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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bewickeln eines Stators, sowie einen Stator und eine elektrische Maschine beinhaltend einen solchen Stator nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Stand der Technik
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Mit der
DE 10 2012 224 153 A1 ist ein Stator einer elektrische Maschine bekannt geworden, bei dem axial auf einem Lamellenpaket eine Isolierlamelle und eine Verschaltungsscheibe angeordnet sind. Der Stator ist beispielsweise mittels Nadel-Wickeln bewickelt, wobei die einzelnen Teilspulen mittels Verbindungsdrähten am äußeren Umfang der Verschaltungsscheibe miteinander verbunden sind. Dabei wird die gesamte Wicklung in einem Stück mittels eines einzigen Wicklungsdrahtes durchgewickelt.
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Für sicherheitskritische Anwendungen von Elektromotoren, wie beispielsweise bei der Servolenkung, wird immer wieder die Eigensicherheit solcher elektrischer Wicklungen diskutiert. Dabei besteht die Gefahr, dass bei der Schädigung beispielsweise des Isolierlacks des Wicklungsdrahts ein Kurzschluss der Wicklung entstehen kann, der zu einem Blockieren des Elektromotors führt. Die erfindungsgemäße Lösung soll die elektrische Kontaktierung der Verbindungsdrähte der Teilspulen mit der Phasenansteuerung einfacher und sicherer machen, wodurch eine Beschädigung des Isolierlacks vermieden, und der Bauraum des Stators optimiert werden soll.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Wickel-Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat dem gegenüber den Vorteil, dass durch die Verwendung von Schiebern, die axial über den Statorzähnen angeordnet werden, der Wickeldraht mittels einer Wickeldüse einer Nadelwickelmaschine als lose Drahtschlaufe während dem Wickeln gehalten werden kann. Anschließend kann die lose Drahtschlaufe, die ein Verbindungsdraht zwischen zwei Teilspulen bildet, an der Isolierlamelle des Stators befestigt werden. Durch dieses Verfahren können vorteilhaft Verbindungsdrähte zwischen den Spulen beim Nadelwickeln an beiden axialen Enden des Statorkörpers radial außerhalb der Statorzähne fixiert werden. Die Aufteilung der Verbindungsdrähte und Drahtverbindungen auf beide axialen Seiten des Statorgrundkörpers hat den Vorteil, dass auf einer axialen Seite ausschließlich die Verbindungsdrähte angeordnet werden können, die anschließend zur Ansteuerung der Spulen elektrisch kontaktiert werden. Dadurch wird verhindert, dass die anderen Verbindungsdrähte, die jetzt auf der gegenüberliegenden axialen Stirnseite des Stators angeordnet sind, beschädigt werden. Da zur Isolierung schon auf beiden Seiten Isolierlamellen vorgesehen sind, können beide Isolierlamellen für die Fixierung der Verbindungsdrähte und Drahtverbindungen genutzt werden, wodurch der Gesamtstator axial verkürzt werden kann.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Der axiale Abstand zwischen den radial beweglichen Schiebern und den Statorzähnen, bzw. der Nut zwischen zwei Statorzähnen, kann so eingestellt werden, dass die dadurch erzeugte lose Drahtschleife genau der Drahtlänge entspricht, die für die Fixierung des Verbindungsdrahts zwischen zwei Teilspulen an der Isolierlamelle notwendig ist. Dadurch ist gewährleistet, dass der Verbindungsdraht zwischen zwei Teilspulen beim fertigen Stator zuverlässig in den Haltelementen der Isorlierlamelle fixiert ist.
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Damit mehrere Teilspulen mittels Nadelwickeln ununterbrochen durchgewickelt werden können, wird die Wickeldüse um die axiale Außenfläche der Schieber herum geführt, während die Schieber radial im Bereich der Statorzähne angeordnet sind. Dabei kann der Verbindungsdraht in einer radial äußeren Tangentialebene zum Teilspulen-Paar auf den Schieber abgelegt werden, wodurch der Prozess des Nadelwickelns nicht beeinträchtigt wird. Der radiale Schieber ist in Umfangsrichtung nicht breiter, als die beiden äußeren Seitenflächen eines Teilspulen-Paares in Umfangsrichtung. Dadurch bleibt die Drahtspannung der Teilspulen während dem Wickelprozess erhalten.
