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WO2018150020A1 - Verfahren zum herstellen eines bauteils - Google Patents

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Publication number
WO2018150020A1
WO2018150020A1 PCT/EP2018/054011 EP2018054011W WO2018150020A1 WO 2018150020 A1 WO2018150020 A1 WO 2018150020A1 EP 2018054011 W EP2018054011 W EP 2018054011W WO 2018150020 A1 WO2018150020 A1 WO 2018150020A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
band
manufacturing process
cutting
winding tool
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/054011
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dávid MACZKO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi Hungaria Kft
Original Assignee
Audi Hungaria Kft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi Hungaria Kft filed Critical Audi Hungaria Kft
Publication of WO2018150020A1 publication Critical patent/WO2018150020A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/021—Magnetic cores
    • H02K15/026—Wound cores

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an axisymmetric component for an electrical machine and to a system for producing an axisymmetric component for an electrical machine.
  • An electric machine includes as components a rotor and a stator which rotate relative to each other during operation of the electric machine.
  • the electric machine is to operate either as a motor or as a generator.
  • the electromagnets comprise teeth made of metal around which the wire, for example of copper, is wound.
  • a method for producing a wall of a tank and thus a container for a liquid is known from the document US 7 866 196 B2.
  • an elongated piece of metal is wound in a cylindrical shape, wherein the wall is provided.
  • the inventive method is for producing a
  • the at least one band along its longitudinal axis in several juxtaposed
  • Each band section is through two
  • the at least one strip is repeatedly stacked on a cylindrical outer wall of a winding tool usually radially wound and radially stratified, each one
  • Band section is bent. From a respective band section of the at least one band is when dividing a
  • Tooth elements are connected to each other via at least one edge strip or are. In this case, for each band section from or to or at a first time at least one of the two
  • the axisymmetric component is made when both manufacturing processes are completed for each band section.
  • the respective band section at the first time only one of the two manufacturing processes begins.
  • the other of the two manufacturing processes begins at a later time when the previously started manufacturing process is already completed or is still being carried out.
  • both manufacturing methods start at the same time at the first time.
  • both manufacturing processes are completed. It is possible that both manufacturing processes are terminated at the same time at the same time. It is also possible that one of the two manufacturing processes is completed before the second time and the other of the two manufacturing processes at the second time.
  • the two manufacturing processes to be carried out for each band section can be carried out successively and / or at least partially overlapping one another in a respectively definable sequence. In the presented method, the two production methods for each band section are combined, linked and / or connected.
  • Manufacturing processes are carried out simultaneously and / or temporally overlapping.
  • a sequence or order according to which the two production methods are carried out or are to be carried out for each band section is freely selectable.
  • a plurality of tooth elements formed and / or formed by cutting are stacked on each other by bending or punching and bending a plurality of band portions, wherein a tooth or a tooth package is formed from a plurality of toothed elements or tooth packages of a plurality of tooth elements stacked one above the other .
  • the at least one band is divided along its longitudinal axis into a cutting section and at least one marginal ridge portion, wherein along the longitudinal axis of the cutting portion of the band a plurality of juxtaposed band sections are defined and / or provided.
  • each band section is wound onto the winding tool and then cut or punched.
  • the toothed elements are formed from wound and / or bent band sections after cutting, which are, for example, radially stacked and / or wound, with a plurality of superimposed, radially stacked toothed elements forming a tooth or tooth package, respectively which is provided as a metallic core for an electromagnet of the component. If the dividing and then the shaping manufacturing process is carried out first, the hole is cut from each band section, wherein a plurality of
  • Winding tool wound wherein a tooth is formed from a plurality of wound and / or bent and, for example, radially superimposed band sections or tooth elements.
  • the hole in the respective band section it is possible for the hole in the respective band section to be cut, for example, by milling or broaching.
  • Band section first a hole to be drilled or milled. From this, the hole in the band section can be cleared.
  • the component produced in the process comprises several teeth.
  • a shape and / or a structural structure of a tooth is to be influenced independently or possibly in detail by an order of the two manufacturing processes that are carried out for each band section.
  • the same component is to be manufactured independently of the sequence of manufacturing processes. It is thus possible to adapt a shape of the cutting punch and / or its penetration depth into the strip section during cutting as a function of the sequence of the production methods. So it is possible, for example, for the shape of the hole and its edge after completion of both
  • a plurality of band sections or at least the toothed elements formed from the band sections for example. Radially superimposed, these toothed elements form a tooth packet of the component to which further wire can be wound, wherein an electromagnet is formed, whose core consists of the tooth.
  • the tooth elements are usually on a single sidebar
  • toothed elements are arranged on this one edge strip.
  • the tooth elements are connected to each other via two edge strips or, wherein the tooth elements in this case between two parallel
  • Edge strips are arranged, wherein the tooth elements, the two
  • a width of the band portions and / or the holes and thus the tooth elements is varied, wherein a width of the band portions and / or holes with increasing distance of the band portion to be bent and / or the edge strip to be bent with increasing distance from the outer wall or a rotation axis of the winding tool is increased.
  • the variation of the width can be adjusted by selecting the cutting punch and / or its penetration depth.
  • the axisymmetric component is produced from only one band, wherein the teeth are formed from tooth elements stacked on one another and cut from the band portions of the one band.
  • the axisymmetric component is made of a plurality of bands, wherein the bands in carrying out the
  • the at least one band is processed twice and thereby each changed in shape. If at first the tape on the
  • Winding tool is wound, the holes or openings to be made to be provided from the band sections
  • Toothed elements that are already wound, punched If the tape is first cut or punched, wherein the tooth elements are formed by cutting the holes, the tooth elements, which are connected to each other via the at least one edge strip, wound with the edge strip on the winding tool, wherein a plurality of tooth elements are stacked one above the other, in turn, a tooth is formed from these superposed toothed elements.
  • the system according to the invention is designed for producing an axisymmetric component for an electrical machine from at least one metallic band and comprises a winding tool and at least one cutting punch or punch.
  • the at least one band is arranged along its longitudinal axis in a plurality of juxtaposed
  • each band section is to be processed by two manufacturing processes.
  • the at least one strip is, for example, to be wound and stacked several times one above the other onto a cylindrical outer wall of the winding tool, wherein the winding tool is designed to bend each band section.
  • Cutting punch is adapted to each of a band portion of the at least one band when performing a dividing
  • the system is designed to start or start for each band section from a first point in time at least one of the two manufacturing methods and for the respective band section to a second
  • Point in time to complete both manufacturing processes which is to be terminated at exactly the second time at least one of the two manufacturing processes.
  • the axisymmetric component is manufactured with the system if, for each band section, both manufacturing processes are completed by the second time at the latest.
  • the fact that at least one of the two production processes is started for each band section from a first point in time comprises the
  • both manufacturing processes are completed for the respective band section up to a second time, wherein at the second time at least one of the two manufacturing processes is terminated. It is possible that at the second time the shaping manufacturing process is terminated, the dividing
  • Production process is terminated before the second time.
  • the dividing manufacturing process is terminated at the second time, wherein the shaping manufacturing process is terminated before the second time.
  • both manufacturing processes are terminated at the same time at the same time.
  • the system has at least one cutting tool that supports the
  • the at least one band is first to be processed by the cutting tool, wherein the holes cut from the band sections and the interconnected tooth elements are formed.
  • the already processed band sections or tooth elements are then to be wound on the winding tool.
  • a plurality of cutting plates of the at least one cutting tool are integrated, wherein the at least one cutting punch, for example, in the radial direction to a central axis of rotation of the winding tool back and forth. Accordingly, the at least one cutting tool and the winding tool complement each other.
