DE10005179A1 - Verfahren zur Herstellung einer Wicklung und Wicklung für elektrische Maschinen, sowie elektrische Maschine - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Wicklung für elektrische Maschinen werden mehrere Teilleiter (L1, L2, L3) auf einem Wickelkörper bzw. Statorzahn aufgebracht. Dabei werden die Teilleiter (L1, L2, L3) beim Aufbringen auf den Wickelkörper parallel zueinander ausgerichtet und nebeneinander in einer Nut (10) plaziert, wobei die parallel ausgerichteten Teilleiter (L1, L2, L3) beim Aufbringen mindestens einmal gewendet werden, so daß sie zumindest teilweise ihre Position auf dem Wickelkörper wechseln. Die Bewicklung erfolgt maschinell, wobei der Wickelkörper unter einer Anzahl von Drahtführungsdüsen gedreht wird und die Drahtführungsdüsen jeweils nach einer definierten Zahl von Windungen definiert um 180 DEG gedreht werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Wicklung für elektrische Maschi­ nen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, eine Wicklung für eine elektrische Maschine ge­ mäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 11, sowie eine elektrische Maschine.

Elektrische Maschinen, wie z. B. Synchronmaschinen haben Nuten, in denen eine oder mehrere stromleitende Wicklungen angelegt sind. Die Nuten mit den Wicklungen können sich z. B. im Ständer oder auch im Läufer der elektrischen Maschine befinden. Beim Betrieb derartiger elektrischer Maschi­ nen kann es jedoch unter bestimmten Vorraussetzungen in den Nuten zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung über dem Kupfer- bzw. Leitungsquerschnitt kommen. Dabei spielt z. B. die Nuthöhe, aber auch die Frequenz des Stromes eine Rolle.

Die ungleichmäßige Stromverteilung bzw. einseitige oder zweiseitige Stromverdrängung ist insbeson­ dere bei großen Maschinen mit Stabwicklungen und bei den Rotorstäben von Asynchronkäfigläuferro­ toren bekannt. Es kann jedoch auch z. B. in den Statoren kleiner Maschinen Stromverdrängung auftre­ ten, beispielsweise wenn sie zur besseren Ausnutzung mit hohen Frequenzen betrieben werden. Diese Frequenzen können z. B. mehr als 2 Kiloherz betragen, wobei der Betrieb derartiger elektrischer Maschinen durch die moderne Umrichtertechnik ermöglicht wird.

Bei Asynchrommotoren wird der Effekt der ungleichmäßigen Stromverteilung vorteilhaft zur Vergröße­ rung des Läuferwiderstandes im Anlauf ausgenutzt, wobei eine hohe Schlupffrequenz auftritt.

Wegen der Vergrößerung der Stromwärmeverluste ist die Stromverdrängung unerwünscht. Es wird daher versucht, die Stromverdrängung in Wicklungen, die während des Betriebs von Wechselstrom bzw. einem sich zeitlich ändernden Strom durchflossen werden, zu unterdrücken.

Zur Unterdrückung der Stromverdrängung sind verschiedene Maßnahmen bekannt, wie z. B. eine Unterteilung des Leiters in parallele Teilleiter, wodurch sich bei gleicher Leiterbreite kleinere Leiterhö­ hen ergeben. Dabei können übereinanderliegende Leiter unterschiedliche Leiterhöhen aufweisen. Eine Aufteilung auf parallele Teilleiter führt wegen der unterschiedlichen Streuflußverkettung der Teilleiter in der Regel nicht zur einer ausreichenden Unterdrückung der Stromverdrängung.

Um die Stromverdrängung wirksamer zu unterdrücken wurde deshalb versucht, die Teilleiter umzu­ schichten. Dabei wird die Reihenfolge der Teilleiter in den Nuten verändert. Bei Zweischichtwicklungen geschieht dies auf natürliche Art und Weise in Folge der Wickelkopfgestaltung. Aufgrund der Verände­ rung der Reihenfolge der Teilleiter in den Nuten umfaßt der für eine Wirbelstrombahn maßgebende Integrationsweg Teilfelder entgegengesetzter Richtung. Dies bewirkt, daß sich die einzelnen Flüsse teilweise kompensieren und die resultierende Flußverkettung kleiner wird.

