EP3804105A1 - Verfahren zur herstellung von formlitze, verfahren zur herstellung eines elektromotors, sowie verwendung von formlitze - Google Patents

Verfahren zur herstellung von formlitze, verfahren zur herstellung eines elektromotors, sowie verwendung von formlitze

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Publication number
EP3804105A1
EP3804105A1 EP19727334.5A EP19727334A EP3804105A1 EP 3804105 A1 EP3804105 A1 EP 3804105A1 EP 19727334 A EP19727334 A EP 19727334A EP 3804105 A1 EP3804105 A1 EP 3804105A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wire
loop
ring
adhesive
coil
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP19727334.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin STÖCK
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.)
Jheeco eDrive AG Liechtenstein
Original Assignee
Jheeco eDrive AG Liechtenstein
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Filing date
Publication date
Application filed by Jheeco eDrive AG Liechtenstein filed Critical Jheeco eDrive AG Liechtenstein
Publication of EP3804105A1 publication Critical patent/EP3804105A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12—Impregnating, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/04—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
    • H02K15/0435—Wound windings
    • H02K15/0442—Loop windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H02K3/14—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots with transposed conductors, e.g. twisted conductors

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing stranded wire according to claim 1, a method for producing an electric motor according to claim 13, and the use of a stranded wire according to claim 14.
  • Formed strands are strands, i. twisted or untwisted wire tufts, which are compacted and thus obtain a certain cross-sectional shape, usually a rectangular cross-sectional shape.
  • wire for shaped strands is preferably insulated wire, in particular enameled wire in question.
  • the individual wires are electrically and mechanically connected for the purpose of further contacting. This is done e.g. with ultrasonic or electrode welding, usually a sleeve is used for this purpose.
  • the insulating lacquer of the wires, which is present in the shaped litz head, is always partly burned, partly squeezed out.
  • Formed strands can be used as segment conductors in electrical machines, in particular in stators.
  • Segment conductors are conductor sections which are e.g. inserted or retracted in Statornuten; the protruding ends of two shaped strands can then be connected directly to half coils.
  • the half-coils are also connected by correspondingly connecting on the opposite side of the stator.
  • different winding patterns can be realized, e.g. a concentrated winding or, of special interest, a wave winding.
  • Wave winding means that ultimately continuous conductor strands meander around the stator slots. In a three-phase machine, this is known for example from US9035526B2 or DE10113831B4.
  • connection of two shaped strands can be direct, e.g. by welding two Formlitzkexcellent.
  • the Formlitzkexcellent are verhülst for this purpose, especially pressed or welded with a sleeve. This is for two reasons, on the one hand to create a defined bonding surfaces for the welding, on the other hand to electrically and mechanically connect the wire ends in Formlitz head together. Examples of this are e.g. specified in EP3051669A1.
  • additional components of the stranded wire such as adhesives, which mechanically interconnect the individual wires of the stranded wire.
  • Such Connection can in particular counteract vibrations (noise) and a consequent chafing between the individual wires (danger of short circuit). These occur, for example, when exposed to alternating current with cyclical arrival and repulsion of the individual wires by the current-induced magnetic fields.
  • bonding varnish refers to an adhesive resin which has the task of mechanically connecting the individual wires of a strand or a winding.
  • the winding wire is usually coated with a first insulating layer and a second baked enamel layer.
  • the baked enamel melts, adheres to the other enamel layers and hardens irreversibly.
  • the baked enamel is already present on the wire from the beginning, so is well distributed, it is disadvantageous that baked enamel is very brittle (handling).
  • This use of baked enamel for bonding individual wires located in the stator groove is not to be confused with other possible applications. These include e.g. the impregnation and securing of individual wires in the winding head (also protection against external influences), which is irrelevant for the present Formlitzher Geb.
  • Another aspect is also the mechanical fixation of a segment conductor within the groove, which has no intersection with the present invention.
  • the baked enamel application is carried out, for example, by using back-lacquer-coated winding wires which are baked together by heat, as described for example in EP2230674.
  • a conceivable back-lacquer application can also be effected by winding with a "wire tandem" consisting of the actual winding wire and an additional bonding wire, as described for example in DE3012496C2 or JPS55147957A.
  • a baked enamel application by applying liquid resin to a stranded wire ("soaking") with curing under compression, ie impregnation done, as described for example in DE102004005033A1.
  • the removal of the insulation at the head ends for the electrical contacting of the wires with one another and optionally with sleeves is a challenge in the production of the stranded wire. This is all the more true if the stranded wire, in addition to the wire insulation, is additionally to be provided with a bonding agent.
  • the present invention is based and proposes an improved process for the production of stranded wire, in particular to propose a method for the production of stranded wire, which allows a targeted application of baked enamel or avoids application of enamel in the head region of the stranded wire, in particular at the points in which a connection, in particular electrically conductive connection, between wire and wire or wire and sleeve is to be established or established.
  • the idea of the invention is to specify an intermediate state in the production of a molding line in which (future) wire end sections (head area) and wire intermediate sections (active length) of a stranded wire are present in such a way that a baked-paint application locally limited to the wire intermediate sections (or other suitable material ).
  • the wires are still very ordered and accessible, in particular, the helix, but also the half-loop or ring, an interior, in which a bonding agent can be introduced. Also open up opportunities to achieve the individual wires, such as the coil, so that adhesive can be woven, wrapped or brushed or sprayed. As a result, there are good opportunities between the aforementioned processing conditions to apply a bonding agent targeted, but in particular to avoid subsequent removal of the adhesive.
  • the wire is the wire to an insulated, preferably enamel-insulated wire, wherein the insulated wire is partially stripped before or after forming.
  • the at least one half-loop, ring or coil is received on the forming device, wherein the forming together with the at least one half-loop, ring or coil forms an interior, wherein the adhesive introduced into the interior becomes.
  • the adhesive agent can be adapted to the requirements of the interior, both in terms of its position, as well as its spatial configuration, for example, can be ensured in a simple manner that the head ends are not acted upon with adhesive, for example by the spatial shape of the adhesive is set up so that this area can never be reached by the adhesive.
  • the adhesive is arranged on a Verklebeschhalter, wherein the
  • Adhesive device is introduced from adhesive and Verklebeschhalter in the interior.
  • a procedure is particularly suitable for a bonding agent, which is present as a wire or tape, in particular for adhesives, which has no structure directly adapted to the interior and possibly also not the necessary inherent stability.
  • Winding holder comparable to a winding holder for the insulated or partially stripped wire, wound and introduced accordingly with the adhesive holder in the interior.
  • the at least one half-loop, ring or coil is accommodated on the forming device, wherein the adhesive means are at least partially wrapped around the at least one half-loop, ring or coil.
  • Such a variant is particularly suitable for wire or tape-shaped adhesive.
  • the long sides of the at least one half-loop, ring or coil are wrapped.
  • the at least one half-loop, ring or coil is accommodated on the forming device, wherein the at least one half-loop, ring or coil are equipped in the manner of a weaving with a bonding agent, in particular a tape or Wire as a bonding agent such as a warp or weft thread in which the at least one half-loop, ring or coil woven.
  • a bonding agent in particular a tape or Wire as a bonding agent such as a warp or weft thread in which the at least one half-loop, ring or coil woven.
  • a bonding agent is preferably suitable for wire or tape-shaped adhesive.
  • an extremely targeted application of adhesive can also be made here, in particular certain areas, such as the future head areas, can be left out.
  • the adhesive is designed as a wire or tape.
  • numerous possibilities have been shown how this cost-effective and sufficiently available form of a bonding agent can be used sufficiently reliably for the method proposed according to the invention.
  • the at least one half-loop, ring or coil is accommodated on the forming device, wherein the adhesive is configured liquid or powdered and at least partially applied to the at least one half-loop, ring or coil, in particular by brushing, spraying and / or by electrostatic attraction.
  • This procedure is also advantageous for the targeted application of adhesive.
  • those areas, such as the head areas, are covered by means of a suitable curtain during the application.
  • the adhesive is formed of a material which is suitable for a mechanical fixation of Wires cause each other, in particular that the adhesive composition resins, polymers, preferably thermoplastics and / or thermosets, polyester and / or polyamide-containing.
  • the bonding agent is baked enamel.
  • the compacting of the wire package is performed in a compacting device, wherein the compacting device is equipped with a curing device, which transfers the adhesive in its cured state.
  • the curing device can preferably be matched to the adhesive used, so that a process-safe handling of the gluing or hardening process can be ensured.
  • the curing device can be configured as a heater, UV light source and / or electrical connection for the stranded wire.
  • the compacting device embodied as a press can also activate a gluing means which can be activated, for example, by means of pressure.
  • a further object of the present invention is to propose an improved method for producing an electric motor, in particular to propose a method for producing an electric motor, which can be carried out more efficiently.
  • the production method for shaped wire according to the invention is part of the manufacturing process of the electric motor.
  • the stranded wire is produced according to the method according to the invention and installed in the electric motor, preferably the stator of the electric motor.
  • Another object of the present invention is to propose an advantageous use of the stranded wire produced according to the invention.
