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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Steckwicklung einer elektrischen Maschine, wobei Paare an Stabenden zu verschweißender Leiterstäbe durch eine erzeugte Prägekraft plastisch verformt werden. Die Erfindung betrifft auch eine Spannvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
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Stand der Technik
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US 2022/0247285 A1 offenbart eine Herstellungsmethode für die Steckwicklung eines Stators einer elektrischen Maschine und ein Spannwerkzeug.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Verspannung von Stabenden von Leiterstäben einer Steckwicklung einer elektrischen Maschine beim Verschweißen der Stabenden zu verbessern, wodurch die stoffschlüssige Verbindung nach dem Verschweißen der Stabenden erhöht wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend der unabhängigen Ansprüche 1 und 6 gelöst.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Steckwicklung einer elektrischen Maschine, umfassend eine Bereitstellung eines Stators der elektrischen Maschine. Der bereitgestellte Stator weist eine Vielzahl von Leiterstäben der Steckwicklung auf, welche insbesondere jeweils in einem parallel zur Axialrichtung verlaufenden Hohlraum, vorzugsweise einer Nut, oder, vorteilhafterweise bei U-förmig gebogenen Leiterstäben jeweils in zwei unterschiedlichen parallel zur Axialrichtung verlaufenden Hohlräumen, vorzugsweise Nuten, des Stators aufgenommen sind. Der Hohlraum beziehungsweise die Hohlräume können optional zumindest teilweise in radialer Richtung beziehungsweise Spannrichtung geschlossen sein. Die Aufnahme der Leiterstäbe in die Nuten erfolgt vorzugsweise vor dem Verfahren durch Einstecken. Zwischen den Leiterstäben und dem Eisenkern des Stators ist vorteilhafterweise ein Isolationspapier angeordnet. Jeweils zwei beziehungsweise ein Paar von Stabenden unterschiedlicher Leiterstäbe sind zueinander verschränkt, insbesondere entsprechend eines vorgegebenen Wicklungsschemas, und insbesondere außerhalb des Stators, vorzugsweise am Wickelkopf. Mit anderen Worten weist der Stator Paare an zu verschweißenden Stabenden unterschiedlicher Leiterstäbe auf, wobei die Stabenden außerhalb des Statorkerns an einer Stirnseite des Stators zueinander verschränkt sind. Der bereitgestellte Stator weist demnach mit anderen Worten verschränkte Leiterstäbe auf, wobei die Verschränkung vorteilhafterweise vor dem Verfahren durchgeführt wurde. Anschließend wird der bereitgestellte Stator erfindungsgemäß in beziehungsweise an einer Spannvorrichtung angeordnet, wobei die Spannvorrichtung wenigstens eine erste Spannbacke, eine zweite Spannbacke und ein Abstandselement umfasst. Bei der Anordnung des Stators an der Spannvorrichtung werden die erste und zweite Spannbacke vorteilhafterweise in einer radialen Richtung beziehungsweise Spannrichtung des Stators angeordnet, so dass sie vorzugsweise dazu eingerichtet sind, die zu verschweißenden Paare an Stabenden der zueinander verschränkten Leiterstäbe zu verspannen. Vorteilhafterweise umfasst die Spannvorrichtung so viele erste und zweite Spannbacken, wie es jeweils Nuten beziehungsweise Hohlräume des Stators gibt, in welchen die Leiterstäbe aufgenommen sind. Das Abstandselement ist zwischen der ersten und zweiten Spannbacke angeordnet. Durch die Anordnung beziehungsweise Einführung des bereitgestellten Stators in die Spannvorrichtung, wird das Abstandselement von oben oder unten oder seitlich zwischen zwei Paaren an zu verschweißenden Stabenden positioniert. In einem Schritt des Verfahrens wird die erste Spannbacke an einer vorgegebenen Anschlagsposition durch Bewegung der ersten Spannbacke von innen nach außen in der radialen Richtung positioniert. Anschließend wird eine Vorspannkraft in der