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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abisolieren eines elektrischen Leiters. Der elektrische Leiter ist insbesondere Teil einer Statorwicklung einer elektrischen Maschine. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Stator umfassend eine Drahtwicklung, wobei Drahtenden der Drahtwicklung mit dem zuvor genannten Verfahren abisoliert sind.
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Aus dem Stand der Technik sind elektrische Maschinen bekannt, wie sie beispielsweise für Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge eingesetzt werden. Diese müssen eine Vielzahl von Anforderungen erfüllen, wie insbesondere eine hohe Leistungsdichte umfassen.
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Eine Steigerung der Leistungsdichte wird in der Regel über mehrere Maßnahmen realisiert. Der Einsatz von Flachdraht bei Statoren in Stecktechnik erhöht den elektrischen Füllfaktor der Nuten, wodurch die elektrische Maschine beispielsweise mit höherem Strom betrieben werden kann. Dies führt zu einer Vergrößerung der Antriebsleistung. Kurze Wickelköpfe sorgen dafür, dass der elektromagnetisch wirksame Anteil der elektrischen Maschine, die Eisenlänge, einen möglichst großen Anteil des axialen Bauraums einnimmt.
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Die einzelnen, zuvor abisolierten Wicklungselemente müssen miteinander verbunden werden. Nur so kann die Gesamtwicklung hergestellt werden. Ein besonders geeignetes Verfahren hierfür ist das Laserschweißen, da es geringere Anforderungen an die Bauraumzugänglichkeit stellt als andere Verfahren, wie beispielsweise das Widerstandschweißen.
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Zur Erhöhung der Leistungsdichte wird versucht, die Wicklungskopfhöhe zu minimieren. Dies bedingt, dass die Wicklungselemente einer großen Biegebelastung und Torsionsbelastung ausgesetzt sind. Hierdurch steigen wiederum die Anforderungen an die Haftung zwischen einem elektrischen Leiter, der üblicherweise aus Kupfer gefertigt ist, und dessen Isolationsschicht. Bei zu kleinem Biegeradius des Wicklungselements besteht die Gefahr einer Ablösung der Isolationsschicht von dem Leiter. Erschwerend kommt hinzu, dass durch Laserschweißverfahren die Wicklungselemente erwärmt werden. Die Belastbarkeit der Isolationsschicht sinkt jedoch mit steigender Temperatur. Somit verschärft eine Minimierung des Wickelkopfs diese Probleme weiter.
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Aus dem Stand der Technik ist die
DE 10 2016 220 863 A1 bekannt, bei der die elektrischen Leiter gemäß einem spezifischen Muster abisoliert werden, um die Abisolierung an die Belastung beim Laserschweißen anzupassen. Allerdings hat diese Form keine oder nahezu keine Auswirkungen auf die Festigkeit bei Biegebelastung und/oder Torsionsbelastung. Ansonsten ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass ein Abisolieren mit geraden Kanten erfolgt. Dies ist beispielsweise in der
US 2014 042 865 A1 offenbart. Das Abisolieren kann mittels eines mechanischen Werkzeugs (vgl.
DE 2 501 103 A1 ) oder mittels lasergestützten Verfahren (vgl.
DE 10 2013 006 361 A1 ) erfolgen.
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Ein Abisolierverfahren gemäß dem Stand der Technik ist in 1 dargestellt. So zeigt 1 einen elektrischen Leiter 1 vor dem Abisolieren und nach dem Abisolieren.
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Der elektrische Leiter 1 umfasst ein elektrisch leitfähiges strangförmiges Leitelement 2 und ein das Leitelement 2 umgebendes elektrisches Isolierungselement 3. Um das Isolierungselement 3 von dem Leitelement 2 an einem vordefinierten Bereich 4 zu entfernen, findet eine Bearbeitung des Leiters 1 mittels eines Lasers statt. Insbesondere kann hier auf eine Bearbeitung mittels CO2-Laser und Nd:YAG-Laser zurückgegriffen werden, was aus dem Stand der Technik bekannt ist. Durch die Bearbeitung mittels Laserlicht wird ein Schritt des Entfernens des Isolierungselements 3 durchgeführt, wodurch der Leiter 1 einen abisolierten Bereich und einen isolierten Bereich aufweist. Der isolierte Bereich endet an einer Kante 5, die auch eine Kante des vordefinierten Bereichs 4 darstellt. An der Kante 5 ist das Isolierungselement 3 scharfkantig, was die Gefahr einer Ablösung des Isolierungselements 3 von dem Leitelement 2 bei Torsionsbelastung und/oder Biegebelastung erhöht.
