DE102017213106B4 - Method for producing an electrotechnical coil - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung einer elektrotechnischen Spule, umfassend die Schritte:a. Schritt A: Bereitstellen eines sich entlang einer Profilachse (A) erstreckenden Leiters (1) aus einem elektrisch leitenden Material.b. Schritt B: Umformen des Leiters (1) unter Ausbildung wenigstens zweier Umformabschnitte (2) jeweils durch Veränderung der Querschnittsform des Leiters (1).c. Schritt C: Anordnen des Leiters (1) in Form einer Wicklung mit wenigstens zwei sich um eine Wicklungsachse (W) erstreckenden Windungen, sodass wenigstens zwei der Umformabschnitte (2) in benachbarten Windungen flächig übereinander liegen.d. Schritt D: Komprimieren der Wicklung entlang der Wicklungsachse (W), sodass die Umformabschnitte (2) in benachbarten Windungen einander flächig kontaktieren.e. Schritt E: Bündelung wenigstens einiger der zwischen den Umformabschnitten (2) liegenden Wickelkopfabschnitte (3) des Leiters (1) durch Verdrillung derselben,wobei der Schritt E zumindest die folgenden Teilschritte aufweist:Schritt E2: Umgreifen zweier, mehrerer oder sämtlicher Windungen der Wicklung im Bereich der Wickelkopfabschnitte (3) mit wenigstens einem Bündelwerkzeug (B1, B2), durch Anordnen jeweils eines ersten Abschnitts (B1a, B2a) von ersten und zweiten Bündelwerkzeugen (B1, B2) auf der von der Wicklungsachse (W) abweisenden Seite der Windungen und Anordnen jeweils eines zweiten Abschnitts (B1b, B2b) der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge (B1, B2) auf der zur Wicklungsachse (W) weisenden Seite der Windungen, und Verbinden jeweils der ersten und zweiten Abschnitte (B1a, B1b; B2a, B2b) der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge (B1, B2), sodass jedes der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge (B1, B2) dieselben Wickelkopfabschnitte (3) umgibt.Schritt E5: Verdrillung der Wickelkopfabschnitte (3) durch Verdrehung der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge (B1, B2) in gegensätzliche Richtungen, sodass sich die Wickelkopfabschnitte (3) zumindest abschnittsweise schraubenförmig umeinander winden.Method for producing an electrotechnical coil, comprising the steps:a. Step A: Providing a conductor (1) extending along a profile axis (A) and made of an electrically conductive material.b. Step B: Shaping the conductor (1) to form at least two forming sections (2), each by changing the cross-sectional shape of the conductor (1).c. Step C: Arranging the conductor (1) in the form of a winding with at least two turns extending around a winding axis (W), so that at least two of the forming sections (2) in adjacent turns lie flat on top of one another.d. Step D: Compressing the winding along the winding axis (W) so that the forming sections (2) in adjacent turns make flat contact with one another.e. Step E: Bundling at least some of the winding head sections (3) of the conductor (1) lying between the forming sections (2) by twisting them, wherein step E comprises at least the following sub-steps:Step E2: Enclosing two, several or all of the windings of the winding in the region of the winding head sections (3) with at least one bundling tool (B1, B2), by arranging a first section (B1a, B2a) of first and second bundling tools (B1, B2) on the side of the windings facing away from the winding axis (W) and arranging a second section (B1b, B2b) of the first and second bundling tools (B1, B2) on the side of the windings facing the winding axis (W), and connecting the first and second sections (B1a, B1b; B2a, B2b) of the first and second bundling tools (B1, B2) so that each of the first and second bundling tools (B1, B2) has the same winding head sections (3).Step E5: Twisting the winding head sections (3) by rotating the first and second bundling tools (B1, B2) in opposite directions so that the winding head sections (3) wind around each other in a helical manner, at least in sections.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrotechnischen Spule.The present invention relates to a method for producing an electrotechnical coil.
Bislang werden Spulen aus Runddraht gewickelt, wodurch sich aufgrund der Leiterform eine mangelnde Raumnutzung speziell bei konisch ausgeführten Spulen zeigt, oder durch Gießen hergestellt, was ein sehr aufwendiges Verfahren ist.Until now, coils have been wound from round wire, which due to the conductor shape results in a lack of space utilization, especially in conical coils, or they have been manufactured by casting, which is a very complex process.
Gemäß der
Eine wesentliche geometrische Einschränkung liegt im Stand der Technik in den beschränkten Möglichkeiten zum Einsatz unterschiedlicher Windungsquerschnitte: Üblicherweise kommen Runddrähte für die Wicklungen zum Einsatz, bei denen selbst bei optimaler Ausnutzung immer ein nicht nutzbarer Zwischenraum zwischen den einzelnen Wicklungen verbleibt. Auch die notwendige Isolation, die Drahteinführung und die diskrete Verteilung der Leiter begrenzen den Füllfaktor. Da der letztendlich erzielte Nutfüllfaktor zudem bei der elektromagnetischen Auslegung nur geschätzt und aufgrund der Unkenntnis der späteren tatsächlichen Ausführung des Motors nicht berechnet werden kann, werden für die Motoren höhere Massen angenommen (Kupfer der Wicklungen und Blechpakete des Stators und des Rotors), wodurch sich tendenziell (zu) schwere und (zu) große Maschinen ergeben.A major geometric limitation in the current state of the art is the limited possibilities for using different winding cross-sections: Round wires are usually used for the windings, which always leave an unusable gap between the individual windings even when used optimally. The necessary insulation, the wire insertion and the discrete distribution of the conductors also limit the fill factor. Since the slot fill factor ultimately achieved can only be estimated in the electromagnetic design and cannot be calculated due to a lack of knowledge of the actual design of the motor, higher masses are assumed for the motors (copper of the windings and laminated cores of the stator and rotor), which tends to result in machines that are (too) heavy and (too) large.
Die wesentliche fertigungstechnische Schwierigkeit besteht im Aufbringen der Wicklungen auf den Zahn.The main manufacturing difficulty lies in applying the windings to the tooth.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass mit den heute üblichen Verfahren der Herstellung von Spulenwicklungen technische und wirtschaftliche Grenzen der Nutfüllung mit einzelnen Windungen bestehen. Ein Nutfüllfaktor von 70 % ist bereits ein sehr guter Wert. Die technisch wie wirtschaftlich sinnvoll machbaren Grenzen liegen momentan bei ca. 75 % bis 80 % (
Das aus der
Aus den Schutzrechten
Mit allen o. g. Schutzrechten wird außerdem kein gewollter Unterschied in der Größe der Querschnittsfläche des Leiters zwischen Wickelkopf und Wirkbereich der Spule genannt.Furthermore, with all the above-mentioned protective rights, no intentional difference in the size of the cross-sectional area of the conductor between the winding head and the effective area of the coil is mentioned.
