DE102022127166A1

DE102022127166A1 - Method for winding a magnet unit of a rotor of an electric machine and a clamping arrangement

Info

Publication number: DE102022127166A1
Application number: DE102022127166.8A
Authority: DE
Inventors: Martin Gerngroß; Florian Husemeier
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2022-10-18
Filing date: 2022-10-18
Publication date: 2024-04-18
Also published as: EP4606015A1; WO2024083455A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, vorzugsweise zum Bewickeln einer Magneteinheit eines Rotors einer Elektromaschine, mit einem Bereitstellungsschritt, bei dem eine mit einer Magneteinheit bestückte Rotorwelle (5) eines Rotors bereitgestellt wird, und mit einem Wickelschritt, bei dem die Magneteinheit mit einem Wickeldraht (27) bewickelt wird. Erfindungsgemäß ist ein Blechpaket-Spannschritt vorgesehen, der dem Wickelschritt zeitlich vorgelagert ist und bei dem mittels eines Spannwerkzeuges (3) eine Blechpaket-Spannkraft (F_BP) auf ein Blechpaket (9) der Magneteinheit aufgebracht wird.

The invention relates to a method, preferably for winding a magnet unit of a rotor of an electric machine, with a provision step in which a rotor shaft (5) of a rotor equipped with a magnet unit is provided, and with a winding step in which the magnet unit is wound with a winding wire (27). According to the invention, a laminated core clamping step is provided which precedes the winding step and in which a laminated core clamping force (F _BP ) is applied to a laminated core (9) of the magnet unit by means of a clamping tool (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewickeln einer Magneteinheit eines Rotors nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Spannanordnung gemäß dem Anspruch 9.The invention relates to a method for winding a magnet unit of a rotor according to the preamble of claim 1 and a clamping arrangement according to claim 9.

Bei einem gattungsgemäßen Verfahren zum Bewickeln einer Magneteinheit eines Rotors einer Elektromaschine wird zunächst in einem Bereitstellungsschritt eine mit einer Magneteinheit bestückte Rotorwelle bereitgestellt. Die Magneteinheit weist ein durch einen Stapel aus mehreren Elektroblechen gebildetes Blechpaket sowie zwei Sternscheiben auf. An jeweils einer Stirnseite des Blechpaketes ist je eine der Sternscheiben angeordnet. Beim Bewickeln der Magneteinheit wird ein Wickeldraht unter Einwirkung einer Wickelspannkraft in mehreren Windungen um die Magneteinheit bzw. um einen Wickelpol der Magneteinheit gewickelt.In a generic method for winding a magnet unit of a rotor of an electric machine, a rotor shaft equipped with a magnet unit is first provided in a provision step. The magnet unit has a laminated core formed by a stack of several electrical sheets and two star disks. One of the star disks is arranged on each end face of the laminated core. When winding the magnet unit, a winding wire is wound in several turns around the magnet unit or around a winding pole of the magnet unit under the influence of a winding tension force.

Aufgrund von Formtoleranzen und/oder Graten an den einzelnen Elektroblechen liegen die Elektrobleche vor dem Bewickeln nicht ideal aneinander und es befinden sich Luftspalte zwischen den Elektroblechen. Unter Einwirkung der auf den Wickeldraht aufgebrachten Wickelspannkraft kommt es zu Setzeffekten im Blechpaket, so dass sich der ursprünglich unter Einwirkung der Wickelspannkraft auf die Magneteinheit aufgewickelte Wickeldraht lockert. Der gelockerte Wickeldraht verhindert die korrekte Platzierung weiterer Windungen auf bereits zuvor gewickelten Windungen. Aufgrund der nicht korrekten Platzierung der weiteren Windungen sinkt der erreichbare Kupferfüllgrad des Rotors und damit der Wirkungsgrad der Elektromaschine, in der der Rotor eingesetzt ist.Due to shape tolerances and/or burrs on the individual electrical sheets, the electrical sheets do not fit together perfectly before winding and there are air gaps between the electrical sheets. Under the influence of the winding tension force applied to the winding wire, settling effects occur in the sheet stack, so that the winding wire that was originally wound onto the magnet unit under the influence of the winding tension force loosens. The loosened winding wire prevents the correct placement of further turns on previously wound turns. Due to the incorrect placement of the further turns, the achievable copper filling level of the rotor decreases and thus the efficiency of the electrical machine in which the rotor is used.

Aus der DE 38 29 068 C1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verkleben von gestanzten Elektroblechen bekannt.From the DE 38 29 068 C1 A method and a device for bonding punched electrical sheets are known.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Bewickeln einer Magneteinheit eines Rotors einer Elektromaschine bereitzustellen, mit dem im Vergleich zu bekannten Verfahren ein Rotor mit höherem Kupferfüllgrad herstellbar ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Spannanordnung zum Bewickeln einer Magneteinheit eines Rotors einer Elektromaschine bereitzustellen, mit der ein Rotor mit im Vergleich zu bekannten Rotoren höherem Kupferfüllgrad herstellbar ist.The object of the invention is to provide a method for winding a magnet unit of a rotor of an electric machine, with which a rotor with a higher copper filling level can be produced compared to known methods. A further object is to provide a clamping arrangement for winding a magnet unit of a rotor of an electric machine, with which a rotor with a higher copper filling level can be produced compared to known rotors.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.This object is achieved by the features of the independent claims. Preferred developments of the invention are disclosed in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren, vorzugsweise ein Verfahren zum Bewickeln einer Magneteinheit eines Rotors einer Elektromaschine, vorgeschlagen, das einen Bereitstellungsschritt aufweist, bei dem eine mit einer Magneteinheit bestückte Rotorwelle eines Rotors bereitgestellt wird. Das Verfahren weist einen Wickelschritt auf, bei dem die Magneteinheit, vorzugsweise ein erster von mehreren Wickelpolen der Magneteinheit, mit einem Wickeldraht bewickelt wird. Um einen hohen Kupferfüllgrad des bewickelten Rotors zu erreichen, ist erfindungsgemäß ein Blechpaket-Spannschritt vorgesehen, der dem Wickelschritt zeitlich vorgelagert ist und bei dem mittels eines Spannwerkzeuges eine Blechpaket-Spannkraft auf ein Blechpaket der Magneteinheit aufgebracht wird. Durch die Blechpaket-Spannkraft wird erreicht, dass sich im Blechpaket keine Luftspalte mehr befinden, die zu einem nachträglichen Lockern der Windungen auf der Magneteinheit führen können.According to the invention, a method, preferably a method for winding a magnet unit of a rotor of an electric machine, is proposed, which has a provision step in which a rotor shaft of a rotor equipped with a magnet unit is provided. The method has a winding step in which the magnet unit, preferably a first of several winding poles of the magnet unit, is wound with a winding wire. In order to achieve a high degree of copper filling of the wound rotor, a laminated core clamping step is provided according to the invention, which precedes the winding step and in which a laminated core clamping force is applied to a laminated core of the magnet unit by means of a clamping tool. The laminated core clamping force ensures that there are no longer any air gaps in the laminated core that could lead to subsequent loosening of the windings on the magnet unit.

Der Rotor kann vorzugsweise durch einen Trommelanker mit mehreren Wickelpolen (Wickelpole können auch als Rotorpole bezeichnet werden) gebildet sein.The rotor can preferably be formed by a drum armature with several winding poles (winding poles can also be referred to as rotor poles).