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Offenbarung der Erfindung
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist ermöglicht, dass die Abisolierung optimal an zu erwartende mechanische Belastungen angepasst werden kann. So kann der Leiter optimal hinsichtlich zu erwartender Biegebelastungen und/oder Torsionsbelastungen optimiert werden. Dadurch ist die Gefahr, dass sich die Isolierung von dem Leiter ablöst, minimiert, selbst wenn der Leiter hohen mechanischen Belastungen, wie insbesondere einer Biegebelastung bei kleinen Biegeradien, ausgesetzt ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft ein Abisolieren eines elektrischen Leiters. Der elektrische Leiter ist ein Flachdraht. Weiterhin weist der elektrische Leiter ein elektrisch leitfähiges Leitelement sowie ein elektrisch isolierendes Isolierungselement auf. Da der Leiter als Flachdraht ausgebildet ist, umfasst das Leitelement eine erste breite Flachseite und eine zweite breite Flachseite sowie eine erste schmale Flachseite und eine zweite schmale Flachseite. Die erste schmale Flachseite und die zweite schmale Flachseite erstrecken sich ebenso wie die erste breite Flachseite und die zweite breite Flachseite vorteilhafterweise symmetrisch um eine Mittelachse des Leiters. Das Isolierungselement umschließt das Leitelement und liegt somit insbesondere an allen diesen Seiten, d.h., an der ersten schmalen Flachseite, der zweiten schmalen Flachseite, der ersten breiten Flachseite und der zweiten breiten Flachseite an. Somit ist sichergestellt, dass das Leitelement nicht unerwünscht elektrisch kontaktiert wird.
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Soll das Leitelement elektrisch isoliert werden, so ist ein Abisolieren notwendig. Dazu wird das Isolierungselement an einem Abisolierbereich entfernt. Der Abisolierbereich stellt somit einen solchen Bereich des Leiters dar, an dem das Leitelement freiliegen soll. Insbesondere erfolgt das Entfernen des Isolierungselements an dem Abisolierbereich mittels Laserlicht. Der Abisolierbereich weist außerdem eine Kante auf. Diese Kante entspricht nach dem Abisolieren einer Kante des verbleibenden Isolierungselements. Somit stellt die Kante insbesondere einen Übergang von dem isolierten Leitelement zu dem vollständig freiliegenden Leitelement dar.
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Der Abisolierbereich ist derart geformt, dass das Isolierungselement an zumindest einer ersten Stelle in einer Ebene senkrecht zu einer Mittelachse des Leiters teilweise entfernt wird, sodass das verbleibende Isolierungselement das Leitelement nur teilweise umgibt. Dies bedeutet, dass bei einer Ansicht der besagten Ebene das Isolierungselement keinen ringförmigen Querschnitt aufweist, um das Leitelement vollständig zu umgeben, sondern einen offenen Querschnitt. Dadurch ist nur ein Teil des Leitelements durch das Isolierungselement abgedeckt. Des Weiteren ist der Abisolierbereich derart ausgebildet, dass einzelne Bereiche des Leiters durch vollständiges Entfernen des Isolierungselements vollständig abisoliert werden, so dass bei Betrachtung der Ebene senkrecht zu der Mittelachse an zumindest einer Stelle des abisolierten Bereichs keinerlei Isolierungselement vorhanden ist. Dies bedeutet, dass solche Bereiche vorhanden sind, an denen das Leitelement vollständig freigelegt ist. Die erste Stelle, an der das Isolierungselement nur teilweise vorhanden ist, erstreckt sich insbesondere über einen vordefinierten Bereich entlang der Mittelachse. Entlang dieses Bereichs ist der Leiter an zu erwartende Umformungen und/oder Spannungen angepasst, um ein Ablösen des Isolierungselements von dem Leitelement während oder nach dem Umformprozess und/oder durch die Spannungen zu vermeiden. An der zweiten Stelle, an der das Isolierungselement nicht mehr vorhanden ist, ist ermöglicht, eine elektrische Kontaktierung mit anderen Elementen, insbesondere mit anderen Leitern, vorzusehen. Auch die zweite Stelle erstreckt sich insbesondere über einen vordefinierten Bereich entlang der Mittelachse.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass der elektrische Leiter geradlinig ausgebildet ist, wenn das Entfernen des Isolierungselements erfolgt. Erst nach dem Entfernen des Isolierungselements erfolgt bevorzugt ein Umformen des Leiters. Somit ist die zuvor beschriebene Form des Abisolierbereichs auf einen nicht verformten elektrischen Leiter ausgelegt.
