DE102022005023A1 - Method for producing a line segment for a winding and a stator for an electric machine with a hybrid winding design - Google Patents
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Abstract
Die Herstellung eines Leitungssegments für eine Wicklung einer elektrischen Maschine sieht vor, dass eine Litze aus einzeln isolierten und verdrillten Litzendrähten in einem mittleren Bereich in eine Litzenkrümmung geformt wird. Die Litze wird in einem zweiten Bereich und in einem dritten Bereich in eine Stableiterform gepresst und beide Endbereich der Formlitzenlängserstreckung werden jeweils mit einem Ende eines jeweiligen Flachdrahts verpresst und in eine metallisch schlüssige Verbindung verbracht. Für die Herstellung eines Stators 2 für eine elektrische Maschine sind ein mit Nuten ausgestattetes Blechpaket 4 und eine Vielzahl von Leitungssegmenten erforderlich. Die Leitungssegmente weisen eine Formlitze und zwei Flachdrähte auf. Die in die Nuten in Längsrichtung des Blechpakets eingefügten Leitungssegmente werden verschränkt, paarweise an ihren Flachdrähten verschweißt und ein damit gebildeter Wickelkopf wird kompaktiert. Ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug weist eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäß hergestellten Stator 2 und eine Drehmomentübertragungsvorrichtung auf.The production of a line segment for a winding of an electrical machine requires that a strand made of individually insulated and twisted stranded wires is formed into a strand curvature in a central area. The strand is pressed into a rod conductor shape in a second area and in a third area and both end areas of the longitudinal extension of the shaped strand are each pressed with one end of a respective flat wire and brought into a metallically coherent connection. To produce a stator 2 for an electrical machine, a laminated core 4 equipped with grooves and a large number of line segments are required. The cable segments have a shaped strand and two flat wires. The line segments inserted into the grooves in the longitudinal direction of the laminated core are interlaced, welded in pairs to their flat wires and a winding head formed with them is compacted. A drive train for a motor vehicle has an electric machine with a stator 2 produced according to the invention and a torque transmission device.
Description
Die vorliegende Erfindung behandelt ein Verfahren zur Herstellung eines Leitungssegments für eine Wicklung einer elektrischen Maschine, wobei das Leitungssegment jeweils zwei Stableiter aufweist, die als Arme einer Formlitze ausgebildet werden.The present invention deals with a method for producing a line segment for a winding of an electrical machine, the line segment each having two rod conductors which are designed as arms of a shaped strand.
Die Herstellung eines Leitungssegments für eine Wicklung erfolgt ausgehend von mehreren einzeln isolierten, verdrillten Litzendrähten.A line segment for a winding is produced starting from several individually insulated, twisted stranded wires.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung dient ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine, der ein Blechpaket bzw. einen Wicklungskern und eine Vielzahl von Leitungssegmenten aufweist. Die Leitungssegmente werden in Längsrichtung des Blechpakets in die Nuten des Blechpakets eingefügt.According to a further aspect of the invention, a method is used to produce a stator for an electrical machine, which has a laminated core or a winding core and a plurality of line segments. The line segments are inserted into the grooves of the laminated core in the longitudinal direction of the laminated core.
Die vorliegende Erfindung behandelt auch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, die einen entsprechenden hergestellten Stator bzw. entsprechend hergestellte Leitungssegmente umfasst.The present invention also deals with a drive train for a motor vehicle with an electric machine for driving the motor vehicle, which comprises a correspondingly manufactured stator or correspondingly manufactured line segments.
Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung behandelt ein Verfahren zur Herstellung eines Leitungssegments nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Stators nach dem Oberbegriff von Anspruch 14 sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 15.In other words, the present invention deals with a method for producing a line segment according to the preamble of claim 1, a method for producing a stator according to the preamble of
Technisches GebietTechnical area
Eine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Drehmoments für einen Fahrzeugantrieb ist zumeist als eine Anordnung eines Rotors und eines äußeren Stators aufgebaut, zwischen denen sich ein Luftspalt befindet. Zur Vereinfachung der Herstellung werden „Wicklungen“ nicht durch Aufwickeln von Einzeldrähten zu Spulen hergestellt, sondern die Spulen werden aus mehreren Drahtelementen gebildet, die aus sog. Feldspulensegmenten zusammengesetzt werden. Mit den Spulen werden, wie beispielsweise in der
Die Ausbildung von Statorwicklungen durch Leiterdrähte mit einer bedeckenden Isolationsschicht, die in die Statornute eigesetzt werden, geht z. B. aus der
Die elektrischen Maschinen können in verschiedenen Motor-Getriebe-Anordnungen von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen. Einige Beispiele solcher Anordnungen sind in der Patentanmeldung
Stand der TechnikState of the art
Gemäß der
Für das Verschalten von Spulen können gemäß der
Die
Gemäß der
Aus der
Die
Weitere Stableiteranordnungen für Statoren sind z. B. in der
Dennoch erachten manche Entwickler jene vermeintlichen Nachteile nicht als Ausschlusskriterium für die Verwendung von Litzen beim Aufbau eines Stators.Nevertheless, some developers do not consider these supposed disadvantages to be an exclusion criterion for the use of strands in the construction of a stator.
In der
Ein Wicklungskabel für einen Stator, das aus einem Bündel von neun Einzeldrähten besteht, ist in der
Litzen können, wie aus der
Ein Verfahren, um die Spulenwicklungen ausgehend von einem runden Litzenquerschnitt in eine trapezartige Form zu verbringen, geht aus der
Ein Stator gemäß der
In der
Die zuvor genannten Druckschriften gelten mit ihrer Benennung als vollumfänglich in vorliegende Erfindungsbeschreibung inkorporiert. Hierdurch soll vermieden werden, dass erneut und wiederholt allgemein bekannte Zusammenhänge zwischen Wickelkernen bzw. Blechpaketen und Wicklungen für die Erzeugung magnetischer Felder zum Antrieb eines Rotors mittels Stator und die Übertragung von Drehmoment mittels einer Getriebevorrichtung erörtert werden müssen, sondern die Begriffe wie „Kern“, „Blechpaket“, „Rotor“ und „Antriebsdrehmoment“ sollen durch Verweis auf die Druckschriften als ebenfalls definiert für vorliegende Erfindung angesehen werden dürfen.The aforementioned publications are deemed to be fully incorporated into the present description of the invention with their naming. This is intended to avoid having to discuss again and again generally known relationships between winding cores or laminated cores and windings for the generation of magnetic fields for driving a rotor using a stator and the transmission of torque using a gear device, but rather the terms such as “core”, “Layered core”, “rotor” and “drive torque” should be viewed as also defined for the present invention by reference to the publications.
Außerdem finden sich in der Schutzrechtsliteratur noch weitere Druckschriften, die sich mit Statorwicklungen beschäftigen.There are also other publications in the property rights literature that deal with stator windings.
Die
Die
Die
Die
AufgabenstellungTask
Für die Elektromobilität werden regelmäßig möglichst kompakte und leistungsstarke Elektromaschinen benötigt. Wünschenswert ist eine Herstellbarkeit qualitativ hochwertiger Komponenten, wie dem Stator, der Elektromaschinen in Großserien. Die Elektromaschinen sollen möglichst auch unter veränderlichen Betriebsbedingungen zuverlässig arbeiten. Besonderes Augenmerk ist hierbei auf einen guten Füllfaktor für Leitermaterial, insbesondere bei den Statorwicklungen, sowie auf möglichst gute elektrische Verbindungen zu legen.Electromobility regularly requires electric machines that are as compact and powerful as possible. It is desirable to be able to produce high-quality components, such as the stator, of electrical machines in large series. The electric machines should, if possible, work reliably even under changing operating conditions. Particular attention should be paid to a good fill factor for conductor material, especially for the stator windings, as well as to the best possible electrical connections.
ErfindungsbeschreibungDescription of the invention
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein ein Verfahren zur Herstellung eines Leitungssegments für eine Wicklung einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1 gelöst, ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines Stators lässt sich Anspruch 14 entnehmen. Ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug geht aus Anspruch 15 hervor. Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.The object according to the invention is achieved by a method for producing a line segment for a winding of an electrical machine according to claim 1; a suitable method for producing a stator can be found in
Eine Wicklung bzw. die Wicklungen einer elektrischen Maschine, insbesondere von deren Stator, umfassen mehrere Leitungssegmente. Für die Herstellung eines Leitungssegments kommt eine Litze zum Einsatz. Die Litze besteht aus mehreren Litzendrähten, die auch als Einzeldrähte bezeichnet werden können. Jeder Einzeldraht ist einzeln für sich durch eine Beschichtung isoliert. Eine Beschichtung mit einem dünn aufgetragenen Drahtlack kann ausreichen, um einen möglichen Stromfluss von einem Einzeldraht zu einem parallel sich erstreckenden Einzeldraht zu verhindern. Die Litzendrähte sind vorzugsweise gebündelt nebeneinander angeordnet, wobei eine Verdrillung der einzelnen Litzendrähte miteinander vorliegt. Verdrillte Litzendrähte erstrecken sich im Bündel kurvenförmig nebeneinander. Die verdrillten Litzendrähte erstrecken sich über einen Bereich der Leitungssegment-Längserstreckung hinweg, der als mittlerer Bereich bezeichnet werden kann. Die verdrillten Litzendrähte weisen als Bündel eine Querschnittsform auf, die als eine Rundform bzw. als eine Kreisform bezeichnet werden kann. Die verdrillte Litze ist zumeist gerade über eine gesamte Formlitzenlängserstreckung hinweg. Für die Herstellung des Leitungssegments wird vorteilhaft mindestens eine Biegung der Litze vorgenommen, durch die die Litze in eine gekrümmte Form verbracht wird. Vorzugsweise erstrecken sich die Arme der Litze abseits von der Krümmung linear in eine erste Richtung und in eine zweite entgegengesetzte Richtung. Die Litzenkrümmung in dem ersten, mittleren Bereich des Leitungssegments wird somit von einem zweiten ungekrümmten Bereich und einem dritten ungekrümmten Bereich entlang der Formlitzenlängserstreckung flankiert. In dem zweiten Bereich und in dem dritten Bereich wird die Litze in eine Stableiterform gepresst. Damit wird die Litze zum einen verdichtet. Zum anderen wird die Litze in eine Querschnittsform verbracht, die für eine Einbringung der Litze in eine elektrische Maschine gewünscht ist. Die Stableiterform ist vorzugsweise eine in dem jeweiligen Litzenbereich ausgebildete Linearform des Leitungssegments. Die Formlitzenlängserstreckung geht an beiden Enden in sogenannte Endbereiche über. Die Endbereiche können Fortsetzungen der Stableiterform sein. In den Endbereichen können die Litzendrähte verdrillt sein. Zu der Formlitze werden zwei bereitgestellte Flachdrähte hinzugenommen. Beide Flachdrähte weisen jeweils mindestens einen Endbereich auf, an dem sich kein Isolator befindet. Ein Mittenbereich des Flachdrahts ist vorzugsweise ringsum, z. B. mit einer dünnen Drahtlackschicht, isoliert. Jeder Endbereich der Formlitze wird jeweils mit einem isolatorfreien Ende eines Flachdrahts zusammengebracht. Ein Endbereich der Formlitzenlängserstreckung wird zusammen mit dem Endbereich des zugeordneten Flachdrahts überlappend verpresst. Flachdraht und Formlitze werden in einem jeweiligen ersten Endbereich in eine metallisch schlüssige Verbindung verbracht. Ein zweiter Flachdraht wird mit dessen erstem Ende in gleicher Weise mit einem zweiten Endbereich der Formlitzenlängserstreckung verbunden.A winding or the windings of an electrical machine, in particular of its stator, comprise several line segments. A stranded wire is used to produce a cable segment. The strand consists of several stranded wires, which can also be referred to as individual wires. Each individual wire is individually insulated by a coating. A coating with a thinly applied wire enamel may be sufficient to prevent possible current flow from an individual wire to a parallel individual wire. The stranded wires are preferably arranged bundled next to one another, with the individual stranded wires being twisted together. Twisted stranded wires extend in a curve next to each other in a bundle. The twisted stranded wires extend over a region of the line segment's longitudinal extent, which can be referred to as the middle region. As a bundle, the twisted stranded wires have a cross-sectional shape that can be described as a round shape or a circular shape. The twisted strand is usually straight across the entire length of the shaped strand. To produce the line segment, at least one bend in the strand is advantageously made, through which the strand is brought into a curved shape. Preferably, the arms of the strand extend linearly away from the curvature in a first direction and in a second opposite direction. The strand curvature in the first, middle region of the line segment is thus flanked by a second non-curved region and a third non-curved region along the longitudinal extent of the shaped strand. In the second area and in the third area the strand is pressed into a bar conductor shape. On the one hand, this compacts the strand. On the other hand, the strand is brought into a cross-sectional shape that is desired for inserting the strand into an electrical machine. The rod conductor shape is preferably a linear shape of the line segment formed in the respective strand area. The longitudinal extension of the shaped strand merges into so-called end areas at both ends. The end areas can be continuations of the bar ladder shape. The stranded wires can be twisted in the end areas. Two flat wires provided are added to the shaped strand. Both flat wires each have at least one end region on which there is no insulator. A central region of the flat wire is preferably all around, e.g. B. insulated with a thin layer of wire enamel. Each end region of the shaped strand is brought together with an insulator-free end of a flat wire. An end region of the longitudinal extension of the shaped strand is pressed together in an overlapping manner with the end region of the associated flat wire. Flat wire and shaped strand are brought into a metallically coherent connection in a respective first end region. A second flat wire is connected with its first end in the same way to a second end region of the longitudinal extension of the shaped strand.
Durch die Verpressung wird sichergestellt, dass in dem Überlappbereich keine Aufspreizung der Litze aus der Stableiter-Querschnittsform heraus entstehen kann. Die Verbindung kann z. B. durch einen Energieeintrag hergestellt werden. Dabei entsteht über eine Verschmelzung der beiden Teile Formlitze und Flachdraht hinweg eine metallische Leitfähigkeit, die sich vorzugsweise über den gesamten Kontaktbereich der Endbereiche, insbesondere ohne stromleitungshinderliche Einschlüsse, ausbildet.The compression ensures that the strand cannot spread out of the bar conductor cross-sectional shape in the overlap area. The connection can e.g. B. can be produced by an energy input. A fusion of the two parts, the shaped strand and the flat wire, creates a metallic conductivity, which preferably develops over the entire contact area of the end areas, in particular without inclusions that hinder current conduction.
Ein Stator umfasst einen Kern, der auch als Wicklungskern bezeichnet werden kann. Der Wicklungskern trägt die Spulen des Stators. Besonders vorteilhaft für die Führung bzw. Ausbildung eines Magnetfelds ist ein Kern, der als ein Blechpaket aufgebaut ist. Zu dem Kern gehören zahlreiche Stableiter. Der Kern hat vorzugsweise eine Zylinderform. Genauer gesagt ist der Kern hohlzylinderartig ausgebildet, wobei sich durch ein Zentrum des Kerns eine Rotorachse erstreckt. Die Rotorachse ist eine Symmetrieachse, die durch einen Hohlraum des Stators geht. Die Stableiter werden um die Rotorachse herum in dem Kern angeordnet. Eine radiale Verteilung der Stableiter ergibt sich, wenn mindestens eine zweite Gruppe von Stableitern einen größeren Abstand zur Rotorachse aufweist als eine erste Gruppe von Stableitern. Wird die Anordnung der Stableiter umfänglich betrachtet, können jeweils zwei Stableiter gleichmäßige Abstände voneinander haben. Wenn der Kern als ein Blechpaket ausgebildet ist, sind die Stableiter, vorzugsweise alle Stableiter, in einem Inneren des Blechpakets angeordnet. Ein als Nut ausgebildeter Aufnahmebereich für Stableiter in dem Blechpaket kann von der Rotorachse wegführend sich in das Blechpaket hinein erstrecken. Die Stableiter sind insbesondere elektrisch isoliert von dem Blechpaket angeordnet. Alle Stableiter erstrecken sich in Längsrichtung bzw. entlang der Rotorachse des Stators. Das Stableiterdesign ist an ein Haarnadeldesign (engl.: „hairpin“) angelehnt. In der Gestalt einer Haarnadel erstrecken sich die Stableiter als kompakte Stäbe, vorzugsweise gerade, durch den Kern hindurch bzw. von einer Stirnseite des Kerns zu einer gegenüberliegenden Stirnseite des Kerns. Die Stableiter sind als Formlitze ausgebildet. Eine Formlitze gehört zu einem Leitungssegment für elektrischen Strom. Das Leitungssegment kann auch als Leitersegment bezeichnet werden. Die Formlitze ist so lang gewählt, dass darauf mindestens zwei Stableiter Platz haben. Ein erster Stableiter ist über einen Bereich der Formlitze mit einem zweiten Stableiter verbunden. Der erste Stableiter ist an dem einen Arm der Formlitze und der zweite Stableiter ist an dem anderen Arm der Formlitze ausgebildet. Jeder Arm einer Formlitze weist einen Endbereich auf. Die Stableiter des Stators sind in einer Weise in dem Kern angeordnet, dass beide an der Formlitze vorhandenen Endbereiche der Arme auf einer gleichen Seite, insbesondere an dergleichen Stirnseite, des Kerns ausmünden.A stator includes a core, which can also be referred to as a winding core. The winding core carries the stator coils. A core that is constructed as a laminated core is particularly advantageous for guiding or forming a magnetic field. The core includes numerous rod conductors. The core preferably has a cylindrical shape. More precisely, the core is designed like a hollow cylinder, with a rotor axis extending through a center of the core. The rotor axis is an axis of symmetry that passes through a cavity in the stator. The rod conductors are arranged around the rotor axis in the core. A radial distribution of the bar conductors results when at least a second group of bar conductors is at a greater distance from the rotor axis than a first group of bar conductors. If the arrangement of the rod ladders is considered comprehensively, two rod ladders can be evenly spaced apart. If the core is designed as a laminated core, the bar conductors, preferably all of the bar conductors, are arranged in an interior of the laminated core. A receiving area for rod conductors in the laminated core, designed as a groove, can extend into the laminated core, leading away from the rotor axis. The bar conductors are in particular arranged electrically insulated from the laminated core. All bar conductors extend in the longitudinal direction or along the rotor axis of the stator. The rod ladder design is based on a hairpin design. In the shape of a hairpin, the rod conductors extend as compact rods, preferably straight, through the core or from one end face of the core to an opposite end face of the core. The rod conductors are designed as shaped strands. A shaped strand belongs to a line segment for electrical current. The line segment can also be referred to as a conductor segment. The shaped strand is long enough to accommodate at least two rod conductors. A first rod conductor is connected to a second rod conductor via an area of the shaped strand. The first rod conductor is formed on one arm of the shaped strand and the second rod conductor is formed on the other arm of the shaped strand. Each arm of a shaped strand has an end region. The bar conductors of the stator are arranged in the core in such a way that both end regions of the arms present on the shaped strand open out on the same side, in particular on the same end face, of the core.
Zu dem Stator gehört auch eine Anzahl von Verschaltungsstegen. Ein Verschaltungssteg verbindet zwei Stableiter miteinander. Anders gesagt ist ein Verschaltungssteg ein elektrischer Leiter zur Ausbildung einer elektrischen Verbindung zwischen einer ersten Formlitze und einer zweiten Formlitze. Der Verschaltungssteg erstreckt sich unmittelbar, d. h., ohne zwischengeschalteten Verlustwiderstand, von einem Endbereich einer ersten Formlitze zu einem Endbereich einer zweiten Formlitze. Die Endbereiche gehen jeweils in einen Stableiter über. Besonders vorteilhaft für eine Ausbildung einer Stegverschaltung ist es, wenn Verschaltungsstege zweiteilig aufgebaut sind. Beide Teile eines Verschaltungsstegs sind jeweils durch einen Flachdraht realisiert. Vorzugsweise bestehen die Flachdrähte aus einem gleichen Metall. Unter einem Flachdraht wird ein elektrischer Leiter verstanden, dessen Höhe bzw. Dicke kleiner ist als seine Breite. Ein Flachdraht kann einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Es ist möglich, Flachdrähte als Bandmaterial oder als gestanzte Blechstreifen bereitzustellen. Jeder Flachdraht weist vorzugsweise eine Drahtlackisolierung auf. Damit ist eine Ausbildung von Kurzschlüssen zwischen zwei Verschaltungsstegen nahezu ausgeschlossen. Die Verschaltungsstege sind außerhalb des Kerns angeordnet. Verschaltungsstege können auch als Verschaltungsbrücken bezeichnet werden.The stator also includes a number of interconnection webs. A wiring bridge connects two rod conductors with each other. In other words, a wiring web is an electrical conductor for forming an electrical connection between a first shaped strand and a second shaped strand. The interconnection web extends directly, i.e. i.e., without intermediate loss resistance, from an end region of a first shaped strand to an end region of a second shaped strand. The end areas each merge into a rod conductor. It is particularly advantageous for the formation of a web interconnection if the interconnection webs are constructed in two parts. Both parts of a wiring web are each implemented by a flat wire. The flat wires preferably consist of the same metal. A flat wire is an electrical conductor whose height or thickness is smaller than its width. A flat wire can have a rectangular cross section. It is possible to provide flat wires as strip material or as punched sheet metal strips. Each flat wire preferably has wire enamel insulation. This means that the formation of short circuits between two connection bars is almost impossible. The interconnection webs are arranged outside the core. Interconnection bars can also be referred to as interconnection bridges.
Weil eine Wicklung in einem Stator eine Abfolge von Formlitzen und Verschaltungsstegen im Wechsel aufweist, kann von einem hybriden Wicklungsdesign eines erfindungsgemäßen Stators gesprochen werden.Because a winding in a stator has a sequence of alternating shaped strands and interconnection webs, one can speak of a hybrid winding design of a stator according to the invention.
