DE102022204824A1 - Method for producing a winding mat for a stator or a rotor of an electric motor - Google Patents

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Natalie Hauske
Michael Weigel
Ralf Schneider
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Wickelmatte 6 für einen Stator oder einen Rotor eines elektrischen Motors. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Leiterstrangs 1 mit mindestens zwei Leitern, das Zuführen des Leiterstrangs 1 jeweils zu einem Haltewerkzeug 2 entlang einer x-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems, das Formen von ersten Wickelköpfen 11, die jeweils einen ersten Giebel 111 bilden. Bevorzugt gleichzeitig wird in die ersten Giebel 111 ein Lagensprung 5 geprägt. Anschließend werden Stege 13 geformt, wobei die Leiter mit einem ersten Biegeschwert 31 um Positionierstifte gebogen werden, zweite Wickelköpfe 12, die einen zweiten Giebel 121 bilden, geformt und geprägt sowie nächste Stege 13 gebildet und die Leiterstränge 1 um einen Fördertakt transportiert. Das Wiederholen der vorgenannten Schritte erfolgt, bis eine Wickelmatte 6 mit einer definierten Anzahl an Wicklungen, die jeweils einen ersten Wickelkopf 11, einen zweiten Wickelkopf 12 und zwei Stege 13 umfassen, erzeugt worden ist.The invention relates to a method for producing a winding mat 6 for a stator or a rotor of an electric motor. The method according to the invention includes providing a conductor strand 1 with at least two conductors, feeding the conductor strand 1 to a holding tool 2 along an x-direction of a Cartesian coordinate system, and forming first winding heads 11, each of which forms a first gable 111. A layer jump 5 is preferably embossed into the first gable 111 at the same time. Webs 13 are then formed, the conductors being bent around positioning pins with a first bending bar 31, second winding heads 12, which form a second gable 121, being shaped and embossed, and next webs 13 being formed and the conductor strands 1 being transported by a conveying cycle. The aforementioned steps are repeated until a winding mat 6 with a defined number of windings, each comprising a first winding head 11, a second winding head 12 and two webs 13, has been produced.

Description

Die Bedeutung von Elektromotoren hat im Zuge der Energie- und Verkehrswende stark zugenommen, da der Bedarf nach Antrieben, die ohne fossile Brennstoffe auskommen, ansteigt. Ein herkömmlicher Elektromotor besteht aus einem Stator und einem Rotor. Wenn Strom durch die um den Rotor gewickelten Leiter fließt, bildet sich ein Nord- und ein Südpol aus und der Rotor beginnt sich aufgrund des äußeren Magnetfelds des Stators zu drehen. Die Art des Wickelns für Stator und Rotor spielt dabei für die Effizienz des Elektromotors eine wesentliche Rolle.The importance of electric motors has increased significantly as a result of the energy and transport transition, as the need for drives that do not require fossil fuels is increasing. A conventional electric motor consists of a stator and a rotor. When current flows through the conductors wrapped around the rotor, a north and south pole is formed and the rotor begins to rotate due to the stator's external magnetic field. The type of winding for the stator and rotor plays an important role in the efficiency of the electric motor.

Beim Wickeln der Leiter zu einer Wickelmatte, die um oder an dem Stator oder dem Rotor befestigt wird, werden die Leiter mechanisch beansprucht. Um einen hohen Wirkungsgrad, eine hohe Laufruhe, einen niedrigen Geräuschpegel und eine hohe Robustheit des Elektromotors gewährleisten zu können, muss der Wickelprozess reproduzierbar sein und die Leiter möglichst wenig mechanisch beanspruchen. Zudem ist eine hohe Beanspruchung des Leitermaterials während des Wickelns auch insofern nachteilig, als dass dadurch ein erhöhter Materialaufwand bei der Produktion entsteht.When winding the conductors into a wrapping mat that is attached around or to the stator or rotor, the conductors are subjected to mechanical stress. In order to ensure high efficiency, smooth running, low noise levels and high robustness of the electric motor, the winding process must be reproducible and place as little mechanical stress on the conductors as possible. In addition, high stress on the conductor material during winding is also disadvantageous in that it results in increased material costs during production.

Es gibt unterschiedliche Verfahren zur Herstellung einer Wickelmatte für einen Stator oder einen Rotor. In der Regel werden ein oder mehrere Wickeldrähte oder Leiter, diese können beispielsweise Runddrähte oder Flachdrähte sein, über eine Zuführeinrichtung einem Wickelschwert oder einem Steckbrett zugeführt und auf diesem aufgewickelt.There are different methods for producing a winding mat for a stator or a rotor. As a rule, one or more winding wires or conductors, these can be round wires or flat wires, for example, are fed via a feed device to a winding blade or a breadboard and wound up on it.

