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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umformung einer Wellenwicklung und eine nach dem Verfahren umgeformte Wellenwicklung.
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Bei der Bestückung von Rotoren oder Statoren werden durchgängige Spulenwicklungen aus Kupfer eingesetzt. Zur Herstellung von Rotoren oder Statoren mit einem hohen Wirkungsgrad sind bereits eine Vielzahl von Verfahren entwickelt worden, die sich primär mit dem Erzeugen von solchen durchgängigen Spulenwicklungen befassen.
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Die Spulenwicklungen werden als flache Wickelmatten in Form von Wellenwicklungen hergestellt und anschließend in Nuten von Statoren oder Rotoren eingezogen. Die Spulenwicklungen bestehen aus einer Anzahl miteinander verflochtener Leiterdrähte, die mehrfach gegenläufig umgebogen werden, so dass parallel zueinander liegende gerade Drahtabschnitte bzw. Drahtstege der Leiterdrähte, die zum Ausfüllen der Nuten von Stator- oder Rotorkörpern bestimmt sind, durch dachartige Wicklungsköpfe verbunden sind, die stirnseitig über die hergestellten Rotoren oder Statoren überstehen. Zur Herstellung der Spulenwicklung kann als zunächst flache Wickelmatte eine flache und drehbare Wickelschablone sowie eine Drahthandhabungsvorrichtung zum Einsatz kommen.
DE102015120963A1 beschreibt beispielhaft ein Verfahren zum Herstellen von Wellenwicklungen.
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Nachdem die flache Wickelmatte auf einer Wickelschablone hergestellt worden ist, wird sie von dieser abgestreift und in ein Magazin überführt. Ein Magazin kann beispielsweise als längliches Linearmagazin ausgebildet sein und weist hierbei in der Längsrichtung mehrere Aufnahmen für die Leiterdrähte auf. Alternativ kann ein Magazin auch als Rotationsmagazin ausgebildet sein. Die Aufnahmen sind jeweils zwischen zwei Stegen ausgebildet, wodurch sich nutförmige Aufnahmeräume ergeben. Diese nutförmigen Aufnahmeräume verlaufen Im Falle eines Linearmagazins senkrecht zu der Längsrichtung in einer Breitenrichtung des Linearmagazins. Üblicherweise weist ein Linearmagazin in der Längsrichtung eine größere Länge auf, als die Breite in der Breitenrichtung des Linearmagazins beträgt. In dem Magazin kann die Wickelmatte verdichtet werden und sicher von dem Prozessschritt des Herstellens an einen weiteren Prozessschritt überführt werden, in dem die Wickelmatte in einen Rotor- oder Statorkörper eingezogen wird. Ein Magazin soll sicherstellen, dass die Einzeldrähte der Wickelmatte und insbesondere die für den Einzug in Nuten vorgesehenen geraden Drahtabschnitte der Wickelmatte während der Handhabung und der Verdichtung nicht gegeneinander verschoben werden. Wenn eine, wie oben beschriebene Wellenwicklung in ein Magazin und insbesondere in ein Linearmagazin eingelegt wird, ergibt sich, dass in einem Anfangsbereich und einem Endbereich der Wellenwicklung nur einzelne Leiterdrähte in den Nuten des Linearmagazins einliegen, wobei in einem Teilbereich des Linearmagazins auch mehrere Leiterdrähte übereinander in den Nuten des Linearmagazins einliegen können.
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Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Optimierung einer Wellenwicklung, welche als Spulenwicklung in einen Rotor oder Stator eingezogen werden soll. Wegen der im Wesentlichen zylindrischen Form von Rotoren oder Statoren weisen Rotoren oder Statoren Nuten auf, die entweder parallele Nutflanken haben oder sind derart ausgebildet, dass die Zahnflanken der zwischen den Nuten angeordneten Zähnen parallel sind. In letzterem Fall ergeben sich im Querschnitt oder axial in Bezug auf die Rotationsachse des Rotors oder Stators gesehen Konus- oder trapezförmige Nutquerschnitte.
