Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Spule, bei welchem ein elektrischer Leiter auf einen Träger aufgewickelt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Wickelvorrichtung.

STAND DER TECHNIK In vielen technischen Gebieten steigt die Nachfrage nach leistungsfähigen Elektromotoren, beispielsweise im Bereich der Antriebstechnik für Fahrzeuge oder im Anlagenbau. Vorteilhaft an Elektromotoren sind sowohl das gute Drehmomentverhalten über den gesamten Drehzahlbereich, als auch der hohe Wirkungsgrad.

Ein Hauptbestandteil von Elektromotoren sind elektrische Spulen. Um das von dem Elektromotor erzeugte Drehmoment und dessen Wirkungsgrad zu erhöhen, wird die Verwendung von Spulen mit einem möglichst hohen Füllfaktor angestrebt. Der Füllfaktor gibt quantitativ an, wie gut der zur Verfügung stehende Wickelraum einer Spule mit elektrischen Leitern ausgefüllt ist. Wenn der Füllfaktor erhöht werden kann, so verstärkt sich auch das von der Spule erzeugte elektrische Feld, wodurch bei gleichem Bauraum das Drehmoment und somit die erreichbare Leistung eines Elektromotors erhöht werden kann. Das Herstellen einer elektrischen Spule erfolgt dadurch, dass ein oder mehrere elektrische Leiter auf einen Träger aufgewickelt werden, wobei der Träger beispielsweise ein Wickeldorn ist, der nach dem Wickeln aus der Spule entfernt wird, oder als Spulenkörper ausgebildet ist, der in der Spule verbleibt. Das Wickeln erfolgt durch eine Relativbewegung zwischen dem Träger und einer Zuführeinrichtung, welche den aufzuwickelnden elektrischen Leiter von einer Vorratsrolle oder dergleichen an den Träger heranführt. Die konkrete Ausgestaltung dieser Relativbewegung wird als Wickelverfahren bezeichnet, wobei allgemein verschiedene Arten von Wickelverfahren bekannt sind. Beispielhaft sei hier das Linearwickel verfahren genannt, bei dem der zu bewickelnde Träger um seine Längsachse rotiert wird und die Zuführung des elektrischen Leiters über ein Drahtführerröhrchen (auch als Drahtführerdüse bezeichnet) erfolgt, die relativ zu dem rotierenden Träger in ein oder mehrere Richtungen verfahren werden kann. Ein weiteres beispielhaftes Wickelverfahren ist das Nadelwickelverfahren, mit dessen Hilfe beispielsweise eng beieinanderliegende Polschuhe eines elektronisch kommutierten Vielpol-Drehstrommotors direkt bewickelt werden können. Da hierbei der elektrische Leiter in einem Winkel von 90° aus der Drahtführerdüse gezogen wird, ist ein gezieltes Ablegen des Leiters nur bedingt möglich. Ein anderes bekanntes Wickelverfahren ist das Flyerwickelverfahren.

Erheblichen Einfluss auf den Füllfaktor hat insbesondere die Wickelgeometrie. Mit einem Wicklungsaufbau als orthozyklische Wicklung lässt sich insbesondere für Leiter mit rundem Querschnitt ein optimaler Füllfaktor erzeugen. Bei einer orthozyklischen Wicklung wird angestrebt, die Windungen einer Oberwicklung in die Täler einer Unterwicklung abzulegen, sodass die Mittelpunkte von jeweils drei unmittelbar zueinander benachbarten Leitern ein gleichschenkliges Dreieck definieren. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein Großteil der Leiter der Spule rechtwinklig zu der Längsachse der Spule verlaufen, d. h. in Ebenen liegen, die senkrecht zu der Längsachse der Spule verlaufen. Für eine optimale Raumausnutzung wird angestrebt, den größtmöglichen Umfangsanteil einer jeweiligen Windung innerhalb dieser orthogonalen Ebenen zu wickeln. Trifft eine Windung auf den zuvor eingelaufenen Leiter, muss der Leiter einen Windungssprung in der Größe des Leiterdurchmessers vollziehen. Dieser Windungssprung, der auch als Reihensprung oder Windungsschritt bezeichnet wird, kann sich je nach Leiterdurchmesser und Spulendurchmesser und vor allem der Wickelbreite z. B. über einen Winkelbereich von bis zu 60° des Umfangs einer runden Spule bzw. bei rechteckigen Spulen über eine Rechteckseite am Wicklungsgrund in der ersten Windungslage ausbreiten. Um zu gewährleisten, dass der elektrische Leiter oder Draht die gewünschte orthozyklische Lage einnimmt, werden Träger eingesetzt, die auf ihrem Wicklungsgrund, d. h. an ihrer Umfangsseite, eingeprägte Rillungen oder Vertiefungen aufweisen, die dem gewünschten Windungsverlauf der ersten Wicklungslage entsprechen. Beim Ablegen der zweiten oder weiteren Wicklungslagen ist jedoch eine zuverlässige Drahtführung, insbesondere im Bereich des Windungssprungs, nicht mehr gegeben.

Bei orthozyklisch gewickelten Spulen wird angestrebt, dass sich der Windungssprungbereich für verschiedene Lagen stets mehr oder weniger an derselben Winkelposition befindet. Da sich aufgrund der Umkehr der Wickelrichtung die Leiter im Windungssprungbereich von zwei benachbarten Lagen kreuzen, führt dies zu einer Vergrößerung der Wicklungshöhe, d. h. bei einer runden Spule zu einer buckeiförmigen Ausformung. Bei der Konstruktion von Elektromotoren wird angestrebt, dass sich diese Bereiche größerer Wicklungshöhe in Positionen befinden, wo ein ausreichender Bauraum zur Verfügung steht, sodass die Leistung und/oder der Wirkungsgrad des Elektromotors nicht oder nur geringfügig beeinträchtigt wird. Eine Maschine zum Wickeln orthozyklischer Spulen ist beispielsweise in US 1 504 005 A beschrieben. Der Drahtführer wird hier nicht kontinuierlich, sondern zyklisch in axialer Richtung bewegt, um den Windungssprung zu realisieren. Eine ähnliche Maschine ist in DE 1 151 321 B beschrieben. In WO 201 1/045016 A2 wird ein Wickelverfahren und eine entsprechende Vorrichtung beschrieben, bei welcher der einlaufende Draht in radialer Richtung bezüglich der Längsachse der Spule, d. h. quer zu einer Ablegerichtung des Drahtes, vorgebogen wird. Dadurch wird vermieden, dass sich bei dem Bewickeln eines nicht kreisrunden Trägerkörpers, beispielsweise einer Spule mit rechteckigem Querschnitt, der Draht nicht vollständig an die zu bewickelnde Oberfläche des Trägerkörpers anlegt. Ein derartiges Aufbauchen resultiert dadurch, dass im Bereich der Ecken des Trägerkörpers der Draht mit einem sehr engen Radius aufgewickelt werden muss, wobei alleine durch den Drahtzuführer keine ausreichende plastische Verformung erzielt werden kann. Da der Draht bestrebt ist, zumindest teilweise in seine ursprüngliche Lage zurückzukehren, führt dies zu einem Abheben von dem Trägerkörper zwischen zwei benachbarten Biegepunkten. Die JP 2000-217315A beschreibt eine Wickelvorrichtung, bei welcher ein Draht mithilfe einer als „press apparatus" bezeichneten Umformeinrichtung zum plastischen Einprägen eines Windungssprungs längsaxial verformt werden kann. Des Weiteren wird noch auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der Umformeinrichtung verwiesen, bei dem die plastische Verformung mithilfe zweier Rollen erfolgt, die in festem Abstand zueinander an einem Rollenträger angeordnet sind, wobei die Verformung des Drahts durch ein Schwenken des Rollenträgers erfolgt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Spule und eine entsprechende Wickelvorrichtung anzugeben, welche das Herstellen von elektrischen Spulen, insbesondere von elektrischen Spulen mit orthozyklischer Wicklung, verbessert.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Wickelvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens bzw. der Wickelvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sinngemäß auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der Wickelvorrichtung und umgekehrt vorgesehen sein können.