  • the dividing production process should at the earliest be carried out or feasible with the system as soon as the shaping production process has begun.
  • the same component can be produced after completion of both manufacturing processes, the structural form and / or configuration of the temporal sequence and / or coordination of the two Manufacturing process is independent or only slightly influenced.
  • This component comprises several teeth or tooth packages
  • each of these tooth packets of the component is further used as a core for an electromagnet around which further a usually wire-shaped electrical conductor is wound.
  • This component produced in the context of the method is to move during operation of the electric machine relative to a second component, usually to rotate, wherein the second component may comprise a plurality of permanent magnets in a possible embodiment as components. However, it is also possible that the second component has other components. These two components of the electric machine are further arranged coaxially or axially to each other.
  • one of the two components is designed as a stator and / or to designate, whereas the other of the two components is designed and / or designated as a rotor, wherein in the operation of the electric machine, the rotor rotates relative to the stator , With the electrical machine is either electrical energy to mechanical energy or mechanical energy to convert into electrical energy.
  • the electric machine If electrical energy is converted into mechanical energy, the electric machine is operated as a motor. Conversely, if mechanical energy is converted into electrical energy, the electric
  • Machine used as a generator.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the system according to the invention when performing a first
  • Figure 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the system according to the invention when performing a second
  • Figure 3 shows a schematic representation of a third embodiment of the system according to the invention when performing a third
  • Figure 4 shows a schematic representation of a fourth embodiment of the system according to the invention when performing a fourth
  • FIG. 5 shows, in a schematic representation, a cutting tool as part of the second embodiment of the system according to the invention from FIG. 2 in a schematic representation.
  • first embodiment of the system 2 according to the invention comprises as
  • Components a winding tool 4 with a cylindrical outer wall, in which a plurality of cutting plates 6 are integrated.
  • the system 2 comprises a cutting punch 8, which, as indicated by a double arrow 10 in Figure 1 a, relative to the cylindrical winding tool 4, for example. Radially back and forth can be moved.
  • the winding tool 4 is also, as indicated by a curved arrow 1 1, to rotate in the illustration of Figure 1 in the counterclockwise direction.
  • the cutting punch 8 and the at least one cutting plate 6 in this case form a cutting tool of the system 2, wherein the cutting plates 6 are formed depending on the definition here both as components of the winding tool 4 and as components of the cutting tool.
  • a component for an electrical machine is to be produced from at least one metallic strip 12.
  • two production processes namely a shaping and a dividing production process, are carried out at a first time, wherein in the embodiment presented here the dividing production process is carried out at the earliest when the shaping manufacturing process has begun at a first point in time.
  • both manufacturing processes can be performed at least partially overlapping, possibly simultaneously. It is also possible that the dividing manufacturing process only after the beginning of the shaping manufacturing process at the first time, but during the shaping manufacturing process, d. H. even before this
  • the dividing manufacturing process is performed only after completion of the shaping manufacturing process.
  • the tape 12 is wound on the cylindrical outer wall of the winding tool 4, wherein it is provided here that the winding tool 4 rotates about its axis of rotation. As soon as a band section of the band 12 is wound on the winding tool 4 from the first time, it becomes a hole 14
  • toothed element 16 is formed between two such holes 14. It is provided that a plurality of tooth elements 16 are connected to each other via a skirt.
  • a number of holes can be individually set or selected depending on the requirement. In the presented embodiment is, for example.
  • the tape 12 is alternately rotated 360n, and then punched, punching four holes 14 per one complete revolution of the winding tool.
  • the component to be manufactured which can be designed and / or designated as a laminated core, is 30 mm high and the band 12 has a thickness of 0.2 mm, 150 revolutions and 1800 become
  • the two manufacturing processes are repeated several times
  • Manufacturing process is done once completely. After several times Winding and punching of the band 12, a plurality of layers of tooth elements are formed radially superposed layers. In this case, a plurality of tooth elements stacked one above the other form a tooth 18 or
  • a plurality of teeth 18 of the laminated core of the component to be manufactured which is or are still provided as a core for an electromagnet or are.
  • a groove is formed between two adjacent teeth 18 of holes, which are cut between the tooth elements.
  • a groove is formed between two adjacent teeth 18 of holes, which are cut between the tooth elements.
  • the component between the teeth straight grooves or oblique or oblique grooves and thus a
  • the tooth elements are stacked one above the other straight.
  • the tooth elements are stacked one above the other layered.
  • second embodiment of the system 20 as components also comprises a winding tool 22 with a cylindrical outer wall closed here and a cutting tool 24, which in turn has a cutting punch 26 and a component
  • Cutting plate 28 has.
  • a second embodiment of the method according to the invention is carried out, in which for each band portion of the belt 12 from a first time first with the cutting tool 24, the dividing manufacturing process and then with the winding tool 22 the
  • a plurality of holes 14 are first cut into the belt 12 with the cutting tool 24 along a longitudinal axis of the belt 12.
  • a toothed element 16 is formed between each two immediately adjacent holes 14.
  • the band 12 becomes a dividing manufacturing process provided modified band 12, which here comprises a skirt, on which a plurality of tooth elements 16 are arranged.
  • Winding tool 22 wound Also in this case will be several
  • the illustrated in Figure 3 third embodiment of the system 3 according to the invention comprises as components a winding tool 4 with a cylindrical outer wall, in which a plurality of cutting plates 6 are integrated.
  • the system 3 comprises a plurality of, here for example four cutting punches 8a, 8b, 8c, 8d, which can be moved radially relative to the cylindrical winding tool 4 back and forth.
  • the cutting punches 8a, 8b, 8c, 8d and the cutting plates 6 in this case form cutting tools of the system 3, the cutting plates 6 here both as components of the
  • Cutting tool are formed. All cutting punches 8a, 8b, 8c, 8d point here to the axis of rotation of the winding tool 4 and are arranged on a common circle. Between two directly adjacent cutting punches 8a, 8b, 8c, 8d extends in each case an arc which covers here, for example, 90 ° of the circle. A number of cutting dies 8a, 8b, 8c, 8d depend on the number of ribbons 12a, 12b, 12c, 12d.
  • Band section the dividing manufacturing process only after the beginning of the shaping manufacturing process, but during the forming manufacturing process, d. H. before this is completed, is performed. However, it is also possible that the dividing manufacturing process is performed only after completion of the shaping manufacturing process.
  • the bands 12a, 12b, 12c, 12d are wound synchronously on the cylindrical outer wall of the winding tool 4, wherein it is provided here that the winding tool 4 rotates about its axis of rotation.
  • a hole 14 is punched out of this.
  • a toothed element 16 is formed between two such holes 14. It is provided that a plurality of tooth elements 16 are connected to each other via a skirt. The two manufacturing processes are repeated several times
  • each manufacturing process is performed once completely. After several rewinding and punching of each tape 12a, 12b, 12c, 12d, a plurality of layers stacked radially one above the other are formed
  • Tooth elements formed are formed from different bands 12a, 12b, 12c, 12d, a laminated core and / or a plurality of teeth 18 of the component to be produced.
