DE102005049536A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bewickeln von Stator- oder Ankerzähnen - Google Patents

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K15/08Forming windings by laying conductors into or around core parts
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewickeln eines Zahns (2) eines Stators (1) oder Ankers einer elektrischen Maschine mit einem Draht (4) mittels einer Wickelkomponente (6), die wenigstens eine Düse (8) umfasst, wobei der Stator (1) bzw. Anker zwischen seinen Zähnen (2) Nutzwischenräume (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Relativbewegung zwischen der Wickelkomponente (6) und dem Zahn (2) in einer Axialrichtung (X-X) des Zahns (2) ausgeführt wird, ohne dass eine Überdeckung in Radialrichtung (R-R) des Zahns zwischen der Wickelkomponente (6) und dem Zahn (2) vorliegt. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewickeln von Zähnen eines Stators oder eines Ankers einer elektrischen Maschine, mit einem Draht mittels einer Wickelkomponente, die wenigstens aus einer Düse besteht, wobei der Stator zwischen den Zähnen Nutzwischenräume aufweist.
  • In modernen Motorkonzepten werden die Motoren heute immer häufiger als Vielpol-Drehstrommotoren ausgelegt, speziell im Kfz-Bereich. Die generellen Anforderungen an die Motoren bleiben jedoch erhalten. Es soll möglichst viel Kupfer in dem Stator untergebracht werden. Diese Anforderung bedeutet ein möglichst exaktes Wickeln der Statorzähne mit einem lagengerechten Wicklungsaufbau. Ein optimaler Füllfaktor wird erreicht, wenn der Raum zwischen den Wicklungen von Nachbarpolen möglichst gut genutzt wird.
  • Um Vielpolmotoren optimal zu bewickeln, wird im Stand der Technik die Direktbewicklung mittels einer Nadelwickeltechnik eingesetzt. Dabei verfährt eine Nadel mit einer Düse in einer Hubbewegung an den Anker- bzw. Statorpaketen des Motors vorbei durch den Nutschlitz zwischen zwei benachbarten Polen, um den Draht an der gewünschten Stelle abzulegen. Durch diese Wicklungstechnik kann ein gewünschter Lagenaufbau realisiert werden. Allerdings muss zwischen zwei benachbarten Polen ein Freiraum freigehalten werden, dessen Größe mindestens dem Düsendurchmesser entspricht. Der Düsendurchmesser der bekannten Wicklungsmaschinen entspricht dabei in etwa dreimal dem Durchmesser des Wickeldrahtes. Der Raum zwischen zwei benachbarten Polen kann somit nicht vollständig zur Drahtbewicklung verwendet werden.
  • Bei bestimmten Schaltungsarten entstehen ferner sogenannte Ausgleichsleiter. Diese versperren den Wickelraum zwischen zwei Spulen zusätzlich. Um die Leiter nicht zu beschädigen, wird der verfügbare Wickelraum zusätzlich eingeschränkt, wodurch der Nutfüllfaktor reduziert wird.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bewickeln eines Zahns eines Stators oder Ankers einer elektrischen Maschine, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass der Nutschlitz bzw. Nutzwischenraum zwischen zwei benachbarten Zähnen bzw. Polen nahezu vollständig mit Wicklungen gefüllt werden kann. Erfindungsgemäß wird die Düse nicht durch den Nutschlitz geführt, so dass kein Raum für die Düse vorgehalten werden muss. Die Relativbewegung zwischen Zahn und Düse in einer Axialrichtung des Zahns wird ausgeführt, wobei zumindest beim Vorbeifahren an den Polen keine Überdeckung des Zahns und der Düse in Radialrichtung des Zahns vorliegt. Da der Durchmesser der Düse etwa dem Dreifachen des Drahtdurchmessers entspricht, kann pro Spule wenigstens eine zusätzliche Lage gewickelt werden. Der Kupferfüllfaktor des Motors steigt folglich an. Somit lassen sich bei gleicher Leistung kürzere Motoren oder bei gleicher Länge leistungsstärkere Motoren herstellen.