EP1735897A1 - Verfahren zum herstellen eines wicklungstraegers fuer eine elektrische maschine - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines wicklungstraegers fuer eine elektrische maschine

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EP1735897A1
EP1735897A1 EP05707836A EP05707836A EP1735897A1 EP 1735897 A1 EP1735897 A1 EP 1735897A1 EP 05707836 A EP05707836 A EP 05707836A EP 05707836 A EP05707836 A EP 05707836A EP 1735897 A1 EP1735897 A1 EP 1735897A1
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EP
European Patent Office
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pole teeth
winding
tooth
bent
pole
Prior art date
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Ceased
Application number
EP05707836A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Samir Mahfoudh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1735897A1 publication Critical patent/EP1735897A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • H02K15/095—Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors around salient poles
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    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
    • Y10T29/49073—Electromagnet, transformer or inductor by assembling coil and core

Definitions

  • the invention is based on a ner driving for producing a winding support for an electrical machine according to the preamble of claim 1.
  • a winding support has a plurality of pole teeth. Adjacent pole teeth delimit at least one slot between them, into each of which at least one winding is inserted. Even before the slots are filled with the winding, the pole teeth have the later mounting position for installation in the electrical machine. The winding is also inserted in this installation position. This already determines which copper fill factor the winding support or the electrical one
  • the Machine can have maximum.
  • the copper fill factor is also an indication of engine performance.
  • the method according to the invention for producing a winding support for an electrical machine with the characterizing features of patent claim 1 has the advantage that, compared to a winding support of comparable size, a higher output can be achieved by a higher copper fill factor.
  • a method for producing a winding support for an electrical machine which has a plurality of pole teeth, with adjacent pole teeth delimiting between them at least one groove, which is filled with at least one winding in each case, the pole teeth in an installation position for installation in the electrical machine have each other, at least one of the pole teeth, which delimit a groove, before filling with the winding by the action of a force in a Filling position is bent so that the cross-sectional area of the at least one TSTut, which it delimits, is enlarged, the groove then being filled with the winding and then the at least one of the adjacent pole teeth being brought from the filling position into the installation position.
  • the action of force preferably acts directly on the pole teeth. This makes it possible to influence the process more precisely.
  • the at least one pole tooth that is bent is bent in the elastic region and, after the winding has been inserted, returns to it by removing the action of force due to its inherent elasticity
  • the at least one pole tooth which is bent open, is bent in the plastic region and after the
  • pole teeth between which another pole tooth is arranged, are bent open by increasing the distance between them, either two adjacent slots can be provided with windings at the same time, or a single tooth winding can be attached to the pole tooth located between them.
  • the best filling with a winding can be achieved if the pole teeth are bent up by two pairs of grooves that receive at least this winding, then the winding is inserted so that the pole teeth then clockwise or counterclockwise each time directly or indirectly following at least one winding of at least one winding be bent up until the
  • Winding carrier is completely provided with windings.
  • the pole teeth each comprise a tooth neck and a tooth head, the tooth heads having sections which project transversely to the tooth necks and the undercuts of undercut grooves
  • a winding carrier which is produced by such a method has a particularly high copper precipitation factor.
  • winding support _____ at least the transition from the slot base lying between two pole teeth to the pole teeth is formed with sharp edges, the result is a lower section modulus of the pole teeth. This reduces the force required for bending.
  • the pole teeth each comprise a tooth neck and a tooth head, the tooth heads having sections which project transversely to the tooth necks and form undercuts from undercut slots, the transitions from the pole teeth to the
  • such a winding carrier is an armature of an inner rotor or the stator of an outer rotor, in which the pole teeth are directed radially outward, since the pole teeth can be easily bent open here.
  • An electrical machine with such a winding carrier has a higher output than an electrical machine of comparable size due to the higher copper filling factor.
  • the method can be carried out easily.
  • An additional improvement of the device is achieved if the device has at least one device for bending two adjacent pole teeth.
  • a further improvement of this device is achieved if the device has at least one device which bends two pole teeth of two slots into which a winding is inserted. This makes it particularly easy to bend slots that assume a winding in pairs.
  • FIG. 2 shows an anchor according to FIG. 1
  • Figure 3 shows the armature of Figure 1 with symbolically shown windings
  • Figure 4 shows the anchor of Figure 1 on a very simplified
  • a rotating electrical machine 10 is shown in simplified cross-section.
  • the electrical machine 10 may be an electric motor that is used in a motor vehicle, for example in a seat adjuster, window lifter, wiper drive, etc. However, it can also be a generator.
  • An armature 14 is arranged in the housing 12 and is arranged on a shaft 16.
  • Armature 14 with or without shaft 16 thus represents a winding support for an electrical machine 10.
  • Armature 14 is manufactured as a lamella package made of sheet metal or of what is known as SMC material (Soft Magnetic Composite).
  • SMC material Soft Magnetic Composite
  • the thickness of a single sheet is 0.5 mm, which can include deviations in the tenth of a millimeter range.
  • the armature 14 has a plurality of windings 18. For better clarity, only one winding 18 is shown schematically in FIG.
  • a plurality of pole teeth 20 protrude radially outward from a circular section 19 of the armature 14 and delimit or form slots 21 for receiving the windings 18.
  • the pole teeth 20 each comprise a tooth neck 22, which is from
  • Section 19 starts, and a tooth head 24, which adjoins the tooth neck 22.
