Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Wickeln von windungsspezifischen Drahtlängen und einen Rotor oder Stator mit einer Spulenwicklung mit windungsspezifischen Drahtlängen.

Zur Herstellung von Rotoren oder Statoren mit einem hohen Wirkungsgrad sind bereits eine Vielzahl von Verfahren entwickelt worden, die sich mit dem Erzeugen von Spulenwicklungen einer Spule befassen. Spulenwicklungen werden mittels eines geeigneten Verfahrens gewickelt um anschließend mittels eines geeigneten Verfahrens in Nuten eines Rotor- oder Statorkörpers eingezogen zu werden. Die Nuten in einem Rotor- oder Statorkörper verlaufen in der Regel parallel zu einer Rotationsachse und erstrecken sich radial in dem Rotor oder Statorkörper. Für Radialflussmaschinen sind Konfigurationen bekannt, bei denen die Nuten radial nach innen geöffnet oder radial nach außen geöffnet sind. Für Axialflussmaschinen sind Konfigurationen bekannt, bei denen Nuten in axialer Richtung der Rotationsachse geöffnet sind. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf eine Ausprägung für Radialflussmaschinen.

Die Spulenwicklung weist gerade Drahtabschnitte auf, die in die Nuten eingezogen werden. Eine Spulenwicklung kann dabei mehrlagig in den Nuten einliegen. Bezogen auf den Rotor- oder Statorkörper axial außerhalb der Nuten gehen die geraden Drahtabschnitte der Spulenwicklung in geneigte oder gebogene Abschnitte über. Diese geneigten Abschnitte bilden einen Übergang zu einer weiteren nicht notwendigerweise direkt benachbarten Nut, in der wiederum gerade Drahtabschnitte der Spulenwicklung einliegen.

Die im Wesentlichen zylinderförmigen Rotor- oder Statorkörper und die radial verlaufenden Nuten bedingen, dass bezogen auf den Rotor- oder Statorkörper radial außen liegende Windungen der Spulenwicklung eine längere Drahtlänge aufweisen müssen, als radial weiter innen liegende Windungen einer Spulenwicklung. Die Drahtlänge einer Spulenwindung ist die Länge, die ein Leitungsdraht einschließlich der zwei geraden Abschnitte und der dazwischen liegenden Wickelköpfe benötigt, um diese zwei geraden Abschnitte, die jeweils in einer Nut einliegen, miteinander, sowie mit der jeweils nächsten Windung zu verbinden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ein radial äußerer Umfang eines im Wesentlichen zylinderförmigen Rotor- oder Statorkörpers größer ist als ein radial weiter innen liegender Umfang. Hierbei ist es unerheblich, ob es sich bei den Nuten um Nuten mit parallelen Nutflanken handelt, oder um Nutflanken mit radial zu- oder abnehmendem Abstand in Umfangsrichtung handelt.

Wickelvorrichtungen und Verfahren zum Erzeugen von Spulenwicklungen und zum Bestücken eines Einziehwerkzeuges zum gruppenweisen Einziehen der Spulenwicklungen in einen Rotor oder Stator sind aus dem Stand der T echnik hinlänglich bekannt.

Die Spulenwicklungen können durch wendeiförmiges Wickeln von Leitungsdraht, typischerweise von im Querschnitt runden oder im Querschnitt rechteckigen Kupferlackdraht, um ein Wickelwerkzeug erzeugt und anschließend in einem Rotor- oder Statorkörper oder in einem Zwischenschritt in einem Einziehwerkzeug abgelegt. Es kann hierbei ein Einzeldraht oder mehrere parallele Leitungsdrähte nebeneinander zu dem Wickelwerkzeug geführt werden, wodurch und so gleichzeitig mehrere parallel verlaufende Leiterwicklungen auf dem Wickelwerkzeug, das als Schablone ausgebildet sein kann, erzeugt werden. Als Leitungsdraht kann ein massiver Draht, ein Drahtbündel oder ein Litzendraht zum Einsatz kommen.