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst vorzugsweise als einen ersten Schritt das Positionieren der Wickelkomponente relativ zum Zahn derart, dass die Wickelkomponente in Axialrichtung des Zahns und seitlich zum Zahn versetzt in einer ersten Stellung positioniert ist, wobei der Draht am Zahn anliegt. Die Wickelkomponente befindet sich somit über einem Nutzwischenraum zwischen zwei benachbarten Zähnen. In einem nächsten Schritt wird eine Relativbewegung zwischen der Wickelkomponente und dem Zahn in radialer Richtung des Zahns ausgeführt, bis die Wickelkomponente in einer zweiten Stellung ohne radiale Überdeckung mit dem Zahn angeordnet ist. In einem nächsten Schritt wird eine Relativbewegung zwischen der Wickelkomponente und dem Zahn in Axialrichtung des Zahns ausgeführt, bis die Wickelkomponente in einer dritten Stellung ohne axiale Überdeckung zwischen der Wickelkomponente und dem Zahn positioniert ist. Der Draht wird dabei an dem Zahn vorbeigeführt. Im nächsten Schritt wird eine Relativbewegung zwischen Wickelkomponente und Zahn in Radialrichtung des Zahns ausgeführt, bis die Wickelkomponente in einer vierten Stellung ohne Überdeckung in Axialrichtung aber mit Überdeckung in radialer Richtung positioniert ist. Anschließend wird eine relative Schwenkbewegung zwischen der Wickelkomponente und dem Zahn um einen Mittelpunkt des Stators bzw. Ankers in eine erste Richtung ausgeführt, wobei die Wickelkomponente an einer Zahnseite vorbeigeführt wird. Diese Schwenkbewegung wird so lange ausgeführt, bis die Wickelkomponente in Axialrichtung des Zahns und seitlich zum Zahn an der anderen Zahnseite versetzt positioniert ist. Dabei wird ein Stück des Drahtes an eine Zahnseite angelegt. Anschließend wird eine Relativbewegung zwischen der Wickelkomponente und dem Zahn wieder in radialer Richtung zurück ausgeführt, bis die Wickelkomponente in einer sechsten Stellung ohne radiale Überdeckung mit dem Zahn und seitlich am Zahn positioniert ist. Anschließend erfolgt wieder eine Relativbewegung zwischen der Wickelkomponente und dem Zahn in axialer Richtung, um den Draht an einer Zahnseite vorbeizuführen, bis sich die Wickelkomponente in einer Position ohne axiale Überdeckung mit dem Zahn befindet. Anschließend erfolgt wieder eine radiale Relativbewegung zwischen der Wickelkomponente und dem Zahn, so dass die Wickelkomponente und der Zahn wieder in radialer Überdeckung sind. Anschließend erfolgt wieder eine zweite relative Schwenkbewegung zwischen Wickelkomponente und Zahn in entgegengesetzter Richtung zur ersten Schwenkbewegung, um die Wickelkomponente wieder in die Ausgangsposition zu bringen.
  • Erfindungsgemäß erfolgt somit das Wickeln während der beiden Relativbewegungen in axialer Richtung sowie der beiden Schwenkbewegungen. Die Relativbewegungen in radialer Richtung des Zahnes zwischen Wickelkomponente und Zahn dienen dabei zur Positionierung des Drahtes auf dem Zahn. Ferner weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf, dass im Nutzwischenraum eines Motors vorhandene Ausgleichsleiter kein Hindernis beim Bewickeln der einzelnen Zähne mehr darstellen. Der negative Einfluss der Ausgleichsleiter auf den Füllfaktor kann deutlich vermindert werden.
  • Um insbesondere einen Stator schnell und sicher bewickeln zu können, umfasst die Wickelkomponente vorzugsweise eine Nadel. Zum Bewickeln eines Ankers ist eine Nadel nicht unbedingt erforderlich.
  • Vorzugsweise wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Positionierung der Wickelkomponente relativ zum Zahn in radialer Richtung des Zahns jeweils um die Breite des Drahtes verändert. Damit wird gewährleistet, dass bei jeder Umwicklung des Zahnes der Draht neben der vorherigen Umwicklung zum Liegen kommt. Somit kann eine exakte Lagenwicklung erzielt werden. Vorzugsweise beginnt das Bewickeln des Drahtes am Fußpunkt des Zahns. Dann bewegt sich der Draht jeweils um eine Drahtbreite in Richtung zum freien Ende des Zahnes, bis der Draht am freien Ende angelangt ist. Anschließend wird der Versatz jeweils um eine Drahtbreite in Richtung des Fußpunkts des Zahns durchgeführt. Auf diese Art und Weise können mehrere Lagen der Bewicklung durchgeführt werden.