  • the presented with reference to Figure 4 fourth embodiment of the system 21 comprises as components a winding tool 22 with a here
  • Embodiment are in the respective band 12e, 12f, 12g, 12h first with the cutting tool 24a, 24b, 24c, 24d along a longitudinal axis of the belt 12e, 12f, 12g, 12h a plurality of holes 14 cut. In this case, between each two immediately adjacent holes 14 a
  • Tooth element 16 formed from each band 12e, 12f, 12g, 12h, a band 12e, 12f, 12g, 12h modified by the dividing manufacturing method is provided, which here comprises a skirt, at which several
  • Tooth elements 16 are originally arranged a plurality of, here, for example, four bands 12e, 12f, 12g, 12h. This überabeiteten tapes 12e, 12f, 12g, 12h, ie the respective band portion and the tooth elements 16, is or are subsequently wound on the cylindrical outer wall of the winding tool 22.
  • a plurality of toothed elements 16 are stacked on top of one another in the radial direction, wherein in each case a plurality of toothed elements 16 a tooth 18 for a component of an electrical machine is produced.
  • To this tooth 18 can continue a metal, For example, aluminum or copper, cast and / or wire wound, wherein an electromagnet is formed, whose metallic core consists of the tooth 18.
  • a cutting tool 24, 24a, 24b, 24c, 24d from FIG. 2 or 4 is shown schematically in detail in FIG.
  • This cutting tool 24 comprises as components the cutting punch 26 and the cutting plate 28, which are to be moved relative to each other, wherein from a band 12 here several juxtaposed holes to cut and thus to be punched.
  • the cutting tool 24 comprises a
  • Stamp holder plate 36 which are all connected to the cutting punch 26.
  • the cutting tool 24 includes a guide plate 38, a guide rail 40, a suspension rod 42, a base plate 44 and a support plate 48, which are all connected to the cutting plate 28 here.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines achssymmetrischen Bauteils für eine elektrische Maschine aus mindestens einem metallischen Band (12), wobei das mindestens eine Band (12) entlang seiner Längsachse in mehrere nebeneinander angeordnete Bandabschnitte aufgeteilt wird, wobei jeder Bandabschnitt durch zwei Fertigungsverfahren zu bearbeiten ist, wobei das mindestens eine Band (12) bei Durchführung eines formgebenden Fertigungsverfahrens auf eine zylinderförmige Außenwand eines Wickelwerkzeugs (4) gewickelt und geschichtet wird, wobei jeder Bandabschnitt gebogen wird, wobei aus jeweils einem Bandabschnitt des mindestens einen Bands (12) bei Durchführung eines zerteilenden Fertigungsverfahrens mit einem Schneidstempel (8) ein Loch (14) geschnitten wird, wobei zwischen Löchern (14) von zwei unmittelbar nebeneinander benachbarten Bandabschnitten ein Zahnelement (16) gebildet wird, wobei sämtliche Zahnelemente (16) über mindestens eine Randleiste miteinander verbunden sind, wobei für jeweils einen Bandabschnitt ab einem ersten Zeitpunkt mindestens eines der beiden Fertigungsverfahren begonnen wird, wobei für den jeweiligen Bandabschnitt bis zu einem zweiten Zeitpunkt beide Fertigungsverfahren abgeschlossen werden, wobei an dem zweiten Zeitpunkt mindestens eines der beiden Fertigungsverfahren beendet wird.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Bauteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines achssymmetrischen Bauteils für eine elektrische Maschine und ein System zum Herstellen eines achssymmetrischen Bauteils für eine elektrische Maschine.
Eine elektrische Maschine umfasst als Bauteile einen Rotor und einen Stator, die sich bei einem Betrieb der elektrischen Maschine relativ zueinander drehen. Dabei ist die elektrische Maschine entweder als Motor oder als Generator zu betreiben. Üblicherweise umfassen die Elektromagnete Zähne aus Metall, um die Draht, bspw. aus Kupfer, gewickelt ist.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Wand eines Tanks und somit eines Behälters für eine Flüssigkeit ist aus der Druckschrift US 7 866 196 B2 bekannt. Hierbei wird ein längliches Stück Metall zylinderförmig aufgewickelt, wobei die Wand bereitgestellt wird.
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und ein System mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt.
Ausführungsformen des Verfahrens und des Systems gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Herstellen eines
achssymmetrischen Bauteils für eine elektrische Maschine aus mindestens einem metallischen Band vorgesehen. Dabei wird das mindestens eine Band entlang seiner Längsachse in mehrere nebeneinander angeordnete
Bandabschnitte aufgeteilt. Jeder Bandabschnitt ist durch zwei
Fertigungsverfahren zu bearbeiten. Das mindestens eine Band wird bei Durchführung eines formgebenden Fertigungsverfahrens mehrmals übereinander auf eine zylinderförmige Außenwand eines Wickelwerkzeugs üblicherweise radial gewickelt und radial geschichtet, wobei jeder
Bandabschnitt gebogen wird. Aus jeweils einem Bandabschnitt des mindestens einen Bands wird bei Durchführung eines zerteilenden
Fertigungsverfahrens mit einem Schneidstempel ein Loch geschnitten, wobei zwischen Löchern von zwei unmittelbar nebeneinander benachbarten
Bandabschnitten ein Zahnelement gebildet wird, wobei sämtliche
Zahnelemente über mindestens eine Randleiste miteinander verbunden werden bzw. sind. Dabei wird für jeweils einen Bandabschnitt ab bzw. zu oder an einem ersten Zeitpunkt mindestens eines der beiden
Fertigungsverfahren gestartet bzw. begonnen. Außerdem werden für den jeweiligen Bandabschnitt bis zu einem zweiten Zeitpunkt beide
Fertigungsverfahren abgeschlossen, wobei spätestens an dem bzw. bis zu dem zweiten Zeitpunkt auch mindestens eines der beiden
Fertigungsverfahren beendet wird. Das achssymmetrische Bauteil ist hergestellt, wenn für jeden Bandabschnitt beide Fertigungsverfahren abgeschlossen sind.
Somit ist es möglich, dass für den jeweiligen Bandabschnitt zu dem ersten Zeitpunkt lediglich eines der beiden Fertigungsverfahren beginnt. Das andere der beiden Fertigungsverfahren beginnt zu einem späteren Zeitpunkt, zu dem das zuvor begonnene Fertigungsverfahren bereits abgeschlossen ist oder zu dem es noch durchgeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass beide Fertigungsverfahren zu dem ersten Zeitpunkt gleichzeitig beginnen. Zu dem zweiten Zeitpunkt sind beide Fertigungsverfahren abgeschlossen. Dabei ist es möglich, dass beide Fertigungsverfahren zu dem zweiten Zeitpunkt gleichzeitig beendet werden. Es ist ebenfalls möglich, dass eines der beiden Fertigungsverfahren bereits vor dem zweiten Zeitpunkt und das andere der beiden Fertigungsverfahren zu dem zweiten Zeitpunkt beendet wird. Die beiden für jeden Bandabschnitt durchzuführenden Fertigungsverfahren können in einer jeweils definierbaren Abfolge nacheinander und/oder sich zumindest teilweise zeitlich überschneidend durchgeführt werden. Bei dem vorgestellten Verfahren werden die beiden Fertigungsverfahren für jeweils einen Bandabschnitt kombiniert, verknüpft und/oder verbunden.