Ein vollständiges Verschwinden der Streuflußverkettung innerhalb des Nutbereiches einer aus zwei beliebigen Teilleitern gebildeten elektrischen Maschine erreicht man mit Kunststäben. Derartige Kunststäbe sind unterteilte Leiter, deren Umschichtung innerhalb des Nutbereichs so ausgeführt ist, daß die Flußverkettung jeder möglichen über die Teilleiter führenden Wirbelstrombahn verschwindet.

Ein bekannter Kunststab ist der Roebel-Stab, der in den Fig. 2a und 2b dargestellt ist. Bei diesem Stab durchlaufen die Teilleiter gleichmäßig sämtliche Höhenlagen einer Nut und verlassen die Nut in der gleichen Höhenlage, in der sie in die Nut eintreten.

In der DE 197 54 943 A1 ist ein Doppel-Roebelstab für die Wicklung einer elektrischen Maschine be­ schrieben, bei dem Teilleiter in mehreren benachbarten Stapeln angeordnet sind. Je zwei benachbarte Teilleiter sind als Teilleiterpaar nebeneinander über die gesamte Länge eines Leiters geführt und da­ bei verdrillt. Für eine gewünschte Verdrillung sind die Teilleiter sowohl parallel gekröpft als auch ge­ kreuzt gekröpft, um eine optimale Kompensation der Quer- und Radialfelder beim Betrieb der elektri­ schen Maschine zu erreichen.

Die bekannten Kunststäbe einschließlich des Roebel-Stabs haben jedoch den Nachteil, daß sie mit modernen Wickelautomaten nicht herstellbar sind. Außerdem führt das häufige Überkreuzen der Teil­ leiter im Nutbereich mit den schräg geführten Leitern zu größeren Teilleitelängen und schlechteren Kupferfüllfaktoren in der Nut.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Wicklung für elektrische Maschinen anzugeben, das einfacher durchgeführt werden kann und mit dem eine Wick­ lung mit verbessertem Füllfaktor und ausreichender Unterdrückung der Stromverdrängung erreicht werden kann. Weiterhin sollen eine Wicklung für eine elektrische Maschine und eine elektrische Ma­ schine geschaffen werden, bei der im Betrieb eine ausreichende Unterdrückung der Stromverdrän­ gung erfolgt, wobei auch eine maschinelle Wicklungsherstellung mit hohem Füllfaktor möglich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren zur Herstellung einer Wicklung für elektrischer Ma­ schinen gemäß Patentanspruch 1, durch die Wicklung für eine elektrische Maschine gemäß Patentan­ spruch 11 und durch die elektrische Maschine gemäß Patentanspruch 17. Weitere vorteilhafte Merk­ male, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Be­ schreibung und den Zeichnungen. Vorteile und Merkmale, die in Bezug auf das Verfahren beschrieben sind, gelten ebenso für die Vorrichtung, und Vorteile und Merkmale die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben sind, gelten ebenso für das erfindungsgemäße Verfahren. Analoges gilt für die elektrische Maschine.

Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Herstellung einer Wicklung für elektrische Maschinen werden mehrere Teilleiter auf einem Wickelkörper aufgebracht, wobei die Teilleiter beim Aufbringen auf den Wickelkörper parallel zueinander ausgerichtet sind und wobei die parallel ausge­ richteten Teilleiter beim Aufbringen mindestens einmal z. B. gemeinsam gewendet werden, so daß sie zumindest teilweise ihre Position auf dem Wickelkörper wechseln. Dadurch ist es möglich, eine Wick­ lung mit hohem Füllfaktor zu schaffen, wobei die Wicklungsherstellung darüberhinaus auch maschinell erfolgen kann und während des Betriebs der elektrischen Maschine eine Stromverdrängung wirksam unterdrückt wird.

Vorteilhafterweise werden die Teilleiter in einer Nut plaziert, wobei der am tiefsten in der Nut gelegene Teilleiter nach dem Wenden am weitesten oben liegt. Somit können Wicklungen in den Nuten elektri­ scher Maschinen hergestellt werden, bei denen im Betrieb die Stromverdrängung besonders gering ist.

Bevorzugt werden die Teilleiter mittels Führungselementen, insbesondere mittels Drahtführungsdüsen, zugeführt. Die Führungselemente bzw. Drahtführungsdüsen werden z. B. zum Wenden der Teilleiter während des Wickelvorgangs um 180° gedreht. Somit wird eine Anzahl paralleler Drähte beispielsweise auf einen sich drehenden Wickelkörper aufgebracht und so unter definiertem Vorschub eine Wick­ lung mit einer bestimmten Anzahl von Windungen hergestellt.

