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WO2019081516A1 - Verfahren zum herstellen einer elektrischen spule und wickelvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer elektrischen spule und wickelvorrichtung

Info

Publication number
WO2019081516A1
WO2019081516A1 PCT/EP2018/079048 EP2018079048W WO2019081516A1 WO 2019081516 A1 WO2019081516 A1 WO 2019081516A1 EP 2018079048 W EP2018079048 W EP 2018079048W WO 2019081516 A1 WO2019081516 A1 WO 2019081516A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductor
cross
sectional
deformation
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/079048
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English (en)
French (fr)
Inventor
Lukas Eisenmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AMK Arnold Mueller GmbH and Co KG
Original Assignee
AMK Arnold Mueller GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AMK Arnold Mueller GmbH and Co KG filed Critical AMK Arnold Mueller GmbH and Co KG
Publication of WO2019081516A1 publication Critical patent/WO2019081516A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/20—Shaping or compacting conductors or winding heads after the installation of the winding in the cores or machines; Applying fastening means on winding heads
    • H02K15/22—Shaping or compacting conductors in slots or around salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/06—Coil winding
    • H01F41/077—Deforming the cross section or shape of the winding material while winding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/06—Coil winding
    • H01F41/082—Devices for guiding or positioning the winding material on the former
    • H01F41/086—Devices for guiding or positioning the winding material on the former in a special configuration on the former, e.g. orthocyclic coils or open mesh coils
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/095—Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors around salient poles

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing an electrical coil, in which an electrical conductor is wound onto a carrier.
  • the invention further relates to a winding device.
  • a major component of electric motors are electric coils.
  • the fill factor quantitatively indicates how well the available winding space of a coil is filled with electrical conductors. If the fill factor can be increased, so also amplifies the electric field generated by the coil, whereby at the same space, the torque and thus the achievable power of an electric motor can be increased.
  • the electrical coil is produced by winding one or more electrical conductors onto a carrier, the carrier being, for example, a winding mandrel which is removed from the coil after winding or is designed as a coil former which remains in the coil.
  • the winding is carried out by a relative movement between the carrier and a feed device, which leads the wound electrical conductor from a supply roll or the like to the carrier.
  • the specific embodiment of this relative movement is referred to as a winding method, wherein generally different types of winding methods are known.
  • the linear winding method is mentioned, in which the carrier to be wound is rotated about its longitudinal axis and the supply of the electrical conductor via a wire guide tube (also referred to as Drahtriose), which can be moved relative to the rotating carrier in one or more directions
  • a wire guide tube also referred to as Drahtriose
  • Another exemplary winding method is the needle winding method, with the aid of which, for example, closely spaced pole pieces of an electronically commutated multi-pole three-phase motor can be directly wound. Since in this case the electrical conductor is pulled at an angle of 90 ° from the wire guide nozzle, a targeted placement of the conductor is only possible to a limited extent.
  • Another known winding method is the
  • an optimum fill factor can be generated, in particular for conductors with a round cross section.
  • the aim is to deposit the turns of an upper winding in the valleys of an under winding, so that the centers of each three directly adjacent conductors define an isosceles triangle. This can be accomplished by having a majority of the conductors of the coil perpendicular to the longitudinal axis of the coil, ie lying in planes perpendicular to the longitudinal axis of the coil.
  • the aim is to wind the largest possible peripheral portion of a respective turn within these orthogonal planes.
  • Windungssprung which is also referred to as a series jump or Windungs suits, depending on the conductor diameter and coil diameter and especially the winding width z.
  • carriers are used which have on their winding base, ie on its peripheral side, embossed grooves or depressions which correspond to the desired winding course of the first winding layer.
  • the winding transition region In the case of orthocyclically wound coils, it is desirable for the winding transition region to always be more or less at the same angular position for different layers. Since due to the reversal of the winding direction, the conductors in the winding transition region of two adjacent layers intersect, this leads to an increase in the winding height, ie in a round coil to a buckeiförmigen formation. In the design of electric motors is intended that these areas of greater winding height are in positions where sufficient space is available, so that the performance and / or efficiency of the electric motor is not or only slightly affected.
  • a machine for winding orthocyclic coils is described for example in US 1 504 005 A.
  • the wire guide is here not moved continuously but cyclically in the axial direction to realize the winding jump.
  • WO 201 1/045016 A2 describes a winding method and a corresponding device, in which the incoming wire is pre-bent in the radial direction with respect to the longitudinal axis of the coil, ie transversely to a direction of deposition of the wire. This avoids that when winding a non-circular support body, such as a coil with a rectangular cross-section, the wire does not fully applied to the surface to be wound of the carrier body. Such an upset results from the fact that in the region of the corners of the carrier body, the wire must be wound with a very narrow radius, whereby alone by the wire feeder, no sufficient plastic deformation can be achieved.
  • JP 2000-217315A describes a winding device in which a wire can be longitudinally axially deformed by means of a forming device called a "press apparatus" for plastically impressing a winding jump two rollers, which are arranged at a fixed distance from each other on a roller carrier, wherein the deformation of the wire is effected by pivoting the roller carrier.
  • the conductor be plastically deformed prior to emergence on the support in the direction of a longitudinal axis of the coil and / or in its cross-sectional contour such that a resulting deformation of the conductor corresponds to a desired winding jump and a desired cross-sectional shape when running onto the support.
  • the electrical conductor or wire so the Windungssprung is already before winding on the carrier by the plastic Deformation permanently impressed, so that a precise, well controllable winding structure can be achieved.
  • the wire guide and the laying of the wire on the carrier or the already wound coil is done alone by the feeder, which deforms the incoming wire usually only elastically, in particular slipping of the wire and thus a Forming a wild winding avoided.
  • the desired winding jump can also amount to a multiple of the conductor diameter.
  • coils are made, which are not rectangular for better utilization of an existing installation space in longitudinal section, but run to one end conical or trapezoidal.
  • the conductor can also be plastically deformed transversely to the longitudinal axis such that the resulting deformation of the conductor corresponds to a desired positional jump.
  • the carrier may be formed as a winding mandrel, which may be removed after winding the coil or be formed by a bobbin, which remains in the coil and in particular at its end faces flanges for limiting and fixing the coil in the axial direction.
  • a plastic deformation in the cross-sectional contour can solve the problem that when the conductor is wound onto a bending section of the carrier due to the resulting bending radius, the cross-sectional contour of the conductor is plastically deformed, the resulting plastic deformation having a reduced winding density and thus reduced magnetic properties causes.
  • the undesirable cross-sectional deformation is caused by compression or extension of the radially inner or outer region of the conductor cross section in the bending deformation.
  • the aim of the plastic cross-sectional deformation carried out before the bending process is to form the cross-sectional shape of the conductor before winding on the support so plastically before, so that after completion of the winding process sets a desired cross-sectional shape, the plastic deformation carried out usually complementary to the form self-adjusting undesirable plastic deformation.
  • the fill factor can be increased.
  • the coil is constructed as an orthocyclic winding.
  • the method according to the invention has proved to be particularly advantageous since, in the case of orthocyclically wound coils, a precise shaping of the winding jump further optimizes the achievable fill factor.
  • the carrier has a groove-free lateral surface.
  • Such groove-free carriers which have no depressions or elevations which guide the wound wire, can be universally, d. H. be used for different conductor diameters. When changing the conductor diameter, therefore, no new winding mandrel or bobbin must be designed and manufactured.
  • the longitudinal axial deformation is performed such that the two conductor sections, which are located immediately before and behind the deformation, parallel to each other and in the direction of the longitudinal axis of the coil. The conductor is thus deformed approximately S-shaped. Thus, the course of the conductor before winding the unwinding of the wound coil corresponds.
  • a straight transition portion is formed, which is inclined by a transition angle to the two mutually parallel offset conductor portions.
  • a straight transition section has proved to be particularly advantageous for the formation of an orthocyclic winding.
  • the extent of the winding jump is essentially determined by the transition angle and the length of the transition section, but also the bending radii between the transition section and the two parallel mutually offset conductor sections exert a certain influence.
  • the transition angle may for example be between 5 ° and 60 °, in particular between 10 ° and 40 °.
  • the length of the longitudinal-axial transition section and / or the transition angle are variable. This allows the design of the winding jump to the already achieved winding height or number of layers be adjusted.
  • the electrical conductor is a wire.
  • Such conductor wire is particularly suitable for the intended plastic deformation.
  • a plastic pre-deformation of the cross-sectional contour of the conductor to a desired cross-sectional shape can be chosen so that an otherwise resulting plastic deformation of the conductor is compensated when running on a bending region of the carrier, so that the cross-sectional shape of the conductor after running on the Carrier substantially corresponds to the original cross-sectional contour.
  • the cross-sectional contour in a round or rectangular shape of the conductor can be provided in this advantageous embodiment.
  • the conductor can be preformed to the various desired cross-sectional shape, whereby a compression or extension influence produced when running onto the bending region of the carrier can substantially compensate or completely eliminate an undesired change in the cross-sectional contour.
  • the highest possible filling factor can be achieved and a torque generated by an electric motor and its efficiency can be increased.
  • the conductor can be deformed at predetermined longitudinal positions and / or predetermined cross-sectional positions and / or with a desired cross-sectional shape, wherein the longitudinal positions are predetermined as a function of an already wound number of turns and in particular are equidistant at least for a predetermined number of turns, and / or the cross-sectional positions and / or the desired cross-sectional shape depending on a cross-sectional dimension and a bending radius of the bending region of the carrier are predetermined.
  • the distance of the longitudinal positions for all turns of a respective layer can be kept constant and for a subsequent position according to the by the Layer jump conditional increase in circumference of the coil can be adjusted.
  • the cross-sectional shape complementary to a cross-sectional deformation resulting from running on the carrier can be previously impressed in the conductor, whereby a new cross-sectional contour is generated after bending of the cross section of the conductor onto the bending section of the carrier
  • the resulting cross-sectional contour is the same as an original cross-sectional contour of the conductor.
  • the distance of the longitudinal positions depending on the number of already wound turns and / or layers may be variable, and / or the cross-sectional positions and / or the desired cross-sectional shape depending on a cross-sectional dimension of the conductor and a bending radius of the bending region of the carrier to be changeable.
  • the cross-sectional positions for all windings may be provided prior to winding on the carrier to a respective suitable cross-sectional deformation. In other words, therefore, the cross-sectional contours and cross-sectional positions can be adjusted.
  • the invention further relates to a winding device for producing an electrical coil, wherein the winding device is adapted to wind an electrical conductor on a support, in particular for carrying out the method according to one of the embodiments described above.
  • the winding device comprises a forming device, which is designed to plastically deform the conductor prior to emergence on the carrier in the direction of a longitudinal axis of the coil and / or in its cross-sectional contour such that a resulting deformation of the conductor a desired winding jump and a desired cross-sectional shape Accumulation on the carrier corresponds.
  • the forming device comprises at least one cooperating with the conductor, transversely displaceable transversely to a longitudinal extent of the conductor in the direction of a longitudinal axis of the coil first forming element.
  • the or pairwise Umformelmente can be displaceable transversely to a feed direction of the conductor linear or rotary.
  • the first forming element necessary for deforming the conductor transverse forces are applied.
  • two first forming elements are provided, which are designed such that they can deform the conductor in mutually opposite directions.
  • At least one jaw region of the at least first deformation element can be preformed in the radial direction of the cross-sectional contour of the conductor before emergence onto the carrier to a desired cross-sectional shape, so that a resulting upon emergence of the conductor on a bending portion of the carrier plastic cross-sectional deformation of the conductor is compensated by the previous cross-sectional deformation of the conductor to a desired cross-sectional shape through the jaw portion of the first Umformelements in the radial direction, wherein preferably the shape of the jaw portion of the first Umformelements is adjustable, and / or the jaw portion of the first Umformelements exchangeable and / or is changeable.
  • the undesirable plastic cross-sectional deformation of the conductor which is formed when the conductor strikes the bending section of the carrier, is usually complementary in cross-sectional shape, depending on the cross-sectional dimension of the conductor and / or bending radius the bending portion of the carrier can be adjusted.
