EP4010968A1 - Twistvorrichtung sowie verfahren für eine hairpin-wicklung - Google Patents

Twistvorrichtung sowie verfahren für eine hairpin-wicklung

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Publication number
EP4010968A1
EP4010968A1 EP20746614.5A EP20746614A EP4010968A1 EP 4010968 A1 EP4010968 A1 EP 4010968A1 EP 20746614 A EP20746614 A EP 20746614A EP 4010968 A1 EP4010968 A1 EP 4010968A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
twist
rings
twist rings
pockets
coupling means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20746614.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Ebert
Bernhard BYZIO
Jürgen Tröster
Michael Weigel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP4010968A1 publication Critical patent/EP4010968A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/30—Manufacture of winding connections
    • H02K15/33—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals
    • H02K15/35—Form-wound windings
    • H02K15/36—Processes or apparatus for simultaneously twisting two or more open ends of hairpins after their insertion into the machine

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for so-called twisting in the production of a coil from hairpins, in which the individual hairpin ends protruding axially from the coil body are deformed or interlaced in the circumferential direction by a certain amount to make electrical contact with further hairpin ends to allow.
  • the object of the present invention is to provide a simpler device.
  • a device for twisting hairpin ends of a coil formed from hairpins for an electrical machine comprising a plurality of coaxially arranged twist rings, two outer twist rings and at least two inner twist rings between them, the twist rings each on one of the hairpin ends facing, axial end has a plurality of over the circumference ver divided pockets for receiving a hairpin end each, and wherein the twist rings are rotatable in opposite directions to each other, characterized in that the twist rings have coupling means through which twist rings can be connected with the same direction of rotation.
  • a hairpin winding is formed from several hairpins or shaped rods that have contact points at their ends on the winding head. At least two hairpins are electrically conductive with one another at the contact points connected to produce the coils of the hairpin winding from the hairpins. The contact points to be connected to one another are called hairpin ends and the respective individual contact points at the start and end of the respective coils are called connection pins. To control the electrical machine, the connection pins are connected to an interconnection in an electrically conductive manner. Hairpin windings are generally formed with at least four, often six or eight, and possibly more layers of hairpins per groove, depending on the design and the power of the electrical machine.
  • the device has at least a number of twist rings corresponding to the number of layers, which are sleeve-shaped and are arranged coaxially nested in one another. At one axial end that faces the hairpin ends, the twist rings have pockets for receiving one hairpin end.
  • a small gap is provided between the twist rings in order to allow a relative movement of the twist rings to one another, the gap being smaller, preferably smaller than half the width of a hairpin end in the radial direction, in order to prevent the hairpin ends from entering to prevent the gap.
  • the gap is made as small as possible in order to prevent the hairpin end from entering or the hairpin end from being deformed.
  • the inner twist rings have a width in the radial direction which corresponds to at least the width of one hairpin end in the radial direction in order to allow sufficiently large pockets to accommodate the hairpin ends.
  • the maximum width of the inner twist rings is preferably less than three times, in particular less than twice the width of a hairpin end.
  • the outer twist rings can be made more massive, since they are only adjacent to another twist ring on one side.
  • the device is advantageously connected to a drive or receiving element of a machine tool via the outer twist rings.
  • the ends of the straight hairpins or shaped rods used in the grooves protrude beyond the stator.
  • the hairpin ends In order to achieve a distributed coil winding, the hairpin ends must be bent in the circumferential direction so that contact points of different hairpins to be connected can be arranged adjacent to one another and then connected to one another in an electrically conductive manner.
  • the twist rings of the device are designed to be rotatable relative to one another.
  • the device has coupling means with which twist rings, which are rotated in the same direction, can be connected to one another and moved together. By means of the coupling means, the number of drives can be kept low and devices for different coils can optionally be used on the same system.
  • Embodiments of a device are characterized in that directly adjacent twist rings are rotatable in opposite directions.
  • directly adjacent twist rings can be rotated in opposite directions in order to achieve uniform deformation of the hairpin ends.
  • the hairpins can be connected to a coil with a wel len-shaped circumferential conductor.
  • Apparatus according to the embodiment are characterized in that at least the inner twist rings have a passage for the coupling means of the twist rings with a different direction of rotation. So that the coupling means can establish a connection between twist rings with the same direction of rotation without possibly interfering with intervening twist rings with no or an opposite direction of rotation, at least one passage is provided in the twist rings for the coupling means in a different direction of rotation.
  • Preferred embodiments of an aforementioned device are characterized in that the passage is designed as extending over part of the circumference of the elongated hole.
  • a passage for the coupling means can easily be provided through an elongated hole extending over part of the circumference.
  • the elongated hole extends at least over an angle of the circumference which corresponds to the sum of the angles of rotation in both directions of rotation.
  • the coupling means is preferably located in the circumferential direction at one end of the elongated hole. This end of the elongated hole can serve as a stop before geous, in further preferred embodiments, whereby the device can easily be reset to a defined starting position.
  • Apparatus according to the embodiments are characterized in that the twist rings each have at least two coupling means, preferably symmetrically distributed over the circumference.
  • the twist rings each have at least two coupling means, preferably symmetrically distributed over the circumference.
  • several coupling means are distributed over the circumference angeord net. This also reduces the force to be transmitted per coupling means.
  • the at least two coupling means are preferably distributed symmetrically over the circumference, which ensures a more uniform force distribution.
  • two coupling means can be provided diametrically opposite each other per direction of rotation.
  • three coupling means for example offset by 120 °, four by 90 ° or more, are also possible.
  • coupling means are provided for different directions of rotation, these are preferably arranged alternately in the circumferential direction.
  • Embodiments of a device are characterized in that the coupling means are designed as a dowel pin which is received in corresponding receptacles on the twist strings.
  • coupling means such as dowel pins or screws are advantageous due to the simple availability and assembly.
  • dowel pins still have the advantage that there is a defined contact surface over the standardized outer surface of the dowel pins.
  • Preferred embodiments of a device are characterized in that some of the twist rings have receptacles which have a clear width in the direction of movement compared to the dowel pin in the starting position in order to move the twist ring by a rotation angle corresponding to the clear width less than the dowel pin.
  • some of the receptacles for the coupling means in particular dowel pins, can have a clear width in the direction of movement, which means that the twist ring can be carried along by one of the clear widths. speaking angle is reduced.
  • Apparatus according to the embodiments are characterized in that the number of twist rings corresponds to the number of layers of the coil.
  • the number of twist rings corresponds to the number of layers of the coil.
  • Embodiments of a device are characterized in that the number of pockets per twisting corresponds to the number of slots in the coil.
  • a number of pockets corresponding to the number of grooves are advantageously provided on one axial end of the respective twisting ring.
  • Embodiments of a device are characterized in that the pockets are designed to be open on one side in the radial direction, the pockets of the outer twist rings being designed to be open in the direction of the further twist rings, and that the pockets of the inner twist rings each point to the open side of the pockets of a directly adjacent twisting ring are open.
  • the pockets provided in the twist rings are open along a circumferential surface of the twist ring.
  • pockets which are radially open on one side, are that during the twisting movement in which the Hairpin ends are reshaped in the circumferential direction, these also experience a Kraftwir effect in the radial direction. Due to the force acting in the radial direction, the hairpin ends either rest against the radial circumferential wall of the pocket and are thus completely held in place, or slide on the open side along the circumferential surface of the adjacent twist ring and the hairpin ends thus approach each other the hairpin ends of this adjacent layer, to which they will be connected in an electrically conductive manner in a later work step.
  • Apparatus according to embodiments are characterized in that the pockets have at least one depth in the axial direction which corresponds to a non-isolated length of the hairpin ends.
  • the hairpin ends preferably have end regions which are not insulated or have been freed from insulation. In order to maintain the most axial alignment possible of the non-insulated end regions, these are advantageously included in the pockets.
  • the pockets can also have a depth so that isolated areas can also be accommodated.