  • the groove base 25 of a groove 21 is formed on the outer circumference of section 19 between the tooth necks 22.
  • transition is completely sharp. However, a transition radius of less than 1m is still acceptable, with a transition radius of less than 0.5mm being preferred.
  • the transition is preferably sharp-edged. A radius that is smaller than the thickness of a single sheet (also reference number 14) of the
  • Anchor 14 however, already leads to good results when bending.
  • the thickness is typically around 0.5 mm, for example, but can be a few tenths of a millimeter more or less.
  • the groove 211 receives a common winding 18 with the groove 214 in pairs.
  • the grooves 212 with 215, 213 with 216, 214 with 21 ⁇ 7, 215 with 218, 216 with £ 211, 217 with 212 and finally 218 with 213 also do this in each case. This will be explained in more detail in FIG.
  • tooth necks 22 are preferably evenly distributed around the circumference of the armature 14 and stand straight, i.e. they have no curved course. But it is also conceivable that they have a curved course.
  • tooth necks 22 have a substantially constant width. Alternatively, the width can also vary, i.e. become narrower from the inside out but also wider.
  • the tooth heads 24 have sections 28 which project transversely to the tooth necks 22 and point away from one another.
  • the sections 28 form a shoulder 30 which delimit the undercut grooves 21.
  • the> sections limit slot slots 32, which have a width 34.
  • the transition from the tooth necks 22 to the undercuts 30 is essentially formed with sharp edges, ie. it is not rounded as usual. Ideally, the transition is completely sharp. However, a transition radius of less than 1 mm is still acceptable, with a transition radius of less than 0.5 mm being preferred. The transition is preferably sharp-edged. However, a radius that is smaller than the thickness of a single sheet (also reference number 14) of the armature 14 also leads to good results when bending. The thickness is typically around 0.5 mm, for example, but can be a few tenths of a millimeter more or less.
  • the pole teeth 20 of the armature 14 are still in the installation position shown in FIG. In the installed position, the armature 14 can be inserted into the electric motor 10.
  • the directly adjacent pole teeth 208 and 201 and 203 and 204 are spread. So that of the Pole teeth 208 and 201 and 203 and 204 delimited grooves 211 and 214 enlarged.
  • the cross-sectional area of the grooves 211 and 214 is enlarged, for example, with a tool which engages in recesses on the circumference of the pole teeth 20, as a result of which a force can be exerted by arrows 36. This will be explained in more detail in FIG. 4.
  • the position then reached by the pole teeth 20 is referred to below as the filling position.
  • the winding 18 can either be done by winding itself or by inserting a prefabricated air coil. The insertion of an air coil is advantageous when the grooves 21 are not undercut and it is pole teeth 20 without a tooth head 24. However, the method is preferred for those shown
  • Pole teeth 20 are used, each having a tooth neck 22 and a tooth head 24 with the sections 28 projecting transversely to the tooth neck 22, which form the useful slots 32.
  • at least the width 34 of the useful slot 32 is essentially increased in order to insert the windings 18.
  • the armature 14 is rotated through 360 ° divided by the number of grooves 21, ie. 45 ° - be it clockwise or counterclockwise, according to FIG. 2 counterclockwise - and the pole teeth 201 and 202 as well as 204 and 205 are brought into the filling position.
  • the slots 212 and 215 lying in between are provided with the winding 18 and brought back into the installation position.
  • the pole teeth 202 and 203 and 205 and 206 are spread, the grooves 213 and between
  • the pole teeth 20 are bent up in each case with two grooves 21 receiving a winding, then the windings 18 are inserted and then the clock teeth 20 are bent in clockwise or counterclockwise direction in each case in the following grooves 21 receiving a winding 18 in pairs until the armature 14 is completely provided with windings 18 is.
  • the pole teeth 20 After removing the force, the pole teeth 20 return to their egg-building position.
  • the reason for this is that the pole teeth 20, which are each bent, are bent in the elastic region and, after the winding 18 has been inserted, return to the installation position due to their inherent elasticity, or return to the installation position due to their inherent elasticity
  • pole teeth 20 which are bent open are bent in the plastic area instead of in the elastic area - or with portions in the elastic and plastic area - and after inserting the winding 18 by reversing the action of force 36 by plastic deformation be brought back into the installation position. Since the pole teeth 20 are spread further apart in the plastic area than in the elastic area, the cross-sectional area of the slots 21 also increases in each case, as a result of which more turns of the winding 18 can be accommodated.
  • pole teeth 20, between which at least one further pole tooth 20 is arranged can be bent open by increasing the distance between them.
  • the pole teeth 201 and 203 can be bent open, the pole tooth 202 initially not being bent.
  • the pole teeth 205 and 207 can also be bent, the pole tooth 206 likewise not initially being bent. In the present context, these pole teeth are considered to be indirectly adjacent. Then a winding 18 is inserted into the slots 211 and 214 and at the same time a winding 18 is inserted into the slots 218 and 215. Thereafter, the anchor 14 turns clockwise or counterclockwise divided by 360 ° by the number of grooves 21, ie rotated 45 °. However, the anchor 14 only has to be rotated three times by the double winding.