Wesentliche Schutzrechte sind hierfür unter anderem
Die Patentdokumente
Ausgehend von dem oben beschriebenen Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer elektrotechnischen Spule zur Verfügung zu stellen, sodass die elektrotechnische Spule unter Erzielung eines erhöhten Füllfaktors bzw. Nutfüllfaktors auf zuverlässige und einfache Art und Weise reproduzierbar wirtschaftlich hergestellt werden kann.Based on the prior art described above, the object of the present invention is to provide a method and a device for producing an electrotechnical coil, so that the electrotechnical coil can be produced reproducibly and economically in a reliable and simple manner while achieving an increased fill factor or slot fill factor.
Zur Lösung der Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung das Verfahren zur Herstellung einer elektrotechnischen Spule nach Anspruch 1 bereit, umfassend die Schritte:
- - Schritt A: Bereitstellen eines sich entlang einer Profilachse erstreckenden Leiters aus einem elektrisch leitenden Material.
- - Schritt B: Umformen des Leiters unter Ausbildung wenigstens zweier Umformabschnitte jeweils durch Veränderung der Querschnittsform des Leiters.
- - Schritt C: Anordnen des Leiters in Form einer Wicklung mit wenigstens zwei sich um eine Wicklungsachse erstreckenden Windungen, sodass wenigstens zwei der Umformabschnitte in benachbarten Windungen flächig übereinander liegen.
- - Schritt D: Komprimieren der Wicklung entlang der Wicklungsachse, sodass die Umformabschnitte in benachbarten Windungen einander flächig kontaktieren.
- - Schritt E: Bündelung wenigstens einiger der zwischen den Umformabschnitten liegenden Wickelkopfabschnitte des Leiters durch Biegung und/oder Verdrillung derselben wobei der Schritt E zumindest die folgenden Teilschritte aufweist:
- Schritt E2: Umgreifen zweier, mehrerer oder sämtlicher Windungen der Wicklung im Bereich der Wickelkopfabschnitte mit wenigstens einem Bündelwerkzeug, durch Anordnen jeweils eines ersten Abschnitts von ersten und zweiten Bündelwerkzeugen auf der von der Wicklungsachse abweisenden Seite der Windungen und Anordnen jeweils eines zweiten Abschnitts der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge auf der zur Wicklungsachse weisenden Seite der Windungen, und Verbinden jeweils der ersten und zweiten Abschnitte der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge, sodass jedes der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge dieselben Wickelkopfabschnitte umgibt.
- - Schritt E5: Verdrillung der Wickelkopfabschnitte durch Verdrehung der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge in gegensätzliche Richtungen, sodass sich die Wickelkopfabschnitte zumindest abschnittsweise schraubenförmig umeinander winden.
- - Step A: Providing a conductor made of an electrically conductive material extending along a profile axis.
- - Step B: Forming the conductor to create at least two forming sections, each by changing the cross-sectional shape of the conductor.
- - Step C: Arranging the conductor in the form of a winding with at least two turns extending around a winding axis, so that at least two of the forming sections in adjacent turns lie flat on top of one another.
- - Step D: Compress the winding along the winding axis so that the forming sections in adjacent turns contact each other flatly.
- - Step E: Bundling at least some of the winding head sections of the conductor located between the forming sections by bending and/or twisting them, wherein step E comprises at least the following sub-steps:
- Step E2: Enclosing two, several or all turns of the winding in the region of the winding head sections with at least one bundling tool, by arranging a first section of first and second bundling tools on the side of the turns facing away from the winding axis and arranging a second section of the first and second bundling tools on the side of the turns facing the winding axis, and connecting the first and second sections of the first and second bundling tools so that each of the first and second bundling tools surrounds the same winding head sections.
- - Step E5: Twisting the winding head sections by rotating the first and second bundling tools in opposite directions so that the winding head sections wind around each other in a helical manner, at least in sections.
Nach der vorliegenden Erfindung können die Umformabschnitte des Leiters weitgehend ohne Berücksichtigung der späteren Anordnung der dazwischenliegenden Wickelkopfabschnitte im Wickelkopf einer aus dem Leiter hergestellten Wicklung ausgebildet werden, da die erfindungsgemäße Bündelung der Wickelkopfabschnitte in Schritt E des erfindungsgemäßen Verfahrens ohnehin eine besonders kompakte Anordnung der Spule, insbesondere im Wickelkopfbereich, ermöglicht. Gerade bei Leitern mit geringen Querschnittsflächen kann die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgenommene Bündelung der Wickelkopfabschnitte ein Aufspreizen des Wickelkopfes verhindern. Dabei kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Wickelkopfabschnitte durch Biegung in eine kompakte und gebündelte Form gebracht werden, die abweichend von der regulären Spulenform zumindest abschnittsweise wellenförmig z.B. in Umfangsrichtung um die Wicklungsachse verläuft. Es kann aber auch sinnvoll sein, wenn die in benachbarten Windungen übereinander liegenden Wickelkopfabschnitte durch Verdrillung nach Art einer Litze zumindest abschnittsweise schraubenförmig angeordnet und damit in eine besonders kompakte Form gebracht werden. Vorzugsweise werden die Wickelkopfabschnitte durch die Biegung und/oder Verdrillung unter teilweiser oder vollständiger Aufhebung der elastischen Rückstellkräfte plastisch verformt, sodass die Wickelkopfabschnitte nach der Entfernung entsprechender Werkzeuge auch ohne gesonderte Hilfsmittel in der kompakten Anordnung verbleiben. Durch verschiedene Bündelwerkzeuge kann an unterschiedlichen Stellen des Wickelkopfes auf die Wickelkopfabschnitte eingewirkt werden, um diese in eine besonders kompakte Anordnung zu überführen. Zur Biegung der Wickelkopfabschnitte eignen sich dich erfindungsgemäßen zwei in unterschiedliche Richtungen bewegbare Bündelwerkzeuge. Die Verdrillung führt bevorzugt zumindest teilweise zu einer plastischen Umformung der Wickelkopfabschnitte, sodass die elastischen Rückstellkräfte des Leitermaterials eliminiert werden und die Wickelkopfabschnitte nach dem Entfernen des Bündelwerkzeugs in der verdrillten Form verbleiben.According to the present invention, the forming sections of the conductor can be formed largely without taking into account the later arrangement of the winding head sections in between in the winding head of a winding made from the conductor, since the inventive bundling of the winding head sections in step E of the inventive method already enables a particularly compact arrangement of the coil, in particular in the winding head area. Especially in the case of conductors with small cross-sectional areas, the bundling of the winding head sections carried out according to the inventive method can prevent the winding head from spreading. It can prove advantageous if the winding head sections are brought into a compact and bundled shape by bending, which, in contrast to the regular coil shape, runs at least in sections in a wave-like manner, e.g. in the circumferential direction around the winding axis. However, it can also be useful if the winding head sections lying one above the other in adjacent turns are arranged at least in sections in a helical manner by twisting in the manner of a strand and thus brought into a particularly compact shape. Preferably, the winding head sections are plastically deformed by the bending and/or twisting with partial or complete elimination of the elastic restoring forces, so that the winding head sections remain in the compact arrangement after the corresponding tools have been removed, even without special aids. Various bundling tools can be used to act on the winding head sections at different points on the winding head in order to convert them into a particularly compact arrangement. According to the invention, two bundling tools that can be moved in different directions are suitable for bending the winding head sections. The twisting preferably leads at least partially to a plastic deformation of the winding head sections, so that the elastic restoring forces of the conductor material are eliminated and the winding head sections remain in the twisted form after the bundling tool has been removed.
