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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen
Verbindung paarweiser Leiterenden nach der Gattung des Anspruchs
1 sowie eine nach diesem Verfahren hergestellte elektrische Verbindung
gemäß der Gattung des Anspruchs 16.
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Aus
der Druckschrift
EP
0881 752 A1 ist es bekannt, zur Herstellung der Statorwicklung
eines Drehstromgenerators für Kraftfahrzeuge die paarweise übereinander
liegenden Leiterenden einer aus Einzelleitern bestehenden Statorwicklung
miteinander elektrisch zu verbinden. Die Verbindung wird dabei durch
Ultraschallschweißen, Lichtbogenschweißen, Widerstandsschweißen,
Löten oder dergleichen hergestellt. Derartige Löt-
oder Schweißverfahren führen jedoch im Bereich
und in der Umgebung der Verbindungsstelle zu einer erheblichen Wärmeentwicklung
mit dem Nachteil möglicher Schäden an den benachbarten
Bereichen, insbesondere an der Isolation der Leiter.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, eine dauerhafte elektrische
Verbindung paarweiser Leiterenden durch möglichst auf die
Verbindungsstelle begrenzte kurzseitige Wärmeeinwirkung herzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erreicht
wird eine derartige elektrische Verbindung mit den Kennzeichnungsmerkmalen
des Anspruchs 1 und 16. Eine Anwendung ergibt sich bei elektrischen
Maschinen mit den Kennzeichnungsmerkmalen des Anspruchs 17. Danach
ist vorgesehen, zwischen den zu verbindenden Leiterenden eine im
Folgenden als Nanofoil bezeichnete Folie einzufügen, die
aus mindestens einer Schicht eines chemischen, stark exotherm reagierenden
Materials besteht. Weitere Einzelheiten über das Material,
seiner Eigenschaften und seiner Anwendung zum Verbinden zweier Teile
miteinander, enthält die Druckschrift
US 7,354,659 B2 .
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Nanofoils
sind Folien, die dazu verwendet werden, eine dauerhafte Verbindung
zwischen zwei Werkstücken herzustellen. Die Nanofoils können
diese Verbindung durch Weichlöten, Hartlöten oder durch
Diffusionsschweißen herstellen. Das Funktionsprinzip der
Nanofoils basiert auf einer stark exothermen Reaktion von chemikalischen
Materialien, die in den Folien eingebettet sind. Hierdurch werden kurzfristig
an der Oberfläche des Werkstücks beziehungsweise
des Nanofoils sehr hohe Temperaturen erreicht, die zum Löten
beziehungsweise Schweißen benötigt werden. Da
diese Wärme aber nur über einen sehr kurzen Zeitraum
anliegt, wird das Werkstück nicht übermäßig
aufgeheizt. Eine bekannte Anwendungsform der Nanofoils ist zum Beispiel
das Verbinden von Kühlkörpern mit Mikroprozessoren
bei Computern.
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Die
beim so genannten Zünden der Nanofoil sehr kurzzeitig auftretende
extrem hohe Temperatur schmilzt das Material der miteinander zu
verbindenden Leiterenden im Bereich der Nanofoil an, so dass sie
aufeinander gedrückt fest miteinander verschweißen
beziehungsweise bei einem dort aufgetragenen Lötmaterial
miteinander verlöten. Dies hat den Vorteil, dass beim Schweißvorgang
Schäden an der Lackisolation der Leiter im näheren
Bereich der Schweißstelle nicht mehr auftreten können,
was unter Umständen eine erhebliche Verringerung von Nachbesserungen
oder von Fertigungsausschuss zur Folge haben kann.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
ergeben sich weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.
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Um
eine möglichst exakt begrenzte, für die maximale
Stromstärke jedoch ausreichend große Verbindungsfläche
an den zu verbindenden Leiterenden auszubilden, werden die Leiterenden
der Einzelleiter mit rechteckförmigen Querschnitt hochkant übereinander
parallel verlaufend positioniert und das Nanofoil zwischen den sich
gegenüberliegenden Schmalseiten der Leiterenden eingeschoben.
