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Title:
METHOD FOR PRODUCING A STATOR FOR AN ELECTRIC MACHINE; STATOR FOR AN ELECTRIC MACHINE; AND FORMING TOOL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/088466
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a stator (1) for an electric machine, wherein in a first step a coil carrier (2) with regularly spaced teeth (3) is provided, and then in a second step a plurality of partial coils (4) are wound onto the teeth (3), wherein the partial coils (4) are connected to one another in groups towards an end face (5) of the stator (1) by means of connecting wires (6), wherein in a third step at least one connecting wire (6) is plastically deformed locally, forming an axially inwardly projecting loop region (7a), wherein at the same time the connecting wire (6) is tensioned in the circumferential direction of the stator. The invention also relates to a forming tool (8) and a stator (1).

Inventors:
URBASCHEK MARKUS (DE)
Application Number:
PCT/DE2023/100730
Publication Date:
May 02, 2024
Filing Date:
September 29, 2023
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
H02K3/18; B21F1/00; H02K3/52; H02K15/00
Domestic Patent References:
WO2009011459A12009-01-22
WO2020057898A12020-03-26
Foreign References:
EP3641104B12022-09-07
CN204290183U2015-04-22
EP2621059B12018-04-04
EP2278689A12011-01-26
CN213793917U2021-07-27
DE102015211836A12016-12-29
DE102018222891A12020-06-25
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Claims:
Patentansprüche Verfahren zur Herstellung eines Stators (1 ) für eine elektrische Maschine, wobei in einem ersten Schritt ein Spulenträger (2) mit regelmäßig beabstandeten Zähnen (3) zur Verfügung gestellt wird und anschließend in einem zweiten Schritt mehrere Teilspulen (4) auf die Zähne (3) aufgewickelt werden, wobei die Teilspulen (4) zu einer Stirnseite (5) des Stators (1 ) hin mittels Verbindungsdrähten (6) gruppenweise miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Schritt zumindest ein Verbindungsdraht (6) lokal unter Ausbildung eines axial nach innen ausgestellten Schlaufenbereiches (7a) plastisch verformt wird, wobei zugleich der zumindest eine Verbindungsdraht (6) in Umfangsrichtung des Stators (1 ) gespannt wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schlaufenbereiche (7a, 7b) in Umfangsrichtung verteilt an einem Verbindungsdraht (6) und/oder verteilt an mehreren Verbindungsdrähten (6) ausgeformt sind. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Schlaufenbereich (7a) vorhanden ist, der in einer ersten axialen Richtung ausgestellt ist und zumindest ein zweiter Schlaufenbereich (7b) vorhanden ist, der in einer, der ersten axialen Richtung entgegengesetzten, zweiten axialen Richtung ausgestellt ist. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste als auch der zweite Schlaufenbereich (7a, 7b) jeweils axial innerhalb eines Wicklungsraums (21 ) des Stators (1 ) liegt, wobei der Wicklungsraum (21 ) axial durch die axial äußersten tangentialen Bereiche der Teilspulen (4) und Verbindungsdrähte (6) begrenzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schlaufenbereich (7a, 7b) mittels eines mechanischen Umformwerkzeuges (8) ausgeformt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (2) in dem zweiten Schritt als lineare Struktur (10) in einer Haltevorrichtung (9) aufgenommen ist und/oder der Spulenträger (2) nach dem zweiten Schritt und vor dem dritten Schritt in eine ringförmige Struktur (11) gebracht wird. Stator (1 ) für eine elektrische Maschine, mit regelmäßig beabstandeten Zähnen

(3), umfassend mehrere auf die Zähne (3) aufgewickelten Teilspulen (4), wobei die Teilspulen (4) zu einer Stirnseite (5) des Stators (1 ) hin mittels Verbindungsdrähten (6) gruppenweise miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verbindungsdraht (6) lokal einen axial nach innen ausgestellten Schlaufenbereich (7a) ausbildet. Stator (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verbindungsdraht (6) lokal einen axial nach außen ausgestellten Schlaufenbereich (7b) ausbildet. Stator (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1 ) einen Wicklungsraum (21 ) aufweist, der in axialer Richtung durch die Teilspulen

