DE102022204811B3

DE102022204811B3 - Vorrichtung zum Transport eines Flachdrahtes bei der Herstellung von Stator- und Rotorwicklungen

Info

Publication number: DE102022204811B3
Application number: DE102022204811.3A
Authority: DE
Inventors: Matthias Ebert; Ralf Schneider
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-05-17
Filing date: 2022-05-17
Publication date: 2023-10-05
Anticipated expiration: 2042-05-18

Abstract

Vorrichtung (1) zum Transport eines Flachdrahtes (2) bei der Herstellung von Stator- und Rotorwicklungen umfassend eine Trägereinheit (3) zur Aufnahme eines Flachdrahtes (2), wenigstens ein erstes und ein zweites daran angeordnetes Transportelement (4, 8) mit Aufnahmetaschen (5) für einen darin führbaren Flachdraht (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Transportelemente (4, 8) derart beweglich ausgebildet sind, um die Aufnahmetaschen (5) des ersten und des zweiten Transportelements (4, 8) an einer vorbestimmten Position zur Überdeckung zu bringen, ferner umfassend wenigstens ein zwischen der Trägereinheit (3) und den Transportelementen (4, 8) angeordnetes Gleitelement (6) zur Übertragung eines Flachdrahtes (2) auf die Trägereinheit (3), welches derart mit den Transportelementen (4, 8) zur Anlage bringbar ist, um die Aufnahmetaschen (5) zu verschließen, dass das Gleitelement (6) wenigstens zwei Gleitebenen (7) umfasst, entlang derer ein in die Aufnahmetaschen (5) einlegbarer Flachdraht (2) führbar ist, und dass die zwei Gleitebenen (7) zueinander in einem vorbestimmten Winkel angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transport eines Flachdrahtes bei der Herstellung von Stator- und Rotorwicklungen.
Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet von Form- bzw. Übertragungsvorrichtungen für Spulenwicklungen in der Herstellung von Statoren und Rotoren für elektrische Maschinen.
Es gibt die unterschiedlichsten Arten von elektrischen Motoren. Der wohl wesentlichste Unterschied zwischen den einzelnen Typen liegt in der Stromversorgung. Dabei wird bereits bei der Konstruktion festgelegt, ob der Motor mit Gleichstrom, Wechselstrom oder Drehstrom gespeist werden muss.
Aber auch die Erzeugung der erforderlichen Magnetfelder geschieht bei den jeweiligen Motoren auf unterschiedliche Art und Weise. Neben starken Dauermagneten kommen je nach Verwendungszweck auch Elektromagnete zum Einsatz. Im einfachsten Fall wird dazu über einen Eisenkern aus Blechplatten eine Spule aus Kupferdraht gewickelt, um das erforderliche Magnetfeld zu erzeugen.
Die Wickeltechnik bestimmt wesentlich die Eigenschaften von wicklungsbehafteten, elektromechanischen Baugruppen, wie beispielsweise Isolationsfestigkeit oder Gütefaktor.
Bei der Herstellung von Rotoren oder Statoren von elektrischen Maschinen werden entsprechende Blechpakete mit Polzähnen und dazwischen angeordneten Nuten eingesetzt, die mit einer Wicklung zu bestücken sind. Derartige Wicklungen bestehen aus einer Mehrzahl von Drähten und sind deshalb ein Gebilde mit verhältnismäßig großer Eigenspannung. Aufgrund der Eigenspannung ist das eigentliche Einbringen der Wicklungen in ein entsprechendes Blechpaket nicht trivial, denn die eigentlich in ebener Form erzeugte Wicklung muss entlang ihrer Längserstreckungsrichtung gerundet und mithin gebogen werden, was die Spannungen innerhalb der Wicklung erhöht. Zudem muss die Wicklung genau über den entsprechenden Nuten platziert werden, sodass sich deren Drähte radial in die Nuten eindrücken lassen.
Das Heranführen der Wicklungen an den hiermit zu bestückenden Gegenstand geschieht klassischerweise durch händisches Einsetzen. Es gibt schon automatisierte Vorrichtungen, die beim Eindrücken der einzelnen Windungen behilflich sind. Allerdings setzt dies voraus, dass die Wicklung zuvor in eine bestimmte Eindrückposition gebracht wird.
In den bekannten Verfahren zur Übertragung von Drahtwicklungen oder Drahtenden (Hairpins) wird die Wicklung linear zum Bauteil überführt. Eine weitere Variante ist die Wicklung von außen nach innen - spiralförmig einzubringen. In einem anderen Verfahren aus dem Stand der Technik werden die einzelnen Single Hairpins von außen herkommend in eine Vorrichtung eingesetzt.
