Bei Elektromotoren, insbesondere kleinen Gleichstrommotoren, ist ein solches Verfahren Teil des Herstellungsverfahrens des Ankers oder Rotors, bei dem auf den aus einer Vielzahl von gestanzten Blechlamellen paketierten Ankerkörper, der auf einer mit einem Kommutator versehenen Anker-oder Rotorwelle aufgezogen ist, die Anker-oder Rotorwicklung aufgewickelt und an den Kommutator angeschlossen wird. Das Verfahren ist aber auch Teil eines Fertigungsverfahrens für Ständer oder Statoren von z. B. bürstenlosen Gleichstrommotoren, bei dem der vorgefertigte Stator mit einer Statorwicklung belegt wird.

Bei nach verschiedenen Wickelschemen in der vorzugsweisen Ausführung als Schleifenwicklung gewickelten Ankerwicklungen für Gleichstrommotoren wird der isolierte Wickeldraht in mehreren Lagen in die Axialnuten des genuteten Ankerkörpers oder Eisenblechpakets eingewickelt und zur Bildung der Spulen in die Kommutatorhaken des mit dem Eisenblechpaket drehfest auf der Ankerwelle sitzenden Kommutators oder Kollektors eingehängt. Beispiele für solche Ankerwicklungen finden sich u. a. in A. Mohr"Kleinmotoren mit Permanentmagneterregung", Robert Bosch GmbH, 1987, Seite 24 bis 62. Bei der automatisierten, maschinellen Fertigung werden die Wickelträger, hier die Anker, ebenso wie der von einem Vorratswickel fortlaufend abgezogene Wickeldraht einem Wickelautomaten zugeführt, der den Wickeldraht nach dem geforderten Wickelschema auf den Anker aufwickelt. Das Einwickeln des Wickeldrahts in die Axialnuten des Eisenblechpakets erfolgt von innen nach außen, wobei durch den nach außen zunehmenden Abstand der Axialnuten voneinander und die dadurch zunehmende Länge der Stirnverbindungen oder Spulenköpfe die Wickeldrahtlängen der einzelnen Spulen differieren, d. h. die innen mit mehreren Windungen gewickelten Spulen eine geringere Gesamtdrahtlänge als die außen mit mehreren Windungen gewickelten Spulen aufweisen. In dem Gesamtwickelpaket ergeben sich unterschiedliche Ohmsche Widerstände der Spulen, die in der Kommutatorkette der Widerstände, bezogen auf eine Umdrehung des Ankers, eine Widerstandswelligkeit ergeben. Diese Widerstandswelligkeit wirkt sich insbesondere bei kleinen Drehzahlen negativ auf die Drehmomentwelligkeit des vom Motor abgegebenen Drehmoments aus.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren zum maschinellen Aufwickeln einer elektrischen Wicklung auf einen Wicklungsträger hat demgegenüber den Vorteil, eine Wicklung ohne Widerstandswelligkeit zu erzeugen, so daß die elektrische Qualität des Motors bezüglich des von ihm erzeugten Drehmoments verbessert wird.

Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung von Ankerwicklungen für Gleichstrommotoren angewendet, doch ist es nicht darauf beschränkt. Bei z. B. bürstenlosen Gleichstrommotoren mit einem permanentmagneterregten Rotor treten gleiche Wicklungsprobleme in der Statorwicklung auf, da auch hier die Axialnuten im Statorblechpaket vom Nutgrund ausgehend zur Nutöffnung hin gewickelt werden und sich dabei ebenfalls unterschiedliche Wickeldrahtlängen in den in verschiedenen Lagen liegenden Spulen ergeben.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegeben Verfahrens möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden während des Wickelvorgangs im Verlauf des von einem Vorratswickel abgezogenen, im wesentlichen querschnittskonstanten Wickeldrahts zuvor festgelegte Drahtabschnitte um zuvor festgelegte Länge gestreckt. Durch das Strecken wird der Wickeldrahtquerschnitt kleiner, so daß der gestreckte Drahtabschnitt einen größeren Widerstand pro

Längeneinheit besitzt als im ursprünglichen Zustand. Beim Strecken werden auch gleichzeitig Querschnittstoleranzen des Wickeldrahts in den Wickeldrahtchargen kompensiert.

