WO2021115787A1 - Werkzeug zum separieren und schränken von drahtenden einer wicklung sowie verfahren zur herstellung einer wicklung - Google Patents

Werkzeug zum separieren und schränken von drahtenden einer wicklung sowie verfahren zur herstellung einer wicklung Download PDF

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WO2021115787A1
WO2021115787A1 PCT/EP2020/083355 EP2020083355W WO2021115787A1 WO 2021115787 A1 WO2021115787 A1 WO 2021115787A1 EP 2020083355 W EP2020083355 W EP 2020083355W WO 2021115787 A1 WO2021115787 A1 WO 2021115787A1
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WO
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tool
wire ends
tool part
separating
groove
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/083355
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz Mueller
Frederik FISCHER
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN202080096320.5A priority Critical patent/CN115039323A/zh
Publication of WO2021115787A1 publication Critical patent/WO2021115787A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/0056—Manufacturing winding connections
    • H02K15/0068—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals
    • H02K15/0081—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals for form-wound windings
    • H02K15/0087—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals for form-wound windings characterised by the method or apparatus for simultaneously twisting a plurality of hairpins open ends after insertion into the machine

Definitions

  • the present invention relates to a tool for separating and setting wire ends of a winding for an electrical machine, the winding being formed from a plurality of wire elements which form the wire ends.
  • Tools for separating and tools for setting wire ends of wire elements for producing windings for electrical machines are known from the prior art.
  • a tool for separating corresponding wire ends of wire elements are spaced apart from one another in the radial direction.
  • the wire elements are removed from the tool for separating and arranged in a tool for setting for setting.
  • radially outer and inner wire ends are then bent relative to one another in the tool for setting.
  • the two processes can also be carried out in reverse order so that separation can also take place after setting.
  • the present invention relates to a tool for separating and setting wire ends of a winding for an electrical machine, wherein the winding is formed from a plurality of wire elements that form the wire ends, with a first and a second tool part which are arranged concentrically to one another the first tool part has a first plurality of groove-shaped receptacles on its inner circumference facing the second tool part for receiving a first plurality of wire ends, and the second tool part has a second plurality of groove-shaped receptacles on its outer circumference facing the first tool part Has receptacles for receiving a second plurality of wire ends, the first and second tool parts being rotatable relative to one another in the circumferential direction of the tool for setting the wire ends, and wherein in the circumferential direction between the first plurality of groove-shaped receptacles and / or the second plurality of groove-shaped receptacles a plurality of radially aligned loading webs is provided for spacing the wire ends in the radi
  • the invention thus makes it possible to provide a single tool in which the wire ends of wire elements can be separated and set, whereby a complicated and time-consuming tool change can be avoided.
  • the first tool part and / or the second tool part preferably has the loading webs.
  • a compact tool can thus be provided in which wire ends can be pre-separated in a simple and uncomplicated manner.
  • a separating element which can be displaced in the axial direction of the tool is provided for forming a gap in the radial direction of the tool between the first and second plurality of wire ends.
  • a gap can thus be formed safely and reliably, which can preferably serve as an electrical parting plane in a winding to be produced accordingly.
  • An actuating element for displacing the separating element in the axial direction of the tool is preferably assigned to the separating element.
  • a first and second intermediate tool part are preferably provided in the radial direction of the tool between the first and second tool parts, each of which has a plurality of radial ones in the circumferential direction of the tool Have penetration openings for the arrangement of wire ends of the first and / or second plurality of wire ends, the first and / or second intermediate tool part at least partially each having the radially aligned impact webs.
  • a robust and stable arrangement of the loading webs on the tool for separating and setting wire ends can thus be made possible in a simple and uncomplicated manner.
  • the first plurality of groove-shaped receptacles, the second plurality of groove-shaped receptacles and the plurality of radial access openings are preferably arranged uniformly and evenly spaced from one another in the circumferential direction of the tool and are provided in an identical number.
  • a suitable arrangement of the wire ends on the tool for separating and setting can thus be made possible in a simple manner.
  • the first and / or second tool part and the first and / or second intermediate tool part are each assigned an actuating element for rotating the tool in the circumferential direction.
  • the first tool part and the first intermediate tool part as well as the second tool part and the second intermediate tool part can each be rotated synchronously with one another for interleaving the wire ends.
  • the present invention provides a method for producing a winding for an electrical machine with the following steps: a) At least partial arrangement of wire ends in associated groove-shaped receptacles of a tool, a first plurality of wire elements in the first plurality of groove-shaped receptacles of the first Tool part of the tool are arranged and / or a second plurality of wire ends are arranged in the second plurality of groove-shaped receptacles of the second tool part of the tool, b) pre-separating the wire ends by first rotating at least the first or second tool part of the tool in the circumferential direction of the tool, wherein the first and second plurality of wire ends are spaced apart in the radial direction, c) separating the first and second plurality of wire ends by moving the separating element of the tool in
  • a method for producing a winding for an electrical machine in which the wire ends of the winding are separated and set in a single tool.
  • Acting webs are preferably arranged on the first and / or second tool part, which spacing the first and second plurality of wire ends apart in the radial direction during pre-separation by pressing the wire ends into the associated groove-shaped receptacles and / or access openings.
  • the separating element is immersed in the tool during the separation in the axial direction of the tool, at least up to the impingement webs.
  • a pre-separation can thus be made possible easily and without complications.
  • a further separating step is preferably provided in which the separating element is immersed in the tool after the at least one rotated first and / or second tool part has been rotated back into its starting position in the axial direction of the tool to enlarge the gap beyond the impact webs.
  • the first and second tool parts are preferably rotated in opposite directions of rotation.
  • An electrical machine having a winding is also advantageous, the winding being produced using a tool according to the present invention.
  • This electrical machine can be manufactured particularly inexpensively.
  • An electrical machine having a winding is also advantageous, the winding being produced by means of a method according to the present invention. Such an electrical machine is particularly reliable.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a tool for separating and setting wire ends and of a stator with wire ends
  • FIG. 2 shows a sectional view of the wire ends in the tool of FIG. 1 before a pre-separation
  • FIG. 3 shows a perspective view of the tool from FIG. 2 before a pre-separation
  • FIG. 4 shows a sectional view of the wire ends in the tool from FIGS. 1 and 2 during a pre-separation
  • Fig. 5 is a perspective view of the tool of Fig. 4 when separating before
  • FIGS. 1 to 5 shows a sectional view of the wire ends in the tool from FIGS. 1 to 5 during separation
  • FIG. 7 shows a perspective view of the tool from FIG. 6 during separation
  • FIGS. 1 to 7 shows a sectional view of the wire ends in the tool from FIGS. 1 to 7 during a further separation
  • FIG. 9 shows a perspective view of the tool from FIG. 8 during a further separation
  • FIG. 11 shows a perspective view of the tool from FIGS. 1 to 9 viewed from a first side
  • FIG. 12 shows a perspective view of the tool from FIG. 11 viewed from a second side opposite the first side
  • FIG. 13 shows an electrical machine produced with a tool according to the present invention using a method according to the present invention.
  • Fig. 1 shows a tool 100 with a first and second axial end 101
  • the wire elements 116 are U-shaped. Two of the wire ends 118 are assigned to each wire element 116.
  • the wire elements 116 can, for example, also have an I-shape, with a single wire end 118 being assigned to each wire element 116, etc.
  • the stator core 110 preferably has an at least approximately ring-shaped basic shape, a plurality of slots 112 being provided on its inner circumference.
  • the grooves 112 are for receiving the wire elements 116 educated.
  • Isolating elements 114 are illustratively arranged in the grooves 112.
  • the insulating elements 114 are preferably designed as insulating paper.
  • the slots 112 are formed on the inner circumference of the stator core 110 as described above. It is pointed out, however, that the grooves 112 can also be formed on the outer circumference or as recesses in the stator core 110.
  • a predetermined number of wire elements of the plurality of wire elements 116 is preferably arranged in the radial direction 104 of a groove 112.
  • the tool 100 is preferably designed for separating and setting the wire ends 118 and preferably has at least a first and a second tool part 130, 160, which are illustratively arranged concentrically to one another.
  • the first and second tool parts 130, 160 are preferably rotatable relative to one another in the circumferential direction 106 of the tool 100 for setting the wire ends 118.