Das Wickeln um ein Steckbrett ist in der WO 2019/130232 A1 offenbart. Dazu werden Leiter und ein Steckbrett bereitgestellt. Letzteres weist Schlitze für die Aufnahme der Leiter auf. Das Bereitstellen der Leiter erfolgt mittels einer oder mehrerer Drahtführungseinrichtungen. Die Leiter werden in die Schlitze des Steckbretts eingeführt, sodass Teile der Leiter innerhalb der Schlitze liegen und andere Teile der Leiter über die Schlitze hinaus ragen. Aus den über die über die Schlitze hinaus ragenden Teilen der Leiter werden jeweils Verbindungen (Wickelköpfe) zu den im nächstliegenden Schlitz anzubringenden Teilen (Stegen) der Leiter geformt.Wrapping around a breadboard is in the WO 2019/130232 A1 disclosed. Conductors and a breadboard are provided for this purpose. The latter has slots for holding the conductors. The conductors are provided using one or more wire guide devices. The conductors are inserted into the slots of the breadboard so that parts of the conductors lie within the slots and other parts of the conductors extend beyond the slots. From the parts of the conductors that protrude beyond the slots, connections (winding heads) are formed to the parts (webs) of the conductors to be installed in the nearest slot.

In der DE 10 2004 035 084 A1 wird ein Wickelverfahren für das mehrfache Wickeln um ein Wickelschwert beschrieben. Für das Wickelverfahren wird eine Schablone benötigt, auf der aus n parallelen Drähten Stege, die sich auf der Schablone befinden, und Wickelköpfe, die über die Schablone hinausragen, in einem ersten Arbeitsschritt erzeugt werden. Die Wickelköpfe werden vorzugsweise V- bzw. giebelförmig durch an der Schablone angebrachte Formkörper erzeugt. Nach dem Erzeugen der Stege und der Wickelköpfe werden diese in einem zweiten Arbeitsschritt um das n-fache des Zwischenabstandes entlang einer Drehachse der Schablone verschoben. Die ersten beiden Arbeitsschritte werden solange wiederholt, bis eine Anzahl an Wicklungen erzeugt worden ist, die einer Anzahl von Rotor- oder Statornuten entspricht.In the DE 10 2004 035 084 A1 A winding method for multiple winding around a winding sword is described. The winding process requires a template on which webs, which are located on the template, and winding heads, which protrude beyond the template, are created in a first step from n parallel wires. The winding heads are preferably V-shaped or gable-shaped by moldings attached to the template. After the webs and the winding heads have been created, in a second step they are moved by n times the intermediate distance along an axis of rotation of the template. The first two steps are repeated until a number of windings has been produced that corresponds to a number of rotor or stator slots.

Ein weiteres Wickelverfahren mit einem Wickelschwert wird in der US 7 281 312 B2 beschrieben. Das Verfahren ist den vorher beschriebenen Verfahren ähnlich, umfasst jedoch zusätzlich den Transfer der erzeugten Wickelmatte in ein Transfertool, einen Rotor oder einen Stator.Another winding method with a winding sword is used in the US 7,281,312 B2 described. The method is similar to the previously described methods, but additionally includes the transfer of the generated winding mat into a transfer tool, a rotor or a stator.

Ein wesentliches Problem der bereits beschriebenen Verfahren ist, dass Anpassungen bei der Dimensionierung und dem (Ab-)Transport, vor allem bei größeren Längen der Wickelmatte, nicht oder nur mit erheblichem Aufwand möglich sind, da die Länge des Steckbretts oder des Wickelschwerts im Wesentlichen der Länge der herzustellenden Wickelmatte entspricht.A major problem with the methods already described is that adjustments to the dimensioning and (removal) transport, especially with larger lengths of the changing mat, are not possible or only possible with considerable effort, since the length of the breadboard or the changing blade is essentially the same Corresponds to the length of the changing mat to be produced.