  • At least one of the pole teeth 20, which delimit a slot 21 is bent into a filling position by a force before the slot 21 is filled with the winding 18, so that the cross-sectional area of the at least one slot 21, which it delimits, increases is that the winding 18 is then inserted into the slot 21 and that the at least one of the adjacent pole teeth 20 is then brought from the filling position into the installation position.
  • the winding lies around the pole teeth 201 and 203 and in the slots 211 and 214
  • windings 18 were successively attacked in the sequence 181, 182, 183, 184, 85, 186, 186, 188.
  • Both pole teeth 20 defining a groove 21 were bent open.
  • the advantage here is that the groove 21 can be bent open, which allows a higher degree of filling.
  • the following windings can be wound in parallel: 181 with 185, 182 with 186, 183 with 187, 184 with 188.
  • the advantage here is that two windings 18 can be filled together, which reduces the process time.
  • FIG. 4 shows how the pole teeth 201, 208 and 203, 204 are bent open with two pliers 38, 40 of a device 42 for carrying out the described method, which is only symbolic and as a cutout or partially indicated.
  • the device 42 should have at least one device 38, 40 for bending at least one pole tooth 20, because it is also possible that, for example, only the pole tooth 201 is bent alone.
  • the device 42 preferably has at least one device in the form of, for example, a part, such as a hook, of the pliers 38 or 40 for bending two adjacent pole teeth 201 and 208 of the groove
  • the device 42 - as shown - has at least one device 38, 40 which bends two pole teeth 201 and 208 and 203 and 204 of two slots 211 and 214 into which a winding 18 is inserted in pairs.
  • the pliers 38, 40 can also bend the pole teeth 201 and 207 as well as 203 and 204, the pole teeth 204 and 208 remaining straight, so that the
  • Slots 211 and 214 and 218 and 215 each have a winding 18 can be inserted. Of course, as described above, the other grooves 21 are then wound sequentially.
  • the anchor 14 can be fixed, for example, via the shaft 16.
  • the invention is not limited to winding carriers in the form of the armature 14. As can be seen directly from the illustration, it can also be a stator or stator of an external rotor motor or generator instead of an armature. Furthermore, the pole teeth need not point radially outward as shown. For example, they can point inwards from a larger round section 19, as is the case, for example, with stators of generators or electronically commutated electric motors.

Landscapes

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Wicklungsträgers (14) für eine elektrische Maschine (10) vorgeschlagen, der mehrere Polzähne (20) hat. Benachbarte Polzähne (201, 208) begrenzen zwischen sich wenigstens eine Nut (211), die mit mindestens jeweils einer Wicklung (18) befüllt wird. Die Polzähne (201, 208) haben vor dem Befüllen eine Einbaustellung für den Einbau in die elektrische Maschine (10) zueinander. Wenigstens einer der Polzähne (201, 208), die eine Nut (211) begrenzen, wird vor dem Befüllen der wenigstens einen Nut (211) mit der Wicklung (181) durch eine Krafteinwirkung (36) in eine Befüllstellung gebogen, so dass die Querschnittsfläche der wenigstens einen Nut (211), die er begrenzt, vergrößert wird. Dann wird die Wicklung (181) in die Nut (211) eingelegt. Anschließend wird der wenigstens eine der benachbarten Polzähne (201, 208) aus der Befüllstellung in die Einbaustellung gebracht. Dadurch ist ein höherer Kupferfüllfaktor und somit eine höhere Leistung der Maschine (10) erzielbar.

Description

Nerfahren zum Herstellen eines Wicklungsträgers für eine elektrische Maschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Nerfahren zur Herstellung eines Wicklungsträgers für eine elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger Wicklungsträger hat mehrere Polzähne. Benachbarte Polzähne begrenzen zwischen sich wenigstens eine Νut, in die mindestens jeweils eine Wicklung eingelegt wird. Die Polzähne haben bereits vor dem Befullen der Nuten mit der Wicklung die spätere Einbaustellurtg für den Einbau in die elektrische Maschine zueinander. Die Wicklung wird auch in dieser Einbaustellung eingelegt. Dadurch ist auch schon festgelegt, welchen Kupferfüllfaktor der Wicklungsträger bzw. die elektrische
Maschine maximal haben kann. Der Kupferfüllfaktor ist auch ein Indiz für die Motorleistung.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Wicklungsträgers für eine elektrische Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass gegenüber einem Wicklungsträger vergleichbarer Baugröße durch einen höheren Kupferfüllfaktor eine höhere Leistung erzielt werden kann. Hierzu ist ein Verfahren zur Herstellung eines Wicklungsträgers für eine elektrische Maschine vorgesehen, der mehrere Polzähne hat, wobei benachbarte Polzähne zwischen sich wenigstens eine Nut begrenzen, die mit mindestens jeweils einer Wicklung befällt wird, wobei die Polzähne eine Einbaustellung für den Einbau in die elektrische Maschine zueinander haben, wobei wenigstens einer der Polzähne, die eine Nut begrenzen, vor dem Befullen mit der Wicklung durch eine Rrafteinwirkung in eine Befullstellung gebogen wird, so dass die Querschnittsfläche der wenigstens einen TSTut, die er begrenzt, vergrößert wird, wobei dann die Nut mit der Wicklung befällt wird und danach der wenigstens eine der benachbarten Polzähne aus der Befullstellung in die Einbaustellung gebracht wird.
