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Die Erfindung betrifft einen Wicklungsträger einer elktrischen Maschine sowie eine elektrische Maschine mit zumindest einem genannten Wicklungsträger.
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Elektrische Maschinen weisen Wicklungsträger auf, die ein Blechpaket samt in dem Blechpaket eingeführten Wicklungen aufweisen und als Stator oder Rotor der elektrischen Maschinen ausgebildet sind. Die von einer derartigen elektrischen Maschine abrufbare Leistung hängt dabei proportional von der effektiven Länge des Blechpakets des Wicklungsträgers ab. Dabei bedeutet die effektive Länge eines Blechpakets eines Wicklungsträgers die axiale Länge des von Blechscheiben zusammengesetzten Bereichs des Blechpakets, aus in dem ein Erregerfeld ausgebildet wird beziehungsweise auf den sich ein Erregerfeld auswirkt.
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In vielen Anwendungsbereichen ist die Anforderung hoch, die elektrischen Maschinen möglichst platzsparend zu dimensionieren, sodass diese einerseits einen möglichst geringen Bauraum in Anspruch nehmen und andererseits möglichst geringe Gewichte aufweisen. Dies ist besonders in der automobilen Anwendung relevant, da die elektrischen Maschinen aufgrund der beschränkten Einbauräume in Fahrzeugen und der Anforderung zur Gewichtsreduzierung bei den Fahrzeugen bei gleichbleibender oder sogar höherer Leistungsdichte möglichst klein und leicht gebaut werden müssen.
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Die
DE 10120 833 A1 beschreibt eine Maschine zur Formgebung des Spulenkopfes bei der die Wicklungsenden der über das Blechpaket hinausgeführten elektrischen Leiter über dessen gesamte Länge in Umfangsrichtung vertwistet werden.
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Die
US 2013/0276295 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ausbildung eines Wicklungskopfes, bei dem die endseitig aus dem Stator hinausgeführten Wicklungsenden in Umfangsrichtung des Stators selektiv vertwistet werden.
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Die
DE 602 10 572 T2 und die
US 2003/0005579 A1 beschreiben jeweils ein Verfahren zur Herstellung einer Wicklung für eine elektrische Rotationsmaschine, bei dem die endseitig aus dem Stator hinausgeführten Leiterenden in entsprechende Taschen eines Twistwerkzeugs eingeführt und in Umfangsrichtung des Stators vertwistet werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit, eine elektrische Maschinen mit einer höheren Leistungsdichte bei einer gleichbleibenden axialen Länge bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist Gegenstand des Unteranspruchs.
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Erfindungs gemaß wird ein Wicklungsträger, sprich ein Rotor oder ein Stator, einer elektrischen Maschine bereitgestellt, der ein Blechpaket umfasst, das wiederum eine Achse, zumindest einen ersten Schlitz und zumindest einen zweiten Schlitz aufweist. Gegenstand Dabei sind der zumindest eine erste Schlitz und der zumindest eine zweite Schlitz von der Achse aus betrachtet voneinander radial versetzt und somit mit unterschiedlichen radialen Abständen von der Achse beabstandet angeordnet. Damit sind der zumindest eine erste Gegenstand Schlitz auf einem ersten Kreis konzentrisch zur Achse und der zumindest eine zweite Schlitz auf einem zweiten Kreis konzentrisch zur Achse angeordnet. Der Wicklungsträger umfasst ferner zumindest ein erstes Wicklungssegment, das in dem zumindest einen ersten Schlitz angeordnet ist und einen ersten Bereich aufweist, der aus dem Blechpaket herausragt und in einer ersten, zu dem ersten Kreis tangentialen Richtung gebogen ist. Ferner umfasst der Wicklungsträger zumindest ein zweites Wicklungssegment, das in dem zumindest einen zweiten Schlitz angeordnet ist und einen zweiten Gegenstand Bereich aufweist, der aus dem Blechpaket herausragt und in einer zweite, dem zumindest einen ersten Wicklungssegment im Wesentlichen zugewandten und zu dem zweiten Kreis tangentialen Richtung gebogen ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Wicklungsträger ein elektrisch leitendes Verbindungselement, wie zum Beispiel in Form von einer elektrisch leitenden Draht oder einer elektrisch leitenden Schiene, das mit einem ersten freiliegenden Endabschnitt des ersten Bereichs und einem zweiten freiliegenden Endabschnitt des zweiten Bereichs elektrisch leitend und körperlich verbunden ist. Damit bildet das elektrisch leitende Verbindungselement mit dem ersten und dem zweiten Wicklungssegment die Wicklung des Wicklungsträgers der elektrischen Maschine.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Maschine mit zumindest einem zuvor beschriebenen Wicklungsträger bereitgestellt, wobei der Wicklungsträger als ein Stator oder ein Rotor der elektrischen Maschine ausgebildet ist.
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Der Wicklungsträger kann mit nachstehend beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Das Verfahren dient dem näheren Verständnis und ist selbst kein Gegenstand der Erfindung. Demnach wird ein Blechpaket bereitgestellt, das eine Achse und zumindest einen ersten, sich in Richtung der Achse erstreckenden 20 Schlitz zur Aufnahme von zumindest einem ersten Wicklungssegment zum Herstellen der Wicklung aufweist. Dabei wird der zumindest eine erste Schlitz in Richtung der Achse betrachtet auf einem ersten Kreis angeordnet, durch dessen Kreismitte die Achse des Blechpakets verläuft. In dem zumindest einen ersten Schlitz wird Gegenstand 25 das zumindest eine erste Wicklungssegment angeordnet. Dabei wird das zumindest eine erste Wicklungssegment in dem zumindest einenGegenstand ersten Schlitz derart angeordnet, dass zumindest ein erster Bereich des zumindest einen ersten Wicklungssegments aus dem Blechpaket herausragt. Der erste Bereich wird anschließend durch 30 Ausüben einer ersten, in Richtung der Achse wirkenden Kraft und einer ersten, tangential zu dem ersten Kreis wirkenden Kraft auf Gegenstand den ersten Bereich in eine erste, zu dem ersten Kreis tangential Richtung gebogen.
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Zum Biegen des ersten Bereichs werden auf den ersten Bereich Kräfte ausgeübt, die als Kraftvektoren in einem dreidimensionalen Koordinatensystem - bei dem eine der Koordinatenachse sich parallel zu der Achse des Blechpaktes verläuft - dargestellt, im Wesentlichen nur in einer in Richtung parallel zu der Achse des Blechpaktes zeigenden Gegenstand Kraftkomponente und in einer zu dem ersten Kreis tangentialen Richtung zeigenden Kraftkomponente zusammenfassen beziehungsweise zerlegen lassen. Mit anderen Worten: die Kräfte, die auf den ersten Bereich ausgeübt werden, wirken zusammen im Wesentlichen nur in einer Richtung parallel zu der Achse des Blechpaktes und in einer Richtung tangential zu dem ersten Kreis.
