WICKLUNG AUS FORMTEILEN, VERFAHREN UND FORMTEILSATZ ZUR HERSTELLUNG EINER WICKLUNG FÜR EINE ELEKTRISCHE MACHINE Bei elektrischen Maschinen ist der Ständer und/oder Läufer im allgemeinen mit einer Wicklung ausgestattet. Bei einer Mehrphasen-Asynchronmaschine oder-Synchronmaschine erzeugt der durch die Ständerwicklung fließende Strom ein magneti- sches Drehfeld, welches eine Drehbewegung des Läufers her- vorruft. Herkömmlicherweise ist die Wicklung aus gewickel- ten Drahtspulen aufgebaut. Diese verlaufen im Bereich der sog. Spulenseiten in Nuten des Ständerkörpers. Wegen des in der Regel kreisrunden Querschnitts der Drähte beträgt der Füllfaktor in den i. a. rechteckförmigen Nuten meist weniger als 50%.

Zur Erhöhung des Füllfaktors ist es bekannt, die Wicklung nicht aus Drahtgebilden, sondern aus Formteilen, und zwar Stäben mit an den Nutquerschnitt angepaßtem Querschnitt auszubilden, die in die Nuten eingesetzt werden. Aus der DE-AS 1 006 506 ist beispielsweise eine derartige Maschine bekannt, bei der die Stäbe an ihren außerhalb der Nuten liegenden Enden mit Hilfe von Zwingen oder Laschen mitein- ander verbunden werden, so daß sich eine zusammenhängende Spule ergibt. Alternativ können die Stabenden verlötet wer- den. Ein Beispiel für eine elektrische Maschine mit einer Formteilwicklung, die durch Verschweißen der Formteile her- gestellt wird, ist aus der DE 197 36 645 AI bekannt.

Aus der WO 92/06527 ist eine elektrische Maschine bekannt, bei der Formteile, nämlich Drahtstäbe in Öffnungen von übereinander liegenden Halteringen eingeführt und durch entgegen gerichtetes Drehen der Ringe verbogen werden. An- schließend werden die Drahtstäbe in die Nuten der elektri- schen Maschine eingeschoben, und die Stabenden schrittweise verschweißt oder durch Tauchlöten in einem Arbeitsgang ver- lötet.

Die DE 43 21 236 Cl offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine, bei dem aus Formteilen aufge-

baute Wicklungselemente zu einer vollständigen Wicklung zu- sammengeschoben und daraufhin an den lose übereinander lie- genden Kontaktflächen verschweißt oder verlötet werden.

In der US 5,508,577 ist ein Ausführungsbeispiel (Fig. 14) einer elektrischen Maschine gezeigt, bei dem vor dem Ein- setzen der Formteile in die Nuten des Läufers jeweils drei Formteile zusammengesteckt werden, indem ein zylindrischer Fortsatz eines Formteils in ein Loch im anderen Formteils eingeschoben wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel (Fig. 15) werden die Formteile erst nach dem Einsetzen in die Nuten zusammengefügt. Hierbei werden die Formteile aber nicht zusammengesteckt, sondern an den Kontaktflächen stumpf aufeinandergelegt und verschweißt.

Aus der DE 34 35 001 C2 ist eine elektrische Maschine mit in Umfangsrichtung teilbarem Stator bekannt, bei der Wick- lungsdrähte an den Teilungsstellen mit Klemmverbindern oder durch leitfähigen Klebstoff lösbar miteinander verbunden sind.

In der Praxis sind Formteilwicklungen bei stationären Groß- maschinen, etwa Kraftwerksgeneratoren mit vielen tausend kW zum Einsatz gelangt. Für kleinere mobile Maschinen unter- halb 30-100 kW, zum Beispiel zur Verwendung als Starter oder Generator im Kraftfahrzeug haben sich solche Wicklun- gen bislang nicht durchgesetzt. Dies dürfte an dem relativ komplizierten Fügeprozess und dem Aufwand für die Herstel- lung der vielen erforderlichen Leiterverbindungen liegen.

Auch die im Kraftfahrzeug vorliegende hohe Rüttelbeanspru- chung scheint eher gegen eine Verwendung solcher Wicklungen zu sprechen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Formteil- wicklung bereitzustellen, die besonders für die genannten kleineren Maschinen zur Verwendung im Kraftfahrzeug geeig- net ist und mit relativ geringem Aufwand herstellbar ist.

Dazu gehört die Bereitstellung eines Verfahrens sowie eines Formteilsatzes zur Herstellung einer solchen Wicklung.

Die Erfindung stellt hierzu gemäß Anspruch 1 eine Wicklung für einen Ständer oder Läufer einer elektrischen Maschine bereit, die zumindest teilweise aus einzelnen Formteilen aufgebaut ist, und zwar derart, daß diese Formteile wenig- stens zum Teil beim oder nach dem Einsetzen in den Ständer oder Läufer mechanisch miteinander verbunden worden sind und nach dem Herstellen der mechanischen Verbindung verlötet oder verschweißt worden sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Wicklung für einen Ständer oder Läufer einer elektrischen Maschine wird gemäß Anspruch 10 die Wicklung zumindest teilweise aus einzelnen Formteilen aufgebaut, indem die Formteile in den Ständer bzw. Läufer eingesetzt werden und beim oder nach dem Einsetzen eines Formteils dieses mit we- nigstem einem anderen Formteil mechanisch verbunden wird.

Danach wird die mechanische Verbindung verlötet oder ver- schweiß.

Gemäß Anspruch 12 ist die Erfindung auch auf einen Form- teilsatz zur Herstellung einer Wicklung für einen Ständer oder Läufer einer elektrischen Maschine gerichtet, wobei die Formteile dazu eingerichtet sind, daß sie beim oder nach dem Einsetzen in den Ständer bzw. Läufer mechanisch verbunden werden und die mechanische Verbindung verlötet oder verschweißt wird.

