WO2016055190A2 - Wickelkopf mit eintiefungen zur verbesserung des rückstellverhaltens - Google Patents

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WO2016055190A2
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winding
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electrical
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Fabian Lange
Daniel Gremmel
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Robert Bosch Gmbh
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    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto

Definitions

  • the invention relates to electric machines as electric drives for motor vehicles.
  • the invention relates to an embodiment of a winding or a winding head of such an electric machine.
  • Motor vehicles it may be increasingly important to achieve a high power density. This may mean, for example, that a size and a material use in maximizing a given power such
  • Electric machine can be reduced.
  • the aim is to reduce the total weight of the vehicles by reducing the weight of the drive units, here for example the electric machine.
  • costs and energy consumption can be reduced and
  • a height of the winding over a forming process can be reduced, for example, with stators produced by means of the retraction technique.
  • a tool can be used that has plane-parallel effective surfaces.
  • Winding head This can be, for example, that the winding over a certain period of time again can expand undesirably to a limited extent.
  • This expansion also known as feathering, can be done directly after pressing or forming the winding head, but also by a time-dependent, slow springing over a longer period.
  • One consequence may be that external dimensions of the electric machine over time
  • Winding heads of the stators are fixed, for example, with banding tape (e.g., consisting of impregnated glass fibers), and corresponding taping methods are known in the art.
  • banding tape e.g., consisting of impregnated glass fibers
  • taping methods are known in the art.
  • the bandaging process is costly and time-consuming and also difficult to automate, which can lead to increased costs and expenses, especially in the case of strongly compressed end windings, due to the poor accessibility.
  • Embodiments of the invention can advantageously reduce a restoring behavior of a winding head, which can be omitted additional operations such as bandaging and thus costs and effort in the
  • a winding head can often consist of a plurality of mutually insulated electrical conductors, which often extend in different position to each other, for example in a wire bundle outside the grooves of the stator. It is desirable in terms of the smallest possible size that the winding heads have as little volume or axial spatial extent and therefore are often designed close to the stator pressed. It is necessary for a faultless operation of the electric machine, that the conductors are insulated from each other, so do not enter into electrical connection with each other in the winding head. Furthermore, the conductors should be so shaped and shaped that the lowest possible electrical losses, such as ohmic or inductive losses occur.
  • an electric machine which has a stator and a winding.
  • the winding is formed from a coil-shaped arrangement of an electrical conductor and attached to the stator.
  • the winding forms an end face of the stator
  • Winding head which have a winding head surface at least in some areas, each having a surface normal extending in the axial direction of the stator.
  • the winding head surface has recesses, which are designed such that an area moment of inertia of the winding head in the axial and / or radial direction of the stator is increased. These depressions may be designed, for example, channel-shaped.
  • the recesses are designed in their shape and in their dimensions so that they by increasing the area moment of inertia of the
  • Winding head can improve a restoring behavior of the winding head. In other words, this can cause a springing of the winding head and thereby a
  • a surface normal can be understood, for example, to be a vector which runs perpendicular to the winding head surface and thus describes an orientation of this partial region of the winding head surface.
  • the recesses are formed by local deformation of the electrical conductor.
  • a profile of the electrical conductor in the region of the winding overhang is changed such that, for example, a plurality of specifically deformed electrical conductors in the winding overhang form a recess.
  • deformable metal or metal alloy consist, the whole
  • recesses may be formed by local deformed electrical conductors and by appropriately shaped additional material, such as insulation material, potting material, or the like.
  • the recesses are configured as beads. Beading in this case are understood, for example, as elongated depressions for increasing an area moment of inertia and thus for increasing the rigidity of the winding head. In this case, a length, width or depth in combination with the shape of the Silke be designed so that an increase in the area moment of inertia is optimized.
  • the beads extend transversely to a circumferential direction of the stator. In one example, the beads extend radially or radially away from a central axis of the stator at the
  • Winding surface In one embodiment of the invention, the winding head on a thermoplastic or a synthetic resin. This can improve overall stability, strength and / or an area moment of inertia of the winding head.
  • an apparatus for producing a winding head of an electrical machine which has a pressing tool for forming a winding head surface.
