DE102012011554A1

DE102012011554A1 - Method for manufacturing electrical coil for e.g. electric motor, involves forming coil head of loop from tubular metal semi-finished product, and removing regions of tubular metal semi-finished product, for forming conductor loop

Info

Publication number: DE102012011554A1
Application number: DE201210011554
Authority: DE
Inventors: Andreas Sterzing; Frank Schieck; Benedikt Domes; Welf-Guntram Drossel
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2032-06-12
Also published as: DE102012011554B4

Abstract

The method involves forming a coil head of a loop from a tubular metal semi-finished product (1), and removing the regions of the tubular metal semi-finished product, for forming the conductor loop. The regions of the tubular metal semi-finished product are removed in accordance with a helical profile. The individual portions of the conductor loop are added together by welding, clamping, pressing, gluing and/or by connectors that are electrically conductive to each other to form the electrical coil. Independent claims are included for the following: (1) an electrical coil; (2) an electrical machine or electrical arrangement; and (3) a device for manufacturing electrical coil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrotechnischen Spule aus einem rohrförmigen Metallhalbzeug, die elektrotechnische Spule, eine Elektromaschine mit einer solchen und eine Vorrichtung zum Herstellen der elektrotechnischen Spule.The invention relates to a method for producing an electrotechnical coil from a tubular metal semi-finished product, the electrotechnical coil, an electric machine with such and a device for producing the electrotechnical coil.

Elektrotechnische Spulen kommen bei jedem Elektromotor sowie Elektrogeneratoren oder Drehstromsynchronmaschinen vor. Ferner gibt es eine Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen, bei denen elektrotechnische Spulen eingesetzt werden.Electrotechnical coils occur in every electric motor as well as electric generators or three-phase synchronous machines. Furthermore, there are a variety of electrical devices in which electrotechnical coils are used.

Elektrotechnische Spulen weisen einen im Wesentlichen spiralförmigen Verlauf auf, wobei die Leiterschlaufen bzw. -wicklungen um eine sogenannte Wickelachse herumgewunden sind. Der Aufbau einer elektrotechnischen Spule wird unter anderem durch die Wicklungsanzahl, das Querschnittsprofil des die Wicklungen ausbildenden elektrischen Leiters sowie vom Abstand der Leiterschlaufen zur Wicklungsachse bestimmt, wobei der Abstand mit fortschreitendem Wicklungswinkel nicht konstant sein muss. Um einen hohen Wirkungsgrad elektrotechnischer Spulen von beispielsweise Elektromotoren zu erzielen, muss ein möglichst hoher Füllfaktor der Leiterschlaufen im Wicklungsbauraum erreicht werden. Wenn die Leiterschlaufen der elektrotechnischen Spulen aus einem metallischen Runddraht gebildet werden, ergeben sich aufgrund des kreisrunden Querschnittprofils des Runddrahts Freiräume zwischen den einzelnen Wicklungen bzw. Leiterschlaufen. Die mit Runddrähten ausgebildeten Wicklungen bzw. Spulen weisen theoretisch eine 91%ige Raumauffüllung im Wicklungsbauraum auf.Electrotechnical coils have a substantially spiral shape, wherein the conductor loops or windings are wound around a so-called winding axis. The structure of an electrotechnical coil is determined inter alia by the number of turns, the cross-sectional profile of the electrical conductor forming the windings and the distance of the conductor loops to the winding axis, wherein the distance with increasing winding angle does not have to be constant. In order to achieve a high efficiency of electrical coils of, for example, electric motors, the highest possible fill factor of the conductor loops in the winding installation space must be achieved. If the conductor loops of the electrotechnical coils are formed from a metallic round wire, open spaces between the individual windings or conductor loops result due to the circular cross-sectional profile of the round wire. The coils or coils formed with round wires theoretically have a 91% space filling in the winding installation space.

Ziel ist es daher, den Querschnitt des Wickelleiters so zu verändern, dass die Freiräume weitestgehend eliminiert werden.The aim is therefore to change the cross section of the winding conductor so that the free spaces are largely eliminated.

Eine bessere Wickelbauraumausnutzung ist mit rechteckigen Leiterquerschnittsprofilen möglich. Problematisch bei derartigen rechteckigen Leiterquerschnitten ist jedoch das Umbiegen der Leiterquerschnitte um die Wickelachse herum, da an den Biegestellen sehr enge Radien auftreten. Die sehr engen Radien, die bei der Ausbildung für elektrotechnische Spulen notwendig sind, können mit dem bisherigen Stand der Technik nicht ausgeführt werden.A better winding space utilization is possible with rectangular conductor cross-section profiles. The problem with such rectangular conductor cross-sections, however, is the bending of the conductor cross-sections around the winding axis, since very narrow radii occur at the bending points. The very tight radii that are necessary in the formation of electrotechnical coils, can not be performed with the prior art.

Beispielsweise ist es mit dem sogenannten Hochkantbiegen von rechteckigen Metallbändern nicht möglich, Radien auszuformen, wie sie bei den Spulengeometrien heutiger Elektromotoren verwendet werden.For example, it is not possible with the so-called edgewise bending of rectangular metal bands to form radii, as used in the coil geometries of today's electric motors.

Eine andere Möglichkeit, elektrotechnische Spulen mit einem rechteckigen Leiterquerschnitt auszubilden, wird in DE 10 2010 020 897 A1 beschrieben. Hierbei wird die gesamte elektrotechnische Spule in einem Gießverfahren hergestellt. Das Gießverfahren ist jedoch energetisch sehr aufwendig und kostenintensiv, da jede Spule eine gesonderte Gießform erfordert und durch den Gießprozess die elektrische Stromleitfähigkeit des die Spule ausbildenden Materials verschlechtert wird.Another possibility, electrotechnical coils form with a rectangular conductor cross-section, is in DE 10 2010 020 897 A1 described. Here, the entire electrotechnical coil is produced in a casting process. However, the casting process is energetically very expensive and expensive, since each coil requires a separate mold and the electrical conductivity of the coil forming material is deteriorated by the casting process.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer elektrotechnischen Spule sowie eine elektrotechnische Spule bereitzustellen, die mit einem hohen Füllfaktor des elektrischen Leiters im Wickelraum hergestellt werden kann. Ferner besteht die Aufgabe, eine elektrotechnische Spule anzugeben, die eine kostengünstige Konstruktion mit hoher Energiedichte aufweist sowie eine Elektromaschine mit einer derartigen elektrotechnischen Spule und eine Vorrichtung zum Herstellen einer solchen elektrotechnischen Spule anzugeben.The object of the invention is therefore to provide a method for producing an electrotechnical coil and an electrotechnical coil, which can be produced with a high filling factor of the electrical conductor in the winding space. Furthermore, the object is to provide an electrotechnical coil having a low-cost construction with high energy density and to provide an electric machine with such an electrical coil and a device for producing such an electrotechnical coil.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung einer elektrotechnischen Spule erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, hinsichtlich der elektrotechnischen Spule durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst. Hinsichtlich der Elektromaschine erfolgt die Lösung erfindungsgemäß nach den Merkmalen des Anspruches 14, hinsichtlich der Vorrichtung nach den Merkmalen des Anspruches 15. Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Verfahrens, der elektrotechnischen Spule, der Elektromaschine und der Vorrichtung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.This object is achieved in terms of the method for producing an electrical coil according to the invention by the features of claim 1, with respect to the electrical coil by the features of claim 9. With regard to the electric machine, the solution according to the invention according to the features of claim 14, with respect to the device according to the features of claim 15. Further advantageous embodiments of the method, the electrical coil, the electric machine and the device will become apparent from the respective dependent claims.

