WO2019040960A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatisierten herstellung eines stators einer elektrischen maschine - Google Patents

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WO2019040960A1
WO2019040960A1 PCT/AT2018/060188 AT2018060188W WO2019040960A1 WO 2019040960 A1 WO2019040960 A1 WO 2019040960A1 AT 2018060188 W AT2018060188 W AT 2018060188W WO 2019040960 A1 WO2019040960 A1 WO 2019040960A1
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WO
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conductor elements
laminated core
axis
calibration
rotation
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PCT/AT2018/060188
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Andreas Falkner
Mladen-Mateo PRIMORAC
David SCHERRER
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Miba Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/0056—Manufacturing winding connections
    • H02K15/0068—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals
    • H02K15/0081—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals for form-wound windings
    • H02K15/0087—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals for form-wound windings characterised by the method or apparatus for simultaneously twisting a plurality of hairpins open ends after insertion into the machine
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    • H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/085—Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors into slotted stators
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    • H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/09—Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors into slotted rotors

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the automated production of a semifinished product of a stator of an electrical machine, as specified in claims 1 and 8.
  • a substantially hollow-cylindrical laminated core is provided with a plurality of stacked laminations defining a major axis.
  • the laminated core has a plurality of receiving grooves, which are distributed in its circumferential direction and which extend between a first and a second axial end face of the laminated core, for line sections of an electrical winding.
  • the conductor elements protrude with at least one of their longitudinal ends opposite the first and / or second front end of the laminated core and thus form at at least one of the front ends of the laminated core line projections with respect to the laminated core.
  • the conductor projections of the conductor elements are bent in the direction of the circumferential direction of the hollow cylindrical laminated core by means of at least one bending tool rotatably mounted about an axis of rotation.
  • the longitudinal ends of the conductor elements by radially acting in the direction of the rotation axis calibration forces, which are exercised by at least one calibrated adjustable ble, radially to the axis of rotation of the at least one bending tool aligned calibration fingers are spent in a predefined radial target position relative to the laminated core.
  • the bending and calibration process for the longitudinal or conductor ends of the rod-shaped conductor elements is combined or implemented in a structurally combined bending and calibration device.
  • the rotatably mounted bending tools are responsible for the plastic bending or deformation of the conductor ends along the circumferential direction of the laminated core, the translationally adjustable Kalibierfinger the at least one calibration device for the - 3 -
  • the measures according to claim 2 as a process-reliable and at the same time particularly precise positioning of the longitudinal ends of the conductor elements at the respective desired positions relative to the laminated core can be achieved.
  • the longitudinal ends of the conductor elements are thereby still stuck by means of the bending tools to the respective initial nominal positions, while the calibration device or its calibration fingers press or urge the longitudinal ends of the conductor elements into the respective desired radial position.
  • the measures according to claim 4 a simple introduction or insertion of the mandrel in the ring assembly or in the innermost layer of conductor elements is made possible.
  • the conductor elements can be urged in the course of the calibration sufficiently far in the direction of the main axis of the laminated core so that they are present due to elastic recovery after elimination of the calibration forces at the planned radial target position or closer to the planned radial target position.
  • the measures according to Appendix 5 because in the course of the introduction of the support mandrel, an at least slight expansion or spreading of the line projections can be made relative to the laminated core.
  • the longitudinal ends of the innermost layer (s) can be approximated toward the longitudinal ends of the outermost layer (s).
  • a calibration force can be exerted on the longitudinal ends of the conductor elements which acts radially outward with respect to the main axis of the laminated core.
  • the measures according to claim 6 is advantageous that the forces acting on the laminated core forces or torques in the course of the bending process of the line projections can be kept relatively low.
  • the forces acting on a holding device for the laminated core forces can be kept as low as possible in a simple and effective manner.
  • the holding or clamping forces which must act on the laminated core or on the laminations are kept relatively low.
  • An advantage of the measures according to claim 7 is that the forces acting on the bending device can be absorbed with structurally relatively simple means, in particular can be derived in soil sections. Especially in comparison to vertically oriented rotary or main axes thereby relatively simpler and slimmer machine body can be constructed.
  • Another advantage of the specified measures is that the weight of the laminated core acts at least approximately evenly distributed on both bending and calibration devices.
  • the object of the invention is also achieved by a device for the automated production of a semifinished product of a stator of an electric machine.
  • This device has a support frame for holding at least one around a stator of an electric machine.
  • Rotary axis rotatably mounted bending tool wherein the at least one bending tool is designed as a hollow cylinder or pot-shaped and has on a front side of its hollow cylindrical portion a plurality of distributed in the circumferential direction arranged radially extending to the axis of rotation Mit supportivestege. Free spaces are respectively formed between the carrier webs which follow one another in the circumferential direction, which free spaces are provided for receiving partial sections or longitudinal ends of conductor elements to be bent with the bending tool.
  • at least one movement drive for the at least one rotatably mounted bending tool is implemented, wherein at least one electronic control device is designed for the controlled activation of the at least one movement drive.
  • the at least one bending tool is surrounded on the outer circumference of at least one calibration device.
  • This at least one calibration device comprises a plurality of calibration fingers aligned radially with respect to the axis of rotation of the at least one bending tool. These calibration fingers are adjustable by means of at least one adjusting device in the direction of the axis of rotation and in the direction away from the axis of rotation.
  • the at least one calibration device can be arranged around the at least one bending tool.
  • the calibration process can be carried out without the laminated core having to be removed from the bending device or having to be transferred to another location. This can increase the precision and also the throughput speed of the production line.
  • One advantage of the measures according to claim 11 lies in the fact that it implements the most cost-effective yet sufficiently powerful adjustment drive for the calibrating device.
  • the control requirements can be kept relatively low by the specified measures.
  • the features according to claim 12 as a structural module or a common structural unit is thereby created, in which the bending device and the calibration device are integrated. In particular, thereby a re-clamping or transferring the laminated core with the conductor elements between a bending device and a calibration device is not necessary, which among other things a higher precision and improved cycle times can be achieved.
  • Fig. 1 is a hollow cylindrical laminated core with a plurality of received therein, rectilinear conductor elements in their not yet bent state, in perspective view; individual process steps for producing a stator of an electrical machine; a device for bending the opposite to a laminated core projecting conductor sections and a manufactured with this device stator semi-finished with curved, opposite the laminated core projecting conductor sections;
  • Fig. 3 shows two opposing units of combined bending and calibrating devices for the automated production of a stator semi-finished product
  • FIG. 4 shows the calibration device according to FIG. 3 in an enlarged view
  • FIG. 5 shows the bending device according to FIG. 3 in an enlarged view
  • FIG. 6 shows a partial region of the calibration device according to FIG. 4.
  • the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names, wherein the disclosures contained in the entire description can be mutatis mutandis to identical parts with the same reference numerals or component names.
  • the position information selected in the description such as top, bottom, side, etc. related to the immediately described and illustrated figure and these position information in a change in position mutatis mutandis to transfer to the new location.
  • FIG. 1 shows a possible embodiment of a stator 1 for forming an electrical machine, not shown in further detail.
  • the assembly and a plurality of manufacturing steps of the stator 1 can preferably be carried out automatically in a complex production plant in several production stations usually also fully automatically. In the following, not all of the overall required process or production steps for the creation of a ready-to-use stator 1 are described, wherein the additionally required manufacturing steps can be taken from the prior art.
  • the stator 1 comprises a laminated core 2 as well as a multiplicity of conductor elements 3, 4 to be accommodated therein for forming electrical coils or windings and for generating a magnetic rotating field as a result of a current loading of the coils or windings.
  • the individual conductor elements 3, 4 are shown in their undeformed starting position, in which they are formed as straight rods.
  • the rods usually have a rectangular cross section up to a square cross section and a longitudinal extent and are made of an electrically conductive material educated. In most cases, this is a copper material. Therefore, the conductor elements 3, 4 may also be referred to as profile bars and the electrical winding constructed therewith may be referred to as a bar winding.
  • a multiplicity of receiving grooves 5 are arranged or formed in the laminated core 2, in which in each case at least one of the conductor elements 3, 4, but preferably at least two of the conductor elements 3, 4, are received or is arranged or are.
  • the receiving grooves S may extend in the axial direction of the laminated core 2 in a parallel orientation with respect to a main axis 6 defined by the laminated core 2. But it would also be possible to choose a respect to the main axis 6 is not parallel arrangement of the grooves 5 with the therein male conductor elements 3, 4. In any case, the receiving grooves 5 extend in the direction of the main axis 6 in each case between the first end face 7 and the second end face 8 of the laminated core 2 spaced therefrom.
  • the receiving grooves 5 each have a conductor element 3, 4 accommodated on the cross-sectional dimension of the conductor element 3, 4 or in the case of several in the same receiving groove 5, each having a receiving groove cross-section adapted to the cross-sectional dimensions.
  • the conductor elements 3, 4 per receiving groove 5 can - as exemplified - be arranged in the radial direction to the main axis 6 in a row. But it is also a matrix or array-shaped, in particular a series and column-like arrangement of conductor elements 3, 4 in the individual grooves 5 possible.
  • the laminated core 2 is composed of a plurality of electrically mutually insulated individual sheets or laminations 2 'to the package.
  • the laminated core 2 is bounded in the direction of its main axis 6 by the first end face at its first end face 7 and by the second end face spaced therefrom at its second end face 8.
  • the two end faces or front ends 7, 8 are arranged parallel to each other and extending in a direction aligned in the normal direction with respect to the main axis 6 level.
  • the laminated core 2 forms a hollow cylinder with a substantially cylindrical inner surface and a cylindrical outer surface made of the stacked individual sheets or laminations 2 '.
  • At least one of the conductor elements 3, 4 is arranged in each of the receiving grooves 5.
  • eight, ten, twelve or more conductor elements 3, 4 can be accommodated in each of the receiving grooves S.
  • only one conductor element 3 may be provided, but in this embodiment, in each case a receiving groove 5, two conductor elements 3, 4 are shown and described.
  • the conductor elements 3 arranged in the radial direction on the inside form a first layer 9 and the conductor elements 4 arranged horizontally in the radial direction form a second layer 10.