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In einer vorteilhaften Ausbildung des Wickelverfahrens wird der Schieber gleichzeitig als Hilfswerkzeug benützt, das den Verbindungsdraht zwischen zwei Teilspulen nach dem Wickeln an der Isolierlamelle befestigt. Hierzu ist beispielsweise an der axialen Außenfläche des Schiebers eine Nase angeformt, mit der der Verbindungsdraht radial nach außen gezogen wird, um den Draht in entsprechende Aufnahmen des Halteelements abzulegen.
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In einer alternativen Ausführung ist der Schieber derart ausgebildet, dass dieser nach dem Wickeln radial nach außen geschoben werden kann, wodurch sich die lose Drahtschlaufe axial über den Teilspulen erstreckt. Nach dem Entfernen der Schieber wird dann die lose Drahtschlaufe mit einem zusätzlichen Greifer in die entsprechenden Aufnahmen der Halteelemente eingefügt.
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Um ein ungestörtes Nadelwickeln zu ermöglichen, sind die Halteelemente radial außerhalb der Nuten, bevorzugt radial im Bereich des Rückschlussrings, angeordnet. Besonders einfach sind an den Isolierlamellen axiale Zapfen angeformt, die den Verbindungsdraht nach fertiger Montage radial außerhalb der Nuten halten.
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Beispielsweise können für jeden Verbindungsdraht zwei einzelne Zapfen angeformt werden, die in Umfangsrichtung einen Abstand zueinander aufweisen. Dadurch liegt der Verbindungsdraht zwischen den beiden Zapfen weder an den Halteelementen, noch an der Isolierlamelle an. Für eine zuverlässige Fixierung des Verbindungsdrahts an den Zapfen, weisen diese jeweils Aussparungen auf, durch die der Verbindungsdraht radial nach außen bzw. radial nach innen geführt wird.
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Dabei wird der Verbindungsdraht eines Teilspulen-Paares jeweils von zwei zusammengehörenden Zapfen gehalten, während zwischen zwei Zapfen-Paaren zweier benachbarter Spulenpaare kein Verbindungsdraht und daher auch kein radialer Schieber angeordnet ist.
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Für den Start des Wickelvorgangs wird ein loser Drahtanfang an einem Befestigungselement fixiert, das Bestandteil des Schiebers ist. Ebenso ist am gleichen Schieber ein weiteres Befestigungselement für das Drahtende vorgesehen, das nach dem fertigen Wickeln des einen Wicklungsstrangs an diesem zweiten Befestigungselement fixiert wird. Nach dem radialen Entfernen des Schiebers, wird nicht nur der Verbindungsdraht, sondern auch der Drahtanfang und das Drahtende vom Schieber abgestreift. Hierzu sind die Befestigungselemente in einer bevorzugten Ausführung als Pins ausgebildet, die sich in Radialrichtung erstrecken und insbesondere konisch ausgebildet sind. Nach dem Entfernen des Schiebers, können der Drahtanfang und das Drahtende an der Isolierlamelle endgültig gesichert werden.
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Damit der Verbindungsdraht beim Umwickeln des Schiebers nicht beschädigt wird, werden im Anlagebereich des Verbindungsdrahts die Schieberkanten abgerundet, bzw. weist der gesamte Schieber in Umfangsrichtung ein gewölbtes Profil auf.
