WO2019040961A1 - Method and device for automatically producing a component of a stator or rotor of an electric machine - Google Patents

Method and device for automatically producing a component of a stator or rotor of an electric machine Download PDF

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WO2019040961A1
WO2019040961A1 PCT/AT2018/060189 AT2018060189W WO2019040961A1 WO 2019040961 A1 WO2019040961 A1 WO 2019040961A1 AT 2018060189 W AT2018060189 W AT 2018060189W WO 2019040961 A1 WO2019040961 A1 WO 2019040961A1
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WO
WIPO (PCT)
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bending
conductor elements
laminated core
bending tool
longitudinal ends
Prior art date
Application number
PCT/AT2018/060189
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German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Falkner
Mladen-Mateo PRIMORAC
David SCHERRER
Original Assignee
Miba Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/0056Manufacturing winding connections
    • H02K15/0068Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals
    • H02K15/0081Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals for form-wound windings
    • H02K15/0087Connecting 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K15/0037Shaping or compacting winding heads
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    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/08Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/085Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors into slotted stators
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K15/08Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/09Forming 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 component of a stator or rotor of an electrical machine, as specified in claims 1 and 9.
  • a manufacturing method for the electrical winding of the stator of an electric machine is known.
  • a plurality of substantially U-shaped curved conductor elements is inserted into the receiving grooves of the hollow cylindrical stator laminated core.
  • the protuberances of the leg ends of the U-shaped bent conductor elements projecting on one of the two end faces of the stator laminated core are then bent along the circumferential direction of the stator laminated core by means of concentrically arranged, disk-shaped bending tools, with projections immediately adjacent to one another in the radial direction of the stator laminated core the conductor elements are bent in opposite circumferential directions, so that crossing overhangs occur.
  • US 2,270,472 A discloses a method and a machine for manufacturing the rotor of an electric machine.
  • the winding of the rotor is designed as a bar winding with crossed line ends for connection to the commutator of the rotor. Also, this method is only partially satisfactory in terms of achievable production cycle times.
  • the object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a method and a device with which a possible functionally stable, precise and fast production of stators or rotors for electrical machines is possible. This object is achieved by a method and a device according to the claims.
  • a substantially hollow cylindrical or cylindrical laminated core is provided with a plurality of stacked, a major axis defining laminations.
  • the laminated core has a plurality of distributed in its circumferential direction, extending between a first and second axial end face of the laminated core receiving grooves for line sections of an electrical winding.
  • a plurality of rod-shaped conductor elements having a first and a second longitudinal end are provided, which rod-shaped conductor elements are provided for forming the electrical winding.
  • a length of the rod-shaped conductor elements is greater than an axial length of the laminated core.
  • At least one of the rod-shaped conductor elements is inserted in a plurality or preferably in all receiving grooves, wherein the rod-shaped conductor elements are inserted or inserted into the receiving grooves starting from the first and / or second axial end face of the laminated core.
  • the rod-shaped conductor elements are positioned such that their first and second longitudinal ends in each case protrude with respect to the first and second front ends of the laminated core and respectively define first and second line projections with respect to the laminated core.
  • the first and second conductor projections of the rod-shaped conductor elements are bent at least along circumferential directions of the laminated core to form a first and a second winding head opposite thereto of the winding of the stator or rotor to be produced.
  • at least a first bending tool is attached or attached to the first longitudinal ends of the conductor elements.
  • at least one second bending tool is attached or attached to the second longitudinal ends of the conductor elements.
  • a first rotational movement is performed by the at least one first bending tool in a first rotational direction about the main axis of the laminated core, and simultaneously or at least in phases simultaneously a second rotational movement of the at least one second bending tool in the opposite direction to the first rotational direction, second rotational direction executed.
  • the torques exerted on the laminated core which can be relatively high when forming a large number of conductor elements projecting from the laminated core, can at least partially equalize or, ideally, completely or almost completely compensate.
  • thereby acting on a positioning or holding device for the laminated core forces or torques are much lower than is the case with only one-sided deformation of the conductor ends with respect to the laminated core or at a staggered, successive deformation of Conductor ends on the first and on the second front end of the laminated core occurs.
  • a particular advantage of the measures according to the invention lies in the fact that the corresponding production method enables a relatively high degree of automation of the production process.
  • rod-shaped conductor elements are used, whose mutually opposite longitudinal ends or front ends protrude in relation to the laminated core, respectively, is an optimally implementable, automated technology advantageous manufacturing method allows.
  • this makes it possible to use functionally particularly reliable or relatively fail-safe and also rapid automation measures with which the shortest possible cycle times can be achieved.
  • functionally stable or highly available and fast-working automation measures can be implemented.
  • any peak loads on individual disks of the laminated core can thereby be avoided or reduced, so that the desired geometry or the planned structure of the laminated core is not adversely affected in the course of clamping or holding the laminated core or is affected as little as possible.
  • electrically insulated from each other laminations is a destruction of the bond or damage to the insulation between the
  • Another method is defined by simultaneously or approximately simultaneously starting the first and second rotational movements and terminating the first and second rotational movements at the same or approximately the same time.
  • the forces or torques that occur in relation to the laminated core at any time during the bending process are compensated for or at least partially compensated.
  • the rotational movements of the relative to the laminated core opposite each other are compensated for or at least partially compensated.
  • Bending tools started or ended at the same time or almost at the same time. Due to the mutually opposing rotational movements carried out simultaneously on both ends of the laminated core. tions of the first and second bending tool, the resulting rotational forces are minimized or canceled relative to the laminated core. This especially because the radial distance of the first longitudinal ends or conductor projections of the conductor elements with respect to the main axis is identical or nearly identical to the radial distance of the second longitudinal ends or line süber states of these conductor elements with respect to the main axis.
  • an approach is advantageous, which is characterized by covering a same amount of rotation angle of the at least one first and the at least one second bending tool.
  • identical rotational or peripheral speeds can be selected for the first and the second bending tool lying opposite to each other.
  • a practicable procedure is also defined by the fact that a first and a second movement drive are provided for the first and the second bending tool, wherein the first and the second movement drive are controlled such that same or approximately the same drive torques are present at the same time opposite or opposite directions act.
  • This also makes it possible to achieve an absolutely present equilibrium of forces or a largely fulfilled equilibrium of forces with respect to the laminated core, and consequently makes the holding and positioning device for the laminated core simpler or relatively filigree.
  • a further advantageous method measure is defined by bringing the main axis of the laminated core into a horizontal orientation or by maintaining a horizontal orientation of the main axis of the laminated core before the bending process or during the bending process of the longitudinal ends of the conductor elements is carried out. It is thereby achieved that in each case the same or almost equal weight forces are exerted on the side of the stator or rotor to be produced, in particular of its laminated core and of its conductor elements on the first and the second bending tool. As a result, the achievable precision or quality can be favorably influenced.
  • the mechanical structure of the two opposing bending devices can be simplified or can be better absorbed as compared to a vertical orientation, the required support or counter moments of the bending devices or applied. In particular, this can be withstood with a relatively simple mechanical base frames or supporting elements high torsional forces or a precision affecting distortion and excessive torture of the bending station can be avoided during the execution of the bending process.
  • two or more conductor elements which are lined up in the radial direction to the main axis are arranged at least in some of the receiving grooves to form two or more concentric layers or ring arrangements of conductor elements, the longitudinal ends of all the conductor elements within a radial inner layer or ring assembly by means of the associated bending tools simultaneously or at least phased simultaneously bent or rotated by a defined rotation angle in opposite directions.
  • the longitudinal ends of all the conductor elements of an immediately adjacent, radially outer layer or ring arrangement are bent simultaneously or at least in phase at the same time by a defined angle of rotation into mutually opposite directions of rotation by means of the further, associated bending tools.
  • An advantageous procedure is defined in that the at least one first and the at least one second bending tool are rotated in accordance with a desired offset angle of the conductor elements plus a springback compensation angle. This can be compensated in an advantageous manner, an elastic resilience of the line projections or the longitudinal ends of the conductor elements, so that the longitudinal ends at the end of the bending process at the planned position, at least with respect to the circumferential direction of the laminated core. In addition, the required cycle time for the bending process can be kept as low as possible.
  • the conductor elements are displaced in the axial direction of the laminated core in the receiving grooves and corresponding to one predefined plan or setpoint are positioned.
  • the resulting cycle time can be kept as short as possible by this measure.
  • the device according to the invention for the automated production of a component of a stator or rotor of an electric machine comprises on the one hand a support frame for mounting at least one first bending tool.
  • This at least one first bending tool is provided for attachment to first longitudinal ends of electrical conductor elements, which are inserted into a laminated core of a stator or rotor to be produced.
  • the at least one first bending tool is arranged to bend the first conductor projections of the electrical conductor elements with respect to the laminated core.
  • at least one first movement drive for the controlled generation of rotational movements of the at least one first bending tool is formed.
  • At least one electronic control device is provided for the controlled activation of the at least one first movement drive. It is essential that at least one second bending tool is mounted on the support frame for the at least one first bending tool or on an additional support frame.
  • This at least one second bending tool is provided for attachment to the opposite second longitudinal ends of the plugged into the laminated core of the stator or rotor to be produced, electrical conductor elements. This at least one second bending tool is arranged to bend the second conductor projections of the electrical conductor elements with respect to the laminated core.
  • the electronic control device is further configured to carry out a bending operation for simultaneous or predominantly simultaneous bending of the first and also the second conductor projections of the conductor elements, this bending process also being carried out by executing a first rotational movement of at least one of the first bending tools in a first direction of rotation, and defined by an at least temporarily simultaneous execution of a second rotational movement of at least one of the second bending tools in the opposite direction to the first direction of rotation, the second direction of rotation.
  • the measures according to the invention make it possible to construct a device or plant which can be automated simply and in a relatively stable process for the production of a semi-product or intermediate product of a stator or rotor. In particular, this allows a machine-simple, reliable, precise and fast production of a stator or rotor or an optimized assembly of the electrical winding can be achieved.
  • the at least one first bending tool has at least two bending tools with different diameters
  • the at least one second bending tool has at least two bending tools corresponding to the diameters of the first bending tools, and that bending tools lying opposite each other with corresponding diameters of the control device activated simultaneously or almost simultaneously operated.
  • This allows a rational and at the same time precise production can be achieved.
  • the torques acting on the opposite end faces of the laminated core can be compensated or at least largely compensated.
  • Another embodiment is characterized in that the at least one first bending tool and / or the at least one second bending tool are adjustable with respect to their distance relative to each other.
  • the at least one first bending tool and / or the at least one second bending tool are adjustable with respect to their distance relative to each other.
  • a further possible embodiment is characterized in that the at least one first bending tool and / or the at least one second bending tool are adjustable relative to each other along their mutually aligned rotational or rotational axes in their distance.
  • the electronic control device of the specified device can be designed to implement or control the method measures described above. Due to the predominantly software or programmatic feasibility of the corresponding process measures a high flexibility and at the same time a high level of functionality of the specified device 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;
  • Fig. 2 a single process steps for producing a stator of an electric machine
  • FIG. 2b shows a device for bending the conductor sections projecting in relation to a laminated core and a stator semi-finished product manufactured with this device with curved conductor sections projecting with respect to the laminated core.
  • Fig. 1 shows a possible embodiment of a stator 1 for forming an electric machine, not shown.
  • a stator 1 for forming an electric machine
  • the following description is therefore based only on a stator 1, but may also relate to a rotor.
  • the assembly and a plurality of production steps of the stator 1 can preferably be carried out automatically in a complex production plant in several production stations usually also fully automatically.
  • 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 formed from an electrically conductive material. 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 5 may extend in the axial direction of the laminated core 2 in a parallel orientation relative 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 an inner surface and an 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.
  • a conductor element 3, 4 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 on the outside in the radial direction form a second layer 10.
  • Individual or a few of the receiving grooves 5 can also remain empty or be implemented without inserted therein conductor elements 3, 4.
  • 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.
  • first longitudinal ends 11, 12 project beyond the first end face 7
  • second longitudinal ends 13, 14 project beyond the second front end 8 of the laminated core 2.
  • the conductor elements 3, 4 thus form opposite the first end face 7 first line projections 15, 16 and opposite the second front end 8 second line states over 17, 18 from.
  • the conductor elements 3, 4, which are accommodated in the sheet-metal package 2 in the individual receiving grooves 5 and are still undeformed in the initial state, are provided in the region of each of the two prongs 7, 8 of the laminated core 2 at their 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 also be carried out with the respective second longitudinal ends 13, 14 in the region of the second front end 8 of the laminated core 2.
  • the conductor elements 3, 4 may be provided with an electrical insulation layer 19, with the exception of mutual contact regions formed thereon.
  • This insulating layer 19 on the lateral surface of the rod-shaped conductor elements 3, 4 is preferably formed of plastic and may have been applied in a previous painting or dipping process.
  • the feeding or the introduction of the individual conductor elements 3, 4 in the respective grooves 5 can be done stepwise or intermittently, with the laminated core 2 is preferably with its main axis 6 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 is considered or to make a predefined relative position of the conductor elements 3, 4 with respect to the laminated core 2 safe.
  • the conductor elements 3, 4 in the axial direction with respect to one of the front ends 7, 8 of the laminated core 2 are still aligned. This can e.g. take place 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 approach, wherein the conductor elements 3, 4 preferably by gravity in the individual grooves 5 to a preferably circumferentially formed positioning with one of their longitudinal send 11, 12 or 13, 14 come to rest.
  • 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 e.g. be taken on a movable between each of the workstations workpiece carrier.
  • an automated or at least partially automated production of at least one semi-finished product of the generic stator 1 or rotor for electrical machines can be achieved.