  • the active surfaces of the pressing tool have
  • An advantage of such a device can be seen in the fact that it can be created advantageous and at low cost recesses.
  • the active surface of the pressing tool on a plastic This can have the advantage that damage to the electrical conductors or damage to the insulation of the electrical conductors can be avoided by a limited elastic deformability of the plastic.
  • Polishing tool Advantage of these polished active surfaces can be a minimization of the risk of damage to the electrical conductors or their isolation.
  • Fig. 1A shows a stator of an electric machine with winding and a
  • Fig. 1B shows a stator of an electric machine with winding and a
  • Winding head with recesses according to the invention.
  • Fig. 2 shows an apparatus for producing a winding head of an electric machine with a pressing tool according to the invention.
  • Fig. 3 shows a pressing tool of an apparatus for producing a winding head of an electric machine according to the invention.
  • Fig. 1A shows a stator assembly 10 of an electrical machine with a
  • the winding 14 may be formed of a coil-shaped arrangement of an electrical conductor, which may be formed from a plurality of adjacently extending and mutually insulated conductor loops. It may be advantageous to achieve the highest possible power density by very closely adjacent conductors and the smallest possible volume of the winding 14 outside of the disk pack 12.
  • the winding 14 may extend in an inner region of the disk pack 12, for example by grooves or recesses. At the end faces of the disk set 12, the winding forms a winding head 16, which can be caused by a conductor leaving a groove of the disk set 12 at the end face and extending into another groove of the disk set 12. In this case, a portion of the conductor runs outside of the plate pack 12 and forms in the entirety of this
  • the winding head surface 18 shown in simplified form in FIG. 1 A is formed from a multiplicity of individual surfaces of the conductors running alongside one another and insulated therefrom.
  • a connection region 19 is arranged, which can serve to provide electrical connections of the electrical conductors of the winding 14, for example, for power supply and / or control.
  • the shape of the winding head 16 shown here can be achieved for example by pressing.
  • a disadvantage of this solution is that the winding head 16 after pressing due to its mechanical structure and material properties has a restoring behavior, which can lead to an increase in the volume of the winding head 16. This can lead to an increase in the total length of the stator 12 with winding 14, which can increase a space requirement of the electrical machine.
  • the stator assembly 10 shown in FIG. 1 B basically corresponds in its construction to the stator assembly 10 of FIG. 1A, but additionally has recesses or
  • the recesses shown here are configured as beads, each groove-shaped in the radial direction of the stator 12 and extend transversely to a circumferential direction of the stator.
  • a plurality of the recesses 20 according to the invention are provided on the winding head surface 18, wherein these are each spaced from one another.
  • the recesses 20 are in this case formed at least partially by local deformation of the electrical conductor. In other words, the recesses 20 are formed by a local forming,
  • the winding head 16 may additionally comprise a thermoplastic or a
  • Contain synthetic resin which forms at least a portion of the recesses.
  • Plastic or synthetic resin in combination with the deformation of the electrical conductor are used.
  • the recesses 20, which are formed here as beads an area moment of inertia of the winding head 16 is increased.
  • a restoring behavior of the winding head 16 can be improved in such a way that an expansion of the winding head 16, in particular in the axial direction of the stator 12 is prevented or at least reduced.
  • the hitherto often used in the prior art solutions, such as bandaging of the winding 14, can be eliminated thereby, which costs and an effort to
  • Manufacture of an electrical machine can advantageously reduce despite a high power density.
  • 2 shows a device 30 for producing a winding head 16 of an electrical machine according to the invention.
  • the device has two
  • Pressing tools 32 which move towards each other for the purpose of pressing with a pressing force 34.
  • a stator 12 is arranged, which is cylindrical here.
  • a winding head 16 is arranged in each case.
  • the pressing tools 32 are designed such that they can change the formable winding head 16 in its shape by pressing or forming.
  • the pressing tool 32 is designed so that bushings are provided for a connection region 19 of the winding head 16 so as not to damage this region and to allow external electrical access to the winding.