Der Leitungsdraht wird von einem Drahtspeicher kommend über eine Drahtzufuhreinrichtung zu dem Wickelwerkzeug geführt. Man unterscheidet zwischen sogenannten Flyer-Verfahren, bei denen die Drahtzufuhreinrichtung um eine Schablone herumgeführt wird, und Wickelverfahren, bei denen eine Wickelschablone rotiert (Schablonenwickeln).

Für das Schablonenwickeln ist im Stand der Technik vorgesehen, dass für jede zu wickelnde Spule eine feste Breite gewählt wird, wie beispielsweise in DE 10 2017 109 100 A1 beschrieben ist.

Für das Wickeln von verschiedenen Spulenweiten kann das Wickelwerkzeug demnach auch verschiedene Stufen aufweisen, damit das Wickelwerkzeug für alle Spulen einer Phase eingesetzt werden kann. Die verschiedenen Spulenweiten haben dabei den Zweck, verschiedene Anzahlen an Nuten in Umfangsrichtung zu überbrü- cken. Wesentlich ist nach den Verfahren aus dem Stand der Technik, dass die Wickelbreite der jeweiligen hergestellten Spule während des Wickelns konstant ist. Im Anschluss wird die Spulenwicklung in den Rotor oder Stator ggf. mit Hilfe eines Einziehwerkzeugs phasenweise eingezogen.

Das Definieren einer festen Windungsbreite bzw. Spulenbreite je Spule hat den Nachteil, dass die einzelnen Windungen der Spule nicht auf den spezifischen Abstand zur nächsten für die Spule vorgesehenen Nut eingestellt sind, welcher wegen des oben beschriebenen geometrischen Effekts abhängig von der radialen Lage der Windung innerhalb der Nut abhängig ist. Stattdessen wird die Spulenweite bspw. über die Mitte der Nut und den Abstand in Umfangsrichtung bestimmt. Die einzelnen Spulenwindungen jeder Spule weisen also jeweils dieselbe Drahtlänge auf. Es muss eine Drahtlänge gewählt werden, die den größtmöglichen Abstand zwischen den für den Einzug der jeweiligen Spule vorgesehenen Nuten abbilden kann. Für die radiale Position, bei der die Abstände der Nuten in Umfangsrichtung geringer sind, ergibt sich daher bei gleichbleibender Drahtlänge für die geraden Drahtabschnitte und für eine über die Spule hinweg konstante Drahtlänge eine größere Länge die sich in den axial außerhalb der Nuten liegenden Wickelköpfen wiederfindet. Diese an sich unnötige Drahtlänge erhöht den Platzbedarf der einzelnen Windung der Spule, erhöht den Leitungswiderstand innerhalb der Spule und sorgt beim Einzug der Spule für eine Instabilität bei der Positionierung der geraden Abschnitte innerhalb der Nut.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, und eine Lösung zu finden, mit der sich eine Spulenwicklung optimiert auf die Geometrie eines für den Einzug der Spulenwicklung vorgesehenen Rotoroder Statorkörpers herstellen lässt.

Hauptmerkmale der Erfindung sind im Anspruch 1 sowie in Anspruch 8 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7 und 9 bis 10.

Für ein Verfahren zur Herstellung von zumindest einer zum Einzug in zwei in Umfangsrichtung versetzten axialen oder radialen Nuten eines Rotor- oder Statorkörpers vorgesehenen Spule, wobei die Spule mehrere Spulenwindungen mit unterschiedlicher Drahtlänge hat, sind erfindungsgemäß die folgenden Verfahrensschritte vorgesehen: Zuführen eines oder mehrerer Leitungsdrähte zu einem Wickelwerkzeug mittels einer ersten Drahtzuführung; Wickeln zumindest einer ersten Spulenwindung einer Spule durch Umwickeln des Wickelwerkzeugs mit einem oder mehreren der zugeführten Leitungsdrähte in einer ersten Drahtlänge; Wickeln wenigstens einer weiteren Spulenwindung derselben Spule durch Umwickeln des Wickelwerkzeugs mit dem einen oder mehreren Leitungsdrähten in einer weiteren Drahtlänge, wobei sich die weitere Drahtlänge von der ersten Drahtlänge unterscheidet.