Durch die parallele Ausrichtung bzw. durch die parallel nebeneinander plazierten Drähte oder Teilleiter wird ein besonders hoher Kupferfüllfaktor erreicht, der z. B. bis zu 20% höher sein kann als bei einer herkömmlichen Wicklungsherstellung. Durch das Wenden der Teilleiter bzw. durch das Drehen der Drahtführungsdüsen um 180° werden die Teilleiter umgeschichtet. Damit wird eine gleichmäßige Streuflußverkettung der Teilleiter und somit auch eine gleichmäßige Stromverteilung auf die Teilleiter erreicht, deren Anzahl z. B. durch die Anzahl der Drahtführungsdüsen bestimmt wird.

Das Wenden der Teilleiter erfolgt bevorzugt jeweils definiert nach einer Anzahl von Windungen w_wend = w/(2 + k), wobei w die Gesamtzahl der aufzubringenden Windungen ist und k = 0, 2, 4, 6, . . . usw. sein kann. Bei der Konstanten k handelt es sich um ein Vielfaches von Zwei einschließlich dem Wert Null. Dadurch erfolgt ein Wenden bzw. eine Umschichtung jeweils nach einer genau bestimmten Anzahl von Windungen, wobei derjenige Draht, der zuerst am tiefsten in der Nut lag nun nach dem Wenden der am weitesten oben gelegene ist.

Bevorzugt wird k so klein wie möglich gewählt, wodurch sich eine besonders geordnete Drahtführung ergibt, die gleichzeitig einen hohen Füllfaktor garantiert.

Insbesondere bevorzugt erfolgt beim Herstellung der Wicklung ein dreimaliges Wenden, jeweils nach w/4, 2 . w/4 und 3 . w/4 Windungen, wobei w die Gesamtzahl der aufzubringenden Windungen ist. Da­ durch wird eine ausreichend hohe statistische Sicherheit bezüglich der gleichmäßigen Streuflußverket­ tung erzielt. Der Kupferfüllfaktor entspricht in diesem Fall noch annähernd dem Wert ohne Wenden und die gleichmäßige Verteilung des Gesamtstromes auf die Teilleiter ist mit ausreichend hoher stati­ stischer Sicherheit gewährleistet. Andererseits ist die Anzahl der Wendungen noch ausreichend ge­ ring, so daß Unregelmäßigkeiten während des Wickelvorganges vermieden werden.

Mit einer kleinen Konstante k, die z. B. bevorzugt Null oder insbesondere bevorzugt Zwei beträgt, wird ein zu häufiges Kreuzen der Drähte in einer Lage vermieden, was dazu führen würde, daß die Drähte der nächsten Lage mehr oder weniger weit auseinander springen würden.

Vorteilhafterweise werden die Wendepunkte in Abhängigkeit von der Nutgeometrie, der Gesamtzahl der aufzubringenden Windungen und/oder vom Wickelschema verschoben. Dadurch können je nach Anwendungsfall noch bessere Ergebnisse erzielt werden, wie beispielsweise besonders hohe Füllfak­ toren und eine besonders gleichmäßige Stromverteilung in der Nut.

Vorteilhafterweise ist die Anzahl der Windungen, die ein Teilleiter am weitesten oben in einer Nut durchläuft, genauso oder zumindest annähernd so groß wie die Anzahl der Windungen, die er am weitesten unten durchläuft. Dadurch wird eine besonders gleichmäßige Streuflußverkettung aller Teil­ leiter erreicht.

Der Wickelkörper ist z. B. ein Statorzahn einer elektrischen Maschine oder auch allgemein eine An­ kerwicklung einer elektrischen Maschine bzw. einer Wechselstrommaschine. Der Wickelkörper kann aber auch als separates Bauteil vorliegen, das zunächst mit einer Wicklung bewickelt und anschlie­ ßend auf einen Statorzahn aufgebracht wird.

Das Verfahren wird bevorzugt maschinell bzw. mit einer Wickelmaschine durchgeführt. Beispielsweise wird der Wickelkörper zum Aufbringen der parallelen Teilleiter unter mehreren Drahtführungsdüsen gedreht, um somit unter definiertem Vorschub eine Wicklung mit einer Vielzahl von Windungen her­ zustellen. Damit wird eine besonders kostengünstige Herstellung ermöglicht, die darüber hinaus leicht an die jeweiligen Anforderungen anpaßbar ist.

