DE102022127861A1

DE102022127861A1 - Verfahren zur Herstellung einer Spulenwicklung

Info

Publication number: DE102022127861A1
Application number: DE102022127861.1A
Authority: DE
Inventors: Shkelzen Bekteshi
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2022-04-25
Filing date: 2022-10-21
Publication date: 2023-10-26
Also published as: DE102022127860A1; DE102022127817A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Spulenwicklung (8), die eine Mehrzahl von Spulenwindungen (801) aufweist. Das Verfahren umfasst die Schritte: Wickeln eines Spulendrahts (810) auf einen Wickelkörper (820) in gespreizter Anordnung, bei der die einzelnen Spulenwindungen (801) im Vergleich zu Ihrer Position in der fertigen Spulenwicklung in einer Spreizrichtung (A) zueinander beabstandet sind, und Zusammenschieben der Spulenwindungen (801) entgegen der Spreizrichtung (A) derart, dass die zusammengeschoben Spulenwindungen (801) in mindestens zwei Ebenen (831-834) liegen, wobei jede Ebene (831-834) mindestens zwei Spulenwindungen (801) mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist. In weiteren Aspekten betrifft die vorliegende Erfindung eine Spulenwicklung (8) und einen Wickelkörper (820) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Spulenwicklung, eine entsprechende Spulenwicklung sowie einen Wickelkörper zur Durchführung des Verfahrens.
Es sind Wickelverfahren bekannt, bei denen eine Spulenwicklung erzeugt wird, indem ein Spulendraht auf einen zu bewickelnden Spulenkörper oder eine andere spulentragenden Vorrichtung aufwickelt wird. Dabei nimmt der Durchmesser der Spulenwindungen allgemein zu, d.h. die Spulenwindungen weisen mit zunehmender Wickelzahl einen immer größeren Durchmesser auf. Eine solche Aufwicklung kann auch erfolgen, wenn mehrere Spulenwindungen in einer Ebene oder Lage der Spulenwicklung realisiert werden sollen.
Es besteht allerdings ein Bedürfnis, Spulenwicklungen bereitzustellen, bei denen die einer Ebene oder Lage angeordnete Spulenwindungen mit zunehmender Wickelzahl in ihrem Durchmesser abnehmen. In einem solchen Fall müsste ein Wickeldraht in einer Ebene von außen nach innen gewickelt werden. Dies ist mit herkömmlichen Wickelverfahren jedoch nicht möglich. Ein Bedürfnis, solche Spulenwicklungen einzusetzen, besteht beispielsweise bei Transversalflussmaschinen. Eine Transversalflussmaschine ist eine rotierende elektrische Maschine, bei der sich ein relevanter magnetischer Fluss im Wesentlichen transversal beziehungsweise senkrecht zu einer Drehachse wenigstens eines Rotors der Transversalflussmaschine einstellt. Die Statorwicklung bzw. Spulenwicklung ist dabei als Umfangswicklung ausgeführt, die konzentrisch zur Drehachse des Rotors angeordnet ist. Dabei kann es vorteilhaft sein, eine Spulenwicklung bereitzustellen, die mehrere Ebenen bzw. Lagen aufweist, wobei in jeder Ebene mehrere Spulenwindungen ausgebildet sind. Eine Transversalflussmaschine ist beispielsweise als permanenterregte Synchronmaschine ausgeführt und kann für die Beaufschlagung mit einer einphasigen oder mehrphasigen Wechselspannung ausgebildet sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Spulenwicklung anzugeben, bei der in einzelnen Ebenen der Durchmesser von Spulenwindungen der Spulenwicklung mit zunehmender Wickelzahl von außen nach innen abnehmen kann. Des Weiteren sollen eine entsprechende Spulenwicklung sowie ein Wickelkörper zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit dem Merkmal des Anspruchs 1, eine Spulenwicklung mit dem Merkmal des Anspruchs 16, eine Spulenwicklung mit den Merkmalen des Anspruchs 17 und einen Wickelkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 18 bereitgestellt. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Danach betrachtet die vorliegende Erfindung in einem ersten Erfindungsaspekt ein Verfahren zum Herstellen einer Spulenwicklung, die eine Mehrzahl von Spulenwindungen aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

- Wickeln eines Spulendrahts auf einen Wickelkörper in gespreizter Anordnung, bei der die einzelnen Spulenwindungen im Vergleich zu Ihrer Position in der fertigen Spulenwicklung in einer Spreizrichtung zueinander beabstandet sind, und
- Zusammenschieben der Spulenwindungen entgegen der Spreizrichtung derart, dass die zusammengeschoben Spulenwindungen in mindestens zwei Ebenen liegen, wobei jede Ebene mindestens zwei Spulenwindungen mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist.

Danach beruht die vorliegende Erfindung auf dem Gedanken, zusätzliche Freiheiten beim Wickeln einer Spulenwicklung zu ermöglichen, indem ein Spulendraht in gespreizter Anordnung auf einen Wickelkörper aufgewickelt und anschließend die auf diese Weise entstandene, gespreizte Wickelformation in mindestens zwei Ebenen zusammengeschoben wird. Dabei können durch entsprechende Ausgestaltung des Wickelkörper sowohl Spulenlagen bereitgestellt werden, bei denen der Durchmesser der Spulenwindungen zunimmt, als auch Spulenlagen bereitgestellt werden, bei denen der Durchmesser der Spulenwindungen abnimmt.
Es wird darauf hingewiesen, dass mit dem Begriff „Spulenwicklung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Luftspule bezeichnet wird, die Spulenwindungen aufweist, die nicht auf einen Wickelkörper aufgewickelt sind.
Es wird weiter darauf hingewiesen, dass die Spulenwindungen nicht notwendigerweise kreisförmig sind, für welchen Fall der Begriff „Durchmesser“ im Sinne der vorliegenden Erfindung den größten Abstand kennzeichnet, den eine sich über 360° erstreckende Spulenwindung zwischen zwei Punkten der Spulenwindung aufweist. Dass in einer Spulenebene mehrere Spulenwindungen mit unterschiedlichem Durchmesser ausgebildet sind, bedeutet dabei, die Spulenwindungen ineinander passen, d. h. eine Spulenwindung mit kleineren Durchmesser ist in der betrachteten Ebene von einer Spulenwindung mit einem größeren Durchmesser außen umgeben.
Als „Ebene“ einer Spule wird ein Bereich verstanden, der im Wesentlichen senkrecht zur Spulenachse ausgerichtet ist und in dem sich mindestens eine Spulenwindung erstreckt, wobei wie erläutert bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach dem Zusammenschieben der Spulenwindungen in jeder Ebene mindestens zwei Spulenwindungen mit unterschiedlichem Durchmesser ausgebildet sind. Eine Spulenebene kann dabei auch als Spulenlage bezeichnet werden. Die beiden Begriffe werden synonym gebraucht.
Es wird weiter darauf hingewiesen, dass der Wickeldraht, der die einzelnen Spulenwindungen und die Spulenwicklung insgesamt bildet, in an sich bekannter Weise mit einer Isolierung versehen ist. Durch die Dicke der Isolierung werden dabei die erforderlichen Isolationsabstände sichergestellt. Bei dem Wickeldraht handelt es sich beispielsweise um einen mit einer Windungsisolierung versehenen Rechteckleiter oder Rundleiter. Als Materialien für den Wickeldraht kommen beispielsweise Kupfer und Aluminium in Betracht. Weiterhin kann eine Nickelschutzschicht Anwendung finden, die eine Leiterkorrosion, insbesondere Oxidation, verhindert.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jede Spulenwindung auf die Stirnseite einer zugeordneten Wickelscheibe des Wickelkörpers aufgewickelt wird, wobei die Wickelscheiben in der Spreizrichtung nebeneinander angeordnet sind. Die Wickelscheiben bilden in ihrer Gesamtheit zusammen mit einer Startscheibe und einer Endscheibe den Wickelkörper. Durch die Verwendung einzelner Scheiben, die hintereinander bzw. nebeneinander angeordnet werden, ist es möglich, den einzelnen Spulenwindungen in einfacher Weise einen gewünschten Durchmesser und eine gewünschten Form zu geben. Insbesondere können nebeneinander Scheiben mit zunehmenden Durchmesser und Scheiben mit abnehmendem Durchmesser angeordnet werden.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Wickelkörper mindestens einen Abschnitt aufweist, in dem aufeinanderfolgende Spulenwindungen in ihrem Durchmesser abnehmen und mindestens einen Abschnitt aufweist, in dem aufeinanderfolgende Spulenwindungen in Ihrem Durchmesser zunehmen, wobei beim Zusammenschieben der Spulenwindungen die Spulenwindungen eines im Durchmesser abnehmenden Abschnitts und die Spulenwindungen eines im Durchmesser abnehmenden Abschnitts jeweils in einer Ebene zusammengeschoben werden. Auf diese Weise kann eine Spulenwicklung bereitgestellt werden, die sowohl eine Spulenlage aufweist, in der der Durchmesser der Spulenwindungen abnimmt, als auch eine Spulenlage aufweist, in der der Durchmesser der Spulenwindungen zunimmt. Dabei können mehrerer solcher Spulenlagen in abwechselnder Reihenfolge bereitgestellt werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sukzessive jeweils eine Mehrzahl nebeneinander auf dem Wickelkörper aufgewickelte Spulenwindungen in eine Ebene zusammengeschoben wird, und anschließend eine weitere Mehrzahl nebeneinander auf dem Wickelkörper aufgewickelt Spulenwindungen in eine Ebene zusammengeschoben wird. Das Zusammenschieben der Spulenwindungen erfolgt somit jeweils für eine Ebene und anschließend werden die Spulenwindungen für die sich daran anschließende Ebene zusammengeschoben. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Spulenwindungen in der umgekehrten Reihenfolge ihres Aufwickelns auf den Wickelkörper in Ebenen zusammengeschoben werden.
