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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines drahtgewickelten und einem Elektromotor zugeordneten Motorbauteils nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Motorbauteil nach dem Oberbegriff von Anspruch 7 und einen Elektromotor mit einem derartigen Motorbauteil nach Anspruch 10.
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Ein drahtgewickeltes Motorbauteil eines Elektromotors ist beispielsweise aus
DE 10 2008 019 479 A1 bekannt. Darin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Stators oder Rotors eines Elektromotors mit einer verteilten Wellenwicklung, bei der zwei einzeln vorgefertigte, in sich verflochtene Drahtstränge übereinander gewickelt werden, beschrieben. Die Drahtstränge werden aus parallelen, gleichmäßig ausgerichteten Drähten mit rechteckigem Querschnitt geformt und verflochten und in dem aneinander liegenden Zustand als eine insgesamt zusammenhängende Wellenwicklung in die Stator- bzw. Rotornuten eingesetzt.
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Bei unmittelbar aufeinanderliegenden, rechteckigen Drähten ist die nach Abschluss der Drahtwicklung erfolgende elektrische Kontaktierung der axial hervorstehenden Drähte schwierig umsetzbar.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Motorbauteils zu verbessern. Bevorzugt soll die Herstellung einfacher, schneller und kostengünstiger erfolgen. Weiterhin soll das Motorbauteil kostengünstiger und einfacher herstellbar sein. Außerdem soll ein Elektromotor mit einem Motorbauteil einfacher und kostengünstiger herstellbar sein.
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Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines drahtgewickelten und einem Elektromotor zugeordneten Motorbauteils mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann eine einfache und zuverlässige Vereinzelung und Kontaktierung der Drähte bei zugleich erhöhtem Füllfaktor erfolgen.
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Das Motorbauteil kann als Rotor oder als Stator des Elektromotors ausgeführt sein. Der Elektromotor kann in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingebaut sein. Der Elektromotor kann als Antriebselement wirken.
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Das Aufnahmebauteil kann als Blechpaket ausgeführt sein. Das Aufnahmebauteil kann mehrere umfangsseitig verteilt angeordnete Nuten aufweisen, in denen die Drahtwicklung angeordnet ist.
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Die Drahtwicklung kann als kontinuierliche Hairpinwicklung ausgeführt sein. Die Drahtwicklung kann als, insbesondere verteilte, Wellenwicklung ausgeführt sein.
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Die Drähte können einen runden Querschnitt, einen rechteckigen Querschnitt, insbesondere einen quadratischen Querschnitt oder einen beliebig geometrisch ausgeführten Querschnitt aufweisen. Das vorgeschlagene Verfahren ist nicht auf eine Querschnittsausgestaltung beschränkt. Die Drähte können alle den gleichen Querschnitt oder wenigstens zwei Drähte einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen. Zumindest einer, insbesondere jeder der Drähte, kann einen konstanten oder veränderlichen Querschnitt, insbesondere im Bereich der Drahtwicklung an dem Aufnahmebauteil, aufweisen.
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Die Drähte können zumindest aus einem ersten und zweiten Draht bestehen. Die Drähte können mehrere umfangsseitig beabstandet angeordnete Drahtpaare aufweisen, wobei jeweils ein Drahtpaar durch den ersten und zweiten Draht gebildet wird.
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Der erste Draht kann ein erstes Drahtende und der zweite Draht kann ein zweites Drahtende aufweisen. Der erste und zweite Draht können, insbesondere radial, nebeneinander angeordnet sein. Der erste und zweite Draht können unmittelbar nebeneinander angeordnet sein.
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Das Führungselement kann als Schaltring ausgeführt sein. Das Führungselement kann als axial neben dem Aufnahmebauteil angeordnete Ringscheibe ausgeführt sein. Die Durchgangsöffnungen können axial ausgerichtet sein. Das Führungselement und das Aufnahmebauteil können koaxial angeordnet sein. Das Führungselement kann aus Kunststoff bestehen. Das Führungselement kann wenigstens eine erste und zweite Durchgangsöffnung aufweisen. Der erste Draht kann der ersten Durchgangsöffnung und der zweite Draht kann der zweiten Durchgangsöffnung zugeordnet sein. Die erste und zweite Durchgangsöffnung können umfangsseitig und/oder radial versetzt zueinander angeordnet sein.