  • Active surfaces 38 of the pressing tool press a winding head surface 18 in the axial direction of the stator 12 toward the stator 12 and have elevations (see Fig. 3), which by pressing on the
  • Winding head surface 18 produce recesses 20 (see FIG. 1 B) on the winding head surface 18 such that an area moment of inertia of the winding head 16 is increased.
  • the pressing force 34 is chosen so that there is a local deformation of the electrical conductor. In this case, the pressing force 34 may be selected such that a
  • Pressing tool 32 without there being a significant deterioration of the electrical properties of the conductor or damage to the insulation.
  • an increase in the area moment of inertia of the winding head 16 is achieved.
  • Fig. 3 shows in more detail a pressing tool 32 of a device 30 for producing a winding head 16 (see Fig. 1 B) of an electric machine according to the invention.
  • the pressing tool 32 has a hollow cylindrical outer
  • Border 40 and an outer border 40 concentrically arranged inner border 42 are arranged and constructed relative to one another such that a stator 12 (see FIG. 2) can be at least partly accommodated in a space between the outer border 40 and the inner border 42. Furthermore, the stator 12 (see FIG. 2) can be at least partly accommodated in a space between the outer border 40 and the inner border 42. Furthermore, the stator 12 (see FIG. 2) can be at least partly accommodated in a space between the outer border 40 and the inner border 42. Furthermore, the stator 12 (see FIG. 2) can be at least partly accommodated in a space between the outer border 40 and the inner border 42. Furthermore, the stator 12 (see FIG. 2) can be at least partly accommodated in a space between the outer border 40 and the inner border 42. Furthermore, the stator 12 (see FIG. 2) can be at least partly accommodated in a space between the outer border 40 and the inner border 42. Furthermore, the stator 12 (see FIG. 2) can be at least partly accommodated in a space between the outer border 40 and the inner border
  • Pressing tool 32 active surfaces 38, on the surface elevations 44th are arranged. These elevations 44 form during depression of the pressing tool 32 on a winding head surface 18 (see FIG. 1 B) recesses, for example beads, which increase an area moment of inertia of the winding head 16 (see FIG. 1 B).
  • recesses for example beads, which increase an area moment of inertia of the winding head 16 (see FIG. 1 B).
  • the elevations 44 on the active surface 38 of the pressing tool 32 are likewise transverse to one

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Abstract

Eine elektrische Maschine mit einem Stator (12) und einer Wicklung (14) bildet an den Stirnflächen des Stators (12) einen Wickelkopf (16) aus, der an seiner Wickelkopfoberfläche (18) in axialer Richtung des Stators (12) Eintiefungen (20) aufweist. Diese Eintiefungen (20) sind derart ausgebildet, dass ein Flächenträgheitsmoment des Wickelkopfes (16) in axialer Richtung des Stators (12) erhöht ist. Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wickelkopfes (16) einer elektrischen Maschine weist ein Presswerkzeug (32) mit Erhebungen (44) auf, das Eintiefungen (20) an einer Wickelkopfoberfläche (18) zur Erhöhung eines Flächenträgheitsmoments eines Wickelkopfes (16) erzeugt.

Description

Titel
Wickelkopf mit Eintiefungen zur Verbesserung des Rückstellverhaltens
Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft Elektromaschinen als Elektroantriebe für Kraftfahrzeuge.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Ausgestaltung einer Wicklung bzw. eines Wickelkopfes einer solchen Elektromaschine.
Hintergrund der Erfindung
Für den Einsatz von elektrischen Maschinen für Antriebe, beispielsweise für
Kraftfahrzeuge, kann es zunehmend von Bedeutung sein, eine hohe Leistungsdichte zu erreichen. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass eine Baugröße und ein Materialeinsatz bei Maximierung einer abgegebenen Leistung einer solchen
Elektromaschine verringert werden. Insbesondere im Bereich von Kraftfahrzeugen wird angestrebt, ein Gesamtgewicht der Fahrzeuge auch durch geringeres Gewichtes der Antriebseinheiten, hier beispielsweise der Elektromaschine, zu verringern. Hierdurch können beispielsweise Kosten und Energieverbrauch gesenkt und
Schadstoffemissionen verringert werden. Eine Möglichkeit, eine hohe Leistungsdichte zu erreichen, ist ein hoher elektrischer Füllfaktor in Nuten von Statoren sowie kleine Wickelköpfe, also den Bereichen der Wicklung, die durch ihre Lage am Stator nur begrenzt an der Erzeugung der Leistung der Elektromaschine beteiligt sein können.