Eine Ausführungsvariante hierzu sieht vor, dass die Spulenwindungen in vier Ebenen zusammengeschoben werden. Beispielsweise ist vorgesehen, dass in einer ersten Ebene drei Spulenwindungen, in einer zweiten Ebene vier Spulenwindungen, in einer dritten Ebene vier Spulenwindungen und in einer vierten Ebene drei Spulenwindungen ausgebildet sind, so dass insgesamt 14 Spulenwindungen in insgesamt vier Spulenlagen bereitgestellt werden.
Es ist vorgesehen, dass der Wickelkörper nach dem Aufwickeln der Spulenwindungen und vor oder beim Zusammenschieben der Spulenwindungen demontiert wird. Beispielsweise kann hierzu vorgesehen sein, dass der Wickelkörper sukzessive jeweils bezüglich einer Mehrzahl von Spulenwindungen, die in eine Ebene zusammengeschoben werden, entfernt wird.
Für eine effektive Demontage des Wickelkörpers und Bereitstellung der Spulenwicklung kann dabei vorgesehen sein, dass der mit den Spulenwindungen versehene Wickelkörper in eine vertikale Ausrichtung gebracht wird, bevor die Spulenwindungen in mindestens zwei Ebenen zusammengeschoben und der Wickelkörper demontiert wird werden. Die Demontage des Wickelkörpers kann sukzessive durch Entfernung der einzelnen Wickelscheiben erfolgen.
Die jeweils in eine Ebene zusammengeschoben Spulenwindungen werden beispielsweise durch Fixierbänder fixiert, so dass die räumliche Zuordnung der mehreren Spulenwindungen zu einer Spulenebene nicht bei der Handhabung der Spule versehentlich aufgehoben werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass die einzelnen Spulenwindungen nicht notwendigerweise kreisförmig ausgebildet sind, sondern in Ausführungsbeispielen von einer Kreisform abweichen. Auch verhält es sich so, dass die einzelnen Spulenwindungen nicht notwendigerweise über den gesamten Winkelbereich der Spulenwindung von 360° konvex sind. Konvex bedeutet dabei, dass in der Fläche, die durch eine Spulenwindung umfasst und durch diese definiert wird, die Verbindungsstrecke zwischen zwei Punkten der Fläche ebenfalls in der Fläche liegt. Es sind also auch konkave Formgebungen möglich.
So sieht eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Spulenwindungen in Umfangsrichtung einen konkaven Bereich aufweisen. Ein solcher konkaver Bereich ist beispielsweise erforderlich, wenn die fertige Spulenwicklung kreisförmig gebogen ausgebildet sein soll, wie es z.B. erforderlich sein kann, wenn die Spulenwicklung als Statorwicklung in einer Transversalflussmaschine Einsatz findet. Die Bereitstellung eines konkaven Bereichs der Spulenwicklung ist dabei grundsätzlich schwierig, da ein konkaver Bereich beim Wickeln aufgrund der auf dem Wickeldraht liegenden Zugspannung automatisch gerade gezogen wird und seine konkave Form verliert.
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung ermöglichen auch die Ausbildung konkaver Bereiche der Spulenwicklung. Dies erfolgt über eine entsprechende Formgebung der Wickelscheibe und den zusätzlichen Einsatz von Formscheiben. So sieht eine Ausgestaltung vor, dass die Wickelscheiben bezogen auf die Umfangsrichtung einen konkaven Wickelbereich aufweisen, wobei nach dem oder beim Aufwickeln einer Spulenwindung auf eine Wickelscheibe die Spulenwindung in dem konkaven Wickelbereich durch eine Formscheibe, die auf die Wickelscheibe aufgeschoben wird und die eine dem konkaven Bereich entsprechende Vorderseite aufweist, gegen den konkaven Wickelbereich gedrückt wird. Durch die Formscheibe wird die Spulenwindung in dem konkaven Bereich somit in ihrer konkaven Form gesichert. Die Formscheibe kann sich dabei beispielsweise an dem Wickelkörper oder seitlich an einer benachbarten Wickelscheibe abstützen.
In einer Ausgestaltung sind die Wickelscheiben und damit die Spulenwindungen im Umfangsrichtung bananenförmig gebogen ausgebildet, wobei sie radial innen einen konkaven Bereich und radial außen einen konvexen Bereich ausbilden. In dieser Form ist die Spulenwicklung geeignet für den Einsatz als Statorwicklung in einer Transversalflussmaschine. Dabei kann vorgesehen sein, dass mehrere Spulenwicklungen in Umfangsrichtung benachbart in einer Transversalflussmaschine angeordnet sind. Beispielsweise ist die Transversalflussmaschine für einen Betrieb mit einer dreiphasigen Wechselspannung ausgelegt. Zu diesem Zweck ist jede der Spulenwicklungen mit einer jeweiligen Phase der Wechselspannung beaufschlagt.
Allgemein wird darauf hingewiesen, dass die Spreizrichtung, in der die einzelnen Spulenwindungen zueinander beabstandet auf den Wickelkörper aufgewickelt werden, in Längsrichtung der Spulenwicklung verläuft.
In einem weiteren Erfindungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Spulenwicklung, die nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellt ist.
In einem weiteren Erfindungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Spulenwicklung, die aufweist:

- eine erste Mehrzahl von Spulenwindungen mit unterschiedlichem Durchmesser, die zusammengeschoben in einer Spulenebene angeordnet sind, wobei der Durchmesser der Spulenwindungen mit zunehmender Windungszahl abnimmt, und
- eine zweite Mehrzahl von Spulenwindungen mit unterschiedlichem Durchmesser, die zusammengeschoben in einer Spulenebene angeordnet sind, wobei der Durchmesser der Spulenwindungen mit zunehmender Windungszahl zunimmt.

Die erfindungsgemäße Spulenwicklung umfasst somit durch eine Spulenebene, in der der Durchmesser der Spulenwindungen mit zunehmender Windungszahl abnimmt.
Dabei können auch mehr als zwei, beispielsweise vier Spulenebenen vorgesehen sein, in die jeweils eine Mehrzahl von Spulenwindungen zusammengeschoben ist.
In einem weiteren Erfindungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Wickelkörper zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Wickelkörper umfasst:

- eine Mehrzahl von Wickelscheiben, die entlang einer Wickelkörperachse nebeneinander angeordnet sind, wobei jede Wickelscheibe dazu vorgesehen und ausgebildet ist, stirnseitig eine Spulenwindung aufzunehmen, wobei
- der Wickelkörper mindestens einen Abschnitt aufweist, in dem aufeinanderfolgende Wickelscheiben entlang der Wickelkörperachse in ihrem Durchmesser abnehmen und mindestens einen Abschnitt aufweist, in dem aufeinanderfolgende Wickelscheiben entlang der Wickelkörperachse in Ihrem Durchmesser zunehmen.

Dabei kann vorgesehen sein, dass der Wickelkörper zusätzlich eine Startscheibe und eine Endscheibe aufweist, die vor einer ersten Wickelscheibe und hinter einer letzten Wickelscheibe angeordnet sind. Über die Startscheibe wird der Wickeldraht dem Wickelkörper zugeführt und über die Endscheibe von diesen wieder weggeführt.
In einem weiteren Erfindungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Baugruppe für eine elektrische Maschine, die aufweist:

- eine Spulenwicklung gemäß Anspruch 16 oder Anspruch 17,
- Statorpole eines Stators, die in mindestens zwei einander zugeordneten und zueinander beabstandeten Reihen angeordnet sind, wobei jeweils zwei einander zugeordnete Reihen zwischen sich einen Wicklungsraum zur Aufnahme der Spulenwicklung oder eines Abschnitts der Spulenwicklung definieren, und
- axial beabstandete, nicht magnetische und nicht magnetisierbare erste und zweite Halteplatten, wobei die Statorpole sich zwischen den Halteplatten erstrecken.

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Maschine, die aufweist:

- einen mit Permanentmagneten versehenen Rotor, der eine Drehachse aufweist, die eine axiale Richtung, eine radiale Richtung und eine Umfangsrichtung definiert,
- einen Stator, der als aktive Bestandteile Statorpole und eine Spulenwicklung umfasst, wobei
- der Stator als Ringstruktur mit einer Vielzahl von Rippen ausgebildet ist, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen und die jeweils einen Kühlluftkanal zwischen sich ausbilden,
- die aktiven Bestandteile des Stators durch Baugruppen gemäß Anspruch 19 gebildet sind, und
- die Baugruppen durch die Rippen der Ringstruktur gehalten und positioniert sind.

Dabei sieht eine Ausgestaltung vor, dass der Rotor axial beabstandete Außenwände umfasst, die jeweils Permanentmagnete aufweisen oder integrieren, wobei die Baugruppen jeweils in ein Volumen zwischen den axial beabstandeten Außenwänden eines Rotors radial hineinragen. Dabei ist vorgesehen, dass der Rotor und der Stator einen sich in radialer Richtung erstreckenden und in Umfangsrichtung umlaufenden Luftspalt ausbilden (wobei ein Luftspalt-Normalvektor in die axiale Richtung zeigt).
