MONTAGEVERFAHREN VON HAARNADELN EINER STECKWICKLUNG IN ZUGEHÖRIGE STATORKERNNUTEN SOWIE ZUGEHÖRIGES COMPUTERPROGRAMM UND ZUGEHÖRIGE MONTAGEANLAGE

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Montageverfahren zum Einstecken eines Hairpinzopfes einer Steckwicklung in Nuten eines Blechpakets eines Stators einer elektrischen Maschine. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei einer Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des Montageverfahrens auszuführen. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Montageanlage zum Einstecken des Hairpinzopfes in die Nuten des Blechpakets des Stators, umfassend mindestens eine Greifvorrichtung und eine Vorspannvorrichtung.

Stand der Technik

Elektrische Maschinen können eine sogenannte Steckwicklung als elektrische Wicklung aufweisen. In Steckwicklungen weisen die Leiterelemente einen gegenüber herkömmlichen Drahtwicklungen vergleichsweise großen Leiterquerschnitt auf, wodurch der Füllfaktor in den Statornuten steigt. Als Füllfaktor bezeichnet man in der Spulenwickeltechnik das Verhältnis der effektiven Querschnittsfläche der Kupferleiter zur theoretisch maximalen Querschnittsfläche des verfügbaren Wickelfensters. Durch den höheren Füllfaktor wird unter anderem in der Regel Material eingespart, insbesondere relativ teures Kupfer. Elektrische Maschinen mit einer Steckwicklung weisen bei gleichem Bauraum auch eine höhere Effizienz beziehungsweise Leistung und eine geringere Geräuschentwicklung auf. Die typischerweise drei elektrischen Phasen einer Steckwicklung umfassen dabei vorzugsweise jeweils eine Vielzahl an U- förmigen Leiterelementen, welche an den freien Enden verschränkt sind. Die verschränkten Enden einer elektrischen Phase sind elektrisch miteinander so verbunden, dass eine Reihenschaltung der U-förmigen Leiterelemente der elektrischen Phase resultiert, wobei die Verbindung beispielsweise durch Laserschweißen erfolgt. Ein erster Teil der in Reihe verschalteten Leiterelemente einer Phase bildet so typischerweise eine erste Wellenform und ein zweiter Teil der in Reihe verschalteten Leiterelemente bildet so typischerweise eine dazu gegenläufige zweite Wellenform aus. Des Weiteren sind der erste und zweite Teil der in Reihe verschalteten Leiterelemente in der Regel in radialer Richtung nebeneinander beziehungsweise sich gegenseitig überlagernd in radialer Richtung hintereinander im Stator angeordnet und mittels eines Umkehr- oder Lagenverbinders miteinander elektrisch verbunden. Somit sind der erste und zweite Teil durch ihre gegenläufige Wellenform dazu eingerichtet, elektrische Schlaufen einer elektrischen Phase auszubilden. Demnach sind der erste und zweite Teil der in Reihe verschalteten Leiterelemente der jeweiligen elektrischen Phase der Steckwicklung bei Anregung mit Wechselstrom dazu eingerichtet, ein elektromagnetisches Statorfeld zur Anregung des Rotors der elektrischen Maschine zu erzeugen. Der Rotor kann beispielsweise alternierend angeordnete Permanentmagneten oder einen sogenannten Käfigläufer aufweisen. Im Betrieb der elektrischen Maschine werden durch eine Ansteuerung typischerweise dreier elektrischen Phasen mit jeweils phasenversetztem Wechselstrom in Umfangsrichtung umlaufende beziehungsweise rotierende magnetische Pole erzeugt, die in einer Rotation des Rotors der elektrischen Maschine resultieren.

Die Schrift DE 10 2019 122 550 Al offenbart eine elektrische Maschine mit haarnadelförmiger Wicklung beziehungsweise einer Steckwicklung. Die elektrische Maschine beinhaltet einen Statorkern, der Nuten und Haarnadeln definiert, die in den Nuten angeordnet und an Verbindungen selektiv verbunden sind, um Wicklungen zu bilden. Eine U-förmige Brücke weist beabstandete Schenkel auf, die durch einen U- Abschnitt miteinander verbunden sind.

Die U-förmigen Leiterelemente der Steckwicklung sind typischerweise mit den beiden parallelen geraden Schenkeln beziehungsweise Hairpins parallel zur Rotationsache des Stators beziehungsweise Rotors in die Nuten des Blechpakets des Stators eingefügt beziehungsweise gesteckt, wobei vorzugsweise alle gebogene Bereiche der Leiterelemente auf einer senkrecht zur Rotationsachse vorbestimmten Seite beziehungsweise Einsteckseite des Stators angeordnet werden. Anschließend werden die freien Enden der Schenkel auf der, der vorbestimmten Seite beziehungsweise Einsteckseite gegenüberliegenden Seite des Stators verschränkt und zur Wellenform beziehungsweise zur gegenläufigen Wellenform durch Schweißen miteinander elektrisch verbunden beziehungsweise in Reihe geschaltet. Vorzugsweise ist so ein erster Hairpinzopf ausgebildet, welcher den jeweils ersten Teil aller in Reihe verschalteten Leiterelemente dreier elektrischer Phasen umfasst. Des Weiteren ist vorzugsweise analog ein zweiter Hairpinzopf ausgebildet, welcher den jeweils zweiten Teil aller in Reihe verschalteten Leiterelemente dreier elektrischer Phasen umfasst. Ein sogenannter Hairpinkorb beziehungsweise Wickelkopf umfasst wenigstens den ersten und den zweiten Hairpinzopf. Es kann vorgesehen sein, dass der Hairpinkorb mehr als zwei Hairpinzöpfe umfasst. Anschließend wird gemäß dem bekannten Stand der Technik der erste und der zweite Hairpinzopf zusammen beziehungsweise der Hairpinkorb als Ganzes in die Nuten des Stators gesteckt. Anschließend werden nach der Anordnung des Hairpinkorbs im Stator die freien Enden der geraden Schenkel verschränkt und elektrisch verbunden sowie die jeweiligen elektrischen Wicklungen der gleichen elektrischen Phase der verschiedenen Hairpinzöpfe mittels eines Lagen- oder Umkehrverbinders miteinander elektrisch verbunden. Die Montage der Steckwicklung ist technisch und wirtschaftlich anspruchsvoll, da eine Vielzahl an Prozessschritten resultiert, beispielsweise durch das Anordnen der Vielzahl an Leiterelementen, mit dem ineinandergreifen der gebogenen Bereiche, zu dem Hairpinzopf beziehungsweise Hairpinkorb.

Das Dokument DE 10 2018 121 745 Al offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung von Spulenelementen für eine Steckspule einer elektrischen Maschine, wobei eine mindestens einlagige Anordnung von stabförmig ausgebildeten Spulenelementen für eine Steckspule einer elektrischen Maschine an einem Werkstückträger hergestellt und die mindestens einlagige Anordnung der Spulenelemente nach dem Übernehmen der Spulenelemente mittels einer Greifeinrichtung an dem Werkstückträger gehalten wird.

