WO2022161829A1 - Verfahren zum formen und einbringen von spulen in einen stator einer elektrischen rotierenden maschine - Google Patents

Verfahren zum formen und einbringen von spulen in einen stator einer elektrischen rotierenden maschine Download PDF

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WO2022161829A1
WO2022161829A1 PCT/EP2022/051139 EP2022051139W WO2022161829A1 WO 2022161829 A1 WO2022161829 A1 WO 2022161829A1 EP 2022051139 W EP2022051139 W EP 2022051139W WO 2022161829 A1 WO2022161829 A1 WO 2022161829A1
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WO
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tool
coil
stator
tool body
coils
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Application number
PCT/EP2022/051139
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Inventor
Willi Lutz
Bülent SAFA
Harald Waffler
Jan Wendt
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Siemens Mobility GmbH
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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
    • H02K15/06—Embedding prefabricated windings in machines
    • H02K15/062—Windings in slots; salient pole windings
    • H02K15/065—Windings consisting of complete sections, e.g. coils, waves
    • H02K15/066—Windings consisting of complete sections, e.g. coils, waves inserted perpendicularly to the axis of the slots or inter-polar channels
    • 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
    • H02K15/0025—Shaping or compacting conductors or winding heads after the installation of the winding in the core or machine ; Applying fastening means on winding heads
    • H02K15/0031—Shaping or compacting conductors in slots or around salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots

Definitions

  • the invention relates to a method for shaping and inserting coils into a stator of a rotating electrical machine, a corresponding tool and the use of such a tool.
  • Electric rotating machines with a rated output of several hundred to over a thousand kilowatts are used in particular as drive or Traction motors are used in rail vehicles such as regional and long-distance multiple units and locomotives.
  • Such machines usually consist of a stator with an annular stator core and a rotor arranged in its stator interior.
  • the stator is usually constructed as a laminated core with a plurality of open stator slots formed by stator teeth. Coils of one or more windings are arranged in the stator slots.
  • a power converter In the case of synchronous and asynchronous three-phase machines, a power converter usually feeds three phases of a winding.
  • a coil consists of one or more windings, with each winding in turn consisting of a wire or a plurality of wires connected in parallel, in particular flat wires, and having two winding sides corresponding to a forward and a return conductor. If a coil has several turns, these are connected in series within the coil. According to the winding or Because of the multiple windings, the coil also has two coil sides, which lie in two different stator slots and have a specific slot jump, d. H . a number of stator slots are spaced apart from each other in the circumferential direction of the stator core. Coil sides of two coils are preferably arranged one above the other in a respective stator slot.
  • the part of the coil outside of the stator core, which connects the two sides of the coil connects to each other is called coil head. Furthermore, the coil has a coil connection in the area of a coil head.
  • the distributed arrangement of the coil sides in different stator slots, also referred to as distributed winding, causes the coil heads of several coils to overlap.
  • a distributed winding is basically suitable for both synchronous and asynchronous three-phase machines.
  • a preformed coil consists, for example, of a stacked plurality of windings, each of which consists of a flat copper wire and each has an electrical insulation, for example in the form of a foil or a protective lacquer.
  • a preformed coil is formed in several steps, with a two-dimensional planar coil being formed from the windings in a first forming step, in which the coil sides and coil heads are arranged in one plane. In a subsequent second forming step, the coil is formed into a three-dimensional spatial coil, in which the coil sides are spaced apart from one another in accordance with the desired slot pitch.
  • the coil For electrical insulation of the coil, it is wrapped, for example, with one or more layers of mica tape, which increases the water resistance and heat class of the coil, and wrapped with one or more layers of fabric tape, which also provides mechanical protection for the coil.
  • the wrapping takes place, for example, before the first or before the second shaping step.
  • the formed and wrapped coils are then placed or wrapped in the stator slots. inserted, this usually being done manually by an assembly specialist. Both the shaping of the three-dimensional preformed coils and their assembly in the stator of the electrical machine disadvantageously require high manufacturing costs and time.
  • a first aspect of the invention relates to a method for forming and inserting coils into a stator of an electrical rotating machine, the stator having a stator core for receiving a rotor which can rotate about an axis of rotation (R) in a cylindrical stator interior, and the stator core has stator slots on its radial inside for receiving the coils.
  • the method comprises at least the following steps: a) Shaping the coils into a respective basic shape, the basic shape having a first coil side and a second coil side, the ends of which are connected to one another by a respective coil head, and the first coil side and the second coil side are parallel are arranged in one plane, b) equipping the stator slots with the first coil sides, c) arranging, in a first rotational position, a tool in the stator, the tool having a cylindrical tool body on whose radial outside in the region of the stator interior first tool parts are movably arranged, and in the area of the end faces recesses are provided in which coil guides can be arranged, and the tool body can be rotated about the axis of rotation relative to the stator, d) equipping the recesses with a respective coil guide, the coil guides each being between two second coil sides arranged become e) Rotating the tool relative to the stator into a second rotary position, wherein the end coils are formed by means of the coil guides, and
  • the second forming step i. H . the reshaping of the two-dimensional coil into a three-dimensional coil is replaced by a common and simultaneous step for all coils, as a result of which the effort required for the three-dimensional shaping of the preformed coils is advantageously significantly reduced.
  • the manual effort is significantly reduced by inserting the coil sides into the stator slots using the tool.
  • the coil heads of the coils are shaped in the basic form in such a way that after they have been fitted in the stator slots, they do not protrude beyond the second coil sides in the radial direction, so that the tool is inserted into the stator and its radial outside or whose first tool parts can be arranged close to the second coil sides.
  • the first tool parts can be arranged, for example, in a respective outer tool groove, which has a specific depression relative to the radial outside of the tool body.
  • the number of first tool parts or outer tool slots of the tool preferably corresponds to the number of stator slots or the number of coils, so that after step f) of the method coil sides of two coils are arranged one above the other in a respective stator slot, specifically a first coil side of a first coil is arranged radially below a second coil side of a second coil in a respective stator slot.
  • the number of coils and first tool parts or outer tool grooves of the tool only half the number Stator slots correspond, so that after step f) of the method only one coil side is arranged in each of the stator slots. The latter result can also be achieved when using the former tool if a coil is arranged only in each second stator slot.
  • the parallel coil sides of a coil are at a certain distance from one another.
  • the first coil sides of the coils are inserted or inserted .
  • the stator slot can, for example, be lined with slot insulation made from aramid paper or provided with an electrically insulating layer of lacquer.
  • the first coil side is preferably in the bottom of the stator slot, d. H . arranged in the radially inner area of the stator slot, while the second coil side protrudes into the stator interior.
  • the distance between the coil sides is preferably dimensioned such that there is an air gap between the radial inside of the stator core and the second coil side. This air gap prevents possible rubbing of the second side of the coil on the stator during the rotary movement in step e), during which an insulation of the coil or the coil itself could otherwise be damaged.
  • the coils are, for example, before step a) or after step a) and before step b), as described in the introduction, wrapped with an insulating material, in particular with a film-like insulating material and additionally a fabric tape.
  • the wrapping of the coil with an insulating material serves, on the one hand, to electrically insulate the coil sides from the stator core and, on the other hand, to dissipate heat from the coils, which heat up during operation of the electric machine due to the flow of current, into the stator core, which is actively or passively cooled in a known manner.
  • An outer tool groove of the tool preferably has a depth in the radial direction that is dimensioned such that a surface of the first tool part arranged in it ends flush or almost flush with the radial outside of the tool body away from the tool grooves.
  • the second coil side is preferably arranged at only a small radial distance from the surface of the first tool part.
  • the required stroke of the movement of the first tool part for introducing the second coil side into the stator slot in step f) can be minimized.
  • the radial distance between the second coil and the first tool part must be dimensioned sufficiently large to reduce the risk of possible damage to the second coil when the tool is inserted into the stator.
  • the recesses distributed over the circumference of the tool body, in which the coil guides are arranged in step d), are designed, for example, in the form of a blind hole with a rectangular cross section, whereby this cross section can decrease over the length of the recess in the radial direction, so that the Recess, viewed in the axial direction, having the shape of an isosceles trapezium.
  • the coil guides are preferably adapted to the cross section of the recesses and to the shape of the second coil sides.
  • the coil guides also have a cross section that changes over the length outside of the recess, again in the form of an isosceles trapezium.
  • the coil guides form the rectangular shape of the stator slots and thus advantageously maximize the contact area with the second coil sides, which, as flat coils, have a constant rectangular cross-section.
  • the recesses are preferably offset over the circumference of the tool body to the first tool parts or. arranged on the outer tool grooves.
  • the tool has inner tool grooves, which are arranged radially below the first tool parts in the tool body and in which second tool parts are movably arranged.
  • a movement of the second tool parts causes a movement of the first tool parts in the radial direction, as a result of which the second coil sides are introduced into the stator slots.
  • second tool parts are additionally provided, the movement of which, for example starting from an end face of the tool body in the axial direction by an assembly specialist or automated, causes the movement of the first tool parts in the direction of the stator core, which is required for introducing the second coil sides into the stator slots .
  • the recesses are equipped with the coil guides sequentially or simultaneously.
  • the coil guides if they are available as individual parts, can thus be arranged in the recesses of the tool body by the fitter, for example, and fixed there, if additionally required.
  • the recesses can be fitted with the coil guides by arranging such a coil guide ring once, which advantageously reduces the work and time required for fitting.
  • step f) the second coil sides are introduced into the stator slots sequentially or simultaneously.
  • Sequential insertion can in particular be divided into groups of a respective plurality of coils.
  • simultaneous introduction of all second coil sides for example by simultaneously moving the second tool parts, enables step f) of the method to be accelerated on the one hand, and on the other hand this results in a uniform application of force over the circumference of the tool and the stator.
  • the coils are each formed into the basic shape from at least one winding of a flat wire, with the flat wire in particular having a cross-sectional area in the range between 4 mm 2 and 30 mm 2 inclusive.
  • a coil side can correspondingly have a cross-sectional area of between 50 mm 2 and 300 m 2 inclusive.
  • a second aspect of the invention relates to a tool for shaping and inserting coils into a stator of an electrical rotating machine, the stator having a stator core whose cylindrical stator interior serves to accommodate a rotor of the machine that can be rotated about an axis of rotation and on whose radial inside Stator slots are designed to accommodate first and second coil sides of a plurality of coils.
  • the tool has at least one cylindrical tool body, which can be arranged in the stator interior and can be rotated about an axis of rotation relative to the stator, a plurality of first tool parts, are arranged on a radial outside of the tool body in the region of the stator interior and are each designed to move in the radial direction, and a plurality of recesses in the tool body, which are arranged on the radial outside of the tool body in the region of a respective end face and are each designed to accommodate a coil guide, on , the first tool parts also being each designed , radially opposite a second coil side in a first position of the tool body with respect to the axis of rotation relative to the stator, wherein a first coil side remains in a stator slot, wherein the recesses are further configured, in the first position of the tool body relative to the Stator to increase a respective coil guide, so that the coil guides are each arranged between two second coil sides arranged adjacent in the circumferential direction, wherein the tool body is further configured
  • the number of first tool parts can correspond to the number of outer tool slots if each second coil side is introduced into the stator slot by means of a single first tool part.
  • the number of first tool parts can also correspond to twice the number of outer tool grooves if two first tool parts are arranged in each outer tool groove. With two first tool parts per outer tool groove, these can be moved simultaneously or sequentially, for example.
  • the tool also has a plurality of inner tool grooves, which are arranged radially below the first tool parts in the tool body and in which second tool parts are movably arranged, the second tool parts being movable from at least one end face of the tool body and the first and the second tool parts are designed to bring about a movement of the first tool parts in the radial direction by means of a movement of the second tool parts.
  • the number of inner tool grooves preferably corresponds to the number of first tool parts, so that a respective inner tool groove is arranged radially below each first tool part.
  • a smaller number of inner tool grooves than the first tool parts can be provided, with an inner tool groove being arranged radially below a plurality of first tool parts and each second tool part thus moving a plurality of first tool parts.
  • the second tool parts are preferably moved from one or both end faces of the tool body and are thus freely accessible after the tool has been arranged in the stator.
  • the second tool parts can protrude in an initial position in the axial direction beyond the end face and can be inserted further into the tool body by means of an axial movement.
  • the first tool parts can, for example, each have at least one fin and the second tool parts each have at least one incision, with the fin and the incision being configured such that a movement of the second tool part in the axial direction causes the movement of the first tool part in the radial direction.
  • the fin and the incision on adjacent flanks or Each side has a certain gradient relative to the axis of rotation, so that a movement of the second tool part in the axial direction only causes a movement of the first tool part in the radial direction.