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, zur Anordnung der Spulenwicklung in einem Wicklungsraum Elemente aus einem Fixationsmaterial einzusetzen, die zueinander beabstandet sind und sich an den Statorpolen abstützen. Die Elemente aus Fixationsmaterial dienen zum einen der Halterung und Positionierung der einzelnen Windungen der Spulenwicklung zueinander und zum anderen der Positionierung und Anordnung der Spulenwicklung im Wicklungsraum.
Dadurch, dass das Fixationsmaterial nicht über die gesamte Länge des Wicklungsraums ausgebildet ist, sondern lediglich abschnittsweise, wird eine zwar verlässliche, jedoch in definierten Grenzen flexible Befestigung der Spulenwicklung erreicht, die eine verlässliche Positionierung des Spulendrahts im Wicklungsraum in allen Betriebszuständen erlaubt und beispielsweise eine thermische Ausdehnung der Spule berücksichtigen kann. Über die Elemente aus Fixationsmaterial schwebt die Spulenwicklung gewissermaßen im Wicklungsraum und ist lediglich indirekt und abschnittsweise über die Elemente aus Fixationsmaterial im Wicklungsraum fixiert.
Die genannte Konstruktion vermeidet ferner durch die Verwendung einzelner Elemente aus Fixationsmaterial, die die Spulenwicklung im Wicklungsraum positionieren, einen physischen Kontakt der Spulenwicklung mit Statorpolen und ermöglicht gleichzeitig die Vermeidung von Vibrationsschäden. Zur Vermeidung eines physischen Kontakts der Spulenwicklung mit den Statorpolen kann dabei zusätzlich eine mechanische Schutzschicht auf die Statorpole auf deren dem Wicklungsraum zugewandten Seite aufgebracht sein, beispielsweise Aramidpapier analog zur Verwendung von Nutpapieren in der Nut von Radialflussmaschinen.
Der Begriff „Wicklungsraum“ ist im Sinne der vorliegenden Erfindung dahingehend zu verstehen, dass er nicht notwendigerweise den gesamten Wicklungsraum einer Spulenwicklung bezeichnet, sondern auch Teil-Wicklungsräume, die sich zu einem Gesamt-Wicklungsraum zusammensetzen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Elemente aus Fixationsmaterial durch ein Vergussmaterial gebildet sind. Bei dem Vergussmaterial handelt sich allgemein um ein Vergussmaterial, das witterungsbeständig ist und auch den Einflüssen eines Kühlmediums standhält. Beispielsweise handelt es sich bei dem Vergussmaterial um Silikon. Weiter können die Elemente aus Fixationsmaterial scheibenförmig als Fixationsscheiben ausgebildet sind. Die einzelnen Scheiben stützen sich dabei jeweils an einem Statorpol ab.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1 in einer teilweise geschnittenen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Antriebseinheit, die eine Motoreinheit, eine Lagereinheit und eine Kupplungseinheit umfasst, wobei die Motoreinheit als Transversalflussmaschine mit außenlaufendem Rotor ausgebildet ist;
2 die Motoreinheit und die Kupplungseinheit der elektrischen Antriebseinheit der 1 in einer teilweise geschnittenen, perspektivischen Ansicht;
3 die elektrische Antriebseinheit der 1 in einer teilweise geschnittenen, perspektivischen Ansicht;
4 eine perspektivische Ansicht der Oberseite der elektrischen Antriebseinheit der 1;
5 eine perspektivische Ansicht der Unterseite der elektrischen Antriebseinheit der 1;
6 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Antriebseinheit, die eine Transversalflussmaschine mit außenlaufendem Rotor und eine Lagereinheit entsprechend den 1 bis 5 umfasst, wobei die Transversalflussmaschine zwei Rotor-Stator-Baugruppen aufweist, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet und fest miteinander verbunden sind;
7 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Baugruppe, die an Rippen des Stators befestigt ist, wobei die Baugruppe axial beabstandete erste und zweite Halteplatten, zwischen den Halteplatten sich erstreckende Statorpole und eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Spulenwicklung umfasst;
8 die Baugruppe der 7 in perspektivischer Darstellung;
9 eine Schnittansicht der Baugruppe der 7 und 8;
10 schematisch die Spulenwindungen und Spulenlagen eines Ausführungsbeispiels einer Spulenwicklung, die aus insgesamt 14 Spulenwindungen besteht, die in vier Spulenlagen angeordnet sind;
11 eine Spulenwicklung gemäß der 10 in einer Ansicht von oben;
12 eine Spulenwicklung gemäß der 10 in einer Seitenansicht zusammen mit Fixationsscheiben aus einem Vergussmaterial, die die Spulenwicklung in einem Wickelbereich positionieren;
13a-13f einen Wickelkörper zur Herstellung einer Spulenwicklung, wobei der Wickelkörper sich sukzessive aus einer Mehrzahl von Wickelscheiben aufbaut;
14a-14b zwei perspektivische Ansichten eines Wickelkörpers, der aus einer Mehrzahl von Wickelscheiben sowie einer Startscheibe und einer Endscheibe besteht, wobei die Wickelscheiben jeweils konkave Wickelbereiche ausbilden;
15 in einer Ansicht von oben eine Formscheibe, die dazu vorgesehen ist, einen Wickeldraht in einem konkaven Wickelbereich einer Wickelscheibe gegen die Wickelscheibe zu drücken;
16 den Wickelkörper der 13f unter Darstellung von Aufnahmeschlitzen zur Aufnahme von Formscheiben gemäß der 15;
17 eine Wickelmaschine mit einem eingespannten Wickelkörper gemäß den 14a, 14b;
18a-18f das sukzessive Aufwickeln eines Wickeldrahts auf einen Wickelkörper gemäß den 14a, 14b; und
19a-19e die sukzessive Demontage des Wickelkörpers und das damit einhergehende Zusammenschieben der Spulenwindungen in mehrere Spulenebenen.

Bevor die erfindungsgemäße Spulenwicklung und ein Verfahren zu deren Herstellung anhand der 10-19 erläutert werden, wird zum Hintergrund der Erfindung zunächst eine elektrische Antriebseinheit erläutert, in der eine erfindungsgemäße Spulenwicklung beispielhaft einsetzbar ist.
Die 1 bis 5 zeigen in verschiedenen Ansichten ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Antriebseinheit. Die elektrische Antriebseinheit umfasst eine elektrische Motoreinheit 1, eine Lagereinheit 2 mit einer Abtriebswelle 21 und einem statischen Lagerteil 22 und eine Kupplungseinheit 3. Die drei Einheiten 1, 2, 3 stellen modulare Einheiten dar, die gesondert herstellbar und über definierte mechanische Schnittstellen miteinander verbindbar sind, wie noch ausgeführt wird. Die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels bezieht sich auf sämtliche der 1 bis 5, sofern nicht auf bestimmte der Figuren konkret Bezug genommen wird.
Die elektrische Motoreinheit 1 umfasst einen Rotor 11 und einen Stator 12. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Motoreinheit 1 als Transversalflussmaschine ausgebildet, bei der der Rotor 11 als außenlaufender Rotor 11 ausgebildet ist. Solche Motoreinheiten 1 werden auch als Transversalflussmotoren bezeichnet.
Der Rotor 11 besitzt zwei axial beabstandete Außenwände 111, 112, die jeweils in radialer Richtung ausgerichtete Permanentmagnete (nicht gesondert dargestellt) aufweisen oder integrieren. Die beiden Außenwände 111, 112 sind durch eine radial äußere, stirnseitige Wand 113 miteinander verbunden. Der Stator 12 ist durch eine Ringstruktur mit einer Vielzahl von Rippen 120 ausgebildet, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen und die jeweils einen Kühlluftkanal 121 zwischen sich ausbilden. Die einzelnen Rippen 121 halten dabei die aktiven Bestandteile des Stators 12, die in dem durch die Außenwände 111, 112 und die stirnseitige Wand 113 des Rotors 11 definierten Volumen 122 angeordnet sind. Bei den aktiven Komponenten des Stators handelt es sich insbesondere um Statorpole (auch als Statorjoche oder Eisenkerne bezeichnet) und Spulenwicklungen, wie noch ausgeführt wird. Dabei sind im Stator 12 mehrere Umfangswicklungen realisiert, die zur zentralen Symmetrieachse der Antriebseinheit in Umfangsrichtung im gleichem Abstand angeordnet sind.
Bei einer solchen Ausgestaltung als Transversalflussmotor verläuft ein Luftspalt 131 zwischen dem Rotor 11 und dem Stator 12 (nämlich der Luftspalt 131 zwischen den Permanentmagneten des Rotors 11 und den aktiven Bestandteilen des Stators 12) derart, dass der Luftspalt 131 sich in radialer Richtung erstreckt und dabei in Umfangsrichtung des Elektromotors 1 umläuft. Bei der beschriebenen Konstruktion sind dabei zwei Luftspalte vorgesehen, jeweils innenseitig angrenzend an die Außenwände 111, 112.
Der Rotor 11 und der Stator 12 sind über ein axial vorderes Lager 141 und ein axial hinteres Lager 142 miteinander verbunden, so dass der Rotor 11 um den Stator 12 rotieren kann.