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Von Vorteil ist es, wenn an einer axialen Seite des Statorgrundkörpers nur die Verbindungsdrähte abgelegt werden, die später zur Ansteuerung der Spulen elektrisch kontaktiert werden. Daher sind die Drahtverbindungen zwischen den Spulen-Paaren vorteilhaft auf der axial gegenüberliegenden Seite des Statorkörpers angeordnet. Da die Wickeldüse der Nadelwickelmaschine von dieser Seite axial in den Rückschlussring einfährt, können diese Drahtverbindungen direkt mit der Wickeldüse auch radial außerhalb der Nuten und Statorzähne abgelegt werden. Dazu kann die Wickeldüse beim Rausfahren aus dem Rückschlussring unter der Isorlierlamelle radial nach außen geführt werden, um die Drahtverbindungen in entsprechende Führungen der Isolierlamelle einzufügen. Sind die Führungen als radial offene Rillen ausgebildet, können die Drahtverbindungen axial sehr eng zueinander angeordnet werden, wobei die Rillenwände die entsprechende Isolierung zwischen den Verbindungsdrähten darstellen. Die Wickeldüse kann die Verbindungsdrähte direkt in diese radial offenen Rillen unter Beibehaltung der Drahtspannung ablegen und bei der nächsten zu bewickelnden Teilspule wieder axial in den Rückschlussring eintauchen.
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Ist um jeden Statorzahn jeweils immer nur eine einzige Teilspule gewickelt, kann mittels diesem erfindungsgemäßen Wickelverfahren sehr einfach ein eigensicherer Motor hergestellt werden, der selbst dann zumindest eine Notfunktion aufrechterhalten kann, wenn es zu einem Kurzschluss aufgrund der Beschädigung des Isolierlacks kommt. Diese Eigensicherheit wird dadurch erzielt, dass der Motor zwei getrennte Wickelstränge aufweist, die auch räumlich im Motor getrennt angeordnet sind. Zur Ansteuerung des Motors können dabei alle Teilspulen-Paare als eigenständige Phase angesteuert werden, oder aber auch beispielsweise zwei Teilspulen-Paare zu einer Phase zusammengefasst werden. Weist der Stator beispielsweise zwölf Statorzähne auf, kann ein solcher Motor beispielsweise mit sechs separaten Phasen, oder mit drei Phasen angesteuert werden.
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Der erfindungsgemäße Stator zeichnet sich dadurch aus, dass nach dem fertigen Wickelprozess sowohl die Verbindungsdrähte der einzelnen Spulenpaare an einer axialen Seite des Stators, als auch die Verbindungsdrähte zwischen den jeweiligen Teilspulen-Paaren auf der gegenüberliegenden axialen Statorseite jeweils radial außerhalb der Nuten und der Statorzähne fixiert sind. Dabei weisen beide gegenüberliegenden Isorlierlamellen Halteelemente, bzw. Führungselemente für die Verbindungsdrähte und Drahtverbindungen auf, so dass die Ausgestaltung der ersten Isolierlamelle für die elektrische Verbindung der Phasenanschlüsse optimiert ausgestaltet werden kann. Weist die erste Isolierlamelle für jedes Teilspulen-Paar definierte Verbindungstellen für die Phasenanschlüsse auf, können auf solch einen normierten Stator unterschiedliche kundenspezifische Verschaltungen zur Ansteuerung des Motors gefügt werden. Besonders günstig ist es hierbei, unterschiedliche Verschaltungsplatten axial auf die erste Isolierlamelle aufzusetzen, bei der beispielsweise jeweils zwei Teilspulen-Paare zu einer gemeinsamen Phase zusammengefasst werden, oder bei einer anderen Ausführung jedes Teilspulen-Paar als separate Phase angesteuert wird. Die definierten Verbindungsstellen mit den freiliegenden Verbindungsdrähten eignen sich besonders für eine Kontaktierung mittels des sogenannten Hot-Staking-Verfahrens, bei dem ein Leiterelement der Verschaltungsplatte den Verbindungsdraht umschlingt und mittels zwei gegeneinander drückenden Elektroden verschlossen wird. Ein solcher Stator kann in ein Motorgehäuse eingefügt werden, und ein Rotor innerhalb des Jochrings angeordnet werden. Zur Lagerung des Rotors ist das Motorgehäuse beispielsweise mittels Lagerschilden verschlossen, wobei an einem Lagerschild beispielsweise eine axiale Durchführung für die elektrische Phasenansteuerung der Verschaltungsplatte ausgebildet ist.