Die Einzelleiter müssen jedoch nicht zwingend parallel verlaufend übereinander
positioniert werden: so können die Leiter auch mit einem
Winkel größer Null übereinander liegen,
so dass sich die Leiter über der Verbindungsstelle kreuzen
und vorzugsweise mit der Begrenzung der Verbindungsstelle enden
oder ein klein wenig über die Verbindungsstelle hinausragen. Eine
zweckmäßige Montagehilfe zum genauen Positionieren
der Nanofoils an den Verbindungsstellen der Leiterenden besteht
darin, dass mehrere Nanofoils mit dem Abstand der nebeneinander
angeordneten paarweisen Leiterenden zueinander auf einen bandförmigen
Träger befestigt und gemeinsam zwischen den paarweise zu
verbindenden Leiterenden eingeschoben werden. Nach dem Verschweißen
beziehungsweise Verlöten der Leiterenden wird der bandförmige
Träger beziehungsweise der Rest des Trägermaterials
entfernt. Um das Trägermaterial von dem Kontaktbereich
der elektrischen Verbindung der Leiterenden fernzuhalten, werden
zweckmäßigerweise die Nanofoils auf Aussparungen
eines kammartig ausgebildeten bandförmigen Träger
befestigt, vorzugsweise aufgeklebt. Dabei ist die Breite der Aussparungen
etwas größer als die Breite der Leiterenden zu
wählen und die Nanofoils müssen so groß sein,
dass sie die Ränder der Aussparungen überdecken.
Alternativ dazu wird vorgeschlagen, dass die Nanofoils mit ihrem
vorderen Abschnitt auf einer Längsseite des bandförmigen
Trägers frei vorstehend befestigt, vorzugsweise aufgeklebt
werden. Ebenso ist es möglich, die Nanofoils in einem entsprechend
ausgebildeten bandförmigen Träger zu verklemmen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass mehrere
Nanofoils mit Abstand voneinander über einen Steg aus dem
Nanofoil-Material miteinander verbunden sind und so gemeinsam zwischen
den paarweise zu verbindenden Leiterenden eingeschoben werden. Auf
einen Träger kann bei dieser Lösung verzichtet
werden. Ein weiterer Vorteil dieser Lösung besteht darin,
dass die Stege zwischen den Nanofoils zum aufeinander folgenden Zünden
der Nanofoils benutzt werden. Es muss nur an einer Schweißposition
ein Nanofoil bezündet werden, um alle Schweißpositionen
nacheinander über den Steg selbsttätig zu zünden.
Dabei lassen sich die Nanofoils mit den verbindenden Stegen in vorteilhafter
Weise abfallfrei aus einem bandförmigen Nanofoil-Streifen
herstellen, indem die Nanofoils kammartig ineinander greifend aus
dem Nanofoil-Streifen ausgeschnitten werden.