(4) und die Verbindungsdrähte (6) begrenzt wird, wobei die axiale Grenze des Wicklungsraums (21 ) durch die tangential verlaufenden Bereiche der Teilspulen (4) und Verbindungsdrähte (6) definiert wird, die in Bezug auf den Stator (1 ) am weitesten axial außen liegen, und die Schlaufenbereiche (7a, 7b) axial innerhalb des Wicklungsraums (21 ) ausgebildet werden und seine axiale Grenze nicht überschreiten. Stator (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1 ) nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist. Umformwerkzeug (8) zur Ausformung eines Schlaufenbereiches (7a, 7b) an einer Statorspule, mit zwei in einer vorgegebenen Verformungsrichtung (20) relativ zueinander bewegbaren Umformbacken (12, 13), wobei an einer ersten Umformbacke (12) zwei zueinander beabstandete, jeweils quer zu der Verformungsrichtung (20) verlaufende, stiftförmige erste Vorsprünge (14) angeordnet sind und an einer zweiten Umformbacke (13) ein, ebenfalls quer zu der Verformungsrichtung (20) verlaufender, stiftförmiger zweiter Vorsprung (15) angeordnet ist, wobei die Umformbacken (12, 13) derart ausgebildet sind, dass der zweite Vorsprung (15) in einen Zwischenraum (16) zwischen den beiden ersten Vorsprüngen (14) hinein- und herausschiebbar ist. Umformwerkzeug (8) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (14, 15) parallel zueinander und/oder senkrecht zu der Verformungsrichtung (20) verlaufen. Umformwerkzeug (8) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umformbacke (12) zwischen den ersten Vorsprüngen (14) eine Führungsrille (17) aufweist, in welche Führungsrille (17) ein komplementär zu ihr ausgebildeter Führungsvorsprung (18) einschiebbar ist. Umformwerkzeug (8) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformbacken (12, 13) unmittelbar Backen einer Zange (19) ausbilden.

Description:
Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine; Stator für eine elektrische Maschine; sowie Umformwerkzeug

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine, wobei die elektrische Maschine beispielsweise als ein bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet ist, und wobei in einem ersten Schritt ein Spulenträger mit regelmäßig (zueinander) beabstandeten Zähnen zur Verfügung gestellt wird und anschließend in einem zweiten Schritt mehrere Teilspulen auf die Zähne aufgewickelt werden, wobei die Teilspulen zu einer Stirnseite (d.h. axialen Seite) des Stators hin mittels Verbindungsdrähten gruppenweise miteinander verbunden sind. Weiter betrifft die Erfindung einen mittels des Verfahrens hergestellten Stator, sowie ein Umformwerkzeug.

Gattungsgemäßer Stand der Technik ist bereits hinlänglich bekannt. Demnach offenbaren beispielsweise die WO 2020/057898 A1 , die DE 10 2015211 836 A1 und die DE 102018 222 891 A1 verschiedene Wickelprozesse, um einen Stator herzustellen.

Bei der Herstellung gattungsgemäßer elektrischer Maschinen besteht zunehmend die Anforderung, den Stator möglichst kompakt auszubilden, um diesen vielseitig in kleinere Bauräume einsetzen zu können. Bei den aus dem Stand der Technik bereits bekannten Ausführungen hat es sich zudem gezeigt, dass die vorhandenen Aufnahmeeinrichtungen der Statorwicklungen häufig relativ aufwändig aufgebaut sind, wobei eine relativ hohe Anzahl an Zusatzbauteilen benötigt werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gewickelten Stator zur Verfügung zu stellen, der hinsichtlich seines Bauraums kompakt ausgebildet ist und bei dem eine geringere Komplexität vorhanden ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem dritten Schritt zumindest ein Verbindungsdraht lokal unter Ausbildung eines axial nach innen ausgestellten Schlaufenbereiches plastisch verformt wird, wobei zugleich der zumindest eine Verbindungsdraht in Umfangsrichtung des Stators gespannt wird. Unter einem axial nach innen ausgestellten Schlaufenbereich ist insbesondere ein Schlaufenbereich zu verstehen, der in axialer Richtung (d.h. entlang einer Drehachse eines relativ zu dem Stator drehbar angeordneten Rotors) überwiegend (ggf. mit radialer Erstreckungskomponente) oder ausschließlich (ohne radiale Erstreckungskomponente) ausgestellt ist und sich in Richtung auf den Statorkörper zu erstreckt. Mit anderen Worten ist unter der Richtungsangabe nach axial innen zu verstehen, dass die Schlaufe einen offenen, ggf. verengten Bereich aufweist, von dem aus der Verbindungsdraht sich von den beiden Grenzen der Öffnung in