Vorzugsweise greift die Krafteinwirkung direkt an den Polzähnen an. Dadurch ist eine feinere Beeinflussung des Vorgangs möglich.
Es ist vorteilhaft, wenn alle Polzähne sukzessive in die Befällstellung gebogen und nach dem Einlegen der jeweiligen Wicklung in die Einbaustellung gebracht werden, da somit alle Nuten einen höheren Kupferfüllfaktor haben.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der wenigstens eine Polzahn, der gebogen wird, im elastischen Bereich gebogen und kehrt nach dem Einlegen der Wicklung durch Wegnehmen der Krafteinwirkung durch seine Eigenelastizität in die
Einbaustellung zurück. Dadurch ist das Verfahren relativ leicht umsetzbar, da kein Aufwand für maßgenaues Ausrichten der Polzähne erforderlich ist.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der wenigstens eine Polzahn, der aufgebogen wird, im plastischen Bereich gebogen und nach dem
Einlegen der Wicklung durch ein Umkehren der Krafteinwirkung durch plastisches Verformen in die Einbaustellung zurückgebracht. Dadurch können noch höhere Kupferfüllfaktoren erreicht werden.
Es ist vorteilhaft, wenn direkt benachbarte Polzähne in eine Befullstellung aufgebogen werden, indem der Abstand zwischen ihnen vergrößert wird, da dadurch eine symmetrische Krafteinwirkung möglich ist und vor Allem eine höhere Befiillung der Nut.
Wenn Polzähne, zwischen denen ein weiterer Polzahn angeordnet ist, aufgebogen werden, indem der Abstand zwischen ihnen vergrößert wird, können entweder zwei benachbarte Nuten gleichzeitig mit Wicklungen versehen oder an dem dazwischen liegenden Polzahn kann eine Einzelzahnwicklung angebracht werden. Die beste Befiillung mit einer Wicklung lässt sich erreichen, wenn die Polzähne von jeweils zwei paarweise zumindest diese Wicklung aufnehmenden Nuten aufgebogen werden, dann die Wicklung eingelegt wird, dass anschließend im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn die Polzähne jeweils direkt oder indirekt folgender paarweise zumindest eine Wicklung auihehmender Nuten aufgebogen werden, bis der
Wicklungsträger vollständig mit Wicklungen versehen ist.
Besonders sinnvoll ist das Verfahren einsetzbar, wenn die Polzähne jeweils einen Zahnhals und einen Zahnkopf umfassen, wobei die Zahnköpfe quer zu den Zahnhälsen abstehende Abschnitte aufweisen, die Hinterschnitte von hinterschnittenen Nuten zur
Aufnahme von Wicklungen begrenzen und Nutzschlitze bilden, wobei zum Einlegen der Wicklungen im Wesentlichen zumindest die Breite des Nutzschlitzes vergrößert wird. Durch den Hinterschnitt lassen sich besonders viele Windungen der Wicklung einlegen.
Ein Wicklungsträger, der nach einem derartigen Verfahren hergestellt wird, weist einen besonders hohen Kupferfällfaktor auf.
Wenn an einem derartigen Wicklungsträger ____mindest der Übergang vom zwischen zwei Polzähnen liegenden Nutgrund zu den Polzähnen scharfkantig ausgebildet ist, so ergibt sich ein niedrigeres Widerstandsmoment der Polzähne. Dadurch wird die für das Biegen notwendige Kraft reduziert. Bei Wicklungsträgem, bei denen die Polzähne jeweils einen Zahnhals und einen Zahnkopf umfassen, wobei die Zahnköpfe quer zu den Zahnhälsen abstehende Abschnitte aufweisen, die Hinterschnitte von hinterschnittenen Nuten bilden, wobei die Übergänge von den Polzähnen zu den
Hinterschnitten scharfkantig ausgebildet sind, wird dieser Effekt weiter verstärkt. Zusätzlich haben diese Maßnahmen den Vorteil, dass durch eine bleibende Vergrößerung der Nutquerschnittsfläche ein größeres Volumen für Wicklungen geschaffen wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist ein derartiger Wicklungsträger ein Anker eines Innenläufers oder der Stator eines Außenläufers, bei dem die Polzähne radial nach außen gerichtet sind, da sich hier die Polzähne leicht aufbiegen lassen. Eine elektrische Maschine mit einem derartigen Wicklungsträger hat gegenüber einer elektrischen Maschine vergleichbarer Baugröße aufgrund des höheren Kupferfüllfaktors eine höhere Leistung.
Mit einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, die wenigstens eine
Einrichtung zum Biegen wenigstens eines Polzahnes aufweist, lässt sich das Verfahren leicht durchführen.
Eine zusätzliche Verbesserung der Vorrichtung wird erreicht, wenn die Vorrichtung wenigstens eine Einrichtung zum Biegen zweier benachbarter Polzähne aufweist.
Somit kann eine Nut noch weiter aufgebogen werden.
