner kann das Klemmelement als eine Klemmplatte ausgeformt sein. Vorteilhafterweise kann das Klemmelement als ein metallisches Plättchen ausgeformt sein.Furthermore, the clamping element can be formed as a clamping plate. Advantageously, the clamping element can be formed as a small metal plate.
Gemäß einer Ausführungsform kann die die Anbindungseinheit als Teil der Bereitstelleinheit ausgeformt sein. Alternativ kann die Anbindungseinheit als Teil einer Zuführeinheit ausgeformt sein, die beispielsweise ausgebildet sein kann, um der Herstellungsvorrichtung den Rotor zuzuführen. Weiterhin kann das Klemmelement als Teil der Bereitstelleinheit oder als Teil der Anbindungseinheit ausgeformt sein. According to one embodiment, the connection unit can be formed as part of the delivery unit. Alternatively, the connection unit can be formed as part of a feed unit, which can be formed, for example, to feed the rotor to the manufacturing device. Furthermore, the clamping element can be formed as part of the supply unit or as part of the connection unit.
Außerdem kann die Dreheinheit ausgebildet sein, um den Rotor um zumindest eine volle Umdrehung zu drehen. Vorteilhafterweise kann die Dreheinheit den Rotor um 360° oder um 720° drehen. Weiterhin kann die Dreheinheit axial beweglich ausgeformt sein, um ein gleichmäßiges Umwickeln des Rotors zu erreichen.In addition, the rotary unit can be designed to rotate the rotor by at least one full revolution. Advantageously, the turning unit can turn the rotor by 360° or by 720°. Furthermore, the rotary unit can be designed to be axially movable in order to achieve a uniform winding around the rotor.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Herstellungsvorrichtung eine Abtrenneinheit zum Durchtrennen des Halbzeugs anschließend auf das Drehen des Rotors aufweisen. Die Abtrenneinheit kann beispielsweise das Halbzeug durchschneiden, damit der Rotor vorteilhafterweise entnehmbar ist, beispielsweise für einen Aushärtevorgang. Das freie Ende des verbleibenden Halbzeugs kann anschließend zum Aufbringen einer weiteren Lage an dem Rotor angebunden werden oder in entsprechender Weise an einen nachfolgend zu bandagierenden Rotor angebunden werden.According to one embodiment, the production device can have a severing unit for severing the semi-finished product subsequent to the rotation of the rotor. The separating unit can, for example, cut through the semi-finished product so that the rotor can advantageously be removed, for example for a curing process. The free end of the remaining semi-finished product can then be attached to the rotor in order to apply a further layer or can be attached in a corresponding manner to a rotor to be bandaged subsequently.
Die Herstellungsvorrichtung kann weiterhin eine Imprägniereinheit aufweisen, die ausgebildet ist, um den mit der Rotorbandage umwickelten Rotor nach dem Durchtrennen des Halbzeugs für einen Imprägniervorgang aufzunehmen. Die Imprägniereinheit kann beispielsweise einen Innenraum aufweisen, in dem der Rotor während eines Imprägnierens angeordnet ist.The production device can furthermore have an impregnation unit which is designed to receive the rotor wrapped with the rotor bandage after the semi-finished product has been severed for an impregnation process. The impregnation unit can, for example, have an interior space in which the rotor is arranged during impregnation.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Bereitstelleinheit eine Imprägnierkammer aufweisen, die ausgebildet ist, um das Halbzeug bei einem Durchführen des Halbzeugs durch die Imprägnierkammer zu imprägnieren. Vorteilhafterweise kann dadurch das Halbzeug unter Verwendung eines Imprägniermittels, beispielsweise Harz, imprägniert werden, bevor es auf den Rotor aufgebracht wird.According to one embodiment, the supply unit can have an impregnation chamber which is designed to impregnate the semi-finished product when the semi-finished product is passed through the impregnation chamber. In this way, the semi-finished product can advantageously be impregnated using an impregnating agent, for example resin, before it is applied to the rotor.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Herstellungsvorrichtung eine Zuführeinheit zum Zuführen des Rotors zu der Dreheinheit aufweisen. Vorteilhafterweise kann die Zuführeinheit als ein Greifarm ausgeformt sein. Der Greifarm kann beispielsweise als ein Roboterarm realisiert sein.According to one embodiment, the manufacturing device can have a feeding unit for feeding the rotor to the rotary unit. Advantageously, the feed unit can be formed as a gripping arm. The gripper arm can be implemented as a robot arm, for example.
