-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewickeln eines gezahnten Motorteils eines Elektromotors unter Verwendung eines Spulendrahts mit rundem Drahtquerschnitt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein nach einem derartigen Verfahren bewickelten Stator für einen Elektromotor.
-
Ein bürstenloser Elektromotor als elektrische Drehstrommaschine weist üblicherweise statorseitig ein Statorblechpaket auf. Das Statorblechpaket weist eine Anzahl an beispielsweise radial nach innen oder nach außen gerichteten sternförmigen Statorzähnen auf, welche eine elektrische Drehfeldwicklung in Form einzelner Statorspulen tragen, die ihrerseits aus einem Isolierdraht, d. h. einem mit einer Isolierschicht in Form beispielsweise eines Isolierlackes versehenen Draht (Kupferdraht) gewickelt sind. Die Spulen sind mit deren Spulenenden einzelnen Strängen oder Phasen zugeordnet und untereinander in einer vorbestimmten Weise über Kontaktelemente verschaltet.
-
Im Falle eines bürstenlosen Elektromotors als dreiphasige Drehstrommaschine weist der Stator drei Phasen und damit zumindest drei Phasenleiter oder Spulendrähte als Phasenwicklungen auf, die jeweils phasenversetzt mit elektrischem Strom beaufschlagt werden, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, in dem ein üblicherweise mit Permanentmagneten versehener Rotor oder Läufer rotiert. Die Drahtenden der Spulendrähte werden zur Ansteuerung des Elektromotors an eine Motorelektronik geführt. Die Spulen der Drehfeldwicklung werden mittels der Drahtenden in bestimmter Weise miteinander verschaltet. Die Art der Verschaltung ist durch das Wickelschema der Drehfeldwicklung bestimmt, wobei als Wickelschema eine Sternschaltung oder eine Dreieckschaltung der Spulendrähte üblich ist.
-
Die Drehfeldwicklung wird beispielsweise vollautomatisch mittels eines Einnadel- oder vorzugsweise mittels eines Mehrnadelwickelverfahrens auf die Statorzähne des Statorblechpakets aufgebracht. Ein Maß für die Packungsdichte des Spulendrahts auf dem Statorzahn beziehungsweise für die Anzahl an Spulenwindungen in einem vorhandenen Wickelraum ist der sogenannte Füllfaktor.
-
Die Spulendrähte weisen herkömmlicherweise einen kreisrunden (Draht-)Querschnitt auf, wobei geometriebedingt das Problem auftritt, dass lediglich ein vergleichsweise niedriger Füllfaktor der Spulenwicklung möglich ist. Mit anderen Worten lassen sich die runden Spulendrähte nicht dicht und kompakt wickeln, sodass nicht nutzbare Zwischenräume zwischen benachbarten Spulenwindungen gebildet werden.
-
Aus der
DE 20 2012 104 118 U1 ist ein gezogener metallischer Draht mit einer Isolierschicht bekannt, der einen mehreckigen Drahtquerschnitt aufweist. Durch den beispielsweise rechteckigen oder sechseckigen (Spulen-)Draht ist eine kompaktere Spulenwicklung mit im Wesentlichen verschwindenden Zwischenräumen möglich. Der dadurch erhöhte Füllfaktor wirkt sich vorteilhaft auf die Stärke des erzeugbaren Drehfeldes aus, da es möglich ist, in dem gleichen Bauraum oder Wickelraum eine größere Anzahl an Spulenwindungen unterzubringen. Dadurch werden zusätzliche Möglichkeiten im Hinblick auf eine Miniaturisierung und/oder Materialersparnis ermöglicht.