In alternativen Ausgestaltungen kann die Motoreinheit 1 mehrere Rotor-Stator-Baugruppen der beschriebenen Art aufweisen, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet und fest miteinander verbunden sind.
Die Lagereinheit 2 umfasst die Abtriebswelle 21 und das statische Lagerteil 22. Die Abtriebswelle 21 besitzt eine Dreh- und Längsachse (nicht gesondert dargestellt), die identisch mit der Symmetrieachse der Gesamtanordnung ist, wobei die Dreh- und Längsachse die axiale Richtung der Antriebseinheit definiert. Das statische Lagerteil 22 dient der Lagerung der Abtriebswelle 21. Hierzu umfasst die Lagereinheit 2 ein axial vorderes Lager 24 und ein axial hinteres Lager 25. Die Lager 24, 25 können derart ausgebildet sein, dass ein gewisses axiales Spiel der Abtriebswelle 21 zugelassen ist.
Der statische Lagerteil 22 besitzt eine Vielzahl von Rippen oder Versteifungen 27, die in Umfangsrichtung angeordnet sind. Weiter umfasst das statische Lagerteil 22 eine sich in radialer Richtung erstreckende Grundstruktur, beispielsweise eine Grundplatte 260, die an ihrem radial äußeren Bereich eine mechanische Schnittstelle 26 zur Verbindung der Lagereinheit 2 und damit der gesamten Antriebseinheit mit einer statischen Struktur, beispielsweise dem Flugwerk eines Flugzeugs, ausbilden kann. Die Grundstruktur kann statt durch eine Grundplatte 260 beispielsweise durch mehrere miteinander verbundene, sich radial erstreckende Arme gebildet sein.
Die rotationssymmetrische Abtriebswelle 21 umfasst ein axial vorderes Ende 211, das mit einem Wellenzapfen 32 der Kopplungseinheit 3 gekoppelt ist und mittels der elektrischen Motoreinheit 1 angetrieben wird, wie noch ausgeführt wird. Der Wellenzapfen 32 kann dabei einteilig mit der Kupplungseinheit 3 ausgebildet sein. Weiter umfasst die Abtriebswelle 21 ein axial hinteres Ende 212, das eine Schnittstelle 23 zur Verbindung mit einer anzutreiben Last ausbildet. Beispielsweise kann über die Schnittstelle 23 ein Propeller als Last mit der Abtriebswelle 21 verbunden werden. Die Schnittstelle 23 umfasst dabei beispielsweise Öffnungen 231 zur Realisierung von Schraubverbindungen bzw. Bolzenverbindungen. Die Abtriebswelle 21 verbreitert sich konisch zwischen den axial vorderen Ende 211 und dem axial hinteren Ende 212. Die axiale Länge der Abtriebswelle 21 ist dabei größer als die axiale Bauhöhe von Motoreinheit 1 und Kupplungseinheit 3, so dass die Abtriebswelle 21 axial gegenüber letzteren vorsteht.
Dies ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen. Je nach Lagerwahl und Anwendung kann die Abtriebswelle 21 auch eine andere als eine konische Form aufweisen. Auch kann alternativ vorgesehen sein, dass die axiale Länge der Abtriebswelle 21 nicht über die axiale Bauhöhe der Motoreinheit 1 hinausgeht.
Die Abtriebswelle 21 ist in dem statischen Lagerteil 22 vormontiert, so dass Abtriebswelle 21 und Lagerteil 22 zusammen die modulare Lagereinheit 2 bilden.
Die Kopplungseinheit 3 dient dazu, das Drehmoment des Rotors 11 der Motoreinheit 1 auf die Abtriebswelle 21 zu übertragen. Dabei ist der Rotor 11 radial zu der Abtriebswelle 21 beabstandet. Dementsprechend weist die Kupplungseinheit 3 Kupplungsmittel auf, die sich in radialer Richtung zwischen dem Rotor 11 und der Abtriebswelle 21 erstrecken.
Diese Kupplungsmittel sind im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Kupplungsscheibe 31 bereitgestellt, wobei dies nicht notwendigerweise der Fall ist. Beispielsweise können die Kupplungsmittel alternativ durch eine Vielzahl von sich radial erstreckenden und in Umfangsrichtung beabstandete Streben bzw. Speichen gebildet sein, ähnlich einer Fahrradnabe, oder durch eine Diaphragmkupplung gebildet sein.
Die Kupplungsscheibe 31 ist radial außen mit dem Rotor 11 und radial innen mit der Abtriebswelle 21 gekoppelt. Die Kopplung der Kupplungsscheibe 31 mit dem Rotor 11 erfolgt über eine vordefinierte mechanische Schnittstelle 42, die Bolzen 421 umfasst, die den radial äußeren Rand 312 (siehe 2) der Kupplungsscheibe 31 mit der axial vorderen Wand 112 des Rotors 11 drehfest verbinden.
Die Kopplung der Kupplungsscheibe 31 mit der Abtriebswelle 21 erfolgt über den bereits erwähnten Wellenzapfen 32. Dabei ist der radial innere Rand 311 (siehe 2) der eine mittige Aussparung aufweisenden Kupplungsscheibe 31 über eine mechanische Schnittstelle 43, die Bolzen 431 umfasst, mit dem Wellenzapfen 32 drehfest verbunden. Der Wellenzapfen 32 umfasst einen axial vorstehenden Bereich 321, der in das axial vordere Ende 211 der Abtriebswelle 21 hineinragt und aufgrund eines Formschlusses zwischen dem Wellenzapfen 32 und dem axial vorderen Ende 211 der Abtriebswelle 21 ein Drehmoment auf die Abtriebswelle 21 überträgt. Zusätzlich kann eine mechanische Verbindung 44 mit Bolzen 441 zur drehfesten Verbindung zwischen dem Wellenzapfen 32 und dem axial vorderen Ende 211 der Abtriebswelle 21 vorgesehen sein. Der Wellenzapfen 32 kann alternativ in die Kupplungsscheibe 31 integriert sein.
Alternativ ist die Kupplungsscheibe 31 direkt mit der Abtriebswelle 21 verbunden, ohne die Zwischenschaltung eines Wellenzapfens 32.
Zur Verbindung von Motoreinheit 1 und Lagereinheit 2 ist eine mechanische Schnittstelle 41 vorgesehen, die die Motoreinheit 1 mit der Grundplatte 260 der Lagereinheit 1 mittels Bolzen 411 oder dergleichen verbindet (siehe 2). Hierzu weist der Stator ein Halteblech 15 auf, das zum einen einen Flansch 151 zur Verbindung mit dem Stator 12 und zum anderen einen Flansch 152 zur Verbindung mit der Grundplatte 260 ausbildet, wie insbesondere anhand der 2 erkennbar ist. In Ausgestaltungen kann das Halteblech 15 flexibel ausgelegt sein, um das dynamische Verhalten der Antriebseinheit zu verbessern.
Durch die Verwendung einer Kupplungseinheit 3 mit einer Kupplungsscheibe 31 kann eine Drehmomentübertragung vom Rotor 11 auf die Abtriebswelle 21 realisiert werden, die zum einen eine hohe Torsionssteifigkeit aufweist und die zum anderen im Hinblick auf laterale Kräfte, axiale Kräfte und/oder Biegekräfte, die von einer an die Abtriebswelle 21 angeschlossenen Last in die elektrische Antriebseinheit eingebracht werden, eine geringe Steifigkeit besitzt, so dass eingebrachte Kräfte wie Unwuchten durch die Kopplungseinheit 3 aufgenommen werden können, damit eine Entkopplung des Rotors 11 von solchen Kräften erfolgt und die Präzision und Symmetrie des Luftspaltes 131 zwischen dem Rotor 11 und dem Stator 12 nicht oder in nur geringer Weise durch solche Kräfte beeinflusst wird.
Die 4 und 5 zeigen in perspektivischer Ansicht die vollständige Antriebseinheit bestehend aus Motoreinheit 1, Lagereinheit 2 und Kopplungseinheit 3. Dabei sind Verstärkungsrippen 27 der Lagereinheit 2, die in Umfangsrichtung beabstandet senkrecht auf der Grundplatte 260 stehen, in der der 4 gut zu erkennen. In der Ansicht schräg von unten der 5 ist die Kupplungsscheibe 31 zu erkennen, die an ihrem radial äußeren Rand 312 mit dem Rotor 11 oder ihrem radial inneren Rand 311 mit dem Wellenzapfen 32 verbunden ist.
Die 6 bis 9 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, die vom Grundsatz her auf dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 5 basieren und in denen die aktiven Komponenten des Stators 12 und deren Anordnung näher dargestellt sind.
Die 6 zeigt eine elektrische Antriebseinheit mit einer als Transversalflussmaschine ausgebildeten Motoreinheit 1 mit Rotor 11 und Stator 12 und mit einer Lagereinheit 2, die eine axial angeordnete, drehbare Abtriebswelle 21 und ein statisches Lagerteil 22, das die Abtriebswelle 21 lagert, umfasst. Die in den 1 bis 5 erläuterte Kupplungseinheit 3 ist in der 6 nicht dargestellt, jedoch in entsprechender Weise enthalten. Die in der 6 enthaltenen Bezugszeichen bezeichnen allgemein die gleichen Teile wie in Bezug auf die 1 bis 5 erläutert, sofern sich aus der nachfolgenden Beschreibung keine Unterschiede ergeben. Dies betrifft insbesondere die Ausbildung des Stator 12 als Ringstruktur mit einer Vielzahl von Rippen 120, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen und die jeweils einen Kühlluftkanal 121 zwischen sich ausbilden.