  • Individual or a few of the Aufhahmenuten 5 can also remain empty or without inserted therein conductor elements 3, 4 executed.
  • the rod-shaped, in the initial state, preferably rectilinearly extending conductor elements 3 and 4 each have a first longitudinal end 11, 12 and in each case one opposite thereto second longitudinal end 13, 14.
  • the first longitudinal ends 11, 12 project beyond the first end face 7 and the second longitudinal ends 13, 14 project beyond the second front end 8 of the laminated core 2.
  • the conductor elements 3, 4 thus form first line projections 15, 16 opposite the first front end 7 and second line projections 17, 18 opposite the second front end 8.
  • the received in the laminated core 2 in the individual grooves 5 and in the initial state still undeformed conductor elements 3, 4 are in the region of each of the two ends 7, 8 of the laminated core 2 at the longitudinal ends 11, 12; 13, 14 or with respect to their line projections 15, 16; 17, 18 in a subsequent manufacturing step entangled against each other or bent along the circumferential direction of the laminated core 2.
  • longitudinal ends 11 of the first or inner layer 9 are selectively electrically connected to corresponding longitudinal ends 12 of the second or outer layer 10.
  • the same can preferably also be carried out with the respectively second longitudinal ends 13, 14 in the region of the second end 8 of the laminated core 2.
  • the conductor elements 3, 4 with the exception of formed thereon, mutual contact areas provided with an electrical insulation layer 19 and be surrounded.
  • This insulating layer 19 on the lateral surface of the rod-shaped conductor elements 3, 4 is preferably formed from plastic and may have been applied in a previous painting or dipping process.
  • the individual conductor elements 3, 4 in addition to their electrical insulation layer 19 within the receiving grooves 5 are also surrounded by a structurally independent, hollow profile-like insulation element 20 preferably fully.
  • the feeding or the introduction of the individual conductor elements 3, 4 in the respective receiving grooves 5 can be carried out stepwise or intermittently, wherein the laminated core 2 in this case with its main axis 6 is preferably in a horizontal orientation. Since the typically still undeformed, originally linear or rod-shaped conductor elements 3, 4 are received longitudinally displaceable in the respective grooves 5, when transferring to a subsequent processing station or manufacturing station on the relative position of the conductor elements 3, 4 with respect to the laminated core 2 wisely or to ensure a predefined relative position of the conductor elements 3, 4 with respect to the laminated core 2.
  • the conductor elements 3, 4 can be aligned in the axial direction with respect to one of the front ends 7, 8 of the laminated core 2. This can take place, for example, in that the laminated core 2, together with the conductor elements 3, 4 already accommodated therein, is transferred from its preferably horizontal charging position into a vertical positioning position, in which the main axis 6 of the laminated core 2 has a vertical longitudinal orientation.
  • the laminated core 2 can be supported on a positioning attachment, wherein the conductor elements 3, 4 preferably come into contact with one of their longitudinal ends 11, 12 or 13, 14 in the individual receiving grooves 5 as a result of gravitational force as far as a preferably circumferentially formed positioning element.
  • the distance between the positioning projection and the positioning element is to be selected according to the required or predetermined projection of the ends of the conductor elements 3, 4 via one of the front ends 7, 8 of the laminated core 2.
  • This transport position can be taken, for example, on a movable between each of the workstations workpiece carrier.
  • a substantially hollow-cylindrical laminated core 2 with a plurality of laminations 2 'stacked on top of one another and defining a main axis 6 is provided.
  • This laminated core 2 has a plurality of circumferentially distributed in the circumferential direction, extending between the first axial end face 7 and the second axial end of the 8 Stimulating the laminated core 2 receiving grooves 5 for line sections of an electrical winding to be produced.
  • the laminated core 2 is designed as a hollow cylindrical body.
  • a stator it is also possible for a stator to have a substantially cylindrical body shape, the corresponding electric machine or the corresponding drive motor then being designed as a so-called external rotor motor with a hollow-cylindrical rotor.
  • a plurality of rod-shaped conductor elements 3, 4 are provided, which in
  • Initial or original state in particular in their insertion state relative to the laminated core 2, have a rectilinear or predominantly rectilinear shape, in particular have a rod shape.
  • These rod-shaped conductor elements 3, 4 can also be executed in a helical or screw-shaped configuration depending on the course of the receiving grooves 5, which is the case in particular in so-called obliquely grooved laminated cores 2 or stators 1 or rotors.
  • the rod-shaped conductor elements 3, 4 each have a first longitudinal end 11, 12 and a distal opposite, second longitudinal end 13, 14. This plurality of rod-shaped conductor elements 3, 4 are provided by predefined electrical interconnections or by connections to be subsequently produced for establishing the electrical winding of the stator 1.
  • a length 21 of the rod-shaped conductor elements 3, 4 is greater than an axial length 22 of the laminated core 2.
  • the rod-shaped conductor elements 3, 4 in pairs or in groups, in particular in a multiple of two pieces, preferably in each of the grooves 5 are introduced. But it is also possible that individual of the grooves 5 less conductor elements 3, 4, or that individual grooves S have no conductor elements 3, 4.
  • a partially executed insertion process of the conductor elements 3, 4 can be seen or, for the sake of simplicity, only individual conductor elements 3, 4 to be inserted into the laminated core 2 have been represented.
  • the introduction of the substantially rectilinear or unbent, rod-shaped conductor elements 3, 4 in the grooves takes place starting from the first or second axial end face 7, 8 of the laminated core 2. But it is also a combined insertion of individual conductor elements 3, 4, starting from the first front end 7 and individual conductor elements 3, 4, starting from the opposite, second front end 8 of the laminated core 2 possible.
  • the insertion or insertion process is thus carried out in the axial direction to the laminated core 2, that is not just in the radial direction to the main axis 6 of the laminated core 2.
  • the receiving grooves 5 usually have a taper of the clear cross section and the clear width in their the main axis 6 next allocated section on. This section or this end of the receiving grooves 5 is therefore relatively narrow or narrow, but nevertheless designed to be open, in particular interrupted, as is known in principle from the prior art and can be seen by way of example from FIG. 2 a.
  • the bar-shaped conductor elements 3, 4 introduced into the receiving grooves 5 are positioned such that their first and second longitudinal ends 11, 12; 13, 14 opposite the first and second front end 7, 8 of the laminated core 2, respectively.
  • These protruding sections of the conductor elements 3, 4 define first and second line projections 15, 16, respectively; 17, 18 opposite the first and second front end 7, 8 of the laminated core 2.
  • Individual conductor elements 3, 4 may have a comparatively greater length 21 than other conductor elements 3, 4 within the electrical winding to be formed.
  • the comparatively longer running conductor elements 3, 4 can be provided in particular for the formation of winding connections or connection zones.
  • first and second winding heads 23, 24 - Fig. 2b - the electrical winding of the stator 1 and rotor in their basic geometry or shape.
  • at least one second bending tool 26, 26 ' is attached or attached to at least one of the second longitudinal ends 13, 14 of the conductor elements 3, 4, as is roughly illustrated in particular in FIG.
  • the at least one first bending tool 25, 25 'and the at least one second bending tool 26, 26' can in a conventional manner positively acting receiving pockets or driving elements for the longitudinal ends 11, 12; 13, 14 or Stimenden the conductor elements 3, 4 have. But it is also possible that the bending tools 25, 25 ', 26, 26' are based primarily on a frictional connection principle or based on another driver principle for controlled, plastic deformation of the conductor elements 3, 4.
  • the at least one first bending tool 25, 25 'and / or the at least one second bending tool 26, 26' can also be used so that they have the respective associated longitudinal ends 11, 12; 13, 14 or line projections 15, 16; 17, 18 of the conductor elements 3, 4 move in the axial direction of the laminated core 2 in the receiving grooves 5 and position as planned or at the respective desired position relative to the front ends 7, 8 of the laminated core 2 position.
  • At least one calibration device 28, 29 is formed, with which the longitudinal ends 11, 12; 13, 14 of the conductor elements 3, 4 immediately after the bending process along the circumferential direction of the laminated core 2 also spent by radially acting in the direction of the axis of rotation 27 calibration forces in a predefined radial target position relative to the laminated core 2 or pressed, as best seen in a synopsis of FIG. 3 to 6.
  • the calibration forces of the calibration device 28, 29 are thereby exerted by controlled or actively adjustable, radially to the axis of rotation 27 of the at least one bending tool 25, 25 ', 26, 26' aligned calibration fingers 30, 31 exerted.
  • the calibration forces applied via the calibration fingers 30, 31 with respect to the longitudinal ends 11, 12; 13, 14 of the conductor elements 3, 4 are exerted while the at least one bending tool 25, 25 '; 26, 26 'with the longitudinal ends 11, 12; 13, 14 of the conductor elements 3, 4 is still in contact or in positive engagement.
  • the longitudinal ends 11, 12; 13, 14 of the conductor elements 3, 4 held by the at least one bending tool 25, 25 ', 26, 26' in their desired offset angle or in the immediate vicinity of their desired offset angle relative to the laminated core 2 or guided in the radial direction to the axis of rotation 27 ,
  • each receiving groove 5 is provided with two or more conductor elements 3, 4 arranged next to one another in the radial direction to the main axis 6 for forming two or more concentric layers 9, 10 of conductor elements 3, 4 in the laminated core 2. It may be expedient if the mutually opposite longitudinal ends 11, 13 of the conductor elements 3 within the radially inner layer 9 by means of the associated bending tools 25 ', 26' at the same time or at least phased simultaneously in opposite directions with respect to the circumferential direction of the laminated core 2 bent or be twisted, and / or if at the same time or at least in phases at the same time the opposite longitudinal ends 12, 14 of the conductor elements 4 of the immediately adjacent radially outer layer 10 by means of the associated further bending tools 25, 26 by a defined angle of rotation with respect to the Circumferentially circumferential direction of the laminated core 2 are bent or rotated in opposite directions.
  • the main axis 6 of the laminated core 2 is spent in a horizontal orientation or that a horizontal orientation of the main axis 6 of the laminated core 2 is maintained before the bending process respectively during the bending operation of the first and second longitudinal ends of the 11th , 12; 13, 14 or the first and second overhangs 15, 16; 17, 18 of the conductor elements 3, 4 is executed.