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Durch Ausüben dieser beiden zuvor genannten Kräfte, die vorzugsweise gleichzeitig auswirken, lässt sich der erste Bereich des ersten Wicklungssegments, der zur Bildung von einem Wicklungskopf der Wicklungen dient, über dessen gesamte Länge biegen. Damit weist der erste Bereich nach dem Biegevorgang keinerlei vorstehenden Endabschnitt auf, der axial betrachtet zu einem längeren Wickelkopf führt. Dadurch kann ein Wicklungsträger mit einem vergleichsweise kürzeren. Wickelkopf und somit mit einem vergleichsweise längeren Blechpaket bei einer gleichbleibenden Gesamtbaulänge und somit mit einer höheren Leistungsdichte hergestellt werden.
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Dabei ist das Wicklungssegment bspw. ein Schenkel eines haarnadelförmigen Wicklungspins oder ein stabförmig geformter, gerader Draht aus Metall oder Metalllegierung, insb. Kupfer oder Kupferlegierung, der zur Bildung der Wicklung in den genannten Schlitz eingeführt wurde.
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Ist das Wicklungssegment ein Schenkel eines haarnadelförmigen Wicklungspins ausgebildet, so wird der Wicklungspin vorab verschränkt und verkröpft in den entsprechenden Schlitz bis auf den freiliegenden Bereich eingeführt.
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Ist das Wicklungssegment dagegen als ein stabförmiger gerader Draht ausgebildet, so wird dieser zuerst bis auf zwei freiliegenden Endbereiche in den entsprechenden Schlitz eingeführt und anschließend an den beiden Endbereichen verschränkt.
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Der erste Bereich kann mittels einer ersten Kontaktfläche gebogen, werden die zu dem Blechpaket hin bewegt wird und zeitgleich um die Achse des Blechpakets gedreht wird. Während des Bewegens und des Drehens wird die erste Kontaktfläche mit dem ersten Bereich beziehungsweise mit einer freiliegenden Stirnseite des ersten Bereichs körperlich kontaktiert, wobei die erste Kontaktfläche auf den ersten Bereich beziehungsweise die freiliegende Stirnseite des ersten Bereichs die erste, in Richtung der Achse wirkende Kraft und die erste, tangential zu dem ersten Kreis wirkende Kraft Gegenstand ausübt. Dabei ist die erste, in Richtung der Achse wirkende Kraft vorzugsweise eine Druckkraft und die erste, tangential zu dem ersten Kreis wirkende Kraft vorzugsweise eine Reibungskraft zwischen der ersten Kontaktfläche und der freiliegenden Stirnseite des ersten Bereichs.
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Durch das Biegen des ersten Bereichs nur mit einer Kontaktoberfläche, die auf den ersten Bereich lediglich eine Druckkraft und eine Reibungskraft ausübt, wird der erste Bereich bzw. das erste Wicklungssegment bei dem oben genannten Biegevorgang einer vergleichsweise wesentlich geringen mechanischen Spannung ausgesetzt als bei einem Biegevorgang, bei dem der erste Bereich von einem Greiferelement festgehalten und gebogen wird, der den ersten Bereich beim Biegevorgang an zumindest zwei zueinander gegenüberliegenden Seiten festhält.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Blechpaket mit dem zuvor genannten zumindest einen ersten Schlitz noch mit zumindest einen zweiten, sich in Richtung der Achse erstreckenden Schlitz zur Aufnahme von zumindest einem zweiten Wicklungssegment zum Herstellen der Wicklung bereitgestellt wird. Der zumindest eine zweite Schlitz wird in Richtung der Achse betrachtet auf einen zweiten Kreis angeordnet, durch dessen Kreismittelpunkt: die Achse des Blechpakets verläuft. In dem zumindest einen zweiten Schlitz wird das zumindest eine zweite Wicklungssegment angeordnet, wobei ein zweiter Bereich des zumindest einen zweiten Wicklungssegments aus dem Blechpaket herausragt. Der zweite Bereich Gegenstand wird durch Ausüben einer zweiten, in Richtung der Achse wirkende Kraft und einer zweiten, tangential zu dem zweiten Kreis wirkenden Kraft auf den zweiten Bereich in eine zweite, dem zumindest einen ersten Wirkungsabschnitt im Wesentlichen zugewandte und zu dem zweiten Kreis tangentiale Richtung gebogen.
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Durch Ausüben dieser beiden zuletzt genannten Kräfte lässt sich der zweite Bereich des zweiten Wicklungssegments, der ebenfalls zur Bildung vom Wicklungskopf der Wicklungen dient, analog zu dem ersten Bereich des. ersten Wicklungssegments über dessen gesamte Länge biegen. Damit weist der zweite Bereich nach dem Biegevorgang wie bei dem ersten Bereich keinerlei vorstehenden Endabschnitt auf, der axial betrachtet zu einem längeren Wi-Gegenstand ckelkopf führt. Dadurch kann ein Wicklungsträger weiterhin mit einem vergleichsweise kürzeren Wickelkopf und somit mit einem vergleichsweise längeren Blechpaket bei einer gleichbleibenden Gesamtbaulänge und somit mit einer höheren Leistungsdichte hergestellt werden.
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Vorzugsweise wird der zweite Bereich analog zu dem ersten Bereich mittels einer zweiten Kontaktfläche gebogen, die analog zu der ersten Kontaktfläche zu dem Blechpaket hin bewegt und dabei um die Achse des Blechpakets gedreht wird. Während des Bewegens und des Drehens wird die zweite Kontaktfläche mit dem zweiten Bereich beziehungsweise mit einer freiliegenden Stirnseite des zweiten Bereichs körperlichGegenstand kontaktiert, wobei die zweite Kontaktfläche auf den zweiten Bereich beziehungsweise auf die freiliegende Stirnseite des zweiten Bereichs die zweite in Richtung der Achse wirkende Kraft und die zweite tangential zu dem zweiten Kreis wirkende Kraft ausübt.
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Das Biegen des zweiten Bereichs nur mit der zweiten Kontakt-oberfläche weist die gleichen Vorteile wie bei dem Biegen des ersten Bereichs mit der ersten Kontaktfläche auf.
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Es kann vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Bereich im Wesentlichen zeitgleich gebogene, werden. Das heißt, die beiden Bereiche werden zeitlich nicht nacheinander, sondern im Wesentlichen in einem und demselben Zeitintervall gebogen. Dabei werden die beiden Bereiche vorzugsweise zueinander um einen vorgegebenen Zeitabstand zeitlich versetzt gebogen. Das heißt, der Biegevorgang des ersten Bereichs und der Biegevorgang des zweiten Bereichs nicht eins nach dem anderen stattfinden, sondern überwiegend in einem und demselben Zeitintervall stattfinden, wobei der eine Biegevorgang jedoch kurz nach dem Starten des anderen Biegevorgangs gestartet wird. Vorzugsweise wird der Bereich zuerst gebogen, der von der Achse aus radial betrachtet von der Achse entfernter liegt.