Es wird vorgeschlagen, dass der Leiter vor dem Auflaufen auf den Träger in Richtung einer Längsachse der Spule und / oder in seiner Querschnittskontur derart plastisch verformt wird, dass eine resultierende Verformung des Leiters einem gewünschten Windungssprung und einer gewünschten Querschnittsform beim Auflaufen auf den Träger entspricht. Dem elektrischen Leiter oder Draht wird also der Windungssprung bereits vor dem Aufwickeln auf den Träger durch die plastische Verformung dauerhaft eingeprägt, sodass ein präziser, gut steuerbarer Wicklungsaufbau erzielt werden kann. Im Vergleich zu herkömmlichen Wickelverfahren, bei denen die Drahtführung und das Ablegen des Drahtes auf dem Träger bzw. der bereits gewickelten Spule alleine durch die Zuführeinrichtung erfolgt, welche den auflaufenden Draht in der Regel nur elastisch verformt, wird insbesondere ein Verrutschen des Drahtes und damit ein Ausbilden einer wilden Wicklung vermieden.

Weiterhin kann auch eine korrekte Positionierung des Leiters auf der Spule im Bereich der Stirnseiten des Trägers erreicht werden. Bei herkömmlichen Trägern ist aufgrund der stirnseitigen Flansche, die die nötige axiale Auslenkung des einlaufenden Leiters begrenzen, ein korrektes Anliegen des einlaufenden Drahtes an die Flanschflächen bzw. die Stirnseiten nahe bereits gewickelter Windungen nicht gewährleistet. Dieser Nachteil wird durch das Vorformen des Leiters vermieden.

Das Merkmal, wonach der Leiter derart verformt wird, dass eine resultierende Verformung des Leiters einem gewünschten Windungssprung entspricht, ist so zu verstehen, dass die resultierende Verformung nicht zwingend exakt dem gewünschten Windungssprung, etwa dem Drahtdurchmesser, entspricht, sondern die plastische Verformung insbesondere auch etwas größer als der Windungssprung sein kann, um eine plastische oder elastische Rückverformung durch eine in Längsrichtung auf den Leiter einwirkende Wickelzugspannung zu kompensieren.

Der gewünschte Windungssprung kann auch ein Mehrfaches des Leiterdurchmessers betragen. So können auch Spulen gewickelt werden, bei denen die Lagen nach außen hin, d. h. mit zunehmender Lagenzahl, immer weniger Windungen aufweisen. Auf diese Weise können z. B. Spulen gefertigt werden, die zur besseren Ausnutzung eines vorhandenen Einbauraums im Längsschnitt nicht rechteckig sind, sondern zu einem Ende konisch oder trapezförmig zulaufen. Zusätzlich zu einem Verformen in Richtung einer Längsachse der Spule kann der Leiter auch quer zur Längsachse derart plastisch verformt werden, dass die resultierende Verformung des Leiters einem gewünschten Lagensprung entspricht. Der Träger kann als Wickeldorn ausgebildet sein, der nach dem Wickeln der Spule entfernt werden kann oder durch einen Spulenkörper gebildet sein, der in der Spule verbleibt und insbesondere an seinen Stirnseiten Flansche zur Begrenzung und Fixierung der Spule in axialer Richtung aufweisen kann. Weiterhin kann durch eine plastische Verformung in der Querschnittskontur das Problem gelöst werden, dass beim Aufwickeln des Leiters auf einen Biegeabschnitt des Trägers aufgrund des entstehenden Biegeradius die Querschnittskontur des Leiters plastisch verformt wird, wobei die daraus entstehende plastische Verformung eine verringerte Wicklungsdichte und somit herabgesetzte magnetische Eigenschaften bewirkt. Die unerwünschte Querschnittsverformung wird durch Stauchung bzw. Streckung der radial innen bzw. außenliegenden Bereich des Leiterquerschnitts bei der Biegeverformung hervorgerufen. Ziel der vor dem Biegevorgang vorgenommenen plastischen Querschnittsverformung ist, die Querschnittsform des Leiters bereits vor dem Aufwickeln auf den Träger derart plastisch vor zu formen, so dass nach Beendigung des Wickelvorgangs sich eine gewünschte Querschnittsform einstellt, wobei die vorgenommene plastische Verformung in der Regel formkomplementär zu der sich einstellenden unerwünschten plastischen Verformung ist. Somit kann der Füllfaktor erhöht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Spule als eine orthozyklische Wicklung aufgebaut. Bei einer solchen Wicklungsgeometrie hat sich das erfindungsgemäße Verfahren als besonders vorteilhaft erwiesen, da bei orthozyklisch gewickelten Spulen eine präzise Ausformung des Windungssprungs den erreichbaren Füllfaktor weiter optimiert. Die Gefahr eines Verrutschens von Windungen, insbesondere bei höheren Wicklungslagen, die hier wiederum besonders im Bereich sich kreuzender Leiter benachbarter Lagen besteht, wird deutlich reduziert.

Vorteilhafterweise weist der Träger eine rillenfrei ausgebildete Mantelfläche auf. Derartige rillenfreie Träger, welche keine Vertiefungen oder Erhebungen aufweisen, die den aufgewickelten Draht führen, können universell, d. h. für unterschiedliche Leiterdurchmesser verwendet werden. Bei einer Änderung des Leiterdurchmessers, muss folglich kein neuer Wickeldorn oder Spulenkörper konstruiert und hergestellt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das längsaxiale Verformen derart durchgeführt, dass die beiden Leiterabschnitte, welche sich unmittelbar vor und hinter der Verformung befinden, parallel und in Richtung der Längsachse der Spule versetzt zueinander verlaufen. Der Leiter wird also annähernd S-förmig verformt. Somit entspricht der Verlauf des Leiters vor dem Aufwickeln der Abwicklung der gewickelten Spule.