In den vorgenannten Verfahren besteht das Risiko, dass die einzelnen Leiter in der Position verrutschen, sodass quasi Unordnung entsteht. Dies hat zur Folge, dass die Isolierung der Leiter beschädigt wird oder die Leiter sich kreuzen oder in einer anderen Nut liegen, als vorgesehen. Somit lässt sich die gesamte Wicklung nicht ins Blechpaket überführen.
Beispiele aus dem Stand der Technik sind aus WO 2017 / 153 502 A1 , EP 3 512 079 A1 , WO 2021 / 170 699 A1 , EP 3 886 303 A1 , EP 3 384 582 B1 , US 8 850 862 B2 oder EP 1 639 688 B1 bekannt.
Die Erfindung hat die Aufgabe eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die Nachteile im Stand der Technik überwindet und die es ermöglicht, dass der Draht beim Transport sicher gehalten wird.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Transport eines Flachdrahtes bei der Herstellung von Stator- und Rotorwicklungen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen bilden den Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
Die Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Transport eines Flachdrahtes bei der Herstellung von Stator- und Rotorwicklungen. Die Vorrichtung umfasst eine Trägereinheit zur Aufnahme eines Flachdrahtes. Ferner umfasst die Vorrichtung wenigstens ein erstes und ein zweites an der Trägereinheit angeordnetes Transportelement mit Aufnahmetaschen für einen darin führbaren Flachdraht. Die Transportelemente sind derart beweglich ausgebildet, um die Aufnahmetaschen des ersten und des zweiten Transportelementes an einer vorbestimmten Position zur Überdeckung zu bringen. Dies ermöglicht, dass der Flachdraht im eingelegten Zustand bei der Übergabe vom ersten zum zweiten Transportelement sicher in seiner Position in den Aufnahmetaschen gehalten wird.
Ein Aspekt sieht vor, dass die Vorrichtung ferner wenigstens ein zwischen der Trägereinheit und den Transportelementen angeordnetes Gleitelement zur Übertragung eines Flachdrahtes auf die Trägereinheit umfasst. Das Gleitelement ist derart mit den Transportelementen zur Anlage bringbar, um die Aufnahmetaschen zu verschließen. Dies stellt sicher, dass der Draht bei der Übertragung nicht aus der vorgesehenen Position herausrutscht.
Weiter umfasst das Gleitelement wenigstens zwei Gleitebenen, entlang derer ein in die Aufnahmetaschen einlegbarer Flachdraht führbar ist. Die zwei Gleitebenen sind zueinander in einem vorbestimmten Winkel angeordnet. Dies ermöglicht eine exakte Führung des Drahtes entlang des Gleitelementes in Abhängigkeit des Durchmessers der Trägereinheit.
Nach einem bevorzugten Aspekt sind die Transportelemente relativ zu dem Gleitelement derart angeordnet, dass die Aufnahmetaschen am Schnittpunkt zwischen den zwei Gleitebenen zur Überdeckung gebracht werden. Dadurch erfolgt die Übergabe des Flachdrahtes so, dass die Einhaltung einer vorbestimmten Ordnung der einzelnen Leiter sichergestellt ist.
Nach einem vorteilhaften Aspekt umfasst das Gleitelement eine Gleitebene mit einer Bogenform. Dadurch werden starke Verformungen des Drahtes und der Wicklung insgesamt vermieden und somit einer mögliche Beschädigung der Isolierung vorgebeugt.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Transportelemente relativ zu dem Gleitelement derart angeordnet sind, dass die Aufnahmetaschen an einem Scheitelpunkt der Bogenform zur Überdeckung gebracht werden. Dies stellt sicher, dass die Wicklung sicher und ohne, dass die einzelnen Leiter in der Wicklung sich ungewollt kreuzen, in das Blechpaket transportiert wird.
Vorteilhafterweise umfassen die Transportelemente umlaufende Bänder. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Isolation der verwendeten Drähte beschädigt wird, indem der Draht eingeklemmt wird.
Nach einem bevorzugten Aspekt umfassen die Transportelemente Rechen. Dies erlaubt eine einfache Herstellung der Vorrichtung unter optimaler Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraumes.