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Die zuletzt genannte Beschreibung weist den Vorteil auf, dass der Wicklungsträger bei den Biegevorgängen vergleichsweise insgesamt geringeren externen Krafteinwirkungen ausgesetzt ist, da die tangential wirkenden Kräfte in zueinander zugewandten Richtungen auf dem Wicklungsträger einwirken und somit auf den Wicklungsträger insgesamt bezogen betrachtet gegenseitig kompensieren.
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Vorzugsweise wird ein erster, freiliegender Endabschnitt des bereits gebogenen ersten Bereichs mit einem zweiten, freiliegenden Endabschnitt des ebenfalls bereits gebogenen zweiten Bereichs elektrisch verbunden. Hierzu wird vorzugsweise ein elektrisch leitendes Verbindungselement, wie zum Beispiel in Form von einer elektrisch leitenden Draht oder einer elektrisch leitenden Schiene, zwischen dem ersten und dem zweiten freiliegenden Endabschnitt positioniert und anschließend mit dem ersten und dem zweiten Endabschnitt elektrisch leitend und körperlich verbunden, beispielsweise in einem Löt- oder Schweißvorgang.
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Das Verfahren zur Herstellung der Wicklung kann aber nachstehende Vorrichtung ausgeführt werden. Die Vorrichtung dient dem näheren Verständnis und ist kein Gegenstand der Erfindung.
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Die Vorrichtung umfasst dabei eine Halteanordnung, die ausgeführt ist, ein Blechpaket festzuhalten, sodass sich dieses weder axial noch radial noch tangential in Bezug auf die Halteanordnung bewegen kann. Das Blechpaket weist eine Achse und zumindest einen ersten, sich in Richtung der Achse erstreckenden Schlitz zur Aufnahme von zumindest einem ersten Wicklungssegment zur Herstellung der Wicklung auf. Dabei ist der zumindest eine erste Schlitz in Richtung der Achse betrachtet auf einen ersten Kreis angeordnet, durch dessen Kreismittelpunkt die Achse des Blechpakets verläuft. In dem zumindest einen ersten Schlitz ist das zumindest eine erste Wicklungssegment angeordnet, wobei ein erster Bereich des zumindest einen ersten Wicklungssegments aus dem Blechpaket herausragt.
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Die Vorrichtung umfasst ferner eine erste Biegeanordnung, die wiederum eine erste Antriebseinheit und eine erste Kontaktfläche umfasst. Dabei ist die erste Antriebseinheit ausgeführt, die erste Kontaktfläche in Richtung zu dem Blechpaket hin zu bewegen und zeitgleich um die Achse des Blechpakets zu drehen. Die erste Kontaktfläche ist ausgeführt, während dem Bewegen und dem Drehen durch die erste Antriebseinheit, mit dem ersten Bereich beziehungsweise mit einer Stirnseite des ersten Bereichs kör-perlich zu kontaktieren und den ersten Bereich in eine erste, zu dem ersten Kreis tangentiale Richtung zu biegen. Dabei übt die erste Kontaktfläche auf den ersten Bereich eine erste, in Richtung zu der Achse des Blechpaktes wirkende Kraft und eine erste, zu dem ersten Kreis tangential wirkende Kraft aus und biegt so den ersten Bereich in die erste zu dem ersten Kreis tangentiale Richtung.
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Also die Vorrichtung umfasst eine Halteanordnung zum Festhalten eines Blechpakets um einer Achse des Blechpakets, sodass das Blechpaket sich nicht drehen kann. Die erste Biegeanordnung umfasst eine erste Antriebseinheit zum Bewegen einer ersten Kontaktfläche in Richtung zu dem Blechpaket und zum Drehen der ersten Kontaktfläche um die Achse in einer ersten Drehrichtung in Bezug auf das Blechpaket. Die erste Biegeanordnung umfasst ferne die erste Kontaktfläche zum Biegen eines ersten Bereichs zumindest eines ersten in dem Blechpaket angeordneten Wicklungssegments durch Ausüben einer in Richtung der Achse auf den ersten Bereich wirkenden Druckkraft und einer tangential zur ersten Drehrichtung auf den ersten Bereich wirkenden Reibungskraft.
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Vorzugsweise ist die Halteanordnung ausgeführt, ein Blechpaket festzuhalten, das neben dem zumindest einen ersten Schlitz noch zumindest einen zweiten, sich in Richtung der Achse erstreckenden Schlitz zur Aufnahme von zumindest einem zweiten Wicklungssegment zum Herstellen der Wicklung aufweist, wobei der zumindest eine zweite Schlitz in Richtung der Achse betrachtet auf einem zweiten Kreis angeordnet ist, durch dessen Kreismittelpunkt die Achsedes Blechpaktes verläuft.
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Die Vorrichtung kann ferner einezweite Biegeanordnung umfassen, die eine zweite Antriebseinheit und eine zweite Kontaktfläche aufweist. Die zweite Antriebseinheit ist ausgeführt, die zweite Kontaktfläche in Richtung zum Blechpaket hin zu bewegen und zeitgleich um die Achse des Blechpaktes zu drehen. Die zweite Kontaktfläche ist ausgeführt, während dem Bewegen und dem Drehen durch die zweite Antriebseinheit mit dem zweiten Bereich beziehungsweise mit einer Stirnseite des zweiten Bereichs körperlich zu kontaktieren und den zweiten Bereich in eine zweite, dem zumindest einen ersten Wicklungssegment im Wesentlichen zugewandte und dem zweiten Kreis tangentiale Richtung zu biegen. Dabei übt die zweite Kontaktfläche auf den zweiten Bereich eine zweite, in Richtung zu der Achse des Blechpaktes wirkende Kraft und eine zweite, zu dem zweiten Kreis tangential wirkende Kraft aus und biegt so den zweiten Bereich in die zweite zu dem zweiten Kreis tangentiale Richtung.
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Also die Vorrichtung umfasst ferner eine zweite Biegeanordnung zum Biegen eines zweiten Bereichs zumindest eines zweiten in dem Blechpaket angeordneten Wicklungssegments. Die zweite Biegeanordnung umfasst eine zweite Antriebseinheit zum Bewegen einer zweiten Kontaktfläche in Richtung zu dem zweiten Bereich und zum Drehen der zweiten Kontaktfläche um die Achse in einer zweiten, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung. Außerdem umfasst die zweite Biegeanordnung die zweite Kontaktfläche zum Ausüben einer in Richtung der Achse Gegenstand auf den zweiten Bereich wirkenden Druckkraft und einer tangential zur zweiten Drehrichtung auf den zweiten Bereich wirkenden Reibungskraft.