  • the shape of the jaw region of the first deformation element can be adjustable such that, for example, in the case of molding as a wedge element for rectangular conductor cross sections, a predetermined angle can be selected depending on the bending radius or conductor diameter. This adjustment, for example, the angle of a wedge portion of the jaw portion can be changed by adjusting elements such as screws or by changing various wedge-shaped Baking areas be changeable.
  • both the cross-sectional deformation of the conductor in the radial direction of the cross-sectional contour of the conductor and the longitudinal axial deformation of the conductor in the direction of the longitudinal axis of the coil can be performed by a one-piece jaw region of the first reshaping element.
  • the first forming element with the one-piece jaw region is arranged at right angles to a longitudinal extent of the conductor in the longitudinal axial direction of the conductor, wherein the first deformation element is displaceable.
  • the one-piece jaw region is set up to carry out a cross-sectional deformation of the conductor at the same time during the preceding longitudinal axial deformation of the conductor.
  • the first deformation element be equipped so that a starting portion of the first Umformelements a lijnsaxialen and cross-section deformed portion of the conductor, an end portion of the first Umformelement one end of the cross-sectionally deformed portion of the conductor and an angled extending portion of the first Umformelements a cross-section deformed angled portion of the longitudinal extension of the conductor deform to perform the longitudinal axial deformation of the conductor.
  • At least one jaw region of the first deformation element can consist of at least two partial jaw elements which are parallel in the cross-sectional plane of the conductor and which can each be controlled differently and independently of one another.
  • each partial jaw element can be controlled separately, so that each individual partial jaw element can preferably move in the radial direction in the cross-sectional plane of the conductor.
  • the individually controlled part jaw element deforms only a portion of the cross-sectional contour of the conductor in the radial direction of the cross section of the conductor, whereby the entire cross-sectional contour of the conductor can be preformed preformed.
  • the forming device further comprises at least one cooperating with the conductor second forming element, which is spaced in the direction of the longitudinal extent of the conductor of the first forming element.
  • the second forming element or elements are preferably not displaceable, ie they are only passively involved in the deformation process. They fix the conductor at one end of the transition gate while the first forming elements actively effect the deformation.
  • the second forming element or elements can be adjustable in their position.
  • the forming device comprises at least two transverse to the longitudinal extent of the conductor spaced apart first forming elements as first set forming elements and at least two transversely to the longitudinal extent of the conductor spaced apart second forming elements as the second set forming elements, in particular the distance of the first forming elements to each other and / or the distance of the second forming elements to each other and / or the distance between the first forming elements and the second forming elements is variable.
  • the respective gap between the first and the second forming elements, through which the tapered conductor is passed be adapted to the cross section of the conductor, so that a precise Guiding the conductor during forming is guaranteed.
  • the length of the transition section can be influenced, wherein this change can be made in particular depending on the already wound layer number.
  • At least one jaw region of the set of first reshaping elements and / or the set of second reshaping elements for cross-section deformation of the conductor in the radial direction of the cross-sectional contour of the conductor can be preformed to a desired cross-sectional shape before emergence onto the carrier, so that a Appearance of the conductor on a bending portion of the carrier resulting plastic cross-sectional deformation of the conductor is compensated by the previous cross-sectional deformation of the conductor through the jaw portion of the forming, preferably the jaw portion of the set of the first forming elements and / or the set of second forming elements are adjustable, and / or the jaw region of the forming elements is exchangeable and / or changeable.
  • the set of first deformation elements can interact with at least one jaw region and the set of second deformation elements can interact with at least one jaw region.
  • the jaw region of the set of first and / or of the set of second deformation elements can be parallel to at least two in the cross-sectional plane of the conductor Part baking elements exist, each of which can be controlled differently.
  • each partial jaw element can be controlled as a function of a cross-sectional dimension and / or a bending radius of a bending region of the carrier, so that a precise cross-sectional deformation of the conductor is made possible.
  • both the longitudinal axial deformation of the conductor is also separately adjustable by the individual controllable partial jaw element, so that the highest possible flexibility can be achieved.
  • At least three sets of longitudinally axially spaced forming elements may be included with respective jaw regions, wherein at least one jaw region of the set of first deformation elements at the beginning of a longitudinal axial deformation section of the conductor, at least one jaw region of the set of second deformation elements at the end of the longitudinal axial deformation section of the Conductor and at least one jaw portion of the set of third deformation elements can be formed for an angled course region of the longitudinal axial deformation portion of the conductor, and cause a plastic cross-sectional deformation of the deformation portion.
  • the set of first forming elements with the baking area and the set of the second forming elements with the baking area are respectively arranged perpendicular to the longitudinal axial deformation section, while the set of the third forming elements with the baking area parallel to the angled course area of longitudinal axial deformation portion of the conductor is arranged.
  • a cross-sectional deformation for the longitudinal axial beginning and end region and for the angled longitudinal course is possible, for which purpose three separately adjustable forming elements or pairs of forming elements can be used.
  • different cross-sectional profiles in the course of the longitudinal axial winding jump can be impressed in order to achieve an optimized packing density of adjacent conductors in the bending region of the bobbin.
  • the winding device has a feed device for the conductor, wherein the forming device is adapted to offset the forming element in dependence on a relative angular position between the feed device and the coil. This can be ensured, for example, that the deformation always comes to rest at a desired, in particular always the same angular position of the coil.
  • the forming elements can be arranged fixed relative to the carrier in the course of the feed direction of the conductor. In order to produce a precise forming, it is advisable to wind the conductor cyclically in the feed direction on the carrier. In order to achieve a high winding speed while at the same time precise forming, it is expedient in a preferred embodiment to make the forming device, in particular at least one of the forming elements movable in the feed direction of the conductor, so that during the forming process the forming element (s) moves relative to the conductor.
  • the forming device, or the forming process taking place forming elements can be carried in the feed direction of the conductor, so that a reduced relative speed to the feed rate of the conductor, ideally a relative standstill between supplied conductor and forming element is reached.
  • the or the forming elements can make an axial longitudinal deformation and / or a plastic cross-sectional deformation in the running movement of the conductor, hereafter detach from this and move back to an initial position to make a further forming operation - preferably at a distance of the bending areas.
  • the forming device at least the forming elements oscillates in an amplitude that can depend on the length of the bending region and move approximately or at the same speed as the supplied conductor.
  • the return movement to the initial position at a higher speed than the feed rate of the conductor is at a higher speed than the feed rate of the conductor.
  • parts of the forming device in particular forming elements, which cause a longitudinal axial deformation of the conductor and / or a cross-sectional deformation of the conductor arranged sequentially in the feed direction of the conductor, wherein preferably the individual parts of the longitudinal axial deformation and the cross-sectional deformation are moved separately ,
  • individual forming elements, which cause a plastic cross-sectional deformation in the feed direction of the conductor can be arranged before emergence on the support before forming elements that make a longitudinal axial deformation.
  • two or more forming elements which make a longitudinal axial deformation, be arranged one behind the other to form complex or variable winding jumps.
  • individual forming elements or parts of the forming device which are designed for a plastic cross-sectional deformation, and parts which are formed for a longitudinal axial deformation, with the conductor to be arranged separately movable behind each other, and oscillate at the same or different operating speeds. It is also conceivable that individual forming elements of a plurality of forming elements, which are used exclusively for the longitudinal axial forming or the plastic cross-sectional deformation, are independently movable.
  • an embodiment of the forming process and, for example, a conversion of the forming device at different conductor cross-sections and conductor shapes and different types of support very easy to implement and the individual forming steps can be independently realized and controlled independently.
  • Fig. 1 is a schematic and not to scale side view of an orthocyclic wound electric coil according to the prior
  • FIG. 2 and 3 are schematic and not to scale views of a
  • Winding device according to an embodiment
  • 5a to 5d are schematic and not to scale views of details of a forming device according to an embodiment
  • Fig. 6a is a schematic and not to scale top view of a
  • Fig. 7 is a schematic and not to scale top view of a
  • 8a and 8b are schematic and not to scale sectional views of details of a forming device according to an embodiment.
  • Fig. 1 shows a partially wound electric coil 10 having an orthocyclic winding structure.
  • the coil 10 comprises a carrier, which in the exemplary embodiment is designed as a bobbin 12, which has a lateral surface 14 which extends along a longitudinal axis L.
  • the bobbin 12 is frontally bounded by two flanges 16 which project beyond the lateral surface 14 in the radial direction on all sides.
  • the flanges 16 extend in planes that are perpendicular to the longitudinal axis L.
  • the bobbin 12 is constructed groove-free, ie, the lateral surface 14 is free of depressions or elevations, which are required in conventional manufacturing processes for orthocyclic wound coils.
  • a winding mandrel can be used as a carrier, from which the coil can be removed after completion of the winding and optionally a subsequent packaging of the turns as a self-supporting coil.
  • the mandrel is advantageously also formed groove-free.
  • an electrical conductor or wire 20 is wound in a plurality of turns 18.
  • the individual windings 18 lie, with the exception of a certain angle range, in planes which run parallel to the flanges 16 and thus perpendicular to the longitudinal axis L. In the areas where the windings 18 are not parallel to the flanges 16, the wire 20 goes from one turn to the next. This area is referred to as a winding step 22.
  • the wire can be brought to the bobbin 12 by means of a feed device (not shown in FIG. 1). After winding a complete turn 18, the feed device is offset by an amount corresponding to the wire diameter in a direction parallel to the longitudinal axis L extending Ablageichtung A.
  • An orthocyclic wound coil 10 may have a maximum mechanical fill factor of 91%, but only for the portion of the coil 10 in which the turns 18 are orthocyclically aligned. In a transition region in which the winding jump 22 is present, the filling factor is lower due to the intersecting conductors of adjacent winding layers.
  • Figs. 2 and 3 is an exemplary winding device 30 for producing a electric coil, in particular an orthocyclically wound coil 10 shown in FIG. 1, shown.
  • the winding device 30 can operate according to the linear winding method.
  • the bobbin 12 can be rotated about its longitudinal axis L, wherein a feed device (not shown) can move the wire 20 continuously or in discrete steps according to the winding progress in the direction of the respective direction of deposition A.
  • the winding device 30 comprises a forming device 32, in which the wire coming from a supply reel (not shown) enters in a feed direction Z and leaves the forming device 32 in the direction of the reel 10.
  • the forming device 32 has a pair of second displaceable forming elements 34A, 34B and a counter to the feed direction Z spaced apart pair of first fixed forming elements 36A, 36B.
  • the wire 20 passes between the forming elements 34A, 34B and 36A, 36B, respectively.
  • the distance between the fixed forming elements 34A, 34B and between the displaceable forming elements 36A, 36B may be adjustable to ensure adaptation to different wire thicknesses.
  • the displaceable forming elements 36A, 36B are in their neutral position in FIG. 2, in which the gap between the forming elements 36A, 36B is aligned with the gap between the fixed forming elements 34A, 34B.
  • the displaceable forming elements 36A, 36B may be displaced by means of suitable drive means, for example pneumatic cylinders, in a displacement direction V which is parallel to the longitudinal axis L of the spool and transverse, in particular perpendicular to the feed direction Z of the wire 20.
  • the displacement can take place in positions on both sides of the neutral position shown in Fig. 2, wherein in Fig. 3, only the displacement is shown in the left position.
  • the displacement of the displaceable deformation elements 36A, 36B takes place in the same direction, wherein the distance or gap between the displaceable deformation elements 36A, 36B is substantially retained. However, it can also be a minor one Distance reduction may be provided to clamp the wire 20 during the forming process.
  • the wire 20 is deformed such that the deformation has a straight transition section 40, which extends inclined to the two mutually parallel, adjacent conductor sections.
  • the bending radii between the transition section 40 and the mutually offset parallel conductor sections are preferably chosen as narrow as the wire material used to achieve a compact possible winding in which the winding jump 22 only over the smallest possible angular range of a respective turn 18th extends.
