EP4275265A1 - Verfahren zur herstellung eines stators und stator - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines stators und stator

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EP4275265A1
EP4275265A1 EP22757235.1A EP22757235A EP4275265A1 EP 4275265 A1 EP4275265 A1 EP 4275265A1 EP 22757235 A EP22757235 A EP 22757235A EP 4275265 A1 EP4275265 A1 EP 4275265A1
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EP
European Patent Office
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winding
stator
winding base
base body
bodies
Prior art date
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Pending
Application number
EP22757235.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus OETTEL
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Additive | Drives GmbH
Original Assignee
Additive | Drives GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Additive | Drives GmbH filed Critical Additive | Drives GmbH
Priority to EP23187735.8A priority Critical patent/EP4249251A3/de
Priority to EP23187634.3A priority patent/EP4253050A3/de
Priority to EP23187808.3A priority patent/EP4249253A3/de
Priority to EP23187779.6A priority patent/EP4249252A3/de
Priority to EP23187853.9A priority patent/EP4253051A3/de
Publication of EP4275265A1 publication Critical patent/EP4275265A1/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
    • H02K15/0025—Shaping or compacting conductors or winding heads after the installation of the winding in the core or machine ; Applying fastening means on winding heads
    • H02K15/0037—Shaping or compacting winding heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • 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
    • H02K15/0056—Manufacturing winding connections
    • H02K15/0068—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals
    • H02K15/0081—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals for form-wound windings

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a stator for an electrical machine, in particular for an electric motor or generator, and a corresponding stator.
  • Methods for producing a stator for an electrical machine are known in principle. For example, it is known to introduce solid copper wires (e.g. flat copper wires) into the stator slots of the laminated core by means of what is known as hairpin technology.
  • solid copper wires e.g. flat copper wires
  • Hairpins can replace windings that are produced using classic winding processes such as needle winding.
  • hairpins represent a different form and/or type of winding.
  • a hairpin can be produced in particular by a wire, for example a solid copper wire, and/or reshaping of a wire.
  • the known methods for producing a stator are regarded as fundamentally in need of improvement.
  • the known methods are comparatively complex, in particular due to the type, number and/or extent of the required forming and/or forming tools felt and / or they do not meet the requirements placed on the stator, in particular with regard to the installation space, thermal and / or electrical properties in the desired manner.
  • the task with stators is to further optimize their parameters, in particular with regard to the installation space, thermal and/or electrical properties, and also to design them flexibly. This is also due to the fact that electric motors are used more widely, in particular when they can better meet the requirements placed on them, such as energy efficiency, flexibility and/or a limitation and/or reduction of the required installation space.
  • the at least one object is achieved by a method for producing a stator, comprising at least one winding, preferably at least one hairpin winding for an electrical machine, in particular for an electric motor or generator, comprising the steps: - Bringing in, in particular plugging in (or other insertion), of winding base bodies in stator slots and
  • the at least one object is achieved in particular by a method for producing a stator, in particular for an electric motor or an electric generator, comprising at least the steps:
  • the at least one section of the at least one winding overhang, the winding overhang or the winding overhangs is preferably applied in such a way that the at least one winding is formed in the stator as a result.
  • the at least one object is achieved in particular by a method for producing a stator, in particular for an electric motor or an electric generator, comprising at least the steps:
  • the method according to the invention can in particular reduce the thermal and/or electrical power loss in the stator and/or reduce and/or minimize the installation space for the stator. In addition, a fast, flexible and efficient production is possible.
  • the winding overhang can have connecting elements that are produced by an additive method, in particular by direct additive application to the winding base body, and/or connect a first and a second winding base body in such a way that the height and/or the installation space of the winding overhang is minimized and/or or be reduced.
  • At least one connecting element is essentially triangular and/or extends at an angle, preferably of more than 120° and/or between 60° and 80° in relation to a longitudinal direction of the winding base body.
  • At least one end winding is preferably produced or produced entirely by additive application.
  • Additive application or production is understood to mean, in particular, production by means of 3D printing, in particular 3D copper printing, and/or by means of an additive printing process and/or a primary shaping process.
  • the elements and/or connections of the end winding are therefore preferably produced in one piece and directly in their final form, in particular by applying building material in layers and preferably selective hardening, preferably using a beam impinging on it, for example a laser beam.
  • Additive application is therefore preferably understood to mean applying a component in layers to an existing, prefabricated component without using welded connections, in particular without using welded connections between two or more prefabricated components, and/or forming tools and/or tools in general.
  • a layered application means in particular the creation or manufacture of a component by layered application to an existing other component.
  • the end winding is preferably produced by means of a single production, work or process step.
  • the additive application preferably takes place on the basis of data sets that define the respective geometries. These data sets are preferably generated during construction and/or by a CAD or CAE program. These data sets then control a 3D printing system, which applies the construction material additively, in particular in layers, and preferably selectively solidifies it, and thus produces at least one section of the at least one end winding and/or the laminated core.
  • the stator is preferably manufactured in a two-stage process.
  • the active area of the stator with the winding carrier and its stator slots, the first end winding and the winding base bodies extending through the stator slots is produced in particular in the first stage.
  • the laminated core of the stator with the stator slots is preferably produced and the winding base bodies are introduced into the stator slots or also produced additively at the same time as the laminated core of the stator.
  • the winding base bodies can be produced additively at least partially within the stator slots.
  • the winding base bodies preferably also form the first end winding.
  • both the first and second stages of manufacturing the stator are by or include an additive process.
  • both the first and the second stage of the production of the stator comprise an additive method, with the winding base bodies being produced additively in the first stage, in particular, which are then inserted into the winding carrier in the axial direction.
  • the winding base body and the winding support can also be produced together in an additive process.
  • One idea of the invention is, on the one hand, to separate the production of the winding overhang from the production of corresponding winding base bodies in terms of process and, on the other hand, to produce the winding overhangs by additive application (or an additive manufacturing process, for example laser sintering or laser melting), and in doing so in particular the properties of the stator to improve overall.
  • one idea of the invention is to produce at least one end winding at least essentially without reshaping, in particular by direct application to the winding base body.
  • undesired changes in wall thickness, springback, stretching and/or material flow in the end winding can be avoided or reduced, which otherwise arise or can arise in particular as a result of forming.
  • twisting, twisting and/or twisting in the, in particular upper and/or lower, area of the end winding and/or for connecting the end winding is not required.
  • bending and/or twisting in the area of the end winding, in particular the upper one, is not required can also reduce production costs and time, while at the same time the disadvantages associated with bending and/or twisting in terms of tolerances in the course of connecting elements and deterioration of conductivity can be reduced or avoided.
  • radii of connecting elements in the end winding can be minimized or set to zero or almost zero and/or cross sections, distances and/or layer jumps can be adjusted in a targeted and precise manner.
  • tolerances in production are reduced, in particular with regard to the course and cross sections of the connecting elements.
  • Another idea of the invention is to do without welds and/or segmentations of the laminated core.
  • this can improve the electrical and magnetic properties of the laminated core and thus also of the electrical machine as a whole.
  • dispensing with welds in the area of the winding overhang, in particular for connecting the winding base bodies, can further improve the conductivity in the area of the winding overhang.
  • the cross section of the stator slots within the laminated core can vary in the radial and/or axial direction of the stator, so that at least some of them have a smaller cross section than the conductors routed through them.
  • transition points, for example connections can be realized within the laminated core, in particular within the slots, which require a larger cross section than the other conductor parts.
  • welding is understood as meaning the non-detachable connection of existing components, for example electrical conductors, using heat and/or pressure.
  • additive application is understood to mean in particular a layered application of building material which is selectively solidified, in particular using a beam impinging on it, for example a laser beam. Therefore, two existing components are preferably connected during "welding", whereas during additive application in particular a second component is applied in layers to an existing first component and is therefore preferably newly created thereon, in particular on the basis of a control of the hardening by a data set.
  • welding in this sense should in particular not be understood as an additive manufacturing process.
  • Applications of the invention are in particular in the field of prototyping and/or in series production.
  • At least one or more or all of the winding base bodies are/are partially or completely not produced by an additive manufacturing process, preferably by forming a wire, in particular copper wire, and/or drawing from wire, in particular copper wire.
  • a (respective) winding base body can be introduced in such a way that the winding base body is already assembled outside the slot and/or is not first built up in the slot.
  • winding base bodies can be I-shaped or U-shaped.
  • stator blanks can be interconnected by pressing on one end winding (or both end windings).
  • winding blanks can include mounted, cast and insulated (in particular by means of primary insulation) conductors in a laminated stator core.
  • stator blank can thus have a different behavior (for example with regard to a torque and/or a speed, etc.) as a result of different interconnections.
  • This different interconnection is preferably produced exclusively digitally, in the construction, in particular by varying data sets for the additive application, and/or without using physical tools.
  • the data sets are preferably generated using a CAD or CAE program.
  • winding base bodies can be adapted, combined and/or varied in a targeted manner in order to optimize the stator for a specific frequency response, for example.
  • the cross-sectional areas of individual winding base bodies can also be maximized for low frequencies.
  • a stator slot can be divided into segments running next to one another in the axial direction, with the or each winding base body at least essentially completely filling the respective segment.
  • the stator is preferably provided for operating frequencies of a current through the winding base bodies of at most 10 kHz.
  • the cross section of one or each winding base body can be divided into at least two or at least three partial cross sections, which are electrically insulated from one another, in particular in order to reduce the current displacement inside the conductor caused by skin effects, for example, and thus the eddy current losses to reduce.
  • the stator is preferably provided for operating frequencies of a current through the winding base bodies of at least 100 kHz.
  • the invention enables or can enable the following improvements in the manufacture of a stator:
  • connection elements in the end winding can be defined exactly or more exactly and with small tolerances and/or distances with regard to their own course and their course relative to other connection elements.
  • Loss reduction Electrical and/or thermal losses in the stator can preferably be reduced since, in particular for the connection of the end winding, neither welding points nor segmentation of the laminated core, nor bending or twisting processes are required.
  • conductor cross-sections can be adjusted or increased in a targeted and precise manner at required points in order to reduce current densities there.
  • conductor cross-sections can be adapted to the frequencies prevailing in the stator.
  • winding bodies can be combined in the stator in order to adapt the electrical properties specifically to the existing parameters, e.g Example operating frequencies to adjust.
  • different winding bodies can be flexibly interchanged with one another.
  • a first winding base body and a second winding base body can be connected via connecting elements to form an endless loop and/or endless winding.
  • At least one winding base body can be arranged in an at least partially closed stator slot.
  • the stator slot can in particular be at least partially closed towards at least one end winding and/or towards an inner side and/or on all sides.
  • a stator can include a first additively applied end winding, which is printed on a first end face of a cylindrical winding carrier or laminated core. On the opposite end there is preferably a second additively applied end winding, which is preferably also printed on the winding carrier.
  • a stator can include a single additively applied end winding, which is printed on the winding base body on a first or second end face of a cylindrical winding carrier or laminated core.
  • a second end winding is preferably formed by a winding base body having an arc, in particular essentially U-shaped or also V-shaped.
  • These winding base bodies preferably extend with their limbs through different stator slots, these merging into the respective arcs on the opposite end face, on the second end winding.
  • the winding carrier, the stator blank or the laminated core preferably comprises a plurality of stator slots which preferably extend along a circumference of the winding carrier or the laminated core, in particular in the axial direction. Winding base bodies can be arranged in different radial positions within the stator slots.
  • connection cross-section and the connection angle are flexibly defined.
  • the course of the connecting elements in the end winding can be defined flexibly and with low tolerances.
