DE102018222891A1 - Maschinenkomponente für eine elektrisch erregte Maschine - Google Patents

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DE102018222891A1
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/08Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/095Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors around salient poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/18Windings for salient poles

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewickeln einer Maschinenkomponente (3) mit radial nach außen abstehenden Zähnen (31), insbesondere einen Innenrotor einer elektrisch erregten Synchronmaschine, mit folgenden Schritten:- Aufbringen einer oder mehrerer erster Teilspulen (32a) auf mehrere der Zähne (31), so dass zwei an benachbarten Zähnen (31) aufgebrachte erste Teilspulen (32a) einen Nutgrund (34) einer zwischen den Zähnen (31) gebildeten Nut (33) bedecken;- wechselweises Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Teilspulen (32b) auf die Zähne (31), so dass mindestens eine der Windungen der jeweils aufgebrachten Teilspule (32b) an einer oder mehreren Windungen einer Teilspule (32b) des benachbarten Zahns (31) an einem nutgrundnächstgelegenen Bereich anliegt, bis die mehreren der Zähne (31) jeweils mit einer Spule (32) aus mehreren Teilspulen (32a, 32b) bewickelt sind.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft elektrische Maschinen, insbesondere elektrisch erregte Synchronmaschinen. Die Erfindung betrifft weiterhin Wicklungsschemata für eine Maschinenkomponente, insbesondere einen Rotor oder einen Stator einer elektrischen Maschine.
  • Technischer Hintergrund
  • Elektrisch erregte Synchronmaschinen sind weit verbreitet und werden insbesondere als Antriebsmotoren eingesetzt, da sie durch einfaches Ändern der Erregerleistung in einem großen Drehzahlbereich einsetzbar sind. Elektrisch erregte Synchronmaschinen weisen in der Regel mindestens eine Maschinenkomponente, insbesondere einen Rotor oder einen Stator auf, um ein durch eine elektrische Wicklung erzeugtes Magnetfeld zu generieren. Insbesondere können die Maschinenkomponenten bei einem Außenläufermotor einem innenliegenden Stator oder bei Asynchronmaschinen einem Innenrotor entsprechen.
  • Häufig sind derartige elektrische Maschinen als Schenkelpolmaschinen ausgeführt, so dass die Wicklung konzentrierte Wicklungen um einzelne Komponentenpole (Statorpole/Rotorpole) aufweist.
  • Beim Wickeln einer solchen Maschinenkomponente führen die Windungen durch Polnuten, wobei die Effizienz der elektrisch erregten Maschine einerseits von dem elektrischen Wicklungswiderstand und andererseits von einem Kupferfüllgrad der Polnuten abhängt. Der elektrische Widerstand wird umso geringer, je größer der Querschnitt des Wicklungsdrahtes und je geringer die Anzahl der Windungen um einen Rotorpol ist. Weiterhin hängt die Effizienz des Kupferfüllgrads der Polnuten auch von der Geometrie des Querschnitts des Wicklungsdrahtes ab.
  • Der Kupferfüllgrad wird abgesehen davon auch durch das Wicklungsverfahren bestimmt. So wird beispielsweise bei einer Nadelwicklung ein Wickelkopf durch die Polnuten geführt, so dass für den Durchgang der Wicklungsnadel beim Bewickeln ein Wicklungsmindestfreiraum beibehalten werden muss. Dieser Wicklungsmindestfreiraum in den Polnuten bleibt am Ende des Bewickelns unbefüllt. So wird bei einer aufeinanderfolgenden Bewicklung der Komponentenpole die Anzahl der Windungen und dadurch der Kupferfüllgrad dadurch beschränkt, dass zwischen den einander gegenüberliegenden Außenseiten der gewickelten Spulen der Wicklungsmindestfreiraum zum Durchführen der Wicklungsnadel beibehalten werden muss.