Beim Aufbau der Wicklung werden die betroffenen Formteile durch die zunächst vorgenommene mechanische Verbindung zu- mindest bezüglich eines Teils der Bewegungsfreiheitgrade fixiert (durch die Berührung der Teile kommt es hierbei i. a. bereits zu einer meist punktförmigen elektrischen Ver- bindung). Durch die zusätzliche Verlötung oder Verschwei- ßung der Formteile wird eine flächige elektrische Verbin- dung mit dauerhaft niedrigen Übergangswiderstand herge- stellt (und auch die mechanische Kopplung verstärkt). Das mechanische Verbinden der Formteile vor dem Löten bzw.

Schweißen erleichtert den Aufbau der Wicklung, denn es stellt sicher, daß beim Fügen einer oder mehrerer Lagen der Wicklung oder der gesamten Wicklung die bereits eingebau- ten, aber noch nicht verlöteten bzw. verschweißten Formtei-

le in ihrer Sollposition verbleiben. Dadurch ist es insbe- sondere möglich, wie weiter unten noch näher erläutert wird, auf genaue, aber einfache Weise alle oder mehrere der Formteile gleichzeitig in einem einzigen Arbeitsgang zu verlöten oder zu verschweißen. Andererseits kann die Verlö- tung bzw. Verschweißung auch bereits nach dem Herstellen der mechanischen Verbindung zwischen nur einem oder mehre- ren Paaren von Formteilen erfolgen, z. B. jeweils nach dem Einsetzen und mechanischen Verbinden einer ganzen oder ei- nes Teils einer Lage der Wicklung. Dadurch, daß die zusatz- liche mechanische Verbindung dauerhaft bestehen bleibt, wird erreicht, daß beim Betrieb der elektrischen Maschine auftretende mechanische Belastungen nicht allein von der Lot-bzw. Schweißverbindung aufgenommen werden müssen, son- dern auch von der mechanischen Verbindung. Dies entlastet die Lot-oder Schweißverbindung und erhöht die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der elektrischen Maschine.

Die elektrische Maschine ist insbesondere eine Wechsel- strommaschine, wie z. B. eine Asynchron-oder Synchronma- schine in Innenläufer-oder Außenläuferbauart. Vorzugsweise ist sie eine wechselrichtergesteuerte Mehrphasenmaschine (z. B. Dreiphasenmaschine), deren Wicklung entsprechend meh- rere (drei) Stränge aufweist, wobei zu verschiedenen Strän- gen gehörende Spulen überlappend angeordnet sind. Bei- spielsweise können bei einer Dreiphasenwicklung zwischen den beiden Spulenseiten (d. h. den in den Nuten liegenden Spulenabschnitten) der zum ersten Strang gehörenden Spule jeweils eine Spulenseite einer zum zweiten Strang und eine weitere Spulenseite einer zum dritten Strang gehörenden Spule liegen. Beispiele für Dreiphasenwicklungen können dem Buch"Elektrische Maschinen"Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH Co., 3. Auflage 1994, S. 169-181 ent- nommen werden.

Bevorzugt handelt es sich bei der elektrischen Maschine um einen Starter, Generator oder einen kombinierten Star- ter/Generator eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor.

Besonders bevorzugt handelt es sich um einen sog. Kurbel- wellenstarter-Generator, also einem kombinierten Starter und Generator, dessen Läufer direkt auf der Kurbelwelle

oder einer Kurbelwellenverlängerung des Verbrennungsmotors sitzt und vorzugsweise permanent und ohne Zwischenüberset- zung mit dieser mitdreht.

Die Formteile sind vorzugsweise aus einem Stück herge- stellt, beispielsweise durch Gießen, Pressen, Stanzen, Frä- sen und/oder Biegen. Alternativ kann ein Formteil auch aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt sein, welche z. B. miteinander verschweißt sind oder vor dem Einsetzen in den Ständer bzw. Läufer mechanisch miteinander verbunden und außerdem verlötet oder verschweißt worden sind. Anders als bei einer herkömmlichen Wicklung, bei welcher der Wick- lungsdraht beim Aufbau der Wicklung in Spulenform gebogen wird, haben die Formteile beim Wicklungsaufbau vorzugsweise bereits alle nötigen Abwinkelungen. Da hierdurch der beim Biegen einzuhaltende Mindestbiegeradius entfällt, hat eine Formteilwicklung im Wickelkopfbereich i. a. einen geringeren Platzbedarf als eine herkömmliche Drahtwicklung. Vorzugs- weise sind zur Vermeidung oder zumindest Verringerung von Biegespannungen die Abwinkelungen der Formteile nicht durch Biegen oder zumindest nicht durch Kaltbiegen hergestellt, vielmehr sind die Formteile mitsamt Abwinkelung vorzugswei- se aus dem Vollen gegossen, gepreßt, gestanzt oder gefräst ; alternativ wird die Abwinkelung zwecks Spannungsabbau durch Warmbiegen hergestellt. Die Formteile können z. B. aus Kup- fer oder Aluminium oder Legierungen dieser Metalle beste- hen.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestal- tungen der Wicklung, des Verfahrens und des Formteilsatzes gemäß der Erfindung angegeben.

Vorteilhaft werden mehrere oder alle Lot-bzw. Schweißver- bindungen einer Seite der Wicklung gemeinsam in einem ein- zigen Arbeitsgang hergestellt (Anspruch 2). Eine gemeinsame Herstellung mehrerer Schweißverbindungen ist beispielsweise möglich, indem mehrere Laserstrahlen (die von gesonderten Lasern und oder einem aufgespaltenem Laserstrahl herrühren können) gleichzeitig auf mehrere Verbindungsstellen gerich- tet werden. Eine gemeinsame Verlötung kann beispielsweise durch ein Schwallötverfahren erzielt werden. Solche Verfah-

ren sind in der Elektronikfertigung zum Verlöten von mit Bauelementen bestückten Leiterplatten bekannt. Hierbei wird z. B. eine Seite der Wicklung mit zu verlötenden Verbin- dungsstellen nahe über die Oberfläche eines Lotbads gehal- ten, in dem eine laufende Lotwelle (d. h. ein Lotschwall) erzeugt wird, in welche die Verbindungsstellen eintauchen und hierdurch miteinander verlötet werden. Alternativ kann die gemeinsame Verlötung in einem Arbeitsgang durch Tauchlöten erfolgen. Hierbei wird eine Seite der Wicklung mit zu verlötenden Verbindungen in ein Lotbad getaucht (Anspruch 3).