Umfangsrichtung in eine axiale Richtung erstreckt, wobei die axiale Richtung in Bezug auf Stirnseite des Stators so definiert ist, dass eine erste axiale Richtung von der Stirnseite aus vom Stator weg weist und als nach axial außen definiert wird, während die entgegengesetzte Richtung von der Stirnfläche zu den Zähnen, d.h. zum Statorkörper weist und damit als nach axial innen definiert ist. Die geschlossene Seite der Schlaufe ist somit von dem offenen Bereich der Schlaufe aus betrachtet nach axial Innen beabstandet. Zusätzlicher axialer Raumbedarf ist durch diesen axial nach innen ausgestellten Schlaufenbereich nicht notwendig.

Dadurch wird eine möglichst einfache Herstellbarkeit einer kompakten Statorspule ermöglicht.

Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.

Demnach ist es auch von Vorteil, wenn der Verbindungsdraht mit seinen Schlaufenbereichen in zumindest einer axial geöffneten sowie in Umfangsrichtung umlaufenden Aufnahmerinne / -kühle des Statorträgers aufgenommen ist. Dadurch ergibt sich ein möglichst einfacher Aufbau des Stators.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn mehrere Schlaufenbereiche in Umfangsrichtung verteilt an einem Verbindungsdraht und/oder verteilt an mehreren Verbindungsdrähten ausgeformt sind. Dadurch lässt sich die Spannung der Verbindungsdrähte auf möglichst einfache Weise individuell anpassen. Ist zumindest ein erster Schlaufenbereich vorhanden, der in einer ersten axialen Richtung ausgestellt ist und zumindest ein zweiter Schlaufenbereich vorhanden, der in einer, der ersten axialen Richtung entgegengesetzten, zweiten axialen Richtung ausgestellt ist, sind die Schlaufenbereiche variabel einstellbar und in bestehende Bauräume integrierbar.

Als besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass sowohl der erste als auch der zweite Schlaufenbereich jeweils axial innerhalb eines Wicklungsraums des Stators liegt, wobei der Wicklungsraum axial durch die axial äußersten tangentialen Bereiche der Teilspulen und Verbindungsdrähte begrenzt wird. Mit anderen Worten wird der Wicklungsraum durch die Wicklungen der Teilspulen und Verbindungsdrähte vorgegeben, der ohne Schlaufenbereiche vorhanden ist. D.h. in diesem Bereich liegen die tangentialen Wicklungen, d.h. die Wicklungen in Umfangsrichtung vor, wobei es zwischen den einzelnen tangentialen Abschnitten Abschnitte in axialer und/oder radialer Richtung geben kann. Allerdings gibt es eine axial äußere Schicht von Wicklungen, die einen axialen Randbereich des Wicklungsraums darstellen. Von diesem Randbereich oder axialen Grenze des Wicklungsraum aus betrachtet liegen alle Wicklungen, in dem beschriebenen Fall auch die Schlaufenbereiche ausschließlich in Richtung nach axial innen. Ausgenommen hiervor können Anschlussbereich von Wicklungen oder Verbindungsdrähte sein, die die Wicklungen oder Verbindungsdrähte mit Verbindungselementen zum Anschluss des Stators an Stromkreise verbinden. Solche Anschlussbereiche sind ausdrücklich von den erfindungsgemäßen Schlaufenbereichen ausgenommen, bzw. tragen nicht zum Wicklungsraum bei.