  • Gleichzeitig muss beachtet werden, dass die Fliehkräfte bei einem in Betrieb befindlichen Rotor erheblich sind, so dass der Wicklungsdraht in geeigneter Weise fixiert sein muss, um zu vermeiden, dass einzelne, insbesondere die zuletzt eingebrachten Windungen, nicht durch den Wicklungsmindestfreiraum aus tangential außen liegenden Nutöffnungen herausgedrückt werden.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine bereitzustellen, mit dem sich ein verbesserter Wirkungsgrad erreichen lässt. Ferner soll eine robuste Bewicklung realisiert werden, die auch bei hohen Fliehkräften gewährleistet, dass die Spulenwicklungen in den Polnuten gehalten werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Bewickeln einer Maschinenkomponente einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Stators oder eines Rotors, gemäß Anspruch 1 sowie durch die Maschinenkomponente und die elektrische Maschine gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
  • Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Bewickeln einer Maschinenkomponente mit radial nach außen abstehenden Zähnen vorgesehen, insbesondere ein Innenrotor einer elektrisch erregten Synchronmaschine, mit folgenden Schritten:
    • - Aufbringen einer oder mehrerer erster Teilspulen auf mehrere der Zähne, so dass zwei an benachbarten Zähnen aufgebrachte erste Teilspulen einen Nutgrund einer zwischen den Zähnen gebildeten Nut bedecken;
    • - wechselweises Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Teilspulen auf die Zähne, so dass mindestens eine der Windungen der jeweils aufgebrachten Teilspule an einer oder mehreren Windungen einer Teilspule des benachbarten Zahns an einem nutgrundnächstgelegenen Bereich anliegt, bis die mehreren der Zähne jeweils mit einer Spule aus mehreren Teilspulen bewickelt sind.
  • Bisherige Wicklungsverfahren sehen vor, die Zähne von Maschinenkomponenten nacheinander zu bewickeln. Das Bewickeln berücksichtigt dabei den Wicklungsmindestfreiraum, der zum Hindurchführen der Wicklungsnadel benötigt wird, so dass keine vollständige Befüllung mit Wicklungsdrähten möglich ist.
  • Das obige Verfahren sieht vor, von der üblichen konzentrischen Bewicklung der Pole der Maschinenkomponente abzuweichen, so dass ein hoher Kupferfüllgrad erreicht wird. Das Verfahren sieht dazu vor, die Bewicklung so vorzunehmen, dass Wicklungsseiten von Spulen an benachbarten Zähnen sich unmittelbar aneinander anschließen und kein Wicklungsmindestfreiraum freigelassen werden muss, um eine Wicklungsnadel einer Bewicklungsausrüstung auch für die letzten Windungen einer Spule hindurchzuführen. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Spulen auf benachbarte Zähne als mehrere Teilspulen gewickelt werden, wodurch die Nuten zwischen den Zähnen sukzessive ausgehend von dem Nutgrund gefüllt werden. Die Teilspulen auf benachbarten Zähne werden so eingebracht, dass die jeweiligen Außenseiten der aufgebrachten Teilspulen von jeweils zwei benachbarten Zähnen nach jedem Wickeln einer Teilspule in einem nutgrundnächstliegenden Teil der zu füllenden Nut einen Abstand voneinander aufweisen, der geringer ist als ein Wicklungsmindestabstand, der durch die Bewicklungsausrüstung gegeben ist, bzw. aneinander anliegen.
  • Um zu vermeiden, dass sich Windungen der Bewicklung verschieben, können die Windungen der Teilspulen lagenweise entlang der Nuthöhe der Nut bzw. entlang der Seitenflächen der Zähne aufgebracht werden. Dadurch wird eine Spulenseite einer Teilspulenwicklung mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt gebildet. Dies führt bei Nuten mit V-förmigen Querschnitten oder Querschnitten mit sich nach außen erweiterndem Querschnitt dazu, dass bezüglich der Maschinenkomponente innenliegende, d.h. nutgrundnächstliegende Bereiche der Wicklung der Teilspule aneinander anliegen.