  • Bevorzugterweise werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Radialbewegungen zwischen der Wickelkomponente und dem Zahn durch die Wickelkomponente ausgeführt. Dabei muss sichergestellt werden, dass vor der Radialbewegung die Wickelkomponente seitlich versetzt zum Zahn in Axialrichtung des Zahns nicht überlappend mit dem Zahn angeordnet ist. Nur so wird zuverlässig eine präzise Bewicklung des Zahns vorgenommen.
  • Besonders bevorzugt wird die Radialbewegung ausgeführt, wenn sich die Wickelkomponente in der Nähe des zu bewickelnden Zahns befindet. Der Draht wird in diesem Fall größtenteils so geführt, dass er in der Wickelposition, in der er später auf dem zu bewickelnden Zahn liegt, geführt wird. Somit kann eine optimale Bewicklung der Zähne stattfinden, da die einzelnen Drähte ideal nebeneinander zum Liegen kommen. Darüber hinaus kann beispielsweise bei der Statorzahnbewicklung der zur Verfügung stehende Raum zur Führung der Wickelkomponente voll ausgenutzt werden. Es besteht nur eine sehr geringe Gefahr, dass die Wickelkomponente mit anderen Teilen oder Komponenten der Bewicklungsvorrichtung kollidiert.
  • Vorteilhafterweise wird die axiale Relativbewegung zwischen Wickelkomponente und Zahn durch eine Bewegung der Wickelkomponente ausgeführt. Damit lässt sich eine einfache Drahtführung realisieren.
  • Weiter bevorzugt führt die Wickelkomponente eine Hubbewegung durch, um die Relativbewegung zwischen Wickelkomponente und Zahn bereitzustellen. Die Hubbewegung ist gut in den allgemeinen Prozessablauf einzubinden. Die relative Schwenkbewegung zwischen der Wickelkomponente und dem Zahn um den Mittelpunkt des Stators wird dann in horizontaler Ebene des Stators ausgeführt. Somit lassen sich auch herkömmliche Vorrichtungen zum Bewickeln von Motoren mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erweitern und verbessern, so dass nur geringe oder keine Umrüstkosten entstehen. Dies führt dazu, dass das Verfahren leicht in bestehende Herstellungsprozesse einzubinden ist und von daher auf große Akzeptanz stoßen wird.
  • Besonders bevorzugt wird die relative Radialbewegung zwischen der Wickelkomponente und dem Zahn erst dann ausgeführt, wenn ein Freiraum zwischen zwei benachbarten Zähnen ein Mindestmaß unterschritten hat. Solange bei der Motorenbewicklung der Nutzwischenraum zwischen zwei Statorzähnen bzw. Ankerpolen ausreichend Platz bietet, kann der einzelne Zahn bzw. Pol auf herkömmliche Weise bewickelt werden. Dabei wird auf die zusätzliche Radialbewegung verzichtet, so dass die Bewicklung besonders schnell vonstatten geht und somit kostensparend ist. Erst wenn ein Mindestmaß unterschritten ist, wenn also die Wickelkomponente bzw. die Düse der Wickelkomponente nicht mehr durch den vorhandenen Raum zwischen bewickelten oder teilweise bewickelten Zähnen bzw. Polen geführt werden kann, ist die zusätzliche Radialbewegung notwendig. Dadurch kann die nahezu volle Füllung des Nutzwischenraums erreicht werden. Auf diese Weise wird ein optimaler Füllfaktor erzielt und die Bewicklung des Motors insgesamt jedoch beschleunigt, da die Radial- bzw. Längsbewegungen der Wickelkomponente entlang der Tiefe des Zahns nicht bei jeder Hubbewegung ausgeführt werden müssen.