  • both the structural height and the radial thickness can be reduced and/or adapted to the specific requirements, in particular by smaller tolerances and distances between the connecting elements and/or by adapting cross sections.
  • the invention also makes it possible to increase the proportion of the active area of the stator in relation to its overall height or length.
  • the active area is understood to mean the space within the winding carrier or laminated core.
  • the overall length of a stator is a balance or sum of the length or height of the end windings and the active length.
  • An active length is understood to mean, in particular, a length of the active area in the axial direction.
  • the associated electric motor or electric generator can in particular be an internal rotor, in which case the rotor running on the inside can be designed as a passive armature.
  • the associated electric motor or electric generator can be an external rotor.
  • the winding base bodies can in particular be so-called hairpins. These can be made either by bending raw material or directly by an additive process, preferably having two legs that are substantially rectilinear and parallel to each other run and extend through the active area of the stator when installed.
  • the production using an additive process enables a targeted adaptation of the respective cross-section to the specific requirements.
  • the cross section within the active area can be designed in such a way that it essentially completely fills the respective grooves or the intended part of the grooves.
  • the connection area between the two legs can be designed with a different, for example flat, cross-section.
  • All hairpins of a stator are preferably produced in a single additive work step and then inserted together into the winding support. Then, in the second step, the second end winding can be applied additively.
  • the hairpins can be combined to form a basket, in which case the hairpins can be bent from individual wires and assembled to form the basket.
  • the winding base bodies are preferably inserted into the winding support, the stator blank or the laminated core in such a way that they end approximately flush with the end face thereof, so that the winding overhang can then be applied additively.
  • the invention also enables the cross-sections in the stator to be adapted to changing requirements at very short notice.
  • a first stator with first electrical properties and/or cross sections and directly subsequently a second stator with second electrical properties and/or cross sections can be produced using the same or the same, in particular identical, raw material, in particular raw material type.
  • aluminum materials or aluminum powder, copper materials or copper powder, in particular pure copper, pure aluminum, aluminum alloys or copper alloys serve as raw materials.
  • the copper materials or copper powder used preferably have a purity of more than 99.5%.
  • High-purity copper and/or high-purity aluminum preferably offers good electrical and thermal conductivity.
  • the tensile strength is preferably at least 170 MPa and/or the yield point is at least 120 MPa and/or the elongation at break is more than 20%.
  • At least one of the winding base bodies can be designed in a U-shape (or as a U-pin) in particular for applying a winding overhang on both sides by means of an additive manufacturing process.
  • a U-shaped winding base body is to be understood as meaning a winding base body whose open ends are arranged at least essentially on the same side.
  • At least one of the winding base bodies can be I-shaped (or as an I-pin), preferably if a winding overhang is produced or produced on both sides by additive application.
  • An I-shaped configuration of the corresponding winding base body is preferably to be understood as meaning a winding base body whose open ends (before the connection) are arranged on opposite sides. The winding base does not (but can) be straight.
  • the winding base bodies can comprise at least one conductor type, in particular different conductor types.
  • a first winding base body can be formed from a first conductor type and a second winding base body can be formed from a second conductor type that differs from the first conductor type.
  • the first winding base body and the second winding base body can be introduced radially and/or axially adjacent with respect to a central axis of the stator.
  • a winding base body can consist of a first conductor type in a first section and in a second section attached to the first section in the axial/longitudinal direction adjoining portion may be formed of a second conductor type different from the first conductor type.
  • the first conductor type can have a first conductivity and the second conductor type can have a second conductivity, so that ohmic losses during operation of the electrical machine can be reduced by suitably varying the conductivity.
  • the first type of conductor can have a first cross section/cross-sectional profile and the second type of conductor can have a second cross section/cross-sectional profile, so that thermal and/or electrical losses during operation of the electrical machine are reduced in sections with a high current flow.
  • the first conductor type can have a first number of parallel strands/conductors and the second conductor type can have a second number of parallel strands/conductors, so that losses when the electrical machine is operated at high frequencies are preferably reduced in the required sections.
  • the connecting elements can have a third conductivity, cross section/cross-sectional profile and/or number of parallel strands/conductors, so that losses during operation of the electrical machine are preferably reduced.
  • a conductor type can in particular be a stranded wire.
  • at least one of the basic winding bodies can comprise a strand at least in one section, with the basic winding body in particular consisting of a large number, in particular at least 30, extending along a longitudinal direction, in particular from one another and/or by at least one lacquer layer insulated and not specifically layered, thin , Preferably round, individual wires or veins is formed, in particular with a diameter of at least 0.1 mm or at least 0.5 mm.
  • At least one of the winding base bodies and/or conductor type can be produced at least in a section by an additive manufacturing process, with at least a second area having a lower conductivity than at least a first area in a cross section.
  • the second region can include at least one gap, intermediate space or cavity extending transversely through the cross section and/or longitudinally through the winding base body, in particular along a straight line and/or plane, so that the winding base body is split into at least two partial winding base bodies.
  • the (respective) second region can be formed at least in sections by a (preferably filled, e.g. gas-filled and/or filled with a liquid and/or solid material) cavity or intermediate space.
  • a preferably filled, e.g. gas-filled and/or filled with a liquid and/or solid material
  • the (respective) second region can be introduced during additive manufacturing by multi-material processing, for example in such a way that the respective first region(s) are provided by supplying a first material and the respective second region(s). /n by supplying a different material, for example with a lower conductivity.
  • the at least one second region (possibly several or all of the second regions) is (are) preferably designed to be electrically insulating, more preferably at least in sections formed by an electrically insulating material and/or at least in sections by a (e.g. gas or air-filled ) cavity formed.
  • a cavity can result from the removal of build-up material that is still in powder form. For this purpose and/or for other reasons, openings can be provided since end areas (otherwise) may be completely closed (particularly sintered).
  • the (respective) second area can result from non-exposure or a different exposure. It can run from one layer level to the next layer level in such a way that at least a certain surface area overlaps, so that a continuous cavity (gap) is produced. At least one second (possibly several or all second) region(s) can (can) extend over at least 0.5 cm of the length of the conductor (or the winding), if necessary over at least 1.0 cm or at least 2, 0 cm.
  • the partial winding base bodies can only be electrically connected to one another by the end winding.
  • the conductivities to be compared of the first areas and of the at least one second area should preferably be determined at a temperature of 20.degree.
  • the conductivity of at least one second region is preferably a maximum of 0.5 times, more preferably a maximum of 0.1 times, even more preferably a maximum of 0.001 times or a maximum of 0.001 times the electrical conductivity Conductivity of at least one (possibly several or all) first areas.
  • the electrical conductivity of at least (possibly several or all) first areas is preferably at least 0.1 ⁇ 10 6 S/m, more preferably at least 1.0 ⁇ 10 6 S/m, more preferably at least 20 ⁇ 10 6 S/m and /or at most 200 x 10 6 S/m or at most 100 x 10 6 S/m.
  • the conductivity of at least one second area can be at most 1 ⁇ 10 6 S/m, possibly at most 0.1 ⁇ 10 6 S/m, further alternatively at most 1.0 ⁇ 10 3 S/m , further alternative at most 1.0 S/m, further alternative at most 1.0 x 10 3 S/m, even further alternative at most 1.0 x 10 6 S/m, even further alternative at most 1.0 x 10 9 S/m m and/or at least 1.0 x 10 20 S/m, alternatively at least 1.0 x 10 15 S/m.
  • a conductor type can in particular be solid copper, a waveguide and/or a hairpin.
  • at least one of the basic winding bodies can be made of solid copper, hairpin and/or as a waveguide, at least in a section, wherein the basic winding body can be made in particular of a single copper wire extending in a longitudinal direction, in particular with a (circular) round and /or flat and/or rectangular cross-section and/or as flat wire and/or an outer diameter of at least 1.0 mm and/or with an inner diameter of at least 0.5 mm.
  • a ladder type can in particular be a Roebel bar.
  • at least one of the basic winding bodies can comprise a Roebel bar in at least one section, with the basic winding body being formed in particular from a large number, in particular at least 10, of thin individual wires or cores, in particular insulated from one another and specially layered, extending along a longitudinal direction, preferably helically is, in particular with a diameter of at least 0.4 mm.
  • only one end winding in particular in the case of U-shaped winding base bodies
  • both end windings can also be produced at least in sections by additive application, in particular by layered application of a construction material and additive hardening of the construction material by irradiation with at least one beam impinging on the construction material, particularly in the case of I-shaped winding base bodies.
  • the winding base bodies are preferably spread apart (against one another) at their ends (in particular directly adjacent to a slot liner or insulating paper (or: slot insulation) which is/are arranged in the stator slot).
  • a spreading can be realized in that the winding base bodies are already produced in a mold so that after their arrangement in the corresponding slot they are spread open (against one another) or spread apart from one another.
  • the winding base bodies can be spread open at their ends (in particular directly adjacent to the slot liner) (in a separate step, after arranging/inserting into the stator slot, in particular before the additive application of the corresponding winding overhang).
  • Such a spreading or spreading the conductor ends apart
  • optional post-processing steps can be facilitated by improved accessibility (e.g. in the case of surface treatment and/or insulation).
  • the spreading preferably begins as directly as possible adjacent to a slot liner (or at one end of the respective slot liner), in particular in order to lose as little end winding height as possible.
  • the spread can be produced directly during the manufacturing process (for example, in an additive manufacturing process for the winding base body) or by mechanical forming (either before or after introduction into the stator slot).
  • a slot liner can be understood in particular as an insulating paper or a slot insulation become.
  • the slot liner is intended in particular to insulate the laminated core electrically from the winding base bodies.
  • the winding base bodies are spread open towards or towards one another at at least one of their ends. At their ends, the winding base bodies that are spread out towards or towards one another are preferably at a distance of at least 0.5 mm, preferably at least 1.0 mm, from one another.
  • the winding base body section in which the winding base bodies are spread out against or to each other, has a height of at least 5 mm, preferably at least 10 mm, in the axial direction.
  • a winding base section in which the winding bases are not spread apart relative to one another protrudes in the axial direction by at least 5 mm, preferably at least 10 mm, relative to the stator blank or laminated core.
  • the winding base bodies project in the axial direction by at least 10 mm, preferably at least 20 mm, from the stator blank or laminated core.
  • the winding base bodies can be produced by drawing and/or forming, possibly drawn, blanks and/or an additive manufacturing process. Combinations are also conceivable in which the winding base bodies are produced partly by forming a blank and partly by an additive manufacturing process. It is also conceivable that at least one winding body is produced by (conventional) forming and at least one winding body is produced by an additive manufacturing process.
  • the winding (particularly in the area of the end winding) has a changing cross section.
  • the cross section can increase (at least in sections) and/or decrease (at least in sections) and/or change its shape (at least in sections).
  • a cross-sectional area particularly preferably remains constant, with the shape of the cross-section changing.
  • a cross-sectional shape remain constant while the cross-sectional area changes.
  • both the cross-sectional area and the cross-sectional shape can change. In particular, this allows space to be gained between the individual conductor sections, so that less shaping work is required, for example.
  • the dimensions of the conductor (or of the winding as a whole) can be adjusted advantageously as a result.
  • the additive application also allows connectors to run along one layer each with a layer jump in between.
  • a plurality of at least essentially identical stator blanks can be produced, which are provided with different winding overhangs.
  • different stator structures or stator types which are preferably optimized for specific applications, can be produced in a comparatively simple manner.
  • ends of the winding base bodies can be leveled (or brought to a common level), in particular by milling, and/or cleaned.