Nach einem Verfahren zur Herstellung einer elektrotechnischen Spule mit wenigstens einer eine Wicklung ausbildenden Leiterschlaufe, die aus einem rohrförmigen Metallhalbzeug ausgebildet wird, werden in dem zum Ausbilden der Leiterschlaufen Bereiche des Metallhalbzeuges entfernt. Dies hat den Vorteil, das besonders preisgünstige Ausgangsmaterialien zur Herstellung der elektrotechnischen Spule verwendet werden können, die im Vergleich zu anderen Stromleiter teilweise eine bessere elektrische Stromleitfähigkeit aufweisen.According to a method for producing an electrotechnical coil with at least one winding loop forming a winding, which is formed from a tubular metal semi-finished product, areas of the metal semifinished product are removed in the conductor loop for forming the conductor loops. This has the advantage that particularly inexpensive starting materials can be used to produce the electrotechnical coil, which in some cases have better electrical conductivity than other current conductors.

Unter einer Wicklung ist hierbei ein Stromleiter zu verstehen, der sich um und in Richtung einer Achse schraubenlinienförmige erstreckt. Bevorzugt ist die Wicklung bzw. der Stromleiter einlagig ausgebildet. Unter einer Leiterschlaufe ist hierbei ein einzelner Abschnitt der Wicklung zu verstehen der sich wenigstens teilweise bis 360° um die Wicklungsachse M erstreckt. Unter einer Wicklungsachse M ist hierbei eine Achse zu verstehen, die sich in z-Längsrichtung des Halbzeuges erstreckt und um die sich die Mantelfläche des Halbzeuges herumerstreckt. Bevorzugt entspricht die Wicklungsachse der Schwereachse des Halbzeuges in dessen Längsrichtung.In this case, a winding is to be understood as a current conductor which extends helically around and in the direction of an axis. Preferably, the winding or the current conductor is formed in one layer. A conductor loop here is to be understood as meaning a single section of the winding which extends at least partially up to 360 ° about the winding axis M. A winding axis M is to be understood here as meaning an axis which extends in the z-longitudinal direction of the semifinished product and around which the lateral surface of the semifinished product extends. The winding axis preferably corresponds to the axis of gravity of the semifinished product in its longitudinal direction.

Es liegt jedoch im Bereich der Erfindung, dass auch mehrlagige Wicklungen ausgebildet werden können, in dem beispielsweise ein Entfernen von Bereichen des Halbzeuges in unterschiedlichen Ebenen, beispielsweise in der y-x und in der z-x-Ebene erfolgt. However, it is within the scope of the invention that multilayer windings can also be formed in which, for example, removal of regions of the semifinished product takes place in different planes, for example in the yx and in the zx plane.

Nach einem weiteren Verfahren werden zum Ausbilden der Leiterschlaufe die zu beseitigenden Bereiche des Metallhalbzeuges in einem Zug oder einzeln aus dem Halbzeug entfernt werden. Unter „in einem Zug” ist ein ununterbrochener Herstellungsschritt zu verstehen, wobei eine Anzahl von Leiterschlaufen stofflich einstückig aus dem Halbzeug ausgebildet wird.According to another method, the areas of the metal semi-finished product to be removed are removed in one go or individually from the semifinished product to form the conductor loop. By "in one go" is meant an uninterrupted manufacturing step wherein a number of conductor loops are materially formed integrally from the semifinished product.

Nach einem weiteren Verfahren werden die zu beseitigenden Bereiche gemäß einem schraubenlinienförmigen Verlauf, der sich um eine der x-, y-, z-Achsen des Halbzeuges erstreckt, entfernt. Unter einem schraubenlinienförmigen Verlauf ist ein einlagiger Wicklungsverlauf, beispielsweise eines Stromleiters um eine Achse, bevorzugt um eine Längsachse des Ausgangsbauteils, hier dem Halbzeug zu verstehen.According to another method, the areas to be removed are removed according to a helical course extending around one of the x, y, z axes of the semifinished product. A helical course is understood to mean a single-layer winding course, for example of a current conductor about an axis, preferably about a longitudinal axis of the output component, here the semifinished product.

Nach einem weiteren Verfahren werden die einzelne Abschnitte der Leiterschlaufen mittels eines Fügeverfahrens, wie Schweißen, Klemmen, Pressen, Kleben und/oder mittels Steckverbindungen elektrisch leitend aneinander gefügt werden, um die elektrotechnische Spule auszubilden. Dies hat den Vorteil, dass einzelne Wicklungen aus einer Anzahl von Leiterschlaufen oder auch einzelne Leiterschlaufen nach dem Baukastenprinzip nach Bedarf zusammengefügt werden können, um eine jeweils passende elektrotechnische Spule auszubilden.According to another method, the individual sections of the conductor loops are joined together electrically by means of a joining method, such as welding, clamping, pressing, gluing and / or by means of plug-in connections, in order to form the electrotechnical coil. This has the advantage that individual windings of a number of conductor loops or even individual conductor loops can be assembled according to the modular principle as needed in order to form a respectively suitable electrotechnical coil.

Nach einem weiteren Verfahren wird das Entfernen der zu beseitigenden Bereiche aus dem Halbzeug mittels eines mechanischen, thermischen, chemischen, und/oder elektrochemischen Trennverfahren durchgeführt. Als Trennverfahren sind alle bekannten mechanischen Trennverfahren, wie Zerteilen, Spannen, Wasserstrahlschneiden, Bohren, Fräsen, Drehen, Schleifen, thermische Trennverfahren, wie thermisches Abtragen, Autogasschneiden, Plasmaschneiden, Laserstrahlschneiden, Funkenerodieren, Elektrodenstrahlschneiden, und chemische Trennverfahren, wie Abtragen, Ätzen, Verbrennen, sowohl einzeln als auch in deren Kombination anwendbar, soweit diese mit dem jeweiligen Ausgangsmaterial des Halbzeuges verträglich sind.According to another method, the removal of the areas to be removed from the semifinished product is carried out by means of a mechanical, thermal, chemical, and / or electrochemical separation process. As a separation process are all known mechanical separation processes, such as cutting, clamping, water jet cutting, drilling, milling, turning, grinding, thermal separation processes, such as thermal abrasion, LPG cutting, plasma cutting, laser beam cutting, EDM, electrode beam cutting, and chemical separation processes, such as erosion, etching, burning , both individually and in their combination applicable, as far as they are compatible with the respective starting material of the semifinished product.

Nach einem weiteren Verfahren werden die Leiterschlaufen beim Entfernen oder nach dem Entfernen der zu beseitigenden Bereiche mit einem im Wesentlichen vieleckigen, insbesondere trapezoidalen Querschnitt versehen.According to another method, the conductor loops are provided with a substantially polygonal, in particular trapezoidal cross-section during removal or after removal of the areas to be removed.