Im Stand der Technik sind Verfahren bekannt, bei denen beispielsweise mit bei mit Hilfe der Einzugstechnik hergestellten Statoren eine Höhe des Wickelkopfes über einen Umformprozess reduziert werden kann. Dafür kann beispielsweise ein Werkzeug eingesetzt werden, dass planparallele Wirkflächen aufweist. In
Ausgestaltungsvarianten des Verfahrens können beispielsweise noch Aussparungen, Absätze oder Fasen am Werkzeug vorgesehen werden. Diese derzeit im Stand der Technik zu findenden Lösungen ermöglichen zwar, die Höhe des Wickelkopfes teilweise zu reduzieren, jedoch zeigt sich häufig ein Rückstellverhalten des
Wickelkopfes. Dies kann beispielsweise darin bestehen, dass sich der Wickelkopf über eine gewisse Zeitspanne wieder in begrenztem Maße ungewünscht ausdehnen kann. Dieses Ausdehnen, auch unter dem Begriff Auffedern bekannt, kann zum einen direkt nach dem Verpressen bzw. Umformen des Wickelkopfes erfolgen, aber auch durch ein zeitabhängiges, langsames Auffedern über einen längeren Zeitraum. Eine Folge kann darin bestehen, dass sich äußere Maße der Elektromaschine über die Zeit
unerwünscht vergrößern. Um diesem Prozess entgegenzutreten, können die
Wickelköpfe der Statoren beispielsweise mit Bandagierband (z.B. bestehend aus imprägnierten Glasfasern) fixiert werden, entsprechende Bandagierverfahren sind im Stand der Technik bekannt. Der Bandagierprozess ist allerdings kosten-und zeitintensiv und zudem schwierig automatisierbar, was insbesondere bei stark verpressten Wickelköpfen aufgrund der schlechten Zugänglichkeit zu erhöhten Kosten und Aufwänden führen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausführungsformen der Erfindung können vorteilhaft ein Rückstellverhalten eines Wickelkopfes reduzieren, was zusätzliche Arbeitsschritte, wie beispielsweise ein Bandagieren entfallen lassen kann und somit Kosten und einen Aufwand bei der
Herstellung von Elektromaschinen verringern kann. Der weiter unten beschriebenen Erfindung liegen unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde. Ein Wickelkopf kann häufig aus einer Vielzahl von gegeneinander isolierten elektrischen Leitern bestehen, die häufig in verschiedener Lage zueinander beispielsweise in einem Drahtbündel außerhalb der Nuten des Stators verlaufen. Dabei ist es im Hinblick auf eine möglichst geringe Baugröße wünschenswert, dass die Wickelköpfe möglichst wenig Volumen bzw. axiale räumliche Ausdehnung aufweisen und daher häufig nahe am Stator gepresst ausgestaltet sind. Dabei ist es für eine fehlerfreie Funktion der Elektromaschine notwendig, dass die Leiter gegeneinander isoliert sind, also keine elektrische Verbindung untereinander im Wickelkopf eingehen. Weiterhin sollen die Leiter so verlaufen und geformt sein, dass möglichst geringe elektrische Verluste, beispielsweise ohmsche oder induktive Verluste, auftreten. Aus diesem Grunde wird es gewöhnlich vermieden, die Leiter mit mechanischen Mitteln in stärkerem Maße, insbesondere auch kleinräumig, umzuformen, da hier die Gefahr von Beschädigungen der Leiter und/oder der Leiterisolation bzw. das Auftreten von zusätzlichen unerwünschten elektrischen Verlusten besteht. Allerdings kann es, beispielsweise durch sorgfältig ausgewählte Werkzeuge und geeignete Verfahren, möglich sein, die Leiter bzw. die Leiterisolation in einem begrenzten Maße zu verformen, ohne dass dabei Beschädigungen oder zusätzliche Verluste auftreten. Im Hinblick auf eine Verbesserung des Rückstellverhaltens eines Wickelkopfes wird daher eine elektrische Maschine vorgeschlagen, die einen Stator und eine Wicklung aufweist. Die Wicklung ist aus einer spulenförmigen Anordnung eines elektrischen Leiters gebildet und am Stator angebracht. Die Wicklung bildet an einer Stirnfläche des Stators einen