Bei dem Verfahren werden für jeden Bandabschnitt beide
Fertigungsverfahren durchgeführt, wobei eine zeitlich Abfolge und/oder Reihenfolge der beiden Fertigungsverfahren eingestellt und/oder
vorgesehen, bspw. ausgewählt wird. Dabei wird eines der beiden
Fertigungsverfahren nach dem anderen durchgeführt. Somit wird das zerteilende Fertigungsverfahren vor dem formgebenden Fertigungsverfahren oder das formgebende Fertigungsverfahren vor dem zerteilenden
Fertigungsverfahren durchgeführt. Es ist auch möglich, dass beide
Fertigungsverfahren gleichzeitig und/oder sich zeitlich überschneidend durchgeführt werden. Dabei ist eine Abfolge bzw. Reihenfolge, nach der die beiden Fertigungsverfahren für jeden Bandabschnitt durchgeführt werden bzw. durchzuführen sind, frei wählbar. Unabhängig von der Reihenfolge werden durch Schneiden bzw. Stanzen und Biegen mehrerer Bandabschnitte mehrere durch Schneiden gebildete und/oder zu bildende Zahnelemente beim Biegen übereinander geschichtet, wobei aus mehreren übereinander geschichteten Zahnelementen jeweils ein Zahn bzw. ein Zahnpaket unter mehreren Zähnen bzw. Zahnpaketen gebildet wird. Üblicherweise wird das mindestens eine Band entlang seiner Längsachse in einen Schneidabschnitt und mindestens einen Randleistenabschnitt unterteilt, wobei entlang der Längsachse des Schneidabschnitts des Bands mehrere nebeneinander angeordnete Bandabschnitte definiert und/oder vorgesehen werden. Sofern zunächst das formgebende und dann das zerteilende Fertigungsverfahren durchgeführt wird, wird jeder Bandabschnitt auf das Wickelwerkzeug gewickelt und dann geschnitten bzw. gestanzt. Bei dieser Reihenfolge der Fertigungsverfahren werden aus aufgewickelten und/oder gebogenen Bandabschnitten nach dem Schneiden die Zahnelemente gebildet, die bspw. radial übereinander geschichtet und/oder gewickelt sind, wobei mehrere übereinander bspw. radial geschichtete Zahnelemente einen Zahn bzw. ein Zahnpaket bilden, der bzw. das als metallischer Kern für einen Elektromagneten des Bauteils vorgesehen ist. Falls zunächst das zerteilende und dann das formgebende Fertigungsverfahren durchgeführt wird, wird aus jedem Bandabschnitt das Loch geschnitten, wobei aus mehreren
Bandabschnitten die Zahnelemente gebildet werden. Die geschnittenen Bandabschnitte und somit die Zahnelemente werden dann auf das
Wickelwerkzeug gewickelt, wobei aus mehreren aufgewickelten und/oder gebogenen sowie bspw. radial übereinander geschichteten Bandabschnitten bzw. Zahnelementen ein Zahn gebildet wird. Hierbei ist es möglich, dass das Loch in den jeweiligen Bandabschnitt bspw. durch Fräsen oder Räumen geschnitten werden kann. Zum Räumen eines Lochs kann in den
Bandabschnitt zunächst ein Loch gebohrt oder gefräst werden. Ausgehend hiervon kann das Loch in dem Bandabschnitt geräumt werden.
Das im Rahmen des Verfahrens hergestellte Bauteil umfasst mehrere Zähne. Eine Form und/oder ein struktureller Aufbau eines Zahns ist von einer Reihenfolge der beiden Fertigungsverfahren, die für jeden Bandabschnitt durchgeführt werden, unabhängig oder evtl. im Detail zu beeinflussen.
Allerdings ist durch Anpassen des zerteilenden Fertigungsverfahrens dasselbe Bauteil unabhängig von der Abfolge der Fertigungsverfahren herzustellen. So ist es möglich, eine Form des Schneidstempels und/oder dessen Eindringtiefe in den Bandabschnitt beim Schneiden abhängig von der Abfolge der Fertigungsverfahren anzupassen. So ist es bspw. möglich, für die Form des Lochs und für dessen Rand nach Abschluss beider
Fertigungsverfahren dieselben Werte einzustellen.
In Ausgestaltung wird für mindestens einen Bandabschnitt zuerst das formgebende Fertigungsverfahren und danach das zerteilende
Fertigungsverfahren durchgeführt, wobei der mindestens eine Bandabschnitt zunächst aufgewickelt wird, und wobei danach das Loch in den mindestens einen Bandabschnitt geschnitten wird. Weiterhin wird für mindestens einen anderen, weiteren Bandabschnitt zuerst das zerteilende Fertigungsverfahren und danach das formgebende
Fertigungsverfahren durchgeführt, wobei zunächst das Loch in den mindestens einen Bandabschnitt geschnitten wird, und wobei der mindestens eine Bandabschnitt bzw. mindestens ein daraus geschnittenes bzw.
gestanztes Zahnelement danach aufgewickelt wird.
Es ist auch möglich, dass für mindestens einen anderen, weiteren
Bandabschnitt das zerteilende Fertigungsverfahren und das formgebende Fertigungsverfahren gleichzeitig oder sich zumindest teilweise zeitlich überschneidend durchgeführt werden, wobei der mindestens eine
Bandabschnitt aufgewickelt und gleichzeitig das Loch in den mindestens einen Bandabschnitt geschnitten wird.
Demnach werden mehrere Bandabschnitte oder zumindest die aus den Bandabschnitten gebildeten Zahnelemente bspw. radial übereinander angeordnet, wobei diese Zahnelemente ein Zahnpaket des Bauteils bilden, um das weiterhin Draht gewickelt werden kann, wobei ein Elektromagnet gebildet wird, dessen Kern aus dem Zahn besteht. Die Zahnelemente sind in der Regel über eine einzige Randleiste
miteinander verbunden, wobei sämtliche Zahnelemente an dieser einen Randleiste angeordnet sind. Alternativ ist es möglich, dass die Zahnelemente über zwei Randleisten miteinander verbunden werden bzw. sind, wobei die Zahnelemente in diesem Fall zwischen zwei parallel verlaufenden
Randleisten angeordnet sind, wobei die Zahnelemente die beiden
Randleisten miteinander verbinden.
Außerdem ist es möglich, dass eine Breite der Bandabschnitte und/oder der Löcher und somit der Zahnelemente variiert wird, wobei eine Breite der Bandabschnitte und/oder der Löcher mit zunehmendem Abstand des zu biegenden Bandabschnitts und/oder der zu biegenden Randleiste mit zunehmendem Abstand von der Außenwand bzw. einer Drehachse des Wickelwerkzeugs vergrößert wird. Die Variation der Breite kann durch Wahl des Schneidstempels und/oder dessen Eindringtiefe eingestellt werden.
In einer Ausgestaltung wird das achssymmetrische Bauteil aus lediglich einem Band hergestellt, wobei die Zähne aus aufeinander geschichteten und aus den Bandabschnitten des einen Bands geschnittenen Zahnelementen gebildet werden.
Alternativ ist es möglich, dass das achssymmetrische Bauteil aus mehreren Bändern hergestellt wird, wobei die Bänder bei Durchführung des
formgebenden Fertigungsverfahrens gleichzeitig und/oder synchron auf die zylinderförmige Außenwand des Wickelwerkzeugs bspw. radial gewickelt und geschichtet werden. In diesem Fall werden die Zähne aus aufeinander geschichteten und aus den Bandabschnitten der mehreren Bänder geschnittenen Zahnelementen gebildet. Zusammenfassend ist festzustellen, dass im Rahmen des Verfahrens das mindestens eine Band zweimal bearbeitet und dabei jeweils hinsichtlich seiner Form verändert wird. Falls zunächst das Band auf das
Wickelwerkzeug gewickelt wird, werden die Löcher bzw. Öffnungen zwischen den bereitzustellenden aus den Bandabschnitten herzustellenden
Zahnelementen, die bereits aufgewickelt sind, gestanzt. Falls das Band zunächst geschnitten bzw. gestanzt wird, wobei die Zahnelemente durch Aufschneiden der Löcher gebildet werden, werden die Zahnelemente, die über die mindestens eine Randleiste miteinander verbunden sind, mit der Randleiste auf das Wickelwerkzeug gewickelt, wobei mehrere Zahnelemente jeweils übereinander geschichtet werden, wobei aus diesen übereinander geschichteten Zahnelementen jeweils wiederum ein Zahn gebildet wird.