  • the corresponding process steps therefore result a semi-finished or intermediate product of a stator 1, which semifinished product is to be supplemented or completed by further process measures.
  • 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 distributed in the circumferential direction, between the first axial end face 7 and the second axial end face 8 of the laminated core 2 extending 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.
  • rod-shaped conductor elements 3, 4 which in the 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 have a helical or screw-shaped configuration, which is the case in particular in so-called obliquely-grooved laminations 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 subsequently to be produced connections for the construction of 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 5 have no conductor elements 3, 4.
  • In the middle section 2a is a partially executed insertion process of the conductor elements 3, 4 can be seen or were the sake of simplicity, only one of the inserted into the laminated core 2 conductor elements 3, 4 shown.
  • 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.
  • 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 thus 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. 2 b) of the electrical winding of the stator 1 or rotor are thus defined in their basic geometry or shape.
  • the line projections 15, 16 or 17, 18 which originally projected linearly or largely rectilinearly out of the laminated core 2, are provided that at least one first bending tool 25, 25 'at the first longitudinal ends 11 , 12 of the conductor elements 3, 4 attached or attached.
  • 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 and front ends of the conductor elements 3, 4 have. But it is also possible that the bending tools 25, 25 ', 26, 26' are primarily based on a friction final principle or are 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 over states 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.
  • a bending operation is initiated and carried out, which by at least a phase-wise simultaneous execution of a first rotational movement of the at least one first bending tool 25, 25 'in a first rotational direction 27 and by a second rotational movement of the at least one second bending tool 26, 26' in a second direction of rotation 28 is marked.
  • the second rotational movement of the at least one second bending tool 26, 26 ' is carried out in the opposite direction to the first direction of rotation 27 or opposite, second direction of rotation 28.
  • first and second longitudinal ends 11, 13 and 12, 14 of Conductor elements 3, 4 per layer 9 or 10 with respect to the opposite ends 7, 8 of the laminated core 2 are bent simultaneously or substantially simultaneously in opposite directions, which by the opposite rotational movements of the at least one first bending tool 25, 25 'and at least a second bending tool 26, 26 'is accomplished.
  • at least the predominant number of first conductor projections 15 of the inner conductor elements 3 at the first end face 7 of the laminated core 2 and at least the vast majority of second conductor projections 17 of the inner conductor elements 3 at the second front end 8 of the laminated core 2 are reshaped as planned or bent, in particular with respect to the end faces 7, 8 of the laminated core 2 angled at least once.
  • the conductor elements 3 of the inner layer 9 and the conductor elements 4 of the outer layer 10 are preferably bent in opposite directions, so that at the winding heads 23, 24 a crossed structure of the line projections 15, 16 and 17, 18 is formed, as best seen in the right portion of Fig. 2b.
  • the bending operation is thus expediently carried out in such a way that at least the predominant number of the conductor elements 3, 4 inserted into the laminated core 2 are or have a substantially Z-shaped profile with respect to their entire longitudinal extent, as shown schematically in FIG. 2b and by way of example. This can be done by the ever
  • Front end 7, 8 of the laminated core 2 formed pairs or groups of oppositely rotatable bending tools 25 and 25 'and 26 and 26' can be achieved.
  • the control engineering processes for the bending process are controlled or implemented by at least one electronic control device 29.
  • the at least one control device 29 is coupled on the one hand with at least one first movement drive 30 for the at least one first bending tool 25, 25 'and further with at least one second movement drive 31 for the at least one second bending tool 26, 26' conductively connected or control technology.
  • the electronic control device 29 can be set up or programmed in such a way that a simultaneous or approximately simultaneous starting of the first and second rotational movement and termination of the first and second rotational movement to a same or approximately the same time takes place, so that the occurring forces or torques relative to the laminated core 2 are compensated or at least partially compensated.
  • a schematically illustrated gripping or holding device 32 for the laminated core 2 thus has to be able to withstand only relatively small torsional forces or torques. In particular, by the forces exerted on the laminated core 2 or on the laminations 2 'summarily or resulting forces in the course of the bending process of the line projections 15, 16; 17, 18 relatively low.
  • the holding device 32 can be designed according to any known from the prior art mechanisms.
  • the holding device 32 may be designed in the manner of a forceps gripper, a multiple finger gripper, or even in the manner of a magnetic gripper or an electromagnetic holding device.
  • first and second winding heads 23, 24 can be shaped essentially symmetrically, but their overhangs 15, 16 or 17, 18 can be bent in opposite directions.
  • it can be provided that at least approximately the same angles of rotation 33, 34 - see arrows in FIG. 2b - are covered by the first and second bending tools 25, 26 with respect to the same layer 10 of the winding to be produced.
  • the control or control of the respective twist angle 33, 34 is preferably also carried out by the at least one electronic, typically programmable logic controller 29th
  • the electronic control device 29 may also be adapted to drive the at least one first movement drive 30 for the at least one first bending tool 25 of the radially outermost layer 10 and the at least one second movement drive 31 for the at least one second bending tool 26 of the same, radially outermost layer 10 are driven so that the same or approximately the same drive torques are present at the same time, which act in opposite directions or in opposite directions.
  • the main axis 6 of the laminated core 2 is moved in a horizontal orientation or if the horizontal orientation of the main axis 6 of the laminated core 2 is maintained before or during the bending process of the longitudinal ends 11, 12; 13, 14 of the conductor elements 3, 4 is executed.
  • the at least one first bending tool 25, 25 'and the at least one second bending tool 26, 26' of the longitudinal ends 11, 12; 13, 14 of the conductor elements 3, 4 again removed or removed.
  • the at least one first and the at least one second bending tool 25, 25 ', 26, 26' are preferably designed in several parts, in particular formed by concentric nested, independently rotatable part tools or drive plates.
  • This ever bending tool 25, 25 ', 26, 26' running combination or part tools at the axial ends 7, 8 of the laminated core 2 are rotatable in opposite directions, as is known from the prior art, to immediately adjacent layers , 10 of line projections 15, 16 and 17, 18 to be able to bend in opposite circumferential directions.
  • the opposite rotational movement of a plurality of part tools per bending tool group 25, 26 the mutually entangled deformation of the line projections 15 and 16 or 17 and 18 that can be seen in the right half of FIG. 2b can be achieved.
  • each layer 9, 10 and each front end 7, 8 of the laminated core 2 each be provided a bending tool, so that in the illustrated embodiment, two concentric nested sub-tools or drive plates define the first bending tool group 25, 25 'and two concentric with each other set sub-tools or drive plates define the second bending tool group 26, 26 '.
  • the first winding head 23 and the second winding head 24 of the stator 1 are formed simultaneously or substantially simultaneously.
  • the opposite or opposite bending operations which are carried out at least approximately simultaneously with respect to the opposing front ends 7, 8 and preferably for all layers 9, 10 of the winding to be carried out, in Fig. 2b in the right half illustrated, prefabricated stator semi-finished produced.
  • a bending device for automatically producing a component of a stator or rotor of an electric machine is schematically illustrated.
  • This device comprises a support frame 35 for supporting or rotatably supporting the at least one first bending tool 25, 25 '.
  • This at least one first bending tool 25, 25 ' is provided for attachment to first longitudinal ends 11, 12 of electrical conductor elements 3, 4, which are inserted into a laminated core 2 of a stator or rotor to be produced.
  • the at least one first bending tool 25, 25 ' is - as explained above - arranged for bending the first conductor projections 15, 16 of the electrical conductor elements 3, 4 relative to the laminated core 2.
  • the at least one first movement drive 30, for example a servomotor, is designed for the controlled generation of rotational movements of the at least one first bending tool 25, 25 '.
  • the at least one electronic control device 29 is designed for the controlled activation of the at least one first movement drive 30.
  • the at least one second bending tool 26, 26' On the support frame 35 for the at least one first bending tool 25, 25 'or on an additional support frame 36, the at least one second bending tool 26, 26' is mounted, in particular rotatably supported.
  • the at least one second bending tool 26, 26 ' is provided for attachment to the opposite second longitudinal ends 13, 14 of the inserted into the laminated core 2 of the stator or rotor to be produced, electrical conductor elements 3, 4.
  • the at least one second bending tool 26, 26 ' is designed to bend the second conductor projections 17, 18 of the electrical conductor elements 3, 4 with respect to the laminated core 2.
  • the electronic control device 29 is adapted to a bending operation for simultaneous or predominantly simultaneous bending of the first and also the second line projections 15, 16; 17, 18 of the conductor elements 3, 4 execute.
  • This bending process is also characterized by an execution of a first rotational movement of at least one of the first bending tools 25, 25 'in a first direction of rotation 27, and by an at least temporarily simultaneously executing a second rotational movement of at least one of the second bending tools 26, 26' in the first direction of rotation 27 opposite, second direction of rotation 28 defined.
  • the opposing bending tools 25, 26 and 25 ', each having a corresponding diameter are simultaneously activated by the control device 29 or actuated approximately simultaneously to achieve the most comprehensive or extensive compensation of the resulting torques in relation to the laminated core 2 ,
  • the at least one first bending tool 25, 25 'and / or the at least one second bending tool 26, 26' are adjustable relative to one another with regard to their spacing 37.
  • the at least one first bending tool 25, 25 'and / or the at least one second bending tool 26, 26' are adjustable relative to each other along their mutually aligned rotational or rotational axes in their distance 37

Abstract

The invention relates to a method and a device for automatically producing a component of a stator (1) or rotor of an electric machine. Rod-shaped conductor elements (3, 4) are positioned in a laminated core (2) of the stator (1) or rotor such that the first and second longitudinal ends (11, 12; 13, 14) protrude relative to the first and second end faces (7, 8), respectively, of the laminated core (2) and form respective first and second line protrusions (15, 16; 17, 18) relative to the laminated core (2). At least one first bending tool (25, 25') is attached to the first longitudinal ends (11, 12) of the conductor elements (3, 4). Additionally, at least one second bending tool (26, 26') is attached to the second longitudinal ends (13, 14) of the conductor elements (3, 4). A bending process is then initiated in order to bend first and second line protrusions (15, 16; 16, 17) and/or the first and second longitudinal ends (11, 12; 13, 14). The bending process is defined by simultaneously carrying out a first rotational movement of the at least one first bending tool (25, 25') in a first rotational direction (27) about the main axis (6) of the laminated core (2) and a second rotational movement of the at least one second bending tool (26, 26') in the second rotational direction (28) which is opposite the first rotational direction (27).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Herstellung einer Komponente eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine  Method and device for the automated production of a component of a stator or rotor of an electrical machine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Herstellung einer Komponente eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine, wie dies in den Ansprüchen 1 und 9 angegeben ist. The invention relates to a method and a device for the automated production of a component of a stator or rotor of an electrical machine, as specified in claims 1 and 9.
Aus der JP2003259613A ist ein Herstellungsverfahren für die elektrische Wicklung des Sta- tors einer elektrischen Maschine bekannt. Dabei wird eine Vielzahl von im Wesentlichen U- förmig gebogenen Leiterelementen in die Aufnahmenuten des hohlzylindrischen Stator- Blechpakets 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- umfangsrichtung des Stator-Blechpakets gebogen, wobei in Radialrichtung des Stator-Blechpakets unmittelbar aneinander angrenzende Überstände der Leiterelemente in entgegen gesetzte Umfang srichtungen gebogen werden, sodass gekreuzt verlaufende Leitungsüberstände entstehen. Durch selektives elektrisches Verbinden der Überstände der Leiterelemente wird wenigstens eine sich in Kreisumfangsrichtung des Stator-Blechpakets erstreckende Wicklung 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. From JP2003259613A a manufacturing method for the electrical winding of the stator of an electric machine is known. In this case, a plurality of substantially U-shaped curved conductor elements is inserted into the receiving grooves of the hollow cylindrical stator laminated core. The protuberances of the leg ends of the U-shaped bent conductor elements projecting on one of the two end faces of the stator laminated core are then bent along the circumferential direction of the stator laminated core by means of concentrically arranged, disk-shaped bending tools, with projections immediately adjacent to one another in the radial direction of the stator laminated core the conductor elements are bent in opposite circumferential directions, so that crossing overhangs occur. By selectively electrically connecting the projections of the conductor elements, at least one winding extending in the circumferential direction of the stator laminated core is produced. This manufacturing process can be implemented only to a limited extent automated or only with relatively high technical complexity and only in compliance with close tolerances of the U-shaped curved conductor elements automated.
In der US 2,270,472 A ist ein Verfahren und eine Maschine zur Herstellung des Rotors einer 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 erzielbaren Produktions-Taktzeiten nur bedingt zufriedenstellend. 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 funktions stabile, präzise und schnelle Herstellung von Statoren oder Rotoren für elektrische Maschinen ermöglicht ist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen gelöst. US 2,270,472 A discloses a method and a machine for manufacturing the rotor of an electric machine. The winding of the rotor is designed as a bar winding with crossed line ends for connection to the commutator of the rotor. Also, this method is only partially satisfactory in terms of achievable production cycle times. The object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a method and a device with which a possible functionally stable, precise and fast production of stators or rotors for electrical machines is possible. This object is achieved by a method and a device according to the claims.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine automatisierte oder zumindest teilautomati- sierte Herstellung eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine ermöglicht bzw. kann dadurch zumindest ein entsprechendes Halbfabrikat bzw. Zwischenprodukt erzeugt werden. Gemäß einem der Verfahrens schritte des Herstellungsverfahrens wird ein im wesentlichen hohlzylindrisches oder zylindrisches Blechpaket mit einer Mehrzahl von gestapelten, eine Hauptachse definierenden Blechlamellen bereitgestellt. Das Blechpaket weist eine Mehrzahl von in dessen Kreisumfangsrichtung verteilt angeordnete, sich zwischen einem ersten und zweiten axialen Stirnende des Blechpakets erstreckende Aufnahmenuten für Leitungsabschnitte einer elektrischen Wicklung auf. By means of the method according to the invention, an automated or at least partially automated production of a stator or rotor of an electrical machine is made possible, or at least one corresponding semi-finished product or intermediate product can thereby be produced. According to one of the method steps of the manufacturing process, a substantially hollow cylindrical or cylindrical laminated core is provided with a plurality of stacked, a major axis defining laminations. The laminated core has a plurality of distributed in its circumferential direction, extending between a first and second axial end face of the laminated core receiving grooves for line sections of an electrical winding.