In dem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Verformen ferner derart durchgeführt wird, dass zwischen den beiden parallel versetzt zueinander verlaufenden Leiterabschnitten ein gerader Übergangsabschnitt gebildet ist, welcher um einen Übergangswinkel geneigt zu den beiden parallel versetzt zueinander verlaufenden Leiterabschnitten verläuft. Ein derartiger gerader Übergangsabschnitt hat sich für das Ausbilden einer orthozyklischen Wicklung als besonders vorteilhaft erwiesen. Das Maß des Windungssprungs wird im Wesentlichen durch den Übergangswinkel und die Länge des Übergangsabschnitts bestimmt, wobei jedoch auch die Biegeradien zwischen dem Übergangsabschnitt und den beiden parallel versetzt zueinander verlaufenden Leiterabschnitten einen gewissen Einfluss ausüben. Der Übergangswinkel kann beispielsweise zwischen 5° und 60°, insbesondere zwischen 10° und 40° liegen. Vorteilhafterweise sind die Länge des längsaxialen Übergangsabschnitts und/oder der Übergangswinkel veränderbar. Dadurch kann die Ausgestaltung des Windungssprungs an die bereits erreichte Wicklungshöhe bzw. Lagenzahl angepasst werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der elektrische Leiter ein Draht. Derartiger Leiterdraht eignet sich besonders für die vorgesehene plastische Verformung.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine plastische Vorverformung der Querschnittskontur des Leiters zu einer gewünschten Querschnittsform so gewählt sein, dass eine sich ansonsten ergebende plastische Verformung des Leiters beim Auflaufen auf einen Biegebereich des Trägers kompensiert wird, so dass die Querschnittsform des Leiters nach dem Auflaufen auf den Träger im Wesentlichen der ursprünglichen Querschnittskontur entspricht. Die Querschnittskontur in runder oder rechteckiger Form des Leiters kann in dieser vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein. Vorteilhaftweise kann der Leiter aufgrund seiner verschiedenen Querschnittskonturen zu der verschiedenen gewünschten Querschnittsform vorgeformt werden, wodurch ein bei Auflaufen auf den Biegebereich des Trägers erzeugter Stauchungs- bzw. Streckungseinfluss, der eine unerwünschte Veränderung der Querschnittkontur im Wesentlichen kompensiert oder vollständig beseitigt werden kann. Damit kann ein möglichst hoher Füllfaktor erreicht und ein von einem Elektromotor erzeugte Drehmoment und dessen Wirkungsgrad erhöht werden.

Vorteilhafterweise kann der Leiter an vorgegebenen Längspositionen und / oder vorgegebenen Querschnittspositionen und / oder mit einer gewünschten Querschnittsform verformt werden, wobei die Längspositionen in Abhängigkeit von einer bereits gewickelten Anzahl von Windungen vorbestimmt sind und insbesondere zumindest für eine vorgegebene Anzahl von Windungen äquidistant sind, und / oder die Querschnittspositionen und / oder die gewünschte Querschnittsform in Abhängigkeit einer Querschnittsdimension und eines Biegeradius des Biegebereichs des Trägers vorbestimmt sind. Beispielsweise kann der Abstand der Längspositionen für alle Windungen einer jeweiligen Lage konstant gehalten werden und für eine nachfolgende Lage entsprechend der durch den Lagensprung bedingten Umfangsvergrößerung der Spule angepasst werden. Weiterhin kann für die vorgegebene Querschnittsdimension und das vorgegebene Biegeradius des Biegebereichs des Trägers die zu einer beim Auflaufen auf den Träger entstehenden Querschnittsverformung formkomplementäre Querschnittsform im Leiter zuvor eingeprägt werden, wodurch eine neue Querschnittskontur nach der Biegung des Querschnitts des Leiters auf den Biegeabschnitt des Trägers generiert wird, wobei die resultierende Querschnittskontur im Prinzip gleich wie eine ursprüngliche Querschnittskontur des Leiters ist. Vorteilhafterweise kann der Abstand der Längspositionen in Abhängigkeit von der Anzahl der bereits gewickelten Windungen und / oder Lagen veränderbar sein, und / oder die Querschnittspositionen und / oder die gewünschte Querschnittsform in Abhängigkeit einer Querschnittsdimension des Leiters und eines Biegeradius des Biegebereich des Trägers veränderbar sein. Vorteilhaftweise können die Querschnittspositionen für alle Windungen vor dem Aufwickeln auf den Träger zu einer jeweiligen geeigneten Querschnittsverformung bereitgestellt sein. Mit anderen Worten können also die Querschnittskonturen und Querschnittspositionen verstellbar sein. Die Erfindung betrifft ferner eine Wickelvorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Spule, wobei die Wickelvorrichtung dazu eingerichtet ist, einen elektrischen Leiter auf einen Träger aufzuwickeln, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen. Die Wickelvorrichtung umfasst eine Umformeinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, den Leiter vor dem Auflaufen auf den Träger in Richtung einer Längsachse der Spule und / oder in seiner Querschnittskontur derart plastisch zu verformen, dass eine resultierende Verformung des Leiters einem gewünschten Windungssprung und einer gewünschten Querschnittsform beim Auflaufen auf den Träger entspricht. Mit einer derartigen Wickelvorrichtung lassen sich die bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Vorteile ebenfalls erreichen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Umformeinrichtung zumindest ein mit dem Leiter zusammenwirkendes, quer zu einer Längserstreckung des Leiters in Richtung einer Längsachse der Spule versetzbares erstes Umformelement. Das bzw. paarweise Umformelmente können quer zu einer Zuführrichtung des Leiters linear oder rotativ versetzbar sein. Durch das erste Umformelement werden die zum Verformen des Leiters notwendigen Querkräfte aufgebracht. Vorteilhafterweise sind zwei erste Umformelemente vorgesehen, welche derart ausgebildet sind, dass diese den Leiter in zueinander entgegengesetzte Richtungen verformen können. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest ein Backenbereich des zumindest ersten Umformelements zur Querschnittsverformung des Leiters in radialer Richtung der Querschnittskontur des Leiters vor dem Auflaufen auf den Träger zu einer gewünschten Querschnittsform vorgeformt sein, so dass eine beim Auflaufen des Leiters auf einen Biegeabschnitt des Trägers entstehende plastische Querschnittsverformung des Leiters durch die vorhergehende Querschnittsverformung des Leiters zu einer gewünschten Querschnittsform durch den Backenbereich des ersten Umformelements in radialer Richtung kompensiert wird, wobei vorzugsweise die Form des Backenbereichs des ersten Umformelements einstellbar ist, und / oder der Backenbereich des ersten Umformelements austauschbar und / oder veränderbar ist. Es ist vorteilhaft, dass durch ein einfaches Austauschen und / oder Verändern des zumindest einen Backenbereiches des ersten Umformelements die beim Auflaufen des Leiters auf den Biegeabschnitt des Trägers entstehende unerwünschte plastische Querschnittsverformung des Leiters angepasste, zumeist formkomplementäre Querschnittsform je nach Querschnittsdimension des Leiters und / oder Biegeradius des Biegeabschnitts des Trägers angepasst werden kann. Die Form des Backenbereichs des ersten Umformelements kann derart einstellbar sein, dass beispielsweise bei Ausformung als Keilelement für rechteckförmige Leiterquerschnitte ein vorbestimmter Winkel je nach Biegeradius oder Leiterdurchmesser gewählt werden kann. Diese Einstellung, beispielsweise der Winkel eines Keilabschnitts des Backenbereichs kann durch Stellelemente wie Stellschrauben verändert oder durch Austausch verschiedener keilförmiger Backenbereiche veränderbar sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können sowohl die Querschnittsverformung des Leiters in radialer Richtung der Querschnittskontur des Leiters als auch das längsaxiale Verformen des Leiters in Richtung der Längsachse der Spule von einem einstückigen Backenbereich des ersten Umformelements durchgeführt werden. Das erste Umformelement mit dem einstückigen Backenbereich ist rechtwinklig zu einer Längserstreckung des Leiters in längsaxialer Richtung des Leiters angeordnet, wobei das erste Umformelement versetzbar ist.