  • an approximately S-shaped longitudinal axial deformation 38 is generated in the incoming wire 20, which corresponds to the desired winding step 22 of the coil 10.
  • the wire 20 is not only plastically deformed by the forming members 34A, 34B, 36A, 36B, but also elastically, so that the amount of displacement of the longitudinal axial deformation 38 after being released by the forming members 34A, 34B, 36A, 36B and after leaving the forming device 32 is due to the elastic restoring forces again slightly smaller than it would correspond to the adjustment of the displaceable forming elements 36A, 36B.
  • the adjustment path of the displaceable forming elements 36A, 36B can be increased by the amount of the desired winding step 22.
  • a further re-deformation of the wire 20 may be taken into account, which is caused by a wire brake (not shown), which may be provided above the forming device 32 to exert a suitable winding tension on the incoming wire 20.
  • the deformation or deformation of the wire 20 can take place at certain longitudinal distances of the wire 20, these distances resulting from the circumference of the respective turns 18.
  • the forming device 32 is each actuated when the wire 20 has reached a corresponding longitudinal position, said longitudinal position can be determined directly by measuring the continuous wire length or indirectly in dependence on a respective angular position of the rotating coil 10.
  • the reversal direction A is reversed.
  • the offset direction V is also changed so that the longitudinal axial deformation 38 has a mirror-image course.
  • the direction of departure A of the wire 20 on the spool 10 and the displacement direction of the displaceable deformation elements 36A, 36B extend in the opposite direction.
  • a separate feed device for the wire 20 is not shown.
  • the function of a feeder can also be met by a linear displacement of the forming device 32 in the direction of the direction A, wherein this displacement continuously or stepwise, z. B. synchronous with the emergence of the deformation on the bobbin 12, can take place.
  • an adjusting device may be provided to displace the forming device 32.
  • the winding device 10 By means of the winding device 10 according to the invention and by the method for producing an electrical coil 10, it is possible to produce in particular orthocyclically wound coils which have a defined winding step 22 impressed into the conductor 20 by the plastic longitudinal axial deformation 38. Due to the pre-embossment of the winding jump 22, a slippage of individual windings and thus an undesirable generation of wild windings is avoided, which significantly reduce the fill factor. Thus, a precise winding of the coil 10 with maximum filling factor is made possible.
  • Figs. 4a to 4d show a partially to be preformed conductor 20 with a pair of first forming elements 34A, 34B, wherein a conductor 20 with a rectangular Cross-sectional shape in a feed direction Z enters.
  • a former 32 may have only the pair of the first forming members 34A, 34B to impress a desired cross-sectional shape Y of the conductor 20 through a jaw portion 46. As shown in Fig.
  • a desired cross-sectional shape Y of the conductor can be impressed on the carrier 12 before emergence, which can compensate for the preceding resulting plastic cross-sectional deformation W, so that the cross-sectional shape of the conductor 20 after running on the carrier 12 in principle the original cross-sectional contour X corresponds, see Fig. 4d.
  • a wedge element with an angle ⁇ can be attached as a jaw region 46 with adjusting screws 52 on the forming element 34A, 34B, whereby the angle ⁇ is adjustable to produce various desired cross-sectional shapes Y.
  • 5a to 5d is a circular cross-section conductor 20 entering and to be preformed in a feed direction Z with a pair of first forming elements 34A, 34B, wherein a jaw region 46 has a radius R1 and a radius R2, wherein the radius R1 is greater than that Radius R2 is formed, as shown in Fig. 5c.
  • a conductor 20 is considered with an approximately circular cross-section example, which has an original circular cross-sectional contour X.
  • the jaw region 46 it is possible to compensate for a plastic cross-sectional deformation W (see FIG. 5 a), which is undesirably produced when the conductor 20 is wound onto a carrier 12, which is shown in the form of a compressed ellipse.
  • a forming device 32 shown in FIG. 6a comprises in the longitudinal direction of the conductor path three pairs of independently controllable forming elements 34A, 34B, 36A, 36B, 42A, 42B, each forming element 34A, 34B, 36A, 36B, 42A, 42B having a jaw region 46 ,
  • the pair of first deforming members 34A, 34B are disposed at the beginning of a longitudinal axial deforming portion 50 of a conductor 20
  • the pair of second deforming members 36A, 36B are disposed at the end of the longitudinal axial deforming portion 50 of the conductor 20
  • the pair of third deforming members 42A, 42B arranged parallel to a by a transition angle ß angled course region of the longitudinal axial deformation portion 50 of the conductor 20.
  • the conductor 20 enters in a feed direction Z.
  • a longitudinal axial deformation of the conductor 20 but advantageously also a cross-sectional deformation of the conductor in the radial direction of the cross section of the conductor 20 can be performed. It is possible to deform the cross section of the conductor in the beginning and end area with a shape other than the bending area, so that the filling factor in the bending area can be increased or higher bending radii can be made possible with acceptable filling factors.
  • FIGS. 6b to 6d are sectional views at different longitudinal positions of the forming device shown in FIG. 6a.
  • a wedge element with an angle ⁇ can be formed as a jaw region 46 of the first, second and third deformation element 34A, 34B, 36A, 36B, 42A, 42B, wherein the angle ⁇ of the individual jaw regions can also differ, or an angular course along the longitudinal extent of the conductor 20 is preferably continuously variable.
  • the jaw contour or the angle ⁇ can be changed so that different desired cross-sectional shapes Y are generated depending on the conductor cross-section or bending radius on the carrier 12 in order to counteract various resulting plastic cross-sectional deformations of the conductor 20.
  • a deformation portion 50 of a conductor 20 is shown, wherein a one-piece forming element as fourth forming element 44 A, 44 B of Forming device 32 is formed.
  • a cross-sectional deformation of the conductor 20 in the radial direction B of the cross-sectional contour X of the conductor 20 and a longitudinal axial deformation of the conductor 20 in the direction of the longitudinal axis L of the coil 10 shown in FIG. 2 of a one-piece baking region 46 of the fourth forming element 44A, 44B can be made, whereby the conductor 20 can be angled in its longitudinal extent by a transition angle ß.
  • the conductor 20 enters a feed direction Z.
  • the one-piece forming element 44A or 44B allows a plastic cross-sectional deformation with simultaneous longitudinal axial bending.
  • Figs. 8a and 8b show, in a cross-sectional view of a conductor 20, a pair of two first forming elements 34A, 34B, each comprising a jaw region 46.
  • Each jaw region 46 in turn comprises three partial jaw elements 48, which are arranged parallel to one another in a cross-sectional plane of a conductor 20.
  • Each partial jaw element 48 can move in the radial direction B of a cross-sectional contour X of the conductor 20, wherein each partial jaw element 48 can be controlled separately.
  • the conductor 20 can be preformed before emergence onto a carrier 12 in the radial direction B of the cross-sectional contour X of the conductor 20 to a desired cross-sectional shape Y.
  • each partial jaw member flexible different cross-sectional deformations can be achieved, so that when using different conductor cross-sections or different curved support a simple adaptation without constructive change of the forming elements to achieve an optimized winding jump and an optimized filling factor in the bending region of the coil is made possible.
  • Such an embodiment is particularly suitable for the production of special windings in small quantities with the highest quality standards.
  • 34A, 34B first forming element, fixed forming element

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Spule (10), bei welchem ein elektrischer Leiter (20) auf einen Träger (12) aufgewickelt wird. Es wird vorgeschlagen, dass der Leiter (20) vor dem Auflaufen auf den Träger (12) in Richtung einer Längsachse (L) der Spule (10) und/oder in seiner Querschnittskontur (X) derart plastisch verformt wird, dass eine resultierende Verformung (38) des Leiters (22) einem gewünschten Windungssprung (22) und/oder einer gewünschten Querschnittsform (Y) beim Auflaufen auf den Träger (12) entspricht. Die Erfindung betrifft ferner eine Wickelvorrichtung (30) zum Herstellen einer elektrischen Spule (10), wobei die Wickelvorrichtung (30) dazu eingerichtet ist, einen elektrischen Leiter (20) auf einen Träger (12) aufzuwickeln, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens: Die Wickelvorrichtung (30) umfasst eine Umformeinrichtung (32), welche dazu ausgelegt ist, den Leiter (20) vor dem Auflaufen auf den Träger (12) in Richtung einer Längsachse (L) der Spule (10) und/oder in seiner Querschnittskontur (X) derart plastisch zu verformen, dass eine resultierende Verformung (38) des Leiters (20) einem gewünschten Windungssprung und/oder einer gewünschten Querschnittsform (Y) beim Auflaufen auf den Träger (22) entspricht.

Description

Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Spule und Wickelvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Spule, bei welchem ein elektrischer Leiter auf einen Träger aufgewickelt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Wickelvorrichtung.
STAND DER TECHNIK In vielen technischen Gebieten steigt die Nachfrage nach leistungsfähigen Elektromotoren, beispielsweise im Bereich der Antriebstechnik für Fahrzeuge oder im Anlagenbau. Vorteilhaft an Elektromotoren sind sowohl das gute Drehmomentverhalten über den gesamten Drehzahlbereich, als auch der hohe Wirkungsgrad.
Ein Hauptbestandteil von Elektromotoren sind elektrische Spulen. Um das von dem Elektromotor erzeugte Drehmoment und dessen Wirkungsgrad zu erhöhen, wird die Verwendung von Spulen mit einem möglichst hohen Füllfaktor angestrebt. Der Füllfaktor gibt quantitativ an, wie gut der zur Verfügung stehende Wickelraum einer Spule mit elektrischen Leitern ausgefüllt ist. Wenn der Füllfaktor erhöht werden kann, so verstärkt sich auch das von der Spule erzeugte elektrische Feld, wodurch bei gleichem Bauraum das Drehmoment und somit die erreichbare Leistung eines Elektromotors erhöht werden kann. Das Herstellen einer elektrischen Spule erfolgt dadurch, dass ein oder mehrere elektrische Leiter auf einen Träger aufgewickelt werden, wobei der Träger beispielsweise ein Wickeldorn ist, der nach dem Wickeln aus der Spule entfernt wird, oder als Spulenkörper ausgebildet ist, der in der Spule verbleibt. Das Wickeln erfolgt durch eine Relativbewegung zwischen dem Träger und einer Zuführeinrichtung, welche den aufzuwickelnden elektrischen Leiter von einer Vorratsrolle oder dergleichen an den Träger heranführt. Die konkrete Ausgestaltung dieser Relativbewegung wird als Wickelverfahren bezeichnet, wobei allgemein verschiedene Arten von Wickelverfahren bekannt sind. Beispielhaft sei hier das Linearwickel verfahren genannt, bei dem der zu bewickelnde Träger um seine Längsachse rotiert wird und die Zuführung des elektrischen Leiters über ein Drahtführerröhrchen (auch als Drahtführerdüse bezeichnet) erfolgt, die relativ zu dem rotierenden Träger in ein oder mehrere Richtungen verfahren werden kann. Ein weiteres beispielhaftes Wickelverfahren ist das Nadelwickelverfahren, mit dessen Hilfe beispielsweise eng beieinanderliegende Polschuhe eines elektronisch kommutierten Vielpol-Drehstrommotors direkt bewickelt werden können. Da hierbei der elektrische Leiter in einem Winkel von 90° aus der Drahtführerdüse gezogen wird, ist ein gezieltes Ablegen des Leiters nur bedingt möglich. Ein anderes bekanntes Wickelverfahren ist das Flyerwickelverfahren.