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Zu
Gewährleistung einer dauerhaften elektrischen Verbindung
zwischen den paarweisen Leiterenden ist vorzusehen, dass bei vorzugsweise
lackisolierten Einzelleitern im Bereich der paarweise miteinander
zu verbindenden Schmalseiten der Leiterenden die Isolation, vorzugsweise
mit einem Abtrag vom Leitermaterial, über die Länge
des Nanofoils entfernt wird. Dabei wird zweckmäßigerweise der
Abtrag des Leitermaterials einen Anschlag bilden, bis zu dem die
Nanofoil zwischen den Leiterenden eingeschoben wird. Der Abtrag
des Leitermaterials ist dabei entweder an nur einem oder an beiden Leiterenden
vorzusehen, wobei insgesamt weniger als die Dicke des Nanofoil an
Leitermaterial abgetragen wird, so dass beim Aufeinanderdrücken
der Leiterenden gewährleistet ist, dass dabei die Nanofoil zwischen
den Leiterenden eingeklemmt wird. Zur Herstellung der elektrischen
Verbindung der paarweisen Leiterenden nach dem Einschieben der Nanofoil werden
die Leiterenden in zweckmäßiger Weise durch Druckstempel
aufeinander gedrückt. Sodann wird die Nanofoil durch einen
auf sie einwirkenden Druckimpuls gezündet. In vorteilhafter
Weise wird dabei der Druckimpuls an der Nanofoil durch eine auf einer
Schmalseite der paarweisen Leiterenden im Bereich der Nanofoil angeformte
Materialspitze erzeugt. Zum zuverlässigen Zünden
der Nanofoils wird außerdem alternativ vorgeschlagen, dass
die Nanofoils an einem zwischen den paarweisen Leiterenden stirnseitig
vorstehenden Kopfbereich durch einen Wärmeimpuls, vorzugsweise
durch einen Laserstrahl gezündet werden.
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Eine
vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen elektrischen
Verbindung paarweiser Leiterenden über Nanofoils ergibt
sich bei elektrischen Maschinen, insbesondere bei Drehstromgeneratoren zur
Stromversorgung von Kraftfahrzeugen, wobei die elektrischen Verbindungen
am Wickelkopf ihres Stators gleichmäßig über
den Umfang verteilt angeordnet sind. Dort sind die Einzelleiter
der Statorwicklung in mehreren Lagen hochkant übereinander
in die Nuten des Stator-Blechpaketes eingesetzt und an den Stirnseiten
des Bleckpaketes mit ihren aus den Nuten herausragenden Abschnitten
in entgegengesetzter Umfangsrichtung seitlich abgeköpft.
Bei so genannten mehrschichtigen Statorwicklungen werden dabei vier,
sechs oder mehr Leiterenden zueinander parallel ausgerichtet übereinander
angeordnet, welche paarweise miteinander elektrisch zu verbinden
sind. Bei derartigen Anordnungen werden zweckmäßigerweise
alle übereinander angeordneten Leiterenden gleichzeitig
durch zwei Druckstempel zusammengedrückt und sodann paarweise
durch die zwischen ihnen eingesetzten Nanofoils miteinander verschweißt beziehungsweise
verlötet. Um die Positionierung der Nanofoils zu erleichtern,
ist vorgesehen, dass mindestens zwei bandförmige Träger
mit ihren nebeneinander angeordneten Nanofoils jeweils zwischen den
paarweise zu verbindenden Leiterenden eingeschoben werden. Die bandförmigen
Träger müssen dabei zunächst um mehr
als die doppelte Leiterhöhe voneinander beabstandet zu
den Verbindungsstellen positioniert und sodann mit den Nanofoils
zwischen den paarweise zu verbindenden Leiterenden axial eingeschoben
werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Einzelheiten
der Erfindung werden im Folgenden beispielsweise anhand der Figuren
naher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge mit einer Statorwicklung
aus paarweise übereinander liegenden Einzelleitern,
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2 eine
Abwicklung des Stators mit den an den Wickelköpfen der
Statorwicklung seitlich abgekröpften Einzelleitern,
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3 einen
raumbildlichen Ausschnitt des vorderen Wickelkopfes mit paarweise übereinander angeordneten
und zueinander parallel ausgerichteten Leiterenden,
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4 a)
bis e) Nanofoils, die nebeneinander beabstandet auf bandförmigen
Trägern oder durch Verbindungsstege vormontiert sind,
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5 den
Wickelkopfausschnitt aus 3 mit den vormontierten, zwischen
den paarweisen Leiterenden eingesetzten Nanofoils, als erstes Ausführungsbeispiel.