Die 6 stellt auch die Drehachse 110 des Rotors 11 dar, die gleich der Drehachse der Abtriebswelle 21 ist und die Symmetrieachse der Konstruktion darstellt. Die Drehachse 110 definiert eine axiale Richtung x, eine radiale Richtung r und eine Umfangsrichtung.
Ein Unterschied zu den 1 bis 5 ergibt sich daraus, dass die Motoreinheit 1 der 6 zwei Rotor-Stator-Baugruppen 1110, 1120 umfasst, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet und fest miteinander verbunden sind. Dementsprechend umfasst der Rotor 11 drei axial beabstandete Außenwände 111, 112, 114, die jeweils Permanentmagnete 5 aufweisen oder integrieren, sowie zwei stirnseitige, radial äußere Wände 113, 115. Die Außenwände 111, 112, 114 und die stirnseitigen Wände 113, 115 bilden dabei zwei axial beabstandete Volumen 122 der beiden Rotor-Stator-Baugruppen 1110, 1120, die jeweils die aktiven Bestandteile des Stators 12 der jeweiligen Baugruppe enthalten, entsprechend der Beschreibung des Volumens 122 der 1.
Dabei wird darauf hingewiesen, dass die aktiven Bestandteile des Stators 12 durch die Rippen 120 gehalten und positioniert werden. Hierzu weisen die Rippen 120 Haltevorsprünge 123 auf, an denen eine in Bezug auf die 7 bis 14 erläuterte Funktionsbaugruppe befestigt ist, die in das Volumen 122 hineinragt (für jeder Rotor-Stator-Baugruppe 1110, 1120 gesondert).
Die Permanentmagnete 5 des Rotors sind zur besseren Übersichtlichkeit nur auf der rechten Seite der 6 dargestellt. Sie sind an den Innenseiten der Außenwände 111, 112, 114 angeordnet. Zwischen ihnen und zugeordneten Statorpolen der genannten Funktionsbaugruppe verläuft der in der 1 dargestellte Luftspalt 131.
Ein weiterer Unterschied der 6 zu den 1 bis 5 ergibt sich daraus, dass die 6 in größerem Detail Strukturen darstellt, die die Bereitstellung eines Kühlluftstroms durch die Kühlluftkanäle 121 und die im Volumen 122 angeordneten aktiven Bauteile des Stators 12 ermöglichen. Dabei gilt allgemein, dass die Transversalflussmaschine ein einer anzutreibenden Last zugewandtes erstes Ende 1010 und ein der anzutreibenden Last abgewandtes zweites Ende 1020 aufweist. Sie bildet in der 6 an ihrem ersten Ende 1010 Öffnungen 101 aus, die einem Luftstrom 60 ermöglichen, in zunächst primär axialer Ausrichtung in die Motoreinheit einzutreten. Dies kann durch einen Lüfter 91 unterstützt werden, der allerdings optional ist. Beispielsweise stammt der Luftstrom von einem Propeller, der durch die Abtriebswelle 21 angetrieben wird.
Das der anzutreibenden Last abgewandte zweite Ende 1020 ist luftdicht verschlossen, um zu verhindern, dass einströmende Luft die Motoreinheit in axialer Richtung gleich wieder verlässt. Hierzu ist eine Abdeckplatte 102 vorgesehen, die schematisch dargestellt ist. Die Abdeckplatte 102 ist in der 6 mit dem Stator 12 verbunden, könnte aber alternativ mit dem Rotor 11 verbunden sein (oder je nach Ausführung sogar durch eine Kupplungsscheibe 31 gemäß den 1 bis 5 gebildet sein).
Damit wird erreicht, dass der einströmende Luftstrom 60 durch die Kühlluftkanäle 121 und die im Volumen 122 angeordneten aktiven Bauteile des Stators als Luftstrom 61 radial nach außen strömt. Auch die radiale Luftströmung 61 kann durch Lüfter 92 optional unterstützt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die stirnseitige Wände 113, 115 des Rotors 11 mit radialen Öffnungen 116 versehen sind, die es ermöglichen, dass der Kühlluftstrom 61 in die Umgebung geleitet werden kann.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass Öffnungen in der Motoreinheit am der anzutreibenden Last abgewandten zweiten Ende 1020 ausgebildet sind, während das der anzutreibenden Last zugewandte erste Ende 1010 in diesem Fall luftdicht verschlossen ist. Hierzu sind die Öffnungen 101 durch Strukturen verschlossen. Eine weitere Alternative sieht vor, dass ein Kühlstrom bereitgestellt wird, der sich radial nach innen durch den Stator 12 erstreckt. Hierzu ist vorgesehen, dass ein Luftstrom am Außenumfang des Rotors, der beispielsweise von einem Propeller stammt, über Leitbleche umgelenkt und durch die Öffnungen 116 in der Wänden 113, 115 des Rotors 11 in den Stator 12 geleitet wird und von radial außen nach radial innen durch die im Volumen 122 angeordneten aktiven Bestandteile des Stators und die Kühlluftkanäle 121 strömt.
Die 7 bis 9 zeigen in größerem Detail anhand von Ausführungsbeispielen die aktiven Bauteile des Stators, die jeweils in den Volumen 122 der 6 angeordnet sind. Hierzu umfasst der Stator gemäß der 7 eine Baugruppe 9, die ein modulares, vorgefertigtes Bauteil darstellen kann. Die Baugruppe 9 erstreckt sich in radialer Richtung r und in Umfangsrichtung cp. Sie umfasst zwei axial beabstandete, nicht magnetische und nicht magnetisierbare Halteplatten 93, 94. Diese weisen radial innere Befestigungsbereiche 930, 940 auf, an denen die Halteplatten 93, 94 mit einer Mehrzahl der Rippen 120 des Stators 12 verbunden sind. Dies erfolgt beispielsweise über die Haltevorsprünge 123 der Rippen 120, siehe 6.
Zwischen den Halteplatten 93, 94 erstrecken sich Statorpole 71, deren Gesamtheit eine Eisenkernstruktur 7 des Stators bereitstellt. Die Statorpole 71 definieren einen sich im Umfangsrichtung erstreckenden Wicklungsraum 80, in dem eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Spulenwicklung 8 angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass ein durch die Kühlluftkanäle 121 (siehe 6) strömender Luftstrom die Baugruppen 9 im Bereich zwischen den beiden Halteplatten 93, 94 radial durchströmt und dabei an den Statorpolen 71 und der Spulenwicklung 8 vorbei strömt.
Die die Statorpole 71 sind jeweils radial ausgerichtet. Sie weisen jeweils zwei radial ausgerichtete, in Umfangsrichtung beabstandete Seitenflächen 710, 720 auf, die beide durch einen Kühlluftstrom gekühlt werden.
Die Spulenwicklung 8 besteht aus einzelnen Spulenwindungen 801 (siehe 8), die ineinander übergehen und durch einen kontinuierlichen Wickeldraht gebildet sind. Die Spulenwicklung 8 umfasst dabei zwei axial beabstandete Wicklungspakete 81, 82 in einem Teil-Wicklungsraum 80-1 und zwei axial beabstandete Wicklungspakete 83, 84 in einem Teil-Wicklungsraum 80-2, wobei die Wicklungspakete 81-84 jeweils sich längs in Umfangsrichtung erstreckende Abschnitte der Spulenwicklung 8 darstellen. Wie in der 8 erkennbar, bilden die Wicklungspakete 81-84 eine Spulenwicklung 8, wobei die 8 zusätzlich einen umgelenkten Abschnitt 85 der Spulenwicklung 8 darstellt, der die Wicklungspakete 81-84 verbindet. Ein entsprechender umgelenkter Abschnitt findet sich am anderen Ende der Spulenwicklung 8.
Jeweils zwei der Wicklungspakete 81, 82 und 83, 84 sind in axialer Richtung sowohl zueinander als auch zu den Halteplatten 93, 94 beabstandet, so dass sie an ihrer Oberseite und an ihrer Unterseite von Kühlluft umströmt werden können. Dies ist in der 9 verdeutlicht. Danach bildet die Baugruppe 9 drei sich radial erstreckende und axial beabstandete Kühlluft-Strömungskanäle 67, 68, 69 zur Kühlung der Wicklungspakete 81, 82 und 83, 84, wobei ein Kühlluft-Strömungskanal 67 angrenzend an die obere Halteplatte 93 verläuft, ein Kühlluft-Strömungskanal 68 im Bereich zwischen den Wicklungspaketen 81, 83 und 82, 84 verläuft und ein Kühlluft-Strömungskanal 69 angrenzend an die untere Halteplatte 94 verläuft. Die Aufteilung der Wicklung in axial beabstandete Wicklungspakete 81-84 erhöht dabei die kühlbare Oberfläche der Wicklung. Dabei können in anderen Ausführungsvarianten auch mehr als zwei axial beabstandete Wicklungspakete vorgesehen sein. Auch kann alternativ auf axial beabstandete Wicklungspakete 81, 82 und 83, 84 verzichtet werden, so dass in jedem Teil-Wicklungsraum 80-1, 80-2 nur ein Wicklungspaket angeordnet ist.
