DE102019124162A1 - Bandförmige Wicklungseinheit für eine Statorwicklung und Verfahren zur Herstellung einer bandförmigen Wicklungseinheit - Google Patents

Bandförmige Wicklungseinheit für eine Statorwicklung und Verfahren zur Herstellung einer bandförmigen Wicklungseinheit Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bandförmige Wicklungseinheit (1) für eine Statorwicklung (20) mit einem ersten Wicklungsleiter (2), der in mehreren Lagen (L1, L2, L2, L4) der Wicklungseinheit (1) geführt ist und umfasst:a. mehrere gerade in einer Querrichtung (Q) der Wicklungseinheit (1) verlaufende Nutabschnitte (3.1-3.5), die zueinander parallel angeordnet sind,b. einen ersten gekrümmte Endabschnitt (11), der einen ersten Nutabschnitt (3.1) in der ersten Lage (L1) mit einem zweiten Nutabschnitt (3.2) in einer zu der ersten Lage (L1) benachbarten, zweiten Lage (L2) verbindet und auf einer ersten Längsseite (5) der Wicklungseinheit (1) angeordnet ist,c. einen zweiten gekrümmten Endabschnitt (12), der den zweiten Nutabschnitt (3.2) in der zweiten Lage (L2) mit einem dritten Nutabschnitt (3.3) in der ersten Lage (L1) verbindet und auf einer der ersten Längsseite (5) gegenüberliegenden, zweiten Längsseite (6) der Wicklungseinheit (1) angeordnet ist,d. einen dritten gekrümmten Endabschnitt (13), der den dritten Nutabschnitt (3.3) in der ersten Lage (L1) mit einem vierten Nutabschnitt (3.4) in der zweiten Lage (L2) verbindet und auf der ersten Längsseite (5) der Wicklungseinheit (1) angeordnet ist unde. einen vierten gekrümmten Endabschnitt, (14) der den vierten Nutabschnitt (3.4) in der zweiten Lage (L2) mit einem fünften Nutabschnitt (3.5) in einer zu der zweiten Lage (L2) benachbarten, dritten Lage (L3) verbindet und auf der zweiten Längsseite (6) der Wicklungseinheit (1) angeordnet ist..

Description

  • Die Erfindung betrifft eine bandförmige Wicklungseinheit für eine Statorwicklung mit einem ersten Wicklungsleiter, der in mehreren Lagen der Wicklungseinheit geführt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen bandförmigen Wicklungseinheit.
  • Bei der Herstellung einer Statorwicklung nach Art einer Wellenwicklung werden typischerweise einzelne Drahtstränge aus Isolationslackdraht über eine Wicklungsschablone vorgebogen, um eine bandförmige Wicklungseinheit zu erzeugen, die als Teil der Statorwicklung in die Nuten eines Statorkerns eingebracht werden kann. Die Wicklungsschablone ist in der Regel als dünnes Schwert ausgebildet, entlang dessen mehrere Wicklungsleiter mit verschiebbaren Drahtklemmen im Sinne der Wicklungsform gleichzeitig gebogen werden.
  • Zur Herstellung einer zweilagigen bandförmigen Wicklungseinheit ist es beispielsweise aus der US 2018/0 331 606 A1 bekannt, nach jedem einem Biegeschritt, in welchem die Wicklungsleiter gebogen werden, die Wicklungsschablone jeweils in derselben Richtung um die eigene Achse zu rotieren, um auf diese Weise eine um die Wicklungsschablone gewickelte bandförmige Wicklungseinheit zu erhalten. Die so entstandene mattenartige Wicklungseinheit wird ggf. mit weiteren solchen Wicklungseinheiten auf ein Trägerwerkzeug aufgerollt und anschließend in den Statorkern des Elektromotors eingefügt, wobei die Wicklungsleiter in Nuten in dem Statorkern eingebracht werden.
  • Die einzelnen Wicklungseinheiten werden anschließend je nach Anzahl der Phasen des Elektromotors mit den einzelnen Phasen, dem Sternpunkt und/oder untereinander verschaltet. Die Verschaltungsreihenfolge, die Anzahl der Wicklungsleiter und Wicklungseinheiten sind abhängig von der Auslegung des jeweiligen Elektromotors.