  • Besonders bevorzugt wird das Mindestmaß, das der Raum zwischen zwei bewickelten Zähnen aufweisen muss, entsprechend der Düse zuzüglich einer gewissen Toleranz festgelegt. Damit kann bei unterschiedlichen Drahtstärken bzw. bei unterschiedlichen Düsenbreiten das Mindestmaß stets auf einfache Weise neu festgelegt werden. Die zuzügliche Toleranz wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Bewegung der Wickelkomponente und eventueller Abweichungen in horizontaler Ebene festgelegt werden.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung eine Wickelkomponente auf, die eine Nadel und eine Düse umfasst. Die Wickelkomponente führt nicht nur eine Hubbewegung durch, sondern ist auch in Radialrichtung orthogonal zur Hubbewegung bewegbar. Somit kann die Wickelkomponente, sobald sie sich kurz oberhalb oder unterhalb des zu bewickelnden Zahns bzw. des Zwischenraums zwischen zwei zu bewickelnden Zähnen befindet, in Längsrichtung zu der Tiefe der zu bewickelnden Zähnen bewegen, also in radialer Richtung in Bezug auf den Stator. Damit wird die Wickelkomponente bzw. die Düse der Wickelkomponente nicht durch den Zwischenraum zwischen zwei Zähnen geführt.
  • Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung eine Erkennungseinheit auf, die die Position der Wickelkomponente erkennt und auswertet. Diese Einheit erfasst darüber hinaus auch die Position des zu bewickelnden Zahns, so dass die Wickelkomponente in radialer Richtung bewegt werden kann, bevor der Nutschlitz bzw. der Zwischenraum zwischen zwei zu bewickelnden Zähnen erreicht wird. Dadurch wird eine eventuelle Kollision der Düse mit den Zähnen bzw. den in dem Zwischenraum befindlichen Wickeldrähten verhindert. Auch erkennt die Erkennungseinheit, wenn ein Ausgleichsleiter den Nutzwischenraum versperrt. In diesem Fall wird ebenfalls eine Radialbewegung der Wickelkomponente ausgeführt.
  • Zeichnungen
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht auf einen Stator und eine Wickelkomponente mit einer Nadel und einer Düse;
  • 2a, 2b und 2c schematische Draufsichten auf den Stator mit der Wickelkomponente in unterschiedlichen Verfahrenspositionen, und
  • 3a3e jeweils einen Längsschnitt durch den Stator mit einem Statorzahn und der Wickelkomponente aus 1 in unterschiedlichen Verfahrenspositionen.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
  • 1 zeigt einen Stator 1 eines Motors mit neun Zähnen 2 und jeweils zwischen den Zähnen 2 befindliche Nutzwischenräume 3. Zwei Zähne 2 sind schon mit einem Draht 4 bewickelt.
  • Im Innenraum des Stators 1 befindet sich der Rotorraum 5, der zur Aufnahme eines Motorrotors (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Im Rotorraum 5 ist eine Wickelkomponente 6 gezeigt. Die Wickelkomponente 6 umfasst eine Nadel 7 und eine Düse 8, die den Draht 4 führt.
  • Zum Bewickeln eines Zahns 2 führt die Wickelkomponente 6 eine Hubbewegung aus, die in und aus der Zeichnung heraus verläuft. Im jeweils oberen und unteren Umkehrpunkt der Wickelkomponente 6, also wenn sich die Wickelkomponente oberhalb oder unterhalb des Stators 1 befindet, wird der Stator 1 um seinen Mittelpunkt 11 in der horizontalen Ebene geschwenkt. Die Länge der Schwenkbewegung ist dabei abhängig von der Anzahl der Zähne 2. Im Falle von neun Zähnen 2 wird eine Schwenkbewegung um 360°/9, also gleich 40° ausgeführt.
  • Anschließend bewegt sich die Wickelkomponente 6 zum jeweils anderen Umkehrpunkt. Nach Erreichen dieses Umkehrpunktes schwenkt der Stator 1 um wiederum 40° zurück. Somit wird der Draht 4 um den Zahn 2 des Stators 1 gewickelt.
  • 2a zeigt schematisch den Stator 1 mit der Wickelkomponente 6 aus 1. Die Wickelkomponente 6 führt eine Hubbewegung durch. Dabei wird die Düse 8 der Wickelkomponente 6 durch den Nutzwischenraum 3 zwischen zwei benachbarten Zähnen 2 geführt. Da für die Düse 8 ein entsprechender Raum im Nutzwischenraum 3 eingehalten werden muss, kann die Düse 8 nur solange durch den Nutzwischenraum 3 geführt werden, wie der Wickeldraht keine der schraffiert dargestellten Flächen 9 überragt. Die Flächen 9 stellen also den maximalen zur Verfügung stehenden Füllraum für den Wickeldraht dar, wenn die Düse im Nutzwischenraum 3 geführt wird.