Grundsätzlich ist es möglich, das Lot direkt in die Löt- spalten einzubringen (etwa mit Hilfe einer Lötpaste) oder durch die Wirkung der Schwerkraft von oben in die Lötspal- ten fließen zu lassen. Vorteilhaft sind die Lötspalten je- doch so ausgebildet, daß sie durch Kapillarwirkung mit dem Lot gefüllt werden können (Anspruch 4). Die Kapillarwirkung wird durch die Wahl geeigneter Spaltweiten eingerichtet, die hauptsächlich von der Kohäsion des flüssigen Lots und von dessen Adhäsion an den Kapillarwänden abhängen.

Unter der"mechanischen Verbindung"wird anliegend jede Verbindung verstanden, welche die beiden Formteile hin- sichtlich eines, mehrerer oder aller Bewegungsfreiheitsgra- de relativ zueinander fixiert. Das in der DE 43 21 236 Cl genannte"Zusammenschieben"von Formteilen stellt also kei- ne mechanische Verbindung im diesem Sinne dar, da die bloß übereinander liegenden Formteile nur in einer einzigen Richtung (z. B. + X) zueinander fixiert sind, sich in der Gegenrichtung (z. B.-X) aber ohne weiteres voneinander lö- sen können. Da eine doppelte Verlötung oder Verschweißung oder eine kombinierte Verlötung und Verschweißung hier im allgemeinen nicht von Interesse sein wird, wird vorzugswei- se unter dem Begriff"mechanische Verbindung"keine Löt- oder Schweißverbindung verstanden.

Vorteilhaft handelt es sich bei der mechanischen Verbindung um eine Formschluß-und/oder Klemmschluß-und/oder Klebver- bindung (Anspruch 5). Besonders vorteilhaft ist eine Ausge- staltung, bei der die mechanische Verbindung allein durch

die Formteile (und ggf. Klebemittel), jedoch ohne Mitwir- kung von Zusatzteilen, wie Schrauben, Nieten, Klemmen ge- bildet wird.

Die mechanische Verbindung wird vorzugsweise durch eine Re- lativbewegung der zu verbindenden Formteile hergestellt, mit anderen Worten handelt es sich um eine Steckverbindung (Anspruch 6).

Der Ständer und/oder Läufer der elektrischen Maschine ist zu Führung des magnetischen Flusses im allgemeinen mit ei- nem Ständer-bzw. Läuferkörper in Form eines Blechpakets ausgerüstet, das meist in Umfangsrichtung einstückig ist und zur Aufnahme der Spulenseiten der Formteilwicklung ge- nutet ist. Bei der Radialfeldmaschine verlaufen die Nuten in Axialrichtung (oder-bei Schrägnutung-unter einem kleinen Winkel hierzu). Der Aufbau der Formteilwicklung er- folgt vorteilhaft so, daß die Formteile jeweils mit ihrem Spulenseiten-Abschnitt in der Nutlängsrichtung in die Nut eingeschoben werden.

Vorteilhaft sind die Formteile L-förmig ausgebildet, wobei jeweils ein Schenkel in der Nut liegt (er bildet die Spu- lenseite), während der andere Schenkel einen senkrecht da- zu, im wesentlichen in Sehnenrichtung verlaufenden Verbin- dungsleiter bildet, welcher zu der anderen Spulenseite der jeweiligen Spule führt. Eine Wicklung mit n Windungen wird aus 2n Formteilen aufgebaut, wobei ggf. für den Anschluß der Wicklung an Stromleiter und/oder an eine andere Wick- lung zusätzliche Formteile vorgesehen sind. Durch Herstel- len einer Verbindung, und zwar zwischen dem freien Ende des Verbindungsleiters des einen Formteils mit dem freien Ende der Spulenseite des anderen Formteils entsteht eine Win- dung. Indem nun beispielsweise das freie Ende des Verbin- dungsleiters des zweitgenannten Formteils mit dem freien Ende der Spulenseite eines dritten, darüber liegenden Form- teils verbunden wird, und so fort, entsteht eine wendelar- tige Wicklung mit mehreren Windungen. Vorzugsweise füllt die Spulenseite des Formteils die Nutbreite aus, d. h. es liegen nicht etwa zwei oder mehrere Formteile nebeneinander in einer Nut. Hingegen liegen im allgemeinen mehrere Spu-

lenseiten übereinander, um die mehreren Wicklungen eines Spule zu bilden. Die Nuten sind an ihrem Nutkopf vorteil- haft durch Polschuhe oder ähnliches verengt. Das Einsetzen der Spulenseiten in die Nuten erfolgt vorteilhaft durch Einschieben in der Nutlängsrichtung, also bei einer Radial- flußmaschine im wesentlichen in der Axialrichtung. Durch den genannten Aufbau sind die in die Nut eingeschobenen Formteile in Radialrichtung sowie in Umfangsrichtung fi- xiert. Die Spulenseiten weisen zwecks Erzielung eines mög- lichst hohen Füllfaktors vorteilhaft einen an den Nutquer- schnitt angepaßten Querschnitt auf, als z. B. bei rechteck- förmigen Nuten einen rechteckigen Querschnitt, wobei die Querschnittsbreite im wesentlichen der Nutbreite ent- spricht. Die Verbindungsleiter haben beispielsweise eben- falls rechteckigen Querschnitt, sind aber vorteilhaft fla- cher und breiter als die Spulenseiten, um ohne Verringerung der Querschnittsfläche die Verbindungsleiter von zu ver- schiedenen Strängen gehörenden Spulen aneinander vorbei führen zu können, und hierbei für die Verbindungsköpfe re- lativ wenig Platz in Anspruch zu nehmen.