radialen Richtung von außen nach innen auf die zweite Spannbacke und in Richtung der ersten Spannbacke erzeugt, wobei die Paare der zu verschweißenden Stabenden mit dem Abstandselement zwischen der zweiten Spannbacke und der ersten Spannbacke verspannt werden. Die Vorspannkraft kann beispielsweise durch die Anordnung eines Federelements an der zweiten Spannbacke erzeugt werden. Bevorzugt werden alle zu verschweißenden Stabenden der verschränkten Leiterstäbe zwischen den ersten und zweiten Spannbacken der Spannvorrichtung gleichzeitigt durch die erzeugte Vorspannkraft mittels jeweils eines separaten Federelementes verspannt, wobei die Vielzahl an Federelementen der Spannvorrichtung mittels eines Aktors an den zweiten Spannbacken positioniert beziehungsweise angeordnet werden, wobei der Aktor dazu eingerichtet ist, die Federelemente mittels einer drehbar gelagerten Kulisse in jeweils radialer Spannrichtung zu verschieben, wobei die Kulisse beispielsweise pro Federelement eine Nut aufweist, in welche jeweils ein Führungselement für die Feder mit einem Pin eingreifen und das Führungselement für die Feder durch die Drehung der Kulisse verschoben werden kann. Das wenigstens eine Abstandselement hält dabei die Paare an zu verschweißenden Stabenden insbesondere jeweils in einem vorgegebenen Abstand. Anschließend wird erfindungsgemäß eine Prägekraft von außen nach innen in der radialen Spannrichtung für eine vorgegebene Zeitspanne erzeugt. Die Erzeugung der Prägekraft erfolgt bevorzugt mittels eines Aktors, welcher mit der zweiten Spannbacke in zumindest mittelbarem Kontakt ist und dazu eingerichtet ist, die Prägekraft auf die zweite Spannbacke zu erzeugen. Der Aktor ist beispielsweise ein hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer Aktor. Die erzeugte Prägekraft wirkt insbesondere auf die zweite Spannbacke in Richtung der ersten Spannbacke und damit vorteilhafterweise auch auf alle zwischen der zweiten Spannbacke und der ersten Spannbacke mit dem Abstandselement verspannten Paare der zu verschweißenden Stabenden. Die Prägekraft ist größer als die Vorspannkraft, insbesondere mindestens um einen Faktor zehn beziehungsweise um eine Größenordnung. Durch die erzeugte Prägekraft werden die Leiterstäbe der Paare der verspannten Stabenden vorteilhafterweise plastisch verformt. Bevorzugt werden alle zu verschweißenden Stabenden der verschränkten Leiterstäbe zwischen den ersten und zweiten Spannbacken der Spannvorrichtung gleichzeitig durch die jeweils mittels einer Feder erzeugte Vorspannkraft verspannt und anschließend gleichzeitig alle verspannten und zu verschweißenden Stabenden durch die mittels jeweils eines Aktors erzeugte Prägekraft plastisch verformt. Danach wird ein Schweißprozess zum Verschweißen der Stabenden eines jeweiligen verspannten Paares an Stabenden durchgeführt, insbesondere ein Laserschweißprozess. Alternative Schweißverfahren, wie zum Beispiel Widerstandsschweißen oder Lichtbogenschweißen, oder Kombinationen von Schweißverfahren sind möglich. Der Schweißprozess wird vorzugsweise für alle beziehungsweise jedes Paar der verspannten und zu verschweißenden Stabenden wiederholt. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird der Schweißprozess an allen verspannten Stabenden gleichzeitig durchgeführt. Durch das erfindungsmäße Verfahren wird auch bei Fehlstellungen der Leiterstäbe bei der Bereitstellung des Stators ein Nullspalt zwischen zu verschweißenden Stabenden während des Schweißprozesses erreicht, wodurch eine gesteigerte Qualität der stoffschlüssigen Verbindung beziehungsweise der Schweißnaht zwischen verschweißten Stabenden der Leiterstäbe resultiert. Außerdem wird vorteilhafterweise die Anzahl an Poren in der Schweißnaht reduziert. Dadurch, dass die Verspannung und das Prägen mit einer Spannvorrichtung erfolgt, resultieren des Weiteren geringe Prozesskosten.