  • FIG. 1 shows a shaped strand produced according to the method of the invention
  • FIG. Fig. 2 is a stator of an electric motor, in particular an electric
  • Traction motor e.g. for an automobile, with a molded strand produced by the method according to the invention in a side view;
  • Fig. 3 is a stator of an electric motor, in particular an electrical
  • Traction motor e.g. for an automobile, with a molded strand produced by the method according to the invention in an end view;
  • FIG. 4.1a is a plan view of the winding holder according to FIG. 4.1; FIG.
  • Fig. 5.1a is a plan view of the winding holder of FIG. 5.1;
  • FIG. 5.2 partial stripping of the helix on the winding holder according to FIG.
  • Winding holder Forming a partially stripped wire into a coil on a two-finger winding holder
  • Fig. 6.1a is a plan view of the winding holder of FIG. 6.1;
  • Figure 7 shows a winding holder with a finger and a half-loop (top view / side view).
  • a winding holder with two fingers and a ring top view / lateral
  • Fig. 10 partial stripping an insulated wire and winding to a
  • 10a shows a two-finger winding holder with a wound wire in one
  • 10b shows a two-finger winding holder with a wound baked enamel wire in a plan view
  • FIG. 10.1 introduction of the two-fingered winding holder with the baked-enameled wire spiral into the interior of the two-fingered winding holder with the helix of partionally stripped wire 1 ;
  • FIG. 11 shows a baked enamel tape on a two-finger winding holder
  • FIG. 12 shows a baked-enamel tape wound around the long sides of a wire helix
  • FIG. 13 shows a baked-enamel tape woven into the long sides of a wire helix
  • Fig. 14 brushing a wire helix with a liquid adhesive
  • Fig. 16 electrode welding of the head ends of the stranded wire for electrical and mechanical connection of the wire sections located there.
  • One possible method for making a stranded wire may be the steps
  • helix is to be understood a spiral-shaped structure with several turns. The ends are usually not connected to each other. In principle, however, it is possible to connect the ends of the helix.
  • the helix does not necessarily have to be circular, but rather the helix has a more rectangular shape with preferably rounded corners. In this respect can be spoken by two long sides 2a and two short sides 2b of the helix.
  • ring Under ring is to be understood a self-contained structure of a wire with the number of turns 1, that is, the ends are connected together.
  • the ring does not necessarily have to be circular, but rather the ring has a more rectangular shape with preferably rounded corners. In this respect, it is possible to speak of two long sides 2a and two short sides 2b of the ring.
  • Half loop is to be understood as a unilaterally open, U-shaped structure.
  • the wire does not describe a complete turn and the ends are not connected. In this respect, it is possible to speak of two long sides 2a and one short side 2b of the half loop.
  • the wire is an insulated, preferably enamel-insulated wire, which is partially stripped before or after forming.
  • the wire is an electrically conductive wire, preferably of copper, aluminum or copper and / or aluminum alloys.
  • This insulated wire is usually on a roll, from which the wire is unrolled and fed to the manufacturing process as a straight or substantially straight tapered insulated wire.
  • a straight or substantially straight tapered insulated wire By this is meant that the wire is unwound from a roll and only in the forming process to the intended shape of the ring, the half-loop or the helix is transformed.
  • the result of the manufacturing process is a stranded strand F.
  • the shaped strand comprises a first head end and a second head end.
  • the head ends of the stranded wire (more precisely, the wire sections located there) are electrically and mechanically interconnected, this can be done using sleeves H l and H2.
  • Between the head ends a wire package D is arranged.
  • the wire package consists of a number of wires, which are usually twisted together and are preferably surrounded by a main insulation layer as a wire package.
  • the shaped strand is also compacted and preferably has a rectangular or trapezoidal cross-sectional area.
  • the forming takes place in a forming device 2.
  • a forming device so-called coil holder come into question.
  • the winding holder has a finger 2.1, over which the wire is to a certain extent laid up and formed into a half-loop.
  • Several wires can be placed behind one another on the finger and converted into several half loops. The resulting half loops can rest side by side and / or one above the other on the finger.
  • the winding holder may have two fingers 2.1, 2.2.
  • the two fingers are parallel or substantially parallel to each other and spaced from each other.
  • One or more rings of the wire can be pushed onto the winding holder.
  • the rings can rest side by side and / or one above the other on the fingers.
  • the winding holder may have two fingers 2.1, 2.2 and a rotation axis R.
  • the axis of rotation is preferably arranged between the fingers and parallel to the fingers. Essentially, this is a kind of reel on which the wire can be wound into a helix.
  • the wires of the helix can be arranged next to one another and / or one above the other.
  • the winding holder may have four fingers 2.1 to 2.4.
  • the four fingers are parallel or substantially parallel to each other and spaced from each other.
  • the four fingers preferably form the corners of a square or square.
  • One or more rings of the wire can be pushed onto the winding holder. The rings can rest side by side and / or one above the other on the fingers.
  • the winding holder may have four fingers 2.1 to 2.4 and a rotation axis R. The four fingers are parallel or substantially parallel to each other and spaced from each other. In a plan view, the four fingers preferably form the corners of a square or square.
  • the axis of rotation is preferably arranged between the fingers, so to speak in the middle of the rectangle or square and parallel to the fingers. Essentially, this is a kind of reel on which the wire can be wound into a helix.
  • the wires of the helix can be arranged next to one another and / or one above the other.
  • the forming device defines through the helix or the ring or the rings together with the fingers on which they are received, an interior, in particular with an open cross-section, which also addressed as insertion cross section 2.5 for an even closer to be described adhesive or Verklebeschvorraum can be.
  • an open cross-section which also addressed as insertion cross section 2.5 for an even closer to be described adhesive or Verklebeschvorraum can be.
  • the result of the forming process is the forming of a wire in at least one half-loop, ring or coil.
  • the partial stripping takes place with a stripping device 3.
  • the partial stripping can be done mechanically or abrasive, in particular by grinding and / or sandblasting. Also, chemical and / or thermal processes, in particular using cold brittleness, laser sublimation, induction heating, etc. are conceivable. In principle, any method which makes it possible to remove the insulation of the wire is conceivable here.
  • partial stripping is meant that a longitudinally extending portion of the insulated wire is stripped of the insulating material, which is intended to mean "relief" in technically relevant categories. Essentially, it is important that an electrically conductive surface of the wire is exposed.
  • the stripping can be done either before or after the forming. Stripping after forming
  • the insulated wire 1 is already reshaped, but in principle still held on the respective forming device 2, so that stripping basically at those portions of at least one half-loop, ring or coil in question, which are exposed or in other words, not with a finger in Standing in contact.
  • stripping basically at those portions of at least one half-loop, ring or coil in question, which are exposed or in other words, not with a finger in Standing in contact.
  • forming device here are preferred sections that are to be stripped or can.
  • the regions of the helix or the rings between two fingers come into question, preferably on the shorter sections of the helix or the rings, for example, when the fingers form the corners of a rectangle. In a sense, the short sides 2b are stripped.
  • the result of the stripping process is a helix or rings or half loops with partially stripped wires.
  • the stripping before forming is performed. Otherwise, reference may essentially be made to the features already outlined above.
  • an insulated wire 1 which is preferably fed from a roll, initially stripped partially with a Abisolier adopted 3 to be subsequently formed with a forming device 2 to at least one half-loop, ring or coil.
  • a forming device 2 Preferably comes as a forming device 2, a rotatable Zweifinger-winding holder in question.
  • the synchronization of stripping to winding holder is preferably carried out here such that the stripped areas of the wire in the region of the fingers 2.1, 2.2 rest.
  • the result of the stripping process is a helix or rings or half loops with partially stripped wires.
  • the state is utilized that the wire is in the state of half-loop (s) / ring (s) / helix, that is to say in particular on the shaping device 2, preferably the winding holder.
  • the forming device is designed as a winding holder, comprising at least two fingers 2.1, 2.2, on which the wire is accommodated to at least one ring or coil.
  • the winding holder has only one finger 2.1 and at least one half-loop is received on the finger.
  • the adhesive 7 may be in an initial state, i. before the intended bonding or curing, in principle in solid or liquid form.
  • a spatial configuration is regularly provided as wire or tape.
  • the adhesive can also be part of a gluing device, comprising, for example, a gluing agent holder 6 with two fingers 6.1, 6.2, on which wire or tape-shaped gluing means is rolled up to form a gluing spiral.
  • the adhesive device has in particular an outer spatial extent and an outer cross section 6.3, with which the adhesive device can be inserted into the insertion cross section 2.5 of the former 2 already described above.
  • Adhesive means 7 is understood to mean any material which is suitable for causing a mechanical fixation of the wires to one another. These include, resins, any polymers (especially thermoplastics and thermosets), in particular baked enamel, polyester (typical polymer) or polyamide-imide (typical polymer). For the application of the adhesive 7 different, not exhaustively enumerated, possibilities are conceivable.
  • the coil or half loop (s) or ring (s) accommodated on the forming device 2 together with the fingers 2.1, 2.2 on which it is or are received define the interior 2.5 already described above with the insertion cross section.