  • ends of the winding base bodies can be leveled (or brought to a common level), in particular by milling, and/or cleaned.
  • a subsequent additive application of the end winding structures can take place in a particularly simple manner.
  • a position and / or extent or shape of the ends of the winding base body can possibly before the additive application by a z.
  • B. optical, measuring device are determined. This enables a precise additive manufacturing process to be carried out in a simple manner.
  • stator comprising a winding, preferably a hairpin winding, for an electrical machine, in particular an electric motor or generator, produced using the above method.
  • the object mentioned above is also achieved in particular by an electrical machine, in particular an electric motor or generator, comprising the above stator. Further embodiments emerge from the dependent claims.
  • the object is achieved in particular by a stator, in particular for an electric motor or for an electric generator, the stator comprising
  • stator slots for introducing and/or supporting winding base bodies and/or windings, - winding base bodies inserted, in particular inserted (or otherwise introduced) into the stator slots and
  • At least one winding head with at least one additively applied section, in particular at least one additively applied winding head or two additively applied winding heads.
  • the at least one section of the at least one is/are preferred
  • FIG. 1 shows a schematic view of an embodiment of a stator (partially in an exploded view);
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a further embodiment of a stator (partially in an exploded representation);
  • FIG. 3 shows a section of a stator blank (without end winding); 4 shows a further detail view of a stator blank (without end winding);
  • 5 shows a schematic representation of winding base bodies
  • 6 shows a schematic oblique view of a stator with a winding overhang
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a conductor according to an embodiment in a first side view
  • FIG. 8 shows the ladder according to FIG. 7 in a second side view
  • Fig. 9 shows a schematic view of a single coil (partially in
  • FIG. 10 shows the individual coil according to FIG. 9.
  • the same reference numerals are used for the same and identically functioning parts.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a stator according to an embodiment. This has a (possibly conventionally manufactured) stator blank 10 with a first end winding 11 .
  • the stator blank 10 itself has no second end winding.
  • the second end winding 12 is then only printed on (as indicated in FIG. 1) by an additive manufacturing process (in particular laser sintering).
  • FIG. 1 A fundamentally similar solution is shown in FIG. In contrast to FIG. 1, however, both the first end winding 11 and the second end winding 12 (on both sides) are printed onto the stator blank 10 here.
  • FIG. 3 shows a section of a stator blank 10 with (in this stage of manufacture) open ends of winding base bodies 13 (see also FIG. 5). These are or will be spread apart (before the step of additive application of the winding head or winding heads), as can be seen in particular in FIGS. In Fig. 6 is then the stator blank with printed end winding
  • the spreading begins immediately adjacent (above or below) a slot liner (not visible in the figures) or insulating paper.
  • the expansion can, for example, be produced directly by an additive manufacturing process (3D printing) or by mechanical forming.
  • the winding base bodies 13, which are spread open towards or towards one another at their ends have a distance 20 of at least 0.5 mm, preferably at least 1.0 mm, from one another at their ends.
  • the winding base body section, in which the winding base bodies 13 are spread open to one another has a height 21 of at least 5 mm, preferably at least 10 mm, in the axial direction.
  • a winding base body section in which the winding base bodies 13 are not spread apart, has a projection 22 of at least 5 mm, preferably of at least 10 mm, in the axial direction in relation to the stator blank or laminated core 10.
  • the winding base bodies 13 have a projection 23 of at least 10 mm, preferably at least 20 mm, in the axial direction relative to the stator blank or laminated core.
  • stator blank 10 or the (open) ends of the winding base body 13 are preferably milled (possibly after impregnation) in order to realize a surface that is as flat as possible for the printing of the respective winding overhang. This can be followed by cleaning in order to prevent inclusions from being produced in a joining zone. A calibration can then be carried out on or in an AM system or AM machine (AM for: additive manufacturing).
  • the winding base bodies 13 and/or the winding overhangs include conductors, in particular copper conductors.
  • the conductors can be produced additively.
  • the conductor measurements can be (advantageously) influenced.
  • a conventional wire has a constant cross-section due to the manufacturing process.
  • the outer dimensions of the copper conductor can be changed (or the cross-section can be changed).
  • a cross-sectional area can remain constant, increase or decrease.
  • An example in which the cross-sectional area remains constant (but this is not mandatory) but the cross-sectional shape and length changes is shown in FIGS. 7 and 8.
  • FIGS. 7 and 8. For example (see Fig. 7) can be a Reduce the cross section of the conductor 30 (in the plane of the drawing from bottom to top) viewed from a first side (within a transformation zone).
  • the conductor 30 can also have bends and/or angulations or kinks.
  • the same conductor 30 can expand from a second side view (rotated by 90°) in one direction (from bottom to top in the plane of the drawing), so that the cross-sectional area remains constant overall.
  • the cross-sectional area can also change if necessary.
  • Figures 9 and 10 show a single coil (partially exploded in Figure 9) which can be manufactured as follows.
  • a multiplicity of winding base bodies 13 are produced or provided.
  • the winding base bodies 13 are preferably designed here as (in particular U-shaped) metal sheets.
  • a connection (interconnection) of the winding base body 13 in the area of a second end winding 12 is preferably carried out by an additive manufacturing process (in particular laser sintering).
  • an additive manufacturing process in particular laser sintering.
  • (e.g. cut) metal sheets can be assembled and a wiring can then be printed on.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Stators, umfassend eine Wicklung, vorzugsweise eine Hairpin-Wicklung, für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor oder Generator, umfassend die Schritte: - Einbringen, insbesondere Einstecken, von Wicklungsgrundkörpern (13) in Statornuten und - additives Aufbringen zumindest eines Abschnittes zumindest eines Wickelkopfes (11, 12), insbesondere durch schichtweises Aufbringen eines Aufbaumaterials und örtlich selektives Verfestigen des Aufbaumaterials durch eine Bestrahlung mit mindestens einem auf das Aufbaumaterial auftreffenden Strahl und Stator.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Stators und Stator
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine, insbesondere einen oder für einen Elektromotor oder Generator, sowie einen entsprechenden Stator.
Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine sind grundsätzlich bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, mittels der sogenannten Hairpin-Technologie massive Kupferdrähte (z. B. Kupferflachdrähte) in Statornuten des Blechpaketes einzubringen.
Hairpins können Wicklungen ersetzen, die mit klassischen Wickelverfahren wie beispielsweise dem Nadelwickeln hergestellt werden. Hairpins stellen insbesondere eine andere Form und/oder Art der Wicklungen dar. Ein Hairpin kann insbesondere durch einen Draht, beispielsweise einen Massivkupferdraht, und/oder Umformungen eines Drahtes erzeugt werden.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung eines Stators werden als grundsätzlich verbesserungswürdig angesehen. Insbesondere werden die bekannten Verfahren, insbesondere aufgrund von Art, Anzahl und/oder Umfang erforderlicher Umformungen und/oder Umformwerkzeuge, als vergleichsweise aufwändig empfunden und/oder sie erfüllen die an den Stator gerichteten Anforderungen, insbesondere hinsichtlich des Bauraums, thermischer und/oder elektrischer Eigenschaften nicht in der gewünschten Art und Weise.
Allgemein stellt sich bei Statoren die Aufgabe, deren Parameter, insbesondere hinsichtlich des Bauraums, thermischer und/oder elektrischer Eigenschaften weiter zu optimieren und auch flexibel zu gestalten. Dies liegt auch darin begründet, dass Elektromotoren in breiterem Maße Verwendung finden, insbesondere dann, wenn sie die an sie gestellten Anforderungen wie Energieeffizienz, Flexibilität und/oder eine Begrenzung und/oder Reduzierung des beanspruchten Bauraums in verbessertem Maße erfüllen können.
Insbesondere ist auch eine schnelle Bereitstellung von Statoren mit geänderten Eigenschaften eine Aufgabe, die sich bei der Herstellung von Statoren zunehmend stellt oder stellen kann. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, Art, Anzahl und/oder Umfang erforderlicher Umformungen und/oder Umformwerkzeuge zur Herstellung eines Stators zu reduzieren.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine, insbesondere Elektromotor oder Generator, vorzuschlagen, wobei der Herstellungsaufwand möglichst gering sein soll und/oder dennoch eine vergleichsweise hohe Effizienz und/oder gute Verwendbarkeit des Stators bzw. einer entsprechenden elektrischen Maschine im Betrieb erreicht werden soll.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, die thermische und/oder elektrische Verlustleistung im Stator zu reduzieren und/oder den erforderlichen Bauraum für den Stator zu verringern und/oder zu minimieren.
Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch den Gegenstand gemäß Anspruch 1 gelöst.
Insbesondere wird die wenigstens eine Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators, umfassend mindestens eine Wicklung, vorzugsweise mindestens eine Hairpin-Wicklung für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Elektromotor oder Generator, umfassend die Schritte: - Einbringen, insbesondere Einstecken (oder sonstiges Einführen), von Wicklungsgrundkörpern in Statornuten und
- additives Aufbringen zumindest eines Abschnittes zumindest eines Wickelkopfes, insbesondere schichtweises Aufbringen eines Aufbaumaterials und örtlich selektives Verfestigen des Aufbaumaterials durch eine Bestrahlung mit mindestens einem auf das Aufbaumaterial auftreffenden Strahl.
Die wenigstens eine Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators, insbesondere für einen Elektromotor oder einen elektrischen Generator, umfassend zumindest die Schritte:
- Einbringen, insbesondere Einstecken, additives Einbringen, additives Herstellen oder sonstiges Einführen von Wicklungsgrundkörpern in Statornuten, insbesondere eines Wicklungsträgers oder Stator-Rohlings, und
- additives Aufbringen zumindest eines Abschnittes zumindest eines Wickelkopfes auf die Wicklungsgrundkörper, insbesondere additives Aufbringen genau eines oder zumindest eines Wickelkopfes oder von zwei Wickelköpfen, insbesondere innerhalb eines einzigen Arbeitsschrittes.
Bevorzugt wird der zumindest eine Abschnitt des zumindest einen Wickelkopfes, der Wickelkopf oder die Wickelköpfe derart aufgebracht, dass dadurch die mindestens eine Wicklung im Stator ausgebildet wird.
Die wenigstens eine Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators, insbesondere für einen Elektromotor oder einen elektrischen Generator, umfassend zumindest die Schritte:
- Additives Herstellen von Wicklungsgrundkörpern, insbesondere innerhalb eines einzigen Arbeitsschrittes und/oder gemeinsam mit einem ersten Wickelkopf,
- Einbringen, insbesondere Einstecken oder sonstiges Einführen der Wicklungsgrundkörper in Statornuten, insbesondere eines Wicklungsträgers oder Stator-Rohlings, insbesondere innerhalb eines einzigen Arbeitsschrittes, und
- additives Aufbringen zumindest eines Abschnittes zumindest eines Wickelkopfes auf die Wicklungsgrundkörper, insbesondere additives Aufbringen zumindest eines Wickelkopfes, bevorzugt eines zweiten Wickelkopfes, insbesondere innerhalb eines einzigen Arbeitsschrittes.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere die thermische und/oder elektrische Verlustleistung im Stator reduziert werden und/oder der Bauraum für den Stator verringert und/oder minimiert werden. Zudem ist eine schnelle, flexible und effiziente Herstellung möglich.