  • pockets with different axial depths can also be provided in order to be able to accommodate different long hair pin ends or, in particular, connection pins.
  • Embodiments of a device are characterized in that the outer twist rings have fastening means with which the device can be connected to drives for the rotary movements.
  • a connection with one or more drives is necessary to move the twist rings in the circumferential direction.
  • a drive is provided per direction of rotation, which are connected to the device via fastening means, in particular detachably.
  • the connection points of the drives for example as a turntable to which a twist ring is attached with fastening means such as screws, or as circumferential levers or ring segments with which a twist ring is connected, devices for differently dimensioned spools on a machine be used.
  • the coupling means can also be connected directly to the drives.
  • Another aspect of the invention is a method for twisting hairpin ends of a coil for an electrical machine by means of a device according to the description and figures, comprising the method steps
  • twist rings in opposite directions, twisting rings connected to one another via coupling means being turned in the same direction,
  • the, preferably not isolated, end regions of the hairpins are taken in the pockets of the twist rings.
  • the twist rings are then rotated relative to one another, with twist rings being connected with the same direction of rotation via coupling means.
  • the connection via the coupling means can be rigid, as a result of which all connected twist rings are moved by the same angle of rotation.
  • the coupling means can also be designed in such a way that the twist rings are moved by different angles of rotation by the coupling means being formed, for example, by gears or the like, or by means of corresponding receptacles on the twist rings, these only come into operative connection with the coupling means later.
  • Different twist angles for the different layers can be represented by different angles of rotation.
  • Relative rotational movement of the twist rings in opposite directions of rotation can take place simultaneously or sequentially.
  • the coil is removed from the device, the end areas of the now reshaped hairpins being pulled in the axial direction out of the pockets of the twist rings.
  • the coil is then fed to the further production steps, for example welding the deformed hairpin ends.
  • the twist rings are rotated back into their starting position before the next bobbin is inserted.
  • an electrical machine with a coil formed from hairpins which is produced by means of a described method on a device according to the description, is an aspect of the invention.
  • the machine here has at least one drive with which the fastening means of the device can be connected.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a device.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of a device.
  • FIG. 3 shows a section in the radial direction of an exemplary embodiment according to FIG.
  • Fig. 4 shows part of a further embodiment of a device axially cut.
  • Fig. 1 an embodiment of a device (1) is shown.
  • the device (1) comprises several twist rings (2.1; 2.2; 3) which are arranged coaxially.
  • the inner twist rings (3) between the two outer twist rings (2.1; 2.2), wherein the outer twist rings (2.1; 2.2) can be made more massive.
  • the radially inner outer twist ring (2.2) can also be designed as a solid cylinder.
  • the outer twist rings (2.1; 2.2) are each connected to a separate drive (8) via fastening means (7) in order to move the twist rings (2.1; 2.2) in opposite directions to one another in the circumferential direction.
  • a carrier plate for a drive (8) is shown, which is connected to the radially outer outer twist ring (2.1).
  • the twist rings (2.1; 2.2; 3) with the same direction of rotation are each connected to one another via Kopplungsmit tel (4; 4.1; 4.2).
  • the coupling means (4; 4.1; 4.2) apply a driving force from a driven twist ring (2.1; 2.2; 3), preferably an outer twist ring (2.1; 2.2), to the further twist rings (2.1; 2.2; 3), preferably inner twist rings (3), transferred with the same direction of rotation.
  • passages (5; 5.1; 5.2) improve the guidance of the coupling means (4; 4.1; 4.2), in particular in the axial direction, as well as better power transmission to the adjacent twisting ring (3) connected to the coupling means (4; 4.1; 4.2) ) improved.
  • passages (5; 5.1) can also be provided on the radially inner outer twist ring (2.2) analogously.
  • 2.2 can also be formed by grooves.
  • Embodiments are also possible in which no passage (5; 5.1; 5.2) is provided in the outer twist rings (2.1; 2.2), which reduces the manufacturing effort.
  • the coupling means (4; 4.1; 4.2) can also be connected to the respective drive. This is particularly advantageous in embodiments in which the outer twist rings (2.1;
  • twist rings (2.1; 2.2; 3) have the same direction of rotation.
  • pockets (6; 6.1; 6.2) are provided, which serve to accommodate hairpin ends of a coil held at least in the circumferential direction.
  • the coil is preferably only guided in the axial direction, whereby a change in the axial length due to the deformation of the hairpin ends in the circumferential direction can be compensated for or adjusted.
  • positioning aids (9) are also shown, with which, for example, a starting position of the device can be marked.
  • the positioning aids (9) are provided as radial markings on two adjacent twist rings (2.1; 2.2; 3). Correct positioning or alignment of the device (1), more precisely the twist rings (2.1; 2.2; 3) with respect to one another, can thus be checked and ensured.
  • the outer twist rings (2.1; 2.2) have no pockets (6; 6.1; 6.2) or their pockets (6; 6.1; 6.2) are not used and the outer twist rings (2.1; 2.2) are connected to the drives and only actuate the coupling means (4) and the Hold the inner twist ring (3).
  • the same outer twist rings (2.1; 2.2) can be used for different designs with different inner twist rings (3) in order to reduce the tool costs per design.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of a device (1).
  • the structure largely corresponds to that of the structure described above for FIG. 1, to which reference is made.
  • a difference to the embodiment in Fig. 1 is that the outer de outer twist ring (2.1) and the inner twist rings (3) rest on a radially extending section of the inner outer twist ring (2.2) on the side facing away from the pockets (6) .
  • This has the advantage, among other things, that the Direction (1) can be prepared or provided separately and can be handled as a unit and installed in the machine.
  • Fuses (11) are preferably provided which, in particular, secure the outer twist rings (2.1; 2.2) from being lifted off from one another, but allow a relative movement in the circumferential direction.
  • fuses (11) are provided which intervene in an extension of the passages (5).
  • positioning aids (9) several notches provided on the jacket surfaces of the outer twist rings (2.1; 2.2) are introduced in FIG. 2.
  • positioning aids (9) provided at a defined distance from one another, different positions can be marked and, in addition to, for example, an initial position, different twist angles can also be determined for different versions of coils.
  • Fig. 3 is a sectional view of an embodiment according to FIG. 2 is shown, the section along a plane perpendicular to the axis of rotation Ebe ne in the area of the passages (5).
  • the outer twist rings (2.1; 2.2) are solid.
  • the inner outer twist ring (2.2) is connected to a drive with fasteners (7), here screws.
  • the inner, outer twisting ring (2.2) has an area which extends outward in the radial direction and on which safeguards (11) are provided.
  • the fuses (11) are designed in this,sbei play as ring disks flattened on one side, which, depending on the rotational position, enables the outer twisting ring (2.1) to be lifted off or in a groove of the outer twisting ring (2.1) formed in extension of the passage (5; 5.2) ) intervenes to prevent lifting.
  • the groove can be connected to the passage (5; 5.2) or can also be designed separately from it.
  • the groove can also have a width and / or depth that differs from the passage (5; 5.2) and / or be provided at a different height in the axial direction. It is also possible for the groove to be formed by the passage (5; 5.2) itself is, especially when the passage (5; 5.2) comprises a larger circumferential area than the twist angle or the coupling means (4.2) arranged in the passage (5; 5.2) does not extend over the complete radial length of the outer twist ring (2.1).
  • Coupling means (4.1; 4.2) are received in each of the outer twist rings (2.1; 2.2) in order to connect twist rings (2.1; 2.2; 3) with one another in the same direction of rotation.
  • corresponding passages (5.1; 5.2) for the coupling means (4.1; 4.2) of the respective other direction of rotation are provided in the twist rings (2.1; 2.2; 3). Through the passages (5.1; 5.2), the twist rings (2.1; 2.2; 3) can be rotated relative to the coupling means (4.1; 4.2) passing through.
  • the coupling means (4.1; 4.2) are designed as dowel pins extending in the radial direction.