  • the adhesive bonding device 6, 7 should have a smaller outer cross section 6.3 than the insertion cross section 2.5 outlined above.
  • the helix, rings or half loops are equipped in the manner of a weaving technique with a bonding agent 7, in particular a tape or wire is woven as a gluing agent such as a warp or weft thread in the helix, rings or half loops ,
  • a tape or wire is woven as a gluing agent such as a warp or weft thread in the helix, rings or half loops
  • the long sides of the helix, ring (s) or half loop (s) are equipped with a gluing agent in the manner of a weaving technique.
  • a tape or wire as a bonding agent such as a warp thread or weft thread is woven into the long sides of the rings or loops.
  • the long sides have a certain distance from each other.
  • Fler einsvons can be provided that a coil or a plurality of rings or half loops are received on the forming device, wherein the adhesive 7 is at least partially wound around the helix or the rings.
  • the long sides of the rings or loops are enclosed, preferably wrapped, at least in sections, preferably completely, with a gluing agent. When gluing a tape or wire in question.
  • a bonding agent 7 preferably in liquid form or powder form, or sprayed on sprayed.
  • the head regions of the at least one half loop, ring or helix to be twisted are generally not always exposed to the adhesive, in particular since the later connection regions in the head region can be selectively recessed, for example by the head regions running around the fingers and can not be reached due to the system due to the adhesive. In this case, it is also possible to influence the targeted spatial configuration and positioning of the adhesive agent, in particular its cross-section, in which regions the adhesive agent is to be twisted.
  • Half-loop (s) / ring (s) / coil equipped with a bonding agent can be twisted.
  • a mechanical connection between the wires of the wire package may already exist at the present time.
  • twisting device 4 The twisting of the helix or of the rings or half loops takes place via a twisting device 4.
  • the twisting device comprises a first gripper 4.1 for the first distal end of the helix or the rings or half loops, and a second gripper 4.2 for the second distal end of FIG Spiral or the rings or half loops.
  • the grippers are twisted approximately around the longitudinal axis of the helix or the rings or half loops, so that the wires are twisted.
  • the first gripper is formed by a finger and the second gripper by a pliers tool.
  • This twisting device is preferably suitable for twisting half loops.
  • the pliers tool grips the free ends of the half loops while the finger grips the short sides of the half loops.
  • the first finger of the twisting device may also be the first finger of the forming device.
  • the forming device can be equipped in this case with an additional mechanism that allows rotation of the finger and pliers tool against each other.
  • the first gripper is formed by a first finger and the second gripper by a second finger. This twisting device is preferably suitable for twisting the helix or the rings.
  • the fingers grasp the respective distal spiral ends or ring ends, that is the short sides.
  • the first finger of the twisting device may also be the first finger or the second finger of the twisting device the second finger of the forming device.
  • the forming device can be equipped in this case with an additional mechanism that allows rotation of the fingers against each other.
  • the wound thereon rings or the helix can be passed to a twisting device with two fingers.
  • the twisting is then preferably done with this twisting device.
  • the result of the twisting process is a twisted wire package.
  • the compacting takes place in a compacting device 5, in particular a press.
  • the twisted wire package is pressed in a compacting process to a stranded wire F.
  • the preceding method steps ensure that the respective distal ends of the twisted wire package, ie the head regions, are stripped. If the ends still contain partially insulated wire, they may, but not necessarily, be cut off.
  • the compacting process or the compacting device can be equipped with a curing process or a curing device 8 for the adhesive agent.
  • a heatable mold comes into question when the compacting device is designed for example as a press. It is also conceivable, however, that the curing device has connection terminals for the sleeves of the shaped strand, so that the stranded wire can be supplied with current and can be heated itself. Selected adhesives, such as, for example, baked enamel, can be activated thermally, by electricity, by UV light or by pressure, for example.
  • the compacting device may contain the appropriate curing device for activating the adhesive agent.
  • the result of the compacting process is a shaped strand F, in particular a shaped strand, which has a high mechanical cohesion due to the adhesive.
  • FIG. 16 shows an electrode welding method with two electrodes E, in which the wire sections of the head ends are electrically and mechanically interconnected.
  • a sleeve is not mandatory due to the already stripped head sections.
  • Preferred embodiment of the invention is the introduction of a wound on a Zweifinger- coil holder baked enamel wire in the interior of a wire coil, which is accommodated on a two-finger coil holder.
  • Additional, but not exhaustive, process steps may be, for example, application of a main insulation layer around the formed strand, e.g. by extruding.
  • the forming device, Abisolier Spur and / or twisting device can be combined in one device.
  • the fingers can have different functions (winding, twisting, ).
  • the facilities can also be configured separately.
  • the embodiments are generally not limited to the production of shaped strands with sleeves.
  • the statements can, if not already indicated, apply analogously to shaped strands without sleeves.
  • the stranded wire produced according to the invention is advantageously suitable for the production of an electric motor, in particular its stator S. Accordingly, the advantages of the inventive stranding method for the production of an electric motor, in particular its stator, be exploited.
  • FIGS. 1 to 3 a stator S of an electric motor is shown by way of example for this purpose.
  • the electric motor is preferably a traction motor for a motor vehicle.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Formlitze (F) aus einem Draht, umfassend mindestens die Verfahrensschritte: a) Umformung des Drahtes (1) in mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel in einer Umformeinrichtung (2); b) Beaufschlagen des mindestens einen Rings, Halbschlaufe oder Wendel mit einem Verklebemittel (7); c) Verdrillen der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel in ein Drahtpaket (D) in einer Verdrilleinrichtung (4); d) Kompaktieren des Drahtpaketes (D) in einer Kompaktiereinrichtung (5), sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors, insbesondere eines Traktionsmotors für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Stator (S), wobei der Stator mit mindestens einer Formlitze (F) ausgestattet ist, wobei die Formlitze (F) gemäß einem Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist, sowie die Verwendung einer Formlitze (F) in einem Elektromotor, insbesondere in einem Traktionsmotors für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet dadurch, dass es sich um eine Formlitze (F) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche handelt.

Description

Verfahren zur Herstellung von Formlitze, Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors, sowie Verwendung von Formlitze
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formlitze gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors gemäß Anspruch 13, sowie die Verwendung einer Formlitze gemäß Anspruch 14.
Formlitzen sind Litzen, d.h. verdrillte oder unverdrillte Drahtbüschel, welche kompaktiert werden und damit eine bestimmte Querschnittsform, meist eine rechteckige Querschnittsform, erhalten.
Als Draht für Formlitzen kommt vorzugsweise isolierter Draht, insbesondere Lackdraht in Frage.
In den Endabschnitten (Formlitzköpfe) sind die Einzeldrähte zwecks weiterer Kontaktierung elektrisch und mechanisch miteinander verbunden. Dies erfolgt z.B. mit Ultraschall- oder Elektrodenschweißen, wobei hierfür meist eine Hülse verwendet wird. Stets wird der im Formlitzkopf vorhandene Isolationslack der Drähte teils verbrannt, teils herausgequetscht.
Formlitzen können als Segmentleiter in elektrischen Maschinen, insbesondere in Statoren, Einsatz finden. Segmentleiter sind Leiterabschnitte, welche z.B. in Statornuten eingelegt oder eingezogen werden; die überstehenden Enden zweier Formlitzen können dann unmittelbar zu Halbspulen verbunden werden. Die Halbspulen werden durch entsprechendes Verbinden auf der gegenüberliegenden Seite des Stators gleichfalls verbunden. Dabei können verschiedene Wicklungsmuster realisiert werden, z.B. eine konzentrierte Wicklung oder - von besonderem Interesse - eine Wellenwicklung. Wellenwicklung meint, dass sich schlussendlich durchgehende Leiterstränge um die Statornuten herummäandern. Bei einer dreiphasigen Maschine ist dies beispielsweise aus der US9035526B2 oder DE10113831B4 bekannt.
Die Verbindung zweier Formlitzen kann direkt erfolgen, z.B. durch Verschweißen zweier Formlitzköpfe. Die Formlitzköpfe sind zu diesem Zweck verhülst, insbesondere mit einer Hülse verpresst oder verschweisst. Dies aus zwei Gründen, zum einen um eine definierte Verbindungsflächen für das Verschweißen zu schaffen, zum anderen, um die Drahtenden im Formlitz-Kopf elektrisch und mechanisch miteinander zu verbinden. Beispiele hierzu sind z.B. in der EP3051669A1 angegeben.
Zudem sind zusätzliche Komponenten der Formlitze, wie beispielsweise Verklebemittel, bekannt, welche die einzelnen Drähte der Formlitze mechanisch untereinander verbinden. Eine derartige Verbindung kann insbesondere Vibrationen (Lärm) und einem dadurch bedingten Scheuern zwischen den Einzeldrähten (Kurzschlussgefahr) entgegenwirken. Diese treten z.B. bei einer Beaufschlagung mit Wechselstrom mit zyklischem An- und Abstoßen der Einzeldrähte durch die strombedingten Magnetfelder auf.