Vorteilhaft liegt die Steckrichtung der Steckverbindung im wesentlichen in der Nutlängsrichtung des Ständers bzw. Läu- fers (Anspruch 7). Beispielsweise können L-förmige Formtei- le an ihrem Spulenseiten-Ende mit einer Aufnahme ausgestat- tet sein, die das Einführen jeweils eines Verbindungslei- ter-Endes eines anderen Formteils in Nutlängsrichtung er- laubt. Beim Fügen wird zunächst die Spulenseite eines er- sten Formteils in Nutlängsrichtung in eine Nut eingescho- ben. Anschließend wird ein zweites Formteil, welches die andere Spulenseite einer Spule bilden soll, von der anderen Seite des Ständers mit seiner Spulenseite in Nutlängsrich- tung in die zur anderen Spulenseite gehörende Nut einge- schoben. Wenn das freie Ende der Spulenseite des zweiten Formteils rückseitig aus dem Ständer austritt, wird das Verbindungsleiter-Ende des ersten Formteils durch die Ein- schubbewegung in die Aufnahme des zweiten Formteils einge- führt. Ebensogut können statt der Spulenseiten-Enden die Verbindungsleiter-Enden mit den Aufnahmen ausgerüstet sein.

Durch das Zusammenstecken der beiden Formteile und deren Einschluß in die Nuten sind diese formschlüssig gegen Her-

ausfallen aus dem Ständer/Läufer gesichert (abgesehen von einer im Prinzip noch möglichen Bewegung in Steckrichtung).

Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Steckver- bindung verläuft die Steckrichtung nicht in Axialrichtung, sondern in einer Richtung, die im wesentlichen in der Ra- dialebene der elektrischen Maschine liegt, also in Radial- richtung, Umfangsrichtung oder beliebigen Kombinationen hiervon, besonders vorzugsweise aber im wesentlichen in Ra- dialrichtung (Anspruch 8). Sofern bei dieser Ausgestaltung die Formteile ebenfalls in Nutlängsrichtung in den Stän- der/Läufer eingeschoben werden, wird während des Ein- schiebvorgangs beispielsweise jeweils der zu einer Verbin- dung gehörende Verbindungsleiter elastisch gebogen, um Platz für das freie Ende der Spulenseite des jeweils ande- ren Formteils zu schaffen, und wird schließlich im wesent- lichen in Radialrichtung mit jenem zusammengesteckt, wobei er wieder seine elastisch entspannte Ausgangslage enthält.

Sofern die Nuten nicht radial durch Polschuhe verengt sind, kann das Einsetzen der Formteile in die Nuten auch in Ra- dialrichtung erfolgen. In diesem Fall entspricht die Steck- richtung wiederum der Einsetzrichtung ; das Stecken kann al- so im Verlauf der Einsetzbewegung erfolgen. Im letztgenann- ten Fall ist es übrigens möglich, die Formteile C-förmig auszugestalten, wie es beispielsweise aus der eingangs ge- nannten DE 197 36 645 AI bekannt ist. Bei dieser C-förmigen Ausgestaltung werden jeweils zwei freie Verbindungsleiter- Enden mechanisch miteinander verbunden, insbesondere zusam- mengesteckt.

Vorzugsweise ist die Steckverbindung mit so enger Passung ausgestaltet, daß die beiden Formteile in zusammengesteck- tem Zustand hinsichtlich des im Prinzip noch verbleibenden Bewegungsfreiheitsgrads in Steckrichtung reibschlüssig ver- bunden sind. Vorteilhaft ist die Steckverbindung alternativ oder ergänzend als Schnappverbindung ausgebildet. Hierbei wird beispielsweise im Verlauf der Einsteckbewegung eines der beiden oder beide zu verbindende Teile elastisch defor- miert, und am Ende des Steckweges wieder schlagartig ent- spannt. Eine derartige Schnapp-oder Rastverbindung kann nur mit relativ großem Krafteinsatz, teilweise nur unter

Inkaufnahme nicht-elastischer Verformung (Zerstörung) wie- der gelöst werden und bewirkt daher einen Formschluß in der Steckrichtung.

Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungs- gemäßen Verfahrens und des Formteilsatzes wird auf die obi- gen Ausführungen zu Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine verwiesen.

Eine beispielhafte elektrische Maschine zur Verwendung als Starter/Generator eines Kraftfahrzeugs hat 144 Spulen mit 8 Windungen pro Spule. Es sind also ungefähr 1150 Verbindun- gen zwischen den einzelnen L-oder C-förmigen Formteilen herzustellen. Die Erfindung erlaubt, derartige Wicklungen mit hoher mechanischer Stabilität bei relativ geringem Fer- tigungsaufwand herzustellen.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Zeichnung näher erläutert. In der Zeich- nung zeigen : Fig. 1 eine schematisch dargestellte Abwicklung eines Abschnitts eines Stranges ; Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Schemadarstel- lung eines Formteils gemäß einem ersten bevorzug- ten Ausführungsbeispiel ; Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2 (sowie entlang der Linie F-F in Fig. 9) ; Fig. 4 eine'perspektivische Schnittdarstellung einer Nut eines Ständers mit darin befindlichen Formteilen ; Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 2 ; Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 2 ; Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie D-D in Fig. 2 (sowie entlang der Linie E-E in Fig. 9) ;

Fig. 8 den in Fig. 6 gezeigten Schnitt bei eingeführtem zweiten Formteil ; Fig. 9 eine Draufsicht auf zwei Formteile gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ; Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie G-G in Fig. 9 ; Fig. 11 einen Schnitt entlang der Linie H-H in Fig. 9.