Die erfindungsgemäße Wicklung für eine elektrische Maschine hat eine Vielzahl von Teilleitern, die von einem Wickelkörper getragen werden und eine Anzahl von Windungen bilden, wobei die Teilleiter in den Windungen parallel nebeneinander angeordnet sind, und wobei die parallelen Teilleiter minde­ stens einmal gewendet sind und dadurch zumindest teilweise in ihren Positionen vertauscht sind.

Dadurch ergibt sich ein besonders hoher Kupferfüllfaktor in der Nut der elektrischen Maschine. Die Teilleiter sind weniger häufig überkreuzt und nur an den Wendepunkten schräg geführt. Dadurch er­ geben sich geringere Teilleiterlängen, was ebenfalls zum verbesserten Füllfaktor beiträgt. Die Strom­ verdrängung wird wirksam unterdrückt und durch die relativ einfache Führung der Teilleiter bzw. Drähte ist sogar eine Herstellung mit modernen Wickelautomaten möglich.

Die parallel nebeneinander liegenden Teilleiter sind bevorzugt jeweils nach w/(2 + k) Windungen um 180° gedreht, wobei w die Gesamtzahl der Windungen ist und k gleich 0, 2, 4, 6, . . . usw. sein kann. Besonders bevorzugt sind die parallelen Teilleiter dreimal gewendet, wobei nach w/4, 2 . w/4 und 3 . w/4 Windungen ein Wendepunkt bzw. Wendebereich vorliegt und wobei w die Gesamtzahl der Windungen ist. Die Wicklung hat in diesem Fall einen Kupferfüllfaktor, der annähernd so hoch ist wie in einer Wicklung ohne Wenden, wobei dennoch eine gleichmäßige Verteilung des Gesamtstromes auf die Teilleiter beim Betrieb der elektrischen Maschine mit ausreichend hoher statistischer Sicherheit ge­ währleistet ist.

Vorteilhafterweise sind die Wendepunkte auf dem Wickelkörper zueinander verschoben. Dadurch wird je nach Nutgeometrie, gesamter Windungszahl und Wickelschema ein optimales Ergebnis erzielt.

Beispielsweise sind die Teilleiter parallel nebeneinander in einer Nut plaziert, wobei derjenige Teillei­ ter, der vor einem Wendepunkt am tiefsten in der Nut liegt, nach dem Wendepunkt am weitesten oben in der Nut liegt. Die Teilleiter sind z. B. Drähte, insbesondere Kupferdrähte, und der Wickelkörper ist bevorzugt ein Statorzahn einer elektrischen Maschine oder ein separater Wickelkörper, der nach sei­ ner Bewicklung auf einen Statorzahn aufgebracht wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Maschine geschaffen, die eine erfindungsgemäße Wicklung umfaßt. Die elektrische Maschine kann z. B. eine Dreh- oder Wechsel­ strommaschine sein, wobei die erfindungsgemäßen Wicklungen im Ständer und/oder Läufer mittels Nuten angelegt sind.

Die elektrische Maschine ist kostengünstig herstellbar, da die Wicklungsherstellung maschinell erfol­ gen kann. Sie hat besonders geringe Stromwärmeverluste, da die Stromverdrängung in den Nuten wirksam unterdrückt wird. Dennoch kann auf komplexe Draht bzw. Leiterführungen, wie z. B. Kunst­ stäbe oder Roebelstäbe verzichtet werden.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielhaft anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Wicklung mit drei Teilleitern als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2a eine Darstellung benachbarter Teilleiter in einem bekannten Roebel- Stab; und

Fig. 2b eine Darstellung eines kompletten Roebel-Stabs gemäß dem Stand der Technik.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Wicklung für eine elektrische Maschine als Schnittansicht darge­ stellt. In einer Nut 10 sind drei Teilleiter L1, L2, L3 angeordnet. Die Teilleiter L1, L2, L3 bilden in der hier gezeigten Ausführungsform eine Wicklung mit vier Windungen 21, 22, 23, 24. In jeder der Win­ dungen 21, 22, 23, 24 sind die Teilleiter L1, L2, L3 bzw. Drähte oder Kupferdrähte ordentlich parallel nebeneinander in der Nut 10 plaziert.