  • a web extending over the length of the tool body can be arranged, the web having at least one opening which opens the radial outside of the tool body or spatially connects the outer tool groove with the inner tool groove.
  • the fin of the first tool part can be designed in such a way that it protrudes through the opening into the inner tool groove and interacts with the incision of the second tool part.
  • the inner tool groove is not or only accessible via the openings from radially outside.
  • the second tool part is therefore designed, for example, in such a way that it is introduced into the inner tool groove from an end face of the tool body and, as above described, can be moved from the front side.
  • the the incisions of the second tool part are correspondingly designed in such a way that they do not protrude into the opening but have a lower height in the radial direction than the inner tool groove.
  • a fin of the first tool part and an incision of the second tool part can interlock after they have been introduced into the outer and inner tool grooves in such a way that the second tool part can only be removed from the inner tool groove after the first tool part has been removed from the outer tool groove.
  • the outer and inner tool grooves of the tool body are preferably already fully equipped with first and second tool parts.
  • an opening extending over the length of the tool body can also be provided, with this opening having a smaller width in the circumferential direction compared to a width of the inner tool groove and, if present, the outer tool groove having .
  • the opening thus corresponds to a taper in the area between the inner tool groove and the first tool part or the outer tool groove .
  • the tool body has a greater length than the stator core, so that the tool body, after being arranged in the stator interior, forms a respective projection in relation to its end faces, and the recesses are arranged on the radial outside of the respective projection.
  • This projection of the tool body preferably includes a region of the coil in which the second side of the coil is straight or is formed parallel to the axis of rotation, d. H . before this turns into a curvature of the coil head according to the basic shape of the coil.
  • the Coil guides are arranged in the recesses, each of which lies between two second coil sides.
  • the respective projections only have a limited length and the recesses are arranged directly adjacent to the respective end face of the stator, so that the required additional straight part of the second coil sides and thus the required length of the coil heads is not disadvantageously increased.
  • the tool also has an annular coil guide groove arranged radially below the recesses on a respective end face of the tool body, the recesses being connected to the coil guide groove and being accessible from the end face of the tool body, and a coil guide ring which mechanically guides the coil guides connected to each other and is designed in such a way that the coil guide ring can be arranged in the coil guide groove from the end face of the tool body.
  • the coil guides can be arranged in the recesses at the same time, which advantageously reduces the assembly effort for the coil guides.
  • the tool body does not necessarily have to be longer than the stator core, since the coil guides can be guided from the end face, d. H . in the axial direction, are introduced into the recesses.
  • a third aspect of the invention relates to the use of a tool according to the invention for shaping and inserting coils into a stator of an electrical rotating machine. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to figures. Show :
  • FIG. 1 shows an unequipped stator of an electrical rotating machine in a perspective view with a tool according to the invention and coil guides arranged therein,
  • FIG. 2 shows the stator of FIG. 1 fitted with coils
  • FIG 3 shows the assembled stator of FIG 2 and with the
  • FIG. 5 shows the tool from FIG. 4 with coil guide rings arranged in coil guide grooves
  • FIG. 8 shows the alternative tool according to FIG. 5 in a sectional view in the first state.
  • FIG. 1 shows an exemplary stator ST of an electrical rotating machine in a perspective view.
  • the stator ST is implemented as a so-called external stator with a stator core STK made of a layered laminated core, in whose stator interior STI a rotor of the machine that can be rotated about an axis of rotation R can be arranged.
  • the cylindrical stator interior STI is delimited in the radial direction by a plurality of stator teeth arranged in the circumferential direction and in the axial direction by end faces of the stator ST. Starting from a cylindrical stator yoke STJ, the stator teeth are formed in the radial direction and form a corresponding plurality of stator slots STN.
  • the stator slots STN have a basically uniform width in the circumferential direction and a uniform depth in the radial direction over the length of the stator interior STI, with fnungen in the area of the slot openings between the stator tooth tips and in the area of the end faces of the Stators ST are completely open, so that coils S and Coil sides SS can be introduced into this in the radial direction.
  • the depth of the stator slots STN is dimensioned such that in each case two coil sides SS can be arranged one above the other in it.
  • the stator slots can alternatively also have a depth for accommodating only one coil side SS.
  • a tool W is arranged in the stator ST, with this being inserted, for example, via the front face of the stator ST in the figure into its stator interior STI.
  • the tool W has a cylindrical tool body WK formed of, for example, a solid body of metal or metal alloy by machining.
  • the tool body WK can consist of a laminated core corresponding to the stator core, with the embossings in the cross section of the laminated core being realized by stamping the laminations.
  • a length of the tool body WK is selected to be greater than the length of the stator ST, so that it forms a respective projection VS relative to the end faces of the stator core STK.
  • Recesses AS are distributed on the radial outside of the projection VS, in which correspondingly adapted coil guides SF are arranged.
  • the coil guides SF in FIG. 1 are arranged around the projection VS and at a radial distance from it, purely for the sake of clarity.
  • the number of recesses AS in the projection VS corresponds to the number of stator slots STN or the number of coils S arranged in the stator slots STN.
  • the cutouts AS are arranged offset in the circumferential direction with respect to the stator slots STN, so that a cutout AS is arranged between each two adjacent stator slots STN.
  • a coil guide SF is also arranged between each two adjacent second coil sides SS2 after assembly.
  • the tool body WK On its radial outside, the tool body WK also has a number of outer tool grooves WNA corresponding to the number of stator grooves STN, which are not specifically shown in FIG.
  • a length of these outer tool slots WNA preferably corresponds to the length of the stator slots STN, while a depth of the outer tool slots WNA is dimensioned in such a way that a surface of a first tool part WT1 arranged therein is flush or almost flush with the outer surface of the tool body WK away from the outer tool grooves WNA.
  • the tool body WK also has a number of inner tool grooves WNI, which are also not shown specifically in FIG.
  • inner tool grooves WNI are arranged radially below the outer tool grooves WNA and preferably extend over the entire length of the tool body WK.
  • Second tool parts WT2 are arranged in the inner tool grooves WNI and are in mechanical contact with the first tool parts WT1 in the outer tool grooves WNA.
  • the number of inner tool grooves WNI preferably corresponds to the number of outer tool grooves WNA, but alternatively a smaller number of inner tool grooves is also possible.
  • the tool body WK has a central cylindrical passage WDF for receiving a tool shaft WW.
  • the tool shaft WW serves on the one hand to support the tool body WK, on the other hand it enables a rotational movement or a rotation of the tool body WK relative to the stator ST about an axis of rotation R, which is identical to the axis of rotation of a rotor of the rotating electrical machine.
  • the tool body WK can be rotatably mounted on a rigidly suspended tool shaft WW or can be non-rotatably connected to a rotatably mounted tool shaft WW.
  • a respective pin can also be formed on one or both end faces of the tool body WK or can be mechanically connected to it be connected, which in turn are rotatably mounted.
  • the tool body WK can also be mounted immovably, while the stator ST is mounted movably and can correspondingly rotate relative to the rigid tool body WK.
  • a rotatable mounting of both the tool body WK and the stator ST which in the same way enables a relative rotational movement of the two to one another, is also conceivable.
  • FIG. 2 shows the stator ST and the tool W of FIG. 1 with coils S additionally arranged in the stator slots STN in a basic form.
  • the coils S each have two coil sides SS and two coil heads SK, the latter connecting the coil sides SS to one another.
  • each coil has a coil connection, not shown specifically, which is arranged in the area of one of the two coil heads SK.
  • the basic shape preferably corresponds to a two-dimensional oval shape with two parallel straight sections as coil sides SS and two circular arcs connecting the straight sections in one plane.
  • the coil sides SS or the first SS I and the second coil sides SS2 beyond the end faces of the stator core STK, d. H .
  • the greater length of at least the second coil side SS2 corresponds, as can be seen in FIG. 2, at least to the length of the tool body WK.
  • the coil ends SK of the coils S are also dimensioned in such a way that on the one hand the introduction of the second coil side SS2 into a stator slot STN, which is spaced apart from the stator slot STN of the first coil side SS1 by a specific slot jump, is made possible, and on the other hand the coil ends SK after the Introducing the second coil sides SS2 in the stator slots STN have the smallest possible overhang in the axial direction in order to limit the entire length of the electrical machine.
  • the coils S are arranged in the stator slots STN, for example by an assembly specialist or in an automated manner.
  • the coils S are arranged in such a way that the first coil side SS1 is arranged in the region of the slot base of the stator slot, while the second coil side SS2 projects beyond the radial inside of the stator ST into the stator interior STI.
  • the two-dimensional coils S thus have an alignment in the axial and in the radial direction.
  • the coil S is available in its basic form or completely wrapped with at least one layer of mica tape and additionally with one or more layers of fabric tape prior to being formed into the basic shape.
  • An air gap between the radial outside of the tool body WK and the radial inside of the stator core STK or. the second coil sides SS2 of the coils S arranged in the stator slots STN is preferably dimensioned in such a way that, on the one hand, the tool W can be arranged in the stator interior STI without damaging the second coil sides SS2, and on the other hand, the coil heads SK can be safely formed and the second coil sides SS2 can be introduced into the stator slots STN is made possible by the tool W.
  • the air gap is constant or is almost constant over the entire circumference.
  • FIG. 3 shows the stator ST and the tool W, with the coil guides SF arranged schematically at a distance around the tool projection VS in FIG. 2 being arranged in the recesses AS of the tool projection VS.
  • each coil guide SF is arranged between second coil sides SS2 of two circumferentially adjacent coils S and is preferably in mechanical contact with at least one second coil side SS2 in order to rotate it in the step of rotating the tool W relative to the stator ST, for example according to the indicated direction of rotation DR, and thus to form the coil head SK of this coil S guided by the coil guide SF.
  • FIG 4 shows an alternative embodiment of the tool W or. especially the tool body WK, the recesses AS and the coil guides SF.
  • the coil guides SF are in this case at their lower end or in the radial direction. interconnected at their base via a central coil guide ring SFR.
  • a WK or a coil guide groove SFN is provided on its projection VS.
  • the recesses AS on the radial outside of the projection VS are designed to be open all the way to the coil guide groove SFN and to the end face of the projection VS.
  • the coil guide grooves SFN and the coil guide ring SFR are designed such that the inner tool grooves WNI can be arranged radially below the coil guide ring SFR and the second tool parts WT2 arranged therein can be moved from the end face of the tool body WK.
  • FIG. 5 shows the coil guide ring SFR arranged in the coil guide groove SFN and the coil guides SF arranged in the recesses AS.
  • the coil guides SF can be arranged and fixed between the second coil sides SS2 of the coils S in one assembly step by combining the coil guides SF into one tool part, albeit a more complex one. Accordingly, this tool part can be easily removed from the tool body WK after the coil heads SK have been formed or after the second coil sides SS2 have been introduced into the stator slots SFN, in order to finally be able to remove the tool body WK from the stator ST again.
  • the coil ends SK of the coils S are then formed and the second coil sides SS2 of the coils S are introduced into the stator slots STN.
  • This is done by rotating the tool W relative to the stator core STK, the rotating movement being performed to move the second coil sides SS2 of the coils S from a first rotational position, in which the coil guides SF were arranged between the second coil sides SS2, to a second bring rotational position in which the second coil sides SS2 are introduced from the first tool parts WT1 in the stator slots STN.
  • the slot jump between the two coil sides SS of a coil S, d. H . the spatial distance of the coil sides SS in the stator core STK from each other, realized.
  • the relative rotational movement is effected by rotating the tool body WK about the axis of rotation R in the direction of rotation DR indicated by an arrow, while the stator core STK is stationary.
  • the relative rotary movement not only causes them to move apart or Spreading of the coil sides SS of the respective coil S, but also a three-dimensional shaping of the coil ends SK.
  • the second coil sides SS2 of the coils S are introduced into the stator slots STN. This is done by moving the second coil sides SS2 in the radial direction, as explained in more detail below with reference to FIGS.
  • the amount of the movement is preferably dimensioned such that the second coil sides SS2 are introduced into the stator slots STN to such an extent that they are arranged immediately radially above the first coil sides SS1.
  • first and second coil sides SSI, SS2 of different coils S are arranged in the stator slots STN, their approach does not correspond to any compression of the coil sides, which are parallel and spaced apart in the basic form Coils, but rather a further step in the three-dimensional shaping of the coils S.
  • the tool W can in turn be removed from the stator interior STI via an end face of the stator core STK.
  • FIG. 6 and 7 each show a schematic sectional representation of the structure of a tool W according to the invention to explain the introduction of the second coil sides SS2 of a coil S into a stator slot STN by means of first and second tool parts WT1, WT2.
