WO2017089311A1 - Verfahren zum Bewickeln eines gezahnten Motorteils eines Elektromotors - Google Patents

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WO2017089311A1
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coil wire
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Daniel FIEDERLING
Ralph Kalthoff
Wolfgang Strauss
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Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
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    • H02K3/524—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for U-shaped, E-shaped or similarly shaped cores

Definitions

  • the invention relates to a method for winding a toothed motor part of an electric motor using a wire wire with a round wire cross-section.
  • the invention further relates to a device for carrying out the method and to a wound by such a method stator for an electric motor.
  • a brushless electric motor as a three-phase electric machine usually has a stator stator core on the stator side.
  • the stator lamination stack has a number of radially inwardly or outwardly directed star-shaped stator teeth, for example, which carry a rotating electrical field winding in the form of individual stator coils, which in turn comprise an insulated wire, i. H. a wire provided with an insulating layer in the form of, for example, an insulating varnish (copper wire) are wound.
  • the coils are associated with the coil ends of individual strands or phases and interconnected in a predetermined manner via contact elements.
  • the stator has three phases and thus at least three phase conductors or coil wires as phase windings, which are each supplied in phase with electrical current to produce a magnetic rotating field in which a rotor or rotor usually provided with permanent magnets rotates.
  • the wire ends of the coil wires are led to drive the electric motor to an engine electronics.
  • the coils of the rotating field winding are interconnected by means of the wire ends in a certain way. The type of interconnection is determined by the winding diagram of the rotating field winding. ckelschema a star connection or a delta connection of the coil wires is common.
  • the rotating field winding is applied fully automatically to the stator teeth of the stator lamination stack by means of a single needle or preferably by means of a multi-needle winding method.
  • a measure of the packing density of the coil wire on the stator tooth or for the number of coil turns in an existing winding space is the so-called fill factor.
  • the coil wires conventionally have a circular (wire) cross-section, whereby, due to the geometry, the problem arises that only a comparatively low filling factor of the coil winding is possible. In other words, the round coil wires can not be tightly and compactly wound, so that unusable gaps are formed between adjacent coil turns.
  • rectangular or polygonal coil wires are comparatively expensive in comparison to coil wires having a round cross section, which has a negative effect on the costs for producing and winding the stator.
  • form wires are limited or even not by means of a single or Mehrnadelwickelvons applied to the stator.
  • coil winding methods or single-segment winding methods are suitable for this purpose.
  • the invention has for its object to provide a method for winding a toothed engine part, which is particularly cost.
  • the invention is further based on the object of specifying a suitable device for carrying out the method.
  • the invention has for its object to provide a wound for such a method stator for an electric motor.
  • the object is achieved by the features of claim 1 and with respect to a method performing device by the features of claim 7 and with respect to a wound after such a method stator by the features of claim 12 according to the invention.
  • Advantageous embodiments and further developments are the subject of the respective subclaims.
  • a toothed motor part of an electric motor is wound using a coil wire with a round wire cross-section.
  • the toothed motor part is, for example, a rotor or a stator of the electric motor, which is designed, for example, as an internal rotor or as an external rotor.
  • the teeth of the engine part can in this case be designed, for example, as individual tooth segments.
  • the coil wire is transferred in a forming process in a coil wire with a deviating from a round wire cross section wire cross section.
  • the coil wire is plastically deformed under one or more external force effects such that its wire cross-section is brought from a round to a different cross-sectional shape.
  • the cross-sectional shape that is, the geometric shape of the circumference of the wire cross section
  • the circumferentially enclosed wire cross-sectional area is substantially identical before and after the forming process so that no change in electrical resistance occurs.
  • the formed coil wire is closing wound around the teeth of the motor part to produce a rotating field winding. This means that the winding process for producing the rotating field winding is preferably interruption-free, that is, in particular downstream of the forming process without prior cutting of the coil wire.
  • the round wire can be formed into a substantially arbitrary shape.
  • the round wire is formed into a rectangular coil wire (flat wire) and this is then used directly for winding the toothed motor part.
  • a particularly dense and compact rotating field winding is made possible with a particularly high filling factor and at the same time low production costs.
  • the improved fill factor further requires improved heat dissipation out of the winding, thereby improving the cooling of the rotating field winding during operation.
  • the coil wire is preferably a round insulating wire, in particular a copper material.
  • the coil wire is on the one hand particularly cost-effective.
  • it is ensured by the generally good moldable copper material that a mechanically particularly simple forming process is possible. As a result, the production costs are further reduced.
  • the stator is made of a star package and a yoke package.
  • the star package has a number of teeth, which are designed in particular as toothed segments.
  • the teeth are first wound individually and then assembled into a star package, which is pressed to form the stator in the hollow cylindrical yoke.
  • the teeth preferably protrude outward during the winding process, that is to say the star package is wound from the outside.
  • the shape of the wire cross section of the formed coil wire is varied during the course of the production of the rotating field winding.
  • a variation of the shape of the reshaped wire cross-section is to be understood, for example, as a change in the height-to-width ratio.
  • the wire cross-section of two successive coil turns is designed differently.
  • a winding space present on the respective tooth can be filled substantially completely, as a result of which a particularly high filling factor is possible.
  • one or more angles of inclination between the side surfaces of the wire cross section of the deformed coil wire are varied during the production of the rotating field winding.
  • a quadrangular shape of the wire cross-section for example, is transformed from a rectangle into, for example, a parallelogram or a trapezoid.
  • the coil wire has various rounded (elliptical, oval) and / or polygonal (triangular, quadrangular, hexagonal) cross-sectional shapes. This allows a particularly optimal utilization of the existing winding space, so that a high filling factor is ensured.
  • the coil wire it is conceivable, for example, for the coil wire to be wound onto the teeth of the motor part as an effective, integral combination of round wire, flat wire and shaped wire, in accordance with the respective wire cross section.
  • variations of the coil wire to an always optimal wire cross-sectional shape are possible in the rotating field winding of a tooth.
  • substantially each (coil) winding is different or individually moldable, so that the existing winding space optimally - that means essentially without gaps or open spaces - is filled.
  • the coil wire for winding the teeth is reshaped to a substantially rectangular wire cross section, and passed between the teeth as an unconverted round wire.
  • An additional or further aspect of the invention provides that for winding a toothed motor part of an electric motor using a coil wire having a round wire cross section, the coil wire is converted into a coil wire having a rectangular wire cross section in a forming process and the formed coil wire is wound around the coil to produce a rotating field winding Teeth of the engine part is wound.
  • the shape of the rectangular wire cross section of the deformed coil wire is varied. For this purpose, it is provided that one or more angles of inclination between the side surfaces of the rectangular wire cross section of the deformed coil wire is varied during the production of the rotating field winding.
  • the deformed coil wire is wound onto a bobbin embracing the respective tooth.