Weiters wird eine Mehrzahl von stabförmigen Leiterelementen mit einem ersten und einem zweiten Längsende bereitgestellt, welche stabförmigen Leiterelemente zur Bildung der elektrischen Wicklung vorgesehen sind. Eine Länge der stabförmigen Leiterelemente ist dabei größer als eine axiale Länge des Blechpakets. Furthermore, a plurality of rod-shaped conductor elements having a first and a second longitudinal end are provided, which rod-shaped conductor elements are provided for forming the electrical winding. A length of the rod-shaped conductor elements is greater than an axial length of the laminated core.
In einem weiteren Verfahrens schritt wird wenigstens eines der stabförmigen Leiterelemente in eine Mehrzahl oder bevorzugt in alle Aufnahmenuten eingebracht, wobei die stabförmigen Leiterelemente ausgehend von dem ersten und/oder zweiten axialen Stirnende des Blechpakets in die Aufnahmenuten eingeschoben bzw. eingesetzt werden. Zudem werden die stabförmigen Leiterelemente derart positioniert, dass deren erste und zweite Längsenden gegenüber dem ersten und zweiten Stirnende des Blechpakets jeweils vorstehen und jeweils erste und zweite Leitungsüberstände gegenüber dem Blechpaket definieren. In a further method step, at least one of the rod-shaped conductor elements is inserted in a plurality or preferably in all receiving grooves, wherein the rod-shaped conductor elements are inserted or inserted into the receiving grooves starting from the first and / or second axial end face of the laminated core. In addition, the rod-shaped conductor elements are positioned such that their first and second longitudinal ends in each case protrude with respect to the first and second front ends of the laminated core and respectively define first and second line projections with respect to the laminated core.
Nachfolgend erfolgt ein Biegen der ersten und zweiten Leitungsüberstände der stabförmigen Leiterelemente zumindest entlang von Kreisumfangsrichtungen des Blechpakets zur Bildung eines ersten und eines dazu gegenüberliegenden zweiten Wicklungskopfes der herzustellen- den Wicklung des Stators oder Rotors. Im Zuge der Durchführung bzw. Umsetzung des Biegeprozesses wird zumindest ein erstes Biegewerkzeug an den ersten Längsenden der Leiterelemente angebracht bzw. angesetzt. Zudem wird zumindest ein zweites Biegewerkzeug an den zweiten Längsenden der Leiterelemente angebracht bzw. angesetzt. Daraufhin wird der eigentliche Biegevorgang bzw. ein Teil des insgesamt erforderlichen Biegevorganges zum Biegen der ersten und zweiten Längsenden bzw. Leitung süber stände der Leiterelemente eingeleitet bzw. ausgeführt. Dabei wird eine erste Drehbewegung von dem zumindest einen ersten Biegewerkzeug in eine erste Drehrichtung um die Hauptachse des Blechpakets ausgeführt, und wird gleichzeitig oder zumindest phasenweise gleichzeitig eine zweite Drehbewegung von dem zumindest einen zweiten Bie- gewerkzeug in die zur ersten Drehrichtung entgegen gesetzte, zweite Drehrichtung ausgeführt. Subsequently, the first and second conductor projections of the rod-shaped conductor elements are bent at least along circumferential directions of the laminated core to form a first and a second winding head opposite thereto of the winding of the stator or rotor to be produced. In the course of implementation or implementation of the bending process, at least a first bending tool is attached or attached to the first longitudinal ends of the conductor elements. In addition, at least one second bending tool is attached or attached to the second longitudinal ends of the conductor elements. Thereafter, the actual bending process or a part of the total bending process required for bending the first and second longitudinal ends or line süber states of the conductor elements is initiated or executed. In this case, a first rotational movement is performed by the at least one first bending tool in a first rotational direction about the main axis of the laminated core, and simultaneously or at least in phases simultaneously a second rotational movement of the at least one second bending tool in the opposite direction to the first rotational direction, second rotational direction executed.
Vorteilhaft ist bei den hier gewählten Verfahrensschritten, dass sich die auf das Blechpaket ausgeübten Drehmomente, welche bei einer Umformung einer Vielzahl von aus dem Blechpa- ket herausragenden Leiterelementen relativ hoch sein können, zumindest teilweise egalisieren bzw. im Idealfall vollständig oder nahezu vollständig kompensieren können. Insbesondere sind dadurch die auf eine Positionier- bzw. Haltevorrichtung für das Blechpaket einwirkenden Kräfte bzw. Drehmomente wesentlich niedriger, als dies bei einer nur einseitigen Umformung der Leiterenden in Bezug auf das Blechpaket der Fall ist bzw. bei einer zeitlich versetzten, aufeinander folgenden Umformung der Leiterenden am ersten und am zweiten Stirnende des Blechpakets eintritt. Dies selbst dann, wenn bei einer mehrreihigen, insbesondere zwei-, vier- oder sechsreihigen Anordnung von Leiterelementen die in radialer Richtung jeweils aufeinanderfolgenden, konzentrischen Schichten bzw. Reihen von Leiterelementen je konzentrischer Reihe in entgegen gesetzte Richtungen gebogen werden. Vor allem durch die unterschiedli- chen Kreisdurchmesser zwischen den konzentrischen Reihen bzw. Schichten von Leiterelementen sind unterschiedlich hohe Verdreh- bzw. Biegemomente erforderlich, welche von der Positionier- bzw. Haltevorrichtung für das Blechpaket aufgenommen werden müssen, während die entsprechenden Biegewerkzeuge die entsprechenden Biegekräfte auf die Leiterenden bzw. Leitung süber stände ausüben. It is advantageous in the method steps selected here that the torques exerted on the laminated core, which can be relatively high when forming a large number of conductor elements projecting from the laminated core, can at least partially equalize or, ideally, completely or almost completely compensate. In particular, thereby acting on a positioning or holding device for the laminated core forces or torques are much lower than is the case with only one-sided deformation of the conductor ends with respect to the laminated core or at a staggered, successive deformation of Conductor ends on the first and on the second front end of the laminated core occurs. This even if, in a multi-row, in particular two-, four- or six-row arrangement of conductor elements in the radial direction respectively successive, concentric layers or rows of conductor elements are bent in opposite directions each concentric row. Above all, due to the different circular diameters between the concentric rows or layers of conductor elements, varying degrees of torsional or bending moments are required, which must be absorbed by the positioning or holding device for the laminated core, while the corresponding bending tools have the corresponding bending forces the leaders and / or leaders over each other.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen liegt auch darin, dass die entsprechende Herstellungsmethode eine relativ hochgradige Automatisierung des Herstellungsablaufes ermöglicht. Vor allem dadurch, dass stab förmige Leiterelemente verwendet werden, deren einander gegenüberliegende Längsenden bzw. Stirnenden gegenüber dem Blechpaket jeweils vorkragen, ist ein optimiert umsetzbares, automatisierungstechnisch vorteilhaftes Herstellungsverfahren ermöglicht. Insbesondere können dadurch funktional besonders zuverlässige bzw. relativ störsichere und auch schnelle Automatisierungsmaßnahmen, mit welchen möglichst kurze Taktzeiten erreichbar sind, eingesetzt werden. Beispielsweise in Zusammenhang mit dem Einfügeschritt der Leiterelemente in das Blechpaket können funktionsstabile bzw. hoch verfügbare und schnell arbeitende Automatisierungsmaßnahmen umgesetzt werden. Nachdem die resultierenden Verdrehkräfte bzw. Drehmomente gegenüber dem Blechpaket möglichst gering sind bzw. je nach Ausführung der Wicklung bzw. je nach Geometrie der einander gegenüber liegenden Wicklungsköpfe der Wicklung entweder Null, nahezu Null, oder relativ gering sind, können relativ schlanke bzw. filigrane und somit auch kostenoptimierte Halte- bzw. Positioniervorrichtungen für den Stator bzw. Rotor, insbesondere in Bezug auf dessen Blechpaket, verwendet werden. Zudem können dadurch allfällige Spitzenbelastungen auf einzelne Lamellen des Blechpakets vermieden bzw. reduziert werden, sodass die Soll-Geometrie bzw. der plangemäße Aufbau des Blechpakets im Zuge der Einspannung bzw. Halterung des Blechpakets nicht negativ beeinflusst wird bzw. möglichst wenig beeinträchtigt wird. Vor allem bei miteinander verklebten, elektrisch voneinander isolierten Blechlamellen ist eine Zerstörung der Verklebung bzw. eine Beschädigung der Isolierung zwischen denA particular advantage of the measures according to the invention lies in the fact that the corresponding production method enables a relatively high degree of automation of the production process. Mainly by the fact that rod-shaped conductor elements are used, whose mutually opposite longitudinal ends or front ends protrude in relation to the laminated core, respectively, is an optimally implementable, automated technology advantageous manufacturing method allows. In particular, this makes it possible to use functionally particularly reliable or relatively fail-safe and also rapid automation measures with which the shortest possible cycle times can be achieved. For example, in connection with the insertion step of the conductor elements in the laminated core functionally stable or highly available and fast-working automation measures can be implemented. After the resulting torsional forces or torques relative to the laminated core are as low as possible or depending on the design of the winding or depending on the geometry of the opposite winding heads of the winding either zero, almost zero, or relatively low, can be relatively slender or filigree and thus also cost-optimized holding or positioning devices for the stator or rotor, in particular with respect to the laminated core, are used. In addition, any peak loads on individual disks of the laminated core can thereby be avoided or reduced, so that the desired geometry or the planned structure of the laminated core is not adversely affected in the course of clamping or holding the laminated core or is affected as little as possible. Especially when glued together, electrically insulated from each other laminations is a destruction of the bond or damage to the insulation between the
Blechlamellen mit möglichst hoher Zuverlässigkeit zu vermieden bzw. hintan zu halten, welche Anforderungen durch die angegebenen Maßnahmen ebenso optimiert erfüllt werden können. Eine weitere Verfahrensmaßnahme ist durch ein gleichzeitiges oder annähernd gleichzeitiges Starten der ersten und zweiten Drehbewegung und durch ein Beenden der ersten und zweiten Drehbewegung zu einem gleichen oder annähernd gleichen Zeitpunkt definiert. Dadurch werden die auftretenden Kräfte oder Verdrehmomente gegenüber dem Blechpaket zu jedem Zeitpunkt des Biegevorgangs ausgeglichen oder zumindest teilweise kompensiert. Insbesondere werden die Drehbewegungen der bezüglich des Blechpakets einander gegenüberliegendenTo avoid laminations with the highest possible reliability or to hold back, which requirements can be met by the specified measures also optimized. Another method is defined by simultaneously or approximately simultaneously starting the first and second rotational movements and terminating the first and second rotational movements at the same or approximately the same time. As a result, the forces or torques that occur in relation to the laminated core at any time during the bending process are compensated for or at least partially compensated. In particular, the rotational movements of the relative to the laminated core opposite each other
Biegewerkzeuge zeitgleich oder annähernd zeitgleich gestartet und beendet. Durch die an beiden Stirnenden des Blechpakets simultan ausgeführten, zueinander gegensinnigen Drehbewe- gungen des ersten und zweiten Biegewerkzeuges werden die resultierenden Drehkräfte gegenüber dem Blechpaket minimiert bzw. annulliert. Dies vor allem auch deshalb, da der radiale Abstand der ersten Längsenden bzw. Leitungsüberstände der Leiterelemente in Bezug zur Hauptachse identisch oder nahezu identisch zum radialen Abstand der zweiten Längsenden bzw. Leitung süber stände dieser Leiterelemente in Bezug zur Hauptachse ist. Bending tools started or ended at the same time or almost at the same time. Due to the mutually opposing rotational movements carried out simultaneously on both ends of the laminated core. tions of the first and second bending tool, the resulting rotational forces are minimized or canceled relative to the laminated core. This especially because the radial distance of the first longitudinal ends or conductor projections of the conductor elements with respect to the main axis is identical or nearly identical to the radial distance of the second longitudinal ends or line süber states of these conductor elements with respect to the main axis.
Weiters ist ein Vorgehen vorteilhaft, welches durch Zurücklegung eines betragsmäßig gleichen Verdrehwinkels von dem zumindest einen ersten und dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug gekennzeichnet ist. Dadurch können für das erste und das hierzu gegenüberlie- gende, zweite Biegewerkzeug gleiche Verdreh- bzw. Umfangsgeschwindigkeiten gewählt werden. Furthermore, an approach is advantageous, which is characterized by covering a same amount of rotation angle of the at least one first and the at least one second bending tool. As a result, identical rotational or peripheral speeds can be selected for the first and the second bending tool lying opposite to each other.