Als vorteilhaft hat es sich zudem herausgestellt, wenn der zumindest eine Schlaufenbereich / jeder der mehreren Schlaufenbereiche mittels eines manuellen Press- / Drückvorgangs hergestellt wird. Dadurch wird eine individuelle Einstellbarkeit der Vorspannung des Verbindungsdrahtes ermöglicht.

Somit ist es auch zweckmäßig, wenn der zumindest eine Schlaufenbereich / jeder der mehreren Schlaufenbereiche mittels eines mechanischen Umformwerkzeuges ausgeformt wird. Das Umformwerkzeug ist beispielsweise als eine Zange ausgebildet. Dadurch ist eine effiziente Herstellung des Stators gewährleistet. Alternativ zu der vorzugsweise ausschließlich mechanischen Ausbildung des zumindest einen Schlaufenbereiches mittels eines Umformwerkzeuges, ist es auch zweckmäßig, wenn der zumindest eine Schlaufenbereich automatisiert, etwa mittels eines Roboters, (unter Einsatz des Umformwerkzeuges) eingebracht wird.

Für eine möglichst effiziente Herstellung der elektrischen Maschine ist es auch von Vorteil, wenn der Spulenträger in dem zweiten Schritt als lineare (d. h. abgerollte) Struktur in einer Haltevorrichtung aufgenommen ist. Damit wird der Spulenträger zunächst in einer Ebene angeordnet, um die entsprechenden Teilspulen aufzuwickeln. Dies erleichtert deutlich den Wickelvorgang.

Somit ist es wiederum von Vorteil, wenn der Spulenträger nach dem zweiten Schritt und vor dem dritten Schritt in eine ringförmige Struktur gebracht wird. Dadurch lässt sich der zumindest eine Schlaufenbereich unter Erzeugung einer ausreichenden Spannung geschickt einbringen.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Umformwerkzeug zur Ausformung eines Schlaufenbereiches an einer Statorspule, mit zwei in einer vorgegebenen Verform ungsrichtung relativ zueinander bewegbaren Umformbacken, wobei an einer ersten Umformbacke zwei zueinander beabstandete, jeweils quer zu der Verformungsrichtung verlaufende, stiftförmige erste Vorsprünge angeordnet sind und an einer zweiten Umformbacke ein, ebenfalls quer zu der Verformungsrichtung verlaufender, stiftförmiger zweiter Vorsprung angeordnet ist, wobei die Umformbacken derart ausgebildet sind, dass der zweite Vorsprung in einem Zwischenraum zwischen den beiden ersten Vorsprüngen hinein- und herausschiebbar ist. Es ist dabei jedoch nicht zwingend eine parallele Bewegung der Umformbacken zueinander durchzuführen. Es sind auch einfachere oder komplexere Relativbewegungen zwischen den Umformbacken denkbar. In Bezug auf das Umformwerkzeug ist es ferner zweckmäßig, wenn die Vorsprünge parallel zueinander und/oder senkrecht zu der Verformungsrichtung verlaufen. Dadurch ergibt sich ein möglichst einfach herstellbares Umformwerkzeug.

Für eine reproduzierbare Verformung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die erste Umformbacke zwischen den ersten Vorsprüngen eine Führungsrille aufweist, in welche Führungsrille ein komplementär zu ihr ausgebildeter Führungsvorsprung einschiebbar ist. Der Führungsvorsprung erstreckt sich weiter bevorzugt derart zu der Führungsrille, dass Führungsvorsprung und Führungsrille sich in gleitender Anlage / miteinander befinden, wenn die Umformbacken sich in einer bestimmten (zweiten) Stellung zueinander befinden.

Bilden die Umformbacken unmittelbar Backen einer Zange aus, ist das Umformwerkzeug möglichst einfach herstellbar.

Besonders bevorzugt ist das Umformwerkzeug zur Verwendung in einem Verfahren wie oben beschrieben vorgesehen.

Auch betrifft die Erfindung einen Stator gemäß Anspruch 7.