  • Bei Verwendung der bekannten bandförmigen Wicklungseinheit kommt es innerhalb der Nuten des Statorkerns im Bereich der Anschlüsse der Wicklungseinheiten zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Wicklungsleiter der einzelnen Phasen. Daraus ergibt sich ein asymmetrisches magnetisches Verhalten des Stators. Dies verschlechtert die Effizienz des gesamten Elektromotors. Zudem ist es beim Einfügen der Wicklungseinheit in den Statorkern erforderlich, die Wicklungsleiter mit einem Trägerwerkzeug zu verformen, um die Positionierung der Wicklungsleiter an den richtigen Stellen innerhalb der Nuten des Statorkerns zu erreichen. Somit müssen hier bei dem Fügen höhere Einpresskräfte erzeugt werden, um die Verformung der Drähte zu erreichen. Dies erhöht die Drahtspannungen und kann zu Beschädigungen der Drahtisolation führen. Dies kann zu Kurzschlüssen führen, die die Effizienz der Motor weiter verschlechtern bzw. zum Schaden des Motors führen.
  • Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, einen Elektromotor mit hoher Effizienz zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine bandförmige Wicklungseinheit für eine Statorwicklung mit einem ersten Wicklungsleiter, der in mehreren Lagen der Wicklungseinheit geführt ist und umfasst:
    1. a. mehrere gerade in einer Querrichtung der Wicklungseinheit verlaufende Nutabschnitte, die zueinander parallel angeordnet sind,
    2. b. einen ersten gekrümmte Endabschnitt, der einen ersten Nutabschnitt in der ersten Lage mit einem zweiten Nutabschnitt in einer zu der ersten Lage benachbarten, zweiten Lage verbindet und auf einer ersten Längsseite der Wicklungseinheit angeordnet ist,
    3. c. einen zweiten gekrümmten Endabschnitt, der den zweiten Nutabschnitt in der zweiten Lage mit einem dritten Nutabschnitt in der ersten Lage verbindet und auf einer der ersten Längsseite gegenüberliegenden, zweiten Längsseite der Wicklungseinheit angeordnet ist,
    4. d. einen dritten gekrümmten Endabschnitt, der den dritten Nutabschnitt in der ersten Lage mit einem vierten Nutabschnitt in der zweiten Lage verbindet und auf der ersten Längsseite der Wicklungseinheit angeordnet ist und
    5. e. einen vierten gekrümmten Endabschnitt, der den vierten Nutabschnitt in der zweiten Lage mit einem fünften Nutabschnitt in einer zu der zweiten Lage benachbarten, dritten Lage verbindet und auf der zweiten Längsseite der Wicklungseinheit angeordnet ist.
  • Im Gegensatz zu dem Stand der Technik wird die Wicklungsschablone bei der Herstellung der erfindungsgemäßen bandförmigen Wicklungseinheit nicht immer in derselben Drehrichtung gedreht. Vielmehr wird die Wicklungsschablone zum Bilden des ersten, zweiten und dritten Endabschnitts in einer erste Drehrichtung gedreht und zum Bilden des vierten gekrümmten Endabschnitts in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung gedreht. Hierdurch verläuft der Wicklungsleiter im Gegensatz zu dem Stand der Technik nicht nur in einer ersten und einer zweiten Lage, sondern mindestens auch in einer dritten Lage. Es hat sich gezeigt, dass mittels der erfindungsgemäßen bandförmigen Wicklungseinheit eine Statorwicklung erzeugt werden kann, die eine symmetrische Nutverteilung auch im Übergangsbereich der Lagen aufweist, und dadurch zu einer Effizienzsteigerung des Elektromotors führt. Zudem ist der Verlauf des Wicklungsleiters durch den Wechsel in die dritte Lage bereits so vorgebogen, wie er letztendlich auch im Stator verläuft, wodurch die Einpresskräfte beim Einbringen der bandförmigen Wicklungseinheit in den Statorkern reduziert werden können.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die bandförmige Wicklungseinheit einen fünften gekrümmten Endabschnitt umfasst, der den fünften Nutabschnitt in der dritten Lage mit einem sechsten Nutabschnitt in einer zu der dritten Lage benachbarten vierten Lage verbindet und auf der ersten Längsseite der Wicklungseinheit angeordnet ist. Zum Bilden des fünften gekrümmten Endabschnitts kann die Wicklungsschablone in ihre erste, ursprüngliche Drehrichtung gedreht werden.