Auch in der EP 3 182 568 B2 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Wickelmatte mit einem Wickelschwert beschrieben. Bei dem beschriebenen Verfahren werden einzelne oder mehrere Drähte um ein Wickelschwert mehrfach gewickelt. Dazu können Haltemittel vorhanden sein, die während des Wickelns einen Abschnitt der Drähte festhalten, während ein anderer Abschnitt der Drähte relativ dazu bewegt wird. Das Wickeln erfolgt jedoch nicht solange, bis eine Anzahl an Wicklungen erreicht ist, die der Anzahl von Rotor- oder Statornuten entspricht, sondern die gewickelten Drähte werden über eine sich mit einer Wickeleinrichtung drehenden Transporteinrichtung, die als Bandförderer oder Zahnriemenförderer ausgebildet ist, direkt nach dem Wickeln abtransportiert. Das hat den Vorteil, dass die Länge der herzustellenden Wickelmatte flexibel an einen Stator oder einen Rotor angepasst werden kann.Also in the EP 3 182 568 B2 A method for producing a changing mat with a changing blade is described. In the method described, individual or several wires are wound several times around a winding blade. For this purpose, holding means can be present which hold a section of the wires during winding while another section of the wires is moved relative thereto. However, the winding does not take place until a number of windings is reached that corresponds to the number of rotor or stator slots, but rather the wound wires are transported directly after the winding device, which rotates with a winding device and is designed as a belt conveyor or toothed belt conveyor Wraps transported away. This has the advantage that the length of the changing mat to be produced can be flexibly adapted to a stator or a rotor.

Bei den beschriebenen Wickelverfahren werden die Leiter von dem Wickelschwert oder Steckbrett nach dem Wickeln abgestreift und anschließend flach zusammengedrückt. Das Zusammendrücken der Wickelmatte bzw. der Leiter beansprucht die Isolierung der Leiter sehr stark. Bei der Nutzung eines rotierenden Steckbretts oder Wickelschwerts ist zudem eine Schrittweitenänderung nur eingeschränkt möglich. Dies hat zur Folge, dass die parallel gewickelten Leiter untereinander asymmetrisch werden und sich Kreisströme ausbilden können. Diese führen beim Betrieb zu Verlusten in den Leitern und tragen nicht zur Drehmomentbildung bei.In the winding methods described, the conductors are stripped from the winding blade or breadboard after winding and then pressed together flat. Compressing the wrapping mat or the conductors puts a lot of strain on the insulation of the conductors. When using a rotating breadboard or winding blade, changing the step size is only possible to a limited extent. As a result, the conductors wound in parallel become asymmetrical with one another and circular currents can form. These lead to losses in the conductors during operation and do not contribute to torque formation.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wickelverfahren zur Herstellung einer Wickelmatte für einen Stator oder einen Rotor eines elektrischen Motors bereitzustellen, das ohne die Verwendung eines Wickelschwerts, eine geringere mechanische Belastung der Leiter verursacht und eine höhere Gestaltungsflexibilität für die Wickelmatte zulässt.The object of the invention is to provide a winding method for producing a winding mat for a stator or a rotor of an electric motor, which causes less mechanical stress on the conductors without the use of a winding blade and allows greater design flexibility for the winding mat.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer Wicklung für einen Stator oder einen Rotor eines elektrischen Motors, bei dem ein Leiterstrang mit mindestens zwei Leitern einem Haltewerkzeug entlang einer x-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems zugeführt werden, ein erster Wickelkopf geformt wird, wobei jeder Leiter mit einem ersten Biegeschwert, das eine giebelförmige Auskragung aufweist, einem ersten formgebenden Werkzeug, mit einer giebelförmigen Aussparung, zugestellt wird, womit jeder Leiter gebogen wird, einen ersten Giebel bildend und ein erster Lagensprungs in den ersten Giebel in y-Richtung geprägt wird, ein Steg für jeden Leiter des Leiterstrangs geformt wird, wobei für jeden Leiter ein Positionierstift ausgefahren wird und die Leiter jeweils mit einem zweiten Biegeschwert, das eine giebelförmige Auskragung aufweist, um die Positionierstifte gebogen werden, ein zweiter Wickelkopf dem ersten Wickelkopf gegenüberliegend versetzt geformt wird für jeden Leiter des Leiterstrangs, wobei jeder Leiter mit dem zweiten Biegeschwert, das eine giebelförmige Auskragung aufweist, einem zweiten formgebenden Werkzeug, mit einer giebelförmigen Aussparung, zugestellt wird, womit jeder Leiter gebogen wird, einen zweiten Giebel bildend und ein zweiter Lagensprung in den zweiten Giebel in entgegengesetztem Richtungssinn zum ersten Lagensprung geprägt wird, ein nächster Steg geformt wird für jeden Leiter des Leiterstrangs, wobei für jeden Leiter ein nächster Positionierstift ausgefahren wird und die Leiter jeweils mit dem ersten Biegeschwert um die Positionierstifte gebogen werden, der Leiterstrang um einen Fördertakt in x-Richtung transportiert wird und das Formen und Prägen erster Wickelköpfe sowie zweiter Wickelköpfe, das Formen eines Stegs und eines nächsten Stegs und der Transport des Leiterstrangs um einen Fördertakt solange wiederholt werden, bis eine Wickelmatte mit einer definierten Anzahl an Wicklungen, die jeweils zwei Stege, einen ersten Wickelkopf und einen zweiten Wickelkopf umfassen, erzeugt worden istThe object is achieved according to the invention by a method for producing a winding for a stator or a rotor of an electric motor, in which a conductor strand with at least two conductors is fed to a holding tool along an x-direction of a Cartesian coordinate system, a first winding head is formed, each Ladder is fed with a first bending blade, which has a gable-shaped projection, a first shaping tool, with a gable-shaped recess, with which each conductor is bent, forming a first gable and a first layer jump is embossed in the first gable in the y-direction, a web is formed for each conductor of the conductor strand, a positioning pin being extended for each conductor and the conductors each being bent around the positioning pins with a second bending bar which has a gable-shaped projection, a second winding head being formed offset opposite the first winding head for each conductor of the conductor strand, each conductor being fed with the second bending blade, which has a gable-shaped projection, a second shaping tool, with a gable-shaped recess, with which each conductor is bent, forming a second gable and a second layer jump into the second gable is embossed in the opposite direction to the first layer jump, a next web is formed for each conductor of the conductor strand, a next positioning pin being extended for each conductor and the conductors are each bent around the positioning pins with the first bending bar, the conductor strand by one conveying cycle in x -Direction is transported and the shaping and embossing of first winding heads and second winding heads, the shaping of a web and a next web and the transport of the conductor strand by one conveying cycle are repeated until a winding mat with a defined number of windings, each with two webs, a first winding head and a second winding head have been generated