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Im Falle einer Befüllung der Nuten ist es wünschenswert einen möglichst hohen Füllfaktor zu erreichen, d.h., dass die Nuten möglichst vollständig mit den Leiterdrähten gefüllt werden sollen, um den zur Verfügung stehenden Bauraum möglichst vollständig für elektromagnetisch relevante Bauteile (Leiterdrähte) zu verwenden.
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Daher stellt sich die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzusehen, mit dem eine Wellenwicklung hergestellt werden kann, die den zur Verfügung stehenden Nutraum eines Rotors oder Stators besser ausnutzt.
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Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen nach den Ansprüchen 1 und 9. Ausgestaltungen ergeben sich anhand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Umformung einer für den Einzug in einen Rotor, Stator oder ein Einziehwerkzeug vorgesehenen ein- oder mehrteiligen Wellenwicklung vorgesehen, die aus einem oder mehreren Leiterdrähten in einem Magazin einliegt, mit den Verfahrensschritten: Einsetzen der Wellenwicklung mit geraden Drahtabschnitten der Leiterdrähte in Aufnahmen des Magazins; Pressen der Wellenwicklung in den Aufnahmen des Magazins, wodurch ein Umformen der Leiterdrähte erfolgt und die Leiterdrähte an die Aufnahmen angeformt werden; Übergabe der Wellenwicklung mit den umgeformten Leiterdrähten an ein Einziehwerkzeug, einen Stator oder einen Rotor. Insbesondere erfolgt das Pressen der geraden Drahtabschnitte der Leiterdrähte der Wellenwicklung in den Aufnahmen des Magazins, wodurch ein Umformen der geraden Drahtabschnitte der Leiterdrähte erfolgt und die Leiterdrähte mit den geraden Drahtabschnitten an die Aufnahmen angeformt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Magazin als Linearmagazin ausgebildet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Magazin als Rotationsmagazin ausgebildet ist.
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Aus dem vorstehend beschriebenen Verfahren ergibt sich der Vorteil, dass das Magazin mit seinen Aufnahmen als eine Art Schablone für die Umformung der Wellenwicklung dient. Bevorzugt weisen die jeweiligen Aufnahmen des Magazins denselben Querschnitt auf, den auch die Nuten des Rotors oder Stators aufweisen, in den die Wellenwicklung nach dem Umformen und der Entnahme aus dem Magazin eingezogen werden.
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Die Wellenwicklung ist bevorzugt als Flachdrahtwellenwicklung ausgebildet. Alternativ kann es auch denkbar sein, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Wellenwicklungen umzuformen, die als Flachdrahtwellenwicklung aus Einzelleitern, als Flachdrahtwellenwicklung aus Profillitzenleitern oder als Runddrahtwellenwicklung ausgebildet ist. Nach einer optionalem, aber besonders zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens ergibt sich, dass sich das Verfahren bevorzugt an das Wickeln der Wellenwicklung anschließt.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Einsetzen der Wellenwicklung in einer kompakten Form, also beispielsweise einteilig erfolgt. In einer alternativen Ausgestaltung ist denkbar, dass die Übergabe der Wellenwicklung in Form von Einzelleitern erfolgt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass beim Einsetzen der Wellenwicklung zumindest in einem Teilbereich des Magazins jeweils mindestens zwei Leiterdrähte in die Aufnahmen des Magazins eingesetzt werden. Im Falle der Verwendung eines Linearmagazins ergibt sich die Ausnahme, dass für den Anfang und das Ende der einzuziehenden Wellenwicklung nur einzelne gerade Drahtabschnitte der Leiterdrähte in den Aufnahmen des Linearmagazins einliegen. Daher kann für das obenstehende Verfahren vorgesehen sein, dass das Pressen der Wellenwicklung in diesen Bereichen nur für einzelne