Je zwei Wicklungspakete 81, 82 und 83, 84 können gemäß den 7 und 9 jeweils durch ein Fixationsmaterial 86 im Wicklungsraum 80-1, 80-2 fixiert sein, wobei das Fixationsmaterial sich allerdings nur geringfügig in Umfangsrichtung erstreckt (und somit scheibenförmig bzw. plattenförmig ausgebildet ist), um eine Kühlung durch den Kühlluftstrom nicht zu beeinträchtigen.
Es wird darauf hingewiesen, dass zur Vermeidung eines physischen Kontakts der Spulenwicklung 8 mit den Statorpolen 71 zusätzlich eine mechanische Schutzschicht auf die Statorpole 71 auf deren dem Wicklungsraum 80-1, 80-2 zugewandten Seite aufgebracht sein kann, beispielsweise ein Aramidpapier analog zur Verwendung von Nutpapieren in der Nut von Radialflussmaschinen.
Erneut Bezug nehmend auf die 7 ist zur Realisierung der Teil-Wicklungsräume 80-1, 80-2 eine besondere Anordnung der Statorpole 71 vorgesehen. So sind die Statorpole 71 in vier Umfangsreihen 71-1, 71-2, 71-3, 71-4 angeordnet sind, wobei jeweils zwei der Umfangsreihen 71-1, 71-2 und 71-3, 71-4 einander zugeordnet sind und einen Teil-Wicklungsraum 80-1, 80-2 bilden. Weiter ist vorgesehen, dass die Statorpole 71 von jeweils zwei einander zugeordneten Umfangsreihen 71-1, 71-2 und 71-3, 71-4 jeweils im Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.
Weiter sind die Statorpole 71 gebogen. Sie sind beispielsweise C-förmig gebogen. Dabei sind die Statorpole 71 der jeweils radial inneren Umfangsreihe 71-1, 71-3 von radial außen betrachtet konkav gebogen und sind die Statorpole 71 jeweils der radial äußeren Umfangsreihe 71-2, 71-4 von radial außen betrachtet konvex gebogen, so dass ihre einander zugewandten Abschnitte gemeinsam die Teil-Wicklungsräume 80-1, 80-2 definieren. Dabei begrenzen die Statorpole 71 der jeweils zwei Reihen die Teil-Wicklungsräume quer zur Umfangsrichtung. Die Statorpole 71 sind hierzu in den einander zugeordneten Umfangsreihen 71-1, 71-2 und 71-3, 71-4 in umgekehrter Ausrichtung angeordnet.
Weiter ist vorgesehen, dass die Enden 72, 73 der Statorpole 71 Polköpfe bilden (obere Polköpfe und untere Polköpfe). Die Enden 72, 73 grenzen an die Permanentmagnete 5 der 8 an und sind von diesen nur durch einen Luftspalt getrennt (entsprechend dem Luftspalt 131 der 1). Hierzu ist vorgesehen, dass die Enden 72, 73 bzw. Polköpfe jeweils in einer der Halteplatten 93, 94 angeordnet sind und bündig mit deren Außenseiten 931, 941 abschließen. Dementsprechend sind in den 7 bis 9 die oberen Enden 72 der Statorpole 71 in der Ebene der Außenseite 931 der oberen Halteplatte 93 zu erkennen.
In jeder Rotor-Stator-Baugruppe 1110, 1120 der 6 sind mehrere Baugruppen 9 vorgesehen, die in Umfangsrichtung einander anschließen. Beispielsweise sind je Rotor-Stator-Baugruppe 1110, 1120 drei Baugruppen 9 vorgesehen, wobei die Spulenwicklung einer Baugruppe jeweils mit einer Phase einer dreiphasigen Wechselspannung beaufschlagt sind.
Die Statorpole 71 können beispielsweise durch laminierten Metallbleche gebildet sein.
Im Folgenden werden anhand der 10 bis 19e der Aufbau der Spulenwicklung 8 und das Herstellungsverfahren zur Herstellung der Spulenwicklung 8 unter Verwendung eines Wickelkörpers erläutert.
Die 10 zeigt schematisch in einer Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel einer Spulenwicklung 8. Die Spulenwicklung 8 besteht aus einem kontinuierlichen Wickeldraht 810, der in einer Vielzahl von Spulenwindungen 801 gewickelt ist, die ineinander übergehen, wobei jede Spulenwindung 801 sich über einen Winkel von 360° erstreckt. Im betrachteten Ausführungsbeispiel sind insgesamt 14 Spulenwindungen 801 vorgesehen. Die Spulenwicklung 8 ist dabei derart ausgebildet, dass die insgesamt 14 Spulenwindungen 801 in vier Ebenen bzw. Spulenlagen 831, 832, 833, 834 angeordnet sind, wobei sich in der ersten Ebene 831 drei Spulenwindungen 801-1 bis 801-3, in der zweiten Ebene 832 vier Spulenwindungen 801-4 bis 801-7, in der dritten Ebene 833 vier Spulenwindungen 801-8 bis 801-11 und in der vierten Spulenwindung 834 drei Spulenwindungen 801-12 bis 801-14 befinden.
Die Wickelreihenfolge wird durch die Pfeile D angezeigt. Aus der Wickelreihenfolge ergibt sich, dass bei den Spulenwindungen 801 der ersten Ebene 831 der Durchmesser der Spulenwindungen mit zunehmender Windungszahl abnimmt. So weist die Spulenwindung 801-1 einen größeren Durchmesser als die Spulenwindung 801-2 auf, welche wiederum einen größeren Durchmesser als die Spulenwindung 801-3 aufweist. Eine Spulenwindung mit geringerem Durchmesser liegt dabei jeweils radial innerhalb einer angrenzenden Spulenwindung mit größeren Durchmesser. So liegt beispielsweise die Spulenwindung 801-2 innerhalb der Spulenwindung 801 -1.
In der zweiten Ebene 832 nimmt der Durchmesser der Spulenwindungen mit zunehmender Windungszahl dagegen zu. So weist beispielsweise die Spulenwindung 801-5 einem größeren Durchmesser als die Spulenwindung 801-4 auf. In der dritten Spulenebene 833 nimmt der Durchmesser der Spulenwindungen mit zunehmender Windungszahl wieder ab und in der vierten Spulenebene 834 wieder zu.
Die beschriebene Spulenwicklung 8 bildet Wicklungspakete 81-84 entsprechend den Wicklungspaketen 81-84 der 7 und 9.
Es ist erkennbar, dass die Spulenwindungen 801 mit abnehmendem Durchmesser in den Ebenen 831, 833 nicht in einfacher Weise realisierbar sind. Denn ein Wickeldraht kann nicht von außen nach innen gewickelt werden. Zur Lösung dieses Problems sieht das nachfolgend erläuterte Wickelverfahren, dass der Spulendraht in gespreizter Anordnung auf einen Wickelkörper gewickelt wird, wobei die einzelnen Spulenwindungen 801 in einer Spreizrichtung A zueinander beabstandet sind, und die Spulenwindungen anschließend in mindestens zwei, im Ausführungsbeispiel der 10 in die vier Ebenen 831-834 zusammengeschoben werden. Die Spreizrichtung A liegt dabei auf der Längsachse 830 der Spulenwicklung 8.
Die 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Spulenwicklung 8 mit einem Aufbau gemäß der 10 in einer Ansicht von oben, wobei die Spulenwicklung bananenförmig gebogen ausgebildet ist. Sie umfasst dementsprechend einen sich längs erstreckenden Abschnitt 803, der konkav gebogen ist und einen konkaven Bereich 890 ausbildet. Sie umfasst des Weiteren einen sich längs erstreckenden Abschnitt 802, der konvex gebogen ist und einen konvexen Bereich 895 bildet. Die sich längs erstreckenden Abschnitte 802, 803 sind an den umfangsseitigen Ende umgebogen und bilden dort umgelenkte Abschnitte bzw. Wickelköpfe 85.
Weiter ist zu erkennen, dass die Spulenwindungen, die in einer Ebene liegen, durch ein Fixierband 870 miteinander fixiert sind, so dass die einzelnen Ebenen auch bei einer Handhabung der Spulenwicklung 8 in ihrer Orientierung erhalten bleiben. In der Draufsicht der 11 sind dabei die Spulenwindungen 801-1, 801-2 und 803-3 der ersten Ebene 831 der 10 zu erkennen, die an mehreren Stellen durch ein Fixierband 870 gesichert sind.
Die 12 zeigt schematisch eine Spulenwicklung 8, die vom Aufbau her den 10 und 11 entspricht. Dabei sind in der Seitendarstellung der 11 die einzelnen Ebenen 831, 832, 833 und 834 zu erkennen, in denen jeweils eine Mehrzahl von Spulenwindungen 801 ausgebildet sind. Weiter ist die Spulenwicklung 8 der 12 zusätzlich mit Fixationsscheiben 86 dargestellt, die den Fixationsscheiben 86 der 7 und 9 entsprechen und der Anordnung und Positionierung der Spulenwicklung 8 in einem Wicklungsraum dienen.
Die Formgebung der Spulenwicklung in den 11 und 12 ist dabei nur beispielhaft zu verstehen. Grundsätzlich kann die Spulenwicklung bei dem in der 10 dargestellten Wickelschema und Aufbau auch andere Formen aufweisen, beispielsweise kreisförmig, elliptisch oder mit mehreren konkaven und konvexen Bereichen ausgebildet sein. Auch ist der Einsatz von Fixationsscheiben 86 gemäß der 12 lediglich optional.