-
Nachteiligerweise sind rechteckige oder mehreckige Spulendrähte im Vergleich zu Spulendrähten mit einem runden Querschnitt vergleichsweise kostenintensiv, was sich negativ auf die Kosten zur Herstellung und zur Bewicklung des Stators überträgt. Des Weiteren sind derartige Formdrähte lediglich eingeschränkt oder gar nicht mittels eines Ein- oder Mehrnadelwickelverfahrens auf den Stator aufbringbar. Hierfür eignen sich insbesondere Spulenwickelverfahren oder Einzelsegmentwickelverfahren.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bewickeln eines gezahnten Motorteils anzugeben, das besonders kostengünstig ist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein nach einem derartigen Verfahren bewickelten Stator für einen Elektromotor anzugeben.
-
Bezüglich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich einer das Verfahren durchführenden Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 6 sowie bezüglich eines nach einem derartigen Verfahrens bewickelten Stators durch die Merkmale des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein gezahntes Motorteil eines Elektromotors unter Verwendung eines Spulendrahtes mit einem rundem Drahtquerschnitt bewickelt. Bei dem gezahnten Motorteil handelt es sich beispielsweise um einen Rotor oder einen Stator des Elektromotors, der zum Beispiel als ein Innenläufer oder als ein Außenläufer ausgestaltet ist. Die Zähne des Motorteils können hierbei beispielsweise als einzelne Zahnsegmente ausgeführt sein. Der Spulendraht wird in einem Umformungsprozess in einen Spulendraht mit einem rechteckigen Drahtquerschnitt überführt. Mit anderen Worten wird der Spulendraht unter einer oder mehrerer äußerer Krafteinwirkungen derart plastisch verformt, dass sein Drahtquerschnitt von einer runden in eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform gebracht wird. Bei dem Umformungsprozess wird insbesondere lediglich die Querschnittsform, das heißt die geometrische Form des Umfangs des Drahtquerschnitts geändert. Die vom Umfang eingeschlossene Drahtquerschnittsfläche ist jedoch vor und nach dem Umformungsprozess im Wesentlichen identisch, sodass keine Änderung des elektrischen Widerstands auftritt. Der umgeformte Spulendraht wird anschließend zur Herstellung einer Drehfeldwicklung um die Zähne des Motorteils herum gewickelt. Das bedeutet, dass der Wickelprozess zur Herstellung der Drehfeldwicklung vorzugsweise unterbrechungsfrei, d. h. insbesondere ohne vorheriges Ablängen des Spulendrahtes dem Umformungsprozess nachgeschalten ist.
-
Durch den Umformungsprozess ist es somit möglich, einen kostengünstigen runden Spulendraht (Runddraht) in einen hinsichtlich des Füllfaktors besonders geeigneten rechteckigen Spulendraht (Flachdraht) umzuformen und diesen anschließend direkt zur Bewicklung des gezahnten Motorteils einzusetzen. Mit anderen Worten ist eine besonders dichte und kompakte Drehfeldwicklung mit einem besonders hohen Füllfaktor bei gleichzeitig niedrigen Herstellungskosten ermöglicht. Durch die Erhöhung des Füllfaktors wird eine größere Leistungsdichte der Drehfeldwicklung sichergestellt, die sich weiterhin vorteilhaft auf eine Einsparung von Material, Gewicht, Bauraum und/oder Wickelraum überträgt. Der verbesserte Füllfaktor bedingt weiterhin eine verbesserte Wärmeableitung aus der Wicklung heraus, wodurch die Kühlung der Drehfeldwicklung im Betrieb verbessert wird.
-
Bei dem Spulendraht handelt es sich vorzugsweise um einen runden Isolierdraht, insbesondere aus einem Kupfermaterial. Dadurch ist der Spulendraht einerseits besonders kostengünstig. Andererseits wird durch das generell gut formbare Kupfermaterial sichergestellt, dass ein mechanisch besonders einfacher Umformungsprozess möglich ist. Dadurch werden die Herstellungskosten weiter reduziert.
-
Die den Draht umgebende Isolierung ist hierbei zweckmäßigerweise hinreichend elastisch, sodass die Isolierung auch den umgeformten, rechteckigen Drahtquerschnitt im Wesentlichen vollständig umschließt oder ummantelt, ohne während des Umformungsprozesses beschädigt zu werden. Dadurch wird die Gefahr von Wicklungsschlüssen innerhalb der Drehfeldwicklung vermieden.