Eine praktikable Vorgehensweise ist auch dadurch definiert, dass ein erster und ein zweiter Bewegungsantrieb für das erste respektive für das zweite Biegewerkzeug vorgesehen sind, wobei der erste und der zweite Bewegungsantrieb derart angesteuert werden, dass zu gleichen Zeitpunkten gleiche oder annähernd gleiche Antriebsmomente vorliegen, welche in gegenläufige bzw. gegensinnige Richtungen wirken. Auch dadurch kann ein absolut vorhandenes Kräftegleichgewicht oder ein weitgehend erfülltes Kräftegleichgewicht gegenüber dem Blechpaket erzielt werden und demzufolge die Halte- und Positioniervorrichtung für das Blechpaket ver- einfacht bzw. relativ filigran ausgeführt werden. A practicable procedure is also defined by the fact that a first and a second movement drive are provided for the first and the second bending tool, wherein the first and the second movement drive are controlled such that same or approximately the same drive torques are present at the same time opposite or opposite directions act. This also makes it possible to achieve an absolutely present equilibrium of forces or a largely fulfilled equilibrium of forces with respect to the laminated core, and consequently makes the holding and positioning device for the laminated core simpler or relatively filigree.
Eine weitere vorteilhafte Verfahrensmaßnahme ist durch ein Verbringen der Hauptachse des Blechpakets in eine horizontale Orientierung definiert respektive durch Beibehalten einer horizontalen Orientierung der Hauptachse des Blechpakets gekennzeichnet, bevor der Biegevor- gang respektive während der Biegevorgang der Längsenden der Leiterelemente ausgeführt wird. Dadurch wird erreicht, dass auf das erste und das zweite Biegewerkzeug jeweils gleiche oder nahezu gleiche Gewichtskräfte von Seiten des herzustellenden Stators oder Rotors, insbesondere von dessen Blechpaket und von dessen Leiterelementen ausgeübt werden. Dadurch kann die erzielbare Präzision bzw. Qualität günstig beeinflusst werden. Darüber hinaus kann dadurch der mechanische Aufbau der beiden einander gegenüberliegenden Biegevorrichtungen vereinfacht werden bzw. können so im Vergleich zu einer vertikalen Ausrichtung die erforderlichen Stütz- bzw. Gegenmomente von den Biegevorrichtungen besser aufgenommen bzw. aufgebracht werden. Insbesondere kann dadurch mit einem relativ einfachen mechanischen Grundgestellen bzw. Tragelementen hohen Verwindungskräften standgehalten werden bzw. eine die Präzision beeinträchtigende Verwindung und eine übermäßige Tortierung der Biegestation während der Ausführung des Biegevorganges vermieden werden. A further advantageous method measure is defined by bringing the main axis of the laminated core into a horizontal orientation or by maintaining a horizontal orientation of the main axis of the laminated core before the bending process or during the bending process of the longitudinal ends of the conductor elements is carried out. It is thereby achieved that in each case the same or almost equal weight forces are exerted on the side of the stator or rotor to be produced, in particular of its laminated core and of its conductor elements on the first and the second bending tool. As a result, the achievable precision or quality can be favorably influenced. In addition, thereby the mechanical structure of the two opposing bending devices can be simplified or can be better absorbed as compared to a vertical orientation, the required support or counter moments of the bending devices or applied. In particular, this can be withstood with a relatively simple mechanical base frames or supporting elements high torsional forces or a precision affecting distortion and excessive torture of the bending station can be avoided during the execution of the bending process.
Vorteilhaft ist auch eine Verfahrensvariante, bei welcher zumindest in einzelnen der Aufnahmenuten zwei oder mehr in radialer Richtung zur Hauptachse aneinander gereihte Leiterelemente zur Bildung von zwei oder mehr konzentrischen Schichten bzw. Ringanordnungen aus Leiterelementen angeordnet werden, wobei die Längsenden sämtlicher Leiterelemente inner- halb einer radial inneren Schicht bzw. Ringanordnung mittels den zugeordneten Biegewerkzeugen gleichzeitig oder zumindest phasenweise gleichzeitig um einen definierten Drehwinkel in entgegen gesetzte Richtungen gebogen bzw. verdreht werden. Gleichzeitig oder zumindest größtenteils gleichzeitig werden auch die Längsenden sämtlicher Leiterelemente einer unmittelbar benachbarten, radial äußeren Schicht bzw. Ringanordnung mittels den weiteren, zugeordneten Biegewerkzeugen gleichzeitig oder zumindest phasenweise gleichzeitig um einen definierten Drehwinkel in zueinander entgegen gesetzte Drehrichtungen gebogen. Also advantageous is a variant of the method in which two or more conductor elements which are lined up in the radial direction to the main axis are arranged at least in some of the receiving grooves to form two or more concentric layers or ring arrangements of conductor elements, the longitudinal ends of all the conductor elements within a radial inner layer or ring assembly by means of the associated bending tools simultaneously or at least phased simultaneously bent or rotated by a defined rotation angle in opposite directions. At the same time, or at least for the most part at the same time, the longitudinal ends of all the conductor elements of an immediately adjacent, radially outer layer or ring arrangement are bent simultaneously or at least in phase at the same time by a defined angle of rotation into mutually opposite directions of rotation by means of the further, associated bending tools.
Dadurch werden zwischen unmittelbar benachbarten, konzentrisch zueinander angeordneten Schichten bzw. Ringanordnungen von Leiterelementen gegensinnig bzw. gegengleich gebogene Längsenden bzw. Leitungsüberstände geschaffen, welche eine vorteilhafte Verschaltung zu einer mäanderförmig bzw. in Kreisumfangsrichtung des Blechpakets verlaufenden Wicklung bzw. Teilwicklung ermöglichen. Zudem wird eine Kompensierung oder zumindest weitestgehende Kompensierung der auf das Blechpaket einwirkenden Drehmomente ermöglicht. As a result, oppositely directed or oppositely bent longitudinal ends or line projections are created between directly adjacent concentrically arranged layers or ring arrangements of conductor elements, which allow an advantageous connection to a meandering or circumferential direction of the laminated core extending winding or partial winding. In addition, a compensation or at least largely compensation of the torques acting on the laminated core is made possible.
Eine vorteilhafte Vorgehensweise ist dadurch definiert, dass das zumindest eine erste und das zumindest eine zweite Biegewerkzeug entsprechend einem Soll- Versatzwinkel der Leiterelemente zuzüglich eines Rückfederungs-Kompensationswinkels verdreht werden. Dadurch kann in vorteilhafter Art und Weise eine elastische Rückfederung der Leitungsüberstände bzw. der Längsenden der Leiterelemente kompensiert werden, sodass die Längsenden am Ende des Biegevorganges an der plangemäßen Position zumindest in Bezug auf die Umfang srichtung des Blechpakets vorliegen. Zudem kann dadurch die benötigte Taktzeit für den Biegevorgang möglichst gering gehalten werden. Entsprechend einer praktikablen Vorgehensweise kann auch vorgesehen sein, dass im Zuge des Anbringens von dem zumindest einen ersten Biegewerkzeug und/oder von dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug an den nächstliegend jeweils zugeordneten Längsenden oder Leitungsüberständen die Leiterelemente in Axialrichtung des Blechpakets in den Aufnahmenuten verschoben und entsprechend einem vordefinierten Plan- bzw. Sollwert positioniert werden. Dadurch kann neben einer hohe Präzision auch eine möglichst rasche Fertigung des Stators bzw. Rotors unterstützt werden. Insbesondere kann auch durch diese Maßnahme die resultierende Taktzeit möglichst kurz gehalten werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatisierten Herstellen einer Komponente eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine umfasst zum einen einen Tragrahmen zur Lagerung von zumindest einem ersten Biegewerkzeug. Dieses zumindest eine erste Biegewerkzeug ist zum Anbringen an ersten Längsenden von elektrischen Leiterelementen, welche in ein Blechpaket eines herzustellenden Stators oder Rotors eingesteckt sind, vorgesehen. Das zumindest eine erste Biegewerkzeug ist zum Biegen der ersten Leitungsüberstände der elektrischen Leiterelemente gegenüber dem Blechpaket eingerichtet. Zudem ist wenigstens ein erster Bewegungsantrieb zur gesteuerten Erzeugung von Drehbewegungen des zumindest einen ersten Biegewerkzeuges ausgebildet. Wenigstens eine elektronische Steuervorrichtung ist zur gesteuerten Aktivierung des zumindest einen ersten Bewegungsantriebes vorgesehen. Wesent- lieh ist dabei, dass am Tragrahmen für das zumindest eine erste Biegewerkzeug oder auf einem zusätzlichen Tragrahmen zumindest ein zweites Biegewerkzeug gelagert ist. Dieses zumindest eine zweite Biegewerkzeug ist zum Anbringen an den gegenüberliegenden zweiten Längsenden der in das Blechpaket des herzustellenden Stators oder Rotors eingesteckten, elektrischen Leiterelemente vorgesehen. Dieses zumindest eine zweite Biegewerkzeug ist zum Biegen der zweiten Leitungsüberstände der elektrischen Leiterelemente gegenüber dem Blechpaket eingerichtet. Die elektronische Steuervorrichtung ist ferner dazu eingerichtet, einen Biegevorgang zum gleichzeitigen oder überwiegend gleichzeitigen Biegen der ersten und auch der zweiten Leitungsüberstände der Leiterelemente auszuführen, wobei dieser Biegevorgang zudem durch eine Ausführung einer ersten Drehbewegung von zumindest einem der ers- ten Biegewerkzeuge in eine erste Drehrichtung, sowie durch eine zumindest zeitweise gleichzeitig ablaufende Ausführung einer zweiten Drehbewegung von zumindest einem der zweiten Biegewerkzeuge in die zur ersten Drehrichtung entgegen gesetzte, zweite Drehrichtung definiert. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen den Aufbau einer einfach und relativ prozessstabil automatisierbaren Vorrichtung bzw. Anlage zum Herstellen eines Halb- bzw. Zwischenprodukts eines Stators oder Rotors. Insbesondere ist dadurch eine maschinell einfache, funktionssichere, präzise und schnelle Fertigung eines Stators oder Rotors ermöglicht bzw. eine optimierte Montage von dessen elektrischer Wicklung erzielbar. An advantageous procedure is defined in that the at least one first and the at least one second bending tool are rotated in accordance with a desired offset angle of the conductor elements plus a springback compensation angle. This can be compensated in an advantageous manner, an elastic resilience of the line projections or the longitudinal ends of the conductor elements, so that the longitudinal ends at the end of the bending process at the planned position, at least with respect to the circumferential direction of the laminated core. In addition, the required cycle time for the bending process can be kept as low as possible. According to a practicable procedure, it can also be provided that in the course of attaching the at least one first bending tool and / or the at least one second bending tool to the respectively adjacent longitudinal ends or line projections, the conductor elements are displaced in the axial direction of the laminated core in the receiving grooves and corresponding to one predefined plan or setpoint are positioned. As a result, not only high precision but also the fastest possible production of the stator or rotor can be supported. In particular, the resulting cycle time can be kept as short as possible by this measure. The device according to the invention for the automated production of a component of a stator or rotor of an electric machine comprises on the one hand a support frame for mounting at least one first bending tool. This at least one first bending tool is provided for attachment to first longitudinal ends of electrical conductor elements, which are inserted into a laminated core of a stator or rotor to be produced. The at least one first bending tool is arranged to bend the first conductor projections of the electrical conductor elements with respect to the laminated core. In addition, at least one first movement drive for the controlled generation of rotational movements of the at least one first bending tool is formed. At least one electronic control device is provided for the controlled activation of the at least one first movement drive. It is essential that at least one second bending tool is mounted on the support frame for the at least one first bending tool or on an additional support frame. This at least one second bending tool is provided for attachment to the opposite second longitudinal ends of the plugged into the laminated core of the stator or rotor to be produced, electrical conductor elements. This at least one second bending tool is arranged to bend the second conductor projections of the electrical conductor elements with respect to the laminated core. The electronic control device is further configured to carry out a bending operation for simultaneous or predominantly simultaneous bending of the first and also the second conductor projections of the conductor elements, this bending process also being carried out by executing a first rotational movement of at least one of the first bending tools in a first direction of rotation, and defined by an at least temporarily simultaneous execution of a second rotational movement of at least one of the second bending tools in the opposite direction to the first direction of rotation, the second direction of rotation. The measures according to the invention make it possible to construct a device or plant which can be automated simply and in a relatively stable process for the production of a semi-product or intermediate product of a stator or rotor. In particular, this allows a machine-simple, reliable, precise and fast production of a stator or rotor or an optimized assembly of the electrical winding can be achieved.
Weiters kann es vorteilhaft sein, wenn das zumindest eine erste Biegewerkzeug zumindest zwei Biegewerkzeuge mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist, und dass das zumindest eine zweite Biegewerkzeug zumindest zwei zu den Durchmessern der ersten Biegewerkzeuge korrespondierende Biegewerkzeuge aufweist, und dass einander gegenüber liegende Biegewerkzeuge mit jeweils korrespondierendem Durchmesser von der Steuervorrichtung gleichzeitig aktiviert oder annähernd gleichzeitig betätigt werden. Dadurch kann ein rationelle und zugleich präzise Fertigung erzielt werden. Darüber hinaus können auch in diesem Fall die an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Blechpakets einwirkenden Drehmomente kompensiert oder zumindest weitestgehend kompensiert werden. Furthermore, it may be advantageous if the at least one first bending tool has at least two bending tools with different diameters, and that the at least one second bending tool has at least two bending tools corresponding to the diameters of the first bending tools, and that bending tools lying opposite each other with corresponding diameters of the control device activated simultaneously or almost simultaneously operated. This allows a rational and at the same time precise production can be achieved. In addition, in this case, the torques acting on the opposite end faces of the laminated core can be compensated or at least largely compensated.