  • the bobbin preferably made of an insulating material is for example a one-piece or multi-part, approximately rectangular pipe section.
  • the bobbin preferably has frontal, that is directed perpendicular to the tooth longitudinal direction, flange collar, between which the existing winding space is limited. Of the Bobbin thus prevents a sliding down of the rotating field winding of the teeth of the engine part. It is conceivable, for example, that the bobbins are first wound as individual segments, and then placed on the teeth.
  • the coil wire is rolled during the forming process.
  • a technically inexpensive and particularly cost-effective deformation of the coil wire is realized.
  • the round wire cross section of the coil wire it is conceivable, for example, for the round wire cross section of the coil wire to be converted into any desired variable wire cross section by one or more successive rolling processes.
  • the device according to the invention for carrying out the method has a winding device for winding the motor part or for wrapping the teeth with the coil wire for producing the rotating field winding.
  • the device expediently has a coil roller as a coil wire supply for supplying the winding device with the coil wire.
  • the coil wire of the coil roller in this case has a round wire cross-section.
  • (winding) operation coil wire is automatically guided along a feed direction from the coil roll to the winding device.
  • a forming device is arranged along the feed path formed thereby. In other words, the forming device is arranged between the coil roller and the winding device.
  • the coil wire is transformed by the forming device in the course of a forming process of a round into a rectangular wire cross section or in a deviating from the round wire cross section wire cross section.
  • the formed coil wire is fed to the winding device, so that a special
  • the forming device is coupled to a controller (that is, a control unit).
  • the controller is in this case generally - program and / or circuitry - set up to carry out the inventive method described above.
  • the controller is thus concretely configured to control the forming process carried out by the forming device, that is to say the conversion. forming the wire cross-section in any, for example, quadrangular, in particular rectangular, cross-sectional shape set.
  • the controller is also designed to control the winding device, so that a common controller is used for the forming process and the winding process.
  • the controller is formed at least in the core by a microcontroller with a processor and a data memory in which the functionality for implementing the method according to the invention in the form of operating software (firmware) is implemented by programming, so that the method - optionally in interaction with a device user - is performed automatically when running the operating software in the microcontroller.
  • the controller can alternatively also be formed by a non-programmable electronic component, such as an application-specific integrated circuit (ASIC), in which the functionality for carrying out the method according to the invention is implemented by means of circuitry.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the forming device has a number of rollers arranged one after the other in the feed direction of the coil wire to the winding device.
  • the coil wire is formed in several successive rolling processes in any, for example four or rectangular wire cross-sectional shape.
  • the rollers are adjusted or adjustable in a preferred embodiment, in particular in a pivoting angle against each other.
  • the rollers are adjustable by the controller horizontally, vertically or in the pivoting angle to each other.
  • the pivoting angle it is for example possible to change the inclination angle between the side surfaces of a rectangular wire cross section, so that the coil wire is easily deformable in a parallelogram or trapezoidal wire cross-section.
  • the winding tool is designed as a coil or single-segment winding tool for carrying out a coil or single-segment winding Winding process performed.
  • a structurally simple and cost-effective winding tool is provided.
  • the rollers of the forming device are driven, wherein the coil wire is pressed for forming by the rollers.
  • the forming device or the device without a wire brake system can be executed. Furthermore, this reduces the tensile stress on the coil wire during forming.
  • the method is used for winding a stator for an electric motor.
  • the stator is preferably designed in a star-yoke arrangement, wherein the individual, in particular segment-like, teeth are directed in the unassembled state to the outside.
  • the teeth are surrounded, for example, by bobbins and are individually wound by means of the coil or single segment winder, each with a coil.
  • the teeth are added to a star package, and then pressed a Jochun to form the stator pack on the star package.
  • the coils are finally connected, for example by means of a laying ring to a multiple (motor) phases rotating field winding, wherein the rotating field winding per phase comprises at least one coil.
  • Fig. 1 in a schematic representation of a device for winding a
  • FIG. 2 is a plan view of a sectional view of a wound stator tooth with a bobbin with a single-layer coil winding
  • FIG. 3 is a plan view of a sectional view of the wound stator tooth with the bobbin with a two-layer coil winding
  • Fig. 4 in perspective view of the coil wire with a round
  • Wire cross-section, 5 is a perspective view of a formed coil wire with a rectangular wire cross section
  • FIG. 6 is a perspective view of a formed coil wire with a trapezoidal wire cross section
  • Fig. 7 in plan view a sectional view of a wound bobbin with a single-layer coil winding with an oval wire cross section
  • Fig. 8 in plan view a sectional view of a wound bobbin with a multi-layer coil winding with an oval wire cross-section.
  • the device 2 is suitable and adapted to the (stator) teeth 6 of the stator 4 with a coil wire 8 for producing a rotating field winding not shown to Wind.
  • the device 2 comprises a coil roller 10, on which the coil wire 8 is mounted rolled up. At a free end of the coil wire 8 is guided along a feed direction 12 to a forming device 14. Behind the forming device 14 is followed substantially uninterrupted a winding device 16, with which the formed coil wire 8 'is wound on the teeth 6 of the stator 4.
  • the stator 4 is essentially formed by a star package 4a and a yoke stack 4b, which essentially forms, in the installed state, an annular laminated core with a number of radially arranged and inwardly directed teeth 6.
  • a tubular coil body 18 is arranged on the teeth 6 of the stator 4 and surrounds the associated tooth 6.
  • the bobbins 18 are preferably made as an injection molded part of an electrically insulating material. In the assembled state, the bobbins 18 are arranged around the teeth 6, and each have - with respect to the central recess of the stator 4 - an inside
  • Flange collar 18a and an outside flange collar 18b as a boundary of the respective winding space on.
  • the star package 4a is essentially formed by a number of separate teeth or tooth segments 6.
  • the bobbin 18 are placed and wound individually by the particular designed as a single segment winder winding device 16 with the coil wire 8 '.
  • the coil wire 8 ' is cut to length.
  • the coil ends formed by the individual coils are interconnected, for example, by means of a laying ring to form a common rotating field winding.
  • the toothed segments 6 on the yoke side have an approximately roof-shaped joining contour 19a, which is inserted into the yoke stack 4b in a corresponding mating receptacle 19b of the yoke stack 4b on insertion.
  • the joining contour 19a and the joining receptacle 19b are only indicated by dashed lines in FIGS. 2 and 3.
  • the inner circumference of the yoke stack 4b has in particular a polygonal cross section.
  • the inner circumference of the yoke stack 4b hereby has a number of teeth corresponding to the number of inner edges formed thereby, with each straight inner edge having a joining receptacle 19b in the center.
  • the flange periphery 18b of the bobbin 18, which is on the outer circumference lies substantially above this its entire width to such an inner edge of the yoke stack 4b, so that the tooth 6 is secured against tilting.