  • the calibration device 28, 29 comprises a plurality of calibration fingers 30, 31 aligned radially with respect to the axis of rotation 27 of the at least one bending tool 25, 25 ', 26, 26'.
  • These calibration fingers 30, 31 are by means of at least one adjusting device 32, 33 in Radia- 1er direction to the axis of rotation 27 and in the radial direction away from the axis of rotation 27 adjustable.
  • the at least one adjusting device 32, 33 for the calibration fingers 30, 31 can be formed by at least one linear drive 34, 35, in particular by a plurality of working cylinders.
  • the adjusting device 32, 33 acts on a plurality of slide guides 36, 37 such that the calibration fingers 30, 31 are movable in the radial direction to the axis of rotation 27 and in the radial direction away from the axis of rotation 27.
  • the calibration device 28, 29 has at least one support body 38, 39 with a centrally arranged, circular release 40, which release 40 has a diameter 41 which is dimensioned larger than an outer diameter 42 of the at least one accommodated or receivable bending tool 25, 25 ', 26, 26'.
  • the at least one bending tool 25, 25 ', 26, 26' is preferably-as best seen in FIG. 5 -has a hollow-cylindrical or cup-shaped design.
  • a plurality of distributed in its circumferential direction, arranged radially to the axis of rotation 27 extending Mit supportivestege 45 are formed. Free spaces 46 or driver gaps are formed between the carrier webs 45 that follow one another in the circumferential direction.
  • the free spaces 46 do not have a three-sided limited pocket shape. Rather, the free spaces 46 extending in the radial direction receiving slots for associated longitudinal ends 11, 12; 13, 14 of conductor elements 3, 4 is.
  • An available adjusting path of the calibration fingers 30, 31 is dimensioned such that calibration tips 47 on the calibration fingers 30, 31 can penetrate at least into the free spaces 46 between the carrier webs 45 of the radially outer bending tools 25, 26 in the course of a calibration operation, as shown in FIG 6 can be seen.
  • the calibration tips 47 can be positioned outside of the free spaces 46. It may also be expedient if in each case at least two, preferably three or four, calibration fingers 47 are grouped and each group of calibration fingers 47 is mounted so as to be actively adjustable via a common guide or slide element 48 in the radial direction to the axis of rotation 27.
  • At least one movement drive 49, 50 is provided for the at least one rotatably mounted bending tool 25, 25 ', 26, 26'.
  • At least one electronic control device 51 - FIG. 2b - serves at least for the controlled activation of the at least one first movement drive 49, 50.
  • This at least one control device 51 can also be used for positionally, force- and time-controlled activation and deactivation of the other drives or actuators the production plant are used
  • the bending tools 25, 25 ', 26, 26' rotatably mounted about the axis of rotation 27 are held or mounted on at least one support frame 52, 53.
  • the calibration devices 28, 29 on this support frame 52, 53 for the bending tools 25, 25 ', 26, 26' supported.
  • the calibration device 28, 29 illustrated in FIG. 4 is fastened or rigidly mounted on the support frame 52, 53 shown in FIG. 5, in which case the calibration fingers 30, 31 are radial to the axis of rotation 27 of the at least one bending tool 25, 25 ', 26 '26' are lost. Accordingly, the at least one bending tool 25, 25 ', 26, 26' is attached to this outside of the at least one calibrating device 28, 29 surrounded or enclosed.
  • the calibration device 28 of the first bending device can be assigned to the bending tools 25, 25 'or form a structural unit, while the further calibration device 29 of the bending device is associated with the further bending tools 26, 26' and hereby also forms a structural unit, such as the Fig. 2b and 3 can be removed.
  • the conductor elements 3, 4 are pressed starting from the radially adjustable in the direction of the rotation axis 27 Kalibrierfingern 30, 31 in the direction of the axis of rotation 27 while the radially innermost conductor elements 3 via the radially outer conductor elements 4 against a lateral surface 54 of a Stitzdoras 55 - Fig. 6 - are pressed.
  • This mandrel 55 may have a smaller diameter 56 than an inner diameter 57 of the innermost layer 9 of autismelemen- th 3 - Fig. 1 - is taking their desired radial position.
  • the support pin 55 which is introduced into the ring arrangement or into the inner layer 9 of conductor elements 3, 4 in the course of a calibration process, or has a larger diameter 56 than an inner diameter 57 of the innermost layer 9 of conductor elements 3 when taking their desired radial position.
  • the support dome 55 may also be formed frusto-conical and within at least one axial cross-sectional plane of its truncated cone form this larger diameter 56, so that the conductor elements 3, 4 during insertion or insertion of the Stitzdoras 55 in the ring assembly of conductor elements 3, 4 or in the inner layer 9 of conductor elements 3, at least slightly pressed in the radial direction to the main axis 6 to the outside.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Herstellung eines Halbfabrikates eines Stators (1) einer elektrischen Maschine. Dabei wird ein im wesentlichen hohlzylindrischen Blechpaket (2) mit einer Mehrzahl von gestapelten, eine Hauptachse (6) definierenden Blechlamellen (2') bereitgestellt. Stabförmige Leiterelemente (3, 4) zum Aufbau einer elektrischen Wicklung stehen mit wenigstens einem ihrer Längsenden (11, 12; 13, 14) gegenüber dem ersten und/oder zweiten Stirnende (7, 8) des Blechpakets (2) vor, sodass sie an wenigstens einem der Stirnenden (7, 8) des Blechpakets (2) Leitungsüberstände (15, 16; 17, 18) gegenüber dem Blechpaket (2) ausbilden. Diese Leitungsüberstände (15, 16; 17, 18) der Leiterelemente (3, 4) werden mittels zumindest einem um eine Drehachse (27) drehbar gelagerten Biegewerkzeug (25, 25'; 26, 26') in Richtung der Kreisumfangsrichtung des hohlzylindrischen Blechpakets (2) gebogen. Zudem werden die Längsenden (11, 12, 13, 14) der Leiterelemente (3, 4) durch radial in Richtung zur Drehachse (27) wirkende Kalibrierkräfte, welche von wenigstens einer Kalibriervorrichtung (28, 29) mit gesteuert verstellbaren, radial zur Drehachse (27) des zumindest einen Biegewerkzeuges (25, 25', 26, 26') ausgerichteten Kalibrierfingern (30, 31) ausgeübt werden, in eine vordefinierte Radial-Sollposition gegenüber dem Blechpaket (2) verbracht.

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Herstellung eines Stators einer elektrischen Maschine
5 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Herstellung eines Halbfabrikats eines Stators einer elektrischen Maschine, wie dies in den Ansprüchen 1 und 8 angegeben ist.
Aus der JP2003259613 A ist ein Herstellungsverfahren für die elektrische Wicklung des Sta- 10 tors einer elektrischen Maschine bekannt. Dabei wird eine Vielzahl von im Wesentlichen U- förmig gebogenen Leiterelementen in die Aufnahmenuten des hohlzylindrischen Stator- Biechpakets eingesteckt. Die auf einer der beiden Stirnseiten des Stator-Blechpakets vorragenden Überstände der Schenkelenden der U-förmigen gebogenen Leiterelemente werden dann mittels konzentrisch angeordneter, scheibenförmiger Biegewerkzeuge entlang der Kreis- 15 umfangsrichtung des Stator-Blechpakets gebogen, wobei in Radialrichtung des Stator-Blechpakets unmittelbar aneinander angrenzende Überstände der Leiterelemente in entgegen gesetzte Umfangsrichtungen gebogen werden, sodass gekreuzt verlaufende Leitungsüberstände entstehen. Durch selektives elektrisches Verbinden der Überstände der Leiter elemente wird wenigstens eine sich in Kreisumfangsrichtung des Stator-Blechpakets erstreckende Wicklung 20 erzeugt. Dieses Herstellungsverfahren ist nur bedingt automatisiert umsetzbar bzw. nur mit relativ hohem technischen Aufwand und nur unter Einhaltung enger Toleranzen der U-förmig gebogenen Leiterelemente automatisierbar.
In der US 2,270,472 A ist ein Verfahren und eine Maschine zur Herstellung des Rotors einer 25 elektrischen Maschine offenbart. Die Wicklung des Rotors ist dabei als Stabwicklung mit überkreuzten Leitungsenden zum Anschließen an den Kommutator des Rotors ausgeführt. Auch dieses Verfahren ist hinsichtlich der erzieibaren Produktions-Taktzeiten nur bedingt zufriedenstellend.
30 Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen eine möglichst funktionsstabile, präzise und schnelle Herstellung von Statoren für elektrische Maschinen ermöglicht ist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen gelöst.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine automatisierte oder zumindest teilautomatisierte Herstellung eines Stators einer elektrischen Maschine ermöglicht bzw. kann dadurch zumindest ein entsprechendes Halbfabrikat bzw. Zwischenprodukt erzeugt werden. Gemäß einem der Verfahrensschritte des Herstellungsverfahrens wird ein im wesentlichen hohlzylindrisches Blechpaket mit einer Mehrzahl von gestapelten, eine Hauptachse definierenden Blechlamellen bereitgestellt. Das Blechpaket weist eine Mehrzahl von in dessen Kreisum- fangsrichtung verteilt angeordnete, sich zwischen einem ersten und zweiten axialen Stirnende des Blechpakets erstreckende Aufnahmenuten für Leitungsabschnitte einer elektrischen Wicklung auf.
Die Leiterelemente stehen mit wenigstens einem ihrer Längsenden gegenüber dem ersten und/oder zweiten Stirnende des Blechpakets vor und bilden so an wenigstens einem der Stirnenden des Blechpakets Leitungsüberstände gegenüber dem Blechpaket aus.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Leitungsüberstände der Leiterelemente mittels zumindest einem um eine Drehachse drehbar gelagerten Biegewerkzeug in Richtung der Kreisumfangsrichtung des hohlzylindrischen Blechpakets gebogen.
Weiters werden die Längsenden der Leiterelemente durch radial in Richtung zur Drehachse wirkende Kalibrierkräfte, welche von wenigstens einer Kalibriervorrichtung mit gesteuert verstell baren, radial zur Drehachse des zumindest einen Biegewerkzeuges ausgerichteten Kalibrierfingern ausgeübt werden, in eine vordefinierte Radial-Sollposition gegenüber dem Blechpaket verbracht.