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die bandförmige Wicklungseinheit einen sechsten gekrümmten Endabschnitt umfasst, der den sechsten Nutabschnitt in der vierten Lage mit einem siebten Nutabschnitt in der dritten Lage verbindet und auf der zweiten Längsseite der Wicklungseinheit angeordnet ist. Zum Bilden des sechsten gekrümmten Endabschnitts kann die Wicklungsschablone in ihre erste, ursprüngliche Drehrichtung gedreht werden.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die bandförmige Wicklungseinheit einen oder mehrere zweite Wicklungsleiter umfasst, die identisch zu dem ersten Wicklungsleiter ausgebildet und derart versetzt angeordnet sind, dass der erste und die zweiten Wicklungsleiter in denselben mehreren Lagen der Wicklungseinheit angeordnet sind. Insbesondere weisen die ersten und zweiten Wicklungsleiter gerade in einer Querrichtung der Wicklungseinheit verlaufende Nutabschnitte auf, die jeweils parallel zu einander verlaufend angeordnet sind.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer bandförmigen Wicklungseinheit für eine Statorwicklung mit einem ersten Wicklungsleiter, der in mehreren Lagen der Wicklungseinheit geführt ist, mit folgenden Verfahrensschritten:
    1. a. Bereitstellen mehrerer gerader in einer Querrichtung der Wicklungseinheit verlaufender Nutabschnitte, die zueinander parallel angeordnet sind,
    2. b. Bereitstellen eines ersten gekrümmten Endabschnitts, der einen ersten Nutabschnitt in der ersten Lage mit einem zweiten Nutabschnitt in einer zu der ersten Lage benachbarten, zweiten Lage verbindet und auf einer ersten Längsseite der Wicklungseinheit angeordnet ist,
    3. c. Bereitstellen eines zweiten gekrümmten Endabschnitts, der den zweiten Nutabschnitt in der zweiten Lage mit einem dritten Nutabschnitt in der ersten Lage verbindet und auf einer der ersten Längsseite gegenüberliegenden, zweiten Längsseite der Wicklungseinheit angeordnet ist,
    4. d. Bereitstellen eines dritten gekrümmten Endabschnitts, der den dritten Nutabschnitt in der ersten Lage mit einem vierten Nutabschnitt in der zweiten Lage verbindet und auf der ersten Längsseite der Wicklungseinheit angeordnet ist,
    5. e. Bereitstellen eines vierten gekrümmten Endabschnitts, der den vierten Nutabschnitt in der zweiten Lage mit einem fünften Nutabschnitt in einer zu der zweiten Lage benachbarten, dritten Lage verbindet und auf der zweiten Längsseite der Wicklungseinheit angeordnet ist.
  • Bei dem Herstellungserfahren können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie zuvor im Zusammenhang mit der bandförmigen Wicklungseinheit beschrieben worden sind.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass zum Bereitstellen des ersten, zweiten und dritten gekrümmten Wicklungsabschnitts der erste Wicklungsleiter um eine erste Wickelschablone, insbesondere eine erste Schwertschablone, gebogen wird. Bevorzugt wird die erste Wickelschablone beim Biegen zum Bereitstellen des ersten, zweiten und dritten gekrümmten Wicklungsabschnitts jeweils in derselben ersten Drehrichtung um eine erste Drehachse, insbesondere eine Längsachse der erste Wickelschablone, gedreht.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zum Bereitstellen des vierten gekrümmten Endabschnitts der Wicklungsleiter um eine zweite Wickelschablone, insbesondere eine zweite Schwertschablone, gebogen. Die zweite Wickelschablone kann an die ersten Wickelschablone angelegt werden. Bevorzugt ist es, wenn die zweite Wickelschablone zum Bereitstellen des vierten gekrümmten Endabschnitts in einer zweiten, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung um eine zweite Drehachse gedreht wird. Die zweite Drehachse ist bevorzugt parallel zu der ersten Drehachse und/oder ist eine Längsachse der zweiten Wickelschablone.