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Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kante bezüglich der Mittelachse auf der ersten schmalen Flachseite höher verläuft als auf der zweiten schmalen Flachseite. Somit weist das Isolierungselement nach dem Abisolieren bezüglich der Mittelachse auf der ersten breiten Flachseite und der zweiten breiten Flachseite ein variierendes Niveau auf. Dadurch ist eine gerade scharfe Kante vermieden, was sich vorteilhaft auf die Haftung des Isolierungselements an dem Leitelement auswirkt.
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Vorteilhafterweise ist die Kante an der ersten breiten Flachseite und/oder der zweiten breiten Flachseite bezüglich der Mittelachse geschwungen oder abgeschrägt. Durch die geschwungene oder abgeschrägte Form ist der zuvor beschriebene Unterschied in der Höhe bezüglich der Mittelachse auf der ersten schmalen Flachseite und der zweiten schmalen Flachseite erreichbar.
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Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Kante derart abgeschrägt verläuft, dass nach einem Biegeprozess zum Umformen des Leiters die Kante senkrecht zu der Mittelachse des gebogenen Leiters verläuft. Die Mittelachse des gebogenen Leiters verläuft dann nicht mehr geradlinig, sondern folgt der Biegung des Leiters. Da eine Außenseite der Biegung länger als eine Innenseite der Biegung ist, ist auf der Außenseite eine größere Menge an Isolierungsmaterial bereitzustellen, als auf der Innenseite. Somit ist das Isolierungselement durch die abgeschrägte Kante optimal für eine Biegung des Leiters geeignet. Der Abisolierbereich ist damit vorteilhaft an die zu erwartende Umformung und daher an die zu erwartende Belastung des Leiters angepasst. Somit ist erreichbar, dass eine Gefahr eines Ablösens des Isolierungselements von dem Leitelement verringert ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kante bezüglich der Mittelachse auf der ersten breiten Flachseite höher verläuft als auf der zweiten breiten Flachseite. Somit ist wiederum eine optimale Anpassung des Leiters an eine Biegebelastung erreicht, so dass sichergestellt ist, dass eine Gefahr eines Ablösens des Isolierungselements von dem Leitelement minimiert ist.
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Besonders vorteilhaft verläuft in diesem Fall die Kante entlang der ersten breiten Flachseite und/oder der zweiten breiten Flachseite senkrecht zu der Mittelachse. Somit ist zumindest teilweise eine gerade Kante vorhanden. Da jedoch das Niveau des Isolierungselements bezüglich der Mittelachse auf den beiden breiten Flachseiten unterschiedlich ist, ist nicht wie im Stand der Technik eine scharfkantige umlaufende Kante vorhanden. Durch die Änderung des Niveaus ist vielmehr eine Anpassung des Isolierungselements an zu erwartende Torsionsbelastungen und/oder Biegebelastungen erreicht.
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In einer weitern vorteilhaften Ausführungsform verläuft die Kante bezüglich der Mittelachse auf der ersten breiten Flachseite und/oder der zweiten breiten Flachseite höher oder tiefer als auf der ersten schmalen Flachseite und/oder der zweiten schmalen Flachseite. Somit weist das Isolierungselement bezüglich der Mittelachse auf der ersten breiten Flachseite und/oder der zweiten breiten Flachseite eine Vertiefung oder eine Ausbeulung auf. Wiederum ist eine geradlinig umlaufende scharfe Kante vermieden, wodurch das Isolierungselement optimal an zu erwartende Biegebelastungen und/oder Torsionsbelastungen angepasst ist.