Zur Schonung des Leitermaterials ist es sinnvoll auf ein Steckbrett bzw. ein Wickelschwert zu verzichten. Das hat den Vorteil, dass Wickelmatten in nahezu beliebiger Länge und Form, bei vergleichsweise geringer Mattenbreite und Mattenhöhe hergestellt sowie flexibel Leiter während des Verfahrens ein- und ausgeschleust werden können.To protect the conductor material, it makes sense not to use a breadboard or a winding bar. This has the advantage that wrapping mats can be produced in almost any length and shape, with a comparatively small mat width and height, and conductors can be flexibly inserted and removed during the process.

Das erste Biegeschwert und das zweite Biegeschwert können vorteilhaft mit einer Kurvenbahn zum Biegen der Leiter beim Formen der Stege eingeschwenkt werden.The first bending bar and the second bending bar can advantageously be pivoted in with a cam track for bending the ladder when forming the webs.

Es ist von Vorteil, wenn während des Verfahrens das erste Biegeschwert, das zweite Biegeschwert, die ersten formgebenden Werkzeuge und die zweiten formgebenden Werkzeuge ausgewechselt werden, um die Schrittweite der Wicklungen zu variieren.It is advantageous if the first bending bar, the second bending bar, the first shaping tools and the second shaping tools are replaced during the process in order to vary the pitch of the windings.

Gleichzeitig mit dem Formen des ersten Wickelkopfs für einen Leiter kann günstig ein zweiter Wickelkopf für einen anderen Leiter geformt werden.Simultaneously with the formation of the first winding head for a conductor, a second winding head can be conveniently formed for another conductor.

Vorteilhaft sind die Leiter des Leiterstrangs beim Bereitstellen auf Drahtspulen aufgerollt und durch die Steuerung einer Rotation der Drahtspulen wird in Abhängigkeit von dem Verfahren zum Herstellen der Wickelmatte ein Überkreuzen der Leiter vor dem Wickeln verhindert.The conductors of the conductor strand are advantageously rolled up on wire coils when they are prepared and, depending on the method for producing the winding mat, the control of rotation of the wire coils prevents the conductors from crossing over before winding.