Es kann sinnvoll sein, wenn Schritt A wenigstens einen der folgenden Teilschritte aufweist:
- - Schritt A1: Bereitstellen des Leiters als Endlosleiter, vorzugsweise durch Strangpressen, Extrudieren oder Abwickeln von einer Spule.
- - Schritt A2: Bereitstellen des Leiters mit einer entlang seiner Profilachse konstanten Querschnittsform, wobei die Querschnittsform des Leiters vorzugsweise kreisförmig, oval oder polygonal ist.
- - Schritt A3: Bereitstellen des Leiters in linearer Form.
- - Step A1: Providing the conductor as a continuous conductor, preferably by extrusion, spooling or unwinding from a coil.
- - Step A2: Providing the conductor with a constant cross-sectional shape along its profile axis, wherein the cross-sectional shape of the conductor is preferably circular, oval or polygonal.
- - Step A3: Providing the conductor in linear form.
Mit diesen Merkmalen kann aus einem standardisierten Ausgangsmaterial eine Vielzahl unterschiedlicher Spulen hergestellt werden, sodass sich das Verfahren nach dieser Ausführung als besonders effizient erweist.With these features, a variety of different coils can be produced from a standardized starting material, so that the process according to this design proves to be particularly efficient.
Es kann von Vorteil sein, wenn Schritt B wenigstens einen der folgenden Teilschritte aufweist:
- - Schritt B1: Vorformen des Leiters unter Veränderung der Querschnittsform des Leiters, vorzugsweise unter Abflachung des Leiters, bevorzugt ausgehend von einer kreisförmigen Querschnittsform in eine ovale oder polygonale Querschnittsform. Durch ein allgemeines Vorformen des Leiters kann dieser an die individuellen Gegebenheiten des konkreten Anwendungsfalls angepasst werden, sodass der Nachbearbeitungsaufwand bei der Ausbildung der einzelnen Umformabschnitte verringert werden kann.
- - Schritt B2: Veränderung der Querschnittsform des Leiters in jedem der Umformabschnitte unter Ausbildung wenigstens zweier komplementärer und/oder paralleler Seiten zur flächig übereinander liegenden Anordnung der Umformabschnitte. Nach dieser Ausführung können die Umformabschnitte besonders kompakt übereinander liegend angeordnet werden.
- - Schritt B3: Ausbildung der Umformabschnitte jeweils im Abstand voneinander entlang der Profilachse des Leiters, wobei die Abstände zwischen den Umformabschnitten vorzugsweise uneinheitlich sind und bevorzugt entlang der Profilachse des Leiters linear zunehmen oder abnehmen. Durch Variation der Abstände zwischen den Umformabschnitten ändert sich die Länge der zwischen den Umformabschnitten liegenden Wickelkopfabschnitte. Eine unterschiedliche Länge der Wickelkopfabschnitte ermöglicht eine versetzte Anordnung derselben in benachbarten Windungen einer Wicklung, wenn die Umformabschnitte exakt übereinanderliegend positioniert sind. Da die Umformabschnitte in der Regel flacher ausgebildet sind als die Wickelkopfabschnitte, kann durch diese Maßnahme die Bauhöhe der elektrotechnischen Spule verringert und damit der Füllfaktor erhöht werden.
- - Schritt B4: Umformen des Leiters in jedem der Umformabschnitte nach einem sich wiederholenden Muster, sodass die Umformabschnitte und/oder die Wickelkopfabschnitte im Hinblick auf wenigstens eines der folgenden Merkmale untereinander einheitlich ausgebildet sind: Länge, Breite, Höhe, Querschnittsform, Querschnittsfläche. Eine gleichbleibende Querschnittsfläche begünstigt eine konstante Stromdichte.
- - Step B1: Preforming the conductor by changing the cross-sectional shape of the conductor, preferably by flattening the conductor, preferably starting from a circular cross-sectional shape into an oval or polygonal cross-sectional shape. By generally preforming the conductor, it can be adapted to the individual conditions of the specific application. If necessary, the dimensions can be adjusted so that the post-processing effort required to form the individual forming sections can be reduced.
- - Step B2: Changing the cross-sectional shape of the conductor in each of the forming sections to form at least two complementary and/or parallel sides for the flat arrangement of the forming sections one above the other. According to this embodiment, the forming sections can be arranged one above the other in a particularly compact manner.
- - Step B3: Formation of the forming sections at a distance from one another along the profile axis of the conductor, whereby the distances between the forming sections are preferably non-uniform and preferably increase or decrease linearly along the profile axis of the conductor. By varying the distances between the forming sections, the length of the winding head sections located between the forming sections changes. A different length of the winding head sections enables them to be arranged offset in adjacent turns of a winding if the forming sections are positioned exactly one above the other. Since the forming sections are generally flatter than the winding head sections, this measure can reduce the height of the electrical coil and thus increase the fill factor.
- - Step B4: Forming the conductor in each of the forming sections according to a repeating pattern, so that the forming sections and/or the winding head sections are uniform with respect to at least one of the following features: length, width, height, cross-sectional shape, cross-sectional area. A constant cross-sectional area promotes a constant current density.