Ferner kann die Herstellungsvorrichtung eine Entnahmeeinheit zum Entnehmen des Rotors aus der Dreheinheit aufweisen. Die Entnahmeeinheit kann ebenfalls als ein Greifarm realisiert sein. Lediglich optional kann die Entnahmeeinheit ausgeformt sein, um den Rotor aus der Imprägniereinheit zu entnehmen.Furthermore, the manufacturing device may have a removal unit for removing the rotor from the rotary unit. The removal unit can also be implemented as a gripping arm. Only optionally can the removal unit be shaped in order to remove the rotor from the impregnation unit.
Es wird ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Rotorbandage für einen Rotor vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens eines bandförmigen Halbzeugs, einen Schritt des Anbindens eines freien Endes des Halbzeugs an den Rotor sowie einen Schritt des Drehens des Rotors umfasst, um das Halbzeug um den Rotor zu wickeln.A method for producing a rotor bandage for a rotor is also presented, the method comprising a step of providing a strip-shaped semi-finished product, a step of binding a free end of the semi-finished product to the rotor and a step of rotating the rotor in order to rotate the semi-finished product to wind the rotor.
Das Verfahren kann beispielsweise unter Verwendung einer Herstellungsvorrichtung in einer zuvor genannten Variante durchgeführt werden.The method can be carried out, for example, using a production device in an aforementioned variant.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Halbzeug im Schritt des Anbindens mechanisch an den Rotor angebunden werden. Vorteilhafterweise kann ein freies Ende des Halbzeugs auf den Rotor aufgedrückt werden und weiterhin beispielsweise mittels Haftreibung auf dem Rotor verweilen.According to one embodiment, the semi-finished product can be mechanically attached to the rotor in the attachment step. Advantageously, a free end of the semi-finished product can be pressed onto the rotor and remain on the rotor, for example by means of static friction.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Rotor und ein an dem Rotor angeordnetes Klemmelement der Herstellungsvorrichtung im Schritt des Drehens gedreht werden. Das bedeutet, dass das Klemmelement mit dem Rotor mitdrehen kann und dem entsprechend an der Position bleibt, an der es auf den Rotor aufgebracht wurde.According to one embodiment, the rotor and a clamping element of the manufacturing device arranged on the rotor can be rotated in the rotating step. This means that the clamping element can rotate with the rotor and accordingly remains in the position at which it was applied to the rotor.
Im Schritt des Drehens kann der Rotor um zumindest eine volle Umdrehung gedreht werden. Vorteilhafterweise kann der Rotor um 360° oder um 720° gedreht werden.In the rotating step, the rotor can be rotated at least one full revolution. Advantageously, the rotor can be rotated 360° or 720°.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Herstellungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
2 eine schematische Darstellung einer Anbindungseinheit einer Herstellungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Herstellungsvorrichtung; -
4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Herstellungsvorrichtung; -
5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Herstellungsvorrichtung; und -
6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Rotorbandage für einen Rotor.
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1 a schematic representation of a manufacturing device according to an embodiment; -
2 a schematic representation of a connection unit of a manufacturing device according to an embodiment; -
3 a schematic representation of an embodiment of a manufacturing device; -
4 a schematic representation of an embodiment of a manufacturing device; -
5 a schematic representation of an embodiment of a manufacturing device; and -
6 a flowchart of a method for producing a rotor bandage for a rotor.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred exemplary embodiments of the present invention, the same or similar reference symbols are used for the elements which are shown in the various figures and have a similar effect, with a repeated description of these elements being dispensed with.