gerade Drahtabschnitte der Leiterdrähte in den Aufnahmen des Magazins erfolgt, wodurch dort ein Umformen der einzelnen geraden Drahtabschnitte der Leiterdrähte erfolgt und dort nur die einzelnen geraden Drahtabschnitte Leiterdrähte an die Aufnahmen angeformt werden. Für den Fall eines Rotationsmagazins kann sich ebenfalls ergeben, dass einzelne gerade Drahtabschnitte im Anfangs- und Endbereich der Wellenwicklung in den Aufnahmen einliegen. Gleichwohl können die Anfangs- und Endbereiche so in einem Rotationsmagazin überlappen, dass jeweils mehrere gerade Drahtabschnitte der Leiterdrähte in den Aufnahmen einliegen. In einer weiterbildenden Variante liegen die mindestens zwei Leiterdrähte jeweils mit deren geraden Drahtabschnitten jeweils in einer Aufnahme des Magazins ein. Durch das Einsetzen von zwei oder mehr Leiterdrähten in die Aufnahme des Magazins lässt sich bei einer entsprechenden vorhergehenden Wicklung der Wickelmatte erreichen, dass sowohl die Umformung, als auch der spätere Einzug der Wellenwicklung in den Rotor oder Stator für mehrere Lagen und/oder mehrere Phasen der Spule erfolgt. Auf diese Weise kann die Taktzeit reduziert werden und das Verfahren effizienter ablaufen.
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Nach einer weiteren optionalen Ausgestaltung des Verfahrens ist weiterbildend vorgesehen, dass die Wellenwicklung in einer bevorzugten Ausgestaltung so in das Magazin eingesetzt wird, dass bei Übergabe der Wellenwicklung aus dem Magazin ein Nutversatz erreicht wird. Die Wellenwicklung ist hierfür insbesondere als Stufenumschlagswicklung ausgebildet.
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Es kann außerdem vorgesehen sein, dass in die Aufnahmen des Magazins die Leiterdrähte der Wellenwicklung in einer Abfolge einer Stufenwicklung eingesetzt werden. In einer beispielhaften Ausgestaltung könnten in einer ersten Aufnahme zwei Leiterdrähte eingesetzt werden, in einer direkt benachbarten zweiten Aufnahme könnten vier Leiterdrähte eingesetzt werden, und in einer weiteren zu der zweiten Aufnahme direkt benachbarten dritten Aufnahme könnten sechs Leiterdrähte der Wellenwicklung eingesetzt werden, wobei in einer zu der dritten Aufnahme direkt benachbarten vierten Aufnahme wiederum nur vier Leiterdrähte eingesetzt werden und in einer zu der vierten Aufnahme direkt benachbarten fünften Aufnahme entsprechend zwei Leiterdrähte eingesetzt werden. Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebene Stufenwicklung nicht auf die Konfiguration 2-4-6-4-2 beschränkt ist, sondern auch andere Konfigurationen denkbar sind.
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Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vorgesehen ist, dass in die Aufnahmen des Magazins eine Wellenwicklung mit Einzel-, Doppel, oder Mehrfachwindungen eingesetzt wird. Auf diese Weise wird die Wellenwicklung bereits als mögliche Spulenwicklung für einen Mehrphasen-Elektromotor konfiguriert und die entsprechenden in den jeweiligen Nuten zu liegen kommenden Leiterdrähte insbesondere in ihren geraden Drahtabschnitten in die passenden Querschnitte umgeformt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ergibt sich, dass die Leiterdrähte in den Aufnahmen zu einem im Wesentlichen konischen Querschnitt umgeformt werden. Dies gestaltet sich insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Zahnflanken des Rotors oder Stators, welcher für den Einzug der Wellenwicklung vorgesehen ist, parallel ausgebildet sind. Durch die parallelen Zahnflanken sind die Nutflanken bei einem im Wesentlichen zylindrischen Rotor- oder Statorkörper nicht parallel und es ergibt sich ein im wesentlichen trapezförmiger Nutquerschnitt. Durch den konischen Querschnitt ergibt sich eine besonders effiziente Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Nutraumes durch die Leiterdrähte der Wellenwicklung.