Insbesondere kann der Wickelkopf Verbindungselemente aufweisen, die durch ein additives Verfahren hergestellt sind, insbesondere durch direktes additives Aufbringen auf die Wicklungsgrundkörper, und/oder jeweils einen ersten und einen zweiten Wicklungsgrundkörper derart verbinden, dass die Höhe und/oder der Bauraum des Wickelkopfes minimiert und/oder reduziert werden.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Verbindungselement im Wesentlichen dreieckförmig ausgebildet und/oder erstreckt sich jeweils in einem Winkel, vorzugsweise von mehr als 120° und/oder zwischen 60° und 80° in Bezug zu einer Längsrichtung des Wicklungsgrundkörpers.
Vorzugsweise wird zumindest ein Wickelkopf vollständig durch additives Aufbringen hergestellt bzw. erzeugt.
Unter additivem Aufbringen oder Herstellen wird insbesondere die Herstellung durch einen 3D-Druck, insbesondere 3D-Kupferdruck, und/oder durch ein additives Druckverfahren und/oder ein Urformverfahren verstanden. Die Elemente und/oder Anschlüsse des Wickelkopfes werden mithin bevorzugt einstückig und unmittelbar in ihrer endgültigen Form hergestellt, insbesondere durch schichtweises Aufbringen von Aufbaumaterial und bevorzugt eine selektive Verfestigung, vorzugsweise anhand eines darauf auftreffenden Strahls, zum Beispiel eines Laserstrahls. Unter additivem Aufbringen wird mithin bevorzugt ein schichtweises Aufbringen eines Bauteils auf ein vorhandenes, vorgefertigtes Bauteil, ohne Verwendung von Schweißverbindungen, insbesondere ohne Verwendung von Schweißverbindungen zwischen zwei oder mehr vorgefertigten Bauteilen, und/oder Umformwerkzeugen und/oder Werkzeugen im Allgemeinen verstanden. Ein schichtweises Aufbringen bedeutet insbesondere ein Erzeugen oder Herstellen eines Bauteils durch schichtweises Aufbringen auf ein vorhandenes anderes Bauteil.
Der Wickelkopf wird bevorzugt mittels eines einzigen Herstellungs-, Arbeits- oder Prozessschritts hergestellt.
Bevorzugt erfolgt das additive Aufbringen auf Grundlage von Datensätzen, die die jeweiligen Geometrien festlegen. Diese Datensätze werden bevorzugt in der Konstruktion und/oder durch ein CAD- oder CAE-Programm erzeugt. Diese Datensätze steuern dann ein 3D-Drucksystem, das additiv, insbesondere schichtweise, das Aufbaumaterial aufbringt und bevorzugt selektiv verfestigt, und so zumindest einen Abschnitt des zumindest einen Wickelkopfes und/oder des Blechpakets erzeugt.
Der Stator wird bevorzugt in einem zweistufigen Verfahren hergestellt.
Dabei wird insbesondere in der ersten Stufe der Aktivbereich des Stators mit dem Wicklungsträger und seinen Statornuten, dem ersten Wickelkopf und den sich durch die Statornuten erstreckenden Wicklungsgrundkörpern hergestellt. Es wird somit in der ersten Stufe bevorzugt das Stator-Blechpaket mit den Statornuten hergestellt und die Wicklungsgrundkörper in die Statornuten eingeführt oder auch gleichzeitig mit dem Stator-Blechpaket additiv hergestellt. Insbesondere können die Wicklungsgrundkörper zumindest teilweise innerhalb der Statornuten additiv hergestellt werden. Die Wicklungsgrundkörper bilden bevorzugt auch den ersten Wickelkopf aus.
In der zweiten Stufe wird dann der zweite, dem ersten gegenüberliegende Wickelkopf durch additives Aufbringen auf die Wicklungsgrundkörper hergestellt, wobei dabei insbesondere die Wicklungsgrundkörper miteinander verschaltet werden können. In einer Ausführungsform erfolgen sowohl die erste und die zweite Stufe der Herstellung des Stators durch ein additives Verfahren oder umfassen ein solches Verfahren.
In einer Ausführungsform umfassen sowohl die erste und die zweite Stufe der Herstellung des Stators ein additives Verfahren, wobei in der ersten Stufe die Wicklungsgrundkörper insbesondere additiv hergestellt werden, die anschließend in Axialrichtung in den Wicklungsträger eingefügt werden. Alternativ können auch Wicklungsgrundkörper und Wicklungsträger gemeinsam in einem additiven Verfahren hergestellt werden.
Ein Gedanke der Erfindung liegt darin, die Herstellung des Wickelkopfes einerseits verfahrensmäßig von der Herstellung von entsprechenden Wicklungsgrundkörpern zu trennen und andererseits die Wickelköpfe durch additives Aufbringen (bzw. ein additives Herstellungsverfahren, beispielsweise Lasersintern oder Laserschmelzen) zu erzeugen, und dabei insbesondere die Eigenschaften des Stators insgesamt zu verbessern.
Insbesondere liegt ein Gedanke der Erfindung darin, zumindest einen Wickelkopf zumindest im Wesentlichen ohne Umformungen herzustellen, insbesondere durch direktes Aufbringen auf die Wicklungsgrundkörper. Hierdurch können unerwünschte Wanddickenveränderungen, Rückfedern, Streckdehnungen und/oder Materialfluss im Wickelkopf vermieden oder reduziert werden, die ansonsten insbesondere durch Umformung entstehen oder entstehen können. Insbesondere ist ein Biegen im, insbesondere oberen, Bereich des Wickelkopfes nicht erforderlich. Insbesondere ist auch ein Verdrillen, Verwürgen und/oder Vertwisten im, insbesondere oberen und/oder unteren, Bereich des Wickelkopfes und/oder zum Anschluss des Wickelkopfes, nicht erforderlich.
Dass ein Biegen und/oder Vertwisten im, insbesondere oberen, Bereich des Wickelkopfes nicht erforderlich ist, kann zudem Herstellungsaufwand und -dauer verringern, wobei zugleich die mit dem Biegen und/oder Vertwisten einhergehenden Nachteile in Bezug auf Toleranzen im Verlauf von Verbindungselementen und die Verschlechterung der Leitfähigkeit verringert oder vermieden werden oder werden können. Zudem können durch additives Aufbringen Radien von Verbindungselementen im Wickelkopf minimiert oder zu Null oder nahezu Null gesetzt werden und/oder Querschnitte, Abstände und/oder Lagensprünge gezielt und präzise angepasst werden. Weiterhin werden Toleranzen bei der Herstellung verringert, insbesondere was Verlauf und Querschnitte der Verbindungselemente betrifft.
Ein weiterer Gedanke der Erfindung liegt darin, auf Schweißstellen und/oder Segmentierungen des Blechpakets zu verzichten. Dies kann insbesondere die elektrischen und magnetischen Eigenschaften des Blechpakets und damit auch der elektrischen Maschine insgesamt verbessern. Beispielsweise kann der Verzicht auf Schweißstellen im Bereich des Wickelkopfs, insbesondere zum Anschluss der Wicklungsgrundkörper, die Leitfähigkeit im Bereich des Wickelkopfes weiter verbessern.
Dabei bleiben bevorzugt die bei herkömmlicher Fertigung, insbesondere ohne additives Aufbringen, nur anhand von Segmentierungen des Blechpakets, also durch Herstellung des Blechpakets in Teilen und nachträgliches Verbinden, erzielbaren Effekte erhalten. Insbesondere kann zum Beispiel der Querschnitt der Statornuten innerhalb des Blechpaketes in Radial- und/oder Axialrichtung des Stators variieren, sodass diese zumindest zum Teil einen geringeren Querschnitt als die durch sie geführten Leiter aufweisen. Zudem können Übergangsstellen, zum Beispiel Anschlüsse, innerhalb des Blechpakets, insbesondere innerhalb der Nuten, realisiert werden, die einen größeren Querschnitt als die übrigen Leiterteile erfordern.
Insbesondere können hierdurch durch Schweißen bedingte Materialveränderungen und Kontaktprobleme verringert oder vermieden werden. Gleichzeitig bleibt aber die Flexibilität erhalten, Wicklungsgrundkörper, insbesondere hinsichtlich ihres Verlaufs und/oder ihrer Querschnitte, zu variieren und in variabler Art und Weise mit dem Wicklungskopf zu kombinieren. Insbesondere wird unter „Schweißen" das unlösbare Verbinden von jeweils vorhandenen Bauteilen, zum Beispiel von elektrischen Leitern, unter Anwendung von Wärme und/oder Druck verstanden.
Im Gegensatz dazu wird unter einem additiven Aufbringen insbesondere ein schichtweises Aufbringen von Aufbaumaterial verstanden, das selektiv verfestigt wird, insbesondere anhand eines darauf auftreffenden Strahls, zum Beispiel eines Laserstrahls. Vorzugsweise werden mithin beim „Schweißen" zwei bereits vorhandene Bauteile verbunden, wohingegen beim additiven Aufbringen insbesondere ein zweites Bauteil schichtweise auf ein vorhandenes erstes Bauteil aufgebracht wird und mithin bevorzugt darauf neu erzeugt wird, insbesondere auf Grundlage einer Steuerung der Verfestigung durch einen Datensatz. Insofern soll ein „Schweißen" in diesem Sinne insbesondere nicht als ein additives Herstellungsverfahren verstanden werden.
Anwendungen der Erfindung liegen insbesondere im Bereich des Prototyping und/oder in der Serienfertigung.
Insbesondere erfolgt dabei eine Kombination aus konventioneller Fertigung (beispielsweise durch Herstellen aus Wicklungsrohlingen, die ggf., z. B. im Falle von U-Pins umgeformt werden oder auch nicht umgeformt werden, z. B. im Falle von I-Pins) und additiver Fertigung (z. B. mittels Lasersintern oder Laserschmelzen).
In einer Ausführungsform sind/werden mindestens einer oder mehrere oder alle der Wicklungsgrundkörper teilweise oder vollständig nicht durch ein additives Herstellungsverfahren hergestellt, vorzugsweise durch Umformen eines Drahtes, insbesondere Kupferdrahtes, und/oder Ziehen aus Draht, insbesondere Kupferdraht, hergestellt.
Ein Einbringen eines (jeweiligen) Wicklungsgrundkörpers kann so erfolgen, dass der Wicklungsgrundkörper bereits außerhalb der Nut zusammengefügt wird und/oder nicht erst in der Nut aufgebaut wird.
Insbesondere können die Wicklungsgrundkörper I-förmig oder U-förmig sein.
Vorzugsweise können konventionell gesteckte Stator-Rohlinge durch das Aufdrucken eines Wickelkopfes (oder beider Wickelköpfe) verschaltet werden. Insbesondere können Wicklungsrohlinge montierte, vergossene und isolierte (insb. mittels Primärisolierung) Leiter in einem Stator-Blechpaket umfassen.
Ein und derselbe Stator-Rohling kann somit durch unterschiedliche Verschaltung ein anderes Verhalten (beispielsweise hinsichtlich eines Drehmoments und/oder einer Drehzahl etc.) erhalten. Dadurch wird es ermöglicht, einen Baukasten zu entwickeln, der auf Basis eines Stator-Rohlings eine Vielzahl unterschiedlicher Elektromotoren ergeben kann (dadurch dass der gleiche Stator-Rohling mit verschiedenen aufgedruckten Wickelköpfen kombiniert wird). Diese unterschiedliche Verschaltung wird bevorzugt ausschließlich digital, in der Konstruktion, insbesondere durch Variation von Datensätzen für das additive Aufbringen, und/oder ohne Anwendung physischer Werkzeuge hergestellt. Die Datensätze werden bevorzugt unter Verwendung eines CAD-oder CAE-Programms erzeugt.