Lediglich optional ist die Anbindungseinheit 108 als Teil der Bereitstelleinheit 104 ausgeformt. Alternativ ist die Anbindungseinheit 108 beispielsweise als Teil einer Zuführeinheit 116 ausgeformt, die ausgebildet ist, um den Rotor 102 der Dreheinheit 110 zuzuführen. Die Zuführeinheit 116 ist beispielsweise als ein Greifarm realisiert oder realisierbar. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Herstellungsvorrichtung 100 zusätzlich eine Entnahmeeinheit 118 auf, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls als ein Greifarm ausgeformt ist. Die Entnahmeeinheit 118 ist dabei ausgeformt, um den Rotor 102 aus der Dreheinheit 110 und lediglich optional aus einer Imprägniereinheit 120 der Herstellungsvorrichtung 100 zu entnehmen. Sowohl die Zuführeinheit 116 als auch die Entnahmeeinheit 118 sind beispielsweise axial beweglich angeordnet.Only optionally is the
Die Imprägniereinheit 120 ist beispielsweise ausgeformt, um ein Imprägniermittel, wie beispielsweise Harz, auszugeben, sodass die Rotorbandage des Rotors 102 damit imprägniert wird. Das Imprägniermittel ist beispielsweise auch als Härtungsmaterial bezeichenbar. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Bereitstelleinheit 104 und die Imprägniereinheit 120 benachbart zueinander angeordnet. Weiterhin weist die Herstellungsvorrichtung 100 einen Innenraum 122 auf, der beispielsweise in einen Wickelbereich 124 und in einen Imprägnierbereich 126 aufgeteilt ist. Dabei wird der Rotor im Wickelbereich 124 mit dem Halbzeug 106 umwickelt und im Imprägnierbereich 126 mit dem Imprägniermittel benetzt. Beispielsweise wird das Imprägniermittel unter Verwendung einer Imprägnierleitung 128 an die Imprägniereinheit 120 bereitgestellt, die beispielsweise ausgebildet ist, um den mit der Rotorbandage umwickelten Rotor 102 nach dem Durchtrennen des Halbzeugs 106 für den Imprägniervorgang, beispielsweise im Imprägnierbereich 126 aufzunehmen. Lediglich optional weist die Herstellungsvorrichtung 100 eine Abtrenneinheit zum Durchtrennen des Halbzeugs 106 im Anschluss an das Drehen des Rotors 102 auf.The
Im Allgemeinen werden Wickelanlagen nach einem Drehbankprinzip eingesetzt. Dabei wird ein Wickelkern oder ein zu bewickelndes Bauteil in die Wickelanlage eingespannt und durch einen elektrischen Antrieb in Rotation versetzt. Diese rotatorische Bewegung des Kerns zieht beispielsweise Fasern von einer Spule ab und befördert diese durch ein Harzimprägnierbad bis hin zum Kern. Eine simulatane axiale Bewegung eines Verlegeauges ermöglicht dabei eine Überdeckung des vollständigen Kerns mit den Fasern. Dabei bilden ein Spulengatter, ein Imprägnierbad und eine Drehvorrichtung inklusive des Verlegeauges jeweils eine separate Einheit. Dadurch entsteht bei langen Bauteilen ein hoher Platzbedarf für die Anlage, beispielsweise durch einen Abstand zwischen Spulengatter und Verlegeauge, sodass solche Wickelanlagen für Rotorbandagierungen überdimensioniert sind.In general, winding systems are used according to a lathe principle. A winding core or a component to be wound is clamped in the winding system and rotated by an electric drive. This rotational movement of the core pulls fibers from a spool, for example, and conveys them through a resin impregnation bath to the core. A simultaneous axial movement of a laying eye allows the fibers to cover the entire core. A creel, an impregnation bath and a turning device including the laying eye each form a separate unit. In the case of long components, this results in a high space requirement for the system, for example due to a distance between the creel and the laying eye, so that such winding systems are oversized for rotor bandaging.