Die Erfindung soll nachfolgend durch Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden. Hierzu zeigen:

  • 1 Eine Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,
  • 2a-g jeweils einzelne Verfahrensschritte zur Herstellung einer Wickelmatte in einer Draufsicht,
  • 3 zwei Wicklungen einer Wickelmatte mit unterschiedlichen Schrittweiten in einer Draufsicht,
  • 4 eine Ansicht von einem ersten Biegeschwert und einem ersten formgebenden Werkzeug mit Leitern zur Formung der Wickelköpfe,
  • 5a-b eine Detailansicht des Prägens der Wickelköpfe.
The invention will be described in more detail below using exemplary embodiments with reference to drawings. Show this:
  • 1 A view of a device for carrying out the method,
  • 2a-g individual process steps for producing a changing mat in a top view,
  • 3 two wraps of a changing mat with different increments in a top view,
  • 4 a view of a first bending bar and a first shaping tool with ladders for shaping the winding heads,
  • 5a-b a detailed view of the embossing of the winding heads.

Eine Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in 1 dargestellt. Vier Leiter, die jeweils auf einer Drahtspule 8 aufgerollt sind, bilden einen Leiterstrang 1 und werden entlang der x-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems einem Haltewerkzeug 2 zugeführt, in dem die Leiter gehalten werden, das Haltewerkzeug 2 führt vorzugsweise auch einen Transport der Leiter des Leiterstrangs 1 in x-Richtung aus. Ein erstes Biegeschwert 31 mit einer giebelförmigen Auskragung und ein erstes formgebendes Werkzeug 41 mit einer giebelförmigen Aussparung sind gegenüberliegend auf unterschiedlichen Seiten des Leiterstrangs 1 angeordnet. Ein zweites Biegeschwert 32 mit einer giebelförmigen Auskragung ist auf derselben Seite des Leiterstrangs 1 wie das erste formgebende Werkzeug 41 angeordnet und dem zweiten Biegeschwert gegenüberliegend ist ein zweites formgebendes Werkzeug 42 mit einer giebelförmigen Aussparung auf derselben Seite des Leiterstrangs 1 wie das erste Biegeschwert 31 angeordnet. Das erste Biegeschwert 31 und das zweite Biegeschwert 32 sind jeweils auf einer Kurvenbahn 7 angeordnet. Eine aus dem Leiterstrang 1 gewickelte Wickelmatte 6 befindet sich auf der dem Leiterstrang 1 abgewandten Seite des Haltewerkzeugs 2.A view of a device for carrying out the method is in 1 shown. Four conductors, each rolled up on a wire coil 8, form a conductor strand 1 and are fed along the x-direction of a Cartesian coordinate system to a holding tool 2 in which the conductors are held; the holding tool 2 preferably also transports the conductors of the conductor strand 1 in the x direction. A first bending bar 31 with a gable-shaped projection and a first shaping tool 41 with a gable-shaped recess are arranged opposite each other on different sides of the conductor strand 1. A second bending blade 32 with a gable-shaped projection is arranged on the same side of the conductor strand 1 as the first shaping tool 41 and opposite the second bending blade is a second molding Bending tool 42 with a gable-shaped recess is arranged on the same side of the conductor strand 1 as the first bending bar 31. The first bending bar 31 and the second bending bar 32 are each arranged on a curved track 7. A winding mat 6 wound from the conductor strand 1 is located on the side of the holding tool 2 facing away from the conductor strand 1.