Die Streckung festgelegter Drahtabschnitte um oder auf zuvor festgelegte Längen wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung mit zwei voneinander beabstandeten Rollenpaaren mit jeweils mindestens einer angetriebenen Rolle durchgeführt, wobei die Rollen eines jeden Rollenpaars diametral an den Wickeldraht angedrückt werden und der Antrieb der angetriebenen Rollen der Rollenpaare so eingestellt wird, daß die angetriebene Rolle des in Durchlaufrichtung des Wickeldrahts zweiten Rollenpaars an ihrem Angriffspunkt am Wickeldraht eine für die Streckung des Wickeldrahts erforderliche größere Umfangsgeschwindigkeit gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit der angetriebenen Rolle des ersten Rollenpaars aufweist.

Zur Festlegung der Streckungsabschnitte des Wickeldrahts und deren Streckungslängen werden gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung an einer Wicklung eines herkömmlich, d. h. ohne Streckung des Wickeldrahts, bewickelten Wicklungsträgers die Widerstände der einzelnen Spulen gemessen. Entsprechend dem anzupassenden Spulenwiderstand wird der Drahtquerschnitt zusammen mit der für eine Spule erforderlichen Gesamtdrahtlänge festgelegt, wobei als Bezugsgröße für die Anpassung der Spulenwiderstände der größte der gemessenen Spulenwiderstände herangezogen wird. Die Streckung eines Drahtabschnitts wird unmittelbar vor dem Wickelvorgang der jeweiligen Spule auf die zuvor

festgelegte, für die Spule individuell erforderliche Länge des Drahtabschnitts durchgeführt.

Zeichnung Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Wickeleinrichtungen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 ein Schema einer Wickeleinrichtung zum maschinellen Bewickeln von Ankern für Gleichstrommotoren, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines unbewickelten Ankers eines Gleichstrommotors, Fig. 3 eine Seitenansicht des bewickelten Ankers eines Gleichstrommotors, Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung eines Stators einer elektrischen Maschine mit teilweise eingelegtem Wickeldraht, Fig. 5 ein Schema einer Wickeleinrichtung zum maschinellen Bewickeln eines Wicklungsträgers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Das in Fig. 1 mit einer maschinellen Wickeleinrichtung illustrierte Verfahren zum Aufwickeln einer Ankerwicklung 11

auf einen Anker 12 als spezielles Ausführungsbeispiel für das Aufwickeln einer allgemeinen elektrischen Wicklung auf einen Wicklungsträger, wird maschinell durchgeführt, wobei ein isolierter Wickeldraht 13 von einem Vorratswickel 14 fortlaufend abgezogen und von einem Wickelautomaten 15 zu einer Ankerwicklung 12 vorgegebener Konfiguration auf einen dem Wickelautomaten zugeführten Anker 11 aufgewickelt wird.

Der wicklungslose Anker 11 des Gleichstrommotors ist in Fig. 2 perspektivisch dargestellt. Er weist einen als lamelliertes Blechpaket ausgeführten Ankerkörper 16 auf, in dem eine Vielzahl von Axialnuten 17 ausgestanzt ist. Der Ankerkörper 16 sitzt drehfest auf einer Ankerwelle 18, die einen Kommutator 19 drehfest aufnimmt. Der Kommutator 19 hat eine Vielzahl von im Spaltabstand nebeneinander über den Umfang des Kommutators 19 angeordnete Kommutatorlamellen 20, an deren dem Ankerkörper 16 zugekehrten Enden jeweils ein Kommutator-oder Anschlußhaken 21 zur Verbindung mit der Ankerwicklung 12 abgebogen ist. Die Anker 11 werden sukzessiv in den Wickelautomaten 15 eingesetzt, der den Wickeldraht 13 bei jedem Anker 11 in die Axialnuten 17 des Ankerkörpers 16 in mehreren Windungen und Lagen einwickelt, bis die Ankerwicklung 12 in der gewünschten Wickelkonfiguration vorliegt. Dabei werden die Axialnuten 17 von innen nach außen bewickelt und mehrere Windungen durch Einhängen einer Wickeldrahtschlaufe in einen der Anschlußhaken 21 des Kommutators 19 zu einzelnen Spulen zusammengefaßt. Die einzelnen Drahtschlaufen werden, dann später z. B. in einem Heißpreßverfahren (hot staking) elektrisch mit den Kommutatorlamellen 20 verbunden.