Die Schrift DE 10 2019 120 261 Al offenbart eine Kranzanordnungs- und - fügevorrichtung zum Bilden und Einfügen einer Kranzanordnung aus wenigstens einem Kranz oder mehreren konzentrisch angeordneten Kränzen von vorzugsweise U- förmigen elektrischen Leitern in ein Bauteil einer elektrischen Maschine.

Die Schrift DE 10 2018 114 875 Al offenbart eine Vorrichtung zur Herstellung eines mit Wicklungen versehenen Maschinenelements für eine elektrische Maschine, umfassend: mindestens eine Hilfsvorrichtung zur Bereitstellung vorgesteckter Hairpins, die so zueinander ausgerichtet sind wie im herzustellenden Maschinenelement; und eine Fügeinrichtung zur Entnahme der zueinander ausgerichteten Hairpins aus der Hilfsvorrichtung und zum Einbringen in ein Maschinenelement.

Das Dokument DE 10 2019 124488 Al offenbart eine Vorrichtung zur Bestückung eines Statorkerns mit Leiterstücken, die insbesondere mit rechteckigem Leiterquerschnitt ausgebildet sind. Die Vorrichtung umfasst eine Aufnahme zur spielbehafteten Aufnahme der Leiterstücke. Die Leiterstücke sind dabei in einer Konfiguration, die einer zum Einsetzen in einen Statorkern vorgesehenen Konfiguration der Leiterstücke entspricht, in der Aufnahme angeordnet. Die Vorrichtung weist eine Greifvorrichtung auf, die dazu dient, die in der Aufnahme spielbehaftet gehaltenen Leiterstücke aus dieser zu entnehmen, und in einer vorgesehenen endgültigen Anordnung in den Statorkern einzusetzen. Es ist vorgesehen, dass die Greifvorrichtung eine Ausrichteinrichtung umfasst. Die Ausrichteinrichtung ist ausgebildet, um in einem Greifvorgang mehrere in der Aufnahme spielbehaftet gehaltene und radial erstreckt angeordnete Leiterstückreihen jeweils in ihrer vorgesehenen Reihenanordnung aneinander anliegend radial erstreckt auszurichten. Dabei liegt die jeweilige Leiterstückreihe in radialer Richtung an einem radialen Anschlag an und die einzelnen Leiterstücke der Leiterstückreihe werden umfänglich beidseitig durch die Ausrichteinrichtung kontaktiert. Eine separat ausgebildete Gegenlagereinrichtung ist ausgebildet und angeordnet, um in dem Greifvorgang der Greifvorrichtung einen radialen Anschlag auf einer zweiten radialen Seite zu bilden (der ersten radialen Seite gegenüberliegend angeordnet). Die Greifvorrichtung ist ausgebildet, um die Leiterstücke der jeweiligen Reihenanordnung bzw. Leiterstückreihe zwischen dem radialen Anschlag der Ausrichteinrichtung und dem radialen Anschlag der Gegenlagereinrichtung klemmend zu fixieren. Die aus DE 10 2019 124488 Al offenbarte Vorrichtung erlaubt einen Griff aller Haipins in einem Greifvorgang. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der beanspruchten Vorrichtung, weist die Ausrichteinrichtung mehrere gabelförmige Aufnehmer auf, die jeweils dazu ausgebildet und angeordnet sind die Leiterstücke einer Reihenanordnung zu erfassen, wobei die Greifvorrichtung insbesondere derart ausgebildet ist, dass die jeweiligen gabelförmigen Aufnehmer im Greifvorgang jeweils in radialer Richtung auf die Leiterstücke einer jeweiligen Reihenanordnung aufgeschoben werden. Die Leiterstücke einer Reihenanordnung werden durch die Ausrichteinrichtung fluchtend zueinander ausgerichtet und die einzelnen Reihenanordnungen werden in ihrer Winkelstellung in Umfangsrichtung festgelegt. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Montageverfahren zum Einstecken eines bereitgestellten Hairpinzopfes mit U-förmigen Leiterelementen in die Nuten eines Stators zu verbessern.