Die 2a-g zeigen das Wickeln von einem ersten Wickelkopf 11, einem zweiten Wickelkopf 12 und zwei Stegen 13. In 2a ist ein Leiter, der sich zwischen dem ersten formgebenden Werkzeug 41 und dem ersten Biegeschwert 31 befindet, dargestellt. In 2b ist das Formen des ersten Wickelkopfs 11 gezeigt. Das erste Biegeschwert 31 stellt dem Leiter erste formgebende Werkzeug 41 zu, womit der Leiter gebogen und ein erster Giebel 111 gebildet wird. Nach dem Formen des ersten Wickelkopfs 11 wird ein erster Lagensprung 51 in den ersten Giebel 111 geprägt. Nachdem für jeden Leiter des Leiterstrangs 1 ein erster Wickelkopf 11 geformt und geprägt wurde, wird ein Steg 13 geformt, wie in den 2c-e gezeigt. Zum Formen des Stegs 13 wird das zweite Biegeschwert 32 dem Leiter zugestellt und ein Positionierstift 3 ausgefahren. Der Leiter wird zum Formen des Stegs 13 durch das zweite Biegeschwert 32 um den Positionierstift 3 gebogen. Nach dem Formen des Stegs 13 wird ein zweiter Wickelkopf 12 geformt, indem der Leiter mit dem zweiten Biegeschwert 32 dem zweiten formgebenden Werkzeug 42 zugestellt wird, womit der Leiter gebogen und ein zweiter Giebel 121 gebildet wird. Nach dem Formen des zweiten Wickelkopfs 12 wird ein zweiter Lagensprung 52 in den ersten Giebel 121 geprägt. Nachdem für jeden Leiter ein zweiter Wickelkopf 12 geformt und geprägt wurde, wird ein nächster Steg 13 geformt, indem ein nächster Positionierstift ausgefahren wird, um den der Leiter mit dem ersten Biegeschwert 31 gebogen wird. Nachdem ein erster Wickelkopf 11, ein zweiter Wickelkopf 12 und zwei Stege 13 geformt wurden, wird der Leiterstrang 1 um einen Fördertakt in x-Richtung transportiert.The 2a-g show the winding of a first winding head 11, a second winding head 12 and two webs 13. In 2a a conductor, which is located between the first shaping tool 41 and the first bending bar 31, is shown. In 2 B the shaping of the first winding head 11 is shown. The first bending sword 31 provides the conductor with a first shaping tool 41, with which the conductor is bent and a first gable 111 is formed. After the first winding head 11 has been formed, a first layer jump 51 is embossed into the first gable 111. After a first winding head 11 has been formed and embossed for each conductor of the conductor strand 1, a web 13 is formed, as in the 2c-e shown. To shape the web 13, the second bending bar 32 is delivered to the conductor and a positioning pin 3 is extended. To form the web 13, the conductor is bent around the positioning pin 3 by the second bending bar 32. After forming the web 13, a second winding head 12 is formed by feeding the conductor with the second bending bar 32 to the second shaping tool 42, whereby the conductor is bent and a second gable 121 is formed. After the second winding head 12 has been formed, a second layer jump 52 is embossed into the first gable 121. After a second winding head 12 has been formed and embossed for each conductor, a next web 13 is formed by extending a next positioning pin, around which the conductor is bent with the first bending bar 31. After a first winding head 11, a second winding head 12 and two webs 13 have been formed, the conductor strand 1 is transported by one conveying cycle in the x direction.

Die beschriebenen Verfahrensschritte können nacheinander oder gleichzeitig für verschiedene Leiter des Leiterstrangs 1 ausgeführt werden. Die beschriebenen Verfahrensschritte werden solange wiederholt, bis eine Wickelmatte 6 mit einer definierten Anzahl an Wicklungen, die jeweils zwei Stege 13, einen ersten Wickelkopf 11 und einen zweiten Wickelkopf 12 umfassen, erzeugt worden ist.The method steps described can be carried out one after the other or simultaneously for different conductors of the conductor strand 1. The method steps described are repeated until a winding mat 6 with a defined number of windings, each comprising two webs 13, a first winding head 11 and a second winding head 12, has been produced.

3 zeigt insgesamt vier Wicklungen, die jeweils aus einem ersten Wickelkopf 11, einem zweiten Wickelkopf 12 und zwei Stegen 13 bestehen, wobei jeweils zwei Stege 13 übereinanderliegen. Eine erste Schrittweite SW1 der unteren Wicklung unterscheidet sich von einer zweiten Schrittweite SW2 der oberen Wicklung. Eine Schrittweite SW ist der Abstand der beiden Stege 13 einer Wicklung zueinander. Die Schrittweite SW hängt, wie auch die Form der ersten Giebel 111 und der zweiten Giebel 121, von dem im Wickelverfahren verwendeten ersten Biegeschwert 31, dem zweiten Biegeschwert 32, dem ersten formgebenden Werkzeug 41 und dem zweiten formgebenden Werkzeug 42 ab. Diese können im Laufe des Verfahrens ausgetauscht werden, wodurch die hergestellte Wickelmatte 6 Wicklungen mit unterschiedlichen Schrittweiten SW aufweisen kann. 3 shows a total of four windings, each of which consists of a first winding head 11, a second winding head 12 and two webs 13, with two webs 13 lying one above the other. A first step size SW 1 of the lower winding differs from a second step size SW 2 of the upper winding. A step size SW is the distance between the two webs 13 of a winding from one another. The step size SW, like the shape of the first gable 111 and the second gable 121, depends on the first bending bar 31 used in the winding process, the second bending bar 32, the first shaping tool 41 and the second shaping tool 42. These can be exchanged in the course of the process, whereby the changing mat produced can have 6 windings with different step widths SW.