  • In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die zweite Wickelschablone zunächst an die erste Wickelschablone angelegt wird und dann die erste Wickelschablone und die zweite Wickelschablone, insbesondere simultan, gedreht werden, um den vierten gekrümmten Endabschnitt bereitzustellen. Bevorzugt werden die erste Wickelschablone und die zweite Wickelschablone zum Bereitstellen des vierten gekrümmten Endabschnitts in der zweiten, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung um die zweite Drehachse gedreht wird. Die zweite Drehachse ist bevorzugt parallel zu der ersten Drehachse und/oder ist eine Längsachse der zweiten Wickelschablone.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zum Bereitstellen eines fünften gekrümmten Endabschnitts der erste Wicklungsleiter um eine dritte Wickelschablone, insbesondere eine dritte Schwertschablone, gebogen wird. Durch den Versatz, der sich durch den Verlauf in einer dritten Lage ergibt, ist für das weitere Herstellen der bandförmigen Wicklungseinheit erforderlich auf der dritten Wickelschablone fortzufahren. Die dritte Wickelschablone wird zum Bereitstellen des fünften gekrümmten Endabschnitts bevorzugt in die erste Drehrichtung um eine dritte Drehachse gedreht, die der Drehrichtung der ersten Wicklungsschablone zum Biegen des ersten, zweiten und dritten Endabschnitts entspricht. Die dritte Drehachse ist bevorzugt parallel zu der ersten Drehachse und/oder der zweiten Drehachse und/oder ist eine Längsachse der dritten Wickelschablone.
  • Vorteilhaft ist es, wenn zum Bereitstellen eines sechsten gekrümmten Endabschnitts der erste Wicklungsleiter um die dritte Wickelschablone gebogen wird. Die dritte Wickelschablone wird zum Bereitstellen des sechsten gekrümmten Endabschnitts bevorzugt in die erste Drehrichtung um die dritte Drehachse gedreht.
  • Alternativ oder zusätzlich zu den zuvor beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen können auch die im Zusammenhang mit der bandförmigen Wicklungseinheit erörterten bevorzugte Ausgestaltungen und optionalen Merkmale bei dem Verfahren allein oder in Kombination Anwendung finden.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt:
    • 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen bandförmigen Wicklungseinheit in einer Seitenansicht;
    • 2 die bandförmige Wicklungseinheit aus 1 in einer Draufsicht;
    • 3 eine Statorwicklung mit einer bandförmigen Wicklungseinheit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Draufsicht;
    • 4 die Statorwicklung aus 3 in einer perspektivischen Ansicht;
    • 5 ein Detail der Statorwicklung aus 4 in einer Draufsicht; und
    • 6 ein Detail der Statorwicklung aus 4 in einer Ansicht von unten.
  • In der 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen bandförmigen Wicklungseinheit 1 dargestellt, die bandförmig ausgebildet ist. Die Wicklungseinheit 1 umfasst mehrere Wicklungsleiter 2, 2', die in mehreren, hier genau vier, Lagen L1, L2, L2, L4 der Wicklungseinheit 1 geführt sind. Die Wicklungsleiter 2, 2' sind identisch ausgebildet und jeweils derart zueinander versetzt angeordnet, dass sämtliche Wicklungsleiter 2, 2' dieselben Lagen L1, L2, L3, L4 der Wicklungseinheit 1 durchlaufen. Jeder der Wicklungsleiter 2, 2' umfasst mehrere gerade, in einer Querrichtung Q der Wicklungseinheit 1 verlaufende Nutabschnitte 3.1-3.8, die zueinander parallel angeordnet sind. Der Abstand zwischen den Nutabschnitten 3.1-3.8 ist derart bemessen, dass benachbarte Nutabschnitte 3.1-3.7 in unterschiedliche Statornuten eines Statorkerns einer elektrischen Maschine eingebracht werden können. Die Nutabschnitte 3.1-3.8 sind über Endabschnitte 11-17 miteinander verbunden, die in einem Zustand, in welchem die Nutabschnitte 3.1-3.8 der Wicklungseinheit 1 in die Statornuten eines Statorkern eingebracht sind stirnseitig aus dem Statorkern herausstehen und einen Wickelkopf bilden.