Offenbarung der Erfindung

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend der unabhängigen Ansprüche 1, 6 und 7 gelöst.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Montageverfahren zum Einstecken beziehungsweise zur Positionierung eines Hairpinzopfes einer Steckwicklung in den Nuten eines Blechpaktes eines Stators. Das Montageverfahren umfasst eine Bereitstellung des Hairpinzopfes einer elektrischen Wicklung für eine elektrische Maschine. Der Hairpinzopf wurde vorteilhafterweise in einem in dieser Anmeldung nicht näher beschriebenen Vormontageprozess hergestellt. Der Hairpinzopf weist vorzugsweise eine Vielzahl an separaten kreisförmig nebeneinander angeordneten U- förmig gebogenen Leiterelementen mit jeweils zwei geraden Schenkeln beziehungsweise Hairpinfüßen beziehungsweise Haarnadeln auf, wobei vorzugsweise wenigstens zwei benachbarte U-förmig gebogene Leiterelemente in radialer Richtung hintereinander angeordnet sind und deren gebogene Bereiche ineinandergreifen. In einem anschließenden Schritt des Montageverfahrens wird der Hairpinzopf gegriffen, wobei das Greifen des Hairpinzopfes insbesondere im gebogenen Bereich der Leiterelemente erfolgt. Dabei werden bevorzugt die U-förmig gebogenen Leiterelemente an wenigstens einem jeweiligen Auflagepunkt im gebogenen Bereich der Leiterelemente gegriffen und somit in z-Richtung und in radialer Richtung positioniert beziehungsweise fixiert. Die U-förmig gebogenen Leiterelemente werden um die Tangentialachse drehbar gelagert. Durch das Greifen werden vorteilhafterweise die Lage der Schenkel sowie die Position der freien Enden der Schenkel der Leiterelemente des Hairpinzopfes im Wesentlichen durch die Gewichtskraft und die Auflagepunkte an der Greifvorrichtung definiert, weshalb vorteilhafterweise die Position der Schenkel sowie die Position der freien Enden der Schenkel der Leiterelemente des Hairpinzopfes zunächst eine hohe Lage- und Winkeltoleranz aufweisen. Anschließend werden die Schenkel der Leiterelemente des gegriffenen Hairpinzopfes in eine koaxial zur Achse des Hairpinzopfes angeordnete Vorspannvorrichtung eingeführt. Die Vorspannvorrichtung ist insbesondere ringförmig, das heißt die Schenkel der Leiterelemente des gegriffenen Hairpinzopfes werden vorzugsweise in die koaxial zur Achse des Hairpinzopfes angeordnete Vorspannvorrichtung eingeführt, so dass die Vorspannvorrichtung vorteilhafterweise um die Schenkel der Leiterelemente herum angeordnet ist. Die Vorspannvorrichtung ist bevorzugt senkrecht beziehungsweise koaxial zur Achse des Hairpinzopfes angeordnet. Danach werden eine Vielzahl von Ausrichtelementen der Vorspannvorrichtung ausgefahren, wobei ein Ausrichtelement zumindest einen Schenkel der Leiterelemente in tangentialer Richtung ausrichtet. Beispielsweise wird ein Ausrichtelement jeweils zwischen zwei Schenkeln angeordnet, so dass vorteilhafterweise die Schenkel der Leiterelemente in tangentialer Richtung positioniert beziehungsweise ausgerichtet sind. Des Weiteren werden beim Ausfahren der Vielzahl von Ausrichtelementen die freien Enden der Schenkel der Leiterelemente des Hairpinzopfes in radialer Richtung nach innen oder außen verschoben, insbesondere mittels eines mechanischen Anschlags der Ausrichteelemente, so dass als äußere Hüllfläche um die Schenkel des Hairpinzopfes eine Mantelfläche eines Kegelstumpfes ausgebildet wird. Die Verschiebung der freien Enden der Schenkel der Leiterelemente des Hairpinzopfes erfolgt insbesondere in radialer Richtung nach innen. Anschließend wird ein Blechpaket eines Stators einer elektrischen Maschine bereitgestellt, wobei das Blechpaket eine Vielzahl an geraden Nuten zur Aufnahme der Schenkel der Leiterelemente des Hairpinzopfes aufweist. Die Nuten umfassen insbesondere jeweils ein Isolationpapier, welches bevorzugt am äußeren Umfang der jeweiligen Nut angeordnet ist. Das Blechpaket des Stators und der Hairpinzopf werden vorteilhafterweise mit der Rotationsachse koaxial zueinander angeordnet beziehungsweise ausgerichtet. In einem anschließenden Schritt werden die freien Enden der Schenkel der Leiterelemente in die Nuten des Stators eingesteckt beziehungsweise eingeführt beziehungsweise in den Nuten positioniert, vorzugsweise durch eine Bewegung des Hairpinzopfes in z-Richtung von oben nach unten. Das Verfahren weist gegenüber bekannten Verfahren den Vorteil auf, dass ein direktes Einstecken der einzelnen Hairpinzöpfe in das Blechpaket des Stators mit erhöhter Geschwindigkeit erfolgt. Des Weiteren erleichtert die kegelstumpfförmige Mantelfläche der äußeren Hüllfläche des Hairpinzopfes das nacheinander Einstecken mehrerer Hairpinzöpfe, da die gebogenen Bereiche der Vielzahl der Leiterelemente eines Hairpinzopfes das Einstecken eines nachfolgenden Hairpinzopfs nicht behindert. Darüber hinaus resultiert der Vorteil, dass durch die geringere Lagetoleranz der Schenkel der Leiterelemente, welche auf der erzeugten kegelstumpfförmigen Mantelfläche der äußeren Hüllfläche des Hairpinzopfes basiert, in einer genaueren Einsteckposition beziehungsweise in einer geringeren Toleranz der Steckposition der geraden Schenkel der Leiterelemente in die Nuten resultiert, wodurch das Einstecken beziehungsweise Einführen der Schenkel in die Nuten, welche vorzugsweise ein Isolationspapier aufweisen, erleichtert ist. Es resultiert des Weiteren durch das Montageverfahren ein Kostenvorteil, da keine Hilfsvorrichtung benötigt wird, in der alle Hairpinzöpfe zu einem Hairpinkorb vereint werden. Außerdem weist die vorliegende Erfindung den Vorteil auf, dass die benötigte Einsteckkraft eines einzelnen Hairpinzopfes in den Stator beziehungsweise das Blechpaket des Stators gegenüber einem klassischen Stecken des ganzen Hairpinkorbs reduziert ist, wodurch auch das Einstecken der Schenkel in die Statornuten mit Isolationspapier vorteilhafterweise erleichtert beziehungsweise fehlerfreier wird, da das Isolationpapier dabei weniger beschädigt wird. Das Montageverfahren der vorliegenden Erfindung weist außerdem den Vorteil einer großen Flexibilität bezüglich der Größe der Hairpinzöpfe sowie bezüglich der Verschränkung der gebogenen Bereiche der U-förmigen Leiterelemente und bezüglich der Anzahl der Hairpinzöpfe auf.

In einer bevorzugten Ausführung wird beim Einführen des Hairpinzopfes in die Vorspannvorrichtung die Vorspannvorrichtung im Bereich zwischen der Mitte der geraden Schenkel der Leiterelemente und den freien Enden der Schenkel der Leiterelemente angeordnet. In dieser Ausgestaltung wird die kegelstumpfförmige Mantelfläche der äußeren Hüllfläche des Hairpinzopfes mit einer höheren Maßtoleranz erzeugt, wodurch das Einstecken der Schenkel in die Statornuten beziehungsweise der Gesamtprozess fehlerfreier wird beziehungsweise die Prozesssicherheit des Verfahrens gesteigert wird. Außerdem wird eine geringere Kraft zu Verschiebung der freien Enden der Schenkel in radialer Richtung benötigt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung erfolgt vor dem Einstecken der Schenkel der Leiterelemente in die Nuten des Stators eine Einführung der freien Enden der Schenkel der Leiterelemente des Hairpinzopfes in eine Positionierhilfseinrichtung. Die Positionierhilfseinrichtung wird in z-Richtung koaxial zum Stator angeordnet, wobei die Positionierhilfseinrichtung mittels einer Vielzahl an Positionierhilfselementen dazu eingerichtet ist, die Schenkel der Leiterelemente oberhalb der Nuten des Stators auszurichten. Zu diesem Zweck weisen die Positionierhilfselemente jeweils an der Oberseite zur Vorspanneinrichtung hin mindestens eine zur z-Richtung abgewinkelte Führungsfläche auf. Durch diese Ausführung wird die Positioniergenauigkeit des Einsteckens beziehungsweise der Einführung der freien Enden der Schenkel der Leiterelemente in die Nuten des Blechpakets des Stators gesteigert und somit beispielsweise die Beschädigung eines Isolationspapiers in den Nuten des Blechpakets zuverlässig vermieden. In einer Weiterführung der Erfindung wird nach dem Einstecken beziehungsweise nach der Einführung der freien Enden der Schenkel der Leiterelemente in die Nuten des Blechpakets des Stators eine Anpressung der Schenkel der Leiterelemente des Hairpinzopfes in radialer Richtung nach außen oder innen durchgeführt. Die vorherige Einführung beziehungsweise das Einstecken der Schenkel der Leiterelemente in die Nuten erfolgt insbesondere nur für eine kurze Strecke, das heißt beispielsweise werden die freien Enden der Schenkel nur für eine Strecke kleiner oder gleich fünf Zentimeter eingesteckt und anschließend angepresst, insbesondere erfolgt das Einstecken der freien Enden der Schenkel in die Nuten für eine Strecke kleiner oder gleich drei Zentimeter und besonderes bevorzugt für eine Strecke kleiner oder gleich einem Zentimeter. Insbesondere erfolgt die Anpressung jeweils zwischen zwei Positionierhilfselementen und gegen den Stator oder gegen einen bereits vorher in die Nuten des Stators durchgesteckten beziehungsweise vollständig eingeführten Hairpinzopf. Durch die Anpressung wird vorteilhafterweise die äußere Hüllfläche des Hairpinzopfes von der kegelstumpfförmigen in eine zylindrische Mantelfläche geändert beziehungsweise überführt. Anschließend werden die Schenkel der Leiterelemente durch die Nuten des Stators durchgesteckt beziehungsweise vollständig durch die Nuten des Stators geführt, insbesondere bis die freien Enden der Schenkel die Nuten auf einer zur Einsteckseite gegenüberliegenden Seite des Stators verlassen. Vorzugsweise erfolgt die Anpressung zumindest eines Teils der Schenkel oder jedes Schenkels der Leiterelemente des Hairpinzopfes in radialer Richtung von innen nach außen zwischen jeweils zwei Positionierhilfselementen, insbesondere mittels einer Spannvorrichtung. Vorzugsweise werden nach dem Einstecken beziehungsweise nach der Einführung der Schenkel der Leiterelemente in die Nuten des Stators die Ausrichtelemente zumindest in radialer Richtung zumindest teilweise eingefahren beziehungsweise entfernt. Durch die Anpressung wird vorteilhafterweise die äußeren Hüllfläche des Hairpinzopfes von der kegelstumpfförmigen Mantelfläche zu einer näherungsweise zylindrischen Mantelfläche überführt beziehungsweise geändert, so dass die geraden Schenkel der Leiterelemente vollständig durch die Nuten des Stators geführt beziehungsweise durchgesteckt werden können. Die Anpressung, insbesondere mittels der Spanneinrichtung, ist des Weiteren vorteilhafterweise dazu eingerichtet, einen aktuell eingesteckten Hairpinzopf an den letzten eingesteckten Hairpinzopf aufzuschieben und/oder anzudrücken. Durch die Anpressung kann vorteilhafterweise der Füllfaktor weiter gesteigert werden, da ein Luftspalt minimiert werden kann. In einer Weiterführung kann eine zusätzliche Klebung zwischen den Hairpinzöpfen durch eine Andrückkraft unterstützt werden, wobei eine zusätzliche Klebung zwischen Hairpinzöpfen auch Vibrationen der elektrischen Maschine im Betrieb minimiert.