-
Vorzugsweise ist der Stator aus einem Sternpaket und einem Jochpaket hergestellt. Das Sternpaket weist eine Anzahl von Zähnen auf, die insbesondere als Zahnsegmente ausgeführt sind. Die Zähne werden zunächst einzeln bewickelt und anschließend zu einem Sternpaket zusammengesetzt, welches zur Bildung des Stators in das hohlzylindrische Jochpaket eingepresst wird. Mit anderen Worten ragen die Zähne während des Wickelvorgangs vorzugsweise nach außen, das bedeutet das Sternpaket wird von außen bewickelt. Dadurch ist die Drehfeldwicklung wickeltechnisch besonders einfach und kostengünstig herstellbar.
-
In einer geeigneten Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass im Verlauf der Herstellung der Drehfeldwicklung die Form des rechteckigen Drahtquerschnitts des umgeformten Spulendrahts variiert wird. Unter einer Variation der Form des rechteckigen Drahtquerschnitts ist hierbei insbesondere eine Änderung des Höhe-zu-Breite-Verhältnisses zu verstehen. Mit anderen Worten geht der rechteckige Drahtquerschnitt des umgeformten Spulendrahtes innerhalb der Drehfeldwicklung einstückig oder monolithisch in eine andere, ebenfalls rechteckige, Querschnittsform über. Insbesondere ist es dadurch im Zuge einer Spulenwicklung der Drehfeldwicklung möglich, dass der Drahtquerschnitt zweier aufeinander folgenden Spulenwindungen unterschiedlich ausgeführt ist. Dadurch ist ein an dem jeweiligen Zahn vorhandener Wickelraum im Wesentlichen vollständig ausfüllbar, wodurch ein besonders hoher Füllfaktor möglich ist.
-
In einer vorteilhaften Ausführung werden im Verlauf der Herstellung der Drehfeldwicklung ein oder mehrere Neigungswinkel zwischen den Seitenflächen des rechteckigen Drahtquerschnitts des umgeformten Spulendrahts variiert. Mit anderen Worten wird die viereckige Form des Drahtquerschnitts von einem Rechteck beispielsweise in ein Parallelogramm oder in ein Trapez umgeformt. Das bedeutet, dass im Verlauf der Drehfeldwicklung der Spulendraht verschiedene viereckige Querschnittsformen aufweist. Dadurch ist eine besonders optimale Ausnutzung des vorhandenen Wickelraums ermöglicht, sodass ein hoher Füllfaktor sichergestellt ist.
-
In einer möglichen Ausführungsform ist es beispielsweise denkbar, dass der Spulendraht als eine effektive, einstückige Kombination aus Runddraht, Flachdraht und Formdraht – gemäß dem jeweiligen Drahtquerschnittes – auf die Zähne des Motorteils gewickelt wird. Insbesondere ist es möglich, den Spulendraht abschnittsweise und individuell auf eine variable Querschnittsform umzuformen, sodass der Spulendraht im Verlauf der Drehfeldwicklung stets einen optimalen Drahtquerschnitt aufweist. Beispielsweise wird der Spulendraht zum Bewickeln der Zähne auf einen rechteckigen Drahtquerschnitt umgeformt, und zwischen den Zähnen als ein nicht umgeformter Runddraht geführt.
-
In einer geeigneten Ausbildung wird der umgeformte Spulendraht auf einen den jeweiligen Zahn umgreifenden Spulenkörper gewickelt. Der vorzugsweise aus einem isolierenden Material hergestellte Spulenkörper ist beispielsweise ein einteiliger oder mehrteiliger, etwa rechteckiger Rohrabschnitt. Der Spulenkörper weist vorzugsweise stirnseitige, das heißt senkrecht zur Zahnlängsrichtung gerichtete, Flanschkragen auf, zwischen denen der vorhandene Wickelraum begrenzt ist. Der Spulenkörper verhindert somit ein Heruntergleiten der Drehfeldwicklung von den Zähnen des Motorteils. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass die Spulenkörper zunächst als einzelne Segmente bewickelt werden, und anschließend auf die Zähne aufgesetzt werden..