  • the first tool part 130 preferably has a first plurality of groove-shaped receptacles 132 on its inner circumference 139 facing the second tool part 160 for receiving a first plurality of wire ends (220 in FIG. 2).
  • the second tool part 160 has, on its outer circumference 169 facing the first tool part 130, preferably a second plurality of groove-shaped receptacles 162 for receiving a second plurality of wire ends (222 in FIG. 2).
  • a plurality of radially aligned application webs 155 is preferably provided in the circumferential direction 106 between the first plurality of groove-shaped receptacles 132 and / or the second plurality of groove-shaped receptacles 162.
  • the radially aligned loading webs 155 are designed to separate or spacing the wire ends 118 in the radial direction 104 of the tool 100.
  • the first and / or second tool part 130, 160 has the impingement webs 155.
  • they are Acting webs 155 arranged on the first and / or second tool part 130, 160, preferably formed in one piece with this.
  • the first and second tool parts 130, 160 preferably each have an annular base body 131, 161.
  • the groove-shaped receptacles 132, 162 of the first and second tool parts 130, 160 are arranged on an end facing the second axial end 102 of the tool 100.
  • a separating element 170 which can be displaced in the axial direction 105 of the tool 100 is preferably assigned to the tool 100.
  • the separating element 170 has a cylindrical base body 171.
  • the separating element 170 is preferably designed to form a gap (410 in FIG. 4) in the radial direction 104 of the tool 100 between the first and second plurality of wire ends (220, 222 in FIG. 2).
  • the separating element 170 has, at its end facing the second axial end 102 of the tool 100, preferably web-like separating sections 175.
  • a tip 176 is preferably assigned to each of the separating sections 175.
  • a recess 172 is preferably arranged between two separating sections 175 which are adjacent in the circumferential direction 106.
  • a recess or clearance 177 is preferably arranged in each case on a radially inner side of the separating section 175.
  • the recesses 177 are preferably used when the separating sections 175 have to be moved in the axial direction beyond the impingement webs 155. In this case, it can be ensured that during the subsequent setting the impingement webs 155 can each dip into corresponding recesses 177 and thus the second intermediate tool part 150 can be rotated relative to the separating element 170.
  • a first and second intermediate tool part are between the first and second tool parts 130, 160
  • the first and / or second intermediate tool part 140, 150 can alternatively also be integrated into the first and / or second tool part 130, 160 and each have, for example, an annular base body
  • first and second intermediate tool parts 140, 150 each have, in the circumferential direction 106 of the tool 100, a plurality of or radial penetration openings 142, formed in the radial direction 104, 152 for the arrangement of wire ends 118 of the first and / or second plurality of wire ends (220, 222 in FIG. 2).
  • first and / or second intermediate tool part 140, 150 each have at least partially the radially aligned application webs 155.
  • the impingement webs 155 can preferably be arranged on the first and / or second tool part 130, 160 and / or on the first and / or second intermediate tool part 140, 150.
  • the impingement webs 155 are preferably arranged on an end 159 of the first and / or second tool part 130, 160 facing the second axial end 102 and / or on the first and / or second intermediate tool part 140, 150.
  • the impingement webs 155 are arranged at the end 159 of the second intermediate tool part 150.
  • the impingement webs 155 can be arranged along an entire circumference of the respective parts or of the first and / or second tool part 130, 160 and / or of the first and / or second intermediate tool part 140, 150.
  • the application webs 155 can also be arranged only in sections in the circumferential direction 106 on the first and / or second tool part 130, 160 and / or on the first and / or second intermediate tool part 140, 150.
  • the first plurality of groove-shaped receptacles 132, the second plurality of groove-shaped receptacles 162 and the plurality of radial access openings 142, 152 are preferably arranged uniformly and preferably evenly spaced from one another in the circumferential direction 106 of the tool 100, and provided in an identical number.
  • the separating element 170 is preferably arranged between the first and second intermediate tool parts 140, 150.
  • the receptacle 177 of the separating section 175 is preferably designed to receive an impact web 155 in sections.
  • the tool 100 is arranged with its second axial end 102 in the axial direction 105 in the region of the wire ends 118.
  • wire ends (211-218 in FIG. 2) are preferably at least partially arranged in associated groove-shaped receptacles 132, 162 or 132, 142, 152, 162 of the tool 100.
  • a first plurality of wire ends (220 in FIG. 2) is arranged in the first plurality of groove-shaped receptacles 132 of the first tool part 130 of the tool 100 and / or a second plurality of wire ends (222 in FIG. 2) ) is arranged in the second plurality of groove-shaped receptacles 162 of the second tool part 160.
  • the wire ends (211-218 in FIG. 2) are then pre-separated by first rotating at least the first or second tool part 130, 160 in the circumferential direction 106 of the tool 100.
  • the first and second plurality of wire ends (220, 222 in FIG. 2) are spaced apart in the radial direction 104.
  • the application webs 155 preferably act upon the first and second plurality of wire ends (220, 222 in FIG. 2) in the radial direction 104 by applying the wire ends 118 into the associated groove-shaped receptacles 132 and / or through openings 142 170 is immersed in the tool 100 in the axial direction 105 at least as far as the application webs 155 during the pre-separation.
  • the first and second plurality of wire ends (220, 222 in FIG. 2) are separated by moving the separating element 170 in the axial direction 105 of the tool 100 to form a gap (410 in FIG. 4) between the wire ends first and second plurality of wire ends (220, 222 in Fig. 2).
  • a gap (410 in FIG. 4) between the wire ends first and second plurality of wire ends (220, 222 in Fig. 2).
  • an electrical parting plane (412 in FIG. 4) is preferably formed.
  • the separating element 170 is preferably used after the at least one rotated first and / or second tool part 130, 160 has been rotated back into its starting position in the axial direction 105 to enlarge the gap (410 in 4) immersed in the tool 100 beyond the application webs 155.
  • the wire ends are preferably set by rotating the first and / or second tool part 130, 160 in the circumferential direction 106 of the tool 100 a second time.
  • the first and second tool parts are preferred for setting 130, 160 twisted in opposite directions of rotation.
  • FIG. 2 shows the stator core 110 from FIG. 1 with the wire ends 118, as well as the tool 100 from FIG. 1 with the first and second tool parts 130, 160, the first and second intermediate tool parts 140, 150, and the separating element 170 by way of example, the plurality of wire ends 118 has eight wire ends 211-218.
  • the wire ends 211-218 are arranged in the radial direction 104.
  • the four radially outer wire ends 211-214 form a first plurality of wire ends 220, and the four radially inner wire ends 215-218 form a second plurality of wire ends 222.
  • the wire ends 211-218 are preferably arranged at least partially in the tool 100. In the basic position shown in FIG. 2, the wire ends 217 and 218 are arranged in the receptacle 162 of the second tool part 160, and the wire ends 215 and 216 are arranged in the through opening 152 of the second intermediate tool part 150.
  • the wire ends 211-214 are preferably arranged in the area of the separating element 170.
  • FIG. 2 illustrates a receptacle 299 formed by the receptacle 132 of the first tool part 130 and the through opening 142 of the first intermediate tool part 140.
  • FIG. 3 shows the wire ends 215-218 of FIG. 2 arranged in the through opening 152 of the second intermediate tool part 150 and the receptacle 162 of the second tool part 160 of FIG. 1. Furthermore, FIG. 3 illustrates the arrangement of the wire ends 211-214 outside the Receptacle 132 or the through opening 142 of the first tool part 130 or the first intermediate tool part 140. In addition, FIG. 3 illustrates the arrangement of the separating element 170 from FIG. 1 in the axial direction 105 (see FIG. 1) above the wire ends 211-218 . Furthermore, there are the Acting webs 155, which are preferably assigned to the second intermediate tool part 150, are arranged in the circumferential direction 106 (see FIG. 1) between the first and the second plurality of wire ends 220, 222.
  • FIG. 4 shows the stator core 110 from FIG. 1 with the wire ends 211-218 from FIG. 2, as well as the tool 100 from FIG. 1.
  • the second intermediate tool part 150 is shown in the circumferential direction 106 (see FIG. 1). twisted so that the wire ends 211-214 are acted upon by the application webs 155 in the through openings 142. This represents the pre-separation process.