Vorzugsweise wird das Verfahren so oft wiederholt, bis mindestens zwei Hairpinzöpfe in den Nuten des Blechpakets des Stators positioniert sind. Durch das Hintereinander Einstecken mehrere Hairpinzöpfe können Fertigungsschritte parallelisiert werden, wodurch Fertigungskosten reduziert werden.

Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Montageanlage zum Einstecken beziehungsweise zur Positionierung eines Hairpinzopfes in den Nuten eines Blechpakets eines Stators. Die Montageanlage weist zumindest eine Greifvorrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, einen bereitgestellten Hairpinzopf zu greifen. Der bereitgestellte Hairpinzopf weist vorzugsweise die Vielzahl an separaten kreisförmig nebeneinander angeordneten U-förmig gebogenen Leiterelementen mit jeweils zwei geraden Schenkeln beziehungsweise Hairpinfüßen auf. Die Greifvorrichtung ist ferner insbesondere dazu eingerichtet, die U-förmig gebogenen Leiterelemente im gebogenen Bereich an zumindest einem Auflagepunkt in z-Richtung und in radialer Richtung zu greifen beziehungsweise zu positionieren. Die Greifvorrichtung ist dazu eingerichtet, die U-förmig gebogenen Leiterelemente des Hairpinzopfes um die Tangentialachse drehbar zu lagern. Die Montageanlage umfasst des Weiteren zumindest eine Vorspannvorrichtung, welche eine Vielzahl von Ausrichtelementen aufweist. Die Ausrichteelemente sind jeweils dazu eingerichtet, zumindest einen Schenkel der Leiterelemente in tangentialer Richtung auszurichten. Beispielsweise sind die Vielzahl von Ausrichtelementen dazu eingerichtet, in radialer Richtung nach innen oder außen zwischen jeweils zwei Schenkel der Leiterelemente des Hairpinzopfes ausgefahren zu werden, wobei die Schenkel in tangentialer Richtung positioniert beziehungsweise ausgerichtet werden. Die Vorspannvorrichtung ist insbesondere ringförmig. Erfindungsgemäß weist zumindest ein Teil der Ausrichtelemente mindestens einen mechanischen Anschlag auf. Die Vorspannvorrichtung ist mittels der mechanischen Anschläge der Ausrichtelemente dazu eingerichtet, die freien Enden der Schenkel in radialer Richtung nach innen oder außen zu verschieben, so dass als äußere Hüllfläche um die Schenkel der U-förmig gebogenen Leiterelemente des Hairpinzopfes eine kegelstumpfförmige Mantelfläche resultiert. Die Greifvorrichtung ist weiter dazu eingerichtet, zumindest in z-Richtung bewegt zu werden, um die freien Enden der Schenkel der U-förmig gebogenen Leiterelemente des gegriffenen Hairpinzopfes in z-Richtung von oben nach unten in die Nuten eines bereitgestellten Stators einer elektrischen Maschine einzuführen beziehungsweise einzustecken. Durch die erfindungsgemäße Montageanlage wird eine hohe Lagegenauigkeit der freien Enden der Schenkel der Leiterelemente beim Einstecken von U-förmig gebogenen Leiterelementen einer Steckwicklung in mit Isolationspapier aufweisende Nuten eines Stators erzielt, wodurch die Prozesssicherheit steigt und die Fehlerquote des Einsteckprozesses, beispielsweise durch Beschädigung des Isolationspapiers, einer Steckwicklung reduziert wird. Des Weiteren resultieren die Vorteile des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens. Darüber hinaus erlaubt die erfindungsgemäße Montageanlage eine größere Parallelisierung der Prozessschritte in der Fertigung der elektrischen Maschine beziehungsweise des Stators, da unterschiedliche Hairpinzöpfe nacheinander eingesteckt und damit eine höhere Taktgeschwindigkeit des Gesamtprozesses erzielt werden kann, wodurch Fertigungskosten reduziert werden.