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In einer bevorzugten Weiterführung des Verfahrens wirkt vor oder während des Schweißprozesses eine Betriebsspannkraft in der radialen Spannrichtung von außen nach innen, insbesondere auf die zweite Spannbacke in Richtung der ersten Spannbacke. Mit anderen Worten wird vorteilhafterweise nach der Erzeugung der Prägekraft eine Betriebsspannkraft erzeugt, welche während des Schweißprozesses auf die zwischen der ersten und zweiten Spannbacke verspannten und zu verschweißenden Stabenden wirkt. Die Betriebsspannkraft ist kleiner als die Prägekraft. Vorzugsweise ist die Betriebsspannkraft kleiner oder gleich der Vorspannkraft. Die Betriebsspannkraft entspricht demnach vorteilhafterweise der Vorspannkraft und wird insbesondere mittels des Federelements erzeugt. Die Betriebsspannkraft ist alternativ besonders bevorzugt kleiner als die Vorspannkraft. Die Betriebsspannkraft kann dabei insbesondere durch eine zweite Stellung des Federelements beziehungsweise der Kulisse oder mittels des Aktors zur Erzeugung der Prägekraft erzeugt werden. Mit anderen Worten wird der Aktor vorteilhafterweise nach der Erzeugung der Prägekraft deaktiviert oder zur Erzeugung einer geringeren Betriebsspannkraft gesteuert. Die Betriebsspannkraft ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Flächen der zu verschweißenden Stabenden in Kontakt zu bringen. Der Kontakt wird vorteilhafterweise in einer Weiterführung durch eine elektrische Erfassung eines Widerstands zwischen den zu verschweißenden Stabenden oder durch visuelle Erfassung mittels einer Kamera erfasst. Durch diese Weiterführung wird eine niedrige Kraft während des Schweißprozesses zwischen den zu verschweißenden Stabenden eingestellt, wodurch die Qualität der Schweißnaht erhöht wird. Beispielsweise wird die Anzahl an Poren in der Schweißnaht weiter reduziert. Durch die Weiterführung resultiert des Weiteren ein robusterer Laserschweißprozess mit weniger Spritzern.
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In einer Weiterführung der Erfindung wird wenigstens ein Paar der zu verschweißenden Stabenden mittels einer Kamera als Kamerabild erfasst, wobei die Vorspannkraft und/oder die Prägekraft und/oder die Betriebsspannkraft und/oder der Schweißprozess in Abhängigkeit des erfassten Kamerabildes angepasst werden, beispielsweise wird die Laserleistung und/oder die Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls beim Schweißprozess angepasst. Durch das Kamerabild kann beispielsweise die Güte der plastischen Verformung und/oder Ausrichtung der Stabenden zueinander bewertet werden, wobei insbesondere die Prägekraft zur Einstellung einer vorgegebenen Güte beziehungsweise Ausrichtung der Stabenden der Leiterstäbe zueinander erhöht wird, falls die bewertete Güte unterhalb eines Schwellenwerts liegt oder durch Bildanalyseverfahren ein Fehler, wie ein größeres Spaltmaß zwischen dem verspannten und zu verschweißenden Paar an Stabenden, erkannt wird. Durch diese Weiterführung werden insbesondere kleinere Fehlstellungen der Leiterstäbe und/oder kleinere Fehlstellungen der verschränkten Stabenden zueinander erkannt und Ausschuss reduziert.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Vorspannkraft und/oder die Prägekraft und/oder die Betriebsspannkraft mittels eines Kraftsensors erfasst und insbesondere geregelt. Anschließend wird vorteilhafterweise der Schweißprozess in Abhängigkeit der erfassten Vorspannkraft und/oder der erfassten Prägekraft und/oder der erfasste Betriebsspannkraft angepasst, beispielsweise die Laserleistung und/oder die Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls. In dieser Ausgestaltung kann eine sehr geringe Betriebsspannkraft erzeugt werden und/oder der Schweißprozess, beispielsweise Schweißparameter, an die erfasste Betriebsspannkraft angepasst werden, wodurch die Qualität der Schweißnaht steigt. In dieser Ausgestaltung kann alternativ eine sehr große Prägekraft ohne Gefahr der Beschädigung der Stabenden basierend auf einem erfassten Kamerabild zur plastischen Verformung der Stabenden erzeugt werden, wodurch die Qualität der Schweißnaht steigt.
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Ein einer anderen Ausführung der Erfindung wird der Erzeugung der Prägekraft eine elektrische Größe zwischen den zu verschweißenden Stabenden erfasst, wobei die elektrische Größe insbesondere eine Höhe eines elektrischen Stromes und/oder eines elektrischen Widerstandes und/oder einer elektrischen Impedanz zwischen den zu verschweißenden Stabenden ist. Anschließend werden die Höhe der Betriebsspannkraft und/oder der Schweißprozess in Abhängigkeit der erfassten elektrischen Größe angepasst. Durch diese Ausführung kann elektrisch ein Kontakt zwischen den Stabenden erfasst und die Betriebsspannkraft minimiert und/oder der Schweißprozess optimiert werden.