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Die elektrische Wicklung des Stators wird bevorzugt mittels einer Nadelwickelmaschine ausgeführt, bei der ein Wickelkopf den Wicklungsdraht entlang der schrägen Statornuten einlegt, und die Verbindungsdrähte zwischen den Teilspulen in den entsprechenden Führungselementen der Isolierlamelle führt. Dabei werden beispielsweise bei einem zwölf-zähnigen Stator mit einem ersten Wicklungsdraht sechs Statorzähne auf der radial ersten Statorhälfte gewickelt und zeitlich danach die restlichen sechs Statorzähne mit einem zweiten separaten Wicklungsdraht gewickelt. Dabei wird bevorzugt der Drahtanfang und das Drahtende eines einzigen Wicklungsstrangs in der Isolierlamelle parallel nebeneinander angeordnet, so dass diese beiden benachbarten Drähte gemeinsam elektrisch durch die Befestigungsabschnitte der Leiterelemente kontaktiert werden können – in gleicher Weise wie die einzelnen kurzen Verbindungsdrähte der durchgewickelten Teilspulen-Paare. Dadurch sind zwei elektrisch isolierte Motorhälften realisiert, die je nach Anforderung über eine entsprechende Verschaltungsplatte mittels der definierten Schnittstellen der Verbindungsdrähte auch wieder in einfacher Weise elektrisch miteinander verschaltet werden können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Wickelschema
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2 eine erfindungsgemäße Verschaltung der einzelnen Phasen
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3 ein schematisches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wickelverfahrens
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In 1 ist schematisch ein aufgeschnittener Stator 10 dargestellt, auf dessen Statorzähnen 14 das Wickelschema der erfindungsgemäßen elektrischen Wicklung 16 dargestellt ist. Der Stator 10 weist beispielsweise zwölf Statorzähne 14 auf, wobei auf jeden Statorzahn 14 jeweils immer genau eine Teilspule 18 gewickelt ist. Dabei sind jeweils zwei unmittelbar nebeneinander liegende Teilspulen 18 auf einer ersten axialen Seite 50 des Stators 10 mittels eines kurzen Verbindungsdrahts 31 zu einem benachbarten Teilspulen-Paar 17 verbunden, das in dieser Ausführung jeweils eine eigene Phase 26 V1, U1, W1, V2, U2, W2 bildet. Dabei bilden die drei Phasen 26 V1, U1, W1 einen eigenen Wicklungsstrang 24, der aus einem separaten Wicklungsdraht 22 gewickelt ist. Die drei Phasen 26 V2, U2, W2 bilden einen zweiten Wicklungsstrang 25, der aus einem zweiten, separaten Wicklungsdraht 22 gewickelt ist und elektrisch gegenüber dem ersten Wicklungsstrang 24 isoliert ist, wie dies durch die Strichpunkt-Linie 54 zwischen dem sechsten und siebten Statorzahn 14 in 1 dargestellt ist. Mit der elektrischen Wicklung 16 wird beispielsweise mit einem ersten Drahtanfang 28 am zweiten Statorzahn 14 begonnen und eine Drahtverbindung 30 zum fünften Statorzahn 14 an der den Verbindungsdrähten 31 gegenüberliegenden zweiten axialen Seite 51 geführt. Unmittelbar nach dem fünften Statorzahn 14 wird der sechste Statorzahn 14 gewickelt, so dass dieses Teilspulen-Paar 17 mittels des kurzen Verbindungsdrahts 31 für das Teilspulen-Paar 17 an der ersten axialen Seite 50 verbunden ist (für W1). Nach dem sechsten Statorzahn 14 wird der Wickeldraht 22 an der zweiten Stirnseite 51 mittels