用于拉开和扭转的装置和方法与流程

本发明涉及用于拉开(widening)被布置在定子芯的槽中的发卡式导体的支脚的端部的装置和方法，并且涉及用于扭转被布置在定子芯的槽中的发卡式导体的支脚的端部的装置和方法。

本发明大体涉及用于使被插入到电机的芯的槽中的线导体构件对齐的设备和工艺。

在本领域中已知使用适于制造用于电机的定子线圈的设备和工艺。

在典型的制造场景中，线圈构件被插入电机的芯的槽中。从线圈构件延伸的成对的线导体被焊接在一起，其中每个导体属于线圈构件。这种类型的线圈构件可以是具有叉状形状的那些线圈构件，在本领域中通常被称为“u形线圈构件”或“发卡式线圈构件”。发卡式导体通常可设有两个支脚和所述支脚之间的连接部分。另选地，导体可以仅具有一个支脚或者具有多于两个支脚。

发卡式导体的一部分，例如连接部分，在定子芯的轴向一侧向定子的外部轴向延伸，而支脚在定子芯的轴向相反侧从槽延伸出。通过将延伸支脚中的两个延伸支脚相互连接，可以产生类似于绕组的连续导体。

缠绕有发卡式线圈构件的定子通常用于机动车辆的电驱动或混合驱动。

发卡式导体可以被预成形和/或可以被预组装成定子芯外部的部分的或完整的嵌套。

在将嵌套插入到芯中之后，发卡式导体的端部必须被布置成使得待连接的对彼此靠近。在进一步的步骤中，支脚可以被按压在一起并且可以通过焊接连接。

发卡式导体的布置通常通过扭转装置来实现。扭转装置通常包括至少第一环和第二环，所述第一环和第二环彼此同轴并且围绕扭转轴线延伸。所述环分别包括第一环形凹穴阵列和第二环形凹穴阵列。所述环可围绕扭转轴线相对于彼此相对旋转，以便呈现至少第一和第二构造，其中第一和第二阵列的相应凹穴相对于扭转轴线成对地彼此径向对齐。

当扭转装置处于第一构造时，从定子突出的发卡式导体的支脚的端部可以被插入凹穴中。在将环旋转至第二构造之后，在第一构造中已经径向对齐的两个支脚在第二构造中彼此径向偏移了预定义节距。

连接操作的基本要求是导体的端部相对于彼此以及相对于扭转装置的精确和可重复的定位。对于随后的焊接过程，端部必须紧密地定位在一起。

增加这些定子的每小时产量需要减少可用于执行布置和焊接操作的时间。这使得进行成对的导体的端部的定位的时间更少。

本发明的目的是避免现有技术的缺点，尤其是提供在焊接步骤的准备中快速和精确地布置发卡式导体的端部的装置和方法。

根据本发明，这些和其它目的利用根据独立权利要求的装置和方法来解决。

根据本发明的第一方面，根据本发明的装置适于拉开被布置在定子芯的槽中的发卡式导体的支脚的端部。

通常，发卡式导体被插入定子芯的槽中，并且发卡式导体的支脚的端部从定子芯轴向突出。这些槽周向地布置成使得导体的成对的支脚径向对齐。

为了允许将支脚的端部插入到扭转装置的凹穴中，端部必须彼此远离。这个步骤被称为拉开(widening)。优选地，属于定子的特定层的成对的支脚端部必须相对于邻近层的一对支脚端部远离。层包括具有距定子轴线第一距离的第一组支脚端部和具有距定子轴线第二距离的第二组端部，其中，延伸支脚中的两个延伸支脚(一个延伸支脚属于第一组，并且一个延伸支脚属于第二组)将相互连接。

根据本发明的装置包括至少一个指状物，所述至少一个指状物用于径向移动发卡式导体的支脚的端部。优选地，该装置包括多个指状物，使得多个支脚端部可以独立地和/或同时地移动。

