-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Wicklungen für elektrische Maschinen. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung eine Wickelmaschine, die zum Herstellen einer Wicklung für eine elektrische Maschine eingerichtet ist, und ein Verfahren zum Herstellen einer Wicklung für eine elektrische Maschine unter Verwendung der Wickelmaschine.
-
HINTERGRUND
-
Elektrische Rotationsmaschinen sind in der Technik weitgehend bekannt. Elektrische Rotationsmaschinen umfassen einen feststehenden Stator und einen relativ zum Stator drehbaren Rotor. In der Regel ist der Rotor als Innenrotor ausgelegt, der im Inneren des Stators angeordnet ist. Der Stator umfasst als Wicklungen ausgebildete Leiterspulen, und eine Erregung der Wicklungen erzeugt Magnetfelder, die zusammen mit den Magneten des Rotors auf den Rotor wirkende Anziehungs- und Abstoßungskräfte erzeugen, um eine Drehbewegung des Rotors zu erreichen.
-
Wicklungen elektrischer Rotationsmaschinen sind oft sogenannte Wellenwicklungen, da die Wicklungen entlang der axialen Länge des Rotors wellenförmig sind.
-
Die Herstellung von Wicklungen ist oft zeitaufwendig und kompliziert. Es ist daher wünschenswert, die Prozesse zur Herstellung von Wicklungen u.a. hinsichtlich des Zeit- und Energieaufwands zu vereinfachen.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung besteht darin, wenigstens einige der oben genannten Nachteile und Probleme zu beseitigen oder wenigstens zu mildern.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der Offenbarung wird dieses Ziel durch eine Wickelmaschine nach Anspruch 1 erreicht. Das Ziel wird also durch eine Wickelmaschine erreicht, die zum Wickeln wenigstens zwei vorgeformter Wickeldrähte eingerichtet ist, die für eine Wicklung eines Stators einer elektrischen Maschine geeignet sind. Jeder Draht der wenigstens zwei Wickeldrähte ist gekrümmt und weist eine Anzahl von Krümmungen und eine Ausdehnung in eine Hauptausdehnungsrichtung auf. Die wenigstens zwei Wickeldrähte sind dazu bestimmt, durch einen Eingriff miteinander an den Krümmungen gewickelt zu werden. Jeder Draht umfasst ein Paar Enden. Die Wickelmaschine umfasst ein erstes Bewegungssteuerteil mit:
- - einem ersten Aufnahmeabschnitt, der zur Aufnahme eines ersten Verbinders eingerichtet ist, der an wenigstens einem ersten Ende wenigstens eines ersten Drahtes der wenigstens zwei Drähte angebracht ist, und
- - einem zweiten Aufnahmeabschnitt, der zur Aufnahme eines zweiten Verbinders angeordnet ist, der an wenigstens einem zweiten Ende wenigstens eines zweiten Drahtes der wenigstens zwei Drähte angebracht ist.
-
Sowohl der erste Aufnahmeabschnitt als auch der zweite Aufnahmeabschnitt ist dazu eingerichtet, sich wenigstens in eine erste Richtung und in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung zu bewegen. Die erste Richtung und die zweite Richtung sind im Wesentlichen parallel zueinander und in Ebenen, die im Wesentlichen parallel zu einer Ebene der Hauptausdehnungsrichtung der Drähte sind. Der erste Aufnahmeabschnitt und der zweite Aufnahmeabschnitt sind dazu eingerichtet, sich um einen ersten Abstand in die erste Richtung und in die zweite Richtung zu bewegen.
-
Die Wickelmaschine umfasst ferner ein zweites Bewegungssteuerteil mit:
- - einem dritten Aufnahmeabschnitt, der zur Aufnahme eines dritten Verbinders eingerichtet ist, der an wenigstens einem dritten Ende des wenigstens einen ersten Drahtes angebracht ist, und
- - einem vierten Aufnahmeabschnitt, der zur Aufnahme eines vierten Verbinders eingerichtet ist, der an wenigstens einem vierten Ende des wenigstens einen zweiten Drahtes angebracht ist.