Eine andere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das zumindest eine erste Biegewerkzeug und/oder das zumindest eine zweite Biegewerkzeug hinsichtlich ihres Abstandes relativ zueinander verstellbar sind. Dadurch ist ein einfaches Einbringen eines Blechpakets mit stirnseitig davon überstehenden Leiterelementen in die Vorrichtung ermöglicht. Durch Verstellung des Abstandes zwischen dem zumindest einen ersten Biegewerkzeug und dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug kann das vorbereitete Blechpaket mitsamt den darin eingesteckten Leiterelementen einfach gespannt bzw. aufgenommen werden und nach Aus- führung des Biegeprozesses wieder freigegeben werden. Another embodiment is characterized in that the at least one first bending tool and / or the at least one second bending tool are adjustable with respect to their distance relative to each other. As a result, a simple introduction of a laminated core with frontally protruding therefrom conductor elements in the device allows. By adjusting the distance between the at least one first bending tool and the at least one second bending tool, the prepared laminated core together with the conductor elements inserted therein can simply be tensioned or picked up and released again after execution of the bending process.
Eine weitere mögliche Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Biegewerkzeug und/oder das zumindest eine zweite Biegewerkzeug entlang ihrer zueinander fluchtenden Dreh- oder Rotationsachsen in ihrem Abstand relativ zueinander verstell- bar sind. Durch die Beschränkung der Relativbeweglichkeit der beiden einander gegenüberliegenden Biegewerkzeuge auf deren einander fluchtende Dreh- bzw. Rotationsachse kann bei möglichst einfachem mechanischem Aufbau eine hohe Fertigungsgenauigkeit erzielt werden. Schließlich kann die elektronische Steuervorrichtung der angegebenen Vorrichtung zur Umsetzung bzw. Kontrolle der vorstehend beschriebenen Verfahrensmaßnahmen ausgebildet sein. Durch die überwiegend Software- bzw. programmtechnische Umsetzbarkeit der entsprechenden Verfahrensmaßnahmen kann eine hohe Flexibilität und zugleich ein hoher Funktionsumfang der angegebenen Vorrichtung erreicht werden. A further possible embodiment is characterized in that the at least one first bending tool and / or the at least one second bending tool are adjustable relative to each other along their mutually aligned rotational or rotational axes in their distance. By limiting the relative mobility of the two opposing bending tools on their mutually aligned rotation or rotation axis, a high manufacturing accuracy can be achieved with the simplest possible mechanical structure. Finally, the electronic control device of the specified device can be designed to implement or control the method measures described above. Due to the predominantly software or programmatic feasibility of the corresponding process measures a high flexibility and at the same time a high level of functionality of the specified device can be achieved.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. For a better understanding of the invention, this will be explained in more detail with reference to the following figures.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung: In each case, in a highly simplified, schematic representation:
Fig. 1 ein hohlzylindrisches Blechpaket mit einer Mehrzahl von darin aufgenommen, geradlinigen Leiterelementen in deren noch nicht gebogenen Zustand, in schaubildlicher Darstellung; 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;
Fig. 2a einzelne Verfahrens schritte zur Herstellung eines Stators einer elektrischen Maschine; Fig. 2a single process steps for producing a stator of an electric machine;
Fig. 2b 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. 2b shows a device for bending the conductor sections projecting in relation to a laminated core and a stator semi-finished product manufactured with this device with curved conductor sections projecting with respect to the laminated core.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen 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 werden 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 mögliche 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. By way of introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, 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 the same parts with the same reference numerals or component names. Also, 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. The term "in particular" is understood below to mean that it may be a possible more specific training or specification of an object or a method step, but not necessarily a compelling, preferred embodiment of the same or a compelling approach.
In der Fig. 1 ist eine mögliche Ausbildung eines Stators 1 zur Bildung einer nicht näher dargestellten elektrischen Maschine gezeigt. Es wäre aber auch möglich, die nachfolgende Beschreibung und Ausführung bei einem Rotor zur Bildung einer elektrischen Maschine in dazu analoger Weise anzuwenden und durchzuführen. Die nachfolgende Beschreibung ist also nur auf einen Stator 1 bezogen, kann aber auch einen Rotor betreffen. In Fig. 1 shows a possible embodiment of a stator 1 for forming an electric machine, not shown. However, it would also be possible to apply and to carry out the following description and embodiment of a rotor for forming an electric machine in a manner analogous thereto. The following description is therefore based only on a stator 1, but may also relate to a rotor.
Die Montage und eine Vielzahl von Fertigungsschritten des Stators 1 können bevorzugt in einer komplexen Fertigungsanlage automatisiert in mehreren Fertigungs Stationen zumeist auch vollautomatisch durchgeführt werden. Im nachfolgenden sind nicht alle der insgesamt erfor- derlichen Prozess- bzw. Fertigungs schritte zur Schaffung eines einsatzfertigen Stators 1 bzw. Rotors beschrieben, wobei die zusätzlich erforderlichen Fertigungs schritte dem Stand der Technik entnommen werden können. The assembly and a plurality of production 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 manufacturing steps for the creation of a ready-to-use stator 1 or rotor are described, wherein the additionally required manufacturing steps can be taken from the prior art.
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. Basically, 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.
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 5 können sich in Axialrichtung des Blechpakets 2 in einer parallelen Ausrichtung bezüglich 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. In the present embodiment, 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 formed from an electrically conductive material. 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. To form electrical coils or windings formed therefrom, 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 5 may extend in the axial direction of the laminated core 2 in a parallel orientation relative 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.
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 Innenfläche und einer 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 Aufnahmenuten 5 aufgenommen sein. Als Minimalvariante kann ein Leiterelement 3, 4 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 außenliegend angeordneten Leiterelemente 4 eine zweite Schicht 10 aus. Einzelne bzw. einige wenige der Aufnahmenuten 5 können auch leer bleiben bzw. ohne darin eingesetzter Leiterelemente 3, 4 ausgeführt sein. Die stabförmig ausgebildeten, im Ursprungszustand vorzugsweise geradlinig verlaufendenThe 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. Preferably, 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. In the present exemplary embodiment of a stator 1 of an electric machine, the laminated core 2 forms a hollow cylinder with an inner surface and an outer surface made of the stacked individual sheets or laminations 2 '. As already stated above, at least one of the conductor elements 3, 4 is arranged in each of the receiving grooves 5. However, it is also possible to provide several, in particular two, three, four, five, six or even more conductor elements 3, 4 per receiving groove 5. In particular, In particular, eight, ten, twelve or more conductor elements 3, 4 can be accommodated in each of the receiving grooves 5. As a minimal variant, a conductor element 3, 4 may be provided, but in this embodiment, in each case a receiving groove 5, two conductor elements 3, 4 are shown and described. Thus, the conductor elements 3 arranged in the radial direction on the inside form a first layer 9 and the conductor elements 4 arranged on the outside in the radial direction form a second layer 10. Individual or a few of the receiving grooves 5 can also remain empty or be implemented without inserted therein conductor elements 3, 4. The rod-shaped, preferably straight in the original state
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 zweiten Stirnende 8 zweite Leitung süber stände 17, 18 aus. 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. In this embodiment, 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 opposite the first end face 7 first line projections 15, 16 and opposite the second front end 8 second line states over 17, 18 from.
Die im Blechpaket 2 in den einzelnen Aufnahmenuten 5 aufgenommenen und im Ausgangszustand noch unverformten Leiterelemente 3, 4 werden im Bereich jedes der beiden Stirnen- den 7, 8 des Blechpakets 2 an deren Längsenden 11, 12; 13, 14 bzw. in Bezug auf deren Leitungsüberstände 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. Glei- ches kann bevorzugt auch mit den jeweils zweiten Längsenden 13, 14 im Bereich des zweiten Stirnendes 8 des Blechpakets 2 durchgeführt werden. The conductor elements 3, 4, which are accommodated in the sheet-metal package 2 in the individual receiving grooves 5 and are still undeformed in the initial state, are provided in the region of each of the two prongs 7, 8 of the laminated core 2 at their 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. Subsequently, 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 also be carried out with the respective second longitudinal ends 13, 14 in the region of the second front end 8 of the laminated core 2.
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 stab förmigen 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 Isolations Schicht 19 innerhalb der Aufnahmenuten 5 auch noch von einem baulich eigenständigen, hohlprofilartigen Isolationselement 20 bevorzugt vollumfänglich umgeben sind. In a known manner, the conductor elements 3, 4 may be provided with an electrical insulation layer 19, with the exception of mutual contact regions formed thereon. This insulating layer 19 on the lateral surface of the rod-shaped conductor elements 3, 4 is preferably formed of plastic and may have been applied in a previous painting or dipping process. Furthermore, it may be advantageous if the individual conductor elements 3, 4 in addition to their electrical insulation layer 19 within the grooves 5 are also surrounded by a structurally independent, hollow-profile-like insulation element 20 preferably fully.
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 dabei 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 Fertigungs Station 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. The feeding or the introduction of the individual conductor elements 3, 4 in the respective grooves 5 can be done stepwise or intermittently, with the laminated core 2 is preferably with its main axis 6 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 is considered or to make a predefined relative position of the conductor elements 3, 4 with respect to the laminated core 2 safe.
In einem bevorzugt vor der Übergabe oder Weitergabe an die nachfolgende Bearbeitungs- o- der Fertigungsstation durchzuführenden Positionier schritt 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 Positionieransatz abgestützt werden, wobei die Leiterelemente 3, 4 bevorzugt schwerkraftbedingt in den einzelnen Aufnahmenuten 5 bis zu einem bevorzugt umlaufend ausgebildeten Positionierelement mit einem ihrer Läng senden 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. In a preferred before the transfer or passing to the subsequent processing o- or manufacturing station to be performed positioning step, the conductor elements 3, 4 in the axial direction with respect to one of the front ends 7, 8 of the laminated core 2 are still aligned. This can e.g. take place 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 approach, wherein the conductor elements 3, 4 preferably by gravity in the individual grooves 5 to a preferably circumferentially formed positioning with one of their longitudinal send 11, 12 or 13, 14 come to rest. 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 e.g. be taken on a movable between each of the workstations workpiece carrier.
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 bzw. Rotors für elektrische Maschinen erzielt werden. Die entsprechenden Verfahrens schritte ergeben also ein Halb- bzw. Zwischenfabrikat eines Stators 1, welches Halbfabrikat durch weitere Verfahrensmaßnahmen zu ergänzen bzw. zu komplettieren ist. With the method steps given below, as also schematically illustrated in FIGS. 2a and 2b, an automated or at least partially automated production of at least one semi-finished product of the generic stator 1 or rotor for electrical machines can be achieved. The corresponding process steps therefore result a semi-finished or intermediate product of a stator 1, which semifinished product is to be supplemented or completed by further process measures.
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 Stirnende 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 Antriebsmotors 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. In an initial step, 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 distributed in the circumferential direction, between the first axial end face 7 and the second axial end face 8 of the laminated core 2 extending receiving grooves 5 for line sections of an electrical winding to be produced. In the illustrated embodiment with a stationary running stator 1 of an electric machine or an electric drive motor, the laminated core 2 is designed as a hollow cylindrical body. However, 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.
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 Verlau- fes der Aufnahmenuten 5 auch helixartig bzw. schraubkonturförmig ausgeführt sein, was insbesondere 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 nachfol- gend 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 addition, a plurality of rod-shaped conductor elements 3, 4 are provided, which in the 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. Depending on the length of the receiving grooves 5, these rod-shaped conductor elements 3, 4 can also have a helical or screw-shaped configuration, which is the case in particular in so-called obliquely-grooved laminations 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 subsequently to be produced connections for the construction of 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.
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 5 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 beispiel- haft ersichtlich ist. In a preferably automated process step, 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 5 have no conductor elements 3, 4. In the middle section 2a is a partially executed insertion process of the conductor elements 3, 4 can be seen or were the sake of simplicity, only one of the inserted into the laminated core 2 conductor elements 3, 4 shown. 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. In particular, 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 thus 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.
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 der 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 angebracht 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. Stirnenden der Leiterelemente 3, 4 aufweisen. Es ist aber ebenso möglich, dass die Biege Werkzeuge 25, 25', 26, 26' primär auf einem Reib Schlussprinzip basieren bzw. auf einem sonstigen Mitnehmerprinzip zur kontrollierten, plastischen Umformung der Leiterelemente 3, 4 beruhen. In a subsequent method step, 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. After introduction and positioning of the conductor elements 3, 4 corresponding to the desired electrical winding concept, a defined bending or crimping of the first and second conductor projections 15, 16 and 17, 18 of the rod-shaped conductor elements 4, 5 takes place in the circumferential direction of the laminated core 2. In particular, the first and second winding heads 23, 24 (FIG. 2 b) of the electrical winding of the stator 1 or rotor are thus defined in their basic geometry or shape. In accordance with an expedient measure, in the course of this bending or forming process, the line projections 15, 16 or 17, 18 which originally projected linearly or largely rectilinearly out of the laminated core 2, are provided that at least one first bending tool 25, 25 'at the first longitudinal ends 11 , 12 of the conductor elements 3, 4 attached or attached. In addition, in particular offset substantially at the same time or slightly offset in time, 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 and front ends of the conductor elements 3, 4 have. But it is also possible that the bending tools 25, 25 ', 26, 26' are primarily based on a friction final principle or are based on another driver principle for controlled, plastic deformation of the conductor elements 3, 4.
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 Leitung süber stände 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 Blechpakets 2 positionieren. In an effective manner, 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 over states 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.