Vorteilhaft ist bei den hier gewählten Verfahrensschritten, dass der Biege- und Kalibiervorgang für die Längs- bzw. Leiterenden der stabförmigen Leiterelemente kombiniert erfolgt bzw. in einer baulich kombinierten Biege- und Kalibriervorrichtung umgesetzt wird. Während nämlich die drehbar gelagerten Biegewerkzeuge für die plastische Biegung bzw. Umformung der Leiterenden entlang der Kreisumfangsrichtung des Blechpakets zuständig sind, sind die translatorisch verstellbaren Kalibierfinger der zumindest einen Kalibriervorrichtung für die - 3 -
Verbringung der Leiterenden bzw. Längsenden der Leiterelemente in deren Radial-Soliposi- tion bzw. möglichst nahe zu deren Radial-Sollposition gegenüber dem Blechpaket vorgesehen.
Vorteilhaft sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 2, da dadurch eine prozesssichere und zugleich besonders präzise Positionierung der Längsenden der Leiterelemente an den jeweiligen Soll-Positionen gegenüber dem Blechpaket erzielbar ist. Insbesondere werden dadurch die Längsenden der Leiterelemente mittels den Biegewerkzeugen an den jeweiligen Urnfangs- Sollpositionen noch gehaftert, während die Kalibiervorrichtung bzw. deren Kalibrierfinger die Längsenden der Leiterelemente in die jeweilige Radial-Sollposition drücken bzw. drängen.
Von Vorteil sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 3, da dadurch ausreichend hohe Kalibrierkräfte aufgebaut bzw. ausgeübt werden können, um die jeweiligen Soll -Positionen der Längsenden der Leiterelemente auch bei relativ kurzen Leitungsüberständen aufbauen zu können. Durch den im Innenkreis der Leiterelemente angeordneten bzw. anordenbaren Stützdorn, welcher insbesondere scheibenförmig ausgeführt sein kann, ist ein präzises, stabiles und baulich einfaches Widerlager bzw. ein definierter Begrenzungsanschlag für die in Richtung zur Hauptachse des Blechpakets gedrängten Längsenden der Leiterelemente erzielbar.
Durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 4 wird ein einfaches Einbringen bzw. Einführen des Stützdorns in die Ringanordnung bzw. in die innerste Schicht aus Leiterelementen ermöglicht. Zudem können dadurch die Leiterelemente im Zuge des Kalibriervorganges ausreichend weit in Richtung zur Hauptachse des Blechpakets gedrängt werden, sodass sie aufgrund von elastischer Rückfederung nach Wegfall der Kalibrierkräfte an der plangemäßen Radial-Sollposition bzw. näher zur plangemäßen Radial-Sollposition vorliegen.
Zweckmäßig sind auch die Maßnahmen gemäß Anspaich 5, weil dadurch im Zuge der Einbringung des Stützdorns eine zumindest geringfügige Aufweitung bzw. Aufspreizung der Leitungsüberstände relativ zum Blechpaket vorgenommen werden kann. Insbesondere können dadurch die Längsenden der innersten Schicht bzw. der inneren Schichten in Richtung zu den Längsenden der äußersten Schicht bzw. äußeren Schichten angenähert werden. Insbesondere kann dadurch in einfacher Art und Weise eine Kalibrierkraft auf die Längsenden der Leiterelemente ausgeübt werden, welche in Bezug auf die Hauptachse des Blechpakets radial nach außen wirkt. Bei den Maßnahmen gemäß Anspruch 6 ist von Vorteil, dass die auf das Blechpaket einwirkenden Kräfte bzw. Drehmomente im Zuge des Biegevorganges der Leitungsüberstände relativ gering gehalten werden können. Insbesondere die auf eine Haltevorrichtung für das Blechpaket einwirkenden Kräfte können dadurch in einfacher und effektiver Art und Weise möglichst gering gehalten werden. In weiterer Folge können dadurch auch die Halte- bzw. Spannkräfte, welche auf das Blechpaket bzw. auf dessen Blechlamellen einwirken müssen, relativ niedrig gehalten werden.
Ein Vorteil der Maßnahmen gemäß Anspruch 7 liegt darin, dass die auf die Biegevorrichtung einwirkenden Kräfte mit baulich relativ einfachen Mitteln aufgenommen werden können, ins- besondere in Bodenabschnitte abgeleitet werden können. Vor allem im Vergleich zu vertikal ausgerichteten Dreh- bzw. Hauptachsen können dadurch vergleichsweise einfachere und schlankere Maschinenkörper aufgebaut werden. Ein weiterer Vorteil der angegebenen Maßnahmen liegt darin, dass die Gewichtskraft des Blechpakets zumindest annähernd gleichmäßig verteilt auf beide Biege- bzw. Kalibriervorrichtungen einwirkt.
Unabhängig von den angegebenen Verfahrensmaßnahmen wird die Aufgabe der Erfindung auch durch eine Vorrichtung zum automatisierten Herstellen eines Halbfabrikates eines Stators einer elektrischen Maschine gelöst. Diese Vorrichtung weist einen Tragrahmen zur Halterung von zumindest einem um eine
Drehachse drehbar gelagerten Biegewerkzeug auf, wobei das zumindest eine Biegewerkzeug hohlzylindrisch oder topfförmig ausgeführt ist und an einer Stirnseite seines hohlzylindrischen Abschnittes eine Vielzahl von in dessen Kreisumfangsrichtung verteilt angeordneter, radial zur Drehachse verlaufender Mitnehmerstege aufweist. Zwischen den in Kreisumfangs- richtung aufeinander folgenden Mitnehmerstegen sind jeweils Freiräume ausgebildet, welche Freiräume zur Aufnahme von Teilabschnitten oder Längsenden von mit dem Biegewerkzeug zu biegenden Leiterelementen vorgesehen sind. Zudem ist zumindest ein Bewegungsantrieb für das zumindest eine drehbar gelagerte Biegewerkzeug implementiert, wobei wenigstens eine elektronische Steuervorrichtung zur gesteuerten Aktivierung des zumindest einen Bewegungsantriebes ausgebildet ist. Wesentlich ist dabei, dass das zumindest eine Biegewerkzeug an dessen Außenumfang von zumindest einer Kalibriervorrichtung umgeben ist. Diese zumindest eine Kalibriervorrichtung umfasst eine Mehrzahl von radial zur Drehachse des zumindest einen Biegewerkzeuges ausgerichtete Kalibrierfinger. Diese Kalibrierfinger sind mittels wenigstens einer Stellvorrichtung in Richtung zur Drehachse und in Richtung weg von der Drehachse verstellbar.
Die damit erzielbaren technischen Wirkungen und vorteilhaften Effekte sind den vorhergehenden und den nachstehenden Beschreibungsteilen entnehmbar.
Zweckmäßig sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 9, da dadurch die wenigstens eine Kalibriervorrichtung rings um das zumindest eine Biegewerkzeug angeordnet werden kann.
Dadurch kann der Kalibriervorgang ausgeführt werden, ohne dass das Blechpaket aus der Biegevorrichtung entnommen werden müsste, oder an einen anderen Ort übergeben werden müsste. Dadurch kann die Präzision und auch die Durchsatzgeschwindigkeit der Fertigungsanlage gesteigert werden.
Bei den Maßnahmen nach Anspruch 10 ist von Vorteil, dass dadurch eine zuverlässige und zugleich möglichst präzise Radial-Kalibrierung der Leiterenden in Bezug auf das Blechpaket erzielbar ist. Darüber hinaus können aufgrund der simultan ausführbaren Kalibierbewegungen gegenüber allen im Blechpaket vorhandenen Leiterelementen möglichst kurze Taktzeiten er- zielt werden. Zudem kann dadurch ein wechselweiser Biege- und Kalibriervorgang ohne nennenswerte Verzögerungen bzw. Pausen ausgeführt werden.
Ein Vorteil der Maßnahmen gemäß Anspruch 11 liegt darin, dass dadurch möglichst kostengünstiger und dennoch ausreichend leistungsfähiger Versteilantrieb für die Kalibriervorrich- tung implementiert ist. Auch die steuerungstechnischen Anforderungen können durch die angegebenen Maßnahmen relativ gering gehalten werden. Vorteilhaft sind auch die Merkmale gemäß Anspruch 12, da dadurch ein strukturelles Modul bzw. eine gemeinsame Baueinheit geschaffen ist, in welcher die Biegevorrichtung und auch die Kalibriervorrichtung integriert sind. Insbesondere ist dadurch ein Umspannen bzw. Übergeben des Blechpakets mit den Leiterelementen zwischen einer Biegevorrichtung und einer Kalibriervorrichtung nicht notwendig, wodurch unter anderem eine höhere Präzision und verbesserte Taktzeiten erzielbar sind.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 ein hohlzylindrisches Blechpaket mit einer Mehrzahl von darin aufgenommen, geradlinigen Leiterelementen in deren noch nicht gebogenen Zustand, in schaubildlicher Darstellung; einzelne Verfahrensschritte zur Herstellung eines Stators einer elektrischen Ma- schine; eine Vorrichtung zum Biegen der gegenüber einem Blechpaket vorstehenden Leiterabschnitte und ein mit dieser Vorrichtung hergestelltes Stator-Halbfabrikat mit gebogenen, gegenüber dem Blechpaket vorstehenden Leiterabschnitten;
Fig. 3 zwei einander gegenüberliegende Einheiten von kombinierten Biege- und Kalibriervorrichtungen für die automatisierte Herstellung eines Stator-Halbfabrikats;
Fig. 4 die Kalibriervorrichtung gemäß Fig. 3 in vergrößerter Darstellung;
Fig. 5 die Biegevorrichtung gemäß Fig. 3 in vergrößerter Darstellung;
Fig. 6 einen Teilbereich der Kalibriervorrichtung nach Fig. 4. Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausfuhrungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer- den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
Der Begriff„insbesondere" wird nachfolgend so verstanden, dass es sich dabei um eine mög- liehe speziellere Ausbildung oder nähere Spezifizierung eines Gegenstands oder eines Verfahrensschritts handeln kann, aber nicht unbedingt eine zwingende, bevorzugte Ausführungsform desselben oder eine zwingende Vorgehensweise darstellen muss.