-
Sowohl der dritte Aufnahmeabschnitt als auch der vierte Aufnahmeabschnitt ist dazu eingerichtet, sich in die erste Richtung, in die zweite Richtung sowie in eine dritte Richtung und in eine der dritten Richtung entgegengesetzte vierte Richtung zu bewegen. Die dritte Richtung und die vierte Richtung sind im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung und zur zweiten Richtung. Die dritte Richtung und die vierte Richtung sind Richtungen hin zu einer Position des dritten Aufnahmeabschnitts oder hin zu einer Position des vierten Aufnahmeabschnitts, wobei der dritte Aufnahmeabschnitt und der vierte Aufnahmeabschnitt dazu eingerichtet sind, sich um einen zweiten Abstand in die erste Richtung und in die zweite Richtung zu bewegen, wobei der zweite Abstand größer ist als der erste Abstand.
-
Die Wickelmaschine ist dazu eingerichtet, entsprechend einem vordefinierten Bewegungsablauf des ersten, zweiten, dritten und vierten Aufnahmeabschnitts in eine erste, zweite, dritte bzw. vierte Richtung zu laufen, um die Wicklung der wenigstens zwei vorgeformten Wickeldrähte herzustellen.
-
Da die Wicklung durch die Maschine hergestellt werden kann, kann die Wicklung effektiv und in einem kürzeren Zeitraum hergestellt werden als bei derzeitigen Verfahren zum Herstellen von Wicklungen, die häufig händisch sind. Da darüber hinaus die Wicklung automatisch durch die Maschine hergestellt werden kann, kann die menschliche Beteiligung wenigstens verringert werden. Dadurch wird das oben genannte Ziel erreicht.
-
Optional ist sowohl der erste Aufnahmeabschnitt als auch der zweite Aufnahmeabschnitt dazu eingerichtet, sich in die dritte Richtung und in die vierte Richtung zu bewegen. Dies kann den Wickelvorgang sogar noch vereinfachen, da die Wickeldrähte auch am ersten Bewegungssteuerteil zueinander abgewinkelt sein können.
-
Optional umfasst die Wickelmaschine eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, die Bewegung des ersten, zweiten, dritten und vierten Aufnahmeabschnitts in eine erste, zweite, dritte bzw. vierte Richtung zu steuern.
-
Optional umfasst die Wickelmaschine eine Halteeinheit, die dazu eingerichtet ist, die wenigstens zwei vorgeformten Wickeldrähte während des Betriebs der Wickelmaschine zu halten, wobei das erste Bewegungssteuerteil und das zweite Bewegungssteuerteil mit der Halteeinheit verbunden sind.
-
Optional umfasst die Halteeinheit eine im Wesentlichen horizontale flache Scheibe, die zum Halten der wenigstens zwei Wickeldrähte eingerichtet ist.
-
Optional umfasst die Wickelmaschine eine Anzahl von Halteelementen, die an der Halteeinheit angeordnet und dazu eingerichtet sind, sich relativ zur Halteeinheit in die dritte Richtung und in die vierte Richtung zu bewegen, um den Halt der wenigstens zwei Wickeldrähte zu lösen bzw. Halt der wenigstens zwei Wickeldrähte herzustellen, wobei die Anzahl der Halteelemente der Anzahl der Krümmungen für jeden der wenigstens zwei Wickeldrähte mit Ausnahme der äußersten gekrümmten Abschnitte eines jeden Drahtes entspricht. Der Wickelvorgang kann also durch Einsatz der Halteelemente vereinfacht werden, die die Wickeldrähte halten und den Halt gemäß einem vordefinierten Bewegungsablauf der Halteelemente lösen, um eine gewünschte Wicklung zu erzielen.
-
Optional kann die Wickelmaschine eine Anti-Wickeleinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, das Wickeln der wenigstens zwei Wickeldrähte an wenigstens einer der Anzahl von Krümmungen der Drähte während des vordefinierten Bewegungsablaufs zu verhindern, wobei das Wickeln verhindert wird, indem die Drähte durch eine Maßnahme der Anti-Wickeleinrichtung an der wenigstens einen der Anzahl der Krümmungen getrennt werden. Dadurch kann eine gewünschte Wicklung mit einer gewünschten Anzahl von Wicklungen zwischen den Wickeldrähten erzielt werden. Die Halteelemente können eingesetzt werden, um ein Wickeln der wenigstens zwei Wickeldrähte zu verhindern.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt der Offenbarung wird das Ziel durch ein Verfahren zum Herstellen einer Wicklung für einen Stator einer elektrischen Maschine nach Anspruch 8 erreicht. Das Ziel wird also durch ein Verfahren zum Herstellen einer Wicklung für einen Stator einer elektrischen Maschine unter Verwendung einer Wickelmaschine nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen erreicht.