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6 a)
bis d) zeigen verschiedene Ausgestaltungen der paarweisen Leiterenden,
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7 zeigt
mehrere nebeneinander und paarweise übereinander hochkant
angeordnete Leiterenden mit zwei Druckstempeln zur Herstellung der elektrischen
Verbindung im Querschnitt,
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8 vier
hochkant übereinander angeordnete Leiterenden mit zwei
Druckstempeln im Querschnitt zur Herstellung von zwei elektrischen
Verbindungen an den beiden Leiterpaaren,
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9 zeigt
als weiteres Ausführungsbeispiel den raumbildlichen Ausschnitt
eines Wickelkopfes mit zwei vormontierten Nanofoil-Bändern
zwischen vier übereinander angeordneten Leiterenden nach 8 und
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10 zeigt
eine durch eine Nanofoil hergestellte elektrische Verbindung zwischen
zwei Leiterenden gemäß 7 im Querschnitt.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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In 1 ist
eine elektrische Maschine bis zur Mittelachse im Längsschnitt
abgebildet, die als Drehstromgenerator 10 für
die Stromversorgung von Kraftfahrzeugen verwendet wird. Sie hat
einen Stator 11, dessen ringförmiges Stator-Blechpaket 12,
in seinen axial verlaufenden, über den Innenumfang gleichmäßig
verteilt angeordneten Nuten eine Drehstrom-Statorwicklung 13 aufnimmt.
Die Statorwicklung 13 wirkt über das Stator-Blechpaket 12 und
einen Arbeitsluftspalt 14 mit einem Klauenpolläufer 15 zusammen,
dessen Läuferwelle 16 in zwei Lagerschilden 17, 18 gelagert
ist, welche zugleich das Gehäuse des Drehstromgenerators 10 bilden.
Die Läuferwelle 16 trägt vorne eine Riemenscheibe 19,
mittels der sie über einen nicht dargestellten Keilriemen von
einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs angetrieben wird. Die Läuferwelle 16 trägt
am hinteren Ende zwei Schleifringe 20, mittels der eine
Erregerspule 21 des Klauenpolläufers 15 über
Kohlebürsten 22 mit Erregerstrom versorgt wird.
Am hinteren Lagerschild 18 ist ferner eine Gleichrichter-Baueinheit 23,
sowie ein Regler 24 angeordnet. Eingangsseitig ist die
Gleichrichter-Baueinheit 23 mit der Statorwicklung 13 und
ausgangsseitig mit einem Anschluss 25 für das
Pluspotential eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes versehen. Über
den Regler 24 wird in Abhängigkeit von der Spannung
des Bordnetzes die Stärke des Erregerstromes in der Erregerspule 21 geregelt.
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Die
Statorwicklung 13 besteht aus Einzelleitern 26 mit
rechteckförmigem Querschnitt. Die Einzelleiter 26 sind
in zwei Lagen hochkant übereinander in den Nuten des Stator-Blechpaketes 12 angeordnet.
Die gemäß 2 näher
dargestellten, an den Stirnseiten des Stator-Blechpaketes 12 vorstehenden
Abschnitte 26a der Einzelleiter 26 bilden dort
jeweils einen Wickelkopf 27a und 27b.
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2 zeigt
einen Teil der Abwicklung des Stator-Blechpaketes 12 aus 1 mit
den beiden Wickelköpfen 27a und 27b der
Statorwicklung 13. Die Einzelleiter 26 sind haarnadelförmig
vorgeformt, die mit ihrem einen Schenkel in der unteren Lage einer
Nut des Ständer-Blechpaketes 12 und mit ihrem anderen
Schenkel in einer oberen Lage einer anderen Nut eingesetzt sind,
wobei beide Nuten um einen so genannten Wickelschritt voneinander
beabstandet sind. Die an den Stirnseiten des Stator-Blechpaketes 12 vorstehenden
Abschnitte 26a der Einzelleiter 26 treten zunächst
paarweise übereinander aus den Nuten des Stator-Blechpaketes 12 aus,
von wo aus sie in entgegengesetzter Umfangsrichtung seitlich abgekröpft
sind. Während am unteren Wickelkopf 27b die Einzelleiter 26 jeweils über
die Abkröpfung von der oberen Lage in die untere Lage überführt
werden, sind am oberen Wickelkopf 27a die Leiterenden 26b der
Einzelleiter 26 axial so ausgerichtet, dass sie paarweise
hochkant übereinander stehen und dabei zueinander parallel
verlaufen.