所述至少一个指状物被布置成可在径向向内方向和径向向外方向上移动。所述至少一个指状物被布置成可在轴向向上方向和轴向向下方向上移动。

所述至少一个指状物包括至少一个径向延伸臂和分离构件。

优选地，所述臂被设计成定位在发卡式导体的两个周向相邻的支脚之间。

分离构件被布置成与臂的(优选地，径向内侧)端部相邻。

分离构件可以连接到臂。臂和分离构件可以一体地形成。

分离构件可以被布置成使得臂和分离构件包含90°的角度。分离构件优选地具有周向延伸。分离构件的周向尺寸优选地对应于被布置在定子中的发卡式导体的支脚的周向尺寸。

分离构件优选地具有轴向延伸，该轴向延伸对应于支脚的端部的长度，这些端部将被制成可供连接。

所述分离构件被设计成定位在发卡式导体对的径向邻近的支脚的两个端部之间。

分离构件可包括渐缩的轴向端部，其允许从轴向方向将分离构件引入支脚的端部之间。

所述指状物具有与分离构件相邻的第一(优选地，径向内侧)区段。

优选地，第一区段是由分离构件和臂围住的空间的一部分。

所述第一区段具有第一径向宽度，该第一径向宽度的尺寸被设计成接收至少一对支脚，并且所述第一区段适于在指状物径向移动时移动所述支脚对。

优选地，第一区段的尺寸被设计成接收一对支脚端部，并且所述第一区段适于移动所述端部。

优选地，第一径向宽度的尺寸被设计成恰好接收一对支脚。

导体的支脚的径向延伸在2mm到5mm的范围内。导体的支脚的周向延伸也在2mm到5mm的范围内。

因此，第一区段具有在4.5mm至10.5mm范围内的径向宽度。

指状物具有第二(优选地，径向外侧)区段，该第二区段不与第一区段重叠。

优选地，第二区段也是由分离构件和臂围住的空间的一部分。

优选地，在第一区段与第二区段之间布置有分离腹板。第二区段可以是由所述腹板和臂围住的空间的一部分。

所述第二区段具有第二径向宽度，其中所述第一径向宽度小于所述第二径向宽度。

优选地，第二区段具有在11mm至23mm范围内的径向宽度。

臂的径向长度大于第一区段的径向宽度与第二区段的径向宽度之和。

因此，第二区段的尺寸被设计成至少接收一对端部。

此外，所述第二区段的尺寸被设计成接收至少一对支脚，并且指状物可以在不移动接纳在第二区段中的支脚对的情况下径向移动。

当指状物已被带到相应的径向位置并且已经轴向移动使得分离元件被定位在第一对支脚端部与第二对支脚端部之间时，从第二对支脚和第三对支脚径向向外定位的第一对支脚端部可被第一区段接收。然后，指状物可以径向向外移动，使得第一和第二对支脚端部变得更加远离。

然后，指状物可以执行轴向移动以从第一区段释放第一对支脚。现在，分离构件可以定位在第二对支脚端部与第三对支脚端部之间，使得第二对端部被接收在第一区段中，并且第一对端部被接收在第二区段中。第二区段具有足够的径向宽度，使得当指状物径向移动以使第二对和第三对远离时，第一对保持在其径向位置处。臂可以用作引导面，使得支脚的端部的周向位置也被维持。