Durch den hybriden Aufbau der Wicklung kann der Stator vergleichsweise einfach gefertigt werden. Elektrisch leitende Verbindungen zwischen Formlitzen im Stator und den Verschaltungsstegen lassen sich in großserientauglichen Fertigungsverfahren, z. B. durch synchron ausgeführte Kontaktierung, zeiteffizient und zuverlässig ausbilden. Mit den Formlitzen kann der Stator einen sehr guten Leiter-Füllfaktor für die Stromleitung durch die Wicklungen aufweisen.Thanks to the hybrid structure of the winding, the stator can be manufactured comparatively easily. Electrically conductive connections between shaped strands in the stator and the wiring webs can be used in large-scale production processes, e.g. B. through synchronous contacting, time-efficient and reliable. With the shaped strands, the stator can have a very good conductor filling factor for power conduction through the windings.
Ein erfindungsgemäß hergestellter Stator sowie das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für Leitungssegmente sind vorteilhaft einsetzbar zur Bereitstellung eines Antriebsstrangs bzw. für einen vorteilhaften Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Der Antriebsstrang weist eine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Drehmoments auf. Das Drehmoment ist mit einem zumeist ortsfest im Kraftfahrzeug zu verbauenden Stator und einem darin drehbar angeordneten Rotor generierbar. Der Rotor ist vorzugsweise mit einer Magnetanordnung ausgestattet, die aus Permanentmagneten gebildet sein kann. Durch Wechselstromzufuhr können veränderliche Magnetfelder erzeugt werden, durch die eine tangential an dem Rotor ansetzende Kraft eine Drehbewegung des Rotors ermöglicht. Jene Drehbewegung bzw. das zugehörige Drehmoment wird in eine Drehmomentübertragungsvorrichtung eingeleitet. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung kann eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen: eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle, ein Stirnradgetriebe, eine Kupplung, ein Planetengetriebe, eine Bremse und/oder ein Differential. Aus der Drehmomentübertragungsvorrichtung heraus wirkt bei einer geeigneten Stromzufuhr in den Stator ein Drehmoment auf ein Straßenrad (bei einem Einzelradantrieb), oder auf mehrere Straßenräder. Die Energie für den Antrieb wird aus einer wiederaufladbaren Energiequelle des Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Der erforderliche elektrische Strom kann der elektrischen Maschine z. B. über eine Leistungselektronik, die einen Inverter umfasst, geregelt zugeführt werden.A stator produced according to the invention and the production method according to the invention for line segments can be used advantageously to provide a drive train or for an advantageous drive train of a motor vehicle. The drive train has an electric machine for generating torque. The torque can be generated with a stator, which is usually installed stationary in the motor vehicle, and a rotor rotatably arranged therein. The rotor is preferably equipped with a magnet arrangement equipped, which can be formed from permanent magnets. By supplying alternating current, variable magnetic fields can be generated, through which a force applied tangentially to the rotor enables the rotor to rotate. That rotational movement or the associated torque is introduced into a torque transmission device. The torque transfer device may include one or more of the following components: an input shaft, an output shaft, a spur gear, a clutch, a planetary gear, a brake, and/or a differential. With a suitable current supply to the stator, a torque acts from the torque transmission device on a road wheel (in the case of a single-wheel drive) or on several road wheels. The energy for the drive is provided from a rechargeable energy source in the motor vehicle. The required electrical current can be supplied to the electrical machine e.g. B. can be supplied in a controlled manner via power electronics that includes an inverter.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.Advantageous refinements and further developments are presented below, which can also reveal inventive aspects, both individually and in combination.
Die Formlitze erlangt vorzugsweise zumindest bereichsweise ihre Querschnittsform durch eine Formpressung. Durch die Formpressung ist die verdrillte Litze besonders stark verdichtbar. Damit wird ein guter Füllfaktor in einer Nut ermöglicht (Beispielsweise kann ein Anteil von 0,5 bis 0,95 des Nutvolumens von Leiter-Material ausgefüllt sein). Durch Formpressung können entlang einer Litzenlängserstreckung drei Litzensegmente ausgebildet sein. Die Litzensegmente sind Bereiche, in denen der Litze eine, insbesondere zu einem angrenzenden Bereich unterschiedliche, geometrische Querschnittsform zugefügt wurde. Vorzugsweise sind mindestens sieben Litzensegmente formgepresst. Es ist vorteilhaft, wenn ein Litzenquerschnitt entlang der Litzenlängserstreckung für zwei der formgepressten, vorzugsweise voneinander beabstandeten, Litzensegmente, die sich vorzugsweise jeweils linear erstrecken und als Stableiter dienen, eine unterschiedliche Querschnittsform aufweisen. Ein Litzenquerschnitt von zwei Litzensegmenten, die insbesondere an die Stableiter anschließen, kann zueinander gleich gestaltet sein. Diese Litzensegmente können paarweise eine gleiche Länge haben. Zwischen zwei Litzensegmenten mit gleichem Litzenquerschnitt befindet sich vorzugsweise ein unverpresster Litzenbereich. Ein unverpresster Litzenbereich ist im Vergleich zur formgepressten Litze leichter biegbar.The shaped strand preferably acquires its cross-sectional shape at least in some areas by compression molding. The twisted strand can be particularly compacted thanks to compression molding. This enables a good filling factor in a groove (for example, a proportion of 0.5 to 0.95 of the groove volume can be filled with conductor material). Three strand segments can be formed along a longitudinal extent of the strand by compression molding. The strand segments are areas in which the strand has been given a geometric cross-sectional shape that is different, in particular from an adjacent area. Preferably at least seven strand segments are compression molded. It is advantageous if a strand cross-section along the longitudinal extent of the strand has a different cross-sectional shape for two of the compression-molded, preferably spaced-apart, strand segments, which preferably each extend linearly and serve as a rod conductor. A strand cross section of two strand segments, which in particular connect to the rod conductors, can be designed to be identical to one another. These strand segments can have the same length in pairs. There is preferably an unpressed strand area between two strand segments with the same strand cross section. An unpressed strand area is easier to bend compared to the compression-molded strand.
Die beiden von einer Formlitze gebildeten bzw. einer Formlitze eingeprägten Stableiter haben vorzugsweise eine gleiche Länge. Die Länge des Stableiters ist entsprechend einer Längserstreckung des Kerns bzw. des Blechpakets entlang der Rotorachse gewählt. Anders gesagt, können die Stableiter um wenige Millimeter (z. B. 5 mm) über den Kern hinausragen. Vorzugsweise ragt (nur) ein jeweiliger Kompaktierungsbereich der Formlitzen über den Kern hinaus.The two rod conductors formed by a shaped strand or impressed into a shaped strand preferably have the same length. The length of the bar conductor is selected according to a longitudinal extent of the core or the laminated core along the rotor axis. In other words, the rod conductors can extend beyond the core by a few millimeters (e.g. 5 mm). Preferably (only) a respective compaction area of the shaped strands protrudes beyond the core.
Auf die Formlitze ist eine Isolatorschicht aufbringbar. Eine Ummantelung der Formlitze mit einem Isolatormaterial stellt sicher, dass keine Ströme von der Formlitze auf den Kern abfließen können. Die Isolatorschicht kann sich über den gesamten Stableiter erstrecken. Es ist auch möglich, eine Isolatorschicht vorzusehen, die die Formlitze in ihrer Gesamtlänge abdeckt.An insulator layer can be applied to the shaped strand. Covering the shaped strand with an insulator material ensures that no currents can flow from the shaped strand onto the core. The insulator layer can extend over the entire bar conductor. It is also possible to provide an insulator layer that covers the entire length of the shaped strand.
In der Formlitze sind mehrere Einzeldrähte nebeneinander angeordnet. Die Einzeldrähte sind zueinander verdreht. Die Einzeldrähte erstrecken sich in der Formlitze von einem ersten Litzenende zu einem zweiten Litzenende. Eine Verdrillung der Litzendrähte wird vorzugsweise mit einer Schlaglänge erstellt bzw. bereitgestellt. Bei einer Verdrillung mit einer Schlaglänge kann von einer 360°-Verdrillung gesprochen werden. Zwischen erstem Litzenende und zweitem Litzenende macht die Verdrillung vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches einer Schlaglänge aus. Zwischen den beiden Endbereichen der Formlitze und einem jeweiligen Endbereich des an die Formlitze angeschlossenen Flachdrahts ist vorzugsweise ein Überlappbereich jener beiden elektrischen Leiter vorhanden. Ein Überlappbereich kann z. B. eine vorgegebene Länge auf der Litzenlängserstreckung betragen, die in einem Bereich von 4 mm bis 20 mm liegt Der Überlappbereich liegt entlang der Litzenlängserstreckung in einem Endbereich der Litze. Durch den Überlapp wird eine bessere Kontaktbildung ermöglicht.Several individual wires are arranged next to each other in the shaped strand. The individual wires are twisted together. The individual wires extend in the shaped strand from a first strand end to a second strand end. A twist of the stranded wires is preferably created or provided with a lay length. A twist with one lay length can be referred to as a 360° twist. Between the first strand end and the second strand end, the twist is preferably an integer multiple of a lay length. An overlap area of those two electrical conductors is preferably present between the two end regions of the shaped strand and a respective end region of the flat wire connected to the shaped strand. An overlap area can e.g. B. be a predetermined length on the longitudinal extent of the strand, which is in a range from 4 mm to 20 mm. The overlap area lies along the longitudinal extent of the strand in an end region of the strand. The overlap enables better contact formation.
Ein erstes Ende der Formlitze gehört zu einem Kompaktierungssegment der Formlitze. An einem zweiten Ende der Formlitze befindet sich ein zweites Kompaktierungssegment der Formlitze. Das erste Kompaktierungssegment ist mit einem ersten Flachdraht verbunden. Das zweite Kompaktierungssegment ist mit einem Flachdraht verbunden. Die Verbindung zwischen einem Kompaktierungssegment und einem Flachdrahtendbereich erfolgt jeweils mithilfe einer Formpressung. Vorzugsweise ist zumindest der dem Kompaktierungssegment zugeordnete Endbereich des jeweiligen Flachdrahts drahtlackfrei. Eine elektrisch leitende Verbindung kann z. B. durch Löten, Schweißen oder Krimpen erstellt werden. Bei der Kompaktierung wird über jeweilige Segmentkontaktflächen ein elektrisch leitender Übergang von allen Einzeldrähten zum Flachdraht geschaffen.A first end of the shaped strand belongs to a compacting segment of the shaped strand. At a second end of the shaped strand there is a second compacting segment of the shaped strand. The first compaction segment is connected to a first flat wire. The second compaction segment is connected to a flat wire. The connection between a compacting segment and a flat wire end area is made using compression molding. Preferably, at least the end region of the respective flat wire assigned to the compacting segment is free of wire enamel. An electrically conductive connection can e.g. B. can be created by soldering, welding or crimping. During compaction, an electrically conductive transition from all individual wires to the flat wire is created via respective segment contact surfaces.
Die Formlitze weist mehrere querschnittsgeformte Litzensegemente auf. An jedem querschnittsgeformten Litzensegment der Formlitze wurde die Litze einer Formpressung unterzogen. Möglich ist eine Formpressung mittels Walze. Vorzugsweise erfolgt aufgrund unterschiedlicher an einer Litze zu formender Querschnitte eine Formgebung in einer Pressform. Die Pressform gibt die Querschnittsform vor. Einzeldrähte werden kollektiv gleichzeitig umgerückt. Alle Litzensegmente können insbesondere gleichzeitig durch Formpressung in ihre jeweilige Querschnittsform verbracht werden.The shaped strand has several cross-sectionally shaped strand segments. The strand was subjected to compression molding on each cross-sectionally formed strand segment of the formed strand. Compression using a roller is possible. Preferably, due to the different cross sections to be formed on a strand, shaping takes place in a press mold. The mold determines the cross-sectional shape. Individual wires are moved collectively at the same time. All strand segments can in particular be brought into their respective cross-sectional shape at the same time by compression molding.
In jedem Litzensegment befindet sich eine gleiche Anzahl von Einzeldrähten. Es ergibt sich eine in etwa gleiche Litzenquerschnittsflächengröße durch die Formpressung. Anders gesagt, weist jedes querschnittsgeformte Litzensegment eine gleiche Leiterquerschnittsgröße auf. Die vorgegebene Litzenquerschnittsflächengröße ist vorteilhaft für die Stromleitung.There is an equal number of individual wires in each strand segment. The result is an approximately equal strand cross-sectional area due to the compression molding. In other words, each cross-sectionally shaped strand segment has the same conductor cross-sectional size. The specified strand cross-sectional area size is advantageous for the power line.
Die in dem Stator vorhandenen Flachdrähte können einer ersten Gruppe und einer zweiten Gruppe zugeordnet sein. Flachdrähte der ersten Gruppe haben eine erste Flachdrahtbreite. Flachdrähte der zweiten Gruppe haben eine zweite Flachdrahtbreite. Die Flachdrähte der ersten Gruppe sind jeweils mit einem ersten Ende einer einzelnen, ihnen jeweils zugeordneten Formlitze verbunden. Die Flachdrähte der zweiten Gruppe sind jeweils mit einem zweiten Ende einer einzelnen, ihnen jeweils zugeordneten Formlitze verbunden. Die erste Breite der Flachdrähte in der ersten Gruppe ist kleiner als die zweite Breite der Flachdrähte in der zweiten Gruppe. Die Breite der Flachdrähte ist so gewählt, dass sie schmaler ist als eine Eintrittsöffnung einer Kernnut. Vorzugsweise in jeder Kernnut sitzen jeweils mindestens zwei Stableiterbereiche die zu mindestens zwei Flachdrähten gehören. Die Flachdrähte sind somit vorteilhaft in einer Axialrichtung in die Kernnut einbringbar. Eine Stegverschaltung, d. h. eine Ausbildung eines Verschaltungsstegs ist über zwei Flachdrähte möglich. Vorzugsweise werden abisolierte oder isolationsfreie Endbereiche der Flachdrähte miteinander zu einem Verschaltungssteg verbunden.
Das Erstellen einer elektrischen Verbindung kann durch Laserstrahlschweißen oder eine andere Form des Strahlschweißens (z. B. mit einem Ladungsträgerpartikelstrahl) erfolgen. Stegverschaltungen sind besonders widerstandsarme Verbindungen von einer ersten Formlitze zu einer zweiten Formlitze. Die Verbindung entsteht durch Materialschluss, z. B. von Kupfer zu Kupfer.The flat wires present in the stator can be assigned to a first group and a second group. Flat wires of the first group have a first flat wire width. Flat wires in the second group have a second flat wire width. The flat wires of the first group are each connected to a first end of an individual shaped strand assigned to them. The flat wires of the second group are each connected to a second end of an individual shaped strand assigned to them. The first width of the flat wires in the first group is smaller than the second width of the flat wires in the second group. The width of the flat wires is chosen so that it is narrower than an inlet opening of a core groove. There are preferably at least two rod conductor areas in each core groove, which belong to at least two flat wires. The flat wires can therefore advantageously be inserted into the core groove in an axial direction. A web connection, ie the formation of a connection web, is possible using two flat wires. Stripped or insulation-free end regions of the flat wires are preferably connected to one another to form a wiring web.
Creating an electrical connection can be done by laser beam welding or another form of beam welding (e.g. with a charge carrier particle beam). Web connections are particularly low-resistance connections from a first shaped strand to a second shaped strand. The connection is created through material closure, e.g. B. from copper to copper.
Ein besonders hoher Füllfaktor kann erzielt werden, wenn die Stableiter der Formlitze mit deren Querschnittsfläche an einen Querschnitt eines Aufnahmeraums für den Stableiter in dem Stator angepasst sind. Wenn der Aufnahmeraum eine Trapezform aufweist, insbesondere eine Trapezform den Querschnitt einer Längserstreckung des Aufnahmeraums wiedergibt, ist vorzugsweise eine Formlitze des Stators ebenfalls mit einer Trapezform ausgestattet.A particularly high filling factor can be achieved if the bar conductors of the shaped strand are adapted with their cross-sectional area to a cross section of a receiving space for the bar conductor in the stator. If the receiving space has a trapezoidal shape, in particular a trapezoidal shape represents the cross section of a longitudinal extent of the receiving space, a shaped strand of the stator is preferably also equipped with a trapezoidal shape.
Der Querschnitt des ersten Stableiters kann eine erste Trapezform ausfüllen. Der Querschnitt des zweiten Stableiters kann eine zweite Trapezform ausfüllen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn beide Trapezformen einen gleichen Trapezwinkel aufweisen. Zwei Trapezformen passen noch besser zusammen, wenn eine kleinste Breite der ersten Trapezform und eine größte Breite der zweiten Trapezform etwa übereinstimmen. Ein günstiger Trapezwinkel ergibt sich insbesondere aus dem Radius, dem eine rotorseitige Kerninnenwand folgt und der Anzahl und Breite von Nuten des Kerns. Die erste Trapezform und die zweite Trapezform sind nahezu lückenlos zusammensetzbar. Beide Trapezformen bilden zusammengesetzt eine Trapezhöhe, vorzugsweise entsprechend einer Tiefe der Nut, von der die zweite Trapezform einen größeren Anteil einnehmen kann als die erste Trapezform.The cross section of the first bar conductor can fill a first trapezoidal shape. The cross section of the second bar conductor can fill a second trapezoidal shape. It is particularly advantageous if both trapezoidal shapes have the same trapezoidal angle. Two trapezoidal shapes fit together even better if a smallest width of the first trapezoidal shape and a largest width of the second trapezoidal shape approximately match. A favorable trapezoidal angle results in particular from the radius that a rotor-side core inner wall follows and the number and width of grooves in the core. The first trapezoidal shape and the second trapezoidal shape can be put together almost seamlessly. Both trapezoidal shapes together form a trapezoidal height, preferably corresponding to a depth of the groove, of which the second trapezoidal shape can take up a larger proportion than the first trapezoidal shape.
Besonders vorteilhaft für einen Zusammenbau des Stators ist es, wenn der Flachdraht über seine Gesamtlänge, zumindest aber über ein Ende Flachdrahts eine maximale Breite aufweist die auf die Breite des Stableiters, auf den der Flachdraht übergeht, abgestimmt ist. Eine maximale Flachdrahtbreite ist vorzugsweise kleiner oder gleich einer Stableiterbreite. Außerdem sollte eine maximale Höhe des Flachdrahts kleiner oder gleich der Höhe seinen angeschlossenen Stableiters sein. Damit sind die Leitungssegmente aus Flachdraht und Formlitze besonders gut in den Kern einführbar.It is particularly advantageous for assembling the stator if the flat wire has a maximum width over its entire length, but at least over one end of the flat wire, which is matched to the width of the bar conductor to which the flat wire merges. A maximum flat wire width is preferably less than or equal to a bar conductor width. In addition, a maximum height of the flat wire should be less than or equal to the height of its connected rod conductor. This means that the cable segments made of flat wire and shaped strand can be inserted particularly easily into the core.
Zwischen den beiden Armen einer Formlitze ist ein Mittenbereich der Formlitze vorhanden, der als ein Abstandshalter von einem Arm zum anderen Arm dient. Anders gesagt, bildet der Mittenbereich eine Brücke zwischen einem ersten Arm und einem zweiten Arm der Formlitze. Der Mittenbereich ist vorzugsweise ein segmentierter Bereich. Die Formlitze weist in dem Mittenbereich mindestens zwei Übergangssegmente auf. Mindestens ein Übergangssegment ist mit einer Querschnittspressform ausgestaltet. Die Segmente im Mittenbereich können auch als Formlitzenkopfsegmente bezeichnet werden. Demnach kann es mindestens drei Formlitzenkopfsegmente geben. Ein Querschnitt des Übergangssegments ist im Wesentlichen rechteckig. Damit ist gesagt, dass von den Einzeldrähten der Formlitze in dem Übergangssegment eine rechteckige Fläche als Querschnittsfläche ausgefüllt ist. Hierbei können aufgrund einer zumeist verwendeten Rundform von Einzeldrähten kleine Zwischenräume zwischen den Einzeldrähten vorhanden sein, die z. B. durch einen Isolationslack und/oder einen Backlack ausgefüllt sein können. Wenn drei Übergangssegmente bzw. drei Formlitzenkopfsegmente an der Formlitze ausgebildet sind, weisen zwei der Segmente bzw. zwei Übergangssegmente vorzugsweise einen gleichen rechteckigen Querschnitt auf. Der rechteckige Querschnitt der Übergangssegmente ist aufgrund der Formpressung über die Länge der Übergangssegmente hinweg gleichförmig.Between the two arms of a shaped strand there is a central region of the shaped strand which serves as a spacer from one arm to the other arm. In other words, the middle region forms a bridge between a first arm and a second arm of the shaped strand. The center area is preferably a segmented area. The shaped strand has at least two transition segments in the middle area. At least one transition segment is designed with a cross-sectional compression mold. The segments in the middle area can also be referred to as shaped strand head segments. Accordingly, there can be at least three shaped strand head segments. A cross section of the transition segment is essentially rectangular. This means that a rectangular area is filled as a cross-sectional area by the individual wires of the shaped strand in the transition segment. Due to the round shape of individual wires that is usually used, there can be small gaps between the individual wires, for example. B. by one Insulating varnish and/or a baking varnish can be filled. If three transition segments or three shaped strand head segments are formed on the shaped strand, two of the segments or two transition segments preferably have the same rectangular cross section. The rectangular cross section of the transition segments is uniform over the length of the transition segments due to the compression molding.