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3 zeigt
einen Abschnitt des oberen Wickelkopfes 27a mit dem Stator-Blechpaket 12 in
vergrößerter raumbildlicher Darstellung. Dort
ist erkennbar, dass die aus dem Stator-Blechpaket 12 vorstehenden
Abschnitte 26a der Einzelleiter 26 in der äußeren
Lage der Nuten nach rechts abgekröpft sind, wogegen die
Abschnitte 26a der Einzelleiter 26 in der inneren
Lage jeweils nach links abgekröpft sind. Erkennbar ist
ferner, wie die axial ausgerichteten Leiterenden 26b paarweise
mit Abstand a nebeneinander angeordnet sind, wobei die Leiterenden-Paare hochkant übereinander
liegen und dabei zueinander parallel ausgerichtet sind.
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Zur
Herstellung der Ständerwicklung sind die Leiterenden 26b paarweise
miteinander elektrisch zu verbinden. Dazu wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
zwischen den miteinander elektrisch zu verbindenden paarweisen Leiterenden
in nachfolgend näher beschriebener Weise eine Nanofoil
eingeschoben und danach werden die Leiterenden 26b paarweise
aufeinander gedrückt. In dem so eingeklemmten Zustand wird
nun die Nanofoil gezündet und dadurch werden die Leiterenden 26b miteinander
verschweißt beziehungsweise verlötet.
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4 zeigt
verschiedene Möglichkeiten, mit denen Nanofoils 30 in
der Weise vormontiert werden, dass sie mit dem Abstand a der nebeneinander
angeordneten paarweisen Leiterenden voneinander auf einen bandförmigen
Träger 31 aus Papier, Kunststoff oder einen anderen
ausreichend stabilen Material befestigt werden.
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Gemäß 4,
Teil a) ist dazu der bandförmige Träger 31a mit
unten offenen Aussparungen 32 versehen, die voneinander
den gleichen Abstand a haben wie die jeweils benachbarten paarweisen
Leiterenden 26b gemäß 3.
Diese Aussparungen 32 des kammartig ausgebildeten Trägers 31a sind
auf der linken Seite im Teil a) der 4 erkennbar.
Die Nanofoils 30 werden im Bereich der Aussparungen 32 auf
dem Träger 31a befestigt, vorzugsweise aufgeklebt.
Die Breite der Aussparungen 32 ist dabei etwas größer
als die Breite der Leiterenden 26b, um zu verhindern, dass
der Träger 31a zwischen den miteinander zu verbindenden
Leiterenden 26b mit eingeklemmt wird. Die Nanofoils 30 sind
dagegen so groß ausgebildet, dass sie die Ränder
der Aussparungen 32 überdecken, wie dies im Teil
a) von 4 erkennbar ist. Gemäß Teil
b) wird ein bandförmiger Träger 31b ohne
Aussparungen 32 verwendet, bei dem die Nanofoils 30 mit
ihrem vorderen Abschnitt 30a auf einer Längsseite
des bandförmigen Trägers 31b frei vorstehend
aufgeklebt werden. Die Nanofoils 30 werden bei dieser Ausführung
nicht vollständig, sondern mit Ausnahme ihres vorderen
Abschnittes 30a zwischen den paarweisen Leiterenden 26b eingeschoben,
so dass der bandförmige Träger 31b nicht
zwischen den Leiterenden 26b eingeklemmt wird. Gemäß Teil
c) von 4 werden die Nanofoils 30 mit Abstand
a zueinander jeweils über einen Steg 30b aus dem
Nanofoil-Material miteinander verbunden, so dass die Stege hierbei