Es kann aber auch sinnvoll sein, wenn Schritt C wenigstens einen der folgenden Teilschritte aufweist:
- - Schritt C1: Anordnen der Umformabschnitte um die Wicklungsachse, sodass sich jeder der Umformabschnitte entlang einer Geraden erstreckt, wobei vorzugsweise jeweils mehrere Umformabschnitte in einer Ebene übereinander liegen, wobei bevorzugt zwei dieser Ebenen auf diametral gegenüberliegenden Seiten parallel zur Wicklungsachse angeordnet sind. Durch die Abflachung der Umformabschnitte ist deren Biegbarkeit in der Ebene der größten Ausdehnung ihrer Querschnittsform stark eingeschränkt. Daher erweist es sich als sinnvoll, wenn die Umformabschnitte in der Ebene der größten Ausdehnung ihrer Querschnittsform nicht gebogen werden und sich entlang einer Geraden erstrecken.
- - Schritt C2: Biegen der zwischen den Umformabschnitten liegenden Wickelkopfabschnitte, vorzugsweise über eine Bogenlänge im Bereich von 45 bis 180°, insbesondere um 45°, 60°, 90°, 120° oder 180°, bevorzugt mit konstantem Biegeradius, besonders bevorzugt auf einer Biegemaschine und/oder unter Verwendung eines Dorns. Durch diese Maßnahmen lässt sich eine Vielzahl unterschiedlicher Spulen erstellen.
- - Schritt C3: Anordnen der Wickelkopfabschnitte, sodass diese in benachbarten Windungen zumindest abschnittsweise radial zur Wicklungsachse versetzt sind. Dadurch kann die Bauhöhe der elektrotechnischen Spule verringert werden.
- - Step C1: Arranging the forming sections around the winding axis so that each of the forming sections extends along a straight line, preferably with several forming sections lying one above the other in one plane, preferably with two of these planes being arranged on diametrically opposite sides parallel to the winding axis. Due to the flattening of the forming sections, their bendability in the plane of the greatest extent of their cross-sectional shape is greatly restricted. It therefore proves to be useful if the forming sections are not bent in the plane of the greatest extent of their cross-sectional shape and extend along a straight line.
- - Step C2: Bending the winding head sections located between the forming sections, preferably over an arc length in the range of 45 to 180°, in particular by 45°, 60°, 90°, 120° or 180°, preferably with a constant bending radius, particularly preferably on a bending machine and/or using a mandrel. These measures make it possible to produce a large number of different coils.
- - Step C3: Arrange the winding head sections so that they are at least partially offset radially to the winding axis in adjacent turns. This allows the overall height of the electrical coil to be reduced.
Es kann sinnvoll sein, wenn Schritt D wenigstens einen der folgenden Teilschritte aufweist:
- - Schritt D1: Aufbringen einer Presskraft auf die Übergangsbereiche zwischen den Umformabschnitten und den Wickelkopfabschnitten, vorzugsweise einseitig oder beidseitig entlang der Wicklungsachse. Durch diese Maßnahme kann die Bauhöhe der elektrotechnischen Spule weiter verringert werden und der Füllfaktor erhöht werden.
- - Schritt D2: Veränderung der Querschnittsform der Wickelkopfabschnitte in den Übergangsbereichen angrenzend an die Umformabschnitte durch Verdrängung des Materials des Leiters infolge der Presskraft, vorzugsweise derart, dass die Querschnittsform der Wickelkopfabschnitte zumindest in den Bereichen, in denen die Wickelkopfabschnitte parallel zur Wicklungsachse unmittelbar übereinander liegen, an die Querschnittsform der Umformabschnitte angenähert oder angeglichen wird. Dieser Schritt führt dazu, dass das Leitermaterial durch plastische Umformung in den Übergangsbereichen zwischen den Wickelkopfabschnitten und den Umformabschnitten im Wesentlichen selbst organisierend in eine besonders kompakte Anordnung überführt wird.
- - Step D1: Applying a pressing force to the transition areas between the forming sections and the winding head sections, preferably on one side or both sides along the winding axis. This measure can further reduce the height of the electrotechnical coil and increase the fill factor.
- - Step D2: Changing the cross-sectional shape of the winding head sections in the transition areas adjacent to the forming sections by displacing the material of the conductor as a result of the pressing force, preferably in such a way that the cross-sectional shape of the winding head sections is approximated or adjusted to the cross-sectional shape of the forming sections, at least in the areas in which the winding head sections lie directly on top of one another parallel to the winding axis. This step results in the conductor material being essentially self-organized into a particularly compact arrangement by plastic deformation in the transition areas between the winding head sections and the forming sections.
Es kann sich auch als nützlich erweisen, wenn Schritt E wenigstens einen der folgenden Teilschritte aufweist:
- - Schritt E1: Anordnen der Umformabschnitte in wenigstens einem Nutbereich eines Stators oder Rotors eines Elektromotors, sodass die zwischen den Umformabschnitten liegenden Wickelkopfabschnitte einen über den Nutbereich des Stators/ Rotors vorstehenden Wickelkopf bilden. Bei dieser Ausführung kommen die vorteilhaften Wirkungen der beanspruchten Erfindung besonders zur Geltung.
- - Schritt E3: Verringerung des Innenumfangs des wenigstens einen Bündelwerkzeugs zur Bündelung der Wickelkopfabschnitte, vorzugsweise durch gegenseitiges Annähern jeweils der ersten und zweiten Abschnitte der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge, sodass die umgriffenen Wickelkopfabschnitte im Wesentlichen wenigstens abschnittsweise parallel zueinander ausgerichtet werden und/oder einander vorzugsweise linienförmig kontaktieren. Dadurch kann bereits vor der Biegung und/oder Verdrillung der Wickelkopfabschnitte eine vorläufige Bündelung erreicht werden, die die spätere Handhabung erleichtert.
- - Schritt E4: Biegung der Wickelkopfabschnitte durch Bewegung des wenigstens einen Bündelwerkzeugs mit den davon umgriffenen Wickelkopfabschnitten in einer Richtung radial zur Wicklungsachse und/oder parallel zur Wicklungsachse, vorzugsweise durch Bewegung der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge in gegensätzliche Richtungen parallel zur Wicklungsachse, sodass das Bündel der Wickelkopfabschnitte wellenförmig ausgebildet ist. Die Biegung führt bevorzugt zumindest teilweise zu einer plastischen Umformung der Wickelkopfabschnitte, sodass die elastischen Rückstellkräfte des Leitermaterials eliminiert werden und die Wickelkopfabschnitte nach dem Entfernen des Bündelwerkzeugs in der gebogenen Form verbleiben. In einer bevorzugten Ausführung verlaufen die gebogenen Wickelkopfabschnitte zumindest abschnittsweise wellenförmig in Umfangsrichtung um die Wicklungsachse.