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Die erste und zweite Durchgangsöffnung können durch ein Abstandsmittel voneinander getrennt sein. Das Abstandsmittel kann eine Abstandsbreite aufweisen. Das Abstandsmittel kann, insbesondere radial und/oder umfangsseitig, zwischen dem ersten und zweiten Draht angeordnet sein. Der erste und zweite Draht kann in dem Aufnahmebauteil, insbesondere radial, unmittelbar aufeinanderliegend und im Bereich des Abstandsmittels zumindest um die Abstandsbreite, insbesondere radial und/oder umfangsseitig, voneinander beabstandet angeordnet sein. Das erste und zweite Drahtende können durch das Abstandsmittel um die Abstandsbreite, insbesondere radial und/oder umfangsseitig, voneinander beabstandet sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Kontaktierungsbereich in Bezug auf das Führungselement von dem Aufnahmebauteil abgewandt und die Drahtenden werden bei aufgesetztem Führungselement elektrisch kontaktiert. Dadurch kann eine zuverlässige elektrische Kontaktierung unter Beibehaltung der Ausrichtung der Drähte bewirkt werden.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung verlaufen die Drähte beim Aufschieben des Führungselements auf das Aufnahmebauteil durch die Durchgangsöffnungen und werden dabei vereinzelt.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung ist jedem Draht eine eigene Durchgangsöffnung zugewiesen. Dadurch können die Drähte vereinzelt und aufgespreizt werden.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Durchgangsöffnungen an der dem Aufnahmebauteil zugewandten Seite des Führungselements zur Ausrichtung der Drähte gegenüber dem Führungselement über Führungsschrägen abgeschrägt. Dadurch kann ein einfaches und zuverlässiges Einführen der Drahtenden in die Durchgangsöffnungen ermöglicht werden.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist der Kontaktierungsbereich auf der den Führungsschrägen abgewandten Seite des Führungselements angeordnet.
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Zur Lösung wenigstens einer der zuvor genannten Aufgaben wird weiterhin ein Motorbauteil für einen Elektromotor vorgeschlagen. Die vorstehend zu dem Verfahren angegebenen und insbesondere die Vorrichtung, die Anordnung oder die Ausführung der Bauteile betreffenden Merkmale gelten entsprechend auch für das vorgeschlagene Motorbauteil.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist das Führungselement getrennt von dem Aufnahmebauteil ausgeführt. Dadurch können die Drähte bei Anordnung des Führungselements auf das Aufnahmebauteil vereinzelt und ausgerichtet werden.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung ist das Führungselement als Ringscheibe ausgeführt, die axial neben dem Aufnahmebauteil angeordnet ist. Die Drähte können einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Ein erster Draht und ein zweiter Draht der Drähte können in dem Aufnahmebauteil unmittelbar aufeinanderliegend und im Bereich des Führungselements voneinander beabstandet angeordnet sein. Die Drahtenden können auf der dem Aufnahmebauteil abgewandten Seite des Führungselements miteinander elektrisch kontaktiert sein.
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Weiterhin wird wenigstens eine der zuvor angegebenen Aufgaben durch einen Elektromotor mit einem Motorbauteil mit wenigstens einem der vorstehenden Merkmale gelöst.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1: Eine räumliche Ansicht eines Motorbauteils in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 2: Einen Ausschnitt aus 1 in vergrößerter Darstellung.
- 3: Eine Rückansicht eines Führungselements eines Motorbauteils in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 4: Einen Ausschnitt aus 3 in vergrößerter Darstellung.
- 5: Eine Frontansicht des Führungselements aus 3.
- 6: Einen Ausschnitt aus 5 in vergrößerter Darstellung.
- 7: Einen Teilschritt eines Verfahrens zum Herstellen eines Motorbauteils in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine räumliche Ansicht eines Motorbauteils 10 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung und 2 einen Ausschnitt aus 1 in vergrößerter Darstellung. Das Motorbauteil 10 ist als Stator 12 ausgebildet und ist einem Elektromotor zugeordnet, der weiterhin einen radial innerhalb von dem Motorbauteil 10 drehbaren Rotor umfasst. Der Elektromotor kann in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingebaut sein und als Antriebselement wirken.
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Das Motorbauteil 10 umfasst ein Aufnahmebauteil 12 und eine an dem Aufnahmebauteil 12 angeordnete Drahtwicklung 14 mit mehreren zur Erzeugung eines Magnetfelds einen elektrischen Strom leitenden Drähten 16 mit jeweiligen Drahtenden 18. Die Drähte 16 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf, wodurch ein hoher Füllfaktor ermöglicht wird. Die Drähte 16 können Kupferdrähte mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit sein. Die Drähte 16 sind in Nuten 20 in dem Aufnahmebauteil 12 angeordnet. Die Drahtwicklung ist hier beispielsweise als kontinuierliche Hairpinwicklung ausgeführt.
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Die Drähte 16 umfassen mehrere umfangsseitig beabstandet angeordnete Drahtpaare 22, wobei jeweils ein Drahtpaar 22 durch einen ersten Draht 24 und einen zweiten Draht 26 gebildet wird. Der erste Draht 24 weist ein erstes Drahtende 28 und der zweite Draht 26 weist ein zweites Drahtende 30 auf. Der erste und zweite Draht 24, 26 sind radial unmittelbar nebeneinander angeordnet. Eine elektrische Kontaktierung der Drahtenden 18, insbesondere der unmittelbar nebeneinander liegenden ersten und zweiten Drahtenden 28, 30 ist aufgrund der beengten Anordnung schwierig und aufwendig. Für eine elektrische Kontaktierung, insbesondere der ersten und zweiten Drähte 24, 26 ist eine Vereinzelung, insbesondere der Drahtpaare 22, erforderlich.