Nach einem weiteren Verfahren werden wird der Querschnitt der einzelnen Leiterschlaufen beim Ausbilden der Leiterschlaufen linear oder inkremental unterschiedlich in Wicklungsachsen-Richtung ausgebildet wird. Dies hat den Vorteil, dass der Füllgrad der Leiterschlaufen in einer Statornut besonders hoch ausgebildet werden kann, da die einander angrenzenden Leiterschlaufen besonders dicht gegeneinander anliegen.According to another method, the cross-section of the individual conductor loops when forming the conductor loops will be formed linearly or incrementally different in the winding axis direction. This has the advantage that the degree of filling of the conductor loops in a stator can be made particularly high, since the adjacent conductor loops lie particularly tight against each other.

Nach einem weiteren Verfahren werden nach dem Beseitigen der zu beseitigenden Bereiche aus dem Halbzeug die gebildeten Leiterschlaufen mit einer elektrischen Isolierung versehen werden oder nach dem die Leiterschlaufen elektrisch leitend aneinander gekoppelt worden sind mit einer Isolation, insbesondere einer Isolationsschicht, zum elektrischen Isolieren der Leiterschlaufen versehen werden.According to another method, after removal of the areas to be removed from the semifinished product, the conductor loops formed are provided with electrical insulation or after which the conductor loops have been electrically conductively coupled to one another with insulation, in particular an insulating layer, for electrically insulating the conductor loops ,

Nach einer Ausführungsform einer elektrotechnischen Spule wird eine elektrotechnische Spule mit wenigstens einer eine Wicklung ausbildenden Leiterschlaufe bereitgestellt, wobei die Leiterschlaufe aus einem rohrförmigen Halbzeug ausgebildet ist, dessen Außenabmessungen im Wesentlichen den Außenabmessungen der auszubildenden elektrotechnischen Spule entsprechen. Dies hat den Vorteil, dass besonders kostengünstige Materialien mit trotzdem einer sehr guten elektrischen Stromleitfähigkeit verwendet werden können. Das verwendet von Halbzeugen mit Abmessungen, die im Wesentlich dem herzustellenden Endprodukt entsprechen, senkt die Herstellungskosten, weil Bearbeitungsschritte eingespart werden können.According to one embodiment of an electrotechnical coil, an electrotechnical coil is provided with at least one winding loop forming a winding, wherein the conductor loop is formed from a tubular semi-finished product whose outer dimensions substantially correspond to the outer dimensions of the electrotechnical coil to be formed. This has the advantage that particularly cost-effective materials can be used with nevertheless a very good electrical conductivity. The use of semi-finished products with dimensions that correspond essentially to the final product to be produced, reduces the manufacturing costs, because processing steps can be saved.

Nach einer Ausführungsform der elektrotechnische Spule ist das Halbzeug ein umgeformter, insbesondere ein strangepresster Stab, Draht und/oder stranggepresstes rohrförmiges Halbzeug ist, und/oder die Leiterschlaufe ist durch Beseitigen von Bereichen aus dem Halbzeug mittels eines Trennverfahrens ausgebildet worden.According to one embodiment of the electrotechnical coil, the semifinished product is a formed, in particular a extruded rod, wire and / or extruded tubular semifinished product, and / or the conductor loop has been formed by removing regions from the semifinished product by means of a separation process.

Nach einer Ausführungsform der elektrotechnische Spule erstrecken sich die Leiterschlaufen mindestens einlagig schraubenlinienförmig um eine Wicklungs-Achse und definieren eine Öffnung zur Aufnahme eines Stators und/oder die Leiterschlaufe weisen einen vieleckigen Profil-Querschnitt mit einer Breite und einer Höhe auf, wobei wenigstens eine der Abmessungen je Leiterschlaufe über eine Achse der Spule, insbesondere deren Längsachse unterschiedlich ausgebildet ist. Die Leiterschlaufe kann auch, wenn erforderlich mehrlagig ausgebildet sein, je nach dem wie das Halbzeug bearbeitet wird. Ein vieleckiger Profil-Querschnitt der Leiterschlaufe erlaubt ein dichteres Packen der einzelnen Leiterschlaufen beispielsweise in eine Statornut eines Stators.According to one embodiment of the electrotechnical coil, the conductor loops extend at least one-layer helically around a winding axis and define an opening for receiving a stator and / or the conductor loop have a polygonal profile cross-section with a width and a height, wherein at least one of the dimensions each conductor loop over an axis of the coil, in particular whose longitudinal axis is formed differently. The conductor loop may also, if necessary, be formed in multiple layers, depending on how the semi-finished product is processed. A polygonal profile cross-section of the conductor loop allows a denser packing of the individual conductor loops, for example in a stator of a stator.

Nach einer anderen Ausführungsform der elektrotechnischen Spule weist jede Leiterschlaufe mit zunehmenden Abstand von einer ersten Leiterschlaufe einen unterschiedlichen Querschnitt auf, wobei der Flächeninhalt des jeweiligen Querschnittes konstant ist und/oder die jeweilige Leiterschlaufe gemäß dem Bogenverlauf eines Stators gekrümmt ist. Mit dem Begriff „unterschiedlichem Querschnitt” ist ein angepasster Querschnitt wenigstens pro Leiterschlaufe zu verstehen, der unterschiedlichen Höhen- und Breitenabmessungen aufweist. Vorzugsweise ist jede Leiterschlaufe nach dem Bogenverlauf eines Stators derart gekrümmt, dass die einzelnen Leiterschlaufen dicht aneinander angrenzen. According to another embodiment of the electrotechnical coil, each conductor loop with increasing distance from a first conductor loop on a different cross section, wherein the surface area of the respective cross section is constant and / or the respective conductor loop is curved according to the arc of a stator. The term "different cross section" is to be understood as an adapted cross section at least per conductor loop, which has different height and width dimensions. Preferably, each conductor loop is curved after the arc of a stator such that the individual conductor loops are close to each other.

Nach einer anderen Ausführungsform der elektrotechnischen Spule weist das Metallhalbzeug ein elektrische leitfähiges Metall oder eine Legierung aus Silber, Kupfer, Aluminium, Eisen usw. auf. Das Halbzeug kann aber auch aus anderen leitfähigen Materialen ausgebildet werden. Wesentlich ist, dass das Halbzeug ausbildende Material mittels eines Trennverfahrens in die auszubildende elektrotechnische Spule bebracht werden kann.According to another embodiment of the electrotechnical coil, the semi-finished metal product comprises an electrically conductive metal or an alloy of silver, copper, aluminum, iron, etc. The semifinished product can also be formed from other conductive materials. It is essential that the semifinished material forming material can be brought into the trainee electrotechnical coil by means of a separation process.