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through the tool body WK of the tool W along the central axis of rotation R, with the section going centrally through an inner WNI and an outer tool groove WNA and only the area above the axis of rotation R is shown. Radially above the tool body WK or .
  • the outer tool slot WNA and separated by an air gap LS shows a stator slot STN of the stator core STK, with a slot base being arranged in the upper region of the stator slot.
  • the stator and the stator core STK are not shown separately.
  • the tool W has a cylindrical tool body WK with a specific diameter and a specific length, the length of the tool body WK being greater than the length of the stator ST, so that the tool body WK forms a respective projection VS relative to the end face of the stator core STK.
  • the tool body WK has a passage WDF with a specific diameter for receiving a correspondingly adapted tool shaft WW, on which the tool body WK is mounted in a rotationally fixed manner.
  • a continuous inner tool groove WNI which serves to accommodate a second tool part WT2, is arranged in the radial direction RR above a web of the tool body WK that extends over the entire length.
  • the second Tool part WT2 is designed in particular in such a way that it is arranged in the inner tool groove WNI from the end faces of the tool body WK and can be fitted by an assembly specialist or is automated in this axial direction AR movable. To simplify the illustration, components of the second tool part WT2 that protrude beyond the end face of the tool body WK are not shown specifically.
  • a further web of the tool body WK is provided in the radial direction RR above the inner tool groove WNI, which spatially separates the inner tool groove WNI from the outer tool groove WNA, the outer tool groove WNA in turn being arranged in the radial direction RR above the further web.
  • the further web has two openings OE or OE distributed over its length. Breakthroughs which spatially connect inner WNI and outer tool grooves WNA.
  • a first tool part WT1 is arranged in the groove bottom of the outer tool groove WNA.
  • the first tool part WT1 has a continuous surface on its radial upper side, by means of which the first tool part WT1 mechanically contacts a second coil side SS2 of the coil S.
  • the first tool part WT1 has further surfaces on its radial underside, by means of which the second tool part WT2 is supported on the further web of the tool body WK, as well as two forms in the radial direction in the form of a respective fin FI.
  • the fins FI protrude through the openings OE into the inner tool groove WNI and each have a flank with a specific pitch or slope. at a certain angle relative to the axis of rotation R.
  • the second tool part WT2 has corresponding incisions ES for receiving the fins FI of the first tool part WK1, the incisions ES each having a flank with a slope which corresponds to the slope of the fins FI of the first tool part WT1 is compatible.
  • the first WT1 and the second tool part WT2 are in mechanical contact with one another via the flanks of the incisions ES and fins FI.
  • a single one in the radial direction RR from the bottom of the groove to the groove opening or be provided up to the radial outside of the tool body WK continuous tool groove.
  • Such a single tool groove can, for example, have a taper in the area of the further web shown in FIG. 6, which reduces the width in the tool groove in this area over the entire length of the tool body WK. This taper can be viewed as an opening spanning the entire length of the tool flute.
  • the second tool part WT2 has a greater width which, for example, largely corresponds to the width of the tool groove.
  • the second tool part WT2 can be moved accordingly in the axial direction AR in the tool groove, but not in the radial direction RR.
  • the fins FI of the first tool part WT1 have a smaller width than the taper, so that they can be moved in the radial direction RR.
  • the fins FI have in the lower area of the flanks, d. H . in the area of the contact surface with the incision ES of the second tool part WT2, a thickening or a greater width than the taper to .
  • the upper area of the first tool part WT1, which is brought into contact with the second coil side SS2, is preferably also designed wider than the taper.
  • a profile of the first tool part can thus largely correspond to that of the Latin capital letter I.
  • Such an alternative configuration of the tool groove and the first and second tool parts enables on the one hand to introduce both tool parts from one end face of the tool body into the tool groove, on the other hand to prevent the first tool part WT1 from falling out of the tool groove in the radial direction RR.
  • all tool grooves can be equipped with first and second tool parts WT1, WT2 before the tool W is inserted into the stator interior STI.
  • the tool parts can remain in the tool grooves when the tool W is removed from the stator interior STI.
  • FIG. 6 shows a first state of the tool W, in a first rotational position relative to the stator ST, after it has been introduced into the stator ST, which is already equipped with coils S.
  • the tool W is aligned in the stator ST in such a way that the outer tool grooves WNA of the tool body WK or the radial surfaces of the first tool parts WT1 and the stator slots STN of the stator ST are directly opposite one another, and that the surfaces of the first tool parts WT1 and the second coil sides SS2 are covered by a surface over the circumference of the tool body WK or of the stator ST are spaced apart from one another by an air gap LS that is as constant as possible.
  • the first coil side SS1 of the coil S is arranged in the region of the slot base of the stator slot STN, while the second coil side SS2 parallel thereto projects into the stator interior STI.
  • First and second tool parts WT1, WT2 are in the first state in a starting position in which the first tool part WT1 is in contact with the other web of the tool body WK.
  • the coil sides SSI, SS2 are indicated in FIGS. 6 to 8 by broken lines, only a partial length of the straight sections being shown in each case and the coil heads SK adjoining in the axial direction AR not being specifically shown.
  • a recess AS is arranged, which is open to the radial outside of the projection VS.
  • a coil guide SF is arranged in this recess AS.
  • Recess AS and coil guide SF are each dimensioned such that a force acting during the subsequent rotation of tool body WK relative to stator ST can be transmitted from tool body WK to second coil side SS2 without damage.
  • FIG. 7 shows a second state of the tool W, in a second rotational position of the tool body WK relative to the stator ST, d. H . after the tool body WK has been rotated about the axis of rotation R relative to the stator ST.
  • the first coil side SS I and the stator slot STN shown in FIG. 7 are different from those shown in FIG.
  • the second tool part WT2 is moved in the inner tool groove WNI in the axial direction AR, d. H . Pushed deeper into the inner tool groove WNI. A force required for this is applied, starting from the left end face of the tool body WK, for example by an assembly specialist or by machine.
  • the movement of the second tool part WT2 in the axial direction AR causes a movement of the first tool part WT1 in the radial direction RR, such as in the radial direction, due to the mechanical contact of the flanks of the incisions ES of the second tool part WT2 with the flanks of the fins FI of the first tool part WT1 Arrows indicated pointing in the direction of RR.
  • This movement of the first tool part WT1 causes the introduction of the second coil side SS2 into the radially opposite other stator slot STN.
  • FIG. 8 shows an alternative configuration of the tool W with a coil guide ring SFR corresponding to the illustration in FIG. 5 and in a first state corresponding to FIG.
  • a coil guide groove SFN is arranged in the respective projection VS of the tool body WK and radially above the inner tool groove WNI, in which the coil guide ring SFR and the coil guides SF radially adjoining it are arranged as shown.
  • the recesses AS like the coil guide groove SFN, are accessible from the end face of the tool body WK, so that the coil guide ring SFR together with the coil guides SF can be inserted in the axial direction AR into the coil guide groove SFN or the recesses AS can be introduced. As illustrated in FIG.
  • the respective projection VS of the tool body WK, d. H . the additional length compared to the length of the stator core STK should be less, with the tool body WK also being able to have an identical or even shorter length than the stator core STK.
  • the coil guides SF which can also protrude beyond the tool body WK in the axial direction AR, are essential for forming the coil ends SK of the coils S.
  • the outer flanks of the coil guides SF in the axial direction AR preferably protrude beyond the stator core STK, which can prevent the second coil sides SS2 from being deformed in the area of the end faces of the stator core STK during the shaping of the coil ends, which would prevent the subsequent introduction of the second Coil sides SS2 could prevent in the other stator slots STN.
  • These outer flanks of the coil guides AS can preferably also have a rounding in order to avoid possible damage to the insulation of the second coil sides SS2 during the rotary movement.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Werkzeug, welche ein Einbringen und Formen von Spulen in einen Stator einer elektrischen rotierenden Maschine ermöglichen. Erste Spulenseiten der Spulen in einer Grundform werden in Statornuten angeordnet, das Werkzeug in dem Stator angeordnet, Spulenköpfe mittels Spulenführungen zur Führung zweiter Spulenseiten der Spulen und einer Drehung eines Werkzeugkörpers relativ zu einem Statorkern geformt und die zweiten Spulenseiten mittels erster Werkzeugteile des Werkzeugs in die Statornuten eingebracht.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Formen und Einbringen von Spulen in einen Stator einer elektrischen rotierenden Maschine
Die Erfindung betri f ft ein Verfahren zum Formen und Einbringen von Spulen in einen Stator einer elektrischen rotierenden Maschine , ein entsprechendes Werkzeug sowie eine Verwendung eines derartigen Werkzeugs .
Elektrische rotierende Maschinen mit einer Nennleistung von mehreren hundert bis über eintausend Kilowatt werden insbesondere als Antriebs- bzw . Traktionsmotoren in Schienenfahrzeugen wie Triebzügen für den Regional- und Fernverkehr sowie Lokomotiven eingesetzt . Solche Maschinen bestehen üblicherweise aus einem Stator mit einem ringförmigen Statorkern und einem in dessen Statorinnenraum angeordneten Rotor . Der Stator ist üblicherweise als ein Blechpaket mit einer Mehrzahl durch Statorzähne gebildete of fener Statornuten aufgebaut . In den Statornuten sind Spulen einer oder mehrerer Wicklungen angeordnet . Bei Synchron- und Asynchron-Drehstrommaschinen speist üblicherweise ein Stromrichter drei Phasen einer Wicklung .
Eine Spule besteht aus einer oder mehreren Windungen, wobei j ede Windung wiederum aus einem Draht oder mehreren parallel geschalteten Drähten, insbesondere Flachdrähten, besteht und zwei Windungsseiten entsprechend einem Hin- und einem Rückleiter aufweist . Sofern eine Spule mehrere Windungen umfasst , sind diese innerhalb der Spule seriell geschaltet . Entsprechend der Windung bzw . den mehreren Windungen weist auch die Spule zwei Spulenseiten auf , welche in zwei unterschiedlichen Statornuten liegen und einen bestimmten Nutsprung, d . h . eine Anzahl Statornuten in Umfangrichtung des Statorkerns , voneinander entfernt liegen . Vorzugsweise sind Spulenseiten von zwei Spulen in einer j eweilige Statornut übereinander angeordnet . Der außerhalb des Statorkerns liegende Teil der Spule , welcher die beiden Spulenseiten miteinander verbindet , wird als Spulenkopf bezeichnet . Weiterhin weist die Spule einen Spulenanschluss im Bereich eines Spulenkopfes auf . Die verteilte Anordnung der Spulenseiten in unterschiedlichen Statornuten, auch als verteilte Wicklung bezeichnet , führt dazu, dass sich Spulenköpfe mehrerer Spulen überlappen . Eine verteilte Wicklung eignet sich grundsätzlich sowohl für Synchron- als auch für Asynchron-Drehstrommaschinen .
Insbesondere bei elektrischen Maschinen der genannten Leistungsklassen mit einer verteilten Wicklung kommen so genannte Formspulen zum Einsatz . Eine Formspule besteht beispielsweise aus einer gestapelten Mehrzahl Windungen, welche j eweils aus einem Flachdraht aus Kupfer bestehen und j eweils eine elektrische I solierung beispielsweise in Form einer Folie oder eines Schutzlacks aufweisen . Das Formen einer Formspule erfolgt in mehreren Schritten, wobei in einem ersten Formungsschritt aus den Windungen zunächst eine zweidimensionale plane Spule geformt wird, bei welcher die Spulenseiten und Spulenköpfe in einer Ebene angeordnet sind . In einem nachfolgenden zweiten Formungsschritt wird die Spule in eine dreidimensionale räumliche Spule umgeformt , bei welcher die Spulenseiten entsprechend dem gewünschten Nutsprung voneinander beabstandet sind . Für eine elektrische Isolierung der Spule ist diese beispielsweise mit einer oder mehreren Lagen eines Glimmerbands umwickelt , welches eine Erhöhung der Nässeresistenz sowie der Wärmeklasse der Spule bewirkt , sowie mit einer oder mehreren Lagen eines Gewebebands umwickelt , welches ergänzend einen mechanischen Schutz der Spule verwirklicht . Die Umwicklung erfolgt dabei beispielsweise vor dem ersten oder vor dem zweiten Formungsschritt . Die geformten und umwickelten Spulen werden anschließend in Statornuten eingebracht bzw . eingelegt , wobei dies üblicherweise manuell durch eine Montagefachkraft erfolgt . Sowohl die Formung der dreidimensionalen Formspulen als auch deren Montage in dem Stator der elektrischen Maschine erfordern nachteilig einen hohen Fertigungs- und Zeitaufwand .