  • a threaded hole is provided at one end of the dowel pins in order to enable or simplify dismantling of the device.
  • coupling means (4.1; 4.2) For each direction of rotation, three coupling means (4.1; 4.2) are arranged uniformly distributed over the circumference in FIG. Depending on the size of the device and the forces that occur, more or fewer coupling means (4.1; 4.2) can be provided for each direction of rotation. A different number of coupling means (4.1; 4.2) can also be provided for the different directions of rotation.
  • coupling means (4.1) for a first direction of rotation are added to the outer twisting ring (2.1). These coupling means (4.1) are also connected to every second of the inner twist rings (3) in order to be able to move them in the same direction of rotation by the same twist angle. Corresponding passages (5.1) are provided in the intermediate inner twist rings (3) and the inner outer twist ring (2.2), through which the coupling means (4.1) can pass for a first direction of rotation and can thus be moved relative to one another.
  • coupling means (4.2) are added for a second direction of rotation in the inner lying outer twist ring (2.2). These coupling means (4.2) connect the inner outer twist ring (2.2) with the corresponding inner ones Twist rings (3) with the same direction of rotation.
  • the twist rings (2.1; 3) with a first direction of rotation similarly have corresponding passages (5.2) for the coupling means (4.2) of the second direction of rotation.
  • FIG 4 shows a section along a plane of a further exemplary embodiment running in the radial and axial directions, only one half being shown.
  • the twist rings (2.1; 2.2; 3) are shown in an initial position.
  • pockets (6; 6.1; 6.2) for receiving the contact ends to be formed are formed in each case. It is shown here that the pockets (6; 6.1; 6.2) in this embodiment are each open to a circumferential surface of the twist rings (2.1; 2.2; 3) and the open circumferential surface of directly adjacent twist rings (2.1; 2.2; 3) each other are facing.
  • the result for the inner twist rings (3) is that their closed circumferential surfaces likewise each face a closed circumferential surface of a directly adjacent inner twist ring (3).
  • pockets (6; 6.1; 6.2) of a twisting ring (2.1; 2.2; 3), in particular of an inner twisting ring (3) the open and closed circumferential surfaces can be exchanged in order to provide contact pairs for a transition between the double layers.
  • pockets (6.1) for contact ends which are to be connected to an interconnection and therefore not connected to another contact end, can be formed without an open circumferential surface or, at the end of the twisting movement, lie opposite a closed circumferential surface.
  • the outer twist rings (2.1; 2.2) can have a number of pockets (6; 6.1; 6.2) that differs from the number of slots in the coil to be manufactured. Especially in embodiments in which a total of more twist rings are provided than layers on the spool.
  • the inner twist rings (3) shown in Fig. 4 pockets (6.2) have a second depth in the axial direction in order to safely accommodate at least the, preferably non-isolated, con tact ends which are to be deformed and then connected to contact pairs can and through this second axial depth, an end region of the contacts that extends in the axial direction after the deformation is maintained.
  • the outer twist rings (2.1; 2.2) shown in Fig. 4 have pockets (6.1) which have a first axial depth with a greater extent in the axial direction than the pockets (6.2) with a second depth of the inner twist rings (3) . These are provided for receiving contact ends, which are connected to a circuit and are not connected to a contact pair. The greater axial extension of the first axial depth provide space for the contact ends, which are generally longer, for the interconnection.
  • Pockets (6; 6.1; 6.2) with a first and / or second axial depth can be provided on a twist ring (2.1; 2.2; 3).
  • the pockets (6.1) with a first axial depth are provided at least at the positions for contact ends to be connected with an interconnection.
  • all pockets (6) of a twisting ring (2.1; 2.2; 3) can be provided with pockets (6.1) of a first axial depth, since these also allow individual Contact ends that are to be connected to a contact pair can be kept for the deformation.
  • the inner twist rings (3) of the embodiment shown in Fig. 4 have on their axial side facing away from the pockets (6; 6.1; 6.2) coaxially nested projections in the radial direction in order to increase the width of this end face in the radial direction.
  • the coupling means (4.1; 4.2) are connected to the outer twist rings (2.1; 2.2) and initially comprise a section extending in the axial direction, with a sufficient clearance between the coupling means (4.1; 4.2) to allow the nested projections of the to accommodate inner twist rings (3) in the radial direction.
  • the axial section of the coupling means (4.1; 4.2) is followed by radially extending sections which cover at least the radial projections of the inner twist rings (3) with the same direction of rotation.
  • the radia len sections of the coupling means (4.1; 4.2) follow one another in the axial direction.
  • connection between the coupling means (4.1; 4.2) and the inner Twistrin gene (3) takes place in the illustrated embodiment via connecting bolts (10), where in Fig. 4 the connecting bolts (10) of the coupling means (4.1) for a first direction of rotation through passages (5.1) run in the coupling means (4.2) for a second direction of rotation.
  • connecting bolts (10 dowel pins or the like can also be used.
  • passages (5.1) apply in terms of the circumferential length and the like analogously to the information given in the other exemplary embodiments.
  • the radially extending sections of the coupling means (4.1; 4.2) can run in one plane if they each extend only over partial areas of the circumference and have a clear width sufficient for the twisting movement in the circumferential direction.
  • a passage (5.1; 5.2) can be dispensed with and the coupling means (4.1; 4.2) can be used directly as a stop for limiting the twist angle.
  • twist device Outer twisting ring Outer twisting ring lying radially outside Outer twisting ring lying radially inside Inner twisting ring coupling means coupling means for a first direction of rotation coupling means for a second direction of rotation passage passage for coupling means of a first direction of rotation passage for coupling means of a second direction of rotation pockets pockets with a first axial depth pockets with a second axial depth pockets Depth fasteners Drive positioning aid Connecting bolt Securing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Twisten von Hairpin- Enden einer aus Hairpins gebildeten Spule für eine elektrische Maschine umfassend mehrere koaxial angeordnete Twistringe (2.1; 2.2; 3), wobei zwei äußere Twistringe (2.1; 2.2) und dazwischen zumindest zwei innere Twistringe (3) angeordnet sind, wobei die Twistringe (2.1; 2.2; 3) jeweils an einem den Hairpin-Enden zugewandten, axialen Ende eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Taschen (6; 6.1; 6.2) zur Aufnahme jeweils eines Hairpin-Endes aufweist, und wobei die Twistringe (2.1; 2.2; 3) gegenläufig zueinander verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Twistringe (2.1; 2.2; 3) Kopplungsmittel (4.1; 4.2) aufweisen, durch welche Twistringe (2.1; 2.2; 3) mit gleicher Drehrichtung verbindbar sind.

Description

Twistvorrichtunq sowie Verfahren für eine Hairpin-Wicklung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum soge nannten Twisten bei der Herstellung einer Spule aus Hairpins, bei dem die einzelnen, aus dem Spulenkörper axial vorstehenden Hairpin-Enden um einen bestimmten Be trag in Umfangsrichtung umgeformt beziehungsweise verschränkt werden, um eine elektrische Kontaktierung mit weiteren Hairpin-Enden zu ermöglichen.
Im Stand der Technik ist bekannt die in Lagen angeordneten Hairpin-Enden einzeln oder jeweils einzelne Lagen umzuformen.
Weiter ist aus US 2009-302705 A bekannt, mehrere koaxiale Ringe jeweils einzeln anzutreiben. Die Ringe weisen erodierte Ausnehmungen für die Hairpin-Enden auf. Probleme des Standes der Technik liegen unter anderem in dem komplexen Aufbau der Vorrichtung sowie den aufwendig zu fertigenden Einzelteilen dieser Vorrichtung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine einfachere Vorrichtung bereitzustel len.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung beziehungsweise Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Twisten von Hairpin-Enden einer aus Hairpins gebildeten Spule für eine elektrische Maschine umfassend mehrere koaxial angeordnete Twistringe, wobei zwei äußere Twistringe und dazwischen zumindest zwei innere Twistringe angeordnet sind, wobei die Twistringe jeweils an einem den Hairpin-Enden zugewandten, axialen Ende eine Vielzahl von über den Umfang ver teilten Taschen zur Aufnahme jeweils eines Hairpin-Endes aufweist, und wobei die Twistringe gegenläufig zueinander verdreh bar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Twistringe Kopplungsmittel aufweisen, durch welche Twistringe mit gleicher Dreh richtung verbindbar sind.