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Besonders vorteilhaft ist in diesem Fall vorgesehen, dass die Kante des Isolierungselements entlang der ersten schmalen Flachseite und/oder der zweiten schmalen Flachseite senkrecht zu der Mittelachse verläuft. Somit ist wiederum eine abschnittsweise gerade Kante vorgesehen. Durch die Veränderung des Niveaus des Isolierungselements an der ersten breiten Flachseite und/oder zweiten breiten Flachseite ist jedoch eine umlaufende geradlinige Kante verhindert. Insbesondere ist das Isolierungselement durch eine derartige Ausgestaltung optimal an zu erwartende Belastungen angepasst.
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Der Abisolierbereich kann bevorzugt mehrere Teilbereiche umfassen. Insbesondere sind zwei Teilbereiche vorgesehen, wobei ein erster Teilbereich zu einem vollständigen Freilegen des Leitelements führt. Dahingegen führt ein zweiter Teilbereich zu einzelnen Ausschnitten aus dem Isolierungselement. Dies bedeutet, dass der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich keine Verbindung aufweisen. Vielmehr handelt es sich um zwei separate Teilbereiche, wobei durch den zweiten Teilbereich einzelne abgeschlossene Segmente aus dem Isolierungselement entfernt werden. Insbesondere liegt der zweite Teilbereich in einem vordefinierten Umgebungsbereich um die Kante des Isolierungselements, wobei die Kante durch den ersten Teilbereich definiert wird. Durch die Ausschnitte aufgrund des zweiten Teilbereichs ist ein Kraftfluss innerhalb des Isolierungselements lenkbar. So kann der zweite Teilbereich insbesondere einen großflächigen ovalen Ausschnitt oder eine Vielzahl von kleinen kreisrunden Ausschnitten aufweisen. Je nach zu erwartender Belastung ist somit eine unterschiedliche Lenkung des Kraftflusses ermöglicht.
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Schließlich betrifft die Erfindung einen Stator einer elektrischen Maschine. Mit der elektrischen Maschine ist insbesondere ein Fahrzeug antreibbar. Der Stator umfasst eine Drahtwicklung, die insbesondere eine Flachdrahtwicklung ist. Es ist vorgesehen, dass Drahtenden der Drahtwicklung durch ein Verfahren wie zuvor beschrieben abisoliert sind. Außerdem ist vorgesehen, dass die Drahtenden stoffschlüssig verbunden sind. Auf diese Weise lässt sich eine Steckwicklung realisieren. Bei der Steckwicklung werden vorgeformte Leiterabschnitte auf den Statorgrundkörper aufgesteckt, wobei die Drahtenden der vorgeformten Leiterabschnitte dann verbunden werden, um somit eine umlaufende Wicklung zu erzeugen. Dies ermöglicht die Verwendung von Drähten mit großen Querschnitten, wodurch hohe Ströme durch die Drahtwicklung des Stators fließen können. Dies erlaubt das Bereitstellen von elektrischen Maschinen mit hohen Leistungsdichten. Durch das Abisolieren durch ein Verfahren wie zuvor beschrieben ist außerdem erreicht, dass die Isolierung, das bedeutet, das Isolierungselement, sicher und zuverlässig an dem Leiter, d.h., an dem Leitelement haftet.
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Der Stator umfasst bevorzugt eine Drahtwicklung, insbesondere eine Flachdrahtwicklung, die aus einer Vielzahl von Leitern gebildet ist- Die Leiter weisen jeweils ein elektrisch leitfähiges Leitelement und ein das Leitelement elektrisch isolierendes Isolierungselement auf. Das Isolationselement stellt somit eine Isolationsbeschichtung dar. Die Leiter sind an ihren Leiterenden zur Verbindung mit anderen Leitern jeweils abisoliert, so dass eine Kante zwischen einem abisolierten Bereich und einem isolierten Bereich des Leiters gebildet ist. Der Leiter weist einen ersten Axialabschnitt auf, an dem das Isolierungselement teilweise von dem Leitelement entfernt ist, so dass der Umfang des Leitelements im ersten Axialabschnitt unvollständig bedeckt ist. Dies entspricht dem zuvor beschriebenen Abisolieren an der ersten Stelle. Weiterhin weist der Leiter einen zweiten Axialabschnitt aufweist, der insbesondere an den ersten Axialabschnitt anschließt und in dem das Isolierungselement vollständig von dem Leitelement entfernt ist. Dies entspricht dem Abisolieren an der zweiten Stelle wie zuvor beschrieben. Somit sind die Leiter der Drahtwicklung des Stators optimal an Biegebelastungen angepasst, wodurch ein ungewolltes Ablösen des Isolationselements vermieden oder zumindest erschwert ist.