Nach einer anderen Ausführungsform der elektrotechnischen Spule wird die elektrotechnische Spule in einer Elektromaschine oder elektrotechnische Anordnung, insbesondere einem Elektromotor, verwendet. Unter Elektromaschine bzw. elektrotechnischer Anordnung sind alle elektrische betriebenen Vorrichtungen gemeint, bei denen die Verwendung elektrotechnischer Spule sinnvoll ist.According to another embodiment of the electrotechnical coil, the electrotechnical coil is used in an electric machine or electrotechnical arrangement, in particular an electric motor. Under electric machine or electrical arrangement, all electrical operated devices are meant in which the use of electrotechnical coil makes sense.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Herstellen einer elektrotechnischen Spule aus einem Halbzeug bereitgestellt, wobei die Vorrichtung eine Fixiervorrichtung zum Fixieren des Halbzeuges und eine Trennvorrichtung aufweist, mit der Bereiche des Metallhalbzeuges zwischen den auszubildenden Leiterschlaufen entfernbar sind und/oder die Trennvorrichtung eine mechanischen, thermischen, chemischen, und/oder elektrochemischen Trennvorrichtung ist. Unter Fixiervorrichtung ist eine Halte- oder Tragevorrichtung zu verstehen, die das zu bearbeitende Halbzeug derart festhalten oder auch bewegen kann, so dass eine Trennvorrichtung das Halbzeug zum Ausbilden der elektrotechnischen Spule bearbeiten kann.According to another aspect of the invention, a device for producing an electrotechnical coil is provided from a semifinished product, wherein the device has a fixing device for fixing the semifinished product and a separating device with which areas of the metal semifinished product between the trainee conductor loops are removable and / or the separating device mechanical, thermal, chemical, and / or electrochemical separation device. Fixing device is to be understood as a holding or carrying device which can hold or also move the semifinished product to be processed such that a separating device can process the semifinished product to form the electrotechnical coil.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt:The invention is explained below with reference to an embodiment and accompanying drawings. In these shows:

1a und 1b in perspektivischen Ansichten unterschiedliche rohrförmige Metallhalbzeuge 1, die zur Herstellung der elektrotechnischen Spule verwendet werden können, 1a and 1b in perspective views different tubular metal semi-finished products 1 that can be used to make the electrotechnical coil,

2 einen Verfahrensschritt des Herstellens der elektrotechnischen Spule aus einem der in den 1a und 1b gezeigten Halbzeug, 2 a process step of producing the electrical coil from one of the in the 1a and 1b shown semifinished product,

2a eine erste Ausführungsform, einer aus einem rohrförmigen Halbzeug ausgebildete elektrotechnische Spule, 2a a first embodiment, an electrotechnical coil formed from a tubular semifinished product,

3 in einer Teilschnittansicht den Stator eines Rotors, wobei eine Ausführungsform der elektrotechnische Spule auf einen der Statorzähne gesetzt ist, 3 1 is a partial sectional view of the stator of a rotor, wherein an embodiment of the electrotechnical coil is set on one of the stator teeth,

4 eine Draufsicht auf die elektrotechnischen Spule aus 3, und 4 a plan view of the electrical coil from 3 , and

4a und 4b unterschiedliche Ansichten der elektrotechnischen Spule aus 4. 4a and 4b different views of the electrotechnical coil 4 ,

Der im Folgenden verwendete Parameter n steht für eine natürliche Zahl größer 1, wobei n eine vorbestimmte Anzahl von Leiterschlaufen 2.1 bis 2.n angibt, die zum Ausbilden der gewünschten Gesamtspule 100 erforderlich sind. Die in Figur Es wird nun Bezug genommen auf die 1a und 1b.The parameter n used below stands for a natural number greater than 1, where n is a predetermined number of conductor loops 2.1 to 2.n indicating that for forming the desired overall coil 100 required are. Referring now to FIG 1a and 1b ,

1a zeigt ein im Wesentlichen rohrförmiges Halbzeug 1, dessen Außenabmessungen der Höhe H, der Breit L und der Tiefe T im Wesentlichen den Außenabmessungen einer aus dem rohrförmigen Halbzeug 1 auszubildenden elektrotechnischen Spule 100 entsprechen, wie sie beispielsweise in 2a und 4 gezeigt ist. 1a shows a substantially tubular semi-finished product 1 whose outer dimensions of the height H, the width L and the depth T are substantially the outer dimensions of one of the tubular semifinished product 1 apprentice electrotechnical coil 100 correspond, as for example in 2a and 4 is shown.

Das rohrförmige Halbzeug 1 kann einen im Wesentlichen rechteckigen, vieleckigen, polygonen oder trapezoidalen Querschnitt in der y-x-Ebene aufweisen.The tubular semi-finished product 1 may have a substantially rectangular, polygonal, polygonal or trapezoidal cross section in the yx plane.

Der Außenumfang des Halbzeugs 1 kann in z-Längsrichtung in der y-z-Ebene und in der z-x-Ebene eine trapezoidale Gestalt aufweisen. Eine trapezoidale Gestalt des Halbzeuges 1 wird insbesondere dann bevorzugt, wenn eine Gesamtspule 100 für einen Stator 41 wie in 3 gezeigt, ausgebildet werden soll. Dies hat den Vorteil, dass entsprechende Nachbehandlungen der zuvor aus dem Halbzeug ausgeschnittenen Wicklung an den einzelnen Leiterschlaufen 2.1 bis 2.n nicht mehr erforderlich sind. Beispielsweise kann die Außengestalt des Halbzeuges bereits die in 4b gezeigt trapezoidale Gestalt aufweisen.The outer circumference of the semifinished product 1 may have a trapezoidal shape in the z-direction in the yz plane and in the zx plane. A trapezoidal shape of the semifinished product 1 is particularly preferred when a total coil 100 for a stator 41 as in 3 shown to be trained. This has the advantage that corresponding post-treatments of the previously cut out of the semifinished winding on the individual conductor loops 2.1 to 2.n are no longer necessary. For example, the outer shape of the semi-finished already in 4b have shown trapezoidal shape.

Bei dem in den 1a und 1b gezeigten Halbzeug 1 handelt es sich bevorzugt um ein stranggepresstes Halbzeugprofil, das in einem Umformverfahren ausgebildet worden ist. In diesem Umformverfahren wird ein auf Umformtemperatur erwärmter Preßling mit einem Stempel durch eine Matrize gedrückt, um die gewünschte Profilgestaltung auszubilden. Das Halbzeugprofil 1 kann aus jedem geeigneten elektrisch leitfähigen Metall ausgebildet sein, wie beispielsweise Aluminium, Eisen, Kupfer wie auch Silber und die entsprechenden Legierungen.In the in the 1a and 1b shown semi-finished product 1 it is preferably an extruded semi-finished profile, which has been formed in a forming process. In this forming process, a heated to forming temperature compact is pressed with a punch through a die to the desired profile design train. The semifinished profile 1 may be formed of any suitable electrically conductive metal, such as aluminum, iron, copper, as well as silver and the corresponding alloys.

Der Vorteil der Verwendung von stranggepressten Halbzeugen als Ausgangsmaterial zur Herstellung einer elektrotechnischen Spule liegt darin, dass stranggepresste Halbzeuge relativ günstig bezogen werden können und als Massenprodukt auf dem Markt verfügbar sind. Ferner weisen Stromleiter aus stranggepressten oder umgeformten Halbzeugen eine bessere elektrische Leitfähigkeit als in einem Gußverfahren hergestellte Stromleiter auf.The advantage of using extruded semi-finished products as a starting material for producing an electrotechnical coil is that extruded semi-finished products can be obtained relatively cheaply and are available on the market as a mass product. Furthermore, current conductors made of extruded or formed semi-finished products have better electrical conductivity than conductors produced in a casting process.