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Nach einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Umformen der Leiterdrähte in den Aufnahmen konsekutiv erfolgt. Durch ein konsekutives oder sequentielles Umformen der Leiterdrähte kann das Verfahren mit Vorteil derart ausgestaltet sein, dass etwa ein Rollierwerkzeug entlang des Magazins über die senkrecht dazu verlaufenden und in den Aufnahmen einliegenden Leiterdrähte rolliert wird und die Leiterdrähte in die Aufnahmen sequentiell einpresst, sodass sich die Leiterdrähte an die Form der Aufnahmen anformen. In einer Weiterbildung kann ebenfalls vorgesehen sein, dass der Umformgrad entlang des Magazins unterschiedlich ist. So kann etwa vorgesehen sein, dass eine sequentielle Umformung an einer ersten Position des Magazins den oder die in einer ersten Aufnahme mit einer ersten Geometrie einliegenden Leiterdrähte stärker umformt, als eine Umformung in einer zweiten Aufnahme mit einer zweiten Geometrie an einer zweiten Position des Magazins. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass unterschiedliche Geometrien in einer durchgängigen Wellenwicklung geformt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine durchgängige Wellenwicklung in mehreren Lagen in einen Rotor- oder Statorkörper eingezogen wird.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Umformen der Leiterdrähte in den Aufnahmen synchron oder in Gruppen synchron erfolgt. Bevorzugt erfolgt das synchrone oder in Gruppen synchrone Umformen mittels eines oder mehrerer Pressstempeln, welche in die Aufnahmen des Magazins eingreifen und die darin einliegenden Leiterdrähte pressen. Das in Gruppen synchrone Umformen erfolgt derart, dass der Pressstempel gleichzeitig mehrere (etwa zwei oder einem Vielfachen davon) Aufnahmen presst, wobei anschließend um die entsprechende Anzahl von Aufnahmen ein Versatz des Pressstempels zu dem Magazin erfolgt und der Pressstempel oder ein anderer Pressstempel wiederum in mehreren Aufnahmen presst. Auf diese Weise kann für eine durchgehende Wellenwicklung auch durch den Austausch des Presstempels und das Vorsehen unterschiedlicher Aufnahmegeometrien eine innerhalb der durchgehenden Wellenwicklung unterschiedliche Umformung erreicht werden.
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Dementsprechend ist gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen, dass, die Art der Umformung oder der Umformungsgrad entlang des Magazins variiert.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass für die Leiterdrähte während des Pressens nahezu keine axiale Verlagerung, also eine Verlagerung in der Breitenrichtung des Magazins, erfolgt. Insbesondere soll in dieser Weiterbildung für die geraden Drahtabschnitte der Leiterdrähte keine axiale Verlagerung in der Breitenrichtung des Magazins erfolgen. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Aufnahmen in Bezug auf die Drahtbreite so ausgelegt sind, dass die Aufnahmen eine Breite aufweisen, die zumindest der Drahtbreite entspricht und bevorzugt der Drahtbreite entspricht. Dadurch werden die Drähte nur in der in der späteren Umfangsrichtung bezogen auf die Nut des Stators oder Rotors verformt. Dies wirkt sich positiv auf den Zustand der Drahtisolation aus.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Teil der Leiterdrähte und insbesondere die geraden Drahtabschnitte eines Teils der Leiterdrähte in der Aufnahme des Magazins bezogen auf die Breite der Aufnahme, also im Falle eines Linearmagazins in der Längsrichtung des Magazins, gestaucht wird und ein Teil der Leiterdrähte und insbesondere die geraden Drahtabschnitte eines Teils der Leiterdrähte in der Aufnahme des Magazins bevorzugt bezogen auf die Breite der Aufnahme bzw. in Längsrichtung, für den Fall eines Linearmagazins gereckt wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass für den Pressvorgang im Mittel über alle Formänderungen in einer Aufnahme ein möglichst geringer Umformgrad erreichen wird. Hierfür kann beispielsweise in Bezug auf eine