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Die erste Kontaktfläche kann eine erste raue Oberfläche zum Drücken des ersten Bereichs in die zu dem ersten Kreis tangentiale Richtung auf. Analog weist die zweite Kontaktfläche vorzugsweise eine zweite raue Oberfläche zum Drücken des zweiten Bereichs in die dem zumindest einen ersten Wicklungssegment im Wesentlichen zugewandte und zu dem zweiten Kreis tangentiale Richtung auf. Vorzugsweise weisen die erste und die zweite Oberfläche eine Rauheit von k≥0,0015mm, ≥0,01mm oder ≥0,05mm, insbesondere ≥0 ,1mm, vorzugsweise ≥0, 2mm auf.
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Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die erste Kontaktfläche eine Anzahl von ersten Formelementen, wie zum Beispiel Nuten, Rippen oder Zähnen, auf, die sich in Richtung der Achse betrachtet radial von der Achse weg erstrecken. Diese Gegenstand ersten Formelemente dienen zum Drücken des ersten Bereichs in die zu dem ersten Kreis tangentiale Richtung beim Biegevorgang des ersten Bereichs. Analog weist die zweite Kontaktfläche eine Anzahl von zweiten Formelementen, wie zum Beispiel Nuten, Rippen oder Zähnen, auf, die sich in Richtung der Achse betrachtet radial von der Achse weg erstrecken. Analog zu den ersten Formelementen dienen die zweiten Formelemente zum Drücken des zweiten Bereichs in die dem zumindest einen ersten Wicklungssegment im Wesentlichen zugewandte und zu dem zweiten Kreis tangentiale Richtung.
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Die zuvor genannten rauen Oberflächen oder Formelemente stellen sicher, dass die Bereiche der entsprechenden Wicklungssegmente in dem entsprechenden Beigevorgang auch in gewünschte Biegerichtung gebogen werden.
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Die Beschreibung des oben dargestellten Verfahrens sind, soweit im Übrigen auf die oben genannte Vorrichtung, den vorgenannten Wicklungsträger beziehungsweise die vorgenannte elektrische Maschine, übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des Wicklungsträgers beziehungsweise der elektrischen Maschine anzusehen.
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Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1A, 1B und 1C einen Stator in einer Draufsicht (1A) und in einer schrägen Seitenansicht ( 1B) sowie einen Abschnitt von dem Stator in einer Draufsicht (1C) in jeweiligen schematischen Darstellungen;
- 2A und 2B eine nicht beanspruchte Vorrichtung zum Herstellen eines in 1A bis 1C dargestellten Stators in einer Seitenansicht (2A) und Kontaktflächen der Vorrichtung in einer Draufsicht (2B) in je-Gegenstand weiligen schematischen Darstellungen;
- 3 in einem schematischen Ablaufdiagramm ein nicht beanspruchtes Verfahren zum Herstellen des in 1A bis 1C dargestellten Stators;
- 4A bis 4C den Stator als Zwischenprodukt nach jedem Verfahrensschritt des in 3 dargestellten Verfahrens samt der in 2A und 2B dargestellten Gegenstand Vorrichtung in jeweiligen schematischen Darstellungen; und
- 5 einen mit einem herkömmlichen Verfahren hergestellten Stator zum Vergleich mit dem in 1A bis 1C dargestellten Stator in einer schematischen Darstellung.
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Zunächst wird auf 1A, 1B und 1C verwiesen, in denen einGegenstand Stator ST einer elektrischen Maschine jeweils in einer Draufsicht (1-A) und in einer schrägen Seitenansicht (1-B) sowie dessen Abschnitt in einer Draufsicht (1-C) schematisch dargestellt sind.
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Der Stator ST umfasst ein Blechpaket BP. Dabei ist das Blechpaket BP um eine Achse AS umlaufend hohlzylinderförmig ausgebildet und weist eine Gruppe von Nuten NT auf. Die Nuten NT sind von der Achse AS aus betrachtet als radiale Vertiefungen auf einer der Achse AS zugewandten Innenwand des Blechpaktes BP gleichmäßig verteilt angeordnet und erstrecken sich in Richtung, der Achse AS von einem ersten Ende des Blechpakts BP zu einem anderen dem ersten Ende entgegengesetzt liegenden Ende des Blechpakets BP.
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Dabei weist jede Nut NT jeweils einen ersten und einen zweiten Bereich auf, die sich jeweils von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende des Blechpaktes BP hin erstreckend gebildet sind. Von der Achse AS aus betrachtet liegen der erste und der zweite Bereich der jeweiligen Nuten NT radial hintereinander. Aufgrund der schmalen und sich lang erstreckenden Form werden die ersten Bereiche der jeweiligen Nuten NT nachfolgend als die ersten Schlitze SL1 und die zweiten Bereiche der jeweiligen Nuten NT als die zweiten Schlitze SL2 genannt.
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Dabei sind die ersten Schlitze SL1 bzw. deren Schwerpunkte in Richtung der Achse AS betrachtet auf einem ersten „virtuellen“ Kreis KS1 mit einem ersten Kreismittelpunkt KM1 angeordnet. Analog sind die zweiten Schlitze SL2 bzw. deren Schwerpunkte in Richtung der Achse AS betrachtet auf einen zweiten „virtuellen“ Kreis KS2 mit einem zweiten Kreismittelpunkt KM2 angeordnet. Der erste und der zweite Kreis KS1 und KS2 bilden dabei zwei zueinander und zur Achse AS konzentrische Kreise. Damit überlappen sich die Kreismittelpunkte KM1, KM2 in Richtung der Achse AS betrachtet und mit der Achse AS.
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Gegenstand In den jeweiligen Schlitzen SL1 und SL2 sind Wicklungspins WP - auch Wicklungsstäbe genannt - aus Kupferlegierung angeordnet, die haarnadel- oder U-förmig vorgebogen sind und je zwei Schenkel Gegenstand aufweisen. Zur Bildung von Wicklungen werden die Wicklungspins WP in einer dem Fachmann bekannten Weise mit einem Spreizschritt über eine Polteilung des Blechpakets BP verschränkt und gekröpft, sodass die beiden zueinander gekröpften Schenkel jedes einzelnen Wicklungspins WP entsprechend der Polteilung des Blechpaktes BP in die entsprechenden Schlitze SL1, SL2 eingesteckt werden können. Da die beiden Schenkel jedes einzelnen Wicklungspins WP je ein Abschnitt der Wicklung WL bilden, werden diese nachfolgend jeweils als Wicklungssegmente genannt.
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Die Art und Weise, wie die Wicklung WL des Stators Gegenstand ST hergestellt Gegenstand wird, wird nachfolgend anhand des ersten und des zweiten in 1C dargestellten Wicklungssegments P1, P2 beispielhaft beschrieben.