der Drahtverbindung 30 zum dritten Statorzahn 14 geführt, um dort ein mittels des Verbindungsdrahts 31 an der ersten Stirnseite 50 verbundenes Teilspulen-Paar 17 zusammen mit dem vierten Statorzahn 14 auszubilden. Dabei ist dieser kurze Verbindungsdraht 31 wieder an der ersten Seite 50 zum Abgriff der Phase U1 angeordnet. Vom vierten Statorzahn 14 wird der Wickeldraht 22 über die Drahtverbindung 30 an der zweiten Seite 52 zum ersten Statorzahn 14 geführt, wo das Drahtende 29 des ersten Wicklungsstranges 24 unmittelbar benachbart zum Drahtanfang 28 angeordnet wird. Der zweite Wicklungsstrang 25 wird mit einem separaten Wicklungsdraht 22 entsprechend der Wicklung des ersten Wicklungsstranges 24 gewickelt, so dass weitere drei Teilspulen-Paare 17 aus unmittelbar benachbarten angeordneten Teilspulen 18 entstehen, die jeweils mittels eines kurzen Verbindungsdrahts 31 an der ersten Seite 50 verbunden sind. Dadurch können die Phasen V2, U2, W2 des zweiten Wicklungsstrangs 25 ebenfalls an der ersten Seite 50 kontaktiert werden. Der Drahtanfang 28 und das Drahtende 29 der beiden Wicklungsstränge 24, 25 sind jeweils elektrisch miteinander verbunden. Bei dieser Ausführung können sechs Phasen V1, U1, W1, V2, U2, W2 separat voneinander angesteuert werden, indem jeweils die Verbindungsdrähte 31 an der ersten Statorseite 50 elektrisch kontaktiert werden.
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Dies ist beispielsweise für eine Dreiecksschaltung in 2 gezeigt, bei der der erste Wicklungsstrang 24 mit den drei Phasen 26 V1, U1, W1 elektrisch komplett getrennt ist vom zweiten Wicklungsstrang 25 mit den drei Phasen 26 V2, U2, W2. Dadurch werden zwei getrennte Dreiecksschaltungen ausgebildet. Dabei werden die sechs Phasen 26 an der ersten Statorseite 50 jeweils über die kurzen Verbindungsdrähte 31 bestromt, die jeweils zwischen zwei benachbart angeordneten Teilspulen 18 auf unmittelbar benachbart angeordneten Statorzähnen 14 angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel weist der Stator 10 insgesamt zwölf (1 bis 12) Statorzähne 14 auf. Es sind jedoch auch Ausführungen vorstellbar, bei denen jede der sechs Phasen 26 beispielsweise insgesamt drei oder vier Teilspulen 18 aufweist, die entsprechend auf 18 oder 24 Statorzähnen 14 gewickelt sind.
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In 3 ist eine räumliche Ansicht eines Stators 10 gezeigt, der schematisch entsprechend dem Wickelschema aus 1 gewickelt ist. Der Stator 10 weist einen Statorgrundkörper 34 auf, der beispielsweise aus einzelnen Blechlamellen 36 zusammengesetzt ist. Der Statorkörper 34 umfasst dabei ein ringförmiges geschlossenes Rückschlussjoch 38, an dem radial nach innen die Statorzähne 14 angeformt sind. Im Inneren weist der Stator 10 eine kreisförmige Aussparung auf, in die ein nicht dargestellter Rotor einfügbar ist. Die Statorzähne 14 erstrecken sich in Radialrichtung 60 nach innen und in Axialrichtung 62 entlang der Rotorachse. Im Ausführungsbeispiel sind die Statorzähne 14 in Umfangsrichtung 64 verschränkt ausgebildet, um das Rastmoment des Motors zu verringern. Hierzu werden beispielsweise die Blechlamellen 36 in Umfangsrichtung 64 entsprechend gegeneinander verdreht, um in Axialrichtung 62 schräge Nuten 12 zu erzeugen. Bevor der Statorkörper 34 bewickelt