EP4623507A1 - Verfahren zur herstellung eines bewickelten stators - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines bewickelten stators

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EP4623507A1
EP4623507A1 EP23821887.9A EP23821887A EP4623507A1 EP 4623507 A1 EP4623507 A1 EP 4623507A1 EP 23821887 A EP23821887 A EP 23821887A EP 4623507 A1 EP4623507 A1 EP 4623507A1
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EP
European Patent Office
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stator
winding
pull
lamellae
wave winding
Prior art date
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Pending
Application number
EP23821887.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Friedmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4623507A1 publication Critical patent/EP4623507A1/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—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/06—Embedding prefabricated windings in the machines
    • H02K15/062—Windings in slots; Salient pole windings
    • H02K15/065—Windings consisting of complete sections, e.g. coils or waves
    • H02K15/067—Windings consisting of complete sections, e.g. coils or waves inserted in parallel to the axis of the slots or inter-polar channels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/085—Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors into slotted stators

Definitions

  • Electric motors are increasingly being used to power motor vehicles in order to create alternatives to combustion engines that require fossil fuels.
  • Considerable efforts have already been made to improve the suitability of electric drives for everyday use and to offer users the same driving comfort they are used to.
  • the process of pulling such a wave winding into the stator is well known and is described, for example, in WQ2017093477A1.
  • the process currently known from the state of the art is divided into two production stages.
  • the wave winding which has been rolled onto the pulling mandrel, is inserted radially into the laminated core of the stator.
  • the winding wires of the wave winding are moved from the slot area (slot opening) to the slot base.
  • the winding head is not yet in its final position.
  • the pulling mandrel and its pulling lamellas are then moved back to their basic position.
  • the joining force is thus introduced exclusively via axially and/or radially adjacent pull-in lamellas, where no clamping effect occurs, or the joining force is introduced in the axial area in the stator of the wire beginnings. Since after the expansion process, i.e. the radial insertion of the wave winding into the stator slots, the wire ends or the winding head of the wave winding are located radially further inwards than the conductor sections of the wave winding already inserted into the stator slots, this offset is now compensated in the second process step - the winding head expansion.
  • the stator to be manufactured preferably has a stator body.
  • the stator body can be made of one piece or several pieces, in particular segmented.
  • a one-piece stator body is characterized in that the entire stator body is made of one piece over its circumference.
  • the stator body is generally formed from a large number of stacked laminated electrical sheets, each of the electrical sheets being closed to form a circular ring.
  • a segmented stator body is characterized in that it is made up of individual stator segment parts.
  • the stator body can be made up of individual stator teeth or stator tooth groups, each individual stator tooth or each individual stator tooth group being formed from a large number of stacked laminated electrical sheets, each of the electrical sheets being designed as a stator segment sheet part.
  • the stator body is preferably formed from one or more stator lamination packages.
  • a stator lamination package is understood to be a plurality of laminated individual sheets or stator laminations, usually made from electrical steel, which are layered and packaged on top of one another to form a stack, the so-called stator lamination package. The individual sheets can then remain held together in the lamination package, for example by gluing, welding or screwing.
  • stator teeth of the stator are preferably formed in the stator body.
  • Stator teeth are components of the stator body which are designed as circumferentially spaced, tooth-like, radially inwardly directed parts of the stator body and which have a Air gap is formed for the magnetic field.
  • the air gap is the gap that exists between the rotor and the stator. In a radial flux machine, this is essentially a circular gap with a radial width that corresponds to the distance between the rotor body and the stator body.
  • the stator is particularly intended for use in an electric machine within a drive train of a motor vehicle.
  • the electric machine is particularly intended for use within a drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle.
  • the electric machine is dimensioned such that vehicle speeds greater than 50 km/h, preferably greater than 80 km/h and in particular greater than 100 km/h can be achieved.
  • the electric machine particularly preferably has an output greater than 30 kW, preferably greater than 50 kW and in particular greater than 70 kW. It is further preferred that the electric machine provides speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, most preferably greater than 12,500 rpm.
  • the pull-in lamellae are displaced radially outwards.
  • the pull-in lamellae in the area of the winding head are displaced radially outwards in such a way that they act on the inner circumference of the winding head with a force acting radially outwards.
  • the advantageous effect of this design is based on the fact that the winding head is reshaped after the conductor sections of the wave winding have been inserted into the stator slots. This results in a temporal decoupling of the insertion of the wave winding into the stator slots and the forming of the winding head, which reduces the risk of undesirable tension in the winding head area during the stator manufacturing process.