Durch den hier erfindungsgemäß nach axial innen ausgestellten Schlaufenbereich kann axialer und radialer Bauraum eingespart werden.

Zusätzlich können auch nach axial außen ausgestellte Schlaufenbereiche vorgesehen sein. Hierdurch kann je nach Platz eine variable Gestaltung der Schlaufenbereich ermöglicht werden.

In einer Weiterentwicklung kann vorgesehen sein, dass der Stator einen Wicklungsraum aufweist, der in axialer Richtung durch die Teilspulen und die Verbindungsdrähte begrenzt wird, wobei die axiale Grenze des Wicklungsraums durch die tangential verlaufenden Bereiche der Teilspulen und Verbindungsdrähte definiert wird, die in Bezug auf den Stator am weitesten axial außen liegen. Mögliche axial verlaufenden Anschlussbereiche tragen zu diesem Wicklungsraum gerade nichts bei. Die vorgesehenen Schlaufenbereiche werden dann axial innerhalb des Wicklungsraums ausgebildet werden und überschreiten seine axiale Grenze nicht.

D.h. eine axiale Erweiterung der Stirnfläche des Stators ist durch die Schlaufenbereich, egal in welche Richtung sie sich axial erstrecken, gerade nicht gegeben.

In einer Weiterentwicklung ist dann vorgesehen, dass der Stator nach dem Verfahren nach einem der zuvor erläuterten Ausführungen hergestellt ist.

Mit anderen Worten ausgedrückt ist somit erfindungsgemäß zumindest eine axiale Schleife (Schlaufenbereich), weiter bevorzugt mehrere axiale Schleifen, an Verschaltungsdrähten eines linear gewickelten Elektromotors (elektrische Maschine) ausgebildet. Die überstehenden Drähte werden insbesondere mittels Pins (stiftförmige Vorsprünge) in Axialrichtung, gegebenenfalls in entgegengesetzten Richtungen (abhängig vom Pol), verbogen, sodass sich Schlaufen (Schlaufenbereiche) bilden.

Diese axialen Schlaufen liegen am Umfang des Motors an und verringern den radialen Bauraumbedarf.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Umfangsbereiches eines erfindungsgemäß hergestellten Stators für eine elektrische Maschine nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei zwei an einem Verbindungsdraht ausgeformte (erste) Schlaufenbereiche gut zu erkennen sind,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Umfangsbereiches des Stators nach Fig. 1 , wobei ein entgegengesetzt zu den ersten Schlaufenbereichen ausgestellter zweiter Schlaufenbereich zu erkennen ist.

Fig. 3 eine Draufsicht einer Haltevorrichtung, die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Stators eingesetzt ist, wobei an einem linear abgeordneten Spulenträger bereits mehrere Teilspulen aufgewickelt sind, Fig. 4 eine Draufsicht auf einen in einem Zwischenzustand der Herstellung vorliegenden erfindungsgemäßen Stator, wobei die Verbindungsdrähte noch nicht unter Ausbildung der Schlaufenbereiche plastisch verformt sind, jedoch die verschiedenen Stellen, an denen die Schlaufenbereiche eingebracht werden, bereits markiert sind,

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein zur Ausformung eines Schlaufenbereiches verwendeten Umformwerkzeuges mit einem bereits eingelegten Verbindungsdraht, wobei sich das Umformwerkzeug in einer ersten Stellung befindet, in der der Verbindungsdraht noch nicht plastisch verformt ist,

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Umformwerkzeug der Fig. 5, wobei sich das Umformwerkzeug in einer zweiten Stellung befindet, in der zwei Umformbacken des Umformwerkzeuges ineinander eingeschoben sind und somit der Verbindungsdraht unter Ausbildung eines Schlaufenbereiches plastisch verformt ist,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Umformwerkzeuges im Bereich seiner Umformbacken,

Fig. 8 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Umformwerkzeug, wodurch dessen Ausbildung als Zange gut zu erkennen ist, sowie