Es wird nun Bezug genommen auf 2 und 2a.It will now be referred to 2 and 2a ,

Die elektrotechnische Spule 100 wird durch ein Trennverfahren ausgebildet, in dem Bereiche 3.1 bis 3.n des stranggepressten rohrförmigen Halbzeugs 1 ausgeschnitten werden, so dass die einzelnen Leiterschlaufen 2.1 bis 2.n + 1 ausgebildet werden. 2 zeigt einen Zwischenstand beim Heraustrennen der Bereiche 3.1 bis 3.n zum Ausbilden der in 2b gezeigten elektrotechnischen Spule 100. Bevorzugt entsprechend die Außenabmessungen des Halbzeuges den Außenabmessungen der herzustellenden elektrotechnischen Spule 100, so dass die Spule in einem Zug ohne Unterbrechung ausgebildet werden kann. Es liegt jedoch auch im Bereich der Erfindung, dass von dem rohrförmigen Metallhalbzeug einzelne Leiterschlaufen abgeschnitten werden, die dann an einer vorbestimmten Stelle getrennt werden und zu der Gesamtspule 100 an der Trennstelle der jeweiligen Leiterschlaufe zusammengefügt werden. Die einzelnen Leiterschlaufen können beispielsweise durch Schweißen, Kleben oder andere geeignete Verfahren miteinander verbunden werden. Es sind auch Steckverbindungen vorstellbar, wobei die einzelnen Leiterschlaufen zum Ausbilden der Wicklung der elektrotechnischen Spule im Baukastenprinzip elektrotechnisch miteinander gekoppelt werden können.The electrotechnical coil 100 is formed by a separation process in which areas 3.1 to 3.n of the extruded tubular semi-finished product 1 be cut out so that the individual conductor loops 2.1 to 2.n + 1 be formed. 2 shows an intermediate state when separating out the areas 3.1 to 3.n for training in 2 B shown electrotechnical coil 100 , Preferably, according to the outer dimensions of the semi-finished product, the outer dimensions of the electrical coil to be produced 100 so that the coil can be formed in one go without interruption. However, it is also within the scope of the invention that individual conductor loops are cut from the tubular metal semi-finished product, which are then separated at a predetermined location and to the overall coil 100 be joined together at the separation point of the respective conductor loop. The individual conductor loops can be connected to one another, for example, by welding, gluing or other suitable methods. It is also conceivable plug-in connections, wherein the individual conductor loops for forming the winding of the electrotechnical coil in the modular principle can be coupled together electrotechnically.

Als Trennverfahren sind alle Trennverfahren geeignet, die zum Schneiden, Spannen bzw. Abtragen der von vorbestimmten Bereichen des Metallhalbzeugs geeignet sind. Hierunter fallen z. B. thermische Trennverfahren, wie das Funkenerodieren, das Plasmaätzen, thermische Trennen, wie Laserschneiden und -bohren und Elektronenstrahlabtragen, chemische Trennverfahren, wie Ätzen und Verbrennen, oder elektrotechnische Trennverfahren, wie das Elektroerodieren, elektrotechnische Abtragen oder das Metallätzen. Je nach gewünschter Präzision können die oben genannten Trennverfahren zum Ausbilden der elektrotechnischen auch miteinander kombiniert werden.As a separation method, all separation methods are suitable, which are suitable for cutting, clamping or removal of predetermined areas of the metal semi-finished product. These include z. As thermal separation methods, such as spark erosion, plasma etching, thermal cutting, such as laser cutting and drilling and electron beam erosion, chemical separation processes, such as etching and burning, or electro-technical separation methods, such as electroerodating, electrotechnical ablation or metal etching. Depending on the desired precision, the above-mentioned separation methods for forming the electrotechnical can also be combined with each other.

Wesentlich ist, dass bei den Trennverfahren die zum Schneiden vorgesehene Trennvorrichtung die Bereiche 3.1 bis 3.n aus dem rohrförmigen Metallhalbzeug ausschneiden kann, so dass die einzelnen Leiterschlaufen 2.1 bis 2.n + 1 mit einer schraubenlinienförmige Wicklung ausbilden können. Vorzugsweise werden die Leiterschlaufen auch mit einer vorbestimmten Krümmung eines Bogenverlaufs eines Stators versehen.It is essential that in the separation process, the cutting device provided for cutting the areas 3.1 to 3.n can cut out of the tubular metal semi-finished, so that the individual conductor loops 2.1 to 2.n + 1 can form with a helical winding. Preferably, the conductor loops are also provided with a predetermined curvature of a curve of a stator.

Bei einer Leiterschlaufe 2.1 bis 2.n + 1 ist hierbei eine die Wicklung der elektrotechnischen Spule ausbildende einzelne Leiterschlaufe bezeichnet. Unter einer Wicklung ist hierbei ein Stromleiter, hier ein Abschnitt der Leiterschlaufe, zu verstehen, der sich um und in Richtung einer Achse schraubenlinienförmige erstreckt. Bevorzugt ist die Wicklung bzw. der Stromleiter einlagig ausgebildet. Unter einer Leiterschlaufe 2.1 bis 2.n + 1 ist hierbei ein einzelner Abschnitt der Wicklung zu verstehen der sich wenigstens teilweise bis 360° um die Wicklungsachse M erstreckt.With a conductor loop 2.1 to 2.n + 1 Here is a winding of the electrotechnical coil forming individual conductor loop referred to. A winding here is to be understood as meaning a current conductor, here a section of the conductor loop, which extends helically around and in the direction of an axis. Preferably, the winding or the current conductor is formed in one layer. Under a conductor loop 2.1 to 2.n + 1 In this case, a single section of the winding is to be understood that extends at least partially up to 360 ° about the winding axis M.

Die elektrotechnische Spule, die in 2a und 4 gezeigt ist, weist eine schraubenlinienförmige Wicklung 101 aus in Leiterschlaufen 2.1 bis 2.n + 1 eines Stromleiters entlang einer Wickelachse M auf, hier, auf. Wie in 2 gezeigt, wird eine Trennvorrichtung 400 bevorzugt schraubenlinienförmig entlang der Wicklungsachse m, die der Schwereachse s des Profilhalbzeugs entspricht, geführt, um Zwischenbereiche 3.1 bis 3.n aus dem Metallhalbzeug auszuschneiden und abzutrennen, so dass die in 2a gezeigte elektrotechnischen Spule ausgebildet wird.The electrotechnical coil, which in 2a and 4 is shown has a helical winding 101 out in conductor loops 2.1 to 2.n + 1 a current conductor along a winding axis M on, here, on. As in 2 shown is a separator 400 preferably helically along the winding axis m, which corresponds to the gravity axis s of the semi-finished profile, guided to intermediate areas 3.1 to 3.n cut out of the semi-finished metal and separate, so that in 2a shown electrotechnical coil is formed.