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Bevorzugt ist die unvollständige Bedeckung des Querschnitts des Leiters in dem ersten Axialabschnitt durch einen Verlauf der Kante mit variabler axialer Erstreckung erreicht. Durch den Verlauf kann eine Anpassung an eine zu erwartende Biegebelastung des Leiters erfolgen. Insbesondere kann auch ein Grad einer geplanten Verformung des Leiters berücksichtigt werden. Somit ist ermöglicht, dass ein Ablösen des Isolationselements von dem Leiterelement verhindert oder erschwert ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Kante insbesondere zumindest eine Stufe, eine Ausnehmung, eine Schräge oder eine Ein- oder Ausbuchtung oder eine Welle aufweist.
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Die Kante weist in Umfangsrichtung gesehen bevorzugt Abschnitte auf, die gegenüber anderen Abschnitten derselben Kante vorstehen oder zurückstehen. Alternativ oder zusätzlich weist die Kante in Umfangsrichtung gesehen vorteilhafterweise geradlinige Abschnitte auf, die gegenüber anderen geradlinigen Abschnitten derselben Kante vorstehen oder zurückstehen. Durch eine solche Ausgestaltung der Kante kann wiederum ein gewünschter Kraftfluss innerhalb des Isolationselements erreicht werden, wodurch der Leiter optimal an zu erwartende Belastungen angepasst ist. Wiederum ist ermöglicht, ein Ablösen des Isolationselements zu verhindern oder zu erschweren.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Kante in Umfangsrichtung gesehen einen Verlauf auf, der vollständig in einer Ebene senkrecht zu einer Achse des Leiters vorgesehen ist. Die Achse ist insbesondere eine Mittelachse des Leiters. In dem Isolierungselement ist im Bereich der Kante zumindest eine Isolationsausnehmung ausgebildet, die zur Vermeidung einer Ablösung des Isolierungselements bei Biegebelastung vorgesehen ist. Die Isolationsausnehmung entspricht insbesondere dem zuvor beschriebenen zweiten Teilbereich des Abisolierbereichs wie zuvor beschrieben. Durch die Isolationsausnehmung ist ein Kraftfluss innerhalb des Isolierungselements lenkbar. So kann die Isolationsausnehmung insbesondere einen großflächigen ovalen Ausschnitt oder eine Vielzahl von kleinen kreisrunden Ausschnitten aufweisen. Je nach zu erwartender Belastung ist somit eine unterschiedliche Lenkung des Kraftflusses ermöglicht. Die Isolationsausnehmung ist daher insbesondere langlochförmig, kreisförmig, ovalförmig ausgebildet.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
- 1 eine schematische Ansicht eines Ablaufs des Verfahrens gemäß dem Stand der Technik,
- 2 eine schematische Ansicht von drei verschiedenen elektrischen Leitern, die mittels eines Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung abisoliert wurden,
- 3 eine schematische Ansicht eines Leiters aus 2 vor und nach einem Umformprozess,
- 4 eine schematische Ansicht zweier Leiter, die mittels eines Verfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung abisoliert wurden,
- 5 eine schematische Ansicht zweier Leiter, die mittels eines Verfahrens gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung abisoliert wurden,
- 6 eine schematische Ansicht zweier Leiter, die mittels eines Verfahrens gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung abisoliert wurden,
- 7 eine schematische Ansicht eines Leiters aus drei Perspektiven, der mittels eines Verfahrens gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung abisoliert wurde, und
- 8 eine schematische Ansicht eines Stators gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt schematisch einen elektrischen Leiter 1, der gemäß einem Verfahren nach dem Stand der Technik abisoliert wurde. Dies wurde eingangs bereits beschrieben.