-
In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird der Spulendraht während des Umformprozesses gewalzt. Dadurch ist eine technisch unaufwändige und besonders kostengünstige Umformung des Spulendrahts realisiert. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass der runde Drahtquerschnitt des Spulendrahts durch einen oder mehrere aufeinanderfolgende Walzprozesse in einen beliebigen viereckigen Drahtquerschnitt umgeformt wird.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist ein Wickelgerät zum Bewickeln des Motorteils beziehungsweise zum Umwickeln der Zähne mit dem Spulendraht zur Herstellung der Drehfeldwicklung auf. Hierzu weist die Vorrichtung zweckmäßigerweise eine Spulenrolle als Spulendrahtvorrat zur Versorgung des Wickelgeräts mit dem Spulendraht auf. Der Spulendraht der Spulenrolle weist hierbei einen runden Drahtquerschnitt auf. Im (Wickel-)Betrieb wird automatisch Spulendraht entlang einer Zuführrichtung von der Spulenrolle zum Wickelgerät geführt. Entlang des dadurch gebildeten Zuführwegs ist eine Umformungseinrichtung angeordnet. Mit anderen Worten ist die Umformungseinrichtung zwischen der Spulenrolle und dem Wickelgerät angeordnet. Der Spulendraht wird von der Umformungseinrichtung im Zuge eines Umformungsprozesses von einem runden in einen rechteckigen Drahtquerschnitt umgeformt. Der umgeformte Spulendraht wird dem Wickelgerät zugeführt, sodass eine besonders füllfaktoreffiziente Drehfeldwicklung auf die Zähne gewickelt wird. Die Umformeinrichtung ist mit einem Controller (das heißt einer Steuereinheit) gekoppelt.
-
Der Controller ist hierbei allgemein – programm- und/oder schaltungstechnisch – zur Durchführung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Der Controller ist somit konkret dazu eingerichtet, den durch die Umformeinrichtung ausgeführten Umformungsprozess zu steuern, das heißt die Umformung des Drahtquerschnitts in eine viereckige, insbesondere rechteckige Querschnittsform einzustellen. In einer möglichen Ausführungsform ist der Controller ebenfalls zur Steuerung des Wickelgeräts ausgebildet, sodass ein gemeinsamer Controller für den Umformungsprozess und den Wickelprozess verwendet wird.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist der Controller zumindest im Kern durch einen Mikrocontroller mit einem Prozessor und einem Datenspeicher gebildet, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form einer Betriebssoftware (Firmware) programmtechnisch implementiert ist, so dass das Verfahren – gegebenenfalls in Interaktion mit einem Vorrichtungsnutzer – bei Ausführung der Betriebssoftware in dem Mikrocontroller automatisch durchgeführt wird. Der Controller kann im Rahmen der Erfindung alternativ aber auch durch ein nicht-programmierbares elektronisches Bauteil, wie zum Beispiel einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), gebildet sein, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit schaltungstechnischen Mitteln implementiert ist.
-
In einer vorteilhaften Ausführung weist die Umformungseinrichtung eine Anzahl von in Zuführrichtung des Spulendrahts zum Wickelgerät hintereinander angeordnete Walzen auf. Dadurch wird der Spulendraht in mehreren aufeinanderfolgenden Walzprozessen in die rechteckige Drahtquerschnittsform umgeformt. Hierzu sind die Walzen in einer bevorzugten Ausgestaltung insbesondere in einem Verschwenkwinkel gegeneinander verstellt oder verstellbar. Mit anderen Worten sind die Walzen von dem Controller horizontal, vertikal oder auch in dem Verschwenkwinkel zueinander einstellbar. Durch den Verschwenkwinkel ist es möglich, den Neigungswinkel zwischen den Seitenflächen des rechteckigen Drahtquerschnitts zu ändern, sodass der Spulendraht problemlos in einen parallelogramm- oder trapezartigen Drahtquerschnitt umformbar ist.