Eine weitere Verbesserung dieser Vorrichtung wird erreicht, wenn die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung aufweist, die zwei Polzähne zweier Nuten, in die eine Wicklung eingelegt wird, biegt. Dadurch lassen sich insbesondere Nuten, die paarweise eine Wicklung auihehmen, leicht aufbiegen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine elektrische Maschine im Querschnitt,
Figur 2 einen Anker nach Figur 1
Figur 3 den Anker nach Figur 1 mit symbolisch dargestellten Wicklungen und
Figur 4 den Anker nach Figur 1 auf einer stark vereinfacht dargestellten
Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Figur 1 ist eine rotierende elektrische Maschine 10 vereinfacht in einem Querschnitt dargestellt. Die elektrische Maschine 10 kann ein Elektromotor sein, der in einem Kraftfahrzeug beispielsweise in einem Sitzversteller, Fensterheber, Wischerantrieb etc. verwendet wird. Es kann sich jedoch auch um einen Generator handeln.
Im Gehäuse 12 ist ein Anker 14 angeordnet, der auf einer Welle 16 angeordnet ist. Der
Anker 14 mit oder ohne Welle 16 stellt somit einen Wicklungsträger für eine elektrische Maschine 10 dar. Hergestellt ist der Anker 14 als Lammellenpaket aus Blech oder aus sogenanntem SMC-Material (Soft Magnetic Composite). Bei einem Lamellenpaket aus Blech beträgt die Dicke eines Einzelblechs (entspricht Bezugszeichen 14) 0,5mm, was eine Abweichungen im Zehntelmillimeterbereich einschließen kann.
Der Anker 14 weist mehrere Wicklungen 18 auf. Wegen der besseren Übersichtlichkeit ist in der Figur 1 nur eine Wicklung 18 schematisch dargestellt. Von einem kreisrunden Abschnitt 19 des Ankers 14 stehen mehrere Polzähne 20 radial nach außen ab, die Nuten 21 zur Aufnahme der Wicklungen 18 begrenzen bzw. bilden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich im Einzelnen um acht Polzähne 201, 202., 203, 204, 205, 206, 207, 208. Korrespondierend hierzu gibt es auch acht Nuten 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218. Natürlich sind auch andere Zahlen möglich. Die Polzähne 20 umfassen jeweils einen Zahnhals 22, der vom
Abschnitt 19 ausgeht, und einen Zahnkopf 24, der sich an den Zahnhals 22 anschließt. Zwischen den Zahnhälsen 22 ist jeweils am Außenumfang des Abschnitts 19 der Nutgrund 25 einer Nut 21 ausgebildet.
Der Übergang vom Nutgrund 25 zu den Zahnhälsen 22 bzw. Polzähnen 20 ist im
Wesentlichen scharfkantig ausgebildet, d.h. er ist nicht wie üblich verrundet. Im Idealfall ist der Übergang vollkommen scharfkantig. Jedoch ist auch ein Übergangsradius von unter lm noch akzeptabel, wobei ein Übergangsradius von unter 0,5mm zu bevorzugen ist. Vorzugsweise ist der Übergang zwar scharfkantig. Ein Radius, der kleiner ist als die Dicke eines Einzelblech (auch Bezugszeichen 14) des
Ankers 14, führt jedoch auch schon zu guten Ergebnissen beim Biegen. Die Dicke liegt typischerweise bei beispielsweise bei ca. 0,5mm, kann jedoch ein paar Zehntelmillimeter mehr oder weniger betragen. Die Nut 211 nimmt mit der Nut 214 paarweise eine gemeinsame Wickdung 18 auf. Dies tun jeweils auch die Nuten 212 mit 215, 213 mit 216, 214 mit 21~7, 215 mit 218, 216 mit £211, 217 mit 212 und schließlich 218 mit 213. Ausführlicher wird dies bei der Figur 3 erläutert werden.
Die Zahnhälse 22 sind vorzugsweise gleichmäßig am Umfang des Ankers 14 verteilt und stehen gerade ab, d.h. sie haben keinen gekrümmten Verlauf. Es ist aber auch denkbar, dass sie einen gekrümmten Verlauf haben. Außerdem haben <üe Zahnhälse 22 eine im wesentlichen gleichbleibende Breite. Alternativ kann die Rrreite aber auch variieren, d.h. von innen nach außen schmaler aber auch breiter werden.
Die Zahnköpfe 24 weisen quer zu den Zahnhälsen 22 abstehende und ^voneinander weg weisende Abschnitte 28 auf. Die Abschnitte 28 bilden Hmterschndtte 30, die die somit hinterschnittenen Nuten 21 begrenzen. Außerdem begrenzen die> Abschnitte Nutschlitze 32, die eine Breite 34 haben.
Der Übergang von den Zahnhälsen 22 zu den Hinterschnitten 30 ist inx Wesentlichen scharfkantig ausgebildet, dh. er ist nicht wie üblich verrundet. Im Idealfall ist der Übergang vollkommen scharfkantig. Jedoch ist auch ein Übergangsracüus von unter lmm noch akzeptabel, wobei ein Übergangsradius von unter 0,5mm zu bevorzugen ist. Vorzugsweise ist der Übergang zwar scharfkantig. Ein Radius, der kleiner ist als die Dicke eines Einzelblechs (auch Bezugszeichen 14) des Ankers 14, führt jedoch auch zu guten Ergebnissen beim Biegen. Die Dicke liegt typischerweise bei beispielsweise bei ca. 0,5mm, kann jedoch ein paar Zehntelmillimeter _mehr oder weniger betragen.
Das Verfahren zum Herstellen des Ankers 14 für den Elektromotor 10 wird anhand der Figur 2 näher erläutert.