Fig. 9 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Herstellverfahrens.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Ein erfindungsgemäß hergestellter Stator 1 ist in Verbindung mit den Fign. 1 , 2 und 4 veranschaulicht. Der Stator 1 ist als Teil einer der Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellten elektrischen Maschine (auch als Elektromotor bezeichnet). Die elektrische Maschine ist vorzugsweise als ein bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet. Neben dem ringförmigen Stator 1 weist die elektrische Maschine auf übliche Weise einen radial (radial ist Richtung senkrecht zu einer Drehachse des Rotors) innerhalb des Stators 1 angeordneten Rotor auf. Der Rotor ist wiederum auf übliche Weise mit einer axial (axial ist Richtung entlang / parallel zu der Drehachse des Rotors) aus dem Stator 1 herausragenden Abtriebswelle verbindbar oder bereits verbunden, um im Betrieb weitere Komponenten, vorzugsweise in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, anzutreiben.

Die erfindungsgemäße Herstellung des Stators 1 ist mit Fig. 9 allgemein und in Verbindung mit den Fign. 1 bis 6 detaillierter zu erkennen. Zur Herstellung des Stators

1 wird gemäß Fig. 3 zunächst (in einem ersten Schritt a)) ein Spulenträger 2 zur Verfügung gestellt. Der Spulenträger 2 liegt zunächst linear, das heißt abgewickelt, vor. Der Spulenträger 2 wird zum Aufwickeln einer Spulenanordnung / Statorspule an einer Haltevorrichtung 9 gemäß Fig. 3 aufgenommen.

Daran im Anschluss (in einem zweiten Schritt b)) wird die Spulenanordnung in Form mehrerer Teilspulen 4 auf den Spulenträger 2 aufgewickelt. Der Spulenträger 2 weist mehrere Zähne 3 auf, die in regelmäßigen Abständen entlang seiner linearen Struktur 10 in Fig. 3 nebeneinander angeordnet sind. Auf jeden Zahn 3 wird eine Teilspule 4 gewickelt, wobei die Teilspulen 4 gruppenweise, je nach Schaltung des Stators, ineinander übergehen / miteinander verbunden sind und eine übergeordnete Statorspule bilden.

Mit der Fig. 3 ist auch gut zu erkennen, dass nach dem Umwickeln des Spulenträgers

2 mehrere Verbindungsdrähte 6 (Kupferdrähte), die zur Verbindung der einer Gruppe zugeordneten Teilspulen 4 dienen, zu einer späteren Stirnseite 5 / axialen Seite des Stators 1 abstehen und zumindest teilweise entlang der (hier linearen) Erstreckung des Spulenträgers 2 verlaufen.

Nach dem aus Fig. 3 ersichtlichen Wickelvorgang der Teilspulen 4 wird der Spulenträger gemäß Fig. 4 in seine für den Einsatz in der elektrischen Maschine beabsichtigte ringförmige Struktur 11 gebracht. Dadurch verlaufen die Verbindungsdrähte in einer Umfangsrichtung des Stators 1 und werden entsprechend positioniert.

Daran im Anschluss werden in einem dritten Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens die Verbindungsdrähte 6, die die Teilspulen 4 gruppenweise miteinander verbinden, lokal plastisch verformt, wodurch sie sich selbsttätig in Umfangsrichtung vorspannen.

Mehrere durch diese plastische Verformung gezielt eingebrachten Schlaufenbereiche 7a, 7b sind in den Fign. 1 und 2 gut zu erkennen. Hierbei sind in Fig. 1 zwei erste Schlaufenbereiche 7a an einem einzelnen Verbindungsdraht 6 gezeigt. Diese beiden Schlaufenbereiche 7a erstrecken sich in einer ersten axialen Richtung des Stators 1 und liegen radial von außen unmittelbar an dem Spulenträger 2 an. Es bleibt hervorzuheben, dass die axiale Ausdehnung der Schlaufenbereiche 7a innerhalb eines Wicklungsraums 21 liegt, d.h. es wird kein zusätzlicher axialer Bauraum durch die Schlaufenbereiche 7a in Anspruch genommen. Der Wicklungsraum 21 wird dabei durch die tangentialen Bereiche der Teilspulen 4 und der Verbindungsdrähte 6 in axialer Richtung nach außen begrenzt.