  • Weiterhin können die Teilspulen mit einem kontinuierlichen Wicklungsdraht gewickelt werden, so dass die Wicklungssinne der resultierenden Spulen an benachbarten Zähnen entgegengesetzt sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform können die Nuten einen V-förmigen Querschnitt aufweisen oder eine radial nach außen hin sich vergrößernde Nutbreite aufweisen, wobei die Teilspulen in Wicklungslagen entlang der radialen Richtung eines Zahnschaftes des jeweiligen Zahns gewickelt werden, wobei insbesondere die ersten Teilspulen über die gesamte Höhe des Zahnschaftes gewickelt werden.
  • Dadurch wird zum Aufbringen der einen oder der mehreren ersten Teilspulen eine Anzahl von Wicklungslagen aufgebracht, die den Bereich des Nutbodens bis zur Hälfte der Nutbreite im Bereich des Nutbodens ausfüllen. Anschließend werden wechselweise eine oder mehrere Wicklungslagen an jedem der Rotorpole aufgebracht, die den Bereich des Nutgrundes bzw. der an dem Nutgrund befindlichen Wicklungen bis zur Mitte der Nutbreite ausfüllen. Auf diese Weise werden die Nuten ausgehend von dem Nutboden so gefüllt, dass kein Zwischenraum zwischen den benachbarten Wicklungsseiten bestehen bleibt.
  • Insbesondere kann eine Teilspule eine gerade Anzahl von Wicklungslagen aufweisen, die im Wechsel ausgehend von dem Nutgrund oder von einem aufgrund von zuvor eingebrachten Teilspulen dem Nutgrund nächstgelegenen Ausgangspunkt in Richtung eines radial äußeren Endes des Zahns und anschließend in umgekehrter Richtung gewickelt werden.
  • Weiterhin kann das Bewickeln mithilfe einer Nadelwicklung durchgeführt werden, bei der eine Bewicklungsnadel einen Wicklungsdraht um die Zähne führt, um diese zu bewickeln.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Teilspulen so im Wechsel aufgebracht werden, dass mindestens eine Windung der zuletzt aufgebrachten Teilspule an einer oder mehreren Windungen einer der zuletzt aufgebrachten Teilspulen eines dazu benachbarten Zahns anliegt.
  • Weiterhin können die Teilspulen so aufgebracht werden, dass die Wicklungshöhe der übereinander aufgebrachten Teilspulen die tangentiale Erstreckung des Polschuhs des betreffenden Zahns nicht übersteigt.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann nach dem Wickeln der Teilspulen eine Schleifenwicklung aufgebracht werden, wobei der Wicklungsdraht für jeweils benachbarte Zähne um gegenüberliegende axiale Stirnseiten der Zähne durch die jeweilige Nut geführt wird. Dadurch verläuft der Wicklungsdraht der Schleifenwicklung leicht schräg durch die Nuten und über die zuvor gewickelten Teilspulen und ermöglicht so eine Fixierung der zuvor eingebrachten Windungen der Teilspulen. Diese können die zuvor eingebrachten Windungen in den Polnuten gegen Fliehkräfte halten. Zudem ermöglichen die schräg oder quer verlaufenden Wicklungsdrähte Zwischenräume zwischen den Wicklungsdrahtabschnitten, in die elektrisch nichtleitendes Fixierungsmaterial zum Verträufeln der Wicklungsdrähte eingebracht werden kann.
  • Insbesondere kann die Schleifenwicklung in zwei verschiedenen Umfangsrichtungen aufgebracht werden, so dass sich Abschnitte der Wicklungsdrähte in jeder der Nuten etwa mittig kreuzen. So kann, wenn die Schleifenbewicklung für eine oder mehrere Umläufe um die tangentiale Anordnung der Zähne der Maschinenkomponente erfolgt ist, der Wicklungsdraht einen der Zähne vollständig umwickeln und die Schleifenbewicklung in umgekehrter Umfangsrichtung fortgesetzt werden, um sicherzustellen, dass die Schleifenwicklungen an jedem Zahn jeweils beide Stirnseiten umschließen. Dadurch konzentrieren sich Kreuzungspunkte der Schleifenwicklungen im Wesentlichen auf die axiale Mitte des Rotors, wodurch sich eine leichte Ausbauchung des Wicklungsbündels ergibt. Diese Bauchform ist günstig, um Zugkräfte durch Fliehkräfte aufzunehmen.