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2 zeigt schematisch drei verschiedene Leiter 1, wobei eine Abisolierung der Leiter 1 mittels eines Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, jeweils in einer anderen Alternative, erfolgt ist. Dabei ist in 2 gezeigt, dass der Leiter 1 ein Flachdraht ist. Der Leiter 1 umfasst ein elektrisch leitfähiges Leitelement 2 sowie ein elektrisch isolierendes Isolierungselement 3. Solange keine Abisolierung stattgefunden hat, umgibt das Isolierungselement 3 das Leitelement 2 vollständig. Auf diese Weise ist eine versehentliche elektrische Kontaktierung des Leitelements 2 ausgeschlossen. Zum Leiten von elektrischem Strom ist das Leitelement 2 bevorzugt aus Kupfer gefertigt.
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Das Leitelement 2 weist eine erste breite Flachseite 6, eine zweite breite Flachseite 7 (vgl. 7), eine erste schmale Flachseite 8 und eine zweite schmale Flachseite 9 auf. Die erste breite Flachseite 6, die zweite breite Flachseite 7, die erste schmale Flachseite 8 und die zweite schmale Flachseite 9 erstrecken sich insbesondere symmetrisch um eine Mittelachse 100 des Leiters 1.
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Soll der Leiter 1 elektrisch kontaktiert werden, so ist ein Abisolieren notwendig. Dazu ist ein Abisolierbereich 4 definiert, an dem das Leitelement 2 freigelegt werden soll. Somit wird das Isolierungselement 3 an dem Abisolierbereich 4 entfernt. Dies erfolgt insbesondere mittels Laserlicht, wobei insbesondere das Licht eines CO2-Lasers in Kombination mit dem Licht eines Nd:YAG-Lasers verwendet wird. Auf diese Weise lässt sich das Isolierungselement 3 exakt an dem Abisolierbereich 4 entfernen. Durch das Entfernen des Isolierungselements 3 an dem Abisolierbereich 4 entsteht eine Kante 5 des Isolierungselements 3, deren Form durch den Abisolierbereich 4 festgelegt ist.
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Im Stand der Technik ist die Kante 5 geradlinig ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Kante 5 senkrecht zu der Mittelachse 100 verläuft. Alternativ ist im Stand der Technik die Kante 5 an nachfolgende Bearbeitungsschritte des Leiters 1 angepasst, beispielsweise an einen Laserschweißprozess zum Verbinden mehrerer Leiter 1.
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Durch die erfindungsgemäße Abisolierung ist jeder Leiter 1 optimal an zu erwartende mechanische Belastungen angepasst. Auf diese Weise wird verhindert, dass während oder nach der mechanischen Belastung ein Ablösen des Isolierungselements 3 von dem Leitelement 2 erfolgt.
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In 2 sind drei verschiedene Möglichkeiten dargestellt, wie der Abisolierbereich 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aussehen kann. So ist stets vorgesehen, dass nach dem Abisolieren das Isolierungselement 3 bezüglich der Mittelachse 100 auf der ersten schmalen Flachseite 8 höher reicht als auf der zweiten schmalen Flachseite 9. Somit ist die Kante 5 auf der ersten breiten Flachseite 6 ebenso wie auf der nicht gezeigten zweiten breiten Flachseite 7 gegenüber der Mittelachse 100 abgeschrägt. An der ersten schmalen Flachseite 8 und an der zweiten schmalen Flachseite 9 verläuft die Kante 5 geradlinig. Auf diese Weise ist insbesondere eine optimale Anpassung an Biegebelastungen erreicht. Dies ist beispielhaft in 3 illustriert.
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In 3 ist der Leiter 1 sowohl in einem nicht umgeformten als auch in einem umgeformten Zustand gezeigt. Das Umformen erfolgt durch Biegen. Da eine Außenkante des gebogenen Leiters 1 länger ist als eine Innenkante ist auch eine größere Menge an Isolierungselement 3 an der Außenkante bereitzustellen. Dies wird dadurch erreicht, dass das Isolierungselement 3 an der ersten schmalen Flachseite 8 höher reicht als an der zweiten schmalen Flachseite 9. Erfolgt eine Biegung derart, dass die erste schmale Flachseite 8 die längere Außenkante darstellt, während die zweite schmale Flachseite 9 die kürzere Innenkante darstellt, so kann ein Ausgleich des Isolierungselements durch die abgeschrägte Kante 5 erfolgen. Dies führt dazu, dass in dem gebogenen Leiter 1 die Kante 5 wieder gerade ist, d.h., senkrecht zu der nun ebenfalls gebogenen Mittelachse 100 verläuft. Auf diese Weise ist insbesondere eine Gefahr eines Ablösens des Isolierungselements 3 von dem Leitelement 2 vermindert.