Als Verklebemittel kommt beispielsweise Backlack in Frage. Unter Backlack (bonding varnish) ist ein Klebeharz zu verstehen, das die Aufgabe hat, die Einzeldrähte einer Litze oder einer Wicklung mechanisch miteinander zu verbinden.
Hierbei ist der Wicklungsdraht in der Regel mit einer ersten Isolationsschicht und einer zweiten Backlackschicht überzogen. Bei Erhitzung schmilzt der Backlack auf, verklebt mit den anderen Backlackschichten und härtet irreversibel aus. Vorteil ist, dass der Backlack bereits von Beginn an auf dem Draht vorhanden ist, also gut verteilt ist, nachteilig ist, dass Backlack sehr spröde ist (Handhabbarkeit). Diese Backlack-Verwendung zur Verklebung von in der Statornut befindlichen Einzeldrähten ist nicht zu verwechseln mit anderen Anwendungsmöglichkeiten. Hierzu zählen z.B. das Imprägnieren und Sichern von Einzeldrähten im Wickelkopf (auch Schutz vor äußeren Einflüssen), welches für die vorliegende Formlitzherstellung unbeachtlich ist. Ein anderer Aspekt ist gleichfalls die mechanische Fixierung eines Segmentleiters innerhalb der Nut, welches keine Schnittmenge mit der vorliegenden Erfindung hat.
Diese und andere Verklebemittel, insbesondere im Zusammenhang mit Backlack, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Im Stand der Technik erfolgt die Backlackapplizierung beispielsweise durch Verwendung von backlackbeschichteten Wicklungsdrähten, die durch Hitze miteinander verbacken werden, wie etwa in der EP2230674 beschrieben. Eine denkbare Backlack Applikation kann auch durch Wicklung mit einem „Draht-Tandem“, bestehend aus dem eigentlichen Wicklungsdraht und einem zusätzlichen Verklebedraht erfolgen, wie etwa in der DE3012496C2 oder JPS55147957A beschrieben. Auch kann eine Backlack Applikation durch Applizieren von flüssigem Harz auf einen Litzdraht („Tränken“) mit Aushärten unter Verpressen, i.e. Imprägnieren erfolgen, wie beispielsweise in der DE102004005033A1 beschrieben. Bekannt ist ebenfalls die Verwendung von backlackbeschichtetem Isolationspapier in einer Statornut, bei dem der Backlack durch Stromfluss erweicht wird und die Einzeldrähte miteinander verklebt, wie beispielsweise in der DE102014100567B5 beschrieben. Auch ist eine Applikation durch Einpumpen von Harz in eine extrudierte Isolationshülle, in welche ein Formlitzrohling bereits eingeführt wurde, aus der EP1523084A1 bekannt geworden. Im Bereich der backlackfreien Wicklungsköpfe ist beispielsweise die DE102015213616A1 bekannt geworden, welche die gesamte Wicklung mit Backlack versehen hat, diese aber nur lokal, hier innerhalb der Statornut, aushärten lässt, so dass die Wicklungsköpfe zumindest nicht miteinander verklebt sind. Dies hat den alleinigen Zweck, die Wickelkopfhöhe reduzieren zu können, indem die unverklebten Drähte im Wickelkopf nach unten in Richtung Statorkörper, gedrückt werden können.
Bei der Herstellung der Formlitze stellt insbesondere das Entfernen der Isolation an den Kopfenden für die elektrische Kontaktierung der Drähte untereinander und gegebenenfalls mit Hülsen eine Herausforderung dar. Dies gilt umso mehr, wenn die Formlitze neben der Drahtisolation, zusätzlich mit einem Verklebemittel ausgestattet sein soll.
Bei Verwendung von Formlitzen mit Verklebemittelapplikation der Einzeldrähte ist es daher erwünscht, die Einzeldrähte der Formlitze gegeneinander zu sichern bzw. miteinander zu verkleben. Unerwünscht ist jedoch auch hier Verklebematerial im Kontaktierungsbereich, d.h. im Kopfbereich der Formlitze.
Der Stand der Technik bietet hier keine optimalen Lösungen. Im Wesentlichen beruhen die Lösungen auf einem nachträglichen Entfernen des Verklebemittels für die unerwünschten Stellen. Hilfreich wäre jedoch ein industriell einsetzbares Verfahren, bei dem die unerwünschten Stellen von vornherein nicht mit einem Verklebemittel beaufschlagt werden.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Formlitze vorzuschlagen, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Formlitze vorzuschlagen, welches eine zielgerichtete Applikation von Backlack ermöglicht bzw. eine Applikation von Backlack im Kopfbereich der Formlitze vermeidet, insbesondere an den Stellen, in der eine Verbindung, insbesondere elektrisch leitende Verbindung, zwischen Draht und Draht bzw. Draht und Hülse etabliert werden soll bzw. etabliert ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit Vorrichtungen und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Idee der Erfindung ist es, einen Zwischenzustand bei der Formlitzherstellung anzugeben, bei welchem (zukünftige) Draht-Endabschnitte (Kopfbereich) und Draht-Zwischenabschnitte (aktive Länge) einer Formlitze derart vorliegen, dass eine auf die Drahtzwischenabschnitte lokal begrenzte Backlackapplizierung (oder anderes geeignete Material) erfolgen kann.
Hierzu wird vorgeschlagen, die Beaufschlagen des mindestens einen Rings, Halbschlaufe oder Wendel mit einem Verklebemittel nach der Umformung in der Umformeinrichtung und vor dem Verdrillen in der Verdrilleinrichtung, insbesondere auch vor dem Kompaktieren des Drahtpaketes in einer Kompaktiereinrichtung, durchzuführen.
In diesem Stadium liegen die Drähte noch sehr geordnet und zugänglich vor, insbesondere weist die Wendel, aber auch die Halbschlaufe oder Ring, einen Innenraum auf, in welchen ein Verklebemittel eingebracht werden kann. Auch eröffnen sich Möglichkeiten, die einzelnen Drähte, beispielsweise der Wendel, derart zu erreichen, dass Verklebemittel eingewebt, umwickelt oder aufgestrichen bzw. aufgesprüht werden kann. Im Ergebnis bestehen zwischen den vorgenannten Verarbeitungszuständen gute Möglichkeiten ein Verklebemittel zielgerichtet aufzubringen, insbesondere aber ein nachträgliches Entfernen des Verklebemittels zu vermeiden.
Weitere Vorteile der vorgeschlagenen Erfindung sind unter anderem eine schnelle und definierte Aufbringung des Verklebemittels, insbesondere Backlacks, im Vergleich zum z.B. Vakuumimprägnieren, d.h. insbesondere erhöhte Taktzeiten bei der Verklebemittelapplizierung, insbesondere Backlackapplizierung. Es kann ferner eine definierte Menge an aufgebrachtem Verklebemittel, insbesondere Backlack, aufgebracht, sowie eine gleichmäßige Verteilung zwischen den Einzeldrähten erreicht werden. Hierdurch wird eine erhöhte mechanische Festigkeit in der Litze erreicht und dadurch weniger Vibrationen, weniger Lärmemission im verbauten Zustand/E-Motor. Vorteilhaft ist ferner die Bereitstellung eines sauberen Formlitzkopfes gleichbleibender Qualität, welcher prozesssicher im beispielsweise im Wickelkopf einer E- Maschine ankontaktiert werden kann. Die Taktzeiten für den Kontaktierungsprozess können beschleunigt werden, da störende Verunreinigungen im Kopfende weitestgehend nicht existieren. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Draht um einen isolierten, vorzugsweise lackisolierten Draht handelt, wobei der isolierte Draht vor oder nach dem Umformen teilweise abisoliert wird. Durch diese Maßnahme kann entsprechend sichergestellt werden, dass der isolierte Draht an denjenigen Stellen abisoliert ist, die für die Montage bzw. elektrische Kontaktierung vorgesehen sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel auf der Umformeinrichtung aufgenommen ist, wobei die Umformeinrichtung zusammen mit der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel einen Innenraum ausbildet, wobei das Verklebemittel in den Innenraum eingebracht wird. Ein derartiges Vorgehen ist besonders vorteilhaft, da sich der Draht ohnehin in einem Zwischenzustand auf der Umformeinrichtung befindet und sich der ergebende Innenraum sehr gut für das Einbringen des Verklebemittels eignet. Insbesondere kann das Verklebemittel hier sowohl hinsichtlich seiner Position, als auch seiner räumlichen Ausgestaltung an die Erfordernisse des Innenraums angepasst werden, beispielsweise kann so auf einfache Art und Weise sichergestellt werden, dass die Kopfenden nicht mit Verklebemittel beaufschlagt werden, beispielsweise indem die räumliche Gestalt des Verklebemittels derart eingerichtet wird, dass diese Bereich nie von dem Verklebemittel erreicht werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verklebemittel auf einem Verklebemittelhalter angeordnet ist, wobei die
Verklebemittelvorrichtung aus Verklebemittel und Verklebemittelhalter in den Innenraum eingebracht wird. Ein derartiges Vorgehen eignet sich insbesondere für ein Verklebemittel, welches als Draht oder Band vorliegt, insbesondere also für Verklebemittel, welches keine unmittelbar an den Innenraum angepasste Struktur und ggf. auch nicht die notwenige Eigenstabilität aufweist. Insofern kann beispielsweise ein Verklebemitteldraht auf einem
Wicklungshalter, vergleichbar einem Wicklungshalter für den isolierten bzw. partiell abisolierten Draht, aufgewickelt und entsprechend mit dem Verklebemittelhalter in den Innenraum eingebracht werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die die mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel auf der Umformeinrichtung aufgenommen ist, wobei das Verklebemittel zumindest abschnittsweise um die mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel gewickelt werden. Eine derartige Variante bietet sich insbesondere für draht- oder bandförmige Verklebemittel an. Vorzugsweise werden die Langseiten der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel umwickelt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel auf der Umformeinrichtung aufgenommen ist, wobei die mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel nach Art einer Webetechnik mit einem Verklebemittel ausgestattet werden, insbesondere wird ein Band oder Draht als Verklebemittel wie ein Kettfaden bzw. Schussfaden in die die mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel eingewoben. Auch diese Variante der Beaufschlagung mit einem Verklebemittel eignet sich vorzugsweise für draht- oder bandförmige Verklebemittel. Ferner kann auch hier eine äußerst zielgerichtete Applikation von Verklebemittel vorgenommen werden, insbesondere können bestimmte Stellen, wie die zukünftigen Kopfbereiche, ausgespart werden.