  • Gemäß einer Ausführungsform können nach dem Bewickeln Abschnitte des Wicklungsdrahts in den Nuten mithilfe eines Fixierungsmaterials miteinander verträufelt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Maschinenkomponente mit radial nach außen abstehenden Zähnen, insbesondere einen Innenrotor einer elektrisch erregten Synchronmaschine, vorgesehen, wobei eine oder mehrere erste Teilspulen auf mehrere der Zähne aufgebracht sind, so dass zwei an benachbarten Zähnen aufgebrachte erste Teilspulen einen Nutgrund einer zwischen den Zähnen gebildeten Nut bedecken und wobei eine oder mehrere weitere Teilspulen auf die Zähne aufgebracht sind, so dass mindestens eine der Windungen einer der weiteren Teilspulen eines der Zähne an einer oder mehreren Windungen einer der weiteren Teilspule eines benachbarten der Zähne an einem nutgrundnächstgelegenen Bereich anliegt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Maschinenkomponente hergestellt nach dem obigen Verfahren vorgesehen.
  • Figurenliste
  • Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer elektrisch erregten Maschine;
    • 2a bis 2b eine Veranschaulichung mithilfe einer Querschnittsdarstellung durch den Rotor, wie das Bewickeln der Rotorpole erfolgt; und
    • 3 eine schematische Darstellung einer Schleifenwicklung um die Rotorpole zum Fixieren der Bewicklung des Rotors.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrisch erregten Synchronmaschine im Querschnitt. Es ist ein Stator 2 vorgesehen, der nach innen weisende Statorzähne 21 aufweist. Die Statorzähne 21 sind mit Statorspulen 22 umwickelt, um entsprechend einer elektrischen Ansteuerung ein wechselndes Statormagnetfeld zu generieren, wobei die Statorspulen 22 in an sich bekannter Weise so angesteuert werden, dass im Betrieb das Statormagnetfeld umlaufend ist.
  • In einer Innenausnehmung 23 des Stators 2 ist drehbeweglich ein Rotor 3 angeordnet. Der Rotor 3 ist als elektrisch erregbarer Rotor ausgebildet und weist als Rotorpole nach außen abstehende Zähne 31 auf, die jeweils von einer Spule 32 mit mehreren Windungen eines elektrisch leitenden Wicklungsdrahtes 38 umwickelt sind, um die Rotorwicklung auszubilden.
  • Bei einer Bestromung der Spulen 32 wird ein Erregermagnetfeld erzeugt. Benachbarte Rotorpole sind mit Spulen 32 versehen, die entlang der Umfangsrichtung mit abwechselnden Wicklungssinn bewickelt sind, so dass sich bei Bestromung unterschiedliche magnetische Polarisationen an den Zähnen 31 für benachbarte abstehenden Enden der Rotorpole ausbilden.
  • Zwischen den Zähnen 31 sind Nuten 33 vorgesehen, durch die die Wicklungsseiten der Spulen 32 verlaufen. Die Zähne 31 können mit Polschuhen 36 versehen sein, die bezüglich der tangentialen Breite der Zahnschäfte überstehen, so dass die Rotorpole im Querschnitt (quer zur axialen Richtung) eine im Wesentlichen pilzförmige Struktur aufweisen. Zwischen benachbarten Polschuhen 36 ist jeweils eine Nutöffnung 35 gebildet, durch die der Wicklungsdraht 38 in die Nuten 33 eingebracht wird und dadurch die Zähne 31 bewickelt werden können.