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie ein geeignetes Werkzeug anzugeben, welche ein aufwandsgeringeres Formen und Einbringen von Spulen in einem Stator ermöglichen . Diese Aufgabe wird durch die j eweiligen Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst . Weiterbildungen sind j eweiligen abhängigen Patentansprüchen entnehmbar .
Ein erster Aspekt der Erfindung betri f ft ein Verfahren zum Formen und Einbringen von Spulen in einen Stator einer elektrischen rotierenden Maschine , wobei der Stator einen Statorkern zur Aufnahme eines um eine Rotationsachse (R) drehbaren Rotors in einem zylindrischen Statorinnenraum aufweist , und wobei der Statorkern an seiner radialen Innenseite Statornuten zur Aufnahme der Spulen aufweist . Das Verfahren umfasst zumindest die Schritte : a) Formen der Spulen in eine j eweilige Grundform, wobei die Grundform eine erste Spulenseite und eine zweite Spulenseite aufweist , deren Enden durch einen j eweiligen Spulenkopf miteinander verbunden sind, und die erste Spulenseite und die zweite Spulenseite parallel in einer Ebene angeordnet sind, b) Bestücken der Statornuten mit den ersten Spulenseiten, c) Anordnen, in einer ersten rotatorischen Position, eines Werkzeugs in dem Stator, wobei das Werkzeug einen zylindrischen Werkzeugkörper aufweist , an dessen radialen Außenseite im Bereich des Statorinnenraums erste Werkzeugteile bewegbar angeordnet sind, und im Bereich der Stirnseiten Aussparungen vorgesehen sind, in welchen Spulenführungen anordenbar sind, und wobei der Werkzeugkörper relativ zu dem Stator um die Rotationsachse drehbar ist , d) Bestücken der Aussparungen mit einer j eweiligen Spulenführung, wobei die Spulenführungen j eweils zwischen zwei zweiten Spulenseiten angeordnet werden, e ) Drehen des Werkzeugs relativ zu dem Stator in eine zweite rotatorischen Position, wobei die Spulenköpfe mittels der Spulenführungen geformt werden, und f ) Einbringen, in der zweiten rotatorischen Position, der zweiten Spulenseite in die Statornuten mittels der ersten Werkzeugteile .
Durch Einsatz des erfindungsgemäßen Werkzeugs wird der bislang für j ede Spule gesondert durchzuführende zweite Formungsschritt , d . h . das Umformen der zweidimensionalen Spule in eine dreidimensionale Spule , durch einen für alle Spulen gemeinsamen und gleichzeitigen Schritt ersetzt , wodurch der für die dreidimensionale Formung der Formspulen erforderliche Aufwand vorteilhaft deutlich reduziert wird . Ebenso vorteilhaft wird durch das Einbringen der Spulenseiten in die Statornuten mittels des Werkzeugs der manuelle Aufwand deutlich reduziert .
Die Spulenköpfe der Spulen werden in der Grundform derart geformt , dass diese nach der Bestückung in den Statornuten nicht über die zweiten Spulenseiten in radialer Richtung hinausragen, sodass das Werkzeug in den Stator eingeführt und dessen radiale Außenseite bzw . dessen ersten Werkzeugteile nahe den zweiten Spulenseiten angeordnet werden können .
Die ersten Werkzeugteile können beispielsweise in einer j eweiligen äußeren Werkzeugnut angeordnet sein, welche eine bestimmte Vertiefung gegenüber der radialen Außenseite des Werkzeugkörpers aufweist . Die Anzahl erste Werkzeugteile bzw . äußere Werkzeugnuten des Werkzeugs entspricht vorzugsweise der Anzahl Statornuten bzw . der Anzahl Spulen, sodass nach Schritt f ) des Verfahrens Spulenseiten von zwei Spulen in einer j eweilige Statornut übereinander angeordnet sind, speziell eine erste Spulenseite einer ersten Spule radial unterhalb einer zweiten Spulenseite einer zweiten Spule in einer j eweiligen Statornut angeordnet ist . Alternativ kann die Anzahl Spulen und erste Werkzeugteile bzw . äußere Werkzeugnuten des Werkzeugs nur einer Häl fte der Anzahl Statornuten entsprechen, sodass nach Schritt f ) des Verfahrens in j eder der Statornuten nur eine Spulenseite angeordnet ist . Letzteres Ergebnis kann ebenso bei Einsatz des ersteren Werkzeugs erzielt werden, wenn nur in j eder zweiten Statornut eine Spule angeordnet ist .
Nach dem Formen der Spulen in Schritt a ) in eine Grundform weisen die parallelen Spulenseiten einer Spule einen bestimmten Abstand zueinander auf . Die ersten Spulenseiten der Spulen werden in dem Schritt b ) durch beispielsweise eine Montagefachkraft oder automatisiert in eine Statornut eingebracht bzw . eingelegt . Die Statornut kann dabei beispielsweise mit einer Nutisolierung aus einem Aramidpapier ausgekleidet oder mit einer elektrisch isolierenden Lackschicht versehen sein . Dabei wird die erste Spulenseite vorzugsweise in dem Nutgrund der Statornut , d . h . im radial inneren Bereich der Statornut , angeordnet , während die zweite Spulenseite in den Statorinnenraum hineinragt . Der Abstand zwischen den Spulenseiten ist dabei vorzugsweise derart bemessen, dass ein Luftspalt zwischen der radialen Innenseite des Statorkerns und der zweiten Spulenseite existiert . Dieser Luftspalt verhindert ein mögliches Schlei fen der zweiten Spulenseite an dem Stator während der Drehbewegung in Schritt e ) , bei welcher eine I solierung der Spule oder die Spule selbst ansonsten beschädigt werden könnte .
Die Spulen werden beispielsweise vor dem Schritt a ) oder nach dem Schritt a ) und vor dem Schritt b ) , wie einleitend beschrieben, mit einem I soliermaterial , insbesondere mit einem folienartigen I soliermaterial sowie ergänzend einem Gewebeband, umwickelt . Die Umwicklung der Spule mit einem Isoliermaterial dient einerseits der elektrischen I solierung der Spulenseiten gegenüber dem Statorkern, andererseits einer Wärmeabfuhr der sich während des Betriebs der elektrischen Maschine aufgrund des Stromflusses erwärmenden Spulen in den Statorkern, welcher in bekannter Weise aktiv oder passiv gekühlt wird . Vorzugsweise werden sowohl die Spulenseiten als auch die Spulenköpfe vor dem Einbringen in die äußere Werkzeugnut vollständig mit einem I soliermaterial umwickelt , da die Spulenköpfe nach ihrer Formung in Schritt e ) nur noch schwer zugänglich sind .
Eine äußere Werkzeugnut des Werkzeugs weist vorzugsweise eine Tiefe in radialer Richtung auf , die derart bemessen ist , dass eine Oberfläche des in dieser angeordneten ersten Werkzeugteils bündig oder nahezu bündig mit der radialen Außenseite des Werkzeugkörpers abseits der Werkzeugnuten abschließt . Vorzugsweise ist die zweite Spulenseite nach der Anordnung des Werkzeugs in dem Statorinnenraum mit einem nur geringen radialen Abstand zu der Oberfläche des ersten Werkzeugteils angeordnet . Hierdurch kann der erforderliche Hub der Bewegung des ersten Werkzeugteils zum Einbringen der zweiten Spulenseite in die Statornut in Schritt f ) minimiert werden . Andererseits ist der radiale Abstand zwischen der zweiten Spule und dem ersten Werkzeugteil hinreichend groß zu bemessen, um bei einem Einführen des Werkzeugs in den Stator das Risiko einer möglichen Beschädigung der zweiten Spulen zu verringern .
Die über den Umfang des Werkzeugkörpers verteilt angeordneten Aussparungen, in denen die Spulenführungen in Schritt d) angeordnet werden, sind beispielsweise in Form eines Sackloches mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet , wobei sich dieser Querschnitt über die Länge der Aussparung in radialer Richtung verringern kann, sodass die Aussparung, in axialer Richtung betrachtet , die Form eines gleichschenkeligen Trapezes aufweist . Die Spulenführungen sind vorzugsweise an den Querschnitt der Aussparungen sowie an die Form der zweiten Spulenseiten angepasst . Beispielsweise weisen die Spulenführungen auch außerhalb der Aussparung einen sich über die Länge verändernden Querschnitt , wiederum in Form eines gleichschenkeligen Trapezes auf . Hierdurch bilden die Spulenführungen die rechteckige Form der Statornuten ab und maximieren damit vorteilhaft die Kontakt fläche mit den zweiten Spulenseiten, welche als Flachspulen einen konstanten rechteckigen Querschnitt aufweisen .
Die Aussparungen sind über den Umfang des Werkzeugkörpers vorzugsweise versetzt zu den ersten Werkzeugteilen bzw . äußeren Werkzeugnuten angeordnet . Hierdurch sind die Aussparungen nach dem Anordnen des Werkzeugs in dem Stator und Ausrichten des Werkzeugs relativ zu dem Stator, sodass erste Werkzeugteile und zweite Spulenseiten einander direkt gegenüber liegen, die erste rotatorische Position, über die Zwischenräume zwischen benachbarten Spulen weiterhin zugänglich . In diesen Zwischenräumen werden die Spulenführungen angeordnet , deren Aufgabe es ist , die zweiten Spulenseiten bei der Aus führung der Drehbewegung in Schritt e ) mitzuführen und hierdurch die Spulenköpfe zu formen .
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens weist das Werkzeug innere Werkzeugnuten, welche radial unterhalb der ersten Werkzeugteile in dem Werkzeugkörper angeordnet sind und in welchen zweite Werkzeugteile bewegbar angeordnet sind, auf . Dabei bewirkt in Schritt f ) eine Bewegung der zweiten Werkzeugteile eine Bewegung der ersten Werkzeugteile in radialer Richtung, wodurch die zweiten Spulenseiten in die Statornuten eingebracht werden .
Es sind demnach ergänzend zweite Werkzeugteile vorgesehen, deren Bewegung , beispielsweise ausgehend von einer Stirnseite des Werkzeugkörpers in axialer Richtung durch eine Montagefachkraft oder automatisiert , die Bewegung der ersten Werkzeugteile in Richtung des Statorkerns bewirkt , welche für das Einbringen der zweiten Spulenseiten in die Statornuten erforderlich ist .
Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens werden in Schritt d) die Aussparungen sequenziell oder gleichzeitig mit den Spulenführungen bestückt . Die Spulenführungen können somit , wenn diese als Einzelteile vorliegen, beispielsweise durch die Montagefachkraft in den Aussparungen des Werkzeugkörpers angeordnet und dort , falls ergänzend erforderlich, fixiert werden . Sofern die Spulenführungen hingegen miteinander verbunden sind, beispielsweise an deren unteren Enden durch einen Spulenführungsring, kann die Bestückung der Aussparungen mit den Spulenführungen durch ein einmaliges Anordnen eines solchen Spulenführungsrings erfolgen, wodurch der Arbeitsund Zeitaufwand für die Bestückung vorteilhaft verringert werden kann .
Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens werden in Schritt f ) die zweiten Spulenseiten sequenziell oder gleichzeitig in die Statornuten eingebracht .
Ein sequenzielles Einbringen kann dabei insbesondere auf geteilt in Gruppen einer j eweiligen Mehrzahl Spulen erfolgen . Insbesondere ein gleichzeitiges Einbringen aller zweiten Spulenseiten, beispielsweise durch gleichzeitiges Bewegen der zweiten Werkzeugteile , ermöglicht hingegen einerseits eine Beschleunigung des Schritts f ) des Verfahrens , andererseits wird hierdurch eine gleichmäßige Krafteinwirkung über den Umfang des Werkzeugs und des Stators erzielt .
Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens werden die Spulen j eweils aus zumindest einer Windung eines Flachdrahts in die Grundform geformt , wobei der Flachdraht insbesondere eine Querschnitts fläche im Bereich zwischen einschließlich 4 mm2 und einschließlich 30mm2 aufweist . Eine Spulenseite kann entsprechend insbesondere eine Querschnitts fläche zwischen einschließlich 50mm2 bis 300m2 aufweisen .
Für Spulen von elektrischen Maschinen im einleitend genannten Bereich der Nennleistung verwendete Flachdrähte mit einer solchen Querschnitts fläche sind große Kräfte für die Formung der Spulenköpfe erforderlich, weshalb diese bislang zunächst außerhalb des Stators durch spezielle Maschinen in die dreidimensionale Form geformt und erst nach Formung in die Statornuten eingebracht wurden . Mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs können alle Spulenköpfe in den Schritten e ) und f ) hingegen vorteilhaft gemeinsam und gleichmäßig geformt werden .