  • a gap 410 is formed between the wire ends 214 and 215.
  • the gap 410 is preferably formed between the first and second plurality of wire ends 220, 222.
  • the gap 410 is shaped such that two equal numbers of wire ends 211-218 are separated from one another. It is pointed out, however, that the gap 410 can also be formed at any other position in the radial direction 104.
  • gaps 410 and / or parting planes 412 can be generated within the tool 100.
  • the gaps 410 and / or parting planes 412 can be produced by a large number of additional tool parts or intermediate tool parts with impact webs 155 or separating elements 170 with different diameters. This also increases the required number of required tool parts and / or intermediate tool parts accordingly.
  • FIG. 5 shows the pre-separated wire ends 211-218 from FIG. 4, the wire ends 211-214 being acted upon by the acting webs 155 in the radial direction 104 radially outward or into the through opening 142.
  • FIG. 5 clarifies that caused by the rotation of the second Wire ends 215 and 216 twisted in the circumferential direction 106 of the intermediate tool part 150.
  • the second intermediate tool part 150 and the second tool part 160 are preferably twisted synchronously with one another, so that in FIG. 5 the wire ends 215-218 are arranged rotated together in the circumferential direction 106 relative to the wire ends 211-214 are.
  • FIG. 6 shows the separating step of the production method according to a first variant, the separating element 170 from FIG. 1 being immersed in the gap 410.
  • the tip 176 of the separating element 170 acts on the wire ends 211-214 in the receptacle 132 or the through opening 142.
  • the tip 176 preferably rests with its end facing the application webs 155 on the application webs 155 in the axial direction 105 (see FIG. 1).
  • the gap 410 was enlarged, so that an electrical separation plane 412 is preferably formed.
  • FIG. 7 shows the separated wire ends 211-218 from FIG. 6, the wire ends 211-214, as described in FIG. 6, being acted upon by the separating element 170 into the receptacle 132 or the through opening 142. Furthermore, FIG. 7 illustrates the wire ends 215-218 twisted in the circumferential direction 106 relative to the wire ends 211-214.
  • FIG. 8 shows an alternative and optional separating step according to a second variant, in which the second intermediate tool part 150 is rotated back into the starting position of FIG. 2.
  • the separating element 170 of FIG. 1 can be immersed in the axial direction 105 (see FIG. 1) beyond the impingement webs 155, in particular past them, into the gap 410.
  • the wire ends 211-214 are urged further into the receptacle 132 or the through opening 142.
  • the separating element 170 is preferably arranged with its receptacle 177 in the area of the impingement webs 155, the separating element 170 also remaining in this position during subsequent setting.
  • FIG. 9 shows the further separating step from FIG. 8 and illustrates the arrangement of the separating sections 175 between two adjoining application webs 155 of the second intermediate tool part 150 in the circumferential direction 106 Wire ends 211-218 arranged in the radial direction 104 at the same height or aligned not offset to one another.
  • FIG. 10 shows the stator core 110 from FIG. 1 and the wire ends 211-218 from FIG. 2 after setting.
  • the first tool part 130 and the first intermediate tool part 140 are preferably rotated together in a circumferential direction 106 and / or the second intermediate tool part 150 and the second tool part 160 are rotated in an opposite circumferential direction 106. As an example, it is rotated by 5 ° in the circumferential direction 106. It is pointed out, however, that a corresponding angle of rotation can vary depending on a particular type of stator to be produced and the angle of 5 ° given here is only an example and not a restriction of the present invention you can see. the first tool part 130 and the first intermediate tool part 140 as well as the second tool part 160 and the second intermediate tool part 150 are each rotated synchronously with one another.
  • a winding 600 is formed by way of example.
  • the wire ends 211-214 have been bent or set in a counterclockwise direction and the wire ends 215-218 have been bent or set in a clockwise direction.
  • the gap 410 is formed between the wire ends of the first plurality of wire ends 220 and the second plurality of wire ends 222.
  • the loading webs 155 move in the circumferential direction 106 through the receptacles 177 of the separating element 170 (cf. FIG. 9).
  • FIG. 11 shows an exemplary embodiment of the tool 100 with the first and second tool parts 130, 160, the first and second intermediate tool parts 140, 150, and the separating element 170 from FIG. 1.
  • FIG. 12 shows the tool 100 from FIG. 11 and illustrates actuating elements 530, 540, 550, 560, 570 for actuating the first and / or second tool part 130, 160, the first and / or second intermediate tool part 140, 150 and / or the Separating element 170.
  • An actuating element 570 for displacing the separating element 170 in the axial direction 105 of FIG. 1 is preferably assigned to the separating element 170.
  • the actuating element 570 is preferably displaced in the axial direction 105 by a pneumatic cylinder.
  • the first and / or second tool part 130, 160 and the first and / or second intermediate tool part 140, 150 are each assigned an actuating element 530, 560, 540, 550 for rotating in the circumferential direction 106.
  • the actuating element 530 is preferably assigned to the first tool part 130 and the actuating element 560 is assigned to the second tool part 160.
  • the actuating element 540 is assigned to the first intermediate tool part 140 and the actuating element 550 is assigned to the second intermediate tool part 150.
  • the actuating elements 530, 560, 540, 550, 570 have an annular base body. Furthermore, the actuating elements 530, 540, 550, 560, 570 are preferably connected to the respectively assigned tool part 130, 160, intermediate tool part 140, 150 and / or separating element 170 via connecting elements, in particular pins and / or screws.
  • actuating elements 530, 540, 550, 560 are preferably secured in the axial direction 105 in FIG. 1 by screw elements.
  • pins for torque transmission are preferably arranged. In this case, a form-fitting power transmission for torque transmission is formed.
  • first tool part 130 and the first intermediate tool part 140 can be rotatable in the circumferential direction 106 via a common actuating element and / or the second tool part 160 and the second intermediate tool part 150 can be arranged rotatably in the circumferential direction 106 via a common actuating element.
  • the individual tool parts 130, 160 or intermediate tool parts 140, 150 can also each be rotated separately and in different directions.

Landscapes

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Abstract

Bei einem Werkzeug (100) zum Separieren und Schränken von Drahtenden (118) einer Wicklung, wobei die Wicklung aus einer Mehrzahl von Drahtelementen ausgebildet ist, die die Drahtenden ausbilden, mit einem ersten und einem zweiten Werkzeugteil (130, 160), wobei das erste Werkzeugteil (130) an seinem dem zweiten Werkzeugteil (160) zugewandten Innenumfang (139) eine erste Mehrzahl von Aufnahmen (132) zur Aufnahme einer ersten Mehrzahl von Drahtenden aufweist und wobei das zweite Werkzeugteil an seinem dem ersten Werkzeugteil zugewandten Außenumfang (169) eine zweite Mehrzahl von Aufnahmen (162) zur Aufnahme einer zweiten Mehrzahl von Drahtenden aufweist, sind das erste und zweite Werkzeugteil in Umfangsrichtung (106) des Werkzeugs zum Schränken der Drahtenden relativ zueinander verdrehbar, wobei in der Umfangsrichtung zwischen der ersten Mehrzahl von Aufnahmen und/oder der zweiten Mehrzahl von Aufnahmen eine Mehrzahl von radial ausgerichteten Beaufschlagungsstegen (155) zum Beabstanden der Drahtenden in radialer Richtung (104) des Werkzeugs vorgesehen ist.

Description

Beschreibung
Titel
Werkzeug zum Separieren und Schränken von Drahtenden einer Wicklung sowie Verfahren zur Herstellung einer Wicklung
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Separieren und Schränken von Drahtenden einer Wicklung für eine elektrische Maschine, wobei die Wicklung aus einer Mehrzahl von Drahtelementen ausgebildet ist, die die Draht enden ausbilden.