Die in 2a gezeigte elektrotechnische Spule 100 ist aus dem in 1a gezeigten Metallhalbzeug ausgebildet worden. Die einzelnen Leiterschlaufen 2.1 bis 2.n + 1 verlaufen um die Wicklungsachse M, in Z-Richtung in einem wesentlichen schraubenlinienförmigen Verlauf herum, wobei die Zwischenbereiche 3.1 bis 3.n durch ein geeignetes Trennverfahren, wie bereits oben erwähnt, aus dem Metallhalbzeug herausgeschnitten worden sind. Hierfür wird eine Trennvorrichtung 400 bevorzugt entlang der Wicklungsachse M in Z-Richtung um die Wicklungsachse M schraubenlinienförmigen herum geführt, so dass die um die Zwischenbereiche 3.1 bis 3.n aus dem Halbzeug beseitigt werden. Hierfür wird das Halbzeug 1 bevorzugt in einer Fixiervorrichtung montiert, bevorzugt durch die von dem Halbzeug ausgebildete Öffnung 200. Hiernach wird die Trennvorrichtung 400 entlang der Z-Richtung schraubenlinienförmig um in Z-Richtung um Wicklungsachse M herumgeführt, wobei bevorzugt in einem Zug die Zwischenbereiche aus dem Halbzeug herausgeschnitten werden, so dass die in 2a gezeigten elektrotechnische Spule 100 mit den Leiterschlaufen 2.1 bis 2.n ausgebildet werden kann.In the 2a shown electrotechnical coil 100 is from the in 1a shown metal semi-finished product has been formed. The individual conductor loops 2.1 to 2.n + 1 extend around the winding axis M, in the Z-direction in a substantial helical course, wherein the intermediate regions 3.1 to 3.n by a suitable separation method, as already mentioned above, have been cut out of the metal semi-finished product. For this purpose, a separator 400 preferably guided along the winding axis M in the Z direction about the winding axis M helical, so that around the intermediate areas 3.1 to 3.n be removed from the semi-finished product. For this purpose, the semi-finished product 1 preferably mounted in a fixing device, preferably by the opening formed by the semifinished product 200 , After that, the separation device 400 along the Z-direction helically guided around winding axis M in the Z direction, wherein preferably in one go the intermediate regions are cut out of the semifinished product, so that the in 2a shown electrotechnical coil 100 with the conductor loops 2.1 to 2.n can be trained.

Es wird nun Bezug genommen auf 3. It will now be referred to 3 ,

3 zeigt in einer Teilschnittansicht einen Stator 40 eines Rotors einer Drehstrom-Synchronmaschine als Prinzipskizze, wobei die elektrotechnische Spule 100 auf einen Statorzahn 41 des Stators 40 aufgesteckt ist. Die in 3 gezeigte Drehstrom-Synchronmaschine umfasst einen Rotor (nicht dargestellt) und einen Stator 40, die beide konzentrisch um die Rotationsachse R (auf der hier senkrecht dargestellten Ebene verlaufend) angeordnet sind und von denen nur hier der Stator 40 ausschnittsweise gezeigt ist. 3 shows a partial sectional view of a stator 40 a rotor of a three-phase synchronous machine as a schematic diagram, wherein the electrotechnical coil 100 on a stator tooth 41 of the stator 40 is plugged. In the 3 shown three-phase synchronous machine comprises a rotor (not shown) and a stator 40 , both of which are arranged concentrically about the axis of rotation R (on the plane shown here perpendicular) and of which only the stator 40 is shown in part.

Der Stator 40 weist umfangsseitig entlang eines Kreisbogenabschnittes B um die Rotationsachse R verlaufende, in regelmäßigen Abständen angeordnete Vorsprünge in Form von Statorzähnen 41 auf. Zwischen benachbarten Statorzähnen 41 sind Aufnahmenuten 42 ausgebildet, die, um einen optimalen Füllgrad zu erzielen, möglichst vollständig mit den Leiterschlaufen 2.1 bis 2.n + 1 der elektrotechnischen Spule 1 auszufüllen sind.The stator 40 has circumferentially along a circular arc portion B about the rotation axis R extending, arranged at regular intervals projections in the form of stator teeth 41 on. Between adjacent stator teeth 41 are recording grooves 42 designed, which, in order to achieve an optimum degree of filling, as completely as possible with the conductor loops 2.1 to 2.n + 1 the electrotechnical coil 1 are to be completed.

Um den in 3 gezeigten optimalen Füllgrad der Aufnahmenuten 42 des Stators 40 zu erzielen, wird nach dem Trennverfahren die gewünschte Spulengeometrie aus dem Metallhalbzeug 1 ausgeschnitten, wobei die oben genannten Trennverfahren zum Einsatz kommen. Hierbei werden die Leiterschlaufen derart gebildet, dass vorbestimmte Bereiche 3.1 bis 3.n aus dem Halbzeug 1 ausgeschnitten werden, so dass die einzelnen Leiterschlaufen 2.1 bis 2.n + 1 gebildet werden können. Vorzugsweise findet nach dem Herausschneiten der Bereiche 3.1 bis 3.n aus dem Metallhalbzeug 1 eine Nachbehandlung der dadurch ausgebildeten Leiterschlaufen 2.1 bis 2.n + 1 statt. Mit der Nachbehandlung werden beispielsweise die Leiterschlaufen an ihren Randabschnitten behandelt, so dass die trapezoidale Querschnittsgestalt, wie in 3 angezeigt (Q 2.1 bis 2.n), der jeweiligen Leiterschlaufe ausgebildet wird.To the in 3 shown optimal filling level of the grooves 42 of the stator 40 to achieve, after the separation process, the desired coil geometry of the metal semi-finished product 1 cut using the above separation methods are used. Here, the conductor loops are formed such that predetermined areas 3.1 to 3.n from the semifinished product 1 be cut out so that the individual conductor loops 2.1 to 2.n + 1 can be formed. Preferably takes place after the snowing out of the areas 3.1 to 3.n from the metal semi-finished product 1 an aftertreatment of the conductor loops formed thereby 2.1 to 2.n + 1 instead of. With the post-treatment, for example, the conductor loops are treated at their edge portions, so that the trapezoidal cross-sectional shape, as in 3 displayed (Q 2.1 to 2.n ), the respective conductor loop is formed.

Bevorzugt werden die einzelnen Leiterschlaufen 2.1 bis 2.n derart durch Entfernen der zu beseitigenden Bereiche gebildet das nachfolgendes gilt:
Mit einem zunehmenden Abstand zwischen der Rotationsachse R und der jeweiligen Leiterschlaufe 2.1 bis 2 + n.1 ändern sich deren Querschnittsabmessungen b(z), h1(z) und h2(z), wobei für die jeweilige Leiterschlaufe 2.1 bis 2.n + 1 die Dickenstärke b(z) abnimmt und die Breite h(z) mit zunehmendem Abstand der die jeweilige Leiterschlaufe 2.1 bis 2.n + 1 der Rotationsachse R zunimmt, so dass aus dem Flächeninhalt A(z) bei jeder Leiterschlaufe folgendes gilt A(z) = A = konstant, wobei A(z) = (h1(z) + h2(z)/2)·b(z). [1] The individual conductor loops are preferred 2.1 to 2.n thus formed by removing the areas to be removed, the following applies:
With an increasing distance between the rotation axis R and the respective conductor loop 2.1 to 2 + n.1 change their cross-sectional dimensions b (z), h1 (z) and h2 (z), wherein for the respective conductor loop 2.1 to 2.n + 1 the thickness b (z) decreases and the width h (z) increases with increasing distance of the respective conductor loop 2.1 to 2.n + 1 the axis of rotation R increases, so that from the area A (z) in each conductor loop, A (z) = A = constant, where A (z) = (h1 (z) + h2 (z) / 2) * b (z). [1]

Je nach Ausführung der Spule kann mit zunehmendem Abstand der Leiterschlaufen 2.1 bis 2.n + 1 von der Rotationsachse R die Dickenstärke b(z) auch größer werden und die Höhe h(z) kleiner werden, wobei gilt, dass der Flächeninhalt A(z) bei jeder Leiterschlaufe konstant bleibt.Depending on the design of the coil can with increasing distance of the conductor loops 2.1 to 2.n + 1 from the rotation axis R, the thickness thickness b (z) also become larger and the height h (z) become smaller, with the proviso that the surface area A (z) remains constant for each conductor loop.