In einer besonders bevorzugten Weiterführung weist die Montageanlage zusätzlich eine Positionierhilfseinrichtung auf. Die Positionierhilfseinrichtung ist dazu eingerichtet, in z-Richtung unterhalb der Vorspannvorrichtung und oberhalb des bereitgestellten Blechpakets des Stators beziehungsweise zwischen der der Vorspannvorrichtung und dem Blechpaket koaxial zum Blechpaket des Stators und koaxial zur Vorspannvorrichtung angeordnet zu sein. Die Positionierhilfseinrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, unmittelbar oberhalb des Stators angeordnet zu sein. Die Positionierhilfseinrichtung ist insbesondere ringförmig. Die Positionierhilfseinrichtung weist eine Vielzahl an Positionierhilfselementen auf. Jedes Positionierhilfselement wird oberhalb eines Stegs des Stators angeordnet und weist insbesondere an der Oberseite zur Vorspanneinrichtung hin mindestens eine zur z- Richtung abgewinkelte Führungsfläche auf. Die Positionierhilfselemente sind dazu eingerichtet, die freien Enden der Schenkel der Leiterelemente zu den Nuten des Blechpakets auszurichten. Durch die Anordnung der Positionierhilfseinrichtung resultiert eine hohe Maßgenauigkeit bezüglich der Positionierung der freien Enden der Schenkel der Leiterelemente während des Einsteckens in die Nuten des Stators, so dass insbesondere ein Verknicken oder eine Beschädigung eines Isolationspapiers in den Nuten des Stators sehr zuverlässig vermieden wird. Vorzugsweise umfasst die Montageanlage des Weiteren eine Spannvorrichtung, welche koaxial zum Stator und innerhalb oder außerhalb des Hairpinzopfes angeordnet und dazu eingerichtet ist, die eingeführten Schenkel der U-förmig gebogenen Leiterelemente des Hairpinzopfes in radialer Richtung mittels einer Vielzahl von Schiebern nach außen oder innen zu verschieben beziehungsweise an eine Fläche anzupressen, insbesondere erfolgt diese Anpressung zwischen den Positionierhilfselementen und gegen die jeweiligen Bodenflächen der Nuten des Blechpakets des Stators oder gegen die äußere Fläche eines bereits durchgesteckten und im Blechpaket angeordneten anderen Hairpinzopf. Die Spannvorrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, innerhalb des Hairpinzopfes und vorteilhafterweise unmittelbar oberhalb oder im oberen Bereich des Blechpakets auf der Einsteckseite und vorteilhafterweise zumindest teilweise innerhalb des Stators angeordnet zu sein. Die Spannvorrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die eingeführten Schenkel der U-förmig gebogenen Leiterelemente des Hairpinzopfes in radialer Richtung mittels einer Vielzahl von Schiebern von innen nach außen zu drücken. Die Spannvorrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die äußere Hüllfläche des Hairpinzopfes von der kegelstumpfförmigen Mantelfläche in die zylindrische Form zu überführen beziehungsweise zu ändern, so dass eine Durchsteckung beziehungsweise Einführung der Leiterelemente durch die Nuten des Stators vollständig durchgeführt werden kann.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Figuren.

Figur 1: U-förmig gebogenes Leiterelement eines Hairpinzopfes

Figur 2: Seitliche Aufsicht eines Stator mit zwei Hairpinzöpfen des Wickelkopfes

Figur 3: dreidimensionale Darstellung der Montageanlage in schräger Seitenansicht

Figur 4: Greifvorrichtung mit einem Hairpinzopf

Figur 5: Vorspannvorrichtung mit Ausrichteelementen

Figur 6: Detaildarstellung der Vorspannvorrichtung mit Schenkeln der Leiterelemente

Figur 7: Blechpaket des Stators und Positionierhilfseinrichtung sowie Spannvorrichtung Figur 8: Schnittansicht zu Positionierhilfseinrichtung sowie Spannvorrichtung

Figur 9: Positionierhilfselement der Positionierhilfseinrichtung

Figur 10: Aufsicht auf Positionierhilfseinrichtung oberhalb des Blechpakets des Stators

Figur 11: seitliche Ansicht auf Positionierhilfseinrichtung oberhalb des Blechpakets

Figur 12: Einstecken des Hairpinzopfs in die Nuten des Stators

Figur 13: Spannvorrichtung mit ausgefahrenen Schiebern bei eingeführtem Hairpinzopf

Figur 14: äußere Hüllfläche bildet Mantelfläche eines Kegelstumpfes aus

Figur 15a: zylindrische äußere Hüllfläche vor dem Ausfahren der Ausrichtelemente

Figur 15b: Ausbildung der äußeren Hüllfläche als Mantelfläche eines Kegelstumpfes

Figur 16: Ablaufdiagramm des Verfahrens als Blockschaltbild

Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist ein U-förmig gebogenes Leiterelement 10 eines Hairpinzopfes in dreidimensionaler Ansicht dargestellt. Das Leiterelement 10 weist zwei gerade und zueinander parallele Schenkel 12 beziehungsweise Hairpinfüße, einen gebogenen Bereich 11 sowie an jedem der Schenkel 12 jeweils ein freies Ende 13 der Schenkel 12 auf.

Figur 2 zeigt eine seitliche Aufsicht eines Stators 20 einer elektrischen Maschine mit zwei in den Nuten 23 des Stators 21 in radialer Richtung hintereinander beziehungsweise nebeneinander angeordneten Hairpinzöpfen 100, 101, 102. Der Stator 20 umfasst ein Blechpaket 21 mit einer Vielzahl von Stegen 22, wobei das Blechpaket 21 zwischen zwei Stegen 22 jeweils eine Nut 23 aufweist. In einer Nut 23 wird typischerweise ein Isolationspapier 25 angeordnet. Der äußere Hairpinzopf 100, 101 weist einen größeren Durchmesser als der innere Hairpinzopf 100, 102 auf. In Figur 2 ist außerdem dargestellt, wie die einzelnen U-förmig gebogenen Bereiche 11 der U-förmig gebogenen Leiterelemente 10 in einem Hairpinzopf benachbarter Leiterelemente 10 ineinandergreifen, so dass die radiale und axiale Ausdehnung des jeweiligen Hairpinzopfes 100 außerhalb des Blechpakets 21 des Stators 20 minimiert wird. Das Blechpaket 21 des Stators 20 weist typischerweise einen leeren zylindrischen Innenbereich 24 auf, welcher dazu eingerichtet ist einen Rotor der elektrischen Maschine aufzunehmen.