Erheblichen Einfluss auf den Füllfaktor hat insbesondere die Wickelgeometrie. Mit einem Wicklungsaufbau als orthozyklische Wicklung lässt sich insbesondere für Leiter mit rundem Querschnitt ein optimaler Füllfaktor erzeugen. Bei einer orthozyklischen Wicklung wird angestrebt, die Windungen einer Oberwicklung in die Täler einer Unterwicklung abzulegen, sodass die Mittelpunkte von jeweils drei unmittelbar zueinander benachbarten Leitern ein gleichschenkliges Dreieck definieren. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein Großteil der Leiter der Spule rechtwinklig zu der Längsachse der Spule verlaufen, d. h. in Ebenen liegen, die senkrecht zu der Längsachse der Spule verlaufen. Für eine optimale Raumausnutzung wird angestrebt, den größtmöglichen Umfangsanteil einer jeweiligen Windung innerhalb dieser orthogonalen Ebenen zu wickeln. Trifft eine Windung auf den zuvor eingelaufenen Leiter, muss der Leiter einen Windungssprung in der Größe des Leiterdurchmessers vollziehen. Dieser Windungssprung, der auch als Reihensprung oder Windungsschritt bezeichnet wird, kann sich je nach Leiterdurchmesser und Spulendurchmesser und vor allem der Wickelbreite z. B. über einen Winkelbereich von bis zu 60° des Umfangs einer runden Spule bzw. bei rechteckigen Spulen über eine Rechteckseite am Wicklungsgrund in der ersten Windungslage ausbreiten. Um zu gewährleisten, dass der elektrische Leiter oder Draht die gewünschte orthozyklische Lage einnimmt, werden Träger eingesetzt, die auf ihrem Wicklungsgrund, d. h. an ihrer Umfangsseite, eingeprägte Rillungen oder Vertiefungen aufweisen, die dem gewünschten Windungsverlauf der ersten Wicklungslage entsprechen. Beim Ablegen der zweiten oder weiteren Wicklungslagen ist jedoch eine zuverlässige Drahtführung, insbesondere im Bereich des Windungssprungs, nicht mehr gegeben.
Bei orthozyklisch gewickelten Spulen wird angestrebt, dass sich der Windungssprungbereich für verschiedene Lagen stets mehr oder weniger an derselben Winkelposition befindet. Da sich aufgrund der Umkehr der Wickelrichtung die Leiter im Windungssprungbereich von zwei benachbarten Lagen kreuzen, führt dies zu einer Vergrößerung der Wicklungshöhe, d. h. bei einer runden Spule zu einer buckeiförmigen Ausformung. Bei der Konstruktion von Elektromotoren wird angestrebt, dass sich diese Bereiche größerer Wicklungshöhe in Positionen befinden, wo ein ausreichender Bauraum zur Verfügung steht, sodass die Leistung und/oder der Wirkungsgrad des Elektromotors nicht oder nur geringfügig beeinträchtigt wird. Eine Maschine zum Wickeln orthozyklischer Spulen ist beispielsweise in US 1 504 005 A beschrieben. Der Drahtführer wird hier nicht kontinuierlich, sondern zyklisch in axialer Richtung bewegt, um den Windungssprung zu realisieren. Eine ähnliche Maschine ist in DE 1 151 321 B beschrieben. In WO 201 1/045016 A2 wird ein Wickelverfahren und eine entsprechende Vorrichtung beschrieben, bei welcher der einlaufende Draht in radialer Richtung bezüglich der Längsachse der Spule, d. h. quer zu einer Ablegerichtung des Drahtes, vorgebogen wird. Dadurch wird vermieden, dass sich bei dem Bewickeln eines nicht kreisrunden Trägerkörpers, beispielsweise einer Spule mit rechteckigem Querschnitt, der Draht nicht vollständig an die zu bewickelnde Oberfläche des Trägerkörpers anlegt. Ein derartiges Aufbauchen resultiert dadurch, dass im Bereich der Ecken des Trägerkörpers der Draht mit einem sehr engen Radius aufgewickelt werden muss, wobei alleine durch den Drahtzuführer keine ausreichende plastische Verformung erzielt werden kann. Da der Draht bestrebt ist, zumindest teilweise in seine ursprüngliche Lage zurückzukehren, führt dies zu einem Abheben von dem Trägerkörper zwischen zwei benachbarten Biegepunkten. Die JP 2000-217315A beschreibt eine Wickelvorrichtung, bei welcher ein Draht mithilfe einer als „press apparatus" bezeichneten Umformeinrichtung zum plastischen Einprägen eines Windungssprungs längsaxial verformt werden kann. Des Weiteren wird noch auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der Umformeinrichtung verwiesen, bei dem die plastische Verformung mithilfe zweier Rollen erfolgt, die in festem Abstand zueinander an einem Rollenträger angeordnet sind, wobei die Verformung des Drahts durch ein Schwenken des Rollenträgers erfolgt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Spule und eine entsprechende Wickelvorrichtung anzugeben, welche das Herstellen von elektrischen Spulen, insbesondere von elektrischen Spulen mit orthozyklischer Wicklung, verbessert.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Wickelvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens bzw. der Wickelvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sinngemäß auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der Wickelvorrichtung und umgekehrt vorgesehen sein können.
Es wird vorgeschlagen, dass der Leiter vor dem Auflaufen auf den Träger in Richtung einer Längsachse der Spule und / oder in seiner Querschnittskontur derart plastisch verformt wird, dass eine resultierende Verformung des Leiters einem gewünschten Windungssprung und einer gewünschten Querschnittsform beim Auflaufen auf den Träger entspricht. Dem elektrischen Leiter oder Draht wird also der Windungssprung bereits vor dem Aufwickeln auf den Träger durch die plastische Verformung dauerhaft eingeprägt, sodass ein präziser, gut steuerbarer Wicklungsaufbau erzielt werden kann. Im Vergleich zu herkömmlichen Wickelverfahren, bei denen die Drahtführung und das Ablegen des Drahtes auf dem Träger bzw. der bereits gewickelten Spule alleine durch die Zuführeinrichtung erfolgt, welche den auflaufenden Draht in der Regel nur elastisch verformt, wird insbesondere ein Verrutschen des Drahtes und damit ein Ausbilden einer wilden Wicklung vermieden.
Weiterhin kann auch eine korrekte Positionierung des Leiters auf der Spule im Bereich der Stirnseiten des Trägers erreicht werden. Bei herkömmlichen Trägern ist aufgrund der stirnseitigen Flansche, die die nötige axiale Auslenkung des einlaufenden Leiters begrenzen, ein korrektes Anliegen des einlaufenden Drahtes an die Flanschflächen bzw. die Stirnseiten nahe bereits gewickelter Windungen nicht gewährleistet. Dieser Nachteil wird durch das Vorformen des Leiters vermieden.
Das Merkmal, wonach der Leiter derart verformt wird, dass eine resultierende Verformung des Leiters einem gewünschten Windungssprung entspricht, ist so zu verstehen, dass die resultierende Verformung nicht zwingend exakt dem gewünschten Windungssprung, etwa dem Drahtdurchmesser, entspricht, sondern die plastische Verformung insbesondere auch etwas größer als der Windungssprung sein kann, um eine plastische oder elastische Rückverformung durch eine in Längsrichtung auf den Leiter einwirkende Wickelzugspannung zu kompensieren.
Der gewünschte Windungssprung kann auch ein Mehrfaches des Leiterdurchmessers betragen. So können auch Spulen gewickelt werden, bei denen die Lagen nach außen hin, d. h. mit zunehmender Lagenzahl, immer weniger Windungen aufweisen. Auf diese Weise können z. B. Spulen gefertigt werden, die zur besseren Ausnutzung eines vorhandenen Einbauraums im Längsschnitt nicht rechteckig sind, sondern zu einem Ende konisch oder trapezförmig zulaufen. Zusätzlich zu einem Verformen in Richtung einer Längsachse der Spule kann der Leiter auch quer zur Längsachse derart plastisch verformt werden, dass die resultierende Verformung des Leiters einem gewünschten Lagensprung entspricht. Der Träger kann als Wickeldorn ausgebildet sein, der nach dem Wickeln der Spule entfernt werden kann oder durch einen Spulenkörper gebildet sein, der in der Spule verbleibt und insbesondere an seinen Stirnseiten Flansche zur Begrenzung und Fixierung der Spule in axialer Richtung aufweisen kann. Weiterhin kann durch eine plastische Verformung in der Querschnittskontur das Problem gelöst werden, dass beim Aufwickeln des Leiters auf einen Biegeabschnitt des Trägers aufgrund des entstehenden Biegeradius die Querschnittskontur des Leiters plastisch verformt wird, wobei die daraus entstehende plastische Verformung eine verringerte Wicklungsdichte und somit herabgesetzte magnetische Eigenschaften bewirkt. Die unerwünschte Querschnittsverformung wird durch Stauchung bzw. Streckung der radial innen bzw. außenliegenden Bereich des Leiterquerschnitts bei der Biegeverformung hervorgerufen. Ziel der vor dem Biegevorgang vorgenommenen plastischen Querschnittsverformung ist, die Querschnittsform des Leiters bereits vor dem Aufwickeln auf den Träger derart plastisch vor zu formen, so dass nach Beendigung des Wickelvorgangs sich eine gewünschte Querschnittsform einstellt, wobei die vorgenommene plastische Verformung in der Regel formkomplementär zu der sich einstellenden unerwünschten plastischen Verformung ist. Somit kann der Füllfaktor erhöht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Spule als eine orthozyklische Wicklung aufgebaut. Bei einer solchen Wicklungsgeometrie hat sich das erfindungsgemäße Verfahren als besonders vorteilhaft erwiesen, da bei orthozyklisch gewickelten Spulen eine präzise Ausformung des Windungssprungs den erreichbaren Füllfaktor weiter optimiert. Die Gefahr eines Verrutschens von Windungen, insbesondere bei höheren Wicklungslagen, die hier wiederum besonders im Bereich sich kreuzender Leiter benachbarter Lagen besteht, wird deutlich reduziert.
Vorteilhafterweise weist der Träger eine rillenfrei ausgebildete Mantelfläche auf. Derartige rillenfreie Träger, welche keine Vertiefungen oder Erhebungen aufweisen, die den aufgewickelten Draht führen, können universell, d. h. für unterschiedliche Leiterdurchmesser verwendet werden. Bei einer Änderung des Leiterdurchmessers, muss folglich kein neuer Wickeldorn oder Spulenkörper konstruiert und hergestellt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das längsaxiale Verformen derart durchgeführt, dass die beiden Leiterabschnitte, welche sich unmittelbar vor und hinter der Verformung befinden, parallel und in Richtung der Längsachse der Spule versetzt zueinander verlaufen. Der Leiter wird also annähernd S-förmig verformt. Somit entspricht der Verlauf des Leiters vor dem Aufwickeln der Abwicklung der gewickelten Spule.
In dem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Verformen ferner derart durchgeführt wird, dass zwischen den beiden parallel versetzt zueinander verlaufenden Leiterabschnitten ein gerader Übergangsabschnitt gebildet ist, welcher um einen Übergangswinkel geneigt zu den beiden parallel versetzt zueinander verlaufenden Leiterabschnitten verläuft. Ein derartiger gerader Übergangsabschnitt hat sich für das Ausbilden einer orthozyklischen Wicklung als besonders vorteilhaft erwiesen. Das Maß des Windungssprungs wird im Wesentlichen durch den Übergangswinkel und die Länge des Übergangsabschnitts bestimmt, wobei jedoch auch die Biegeradien zwischen dem Übergangsabschnitt und den beiden parallel versetzt zueinander verlaufenden Leiterabschnitten einen gewissen Einfluss ausüben. Der Übergangswinkel kann beispielsweise zwischen 5° und 60°, insbesondere zwischen 10° und 40° liegen. Vorteilhafterweise sind die Länge des längsaxialen Übergangsabschnitts und/oder der Übergangswinkel veränderbar. Dadurch kann die Ausgestaltung des Windungssprungs an die bereits erreichte Wicklungshöhe bzw. Lagenzahl angepasst werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der elektrische Leiter ein Draht. Derartiger Leiterdraht eignet sich besonders für die vorgesehene plastische Verformung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine plastische Vorverformung der Querschnittskontur des Leiters zu einer gewünschten Querschnittsform so gewählt sein, dass eine sich ansonsten ergebende plastische Verformung des Leiters beim Auflaufen auf einen Biegebereich des Trägers kompensiert wird, so dass die Querschnittsform des Leiters nach dem Auflaufen auf den Träger im Wesentlichen der ursprünglichen Querschnittskontur entspricht. Die Querschnittskontur in runder oder rechteckiger Form des Leiters kann in dieser vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein. Vorteilhaftweise kann der Leiter aufgrund seiner verschiedenen Querschnittskonturen zu der verschiedenen gewünschten Querschnittsform vorgeformt werden, wodurch ein bei Auflaufen auf den Biegebereich des Trägers erzeugter Stauchungs- bzw. Streckungseinfluss, der eine unerwünschte Veränderung der Querschnittkontur im Wesentlichen kompensiert oder vollständig beseitigt werden kann. Damit kann ein möglichst hoher Füllfaktor erreicht und ein von einem Elektromotor erzeugte Drehmoment und dessen Wirkungsgrad erhöht werden.