den bandförmigen Träger 31 für
die Nanofoils 30 darstellen. Gemäß Teil d)
lassen sich die Nanofoils 30 mit den Stegen 30b aus
Teil c) paarweise ohne Abfall aus einem bandförmigen Nanofoil-Streifen 30c herstellen,
indem sie kammartig ineinander greifend aus dem Nanofoil-Streifen 30c ausgeschnitten
werden. Bei dieser Lösung können die Nanofoils 30 gemeinsam
vollständig zwischen den paarweise zu verbindenden Leiterenden 26b eingeschoben
werden. Der besondere Vorteil dieser Lösung besteht darin,
dass durch das Zünden eines Nanofoils 30 die übrigen
Nanofoils jeweils über ihren Steg 30b nacheinander
selbsttätig gezündet werden. Bei einer weiteren
Ausführungsform gemäß 4,
Teil e) werden die Nanofoils 30 in gleicher Weise wie in
Teil a) oder b) mit dem Abstand a auf dem unteren Rand des bandförmigen
Trägers 31b befestigt. Die Nanofoils 30 haben
hier jedoch einen nach oben vorstehenden Kopf 30d. Dieser
Kopf 30d steht nach dem Einschieben der Nanofoils 30 zwischen
die paarweisen Leiterenden 26b soweit vor, dass die Nanofoils 30 dort
durch einen Wärmeimpuls, beispielsweise durch einen Laserstrahl, einzeln
gezündet werden können.
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In 5 ist
der in 3 abgebildete Ausschnitt des Wickelkopfes 27a nochmals
raumbildlich dargestellt, bei dem jedoch nunmehr die Nanofoils 30 mit
dem Abstand a der nebeneinander angeordneten paarweisen Leiterenden 26b zueinander
auf den bandförmigen Träger 31a befestigt
und gemeinsam zwischen den paarweise zu verbindenden Leiterenden 26b eingeschoben
worden sind. Die Nanofoils 30 sind dabei jeweils zwischen
den sich gegenüberliegenden Schmalseiten der hochkant übereinander
angeordneten paarweisen Leiterenden 26b angeordnet.
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Zum
Zünden der Nanofoils 30 und Verschweißen
der paarweisen Leiterenden 26b miteinander ist es notwendig,
die Leiterenden 26b in geeigneter Weise einer Vorbehandlung
zu unterziehen. 6 zeigt verschiedene Alternativen
zur Vorbehandlung der paarweisen Leiterenden 26b. Da die Einzelleiter 26 der
Statorwicklung 13 üblicherweise mit einem Isolierlack 33 überzogen
sind, wird gemäß Teil a) der 6 der
Isolierlack 33 im Bereich der paarweise miteinander zu
verbindenden Schmalseiten 26c der Leiterenden 26b zumindest über
die Einschublänge b des Nanofoils 30 entfernt.
Nach der Ausführungsform gemäß 6,
Teil b) ist an diesem Bereich der Schmalseiten 26c an den
Leiterenden 26b ein Abtrag von Leitermaterial über
die Einschublänge b des Nanofoils 30 vorgenommen.
Der Abtrag des Leitermaterials bildet dabei an den Schmalseiten 26c der
Leiterenden 26b einen Anschlag 34 aus, bis zu
dem die Nanofoil 30 zwischen den Leiterenden 26b eingeschoben
wird. Der Abtrag von Leitermaterial muss jedoch insgesamt für
beide Leiterenden 26b weniger als die Dicke der Nanofoil 30 betragen.
Alternativ zur Ausführungsform nach 6 Teil b)
ist es gegebenenfalls ausreichend, den Anschlag 34 nur
an einem der beiden Leiterenden 26b anzubringen und an
der gegenüberliegenden Schmalseite 26c des anderen
Leiterendes 26b lediglich den Isolierlack 33 zu entfernen.