Aus dem Stand der Technik sind Werkzeuge zum Separieren sowie Werkzeuge zum Schränken von Drahtenden von Drahtelementen zur Herstellung von Wicklungen für elektrische Maschinen bekannt. In einem Werkzeug zum Separieren werden entsprechende Drahtenden von Drahtelementen in radialer Richtung voneinander beabstandet. Nach dem Separieren werden die Drahtelemente aus dem Werkzeug zum Separieren entnommen und zum Schränken in einem Werkzeug zum Schränken angeordnet. Beim Schränken werden dann in dem Werkzeug zum Schränken radial äußere und innere Drahtenden relativ zueinander verbogen. Alternativ hierzu können die beiden Vorgänge auch in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, sodass ein Separieren auch nach einem Schränken erfolgen kann.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Separieren und Schränken von Drahtenden einer Wicklung für eine elektrische Maschine, wobei die Wicklung aus einer Mehrzahl von Drahtelementen ausgebildet ist, die die Drahtenden ausbilden, mit einem ersten und einem zweiten Werkzeugteil, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei das erste Werkzeugteil an seinem dem zweiten Werkzeugteil zugewandten Innenumfang eine erste Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen zur Aufnahme einer ersten Mehrzahl von Drahtenden aufweist und wobei das zweite Werkzeugteil an seinem dem ersten Werkzeugteil zugewandten Außenumfang eine zweite Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen zur Aufnahme einer zweiten Mehrzahl von Drahtenden aufweist, wobei das erste und zweite Werkzeugteil in Umfangsrichtung des Werkzeugs zum Schränken der Drahtenden relativ zueinander verdrehbar sind, und wobei in der Umfangsrichtung zwischen der ersten Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen und/oder der zweiten Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen eine Mehrzahl von radial ausgerichteten Beaufschlagungsstegen zum Beabstanden der Drahtenden in radialer Richtung des Werkzeugs vorgesehen ist.
Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines einzelnen Werkzeugs, in dem ein Separieren und Schränken von Drahtenden von Drahtelementen erfolgen kann, wobei ein komplizierter und zeitaufwändiger Werkzeugwechsel vermieden werden kann.
Bevorzugt weist das erste Werkzeugteil und/oder das zweite Werkzeugteil die Beaufschlagungsstege auf.
Somit kann ein kompaktes Werkzeug bereitgestellt werden, bei dem einfach und unkompliziert ein Vorseparieren von Drahtenden erfolgen kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein in axialer Richtung des Werkzeugs verschiebbares Separierelement zur Ausbildung eines Spalts in radialer Richtung des Werkzeugs zwischen der ersten und zweiten Mehrzahl von Drahtenden vorgesehen.
Somit kann sicher und zuverlässig ein Spalt ausgebildet werden, der in einer entsprechend herzustellenden Wicklung bevorzugt als elektrische Trennebene dienen kann.
Vorzugsweise ist dem Separierelement ein Betätigungselement zum Verschieben des Separierelements in axialer Richtung des Werkzeugs zugeordnet.
Somit kann auf einfache Art und Weise eine Betätigung des Separierelements ermöglicht werden.
Bevorzugt sind in radialer Richtung des Werkzeugs zwischen dem ersten und zweiten Werkzeugteil ein erstes und zweites Zwischenwerkzeugteil vorgesehen, die jeweils in Umfangsrichtung des Werkzeugs eine Mehrzahl von radialen Durchgriffsöffnungen zur Anordnung von Drahtenden der ersten und/oder zweiten Mehrzahl von Drahtenden aufweisen, wobei das erste und/oder zweite Zwischenwerkzeugteil zumindest jeweils teilweise die radial ausgerichteten Beaufschlagungsstege aufweist.
Somit kann einfach und unkompliziert eine robuste und stabile Anordnung der Beaufschlagungsstege am Werkzeug zum Separieren und Schränken von Drahtenden ermöglicht werden.
Die erste Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen, die zweite Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen und die Mehrzahl von radialen Durchgriffsöffnungen sind vorzugsweise in der Umfangsrichtung des Werkzeugs jeweils einheitlich und gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet und in identischer Anzahl vorgesehen.
Somit kann auf einfache Art und Weise eine geeignete Anordnung der Drahtenden am Werkzeug zum Separieren und Schränken ermöglicht werden.
Bevorzugt ist dem ersten und/oder zweiten Werkzeugteil sowie dem ersten und/oder zweiten Zwischenwerkzeugteil jeweils ein Betätigungselement zum Verdrehen in Umfangsrichtung des Werkzeugs zugeordnet.
Somit kann eine unkomplizierte und komfortable Betätigung ermöglicht werden, wobei jedes Werkzeugteil bzw. Zwischenwerkzeugteil separat verdreht werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform sind das erste Werkzeugteil und das erste Zwischenwerkzeugteil sowie das zweite Werkzeugteil und das zweite Zwischenwerkzeugteil zum Verschränken der Drahtenden jeweils synchron miteinander verdrehbar.
Somit kann sicher und zuverlässig ein Schränken ermöglicht werden, wobei die dem ersten Werkzeugteil und dem ersten Zwischenwerkzeugteil zugeordneten Drahtenden und die dem zweiten Werkzeugteil und dem zweiten Zwischenwerkzeugteil zugeordneten Drahtenden jeweils gemeinsam verbogen bzw. geschränkt werden können. Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Wicklung für eine elektrische Maschine mit folgenden Schritten bereit: a) Zumindest teilweises Anordnen von Drahtenden in zugeordneten nutförmigen Aufnahmen eines Werkzeugs, wobei eine erste Mehrzahl von Drahtelementen in der ersten Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen des ersten Werkzeugteils des Werkzeugs angeordnet werden und/oder eine zweite Mehrzahl von Drahtenden in der zweiten Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen des zweiten Werkzeugteils des Werkzeugs angeordnet werden, b) Vorseparieren der Drahtenden durch ein erstes Verdrehen zumindest des ersten oder zweiten Werkzeugteils des Werkzeugs in Umfangsrichtung des Werkzeugs, wobei die erste und zweite Mehrzahl von Drahtenden in radialer Richtung beabstandet werden, c) Separieren der ersten und zweiten Mehrzahl von Drahtenden durch ein in axialer Richtung des Werkzeugs gerichtetes Verschieben des Separierelements des Werkzeugs zur Ausbildung eines Spalts, insbesondere einer elektrischen Trennebene, und d) Schränken der Drahtenden durch ein zweites Verdrehen des ersten und/oder zweiten Werkzeugteils des Werkzeugs in Umfangsrichtung des Werkzeugs.
Somit wird ein Verfahren zur Herstellung einer Wicklung für eine elektrische Maschine bereitgestellt, bei dem die Drahtenden der Wicklung in einem einzelnen Werkzeug separiert und geschränkt werden.
Bevorzugt sind am ersten und/oder zweiten Werkzeugteil Beaufschlagungsstege angeordnet, die beim Vorseparieren die erste und zweite Mehrzahl von Drahtenden in radialer Richtung durch ein Beaufschlagen der Drahtenden in die zugeordneten nutförmigen Aufnahmen und/oder Durchgriffsöffnungen beabstanden.
Somit kann auf einfache Art und Weise ein Vorseparieren ermöglicht werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Separierelement beim Separieren in axialer Richtung des Werkzeugs zumindest bis zu den Beaufschlagungsstegen in das Werkzeug eingetaucht.
Somit kann leicht und unkompliziert ein Vorseparieren ermöglicht werden. Vorzugsweise ist ein weiterer Separierschritt vorgesehen, bei dem das Separierelement nach einem Zurückdrehen des zumindest einen verdrehten ersten und/oder zweiten Werkzeugteils in seine Ausgangsposition in axialer Richtung des Werkzeugs zur Vergrößerung des Spalts über die Beaufschlagungsstege hinaus in das Werkzeug eingetaucht wird.
Somit kann ein geeignetes vollständiges Separieren sowie ein darauf folgendes, vereinfachtes Schränken ermöglicht werden.
Bevorzugt werden beim Schränken das erste und zweite Werkzeugteil in entgegengesetzte Drehrichtungen verdreht.
Somit kann einfach und unkompliziert ein Schränken ermöglicht werden.
Von Vorteil ist auch eine elektrische Maschine aufweisend eine Wicklung, wobei die Wicklung unter Verwendung eines Werkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Diese elektrische Maschine kann besonders kostengünstig hergestellt werden.