  • Im Folgenden soll der Verlauf eines ersten Wicklungsleiters 2 ausgehend von einem links in 1 und 2 gezeigten ersten Anschluss in der ersten Lange L1 bis zu einem rechts gezeigten zweiten Anschluss in der vierten Lage L4 beschrieben werden. Diese Beschreibung trifft in entsprechender Weise auf die weiteren Wicklungsleiter 2' zu. Ein erster gekrümmter Endabschnitt 11 eines ersten Wicklungsleiters 2 verbindet einen ersten Nutabschnitt 3.1 in der ersten Lage L1 mit einem zweiten Nutabschnitt 3.2 in einer zu der ersten Lage L1 benachbarten, zweiten Lage L2. Dieser erste gekrümmte Endabschnitt 11 ist auf einer ersten Längsseite 5 der Wicklungseinheit 1 angeordnet, die in 1 unten dargestellt ist und dem ersten Anschluss gegenüber liegt. Ein zweiter gekrümmter Endabschnitt 12 verbindet den zweiten Nutabschnitt 3.2 in der zweiten Lage L2 mit einem dritten Nutabschnitt 3.3 in der ersten Lage L1. Dieser zweite gekrümmte Endabschnitt ist auf einer der ersten Längsseite 5 gegenüberliegenden, zweiten Längsseite 6 der Wicklungseinheit 1 angeordnet. Ein dritter gekrümmter Endabschnitt 13 verbindet den dritten Nutabschnitt 3.3 in der ersten Lage L1 mit einem vierten Nutabschnitt 3.4 in der zweiten Lage L2. Dieser dritte gekrümmte Endabschnitt 13 ist auf der ersten Längsseite 5 der Wicklungseinheit 1 angeordnet.
  • Zum Bilden des ersten, zweiten und dritten gekrümmten Endabschnitts 11, 12, 13 des Wicklungsleiters 2 wird dieser um eine erste Wickelschablone gebogen, welche nach Art einer flachen Schwertschablone ausgebildet ist. Diese Wickelschablone wird beim Biegen des ersten, zweiten und dritten gekrümmten Endabschnitts 11, 12, 13 jeweils in dieselbe erste Drehrichtung um eine Längsachse der erste Wickelschablone gedreht.
  • Die bandförmige Wicklungseinheit umfasst ferner einen vierten gekrümmten Endabschnitt 14, der den vierten Nutabschnitt 3.4 in der zweiten Lage L2 mit einem fünften Nutabschnitt 3.5 in einer zu der zweiten Lage L2 benachbarten, dritten Lage L3 verbindet und auf der zweiten Längsseite 6 der Wicklungseinheit 1 angeordnet ist. Zum Bilden dieses vierten gekrümmten Endabschnitts 14 wird der Wicklungsleiter um eine zweite Wickelschablone gebogen, welche an die erste Wickelschablone angelegt wird. Die zweite Wickelschablone ist ebenfalls als Schwertschablone ausgebildet, bevorzugt als mit der ersten Wickelschablone identische Schwertschablone. Im Unterschied zu der ersten Wickelschablone wird die zweite Wickelschablone zum Bilden des vierten gekrümmten Endabschnitts 14 in einer zweiten, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung um eine Längsachse der zweiten Wickelschablone, die parallel zu der ersten Drehachse angeordnet ist. Bevorzugt wird dabei auch die erste Wickelschablone in der zweiten Drehrichtung um ihre Längsachse gedreht. Durch diesen Klapp- oder Biegerichtungswechsel wird eine weitere Lage der Wicklungseinheit 1, hier die dritte Lage L3, gebildet. Insofern ergibt sich ein stufenartiger Versatz in der bandförmigen Wicklungseinheit 1.