Vorteilhafterweise kann der Leiter an vorgegebenen Längspositionen und / oder vorgegebenen Querschnittspositionen und / oder mit einer gewünschten Querschnittsform verformt werden, wobei die Längspositionen in Abhängigkeit von einer bereits gewickelten Anzahl von Windungen vorbestimmt sind und insbesondere zumindest für eine vorgegebene Anzahl von Windungen äquidistant sind, und / oder die Querschnittspositionen und / oder die gewünschte Querschnittsform in Abhängigkeit einer Querschnittsdimension und eines Biegeradius des Biegebereichs des Trägers vorbestimmt sind. Beispielsweise kann der Abstand der Längspositionen für alle Windungen einer jeweiligen Lage konstant gehalten werden und für eine nachfolgende Lage entsprechend der durch den Lagensprung bedingten Umfangsvergrößerung der Spule angepasst werden. Weiterhin kann für die vorgegebene Querschnittsdimension und das vorgegebene Biegeradius des Biegebereichs des Trägers die zu einer beim Auflaufen auf den Träger entstehenden Querschnittsverformung formkomplementäre Querschnittsform im Leiter zuvor eingeprägt werden, wodurch eine neue Querschnittskontur nach der Biegung des Querschnitts des Leiters auf den Biegeabschnitt des Trägers generiert wird, wobei die resultierende Querschnittskontur im Prinzip gleich wie eine ursprüngliche Querschnittskontur des Leiters ist. Vorteilhafterweise kann der Abstand der Längspositionen in Abhängigkeit von der Anzahl der bereits gewickelten Windungen und / oder Lagen veränderbar sein, und / oder die Querschnittspositionen und / oder die gewünschte Querschnittsform in Abhängigkeit einer Querschnittsdimension des Leiters und eines Biegeradius des Biegebereich des Trägers veränderbar sein. Vorteilhaftweise können die Querschnittspositionen für alle Windungen vor dem Aufwickeln auf den Träger zu einer jeweiligen geeigneten Querschnittsverformung bereitgestellt sein. Mit anderen Worten können also die Querschnittskonturen und Querschnittspositionen verstellbar sein. Die Erfindung betrifft ferner eine Wickelvorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Spule, wobei die Wickelvorrichtung dazu eingerichtet ist, einen elektrischen Leiter auf einen Träger aufzuwickeln, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen. Die Wickelvorrichtung umfasst eine Umformeinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, den Leiter vor dem Auflaufen auf den Träger in Richtung einer Längsachse der Spule und / oder in seiner Querschnittskontur derart plastisch zu verformen, dass eine resultierende Verformung des Leiters einem gewünschten Windungssprung und einer gewünschten Querschnittsform beim Auflaufen auf den Träger entspricht. Mit einer derartigen Wickelvorrichtung lassen sich die bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Vorteile ebenfalls erreichen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Umformeinrichtung zumindest ein mit dem Leiter zusammenwirkendes, quer zu einer Längserstreckung des Leiters in Richtung einer Längsachse der Spule versetzbares erstes Umformelement. Das bzw. paarweise Umformelmente können quer zu einer Zuführrichtung des Leiters linear oder rotativ versetzbar sein. Durch das erste Umformelement werden die zum Verformen des Leiters notwendigen Querkräfte aufgebracht. Vorteilhafterweise sind zwei erste Umformelemente vorgesehen, welche derart ausgebildet sind, dass diese den Leiter in zueinander entgegengesetzte Richtungen verformen können. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest ein Backenbereich des zumindest ersten Umformelements zur Querschnittsverformung des Leiters in radialer Richtung der Querschnittskontur des Leiters vor dem Auflaufen auf den Träger zu einer gewünschten Querschnittsform vorgeformt sein, so dass eine beim Auflaufen des Leiters auf einen Biegeabschnitt des Trägers entstehende plastische Querschnittsverformung des Leiters durch die vorhergehende Querschnittsverformung des Leiters zu einer gewünschten Querschnittsform durch den Backenbereich des ersten Umformelements in radialer Richtung kompensiert wird, wobei vorzugsweise die Form des Backenbereichs des ersten Umformelements einstellbar ist, und / oder der Backenbereich des ersten Umformelements austauschbar und / oder veränderbar ist. Es ist vorteilhaft, dass durch ein einfaches Austauschen und / oder Verändern des zumindest einen Backenbereiches des ersten Umformelements die beim Auflaufen des Leiters auf den Biegeabschnitt des Trägers entstehende unerwünschte plastische Querschnittsverformung des Leiters angepasste, zumeist formkomplementäre Querschnittsform je nach Querschnittsdimension des Leiters und / oder Biegeradius des Biegeabschnitts des Trägers angepasst werden kann. Die Form des Backenbereichs des ersten Umformelements kann derart einstellbar sein, dass beispielsweise bei Ausformung als Keilelement für rechteckförmige Leiterquerschnitte ein vorbestimmter Winkel je nach Biegeradius oder Leiterdurchmesser gewählt werden kann. Diese Einstellung, beispielsweise der Winkel eines Keilabschnitts des Backenbereichs kann durch Stellelemente wie Stellschrauben verändert oder durch Austausch verschiedener keilförmiger Backenbereiche veränderbar sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können sowohl die Querschnittsverformung des Leiters in radialer Richtung der Querschnittskontur des Leiters als auch das längsaxiale Verformen des Leiters in Richtung der Längsachse der Spule von einem einstückigen Backenbereich des ersten Umformelements durchgeführt werden. Das erste Umformelement mit dem einstückigen Backenbereich ist rechtwinklig zu einer Längserstreckung des Leiters in längsaxialer Richtung des Leiters angeordnet, wobei das erste Umformelement versetzbar ist.
Vorteilhaftweise ist der einstückige Backenbereich eingerichtet, während des vorhergehenden längsaxialen Verformens des Leiters zeitgleich eine Querschnittsverformung des Leiters durchzuführen. Somit kann vorzugsweise das erste Umformelement so ausgestattet sein, dass ein Beginnabschnitt des ersten Umformelements einen längsaxialen und querschnittsverformten Teilabschnitt des Leiters, ein Endabschnitt des ersten Umformelement ein Ende des querschnittsverformten Teilabschnitts des Leiters und ein abgewinkelter Verlaufsbereich des ersten Umformelements einen querschnittsverformten Abwinkelungsabschnitt der Längserstreckung des Leiters umformen, um das längsaxiale Verformen des Leiters durchzuführen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest ein Backenbereich des ersten Umformelements aus zumindest zwei in der Querschnittsebene des Leiters parallelen Teilbackenelementen bestehen, die jeweils verschieden und unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Beim Querschnittsverformen des Leiters kann somit jedes Teilbackenelement separat angesteuert werden, damit kann sich jedes einzelne Teilbackenelement in radialer Richtung vorzugsweise in der Querschnittsebene des Leiters bewegen. Das einzeln angesteuerte Teilbackenelement verformt nur einen Teilbereich der Querschnittskontur des Leiters in radialer Richtung des Querschnitts des Leiters, wodurch die gesamte Querschnittskontur des Leiters einstellbar vorgeformt werden kann. Je höher eine Anzahl der parallel angeordneten Teilbackenelemente ist, desto besser wird die Querschnittsverformung des Leiters erreicht. Insoweit kann nach dem Prinzip eines Nadeldruckers beliebige Konturformen einstellbar und somit eine größtmögliche Flexibilität bzgl. Querschnittsform des Leiters und Biegeverformung des Trägers bei optimiertem Füllfaktor erreicht werden. Es ist weiterhin denkbar, die einzelnen Teilbackenelemente kreisförmig oder umfangsmäßig verteilt um den Leiter anzuordnen, um von mehreren Seiten der Leiterquerschnittskontur eine Verformungsarbeit zu leisten.
Insoweit kann ein dreidimensionales und flexibel anpassbares Umformen des Leiters sowohl in Querschnitts- als auch in Längserstreckung zur Optimierung des Füllfaktors der Wicklungsspule ermöglicht werden. Das Umformen erfolgt vorzugsweise in einem oder mehreren, insbesondere allen Biegeabschnitten des Spulenträgers. Vorteilhafterweise umfasst die Umformeinrichtung ferner zumindest ein mit dem Leiter zusammenwirkendes zweites Umformelement, welches in Richtung der Längserstreckung des Leiters von dem ersten Umformelement beabstandet ist. Das oder die zweiten Umformelemente sind bevorzugt nicht versetzbar, d. h. sie sind an dem Verformungsprozess nur passiv beteiligt. Sie fixieren den Leiter an einem Ende des Übergangsanschnitts, während die ersten Umformelemente aktiv das Verformen bewirken. Das oder die zweiten Umformelemente können aber in ihrer Position justierbar sein. Sie sind bevorzugt in der Zuführrichtung des Leiters betrachtet oberhalb der ersten Umformelemente angeordnet. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, umfasst die Umformeinrichtung zumindest zwei quer zu der Längserstreckung des Leiters voneinander beabstandete erste Umformelemente als ersten Satz Umformelemente und zumindest zwei quer zu der Längserstreckung des Leiters voneinander beabstandete zweite Umformelemente als zweiten Satz Umformelemente, wobei insbesondere der Abstand der ersten Umformelemente zueinander und / oder der Abstand der zweiten Umformelemente zueinander und / oder der Abstand zwischen den ersten Umformelementen und den zweiten Umformelementen veränderbar ist. Durch eine Änderung des Abstandes der ersten Umformelemente zueinander bzw. des Abstandes der zweiten Umformelemente zueinander, kann der jeweilige Spalt zwischen den ersten bzw. den zweiten Umformelementen, durch den der zulaufende Leiter hindurchgeführt wird, an den Querschnitt des Leiters angepasst werden, sodass eine präzise Führung des Leiters während des Umformens gewährleistet ist. Durch eine Änderung des Abstandes zwischen den ersten und den zweiten Umformelementen, kann die Länge des Übergangsabschnitts beeinflusst werden, wobei diese Änderung insbesondere in Abhängigkeit von der bereits gewickelten Lagenzahl erfolgen kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest ein Backenbereich des Satzes von ersten Umformelementen und / oder des Satzes von zweiten Umformelementen zur Querschnittsverformung des Leiters in radialer Richtung der Querschnittskontur des Leiters vor dem Auflaufen auf den Träger zu einer gewünschten Querschnittsform vorgeformt sein, so dass eine beim Auflaufen des Leiters auf einen Biegeabschnitt des Trägers entstehende plastische Querschnittsverformung des Leiters durch die vorhergehende Querschnittsverformung des Leiters durch den Backenbereich der Umformelement kompensiert wird, wobei vorzugsweise der Backenbereich des Satzes der ersten Umformelemente und / oder des Satzes der zweiten Umformelemente einstellbar sind, und / oder der Backenbereich der Umformelemente austauschbar und / oder veränderbar ist. Dies ermöglicht, dass beim Durchführen einer längsaxialen Verformung des Leiters gleichzeitig eine Querschnittsverformung des Leiters durchgeführt wird, indem der Satz der ersten Umformelemente mit zumindest einem Backenbereich und der Satz der zweiten Umformelemente mit zumindest einem Backenbereich zusammenwirken kann. Weiterhin können z.B. durch Stellschrauben und / oder Einsatz von unterschiedlichen Konturformen der Backenbereich verschiedene gewünschten Vorverformungsquerschnitte erzeugt werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Backenbereich des Satzes von ersten und / oder des Satzes von zweiten Umformelementen aus zumindest zwei in der Querschnittsebene des Leiters parallelen Teilbackenelementen bestehen, die jeweils verschieden ansteuerbar sind. Somit können mit dieser Ausführungsform sowohl eine längsaxiale Verformung als auch eine Querschnittsverformung des Leiters durchgeführt werden. Vorteilhaftweise kann jedes Teilbackenelement in Abhängigkeit von einer Querschnittsdimension und / oder eines Biegeradius eines Biegebereichs des Trägers angesteuert werden, so dass eine präzise Querschnittsverformung des Leiters ermöglicht wird. Anderseits ist sowohl die längsaxiale Verformung des Leiters auch durch die einzelnen ansteuerbaren Teilbackenelement separat verstellbar, so dass eine höchstmögliche Flexibilität erreicht werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können zumindest drei Sätze von längsaxial beabstandete Umformelementen mit jeweiligen Backenbereichen umfasst sein, wobei zumindest ein Backenbereich des Satzes von ersten Umformelementen am Beginn eines längsaxialen Verformungsabschnitts des Leiters, zumindest ein Backenbereich des Satzes von zweiten Umformelementen am Ende des längsaxialen Verformungsabschnitts des Leiters und zumindest ein Backenbereich des Satzes von dritten Umformelementen für einen abgewinkelten Verlaufsbereich des längsaxialen Verformungsabschnitts des Leiters ausgebildet sein können, und eine plastische Querschnittsverformung des Verformungsabschnitts bewirken. In dieser Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Satz von ersten Umformelementen mit dem Backenbereich und das Satz von den zweiten Umformelementen mit dem Backenbereich jeweils senkrecht zu dem längsaxialen Verformungsabschnitt angeordnet sind, während das Satz von den dritten Umformelementen mit dem Backenbereich parallel zu dem abgewinkelten Verlaufsbereich des längsaxialen Verformungsabschnitts des Leiters angeordnet ist. Somit wird eine Querschnittsverformung für den längsaxialen Anfangs- und Endbereich und für den abgewinkelten Längsverlauf ermöglicht, wozu drei separat einstellbare Umformelemente bzw. Paare von Umformelementen einsetzbar sind. Somit könne z.B. auch verschiedenartige Querschnittsverläufe im Verlauf des längsaxialen Wicklungssprungs eingeprägt werden, um eine optimierte Packungsdichte benachbarter Leiter im Biegebereich des Spulenträgers zu erreichen. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Wickelvorrichtung eine Zuführeinrichtung für den Leiter auf, wobei die Umformeinrichtung dazu eingerichtet ist, das Umformelement in Abhängigkeit von einer Relativwinkelposition zwischen der Zuführeinrichtung und der Spule zu versetzen. Dadurch kann beispielsweise gewährleistet werden, dass die Verformung immer an einer gewünschten, insbesondere stets derselben Winkelposition der Spule zu liegen kommt.