  • stator 4 from the star package 4a formed from individual toothed segments 6 and the yoke stack 4b by means of the joining contours 19a and joining receivers 19b, and in particular the tilting protection by means of the bobbin 18, are regarded as an independent invention.
  • the coil wire 8 is embodied as an insulated wire with an electrically conductive line 20 and with an insulation 22 surrounding it.
  • the lead 20 is preferably made of an easily malleable copper material coated with an electrically insulating lacquer as insulation 22.
  • the coil wire 8 is in particular a round wire, which means that the coil wire 8 - as shown in Fig. 4 - has a substantially circular wire cross-section.
  • the coil wire 8 is unwound from the reel spool 10, and conveyed in the feed direction 12 to the forming device 14.
  • the forming device 14 has two roller pairs 24, which are oriented essentially perpendicular to one another, with which the coil wire 8 is transformed from a round wire cross section into a wire cross section deviating from a round wire cross section, in this embodiment in particular substantially rectangular.
  • the pairs of rollers 24a, 24b are staggered with respect to the feed direction 12 and arranged one behind the other, so that the coil wire 8 is in particular gradually transformed.
  • the roller pairs 24 are connected to a common controller 26 as a control unit.
  • the coil wire 8 is advantageously passed between the rollers 24a, 24b of the respective roller pair 24, in particular pushed through, so that the coil wire 8 between the rollers 24a, 24b is rolled.
  • the coil wire 8 in a - as shown in Fig. 5 by way of example - rectangular wire cross section can be transferred.
  • the thus approximately flachdrahtar- term, converted coil wire 8 ' is then fed to the winding device 16.
  • the winding device 16 winds the coil wire 8 'for producing the rotating field winding on the teeth 6 and the bobbin 18th
  • the controller 26 is adapted and adapted to drive the pairs of rollers 24 in the course of producing the rotating field winding in such a way that the shape of the wire cross section of the formed coil wire 8 'is varied. That is, the controller 26 causes a corresponding control signal, which moves the rollers 24a, 24b of the respective roller pair 24 toward or away from each other, whereby the height-to-width ratio of the example rectangular wire cross section is changed.
  • the coil wire 8 ' in the course of the rotating field winding, the coil wire 8 'has a wire cross section with a number of different shapes, which merge into one another in one piece and in which the respectively enclosed wire cross-sectional area remains essentially the same. This is indicated by way of example in FIG. 2 and FIG. 3, wherein the coil wire 8 'is increasingly flattened toward the outer circumference of the stator 4. This is a particularly high fill factor in the winding space between the
  • Flange collar 18a and 18b realized.
  • roller pairs 24 or the individual rollers 24a, 24b of the roller pairs 24 are pivotable relative to one another or against each other. This makes it possible during forming one or more inclination angles 28, 30 to vary between the side surfaces of the formed coil wire 8 '. As a result, the coil wire 8 can be deformed, for example, into a coil wire 8 'having a trapezoidal wire cross-section as shown in FIG.
  • FIG. 7 and in FIG. 8 two further bobbins 18 are shown in fragmentary form, on each of which a coil wire 8 'is wound.
  • Figures 7 and 8 each show a variable cross-sectional shape of the coil wire 8 'in the course of the coil or rotating field winding.
  • FIG. 7 The edgewise or radially varying coil winding of FIG. 7 is substantially identical to the winding of FIG. 2, but the coil wire 8 'is in Fig. 7 is not rolled four-sided to a rectangular wire cross-section.
  • the coil wire 8 is only rolled flat on two sides in the embodiments of FIGS. 7 and 8 of the round wire cross-section, so that the narrow sides or side cheeks are made approximately semicircular. In other words, the coil wire 8 is rolled for forming on two diametrically opposite flat or long sides.
  • FIG. 8 shows a coil winding of the bobbin 18, in which the coil wire 8 'is wound flat.
  • the wire cross section is substantially not varied for successive coil bonds but for successive coil layers or coil layers, which means that the wire cross section is varied from the coil support 18 in the transverse direction, ie in the tangential or circumferential direction in the assembled state ,
  • the coil wire 8 it is possible, for example, to transform the coil wire 8 to a polygonal, in particular triangular or hexagonal wire cross section. It is essential that the cross-sectional geometry within a coil or rotating field winding is variable executable. In particular, the winding start and the winding end, that is, the coil or phase ends, as an unconverted round wire 8 are executed, the windings or turns in particular with the formed flat or forming wire 8 'are wound. In particular, it is possible in this case for each turn of a coil to have an individual and different wire cross section in comparison to the adjacent turns. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (2) zum Bewickeln eines gezahnten Motorteils (4) eines Elektromotors unter Verwendung eines Spulendrahtes (8) mit rundem Drahtquerschnitt, wobei der Spulendraht (8) in einem Umformungsprozess in einen Spulendraht (8') mit einem vom runden Drahtquerschnitt abweichenden Drahtquerschnitt überführt und der umgeformte Spulendraht (8') zur Herstellung einer Drehfeldwicklung um die Zähne (6) des Motorteils (4) gewickelt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Bewickeln eines gezahnten Motorteils eines Elektromotors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewickeln eines gezahnten Motorteils eines Elektromotors unter Verwendung eines Spulendrahts mit rundem Drahtquerschnitt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein nach einem derartigen Verfahren bewickelten Stator für einen Elektromotor.
Ein bürstenloser Elektromotor als elektrische Drehstrommaschine weist üblicherweise statorseitig ein Statorblechpaket auf. Das Statorblechpaket weist eine Anzahl an beispielsweise radial nach innen oder nach außen gerichteten sternförmigen Statorzähnen auf, welche eine elektrische Drehfeldwicklung in Form einzelner Statorspulen tragen, die ihrerseits aus einem Isolierdraht, d. h. einem mit einer Isolierschicht in Form beispielsweise eines Isolierlackes versehenen Draht (Kupferdraht) gewickelt sind. Die Spulen sind mit deren Spulenenden einzelnen Strängen oder Phasen zugeordnet und untereinander in einer vorbestimmten Weise über Kontaktelemente verschaltet.
Im Falle eines bürstenlosen Elektromotors als dreiphasige Drehstrommaschine weist der Stator drei Phasen und damit zumindest drei Phasenleiter oder Spulendrähte als Phasenwicklungen auf, die jeweils phasenversetzt mit elektrischem Strom beaufschlagt werden, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, in dem ein üblicherweise mit Permanentmagneten versehener Rotor oder Läufer rotiert. Die Drahtenden der Spulendrähte werden zur Ansteuerung des Elektromotors an eine Motorelektronik geführt. Die Spulen der Drehfeldwicklung werden mittels der Drahtenden in bestimmter Weise miteinander verschaltet. Die Art der Verschal- tung ist durch das Wickelschema der Drehfeldwicklung bestimmt, wobei als Wi- ckelschema eine Sternschaltung oder eine Dreieckschaltung der Spulendrähte üblich ist.