Als Wickelwerkzeug kann beispielsweise eine flache Wickelschablone angesehen werden, um die der eine oder die mehreren zugeführten Leitungsdrähte wendelför- mig herumgewickelt werden. Es ist auch denkbar und durch den Begriff umwickeln mit erfasst, dass das Wickelwerkzeug, insbesondere eine flache Wickelschablone, selbst drehbar ist und so der eine oder die mehreren zugeführten Leitungsdrähte um die Wickelschablone herum gewickelt werden.

Wenn mehrere Leitungsdrähte eingesetzt und vorzugsweise parallel zugeführt werden, spricht man von Teilleitern der Spulenwicklung. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird also erreicht, dass die Teilleiter einer Spulenwindung innerhalb einer Spule eine spezifische Drahtlänge erhalten. In einer Ausgestaltung ist denkbar, dass ein Leitungsdraht der mehreren zugeführten Leitungsdrähte innerhalb einer Spulenwindung mit einer ersten Drahtlänge gewickelt wird und ein weiterer Leitungsdraht der mehreren zugeführten Leitungsdrähte derselben Spulenwindung mit einer davon abweichenden Drahtlänge gewickelt wird, wobei sich die Drahtlängen der jeweiligen Leitungsdrähte bzw. Teilleitern in einer weiteren Spulenwindung von denen in der vorhergehenden Spulenwindung unterscheiden. Bei einer höheren Anzahl an Teilleitern bzw. parallelen Leitungsdrähten je Spulenwindung ist es also möglich, die Teilleiter in Gruppen oder Einzeln wiederum mit spezifischen Drahtlängen zu wickeln, die auch innerhalb einer Spulenwindung unterschiedlich sein können.

Das Vorsehen von unterschiedlichen Drahtlängen der Leitungsdrähte für jede Spulenwindung ist sinnvoll, da die äußersten Leitungsdrähte oder Teilleiter einer Spulenwindung nach dem Einzug in einen Rotor- oder Statorkörper am Nutgrund eine größere Spulenweite bzw. Drahtbreit im Umfang benötigt als die radial weiter innen liegenden Leitungsdrähte oder Teilleiter einer Windung. Dadurch, dass sich der Umfang des zylindrischen Rotor- oder Statorkörpers geometrisch bedingt radial nach außen vergrößert, die Ausdehnung der Nuten aber bezogen auf den Rotor- oder Statorkörper gesehen axial gleichbleibt, wird die größere Drahtlänge im Wesentlichen im Bereich der Wickelköpfe der Spulen benötigt. Die Wickelköpfe sind die Bereiche der Spule, die axial außerhalb der Nuten liegen. Die hierfür unterschiedliche Drahtlänge, je nach radialer Position der entsprechenden Spulenwindung in dem Rotor- oder Statorkörper nach dem Einzug der Spule in den Rotor- oder Statorkörper wird mittels des Verfahrens erzeugt.

Dies gestaltet sich insbesondere auch für den Einzugsprozess vorteilhaft, da hier keiner weitere Anpassung der Spule an die Nutengeometrie bzw. die Geometrie des Rotor- oder Statorkörpers mehr erfolgen muss. So können Überlängen der Leitungsdrähte insbesondere im Bereich der Wickelköpfe vermieden werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Widerstand der einzelnen Spule durch die entsprechende optimierte Leitungslänge über die gesamte Spule gesehen, verringert. Zudem sind die Wickelköpfe durch eine optimierte Drahtlänge insbesondere auch in axialer Richtung weniger raumgreifend, wodurch sich insgesamt eine platzsparende Spule im eingebauten Zustand ergibt.