Bei einer konkreten Ausführungsform des Verfahrens kann bei dem Blechpaket-Spannschritt das Spannwerkzeug an einem ersten Blechpaketsegment von vorzugsweise mehreren Blechpaketsegmenten des Blechpaketes angesetzt werden. Das Ansetzen des Spannwerkzeuges kann vorzugsweise derart erfolgen, dass das Spannwerkzeug in Bezug auf die Längsachse der Rotorwelle von radial außen an dem Blechpaketsegment angesetzt wird. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass bei dem Blechpaket-Spannschritt, eine erste Blechpaket-Verstelleinrichtung und/oder eine zweite Blechpaket-Verstelleinrichtung des an dem Blechpaket angesetzten Spannwerkzeuges betätigt wird und das Spannwerkzeug unter Aufbau einer Blechpaket-Spannkraft an dem ersten Blechpaketsegment festgespannt wird. Das Ansetzen des Spannwerkzeuges erfolgt somit unabhängig vom tatsächlichen Festspannen des Spannwerkzeuges an dem ersten Blechpaketsegment. Das Ansetzen des Spannwerkzeuges ist erleichtert, da das Spannwerkzeug ohne die Einwirkung der Blechpaket-Spannkraft am ersten Blechpaketsegment angesetzt werden kann.In a specific embodiment of the method, the clamping tool can be attached to a first laminated core segment of preferably several laminated core segments of the laminated core during the laminated core clamping step. The clamping tool can preferably be attached in such a way that the clamping tool is attached to the laminated core segment from the radial outside in relation to the longitudinal axis of the rotor shaft. It can preferably be provided that during the laminated core clamping step, a first laminated core adjustment device and/or a second laminated core adjustment device of the clamping tool attached to the laminated core is actuated and the clamping tool is clamped to the first laminated core segment by building up a laminated core clamping force. The clamping tool is thus attached independently of the actual clamping of the clamping tool to the first laminated core segment. The attachment of the clamping tool is made easier because the clamping tool can be attached to the first laminated core segment without the influence of the laminated core clamping force.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens kann das Blechpaket durch einen Stapel aus Elektroblechen gebildet sein, wobei bei dem Blechpaket-Spannschritt die Elektrobleche, vorzugsweise alle Elektrobleche des Blechpaketes, im Bereich des ersten Blechpaketsegmentes unter Einwirkung der Blechpaket-Spannkraft zwischen, vorzugsweise einem Blechpaket-Vorsprung, einer ersten Blechpaket-Spannbacke des Spannwerkzeuges und, vorzugsweise einem Blechpaket-Vorsprung, einer zweiten Blechpaket-Spannbacke des Spannwerkzeuges, vorzugsweise unter Einwirkung der Blechpaket-Spannkraft, zusammengepresst werden. Die Elektrobleche können unter Einwirkung der Blechpaket-Spannkraft unmittelbar aneinander liegen. Beim Blechpaket-Spannschritt ist somit sichergestellt, dass die einzelnen Elektrobleche tatsächlich aneinander gepresst werden, so dass zwischen den Elektroblechen keine Luftspalte mehr vorhanden sind, die im Wickelschritt ein Lockern des Wickeldrahtes oder der Windungen des Wickeldrahtes hervorrufen könnten.In an exemplary embodiment of the method, the laminated core can be formed by a stack of electrical sheets, wherein in the laminated core clamping step, the electrical sheets, preferably all electrical sheets of the laminated core, in the region of the first laminated core segment are clamped under the action of the laminated core clamping force between, preferably, a laminated core projection, a first laminated core clamping jaw of the clamping tool and, preferably, a laminated core projection, a second laminated core clamping jaw of the clamping tool, preferably under the action of the Laminated sheet metal stack clamping force. The electrical sheets can lie directly against one another under the influence of the laminated sheet metal stack clamping force. During the laminated sheet metal stack clamping step, it is thus ensured that the individual electrical sheets are actually pressed against one another, so that there are no longer any air gaps between the electrical sheets that could cause the winding wire or the windings of the winding wire to loosen during the winding step.

Besonders bevorzugt kann die Blechpaket-Spannkraft während des gesamten Wickelschrittes des ersten Blechpaketsegmentes aufgebracht bleiben. Alternativ oder zusätzlich kann die Blechpaket-Spannkraft zu Beginn des Wickelschrittes, vorzugsweise vollständig, aufgebracht sein und zumindest für eine vordefinierte Blechpaket-Spanndauer während des Wickelschrittes gehalten werden.Particularly preferably, the laminated core clamping force can remain applied during the entire winding step of the first laminated core segment. Alternatively or additionally, the laminated core clamping force can be applied at the beginning of the winding step, preferably completely, and maintained at least for a predefined laminated core clamping period during the winding step.

Vorzugsweise können sich die Kraftvektoren der Blechpaket-Spannkraft im Wesentlichen parallel zu der Längsachse der Rotorwelle erstrecken.Preferably, the force vectors of the laminated core clamping force can extend substantially parallel to the longitudinal axis of the rotor shaft.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Magneteinheit das Blechpaket sowie eine erste Sternscheibe und/oder eine zweite Sternscheibe aufweisen. Durch die Verwendung der Sternscheiben kann der Rotor mit dem Wickeldraht knickfrei bewickelt werden, da scharfe Kanten am Blechpaket durch die Sternscheiben abgedeckt sind. Der Wickeldraht kann durch einen elektrisch isolierten Draht, vorzugsweise durch einen Kupferlackdraht, gebildet sein.In a preferred embodiment, the magnet unit can have the laminated core and a first star disk and/or a second star disk. By using the star disks, the rotor can be wound with the winding wire without kinks, since sharp edges on the laminated core are covered by the star disks. The winding wire can be formed by an electrically insulated wire, preferably by a copper enamel wire.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann ein Sternscheiben-Spannschritt vorgesehen sein, bei dem mittels des Spannwerkzeuges die erste Sternscheibe und/oder die zweite Sternscheibe gegen das Blechpaket gepresst wird. Somit ist zusätzlich sichergestellt, dass sich auch zwischen dem Blechpaket und jeweils einer der Sternscheiben kein Luftspalt befindet, der beim Wickelschritt ein nachträgliches Lockern des bereits aufgewickelten Wickeldrahtes hervorrufen könnte. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Sternscheiben-Spannschritt dem Blechpaket-Spannschritt zeitlich nachgelagert ist, und vorzugsweise zu Beginn des Sternscheiben-Spannschrittes bereits abgeschlossen ist, und/oder dass der Sternscheiben-Spannschritt dem Wickelschritt zeitlich vorgelagert ist, und vorzugsweise zu Beginn des Wickelschrittes bereits abgeschlossen ist. Dadurch, dass der Sternscheiben-Spannschritt dem Blechpaket-Spannschritt zeitlich nachgelagert ist, ergibt sich folgender Vorteil: Das Blechpaket ist zu Beginn des Sternscheiben-Spannschrittes bereits frei von Luftspalten. Das heißt, dass über die Sternscheiben keine zusätzliche Spannkraft auf das Blechpaket aufgebracht werden muss, um Luftspalte aus dem Blechpaket zu entfernen. Aufgrund der völligen Unabhängigkeit vom Spannen des Blechpaketes und vom Spannen der Sternscheiben ist es auch möglich, vor dem Wickelschritt nur das Blechpaket mittels des Spannwerkzeuges zu spannen und die Sternscheiben ohne das Spannwerkzeug und ausschließlich mittels des Wickeldrahtes gegen das Blechpaket zu spannen. Der Sternscheiben-Spannschritt ist somit lediglich optional und es kann im Bedarfsfall auch auf den Sternscheiben-Spannschritt verzichtet werden.In a particularly preferred embodiment of the method, a star disk clamping step can be provided, in which the first star disk and/or the second star disk is pressed against the laminated core by means of the clamping tool. This also ensures that there is no air gap between the laminated core and one of the star disks, which could cause the already wound winding wire to subsequently loosen during the winding step. It can preferably be provided that the star disk clamping step follows the laminated core clamping step and is preferably already completed at the start of the star disk clamping step, and/or that the star disk clamping step follows the winding step and is preferably already completed at the start of the winding step. The fact that the star disk clamping step follows the laminated core clamping step results in the following advantage: The laminated core is already free of air gaps at the start of the star disk clamping step. This means that no additional clamping force needs to be applied to the laminated core via the star disks in order to remove air gaps from the laminated core. Due to the complete independence of the clamping of the sheet stack and the clamping of the star disks, it is also possible to clamp only the sheet stack using the clamping tool before the winding step and to clamp the star disks against the sheet stack without the clamping tool and only using the winding wire. The star disk clamping step is therefore only optional and the star disk clamping step can also be omitted if necessary.

Bei einer konkreten Ausführungsform des Verfahrens kann bei dem Sternscheiben-Spannschritt eine erste Sternscheiben-Verstelleinrichtung des Spannwerkzeuges derart betätigt werden, dass ein erstes Sternscheibensegment der ersten Sternscheibe, vorzugsweise unter Aufbau einer ersten Sternscheiben-Spannkraft, mittels einer ersten Sternscheiben-Spannbacke des Spannwerkzeuges gegen das erste Blechpaketsegment, vorzugsweise gegen ein erstes Elektroblech des Blechpaketes, gespannt wird. Mittels der ersten Sternscheiben-Verstelleinrichtung ist es möglich, die Höhe der ersten Sternscheiben-Spannkraft exakt dosiert aufzubringen. So kann sichergestellt werden, dass einerseits kein Luftspalt zwischen dem ersten Sternscheibensegment der ersten Sternscheibe und dem Blechpaket vorhanden ist, und dass andererseits die erste und beispielsweise aus Kunststoff gefertigte Sternscheibe nicht beschädigt wird.In a specific embodiment of the method, a first star disk adjustment device of the clamping tool can be actuated in the star disk clamping step such that a first star disk segment of the first star disk is clamped against the first laminated core segment, preferably against a first electrical sheet of the laminated core, by means of a first star disk clamping jaw of the clamping tool, preferably by building up a first star disk clamping force. The first star disk adjustment device makes it possible to apply the level of the first star disk clamping force in a precisely metered manner. This ensures that, on the one hand, there is no air gap between the first star disk segment of the first star disk and the laminated core, and, on the other hand, that the first star disk, which is made of plastic for example, is not damaged.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens kann bei dem Sternscheiben-Spannschritt eine zweite Sternscheiben-Verstelleinrichtung des Spannwerkzeuges derart betätigt werden, dass ein erstes Sternscheibensegment der zweiten Sternscheibe, vorzugsweise unter Aufbau einer zweiten Sternscheiben-Spannkraft, mittels einer zweiten Sternscheiben-Spannbacke des Spannwerkzeuges gegen das erste Blechpaketsegment, vorzugsweise gegen ein zweites Elektroblech des Blechpaketes, gespannt wird. Mittels der zweiten Sternscheiben-Verstelleinrichtung ist es möglich, die Höhe der zweiten Sternscheiben-Spannkraft exakt dosiert aufzubringen. So kann sichergestellt werden, dass einerseits kein Luftspalt zwischen dem ersten Sternscheibensegment der zweiten Sternscheibe und dem Blechpaket vorhanden ist, und dass andererseits die zweite und beispielsweise aus Kunststoff gefertigte Sternscheibe nicht beschädigt wird.In an exemplary embodiment of the method, a second star disk adjustment device of the clamping tool can be actuated in the star disk clamping step such that a first star disk segment of the second star disk is clamped against the first laminated core segment, preferably against a second electrical sheet of the laminated core, by means of a second star disk clamping jaw of the clamping tool, preferably by building up a second star disk clamping force. Using the second star disk adjustment device, it is possible to apply the level of the second star disk clamping force in a precisely metered manner. This can ensure that, on the one hand, there is no air gap between the first star disk segment of the second star disk and the laminated core, and, on the other hand, that the second star disk, which is made of plastic for example, is not damaged.