Wickelkopf aus, der zumindest in Teilbereichen, die jeweils eine in axialer Richtung des Stators verlaufende Flächennormale aufweisen, eine Wickelkopfoberfläche haben. Die Wickelkopfoberfläche weist Eintiefungen aus, die derart ausgebildet sind, dass ein Flächenträgheitsmoment des Wickelkopfes in axialer und/oder radialer Richtung des Stators erhöht ist. Diese Eintiefungen können beispielsweise rinnenförmig ausgestaltet sein. Dabei sind die Eintiefungen in ihrer Form und in ihren Abmessungen so ausgestaltet, dass sie durch eine Erhöhung des Flächenträgheitsmoments des
Wickelkopfes ein Rückstellverhalten des Wickelkopfes verbessern können. Mit anderen Worten kann hierdurch ein Auffedern des Wickelkopfes und dadurch eine
unerwünschte Vergrößerung der Außenmaße der elektrischen Maschine verringert oder verhindert werden. Unter einer Flächennormalen kann hierbei beispielsweise ein Vektor verstanden werden, der senkrecht zur Wickelkopfoberfläche verläuft und so eine Orientierung dieses Teilbereiches der Wickelkopfoberfläche beschreibt.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Eintiefungen durch lokale Verformung des elektrischen Leiters gebildet. Mit anderen Worten wird ein Verlauf des elektrischen Leiters im Bereich des Wickelkopfes so verändert, dass sich durch beispielsweise eine Vielzahl von gezielt verformten elektrischen Leitern im Wickelkopf eine Eintiefung ausbildet. Ein Vorteil kann darin gesehen werden, dass durch eine stabile dauerhafte Verformung der elektrischen Leiter, die beispielsweise aus einem plastisch
verformbaren Metall oder Metalllegierung bestehen, insgesamt das
Flächenträgheitsmoment erhöhende Eintiefungen entstehen. In einem Beispiel können Eintiefungen durch lokale verformte elektrische Leiter und durch entsprechend geformtes zusätzliches Material, beispielsweise Isolationsmaterial, Vergussmaterial oder Ähnliches gebildet sein. In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Eintiefungen als Sicken ausgestaltet. Sicken sind hierbei beispielsweise als lang gezogene Eintiefungen zur Erhöhung eines Flächenträgheitsmoments und somit zur Erhöhung einer Steifigkeit des Wickelkopfes zu verstehen. Dabei kann eine Länge, Breite oder Tiefe in Kombination mit der Form der Silke so ausgestaltet sein, dass eine Erhöhung des Flächenträgheitsmomentes optimiert wird. In einer Ausführungsform der Erfindung verlaufen die Sicken quer zu einer Umfangsrichtung des Stators. In einem Beispiel verlaufen die Sicken radial oder sternförmig gerichtet weg von einer Zentralachse des Stators an der
Wickelkopfoberfläche. In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Wickelkopf einen thermoplastischen Kunststoff oder ein Kunstharz auf. Dies kann insgesamt eine Stabilität, Festigkeit und/oder ein Flächenträgheitsmoment des Wickelkopfes verbessern.
Es wird weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wickelkopfes einer elektrischen Maschine vorgeschlagen, die ein Presswerkzeug zur Formung einer Wickelkopfoberfläche aufweist. Die Wirkflächen des Presswerkzeugs weisen
Erhebungen auf, die durch Aufpressen auf eine Wickelkopfoberfläche Eintiefungen an der Wickelkopfoberfläche derart erzeugen, dass ein Flächenträgheitsmoment des Wickelkopfes erhöht ist. Ein Vorteil einer solchen Vorrichtung kann darin gesehen werden, dass hierdurch vorteilhaft und bei geringen Kosten Eintiefungen geschaffen werden können. In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Wirkfläche des Presswerkzeugs einen Kunststoff auf. Dies kann den Vorteil haben, dass durch eine begrenzte elastische Verformbarkeit des Kunststoffs Beschädigungen der elektrischen Leiter bzw. Beschädigungen der Isolation der elektrischen Leiter vermieden werden können. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Wirkfläche des
Presswerkzeugs poliert. Vorteil dieser polierten Wirkflächen kann eine Minimierung der Gefahr von Beschädigungen der elektrischen Leiter bzw. von deren Isolation sein.