  • Die Spulen 32 können in Reihe verschaltet sein und über geeignete Schleifkontakte über Bürsten bestromt werden. Die Schleifkontakte sind dazu axial versetzt zu dem Rotor 3 angeordnet und werden in an sich bekannter Weise ausgebildet. Die Rotorwicklung kann mit einem einzelnen Wicklungsdraht 38 oder mit mehreren Wicklungsdrähten ausgebildet sein, der/die im umgekehrten Wickelsinn um jeweils benachbarte Zähne 31 aufgebracht wird/werden.
  • Das Bewickeln des Rotors 3 erfolgt in der Regel durch Nadelwicklung. Dabei wird mithilfe einer Bewicklungsnadel ein Wicklungsdraht 38 um die Zähne 31 gewickelt, wobei die Bewicklungsnadel mit ihrer Spitze in axialer Richtung durch die jeweilige Nut 33 geführt wird und dabei Wicklungsdraht 38 abspult und verlegt.
  • Um den Nutfüllungsgrad der Nuten 33 möglichst zu maximieren, ist ein verteiltes Bewickeln vorgesehen. Der Wicklungsdraht 38 wird während des Bewicklungsvorgangs nach dem Bewickeln einer Teilspule zu dem nächsten, vorzugsweise benachbarten Zahn 31 geführt und dort um die nächste Teilspule gewickelt. Die Bewicklung erfolgt vorzugsweise lagenweise entlang der gesamten Höhe des jeweiligen Zahnschaftes, um einen hohen Kupferfüllgrad zu erhalten. Dies wird mehrfach für jeden der Zähne 31 durchgeführt, so dass jeder Zahn 31 anschließend mit zwei oder mehr als zwei Teilspulen bewickelt worden ist. Dabei ist vorgesehen, dass nach dem Bewickeln eines Statorzahns mit einer Teilspule und vor dem Bewickeln des Zahns 31 mit einer nächsten Teilspule die in Umfangsrichtung benachbarten Zähne 31 bewickelt worden sind.
  • Dazu veranschaulichen die 2a und 2b das aufeinanderfolgende Bewickeln der Zähne 31, wobei die zwischen den Zähnen 31 liegenden Nuten 33 bei jedem Wicklungsschritt zum Bewickeln eines Zahns 31 mit einer Teilspule bewickelt wird. Benachbarte Zähne 31 werden jeweils im umgekehrten Wicklungssinn bewickelt. Die Nuten 33 haben einen V-förmigen Querschnitt bzw. die die Nuten 33 ausbildenden Seiten der Zähne 31 divergieren in radialer Richtung nach außen, d. h. die Nutbreite nimmt in radialer Richtung nach außen hin zu.
  • Das Bewickeln in einem ersten Wicklungsdurchlauf erfolgt durch Aufbringen von einzelnen Spulenlagen von ersten Teilspulen 32a entlang der Nuthöhe (in radialer Richtung) Zahn 31 für Zahn 31. Nach dem ersten Wicklungsdurchlauf ist jeder Zahn 31 mit einer ersten Teilspule 32a bewickelt. Auf diese Weise werden die einzelnen Spulen 32 der Rotorwicklung nicht in einem Wicklungsvorgang bewickelt, sondern jeweils eine Teilspule 32a um jeden der Zähne 31 gewickelt, wie in 2a gezeigt.
  • Die ersten Teilspulen 32a ermöglichen das Befüllen der Nuten 33 mit den Windungen des Wicklungsdrahts 38 ausgehend von dem Nutgrund 34. Aufgrund der sich nach außen vergrößernden Nutbreite füllen die Teilspulen die Nut 33 ausgehend von dem Nutgrund 34 zur Nutöffnung 35 hin. Dazu werden entweder die ersten Teilspulen 32a mit einer Lagenzahl gewickelt, dass benachbarte Teilspulen 32a einen Abstand nahe des Nutgrundes 34 aufweisen, der geringer ist als der Mindestwicklungsabstand, oder sich sogar treffen bzw. aneinander anliegen.