Ein weiterer wichtiger Vorteil, der sich aus dem Verfahren ergibt, ist, dass sich die einzelne Position der Spulenwindung vom Wickeln auf dem Wickelwerkzeug bis zum Einzug in den Rotor- oder Statorkörper nicht verändern kann. Dies wirkt sich ebenfalls positiv auf den Gesamtwiderstand der Spule aus, da sich eine unterschiedliche Verteilung der einzelnen Spulenlagen im Betrieb der Spule frequenzabhängig auf den Gesamtwiderstand der Spule auswirken kann. Insbesondere wenn Teilleiter zwischen den Spulenwindungen rutschen, wird ein AC-Widerstand bei hohen Frequenzen durch Stromverdrängungseffekte deutlich negativ beeinflusst. Dies kann bis zum Ausfall von Rotor- oder Statorwicklungen führen, bedingt durch das Versagen der lokalen Drahtisolation welche durch die aus den zusätzlichen AC-Verlusten entstehende Wärme geschädigt wird.

Das Verfahren kann sowohl bei der Herstellung von Spulenwicklungen mittels Flyern oder mittels feststehender Drahtzuführung und rotierbarer Wickelschablone angewendet werden.

Eine Kombination der unterschiedlichen Spulenweiten bzw. Drahtlängen basierend auf variierenden Nutabständen der Spule, welche durch die Geometrie des Rotoroder Statorkörpers beding sind, bzw. der Anzahl an zu überbrückenden Nuten anhand eines gegebenen Wickelschemas ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich.

Dabei unterscheidet sich die Änderung Spulenweite bzw. Drahtlänge für verschiedene Spulenweiten aus dem Stand der Technik zu dem erfindungsgemäßen Wickel- schema, das zur Veränderung der Spulenweite bzw. Drahtlängen innerhalb einer Spule bzw. zwischen den Windungen einer Spule benötigt wird, da das Verfahren die unterschiedlichen Drahtlängen der einzelnen Spulenwindungen und gegebenenfalls auch der einzelnen Teilleiter darstellen muss.

Die Änderung der Spulenweite für eine Spule anhand des Wickelschemas aus dem Stand der Technik ist primär abhängig von Innen- und Außendurchmesser des Rotors bzw. Stators sowie der Anzahl der Nuten bzw. sekundär auch von deren Form. Bei einem bspw. 48-nutigen Stator wird bei einer Änderung der Spulenweite um eine Nut näherungsweise 1/48 der mittleren Umfangslänge in der Spulenweite verändert.

Für die in dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen windungsspezifischen Drahtlängen innerhalb einer Spule ist die relative Änderung geringer, da sich die Änderung aus dem Unterschied verschiedener Umfangslängen am Rotor bzw. Stator in dem Bereich zwischen Nutgrund sowie Nutöffnung und sekundär auch aufgrund der Nutform ergibt.

Nach einer möglichen Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, die erste Spulenwindung in einem Abschnitt des Wickelwerkzeugs gewickelt wird, das eine erste Wickelbreite aufweist und die weitere Spulenwindung in einem weiteren Abschnitt des Wickelwerkzeugs gewickelt wird, das eine zweite Wickelbreite aufweist, wobei sich die Wickelbreite des Wickelwerkzeugs stufenweise verändert. Nach einer optionalen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in dem ersten Abschnitt des Wickelwerkzeugs mehrere Teilspulenwindungen mit der gleichen ersten Drahtlänge aus den mehreren Leitungsdrähten gewickelt werden und in dem weiteren Abschnitt mehrere Teilspulenwindungen mit der gleichen weiteren Drahtlänge gewickelt werden. Es kann also eine Spule hergestellt werden, die in beispielsweise drei Abschnitten unterschiedlicher Wickelbreite mit jeweils vier Spulenwindungen, also insgesamt 12 Wicklungen gewickelt wurde. Dies ist allerdings nur als beschreibendes Beispiel zu verstehen. Selbstverständlich kann die Zahl der Windungen und die Zahl der Abschnitte hiervon deutlich abweichen. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die Anzahl der Spulenwindungen innerhalb der Abschnitte variiert. In einer ebenfalls denkbaren Ausgestaltung des Verfahrens ist es möglich, eine Wickelwerkzeug vorzusehen, bei der jede einzelne Spulenwindung in einem separaten Abschnitt mit einer spezifischen Wickelbreite gewickelt wird. Dies gestaltet sich vorteilhaft, da somit eine ideale, weil auf Windungsebene vorgesehene Anpassung der Wicklungslänge erfolgt, die Spule an sich aber bevorzugt auf senkrecht zur Wickelrichtung verlaufende Abschnitte gewickelt wird. Die Spulenwicklung hält dadurch von selbst auf dem Wickelwerkzeug, weshalb keine Rückhalteelemente vorgesehen werden müssen. Für bestimmte Anwendungen kann es allerdings auch ausreichend sein, dass mehrere Spulenwindungen in einem Abschnitt mit gleichbleibender Wickelbreite gewickelt werden.