In Figur 3 ist eine dreidimensionale Darstellung von Komponenten einer Montageanlage 200 in schräger Seitenansicht gezeigt. Eine Greifvorrichtung 210 ist dazu eingerichtet, einen Hairpinzopf 100, 101, 102 zu greifen und diesen zumindest in z-Richtung zu bewegen. Eine Vorspannvorrichtung 220 der Montageanlage 200 ist mittels einer Vielzahl von Ausrichtelementen 221 dazu eingerichtet ist, die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 des Hairpinzopfes 100, 101, 102 auszurichten, so dass die Schenkel 12 in tangentialer Richtung des Hairpinzopfes 100, 101, 102 vorpositioniert beziehungsweise ausgerichtet und die freien Enden 13 der Schenkel 12 in radialer Richtung nach innen oder außen verschoben werden, so dass als äußere Hüllfläche um die Schenkel 12 des Hairpinzopfes 100, 101, 102 eine Mantelfläche eines Kegelstumpfes ausgebildet ist, siehe auch Figur 14 und Figur 15b. Vorzugsweise können die Ausrichtelemente 221 durch einen Drehmechanismus mittels gebogener Nuten, in welchen ein mit einem jeweiligen Ausrichtelement 221 verbundener Pin geführt wird, ausgefahren werden. Des Weiteren umfasst die Montageanlage 200 eine Positionierhilfseinrichtung 240. Die Positionierhilfseinrichtung 240 ist dazu eingerichtet, Positionierhilfselemente 241 oberhalb der Stege 22 des Blechpakets 21 des Stators 20 anzuorden, beispielsweise können diese Positionierhilfselemente 241 ebenfalls durch einen Drehmechanismus ausgefahren werden. Die Positionierhilfselemente 241 sind dazu eingerichtet, beim Einstecken der Schenkel 12 der Leiterelememente 10 des Hairpinzopfes 100, 101, 102 die Leiterelemente 10 in die Nuten 23 zu führen. Zu diesem Zweck weisen die Positionierhilfselemente 241 Führungsflächen 242 auf. Die Führungsflächen erstrecken sich unter einem schrägen Winkel zur axialen Richtung z des Hairpinzopfes 100, 101, 102. Zusätzlich umfasst die Montageanlage eine Spannvorichtung 230. Die Spannvorrichtung 230 ist mittels einer Vielzahl an Schiebern 231 dazu eingerichtet, die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 eines bereits eingestecketen Hairpinzopfes 100, 101, 102 und noch durch die Nuten durchzusteckenden Hairpinzopfes 100, 101, 102 in radialer Richtung von innen nach außen oder umgekehrt zu verschieben, wobei die Leiterelemente 10 gegen einen Anschlag des Positionierhilfseinrichtung 240 oder gegen eine Bodenfläche der Nuten 23 des Stators oder gegen eine Außenfläche eines bereits in den Nuten des Blechpakets 21 des Stators 20 angeordneten Hairpinzopf 100, 101, 102 gedrückt wird, wodurch die äußere Hüllfläche um die Schenkel 12 des Hairpinzopfes 100, 101, 102 in eine zylindrische Mantelfläche überführt wird. Mit anderen Worten ist die Spannvorrichtung 230 dazu eingerichtet, die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 achsparallel zur z-Richtung auszurichten, wobei diese achsparallele Ausrichtung der Schenkel 12 durch ein Verschieben beziehungsweise Andrücken der Schenkel 12 an einen achsparallelen Anschlag erfolgt, wobei der achsparallele Anschlag insbesondere ein Anschlag der Positionierhilfseinrichtung 240, die Bodenfläche 26 der Nuten 23 des Blechpakets 21 des Stators 20 oder eine Außenfläche eines bereits in den Nuten des Stators 20 angeordneten Hairpinzopfs 100, 101, 102 ist. Die Montageanlage umfasst außerdem eine Aufnahme 250 für ein Blechpaket 21 des Stators 20.

In Figur 4 ist dreidimensional eine Greifvorrichtung 210 mit einem gegriffenen Hairpinzopf 100, 101, 102 in seitlicher Aufsicht dargestellt. Die Greifvorrichtung 210 umfasst Lamellenschieber beziehungsweise Greifelemente 211 zum Greifen der Leiterelemente 10 des Hairpinzopfes 100, 101, 102. Die in Figur 4 gezeigte Greifvorrichtung 210 greift jedes U-förmig gebogene Leiterelement 10 in dem jeweiligen gebogenen Bereich 11 mit jeweils zwei Lammellenschiebern beziehungsweise Greifelementen 211. Der Hairpinzopf umfasst eine Vielzahl an U- förmig gebogenen Leiterelementen 10, welche kreisförmig nebeneinander angeordnet sind. Der jeweilige gebogenen Bereich 11 jedes Leiterelements 10 ist so gebogen, dass ein Ineinandergreifen der gebogenen Bereich 11 der einzelnen Leiterelemente 10 und die achsparallele Ausrichtung aller Schenkel 12 beziehungsweise Hairpinfüße ermöglicht wird.

In Figur 5 ist eine Vorspannvorrichtung 220 mit Ausrichteelementen 221 dargestellt. Die Vorspannvorrichtung weist ein erstes Drehelement 223 mit ersten Führungsnuten 224 auf. Die Ausrichteelementen 221 sind jeweils mit einem ersten Pin 225 beziehungsweise ersten Stift beziehungsweise erstem Führungselement verbunden, welches in eine jeweilige erste Führungsnut eingreift und durch diese bei einer Drehbewegung des ersten Drehelements 223 geführt wird. Durch diese Führung der Ausrichteelemente 221 bei der Drehbewegung des ersten Drehelements 223 können alle Ausrichteelemente 221 parallel ein und ausgefahren werden.

Figur 6 stellt eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitt der Vorspannvorrichtung 220 gemäß Figur 5 dar, wobei in der Vorspannvorichtung 220 die Schenkeln 12 der Leiterelemente 10 eingeführt beziehungsweise angeordnet sind. Die Ausrichteelemente 221 befinden sich in einer mittleren Stellung, da die ersten Pins 225 beziehungsweise die Führungselemente jeweils in einer mittleren Lage der Führungsnut 224 des ersten Drehelements 223 positioniert ist. Ein mechanischer Anschlag 222 eines jeweiligen Ausrichteelementes 221 ist bei einem Ausfahren der Ausrichteelemente 221 dazu eingerichtet, die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 in radialer Richtung nach innen zu verschieben. Durch diese Verschiebung der Schenkel 12 in radialer Richtung von außen nach innen wird als äußere Hüllfläche um die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 eine kegelstumpfförmige Mantelfläche erzeugt.

In Figur 7 ist ein Blechpaket 21 des Stators 20 mit Nuten 23 in der Aufnahmevorrichtung 250 in dreidimensionaler Ansicht dargestellt, wobei in jeder Nut 23 insbesondere jeweils ein Isolationspapier 25 angeordnet ist. Oberhalb des Blechpakets 21 sind eine Positionierhilfseinrichtung 240 sowie eine Spannvorrichtung 230 angeordnet. Die Positionierhilfseinrichtung 240 weist ein zweites Drehelement 244 mit zweite Führungsnuten 245 zur Führung von zweiten Führungselementen 246 auf, wobei die zweiten Führungselemente 246 beispielsweise jeweils ein zweiter Pin sind, welcher beispielsweise jeweils in einer Aufnahme eines Positionierhilfselementes 241 eingesteckt beziehungsweise angeordnet und mit dieser form- und/oder stoffschlüssig verbunden ist. In Figur 7 sind die Positionierhilfselemente 241 in einer maximal eingefahrenen Lage dargestellt, d.h. die zweiten Führungselemente 246 sind jeweils am äußeren Anschlag einer zweiten Führungsnut 245 des zweiten Drehelements 244 angeordnet. Die Spannvorrichtung 230 weist ein drittes Drehelement 232 mit dritten Führungsnuten 233 zur Führung von dritten Führungselementen 234 auf, wobei die dritten Führungselemente 233 beispielsweise jeweils ein dritter Pin sind, welcher beispielsweise jeweils in einer Aufnahme eines Schiebers 231 eingesteckt beziehungsweise angeordnet und mit dieser form- und/oder stoffschlüssig verbunden ist. In Figur 7 sind die Schieber 231 in einer maximal eingefahrenen Lage angeordnet, d.h. die dritten Führungselemente 234 sind jeweils am inneren Anschlag einer dritten Führungsnut 233 des zweiten Drehelements 232 angeordnet. Die Spannvorrichtung 230 ist dazu eingerichtet, die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 eines in die Nuten 23 des Blechpakets 21 eingesteckten Hairpinzopfes gegen die zur z-Achse parallele Positionierhilfseinrichtung 240 zu drücken, wodurch aus der kegelstumpf-förmigen äußeren Hüllfläche um die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 eine zylindrische Mantelfläche erzeugt wird. Dadurch können die Schenkel 12 durch die Nuten 23 des Blechpakets 21 vollständig parallel zur z-Achse mittels einer koaxialen Bewegung der Greifvorrichtung 210 von oben nach unten vollständig durchgesteckt werden, so dass das freie Ende 13 der Schenkel 12 der U-förmig gebogenen Leiterelemente 10 auf der der vorbestimmten beziehungsweise Einsteckseite gegenüberliegenden Seite aus den Nuten 23 austritt.