Zunächst sind die Polzähne 20 des Ankers 14 nach der Herstellung des Blechstanzpakets noch in der auch in Figur 1 gezeigten Einbaustellung-. In der Einbaustellung kann der Anker 14 in den Elektromotor 10 gefügt wercLen.
Vor dem Befallen mit der Wicklung 18 allerdings, werden die direkt benachbarten Polzähne 208 und 201 sowie 203 und 204 gespreizt. Damit werden die von den Polzähnen 208 und 201 sowie 203 und 204 begrenzten Nuten 211 sowie 214 vergrößert. Das Vergrößern der Querschnittsfläche der Nuten 211 und 214 erfolgt beispielsweise mit einem Werkzeug, das in Ausnehmungen am Umfang der Polzähne 20 angreift, wodurch eine mit Pfeilen 36 dargestellte Krafteinwirkung erfolgen kann. Bei der Figur 4 wird dies noch näher erläutert werden. Die dann von den Polzähnen 20 erreichte Stellung wird im Folgenden als Befullstellung bezeichnet. Nun kann die Wicklung 18 entweder durch Bewickeln selbst oder durch das Einlegen einer vorgefertigten Luftspule erfolgen. Das Einlegen einer Luftspule ist dann vorteilhaft, wenn die Nuten 21 nicht hinterschnitten sind und es sich um Polzähne 20 ohne Zahnkopf 24 handelt. Bevorzugt wird das Verfahren aber bei den dargestellten
Polzähnen 20 angewandt, die jeweils einen Zahnhals 22 und einen Zahhkopf 24 mit den quer zum Zahnhals 22 abstehende Abschnitte 28 aufweisen, die die Nutzschlitze 32 bilden. Hierbei wird zum Einlegen der Wicklungen 18 im Wesentlichen zumindest die Breite 34 des Nutzschlitzes 32 vergrößert.
Da die Querschnittsfläche der Nuten 21 vergrößert ist, kann eine größere Anzahl an Windungen der Wicklungen 18 eingebracht werden. Nachdem die Wicklung 18 eingelegt worden ist, wird die afteinwirkung wieder weggenommen. Dadurch nahem sich die Polzähne 201 und 208 sowie 204 und 205 wieder einander an. Durch die Luft zwischen den Windungen der Wicklung 18 kann die Wicklung 18 noch ein wenig zusammengepresst werden, ohne das die Isolationsschicht der Kupferdrähte zerstört wird.
Nach den ersten Polzahnpaaren 208 und 201 sowie 203 und 204 wird der Anker 14 um 360° geteilt durch die Anzahl der Nuten 21 gedreht, dh. 45° — sei es im Uhrzeigeroder Gegenuhrzeiger sinn, gemäß der Figur 2 im Gegenuhrzeigersinn - und es werden die Polzähne 201 und 202 sowie 204 und 205 in die Befullstellung gebracht. Die dazwischen liegenden Nuten 212 sowie 215 werden mit der Wicklung 18 versehen und wieder in die Einbaustellung gebracht. Im Anschluss daran werden die Polzähne 202 und 203 sowie 205 und 206 gespreizt, die dazwischen hegenden Nuten 213 sowie
216 mit der Wicklung 18 versehen und ebenfalls wieder in die Einbaustellung gebracht. Danach erfolgt noch der gleiche Vorgang mit den Polzähnen 203 und 204 sowie 207 und 208. Es werden also alle Polzähne 20 sukzessive in die Befullstellung gebogen und nach dem Einlegen der jeweiligen Wicklung 18 in die Einbaustellung gebracht. So geht es noch vier Mal weiter, bis in jeder Nut 21 die linke und rechte Seite bewickelt ist. Somit ist letztendlich auch der ganze Anker 14 mit Wicklungen 18 versehen. Was die Reihenfolge des Befüllens angeht, sei hier auch nochmals auf die Ausführungen zu Figur 3 verwiesen.
Es werden also die Polzähne 20 jeweils zweier eine Wicklung aufnehmender Nuten 21 aufgebogen, dann die Wicklungen 18 eingelegt und anschließend im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn die Polzähne 20 jeweils der folgenden paarweise eine Wicklung 18 aufnehmenden Nuten 21 aufgebogen, bis der Anker 14 vollständig mit Wicklungen 18 versehen ist.
Die Polzähne 20 gehen nach dem Wegnehmen der Krafteinwirkung wieder in ihre Eihbaustellung zurück. Der Grund hierfür ist, dass die Polzähne 20, die jeweils gebogen werden, im elastischen Bereich gebogen werden und nach dem Einlegen der Wicklung 18 durch Wegnehmen der Krafteinwirkung aufgrund ihrer Eigenelastizität in die Einbaustellung zurückkehren bzw. durch ihre Eigenelastizität in die
Einbaustellung zurückgebracht werden.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Polzähne 20, die aufgebogen werden, statt im elastischen Bereich im plastischen Bereich gebogen werden - oder mit Anteilen im elastischen und plastischen Bereich - und nach dem Einlegen der Wicklung 18 durch ein Umkehren der Krafteinwirkung 36 durch plastisches Verformen in die Einbaustellung zurückgebracht werden. Da die Polzähne 20 durch das Aufbiegen im plastischen Bereich weiter gespreizt werden als im elastischen Bereich, wird auch die Querschnittsfläche der Nuten 21 jeweils größer, wodurch mehr Windungen der Wicklung 18 Platz finden.