Das erste Sternscheibensegment der ersten Sternscheibe oder alle Sternscheibensegmente der ersten Sternscheibe können materialeinheitlicher und/oder einstückiger Bestandteil der ersten Sternscheibe sein. Das erste Sternscheibensegment der zweiten Sternscheibe oder alle Sternscheibensegmente der zweiten Sternscheibe können materialeinheitlicher und/oder einstückiger Bestandteil der zweiten Sternscheibe sein.The first star disk segment of the first star disk or all star disk segments of the first star disk can be a uniform material and/or one-piece component of the first star disk. The first star disk segment of the second star disk or all star disk segments of the second star disk can be a be a uniform and/or one-piece component of the second star disk.

Das erste Elektroblech kann eine erste Stirnseite des Blechpaketes bilden. Das zweite Elektroblech kann eine zweite und der ersten Stirnseite gegenüberliegende Stirnseite des Blechpaketes bilden.The first electrical sheet can form a first end face of the laminated core. The second electrical sheet can form a second end face of the laminated core that is opposite the first end face.

Vorzugsweise können sich die Kraftvektoren der ersten Sternscheiben-Spannkraft und/oder der zweiten Sternscheiben-Spannkraft im Wesentlichen parallel zu der Längsachse der Rotorwelle erstrecken.Preferably, the force vectors of the first star disk clamping force and/or the second star disk clamping force may extend substantially parallel to the longitudinal axis of the rotor shaft.

Bevorzugt kann die erste Sternscheiben-Spannkraft und/oder die zweite Sternscheiben-Spannkraft während des gesamten Wickelschrittes des ersten Wickelpols aufgebracht bleiben. Der erste Wickelpol kann gebildet sein durch das erste Sternscheibensegment der ersten Sternscheibe, das erste Blechpaketsegment und das erste Sternscheibensegment der zweiten Sternscheibe. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Sternscheiben-Spannkraft und/oder die zweite Sternscheiben-Spannkraft zu Beginn des Wickelschrittes, vorzugsweise vollständig, aufgebracht sein und zumindest für eine vordefinierte Sternscheiben-Spanndauer während des Wickelschrittes aufgebracht bleiben.Preferably, the first star disk tensioning force and/or the second star disk tensioning force can remain applied during the entire winding step of the first winding pole. The first winding pole can be formed by the first star disk segment of the first star disk, the first laminated core segment and the first star disk segment of the second star disk. Alternatively or additionally, the first star disk tensioning force and/or the second star disk tensioning force can be applied at the beginning of the winding step, preferably completely, and remain applied at least for a predefined star disk tensioning period during the winding step.

Bei einer konkreten Ausführungsform des Verfahrens können das erste Sternscheibensegment der ersten Sternscheibe, das erste Blechpaketsegment und das erste Sternscheibensegment der zweiten Sternscheibe zusammen den ersten Wickelpol von mehreren Wickelpolen des Rotors oder der Magneteinheit bilden und/oder miteinander, parallel zu der Längsachse des Rotors gesehen, fluchten. In dem Wickelschritt kann der erste Wickelpol mit dem Wickeldraht bewickelt werden. Während des Wickelschrittes kann eine Wickelspannkraft auf den Wickeldraht aufgebracht werden, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass der Wickeldraht unter Einwirkung der Wickelspannkraft auf den Wickelpol gewickelt wird.In a specific embodiment of the method, the first star disk segment of the first star disk, the first laminated core segment and the first star disk segment of the second star disk can together form the first winding pole of several winding poles of the rotor or the magnet unit and/or be aligned with one another, viewed parallel to the longitudinal axis of the rotor. In the winding step, the first winding pole can be wound with the winding wire. During the winding step, a winding tension force can be applied to the winding wire, wherein it is preferably provided that the winding wire is wound onto the winding pole under the action of the winding tension force.

Bevorzugt kann bei dem Verfahren ein Löseschritt vorgesehen sein, der dem Wickelschritt zeitlich nachgelagert ist und bei dem das Spannwerkzeug, vorzugsweise unter Abbau der Spannkräfte, von dem ersten Blechpaketsegment sowie dem ersten Sternscheibensegment der ersten Sternscheibe und dem ersten Sternscheibensegment der zweiten Sternscheibe gelöst wird. Der Wickelschritt des ersten Wickelpols kann bei Beginn des Löseschrittes bereits abgeschlossen sein. Besonders bevorzugt kann der Löseschritt noch vor Abschluss des Wickelschrittes des ersten Wickelpols durchgeführt werden, da gegen Ende des Wickelschrittes keine Lockerung des Wickeldrahtes mehr zu befürchten ist. Das Spannwerkzeug kann somit noch vor Abschluss des Wickelschrittes an einem weiteren Wickelpol festgespannt werden, so dass sich die Gesamtprozesszeit zum Bewickeln der Magneteinheit in vorteilhafter Weise reduziert.The method can preferably include a release step which follows the winding step and in which the clamping tool is released from the first laminated core segment and the first star disk segment of the first star disk and the first star disk segment of the second star disk, preferably while reducing the clamping forces. The winding step of the first winding pole can already be completed when the release step begins. The release step can particularly preferably be carried out before the winding step of the first winding pole is completed, since there is no longer any risk of the winding wire loosening towards the end of the winding step. The clamping tool can thus be clamped to another winding pole before the winding step is completed, so that the overall process time for winding the magnet unit is advantageously reduced.

Bei einer lediglich beispielhaften Ausführungsform kann das Spannwerkzeug nach dem Wickelschritt an der Magneteinheit, vorzugsweise an dem ersten Wickelpol, verbleiben. Das Vorsehen eines Löseschrittes kann dann entfallen.In an embodiment that is merely an example, the clamping tool can remain on the magnet unit, preferably on the first winding pole, after the winding step. The provision of a release step can then be omitted.

Vorzugsweise kann die Magneteinheit das Blechpaket sowie die erste Sternscheibe und die zweite Sternscheibe aufweisen. Die erste Sternscheibe, das Blechpaket und die zweite Sternscheibe können, vorzugsweise entlang zu der Längsachse der Rotorwelle gesehen, hintereinander angeordnet oder hintereinander gestapelt sein. Das Blechpaket kann zwischen der ersten Sternscheibe und der zweiten Sternscheibe angeordnet sein.Preferably, the magnet unit can comprise the laminated core as well as the first star disk and the second star disk. The first star disk, the laminated core and the second star disk can be arranged one behind the other or stacked one behind the other, preferably as seen along the longitudinal axis of the rotor shaft. The laminated core can be arranged between the first star disk and the second star disk.

Bevorzugt kann das erste Blechpaketsegment zusammen mit weiteren Blechpaketsegmenten des Blechpaketes in Umfangsrichtung um die Längsachse der Rotorwelle gleichmäßig verteilt angeordnet sein.Preferably, the first laminated core segment can be arranged together with further laminated core segments of the laminated core in a uniformly distributed manner in the circumferential direction around the longitudinal axis of the rotor shaft.

Besonders bevorzugt kann die erste Sternscheibe mehrere Sternscheibensegmente aufweisen, wobei bevorzugt vorgesehen sein kann, dass die Sternscheibensegmente der ersten Sternscheibe in Umfangsrichtung um eine Längsachse der Rotorwelle gleichmäßig verteilt angeordnet sind.Particularly preferably, the first star disk can have a plurality of star disk segments, wherein it can preferably be provided that the star disk segments of the first star disk are arranged evenly distributed in the circumferential direction around a longitudinal axis of the rotor shaft.