-
Die Wickelmaschine ist dazu eingerichtet, wenigstens zwei vorgeformte Wickeldrähte zu wickeln, wobei jeder Draht der wenigstens zwei Wickeldrähte gekrümmt ist und eine Anzahl von Krümmungen und eine Ausdehnung in eine Hauptausdehnungsrichtung aufweist. Die wenigstens zwei Wickeldrähte sind dazu bestimmt, durch einen Eingriff miteinander an den Krümmungen gewickelt zu werden, wobei jeder Draht ein Paar Enden umfasst.
-
Das Verfahren umfasst:
- - Positionieren eines ersten Verbinders, der an wenigstens einem ersten Ende wenigstens eines ersten Drahtes der wenigstens zwei Drähte im ersten Aufnahmeabschnitt des ersten Bewegungssteuerteils der Wickelmaschine angebracht ist,
- - Positionieren eines zweiten Verbinders, der an wenigstens einem zweiten Ende wenigstens eines zweiten Drahtes der wenigstens zwei Drähte im zweiten Aufnahmeabschnitt des ersten Bewegungssteuerteils der Wickelmaschine angebracht ist,
- - Positionieren eines dritten Verbinders, der an wenigstens einem dritten Ende des wenigstens einen ersten Drahtes der wenigstens zwei Drähte im dritten Aufnahmeabschnitt des zweiten Bewegungssteuerteils der Wickelmaschine angebracht ist,
- - Positionieren eines vierten Verbinders, der an wenigstens einem vierten Ende des wenigstens einen zweiten Drahtes der wenigstens zwei Drähte im vierten Aufnahmeabschnitt des zweiten Bewegungssteuerteils der Wickelmaschine angebracht ist, und
- - Ausführen eines vordefinierten Bewegungsablaufs des ersten, zweiten, dritten und vierten Aufnahmeabschnitts in eine erste, zweite, dritte bzw. vierte Richtung, um die Wicklung herzustellen.
-
Da die Wicklung durch die Maschine hergestellt werden kann, kann die Wicklung effektiv und in einem kürzeren Zeitraum hergestellt werden als bei derzeitigen Verfahren zum Herstellen von Wicklungen, die häufig händisch sind. Da darüber hinaus die Wicklung automatisch hergestellt werden kann, kann die menschliche Beteiligung wenigstens verringert werden. Dadurch wird das oben genannte Ziel erreicht.
-
Optional sind der erste Verbinder und der dritte Verbinder an einer Anzahl erster Drähte angebracht, die eine erste Drahtmatte bilden, und sind der zweite Verbinder und der vierte Verbinder an einer Anzahl zweiter Drähte angebracht, die eine zweite Drahtmatte bilden, wobei das Verfahren das Wickeln der ersten Matte und der zweiten Matte umfasst.
-
Optional entspricht die Anzahl erster Drähte in der ersten Drahtmatte der Anzahl zweiter Drähte in der zweiten Drahtmatte.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachstehenden ausführlichen Beschreibung.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Verschiedene Aspekte der Erfindung mit ihren besonderen Merkmalen und Vorteilen werden anhand der in der folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen erörterten Ausführungsbeispiele leicht verständlich:
- 1 ist eine Prinzipdarstellung einer Wickelmaschine.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Nun werden Aspekte der vorliegenden Erfindung ausführlicher beschrieben. Gleiche Nummern beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente. Bekannte Funktionen oder Konstruktionen sind der Kürze und/oder Übersichtlichkeit halber nicht im Detail beschrieben.
-
1 veranschaulicht eine Wickelmaschine 1, die zum Wickeln wenigstens zwei vorgeformter Wickeldrähte 3, 3' eingerichtet ist. Die Drähte 3, 3' sind für eine Wicklung eines Stators einer elektrischen Maschine geeignet. Die Maschine 1 kann zum Wickeln von Matten mit einer Anzahl von Drähten in jeder Matte eingesetzt werden.
-
Wie in 1 dargestellt, ist jeder Draht der wenigstens zwei Wickeldrähte 3, 3' gekrümmt und weist eine Anzahl von Krümmungen 5, 5' auf. Vorzugsweise weisen die Drähte eine sinusförmige Form auf, die vor Verwendung in der Maschine 1 vorgeformt wird. Jeder Draht 3, 3' weist eine Ausdehnung in eine Hauptausdehnungsrichtung md auf. Die wenigstens zwei Wickeldrähte 3, 3' sind dazu bestimmt, gewickelt zu werden, d. h. durch einen Eingriff miteinander an den Krümmungen 5, 5'.