-
In einer zweckmäßigen Ausbildung ist das Wickelwerkzeug als ein Spulen- oder Einzelsegmentwickelwerkzeug zur Durchführung eines Spulen- oder Einsegmentwickelverfahrens ausgeführt. Dadurch ist ein konstruktiv einfaches und kostengünstiges Wickelwerkzeug bereitgestellt.
-
In der bevorzugten Anwendung wird das Verfahren zum Bewickeln eines Stators für einen Elektromotor eingesetzt. Der Stator ist vorzugsweise in einer Stern-Joch-Anordnung ausgeführt, wobei die einzelnen, insbesondere segmentartigen, Zähne im nicht montierten Zustand nach außen gerichtet sind. Die Zähne sind beispielsweise von Spulenkörpern umgeben und werden einzeln mittels des Spulen- oder Einzelsegmentwicklers mit jeweils einer Spule bewickelt. Anschließend werden die Zähne zu einem Sternpaket gefügt, und hernach ein Jochpaket zur Bildung des Statorpakets über das Sternpaket gepresst. Die Spulen werden abschließend beispielsweise mittels eines Verlegerings zu einer mehrere (Motor-)Phasen umfassenden Drehfeldwicklung verschaltet, wobei die Drehfeldwicklung je Phase mindestens eine Spule umfasst.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Bewickeln eines Stators mit einem Spulendraht, mit einer Spulenrolle und mit einer Umformungseinrichtung sowie mit einem Wickelwerkzeug,
-
2 in Draufsicht eine Schnittdarstellung eines bewickelten Statorzahns mit einem Spulenkörper mit einer einlagigen Spulenwicklung,
-
3 in Draufsicht eine Schnittdarstellung des bewickelten Statorzahns mit dem Spulenkörper mit einer zweitlagigen Spulenwicklung,
-
4 in perspektivischer Darstellung den Spulendraht mit einem rundem Drahtquerschnitt,
-
5 in perspektivischer Darstellung einen umgeformten Spulendraht mit einem rechteckigen Drahtquerschnitt, und
-
6 in perspektivischer Darstellung einen umgeformten Spulendraht mit einem trapezförmigen Drahtquerschnitt.
-
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
In 1 ist eine Vorrichtung 2 zum Bewickeln eines gezahnten Motorteils 4, insbesondere eines Stators 4, in schematischer und stark vereinfachter Darstellung gezeigt. Die Vorrichtung 2 ist dazu geeignet und eingerichtet die (Stator-)Zähne 6 des Stators 4 mit einem Spulendraht 8 zur Herstellung einer nicht näher dargestellten Drehfeldwicklung zu Bewickeln.
-
Die Vorrichtung 2 umfasst eine Spulenrolle 10, auf der der Spulendraht 8 aufgerollt gelagert ist. An einem Freiende ist der Spulendraht 8 entlang einer Zuführrichtung 12 zu einer Umformungseinrichtung 14 geführt. Hinter der Umformungseinrichtung 14 schließt sich im Wesentlichen unterbrechungsfrei ein Wickelgerät 16 an, mit dem der umgeformte Spulendraht 8‘ auf die Zähne 6 des Stators 4 gewickelt wird.
-
Der Stator 4 ist im Wesentlichen gebildet durch ein Sternpaket 4a und ein Jochpaket 4b, welche im montierten Zustand im Wesentlichen ein kreisringartiges Blechpaket mit einer Anzahl an sternförmig angeordneten und nach innen gerichteten Zähnen 6 bildet.