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3 zeigt eine Rückansicht eines Führungselements 32 eines Motorbauteils in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung und 4 einen Ausschnitt aus 3 in vergrößerter Darstellung. Das Führungselement 32 ist dem Aufnahmebauteil zugeordnet. Das Führungselement 32 ist als Ringscheibe getrennt von dem Aufnahmebauteil ausgeführt. Das Führungselement 32 wird beispielsweise stirnseitig auf das Aufnahmebauteil mit angeordneter Drahtwicklung aufgesetzt. Das Führungselement 32 umfasst mehrere Durchgangsöffnungen 34, in denen beim Aufsetzen des Führungselements 32 auf das Aufnahmebauteil die Drähte der Drahtwicklung durch das Führungselement 32 geführt werden können.
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Die Durchgangsöffnungen 34 sind an der dem Aufnahmebauteil zugewandten Seite 36 des Führungselements 32 zur Ausrichtung der Drähte gegenüber dem Führungselement 32 über Führungsschrägen 37 abgeschrägt. Dadurch kann ein einfaches und zuverlässiges Einführen der Drahtenden in die Durchgangsöffnungen 34 ermöglicht werden.
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Die in dem Führungselement 32 eingeführten Drähte können somit im Bereich des Führungselements 32 voneinander beabstandet und zueinander ausgerichtet werden. Die Durchgangsöffnungen 34 erstrecken sich axial durch das Führungselement 32. Jedem Draht ist eine eigene Durchgangsöffnung 34 zugewiesen. Ein erster Draht kann einer ersten Durchgangsöffnung 38 und ein radial außerhalb von dem ersten Draht und unmittelbar an diesem anliegender zweiter Draht kann einer zweiten Durchgangsöffnung 40 zugeordnet sein. Die erste und zweite Durchgangsöffnung 38, 40 sind umfangsseitig und radial versetzt zueinander angeordnet.
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Die erste und zweite Durchgangsöffnung 38, 40 sind durch ein Abstandsmittel 42, hier durch einen Steg, voneinander getrennt. Das Abstandsmittel 42 weist eine Abstandsbreite auf und ist hier insbesondere umfangsseitig zwischen dem ersten und zweiten Draht bzw. zwischen der ersten und zweiten Durchgangsöffnung 38, 40 angeordnet. Der erste und zweite Draht ist in dem Bereich des Abstandsmittels 42 zumindest um die Abstandsbreite umfangsseitig voneinander beabstandet angeordnet. Dadurch sind die Drahtenden in einem an das Führungselement 32 angrenzenden Kontaktierungsbereich aufgespreizt und können einfach und zuverlässig elektrisch miteinander kontaktiert werden.
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5 zeigt eine Frontansicht des Führungselements 32 aus 3 bzw. 4 und 6 einen Ausschnitt aus 5 in vergrößerter Darstellung. Die Durchgangsöffnungen 34 verlaufen axial durch das Führungselement 32 und erstrecken sich axial zwischen den Einfuhrschrägen auf der dem Aufnahmebauteil zugewandten Seite und Austrittsöffnungen auf der hier abgebildeten gegenüberliegenden Seite des Führungselements 32.
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7 zeigt einen Teilschritt eines Verfahrens 100 zum Herstellen eines Motorbauteils 10 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Motorbauteil 10 ist hier als Stator eines Elektromotors ausgeführt. Die an dem Aufnahmebauteil 12 angeordnete Drahtwicklung 14 umfasst mehrere zur Erzeugung eines Magnetfelds einen elektrischen Strom leitende Drähte 16 mit jeweiligen Drahtenden 18, die in einem nachfolgenden Teilschritt elektrisch miteinander kontaktiert werden.
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Auf das Aufnahmebauteil 12 wird nach Anordnung der Drahtwicklung 14 an dem Aufnahmebauteil 12 und vor Kontaktierung der Drahtenden 18 ein Führungselement 32 in axialer Richtung A aufgeschoben, durch das die Drähte 16 geführt und gegenseitig ausgerichtet sind. Ist das Führungselement 32 auf das Aufnahmebauteil 12 aufgesetzt, sind die Drähte 16 im Bereich des Führungselements 32 voneinander beabstandet und zueinander ausgerichtet. Die Drahtenden 18 können in einem nachfolgenden Teilschritt in einem an das Führungselement 32 angrenzenden Kontaktierungsbereich einfach und zuverlässig elektrisch miteinander kontaktiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Motorbauteil
- 12
- Stator
- 14
- Drahtwicklung
- 16
- Draht
- 18
- Drahtende
- 20
- Nut
- 22
- Drahtpaar
- 24
- erster Draht
- 26
- zweiter Draht
- 28
- erstes Drahtende
- 30
- zweites Drahtende
- 32
- Führungselement
- 34
- Durchgangsöffnung
- 36
- Seite
- 37
- Führungsschräge
- 38
- erste Durchgangsöffnung
- 40
- zweite Durchgangsöffnung
- 42
- Abstandsmittel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008019479 A1 [0002]