Durch die Belegung der einzelnen Axialnuten 17, ausgehend vom Nutgrund 171 zunehmend nach außen zur Nutöffnung 172, werden zum Wickeln von einzelnen Spulen unterschiedliche Drahtlängen benötigt, was durch die größere Spulenweite der außenliegenden Spulen gegenüber den innenliegenden Spulen und dadurch notwendige, größere Längen der Stirnverbindungen der Spulenseiten, der sog. Spulenköpfe, bedingt ist. Da der Drahtdurchmesser bzw. der Drahtquerschnitt des Wickeldrahts 13 im wesentlichen konstant ist, besitzen die so mit unterschiedlicher Gesamtdrahtlänge gewickelten Spulen unterschiedliche Ohmsche Widerstände, was sich ungünstig auf die Drehmomentwelligkeit des Gleichstrommotors auswirkt. Mit dem hier vorgestellten Verfahren wird die Ankerwicklung 12 so gewickelt, daß alle Spulen annähernd den gleichen Ohmschen Widerstand aufweisen. Hierzu wird vor dem Aufwickeln des Wickeldrahts 13 dessen Drahtquerschnitt oder Drahtdurchmesser in den der Gesamtdrahtlänge verschiedener Spulen entsprechenden Drahtabschnitten so variiert, daß alle Drahtabschnitte annähernd den gleichen Ohmschen Widerstand besitzen. Bevorzugt wird hierzu der Wickeldraht 13 in zuvor festgelegten Drahtabschnitten um einen bestimmten Betrag oder auf eine bestimmte Länge gestreckt, so daß alle dermaßen behandelten Drahtabschnitte, deren Streckungslänge jeweils der Gesamtdrahtlänge einer Spule entspricht, den gleichen Ohmschen Widerstand besitzen.

Um eine solche Streckung durchzuführen, wird der von dem Vorratswickel 14 abgezogene Wickeldraht 13 zwischen den Rollen 22-25 zweier voneinander beabstandeter Rollenpaare hindurchgeführt. Die Rollen 22,23 bzw. 24 25 eines jeden Rollenpaars sind diametral an den Wickeldraht 13 angedrückt.

Eine Rolle 22 bzw. 24 eines jeden Rollenpaars wird von einem Elektromotor 26 bzw. 27 angetrieben, so daß durch das in Durchlaufrichtung des Wickeldrahts 13 erste Rollenpaar, bestehend aus den Rollen 22,23, eine Zugkraft auf den Wickeldraht 13 aufgebracht wird, die diesen vom Vorratswickel 14 abzieht. Die Elektromotoren 26,27 werden mittels eines Steuergeräts 28 gesteuert. Werden dabei die Drehzahlen der Elektromotoren 26,27 so eingestellt, daß die angetriebene Rolle 24 des in Durchlaufrichtung des Wickeldrahts zweiten Rollenpaars, bestehend aus den Rollen 24 und 25, an ihrem Angriffspunkt am Wickeldraht 13 eine größere Umfangsgeschwindigkeit aufweist als die angetriebene Rolle 22 des ersten Rollenpaars, bestehend aus den Rollen 22,23, so wirkt auf den zwischen den Rollenpaaren sich befindlichen Drahtabschnitt eine wesentlich größere Zugkraft, als deren Folge der Drahtabschnitt auf eine vorgegebene Länge gestreckt und dadurch sein Drahtquerschnitt reduziert wird. Die Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten zwischen den angetriebenen Rollen 22 und 24 wird so eingestellt ist, daß die gewünschte, zuvor bestimmte Streckung des zwischen den Rollenpaaren durchlaufenden Drahtabschnitts erreicht wird.