In der Regel können die Umformelemente relativ zum Träger im Verlauf der Zuführrichtung des Leiters feststehend angeordnet sein. Um eine präzise Umformung herzustellen, bietet es sich dabei an, den Leiter taktweise in Zuführrichtung auf den Träger aufzuwickeln. Um eine hohe Wickelgeschwindigkeit bei gleichzeitig präziser Umformung zu erreichen, bietet es sich in einer bevorzugten Ausführungsform an, die Umformeinrichtung, insbesondere zumindest eines der Umformelemente in Zuführrichtung des Leiters mitbewegbar auszugestalten, so dass während des Umformvorgangs sich das oder die Umformelemente relativ zum Leiter mitbewegen. Hierzu kann die Umformeinrichtung, bzw. die den Umformvorgang vornehmenden Umformelemente in Zuführrichtung des Leiters mitgeführt werden, so dass eine verminderte Relativgeschwindigkeit zur Zuführgeschwindigkeit des Leiters, im Idealfall einen relativen Stillstand zwischen zugeführten Leiter und Umformelement erreicht ist. Das bzw. die Umformelemente können eine axiale Längsumformung und / oder eine plastische Querschnittsverformung in der Laufbewegung des Leiters vornehmen, hiernach sich von diesem lösen und in eine Anfangsposition zurückbewegen, um einen weiteren Umformvorgang - bevorzugt im Abstand der Biegebereiche vorzunehmen. Insoweit pendelt die Umformeinrichtung, zumindest die Umformelemente in einer Amplitude, die von der Länge des Biegebereichs abhängen kann und bewegen sich annähernd oder mit gleicher Geschwindigkeit wie der zugeführte Leiter. Bevorzugt kann die Rückbewegung in die Anfangsposition mit höherer Geschwindigkeit als die Zuführgeschwindigkeit des Leiters erfolgen. Hierdurch kann ein präzises Umformen mit geringem Verschleiß der Umformeinrichtung erreicht werden. ln einer bevorzugten Ausführungsform sind Teile der Umformeinrichtung, insbesondere Umformelemente, die eine längsaxiales Verformen des Leiters und / oder ein Querschnittsverformen des Leiters bewirken, in Zuführrichtung des Leiters sequentiell hintereinander angeordnet, wobei bevorzugt die einzelnen Teile des längsaxialen Verformens und des Querschnittsverformens getrennt voneinander mitbewegbar sind. So können beispielsweise einzelne Umformelemente, die ein plastisches Querschnittsverformen bewirken in Zuführrichtung des Leiters vor dem Auflaufen auf den Träger vor Umformelementen angeordnet sein, die ein längsaxiales Verformen vornehmen. Auch können zwei oder mehrere Umformelemente, die ein längsaxiales Verformen vornehmen, hintereinander angeordnet sein, um komplexe oder variable Wicklungssprünge auszubilden. Auch können einzelne Umformelemente bzw. Teile der Umformeinrichtung, die für eine plastische Querschnittsverformung ausgebildet sind, und Teile, die für eine längsaxiale Umformung ausgebildet sein, mit dem Leiter getrennt bewegbar hintereinander angeordnet sein, und mit gleichen oder verschiedenen Arbeitsgeschwindigkeiten pendeln. Dabei ist auch denkbar, dass auch einzelne Umformelemente einer Mehrzahl von Umformelementen, die ausschließlich für die längsaxiales Umformen oder das plastische Querschnittsverformen eingesetzt sind, unabhängig voneinander bewegbar sind. Somit ist eine Ausgestaltung des Umformprozesses und beispielsweise eine Umrüstung der Umformeinrichtung bei verschiedenen Leiterquerschnitten und Leiterformen sowie verschiedenen Trägertypen sehr einfach realisierbar und die einzelnen Umformschritte können unabhängig voneinander konstruktiv realisiert und gesteuert werden.
ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Zeichnung und der zugehörigen Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird diese Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische und nicht maßstäbliche Seitenansicht einer orthozyklisch gewickelten elektrischen Spule gemäß dem Stand der
Technik;
Fig. 2 und 3 schematische und nicht maßstäbliche Ansichten einer
Wickelvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 4a bis 4d schematische und nicht maßstäbliche Ansichten von Einzelheiten einer Umformeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 5a bis 5d schematische und nicht maßstäbliche Ansichten von Einzelheiten einer Umformeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 6a eine schematische und nicht maßstäbliche Draufsicht einer
Umformeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 6b bis 6d schematische und nicht maßstäbliche Schnittdarstellungen von
Einzelheiten der in Fig. 6a dargestellten Umformeinrichtung;
Fig. 7 eine schematische und nicht maßstäbliche Draufsicht einer
Umformeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 8a und 8b schematische und nicht maßstäbliche Schnittdarstellungen von Einzelheiten einer Umformeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Fig. 1 zeigt eine teilweise gewickelte elektrische Spule 10 mit einem orthozyklischen Wicklungsaufbau. Die Spule 10 umfasst einen Träger, welcher im Ausführungsbeispiel als Spulenkörper 12 ausgestaltet ist, welcher eine Mantelfläche 14 aufweist, die sich entlang einer Längsachse L erstreckt. Der Spulenkörper 12 wird stirnseitig von zwei Flanschen 16 begrenzt, welche die Mantelfläche 14 in radialer Richtung allseits überragen. Die Flansche 16 erstrecken sich in Ebenen, die senkrecht zur Längsachse L verlaufen. Der Spulenkörper 12 ist rillenfrei aufgebaut, d. h., die Mantelfläche 14 ist frei von Vertiefungen oder Erhebungen, welche bei herkömmlichen Herstellverfahren für orthozyklisch gewickelte Spulen benötigt werden. Anstelle des hier gezeigten Spulenkörpers 12 kann auch ein Wickeldorn als Träger verwendet werden, von dem die Spule nach erfolgter Wicklung und gegebenenfalls einem anschließenden Verpacken der Windungen, als freitragende Spule abgenommen werden kann. Der Wickeldorn ist vorteilhafterweise ebenfalls rillenfrei ausgebildet.
Auf dem Spulenkörper 12 ist ein elektrischer Leiter oder Draht 20 in mehreren Windungen 18 aufgewickelt. Die einzelnen Windungen 18 liegen mit Ausnahme eines bestimmten Winkelbereichs in Ebenen, die parallel zu den Flanschen 16 und damit senkrecht zu der Längsachse L verlaufen. In den Bereichen, wo die Windungen 18 nicht parallel zu den Flanschen 16 verlaufen, geht der Draht 20 von einer Windung zur nächsten über. Dieser Bereich wird als Windungssprung 22 bezeichnet. Beim Wickeln der Spule 10, kann der Draht mithilfe einer Zuführeinrichtung (in Fig. 1 nicht dargestellt) an den Spulenkörper 12 herangeführt werden. Nach dem Wickeln einer vollständigen Windung 18, wird die Zuführeinrichtung um einen Betrag entsprechend des Drahtdurchmessers in einer parallel zur Längsachse L verlaufenden Ablegerichtung A versetzt.
Nachdem eine Lage der Spule 10 gewickelt wurde, wird die Ablegerichtung A umgekehrt.
Eine orthozyklisch gewickelte Spule 10 kann einen maximalen mechanischen Füllfaktor von 91 % aufweisen, wobei dies jedoch nur für den Teil der Spule 10 gilt, in dem die Windungen 18 orthozyklisch ausgerichtet sind. In einem Übergangsbereich, in dem der Windungssprung 22 vorliegt, ist der Füllfaktor aufgrund der sich kreuzenden Leiter benachbarter Windungslagen geringer.
In Fig. 2 und 3 ist eine beispielhafte Wickelvorrichtung 30 zum Herstellen einer elektrischen Spule, insbesondere einer orthozyklisch gewickelten Spule 10 gemäß Fig. 1 , gezeigt. Im Ausführungsbeispiel kann die Wickelvorrichtung 30 nach dem Linearwickelverfahren arbeiten. Hierzu kann der Spulenkörper 12 um seine Längsachse L rotiert werden, wobei eine Zuführeinrichtung (nicht dargestellt) den Draht 20 entsprechend dem Windungsfortschritt in Richtung der jeweiligen Ablegerichtung A kontinuierlich oder in diskreten Schritten verschieben kann.
Die Wickelvorrichtung 30 umfasst eine Umformeinrichtung 32, in welcher der von einer Vorratsspule (nicht dargestellt) kommende Draht in einer Zuführrichtung Z einläuft und die Umformeinrichtung 32 in Richtung der Spule 10 verlässt.
