WO2019201731A1 - Vorrichtung und verfahren zur ausrichtung einer hairpinwicklung - Google Patents

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WO2019201731A1
WO2019201731A1 PCT/EP2019/059229 EP2019059229W WO2019201731A1 WO 2019201731 A1 WO2019201731 A1 WO 2019201731A1 EP 2019059229 W EP2019059229 W EP 2019059229W WO 2019201731 A1 WO2019201731 A1 WO 2019201731A1
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contact ends
contact
wedge
spreader
elements
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PCT/EP2019/059229
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Matthias Ebert
Bernhard BYZIO
Erhard WEHNER
Jürgen Tröster
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for Ausrich device, in particular the guarantee of a radial distance, the hairpin ends to be joined together in the production of Hairpinwicklept for an electrical cal machine.
  • Object of the present invention is to provide a device which also allows accurate positioning of the contact ends, is easy to put down and provides a high process reliability.
  • a device for aligning the contact ends of Hair pins a Hairpinwicklung wherein the contact ends of Hairpinwicklung in the circumferential direction extending double layers and a number of slots corresponding number radially extending rows are arranged, wherein at least two double layers are IN ANY, and wherein two in a double layer of a Form row adjacent contact ends form a contact pair, characterized in that a spreader is provided, with which at least a portion of the contact ends can be covered, that the Spreader has at least one wedge element which in the tangential direction he stretches that the wedge element at its contact ends facing the axial end having a tip, wherein the tip in the radial direction has a width which is smaller than half the width of a contact end, that the width of the Wedge element in the radial direction increases from the tip, and that the wedge member at least over a length of a non-insulated portion of the Kunststoffendens corresponding length in the axial direction has a width of 3mm to 6mm, and that the spread
  • U-shaped bent conductor elements are used, which are inserted in the slots of a stator or rotor of an electrical machine, that their open ends, which represent the contact ends, arranged at one axial end, and all closed turning portions at the other axial end are.
  • the hairpins are arranged in several layers, wherein the two legs of a U-shaped conductor element are each arranged in different positions.
  • the contact ends are substantially formed per ply in different tangential directions per layer, so-called twisting, to approximate con tact of circumferentially spaced hairpins, thereby enabling electrically conductive bonding and thus formation of a coil of a plurality of hairpins.
  • connection takes place in each case between two adjacent contact ends of different layers, which thus form a contact pair and are combined to form double layers.
  • the double layers are preferably arranged in one of the number of slots corresponding number of radial rows, wherein the number of slots corresponds to the number of slots for receiving the conductor elements in the stator or rotor.
  • the contact ends of a pair of contacts In order to produce a usually made by welding electrically conductive connec tion between contact ends of a double layer or a pair of contacts, the contact ends of a pair of contacts must be aligned with each other. In particular, the pairs of contacts must have a stand from each other to have an insulation against each other and to allow better accessibility for further manufacturing steps, such as welding. A distance in the tangential direction is given by the grooves and the BE BEING through these grooves intervals. In the radial direction, however, in a preferred use of similar hairpins, the contact ends are block-shaped, whereby no sufficient distance is given. For this purpose, the device has a spreader, which is designed to be at least axially movable.
  • the spreader comprises at least one wedge element, which runs in the tangential direction, that is, the wedge element in the tangential direction an extension which can ensure a deformation of the contact ends in the radial direction in contact with contact ends, therefore, the wedge member preferably extends at least over one of the dimension of a contact end in the tangential direction of appropriate length.
  • the wedge element has a tip.
  • the tip is designed with a small extent in the radial direction, which is preferably smaller than half the width of a contact end.
  • the contact ends on at least one side from a bevel on to facilitate insertion of the wedge element and insbesonde re to avoid at very sharp peaks formed damage to the contact ends.
  • At least the radial extension of the wedge element increases starting from the tip in the axial direction, which ends when inserted between contact these are deformed in the radial direction.
  • the magnification is preferably continuously before to achieve a uniform deformation and to avoid kinking due to wedging of the contact ends with steps of a sudden increase. Due to the width of the wedge element in the radial direction and the radial distance of the contact ends, among other things, for the insulation he testifies, which is why the width of the wedge element increases to a width between 3mm to 6mm, which is about a benchmark of the VDE (VDE Association of Electro Technology Electronics Information Technology eV) for an insulating air gap ent speaks.
  • VDE VDE Association of Electro Technology Electronics Information Technology eV
  • the wedge element should therefore have a width in this area at least over a length which corresponds to the length of the non-insulated areas of the contact ends.
  • the spreader is movable at least in the axial direction, whereby an insertion of the wedge element between the contact ends is made possible.
  • Embodiments of a device according to the invention are characterized in that a plurality of wedge elements are arranged in the circumferential direction and / or radial direction, and that the several wedge elements are provided by a base body. are bound.
  • Hairpin windings often has a plurality of double layers, for example, three or four double layers, which is why for preferably a plurality of wedge elements are arranged in radia ler direction to deform all double layers simultaneously with spaced contact ends or contact pairs.
  • the wedge elements may in this case have a same cross section or different cross sections, according to the deformation of the contacts to be reached.
  • a plurality of wedge elements may be adjacent in the tangential direction to simultaneously deform a plurality of rows or a whole double layer, thereby reducing the processing time.
  • the wedge elements are connected to each other via a base body, by which the positioning of the wedge elements is ensured to each other and a common movement of the wedge elements is achieved.
  • Device of preferred embodiments are characterized in that the base body and the wedge elements are made in one or more parts.
  • the wedge elements can be made in one piece with the body, which reduces the number of components and low assembly costs.
  • a one-piece design optionally increases the production cost, which is why this is especially interesting for spreaders, which cover only individual rows or a small part of the circumference or, for example, have only one or two wedge elements in the radial direction.
  • Inventive embodiments of the device are characterized in net that extends the wedge element in the tangential direction over several rows of contact ends. In the tangential direction, a wedge member is preferably carried out over several rows to reduce the time required to process a Hairpinwick development. This can be carried out with a continuous annular or ringseg mentförmiges wedge element with kontantem cross-section or preferably a plurality of tangentially adjacent, preferably integrally formed wedge elements with there intervening interruptions.
  • FIG. 1 For this purpose, at least two radially adjacent wedge elements, for example, a hairpin winding with three double layers, the tips of the wedge elements with an ent speaking distance from each other arranged.
  • the distance is mainly dependent on whether a single contact end or a pair of contacts is taken between the tips when inserting, so theoretically a distance corresponding to the single or double width of a con tact element would be sufficient between the tips.
  • a greater distance of 1, 1 to 2.5 times the width of a contact end is preferred.
  • the wedge elements in the further axial Ver running each other at least a clear width with this distance of 1, 1 times to 2.5 times the width of a contact end. Particularly preferred extends the distance to a range of 1, 5 times to 3 times the width of a Kon clocked to ensure appropriate range of motion.
  • Preferred embodiments of a device according to the invention are characterized in that the wedge elements are arranged symmetrically.
  • the forces occurring in the deformation are distributed more evenly and the maximum order degree of formation, in particular the radially outer contact ends, can reduce the who.
  • the spreader has at least one boundary which extends in axi aler direction parallel to the wedge element, and forms an accommodation space for contact ends with an adjacent wedge element.
  • the generally uninsulated regions of the contact ends are preferably arranged parallel in the axial direction.
  • Limitations may also be provided which are tangential to the wedge elements and, in particular, lie in the radial direction between the wedge elements in order to avoid deformation of the contact ends in the tangential direction.
  • Devices are characterized in that the device comprises a guide element, wel Ches is arranged in the axial direction below the tip of the wedge element, wherein the guide element is disc-shaped and recesses for fürstr. occurs the contact ends, wherein the recesses radial side walls for tangentially guiding the contact ends and at least one tangential end wall, and wherein the length of the recess in the radial direction at least equal to the sum of the extension of the contact ends in the radial direction and the addi th width of the wedge elements ,
  • the guide element can be carried out separately from the spreader and moved independently of this or moved together and possibly also be firmly connected to the spreader.
  • the guide element is arranged below the tip of the wedge element, ie between the spreader and the stator or ro tor, which carries the Flairpinwicklung.
  • the guide element has a disc shape with recesses.