Eine Hairpin-Wicklung wird aus mehreren Hairpins beziehungsweise Formstäben gebildet, die an ihren Enden am Wickelkopf Kontaktstellen aufweisen. An den Kon taktstellen werden jeweils zumindest zwei Hairpins miteinander elektrisch leitend verbunden um aus den Hairpins die Spulen der Hairpin-Wicklung herzustellen. Die miteinander zu verbindenden Kontaktstellen werden als Hairpin-Enden bezeichnet und die jeweiligen einzelnen Kontaktstellen am Start und Ende der jeweiligen Spulen werden als Anschlusspins bezeichnet. Zur Steuerung der elektrischen Maschine werden die Anschlusspins mit einer Verschaltung elektrisch leitend verbunden. Hairpin-Wicklungen werden abhängig vom Design und der Leistung der elektrischen Maschine in der Regel mit mindestens vier, häufig sechs oder acht, gegebenenfalls auch mehr Lagen von Hairpins pro Nut ausgebildet. Die Vorrichtung weist mindes tens eine der Anzahl der Lagen entsprechende Anzahl an Twistringen auf, welche hülsenförmig ausgebildet sind und koaxial ineinander verschachtelt angeordnet sind. An einem axialen Ende, welches den Hairpin-Enden zugewandt ist, weisen die Twistringe Taschen für die Aufnahme jeweils eines Hairpin-Endes auf.
Zwischen den Twistringen ist jeweils ein kleiner Spalt vorgesehen, um eine relative Bewegung der Twistringe zueinander zu ermöglichen, wobei der Spalt kleiner, vor zugsweise kleiner als die Hälfte der Breite eines Hairpin-Endes in radialer Richtung ist, um ein Eintreten der Hairpin-Enden in den Spalt zu verhindern. Der Spalt ist mög lichst klein ausgeführt, um ein Eintreten des Hairpin-Endes beziehungsweise eine Verformung des Hairpin-Endes zu verhindern.
Die inneren Twistringe weisen in radialer Richtung eine Breite auf die mindestens der Breite eines Hairpin-Endes in radialer Richtung entspricht, um ausreichend große Taschen für die Aufnahme der Hairpin-Enden zu ermöglichen. Die maximale Breite der inneren Twistringe ist vorzugsweise kleiner als die dreifach, insbesondere kleiner als die doppelte, Breite eines Hairpin-Endes.
Die äußeren Twistringe können massiver ausgeführt sein, da diese nur auf einer Sei te zu einem weiteren Twistring benachbart sind. Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung über die äußeren Twistringe mit jeweils einem Antrieb beziehungsweise Aufnahme elementen einer Werkzeugmaschine verbunden.
Die in den Nuten eingesetzten geraden Hairpins beziehungsweise Formstäbe stehen mit ihren Enden über den Stator vor. Um eine verteilte Spulenwicklung zu erreichen, müssen die Hairpin-Enden in Umfangsrichtung gebogen werden, damit zu verbin dende Kontaktstellen unterschiedlicher Hairpins zu einander benachbart angeordnet und anschließend miteinander elektrisch leitend verbunden werden können. Die Twistringe der Vorrichtung sind hierzu relativ zueinander verdrehbar ausgebildet. Des Weiteren weist die Vorrichtung Kopplungsmittel auf, mit denen Twistringe, wel che in eine gleiche Richtung gedreht werden, miteinander verbindbar und gemein sam bewegbar sind. Durch die Kopplungsmittel kann die Anzahl der Antriebe gering gehalten werden sowie Vorrichtungen für unterschiedliche Spulen gegebenenfalls auf einer gleichen Anlage verwendet werden.
Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass direkt be nachbarte Twistringe gegenläufige verdrehbar sind. Insbesondere direkt benachbarte Twistringe sind gegenläufig verdrehbar, um eine gleichmäßige Verformungen der Hairpin-Enden zu erreichen. Somit können die Hairpins zu einer Spule mit einem wel lenförmig umlaufenden Leiter verbunden werden.
Vorrichtung gemäß Au sf ü h ru n g sf orm en sind dadurch gekennzeichnet, dass zumin dest die inneren Twistringe einen Durchtritt für die Kopplungsmittel der Twistringe mit einer anderen Drehrichtung aufweisen. Damit die Kopplungsmittel eine Verbindung zwischen Twistringen mit gleicher Drehrichtung hersteilen können, ohne eventuell dazwischenliegende Twistringe mit keiner oder einer gegenläufigen Drehrichtung zu behindern, ist in den Twistringen zumindest ein Durchtritt für die Kopplungsmittel ei ner anderen Drehrichtung vorgesehen.
Bevorzugte Ausführungsformen einer vorgenannten Vorrichtung sind, dadurch ge kennzeichnet, dass der Durchtritt als sich über einen Teil des Umfangs erstrecken des Langloch ausgebildet ist. Durch ein sich über einen Teil des Umfangs erstre ckenden Langloch kann ein Durchtritt für das Kopplungsmittel einfach bereitgestellt werden. Vorzugsweise erstreckt sich das Langloch mindestens über einen Winkelbe reich des Umfangs, welcher der Summe der Drehwinkel in beiden Drehrichtungen entspricht. In einer Ausgangsposition liegt das Kopplungsmittel vorzugsweise in Um fangsrichtung an einem Ende des Langlochs. Dieses Ende des Langlochs kann vor teilhafter weise in weiteren bevorzugten Ausführungsformen als Anschlag dienen, wodurch die Vorrichtung einfach wieder zu einer definierten Ausgangsposition zu rückgestellt werden kann. Vorrichtung gemäß Au sf ü h ru n g sf orm en sind dadurch gekennzeichnet, dass die Twistringe jeweils mindestens zwei über den Umfang, vorzugsweise symmetrisch, verteilte Kopplungsmittel aufweisen. Um eine gleichmäßige Verteilung der Antriebs kraft zu erreichen und die Gefahr eines Verkantens der Twistringe untereinander zu verringern, sind jeweils mehrere Kopplungsmittel über den Umfang verteilt angeord net. Hierdurch wird auch die zu übertragende Kraft pro Kopplungsmittel verringert. Vorzugsweise sind die zumindest zwei Kopplungsmittel symmetrisch über den Um fang verteilt, was eine gleichmäßigere Kraftverteilung sicherstellt. Beispielsweise können zwei Kopplungsmittel pro Drehrichtung diametral gegenüberliegend vorgese hen sein. Bei größeren Vorrichtungen sind auch drei beispielsweise um 120°, vier um 90° oder mehr versetzt angeordnete Kopplungsmittel möglich.
Sind Kopplungsmittel für unterschiedliche Drehrichtungen vorgesehen, sind dies vor zugsweise in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet.
Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Kopp lungsmittel als ein Passstift, welcher in entsprechende Aufnahmen an den Twistrin gen aufgenommen ist, ausgebildet sind. Für eine starre Verbindung zwischen den Twistringen sind Kopplungsmittel, wie Passstift, oder Schrauben, aufgrund der einfa chen Verfügbarkeit und Montage vorteilhaft. Vor allem Passstifte weisen noch den Vorteil auf, dass über die normierte Mantelfläche der Passstifte eine definierte Kon taktfläche vorliegt.