优选地，第二区段的径向宽度足够大，以接纳彼此远离的至少两对支脚端部。

所述至少一个指状物适于使一对支脚的端部在径向移动距离上径向移动。

优选地，至少径向最外侧的一对支脚在径向向外方向上移动。

优选地，臂的径向长度大于所述径向移动距离与支脚的端部的径向延伸的至少两倍之和。

由于一对支脚的端部被布置得靠近彼此，因此一对支脚端部的径向延伸对应于支脚的端部的径向延伸的两倍。

在该装置的优选实施方式中，所述至少一个指状物具有用于轴向地接收发卡式导体的支脚的端部的座。

所述座包括第一(优选地，径向内侧)隔室，该第一隔室提供第一区段并且具有第一径向隔室宽度，该第一径向隔室宽度的尺寸被设计成接收至少一对支脚端部。

第一径向隔室宽度对应于第一区段的径向宽度。

所述座还包括第二(优选地，径向外侧)隔室，该第二隔室提供第二区段并具有第二径向隔室宽度。第二径向隔室宽度对应于第二区段的径向宽度。

因此，所述第一径向隔室宽度小于第二径向隔室宽度。

优选地，所述座和所述隔室牢固地附接到所述指状物，并且可以一体地形成。

分离构件可以由壁中的径向界定第一隔室的一个壁形成，优选地由被布置在径向内侧端部处的壁形成。

第一隔室与第二隔室之间的壁可在第一区段与第二区段之间形成分离腹板。

指状物可以包括两个径向延伸臂，这两个径向延伸臂形成隔室的侧壁。

隔室至少在指向支脚的端部的一个轴向方向上开口。隔室的横向侧壁可以提供横向引导面，该横向引导面在支脚的移动期间以及在邻近的支脚端部的移动期间防止支脚的端部的周向移动。

隔室可以包括底板或者可以在背向支脚的端部的轴向方向上开口。

当指状物在支脚的方向上轴向移动时，至少一对支脚可以被第一隔室接收，而至少另一对支脚可以被第二隔室接收。

当指状物径向移动时，被接收在第一隔室中的一对支脚端部与隔室一起移动，而被第二隔室接纳的至少另一对支脚不移动。

第一隔室的尺寸可以被设计成恰好接收一对端部。

所述一对支脚端部可以属于定子绕组的一层，其中连接将在另一步骤中建立。

第二隔室的尺寸被设计成接收至少两对端部。因此，该装置可用于将至少三对支脚分离。当最后一对支脚保持未被装置移动时，径向对齐成一排的多达四对支脚可以彼此分离。

距定子轴线具有相同距离的多个周向布置的对中的各个对形成一层。因此，可以针对具有多达四层的定子绕组准备导体以供焊接。

指状物可围绕定子轴线在周向方向上旋转，并且将一排径向对齐的支脚的端部一个接一个地分离。

在优选实施方式中，机器包括多个环状布置的指状物，并且指状物可独立地移动。指状物可以同时移动，使得多个径向对齐的支脚端部可以在同一步骤中被拉开。优选地，存在针对所有径向对齐的成排支脚端部的一指状物。