Weiterhin von Vorteil ist eine elektrische Maschine aufweisend eine Wicklung, wobei die Wicklung mittels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Eine solche elektrische Mschine ist besonders zuverlässig.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Werkzeugs zum Separieren und Schränken von Drahtenden sowie eines Stators mit Drahtenden,
Fig. 2 eine Schnittansicht der Drahtenden im Werkzeug von Fig. 1 vor einem Vorseparieren,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs von Fig. 2 vor einem Vorseparieren,
Fig. 4 eine Schnittansicht der Drahtenden im Werkzeug von Fig. 1 und Fig. 2 bei einem Vorseparieren, Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs von Fig. 4 bei einem Vor separieren,
Fig. 6 eine Schnittansicht der Drahtenden im Werkzeug von Fig. 1 bis Fig. 5 bei einem Separieren,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs von Fig. 6 bei einem Separieren,
Fig. 8 eine Schnittansicht der Drahtenden im Werkzeug von Fig. 1 bis Fig. 7 bei einem weiteren Separieren,
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs von Fig. 8 bei einem weiteren Separieren,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht der Drahtenden nach einem Schränken,
Fig. 11 eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs von Fig. 1 bis Fig. 9 von einer ersten Seite aus betrachtet,
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs von Fig. 11 von einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite aus betrachtet, und Fig, 13 eine elektrische Maschine hergestellt mit einem Werkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren werden Elemente mit gleicher oder vergleichbarer Funktion mit identischen Bezugszeichen versehen und nur einmal genauer beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Werkzeug 100 mit einem ersten und zweiten axialen Ende 101,
102 zum Separieren und Schränken von Drahtenden 118 einer Wicklung (600 in Fig. 10) für eine elektrische Maschine, sowie einen Statorkern 110 mit einer Mehrzahl von Drahtelementen 116, die die Drahtenden 118 ausbilden und die Wicklung (600 in Fig. 10) formen. Gemäß einer Ausführungsform sind die Drahtelemente 116 U-förmig ausgebildet. Dabei sind jeweils einem Drahtelement 116 zwei der Drahtenden 118 zugeordnet. Alternativ hierzu können die Drahtelemente 116 z.B. auch I-förmig ausgebildet sein, wobei jeweils einem Drahtelement 116 ein einzelnes Drahtende 118 zugeordnet ist, usw.
Der Statorkern 110 weist vorzugsweise eine zumindest annähernd ringförmige Grundform auf, wobei an seinem Innenumfang eine Mehrzahl von Nuten 112 vorgesehen sind. Die Nuten 112 sind zur Aufnahme der Drahtelemente 116 ausgebildet. Illustrativ sind in den Nuten 112 Isolierelemente 114 angeordnet. Die Isolierelemente 114 sind vorzugsweise als Isolierpapier ausgebildet.
Gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind die Nuten 112 wie oben beschrieben am Innenumfang des Statorkerns 110 ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Nuten 112 auch am Außenumfang oder als Ausnehmungen im Statorkern 110 ausgebildet sein können.
Bevorzugt ist in radialer Richtung 104 einer Nut 112 eine vorgegebene Anzahl von Drahtelementen der Mehrzahl von Drahtelementen 116 angeordnet.
Illustrativ sind in jeder Nut 112 so viele Drahtelemente der Mehrzahl von Drahtelementen 116 angeordnet, dass jeweils exakt acht Drahtenden 118 aus jeder Nut 112 herausragen.
Das Werkzeug 100 ist bevorzugt zum Separieren und Schränken der Drahtenden 118 ausgebildet und weist vorzugsweise zumindest ein erstes und ein zweites Werkzeugteil 130, 160 auf, die illustrativ konzentrisch zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind das erste und zweite Werkzeugteil 130, 160 in Umfangsrichtung 106 des Werkzeugs 100 zum Schränken der Drahtenden 118 relativ zueinander verdrehbar.
Hierbei weist das erste Werkzeugteil 130 an seinem dem zweiten Werkzeugteil 160 zugewandten Innenumfang 139 bevorzugt eine erste Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen 132 zur Aufnahme einer ersten Mehrzahl von Drahtenden (220 in Fig. 2) auf. Analog hierzu weist das zweite Werkzeugteil 160 an seinem dem ersten Werkzeugteil 130 zugewandten Außenumfang 169 vorzugsweise eine zweite Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen 162 zur Aufnahme einer zweiten Mehrzahl von Drahtenden (222 in Fig. 2) auf.
Bevorzugt ist in Umfangsrichtung 106 zwischen der ersten Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen 132 und/oder der zweiten Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen 162 eine Mehrzahl von radial ausgerichteten Beaufschlagungsstegen 155 vorgesehen. Die radial ausgerichteten Beaufschlagungsstege 155 sind dabei zum Separieren bzw. Beabstanden der Drahtenden 118 in radialer Richtung 104 des Werkzeugs 100 ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform weist das erste und/oder zweite Werkzeugteil 130, 160 die Beaufschlagungsstege 155 auf. Insbesondere sind die Beaufschlagungsstege 155 am ersten und/oder zweiten Werkzeugteil 130, 160 angeordnet, bevorzugt einstückig mit diesem ausgebildet. Vorzugsweise weisen das erste und zweite Werkzeugteil 130, 160 jeweils einen ringförmigen Grundkörper 131, 161 auf. Dabei sind die nutförmigen Aufnahmen 132, 162 des ersten und zweiten Werkzeugteils 130, 160 an einem dem zweiten axialen Ende 102 des Werkzeugs 100 zugewandten Ende angeordnet.
Des Weiteren ist dem Werkzeug 100 bevorzugt ein in axialer Richtung 105 des Werkzeugs 100 verschiebbares Separierelement 170 zugeordnet. Das Separierelement 170 weist einen zylindrischen Grundkörper 171 auf. Bevorzugt ist das Separierelement 170 zur Ausbildung eines Spalts (410 in Fig. 4) in radialer Richtung 104 des Werkzeugs 100 zwischen der ersten und zweiten Mehrzahl von Drahtenden (220, 222 in Fig. 2) ausgebildet. Das Separierelement 170 weist an seinem dem zweiten axialen Ende 102 des Werkzeugs 100 zugewandten Ende vorzugsweise stegartige Separierabschnitte 175 auf.
Bevorzugt ist den Separierabschnitten 175 jeweils eine Spitze 176 zugeordnet. Vorzugsweise ist zwischen zwei in Umfangsrichtung 106 benachbarten Separierabschnitten 175 jeweils eine Ausnehmung 172 angeordnet. Darüber hinaus ist bevorzugt jeweils an einer radial inneren Seite des Separierabschnitts 175 eine Aussparung oder Freimachung 177 angeordnet.
Die Aussparungen 177 finden vorzugsweise dann Anwendung, wenn die Separierabschnitte 175 in axialer Richtung über die Beaufschlagungsstege 155 hinaus verfahren werden müssen. In diesem Fall kann gewährleistet werden, dass beim nachfolgenden Schränken die Beaufschlagungsstege 155 jeweils in entsprechende Aussparungen 177 eintauchen können und somit das zweite Zwischenwerkzeugteil 150 relativ zum Separierelement 170 verdreht werden kann.
Illustrativ sind in radialer Richtung 104 des Werkzeugs 100 zwischen dem ersten und zweiten Werkzeugteil 130, 160 ein erstes und zweites Zwischenwerkzeugteil
140, 150 vorgesehen. Das erste und/oder zweite Zwischenwerkzeugteil 140, 150 können alternativ auch in das erste und/oder zweite Werkzeugteil 130, 160 integriert sein und weisen beispielhaft jeweils einen ringförmigen Grundkörper
141, 151 auf. Des Weiteren weisen das erste und zweite Zwischenwerkzeugteil 140, 150 jeweils in Umfangsrichtung 106 des Werkzeugs 100 eine Mehrzahl von in radialer Richtung 104 ausgebildeten bzw. radialen Durchgriffsöffnungen 142, 152 zur Anordnung von Drahtenden 118 der ersten und/oder zweiten Mehrzahl von Drahtenden (220, 222 in Fig. 2) auf. Hierbei weist das erste und/oder zweite Zwischenwerkzeugteil 140, 150 zumindest jeweils teilweise die radial ausgerichteten Beaufschlagungsstege 155 auf.
Bevorzugt können die Beaufschlagungsstege 155 am ersten und/oder zweiten Werkzeugteil 130, 160 und/oder am ersten und/oder zweiten Zwischenwerkzeugteil 140, 150 angeordnet sein. Darüber hinaus sind die Beaufschlagungsstege 155 bevorzugt an einem dem zweiten axialen Ende 102 zugewandten Ende 159 des ersten und/oder zweiten Werkzeugteils 130, 160 und/oder am ersten und/oder zweiten Zwischenwerkzeugteil 140, 150 angeordnet.