Wie bereits oben an mehreren Stellen erwähnt, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Verklebemittel als Draht oder Band ausgeführt ist. Hier wurden zahlreiche Möglichkeiten aufgezeigt, wie diese kostengünstige und hinreichend verfügbare Form eines Verklebemittels hinreichend prozesssicher für das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren eingesetzt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel auf der Umformeinrichtung aufgenommen ist, wobei das Verklebemittel flüssig oder pulverförmig ausgestaltet ist und zumindest abschnittsweise auf die mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel aufgetragen wird, insbesondere mittels pinseln, aufsprühen und/oder durch elektrostatische Anziehung. Auch dieses Vorgehen eignet sich vorteilhaft zur zielgerichteten Applikation von Verklebemittel. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass diejenigen Bereiche, wie beispielsweise die Kopfbereiche, mittels eines geeigneten Vorhangs während der Auftragung abgedeckt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verklebemittel aus einem Material gebildet ist, das geeignet ist, eine mechanische Fixierung der Drähte untereinander hervorzurufen, insbesondere dass das Verklebemittel Harze, Polymere, vorzugsweise Thermoplaste und/oder Duroplaste, Polyester und/oder Polyamidimide enthält.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Verklebemittel um Backlack handelt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kompakteren des Drahtpaketes in einer Kompaktiereinrichtung durchgeführt wird, wobei die Kompaktiereinrichtung mit einer Aushärtevorrichtung ausgestattet ist, welche das Verklebemittel in seinen ausgehärteten Zustand überführt. Die Aushärtevorrichtung kann vorzugsweise auf das verwendete Verklebemittel abgestimmt werden, so dass eine prozesssichere Handhabung des Verklebe- bzw. Aushärteprozess gewährleistet werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Aushärtevorrichtung als Heizung, UV-Lichtquelle und/oder elektrischer Anschluss für die Formlitze ausgestaltet sein kann. Auch die als Presse ausgestaltete Kompaktierungseinrichtung kann ein beispielsweise mittels Druck aktivierbares Verklebemittel aktivieren.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors vorzuschlagen, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors vorzuschlagen, welches rationeller durchgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für Formlitze Teil des Herstellungsverfahrens des Elektromotors ist. Insofern wird die Formlitze gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und in dem Elektromotor, vorzugsweise dem Stator des Elektromotors, verbaut. Hierdurch können die Vorteile der erfindungsgemäßen Formlitzenherstellung für die Elektromotorenherstellung nutzbar gemacht werden, insbesondere kann die Herstellung rationeller durchgeführt werden, da nachträgliche Entfernung des Verklebemittels im Wesentlichen entfallen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Formlitze vorzuschlagen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Verwendung gemäß Anspruch 14 gelöst. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Es zeigen jeweils schematisch
Fig. 1 eine gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formlitze; Fig. 2 ein Stator eines Elektromotors, insbesondere eines elektrischen
Traktionsmotors, z.B. für ein Automobil, mit einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formlitze in einer seitlichen Ansicht;
Fig. 3 ein Stator eines Elektromotors, insbesondere eines elektrischen
Traktionsmotors, z.B. für ein Automobil, mit einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formlitze in einer stirnseitigen Ansicht;
Fig. 4.1 Umformen eines isolierten Drahtes in eine Wendel auf einem
Wicklungshalter mit zwei Fingern;
Fig. 4.1a eine Draufsicht auf den Wicklungshalter gemäß Fig. 4.1;
Fig. 4.2 partielles Abisolieren des Drahtes auf dem Wicklungshalter gemäß Fig.
4.1/4.1a;
Fig. 4.3 Verdrillen des Drahtes auf dem Wicklungshalter / Verdrilleinrichtung;
Fig. 5.1 Umformen eines isolierten Drahtes in eine Wendel auf einem
Wicklungshalter mit vier Fingern;
Fig. 5.1a eine Draufsicht auf den Wicklungshalter gemäß Fig. 5.1;
Fig. 5.2 partielles Abisolieren der Wendel auf dem Wicklungshalter gemäß Fig.
5.1/5.1a;
Fig. 5.3/5.4 Übernahme der Wendel von dem Vierfinger-Wicklungshalter auf einen
Zweifinger-Wicklungshalter;
Fig. 5.5 Verdrillen der Wendel auf dem Wicklungshalter / Verdrilleinrichtung
Fig. 6.1 partielles Abisolieren des isolierten Drahtes vor dem Umformen auf einem
Wicklungshalter - Umformen eines partiell abisolierten Drahtes in eine Wendel auf einem Wicklungshalter mit zwei Fingern;
Fig. 6.1a eine Draufsicht auf den Wicklungshalter gemäß Fig. 6.1;
Fig. 6.2 Verdrillen der Wendel auf dem Wicklungshalter / Verdrilleinrichtung;
Fig. 7 ein Wicklungshalter mit einem Finger und einer Halbschlaufe (Draufsicht / seitliche Ansicht); Fig. 8 ein Wicklungshalter mit zwei Fingern und einem Ring (Draufsicht / seitliche
Ansicht);
Fig. 9 eine Verdrilleinrichtung mit einem Finger, einem Zangenwerkzeug und einer Halbschlaufe;
Fig. 10 partielles Abisolieren eines isolierten Drahtes und Aufwickeln zu einer
Wendel auf einem Zweifinger-Wicklungshalter, sowie Aufwickeln eines Backlackdrahtes auf einem Zweifinger-Wicklungshalter zu einer Backlackdrahtwendel;
Fig. 10a ein Zweifinger-Wicklungshalter mit einem aufgewickelten Draht in einer
Draufsicht;
Fig. 10b ein Zweifinger-Wicklungshalter mit einem aufgewickelten Backlackdraht in einer Draufsicht;
Fig. 10.1 Einbringen des Zweifinger-Wicklungshalters mit der Backlackdrahtwendel in den Innenraum des Zweifinger-Wicklungshalters mit der Wendel aus partioneil abisoliertem Draht1;
Fig. 10.2 Verdrillen der Drahtwendel gemeinsam mit der Backlackdrahtwendel;
Fig. 11 ein Backlackband auf einem Zweifinger-Wicklungshalter;
Fig. 12 ein um die Langseiten einer Drahtwendel gewickeltes Backlackband;
Fig. 13 ein in die Langseiten einer Drahtwendel eingewebtes Backlackband;
Fig. 14 Einpinseln einer Drahtwendel mit einem flüssigen Verklebemittel;
Fig. 15.1 - 15.5 Kompaktieren des verdrillten Drahtpaketes in einer Presse;
Fig. 16 Elektrodenschweißen der Kopfenden der Formlitze zum elektrischen und mechanischen Verbinden der dort befindlichen Drahtabschnitte.
Ein mögliches Verfahren zur Herstellung einer Formlitze kann die Schritte
- Umformung eines Drahtes in mindestens eine Halbschlaufe, Wendel oder Ring;
- Verdrillen der mindestens einen Halbschlaufe, Wendel oder Ring in ein Drahtpaket;
- Kompaktieren des Drahtpaketes, sowie wahlweise partielles Abisolieren des Drahtes vor oder nach der Umformung umfassen. Unter Wendel soll eine spiralförmige Struktur mit mehreren Windungen verstanden werden. Die Enden sind in der Regel nicht miteinander verbunden. Grundsätzlich ist es aber möglich, die Enden der Wendel zu verbinden. Die Wendel muss nicht zwangsläufig kreisrund ausgestaltet sein, vielmehr weist die Wendel eine eher rechteckförmige Gestalt mit vorzugsweise abgerundeten Ecken auf. Insofern kann von zwei Langseiten 2a und zwei Kurzseiten 2b der Wendel gesprochen werden.