mittlere Breite der Aufnahme eine entsprechende Drahtbreite ausgewählt werden oder die Aufnahme mit ihrer mittleren Breite, die der Drahtbreite entspricht, eingesetzt werden. Bei mehreren in der Aufnahme einliegenden Leiterdrähte ergibt sich dann für einen konischen Querschnitt der Aufnahme, dass bei einer entsprechenden Auslegung der Drahtbreite und/oder der Breite der Aufnahme, die Drähte, die in dem schmaleren Teil der im Querschnitt konischen Aufnahme gepresst werden, bezogen auf die Breite der Aufnahme gestaucht werden, und die Drähte, die in dem breiteren Teil der im Querschnitt konischen Aufnahme bezogen auf die Breite der Aufnahme gereckt werden. Insgesamt ergibt sich jedoch für alle Leiterdrähte eine minimale Umformung, wodurch, für alle Leiterdrähte betrachtet, deren Isolation in einem geringen Maße durch die Umformung beansprucht wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Magazin als segmentiertes Magazin ausgebildet ist und für die Übergabe der gepressten Wellenwicklung vorgesehen ist, dass das Magazin in dessen Segmente zur Entnahme der Wellenwicklung aufgeteilt wird. Dies gestaltet sich insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Umformung so erfolgt, dass eine Entnahme der umgeformten Drähte nicht unmittelbar möglich ist, oder für die Entnahme und den Weitertransport der umgeformten Wellenwicklung eine Handhabung des Magazins erforderlich ist. Durch eine segmentierte Auslegung des Magazins wird die Entnahme vorzugsweise ermöglicht oder es werden neue, weniger aufwendige Entnahmemöglichkeiten bereitgestellt.
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Nach einer Weiterbildung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Magazin zur Entnahme der umgeformten Wellenwicklung gedreht wird. Dies gestaltet sich insbesondere bei einem als Linearmagazin ausgebildeten Magazin in Hinblick auf die Entnahme einer umgeformten Wellenwicklung mit zu einem geschlossenen Ende der Aufnahmen hin zulaufenden konischen Ausgestaltung des Querschnitts der Aufnahmen vorteilhaft.
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Für die Montage bzw. den Einzug einer nach dem Verfahren beschriebenen hergestellten Wellenwicklung eignen sich vorzugsweise außengenutete Bauteile oder Baugruppen. Als Bauteil wäre ein außengenuteter Stator oder Rotor vorteilhaft. Als Baugruppe wäre ein einzelnes oder eine Vielzahl von Rotor- oder Statorsegmenten vorteilhaft. Insbesondere in Kombination mit verschiedenen Segmentierungsstrategien ist die Anwendung dieses Verfahrens vorteilhaft für die Produkteigenschaften.-
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Wellenwicklung, hergestellt nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren, aufweisend gerade Drahtabschnitte und die geraden Drahtabschnitte verbindende Wickelköpfe, wobei gerade Drahtabschnitte zum Einzug in die Nut eines Rotor- oder Statorkörpers eines Rotors oder Stators vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die geraden Drahtabschnitte insbesondere insgesamt einen Querschnitt aufweisen, der im Wesentlichen dem Querschnitt der Nut entspricht. Für eine solche Wellenwicklung ergeben sich ebenfalls die oben beschriebenen Vorteile. Insbesondere wird eine optimale Ausnutzung des in dem bevorzug im Wesentlichen zylindrischen Rotor oder Statorkörper zur Verfügung stehenden Nutraumes erreicht. Ein weiterer oben beschriebener Vorteil des Verfahrens ist, dass die Isolation der Wellenwicklung möglichst wenig beansprucht wird.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
- 1A, B: eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufs für zwei unterschiedliche Varianten des Umformens der Leiterdrähte in einem Linearmagazin;
- 2: eine schematische Teildarstellung einer Draufsicht des Linearmagazins mit einer einliegenden Wellenwicklung;
- 3: eine schematische Darstellung umgeformter Drähte; und
- 4: eine schematische ausschnittsweise axiale Schnittansicht eines Teils einer in einen Rotor- oder Statorkörper eingezogenen Wellenwicklung.