In den Figuren sind funktionsgleiche oder-ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Fig. 1 zeigt in ebener Abwicklung einen Abschnitt eines Ständers 8 einer Dreiphasenmaschine mit einem aus L- förmigen, einstückigen Formteilen 1 hergestellten Wick- lungsstrang. Zur Vereinfachung ist nur ein einziger Strang gezeigt. Die beiden weiteren Stränge sind entsprechend auf- gebaut, wobei sich zu verschiedenen Strängen gehörende Spu- len auf übliche Weise entlang des Umfangs des Ständers 8 überlappen. Entsprechende Wicklungsstränge können bei einem (nicht dargestellten) Ausführungsbeispiel auf ähnliche Wei- se statt bei einem Ständer bei einem Läufer einer elektri- schen Maschine vorgesehen sein.

Die Formteile 1 sind jeweils aus einem Spulenseitenteil 2 und einem Verbindungsleiterteil 3 aufgebaut. Die Spulensei- tenteile 2 liegen in radial verlaufenden im Querschnitt rechteckförmigen Nuten 11 des Ständers 8. Die in Fig. 1 dargestellte Wicklung ist eine Einschicht-Gruppenwicklung, also eine Wicklung, bei der in jeder Nut nur eine Spulen- seite liegt und die zusammengehörenden Spulenseiten (hier zwei) in einer Gruppe nebeneinander liegen. Bei anderen Ausführungsbeispielen (siehe z. B. Figur 4) liegen hingegen mehrere Spulenseiten, vorzugsweise sämtliche Spulenseiten einer Spule, übereinander in einer Nut. In Fig. 1 sind die zu den nicht dargestellten Wicklungssträngen gehörenden Nu- ten nicht gezeichnet. Die Verbindungsleiterteile 3 erstrek- ken sich jeweils rechtwinklig von demjenigen Ende des zuge- hörigen Spulenseitenteils 2, mit dem sie verbunden sind, außen am Ständer 8 in Richtung einer Sehne des im wesentli-

chen kreisförmigen Ständers. Das ursprünglich freie Ende des Spulenseitenteils 2 ist an einer Verbindungsstelle V mit dem ursprünglich freien Ende des Verbindungsleiterteils 3 eines anderen Formteils 1 mechanisch verbunden und zu- sätzlich verlötet. Dies dient entweder der Verbindung von zwei zu einer Spule gehörenden Spulenseiten oder der Ver- bindung einer Spule zur nächsten Spule, falls-wie in Fi- gur 1 gezeigt-mehrere Spulen hintereinander geschaltet sind, oder dem Anschluß der Spule an eine Stromzuführung oder den Sternpunkt.

Das Formteil 1 gemäß Fig. 2 besteht beispielsweise aus Kup- fer und/oder Aluminium. Eine möglichst große Anzahl von Formteilen 1 einer Wicklung ist identisch gestaltet. Es gibt im wesentlichen drei Typen von Formteilen : Ein erster Typ dient zum Verbinden der Spulenseiten einer Spule, ein zweiter Typ zum Verbinden von hintereinandergeschalteten Spulen, und ein dritter Typ zum Verbinden von Spulen mit Zuleitungen und dem Sternpunkt. Vorteilhaft sind die Form- teile des ersten Typs untereinander identisch ausgebildet, vorteilhaft auch die des zweiten Typs. Die Formteile des dritten Typs werden i. a. leicht verschieden voneinander sein, um den Anschluß der verschiedenen Stränge an die. i. a. unter verschiedenen Radien verlaufenden Zuleitungs- Stromringe zu ermöglichen.

Der Spulenseitenteil 2 weist zwei Abschnitte auf : einen das freie Ende bildenden Steckverbindungsabschnitt 4 und einen, zwischen diesem und dem Verbindungsleiterteil 3 liegenden Nutabschnitt 5. Letzter hat eine an den Nutquerschnitt an- gepaßte Querschnittsform, und zwar gemäß Fig. 3 und 4 eine rechteckige, z. B. quadratische, deren Breite b im wesentli- chen der Nutbreite a entspricht. Durch den Sitz in der Nut 11 ist das Formteil 1 gegenüber dem Ständer 8 in Umfangs- richtung fixiert.

Der Nutabschnitt 5 hat gemäß Fig. 4 ungefähr die gleiche Länge 1 wie die Nut 11. Bei einer fertig hergestellten Wicklung liegen die Nutabschnitte 5 mehrerer Formteile 1 in Radialrichtung übereinander. Die Nut 11 ist am Nutkopf, d. h. im Bereich des zum Läufer weisenden Innenumfangs des

Ständers 8 durch zwei Polschuhe 12 verengt. Da die Höhe s der Nut (genauer die Höhe s bis zu den Polschuhen 12) ein ganzzahliges Vielfaches der Höhe b des Nutabschnitts 5 ist, füllen die Formteile die Nut 11 fast vollständig aus. Da- durch wird-unter Berücksichtigung der Wicklungsisolation -ein Füllfaktor von 90 bis 98% erreicht. Durch den Sitz der Nutabschnitte 5 zwischen Nutboden und Polschuhen 12 wird ein Verschieben der Formteile in Radialrichtung des Ständers 8 verhindert.

Wie Fig. 2 zeigt, hat der Steckverbindungsabschnitt 4 im wesentlichen die Form einer in Längsrichtung geschlitzten Röhre. Diese hat einen im wesentlichen kreisförmigen Außen- querschnitt mit über seine gesamte Länge g gleichbleibendem Durchmesser. Ihr Innenquerschnitt ist ebenfalls im wesent- lichen kreisförmig mit einem Innendurchmesser i. Ein seit- licher Öffnungsschlitz 6 erstreckt sich über die gesamte Länge g des Steckverbindungsabschnitts. Dabei ist gem. Fig.