Durch das Vorsehen von diskreten Wickelbreiten auf dem Wickelwerkzeug ergibt sich der Vorteil, dass eine Anpassung auf die jeweilig benötigte Wickelbreite vorgenommen werden kann, während die Spulenwindungen zumindest abschnittsweise eine konstante Wicklungslänge aufweisen. Insbesondere bei einer großen Differenz zwischen der minimalen und der maximal benötigten Drahtlänge der jeweiligen Spulenwindung der Spule kann es vorteilhaft sein, die Drahtlänge abschnittsweise zu erhöhen, da so ein besserer Halt der Spulenwindungen auf dem Wickelwerkzeug während des Wickelns erreicht wird. Die Abschnitte können hinreichend klein gewählt werden, sodass sich die oben beschriebenen Vorteile einer optimal angepassten Drahtlänge noch im Wesentlichen ergeben.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die erste Spulenwindung in einem Abschnitt des Wickelwerkzeugs gewickelt wird, das eine erste Wickelbreite aufweist und die weitere Spulenwindung in einem weiteren Abschnitt des Wickelwerkzeugs gewickelt wird, das eine zweite Wickelbreite aufweist, wobei sich die Wickelbreite des Wickelwerkzeugs kontinuierlich verändert.

Nach dieser Ausgestaltung ergeben sich die oben beschriebenen Vorteile, wobei ein Wickelwerkzeug mit sich kontinuierlich verändernder Wickelbreite, also etwa in Längsrichtung des Wickelwerkzeugs zu- oder abnehmender Wickelbreite besonders einfach herstellen bzw. anpassen und somit besonders einfach in dem Verfahren einsetzen lässt.

In den Ausführungsformen des Verfahrens mit dem Wickelwerkzeug mit einer sich stufenweise oder kontinuierlich verändernden Wickelbreite kann vorgesehen sein, dass die Spulenwindungen beginnend in dem Abschnitt mit der kleinsten Wickelbreite oder beginnend in dem Abschnitt mit der größten Wickelbreite aufgewickelt werden. Dies hängt von den darauffolgenden Handhabungs- und Montageprozessen der Wicklung ab, zielt jedoch darauf die größere Spulenweite auf den radial außen liegenden Nutbereich zu verlagern. Für das Verfahren kann weiterhin vorgesehen sein, dass vor dem Umwickeln des Wickelwerkzeugs mit den Leitungsdrähten ein Verdrillen von zumindest zwei Leitungsdrähten um 180° erfolgt.

Die Verdrillung der Einzeldrähte führt zu einer elektrischen Effizienzsteigerung eines Rotors oder Stators mit einer so hergestellten Spule. Insbesondere kann bei einem Verfahren mit einem drehbaren Wickelwerkzeug vorgesehen sein, dass nach jeder halben oder ganzen Umdrehung des Wickelwerkzeugs ein Verdrillen erfolgt. Die so hergestellten Verdrillungen in den Spulenwindungen werden später beim Einziehen in den Rotor- oder Statorkörper so angeordnet, dass sie im Bereich der Wickelköpfe liegen. Wenn die Spulenwicklung mit mehreren parallel verlaufenden Leitungsdrähten und insbesondere mehrlagig erfolgt, wirkt sich die Verdrillung besonders effektiv auf den oben beschriebenen Vorteil aus. Um die Verdrillung zu erreichen, kann eine Drahtzufuhreinrichtung derart mit einer Wendeeinrichtung gekoppelt sein, dass die Drahtzufuhreinrichtung mit dieser hin- und herschwenkbar ist.