Vorteilhaftweise ist der einstückige Backenbereich eingerichtet, während des vorhergehenden längsaxialen Verformens des Leiters zeitgleich eine Querschnittsverformung des Leiters durchzuführen. Somit kann vorzugsweise das erste Umformelement so ausgestattet sein, dass ein Beginnabschnitt des ersten Umformelements einen längsaxialen und querschnittsverformten Teilabschnitt des Leiters, ein Endabschnitt des ersten Umformelement ein Ende des querschnittsverformten Teilabschnitts des Leiters und ein abgewinkelter Verlaufsbereich des ersten Umformelements einen querschnittsverformten Abwinkelungsabschnitt der Längserstreckung des Leiters umformen, um das längsaxiale Verformen des Leiters durchzuführen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest ein Backenbereich des ersten Umformelements aus zumindest zwei in der Querschnittsebene des Leiters parallelen Teilbackenelementen bestehen, die jeweils verschieden und unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Beim Querschnittsverformen des Leiters kann somit jedes Teilbackenelement separat angesteuert werden, damit kann sich jedes einzelne Teilbackenelement in radialer Richtung vorzugsweise in der Querschnittsebene des Leiters bewegen. Das einzeln angesteuerte Teilbackenelement verformt nur einen Teilbereich der Querschnittskontur des Leiters in radialer Richtung des Querschnitts des Leiters, wodurch die gesamte Querschnittskontur des Leiters einstellbar vorgeformt werden kann. Je höher eine Anzahl der parallel angeordneten Teilbackenelemente ist, desto besser wird die Querschnittsverformung des Leiters erreicht. Insoweit kann nach dem Prinzip eines Nadeldruckers beliebige Konturformen einstellbar und somit eine größtmögliche Flexibilität bzgl. Querschnittsform des Leiters und Biegeverformung des Trägers bei optimiertem Füllfaktor erreicht werden. Es ist weiterhin denkbar, die einzelnen Teilbackenelemente kreisförmig oder umfangsmäßig verteilt um den Leiter anzuordnen, um von mehreren Seiten der Leiterquerschnittskontur eine Verformungsarbeit zu leisten.