Bevorzugte Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Twistringe Aufnahmen aufweisen, welche in Bewegungsrichtung eine lichte Weite gegenüber dem Passstift in der Ausgangsposition aufweisen, um den Twistring um einen der lichten Weite entsprechend geringeren Drehwinkel als den Passstift zu bewegen. Anstelle einer festen Verbindung in Umfangsrichtung der Twistringe mit gleicher Drehrichtung können auch ein Teil der Aufnahmen für die Kopplungsmittel, insbesondere Passstifte, in Bewegungsrichtung eine lichte Weite aufweisen, wodurch eine Mitnahme des Twistrings um einen der lichten Weite ent- sprechend Winkel verringert ist. Durch die aufgrund der lichten Weite verzögerte Mit nahme des entsprechenden Twistrings, da erst, nachdem bereits ein bestimmter Winkelbereich in Umfangsrichtung überstrichen wurde, das Kopplungsmittel mit der Aufnahme in Kontakt kommt, lassen sich unterschiedliche Twistwinkel für die einzel nen Twistringe erzielen. Unterschiedliche Twistwinkel der verschiedenen Lagen kön nen hinsichtlich der geometrischen Anordnung der Hairpin-Enden beziehungsweise deren Anordnung zueinander vorteilhaft sein.
Vorrichtung gemäß Au sf ü h ru n g sf orm en sind dadurch gekennzeichnet, dass die An zahl der Twistringe der Anzahl der Lagen der Spule entspricht. Um alle Lagen einer Spule mit Hairpin-Wicklung gleichzeitig beziehungsweise in einem Arbeitsschritt zu twisten sind vorteilhafterweise zumindest eine der Lagen entsprechende Anzahl an Twistringen vorgesehen.
Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Taschen pro Twistring der Anzahl der Nuten der Spule entspricht. Um alle Hair pin-Enden einer Lage gleichzeitig in einem Twistring umzuformen, sind vorteilhafter weise eine der Anzahl Nuten entsprechende Anzahl an Taschen an einem axialen Ende des jeweiligen Twistrings vorgesehen.
Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Ta schen in radialer Richtung einseitig offen ausgebildet sind, wobei die Taschen der äußeren Twistringe jeweils in Richtung der weiteren Twistringe hin offen ausgebildet sind, und dass die Taschen der inneren Twistringe jeweils zu offenen Seite der Ta schen eines direkt benachbarten Twistrings hin offen sind. Die in den Twistringen vorgesehenen Taschen sind entlang einer Umfangsfläche des Twistrings offen. Hier durch kann die Breite der, insbesondere inneren, Twistringe geringgehalten werden, wodurch die nicht umgeformten Hairpin-Enden nach dem Einsetzen in die Spule leichter in den Taschen aufgenommen werden können. Ein weiterer Vorteil der radial einseitig offenen Taschen liegt darin, dass während der Twistbewegung, bei der die Hairpin-Enden in Umfangsrichtung umgeformt werden, diese ebenfalls eine Kraftwir kung in radialer Richtung erfahren. Aufgrund der Kraftwirkung in radialer Richtung legen sich die Hairpin-Enden entweder an der radialen Umfangswand der Tasche an und werden so vollständig in der Lage gehalten, oder gleiten an der offenen Seite entlang der Umfangsfläche des benachbarten Twistrings und die Hairpin-Enden nä hern sich somit den Hairpin-Enden dieser benachbarten Lage an, mit welcher sie in einem späteren Arbeitsschritt elektrisch leitend verbunden werden.
Vorrichtung gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Ta schen in axialer Richtung zumindest einer Tiefe aufweisen, welcher einer nicht iso lierten Länge der Hairpin-Enden entspricht. Für eine spätere Verbindung weisen die Hairpin-Enden vorzugsweise Endbereiche auf, welche nicht isoliert sind beziehungs weise von einer Isolierung befreit wurden. Um eine möglichst axiale Ausrichtung der nicht isolierten Endbereiche beizubehalten, sind diese vorteilhafterweise in den Ta schen aufgenommen. Durch in axialer Richtung entsprechend tief ausgebildeten Ta schen wird auch eine Übertragung der Kraft während der Twistbewegung verbessert. Die Taschen können hierbei auch eine Tiefe aufweisen, so dass auch isolierte Berei che aufgenommen werden. Vorteilhafterweise können auch Taschen mit unter schiedlicher axialer Tiefe vorgesehen werden, um ggf. unterschiedliche lange Hair pin-Enden oder insbesondere Anschlusspins aufnehmen zu können.
Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die äuße ren Twistringe Befestigungsmittel aufweisen, mit welchen die Vorrichtung mit Antrie ben für die Drehbewegungen verbindbar sind. Um die Twistringe in Umfangsrichtung zu bewegen ist eine Verbindung mit einem oder mehreren Antrieben notwendig. Vor zugsweise ist pro Drehrichtung ein Antrieb vorgesehen, welche mit der Vorrichtung über Befestigungsmittel, insbesondere lösbar, verbunden sind. Durch entsprechende Ausgestaltung der Anbindungspunkte der Antriebe, beispielsweise als Drehteller, auf welche ein Twistring mit Befestigungsmitteln, wie Schrauben, aufgebracht wird, oder als umlaufende Hebel oder Ringsegmente, mit welchen ein Twistring verbunden wird, können Vorrichtungen für unterschiedlich dimensionierte Spulen auf einer Maschine verwendet werden. Anstelle der Twistringe, mit denen die Kopplungsmittel fest ver bunden sind, können auch die Kopplungsmittel direkt mit den Antrieben verbunden sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Twisten von Hairpin-Enden einer Spule für eine elektrische Maschinen mittels einer Vorrichtung gemäß der Be schreibung und Figuren, umfassend die Verfahrensschritte
- Aufsetzen der Vorrichtung auf die Hairpin-Enden, wobei zumindest die nicht isolier ten Hairpin-Enden in Taschen der Twistringe aufgenommen werden,
- Drehen der Twistringe in gegenläufige Richtungen, wobei miteinander über Kopp lungsmittel verbundene Twistringe in die gleiche Richtung gedreht werden,
- Entnahme der Spule mit umgeformten Hairpin-Enden aus der Vorrichtung.
Wie auch in der Beschreibung zur Vorrichtung mit ausgeführt, werden die, vorzugs weise nicht isolierten, Endbereiche der Hairpins in den Taschen der Twistringe auf genommen. Anschließend werden die Twistringe relativ zueinander verdreht, wobei Twistringe mit einer gleichen Drehrichtung über Kopplungsmittel verbunden werden. Die Verbindung über die Kopplungsmittel kann starr sein, wodurch alle verbundenen Twistringe um einem gleichen Drehwinkel bewegt werden. Alternativ können die Kopplungsmittel auch derart ausgebildet sein, dass die Twistringe um unterschiedli che Drehwinkel bewegt werden, indem die Kopplungsmittel beispielsweise durch Ge triebe oder dergleichen gebildet werden oder durch entsprechende Aufnahmen an den Twistringen diese erst später mit den Kopplungsmitteln in Wirkverbindung treten. Durch unterschiedliche Drehwinkel lassen sich unterschiedliche Twistwinkel für die verschiedenen Lagen darstellen.
Relative Drehbewegung der Twistringe in gegenläufige Drehrichtungen kann gleich zeitig oder auch sequenziell erfolgen.
Nach dem Twistvorgang wird die Spule aus der Vorrichtung entnommen, wobei die Endbereiche der, nun umgeformten, Hairpins in axialer Richtung aus den Taschen der Twistringe gezogen werden. Die Spule wird anschließend den weiteren Ferti gungsschritten zugeführt, beispielsweise einem Verschweißen der umgeformten Hairpin-Enden. Vorzugsweise werden nachdem die Spule entnommen wurde die Twistringe wieder in ihre Ausgangsposition zurückgedreht, bevor die nächste Spule eingesetzt wird.
Ebenso ist eine elektrische Maschine mit einer aus Hairpins gebildeten Spule, welche mittels eines beschriebenen Verfahrens auf einer Vorrichtung gemäß der Beschrei bung hergestellt ist, ein Aspekt der Erfindung.