Zwischen den beiden Armen einer Formlitze kann ein Formlitzenkopfbereich ausgebildet sein. Der Formlitzenkopfbereich ist ein Formbereich der Litze, der in einem Wickelkopf des Stators angeordnet ist bzw. in einer Aufbauphase für eine Anordnung im Wickelkopf vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Formlitzenkopfbereich eine (erste) Litzenkrümmung aufweist. Die Krümmung ist mittels Schlaufenformung ausbildbar, z. B. wenn die Schlaufe durch auseinanderziehen der beiden Arme gestreckt wird. Eine derart gebildete Krümmung kann eine Vergrößerung einer Quererstreckung der Formlitze ergeben. In jenem Formlitzenkopfbereich, der sich vorzugsweise in einem Mittenbereich der Formlitze befindet, ist eine Quererstreckung der Formlitze größer als in einem Stableiterbereich. Bei der Schlaufenformung wird die Formlitze bzw. der Formlitzenkopfbereich in eine loopingartige Erstreckung gebracht. Damit entsteht vorzugsweise ein Spurversatz von einem Stableiter zu dem benachbarten Stableiter auf einer Formlitze. Im Bereich der Krümmung des Formlitzenkopfbereichs ist die Formlitze keiner querschnittsbestimmenden Pressung ausgesetzt worden. Damit wird in jenem Formlitzenkopfbereich eine Weichheit der Formlitze gemäß einer Biegbarkeit der verdrillten Litze zumindest bewahrt oder leicht verbessert. Damit kann die Formlitze für eine Positionierung der Stableiter leichter in eine gewünschte (räumliche) 3D-Form gebogen werden. Außerdem wird eine Ausbildung eines flacheren Wickelkopfs ermöglicht.A shaped strand head area can be formed between the two arms of a shaped strand. The shaped strand head area is a shaped area of the strand that is arranged in a winding head of the stator or is intended for an arrangement in the winding head in a construction phase. It is particularly advantageous if the shaped strand head area has a (first) strand curvature. The curvature can be formed by loop forming, e.g. B. if the loop is stretched by pulling the two arms apart. A curvature formed in this way can result in an increase in the transverse extent of the shaped strand. In that shaped strand head area, which is preferably located in a central area of the shaped strand, a transverse extension of the shaped strand is greater than in a rod conductor area. When loop forming, the shaped strand or the shaped strand head area is brought into a loop-like extension. This preferably creates a track offset from one bar conductor to the adjacent bar conductor on a shaped strand. In the area of the curvature of the shaped strand head area, the shaped strand has not been exposed to any cross-section-determining pressure. This means that in that shaped strand head area, the softness of the shaped strand is at least preserved or slightly improved in accordance with the bendability of the twisted strand. This makes it easier to bend the shaped strand into a desired (spatial) 3D shape for positioning the rod ladder. In addition, a flatter winding head can be formed.
Der Stator ist mit mindestens einer Wicklung zur Stromleitung ausgestattet, wobei ein durchgeleiteter Strom um die Wicklung ein Magnetfeld generiert. Die Wicklung ist von dem Kern des Stators unterstützt. Die Wicklung, die auch als Spule bezeichnet wird, ist aus einer Abfolge von Formlitzen und Verschaltungsstegen gebildet. Eine Formlitze folgt auf einen Verschaltungssteg. Auf einen Verschaltungssteg folgt eine Formlitze. Die Formlitzen im Verbund mit jeweils zwei Flachdrähten sind vorzugsweise gleichzeitig in den Stator einsetzbar. Beide Arme einer Formlitze sind in unterschiedlichen Nuten des Kerns eingesteckt. Ein erster Stableiter einer Formlitze sitzt in einer Nut, vorzugsweise in einem inneren Radialbereich der Nut und ein zweiter Stableiter der gleichen Formlitze sitzt in einer anderen Nut, vorzugsweise in einem äußeren Radialbereich der anderen Nut. Zwischen jenen beiden Nuten können in dem Kern bzw. dem Blechpakt weitere Nuten vorhanden sein, die in einem Wickelkopf von einem oder mehreren Formlitzenkopfsegmenten überbrückt sind. In einem anderen Wickelkopf des Stators sind mehrere Nuten von einem Verschaltungssteg überbrückt.The stator is equipped with at least one winding for power conduction, with a current passed through generating a magnetic field around the winding. The winding is supported by the core of the stator. The winding, which is also referred to as a coil, is formed from a sequence of shaped strands and connecting bars. A shaped strand follows a connection bar. A shaped strand follows a wiring web. The shaped strands in combination with two flat wires each can preferably be inserted into the stator at the same time. Both arms of a shaped strand are inserted into different grooves in the core. A first rod conductor of a shaped strand sits in a groove, preferably in an inner radial region of the groove, and a second rod conductor of the same shaped strand sits in another groove, preferably in an outer radial region of the other groove. Between those two grooves, further grooves can be present in the core or the laminated core, which are bridged in a winding head by one or more shaped strand head segments. In another winding head of the stator, several slots are bridged by a wiring web.
Die zuvor dargestellten Kombinationen und Ausführungsbeispiele lassen sich auch in zahlreichen weiteren Verbindungen und Kombinationen betrachten.The combinations and exemplary embodiments presented above can also be considered in numerous other connections and combinations.
Ein Stator für eine elektrische Maschine kann mit einem Blechpaket ausgestattet sein, in dem eine Mehrzahl von Nuten vorhanden ist. Die Nuten sind vorzugsweise umfänglich gleich verteilt eingearbeitet, z. B. aus den Blechen, die das Blechpaket bilden, gestanzt. Das Blechpaket weist eine hohlzylindrische Grundform auf. Jener Grundform kann ein Außenmantel und ein Innenmantel zugewiesen werden. Der Innenmantel kann auch als Blechpaketinnenwand bezeichnet werden. Die Nuten zweigen über einen Spalt in der (aus einzelnen Blechkanten gebildeten) Blechpaketinnenwand in das Blechpaket hinein ab. Die Nuten erstecken sich vorzugsweise in Längsrichtung entlang des gesamten Blechpakets und können einen rechteckigen Querschnitt oder einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Die hohlzylindrische Form des Blechpakets weist zwei Stirnseiten auf. An einer ersten Stirnseite sitzt ein erster Wickelkopf. Der erste Wickelkopf ist aus bogenförmigen Mittenbereichen einer Vielzahl von Formlitzen gebildet. Die Formlitzen sind haarnadelartig geformt. Hierzu gehören insbesondere jeweils zwei lineare Erstreckungsbereiche, die über einen querverlaufenden Erstreckungsbereich der Formlitze verbunden sind. Ein zweiter Wickelkopf befindet sich an einer zweiten Stirnseite des Blechpakets. Der zweite Wickelkopf dient der Verbindung der Formlitzen insbesondere nach einem vorgegebenen Wicklungsstrukturplan bzw. Verschaltungsplan miteinander. Anders gesagt, weist der erste Wickelkopf vorzugsweise keine Kontaktstellen der Windungen auf, weil sich die Kontaktstellen alle in dem zweiten Wickelkopf befinden.A stator for an electrical machine can be equipped with a laminated core in which a plurality of grooves are present. The grooves are preferably incorporated evenly distributed over the circumference, e.g. B. punched from the sheets that form the laminated core. The laminated core has a hollow cylindrical basic shape. This basic shape can be assigned an outer jacket and an inner jacket. The inner jacket can also be referred to as the inner wall of the laminated core. The grooves branch off into the laminated core via a gap in the inner wall of the laminated core (formed from individual metal edges). The grooves preferably extend in the longitudinal direction along the entire laminated core and can have a rectangular cross section or a trapezoidal cross section. The hollow cylindrical shape of the laminated core has two end faces. A first winding head sits on a first end face. The first winding head is formed from arcuate central regions of a large number of shaped strands. The shaped strands are shaped like a hairpin. This includes, in particular, two linear extension areas that are connected via a transverse extension area of the shaped strand. A second winding head is located on a second end face of the laminated core. The second winding head serves to connect the shaped strands to one another, in particular according to a predetermined winding structure plan or wiring plan. In other words, the first winding head preferably has no contact points of the turns because the contact points are all located in the second winding head.
In jeweils einer Nut stecken genau zwei Formlitzen. Beide Formlitzen reichen von dem ersten Wickelkopf bis zu dem zweiten Wickelkopf. Der zweite Wickelkopf umfasst eine Vielzahl von Verschaltungsstegbrücken. Eine Verschaltungsstegbrücke führt von einer ersten Formlitze zu einer zweiten Formlitze. Zwischen einer ersten Formlitze und einer zweiten Formlitze sind auf einer Leitungsstrecke mindestens zwei Kontaktstellen vorhanden. Eine Kontaktstelle ist eine elektrisch leitende Verbindung. Jene Verbindung ist mit mechanischer Stabilität ausgeführt, indem die Verbindung über eine Kontaktfläche vorliegt. Bei den beiden mit einer Verschaltungsstegbrücke gekoppelten Formlitzen handelt es sich um eine Formlitze, die in einer ersten Nut radial näher zur Blechpaketinnenwand hin angeordnet ist. Jene Formlitze ist in der ersten Nut innenliegend. Die andere Formlitze, die zur Verschaltungsstegbrücke gehört, erstreckt sich in einer zweiten Nut. In jener zweiten Nut liegt die Formlitze auf einer von der Blechpaketinnenwand abgewandten Seite der Nut. Es kann auch von einer außenliegenden Formlitze gesprochen werden. Die Blechpaketinnenwand dient dazu, einen Luftspalt zu einem Rotor nach außen hin zu begrenzen.There are exactly two shaped strands in each groove. Both shaped strands extend from the first winding head to the second winding head. The second winding head includes a large number of wiring bridges. A wiring bridge leads from a first shaped strand to a second shaped strand. At least two contact points are present on a line route between a first shaped strand and a second shaped strand. A contact point is an electrically conductive connection. That connection is designed with mechanical stability in that the connection is via a contact surface. These are the two shaped strands coupled to a wiring bridge is a shaped strand which is arranged in a first groove radially closer to the inner wall of the laminated core. That shaped strand is inside the first groove. The other shaped strand, which belongs to the wiring bridge, extends in a second groove. In that second groove, the shaped strand lies on a side of the groove facing away from the inner wall of the laminated core. It can also be referred to as an external shaped strand. The inner wall of the laminated core serves to limit an air gap to the outside of a rotor.
In einem vorteilhaften Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine wird ein Blechpaket bereitgestellt, das eine festvorgegebene Anzahl von Nuten aufweist. Es wird auch eine vorgegebene Anzahl von Formlitzen bereitgestellt. Die Formlitzen sind an ihren beiden Endbereichen jeweils mit einem Verbindungssteg, wie einem Flachdraht, ausgestattet. Ein Verbindungssteg dient der Bereitstellung eines Stromdurchgangs. In einem ersten Formgebungsschritt, der ein Biegeschritt ist, wird ein Mittenbereich der Formlitzen bzw. jeder Formlitze, die dem Statoraufbau dient, in einer Formlitzenebene gekrümmt und damit in eine U-Form verbracht. In einem Fügeschritt werden alle Formlitzen des Stators in einer Blechpaketlängsrichtung mit den Verbindungsstegen voran in die Nuten eingeführt. Das Einführen erfolgt vorzugsweise für alle Formlitzen gleichzeitig. Für ein gemeinsames Einführen können die Formlitzen vorab in ein Einführwerkzeug eingesetzt werden. Alle Formlitzen werden insbesondere nebeneinander bzw. paarweise nebeneinander durch die gesamte Nutenlänge hindurch geschoben, bis deren Verbindungssteg auf einer Seite des zweiten Wickelkopfs von dem Blechpaket absteht. Jeweils zwei Verbindungsstege, die zu unterschiedlichen Formlitzen gehören, werden anschließend zusammengebogen bzw. zu einander (hin) gebogen. Die zusammengebrachten Verbindungsstege gehen einen elektrisch leitenden Zusammenschluss ein, der vorzugsweise durch eine ebenmäßige Form der Verbindungsstege, z. B. unterstützt durch eine Quetschung, ein Lot, ein Hüllband einen Kontaktschuh und/oder eine Einbringung thermischer Energie, zustande kommen kann.In an advantageous method for producing a stator for an electrical machine, a laminated core is provided which has a predetermined number of grooves. A predetermined number of shaped strands is also provided. The shaped strands are each equipped with a connecting bar, such as a flat wire, at both end areas. A connecting bridge is used to provide a passage of electricity. In a first shaping step, which is a bending step, a central region of the shaped strands or each shaped strand that serves the stator structure is curved in a shaped strand plane and thus brought into a U-shape. In one joining step, all the shaped strands of the stator are inserted into the grooves in a longitudinal direction of the laminated core with the connecting webs first. The insertion is preferably carried out for all shaped strands at the same time. For joint insertion, the shaped strands can be inserted into an insertion tool in advance. All shaped strands are pushed in particular next to each other or in pairs next to each other through the entire length of the groove until their connecting web protrudes from the laminated core on one side of the second winding head. Two connecting webs, which belong to different shaped strands, are then bent together or towards each other. The connecting webs brought together form an electrically conductive connection, which is preferably achieved by a uniform shape of the connecting webs, e.g. B. supported by a pinch, a solder, a sheathing band, a contact shoe and / or an introduction of thermal energy.
Ein Zusammenbau aus einem vorteilhaften, erfindungsgemäßen Stator mit einem bereitgestellten Rotor bildet eine elektrische Maschine, mit der ein Drehmoment für ein Kraftfahrzeug erzeugt werden kann.An assembly of an advantageous stator according to the invention with a rotor provided forms an electrical machine with which torque can be generated for a motor vehicle.
Es ergibt sich eine besonders kompakte elektrische Maschine.The result is a particularly compact electrical machine.
Nachfolgend werden weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.Further advantageous refinements and further developments are presented below, which can also reveal inventive aspects, both individually and in combination.
Eine Verschaltung von Leitungssegmenten lässt sich besonders schnell und nahezu fehlerfrei ausführen, wenn ein Windungsbereich des zweiten Wickelkopfes, vorzugsweise der gesamte Wicklungsbereich des zweiten Wickelkopfes, der an die Formlitzensegmente im Blechpaket anschließt, formlitzenfrei ausgebildet ist.An interconnection of line segments can be carried out particularly quickly and almost error-free if a winding area of the second winding head, preferably the entire winding area of the second winding head, which connects to the shaped strand segments in the laminated core, is designed to be free of shaped strands.
Die Verschaltungsstegbrücke ist vorzugsweise aus mindestens zwei Verschaltungsstegabschnitten gebildet. Die Verschaltungsstegabschnitte können einseitig in einer V-Konfiguration oder einer Y-Konfiguration miteinander elektrisch überleitend aneinander befestigt sein. Vorzugsweise haben die Verschaltungsstegbrücken und die Verschaltungsstegabschnitte jeweils einen rechteckigen Querschnitt. Wenn genau zwei Verschaltungsstegabschnitte zwischen zwei Formlitzen vorhanden sind, sind diese Verschaltungsstege an einer Breitseite von deren rechteckigem Querschnitt zur Verschaltungsstegbrücke verbunden.The interconnection web bridge is preferably formed from at least two interconnection web sections. The interconnection web sections can be attached to one another in an electrically conductive manner on one side in a V configuration or a Y configuration. Preferably, the interconnection web bridges and the interconnection web sections each have a rectangular cross section. If there are exactly two interconnection web sections between two shaped strands, these interconnection webs are connected to the interconnection web bridge on one broad side of their rectangular cross section.
Ein Verschaltungsstegabschnitt weist vorzugsweise über eine gesamte Abschnittlänge eine Breite auf, die kleiner oder gleich einer Breite einer an den Verschaltungsstegabschnitt elektrisch leitend angeschlossenen Formlitze ist. In entsprechender Weise ist vorzugsweise der Verschaltungsstegabschnitt in Bezug auf eine vorgegebene Höhe der angeschlossenen Formlitze ausgebildet. Damit ist sichergestellt, dass der Verschaltungsstegabschnitt durch eine Nut des Blechpakets hindurchführbar ist.A wiring web section preferably has a width over an entire section length that is less than or equal to a width of a shaped strand connected to the wiring web section in an electrically conductive manner. In a corresponding manner, the interconnection web section is preferably designed in relation to a predetermined height of the connected shaped strand. This ensures that the interconnection web section can be passed through a groove in the laminated core.
Um ein noch besseres Verständnis der Statorverschaltung zu gewinnen, kann eine Perspektive mit Blickrichtung auf einen Mantel des Stators eingenommen werden. Ein erster Verschaltungsstegabschnitt einer ersten Verschaltungsstegbrücke und ein zweiter Verschaltungsstegabschnitt einer zweiten Verschaltungsstegbrücke erscheinen in einer solchen Mantelseitenansicht des Stators als in unterschiedlichen Ebenen angeordnete Verschaltungsstegabschnitte, die in einer gegenseitig kreuzenden Weise übereinander liegen. Damit können die Verschaltungsstege eine besonders kompakte bzw. dichte Anordnung in einem zweiten Wickelkopf ausbilden.In order to gain an even better understanding of the stator wiring, a perspective can be taken looking towards a stator casing. A first interconnection web section of a first interconnection web bridge and a second interconnection web section of a second interconnection web bridge appear in such a shell side view of the stator as interconnection web sections arranged in different planes, which lie one above the other in a mutually crossing manner. The interconnection webs can thus form a particularly compact or dense arrangement in a second winding head.
Die Formlitze ist vorzugsweise eine in eine Querschnittsform gepresste Litze. Entlang einer Litzenlängserstreckung sind vorzugsweise mehrere Litzensegmente ausgebildet, deren Anzahl insbesondere eine ungerade Zahl wie drei Litzensegmente oder sieben Litzensegmente sein kann. Ein erster Litzenquerschnitt eines Litzensegments unterscheidet sich von einem zweiten Litzenquerschnitt eines benachbarten Litzensegments. Ein Vorteil einer ungeraden Anzahl besteht darin, dass die Litzen zwischen den zwei Formlitzensegmenten im Blechpaket sich besonders gut zusammenlegen lassen. Außerdem kann eine Orientierung jener beiden Formlitzensegmente bei der Statorherstellung besonders präzise eingestellt werden.The shaped strand is preferably a strand pressed into a cross-sectional shape. A plurality of strand segments are preferably formed along a longitudinal extent of the strand, the number of which can in particular be an odd number such as three strand segments or seven strand segments. A first strand cross section of a strand segment differs from a second strand cross section of an adjacent strand segment. An advantage of one The reason for the odd number is that the strands between the two shaped strand segments in the laminated core can be folded together particularly well. In addition, an orientation of those two shaped strand segments can be set particularly precisely during stator production.
Der erste Wickelkopf ist von mindestens zwei Formlitzenkopfsegmenten von jeweils einer der mindestens eine Windung ausmachenden Formlitzen des Stators gebildet. Die beiden Formlitzenkopfsegmente weisen einen, vorzugsweise gleichflächigen, rechteckartigen Litzenquerschnitt auf. Eine erste Breitseite einer ersten Formlitze bzw. eines Formlitzenkopfsegmentes ist im Stator einer zweiten Breitseite einer zweiten Formlitze, zu der das andere Formlitzenkopfsegmente gehört, zugewandt.The first winding head is formed by at least two shaped strand head segments, each of one of the shaped strands of the stator making up at least one turn. The two shaped strand head segments have a preferably uniform, rectangular strand cross section. A first broad side of a first shaped strand or a shaped strand head segment faces a second broad side of a second shaped strand in the stator, to which the other shaped strand head segment belongs.
Eine gute Kompaktheit des (ersten) Wickelkopfs ist erzielbar, wenn eine Breite der Breitseite des Formlitzenkopfsegments mindestens das Zweifache einer Höhe der Hochseite des Formlitzenkopfsegments ausmacht.A good compactness of the (first) winding head can be achieved if a width of the broad side of the shaped strand head segment is at least twice a height of the high side of the shaped strand head segment.
Zwischen zwei Formlitzenkopfsegmenten ist vorzugsweise ein drittes, insbesondere ungepresstes, Formlitzenkopfsegment vorhanden, dessen Litzenerstreckung eine schraubengewindegangartige Krümmung, wie ein Looping, aufweist. Das dritte Formlitzenkopfsegment kann einen Spulenkopf ausbilden wenn es von einer Blechpaketseite aus einen weitesten Abstand von allen Formlitzenkopfsegmenten aufweist. Eine Höhe des dritten Formlitzenkopfsegments kann etwa das 0,8-fache eines Durchmessers der Formlitze in ungepresster Rundform betragen. Insbesondere zwei rechteckige Formlitzenkopfsegmente mit einem Verhältnis von Breite zu Höhe von 2,5 oder mehr lassen sich leichter umlegen, wenn sich dazwischen ein drittes Formlitzenkopfsegment befindet.Between two shaped strand head segments there is preferably a third, in particular unpressed, shaped strand head segment, the strand extension of which has a screw thread-like curvature, such as a loop. The third shaped strand head segment can form a coil head if it is at the furthest distance from all shaped strand head segments from a laminated core side. A height of the third shaped strand head segment can be approximately 0.8 times a diameter of the shaped strand in the unpressed round shape. In particular, two rectangular shaped strand head segments with a width to height ratio of 2.5 or more are easier to fold if there is a third shaped strand head segment in between.
Der Stator weist mindestens eine Wicklung zur Stromleitung auf, die als eine sich wiederholende Sequenz von einer Formlitze und einer Verschaltungsstegbrücke ausgebildet ist. Alle Wicklungen eines Stators können als eine solche Abfolge ausgebildet sein. Jede Wicklung weist vorzugsweise mindestens ein Wicklungsende auf, das als eine Kontaktierungslitze ausgebildet ist Die Kontaktierungslitze dient der Ein- bzw. Ausleitung von elektrischem Strom. Der Stator ist einfach verbaubar, wenn die Kontaktierungslitze in einem elektrischen Steckverbinder oder einen elektrischen Schraubverbinder ausmündet.The stator has at least one winding for power conduction, which is designed as a repeating sequence of a shaped strand and a wiring bridge. All windings of a stator can be designed as such a sequence. Each winding preferably has at least one winding end, which is designed as a contacting strand. The contacting strand is used to introduce or discharge electrical current. The stator can be easily installed if the contacting strand ends in an electrical plug connector or an electrical screw connector.