5 und 6 in einem Bereich 4a am freien Ende des Steckverbin- dungsabschnitts 4 die Öffnungsweite m des Öffnungsschlitzes 6 kleiner als in einem zentralen Bereich 4b des Steckver- bindungsabschnitts 4 (Fig. 5 und 6) (dort ist die Öffnungs- weite mit"n"bezeichnet). Der Übergang zwischen den ver- schiedenen Öffnungsweiten m, n in Form einer Stufe 6a aus- gebildet (Fig. 2). Der Öffnungsschlitz 6 öffnet sich in die Richtung, die der Längserstreckung des Verbingungsleiter- teils 3 entspricht, oder-um die Herstellung einer Wendel zu erleichtern-in eine hierzu leicht geneigte Richtung.

Abweichend hiervon können jeweils am Anfang und Ende einer Spule Formteile verwendet werden, bei denen der Öffnungs- schlitz von der Längsrichtung des Verbindungsleiterteils abgewandelt ist, um einen Verbindungsleiter zu einer ande- ren Spule oder zur Stromversorgung anzuschließen.

Wie Fig. 7 zeigt, ist das Verbindungsleiterteil 3 im Schnitt quer zu seiner Längsrichtung rechteckförmig, mit einer eine relativ geringen Dicke c und einer demgegenüber relativ großen Breite d. Die Querschnittsfläche gleicht im wesentlichen derjenigen des Nutabschnitts 5. Die Dicke c beträgt aber nur z. B. 1/2 bis 1/4 von dessen Höhe b, und die Breite d dann entsprechend das 2-bis 4-fache hiervon.

Die relativ geringe Höhe erlaubt es, die Verbindungsteile der zu den verschiedenen Strängen gehörenden und ineinander verschachtelten Spulen gemeinsam in einer einzigen Lage im Verbindungskopf der Wicklung zu führen. Die größere Schlitzöffnungsweite m ist gleich oder etwas größer als die Dicke c, wohingegen die kleinere Schlitzöffnungsweite n et- was kleiner als die Dicke c ist. Gemäß Fig. 2 weist der Verbindungsleiterteil 3 an seinem Ende einen Ansatz 7 auf, dessen Außenquerschnitt und Länge im wesentlichen dem In- nenquerschnitt des bzw. der Länge des Steckverbindungsab- schnitts 4 entsprechen. Der Verbindungsleiterteil 3 weist in der äußeren Ecke seines flachen Teils eine Aussparung 7a auf, deren axiale Erstreckung o ungefähr der Länge p des Bereichs 4a mit der kleineren Schlitzöffnungsweite ent- spricht.

Die Wicklung des Ständers 8 kann wie folgt aus einer Viel- zahl von Formteilen, und zwar im wesentlichen aus identi- schen Formteilen 1 zusammengebaut werden : Zum Aufbau einer Spule wird gemäß Fig. 1 und 2 z. B. der Spulenseitenteil 2 eines ersten Formteils 1 in die betreffende Nut 11 einge- bracht, indem dieser von einer ersten Seite des Ständers 8 in Nutrichtung (Pfeil F) in diese eingeschoben wird, so daß dessen Steckverbindungsabschnitt 4 auf der anderen (zwei- ten) Seite des Ständers 8 herausragt. Dann wird der Verbin- dungsleiterteil 2 eines zweiten Formteils 1, welches die gegenüberliegende Spulenseite bilden soll, von der zweiten Ständerseite in die für diese Spulenseite'vorgesehene Nut eingeschoben, und zwar nun in entgegengesetzter Richtung (Pfeil G). Dabei wird z. B. der Ansatz 7 des zweiten Form- teils 1 in die Öffnung des Steckverbindungsabschnitts 4 des ersten Formteils 1 eingeschoben. Da im allgemeinen keine ringförmig geschlossene Kurzschlußspule hergestellt werden soll, ist zu vermeiden, daß bei diesem Einstecken auch der Ansatz 7 des ersten Formteils 1 in den Steckverbindungsab- schnitt 4 des zweiten Formteils 1 eingeschoben wird. Viel- mehr soll dieser freibleiben, damit zur Schaffung einer wendelförmigen Wicklung in diesen einen folgenden Füge- schritt der Ansatz 7 eines dritten Steckverbindungsab- schnitts 4 eingeschoben werden kann. Für die hierzu nötige wendelartige Versetzung können die Formteile 1 im Verbin-

dungsleiterteil 3 eine entsprechende Biegung aufweisen. Al- ternativ oder ergänzend kann der Öffnungsschlitz 6 gegen- über dem Verbindungsleiterteil 3 leicht verkippt sein, so daß der Verbindungsleiterteil 3 eines in den Öffnungs- schlitz 6 eingesteckten Formteils 1 gegenüber dem erstge- nannten Verbindungsleiterteil 3 auf-oder absteigend ver- läuft, um die Verbindung mit der nächsten"Etage"der Wick- lung zu ermöglichen. Schließlich ist es auch möglich, die Formteile 1 beim Einsetzen elastisch für die Verbindung mit der nächsten Etage zu verformen.

Das Einschieben des Ansatzes 7 in den Steckverbindungsab- schnitt 4 wird durch eine (nicht dargestellte) trichterar- tige Aufweitung des Öffnungsschlitzes 6 am Schlitzende er- leichtert. Da die Schlitzweite m des Öffnungsschlitzes 6 im Bereich des freien Endes 4a etwas kleiner als die Dicke c des Verbindungsleiterteils 3 ist, wird der Schlitz 6 in diesem Bereich beim Einführen des Formteils 1 etwas ela- stisch auseinandergebogen. Dadurch vergrößert sich auch der Innenquerschnitt des Steckverbindungsabschnitts 4, was ebenfalls das Einführen erleichtert. Kommt der Ansatz 7 des zweiten Formteils 1 dann vollständig im Steckverbindungsab- schnitt 4 zu liegen, schnappen die auseinandergebogenen Schlitzwände im Bereich der Aussparung 7a des zweiten Form- teils 1 nach innen und hintergreifen somit an dieser Stelle den Verbindungsleiterteil 3. Dadurch sind die beiden Form- teile 1 gegen axiales Verschieben entgegen der Einsteck- richtung gesichert. Da die Steckverbindung auch kein tiefe- res Einstecken oder eine Bewegung in einer sonstigen Rich- tung erlaubt und zudem der Nutabschnitt 5 durch die Nut 11 und die übrigen Formteile formschlüssig gehaltert ist, ist das Formteil nach dem Einsetzen aller Formteile einer Spule durch Formschluß vollständig festgelegt.