Das Formen des ersten Wickelkopfs ist in 4 im Detail gezeigt. Das erste Biegeschwert 31 ist verfahrbar, führt die dargestellten Leiter dem ebenfalls verfahrbaren ersten formgebenden Werkzeug 41 zu und drückt die Leiter an das erste formgebende Werkzeug 41 an. Dadurch wird der giebelförmige erste Wickelkopf 111 ausgebildet.Forming the first winding head is in 4 shown in detail. The first bending bar 31 is movable, feeds the conductors shown to the also movable first shaping tool 41 and presses the conductors against the first shaping tool 41. This creates the gable-shaped first winding head 111.

In 5a und 5b ist das Prägen eines ersten Lagensprungs 51 bzw. eines zweiten Lagensprungs 52 in je einen Giebel eines Wickelkopfs im Detail gezeigt. Für das Prägen der Lagensprünge können zusätzliche Prägevorrichtungen verwendet werden oder das Prägen wird mit den Biegeschwertern und den formgebenden Werkzeugen durchgeführt. Die Lagensprünge beschreiben einen Sprung eines Leiters in y-Richtung oder in entgegengesetztem Richtungssinn von einer Lage in eine andere Lage. Das Prägen kann vorteilhaft dafür sorgen, dass zusätzlich die Dicke des Leiterstrangs 1 oder einzelner Leiter des Leiterstrangs 1 abnimmt. Durch das Prägen ist es möglich, mehrere Leiter oder Leiterstränge 1 miteinander zu der Wickelmatte 6 zu verflechten.In 5a and 5b the embossing of a first layer jump 51 or a second layer jump 52 in each gable of a winding head is shown in detail. Additional embossing devices can be used to emboss the layer jumps or the embossing is carried out with the bending blades and the shaping tools. The layer jumps describe a jump of a conductor in the y-direction or in the opposite direction from one layer to another layer. Embossing can advantageously ensure that the thickness of the conductor strand 1 or individual conductors of the conductor strand 1 also decreases. By embossing it is possible to intertwine several conductors or conductor strands 1 with each other to form the winding mat 6.

BezugszeichenReference symbols

11
LeiterstrangConductor strand
1111
erster Wickelkopffirst winding head
111111
erster Giebelfirst gable
1212
zweiter Wickelkopfsecond winding head
121121
zweiter Giebelsecond gable
1313
Stegweb
22
Haltewerkzeugholding tool
33
PositionierstiftPositioning pin
3131
erstes Biegeschwertfirst bending sword
3232
zweites Biegeschwertsecond bending bar
4141
erstes formgebendes Werkzeugfirst shaping tool
4242
zweites formgebendes Werkzeugsecond shaping tool
5151
erster Lagensprungfirst layer jump
5252
zweiter Lagensprungsecond layer jump
66
WickelmatteChanging mat
77
Kurvenbahncurved track
88th
Drahtspule Wire coil
SWSW
Schrittweitestep size
SW1SW1
erste Schrittweitefirst step size
SW2SW2
zweite Schrittweitesecond step size

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2019130232 A1 [0004]WO 2019130232 A1 [0004]
  • DE 102004035084 A1 [0005]DE 102004035084 A1 [0005]
  • US 7281312 B2 [0006]US 7281312 B2 [0006]
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Claims (5)