Die Formlitze kann von einer Verschaltungsstegbrücke bis zur nächsten Verschaltungsstegbrücke von einem Gewebeband oder einem Polyimidband oder einem Fluorethylenpropylenband oder einem Polyethylennaphthalatfilm umwickelt sein. Es ist auch möglich, eine Umwicklung von einer ersten Formlitze zu einer zweiten Formlitze auszubilden. Besonders nützlich ist eine Umwicklung der Formlitze in dem Bereich, der sich im Blechpaket erstreckt, weil jener Bereich nur schwer vergießbar ist. Die Formlitze kann insbesondere in einem Bereich eines ersten Wickelkopfes auch zusätzlich von einem Drahtlack, wie einem Polyesterimmidlack, oder einem Kunstharz oder einem Epoxy zur Isolation umgossen sein. Ein besonders gut isolierter Stator ist bereitstellbar, wenn auch der zweite Wickelkopf, insbesondere die Verschaltungsstegbrücken, zusätzlich mit einem solchen elektrischen Isolationsmaterial eingegossen sind.The shaped strand can be wrapped from one interconnection bridge to the next interconnection bridge by a fabric tape or a polyimide tape or a fluoroethylene propylene tape or a polyethylene naphthalate film. It is also possible to form a wrap from a first shaped strand to a second shaped strand. It is particularly useful to wrap the shaped strand in the area that extends in the laminated core because that area is difficult to cast. The shaped strand can also be additionally coated with a wire varnish, such as a polyester immide varnish, or a synthetic resin or an epoxy for insulation, particularly in an area of a first winding head. A particularly well-insulated stator can be provided if the second winding head, in particular the wiring bridges, are also cast with such an electrical insulation material.
Der Stator kann für eine zuverlässige Abgabe einer höheren Motorleistung mit einer Kühlung ausgestattet sein. In den ersten Wickelkopf und/oder in den zweiten Wickelkopf und/oder in das Blechpaket kann zur Kühlung von betriebsbedingter Wärme eine Kühlflüssigkeit geleitet werden. Vorzugsweise ist für eine Durchleitung von Kühlmittel durch den Stator eine Kühlmittelleitung vorgesehen, die an dem Außenmantel angebracht ist. Außerdem kann durch das Blechpaket ein Spaltrohr oder mehrere Spaltrohre führen.The stator can be equipped with cooling to reliably deliver higher engine power. A cooling liquid can be passed into the first winding head and/or into the second winding head and/or into the laminated core to cool operational heat. Preferably, a coolant line is provided for passing coolant through the stator and is attached to the outer jacket. In addition, one or more cans can pass through the laminated core.
Die Wickelköpfe weisen jeweils einen Durchmesser quer zu einer Drehachse bzw. Rotorachse des Stators auf. Ein Durchmesser des ersten Wickelkopfs kann kleiner sein als ein Durchmesser des zweiten Wickelkopfs. Vorzugsweise ist eine Höhe des ersten Wickelkopfs entlang der Drehachse kleiner als eine Höhe des zweiten Wickelkopfs entlang der Drehachse.The winding heads each have a diameter transverse to a rotation axis or rotor axis of the stator. A diameter of the first winding head can be smaller than a diameter of the second winding head. Preferably, a height of the first winding head along the axis of rotation is smaller than a height of the second winding head along the axis of rotation.
Ein Stator lässt sich besonders arbeitseffizient herstellen, wenn eine Anzahl der Formlitzen gleich einer Anzahl der Nuten ist. Damit ist eine Anzahl von Teilen, die für einen Stator zusammengebaut werden müssen, gut handhabbar.A stator can be manufactured particularly labor-efficiently if a number of shaped strands is equal to a number of slots. This makes it easy to handle a number of parts that have to be assembled for a stator.
Bei der Herstellung eines Stators wird vor dem Einführen der Formlitzen ins Blechpaket vorzugsweise ein zweiter Biegeschritt an den Formlitzen ausgeführt. In dem zweiten Biegeschritt wird eine Formlitze, vorzugsweise werden alle Formlitzen in einer Richtung, die aus einer Formlitzenebene herausführt, mit mindestens einer Krümmung im Formlitzenkopfbereich angestellt. Hierbei wird insbesondere ein Spurversatz, den die Formlitze bietet, vergrößert.When producing a stator, a second bending step is preferably carried out on the shaped strands before the shaped strands are inserted into the laminated core. In the second bending step, a shaped strand, preferably all shaped strands, are positioned in a direction that leads out of a shaped strand plane, with at least one curvature in the shaped strand head area. In particular, a track offset that the shaped strand offers is increased.
Besonders vorteilhaft für die Fertigung des Stators ist es, wenn die Formlitzen jeweils mit beiden Verbindungsstegabschnitten einer Formlitze voran in die Nuten des Blechpakets geschoben werden. Ein Verbindungsstegabschnitt kann auch als Verschaltungsstegabschnitt bezeichnet werden. Einer der Verbindungsstegabschnitte kann, insbesondere mittels Bestückungswerkzeug, in eine erste Nut und der andere der Verbindungsstegabschnitte in eine zweite Nut des Stators eingeführt werden. Besonders vorteilhaft für eine weitere Bearbeitung der Verbindungsstegabschnitte ist es, wenn die Verbindungsstegabschnitte so weit eingeschoben werden, bis die in einen Nuteingang eingetretenen Verbindungsstegabschnitte vollständig aus einem Nutausgang ausgetreten sind.It is particularly advantageous for the production of the stator if the shaped strands are pushed into the grooves of the laminated core with both connecting web sections of a shaped strand first. A connecting web section can also be referred to as an interconnection web section. One of the connecting web sections can, in particular using an assembly tool, are inserted into a first groove and the other of the connecting web sections are inserted into a second groove of the stator. It is particularly advantageous for further processing of the connecting web sections if the connecting web sections are pushed in until the connecting web sections that have entered a groove entrance have completely emerged from a groove exit.
In einem Bearbeitungsschritt der Statorherstellung, der nach Wunsch zusätzlich ausführbar ist, kann ein Wickelkopf noch stärker verdichtet werden. Das Verdichten erfolgt vorzugsweise mit einem plattenartigen Verdichtungswerkzeug. Die Formlitzen werden in einem einen Wickelkopf bildenden Mittenbereich der Formlitzen kompaktiert. Durch Anwendung einer Andruckkraft in Richtung der Rotorachse werden die Formlitzen des Stators gemeinsam gegen das Blechpaket gedrückt und damit zum Blechpaket hin gebogen.In a processing step of the stator production, which can be carried out additionally if desired, a winding head can be compacted even more. The compaction is preferably carried out using a plate-like compaction tool. The shaped strands are compacted in a central region of the shaped strands which forms a winding head. By applying a pressure force in the direction of the rotor axis, the shaped strands of the stator are pressed together against the laminated core and thus bent towards the laminated core.
Eine erste Gruppe von Verbindungsstegabschnitten kann länger sein als eine zweite Gruppe von Verbindungsstegabschnitten. Damit wird ein Verschränken der Verbindungsstegabschnitte erleichtert. Ein paarweises Verschränken von Verbindungsstegabschnitten, ein Abschnitt aus der ersten Gruppe und ein Abschnitt aus der zweiten Gruppe, erfolgt vorzugsweise gleichzeitig mit einem Verschränkungswerkzeug.A first group of connecting web sections can be longer than a second group of connecting web sections. This makes it easier to interlace the connecting web sections. Interleaving connecting web sections in pairs, a section from the first group and a section from the second group, is preferably carried out simultaneously with an entangling tool.
Eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den zwei Verbindungsstegabschnitten kann durch eine Energiebehandlung einer Kontaktstelle der Verbindungsstegabschnitte hergestellt werden. Die Verbindung kann durch ein Strahlschweißen erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verschränkungswerkzeug mit einer Strahlschweißvorrichtung ausgestattet ist, damit eine Verbindung an allen Verschweißungsstellen in einem gemeinsamen Herstellungsschritt erzeugt werden kann.An electrically conductive connection between the two connecting web sections can be produced by energy treatment of a contact point of the connecting web sections. The connection can be made by beam welding. It is particularly advantageous if the entanglement tool is equipped with a beam welding device so that a connection can be created at all welding points in a common manufacturing step.
Die zuvor dargestellten Kombinationen und Ausführungsbeispiele lassen sich auch in zahlreichen weiteren Verbindungen und Kombinationen betrachten.The combinations and exemplary embodiments presented above can also be considered in numerous other connections and combinations.
Ein Leitungssegment dient vorzugsweise der Herstellung einer Wicklung einer elektrischen Maschine. Das Leitungssegment ist aus metallisch leitenden Segmenten aufgebaut, von denen mindestens zwei Segmente als Abschnitte des Leitungssegments zu unterscheiden sind. Es kann auch von Untersegmenten des Leitungssegments gesprochen werden. Ein erstes Segment bzw. Untersegment weist eine Formlitze auf. Das erste Segment kann aus der Formlitze bestehen. Ein zweites Segment weist einen Flachdraht auf. Das zweite Segment kann aus dem Flachdraht bestehen. Die Formlitze ist aus mehreren miteinander verdrillten Einzeldrähten gebildet. Der Flachdraht kann ein Banddraht sein. Die Formlitze hat einen ersten formgepressten Endbereich. In jenem Endbereich wurde die Formlitze einer Kompaktierung unterzogen. Einzeldrähte der Formlitze sind in dem Endbereich vorzugsweise besonders dicht angeordnet. Es kann auch von einem Kompaktierungssegment bzw. Kompaktierungsuntersegment der Formlitze gesprochen werden. Das Kompaktierungssegment ist von einem Flachdrahtendbereich überlappt. Es kann auch gesagt werden, dass das Kompaktierungssegment durch laterale Aufpressung des Flachdrahtendbereichs auf die Formlitze bzw. auf einen Formlitzenendbereich gebildet ist. Die Formlitze und der Flachdraht liegen mit einem Leitungssegmentwinkel zueinander angeordnet vor. Ein Übergang zwischen Formlitze und Flachdraht erfolgt mit einem Winkel, der aus einem Winkelbereich von 180° bis 100° festgelegt ist. Formlitze und Flachdraht sind fest miteinander verbunden. Der Verbund weist metallische Leitfähigkeit auf. Anders gesagt, kann Strom nahezu widerstandsfrei von der Formlitze in den Flachdraht oder von dem Flachdraht in die Formlitze (z. B. bei zugeführtem Wechselstrom) gelangen.A line segment is preferably used to produce a winding of an electrical machine. The line segment is made up of metallic conductive segments, of which at least two segments can be distinguished as sections of the line segment. One can also speak of sub-segments of the line segment. A first segment or sub-segment has a shaped strand. The first segment can consist of the shaped strand. A second segment has a flat wire. The second segment can consist of the flat wire. The shaped strand is formed from several individual wires twisted together. The flat wire can be a strip wire. The shaped strand has a first compression-molded end region. In that end area, the shaped strand was subjected to compaction. Individual wires of the shaped strand are preferably arranged particularly densely in the end region. It can also be referred to as a compacting segment or compacting sub-segment of the shaped strand. The compaction segment is overlapped by a flat wire end area. It can also be said that the compacting segment is formed by laterally pressing the flat wire end area onto the shaped strand or onto a shaped strand end area. The shaped strand and the flat wire are arranged at a line segment angle to one another. A transition between shaped strand and flat wire takes place with an angle that is set from an angle range of 180° to 100°. Formed strand and flat wire are firmly connected to each other. The composite has metallic conductivity. In other words, current can pass from the shaped strand into the flat wire or from the flat wire into the shaped strand almost without resistance (e.g. when alternating current is supplied).
Die Herstellung eines Leitungssegments geht von einer Zusammenführung von einer Formlitze mit mindestens einem Flachdraht aus. Ein erster Endbereich der Formlitze wird auf einem ersten Flachdrahtendbereich angeordnet, wobei zwischen beiden Endbereichen eine Zwischenschicht aus Hartlot eingefügt ist. Es kann auch von der Bildung eines Dreischichtsystems gesprochen werden. Formlitze und Flachdraht sind mit einem Leitungssegmentwinkel zueinander ausgerichtet bzw. arrangiert. Auf den ersten Endbereich der Formlitze und den ersten Flachdrahtendbereich sowie das Hartlot, also auf das Dreischichtsystem, wird zur Kompaktierung gleichzeitig ein Pressdruck angewendet und eine Hartlotschmelzwärme zugeführt. Die Hartlotschmelzwärme kann z. B. durch Diffusionsschweißen eingebracht werden. Das Hartlot schmilzt bei ausreichender Wärme auf und verteilt sich, wobei ggf. vorliegende Lücken, z. B. zwischen Einzeldrähten, ausgefüllt werden. Eine vorgegebene Übergangsverbindung zwischen der Formlitze und dem Flachdraht entsteht mit dem gewählten Übergangswinkel.The production of a line segment is based on combining a shaped strand with at least one flat wire. A first end region of the shaped strand is arranged on a first flat wire end region, with an intermediate layer of brazing solder being inserted between the two end regions. One can also speak of the formation of a three-layer system. Formed strand and flat wire are aligned or arranged with a line segment angle to each other. For compaction, a pressing pressure is simultaneously applied to the first end region of the shaped strand and the first flat wire end region as well as the brazing solder, i.e. to the three-layer system, and a brazing solder melting heat is supplied. The braze melting heat can e.g. B. can be introduced by diffusion welding. With sufficient heat, the brazing solder melts and spreads out, removing any gaps that may exist, e.g. B. between individual wires. A predetermined transition connection between the shaped strand and the flat wire is created with the selected transition angle.
Durch Aufschmelzen des Hartlots wird sowohl der Flachdraht in dem gesamten Flachdrahtendbereich mit Hartlot benetzt, als auch die Formlitze in dem Endbereich der Formlitze mit Hartlot getränkt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Flächengröße des Hartlots gleich einer Flächengröße eines Formlitzenkontaktbereichs und einer Flächengröße eines Flachdrahtendkontaktbereichs ausgebildet ist.By melting the brazing solder, both the flat wire is wetted with brazing solder in the entire flat wire end area and the shaped strand is soaked with brazing solder in the end area of the shaped strand. It is particularly advantageous if an area size of the brazing solder is equal to an area size of a shaped strand contact area and an area size of a flat wire end contact area.
Mithilfe des vorteilhaften Leitungssegments bzw. einer Vielzahl vorteilhafter Leitungssegmente ist eine Wicklung einer elektrischen Maschine ausbildbar, die z. B. aufgrund ihrer Kompaktheit einen raumeffizienten Aufbau eines Antriebsstrangs ermöglicht, welcher eingebaut in ein Kraftfahrzeug eine Freigabe von Bauraum für andere Komponenten ermöglicht oder auch eine Fertigung des Kraftfahrzeugs durch erleichterte Komponentenmontage vereinfachen kann.With the help of the advantageous line segment or a large number of advantageous line segments, a winding of an electrical machine can be formed, which, for. B. due to their compactness, a space-efficient structure of a drive train is possible, which, when installed in a motor vehicle, enables installation space to be released for other components or can also simplify production of the motor vehicle by making component assembly easier.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.Advantageous refinements and further developments are presented below, which can also reveal inventive aspects, both individually and in combination.
Besonders vorteilhaft für eine Leitfähigkeit der Formlitze ist es, wenn alle Litzendrähte der Formlitze sich von einem ersten Ende des Leitungssegments bis in den Flachdrahtendbereich erstrecken. Jeder Litzendraht kann einzeln von einer isolierenden Drahtlackschicht überzogen sein. Damit ist jeder Einzelleiter für sich betrachtet ein separater Stromleiter. Die Isolationsschicht außenliegender Einzelleiter schützt außerdem vor Kurzschlüssen. Sehr vorteilhaft ist eine doppelte Lackschicht auf jedem Einzeldraht bzw. Litzendraht. Bei einer Doppelschicht kann eine Drahtlackschicht mit einer äußeren Schicht aus einem Backlack überzogen sein. Die Doppelschicht macht vorzugsweise weniger als 10 % eines Litzendrahtdurchmessers aus. Ein Gesamtdurchmesser des Litzendrahts hat vorzugsweise einen Wert, der in einem Bereich von 0,3 mm bis 1,2 mm liegt.It is particularly advantageous for the conductivity of the shaped strand if all of the stranded wires of the shaped strand extend from a first end of the line segment into the flat wire end area. Each stranded wire can be individually covered with an insulating wire enamel layer. This means that each individual conductor is considered a separate power conductor. The insulation layer of external individual conductors also protects against short circuits. A double layer of lacquer on each individual wire or stranded wire is very advantageous. With a double layer, a layer of wire enamel can be covered with an outer layer of baking varnish. The double layer preferably makes up less than 10% of a stranded wire diameter. A total diameter of the stranded wire preferably has a value in a range of 0.3 mm to 1.2 mm.
Die Litzendrähte können mit einer Schlaglänge verdrillt sein. Die Schlaglänge gibt eine Strecke an, nach der die gewundenen Litzendrähte wieder ihre Ausgangsposition überstreichen. Vorzugsweise gleicht diese Strecke einer Gesamtlänge der Formlitze des Leitungssegments. Diese Strecke der Wiederkehr kann auch gleich der Hälfte oder gleich einem Drittel der Gesamtlänge der Formlitze sein. Die Einhaltung einer gesamten Schlaglänge ist vorteilhaft für die AC-Übertragung.The stranded wires can be twisted with one lay length. The lay length indicates a distance after which the twisted stranded wires return to their original position. This distance preferably corresponds to a total length of the shaped strand of the line segment. This length of return can also be equal to half or a third of the total length of the shaped strand. Maintaining a total lay length is beneficial for AC transmission.
Der Flachdraht kann mit einem Drahtlack isoliert sein. Die Verwendung eines isolierten Flachdrahts, insbesondere verbunden mit isolierten Litzendrähten, erleichtert eine Vor-Ort-Isolation der Litzensegmente im verbauten Zustand. Insbesondere werden Flächen geschützt, die im verbauten Zustand gegen eine Lackbesprühung abgeschattet sein können. Für eine Kontaktierung der Flachdrähte bzw. die Verbindung von einem Flachdraht mit einer Formlitze ist es vorteilhaft, wenn die beiden Enden des Flachdrahts nicht mit einem Drahtlack beschichtet sind bzw. der Drahtlack nach einem Ablängen von Flachdrahtstücken von den Endbereichen entfernt, z. B. mit einem Lösungsmittel abgelöst wird. Die Endbereiche des Flachdrahts sollten zumindest an den Kontaktflächen, also den Flächen, auf die z. B. eine Formlitze oder ein anderer Flachdraht aufgebracht werden sollen, drahtlackfrei sein.The flat wire can be insulated with a wire enamel. The use of an insulated flat wire, in particular combined with insulated stranded wires, facilitates on-site isolation of the stranded segments when installed. In particular, areas are protected that may be shaded against paint spraying when installed. For contacting the flat wires or connecting a flat wire to a shaped strand, it is advantageous if the two ends of the flat wire are not coated with a wire enamel or if the wire enamel is removed from the end regions after flat wire pieces have been cut to length, e.g. B. is removed with a solvent. The end areas of the flat wire should at least be on the contact surfaces, i.e. the surfaces on which z. B. a shaped strand or another flat wire is to be applied, must be free of wire enamel.
Für die Erstellung einer Verbindung zwischen der Formlitze und dem Flachdraht hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Flachdrahtendbereich mit mindestens einer Kompaktierungsschräge ausgebildet ist. Die Kompaktierungschräge ist günstig für eine gleichmäßigere Kraftverteilung, wenn Flachdrahtendbereich und Formlitzenendbereich zusammengepresst werden. Eine erste Kompaktierungsschräge befindet sich am äußersten Ende des Flachdrahts. Diese Schräge verhindert eine mögliche Abscherung von Einzeldrähten bei der Kompaktierung. Eine zweite Kompaktierungsschräge befindet sich in dem Bereich des Flachdrahts, der einem äußersten Ende der Formlitze zugeordnet ist. Diese Kompaktierungsschräge ist u. a. vorteilhaft, um ein mögliches Aufspreizen der Formlitze weitgehend zu verhindern. Zwischen der ersten Kompaktierungsschräge und der zweiten Kompaktierungsschräge ist der Flachdraht auf eine Kontaktfläche abgestuft. Die Kontaktfläche kann sich, bezogen auf eine Maximalhöhe des Flachdrahts, etwa in einer Mitte des Flachdrahts erstrecken. Vorzugweise ist die Kontaktfläche parallel zu einer Flachdrahtoberfläche. Es kann auch gesagt werden, dass Flachdraht in seinem Endbereich ausreichend dünner gestaltet ist (z. B. abgeschliffen), dass darauf der Kompaktierte Formlitzenendbereich Platz findet, ohne eine vorgegebene Maximalhöhe des Flachdrahts in dem Kompaktierungssegment insgesamt zu überschreiten. Der Flachdrahtendbereich ist vorzugsweise im Bereich einer Segmentkontaktfläche zu seinem Ende hin verjüngt. Eine Kompaktierungsschräge ist besonders vorteilhaft, wenn deren Schrägungswinkel in einem Winkelbereich von 10° bis 70°, z. B. mit 45°, ausgebildet ist.For creating a connection between the shaped strand and the flat wire, it has proven to be particularly advantageous if the flat wire end region is designed with at least one compacting bevel. The compaction slope is beneficial for a more even distribution of force when the flat wire end area and the shaped strand end area are pressed together. A first compaction slope is located at the extreme end of the flat wire. This slope prevents possible shearing of individual wires during compaction. A second compaction slope is located in the area of the flat wire that is assigned to an outermost end of the shaped strand. This compaction slope is, among other things, advantageous to largely prevent possible spreading of the shaped strand. The flat wire is stepped onto a contact surface between the first compaction slope and the second compaction slope. The contact surface can extend approximately in the middle of the flat wire, based on a maximum height of the flat wire. Preferably the contact surface is parallel to a flat wire surface. It can also be said that the flat wire is made sufficiently thinner in its end region (e.g. ground) so that the compacted shaped strand end region can fit thereon without exceeding a predetermined maximum height of the flat wire in the compaction segment as a whole. The flat wire end region is preferably tapered towards its end in the region of a segment contact surface. A compacting bevel is particularly advantageous if its bevel angle is in an angular range of 10° to 70°, e.g. B. is designed at 45 °.