Zudem können die Wicklungsgrundkörper gezielt angepasst, kombiniert und/oder variiert werden, um so beispielsweise den Stator auf ein bestimmtes Frequenzverhalten hin zu optimieren.
In einer Ausführungsform können für niedrige Frequenzen die Querschnittsflächen auch einzelner Wicklungsgrundkörper maximiert werden. Beispielsweise kann eine Statornut in nebeneinander in Axialrichtung verlaufende Segmente aufgeteilt sein, wobei der oder jeder Wicklungsgrundkörper das jeweilige Segment zumindest im Wesentlichen vollständig ausfüllt. Bevorzugt ist, in der Ausführungsform, der Stator für Betriebsfrequenzen von einem Strom durch die Wicklungsgrundkörper von maximal 10 kHz vorgesehen.
In einer Ausführungsform kann für hohe Frequenzen der Querschnitt eines oder jedes Wicklungsgrundkörpers in zumindest zwei oder zumindest drei Teilquerschnitte aufgeteilt werden, die voneinander elektrisch isoliert sind, insbesondere um die zum Beispiel durch Skin-Effekte entstehende Stromverdrängung im Inneren des Leiters zu reduzieren und so die Wirbelstromverluste zu verringern. Bevorzugt ist, in der Ausführungsform, der Stator für Betriebsfrequenzen von einem Strom durch die Wicklungsgrundkörper von mindestens 100 kHz vorgesehen.
Insgesamt wird ein vergleichsweise einfaches Verfahren realisiert, das dennoch die besonderen Vorteile eines additiven Herstellungsschrittes (zumindest teilweise) ausnutzt.
Insbesondere ermöglicht die Erfindung folgende Verbesserungen bei der Herstellung eines Stators oder kann diese ermöglichen:
• Bauraumminimierung: Insbesondere das additive Aufbringen des zumindest einen Wickelkopfes oder beider Wickelköpfe ermöglicht ein exaktes und/oder kompaktes Aufbringen des Aufbaumaterials auf die Wicklungsgrundkörper. Verbindungselemente im Wickelkopf können hinsichtlich ihres eigenen Verlaufs und ihres Verlaufs relativ zu weiteren Verbindungselementen exakt oder exakter und mit geringen Toleranzen und/oder Abständen festgelegt werden.
• Verlustreduzierung: Elektrische und/oder thermische Verluste im Stator können bevorzugt reduziert werden, da, insbesondere zum Anschluss des Wickelkopfes, weder Schweißstellen, noch Segmentierungen des Blechpakets, noch Biege- oder Twistvorgänge erforderlich sind. Zudem können Leiterquerschnitte an erforderlichen Stellen gezielt und präzise angepasst oder erhöht werden, um dort Stromdichten zu reduzieren. Weiterhin können Leiterquerschnitte auf die im Stator vorherrschenden Frequenzen hin angepasst werden.
• Flexibilität der Verschaltung: Das additive Aufbringen des Wickelkopfes ermöglicht eine flexible Verschaltung der Wicklungsgrundkörper, insbesondere unter Verwendung von Lagensprüngen zwischen verschiedenen radialen Lagen der Statornuten. Zudem ist, ohne Verwendung von Schweißstellen oder Segmentierungen des Blechpakets, die Ausbildung von Endloswicklungen möglich, insbesondere in einer zumindest teilweise geschlossenen Statornut oder in mehreren zumindest teilweise geschlossenen Statornuten. Insbesondere ist die Statornut nicht komplett und/oder ausschließlich geschlossen, sondern zum Beispiel deren Querschnitt in radialer Richtung, insbesondere nach innen hin, verengt. Wenn aber beispielweise eine radial innenliegende Öffnung einer Statornut kleiner als der Leiterquerschnitt ist, ist ohne additive Fertigung auch kein radiales Einlegen möglich. Nur offene Nuten würden dies ermöglichen, die aber ungünstiger in Bezug auf die elektrischen Eigenschaften sind. Somit ermöglicht eine additive Fertigung auch insofern zumindest eine effizientere Fertigung unter Beibehaltung der gewünschten elektromagnetischen Eigenschaften.
• Flexible Verwendung von Wicklungsgrundkörpern: Im Stator lassen sich unterschiedliche Wicklungsgrundkörper kombinieren, um die elektrischen Eigenschaften gezielt auf die vorhandenen Parameter, zum Beispiel Betriebsfrequenzen, anzupassen. Zudem sind unterschiedliche Wicklungsgrundkörper flexibel gegeneinander austauschbar.
Ein erster Wicklungsgrundkörper und ein zweiter Wicklungsgrundkörper können über Verbindungselemente zu einer Endlosschleife und/oder Endloswicklung verbunden sein.
Wenigstens ein Wicklungsgrundkörper kann in einer zumindest teilweise geschlossenen Statornut angeordnet sein.
Die Statornut kann insbesondere zu zumindest einem Wickelkopf und/oder zu einer Innenseite hin und/oder allseitig zumindest teilweise geschlossen sein.
Insbesondere kann ein Stator einen ersten additiv aufgebrachten Wickelkopf umfassen, der auf eine erste Stirnseite eines zylinderförmigen Wicklungsträgers oder Blechpakets aufgedruckt ist. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite befindet sich bevorzugt ein zweiter additiv aufgebrachter Wickelkopf, der bevorzugt ebenfalls auf den Wicklungsträger aufgedruckt ist.
Alternativ kann ein Stator einen einzigen additiv aufgebrachten Wickelkopf umfassen, der auf Wicklungsgrundkörper an einer ersten oder zweiten Stirnseite eines zylinderförmigen Wicklungsträgers oder Blechpakets aufgedruckt ist. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite ist bevorzugt ein zweiter Wickelkopf durch einen Bogen, insbesondere im Wesentlichen U- förmig oder auch V-förmig, aufweisende Wicklungsgrundkörper ausgebildet. Diese Wicklungsgrundkörper erstrecken sich bevorzugt mit ihren Schenkeln durch unterschiedliche Statornuten, wobei diese an der gegenüberliegenden Stirnseite, am zweiten Wickelkopf, in die jeweiligen Bögen übergehen.
Der Wicklungsträger, der Stator-Rohling oder das Blechpaket umfasst bevorzugt mehrere Statornuten, die sich bevorzugt entlang eines Umfangs des Wicklungsträgers oder das Blechpakets insbesondere in Axialrichtung erstrecken. Innerhalb der Statornuten können Wicklungsgrundkörper in verschiedenen radialen Lagen angeordnet sein.
Insbesondere erfolgt ein direktes additives Aufbringen von Verbindungselementen des Wickelkopfes auf die Enden der Wicklungsgrundkörper. Auf diese Weise kann der Übergangswiderstand zwischen den Enden der Wicklungsgrundkörper und den Verbindungselementen reduziert oder minimiert werden, da weder Schweißstellen noch Biegungen oder Vertwisten erforderlich sind, und dabei zugleich sowohl der Anschlussquerschnitt als auch der Anschlusswinkel flexibel festgelegt werden.
Zudem kann der Verlauf der Verbindungselemente im Wickelkopf flexibel und mit geringen Toleranzen festgelegt werden.
Insbesondere wird es möglich, den gesamten Wickelkopf innerhalb eines einzigen Arbeitsschrittes, insbesondere additiv, aufzubringen, sodass Restriktionen durch sequentielles Aufbringen oder Ausbilden der Bestandteile des Wickelkopfes vermieden werden.
Der erforderliche Bauraum kann dabei sowohl in axialer als auch in radialer Richtung verringert werden. So kann bei einem erfindungsgemäßen Wickelkopf bzw. Stator sowohl die Aufbauhöhe als auch die radiale Dicke verringert und/oder auf die konkreten Anforderungen hin angepasst werden, insbesondere durch geringere Toleranzen und Abstände zwischen den Verbindungselementen und/oder durch Anpassung von Querschnitten.
Die Erfindung ermöglicht es des Weiteren, den Anteil des Aktivbereichs des Stators im Verhältnis zu seiner Gesamthöhe oder Gesamtlänge zu erhöhen. Als Aktivbereich wird insbesondere der Raum innerhalb des Wicklungsträgers oder Blechpakets verstanden. Die Gesamtlänge eines Stators ist eine Bilanz oder Summe aus Länge oder Höhe der Wickelköpfe und Aktivlänge. Unter einer Aktivlänge wird insbesondere eine Länge des Aktivbereichs in Axialrichtung verstanden.
Der zugehörige Elektromotor oder elektrische Generator kann insbesondere ein Innenläufer sein, wobei der innenlaufende Rotor als passiver Anker ausgebildet sein kann. Alternativ kann der zugehörige Elektromotor oder elektrische Generator ein Außenläufer sein.
Bei den Wicklungsgrundkörpern kann es sich insbesondere um sogenannte Hairpins handeln. Diese können entweder durch Biegen aus Rohmaterial oder aber direkt durch ein additives Verfahren hergestellt werden, wobei sie bevorzugt zwei Schenkel aufweisen, die im Wesentlichen geradlinig und parallel zueinander verlaufen und sich im eingebauten Zustand durch den Aktivbereich des Stators erstrecken.
Die Herstellung durch ein additives Verfahren ermöglicht eine gezielte Anpassung des jeweiligen Querschnitts an die konkreten Anforderungen. Beispielsweise kann der Querschnitt innerhalb des Aktivbereichs derart ausgestaltet sein, dass er die jeweiligen Nuten oder den vorgesehenen Teil der Nuten im Wesentlichen vollständig ausfüllt. Zudem kann der Verbindungsbereich zwischen beiden Schenkeln mit einen abweichenden, zum Beispiel flachen Querschnitt ausgebildet sein.
Bevorzugt werden sämtliche Hairpins eines Stators in einem einzigen additiven Arbeitsschritt hergestellt und dann gemeinsam in den Wicklungsträger eingefügt. Anschließend kann im zweiten Arbeitsgang der zweite Wicklungskopf additiv aufgebracht werden.
Alternativ können die Hairpins zu einem Korb zusammengefasst werden, wobei die Hairpins aus einzelnen Drähten gebogen und zu dem Korb zusammengefügt sein können.
Die Wicklungsgrundkörper werden bevorzugt derart in den Wicklungsträger, den Stator-Rohling oder das Blechpaket eingefügt, dass diese an einer Stirnseite in etwa bündig mit diesem enden, so dass dann additiv der Wicklungskopf aufgebracht werden kann.
Die Erfindung ermöglicht zudem ein sehr kurzfristiges Anpassen der Querschnitte im Stator an veränderte Anforderungen. Insbesondere kann unter Verwendung desselben oder des gleichen, insbesondere identischen, Rohmaterials, insbesondere Rohmaterial-Typs, ein erster Stator mit ersten elektrischen Eigenschaften und/oder Querschnitten und direkt anschließend ein zweiter Stator mit zweiten elektrischen Eigenschaften und/oder Querschnitten hergestellt werden.
Als Rohmaterialien dienen insbesondere Aluminiumwerkstoffe oder Aluminiumpulver, Kupferwerkstoffe oder Kupferpulver, insbesondere reines Kupfer, reines Aluminium, Aluminiumlegierungen oder Kupferlegierungen. Bevorzugt weisen die verwendeten Kupferwerkstoffe oder Kupferpulver eine Reinheit von mehr als 99,5% auf.
Hochreines Kupfer und/oder hochreines Aluminium bieten bevorzugt eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit. Bevorzugt liegt die Zugfestigkeit bei mindestens 170 MPa und/oder die Streckgrenze bei mindestens 120 MPa und/oder die Reißdehnung bei mehr als 20 %.