Das erfindungsgemäße System ist zum Herstellen eines achssymmetrischen Bauteils für eine elektrische Maschine aus mindestens einem metallischen Band ausgebildet und umfasst ein Wickelwerkzeug sowie mindestens einen Schneidstempel bzw. Ausstanzstempel. Das mindestens eine Band ist entlang seiner Längsachse in mehrere nebeneinander angeordnete
Bandabschnitte aufzuteilen bzw. aufteilbar, wobei jeder Bandabschnitt durch zwei Fertigungsverfahren zu bearbeiten ist. Das mindestens eine Band ist bei Durchführung eines formgebenden Fertigungsverfahrens mehrmals übereinander auf eine zylinderförmige Außenwand des Wickelwerkzeugs bspw. radial zu wickeln und zu schichten, wobei das Wickelwerkzeug dazu ausgebildet ist, jeden Bandabschnitt zu biegen. Der mindestens eine
Schneidstempel ist dazu ausgebildet, aus jeweils einem Bandabschnitt des mindestens einen Bands bei Durchführung eines zerteilenden
Fertigungsverfahrens ein Loch zu schneiden, wobei zwischen zwei Löchern von zwei unmittelbar nebeneinander benachbarten Bandabschnitten ein Zahnelement zu bilden ist, wobei sämtliche Zahnelemente über mindestens eine Randleiste miteinander zu verbinden sind. Weiterhin ist das System dazu ausgebildet, für jeweils einen Bandabschnitt ab einem ersten Zeitpunkt mindestens eines der beiden Fertigungsverfahren zu starten bzw. zu beginnen und für den jeweiligen Bandabschnitt bis zu einem zweiten
Zeitpunkt beide Fertigungsverfahren abzuschließen, wobei genau zu dem zweiten Zeitpunkt mindestens eines der beiden Fertigungsverfahren zu beenden ist. Das achssymmetrische Bauteil ist mit dem System hergestellt, wenn für jeden Bandabschnitt beide Fertigungsverfahren spätestens bis zum zweiten Zeitpunkt abgeschlossen sind. Dass für jeweils einen Bandabschnitt ab einem ersten Zeitpunkt mindestens eines der beiden Fertigungsverfahren begonnen wird, umfasst die
Möglichkeit, dass für den Bandabschnitt zu dem ersten Zeitpunkt das formgebende Fertigungsverfahren und erst danach das zerteilende
Fertigungsverfahren begonnen wird. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass für den Bandabschnitt zu dem ersten Zeitpunkt das zerteilende
Fertigungsverfahren und erst danach das formgebende Fertigungsverfahren begonnen wird. Weiterhin ist es auch denkbar, dass der Bandabschnitt aufgewickelt bzw. gebogen wird und gleichzeitig das Loch geschnitten wird. In diesem Fall starten beide Fertigungsverfahren zu dem ersten Zeitpunkt.
Außerdem werden für den jeweiligen Bandabschnitt bis zu einem zweiten Zeitpunkt beide Fertigungsverfahren abgeschlossen, wobei an dem zweiten Zeitpunkt mindestens eines der beiden Fertigungsverfahren beendet wird. Hierbei ist es möglich, dass zu dem zweiten Zeitpunkt das formgebende Fertigungsverfahren beendet wird, wobei das zerteilende
Fertigungsverfahren noch vor dem zweiten Zeitpunkt beendet wird. Alternativ hierzu wird zu dem zweiten Zeitpunkt das zerteilende Fertigungsverfahren beendet, wobei das formgebende Fertigungsverfahren noch vor dem zweiten Zeitpunkt beendet wird. In Ausgestaltung ist es auch hier denkbar, dass beide Fertigungsverfahren zu dem zweiten Zeitpunkt gleichzeitig beendet werden.
Das System weist mindestens ein Schneidwerkzeug auf, das den
mindestens einen Schneidstempel und mindestens eine Schneidplatte als Gegenstück zu dem mindestens einen Schneidstempel aufweist.
Falls mit dem System zunächst das zerteilende und danach das
formgebende Fertigungsverfahren durchgeführt wird, ist das mindestens eine Band zunächst durch das Schneidwerkzeug zu bearbeiten, wobei die Löcher aus den Bandabschnitten geschnitten und die miteinander verbundenen Zahnelemente gebildet werden. Die bereits bearbeiteten Bandabschnitte bzw. Zahnelemente sind danach auf das Wickelwerkzeug zu wickeln. Es ist jedoch möglich, dass in der Außenwand des Wickelwerkzeugs mehrere Schneidplatten des mindestens einen Schneidwerkzeugs integriert sind, wobei der mindestens eine Schneidstempel bspw. in radialer Richtung zu einer zentralen Drehachse des Wickelwerkzeugs hin- und herzubewegen ist. Demnach ergänzen sich das mindestens eine Schneidwerkzeug und das Wickel Werkzeug gegenseitig.
In diesem Fall ist mit dem System das zerteilende Fertigungsverfahren frühestens dann durchzuführen bzw. durchführbar, sobald das formgebende Fertigungsverfahren begonnen hat.
Unabhängig davon, wie die beiden vorgesehenen Fertigungsverfahren nacheinander und/oder zueinander gleichzeitig durchgeführt werden, kann nach abschließender Durchführung beider Fertigungsverfahren jeweils dasselbe Bauteil hergestellt werden, dessen strukturelle Form und/oder Ausgestaltung von der zeitlichen Abfolge und/oder Koordination der beiden Fertigungsverfahren unabhängig oder nur geringfügig beeinflusst ist.
Allerdings ist es möglich, durch Abstimmen beider Fertigungsverfahren aufeinander unabhängig von der Abfolge dasselbe Bauteil herzustellen. Dieses Bauteil umfasst mehrere Zähne bzw. Zahnpakete aus
übereinandergeschichteten Zahnelementen, wobei jedes dieser Zahnpakete des Bauteils weiterhin als Kern für einen Elektromagneten verwendet wird, um den weiterhin ein üblicherweise drahtförmiger elektrischer Leiter gewickelt wird. Dieses im Rahmen des Verfahrens hergestellte Bauteil ist bei einem Betrieb der elektrischen Maschine relativ zu einem zweiten Bauteil zu bewegen, üblicherweise zu drehen, wobei das zweite Bauteil in einer möglichen Ausgestaltung als Komponenten mehrere Permanentmagnete umfassen kann. Es ist jedoch auch möglich, dass das zweite Bauteil andere Komponenten aufweist. Diese beiden Bauteile der elektrischen Maschine sind weiterhin zueinander koaxial oder axial angeordnet. Außerdem ist vorgesehen, dass eines der beiden Bauteile als Stator ausgebildet und/oder zu bezeichnen ist, wohingegen das andere der beiden Bauteile als Rotor ausgebildet und/oder zu bezeichnen ist, wobei sich bei dem Betrieb der elektrischen Maschine der Rotor relativ zu dem Stator dreht. Mit der elektrischen Maschine ist entweder elektrische Energie in mechanische Energie oder mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.