Verfahren zur Herstellung einer Wickelmatte (6) für einen Stator oder einen Rotor eines elektrischen Motors, umfassend die folgenden Schritte: A. Bereitstellen eines Leiterstrangs (1) mit mindestens zwei Leitern, B. Zuführen des Leiterstrangs 1 zu einem Haltewerkzeug (2) entlang einer x-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems, C. Formen eines ersten Wickelkopfs (11) für jeden Leiter des Leiterstrangs (1), wobei jeder Leiter mit einem ersten Biegeschwert (31), das eine giebelförmige Auskragung aufweist, einem ersten formgebenden Werkzeug (41), mit einer giebelförmigen Aussparung, zugestellt wird, womit jeder Leiter gebogen wird, einen ersten Giebel (111) bildend und Prägen eines ersten Lagensprungs (51) in den ersten Giebel (111) in y-Richtung, D. Formen eines Stegs (13) für jeden Leiter des Leiterstrangs (1), wobei für jeden Leiter ein Positionierstift (3) ausgefahren wird und die Leiter jeweils mit einem zweiten Biegeschwert (31), das eine giebelförmige Auskragung aufweist, um die Positionierstifte (3) gebogen werden, E. Formen eines zweiten Wickelkopfs (12), dem ersten Wickelkopf (11) gegenüberliegend versetzt angeordnet, für jeden Leiter des Leiterstrangs (1), wobei jeder Leiter mit dem zweiten Biegeschwert (32), das eine giebelförmige Auskragung aufweist, einem zweiten formgebenden Werkzeug (42), mit einer giebelförmigen Aussparung, zugestellt wird, womit jeder Leiter gebogen wird, einen zweiten Giebel (121) bildend und Prägen eines zweiten Lagensprungs (52) in den zweiten Giebel (121) in entgegengesetztem Richtungssinn zum ersten Lagensprung (51), F. Formen eines nächsten Stegs (13) für jeden Leiter des Leiterstrangs (1), wobei für jeden Leiter ein nächster Positionierstift (3) ausgefahren wird und die Leiter jeweils mit dem ersten Biegeschwert (32) um die Positionierstifte (3) gebogen werden, G. Transport des Leiterstrangs (1) um einen Fördertakt in x-Richtung, und H. Wiederholen der Schritte C bis G, bis eine Wickelmatte (6) mit einer definierten Anzahl an Wicklungen, die jeweils zwei Stege (13), einen ersten Wickelkopf (11) und einen zweiten Wickelkopf (12) umfassen, erzeugt worden ist. Method for producing a winding mat (6) for a stator or a rotor of an electric motor, comprising the following steps: A. Providing a conductor strand (1) with at least two conductors, B. feeding the conductor strand 1 to a holding tool (2) along an x-direction of a Cartesian coordinate system, C. Forming a first winding head (11) for each conductor of the conductor strand (1), each conductor being fed with a first bending bar (31), which has a gable-shaped projection, to a first shaping tool (41), with a gable-shaped recess , with which each conductor is bent, forming a first gable (111) and embossing a first layer jump (51) in the first gable (111) in the y direction, D. Forming a web (13) for each conductor of the conductor strand (1), a positioning pin (3) being extended for each conductor and the conductors each having a second bending bar (31), which has a gable-shaped projection, around the positioning pins ( 3) be bent, E. Forming a second winding head (12), arranged offset from the first winding head (11), for each conductor of the conductor strand (1), each conductor having the second bending bar (32), which has a gable-shaped projection, a second shaping tool (42), with a gable-shaped recess, is delivered, whereby each conductor is bent, forming a second gable (121) and embossing a second layer jump (52) in the second gable (121) in the opposite direction to the first layer jump (51), F. Forming a next web (13) for each conductor of the conductor strand (1), a next positioning pin (3) being extended for each conductor and the conductors each being bent around the positioning pins (3) using the first bending bar (32), G. Transport of the conductor strand (1) by one conveying cycle in the x direction, and H. Repeat steps C to G until a winding mat (6) with a defined number of windings, each comprising two webs (13), a first winding head (11) and a second winding head (12), has been produced. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Biegeschwert (31) und das zweite Biegeschwert (32) jeweils mit einer Kurvenbahn (7) zum Biegen der Leiter beim Formen der Stege (13) eingeschwenkt werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the first bending bar (31) and the second bending bar (32) are each pivoted with a cam track (7) for bending the conductors when forming the webs (13). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verfahrens das erste Biegeschwert (31), das zweite Biegeschwert (32), die ersten formgebenden Werkzeuge (41) und die zweiten formgebenden Werkzeuge (42) ausgewechselt werden, um die Schrittweite (SW) der Wicklungen zu variieren.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that during the process the first bending bar (31), the second bending bar (32), the first shaping tools (41) and the second shaping tools (42) are replaced in order to vary the step size (SW) of the windings . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit dem Formen eines ersten Wickelkopfs (11) für einen der Leiter ein zweiter Wickelkopf (12) für einen anderen Leiter geformt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that simultaneously with the formation of a first winding head (11) for one of the conductors, a second winding head (12) is formed for another conductor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter des Leiterstrangs (1) beim Bereitstellen auf Drahtspulen (8) aufgerollt sind und durch die Steuerung einer Rotation der Drahtspulen (8) in Abhängigkeit von dem Verfahren zum Herstellen der Wickelmatte (6) ein Überkreuzen der Leiter vor dem Wickeln verhindert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the conductors of the conductor strand (1) are rolled up on wire coils (8) when provided and by controlling a rotation of the wire coils (8) depending on the method for producing the winding mat (6). the conductors are prevented from crossing over before winding.
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