Das Formlitzensegment kann, u. a. zur Ausbildung eines Stableiters, in eine geometrische Querschnittsform gepresst sein. Ein erstes Formlitzensegment der Formlitze kann zur Ausbildung eines ersten Stableiters dienen. Das erste Formlitzensegment ist vorzugsweise in eine erste Trapezform als Querschnittsfläche gepresst. Ein zweites Formlitzensegment der gleichen Formlitze kann zur Ausbildung eines zweiten Stableiters dienen. Das zweite Formlitzensegment kann in eine zweite Trapezform als Querschnittsfläche gepresst sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn beide Trapezformen einen gleichen Trapezwinkel haben. Es ist auch vorteilhaft, wenn beide Trapezformen stufenlos aneinandersetzbar sind.The shaped strand segment can, among other things, to form a rod conductor, be pressed into a geometric cross-sectional shape. A first shaped strand segment of the shaped strand can be used to form a first rod conductor. The first shaped strand segment is preferably pressed into a first trapezoidal shape as a cross-sectional area. A second shaped strand segment of the same shaped strand can be used to form a second rod conductor. The second shaped strand segment can be pressed into a second trapezoidal shape as a cross-sectional area. It is particularly advantageous if both trapezoidal shapes have the same trapezoidal angle. It is also advantageous if both trapezoid shapes can be placed next to each other in a stepless manner.
Zwei Trapezformen passen besonders gut zueinander, wenn eine kleinste Breite der ersten Trapezform und eine größte Breite der zweiten Trapezform etwa übereinstimmen. Wenn die Trapezformen mit jenen Breiten zusammengesetzt werden, ergibt sich ein größeres Trapez. Die Trapezformen sind vorzugsweise so gewählt, dass damit eine Trapez-Nut nahezu vollständig ausfüllbar ist. Die zweite Trapezform kann eine größere Höhe aufweist als die erste Trapezform, wenn beide Trapeze einen gleichen Flächeninhalt haben. Der Flächeninhalt ist von einer Querschnittsflächengröße der Formlitze bestimmt. Durch die Pressung ist die Formlitze in zumindest einer der Trapezformen mit einem Verdichtungsfaktor von einem Wert zwischen 0,6 und 0,96 bezogen auf eine Litzenquerschnittsflächengröße der verdrillten Litzendrähte in eine raumsparendere Packung der Einzeldrähte verbringbar.Two trapezoid shapes fit together particularly well if the first trapezoid has the smallest width and the second trapezoid has the largest width shape roughly match. When the trapezoid shapes with those widths are put together, a larger trapezoid results. The trapezoidal shapes are preferably chosen so that a trapezoidal groove can be filled almost completely. The second trapezoid shape can have a greater height than the first trapezoid shape if both trapezoids have the same area. The surface area is determined by a cross-sectional area size of the shaped strand. By pressing, the shaped strand can be brought into a more space-saving packing of the individual wires in at least one of the trapezoidal shapes with a compression factor of a value between 0.6 and 0.96 based on a strand cross-sectional area size of the twisted stranded wires.
Ein zweites formgepresstes Ende der Formlitze ist zusätzlich kompaktierbar. Bei einer Kompaktierung kann eine größere Presskraft auf die Formlitze ausgeübt werden als bei einer Formpressung. Eine Obergrenze für die Kraft ist durch eine Vermeidung eines Ausfließens des Leitermaterials, z. B. Kupfer, aus einer Kompaktierungsform festgelegt. Der zweite Endbereich der Formlitze kann mit einem zweiten Flachdrahtendbereich eines zweiten Flachdrahts verbunden sein. Es handelt sich um eine metallisch leitende Verbindung. Die Anordnung aus zweitem Flachdraht und Formlitze schließt einen zweiten Leitungssegmentwinkel ein. Der erste Leitungssegmentwinkel kann gleich dem zweiten Leitungssegmentwinkel sein. Insbesondere kann der zweite Leitungssegmentwinkel einen Wert in einem Bereich von 180° bis 160°, vorzugsweise exakt 180°, haben. Damit kann das Leitungssegment gut in eine Nut (axial) oder eine Bohrung eingefädelt oder seitlich (lateral) in einen Spalt oder einen Schlitz eingedrückt werden.A second compression-molded end of the shaped strand can also be compacted. During compaction, a greater pressing force can be exerted on the formed strand than during compression molding. An upper limit for the force is achieved by preventing the conductor material from flowing out, e.g. B. copper, set from a compaction mold. The second end region of the shaped strand can be connected to a second flat wire end region of a second flat wire. It is a metallic conductive connection. The arrangement of the second flat wire and shaped strand includes a second line segment angle. The first line segment angle may be equal to the second line segment angle. In particular, the second line segment angle can have a value in a range from 180° to 160°, preferably exactly 180°. This means that the line segment can be easily threaded into a groove (axial) or a hole or pressed laterally (laterally) into a gap or slot.
Der formgepresste Endbereich der Formlitze erstreckt sich vorzugsweise über eine Kompaktierungslänge. Im Bereich der Kompaktierungslänge kann die Formlitze im Verbund mit einem Flachdraht von einer Kupferfolie umhüllt sein. Die Kupferfolie hat vorzugsweise eine Folienstärke, die in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm liegt. Damit ist die Kupferfolie besonders gut deckend an Flachdraht und Formlitze anlegbar. Eine Kompaktierungslänge kann einen Wert aus einem Bereich von 2 mm bis 25 mm haben. Vorzugsweise beträgt die Kompaktierungslänge 4 mm bis 12 mm, beispielsweise 6 mm. Eine kürzere Kompaktierungslänge erlaubt eine geringere Höhe des (zweiten) Wickelkopfs. Eine größere Kompaktierungslänge kann eine bessere mechanische Festigkeit bieten. Vorzugsweise wird der Kompaktierungsbereich zusammen mit der Kupferfolie bzw einem entsprechend angeordneten Kupferbad verpresst. Damit entsteht ein besonders guter Kontakt. Das Kupferband bzw. die Kupferfolie ist eine Leitungsbrücke, die Formlitze und Flachdraht verbindet.The compression-molded end region of the shaped strand preferably extends over a compaction length. In the area of the compaction length, the shaped strand can be covered by a copper foil in combination with a flat wire. The copper foil preferably has a foil thickness that is in a range of 0.1 mm to 0.5 mm. This means that the copper foil can be applied particularly well to flat wire and shaped strands. A compaction length can have a value from a range of 2 mm to 25 mm. The compaction length is preferably 4 mm to 12 mm, for example 6 mm. A shorter compaction length allows a lower height of the (second) winding head. A longer compaction length can provide better mechanical strength. The compacting area is preferably pressed together with the copper foil or a correspondingly arranged copper bath. This creates particularly good contact. The copper tape or copper foil is a cable bridge that connects shaped strands and flat wires.
Ein Leitwert des Kompaktierungsbereichs wird besonders hoch, wenn für einen noch besseren Verbund aus Formlitze und Flachdraht ein Hartlot verwendet wird. Zwischen dem formgepressten Endbereich der Formlitze und dem Flachdrahtendbereich ist vorzugsweise zumindest auf einer Kontaktfläche ein Hartlot vorhanden. Das Hartlot ist als ein Hartlotplättchen, das z. B. eine Kompaktierungslänge und einer Breite des Flachdrahtendbereichs aufweisen kann, also ein rechteckiges Plättchen ist, auf die Kontaktfläche des Flachdrahtendbereichs auflegbar, bevor darauf der Formlitzenendbereich positioniert ist. Eine Hartlotschicht kann z. B. durch Erhitzen aus dem Hartlotplättchen entstehen. Auf der Kontaktfläche sorgt eine Hartlotschicht für eine bessere elektrische Verbindung. Das Hartlot kann zunächst zwischen zwei ggf. vorhandene Kompaktierungsschrägen begrenzt eingebracht sein. Durch Anwendung eines Kompaktierungsdrucks kann sich das Hartlot auch über eine oder beide Kontaktierungsschrägen an der Kontaktfläche verteilen. Damit ist ein lückenloser Kompaktierungsbereich ausbildbar.A conductance of the compaction area becomes particularly high if a brazing solder is used for an even better bond between shaped strand and flat wire. A hard solder is preferably present at least on one contact surface between the compression-molded end region of the shaped strand and the flat wire end region. The brazing is as a brazing plate, which e.g. B. can have a compaction length and a width of the flat wire end area, i.e. is a rectangular plate, can be placed on the contact surface of the flat wire end area before the shaped strand end area is positioned thereon. A brazing layer can e.g. B. arise from the brazing plate by heating. A brazing layer on the contact surface ensures a better electrical connection. The hard solder can initially be introduced in a limited manner between two compacting bevels that may be present. By applying compaction pressure, the brazing solder can also be distributed over one or both contact bevels on the contact surface. This makes it possible to create a complete compaction area.
Der Flachdraht hat vorzugsweise eine gleiche Breite wie die Formlitze oder eine kleinere Breite wie die Formlitze. Damit lässt sich der Verbund aus Flachdraht und Formlitze ohne ein Verhaken mit dem Flachdraht voran in bzw. durch eine Öffnung schieben.The flat wire preferably has the same width as the shaped strand or a smaller width than the shaped strand. This means that the combination of flat wire and shaped strand can be pushed into or through an opening without getting caught with the flat wire.
Bei der Herstellung der Formlitze bzw. der Herstellung des Leitungssegments kann in einem Mittenbereich der Formlitze mindestens eine Krümmung in der Erstreckung der Litze erzeugt werden. Vorteilhaft für eine Anordnung der Formlitze in einem Stator ist eine U-förmige Krümmung. Die Formlitze kann in einem oder in zwei Erstreckungsbereichen, die von der Krümmung bzw. der Litzenkrümmung beabstandet sind, in eine linear sich erstreckende Stabform gepresst werden, die auch als Stableiterform bezeichnet werden kann. Damit wird die Bildung einer Windung, z. B. in einem Blechpaket, erleichtert.When producing the shaped strand or the production of the line segment, at least one curvature in the extension of the strand can be created in a central region of the shaped strand. A U-shaped curvature is advantageous for arranging the shaped strand in a stator. The shaped strand can be pressed into a linearly extending rod shape in one or two extension areas, which are spaced from the curvature or the strand curvature, which can also be referred to as a rod conductor shape. This ensures the formation of a turn, e.g. B. in a sheet metal package, made easier.
Das Leitungssegment kann mit einer Isolierung überzogen werden. Eine vorteilhafte Möglichkeit einer Isolierung ist eine Umwicklung des Leitungssegments oder zumindest von Bereichen der Formlitze mit einem isolierenden Band. Oftmals ist es ausreichend, wenn die Umwicklung Spur an Spur sich vorzugsweise seitlich überdeckend an einem ersten Flachdrahtendbereich beginnend, bis vor einen zweiten Flachdrahtendbereich erstreckt. Damit bleiben die Endbereiche zur Kontaktbildung frei. Vorzugsweise werden nur jene Bereiche umwickelt, in denen Drahtlack an Kanten oder Auflageflächen abgerieben und Leitermaterial blank gerieben werden könnte. Hierzu zählt ein Bereich eines Wickelkopfs, der insbesondere ausschließlich von Formlitzen gebildet sein kann, sowie Eintrittsöffnungen oder Austrittsöffnungen in Nuten. Damit werden mögliche Kurzschlüsse auch bei einem Betrieb unter starken Erschütterungen verhindert.The line segment can be covered with insulation. An advantageous option for insulation is to wrap the line segment or at least areas of the shaped strand with an insulating tape. It is often sufficient if the wrapping extends track by track, preferably laterally overlapping, starting at a first flat wire end area and extending in front of a second flat wire end area. This leaves the end areas free for contact formation. Preferably, only those areas in which wire enamel could be rubbed off on edges or contact surfaces and conductor material could be rubbed bright are wrapped. This includes an area of a winding head, which in particular is exclusively of Formed strands can be formed, as well as inlet openings or outlet openings in grooves. This prevents possible short circuits even when operating under strong vibrations.
Weitere vorteilhafte Aspekte können auch wie folgt beschrieben werden, die sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander einen erfinderischen Beitrag liefern können.Further advantageous aspects can also be described as follows, which can make an inventive contribution both individually and in combination with one another.
Formlitze:Shaped strand:
Eine Formlitze besteht aus mehreren drahtlackisolierten Einzeldrähten. Die Drähte haben meist einen Durchmesser, der in einem Bereich von 0,3 mm bis 1,2 mm liegt. Je nach Drahtdurchmesser wird für die Formlitzen in einem Stator jeweils eine vorgegebene Anzahl von Einzeldrähten gebündelt. Beispielsweise können 15 bis 200 Einzeldrähte gebündelt und mit einer vorgegebenen Schlaglänge zu einer Litze verdrillt sein. Alternativ kann die Schlaglänge auch mit den Fertigungsverfahren Verlitzen, Verseilen oder Verwürgen hergestellt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schlaglänge gleich oder ein vielfacher Teiler einer aktiven Länge der E-Maschine ist, für die der Stator bestimmt ist. Bei einer aktiven Länge eines Blechpaketes von beispielsweise 120 mm (Millimeter), soll die Schlaglänge wahlweise 120 mm, 60 mm oder 40 mm betragen. Innerhalb der Schlaglänge machen die Drähte eine schraubenförmige Verdrillung von 360° (Grad) um eine Mittelachse des Bündels aus Einzeldrähten.A shaped strand consists of several enamel-insulated individual wires. The wires usually have a diameter that is in the range of 0.3 mm to 1.2 mm. Depending on the wire diameter, a predetermined number of individual wires are bundled into a stator for the shaped strands. For example, 15 to 200 individual wires can be bundled and twisted into a strand with a specified lay length. Alternatively, the lay length can also be produced using the manufacturing processes of stranding, stranding or twisting. It is particularly advantageous if the lay length is equal to or a multiple of an active length of the electric machine for which the stator is intended. With an active length of a laminated core of, for example, 120 mm (millimeters), the lay length should be either 120 mm, 60 mm or 40 mm. Within the lay length, the wires make a helical twist of 360° (degrees) around a central axis of the bundle of individual wires.
Eine Verdrillung mit der geeigneten Schlaglänge von Einzeldrähten reduziert frequenzabhängige Verluste (AC-Verluste), die während des Betriebs des Motors bzw. der elektrischen Maschine entstehen, erheblich. Durch eine vorteilhafte Verdrillung von Einzeldrähten in einer Formlitze werden Performance und Effizienz der E-Maschine verbessert.Twisting individual wires with the appropriate lay length significantly reduces frequency-dependent losses (AC losses) that occur during operation of the motor or electrical machine. The advantageous twisting of individual wires in a shaped strand improves the performance and efficiency of the electric machine.
Die verdrillte Litze kann durch eine zusätzliche Verdrehung verdichtet werden, wobei in einem Spulenkopfbereich der Formlitze eine wendelartige Schlaufe gebildet und zusammengezogen wird.The twisted strand can be compacted by an additional twist, with a helical loop being formed and pulled together in a coil head area of the shaped strand.
Die verdrillte Litze kann in einem Presswerkzeug verdichtet werden. Vorzugsweise erfolgt eine Verdichtung in einem Fertigungsprozess, der auf die Bündelung und das anschließende Verdrillen folgt. Alternativ kann die Litze auch durch Walzen verdichtet werden. In Versuchen hat sich gezeigt, dass durch Pressen eine höhere Verdichtung erzielt werden kann als durch Walzen, daher ist Pressen ein bevorzugtes Verfahren. Das Verhältnis zwischen der Summe der reinen Drahtquerschnittsflächengröße von drahtlackisolierten, gebündelten Einzeldrähten zur Gesamtquerschnittsflächengröße der Formlitze kann als Verdichtungsfaktor bezeichnet werden. Üblicherweise liegt dieser Wert in einem Wertebereich von 0,6 bis 0,96.The twisted strand can be compacted in a pressing tool. Preferably, compression occurs in a manufacturing process that follows bundling and subsequent twisting. Alternatively, the strand can also be compacted by rolling. Experiments have shown that pressing can achieve greater compaction than rolling, which is why pressing is a preferred method. The ratio between the sum of the pure wire cross-sectional area of enameled wire-insulated, bundled individual wires to the total cross-sectional area of the shaped strand can be referred to as the compression factor. This value is usually in a range of 0.6 to 0.96.
Im Idealfall wird eine geometrische Form für das Verdichten zur Formlitze gewählt, die sich an dem Querschnitt der Statornut orientiert. Eine elektrische Maschine kann quadratische Nut-Geometrien, d. h. parallele Begrenzungen der Nut aufweisen, die mit quadratischen Flachdrähten ausgestattet sind. Besonders vorteilhaft für eine besonders gute Dauerleistung einer elektrischen Maschine ist ein Stator mit ringförmig angeordneten, trapezförmigen Nuten, deren Begrenzungswände in Richtung auf eine Rotationsachse hin mit einem vorgegebenen Winkel aufeinander zu verlaufen.Ideally, a geometric shape is chosen for compression into a shaped strand that is based on the cross section of the stator slot. An electrical machine can have square groove geometries, i.e. H. have parallel boundaries of the groove, which are equipped with square flat wires. Particularly advantageous for a particularly good continuous performance of an electrical machine is a stator with annularly arranged, trapezoidal grooves, the boundary walls of which extend towards one another at a predetermined angle in the direction of an axis of rotation.
Vorzugsweise ist ein kleiner Spielraum, wie ein Abstand mit einer Größe, die einem Wert aus dem Bereich 0,1 mm bis 2 mm entspricht, zwischen Formlitze und Nut vorgesehen, um das Einführen der Formlitzen in die Nut bzw. in die Nuten, insbesondere an der jeweiligen Position der Formlitzen entlang einer Radialrichtung der Nut, zu erleichtern.Preferably, a small clearance, such as a distance with a size corresponding to a value in the range 0.1 mm to 2 mm, is provided between the shaped strand and the groove in order to allow the shaped strands to be inserted into the groove or grooves, in particular the respective position of the shaped strands along a radial direction of the groove.
Ein anderer Vorteil einer Verdichtung durch Pressen bzw. einer Kompaktierung in einer Pressenform besteht darin, dass entlang einer Litzenlängserstreckung unterschiedliche Querschnittsformen, insbesondere unterschiedliche geometrische Formen einer Querschnittsfläche, wie eine Rundform, z. B. Kreis oder Oval, ein Trapez, ein Rechteck oder ein Quadrat ausbildbar sind.Another advantage of compaction by pressing or compaction in a press mold is that different cross-sectional shapes, in particular different geometric shapes of a cross-sectional area, such as a round shape, e.g. B. circle or oval, a trapezoid, a rectangle or a square can be formed.
Entlang der Formlitze kann die Formlitze in einem ersten Bereich, der auch als Stableiterbereich bezeichnet werden kann, zu einer Höhe des Querschnitts mit einem Wert aus einem Bereich von 3 mm bis 12 mm und einer maximalen Breite mit einem Wert aus dem Wertebereich von 1,5 mm bis 10 mm verpresst sein. Daran schließt sich ein zweiter Bereich an, der insbesondere kürzer als der erste Bereich ist. In dem zweiten Bereich kann die Formlitze mit einer Querschnittshöhe, die einen Wert aus einem Bereich von 5 mm bis 20 mm hat und einer Breite, die einen Werte aus dem Bereich von 1 mm bis 7 mm hat, verpresst sein. Über einen Spulenkopfbereich hinweg beabstandet zu dem zweiten Bereich liegt vorzugsweise ein dritter verpresster Bereich vor, der mit einem gleich wie der zweite Bereich bemaßten Querschnitt ausgestattet ist. Eine Länge des dritten verpressten Bereichs ist vorzugsweise gleich der Länge des zweiten verpressten Bereichs. In dem nicht verpressten Spulenkopfbereich kann die Formlitze eine Höhe aus dem Wertebereich von 4 mm bis 16 mm und eine Breite aus dem Wertebereich von 2 mm bis 14 mm haben. An den dritten verpressten Bereich schließt sich ein vierter verpresster Bereich an. Der vierte verpresste Bereich hat vorzugsweise eine gleiche Länge wie der erste verpresste Bereich. Eine Höhe des vierten verpressten Bereichs kann einen Wert aus dem Wertebereich von 4 mm bis 14 mm und eine (maximale) Breite mit einem Wert aus dem Wertebereich von 1,5 mm bis 8 mm haben. Der vierte verpresste Bereich kann auch als zweiter Stableiterbereich der Formlitze bezeichnet werden, denn der vierte verpresste Bereich ist ebenfalls für die Einbringung in eine Nut eines Blechpakets vorgesehen.Along the shaped strand, the shaped strand can in a first area, which can also be referred to as a rod conductor area, have a height of the cross section with a value in the range of 3 mm to 12 mm and a maximum width with a value in the value range of 1.5 mm to 10 mm must be pressed. This is followed by a second area, which is in particular shorter than the first area. In the second area, the shaped strand can be pressed with a cross-sectional height that has a value in the range of 5 mm to 20 mm and a width that has a value in the range of 1 mm to 7 mm. Across a coil head area spaced apart from the second area, there is preferably a third pressed area which is equipped with a cross section of the same dimensions as the second area. A length of the third pressed region is preferably equal to the length of the second pressed region. In the non-pressed coil head area, the shaped strand can have a height in the range of 4 mm to 16 mm and a width in the range of 2 mm to 14 mm. The third pressed area is followed by a fourth pressed area. The fourth pressed area preferably has the same length as the first pressed area. A height of the fourth pressed area can have a value in the range of 4 mm to 14 mm and a (maximum) width with a value in the range of 1.5 mm to 8 mm. The fourth pressed area can also be referred to as the second rod conductor area of the shaped strand, because the fourth pressed area is also intended for insertion into a groove of a laminated core.