Des Weiteren ist gemäß 6 Teil c)
auf einer der beiden Schmalseiten 26c der Leiterenden 26b eine
Materialspitze 35 zum Beispiel durch Prägen anzuformen,
mit der gezielt ein Druckimpuls zum Zünden der Nanofoil 30 erzeugt
wird. Bei der Anordnung nach 6, Teil
d) wurde eine Nanofoil 30 mit einem außen vorstehenden
Kopf 30d gemäß 4, Teil
e) zwischen zwei gemäß Teil b) ausgebildeten Leiterenden 26b eingeschoben.
Man erkennt hierbei, dass die Nanofoil 30 dicker ist als
der gesamte Abtrag von Leitermaterial an den Schmalseiten 26c der beiden
Leiterenden 26b.
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In 7 sind
mehrere Leiterenden 26b paarweise mit Abstand a nebeneinander
angeordnet im Querschnitt dargestellt, wie es der Anordnung nach 5 entspricht.
Zwischen den oberen und unteren Leiterenden 26b wurde der
bandförmige Träger 31a mit den Nanofoils 30 eingeschoben,
wobei die Nanofoils 30 jeweils zwischen den sich gegenüberliegenden
Schmalseiten der hochkant übereinander angeordneten paarweisen
Leiterenden 26b liegen. Über und unter den mittleren
beiden Leiterenden 26b ist jeweils ein Druckstempel 36 angeordnet.
Mit diesen Druckstempeln 36 werden die beiden Leiterenden 26b in
Richtung der Pfeile 37 zusammengedrückt und damit
die zwischen ihnen liegende Nanofoil 30 fest eingeklemmt.
Schließlich wird dann die Nanofoil 30 durch einen
von den Druckstempeln 36 erzeugten, auf die Nanofoil 30 einwirkenden
Druckimpuls gezündet. Mit dem Zünden der Nanofoil 30 wird
kurzzeitig in der gesamten Nanofoil 30 ein Wärmeimpuls erzeugt,
durch den die beiden Leiterenden 36b an ihren Schmalseiten 36c miteinander
verschweißen. Alternativ dazu ist es auch möglich,
die Leiterenden 26b miteinander zu verlöten. In
diesem Fall müssen jedoch zunächst die Leiterenden 26b entsprechend durch
Auftragen von Lötmaterial auf ihre Schmalseiten 26c präpariert
werden. Anstelle des bandförmigen Trägers 31a gemäß Teil
a) der 4 können die Nanofoils 30 auch
in einer Anordnung gemäß Teil b), c) oder e) der 4 in vormontiertem
Zustand zwischen den paarweise zu verbindenden Leiterenden 26b eingeschoben
werden. Sind die Nanofoils 30 gemäß 4,
Teil c) jeweils über einen Steg 30b miteinander
verbunden, so müssen zunächst alle miteinander
zu verbindenden Leiterenden 26b zum Einklemmen der Nanofoils 30 aufeinander
gedrückt werden, bevor eine der Nanofoils 30 oder
ein Steg 30b gezündet wird. Sodann werden die übrigen
Nanofoils 30 jeweils über den Steg 30b nacheinander
selbsttätig gezündet.
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In 8 sind
vier Leiterenden 26b übereinander angeordnet,
die paarweise zueinander parallel ausgerichtet sind. Zwischen den
paarweise miteinander zu verbindenden Leiterenden 26b ist
jeweils eine Nanofoil 30 eingeschoben, die an einem bandförmigen
Träger 31a gemäß 4,
Teil a) befestigt ist. Oberhalb und unterhalb der vier hochkant übereinander
angeordneten Leiterenden 26b ist jeweils ein Druckstempel 36 angeordnet,
womit die vier Leiterenden 26b in Richtung der Pfeile 37 aufeinander gedrückt
werden. Dabei werden die beiden Nanofoils 30 zwischen ihren
paarweisen Leiterenden 26b eingeklemmt. Beide Nanofoils 30 werden
sodann durch einen von den Druckstempeln 36 erzeugten Druckimpuls
gleichzeitig gezündet, so dass dadurch die Leiterenden 26b paarweise
miteinander verschweißt oder verlötet werden.