Insoweit kann ein dreidimensionales und flexibel anpassbares Umformen des Leiters sowohl in Querschnitts- als auch in Längserstreckung zur Optimierung des Füllfaktors der Wicklungsspule ermöglicht werden. Das Umformen erfolgt vorzugsweise in einem oder mehreren, insbesondere allen Biegeabschnitten des Spulenträgers. Vorteilhafterweise umfasst die Umformeinrichtung ferner zumindest ein mit dem Leiter zusammenwirkendes zweites Umformelement, welches in Richtung der Längserstreckung des Leiters von dem ersten Umformelement beabstandet ist. Das oder die zweiten Umformelemente sind bevorzugt nicht versetzbar, d. h. sie sind an dem Verformungsprozess nur passiv beteiligt. Sie fixieren den Leiter an einem Ende des Übergangsanschnitts, während die ersten Umformelemente aktiv das Verformen bewirken. Das oder die zweiten Umformelemente können aber in ihrer Position justierbar sein. Sie sind bevorzugt in der Zuführrichtung des Leiters betrachtet oberhalb der ersten Umformelemente angeordnet. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, umfasst die Umformeinrichtung zumindest zwei quer zu der Längserstreckung des Leiters voneinander beabstandete erste Umformelemente als ersten Satz Umformelemente und zumindest zwei quer zu der Längserstreckung des Leiters voneinander beabstandete zweite Umformelemente als zweiten Satz Umformelemente, wobei insbesondere der Abstand der ersten Umformelemente zueinander und / oder der Abstand der zweiten Umformelemente zueinander und / oder der Abstand zwischen den ersten Umformelementen und den zweiten Umformelementen veränderbar ist. Durch eine Änderung des Abstandes der ersten Umformelemente zueinander bzw. des Abstandes der zweiten Umformelemente zueinander, kann der jeweilige Spalt zwischen den ersten bzw. den zweiten Umformelementen, durch den der zulaufende Leiter hindurchgeführt wird, an den Querschnitt des Leiters angepasst werden, sodass eine präzise Führung des Leiters während des Umformens gewährleistet ist. Durch eine Änderung des Abstandes zwischen den ersten und den zweiten Umformelementen, kann die Länge des Übergangsabschnitts beeinflusst werden, wobei diese Änderung insbesondere in Abhängigkeit von der bereits gewickelten Lagenzahl erfolgen kann.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest ein Backenbereich des Satzes von ersten Umformelementen und / oder des Satzes von zweiten Umformelementen zur Querschnittsverformung des Leiters in radialer Richtung der Querschnittskontur des Leiters vor dem Auflaufen auf den Träger zu einer gewünschten Querschnittsform vorgeformt sein, so dass eine beim Auflaufen des Leiters auf einen Biegeabschnitt des Trägers entstehende plastische Querschnittsverformung des Leiters durch die vorhergehende Querschnittsverformung des Leiters durch den Backenbereich der Umformelement kompensiert wird, wobei vorzugsweise der Backenbereich des Satzes der ersten Umformelemente und / oder des Satzes der zweiten Umformelemente einstellbar sind, und / oder der Backenbereich der Umformelemente austauschbar und / oder veränderbar ist. Dies ermöglicht, dass beim Durchführen einer längsaxialen Verformung des Leiters gleichzeitig eine Querschnittsverformung des Leiters durchgeführt wird, indem der Satz der ersten Umformelemente mit zumindest einem Backenbereich und der Satz der zweiten Umformelemente mit zumindest einem Backenbereich zusammenwirken kann. Weiterhin können z.B. durch Stellschrauben und / oder Einsatz von unterschiedlichen Konturformen der Backenbereich verschiedene gewünschten Vorverformungsquerschnitte erzeugt werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Backenbereich des Satzes von ersten und / oder des Satzes von zweiten Umformelementen aus zumindest zwei in der Querschnittsebene des Leiters parallelen Teilbackenelementen bestehen, die jeweils verschieden ansteuerbar sind. Somit können mit dieser Ausführungsform sowohl eine längsaxiale Verformung als auch eine Querschnittsverformung des Leiters durchgeführt werden. Vorteilhaftweise kann jedes Teilbackenelement in Abhängigkeit von einer Querschnittsdimension und / oder eines Biegeradius eines Biegebereichs des Trägers angesteuert werden, so dass eine präzise Querschnittsverformung des Leiters ermöglicht wird. Anderseits ist sowohl die längsaxiale Verformung des Leiters auch durch die einzelnen ansteuerbaren Teilbackenelement separat verstellbar, so dass eine höchstmögliche Flexibilität erreicht werden kann.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können zumindest drei Sätze von längsaxial beabstandete Umformelementen mit jeweiligen Backenbereichen umfasst sein, wobei zumindest ein Backenbereich des Satzes von ersten Umformelementen am Beginn eines längsaxialen Verformungsabschnitts des Leiters, zumindest ein Backenbereich des Satzes von zweiten Umformelementen am Ende des längsaxialen Verformungsabschnitts des Leiters und zumindest ein Backenbereich des Satzes von dritten Umformelementen für einen abgewinkelten Verlaufsbereich des längsaxialen Verformungsabschnitts des Leiters ausgebildet sein können, und eine plastische Querschnittsverformung des Verformungsabschnitts bewirken. In dieser Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Satz von ersten Umformelementen mit dem Backenbereich und das Satz von den zweiten Umformelementen mit dem Backenbereich jeweils senkrecht zu dem längsaxialen Verformungsabschnitt angeordnet sind, während das Satz von den dritten Umformelementen mit dem Backenbereich parallel zu dem abgewinkelten Verlaufsbereich des längsaxialen Verformungsabschnitts des Leiters angeordnet ist. Somit wird eine Querschnittsverformung für den längsaxialen Anfangs- und Endbereich und für den abgewinkelten Längsverlauf ermöglicht, wozu drei separat einstellbare Umformelemente bzw. Paare von Umformelementen einsetzbar sind. Somit könne z.B. auch verschiedenartige Querschnittsverläufe im Verlauf des längsaxialen Wicklungssprungs eingeprägt werden, um eine optimierte Packungsdichte benachbarter Leiter im Biegebereich des Spulenträgers zu erreichen. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Wickelvorrichtung eine Zuführeinrichtung für den Leiter auf, wobei die Umformeinrichtung dazu eingerichtet ist, das Umformelement in Abhängigkeit von einer Relativwinkelposition zwischen der Zuführeinrichtung und der Spule zu versetzen. Dadurch kann beispielsweise gewährleistet werden, dass die Verformung immer an einer gewünschten, insbesondere stets derselben Winkelposition der Spule zu liegen kommt.

In der Regel können die Umformelemente relativ zum Träger im Verlauf der Zuführrichtung des Leiters feststehend angeordnet sein. Um eine präzise Umformung herzustellen, bietet es sich dabei an, den Leiter taktweise in Zuführrichtung auf den Träger aufzuwickeln. Um eine hohe Wickelgeschwindigkeit bei gleichzeitig präziser Umformung zu erreichen, bietet es sich in einer bevorzugten Ausführungsform an, die Umformeinrichtung, insbesondere zumindest eines der Umformelemente in Zuführrichtung des Leiters mitbewegbar auszugestalten, so dass während des Umformvorgangs sich das oder die Umformelemente relativ zum Leiter mitbewegen. Hierzu kann die Umformeinrichtung, bzw. die den Umformvorgang vornehmenden Umformelemente in Zuführrichtung des Leiters mitgeführt werden, so dass eine verminderte Relativgeschwindigkeit zur Zuführgeschwindigkeit des Leiters, im Idealfall einen relativen Stillstand zwischen zugeführten Leiter und Umformelement erreicht ist. Das bzw. die Umformelemente können eine axiale Längsumformung und / oder eine plastische Querschnittsverformung in der Laufbewegung des Leiters vornehmen, hiernach sich von diesem lösen und in eine Anfangsposition zurückbewegen, um einen weiteren Umformvorgang - bevorzugt im Abstand der Biegebereiche vorzunehmen. Insoweit pendelt die Umformeinrichtung, zumindest die Umformelemente in einer Amplitude, die von der Länge des Biegebereichs abhängen kann und bewegen sich annähernd oder mit gleicher Geschwindigkeit wie der zugeführte Leiter. Bevorzugt kann die Rückbewegung in die Anfangsposition mit höherer Geschwindigkeit als die Zuführgeschwindigkeit des Leiters erfolgen. Hierdurch kann ein präzises Umformen mit geringem Verschleiß der Umformeinrichtung erreicht werden. ln einer bevorzugten Ausführungsform sind Teile der Umformeinrichtung, insbesondere Umformelemente, die eine längsaxiales Verformen des Leiters und / oder ein Querschnittsverformen des Leiters bewirken, in Zuführrichtung des Leiters sequentiell hintereinander angeordnet, wobei bevorzugt die einzelnen Teile des längsaxialen Verformens und des Querschnittsverformens getrennt voneinander mitbewegbar sind. So können beispielsweise einzelne Umformelemente, die ein plastisches Querschnittsverformen bewirken in Zuführrichtung des Leiters vor dem Auflaufen auf den Träger vor Umformelementen angeordnet sein, die ein längsaxiales Verformen vornehmen. Auch können zwei oder mehrere Umformelemente, die ein längsaxiales Verformen vornehmen, hintereinander angeordnet sein, um komplexe oder variable Wicklungssprünge auszubilden. Auch können einzelne Umformelemente bzw. Teile der Umformeinrichtung, die für eine plastische Querschnittsverformung ausgebildet sind, und Teile, die für eine längsaxiale Umformung ausgebildet sein, mit dem Leiter getrennt bewegbar hintereinander angeordnet sein, und mit gleichen oder verschiedenen Arbeitsgeschwindigkeiten pendeln. Dabei ist auch denkbar, dass auch einzelne Umformelemente einer Mehrzahl von Umformelementen, die ausschließlich für die längsaxiales Umformen oder das plastische Querschnittsverformen eingesetzt sind, unabhängig voneinander bewegbar sind. Somit ist eine Ausgestaltung des Umformprozesses und beispielsweise eine Umrüstung der Umformeinrichtung bei verschiedenen Leiterquerschnitten und Leiterformen sowie verschiedenen Trägertypen sehr einfach realisierbar und die einzelnen Umformschritte können unabhängig voneinander konstruktiv realisiert und gesteuert werden.