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betri f ft ein Werkzeug zum Formen und Einbringen von Spulen in einen Stator einer elektrischen rotierenden Maschine , wobei der Stator einen Statorkern aufweist , dessen zylindrischer Statorinnenraum einer Aufnahme eines um eine Rotationsachse drehbaren Rotors der Maschine dient und an dessen radialen Innenseite Statornuten zur Aufnahme erster und zweiter Spulenseiten einer Mehrzahl Spulen ausgebildet sind . Dabei weist das Werkzeug zumindest einen zylindrischen Werkzeugkörper, welcher in dem Statorinnenraum anordenbar und relativ zu dem Stator um eine Rotationsachse drehbar ist , eine Mehrzahl erste Werkzeugteile , an einer radialen Außenseite des Werkzeugkörpers im Bereich des Statorinnenraums angeordnet sind und j eweils ausgestaltet sind, eine Bewegung in radialer Richtung aus zuführen, und eine Mehrzahl Aussparungen in dem Werkzeugkörper, welche an der radialen Außenseite des Werkzeugkörpers im Bereich einer j eweiligen Stirnseite angeordnet und j eweils ausgestaltet sind, eine Spulenführung auf zunehmen, auf , wobei die ersten Werkzeugteile ferner j eweils ausgestaltet sind, einer zweiten Spulenseite in einer bezüglich der Rotationsachse ersten Position des Werkzeugkörpers relativ zu dem Stator radial gegenüberzuliegen, wobei eine erste Spulenseite in einer Statornut verbleibt , wobei die Aussparungen ferner ausgestaltet sind, in der ersten Position des Werkzeugkörpers relativ zu dem Stator eine j eweilige Spulenführung auf zunehmen, sodass die Spulenführungen j eweils zwischen zwei in Umfangrichtung benachbart angeordnete zweite Spulenseiten angeordnet sind, wobei der Werkzeugkörper ferner ausgestaltet ist , eine Drehung von der ersten Position zu einer bezüglich der Rotationsachse zweiten Position relativ zu dem Stator aus zuführen, um erste und zweite Spulenseiten j eweils verbindende Spulenköpfe der Spulen mittels der Spulenführungen zu formen, und wobei die ersten Werkzeugteile ferner j eweils ausgestaltet sind, in der zweiten Position mittels einer Bewegung in radialer Richtung die zweite Spulenseite in eine Statornut einzubringen .
Die Anzahl erste Werkzeugteile kann der Anzahl äußere Werkzeugnuten entsprechen, wenn j ede zweite Spulenseite mittels eines einzigen ersten Werkzeugteils in die Statornut eingebracht wird . Alternativ kann die Anzahl erste Werkzeugteile auch dem Doppelten der Anzahl äußere Werkzeugnuten entsprechen, wenn in j eder äußeren Werkzeugnut zwei erste Werkzeugteile angeordnet sind . Bei zwei ersten Werkzeugteile j e äußerer Werkzeugnut können diese beispielsweise gleichzeitig oder sequenziell bewegt werden .
Gemäß einer Weiterbildung des Werkzeugs weist das Werkzeug ferner eine Mehrzahl innere Werkzeugnuten auf , welche radial unterhalb der der ersten Werkzeugteile in dem Werkzeugkörper angeordnet sind und in welchen zweite Werkzeugteile bewegbar angeordnet sind, wobei die zweiten Werkzeugteile von zumindest einer Stirnseite des Werkzeugkörpers aus bewegbar sind und die ersten und die zweiten Werkzeugteile ausgestaltet sind, mittels einer Bewegung der zweiten Werkzeugteile eine Bewegung der ersten Werkzeugteile in radialer Richtung zu bewirken .
Vorzugsweise entspricht die Anzahl innere Werkzeugnuten der Anzahl erste Werkzeugteile , sodass radial unterhalb j edes ersten Werkzeugteils eine j eweilige innere Werkzeugnut angeordnet ist . Alternativ kann j edoch eine geringere Anzahl innere Werkzeugnuten als erste Werkzeugteile vorgesehen sein, wobei eine innere Werkzeugnut radial unterhalb mehrerer erster Werkzeugteile angeordnet ist und j edes zweite Werkzeugteil somit mehrere erste Werkzeugteile bewegt . Die zweiten Werkzeugteile werden vorzugsweise von einer oder von beiden Stirnseiten des Werkzeugkörpers aus bewegt und sind hierdurch nach Anordnung des Werkzeugs in dem Stator frei zugänglich . Insbesondere können die zweiten Werkzeugteile in einer Ausgangsposition in axialer Richtung über die Stirnseite hinausragen und durch eine axiale Bewegung weiter in den Werkzeugkörper eingeführt werden .
Die ersten Werkzeugteile können beispielsweise j eweils zumindest eine Finne und die zweiten Werkzeugteile j eweils zumindest einen Einschnitt aufweisen, wobei die Finne und der Einschnitt ausgestaltet sind, dass eine Bewegung des zweiten Werkzeugteils in axialer Richtung die Bewegung des ersten Werkzeugteils in radialer Richtung bewirkt . Beispielsweise weisen die Finne und der Einschnitt an aneinander liegenden Flanken bzw . Seiten j eweils eine bestimmte Steigung relativ zu der Rotationsachse auf , sodass eine Bewegung des zweiten Werkzeugteils in axialer Richtung ausschließlich eine Bewegung des ersten Werkzeugteils in radialer Richtung bewirkt .
Zwischen einem ersten Werkzeugteil bzw . einer äußeren Werkzeugnut und einer inneren Werkzeugnut kann ein sich über die Länge des Werkzeugkörpers erstreckender Steg angeordnet sein, wobei der Steg zumindest eine Öf fnung aufweist , welche die radiale Außenseite des Werkzeugkörpers bzw . die äußere Werkzeugnut mit der inneren Werkzeugnut räumlich verbindet . Dabei kann die Finne des ersten Werkzeugteils derart ausgestaltet sein, dass diese durch die Öf fnung hindurch in die innere Werkzeugnut ragt und mit dem Einschnitt des zweiten Werkzeugteils interagiert .
Aufgrund des Stegs ist die innere Werkzeugnut nicht bzw . nur über die Öf fnungen von radial außen zugänglich . Das zweite Werkzeugteil ist daher beispielsweise derart ausgestaltet , dass es von einer Stirnseite des Werkzeugkörpers aus in die innere Werkzeugnut eingebracht sowie , wie vorstehend beschrieben, von der Stirnseite aus bewegt werden kann . Der bzw . die Einschnitte des zweiten Werkzeugteils sind entsprechend derart ausgestaltet , dass sie nicht in die Öf fnung hineinragt , sondern eine geringere Höhe in radialer Richtung als die innere Werkzeugnut aufweist . Insbesondere können eine Finne des ersten und ein Einschnitt des zweiten Werkzeugteils nach deren Einbringen in die äußere und innere Werkzeugnuten derart ineinandergrei fen, dass ein Entfernen des zweiten Werkzeugteils aus der inneren Werkzeugnut erst nach Entfernen des ersten Werkzeugteils aus der äußeren Werkzeugnut möglich ist . In der Grundkonfiguration vor dem Einbringen in den Stator sind die äußeren und inneren Werkzeugnuten des Werkzeugkörpers vorzugsweise bereits vollständig mit ersten und zweiten Werkzeugteilen bestückt .
Alternativ zu einem durchgehenden Steg mit zumindest einer Öf fnung kann j edoch auch eine sich über die Länge des Werkzeugkörpers erstreckende Öf fnung vorgesehen sein, wobei diese Öf fnung eine geringere Breite in Umfangrichtung gegenüber einer Breite der inneren Werkzeugnut sowie , sofern vorhanden, der äußeren Werkzeugnut aufweist . Die Öf fnung entspricht somit einer Verj üngung in dem Bereich zwischen der inneren Werkzeugnut und dem ersten Werkzeugteil bzw . der äußeren Werkzeugnut .
Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Werkzeugs weist der Werkzeugkörper eine größere Länge als der Statorkern auf , sodass der Werkzeugkörper nach der Anordnung in dem Statorinnenraum einen j eweiligen Vorsprung gegenüber dessen Stirnseiten ausbildet , und sind die Aussparungen an der radialen Außenseite des j eweiligen Vorsprungs angeordnet .
Der Werkzeugkörper ragt somit nach dem Anordnen in dem Statorinnenraum j eweils über die Stirnseiten des Stators hinaus . Dieser Vorsprung des Werkzeugkörpers umfasst vorzugsweise einen Bereich der Spule , in welchem die zweite Spulenseite gerade bzw . parallel zu der Rotationsachse ausgebildet ist , d . h . bevor diese in eine Krümmung des Spulenkopfes gemäß der Grundform der Spule übergeht . Die Spulenführungen werden in den Aussparungen angeordnet , welche j eweils zwischen zwei zweiten Spulenseiten liegen . Vorzugsweise weist der j eweilige Vorsprünge nur eine j eweils begrenzte Länge auf und sind die Aussparungen unmittelbar an die j eweilige Stirnseite des Stators angrenzend angeordnet , sodass der erforderliche zusätzliche gerade Teil der zweiten Spulenseiten und damit die erforderliche Länge der Spulenköpfe nicht nachteilig vergrößert wird .
Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist das Werkzeug ferner eine an einer j eweiligen Stirnseite des Werkzeugkörpers radial unterhalb der Aussparungen angeordnete ringförmige Spulenführungsnut auf , wobei die Aussparungen mit der Spulenführungsnut verbunden und von der Stirnseite des Werkzeugkörpers zugänglich sind, und einen Spulenführungsring auf , welcher die Spulenführungen mechanisch miteinander verbindet und derart ausgestaltet ist , dass der Spulenführungsring in der Spulenführungsnut von der Stirnseite des Werkzeugkörpers aus anordenbar ist .
Mittels eines solchen Spulenführungsrings , welcher alle an einer Stirnseite anzuordnenden Spulenführungen, insbesondere an deren j eweiligen radial unteren Ende , mechanisch miteinander verbindet , können die Spulenführungen gleichzeitig in den Aussparungen angeordnet werden, wodurch vorteilhaft der Montageaufwand für die Spulenführungen verringert wird . Der Werkzeugkörper muss bei dieser Ausgestaltung nicht zwingend eine größere Länge als der Statorkern aufweisen, da die Spulenführungen von der Stirnseite , d . h . in axialer Richtung, in die Aussparungen eingebracht werden .
Ein dritter Aspekt der Erfindung betri f ft schließlich eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs zum Formen und Einbringen von Spulen in einen Stator einer elektrischen rotierenden Maschine . Aus führungsbeispiele der Erfindung werden bezugnehmend auf Figuren näher erläutert . Dabei zeigen :
FIG 1 ein unbestückter Stator einer elektrischen rotierenden Maschinen in einer perspektivischen Ansicht mit einem darin angeordneten erfindungsgemäßen Werkzeug sowie Spulenführungen,
FIG 2 den Stator der FIG 1 bestückt mit Spulen,
FIG 3 den bestückten Stator der FIG 2 und das mit den
Spulenführungen bestückte Werkzeug,
FIG 4 eine alternative Ausgestaltung des Werkzeugs mit Spul en führungs ringen,
FIG 5 das Werkzeug der FIG 4 mit in Spulenführungsnuten angeordneten Spul en führungs ringen,
FIG 6 das Werkzeug in einer Schnittdarstellung in einem ersten Zustand,
FIG 7 das Werkzeug nach der FIG 6 in einem zweiten Zustand, und
FIG 8 das alternative Werkzeug nach der FIG 5 in einer Schnittdarstellung in dem ersten Zustand .
FIG 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen beispielhaften Stator ST einer elektrischen rotierenden Maschine . Der Stator ST ist als ein so genannter Außenstator mit einem Statorkern STK aus einem geschichteten Blechpaket verwirklicht , in dessen Statorinnenraum STI ein um eine Rotationsachse R drehbarer Rotor der Maschine anordenbar ist . Der zylindrische Statorinnenraum STI ist in radialer Richtung durch eine Mehrzahl in Umfangrichtung angeordnete Statorzähne sowie in axialer Richtung durch Stirnflächen des Stators ST begrenzt . Die Statorzähne sind ausgehend von einem zylindrischen Statorj och STJ in radialer Richtung ausgebildet und bilden eine entsprechende Mehrzahl Statornuten STN aus . Die Statornuten STN besitzen über die Länge des Statorinnenraums STI eine grundsätzlich einheitliche Breite in Umfangrichtung sowie eine einheitliche Tiefe in radialer Richtung, wobei sie im Bereich der Nutöf fnungen zwischen den Statorzahnköpfen sowie im Bereich der Stirnflächen des Stators ST vollständig of fen sind, sodass Spulen S bzw . Spulenseiten SS in radialer Richtung in diese einbringbar sind . Die Tiefe der Statornuten STN ist derart bemessen, dass j eweils zwei Spulenseiten SS übereinander liegend darin angeordnet werden können . Abhängig von der gewünschten Anordnung der Spulen in den Statornuten STN können die Statornuten alternativ ebenso eine Tiefe für die Aufnahme lediglich einer Spulenseite SS aufweisen .