Die Maschine weist hierbei zumindest einen Antrieb auf, mit welchem die Befesti gungsmittel der Vorrichtung verbindbar sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche oder ähnliche Bauteile werden mit einheitlichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt in radialer Richtung eines Ausführungsbeispiels ge mäß Fig. 2.
Fig. 4 zeigt einen Teil ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung axial geschnitten.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung (1) gezeigt. Die Vorrichtung (1) umfasst mehrere Twistringe (2.1 ; 2.2; 3), die koaxial angeordnet sind. Somit liegen mehrere innere Twistringe (3) zwischen den beiden äußeren Twistringen (2.1 ; 2.2), wobei die äußeren Twistringe (2.1 ; 2.2) massiver ausgeführt sein können. Der radial innenliegende äußere Twistring (2.2) kann auch als Vollzylinder ausgebildet sein.
Die äußeren Twistringen (2.1 ; 2.2) sind über Befestigungsmittel (7) jeweils mit einem separaten Antrieb (8) verbunden, um die Twistringe (2.1 ; 2.2) in Umfangsrichtung gegenläufig zueinander zu bewegen. In Fig. 1 ist lediglich eine Trägerplatte für einen Antrieb (8) dargestellt, welche mit dem radial außenliegenden äußeren Twistring (2.1) verbunden ist.
Die Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) mit gleicher Drehrichtung sind jeweils über Kopplungsmit tel (4; 4.1 ; 4.2) miteinander verbunden. Durch die Kopplungsmittel (4; 4.1; 4.2) wird eine Antriebskraft von einem angetriebene Twistring (2.1 ; 2.2; 3), vorzugsweise ei nem äußeren Twistring (2.1 ; 2.2), auf die weiteren Twistringe (2.1 ; 2.2; 3), vorzugs weise innere Twistringe (3), mit gleicher Drehrichtung übertragen.
Um zu vermeiden, dass die Kopplungsmittel (4; 4.1 ; 4.2) durch zwischen oder be nachbart zu den verbundenen Twistringen (2.1 ; 2.2; 3) liegende Twistringen (2.1 ; 2.2; 3) blockiert werden, weisen diese Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) jeweils Durchtritte (5; 5.1 ;
5.2) für die Kopplungsmittel (4; 4.1 ; 4.2) der jeweils anderen Drehrichtung auf. In Fig. 1 sind auch in dem radial außenliegenden äußeren Twistring (2.1) Durchtritte (5; 5.2) vorgesehen. Durch diese Durchtritte (5; 5.1 ; 5.2) die Führung der Kopplungsmittel (4; 4.1 ; 4.2) verbessert, insbesondere in axialer Richtung, sowie eine bessere Kraftüber tragung auf den benachbarten mit dem Kopplungsmittel (4; 4.1 ; 4.2) verbundenen Twistring (3) verbessert. Entsprechend können auch am radial innenliegenden äuße ren Twistring (2.2) analog Durchtritte (5; 5.1) vorgesehen sein. Die Durchtritte (5; 5.1 ;
5.2) können anstatt durchgängigen Aussparungen in den äußeren Twistringen (2.1 ;
2.2) auch durch Nuten gebildet sein. Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen in den äußeren Twistringen (2.1 ; 2.2) kein Durchtritt (5; 5.1 ; 5.2) vorgesehen ist, was den Fertigungsaufwand verringert.
In Ausführungsformen können anstelle der Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) auch die Kopp lungsmittel (4; 4.1 ; 4.2) mit dem jeweiligen Antrieb verbunden sein. Dies ist insbe sondere vorteilhaft bei Ausführungsformen, bei denen die äußeren Twistringe (2.1 ;
2.2) eine gleiche Drehrichtung aufweisen. An einem axialen Ende der einzelnen Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) sind jeweils Taschen (6; 6.1 ; 6.2) vorgesehen, welche zur Aufnahme von Hairpin-Enden eines zumindest in Umfangsrichtung gehaltener Spule dienen. Beim Verdrehen der Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) werden hierdurch die Hairpin-Enden in Umfangsrichtung bewegt und somit umge formt.
Vorzugsweise wird die Spule in axialer Richtung lediglich geführt, wodurch eine Än derung der axialen Länge aufgrund der Verformung der Hairpin-Enden in Umfangs richtung ausgeglichen beziehungsweise nachgeführt werden kann.
In Fig. 1 sind zusätzlich optionale Positionierhilfen (9) gezeigt, mit welcher beispiels weise eine Ausgangslage der Vorrichtung markiert sein kann. Die Positionierhilfen (9) sind als radiale Markierungen an zwei benachbarten Twistringen (2.1 ; 2.2; 3) vorge sehen. Somit kann eine korrekte Positionierung beziehungsweise Ausrichtung der Vorrichtung (1 ), genauer der Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) zueinander, überprüft und si chergestellt werden.
Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen die äußeren Twistringe (2.1 ;
2.2) keine Taschen (6; 6.1 ; 6.2) aufweisen oder deren Taschen (6; 6.1 ; 6.2) nicht ge nutzt werden und die äußeren Twistringe (2.1; 2.2) mit den Antrieben verbunden sind und nur die Kopplungsmittel (4) betätigen sowie die inneren Twistringe (3) halten. Hierdurch kann gegebenenfalls gleiche äußere Twistringe (2.1 ; 2.2) für verschiedene Ausführungen mit verschiedenen inneren Twistringen (3) verwendet werden, um die Werkzeugkosten pro Ausführung zu verringern.
Fig. 2 zeigt eine weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung (1). Der grundlegende
Aufbau entspricht weitestgehend dem des oben zu Fig. 1 beschriebenen Aufbaus, auf den verwiesen wird.
Ein Unterschied zum Ausführungsbeispiel in Fig. 1 liegt darin, dass der außenliegen de äußere Twistring (2.1) sowie die inneren Twistringe (3) auf einem sich auf der den Taschen (6) abgewandten Seite radial erstreckenden Abschnitt des innenliegenden äußeren Twistrings (2.2) aufliegen. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass die Vor- richtung (1 ) separat vorbereitet beziehungsweise bereitgestellt werden kann und als Einheit gehandhabt sowie in der Maschine eingebaut werden kann.
Bevorzugt sind Sicherungen (11 ) vorgesehen, welche insbesondere die äußeren Twistringe (2.1 ; 2.2), zueinander gegen ein Abheben sichern, jedoch eine Relativbe wegung in Umfangsrichtung ermöglichen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind Sicherungen (11 ) vorgesehen, welche in einer Verlängerung der Durchtritte (5) ein greift.
Als Positionierhilfen (9) sind in Fig. 2 mehrere an den Mantelflächen der äußeren Twistringe (2.1 ; 2.2) vorgesehene Kerben eingebracht. Durch mehrere mit einem de finierten Abstand zueinander vorgesehenen Positionierhilfen (9) können unterschied liche Positionen markiert werden und neben beispielsweise einer Ausgangsstellung auch unterschiedliche Twistwinkel für unterschiedliche Varianten von Spulen be stimmt werden.
In Fig. 3 ist eine geschnittene Darstellung eines Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 gezeigt, wobei der Schnitt entlang einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden Ebe ne im Bereich der Durchtritte (5) liegt.