Das Maß der erforderlichen Streckung der verschiedenen Drahtabschnitte, deren Lage im Drahtverlauf des Wickeldrahts 13 und deren Streckungslänge wird für die Bewicklung eines vorgegebenen Ankers 11 mit einer vorgegebenen Wicklungskonfiguration einmal bestimmt und als fest vorgegebenes Steuerprogramm im Steuergerät 28 abgelegt. Die Bestimmung und Festlegung der genannten Parameter erfolgt dadurch, daß in einem in herkömmlicher Weise, also ohne Streckung von Drahtabschnitten, bewickelten Anker 11 die

Ohmschen Widerstände der einzelnen Spulen der Ankerwicklung 12 gemessen werden. Die Messung erfolgt dabei zwischen jeweils zwei im gleichen Abstand am Kommutator 19 angeordneten Kommutatorlamellen 20, wobei der Abstand dem Abstand zweier Kommutatorlamellen 20 voneinander entspricht, an denen während des Betriebs des Motors gleichzeitig eine Stromwendung stattfindet. Da die Gesamtdrahtlänge der einzelnen Spulen bekannt ist, kann aus den gemessenen Spulenwiderständen das Maß der Streckung berechnet werden, um den Widerstand der jeweiligen Spule in Anpassung an die Widerstände der anderen Spulen zu vergrößern. Als Bezugsgröße für die Angleichung der Widerstände aller Spulen wird der größte der gemessenen Spulenwiderstände herangezogen.

Die solchermaßen festgelegten Parameter werden in das Steuergerät 28 einprogrammiert, das durch entsprechende Steuerung der Elektromotoren 26, 27 zum erforderlichen Zeitpunkt die erforderliche Streckung von Drahtabschnitten durchführt. Die Taktung, d. h. die Streckung eines folgenden Drahtabschnitts, erfolgt immer am Ende des Wickelvorgangs einer Spule, d. h. nach dem Einhängen. einer Wickeldrahtschlaufe in einen Anschlußhaken 21 des Kommutators 19. Die Festlegung der Parameter für die Streckung der Drahtabschnitte kann noch optimiert werden, wenn anfänglich die mit dem beschriebenen Verfahren bewickelten Anker 11 bezüglich der Spulenwiderstände vermessen und nach statistischer Auswertung die Parameter korrigiert werden.

Für die Serienfertigung sind danach die Parameter für die Wickeldrahtstreckung fest vorgegeben.

Bei der Fertigung von Ankern werden häufig die Ankerkörper 16 gleichzeitig mit zwei von zwei verschiedenen Vorratswickeln 14 abgezogenen Wickeldrähten 13 bewickelt. Da die Vorratswickel 14 aus unterschiedlichen Chargen stammen können, kommt es vergleichsweise häufig vor, daß der Drahtquerschnitt der auf den Vorratswickeln aufgewickelten Wickeldrähte variiert. Die zuvor beschriebene Steuerung der Elektromotoren 26,27 an den beiden Wickeldrähten 13 zur Streckung von Drahtabschnitten mit den gleichen in der beschriebenen Weise festgelegten Parametern durch das Steuergerät 28 würde dann zu einer hinsichtlich ihres Ohmschen Widerstandes fehlerbehafteten Ankerwicklung 12 führen. Um dies zu verhindern wird in diesem Fall ein Systemabgleich in den beiden Wickelpfaden in der Weise durchgeführt, daß die Wickeldrähte 13 auf den beiden Vorratswickeln 14 hinsichtlich der Größe ihres Drahtquerschnitts abgeglichen werden. Die daraus resultierenden Drahtquerschnittsdifferenz wird zu einem Korrekturfaktor verarbeitet, mit dem die festgelegten Parameter für den Wicklungspfad des querschnittsgrößeren Wickeldrahts 13 korrigiert werden, so daß der querschnittgrößere Wickeldraht 13 in den jeweils festgelegten Drahtabschnitten eine etwas größere Streckung erfährt als der querschnittskleinere Wickeldraht 13 in dem anderen Wickelpfad. Dadurch erhalten die mit den beiden Wicklungsdrähten gleichzeitig gewickelten Einzelspulen wiederum gleiche Ohmsche Widerstände.