Die Umformeinrichtung 32 weist ein Paar von zweiten, versetzbaren Umformelementen 34A, 34B sowie ein davon entgegen der Zuführrichtung Z beabstandetes Paar von ersten, feststehenden Umformelementen 36A, 36B auf. Der Draht 20 verläuft zwischen den Umformelementen 34A, 34B bzw. 36A, 36B hindurch. Der Abstand zwischen den feststehenden Umformelementen 34A, 34B und zwischen den versetzbaren Umformelementen 36A, 36B kann einstellbar sein, um eine Anpassung an unterschiedliche Drahtstärken zu gewährleisten. Die versetzbaren Umformelemente 36A, 36B befinden sich in Fig. 2 in ihrer Neutrallage, in welcher der Spalt zwischen den Umformelementen 36A, 36B mit dem Spalt zwischen den feststehenden Umformelementen 34A, 34B fluchtet. Die versetzbaren Umformelemente 36A, 36B können mithilfe von geeigneten Antriebsvorrichtungen, beispielsweise Pressluftzylindern, in einer Versetzrichtung V, welche parallel zu der Längsachse L der Spule und quer, insbesondere senkrecht zu der Zuführrichtung Z des Drahtes 20 verläuft, versetzt werden. Das Versetzen kann dabei in Positionen beiderseits der in Fig. 2 dargestellten Neutrallage erfolgen, wobei in Fig. 3 nur das Versetzen in die linke Position dargestellt ist. Das Versetzen der versetzbaren Umformelemente 36A, 36B erfolgt gleichsinnig, wobei der Abstand oder Spalt zwischen den versetzbaren Umformelementen 36A, 36B im Wesentlichen erhalten bleibt. Es kann jedoch auch eine geringfügige Abstandsverkleinerung vorgesehen sein, um den Draht 20 während des Umformvorgangs zu klemmen.
Mithilfe der Umformeinrichtung 32 wird der Draht 20 derart verformt, dass die Verformung einen gerade verlaufenden Übergangsabschnitt 40 aufweist, welcher geneigt zu den beiden parallel versetzt zueinander verlaufenden, benachbarten Leiterabschnitten verläuft. Die Biegeradien zwischen dem Übergangsabschnitt 40 und den parallel versetzt zueinander verlaufenden Leiterabschnitten werden bevorzugt so eng gewählt, wie es das verwendete Drahtmaterial zulässt, um eine möglichst kompakte Wicklung zu erzielen, bei welcher der Windungssprung 22 sich nur über einen möglichst geringen Winkelbereich einer jeweiligen Windung 18 erstreckt.
Durch das Versetzen der Umformelemente 36A, 36B wird in dem zulaufenden Draht 20 eine annähernd S-förmige längsaxiale Verformung 38 erzeugt, welche dem gewünschten Windungssprung 22 der Spule 10 entspricht. Der Draht 20 wird durch die Umformelemente 34A, 34B, 36A, 36B nicht nur plastisch verformt, sondern auch elastisch, sodass das Maß des Versatzes der längsaxialen Verformung 38 nach dem Freigeben durch die Umformelemente 34A, 34B, 36A, 36B bzw. nach dem Verlassen der Umformeinrichtung 32 aufgrund der elastischen Rückstellkräfte wieder etwas kleiner wird, als es dem Verstellweg der versetzbaren Umformelemente 36A, 36B entsprechen würde. Um diese Rückstellwirkung zu kompensieren, kann der Verstellweg der versetzbaren Umformelemente 36A, 36B über das Maß des gewünschten Windungssprungs 22 erhöht werden. Bei dieser Erhöhung kann ggf. auch eine weitere Rückverformung des Drahtes 20 berücksichtigt werden, die durch eine Drahtbremse (nicht dargestellt) verursacht wird, welche oberhalb der Umformeinrichtung 32 vorgesehen sein kann, um einen geeigneten Wickelzug auf den einlaufenden Draht 20 auszuüben. Das Umformen oder Verformen des Drahtes 20, kann in bestimmten Längsabständen des Drahtes 20 erfolgen, wobei sich diese Abstände aus dem Umfang der jeweiligen Windungen 18 ergeben. Die Umformeinrichtung 32 wird jeweils dann betätigt, wenn der Draht 20 eine entsprechende Längsposition erreicht hat, wobei diese Längsposition direkt durch Messen der durchlaufenden Drahtlänge oder indirekt in Abhängigkeit von einer jeweiligen Winkelposition der rotierenden Spule 10 bestimmt werden kann.
Wenn eine Windungslage vollständig gewickelt wurde, erfolgt eine Umkehr der Ablegerichtung A. Zugleich wird auch die Versetzrichtung V geändert, sodass die längsaxiale Verformung 38 einen spiegelbildlichen Verlauf aufweist. Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Anordnung verlaufen die Ablegerichtung A des Drahtes 20 auf der Spule 10 und die Versetzrichtung der versetzbaren Umformelemente 36A, 36B in entgegengesetzter Richtung.
Bei dem hier gezeigten Linearwickelverfahren ist eine separate Zuführeinrichtung für den Draht 20 nicht dargestellt. Die Funktion einer Zuführeinrichtung kann auch durch ein lineares Versetzen der Umformeinrichtung 32 in Richtung der Ablegerichtung A erfüllt werden, wobei dieses Versetzen kontinuierlich oder schrittweise, z. B. synchron mit dem Auflaufen der Verformung auf dem Spulenkörper 12, erfolgen kann. Zum Versetzen der Umformeinrichtung 32 kann eine nicht dargestellte Versteilvorrichtung vorgesehen sein.
Durch die erfindungsgemäße Wickelvorrichtung 10 und durch das damit durchgeführte Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Spule 10 ist es möglich, insbesondere orthozyklisch gewickelte Spulen herzustellen, welche einen definierten, durch die plastische längsaxiale Verformung 38 in den Leiter 20 eingeprägten Windungssprung 22 aufweisen. Durch die Vorprägung des Windungssprungs 22, wird ein Verrutschen von einzelnen Windungen und damit ein unerwünschtes Erzeugen von wilden Wicklungen vermieden, welche den Füllfaktor wesentlich reduzieren. Somit wird ein präzises Wickeln der Spule 10 mit maximalem Füllfaktor ermöglicht.
Die Figs. 4a bis 4d zeigen einen teilweise zu vorformenden Leiter 20 mit einem Paar von ersten Umformelementen 34A, 34B, wobei ein Leiter 20 mit einer rechteckigen Querschnittsform in einer Zuführrichtung Z einläuft. Im Ausführungsbeispiel kann eine Umformeinrichtung 32 lediglich das Paar von den ersten Umformelementen 34A, 34B aufweisen, um eine gewünschte Querschnittsform Y des Leiters 20 durch einen Backenbereich 46 einzuprägen. Wie in Fig. 4a dargestellt, entsteht beim Auflaufen des Leiters 20 auf einen Biegebereich eines Trägers 12 durch ein Biege und Streckumformung im radialen Verlauf des Leiterquerschnitts bei einem nicht vorgeprägten Leiterquerschnitt eine trapezförmige plastische Verformung W der ursprünglichen Querschnittskontur X des Leiters 20, die für einen hohen Füllfaktor unerwünscht ist, da die Leiter 20 im Biegebereich eine verringerte Packungsdichte aufweisen würden. Mit dem Backenbereich 46 kann eine gewünschte Querschnittsform Y des Leiters vor dem Auflaufen auf den Träger 12 eingeprägt werden, die die vorhergehende entstehende plastische Querschnittsverformung W kompensieren kann, so dass die Querschnittsform des Leiters 20 nach dem Auflaufen auf den Träger 12 grundsätzlich der ursprünglichen Querschnittskontur X entspricht, siehe Fig. 4d. Ein Keilelement mit einem Winkel α kann als Backenbereich 46 mit Stellschrauben 52 jeweils am Umformelement 34A, 34B befestigt werden, wodurch der Winkel α zum Erzeugen von verschiedenen gewünschten Querschnittsformen Y einstellbar ist. In den Figs. 5a bis 5d ist ein teilweise in einer Zuführrichtung Z einlaufenden und zu vorformenden Leiter 20 mit rundem Querschnitt mit einem Paar von ersten Umformelementen 34A, 34B dargestellt, wobei ein Backenbereich 46 einen Radius R1 und einen Radius R2 aufweist, wobei der Radius R1 größer als der Radius R2 ausgebildet ist, wie in Fig. 5c gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Leiter 20 mit einem Rundquerschnitt exemplarisch betrachtet, der eine ursprüngliche kreisrunde Querschnittskontur X aufweist. Mit dem Backenbereich 46 kann eine beim Aufwickeln des Leiters 20 auf einen Träger 12 unerwünscht entstehende plastische Querschnittsverformung W (siehe Fig. 5a), die in Form einer gestauchten Ellipse gezeigt ist, kompensiert werden. Dadurch kann eine der ursprünglichen Querschnittskontur X entsprechende Querschnittform des Leiters 20 erreicht werden, wie dies Fig. 5d illustriert. Eine in der Fig. 6a gezeigte Umformeinrichtung 32 umfasst in Längsrichtung des Leiterverlaufs drei Paare von unabhängig ansteuerbaren Umformelementen 34A, 34B, 36A, 36B, 42A, 42B, wobei jedes Umformelement 34A, 34B, 36A, 36B, 42A, 42B einen Backenbereich 46 aufweist. Das Paar von ersten Umformelementen 34A, 34B ist am Anfang eines längsaxialen Verformungsabschnitts 50 eines Leiters 20 angeordnet, das Paar von zweiten Umformelementen 36A, 36B ist am Ende des längsaxialen Verformungsabschnitts 50 des Leiters 20 angeordnet, und das Paar von dritten Umformelementen 42A, 42B ist parallel zu einem um einen Übergangswinkel ß abgewinkelten Verlaufsbereich des längsaxialen Verformungsabschnitts 50 des Leiters 20 angeordnet. Der Leiter 20 läuft in einer Zuführrichtung Z ein. Mit dieser Ausführungsform kann nicht nur eine längsaxiale Verformung des Leiters 20 sondern vorteilhafterweise auch eine Querschnittsverformung des Leiters in radialer Richtung des Querschnitts des Leiters 20 durchgeführt werden. Es besteht die Möglichkeit, den Querschnitt des Leiters im Anfangs- und Endbereich mit einer anderen Form als den Abwinkelungsbereich zu verformen, so dass der Füllfaktor im Biegebereich erhöht bzw. höhere Biegeradien bei akzeptablen Füllfaktoren ermöglicht werden können.
In der Figs. 6b bis 6d sind Schnittdarstellungen an unterschiedlichen Längspositionen der in der Fig. 6a gezeigten Umformeinrichtung dargestellt. Ein Keilelement mit einem Winkel α kann als Backenbereich 46 des ersten, zweiten und dritten Umformelements 34A, 34B, 36A, 36B, 42A, 42B ausgebildet sein, wobei sich der Winkel α der einzelnen Backenbereiche auch unterscheiden kann, bzw. ein Winkelverlauf entlang der Längsersteckung des Leiters 20 vorzugsweise kontinuierlich veränderbar ist. Durch Austauschen des Keilelements kann die Backenkontur bzw. der Winkel α verändert werden, so dass abhängig vom Leiterquerschnitt oder Biegeradius am Träger 12 verschiedene gewünschte Querschnittsformen Y erzeugt werden, um verschiedenen entstehenden plastischen Querschnittsverformungen des Leiters 20 entgegenzuwirken.
In der Fig. 7 ist ein Verformungsabschnitt 50 eines Leiters 20 dargestellt, wobei ein einstückiges Umformelement als viertes Umformelement 44A, 44B der Umformeinrichtung 32 ausgebildet ist. Hierdurch können sowohl eine Querschnittsverformung des Leiters 20 in radialer Richtung B der Querschnittskontur X des Leiters 20 als auch eine längsaxiale Verformung des Leiters 20 in Richtung der in der Fig. 2 gezeigten Längsachse L der Spule 10 von einem einstückigen Backbereich 46 des vierten Umformelements 44A, 44B vorgenommen werden, wodurch der Leiter 20 in seiner Längserstreckung um einen Übergangswinkel ß abgewinkelt werden kann. Der Leiter 20 läuft in eine Zuführrichtung Z ein. Das einstückige Umformelement 44A bzw. 44b ermöglicht eine plastische Querschnittsverformung bei gleichzeitiger längsaxialer Abwinkelung.