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Die Erfindung betrifft auch eine Spannvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, an einer senkrecht zur Axialrichtung liegenden Kopfseite des Stators einer elektrischen Maschine angeordnet zu sein, wobei der Stator Leiterstäbe einer Steckwicklung aufweist, welche an der Kopfseite aus dem Stator herausstehen und gemäß eines vorgegebenen Wickelschemas paarweise zueinander verschränkt sind. Die Spannvorrichtung umfasst mindestens eine erste Spannbacke, welche dazu eingerichtet ist, in einer zur Axialrichtung des Stators senkrechten radialen Spannrichtung von innen nach außen in Richtung des in radialer Spannrichtung am weitesten innen liegende Stabendes verschoben und an einer vorgegebenen Anschlagsposition positioniert zu werden. Die Spannvorrichtung weist außerdem eine zweite Spannbacke auf, welche dazu eingerichtet ist, in der radialen Spannrichtung von außen nach innen in Richtung der ersten Spannbacke gegen das in der radialen Spannrichtung am weitesten außen liegende Stabende verschoben zu werden, wobei Paare der zu verschweißenden Stabenden mit wenigstens einem Abstandselement zwischen der zweiten Spannbacke und der ersten Spannbacke durch das Erzeugen einer Vorspannkraft verspannt werden. Das hält das wenigstens eine in radialer Spannrichtung beweglich gelagerte Abstandselement der Spannvorrichtung die Paare an zu verschweißenden Stabenden zueinander in einem vorgegebenen Abstand. Die Spannvorrichtung umfasst darüber hinaus ein Federelement oder einen Aktor, welches beziehungsweise welcher dazu eingerichtet ist, eine Vorspannkraft und/oder eine Betriebsspannkraft in der radialen Spannrichtung auf die zweite Spannbacke zur Verspannung der Paare der zu verschweißenden Stabenden mit wenigstens einem Abstandselement zwischen der zweiten Spannbacke und der ersten Spannbacke zu erzeugen. Des Weiteren umfasst die Spannvorrichtung wenigstens einen Aktor, welcher dazu eingerichtet ist, eine Prägekraft in der radialen Spannrichtung zur Verspannung zu erzeugen, insbesondere auf die zweite Spannbacke. Der optionale Aktor zur Erzeugung der Vorspannkraft und der Aktor zur Erzeugung der Prägekraft können des selbe Aktor oder unterschiedliche beziehungsweise voneinander separate Aktoren sein.
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Vorzugsweise ist das wenigstens eine Abstandselement der Spannvorrichtung an der ersten und/oder zweiten Spannbacke in der radialen Spannrichtung beweglich gelagert, wobei das wenigstens eine Abstandselement mittels jeweils einer Feder mit der ersten und/oder zweiten Spannpacke verbunden und dazu eingerichtet ist, bei der Anordnung des Stators in der Spannvorrichtung mittels insbesondere zwei schrägen zu den Stabenden zeigenden Seitenflächen des Abstandselements zwischen zwei Paaren an zu verschweißenden Stabenden eingeführt zu werden.
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Bevorzugt weist die zweite Spannbacke ein erstes Element und ein zweites Element auf, wobei das erste Element gegenüber dem zweiten Element in der radialen Spannrichtung innenliegender angeordnet und dazu eingerichtet ist, das in der radialen Spannrichtung an äußerster Stelle angeordnete Stabende unmittelbar zu kontaktieren. Das erste Element und das zweite Element der zweiten Spannbacke stehen vorteilhafterweise zumindest in der radialen Spannrichtung in Kontakt, insbesondere in lösbarem Kontakt. Vorteilhafterweise sind das erste und zweite Element nicht aneinander fixiert. Insbesondere sind vorteilhafterweise das erste und zweite Element dazu eingerichtet ineinander einzugreifen. Vorteilhafterweise sind das erste und zweite Element dazu eingerichtet, eine auf das erste Element der zweiten Spannbacke wirkende Kraft von dem ersten Element auf das zweite Element zu übertragen. Durch die zwei Elemente der zweiten Spannbacke beziehungsweise die zweiteilige Ausführung der zweiten Spannbacke wird eine leichtere Montage der zweiten Spannbacke und vor allem ein einfacher Austausch des verschleißanfälligen ersten Elements der zweite Spannbacke erreicht.