  • Erfindungsgemäß kann nun die wickelbare Fläche 9 zwischen zwei Zähnen vergrößert werden, da eine Relativbewegung zwischen Zahn 2 und Wickelkomponente 6 außerhalb des Nutzwischenraums ausgeführt wird.
  • In den 2a bis 2c ist der Draht 4 schon teilweise um den Zahn 2 gewickelt. Die Wickelkomponente 6 befindet sich in axialer Richtung X-X des Zahns bzw. Stators seitlich versetzt zum Zahn 2 in einer Stellung S1 (vgl. 2b und 3a). Diese erste Stellung S1 ist die Ausgangsstellung für das erfindungsgemäße Verfahren, wie in 3a gezeigt. In dieser Ausgangsstellung ist der Draht 4 am Zahn 2 angelegt. In einem ersten Schritt wird nun die Wickelkomponente 6 in Richtung des Pfeils R1 relativ zum Zahn 2 in die in 3b gezeigte Stellung S2 bewegt. Hierbei wird die Wickelkomponente 6 in einer Radialrichtung R-R des Zahns 2 bewegt. Dabei bleibt die Wickelkomponente 6 seitlich versetzt zum Zahn 2 positioniert, wie aus 2c ersichtlich ist. Anschließend erfolgt eine erste Hubbewegung in Richtung des Pfeils H1 in Axialrichtung X-X des Zahnes 2 (3c). Die erste Hubbewegung H1 wird dabei so lange ausgeführt, bis die Wickelkomponente 6 eine dritte Stellung S3 eingenommen hat, welche in 3d dargestellt ist. Während der ersten Hubbewegung H1 wird dabei der Draht 4 seitlich des Zahns im Nutzwischenraum 3 geführt, die Wickelkomponente 6 jedoch ohne radiale Überdeckung mit dem Zahn 2. Wie aus den 3d und 3e ersichtlich ist, wird im nächsten Schritt wieder eine Radialbewegung in Radialrichtung R-R des Zahnes 2 in Richtung des Pfeils R2 durchgeführt. Hierbei nimmt die Wickelkomponente 6 eine vierte Stellung S4 ein, die in 3e dargestellt ist. Die Länge der Radialbewegung in Richtung R2 entspricht dabei der Länge der Radialbewegung in Richtung R1, so dass der Draht 4 senkrecht zur Radialrichtung R-R am Zahn 2 angeordnet ist. In einem nächsten Schritt wird erfindungsgemäß eine erste relative Schwenkbewegung zwischen der Wickelkomponente 6 und dem Zahn 2 um einen Mittelpunkt 11 des Stators 1 in Richtung SR1 ausgeführt (vgl. 2b). Dadurch wird der Draht 4 entlang einer Unterseite des Zahns 2 entlanggeführt. Die Schwenkbewegung erfolgt dabei so lange, bis die Düse 8 der Wickelkomponente 6 wieder im nächsten Nutzwischenraum des Zahns 2 angeordnet ist. In einem nächsten Schritt erfolgt wieder eine Relativbewegung in Radialrichtung R-R der Wickelkomponente 6 in Richtung R1, so dass die Wickelkomponente 6 wieder im Motorraum 5 angeordnet ist. Anschließend führt die Wickelkomponente 6 eine zweite Hubbewegung entgegengesetzt zur ersten Hubbewegung H1 aus, so dass der Draht an der anderen Zahnseite entlanggeführt wird. Die Wickelkomponente 6 wird dabei so lange bewegt, bis sie wieder an einer Position seitlich versetzt und über dem Zahn 2 angeordnet ist, so dass keine Überdeckung zwischen Wickelkomponente 6 und Zahn 2 in Radialrichtung oder in einer Umfangsrichtung des Stators vorhanden ist. Diese Position entspricht im Wesentlichen der in 3b gezeigten zweiten Stellung, wobei diese jedoch an der anderen Zahnseite liegt. Im nächsten Schritt erfolgt wieder eine Radialbewegung der Wickelkomponente 6 in Radialrichtung auf den Zahnfuß zu. Anschließend folgt in einem nächsten Schritt wieder eine zweite relative Schwenkbewegung zwischen der Wickelkomponente 6 und dem Zahn 2, welche durch Schwenken des Stators 2 in Richtung SR2 durchgeführt wird. Somit wird die Wickelkomponente 6 entlang der Oberseite des Zahns geführt, so dass der Zahn vollständig umwickelt wurde.