Falls elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird, wird die elektrische Maschine als Motor betrieben. Falls umgekehrt mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, wird die elektrische
Maschine als Generator verwendet.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems bei Durchführung einer ersten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems bei Durchführung einer zweiten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems bei Durchführung einer dritten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems bei Durchführung einer vierten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung ein Schneidwerkzeug als Teil der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems aus Figur 2 in schematischer Darstellung.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleichen Komponenten sind dieselben Bezugsziffern zugeordnet. Die anhand der Figuren 1 a, 1 b und 1 c schematisch dargestellte erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 2 umfasst als
Komponenten ein Wickelwerkzeug 4 mit einer zylindrischen Außenwand, in die mehrere Schneidplatten 6 integriert sind. Außerdem umfasst das System 2 einen Schneidstempel 8, der, wie durch einen Doppelpfeil 10 in Figur 1 a angedeutet, relativ zu dem zylinderförmigen Wickelwerkzeug 4 bspw. radial hin- und herbewegt werden kann. Das Wickelwerkzeug 4 ist zudem, wie durch einen gebogenen Pfeil 1 1 angedeutet, in der Darstellung aus Figur 1 entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen. Der Schneidstempel 8 und die mindestens eine Schneidplatte 6 bilden hierbei ein Schneidewerkzeug des Systems 2, wobei die Schneidplatten 6 je nach Definition hier sowohl als Komponenten des Wickelwerkzeugs 4 als auch als Komponenten des Schneidwerkzeugs ausgebildet sind.
Mit dieser Ausführungsform des Systems 2 ist aus mindestens einem metallischen Band 12 ein Bauteil für eine elektrische Maschine herzustellen. Hierbei sind für das Band 12 aus Blech zwei Fertigungsverfahren, nämlich ein formgebendes und ein zerteilendes Fertigungsverfahren zu einem ersten Zeitpunkt durchzuführen, wobei bei der hier vorgestellten Ausführungsform das zerteilende Fertigungsverfahren frühestens dann durchgeführt wird, wenn das formgebende Fertigungsverfahren zu einem ersten Zeitpunkt begonnen hat. Somit können beide Fertigungsverfahren sich zumindest teilweise überschneidend, ggf. gleichzeitig durchgeführt werden. Es ist auch möglich, dass das zerteilende Fertigungsverfahren erst nach Beginn des formgebenden Fertigungsverfahrens zu dem ersten Zeitpunkt, aber während dem formgebenden Fertigungsverfahren, d. h. noch bevor dieses
abgeschlossen ist, durchgeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass das zerteilende Fertigungsverfahren erst nach Abschluss des formgebenden Fertigungsverfahrens durchgeführt wird. Zur Durchführung des formgebenden Fertigungsverfahrens wird das Band 12 auf die zylinderförmige Außenwand des Wickelwerkzeugs 4 gewickelt, wobei hier vorgesehen ist, dass sich das Wickelwerkzeug 4 um seine Drehachse dreht. Sobald ein Bandabschnitt des Bands 12 ab dem ersten Zeitpunkt auf das Wickelwerkzeug 4 gewickelt ist, wird aus diesem ein Loch 14
geschnitten, was bis zu einem zweiten Zeitpunkt beendet ist. Da in das Band 12, nachdem dieses aufgewickelt ist, mit dem Schneidstempel 8
nacheinander mehrere Löcher 14 gestanzt werden, wird zwischen zwei derartigen Löchern 14 ein Zahnelement 16 gebildet. Hierbei ist vorgesehen, dass mehrere Zahnelemente 16 über eine Randleiste miteinander verbunden sind.
Eine Anzahl an Löchern kann je nach Anforderung individuell eingestellt oder gewählt werden. Bei der vorgestellten Ausführungsform ist bspw.
vorgesehen, dass das Bauteil hier n = 12 Löcher 14 benötigt. Somit ist hier vorgesehen, dass mit dem Schneidstempel 8 ein Loch 14 in den bereits aufgewickelten Bandabschnitt gestanzt wird. Danach wird das
Wickelwerkzeug 4 jeweils 3607n, hier entsprechend um 30° gedreht, dann wird jeweils ein weiteres Loch 14 in das Band 12 gestanzt. Somit wird das Band 12 abwechselnd um 360 n gedreht und dann gestanzt, wobei pro vollständiger Umdrehung des Wickelwerkzeugs 4 n Löcher 14 gestanzt werden. Falls das herzustellende Bauteil, das als Blechpaket ausgebildet und/oder bezeichnet werden kann, 30 mm hoch ist und das Band 12 eine Dicke von 0,2 mm aufweist, werden 150 Umdrehungen und 1800
Stanzungen benötigt.
Die beiden Fertigungsverfahren werden mehrmals hintereinander
durchgeführt, wobei für jeden Bandabschnitt des Bands 12 jedes
Fertigungsverfahren einmal komplett durchgeführt wird. Nach mehrmaligem Aufwickeln und Stanzen des Bands 12 werden mehrere radial übereinander geschichtete Schichten aus Zahnelementen gebildet. Hierbei bilden mehrere jeweils übereinander geschichtete Zahnelemente einen Zahn 18 bzw.
mehrere Zähne 18 des Blechpakets des herzustellenden Bauteils, der bzw. die weiterhin als Kern für einen Elektromagneten vorgesehen ist bzw. sind.
Dabei entsteht zwischen jeweils zwei unmittelbar benachbarten Zähnen 18 aus Löchern, die zwischen die Zahnelemente geschnitten werden, eine Nut. In Ausgestaltung ist es hierbei möglich, für das Bauteil zwischen den Zähnen gerade Nuten oder schräge bzw. schiefe Nuten und somit eine
Nutverdrehung bereitzustellen. Falls gerade Nuten herzustellen sind, werden die Zahnelemente übereinander gerade geschichtet. Zum Herstellen von Nuten mit einer Nutverdrehung werden die Zahnelemente übereinander versetzt geschichtet.
Die anhand von Figur 2 vorgestellte zweite Ausführungsform des Systems 20 umfasst als Komponenten ebenfalls ein Wickelwerkzeug 22 mit einer hier geschlossenen zylinderförmigen Außenwand sowie ein Schneidwerkzeug 24, das als Komponenten wiederum einen Schneidstempel 26 und eine
Schneidplatte 28 aufweist. Mit dieser zweiten Ausführungsform des Systems 20 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, bei dem für jeden Bandabschnitt des Bands 12 ab einem ersten Zeitpunkt zunächst mit dem Schneidwerkzeug 24 das zerteilende Fertigungsverfahren und danach mit dem Wickelwerkzeug 22 das
formgebende Fertigungsverfahren durchgeführt und zu einem zweiten Zeitpunkt abgeschlossen wird. Bei dieser Ausführungsform werden in das Band 12 zunächst mit dem Schneidwerkzeug 24 entlang einer Längsachse des Bands 12 mehrere Löcher 14 geschnitten. Dabei wird zwischen jeweils zwei unmittelbar benachbarten Löchern 14 ein Zahnelement 16 gebildet. Somit wird aus dem Band 12 ein durch das zerteilende Fertigungsverfahren modifiziertes Band 12 bereitgestellt, das hier eine Randleiste umfasst, an der mehrere Zahnelemente 16 angeordnet sind. Dieses modifizierte bzw.