Die Figs. 8a und 8b zeigen in einer Querschnittsansicht eines Leiters 20 ein Paar aus zwei ersten Umformelementen 34A, 34B, die jeweils einen Backenbereich 46 umfassen. Jeder Backenbereich 46 umfasst wiederum drei Teilbackenelemente 48, die in einer Querschnittebene eines Leiters 20 parallel zueinander angeordnet sind. Jedes Teilbackenelement 48 kann sich in radialer Richtung B einer Querschnittskontur X des Leiters 20 bewegen, wobei jedes Teilbackenelement 48 separat ansteuerbar ist. Mit den Teilbackenelementen 48 kann der Leiter 20 vor dem Auflaufen auf einen Träger 12 in radialer Richtung B der Querschnittskontur X des Leiters 20 zu einer gewünschten Querschnittsform Y vorgeformt werden. Durch die separate Ansteuerung jedes Teilbackenelements können flexible verschiedene Querschnittsverformungen erreicht werden, so dass beim Einsatz unterschiedlicher Leiterquerschnitte oder verschieden gebogener Träger eine einfache Anpassung ohne konstruktive Veränderung der Umformelemente zur Erreichung eines optimierten Wicklungssprungs und einer optimierten Füllfaktors im Biegebereich der Spule ermöglicht wird. Eine derartige Ausführung bietet sich insbesondere bei der Herstellung von Spezialwicklungen in geringen Stückzahlen bei höchsten Qualitätsansprüchen an. Bezugszeichenliste
10 Spule
12 Träger, Spulenkörper
14 Mantelfläche
16 Flansch
18 Windung
20 Leiter, Draht
22 Windungssprung
30 Wickelvorrichtung
32 Umformeinrichtung
34A, 34B erstes Umformelement, feststehendes Umformelement
36A, 36B zweites Umformelement, versetzbares Umformelement
38 längsaxiale Verformung
40 Übergangsabschnitt
42A, 42B drittes Umformelement
44A, 44B erstes / viertes Umformelement
46 Backenbereich
48 Teilbackenelement
50 längsaxialer Verformungsabschnitt
52 Schraube
A Ablegerichtung
B radiale Richtung
L Längsachse
V Versetzrichtung
Z Zuführrichtung
α Winkel
ß Übergangswinkel
R1 , R2 Radius
X ursprüngliche Querschnittskontur
Y gewünschte Querschnittsform
W entstehende plastische Querschnittsverformung

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Spule (10), bei welchem ein elektrischer Leiter (20) auf einen Träger (12) aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (20) vor dem Auflaufen auf den Träger (12) in Richtung einer Längsachse (L) der Spule (10) und / oder in seiner Querschnittskontur (X) derart plastisch verformt wird, dass eine resultierende Verformung (38) des Leiters (20) einem gewünschten Windungssprung (22) und / oder einer gewünschten Querschnittsform (Y) beim Auflaufen auf den Träger (12) entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (10) als eine orthozyklische Wicklung aufgebaut wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) eine rillenfrei ausgebildete Mantelfläche aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das längsaxiale Verformen derart durchgeführt wird, dass die beiden Leiterabschnitte, welche sich unmittelbar vor und hinter der Verformung (38) befinden, parallel und in Richtung der Längsachse der Spule (10) versetzt zu einander verlaufen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das längsaxiale Verformen ferner derart durchgeführt wird, dass zwischen den beiden parallel versetzt zueinander verlaufenden Leiterabschnitten ein gerader Übergangsabschnitt (40) gebildet ist, welcher um einen Übergangswinkel ß geneigt zu den beiden parallel versetzt zueinander verlaufenden Leiterabschnitten verläuft.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des längsaxialen Übergangsabschnitts (40) und / oder der Übergangswinkel ß veränderbar sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (20) ein Draht ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die plastische Verformung der Querschnittskontur (X) des Leiters (20) zu einer gewünschten Querschnittsform (Y) so gewählt ist, dass eine entstehende plastische Verformung des Leiters beim Auflaufen auf einen Biegebereich des Trägers (12) kompensiert wird, so dass die Querschnittsform des Leiters (20) nach dem Auflaufen auf den Träger (12) im Wesentlichen der ursprünglichen Querschnittskontur (X) entspricht.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (20) an vorgegebenen Längspositionen und / oder vorgegebenen Querschnittspositionen und / oder mit einer gewünschten Querschnittsform (Y) verformt wird, wobei die Längspositionen in Abhängigkeit von einer bereits gewickelten Anzahl von Windungen (18) vorbestimmt sind und insbesondere zumindest für eine vorgegebene Anzahl von Windungen (18) äquidistant sind, und / oder die Querschnittspositionen und / oder die gewünschte Querschnittsform (Y) in Abhängigkeit einer Querschnittsdimension und eines Biegeradius des Biegebereichs des Trägers (12) vorbestimmt sind.
10.Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Längspositionen in Abhängigkeit von der Anzahl der bereits gewickelten Windungen (18) und / oder Lagen veränderbar ist und / oder die Querschnittspositionen und / oder die gewünschte Querschnittsform (Y) in Abhängigkeit einer Querschnittsdimension des Leiters (20) und eines Biegeradius des Biegebereich des Trägers (12) veränderbar ist.
1 1 .Wickelvorrichtung (30) zum Herstellen einer elektrischen Spule (10), wobei die Wickelvorrichtung (30) dazu eingerichtet ist, einen elektrischen Leiter (20) auf einen Träger (12) aufzuwickeln, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Umformeinrichtung (32), welche dazu ausgelegt ist, den Leiter (20) vor dem Auflaufen auf den Träger (12) in Richtung einer Längsachse (L) der Spule (10) und / oder in seiner Querschnittskontur (X) derart plastisch zu verformen, dass eine resultierende Verformung (38) des Leiters (20) einem gewünschten Windungssprung (22) und /oder einer gewünschten Querschnittsform (Y) beim Auflaufen auf den Träger (12) entspricht.
12. Wickelvorrichtung (30) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umformeinrichtung (32) zumindest ein mit dem Leiter (20) zusammenwirkendes, quer zu einer Längserstreckung des Leiters (20) in Richtung einer Längsachse der Spule (10) versetzbares erstes Umformelement (34A, 34B) umfasst.
13. Wickelvorrichtung (30) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet dass zumindest ein Backenbereich (46) des zumindest ersten Umformelements (34A, 34B; 44A, 44B) zur Querschnittsverformung des Leiters (20) in radialer Richtung (B) der Querschnittskontur (X) des Leiters (20) vor dem Auflaufen auf den Träger (12) zu einer gewünschten Querschnittsform (Y), vorgeformt ist, so dass eine beim Auflaufen des Leiters (20) auf einen Biegeabschnitt des Trägers (12) entstehende plastische Querschnittsverformung des Leiters (20) durch die vorhergehende Querschnittsverformung des Leiters (20) zu einer gewünschten Querschnittsform (Y) durch den Backenbereich (46) des ersten Umformelements (34A, 34B; 44A, 44B) in radialer Richtung (B) kompensiert wird, wobei vorzugsweise die Form des Backenbereichs (46) des ersten Umformelements (34A, 34B; 44A, 44B) einstellbar ist, und / oder der Backenbereich (46) des ersten Umformelements (34A, 34B; 44A, 44B) austauschbar und / oder veränderbar ist.
14. Wickelvorrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet dass sowohl die Querschnittsverformung des Leiters (20) in radialer Richtung (B) der Querschnittskontur (X) des Leiters (20) als auch das längsaxiale Verformen des Leiters (20) in Richtung der Längsachse (L) der Spule (10) von einem einstückigen Backenbereich (46) des ersten Umformelements (44A, 44B) durchgeführt wird.
15. Wickelvorrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Backenbereich (46) des ersten Umformelements (34A, 34B; 44A, 44B) aus zumindest zwei in der Querschnittsebene des Leiters (20) parallelen Teilbackenelementen (48) besteht, die jeweils verschieden ansteuerbar ist.
16. Wickelvorrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformeinrichtung (32) ferner zumindest ein mit dem Leiter (20) zusammenwirkendes zweites Umformelement (36A, 36B) umfasst, welches in Richtung der Längserstreckung des Leiters (20) von dem ersten Umformelement (34A, 34B) beabstandet ist.
17. Wickelvorrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformeinrichtung (20) zumindest zwei quer zu der Längserstreckung des Leiters (20) voneinander beabstandete erste Umformelemente (34A, 34B) als ersten Satz Umformelente (34A, 34B) und zumindest zwei quer zu der Längserstreckung des Leiters (20) voneinander beabstandete zweite Umformelemente (36A, 36B) als zweiten Satz Umformelemente (36A, 36B) umfasst, wobei insbesondere der Abstand der ersten Umformelemente (34A, 34B) zueinander und / oder der Abstand der zweiten Umformelemente (36A, 36B) zueinander und / oder der Abstand zwischen den ersten Umformelementen (34A, 34B) und den zweiten Umformelementen (36A, 36B) veränderbar ist.
18. Wickelvorrichtung (30) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Backenbereich (46) des Satzes von ersten Umform- elementen (34A, 34B) und / oder des Satzes von zweiten Umformele- menten (36A, 36B) zur Querschnittsverformung des Leiters (20) in radialer Richtung (B) der Querschnittskontur (X) des Leiters (20) vor dem Auflaufen auf den Träger (12) zu einer gewünschten Querschnittsform (Y) vorgeformt sind, so dass eine beim Auflaufen des Leiters (20) auf einen Biegeabschnitt des Trägers (12) entstehende plastische Querschnittsverformung des Leiters (20) durch die vorhergehende Querschnittsverformung des Leiters (20) durch den Backenbereich (46) der Umformelemente (34A, 34B, 36A, 36B) kompensiert wird, wobei vorzugsweise der Backenbereich (46) des Satzes der ersten Umformelemente (34A, 34B) und / oder des Satzes der zweiten Umformelemente (36A, 36B) einstellbar sind, und / oder der Backenbereich (46) der Umformelemente (34A, 34B, 36A, 36B) austauschbar und / oder veränderbar ist.
19. Wickelvorrichtung (30) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Backenbereich (46) des Satzes von ersten und / oder des Satzes von zweiten Umformelementen (34A, 34B, 36A, 36B) aus zumindest zwei in der Querschnittsebene des Leiters (20) parallelen Teilbackenelementen (48) besteht, die jeweils verschieden ansteuerbar sind.
20. Wickelvorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei Sätze von längsaxial beabstande- te Umformelementen (34A, 34B, 36A, 36B, 42A, 42B) mit jeweiligen Backenbereichen (46) umfasst sind, wobei zumindest ein Backenbereich (46) des Satzes von ersten Umformelementen (34A, 34B) am Beginn eines längsaxialen Verformungsabschnitts (50) des Leiters (20), zumindest ein Backenbereich (46) des Satzes von zweiten Umformelementen (36A, 36B) am Ende des längsaxialen Verformungsabschnitts (50) des Leiters (20) und zumindest ein Backenbereich (46) des Satzes von dritten Umformelementen (42A, 42B) für einen abgewinkelten Verlaufsbereich des längsaxialen Verformungsabschnitts (50) des Leiters (20) ausgebildet sind, und eine plastische Querschnittsverformung des Verformungsabschnitts (50) bewirken.
21 .Wickelvorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformeinrichtung (32), insbesondere zumindest eines der Umformelemente (34A, 34B, 36A, 36B, 42A, 42B, 44A, 44B) in Zuführrichtung (Z) mitbewegbar ist, so dass während des Umformvorgangs sich das oder die Umformelemente (34A, 34B, 36A, 36B, 42A, 42B, 44A, 44B) relativ zum Leiter mitbewegen.
22. Wickelvorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, das Teile der Umformeinrichtung (32), insbesondere Umformelemente (34A, 34B, 36A, 36B, 42A, 42B, 44A, 44B), die eine längsaxiales Verformen des Leiters (20) und / oder ein Querschnittsverformen des Leiters (20) bewirken, in Zuführrichtung (Z) hintereinander angeordnet sind, wobei bevorzugt die einzelnen Teile des längsaxialen Verformens und des Querschnittsverformens getrennt voneinander mitbewegbar sind.
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