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In der 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei entspricht das zweite Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel. So ist wiederum der Abisolierbereich 4 derart geformt, dass das Isolierungselement 3 auf der ersten schmalen Flachseite 8 höher reicht als auf der zweiten schmalen Flachseite 9. Allerdings ist im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel die Kante 5 nicht abgeschrägt gegenüber der Mittelachse 100, sondern viel mehr geschwungen angeordnet. Durch ein derartiges Anordnen der Kante 5 bezüglich der Mittelachse 100 ist eine optimale Anpassung des Isolierungselements 3 an zu erwartende Torsionsbelastungen und/oder Biegebelastungen ermöglicht.
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5 zeigt zwei Leiterelemente 1, die mittels eines Verfahrens gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel abisoliert wurden. Der Aufbau der Leiter 1 ist identisch zu dem Aufbau der Leiter 1 wie zuvor beschrieben. In dem dritten Ausführungsbeispiel ist der Abisolierbereich 4 derart geformt, dass das Isolierungselement 3 bezüglich der Mittelachse 100 auf der ersten breiten Flachseite 6 und/oder der zweiten breiten Flachseite 7 höher oder tiefer reicht als auf der ersten schmalen Flachseite 8 und/oder der zweiten schmalen Flachseite 9. An der ersten schmalen Flachseite 8 und/oder der zweiten schmalen Flachseite 9 verläuft die Kante 5 des Isolierungselements 3 bevorzugt geradlinig, während die Kante 5 an der ersten breiten Flachseite 6 und/oder der zweiten breiten Flachseite 7 insbesondere geschwungen ist. Somit kann wiederum ein optimales Anpassen des Isolierungselements 3 an zu erwartende Biegebelastungen und/oder Torsionsbelastungen erfolgen.
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6 zeigt schematisch zwei Leiter 1, die mittels eines Verfahrens gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel abisoliert wurden. In dem vierten Ausführungsbeispiel umfasst der Abisolierbereich 4 mehrere separate Teilbereiche 41, 42. Der erste Teilbereich 41 führt zu einem vollständigen Abisolieren des Leiters 1, wobei insbesondere eine geradlinige umlaufende Kante 5 gebildet wird. Durch den zweiten Bereich 42 wird ein Ausschnitt aus dem Isolierungselement 3 insbesondere in einem vordefinierten Umgebungsbereich um die Kante 5 erreicht. Insbesondere können mehrere zweite Teilbereiche 42 vorhanden sein, um eine Vielzahl von Ausschnitten zu bilden. Es ist vorgesehen, dass die Ausschnitte vollständig von dem Isolierungselement 3 umgeben sind, so dass der erste Teilbereich 41 und jeder zweite Teilbereich 42 keinen Kontakt zueinander aufweisen. Ebenso weist auch jeder zweite Teilbereich keinen Kontakt zu einem anderen zweiten Teilbereich 42 auf.
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Der zweite Teilbereich 42 kann, wie in 6 gezeigt, einen großflächigen Ausschnitt, insbesondere einen großflächigen ovalen Ausschnitt bewirken, oder alternativ mehrere kleine Ausschnitte, insbesondere mehrere kleine runde Ausschnitte. Durch den zweiten Teilbereich 42 ist ermöglicht, einen Kraftfluss innerhalb des Isolierungselements 3 zu lenken. Somit kann trotz der gerade umlaufenden Kante 5 ein Ablösen des Isolierungselements 3 von dem Leitelement 2 verhindert werden, da auftretende Kräfte durch die Ausschnitte, die durch die zweiten Teilbereiche 42 gebildet werden, kanalisiert werden können.
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7 zeigt schließlich schematisch einen Leiter 1 aus drei unterschiedlichen Perspektiven. Der Leiter 1 wurde mittels eines Verfahrens gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung abisoliert.