- - Step E1: Arranging the forming sections in at least one slot area of a stator or rotor of an electric motor, so that the winding head sections located between the forming sections form a winding head that protrudes beyond the slot area of the stator/rotor. In this embodiment, the advantageous effects of the claimed invention are particularly evident.
- - Step E3: Reducing the inner circumference of the at least one bundling tool for bundling the winding head sections, preferably by bringing the first and second sections of the first and second bundling tools closer together, so that the encompassed winding head sections are essentially aligned parallel to one another at least in sections and/or preferably contact one another in a linear manner. This makes it possible to achieve preliminary bundling before the winding head sections are bent and/or twisted, which facilitates subsequent handling.
- - Step E4: Bending the winding head sections by moving the at least one bundling tool with the winding head sections encompassed thereby in a direction radial to the winding axis and/or parallel to the winding axis, preferably by moving the first and second bundling tools in opposite directions parallel to the winding axis, so that the bundle of winding head sections is wave-shaped. The bending preferably leads at least partially to a plastic deformation of the winding head sections, so that the elastic restoring forces of the conductor material are eliminated and the winding head sections remain in the bent shape after the bundling tool is removed. In a preferred embodiment, the bent winding head sections run at least partially in a wave-like manner in the circumferential direction around the winding axis.
Ein weiterer Aspekt der nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, betrifft eine Vorrichtung zur Bündelung von sich um eine Wicklungsachse erstreckenden Windungen einer Wicklung aus einem Leiter aus einem elektrisch leitenden Material, umfassend erste und zweite Bündelwerkzeuge, wobei jeweils ein erster Abschnitt der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge auf der von der Wicklungsachse abweisenden Seite der Windungen anordenbar ist und jeweils ein zweiter Abschnitt der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge auf der zur Wicklungsachse weisenden Seite der Windungen anordenbar ist, wobei die ersten und zweiten Abschnitte der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge verbindbar sind, sodass jedes der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge dieselben Windungen umgibt, wobei die ersten und zweiten Bündelwerkzeuge in unterschiedliche Richtungen bewegbar und/oder verdrehbar sind, um die Windungen durch Biegung und/oder Verdrillung zu bündeln. Mit dieser Vorrichtung können die Windungen einer spulenförmigen Wicklung besonders kompakt angeordnet werden.A further aspect, which is not part of the present invention, relates to a device for bundling windings of a winding made of a conductor made of an electrically conductive material, which windings extend around a winding axis, comprising first and second bundling tools, wherein a first section of the first and second bundling tools can be arranged on the side of the windings facing away from the winding axis and a second section of the first and second bundling tools can be arranged on the side of the windings facing the winding axis, wherein the first and second sections of the first and second bundling tools can be connected so that each of the first and second bundling tools surrounds the same windings, wherein the first and second bundling tools can be moved and/or rotated in different directions in order to bundle the windings by bending and/or twisting. With this device, the windings of a coil-shaped winding can be arranged particularly compactly.
Es kann sinnvoll sein, wenn die ersten und zweiten Abschnitte der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge jeweils als Ringhälften ausgebildet sind, die vorzugsweise senkrecht zu ihrer jeweiligen Trennungsebene zu einem in sich geschlossenen Ring verbindbar sind.It may be useful if the first and second sections of the first and second bundling tools are each designed as ring halves, which can be connected to form a self-contained ring, preferably perpendicular to their respective separation plane.
Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Bündelwerkzeuge radial und/oder parallel zur Wicklungsachse der Wicklung bewegbar.Preferably, the first and second bundling tools are movable radially and/or parallel to the winding axis of the winding.
Bevorzugt sind die ersten und zweiten Bündelwerkzeuge in gegensätzliche Richtungen bewegbar und/oder verdrehbar, wie es dem erfindungsgemäßen Verfahren entspricht.Preferably, the first and second bundling tools are movable and/or rotatable in opposite directions, as corresponds to the method according to the invention.
Diese Merkmale erleichtern die Bearbeitung der Windungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.These features facilitate the processing of the windings according to the method according to the invention.
Begriffe und Definitionenterms and definitions
LeiterDirector
Der Begriff Leiter soll alle elektrisch leitenden Profile erfassen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet werden können und einer Umformung unterzogen werden können, also insbesondere Endlosprofile und Bandmaterialien, etc.. Der Leiter erstreckt sich entlang einer Profilachse und besteht vorzugsweise aus homogenem Material, beispielsweise einem elektrisch leitenden Werkstoff wie Metall, insbesondere Kupfer, Aluminium, Eisen, Silber oder einer Legierung daraus. Der Leiter wird vorzugsweise durch Strangpressen (oder Extrusion im Falle eines Strangprofils aus Kunststoff) hergestellt, bspw. mit einem entlang der Profilachse konstanten Querschnitt. In Vorbereitung einer sequenziellen lokalen Biegeumformung können lokale Querschnittsänderungen vorgenommen werden, beispielsweise durch lokalen Materialauftrag und/oder Materialabtrag.The term conductor is intended to cover all electrically conductive profiles that can be processed using the method according to the invention and can be subjected to a forming process, i.e. in particular endless profiles and strip materials, etc. The conductor extends along a profile axis and preferably consists of homogeneous material, for example an electrically conductive material such as metal, in particular copper, aluminum, iron, silver or an alloy thereof. The conductor is preferably produced by extrusion (or extrusion in the case of an extruded profile made of plastic), for example with a constant cross-section along the profile axis. In preparation for a sequential local bending process, local cross-sectional changes can be made, for example by local material application and/or material removal.
ProfilachseProfile axis
Die Profilachse entspricht vorzugsweise dem Mittelpunkt der maximalen Außenabmessungen der Querschnittsform bzw. dem Mittelpunkt des kleinsten Rechtecks, in welches die Querschnittsform des Leiters hineinpasst.The profile axis preferably corresponds to the centre of the maximum external dimensions of the cross-sectional shape or the centre of the smallest rectangle into which the cross-sectional shape of the conductor fits.
QuerschnittsformCross-sectional shape
Die Querschnittsform des Leiters bezieht sich im Rahmen dieser Erfindungsbeschreibung auf einen Querschnitt senkrecht zur Profilachse des Leiters, sofern es nicht explizit anders angegeben ist.In the context of this description of the invention, the cross-sectional shape of the conductor refers to a cross-section perpendicular to the profile axis of the conductor, unless explicitly stated otherwise.
Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters
-
1 zeigt in Ansicht (a) eine perspektivische Ansicht eines umgeformten Leiters aus einem elektrisch leitenden Material, bei dem die Querschnittsform des Leiters in den Umformabschnitten von kreisrund auf rechteckig geändert ist, und in Ansicht (b) eine perspektivische Ansicht einer entsprechenden Wicklung aus dem umgeformten Leiter gemäß Ansicht (a), wobei die Umformabschnitte in benachbarten Windungen übereinander liegend angeordnet sind und die zwischen den Umformabschnitten liegenden Leiterabschnitte in radialer Richtung bezüglich einer Wicklungsachse zumindest abschnittsweise übereinander liegen und einander überkreuzen.1 shows in view (a) a perspective view of a formed conductor made of an electrically conductive material, in which the cross-sectional shape of the conductor in the formed sections is changed from circular to rectangular, and in view (b) a perspective view of a corresponding winding made of the formed conductor according to view (a), wherein the formed sections are arranged one above the other in adjacent turns and the conductor sections lying between the formed sections lie at least partially above one another in the radial direction with respect to a winding axis and cross over one another. -
2 zeigt in Seitenansicht eine Anordnung gemäß Ansicht (b) der1 im unverformten Zustand.2 shows in side view an arrangement according to view (b) of the1 in the undeformed state. -
3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Anordnung mit einer teilweise dargestellten und auf einem Stator angeordneten Wicklung im verformten Zustand, wobei die Umformabschnitte in einer zur Wicklungsachse parallelen Richtung flächig aneinandergedrückt sind und die zwischen den Umformabschnitten liegenden Leiterabschnitte ungeordnet sind.3 shows in perspective view an arrangement with a partially shown winding arranged on a stator in the deformed state, wherein the forming sections are pressed flat against one another in a direction parallel to the winding axis and the conductor sections lying between the forming sections are disordered. -
4 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Anordnung gemäß3 , wobei die Windungen jeweils im Bereich der zwischen den Umformabschnitten liegenden Leiterabschnitte mit ersten und zweiten zweiteiligen Bündelwerkzeugen umgriffen werden.4 shows in perspective view an arrangement according to3 , wherein the windings are each encompassed by first and second two-part bundling tools in the region of the conductor sections lying between the forming sections. -
5 zeigt in anderer perspektivischer Ansicht eine Anordnung gemäß4 , wobei die von den Bündelwerkzeugen umgriffenen Leiterabschnitte in gegensätzlichen Richtungen parallel zur Wicklungsachse bewegt werden.5 shows in another perspective view an arrangement according to4 , whereby the conductor sections encompassed by the bundling tools are moved in opposite directions parallel to the winding axis. -
6 zeigt in Ansicht (a) eine Seitenansicht, in Ansicht (b) eine Vorderansicht und in Ansicht (c) eine Draufsicht der Anordnung gemäß5 .6 shows in view (a) a side view, in view (b) a front view and in view (c) a plan view of the arrangement according to5 . -
7 zeigt in schematischer Ansicht eine Anordnung von Umformspulen ohne Stator.7 shows a schematic view of an arrangement of forming coils without a stator.
Detaillierte Beschreibung des bevorzugten AusführungsbeispielsDetailed description of the preferred embodiment
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrotechnischen Spule für E-Motoren.The preferred embodiment of the invention relates to a method for producing an electrotechnical coil for electric motors.
In Schritt A des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein sich entlang einer Profilachse A erstreckender Leiter 1 mit konstantem kreisförmigem Querschnitt in linearer Form bereitgestellt.In step A of the method according to the invention, a
Schritt B umfasst das Umformen des Leiters 1 in mehreren Teilschritten unter Ausbildung wenigstens zweier Umformabschnitte 2 jeweils durch Veränderung der Querschnittsform des Leiters 1.Step B comprises the forming of the
In Teilschritt B1 erfolgt das Vorformen des Leiters 1 unter Veränderung der Querschnittsform des Leiters 1 durch Abflachung des Leiters 1 von der kreisförmigen Querschnittsform in eine ovale oder polygonale Querschnittsform.In sub-step B1, the
In den Teilschritten B2, B3 und B4 wird die Querschnittsform des Leiters 1 in jedem der Umformabschnitte 2 nach einem sich wiederholenden Muster unter Ausbildung zweier paralleler Seiten zur flächig übereinander liegenden Anordnung der Umformabschnitte 2 von der abgeflachten Querschnittsform in eine flachere rechteckige Querschnittsform geändert, wobei die Abstände zwischen den Umformabschnitten 2 uneinheitlich sind und entlang der Profilachse A des Leiters 1 linear zunehmen oder abnehmen. Die zwischen den Umformabschnitten 2 liegenden Abschnitte 3 des Leiters 1 bilden später den Wickelkopf der Spule und werden dementsprechend als Wickelkopfabschnitte 3 bezeichnet. Ein Halbzeug nach Teilschritt B4 des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in
In Schritt C wird der Leiter 1 in mehreren Teilschritten in Form einer Wicklung mit mehreren sich um eine Wicklungsachse W erstreckenden Windungen angeordnet, sodass die Umformabschnitte 2 in benachbarten Windungen flächig übereinander liegen.In step C, the
Im Einklang mit Teilschritt C1 erstreckt sich jeder der Umformabschnitte 2 entlang einer Geraden, wobei die Umformabschnitte 2 aller Windungen der Wicklung in einer Ebene übereinander liegen. Zwei dieser Ebenen sind auf diametral gegenüberliegenden Seiten parallel zur Wicklungsachse W angeordnet.In accordance with sub-step C1, each of the forming
Gemäß dem Teilschritt C2 werden die zwischen den Umformabschnitten 2 liegenden Wickelkopfabschnitte 3 auf einer Biegemaschine und unter Verwendung eines Dorns z.B. über eine Bogenlänge von 180° mit konstantem Biegeradius gebogen.According to sub-step C2, the winding
Durch die unterschiedlichen Längen der Wickelkopfabschnitte 3 können diese im aufgewickelten Zustand im Einklang mit Teilschritt C3 bezüglich der Wicklungsachse W versetzt zueinander angeordnet werden, während die Umformabschnitte 2 flächig übereinander liegen, wie anschaulich in
Schritt D umfasst das Komprimieren der Wicklung entlang der Wicklungsachse W, sodass die Umformabschnitte 2 in benachbarten Windungen einander flächig kontaktieren. Durch Aufbringen einer Presskraft auf die Übergangsbereiche zwischen den Umformabschnitten 2 und den Wickelkopfabschnitten 3 beidseitig entlang der Wicklungsachse W wird die Querschnittsform der Wickelkopfabschnitte 3 in den Übergangsbereichen angrenzend an die Umformabschnitte 2 durch Verdrängung des Materials des Leiters 1 an die Querschnittsform der Umformabschnitte 2 angenähert oder angeglichen (Teilschritte D1 und D2).Step D involves compressing the winding along the winding axis W so that the forming
Schritt E umfasst die Bündelung der zwischen den Umformabschnitten 2 liegenden Wickelkopfabschnitte 3 des Leiters 1 durch Biegung und ggf. Verdrillung derselben nach folgenden Teilschritten:
- Da die Bündelung vorzugsweise im Einbauzustand der Spule erfolgt, werden zunächst im Teilschritt
E1 die Umformabschnitte 2 im Nutbereich eines Stators S eines Elektromotors angeordnet, wobei die zwischenden Umformabschnitten 2liegenden Wickelkopfabschnitte 3 einen über den Nutbereich des Stators S vorstehenden Wickelkopf bilden. In diesem Zustand, der in3 teilweise dargestellt ist, verlaufen dieWickelkopfabschnitte 3 weitgehend ungeordnet.