Wesentlich ist, dass der Biegevorgang der Leiterelemente 3, 4 bzw. von dessen Leitungsüberständen 15, 16; 17, 18 in Bezug auf die beiden Stirnenden 7, 8 des Blechpakets 2 mit den je- weils zugeordneten Biegewerkzeugen 25, 25' bzw. 26, 26' gleichzeitig bzw. zumindest annähernd gleichzeitig ausgeführt wird. Insbesondere wird ein Biegevorgang eingeleitet und durchgeführt, welcher durch eine zumindest phasenweise gleichzeitige Ausführung einer ersten Drehbewegung von dem zumindest einen ersten Biegewerkzeug 25, 25' in eine erste Drehrichtung 27 und durch eine zweite Drehbewegung von dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug 26, 26' in eine zweite Drehrichtung 28 gekennzeichnet ist. Die zweite Drehbewegung von dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug 26, 26' wird dabei in die zur ersten Drehrichtung 27 entgegengesetzte bzw. gegensinnige, zweite Drehrichtung 28 ausgeführt. Zweckmäßig ist es dabei, wenn die ersten und zweiten Längsenden 11, 13 bzw. 12, 14 der Leiterelemente 3, 4 pro Schicht 9 bzw. 10 in Bezug auf die einander gegenüberliegenden Stirnenden 7, 8 des Blechpakets 2 simultan oder im Wesentlichen simultan in gegensinnige Richtungen gebogen werden, was durch die gegenläufigen Drehbewegungen des zumindest einen ersten Biegewerkzeuges 25, 25' und des zumindest einen zweiten Biegewerkzeuges 26, 26' bewerkstelligt wird. Dabei werden gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig zumindest die überwiegende Anzahl an ersten Leitungsüberständen 15 der inneren Leiterelemente 3 am ersten Stirnende 7 des Blechpaketes 2 und zumindest die überwiegende Anzahl an zweiten Leitungsüberständen 17 der inneren Leiterelemente 3 am zweiten Stirnende 8 des Blechpakets 2 plangemäß umgeformt bzw. gebogen, insbesondere in Bezug zu den Stirnflächen 7, 8 des Blechpakets 2 zumindest einmal abgewinkelt. Gleiches gilt für die in Radialrichtung vergleichsweise weiter außen liegenden, zweiten Leitungsüberstände 16, 18 der Leiterelemente 4. Die Leiterelemente 3 der inneren Schicht 9 und die Leiterelemente 4 der äußeren Schicht 10 werden dabei vorzugsweise gegengleich bzw. gegensinnig gebogen, sodass an den Wicklungsköpfen 23, 24 jeweils eine gekreuzte Struktur der Leitungsüberstände 15, 16 und 17, 18 entsteht, wie die am besten aus dem rechten Abschnitt von Fig. 2b ersichtlich ist. It is essential that the bending process of the conductor elements 3, 4 or of its line projections 15, 16; 17, 18 with respect to the two front ends 7, 8 of the laminated core 2 with the respective associated bending tools 25, 25 'and 26, 26' simultaneously or at least approximately simultaneously executed. In particular, a bending operation is initiated and carried out, which by at least a phase-wise simultaneous execution of a first rotational movement of the at least one first bending tool 25, 25 'in a first rotational direction 27 and by a second rotational movement of the at least one second bending tool 26, 26' in a second direction of rotation 28 is marked. The second rotational movement of the at least one second bending tool 26, 26 'is carried out in the opposite direction to the first direction of rotation 27 or opposite, second direction of rotation 28. It is useful if the first and second longitudinal ends 11, 13 and 12, 14 of Conductor elements 3, 4 per layer 9 or 10 with respect to the opposite ends 7, 8 of the laminated core 2 are bent simultaneously or substantially simultaneously in opposite directions, which by the opposite rotational movements of the at least one first bending tool 25, 25 'and at least a second bending tool 26, 26 'is accomplished. At the same time or substantially simultaneously at least the predominant number of first conductor projections 15 of the inner conductor elements 3 at the first end face 7 of the laminated core 2 and at least the vast majority of second conductor projections 17 of the inner conductor elements 3 at the second front end 8 of the laminated core 2 are reshaped as planned or bent, in particular with respect to the end faces 7, 8 of the laminated core 2 angled at least once. The same applies to the second line projections 16, 18 of the conductor elements 4, which lie comparatively further in the radial direction. The conductor elements 3 of the inner layer 9 and the conductor elements 4 of the outer layer 10 are preferably bent in opposite directions, so that at the winding heads 23, 24 a crossed structure of the line projections 15, 16 and 17, 18 is formed, as best seen in the right portion of Fig. 2b.
Der Biegevorgang wird also zweckmäßigerweise derart ausgeführt, dass zumindest die überwiegende Anzahl der in das Blechpaket 2 eingesteckten Leiterelemente 3, 4 in Bezug auf ihre gesamte Längserstreckung einen im Wesentlichen Z-förmigen Verlauf erhalten bzw. aufwei- sen, wie dies in Fig. 2b schematisch und beispielhaft ersichtlich ist. Dies kann durch die jeThe bending operation is thus expediently carried out in such a way that at least the predominant number of the conductor elements 3, 4 inserted into the laminated core 2 are or have a substantially Z-shaped profile with respect to their entire longitudinal extent, as shown schematically in FIG. 2b and by way of example. This can be done by the ever
Stirnende 7, 8 des Blechpakets 2 ausgebildeten Paare bzw. Gruppen von gegensinnig verdrehbaren Biegewerkzeugen 25 und 25' bzw. 26 und 26' erzielt werden. Front end 7, 8 of the laminated core 2 formed pairs or groups of oppositely rotatable bending tools 25 and 25 'and 26 and 26' can be achieved.
Die steuerungstechnischen Abläufe für den Biegeprozess werden dabei von wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung 29 kontrolliert bzw. umgesetzt. Die zumindest eine Steuervorrichtung 29 ist dabei einerseits mit zumindest einem ersten Bewegungsantrieb 30 für das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25' und weiters mit zumindest einem zweiten Bewegungsantrieb 31 für das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26' leitungsverbunden bzw. steuerungstechnisch gekoppelt. The control engineering processes for the bending process are controlled or implemented by at least one electronic control device 29. The at least one control device 29 is coupled on the one hand with at least one first movement drive 30 for the at least one first bending tool 25, 25 'and further with at least one second movement drive 31 for the at least one second bending tool 26, 26' conductively connected or control technology.
Die elektronische Steuervorrichtung 29 kann dabei derart eingerichtet bzw. derart programmiert sein, dass ein gleichzeitiges oder annähernd gleichzeitiges Starten der ersten und zweiten Drehbewegung und ein Beenden der ersten und zweiten Drehbewegung zu einem gleichen oder annähernd gleichen Zeitpunkt erfolgt, sodass die auftretenden Kräfte bzw. Drehmomente gegenüber dem Blechpaket 2 ausgeglichen oder zumindest teilweise kompensiert werden. Eine schematisch veranschaulichte Greif- bzw. Haltevorrichtung 32 für das Blechpaket 2 muss somit nur relativ geringen Verdrehkräften bzw. Drehmomenten standhalten können. Ins- besondere sind dadurch die auf das Blechpaket 2 bzw. auf dessen Blechlamellen 2' summarisch bzw. resultierend ausgeübten Kräfte im Zuge des Biegevorganges der Leitungsüberstände 15, 16; 17, 18 relativ gering. The electronic control device 29 can be set up or programmed in such a way that a simultaneous or approximately simultaneous starting of the first and second rotational movement and termination of the first and second rotational movement to a same or approximately the same time takes place, so that the occurring forces or torques relative to the laminated core 2 are compensated or at least partially compensated. A schematically illustrated gripping or holding device 32 for the laminated core 2 thus has to be able to withstand only relatively small torsional forces or torques. In particular, by the forces exerted on the laminated core 2 or on the laminations 2 'summarily or resulting forces in the course of the bending process of the line projections 15, 16; 17, 18 relatively low.
Die Haltevorrichtung 32 kann dabei gemäß beliebigen aus dem Stand der Technik bekannten Mechanismen ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Haltevorrichtung 32 in Art eines Zangengreifers, eines Mehrfach-Fingergreifers, oder sogar in Art eines Magnetgreifers bzw. einer elektromagnetischen Haltevorrichtung ausgeführt sein. The holding device 32 can be designed according to any known from the prior art mechanisms. For example, the holding device 32 may be designed in the manner of a forceps gripper, a multiple finger gripper, or even in the manner of a magnetic gripper or an electromagnetic holding device.
Der erste und zweite Wicklungskopf 23, 24 können dabei im Wesentlichen symmetrisch ge- formt sein, deren Leitungsüberstände 15, 16 bzw. 17, 18 jedoch gegengleich gebogen sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass vom ersten und zweiten Biegewerkzeug 25, 26 in Bezug auf die gleiche Schicht 10 der herzustellenden Wicklung betragsmäßig zumindest annähernd die gleichen Verdrehwinkel 33, 34 - siehe Pfeile in Fig. 2b - zurückgelegt werden. Gleiches gilt für die Leiterelemente 3 der radial inneren Schicht 9 und für deren zugeordnete Biegewerkzeuge 25 ', 26'. Die Steuerung bzw. Kontrolle des jeweils zurückgelegten Verdrehwinkels 33, 34 erfolgt vorzugsweise ebenso durch die zumindest eine elektronische, typischerweise speicherprogrammierbare Steuervorrichtung 29. In this case, the first and second winding heads 23, 24 can be shaped essentially symmetrically, but their overhangs 15, 16 or 17, 18 can be bent in opposite directions. In particular, it can be provided that at least approximately the same angles of rotation 33, 34 - see arrows in FIG. 2b - are covered by the first and second bending tools 25, 26 with respect to the same layer 10 of the winding to be produced. The same applies to the conductor elements 3 of the radially inner layer 9 and their associated bending tools 25 ', 26'. The control or control of the respective twist angle 33, 34 is preferably also carried out by the at least one electronic, typically programmable logic controller 29th
Die elektronische Steuervorrichtung 29 kann auch dazu eingerichtet sein, dass der zumindest eine erste Bewegungs antrieb 30 für das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25 der radial äußersten Schicht 10 und der zumindest eine zweite Bewegungsantrieb 31 für das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26 der gleichen, radial äußersten Schicht 10 derart angesteuert werden, dass zu gleichen Zeitpunkten gleiche oder annähernd gleiche Antriebsmomente vorliegen, welche in gegenläufige bzw. in entgegen gesetzte Richtungen wirken. Analoges gilt für die Lei- terelemente 3 der inneren Schicht 9 und für die den inneren Leiterelementen 3 zugeordneten Biegewerkzeuge 25 ', 26'. Zweckmäßig ist es auch, wenn im Zuge der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Hauptachse 6 des Blechpakets 2 in eine horizontale Orientierung verbracht wird bzw. wenn die horizontale Orientierung der Hauptachse 6 des Blechpakets 2 beibehalten wird, bevor bzw. während der Biegevorgang der Längsenden 11, 12; 13, 14 der Leiterelemente 3, 4 ausgeführt wird. Nach der Ausführung des Biegevorganges wird dann das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25' und das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26' von den Längsenden 11, 12; 13, 14 der Leiterelemente 3, 4 wieder entfernt bzw. abgenommen. The electronic control device 29 may also be adapted to drive the at least one first movement drive 30 for the at least one first bending tool 25 of the radially outermost layer 10 and the at least one second movement drive 31 for the at least one second bending tool 26 of the same, radially outermost layer 10 are driven so that the same or approximately the same drive torques are present at the same time, which act in opposite directions or in opposite directions. The same applies to the conductor elements 3 of the inner layer 9 and to the bending elements 25 ', 26' associated with the inner conductor elements 3. It is also expedient if in the course of carrying out the method according to the invention the main axis 6 of the laminated core 2 is moved in a horizontal orientation or if the horizontal orientation of the main axis 6 of the laminated core 2 is maintained before or during the bending process of the longitudinal ends 11, 12; 13, 14 of the conductor elements 3, 4 is executed. After the execution of the bending process then the at least one first bending tool 25, 25 'and the at least one second bending tool 26, 26' of the longitudinal ends 11, 12; 13, 14 of the conductor elements 3, 4 again removed or removed.