Insbesondere für ein beidseitiges Aufbringen eines Wickelkopfes durch ein additives Herstellungsverfahren kann mindestens einer der Wicklungsgrundkörper U-förmig (bzw. als U-Pin) ausgestaltet sein. Unter einem U-förmigen Wicklungsgrundkörper ist ein Wicklungsgrundkörper zu verstehen, dessen offene Enden zumindest im Wesentlichen auf derselben Seite angeordnet sind.
Alternativ oder zusätzlich kann mindestens einer der Wicklungsgrundkörper (ggf. mehrere oder alle Wicklungsgrundkörper) I-förmig (bzw. als I-Pin) ausgebildet sein, vorzugsweise wenn beidseitig ein Wickelkopf durch additives Aufbringen erzeugt bzw. hergestellt wird. Unter einer I-förmigen Ausbildung des entsprechenden Wicklungsgrundkörpers ist vorzugsweise ein Wicklungsgrundkörper zu verstehen, dessen (vor der Verbindung) offene Enden auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Der Wicklungsgrundkörper muss nicht (kann aber) gerade ausgebildet sein.
Insbesondere können die Wicklungsgrundkörper zumindest einen Leitertyp, insbesondere unterschiedliche Leitertypen umfassen.
Ein erster Wicklungsgrundkörper kann aus einem ersten Leitertyp und ein zweiter Wicklungsgrundkörper aus einem zweiten, sich vom ersten Leitertyp unterscheidenden Leitertyp ausgebildet sein.
Der erste Wicklungsgrundkörper und der zweite Wicklungsgrundkörper können in Bezug auf eine Mittelachse des Stators radial und/oder axial benachbart eingebracht werden.
Ein Wicklungsgrundkörper kann in einem ersten Abschnitt aus einem ersten Leitertyp und in einem zweiten, an den ersten Abschnitt in Axial-/Längsrichtung angrenzenden Abschnitt aus einem zweiten, sich vom ersten Leitertyp unterscheidenden Leitertyp ausgebildet sein.
Der erste Leitertyp kann eine erste Leitfähigkeit und der zweite Leitertyp eine zweite Leitfähigkeit aufweisen, so dass durch geeignete Variation der Leitfähigkeit ohmsche Verluste beim Betrieb der elektrischen Maschine reduziert werden.
Der erste Leitertyp kann einen ersten Querschnitt/Querschnittsprofil und der zweite Leitertyp einen zweiten Querschnitt/Querschnittsprofil aufweisen, so dass thermische und/oder elektrische Verluste beim Betrieb der elektrischen Maschine im Abschnitten mit hohem Stromfluss gezielt reduziert werden.
Der erste Leitertyp kann eine erste Zahl paralleler Stränge/Leiter und der zweite Leitertyp eine zweite Zahl paralleler Stränge/Leiter aufweisen, so dass bevorzugt Verluste beim Betrieb der elektrischen Maschine mit hohen Frequenzen in erforderlichen Abschnitten reduziert werden.
Die Verbindungselemente können zumindest abschnittsweise eine dritte Leitfähigkeit, Querschnitt/Querschnittsprofil und/oder Zahl paralleler Stränge/Leiter aufweisen, so dass bevorzugt Verluste beim Betrieb der elektrischen Maschine reduziert werden.
Ein Leitertyp kann insbesondere eine Litze sein. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens einer der Wicklungsgrundkörper wenigstens in einem Abschnitt eine Litze umfassen, wobei der Wicklungsgrundkörper insbesondere aus einer Vielzahl, insbesondere zumindest 30, sich entlang einer Längsrichtung, insbesondere voneinander und/oder durch wenigstens eine Lackschicht isolierter und nicht speziell geschichteter, erstreckender dünner, vorzugsweise runder, Einzeldrähte oder Adern ausgebildet ist, insbesondere mit einem Durchmesser von jeweils zumindest 0,1 mm oder zumindest 0,5 mm.
Alternativ oder zusätzlich kann mindestens einer der Wicklungsgrundkörper und/oder Leitertyp wenigstens in einem Abschnitt durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt sein, wobei in einem Querschnitt zumindest ein zweiter Bereich eine geringere Leitfähigkeit als zumindest ein erster Bereich aufweist. Der zweite Bereich kann wenigstens einen sich quer durch den Querschnitt und/oder längs durch den Wicklungsgrundkörper, insbesondere entlang einer Geraden und/oder Ebene, erstreckenden Spalt, Zwischen- oder Hohlraum umfassen, so dass der Wicklungsgrundkörper in zumindest zwei Teilwicklungsgrundkörper aufgespalten wird.
Der (jeweilige) zweite Bereich kann zumindest abschnittsweise durch einen (vorzugsweise gefüllten, z. B. gasgefüllten und/oder mit einem flüssigen und/oder festen Material gefüllten) Hohlraum bzw. Zwischenraum ausbilden.
Der (jeweilige) zweite Bereich kann während der additiven Herstellung durch Multimaterialverarbeitung eingebracht werden, beispielsweise derart, dass der oder die jeweilige/n erste/n Bereiche/n durch Zufuhr eines ersten Materials bereitgestellt werden und der oder die jeweilige/n zweite/n Bereiche/n durch Zufuhr eines davon abweichenden Materials, beispielsweise mit geringerer Leitfähigkeit.
Vorzugsweise ist (sind) der mindestens eine zweite Bereich (ggf. mehrere oder alle zweiten Bereiche) elektrisch isolierend ausgebildet, weiter vorzugsweise zumindest abschnittsweise durch ein elektrisch isolierendes Material ausgebildet und/oder zumindest abschnittsweise durch einen (z. B. gas- bzw. luftgefüllten) Hohlraum ausgebildet. Ein Hohlraum kann sich durch Entfernen von noch pulverförmigen Aufbaumaterial ergeben. Dazu und/oder aus anderen Gründen können Öffnungen vorgesehen werden, da Endbereiche (sonst) ggf. vollständig verschlossen (insbesondere versintert) sind.
Der (jeweilige) zweite Bereich kann sich durch Nichtbelichtung oder eine abweichende Belichtung ergeben. Er kann von einer Schichtebene zur nächsten Schichtebene so verlaufen, dass mindestens ein bestimmter Flächenanteil überlappend ist, damit ein durchgängiger Hohlraum (Spalt) erzeugt wird. Mindestens ein zweiter (ggf. mehrere oder alle zweiten) Bereich(e) kann (können) sich über mindestens 0,5 cm der Länge des Leiters (bzw. der Wicklung) erstrecken, ggf. über mindestens 1,0 cm oder mindestens 2,0 cm.
Die Teilwicklungsgrundkörper können nur durch den Wickelkopf elektrisch miteinander verbunden sein. Die zu vergleichenden Leitfähigkeiten der ersten Bereiche und des mindestens einen zweiten Bereiches sollen vorzugsweise bei einer Temperatur von 20 °C bestimmt werden. Die Leitfähigkeit mindestens eines zweiten Bereichs (ggf. mehrerer oder aller zweiten Bereiche) ist vorzugsweise maximal 0,5-mal, weiter vorzugsweise maximal 0,1- ial, noch weiter vorzugsweise maximal 0,001-mal oder maximal 0,001-mal so groß wie die elektrische Leitfähigkeit mindestens eines (ggf. mehrerer oder aller) ersten Bereiche. Die elektrische Leitfähigkeit mindestens (ggf. mehrerer oder aller) ersten Bereiche beträgt vorzugsweise mindestens 0,1 x 106 S/m, weiter vorzugsweise mindestens 1,0 x 106 S/m, weiter vorzugsweise mindestens 20 x 106 S/m und/oder höchstens 200 x 106 S/m oder höchstens 100 x 106 S/m. Die Leitfähigkeit mindestens eines zweiten Bereichs (ggf. mehrerer oder aller zweiten Bereiche) kann höchstens 1 x 106 S/m, ggf. höchstens 0,1 x 106 S/m, weiter alternativ höchstens 1,0 x 103 S/m, weiter alternativ höchstens 1,0 S/m, weiter alternativ höchstens 1,0 x 103 S/m, noch weiter alternativ höchstens 1,0 x 106 S/m, noch weiter alternativ höchstens 1,0 x 109 S/m und/oder mindestens 1,0 x 1020 S/m, alternativ mindestens 1,0 x 1015 S/m betragen.
Ein Leitertyp kann insbesondere Massivkupfer, ein Hohlleiter und/oder ein Hairpin sein. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens einer der Wicklungsgrundkörper wenigstens in einem Abschnitt aus Massivkupfer, Hairpin und/oder als Hohlleiter ausgebildet sein, wobei der Wicklungsgrundkörper insbesondere aus einer einzelnen sich entlang einer Längsrichtung erstreckenden Kupferader ausgebildet sein kann, insbesondere mit einem (kreis-)runden und/oder flachen und/oder rechteckigen Querschnitt und/oder als Flachdraht und/oder einem Außendurchmesser von minimal 1,0 mm und/oder mit einem Innendurchmesser von minimal 0,5 mm.
Ein Leitertyp kann insbesondere ein Roebelstab sein. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens einer der Wicklungsgrundkörper wenigstens in einem Abschnitt einen Roebelstab umfassen, wobei der Wicklungsgrundkörper insbesondere aus einer Vielzahl, insbesondere zumindest 10, sich entlang einer Längsrichtung, vorzugsweise helixartig, erstreckender dünner, insbesondere voneinander isolierter und speziell geschichteter, Einzeldrähte oder Adern ausgebildet ist, insbesondere mit einem Durchmesser von minimal 0,4 mm. In Ausführungsformen kann nur ein Wickelkopf (insbesondere bei U-förmigen Wicklungsgrundkörpern) durch additives Aufbringen (Herstellen) realisiert werden. Alternativ können auch beide Wickelköpfe zumindest abschnittsweise durch additives Aufbringen, insbesondere durch schichtweises Aufbringen eines Aufbaumaterials und additives Verfestigen des Aufbaumaterials durch eine Bestrahlung mit mindestens einem auf das Aufbaumaterial auftreffenden Strahl hergestellt werden, insbesondere bei I-förmigen Wicklungsgrundkörpern.
Die Wicklungsgrundkörper werden vorzugsweise (gegeneinander) an ihren Enden (insbesondere unmittelbar angrenzend an einen Slotliner bzw. Isolierpapier (oder: Nutisolation), der/das in der Statornut angeordnet ist) aufgespreizt.
Ein Aufspreizen kann dadurch realisiert werden, dass die Wicklungsgrundkörper bereits in einer Form hergestellt werden, so dass sie nach ihrer Anordnung in der entsprechenden Nut (gegeneinander) aufgespreizt bzw. voneinander weggespreizt sind. Alternativ oder zusätzlich können die Wicklungsgrundkörper an ihren Enden (insbesondere unmittelbar angrenzend an den Slotliner) aufgespreizt werden (in einem separaten Schritt, nach Anordnen/Einstecken in die Statornut, insbesondere vor dem additiven Aufbringen des entsprechenden Wicklungskopfes). Durch ein derartiges Aufspreizen (bzw. Wegspreizen der Leiterenden voneinander) kann das additive Herstellen der Wicklungsköpfe vereinfacht werden. Beispielsweise können angrenzende Leiterabschnitte (Kupferleiterabschnitte) vor dem Energieeintrag beim additiven Herstellungsverfahren geschützt werden. Weiterhin kann ein gewisser Toleranzausgleich bei Schwankungen in einer Fügezone gewährleistet werden. Außerdem können optionale Nachbearbeitungsschritte durch eine verbesserte Zugänglichkeit erleichtert werden (beispielsweise bei einer Oberflächenbearbeitung und/oder einer Isolierung).