Illustrativ sind die Beaufschlagungsstege 155 am Ende 159 des zweiten Zwischenwerkzeugteils 150 angeordnet. Dabei können die Beaufschlagungsstege 155 entlang eines gesamten Umfangs der jeweiligen Teile bzw. des ersten und/oder zweiten Werkzeugteils 130, 160 und/oder des ersten und/oder zweiten Zwischenwerkzeugteils 140, 150 angeordnet sein.
Jedoch können die Beaufschlagungsstege 155 auch lediglich in Umfangsrichtung 106 abschnittsweise am ersten und/oder zweiten Werkzeugteil 130, 160 und/oder am ersten und/oder zweiten Zwischenwerkzeugteil 140, 150 angeordnet sein.
Vorzugsweise sind die erste Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen 132, die zweite Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen 162 und die Mehrzahl von radialen Durchgriffsöffnungen 142, 152 in der Umfangsrichtung 106 des Werkzeugs 100 jeweils einheitlich und bevorzugt gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet, sowie in identischer Anzahl vorgesehen. Darüber hinaus ist das Separierelement 170 bevorzugt zwischen dem ersten und zweiten Zwischenwerkzeugteil 140, 150 angeordnet. Dabei ist die Aufnahme 177 des Separierabschnitts 175 vorzugsweise zur abschnittsweisen Aufnahme eines Beaufschlagungsstegs 155 ausgebildet.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Wicklung (600 in Fig. 10) für eine elektrische Maschine wird das Werkzeug 100 mit seinem zweiten axialen Ende 102 in axialer Richtung 105 im Bereich der Drahtenden 118 angeordnet. Dabei erfolgt bevorzugt ein zumindest teilweises Anordnen von Drahtenden (211-218 in Fig. 2) in zugeordneten nutförmigen Aufnahmen 132,162 bzw. 132, 142, 152, 162 des Werkzeugs 100. Hierbei wird beispielhaft eine erste Mehrzahl von Drahtenden (220 in Fig. 2) in der ersten Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen 132 des ersten Werkzeugteils 130 des Werkzeugs 100 angeordnet und/oder eine zweite Mehrzahl von Drahtenden (222 in Fig. 2) wird in der zweiten Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen 162 des zweiten Werkzeugteils 160 angeordnet.
Anschließend erfolgt ein Vorseparieren der Drahtenden (211-218 in Fig. 2) durch ein erstes Verdrehen zumindest des ersten oder zweiten Werkzeugteils 130, 160 in Umfangsrichtung 106 des Werkzeugs100. Hierbei werden die erste und zweite Mehrzahl von Drahtenden (220, 222 in Fig. 2) in radialer Richtung 104 beabstandet.
Vorzugsweise beaufschlagen die Beaufschlagungsstege 155 beim Vorseparieren die erste und zweite Mehrzahl von Drahtenden (220, 222 in Fig. 2) in radialer Richtung 104 durch ein Beaufschlagen der Drahtenden 118 in die zugeordneten nutförmigen Aufnahmen 132 und/oder Durchgriffsöffnungen 142. Des Weiteren wird das Separierelement 170 beim Vorseparieren in axialer Richtung 105 zumindest bis zu den Beaufschlagungsstegen 155 in das Werkzeug 100 eingetaucht.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass auch eine Bewegung des Separierelements 170 bis zu den Beaufschlagungsstegen 155 anwendungsspezifisch bereits zur Ausbildung eines jeweils erforderlichen Spalts ausreichend sein kann. In diesem Fall erfolgt nach dem Vorseparieren kein weiterer wie nachfolgend beschrieben ausgeführter Separierschritt, sondern vielmehr ist das vollständige Separieren bereits durch das Vorseparieren erfolgt.
In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Separieren der ersten und zweiten Mehrzahl von Drahtenden (220, 222 in Fig. 2) durch ein in axialer Richtung 105 des Werkzeugs 100 gerichtetes Verschieben des Separierelements 170 zur Ausbildung eines Spalts (410 in Fig. 4) zwischen der ersten und zweiten Mehrzahl von Drahtenden (220, 222 in Fig. 2). Hierbei wird bevorzugt eine elektrische Trennebene (412 in Fig. 4) ausgebildet.
Hierbei wird zum vollständigen Separieren vorzugsweise das Separierelement 170 nach einem Zurückdrehen des zumindest einen verdrehten ersten und/oder zweiten Werkzeugteils 130, 160 nach dem Vorseparieren in seine Ausgangsposition in axialer Richtung 105 zur Vergrößerung des Spalts (410 in Fig. 4) über die Beaufschlagungsstege 155 hinaus in das Werkzeug 100 eingetaucht.
Nachfolgend erfolgt in einem abschließenden Verfahrensschritt bevorzugt ein Schränken der Drahtenden (211-218 in Fig. 2) durch ein zweites Verdrehen des ersten und/oder zweiten Werkzeugteils 130, 160 in Umfangsrichtung 106 des Werkzeugs 100. Bevorzugt werden beim Schränken das erste und zweite Werkzeugteil 130, 160 in entgegengesetzte Drehrichtungen verdreht.
Fig. 2 zeigt den Statorkern 110 von Fig. 1 mit den Drahtenden 118, sowie das Werkzeug 100 von Fig. 1 mit dem ersten und zweiten Werkzeugteil 130, 160, dem ersten und zweiten Zwischenwerkzeugteil 140, 150, sowie dem Separierelement 170. Illustrativ und beispielhaft weist die Mehrzahl von Drahtenden 118 acht Drahtenden 211-218 auf. Die Drahtenden 211-218 sind in radialer Richtung 104 angeordnet. Dabei bilden die vier radial äußeren Drahtenden 211-214 eine erste Mehrzahl von Drahtenden 220, und die vier radial inneren Drahtenden 215-218 bilden eine zweite Mehrzahl von Drahtenden 222 aus.
Bevorzugt sind die Drahtenden 211-218 zumindest teilweise im Werkzeug 100 angeordnet. In der in Fig. 2 gezeigten Grundposition sind die Drahtenden 217 und 218 in der Aufnahme 162 des zweiten Werkzeugteils 160 angeordnet, und die Drahtenden 215 und 216 sind in der Durchgangsöffnung 152 des zweiten Zwischenwerkzeugteils 150 angeordnet. Die Drahtenden 211-214 sind vorzugsweise im Bereich des Separierelements 170 angeordnet.
Darüber hinaus verdeutlicht Fig. 2 eine durch die Aufnahme 132 des ersten Werkzeugteils 130 und die Durchgangsöffnung 142 des ersten Zwischenwerkzeugteils 140 ausgebildete Aufnahme 299.
Fig. 3 zeigt die in der Durchgangsöffnung 152 des zweiten Zwischenwerkzeugteils 150 und der Aufnahme 162 des zweiten Werkzeugteils 160 von Fig. 1 angeordneten Drahtenden 215-218 von Fig. 2. Des Weiteren verdeutlicht Fig. 3 die Anordnung der Drahtenden 211-214 außerhalb der Aufnahme 132 bzw. der Durchgangsöffnung 142 des ersten Werkzeugteils 130 bzw. des ersten Zwischenwerkzeugteils 140. Außerdem verdeutlicht Fig. 3 die Anordnung des Separierelements 170 von Fig. 1 illustrativ in axialer Richtung 105 (s. Fig. 1) oberhalb der Drahtenden 211-218. Des Weiteren sind dabei die vorzugsweise dem zweiten Zwischenwerkzeugteil 150 zugeordneten Beaufschlagungsstege 155 in Umfangsrichtung 106 (s. Fig. 1) zwischen der ersten und der zweiten Mehrzahl von Drahtenden 220, 222 angeordnet.
Fig. 4 zeigt den Statorkern 110 von Fig. 1 mit den Drahtenden 211-218 von Fig. 2, sowie dem Werkzeug 100 von Fig. 1. In Fig. 4 wurde das zweite Zwischenwerkzeugteil 150 in Umfangsrichtung 106 (s. Fig. 1) verdreht, so dass die Drahtenden 211-214 durch die Beaufschlagungsstege 155 in die Durchgangsöffnungen 142 beaufschlagt werden. Dies stellt den Vorgang des Vorseparierens dar.