  • the recesses may lie within the guide element and thus be completely enclosed by it, or be open to a circumferential surface of the guide element. Accordingly, the recess in the radial direction on one or two end walls and in the tangential direction radially extending side walls.
  • the side walls are parallel to the corresponding row of contact ends and guides them in a tangential direction in order to avoid undesired deformation in the tangential direction during the radial expansion.
  • the or the end walls are accordingly widely spaced from one another, which also corresponds to the length of the side walls.
  • the side walls have at least one length which corresponds to the length of all contact ends in the radial direction plus the sum of the width of the Keilele elements, since this corresponds to the radial extent of the deformed contact ends ent.
  • the device comprises a plurality of guide elements which are angeord net in the axial direction below the tip of the wedge element, wherein the guide elements are wedge-shaped or pin-shaped, wherein the guide elements for tangential guidance of the contact ends between the rows of contact ends are insertable.
  • the researchersselemen te are arranged below the tip of the wedge element, ie between the spreader and the stator or rotor which carries the Hairpinwicklung.
  • a plurality of separate guide elements are provided which are pin-shaped or wedge-shaped and are pushed radially between the rows. Again, the guide elements serve to guide the contact ends tangentially.
  • Preferred wedge-shaped guide elements whose tangential width changes over the radial course, in this case can each two adjacent rows of Kon clocking lead in the opposite tangential direction. This is an advantage over pin-shaped guide elements with a relatively constant width, since fewer guide elements are required. Dabirend pin-shaped Füh guiding elements can be used more flexibly for different sized Hairpinwicklept ver.
  • Embodiments of devices according to the invention are characterized in that the device comprises at least one holding element which is designed to hold and position the hairpin winding to the spreader.
  • the device has at least one retaining element.
  • the holding element engages from the inside and / or outside of the rotor or stator, in particular on ent speaking the diameter-changing jaw chuck. Due to the defined Hal teposition by the holding elements, a circumferentially extending spreader can be positioned coaxially to Hairpinwicklung. In embodiments with a spreader, which covers only part of the circumference, a corresponding axially parallel positioning of the spreader can take place by the device before.
  • the spreader and the holding elements are preferably provided so as to be rotatable relative to each other about the axis of rotation of the rotor or stator, wherein at least the spreader or the holding elements are rotatable.
  • these guide elements can be coupled to the holding elements and moved together with them.
  • a further aspect of the invention is a method for aligning the contact ends of hairpins of a hairpin winding, wherein the contact ends of the hairpin winding are arranged circumferentially extending double layers and a number corresponding to number of radially extending rows, wherein at least two Doppella conditions are present, and wherein two in a double layer of a series of adjacent contact ends form a contact pair, with a device in which a spreader is provided, with which at least a part of the contact ends is covered, wherein the spreader has at least one wedge element which extends in the tangential direction and at its contact ends facing axial end having a tip, comprising the steps that the spreader is positioned adjacent to the con tact ends, that the spreader is moved axially in the direction of the contact ends to push the wedge member between contact ends, in particular between contact pairs , whereby the contact ends are deformed in the radial direction.
  • the spreader is positioned to the contact ends, so that the tip of the Keilele element or the wedge elements are positioned at a distance in the axial direction between rule contact ends. Subsequently, the spreader is moved in the axial direction Rich on the contact ends, whereby at first the tips of the directly adjacent be wedge elements come into contact with the contact ends. Due to the positioning between the contact ends and the tip of the wedge element, the wedge element dips between the contact ends and generates a force effect in the radial direction due to the widening in the axial direction width of the wedge element in the radial direction. The voltage applied to the wedge element contact ends, which are acted upon by the force, deform accordingly in radial direction, resulting in a spacing of the contact ends in the radial direction.
  • the contact ends are guided between two wedge elements in the free receiving space formed between them. This can lead to a corresponding deformation insbesonde the upper, preferably non-insulated, part of the contact ends in Chryslerge translated radial direction, whereby the upper portions of the contact ends are pa rallel aligned in particular in the axial direction.
  • this can be achieved by appropriate provided on the spreader limitations.
  • the aforementioned contact ends deformed by the wedge elements can each be either individual contact ends or contact pairs.
  • a separation of individual contact ends or pairs of contacts can be advantageous.
  • Embodiments of inventive method are characterized in that the wedge element is then moved in the tangential direction between the rows and is then removed in the axial direction of the contact ends.
  • the wedge element is then moved in the tangential direction between the rows and is then removed in the axial direction of the contact ends.
  • the wedge element is then moved in the tangential direction between the rows and is then removed in the axial direction of the contact ends.
  • the wedge element is then moved in the tangential direction between the rows and is then removed in the axial direction of the contact ends.
  • spreader and Hairpinwicklung are mutually rotatable and the spreader is moved after reaching the lowered position in which the contact ends are deformed in the tangential direction, so that the wedge elements between the rows of contact ends occurs. Due to the tangential movement, which can be done by the hairpin winding instead of the spreader If the contact end occurs laterally from the receiving space, whereby an unwanted Wei tere deformation of the contact end is avoided. After the wedge member has been moved in a tangential direction to a free position between the rows, the spreader is removed in the axial direction from the contact ends.
  • Embodiments of the invention are characterized in embodiments in that first the hairpin winding is fixed by at least one holding element. In an upstream process step, the hairpin winding or the stator or rotor is taken up with the Hairpinwicklung by holding elements of the device and fixed spatially. By a corresponding constructive interpretation of the device device can be done at the same time positioning the spreader to the contact ends, whereby the components are spatially fixed and the loading processing time can be shortened.
  • the invention relates to an electric machine having a hairpin winding, characterized in that the contact pairs are arranged spaced from one another in the radial direction by a method according to the invention.
  • advantageous hairpin windings can be steeped relative to one another with respect to an alignment of the contact ends by means of a described method.
  • Embodiments of inventive electrical machines are characterized in that the contact ends each have at least on one side an inlet oblique.
  • an inlet slope for example by Anphasen, the contact ends can provide an advantageous gap between the radial directly adjacent contact ends at their upper end. This gap facilitates the positioning as well as the immersion of the tips or the wedge elements between the contact ends, whereby the process reliability is increased.
  • the embodiments are not limited to the above examples and can be achieved by further corresponding embodiments. The features of the embodiments may be combined as desired.
  • Fig. 1 shows a partial section through elements of an inventive device before.
  • Fig. 2 shows a partial section through elements of an inventive device before.
  • Fig. 3A shows a schematic embodiment of a guide element.
  • 3B, 3C show partial sections of a guide element according to FIG. 3A.
  • Fig. 4 shows schematic parts of a device according to the invention.
  • Fig. 1 shows a part of the elements of an embodiment according to the invention, where are shown in sections cut.
  • the device comprises a spreader (1), which covers at least the contact ends (4) of a row (KR) in the tangential direction or extends over an area, in particular a circular ring over the entire circumference.
  • KR a row
  • FIG. 1 Shown is only one edge region of a stator (5), which is provided with a Hairpinwick- ment and the introduced hairpins stand with their contact ends (4) on the laminated core of the stator (5).
  • the upper areas (4.1) of the contact ends (4) in the illustration are not insulated, which is why they have a somewhat lower dimension.
  • the provision of the non-isolated areas (4.1) takes place before preferably already with the production of Flairpins before insertion into the stator (5), because at this time the areas (4.1) are even more accessible and at the same time in the non-isolated area (4.1) of the directly adjacent contact ends (4) creates a corresponding distance, which facilitates the expansion. It is a Vari ante with six layers of contact ends (4), wherein here two layers in a Dop pellage together by the spreader (1) are to be reshaped.
  • the spreader (1) comprises two wedge elements (2) which each have a tip (3) facing the contact ends (4).
  • the wedge elements are connected to one another via a base body (7) and spaced apart such that there is a clearance between the tips (3), which are receptive to a contact pair, ie two contact ends to be electrically conductively connected to one another in later manufacturing steps ), suitable is.
  • a receiving space (A) is defined which has at least one clear width, as between the tips (3), to accommodate the contact ends (4).
  • the spreader has additional boundaries (6) which extend in the axial direction with a corre sponding distance from the wedge elements (2).
  • the base body (7), the wedge elements (2) and the boundaries (6) are integrally formed.