- Since the bundling preferably takes place in the installed state of the coil, the forming
sections 2 are first arranged in the slot area of a stator S of an electric motor in sub-step E1, whereby the windinghead sections 3 located between the formingsections 2 form a winding head that protrudes beyond the slot area of the stator S. In this state, which is shown in3 As is partially shown, the windinghead sections 3 are largely random.
Die Bündelung der Wickelkopfabschnitte 3 erfolgt unter Verwendung einer Vorrichtung mit zwei ringförmigen Bündelwerkzeugen B1, B2, die jeweils aus zwei verbindbaren Ringhälften bestehen.The winding
Gemäß dem Teilschritt E2 werden sämtliche Windungen der Wicklung im Bereich der Wickelkopfabschnitte 3 mit den zwei ringförmigen Bündelwerkzeugen B1, B2 umgriffen. Dazu wird jeweils ein erster Abschnitt B1a, B2a der Bündelwerkzeuge B1, B2 auf der von der Wicklungsachse W abweisenden Seite der Windungen angeordnet und jeweils der komplementäre zweite Abschnitt B1b, B2b der Bündelwerkzeuge B1, B2 auf der zur Wicklungsachse W weisenden Seite der Windungen positioniert. Der Zustand vor dem Verbinden beider Ringhälften der Bündelwerkzeuge B1, B2 ist in
Durch Verbinden beider Abschnitte B1a, B1b; B2a, B2b der Bündelwerkzeuge B1, B2 in Pfeilrichtung umgibt jedes Bündelwerkzeug B1, B2 dieselben Wickelkopfabschnitte 3. Durch Verringerung des Innenumfangs jedes Bündelwerkzeugs B1, B2 beim Verbinden der beiden Ringhälften können die umgriffenen Wickelkopfabschnitte 3 bereits abschnittsweise parallel zueinander ausgerichtet werden, sodass sie sich linienförmig kontaktieren (Teilschritt E3).By connecting both sections B1a, B1b; B2a, B2b of the bundling tools B1, B2 in the direction of the arrow, each bundling tool B1, B2 surrounds the same winding
Die Biegung der Wickelkopfabschnitte 3 (Teilschritt E4) erfolgt durch Bewegung der ersten und zweiten Bündelwerkzeuge B1, B2 in gegensätzliche Richtungen parallel zur Wicklungsachse W. Nach Abschluss der Biegung ist das Bündel der Wickelkopfabschnitte 3 wellenförmig ausgebildet, wie anschaulich in
Gegebenenfalls wird die Bündelung der Wickelkopfabschnitte 3 durch Verdrillung derselben infolge einer Verdrehung der Bündelwerkzeuge B1, B2 in gegensätzliche Richtungen unterstützt, sodass sich die Wickelkopfabschnitte 3 abschnittsweise schraubenförmig umeinander winden (Teilschritt E5).If necessary, the bundling of the winding
Zusammenfassend wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst eine Umformsequenz aus einem elektrischen Leiter 1 derart gebildet, dass die Spulenbereiche für die Motorennut so weit umformtechnisch gebreitet werden, bis sie unter Berücksichtigung von Isolationsmaterial die Nutbreite (nahezu) vollständig ausfüllen würden.In summary, according to the method according to the invention, a forming sequence is first formed from an
In einem vorbereitenden Schritt wird der Leiter 1 oder die Litze mit konstanter Querschnittsform lokal durch Umformen so angepasst, dass in den Umformabschnitten 2 bereichsweise die optimale Querschnittsform erreicht wird. Bei konischer Querschnittsgeometrie der Spule (Nut) beinhaltet das, dass die Sequenz unterschiedliche Querschnittsabmessungen aufweisen kann. Eine entsprechende fortlaufende Umformsequenz eines Leiters 1 mit Umformabschnitten 2 und zwischenliegenden Leiterabschnitten 3 ist in
Im Anschluss wird diese Umformsequenz klassisch aufgewickelt, sodass der entstehende Wickelkopf der Spule mit Querschnitt des Halbzeuges vor der Herstellung der Sequenz (zwischenliegende Leiterabschnitte 3) und der Nutbereich aus massiv umgeformten Bereichen (Umformabschnitten 2) besteht. Eine weitere, erfindungsgemäße Verfahrensweise beinhaltet das Biegen der Leitersequenz (mit Abschnitten unterschiedlicher Querschnittsform) auf Biegemaschinen und/ oder -automaten. Hierbei kann die Spule fliegend bzw. über einen Dorn gebogen / gewickelt werden. Sowohl beim Wickeln als auch beim Biegen des Leiters 1 kann sich die Querschnittsform ändern. Diese Änderung ist passiver Natur und wird nicht aktiv beeinflusst.This forming sequence is then wound up in the traditional way, so that the resulting winding head of the coil has the cross-section of the semi-finished product before the sequence is produced (intermediate conductor sections 3) and the groove area consists of solidly formed areas (forming sections 2). Another method according to the invention involves bending the conductor sequence (with sections of different cross-sectional shapes) on bending machines and/or automatic machines. The coil can be bent/wound on the fly or over a mandrel. The cross-sectional shape can change both during winding and when bending the
Im Bereich der Übergänge von Wickelkopf zu Nutbereich, d.h. den Bereichen zwischen den Umformabschnitten 2 und den zwischenliegenden Leiterabschnitten 3, wird die vereinfachte Aufwicklung umgeformt/gepresst, damit ein dauerhafter Kontakt der flachen Presssequenzen zueinander gewährleistet wird. Für eine bessere Anordnung der Drahtlagen bieten sich verschiedene Ansätze an, beispielsweise eine von Wicklung zu Wicklung alternierende Wickelkopflänge. Das kann zur Ermöglichung der platzsparenden Anordnung der Drahtlagen im Wickelkopf beitragen, wie in den
Für eine bessere Organisation der Drahtlagen im Wickelkopf können Bündelwerkzeuge B1 und B2 zunächst die Drahtlagen im Bereich der zwischenliegenden Leiterabschnitte 3 umfassen und so etwas komprimieren, wie in
Im Bereich Wickelkopfes seitlich eingreifende Werkzeugelemente (Ringe, geteilt) B1, B2 bestehend aus jeweils zwei Ringhälften B1a, B1b, B2a, B2b geben dem Drahtbündel im Wickelkopfbereich die finale geschwungene Geometrie, wobei ein Bündelwerkzeugelement B1 nach unten und das andere Bündelwerkzeugelement B2 nach oben fährt. Für die Realisierung der Umformbewegung ist sowohl klassischer Werkzeugbau wie auch Robotertechnik einsetzbar.In the winding head area, laterally engaging tool elements (rings, split) B1, B2, each consisting of two ring halves B1a, B1b, B2a, B2b, give the wire bundle in the winding head area the final curved geometry, with one bundle tool element B1 moving downwards and the other bundle tool element B2 moving upwards. Both classic toolmaking and robot technology can be used to implement the forming movement.