bearbeitete Band 12, d. h. der Bandabschnitt sowie die Zahnelemente 16, wird bzw. werden nachfolgend auf die zylindrische Außenwand des
Wickelwerkzeugs 22 gewickelt. Auch in diesem Fall werden mehrere
Zahnelemente 16 in radialer Richtung übereinander geschichtet, wobei aus jeweils mehreren Zahnelementen 16 wiederum ein Zahn 18 für ein Bauteil einer elektrischen Maschine hergestellt wird. Die in Figur 3 dargestellte dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 3 umfasst als Komponenten ein Wickelwerkzeug 4 mit einer zylindrischen Außenwand, in die mehrere Schneidplatten 6 integriert sind. Außerdem umfasst das System 3 mehrere, hier bspw. vier Schneidstempel 8a, 8b, 8c, 8d, die relativ zu dem zylinderförmigen Wickelwerkzeug 4 radial hin- und herbewegt werden können. Die Schneidstempel 8a, 8b, 8c, 8d und die Schneidplatten 6 bilden hierbei Schneidezwerkzeuge des Systems 3, wobei die Schneidplatten 6 hier sowohl als Komponenten des
Wickelwerkzeugs 4 als auch als Komponenten jeweils eines
Schneidwerkzeugs ausgebildet sind. Alle Schneidstempel 8a, 8b, 8c, 8d zeigen hier auf die Drehachse des Wickelwerkzeugs 4 und sind auf einem gemeinsamen Kreis angeordnet. Zwischen zwei unmittelbar benachbarten Schneidstempeln 8a, 8b, 8c, 8d erstreckt sich jeweils ein Bogen, der hier bspw. 90° des Kreises abdeckt. Eine Anzahl an Schneidstempeln 8a, 8b, 8c, 8d hängt von der Anzahl an Bändern 12a, 12b, 12c, 12d ab.
Mit dieser Ausführungsform des Systems 3 ist hier bspw. aus vier Bändern 12a, 12b, 12c, 12d ein Bauteil für eine elektrische Maschine herzustellen. Hierbei sind für die Bänder 12a, 12b, 12c, 12d aus Blech zwei
Fertigungsverfahren, nämlich ein formgebendes und ein zerteilendes
Fertigungsverfahren durchzuführen, wobei bei der hier vorgestellten Ausführungsform das zerteilende Fertigungsverfahren für jeweils einen Bandabschnitt eines Bands 12a, 12b, 12c, 12d frühestens dann durchgeführt wird, sobald das formgebende Fertigungsverfahren begonnen hat. Somit können für jeden Bandabschnitt beide Fertigungsverfahren gleichzeitig durchgeführt werden. Es ist auch möglich, dass für jeweils einen
Bandabschnitt das zerteilende Fertigungsverfahren erst nach Beginn des formgebenden Fertigungsverfahrens, aber während des formgebenden Fertigungsverfahrens, d. h. bevor dieses abgeschlossen ist, durchgeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass das zerteilende Fertigungsverfahren erst nach Abschluss des formgebenden Fertigungsverfahrens durchgeführt wird.
Zur Durchführung des formgebenden Fertigungsverfahrens werden die Bänder 12a, 12b, 12c, 12d synchron auf die zylinderförmige Außenwand des Wickelwerkzeugs 4 gewickelt, wobei hier vorgesehen ist, dass sich das Wickelwerkzeug 4 um seine Drehachse dreht. Sobald ein Bandabschnitt eines Bands 12a, 12b, 12c, 12d auf das Wickelwerkzeug 4 gewickelt ist, wird aus diesem ein Loch 14 gestanzt. Da in jedes Band 12a, 12b, 12c, 12d, nachdem dieses aufgewickelt ist, mit dem jeweiligen Schneidstempel 8 nacheinander mehrere Löcher 14 gestanzt werden, wird zwischen zwei derartigen Löchern 14 ein Zahnelement 16 gebildet. Hierbei ist vorgesehen, dass mehrere Zahnelemente 16 über eine Randleiste miteinander verbunden sind. Die beiden Fertigungsverfahren werden mehrmals hintereinander
durchgeführt, wobei für jeden Bandabschnitt jedes Bands 12a, 12b, 12c, 12d, jedes Fertigungsverfahren einmal komplett durchgeführt wird. Nach mehrmaligem Aufwickeln und Stanzen jedes Bands 12a, 12b, 12c, 12d werden mehrere radial übereinander geschichtete Schichten aus
Zahnelementen gebildet. Hierbei bilden mehrere jeweils übereinander geschichtete Zahnelemente, die aus unterschiedlichen Bändern 12a, 12b, 12c, 12d, gebildet werden, ein Blechpaket und/oder mehrere Zähne 18 des herzustellenden Bauteils. Die anhand von Figur 4 vorgestellte vierte Ausführungsform des Systems 21 umfasst als Komponenten ein Wickelwerkzeug 22 mit einer hier
geschlossenen zylinderförmigen Außenwand sowie vier Schneidwerkzeuge 24a, 24b, 24c, 24d, die als Komponenten wiederum je einen Schneidstempel 26a, 26b, 26c, 26d und eine Schneidplatte 28a, 28b, 28c, 28d aufweisen. Mit dieser vierten Ausführungsform des Systems 21 ist eine vierte
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, bei dem für jeweils eines von vier Bändern 12e, 12f, 12g, 12h zunächst mit je einem Schneidwerkzeug 24a, 24b, 24c, 24d das zerteilende
Fertigungsverfahren und danach mit dem Wickelwerkzeug 22 das
formgebende Fertigungsverfahren durchgeführt wird. Bei dieser
Ausführungsform werden in das jeweilige Band 12e, 12f, 12g, 12h zunächst mit dem Schneidwerkzeug 24a, 24b, 24c, 24d entlang einer Längsachse des Bands 12e, 12f, 12g, 12h mehrere Löcher 14 geschnitten. Dabei wird zwischen jeweils zwei unmittelbar benachbarten Löchern 14 ein
Zahnelement 16 gebildet. Somit wird aus jedem Band 12e, 12f, 12g, 12h ein durch das zerteilende Fertigungsverfahren modifiziertes Band 12e, 12f, 12g, 12h bereitgestellt, das hier eine Randleiste umfasst, an der mehrere
Zahnelemente 16 aus ursprünglich mehreren, hier bspw. vier Bändern 12e, 12f, 12g, 12h angeordnet sind. Dieses überabeiteten Bänder 12e, 12f, 12g, 12h, d. h. der jeweilige Bandabschnitt sowie die Zahnelemente 16, wird bzw. werden nachfolgend auf die zylindrische Außenwand des Wickelwerkzeugs 22 gewickelt. Auch in diesem Fall werden mehrere Zahnelemente 16 in radialer Richtung übereinander geschichtet, wobei aus jeweils mehreren Zahnelementen 16 wiederum ein Zahn 18 für ein Bauteil einer elektrischen Maschine hergestellt wird. Um diesen Zahn 18 kann weiterhin ein Metall, bspw. Aluminium oder Kupfer, gegossen und/oder Draht gewickelt werden, wobei ein Elektromagnet gebildet wird, dessen metallischer Kern aus dem Zahn 18 besteht. Ein Schneidwerkzeug 24, 24a, 24b, 24c, 24d aus Figur 2 oder 4 ist in Figur 5 schematisch detailliert dargestellt. Dieses Schneidwerkzeug 24 umfasst als Komponenten den Schneidstempel 26 sowie die Schneidplatte 28, die relativ zueinander zu bewegen sind, wobei aus einem Band 12 hier mehrere nebeneinander angeordnete Löcher zu schneiden und somit zu stanzen sind.