In der Fig. 1 ist eine mögliche Ausbildung eines Stators 1 zur Bildung einer nicht näher dar- gestellten elektri sehen Maschine gezeigt.
Die Montage und eine Vielzahl von Fertigungsschritten des Stators 1 können bevorzugt in einer komplexen Fertigungsanlage automatisiert in mehreren Fertigungsstationen zumeist auch vollautomatisch durchgeführt werden. Im nachfolgenden sind nicht alle der insgesamt erfor- derlichen Prozess- bzw. Fertigungsschritte zur Schaffung eines einsatzfertigen Stators 1 beschrieben, wobei die zusätzlich erforderlichen Fertigungsschritte dem Stand der Technik entnommen werden können.
Grundsätzlich umfasst der Stator 1 ein Blechpaket 2 sowie eine Vielzahl von darin aufzuneh- menden Leiterelementen 3, 4 zur Bildung von elektrischen Spulen bzw. Wicklungen und zum Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes infolge einer Strombeaufschlagung der Spulen bzw. Wicklungen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Leiterelemente 3, 4 in ihrer un- verformten Ausgangslage gezeigt, in welcher sie als gerade Stäbe ausgebildet sind. Die Stäbe weisen üblicher Weise einen rechteckigen Querschnitt bis hin zu einem quadratischen Querschnitt sowie eine Längserstreckung auf und sind aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildet. Zumeist handelt es sich dabei um einen Kupferwerkstoff. Daher können die Leiterelemente 3, 4 auch als Profilstäbe bezeichnet werden und die damit aufgebaute elektrische Wicklung kann als Stabwicklung bezeichnet werden. Zur Bildung von elektrischen Spulen bzw. von daraus gebildeten Wicklungen sind im Blechpaket 2 über den Umfang verteilt eine Vielzahl von Aufnahmenuten 5 angeordnet oder ausgebildet, in welchen jeweils zumindest eines der Leiterelemente 3, 4, bevorzugt aber zumindest zwei der Leiterelemente 3, 4, aufgenommen oder angeordnet ist oder sind. Die Aufnahmenu- ten S können sich in Axialrichtung des Blechpakets 2 in einer parallelen Ausrichtung bezüg- lieh einer vom Blechpaket 2 definierten Hauptachse 6 erstrecken. Es wäre aber auch möglich, eine bezüglich der Hauptachse 6 nicht parallele Anordnung der Aufnahmenuten 5 mit den darin aufzunehmenden Leiterelementen 3, 4 zu wählen. Jedenfalls erstrecken sich die Aufnahmenuten 5 in Richtung der Hauptachse 6 jeweils zwischen dem ersten Stirnende 7 und dem davon beabstandet angeordneten zweiten Stirnende 8 des Blechpakets 2.
Die Aufnahmenuten 5 weisen jeweils einen an die Querschnittsabmessung des Leiterelements 3, 4 oder bei mehreren in der gleichen Aufnahmenut 5 aufgenommen Leiterelementen 3, 4 jeweils einen an die Querschnittsabmessungen daran angepassten Aufnahmenut-Querschnitt auf. Die Leiterelemente 3, 4 je Aufnahmenut 5 können dabei - wie beispielhaft dargestellt - in radialer Richtung zur Hauptachse 6 hintereinander angeordnet sein. Es ist aber auch eine matrix- bzw. arrayförmige, insbesondere eine reihen- und spaltenartige Anordnung von Leiterelementen 3, 4 in den einzelnen Aufnahmenuten 5 möglich.
Das Blechpaket 2 ist aus einer Vielzahl von elektrisch gegeneinander isolierten Einzelblechen oder Blechlamellen 2' zu dem Paket zusammengesetzt. Das Blechpaket 2 ist in Richtung seiner Hauptachse 6 durch die erste Stirnfläche an seinem ersten Stirnende 7 und durch die davon beabstandet angeordnete zweite Stirnfläche an seinem zweiten Stirnende 8 begrenzt. Bevorzugt sind die beiden Stirnflächen bzw. Stirnenden 7, 8 zueinander parallel sowie in einer in Normalrichtung bezüglich der Hauptachse 6 ausgerichteten Ebene verlaufend angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel eines Stators 1 einer elektrischen Maschine bildet das Blechpaket 2 aus den übereinander gestapelten Einzelblechen bzw. Blechlamellen 2' einen Hohlzylinder mit einer im Wesentlichen zylindrischen Innenfläche und einer zylindrischen Außenfläche aus. Wie vorstehend bereits ausgeführt, ist in jeder der Aufnahmenuten 5 zumindest eines der Leiterelemente 3, 4 angeordnet. Es können aber auch mehrere, insbesondere zwei, drei, vier, fünf, sechs oder auch mehr Leiterelemente 3, 4 pro Aufnahmenut 5 vorgesehen sein. Insbe- sondere können auch acht, zehn, zwölf oder mehr Leiterelemente 3, 4 in jeder der Aufhahme- nuten S aufgenommen sein. Als Minimalvariante kann nur ein Leiterelement 3 vorgesehen sein, wobei jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel in jeweils einer Aufnahmenut 5 zwei Leiterelemente 3, 4 dargestellt und beschrieben sind. So bilden die in radialer Richtung innenliegend angeordneten Leiterelemente 3 eine erste Schicht 9 und die in radialer Richtung außen- liegend angeordneten Leiterelemente 4 eine zweite Schicht 10 aus. Einzelne bzw. einige wenige der Aufhahmenuten 5 können auch leer bleiben bzw. ohne darin eingesetzter Leiterelemente 3, 4 ausgeführt sein.
Die stabförmig ausgebildeten, im Ursprungszustand vorzugsweise geradlinig verlaufenden Leiterelemente 3 und 4 weisen jeweils ein erstes Längsende 11, 12 und jeweils ein hierzu gegenüberliegendes zweites Längsende 13, 14 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel ragen die ersten Längsenden 11, 12 über das erste Stirnende 7 vor und die zweiten Längsenden 13, 14 ragen über das zweite Stirnende 8 des Blechpakets 2 vor. Die Leiterelemente 3, 4 bilden somit gegenüber dem ersten Stirnende 7 erste Leitungsüberstände 15, 16 und gegenüber dem zwei- ten Stirnende 8 zweite Leitungsüberstände 17, 18 aus.
Die im Blechpaket 2 in den einzelnen Aufnahmenuten 5 aufgenommenen und im Ausgangszustand noch unverformten Leiterelemente 3, 4 werden im Bereich jedes der beiden Stirnenden 7, 8 des Blechpakets 2 an deren Längsenden 11, 12; 13, 14 bzw. in Bezug auf deren Lei- tungsüberstände 15, 16; 17, 18 in einem nachfolgenden Fertigungsschritt gegeneinander verschränkt bzw. entlang der Kreisumfangsrichtung des Blechpakets 2 gebogen. Anschließend werden Längsenden 11 der ersten oder inneren Schicht 9 selektiv mit dazu korrespondierenden Längsenden 12 der zweiten oder äußeren Schicht 10 elektrisch leitend verbunden. Gleiches kann bevorzugt auch mit den jeweils zweiten Längsenden 13, 14 im Bereich des zweiten Stimendes 8 des Blechpakets 2 durchgeführt werden.
In bekannter Weise können die Leiterelemente 3, 4 mit Ausnahme von daran ausgebildeten, gegenseitigen Kontaktbereichen mit einer elektrischen Isolationsschicht 19 versehen bzw. umgeben sein. Diese Isolationsschicht 19 an der Mantelfläche der stabförmigen Leiterelemente 3, 4 ist vorzugsweise aus Kunststoff gebildet und kann in einem vorausgegangenen Lackier- bzw. Tauchprozess aufgebracht worden sein. Weiters kann es vorteilhaft sein, wenn die einzelnen Leiterelemente 3, 4 zusätzlich zu deren elektrischer Isolationsschicht 19 innerhalb der Aufnahmenuten 5 auch noch von einem baulich eigenständigen, hohlprofilartigen Isolationselement 20 bevorzugt vollumfänglich umgeben sind.
Die Beschickung oder das Einbringen der einzelnen Leiterelemente 3, 4 in die jeweiligen Aufnahmenuten 5 kann schrittweise oder taktweise erfolgen, wobei sich das Blechpaket 2 da- bei mit seiner Hauptachse 6 bevorzugt in einer horizontalen Ausrichtung befindet. Da die typischerweise noch unverformten, ursprünglich geradlinig bzw. stabförmig ausgebildeten Leiterelemente 3, 4 längsverschieblich in den jeweiligen Aufnahmenuten 5 aufgenommen sind, ist bei der Übergabe an eine nachfolgende Bearbeitungsstation oder Fertigungsstation auf die relative Lage der Leiterelemente 3, 4 bezüglich des Blechpakets 2 Bedacht zu nehmen oder eine vordefinierte relative Lage der Leiterelemente 3, 4 gegenüber dem Blechpaket 2 sicher zu stellen.
In einem bevorzugt vor der Übergabe oder Weitergabe an die nachfolgende Bearbeitungs- o- der Fertigungsstation durchzuführenden Positionierschritt können die Leiterelemente 3, 4 in Axialrichtung bezüglich einer der Stirnenden 7, 8 des Blechpakets 2 noch ausgerichtet werden. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, dass das Blechpaket 2 mitsamt den darin bereits aufgenommenen Leiterelementen 3, 4 von seiner bevorzugt horizontalen Beschickungslage in eine vertikale Positionierlage, bei welcher die Hauptachse 6 des Blechpakets 2 eine vertikale Längsausrichtung aufweist, umgelegt wird. Das Blechpaket 2 kann auf einem Positionieran- satz abgestützt werden, wobei die Leiterelemente 3, 4 bevorzugt schwerkraftbedingt in den einzelnen Aufnahmenuten 5 bis zu einem bevorzugt umlaufend ausgebildeten Positionierele- ment mit einem ihrer Längsenden 11, 12 oder 13, 14 zur Anlage kommen. Der Abstand zwischen dem Positionieransatz und dem Positionierelement ist entsprechend dem benötigten bzw. vorgegebenen Überstand der Enden der Leiterelemente 3, 4 über eines der Stirnenden 7, 8 des Blechpakets 2 zu wählen. Diese Transportstellung kann z.B. auf einem zwischen einzelnen der Arbeitsstationen verfahrbaren Werkstückträger eingenommen werden. Mit den nachfolgend angeführten Verfahrensschritten, wie sie auch in den Fig. 2a und 2b schematisch dargestellt wurden, kann eine automatisierte oder zumindest teilweise automatisierte Herstellung zumindest eines Halbfabrikats des gattungsgemäßen Stators 1 für elektrische Maschinen erzielt werden. Die entsprechenden Verfahrensschritte ergeben also ein Halb- bzw. Zwischenfabrikat eines Stators 1, welches Halbfabrikat durch weitere Verfahrensmaßnahmen zu ergänzen bzw. zu komplettieren ist.