-
Wie in den 2 und 3 ersichtlich, ist auf den Zähnen 6 des Stators 4 vorzugsweise jeweils ein rohrartiger Spulenkörper 18 angeordnet, der den zugeordneten Zahn 6 umgreift. Die Spulenkörper 18 sind vorzugsweise als ein Spritzgussteil aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt. Im Montagezustand sind die Spulenkörper 18 um die Zähne 6 herum angeordnet, und weisen jeweils – bezogen auf die zentrale Aussparung des Stators 4 – einen innenseitigen Flanschkragen 18a und einen außenseitigen Flanschkragen 18b als Begrenzung des jeweiligen Wickelraums auf.
-
Das Sternpaket 4a ist im Wesentlichen durch eine Anzahl von separaten Zähnen oder Zahnsegmenten 6 gebildet. Auf die Zahnsegmente 6 werden die Spulenkörper 18 aufgesetzt und von dem insbesondere als Einzelsegmentwickler ausgeführten Wickelgerät 16 einzeln mit dem Spulendraht 8‘ bewickelt. Alternativ werden zunächst die Spulenkörper 18 bewickelt und anschließend auf die Zahnsegmente 6 aufgesetzt. Nach dem Wickeln der dadurch gebildeten Spule wird der Spulendraht 8‘ abgelängt. Nach dem Zusammensetzen des Stators 4 werden die dadurch gebildeten Spulenenden der Einzelspulen beispielsweise mittels eines Verlegerings zu einer gemeinsamen Drehfeldwicklung verschaltet.
-
Wie insbesondere in 2 und 3 ersichtlich, weisen die Zahnsegmente 6 jochseitig eine etwa dachförmige Fügekontur 19a auf, welche beim Einsetzen in das Jochpaket 4b in eine entsprechende Fügeaufnahme 19b des Jochpakets 4b eingesetzt wird. Die Fügekontur 19a und Fügeaufnahme 19b sind hierbei in der 2 und 3 lediglich gestrichelt angedeutet.
-
Zur Verhinderung eines tangentialen Verkippens des jeweiligen Zahns 6 weist der Innenumfang des Jochpakets 4b insbesondere einen mehreckigen Querschnitt auf. Zweckmäßigerweise weist der Innenumfang des Jochpaket 4b hierbei eine der Anzahl der Zähne 6 entsprechende Anzahl an dadurch gebildeten Innenkanten auf, wobei jede gerade Innenkante mittig eine Fügeaufnahme 19b aufweist. Wie in den 2 und 3 vergleichsweise deutlich wird liegt der außenumfangsseitige Flanschkragen 18b des Spulenkörpers 18 hierbei im Wesentlichen über seine gesamte Breite an einer derartigen Innenkante des Jochpakets 4b an, sodass der Zahn 6 gegenüber einem Verkippen gesichert ist.
-
Das Fügen des Stators 4 aus dem aus einzelnen Zahnsegmenten 6 gebildeten Sternpaket 4a und dem Jochpaket 4b mittels der Fügekonturen 19a und Fügeaufnahmen 19b, sowie insbesondere die Verkippsicherung mittels der Spulenkörper 18 werden als eigenständige Erfindung angesehen.
-
Der Spulendraht 8 ist als ein Isolierdraht mit einer elektrisch leitfähigen Leitung 20 und mit einer diese ummantelnden Isolierung 22 ausgeführt. Die Leitung 20 ist vorzugsweise aus einem leicht formbaren Kupfermaterial hergestellt, das mit einem elektrisch isolierenden Lack als Isolierung 22 überzogen ist. Der Spulendraht 8 ist insbesondere ein Runddraht, das bedeutet, dass der Spulendraht 8 – wie in 4 dargestellt – einen im Wesentlichen kreisrunden Drahtquerschnitt aufweist.