Die Drehfeldwicklung wird beispielsweise vollautomatisch mittels eines Einnadeloder vorzugsweise mittels eines Mehrnadelwickelverfahrens auf die Statorzähne des Statorblechpakets aufgebracht. Ein Maß für die Packungsdichte des Spulendrahts auf dem Statorzahn beziehungsweise für die Anzahl an Spulenwindungen in einem vorhandenen Wickelraum ist der sogenannte Füllfaktor.
Die Spulendrähte weisen herkömmlicherweise einen kreisrunden (Draht-)Quer- schnitt auf, wobei geometriebedingt das Problem auftritt, dass lediglich ein vergleichsweise niedriger Füllfaktor der Spulenwicklung möglich ist. Mit anderen Worten lassen sich die runden Spulendrähte nicht dicht und kompakt wickeln, sodass nicht nutzbare Zwischenräume zwischen benachbarten Spulenwindungen gebildet werden.
Aus der DE 20 2012 1 04 1 18 U1 ist ein gezogener metallischer Draht mit einer Isolierschicht bekannt, der einen mehreckigen Drahtquerschnitt aufweist. Durch den beispielsweise rechteckigen oder sechseckigen (Spulen-)Draht ist eine kompaktere Spulenwicklung mit im Wesentlichen verschwindenden Zwischenräumen möglich. Der dadurch erhöhte Füllfaktor wirkt sich vorteilhaft auf die Stärke des erzeugbaren Drehfeldes aus, da es möglich ist, in dem gleichen Bauraum oder Wickelraum eine größere Anzahl an Spulenwindungen unterzubringen. Dadurch werden zusätzliche Möglichkeiten im Hinblick auf eine Miniaturisierung und/oder Materialersparnis ermöglicht.
Nachteiligerweise sind rechteckige oder mehreckige Spulendrähte im Vergleich zu Spulendrähten mit einem runden Querschnitt vergleichsweise kostenintensiv, was sich negativ auf die Kosten zur Herstellung und zur Bewicklung des Stators überträgt. Des Weiteren sind derartige Formdrähte lediglich eingeschränkt oder gar nicht mittels eines Ein- oder Mehrnadelwickelverfahrens auf den Stator aufbringbar. Hierfür eignen sich insbesondere Spulenwickelverfahren oder Einzelsegmentwickelverfahren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bewickeln eines gezahnten Motorteils anzugeben, das besonders kostengünstig ist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein nach einem derartigen Verfahren bewickelten Stator für einen Elektromotor anzugeben.
Bezüglich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich einer das Verfahren durchführenden Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 7 sowie bezüglich eines nach einem derartigen Verfahrens bewickelten Stators durch die Merkmale des Anspruchs 12 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein gezahntes Motorteil eines Elektromotors unter Verwendung eines Spulendrahtes mit einem rundem Drahtquerschnitt bewickelt. Bei dem gezahnten Motorteil handelt es sich beispielsweise um einen Rotor oder einen Stator des Elektromotors, der zum Beispiel als ein Innenläufer oder als ein Außenläufer ausgestaltet ist. Die Zähne des Motorteils können hierbei beispielsweise als einzelne Zahnsegmente ausgeführt sein.
Der Spulendraht wird in einem Umformungsprozess in einen Spulendraht mit einem von einem runden Drahtquerschnitt abweichenden Drahtquerschnitt überführt. Mit anderen Worten wird der Spulendraht unter einer oder mehrerer äußerer Krafteinwirkungen derart plastisch verformt, dass sein Drahtquerschnitt von einer runden in eine davon abweichende Querschnittsform gebracht wird.
Bei dem Umformungsprozess wird insbesondere lediglich die Querschnittsform, das hei ßt die geometrische Form des Umfangs des Drahtquerschnitts geändert. Die vom Umfang eingeschlossene Drahtquerschnittsfläche ist jedoch vor und nach dem Umformungsprozess im Wesentlichen identisch, sodass keine Änderung des elektrischen Widerstands auftritt. Der umgeformte Spulendraht wird an- schließend zur Herstellung einer Drehfeldwicklung um die Zähne des Motorteils herum gewickelt. Das bedeutet, dass der Wickelprozess zur Herstellung der Drehfeldwicklung vorzugsweise unterbrechungsfrei, d. h. insbesondere ohne vorheriges Ablängen des Spulendrahtes dem Umformungsprozess nachgeschalten ist.
Durch den Umformungsprozess ist es somit möglich, einen kostengünstigen runden Spulendraht (Runddraht) in einen hinsichtlich einer jeweils gewünschten Wicklungsgeometrie der Drehfeldwicklung anzupassen. Insbesondere ist der Runddraht in eine im Wesentlichen beliebige Form umformbar. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass zur Verbesserung des Füllfaktors der Runddraht in einen rechteckigen Spulendraht (Flachdraht) umgeformt wird und dieser anschließend direkt zur Bewicklung des gezahnten Motorteils eingesetzt wird. Mit anderen Worten ist eine besonders dichte und kompakte Drehfeldwicklung mit einem besonders hohen Füllfaktor bei gleichzeitig niedrigen Herstellungskosten ermöglicht. Durch die Erhöhung des Füllfaktors wird eine größere Leistungsdichte der Drehfeldwicklung sichergestellt, die sich weiterhin vorteilhaft auf eine Einsparung von Material, Gewicht, Bauraum und/oder Wickelraum überträgt. Der verbesserte Füllfaktor bedingt weiterhin eine verbesserte Wärmeableitung aus der Wicklung heraus, wodurch die Kühlung der Drehfeldwicklung im Betrieb verbessert wird.
Bei dem Spulendraht handelt es sich vorzugsweise um einen runden Isolierdraht, insbesondere aus einem Kupfermaterial. Dadurch ist der Spulendraht einerseits besonders kostengünstig. Andererseits wird durch das generell gut formbare Kupfermaterial sichergestellt, dass ein mechanisch besonders einfacher Umformungsprozess möglich ist. Dadurch werden die Herstellungskosten weiter reduziert.
Die den Draht umgebende Isolierung ist hierbei zweckmäßigerweise hinreichend elastisch, sodass die Isolierung auch den umgeformten, rechteckigen Drahtquerschnitt im Wesentlichen vollständig umschließt oder ummantelt, ohne während des Umformungsprozesses beschädigt zu werden. Dadurch wird die Gefahr von Wicklungsschlüssen innerhalb der Drehfeldwicklung vermieden. Vorzugsweise ist der Stator aus einem Sternpaket und einem Jochpaket hergestellt. Das Sternpaket weist eine Anzahl von Zähnen auf, die insbesondere als Zahnsegmente ausgeführt sind. Die Zähne werden zunächst einzeln bewickelt und anschließend zu einem Sternpaket zusammengesetzt, welches zur Bildung des Stators in das hohlzylindrische Jochpaket eingepresst wird. Mit anderen Worten ragen die Zähne während des Wickelvorgangs vorzugsweise nach außen, das bedeutet das Sternpaket wird von außen bewickelt. Dadurch ist die Drehfeldwicklung wickeltechnisch besonders einfach und kostengünstig herstellbar.