Ein zweiter Schlaufenbereich 7b ist in Fig. 2 gezeigt, der sich in einer, der ersten axialen Richtung entgegengesetzten, zweiten axialen Richtung erstreckt. Der zweite Schlaufenbereich 7b ist an einem weiteren Verbindungsdraht 6 angeordnet und liegt ebenfalls radial von außen an dem Spulenträger 2 an. Auch hier liegen der zweite Schlaufenbereich 7b immer axial innerhalb des Wicklungsraums 21 .

Auf diese Weise sind an den in Fig. 4 eingezeichneten Stellen D1 , D2 und D3 des Stators an den jeweiligen Verbindungsdrähten die Schlaufenbereiche 7a, 7b ausgebildet. Dadurch kommt es zu einem radialen Vorspannen und einem Verschieben der weiteren Verbindungsdrähte 6 bzw. deren Abschnitte in radialer Richtung nach innen. Dadurch kommt es zu einer vollumfänglichen Anlage der Verbindungsdrähte 6 in radialer Richtung von außen an dem Spulenträger 2. In den Fign. 5 und 6 ist schematisch ein Verformungsvorgang der Verbindungsdrähte 6, sprich zur Ausformung der Schlaufenbereiche 7a, 7b, veranschaulicht. Der Umformvorgang erfolgt mittels eines Umformwerkzeuges 8, das nachfolgend in den Fign. 7 und 8 näher dargestellt ist.

Gemäß Fig. 5 wird das Umformwerkzeug 8 zunächst in einer ersten Stellung an den Verbindungsdraht 6 angelegt, sodass sich der Verbindungsdraht 6 zwischen, einerseits, zwei ersten Vorsprüngen 14 einer ersten Umformbacke 12 des Umformwerkzeuges 8 und, andererseits, einem zweiten Vorsprung 15 einer zweiten Umformbacke 13 des Umformwerkzeuges 8 befindet. Zur plastischen Verformung wird das Umformwerkzeug 8 (d.h. die Umformbacken 12, 13 zueinander) in eine zweite Stellung verbracht. Die Umformbacken 12, 13 werden von der ersten Stellung in die zweite Stellung derart aufeinander zu bewegt / gedrückt, dass dadurch ein Schlaufenbereich 7a, 7b gebildet wird.

Es ist zu erkennen, dass die beiden zueinander parallel verlaufenden, stiftförmigen ersten Vorsprünge 14 der ersten Umformbacke 12 derart zueinander beabstandet sind, dass der parallel zu den ersten Vorsprüngen 14 verlaufende, stiftförmige, zweite Vorsprung 15 der zweiten Umformbacke 13 in einen Zwischenraum 16 zwischen den beiden ersten Vorsprüngen 14, unter Zwischenlage des Verbindungsdrahtes 6, hineinbewegbar / -schiebbar ist. Der Abstand zwischen den sich zugewandten Seiten der Vorsprünge 14, 15 ist damit gleich oder größer der Summe der Abmessungen aus dem Durchmesser des zweiten Vorsprungs 15 sowie zweimal dem Durchmesser des Verbindungsdrahtes 6.

Damit ist das Umformwerkzeug 8 zwischen einer in Fig. 5 dargestellten ersten Stellung und einer in Fig. 6 dargestellten zweiten Stellung verschiebbar.

Mit den Fign. 7 und 8 ist das Umformwerkzeug 8 detaillierter in einer beispielhaften Ausbildung veranschaulicht. Das Umformwerkzeug 8 ist als ein Zangenwerkzeug / eine Zange 19 ausgebildet und ist an seinen Backen unmittelbar mit den Umformbacken 12, 13 ausgestattet. Die Umformbacken 12, 13 werden somit im Verfahren bevorzugt ausschließlich in einer Verform ungsrichtung 20 von der ersten Stellung in die zweite Stellung und wieder zurückbewegt. Senkrecht zu dieser Verform ungsrichtung 20 und zu einer gemeinsamen Seite der Umformbacken 12, 13 stehen die ersten und zweiten Vorsprünge 14, 15 ab.