Vorteilhaft ist das erste Transportelement relativ zur Trägereinheit derart angeordnet, um einen in die Aufnahmetaschen einlegbaren Flachdraht an die Trägereinheit heranzuführen. Das zweite Transportelement ist relativ zur Trägereinheit derart angeordnet, um einen in die Aufnahmetaschen einlegbaren Flachdraht in eine Nut der Trägereinheit einzuführen. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Drahtenden miteinander kontaktiert werden und somit Kurzschlüsse oder ähnliches auftreten.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Aufnahmetaschen eine Rechteckform und/oder eine Trapezform und/oder eine abgerundete Form umfassen. So kann die Vorrichtung zum Transport unterschiedlicher Drahtformen gleichermaßen eingesetzt werden.
Die Erfindung soll nachfolgend durch Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden. Hierzu zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Transport eines Flachdrahtes mit Bändern als Transportelemente; und
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Transport eines Flachdrahtes mit Rechen als Transportelemente.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Transport eines Flachdrahtes 2 bei der Herstellung von Stator- und Rotorwicklungen gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Trägereinheit 3 zur Aufnahme eines Flachdrahtes 2. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 wenigstens ein erstes und ein zweites an der Trägereinheit 3 angeordnetes Transportelement 4, 8 mit Aufnahmetaschen 5 für einen darin führbaren Flachdraht 2. Die Transportelemente 4, 8 sind derart beweglich ausgebildet, um die Aufnahmetaschen 5 des ersten und des zweiten Transportelementes 4, 8 an einer vorbestimmten Position zur Überdeckung zu bringen.
Ferner umfasst die Vorrichtung 1 wenigstens ein zwischen der Trägereinheit 3 und den Transportelementen 4, 8 angeordnetes Gleitelement 6 zur Übertragung eines Flachdrahtes 2 auf die Trägereinheit 3. Das Gleitelement 6 ist derart mit den Transportelementen 4, 8 zur Anlage bringbar, um die Aufnahmetaschen 5 zu verschließen.
Das Gleitelement 6 umfasst wenigstens zwei Gleitebenen 7, entlang derer ein in die Aufnahmetaschen 5 einlegbarer Flachdraht 2 führbar ist. Die zwei Gleitebenen 7 sind zueinander in einem vorbestimmten Winkel angeordnet.
Denkbar ist auch, dass die Gleitebenen 7 jeweils eine Polygonform umfassen. Das Gleitelement 6 ist oberhalb der Trägereinheit 3 angeordnet.
In einer möglichen Ausführungsform umfasst das Gleitelement 6 eine Gleitebene 7 mit einer Bogenform. Dabei sind die Transportelemente 4, 8 relativ zu dem Gleitelement 6 derart angeordnet, dass die Aufnahmetaschen 5 an einem Scheitelpunkt der Bogenform zur Überdeckung gebracht werden.
Die Transportelemente 4, 8 umfassen umlaufende Bänder. Beispielsweise sind die Bänder aus einem flexiblen Material. Wie in 1 ersichtlich, verlaufen die Transportelemente 4, 8 jeweils parallel zueinander.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Transport eines Flachdrahtes 2 bei der Herstellung von Stator- und Rotorwicklungen. Das erste Transportelement 4 ist relativ zur Trägereinheit 3 derart angeordnet, um einen in die Aufnahmetaschen 5 einlegbaren Flachdraht 2 an die Trägereinheit 3 heranzuführen. Das zweite Transportelement 8 ist relativ zur Trägereinheit 3 derart angeordnet, um einen in die Aufnahmetaschen 5 einlegbaren Flachdraht 2 in eine Nut 9 der Trägereinheit 3 einzuführen. Durch diese versetzte Anordnung der Transportelemente 4, 8 wird es ermöglicht, dass es zu einer Überlappung der Aufnahmetaschen 5 des ersten Transportelementes 4 und zweiten Transportelementes 8 kommt und so eine Übergabe des in der Aufnahmetasche 5 aufnehmbaren Flachdrahtes 2 erfolgen kann.
Wie in 2 ersichtlich, umfassen die Transportelemente 4, 8 Rechen. Denkbar ist auch, dass die Transportelemente 4, 8 eine Steuerkette umfassen. In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Transportelemente 4, 8 einen Zahnriemen.
Beispielsweise umfassen die Aufnahmetaschen 5 eine Rechteckform und/oder eine Trapezform und/oder eine abgerundete Form.
Denkbar ist außerdem, dass wenigstens zwei Gleitelemente 6 zwischen der Trägereinheit 3 und den Transportelementen 4, 8 angeordnet sind.
Bezugszeichen