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Sofern nicht anders angegeben, werden die Bezugszeichen nachstehend einheitlich verwendet. Sofern nicht anders angegeben beziehen sich die Bezugszeichen im Text stets auf alle Figuren. Gleichermaßen beziehen sich alle Bezugszeichen in den Figuren, sofern nicht anders angegeben, stets auf die gesamte nachstehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
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Im Folgenden ist in 1 jeweils eine Aufnahme 12 mit darin einliegenden geraden Drahtabschnitten 22, 22', 22'', 22''' der Wellenwicklung 20 gezeigt. Aus 2 wird ersichtlich, dass ein Linearmagazin 10 entlang dessen Längsrichtung L mehrere solcher Aufnahmen 12 aufweist.
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1A und 1B zeigen jeweils eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufs für zwei unterschiedliche Varianten des Umformens der Leiterdrähte 25 in dem Linearmagazin 10. Für das Verfahren ist vorgesehen, dass gerade Drahtabschnitte 22, 22, 22'', 22''' von Leiterdrähten 25 einer Wellenwicklung 20 zunächst in ein Linearmagazin 10 eingelegt werden. Das Linearmagazin 10 weist hierfür Aufnahmen 12 auf, wobei die Aufnahmen 12 in der Längsrichtung L des Linearmagazins durch Stege 14, 14' begrenzt sind. Die Aufnahmen 12 weisen eine Öffnung 16 auf, über die die geraden Drahtabschnitte 22, 22', 22'', 22''' in die Aufnahmen 12 eingesetzt werden können, sodass die geraden Drahtabschnitte 22, 22', 22'', 22''' in den Aufnahmen 12 senkrecht zu der Längsrichtung L des Linearmagazins, also in einer Breitenrichtung B einliegen. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Aufnahme 12 einen Aufnahmeraum mit einem konischen Querschnitt auf, wobei die Breite der Aufnahme 12 in dem Bereich der Öffnung 16 der Aufnahme 12 größer ist als in einem unteren Bereich der Aufnahme 12.
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Gemäß dem Verfahrensablauf nach 1A werden die Leiterdrähte 25 mit ihren geraden Abschnitten 22, 22', 22'', 22''' in die Aufnahme 12 eingesetzt, wobei die Drahtbreite 26 im Wesentlichen der Breite der Aufnahme 12 im oberen Bereich entspricht und die Breite der Aufnahme 12 mit zunehmender Tiefe der Aufnahme abnimmt und geringer ist, als die Drahtbreite 26.
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In 1B werden die Leiterdrähte 25 mit ihren geraden Abschnitten 22, 22', 22'', 22''' in die Aufnahme 12 eingesetzt, wobei die Breite der Aufnahme 12 mit zunehmender Tiefe der Aufnahme 12 abnimmt und die Drahtbreite 26 im Wesentlichen der Breite der Aufnahme 12 im unteren Bereich entspricht. In dem Bereich der Aufnahme 12, der in der Nähe der Öffnung 16 liegt, ist die Breite der Aufnahme 12 größer als die Drahtbreite 26.
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In dem nachfolgenden Schritt 2) wird die Wellenwicklung 20 mit ihren in den Aufnahmen 12 des Linearmagazins 10 einliegenden geraden Drahtabschnitten 22, 22', 22'', 22''' mittels eines Presswerkzeugs 30 gepresst, wodurch ein Umformen der Leiterdrähte 25 erfolgt und die Leiterdrähte 25 mit ihren geraden Drahtabschnitten 22, 22', 22'', 22''' an die Aufnahmen 12 und insbesondere an die Stege 14, 14' angeformt werden.