Die Werte von Höhe und Breite der verpressten Bereiche sind auch dadurch bestimmt, dass sich daraus jeweils eine nahezu konstante Flächengröße der Querschnittsfläche ergibt. Es kann von einer Randbedingung gesprochen werden.The values of the height and width of the pressed areas are also determined by the fact that this results in an almost constant area size of the cross-sectional area. One can speak of a boundary condition.
Querschnittsformung der Formlitze:Cross-sectional shaping of the shaped strand:
Wenn die Formlitze trapezförmig wie die Nut, in der die Formlitze angeordnet werden bzw. angeordnet sein soll, ausgestaltet ist, ergeben sich besonders gute elektromagnetische Eigenschaften. Durch die Verdichtung der Formlitze in die zur Nut optimal angepasste geometrische Form, vorzugsweise trapezförmig, ist es möglich, einen sogenannten Kupferfüllfaktor zu erhöhen. Ein hoher Kupferfüllfaktor reduziert den elektrischen Widerstand in den Leitern und die Gleichstrom-Verluste (DC-Verluste) sinken. Dies führt zu einer weiteren Erhöhung der Performance und Effizienz der elektrischen Maschine.If the shaped strand is designed to be trapezoidal like the groove in which the shaped strand is or is to be arranged, particularly good electromagnetic properties result. By compressing the shaped strand into the geometric shape that is optimally adapted to the groove, preferably trapezoidal, it is possible to increase a so-called copper filling factor. A high copper filling factor reduces the electrical resistance in the conductors and the direct current losses (DC losses) decrease. This leads to a further increase in the performance and efficiency of the electrical machine.
Eine Litze aus verdrillten drahtlackisolierten Einzeldrähten wird verdichtet und in mehreren verschiedenen Bereichen über eine vorgegebene Bereichslänge in unterschiedlichen Querschnittsformen geformt. Während sich die Querschnittsform in fünf aufeinanderfolgenden Bereichen der Formlitze unterscheidet, ist die Querschnittsfläche, vorgegeben durch eine Summe der Querschnitte der einzelnen Litzendrähte, in allen Bereichen konstant. In einem Spulenkopfbereich kann aber ein geringerer Grad von Verdichtung der Litzendrähte existieren als z. B. in den zum Kopfbereich benachbarten Bereichen.A strand made of twisted enamel-insulated individual wires is compacted and formed into different cross-sectional shapes in several different areas over a predetermined area length. While the cross-sectional shape differs in five consecutive areas of the shaped strand, the cross-sectional area, given by a sum of the cross-sections of the individual stranded wires, is constant in all areas. In a coil head area, however, there can be a lower degree of compression of the stranded wires than, for example. B. in the areas adjacent to the head area.
Zwei zu den Enden der Formlitze hin sich erstreckende Bereiche beinhalten eine Querschnittsform, meist trapezförmig, welche die Nutform im Blechpaket optimal abbildet. Die Querschnittsformen jener beiden Bereiche unterscheiden sich in der Regel in Höhe und Breite, da diese sich nach dem Fügen im Blechpaket an unterschiedlichen Stellen in jeweils einer anderen Nut befinden, d. h., an unterschiedlichen Radialpositionen.Two areas extending towards the ends of the shaped strand contain a cross-sectional shape, usually trapezoidal, which optimally reproduces the groove shape in the laminated core. The cross-sectional shapes of these two areas usually differ in height and width, since after joining in the laminated core they are located in different places in a different groove, i.e. i.e., at different radial positions.
An beide Formlitzenendbereiche schließt sich zur Mitte hin jeweils ein Formlitzenübergangsbereich, in dem die Formlitze in eine flache rechteckige Form verpresst ist. Die Idee, jene beiden Bereich in eine flachere Form zu verpressen, hat einen wesentlichen Vorteil für eine resultierende Wickelkopfhöhe. Die Wickelkopfhöhe ist abhängig von der Breite der Formlitze und ist umso kleiner, je flacher die Litze verdichtet werden kann.Towards the middle of both shaped strand end areas there is a shaped strand transition area in which the shaped strand is pressed into a flat rectangular shape. The idea of pressing these two areas into a flatter shape has a significant advantage for the resulting winding head height. The winding head height depends on the width of the shaped strand and is smaller the flatter the strand can be compacted.
Im Kopfbereich zwischen jenen zuvor genannten Übergangsbereichen kann die Litze optional durch eine zusätzliche Verdrehung verdichtet umgeformt sein. Damit wird ein Aneinanderlegen der Übergangsbereiche erleichtert.In the head area between those aforementioned transition areas, the strand can optionally be reshaped in a compressed manner by additional twisting. This makes it easier to place the transition areas together.
Flachdraht:Flat wire:
Der Flachdraht besteht vorzugsweise aus dem gleichen Metall bzw. der gleichen metallischen Legierung wie die Formlitze, vorzugsweise aus Kupfer. Ein Querschnitt des Flachdrahts ist typischerweise rechteckig mit maximaler Breite und Höhe des jeweiligen Querschnitts, den die Formlitze im Stableiter bzw. Nutenbereich aufweist. Der Querschnitt des Flachdrahts kann quadratisch sein. Die Ecken und Kanten des Flachdrahts sind abgerundet. Optional kann der Querschnitt des Flachdrahts auch um 0,1 mm bis 4 mm kleiner als die jeweilige (maximale) Breite und/oder Höhe des jeweiligen Querschnitts der Formlitze in deren Nutenbereich sein.The flat wire preferably consists of the same metal or the same metallic alloy as the shaped strand, preferably copper. A cross section of the flat wire is typically rectangular with the maximum width and height of the respective cross section that the shaped strand has in the bar conductor or groove area. The cross section of the flat wire can be square. The corners and edges of the flat wire are rounded. Optionally, the cross section of the flat wire can also be 0.1 mm to 4 mm smaller than the respective (maximum) width and/or height of the respective cross section of the shaped strand in its groove area.
Der Flachdraht weist eine Lackdrahtisolation auf. Der Flachdraht wird, bevor er mit der Litze verschweißt wird, bearbeitet. Mehrere Flachdrahtstücke werden auf eine erforderliche Flachdrahtlänge abgelängt. An einem (ersten) Ende wird der Flachdraht abisoliert. Dieses Ende dient der Kontaktierung mit anderen (abisolierten) Flachdrähten bzw. Flachleitern (ein anderes Wort für Flachdraht). Am anderen (zweiten) Ende wird der Flachdraht ebenfalls abisoliert. Das zweite Ende dient der Verbindung mit der Formlitze.The flat wire has enameled wire insulation. The flat wire is processed before it is welded to the strand. Several pieces of flat wire are cut to the required flat wire length. The flat wire is stripped at one (first) end. This end is used for contacting other (stripped) flat wires or flat conductors (another word for flat wire). The flat wire is also stripped of insulation at the other (second) end. The second end is used to connect to the shaped strand.
An jenem für die Formlitze vorgesehenen Ende wird eine Schräge an dem Flachdraht eingearbeitet. Die Schräge wird vorzugsweise mit einem Winkel zwischen 20° und 70° erzeugt. Die Schräge ist besonders vorteilhaft für die Erzeugung einer sehr kompakten Fügeverbindung des Flachdrahts bzw. dessen isolationsfreien Endbereichs mit der Formlitze. Die Schräge dient dazu, ein mögliches Durchtrennen von Einzelleitern durch den Flachdraht beim Fügen der Litze zu unterbinden. Die Schräge kann auch mit einer Krümmung bzw. Rundung ausgeformt sein.A bevel is incorporated into the flat wire at the end intended for the shaped strand. The slope is preferably created with an angle between 20° and 70°. The bevel is particularly advantageous for producing a very compact joint connection of the flat wire or its insulation-free end region with the shaped strand. The bevel serves to prevent individual conductors from being severed by the flat wire when joining the stranded wire. The slope can also be formed with a curvature or rounding.
Bei der Erstellung der Fügeverbindung werden Flachdraht und Formlitze in einem Überlappbereich miteinander verpresst.When creating the joint, the flat wire and shaped strand are pressed together in an overlap area.
Durchtrennte Einzelleiter können keinen Strom leiten und einer Gefahr einer Verringerung einer Performance der Elektromaschine wird somit vorgebeugt.Severed individual conductors cannot conduct electricity and this prevents the risk of a reduction in the performance of the electric machine.
Fügeverbindung zwischen Formlitze und Flachdraht:Joint connection between shaped strand and flat wire:
Eine Fügeverbindung zwischen Formlitze und Flachdraht wird mittels Kompaktierung der Formlitze erstellt. Ein Querschnitt der Fügeverbindung ist vorzugsweise kleiner oder gleich einem Querschnitt des jeweiligen verpressten Stableiterbereichs der Formlitze, insbesondere in Bezug auf dessen Höhe und dessen maximale Breite. Dies ermöglicht eine axiale Fügung des Stableiterbereichs der Formlitze ins Blechpaket.A joint between the shaped strand and the flat wire is created by compacting the shaped strand. A cross section of the joining connection is preferably smaller or equal to a cross section of the respective pressed rod conductor area of the shaped strand, in particular in relation to its height and its maximum width. This enables the rod conductor area of the shaped strand to be axially joined into the laminated core.
Zwar können Stableiter auch in einer Radialrichtung in das Blechpaket gefügt werden, doch. muss dann die Nutöffnung in das Blechpaket größer gewählt werden, insbesondere so groß, dass sowohl der Stableiter als auch die Formlitze und deren Fügeverbindung durch die Nutöffnung passen. Eine größere Nutöffnung geht zumeist mit einem Performanceverlust einher. Außerdem ist eine automatisierte Bestückung eines Blechpakets mit Stableitern durch Einführung in Axialrichtung weniger aufwendig als durch radiales Einfügen in die Nuten.Although rod conductors can also be inserted into the laminated core in a radial direction, The groove opening in the laminated core must then be chosen to be larger, in particular so large that both the rod conductor and the shaped strand and their joint connection fit through the groove opening. A larger groove opening is usually associated with a loss of performance. In addition, automated assembly of a laminated core with bar conductors by inserting them in the axial direction is less complex than by inserting them radially into the grooves.
Im Bereich der Fügeverbindung, d. h. dem Bereich der Kompaktierung, ist um den Flachdraht und die Formlitze eine leitfähige Kupferfolie oder ein leitfähiges Kupferband als Ummantelung angeordnet. Die Dicke der Kupferfolie bzw. des Kupferbands beträgt etwa 0.1 mm bis 0.5 mm. An einem Bereich kann diese Folie bzw. dieses Band überlappend ausgeführt sein. Diese Kupferummantelung hat zum einen eine armierende, mechanisch verstärkende Wirkung bezüglich der Kompaktierung bzw. dem Kompaktierungsbereich. Zum anderen wird durch die Leitfähigkeit der Ummantelung das Verfahren Widerstandsschweißen zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung zwischen Formlitze und Flachdraht ermöglicht.In the area of the joint connection, i.e. H. In the area of compaction, a conductive copper foil or a conductive copper tape is arranged as a sheath around the flat wire and the shaped strand. The thickness of the copper foil or copper strip is approximately 0.1 mm to 0.5 mm. This film or tape can be designed to overlap in one area. On the one hand, this copper coating has a reinforcing, mechanically reinforcing effect with regard to the compaction or the compaction area. On the other hand, the conductivity of the sheathing makes the resistance welding process possible for producing the cohesive connection between the shaped strand and the flat wire.
Zwischen dem Flachdraht und der verpressten Formlitze kann sich Hartlot befinden. Das Hartlot wird vorzugsweise vor der Kompaktierung zwischen die Formlitze und den Flachdraht eingelegt. Das Hartlot wird z. B. während einem Diffusionsschweißprozess der Kupferfügepartner schmelzförmig und benetzt Formlitze und Flachdraht. Damit wird eine wesentliche Verbesserung der mechanischen Festigkeit der Fügeverbindung erzeugt. Eine elektrische Leitfähigkeit des Hartlots, z. B. aufgrund von dessen Silberbestandteil, kann sich positiv auf die elektrische Leitfähigkeit der Verbindung zwischen Flachdraht und Formlitze auswirken.There may be hard solder between the flat wire and the pressed shaped strand. The brazing solder is preferably inserted between the shaped strand and the flat wire before compaction. The hard solder is z. B. during a diffusion welding process, the copper joining partner melts and wets the shaped strand and flat wire. This creates a significant improvement in the mechanical strength of the joint. An electrical conductivity of the braze, e.g. B. due to its silver component, can have a positive effect on the electrical conductivity of the connection between the flat wire and the shaped strand.
Durch die Integration des Kupferbands und des Hartlots kann eine Länge der Kompaktierung unter Einhaltung der mechanischen Festigkeitsanforderungen verkleinert werden. Diese Verkleinerung ist günstig für einen niedrigen Übergangswiderstand. Mögliche elektrische Verluste fallen somit geringer aus. Außerdem ergibt sich damit eine geringere Wickelkopfhöhe auf der Seite des Blechpakets, auf der sich im Stator die Flachdrähte befinden.By integrating the copper strip and the brazing solder, the length of the compaction can be reduced while maintaining the mechanical strength requirements. This reduction is favorable for a low contact resistance. Potential electrical losses are therefore lower. This also results in a lower winding head height on the side of the laminated core on which the flat wires are located in the stator.
Der Flachdraht kann durch einen Diffusionsschweißprozess im Vorfeld an die Formlitze serientauglich ohne Zugänglichkeitsprobleme angeschweißt werden.The flat wire can be welded to the shaped strand in advance using a diffusion welding process without any accessibility problems.
Isolation:Isolation:
Ein Drahtlack, vorzugsweise aus Polyamidimid mit Isolationseigenschaften nach DIN EN 60317-26, dient zur elektrischen Isolation von Einzeldrähten gegeneinander. Die Einzeldrähte sind vorzugsweise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung.A wire enamel, preferably made of polyamideimide with insulation properties according to DIN EN 60317-26, is used to electrically insulate individual wires from each other. The individual wires are preferably made of copper or a copper alloy.
Ein vorteilhafter Einzeldraht kann bei einem Drahtdurchmesser aus blankem Kupfer von 0,71 mm eine Schichtdicke des Drahtlacks von 0,01 mm haben. Eine Drahtlackbeschichtung wird auch als Overcoat bezeichnet. Optional kann auf dem Overcoat eine zusätzliche Beschichtung aufgetragen sein, die als Bonding Coat bzw. Bond Coat bezeichnet wird. Ein zur Beschichtung vorteilhaftes, relativ hitzebeständiges Material ist Polyamid. Der Bonding Coat kann z. B. eine Schichtdicke von 0,0095 mm haben. Ein Gesamtdurchmesser des Drahtes beträgt somit 0,749 ± 0,007 mm. Der gesamte Drahtlack hat die Isolationsklasse H.An advantageous individual wire can have a wire enamel layer thickness of 0.01 mm with a bare copper wire diameter of 0.71 mm. A wire enamel coating is also known as an overcoat. Optionally, an additional coating can be applied to the overcoat, which is referred to as a bonding coat or bond coat. A relatively heat-resistant material that is advantageous for coating is polyamide. The bonding coat can e.g. B. have a layer thickness of 0.0095 mm. A total diameter of the wire is therefore 0.749 ± 0.007 mm. All wire enamel has insulation class H.
Durch ein Bonding Coat kann eine Steifigkeit der Formlitze verbessert werden. Beispielsweise durch Erhitzen der Formlitze, z. B. mittels Stromdurchleitung, können die Einzeldrähte miteinander verbunden bzw. verklebt werden.A bonding coat can improve the stiffness of the shaped strand. For example, by heating the shaped strand, e.g. B. by means of current transmission, the individual wires can be connected or glued together.
Optional kann ein Backlack oder Bonding Coat auf dem Drahtlack der Einzeldrähte mit aufgetragen sein. Dieser kann, nach der Formgebung zur Spule, thermisch aktiviert werden und die einzelnen Drähte zueinander binden. Eine Steifigkeit der Formlitze kann durch einen Backlack, insbesondere in einem Bereich der Stableiter, zusätzlich erhöht werden. Außerdem kann ein Backlack eine Formstabilität der Formlitze, insbesondere in einem Übergangsbereich, noch mehr verbessern.Optionally, a baking varnish or bonding coat can be applied to the wire enamel of the individual wires. After being shaped into a coil, this can be thermally activated and bind the individual wires together. The rigidity of the shaped strand can be additionally increased by using a baking varnish, particularly in an area of the rod conductor. In addition, a baking varnish can further improve the dimensional stability of the shaped strand, especially in a transition area.
Optional kann in den Bereichen der verdichteten Litze, insbesondere den Bereichen der Kompaktierung, und/oder des Flachdrahts eine zusätzliche elektrische Isolierung appliziert werden. Zum Beispiel durch Umwicklung mit einem selbstklebenden Isolationstape ist eine isolierende Hülle um die Formlitze bzw. den Flachdraht ausbildbar. Dadurch kann die Anforderung und Dicke des Drahtlacks im Bereich der Litze und des Flachdrahts reduziert werden. Mit reduzierter Drahtlackdicke, zum Beispiel kleiner gleich GRAD 1 (gem. Norm für Drahtlackdicken: IEC 60317-0-1:2013 + AM01:2019), können höhere Kupferfüllfaktoren erreicht werden und die Performance der Elektromaschine weiter gesteigert werden.Optionally, additional electrical insulation can be applied in the areas of the compacted strand, in particular the areas of compaction, and/or the flat wire. For example, an insulating cover can be formed around the shaped strand or flat wire by wrapping it with self-adhesive insulation tape. This allows the requirement and thickness of the wire enamel in the area of the strand and flat wire to be reduced. With reduced wire enamel thickness, for example less than or equal to GRADE 1 (according to standard for wire enamel). cken: IEC 60317-0-1:2013 + AM01:2019), higher copper filling factors can be achieved and the performance of the electric machine can be further increased.
Erstreckungsformung der Formlitze:Extension shaping of the shaped strand:
Der Verbund aus Formlitze und zwei Flachdrähten wird von einer nahezu linearen Erstreckung (abgesehen von einer möglichen Wendel im Kopfbereich) in eine U-förmige Erstreckung verbracht. Die Erstreckungsformung erfolgt durch Biegung der Formlitze. In den Bereichen, an denen ein Übergang zwischen zwei unterschiedlichen Querschnitten der Formlitze vorliegt, wird (bzw. ist) die Formlitze abgewinkelt. Die Flachdrähte und die Stableiterbereiche der Formlitze bleiben, vorzugsweise exakt linear, zueinander ausgerichtet. Die Flachdrähte sind eine geradlinige Fortsetzung der Stableiterbereiche der Formlitze. Die Stableiterbereiche im Verbund mit den Flachdrähten werden parallel zueinander ausgerichtet. Die Übergangsbereiche werden (bzw. sind) dachartig zueinander angewinkelt. Dieser erste Umformschritt kann auch als 2-D-Umformung bezeichnet werden. Die gebildeten U-förmigen Leiter- bzw. Windungssegmente liegen wie Haarnadeln (engl.: „hairpins“) in einer Ebene. Zusätzlich erfolgt, insbesondere anschließend, ein zweiter Umformschritt, der auch als 3-D-Umformung bezeichnet wird. Bei der 3-D-Umformung erfahren die Übergangsbereiche der Formlitze jeweils eine Krümmung, wodurch der Wickelkopf außerhalb der Ebene liegt, die von den Stableitern aufgespannt ist. Mithilfe dieser Verdrehung ist ein sehr kompakter Spulenkopf bzw. Wickelkopf erzeugbar.The composite of shaped strands and two flat wires is moved from an almost linear extension (apart from a possible helix in the head area) to a U-shaped extension. The extension shaping takes place by bending the shaped strand. In the areas where there is a transition between two different cross sections of the shaped strand, the shaped strand is (or is) angled. The flat wires and the rod conductor areas of the shaped strand remain aligned with one another, preferably in an exactly linear manner. The flat wires are a straight continuation of the rod conductor areas of the shaped strand. The rod conductor areas in combination with the flat wires are aligned parallel to one another. The transition areas are (or are) angled towards each other like a roof. This first forming step can also be referred to as 2D forming. The U-shaped conductor or winding segments formed lie in one plane like hairpins. In addition, in particular subsequently, a second forming step takes place, which is also referred to as 3-D forming. During 3D forming, the transition areas of the shaped strand each experience a curvature, as a result of which the winding head lies outside the plane spanned by the rod conductors. With the help of this twist, a very compact coil head or winding head can be produced.