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Die Spannvorrichtung umfasst in einer weiteren Ausgestaltung wenigstens einen Kraftsensor, welcher dazu eingerichtet ist, die mittels des Aktors aufgebrachte Vorspannkraft und/oder eine Betriebsspannkraft und/oder Prägekraft zu erfassen.
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Es kann in einer anderen Ausführung vorgesehen sein, dass die Spannvorrichtung eine Kamera umfasst, welche dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Paar der verspannten und zu verschweißenden Stabenden als Kamerabild zu erfassen.
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In einer weitergehenden Ausgestaltung umfasst die Spannvorrichtung ein Steuergerät, welches dazu eingerichtet ist, basierend auf der erfassten Vorspannkraft, der erfassten Betriebsspannkraft und/oder der erfassten Prägekraft und/oder des erfassten Kamerabildes den Aktor zur Anpassung der Vorspannkraft, der Betriebsspannkraft und/oder der erfassten Prägekraft anzusteuern.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Figuren.
- 1: Ablaufdiagramm des Verfahrens als Blockschaltbild
- 2: Spannvorrichtung mit bereitgestelltem Stator in seitlicher Ansicht
- 3: Ausschnitt einer Spannvorrichtung mit bereitgestelltem Stator im Querschnitt
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Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Herstellung einer Steckwicklung einer elektrischen Maschine als Blockschaltbild schematisch dargestellt. In einem ersten Schritt 110 des Verfahrens wird ein Stator der elektrischen Maschine bereitgestellt. Der Stator weist eine Vielzahl von in Nuten beziehungsweise Hohlräumen aufgenommenen Leiterstäben der Steckwicklung auf. Am Wickelkopf der Steckwicklung beziehungsweise an einer Stirnseite des Stators sind jeweils zwei Stabenden unterschiedlicher zu verschweißender Leiterstäbe zueinander verschränkt. Anschließend erfolgt eine Anordnung 120 des Stators in einer Spannvorrichtung. Die Spannvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von ersten Spannbacken, zweiten Spannbacken und zwischen der jeweiligen ersten und zweiten Spannbacke pro radialer Spannrichtung mindestens ein Abstandselement, wobei das Abstandselement zwischen der ersten und zweiten Spannbacke und zwischen zwei Paaren an verschränkten und zu verschweißenden Stabenden angeordnet wird. Die Anzahl der Abstandselemente ist abhängig von der Größe und dem Wickelschema der Steckwicklung des Stators. Anschließend wird in einem weiteren Schritt 130 die erste Spannbacke an einer vorgegebenen Anschlagsposition in der jeweiligen radialen Spannrichtung positioniert. Die Positionierung erfolgt durch Bewegung der ersten Spannbacke von innen nach außen in der jeweiligen radialen Spannrichtung. Die Vielzahl an ersten Spannbackenden der Spannvorrichtung können im Schritt 130 beispielsweise durch einen in die Spannvorrichtung einfahrenden Konus gleichzeitig an der vorgegebene Anschlagsposition positioniert werden. Im Schritt 140 wird anschließend eine Vorspannkraft in der radialen Spannrichtung auf die zweite Spannbacke zur ersten Spannbacke erzeugt, insbesondere von außen nach innen. Durch die erzeugte Vorspannkraft werden die Paare der zu verschweißenden Stabenden mit dem Abstandselement zwischen der zweiten Spannbacke und der ersten Spannbacke verspannt. Die Vorspannkraft wird bevorzugt mittels eines Federelements oder eines Aktors gleichzeitig für alle radialen Spannrichtungen erzeugt, wobei der Aktor vorteilhafterweise pro radialer Spannrichtung ein Federelement an der zweiten Spannbacke positioniert. Die Positionierung der Vielzahl an jeweiligen Federelementen an der jeweiligen zweiten Spannbacke durch den Aktor kann beispielsweise mittels einer Drehkulisse erfolgen. Es kann vorgesehen sein, dass während der Erzeugung 140 der Vorspannkraft in einem optionalen Schritt 141 wenigstens ein Paar der zu verschweißenden Stabenden mittels einer Kamera als Kamerabild erfasst wird. Zusätzlich kann es optional vorgesehen sein, eine Erfassung 142 der erzeugten Vorspannkraft mittels eines Kraftsensors durchzuführen. Anschließend wird im Schritt 140 die erzeugte Vorspannkraft optional in Abhängigkeit des erfassten Kamerabildes und/oder der erfassten Vorspannkraft angepasst. Danach wird im Schritt 