In dem Stator ST ist ein Werkzeug W angeordnet , wobei dieses beispielsweise über die in der Figur vordere Stirnseite des Stators ST in dessen Statorinnenraum STI eingeführt wurde . Das Werkzeug W weist einen zylindrischen Werkzeugkörper WK auf , welcher beispielsweise aus einem massiven Körper aus Metall oder einer Metalllegierung durch maschinelle Bearbeitung geformt ist . Alternativ kann der Werkzeugkörper WK entsprechend dem Statorkern aus einem Blechpaket bestehen, wobei die Ausprägungen in dem Querschnitt des Blechpakets durch Stanzen der Bleche verwirklicht werden . Eine Länge des Werkzeugkörpers WK ist größer als die Länge des Stators ST gewählt , sodass dieser einen j eweiligen Vorsprung VS gegenüber den Stirnseiten des Statorkerns STK ausbildet . An der radialen Außenseite des Vorsprungs VS sind Aussparungen AS verteilt angeordnet , in welchen entsprechend angepasste Spulenführungen SF angeordnet werden . Die Spulenführungen SF sind in FIG 1 rein zur Verdeutlichung um den Vorsprung VS herum und in einem radialen Abstand zu diesem angeordnet . Die Anzahl der Aussparungen AS in dem Vorsprung VS entspricht der Anzahl Statornuten STN bzw . der Anzahl in den Statornuten STN angeordneten Spulen S . Die Aussparungen AS sind j edoch gegenüber den Statornuten STN in Umfangrichtung versetzt angeordnet , sodass eine Aussparung AS zwischen j eweils zwei benachbarten Statornuten STN angeordnet ist . Entsprechend ist nach der Bestückung auch eine Spulenführung SF zwischen j eweils zwei benachbarten zweiten Spulenseiten SS2 angeordnet . Der Werkzeugkörper WK weist an seiner radialen Außenseite ferner eine der Anzahl Statornuten STN entsprechende Anzahl äußere Werkzeugnuten WNA auf , welche in der FIG 1 nicht speziell dargestellt sind . Eine Länge dieser äußeren Werkzeugnuten WNA entspricht vorzugsweise der Länge der Statornuten STN, während eine Tiefe der äußeren Werkzeugnuten WNA derart bemessen ist , dass eine Oberfläche eines in diesen angeordneten ersten Werkzeugteils WT1 bündig bzw . nahezu bündig mit der Außenfläche des Werkzeugkörpers WK abseits der äußeren Werkzeugnuten WNA abschließt . Neben der Anzahl äußere Werkzeugnuten WNA weist der Werkzeugkörper WK ergänzend eine Anzahl innere Werkzeugnuten WNI auf , welche in der FIG 1 ebenfalls nicht speziell dargestellt sind . Diese inneren Werkzeugnuten WNI sind radial unterhalb der äußeren Werkzeugnuten WNA angeordnet und erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Werkzeugkörpers WK . In den inneren Werkzeugnuten WNI sind zweite Werkzeugteile WT2 angeordnet , welche mit den ersten Werkzeugteilen WT1 in den äußeren Werkzeugnuten WNA in j eweiligem mechanischen Kontakt stehen . Die Anzahl innere Werkzeugnuten WNI entspricht vorzugsweise der Anzahl äußere Werkzeugnuten WNA, alternativ ist j edoch ebenso eine geringere Anzahl innere Werkzeugnuten möglich .
Ergänzend weist der Werkzeugkörper WK eine zentrale zylindrische Durchführung WDF zur Aufnahme einer Werkzeugwelle WW auf . Die Werkzeugwelle WW dient einerseits der Lagerung des Werkzeugkörpers WK, andererseits ermöglicht sie eine rotatorische Bewegung bzw . eine Drehung des Werkzeugkörpers WK relativ zu dem Stator ST um eine Rotationsachse R, welche identisch mit der Rotationsachse eines Rotors der elektrischen rotierenden Maschine ist . Dabei kann der Werkzeugkörper WK drehbar auf einer starr aufgehängten Werkzeugwelle WW gelagert oder mit einer drehbar gelagerten Werkzeugwelle WW drehfest verbunden sein . Alternativ zu einer Durchführung WDF mit einer darin angeordneten Werkzeugwelle WW kann ebenso ein j eweiliger Zapfen an einer oder an beiden Stirnseiten des Werkzeugkörpers WK ausgebildet oder mit diesem mechanisch verbunden sein, welche wiederum drehbar gelagert sind . Alternativ kann ebenso der Werkzeugkörper WK unbeweglich gelagert sein, während der Stator ST beweglich gelagert ist und entsprechend eine relative Drehung zu dem starren Werkzeugkörper WK aus führen kann . Auch eine drehbare Lagerung sowohl des Werkzeugkörpers WK als auch des Stators ST , welche in gleicher Weise eine relative Drehbewegung der beiden zueinander ermöglicht , ist denkbar .
FIG 2 zeigt den Stator ST und das Werkzeug W der FIG 1 mit ergänzend in den Statornuten STN angeordneten Spulen S in einer Grundform . Die Spulen S weisen in dieser Grundform j eweils zwei Spulenseiten SS sowie zwei Spulenköpfe SK auf , wobei letztere die Spulenseiten SS miteinander verbinden . Weiterhin weist j ede Spule einen nicht speziell dargestellten Spulenanschluss auf , der im Bereich eines der beiden Spulenköpfe SK angeordnet ist . Vorzugsweise entspricht die Grundform einer zweidimensionalen ovalen Form mit zwei parallelen Geradenstücken als Spulenseiten SS und zwei die Geradenstücke verbindenden Kreisbögen in einer Ebene . Vorzugsweise ragen die Spulenseiten SS bzw . die ersten SS I und die zweiten Spulenseiten SS2 über die Stirnseiten des Statorkerns STK hinaus , d . h . besitzen eine größere Länge als die Länge des Statorkerns STK bzw . der Statornuten STN, und bilden neben den Kreisbögen die Spulenköpfe SK . Die größere Länge zumindest der zweiten Spulenseite SS2 entspricht , wie in der FIG 2 ersichtlich, zumindest der Länge des Werkzeugkörpers WK . Die Spulenköpfe SK der Spulen S sind zudem derart dimensioniert , dass einerseits das Einbringen der zweiten Spulenseite SS2 in eine Statornut STN, welche von der Statornut STN der ersten Spulenseite SS I um einen bestimmten Nutsprung beabstandet ist , ermöglicht wird, andererseits die Spulenköpfe SK nach dem Einbringen der zweiten Spulenseiten SS2 in die Statornuten STN einen möglichst geringen Überstand in axialer Richtung aufweisen, um die gesamte Länge der elektrischen Maschine zu begrenzen . Die Spulen S werden in der Grundform in den Statornuten STN beispielsweise durch eine Montagefachkraft oder automatisiert angeordnet . Die Spulen S sind dabei derart angeordnet , dass die erste Spulenseite SS I im Bereich des Nutgrunds der Statornut angeordnet sind, während die zweite Spulenseite SS2 über die radiale Innenseite des Stators ST hinaus in den Statorinnenraum STI hineinragt . Die zweidimensionalen Spulen S weisen somit eine Ausrichtung in axialer sowie in radialer Richtung auf . Für eine elektrische I solierung und einen mechanischen Schutz ist die Spule S in der Grundform bzw . bereits vor dem Formen in die Grundform mit mindestens einer Lage eines Glimmerbands sowie ergänzend mit einer oder mehreren Lagen eines Gewebebands vollständig umwickelt worden .
Ein Luftspalt zwischen der radialen Außenseite des Werkzeugkörpers WK und der radialen Innenseite des Statorkerns STK bzw . den zweiten Spulenseiten SS2 der in den Statornuten STN angeordneten Spulen S ist vorzugsweise derart bemessen, dass einerseits das Werkzeug W ohne Beschädigung der zweiten Spulenseiten SS2 in dem Statorinnenraum STI angeordnet werden kann, andererseits ein sicheres Formen der Spulenköpfe SK und Einbringen der zweiten Spulenseiten SS2 in die Statornuten STN durch das Werkzeug W ermöglicht wird . Vorzugsweise wird bei der Anordnung des Werkzeugs W in dem Stator ST sichergestellt , dass der Luftspalt konstant bzw . nahezu konstant über den gesamten Umfang ist .
FIG 3 zeigt den Stator ST und das Werkzeug W, wobei die in der FIG 2 schematisch in einem Abstand um den Werkzeugvorsprung VS herum angeordneten Spulenführungen SF in den Aussparungen AS des Werkzeugvorsprungs VS angeordnet sind . Wie vorstehend bereits erläutert , ist j ede Spulenführung SF zwischen zweiten Spulenseiten SS2 von zwei in Umfangrichtung benachbarten Spulen S angeordnet und vorzugsweise zumindest mit einer zweiten Spulenseite SS2 in mechanischem Kontakt , um diese in dem Schritt der relativen Drehung des Werkzeugs W zu dem Stator ST , beispielsweise entsprechend der angegebenen Drehrichtung DR, mitzunehmen und damit den Spulenkopf SK dieser von der Spulenführung SF geführten Spule S zu formen .
FIG 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Werkzeugs W bzw . speziell des Werkzeugkörpers WK, der Aussparungen AS sowie der Spulenführungen SF . Die Spulenführungen SF sind hierbei an ihrem in radialer Richtung unteren Ende bzw . an ihrer Basis über einen zentralen Spulenführungsring SFR miteinander verbunden . Für die Aufnahme des Spulenführungsrings SFR ist an der Stirnseite des Werkzeugkörpers WK bzw . an dessen Vorsprung VS eine Spulenführungsnut SFN vorgesehen . Ferner sind die Aussparungen AS an der radialen Außenseite des Vorsprungs VS durchgängig bis zu der Spulenführungsnut SFN sowie zur Stirnseite des Vorsprungs VS hin of fen ausgestaltet . Die Spulenführungsnuten SFN sowie der Spulenführungsring SFR sind dabei beispielhaft derart ausgestaltet , dass radial unterhalb des Spulenführungsrings SFR die inneren Werkzeugnuten WNI angeordnet sein können und die darin angeordneten zweiten Werkzeugteile WT2 von der Stirnseite des Werkzeugkörpers WK aus bewegbar sind .
FIG 5 zeigt ergänzend zu der FIG 4 den in der Spulenführungsnut SFN angeordneten Spulenführungsring SFR sowie die in den Aussparungen AS angeordneten Spulenführungen SF . Wie insbesondere aus FIG 5 ersichtlich ist , können durch das Zusammenfassen der Spulenführungen SF zu einem, obgleich komplexeren, Werkzeugteil die Spulenführungen SF in einem Montageschritt zwischen den zweiten Spulenseiten SS2 der Spulen S angeordnet und fixiert werden . Entsprechend kann dieses Werkzeugteil nach dem Formen der Spulenköpfe SK oder nach dem Einbringen der zweiten Spulenseiten SS2 in die Statornuten SFN in einfacher Weise wieder aus dem Werkzeugkörper WK entfernt werden, um schließlich auch den Werkzeugkörper WK wieder aus dem Stator ST entfernen zu können . Ausgehend von dem in FIG 3 dargestellten Zustand des in dem Statorinnenraum STI angeordneten Werkzeugs W werden nachfolgend die Spulenköpfe SK der Spulen S geformt sowie die zweiten Spulenseiten SS2 der Spulen S in die Statornuten STN eingebracht . Dies erfolgt durch eine Drehbewegung des Werkzeugs W relativ zu dem Statorkern STK, wobei die Drehbewegung ausgeführt wird, um die zweiten Spulenseiten SS2 der Spulen S aus einer ersten rotatorischen Position, in welcher die Spulenführungen SF zwischen den zweiten Spulenseiten SS2 angeordnet wurden, in eine zweite rotatorischen Position zu bringen, in welcher die zweiten Spulenseiten SS2 von den ersten Werkzeugteilen WT1 in die Statornuten STN eingebracht werden . Auf diese Weise wird der Nutsprung zwischen den beiden Spulenseiten SS einer Spule S , d . h . der räumliche Abstand der Spulenseiten SS im Statorkern STK voneinander, verwirklicht . Die relative Drehbewegung erfolgt durch eine Drehung des Werkzeugkörpers WK um die Rotationsachse R in der mittels eines Pfeils angegebenen Drehrichtung DR, während der Statorkern STK orts fest ist . Dabei bewirkt die relative Drehbewegung nicht nur ein Auseinanderbewegen bzw . Sprei zen der Spulenseiten SS der j eweiligen Spule S , sondern auch ein dreidimensionales Formen der Spulenköpfe SK .