Es ist ferner zu erkennen, dass in der ersten Umformbacke 12 zwischen den ersten Vorsprüngen 14, sprich in dem Zwischenraum 16, eine ebenfalls parallel zu den ersten Vorsprüngen 14 verlaufende Führungsrille 17 in Form einer Nut eingebracht ist. Ein komplementär zu dieser Führungsrille 17 ausgebildeter Führungsvorsprung 18 ist an der zweiten Umformbacke 13 ausgebildet. Wird das Umformwerkzeug 8 geschlossen, das heißt von der ersten Stellung nach Fig. 5 in die zweite Stellung nach Fig. 6 bewegt, wird der Führungsvorsprung 18 in die Führungsrille 17 eingeschoben, unter Umsetzung einer Gleitführung zwischen den Umformbacken 12, 13. An den Führungsvorsprung 18 ist vorzugsweise stirnseitig unmittelbar der zweite Vorsprung 15 angeformt.

Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass das Umformwerkzeug 8 in weiter bevorzugten Ausführungsbeispielen, die hier der Kürze wegen nicht dargestellt sind, Teil einer Automatik, d.h. eines Roboters ist, der die Schlaufenbereiche 7a, 7b vollautomatisiert einbringt. Das Umformwerkzeug 8 funktioniert dabei jedoch ebenfalls nach dem zuvor erläuterten Prinzip und ist weitestgehend gleich aufgebaut.

Mit anderen Worten ausgedrückt, werden erfindungsgemäß die Verschaltungsdrähte (Verbindungsdrähte 6) mit einem geeigneten Werkzeug (Umformwerkzeug 8) in axial oder diagonal verlaufende Schlaufen (Schlaufenbereiche 7a, 7b) geformt. Auf diese Weise kann vorhandener Bauraum geschickt genutzt werden. Die Schlaufen haben den Vorteil, dass durch ihre plastische Verformung Spannung auf den Verschaltungsdraht gebracht wird und deshalb die Rückfederung geringer ausfällt. Dadurch wird der Bauraumbedarf noch geringer.

Zur Anwendung der Vorgehensweise kann ein manuelles Werkzeug (Umformwerkzeug 8) eingesetzt werden. Bevorzugt wird jedoch eine vollautomatische Maschine / Anlage aufweisend ein Umformwerkzeug 8 nach demselben Prinzip zum Einsatz kommen. Zur Verformung der Verschaltungsdrähte wird das Werkzeug verwendet, das beispielsweise aus mehreren, gegeneinander verschiebbaren Bolzen / Stiften (Vorsprünge 14, 15) besteht. Eine Backe des Werkzeugs enthält bevorzugt zwei Stifte, eine dazu gegenüberliegende Backe enthält einen einzelnen Stift, wobei der einzelne Stift mittig zwischen den beiden anderen angeordnet ist. Durch Öffnen und Schließen der Zange verschieben sich die Stifte relativ zueinander. Ein dazwischen eingeklemmter Draht / Verschaltungsdraht wird dadurch gezielt in die U-förmige Schlaufe gebogen.

Das gleiche Prinzip kann auch als Umformwerkzeug 8 einer vollautomatischen Maschine zum Einsatz kommen, jedoch wird hier die Bewegung vorzugsweise durch Druckluftzylinder und entsprechende Gelenke / Führungen realisiert und die Reihenfolge der Umformung durch die Steuerung der Montageanlage vorgegeben.

Bezuqszeichenliste

Stator

Spulenträger Zahn Teilspule Stirnseite Verbindungsdraht a erster Schlaufenbereich b zweiter Schlaufenbereich Umformwerkzeug Haltevorrichtung 0 lineare Struktur 1 ringförmige Struktur 2 erste Umform backe 3 zweite Umformback 4 erster Vorsprung 5 zweiter Vorsprung 6 Zwischenraum 7 Führungsrille 8 Führungsvorsprung 9 Zange 0 Verformungsrichtung 1 Wicklungsraum