Vorzugsweise beginnt die Aufspreizung möglichst unmittelbar angrenzend an einen Slotliner (bzw. an ein Ende des jeweiligen Slotliners), insbesondere um möglichst wenig Wickelkopfhöhe zu verlieren. Die Aufspreizung kann direkt beim Herstellungsverfahren (beispielsweise bei einem additiven Herstellungsverfahren der Wicklungsgrundkörper) oder durch ein mechanisches Umformen (entweder vor oder nach dem Einbringen in die Statornut) erzeugt werden. Unter einem Slotliner kann insbesondere ein Isolierpapier oder eine Nutisolation verstanden werden. Der Slotliner ist insbesondere dafür vorgesehen, das Blechpaket elektrisch gegenüber den Wicklungsgrundkörpern zu isolieren.
In einer Ausführungsform sind die Wicklungsgrundkörper an wenigstens einem ihrer Enden gegen- oder zueinander aufgespreizt. Vorzugsweise weisen die gegen- oder zueinander aufgespreizten Wicklungsgrundkörper an ihren Enden einen Abstand von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 1,0 mm zueinander auf.
In einer Ausführungsform weist der Wicklungsgrundkörper-Abschnitt, in dem die Wicklungsgrundkörper gegen- oder zueinander aufgespreizt sind, in Axialrichtung eine Höhe von mindestens 5 mm, vorzugsweise von mindestens 10 mm auf.
In einer Ausführungsform weist ein Wicklungsgrundkörper-Abschnitt, in dem die Wicklungsgrundkörper gegen- oder zueinander nicht aufgespreizt sind, in Axialrichtung einen Überstand von mindestens 5 mm, vorzugsweise von mindestens 10 mm, gegenüber dem Stator-Rohling oder Blechpaket auf.
In einer Ausführungsform weisen die Wicklungsgrundkörper in Axialrichtung einen Überstand von mindestens 10 mm, vorzugsweise von mindestens 20 mm, zum Stator-Rohling oder Blechpaket auf.
Im Allgemeinen können die Wicklungsgrundkörper durch Ziehen und/oder Umformen von, ggf. gezogenen, Rohlingen und/oder ein additives Herstellungsverfahren erzeugt werden. Es sind auch Kombinationen denkbar, bei denen die Wicklungsgrundkörper teilweise durch Umformen eines Rohlings und teilweise durch ein additives Herstellungsverfahren erzeugt werden. Es ist auch denkbar, dass mindestens ein Wicklungsgrundkörper durch (konventionelles) Umformen und mindestens ein Wicklungskörper durch ein additives Herstellungsverfahren erzeugt wird.
Vorzugsweise weist die Wicklung (insbesondere im Bereich des Wickelkopfes) einen sich verändernden Querschnitt auf. Beispielsweise kann sich der Querschnitt (zumindest abschnittsweise) vergrößern und/oder (zumindest abschnittsweise) verkleinern und/oder (zumindest abschnittsweise) seine Form ändern. Besonders bevorzugt bleibt eine Querschnittsfläche konstant, wobei sich die Form des Querschnittes ändert. Alternativ kann eine Querschnittsform konstant bleiben, wobei sich die Querschnittsfläche ändert. Weiter alternativ können sich sowohl Querschnittsfläche als auch Querschnittsform ändern. Insbesondere kann dadurch Raum zwischen den einzelnen Leiterabschnitten gewonnen werden, so dass beispielsweise weniger Umformarbeit nötig ist. Die Abmessungen des Leiters (bzw. der Wicklung insgesamt) können dadurch vorteilhaft eingestellt werden.
Das additive Aufbringen erlaubt dabei auch einen Verlauf von Verbindern entlang von jeweils einer Lage mit zwischenliegendem Lagensprung.
In einer Ausführungsform können mehrere zumindest im Wesentlichen identische Stator-Rohlinge hergestellt werden, die mit verschiedenen Wicklungsköpfen versehen werden. Dadurch können auf vergleichsweise einfache Art und Weise verschiedene Stator-Strukturen bzw. Stator-Typen hergestellt werden, die vorzugsweise für bestimmte Anwendungen optimiert sind.
Enden der Wicklungsgrundkörper können vor dem additiven Aufbringen nivelliert werden (bzw. auf eine gemeinsame Ebene gebracht werden), insbesondere durch Fräsen, und/oder gereinigt werden. Dadurch kann auf besonders einfache Art und Weise ein nachfolgendes additives Aufbringen der Wickelkopf-Strukturen erfolgen.
Eine Position und/oder Ausdehnung bzw. Form von Enden der Wicklungsgrundkörper kann ggf. vor dem additiven Aufbringen durch eine, z. B. optische, Messeinrichtung, bestimmt werden. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein präzises additives Herstellungsverfahren ermöglicht.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin insbesondere gelöst durch einen Stator, umfassend eine Wicklung, vorzugsweise eine Hairpin-Wicklung, für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor oder Generator, hergestellt nach dem obigen Verfahren.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin insbesondere gelöst durch eine elektrische Maschine, insbesondere Elektromotor oder Generator, umfassend den obigen Stator. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch einen Stator, insbesondere für einen Elektromotor oder für einen elektrischen Generator, wobei der Stator umfasst
- einen Wicklungsträger mit Statornuten zum Einbringen und/oder Tragen von Wicklungsgrundkörpern und/oder Wicklungen, - in die Statornuten eingebrachte, insbesondere eingesteckte (oder anderweitig eingeführte) Wicklungsgrundkörper und
- zumindest einen Wickelkopf mit zumindest einem additiv aufbrachten Abschnitt, insbesondere zumindest einen additiv aufbrachten Wickelkopf oder zwei additiv aufbrachte Wickelköpfe. Bevorzugt ist/sind der zumindest eine Abschnitt des zumindest einen
Wickelkopfes, der Wickelkopf oder die Wickelköpfe derart aufgebracht, dass dadurch die mindestens eine Wicklung im Stator ausgebildet wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Stators (teilweise in Explosionsansicht);
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Stators (teilweise in Explosionsdarstellung);
Fig. 3 einen Ausschnitt eines Stator-Rohlinges (ohne Wickelkopf); Fig. 4 eine weitere Ausschnittsdarstellung eines Stator-Rohlings (ohne Wickelkopf);
Fig. 5 eine schematische Darstellung von Wicklungsgrundkörpern; Fig. 6 eine schematische Schrägdarstellung eines Stators mit Wickelkopf;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Leiters gemäß einer Ausführungsform in einer ersten Seitenansicht; Fig. 8 der Leiter gemäß Fig. 7 in einer zweiten Seitenansicht;
Fig. 9 eine schematische Ansicht einer Einzelspule (teilweise in
Explosionsansicht);
Fig. 10 die Einzelspule gemäß Fig. 9. In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Stators gemäß einer Ausführungsform. Dieser weist einen (ggf. konventionell gefertigten) Stator- Rohling 10 mit einem ersten Wickelkopf 11 auf. Der Stator-Rohling 10 selbst weist keinen zweiten Wickelkopf auf. Der zweite Wickelkopf 12 wird dann erst (wie in Fig. 1 angedeutet) durch ein additives Herstellungsverfahren (insbesondere Lasersintern) aufgedruckt.
Eine grundsätzlich ähnliche Lösung ist in Fig. 2 gezeigt. Im Unterschied zu Fig. 1 ist hier jedoch sowohl der erste Wickelkopf 11 als auch der zweite Wickelkopf 12 (beidseitig) auf den Stator-Rohling 10 aufgedruckt.
In Fig. 3 ist ein Ausschnitt eines Stator-Rohlinges 10 erkennbar mit (in diesem Herstellungsstadium) offenen Enden von Wicklungsgrundkörpern 13 (siehe auch Fig. 5). Diese sind bzw. werden (vor dem Schritt des additiven Aufbringen des Wickelkopfes bzw. der Wickelköpfe) aufgespreizt, wie insbesondere in Fig. 4 und 5 erkennbar. In Fig. 6 ist dann der Stator-Rohling mit aufgedrucktem Wickelkopf
(bzw. Wickelköpfen) zu sehen.
In Ausführungsformen beginnt die Aufspreizung unmittelbar angrenzend (oberhalb bzw. unterhalb) eines Slotliners (nicht in den Figuren erkennbar) bzw. Isolierpapiers. Die Spreizung kann beispielsweise direkt durch ein additives Herstellungsverfahren (3D-Druck) oder ein mechanische Umformen erzeugt werden.
In einer Ausführungsform weisen die gegen- oder zueinander an ihren Enden aufgespreizten Wicklungsgrundkörper 13 an ihren Enden einen Abstand 20 von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 1,0 mm zueinander auf. In einer Ausführungsform weist der Wicklungsgrundkörper-Abschnitt, in dem die Wicklungsgrundkörper 13 gegen- oder zueinander aufgespreizt sind, in Axialrichtung eine Höhe 21 von mindestens 5 mm, vorzugsweise von mindestens 10 mm auf.
In einer Ausführungsform weist ein Wicklungsgrundkörper-Abschnitt, in dem die Wicklungsgrundkörper 13 gegen- oder zueinander nicht aufgespreizt sind, in Axialrichtung einen Überstand 22 von mindestens 5 mm, vorzugsweise von mindestens 10 mm, gegenüber dem Stator-Rohling oder Blechpaket 10 auf.
In einer Ausführungsform weisen die Wicklungsgrundkörper 13 in Axialrichtung einen Überstand 23 von mindestens 10 mm, vorzugsweise von mindestens 20 mm, zum Stator-Rohling oder Blechpaket auf.
Der Stator-Rohling 10 bzw. die (offenen) Enden der Wicklungsgrundkörper 13 werden vorzugsweise (ggf. nach dem Imprägnieren) gefräst, um eine möglichst ebene Oberfläche für das Aufdrucken des jeweiligen Wicklungskopfes zu realisieren. Daran kann sich eine Reinigung anschließen, um zu verhindern, dass Einschlüsse in einer Fügezone erzeugt werden. Danach kann ein Einmessen auf einer bzw. in einer AM-Anlage bzw. AM-Maschine erfolgen (AM für: additive manufacturing).
Die Wicklungsgrundkörper 13 und/oder die Wickelköpfe umfassen dabei Leiter, insbesondere Kupferleiter. Die Leiter können insbesondere additiv hergestellt sein.
Insbesondere um Raum zwischen den einzelnen Leitern zu gewinnen und damit weniger Umformarbeit zu erfordern, können die Leitermessungen (vorteilhaft) beeinflusst werden.
Ein konventioneller Draht weist aufgrund des Herstellungsverfahrens einen konstanten Querschnitt auf. Durch das additive Herstellungsverfahren können Außenmaße des Kupferleiters verändert werden (bzw. der Querschnitt verändert werden). Dabei kann eine Querschnittsfläche konstant bleiben, sich vergrößern oder verkleinern. Ein Beispiel, bei dem die Querschnittsfläche konstant bleibt (was aber nicht zwingend ist), sich aber die Querschnittsform und -läge ändert ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Beispielsweise (siehe Fig. 7) kann sich ein Querschnitt des Leiters 30 (in der Zeichenebene von unten nach oben) von einer ersten Seite aus betrachtet verringern (innerhalb einer Transformationszone). Gleichzeitig (oder alternativ) kann der Leiter 30 auch Biegungen und/oder Abwinklungen oder Knicke aufweisen. Weiterhin kann sich derselbe Leiter 30 aus einer zweiten (um 90° rotierten Seitenansicht) in eine Richtung (in der Zeichenebene von unten nach oben) erweitern, so dass insgesamt die Querschnittsfläche konstant bleibt. Alternativ kann sich ggf. auch die Querschnittsfläche ändern..