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In den jeweiligen ersten Schlitzen SL1 der jeweiligen Nuten NT sind jeweils ein erstes Wicklungssegment P1 der jeweiligen Wicklungspins WP eingesteckt angeordnet, wobei in 1C beispielhaft nur ein Wicklungssegment dargestellt ist. Analog sind in den jeweiligen zweiten Schlitzen SL2 der entsprechenden Nuten NT jeweils ein zweites Wicklungssegment P2 der jeweiligen so wie dem Fachmann bekannt - entsprechend der Polteilung versetzt angeordneten Wicklungspins WP angeordnet, wobei in 1C beispielhaft nur ein Wicklungssegment dargestellt ist. Zur Herstellung der Wicklung WL müssen das erste Wicklungssegment P1 und das zweite Wicklungssegment P2 elektrisch verbunden werden. Hierzu werden diese beiden Wicklungssegmente P1, P2 in einer nachfolgend zu beschreibenden Weise zueinander gebogen und miteinander elektrisch verbunden.
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Das erste und das zweite Wicklungssegmente P1 und P2 sind wie die restlichen in Figur nicht dargestellten Wicklungssegmente mittels Isolierpapier IS in einer dem Fachmann bekannten Weise voneinander und von dem Blechpaket BP elektrisch isoliert.
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Das erste Wicklungssegment P1 weist einen ersten Bereich B1 auf, der aus dem Blechpaket BP herausragt, so wie in 1C veranschaulicht ist. Analog weist das zweite Wicklungssegment P2 einen zweiten Bereich B2 auf, der ebenfalls aus dem Blechpaket BP herausragt.
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Der erste Bereich B1 des ersten Wicklungssegments P1 ist in einer zu dem ersten Kreis KS1 tangentialen Richtung TR1 gebogen. Analog ist der zweite Bereich B2 des zweiten Wicklungssegments P2 in einer zu dem zweiten Kreis KS2 tangentialen Richtung TR2 und im Wesentlichen in Richtung zu dem ersten Bereich B1 hin gebogen.
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Der erste Bereiche B1 des ersten Wicklungssegments P1 weist einen ersten freiliegenden Endabschnitt E1 auf. Analog weist der zweite Bereich B2 des zweiten Wicklungssegments P1 einen zweiten freiliegenden Endabschnitt E2 auf. Der erste Endabschnitt E1 des ersten Wicklungssegments P1 ist mit dem zweiten Endabschnitt E2 des zweiten Wicklungssegments P2 elektrisch verbunden. Zur Bildung elektrischer Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt E1 und E2 ist ein elektrisch leitendes Verbindungselement LE in Form von einem Stift vorgesehen, das mit dem ersten und dem zweiten freiliegenden Endabschnitt E1 und E2' elektrisch leitend und körperlich verbunden ist. Dadurch bilden der erste und der zweite Bereich B1 und B2 und das Verbindungselement LE gemeinsam mit den weiteren Bereichen der restlichen Wicklungssegmente den Wicklungskopf des Stators ST.
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Derartige paarweise elektrische Verbindungen zwischen dem ersten und dem zweiten Wicklungspin WP an dem jeweiligen ersten und dem zweiten Endabschnitt E1, E2 und mithilfe vom Verbindungselement LE setzen sich über den gesamten Umfang des Blechpaktes BP bis auf einige Endabschnitte zur Bildung von Stromanschlüssen für die Wicklung WL fort, bis sich komplette das gesamte Blechpaket BP durchziehende Wicklungen WL ausbilden.
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Da der erste und der zweite nicht von dem Blechpakt BP umgebene Bereich B1, B2 der Wicklungssegmente P1, P2 samt dem jeweiligen Endabschnitt E1, E2 ohne vorstehende Vorsprünge vollständig und in der zu dem ersten bzw. dem zweiten Kreis KS1 und KS2 tangentialen Richtung TR1 und TR2 gebogen sind, weisen die jeweiligen Endabschnitte E1, E2 bei gleichen Biegewinkeln der Bereiche B1, B2 eine vergleichsweise geringere Bauhöhe auf. Dadurch lässt sich der Stator ST bei einer gleichbleibenden axialen Länge im Vergleich zu herkömmlichen Statoren mit einem längeren Blechpaket und somit mit einer höheren abrufbaren. Leistung herstellen. Ein Vergleich zwischen dem oben beschriebenen Stator ST und einem herkömmlich hergestellten Stator wird noch anhand 5 detailliert beschrieben.
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Nachdem der Stator ST einer elektrischen Maschine anhand 1 eingehend beschrieben wurde, wird nachfolgend eine Vorrichtung V zur Herstellung der Wicklung WL des Stators ST anhand von 2A und 2B näher beschrieben. Die Beschreibung der Vorrichtung dient dem nähren Verständnis und ist kein Gegenstand der Erfindung. Dabei zeigen die Figuren die Vorrichtung V in einer schematischen Seitensicht (2A) und in einer schematischen Untersicht (2B) .
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Die Vorrichtung V umfasst eine Halteanordnung HA, eine erste Biegeanordnung BA1 und eine zweite Biegeanordnung BA2.
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Die Halteanordnung HA ist vorzugsweise holzylinderförmig ausgebildet und weist eine Anzahl von in Figuren nicht dargestellten. Festhalteelementen auf, mittels diesen die Halteanordnung HA das Blechpaket BP um eine Achse der Halteanordnung HA konzentrisch festhält, wobei die Achse der Halteanordnung HA zugleich auch die Achse AS des Blechpakets BP ist.
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Die erste Biegeanordnung BA1 umfasst ihrerseits eine erste Antriebseinheit AE1 und eine erste Druckeinheit DE1 mit einer ersten Kontaktfläche KF1.
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Die erste Antriebseinheit AE1 umfasst einen geeigneten in den Figuren nicht dargestellten Antrieb, mit dem die erste Antriebseinheit AE1 die erste Druckeinheit DE1 samt der ersten Kontaktfläche KF1 in Richtung zu Halteanordnung HA hin bewegt und zugleich um die Achse AS und gegenüber der Halteanordnung HA dreht.
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Die erste Druckeinheit DE1 ist ausgeführt, während dem Bewegen und dem Drehen durch die erste Antriebseinheit AE1 den ersten Bereich B1 des ersten Wicklungssegments P1 mit der ersten Kontaktfläche KF1 in einer nachfolgend zu beschreibenden Weise zu biegen.