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Für die Variante gem. 1A wurde eine Drahtbreite 26 gewählt, die etwa der mittleren Breite der Aufnahme 12 entspricht. Dadurch wird nach dem Pressen ein im Mittel über alle Formänderungen der Leiterdrähte 25 möglichst geringer Umformgrad erreicht, wodurch die Isolation der Leiterdrähte 25 wenig beansprucht wird. Der untere gerade Drahtabschnitt 22' wird in Richtung der Aufnahmenbreite bzw. in Längsrichtung L des Linearmagazins 10 gestaucht, und der obere Drahtabschnitt 22 wird in Richtung der Aufnahmenbreite bzw. in Längsrichtung L des Linearmagazins 10 gereckt.
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Für die Variante gem. 1B wurde die Breite der Aufnahme 12 bzw. die Ausdehnung der Aufnahme in Längsrichtung L des Linearmagazins so gewählt, dass die Drahtbreite 26 kleiner oder gleich der kleinsten Breite der konisch zulaufenden Aufnahme 12 ist. Hierdurch ergibt sich, dass alle geraden Drahtabschnitte 22, 22' in der Längsrichtung L des Linearmagazins 10 gereckt werden. Es findet keine Verschiebung der geraden Drahtabschnitte 22, 22' senkrecht dazu statt, wodurch vorteilhaft vermieden wird, dass eine Isolationsbeschädigung stattfindet.
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In Schritt 3) ist der Endzustand der umgeformten Leiterdrähte 25 in dem Linearmagazin 10 gezeigt. In einem nachfolgenden, nicht gezeigten Schritt werden die Leiterdrähte 25, bzw. die Wellenwicklung 20 aus dem Linearmagazin 10 entnommen und in ein Einziehwerkzeug bzw. in einen Rotor- oder Statorkörper 100 überführt.
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Man erkennt, dass der untere gerade Drahtabschnitt 22' in 1A in der Längsrichtung L des Linearmagazins gereckt wurde und der obere gerade Drahtabschnitt 22 in 1A in der Längsrichtung L des Linearmagazins 10 durch die Umformung gestaucht wurde. In 1B wurden beide gerade Drahtabschnitte 22, 22' in der Längsrichtung L durch die Umformung gestaucht, wodurch sich eine geringere Gesamthöhe des Drahtpakets im Vergleich zu der Auslegung des Linearmagazins 10 gem. 1A ergibt.
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Der Fachmann erkennt, dass auch mehr als zwei Lagen von geraden Drahtabschnitten 22, 22’, 22'', 22''' in der jeweiligen Aufnahme 12 des Linearmagazins 10 einliegen können. Das Pressen erfolgt in Schritt 2) mit einem geeigneten Presswerkzeug 30, das in die Aufnahmen 12 eingreift und dort die Umformung der geraden Drahtabschnitte 22, 22', 22'', 22''' bzw. Leiterdrähte 25 durch Anformung an die Stege 14, 14' der Aufnahmen 12 bewirkt. Das Umformen kann für alle Aufnahmen 12 (in 1 ist stellvertretend nur eine Aufnahme 12 des Linearmagazins 10 gezeigt) gleichzeitig etwa mittels eines Pressstempels erfolgen, es ist aber auch denkbar, dass die geraden Drahtabschnitte 22, 22', 22'', 22''' in die Aufnahmen 12 des Linearmagazins 10 durch eine mit Pressstegen besetzte Walze einrolliert werden. Selbstverständlich können die Varianten in Bezug auf die Auslegung der Breite der Aufnahmen 12 zu der Drahtbreite 26 gem. den 1A und 1B innerhalb eines Linearmagazins 10 gemeinsam auftreten, wobei sich auch die Breite der Aufnahmen 12 im Verlauf des Linearmagazins 10 also entlang dessen Längsrichtung L verändern kann.