Das zumindest eine erste und das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 25, 25', 26, 26' sind vorzugsweise mehrteilig ausgeführt, insbesondere durch konzentrisch ineinander gesetzte, unabhängig voneinander drehbewegliche Teilwerkzeuge bzw. Mitnehmerscheiben gebildet. Diese je Biegewerkzeug 25, 25', 26, 26' ausgeführten Kombinations- bzw. Teilwerkzeuge an den axialen Stirnenden 7, 8 des Blechpakets 2 sind dabei in gegenläufige Richtungen verdrehbar, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, um unmittelbar benachbarte Schichten 9, 10 von Leitungsüberständen 15, 16 bzw. 17, 18 in gegenläufige Umfangsrichtungen biegen zu können. Durch die gegenläufige Drehbewegung von mehreren Teilwerkzeugen je Biegewerkzeug-Gruppe 25, 26 kann die in der rechten Hälfte von Fig. 2b ersichtliche, gegenseitig verschränkte Umformung der Leitungsüberstände 15 und 16 bzw. 17 und 18 erzielt werden. Insbesondere kann je Schicht 9, 10 und je Stirnende 7, 8 des Blechpakets 2 jeweils ein Biege - Teilwerkzeug vorgesehen sein, sodass im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei konzentrisch ineinander gesetzte Teilwerkzeuge bzw. Mitnehmerscheiben die erste Biegewerkzeug- Gruppe 25, 25' definieren und zwei konzentrisch ineinander gesetzte Teilwerkzeuge bzw. Mitnehmerscheiben die zweite Biegewerkzeug-Gruppe 26, 26' definieren. Im Zuge der Durchführung des Biegevorganges werden also der erste Wicklungskopf 23 und der zweite Wicklungskopf 24 des Stators 1 gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig geformt. Insbesondere wird durch die gegengleichen bzw. gegensinnigen Biegevorgänge, welche in Bezug auf die einander gegenüberliegenden Stirnenden 7, 8 zumindest annähernd simultan ausgeführt werden und vorzugsweise auch für alle Schichten 9, 10 der herzustellen Wicklung ausgeführt werden, das in Fig. 2b in dessen rechter Hälfte veranschaulichte, vorgefertigte Stator-Halbfabrikat erzeugt. In der linken Hälfte von Fig. 2b ist eine Biegevorrichtung zum automatisierten Herstellen einer Komponente eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine schematisch veranschaulicht. Diese Vorrichtung umfasst einen Tragrahmen 35 zur Lagerung bzw. drehbeweglichen Halterung von dem zumindest einen ersten Biegewerkzeug 25, 25 '. The at least one first and the at least one second bending tool 25, 25 ', 26, 26' are preferably designed in several parts, in particular formed by concentric nested, independently rotatable part tools or drive plates. This ever bending tool 25, 25 ', 26, 26' running combination or part tools at the axial ends 7, 8 of the laminated core 2 are rotatable in opposite directions, as is known from the prior art, to immediately adjacent layers , 10 of line projections 15, 16 and 17, 18 to be able to bend in opposite circumferential directions. As a result of the opposite rotational movement of a plurality of part tools per bending tool group 25, 26, the mutually entangled deformation of the line projections 15 and 16 or 17 and 18 that can be seen in the right half of FIG. 2b can be achieved. In particular, each layer 9, 10 and each front end 7, 8 of the laminated core 2 each be provided a bending tool, so that in the illustrated embodiment, two concentric nested sub-tools or drive plates define the first bending tool group 25, 25 'and two concentric with each other set sub-tools or drive plates define the second bending tool group 26, 26 '. In the course of carrying out the bending process, therefore, the first winding head 23 and the second winding head 24 of the stator 1 are formed simultaneously or substantially simultaneously. In particular, by the opposite or opposite bending operations, which are carried out at least approximately simultaneously with respect to the opposing front ends 7, 8 and preferably for all layers 9, 10 of the winding to be carried out, in Fig. 2b in the right half illustrated, prefabricated stator semi-finished produced. In the left-hand half of FIG. 2b, a bending device for automatically producing a component of a stator or rotor of an electric machine is schematically illustrated. This device comprises a support frame 35 for supporting or rotatably supporting the at least one first bending tool 25, 25 '.
Dieses zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25' ist zum Anbringen an ersten Längsenden 11, 12 von elektrischen Leiterelementen 3, 4, welche in ein Blechpaket 2 eines herzustellenden Stators oder Rotors eingesteckt sind, vorgesehen. Das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25' ist - wie vorstehend erläutert - zum Biegen der ersten Leitungsüberstände 15, 16 der elektrischen Leiterelemente 3, 4 gegenüber dem Blechpaket 2 eingerichtet. This at least one first bending tool 25, 25 'is provided for attachment to first longitudinal ends 11, 12 of electrical conductor elements 3, 4, which are inserted into a laminated core 2 of a stator or rotor to be produced. The at least one first bending tool 25, 25 'is - as explained above - arranged for bending the first conductor projections 15, 16 of the electrical conductor elements 3, 4 relative to the laminated core 2.
Der wenigstens eine erste Bewegungsantrieb 30, beispielsweise ein Servomotor, ist zur gesteuerten Erzeugung von Drehbewegungen des zumindest einen ersten Biegewerkzeuges 25, 25' ausgebildet. Die wenigstens eine elektronische Steuervorrichtung 29 ist dabei zur gesteu- erten Aktivierung des zumindest einen ersten Bewegungsantriebes 30 ausgebildet. The at least one first movement drive 30, for example a servomotor, is designed for the controlled generation of rotational movements of the at least one first bending tool 25, 25 '. The at least one electronic control device 29 is designed for the controlled activation of the at least one first movement drive 30.
Am Tragrahmen 35 für das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25 ' oder auf einem zusätzlichen Tragrahmen 36 ist das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26' gelagert, insbesondere drehbeweglich gehaltert. Das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26' ist zum Anbringen an den gegenüberliegenden zweiten Längsenden 13, 14 der in das Blechpaket 2 des herzustellenden Stators oder Rotors eingesteckten, elektrischen Leiterelemente 3, 4 vorgesehen. Das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26' ist zum Biegen der zweiten Leitungsüberstände 17, 18 der elektrischen Leiterelemente 3, 4 gegenüber dem Blechpaket 2 eingerichtet. On the support frame 35 for the at least one first bending tool 25, 25 'or on an additional support frame 36, the at least one second bending tool 26, 26' is mounted, in particular rotatably supported. The at least one second bending tool 26, 26 'is provided for attachment to the opposite second longitudinal ends 13, 14 of the inserted into the laminated core 2 of the stator or rotor to be produced, electrical conductor elements 3, 4. The at least one second bending tool 26, 26 'is designed to bend the second conductor projections 17, 18 of the electrical conductor elements 3, 4 with respect to the laminated core 2.
Die elektronische Steuervorrichtung 29 ist dabei dazu eingerichtet, einen Biegevorgang zum gleichzeitigen oder überwiegend gleichzeitigen Biegen der ersten und auch der zweiten Leitungsüberstände 15, 16; 17, 18 der Leiterelemente 3, 4 auszuführen. Dieser Biegevorgang ist zudem durch eine Ausführung einer ersten Drehbewegung von zumindest einem der ersten Biegewerkzeuge 25, 25 ' in eine erste Drehrichtung 27, sowie durch eine zumindest zeitweise gleichzeitig ablaufende Ausführung einer zweiten Drehbewegung von zumindest einem der zweiten Biegewerkzeuge 26, 26' in die zur ersten Drehrichtung 27 entgegen gesetzte, zweite Drehrichtung 28 definiert. Dabei kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25' zumindest zwei Biegewerkzeuge mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist, und dass das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26' zumindest zwei zu den Durchmessern der ersten Biege- Werkzeuge 25, 25' korrespondierende Biegewerkzeuge 26, 26' aufweist, wie dies in Fig. 2b mit strichlierten Linien angedeutet wurde. Die einander gegenüber liegende Biegewerkzeuge 25, 26 und 25', 26' mit jeweils korrespondierendem Durchmesser werden dabei von der Steuervorrichtung 29 gleichzeitig aktiviert oder annähernd gleichzeitig betätigt, um eine möglichst umfassende bzw. weitgehende Kompensation der resultierenden Drehmomente in Bezug auf das Blechpaket 2 zu erzielen. The electronic control device 29 is adapted to a bending operation for simultaneous or predominantly simultaneous bending of the first and also the second line projections 15, 16; 17, 18 of the conductor elements 3, 4 execute. This bending process is also characterized by an execution of a first rotational movement of at least one of the first bending tools 25, 25 'in a first direction of rotation 27, and by an at least temporarily simultaneously executing a second rotational movement of at least one of the second bending tools 26, 26' in the first direction of rotation 27 opposite, second direction of rotation 28 defined. It can be provided that the at least one first bending tool 25, 25 'at least two bending tools having different diameters, and that the at least one second bending tool 26, 26' at least two to the diameters of the first bending tools 25, 25 'corresponding bending tools 26, 26 ', as indicated in Fig. 2b by dashed lines. The opposing bending tools 25, 26 and 25 ', each having a corresponding diameter are simultaneously activated by the control device 29 or actuated approximately simultaneously to achieve the most comprehensive or extensive compensation of the resulting torques in relation to the laminated core 2 ,
Zweckmäßig kann es auch sein, wenn das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25' und/oder das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26' hinsichtlich ihres Abstandes 37 relativ zueinander verstellbar sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine erste Biegewerkzeug 25, 25' und/oder das zumindest eine zweite Biegewerkzeug 26, 26' entlang ihrer zueinander fluchtenden Dreh- oder Rotationsachsen in ihrem Abstand 37 relativ zueinander verstellbar sind It may also be expedient if the at least one first bending tool 25, 25 'and / or the at least one second bending tool 26, 26' are adjustable relative to one another with regard to their spacing 37. In particular, it can be provided that the at least one first bending tool 25, 25 'and / or the at least one second bending tool 26, 26' are adjustable relative to each other along their mutually aligned rotational or rotational axes in their distance 37
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle be- merkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben 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. The embodiments show possible embodiments, it being noted at this point that the invention is not limited to the specifically illustrated embodiments thereof, but rather also various combinations of the individual embodiments are possible with each other and this possibility of variation due to the teaching of technical action by representational Invention in the skill of those skilled in this technical field.
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 Ausführungsbeispielen 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 verstehen, 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. The scope of protection is determined by the claims. However, the description and drawings are to be considered to interpret the claims. Individual features or combinations of features from the illustrated and described different embodiments may represent for themselves inventive solutions. The task underlying the independent inventive solutions can be taken from the description. All information on ranges of values in objective description should be understood to include these arbitrary and all sub-ranges thereof, eg the indication 1 to 10 should be understood to encompass all sub-ranges, starting from the lower limit 1 and the upper limit 10 that is, all portions begin with a lower limit of 1 or greater and end at an upper limit of 10 or less, eg, 1 to 1.7, or 3.2 to 8.1, or 5.5 to 10.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. For the sake of order, it should finally be pointed out that for a better understanding of the construction, elements have been shown partially unevenly and / or enlarged and / or reduced in size.
Bezugszeichenaufstellung REFERENCE NUMBERS
1 Stator 30 erster Bewegungsantrieb1 stator 30 first movement drive
2 Blechpaket 31 zweiter Bewegungsantrieb2 laminated core 31 second movement drive
2' Blechlamellen 32 Haltevorrichtung 2 'laminations 32 holding device
3 Leiterelement 33 Verdrehwinkel  3 conductor element 33 twist angle
4 Leiterelement 34 Verdrehwinkel  4 conductor element 34 twist angle
5 Aufnahmenut 35 Tragrahmen  5 receiving groove 35 supporting frame
6 Hauptachse 36 Tragrahmen  6 main axis 36 support frame
7 erstes Stirnende 37 Abstand  7 first end face 37 distance
8 zweites Stirnende  8 second front end
9 erste Schicht  9 first shift
10 zweite Schicht  10 second shift
11 erstes Längsende  11 first longitudinal end
12 erstes Längsende  12 first longitudinal end
13 zweites Längsende  13 second longitudinal end
14 zweites Längsende  14 second longitudinal end
15 erster Leitungsüberstand  15 first line projection
16 erster Leitungsüberstand  16 first line projection
17 zweiter Leitungsüberstand  17 second line supernatant
18 zweiter Leitungsüberstand  18 second line supernatant
19 Isolations schicht  19 insulation layer
20 Isolationselement  20 insulation element
21 Länge  21 length
22 axiale Länge  22 axial length
23 erster Wicklungskopf  23 first winding head
24 zweiter Wicklungskopf 24 second winding head
,25' erstes Biegewerkzeug, 25 'first bending tool
, 26' zweites Biegewerkzeug , 26 'second bending tool
27 erste Drehrichtung  27 first direction of rotation
28 zweite Drehrichtung  28 second direction of rotation
29 S teuervorrichtung  29 VAT system

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zur automatisierten Herstellung einer Komponente eines Stators (1) o- der Rotors einer elektrischen Maschine, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrens- schritte umfasst, 1. A method for the automated production of a component of a stator (1) or the rotor of an electrical machine, the method comprising the following method steps,
- Bereitstellen eines im wesentlichen hohlzylindrischen oder zylindrischen Blechpakets (2) mit einer Mehrzahl von gestapelten, eine Hauptachse (6) definierenden Blechlamellen (2'), welches Blechpaket (2) eine Mehrzahl von in dessen Kreisumfangsrichtung verteilt angeord- nete, sich zwischen einem ersten und zweiten axialen Stirnende (7, 8) des Blechpakets (2) erstreckende Aufnahmenuten (5) für Leitungsabschnitte einer elektrischen Wicklung aufweist; - Providing a substantially hollow cylindrical or cylindrical laminated core (2) having a plurality of stacked, a major axis (6) defining laminations (2 '), which laminations (2) arranged a plurality of distributed in the circumferential direction, between a first and second axial end face (7, 8) of the laminated core (2) has receiving grooves (5) for line sections of an electrical winding;
- Bereitstellen einer Mehrzahl von stabförmigen Leiterelementen (3, 4) mit einem ersten und einem zweiten Längsende (11, 12; 13, 14), welche stabförmigen Leiterelemente (3, 4) zur Bil- dung der elektrischen Wicklung vorgesehen sind, wobei eine Länge (21) der stabförmigen Leiterelemente (3, 4) größer ist, als eine axiale Länge (22) des Blechpakets (2); - Providing a plurality of rod-shaped conductor elements (3, 4) having a first and a second longitudinal end (11, 12; 13, 14), which rod-shaped conductor elements (3, 4) are provided for forming the electrical winding, wherein a length (21) the rod-shaped conductor elements (3, 4) is greater than an axial length (22) of the laminated core (2);
- Einbringen von wenigstens einem der stabförmigen Leiterelemente (3, 4) in eine Mehrzahl oder in alle der Aufnahmenuten (5) des Blechpakets (2), wobei die stabförmigen Leiterele- mente (3,4) ausgehend von dem ersten und/oder zweiten axialen Stirnende (7, 8) des Blechpakets (2) in die Aufnahmenuten (5) eingebracht werden; - Introducing at least one of the rod-shaped conductor elements (3, 4) in a plurality or in all of the receiving grooves (5) of the laminated core (2), wherein the rod-shaped Leiterele- elements (3,4) starting from the first and / or second axial Front end (7, 8) of the laminated core (2) are introduced into the receiving grooves (5);
- Positionieren der stabförmigen Leiterelemente (3, 4) derart, dass deren erste und zweite Längsenden (11, 12; 13, 14) gegenüber dem ersten und zweiten Stirnende (7, 8) des Blechpa- kets (2) jeweils vorstehen und jeweils erste und zweite Leitungsüberstände (15, 16; 17, 18) gegenüber dem Blechpaket (2) bilden, wobei das Verfahren zudem dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Verfahrensschritte umfasst: - Positioning the rod-shaped conductor elements (3, 4) such that their first and second longitudinal ends (11, 12, 13, 14) relative to the first and second front end (7, 8) of the Blechpa- kets (2) respectively protrude and each first and second line projections (15, 16; 17, 18) opposite the laminated core (2), the method being further characterized in that it comprises the following steps:
- Anbringen von zumindest einem ersten Biegewerkzeug (25, 25 ') an den ersten Längsenden (11, 12) der Leiterelemente (3, 4); - Anbringen von zumindest einem zweiten Biegewerkzeug (26, 26') an den zweiten Längsenden (13, 14) der Leiterelemente (3, 4); - attaching at least one first bending tool (25, 25 ') to the first longitudinal ends (11, 12) of the conductor elements (3, 4); - attaching at least one second bending tool (26, 26 ') to the second longitudinal ends (13, 14) of the conductor elements (3, 4);
- Einleiten eines Biegevorganges zum Biegen der ersten und zweiten Leitungsüberstände (15, 16; 16, 17) und/oder der ersten und zweiten Längsenden (11, 12; 13, 14) durch gleichzeitiges- initiating a bending operation to bend the first and second overhangs (15, 16, 16, 17) and / or the first and second longitudinal ends (11, 12, 13, 14) by simultaneously
Ausführen einer ersten Drehbewegung von dem zumindest einen ersten Biegewerkzeug (25, 25') in eine erste Drehrichtung (27) um die Hauptachse (6), sowie einer zweiten Drehbewegung von dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug (26, 26') in die zur ersten Drehrichtung (27) entgegen gesetzte, zweite Drehrichtung (28). Performing a first rotational movement of the at least one first bending tool (25, 25 ') in a first rotational direction (27) about the main axis (6), and a second rotational movement of the at least one second bending tool (26, 26') in the first Direction of rotation (27) opposite, second direction of rotation (28).
