DE10045215A1

DE10045215A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bauteils einer elektrischen Maschine bzw. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE10045215A1
Application number: DE2000145215
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Haefele; Joerg Eigenmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2002-03-28
Also published as: AU2001291617A1; WO2002023700A1

Abstract

Rotoren oder Statoren elektrischer Maschinen haben nach dem Stand der Technik einen geringen Füllfaktor für die Wicklungsdrähte. DOLLAR A Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Rotors (1) oder eines Stators (1) für eine elektrische Maschine wird die Wicklung (11) in axialer Richtung zusammengedrückt, so dass der Füllfaktor erhöht und ein Bauraum der elektrischen Maschine minimiert wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Bauteils einer elektrischen Maschine bzw. einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 11.

Aus der US-PS 5,793,138 ist bekannt, dass eine Wicklung aus Backlackdraht durch einen erwärmten Pressstempel in einer Aufnahme zusammengedrückt wird, und so die Wicklung für einen Stator oder Rotor in eine gewünschte Form und Position gebracht wird. Bei diesem Verfahren muß der Draht in einer Form angeordnet sein, so dass sich mit dem Pressstempel eine Pressform ergibt. Außerdem ergibt sich durch dieses Verfähren nur eine radiale Bauraumminimierung.

Die US-PS 5,740,600 zeigt, dass ein Backlackdraht durch Bestromen erwärmt wird, so dass der Draht zusammenbackt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für eine elektrische Maschine bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 11 hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise der axiale und/oder radiale Bauraum für das Bauteil der elektrischen Maschine reduziert wird.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen 2-10 aufgeführten Verfahrensschritte sind vorteilhafte Weiterbilungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 genannten Verfahrens möglich.

Vorteilhaft ist es, wenn der erwärmte Wicklungsdraht gleichzeitig in axialer und in radialer Richtung zusammengedrückt wird, weil dadurch die einzelnen Wicklungsdrähte untereinander sicher und besser miteinander verbacken und so lose Wicklungsdrähte in einer Nut eines Blechpakets vermieden werden.

Der Wicklungsdraht kann auf vorteilhafte Weise durch einen elektrischen Stromfluß durch den Wicklungsdraht, durch induktives Aufheizen oder durch einen erhitzten Pressstempel erwärmt werden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Bauteils einer elektrischen Maschine,

Fig. 2 einen Teilausschnitt eines Schnitts entlang der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3a, b eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein Bauteil 1, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird.

Das Bauteil 1 einer elektrischen Maschine ist ein Rotor oder Stator eines Motors oder eines Generators.

Aas Bauteil 1 hat eine Mittelachse 3, die in der Zeichnungsebene verläuft. Der Stator 1 oder Rotor 1 hat zumindest einen Polzahn 7, um dem zumindest eine Wicklung 11, bestehend aus zumindest einem Wicklungsdraht 15 angeordnet ist. Der Wicklungsdraht 15 ist ein sogenannter Backlackdraht, d. h. der elektrisch leitende Draht ist umhüllt von einer Isolationsschicht, die beim Erwärmen aufweicht und dann sich mit einer zweiten Umhüllung eines anderes Wicklungsdrahts 15 verbinden kann und beim Abkühlen fest dieser verbunden ist.

Nach der Umwicklung der Polzähne 7 mit zumindest einem Wicklungsdraht 15, stehen die Wicklungsdrähte 15 an beiden freien axialen Enden 25 der Polzähne 7 über.

Dabei ist es bei dem Wicklungsvorgang schwierig, einen hohen Füllfaktor der Wicklungsdrähte 15 zu erreichen, ohne lose Wicklungsdrähte 15 im Bauteil 1 zu erzeugen. Man kann die Wicklung 11 also an ihrem an den freien Enden 25 überstehenden Teil und zwischen zwei direkt benachbarten Polzähnen 7 durch einen äußeren Druck auf die Wicklungsdrähte so gegeneinander verschieben, dass ein höherer Füllfaktor erreicht wird, wobei dieser Zustand der zusammengepressten Drähte fixiert werden muss.

Axiales Pressen minimiert die Baulänge des Bauteils 1 und das radiale Pressen fixiert lose Wicklungsdrähte 15.

Eine Fixierung erfolgt nach einem Verfahren nach dem Stand der Technik durch Beträufeln mit flüssigem Epoxidharz. Durch einen axialen Pressstempel 27, der in axialer Richtung 28 die Wicklung 11 an das freie Ende 25 der Polzähne 7 andrückt, kann der Füllfaktor erhöht werden und damit der Bauraum minimiert werden. Die Wicklung 11 wird dann unter Beibehaltung des äusseren Drucks erwärmt, beispielsweise dadurch, dass das Bauteil in einem Ofen erwärmt wird, induktiv aufgeheizt wird, oder ein elektrischer Strom durch die Wicklung 11 fließt und so die einzelnen Wicklungsdrähte 15 erwärmt, so dass die Wicklungsdrähte 15 durch die Isolationsschichten nach dem Abkühlen miteinander verbunden sind.