In einer geeigneten Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass im Verlauf der Herstellung der Drehfeldwicklung die Form des Drahtquerschnitts des umgeformten Spulendrahts variiert wird. Unter einer Variation der Form des umgeformten Drahtquerschnitts ist hierbei beispielsweise eine Änderung des Höhe-zu- Breite-Verhältnisses zu verstehen. Mit anderen Worten geht der vorzugsweise rechteckige oder polygonale Drahtquerschnitt des umgeformten Spulendrahtes innerhalb der Drehfeldwicklung einstückig oder monolithisch in eine andere, ebenfalls rechteckige oder polygonale, Querschnittsform über. Insbesondere ist es dadurch im Zuge einer Spulenwicklung der Drehfeldwicklung möglich, dass der Drahtquerschnitt zweier aufeinander folgenden Spulenwindungen unterschiedlich ausgeführt ist. Dadurch ist ein an dem jeweiligen Zahn vorhandener Wickelraum im Wesentlichen vollständig ausfüllbar, wodurch ein besonders hoher Füllfaktor möglich ist.
In einer vorteilhaften Ausführung werden im Verlauf der Herstellung der Drehfeldwicklung ein oder mehrere Neigungswinkel zwischen den Seitenflächen des Drahtquerschnitts des umgeformten Spulendrahts variiert. Mit anderen Worten wird eine beispielsweise viereckige Form des Drahtquerschnitts von einem Rechteck beispielsweise in ein Parallelogramm oder in ein Trapez umgeformt. Das bedeutet, dass im Verlauf der Drehfeldwicklung der Spulendraht verschiedene gerundete (elliptische, ovale) und/oder polygonale (dreieckige, viereckige, sechseckige) Querschnittsformen aufweist. Dadurch ist eine besonders optimale Ausnutzung des vorhandenen Wickelraums ermöglicht, sodass ein hoher Füllfaktor sichergestellt ist. In einer möglichen Ausführungsform ist es beispielsweise denkbar, dass der Spulendraht als eine effektive, einstückige Kombination aus Runddraht, Flachdraht und Formdraht - gemäß dem jeweiligen Drahtquerschnittes - auf die Zähne des Motorteils gewickelt wird. Insbesondere ist es möglich, den Spulendraht abschnittsweise und individuell auf eine variable Querschnittsform umzuformen, sodass der Spulendraht im Verlauf der Drehfeldwicklung stets einen optimalen Drahtquerschnitt aufweist. Mit anderen Worten sind in der Drehfeldwicklung eines Zahns Variationen des Spulendrahts auf eine stets optimale Drahtquerschnittsform möglich. Dies bedeutet, dass im Wesentlichen jede (Spulen-)Windung unterschiedlich beziehungsweise individuell formbar ist, sodass der vorhandene Wickelraum optimal - das bedeutet im Wesentlichen ohne Lücken oder Freiräume - ausgefüllt wird. Beispielsweise wird der Spulendraht zum Bewickeln der Zähne auf einen im Wesentlichen rechteckigen Drahtquerschnitt umgeformt, und zwischen den Zähnen als ein nicht umgeformter Runddraht geführt.
Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass zum Bewickeln eines gezahnten Motorteils eines Elektromotors unter Verwendung eines Spulendrahtes mit rundem Drahtquerschnitt, der Spulendraht in einem Umformungspro- zess in einen Spulendraht mit rechteckigem Drahtquerschnitt überführt und der umgeformte Spulendraht zur Herstellung einer Drehfeldwicklung um die Zähne des Motorteils gewickelt wird. Im Verlauf der Herstellung der Drehfeldwicklung wird die Form des rechteckigen Drahtquerschnitts des umgeformten Spulendrahts variiert. Hierzu ist es vorgesehen, dass im Verlauf der Herstellung der Drehfeldwicklung ein oder mehrere Neigungswinkel zwischen den Seitenflächen des rechteckigen Drahtquerschnitts des umgeformten Spulendrahts variiert wird.
In einer geeigneten Ausbildung wird der umgeformte Spulendraht auf einen den jeweiligen Zahn umgreifenden Spulenkörper gewickelt. Der vorzugsweise aus einem isolierenden Material hergestellte Spulenkörper ist beispielsweise ein einteiliger oder mehrteiliger, etwa rechteckiger Rohrabschnitt. Der Spulenkörper weist vorzugsweise stirnseitige, das heißt senkrecht zur Zahnlängsrichtung gerichtete, Flanschkragen auf, zwischen denen der vorhandene Wickelraum begrenzt ist. Der Spulenkörper verhindert somit ein Heruntergleiten der Drehfeldwicklung von den Zähnen des Motorteils. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass die Spulenkörper zunächst als einzelne Segmente bewickelt werden, und anschließend auf die Zähne aufgesetzt werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird der Spulendraht während des Umformprozesses gewalzt. Dadurch ist eine technisch unaufwändige und besonders kostengünstige Umformung des Spulendrahts realisiert. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass der runde Drahtquerschnitt des Spulendrahts durch einen oder mehrere aufeinanderfolgende Walzprozesse in einen beliebigen, variablen Drahtquerschnitt umgeformt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist ein Wickelgerät zum Bewickeln des Motorteils beziehungsweise zum Umwickeln der Zähne mit dem Spulendraht zur Herstellung der Drehfeldwicklung auf. Hierzu weist die Vorrichtung zweckmäßigerweise eine Spulenrolle als Spulendrahtvorrat zur Versorgung des Wickelgeräts mit dem Spulendraht auf. Der Spulendraht der Spulenrolle weist hierbei einen runden Drahtquerschnitt auf. Im (Wickel-)Betrieb wird automatisch Spulendraht entlang einer Zuführrichtung von der Spulenrolle zum Wickelgerät geführt. Entlang des dadurch gebildeten Zuführwegs ist eine Umformungseinrichtung angeordnet. Mit anderen Worten ist die Umformungseinrichtung zwischen der Spulenrolle und dem Wickelgerät angeordnet. Der Spulendraht wird von der Umformungseinrichtung im Zuge eines Umformungsprozesses von einem runden in einen rechteckigen Drahtquerschnitt oder in einen vom runden Drahtquerschnitt abweichenden Drahtquerschnitt umgeformt. Der umgeformte Spulendraht wird dem Wickelgerät zugeführt, sodass eine besonders
füllfaktoreffiziente Drehfeldwicklung auf die Zähne gewickelt wird. Die Umformeinrichtung ist mit einem Controller (das heißt einer Steuereinheit) gekoppelt.