Zur Herstellung der Spulenwicklung ist ein Wickelkörper 820 erforderlich, der anhand der 13a bis 13f dargestellt ist. Der Wickelkörper wird ausgehend von einer Startscheibe 826 (13a) mithilfe zweier Führungsstäbe 829, die sich entlang einer Wickelkörperachse 828 des Wickelkörpers erstrecken, sukzessive durch Wickelscheiben aufgebaut. Die in Bezug auf die 10 bereits erwähnte Spreizrichtung A verläuft dabei entlang der Wickelkörperachse 828.
Gemäß der 13b werden zunächst drei Wickelscheibe 825 auf die Startscheibe 826 aufgebracht, wobei für diese Wickelscheiben gilt, dass der Durchmesser der Wickelscheiben entlang der Wickelkörperachse 828 in ihrem Durchmesser abnimmt. Sie bilden dementsprechend einen Abschnitt 851, in dem aufeinanderfolgende Wickelscheiben entlang der Wickelkörperachse in ihrem Durchmesser abnehmen. Gemäß der 13c werden anschließend vier Wickelscheiben 825 aufgebracht, bei denen der Durchmesser entlang der Wickelkörperachse 828 in ihrem Durchmesser zunimmt. Sie bilden dementsprechend einen Abschnitt 852 aus, in dem aufeinanderfolgende Wickelscheibe entlang der Wickelkörperachse 828 in ihrem Durchmesser zunehmen.
Gemäß den 13d und 13e folgen daraufhin wiederum ein Bereich 853 mit vier Wickelscheiben 825, in dem der Durchmesser der Wickelscheiben abnimmt und ein Bereich 854 mit drei Wickelscheiben 825, in dem der Durchmesser der Wickelscheiben zunimmt. Abschließend wird gemäß der 13f eine Endscheibe 827 aufgesetzt. Sämtliche Scheiben 825 werden zum Schluss über die Startscheibe 826 und die Endscheibe 827 fest miteinander verschraubt.
Die einzelnen Wickelscheiben 825 sind jeweils dazu vorgesehen und ausgebildet, stirnseitig den Spulendraht aufzunehmen. Sie können hierzu eine stirnseitige Nut aufweisen (nicht näher dargestellt). Sofern eine solche stirnseitige Nut vorgesehen ist, gibt es in dieser jeweils Übergangsbereiche bzw. Unterbrechungsbereiche, in denen es möglich ist, den Spulendraht 810 von einer Wickelscheibe 825 zu einer benachbarten Wickelscheibe 825 überzuleiten. Solche Übergangsbereiche sind naturgemäß notwendig, um mit einer kontinuierlichen Wicklung die Mehrzahl an Spulenwindungen 801 zu bilden.
Die 14a, 14b zeigen ein konkretes Ausführungsbeispiel eines Wickelkörpers 820, der gemäß den 13a bis 13f hergestellt ist. Dabei ist in der perspektivischen Darstellung der 14a, 14b zu erkennen, dass die einzelnen Wickelscheiben 825 keineswegs kreisförmig angeordnet sind, sondern eine von einer Kreisform abweichende Form aufweisen. So weisen sie eine Form auf, die der Form der fertigen Spulenwicklung entsprechend der 11 entspricht. Sie umfassen dementsprechend einen konkaven Wickelbereich 891 sowie einen konvexen Wickelbereich 896. Lediglich die Startscheibe 826 und die Endscheibe 827, die der Zuführung bzw. der Wegführung des Spulendrahts dienen, sind kreisförmig ausgebildet.
Wie in Bezug auf die 14a, 14b erläutert, umfassen die Wickelscheiben 825 jeweils konkave Wickelbereiche 891. Hier stellt sich das Problem, wie der Spulendraht beim Aufwickeln auf den Wickelkörper dem jeweiligen konkaven Wickelbereich 891 folgen kann, da bei einer am Spulendraht anliegenden Spannung der konkave Bereich zu einem geradlinig verlaufenden Bereich gerade gezogen wird. Um dies zu verhindern, werden als Formgebungselemente Formscheiben 860 eingesetzt, die in der 15 dargestellt sind. Die Formscheiben 860 umfassen eine Vorderseite 861, die von ihrer Form her dem zugehörigen konkaven Bereich 891 der Wickelscheibe 825 entspricht. Dementsprechend ist die Vorderseite 861 konvex geformt. Weiter umfassen die Formscheiben 860 Halteelemente 862, die der Verbindung und Halterung der Formscheiben 860 am Wickelkörper 820 dienen. Hierzu weist der Wickelkörper 820, wie in der 16 dargestellt, in Bereichen B, C Schlitze 825-1 auf, die jeweils der Aufnahme eines Haltelements 862 dienen.
Die 17 zeigt schematisch eine Wickelmaschine 950, die Maschinenteile 151, 952 aufweist, zwischen die der Wickelkörper 820 zur Bereitstellung einer Rotation des Wickelkörpers 820 eingespannt wird.
Die 18a bis 18f zeigen verschiedene Momentaufnahmen beim Aufwickeln eines Spulendrahtes auf den Wickelkörper 820 in gespreizter Anordnung. Gemäß der 18a wird der Spulendraht 810 zunächst auf die Startscheibe 826 gewickelt. Die Startscheibe 826 weist eine Oberflächennut auf, in der der Spulendraht 810 geführt wird. Die Oberflächennut weist dabei Unterbrechungen 8261 zum Zuführen bzw. Wegführen des Spulendraht 810 auf. In entsprechender Weise besitzt auch die Endscheibe 827 eine Oberflächennut mit Unterbrechungen 8271.
Gemäß der 18b wird der Spulendraht 810 zur Bildung einer ersten Spulenwindung auf die an die Startscheibe 826 angrenzende Wickelscheibe gewickelt. Damit der Spulendraht 810 in dem konkaven Wickelbereich 891 der Wickelscheibe an dieser anliegt bzw. aufgrund einer an den Spulendraht 810 anliegenden Zugspannung sich in diesem Bereich 891 nicht wieder von der Wickelscheibe löst, ist eine Formscheibe 860 entsprechend der Formscheibe der 15 auf die Wickelscheibe aufgeschoben, wobei die Vorderseite 861 der Formscheibe 860 den Spulendraht gegen den konkaven Bereich 891 drückt und in seiner Position gesichert.
Gemäß der 18c wird dieser Prozess sukzessive fortgesetzt, wobei zunehmend Spulenwindungen 801-1, 801-2 entstehen. Gemäß der 18d wird auch die zweite Spulenwindung 801-2 in dem konkaven Bereich der Wickelscheibe durch eine Formscheibe 860 gesichert.
Die 18d zeigt die Situation, in der der Spulendraht 810 die Abschnitte 851, 852 des Wickelkörpers 820 (siehe auch 13f) umwickelt hat, wobei die Spulenwindungen in dem Abschnitt 851 in ihrem Durchmesser abnehmen und in dem Abschnitt 852 in ihrem Durchmesser zu nehmen. Der Abschnitt 853 wird nun als nächstes umwickelt. Dabei weisen die aneinander anliegenden Wickelscheiben einen Durchbruch 880 auf, der es erlaubt, den Spulendraht 810 von einer Wickelscheibe zu der benachbarten Wickelscheibe zu führen. Solche Durchbrüche sind bei sämtlichen Wickelscheiben vorhanden, sofern diese nutförmig ausgebildet sind, damit der Spulendraht 810 weitergeführt werden kann. Der Durchbruchs 880 kann dabei in Ausgestaltungen breiter ausgebildet sein, um einen vergrößerten Abstand der später gebildeten Lagen 832, 833 bereitzustellen (um beabstandete Wicklungspakete 81, 82 und 83, 84 entsprechend den 7 und 9 zu bilden, die sich besser kühlen lassen).
Die 18f zeigt den fertig entwickelten Wickelkörper 820. Die herzustellende Spulenwicklung gemäß der 10 ist in dieser Situation vollständig in gespreizter Anordnung auf den Wickelkörper gewickelt, wobei die einzelnen Spulenwindungen 801 im Vergleich zu ihrer Position in der fertigen Spulenwicklung gemäß der 10 in der Spreizrichtung A (siehe 10 und 13a) zueinander beabstandet sind.
Zur Herstellung der Spulenwicklung 8 gemäß der 10 ist es nun erforderlich, die Spulenwindungen 801 entgegen der Spreizrichtung zusammen zu schieben. Dies erfolgt derart, dass die zusammengeschoben Spulenwindungen in mindestens zwei Ebenen liegen. In dem Ausführungsbeispiel der 10 sind es die vier Ebenen 831-834. In jeder Ebene befinden sich dabei mindestens zwei Spulenwindungen 801 mit unterschiedlichen Durchmesser. In den Ebenen 831, 833 nimmt der Durchmesser der Spulenwindungen mit zunehmender Windungszahl dabei ab. In den Ebenen 832, 834 nimmt der Durchmesser der Spulenwindungen mit zunehmender Windungszahl dagegen zu. Spulenwindungen, bei denen der Durchmesser sukzessive zunimmt oder abnimmt, werden dabei jeweils in eine Ebene zusammengeschoben.
Das Zusammenschieben der Spulenwindungen 801 erfolgt sukzessive unter gleichzeitiger Demontage des Wickelkörpers 820. Die Spulenwindungen 801 werden dabei in umgekehrter Reihenfolge ihres Aufwickelns auf den Wickelkörper 820 in die Ebenen 831-834 zusammengeschoben. Der entsprechende Prozess ist in den 19a bis 19e dargestellt.