1: Vorrichtung
2: Flachdrahtes
3: Trägereinheit
4: Transportelement
5: Aufnahmetaschen
6: Gleitelement
7: Gleitebenen
8: Transportelement
9: Nut

Claims

Vorrichtung (1) zum Transport eines Flachdrahtes (2) bei der Herstellung von Stator- und Rotorwicklungen umfassend eine Trägereinheit (3) zur Aufnahme eines Flachdrahtes (2), wenigstens ein erstes und ein zweites daran angeordnetes Transportelement (4, 8) mit Aufnahmetaschen (5) für einen darin führbaren Flachdraht (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Transportelemente (4, 8) derart beweglich ausgebildet sind, um die Aufnahmetaschen (5) des ersten und des zweiten Transportelements (4, 8) an einer vorbestimmten Position zur Überdeckung zu bringen, ferner umfassend wenigstens ein zwischen der Trägereinheit (3) und den Transportelementen (4, 8) angeordnetes Gleitelement (6) zur Übertragung eines Flachdrahtes (2) auf die Trägereinheit (3), welches derart mit den Transportelementen (4, 8) zur Anlage bringbar ist, um die Aufnahmetaschen (5) zu verschließen, dass das Gleitelement (6) wenigstens zwei Gleitebenen (7) umfasst, entlang derer ein in die Aufnahmetaschen (5) einlegbarer Flachdraht (2) führbar ist, und dass die zwei Gleitebenen (7) zueinander in einem vorbestimmten Winkel angeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportelemente (4, 8) relativ zu dem Gleitelement (6) derart angeordnet sind, dass die Aufnahmetaschen (5) am Schnittpunkt zwischen den zwei Gleitebenen (7) zur Überdeckung gebracht werden.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (6) die Gleitebenen (7) mit einer Bogenform ineinander übergehen, und dass die Transportelemente (4, 8) relativ zu dem Gleitelement (6) derart angeordnet sind, dass die Aufnahmetaschen (5) an einem Scheitelpunkt der Bogenform zur Überdeckung gebracht werden.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportelemente (4, 8) umlaufende Bänder umfassen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportelemente (4, 8) Rechen umfassen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Transportelement (4) relativ zur Trägereinheit (3) derart angeordnet ist, um einen in die Aufnahmetaschen (5) einlegbaren Flachdraht (2) an die Trägereinheit (3) heranzuführen und das zweite Transportelement (8) relativ zur Trägereinheit (3) derart angeordnet ist, um einen in die Aufnahmetaschen (5) einlegbaren Flachdraht (2) in eine Nut (9) der Trägereinheit (3) einzuführen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmetaschen (5) eine Rechteckform und/oder eine Trapezform und/oder eine abgerundete Form umfassen.