根据本发明的方法适于拉开被布置在定子芯的槽中的发卡式导体的支脚的端部。

该方法优选地使用如上所述的装置并且包括以下步骤。

将连接到径向延伸臂的(优选地，径向内侧)端部的分离构件定位在发卡式导体的径向邻近的支脚对的两个端部之间。优选地，通过轴向移动臂和分离构件来定位分离构件。

通过径向移动所述分离构件来径向移动发卡式导体的至少一个第一支脚对。

所述至少一个第一支脚对与所述分离构件脱离。优选地，通过轴向移动臂和分离构件来使所述支脚对脱离。

分离构件径向移动到与至少一个第二支脚对的径向位置对应的径向位置，同时使至少一个第一支脚对保持静止。

优选地通过轴向移动，将分离构件定位成优选地在径向内侧上与第二对支脚相邻。

优选地，通过径向移动所述分离构件来使所述第二支脚对径向移动，同时使至少一个第一支脚对保持静止。

在有利的实施方式中，另外的成对的端部可以一个接一个地径向移动，而使已经移动的成对的端部保持静止。

在优选实施方式中，围绕定子轴线周向布置的多个对在同一操作步骤中被多个分离构件径向移动。

在该方法的优选实施方式中，至少一个第一支脚对被插入到指状物的座的第一(优选地，径向内侧)隔室中，所述第一径向隔室具有第一径向隔室宽度。

第一隔室的周向延伸壁用作分离构件。该壁优选地是径向内侧的壁。

通过径向移动所述指状物来径向移动至少一个第一支脚端部对。

优选地，第一支脚端部对在径向向外方向上移动以远离第二端部对。

优选地通过指状物的轴向移动，至少一个第一支脚端部对与所述第一隔室脱离。

然后，将指状物径向移动到与至少一个第二支脚端部对的径向位置对应的径向位置，所述至少一个第二支脚端部对与第一端部对径向相邻。

所述至少一个第二支脚端部对被插入到第一隔室中，并且所述至少一个第一支脚对被插入到第二(优选地，径向外侧)隔室中，该第二隔室具有大于第一径向隔室宽度的第二径向宽度。第一端部对维持其位置。

通过径向移动所述指状物，使所述第二支脚端部对径向移动，同时使至少一个第一支脚端部对保持静止。

优选地，第二支脚端部对在径向向外方向上移动，而第一端部对不移动。第一对和第二对彼此更靠近，但是它们具有比径向移动第一端部对之前更大的距离。

每个径向移动的步骤提供了一对支脚端部的精确定位，在进一步的移动步骤期间维持该对支脚端部的定位以定位另外的对。

在拉开过程之后，成对的支脚端部被分离，从而它们被准备好以被插入扭转装置的凹穴中。

本发明的第二方面涉及一种用于扭转被布置在定子芯的槽中的发卡式导体的支脚的端部的装置。

优选地，发卡式导体的成对的支脚端部已经通过如上所述的用于拉开端部的装置和/或方法分离。

用于扭转的装置包括至少一对相邻的环，所述至少一对相邻的环具有径向外侧环和径向内侧环。

内侧环和外侧环直接相邻，内侧环与外侧环之间没有布置中间环。

所述内侧环和所述外侧环中的至少一者可相对于另一个环在周向方向上移动。优选地，所述内侧环和所述外侧环可在周向相反的方向上移动。

该装置可以包括另外的成对的环。每对环用于定位定子绕组的一层导体。

所述内侧环和外侧环中的每一者包括用于接收发卡式导体的支脚的端部的开口凹穴。每个开口凹穴的尺寸被设计成恰好接收一个支脚端部。

所述径向外侧环中的开口凹穴具有径向外侧的壁和径向内侧开口端部。

所述径向内侧环中的开口凹穴具有径向内侧的壁和径向外侧开口端部。

开口凹穴可具有侧壁，并且还可具有底板。在周向相邻的开口凹穴的侧壁之间存在径向引导面。

当内侧环和外侧环周向对齐时，内侧环的每个开口凹穴与外侧环的相应开口凹穴形成对接闭合凹穴(jointclosedpocket)，该对接闭合凹穴用于接收一对支脚端部。内侧环和外侧环的径向引导面也径向对齐，并且在该位置可以彼此接触。

对接闭合凹穴均具有外侧环的开口凹穴的径向外侧的壁和内侧环的开口凹穴的径向内侧的壁。对接闭合凹穴可具有由开口凹穴的侧壁形成的侧壁。

对接闭合凹穴的尺寸被设计成恰好接收彼此靠近布置的一对支脚端部。

由于用于接收一对支脚端部的对接闭合凹穴由两个开口凹穴形成，因此在用于接纳该对端部中的一个端部的凹穴与用于接纳该对端部中的另一端部的凹穴之间不存在分离壁。

通过在周向方向上移动环中的至少一个，使支脚的端部弯曲，使得每个发卡式导体具有附加的节距。

在扭转期间，容纳在开口凹穴中的支脚的端部的径向位置可以通过开口凹穴的壁以及通过相对的环的引导面被维持。

相应层的导体的支脚的端部不仅可以紧接在焊接之前，而且可以已经在扭转之前被带到一起彼此靠近。由于无论如何在插入到扭转装置中之前必须拉开支脚的端部，所以在扭转之后将一层的端部带到一起的附加步骤不是必需的。