  • the invention can also be further developed in such a way that the intake slats are designed to be essentially identical, which, due to the increased uniformity, realizes cost advantages in their production but also advantages in terms of process control.
  • Figure 1 shows a stator in a first manufacturing state in an axial section
  • Figure 2 shows a stator in a first manufacturing state in a cross-sectional view of the slot area
  • Figure 3 shows a stator in a first manufacturing state in a cross-sectional view of the winding head area
  • Figure 4 shows a stator in a second manufacturing state in an axial section
  • Figure 5 shows a stator in a second manufacturing state in a cross-sectional view of the slot area
  • Figure 6 shows a stator in a second manufacturing state in a cross-sectional view of the winding head area
  • Figure 7 shows a stator in a third manufacturing state in an axial section
  • Figure 8 shows a stator in a third manufacturing state in a cross-sectional view of the slot area
  • Figure 9 shows a stator in a third manufacturing state in a cross-sectional view of the winding head area
  • Figure 10 shows a stator in a fourth manufacturing state in a cross-sectional view of the winding head area.
  • a method for producing a wound stator 1 for an electrical machine is explained in more detail using figures 1 - 10 as an example.
  • a hollow cylindrical stator 1 is provided with a plurality of stator slots 3, which extend from an inner circumferential surface 4 of the stator 1 radially outwards and in the axial direction through the stator 1, which can be clearly seen from Figure 2, for example.
  • a wave winding 5 and a pull-in mandrel 6 are then provided and the wave winding 5 is rolled onto the pull-in mandrel 6.
  • the wave winding 5 is formed from winding conductors with a rectangular cross-section.
  • the pull-in mandrel 6 thus equipped with the wave winding 5 is then pushed axially into the hollow cylindrical stator 1. This manufacturing state is shown in Figures 1 - 3.
  • the winding head 8 can have wire ends via which the wave winding 5 can be electrically contacted and energized.
  • the wave winding 5 When the wave winding 5 is pushed into the stator slots 3, only the pull-in lamellae 7 in the area of the wire ends of the winding head 8 can be set back radially inwards compared to the pull-in lamellae 7 in the area of the stator slots 3, as shown in Figure 10.
  • the areas of the winding head 8 that lie outside the area of the wire ends are radially formed in the circumferential direction.
  • the wire ends can then be radially formed so that the manufacturing state shown in Figure 9 is achieved.
  • the wire ends are adjacent to one another circumferentially at approximately 11 o'clock, 12 o'clock and 1 o'clock.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines bewickelten Stators (1) für eine elektrische Maschine, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellung eines hohlzylindrischen Stators mit einer Vielzahl von Statornuten (3), die sich von einer inneren Mantelfläche (4) des Stators (1) radial nach außen und in axialer Richtung durch den Stator (1) erstrecken; Bereitstellung einer Wellenwicklung (5); Bereitstellung eines Einziehdorns (6); Aufrollieren der Wellenwicklung (5) auf den Einziehdorn (6); Axiales Einschieben des Einziehdorns (6) in den hohlzylindrischen Stator (1); Aktuierung von an dem Einziehdorn (6) angeordneten Einzugslamellen (7) in radialer Richtung, so dass die Einzugslamellen (7) die Wellenwicklung (5) in die Statornuten (3) schieben, wobei beim Einschieben der Wellenwicklung (5) in die Statornuten (3) im Bereich eines Wickelkopfes (8) der Wellenwicklung (5) dieEinzugslamellen (7) gegenüber den Einzugslamellen (7) im Bereich der Statornuten (3) radial nach innen zurückversetzt sind.

Description

Verfahren zur Herstellung eines bewickelten Stators
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines bewickelten Stators für eine elektrische Maschine, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellung eines hohlzylindrischen Stators mit einer Vielzahl von Statornuten, die sich von einer inneren Mantelfläche des Stators radial nach außen und in axialer Richtung durch den Stator erstrecken; Bereitstellung einer Wellenwicklung;
Bereitstellung eines Einziehdorns; Aufrollieren der Wellenwicklung auf den Einziehdorn; Axiales Einschieben des Einziehdorns in den hohlzylindrischen Stator; Aktuierung von an dem Einziehdorn angeordneten Einzugslamellen in radialer Richtung, so dass die Einzugslamellen die Wellenwicklung in die Statornuten schieben.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 63. Jahrgang, 05/20 6, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen bezeichnet.