Der Controller ist hierbei allgemein - programm- und/oder schaltungstechnisch - zur Durchführung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Der Controller ist somit konkret dazu eingerichtet, den durch die Umformeinrichtung ausgeführten Umformungsprozess zu steuern, das heißt die Um- formung des Drahtquerschnitts in eine beliebige, beispielsweise viereckige, insbesondere rechteckige, Querschnittsform einzustellen. In einer möglichen Ausführungsform ist der Controller ebenfalls zur Steuerung des Wickelgeräts ausgebildet, sodass ein gemeinsamer Controller für den Umformungsprozess und den Wickelprozess verwendet wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist der Controller zumindest im Kern durch einen MikroController mit einem Prozessor und einem Datenspeicher gebildet, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form einer Betriebssoftware (Firmware) programmtechnisch implementiert ist, so dass das Verfahren - gegebenenfalls in Interaktion mit einem Vorrichtungsnutzer - bei Ausführung der Betriebssoftware in dem MikroController automatisch durchgeführt wird. Der Controller kann im Rahmen der Erfindung alternativ aber auch durch ein nicht-programmierbares elektronisches Bauteil, wie zum Beispiel einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), gebildet sein, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit schaltungstechnischen Mitteln implementiert ist.
In einer vorteilhaften Ausführung weist die Umformungseinrichtung eine Anzahl von in Zuführrichtung des Spulendrahts zum Wickelgerät hintereinander angeordnete Walzen auf. Dadurch wird der Spulendraht in mehreren aufeinanderfolgenden Walzprozessen in eine beliebige, beispielsweise vier- oder rechteckige Drahtquerschnittsform umgeformt. Hierzu sind die Walzen in einer bevorzugten Ausgestaltung insbesondere in einem Verschwenkwinkel gegeneinander verstellt oder verstellbar. Mit anderen Worten sind die Walzen von dem Controller horizontal, vertikal oder auch in dem Verschwenkwinkel zueinander einstellbar. Durch den Verschwenkwinkel ist es beispielsweise möglich, den Neigungswinkel zwischen den Seitenflächen eines rechteckigen Drahtquerschnitts zu ändern, sodass der Spulendraht problemlos in einen Parallelogramm- oder trapezartigen Drahtquerschnitt umformbar ist.
In einer zweckmäßigen Ausbildung ist das Wickelwerkzeug als ein Spulen- oder Einzelsegmentwickelwerkzeug zur Durchführung eines Spulen- oder Einsegment- Wickelverfahrens ausgeführt. Dadurch ist ein konstruktiv einfaches und kostengünstiges Wickelwerkzeug bereitgestellt.
In einer möglichen Ausgestaltung sind die Walzen der Umformungseinrichtung angetrieben, wobei der Spulendraht zur Umformung durch die Walzen hindurchdrückt wird. Dadurch ist die Umformungseinrichtung beziehungsweise die Vorrichtung ohne ein Drahtbremssystem ausführbar. Des Weiteren ist hierdurch die (Zugbelastung des Spulendrahtes während des Umformens reduziert.
In der bevorzugten Anwendung wird das Verfahren zum Bewickeln eines Stators für einen Elektromotor eingesetzt. Der Stator ist vorzugsweise in einer Stern-Joch- Anordnung ausgeführt, wobei die einzelnen, insbesondere segmentartigen, Zähne im nicht montierten Zustand nach außen gerichtet sind. Die Zähne sind beispielsweise von Spulenkörpern umgeben und werden einzeln mittels des Spulen- oder Einzelsegmentwicklers mit jeweils einer Spule bewickelt. Anschließend werden die Zähne zu einem Sternpaket gefügt, und hernach ein Jochpaket zur Bildung des Statorpakets über das Sternpaket gepresst. Die Spulen werden abschließend beispielsweise mittels eines Verlegerings zu einer mehrere (Motor-) Phasen umfassenden Drehfeldwicklung verschaltet, wobei die Drehfeldwicklung je Phase mindestens eine Spule umfasst.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Bewickeln eines
Stators mit einem Spulendraht, mit einer Spulenrolle und mit einer Umformungseinrichtung sowie mit einem Wickelwerkzeug,
Fig. 2 in Draufsicht eine Schnittdarstellung eines bewickelten Statorzahns mit einem Spulenkörper mit einer einlagigen Spulenwicklung,
Fig. 3 in Draufsicht eine Schnittdarstellung des bewickelten Statorzahns mit dem Spulenkörper mit einer zweitlagigen Spulenwicklung,
Fig. 4 in perspektivischer Darstellung den Spulendraht mit einem rundem
Drahtquerschnitt, Fig. 5 in perspektivischer Darstellung einen umgeformten Spulendraht mit einem rechteckigen Drahtquerschnitt,
Fig. 6 in perspektivischer Darstellung einen umgeformten Spulendraht mit einem trapezförmigen Drahtquerschnitt,
Fig. 7 in Draufsicht eine Schnittdarstellung eines bewickelten Spulenkörpers mit einer einlagigen Spulenwicklung mit einem ovalen Drahtquerschnitt, und
Fig. 8 in Draufsicht eine Schnittdarstellung eines bewickelten Spulenkörpers mit einer mehrlagigen Spulenwicklung mit einem ovalen Drahtquerschnitt.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 2 zum Bewickeln eines gezahnten Motorteils 4, insbesondere eines Stators 4, in schematischer und stark vereinfachter Darstellung gezeigt. Die Vorrichtung 2 ist dazu geeignet und eingerichtet die (Stator-)Zähne 6 des Stators 4 mit einem Spulendraht 8 zur Herstellung einer nicht näher dargestellten Drehfeldwicklung zu Bewickeln.
Die Vorrichtung 2 umfasst eine Spulenrolle 10, auf der der Spulendraht 8 aufgerollt gelagert ist. An einem Freiende ist der Spulendraht 8 entlang einer Zuführrichtung 12 zu einer Umformungseinrichtung 14 geführt. Hinter der Umformungseinrichtung 14 schließt sich im Wesentlichen unterbrechungsfrei ein Wickelgerät 16 an, mit dem der umgeformte Spulendraht 8' auf die Zähne 6 des Stators 4 gewickelt wird.
Der Stator 4 ist im Wesentlichen gebildet durch ein Sternpaket 4a und ein Jochpaket 4b, welche im montierten Zustand im Wesentlichen ein kreisringartiges Blechpaket mit einer Anzahl an sternförmig angeordneten und nach innen gerichteten Zähnen 6 bildet. Wie in den Figuren 2 und 3 ersichtlich, ist auf den Zähnen 6 des Stators 4 vorzugsweise jeweils ein rohrartiger Spulenkörper 18 angeordnet, der den zugeordneten Zahn 6 umgreift. Die Spulenkörper 18 sind vorzugsweise als ein Spritzgussteil aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt. Im Montagezustand sind die Spulenkörper 18 um die Zähne 6 herum angeordnet, und weisen jeweils - bezogen auf die zentrale Aussparung des Stators 4 - einen innenseitigen
Flanschkragen 18a und einen außenseitigen Flanschkragen 18b als Begrenzung des jeweiligen Wickelraums auf.