150 eine Prägekraft in der radialen Spannrichtung auf die zweite Spannbacke zur ersten Spannbacke für eine vorgegebene Zeitspanne erzeugt. Die erzeugte Prägekraft ist größer als die Vorspannkraft, wobei die Leiterstäbe der Paare der verspannten Stabenden durch die erzeugte Prägekraft plastisch verformt werden. Dadurch werden vor der plastischen Verformung vorliegende Spaltmaße und/oder Spannungen im Material der Leiterstäbe reduziert, wodurch die Qualität und/oder die Spannungen in der später erzeugten Schweißnaht zwischen den verschränkten Stabenden der Leitstäbe erhöht wird. Es kann vorgesehen sein, dass während des Schrittes 150 im optionalen Schritt 151 wenigstens ein Paar der zu verschweißenden Stabenden mittels einer Kamera als Kamerabild erfasst wird. Zusätzlich kann es optional vorgesehen sein, eine Erfassung 152 der erzeugten Prägekraft mittels eines Kraftsensors durchzuführen. Anschließend wird optional im Schritt 150 die Höhe der Prägekraft in Abhängigkeit des erfassten Kamerabildes und/oder der erfassten Prägekraft angepasst. Anschließend wird im Schritt 160 insbesondere eine Betriebsspannkraft erzeugt (Schritt 160a) und anschließend ein Schweißprozesses zum Verschweißen der Stabenden eines jeweiligen Paares der zu verschweißenden Stabenden durchgeführt (Schritt 160b). Während der Durchführung 160b, 160 des Schweißprozesses beziehungsweise des Verschweißens wirkt die erzeugte beziehungsweise anliegende beziehungsweise wirkende Betriebsspannkraft in der radialen Spannrichtung, insbesondere auf die zweite Spannbacke von außen nach innen zur ersten Spannbacke, wobei die Betriebsspannkraft kleiner als die Prägekraft ist. Vorzugsweise ist die erzeugte Betriebsspannkraft insbesondere kleiner oder gleich der Vorspannkraft. Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass vor oder während der Durchführung 160 des Schweißprozesses in dem optionalen Schritt 161 wenigstens ein Paar der zu verschweißenden Stabenden mittels einer Kamera als Kamerabild erfasst wird. Es kann des Weiteren vorgesehen sein, dass vor oder während der Durchführung 160 des Schweißprozesses die erzeugte Betriebsspannkraft im optionalen Schritt 162 mittels eines Kraftsensors erfasst wird. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass ein elektrischer Kontakt der Flächen des zu verschweißenden Stabenden durch optionale Erfassung 163 einer elektrischen Größe, insbesondere des elektrischen Widerstands, zwischen den zu verschweißenden Stabenden erfasst wird. Anschließend wird im Schritt 160 die Höhe der erzeugten Betriebsspannkraft optional in Abhängigkeit des erfassten Kamerabildes und/oder der erfassten Betriebsspannkraft und/oder in Anhängigkeit des erfassten elektrischen Größe angepasst, wobei die Anpassung der Betriebsspannkraft insbesondere vor der Durchführung des Schweißprozesses erfolgt. Es kann optional auch vorgesehen sein, dass der Schweißprozess in Abhängigkeit des erfassten Kamerabildes und/oder der erfassten Betriebsspannkraft und/oder in Anhängigkeit des erfassten elektrischen Größe angepasst wird.
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In 2 ist eine Spannvorrichtung 200 mit bereitgestelltem Stator 250 in seitlicher Ansicht schematisch dargestellt. Zur Übersichtlichkeit der Darstellung weist der Stator 250 in 2 an der zur Axialrichtung 290 des Stators 250 senkrechten Stirnseite 251 nur ein Paar an zueinander verschränkten Stabenden 270 von Leiterstäben 270 der Steckwicklung des Stators auf. Die Leiterstäbe sind in parallel zur Axialrichtung 290 verlaufenden Nuten 252 aufgenommen. In 2 sind somit eine Vielzahl von weiteren zueinander verschränkten Stabenden 270 von Leiterstäben nicht dargestellt. Die Spannvorrichtung 200 wird an der Stirnseite 251 des bereitgestellten Stator 250 angeordnet. Die Spannvorrichtung kann eine Laserquelle 210 und/oder eine Kamera 220 umfassen. Alternativ können die Laserquelle 210 und/oder die Kamera 220 außerhalb der Spannvorrichtung 200 angeordnet sein. Die Laserquelle 210 ist dazu eingerichtet, die zueinander verschränkten Stabenden 270 der Vielzahl an Leiterstäben 260 zu verschweißen, wodurch die Steckwicklung des Stators 250 erzeugt wird. Die Vielzahl der Paare an verschweißten Stabenden 270 an einer Stirnseite 251 des Stators 250 wird auch Wickelkopf genannt.