Für die Entwicklung von elektrischen Maschinen, insbesondere von elektrischen Maschinen für die oben erwähnten vollelektrisch betreibbaren Kraftfahrzeuge oder auch für Radnabenantriebe, sind grundsätzlich verschiedene Wicklungstechnologien für einen Stator einer elektrischen Maschine bekannt.
Bei elektrischen Maschinen, die einen hohlzylindrischen Stator aufweisen, also als Innenläufermaschine ausgebildet sind, und die für eine Anwendung als Traktionsantrieb eines Kraftfahrzeugs konfiguriert sind, weisen oftmals eine Statorwicklung mit einem rechteckigen Querschnitt auf, um den eine hohe Leistungsdichte zu erreichen. Bei elektrischen Maschinen, welche für den Antrieb von Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, werden die Statorwicklungen daher typischerweise als Wellenwicklungen ausgebildet.
Der Aufbau eines Stators mit einer Wellenwicklung ist eine Statorbauform, bei der zur Bildung der phasenspezifischen Wicklungen Wicklungsmatten zum Einsatz kommen. Zur Bildung der verteilten Wicklungen werden die einzelnen Wicklungsdrähte oder Teilmatten bspw. durch einen Wickel- oder Schichtprozess ineinandergeflochten und in die Statornuten eingefügt
Der Einziehprozess einer derartigen Wellenwicklung in den Stator ist hinreichend bekannt und wird beispielsweise in der WQ2017093477A1 beschrieben. Der derzeit aus dem Stand der Technik bekannte Prozess ist in zwei Fertigungsstufen untergliedert. In einem ersten Schritt wird die Wellenwicklung, die auf den Einziehdorn rolliert wurde, radial in das Blechpaket des Stators gefügt. Durch das radial nach außen Fügen, werden die Wicklungsdrähte der Wellenwicklung vom Nutbereich (Nutöffnung) bis zum Nutgrund bewegt. Der Wickelkopf ist hierbei noch nicht auf seiner Endposition. Der Einziehdorn und seine Einzugslamellen werden hiernach wieder in ihre Grundstellung verfahren. Im zweiten Schritt wird durch das Einbringen von zusätzlichen Einzugslamellen auf den Einziehdorn der Wickelkopf auf sein radiales Maß nachgeformt. Das Einbringen der Wellenwicklung und Nachformen des Wickelkopfes erfolgt bislang im Stand der Technik in allen Teilbereichen / Nuten des Stators auf die gleiche radiale Position. Bei der Fertigung kann es nun allerdings vorkommen, dass während des Einziehens einer Wellenwicklung in den Stator hohe Kräfte wirken und die Drahtenden bzw. den Wickelkopf der Wickelmatte der Wellenwicklung verspannen, was nachfolgend zu ungewollten Beschädigungen an der Isolationsschicht der Wicklungsleiter führen kann.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden oder zumindest abzumildern und einen entsprechend verbessertes Verfahren zur Herstellung eines bewickelten Stators für eine elektrische Maschine bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines bewickelten Stators für eine elektrische Maschine, umfassend die folgenden Schritte:
• Bereitstellung eines hohlzylindrischen Stators mit einer Vielzahl von Statornuten, die sich von einer inneren Mantelfläche des Stators radial nach außen und in axialer Richtung durch den Stator erstrecken,
• Bereitstellung einer Wellenwicklung,
• Bereitstellung eines Einziehdorns,
• Aufrollieren der Wellenwicklung auf den Einziehdorn
• Axiales Einschieben des Einziehdorns in den hohlzylindrischen Stator
• Aktuierung von an dem Einziehdorn angeordneten Einzugslamellen in radialer Richtung, so dass die Einzugslamellen die Wellenwicklung in die Statornuten schieben, wobei beim Einschieben der Wellenwicklung in die Statornuten im Bereich eines Wickelkopfes der Wellenwicklung die Einzugslamellen gegenüber den Einzugslamellen im Bereich der Statornuten radial nach innen zurückversetzt sind.