  • the wedge elements (2) have a relatively simple geometry and are symmetrical, whereby a relatively simple one-piece production is possible.
  • the two middle contact ends (4) are not deformed and taken straight into the receiving space (A) between the wedge elements (2).
  • the outer contact ends (4) come into contact with and slide along the wedge elements (2). Due to the increasing width of the wedge elements (2) in the axial direction, the contact ends (2) are deflected in the radial direction and deformed in the direction accordingly. The deeper the wedge elements (2) dip between the contact ends (4), the farther the contact ends will become
  • Fig. 2 shows a spreader (1) similar to Fig. 1, which is why the above description is analogously applicable.
  • the spreader (1) in FIG. 2 is designed in several parts.
  • the wedge elements (2) are each carried out individually and are arranged adjacent in the radial direction and connected to the base body (7).
  • the Be boundaries (6) are designed separately and connected to the base body (7).
  • the distance between the Keilelemen th (2) or between wedge element (2) and boundary (6) on the United bond with the base body (7) and / or on at the wedge elements (2) vorgese Henen paragraphs, as shown done.
  • wedge elements (2) There are five wedge elements (2) are provided to expand in this embodiment, the contact ends (4) each individually.
  • the tips (3) are arranged in comparison to Fig.1 corresponding closer to each other.
  • the wedge elements (2) are not symmetrical, whereby a greater deformation in the radially outward direction takes place, whereby optionally the existing space can be used better.
  • FIG. 2 Another difference in Fig. 2 are the inlet slopes (4.2) which are provided on the non-iso profiled areas (4.1) of the contact ends (4).
  • the inlet slopes (4.2) By the inlet slopes (4.2), the distance between the upper ends of the contact ends (2) is increased, whereby the positioning and immersion of the tips (3) in the lowering of the wedge elements (2) is facilitated.
  • FIG. 3A shows an embodiment of a guide element (10) for a inven tion proper device.
  • the guide element (10) is designed disc-shaped and has distributed over its circumference recesses (1 1) through which each of the corresponding rows (KR) of the contact ends (4) can pass.
  • 3B and 3C each show a partial section of a guide element (10) according to FIG. 3A in the region of a recess (11) in various views.
  • the inside diameter of the recess (1 1) and thus the distance between the side walls (1 1 .1) is not much larger than the tangential measurement from the contact ends (4) , preferably not larger than twice the width of the contact ends (4) formed.
  • the clear width between the end walls (1 1 .2) is formed significantly larger than the radial extent of the row (KR) of the directly adjacent contact ends (4), after the radial deformation of the contact ends (4) still a passage through the recess (1 1) and thus to allow lifting of Füh guiding element (10).
  • the clear width between the end walls (1, 2) should in this case be greater, at least by the sum of the maximum widths of the wedge elements (2) delimiting the receiving spaces (A) in the radial direction. It is also possible to provide the recess (1 1) only with an end wall (1 1 .2) and run on the opposite side radially inwardly or outwardly open.
  • FIG. 1 A schematic view of parts of an embodiment of a device according to the invention are shown in FIG.
  • the stator (5) on the one hand by an inner retaining element (8) prepositioned and additionally by, in this example, two outer Garele elements (8), which are movable from the center or the axis of rotation (Z) of the stator (5) in the radial direction.
  • the holding elements (8) are connected to a frame (9).
  • the stator (5) is first pushed onto the inner holding element (8), wherein the outer holding elements (8) are in an open position. Subsequently, the outer holding elements (8) in the radial direction aufeinan to be moved to clamp the stator (5) between them and thus to hold.
  • the principle can also be executed to swept with inner movable holding jaws. In the same way, a device without a fixed holding element can only be designed with inner and / or outer movable holding jaws as holding elements (8), as a result of which the device can be used more flexibly for components of different dimensions.
  • the holding elements (8) can also engage in later mounting means, with de nen the stator (5) housing during assembly with an electric machine or a Ge or the like is connected.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten der Kontaktenden (4) von Hairpins einer Hairpinwicklung, wobei die Kontaktenden (4) der Hairpinwicklung in Umfangsrichtung verlaufenden Doppellagen und einer Nutzahl entsprechenden Anzahl radial verlaufender Reihen (KR) angeordnet sind, wobei mindestens zwei Doppellagen vorhanden sind, und wobei zwei in einer Doppellage einer Reihe (KR) benachbarte Kontaktenden (4) ein Kontaktpaar bilden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spreizer (1) vorgesehen ist, mit welchem zumindest einen Teil der Kontaktenden (4) überdeckbar ist, dass der Spreizer (1) zumindest ein Keilelement (2) aufweist, welches sich in tangentialer Richtung erstreckt, dass das Keilelement (2) an seinem der Kontaktenden (4) zugewandten axialen Ende eine Spitze (3) aufweist, wobei die Spitze (3) in radialer Richtung eine Breite aufweist, welche kleiner als die halbe Breite eines Kontaktendes (4) ist, dass sich die Breite des Keilelements (2) in radialer Richtung von der Spitze (3) ausgehend vergrößert, und dass das Keilelement (2) zumindest über einer der Länge eines nicht isolierten Bereichs (4.1) des Kontaktendens (4) entsprechenden Länge in axialer Richtung ein Breite von 3mm bis 6mm aufweist, und dass der Spreizer (1) in axialer Richtung bewegbar ist. Weitere Aspekte der Erfindung sind ein Verfahren hierfür und eine dadurch hergestellte elektrische Maschine.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Ausrichtung einer Hairpinwicklunq
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie eine Verfahren zur Ausrich tung, insbesondere der Gewährleistung eines radialen Abstands, der miteinander zu verbindenden Hairpinenden bei Herstellung von Hairpinwicklungen für eine elektri sche Maschine.
Im Stand der Technik ist beispielsweise aus DE 10 2011 002 173 A1 bekannt, dass bei unterschiedlich geformte Hairpins nacheinander in die Nuten eingebracht werden, wodurch ein radialer Abstand zwischen den Kontaktenden aufgrund der unterschied lichen vorgeformten Hairpins vorgenommen wird.
Probleme des Standes der Technik liegen unter anderem in der Vielzahl unterschied lich vorzuformender Hairpins, was einen hohen Fertigungsaufwand zur Folge hat, sowie dem hohen Montageaufwand.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung, welche ebenfalls eine genaue Positionierung der Kontaktenden ermöglicht, einfach herzu stellen ist sowie eine hohe Prozesssicherheit bietet.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den unab hängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Ausrichten der Kontaktenden von Hair pins einer Hairpinwicklung, wobei die Kontaktenden der Hairpinwicklung in Umfangs richtung verlaufenden Doppellagen und einer Nutzahl entsprechenden Anzahl radial verlaufender Reihen angeordnet sind, wobei mindestens zwei Doppellagen vorhan den sind, und wobei zwei in einer Doppellage einer Reihe benachbarte Kontaktenden ein Kontaktpaar bilden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spreizer vorgesehen ist, mit welchem zumindest einen Teil der Kontaktenden überdeckbar ist, dass der Sprei zer zumindest ein Keilelement aufweist, welches sich in tangentialer Richtung er streckt, dass das Keilelement an seinem der Kontaktenden zugewandten axialen Ende eine Spitze aufweist, wobei die Spitze in radialer Richtung eine Breite aufweist, welche kleiner als die halbe Breite eines Kontaktendes ist, dass sich die Breite des Keilelements in radialer Richtung von der Spitze ausgehend vergrößert, und dass das Keilelement zumindest über einer der Länge eines nicht isolierten Bereichs des Kontaktendens entsprechenden Länge in axialer Richtung ein Breite von 3mm bis 6mm aufweist, und dass der Spreizer in axialer Richtung bewegbar ist.