Vor diesem Hintergrund wird die auch als Bandagiereinheit bezeichnete Herstellungsvorrichtung 100 für Rotoren 102 vorgestellt beispielsweise auf nicht benötigte Komponenten verzichtet und durch die eine Kostenreduzierung erfolgt. Weiterhin ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine automatische Faseranbindung und - abtrennung, beispielsweise unter Verwendung eines Roboters, integriert, sodass dieser nicht mehr nur zum Zuführen der Rotoren von dem Herstellungswerkzeug 100 zu optionalen Nachfolgeprozessen ausgeformt ist.Against this background, the
Die Herstellungsvorrichtung 100 ist beispielsweise als ein Wickelautomat mit einer funktionalisierter Zuführeinheit 116 ausgeformt. Unter Verwendung der Zuführeinheit 116 wird der Rotor 102 der Herstellungsvorrichtung 100 zugeführt. Anschließend wird das Fasern umfassende Halbzeug 106 unter Verwendung der Anbindungseinheit 108 an den Rotor 102 angebunden. Durch die rotatorische Bewegung des Rotors 102 werden die Fasern beispielsweise von einer Spule abgezogen. Zeitgleich erfolgt beispielsweise eine axiale Vorschubbewegung, sodass eine Überwicklung des vollständigen Rotors 102 erreicht wird. Beispielsweise wird das Halbzeug 106 abgetrennt oder abgeschnitten, sodass der Rotor 102 beispielsweise unter Verwendung der Entnahmeeinheit 118 aus der Herstellungsvorrichtung 100 entnommen und beispielsweise für einen Nachfolgeprozess bereitgestellt wird.The
Kurzum übernimmt die Herstellungsvorrichtung 100 eine Bereitstellfunktion des Halbzeugs 106 unter Verwendung der Bereitstelleinheit 104, eine Imprägnierfunktion des Halbzeugs 106 sowie einen Aufbau einer Fadenvorspannung während des Wickelns.In short, the
Anders ausgedrückt wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vollständig mit einem trockenen Halbzeug 106 umwickelte Rotor 102 beispielsweise über einen Linienanguss oder Schlitzanguss mit dem Imprägniermittel imprägniert, was beispielsweise auch als Angussimprägnierung bezeichnet ist.In other words, according to this exemplary embodiment, the
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- Herstellungsvorrichtungmanufacturing device
- 102102
- Rotorrotor
- 104104
- Bereitstelleinheitdelivery unit
- 106106
- HalbzeugWorkpiece
- 108108
- Anbindungseinheitconnection unit
- 110110
- Dreheinheitturning unit
- 112112
- Steuereinrichtungcontrol device
- 114114
- Drehsignalturning signal
- 116116
- Zuführeinheitfeeding unit
- 118118
- Entnahmeeinheitextraction unit
- 120120
- Imprägniereinheitimpregnation unit
- 122122
- Innenrauminner space
- 124124
- Wickelbereichchanging area
- 126126
- Imprägnierbereichimpregnation area
- 128128
- Imprägnierleitung impregnation line
- 200200
- Klemmelementclamping element
- 202202
- freies Ende des Halbzeugsfree end of the semi-finished product
- 204204
- Permanentmagnetpermanent magnet
- 206206
- Drückelement push element
- 400400
- Imprägnierkammer impregnation chamber
- 600600
- Verfahren zum Herstellen einer Rotorbandage für einen RotorProcess for manufacturing a rotor bandage for a rotor
- 602602
- Schritt des Bereitstellensstep of providing
- 604604
- Schritt des Anbindensstep of binding
- 606606
- Schritt des Drehensstep of turning
Claims (15)
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- 2021-12-16 DE DE102021214478.0A patent/DE102021214478A1/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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