Nach der relativen Drehbewegung bzw . dem Formen der Spulenköpfe SK werden die zweiten Spulenseiten SS2 der Spulen S in die Statornuten STN eingebracht . Dies erfolgt durch Bewegen der zweiten Spulenseiten SS2 in radialer Richtung, wie nachfolgend zu FIG 6 und 7 näher erläutert wird . Der Betrag der der Bewegung ist vorzugsweise derart bemessen ist , dass die zweiten Spulenseiten SS2 soweit in die Statornuten STN eingebracht werden, dass sie unmittelbar radial oberhalb der ersten Spulenseiten SS I angeordnet sind . Da in den Statornuten STN j eweils erste und zweite Spulenseiten SS I , SS2 unterschiedlicher Spulen S angeordnet sind, entspricht deren Annäherung keiner Stauchung der in der Grundform parallelen und beabstandeten Spulenseiten einer Spulen, sondern vielmehr einem weiteren Teilschritt bei der dreidimensionalen Formung der Spulen S .
Nach dem Einbringen der zweiten Spulenseiten kann das Werkzeug W wiederum über eine Stirnseite des Statorkerns STK aus dem Statorinnenraum STI entfernt werden .
FIG 6 und 7 zeigen j eweils eine schematische Schnittdarstellung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Werkzeugs W zur Erläuterung des Einbringens der zweiten Spulenseiten SS2 einer Spule S in eine Statornut STN mittels erster und zweiter Werkzeugteile WT1 , WT2 .
FIG 6 zeigt einen Längsschnitt durch den Werkzeugkörper WK des Werkzeugs W entlang der zentralen Rotationsachse R, wobei der Schnitt mittig durch eine innere WNI und eine äußere Werkzeugnut WNA geht und lediglich der Bereich oberhalb der Rotationsachse R dargestellt ist . Radial oberhalb des Werkzeugkörpers WK bzw . der äußeren Werkzeugnut WNA und durch einen Luftspalt LS getrennt ist eine Statornut STN des Statorkerns STK ergänzend dargestellt , wobei ein Nutgrund im oberen Bereich der Statornut angeordnet ist . Das Stator och des Statorkerns STK ist hingegen nicht gesondert dargestellt .
Das Werkzeug W weist einen zylindrischen Werkzeugkörper WK mit einem bestimmten Durchmesser und einer bestimmten Länge auf , wobei die Länge des Werkzeugkörpers WK größer als die Länge des Stators ST ist , sodass der Werkzeugkörper WK einen j eweiligen Vorsprung VS gegenüber der Stirnseite des Statorkerns STK ausbildet . Ausgehend von der Rotationsachse R weist der Werkzeugkörper WK eine Durchführung WDF mit einem bestimmten Durchmesser zur Aufnahme einer entsprechend angepassten Werkzeugwelle WW auf , auf welcher der Werkzeugkörper WK drehfest gelagert ist . In radialer Richtung RR oberhalb eines sich über die vollständige Länge erstreckenden Stegs des Werkzeugkörpers WK ist eine durchgängige innere Werkzeugnut WNI angeordnet , welche der Aufnahme eines zweiten Werkzeugteils WT2 dient . Das zweite Werkzeugteil WT2 ist insbesondere derart ausgestaltet , dass es von den Stirnseiten des Werkzeugkörpers WK aus in der inneren Werkzeugnut WNI angeordnet und durch eine Montagefachkraft bzw . automatisiert in dieser in axialer Richtung AR bewegbar ist . Zur Vereinfachung der Darstellung sind über die Stirnseite des Werkzeugkörpers WK hinausragende Bestandteile des zweiten Werkzeugteils WT2 nicht spezi fisch dargestellt .
In radialer Richtung RR oberhalb der inneren Werkzeugnut WNI ist ein weiterer Steg des Werkzeugkörpers WK vorgesehen, welcher die innere Werkzeugnut WNI von der äußeren Werkzeugnut WNA räumlich trennt , wobei die äußere Werkzeugnut WNA wiederum in radialer Richtung RR oberhalb des weiteren Stegs angeordnet ist . Der weitere Steg weist zwei über dessen Länge verteilte Öf fnungen OE bzw . Durchbrüche auf , welche innere WNI und äußere Werkzeugnuten WNA räumlich verbinden .
In radialer Richtung RR oberhalb des weiteren Stegs des Werkzeugkörpers WK bzw . im Nutgrund der äußeren Werkzeugnut WNA ist ein erstes Werkzeugteil WT1 angeordnet . Nach dem Beispiel der FIG 6 weist das erste Werkzeugteil WT1 an seiner radialen Oberseite eine durchgängige Fläche auf , mittels welcher das erste Werkzeugteil WT1 eine zweite Spulenseite SS2 der Spule S mechanisch kontaktiert . Weiterhin weist das erste Werkzeugteil WT1 an seiner radialen Unterseite weitere Flächen, mittels welcher sich das zweite Werkzeugteil WT2 auf dem weiteren Steg des Werkzeugkörpers WK abstützt , sowie zwei Ausprägungen in radialer Richtung in Form einer j eweiligen Finne FI auf . Die Finnen FI ragen durch die Öf fnungen OE in die innere Werkzeugnut WNI hinein und weisen j eweils eine Flanke mit einer bestimmten Steigung bzw . einem bestimmten Winkel relativ zu der Rotationsachse R auf .
Das zweite Werkzeugteil WT2 weist entsprechende Einschnitte ES zur Aufnahme der Finnen FI des ersten Werkzeugteils WK1 auf , wobei die Einschnitte ES j eweils eine Flanke mit einer Steigung aufweisen, welche mit der Steigung der Finnen FI des ersten Werkzeugteils WT1 kompatibel ist . Über die Flanken der Einschnitte ES und Finnen FI stehen das erste WT1 und das zweite Werkzeugteil WT2 miteinander in mechanischem Kontakt .
Alternativ zu der dargestellten räumlichen Trennung der äußeren Werkzeugnut WNA bzw . des ersten Werkzeugteils WT1 und der inneren Werkzeugnut WNI mittels eines weiteren Stegs mit über die Länge verteilt angeordneten Öf fnungen kann auch eine einzige , in radialer Richtung RR vom Nutgrund bis zur Nutöf fnung bzw . bis zur radialen Außenseite des Werkzeugkörpers WK durchgehende Werkzeugnut vorgesehen sein . Eine solche einzige Werkzeugnut kann beispielsweise im Bereich des in FIG 6 dargestellten weiteren Stegs eine Verj üngung aufweisen, welche die Breite in der Werkzeugnut in diesem Bereich über die gesamte Länge des Werkzeugkörpers WK verringert . Diese Verj üngung kann als eine die gesamte Länge der Werkzeugnut umfassende Öf fnung betrachtet werden . Das zweite Werkzeugteil WT2 weist gegenüber dieser Verj üngung eine größere Breite auf , welche beispielsweise weitgehend der Breite der Werkzeugnut entspricht . Hierdurch kann das zweite Werkzeugteil WT2 entsprechend in axialer Richtung AR in der Werkzeugnut bewegt werden, j edoch nicht in der radialen Richtung RR . Die Finnen FI des ersten Werkzeugteils WT1 weisen hingegen eine geringere Breite als die Verj üngung auf , sodass sie in radialer Richtung RR bewegbar sind .
Vorzugsweise weisen die Finnen FI j edoch im unteren Bereich der Flanken, d . h . im Bereich der Kontakt fläche mit dem Einschnitt ES des zweiten Werkzeugteils WT2 j eweils eine Verdickung bzw . eine größere Breite als die Verj üngung auf . Vorzugsweise ist ebenso der obere Bereich des ersten Werkzeugteils WT1 , welcher in Kontakt mit der zweiten Spulenseite SS2 gebracht wird, breiter als die Verj üngung ausgeführt . Ein Profil des ersten Werkzeugteils kann somit weitgehend dem des lateinischen Großbuchstabens I entsprechen .
Eine solche alternative Ausgestaltung der Werkzeugnut sowie der ersten und zweiten Werkzeugteile ermöglicht einerseits , beide Werkzeugteile von einer Stirnseite des Werkzeugkörpers in die Werkzeugnut einzuführen, andererseits ein Heraus fallen des ersten Werkzeugteils WT1 in radialer Richtung RR aus der Werkzeugnut zu verhindern . Vorteilhaft können hierdurch alle Werkzeugnuten bereits vor dem Einführen des Werkzeugs W in den Statorinnenraum STI mit ersten und zweiten Werkzeugteilen WT1 , WT2 bestückt werden, weiterhin können die Werkzeugteile in den Werkzeugnuten verbleiben, wenn das Werkzeug W wieder aus dem Statorinnenraum STI entfernt wird .
FIG 6 zeigt einen ersten Zustand des Werkzeugs W, in einer ersten rotatorischen Position relativ zu dem Stator ST , nachdem es in den bereits mit Spulen S bestückten Stator ST eingeführt wurde . In der ersten rotatorischen Position ist das Werkzeug W in dem Stator ST derart ausgerichtet , dass die äußeren Werkzeugnuten WNA des Werkzeugkörpers WK bzw . die radialen Oberflächen der ersten Werkzeugteile WT1 und die Statornuten STN des Stators ST einander direkt gegenüberliegen, und dass die Oberflächen der ersten Werkzeugteile WT1 und die zweiten Spulenseiten SS2 durch einen über den Umfang des Werkzeugkörpers WK bzw . des Stators ST möglichst konstanten Luftspalt LS voneinander beabstandet sind . Die erste Spulenseite SS I der Spule S ist im Bereich des Nutgrunds der Statornut STN angeordnet , während die dazu parallele zweite Spulenseite SS2 in den Statorinnenraum STI ragt . Erste und zweite Werkzeugteile WT1 , WT2 befinden sich im ersten Zustand in einer Ausgangsposition, in welcher das erste Werkzeugteil WT1 an dem weiteren Steg des Werkzeugkörpers WK anliegt .
Zur besseren Unterscheidung sind die Spulenseiten SS I , SS2 in den FIG 6 bis 8 durch unterbrochene Linien angegeben, wobei nur j eweils eine Teillänge der Geradenstücke dargestellt ist und die in axialer Richtung AR anschließenden Spulenköpfe SK nicht speziell dargestellt sind .
Im Bereich des j eweiligen Vorsprungs VS des Werkzeugkörpers
WK ist , in Umfangrichtung versetzt zu der äußeren Werkzeugnut WNA und damit hinter der Schnittebene , eine Aussparung AS angeordnet , die zur radialen Außenseite des Vorsprungs VS hin of fen ist . In dieser Aussparung AS wird nach dem Einbringen des Werkzeugs W in den Statorinnenraum STI und Anordnen des Werkzeugkörpers WK in der ersten rotatorischen Position eine Spulenführung SF angeordnet . Aussparung AS und Spulenführung SF sind dabei j eweils derart dimensioniert , dass eine während der nachfolgenden Drehung des Werkzeugkörpers WK relativ zu dem Stator ST wirkende Kraft beschädigungs frei von dem Werkzeugkörper WK auf die zweite Spulenseite SS2 übertragen werden kann .
FIG 7 zeigt einen zweiten Zustand des Werkzeugs W, in einer zweiten rotatorischen Position des Werkzeugkörpers WK relativ zu dem Stator ST , d . h . nachdem der Werkzeugkörper WK relativ zu dem Stator ST um die Rotationsachse R gedreht wurde . Entsprechend sind die in FIG 7 dargestellte erste Spulenseite SS I und Statornut STN andere als die in der FIG 6 dargestellten . In dieser zweiten rotatorischen Position wird, wie mittels eines in die axiale Richtung weisenden Pfeils angegeben, das zweite Werkzeugteil WT2 in der inneren Werkzeugnut WNI in axialer Richtung AR bewegt , d . h . tiefer in die innere Werkzeugnut WNI hineingeschoben . Eine hierfür erforderliche Kraft wird ausgehend von der linken Stirnseite des Werkzeugkörpers WK beispielsweise durch eine Montagefachkraft oder maschinell aufgebracht . Die Bewegung des zweiten Werkzeugteils WT2 in axialer Richtung AR bewirkt aufgrund des mechanischen Kontaktes der Flanken der Einschnitte ES des zweiten Werkzeugteils WT2 mit den Flanken der Finnen FI des ersten Werkzeugteils WT1 eine Bewegung des ersten Werkzeugteils WT1 in radialer Richtung RR, wie mittels in die radiale Richtung RR weisende Pfeile angegeben . Diese Bewegung des ersten Werkzeugteils WT1 bewirkt das Einbringen der zweiten Spulenseite SS2 in die radial gegenüberliegende andere Statornut STN .