Bei einer Hairpinwicklung werden U-förmig gebogene Leiterelemente verwendet, welche derart in den Nuten eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine eingesetzt werden, dass ihre offenen Enden, welche die Kontaktenden darstellen, an einem axialen Ende, und alle geschlossenen Wendebereiche am anderen axialen Ende angeordnet sind. Die Hairpins sind in mehreren Lagen angeordnet, wobei die beiden Schenkel eines U-förmigen Leiterelements jeweils in unterschiedlichen Lagen angeordnet sind. Die Kontaktenden werden pro Lage im Wesentlichen pro Lage in unterschiedliche tangentiale Richtungen umgeformt, sogenanntes Twisten, um Kon taktenden von in Umfangsrichtung beabstandeter Hairpins einander anzunähern, wodurch eine elektrisch leitende Kontaktierung und somit eine Bildung einer Spule aus einer Vielzahl von Hairpins ermöglicht wird. Die Verbindung erfolgt jeweils zwi schen zwei benachbarten Kontaktenden unterschiedlicher Lagen, welche somit ein Kontaktpaar bilden und zu Doppellagen zusammengefasst werden. Die Doppellagen werden bevorzugt in einer der Nutzahl entsprechenden Anzahl radiale Reihen ange ordnet, wobei die Nutzahl der Anzahl der Nuten zur Aufnahme der Leiterelemente im Stator oder Rotor entspricht.
Um eine üblicherweise durch Schweißen vorgenommene elektrisch leitende Verbin dung zwischen Kontaktenden einer Doppellage beziehungsweise einem Kontaktpaar hersteilen zu können, müssen die Kontaktenden eines Kontaktpaars zueinander ausgerichtet werden. Insbesondere müssen die Kontaktpaare zueinander einen Ab stand aufweisen, um eine Isolierung gegeneinander aufzuweisen und eine bessere Zugänglichkeit für weitere Fertigungsschritte, wie Verschweißen, zu ermöglichen. Ein Abstand in tangentialer Richtung ist durch die Nuten und den durch diese Nuten be dingten Abstände gegeben. In radialer Richtung sind jedoch bei einer bevorzugten Verwendung gleichartiger Hairpins die Kontaktenden blockartig positioniert, wodurch kein ausreichender Abstand gegeben ist. Hierfür weißt die Vorrichtung einen Spreizer auf, welcher zumindest axial bewegbar ausgeführt ist.
Der Spreizer umfasst zumindest ein Keilelement, welches in tangentialer Richtung verläuft, das heißt, dass das Keilelement in tangentialer Richtung eine Erstreckung aufweist, welche bei einem Kontakt mit Kontaktenden eine Verformung der Kontakt enden in radialer Richtung sicherstellen kann, daher erstreckt sich das Keilelement vorzugsweise zumindest über ein der Abmessung eines Kontaktendes in tangentialer Richtung entsprechender Länge. An dem axialen Ende, welches den Kontaktenden zugewandt ist, weist das Keilelement eine Spitze auf. Um ein Einschieben der Spitze des Keilelements zwischen Kontaktenden, vorzugsweise Kontaktpaare, zu vereinfa chen, ist die Spitze mit einer geringen Erstreckung in radialer Richtung ausgeführt, welche bevorzugt kleiner als die halbe Breite eines Kontaktendes ist. Zur Unterstüt zung weisen vorzugsweise die Kontaktenden an zumindest einer Seite eine Ab schrägung auf, um ein Einschieben des Keilelements zu erleichtern und insbesonde re bei sehr scharf ausgebildeten Spitzen eine Beschädigung der Kontaktenden zu vermeiden.
Zumindest die radiale Erstreckung des Keilelements vergrößert sich von der Spitze ausgehend in axialer Richtung, wodurch bei einem Einschieben zwischen Kontakt enden diese in radialer Richtung verformt werden. Die Vergrößerung erfolgt vor zugsweise kontinuierlich, um eine gleichmäßige Verformung zu erreichen und ein Knicken aufgrund einer Verkeilung der Kontaktenden mit Stufen einer sprunghaften Vergrößerung zu vermeiden. Durch die Breite des Keilelements in radialer Richtung wird auch der radialer Abstand der Kontaktenden unter anderem für die Isolation er zeugt, weshalb sich die Breite des Keilelements bis auf eine Breite zwischen 3mm bis 6mm vergrößert, was etwa einer Richtgröße des VDE (VDE Verband der Elektro technik Elektronik Informationstechnik e.V.) für einen isolierenden Luftspalt ent spricht. Da die Kontaktenden einen nicht isolierten Bereich, für eine spätere Herstel lung einer elektrisch leitenden Verbindung der Kontaktpaare aufweisen, sollte das Keilelement einen Breite in diesem Bereich daher zumindest über eine Länge auf weisen, welche der Länge der nicht isolierten Bereiche der Kontaktenden entspricht. Der Spreizer ist zumindest in axialer Richtung bewegbar, wodurch ein Einschieben des Keilelements zwischen die Kontaktenden ermöglicht wird.
Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind dadurch gekenn zeichnet, dass mehrere Keilelemente in Umfangsrichtung und/oder radialer Richtung angeordnet sind, und dass die mehrere Keilelemente durch einen Grundkörper ver- bunden sind. Hairpinwicklungen weist oft mehrere Doppellagen, beispielsweise drei oder vier Doppellagen, auf, weshalb für vorzugsweise mehrere Keilelemente in radia ler Richtung angeordnet werden, um alle Doppellagen gleichzeitig mit zueinander beabstandeten Kontaktenden beziehungsweise Kontaktpaaren zu verformen. Die Keilelemente können hierbei einen gleichen Querschnitt oder unterschiedliche Quer schnitte aufweisen, entsprechend der zu erreichenden Verformung der Kontakten den.
Alternativ oder kumulativ können auch mehrere Keilelemente in tangentialer Richtung benachbart sein, um mehrere Reihen oder eine ganze Doppellage gleichzeitig zu verformen, wodurch die Bearbeitungszeit verringert wird.
Die Keilelemente sind über einen Grundkörper miteinander verbunden, durch welche die Positionierung der Keilelemente zueinander gewährleistet ist und eine gemein same Bewegung der Keilelemente erreicht wird.
Vorrichtung bevorzugter Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper und die Keilelemente einteilig oder mehrteilig ausgeführt sind. Die Keil elemente können mit dem Grundkörper einteilig ausgeführt sein, was die Anzahl der Bauteile verringert sowie den Montageaufwand geringhält. Jedoch wird durch eine einteilige Ausführung gegebenenfalls den Fertigungsaufwand erhöht, weshalb dies vor allem für Spreizer interessant ist, welche nur einzelne Reihen beziehungsweise einen kleinen Teil des Umfangs überdecken oder beispielsweise nur ein oder zwei Keilelemente in radialer Richtung aufweisen.
Durch eine ebenfalls mögliche mehrteilige Ausbildung von Grundkörper und Keilele mente wird der Fertigungsaufwand, zum Beispiel pro Keilelement, verringert. Weiter erhöht sich die Flexibilität beim Aufbau beziehungsweise der Ausbildung des Sprei zers, da gegebenenfalls ein Grundkörper eventuell inklusive eines Teils der Keilele mente für unterschiedliche dimensionierte Hairpinwicklungen verwendet werden, und der Wartungsaufwand kann verringert werden, da bei Beschädigung oder ungleich mäßigem Verschließ nur Teile des Spreizers gewechselt werden können. Erfindungsgemäße Ausführungsformen der Vorrichtung sind dadurch gekennzeich net, dass sich das Keilelement in tangentialer Richtung über mehrere Reihen von Kontaktenden erstreckt. In tangentialer Richtung ist ein Keilelement bevorzugt über mehrere Reihen ausgeführt, um die benötigte Zeit zur Bearbeitung einer Hairpinwick lung zu verringern. Dies kann durch ein umlaufendes ringförmiges oder ringseg mentförmiges Keilelement mit kontantem Querschnitt oder auch bevorzugt mehrere tangential benachbarte, vorzugsweise einstückig ausgebildete, Keilelemente mit da zwischenliegenden Unterbrechungen ausgeführt sein.