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In 9 ist
die Anwendung von vier hochkant übereinander liegenden
und paarweise miteinander zu verbindenden Leiterenden 26b dargestellt und
zwar an einem raumbildlich dargestellten Abschnitt eines Wickelkopfes 27c mit
den Leiterenden 26b einer Mehrschicht-Ständerwicklung 13a.
Dort sind zwei bandförmige Träger 31a gemäß 4,
Teil a) mit nebeneinander angeordneten Nanofoils 30 zwischen
den paarweise zu verbindenden Leiterenden 26b eingeschoben.
Dort ist erkennbar, dass ebenso wie in 8 das obere
Leiterpaar 26b vom unteren Leiterpaar 26b zur
Vermeidung von Windungs- oder Phasenschlüssen voneinander
beabstandet ist, so dass folglich die beiden bandförmigen Träger 31a voneinander
einen Abstand c von mehr als die doppelte Leiterhöhe der
Leiterenden 26b haben. Nachdem alle Leiterenden 26b über
Nanofoils 30 paarweise miteinander verscheißt
sind, werden in einem weiteren Schritt die bandförmigen
Träger 31a beziehungsweise noch vorhandene Reste
des Trägermaterials entfernt. Im einfachsten Fall können
die bandförmigen Träger 31a bereits durch
ein Abbürsten der Wickelköpfe vollständig
entfernt werden.
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In 10 ist
schließlich eine elektrische Verbindung zweier übereinander
liegender Leiterenden 26b im Querschnitt dargestellt, bei
der die beiden hochkant übereinander liegenden und zueinander parallel
ausgerichteten Leiterenden 26b durch eine gemäß der
Anordnung aus 7 zwischen den Leiterenden 26b angeordnete
und gezündete Nanofoil 30 miteinander verschweißt
sind. In entsprechender Weise sind folglich auch die Leiterenden 26b am
Wickelkopf 27c des Drehstromgenerators 10 oder
an anderen elektrischen Maschinen herzustellen, soweit deren Wicklungen
aus Einzelleitern 26 bestehen, deren Leiterenden 26a paarweise
miteinander verschweißt beziehungsweise verlötet
werden. Zum Schutz der Verbindungsstellen werden zweckmäßigerweise
die Leiterenden nachdem Abbürsten nochmals durch Beträufeln
oder Tauchen mit Imprägnierharz überzogen.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, da anstelle eines rechteckförmigen
Querschnittes der Leiterenden dieser ebenso gut quadratisch oder
mehreckig ausgebildet sein kann. Wesentlich dabei ist jedoch, dass
die Nanofoil 30 flächig zwischen den Leiterenden
eingeklemmt und gezündet wird. Ferner ist es möglich,
die paarweisen Leiterenden nicht hochkant sondern flach aufeinander
zu legen, wobei dann zweckmäßigerweise die Zündung der
Nanofoils 30 über eine Materialspitze gemäß 6c oder von außen durch Laserstrahl
oder dergleichen erfolgen sollte. Bei der Verwendung von Einzelleitern
in elektrischen Maschinen ist es abweichend von der Ausführung
nach 2 ebenso möglich, an beiden Wickelköpfen
der Maschine Leiterenden paarweise miteinander zu verschweißen
beziehungsweise zu verlöten. Die Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist nicht nur an den Wickelköpfen elektrischer
Maschinen realisierbar, sondern kann ebenso an Transformatoren und
anderen elektrischen Einrichtungen oder Geräten realisiert werden,
sofern dort Leiterenden paarweise miteinander elektrisch zu verbinden
sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0881752
A1 [0002]
- - US 7354659 B2 [0004]