Hierdurch kann das sonst mögliche Auftreten eines Verspannens, insbesondere der Drahtanfänge des Wickelkopfes, die nach radial innen zu den Einzugslamellen des Einziehdorns orientiert sind und welche beim gleichmäßigen radialen Formen des Wickelkopfes verspannen können, vermieden. Hierzu werden im Bereich des Wickelkopfes und bevorzugt speziell auch im Bereich der Drahtenden die Einzugslamellen radial abgesetzt. Hierdurch entsteht während des Fügens des Drahtpaketes der Wellenwicklung in den Stator keine Klemmwirkung zwischen dem Wickelkopf und den oder der entsprechenden Einzugslamelle, die den Wickelkopf und insbesondere auch die Drahtenden fixiert. Die Fügekraft wird so ausschließlich über axial und/oder radial benachbarten Einzugslamellen eingebracht, an denen keine Klemmwirkung entsteht bzw. der Fügekrafteintrag entsteht im axialen Bereich im Stator der Drahtanfänge. Da nach dem Expansionsvorgang, also dem radialen Einschieben der Wellenwicklung in die Statornuten, die Drahtenden bzw. der Wickelkopf der Wellenwicklung radial weiter innen stehen als die bereits in die Statornuten eingesetzten Leiterabschnitte der Wellenwicklung, wird dieser Versatz nun im zweiten Prozessschritt - dem Wickelkopfaufweiten - ausgeglichen.
Der zu fertigende Stator besitzt bevorzugt einen Statorkörper. Der Statorkörper kann einteilig oder mehrteilig, insbesondere segmentiert ausgebildet sein. Ein einteiliger Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass der gesamte Statorkörper umfänglich gesehen einteilig ausgebildet ist. Der Statorkörper ist dabei in der Regel aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet, wobei jedes der Elektrobleche zu einem Kreisring geschlossen ausgebildet ist. Ein segmentiert aufgebauter Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass er aus einzelnen Statorsegmentteilen aufgebaut ist. Der Statorkörper kann dabei aus einzelnen Statorzähnen oder Statorzahngruppen aufgebaut sein, wobei jeder einzelne Statorzahn oder jede einzelne Statorzahngruppe aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet sein kann, wobei jedes der Elektrobleche als Statorsegmentblechteil ausgebildet ist.
Der Statorkörper ist bevorzugt aus einem oder mehreren Statorblechpaketen gebildet. Als Statorblechpaket werden eine Mehrzahl von in der Regel aus Elektroblech hergestellten laminierten Einzelblechen bzw. Statorblechen verstanden, die übereinander zu einem Stapel, dem sog. Statorblechpaket geschichtet und paketiert sind. Die Einzelbleche können dann in dem Blechpaket beispielsweise durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten bleiben.
In dem Statorkörper sind bevorzugt die Statorzähne des Stators ausgebildet. Als Statorzähne werden Bestandteile des Statorkörpers bezeichnet, die als umfänglich beabstandete, zahnartig radial nach innen gerichtete Teile des Statorkörpers ausgebildet sind und zwischen deren freien Enden und einem Rotorkörper ein Luftspalt für das Magnetfeld gebildet ist. Als Luftspalt wird der zwischen dem Rotor und dem Stator existierende Spalt bezeichnet. Bei einer Radialflussmaschine ist das ein im Wesentlichen kreisringförmiger Spalt mit einer radialen Breite, die dem Abstand zwischen Rotorkörper und Statorkörper entspricht.