Das Sternpaket 4a ist im Wesentlichen durch eine Anzahl von separaten Zähnen oder Zahnsegmenten 6 gebildet. Auf die Zahnsegmente 6 werden die Spulenkörper 18 aufgesetzt und von dem insbesondere als Einzelsegmentwickler ausgeführten Wickelgerät 16 einzeln mit dem Spulendraht 8' bewickelt. Alternativ werden zunächst die Spulenkörper 18 bewickelt und anschließend auf die Zahnsegmente 6 aufgesetzt. Nach dem Wickeln der dadurch gebildeten Spule wird der Spulendraht 8' abgelängt. Nach dem Zusammensetzen des Stators 4 werden die dadurch gebildeten Spulenenden der Einzelspulen beispielsweise mittels eines Verlegerings zu einer gemeinsamen Drehfeldwicklung verschaltet.
Wie insbesondere in Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich, weisen die Zahnsegmente 6 jochseitig eine etwa dachförmige Fügekontur 19a auf, welche beim Einsetzen in das Jochpaket 4b in eine entsprechende Fügeaufnahme 19b des Jochpakets 4b eingesetzt wird. Die Fügekontur 19a und Fügeaufnahme 19b sind hierbei in der Fig. 2 und Fig. 3 lediglich gestrichelt angedeutet.
Zur Verhinderung eines tangentialen Verkippens des jeweiligen Zahns 6 weist der Innenumfang des Jochpakets 4b insbesondere einen mehreckigen Querschnitt auf. Zweckmäßigerweise weist der Innenumfang des Jochpaket 4b hierbei eine der Anzahl der Zähne 6 entsprechende Anzahl an dadurch gebildeten Innenkanten auf, wobei jede gerade Innenkante mittig eine Fügeaufnahme 19b aufweist. Wie in den Figuren 2 und 3 vergleichsweise deutlich wird liegt der au ßenumfangs- seitige Flanschkragen 18b des Spulenkörpers 18 hierbei im Wesentlichen über seine gesamte Breite an einer derartigen Innenkante des Jochpakets 4b an, sodass der Zahn 6 gegenüber einem Verkippen gesichert ist.
Das Fügen des Stators 4 aus dem aus einzelnen Zahnsegmenten 6 gebildeten Sternpaket 4a und dem Jochpaket 4b mittels der Fügekonturen 19a und Fügeaufnahmen 19b, sowie insbesondere die Verkippsicherung mittels der Spulenkörper 18 werden als eigenständige Erfindung angesehen.
Der Spulendraht 8 ist als ein Isolierdraht mit einer elektrisch leitfähigen Leitung 20 und mit einer diese ummantelnden Isolierung 22 ausgeführt. Die Leitung 20 ist vorzugsweise aus einem leicht formbaren Kupfermaterial hergestellt, das mit einem elektrisch isolierenden Lack als Isolierung 22 überzogen ist. Der Spulendraht 8 ist insbesondere ein Runddraht, das bedeutet, dass der Spulendraht 8 - wie in Fig. 4 dargestellt - einen im Wesentlichen kreisrunden Drahtquerschnitt aufweist.
Im Betrieb der Vorrichtung 2 wird der Spulendraht 8 von der Spulenrolle 10 abgespult, und in Zuführrichtung 12 zur Umformungseinrichtung 14 gefördert. Die Umformungseinrichtung 14 weist zwei zueinander im Wesentlichen senkrecht orientierte Walzenpaare 24 auf, mit denen der Spulendraht 8 von einem runden Drahtquerschnitt in einen von einem runden Drahtquerschnitt abweichenden, in diesem Ausführungsbeispiel insbesondere im Wesentlichen rechteckigen Drahtquerschnitt, umgeformt wird. Die paarweise angeordneten Walzen 24a, 24b sind hinsichtlich der Zuführrichtung 12 gestaffelt und hintereinander angeordnet, sodass der Spulendraht 8 insbesondere schrittweise umgeformt wird. Die Walzenpaare 24 sind an einen gemeinsamen Controller 26 als Steuereinheit angeschlossen.
Der Spulendraht 8 ist zweckmäßigerweise zwischen den Walzen 24a, 24b des jeweiligen Walzenpaares 24 hindurchgeführt, insbesondere hindurchgedrückt, sodass der Spulendraht 8 zwischen den Walzen 24a, 24b gewalzt wird. Durch die Walzenpaare 24 ist der Spulendraht 8 in einen - wie in Fig. 5 beispielhaft dargestellten - rechteckigen Drahtquerschnitt überführbar. Der somit etwa flachdrahtar- tige, umgeformte Spulendraht 8' wird anschließend dem Wickelgerät 16 zugeführt. Das Wickelgerät 16 wickelt den Spulendraht 8' zur Herstellung der Drehfeldwicklung auf die Zähne 6 beziehungsweise die Spulenkörper 18.
Der Controller 26 ist dazu geeignet und eingerichtet im Verlauf der Herstellung der Drehfeldwicklung die Walzenpaare 24 derart anzusteuern, dass die Form des Drahtquerschnitts des umgeformten Spulendrahts 8' variiert wird. Das heißt der Controller 26 veranlasst ein entsprechendes Steuersignal, welches die Walzen 24a, 24b des jeweiligen Walzenpaares 24 aufeinander zubewegt oder voneinander wegbewegt, wodurch das Höhe-zu-Breite-Verhältnis des beispielsweise rechteckigen Drahtquerschnitts geändert wird. Mit anderen Worten weist der Spulendraht 8' im Verlauf der Drehfeldwicklung einen Drahtquerschnitt mit einer Anzahl von unterschiedlichen Formen auf, die einstückig ineinander übergehen und bei denen die jeweils umschlossene Drahtquerschnittsfläche im Wesentlichen gleich bleibt. Dies ist beispielhaft in Fig. 2 und Fig. 3 angedeutet, wobei der Spulendraht 8' zum Außenumfang des Stators 4 hin zunehmend flacher umgeformt ist. Dadurch ist ein besonders hoher Füllfaktor in dem Wickelraum zwischen den
Flanschkragen 18a und 18b realisiert.
In einer zusätzlichen oder alternativen Ausführung sind die Walzenpaare 24 beziehungsweise die einzelnen Walzen 24a, 24b der Walzenpaare 24 verschwenkbar zueinander oder gegeneinander ausgeführt. Dadurch ist es möglich während des Umformens einen oder mehrere Neigungswinkel 28, 30 zwischen den Seitenflächen des umgeformten Spulendrahts 8' zu variieren. Dadurch ist der Spulendraht 8 beispielsweise in einen in Fig. 6 dargestellten Spulendraht 8' mit einem trapezförmigen Drahtquerschnitt umformbar.