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In 3 ist ein Ausschnitt der Spannvorrichtung 200 mit dem bereitgestellten Stator 250 schematisch im Querschnitt dargestellt. Die Spannvorrichtung 200 ist dazu eingerichtet, an der senkrecht zur Axialrichtung 290 liegenden Stirnseite 251 des Stators 250 einer elektrischen Maschine angeordnet zu sein. Die Spannvorrichtung 200 umfasst eine erste Spannbacke 201, welche dazu eingerichtet ist, in einer zur Axialrichtung 290 des Stators 250 senkrechten radialen Spannrichtung 295 von einer Startposition x1 von innen nach außen in Richtung des in radialer Spannrichtung 295 am weitesten innen liegende Stabendes 270, 270a verschoben und an einer vorgegebenen Anschlagsposition x2 positioniert zu werden. Die Spannvorrichtung umfasst des Weiteren eine zweite Spannbacke 202, welche dazu eingerichtet ist, in der radialen Spannrichtung 295 von außen nach innen in Richtung der ersten Spannbacke 201 gegen das in der radialen Spannrichtung 295 am weitesten außen liegende Stabende 270, 270f verschoben werden und gegen das am weitesten außen liegende Stabende 270, 270f eine in radialer Spannrichtung 295 wirkende Vorspannkraft zu erzeugen. Die zweite Spannbacke 202 kann einteilig oder vorteilhafterweise zweiteilig ausgeführt sein. Umfasst die zweite Spannbacke 202 einen erstes Element 202a und eine zweites Element 202b der zweiten Spannbacke, so ist die Montage des ersten Elements 202a und der Austausch des ersten Elements 202a bei Verschleiß des ersten Elements 202a der zweiten Spannbacke 202 vereinfacht. Das erste Element 202a ist einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt, beispielsweise durch das Prägen und die Nähe zum Schweißprozess. Das zweite Element 202b kann beim Austausch des ersten Elements 202a unverändert bleiben. Im Ausführungsbeispiel aus 3 werden drei Paare 280 der zu verschweißenden Stabenden 270 mit zwei Abstandselementen 203 zwischen der zweiten Spannbacke 202 und der an der Anschlagsposition x2 positionierten ersten Spannbacke 201 durch die mittels des Federelements 205 erzeugte Vorspannkraft miteinander verspannt. Die Verschiebung der zweiten Spannbacke 202 und die Erzeugung der Vorspannkraft erfolgt hier im Beispiel aus 3 mittels des Federelementes 205, welches in einem Führungselementes 206 aufgenommen und geführt wird. Das Führungselement 206 kann in radialer Spannrichtung 295 durch die Drehung einer drehbaren Kulisse 204 verschoben werden, wobei die drehbare Kulisse 204 zu diesem Zweck Führungsnuten 204a aufweist. Die Drehung der Kulisse 204 wird vorzugsweise mittels eines Aktors durchgeführt (hier nicht dargestellt). Darüber hinaus sind die zwei Abstandselemente 203 in radialer Spannrichtung 295 beweglich gelagert, insbesondere an der ersten und/oder zweiten Spannbacke 201, 202 und mittels der Federn 203a. Während der Verspannung halten die Abstandselemente 203 die Paare 280 an zu verschweißenden Stabenden 270 in einem vorgegebenen Abstand zueinander. In 3 ist außerdem ein Aktor 207 dargestellt, welcher hier dazu eingerichtet ist, eine Betriebsspannkraft und/oder eine Prägekraft auf die zweite Spannbacke in der radialen Spannrichtung 295 zu erzeugen. Die mittels des Aktors 207 erzeugte Prägekraft wird mittels eines Kraftsensors 208 erfasst. Der Kraftsensor kann auch abweichend von 3 an anderer Stelle angeordnet sein, beispielsweise umfasst der Aktor 207 den Kraftsensor.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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