Der Stator ist insbesondere für die Verwendung in einer elektrischen Maschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist die elektrische Maschine eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5 000 /min, besonders bevorzugt größer als 10 000 /min, ganz besonders bevorzugt größer als 12 500 /min bereitstellt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Mehrzahl, bevorzugt alle der elektrischen Leiter der Wellenwicklung eine im Querschnitt im Wesentlichen rechteckige Kontur aufweisen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass auf in der Regel standardmäßig verfügbare elektrische Leiter zur Ausbildung der Statorwicklung zurückgegriffen werden kann, was hinsichtlich der Fertigungskosten des Stators besonders günstig ist. Ferner kann ein hoher Füllgrad der Statornuten realisiert werden.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass nach dem Einschieben der Wellenwicklung in die Statornuten im Bereich des Wickelkopfes die Einzugslamellen radial nach außen versetzt werden. Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Einzugslamellen im Bereich des Wickelkopfes so radial nach außen versetzt werden, dass diese mit einer radial nach außen wirkenden Kraft auf den inneren Umfang des Wickelkopfes einwirken. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass so der Wickelkopf nach dem Einsetzen der Leiterabschnitte der Wellenwicklung in die Statornuten nachgeformt wird. Hierbei kommt es also zu einer zeitlichen Entkopplung des Einsetzens der Wellenwicklung in die Statornuten und dem Formen des Wickelkopfes, was die Gefahr von unerwünschten Verspannungen im Wickelkopfbereich während des Herstellungsprozesses des Stators reduziert.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass vor dem radial nach innen gerichteten Rückversetzen der Einzugslamellen diese auf einem im Wesentlichen identischen Außendurchmesser versetzt wurden. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass sowohl der Wickelkopf als auch die sich in den Statornuten erstreckenden Leiterabschnitte der Wellenwicklung auf das gleiche radiale Maß gefügt werden.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Einzugslamellen im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, was durch die gesteigerte Gleichteiligkeit Kostenvorteile bei deren Herstellung aber auch Vorteile hinsichtlich der Prozesssteuerung realisiert.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Wickelkopf Drahtenden aufweist über die die Wellenwicklung elektrisch kontaktierbar und bestrombar ist. Auch kann es in diesem Zusammenhang vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass beim Einschieben der Wellenwicklung in die Statornuten im Bereich der Drahtenden des Wickelkopfes die Einzugslamellen gegenüber den Einzugslamellen im Bereich der Statornuten radial nach innen zurückversetzt sind. Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren lässt, ist, dass eine Prozessanpassung lediglich in dem Bereich oder den Bereichen des Wickelkopfes notwendig ist, in denen die Gefahr eines Verspannens von Wicklungsleitern besonders hoch ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Es zeigt:
Figur 1 einen Stator in einem ersten Fertigungszustand in einer Axialschnittdarstellung,
Figur 2 einen Stator in einem ersten Fertigungszustand in einer Querschnittdarstellung des Nutbereichs,
Figur 3 einen Stator in einem ersten Fertigungszustand in einer Querschnittdarstellung des Wickelkopfbereichs,
Figur 4 einen Stator in einem zweiten Fertigungszustand in einer Axialschnittdarstellung,
Figur 5 einen Stator in einem zweiten Fertigungszustand in einer Querschnittdarstellung des Nutbereichs,
Figur 6 einen Stator in einem zweiten Fertigungszustand in einer Querschnittdarstellung des Wickelkopfbereichs,
Figur 7 einen Stator in einem dritten Fertigungszustand in einer Axialschnittdarstellung,
Figur 8 einen Stator in einem dritten Fertigungszustand in einer Querschnittdarstellung des Nutbereichs,
Figur 9 einen Stator in einem dritten Fertigungszustand in einer Querschnittdarstellung des Wickelkopfbereichs,
Figur 10 einen Stator in einem vierten Fertigungszustand in einer Querschnittdarstellung des Wickelkopfbereichs. Anhand der Figuren 1 -10 wird exemplarisch ein Verfahren zur Herstellung eines bewickelten Stators 1 für eine elektrische Maschine näher erläutert.
Zunächst erfolgt eine Bereitstellung eines hohlzylindrischen Stators 1 mit einer Vielzahl von Statornuten 3, die sich von einer inneren Mantelfläche 4 des Stators 1 radial nach außen und in axialer Richtung durch den Stator 1 erstrecken, was sich beispielsweise gut aus der Figur 2 erkennen lässt.
Es erfolgt dann die Bereitstellung einer Wellenwicklung 5 und eines Einziehdorns 6 sowie das Aufrollieren der Wellenwicklung 5 auf den Einziehdorn 6. Die Wellenwicklung 5 ist aus Wicklungsleitern mit einem rechteckförmigen Querschnitt gebildet. Der so mit der Wellenwicklung 5 bestückte Einziehdom 6 wird dann axial in den hohlzylindrischen Stator 1 eingeschoben. Dieser Fertigungszustand ist in den Figuren 1 -3 gezeigt.
Als nächstes erfolgt dann die Aktuierung von an dem Einziehdorn 6 angeordneten Einzugslamellen 7 in radialer Richtung, so dass die Einzugslamellen 7 die Wellenwicklung 5 in die Statornuten 3 schieben, was in den Figuren 4-6 zu sehen ist.
Man erkennt aus der Zusammenschau der Figuren 1 -3 und der Figuren 4-6 gut, dass beim Einschieben der Wellenwicklung 5 in die Statornuten 3 im Bereich eines Wickelkopfes 8 der Wellenwicklung 5 die Einzugslamellen 7 gegenüber den Einzugslamellen 7 im Bereich der Statornuten 3 radial nach innen zurückversetzt sind.