Selbstverständlich ist es möglich dieses Verfahren auch dann anzuwenden, wenn mehr als zwei Wickeldrähte 13 gleichzeitig auf den Ankerkörper 16 aufgewickelt werden. In diesem Fall

findet der Querschnittsabgleich gegenüber dem kleinsten Drahtquerschnitt statt, und mit den sich daraus ergebenden Korrekturfaktoren werden die jeweils festgelegten Streckungslängen der Wickeldrähte mit den größeren Drahtquerschnitten korrigiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit gleichen Vorteilen auch zum Herstellen einer Statorwicklung 12'verwendet werden, die in äquidistant in einen Statorkörper 29 des Stators 30 oder Ständers eingebrachten Nuten 291 einliegt (Fig. 4). Ein solcher in Fig. 4 im Querschnitt schematisiert dargestellte Stator 30, wird beispielsweise in bürstenlosen oder elektronisch kommutierten Gleichstrommotoren mit einem permanentmagneterregten Rotor verwendet. Anders als beim Anker ist hier der Mittenabstand der Nuten 291 am Nutgrund 291a größer als an der Nutöffnung 291b, so daß diejenigen Spulen, die als erste auf den Nutgrund 291a aufgewickelt werden bei einem Wickeldraht 13 mit über die Gesamtdrahtlänge konstantem Querschnitt einen größeren Widerstand besitzen als die zuletzt eingewickelten Spulen, bei denen der Wickeldraht 13 an den Nutöffnungen 291b liegt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren mit Streckung einzelner Drahtabschnitte des Wickeldrahts 13 wird auch hier-wie vorstehend beschrieben- eine annähernde Gleichheit aller Ohmschen Widerstände in der Statorwicklung 12'erzielt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Querschnittsänderung des Wickeldrahts durch die beschriebene Streckung des Wickeldrahts in definierten Drahtabschnitten beschränkt. Möglich ist auch, mehrere Drahtwickel mit Wickeldrähten unterschiedlichen Durchmessers vorzuhalten und

die innen-und außenliegenden Spulen der Ankerwicklung 12 bzw. der Statorwicklung 12'mit Wickeldrähten zu wickeln, die von verschiedenen Vorratswickeln abgezogen werden. In Fig. 5 ist das Schema einer Wickeleinrichtung zur Durchführung dieses modifizierten Verfahrens dargestellt. Auf z. B. drei Vorratswickeln 31,32 33 ist isolierter Wickeldraht 131,132, 132 mit unterschiedlichem Drahtquerschnitt vorgehalten. Die Wickeldrähte 131,132, 133 werden mittels jeweils eines Rollenpaars 34, das zwei an diametralen Seiten des Wickeldrahts 13 sich anpressende Rollen aufweist, von den Vorratswickeln 31,32, 33 abgezogen und einem Wickelautomaten 35 zugeführt. Von einer Zuführvorrichtung 36 werden in den Wickelautomaten 35 die Wicklungsträger, z. B. Anker 11 oder Stator 29, eingeschoben. Im Wickelautomaten 35 wird der Wicklungsdraht 13 in die Nuten des Wicklungsträgers so eingewickelt, daß eine Wicklung vorgegebener Konfiguration entsteht. Dabei werden die in verschiedenen Lagen in die Nuten eingewickelten Spulen mit im Querschnitt unterschiedlichen Wickeldrähten 131, 132, 133 gewickelt, so daß alle Spulen trotz unterschiedlicher Wickeldrahtlängen wiederum annähernd gleiche Ohmsche Widerstände aufweisen. Die aus verschiedenen Wickeldrähten 131,132, 133 gewickelten Spulen werden an ihren Spulenenden elektrisch miteinander verbunden.