Unter Ring soll eine in sich geschlossene Struktur eines Drahtes mit der Windungszahl 1 verstanden werden, sprich die Enden sind miteinander verbunden. Der Ring muss nicht zwangsläufig kreisrund ausgestaltet sein, vielmehr weist der Ring eine eher rechteckförmige Gestalt mit vorzugsweise abgerundeten Ecken auf. Insofern kann von zwei Langseiten 2a und zwei Kurzseiten 2b des Rings gesprochen werden.
Unter Halbschlaufe soll eine einseitig offene, U-förmige Struktur verstanden werden. Der Draht beschreibt keine vollständige Windung und die Enden sind nicht miteinander verbunden. Insofern kann von zwei Langseiten 2a und einer Kurzseite 2b der Halbschlaufe gesprochen werden.
Bei dem Draht handelt es sich um einen isolierten, vorzugsweise lackisolierten Draht, der vor oder nach dem Umformen teilweise abisoliert wird. Im Kern handelt es sich bei dem Draht um einen elektrisch leitfähigen Draht, vorzugsweise aus Kupfer, Aluminium bzw. Kupfer- und/oder Aluminiumlegierungen.
Dieser isolierte Draht liegt in der Regel auf einer Rolle vor, von welcher der Draht abgerollt und dem Herstellungsprozess als gerader oder im Wesentlichen gerade zulaufender isolierter Draht zugeführt wird. Hiermit ist gemeint, dass der Draht von einer Rolle abgewickelt wird und erst in dem Umformprozess zu der angedachten Gestalt des Ring, der Halbschlaufe bzw. der Wendel umgeformt wird.
Ergebnis des Herstellungsprozesses ist eine Formlitze F. Die Formlitze umfasst einen erstes Kopfende, sowie ein zweites Kopfende. Die Kopfenden der Formlitze (genauer die dort befindlichen Drahtabschnitte) sind elektrisch und mechanisch untereinander verbunden, wobei dies mithilfe von Hülsen H l und H2 erfolgen kann. Zwischen den Kopfenden ist ein Drahtpaket D angeordnet. Das Drahtpaket besteht aus einer Anzahl von Drähten, die in der Regel miteinander verdrillt sind und als Drahtpaket vorzugsweise von einer Hauptisolationsschicht umgeben sind. Die Formlitze ist zudem kompaktiert und weist vorzugsweise eine rechteckförmige oder trapezförmige Querschnittsfläche auf.
Zu den einzelnen Verfahrensschritten wird nachfolgend ausgeführt:
Umformen
Das Umformen erfolgt in einer Umformeinrichtung 2. Als Umformeinrichtung kommen sogenannte Wicklungshalter in Frage.
In einer einfachsten Ausführungsform weist der Wicklungshalter einen Finger 2.1 auf, über den der Draht gewissermaßen aufgelegt und zu einer Halbschlaufe umgeformt wird. Es können mehrere Drähte hintereinander auf den Finger aufgelegt und entsprechend zu mehreren Halbschlaufen umgeformt werden. Die resultierenden Halbschlaufen können nebeneinander und/oder übereinander auf dem Finger aufliegen.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Wicklungshalter zwei Finger 2.1, 2.2 aufweisen. Die beiden Finger sind parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und voneinander beabstandet. Es können eine oder mehrere Ringe des Drahtes auf den Wicklungshalter aufgeschoben werden. Die Ringe können nebeneinander und/oder übereinander auf den Fingern aufliegen.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Wicklungshalter zwei Finger 2.1, 2.2 und eine Drehachse R aufweisen. Die Drehachse ist vorzugsweise zwischen den Fingern und parallel zu den Fingern angeordnet. Im Wesentlichen handelt es sich hier um eine Art Haspel, auf der der Draht zu einer Wendel gewickelt werden kann. Die Drähte der Wendel können nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Wicklungshalter vier Finger 2.1 bis 2.4 aufweisen. Die vier Finger sind parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und voneinander beabstandet. In einer Draufsicht bilden die vier Finger vorzugsweise die Ecken eines Vierecks oder Quadrats. Es können eine oder mehrere Ringe des Drahtes auf den Wicklungshalter aufgeschoben werden. Die Ringe können nebeneinander und/oder übereinander auf den Fingern aufliegen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Wicklungshalter vier Finger 2.1 bis 2.4 und eine Drehachse R aufweisen. Die vier Finger sind parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und voneinander beabstandet. In einer Draufsicht bilden die vier Finger vorzugsweise die Ecken eines Vierecks oder Quadrats. Die Drehachse ist vorzugsweise zwischen den Fingern, gewissermaßen in der Mitte des Rechtecks oder Quadrats und parallel zu den Fingern angeordnet. Im Wesentlichen handelt es sich hier um eine Art Haspel, auf der der Draht zu einer Wendel gewickelt werden kann. Die Drähte der Wendel können nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sein.
Grundsätzlich kommt auch eine Variante mit drei oder mehr Fingern in Frage.
Die Umformeinrichtung definiert durch die Wendel bzw. den Ring bzw. die Ringe zusammen mit den Fingern, auf dem sie aufgenommen sind, einen Innenraum, insbesondere mit einem offenen Querschnitt, der auch als Einschubquerschnitt 2.5 für ein noch näher zu beschreibendes Verklebemittel bzw. Verklebemittelvorrichtung angesprochen werden kann. Gleiches gilt auch für die Halbschlaufe, wobei der Innenraum hier, bedingt durch die eine fehlende Kurzseite, auch in diese Richtung offen ist.
Ergebnis des Umformprozesses ist das Umformen eines Drahtes in mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel.
Abisolieren
Das partielle Abisolieren erfolgt mit einer Abisoliereinrichtung 3.
Das partielle Abisolieren kann mechanisch bzw. abrasiv, insbesondere durch Schleifen und/oder Sandstrahlen erfolgen. Auch chemische und/oder thermische Verfahren, insbesondere unter Einsatz von Kälte- Verspröden, Lasersublimation, Induktionserhitzen usw. sind denkbar. Grundsätzlich ist hier jedes Verfahren denkbar, welches ein Entfernen der Isolation des Drahtes ermöglicht. Mit partiellem Abisolieren ist gemeint, dass ein sich in Längsrichtung erstreckender Abschnitt des isolierten Drahtes von dem Isolationsmaterial befreit wird, wobei „Befreiung“ in technisch relevanten Kategorien gemeint sein soll. Im Wesentlichen kommt es darauf an, dass eine elektrisch leitfähige Oberfläche des Drahtes freigelegt wird.
Das Abisolieren kann wahlweise vor oder nach dem Umformen vorgenommen werden. Abisolieren nach dem Umformen
Der isolierte Draht 1 ist bereits umgeformt, jedoch grundsätzlich noch auf der jeweiligen Umformeinrichtung 2 gehalten, so dass eine Abisolierung grundsätzlich an denjenigen Abschnitten der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel in Frage kommt, die frei liegen oder anders ausgedrückt, nicht mit einem Finger in Berührung stehen. Je nach Umformeinrichtung ergeben sich hier bevorzugte Abschnitte, die abisoliert werden sollen bzw. können.
Im Falle des Wicklungshalters 2 mit einem Finger 2.1 kommt der Bereich der Halbschlaufe unmittelbar neben dem Finger und endseitig der Halbschlaufe in Frage.
Im Falle des Wicklungshalters 2 mit zwei Fingern 2.1, 2.2 kommen die Bereiche der Wendel bzw. der Ringe unmittelbar neben den Fingern in Frage. Gewissermaßen werden die Enden der Langseiten 2a abisoliert.
Im Falle des Wicklungshalters 2 mit vier Fingern 2.1 bis 2.4 kommen die Bereiche der Wendel bzw. der Ringe zwischen zwei Fingern in Frage, vorzugsweise auf den kürzeren Abschnitten der Wendel bzw. der Ringe, wenn die Finger beispielsweise die Ecken eines Rechtecks bilden. Gewissermaßen werden die Kurzseiten 2b abisoliert.
Ergebnis des Abisolierprozesses ist eine Wendel bzw. Ringe oder Halbschlaufen mit teilweise abisolierten Drähten.
Abisolieren vor dem Umformen
In einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Abisolieren vor dem Umformen, insbesondere auch bevor der Draht auf der Umformeinrichtung aufgenommen ist, durchgeführt wird. Ansonsten kann im Wesentlichen auf die oben bereits skizzierten Merkmale verwiesen werden.
Hier wird ein isolierter Draht 1, der vorzugsweise von einer Rolle zugeführt wird, zunächst partiell mit einer Abisoliereinrichtung 3 abisoliert um anschließend mit einer Umformeinrichtung 2 zu mindestens einer Halbschlaufe, Ring oder Wendel umgeformt zu werden. Bevorzugt kommt als Umformeinrichtung 2 ein drehbarer Zweifinger-Wicklungshalter in Frage. Die Synchronisation von Abisolierung zu Wicklungshalter erfolgt hier vorzugsweise dergestalt, dass die abisolierten Bereiche des Drahtes im Bereich der Finger 2.1, 2.2 aufliegen. Ergebnis des Abisolierprozesses ist eine Wendel bzw. Ringe oder Halbschlaufen mit teilweise abisolierten Drähten. In Zusammenschau mit der äußeren Gestalt der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel und den abisolierten Bereichen, wird deutlich, welcher Bereich mit Kopfbereich gemeint sein soll, insbesondere der abisolierte Bereich und/oder das Ende bzw. Endbereich der länglichen mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel.