Wie dann in den Figuren 7-9 zu erkennen ist, werden nach dem Einschieben der Wellenwicklung 5 in die Statornuten 3 im Bereich des Wickelkopfes 8 die Einzugslamellen 7 radial nach außen versetzt. Die Einzugslamellen 7 werden dabei im Bereich des Wickelkopfes 8 so radial nach außen versetzt, dass diese mit einer radial nach außen wirkenden Kraft auf den inneren Umfang des Wickelkopfes 8 einwirken. Hierdurch wird erreicht, dass vor dem radial nach innen gerichteten Rückversetzen der Einzugslamellen 7 diese auf einem im Wesentlichen identischen Außendurchmesser versetzt wurden.
Der Wickelkopf 8 kann Drahtenden aufweisen, über die die Wellenwicklung 5 elektrisch kontaktierbar und bestrombar ist. Beim Einschieben der Wellenwicklung 5 in die Statornuten 3 können auch nur die Einzugslamellen 7 im Bereich der Drahtenden des Wickelkopfes 8 gegenüber den Einzugslamellen 7 im Bereich der Statornuten 3 radial nach innen zurückversetzt sein, was in der Figur 10 gezeigt ist. Somit werden dann zunächst in Umfangsrichtung die Bereiche des Wickelkopfes 8 radial geformt, die außerhalb des Bereichs der Drahtenden liegen. Danach kann dann die radiale Formung der Drahtenden erfolgen, so dass sich dann der in der Figur 9 gezeigte Fertigungszustand einstellt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Figur 10 liegen die Drahtenden umfänglich benachbart auf ca. 11 Uhr, 12 Uhr und 13 Uhr.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezuqszeichenliste
1 Stator 3 Statornuten
4 Mantelfläche
5 Wellenwicklung
6 Einziehdorn
7 Einzugslamellen 8 Wickelkopf

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines bewickelten Stators (1 ) für eine elektrische Maschine, umfassend die folgenden Schritte:
• Bereitstellung eines hohlzylindrischen Stators mit einer Vielzahl von Statornuten (3), die sich von einer inneren Mantelfläche (4) des Stators (1 ) radial nach außen und in axialer Richtung durch den Stator (1 ) erstrecken,
• Bereitstellung einer Wellenwicklung (5),
• Bereitstellung eines Einziehdorns (6),
• Aufrollieren der Wellenwicklung (5) auf den Einziehdorn (6)
• Axiales Einschieben des Einziehdorns (6) in den hohlzylindrischen Stator (1 )
• Aktuierung von an dem Einziehdorn (6) angeordneten Einzugslamellen (7) in radialer Richtung, so dass die Einzugslamellen (7) die Wellenwicklung (5) in die Statornuten (3) schieben, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einschieben der Wellenwicklung (5) in die Statornuten (3) im Bereich eines Wickelkopfes (8) der Wellenwicklung (5) die Einzugslamellen (7) gegenüber den Einzugslamellen (7) im Bereich der Statornuten (3) radial nach innen zurückversetzt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenwicklung (5) aus Wicklungsleitern mit einem rechteckförmigen Querschnitt gebildet ist. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einschieben der Wellenwicklung (5) in die Statornuten (3) im Bereich des Wickelkopfes (8) die Einzugslamellen (7) radial nach außen versetzt werden. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzugslamellen (7) im Bereich des Wickelkopfes (8) so radial nach außen versetzt werden, dass diese mit einer radial nach außen wirkenden Kraft auf den inneren Umfang des Wickelkopfes (8) einwirken. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem radial nach innen gerichteten Rückversetzen der Einzugslamellen (7) diese auf einem im Wesentlichen identischen Außendurchmesser versetzt wurden. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzugslamellen (7) im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkopf (8) Drahtenden aufweist über die die Wellenwicklung (5) elektrisch kontaktierbar und bestrombar ist. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einschieben der Wellenwicklung (5) in die Statornuten (3) im Bereich der Drahtenden des Wickelkopfes (8) die Einzugslamellen (7) gegenüber den Einzugslamellen (7) im Bereich der Statornuten (3) radial nach innen zurückversetzt sind.
EP23821887.9A 2022-11-24 2023-11-16 Verfahren zur herstellung eines bewickelten stators Pending EP4623507A1 (de)

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