Ebenso kann die zweite Sternscheibe mehrere Sternscheibensegmente aufweisen, wobei bevorzugt vorgesehen sein kann, dass die Sternscheibensegmente der zweiten Sternscheibe in Umfangsrichtung um eine Längsachse der Rotorwelle gleichmäßig verteilt angeordnet sind.Likewise, the second star disk can have a plurality of star disk segments, wherein it can preferably be provided that the star disk segments of the second star disk are arranged evenly distributed in the circumferential direction around a longitudinal axis of the rotor shaft.

Beispielhaft kann jedes der Sternscheibensegmente, vorzugsweise parallel zu einer Längsachse der Rotorwelle gesehen, mit einem der Blechpaketsegmente fluchten.For example, each of the star disk segments can be aligned with one of the laminated core segments, preferably viewed parallel to a longitudinal axis of the rotor shaft.

Bevorzugt können die Elektrobleche im Wesentlichen sternscheibenförmig sein. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Elektrobleche, vorzugsweise entlang der Längsachse der Rotorwelle, hintereinander gestapelt sind. Vorzugsweise kann zumindest eines der mehreren Elektrobleche durch ein Eisenblech gebildet sein. Auch können mehrere oder alle der mehreren Elektrobleche jeweils durch ein Eisenblech gebildet sein.Preferably, the electrical sheets can be substantially star-shaped. Preferably, it can be provided that the electrical sheets are stacked one behind the other, preferably along the longitudinal axis of the rotor shaft. Preferably, at least one of the plurality of electrical sheets can be formed by an iron sheet. Also, several or all of the plurality of electrical sheets can each be formed by an iron sheet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann im Blechpaket-Spannschritt zunächst an dem ersten Wickelpol oder an mehreren Wickelpolen jeweils ein Spannwerkzeug angesetzt werden. Anschließend können die Wickelpole im Wickelschritt mit dem Wickeldraht bewickelt werden. Somit können zunächst bspw. alle Wickelpole des Rotors mit je einem Spannwerkzeug versehen werden und erst anschließend der Wickelschritt durchgeführt werden. Mittels der Spannwerkzeuge kann oder können auf jeden Wickelpol die Blechpaket-Spannkraft und/oder die Sternscheiben-Spannkräfte aufgebracht werden.In a preferred embodiment of the method, in the laminated core clamping step, a clamping tool can first be applied to the first winding pole or to several winding poles The winding poles can then be wound with the winding wire in the winding step. This means that, for example, all of the rotor's winding poles can first be provided with a clamping tool each and only then can the winding step be carried out. The clamping tools can be used to apply the laminated core clamping force and/or the star disk clamping forces to each winding pole.

Erfindungsgemäß ist auch eine Spannanordnung, vorzugsweise zum Bewickeln einer Magneteinheit eines Rotors einer Elektromaschine, bevorzugt mit einem wie vorbeschriebenen Verfahren. Die Spannanordnung weist einen Rotor einer Elektromaschine, und ein, vorzugsweise wie vorbeschriebenes, Spannwerkzeug auf. Der Rotor weist eine mit einer Magneteinheit bestückte Rotorwelle auf und das Spannwerkzeug ist an der Magneteinheit festgespannt.The invention also relates to a clamping arrangement, preferably for winding a magnet unit of a rotor of an electric machine, preferably using a method as described above. The clamping arrangement has a rotor of an electric machine and a clamping tool, preferably as described above. The rotor has a rotor shaft equipped with a magnet unit and the clamping tool is clamped to the magnet unit.

Erfindungsgemäß ist ferner das Spannwerkzeug der vorbeschriebenen Spannanordnung.The clamping tool of the clamping arrangement described above is also according to the invention.

Bevorzugt kann das Spannwerkzeug eine erste Blechpaket-Spannbacke, ein Spannwerkzeug-Mittelteil und eine zweite Blechpaket-Spannbacke aufweisen. Die erste Blechpaket-Spannbacke und das Spannwerkzeug-Mittelteil können voneinander separate Bauteile sein und/oder über eine erste Blechpaket-Verstelleinrichtung miteinander verbunden sein, wobei bevorzugt vorgesehen sein kann, dass die erste Blechpaket-Verstelleinrichtung mechanisch, hydraulisch und/oder pneumatisch betätigbar ist. Beispielhaft kann die erste Blechpaket-Verstelleinrichtung ganz allgemein durch jede Verstelleinrichtung gebildet sein, die eine, vorzugsweise definierte, Relativbewegung zwischen der ersten Blechpaket-Spannbacke und dem Spannwerkzeug-Mittelteil ermöglicht.The clamping tool can preferably have a first sheet metal package clamping jaw, a clamping tool middle part and a second sheet metal package clamping jaw. The first sheet metal package clamping jaw and the clamping tool middle part can be separate components and/or connected to one another via a first sheet metal package adjusting device, wherein it can preferably be provided that the first sheet metal package adjusting device can be actuated mechanically, hydraulically and/or pneumatically. For example, the first sheet metal package adjusting device can generally be formed by any adjusting device that enables a, preferably defined, relative movement between the first sheet metal package clamping jaw and the clamping tool middle part.

Vorzugsweise kann die erste Blechpaket-Verstelleinrichtung derart ausgebildet sein, dass durch Betätigen der ersten Blechpaket-Verstelleinrichtung die erste Blechpaket-Spannbacke und das Spannwerkzeug-Mittelteil, vorzugsweise parallel zu einer Längsachse des Spannwerkzeuges, aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden. Unter Betätigen der ersten Blechpaket-Verstelleinrichtung kann auch ein Auseinanderbewegen oder ein Zueinanderbewegen der ersten Blechpaket-Spannbacke und dem Spannwerkzeug-Mittelteil verstanden werden, bei dem die erste Blechpaket-Verstelleinrichtung eingebunden ist, belastet wird oder mitwirkt. Die erste Blechpaket-Verstelleinrichtung kann zumindest teilweise und lediglich beispielhaft durch eine Stellschraube oder durch ein erstes Federelement gebildet sein. Beispielhaft kann das erste Federelement durch ein mäanderförmiges Federelement gebildet sein. Die erste und vorzugsweise durch das erste Federelement gebildete Blechpaket-Verstelleinheit kann beispielweise mittels eines Roboters, vorzugsweise eines Manipulators des Roboters, betätigt werden. Konkret können mittels des Roboters die erste Blechpaket-Spannbacke und das Spannwerkzeug-Mittelteil unter Aufbau einer Federkraft insbesondere voneinander weg bewegt werden. Anschließend können sich die erste Blechpaket-Spannbacke und das Spannwerkzeug-Mittelteil, vorzugsweise selbsttätig, unter Abbau der Federkraft aufeinander zu bewegen.The first laminated core adjusting device can preferably be designed in such a way that by actuating the first laminated core adjusting device, the first laminated core clamping jaw and the clamping tool middle part are moved towards or away from each other, preferably parallel to a longitudinal axis of the clamping tool. Actuating the first laminated core adjusting device can also be understood as moving the first laminated core clamping jaw and the clamping tool middle part apart or towards each other, in which the first laminated core adjusting device is integrated, is loaded or participates. The first laminated core adjusting device can be formed at least partially and only by way of example by an adjusting screw or by a first spring element. For example, the first spring element can be formed by a meander-shaped spring element. The first laminated core adjusting unit, which is preferably formed by the first spring element, can be actuated, for example, by means of a robot, preferably a manipulator of the robot. Specifically, the robot can be used to move the first sheet metal package clamping jaw and the clamping tool middle part away from each other by building up a spring force. The first sheet metal package clamping jaw and the clamping tool middle part can then move towards each other, preferably automatically, by reducing the spring force.

Bevorzugt kann das Spannwerkzeug eine zweite Blechpaket-Verstelleinrichtung aufweisen, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die zweite Blechpaket-Verstelleinrichtung mechanisch, hydraulisch und/oder pneumatisch betätigbar ist. Das Spannwerkzeug-Mittelteil und die zweite Blechpaket-Spannbacke können über die zweite Blechpaket-Verstelleinrichtung miteinander verbunden sein.Preferably, the clamping tool can have a second sheet metal package adjusting device, wherein it is preferably provided that the second sheet metal package adjusting device can be actuated mechanically, hydraulically and/or pneumatically. The clamping tool middle part and the second sheet metal package clamping jaw can be connected to one another via the second sheet metal package adjusting device.