In Figur 8 ist ein Blechpaket 21 des Stators 20 mit Nuten 23 im Schnittbild in seitlicher Ansicht dargestellt, ähnlich zu Figur 7. Oberhalb des Blechpakets 21 sind, wie in Figur 7, eine Positionierhilfseinrichtung 240 sowie eine Spannvorrichtung 230 angeordnet, wobei die Positionierhilfselemente 241 der Positionierhilfseinrichtung 240 und die Schieber 231 der Spannvorrichtung 230 ausgefahren sind.

In Figur 9 ist ein Positionierhilfselement 241 der Positionierhilfseinrichtung 240 in dreidimensionaler Ansicht dargestellt. Das Positionierhilfselement 241 weist Führungsflächen 242 und eine Vertiefung 243, insbesondere ein Durchgangsloch oder eine Bohrung, zur Aufnahme eines zweiten Führungselements 246 auf. Das Positionierhilfselement 241 ist jeweils dazu eingerichtet, mit der Unterseite 249 oberhalb eines Stegs 22 des Blechpakets 21 des Stators 20 angeordnet zu sein und diesen insbesondere im Wesentlichen zu verdecken. Das Positionierhilfselement 241 verdeckt des Weiteren die seitlichen Bereiche des Isolationspapiers 25, welches in der Nut 23 des Blechpakets 21 angeordnet ist. Die Führungsfläche 242, insbesondere Fase, ist dazu eingerichtete, bei Anordnung des Positionierhilfselements 246 oberhalb des Blechpakets 21 schräg beziehungsweise abgewinkelt zur z-Richtung beziehungsweise zur z-Axialrichtung des Hairpinzopfes beziehungsweise des Blechpakets angeordnet zu sein, so dass bei einem Versatz eines freien Endes 13 eines Schenkels 12 eines Leiterelements 10 in einem gegriffenen Hairpinzopf 100, 101, 102 das freie Ende 13 des Schenkels 12 zur jeweiligen Nut 23 hin ausgerichtet wird. Die Verdeckung der seitlichen Bereiche des Isolationspapiers 25 durch das Positionierhilfselement 241 vermeidet eine Beschädigung des Isolationspapiers 25 beim Einstecken der freien Enden 13 der Schenkel 12 beziehungsweise der Schenkel 12 der Leiterelemente 10 in die Nuten 23 des Blechpakets 21.

In Figur 10 ist ein Ausschnitt einer Aufsicht auf die Positionierhilfseinrichtung 240 oberhalb des Blechpakets 21 des Stators 20 in Aufsicht dargestellt. Die Positionierhilfselemente 241 der Positionierhilfseinrichtung 240 sind jeweils mit der Unterseite 249 der Positionierhilfselemente 241 oberhalb eines Stegs 22 des Blechpakets 21 des Stators 20 und zu diesem parallel beziehungsweise fluchtend angeordnet, so dass die Positionierhilfselemente 241 den Steg 22 im Wesentlichen verdecken. Die Führungsflächen 242, welche schräg zur Axialrichtung des Blechpakets 21 und zum koaxial angeordneten Hairpinzopf 100, 101, 102 angeordnet sind, sind dazu eingerichtet, die freien Enden 13 der Schenkel 12 der Leiterelemente 10 beim Einstecken der freien Enden 13 der Schenkel 12 in die Nuten 23 des Blechpakets 21 auszurichten.

In Figur 11 ist ein freies Ende 13 eines Schenkels 12 eines Leiterelementes 10 beim Einstecken beziehungsweise der Einführung in die Positionierhilfseinrichtung 240 oberhalb des Blechpakets 21 in seitlicher dreidimensionaler Ansicht dargestellt. Die schrägen Führungsflächen 242 der Positionierhilfselemente 241 richten das freie Ende 13 des jeweiligen Schenkels 12 zur jeweiligen Nut 23 hin aus, so dass die Positionsgenauigkeit der freien Enden 13 der Schenkel 12 erhöht beziehungsweise sichergestellt wird. Dadurch wird eine Beschädigung des Isolationspapiers 25 in den Nuten 23 trotz sehr geringer Toleranzen zwischen den Abmessungen der Nut 23 und des Schenkels 12 vermieden.

In Figur 12 sind die freien Enden 13 der Schenkel 12 der Leiterelemente 10 nach dem Einstecken in die Nuten 23 des Blechpakets 21 dargestellt, wobei die Vorspannvorrichtung 220, die Positionierhilfseinrichtung 240 und die Spannvorrichtung 230 koaxial zum und oberhalb des Blechpaket 21 angeordnet sind. Der Hairpinzopf 100, 101 und das Blechpaket 21 sind ebenfallls koaxial ausgerichtet. In Figur 12 sind die ersten Führungselemente 225 der Ausrichteelemente 221 der Vorspannvorrichtung 220 in einer mittleren Stellung in der Führungsnut 224 des Drehelements 223 angeordnet, das heißt die Ausrichteelemente 221 wurden durch das erste Drehelement 223 in einer mittleren Stellung ausgefahren. Die äußere Hüllfläche um die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 des Hairpinzopfes 100, 101 weist in diesem Betriebszustand vorteilhafterweise eine kegelstumpffömige Mantelfläche auf. Zwischen den freien Enden 13 der Schenkel 12 der Leiterelemente 10 und der Bodenfläche der Nuten 23 liegt jedenfalls ein Abstand 400 vor.

In Figur 13 sind, wie in Figur 12, die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 nach dem Einstecken der freien Enden 13 in die Nuten 23 des Blechpakets 21 dargestellt, wobei die Vorspannvorrichtung 220, die Positionierhilfseinrichtung 240 und die Spannvorrichtung 230 koaxial zum und oberhalb des Blechpaket 21 angeordnet sind. Figur 13 zeigt den Betriebszustand nach der Anpressung der Schenkel 12 der Leiterelemente 10 des Hairpinzopfes 100, 101 in radialer Richtung nach außen zwischen den Positionierhilfselementen 241 mittels der Schieber 231 der Spannvorrichtung 230. Dadurch wird die äußere Hüllfläche des Hairpinzopfes von der kegelstumpfförmigen in eine zylindrische Mantelfläche geändert und ein spielfreies Anliegen der Schenkel 12 des Hairpinzopfes 100, 101 an die Bodenfläche 26 der Nuten 23 erreicht. Anschließend werden die geraden Schenkel 12 der Leiterelemente 10 durch die Nuten 23 des Blechpakets 21 vollständig durchgesteckt, wobei die Position der Schieber 231 der Spannvorrichtung 230 und die Position der Ausrichteelemente 221 der Vorspannvorrichtung 220 die radiale Lage beziehungsweise Position der Schenkel 12 in den Nuten 23 definiert.