  • Alternativ kann der erste Wicklungsdurchlauf mehrfach mit einer geringeren Anzahl von Wicklungslagen der Teilspulen 32a durchgeführt werden, bis benachbarte Teilspulen 32a einen Abstand nahe des Nutgrundes 34 aufweisen, der geringer ist als der Mindestwicklungsabstand, oder sich sogar treffen. An der Stelle, an der die ersten Teilspulen 32a aneinander anliegen, werden diese mit den letzten Windungen von radial oberhalb (weiter außen bzw. weiter in Richtung Nutöffnung 35 zwischen den Polschuhen 36) bewickelt, so dass kein Mindestwicklungsabstand zum Hindurchführen der Wicklungsnadel gewährleistet werden muss.
  • In einem konkreten Beispiel wird in dem ersten Wicklungsdurchlauf die Nut 33 durch Bewickeln eines Zahns 31 mit einer ersten Teilspule 32a ausgehend von dem Polgrund der Nut 33 mit einer ersten Wicklungslage in Richtung des Polschuhs 36 gewickelt und eine zweite Wicklungslage ausgehend von dem Polschuh 36 zurück zum Nutgrund 34 gewickelt. So erhält man eine zweilagige erste Teilspule 32a. Dies wird wiederholt, bis annähernd die Hälfte des Nutgrundes 34 gefüllt ist. Nachfolgend wird ein benachbarter Zahn 31 auf die identische Weise bewickelt, jedoch mit ersten Teilspulen 32a mit entgegengesetzten Wicklungssinn. Dies erfolgt nacheinander für jeden der Zähne 31, bis alle Zähne 31 in entsprechender Weise bewickelt sind.
  • Das Bewickeln in einem oder mehreren weiteren Wicklungsdurchläufen erfolgt durch Aufbringen von einzelnen Spulenlagen von weiteren Teilspulen 32b entlang der Nuthöhe Zahn 31 für Zahn 31 auf die bereits gewickelten ersten Teilspulen 32a. Nach den weiteren Wicklungsdurchläufen ist jeder Zahn 31 mit einer ersten Teilspule 32a und einer oder mehreren weiteren Teilspulen 32b bewickelt. Auf diese Weise werden die einzelnen Spulen 32 der Rotorwicklung nicht in einem Wicklungsvorgang bewickelt, sondern jeweils mehrere Teilspulen 32a, 32b um jeden der Zähne 31 gewickelt, wie in 2b gezeigt.
  • Durch das aufeinanderfolgende Aufbringen können die mehreren Teilspulen 32a, 32b, wie in der 2b gezeigt, die Nut 33 ausgehend von dem Nutgrund 34 in Richtung der Nutöffnung 35 füllen. Dadurch können trotz des Bewickelns mithilfe der Bewicklungsnadel einer Nadelwicklungseinrichtung die Spulen 32 zwischenraumlos eingebracht werden. Insbesondere bei Nuten 33 mit sich erweiterndem Querschnitt, die insbesondere bei Zähnen 31 mit zylindrischen Zahnschäften vorkommen, können über die gesamte Nuthöhe verlaufende Lagen von Teilspulen 32a, 32b aufgebracht werden.
  • Das Bewickeln der Teilspulen 32a, 32b durch sukzessives Befüllen der Nuten 33 ausgehend von dem jeweiligen Nutgrund 34 wird vorzugsweise so lange durchgeführt, bis die übereinanderliegenden Teilspulen 32a, 32b eine Höhe erreichen, die der abstehenden Kante der Polschuhe 36 entspricht. Es sollte vorzugsweise vermieden werden, dass die Höhe der aufeinander aufgebrachten Teilspulen 32a, 32b dazu führt, dass ein Teil der Lagen der Spulen 32 nicht durch den Polschuh 36 nach außen abgestützt ist. Das Aufbringen weiterer Windungslagen würde nämlich das Risiko deutlich erhöhen, dass sich die Windungen bei Auftreten von hohen Fliehkräften aus der Polnut lösen und in den Luftspalt gelangen können.