Beispielhaft kann die zweite Blechpaket-Verstelleinrichtung derart ausgebildet sein, dass durch Betätigen der zweiten Blechpaket-Verstelleinrichtung das Spannwerkzeug-Mittelteil und die zweite Blechpaket-Spannbacke, vorzugsweise parallel zu einer Längsachse des Spannwerkzeuges, aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden. Beispielhaft kann die zweite Blechpaket-Verstelleinrichtung ganz allgemein durch jede Verstelleinrichtung gebildet sein, die eine, vorzugsweise definierte, Relativbewegung zwischen der zweiten Blechpaket-Spannbacke und dem Spannwerkzeug-Mittelteil ermöglicht. Unter Betätigen der zweiten Blechpaket-Verstelleinrichtung kann auch ein Auseinanderbewegen oder ein Zueinanderbewegen des Spannwerkzeug-Mittelteils und der zweiten Blechpaket-Spannbacke verstanden werden, bei dem die zweite Blechpaket-Verstelleinrichtung eingebunden ist, belastet wird oder mitwirkt. Die zweite Blechpaket-Verstelleinrichtung kann zumindest teilweise und lediglich beispielhaft durch eine Stellschraube oder durch ein zweites Federelement gebildet sein. Beispielhaft kann das zweite Federelement durch ein mäanderförmiges Federelement gebildet sein. Die zweite und vorzugsweise durch das zweite Federelement gebildete Blechpaket-Verstelleinheit kann beispielweise mittels eines Roboters, vorzugsweise eines Manipulators des Roboters, betätigt werden. Konkret können mittels des Roboters die zweite Blechpaket-Spannbacke und das Spannwerkzeug-Mittelteil unter Aufbau einer Federkraft insbesondere voneinander weg bewegt werden. Anschließend können sich die zweite Blechpaket-Spannbacke und das Spannwerkzeug-Mittelteil, vorzugsweise selbsttätig, unter Abbau der Federkraft aufeinander zu bewegen.For example, the second laminated core adjusting device can be designed such that by actuating the second laminated core adjusting device, the clamping tool middle part and the second laminated core clamping jaw are moved towards or away from each other, preferably parallel to a longitudinal axis of the clamping tool. For example, the second laminated core adjusting device can be formed very generally by any adjusting device that enables a, preferably defined, relative movement between the second laminated core clamping jaw and the clamping tool middle part. Actuating the second laminated core adjusting device can also be understood as moving the clamping tool middle part and the second laminated core clamping jaw apart or towards each other, in which the second laminated core adjusting device is integrated, loaded or participates. The second laminated core adjusting device can be formed at least partially and only by way of example by an adjusting screw or by a second spring element. For example, the second spring element can be formed by a meander-shaped spring element. The second sheet metal package adjustment unit, which is preferably formed by the second spring element, can be actuated, for example, by means of a robot, preferably a manipulator of the robot. Specifically, the second sheet metal package clamping jaw and the clamping tool middle part can be moved away from each other by means of the robot, building up a spring force. The second sheet metal package clamping jaw and the clamping tool middle part can then move towards each other, preferably automatically, while reducing the spring force.

Beispielhaft können das Spannwerkzeug-Mittelteil und die zweite Blechpaket-Spannbacke einstückig und/oder materialeinheitlich ausgebildet sind. Dabei kann in vorteilhafter Weise die zweite Blechpaket-Verstelleinrichtung entfallen.For example, the clamping tool middle part and the second sheet metal package clamping jaw can be are formed in pieces and/or from the same material. In this case, the second sheet metal package adjustment device can advantageously be omitted.

Vorzugsweise kann das Spannwerkzeug eine erste Sternscheiben-Spannbacke und/oder eine zweite Sternscheiben-Spannbacke aufweisen. So kann mit dem Spannwerkzeug nicht nur das Blechpaket, sondern können auch die Sternscheiben hin zum Blechpaket gespannt werden.Preferably, the clamping tool can have a first star disk clamping jaw and/or a second star disk clamping jaw. This means that not only the sheet metal package can be clamped with the clamping tool, but also the star disks can be clamped towards the sheet metal package.

Bevorzugt kann das Spannwerkzeug eine erste Sternscheiben-Verstelleinrichtung aufweisen, wobei bevorzugt vorgesehen sein kann, dass die erste Sternscheiben-Spannbacke und die erste Blechpaket-Spannbacke über die erste Sternscheiben-Verstelleinrichtung miteinander verbunden sind. Beispielhaft kann die erste Sternscheiben-Verstelleinrichtung ganz allgemein durch jede Verstelleinrichtung gebildet sein, die eine, vorzugsweise definierte, Relativbewegung zwischen der ersten Sternscheiben-Spannbacke und der ersten Blechpaket-Spannbacke ermöglicht. Die erste Sternscheiben-Verstelleinrichtung kann zumindest teilweise und lediglich beispielhaft durch eine Stellschraube gebildet sein.The clamping tool can preferably have a first star disk adjustment device, wherein it can preferably be provided that the first star disk clamping jaw and the first sheet metal package clamping jaw are connected to one another via the first star disk adjustment device. For example, the first star disk adjustment device can be formed quite generally by any adjustment device that enables a, preferably defined, relative movement between the first star disk clamping jaw and the first sheet metal package clamping jaw. The first star disk adjustment device can be formed at least partially and only by way of example by an adjusting screw.

Beispielhaft kann die erste Sternscheiben-Verstelleinrichtung derart ausgebildet sein, dass durch Betätigen der ersten Sternscheiben-Verstelleinrichtung die erste Sternscheiben-Spannbacke und die erste Blechpaket-Spannbacke aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden. Unter Betätigen der ersten Sternscheiben-Verstelleinrichtung kann auch ein Auseinanderbewegen oder ein Zueinanderbewegen der ersten Sternscheiben-Spannbacke und der ersten Blechpaket-Spannbacke verstanden werden, bei dem die erste Sternscheiben-Verstelleinrichtung eingebunden ist, belastet wird oder mitwirkt.For example, the first star disk adjustment device can be designed in such a way that by actuating the first star disk adjustment device, the first star disk clamping jaw and the first sheet metal stack clamping jaw are moved towards or away from each other. Actuating the first star disk adjustment device can also be understood as moving the first star disk clamping jaw and the first sheet metal stack clamping jaw apart or towards each other, in which the first star disk adjustment device is integrated, is loaded or participates.

Konkret kann das Spannwerkzeug eine zweite Sternscheiben-Verstelleinrichtung aufweisen, wobei bevorzugt vorgesehen sein kann, dass die zweite Sternscheiben-Spannbacke und die zweite Blechpaket-Spannbacke über die zweite Sternscheiben-Verstelleinrichtung miteinander verbunden sind. Beispielhaft kann die zweite Sternscheiben-Verstelleinrichtung ganz allgemein durch jede Verstelleinrichtung gebildet sein, die eine, vorzugsweise definierte, Relativbewegung zwischen der zweiten Sternscheiben-Spannbacke und der zweiten Blechpaket-Spannbacke ermöglicht. Die zweite Sternscheiben-Verstelleinrichtung kann zumindest teilweise und lediglich beispielhaft durch eine Stellschraube gebildet sein.Specifically, the clamping tool can have a second star disk adjustment device, wherein it can preferably be provided that the second star disk clamping jaw and the second sheet metal stack clamping jaw are connected to one another via the second star disk adjustment device. For example, the second star disk adjustment device can be formed quite generally by any adjustment device that enables a, preferably defined, relative movement between the second star disk clamping jaw and the second sheet metal stack clamping jaw. The second star disk adjustment device can be formed at least partially and only by way of example by an adjusting screw.

Beispielhaft kann die zweite Sternscheiben-Verstelleinrichtung derart ausgebildet sein, dass durch Betätigen der zweiten Sternscheiben-Verstelleinrichtung die zweite Sternscheiben-Spannbacke und die zweite Blechpaket-Spannbacke aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden. Unter Betätigen der zweiten Sternscheiben-Verstelleinrichtung kann auch ein Auseinanderbewegen oder ein Zueinanderbewegen der zweiten Sternscheiben-Spannbacke und der zweiten Blechpaket-Spannbacke verstanden werden, bei dem die zweite Sternscheiben-Verstelleinrichtung eingebunden ist, belastet wird oder mitwirkt.For example, the second star disk adjustment device can be designed in such a way that by actuating the second star disk adjustment device, the second star disk clamping jaw and the second sheet metal stack clamping jaw are moved towards or away from each other. Actuating the second star disk adjustment device can also be understood as moving the second star disk clamping jaw and the second sheet metal stack clamping jaw apart or towards each other, in which the second star disk adjustment device is integrated, is loaded or participates.

Vorzugsweise kann das Spannwerkzeug oder können mehrere Spannwerkzeuge beispielsweise Teil einer Fertigungsanlage zum Bewickeln einer Magneteinheit eines Rotors einer Elektromaschine sein. Das Spannwerkzeug oder die Spannwerkzeuge können dann vollautomatisch durch die Fertigungsanlage an den oder die zu bewickelnden Wickelpole montiert und auch wieder von dem oder den bewickelten Wickelpolen abgenommen werden. Alternativ kann das Spannwerkzeug oder können die Spannwerkzeuge von der Fertigungsanlage separate Baugruppen sein, die bspw. manuell von einem Werker an dem Wickelpol oder den Wickelpolen angebracht werden, wobei der Wickelpol oder die Wickelpole anschließend in der Fertigungsanlage, vorzugsweise gleichzeitig oder nacheinander, bewickelt werden.Preferably, the clamping tool or several clamping tools can be part of a production system for winding a magnet unit of a rotor of an electric machine, for example. The clamping tool or the clamping tools can then be mounted fully automatically by the production system on the winding pole or poles to be wound and also removed again from the wound winding pole or poles. Alternatively, the clamping tool or the clamping tools can be separate assemblies from the production system, which are attached manually by a worker to the winding pole or poles, for example, with the winding pole or poles then being wound in the production system, preferably simultaneously or one after the other.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying schematic drawing.