Nach erfolgtem Einbringen der zweiten Spulenseiten SS2 der Spulen S in eine j eweils andere Statornut STN werden die zweiten Werkzeugteile WT2 wieder in die in FIG 6 dargestellte Ausgangsposition zurückgeführt werden, sodass keine Krafteinwirkung auf die zweiten Spulenseiten SS2 durch die ersten Werkzeugteile WT1 mehr besteht . In diesem Zustand und nach Entfernen der Spulenführungen SF aus den Aussparungen AS an zumindest einer Stirnseite des Werkzeugkörpers WK kann das Werkzeug W über beispielsweise die dargestellte linke Stirnseite des Statorkerns STK aus dem Statorinnenraum STI entfernt werden .
FIG 8 zeigt schließlich eine alternative Ausgestaltung des Werkzeugs W mit einem Spulenführungsring SFR entsprechend der Darstellung in FIG 5 sowie in einem ersten Zustand entsprechend der FIG 6 . Hierbei ist in dem j eweiligen Vorsprung VS des Werkzeugkörpers WK und radial oberhalb der inneren Werkzeugnut WNI eine Spulenführungsnut SFN angeordnet , in welcher der Spulenführungsring SFR sowie die an diesen radial anschließenden Spulenführungen SF wie dargestellt angeordnet werden . Die Aussparungen AS sind wie die Spulenführungsnut SFN von der Stirnseite des Werkzeugkörpers WK aus zugänglich, sodass der Spulenführungsring SFR samt Spulenführungen SF in axialer Richtung AR in die Spulenführungsnut SFN bzw . die Aussparungen AS eingeführt werden können . Wie in der FIG 8 verdeutlicht , kann der j eweilige Vorsprung VS des Werkzeugkörpers WK, d . h . die zusätzliche Länge gegenüber der Länge des Statorkerns STK geringer aus fallen, wobei der Werkzeugkörper WK auch einen identische oder sogar geringere Länge als der Statorkern STK aufweisen kann . Wesentlich für das Formen der Spulenköpfe SK der Spulen S sind die Spulenführungen SF, welche den Werkzeugkörper WK in axialer Richtung AR auch überragen können . Vorzugsweise überragen die in axialer Richtung AR äußeren Flanken der Spulenführungen SF den Statorkern STK, wodurch verhindert werden kann, dass es bei der Formung der Spulenköpfe zu einer Verformung der zweiten Spulenseiten SS2 im Bereich der Stirnseiten des Statorkerns STK kommt , welche das anschließende Einbringen der zweiten Spulenseiten SS2 in die anderen Statornuten STN verhindern könnte . Vorzugsweise könne diese äußeren Flanken der Spulenführungen AS auch eine Rundung aufweisen, um eine mögliche Beschädigung der I solierung der zweiten Spulenseiten SS2 bei der Drehbewegung zu vermeiden . Bezugs zeichenliste
AR Axiale Richtung
AS Aussparung
DR Drehrichtung
ES Einschnitt
FI Finne
LS Luftspalt
OE Öffnung
R Rotationsachse
RR Radiale Richtung
S Spule
SF Spulenführung
SFN Spulenführungsnut
SFR Spulenführungsring
SK Spulenkopf
SS Spulenseite
551 erste Spulenseite
552 zweite Spulenseite
ST Stator
STI Statorinnenraum
STJ Statorj och
STK Statorkern
STN Statornut
VS Vorsprung
W Werkzeug
WDF (Werkzeug- ) Durchführung
WK Werkzeugkörper
WNA äußere Werkzeugnut
WNI innere Werkzeugnut
WT1 erstes Werkzeugteil
WT2 zweites Werkzeugteil
WW Werkzeugwelle

Claims

28 Patentansprüche
1. Verfahren zum Formen und Einbringen von Spulen (S) in einen Stator (ST) einer elektrischen rotierenden Maschine, wobei der Stator (ST) einen Statorkern (STK) zur Aufnahme eines um eine Rotationsachse (R) drehbaren Rotors in einem zylindrischen Statorinnenraum (STI) aufweist, und wobei der Statorkern an seiner radialen Innenseite Statornuten (STN) zur Aufnahme der Spulen (S) aufweist, mit zumindest folgenden Schritten: a) Formen der Spulen (S) in eine jeweilige Grundform, wobei die Grundform eine erste Spulenseite (SSI) und eine zweite Spulenseite (SS2) aufweist, deren Enden durch einen jeweiligen Spulenkopf (SK) miteinander verbunden sind, und die erste Spulenseite (SSI) und die zweite Spulenseite (SS2) parallel in einer Ebene angeordnet sind, b) Bestücken der Statornuten (STN) mit den ersten Spulenseiten (SSI) , c) Anordnen, in einer ersten rotatorischen Position, eines Werkzeugs (W) in dem Stator (ST) , wobei das Werkzeug (W) einen zylindrischen Werkzeugkörper (WK) aufweist, an dessen radialen Außenseite im Bereich des Statorinnenraums erste Werkzeugteile (WT1) bewegbar angeordnet sind und im Bereich der Stirnseiten Aussparungen (AS) vorgesehen sind, in welchen Spulenführungen (SF) anordenbar sind, und wobei der Werkzeugkörper (WK) relativ zu dem Stator (ST) um die Rotationsachse (R) drehbar ist, d) Bestücken der Aussparungen (AS) mit einer jeweiligen Spulenführung (SF) , wobei die Spulenführungen (SF) jeweils zwischen zwei zweiten Spulenseiten (SS2) angeordnet werden, e) Drehen des Werkzeugs (W) relativ zu dem Stator (ST) in eine zweite rotatorische Position, wobei die Spulenköpfe (SK) mittels der Spulenführungen (SF) geformt werden, und f) Einbringen, in der zweiten rotatorischen Position, der zweiten Spulenseite (SS2) in die Statornuten (STN) mittels der ersten Werkzeugteile (WT1) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Werkzeug (W) ferner aufweist : innere Werkzeugnuten (WNI) , welche radial unterhalb der der ersten Werkzeugteile (WT1) in dem Werkzeugkörper (WK) angeordnet sind und in welchen zweite Werkzeugteile (WT2) bewegbar angeordnet sind, wobei in Schritt f) eine Bewegung der zweiten Werkzeugteile (WT2) eine Bewegung der ersten Werkzeugteile (WT1) in radialer Richtung (RR) bewirkt, wodurch die zweiten Spulenseiten (SS2) in die Statornuten (STN) eingebracht werden .
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei in Schritt d) die Aussparungen (AS) sequenziell oder gleichzeitig mit den Spulenführungen (SF) bestückt werden.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei in Schritt f) die zweiten Spulenseiten (SS2) sequenziell oder gleichzeitig in die Statornuten (STN) eingebracht werden.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei in Schritt a) die Spulen (S) jeweils aus zumindest einer Windung eines Flachdrahts in die Grundform geformt werden, wobei der Flachdraht insbesondere eine Querschnittsfläche im Bereich zwischen einschließlich 4 mm2 und einschließlich 30mm2 aufweist.
6. Werkzeug (W) zum Formen und Einbringen von Spulen (S) in einen Stator (ST) einer elektrischen rotierenden Maschine, wobei der Stator (ST) einen Statorkern (STK) aufweist, dessen zylindrischer Statorinnenraum (STI) einer Aufnahme eines um eine Rotationsachse (R) drehbaren Rotors der Maschine dient und an dessen radialen Innenseite Statornuten (STN) zur Aufnahme erster und zweiter Spulenseiten (SSI, SS2) einer Mehrzahl Spulen (S) ausgebildet sind, wobei das Werkzeug (W) zumindest aufweist: - einen zylindrischen Werkzeugkörper (WK) , welcher in dem Statorinnenraum (STI) anordenbar und relativ zu dem Stator (ST) um eine Rotationsachse (R) drehbar ist,
- eine Mehrzahl erster Werkzeugteile (WT1) , welche an einer radialen Außenseite des Werkzeugkörpers (WK) im Bereich des Statorinnenraums (STI) angeordnet und jeweils ausgestaltet sind, eine Bewegung in radialer Richtung (RR) auszuführen, und
- eine Mehrzahl Aussparungen (AS) , welche an der radialen Außenseite des Werkzeugkörpers (WK) im Bereich einer jeweiligen Stirnseite angeordnet und jeweils ausgestaltet sind, eine Spulenführung (SF) aufzunehmen, wobei
- die ersten Werkzeugteile (WT1) ferner jeweils ausgestaltet sind, einer zweiten Spulenseite (SS2) in einer bezüglich der Rotationsachse (R) ersten Position des Werkzeugkörpers (WK) relativ zu dem Stator (ST) radial gegenüberzuliegen, wobei eine erste Spulenseite (SSI) in einer Statornut (STN) verbleibt,
- die Aussparungen (AS) ferner ausgestaltet sind, in der ersten Position des Werkzeugkörpers (WK) relativ zu dem Stator (ST) eine jeweilige Spulenführung (SF) aufzunehmen, sodass die Spulenführungen (SF) jeweils zwischen zwei in Umfangrichtung benachbart angeordnete zweite Spulenseiten (SS2) angeordnet sind,
- der Werkzeugkörper (WK) ferner ausgestaltet ist, eine Drehung von der ersten Position zu einer bezüglich der Rotationsachse (R) zweiten Position relativ zu dem Stator (ST) auszuführen, um erste und zweite Spulenseiten (SSI, SS2) jeweils verbindende Spulenköpfe (SK) der Spulen (S) mittels der Spulenführungen (SF) zu formen, und
- die ersten Werkzeugteile (WT1) ferner jeweils ausgestaltet sind, in der zweiten Position mittels einer Bewegung in radialer Richtung (RR) die zweite Spulenseite (SS2) in eine Statornut (STN) einzubringen.
7. Werkzeug (W) nach Patentanspruch 6, wobei das Werkzeug (W) ferner aufweist: - eine Mehrzahl innere Werkzeugnuten (WNI) , welche radial unterhalb der ersten Werkzeugteile (WT1) in dem Werkzeugkörper (WK) angeordnet sind und in welchen zweite Werkzeugteile (WT2) bewegbar angeordnet sind, wobei die zweiten Werkzeugteile (WT2) von zumindest einer Stirnseite des Werkzeugkörpers (WK) aus bewegbar sind und die ersten (WT1) und die zweiten Werkzeugteile (WT2) ausgestaltet sind, mittels einer Bewegung der zweiten Werkzeugteile (WT2) eine Bewegung der ersten Werkzeugteile (WT1) in radialer Richtung (RR) zu bewirken.
8. Werkzeug (W) nach Patentanspruch 6 oder 7, wobei der Werkzeugkörper (WK) eine größere Länge als der Statorkern (STK) aufweist, sodass der Werkzeugkörper (WK) nach der Anordnung in dem Statorinnenraum (STI) einen jeweiligen Vorsprung (VS) gegenüber dessen Stirnseiten ausbildet, und die Aussparungen (AS) an der radialen Außenseite des jeweiligen Vorsprungs (VS) angeordnet sind.
9. Werkzeug (W) nach einem der Patentansprüche 6 bis 8, wobei das Werkzeug (W) ferner aufweist:
- eine an einer jeweiligen Stirnseite des Werkzeugkörpers (WK) radial unterhalb der Aussparungen (AS) angeordnete ringförmige Spulenführungsnut (SFN) , wobei die Aussparungen (AS) mit der Spulenführungsnut (SFN) verbunden und von der Stirnseite des Werkzeugkörpers (WK) zugänglich sind, und
- einen Spulenführungsring (SFR) , welcher die Spulenführungen (SF) mechanisch miteinander verbindet und derart ausgestaltet ist, dass der Spulenführungsring (SFR) in der Spulenführungsnut (SFN) von der Stirnseite des Werkzeugkörpers (WK) aus anordenbar ist.
10. Verwendung eines Werkzeugs (W) nach einem der Patentansprüche 6 bis 9 zum Formen und Einbringen von Spulen (S) in einen Stator (ST) einer elektrischen rotierenden
Maschine .
PCT/EP2022/051139 2021-01-29 2022-01-19 Verfahren zum formen und einbringen von spulen in einen stator einer elektrischen rotierenden maschine WO2022161829A1 (de)

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DE102021200841.0A DE102021200841A1 (de) 2021-01-29 2021-01-29 Verfahren zum Formen und Einbringen von Spulen in einen Stator einer elektrischen rotierenden Maschine
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