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Die erste Kontaktfläche KF1 ist als eine zu der Halteanordnung HA konzentrische Ringkreisfläche ausgebildet und befindet sich auf einer der Halteanordnung HA zugewandten Seite der ersten Druckeinheit DE1. Die erste Kontaktfläche KF1 weist raue Linienstrukturen LS1 auf, die der Drehrichtung DR1 der ersten Druckeinheit DE1 entgegengesetzt gekrümmt geformt sind und sich von der Achse AS radial erstrecken. In einer alternativen Ausführungsform kann die erste Kontaktfläche KF1 eine nicht strukturierte raue Oberfläche aufweisen.
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Analog umfasst die zweite Biegeanordnung BA2 eine zweite Antriebseinheit AE2 und eine zweite Druckeinheit DE2 mit einer zweiten Kontaktfläche KF2.
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Die zweite Antriebseinheit AE2 umfasst wie die erste Antriebseinheit AE1 einen geeigneten in den Figuren nicht dargestellten Antrieb, mit dem die zweite Antriebseinheit AE2 die zweite Druckeinheit DE2 samt der zweiten Kontaktfläche KF2 in Richtung zu Halteanordnung HA hin bewegt und zugleich um die Achse AS und gegenüber der Halteanordnung HA dreht. Dabei ist die zweite Antriebseinheit AE2 derart ausgeführt, dass diese die zweite Druckeinheit DE2 in einer.Drehrichtung DR2 dreht, die zur Drehrichtung DR1 der ersten Druckeinheit DE1 durch die erste Antriebseinheit AE1 stets entgegengesetzt liegt.
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Die zweite Druckeinheit DE2 ist ausgeführt, während dem Bewegen und dem Drehen durch die zweite Antriebseinheit AE2 den zweiten Bereich B2 des zweiten Wicklungssegments P2 mit der zweiten Kontaktfläche KF2 in einer nachfolgend zu beschreibenden Weise zu biegen.
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Die zweite Kontaktfläche KF2 ist als eine zu der Halteanordnung HA konzentrische Kreisfläche ausgebildet und befindet sich auf einer der Halteanordnung HA zugewandten Seite der zweiten Druckeinheit DE2. Analog zu der ersten Kontaktfläche KF1 weist die zweite Kontaktfläche KF2 ebenfalls raue Linienstrukturen LS2 auf, die der Drehrichtung DR2 der zweiten Druckeinheit DE2 entgegengesetzt gekrümmt geformt sind und sich von der Achse AS radial erstrecken. In einer alternativen Ausführungsform kann die zweite Kontaktfläche KF2 eine nicht strukturierte raue Oberfläche aufweisen.
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Nachdem die Vorrichtung V zur Herstellung der Wicklung WL des Stators ST detailliert beschrieben wurde, wird nachfolgend ein Verfahren zur Herstellung der Wicklung WL anhand von 3 und 4A bis 4C näher beschrieben. Das Verfahren dient dem nähren Verständnis und ist selbst kein Gegenstand der Erfindung. Dabei zeigen 3 den Ablauf des Verfahrens in einem schematischen Ablaufdiagramm und 4A bis 4C die Vorrichtung V samt dem Stator ST vor, während bzw. nach jeweiligen Verfahrensschritten.
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Zum Herstellen einer Wicklung WL eines Stators ST wird gemäß einem ersten Verfahrensschritt S100 ein Blechpaket BP bereitgestellt. Dabei wird das Blechpaket BP aus einer Anzahl von aus einer Blechschiene gestanzten Blechscheiben in einer dem Fachmann bekannten Weise zusammengesetzt. Dabei werden die Blechscheiben so gestanzt, dass das zusammengesetzte Blechpaket BP eine der Polteilung des Stators ST entsprechende Anzahl von sich in Richtung der Achse AS des Blechpaktes BP erstreckenden Nuten NT aufweisen. Dabei lassen sich die Nuten NT wiederum jeweils in einen ersten Schlitz SL1 und einen zweiten Schlitz SL2 aufteilen. Diese ersten und zweiten Schlitze SL1, SL2 erstrecken sich jeweils von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende des Blechpaktes BP und liegen von der Achse AS aus betrachtet radial hintereinander.
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In diesen beiden Schlitzen SL1 und SL2 sind die ersten und die zweiten Wicklungssegmente P1 und P2 der jeweiligen Wicklungspins WP gemäß weiteren Verfahrensschritten S200 und S210 eingesteckt. Dabei sind die Wicklungspins WP entsprechend der Polteilung des Stators ST in einer dem Fachmann bekannten Weise mit einem Spreizschritt über eine Polteilung des Blechpa-kets BP verschränkt und gekröpft und voneinander um die Polteilung entsprechend versetzt eingesteckt.
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Dabei sind die ersten und die zweiten Wicklungssegmente P1, P2 mittels Isolierpapier IS voneinander und von dem Blechpakt BP elektrisch isoliert, die zwischen den jeweiligen ersten und den zweiten Wicklungssegmenten P1, P2 sowie Innenwänden der Schlitze SL1, SL2 angeordnet sind.
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Zur verständlichen Darstellung des Verfahrens wird das Verfahren nachfolgend beispielhaft nur anhand eines ersten Wicklungssegments P1 eines Wicklungspins WP und eines zweiten Wicklungssegments P2 eines entsprechend der Polteilung des Stators ST versetzt liegenden weiteren Wicklungspins WP näher beschrieben, wobei dieses erste und dieses zweite Wicklungssegment P1, P2 zur Bildung der Wicklung WL miteinander elektrisch verbunden werden müssen.
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Das erste und das zweite Wicklungssegment P1 und P2 sind in dem jeweiligen ersten und zweiten Schlitz SL1, SL2 derart eingesteckt, dass jeweils ein erster Bereich B1 des ersten Wicklungssegments P1 und ein zweiter Bereich B2 des zweiten Wicklungssegments P2 aus dem Blechpaket BP herausragen.
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Zur Bildung der Wicklung WL werden der erste und der zweite Bereich B1, B2 zuerst gemäß nachfolgenden Verfahrensschritten S300 und S310 zueinander gebogen. Dazu wird das Blechpaket BP samt den Wicklungspins WP in die Vorrichtung V angeordnet von der Halteanordnung HA bewegungsfest gehalten.
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Die erste Antriebseinheit AE1 und die erste Druckeinheit DE1 der ersten Biegeanordnung BA1 werden anschließend über dem Blechpaket BP platziert und zu dem Blechpaket BP ausgerichtet, sodass die erste Druckeinheit DE1 konzentrisch zu dem Blechpaket BP bzw. zur Achse AS liegt.
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Die erste Antriebseinheit AE1 schiebt dann gemäß dem Verfahrensschritt S300 die erste Druckeinheit DE1 in Richtung SR zu dem Blechpaket BP und somit zu dem ersten Wicklungssegment P1 und dreht dabei die erste Druckeinheit DE1 in eine erste Drehrichtung DR1.