Es zeigen:

1 eine Spannanordnung, die einen in einer Teilansicht dargestellten Rotor einer Elektromaschine und ein in einer Seitenansicht dargestelltes Spannwerkzeug aufweist;
2 bis 6 jeweils in einer Teilansicht eine Rotorwelle des Rotors gemäß der 1 mit einer in einer Seitenschnittansicht dargestellten Magneteinheit nach unterschiedlichen Verfahrensschritten;
7 in einer schematischen Darstellung Windungen eines Wickeldrahtes in orthozyklischer Anordnung, und
8 in einer Teilansicht die Rotorwelle des Rotors mit der in einer Seitenschnittansicht dargestellten und fertig bewickelten Magneteinheit.

Show it:

1 a clamping arrangement having a rotor of an electric machine shown in a partial view and a clamping tool shown in a side view;
2 to 6 each in a partial view a rotor shaft of the rotor according to the 1 with a magnet unit shown in a side sectional view after different process steps;
7 in a schematic representation of windings of a winding wire in orthocyclic arrangement, and
8th in a partial view of the rotor shaft of the rotor with the magnet unit shown in a side sectional view and fully wound.

In der 1 ist eine Spannanordnung 1 dargestellt. Die Spannanordnung 1 weist einen rotationssymmetrischen Rotor einer Elektromaschine auf, von dem zur besseren Übersichtlichkeit nur die obere Hälfte - das heißt eine Teilansicht - gezeigt ist. Die Spannanordnung 1 weist außerdem ein Spannwerkzeug 3 auf, das am Rotor festgespannt ist. Der Rotor weist eine Rotorwelle 5 auf, die mit einer Magneteinheit bestückt ist. Die Magneteinheit ist gebildet durch ein Blechpaket 9 sowie durch eine erste Sternscheibe 11 und eine zweite Sternscheibe 13. Das Blechpaket 9 ist zwischen der ersten Sternscheibe 11 und der zweiten Sternscheibe 13 angeordnet. In der 1 ist ein erster Wickelpol 25 (siehe 2) der Magneteinheit bereits mit einem Wickeldraht 27 (siehe 8) bewickelt. Außerdem ist das Spannwerkzeug 3 an dem ersten Wickelpol 25 festgespannt, und zwar derart, dass alle Elektrobleche des Blechpaketes 9 sowie die erste Sternscheibe 11 und die zweite Sternscheibe 13 zumindest im Bereich des ersten Wickelpoles 25 luftspaltfrei aneinander liegen.In the 1 a clamping arrangement 1 is shown. The clamping arrangement 1 has a rotationally symmetrical rotor of an electric machine, of which only the upper half - that is, a partial view - is shown for better clarity. The clamping arrangement 1 also has a clamping tool 3 which is clamped to the rotor. The rotor has a rotor shaft 5 which is connected to a mag net unit. The magnet unit is formed by a laminated core 9 and by a first star disk 11 and a second star disk 13. The laminated core 9 is arranged between the first star disk 11 and the second star disk 13. In the 1 is a first winding pole 25 (see 2 ) of the magnet unit already with a winding wire 27 (see 8th ). In addition, the clamping tool 3 is firmly clamped to the first winding pole 25 in such a way that all electrical sheets of the laminated core 9 as well as the first star disk 11 and the second star disk 13 lie against one another without an air gap, at least in the area of the first winding pole 25.

In der 2 ist zunächst der Zustand nach Abschluss eines Bereitstellungsschrittes eines Verfahrens zum Bewickeln der Magneteinheit dargestellt, bei dem die mit der Magneteinheit bestückte Rotorwelle 5 bereitgestellt wird. Das Blechpaket 9 ist durch mehrere sternscheibenförmige und aus Eisenblech gestanzte Elektrobleche (mit der vertikal verlaufenden Schraffur angedeutet) gebildet, die entlang der Längsachse A des Rotors hintereinander gestapelt sind. An einem ersten Ende des Blechpaketes 9 ist ein erstes Elektroblech 15 und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden, zweiten Ende des Blechpaketes 9 ist ein zweites Elektroblech 17 angeordnet.In the 2 Firstly, the state after completion of a preparation step of a method for winding the magnet unit is shown, in which the rotor shaft 5 equipped with the magnet unit is prepared. The laminated core 9 is formed by several star-shaped electrical sheets punched from iron sheet (indicated by the vertical hatching), which are stacked one behind the other along the longitudinal axis A of the rotor. A first electrical sheet 15 is arranged at a first end of the laminated core 9 and a second electrical sheet 17 is arranged at a second end of the laminated core 9 opposite the first end.

Ein erstes Sternscheibensegment 19 von mehreren Sternscheibensegmenten der ersten Sternscheibe 11, ein erstes Blechpaketsegment 21 von mehreren Blechpaketsegmenten des Blechpaketes 9 und ein erstes Sternscheibensegment 23 von mehreren Sternscheibensegmenten der zweiten Sternscheibe 13 bilden zusammen den ersten Wickelpol 25 von mehreren Wickelpolen der Magneteinheit. Der erste Wickelpol 25 wird in einem später detailliert erläuterten Wickelschritt mit einem Wickeldraht 27 bewickelt.A first star disk segment 19 of several star disk segments of the first star disk 11, a first laminated core segment 21 of several laminated core segments of the laminated core 9 and a first star disk segment 23 of several star disk segments of the second star disk 13 together form the first winding pole 25 of several winding poles of the magnet unit. The first winding pole 25 is wound with a winding wire 27 in a winding step explained in detail later.

Gemäß den 3 und 4 wird nach Abschluss des Bereitstellungsschrittes in einem nachfolgenden Blechpaket-Spannschritt das Spannwerkzeug 3 auf den ersten Wickelpol 25 aufgesetzt (siehe 3) und an dem ersten Blechpaketsegment 21 festgespannt (siehe 4). Das Spannwerkzeug 3 weist ein Spannwerkzeug-Mittelteil 31 sowie eine erste Blechpaket-Spannbacke 33 und eine zweite Blechpaket-Spannbacke 35 auf, die jeweils mit einem Blechpaket-Vorsprung versehen sind. Die erste Blechpaket-Spannbacke 33 ist mittels einer ersten Blechpaket-Verstelleinrichtung verstellbar an dem Spannwerkzeug-Mittelteil 31 gelagert, die zumindest in Teilen durch eine Stellschraube 37 (angedeutet durch die gestrichelte Linie bei 37) gebildet ist. Die zweite Blechpaket-Spannbacke 35 ist mittels einer zweiten Blechpaket-Verstelleinrichtung verstellbar an dem Spannwerkzeug-Mittelteil 31 gelagert, die zumindest in Teilen durch eine Stellschraube 39 (angedeutet durch gestrichelte Linie bei 39) gebildet ist.According to the 3 and 4 After completion of the preparation step, in a subsequent sheet metal package clamping step, the clamping tool 3 is placed on the first winding pole 25 (see 3 ) and clamped to the first laminated core segment 21 (see 4 ). The clamping tool 3 has a clamping tool middle part 31 and a first sheet metal package clamping jaw 33 and a second sheet metal package clamping jaw 35, each of which is provided with a sheet metal package projection. The first sheet metal package clamping jaw 33 is adjustably mounted on the clamping tool middle part 31 by means of a first sheet metal package adjusting device, which is formed at least in part by an adjusting screw 37 (indicated by the dashed line at 37). The second sheet metal package clamping jaw 35 is adjustably mounted on the clamping tool middle part 31 by means of a second sheet metal package adjusting device, which is formed at least in part by an adjusting screw 39 (indicated by the dashed line at 39).

Im Blechpaket-Spannschritt wird das Spannwerkzeug 3 zunächst derart auf den ersten Wickelpol 25 aufgesetzt, dass das erste Blechpaketsegment 21 zwischen den beiden Blechpaket-Vorsprüngen angeordnet ist. Anschließend werden die Stellschrauben 37, 39 derart betätigt, dass sich die beiden Blechpaket-Vorsprünge parallel zu der Längsachse A der Rotorwelle 5 aufeinander zu bewegen. Die Elektrobleche des Blechpaketes 9 werden dadurch im Bereich des ersten Wickelpoles 25 unter Einwirkung einer mittels des Spannwerkzeuges 3 aufgebrachten Blechpaket-Spannkraft F_BP aneinander gepresst. Die die Kraftvektoren 41, 43 der Blechpaket-Spannkraft F_BP liegen auf einer sich parallel zur Längsachse A der Rotorwelle 5 erstreckenden Achse. Zwischen den Elektroblechen des Blechpaketes 9 befinden sich nun keine Luftspalte mehr und die Elektrobleche liegen ideal aneinander. Der Zustand des Spannwerkzeuges 3 nach Durchführung des Blechpaket-Spannschrittes ist in der 4 dargestellt.In the laminated core clamping step, the clamping tool 3 is first placed on the first winding pole 25 in such a way that the first laminated core segment 21 is arranged between the two laminated core projections. The adjusting screws 37, 39 are then actuated in such a way that the two laminated core projections move towards each other parallel to the longitudinal axis A of the rotor shaft 5. The electrical sheets of the laminated core 9 are thereby pressed against each other in the area of the first winding pole 25 under the influence of a laminated core clamping force F _BP applied by means of the clamping tool 3. The force vectors 41, 43 of the laminated core clamping force F _BP lie on an axis extending parallel to the longitudinal axis A of the rotor shaft 5. There are now no longer any air gaps between the electrical sheets of the laminated core 9 and the electrical sheets lie perfectly against each other. The state of the clamping tool 3 after the laminated core clamping step has been carried out is shown in the 4 shown.