Fig. 9 und 10 zeigen eine Einzelspule (in Fig. 9 teilweise in Explosionsdarstellung), die wie folgt hergestellt werden kann. Zunächst wird eine Vielzahl von Wicklungsgrundkörpern 13 hergestellt oder bereitgestellt. Die Wicklungsgrundkörper 13 sind hier vorzugsweise als (insbesondere U-förmige) Bleche ausgebildet. Eine Verbindung (Verschaltung) der Wicklungsgrundkörper 13 im Bereich eines zweiten Wickelkopfes 12 erfolgt vorzugsweise durch ein additives Herstellungsverfahren (insbesondere Lasersintern). Konkret können (z. B. geschnittene) Bleche montiert werden und eine Verschaltung nachfolgend aufgedruckt werden.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass ein möglichst breiter Schutzumfang angestrebt wird. Insofern kann die in den Ansprüchen definierte Erfindung auch durch Merkmale präzisiert werden, die mit weiteren Merkmalen beschrieben sind (auch ohne dass diese weiteren Merkmale zwingend aufgenommen werden sollen). Explizit wird darauf hingewiesen, dass runde Klammern und der Begriff „insbesondere" im jeweiligen Kontext die Optionalität von Merkmalen hervorheben soll (was nicht im Umkehrschluss bedeuten soll, dass ohne derartige Kenntlichmachung ein Merkmal als im entsprechenden Zusammenhang zwingend zu betrachten ist). Bezugszeichen
10 Stator-Rohling
11 erster Wickelkopf
12 zweiter Wickelkopf
13 Wicklungsgrundkörper
20 Abstand
21 - 23 Höhen
30 Leiter
A Axialrichtung

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Stators, umfassend eine Wicklung, vorzugsweise eine Hairpin-Wicklung, für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor oder Generator, umfassend die Schritte:
- Einbringen, insbesondere Einstecken, von Wicklungsgrundkörpern (13) in Statornuten und
- additives Aufbringen zumindest eines Abschnittes zumindest eines Wickelkopfes (11, 12), insbesondere durch schichtweises Aufbringen eines Aufbaumaterials und örtlich selektives Verfestigen des Aufbaumaterials durch eine Bestrahlung mit mindestens einem auf das Aufbaumaterial auftreffenden Strahl.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der Wicklungsgrundköper (13) U-förmig ist und/oder wobei mindestens einer der Wicklungsgrundköper (13) I-förmig ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nur ein Wickelkopf (11, 12) oder beide Wickelköpfe zumindest abschnittsweise durch additives Aufbringen, insbesondere durch schichtweises Aufbringen eines Aufbaumaterials und örtlich selektives Verfestigen des Aufbaumaterials durch eine Bestrahlung mit mindestens einem auf das Aufbaumaterial auftreffenden Strahl, hergestellt wird/werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wicklungsgrundkörper (13) an Ihren Enden, insbesondere unmittelbar angrenzend an einen Slotliner, aufgespreizt sind oder, insbesondere vor dem additiven Aufbringen, an Ihren Enden, insbesondere unmittelbar angrenzend an einen Slotliner, aufgespreizt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wicklungsgrundkörper (13) durch Ziehen und/oder durch Umformen von, ggf. gezogenen, Rohlingen und/oder ein additives Herstellungsverfahren erzeugt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wicklung, insbesondere im Bereich des Wickelkopfes (11, 12), einen sich verändernden Querschnitt aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere identische Statorrohlinge (10) hergestellt werden, die mit verschiedenen Wicklungsköpfen versehen werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Enden der Wicklungsgrundkörper (13) vor dem additiven Aufbringen nivelliert werden, insbesondere durch Fräsen, und/oder gereinigt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einbringen, insbesondere Einstecken, von Wicklungsgrundkörpern (13) in Statornuten eines Stator-Rohlings (10) erfolgt, wobei der Stator-Rohling (10) insbesondere ein Blechpaket und/oder Wicklungsträger ist oder umfasst.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stator- Rohling (10), insbesondere das Blechpaket, einstückig hergestellt ist und/oder keine Schweißstellen und/oder Segmentierungen aufweist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei unter Verwendung eines vorgegebenen Stator-Rohlings (10) durch unterschiedliche Verschaltung elektrische Maschinen, insbesondere Elektromotoren oder Generatoren, mit unterschiedlichem Verhalten, insbesondere hinsichtlich eines Drehmoments und/oder einer Drehzahl bei Beaufschlagung mit einem vorgegebenen Erregerstrom, hergestellt werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, insbesondere im Sinne eines Baukastens, auf Basis eines Stator-Rohlings (10), eine Vielzahl unterschiedlicher Elektromotoren hergestellt wird, wobei der gleiche Stator-Rohling mit verschiedenen additiv aufgebrachten, insbesondere aufgedruckten, Wickelköpfen (11, 12) kombiniert wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine unterschiedliche Verschaltung der Wicklungsgrundkörper (13) ausschließlich digital, insbesondere durch Variation von Datensätzen für das additive Aufbringen oder zur Festlegung des additiven Aufbringens, und/oder ohne Anwendung physischer Werkzeuge hergestellt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Statornuten zu zumindest einem Wickelkopf (11, 12) und/oder zu einer Innenseite eines Stators oder Stator-Rohlings (10) hin und/oder allseitig zumindest teilweise geschlossen sind.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein direktes additives Aufbringen von Verbindungselementen des Wickelkopfes (11, 12) auf die Enden der Wicklungsgrundkörper (13) erfolgt, sodass insbesondere der Übergangswiderstand zwischen den Enden der Wicklungsgrundkörper und den Verbindungselementen reduziert oder minimiert wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der gesamte Wickelkopf (11, 12) innerhalb eines einzigen Arbeitsschrittes, insbesondere additiv, aufgebracht wird, vorzugsweise so, dass Restriktionen durch sequentielles Aufbringen oder Ausbilden der Bestandteile des Wickelkopfes vermieden werden.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anteil eines Aktivbereichs des Stators im Verhältnis zu seiner Gesamthöhe oder Gesamtlänge erhöht wird, wobei der Aktivbereich insbesondere der Raum innerhalb des Stator-Rohlings (10), Wicklungsträgers oder Blechpakets (10) ist.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Elektromotor oder elektrische Generator ein Innenläufer ist, wobei der innenlaufende Rotor als passiver Anker ausgebildet ist.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wicklungsgrundkörper (13) durch Biegen aus Rohmaterial oder direkt durch ein additives Verfahren hergestellt werden.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wicklungsgrundkörper (13) Hairpins sind oder umfassen.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hairpins oder Wicklungsgrundkörper vor dem Einbringen zu einem Korb zusammengefasst werden und/oder wobei die Hairpins aus einzelnen Drähten gebogen und zu dem Korb zusammengefügt sind.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sämtliche Hairpins oder Wicklungsgrundkörper des Stators in einem einzigen additiven Arbeitsschritt hergestellt und dann gemeinsam in den Wicklungsträger eingefügt werden, wobei insbesondere anschließend im zweiten Arbeitsgang der, vorzugsweise zweite, Wicklungskopf additiv aufgebracht wird.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wicklungsgrundkörper (13) derart in den Wicklungsträger, den Stator- Rohling oder das Blechpaket (10) eingefügt werden, dass diese an zumindest einer Stirnseite des Wicklungsträgers, Stator-Rohlings oder Blechpakets bündig oder zumindest im Wesentlichen bündig mit diesem enden, wobei nachfolgend additiv der Wicklungskopf (11, 12) aufgebracht wird.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei unter Verwendung desselben oder des gleichen Rohmaterials ein erster Stator mit ersten elektrischen Eigenschaften und/oder Querschnitten und direkt anschließend ein zweiter Stator mit zweiten elektrischen Eigenschaften und/oder Querschnitten hergestellt werden, die sich von den ersten, elektrischen Eigenschaften und/oder Querschnitten unterscheiden.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Rohmaterial, insbesondere für das Aufbaumaterial, Aluminiumwerkstoff oder Aluminiumpulver, Kupferwerkstoff oder Kupferpulver, insbesondere reines Kupfer, reines Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder eine Kupferlegierung verwendet wird.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der verwendete Kupferwerkstoff oder das Kupferpulver eine Reinheit von mehr als 99,5% aufweist.
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zugfestigkeit des additiv aufgebrachten Aufbaumaterials mindestens 170 MPa und/oder die Streckgrenze mindestens 120 MPa und/oder die Reißdehnung mehr als 20 % beträgt.
28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wicklungsgrundkörper (13) unterschiedliche Leitertypen umfassen, wobei insbesondere ein erster Wicklungsgrundkörper aus einem ersten Leitertyp und ein zweiter Wicklungsgrundkörper aus einem zweiten, sich vom ersten Leitertyp unterscheidenden Leitertyp ausgebildet ist.
29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Wicklungsgrundkörper und der zweite Wicklungsgrundkörper in Bezug auf eine Mittelachse (A) des Stators radial und/oder axial benachbart eingebracht werden.
30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Wicklungsgrundkörper in einem ersten Abschnitt aus einem ersten Leitertyp und in einem zweiten, an den ersten Abschnitt in Axial- oder Längsrichtung (A) des Stators angrenzenden Abschnitt aus einem zweiten, sich vom ersten Leitertyp unterscheidenden Leitertyp ausgebildet ist.
31. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Leitertyp eine erste Leitfähigkeit und der zweite Leitertyp eine zweite Leitfähigkeit aufweist, die sich von der ersten Leitfähigkeit unterscheidet, so dass insbesondere Verluste beim Betrieb der elektrischen Maschine reduziert werden.
32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer der Wicklungsgrundkörper und/oder Leitertypen wenigstens in einem Abschnitt durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt ist, wobei in einem Querschnitt zumindest ein zweiter Bereich eine geringere Leitfähigkeit als ein erster Bereich aufweist.
33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Querschnitt wenigstens eines Leitertyps innerhalb eines Aktivbereichs des Stators derart ausgestaltet ist, dass er die jeweiligen Nuten oder den vorgesehenen Teil der Nuten des Stators vollständig oder im Wesentlichen vollständig ausfüllt.
34. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wicklungsgrundkörper an wenigstens einem ihrer Enden gegen- oder zueinander aufgespreizt sind, wobei insbesondere die aufgespreizten Wicklungsgrundkörper (13) an den Enden einen Abstand (20) von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 1,0 mm zueinander aufweisen.
35. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wicklungsgrundkörper-Abschnitt, in dem die Wicklungsgrundkörper (13) gegen- oder zueinander aufgespreizt sind, in Axialrichtung (A) des Stators eine Höhe (21) von mindestens 5 mm, vorzugsweise von mindestens 10 mm aufweist.
36. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Wicklungsgrundkörper-Abschnitt, in dem die Wicklungsgrundkörper (13) gegen- oder zueinander nicht aufgespreizt sind, in Axialrichtung (A) des Stators einen Überstand (22) von mindestens 5 mm, vorzugsweise von mindestens 10 mm, gegenüber dem Stator-Rohling oder Blechpaket (10) aufweist.
37. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wicklungsgrundkörper (13) in Axialrichtung (A) des Stators einen Überstand (23) von mindestens 10 mm, vorzugsweise von mindestens 20 mm, zum Stator-Rohling oder Blechpaket aufweisen.
38. Stator, umfassend eine Wicklung, vorzugsweise eine Hairpin-Wicklung, für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor oder Generator, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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