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Dabei berührt die erste Kontaktfläche KF1 einen freiliegenden Endabschnitt E1 des ersten Bereichs B1 des ersten Wicklungssegments P1 bzw. dessen freiliegende Stirnseite. Durch die Reibung zwischen der rauen Oberfläche der ersten Kontaktfläche KF1 und der Stirnseite des freiliegenden Endabschnitts E1 entsteht eine erste Reibungskraft KT1. Diese erste Reibungskraft KT1 wirkt in einer dem ersten Kreis KS1 tangentiale Richtung TR1 auf den freiliegenden Endabschnitt E1. Durch Drehen der ersten Kontaktfläche KF1 zieht die erste Reibungskraft KT1 somit den freiliegenden Endabschnitts E1 in die dem ersten Kreis KS1 tangentiale Richtung TR1.
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Durch das Schieben der ersten Druckeinheit DE1 in Richtung zu dem Blechpaket BP übt diese auf den Endabschnitt E1 des freiliegenden ersten Bereichs B1 eine in Richtung der Achse AS wirkende erste Druckkraft KA1 aus und drückt somit den Endabschnitt E1 in Richtung der Achse AS. Durch diese erste Druckkraft KA1 und die erste Reibungskraft KT1, die zeitgleich auf den Endabschnitt E1 wirken, biegt sich der freiliegende erste Bereich B1 in die zu dem ersten Kreis KS1 tangentiale Richtung TR1. Dabei wird der erste Bereich B1 bis zu einem ersten vorgegebenen gewünschten Biegewinkel w1 gebogen, so wie es in 4A dargestellt ist.
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Analog werden die zweite Antriebseinheit AE2 und die zweite Druckeinheit DE2 der zweiten Biegeanordnung BA2 auf dem Blechpaket BP platziert und zu dem Blechpaket BP ausgerichtet, sodass sich die zweite Druckeinheit DE2 konzentrisch zu dem Blechpaket BP bzw. zu der Achse AS liegt.
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Die zweite Antriebseinheit AE2 schiebt dann gemäß dem Verfahrensschritt S310 die zweite Druckeinheit DE2 in Richtung SR zu dem Blechpaket BP und somit zu dem zweiten Wicklungssegment P2 und dreht dabei die zweite Druckeinheit DE2 in eine der ersten Drehrichtung DR1 entgegengesetzte zweite Drehrichtung DR2.
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Dabei berührt die zweite Kontaktfläche KF2 einen freiliegenden Endabschnitt E2 des zweiten Bereichs B1 des zweiten Wicklungssegments P2 bzw. dessen freiliegende Stirnseite. Durch die Reibung zwischen der rauen Oberfläche der zweiten Kontaktfläche KF2 und der Stirnseite des freiliegenden Endabschnitts E2 entsteht eine zweite Reibungskraft KT2. Diese zweite Reibungskraft KT2 wirkt in einer dem zweiten Kreis KS2 tangentiale Richtung TR2 auf den freiliegenden Endabschnitt E2. Durch Drehen der zweiten Kontaktfläche KF2 zieht diese zweite Reibungskraft KT2 somit den freiliegenden Endabschnitts E2 des zweiten Bereichs B1 in die dem zweiten Kreis KS1 tangentiale Richtung TR2.
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Durch das Schieben der zweiten Druckeinheit DE2 in Richtung zu dem Blechpaket BP übt diese auf den Endabschnitt E2 des freiliegenden zweiten Bereichs B2 eine in Richtung der Achse AS wirkende zweite Druckkraft KA2 aus und drückt somit den Endabschnitt E2 in Richtung der Achse AS. Durch diese zweite Druckkraft KA2 und die zweite Reibungskraft KT2, die zeitgleich auf den Endabschnitt E2 des freiliegenden zweiten Bereichs B2wirken, biegt sich der freiliegende zweite Bereich B2 in die zu dem zweiten Kreis KS2 tangentiale Richtung TR2. Dabei wird der zweite Bereich B2 analog zu dem ersten Bereich B1 bis zu einem zweiten vorgegebenen gewünschten Biegewinkel w2 gebogen, so wie es in 4B veranschaulicht ist.
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Die restlichen in den Figuren nicht dargestellten ersten Bereiche der ersten Wicklungssegmente, die auf dem ersten Kreis KS1 konzentrisch zu der Achse AS und über den gesamten Umfang des Blechpakets BP gleichmäßig verteilt angeordnet sind, werden analog zu dem zuvor beispielhaft beschriebenen ersten Bereich B1 des ersten Wicklungssegments P1 allesamt mit dem ersten Bereich B1 bis zu dem ersten Biegewinkel w1 gebogen. Analog werden die restlichen ebenfalls in den Figuren nicht dargestellten zweiten Bereiche der zweiten Wicklungssegmente, die auf dem zweiten Kreis KS2 konzentrisch zu der Achse AS und über den gesamten Umfang des Blechpakets BP gleichmäßig verteilt angeordnet sind, werden analog zu dem zuvor beispielhaft beschriebenen zweiten Bereich B2 des zweiten Wicklungssegments P2 allesamt mit dem zweiten Bereich B2 bis zu dem ersten Biegewinkel w1 gebogen.
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Die Biegevorgänge gemäß den Verfahrensschritten S300 und S310 finden dabei parallel im Wesentlichen zeitgleich statt. Vorzugsweise startet der Biegevorgang der ersten Bereiche B1 der ersten Wicklungssegmente P1 gemäß dem Verfahrensschritt S300 zeitlich kurz vor dem Biegevorgang der zweiten Bereiche B2 der zweiten Wicklungssegmente P1 gemäß dem Verfahrensschritt S310, sodass die zum Teil gebogenen freiliegenden Endabschnitte E2 der zweiten Wicklungssegmente P2 nicht den freiliegenden Endabschnitten E1 der ersten Wicklungssegmente P1 im Wege stehen und den weiteren Biegevorgang der ersten Bereiche B1 der ersten Wicklungssegmente P1 verhindern.
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Die beiden Biegewinkel w1und w2 sind so ausgewählt, dass die freiliegenden Endabschnitte E1, E2 zweier voneinander entsprechend der Polteilung beabstandet angeordneten Wicklungspins WP nach jeweiligen Biegevorgängen von der Achse AS aus in einer radialen Richtung betrachtet hintereinander liegen, sodass diese beiden Endabschnitte E1 und E2 in einem nachfolgenden Verfahrensschritt S400 miteinander zur Bildung der Wicklung WL elektrisch verbunden werden können.
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Die Endabschnitte E1, E2 der gebogenen freiliegenden Bereiche B1, B2 der Wicklungssegmente P1, P2 werden gemäß dem Verfahrensschritt S400 entsprechend der Polteilung des Stators ST miteinander elektrisch verbunden. Hierzu wird gemäß einem Verfahrensteilschritt S410 ein elektrisch leitendes Verbindungselement LE in Form von einem Stab zwischen den Endabschnitten E1, E2 des ersten und des zweiten freiliegenden Bereichs B1, B2 des ersten bzw. des zweiten Wicklungssegments P1, P2 positioniert. Anschließend wird das Verbindungselement LE mit den beiden Endabschnitten E1, E2 in einem nachfolgenden Lötvorgang S420 verlötet, sodass die beiden Endabschnitte E1, E2 samt dem Verbindungselement. LE so wie in 4C.dargestellt einen Teil der Wicklung WL ausbilden.