  • Die Wicklungseinheit 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel umfasst ferner einen fünften gekrümmten Endabschnitt 15, der den fünften Nutabschnitt 3.5 in der dritten Lage L3 mit einem sechsten Nutabschnitt 3.6 in einer zu der dritten Lage L3 benachbarten vierten Lage L4 verbindet und auf der ersten Längsseite 5 der Wicklungseinheit 1 angeordnet ist. Zum Bilden dieses fünften gekrümmten Endabschnitts 15 wird der Wicklungsleiter 2 um eine dritte Wickelschablone gebogen. Diese ist ebenfalls als, bevorzugt zu der ersten Wickelschablone identische, Schwertschablone ausgebildet. Zum Biegen des Wicklungsleiters 2 im Bereich des fünften gekrümmten Endabschnitts 15 wird die Wickelschablone in der ersten Drehrichtung um eine Längsachse der dritten Wickelschablone gedreht. Der sechste gekrümmte Endabschnitt 16 verbindet den sechsten Nutabschnitt 3.6 in der vierten Lage L4 mit einem siebten Nutabschnitt 3.7 in der dritten Lage L3 und ist auf der zweiten Längsseite 6 der Wicklungseinheit 1 angeordnet. Zum Bilden des sechsten gekrümmten Endabschnitts 16 wird der Wicklungsleiter wiederrum um die dritte Wickelschablone gebogen, wobei diese in der ersten Drehrichtung gedreht wird.
  • Letztendlich erhält man eine bandförmige Wicklungseinheit 1, die mehrere Stufen - also Lagenwechsel - aufweist. Gemäß einer Abweichung des Ausführungsbeispiels können die Wicklungsleiter 2, 2' der bandförmigen Wicklungseinheit weitere Nutabschnitte und Endabschnitte aufweisen und sich in weiteren Lagen erstrecken. Beispielsweise kann eine Wicklungseinheit ein Vielfaches der Länge der in dem Ausführungsbeispiel gezeigten Wicklungseinheit 1 aufweisen. Eine bandförmige Wicklungseinheit gemäß einer solchen Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann beispielsweise zwei oder mehr Wicklungseinheiten 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel umfassen, die seriell geschaltet sind. Auf diese Weise kann eine bandförmige Wicklungseinheit erhalten werden, die auf eine von dem Ausführungsbeispiel abweichende Anzahl an Nuten des Statorkerns (Blechpakets) angepasst ist.
  • Die Darstellungen in 3 bis 6 zeigen eine spiralförmige Anordnung der bandförmigen Wicklungseinheit als Statorwicklung 20 nach Art einer Wellenwicklung eines Stators einer elektrischen Maschine. Der Statorkern (das Blechpaket) des Stators ist dabei zur besseren Sichtbarkeit der Statorwicklung nicht dargestellt. Wie die schematische Draufsicht in 3 verdeutlicht, ist die bandförmige Wicklungseinheit 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel derart angeordnet, dass sie ausgehend von ersten Anschlüssen (Anfangs-Anschlüssen) 21 hin zu zweiten Anschlüssen (End-Anschlüssen) 22 drei Umläufe 24, 25, 26 bildet, dass sich also eine dreischichtige Statorwicklung 20 ergibt. Jeweils nach einen vollständigen Umlauf 23, 24, 25 verspringt die spiralförmig angeordnete bandförmige Wicklungseinheit 1 in einem Übergangsbereich 26.
  • Bei einer Statorwicklung mit einer herkömmlichen bandförmigen Wicklungseinheit ist es erforderlich, beim Einfügen der Wicklungsmatte in den Statorkern die Wicklungseinheit, insbesondere die Wicklungsleiter im Übergangsbereich durch Einpressen zu verformen. Die Verformung findet sowohl am oberen Wickelkopf als auch am unteren Wickelkopf statt und kann zu Spannungen in dem Wicklungsleiter sowie zu Beschädigungen dessen Isolation führen. Derartige Folgen werden bei der erfindungsgemäßen bandförmigen Wicklungseinheit 1 vermieden. Wie in 4 ersichtlich, ist bei dem mit der erfindungsgemäßen bandförmigen Wicklungseinheit 1 gebildeten Statorwicklung 20 eine gleichmäßig abwechselnde Verteilung des Wicklungsleiter über die Nuten des Statorkerns gegeben. Der Verlauf eines Wicklungsleiters 2" ist hier hervorgehoben. In dem Übergangsbereich 26 wird eine Abstufung erreicht. Diese Abstufung folgt bereits vor dem Einbringen der bandförmigen Wicklungseinheit 1 in den Statorkern dem letztendlichen Drahtverlauf im Stator wodurch die Einpresskräfte verringert werden, da beim Einfügen in den Statorkern keine Verformung des Drahtes notwendig ist.