ZEICHNUNGEN

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Zeichnung und der zugehörigen Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird diese Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische und nicht maßstäbliche Seitenansicht einer orthozyklisch gewickelten elektrischen Spule gemäß dem Stand der

Technik;

Fig. 2 und 3 schematische und nicht maßstäbliche Ansichten einer

Wickelvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 4a bis 4d schematische und nicht maßstäbliche Ansichten von Einzelheiten einer Umformeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 5a bis 5d schematische und nicht maßstäbliche Ansichten von Einzelheiten einer Umformeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 6a eine schematische und nicht maßstäbliche Draufsicht einer

Umformeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 6b bis 6d schematische und nicht maßstäbliche Schnittdarstellungen von

Einzelheiten der in Fig. 6a dargestellten Umformeinrichtung;

Fig. 7 eine schematische und nicht maßstäbliche Draufsicht einer

Umformeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 8a und 8b schematische und nicht maßstäbliche Schnittdarstellungen von Einzelheiten einer Umformeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Fig. 1 zeigt eine teilweise gewickelte elektrische Spule 10 mit einem orthozyklischen Wicklungsaufbau. Die Spule 10 umfasst einen Träger, welcher im Ausführungsbeispiel als Spulenkörper 12 ausgestaltet ist, welcher eine Mantelfläche 14 aufweist, die sich entlang einer Längsachse L erstreckt. Der Spulenkörper 12 wird stirnseitig von zwei Flanschen 16 begrenzt, welche die Mantelfläche 14 in radialer Richtung allseits überragen. Die Flansche 16 erstrecken sich in Ebenen, die senkrecht zur Längsachse L verlaufen. Der Spulenkörper 12 ist rillenfrei aufgebaut, d. h., die Mantelfläche 14 ist frei von Vertiefungen oder Erhebungen, welche bei herkömmlichen Herstellverfahren für orthozyklisch gewickelte Spulen benötigt werden. Anstelle des hier gezeigten Spulenkörpers 12 kann auch ein Wickeldorn als Träger verwendet werden, von dem die Spule nach erfolgter Wicklung und gegebenenfalls einem anschließenden Verpacken der Windungen, als freitragende Spule abgenommen werden kann. Der Wickeldorn ist vorteilhafterweise ebenfalls rillenfrei ausgebildet.

Auf dem Spulenkörper 12 ist ein elektrischer Leiter oder Draht 20 in mehreren Windungen 18 aufgewickelt. Die einzelnen Windungen 18 liegen mit Ausnahme eines bestimmten Winkelbereichs in Ebenen, die parallel zu den Flanschen 16 und damit senkrecht zu der Längsachse L verlaufen. In den Bereichen, wo die Windungen 18 nicht parallel zu den Flanschen 16 verlaufen, geht der Draht 20 von einer Windung zur nächsten über. Dieser Bereich wird als Windungssprung 22 bezeichnet. Beim Wickeln der Spule 10, kann der Draht mithilfe einer Zuführeinrichtung (in Fig. 1 nicht dargestellt) an den Spulenkörper 12 herangeführt werden. Nach dem Wickeln einer vollständigen Windung 18, wird die Zuführeinrichtung um einen Betrag entsprechend des Drahtdurchmessers in einer parallel zur Längsachse L verlaufenden Ablegerichtung A versetzt.

Nachdem eine Lage der Spule 10 gewickelt wurde, wird die Ablegerichtung A umgekehrt.

Eine orthozyklisch gewickelte Spule 10 kann einen maximalen mechanischen Füllfaktor von 91 % aufweisen, wobei dies jedoch nur für den Teil der Spule 10 gilt, in dem die Windungen 18 orthozyklisch ausgerichtet sind. In einem Übergangsbereich, in dem der Windungssprung 22 vorliegt, ist der Füllfaktor aufgrund der sich kreuzenden Leiter benachbarter Windungslagen geringer.

In Fig. 2 und 3 ist eine beispielhafte Wickelvorrichtung 30 zum Herstellen einer elektrischen Spule, insbesondere einer orthozyklisch gewickelten Spule 10 gemäß Fig. 1 , gezeigt. Im Ausführungsbeispiel kann die Wickelvorrichtung 30 nach dem Linearwickelverfahren arbeiten. Hierzu kann der Spulenkörper 12 um seine Längsachse L rotiert werden, wobei eine Zuführeinrichtung (nicht dargestellt) den Draht 20 entsprechend dem Windungsfortschritt in Richtung der jeweiligen Ablegerichtung A kontinuierlich oder in diskreten Schritten verschieben kann.

Die Wickelvorrichtung 30 umfasst eine Umformeinrichtung 32, in welcher der von einer Vorratsspule (nicht dargestellt) kommende Draht in einer Zuführrichtung Z einläuft und die Umformeinrichtung 32 in Richtung der Spule 10 verlässt.

Die Umformeinrichtung 32 weist ein Paar von zweiten, versetzbaren Umformelementen 34A, 34B sowie ein davon entgegen der Zuführrichtung Z beabstandetes Paar von ersten, feststehenden Umformelementen 36A, 36B auf. Der Draht 20 verläuft zwischen den Umformelementen 34A, 34B bzw. 36A, 36B hindurch. Der Abstand zwischen den feststehenden Umformelementen 34A, 34B und zwischen den versetzbaren Umformelementen 36A, 36B kann einstellbar sein, um eine Anpassung an unterschiedliche Drahtstärken zu gewährleisten. Die versetzbaren Umformelemente 36A, 36B befinden sich in Fig. 2 in ihrer Neutrallage, in welcher der Spalt zwischen den Umformelementen 36A, 36B mit dem Spalt zwischen den feststehenden Umformelementen 34A, 34B fluchtet. Die versetzbaren Umformelemente 36A, 36B können mithilfe von geeigneten Antriebsvorrichtungen, beispielsweise Pressluftzylindern, in einer Versetzrichtung V, welche parallel zu der Längsachse L der Spule und quer, insbesondere senkrecht zu der Zuführrichtung Z des Drahtes 20 verläuft, versetzt werden. Das Versetzen kann dabei in Positionen beiderseits der in Fig. 2 dargestellten Neutrallage erfolgen, wobei in Fig. 3 nur das Versetzen in die linke Position dargestellt ist. Das Versetzen der versetzbaren Umformelemente 36A, 36B erfolgt gleichsinnig, wobei der Abstand oder Spalt zwischen den versetzbaren Umformelementen 36A, 36B im Wesentlichen erhalten bleibt. Es kann jedoch auch eine geringfügige Abstandsverkleinerung vorgesehen sein, um den Draht 20 während des Umformvorgangs zu klemmen.