Der zwischen den Übergangsbereichen wendelartig vorgeformte Kopfbereich erleichtert die 3-D-Umformung. Die einzelnen Drähte innerhalb der Litze können sich effektiver an einen optimalen Übergangspfad zwischen den Stableitern anpassen bzw. anordnen, bevor eine Formpressung in den Übergangsbereichen und in den Stableiterbereichen deren längsseitige Anordnung zueinander fixiert. Ein weiterer Vorteil durch die effektivere Anordnung besteht in reduzierten Umformkräften, die auf die einzelnen Drähte wirken können. Dadurch vermindert sich ein Risiko von Drahtbrüchen und von Entdrillungseffekten in den querschnittsgeformten Litzenbereichen.The head area, which is pre-formed helically between the transition areas, facilitates 3D forming. The individual wires within the strand can adapt or arrange themselves more effectively to an optimal transition path between the bar conductors before compression in the transition areas and in the bar conductor areas fixes their longitudinal arrangement to one another. Another advantage of the more effective arrangement is the reduced forming forces that can act on the individual wires. This reduces the risk of wire breaks and untwisting effects in the cross-sectionally shaped strand areas.
Ein kompakter Spulenkopf führt zu einem kleineren Wickelkopf. Ein kleiner Wickelkopf reduziert einen notwendigen Bauraum, der für eine Elektromaschine bereitgestellt werden muss.A compact coil head results in a smaller winding head. A small winding head reduces the necessary installation space that must be provided for an electric machine.
Formgebung des Formlitzen-Hairpin-Hybrid-Stators:Shaping of the shaped stranded hairpin hybrid stator:
Bei einem Formlitzen-Hairpin-Hybrid-Stator ist die Spule bzw. sind die Wicklungen aus einem sog. Formlitzen-Hairpin-Hybrid gebildet. Hierbei kommt eine Formlitze zum Einsatz, deren Formgebung einer Haarnadel (engl. „Hairpin“) ähnelt. Die Formlitze geht an ihren Enden vorzugsweise in massiv ausgebildete leitfähige Flachsegmente über.In a shaped strand hairpin hybrid stator, the coil or windings are formed from a so-called shaped strand hairpin hybrid. A shaped strand is used here, the shape of which is similar to a hairpin. The shaped strand preferably merges into solid conductive flat segments at its ends.
Für eine Automatisierung eines axialen Fügens der Spulen bzw. Leitersegmente in die Nuten eines Blechpakets ist eine ausreichende Steifigkeit von deren Formlitze von Vorteil. Die Steifigkeit der Formlitze wird durch das Verdichten bzw. das Verpressen der Litze erhöht. Eine verdichtete Formlitze kann, je nach Fügekonzept und vorgesehenen Montagetoleranzen, bereits eine ausreichende Steifigkeit aufweisen.To automate the axial joining of the coils or conductor segments into the grooves of a laminated core, sufficient rigidity of the shaped strand is advantageous. The stiffness of the shaped strand is increased by compacting or pressing the strand. Depending on the joining concept and the intended assembly tolerances, a compacted shaped strand can already have sufficient rigidity.
Wenn von einer typischen Länge eines Blechpakets mit einem Wert aus einem Bereich von 80 mm bis 200 mm ausgegangen wird, überragt ein Stableiterbereich der in das Blechpaket eingesetzten Formlitze das Blechpaket vorzugsweise um eine Länge in einem Bereich von 4 mm bis 12 mm.If a typical length of a laminated core is assumed to be in a range of 80 mm to 200 mm, a rod conductor area of the shaped strand inserted into the laminated core preferably projects beyond the laminated core by a length in a range of 4 mm to 12 mm.
Wenn das Blechpaket mit Leitersegmenten aus Formlitzen-Hairpin-Hybriden bestückt ist, werden die Flachdrähte des Leitersegments miteinander verschränkt. Das Verschränken erfolgt vorzugsweise in einem Umformprozess, der auf alle Flachleiter angewendet wird. Hierbei wird jeder erste Flachdraht eines ersten Leitersegments zu dem ihm zugeordneten zweiten Flachdraht eines zweiten Leitersegments hingebogen. Es ergibt sich eine räumliche Überkreuzung der Flachdrähte in einem isolierten Bereich der Flachdrähte. Die unisolierten bzw. abisolierten Endbereiche der beiden Flachdrähte werden vorzugsweise parallel zueinander gebogen, sodass sie mit ihren Kontaktflächen aufeinander liegen.If the laminated core is equipped with conductor segments made from shaped stranded hairpin hybrids, the flat wires of the conductor segment are intertwined with each other. The entanglement is preferably carried out in a forming process that is applied to all flat conductors. Here, each first flat wire of a first conductor segment is bent towards the second flat wire of a second conductor segment assigned to it. This results in a spatial crossing of the flat wires in an isolated area of the flat wires. The uninsulated or stripped end regions of the two flat wires are preferably bent parallel to one another so that their contact surfaces lie on one another.
Die Flachdrähte, die zueinander gehören und insbesondere bereits an ihrem Ende frei von Drahtlack sind, werden vorzugsweise durch (Laser-)Strahlschweißen miteinander elektrisch leitend verbunden.The flat wires, which belong to one another and are in particular already free of wire enamel at their ends, are preferably connected to one another in an electrically conductive manner by (laser) beam welding.
Der Flachdraht ist besonders vorteilhaft für den Verschränkungsprozess, weil er sich einfacher und beständiger umformen lässt als eine Litze. Es besteht keine Gefahr für Entdrillungseffekte der Litze, wenn die Umformung und Verschränkung für den zweiten Wickelkopf an Flachdrähten ausgeführt wird.The flat wire is particularly advantageous for the entanglement process because it can be formed more easily and more consistently than a stranded wire. There is no risk of untwisting effects on the strand if the forming and twisting for the second winding head is carried out on flat wires.
Optional kann im Bereich des ersten Wickelkopfs, der aus verdichteten Formlitzen gebildet ist, eine zusätzliche Verdichtung, vorzugsweise im fertig montierten Zustand der Leitersegmente im Blechpaket, z. B. mithilfe einer Andruckplatte, erfolgen. Diese Verdichtung verkürzt den Stator in einer Axialrichtung. Mit einer herkömmlichen Hairpin-Wicklung, die komplett aus Flachdraht gebildet ist, kann eine solche Verdichtung u. a. zu Kontaktproblemen führen, weil erheblich größere Andruckkräfte aufgewandt werden müssen.Optionally, in the area of the first winding head, which is formed from compressed shaped strands, additional compression can be carried out, preferably in the fully assembled state of the conductor segments in the laminated core, e.g. B. using a pressure plate. This compression shortens the stator in an axial direction. With a conventional hairpin winding, which is made entirely of flat wire, one can Such compression can lead to contact problems, among other things, because considerably greater pressure forces have to be applied.
Die typische Höhe der Wickelköpfe ist stark abhängig vom Blechschnitt und von dem Wickelschema. Für einen Stator mit 120 mm Innendurchmesser, dessen Blechpaket 60 Nute aufweist, kann der erste Wickelkopf für eine ASM-Maschine eine Höhe in einem Bereich von 30 mm bis 55 mm haben. Für eine PSM-Maschine kann der Wickelkopf eine Höhe in einem Bereich von 15 mm bis 45 mm haben. Für den zweiten Wickelkopf einer ASM-Maschine liegt die Höhe in einem Bereich von 35 und 70 mm und für eine PSM-Maschine in einem Bereich von 20 mm bis 60 mm.The typical height of the winding heads depends heavily on the sheet metal cut and the winding scheme. For a stator with an inner diameter of 120 mm whose laminated core has 60 slots, the first winding head for an ASM machine can have a height in a range of 30 mm to 55 mm. For a PSM machine, the winding head can have a height in a range of 15 mm to 45 mm. For the second winding head of an ASM machine, the height is in a range of 35 and 70 mm and for a PSM machine in a range of 20 mm to 60 mm.
Verschweißen bzw. Verlöten von Hairpin-Hybrid-Leitersegmenten:Welding or soldering hairpin hybrid conductor segments:
In Versuchen hat sich herausgestellt, dass eine direkte Verschweißung von Litzen ohne Zusatzmaterial sehr schwierig umzusetzen ist. Der Drahtlack auf den Einzeldrähten innerhalb der Litze behindert eine ausreichende Güte für das elektrische Kontaktieren und eine porenarme Ausbildung der Kontaktfläche. Es besteht eine große Gefahr für die Ausbildung eines Kontaktwiderstands. Es kann außerdem zu Versprödung, Rissbildung und mangelhafter mechanischer Festigkeit kommen. Insbesondere kann eine elektrische Anbindung aller Einzeldrähte oft nicht reproduzierbar sichergestellt werden. Durch Ausgasungseffekte des Drahtlacks bei der Entstehung der Schmelze können sehr große Auswürfe und Poren innerhalb der Schweißnaht entstehen und zu einer mangelhaften Anbindungsfläche führen.Tests have shown that direct welding of strands without additional material is very difficult to implement. The wire enamel on the individual wires within the strand prevents sufficient quality for electrical contact and a low-porous formation of the contact surface. There is a great risk of contact resistance developing. Embrittlement, cracking and poor mechanical strength can also occur. In particular, an electrical connection of all individual wires often cannot be ensured in a reproducible manner. The outgassing effects of the wire enamel during the creation of the melt can result in very large ejecta and pores within the weld seam and lead to a defective bonding surface.
Durch Verwendung von Diffusionsschweißprozessen (wie Ultraschall oder Widerstandsschweißen) kann dies umgangen werden. Diese Verfahren eignen sicher allerdings aufgrund von der Zugänglichkeit verfahrenstechnisch nicht zur Verschaltung der Leitersegmente bzw. deren Flachleiter im verbauten Zustand. Vor allem in der Serienfertigung bei größeren Stückzahlen wird vorzugsweise das Strahlschweißen, meist Laserstahlschweißen, angewendet.This can be circumvented by using diffusion welding processes (such as ultrasonic or resistance welding). However, due to their accessibility, these methods are certainly not suitable for connecting the conductor segments or their flat conductors in the installed state. Beam welding, usually laser steel welding, is preferred, especially in series production for larger quantities.
Statordesign:Stator design:
Hairpin-Maschinen werden üblicherweise mit 4 bis 10 Lagen von flachen Drähten pro Nut ausgestattet, um AC-Verluste zu reduzieren.Hairpin machines are typically equipped with 4 to 10 layers of flat wires per slot to reduce AC losses.
Weil bei Formlitzen-Hairpin-Hybrid-Leitersegmenten segmentierte Einzelleiter als querschnittsgeformte Litzen innerhalb der Nut vorhanden sind, reichen 2 Lagen pro Nut aus, um jenen Verlusten vorzubeugen. Folglich müssen nur 50 % bis 20 % so viele Hairpin-Leitersegmente im Vergleich zu bekannten Hairpin-Drähten gefertigt werden. Auch die Anzahl der erforderlichen Schweißungen kann sich damit erheblich verringern.Because shaped strand hairpin hybrid conductor segments have segmented individual conductors as cross-sectionally shaped strands within the groove, 2 layers per groove are sufficient to prevent these losses. Consequently, only 50% to 20% as many hairpin conductor segments need to be manufactured compared to known hairpin wires. This can also significantly reduce the number of welds required.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch den größeren Querschnitt der Formlitze im Vergleich zu einem einzelnen flachen Leiter eines gemäß Stand der Technik bekannten Hairpin-Stators bzw. einer Hairpin-Elektromaschine. Der Querschnitt einer Formlitze ist in etwa um das Zweifache bis Fünffache größer als bei bekannten Flachdraht-Haipins, woraus sich für die Formlitze eine etwas höhere Steifigkeit ergeben kann. Eine größere Steifigkeit verringert eine Gefahr von Ausfällen bei der Automatisierung von Handhabungs- und Fügeoperationen bei der Statorproduktion.A further advantage results from the larger cross section of the shaped strand compared to a single flat conductor of a hairpin stator or a hairpin electric machine known from the prior art. The cross section of a shaped strand is approximately two to five times larger than that of known flat wire shark pins, which can result in a slightly higher rigidity for the shaped strand. Greater rigidity reduces the risk of failure when automating handling and joining operations in stator production.
Anders gesagt sollen im Optimalfall genau zwei Formlitzen bzw. Stableiter pro Nut vorhanden sein. Aufgrund der Ausbildung der Formlitzen aus separaten gebündelten und verdrillten Einzelleitern ergeben zusätzliche Stableiter in einer Nut - im Gegensatz zu einer bekannten Hairpin-Maschine mit mehreren Flachdrähten in einer Nut keine weitere Verbesserung der Performance. Eine Erhöhung einer Anzahl der Formlitzen bzw. Stableiter pro Nut, z. B. drei oder vier Formlitzen-Stableiter pro Nut, könnte aber in Betracht kommen, um ein bestimmtes Wickelschema zu realisieren.In other words, ideally there should be exactly two shaped strands or rod conductors per slot. Due to the formation of the shaped strands from separate bundled and twisted individual conductors, additional rod conductors in a groove do not result in any further improvement in performance, in contrast to a known hairpin machine with several flat wires in a groove. An increase in the number of shaped strands or rod conductors per slot, e.g. B. three or four shaped stranded rod conductors per slot, but could be considered to implement a specific winding scheme.
Ein Beispiel für eine elektrische Maschine, die vorteilhaft mit einem erfindungsgemäßen Stator ausgestattet werden kann, ist eine Asynchronmaschine (ASM-Maschine).An example of an electrical machine that can advantageously be equipped with a stator according to the invention is an asynchronous machine (ASM machine).
Ein Stator für eine ASM-Maschine kann z. B. ASM-Stator, 60 Nuten im Blechpaket und 4 Pole aufweisen. Es handelt sich um eine gesehnte Konfiguration, bei der ein Leitungssegment, das auch als eine Spule mit Formlitze bezeichnet werden kann, im ersten Wickelkopf 13 Nuten überspannt bzw. überspringt. Der Verbindungssteg, der am zweiten Wickelkopf vorhanden ist, überspringt bzw. überspannt im Mittel 15 Nuten. Einige jener Verbindungssteg-Sprünge bzw. Überspannungen umfassen eine größere Anzahl Nuten.A stator for an ASM machine can e.g. B. ASM stator, 60 slots in the laminated core and 4 poles. It is a long configuration in which a line segment, which can also be referred to as a coil with a shaped strand, spans or jumps over 13 slots in the first winding head. The connecting web, which is present on the second winding head, skips or spans an average of 15 slots. Some of these connecting web jumps or spans include a larger number of grooves.
Ein anderes Beispiel für eine elektrische Maschine, die vorteilhaft mit einem erfindungsgemäßen Stator ausgestattet sein kann, ist eine Permanent Erregte Synchronmaschine (PSM-Maschine).Another example of an electrical machine that can advantageously be equipped with a stator according to the invention is a permanently excited synchronous machine (PSM machine).
Ein Stator für eine PSM-Maschine kann z. B. 48 Nuten im Blechpaket und 8 Pole aufweisen. Es handelt sich um eine ungesehnte Konfiguration, bei der eine Spule im ersten Wickelkopf 5 Nuten überspringt bzw. überspannt. Im zweiten Wickelkopf überspringt bzw. überspannt ein Verbindungssteg im Mittel ebenfalls 5 Nuten.A stator for a PSM machine can e.g. B. have 48 grooves in the laminated core and 8 poles. It is an unsuspected configuration in which a coil in the first winding head jumps or spans 5 slots. In the second winding head, a connecting web also skips or spans an average of 5 slots.
Grundsätzlich können auch erfindungsgemäße Statoren mit einer anderen Polzahl und einer anderen Anzahl von Nuten im Blechpaket bereitgestellt werden. Auch kann die Nute, die von einer U-Formlitze überspannt bzw. eine Anzahl von Nuten, die von einem Verbindungssteg überspannt wird, unterschiedlich sein - unabhängig von den Dimensionen des Blechpakets.In principle, stators according to the invention can also be provided with a different number of poles and a different number of slots in the laminated core. The groove that is spanned by a U-shaped strand or a number of grooves that is spanned by a connecting web can also be different - regardless of the dimensions of the laminated core.
Typische Leistungsdaten einer elektrischen Maschine bzw. eines Elektromotors, der mit einem erfindungsgemäßen Stator ausgestattet ist, sind eine Peak-Leistung in einem Bereich von 100 kW bis 450 kW (Kilowatt), ein Peak-Drehmoment in einem Bereich von 150 Nm bis 650 Nm (Newtonmeter), eine Dauerleistung in einem Bereich von 80 kW bis 300 kW, eine maximale Drehzahl in einem Bereich von 15.000 bis 40.000 U/min (Umdrehungen pro Minute) und eine Betriebsspannung in einem Bereich von 300 V bis 850 V.Typical performance data of an electric machine or an electric motor that is equipped with a stator according to the invention are a peak power in a range of 100 kW to 450 kW (kilowatt), a peak torque in a range of 150 Nm to 650 Nm ( Newton meters), a continuous power in a range of 80 kW to 300 kW, a maximum speed in a range of 15,000 to 40,000 rpm (revolutions per minute) and an operating voltage in a range of 300 V to 850 V.
Mit einigen der beschriebenen Merkmalen gehen u. a. auch folgende Vorteile einher:
- • Herstellung einer verdichteten Litze mit unterschiedlichen Querschnittsformen. Damit wird eine Herstellung vergleichsweise kleinerer Wickelköpfe für Motoren einer vorgegebenen Leistungsklasse im Vergleich zu bekannten Motoren ermöglicht.
- • Kombination von Leitersegmenten mit verdichtetem Litzenmaterial und zwei lackisolierten Flachleitern. Die Konfiguration von Leitersegmenten ist effizient zur Befüllung eines Bestückungswerkzeugs vorproduzierbar. Mit dem Bestückungswerkzeug können alle Leitersegmente bzw. alle Stableiter gleichzeitig in die Nuten des Blechpakets in axialer Richtung eingeschoben werden.
- • Aufbau der Kompaktierung für die Verbindung von Formlitze und Flachdraht mit KupferBand und Hartlot zur Herstellung einer kompakten Fügeverbindung. Damit wird eine mechanisch beständige Verbindung ohne nennenswerten Kontaktwiderstand erzeugt.
- • Schräge am Flachleiter für die Herstellung der Kompaktierung. Damit wird sichergestellt, dass alle Einzelleiter nach der Kompaktierung noch durchgängig für elektrischen Strom sind.
- • Verwendung sehr dünner (= nicht Standard nach Norm) Drahtlackschichten auf dem Einzeldraht. Damit kann ein Kupferfüllfaktor in den Nuten erhöht werden. Falls erforderlich kann eine äußere Isolation des Leitersegments, insbesondere der Formlitze durch Isolationstape, erhöht werden.
- • Im Vergleich zu bekannten Anordnungen mit mehreren in eine Nut einzubringenden, dünnen, flachen Drähten bietet die Formlitze eine erhöhte Steifigkeit. Die Anzahl der Leiter pro Nut kann Dank der Verwendung von Formlitzen reduziert werden. Damit kann der Fertigungsprozess vereinfacht werden, der damit auch weniger fehleranfällig wird.
- • Konstruktiver Aufbau der Verschaltung ausgehend von axialem Fügen der Formlitze inkl. Flachdrähte in die Nuten; Kombination aus U-förmig gebogener Formlitze im ersten Wickelkopf und verschränkten Flachleitern im zweiten Wickelkopf. Es ergeben sich weitere fertigungstechnische Vorteile durch dieses Design.
- • Production of a compacted strand with different cross-sectional shapes. This makes it possible to produce comparatively smaller winding heads for motors of a given performance class compared to known motors.
- • Combination of conductor segments with compacted stranded material and two varnished flat conductors. The configuration of conductor segments can be efficiently pre-produced for filling an assembly tool. With the assembly tool, all conductor segments or all bar conductors can be inserted simultaneously into the grooves of the laminated core in the axial direction.
- • Construction of the compaction for the connection of shaped strands and flat wire with copper tape and brazing to create a compact joint connection. This creates a mechanically stable connection without significant contact resistance.
- • Slanted flat conductor for creating compaction. This ensures that all individual conductors are still capable of carrying electrical current after compaction.
- • Use of very thin (= not standard) wire enamel layers on the individual wire. This allows a copper filling factor in the grooves to be increased. If necessary, external insulation of the conductor segment, in particular of the shaped strand, can be increased using insulation tape.
- • Compared to known arrangements with several thin, flat wires to be inserted into a groove, the shaped strand offers increased rigidity. The number of conductors per slot can be reduced thanks to the use of shaped strands. This allows the manufacturing process to be simplified, making it less prone to errors.
- • Structural design of the wiring based on axial joining of the shaped strand including flat wires into the grooves; Combination of U-shaped shaped strand in the first winding head and interlaced flat conductors in the second winding head. There are further manufacturing advantages through this design.
Die zuvor dargestellten Kombinationen und Ausführungsbeispiele lassen sich auch in zahlreichen weiteren Verbindungen und Kombinationen betrachten.The combinations and exemplary embodiments presented above can also be considered in numerous other connections and combinations.
Beispielsweise kann ein Rotor mit einer Formlitze bzw. einem vorteilhaften hybriden Leitungssegment ausgestattet sein. Ein Stator kann zwei Blechpakete aufweisen, in denen jeweils Stableiter als Formlitzen angeordnet sind und die über Verbindungsstegbrücken bzw. Flachleiter verschaltet sind.For example, a rotor can be equipped with a shaped strand or an advantageous hybrid line segment. A stator can have two laminated cores, in each of which bar conductors are arranged as shaped strands and which are connected via connecting bridges or flat conductors.