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein gleichzeitiges oder annähernd gleichzeitiges Starten der ersten und zweiten Drehbewegung und durch ein Beenden der ersten und zweiten Drehbewegung zu einem gleichen oder annähernd gleichen Zeitpunkt, sodass die auftretenden Kräfte oder Drehmomente gegenüber dem Blechpaket (2) ausgeglichen oder zumindest teilweise kompensiert werden. 2. The method according to claim 1, characterized by a simultaneous or approximately simultaneous starting of the first and second rotational movement and by terminating the first and second rotational movement at the same or approximately the same time, so that the forces or torques relative to the laminated core (2) compensated or at least partially compensated.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Zurücklegung eines betragsmäßig gleichen Verdrehwinkels (33, 34) von dem zumindest einen ersten und dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug (25, 25', 26, 26'). 3. The method according to claim 1 or 2, characterized by covering a magnitude same angle of rotation (33, 34) of the at least one first and the at least one second bending tool (25, 25 ', 26, 26').
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen ersten und zumindest einen zweiten Bewegungsantrieb (30, 31) für das erste respektive für das zweite Biegewerkzeug (25, 25'; 26, 26'), wobei der erste und der zweite Bewegungsantrieb (30, 31) derart angesteuert werden, dass zu gleichen Zeitpunkten gleiche oder annähernd gleiche Antriebsmomente vorliegen, welche in gegenläufige Richtungen wirken. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized by at least a first and at least a second movement drive (30, 31) for the first and for the second bending tool (25, 25 ', 26, 26'), wherein the first and the second Movement drive (30, 31) are controlled such that the same or approximately the same drive torques are present at the same time, which act in opposite directions.
5. 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. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized by bringing the main axis (6) of the laminated core (2) in a horizontal orientation respectively by maintaining a horizontal orientation of the main axis (6) of the laminated core (2) before the bending operation respectively during the bending process the first and second longitudinal ends (11, 12, 13, 14) and / or the first and second conductor projections (15, 16, 17, 18) of the conductor elements (3, 4) is performed.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einzelnen der Aufnahmenuten (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) angeordnet werden, wobei die Längsenden (11, 13) sämtlicher Leiterelemente (3) innerhalb einer radial inneren Schicht (9) mittels den jeweils zugeordneten Biegewerkzeugen (25', 26') gleichzeitig oder zumindest phasenweise gleichzeitig um einen definierten Drehwinkel in entgegen gesetzte Richtungen gebogen werden, und dass gleichzeitig oder zumindest größtenteils gleichzeitig auch die Längsenden (12, 14) sämtlicher Leiterelemente (4) einer unmittelbar benachbarten, radial äußeren Schicht (10) mittels den weiteren, jeweils zugeordneten Biegewerkzeugen (25, 26) gleichzeitig oder zumindest phasenweise gleichzeitig um einen definierten Drehwinkel in zueinander entgegen gesetzte Drehrichtungen gebogen werden. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least in some of the receiving grooves (5) two or more in the radial direction to the main axis (6) juxtaposed conductor elements (3, 4) for forming two or more concentric layers (9 , 10) of conductor elements (3, 4) are arranged, wherein the longitudinal ends (11, 13) of all the conductor elements (3) within a radially inner layer (9) by means of the respective associated bending tools (25 ', 26') simultaneously or at least in phases be simultaneously bent by a defined angle of rotation in opposite directions, and that at the same time or at least at the same time also the longitudinal ends (12, 14) of all conductor elements (4) of an immediately adjacent, radially outer layer (10) by means of further, respectively associated bending tools ( 25, 26) at the same time or at least in phases at the same ge by a defined angle of rotation in opposite set turning directions to be bent.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste und das zumindest eine zweite Biegewerkzeug (25, 25 '; 26, 26') entsprechend einem Soll- Versatzwinkel der Leiterelemente (3, 4) zuzüglich eines Rückfede- rungs-Kompensationswinkels verdreht werden. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one first and the at least one second bending tool (25, 25 '; 26, 26') corresponding to a desired offset angle of the conductor elements (3, 4) plus a return twisting compensation angle are twisted.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge des Anbringens von dem zumindest einen ersten Biegewerkzeug (25, 25') und/oder von dem zumindest einen zweiten Biegewerkzeug (26, 26') an den jeweils zugeordneten Längsenden (11, 12; 13, 14) oder Leitungsüberständen (15, 16; 17, 18) die Leiterelemente (3, 4) in Axialrichtung des Blechpakets (2) in den Aufnahmenuten (5) verschoben und positioniert werden. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the course of attaching the at least one first bending tool (25, 25 ') and / or of the at least one second bending tool (26, 26') at the respectively associated longitudinal ends ( 11, 12, 13, 14) or line projections (15, 16, 17, 18), the conductor elements (3, 4) in the axial direction of the laminated core (2) in the receiving grooves (5) are moved and positioned.
9. Vorrichtung zum automatisierten Herstellen einer Komponente eines Stators oder9. A device for automated production of a component of a stator or
Rotors einer elektrischen Maschine, umfassend einen Tragrahmen (35) zur Lagerung von zumindest einem ersten Biegewerkzeug (25, 25 '), welches zumindest eine erste Biegewerkzeug (25, 25') zum Anbringen an ersten Längsenden (11, 12) von elektrischen Leiterelementen (3, 4), welche in ein Blechpaket (2) eines herzustellenden Stators oder Rotors eingesteckt sind, vorgesehen ist, und welches zumindest eine erste Biegewerkzeug (25, 25') zum Biegen der ersten Leitung süber stände (15, 16) der elektrischen Leiterelemente (3, 4) gegenüber dem Blechpaket (2) eingerichtet ist, wenigstens einen ersten Bewegungsantrieb (30), welcher zur gesteuerten Erzeugung von Drehbewegungen des zumindest einen ersten Biegewerkzeuges (25, 25') ausgebildet ist, und wenigstens eine elektronische Steuervorrichtung (29) zur gesteuerten Aktivierung des zumin- dest einen ersten Bewegungsantriebes (30), dadurch gekennzeichnet, dass am Tragrahmen (35) für das zumindest eine erste Biegewerkzeug (25, 25') oder auf einem zu- sätzlichen Tragrahmen (36) zumindest ein zweites Biegewerkzeug (26, 26') gelagert ist, welches zumindest eine zweite Biegewerkzeug (26, 26') zum Anbringen an den gegenüberliegenden zweiten Längsenden (13, 14) der in das Blechpaket (2) des herzustellenden Stators o- der Rotors eingesteckten, elektrischen Leiterelemente (3, 4) vorgesehen ist, und welches zu- mindest eine zweite Biegewerkzeug (26, 26') zum Biegen der zweiten LeitungsüberständeA rotor of an electric machine, comprising a support frame (35) for supporting at least one first bending tool (25, 25 '), which has at least one first bending tool (25, 25') for attachment to first longitudinal ends (11, 12) of electrical conductor elements (3, 4) which are inserted in a laminated core (2) of a stator or rotor to be produced, and which at least one first bending tool (25, 25 ') for bending the first line over Stands (15, 16) of the electrical conductor elements (3, 4) opposite the laminated core (2) is arranged, at least a first movement drive (30), which for the controlled generation of rotational movements of the at least one first bending tool (25, 25 ') is formed , and at least one electronic control device (29) for the controlled activation of the at least one first movement drive (30), characterized in that on the support frame (35) for the at least one first bending tool (25, 25 ') or on an additional Support frame (36) at least a second bending tool (26, 26 ') is mounted, which at least one second bending tool (26, 26') for attachment to the opposite second longitudinal ends (13, 14) of the i n the laminated core (2) of the stator to be produced o- the rotor inserted electrical conductor elements (3, 4) is provided, and which at least one second bending tool (26, 26 ') for bending the second line projections
(17, 18) der elektrischen Leiterelemente (3, 4) gegenüber dem Blechpaket (2) eingerichtet ist, und dass die elektronische Steuervorrichtung (29) weiters dazu eingerichtet ist, einen Biegevorgang zum gleichzeitigen oder überwiegend gleichzeitigen Biegen der ersten und auch der zweiten Leitungsüberstände (15, 16; 17, 18) der Leiterelemente (3, 4) auszuführen, wobei dieser Biegevorgang zudem durch eine Ausführung einer ersten Drehbewegung von zumindest einem der ersten Biegewerkzeuge (25, 25') in eine erste Drehrichtung (27), sowie durch eine zumindest zeitweise gleichzeitig ablaufende Ausführung einer zweiten Drehbewegung von zumin- dest einem der zweiten Biegewerkzeuge (26, 26') in die zur ersten Drehrichtung (27) entgegen gesetzte, zweite Drehrichtung (28) definiert ist. (17, 18) of the electrical conductor elements (3, 4) relative to the laminated core (2) is set, and that the electronic control device (29) is further adapted to a bending operation for simultaneous or predominantly simultaneous bending of the first and the second line projections (15, 16, 17, 18) of the conductor elements (3, 4), said bending process also being performed by performing a first rotational movement of at least one of the first bending tools (25, 25 ') in a first rotational direction (27), and an execution of a second rotary movement of at least one of the second bending tools (26, 26 '), which runs simultaneously at least at times, is defined in the second direction of rotation (28) opposite to the first direction of rotation (27).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Biegewerkzeug (25, 25') zumindest zwei Biegewerkzeuge mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist, und dass das zumindest eine zweite Biegewerkzeug (26, 26') zumindest zwei zu den Durchmessern der ersten Biegewerkzeuge (25, 25') korrespondierende Biege- Werkzeuge (26, 26') aufweist, und dass einander gegenüber liegende Biegewerkzeuge (25, 26; 25', 26') mit jeweils korrespondierendem Durchmesser von der Steuervorrichtung (29) gleichzeitig aktiviert oder annähernd gleichzeitig betätigt werden. 10. The device according to claim 9, characterized in that the at least one first bending tool (25, 25 ') has at least two bending tools with different diameters, and that the at least one second bending tool (26, 26') at least two to the diameters of the first Bending tools (25, 25 ') corresponding bending tools (26, 26'), and in that opposite bending tools (25, 26; 25 ', 26') each having a corresponding diameter of the control device (29) simultaneously activated or approximately be operated simultaneously.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zumin- dest eine erste Biegewerkzeug (25, 25') und/oder das zumindest eine zweite Biegewerkzeug11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the at least one first bending tool (25, 25 ') and / or the at least one second bending tool
(26, 26') hinsichtlich ihres Abstandes (37) relativ zueinander verstellbar sind. (26, 26 ') with respect to their distance (37) are adjustable relative to each other.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Biegewerkzeug (25, 25') und/oder das zumindest eine zweite Biege - Werkzeug (26, 26') entlang ihrer zueinander fluchtenden Dreh- oder Rotationsachsen in ihrem Abstand (37) relativ zueinander verstellbar sind. 12. Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the at least one first bending tool (25, 25 ') and / or the at least one second bending tool (26, 26') along their mutually aligned rotational or rotational axes in their distance (37) are adjustable relative to each other.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (29) zur Umsetzung der Verfahrensmaßnahmen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8 ausgebildet ist. 13. Device according to one of claims 9 to 12, characterized in that the control device (29) for implementing the method measures according to one or more of claims 2 to 8 is formed.
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