  • Durch die erfindungsgemäße bandförmige Wicklungseinheit 1 wird eine Asymmetrie im in den Nuten im Bereich des Anfangs der Statorwicklung 20 vermieden, so dass sich ein verbessertes magnetisches Verhalten der elektrischen Maschine, also eine Effizienzsteigerung ergibt. Ferner sind nur geringere Einpresskräfte beim Einbringen der Statorwicklung 20 in den Statorkern erforderlich, da die Verformung der Drähte im Bereich der Übergänge entfällt. Zudem kommt es zu einer Reduktion der Drahtspannungen und einem geringeren Risiko von Isolationsbeschädigungen. Schließlich ergibt sich ein gleichmäßigerer Drahtverlauf im Wickelkopf, so dass eine weniger aufwendige Darstellung und Parametrierung der Wicklung im 3D-Modell ermöglicht wird. Hierdurch kann eine höhere Genauigkeit des Modells und eine Verringerung der Komplexität erreicht werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    bandförmige Wicklungseinheit
    2, 2', 2"
    Wicklungsleiter
    3.1-3.8
    Nutabschnitt
    5
    Längsseite
    6
    Längsseite
    11-17
    gekrümmter Endabschnitt
    20
    Statorwicklung
    21
    Anschlüsse
    22
    Anschlüsse
    23
    Umlauf
    24
    Umlauf
    25
    Umlauf
    26
    Übergangsbereich
    L1-L4
    Lage
    Q
    Querrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2018/0331606 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Bandförmige Wicklungseinheit (1) für eine Statorwicklung (20) mit einem ersten Wicklungsleiter (2), der in mehreren Lagen (L1, L2, L2, L4) der Wicklungseinheit (1) geführt ist und umfasst: a. mehrere gerade in einer Querrichtung (Q) der Wicklungseinheit (1) verlaufende Nutabschnitte (3.1-3.5), die zueinander parallel angeordnet sind, b. einen ersten gekrümmte Endabschnitt (11), der einen ersten Nutabschnitt (3.1) in der ersten Lage (L1) mit einem zweiten Nutabschnitt (3.2) in einer zu der ersten Lage (L1) benachbarten, zweiten Lage (L2) verbindet und auf einer ersten Längsseite (5) der Wicklungseinheit (1) angeordnet ist, c. einen zweiten gekrümmten Endabschnitt (12), der den zweiten Nutabschnitt (3.2) in der zweiten Lage (L2) mit einem dritten Nutabschnitt (3.3) in der ersten Lage (L1) verbindet und auf einer der ersten Längsseite (5) gegenüberliegenden, zweiten Längsseite (6) der Wicklungseinheit (1) angeordnet ist, d. einen dritten gekrümmten Endabschnitt (13), der den dritten Nutabschnitt (3.3) in der ersten Lage (L1) mit einem vierten Nutabschnitt (3.4) in der zweiten Lage (L2) verbindet und auf der ersten Längsseite (5) der Wicklungseinheit (1) angeordnet ist und e. einen vierten gekrümmten Endabschnitt, (14) der den vierten Nutabschnitt (3.4) in der zweiten Lage (L2) mit einem fünften Nutabschnitt (3.5) in einer zu der zweiten Lage (L2) benachbarten, dritten Lage (L3) verbindet und auf der zweiten Längsseite (6) der Wicklungseinheit (1) angeordnet ist.