Bei einem anderen (nicht gezeigten) Ausführungsbeispiel sind die beiden Formteile 1 zumindest hinsichtlich eines Freiheitsgrads (i. a. hinsichtlich der Steckrichtung) nur durch Klemmschluß verbunden, beispielsweise indem der Durchmesser des Ansatzes 7 etwas größer als der Innendurch- messer i des Steckverbindungsabschnitts 4 oder die Schlitzweite etwas kleiner als die Dicke c des Verbindungs-

leiterteils gewählt ist. Die Aussparung 4a und der Schlitz- bereich 6a mit kleinerer Schlitzweite können dann entfal- len. Es ist aber möglich, diese beizubehalten, also den Klemmschluß zusätzlich zum Formschluß vorzusehen.

Ferner ist es möglich, z. B. in die Steckverbindung einen (vorzugsweise leitfähigen) Klebstoff einzubringen, der die Formschlußverbindung (und/oder ggf. die Klemmschlußverbin- dung) ganz oder zumindest hinsichtlich eines Freiheitsgrads (insb. Hinsichtlich der Steckrichtung) ersetzt oder ergän- zend zu ihr hinzutritt.

Auf entsprechende Weise werden dritte, vierte und weitere Formteile eingesetzt. Wegen der i. a. überlappenden Anord- nung von Verbindungsleiterspulen der zu den verschiedenen Strängen gehörenden Spulen ist es i. a. schwierig, die rela- tiv hohen Spulenseitenabschnitte durch die parallel verlau- fenden Verbindungsleiter von bereits eingesetzten Formtei- len hindurchzuführen. Daher erfolgt der Wicklungsaufbau vorzugsweise schichtenweise. Das heißt, in einem ersten Fü- geschnitt werden alle Formteile der Wicklung eingesetzt, die auf den Böden der Nuten 11 aufsitzen, dann alle Form- teile, die auf der ersten Schicht von Formteilen aufsitzen usw. (Grundsätzlich ist es auch möglich, jeweils eine Spule nach der anderen aufzubauen, hierfür sind aber die Verbin- dungsleiter der einzelnen Stränge z. B. axial aneinander vorbeizuführen, was eine Vielzahl von unterschiedlich ge- formten Formteilen erforderlich macht.) Je nachdem welche Schicht davon betroffen ist (z. B. jeweils die erste und letzte Schicht), sind bei dem Fügeprozeß auch diejenigen speziellen Formteile einzusetzen, die für den Anschluß der jeweiligen Spule an eine andere Spule (bei Se- rienschaltung von Spulen) oder an die Stromversorgungslei- ter oder den sog. Sternpunkt sorgen.

Nach dem so erfolgten Einsetzen und mechanischen Verbinden sämtlicher Wicklungsrichtungen werden die Formteile 1 an den Verbindungsstellen V zusätzlich verlötet. Hierzu wird der Ständer 8 zunächst mit einer Seite knapp über der Ober- fläche von flüssigem Lot gehalten. In diesem Lötbad wird

dann ein Lotschwall erzeugt, in welchen die Verbindungs- stellen V eintauchen und dadurch benetzt werden. Gemäß Fig.

8 wird hierdurch der im Bereich der Verbindungsstellen V liegende Spalt zwischen der Außenfläche des Ansatzes 7 und der Innenfläche des Steckverbindungsabschnitts 4 durch Ka- pillareffekt mit Lot gefüllt. Alternativ können die Verbin- dungsstellen V auch für einige Zeit in das Lot eingetaucht, also durch Tauchlöten verbunden werden. Der Ständer 8 wird dann gewendet, und entsprechende Lötverbindungen durch Schwall-oder Tauchlöten auch bei den Verbindungsstellen V auf der anderen Seite des Ständers 8 geschaffen.

Grundsätzlich ist es bei diesem Verfahren möglich, einzelne Verbindungen (z. B. zu den Stromleitern) gesondert zu verlö- ten. Vorteilhaft werden aber alle Lötverbindungen, die auf einer Seite des Ständers 8 liegen, in einem einzigen Ar- beitsgang hergestellt. Vorteilhaft sind damit insgesamt nur zwei Lötarbeitsgänge erforderlich, um sämtliche Formteil- lötverbindungen der Wicklung herzustellen.

Bei anderen Ausführungsformen werden die mechanischen Ver- bindungen nicht verlötet, sondern verschweißt. Vorzugsweise erfolgt das Verschweißen mit Hilfe von Laserstrahlen. Bei einer Variante werden die Laserstrahlen im wesentlichen in Axialrichtung auf das stirnseitige äußere Ende der Ansätze 7 gerichtet, welches dadurch zusammen mit dem Material der Innenwand des Steckverbindungsabschnitts aufschmilzt, wo- durch eine Schweißverbindung hergestellt wird. Um einen für die Verschweißung günstigen Überstand des Steckverbindungs- abschnitts 4 zu erzielen, kann der Ansatz 7 etwas kürzer als jener ausgeführt sein. Es ist möglich, zunächst den Ständer 8 mit sämtlichen Formteil-Lagen zu bestücken (wie oben im Zusammenhang mit dem Lötvorgang beschrieben), und erst anschließend die Schweißverbindungen herzustellen.