  • Damit befindet sich die Wickelkomponente 6 wieder in der ersten Stellung S1.
  • Somit kann erfindungsgemäß der Nutzwischenraum zwischen zwei benachbarten Zähnen bis auf einen verbleibenden Zwischenraum, welcher nur minimal größer als der Durchmesser des Drahtes 4 sein muss, bewickelt werden. Im Ausführungsbeispiel wurde hierbei beschrieben, dass die Linearbewegungen in Radialrichtung R-R bzw. in Axialrichtung X-X durch die Wickelkomponente 6 ausgeführt werden und die Schwenkbewegungen SR1 und SR2 durch den Stator 1 ausgeführt werden. Es sei jedoch angemerkt, dass selbstverständlich die Bewegungen auch umgekehrt ausgeführt werden können oder dass sämtliche Relativbewegungen zwischen der Wickelkomponente 6 und dem Stator 1 durch entweder nur die Wickelkomponente 6 oder entweder nur den Stator 1 oder beide ausgeführt werden können.
  • Ferner sei angemerkt, dass das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise nur gegen Ende des Wickelvorganges um den Zahn durchgeführt wird, um bei der normalen Bewicklung des Zahnes auf die Radialbewegungen R1 und R2 verzichten zu können. Dadurch wird die notwendige Zeit für die Zahnbewicklung optimiert.
  • Es sei ferner angemerkt, dass selbstverständlich bei der Bewicklung des Zahnes 2 in Radialrichtung R-R die Position der Wickelkomponente 6 nach jeder Umwicklung um vorzugsweise einen Durchmesser des Drahtes 4 reduziert wird, so dass, wenn am Fuß des Zahnes 2 mit der Bewicklung begonnen wird, die Radialbewegungen nach jeder Wicklung jeweils um einen Drahtdurchmesser in Radialrichtung R-R verkürzt werden.
  • Auf diese Weise kann erfindungsgemäß der Kupferfüllfaktor des Motors insgesamt deutlich erhöht werden. Es lassen sich somit bei gleicher Polzahl bzw. Zahnzahl des Stators 1 kürzere oder leistungsstärkere Motoren herstellen.
  • Bei bestimmten Wickelschemen, z.B. bei zwei getrennten Spulen bzw. Zähnen 2 entstehen Ausgleichsleiter, die den Nutzwischenraum 3 versperren könnten. Bei der herkömmlichen Düsenbewegung kann es dadurch zu Drahtbeschädigungen kommen oder aber der Nutfüllfaktor des Motors sinkt erheblich, da der Platz für den Ausgleichsleiter bei der Programmierung der Bewegung der Wickelkomponente 6 vorsorglich freigehalten wird. Bei der erfindungsgemäßen Bewegung der Wickelkomponente 6 hat ein Ausgleichsleiter einen deutlich geringeren Einfluss auf den Füllfaktor, da die Wickelkomponente 6 nicht durch den Nutzwischenraum 3 des Stators 1 geführt wird.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Bewickeln eines Zahns (2) eines Stators (1) oder Ankers einer elektrischen Maschine mit einem Draht (4) mittels einer Wickelkomponente (6), die wenigstens eine Düse (8) umfasst, wobei der Stator (1) bzw. Anker zwischen seinen Zähnen (2) Nutzwischenräume (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Relativbewegung zwischen der Wickelkomponente (6) und dem Zahn (2) in einer Axialrichtung (X-X) des Zahns (2) ausgeführt wird, ohne dass eine Überdeckung in Radialrichtung (R-R) des Zahnes zwischen der Wickelkomponente (6) und dem Zahn (2) vorliegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend die folgenden Schritte: – Positionieren der Wickelkomponente (6) relativ zum Zahn (2) derart, dass die Wickelkomponente (6) in Axialrichtung (X-X) des Zahnes (2) und seitlich zum Zahn (2) versetzt in einer ersten Stellung (S1) positioniert ist, wobei der Draht (4) am Zahn (2) anliegt; – Ausführen einer Relativbewegung (R1) zwischen der Wickelkomponente (6) und dem Zahn (2) in radialer Richtung (R-R), bis die Wickelkomponente (6) in einer zweiten Stellung (S2) ohne radiale Überdeckung mit dem Zahn (2) positioniert ist; – Ausführen einer Relativbewegung (H1) zwischen der Wickelkomponente (6) und dem Zahn (2) in Axialrichtung (X-X) des Zahnes, bis die Wickelkomponente (6) in einer dritten Stellung (S3) ohne axiale Überdeckung zwischen der Wickelkomponente (6) und dem Zahn (2) positioniert ist, wobei der Draht (4) im Nutzwischenraum (3) an dem Zahn (2) vorbeigeführt wird; – Ausführen einer Relativbewegung (R2) zwischen der Wickelkomponente (6) und dem Zahn (2) in radialer Richtung (R-R) des Zahns, bis die Wickelkomponente (6) in einer vierten Stellung (54) mit radialer Überdeckung mit dem Zahn (2), aber ohne axiale Überdeckung mit dem Zahn (2) positioniert ist; – Ausführen einer ersten relativen Schwenkbewegung (SR1) zwischen der Wickelkomponente (6) und dem Zahn (2) um einen Mittelpunkt (11) des Stators (1) bzw. Ankers, bis die Wickelkomponente (6) an der gegenüberliegenden Seite des Zahnes seitlich versetzt zum Zahn (2) und ohne Axialüberdeckung positioniert ist, wobei sich der Draht weiter um den Zahn (2) legt; – Ausführen einer Relativbewegung zwischen der Wickelkomponente (6) und dem Zahn (2) in radialer Richtung (R-R), bis die Wickelkomponente (6) relativ zum Zahn ohne radiale Überdeckung mit dem Zahn (2) positioniert ist; – Ausführen einer zweiten Relativbewegung zwischen der Wickelkomponente (6) und dem Zahn (2) in Axialrichtung (X-X) des Zahns, bis die Wickelkomponente sich in einer Stellung ohne axiale Überdeckung zwischen der Wickelkomponente (6) und dem Zahn (2) befindet, wobei der Draht (4) am Zahn (2) in dem anderen Nutzwischenraum geführt wird; – Ausführen einer Relativbewegung zwischen der Wickelkomponente (6) und dem Zahn (2) in radialer Richtung (R-R) des Zahns, bis die Wickelkomponente (6) in einer Stellung mit einer radialen Überdeckung mit dem Zahn (2) positioniert ist; und – Ausführen einer zweiten relativen Schwenkbewegung (SR2) zwischen der Wickelkomponente (6) und dem Zahn (2) um den Mittelpunkt (11) des Stators (1) bzw. Ankers, bis die Wickelkomponente (6) wieder seitlich versetzt zum Zahn in der ersten Stellung (51) positioniert ist, wobei der Draht (4) wieder an den Zahn (2) angelegt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelkomponente (6) eine Nadel (7) umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung der Wickelkomponente (6) relativ zum Zahn (2) in radialer Richtung (R-R) nach einer Umwicklung des Zahnes um eine Breite des Drahtes (4) verändert wird, vorzugsweise beginnend am Fußpunkt des Zahnes (2).
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Relativbewegungen durch Bewegungen der Wickelkomponente (6) ausgeführt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialbewegungen ausgeführt werden, wenn sich die Wickelkomponente (6) in der Nähe des Zahns (2) befindet.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Relativbewegungen durch Bewegungen der Wickelkomponente (6) ausgeführt werden
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelkomponente (6) in Axialrichtung (X-X) des Zahns (2) eine lineare Hubbewegung ausführt.
  9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungen in Radialrichtung (R-R) erst ausgeführt werden, wenn ein Freiraum zwischen zwei benachbarten, bewickelten Zähnen (2) ein Mindestmaß unterschritten hat.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mindestmaß der Breite der Düse (8) der Wickelkomponente (6) zuzüglich eines Toleranzwertes entspricht.
  11. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorgenannten Ansprüche.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelkomponente (6) neben einer Hubbewegung in Axialrichtung des Zahnes (2) auch in Radialrichtung im wesentlichen orthogonal zur Hubbewebung bewegbar ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erkennungseinheit vorgesehen ist zur Kollisionsverhinderung und/oder zum Erkennen der Position der Wickelkomponente (6) und/oder des zu bewickelnden Zahns (2).
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