Um auch die erste Sternscheibe 11 und die zweite Sternscheibe 13 vor dem Wickelschritt jeweils luftspaltfrei am Blechpaket 9 anzuordnen, ist ein Sternscheiben-Spannschritt vorgesehen. Der Sternscheiben-Spannschritt ist dem Blechpaket-Spannschritt zeitlich nachgelagert und dem Wickelschritt zeitlich vorgelagert. Der Zustand des Spannwerkzeuges 3 nach Durchführung des Sternscheiben-Spannschrittes ist in 5 dargestellt.In order to arrange the first star disk 11 and the second star disk 13 on the laminated core 9 without an air gap before the winding step, a star disk clamping step is provided. The star disk clamping step is arranged after the laminated core clamping step and before the winding step. The state of the clamping tool 3 after the star disk clamping step has been carried out is shown in 5 shown.

Für die Durchführung des Sternscheiben-Spannschrittes weist das Spannwerkzeug 3 eine erste Sternscheiben-Spannbacke 45 und eine zweite Sternscheiben-Spannbacke 47 auf. Die erste Sternscheiben-Spannbacke 45 und die erste Blechpaket-Spannbacke 33 sind über eine erste Sternscheiben-Verstelleinrichtung miteinander verbunden, die zumindest in Teilen durch eine Stellschraube 49 (angedeutet durch die strichlierte Linie bei 49) gebildet ist.To carry out the star disk clamping step, the clamping tool 3 has a first star disk clamping jaw 45 and a second star disk clamping jaw 47. The first star disk clamping jaw 45 and the first sheet metal package clamping jaw 33 are connected to one another via a first star disk adjusting device, which is formed at least in part by an adjusting screw 49 (indicated by the dashed line at 49).

Durch Betätigen der Stellschraube 49 wird die erste Sternscheiben-Spannbacke 45 parallel zur Längsachse A der Rotorwelle 5 relativ zur ersten Blechpaket-Spannbacke 33 und in Richtung des Blechpaketes 9 verstellt. Dabei wird das erste Sternscheibensegment 19 der ersten Sternscheibe 11 luftspaltfrei gegen das erste Elektroblech 15 gedrückt, und zwar unter Einwirkung einer ersten Sternscheiben-Spannkraft F_S,1.By operating the adjusting screw 49, the first star disk clamping jaw 45 is adjusted parallel to the longitudinal axis A of the rotor shaft 5 relative to the first laminated core clamping jaw 33 and in the direction of the laminated core 9. The first star disk segment 19 of the first star disk 11 is pressed against the first electrical sheet 15 without an air gap, under the action of a first star disk clamping force F _S,1 .

Die zweite Sternscheiben-Spannbacke 47 und die zweite Blechpaket-Spannbacke 35 sind über eine zweite Sternscheiben-Verstelleinrichtung miteinander verbunden, die zumindest in Teilen durch eine Stellschraube 51 (angedeutet durch die strichlierte Linie bei 51) gebildet ist.The second star disk clamping jaw 47 and the second sheet metal package clamping jaw 35 are connected via a second star disk adjustment device which is at least partially formed by an adjusting screw 51 (indicated by the dashed line at 51).

Durch Betätigen der Stellschraube 51 wird die zweite Sternscheiben-Spannbacke 47 parallel zur Längsachse A der Rotorwelle 5 relativ zur zweiten Blechpaket-Spannbacke 35 und in Richtung des Blechpaketes 9 verstellt. Dabei wird das erste Sternscheibensegment 23 der zweiten Sternscheibe 13 luftspaltfrei gegen das zweite Elektroblech 17 gedrückt, und zwar unter Einwirkung einer zweiten Sternscheiben-Spannkraft F_S,2. Der Kraftvektor 53 der ersten Sternscheiben-Spankraft F_S,1 liegt, ebenso wie der Kraftvektor 55 der zweiten Sternscheiben-Spannkraft F_S,2, auf einer sich parallel zur Längsachse A der Rotorwelle 5 erstreckenden Achse.By operating the adjusting screw 51, the second star disk clamping jaw 47 is adjusted parallel to the longitudinal axis A of the rotor shaft 5 relative to the second laminated core clamping jaw 35 and in the direction of the laminated core 9. The first star disk segment 23 of the second star disk 13 is pressed against the second electrical sheet 17 without an air gap, namely under the influence of a second star disk clamping force F _S,2 . The force vector 53 of the first star disk clamping force F _S,1 , as well as the force vector 55 of the second star disk clamping force F _S,2 , lies on an axis extending parallel to the longitudinal axis A of the rotor shaft 5.

Im Zustand des Spannwerkzeuges 3 gemäß der 5 ist das erste Sternscheibensegment 19 der ersten Sternscheibe 11 zwischen der ersten Sternscheiben-Spannbacke 45 und dem ersten Elektroblech 15 verspannt. Das erste Sternscheibensegment 23 der zweiten Sternscheibe 13 ist zwischen der zweiten Sternscheiben-Spannbacke 47 und dem zweiten Elektroblech 17 verspannt.In the state of the clamping tool 3 according to the 5 the first star disk segment 19 of the first star disk 11 is clamped between the first star disk clamping jaw 45 and the first electrical sheet 15. The first star disk segment 23 of the second star disk 13 is clamped between the second star disk clamping jaw 47 and the second electrical sheet 17.

Die erste Sternscheibe 11 und die zweite Sternscheibe 13 sind jeweils aus Kunststoff gefertigt. Der Betrag der ersten Sternscheiben-Spannkraft F_S,1 ist annähernd gleich dem Betrag der zweiten Sternscheiben-Spannkraft F_S,2. Dadurch, dass die Sternscheiben 11 und 13 aus Kunststoff gefertigt sind und daher bruchempfindlich sind, ist sowohl der Betrag der ersten Sternscheiben-Spannkraft F_S,1 als auch der Betrag der zweiten Sternscheiben-Spannkraft F_S,2 jeweils erheblich kleiner als der Betrag der Blechpaket-Spannkraft F_BP.The first star disk 11 and the second star disk 13 are each made of plastic. The amount of the first star disk clamping force F _S,1 is approximately equal to the amount of the second star disk clamping force F _S,2 . Because the star disks 11 and 13 are made of plastic and are therefore susceptible to breakage, both the amount of the first star disk clamping force F _S,1 and the amount of the second star disk clamping force F _S,2 are each considerably smaller than the amount of the laminated core clamping force F _BP .

Die Spannkräfte, das heißt die erste Sternscheiben-Spannkraft F_S,1, die zweite Sternscheiben-Spannkraft F_S,2 und die Blechpaket-Spannkraft F_BP, werden für die Dauer des sich an den Sternscheiben-Spannschritt anschließenden Wickelschrittes aufrecht erhalten.The clamping forces, i.e. the first star disk clamping force F _S,1 , the second star disk clamping force F _S,2 and the laminated core clamping force F _BP , are maintained for the duration of the winding step following the star disk clamping step.

Beim Wickelschritt wird der erste Wickelpol 25 mit dem durch einen Kupferlackdraht gebildeten Wickeldraht 27 bewickelt, wobei der Wickeldraht unter Einwirkung einer Wickelspannkraft auf den ersten Wickelpol 25 in mehreren Windungen 57 und unter Bildung eines Teils einer Ankerwicklung gewickelt wird. Der Zustand des Rotors nach erfolgtem Wickelschritt ist in der 6 dargestellt. Die Summe der Beträge der Spannkräfte, das heißt die erste Sternscheiben-Spannkraft F_S,1, die zweite Sternscheiben-Spannkraft F_S,2 und die Blechpaket-Spannkraft F_BP, ist gleich groß oder größer als ein Betrag einer Spannkraft, die dadurch auf den ersten Wickelpol 25 einwirkt, dass der Wickeldraht 27 mit der Wickelspannkraft auf den ersten Wickelpol 25 gewickelt wird.During the winding step, the first winding pole 25 is wound with the winding wire 27 formed by a copper enamel wire, whereby the winding wire is wound under the influence of a winding tension force on the first winding pole 25 in several turns 57 and with the formation of part of an armature winding. The state of the rotor after the winding step has been completed is shown in the 6 The sum of the amounts of the clamping forces, i.e. the first star disk clamping force F _S,1 , the second star disk clamping force F _S,2 and the laminated core clamping force F _BP , is equal to or greater than an amount of a clamping force that acts on the first winding pole 25 as a result of the winding wire 27 being wound onto the first winding pole 25 with the winding clamping force.