Die äußeren Twistringe (2.1 ; 2.2) sind massiv ausgeführt. Der innenliegende äußere Twistring (2.2) ist mit Befestigungsmitteln (7), hier Schrauben, mit einem Antrieb ver bunden. Des Weiteren weist der innenliegende äußere Twistring (2.2) einen Bereich auf, welche sich in radialer Richtung nach außen erstreckt und an welchem Siche rungen (11 ) vorgesehen sind. Die Sicherungen (11 ) sind in diesem Ausführungsbei spiel als einseitig abgeflachte Ringscheiben ausgebildet, welche abhängig von der Drehstellung ein Abheben des außenliegenden äußeren Twistrings (2.1 ) ermöglicht oder in eine in Verlängerung des Durchtritts (5; 5.2) ausgebildete Nut des äußeren Twistrings (2.1 ) eingreift, um ein Abheben zu verhindern. Die Nut kann mit dem Durchtritt (5; 5.2) verbunden sein oder auch separat davon ausgeführt sein. Ebenso kann die Nut eine gegenüber dem Durchtritt (5; 5.2) abweichende Breite und/oder Tiefe aufweisen und/oder auf einer anderen Höhe in axialer Richtung vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass die Nut durch den Durchtritt (5; 5.2) selbst gebildet ist, vor allem, wenn der Durchtritt (5; 5.2) einen gegenüber dem Twistwinkel größeren Umfangsbereich umfasst oder das im Durchtritt (5; 5.2) angeordnete Kopplungsmittel (4.2) sich nicht über die komplette radiale Länge des äußeren Twistrings (2.1) er streckt.
In den äußeren Twistringen (2.1 ; 2.2) sind jeweils Kopplungsmittel (4.1 ; 4.2) aufge- nommen, um Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) gleicher Drehrichtung miteinander zu verbinden. Entsprechend sind in den Twistringen (2.1 ; 2.2; 3) jeweils entsprechende Durchtritte (5.1 ; 5.2) für die Kopplungsmittel (4.1 ; 4.2) der jeweils anderen Drehrichtung vorge sehen. Durch die Durchtritte (5.1 ; 5.2) können die Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) relativ zu den durchtretenden Kopplungsmitteln (4.1 ; 4.2) verdreht werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kopplungsmittel (4.1 ; 4.2) als sich in radialer Richtung erstreckende Passstifte ausgeführt. In den Passstiften ist an einem Ende eine Gewindebohrung vorgesehen, um eine Demontage der Vorrichtung zu ermöglichen beziehungsweise zu vereinfachen.
Pro Drehrichtung sind in Fig. 3 jeweils drei Kopplungsmittel (4.1; 4.2) gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet. Abhängig von der Größe der Vorrichtung und den auftretenden Kräften können auch mehr oder weniger Kopplungsmittel (4.1; 4.2) pro Drehrichtung vorgesehen werden. Auch können für die unterschiedlichen Dreh richtungen unterschiedlich viele Kopplungsmittel (4.1 ; 4.2) vorgesehen werden.
Für eine erste Drehrichtung sind im außenliegenden äußeren Twistring (2.1) Kopp lungsmittel (4.1) für eine erste Drehrichtung aufgenommen. Diese Kopplungsmittel (4.1) sind auch mit jedem zweiten der inneren Twistringe (3) verbunden, um diese in eine gleiche Drehrichtung um einen gleichen Twistwinkel bewegen zu können. In den dazwischenliegenden inneren Twistringen (3) sowie dem innenliegenden äußeren Twistring (2.2) sind jeweils entsprechende Durchtritte (5.1) vorgesehen, durch welche die Kopplungsmittel (4.1) für eine erste Drehrichtung durchtreten können und somit relativ zueinander bewegt werden können.
Entsprechend sind Kopplungsmittel (4.2) für eine zweite Drehrichtung im innenlie genden äußeren Twistring (2.2) aufgenommen. Diese Kopplungsmittel (4.2) verbin den den innenliegenden äußeren Twistring (2.2) mit den entsprechenden inneren Twistringen (3) mit gleicher Drehrichtung. Die Twistringe (2.1 ; 3) mit einer ersten Drehrichtung weisen analog entsprechende Durchtritte (5.2) für die Kopplungsmittel (4.2) der zweiten Drehrichtung auf.
In Fig. 4 ist ein Schnitt entlang einer in radialer und axialer Richtung verlaufenden Ebene eines weiteren Ausführungsbeispiels dargestellt, wobei nur eine Hälfte gezeigt ist. Die Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) sind in einer Ausgangsstellung dargestellt.
In diesem Ausführungsbeispiel sind neben den äußeren Twistringen (2.1 ; 2.2) vier innere Twistringe (3) vorgesehen, wobei auch genauso wie bei den anderen Ausfüh rungsbeispielen abhängig von der zu fertigenden Spule eine andere Anzahl von Twistringen vorgesehen werden kann.
An einem axialen Ende der Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) sind jeweils Taschen (6; 6.1 ; 6.2) für die Aufnahme von umzuformenden Kontaktenden ausgebildet. Hierbei ist gezeigt, dass die Taschen (6; 6.1 ; 6.2) in diesem Ausführungsbeispiel jeweils zu einer Um fangsfläche der Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) offen sind und jeweils die offene Umfangsflä che direkt benachbarter Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) einander zugewandt sind. Entspre chend ergibt sich für die inneren Twistringe (3), dass deren geschlossenen Umfangs flächen ebenfalls jeweils einer geschlossenen Umfangsfläche eines direkt benach barten inneren Twistrings (3) zugewandt ist. Durch eine derartige Ausgestaltung kön nen die Kontaktenden neben der Twistbewegung, bei der sie in Umfangsrichtung umgeformt werden, gleichzeitig einander als miteinander in einer Doppellage zu ver bindenden Kontaktpaaren angenähert werden.
Bei einzelnen Taschen (6; 6.1 ; 6.2) eines Twistrings (2.1 ; 2.2; 3), insbesondere eines inneren Twistrings (3), können abweichend die offene und die geschlossene Um fangsfläche getauscht sein, um Kontaktpaare für einen Übergang zwischen den Doppellagen bereitzustellen. Entsprechend können Taschen (6.1) für Kontaktenden, welche mit einer Verschaltung zu verbinden sind und daher nicht mit einem anderen Kontaktende verbunden werden, ohne offenen Umfangsfläche ausgebildet werden beziehungsweise am Ende der Twistbewegung einer geschlossenen Umfangsfläche gegenüberliegen. Insbesondere die äußeren Twistringe (2.1 ; 2.2) können eine von der Nutzahl der zu fertigenden Spule abweichende Anzahl an Taschen (6; 6.1 ; 6.2) aufweisen. Vor allen in Ausführungsformen, bei denen insgesamt mehr Twistringe als Lagen an der Spule vorgesehen sind.
Die inneren Twistringe (3) in der Fig. 4 dargestellten Taschen (6.2) weisen in axialer Richtung eine zweite Tiefe auf, um zumindest die, vorzugsweise nicht isolierten, Kon taktenden, welche zu verformen sind und anschließend zu Kontaktpaaren verbunden werden, sicher aufnehmen zu können und durch diese zweite axiale Tiefe wird auch ein nach der Verformung in axialer Richtung verlaufender Endbereich der Kontakten den beibehalten.
Die in Fig. 4 gezeigten äußeren Twistringe (2.1 ; 2.2) weisen dagegen Taschen (6.1 ) auf, welche eine erste axiale Tiefe mit einer größeren Erstreckung in axialer Richtung aufweisen als die Taschen (6.2) mit einer zweiten Tiefe der inneren Twistringe (3). Diese sind zur Aufnahme von Kontaktenden vorgesehen, welche mit einer Verschal tung verbunden werden und nicht zu einem Kontaktpaar zusammengeschlossen werden. Die größere axiale Erstreckung der ersten axialen Tiefe bieten Platz für die in der Regel länger ausgebildeten Kontaktenden für die Verschaltung.
An einem Twistring (2.1 ; 2.2; 3) können Taschen (6; 6.1 ; 6.2) mit einer ersten und/oder zweiten axialen Tiefe vorgesehen sein. Die Taschen (6.1 ) mit einer ersten axialen Tiefe sind zumindest an den Positionen für Mit einer Verschaltung zu verbin denden Kontaktenden vorgesehen. Um gegebenenfalls gleiche Twistringe (2.1 ; 2.2;
3) für unterschiedliche Spulen verwenden zu können und/oder die Fertigung sowie Montage zu vereinfachen können auch alle Taschen (6) eines Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) mit Taschen (6.1 ) einer ersten axialen Tiefe vorgesehen sein, da durch diese auch einzelne Kontaktenden, die zu einem Kontaktpaar zu verbinden sind, für die Umfor mung gehalten werden können.