Weitere erfindungsgemäße Vorrichtungen gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Keilelemente in radialer Richtung benachbart angeordnet sind, dass die Spitzen der Keilelemente in radialer Richtung einen Ab stand aufweisen, welcher dem 1 ,1 -fachen bis 2,5-fachen eines Kontaktendes beträgt, und dass die Keilelemente über ihren weiteren axialen Verlauf mindestens diesen Abstand aufweisen, um einen Aufnahmeraum zwischen den Keilelementen zu bilden. Die Keilelemente werden mit ihrer Spitze zu den Kontaktenden positioniert, um bei einer axialen Bewegung zwischen die Kontaktenden einschiebbar zu sein, Hierfür sind bei mindestens zwei radial benachbarten Keilelementen, für beispielsweise eine Hairpinwicklung mit drei Doppellagen, die Spitzen der Keilelemente mit einem ent sprechenden Abstand voneinander angeordnet. Der Abstand ist vor allem davon ab hängig, ob zwischen den Spitzen beim Einschieben ein einzelnes Kontaktende oder ein Kontaktpaar aufgenommen wird, weshalb zwischen den Spitzen theoretisch ein Abstand entsprechend der einfachen beziehungsweise doppelten Breite eines Kon taktelements ausreichend wäre. Vor dem Hintergrund von Toleranzen bei der Ferti gung, Positionierung, der Breite der Spitze sowie des Einschiebens der Kontakten den zwischen die Keilelemente wird jedoch ein größerer Abstand vom 1 ,1 -fachen bis 2,5-fachen der Breite eines Kontaktendes bevorzugt.
Um beim axialen Einschieben der Keilelemente die Kontaktenden zwischen diese Keilelemente bewegen zu können, weisen die Keilelemente im weiteren axialen Ver lauf zueinander mindestens eine lichte Weite mit diesem Abstand vom 1 ,1 -fachen bis 2,5-fachen der Breite eines Kontaktendes auf. Besonders bevorzugt erweitert sich der Abstand auf einen Bereich vom 1 ,5-fachen bis 3-fachen der Breite eines Kon taktendes, um entsprechenden Bewegungsspielraum zu gewährleisten.
Bevorzugte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Keilelemente symmetrisch angeordnet sind. Durch für ei nen Radius in radialer Richtung symmetrisch angeordneter Keilelemente werden die auftretenden Kräfte bei der Verformung gleichmäßiger verteilt und der maximale Um formungsgrad, insbesondere der radial äußeren Kontaktenden, kann verringert wer den.
Erfindungsgemäße Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekenn zeichnet, dass der Spreizer zumindest eine Begrenzung aufweist, welche sich in axi aler Richtung parallel zu dem Keilelement erstreckt, und mit einem benachbarten Keilelement einen Aufnahmeraum für Kontaktenden bildet. Für die weitere Fertigung der Hairpinwicklung sind die in der Regel nicht isolierten Bereiche der Kontaktenden vorzugsweise parallel in axialer Richtung angeordnet. Bei einer Umformung durch ein Keilelement kann diese axiale Ausrichtung durch ein benachbartes Keilelement er folgen. Insbesondere bei den äußeren Lagen ist dies können hierfür Begrenzungen am Spreizer vorgesehen sein, welche zusammen mit dem Keilelement einen Auf nahmeraum bilden und die durch das Keilelement verformte Kontaktenden in eine axiale Richtung leiten und somit die parallele Ausrichtung der nicht isolierten Berei che der Kontaktenden sicherstellen.
Es können auch Begrenzungen vorgesehen sein, welche tangential neben den Keil elementen und vor allem in radial Richtung zwischen den Keilelementen liegen, um eine Verformung der Kontaktenden in tangentialer Richtung zu vermeiden.
Vorrichtungen gemäß weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Führungselement aufweist, wel ches in axialer Richtung unterhalb der Spitze des Keilelements angeordnet ist, wobei das Führungselement scheibenförmig ausgebildet ist und Aussparungen zum Durch- tritt der Kontaktenden aufweist, wobei die Aussparungen radiale Seitenwänden zur tangentialen Führung der Kontaktenden und zumindest eine tangentiale Stirnwand umfasst, und wobei die Länge der Aussparung in radialer Richtung mindestens der Summe aus der Erstreckung der Kontaktenden in radialer Richtung und der addier ten Breite der Keilelemente entspricht.
Das Führungselement kann separat zum Spreizer ausgeführt und unabhängig von diesem bewegt werden oder auch gemeinsam bewegt sowie gegebenenfalls auch fest mit dem Spreizer verbunden sein. Das Führungselement ist unterhalb der Spitze des Keilelements angeordnet, also zwischen dem Spreizer und dem Stator oder Ro tor, welcher die Flairpinwicklung trägt.
Um einen Durchtritt der Kontaktenden zu ermöglichen, weist das Führungselement eine Scheibenform mit Aussparungen auf. Die Aussparungen können innerhalb des Führungselements liegen und von diesem somit komplett umschlossen sein, oder auch zu einer Umfangsfläche des Führungselements offen sein. Entsprechend weist die Aussparung in radialer Richtung eine oder zwei Stirnwände und in tangentialer Richtung radial verlaufende Seitenwände auf. Die Seitenwände verlaufen parallel zu der entsprechenden Reihe der Kontaktenden und führt diese in tangentialer Rich tung, um eine bei der radialen Aufweitung unerwünschte Verformung in tangentialer Richtung zu vermeiden. Damit das Führungselement die radiale Aufweitung nicht behindert und das Führungselement nach der Aufweitung wieder von der Hairpin- wicklung entfernt werden kann, ist die beziehungsweise sind die Stirnwände entspre chend weit voneinander beabstandet, was auch der Länge der Seitenwände ent spricht. Die Seitenwände weisen hierfür mindestens eine Länge auf, die der Länge aller Kontaktenden in radialer Richtung zuzüglich der Summe der Breite der Keilele mente entspricht, da dies der radialen Erstreckung der verformten Kontaktenden ent spricht.
Weitere alternative Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Mehrzahl an Führungselementen aufweist, welche in axialer Richtung unterhalb der Spitze des Keilelements angeord net sind, wobei die Führungselemente keilförmig oder stiftförmig ausgebildet sind, wobei die Führungselemente zur tangentialen Führung der Kontaktenden zwischen die Reihen der Kontaktenden einschiebbar sind. Auch hier sind die Führungselemen te unterhalb der Spitze des Keilelements angeordnet, also zwischen dem Spreizer und dem Stator oder Rotor, welcher die Hairpinwicklung trägt. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform sind allerdings mehrere separate Führungs elemente vorgesehen, welche stiftförmig oder keilförmig ausgebildet sind und radial zwischen die Reihen geschoben werden. Auch hier dienen die Führungselemente dazu die Kontaktenden tangential zu führen.
Bevorzugte keilförmige Führungselemente, deren tangentiale Breite sich über den radialen Verlauf verändert, können hierbei jeweils zwei benachbarte Reihen von Kon taktenden in entgegengesetzter tangentialer Richtung führen. Dies stellt gegenüber stiftförmigen Führungselementen mit relativ konstanter Breite einen Vorteil dar, da weniger Führungselemente benötigt werden. Dahingegend können stiftförmige Füh rungselemente flexibler für unterschiedlich dimensionierte Hairpinwicklungen ver wendet werden.
Ausführungsformen erfindungsgemäßer Vorrichtungen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest ein Halteelement umfasst, welches zum Halten und zur Positionierung der Hairpinwicklung zum Spreizer ausgebildet ist. Um die Hairpin- wicklung beziehungsweise genauer den Stator oder Rotor mit der Hairpinwicklung sicher zu halten und den Spreizer zu den Kontaktenden der Hairpinwicklung zu posi tionieren, weist die Vorrichtung zumindest ein Halteelement auf. Das Halteelement greift von innen und/oder außen an den Rotor oder Stator, insbesondere über ent sprechende den Durchmesser ändernde Backenfutter. Aufgrund der definierten Hal teposition durch die Halteelemente kann ein sich über den Umfang erstreckender Spreizer koaxial zur Hairpinwicklung positioniert werden. Bei Ausführungsformen mit einem Spreizer, welcher nur einen Teil des Umfangs überdeckt, kann durch die Vor richtung eine entsprechende achsparallele Positionierung des Spreizers erfolgen.