In Figur 14 ist eine Greifvorrichtung 210 dargestellt, welche eine Vielzahl an U-förmig gebogenen Leiterelementen 10 des Hairpinzopfs 100, 101, 102 greift. In Figur 14 sind die U-förmig gebogenen Leiterelemente 10 so gegriffen, dass sie um deren Tangentialachse drehbar gelagert sind. Außerdem sind die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 mit den freien Enden 13 durch eine nicht dargestellte Vorspannvorrichtung 220 in tangentialer Richtung ausgerichtet. Des Weiteren werden mittels der nicht dargestellten Vorspannvorrichtung 220 die freien Enden 13 in radialer Richtung nach innen verschoben, siehe insbesondere Pfeile 98. Dadurch ist als äußere Hüllfläche um die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 des Hairpinzopfes 100, 101, 102 eine Mantelfläche 99 eines Kegelstumpfes ausgebildet. Mit anderen Worten zeigt Figur 14, wie die Leiterelemente 10 mit den Schenkeln 12 und den freien Enden 13 mittels der Vorspannrichtung 220 die Mantelfläche 99 eines Kegelstumpfes als äußere Hüllfläche um die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 des Hairpinzopfes 100, 101, 102 ausbilden, wobei die Vorspannrichtung 220 in Figur 14 nicht dargestellt ist. Die Ausbildung der äußeren Hüllfläche um die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 als kegelstumpfförmige Mantelfläche 99 erfolgt vorzugsweise mittels der Ausrichtelement 221 der Vorspannvorrichtung 220, wobei beim Ausfahren 340 der Vielzahl von Ausrichtelementen 221 die freien Enden 13 der Schenkel 12 der Leiterelemente 10 in radialer Richtung nach innen verschoben werden, siehe insbesondere Pfeile 98, so dass als äußere Hüllfläche um die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 des Hairpinzopfes 100, 101, 102 die Mantelfläche 99 eines Kegelstumpfes ausgebildet wird.

Figur 15a stellt die zylindrischen äußere Hüllfläche vor dem Ausfahren der Ausrichtelemente dar. Figur 15b zeigt demgegenüber die Ausbildung der äußeren Hüllfläche als Mantelfläche 99 eines Kegelstumpfes nach dem Ausfahren der Ausrichtelemente.

In Figur 16 ist ein Ablaufdiagramm des Montageverfahrens zum Einstecken eines Hairpinzopfes einer Steckwicklung in Nuten eines Blechpakets eines Stators als Blockschaltbild dargestellt. Das Verfahren beginnt mit einer Bereitstellung 310 des Hairpinzopfes 100, 101, 102. Anschließend wird im Schritt 320 der Hairpinzopfes 100, 101, 102 gegriffen. Beim Greifen 320 werden die U-förmig gebogenen Leiterelemente 10 des Hairpinzopfes 100, 101, 102 um die Tangentialachse des Hairpinzopfes 100, 101, 102 drehbar gelagert. Anschließend erfolgt eine Einführung 330 der Schenkel 12 der Leiterelemente 10 des gegriffenen Hairpinzopfes 100, 101, 102 in eine koaxial zur z-Achse des Hairpinzopfes 100, 101, 102 angeordnete Vorspannvorrichtung 220. Die Vorspannvorrichtung 220 ist insbesondere ringförmig. Das Einführen 330 der Schenkel 12 der Leiterelemente 10 des gegriffenen Hairpinzopfes in die Vorspannvorrichtung 220 erfolgt vorzugsweise bis die Vorspannvorrichtung 220 im Bereich zwischen der Mitte der Schenkel und den freien Enden der Schenkel angeordnet ist. Danach werden im Schritt 340 eine Vielzahl von Ausrichtelementen 221 der Vorspannvorrichtung 220 ausgefahren, wobei ein Ausrichtelement 221 zumindest einen Schenkel 12 der Leiterelemente 10 in tangentialer Richtung ausrichtet. Des Weiteren werden beim Ausfahren 340 der Vielzahl von Ausrichtelementen 221 die freien Enden 13 der Schenkel 12 der Leiterelemente 10 des Hairpinzopfes 100, 101, 102 in radialer Richtung nach innen oder außen verschoben. Durch diese Verschiebung der freien Enden 13 in radialer Richtung beim Ausfahren 340 wird als äußere Hüllfläche um die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 des Hairpinzopfes 100, 101, 102 eine Mantelfläche eines Kegelstumpfes ausgebildet beziehungsweise erzeugt. In einem weiteren Schritt 350 wird ein Blechpaket 21 eines Stators 20 einer elektrischen Maschine bereitgestellt, wobei das Blechpaket eine Vielzahl an Nuten 23 aufweist. In einem optionalen anschließenden Schritt 360 werden die freien Enden 13 der Schenkel 12 oder die Schenkel 12 der Leiterelemente 10 des Hairpinzopfes 100, 101, 102 in eine Positionierhilfseinrichtung

240 eingeführt, welche in z-Richtung koaxial zum Blechpaket 21 des Stator 20 angeordnet wird. Die Positionierhilfseinrichtung 240 ist mittels einer Vielzahl an Positionierhilfselementen

241 dazu eingerichtet ist, die freien Enden 13 der Schenkel 12 der Leiterelemente 10 oberhalb der Nuten 23 des Blechpakets 21 zur Nut 23 hin auszurichten. Danach werden im Schritt 370 die freien Enden 13 der Schenkel 12 der Leiterelemente 10 in die Nuten 23 des Blechpakets 21 eingesteckt. Das Einstecken im Schritt 370 erfolgt bevorzugt durch eine Bewegung der Greifvorrichtung 210 in axialer Richtung z von oben nach unten. Es kann vorgesehen sein, dass nach dem Einstecken 370 der freien Enden 13 der Schenkel 12 der Leiterelemente 10 in die Nuten 23 des Blechpakets 21 eine Anpressung 380 der Schenkel 12 der Leiterelemente 10 des Hairpinzopfes in radialer Richtung nach außen oder innen erfolgt. Die Anpressung 380 erfolgt insbesondere zwischen den Positionierhilfselementen 241 gegen eine Bodenfläche 25 der Nuten 23. Dadurch wird vorteilhafterweise die äußere Hüllfläche des Hairpinzopfes 100, 101, 102 von der kegelstumpfförmigen in eine zylindrische Mantelfläche geändert. Abschließend erfolgt ein Durchstecken 390 der Schenkel 12 der Leiterelemente 10 durch die Nuten 23 des Blechpakets 21. Das Verfahren wird vorzugsweise so oft wiederholt, bis mindestens zwei Hairpinzöpfe 100, 101, 102 in den Nuten 23 des Blechpakets 21 positioniert sind.