Falls nur ein Laserstrahl vorhanden ist, erfolgt die Ver- schweißung der einzelnen Verbindungen. nacheinander. Falls mehrere Laserstrahlen zur Verfügung stehen (z. B. durch Auf- teilung eines Laserstrahls oder Verwendung mehrerer Laser- Geräte), so können jeweils die Schweißverbindungen einer Gruppe gleichzeitig hergestellt werden ; es erfolgt also das Verschweißen einer Gruppe nach der anderen. Entspricht die

Anzahl der Laserstrahlen der Anzahl von Verbindungsstellen pro Ständerseite, so können in einem Arbeitsgang sämtliche Schweißverbindungen einer Ständerseite gleichzeitig herge- stellt werden.

Bei anderen Ausführungsform verlaufen die Laserstrahlen nicht in Axialrichtung, sondern quer dazu, z. B. in Radial- richtung. Damit der Laserstrahl seine Energie wirksam an der Grenzfläche zwischen den zu verschweißenden Teilen de- ponieren kann, weist der Steckverbindungsabschnitt 4 in seinem Mantel ein oder mehrere durchgehende Löcher 13 (Figur 2) auf. Wenn der Laserstrahl auf ein solches Loch 13 gerichtet wird, trifft er auf die Oberfläche des darunter liegenden Ansatzes 7 und schmilzt dadurch den Ansatz 7 und die umgebende Innenfläche des Steckverbindungsabschnitts 4 auf, wodurch die Schweißverbindung hergestellt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Ständer 8 jeweils nur mit den Formteilen 1 einer ganzen oder eines Teils einer Windungsschicht bestückt ; anschließend werden die Verbin- dungsstellen V dieser (Teil-) Schicht verschweißt, und so fort. Eine gleichzeitige Verschweißung mehrerer Schichten ist bei dieser Ausführungsform im allgemeinen nicht mög- lich, da jede Wicklungsschicht die darunter liegende ver- deckt und somit der senkrecht zur Axialrichtung verlaufende Laserstrahl keinen Zutritt zu den Öffnungen 13 der tiefer liegenden Wicklungsschichten mehr hat.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorlie- genden Erfindung. Gegenüber den obigen Ausführungsbeispie- len werden nur die Unterschiede erwähnt-nicht erwähnte Merkmale gleichen also den entsprechenden Merkmalen gemäß obiger Beschreibung. Auch hier dient zur mechanischen Kopp- lung der Formteile eine Steckverbindung, wobei allerdings die Steckrichtung nicht in Nutrichtung, sondern quer dazu verläuft (bei Schrägnutung ev. quer zur Axialrichtung.) Vorzugsweise verläuft die Steckrichtung in Radialrichtung.

Die Steckverbindungen sind als Schnappverbindungen nach Art von"Druckknöpfen"aufgebaut. Hierzu weisen die Formteile 1 gemäß Fig. 9 und 10 am freien Ende des Verbindungsleiter- teils 3 oder des Steckverbindungsabschnitts 4 einen oder

mehrere (hier zwei) zylinderförmig gestanzte hervorstehende Ansätze 7 auf. In komplementärer Anordnung weist entspre- chend der Steckverbindungsabschnitt 4 bzw. das freie Ende des Verbindungsleiterteils 3 durchgehende Bohrungen 6 auf, der Durchmesser gleich dem oder etwas geringer als dem Au- ßendurchmesser des gestanzten Ansatzes 7 ist. Die Bohrung erweitert sich in Steckrichtung konisch ausgestaltet. Durch Eindrücken und Einrasten des Ansatzes 7 in die konische Bohrung 6 ergibt sich hinsichtlich der Steckrichtung eine Reibschluß-und Schnappverbindung. Statt der oder ergänzend zur Bohrung 6 kann sich der Ansatz 7 in Steckrichtung ko- nisch erweitern.

Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die Formteile in radialer Richtung in die Nuten einzusetzen, also in der Steckrichtung (wenn beispielsweise die Nuten keine Polschu- he aufweisen, oder wenn die Spulenseitenteile einen flach- rechteckigen Querschnitt aufweisen und in einer gedrehten Lage durch die Polschuhverengung gefädelt werden können).

Beim Einsetzen in axialer Richtung ist i. a. zum Herstellen der Steckverbindung eine kleine Verdrehung oder elastische Verformung des Formteils erforderlich, um den Ansatz 7 über die Bohrung 6 zu bringen. In beiden Fällen erfolgt dann das Einstecken in gleicher Weise in Radialrichtung.

Sind mehrere, vorzugsweise sämtliche Formteile der Wicklung auf diese Weise mechanisch miteinander verbunden, können diese entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel mittels Schwall-oder Tauchlöten verlötet werden. Dabei wird das Lot aufgrund von Kapillarkräften in den kleinen Spalt zwi- schen Ansatz 7 und Bohrung 6, sowie ev. zwischen angrenzen- de Flächen des"Steckverbindungsabschnitts 4 und des Verbin- dungsleiterteils 3 gezogen.

Auch bei dieser Ausführungsform kann statt der Verlötung eine Verschweißung zur Anwendung kommen. Geeignet ist vor allem die Verwendung von Laserstrahlen quer zur Axialrich- tung. Hierzu ist der Steckverbindungsabschnitt 4 oder-al- ternativ-das freie Ende des Verbindungsleiterteils 3 mit einer oder mehreren Löchern 13 versehen, um den Durchtritt des Laserstrahls und damit die Deponierung seiner Energie

an der Grenzfläche der zu verbindenden Teile zu erlauben.

Der Aufbau der Wicklung erfolgt hierbei vorzugsweise schichtenweise, mit jeweils anschließender Verschweißung der Verbindungsstellen der jeweiligen Schicht.

Mit den Ausführungsbeispielen ist es möglich, Formfüllfak- toren von fast 100% (zwischen 90 und 98%, wenn die Wick- lungsisolation berücksichtigt wird) zu erreichen. Der Füge- vorgang ist relativ leicht automatisierbar. Insgesamt läßt sich dadurch eine besonders wirtschaftliche Fertigung von elektrischen Maschinen verwirklichen, die höchsten Quali- täts-und Standfestigkeitsansprüchen genügen.