Mithilfe der Umformeinrichtung 32 wird der Draht 20 derart verformt, dass die Verformung einen gerade verlaufenden Übergangsabschnitt 40 aufweist, welcher geneigt zu den beiden parallel versetzt zueinander verlaufenden, benachbarten Leiterabschnitten verläuft. Die Biegeradien zwischen dem Übergangsabschnitt 40 und den parallel versetzt zueinander verlaufenden Leiterabschnitten werden bevorzugt so eng gewählt, wie es das verwendete Drahtmaterial zulässt, um eine möglichst kompakte Wicklung zu erzielen, bei welcher der Windungssprung 22 sich nur über einen möglichst geringen Winkelbereich einer jeweiligen Windung 18 erstreckt.

Durch das Versetzen der Umformelemente 36A, 36B wird in dem zulaufenden Draht 20 eine annähernd S-förmige längsaxiale Verformung 38 erzeugt, welche dem gewünschten Windungssprung 22 der Spule 10 entspricht. Der Draht 20 wird durch die Umformelemente 34A, 34B, 36A, 36B nicht nur plastisch verformt, sondern auch elastisch, sodass das Maß des Versatzes der längsaxialen Verformung 38 nach dem Freigeben durch die Umformelemente 34A, 34B, 36A, 36B bzw. nach dem Verlassen der Umformeinrichtung 32 aufgrund der elastischen Rückstellkräfte wieder etwas kleiner wird, als es dem Verstellweg der versetzbaren Umformelemente 36A, 36B entsprechen würde. Um diese Rückstellwirkung zu kompensieren, kann der Verstellweg der versetzbaren Umformelemente 36A, 36B über das Maß des gewünschten Windungssprungs 22 erhöht werden. Bei dieser Erhöhung kann ggf. auch eine weitere Rückverformung des Drahtes 20 berücksichtigt werden, die durch eine Drahtbremse (nicht dargestellt) verursacht wird, welche oberhalb der Umformeinrichtung 32 vorgesehen sein kann, um einen geeigneten Wickelzug auf den einlaufenden Draht 20 auszuüben. Das Umformen oder Verformen des Drahtes 20, kann in bestimmten Längsabständen des Drahtes 20 erfolgen, wobei sich diese Abstände aus dem Umfang der jeweiligen Windungen 18 ergeben. Die Umformeinrichtung 32 wird jeweils dann betätigt, wenn der Draht 20 eine entsprechende Längsposition erreicht hat, wobei diese Längsposition direkt durch Messen der durchlaufenden Drahtlänge oder indirekt in Abhängigkeit von einer jeweiligen Winkelposition der rotierenden Spule 10 bestimmt werden kann.

Wenn eine Windungslage vollständig gewickelt wurde, erfolgt eine Umkehr der Ablegerichtung A. Zugleich wird auch die Versetzrichtung V geändert, sodass die längsaxiale Verformung 38 einen spiegelbildlichen Verlauf aufweist. Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Anordnung verlaufen die Ablegerichtung A des Drahtes 20 auf der Spule 10 und die Versetzrichtung der versetzbaren Umformelemente 36A, 36B in entgegengesetzter Richtung.

Bei dem hier gezeigten Linearwickelverfahren ist eine separate Zuführeinrichtung für den Draht 20 nicht dargestellt. Die Funktion einer Zuführeinrichtung kann auch durch ein lineares Versetzen der Umformeinrichtung 32 in Richtung der Ablegerichtung A erfüllt werden, wobei dieses Versetzen kontinuierlich oder schrittweise, z. B. synchron mit dem Auflaufen der Verformung auf dem Spulenkörper 12, erfolgen kann. Zum Versetzen der Umformeinrichtung 32 kann eine nicht dargestellte Versteilvorrichtung vorgesehen sein.

Durch die erfindungsgemäße Wickelvorrichtung 10 und durch das damit durchgeführte Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Spule 10 ist es möglich, insbesondere orthozyklisch gewickelte Spulen herzustellen, welche einen definierten, durch die plastische längsaxiale Verformung 38 in den Leiter 20 eingeprägten Windungssprung 22 aufweisen. Durch die Vorprägung des Windungssprungs 22, wird ein Verrutschen von einzelnen Windungen und damit ein unerwünschtes Erzeugen von wilden Wicklungen vermieden, welche den Füllfaktor wesentlich reduzieren. Somit wird ein präzises Wickeln der Spule 10 mit maximalem Füllfaktor ermöglicht.