Verklebemittelapplikation
Die Applikation eines Verklebemittels erfolgt erfindungsgemäß vor dem Verdrillen und insbesondere nach dem Umformen. Anders ausgedrückt, wird der Zustand ausgenutzt, dass sich der Draht im Zustand Halbschlaufe(n) / Ring(e) / Wendel, also insbesondere auf der Umformeinrichtung 2, vorzugsweise dem Wicklungshalter, befindet. Hier ist insbesondere vorgesehen, dass die Umformeinrichtung als Wicklungshalter ausgebildet ist, umfassend mindestens zwei Finger 2.1, 2.2, auf denen der Draht zu mindestens einem Ring bzw. Wendel aufgenommen ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Wicklungshalter lediglich einen Finger 2.1 aufweist und mindestens eine Halbschlaufe auf dem Finger aufgenommen ist.
Das Verklebemittel 7 kann in einem Ausgangszustand, d.h. vor dem beabsichtigten Verkleben bzw. Aushärtung, grundsätzlich in fester oder flüssiger Form vorliegen. In fester Form ist regelmäßig eine räumliche Ausgestaltung als Draht oder Band vorgesehen. Das Verklebemittel kann aber auch Teil einer Verklebemittelvorrichtung sein, umfassend beispielsweise einen Verklebemittelhalter 6 mit zwei Fingern 6.1, 6.2, auf dem draht- oder bandförmiges Verklebemittel zu einer Verklebemittelwendel aufgerollt ist. Die Verklebemittelvorrichtung weist insbesondere eine äußere räumliche Ausdehnung und einen Außenquerschnitt 6.3 auf, mit dem die Verklebemittelvorrichtung in den oben bereits beschriebenen Einschubquerschnitt 2.5 der Umformeinrichtung 2 eingeschoben werden kann. Grundsätzlich vorstellbar ist auch ein monolithisches Verklebemittel 7, welches beispielsweise eine quaderförmige räumliche Ausgestaltung aufweist und ohne einen Verklebemittelhalter 6 in den Innenraum 2.5 eingeschoben werden kann.
Unter Verklebemittel 7 ist jedes Material zu verstehen, das geeignet ist, eine mechanische Fixierung der Drähte untereinander hervorzurufen. Hierzu zählen, Harze, jegliche Polymere (insbesondere Thermoplaste und Duroplaste), insbesondere Backlack, Polyester (typisches Polymer) oder Polyamidimide (typisches Polymer). Zur Applikation des Verklebemittels 7 sind verschiedene, nicht abschließend aufgezählte, Möglichkeiten denkbar.
Die auf der Umformeinrichtung 2 aufgenommene Wendel bzw. Halbschlaufe(n) oder Ring(e) definieren zusammen mit den Fingern 2.1, 2.2, auf dem sie aufgenommen ist bzw. sind, den oben bereits beschriebenen Innenraum 2.5 mit dem Einschubquerschnitt. In axialer Richtung der Finger ergibt sich eine Einschubmöglichkeit für die oben skizzierte Verklebemittelvorrichtung 6, 7, sozusagen eine Positionierung des Verklebemittels in der Wendel bzw. Halbschlaufe(n) oder Ring(e). Hierzu sollte die Verklebemittelvorrichtung 6, 7 jedoch einen geringeren Außenquerschnitt 6.3, als der zuvor skizzierte Einschubquerschnitt 2.5 aufweisen.
Als räumliche Struktur für diese Variante kommt auch ein monolithischer Block des Verklebemittels 7 in Frage, der ebenso wie die Verklebemittelvorrichtung in den Innenraum 2.5 eingeschoben wird. Beachtlich ist in diesem Fall abermals, dass der Außenquerschnitt des Verklebemittels geringer als der Einschubquerschnitt ist.
In einer weiteren Variante des Flerstellungsverfahrens kann vorgesehen sein, dass die Wendel, Ringe oder Halbschlaufen nach Art einer Webetechnik mit einem Verklebemittel 7 ausgestattet werden, insbesondere wird ein Band oder Draht als Verklebemittel wie ein Kettfaden bzw. Schussfaden in die Wendel, Ringe oder Halbschlaufen eingewoben. Es werden vorzugsweise die Langseiten der Wendel, Ring(e) oder Halbschlaufe(n) nach Art einer Webetechnik mit einem Verklebemittel ausgestattet. Hierzu wird ein Band oder Draht als Verklebemittel wie ein Kettfaden bzw. Schussfaden in die Langseiten der Ringe oder Schlaufen eingewoben. Vorzugsweise weisen die Langseiten einen gewissen Abstand untereinander auf.
In einer weiteren Variante des Flerstellungsverfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Wendel oder mehrere Ringe bzw. Halbschlaufen auf der Umformeinrichtung aufgenommen sind, wobei das Verklebemittel 7 zumindest abschnittsweise um die Wendel oder die Ringe gewickelt ist. Hier werden in der Regel die Langseiten der Ringe oder Schlaufen zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, mit einem Verklebemittel umschlossen, vorzugsweise umwickelt. Als Verklebemittel kommt ein Band oder Draht in Frage.
In einer weiteren Variante des Flerstellungsverfahrens werden die Langseiten der Ringe oder Schlaufen mit einem Verklebemittel 7, vorzugsweise in flüssiger Form oder Pulverform, angepinselt oder angesprüht. In diesem Zusammenhang kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, die Kopfbereiche, also bereits abisolierte Bereiche oder abzuisolierende Bereiche, durch einen geeigneten Vorhang vor einer Aufbringung des Verklebemittels zu schützen.
Es wird offenbar, dass die Kopfbereiche der zu verdrillenden mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel in der Regel stets nicht mit dem Verklebemittel beaufschlagt sind, insbesondere da die späteren Anschlussbereiche im Kopfbereich gezielt ausgespart werden können, beispielsweise dadurch, dass die Kopfbereiche um die Finger verlaufen und bereits systembedingt durch das Verklebemittel nicht erreicht werden können. Hier kann auch über die gezielte räumliche Ausgestaltung und Positionierung des Verklebemittels, insbesondere dessen Querschnitt, Einfluss genommen werden, in welchen Bereichen das Verklebemittel mit verdrillt werden soll.
Derart mit einem Verklebemittel ausgestattete Halbschlaufe(n) / Ring(e) / Wendel können verdrillt werden. Hierzu kann auf den oben bereits skizzierten Prozess verwiesen werden. Je nach Auswahl des Verklebemittels hinsichtlich seiner Aushärtungseigenschaften, kann bereits zum jetzigen Zeitpunkt eine mechanische Verbindung zwischen den Drähten des Drahtpaketes bestehen.
Verdrillen
Das Verdrillen der Wendel bzw. der Ringe oder Halbschlaufen erfolgt über eine Verdrilleinrichtung 4. Im Wesentlichen umfasst die Verdrilleinrichtung einen ersten Greifer 4.1 für das erste distale Ende der Wendel bzw. der Ringe oder Halbschlaufen, sowie einen zweiten Greifer 4.2 für das zweite distale Ende der Wendel bzw. der Ringe oder Halbschlaufen. Die Greifer werden in etwa um die Längsachse der Wendel bzw. Wendel bzw. der Ringe oder Halbschlaufen verdreht, so dass die Drähte verdrillt werden.
In einer ersten Ausführungsform der Verdrilleinrichtung werden der erste Greifer durch einen Finger und der zweite Greifer durch ein Zangenwerkzeug gebildet. Diese Verdrilleinrichtung eignet sich bevorzugt für das Verdrillen von Halbschlaufen. Das Zangenwerkzeug ergreift die freien Enden der Halbschlaufen, während der Finger die Kurzseiten der Halbschlaufen ergreift. Insoweit kann der erste Finger der Verdrilleinrichtung auch der erste Finger der Umformeinrichtung sein. Die Umformeinrichtung kann in diesem Fall mit einer zusätzlichen Mechanik ausgestattet sein, die ein Verdrehen von Finger und Zangenwerkzeug gegeneinander ermöglicht. In einer bevorzugten Ausführungsform der Verdrilleinrichtung werden der erste Greifer durch einen ersten Finger und der zweite Greifer durch einen zweiten Finger gebildet. Diese Verdrilleinrichtung eignet sich bevorzugt für das Verdrillen der Wendel bzw. der Ringe. Die Finger ergreifen die jeweils distalen Wendelenden bzw. Ringenden, sprich die Kurzseiten. Insoweit kann der erste Finger der Verdrilleinrichtung auch der erste Finger bzw. der zweite Finger der Verdrilleinrichtung der zweite Finger der Umformeinrichtung sein. Die Umformeinrichtung kann in diesem Fall mit einer zusätzlichen Mechanik ausgestattet sein, die ein Verdrehen der Finger gegeneinander ermöglicht.