In einem initialen Schritt wird dabei ein im wesentlichen hohlzylindrisches Blechpaket 2 mit einer Mehrzahl von übereinander gestapelten, eine Hauptachse 6 definierenden Blechlamellen 2' bereitgestellt. Dieses Blechpaket 2 weist eine Mehrzahl von in Kreisumfangsrichtung verteilt angeordneten, sich zwischen dem ersten axialen Stirnende 7 und dem zweiten axialen Stimende 8 des Blechpaketes 2 erstreckender Aufnahmenuten 5 für Leitungsabschnitte einer herzustellenden elektrischen Wicklung auf. Bei der dargestellten Ausführungsform mit einem feststehend ausgeführten Stator 1 einer elektrischen Maschine bzw. eines elektrischen An- triebsmotors ist das Blechpaket 2 als hohlzylindrischer Körper ausgeführt. Allerdings kann auch ein Stator mit einer im wesentlichen zylindrischen Körperform ausgeführt sein, wobei die entsprechende elektrische Maschine bzw. der demgemäße Antriebsmotor sodann als sogenannter Außenläufermotor mit einem hohlzylindrischen Rotor ausgeführt ist. Zudem wird eine Mehrzahl von stabförmigen Leiterelementen 3, 4 bereitgestellt, welche im
Ausgangs- bzw. Urzustand, insbesondere in ihrem Einfügezustand gegenüber dem Blechpaket 2, eine geradlinige bzw. überwiegend geradlinige Form besitzen, insbesondere eine Stabform aufweisen. Diese stabförmigen Leiterelemente 3, 4 können dabei in Abhängigkeit des Verlaufes der Aufnahmenuten 5 auch helixartig bzw. schraubkonturförmig ausgeführt sein, was ins- besondere bei sogenannten schräggenuteten Blechpaketen 2 bzw. Statoren 1 oder Rotoren der Fall ist. Die stabförmigen Leiterelemente 3, 4 weisen jeweils ein erstes Längsende 11, 12 und ein distal gegenüberliegendes, zweites Längsende 13, 14 auf. Diese Mehrzahl an stabförmigen Leiterelementen 3, 4 sind durch vordefinierte elektrische Verschaltungen bzw. durch nachfolgend noch herzustellende Verbindungen zum Aufbau der elektrischen Wicklung des Stators 1 vorgesehen. Eine Länge 21 der stabförmigen Leiterelemente 3, 4 ist dabei größer als eine axiale Länge 22 des Blechpakets 2. In einem vorzugsweise automatisiert ausgeführten Verfahrensschritt werden die stabförmigen Leiterelemente 3, 4 paarweise oder auch gruppenweise, insbesondere in einem Mehrfachen von zwei Stück, in vorzugsweise jede der Aufnahmenuten 5 eingebracht. Es ist aber auch möglich, dass einzelne der Aufnahmenuten 5 weniger Leiterelemente 3, 4 aufweisen, oder dass einzelne Aufnahmenuten S keine Leiterelemente 3, 4 aufweisen. Im mittleren Abschnitt von Fig. 2a ist ein zum Teil ausgeführter Einfügeprozess der Leiterelemente 3, 4 ersichtlich bzw. wurden der Einfachheit wegen nur einzelne der in das Blechpaket 2 einzuschiebenden Leiterelemente 3, 4 dargestellt. Das Einbringen der im Wesentlichen geradlinigen bzw. ungebogenen, stabförmigen Leiterelemente 3, 4 in die Aufnahmenuten erfolgt dabei ausgehend vom ersten oder zweiten axialen Stirnende 7, 8 des Blechpakets 2. Es ist aber auch eine kombinierte Einfügung einzelner Leiterelemente 3, 4 ausgehend vom ersten Stirnende 7 und einzelner Leiterelemente 3, 4 ausgehend vom gegenüberliegenden, zweiten Stirnende 8 des Blechpakets 2 möglich. Der Einschiebe- bzw. Einfüge-Prozess wird also in axialer Richtung zum Blechpaket 2 ausgeführt, das heißt eben nicht in radialer Richtung zur Hauptachse 6 des Blechpakets 2. Insbesondere weisen die Aufnahmenuten 5 in der Regel eine Verjüngung des lichten Querschnitts bzw. der lichten Breite in ihrem der Hauptachse 6 nächstliegend zugeordneten Abschnitt auf. Dieser Abschnitt bzw. dieses Ende der Aufnahmenuten 5 ist also relativ schmal bzw. eng ausgebildet, aber dennoch offen ausgeführt, insbesondere unterbrochen ausgebildet, wie dies aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt und aus Fig. 2a beispielhaft ersichtlich ist.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt werden die in die Aufnahmenuten 5 eingebrachten, stabförmigen Leiterelemente 3, 4 derart positioniert, dass deren erste und zweite Längsenden 11, 12; 13, 14 gegenüber dem ersten und zweiten Stirnende 7, 8 des Blechpaket 2 jeweils vor- stehen. Diese vorstehenden Teilabschnitte der Leiterelemente 3, 4 definieren jeweils erste und zweite Leitungsüberstände 15, 16; 17, 18 gegenüber dem ersten und zweiten Stirnende 7, 8 des Blechpakets 2. Einzelne Leiterelemente 3, 4 können dabei eine vergleichsweise größere Länge 21 aufweisen, als andere Leiterelemente 3, 4 innerhalb der zu bildenden elektrischen Wicklung. Die vergleichsweise länger ausgeführten Leiterelemente 3, 4 können dabei insbe- sondere zur Bildung von Wicklungsanschlüssen bzw. Anschlusszonen vorgesehen sein. Nach dem Einbringen und Positionieren der Leiterelemente 3, 4 entsprechend dem gewünschten elektrischen Wicklungskonzept, erfolgt ein definiertes Biegen bzw. Kröpfen der ersten und zweiten Leitungsüberstände 15, 16 bzw. 17, 18 der stabförmigen Leiterelemente 4, 5 in Um- fangsrichtung des Blechpakets 2. Insbesondere werden so der erste und zweite Wicklungskopf 23, 24 - Fig. 2b - der elektrischen Wicklung des Stators 1 bzw. Rotors in ihrer grundlegenden Geometrie bzw. Form definiert.
Entsprechend einer zweckmäßigen Maßnahme ist dabei im Zuge dieses Biege- bzw. Umformprozesses gegenüber den ursprünglich geradlinig oder weitgehend geradlinig aus dem Blechpaket 2 herausragenden Leitungsüberstände 15, 16 bzw. 17, 18 vorgesehen, dass zumindest ein erstes Biegewerkzeug 25, 25' an den ersten Längsenden 11, 12 der Leiterelemente 3, 4 an- gebracht bzw. angesetzt wird. Zusätzlich, insbesondere im Wesentlichen zeitgleich oder zeitlich geringfügig versetzt, wird zumindest ein zweites Biegewerkzeug 26, 26' zumindest an einzelnen der zweiten Längsenden 13, 14 der Leiterelemente 3, 4 angebracht bzw. angesetzt, wie dies insbesondere in Fig. 2b grob veranschaulicht ist. Das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25' und das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26' können dabei in an sich bekannter Weise formschlüssig wirkende Aufnahmetaschen bzw. Mitnehmerelemente für die Längsenden 11, 12; 13, 14 bzw. Stimenden der Leiterelemente 3, 4 aufweisen. Es ist aber ebenso möglich, dass die Biegewerkzeuge 25, 25', 26, 26' primär auf einem Reibschlussprinzip basieren bzw. auf einem sonstigen Mitnehmerprinzip zur kontrollierten, plastischen Umformung der Leiterelemente 3, 4 beruhen.
Insbesondere werden die Leitungsüberstände 15, 16; 17, 18 der Leiterelemente 3, 4 mittels dem zumindest einen um eine Drehachse 27 drehbar gelagerten Biegewerkzeug 25, 25'; 26, 26' in Richtung der Kreisumfangsrichtung des hohlzylindrischen Blechpakets 2 gebogen. In effektiver Art und Weise kann das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25' und/oder das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26' auch dazu genutzt werden, dass diese die jeweils zugeordneten Längsenden 11, 12; 13, 14 oder Leitungsüberstände 15, 16; 17, 18 der Leiterelemente 3, 4 in Axialrichtung des Blechpakets 2 in den Aufnahmenuten 5 verschieben und plangemäß bzw. an der jeweiligen Sollposition relativ zu den Stirnenden 7, 8 des Blech- pakets 2 positionieren.
Wesentlich ist, dass wenigstens eine Kalibriervorrichtung 28, 29 ausgebildet ist, mit welcher die Längsenden 11, 12; 13, 14 der Leiterelemente 3, 4 unmittelbar nach dem Biegevorgang entlang der Umfangsrichtung des Blechpakets 2 auch noch durch radial in Richtung zur Drehachse 27 wirkende Kalibrierkräfte in eine vordefinierte Radial-Sollposition gegenüber dem Blechpaket 2 verbracht bzw. gedrückt werden, wie dies am besten einer Zusammenschau der Fig. 3 bis 6 zu entnehmen ist. Die Kalibrierkräfte der Kalibriervorrichtung 28, 29 werden da- bei von gesteuert bzw. aktiv verstellbaren, radial zur Drehachse 27 des zumindest einen Biegewerkzeuges 25, 25', 26, 26' ausgerichteten Kalibrierfingern 30, 31 ausgeübt.
Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn die via die Kalibrierfinger 30, 31 aufgebrachten Kalibrierkräfte gegenüber den Längsenden 11, 12; 13, 14 der Leiterelemente 3, 4 ausgeübt werden, während das zumindest eine Biegewerkzeug 25, 25'; 26, 26' mit den Längsenden 11, 12; 13, 14 der Leiterelemente 3, 4 noch in Kontakt oder noch in formschlüssigen Eingriff steht. Insbesondere sind während dieses Kalibriervorganges die Längsenden 11, 12; 13, 14 der Leiterelemente 3, 4 von dem zumindest einen Biegewerkzeug 25, 25', 26, 26' in ihrem Soll-Versatzwinkel oder in unmittelbarer Nähe zu ihrem Soll-Versatzwinkel relativ zum Blechpaket 2 positioniert gehaltert bzw. in Radialrichtung zur Drehachse 27 geführt.
Typischerweise sind je Aufnahmenut 5 zwei oder mehr in radialer Richtung zur Hauptachse 6 aneinander gereihte Leiterelemente 3, 4 zur Bildung von zwei oder mehr konzentrischen Schichten 9, 10 aus Leiterelementen 3, 4 im Blechpaket 2 vorgesehen. Zweckmäßig kann es dabei sein, wenn die einander gegenüber liegenden Längsenden 11, 13 der Leiterelemente 3 innerhalb der radial inneren Schicht 9 mittels den zugeordneten Biegewerkzeugen 25', 26' gleichzeitig oder zumindest phasenweise gleichzeitig in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung des Blechpakets 2 gegensinnig gebogen bzw. verdreht werden, und/oder wenn gleichzeitig o- der zumindest phasenweise gleichzeitig die einander gegenüber liegenden Längsenden 12, 14 der Leiterelemente 4 der unmittelbar benachbarten, radial äußeren Schicht 10 mittels den zugeordneten, weiteren Biegewerkzeugen 25, 26 um einen definierten Drehwinkel in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung des Blechpakets 2 gegensinnig gebogen bzw. verdreht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Maßnahme kann auch vorgesehen sein, dass die Hauptachse 6 des Blechpakets 2 in eine horizontale Orientierung verbracht wird bzw. dass eine horizontale Orientierung der Hauptachse 6 des Blechpakets 2 beibehalten wird, bevor der Biegevorgang respektive während der Biegevorgang der ersten und zweiten Längsenden 11, 12; 13, 14 bzw. der ersten und zweiten Leitungsüberstände 15, 16; 17, 18 der Leiterelemente 3, 4 ausgeführt wird.
Wie am besten aus den Fig. 6 bzw. aus einer Zusammenschau der Fig. 4, 5 ersichtlich ist, ist das zumindest eine Biegewerkzeug 25, 25', 26, 26' an dessen Außenumfang von einer jeweils zugeordneten Kalibriervorrichtung 28, 29 umgeben. Wie weiters am besten der Fig. 4 entnehmbar ist, umfasst die Kalibriervorrichtung 28, 29 eine Mehrzahl von radial zur Drehachse 27 des zumindest einen Biegewerkzeuges 25, 25', 26, 26' ausgerichteter Kalibrierfinger 30, 31. Diese Kalibrierfinger 30, 31 sind mittels wenigstens einer Stellvorrichtung 32, 33 in radia- 1er Richtung zur Drehachse 27 und in radialer Richtung weg von der Drehachse 27 verstellbar.
Die zumindest eine Stellvorrichtung 32, 33 für die Kalibrierfinger 30, 31 kann durch wenigstens einen Linearantrieb 34, 35, insbesondere durch eine Mehrzahl von Arbeitszylindern ge- bildet sein. Die Stellvorrichtung 32, 33 wirkt dabei derart auf eine Mehrzahl von Kulissenführungen 36, 37 ein, dass die Kalibrierfinger 30, 31 in radialer Richtung zur Drehachse 27 und in radialer Richtung weg von der Drehachse 27 bewegbar sind.
Die Kalibriervorrichtung 28, 29 weist wenigstens einen Tragkörper 38, 39 mit einer zentral angeordneten, kreisrunden Freistellung 40 auf, welche Freistellung 40 einen Durchmesser 41 aufweist, der größer bemessen ist als ein Außendurchmesser 42 des zumindest einen darin aufgenommenen bzw. aufnehmbaren Biegewerkzeuges 25, 25', 26, 26'.
Das zumindest eine Biegewerkzeug 25, 25', 26, 26' ist bevorzugt - wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich ist - hohlzylindrisch oder topfförmig ausgeführt. An einer von dessen Drehlagerung bzw. Antriebswelle vorkragenden Stirnseite 43 seines hohlzylindrischen Abschnittes 44 sind eine Vielzahl von in dessen Kreisumfangsrichtung verteilt angeordneter, radial zur Drehachse 27 verlaufender Mitnehmerstege 45 ausgebildet. Zwischen den in Kreisumfangsrichtung aufeinander folgenden Mitnehmerstegen 45 sind jeweils Freiräume 46 bzw. Mitnehmer- lücken ausgebildet. Diese Freiräume 46 bzw. Mitnehmerlücken - welche in Art von Zahnlücken eines Zahnrades ausgeführt sind - sind zur bevorzugt formschlüssigen Aufnahme von Teilabschnitten oder Längsenden 11, 12; 13, 14 von mit dem Biegewerkzeug 25, 25'; 26, 26' zu biegenden Leiterelementen 3, 4 vorgesehen. Die Mitnehmerstege 45 können dabei in Art von radial verlaufenden Zahnflanken ausgeführt sein, wie dies am besten aus den Fig. 5, 6 ersichtlich ist. Die dazwischen liegenden Freiräume 46 sind dabei in radialer Richtung zur Drehachse 27 nicht begrenzt, sondern offen bzw.
durchgängig ausgeführt. Insbesondere weisen die Freiräume 46 keine dreiseitig begrenzte Taschenform auf. Vielmehr stellen die Freiräume 46 in Radialrichtung verlaufende Aufnahmeschlitze für zugeordnete Längsenden 11, 12; 13, 14 von Leiterelementen 3, 4 dar.
Ein verfügbarer Verstellweg der Kalibrierfinger 30, 31 ist derart dimensioniert, dass Kalibier- spitzen 47 an den Kalibierfingern 30, 31 im Zuge eines Kalibiervorganges zumindest in die Freiräume 46 zwischen den Mitnehmerstegen 45 der radial äußeren Biegewerkezeuge 25, 26 eindringen können, wie dies aus Fig. 6 ersichtlich ist. Im Zuge eines Biegevorganges der Leiterenden 11, 12; 13, 14 mittels dem zumindest einen Biegewerkzeug 25, 25', 26, 26' sind die Kalibrierspitzen 47 außerhalb der Freiräume 46 positionierbar. Zweckmäßig ist kann es auch sein, wenn jeweils zumindest zwei, vorzugsweise drei oder vier Kalibrierfinger 47 gruppiert sind und jede Gruppe von Kalibrierfingern 47 über ein gemeinsames Führungs- bzw. Schieberelement 48 in radialer Richtung zur Drehachse 27 aktiv verstellbar gelagert ist.
Wie am besten den Fig. 2b und 3 zu entnehmen ist, ist wenigstens ein Bewegungsantrieb 49, 50 für das zumindest eine drehbar gelagerte Biegewerkzeug 25, 25', 26, 26' vorgesehen. Wenigstens eine elektronische Steuervorrichtung 51 - Fig. 2b - dient zumindest zur gesteuerten Aktivierung des zumindest einen ersten Bewegungsantriebes 49, 50. Diese wenigstens eine Steuervorrichtung 51 kann auch zur positions-, kraft- und/oder zeitgesteuerten Aktivierung und Deaktivierung der sonstigen Antriebe bzw. Aktoren der Fertigungsanlage genutzt werden
Die um die Drehachse 27 drehbar gelagerten Biegewerkzeuge 25, 25', 26, 26' sind an zumindest einem Tragrahmen 52, 53 gehaltert bzw. gelagert. Darüber hinaus sind auch die Kalibriervorrichtungen 28, 29 auf diesen Tragrahmen 52, 53 für die Biegewerkzeuge 25, 25', 26, 26' gehaltert. Insbesondere ist die in Fig. 4 veranschaulichte Kalibriervorrichtung 28, 29 auf dem in Fig. 5 dargestellten Tragrahmen 52, 53 befestigt bzw. starr montiert, wobei dann die Kalibrierfinger 30, 31 radial zur Drehachse 27 des zumindest einen Biegewerkzeuges 25, 25', 26, 26' verlaufen. Demnach wird das zumindest eine Biegewerkzeug 25, 25', 26, 26' an des- sen Außenseite von der zumindest einen Kalibriervorrichtung 28, 29 umgeben bzw. umschlossen. Insbesondere kann die Kalibiervorrichtung 28 der ersten Biegevorrichtung den Biegewerkzeugen 25, 25' zugeordnet sein bzw. damit eine Baueinheit bilden, während die weitere Kalibriervorrichtung 29 der Biegevorrichtung mit den weiteren Biegewerkzeugen 26, 26' zugeordnet ist und hiermit ebenso eine Baueinheit bildet, wie dies den Fig. 2b und 3 entnehmbar ist.
Um einen zuverlässigen bzw. präzisen Kalibrierprozess gegenüber den Längsenden 11, 12; 13, 14 der Leiterelemente 3, 4 zu erzielen, kann vorgesehen sein, dass die Leiterelemente 3, 4 ausgehend von den radial in Richtung zur Drehachse 27 verstellbaren Kalibrierfingern 30, 31 in Richtung zur Drehachse 27 gedrückt werden und dabei die radial innersten Leiterelemente 3 via die radial weiter außen liegenden Leiterelemente 4 gegen eine Mantelfläche 54 eines Stützdoras 55 - Fig. 6 - gedrückt werden. Dieser Stützdorn 55 kann einen geringeren Durchmesser 56 aufweisen, als ein Innendurchmesser 57 der innersten Schicht 9 aus Leiterelemen- ten 3 - Fig. 1 - bei Einnahme ihrer Soll-Radialposition beträgt.