Fig. 2 zeigt einen Teilausschnitt eines Schnitts entlang der Linie II-II der Fig. 1.

Beim axialen Zusammenpressen gemäss Fig. 1 werden die Wicklungsdrähte 15 zwischen den Polzähnen 7 in axialer Richtung zusammengestaucht, so dass sie in radialer Richtung nach aussen auseinandergedrückt werden. Beim Erwärmen der Backlackschicht können die Drähte 15 dann nicht miteinander verbacken. Deshalb ist ein gleichzeitiges radiales und axiales Andrücken sinnvoll, damit die Wicklungsdrähte 15 auch zwischen den freien Enden 25 zusammengehalten werden.

Dies kann beispielsweise wie folgt geschehen: Auch hier werden schon wie in Fig. 1 beschrieben, die Drähte 15 erwärmt, dann wird ein radialer Pressstempel 18, der einen Vorsprung 19 hat, der genau zwischen zwei Polzähne 7 paßt, nach innen in radialer Richtung angedrückt. Die Isolationsschicht um den Wicklungsdraht 15 ist durch die erhöhte Temperatur weich geworden, und dadurch dass die Wicklungsdrähte 15 durch den radialen Pressstempel 18 aneinander gedrückt werdet, verbinden sich die einzelnen Isolationsschichten miteinander. Unter Beibehaltung der äusseren Kraft läßt man die Wicklungsdrähte 15 abkühlen und die einzelnen Isolationsschichten sind miteinander verbacken, d. h. fest untereinander verbunden.

Das radiale oder das axiale Zusammenpressen der Wicklungsdrähte kann jeweils für sich alleine durchgeführt werden, um eine Bauraumminimierung zu erreichen. Sie können jedoch auch zusammen durchgeführt werden.

Fig. 3a zeigt eine Vorrichtung 33 zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Vorrichtung 33 ermöglicht es bspw. gleichzeitig, beispielsweise auch automatisiert, mehrere radiale Pressstempel 18 zwischen den jeweiligen Polzähnen 7 hineinzudrücken. Die Vorrichtung 33 ist bspw. ein Ring 37, durch den man mehrere Schrauben 39 drehen kann. An ein innerhalb des Rings 37 vorhandenes freies axiales Ende der Schraube 39 ist der radiale Pressstempel 18 angeordnet, der durch Drehen der Schrauben mit seinem Vorsprung 19 zwischen zwei Polzähnen 7 hineingedrückt werden kann.

In Fig. 3b ist gezeigt, wie die Vorrichtung 33 so erweitert ist, dass gleichzeitig in radialer 20 und axialer Richtung 28 die Wicklungsdrähte 15 zusammengedrückt werden können.

Der Ring 37 wird bspw. durch die Vorrichtung 33 gehalten, wobei zwei axiale Pressstempel 27 in axialer Richtung an die Wicklung 11, die über das freie Ende 25 hinaussteht, gedrückt werden können.

Weiterhin sind Stromzuführungen 35 zu erkennen, die die Wicklungsdrähte 15 mittels resestiver Aufheizung während eines Andrückens von axialen 27 und radialen 18 Pressstempel erwärmen.

Die Pressstempel 18, 27 sind bspw. aus Teflon oder bestehen aus einem Stahl mit einer nicht adhäsiven Schicht, so dass die Pressstempel nicht mit den Wicklungsdrähten 15 verbacken. Ausserdem ist das Material für die Pressstempel so zu wählen, dass es ausreichend temperaturbeständig, mechanisch fest und verschleissarm ist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer elektrischen Maschine, bestehend aus
zumindest einem Wicklungsdraht, der auf oder in dem Bauteil gewickelt ist, wobei für den Wicklungsdraht Backlackdraht verwendet wird,
und bei dem der Wicklungsdraht erwärmt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine Wicklungsdraht (15) in zumindest einer axialer Richtung (28) zusammengedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) zumindest zwei Polzähne (7) hat, und dass der zumindest eine erwärmte Wicklungsdraht (15) zwischen zwei direkt benachbarten Polzähnen (7) in radialer Richtung (20) zusammengedrückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsdraht (15) durch elektrischen Stromfluss durch den Wicklungsdraht (15) erwärmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsdraht (15) durch einen gewärmten Pressstempel erwärmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsdraht (15) durch induktives Aufheizen erwärmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsdraht (15) in einem Ofen erwärmt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsdraht (15) abgekühlt wird, so dass der Wicklungsdraht (15) untereinander durch die verbackene Isolationsschicht miteinander verbunden ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil (1) ein Stator verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil (1) ein Rotor verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil (1) ein Blechpaket verwendet wird.

11. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (33) mehrere Pressstempel (18, 27) aufweist, die ein gleichzeitiges radiales (20) und/oder axiales (28) Zusammendrücken der Wicklungsdrähte (15) ermöglichen.