wird, wird an einer ersten axialen Stirnseite 50 eine erste Isolierlamelle 40 und an einer zweiten axialen Stirnseite 51 eine zweite Isolierlamelle 80 aufgesetzt, um den Wicklungsdraht 22 gegenüber dem Statorkörper 34 elektrisch zu isolieren. Die beiden Isolierlamellen 40, 80 weisen jeweils einen ringförmig geschlossenen Umfang 41 auf, von dem sich in Radialrichtung 60 Isolatorzähne 42 erstrecken, die die Stirnseiten 50, 51 der Statorzähne 14 bedecken. Am ringförmigen Umfang 41 der ersten Isolierlamelle 40 sind an der ersten Stirnseite 50 Halteelemente 48 ausgebildet, an denen die Verbindungsdrähte 31 der Teilspulen-Paare 17 befestigt werden. Am ringförmigen Umfang 41 der zweiten Isolierlamelle 80 der zweiten Stirnseite 51 sind Führungselemente 46 ausgebildet, in denen die Drahtverbindungen 30 zwischen den verschiedenen Teilspulen-Paaren 17 geführt werden. Hierzu sind beispielsweise am äußeren Umfang 41 radial nach außen offene Rillen 45 in Umfangsrichtung 64 ausgebildet, so dass die Drahtverbindungen 30 in axial versetzten Ebenen angeordnet werden, um ein Überkreuzen der Drahtverbindungen 30 zu verhindern. Beim Bewickeln der einzelnen Statorzähne 14 wird beim Nadelwickeln eine Wickeldüse 44 durch die Nuten 12 zwischen den Statorzähnen 14 und an der ersten axialen Stirnseite 50 um den Statorzahn 14 geführt. Die Drahtverbindungen 30 an der zweiten Stirnseite 51 können direkt von der Wickeldüse 44 in die Führungen 46 abgelegt werden, da die Wickeldüse 44 hierzu axial unterhalb der Statorzähne 14 radial nach außen außerhalb der Statorzähne 14 oder außerhalb des Rückschlussrings 38 geführt wird. Um den Verbindungsdraht 30 in der radial offenen Rille 47 abzulegen, führt die Wickeldüse 44 in Umfangsrichtung 64 eine Relativbewegung zum Stator 10 aus, bis der nächste zu bewickelnde Statorzahn 14 erreicht wird. Auf diese Weise können alle Drahtverbindungen 30 für jeden Wicklungsstrang 24, 25 jeweils direkt von der Wickeldüse 44 in die Führungen 46 eingelegt werden, wobei mit der dem Statorkörper 34 zugewanden Führung 46 begonnen und mit deren axialer Reihenfolge fortgefahren wird. Da die Wickeldüse 44 radial innerhalb des Rückschlussjochs 38 axial durch dieses hindurch bis zur ersten Stirnseite 50 geführt wird, kann die Wickeldüse 44 auf dieser ersten Stirnseite 50 die Verbindungsdrähte 31 nicht direkt in entsprechenden Halteelemente 48 ablegen, da diese radial außerhalb der Statorzähne 14 angeordnet sind, und daher mit der Wickeldüse 44 nicht erreichbar sind. Deshalb werden zwischen zwei Teilspulen 18, die zusammen ein Teilspulen-Paar 17 bilden, radial im Bereich der Statorzähne 14 bewegliche Schieber 56 angeordnet, auf denen die Wickeldüse 44 den Verbindungsdraht 31 ablegen kann. Somit können die Teilspulen-Paare 17 mittels den axial darüber angeordneten Schiebern 56 ohne Unterbrechung durchgewickelt werden. Der axiale Abstand der dem Stator 10 abgewandten Außenfläche 57 des Schiebers 56 und dessen Ausdehnung 58 in Umfangsrichtung 64 bestimmen die Länge des Verbindungsdrahts 31, der nach dem Wickeln an den entsprechenden Halteelementen 48 fixiert wird. Hierzu werden die Schieber 56 radial nach außen gezogen, so dass der Verbindungsdraht 31 als lose Drahtschleife axial über das Teilspulen-Paar 17 übersteht. Anschließend wird der Verbindungsdraht 