  • In dem obigen Ausführungsbeispiel kann in dem einen oder den mehreren weiteren Wicklungsdurchläufen beginnend mit dem zuerst bewickelten Zahn 31 zwei oder eine sonstige gerade Anzahl weitere Windungslagen der weiteren Teilspule 32b gewickelt werden. Diese weiteren Wicklungslagen können sich nun nicht bis zum Nutgrund 34 erstrecken, da dieser bereits durch die Windungslage der gegenüberliegenden Teilspulen 32a, 32b gefüllt ist. Daher wird nun nach dem Bewickeln von jeweils zwei Wicklungslagen der weiteren Teilspule an dem betreffenden Zahn 31 ein weiterer, vorzugsweise benachbarter Zahn 31 mit zwei oder einer sonstigen geraden Anzahl von Wicklungslagen gewickelt, so lange, bis die Hinterschnitte der Polschuhe 36 gefüllt sind und alle Zähne 31 mit der gleichen Anzahl von Windungen bzw. Teilspulen 32a, 32b bewickelt worden sind.
  • Daher kann vor oder ab dem Erreichen der Kante der Polschuhe 36 durch die weiteren Teilspulen 32b das Wicklungsschema geändert werden und stattdessen Schleifenwicklungen aufgebracht werden, die in einer Prinzipdarstellung in 3 gezeigt ist. Bei Schleifenwicklungen wird der Wicklungsdraht 38 für jeweils benachbarte Rotorpole um gegenüberliegende axiale Stirnseiten der Zähne durch die jeweilige Nut 33 geführt. Somit verläuft der Wicklungsdraht 38 der Schleifenwicklung leicht schräg durch die Nuten 33 und über die zuvor gewickelten Teilspulen 32b und ermöglichen so eine Fixierung der zuvor eingebrachten Windungen der Teilspulen 32b bezüglich der radialen Richtung.
  • Zudem ergeben sich durch die Schleifenwicklung größere Zwischenräume zwischen den oberen Wicklungsdrahtabschnitten, die mit Epoxidharz oder einem sonstigen Fixierungsmaterial gefüllt werden können, um die Wicklungsdrahtabschnitte miteinander zu verträufeln.
  • Ist die Schleifenbewicklung für eine oder mehrere Umläufe erfolgt, so kann der Wicklungsdraht 38 einen momentanen Zahn vollständig umwickeln und die Schleifenbewicklung in umgekehrter Umfangsrichtung fortgesetzt werden, um sicherzustellen, dass die Schleifenwicklungen an jedem Zahn 31 jeweils beide Stirnseiten umschließen. Dadurch konzentrieren sich Kreuzungspunkte der Schleifenwicklungen im Wesentlichen auf die axiale Mitte des Rotors 3, wodurch sich eine leichte Ausbauchung des Wicklungsbündels ergibt. Diese Bogenform ist günstig, um Zugkräfte, die aufgrund von Fliehkräften bei einer Drehung des Rotors 3 auf die Spulen 32 wirken, aufzunehmen.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Bewickeln einer Maschinenkomponente (3) mit radial nach außen abstehenden Zähnen (31), insbesondere einen Innenrotor einer elektrisch erregten Synchronmaschine, mit folgenden Schritten: - Aufbringen einer oder mehrerer erster Teilspulen (32a) auf mehrere der Zähne (31), so dass zwei an benachbarten Zähnen (31) aufgebrachte erste Teilspulen (32a) einen Nutgrund (34) einer zwischen den Zähnen (31) gebildeten Nut (33) bedecken; und - wechselweises Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Teilspulen (32b) auf die Zähne (31), so dass mindestens eine der Windungen der jeweils aufgebrachten Teilspule (32b) an einer oder mehreren Windungen einer Teilspule (32b) des benachbarten Zahns (31) an einem nutgrundnächstgelegenen Bereich anliegt, bis die mehreren der Zähne (31) jeweils mit einer Spule (32) aus mehreren Teilspulen (32a, 32b) bewickelt sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Teilspulen (32a, 32b) mit einem kontinuierlichen Wicklungsdraht (38) gewickelt werden, so dass die Wicklungssinne der resultierenden Spulen (32) an benachbarten Zähnen (31) entgegengesetzt sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Nuten (33) einen