环中的至少一个可以是可周向移动的，使得内侧环的开口凹穴和外侧环的开口凹穴在起始位置形成第一对接闭合凹穴，并且在结束位置形成第二对接闭合凹穴。

因此，在起始位置，成对的支脚端部可以被插入到对接闭合凹穴中。在扭转之后，即在周向地移动环中的至少一个之后，新的成对的支脚端部被组合在第二对接闭合凹穴中。

环的旋转的程度限定了导体的节距。例如，同一发卡式导体的第一支脚的端部与另一支脚的端部之间的开口凹穴的数量加一对应于导体的节距。

根据本发明的方法适于扭转定子芯中的发卡式导体的支脚的端部，并使用如上所述的用于扭转的装置。

该方法包括以下步骤。

将发卡式导体的至少一对支脚端部插入由内侧环的开口凹穴和外侧环的开口凹穴形成的对接闭合凹穴中。

内侧环和外侧环中的至少一者周向地转动，同时所述一对支脚端部中的一个端部保持在内侧环的开口凹穴中，并且所述一对支脚端部的一个端部保持在外侧环的开口凹穴中。最初插入的一对支脚端部彼此远离，并且通过该加工步骤使t形端部弯曲。

优选地，相对于定子的轴线周向布置的多对支脚端部被插入到由内侧环的开口凹穴和外侧环的开口凹穴形成的对应的多个对接闭合凹穴中。可以有不止一对内侧环和外侧环。

在该方法的优选实施方式中，发卡式导体的多对支脚端部中的每对支脚端部被插入到对接闭合凹穴中，并且在周向转动之后，新的成对的支脚端部被布置在对接闭合凹穴中。优选地，所有支脚端部都是新的对的一部分。

特殊导体的附加的端部也可以被插入到对接凹穴中。不是所有的端部都需要是对的一部分。而且在扭转之后，也可以有仅接纳导体的支脚的一个端部的对接闭合凹穴。

因此，支脚的端部被准备好以被焊接并形成绕组。

下面将参照具体实施方式的描述和相应的附图来解释本发明，附图中：

图1示出了用于拉开发卡式导体的支脚的端部的装置的立体图；

图2示出了用于拉开发卡式导体的支脚的端部的装置的细节的立体图；

图3示出了用于拉开发卡式导体的支脚的端部的装置的指状物的细节的另一立体图；

图4a至图4c示出了用于拉开发卡式导体的支脚的端部的方法步骤的示意图；

图5示出了用于扭转发卡式导体的支脚的端部的装置的立体图；

图6示出了用于扭转发卡式导体的支脚的端部的装置的细节的立体图；

图7示出了用于扭转发卡式导体的支脚的端部的装置的进一步细节的立体图。

图1示出了用于拉开发卡式导体的支脚的端部的装置100的立体图。

该装置包括多个指状物111，所述多个指状物用于径向移动发卡式导体的支脚的端部5a、5b(见图3)。

指状物111相对于与定子(图中未示出)的轴线对应的系统轴线t周向地布置。

指状物111被布置成可在径向方向106上移动，并且它们被布置成可在轴向方向107上移动。

指状物111可独立地移动。

图2示出了用于拉开发卡式导体的支脚的端部5a、5b的装置100的细节的立体图(见图3)。

每个指状物111包括至少一个径向延伸的臂101和被布置成与臂101的径向内侧端部108相邻的分离构件102。

分离构件102被设计成定位在发卡式导体对的径向邻近的支脚的两个端部5a、5b(见图3)之间。

每个指状物111具有与分离构件102相邻的第一区段104，该第一区段为径向内侧区段。第一区段104具有第一径向宽度114，该第一径向宽度的尺寸被设计成接收至少一对支脚5a、5b(见图3)，并且所述第一区段适于在指状物111径向移动时移动所述一对支脚5a、5b(见图3)。