In der ersten Windung 21 sind die drei Teilleiter in der Reihenfolge L1-L2-L3 parallel nebeneinander angeordnet. Dabei ist der Teilleiter L1 am weitesten oben in der Nut 10 gelegen, während der Teilleiter L3 am tiefsten in der Nut 10 liegt. Zwischen dem Teilleiter L1 und dem Teilleiter L3 befindet sich der Teilleiter L2. Jede der Windungen 21, 22, 23, 24 erstreckt sich entlang der Nut 10, so daß eine Viel­ zahl von jeweils drei Teilleitern L1, L2, L3 in der hier dargestellten Schnittansicht aufeinanderfolgen, um jeweils eine Windung zu bilden.

In der zweiten Windung 22 sind die Teilleiter L1, L2, L3 umgeschichtet. Der Draht bzw. Teilleiter L3, der in der vorhergehenden Windung 21 am tiefsten in der Nut 10 liegt, ist nun nach der Umschichtung am weitesten oben in der Nut 10 gelegen, während der Teilleiter L1, der in der vorhergehenden Win­ dung 21 am weitesten oben in der Nut 10 geführt ist, nun nach dem Wenden am tiefsten in der Nut 10 liegt. Somit sind die Teilleiter L1 und L3 im Vergleich zur vorhergehenden Windung 21 in ihrer Position vertauscht und die drei Teilleiter sind in der zweiten Windung 22 in der Reihenfolge L3-L2-L1 ange­ ordnet.

In der folgenden Windung 23 sind die Teilleiter L1, L2, L3 wiederum so angeordnet wie in der ersten Windung 21. Das heißt, es liegt nach der zweiten Windung 22 widerum eine Umschichtung der Teillei­ ter L1, L2, L3 bzw. eine Umkehrung ihrer Reihenfolge vor. Der Teilleiter L3 ist in der Windung 23 am tiefsten in der Nut 10 gelegen, während der Teilleiter L1 in der Windung 23 am weitesten oben in der Nut 10 liegt. Die Reihenfolge ist hier somit L1-L2-L3.

Zwischen der Windung 23 und der Windung 24 liegt wiederum eine Umschichtung der Teilleiter L1, L2, L3 bzw. eine Umkehrung ihrer Reihenfolge gegenüber der vorhergehenden Windung vor, so daß in der Windung 24 die Teilleiter L1, L2, L3 so angeordnet sind, wie in der Windung 22. Das heißt, gegen­ über der vorhergehenden Windung 23 sind die Teilleiter L1 und L3 in Windung 24 wiederum in ihrer Position vertauscht, so daß nun der Teilleiter L1 am tiefsten in der Nut 10 gelegen ist, während der Teilleiter L3 am weitesten oben in der Nut 10 liegt. Die Reihenfolge der Teilleiter ist daher L3-L2-L1.

In dem hier gezeigten Beispiel liegt jeweils nach w/4, 2 . w/4 und 3 . w/4 eine Umschichtung der Teilleiter L1, L2, L3 bzw. Umkehrung der Reihenfolge ihrer Anordnung vor, wobei mit w die Anzahl der Windun­ gen in der gesamten Wicklung bezeichnet ist. Das hier gezeigte Beispiel gilt allgemein für eine Wick­ lung mit einer beliebigen Anzahl von Windungen, wobei jeweils nach einem Viertel der Windungen eine Umschichtung vorliegt, wobei der Teilleiter oder Draht, der vor der Umschichtung am tiefsten in der Nut 10 liegt nach dem Umschichten bzw. Wenden am weitesten oben in der Nut 10 liegt.

Allgemein liegt die Umschichtung in der Wicklung jeweils nach einer Anzahl von Windungen w_wend vor, wobei w_wend definiert ist durch:

w_wend = w/(2 + k), mit k = 0, 2, 4, 6, . . . (1)

Durch die ordentlich parallel nebeneinander in der Nut 10 plazierten Drähte bzw. Teilleiter L1, L2, L3 wird ein sehr hoher Kupferfüllfaktor erreicht, der bis zu 20% höher sein kann als bei herkömmlicher Wicklungsherstellung. Durch die Umschichtung der Teilleiter L1, L2, L3 wird eine gleichmäßige Streuflußverkettung der Teilleiter und damit eine gleichmäßige Stromverteilung auf die Teilleiter er­ reicht. In der hier gezeigten Ausführungsform sind der Einfachheit halber drei Teilleiter L1, L2, L3 vor­ handen, allgemein ist jedoch eine beliebige Anzahl von Teilleitern möglich.