Diese Fertigungsfolge ermöglicht eine weitgehende Automatisierung des Wickelprozesses von Spulen aus Leiterhalbzeugen mit einer Sequenz unterschiedlicher Querschnitte, welche in den künftigen Nutbereichen den Kupferfüllfaktor erhöhen, durch ihren Eingangsdrahtquerschnitt (vorzugsweise rund) im Bereich des Wickelkopfes jedoch besser handhabbar sind. This production sequence enables extensive automation of the winding process of coils made of semi-finished conductors with a sequence of different cross-sections, which increase the copper fill factor in the future slot areas, but are easier to handle in the area of the winding head due to their input wire cross-section (preferably round).
Bei besonders dünnem Draht können einzelne Prozessschritte wie das nachträgliche Kalibrieren des Wickelkopfes entfallen, da diese Umformung keiner großen Kräfte bedarf.For particularly thin wire, individual process steps such as subsequent calibration of the winding head can be omitted, since this forming process does not require great forces.
Der Einsatz vorgeformter Drahtabschnitte lässt sich durch Schliffe mit geringem Aufwand nachweisen.The use of preformed wire sections can be verified with little effort by cross-sections.
Die unterschiedliche geometrische Gestalt von Wickelkopf und Nutbereich erfordert vor dem Wickeln der Drahtlagen zwingend einen fertigungstechnischen Schritt, welcher aber auch spanend oder urformtechnisch realisiert werden könnte. Außerdem sind als Eingangsmaterial auch Litzenleiter möglich.The different geometric shape of the winding head and the groove area requires a manufacturing step before winding the wire layers, which could also be carried out by machining or forming. Stranded conductors can also be used as input material.
Das große Anwendungsgebiet sind Spulen für E-Motoren die in Massenproduktion hergestellt werden.The main area of application is coils for electric motors that are mass-produced.
Die Erfindung umfasst das Wickeln und Biegen eines vorzugsweise geraden Drahtes, welcher final als elektrischer Leiter 1 dient. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades der daraus entstehenden elektrischen Spule (in E-Maschinen) besteht der Leiter 1 aus einer Sequenz von lokal angepassten Querschnitten (rund - rechteckig - rund - rechteckig - rund, rund - trapezförmig - rund - trapezförmig - rund, rechteckig - trapezförmig - rechteckig - trapezförmig - rechteckig).The invention comprises the winding and bending of a preferably straight wire, which ultimately serves as an
Die Leiterbereiche mit unterschiedlicher Querschnittsform können symmetrisch (koaxial) aber auch gegeneinander versetzt parallel zueinander ausgeführt sein. Durch ein derartiges wechselseitiges Verschwenken der Übergänge wird eine verbesserte bzw. selbstorganisierende Anordnung der Leiter im Wickelkopf erreicht.The conductor areas with different cross-sectional shapes can be designed symmetrically (coaxially) or offset from one another and parallel to one another. By pivoting the transitions in this way, an improved or self-organizing arrangement of the conductors in the winding head is achieved.
Die Leitersequenz kann urformend (Gießen, 3D-Druck), umformend, oder zerspanend hergestellt werden.The conductor sequence can be produced by forming (casting, 3D printing), forming, or machining.
Das Biegen des Leiters mit einer angepassten Querschnittssequenz erfolgt derart, dass die zur Ausfüllung der Nut angepassten Querschnitte übereinander zu liegen kommen und im Bereich des Wickelkopfes einfachere Halbzeugquerschnitte genutzt werden.The bending of the conductor with an adapted cross-section sequence is carried out in such a way that the cross-sections adapted to fill the slot lie on top of each other and simpler semi-finished product cross-sections are used in the area of the winding head.
Eine Verdrehung der gestapelten Leiter im Nutbereich zueinander bzw. zur Kompaktierung der Windungen im Wickelbereich dient der Verbesserung der Raumnutzung bzw. der Verkleinerung der Ausdehnung des Wickelkopfes.A twisting of the stacked conductors in the slot area relative to each other or to compact the turns in the winding area serves to improve the use of space or to reduce the size of the winding head.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- LeiterDirector
- 22
- UmformabschnittForming section
- 33
- WickelkopfabschnittWinding head section
- B1B1
- Erstes BündelwerkzeugFirst bundling tool
- B1aB1a
- Erster Teil des ersten BündelwerkzeugsFirst part of the first bundling tool
- B1bB1b
- Zweiter Teil des ersten BündelwerkzeugsSecond part of the first bundling tool
- B2B2
- Zweites BündelwerkzeugSecond bundling tool
- B2aB2a
- Erster Teil des zweiten BündelwerkzeugsFirst part of the second bundling tool
- B2bB2b
- Zweiter Teil des zweiten BündelwerkzeugsSecond part of the second bundling tool
- AA
- ProfilachseProfile axis
- Querseite/Wickelkopfseite des Stators/ RotorsTransverse side/winding head side of the stator/rotor
- LL
- Längsseite/Nutseite des Stators/ RotorsLongitudinal side/slot side of the stator/rotor
- SS
- Stator/ RotorStator/ Rotor
- WW
- WicklungsachseWinding axis
Claims (7)
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