Beispielhaft erfolgt ein Verdrehen in Umfangsrichtung 106 von Fig. 1 um etwa 3°, exemplarisch gegen den Uhrzeigersinn. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass ein entsprechender Drehwinkel in Abhängigkeit von einem jeweils herzustellenden Statortyp variieren kann und der hier angegebene Winkel von 3° lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung zu sehen ist. Hierbei wird zwischen den Drahtenden 214 und 215 ein Spalt 410 ausgebildet. Bevorzugt wird der Spalt 410 zwischen der ersten und zweiten Mehrzahl von Drahtenden 220, 222 ausgebildet.
Illustrativ wird der Spalt 410 derart geformt, dass zwei gleiche Anzahlen von Drahtenden 211-218 voneinander getrennt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass der Spalt 410 auch an einer beliebig anderen Position in radialer Richtung 104 ausgebildet werden kann.
Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, dass innerhalb des Werkzeugs 100 mehrere Spalte 410 und/oder Trennebenen 412 erzeugt werden können. Dabei können die Spalte 410 und/oder Trennebenen 412 durch eine Vielzahl von zusätzlichen Werkzeugteilen bzw. Zwischenwerkzeugteilen mit Beaufschlagungsstegen 155 bzw. Separierelementen 170 mit verschiedenen Durchmessern erzeugt werden. Dadurch vergrößert sich auch entsprechend eine erforderliche Anzahl an erforderlichen Werkzeugteilen und/oder Zwischenwerkzeugteilen.
Fig. 5 zeigt die vorseparierten Drahtenden 211-218 von Fig. 4, wobei die Drahtenden 211-214 durch die Beaufschlagungsstege 155 in radialer Richtung 104 nach radial außen bzw. in die Durchgangsöffnung 142 beaufschlagt wurden.
Des Weiteren verdeutlicht Fig. 5 die durch das Verdrehen des zweiten Zwischenwerkzeugteils 150 in Umfangsrichtung 106 verdrehten Drahtenden 215 und 216. Bevorzugt werden das zweite Zwischenwerkzeugteil 150 und das zweite Werkzeugteil 160 synchron miteinander verdreht, so dass in Fig. 5 die Drahtenden 215-218 gemeinsam in Umfangsrichtung 106 relativ zu den Drahtenden 211-214 verdreht angeordnet sind.
Fig. 6 zeigt den Separierschritt des Herstellungsverfahrens gemäß einer ersten Variante, wobei das Separierelement 170 von Fig. 1 in den Spalt 410 eingetaucht ist. Dabei beaufschlagt die Spitze 176 des Separierelements 170 die Drahtenden 211-214 in die Aufnahme 132 bzw. die Durchgangsöffnung 142.
Bevorzugt steht die Spitze 176 mit ihrem den Beaufschlagungsstegen 155 zugewandten Ende auf den Beaufschlagungsstegen 155 in axialer Richtung 105 (s. Fig. 1) an. Durch das Separieren gemäß der ersten Variante wurde der Spalt 410 vergrößert, so dass bevorzugt eine elektrische Trennebene 412 ausgebildet wird.
Fig. 7 zeigt die separierten Drahtenden 211-218 von Fig. 6, wobei die Drahtenden 211-214, wie bei Fig. 6 beschrieben, durch das Separierelement 170 in die Aufnahme 132 bzw. die Durchgangsöffnung 142 beaufschlagt werden. Des Weiteren verdeutlicht Fig. 7 die in Umfangsrichtung 106 zu den Drahtenden 211- 214 verdrehten Drahtenden 215-218.
Fig. 8 zeigt einen alternativen und optionalen Separierschritt gemäß einer zweiten Variante, bei dem das zweite Zwischenwerkzeugteil 150 zurück in die Ausgangsstellung von Fig. 2 zurückverdreht ist. In der Ausgangsstellung kann das Separierelement 170 von Fig. 1 in axialer Richtung 105 (s. Fig. 1) über die Beaufschlagungsstege 155 hinaus, insbesondere an diesen vorbei, in den Spalt 410 eingetaucht werden. Dabei werden die Drahtenden 211-214 weiter in die Aufnahme 132 bzw. die Durchgangsöffnung 142 beaufschlagt. Das Separierelement 170 ist dabei vorzugsweise mit seiner Aufnahme 177 im Bereich der Beaufschlagungsstege 155 angeordnet, wobei das Separierelement 170 auch bei einem nachfolgenden Schränken in dieser Position verbleibt.
Fig. 9 zeigt den weiteren Separierschritt von Fig. 8 und verdeutlicht die Anordnung der Separierabschnitte 175 zwischen zwei in Umfangsrichtung 106 benachbarten Beaufschlagungsstegen 155 des zweiten Zwischenwerkzeugteils 150. Durch das Zurückdrehen in die Grundposition von Fig. 2 sind die Drahtenden 211-218 in radialer Richtung 104 auf derselben Höhe angeordnet bzw. nicht versetzt zueinander ausgerichtet.
Fig. 10 zeigt den Statorkern 110 von Fig. 1 sowie die Drahtenden 211-218 von Fig. 2 nach einem Schränken. Beim Schränken werden bevorzugt das erste Werkzeugteil 130 und das erste Zwischenwerkzeugteil 140 gemeinsam in eine Umfangsrichtung 106 verdreht und/oder das zweite Zwischenwerkzeugteil 150 und das zweite Werkzeugteil 160 werden in eine entgegengesetzte Umfangsrichtung 106 verdreht. Exemplarisch erfolgt ein Verdrehen um beispielhaft 5° in Umfangsrichtung 106. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass ein entsprechender Drehwinkel in Abhängigkeit von einem jeweils herzustellenden Statortyp variieren kann und der hier angegebene Winkel von 5° lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung zu sehen ist. werden dabei das erste Werkzeugteil 130 und das erste Zwischenwerkzeugteil 140 sowie das zweite Werkzeugteil 160 und das zweite Zwischenwerkzeugteil 150 jeweils synchron miteinander verdreht.
Durch das Schränken wird exemplarisch eine Wicklung 600 ausgebildet.
Illustrativ sind in Fig. 10 die Drahtenden 211-214 gegen den Uhrzeigersinn verbogen bzw. geschränkt worden und die Drahtenden 215-218 sind im Uhrzeigersinn verbogen bzw. geschränkt worden. Zwischen den Drahtenden der ersten Mehrzahl von Drahtenden 220 und der zweiten Mehrzahl von Drahtenden 222 ist der Spalt 410 ausgebildet. Beim Schränken bewegen sich die Beaufschlagungsstege 155 in Umfangsrichtung 106 durch die Aufnahmen 177 des Separierelements 170 (vgl. Fig. 9).
Fig. 11 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung des Werkzeugs 100 mit dem ersten und zweiten Werkzeugteil 130, 160, dem ersten und zweiten Zwischenwerkzeugteil 140, 150, sowie dem Separierelement 170 von Fig. 1.
Fig. 12 zeigt das Werkzeug 100 von Fig. 11 und verdeutlicht Betätigungselemente 530, 540, 550, 560, 570 zum Betätigen des ersten und/oder zweiten Werkzeugteils 130, 160, des ersten und/oder zweiten Zwischenwerkzeugteils 140, 150 und/oder des Separierelements 170. Bevorzugt ist dem Separierelement 170 ein Betätigungselement 570 zum Verschieben des Separierelements 170 in axialer Richtung 105 von Fig. 1 zugeordnet.