Im Sinne einer geordneten Drahtführung, die gleichzeitig einen hohen Füllfaktor garantiert, ist es zweckmäßig, k so klein wie möglich zu wählen. Es hat sich dabei jedoch gezeigt, daß mit einmaligem Wenden nach w_wend = w/2 in bestimmten Fällen noch keine sehr hohe statistische Sicherheit bezüglich der gleichmäßigen Streuflußverkettung erzielt wird, da es aufgrund der Wendung bzw. Umschichtung unter Umständen zu Unregelmäßigkeiten während des Wickelvorganges kommen kann.

Das heißt, aufgrund der Wendung kreuzen sich die Drähte oder Teilleiter einer unteren Lage, weshalb die Teilleiter bei der nächsten Lage mehr oder weniger weit auseinander springen. Es wurde heraus­ gefunden, daß ein optimales Ergebnis für viele Anwendungen nach dreimaligem Wenden erzielt wird, wobei das Wenden bzw. die Umschichtung der Teilleiter jeweils nach w_wend = w/4, 2 . w/4, 3 . w/4 statt­ findet. Der Kupferfüllfaktor entspricht dann noch annähernd dem Wert ohne Wenden und die gleich­ mäßige Verteilung des Gesamtstromes auf die Teilleiter ist mit ausreichend hoher statistischer Sicher­ heit gewährleistet.

Je nach Nutgeometrie, gesamter Windungszahl und Wickelschema kann es notwendig sein, die Wen­ depunkte zu verschieben. Ein besonders gutes Ergebnis wird erzielt, wenn die Anzahl der Windungen, die ein Teilleiter als oberster Draht durchläuft, genauso oder zumindest annähernd so groß ist wie die Anzahl der Windungen, die er als unterster Draht durchläuft, um eine gleichmäßige Streuflußverket­ tung aller Teilleiter zu erreichen.

Bei der Herstellung der Wicklungen wird eine Wickelmaschine verwendet. Zum Bewickeln wird ein Wickelkörper, der beispielsweise ein Statorzahn ist, unter einer Anzahl von n Teilleiterführungen bzw. Drahtführungsdüsen gedreht und so unter definiertem Vorschub eine Wicklung mit w Windungen her­ gestellt. Dabei ist die Anzahl der Führungselemente bzw. Drahtführungsdüsen n gleich der Anzahl der parallelen Teilleiter oder Drähte, die auf dem Wickelkörper aufgebracht werden.

Bei der Wicklungserstellung werden die Teilleiter L1, L2, L3 ordentlich parallel nebeneinander in der Nut 10 plaziert. Um die oben bereits beschriebenen Umschichtungen zu erreichen, werden die Draht­ führungsdüsen definiert nach w_wend = w/(2 + k) um 180° gedreht, so daß der Draht oder Teilleiter der zuerst am tiefsten in der Nut 10 lag, nun nach dem Wenden der oberste ist (siehe Fig. 1). Dabei ist k = 0, 2, 4, 6, usw.. Die Wendepunkte auf dem Wickelkörper werden zweckmäßigerweise bei jeder Drehung der Drahtführungsdüsen verschoben, was unter Umständen je nach Nutgeometrie, gesamter Windungszahl und Wickelschema notwendig sein kann.

Ergänzend ist in Fig. 2a und Fig. 2b noch ein bekannter Kunststab bzw. Roebel-Stab gezeigt. Fig. 2a zeigt dabei zwei benachbarte Teilleiter in dem Roebel-Stab, während Fig. 2b einen kompletten Ro­ ebel-Stab zeigt.

Zusammengefaßt wird durch die vorliegende Erfindung bei vereinfachter Herstellung ein höherer Füllfaktor als bei den bekannten Wicklungen oder elektrischen Maschi­ nen erzielt, da die Teilleiter sich im Nutbereich weniger häufig kreuzen und aufgrund der verringerten schrägen Führung der Teilleiter geringere Teilleiterlängen vorliegen. Dennoch wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der Teilleiter eine gleichmä­ ßige Verteilung des Gesamtstromes auf die Teilleiter mit ausreichend hoher statisti­ scher Sicherheit gewährleistet. Eine Stromverdrängung wird wirksam vermieden. Hinzu kommt, daß gemäß der vorliegenden Erfindung eine maschinelle Wicklungs­ herstellung möglich ist, wodurch Kosten im erheblichen Maß reduziert werden.