31 mit einem weiteren Hilfswerkzeug – beispielsweise einem Greifer oder einer Schablone – an den Halteelementen 48 befestigt, die radial außerhalb der Statorzähne 14 angeordnet sind. Die Halteelemente 48 sind beispielsweise als axiale Zapfen 49, 52 ausgebildet, die einen radialen Spalt 98, 99 aufweisen, in den der Verbindungsdraht 31 eingelegt wird. Für genau ein Teilspulen-Paar 17 ist das Halteelement 48 in Form von zwei in Umfangsrichtung 64 beabstandete Zapfen 49, 52 ausgebildet, so dass der Verbindungsdraht 31 radial durch einen ersten Spalt 98 des ersten Zapfens 49 radial nach außen geführt wird und durch den zweiten Spalt 99 des zweiten Zapfens 52 radial wieder nach innen geführt wird. Zwischen den beiden Zapfen 49, 52 ist der Verbindungsdraht 31 axial von der ersten Isoliermaske 40 beabstandet, so dass dieser für eine elektrische Kontaktierung eines Phasenanschlusses 26 in allen Raumrichtungen frei zugänglich ist. Die kurzen Verbindungsdrähte 31 zwischen den beiden Teilspulen 18 eines Teilspulen-Paares 17 – insbesondere alle sechs – sind alle in der gleichen axialen Ebene angeordnet. Hierzu sind immer an zwei Teilspulen 18 eines Teilspulen-Paares 17 zwei axiale Zapfen 49, 52 ausgebildet, die durch einen dazwischenliegenden radialen Durchbruch 45 voneinander getrennt sind. Somit liegen die kurzen Verbindungsdrähte 31 der Teilspulen-Paare 17 insbesondere im Bereich des radialen Durchbruches 47 nicht an der Isolierlamelle 40 an. Dadurch kann der Verbindungsdraht 31 beispielsweise mittels eines Hot-Staking- oder eines Löt- oder Schweißverfahren mit dem Phasenanschluss 26 verbunden werden.
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In einer alternativen Ausführung wird der Verbindungsdraht 31 mit dem Schieber 56 radial nach außen gezogen und von diesem direkt in entsprechende Halteelemente 48 eingelegt. Dazu ist an dem Schieber 56 bevorzugt ein axialer Fortsatz 55 angeformt, der als Haken zum Einfügen des Verbindungsdrahts 31 in die Halteelemente 48 dient. Dabei können die Schieber 56 auch als Greifer ausgebildet sein, die nicht nur radial, sondern auch in weitere Raumrichtungen beweglich sind.
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Damit der Verbindungsdraht 31 nicht beschädigt wird, weisen die Schieber 56 in Umfangsrichtung 64 keine scharfen Kanten, sondern vorzugweise abgerundete Kanten 66 auf. Außerdem kann die axiale Außenfläche 57 des Schiebers 56 in Umfangsrichtung 64 bogenförmig ausgebildet sein, um die Drahtspannung besser zu halten. Bei einem Stator 10 mit zwölf Statorzähnen 14 werden insgesamt sechs Schieber 56 axial über jeder zweiten Nut 12 angeordnet, worauf die sechs Verbindungsdrähte 31 für die sechs Teilspulen-Paare 17 (der 6 Phasen) abgelegt werden. Um mit dem Wickelprozess zu beginnen, wird der Wickeldraht 22 an einem ersten Schieber 56 befestigt. Hierzu weist dieser beispielsweise einen sich radial erstreckenden Pin 71 auf, um den der Drahtanfang 28 gewickelt wird. Des Weiteren ist ein zweiter radialer Pin 72 angeformt, an dem das Drahtende 29 des ersten Wicklungsstrangs 24 befestigt wird. Sind die Pins 71, 72 konisch ausgebildet, kann der Drahtanfang 28 und das Drahtende 29 beim radialen Entfernen des Schiebers 56 abgestreift werden, um anschließend an dem Halteelement 48 befestigt zu werden.