Alternativ ist es auch möglich, dass der Stützdorn 55, welcher im Zuge eines Kalibriervorganges in die Ringanordnung bzw. in die innere Schicht 9 von Leiterelementen 3, 4 eingebracht wird bzw. darin einzubringen ist, einen größeren Durchmesser 56 aufweist, als ein Innen- durchmesser 57 der innersten Schicht 9 aus Leiterelementen 3 bei Einnahme ihrer Soll-Radialposition beträgt. Insbesondere kann der Stützdom 55 auch kegelstumpfförmig ausgebildet sein und innerhalb wenigstens einer Axial-Querschnittsebene seiner Kegelstumpfform diesen größeren Durchmesser 56 aufweisen, sodass die Leiterelemente 3, 4 während dem Einsetzen oder Einschieben des Stützdoras 55 in die Ringanordnung aus Leiterelementen 3, 4 bzw. in die innere Schicht 9 aus Leiterelementen 3, zumindest geringfügig in radialer Richtung zur Hauptachse 6 nach außen gedrückt werden.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausfuhrungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten dersel- ben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausfiihrungsbeispie- len können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verste- hen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.
Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
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Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur automati sierten Herstellung eines Halbfabrikates eines Stators ( 1 ) einer elektrischen Maschine, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst,
- Bereitstellen eines im wesentlichen hohlzylindrischen Blechpakets (2) mit einer Mehrzahl von gestapelten, eine Hauptachse (6) definierenden Blechlamellen (2'), welches Blechpaket (2) eine Mehrzahl von in dessen Kreisumfangsrichtung verteilt angeordnete, sich zwischen einem ersten und zweiten axialen Stirnende (7, 8) des Blechpakets (2) erstreckende Aufnah- menuten (5) für Leiterelemente (3, 4) einer elektrischen Wicklung aufweist, wobei die Leiterelemente (3, 4) mit wenigstens einem ihrer Längsenden (11, 12; 13, 14) gegenüber dem ersten und/oder zweiten Stirnende (7, 8) des Blechpakets (2) vorstehen und so an wenigstens einem der Stirnenden (7, 8) des Blechpakets (2) Leitungsüberstände (15, 16; 17, 18) gegenüber dem Blechpaket (2) ausbilden,
- Biegen der Leitungsüberstände (15, 16; 17, 18) der Leiterelemente (3, 4) mittels zumindest einem um eine Drehachse (27) drehbar gelagerten Biegewerkzeug (25, 25'; 26, 26') in Richtung der Kreisumfangsrichtung des hohlzylindrischen Blechpakets (2), wobei das Verfahren zudem dadurch gekennzeichnet ist, dass die Längsenden (11, 12; 13, 14) der Leiterelemente (3, 4) durch radial in Richtung zur Drehachse (27) wirkende Kalibrierkräfte, welche von wenigstens einer Kalibriervorrichtung (28, 29) mit gesteuert verstellbaren, radial zur Drehachse (27) des zumindest einen Biegewerkzeuges (25, 25', 26, 26') ausgerichteten Kalibrierfingern (30, 31) ausgeübt werden, in eine vordefinierte Radial-Sollposition gegenüber dem Blechpaket (2) verbracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die via die Kalibrier- finger (30, 31) aufgebrachten Kalibrierkräfte gegenüber den Längsenden (11, 12; 13, 14) der
Leiterelemente (3, 4) ausgeübt werden, während das zumindest eine Biegewerkzeug (25, 25'; 26, 26') mit den Längsenden (11, 12; 13, 14) der Leiterelemente (3, 4) noch in Kontakt oder noch in formschlüssigen Eingriff steht, sodass die Längsenden (11, 12; 13, 14) der Leiterelemente (3, 4) von dem zumindest einen Biegewerkzeug (25, 25', 26, 26') in ihrem Soll-Versatzwinkel oder in unmittelbarer Nähe zu ihrem Soll-Versatzwinkel relativ zum Blechpaket (2) positioniert gehaltert und in Radialrichtung zur Drehachse (27) geführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterelemente (3, 4) ausgehend von den radial in Richtung zur Drehachse (27) verstellbaren Kalibrierfingern (30, 31) in Richtung zur Drehachse (27) gedrückt werden und dabei die radial innersten Leiterelemente (3) via radial weiter außen liegende Leiterelemente (4) gegen eine Mantel- fläche (54) eines Stützdorns (55) gedrückt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, der Stützdorn (55) einen geringeren Durchmesser (56) aufweist als ein Innendurchmesser (57) der innersten Schicht (9) aus Leiterelementen (3) bei Einnahme ihrer Soll-Radialposition beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützdorn (55) einen größeren Durchmesser (56) aufweist, als ein Innendurchmesser (57) der innersten Schicht (9) aus Leiterelementen (3) bei Einnahme ihrer Soll-Radialposition beträgt, insbesondere kegelstumpfförmig ausgebildet ist und innerhalb wenigstens einer Axial-Querschnitts- ebene seiner Kegel stumpfform diesen größeren Durchmesser (56) aufweist, sodass die Leiterelemente (3, 4) während dem Einsetzen oder Einschieben des Stützdorns (55) in die Ringanordnung aus Leiterelementen (3, 4) radial nach außen gedrückt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass je Aufnahmenut (5) zwei oder mehr in radialer Richtung zur Hauptachse (6) des Blechpakets (2) aneinander gereihte Leiterelemente (3, 4) zur Bildung von zwei oder mehr konzentrischen Schichten (9, 10) aus Leiterelementen (3, 4) angeordnet werden, wobei die einander gegenüber liegenden Längsenden (11, 13) der Leiterelemente (3) innerhalb einer radial inneren Schicht (9) mittels den zugeordneten Biegewerkzeugen (25', 26') gleichzeitig oder zumin- dest phasenweise gleichzeitig in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung des Blechpakets (2) gegensinnig gebogen werden, und/oder dass gleichzeitig oder zumindest phasenweise gleichzeitig die einander gegenüber liegenden Längsenden (12, 14) der Leiterelemente (4) einer unmit- telbar benachbarten, radial äußeren Schicht (10) mittels den zugeordneten, weiteren Biegewerkzeugen (25, 26) um einen definierten Drehwinkel in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung des Blechpakets (2) gegensinnig gebogen werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verbringen der Hauptachse (6) des Blechpakets (2) in eine horizontale Orientierung respektive durch Beibehalten einer horizontalen Orientierung der Hauptachse (6) des Blechpakets (2), bevor der Biegevorgang respektive während der Biegevorgang der ersten und zweiten Längsenden (11, 12; 13, 14) und/oder der ersten und zweiten Leitungsüberstände (15, 16; 17, 18) der Leiterelemente (3 , 4) ausgeführt wird.
8. Vorrichtung zum automatisierten Herstellen eines Halbfabrikates eines Stators
(1) einer elektrischen Maschine, mit einem Tragrahmen (52, 53) zur Halterung von zumindest einem um eine Drehachse (27) drehbar gelagerten Biegewerkzeug (25, 25', 26, 26'), wobei das zumindest eine Biegewerkzeug (25, 25', 26, 26') hohlzylindrisch oder topfförmig ausgeführt ist und an einer Stirnseite (43) seines hohlzylindrischen Abschnittes (44) eine Viel- zahl von in dessen Kreisumfangsrichtung verteilt angeordneter, radial zur Drehachse (27) verlaufender Mitnehmerstege (45) aufweist, wobei zwischen den in Kreisumfangsrichtung aufeinander folgenden Mitnehmerstegen (45) jeweils Freiräume (46) ausgebildet sind, welche Freiräume (46) zur Aufnahme von Teilabschnitten oder Längsenden (11, 12; 13, 14) von mit dem Biegewerkzeug (25, 25', 26, 26') zu biegenden Leiterelementen (3, 4) vorgesehen sind, mit zumindest einem Bewegungsantrieb (49, 50) für das zumindest eine drehbar gelagerte Biegewerkzeug (25, 25', 26, 26'), und mit wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung (51) zur gesteuerten Aktivierung des zumindest einen Bewegungsantriebes (49, 50), dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Biegewerkzeug (25, 25', 26, 26') an dessen Außenumfang von zumindest einer Kalibriervorrichtung (38, 39) umgeben ist, welche zumindest eine Kalibriervorrichtung (38, 39) eine Mehrzahl von radial zur Drehachse (27) des zumindest einen Biegewerkzeuges (25, 25', 26, 26') ausgerichtete Kalibrierfinger (30, 31) umfasst, und dass die Kalibrierfinger (30, 31) mittels wenigstens einer Stellvorrichtung (32, 33) in Richtung zur Drehachse (27) und in Richtung weg von der Drehachse (27) verstellbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine
Kalibriervorrichtung (28, 29) einen Tragkörper (38, 39) mit einer zentral angeordneten, kreisrunden Freistellung (40) aufweist, welche Freistellung (40) einen Durchmesser (41) aufweist, der größer bemessen ist als ein Außendurchmesser (42) des zumindest einen darin aufgenommenen Biegewerkzeuges (25, 25', 26, 26').
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstellweg der Kalibrierfinger (30, 31) derart dimensioniert ist, dass Kalibierspitzen (47) an den Ka- libierfingem (30, 31) im Zuge eines Kalibiervorganges in die Freiräume (46) zwischen den Mitnehmerstegen (47) eindringen können, und dass die Kalibrierspitzen (47) im Zuge eines Biegevorganges mittels dem zumindest einen Biegewerkzeug (25, 25', 26, 26') außerhalb der Freiräume (46) positionierbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (32, 33) für die Kalibrierfinger (30, 31) durch wenigstens einen Li- nearantrieb (34, 35), insbesondere durch eine Mehrzahl von Arbeitszylindern gebildet ist, welche Stellvorrichtung (32, 33) derart auf eine Mehrzahl von Kulissenführungen (36, 37) einwirkt, dass die Kalibrierfinger (30, 31) in radialer Richtung zur Drehachse (27) und in radialer Richtung weg von der Drehachse (27) bewegbar sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kalibriervorrichtung (28, 29) und das zumindest eine Biegewerkzeug (25, 25'; 26, 26') auf einem gemeinsamen Tragrahmen (52, 53) gehaltert sind.
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