Die Windungen 57 sind orthozyklisch zueinander platziert. Die orthozyklische Anordnung ist anhand der 7 schematisch dargestellt. Anhand der 7 ist ersichtlich, dass die Windungen 57 bei orthozyklischer Anordnung die größte Packungsdichte aufweisen und somit den maximal möglichen Kupferfüllgrad des Rotors ermöglichen.The windings 57 are placed orthocyclically to each other. The orthocyclic arrangement is based on the 7 shown schematically. Based on the 7 It can be seen that the windings 57 have the highest packing density in an orthocyclic arrangement and thus enable the maximum possible copper filling level of the rotor.

Im Anschluss an den Wickelschritt wird ein Löseschritt durchgeführt, bei dem die Stellschrauben 37, 39, 49 und 51 der Verstelleinrichtungen, das heißt der ersten Blechpaket-Verstelleinrichtung, der zweiten Blechpaket-Verstelleinrichtung, der ersten Sternscheiben-Verstelleinrichtung und der zweiten Sternscheiben-Verstelleinrichtung, derart betätigt werden, dass die von dem Spannwerkzeug 3 auf den ersten Wickelpol 25 aufgebrachten Spannkräfte abgebaut werden. Anschließend wird das Spannwerkzeug 3 von dem ersten Wickelpol 25 abgenommen. Der Zustand des Rotors mit bewickelter Magneteinheit bei abgenommenem Spannwerkzeug 3 ist in der 8 dargestellt.Following the winding step, a release step is carried out in which the adjusting screws 37, 39, 49 and 51 of the adjustment devices, i.e. the first laminated core adjustment device, the second laminated core adjustment device, the first star disk adjustment device and the second star disk adjustment device, are actuated in such a way that the clamping forces applied by the clamping tool 3 to the first winding pole 25 are reduced. The clamping tool 3 is then removed from the first winding pole 25. The state of the rotor with wound magnet unit when the clamping tool 3 is removed is shown in the 8th shown.

Entsprechend dem oben erläuterten Verfahren zum Bewickeln des ersten Wickelpols 15, wird das Verfahren mehrmals hintereinander oder mit zeitlichen Überschneidungen ausgeführt, und zwar solange bis sämtliche Wickelpole der Magneteinheit oder des Rotors mit dem Wickeldraht bewickelt sind.According to the method for winding the first winding pole 15 explained above, the method is carried out several times in succession or with temporal overlaps until all winding poles of the magnet unit or the rotor are wound with the winding wire.

Beim dem vorhergehend lediglich beispielhaft beschriebenen Verfahren wird das Spannwerkzeug 3 jeweils manuell vor dem Bewickeln eines jeden der Wickelpole des Rotors an dem zu bewickelnden Wickelpol montiert und nach dem Bewickeln wieder manuelle abgenommen. Das Spannwerkzeug 3 kann jedoch auch beispielsweise Teil einer Fertigungsanlage zum Bewickeln einer Magneteinheit eines Rotors einer Elektromaschine sein. Das Spannwerkzeug 3 wird dann vollautomatisch durch die Fertigungsanlage an den oder die zu bewickelnden Wickelpole montiert und auch wieder abgenommen.In the method described above, which is only an example, the clamping tool 3 is manually mounted on the winding pole to be wound before winding each of the winding poles of the rotor and is manually removed again after winding. However, the clamping tool 3 can also be part of a production system for winding a magnet unit of a rotor of an electric machine, for example. The clamping tool 3 is then mounted fully automatically by the production system on the winding pole(s) to be wound and also removed again.

BEZUGSZEICHENLISTE:LIST OF REFERENCE SYMBOLS:

11: SpannanordnungClamping arrangement
33: SpannwerkzeugClamping tool
55: RotorwelleRotor shaft
99: BlechpaketSheet metal package
1111: erste Sternscheibefirst star disk
1313: zweite Sternscheibesecond star disc
1515: erstes Elektroblechfirst electrical sheet
1717: zweites Elektroblechsecond electrical sheet
1919: erstes Sternscheibensegment der ersten Sternscheibefirst star disk segment of the first star disk
2121: erstes Blechpaketsegmentfirst laminated core segment
2323: erstes Sternscheibensegment der zweiten Sternscheibefirst star disk segment of the second star disk
2525: erster Wickelpolfirst winding pole
2727: WickeldrahtWinding wire
2929: weiterer Wickelpoladditional winding pole
3131: Spannwerkzeug-MittelteilClamping tool middle part
3333: erste Blechpaket-Spannbackefirst sheet metal package clamping jaw
3535: zweite Blechpaket-Spannbackesecond sheet metal package clamping jaw
37, 3937, 39: StellschraubeAdjusting screw
41, 4341, 43: Kraftvektor der Blechpaket-SpannkraftForce vector of the laminated core clamping force
4545: erste Sternscheiben-Spannbackefirst star disk clamping jaw
4747: zweite Sternscheiben-Spannbackesecond star disk clamping jaw
49, 5149, 51: StellschraubeAdjusting screw
53, 5553, 55: KraftvektorForce vector
5757: Windung Winding
AA: Längsachse der RotorwelleLongitudinal axis of the rotor shaft
FBPFBP: Blechpaket-SpannkraftSheet metal package clamping force
FS,1FS,1: erste Sternscheiben-Spannkraftfirst star disk clamping force
FS,2FS,2: zweite Sternscheiben-Spannkraftsecond star disk clamping force

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3829068 C1 [0004]

Claims

Method, preferably for winding a magnet unit of a rotor of an electric machine, with: a provision step in which a rotor shaft (5) of a rotor equipped with a magnet unit is provided, a winding step in which the magnet unit is wound with a winding wire (27), characterized in that a laminated core tensioning step is provided which precedes the winding step and in which a laminated core tensioning force (F _BP ) is applied to a laminated core (9) of the magnet unit by means of a tensioning tool (3).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that in the laminated core clamping step the clamping tool (3) is applied to a first laminated core segment (21) of the laminated core (9), wherein it is preferably provided that in the laminated core clamping step, a first laminated core adjusting device and/or a second laminated core adjusting device of the clamping tool (3) applied to the laminated core (9) is actuated and the clamping tool (3) is clamped to the laminated core segment (9) while building up the laminated core clamping force (F _BP ).

Procedure according to Claim 2 , characterized in that the laminated core (9) is formed by a stack of electrical sheets, and that in the laminated core clamping step the electrical sheets in the region of the first laminated core segment (21) are pressed together under the action of the laminated core clamping force (F _BP ) between, preferably a laminated core projection, a first laminated core clamping jaw (33) of the clamping tool (3) and, preferably a laminated core projection, a second laminated core clamping jaw (35) of the clamping tool (3).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the magnet unit comprises the laminated core (9) and a first star disk (11) and/or a second star disk (13).

Procedure according to Claim 4 , characterized in that a star disk clamping step is provided, in which the first star disk (11) and/or the second star disk (13) is pressed against the laminated core (9) by means of the clamping tool (3), wherein it is preferably provided that the star disk clamping step is arranged temporally after the laminated core clamping step and/or that the star disk clamping step is arranged temporally before the winding step.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that during the star disk clamping step, a first star disk adjusting device of the clamping tool (3) is actuated such that a first star disk segment (19) of the first star disk (11) is clamped against the first laminated core segment ( ₂₁ ), preferably against a first electrical sheet (15) of the laminated core (9), by means of a first star disk clamping jaw (45) of the clamping tool (3), preferably by building up a first star disk clamping force (F S,1 ).

Procedure according to Claim 5 or 6 , characterized in that during the star disk clamping step, a second star disk adjusting device of the clamping tool (3) is actuated such that a first star disk segment (23) of the second star disk (13) is clamped against the first laminated core segment ( ₂₁ ), preferably against a second electrical sheet (17) of the laminated core (9), by means of a second star disk clamping jaw (47) of the clamping tool (3), preferably by building up a second star disk clamping force (F S,2 ).

Procedure according to Claim 6 and 7 , characterized in that the first star disk segment (19) of the first star disk (11), the first laminated core segment (21) and the first star disk segment (23) of the second star disk (13) together form a first winding pole (25), and that in the winding step the first winding pole (25) is wound with the winding wire (27).

Clamping arrangement, preferably for winding a magnet unit of a rotor of an electric machine, preferably with a method according to one of the preceding claims, with: a rotor of an electric machine, and a clamping tool (3), wherein the rotor has a rotor shaft (5) equipped with a magnet unit, and wherein the clamping tool (3) is clamped firmly to the magnet unit.

Clamping tool of a clamping arrangement according to the Claim 9 .