每个指状物111具有不与第一区段104重叠的第二区段105，该第二区段为径向外侧区段。所述第二区段105具有第二径向宽度116。

第一径向宽度114小于第二径向宽度116。第二区段105的尺寸被设计成当指状物111径向移动时，接收而不移动至少一对支脚5a、5b(见图3)。

分离腹板118被布置在第一区段104与第二区段105之间。

图3示出了用于拉开发卡式导体的支脚的端部5a、5b的装置100的指状物111的细节的立体图。

每个指状物111具有用于轴向接收发卡式导体的支脚的端部5a、5b的座112。座112包括第一隔室113和第二隔室115，所述第一隔室为径向内侧隔室，所述第一隔室提供第一区段103并且具有尺寸被设计成接收一个支脚对6的第一径向隔室宽度114，所述第二隔室为径向外侧隔室，所述第二隔室提供第二区段105并且具有第二径向隔室宽度116。第一径向隔室宽度114小于第二径向隔室宽度116。

第二隔室115的尺寸被设计成接收至少两对6端部5a、5b。

图4a至图4c示出了用于拉开发卡式导体的支脚的端部的方法步骤的示意图。

指状物111适于使支脚端部对6的端部5a、5b在径向移动距离117上径向移动，所述端部5a、5b优选为至少径向最外侧的端部。

第二径向宽度116大于所述径向移动距离117与成对的支脚端部的径向延伸110的至少两倍之和。

第二径向宽度116优选地在11mm至23mm的范围内。

第一区段104的径向宽度119优选地在4.5mm至10.5mm的范围内。

第一区段104和第二区段105的周向宽度120优选地在2.5mm至5.5mm的范围内。

臂101的径向长度103大于所述径向移动距离117与成对的支脚端部的径向延伸110的至少两倍之和。

在第一步骤中，将分离构件102定位在发卡式导体的径向邻近的支脚对6、6’的两个端部之间(见图4a)。

通过径向移动分离构件102来径向移动发卡式导体的第一支脚对6。第一支脚端部对6与所述分离构件102脱离。然后，分离构件102径向移动到与至少一个第二支脚对6’的径向位置对应的径向位置，同时保持至少一个第一支脚对6静止(见图4b)。

通过径向移动所述分离构件102，使第二支脚对6’径向移动，同时保持第一支脚对6静止。

图5示出了用于扭转发卡式导体的支脚的端部5a、5b(见图7)的装置200的立体图。

装置200包括多对201、201’、201”相邻的环202、203(见图6)。装置200包括用于在周向方向204、205上独立地移动环202、203的致动设备214。

图6示出了用于扭转发卡式导体的支脚的端部5a、5b(见图7)的装置的细节的立体图。

每对201、201’、201”相邻的环包括径向外侧环203和径向内侧环202。

所述内侧环202和外侧环203各包括用于接收发卡式导体的支脚的端部5a、5b(见图7)的开口凹穴206、207。

所述径向外侧环203中的开口凹穴207具有径向外侧的壁208和径向内侧开口端部209。

所述径向内侧环202中的开口凹穴206具有径向内侧的壁210和径向外侧开口端部211。

当内侧环202和外侧环203周向对齐时，内侧环202的每个开口凹穴206与外侧环203的相应开口凹穴207形成对接闭合凹穴212。对接闭合凹穴212均具有外侧环203的开口凹穴207的径向外侧的壁208和内侧环202的开口凹穴206的径向内侧的壁210。

图7示出了用于扭转发卡式导体的支脚的端部的装置的另外的细节的立体图。

所述内侧环202和所述外侧环203中的至少一者可相对于另一环202、203在周向方向204上移动。优选地，所述内侧环203和所述外侧环202可在周向相反的方向204、205上移动。

当内侧环202和外侧环203周向对齐时，内侧环202的每个开口凹穴206与外侧环203的相应开口凹穴207形成用于接收支脚5a、5b的一对端部6的对接闭合凹穴212。

环202、203可周向移动，使得内侧环202的开口凹穴206和外侧环203的开口凹穴207在起始位置形成第一对接闭合凹穴212，并且在结束位置形成第二对接闭合凹穴。形成了容纳在第二对接闭合凹穴中的新的成对的支脚端部。