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2 zeigt der Übersichtlichkeit halber eine schematische Teildarstellung einer Draufsicht des Linearmagazins 10 mit einer einliegenden Wellenwicklung 20. Man erkennt, dass die Wellenwicklung 20 mit den geraden Drahtabschnitten 22 der Leiterdrähte in den Aufnahmen 12 des Linearmagazins 10 einliegt. Die Aufnahmen 12 werden jeweils durch Stege 14, 14' begrenzt. Im Verlauf der Leiterdrähte 25 schließen sich an die jeweiligen geraden Drahtabschnitte 22 Wickelköpfe 24 der Wellenwicklung 20 an, die in diesem Ausführungsbeispiel außerhalb der Aufnahmen 12 und außerhalb des Linearmagazins 10 liegen. Die Wickelköpfe 24 liegen in der Breitenrichtung B des Linearmagazins 10 jeweils außerhalb der Aufnahmen 12.
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3 zeigt eine schematische Darstellung umgeformter Leiterdrähte 24, wobei die Leiterdrähte 24 als Einzeldraht 27, als Formlitzendraht 28, oder als loser Litzendraht 29 ausgebildet sein können. Dementsprechend gestaltet sich die in 3 im Detail dargestellte interne Umformung der Leiterdrähte 25.
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4 zeigt eine schematische ausschnittsweise axiale Schnittansicht eines Teils einer in einen Rotor- oder Statorkörper 100 eingezogenen Wellenwicklung 20. Die Wellenwicklung 20 ist hier in eine Nut 102 eingezogen, wobei die Nut 102 beiderseitig durch Zähne 106, 106` mit parallelen Zahnflanken 108, 108` begrenzt ist, wodurch sich eine radial unterschiedliche Nutbreite ergibt, die im gezeigten Ausführungsbeispiel mit zunehmendem Radius zunimmt. Die Nut 102 ist radial nach außen hin durch einen Nutgrund 104 und radial nach innen hin durch Jochabschnitte 107, 107` der Zähne 106, 106' begrenzt. Die Wellenwicklung 20 füllt die Nut 102 mit den nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren umgeformten geraden Drahtabschnitten 22, 22', 22'', 22''' nahezu vollkommen aus. Hier sind nicht nur zwei Lagen von Leiterdrähten, sondern vier Lagen von Leiterdrähten 25 bzw. geraden Drahtabschnitten 22, 22’, 22'', 22''' in eine Nut 102 eines Rotor- oder Statorkörpers 100 eingezogen. Diese vier Lagen können in einer Variante schon jeweils in den Aufnahmen 12 des Linearmagazins 10 geformt worden sein, oder die Wellenwicklung 20 wurde zweilagig geformt, wobei die Wellenwicklung 20 dann in zwei Umläufen in den im Wesentlichen zylindrischen Rotor- oder Statorkörper 100 eingezogen wurde. Es versteht sich, dass die Umformung in dem Linearmagazin 10 dann entsprechend der späteren Lage in dem Rotor- oder Statorkörper erfolgen muss, wobei sich die Aufnahmegeometrie entlang der Längsrichtung L des Linearmagazins 10 entsprechend ändert, um an den sich radial ändernden Nutquerschnitt des Rotor- oder Statorkörpers 100 angepasst zu werden. Hierfür kann das Linearmagazin 10 entsprechend eine feste Geometrie aufweisen, oder in einem gewissen Rahmen bewegliche oder austauschbare Stege 14, 14' bzw. Begrenzungen der Aufnahmen 12 aufweisen.
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Sämtliche Merkmale und Vorteile, die sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung ergeben, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl allein als auch in verschiedenen Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Magazin, Linearmagazin
- 12
- Aufnahme
- 14, 14'
- Steg
- 16
- Öffnung
- 20
- Wellenwicklung
- 22, 22', 22'', 22'''
- Gerader Drahtabschnitt
- 24
- Wickelkopf
- 25
- Leiterdraht
- 26
- Drahtbreite
- 27
- Einzeldraht
- 28
- Formlitzendraht
- 29
- loser Litzendraht
- 30
- Presswerkzeug
- 100
- Rotor- oder Statorkörper
- 102
- Nut
- 104
- Nutgrund
- 106, 106`
- Zahn
- 107, 107`
- Jochabschnitt
- 108, 108`
- Zahnflanke
- L
- Längsrichtung
- B
- Breitenrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015120963 A1 [0003]