Vorzugsweise wird das Betätigungselement 570 durch einen pneumatischen Zylinder in axialer Richtung 105 verschoben. Darüber hinaus ist dem ersten und/oder zweiten Werkzeugteil 130, 160, sowie dem ersten und/oder zweiten Zwischenwerkzeugteil 140, 150 jeweils ein Betätigungselement 530, 560, 540, 550 zum Verdrehen in Umfangsrichtung 106 zugeordnet. Vorzugsweise ist dem ersten Werkzeugteil 130 das Betätigungselement 530 zugeordnet und dem zweiten Werkzeugteil 160 ist das Betätigungselement 560 zugeordnet. Darüber hinaus ist dem ersten Zwischenwerkzeugteil 140 das Betätigungselement 540 zugeordnet und dem zweiten Zwischenwerkzeugteil 150 ist das Betätigungselement 550 zugeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die Betätigungselemente 530, 560, 540, 550, 570 einen ringförmigen Grundkörper auf. Des Weiteren sind die Betätigungselemente 530, 540, 550, 560, 570 bevorzugt über Verbindungselemente, insbesondere Stifte und/oder Schrauben, mit dem jeweils zugeordneten Werkzeugteil 130, 160, Zwischenwerkzeugteil 140, 150 und/oder Separierelement 170 verbunden.
Darüber hinaus sind die Betätigungselemente 530, 540, 550, 560 vorzugsweise in axialer Richtung 105 in Fig. 1 durch Schraubenelemente gesichert. Des Weiteren sind bevorzugt Stifte zur Drehmomentübertragung angeordnet. Dabei wird eine formschlüssige Kraftübertragung zur Drehmomentübertragung ausgebildet.
Es wird darauf hingewiesen, dass das erste Werkzeugteil 130 und das erste Zwischenwerkzeugteil 140 über ein gemeinsames Betätigungselement in Umfangsrichtung 106 verdrehbar sein können und/oder das zweite Werkzeugteil 160 und das zweite Zwischenwerkzeugteil 150 über ein gemeinsames Betätigungselement in Umfangsrichtung 106 verdrehbar angeordnet sein können. Durch die Ausgestaltung mit den vier Betätigungselementen 530, 540, 550, 560 können die einzelnen Werkzeugteile 130, 160 bzw. Zwischenwerkzeugteile 140, 150 auch jeweils separat und in unterschiedlichen Richtungen verdreht werden.

Claims

Ansprüche
1. Werkzeug (100) zum Separieren und Schränken von Drahtenden (118) einer Wicklung (600) für eine elektrische Maschine, wobei die Wicklung (600) aus einer Mehrzahl von Drahtelementen (211-218) ausgebildet ist, die die Draht enden (118) ausbilden, mit einem ersten und einem zweiten Werkzeugteil (130, 160), die konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei das erste Werkzeugteil (130) an seinem dem zweiten Werkzeugteil (160) zugewandten Innenumfang (139) eine erste Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen (132) zur Aufnahme einer ersten Mehrzahl von Drahtenden (220) aufweist und wobei das zweite Werkzeugteil (160) an seinem dem ersten Werkzeugteil (130) zugewandten Außenumfang (169) eine zweite Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen (162) zur Aufnahme einer zweiten Mehrzahl von Drahtenden (222) aufweist, wobei das erste und zweite Werkzeugteil (130, 160) in Umfangsrichtung (106) des Werkzeugs (100) zum Schränken der Drahtenden (118) relativ zueinander verdrehbar sind, und wobei in der Umfangsrichtung (106) zwischen der ersten Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen (132) und/oder der zweiten Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen (162) eine Mehrzahl von radial ausgerichteten Beaufschlagungsstegen (155) zum Beabstanden der Drahtenden (118; 220, 222) in radialer Richtung (104) des Werkzeugs (100) vorgesehen ist.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeugteil (130) und/oder das zweite Werkzeugteil (160) die Beaufschlagungsstege (155) aufweist.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein in axialer Richtung (105) des Werkzeugs (100) verschiebbares Separierelement (170) zur Ausbildung eines Spalts (410) in radialer Richtung (104) des Werkzeugs (100) zwischen der ersten und zweiten Mehrzahl von Drahtenden (220, 222) vorgesehen ist.
4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Separier element (170) ein Betätigungselement (570) zum Verschieben des Separierelements (170) in axialer Richtung (105) des Werkzeugs (100) zugeordnet ist.
5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung (104) des Werkzeugs (100) zwischen dem ersten und zweiten Werkzeugteil (130, 160) ein erstes und zweites Zwischenwerkzeugteil (140, 150) vorgesehen sind, die jeweils in Umfangsrichtung (106) des Werkzeugs (100) eine Mehrzahl von radialen Durchgriffsöffnungen (142, 152) zur Anordnung von Drahtenden der ersten und/oder zweiten Mehrzahl von Drahtenden (220, 222) aufweisen, wobei das erste und/oder zweite Zwischenwerkzeugteil (140, 150) zumindest jeweils teilweise die radial ausgerichteten Beaufschlagungsstege (155) aufweist.
6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen (132), die zweite Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen (162) und die Mehrzahl von radialen Durchgriffsöffnungen (142, 152) in der Umfangsrichtung (106) des Werkzeugs (100) jeweils einheitlich und gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet und in identischer Anzahl vorgesehen sind.
7. Werkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten und/oder zweiten Werkzeugteil (130, 160) sowie dem ersten und/oder zweiten Zwischenwerkzeugteil (140, 150) jeweils ein Betätigungselement (530, 560, 540, 550) zum Verdrehen in Umfangsrichtung (106) des Werkzeugs (100) zugeordnet ist.
8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeugteil (130) und das erste Zwischenwerkzeugteil (140) sowie das zweite Werkzeugteil (160) und das zweite Zwischenwerkzeugteil (150) zum Verschränken der Drahtenden (211-218) jeweils synchron miteinander verdrehbar sind.
9. Verfahren zur Herstellung einer Wicklung (600) für eine elektrische Maschine, mit folgenden Schritten: a) Zumindest teilweises Anordnen von Drahtenden (211-218) in zugeordneten nutförmigen Aufnahmen (132, 162) eines Werkzeugs (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine erste Mehrzahl von Drahtelementen (220) in der ersten Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen (132) des ersten Werkzeugteils (130) des Werkzeugs (100) angeordnet werden und/oder eine zweite Mehrzahl von Drahtenden (222) in der zweiten Mehrzahl von nutförmigen Aufnahmen (162) des zweiten Werkzeugteils (160) des Werkzeugs (100) angeordnet werden; b) Vorseparieren der Drahtenden (211-218) durch ein erstes Verdrehen zumindest des ersten oder zweiten Werkzeugteils (130, 160) des Werkzeugs (100) in Umfangsrichtung (106) des Werkzeugs (100), wobei die erste und zweite Mehrzahl von Drahtenden (220, 222) in radialer Richtung (104) beabstandet werden, c) Separieren der ersten und zweiten Mehrzahl von Drahtenden (220, 222) durch ein in axialer Richtung (105) des Werkzeugs (100) gerichtetes Verschieben des Separierelements (170) des Werkzeugs (100) zur Ausbildung eines Spalts (410), insbesondere einer elektrischen Trennebene (412), und d) Schränken der Drahtenden (211-218) durch ein zweites Verdrehen des ersten und/oder zweiten Werkzeugteils (130, 160) des Werkzeugs (100) in Umfangsrichtung (106) des Werkzeugs (100).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten und/oder zweiten Werkzeugteil (130, 160) Beaufschlagungsstege (155) angeordnet sind, die beim Vorseparieren die erste und zweite Mehrzahl von Drahtenden (220, 222) in radialer Richtung (104) durch ein Beaufschlagen der Drahtenden (220, 222) in die zugeordneten nutförmigen Aufnahmen (132) und/oder Durchgriffsöffnungen (142) beabstanden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Separierelement (170) beim Separieren in axialer Richtung (105) des Werkzeugs (100) zumindest bis zu den Beaufschlagungsstegen (155) in das Werkzeug (100) eingetaucht wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Separierschritt vorgesehen ist, bei dem das Separierelement (170) nach einem Zurückdrehen des zumindest einen verdrehten ersten und/oder zweiten Werkzeugteils (130, 160) in seine Ausgangsposition in axialer Richtung (105) des Werkzeugs (100) zur Vergrößerung des Spalts (410) über die Beaufschlagungsstege (155) hinaus in das Werkzeug (100) eingetaucht wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schränken das erste und zweite Werkzeugteil (130, 160) in entgegengesetzte Drehrichtungen verdreht werden.
14. Elektrische Maschine (300) aufweisend eine Wicklung (600) hergestellt unter
Verwendung eines Werkzeugs (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
15. Elektrische Maschine (300) aufweisend eine Wicklung (600) hergestellt unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 13.
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