Neben den direkt benachbarten Polzähnen 20 können auch Polzähne 20, zwischen denen mindestens ein weiterer Polzahn 20 angeordnet ist, aufgebogen werden, indem der Abstand zwischen ihnen vergrößert wird. Beispielsweise können die Polzähne 201 und 203 aufgebogen werden, wobei der Polzahn 202 zunächst nicht gebogen wird.
Gleichzeitig können auch die Polzähne 205 und 207 gebogen werden, wobei der Polzahn 206 ebenfalls zunächst nicht gebogen wird. Im vorliegenden Zusammenhang werden diese Polzähne als indirekt benachbart angesehen. Dann wird eine Wicklung 18 in die Nuten 211 sowie 214 und gleichzeitig eine Wicklung 18 in die Nuten 218 und 215 eingelegt. Danach wird der Anker 14 im Uhrzeiger oder Gegenuhrzeigersinn um 360° geteilt durch die Anzahl der Nuten 21, d.h. 45° weitergedreht. Allerdings muss der Anker 14 durch das doppelte Bewickeln nur noch drei Mal gedreht werden.
Wesentlich ist, dass wenigstens einer der Polzähne 20, die eine Nut 21 begrenzen, vor dem Befullen der Nut 21 mit der Wicklung 18 durch eine Krafteinwirkung in eine Befullstellung gebogen wird, so dass die Querschnittsfläche der wenigstens einen Nut 21, die er begrenzt, vergrößert wird, dass dann die Wicklung 18 in die Nut 21 eingelegt wird und dass anschließend der wenigstens eine der benachbarten Polzähne 20 aus der Befullstellung in die Einbaustellung gebracht werden.
Anhand der Figur 3 geht die fertige Anordnung der Wicklungen 18 in den Nuten 21, wie sie bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, nochmals deutlicher hervor.
Um die Polzähne 201 und 203 sowie in den Nuten 211 sowie 214 liegt die Wicklung
181, um die Polzähne 202 und 204 sowie in den Nuten 212 sowie 215 hegt die Wicklung
182, um die Polzähne 203 und 205 sowie in den Nuten 213 sowie 216 liegt die Wicklung
183, um die Polzähne 204 und 206 sowie in den Nuten 214 sowie 217 liegt die Wicklung
184, um die Polzähne 205 und 207 sowie in den Nuten 215 sowie 218 hegt die Wicklung
185, um die Polzähne 206 und 208 sowie in den Nuten 216 sowie 211 liegt die Wicklung
186, um die Polzähne 207 und 201 sowie in den Nuten 217 sowie 212 liegt die Wicklung
187, um die Polzähne 208 und 202 sowie in den Nuten 218 sowie 213 liegt die Wicklung
188,
Hier wurden die Wicklungen 18 sukzessive in der Reihenfolge 181, 182, 183, 184, 85, 186, 186, 188 befällt. Dabei wurden beide eine Nut 21 begrenzende Polzähne 20 aufgebogen. Der Vorteil hierbei ist, dass die Nut 21 weiter aufgebogen werden kann, was einen höheren Befüllungsgrad erlaubt. Alternativ können folgende Wicklungen parallel gewickelt werden: 181 mit 185, 182 mit 186, 183 mit 187, 184 mit 188. Hierbei ist der Vorteil, dass zwei Wicklungen 18 gemeinsam befällt werden können, was die Prozesszeit reduziert.
Natürlich ist die beschriebene Reihenfolge nur exemplarisch und muss nicht eingehalten werden. Viele Variationen sind bekannt.
In der Figur 4 ist gezeigt, wie die Polzähne 201, 208 und 203, 204 mit zwei Zangen 38, 40 einer nur symbolisch und als Ausbruch bzw. teilweise angedeuteten Vorrichtung 42 zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens aufgebogen werden.
Die Vorrichtung 42 sollte wenigstens eine Einrichtung 38, 40 zum Biegen wenigstens eines Polzahnes 20 aufweisen, denn es ist auch möglich, dass beispielsweise nur der Polzahn 201 alleine gebogen wird. Vorzugsweise hat die Vorrichtung 42 aber wenigstens eine Einrichtung in Form beispielsweise eines Teils, wie eines Hakens, der Zange 38 oder 40 zum Biegen zweier benachbarter Polzähne 201 und 208 der Nut
211. Besser ist es jedoch, wenn die Vorrichtung 42 - wie gezeigt - mindestens eine Einrichtung 38, 40 aufweist, die zwei Polzähne 201 und 208 sowie 203 und 204 zweier Nuten 211 und 214, in die paarweise eine Wicklung 18 eingelegt wird, biegt. Die Zangen 38, 40 können auch die Polzähne 201 und 207 sowie 203 und 204 aufbiegen, wobei die Polzähne 204 und 208 gerade stehen bleiben, so dass in die
Nuten 211 und 214 sowie 218 und 215 je eine Wicklung 18 eingelegt werden kann. Natürlich werden die anderen Nuten 21, wie oben beschrieben, dann nacheinander bewickelt. Die Fixierung des Ankers 14 kann beispielsweise über die Welle 16 erfolgen.