-
Im Betrieb der Vorrichtung 2 wird der Spulendraht 8 von der Spulenrolle 10 abgespult, und in Zuführrichtung 12 zur Umformungseinrichtung 14 gefördert. Die Umformungseinrichtung 14 weist zwei zueinander im Wesentlichen senkrecht orientierte Walzenpaare 24 auf, mit denen der Spulendraht 8 von einem runden Drahtquerschnitt in einen im Wesentlichen rechteckigen Drahtquerschnitt umgeformt wird. Die paarweise angeordneten Walzen 24a, 24b sind hinsichtlich der Zuführrichtung 12 gestaffelt und hintereinander angeordnet, sodass der Spulendraht 8 insbesondere schrittweise umgeformt wird. Die Walzenpaare 24 sind an einen gemeinsamen Controller 26 als Steuereinheit angeschlossen.
-
Der Spulendraht 8 ist zweckmäßigerweise zwischen den Walzen 24a, 24b des jeweiligen Walzenpaares 24 hindurchgeführt, sodass der Spulendraht 8 zwischen den Walzen 24a, 24b gewalzt wird. Durch die Walzenpaare 24 ist der Spulendraht 8 in einen – wie in 5 beispielhaft dargestellten – rechteckigen Drahtquerschnitt überführbar. Der somit etwa flachdrahtartige, umgeformte Spulendraht 8‘ wird anschließend dem Wickelgerät 16 zugeführt. Das Wickelgerät 16 wickelt den Spulendraht 8‘ zur Herstellung der Drehfeldwicklung auf die Zähne 6 beziehungsweise die Spulenkörper 18.
-
Der Controller 26 ist dazu geeignet und eingerichtet im Verlauf der Herstellung der Drehfeldwicklung die Walzenpaare 24 derart anzusteuern, dass die Form des rechteckigen Drahtquerschnitts des umgeformten Spulendrahts 8‘ variiert wird. Das heißt der Controller 26 veranlasst ein entsprechendes Steuersignal, welches die Walzen 24a, 24b des jeweiligen Walzenpaares 24 aufeinander zubewegt oder voneinander wegbewegt, wodurch das Höhe-zu-Breite-Verhältnis des rechteckigen Drahtquerschnitts geändert wird. Mit anderen Worten weist der Spulendraht 8‘ im Verlauf der Drehfeldwicklung einen Drahtquerschnitt mit einer Anzahl von unterschiedlichen Formen auf, die einstückig ineinander übergehen und bei denen die jeweils umschlossene Drahtquerschnittsfläche im Wesentlichen gleich bleibt. Dies ist beispielhaft in 2 und 3 angedeutet, wobei der Spulendraht 8‘ zum Außenumfang des Stators 4 hin zunehmend flacher umgeformt ist. Dadurch ist ein besonders hoher Füllfaktor in dem Wickelraum zwischen den Flanschkragen 18a und 18b realisiert.
-
In einer zusätzlichen oder alternativen Ausführung sind die Walzenpaare 24 beziehungsweise die einzelnen Walzen 24a, 24b der Walzenpaare 24 verschwenkbar zueinander oder gegeneinander ausgeführt. Dadurch ist es möglich während des Umformens einen oder mehrere Neigungswinkel 28, 30 zwischen den Seitenflächen des umgeformten Spulendrahts 8‘ zu variieren. Dadurch ist der Spulendraht 8 beispielsweise in einen in 6 dargestellten Spulendraht 8‘ mit einem trapezförmigen Drahtquerschnitt umformbar.
-
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Vorrichtung
- 4
- Motorteil/Stator
- 4a
- Sternpaket
- 4b
- Jochpaket
- 6
- Zahn/Zahnsegment
- 8, 8‘
- Spulendraht
- 10
- Spulenrolle
- 12
- Zuführrichtung
- 14
- Umformungseinrichtung
- 16
- Wickelgerät
- 18
- Spulenkörper
- 18a, 18b
- Flanschkragen
- 19a
- Fügeaufnahme
- 19b
- Fügekontur
- 20
- Leitung
- 22
- Isolierung
- 24
- Walzenpaar
- 24a, 24b
- Walze
- 26
- Controller
- 28, 30
- Neigungswinkel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 202012104118 U1 [0006]