Als weitere Komponenten umfasst das Schneidwerkzeug 24 einen
Einspannzapfen 30, eine Kopfplatte 32, eine Druckplatte 34 und eine
Stempelhalteplatte 36, die alle mit dem Schneidstempel 26 verbunden sind. Außerdem umfasst das Schneidwerkzeug 24 eine Führungsplatte 38, eine Führungsleiste 40, einen Einhängestift 42, eine Grundplatte 44 sowie ein Auflageblech 48, die hier alle mit der Schneidplatte 28 verbunden sind.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Herstellen eines achssymmet schen Bauteils für eine elektrische Maschine aus mindestens einem metallischen Band (12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h), wobei das mindestens eine Band (12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h) entlang seiner Längsachse in mehrere nebeneinander angeordnete Bandabschnitte aufgeteilt wird, wobei jeder Bandabschnitt durch zwei Fertigungsverfahren zu bearbeiten ist, wobei das mindestens eine Band (12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h) bei Durchführung eines formgebenden Fertigungsverfahrens auf eine
zylinderförmige Außenwand eines Wickelwerkzeugs (4, 22) gewickelt und geschichtet wird, wobei jeder Bandabschnitt gebogen wird, wobei aus jeweils einem Bandabschnitt des mindestens einen Bands (12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h) bei Durchführung eines zerteilenden
Fertigungsverfahrens mit einem Schneidstempel (8, 8a, 8b, 8c, 8d, 26a, 26b, 26c, 26d) ein Loch (14) geschnitten wird, wobei zwischen Löchern (14) von zwei unmittelbar nebeneinander benachbarten Bandabschnitten ein
Zahnelement (16) gebildet wird, wobei sämtliche Zahnelemente (16) über mindestens eine Randleiste miteinander verbunden sind, wobei für jeweils einen Bandabschnitt ab einem ersten Zeitpunkt mindestens eines der beiden Fertigungsverfahren begonnen wird, wobei für den jeweiligen Bandabschnitt bis zu einem zweiten Zeitpunkt beide Fertigungsverfahren abgeschlossen werden, wobei an dem zweiten Zeitpunkt mindestens eines der beiden Fertigungsverfahren beendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem für mindestens einen
Bandabschnitt zuerst das formgebende Fertigungsverfahren und danach das zerteilende Fertigungsverfahren durchgeführt wird, wobei der mindestens eine Bandabschnitt zunächst aufgewickelt wird, und wobei danach das Loch (14) in den mindestens einen Bandabschnitt geschnitten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem für mindestens einen
Bandabschnitt zuerst das zerteilende Fertigungsverfahren und danach das formgebende Fertigungsverfahren durchgeführt wird, wobei zunächst das Loch (14) in den mindestens einen Bandabschnitt geschnitten wird, und wobei der mindestens eine Bandabschnitt danach aufgewickelt wird.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem für mindestens einen Bandabschnitt das zerteilende Fertigungsverfahren und das formgebende Fertigungsverfahren sich zumindest teilweise
überschneidend durchgeführt werden, wobei der mindestens eine
Bandabschnitt aufgewickelt und gleichzeitig das Loch (14) in den mindestens einen Bandabschnitt geschnitten wird.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem mehrere Zahnelemente (16) radial übereinander angeordnet werden, wobei diese Zahnelemente (16) einen Zahn (18) des Bauteils bilden.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Abschnitte, bei dem die Zahnelemente (16) über eine Randleiste miteinander verbunden sind, wobei sämtliche Zahnelemente (16) an der Randleiste angeordnet sind.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem eine Breite der Bandabschnitte und/oder der Löcher (14) variiert wird, wobei die Breite der Bandabschnitte und/oder der Löcher mit zunehmendem Abstand des zu biegenden Bandabschnitts und/oder der zu biegenden Randleiste von der Außenwand des Wickelwerkzeugs vergrößert wird.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das achssymmetrische Bauteil aus lediglich einem Band (12) hergestellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das
achssymmetrische Bauteil aus mehreren Bändern hergestellt wird, wobei die Bänder (12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h) bei Durchführung des formgebenden Fertigungsverfahrens gleichzeitig auf die zylinderförmige Außenwand des Wickelwerkzeugs (4, 22) gewickelt und radial (4, 22) geschichtet werden.
10. System zum Herstellen eines achssymmetrischen Bauteils für eine elektrische Maschine aus mindestens einem metallischen Band (12, 12a,
12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h), wobei das System (2, 3, 20, 21 ) ein Wickelwerkzeug (4, 22) und mindestens einen Schneidstempel (8, 8a, 8b, 8c, 8d, 26a, 26b, 26c, 26d) aufweist, wobei das mindestens eine Band (12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h) entlang seiner Längsachse in mehrere nebeneinander angeordnete Bandabschnitte aufteilbar ist, wobei jeder
Bandabschnitt durch zwei Fertigungsverfahren zu bearbeiten ist, wobei das mindestens eine Band (12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h) bei Durchführung eines formgebenden Fertigungsverfahrens auf eine
zylinderförmige Außenwand des Wickelwerkzeugs (4, 22) zu wickeln und zu schichten ist, wobei das Wickelwerkzeug (4, 22) dazu ausgebildet ist, jeden Bandabschnitt zu biegen, wobei der mindestens eine Schneidstempel (8, 8a, 8b, 8c, 8d, 26a, 26b, 26c, 26d) dazu ausgebildet ist, aus jeweils einem
Bandabschnitt des mindestens einen Bands (12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h) bei Durchführung eines zerteilenden Fertigungsverfahrens ein Loch (14) zu schneiden, wobei zwischen Löchern (14) von zwei unmittelbar nebeneinander angeordneten Bandabschnitten ein Zahnelement (16) zu bilden ist, wobei sämtliche Zahnelemente (16) über mindestens eine
Randleiste miteinander zu verbinden sind, wobei für jeweils einen
Bandabschnitt ab einem ersten Zeitpunkt mindestens eines der beiden Fertigungsverfahren beginnt, wobei für den jeweiligen Bandabschnitt bis zu einem zweiten Zeitpunkt beide Fertigungsverfahren abzuschließen bzw. abgeschlossen sind, wobei an dem zweiten Zeitpunkt mindestens eines der beiden Fertigungsverfahren zu beenden bzw. beendet ist.
1 1 . System nach Anspruch 10, das mindestens ein Schneidwerkzeug (24, 24a, 24b, 24c, 24d) aufweist, das den mindestens einen Schneidstempel (8, 8a, 8b, 8c, 8d, 26a, 26b, 26c, 26d) und mindestens eine Schneidplatte (6, 28, 28a, 28b, 28c, 28d) als Gegenstück zu dem mindestens einen
Schneidstempel aufweist.
12. System nach Anspruch 1 1 , mit dem zunächst das zerteilende und danach das formgebende Fertigungsverfahren durchgeführt wird, wobei das eine Band (12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h) zunächst durch das Schneidwerkzeug (24, 24a, 24b, 24c, 24d) zu bearbeiten ist, wobei die Löcher (14) aus den Bandabschnitten geschnitten und die miteinander verbundenen Zahnelemente (16) gebildet werden, und wobei die bereits bearbeiteten Bandabschnitte danach auf das Wickelwerkzeug (22) zu wickeln sind.
13. System nach Anspruch 1 1 , bei dem in der Außenwand des
Wickelwerkzeugs (4) mehrere Schneidplatten (6) des mindestens einen Schneidwerkzeugs integriert sind, wobei der mindestens eine
Schneidstempel (8, 8a, 8b, 8c, 8d) in radialer Richtung zu einer zentralen Drehachse des Wickelwerkzeugs (4) hin- und herzubewegen ist.
14. System nach Anspruch 13, mit dem das zerteilende
Fertigungsverfahren frühestens durchführbar ist, sobald das formgebende Fertigungsverfahren begonnen hat.
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