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In dem fünften Ausführungsbeispiel ist der Abisolierbereich 4 derart geformt, dass das Isolierungselement 3 bezüglich der Mittelachse 100 an der ersten breiten Flachseite 6 höher reicht als an der zweiten breiten Flachseite 7. Dabei verläuft die Kante 5 an der ersten breiten Flachseite 6 und an der zweiten breiten Flachseite 7 geradlinig. An der ersten schmalen Flachseite 8 und an der zweiten schmalen Flachseite 9 verläuft die Kante 5 geschwungen oder alternativ abgeschrägt. Somit ist wiederum erreicht, dass das Isolierungselement 3 optimal an zu erwartende Belastungen angepasst ist. Die Belastungen umfassen insbesondere eine Biegebelastung und/oder eine Torsionsbelastung.
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Alle Ausführungsbeispiele haben gemeinsam, dass sich in jedem abisolierten Bereich 4 zumindest zwei verschiedene Stellen finden lassen, eine erste Stelle 101 und eine zweite Stelle 102. An jeder ersten Stelle 101 ist vorgesehen, dass das Isolierungselement 3 das Leitelement 2 nicht vollständig umgibt. Hierzu ist eine Ebene zu betrachten, die an der ersten Stelle 101 senkrecht zu der Mittelachse 100 orientiert ist. In dieser Ebene ist das Isolierungselement nur in Teilen rund um das Leitelement 2 angebracht. Ansonsten ist das Leitelement 2 freigelegt.
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An dem zweiten Bereich 102 ist das Leitelement 2 vollständig freigelegt. Betrachtet man wiederum die Ebene senkrecht zur Mittelachse 100, so ist an jeder zweiten Stelle 102 kein Isolierungselement 3 mehr vorhanden. Somit ist an den ersten Stellen 101 der Leiter 1 an zu erwartende mechanische Belastungen angepasst, während der Leiter 1 an den zweiten Stellen 102 optimal elektrisch kontaktiert werden kann. Durch eine derartige Abisolierung des Leiters 1 ist sichergestellt, dass der Leiter 1 keinerlei Ablösungserscheinungen des Isolierungselements 3 von dem Leitelement 2 aufweist. Somit ist insbesondere ein Umformen durch Biegen mit kleinen Biegeradien ermöglicht. Dies führt zu vorteilhaften Ausgestaltungen von Statoren, da die Wickelkopfhöhe der Statorwicklung minimiert werden kann.
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8 zeigt schematisch einen Stator 10 einer elektrischen Maschine. Der Stator 10 weist eine Vielzahl von Statornuten 12 auf, die einem Statorblechpaket 11 angebracht sind. In den Statornuten 12 sind Leiterelemente angebracht, bei denen es sich insbesondere um Flachdrahtleiterelemente handelt. Die Leiterelemente entsprechen den elektrischen Leitern 1, wie zuvor beschrieben. Die so vorgesehene Drahtwicklung weist eine Vielzahl von Drahtenden 13 auf, wobei Drahtenden 13 elektrisch miteinander zu verbinden sind, um die finale Drahtwicklung herzustellen. Dazu sind die Drahtenden 13 abzuisolieren, um eine stoffschlüssige Verbindung zu ermöglichen. Das Abisolieren erfolgt insbesondere mit dem zuvor beschriebenen Verfahren.
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So kann erreicht werden, dass der Stator 10 eine geringe Wickelkopfhöhe aufweist, wodurch kleine Biegeradien entstehen. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass sich die Isolation nicht von den elektrischen Leitern löst, das heißt, dass sich das Isolierungselement 3 nicht von dem Leitelement 2 ablöst. Dies wird dadurch erreicht, dass das Abisolieren mit dem Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele der Erfindung ausgeführt wird. Dadurch wird erreicht, dass die Kante 5 des Isolierungselements 3 optimal an die Belastung des Leiters 1 angepasst ist. Dies wiederum führt zu der verminderten Gefahr einer Ablösung des Isolierungselements 3 von dem Leitelement 2.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016220863 A1 [0006]
- US 2014042865 A1 [0006]
- DE 2501103 A1 [0006]
- DE 102013006361 A1 [0006]