Die Erfindung ist nicht nur auf Wicklungsträger in Form des Ankers 14 beschränkt. Wie sich unmittelbar aus der Darstellung ergibt, kann es sich statt eines Ankers auch um einen Ständer bzw. Stator eines Außenläufermotors oder Generators handeln. Ferner müssen die Polzähne nicht wie gezeigt radial nach außen zeigen. Beispielsweise können sie von einem größeren runden Abschnitt 19 nach innen zeigen, wie dies beispielsweise bei Statoren von Generatoren oder elektronisch kommutierten Elektromotoren der Fall ist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Wicklungsträgers (14) für eine elektrische Maschine (10), der mehrere Polzähnen (20) hat, wobei benachbarte Polzähne (201, 208) zwischen sich wenigstens eine Nut (211) begrenzen, die mit mindestens jeweils einer Wicklung (18) befüllt wird, wobei die Polzähne (201, 208) vor dem Befullen eine Einbaustellung für den Einbau in die elektrische Maschine (10) zueinander haben, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Polzähne (201, 208), die eine Nut (211) begrenzen, vor dem Befallen der wenigstens einen Nut (211) mit der Wicklung (181) durch eine Krafteinwirkung (36) in eine Befullstellung gebogen wird, so dass die Querschnittsfläche der wenigstens einen Nut (211), die er begrenzt, vergrößert wird, dass dann die Wicklung (181) in die Nut (211) eingelegt wird und dass anschUeßend der wenigstens eine der benachbarten Polzähne (201, 208) aus der Befällstellung in die Einbaustellung gebracht wird
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafteinwirkung (36) direkt an den Polzähnen (20) angreift.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Polzähne (20) sukzessive in die Befällstellung gebogen und nach dem Befallen der Nuten (21) mit Wicklungen (18) in die Einbaustellung gebracht werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Polzahn (201), der gebogen wird, im elastischen Bereich gebogen wird und nach dem Einlegen der Wicklung (18) durch Wegnehmen der Krafteinwirkung (36) durch seine Eigenelastizität in die Einbaustellung zurückkehrt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Polzahn (201), der aufgebogen wird, im plastischen Bereich gebogen wird und nach dem Einlegen der Wicklung (18) durch ein Umkehren der Krafteinwirkung (36) durch plastisches Verfbrmen in die Einbaustellung zurückgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass direkt benachbarte Polzähne (201, 208) in eine Befullstellung aufgebogen werden, indem der Abstand (34) zwischen ihnen vergrößert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Polzähne (201, 203), zwischen denen mindestens ein weiterer Polzahn (202) angeordnet ist, aufgebogen werden, indem der Abstand (34) zwischen ihnen vergrößert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Polzähne (201, 208; 203, 204) von jeweils zwei paarweise zumindest eine Wicklung (181) aufiiehmender Nuten (211, 214) aufgebogen werden, dann die Nuten (211, 214) mit der Wicklung (181) befüllt werden, dass die Polzähne (201, 208; 203, 204) in die Einbaustellung zurückgebracht werden und dass im
Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn die Polzähne (201, 202; 204, 205) jeweils folgender paarweise zumindest eine Wicklung (182) aufnehmender Nuten (212, 215) aufgebogen werden, bis der Wicklungsträger (14) vollständig mit Wicklungen (18) versehen ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polzähne (20) jeweils einen Zahnhals (22) und einen Zahnkopf (24) umfassen, wobei die Zahnköpfe (24) quer zu den Zahnhälsen (22) abstehende Abschnitte (28) aufweisen, die Hinterschnitte (30) von hinterschnittenen Nuten (21) zur Aufnahme von Wicklungen (18) begrenzen und Nutzschlitze (32) bilden, wobei zum Einlegen der Wicklungen (18) im Wesentlichen zumindest die Breite (34) des Nutzschlitzes (32) vergrößert wird.
10. Wicklungsträger (14) hergestellt nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
11. Wicklungsträger (14) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Übergang vom zwischen zwei Polzähnen (20) liegenden Nutgrund (25) zu den Polzähnen (20) im Wesentlichen scharfkantig ausgebildet ist.
12. Wicklungsträger (14) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Polzähne (20) jeweils einen Zahnhals (22) und einen Zahnkopf (24) umfassen, wobei die Zahnköpfe (24) quer zu den Zahnhälsen (22) abstehende Abschnitte (28) aufweise, die Hinterschnitte (30) von hinterschnittenen Nuten (21) bilden, wobei die Übergänge von den Zahnhälsen (22) zu den Hinterschnitten (30) im Wesentlichen scharfkantig ausgebildet sind.
13. Wicklungsträger (14) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsträger (14) ein Anker eines Innenläufers oder ein Stator eines Außenläufers ist und die Polzähne (20) radial nach außen gerichtet sind.
14. Elektrische Maschine (10) mit einem Wicklungsträger (14) nach einem der Ansprüche 10 bis 13.
15. Vorrichtung (42) zum Durchfuhren des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (42) wenigstens eine Einrichtung (38, 40) zum Biegen wenigstens eines Polzahnes (20) aufweist.
16. Vorrichtung (42) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (42) wenigstens eine Einrichtung (38, 40) zum Biegen zweier benachbarter Polzähne (201, 208; 203, 204) aufweist.
17. Vorrichtung (42) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (42) mindestens eine Einrichtung (38, 40) aufweist, die zwei Polzähne (201, 208; 203, 204) zweier Nuten (211, 214), in die eine Wicklung (18) eingelegt wird, biegt.
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