Bevorzugt ist der Querschnitt A(z) der jeweiligen Leiterschlaufe 2.1 bis 2 + n.1 konstant, wobei die Abmessungen h(z) und b(z) derart variieren, dass die Spule 100 in die zugehörigen Nuten 42 des Stators 40 möglichst passgenau einbringbar ist.The cross section A (z) of the respective conductor loop is preferred 2.1 to 2 + n.1 constant, where the dimensions h (z) and b (z) vary such that the coil 100 into the associated grooves 42 of the stator 40 as accurately as possible introduced.

Um eine konstante Stromdichte über die Wicklungen der elektrotechnischen Spule zu ermöglichen, weisen die Querschnitte Q 2.1 bis Q 2.n + 1 einen konstanten Flächeninhalt A (2.1) bis A (2.n + 1) auf. Lediglich die Abmessungen der einzelnen Leiterschlaufen h1(z), h2(z) und b(z) über die Z-Richtung, ausgehend von der Rotationsachse R variiert, so dass die in 3 dargestellten trapezoidalen Querschnitte Q (2.1 bis 2.n + 1) ausgebildet werden.In order to enable a constant current density across the windings of the electrotechnical coil, the cross sections Q 2.1 to Q 2.n + 1 a constant surface area A ( 2.1 ) to A ( 2.n + 1 ) on. Only the dimensions of the individual conductor loops h1 (z), h2 (z) and b (z) over the Z direction, starting from the axis of rotation R varies, so that the in 3 shown trapezoidal cross sections Q ( 2.1 to 2.n + 1 ) be formed.

Die Materialstärke b(z) nimmt, wie aus 3 ersichtlich, mit zunehmenden radialen Abstand Z von der Rotationsachse R ab, während die Breite h1(z) und h2(z) mit zunehmenden radialen Abstand Z von der Rotationsachse R zunimmt. Bevorzugt werden die einzelnen Leiterschlaufen in einem weiteren Schritt gebogen, so dass deren Krümmung mit der Krümmung des Kreisbogenabschnittes b übereinstimmt.The material thickness b (z) decreases, as is 3 can be seen, with increasing radial distance Z from the axis of rotation R, while the width h1 (z) and h2 (z) increases with increasing radial distance Z from the axis of rotation R. Preferably, the individual conductor loops are bent in a further step, so that their curvature coincides with the curvature of the circular arc section b.

Es wird jedoch bevorzugt, dass die unterschiedlichen Querschnittsgestaltungen Q der einzelnen Leiterschlaufen bereits beim Trennverfahren bzw. Herausschneiden der Leiterschlaufen aus dem rohrförmigen Halbzeug ausgebildet werden, wobei als Ausgangsmaterial ein stranggepressten Metallhalbzeug verwendet wird, das bereits die trapezoidale Geometrie aufweist, die ein Einsetzen in die in 3 gezeigte Aufnahmenut 42 erlaubt.However, it is preferred that the different cross-sectional configurations Q of the individual conductor loops are already formed during the separation process or cutting out of the conductor loops from the tubular semifinished product, wherein the starting material used is an extruded metal semi-finished product which already has the trapezoidal geometry, which is inserted into the in 3 shown receiving groove 42 allowed.

Es wird nun Bezug genommen auf 4, 4a und 4b.It will now be referred to 4 . 4a and 4b ,

4 zeigt in einer Draufsicht eine Ansicht bzw. Draufsicht der mit dem Trennverfahren herstellte elektrotechnischen Spule 100, also der oberen Leiterschlaufe 2.1, wie in 3 dargestellt und hieraus ersichtlich. 4 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Schnittführung D-D aus 4, wobei die unterschiedlichen Querschnitte Q in der z-x-Ebene der einzelnen Leiterschlaufen 2.1 bis 2.n + 1 ersichtlich sind. Die Materialstärke b(z) der einzelne Leiterschlaufen nimmt ausgehend von der oberen Leiterschlaufe 2.1 hin zu der unteren Leiterschlaufe 2.n + 1 zu, während die Höhe h der Leiterschlaufen von der oberen Leiterschlaufe 2.1 maximal ist und hin zur untersten Leiterschlaufe 2.n + 1 abnimmt. 4 shows in a plan view of a view and top view of the produced with the separation process electro-technical coil 100 , so the upper conductor loop 2.1 , as in 3 shown and seen from this. 4 shows a sectional view according to the cut DD 4 , wherein the different cross sections Q in the zx plane of the individual conductor loops 2.1 to 2.n + 1 can be seen. The material thickness b (z) of the individual conductor loops increases starting from the upper conductor loop 2.1 towards the lower conductor loop 2.n + 1 to, while the height h of the conductor loops from the upper conductor loop 2.1 is maximum and to the lowest conductor loop 2.n + 1 decreases.

4b zeigt eine Schnittansicht gemäß der Schnittführung E-E der in 4 gezeigten elektrotechnischen Spule 100, wobei für jede Leiterschlaufe die oben genannte Regelung gilt, um eine möglichst dichte Füllung der Statornut 42 mit der elektrotechnischen Spule 100 zu erreichen. Je nach den Weitenabmessungen der Statornut 42 kann die elektrotechnische Spule 100 in ihrer Endgestalt auch ein anderes Profil aufweisen, wie in den 4a bis 4b gezeigt ist, wenn die Aufnahmenut 42 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat, sind die Leiterschlaufen auch entsprechend rechteckig ausgebildet. 4b shows a sectional view according to the cutting guide EE of in 4 shown electrotechnical coil 100 , Wherein, for each conductor loop the above rule applies to the highest possible filling of the stator 42 with the electrotechnical coil 100 to reach. Depending on the width dimensions of the stator groove 42 can the electrotechnical coil 100 in their final form also have a different profile, as in the 4a to 4b shown when the receiving groove 42 has a substantially rectangular cross-section, the conductor loops are also formed correspondingly rectangular.