Es ist zu verstehen, dass Merkmale der Vorrichtung so wie obenstehend und untenstehend beschrieben auch Merkmale der elektrischen Maschine sein können und umgekehrt.
Kurze Beschreibung der Figuren
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Weder die Beschreibung noch die Figuren sollen als die Erfindung einschränkend ausgelegt werden.
Fig. 1 A zeigt einen Stator einer elektrischen Maschine mit Wicklung und einem
Wickelkopf.
Fig. 1 B zeigt einen Stator einer elektrischen Maschine mit Wicklung und einem
Wickelkopf mit Eintiefungen gemäß der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wickelkopfes einer elektrischen Maschine mit einem Presswerkzeug gemäß der Erfindung.
Fig. 3 zeigt ein Presswerkzeug einer Vorrichtung zur Herstellung eines Wickelkopfes einer elektrischen Maschine gemäß der Erfindung.
Die Zeichnungen sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Fig. 1 A zeigt eine Statorbaugruppe 10 einer elektrischen Maschine mit einem
Lamellenpaket 12 und einer Wicklung 14 gemäß dem Stand der Technik. Die Wicklung 14 kann aus einer spulenförmigen Anordnung eines elektrischen Leiters gebildet sein, die aus einer Vielzahl von benachbart verlaufenden und gegeneinander isolierten Leiterschleifen gebildet sein kann. Hierbei kann es vorteilhaft sein, eine möglichst große Leistungsdichte durch sehr eng nebeneinander verlaufende Leiter und möglichst geringes Volumen der Wicklung 14 außerhalb des Lamellenpakets 12 zu erreichen. Die Wicklung 14 kann in einem Innenbereich des Lamellenpakets 12, beispielsweise durch Nuten oder Aussparungen verlaufen. An den Stirnflächen des Lamellenpakets 12 bildet die Wicklung einen Wickelkopf 16 aus, der dadurch entstehen kann, dass ein Leiter eine Nut des Lamellenpakets 12 an der Stirnfläche verlässt und in eine andere Nut des Lamellenpakets 12 hinein verläuft. Dabei verläuft ein Teilbereich des Leiters außerhalb des Lamellenpakets 12 und bildet in der Gesamtheit der an dieser
Stirnfläche des Lamellenpakets 12 aus-und eintretenden Leiter eine
Wickelkopfoberfläche 18 der Wicklung 14 aus. Die in der Fig. 1 A vereinfacht glatt dargestellte Wickelkopfoberfläche 18 ist aus einer Vielzahl von einzelnen Oberflächen der dort nebeneinander verlaufenden und gegeneinander isolierten Leiter gebildet. Am Wickelkopf 16 ist ein Anschlussbereich 19 angeordnet, der dazu dienen kann, elektrische Verbindungen der elektrischen Leiter der Wicklung 14 beispielsweise zur Stromversorgung und/oder Steuerung bereitzustellen. Die hier dargestellte Form des Wickelkopfes 16 kann beispielsweise durch Verpressen erreicht werden. Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass der Wickelkopf 16 nach dem Verpressen aufgrund seiner mechanischen Struktur und Materialeigenschaften ein Rückstellverhalten aufweist, was zu einer Erhöhung des Volumens des Wickelkopfes 16 führen kann. Hierbei kann es zu einer Erhöhung einer Gesamtlänge des Stators 12 mit Wicklung 14 kommen, was einen Platzbedarf der elektrischen Maschine erhöhen kann.