Die inneren Twistringe (3) des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels weisen auf ihren der Taschen (6; 6.1 ; 6.2) abgewandten axialen Seite koaxial geschachtelte Vorsprünge in radialer Richtung auf, um jeweils die Breite dieser Stirnfläche in radia ler Richtung zu vergrößern. Die Kopplungsmittel (4.1 ; 4.2) sind mit den äußeren Twistringen (2.1 ; 2.2) verbunden und umfassen zunächst einen in axialer Richtung verlaufenden Abschnitt, wobei zwi schen den Kopplungsmitteln (4.1; 4.2) eine ausreichende lichte Weite vorhanden ist, um die geschachtelten Vorsprünge der inneren Twistringe (3) in radialer Richtung aufnehmen zu können.
An den axialen Abschnitt der Kopplungsmittel (4.1 ; 4.2) schließen sich jeweils radial verlaufende Abschnitte an, welche zumindest die radialen Vorsprünge der inneren Twistringe (3) mit einer gleichen Drehrichtung überdecken. Hierbei können die radia len Abschnitte der Kopplungsmittel (4.1 ; 4.2), wie dargestellt, in axialer Richtung auf einander folgen. Bei einem derartigen Aufbau weist zumindest das den inneren Twistringen (3) zugewandte Kopplungsmittel (4.1 ; 4.2), in Fig. 4 das Kopplungsmittel (4.2) für eine zweite Drehrichtung, Durchtritte (5.1 ; 5.2) für das Kopplungsmittel (4.1 ; 4.2) auf der abgewandten Seite auf.
Die Verbindung zwischen den Kopplungsmitteln (4.1 ; 4.2) und den inneren Twistrin gen (3) erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel über Verbindungsbolzen (10), wo bei in Fig. 4 die Verbindungsbolzen (10) des Kopplungsmittels (4.1) für eine erste Drehrichtung durch Durchtritte (5.1) im Kopplungsmittel (4.2) für eine zweite Dreh- richtung verlaufen. Anstelle der Verbindungsbolzen (10) können auch Passstifte oder dergleichen verwendet werden. Für die Durchtritte (5.1) gelten hinsichtlich der Um fangslänge und dergleichen analog die zu den anderen Ausführungsbeispielen ge machten Angaben.
Alternativ können die radial verlaufenden Abschnitte der Kopplungsmittel (4.1 ; 4.2) in einer Ebene verlaufen, wenn sich diese jeweils nur über Teilbereiche des Umfangs erstrecken und in Umfangsrichtung eine für die Twistbewegung ausreichende lichte Weite aufweisen. In derartigen Varianten kann auf einen Durchtritt (5.1 ; 5.2) verzich tet werden und die Kopplungsmittel (4.1 ; 4.2) können direkt als Anschlag für eine Begrenzung des Twistwinkels verwendet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungen eingeschränkt. Es kön nen wie oben ausgeführt, auch nur einzelne vorteilhafte Merkmale vorgesehen wer- den beziehungsweise verschiedene Merkmale unterschiedlicher Beispiele miteinan der kombiniert werden.
Bezuqszeichen Twistvorrichtung Äußerer Twistring Äußerer Twistring radial außenliegend Äußerer Twistring radial innenliegend Innerer Twistring Kopplungsmittel Kopplungsmittel für eine erste Drehrichtung Kopplungsmittel für eine zweite Drehrichtung Durchtritt Durchtritt für Kopplungsmittel einer ersten Drehrichtung Durchtritt für Kopplungsmittel einer zweiten Drehrichtung Taschen Taschen mit einer ersten axialen Tiefe Taschen mit einer zweiten axialen Tiefe Befestigungsmittel Antrieb Positionierhilfe Verbindungsbolzen Sicherung

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1 ) zum Twisten von Hairpin-Enden einer aus Hairpins gebildeten Spule für eine elektrische Maschine umfassend mehrere koaxial angeordnete Twistringe (2.1 ; 2.2; 3), wobei zwei äußere Twistringe (2.1 ; 2.2) und dazwischen zumindest zwei innere Twistringe (3) angeordnet sind, wobei die Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) jeweils an einem den Hairpin-Enden zugewandten, axialen Ende eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Taschen (6; 6.1 ; 6.2) zur Aufnahme je weils eines Hairpin-Endes aufweist, und wobei die Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) gegen läufig zueinander verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) Kopplungsmittel (4.1 ; 4.2) aufweisen, durch welche Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) mit gleicher Drehrichtung verbindbar sind.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass direkt benach barte Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) gegenläufige verdrehbar sind.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass zumin dest die inneren Twistringe (3) einen Durchtritt (5.1 ; 5.2) für die Kopplungsmittel (4.1 ; 4.2) der Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) mit einer anderen Drehrichtung aufweisen.
4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchtritt (5.1 ; 5.2) als sich über einen Teil des Umfangs erstreckendes Langloch ausge bildet ist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) jeweils mindestens zwei über den Um fang, vorzugsweise symmetrisch, verteilte Kopplungsmittel (4.1 ; 4.2) aufweisen.
6. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kopplungsmittel (4.1 ; 4.2) als ein Passstift, welcher in ent sprechende Aufnahmen an den Twistringen (2.1 ; 2.2; 3) aufgenommen ist, aus gebildet sind.
7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) Aufnahmen aufweisen, welche in Bewegungsrichtung ei ne lichte Weite gegenüber dem Passstift in der Ausgangsposition aufweisen, um den Twistring (2.1 ; 2.2; 3) um einen der lichten Weite entsprechend geringeren Drehwinkel als den Passstift zu bewegen.
8. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Anzahl der Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) der Anzahl der Lagen der Spule entspricht.
9. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Anzahl der Taschen (6; 6.1 ; 6.2) pro Twistring (2.1 ; 2.2; 3) der Anzahl der Nuten der Spule entspricht.
10. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Taschen (6; 6.1 ; 6.2) in radialer Richtung einseitig offen aus gebildet sind, wobei die Taschen (6; 6.1 ; 6.2) der äußeren Twistringe (2.1 ; 2.2) jeweils in Richtung der weiteren Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) hin offen ausgebildet sind, und dass die Taschen (6; 6.1 ; 6.2) der inneren Twistringe (3) jeweils zu of fenen Seite der Taschen (6; 6.1 ; 6.2) eines direkt benachbarten Twistrings (2.1 ; 2.2; 3) hin offen sind.
11. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Taschen (6; 6.1 ; 6.2) in axialer Richtung zumindest eine Tiefe aufweisen, welche einer nicht isolierten Länge der Hairpin-Enden entspricht.
12. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die äußeren Twistringe (2.1 ; 2.2) Befestigungsmittel (7) aufwei sen, mit welchen die Vorrichtung (1) mit Antrieben (8) für die Drehbewegungen verbindbar sind.
13. Verfahren zum Twisten von Hairpin-Enden einer Spule für eine elektrische Ma schinen mittels einer Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, um fassend die Verfahrensschritte
- Aufsetzen der Vorrichtung (1 ) auf die Hairpin-Enden, wobei zumindest die nicht isolierten Hairpin-Enden in Taschen (6; 6.1 ; 6.2) der Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) auf genommen werden,
- Drehen der Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) in gegenläufige Richtungen, wobei miteinan der über Koppelmittel (4.1 ; 4.2) verbundene Twistringe (2.1 ; 2.2; 3) in die gleiche Richtung gedreht werden,
- Entnahme der Spule mit umgeformten Hairpin-Enden aus der Vorrichtung (1).
14. Elektrische Maschine mit einer aus Hairpins gebildeten Spule, welche mittels ei nes Verfahrens gemäß Anspruch 13 auf einer Vorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt ist.
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