In der Fig.7 und in der Fig. 8 sind zwei weitere Spulenkörper 18 ausschnittsweise dargestellt, auf welche jeweils ein Spulendraht 8' gewickelt ist. Die Figuren 7 und 8 zeigen jeweils eine variable Querschnittsform des Spulendrahts 8' im Zuge der Spulen- oder Drehfeldwicklung.
Die hochkant beziehungsweise radial variierende Spulenwicklung der Fig. 7 ist im Wesentlichen identisch mit der Wicklung der Fig. 2, jedoch ist der Spulendraht 8' in der Fig. 7 nicht vierseitig zu einem rechteckigen Drahtquerschnitt gewalzt. Der Spulendraht 8 ist in den Ausführungsbeispielen der Fig. 7 und Fig. 8 von dem runden Drahtquerschnitt lediglich zweiseitig flach gewalzt, sodass die Schmalseiten oder Seitenwangen etwa halbrund ausgeführt sind. Mit anderen Worten ist der Spulendraht 8 zur Umformung an zwei diametral gegenüberliegenden Flach- oder Langseiten gewalzt.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 8 zeigt hierbei eine Spulenwicklung des Spulenkörpers 18, bei welcher der Spulendraht 8' flach gewickelt ist. Mit anderen Worten wird der Drahtquerschnitt im Wesentlichen nicht für aufeinanderfolgende (Spulen- Bindungen sondern für aufeinanderfolgende Spulenlagen oder Spulenschichten variiert. Dies bedeutet, dass von dem Spulenträger 18 ausgehend der Drahtquerschnitt in Querrichtung, also im Montagezustand in Tangential- oder Umfangsrich- tung, variiert wird.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
So ist es beispielsweise möglich, den Spulendraht 8 auch auf einen polygonalen, insbesondere dreieckförmigen oder sechseckförmigen Drahtquerschnitt umzuformen. Wesentlich ist, dass die Querschnittsgeometrie innerhalb einer Spule oder Drehfeldwicklung variierbar ausführbar ist. Insbesondere sind der Wickelbeginn und das Wickelende, das bedeutet die Spulen- oder Phasenenden, als nicht umgeformter Runddraht 8 ausgeführt, wobei die Wicklungen oder Windungen insbesondere mit dem umgeformten Flach- oder Formdraht 8' gewickelt sind. Insbesondere ist es hierbei möglich, dass jede Windung einer Spule einen individuellen und unterschiedlichen Drahtquerschnitt im Vergleich zu den benachbarten Windungen aufweist. Bezugszeichenliste
2 Vorrichtung
4 Motorteil/Stator
4a Sternpaket
4b Jochpaket
6 Zahn/Zahnsegment
8, 8' Spulendraht
10 Spulenrolle
12 Zuführrichtung
14 Umformungseinrichtung
16 Wickelgerät
18 Spulenkörper
18a, 18b Flanschkragen
19a Fügeaufnahme
19b Fügekontur
20 Leitung
22 Isolierung
24 Walzenpaar
24a, 24b Walze
26 Controller
28, 30 Neigungswinkel

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Bewickeln eines gezahnten Motorteils (4) eines Elektromo tors unter Verwendung eines Spulendrahtes (8) mit rundem Drahtquerschnitt, bei welchem der Spulendraht (8) in einem Umformungsprozess in einen Spulendraht (8') mit einem vom runden Drahtquerschnitt abweichenden Drahtquerschnitt überführt und der umgeformte Spulendraht (8') zur Herstellung einer Drehfeldwicklung um die Zähne (6) des Motorteils (4) gewickelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
bei welchem im Verlauf der Herstellung der Drehfeldwicklung die Querschnittsform des umgeformten Spulendrahts (8') variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
bei welchem im Verlauf der Herstellung der Drehfeldwicklung ein oder mehrere Neigungswinkel (28, 30) zwischen den Seitenflächen des Drahtquerschnitts des umgeformten Spulendrahts (8') variiert wird.
Verfahren zum Bewickeln eines gezahnten Motorteils (4) eines Elektromo tors unter Verwendung eines Spulendrahtes (8) mit rundem Drahtquerschnitt, bei welchem der Spulendraht (8) in einem Umformungsprozess in einen Spulendraht (8') mit rechteckigem Drahtquerschnitt überführt und der umgeformte Spulendraht (8') zur Herstellung einer Drehfeldwicklung um die Zähne (6) des Motorteils (4) gewickelt wird,
- wobei im Verlauf der Herstellung der Drehfeldwicklung die Form des rechteckigen Drahtquerschnitts des umgeformten Spulendrahts (8') variiert wird, und
- wobei im Verlauf der Herstellung der Drehfeldwicklung ein oder mehrere Neigungswinkel (28, 30) zwischen den Seitenflächen des rechteckigen Drahtquerschnitts des umgeformten Spulendrahts (8') variiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der umgeformte Spulendraht (8') auf einen den jeweiligen Zahn (6) umgreifenden Spulenkörper (18) gewickelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
bei welchem der Spulendraht (8) während des Umformprozesses gewalzt wird.
7. Vorrichtung (2) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
- mit einem Wickelgerät (16) zur Bewicklung des Motorteils (4),
- mit einer Spulenrolle (10) zur Versorgung des Wickelgeräts (16) mit dem Spulendraht (8),
- mit einer zwischen der Spulenrolle (10) und dem Wickelgerät (16) angeordneten Umformungseinrichtung (14) zur Überführung der Querschnittsform des Spulendrahts (8) von einem runden in einen rechteckigen Drahtquerschnitt oder in einen vom runden Drahtquerschnitt abweichenden Drahtquerschnitt, und
- mit einem Controller (26) zur Steuerung der Umformungseinrichtung (14).
8. Vorrichtung (2) nach Anspruch 7,
wobei die Umformungseinrichtung (14) eine Anzahl von in Zuführrichtung (12) des Spulendrahtes (8, 8') zum Wickelgerät (16) hintereinander angeordnete Walzen (24a, 24b) aufweist.
9. Vorrichtung (2) nach Anspruch 8,
wobei die Walzen (24a, 24b) in einem Verschwenkwinkel gegeneinander verstellt oder verstellbar sind.
10. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
wobei das Wickelgerät (16) ein Spulen- oder Einzelsegmentwickelwerkzeug ist.
1 1 . Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
wobei die Umformungseinrichtung (14) die Walzen (24a, 24b) antreibt und den Spulendraht (8) durch die Walzen (24a, 24b) hindurchdrückt. s 12. Stator (4) für einen Elektromotor, bewickelt gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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