Die in Fig. 1 B dargestellte Statorbaugruppe 10 entspricht in ihrem Aufbau grundsätzlich der Statorbaugruppe 10 aus Fig. 1 A, weist aber zusätzlich Eintiefungen oder
Vertiefungen an der Wickelkopfoberfläche 18 auf, die derart ausgebildet sind, dass ein Flächenträgheitsmoment des Wickelkopfes 16 in axialer Richtung des Stators 12 erhöht ist. Die hier dargestellten Eintiefungen sind als Sicken ausgestaltet, die jeweils rinnenförmig in radialer Richtung des Stators 12 und quer zu einer Umfangsrichtung des Stators verlaufen. In Umfangsrichtung des Stators gesehen ist eine Vielzahl der erfindungsgemäßen Eintiefungen 20 an der Wickelkopfoberfläche 18 vorgesehen, wobei diese jeweils beabstandet zueinander sind. Die Eintiefungen 20 sind hierbei zumindest teilweise durch lokale Verformung des elektrischen Leiters gebildet. Mit anderen Worten entstehen die Eintiefungen 20 durch ein lokales Umformen,
Eindrücken oder ähnliche Formveränderung des elektrischen Leiters. In einem Beispiel kann der Wickelkopf 16 zusätzlich einen thermoplastischen Kunststoff oder ein
Kunstharz enthalten, das zumindest einen Teil der Eintiefungen bildet. Hierbei können beispielsweise thermische und/oder mechanische Verfahren zum Formen des
Kunststoffes oder Kunstharz in Kombination mit der Umformung des elektrischen Leiters zum Einsatz kommen. Durch die Eintiefungen 20, die hier als Sicken ausgebildet sind, ist ein Flächenträgheitsmoment des Wickelkopfes 16 erhöht. Mit anderen Worten kann ein Rückstellverhalten des Wickelkopfes 16 in einer Weise verbessert werden, dass eine Ausdehnung des Wickelkopfes 16 insbesondere in axialer Richtung des Stators 12 verhindert oder zumindest verringert ist. Die bisher häufig im Stand der Technik genutzten Lösungen, wie beispielsweise Bandagieren der Wicklung 14, können hierdurch entfallen, was Kosten und einen Aufwand zur
Herstellung einer elektrischen Maschine trotz einer hohen Leistungsdichte vorteilhaft verringern kann. Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 30 zur Herstellung eines Wickelkopfes 16 einer elektrischen Maschine gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung weist zwei
Presswerkzeuge 32 auf, die sich zum Zwecke des Verpressens mit einer Presskraft 34 aufeinander zubewegen. Zwischen den Presswerkzeugen 32 ist ein Stator 12 angeordnet, der hier zylindrisch ausgebildet ist. An den Stirnflächen 36 des Stators 12 ist jeweils ein Wickelkopf 16 angeordnet. Die Presswerkzeuge 32 sind derart ausgestaltet, dass sie den formbaren Wickelkopf 16 in seiner Form durch Pressen bzw. Umformen verändern können. Weiterhin ist das Presswerkzeug 32 so ausgestaltet, dass Durchführungen für einen Anschlussbereich 19 des Wickelkopfes 16 vorgesehen sind, um diesen Bereich nicht zu beschädigen und einen externen elektrischen Zugang zur Wicklung zu ermöglichen. Wirkflächen 38 des Presswerkzeugs drücken eine Wickelkopfoberfläche 18 in axialer Richtung des Stators 12 hin zum Stator 12 und weisen Erhebungen (siehe Fig. 3) auf, die durch Aufpressen auf die
Wickelkopfoberfläche 18 Eintiefungen 20 (siehe Fig. 1 B) an der Wickelkopfoberfläche 18 derart erzeugen, dass ein Flächenträgheitsmoment des Wickelkopfes 16 erhöht ist. Die Presskraft 34 ist dabei so gewählt, dass eine lokale Verformung des elektrischen Leiters erfolgt. Dabei kann die Anpresskraft 34 so gewählt sein, dass eine
Beschädigung durch zu starke Verformung und eine Beschädigung der Isolation vermieden wird. Mit anderen Worten erfolgt eine begrenzte lokale Verformung des Leiters durch das Verpressen oder Einprägen durch die Erhebungen des
Presswerkzeugs 32, ohne dass es zu einer signifikanten Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften des Leiters oder zu Beschädigungen der Isolation kommt. Durch die hierdurch geschaffene Struktur durch die Eintiefungen wird eine Erhöhung des Flächenträgheitsmoments des Wickelkopfes 16 erreicht.