Soweit die Umformeinrichtung mit vier Fingern ausgestattet ist, können die hierauf aufgewickelten Ringe bzw. die Wendel an eine Verdrilleinrichtung mit zwei Fingern übergeben werden. Das Verdrillen erfolgt dann bevorzugt mit dieser Verdrilleinrichtung. Hierzu kann auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen werden.
Ergebnis des Verdrillprozesses ist ein verdrilltes Drahtpaket.
Kompaktieren
Das Kompaktieren erfolgt in einer Kompaktiereinrichtung 5, insbesondere einer Presse.
Das verdrillte Drahtpaket wird in einem Kompaktierprozess zu einer Formlitze F verpresst. Durch die vorausgegangenen Verfahrensschritte ist sichergestellt, dass die jeweiligen distalen Enden des verdrillten Drahtpaketes, also die Kopfbereiche, abisoliert sind. Falls die Enden noch teilweise isolierten Draht enthalten, können diese, aber nicht notwendigerweise, abgeschnitten werden.
Zudem kann der Kompaktierprozess bzw. die Kompaktiereinrichtung mit einem Aushärteprozess bzw. einer Aushärtevorrichtung 8 für das Verklebemittel ausgestattet sein.
Als Aushärtevorrichtung 8 kommt beispielsweise eine beheizbare Pressform in Frage, wenn die Kompaktierungseinrichtung beispielsweise als Presse ausgestaltet ist. Denkbar ist aber auch, dass die Aushärtevorrichtung Anschlussterminals für die Hülsen der Formlitze aufweist, so dass die Formlitze mit Strom beaufschlagt und selbst erhitzt werden kann. Ausgewählte Verklebemittel, wie beispielsweise Backlack, können z.B. thermisch, per Strom, per UV-Licht oder druckaktiviert werden. Hier kann die Kompaktiereinrichtung die passende Aushärtevorrichtung zum Aktivieren des Verklebemittels enthalten. Ergebnis des Kompaktierprozesses ist eine Formlitze F, insbesondere eine Formlitze, die durch das Verklebemittel einen hohen mechanischen Zusammenhalt aufweist.
Die Endabschnitte der Formlitzen können anschließend in einem weiteren Prozessschritt elektrisch und mechanisch miteinander verbunden werden Fig. 16 zeigt ein Elektrodenschweißverfahren mit zwei Elektroden E, bei dem die Drahtabschnitte der Kopfenden elektrisch und mechanisch untereinander verbunden werden. Eine Hülse ist aufgrund der bereits abisolierten Kopfabschnitte nicht zwingend notwendig.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist das Einbringen eines auf einem Zweifinger- Wicklungshalter als Wendel aufgewickelten Backlackdrahtes in den Innenraum einer Drahtwendel, die auf einem Zweifinger-Wicklungshalter aufgenommen ist.
Zusätzliche Verfahrensschritte / Weitere Aspekte der Erfindung
Zusätzliche, jedoch nicht abschließend aufgezählte, Verfahrensschritte können beispielsweise ein Aufbringen einer Hauptisolationsschicht um die Formlitze herum sein, z.B. durch Extrudieren.
Auch können Formlitzen höherer Ordnung hergestellt werden. Dies bedeutet, dass Litzen mit Litzen zu einer neuen Litze (höherer Ordnung) verdrillt werden. Dies kann innerhalb des Verfahrensschritts„Verdrillen“ bewerkstelligt werden.
Vorzugsweise können die Umformeinrichtung, Abisoliereinrichtung und/oder Verdrilleinrichtung in einer Einrichtung zusammengefasst sein. So können insbesondere die Finger unterschiedliche Funktionen (Aufwickeln, Verdrillen, ...) aufweisen. Selbstverständlich können die Einrichtungen auch separat ausgestaltet sein.
Die Ausführungen sind generell nicht auf die Herstellung von Formlitzen mit Hülsen beschränkt. Die Ausführungen lassen sich, soweit nicht bereits angedeutet, analog auch auf Formlitzen ohne Hülsen anwenden.
Wie bereits oben ausgeführt, eignet sich die erfindungsgemäß hergestellte Formlitze vorteilhafterweise zur Herstellung eines Elektromotors, insbesondere dessen Stator S. Entsprechend können die Vorteile des erfindungsgemäßen Formlitzeherstellungsverfahrens für die Herstellung eines Elektromotors, insbesondere dessen Stator, ausgenutzt werden. In den Fig. 1 bis 3 ist hierzu beispielhaft ein Stator S eines Elektromotors dargestellt.
Insofern bietet sich die Verwendung von erfindungsgemäß hergestellter Formlitze in dem Stator S eines Elektromotors an.
Verfahren bzw. Verwendungen der vorbeschriebenen Art werden vorzugsweise in der Produktion von Elektromotoren, insbesondere in Fahrzeugen, eingesetzt. Bei dem Elektromotor handelt es sich vorzugsweise um einen Traktionsmotor für ein Kraftfahrzeug.
Bezugszeichenliste
Folgende Bezugszeichen werden in den Abbildungen verwendet:
F Formlitze
H 1 Hülse / Kopfende
H2 Hülse / Kopfende
D Drahtpaket
S Stator
R Drehachse
1 isolierter Draht
G teilweise abisolierter Draht
2 Umformeinrichtung, insbesondere Wicklungshalter
2.1 erster Finger
2.2 zweiter Finger
2.3 dritter Finger
2.4 vierter Finger
2.5 Innenraum / Einschubquerschnitt
2a Langseite
2 b Kurzseite
3 Abisoliereinrichtung, insbesondere Laser
4 Verdrilleinrichtung
5 Kompaktiereinrichtung, insbesondere Presse
6 Verklebemittelhalter
6.1 erster Finger
6.2 zweiter Finger
6.3 äußere räumliche Ausdehnung / Außenquerschnitt
7 Verklebemittel (Backlackdraht / Backlackband)
8 Aushärtevorrichtung

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Formlitze (F) aus einem Draht, umfassend mindestens die Verfahrensschritte: a) Umformung des Drahtes (1) in mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel in einer Umformeinrichtung (2);
b) Beaufschlagen des mindestens einen Rings, Halbschlaufe oder Wendel mit einem Verklebemittel (7);
c) Verdrillen der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel in ein Drahtpaket (D) in einer Verdrilleinrichtung (4);
d) Kompaktieren des Drahtpaketes (D) in einer Kompaktiereinrichtung (5).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Draht um einen isolierten Draht (1), vorzugsweise lackisolierten Draht handelt, wobei der isolierte Draht vor dem Umformen teilweise abisoliert wird oder nach dem Umformen teilweise abisoliert wird (G), wobei die Abisolierung durch einer Abisoliereinrichtung (3) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel auf der Umformeinrichtung (2) aufgenommen ist, wobei die Umformeinrichtung zusammen mit der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel einen Innenraum (2.5) ausbildet, wobei das Verklebemittel (7) in den Innenraum eingebracht wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verklebemittel (7) auf einem Verklebemittelhalter (6) angeordnet ist, wobei die Verklebemittelvorrichtung aus Verklebemittel und Verklebemittelhalter in den Innenraum (2.5) eingebracht wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel auf der Umformeinrichtung (2) aufgenommen ist, wobei das Verklebemittel (7) zumindest abschnittsweise um die mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel gewickelt werden.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel auf der Umformeinrichtung (2) aufgenommen ist, wobei die mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel nach Art einer Webetechnik mit einem Verklebemittel (7) ausgestattet wird, insbesondere wird ein Band oder Draht als Verklebemittel wie ein Kettfaden bzw. Schussfaden in die die mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel eingewoben.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verklebemittel (7) als Draht oder Band ausgeführt ist.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel auf der Umformeinrichtung (2) aufgenommen ist, wobei das Verklebemittel (7) flüssig oder pulverförmig ausgestaltet ist und zumindest abschnittsweise auf die mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel aufgetragen wird, insbesondere mittels pinseln, aufsprühen und/oder durch elektrostatische Anziehung.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verklebemittel (7) aus einem Material gebildet ist, das geeignet ist, eine mechanische Fixierung der Drähte untereinander hervorzurufen, insbesondere dass das Verklebemittel Harze, Polymere, vorzugsweise Thermoplaste und/oder Duroplaste, Polyester und/oder Polyamidimide enthält.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Verklebemittel (7) um Backlack handelt.
11. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompaktiereinrichtung (5) mit einer Aushärtevorrichtung (8) ausgestattet ist, welches das Verklebemittel in seinen ausgehärteten Zustand überführt.
12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärtevorrichtung (8) als Heizung und/oder elektrischer Anschluss für die Formlitze ausgestaltet ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors, insbesondere eines Traktionsmotors für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Stator (S), wobei der Stator mit mindestens einer Formlitze (F) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Formlitze (F) gemäß einem Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
14. Verwendung einer Formlitze (F) in einem Elektromotor, insbesondere in einem Traktionsmotors für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet dadurch, dass es sich um eine Formlitze (F) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche handelt.
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