Aus einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ergibt sich, dass nach dem Herstellen einer kompletten Spule mit mehreren Spulenwindungen ein Abstreifen der Spule von dem Wickelwerkzeug und ein Überführen der Spule in einen Rotor- oder Statorkörper oder in ein Einziehwerkzeug vorgesehen ist. Hierfür kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Wickelbreite der aufgewickelten Spulenwindungen in Richtung des Abstreifens abnimmt. Die Wickelbreite kann kontinuierlich oder stufenweise abnehmen. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Abstreifen über einen an einem offenen Ende des Wickelwerkzeugs angeordnete Fangnase erfolgt, die die Spulenwicklung während des Wickelns auf dem Wickelwerkzeug hält. So wird die Spule während des Wickelns vorteilhaft auf dem Wickelwerkzeug gehalten und durch das Abstreifen möglichst ungestört in einen Rotor- oder Statorkörper oder in ein Einziehwerkzeug überführt. Es kann vorgesehen sein, dass das Abstreifen durch einen aktiv angetriebenen Abstreifer erfolgt, oder, dass die gewickelten Spulenwindungen vorzugsweise nach deren Entriegelung auf der Wickelvorrichtung durch ihr Eigengewicht in ein Einziehwerkzeug übertragen werden.

Weiterhin kann ausgestaltend für das Verfahren vorgesehen sein, dass zeitgleich oder konsekutiv zu der ersten Spule auf dem Wickelwerkzeug eine weitere Spule nach demselben Verfahren gewickelt wird, wobei ein oder mehrere Leitungsdrähte für die weitere Spule zu dem Wickelwerkzeug mittels einer zweiten Drahtzuführung zugeführt werden.

Auf diese Weise wird die Effizienz in der Herstellung von Elektromotoren gesteigert. Beispielweise kann eine erste Spule, die für einen radial weiter außen liegenden Umfang eines Rotors oder Stators vorgesehen ist, in einem Bereich mit einer größeren Wickelbreite, welche sich in Stufen oder kontinuierlich verändert, gewickelt werden, während eine zweite Spule, die für einen radial weiter innen liegenden Umfang eines Rotors oder Stators vorgesehen ist, in einem Bereich mit einer kleineren Wickelbreite gewickelt wird. Auch hier kann in dem Bereich mit der kleineren Wickelbreite vorgesehen sein, dass sich die Wickelbreite in Stufen oder kontinuierlich verändert.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Stator oder Rotor aufweisend einen im Wesentlichen zylindrischen Stator- oder Rotorkörper und eine nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellte Spule, wobei die Spule mehrere Spulenwindungen aufweist, wobei die Spulenwindungen innerhalb der mindestens einer Spule unterschiedliche Drahtlängen aufweisen.

Es ergeben sich für den Stator oder Rotor sinngemäß dieselben oben beschriebenen Vorteile. Dadurch, dass die Spulenwindungen der Spule unterschiedliche Drahtlängen aufweisen, kann die äußerste in den Rotor oder Stator eingezogene Spulenwindung am Nutgrund eine größere Spulenweite bzw. Drahtbreit im Umfang aufweisen, als eine radial weiter innen liegende Windung. Insbesondere im Bereich der Wickelköpfe kann sich die unterschiedliche Drahtlänge positiv auswirken, da, je nach radialer Position der entsprechenden Spulenwindung in dem Rotor- oder Statorkörper, eine unterschiedliche Distanz zwischen den zwei Nuten durch den Wickelkopf überbrückt werden muss. So werden Überlängen der Leitungsdrähte im Bereich der Wickelköpfe vermieden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Widerstand der einzelnen Spule durch die entsprechende optimierte Leitungslänge über die gesamte Spule gesehen, verringert. Zudem sind die Wickelköpfe durch eine optimierte Drahtlänge insbesondere auch in axialer Richtung weniger raumgreifend, wodurch sich insgesamt eine platzsparende Spule im eingebauten Zustand ergibt.