Die Figs. 4a bis 4d zeigen einen teilweise zu vorformenden Leiter 20 mit einem Paar von ersten Umformelementen 34A, 34B, wobei ein Leiter 20 mit einer rechteckigen Querschnittsform in einer Zuführrichtung Z einläuft. Im Ausführungsbeispiel kann eine Umformeinrichtung 32 lediglich das Paar von den ersten Umformelementen 34A, 34B aufweisen, um eine gewünschte Querschnittsform Y des Leiters 20 durch einen Backenbereich 46 einzuprägen. Wie in Fig. 4a dargestellt, entsteht beim Auflaufen des Leiters 20 auf einen Biegebereich eines Trägers 12 durch ein Biege und Streckumformung im radialen Verlauf des Leiterquerschnitts bei einem nicht vorgeprägten Leiterquerschnitt eine trapezförmige plastische Verformung W der ursprünglichen Querschnittskontur X des Leiters 20, die für einen hohen Füllfaktor unerwünscht ist, da die Leiter 20 im Biegebereich eine verringerte Packungsdichte aufweisen würden. Mit dem Backenbereich 46 kann eine gewünschte Querschnittsform Y des Leiters vor dem Auflaufen auf den Träger 12 eingeprägt werden, die die vorhergehende entstehende plastische Querschnittsverformung W kompensieren kann, so dass die Querschnittsform des Leiters 20 nach dem Auflaufen auf den Träger 12 grundsätzlich der ursprünglichen Querschnittskontur X entspricht, siehe Fig. 4d. Ein Keilelement mit einem Winkel α kann als Backenbereich 46 mit Stellschrauben 52 jeweils am Umformelement 34A, 34B befestigt werden, wodurch der Winkel α zum Erzeugen von verschiedenen gewünschten Querschnittsformen Y einstellbar ist. In den Figs. 5a bis 5d ist ein teilweise in einer Zuführrichtung Z einlaufenden und zu vorformenden Leiter 20 mit rundem Querschnitt mit einem Paar von ersten Umformelementen 34A, 34B dargestellt, wobei ein Backenbereich 46 einen Radius R1 und einen Radius R2 aufweist, wobei der Radius R1 größer als der Radius R2 ausgebildet ist, wie in Fig. 5c gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Leiter 20 mit einem Rundquerschnitt exemplarisch betrachtet, der eine ursprüngliche kreisrunde Querschnittskontur X aufweist. Mit dem Backenbereich 46 kann eine beim Aufwickeln des Leiters 20 auf einen Träger 12 unerwünscht entstehende plastische Querschnittsverformung W (siehe Fig. 5a), die in Form einer gestauchten Ellipse gezeigt ist, kompensiert werden. Dadurch kann eine der ursprünglichen Querschnittskontur X entsprechende Querschnittform des Leiters 20 erreicht werden, wie dies Fig. 5d illustriert. Eine in der Fig. 6a gezeigte Umformeinrichtung 32 umfasst in Längsrichtung des Leiterverlaufs drei Paare von unabhängig ansteuerbaren Umformelementen 34A, 34B, 36A, 36B, 42A, 42B, wobei jedes Umformelement 34A, 34B, 36A, 36B, 42A, 42B einen Backenbereich 46 aufweist. Das Paar von ersten Umformelementen 34A, 34B ist am Anfang eines längsaxialen Verformungsabschnitts 50 eines Leiters 20 angeordnet, das Paar von zweiten Umformelementen 36A, 36B ist am Ende des längsaxialen Verformungsabschnitts 50 des Leiters 20 angeordnet, und das Paar von dritten Umformelementen 42A, 42B ist parallel zu einem um einen Übergangswinkel ß abgewinkelten Verlaufsbereich des längsaxialen Verformungsabschnitts 50 des Leiters 20 angeordnet. Der Leiter 20 läuft in einer Zuführrichtung Z ein. Mit dieser Ausführungsform kann nicht nur eine längsaxiale Verformung des Leiters 20 sondern vorteilhafterweise auch eine Querschnittsverformung des Leiters in radialer Richtung des Querschnitts des Leiters 20 durchgeführt werden. Es besteht die Möglichkeit, den Querschnitt des Leiters im Anfangs- und Endbereich mit einer anderen Form als den Abwinkelungsbereich zu verformen, so dass der Füllfaktor im Biegebereich erhöht bzw. höhere Biegeradien bei akzeptablen Füllfaktoren ermöglicht werden können.

In der Figs. 6b bis 6d sind Schnittdarstellungen an unterschiedlichen Längspositionen der in der Fig. 6a gezeigten Umformeinrichtung dargestellt. Ein Keilelement mit einem Winkel α kann als Backenbereich 46 des ersten, zweiten und dritten Umformelements 34A, 34B, 36A, 36B, 42A, 42B ausgebildet sein, wobei sich der Winkel α der einzelnen Backenbereiche auch unterscheiden kann, bzw. ein Winkelverlauf entlang der Längsersteckung des Leiters 20 vorzugsweise kontinuierlich veränderbar ist. Durch Austauschen des Keilelements kann die Backenkontur bzw. der Winkel α verändert werden, so dass abhängig vom Leiterquerschnitt oder Biegeradius am Träger 12 verschiedene gewünschte Querschnittsformen Y erzeugt werden, um verschiedenen entstehenden plastischen Querschnittsverformungen des Leiters 20 entgegenzuwirken.

In der Fig. 7 ist ein Verformungsabschnitt 50 eines Leiters 20 dargestellt, wobei ein einstückiges Umformelement als viertes Umformelement 44A, 44B der Umformeinrichtung 32 ausgebildet ist. Hierdurch können sowohl eine Querschnittsverformung des Leiters 20 in radialer Richtung B der Querschnittskontur X des Leiters 20 als auch eine längsaxiale Verformung des Leiters 20 in Richtung der in der Fig. 2 gezeigten Längsachse L der Spule 10 von einem einstückigen Backbereich 46 des vierten Umformelements 44A, 44B vorgenommen werden, wodurch der Leiter 20 in seiner Längserstreckung um einen Übergangswinkel ß abgewinkelt werden kann. Der Leiter 20 läuft in eine Zuführrichtung Z ein. Das einstückige Umformelement 44A bzw. 44b ermöglicht eine plastische Querschnittsverformung bei gleichzeitiger längsaxialer Abwinkelung.

Die Figs. 8a und 8b zeigen in einer Querschnittsansicht eines Leiters 20 ein Paar aus zwei ersten Umformelementen 34A, 34B, die jeweils einen Backenbereich 46 umfassen. Jeder Backenbereich 46 umfasst wiederum drei Teilbackenelemente 48, die in einer Querschnittebene eines Leiters 20 parallel zueinander angeordnet sind. Jedes Teilbackenelement 48 kann sich in radialer Richtung B einer Querschnittskontur X des Leiters 20 bewegen, wobei jedes Teilbackenelement 48 separat ansteuerbar ist. Mit den Teilbackenelementen 48 kann der Leiter 20 vor dem Auflaufen auf einen Träger 12 in radialer Richtung B der Querschnittskontur X des Leiters 20 zu einer gewünschten Querschnittsform Y vorgeformt werden. Durch die separate Ansteuerung jedes Teilbackenelements können flexible verschiedene Querschnittsverformungen erreicht werden, so dass beim Einsatz unterschiedlicher Leiterquerschnitte oder verschieden gebogener Träger eine einfache Anpassung ohne konstruktive Veränderung der Umformelemente zur Erreichung eines optimierten Wicklungssprungs und einer optimierten Füllfaktors im Biegebereich der Spule ermöglicht wird. Eine derartige Ausführung bietet sich insbesondere bei der Herstellung von Spezialwicklungen in geringen Stückzahlen bei höchsten Qualitätsansprüchen an. Bezugszeichenliste

10 Spule

12 Träger, Spulenkörper

14 Mantelfläche

16 Flansch

18 Windung

20 Leiter, Draht

22 Windungssprung

30 Wickelvorrichtung

32 Umformeinrichtung

34A, 34B erstes Umformelement, feststehendes Umformelement

36A, 36B zweites Umformelement, versetzbares Umformelement

38 längsaxiale Verformung

40 Übergangsabschnitt

42A, 42B drittes Umformelement

44A, 44B erstes / viertes Umformelement

46 Backenbereich

48 Teilbackenelement

50 längsaxialer Verformungsabschnitt

52 Schraube

A Ablegerichtung

B radiale Richtung

L Längsachse

V Versetzrichtung

Z Zuführrichtung

α Winkel

ß Übergangswinkel

R1 , R2 Radius

X ursprüngliche Querschnittskontur

Y gewünschte Querschnittsform

W entstehende plastische Querschnittsverformung