V-förmigen Querschnitt aufweisen oder eine radial nach außen hin sich vergrößernde Nutbreite aufweisen, wobei die Teilspulen (32a, 32b) in Wicklungslagen entlang der radialen Richtung eines Zahnschaftes des jeweiligen Zahns (31) gewickelt werden, wobei insbesondere die ersten Teilspulen (32a) über die gesamte Höhe des Zahnschaftes gewickelt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine Teilspule (32a, 32b) eine gerade Anzahl von Wicklungslagen aufweist, die im Wechsel ausgehend von dem Nutgrund (34) oder von einem aufgrund von zuvor eingebrachten Teilspulen (32a, 32b) dem Nutgrund (34) nächstgelegenen Ausgangspunkt in Richtung eines radial äußeren Endes des Zahns (31) und anschließend in umgekehrter Richtung gewickelt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bewickeln mithilfe einer Nadelwicklung durchgeführt wird, bei der eine Bewicklungsnadel einen Wicklungsdraht (38) um die Zähne (31) geführt wird, um diese zu bewickeln.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die weiteren Teilspulen (32b) so im Wechsel aufgebracht werden, dass mindestens eine Windung der zuletzt aufgebrachten Teilspule (32b) an einer oder mehreren Windungen einer der zuletzt aufgebrachten weiteren Teilspulen (32b) eines dazu benachbarten Zahns (31) anliegt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Teilspulen (32a, 32b) aufgebracht werden, dass die Wicklungshöhe der übereinander aufgebrachten Teilspulen (32a, 32b) einen Polschuh (36) des betreffenden Zahns (31) nicht überragt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei nach dem Wickeln der Teilspulen (32a, 32b) eine Schleifenwicklung aufgebracht wird, wobei der Wicklungsdraht (38) für jeweils benachbarte Zähne (31) um gegenüberliegende axiale Stirnseiten der Zähne (31) durch die jeweilige Nut (33) geführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schleifenwicklung in zwei verschiedenen Umfangsrichtungen aufgebracht wird, so dass sich die Wicklungsdrähte (38) in jeder der Nuten mittig kreuzen.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei nach dem Bewickeln Abschnitte des Wicklungsdrahts (38) in den Nuten (33) mithilfe eines Fixierungsmaterials miteinander verträufelt werden.
  11. Maschinenkomponente (3) mit radial nach außen abstehenden Zähnen (31), insbesondere einen Innenrotor einer elektrisch erregten Synchronmaschine, wobei eine oder mehrere erste Teilspulen (32a) auf mehrere der Zähne (31) aufgebracht sind, so dass zwei an benachbarten Zähnen (31) aufgebrachte erste Teilspulen (32a) einen Nutgrund (34) einer zwischen den Zähnen (31) gebildeten Nut (33) bedecken und wobei eine oder mehrere weitere Teilspulen (32b) auf die Zähne (31) aufgebracht sind, so dass mindestens eine der Windungen einer der weiteren Teilspulen (32b) eines der Zähne (31) an einer oder mehreren Windungen einer der weiteren Teilspule (32b) eines benachbarten der Zähne (31) an einem nutgrundnächstgelegenen Bereich anliegt.
  12. Maschinenkomponente (3) hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102023126681A1 (de) 2022-10-26 2024-05-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine; Stator für eine elektrische Maschine; sowie Umformwerkzeug

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023126681A1 (de) 2022-10-26 2024-05-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine; Stator für eine elektrische Maschine; sowie Umformwerkzeug
WO2024088466A1 (de) 2022-10-26 2024-05-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur herstellung eines stators für eine elektrische maschine; stator für eine elektrische maschine; sowie umformwerkzeug

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