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Der Drahtanfang 28 wird zuerst am ersten Pin 71 fixiert und direkt anschließend über die axiale Außenfläche 57 des Schiebers 56 gelegt um danach die erste Teilspule 18 auf den zweiten Statorzahn 14 zu wickeln. Ist der erste Wicklungsstrang 24 mit der letzten Teilspule 18 auf dem ersten Statorzahn 14 fertiggewickelt, wird der Wickeldraht 22 nochmals über die axiale Außenseite 57 des Schiebers 56 gelegt und an dem zweiten Pin 72 fixiert. Somit liegen auf diesem Schieber 56 zwei parallel verlaufende Wicklungsdrähte, die zusammen dem Verbindungsdraht 31 dieses Teilspulen-Paares 17 entsprechen. Wenn der Schieber 56 nun radial nach außen gezogen wird, werden diese beiden Wicklungsdrähte mit dem Drahtanfang 28 und dem Drahtende 29 an den Halteelementen 48 fixiert. Dabei kann der Drahtanfang 28 des ersten Wicklungsstrangs 24 über den Umfangsbereich des radialen Durchbruchs 47 parallel und unmittelbar benachbart zum Drahtende 29 des ersten Wicklungsstrangs 24 geführt werden, um die losen Enden zu befestigen. Dabei ist der Drahtanfang 28 insbesondere in einer ersten Labyrinthanordnung (beispielsweise am ersten Zapfen 49) an einer Seite des radialen Durchbruchs 47, und das Drahtende 29 des ersten Wicklungsstrangs 24 in einer zweiten Labyrinthanordnung (beispielsweise am zweiten Zapfen 52) in Umfangsrichtung 64 gegenüberliegend zum radialen Durchbruch 47 angeordnet. Durch diese parallele Anordnung der kurzen Verbindungsdrähte 31 können diese in gleicher Weise wie die einzelnen Verbindungsdrähte 31 der durchgewickelten Teilspulen-Paare 17 zum Zwecke der Phasenansteuerung elektrisch kontaktiert werden. Anstelle der Pins 71, 72, können alternativ auch anders gestaltete Befestigungselemente 70 verwendet werden.
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Bei dieser Ausführung kann eine herkömmliche Nadelwickelmaschine verwendet werden, die dann durch die Schieber 56 und ggf. weitere Hilfswerkzeuge zur Fixierung der Verbindungsdrähte 31 an den Halteelementen ergänzt wird.
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Auf die erste Isolierlamelle 40 in 3 kann eine nicht dargestellte Verschaltungsplatte aufgesetzt werden, mittels der die elektrische Wicklung 16 angesteuert wird. Hierfür weist die Verschaltungsplatte Anschluss-Stecker auf, auf die kundenspezifische Verbindungs-Stecker eines Steuergeräts gefügt werden können. Bei solch einer Verschaltungsplatte sind beispielsweise genau sechs Anschluss-Stecker angeordnet, die jeweils mit einer Phase 26 der elektrischen Wicklung 16 elektrisch verbunden sind. Dabei wird jede Phase 26 durch genau ein Teilspulen-Paar 17 gebildet, so dass die sechs Anschluss-Stecker mit genau sechs Verbindungsdrähten 31 von benachbarten Teilspulen-Paaren 17 kontaktiert sind. Die Verschaltungsplatte weist hierzu genau sechs Leiterelemente auf, die an einem axial abgewinkelten Ende die Anschluss-Stecker aufweisen, und am anderen Ende einen Befestigungsabschnitt, der mit den Verbindungsdrähten 31 elektrisch verbunden – beispielsweise verschweißt – wird. Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise das erfindungsgemäße Wickelschema variiert werden und beispielsweise nur ein Wicklungsstrang realisiert werden. Ebenso kann die Form und Ausführung der Schieber 56, der Befestigungselemente 70 und der Halteelemente 48 variiert werden, um den Stator 10 an den konkreten Bauraum und die Zähnezahl anzupassen. In einer alternativen Ausführung werden die Teilspulen 18 mittels Nadelwickeln, jedoch ohne die Verwendung eines zusätzlichen radialen Schiebers 56 auf den Stator 10 gewickelt. Dabei werden die Verbindungsdrähte 31 direkt auf der einen axialen Stirnseite 50 und die Verbindungsdrähte 30 direkt auf der anderen axialen Stirnseite 58 mittels der Wickeldüse 44 abgelegt. Dadurch kann die Verschaltung der Wicklungsanordnung ebenfalls über beide axialen Stirnseiten erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012224153 A1 [0002]