Die in 2a und 4b gezeigten elektrotechnischen Spulen (100) werden bevorzugt nach folgenden Verfahren hergestellt:

1. Bereitstellen eines rohrförmigen Halbzeugs 1, dessen Außenabmessungen der auszubildenden elektrotechnischen Spule 100 im Wesentlichen entsprechen, wobei dies jeweils abhängig von der bevorzugten Nutaufnahme 42 eine jeweiligen Stators 40 vorbestimmt wird.
2. Fixieren des rohrförmigen Halbzeugs 1 in einer Fixiervorrichtung, so dass das metallische rohrförmige Halbzeug 1 mittels eines mechanisches, elektrisches, chemisches und/oder elektrochemisches Trennverfahren bearbeitet werden kann.
3. Verfahren der Trennvorrichtung in Richtung der Z-Längsachse, die der Wicklungsachse M der elektrotechnischen Spule entspricht, und schraubenlinienförmigen um Wicklungsachse herum, wobei Bereiche 3.1 bis 3.n aus dem Metallhalbzeug 1 herausgeschnitten, erodiert oder abgetragen werden, so dass eine elektrotechnische Spule 100 mit Leiterschlaufen 2.1 bis 2.n ausgebildet wird, die einen schraubenlinienförmigen Wicklungsverlauf hat, wobei die Abmessungen der Leiterschlaufen b, h bei jeder Leiterschlaufe linear oder inkremental unterschiedlich ausgebildet sein können.
4. Falls erforderlich, Nachbehandeln der Randabschnitte der einzelnen Leiterschlaufen 2.1 bis 2.n, so dass ein möglichst hoher Füllgrad der Nutaufnahme 42 erreicht wird, wobei beispielsweise die Leiterschlaufen in ihrer Materialdicke und Höhe behandelt werden, so dass eine Querschnittsgestalt Q erzielt wird, mit der ein möglichst hoher Füllgrad in der jeweiligen Aufnahmenut 42 ausgebildet werden kann.

In the 2a and 4b shown electrotechnical coils ( 100 ) are preferably prepared by the following methods:

1. Providing a tubular semi-finished product 1 , the outer dimensions of the trainee electrotechnical coil 100 correspond substantially, this depending on the preferred slot receiving 42 a respective stator 40 is predetermined.
2. Fixing the tubular semi-finished product 1 in a fixing device, so that the metallic tubular semifinished product 1 can be processed by means of a mechanical, electrical, chemical and / or electrochemical separation process.
3. Method of the separating device in the direction of the Z-longitudinal axis, which corresponds to the winding axis M of the electrotechnical coil, and helical around the winding axis, wherein areas 3.1 to 3.n from the metal semi-finished product 1 be cut out, eroded or removed, leaving an electrotechnical coil 100 with conductor loops 2.1 to 2.n is formed, which has a helical winding course, wherein the dimensions of the conductor loops b, h may be formed linearly or incrementally different for each conductor loop.
4. If necessary, after-treatment of the edge sections of the individual conductor loops 2.1 to 2.n , so that the highest possible degree of filling of the groove holder 42 is achieved, for example, the conductor loops are treated in their material thickness and height, so that a cross-sectional shape Q is achieved with the highest possible degree of filling in the respective receiving groove 42 can be trained.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010020897 A1 [0007]

Claims

Method for producing an electrotechnical coil ( 100 ) with at least one conductor loop forming a winding ( 2 ) consisting of a tubular metal semi-finished product ( 10 ) is formed, in which for forming the conductor loops areas ( 3.1 to 3.n ) of the metal semi-finished product ( 10 ) are removed.

Method according to claim 1, wherein for forming the conductor loop the areas to be removed ( 3.1 to 3.n ) of the metal semi-finished product ( 10 ) are removed in one go or individually from the semifinished product.

Method according to at least one of the preceding claims 1 or 2, wherein the areas to be removed ( 3.1 to 3.n ) according to a helical course extending around one of the x, y, z axes of the semifinished product.

Method according to at least one of the preceding claims 1 to 3, wherein the individual sections of the conductor loops are electrically conductively joined to one another by means of a joining method, such as welding, clamping, pressing, gluing and / or by means of plug-in connections, around the electrotechnical coil ( 100 ) train.

Method according to at least one of the preceding claims 1 to 4, wherein the removal of the areas to be removed from the semifinished product is carried out by means of a mechanical, thermal, chemical, and / or electrochemical separation process.

Method according to at least one of the preceding claims 1 to 5, wherein the conductor loops are provided with a substantially polygonal, in particular trapezoidal cross-section (Q) during the removal or after the removal of the areas to be removed.

Method according to at least one of the preceding claims 1 to 6, wherein the cross-section (Q) of the individual conductor loops ( 2.1 to 2.n + 1 ) when forming the conductor loops ( 2.1 to 2.n + 1 ) is formed linearly or incrementally differently in the winding axis (M) direction.

Method according to at least one of the preceding claims 1 to 7, wherein after removing the areas to be removed from the semifinished product, the formed conductor loops are provided with an electrical insulation or after the conductor loops have been electrically conductively coupled to each other with an insulation, in particular an insulating layer, be provided for electrically insulating the conductor loops.

Electrotechnical coil with at least one winding loop forming a coil ( 2.1 to 2.n + 1 ), wherein the conductor loop of a tubular semifinished product ( 10 ) whose outer dimensions (L1, L2, H, T) are substantially the outer dimensions of the electrical coil to be formed ( 100 ) correspond.

Electrotechnical coil according to claim 9, wherein the semifinished product ( 10 ) is a deformed, in particular a extruded rod, wire and / or extruded tubular semifinished product, and / or the conductor loop ( 2.1 to 2.n + 1 ) by eliminating areas ( 3.1 to 3.n ) has been formed from the semifinished product by means of a separation process.

Electrotechnical coil according to at least one of the preceding claims 9 or 10, wherein the conductor loops extend in at least one layer helically around the winding axis (M) and have an opening ( 200 ) for receiving a stator ( 40 ) and / or the conductor loop has a polygonal profile cross-section (Q) with a width (b) and a height (h), wherein at least one of the dimensions (b, h) per conductor loop ( 2.1 to 2.n + 1 ) over an axis of the coil ( 100 ), in particular whose longitudinal axis (z) is designed differently.

Electrotechnical coil according to at least one of the preceding claims 9 to 11, wherein individual conductor loop with increasing distance from a first conductor loop ( 2.1 ) has a different cross-section (Q), wherein the surface area (A 2.1 to A 2.n ) of the respective cross section (Q) is constant and / or the respective conductor loop ( 2.1 to 2.n + 1 ) according to the curve (B) of a stator ( 40 ) is curved.

Electrotechnical coil ( 100 ) according to at least one of the preceding claims 9 to 12, wherein the semi-finished metal product comprises an electrically conductive metal or an alloy of silver, copper, aluminum, iron, etc.

Electric machine or electrotechnical arrangement, in particular electric motor, comprising at least one electrotechnical coil ( 100 ) according to at least one of the preceding claims.

Device for producing an electrotechnical coil ( 100 ) of a semifinished product, the device having a fixing device for fixing the semifinished product and a separating device, with the regions ( 3.1 to 3.n ) of the metal semi-finished product ( 1 ) are removable between the conductor loops to be formed and / or the separation device is a mechanical, thermal, chemical, and / or electrochemical separation device.

Apparatus according to claim 15 for carrying out the method according to at least one of the preceding claims 1 to 9.