Der Spreizer und die Halteelemente sind bevorzugt zueinander um die Drehachse des Rotors oder Stators drehbar vorgesehen, wobei zumindest der Spreizer oder die Halteelemente drehbar sind. Insbesondere bei der Verwendung von radial eingeschobenen Führungselementen können diese Führungselemente mit den Halteelementen gekoppelt und gemeinsam mit diesen bewegt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Ausrichten der Kontaktenden von Hairpins einer Hairpinwicklung, wobei die Kontaktenden der Hairpinwicklung in Umfangsrichtung verlaufenden Doppellagen und einer Nutzahl entsprechenden An zahl radial verlaufender Reihen angeordnet sind, wobei mindestens zwei Doppella gen vorhanden sind, und wobei zwei in einer Doppellage einer Reihe benachbarte Kontaktenden ein Kontaktpaar bilden, mit einer Vorrichtung, bei welcher ein Spreizer vorgesehen ist, mit welchem zumindest einen Teil der Kontaktenden überdeckt wird, wobei der Spreizer zumindest ein Keilelement aufweist, welches sich in tangentialer Richtung erstreckt und an seinem der Kontaktenden zugewandten axialen Ende eine Spitze aufweist, beinhaltend die Schritte, dass der Spreizer benachbart zu den Kon taktenden positioniert wird, dass der Spreizer axial in Richtung der Kontaktenden bewegt wird, um das Keilelement zwischen Kontaktenden, insbesondere zwischen Kontaktpaare zu schieben, wodurch die Kontaktenden in radialer Richtung verformt werden.
Hinsichtlich der Hairpinwicklung und des Spreizers wird auch auf die weitere Be schreibung verwiesen, bei der bereits auch zum Teil Verfahrensmerkmale mit erläu tert sind.
Der Spreizer wird zu den Kontaktenden positioniert, damit die Spitze des Keilele ments beziehungsweise der Keilelemente mit einem Abstand in axialer Richtung zwi schen Kontaktenden positioniert sind. Anschließend wird der Spreizer in axialer Rich tung auf die Kontaktenden zu bewegt, wodurch zunächst die Spitzen der direkt be nachbarten Keilelemente mit den Kontaktenden in Kontakt kommen. Aufgrund der Positionierung zwischen den Kontaktenden und der Spitze des Keilelements taucht das Keilelemente zwischen die Kontaktenden ein und erzeugt wegen der sich in axialer Richtung vergrößernden Breite des Keilelements in radialer Richtung eine Kraftwirkung in radialer Richtung. Die am Keilelement anliegenden Kontaktenden, welche durch die Kraftwirkung beaufschlagt werden, verformen sich entsprechend in radialer Richtung, was zu ein Beabstandung der Kontaktenden in radialer Richtung führt.
Bei mehreren in radialer Richtung benachbarten Keilelementen werden die Kontakt enden zwischen zwei Keilelementen in dem zwischen diesen ausgebildeten freien Aufnahmeraum geführt. Dies kann zu einer entsprechenden Verformung insbesonde re des oberen, vorzugsweise nicht isolierten, Teils der Kontaktenden in entgegenge setzter radialer Richtung führen, wodurch die oberen Bereiche der Kontaktenden pa rallel insbesondere in axialer Richtung ausgerichtet werden. Für die äußeren Kon taktenden, welche mit nur einem Keilelement in Kontakt kommen, kann dies durch entsprechende am Spreizer vorgesehene Begrenzungen erreicht werden.
Bei den vorgenannten durch die Keilelemente verformten Kontaktenden kann es sich jeweils entweder um einzelnen Kontaktenden oder um Kontaktpaare handeln. Ab hängig von der Ausgestaltung des folgenden Fertigungsschritts, wie einem twisten, für die Hairpinwicklung oder des Kontaktendes, welches beispielsweise wegen eines Anschluss an eine Leistungselektronik nicht mit einem anderen Kontaktende elektrisch leitend verbunden wird, kann eine Separierung einzelner Kontaktenden oder von Kontaktpaare vorteilhaft sein.
Ausführungsformen erfindungsgemäßer Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass das Keilelement anschließend in tangentialer Richtung zwischen die Reihen bewegt wird und danach in axialer Richtung von den Kontaktenden entfernt wird. Vor allem bei mehreren radial benachbarten Keilelementen kann durch die Verformung der Kontaktenden der Fall auftreten, dass zumindest ein Teil der verformten Kontakt enden in radialer Richtung eine größere Erstreckung aufweist, als die lichte Weite zwischen den Spitzen zweier Keilelemente und das Kontaktende somit ein Keilele ment hinter greift, wodurch ein Abheben des Spreizers in axialer Richtung verhindert wird beziehungsweise zu einer ungewollten weiteren Verformung des Kontaktendes kommt. Für derartige Fälle sind Spreizer und Hairpinwicklung zueinander drehbar ausgebildet und der Spreizer wird nach Erreichen der abgesenkten Stellung, in der die Kontaktenden verformt sind, in tangentialer Richtung verschoben, damit das Keil elemente zwischen die Reihen der Kontaktenden tritt. Durch die tangentiale Bewe gung, welche anstelle vom Spreizer auch durch die Hairpinwicklung erfolgen kann, tritt das Kontaktende seitlich aus dem Aufnahmeraum, wodurch eine ungewollte wei tere Verformung des Kontaktendes vermieden wird. Nachdem das Keilelement in tangentialer Richtung in eine freie Stellung zwischen die Reihen bewegt wurde, wird der Spreizer in axialer Richtung von den Kontaktenden entfernt.
Erfindungsgemäße Verfahren sind in Ausführungsformen dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Hairpinwicklung durch zumindest ein Halteelement fixiert wird. In einem vorgeschalteten Verfahrensschritt wird die Hairpinwicklung beziehungsweise der Stator oder Rotor mit der Hairpinwicklung durch Halteelemente der Vorrichtung aufgenommen und räumlich fixiert. Durch eine entsprechende konstruktive Ausle gung der Vorrichtung kann hierbei gleichzeitig die Positionierung des Spreizers zu den Kontaktenden erfolgen, wodurch die Bauteile räumlich fixiert werden und die Be arbeitungszeit verkürzt werden kann.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine elektrische Maschine mit einer Hairpinwicklung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpaare durch ein erfin dungsgemäßes Verfahren zueinander in radialer Richtung beabstandet angeordnet sind. Durch eine beschriebenes Verfahren lassen sich, wie ausgeführt vorteilhafte Hairpinwicklungen hinsichtlich einer Ausrichtung der Kontaktenden zueinander her steilen.
Ausführungsformen erfindungsgemäßer elektrischer Maschinen sind dadurch ge kennzeichnet, dass die Kontaktenden jeweils zumindest auf einer Seite eine Einlauf schräge aufweisen. Durch eine Einlaufschräge, zum Beispiel durch Anphasen, der Kontaktenden kann zwischen den radiale direkt benachbarten Kontaktenden an ih rem oberen Ende eine vorteilhafte Lücke bereitstellen. Diese Lücke erleichtert die Positionierung sowie das Eintauchen der Spitzen beziehungsweise der Keilelemente zwischen die Kontaktenden, wodurch die Prozesssicherheit erhöht wird. Die Ausführungsformen sind nicht auf die obigen Beispiele beschränkt und können durch weitere entsprechende Ausbildungen erreicht werden. Die Merkmale der Aus führungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche oder ähnliche Elemente werden mit einheitlichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch Elemente einer erfindungsgemäßen Vor richtung.
Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt durch Elemente einer erfindungsgemäßen Vor richtung.
Fig. 3A zeigt eine schematische Ausführungsform eines Führungselements. Fig. 3B, 3C zeigen Teilschnitte eines Führungselements gemäß Fig. 3A.
Fig. 4 zeigt schematische Teile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt einen Teil der Elemente eine erfindungsgemäßen Ausführungsform, wo bei Bereiche geschnitten dargestellt sind. Die Vorrichtung umfasst einen Spreizer (1 ), welcher in tangentialer Richtung zumindest die Kontaktenden (4) einer Reihe (KR) überdeckt oder sich über einen Bereich, insbesondere kreisringförmig über den kom pletten Umfang, erstreckt.
Dargestellt ist nur ein Randbereich eines Stators (5), welcher mit einer Hairpinwick- lung versehen wird und die eingebrachten Hairpins stehen mit ihren Kontaktenden (4) über das Blechpaket des Stators (5) vor. Die in der Darstellung oberen Bereiche (4.1 ) der Kontaktenden (4) sind nicht isoliert, weshalb sie eine etwas geringere Ab messung aufweisen. Die Bereitstellung der nicht isolierten Bereiche (4.1 ) erfolgt vor zugsweise bereits mit der Fertigung der Flairpins vor dem Einsetzen in den Stator (5), da zu diesem Zeitpunkt die Bereiche (4.1 ) noch besser zugänglich sind und gleich zeitig im nicht isolierten Bereich (4.1 ) der direkt benachbarten Kontaktenden (4) ein entsprechender Abstand entsteht, welcher das Aufweiten erleichtert. Es ist eine Vari ante mit sechs Lagen von Kontaktenden (4), wobei hier je zwei Lagen in einer Dop pellage gemeinsam durch den Spreizer (1 ) umzuformen sind.