  2. Bandförmige Wicklungseinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen fünften gekrümmten Endabschnitt (15), der den fünften Nutabschnitt (3.5) in der dritten Lage (L3) mit einem sechsten Nutabschnitt (3.6) in einer zu der dritten Lage (L3) benachbarten vierten Lage (L4) verbindet und auf der ersten Längsseite (5) der Wicklungseinheit (1) angeordnet ist.
  3. Bandförmige Wicklungseinheit nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen sechsten gekrümmten Endabschnitt (16), der den sechsten Nutabschnitt (3.6) in der vierten Lage (L4) mit einem siebten Nutabschnitt (3.7) in der dritten Lage (L3) verbindet und auf der zweiten Längsseite (6) der Wicklungseinheit (1) angeordnet ist.
  4. Bandförmige Wicklungseinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen oder mehrere zweite Wicklungsleiter (2), die identisch zu dem ersten Wicklungsleiter (2) ausgebildet und derart versetzt angeordnet sind, dass der erste und die zweiten Wicklungsleiter (2, 2) in denselben mehreren Lagen (L1, L2, L3, L4) der Wicklungseinheit (1) angeordnet sind.
  5. Verfahren zur Herstellung einer bandförmigen Wicklungseinheit (1) für eine Statorwicklung (20) mit einem ersten Wicklungsleiter (2), der in mehreren Lagen (L1, L2, L2, L4) der Wicklungseinheit (1) geführt ist, mit folgenden Verfahrensschritten: a. Bereitstellen mehrerer gerader in einer Querrichtung (Q) der Wicklungseinheit (1) verlaufender Nutabschnitte (3.1-3.7), die zueinander parallel angeordnet sind, b. Bereitstellen eines ersten gekrümmten Endabschnitts (11), der einen ersten Nutabschnitt (3.1) in der ersten Lage (L1) mit einem zweiten Nutabschnitt (3.2) in einer zu der ersten Lage (L1) benachbarten, zweiten Lage (L2) verbindet und auf einer ersten Längsseite (5) der Wicklungseinheit (1) angeordnet ist, c. Bereitstellen eines zweiten gekrümmten Endabschnitts (12), der den zweiten Nutabschnitt (3.2) in der zweiten Lage (L2) mit einem dritten Nutabschnitt (3.3) in der ersten Lage (L1) verbindet und auf einer der ersten Längsseite (5) gegenüberliegenden, zweiten Längsseite (6) der Wicklungseinheit (1) angeordnet ist, d. Bereitstellen eines dritten gekrümmten Endabschnitts (13), der den dritten Nutabschnitt (3.3) in der ersten Lage (L1) mit einem vierten Nutabschnitt (3.4) in der zweiten Lage (L2) verbindet und auf der ersten Längsseite (5) der Wicklungseinheit (1) angeordnet ist, gekennzeichnet durch e. Bereitstellen eines vierten gekrümmten Endabschnitts, (14) der den vierten Nutabschnitt (3.4) in der zweiten Lage (L2) mit einem fünften Nutabschnitt (3.5) in einer zu der zweiten Lage (L2) benachbarten, dritten Lage (L3) verbindet und auf der zweiten Längsseite (6) der Wicklungseinheit (1) angeordnet ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bereitstellen des ersten, zweiten und dritten gekrümmten Endabschnitts (11, 12, 13) der erste Wicklungsleiter (2) um eine erste Wickelschablone, insbesondere eine erste Schwertschablone, gebogen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bereitstellen des vierten gekrümmten Endabschnitts (14) der Wicklungsleiter (2) um eine zweite Wickelschablone, insbesondere eine zweite Schwertschablone, gebogen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wickelschablone zunächst an die erste Wickelschablone angelegt wird und dann die erste Wickelschablone und die zweite Wickelschablone, insbesondere simultan, gedreht werden, um den vierten gekrümmten Endabschnitt (14) bereitzustellen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bereitstellen eines fünften gekrümmten Endabschnitts (15) der erste Wicklungsleiter (2) um eine dritte Wickelschablone, insbesondere eine dritte Schwertschablone, gebogen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bereitstellen eines sechsten gekrümmten Endabschnitts (16) der erste Wicklungsleiter (2) um die dritte Wickelschablone gebogen wird.
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