FigurenkurzbeschreibungBrief description of the characters
Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen wird, die beispielhaft besonders vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten darlegen, ohne die vorliegende Erfindung auf diese einzuschränken, wobei
-
1 ein Beispiel für eine verdrillte Litze aus einem Bündel von Einzelleitern zeigt, -
2 eine Verdichtung einer verdrillten Litze in einem Mittenbereich zeigt, -
3 eine Formlitze, die entlang ihrer Längserstreckung verschiedene Querschnitte aufweist, zeigt, -
4 ein Beispiel für eine trapezförmige Einzelleiteranordnung einer formgepressten Litze zeigt, -
5 ein Beispiel für einen Flachdraht zeigt, -
6 ein Leitungssegment aus einer Formlitze und zwei Flachdrähten zeigt, -
7 schematisch einen Querschnitt durch ein Kompaktierungssegment einer Formlitze in einem Überlappbereich aus Formlitze und Flachdraht zeigt, -
8 schematisch eine Querschnittansicht zeigt, die als rechtwinkliger Schnitt durch das Kompaktierungssegment und den Flachdraht von7 gebildet ist, -
9 eine Umwicklung eines Leitungssegments mit einem isolierenden Band zeigt, -
10 ein als Hairpin geformtes Leitungssegment zeigt, das aus Flachdraht und Formlitze gebildet einen Hairpin-Hybrid darstellt, -
11 eine Ansicht einer 3-D-Formgebung eines Hairpins nach10 zeigt, -
12 eine Einfügung von einem Leitungssegment in einen Kern eines Stators zeigt, -
13 ein Beispiel für einen Stator im Aufbau zeigt, bei dem ein erster Wickelkopf an einer Seite des Kerns ausgebildet ist, -
14 einen Querschnitt durch die Statoranordnung nach13 zeigt, -
15 einen Stator mit einem zweiten Wickelkopf im Aufbau zeigt, bei dem die Flachdrähte miteinander verschränkt sind und ein Laserstrahlschweißen stattfindet, -
16 eine perspektivische Ansicht des aufgebauten Stators aus15 zeigt, -
17 zwei Anordnungsmöglichkeiten von Antriebssträngen in einem Kraftfahrzeug zeigt und -
18 eine Abfolge verschiedener Verfahrensschritte bei der Herstellung einer elektrischen Maschine zeigt.
-
1 shows an example of a twisted strand made from a bundle of individual conductors, -
2 shows a compression of a twisted strand in a central area, -
3 shows a shaped strand that has different cross sections along its longitudinal extent, -
4 shows an example of a trapezoidal individual conductor arrangement of a compression-molded strand, -
5 shows an example of a flat wire, -
6 shows a line segment made of a shaped strand and two flat wires, -
7 schematically shows a cross section through a compaction segment of a shaped strand in an overlap area made of shaped strand and flat wire, -
8th schematically shows a cross-sectional view, which is a rectangular section through the compaction segment and the flat wire of7 is formed, -
9 shows a wrapping of a line segment with an insulating tape, -
10 shows a line segment shaped as a hairpin, which represents a hairpin hybrid formed from flat wire and shaped strand, -
11 a view of a 3D shape of a hairpin10 shows, -
12 shows an insertion of a line segment into a core of a stator, -
13 shows an example of a stator in construction in which a first winding head is formed on one side of the core, -
14 a cross section through the stator arrangement13 shows, -
15 shows a stator with a second winding head in the structure, in which the flat wires are intertwined and laser beam welding takes place, -
16 a perspective view of the assembled stator15 shows, -
17 shows two possible arrangement options for drive trains in a motor vehicle and -
18 shows a sequence of different process steps in the production of an electrical machine.
FigurenbeschreibungCharacter description
In
Die in
In
Bei dem in
In
Ein Querschnitt 157 aus
Aus
Ein Leitungssegment 39 ist in
Wird ausgehend von
In
Gemäß
Wenn der Kern 4 komplett mit Leitersegmenten, wie dem Leitersegment 39, bestückt ist, ergibt sich die Ansicht eines Stators 2 gemäß
Gemäß
Bei dem in
In
Ein zweites Beispiel für einen Antriebsstrang 502I ist bei dem Kraftfahrzeug 500 an der Hinterachse 506 angeordnet und dient dem Antrieb von zwei hinteren Straßenrädern 553, 554. In einem Gesamtgehäuse 520I sitzen eine erste Elektromaschine 530I, die einen ersten Stator 2I aufweist, und eine zweite Elektromaschine 530II, die einen zweiten Stator 2II aufweist. Beide Elektromaschinen 530I, 530IIkönnen einem Getriebe 512I jeweils ein Drehmoment zuführen, um über eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 510I zwei Straßenräder 553, 554 anzutreiben. Alle Elektromaschinen 530, 530I, 530II sind mit einer geeigneten Stromversorgung, z. B. über je einen Inverter (nicht dargestellt), für eine Elektromaschine verbunden.A second example of a
In einem vorteilhaften Verfahren 1002 kann, je nachdem bis zu welchem Schritt das Verfahren abgearbeitet wird, die Herstellung eines Leitungssegments, eines Stators bzw. einer Elektromaschine erfolgen. Als Ausgangspunkt erfolgt eine Bereitstellung von isoliertem Kupferdraht 1004. Eine vorgegebene Anzahl von Einzeldrähten wird abgelängt und zu einer Litze verdrillt 1006. Statt von Verdrillen kann, je nach bevorzugter Ausführungsweise, auch von Verwürgen oder Verseilen gesprochen werden. Durch paralleles Ausführen 1076 kann eine Vielzahl von Litzendrähten (vgl. Litzendraht gem.
Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausgestaltungsmöglichkeiten lassen sich auch untereinander in beliebiger Form verbinden. Wenn Beispielsweise von einem ersten Segment 91, einem zweiten Segment 92 einem dritten Segment 93 etc. gesprochen wird, so ist eine derartige, insbesondere durchzählende, Nummerierung vertauschbar, ohne dass damit von dem beschriebenen Gegenstand abgewichen ist.The design options shown in the individual figures can also be combined with one another in any form. If, for example, one speaks of a
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 2, 2I, 2II2, 2I, 2II
- Statorstator
- 44
- Kern, insbesondere BlechpaketCore, especially laminated core
- 66
- Länge des Kerns, insbesondere Länge des BlechpaketsLength of the core, in particular length of the laminated core
- 88th
- erste Kernnutfirst core groove
- 1010
- zweite Kernnutsecond core groove
- 1212
- erster Radialbereichfirst radial area
- 1414
- zweiter Radialbereichsecond radial area
- 1616
- erste Eintrittsöffnung, insbesondere erster Nuteingangfirst inlet opening, in particular first groove entrance
- 1818
- zweite Eintrittsöffnung, insbesondere zweiter Nuteingangsecond inlet opening, in particular second groove entrance
- 19, 19I19, 19I
- Austrittsöffnung, insbesondere NutausgangExit opening, especially groove exit
- 2020
- Spaltgap
- 2222
- Rotorachse, wie eine Drehachse durch den StatorRotor axis, like an axis of rotation through the stator
- 2424
- LängsrichtungLongitudinal direction
- 2626
- erste Stirnflächefirst face
- 2828
- zweite Stirnflächesecond face
- 2929
- StatorquerschnittStator cross section
- 3030
- Mantelfläche, wie ein AußenmantelLateral surface, like an outer jacket
- 3131
- Kerninnenwand, insbesondere rotorseitige Innenwand eines Blechpakets,Core inner wall, in particular the rotor-side inner wall of a laminated core,
- 3232
- erste Seite des Kernsfirst side of the core
- 3434
- zweite Seite des Kernssecond side of the core
- 3636
- Wicklung, insbesondere WindungsbereichWinding, especially winding area
- 3737
- erster Wickelkopffirst winding head
- 3838
- zweiter Wickelkopfsecond winding head
- 39, 39I, 39II39, 39I, 39II
- Leitungssegmentline segment
- 40, 40I40, 40I
- Einzeldraht, insbesondere lackisolierter LitzendrahtSingle wire, especially enameled stranded wire
- 4242
- verdrillte Litzetwisted strand
- 4444
- erstes Litzenendefirst strand end
- 4646
- zweites Litzenendesecond strand end
- 4848
- Formlitzenebene, insbesondere StableiterebeneFormed strand level, especially rod conductor level
- 50, 50I, 50II,50III50, 50I, 50II,50III
- Formlitze, insbesondere erste FormlitzeFormed strand, in particular first formed strand
- 5252
- Formlitze, insbesondere zweite FormlitzeFormed strand, in particular second formed strand
- 5454
- LitzenlängserstreckungStrand longitudinal extension
- 5656
- Gesamtlänge der FormlitzeTotal length of the shaped strand
- 58, 58I, 58II,58III58, 58I, 58II,58III
- LitzenbiegungStrand bending
- 59, 59I59, 59I
- LeitungssegmentwinkelLine segment angle
- 6060
- erster Armfirst arm
- 6262
- zweiter Armsecond arm
- 64, 64I64, 64I
- erster Stableiterfirst staff leader
- 66, 66I66, 66I
- zweiter Stableitersecond staff leader
- 6868
- Länge des ersten StableitersLength of the first rod conductor
- 6969
- Länge des zweiten StableitersLength of the second rod conductor
- 7070
- HaarnadelHairpin
- 7272
- erster Endbereich einer Formlitzefirst end region of a shaped strand
- 7474
- zweiter Endbereich einer Formlitzesecond end region of a shaped strand
- 7676
- Mittenbereich einer FormlitzeMiddle area of a shaped strand
- 78, 78I78, 78I
- Formlitzenkopfbereich, Insbesondere Bereich mitten zwischen den Armen einer Formlitze, in dem sich Formlitzenkopfsegmente befindenShaped strand head area, in particular the area in the middle between the arms of a shaped strand, in which shaped stranded head segments are located
- 8080
- SchlaufenformungLoop forming
- 8282
- Krümmung, insbesondere LitzenkrümmungCurvature, especially strand curvature
- 8484
- QuererstreckungTransverse extension
- 86, 86I86, 86I
- SpurversatzTrack offset
- 9191
- erstes Litzensegment, wie ein erster Bereich einer Formlitzefirst strand segment, like a first area of a shaped strand
- 9292
- zweites Litzensegment, wie ein zweiter Bereich einer Formlitzesecond strand segment, like a second area of a shaped strand
- 9393
- drittes Litzensegment, wie ein dritter Bereich einer Formlitze, insbesondere Formlitzenkopfsegmentthird strand segment, such as a third area of a shaped strand, in particular shaped strand head segment
- 9494
- viertes Litzensegment, wie ein vierter Bereich einer Formlitze, insbesondere Formlitzenkopfsegment, wie ein drittes Formlitzenkopfsegmentfourth strand segment, such as a fourth region of a shaped strand, in particular shaped strand head segment, like a third shaped strand head segment
- 9595
- fünftes Litzensegment, wie ein fünfter Bereich einer Formlitze, insbesondere Formlitzenkopfsegmentfifth strand segment, such as a fifth area of a shaped strand, in particular shaped strand head segment
- 9696
- sechstes Litzensegment, wie ein sechster Bereich einer Formlitzesixth strand segment, like a sixth area of a shaped strand
- 9797
- siebtes Litzensegment, wie ein siebter Bereich einer Formlitzeseventh strand segment, like a seventh area of a shaped strand
- 100100
- erstes Übergangssegment, insbesondere erstes Formlitzenkopfsegmentfirst transition segment, in particular first shaped strand head segment
- 101101
- zweites Übergangssegment, insbesondere erstes Formlitzenkopfsegmentsecond transition segment, in particular first shaped strand head segment
- 105105
- erster Litzenquerschnittfirst strand cross section
- 106106
- zweiter Litzenquerschnittsecond strand cross section
- 107107
- dritter Litzenquerschnittthird strand cross section
- 108108
- vierter Litzenquerschnittfourth strand cross section
- 109109
- fünfter Litzenquerschnittfifth strand cross section
- 120120
- LitzenquerschnittsflächengrößeStrand cross-sectional area size
- 122122
- erste Breite der Formlitze, insbesondere Höhe der Hochseitefirst width of the shaped strand, especially the height of the high side
- 123123
- zweite Breite der Formlitze, insbesondere maximale Breite einer ersten Trapezformsecond width of the shaped strand, in particular maximum width of a first trapezoidal shape
- 124124
- Höhe der Formlitze, insbesondere Breite einer BreitseiteHeight of the shaped strand, especially width of a broad side
- 125125
- Höhe der Formlitze, insbesondere Höhe der ersten TrapezformHeight of the shaped strand, in particular the height of the first trapezoidal shape
- 128128
- Abfolge von unterschiedlichen QuerschnittsflächenSequence of different cross-sectional areas
- 130130
- erste Stableiterform, insbesondere erste Trapezformfirst bar ladder shape, in particular first trapezoidal shape
- 132132
- zweite Stableiterform, insbesondere zweite Trapezformsecond bar ladder shape, in particular second trapezoidal shape
- 134134
- TrapezwinkelTrapezoid angle
- 136, 136I136, 136I
- kleinste Breite einer ersten Trapezformsmallest width of a first trapezoid shape
- 137137
- größte Breite einer zweiten Trapezformlargest width of a second trapezoid shape
- 137I137I
- kleinste Breite einer zweiten Trapezformsmallest width of a second trapezoid shape
- 138138
- Höhe einer zweiten TrapezformHeight of a second trapezoid shape
- 139139
- Höhe der ersten TrapezformHeight of the first trapezoid shape
- 140140
- rechteckartiger Litzenquerschnitt, insbesondere erste rechteckige Querschnittsformrectangular strand cross-section, in particular first rectangular cross-sectional shape
- 141, 141'141, 141'
- erste Breitseitefirst broadside
- 142142
- rechteckartiger Litzenquerschnitt, insbesondere zweite rechteckige Querschnittsformrectangular strand cross-section, in particular second rectangular cross-sectional shape
- 143143
- HochseiteHigh side
- 150150
- erstes Kompaktierungssegmentfirst compaction segment
- 152152
- zweites Kompaktierungssegmentsecond compaction segment
- 153153
- Kontaktstelle, insbesondere SegmentkontaktflächeContact point, especially segment contact surface
- 154, 154I154, 154I
- SegmentkontaktschrägeSegment contact bevel
- 155155
- SchrägenwinkelDraft angle
- 156156
- KompaktierungslängeCompaction length
- 157157
- Querschnitt des KompaktierungssegmentsCross section of the compaction segment
- 158158
- Kupferfolie, insbesondere KupferbandCopper foil, especially copper tape
- 160160
- Kupferband Überlapp, insbesondere Kupferband DoppelschichtCopper tape overlap, especially copper tape double layer
- 162162
- HartlotHard solder
- 166166
- Isolatorschicht, insbesondere isolierendes GewebebandInsulator layer, especially insulating fabric tape
- 168168
- elektrische Verbindungelectrical connection
- 170170
- StegverschaltungBridge connection
- 172172
- erste Verschaltungsstegbrücke, insbesondere erster Verschaltungsstegfirst interconnection bridge, in particular first interconnection bridge
- 174174
- zweite Verschaltungsstegbrücke, insbesondere zweiter Verschaltungsstegsecond interconnection bridge, in particular second interconnection bridge
- 180180
- FlachdrahtFlat wire
- 181, 181I181, 181I
- erster Verschaltungsstegabschnitt, insbesondere erster Flachdrahtfirst interconnection web section, in particular first flat wire
- 182, 182I182, 182I
- zweiter Verschaltungsstegabschnitt, insbesondere zweiter Flachdrahtsecond interconnection web section, in particular second flat wire
- 188188
- FlachdrahtlängeFlat wire length
- 189189
- FlachdrahthöheFlat wire height
- 190190
- erste Breite, insbesondere Breite eines ersten Flachdrahtsfirst width, in particular width of a first flat wire
- 192192
- zweite Breite, insbesondere Breite eines zweiten Flachdrahtssecond width, in particular width of a second flat wire
- 194194
- erste Höhe, insbesondere Höhe eines ersten Flachdrahtsfirst height, in particular height of a first flat wire
- 196196
- zweite Höhe, insbesondere Höhe eines zweiten Flachdrahtssecond height, in particular height of a second flat wire
- 200200
- Endbereich des ersten Flachdrahts, insbesondere für die Kompaktierung abgeschrägtes FlachdrahtendeEnd region of the first flat wire, in particular a beveled flat wire end for compaction
- 202202
- Endbereich des zweiten Flachdrahts, insbesondere für die Kompaktierung abgeschrägtes FlachdrahtendeEnd region of the second flat wire, in particular a beveled flat wire end for compaction
- 204204
- ÜberlappbereichOverlap area
- 206206
- Flachdrahtendbereich eines ersten Flachdrahts, insbesondere isolatorfreier BereichFlat wire end area of a first flat wire, in particular insulator-free area
- 208208
- Flachdrahtendbereich eines zweiten Flachdrahts, insbesondere isolatorfreier BereichFlat wire end area of a second flat wire, in particular insulator-free area
- 210210
- Drahtlackisolation, insbesondere DrahtlackschichtWire enamel insulation, especially wire enamel layer
- 220220
- erste Gruppe von Flachdrähtenfirst group of flat wires
- 222222
- zweite Gruppe von Flachdrähtensecond group of flat wires
- 230230
- Strahlschweißen, insbesondere LaserstrahlschweißenBeam welding, especially laser beam welding
- 232232
- metallisch schlüssige Verbindungmetallically coherent connection
- 250250
- Wicklungsendewinding end
- 256256
- SteckverbinderConnectors
- 260260
- KontaktierungslitzeContacting wire
- 270270
- Y-KonfigurationY configuration
- 272, 272'272, 272'
- erster Verschaltungsstegabschnitt eines ersten Leitungssegmentsfirst interconnection web section of a first line segment
- 274, 274I274, 274I
- zweiter Verschaltungsstegabschnitt eines zweiten Leitungssegmentssecond interconnection web section of a second line segment
- 276276
- Kontaktfläche, insbesondere Breitseiten-AuflageflächeContact surface, especially broadside contact surface
- 278278
- Kontaktstelle, insbesondere stoffschlüssige VerbindungContact point, in particular cohesive connection
- 500500
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 502502
- AntriebsstrangDrivetrain
- 504504
- VorderachseFront axle
- 506506
- Hinterachserear axle
- 510, 510I510, 510I
- DrehmomentübertragungsvorrichtungTorque transmission device
- 512, 512I512, 512I
- Getriebetransmission
- 514514
- Antriebswelledrive shaft
- 520, 520I520, 520I
- GesamtgehäuseOverall housing
- 530, 530I, 530II530, 530I, 530II
- elektrische Maschineelectric machine
- 540540
- Rotorrotor
- 551551
- erstes Straßenradfirst road bike
- 552552
- zweites Straßenradsecond road bike
- 553553
- drittes Straßenradthird road bike
- 554554
- viertes Straßenradfourth road bike
- 10021002
- Verfahren zur Herstellung eines Stators sowie einer ElektromaschineMethod for producing a stator and an electric machine
- 10041004
- Bereitstellung von isoliertem KupferdrahtProvision of insulated copper wire
- 10061006
- Ablängen und Verdrillen von Einzeldrähten zu einer LitzeCutting and twisting individual wires into strands
- 10101010
- Umformung der Litze zur Bildung eines Kopfbereichs einer FormlitzeForming the strand to form a head area of a shaped strand
- 10201020
- Verdichtung der Formlitze in Bereichen mit unterschiedlichen QuerschnittenCompression of the shaped strand in areas with different cross sections
- 10301030
- Bereitstellen von zwei Flachdrahtstücken, die an ihren Enden abisoliert sindProvide two pieces of flat wire stripped at their ends
- 10341034
- Formung eines Endbereichs an jedem Flachdrahtstück mit einer SchrägeForming an end portion on each piece of flat wire with a bevel
- 10401040
- Verschweißen oder Verlöten eines geformten Flachdrahtendbereichs mit einem Formlitzenendbereich in einem komprimierten ÜberlappbereichWelding or soldering a shaped flat wire end area to a shaped strand end area in a compressed overlap area
- 10501050
- optionale Bereitstellung eines Isolationstapesoptional provision of an isolation tape
- 10521052
- optionales Umwickeln der Formlitze mit einem Isolationstapeoptional wrapping of the shaped strand with an insulation tape
- 10601060
- Biegen der Formlitze in eine U-Form (2-D-Umformung)Bending the shaped strand into a U-shape (2-D forming)
- 10701070
- Biegen der Formlitze in eine Leitungssegmentform bzw. Spulensegmentform (3-D-Umformung)Bending the shaped strand into a line segment shape or coil segment shape (3D forming)
- 10761076
- paralleles Ausführen der Herstellung der Leitungssegmente für einen Statorcarrying out the production of the line segments for a stator in parallel
- 10801080
- Bereitstellung eines mit Nuten ausgestatteten Blechpakets für die Montage eines StatorsProvision of a laminated core equipped with grooves for mounting a stator
- 10901090
- einfügen von allen Leitungssegmenten in die Nuten des Blechpakets in axialer RichtungInsert all line segments into the grooves of the laminated core in the axial direction
- 11001100
- Verschränken der Flachdrähte durch ein Zusammenbringen von VerschaltungsstegabschnittenIntertwining the flat wires by bringing together wiring web sections
- 11101110
- paarweises Verschweißen der Flachdrähte an deren freien Enden bzw. EndbereichenWelding the flat wires in pairs at their free ends or end areas
- 11201120
- optionale Kompaktierung eines Wickelkopfesoptional compaction of a winding head
- 11401140
- Bereitstellung von WicklungsanschlussleitungenProvision of winding connection cables
- 11501150
- Bereitstellung von Isolations- und/oder VergussmittelnProvision of insulation and/or grouting materials
- 11601160
- Kontaktierung und Einschließen der WickelköpfeContacting and enclosing the winding heads
- 11801180
- optionale Bereitstellung eines Rotorsoptional provision of a rotor
- 11901190
- optionaler Zusammenbau von Stator und Rotor zu einer ElektromaschineOptional assembly of stator and rotor to form an electric machine
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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