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung einer Wicklung für elektrische Maschinen, bei dem mehrere Teilleiter (L1, L2, L3) auf einem Wickelkörper aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter (L1, L2, L3) während des Aufbrin­ gens auf den Wickelkörper parallel zueinender ausgerichtet sind und beim Aufbringen die parallel ausgerichteten Teilleiter (L1, L2, L3) mindestens ein­ mal gewendet werden, so daß sie zumindest teilweise ihre Position auf dem Wickelkörper wechseln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter (L1, L2, L3) in einer Nut (10) plaziert werden, wobei der am tiefsten in der Nut (10) gelegene Teilleiter (L1, L2, L3) nach dem Wenden am weitesten oben liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter (L1, L2, L3) mittels Führungsdüsen zugeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsdü­ sen zum Wenden der Teilleiter um 180° gedreht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wenden der Teilleiter (L1, L2, L3) jeweils definiert nach einer Anzahl von Windungen w_wend = w/(2 + k) durchgeführt wird, wobei w die Gesamtzahl der aufzubringenden Windungen ist und k gleich 0, 2, 4, 6, . . . usw. sein kann.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter (L1, L2, L3) beim Aufbringen nach w/4, 2 . w/4 und 3 . w/4 Wen­ dungen gewendet werden, wobei w die Anzahl der aufzubringenden Windun­ gen ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendepunkte in Abhängigkeit von der Nutgeometrie, der Gesamtzahl der aufzubringenden Windungen und/oder vom Wickelschema verschoben wer­ den.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Windungen, die ein Teilleiter (L1, L2, L3) am weitesten oben in der Nut (10) durchläuft, genauso oder zumindest annähernd so groß ist wie die Anzahl der Windungen, die er am weitesten unten durchläuft.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkörper ein Statorzahn einer elektrischen Maschine oder ein Wickel­ körper zum Aufbringen auf einen Statorzahn ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Wickelmaschine durchgeführt wird, wobei der Wickelkörper zum Aufbringen der parallelen Teilleiter (L1, L2, L3) relativ zu mehreren Drahtfüh­ rungsdüsen gedreht wird, um unter definiertem Vorschub eine Wicklung mit einer Vielzahl von Windungen herzustellen.

11. Wicklung für eine elektrische Maschine, mit einer Vielzahl von Teilleitern (L1, L2, L3) die von einem Wickelkörper getragen werden und eine Anzahl von Windungen (21, 22, 23, 24) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter (L1, L2, L3) in den Windungen (21, 22, 23, 24) parallel nebeneinander ange­ ordnet sind, wobei die parallelen Teilleiter (L1, L2, L3, L4) mindestens einmal gewendet sind und dadurch zumindest teilweise in ihren Positionen vertauscht sind.

12. Wicklung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Teilleiter (L1, L2, L3) jeweils nach w/(2 + k) Windungen um 180° gedreht sind, wobei w die Gesamtzahl der Windungen ist und k gleich 0, 2, 4, 6, . . . usw. sein kann.

13. Wicklung nach Anspruch 11 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die paral­ lelen Teilleiter (L1, L2, L3) drei mal gewendet sind, wobei nach w/4, 2 . w/4 und 3 . w/4 Windungen ein Wendepunkt vorliegt, und wobei w die gesamte Zahl der Windungen (21, 22, 23, 24) ist.

14. Wicklung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendepunkte auf dem Wickelkörper zueinander verschoben sind.

15. Wicklung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter (L1, L2, L3) parallel nebeneinander in einer Nut (10) plaziert sind, wobei derjenige Teilleiter (L1, L2, L3), der vor einem Wendepunkt am tiefsten in der Nut (10) liegt, nach dem Wendepunkt am weitesten oben in der Nut (10) liegt.

16. Wicklung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter (L1, L2, L3) Drähte sind und der Wickelkörper ein Statorzahn oder ein Wickelkörper zum Aufbringen auf einen Statorzahn ist.

17. Elektrische Maschine, gekennzeichnet durch eine Wicklung nach einem der Ansprüche 11 bis 16.