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Endabschnitte einiger der ausgewählten Wicklungspins WP, die mit externer Stromversorgung elektrisch kontaktiert werden, werden dabei nicht mit anderen Endabschnitten elektrisch verbunden.
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Nachdem das Verfahren zur Herstellung des Stators ST näher beschrieben wurde, wird nachfolgende mithilfe von 5 beschrieben, welche Vorteile der nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Stator gegenüber einem mit herkömmlichen Verfahren hergestellten Stator bietet.
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Auf der linken Seitenhälfte der 5 ist ein Stator STx abgebildet, der mit einem herkömmlichen Verfahren hergestellt wurde. Der Stator STx weist Wicklungssegmente Px mit gebogenen freiliegenden Bereichen Bx auf, wobei die freiliegenden Bereiche Bx Endabschnitte Ex aufweisen, die beim Biegen der freiliegenden Bereiche Bx von in der Figur nicht dargestellten Halteelementen festgehalten und in Umfangrichtung des Blechpaktes BPx des Stators STx gezogen wurden. Die Endabschnitte Ex der freiliegenden Bereiche Bx, die von den Halteelementen beim Biegevorgang festgehalten wurden, wurden nicht mitgeboten und ragen somit nach dem Biegevorgang als vorstehende Vorsprünge in Richtung der Achse ASx des Stators STx hoch und bilden so einen sich in Richtung der Achse ASx des Stators ST erstreckenden Abschnitt mit einer Höhe von 1×3. Die gebogenen Abschnitte der freiliegenden Bereiche Bx der Wicklungssegmente Px weisen eine Höhe von 1×2 auf.
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Bei einer Anwendung des Stators STx in einer elektrischen Maschine zum Antrieb eines Fahrzeugs steht dem Stator STx aufgrund eingeschränkten Bauraumes im Fahrzeug eine begrenzte axiale Bauhöhe L zur Verfügung. Bei dem herkömmlich hergestellten Stator STx beanspruchen die vorstehenden Endabschnitte Ex der freiliegenden Bereiche Bx der Wicklungssegmente Px wie zuvor beschrieben eine Bauhöhe von 1×3 und die gebogenen Abschnitte der Bereiche Bx eine Bauhöhe von 1×2. Damit bleibt dem Blechpaket BPx des Stators STx nur eine Restbauhöhe von 1×1 von der gesamten Bauhöhe L des Stators STx. Diese Restbauhöhe von 1×1 bestimmt die Leistung, die die elektrische Maschine mit dem Stator STx im Betrieb effektiv erzeugen kann.
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Auf der rechten Seitenhälfte der 5 ist der Stator ST abgebildet, der nach dem oben anhand 3 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Da dieser Stator ST keine vorstehenden Endabschnitte wie bei dem zuvor beschriebenen herkömmlich hergestellten Stator STx enthält, bleibt dem Blechpaket BP des Stators ST eine Restbauhöhe von 11 von der gesamten Bauhöhe L des Stators ST abzüglich von der Bauhöhe 12 der gebogenen Bereiche B1, B2 der Wicklungssegmente P1, P2. Diese Restbauhöhe 11 des Blechpaktes BP des Stators ST ist größer als die Restbauhöhe 1×1 des Blechpakets BPx des Stators STx. Damit kann eine elektrische Maschine mit dem nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Stator ST mehr effektive Leistung erzeugen als eine elektrische Maschine mit einem nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellten Stator STx.
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Dadurch, dass die freiliegenden Bereiche B1, B2 der Wicklungssegmente P1, P2 nach dem oben anhand 3 beschriebenen Verfahren nur durch Ausüben jeweils tangential wirkender Reibungskräfte KT1, KT2 und axial wirkender Druckkräfte KA1, KA2 gebogen werden, wirken beim Biegevorgang vergleichsweise geringere Kräfte auf die Wicklungssegmente P1, P2 als bei einem Biegevorgang nach dem herkömmlichen Verfahren. Dies reduziert die Gefahr, dass sich die Wicklungspins WP beim Biegevorgang abbrechen.
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Anstelle der haarnadelförmigen Wicklungspins können stabförmige gerade Drähte aus Kupferlegierung als Wicklungssegmente verwendet werden. In diesem Fall werden die Wicklungssegmente zuerst bis auf jeweils zwei freiliegenden Endbereiche an den jeweiligen gegenüberliegenden Enden in die entsprechenden Schlitze des Blechpakets eingeführt und anschließend an den jeweiligen beiden Endbereichen verschränkt.
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Dabei wird jeweils ein erster der beiden Endbereiche der jeweiligen in einer ersten und derselben konzentrischen Reihe angeordneten Wicklungssegmente, der sich auf der gleichen Seite des Blechpacket befindet, mit einem Biegewinkel gebogen und mit einem Endbereich eines in einer zweiten konzentrischen Reihe entsprechend dem Wickelschritt beabstandet angeordneten Wicklungssegments elektrisch verbunden, der ebenfalls mit einem Biegewinkel gebogen wurde.
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Zweite Endbereiche der jeweiligen Wicklungssegmente, die auf der gegenüberliegenden Seite des Blechpaktes liegen, werden in der in Verbindung mit 2 beschriebenen Weise mit unterschiedlichen Biegewinkeln gebogen und entsprechend mit korrespondierenden Wicklungssegmenten oder der externen Stromversorgung elektrisch verbunden.
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Die in Verbindung mit 1 beschriebene Vorrichtung V und das in Verbindung mit 2 beschriebene Verfahren beziehen sich auf eine Wicklung mit einer zweilagigen Anordnung von Wicklungssegmenten, bei der die Wicklungssegmente in zwei zueinander konzentrischen Kreisen bzw. Reihen verteilt angeordnet sind. Diese Vorrichtung V bzw. dieses Verfahren können auch zum Herstellen einer Wicklung mit einer drei- oder mehrlagigen, insb. vierlagigen, Anordnung von Wicklungssegmenten verwendet werden. Hierzu bedarf es lediglich entsprechende für einen Fachmann ohne-Weiteres durchführbare einfache Modifikationen bei der Vorrichtung bzw. dem Verfahren, wie z. B. durch zusätzliche Biegeeinrichtungen mit analog ausgeführten Kontaktflächen, die lediglich konzentrisch zu den vorhandenen Biegeeinrichtungen ausgebildet bzw. angeordnet zu sein brauchen.