-
Jeder Draht 3, 3' umfasst ein Paar Enden 7, 9, 7', 9'. Die Enden 7, 9, 7', 9' können relativ zur Hauptausdehnungsrichtung md abgewinkelt sein, beispielsweise mit einem Winkel von 90 Grad. Die Wickelmaschine 1 umfasst ein erstes Bewegungssteuerteil 11 mit:
- - einem ersten Aufnahmeabschnitt 13, der zur Aufnahme eines ersten Verbinders 15 eingerichtet ist, der an wenigstens einem ersten Ende 7 wenigstens eines ersten Drahtes 3 der wenigstens zwei Drähte angebracht ist, und
- - einem zweiten Aufnahmeabschnitt 17, der zur Aufnahme eines zweiten Verbinders 15' angeordnet ist, der an wenigstens einem zweiten Ende 7' wenigstens eines zweiten Drahtes 3' der wenigstens zwei Drähte angebracht ist.
-
Sowohl der erste Aufnahmeabschnitt 13 als auch der zweite Aufnahmeabschnitt 17 ist dazu eingerichtet, sich wenigstens in eine erste Richtung d1 und in eine der ersten Richtung d1 entgegengesetzte zweite Richtung d2 zu bewegen. Die erste Richtung d1 und die zweite Richtung d2 sind im Wesentlichen parallel zueinander und in Ebenen, die im Wesentlichen parallel zu einer Ebene der Hauptausdehnungsrichtung md der Drähte sind. Der erste Aufnahmeabschnitt 13 und der zweite Aufnahmeabschnitt 17 sind dazu eingerichtet, sich um einen ersten Abstand I1 in die erste Richtung d1 und in die zweite Richtung d2 zu bewegen.
-
Die Wickelmaschine 1 umfasst ferner ein zweites Bewegungssteuerteil 19 mit:
- - einem dritten Aufnahmeabschnitt 21, der zur Aufnahme eines dritten Verbinders 23 eingerichtet ist, der an wenigstens einem dritten Ende 9 des wenigstens einen ersten Drahtes 3 angebracht ist, und
- - einem vierten Aufnahmeabschnitt 25, der zur Aufnahme eines vierten Verbinders 23' eingerichtet ist, der an wenigstens einem vierten Ende 9' des wenigstens einen zweiten Drahtes 3' angebracht ist.
-
Der erste, zweite, dritte und vierte Verbinder 15, 15', 23 und 23' sind am Ende 7, 7', 9 und 9' beispielsweise durch Klemmen angebracht.
-
Sowohl der dritte Aufnahmeabschnitt 21 als auch der vierte Aufnahmeabschnitt 25 ist dazu eingerichtet, sich in die erste Richtung d1, in die zweite Richtung d2 sowie in eine dritte Richtung d3 und in eine der dritten Richtung d3 entgegengesetzte vierte Richtung d4 zu bewegen, wobei die dritte Richtung d3 und die vierte Richtung d4 im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung d1 und zweiten Richtung d2 sind. Die dritte Richtung d3 und die vierte Richtung d4 sind Richtungen hin zu einer Position des dritten Aufnahmeabschnitts 21 oder hin zu einer Position des vierten Aufnahmeabschnitts 25, wobei der dritte Aufnahmeabschnitt 21 und der vierte Aufnahmeabschnitt 25 dazu eingerichtet sind, sich um einen zweiten Abstand I2 in die erste Richtung d1 und in die zweite Richtung d2 zu bewegen. Der zweite Abstand I2 ist größer als der erste Abstand 11. Da der zweite Abstand I2 größer ist als der erste Abstand 11, kommt es zu einer Winkelverschiebung zwischen dem ersten Draht 3 und dem zweiten Draht 3'.
-
Die Wickelmaschine 1 ist dazu eingerichtet, entsprechend einem vordefinierten Bewegungsablauf des ersten, zweiten, dritten und vierten Aufnahmeabschnitts 13, 17, 21, 25 in eine erste, zweite, dritte bzw. vierte Richtung d1, d2, d3, d4 zu laufen, um die Wicklung der wenigstens zwei vorgeformten Wickeldrähte 3, 3' herzustellen.