Gemäß der 19a wird der Wickelkörper 820 dabei zunächst in eine vertikale Ausrichtung gebracht. Es folgt eine Demontage der Endkappe 827 sowie sukzessive der Wickelscheiben 825. Dabei werden die Spulenwindungen 801, sobald sie in die zugehörige Ebene zusammengeschoben worden sind, entsprechend der 11 mit einem Fixierband 870 im Bereich der Wickelköpfe 85 gesichert, siehe 19b. Die Wickelscheiben 825 mit den Formscheiben 860 werden dabei über die Führungsstäbe 829 nach oben abgenommen, siehe 19c und 19d. Sukzessive werden die Spulenebenen 834-831 gemäß der 10 gebildet. So werden zunächst die drei Wickelscheiben 825 entfernt, die den Bereich 854 bilden. Die entsprechende Spulenlage fällt in sich zusammen und wird an den Wickelköpfen gehalten und fixiert. Anschließend werden die vier Wickelscheiben entfernt, die den Bereich 853 bilden, wobei die entsprechende Lage in sich zusammenfällt bzw. zusammengeschoben und an den Wickelköpfen fixiert wird. In gleicher Weise wird für die Bereiche 852, 851 verfahren. Dabei kann vorgesehen sein, dass die bereits entstandenen Spulenlagen zwischenzeitlich in eine vertikale Ausrichtung nach oben gebogen werden, um weitere Wickelscheiben entfernen zu können.
Der Wickelkörper 820 wird bei dem Prozess in umgekehrter Reihenfolge entsprechend den 13f bis 13a demontiert.
Die fertig zusammen gefaltete und zusammen geschobene Spule bzw. Spulenwicklung 8 zeigt die 19e, wobei die Spulenwicklung der Spulenwicklung der 10 und 11 entspricht. Dementsprechend bildet die Spulenwicklung 8 einen konkaven Bereich 890 und einen konvexen Bereich 895 aus.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Weiter wird darauf hingewiesen, dass beliebige der beschriebenen Merkmale separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden können, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Die Offenbarung dehnt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale aus, die hier beschrieben werden und umfasst diese. Sofern Bereiche definiert sind, so umfassen diese sämtliche Werte innerhalb dieser Bereiche sowie sämtliche Teilbereiche, die in einen Bereich fallen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Spulenwicklung (8), die eine Mehrzahl von Spulenwindungen (801) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: - Wickeln eines Spulendrahts (810) auf einen Wickelkörper (820) in gespreizter Anordnung, bei der die einzelnen Spulenwindungen (801) im Vergleich zu Ihrer Position in der fertigen Spulenwicklung (8) in einer Spreizrichtung (A) zueinander beabstandet sind, - Zusammenschieben der Spulenwindungen (801) entgegen der Spreizrichtung (A) derart, dass die zusammengeschoben Spulenwindungen (801) in mindestens zwei Ebenen (831-834) liegen, wobei jede Ebene (831-834) mindestens zwei Spulenwindungen (801) mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spulenwindung (801) auf die Stirnseite einer zugeordneten Wickelscheibe (825) des Wickelkörpers (820) aufgewickelt wird, wobei die Wickelscheiben (825) in der Spreizrichtung (A) nebeneinander angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkörper (820) mindestens einen Abschnitt (851, 853) aufweist, in dem aufeinanderfolgende Spulenwindungen (801) in ihrem Durchmesser abnehmen und mindestens einen Abschnitt (852, 854) aufweist, in dem aufeinanderfolgende Spulenwindungen (801) in Ihrem Durchmesser zunehmen, wobei beim Zusammenschieben der Spulenwindungen (801) die Spulenwindungen eines im Durchmesser abnehmenden Abschnitts (851, 853) und die Spulenwindungen (801) eines im Durchmesser abnehmenden Abschnitts (852, 854) jeweils in einer Ebene (831-834) zusammengeschoben werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sukzessive jeweils eine Mehrzahl nebeneinander auf dem Wickelkörper (820) aufgewickelter Spulenwindungen (801) in eine Ebene (831-834) zusammengeschoben wird, und anschließend eine weitere Mehrzahl nebeneinander auf dem Wickelkörper (820) aufgewickelter Spulenwindungen (801) in eine weitere Ebene (831-834) zusammengeschoben wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwindungen (801) in der umgekehrten Reihenfolge ihres Aufwickelns auf den Wickelkörper (820) in Ebenen (831-834) zusammengeschoben werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwindungen (801) in vier Ebenen (831-834) zusammengeschoben werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwindungen (801) derart entgegen der Wickelrichtung (A) zusammengeschoben werden, dass in einer ersten Ebene (831) drei Spulenwindungen, in einer zweiten Ebene (832) vier Spulenwindungen, in einer dritten Ebene (833) vier Spulenwindungen und in einer vierten Ebene (834) drei Spulenwindungen ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkörper (820) nach dem Aufwickeln der Spulenwindungen (801) und vor oder beim Zusammenschieben der Spulenwindungen (801) demontiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkörper (820) sukzessive jeweils bezüglich einer Mehrzahl von Spulenwindungen (801), die in eine Ebene (831-834) zusammengeschoben werden, entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit den Spulenwindungen (801) versehene Wickelkörper (820) in eine vertikale Ausrichtung gebracht wird, bevor die Spulenwindungen (801) in mindestens zwei Ebenen (831-834) zusammengeschoben werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spulenwindungen (801), nachdem sie in eine Ebene (831-834) zusammengeschoben worden sind, jeweils durch Fixierbänder (870) fixiert werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwindungen (801) in Umfangsrichtung einen konkaven Bereich (890) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 12, soweit rückbezogen auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Wickelscheiben (825) bezogen auf die Umfangsrichtung einen konkaven Wickelbereich (891) aufweisen, wobei nach dem oder beim Aufwickeln einer Spulenwindung (801) auf eine Wickelscheibe (825) die Spulenwindung in dem konkaven Wickelbereich (891) durch eine Formscheibe (860), die auf die Wickelscheibe (825) aufgeschoben wird und die eine dem konkaven Bereich entsprechende Vorderseite (861) aufweist, gegen den konkaven Wickelbereich (891) gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelscheiben (825) und damit die Spulenwindungen (801) im Umfangsrichtung bananenförmig gebogen ausgebildet sind und dabei einen konvexen Wickelbereich (891) und einen konkaven Wickelbereich (896) ausbilden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizrichtung (A) in Längsrichtung (830) der Spulenwicklung (8) verläuft.
Spulenwicklung (8), hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1.
Spulenwicklung (8), die aufweist: - eine erste Mehrzahl von Spulenwindungen (801) mit unterschiedlichem Durchmesser, die zusammengeschoben in einer Spulenebene (831, 833) angeordnet sind, wobei der Durchmesser der Spulenwindungen (801) mit zunehmender Windungszahl abnimmt, und - eine zweite Mehrzahl von Spulenwindungen (801) mit unterschiedlichem Durchmesser, die zusammengeschoben in einer Spulenebene (832, 834) angeordnet sind, wobei der Durchmesser der Spulenwindungen (801) mit zunehmender Windungszahl zunimmt.
Wickelkörper (820) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei der Wickelkörper (820) aufweist: - eine Mehrzahl von Wickelscheiben (825), die entlang einer Wickelkörperachse (828) nebeneinander angeordnet sind, wobei jede Wickelscheibe (825) dazu vorgesehen und ausgebildet ist, stirnseitig eine Spulenwindung (801) aufzunehmen, wobei - der Wickelkörper (820) mindestens einen Abschnitt (851, 853) aufweist, in dem aufeinanderfolgende Wickelscheiben (825) entlang der Wickelkörperachse (828) in ihrem Durchmesser abnehmen und mindestens einen Abschnitt (852, 854) aufweist, in dem aufeinanderfolgende Wickelscheiben (825) entlang der Wickelkörperachse (828) in ihrem Durchmesser zunehmen.
Baugruppe für eine elektrische Maschine, die aufweist: - eine Spulenwicklung gemäß Anspruch 16 oder Anspruch 17, - Statorpole (7) eines Stators, die in mindestens zwei einander zugeordneten und zueinander beabstandeten Reihen (71-1, 72-2; 71-3, 71-4) angeordnet sind, wobei jeweils zwei einander zugeordnete Reihen (71-1, 72-2; 71-3, 71-4) zwischen sich einen Wicklungsraum (80, 80-1, 80-2) zur Aufnahme der Spulenwicklung (8) oder eines Abschnitts (802, 803) der Spulenwicklung (8) definieren, und - axial beabstandete, nicht magnetische und nicht magnetisierbare erste und zweite Halteplatten (93, 94), wobei die Statorpole (71) sich zwischen den Halteplatten (93, 94) erstrecken.
Elektrische Maschine, die aufweist: - einen mit Permanentmagneten (5) versehenen Rotor (11), der eine Drehachse (110) aufweist, die eine axiale Richtung, eine radiale Richtung und eine Umfangsrichtung definiert, - einen Stator (12), der als aktive Bestandteile Statorpole (71) und eine Spulenwicklung (8) umfasst, wobei - der Stator (12) als Ringstruktur mit einer Vielzahl von Rippen (120) ausgebildet ist, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen, - die aktiven Bestandteile (71, 8) des Stators (12) durch Baugruppen gemäß Anspruch 19 gebildet sind, und - die Baugruppen durch die Rippen (120) der Ringstruktur gehalten und positioniert sind.