Fig. 3 zeigt in detaillierterer Darstellung ein Presswerkzeug 32 einer Vorrichtung 30 zur Herstellung eines Wickelkopfes 16 (siehe Fig. 1 B) einer elektrischen Maschine gemäß der Erfindung. Das Presswerkzeug 32 weist eine hohlzylinderförmige äußere
Umrandung 40 und eine zur äußeren Umrandung 40 konzentrisch angeordnete innere Umrandung 42 auf. Die äußere Umrandung 40 und die innere Umrandung 42 sind so zueinander angeordnet und aufgebaut, dass in einem Zwischenraum zwischen der äußeren Umrandung 40 und der inneren Umrandung 42 ein Stator 12 (siehe Fig. 2) zumindest teilweise aufgenommen werden kann. Des Weiteren weist das
Presswerkzeug 32 Wirkflächen 38 auf, auf dessen Oberfläche Erhebungen 44 angeordnet sind. Diese Erhebungen 44 formen beim Aufpressen des Presswerkzeugs 32 auf eine Wickelkopfoberfläche 18 (siehe Fig. 1 B) Eintiefungen, beispielsweise Sicken, die ein Flächenträgheitsmoment der Wickelkopfes 16 (siehe Fig. 1 B) erhöhen. Zum Erzeugen von Sicken in einer Wickelkopfoberfläche 18, die beispielsweise quer zu einer Umfangsrichtung des Stators 12 verlaufen, sind die Erhebungen 44 an der Wirkfläche 38 des Presswerkzeugs 32 entsprechend ebenfalls quer zu einer
Umfangsrichtung der äußeren Umrandung 40 bzw. der inneren Umrandung 42 angeordnet. Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass„umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als
Einschränkung anzusehen.

Claims

Ansprüche
1 . Elektrische Maschine, aufweisend
einen Stator (12); und eine Wicklung (14);
wobei die Wicklung (14) aus einer spulenförmigen Anordnung eines elektrischen Leiters gebildet ist und am Stator (12) angebracht ist;
wobei die Wicklung (14) an einer Stirnfläche des Stators einen Wickelkopf (16) ausbildet, der zumindest in Teilbereichen mit einer in axialer Richtung des Stators (12) verlaufenden Flächennormalen eine Wickelkopfoberfläche (18) ausbildet;
dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelkopfoberfläche (18) Eintiefungen (20) aufweist, die derart ausgebildet sind, dass ein Flächenträgheitsmoment des
Wickelkopfes (16) in axialer und/oder radialer Richtung des Stators (12) erhöht ist.
2. Elektrische Maschine gemäß Anspruch 1 , wobei die Eintiefungen (20) durch lokale Verformung des elektrischen Leiters gebildet sind.
3. Elektrische Maschine gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die
Eintiefungen (20) als Sicken ausgestaltet sind.
4. Elektrische Maschine gemäß Anspruch 3, wobei die Sicken quer zu einer
Umfangsrichtung des Stators (12) verlaufen.
5. Elektrische Maschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Wickelkopf (16) einen thermoplastischen Kunststoff oder ein Kunstharz aufweist.
6. Vorrichtung zur Herstellung eines Wickelkopfes (16) einer elektrischen Maschine, aufweisend ein Presswerkzeug (32) zur Formung einer Wickelkopfoberfläche (18); wobei Wirkflächen (38) des Presswerkzeugs Erhebungen (44) aufweisen, die durch Aufpressen auf eine Wickelkopfoberfläche (18) Eintiefungen (20) an der
Wickelkopfoberfläche (18) derart erzeugen, dass ein Flächenträgheitsmoment des Wickelkopfes (16) erhöht ist.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Wirkfläche (38) des Presswerkzeugs (32) einen Kunststoff aufweist.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die Wirkfläche (38) des Presswerkzeugs (32) poliert ist.
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