-
Ein beispielhafter vordefinierter Ablauf ist wie folgt:
- 1. 13 in Richtung 13' und 21 in Richtung 21' und gleichzeitig 17 in Richtung 17' und 25 in Richtung 25', gleichzeitig drückt ein Halteelement 31 den Draht 5' in den Wickelbereich, während 5 durch die Schwerkraft unten bleibt,
- 2. 21' in Richtung 25 und 25' in Richtung 21',
- 3. 25 in Richtung 25' und 21 in Richtung 21' und gleichzeitig 17 in Richtung 17' und 13 in Richtung 13', gleichzeitig drückt ein Halteelement 31 im Wickelbereich den Draht 5 nach oben, während 5' durch die Schwerkraft unten bleibt.
-
Die Halteelemente 31 sind unten beschrieben.
-
Die Wickelmaschine 1 umfasst eine Steuereinheit 27, die dazu eingerichtet ist, die Bewegung des ersten, zweiten, dritten und vierten Aufnahmeabschnitts 13, 17, 21, 25 in eine erste, zweite, dritte bzw. vierte Richtung d1, d2, d3, d4 zu steuern. Die Steuereinheit 27 ist über den Kanal 2, 4 mit dem ersten, zweiten, dritten und vierten Aufnahmeabschnitt 13, 17, 21, 25 verbunden, um die Bewegung des ersten, zweiten, dritten und vierten Aufnahmeabschnitts 13, 17, 21, 25 zu steuern. Der erste, zweite, dritte und vierte Aufnahmeabschnitt 13, 17, 21, 25 können hydraulisch gesteuert sein, d. h. über hydraulisch betriebene Betätiger (nicht dargestellt). Alternativ können der erste, zweite, dritte und vierte Aufnahmeabschnitt 13, 17, 21, 25 elektrisch gesteuert sein.
-
Gemäß einigen Ausführungsformen ist sowohl der erste Aufnahmeabschnitt 13 als auch der zweite Aufnahmeabschnitt 17 dazu eingerichtet, sich in die dritte Richtung d3 und in die vierte Richtung d4 zu bewegen.
-
Wie in 1 dargestellt, kann die Wickelmaschine 1 eine Halteeinheit 29 umfassen, die dazu eingerichtet ist, die wenigstens zwei vorgeformten Wickeldrähte 3, 3' während des Betriebs der Wickelmaschine 1 zu halten. Das erste Bewegungssteuerteil 11 und das zweite Bewegungssteuerteil 19 sind mit der Halteeinheit 27 verbunden, indem sie beispielsweise in die Halteeinheit 27 geschraubt sind.
-
Gemäß den Ausführungsformen von 1 umfasst die Halteeinheit 27 eine im Wesentlichen horizontale flache Scheibe 29, die zum Halten der wenigstens zwei Wickeldrähte (3, 3') eingerichtet ist. Die Halteeinheit 27 kann als Tisch eingerichtet sein.
-
Die Wickelmaschine 1 kann eine Anti-Wickeleinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, das Wickeln der wenigstens zwei Wickeldrähte 3, 3' an wenigstens einer der Anzahl von Krümmungen 5, 5' der Drähte 3, 3' während des vordefinierten Bewegungsablaufs zu verhindern. Die Anti-Wickeleinrichtung ist dazu eingerichtet, das Wickeln zu verhindern, indem die Drähte 3, 3' durch eine Maßnahme der Anti-Wickeleinrichtung an wenigstens einer der Anzahl der Krümmungen 5, 5' getrennt werden. Die Anti-Wickeleinrichtung kann ein längliches Element umfassen, beispielsweise ein Blech, das zwischen dem ersten Draht 3 und dem zweiten Draht 3' an einer Stelle eingesetzt werden kann, an der keine Wicklung zwischen den Drähten 3, 3' gewünscht ist.
-
Wie in 1 dargestellt, ist an der Halteeinheit 27 eine Anzahl von Halteelementen 31 angeordnet. Jedes Halteelement 31 ist dazu eingerichtet, sich relativ zur Halteeinheit 27 in die dritte Richtung d3 und in die vierte Richtung d4 zu bewegen, um den Halt der wenigstens zwei Wickeldrähte 3, 3' zu lösen bzw. Halt der wenigstens zwei Wickeldrähte 3, 3' herzustellen, wobei die Anzahl der Halteelemente 31 der Anzahl der Krümmungen 5, 5' für jeden der wenigstens zwei Wickeldrähte 3, 3' mit Ausnahme der äußersten gekrümmten Abschnitte eines jeden Drahtes 3, 3' entspricht. Die Halteelemente 31 können eingesetzt werden, um ein Wickeln zwischen den Wickeldrähten 3, 3' zu verhindern.