Der Spreizer (1 ) umfasst im gezeigten Beispiel zwei Keilelemente (2), welche jeweils eine den Kontaktenden (4) zugewandte Spitze (3) aufweisen. Die Keilelemente sind über einen Grundkörper (7) miteinander verbunden und derart zueinander beab- standet, dass zwischen den Spitzen (3) eine lichte Weite vorliegt, welche zur Auf nahme eines Kontaktpaares, also zwei in späteren Fertigungsschritten miteinander elektrisch leitend zu verbindenden Kontaktenden (4), geeignet ist. Zwischen den Kei lelementen (2) ist ein Aufnahmeraum (A) definiert, welcher mindestens eine lichte Weite, wie zwischen den Spitzen (3) aufweist, um die Kontaktenden (4) aufzuneh men. Um ebenfalls für die äußeren Kontaktenden (4) beziehungsweise hier Kontakt paare der Doppellagen einen Aufnahmeraum (A) bereitzustellen, weist der Spreizer zusätzliche Begrenzungen (6) auf, die sich in axialer Richtung mit einem entspre chenden Abstand von den Keilelementen (2) erstrecken.
In Fig. 1 sind der Grundkörper (7), die Keilelemente (2) sowie die Begrenzungen (6) einteilig ausgebildet. Die Keilelemente (2) weisen eine relativ einfache Geometrie auf und sind symmetrisch ausgeführt, wodurch eine verhältnismäßig einfach einteilige Herstellung ermöglicht ist.
Bei einer axialen Absenkung des Spreizers (1 ) in Richtung der Kontaktenden (4) tau chen die Spitzen (3) zwischen die Doppellagen der Kontaktenden (4) beziehungs weise der nicht isolierten Bereiche (4.1 ) ein. Beim weiteren Absenken des Spreizers
(1 ) werden in dem dargestellten Beispiel die beiden mittleren Kontaktenden (4) nicht verformt und gerade in den Aufnahmeraum (A) zwischen den Keilelementen (2) auf genommen. Die äußeren Kontaktenden (4) kommen mit den Keilelementen (2) in Kontakt und gleiten an diesen entlang. Aufgrund der sich vergrößernden Breite der Keilelemente (2) in axialer Richtung werden die Kontaktenden (2) in radialer Richtung abgelenkt und in die Richtung entsprechend verformt. Je tiefer die Keilelemente (2) zwischen die Kontaktenden (4) eintauchen, desto weiter werden die Kontaktenden
(2) nach radial außen verformt. Sobald die Kontaktenden (2) eine bestimmte Verfor mung in radialer Richtung erfahren haben, kommen sie mit den Begrenzungen (6) in Kontakt und eine weitere Verformung wird durch die Begrenzungen (6) in axialer Richtung umgelenkt, um die nicht isolierten Bereiche (4.1 ) parallel auszurichten.
Fig. 2 zeigt einen Spreizer (1 ) ähnlich der Fig. 1 , weshalb obige Beschreibung analog anwendbar ist.
Im Unterschied zu Fig. 1 ist der Spreizer (1 ) in Fig. 2 mehrteilig ausgebildet. Die Keil elemente (2) sind jeweils einzeln ausgeführt und werden in radialer Richtung be nachbart angeordnet und mit dem Grundkörper (7) verbunden. Ebenso sind die Be grenzungen (6) separat ausgeführt und mit dem Grundkörper (7) verbunden. Um die Aufnahmeräume (A) zu gewährleisten, kann der Abstand zwischen den Keilelemen ten (2) beziehungsweise zwischen Keilelement (2) und Begrenzung (6) über die Ver bindung mit dem Grundkörper (7) und/oder über an den Keilelementen (2) vorgese henen Absätzen, wie dargestellt, erfolgen.
Es sind fünf Keilelemente (2) vorgesehen, um in diesem Ausführungsbeispiel die Kontaktenden (4) jeweils einzeln aufzuweiten. Hierzu sind die Spitzen (3) im Ver gleich zu Fig.1 entsprechend näher zueinander angeordnet. Durch die breiter wer denden Keilelemente (2) und die benötigten Aufnahmeräume (A) ergeben sich Keil elemente mit entsprechend gebogenen Verläufen. Auch sind die Keilelemente (2) nicht symmetrisch ausgeführt, wodurch eine größere Verformung in die hier radial äußere Richtung erfolgt, wodurch gegebenenfalls der vorhandene Bauraum besser genutzt werden kann.
Ein weiterer Unterschied in Fig. 2 sind die Einlaufschrägen (4.2) die an den nicht iso lierten Bereichen (4.1 ) der Kontaktenden (4) vorgesehen sind. Durch die Einlauf schrägen (4.2) wird der Abstand zwischen den oberen Enden der Kontaktenden (2) vergrößert, wodurch das Positionieren sowie Eintauchen der Spitzen (3) beim Ab senken der Keilelemente (2) erleichtert wird.
Anstelle der dargestellten sechs Lagen können auch mehr, wie beispielsweise acht oder zehn, oder weniger, wie vier, Lagen vorgesehen werden, wobei die Anzahl und Form der Keilelemente (2) entsprechend angepasst wäre. Auch ist ein symmetrischer Aufbau der Keilelemente (2) nicht zwingend. Fig. 3A zeigt eine Ausführungsform eines Führungselements (10) für eine erfin dungsgemäße Vorrichtung. Das Führungselement (10) ist scheibenförmig ausgeführt und weist über seinen Umfang verteilte Aussparungen (1 1 ) auf, durch diese jeweils die entsprechenden Reihen (KR) der Kontaktenden (4) durchtreten können.
Fig. 3B und Fig. 3C zeigen jeweils einen Teilausschnitt eines Führungselements (10) gemäß Fig. 3A im Bereich einer Aussparung (1 1 ) in verschiedenen Ansichten.
Es ist ein Schnitt in radialer Richtung - Fig. 3B - beziehungsweise eine Ansicht von oben - Fig. 3C - gezeigt, wobei Kontaktenden (4), welche teilweise mit den nicht iso lierten Bereichen (4.1 ) durch die Aussparung (1 1 ) durchgetreten sind, durch das Füh rungselement (10) geführt sind. Die Aussparung (1 1 ) weist parallel zu der Reihe (KR) der Kontaktenden (4) verlaufende radiale Seitenwände (1 1 .1 ) sowie in tangentialer Richtung verlaufende Stirnwände (1 1 .2) auf. Um eine die Kontaktenden (4) in tan gentialer Richtung zu führen, ist die lichte Weite der Aussparung (1 1 ) und somit der Abstand zwischen den Seitenwänden (1 1 .1 ) nicht viel größer als die tangentiale Ab messung der Kontaktenden (4), vorzugsweise nicht größer als die doppelte Breite der Kontaktenden (4), ausgebildet. Die lichte Weite zwischen den Stirnwänden (1 1 .2) ist deutlich größer ausgebildet, als die radiale Erstreckung der Reihe (KR) der direkt benachbarten Kontaktenden (4), um nach der radialen Verformung der Kontaktenden (4) noch einen Durchtritt durch die Aussparung (1 1 ) und damit ein Abheben des Füh rungselements (10) zu ermöglichen. Die lichte Weite zwischen den Stirnwänden (1 1 .2) sollte hierbei mindestens um die Summe der maximalen Breiten der die Auf nahmeräume (A) in radialer Richtung begrenzenden Keilelemente (2) größer sein. Es ist ebenfalls möglich die Aussparung (1 1 ) nur mit einer Stirnwand (1 1 .2) vorzusehen und auf der Gegenseite radial nach innen oder außen offen auszuführen.
Eine schematische Ansicht von Teilen einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Vorrichtung sind in Fig. 4 gezeigt. Hier ist ebenfalls ein Stator (5) mit aus die sem in Reihen (KR) vorstehenden und aufzuweitenden Kontaktenden (4) in einer Ansicht von oben gezeigt. Der Stator (5) zum einen durch ein inneres Halteelement (8) vorpositioniert und zusätzlich durch, in diesem Beispiel zwei, äußere Halteele mente (8), welche vom Zentrum beziehungsweise der Drehachse (Z) des Stators (5) in radialer Richtung bewegbar sind. Die Halteelemente (8) sind mit einem Gestell (9) verbunden.
In diesem Beispiel wird der Stator (5) zunächst auf das innere Halteelement (8) auf geschoben, wobei die äußeren Halteelemente (8) in einer geöffneten Stellung sind. Anschließend werden die äußeren Halteelemente (8) in radialer Richtung aufeinan der zu bewegt, um den Stator (5) zwischen ihnen zu klemmen und somit zu halten. Anstelle der äußeren Haltebacken als Halteelemente (8) kann das Prinzip auch um gekehrt mit inneren beweglichen Haltebacken ausgeführt werden. Genauso kann eine Vorrichtung ohne ein festes Halteelement nur mit inneren und/oder äußeren beweglichen Haltebacken als Halteelemente (8) ausgeführt werden, wodurch die Vorrichtung flexibler für unterschiedlich dimensionierte Bauteile verwendet werden kann. Allgemein sind mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Halteelemente (8) bevorzugt, da hierdurch eine gleichmäßigere Kraftverteilung erfolgt. Weiter alter nativ können die Haltelemente (8) auch in spätere Montagemittel eingreifen, mit de nen der Stator (5) bei der Montage mit einer elektrischen Maschine oder einem Ge häuse oder dergleichen verbunden wird.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungen eingeschränkt. Es kön nen wie oben ausgeführt, auch nur einzelne vorteilhafte Merkmale vorgesehen wer den.
Bezuqszeichen
1 Spreizer
2 Keilelement
3 Spitze
4 Kontaktende
4.1 nicht isolierter Bereich
4.2 Einlaufschräge
5 Stator
6 Begrenzung
7 Grundkörper
8 Halteelement
9 Gestell
10 Führungselement
1 1 Aussparung
1 1 .1 Seitenwand
1 1 .2 Stirnwand
A Aufnahmeraum
KR Reihe (von Kontaktenden)
Z Drehachse

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Ausrichten der Kontaktenden (4) von Hairpins einer Hairpinwick- lung, wobei die Kontaktenden (4) der Hairpinwicklung in Umfangsrichtung verlau fenden Doppellagen und einer Nutzahl entsprechenden Anzahl radial verlaufen der Reihen (KR) angeordnet sind, wobei mindestens zwei Doppellagen vorhan den sind, und wobei zwei in einer Doppellage einer Reihe (KR) benachbarte Kon taktenden (4) ein Kontaktpaar bilden, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Spreizer (1 ) vorgesehen ist, mit welchem zumindest einen Teil der Kon taktenden (4) überdeckbar ist,
dass der Spreizer (1 ) zumindest ein Keilelement (2) aufweist, welches sich in tangentialer Richtung erstreckt,
dass das Keilelement (2) an seinem der Kontaktenden (4) zugewandten axialen Ende eine Spitze (3) aufweist, wobei die Spitze (3) in radialer Richtung eine Brei te aufweist, welche kleiner als die halbe Breite eines Kontaktendes (4) ist, dass sich die Breite des Keilelements (2) in radialer Richtung von der Spitze (3) ausgehend vergrößert, und dass das Keilelement (2) zumindest über einer der Länge eines nicht isolierten Bereichs (4.1 ) des Kontaktendens (4) entsprechen den Länge in axialer Richtung ein Breite von 3mm bis 6mm aufweist,
und dass der Spreizer (1 ) in axialer Richtung bewegbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Keilele mente (2) in Umfangsrichtung und/oder radialer Richtung angeordnet sind, und dass die mehrere Keilelemente (2) durch einen Grundkörper (7) verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (7) und die Keilelemente (2) einteilig oder mehrteilig ausgeführt sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, dass sich das Keilelement (2) in tangentialer Richtung über mehrere Reihen (KR) von Kontaktenden erstreckt.
5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass mindestens zwei Keilelemente (2) in radialer Richtung benachbart angeordnet sind, dass die Spitzen (3) der Keilelemente (2) in radialer Richtung einen Abstand aufweisen, welcher dem 1 ,1 -fachen bis 2,5-fachen eines Kontakt endes (4) beträgt, und dass die Keilelemente (2) über ihren weiteren axialen Ver lauf mindestens diesen Abstand aufweisen, um einen Aufnahmeraum (A) zwi schen den Keilelementen (2) zu bilden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilelemente (2) symmetrisch angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Spreizer (1 ) zumindest eine Begrenzung (6) aufweist, welche sich in axialer Richtung parallel zu dem Keilelement (2) erstreckt, und mit einem benachbarten Keilelement (2) einen Aufnahmeraum (A) für Kontaktenden (4) bil det.
8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Vorrichtung ein Führungselement (10) aufweist, welches in axialer Richtung unterhalb der Spitze (3) des Keilelements (2) angeordnet ist, wobei das Führungselement (10) scheibenförmig ausgebildet ist und Aussparun gen (1 1 ) zum Durchtritt der Kontaktenden (4) aufweist, wobei die Aussparungen (1 1 ) radiale Seitenwänden (11.1 ) zur tangentialen Führung der Kontaktenden (4) und zumindest eine tangentiale Stirnwand (11.2) umfasst, und wobei die Länge der Aussparung (11 ) in radialer Richtung mindestens der Summe aus der Erstre ckung der Kontaktenden (4) in radialer Richtung und der addierten Breite der Kei lelemente (2) entspricht.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Mehrzahl an Führungselementen (10) aufweist, welche in axialer Richtung unterhalb der Spitze (3) des Keilelements (2) angeordnet sind, wobei die Führungselemente (10) keilförmig oder stiftförmig ausgebildet sind, wobei die Führungselemente (10) zur tangentialen Führung der Kontaktenden (4) zwischen die Reihen (KR) der Kontaktenden (4) einschiebbar sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Vorrichtung zumindest ein Flalteelement (8) umfasst, welches zum Halten und zur Positionierung der Hairpinwicklung zum Spreizer (1 ) ausge bildet ist.
1 1. Verfahren zum Ausrichten der Kontaktenden (4) von Hairpins einer Hairpinwick- lung, wobei die Kontaktenden (4) der Hairpinwicklung in Umfangsrichtung verlau fenden Doppellagen und einer Nutzahl entsprechenden Anzahl radial verlaufen der Reihen (KR) angeordnet sind, wobei mindestens zwei Doppellagen vorhan den sind, und wobei zwei in einer Doppellage einer Reihe (KR) benachbarte Kon taktenden (4) ein Kontaktpaar bilden, mit einer Vorrichtung, bei welcher ein Spreizer (1 ) vorgesehen ist, mit welchem zumindest einen Teil der Kontaktenden (4) überdeckt wird, wobei der Spreizer (1 ) zumindest ein Keilelement (2) auf weist, welches sich in tangentialer Richtung erstreckt und an seinem der Kon taktenden (4) zugewandten axialen Ende eine Spitze (3) aufweist, beinhaltend die Schritte,
dass der Spreizer (1 ) benachbart zu den Kontaktenden (4) positioniert wird, dass der Spreizer (1 ) axial in Richtung der Kontaktenden (4) bewegt wird, um das Keilelement (2) zwischen Kontaktenden (4), insbesondere zwischen Kon taktpaare zu schieben, wodurch die Kontaktenden (4) in radialer Richtung ver formt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Keilelement (2) anschließend in tangentialer Richtung zwischen die Reihen (KR) bewegt wird und danach in axialer Richtung von den Kontaktenden (4) entfernt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Hairpinwicklung durch zumindest ein Halteelement (8) fixiert wird.
14. Elektrische Maschine mit einer Hairpinwicklung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpaare durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 13 zu einander in radialer Richtung beabstandet angeordnet sind.
15. Elektrische Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kon taktenden (4) jeweils zumindest auf einer Seite eine Einlaufschräge (4.2) aufwei sen.
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