Dementsprechend ist in einer bevorzugten Weiterbildung für den Stator oder Rotor vorgesehen, dass die Drahtlänge einer bezogen auf den Rotor- oder Statorkörper radial außen in den Nuten einliegenden Spulenwindung größer ist, als die Drahtlänge einer bezogen auf den Rotor- oder Statorkörper radial weiter innen in den Nuten einliegenden Spulenwindung.

Nach einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist für den Rotor oder Stator vorgesehen, dass jede Spulenwindung bezogen auf den Rotor- oder Statorkörper axial außerhalb und zwischen den Nuten liegende Wickelköpfe aufweist, wobei zwei benachbarte Leitungsdrähte zweier Spulenwindungen der Spule im Bereich der jeweiligen Wickelköpfe verdrillt sind. Durch das Verdrillen ergibt sich eine erhöhte Effizienz des Elektromotors, da Stromverdrängungseffekte innerhalb der Leiter der Spule reduziert werden und sich somit eine effizientere elektrische Nutzung der Leiter bzw. Spule im Wechselstrombetrieb ergibt.

Weitere Merkmale, Details und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung Ausführungsbeispielen basierend auf den Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines als Flyer-Vorrichtung ausgebildeten Wickelwerkzeugs aus dem Stand der Technik zur Durchführung des Wickelverfahrens nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines als Schablonenwickelvorrichtung ausgebildeten Wickelwerkzeugs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 3 eine schematische Teil-Darstellung einer Variante eines als Schablonenwickelvorrichtung ausgebildeten Wickelwerkzeugs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; sowie

Fig. 4 eine schematische axiale und ausschnittsweise Ansicht eines erfindungsgemäßen Rotors oder Stators mit zwei exemplarisch darin eingezogenen Spulenwindungen.

Nachstehend werden für gleiche Elemente in den Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Flyer-Vorrichtung aus dem Stand der Technik zur Durchführung eines Wickelverfahrens nach dem Stand der Technik. Der Flyer wird hierbei um die Wickelschablone 10 des Wickelwerkzeugs 1 rotiert und wickelt über eine am Flyer angeordnete Drahtzuführung 30 einen oder mehrere Leitungsdrähte um die Wickelschablone 10. Soll eine Spule 50 mit einer Wickelbreite 20 bzw. Drahtlänge 60 der einzelnen Spulenwindungen erzeugt werden, wird der Leitungsdraht bzw. mehrere Leitungsdrähte um einen entsprechenden Abschnitt 12 der Wickelschablone 10 gewickelt. Hierbei wird je hergestellter Spule 50 eine bestimmte Wickelbreite 20 gewählt, wobei die Leitungsdrähte daher für die Herstellung einer Spule 50 ausschließlich in dem jeweiligen Abschnitt 12 der Wickelschablone 10 gewickelt werden. Auf diese Weise haben die Spulenwindungen einer auf der Wickelschablone 10 gewickelten und zum Einzug in zwei Nuten eines Rotor- oder Statorkörpers vorgesehenen Spule 50 eine einheitliche Wickelbreite 20 bzw. Drahtlänge 60. Axial gesehen kann die Drahtzuführung 30 hierfür relativ zu der Wickelschablone 10 bewegt werden.

Figur 2 eine schematische Darstellung eines als Schablonenwickelvorrichtung ausgebildeten Wickelwerkzeugs 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren kann ebenfalls mittels einer Flyer-Vorrichtung durchgeführt werden. Bei einer Durchführung mit einer Schablonenwickelvorrichtung als Wickelwerkzeug 1 wird die Wickelschablone 10 rotiert und die Drahtzuführung bleibt zumindest entlang der Umfangsrichtung der Rotation der Wickelschablone 10 ortsfest, während sich bei dem Vorsehen einer Flyer-Vorrichtung als Wickelwerkzeug 1 die Drahtzuführung 30 an dem rotierenden Flyer befindet und die Wickelschablone 10 nicht rotiert (vgl. Fig. 1). Axial, also entlang der Rotationsachse R gesehen, kann die Drahtzuführung 30 relativ zu der Wickelschablone 10 bewegt werden, oder umgekehrt. Es ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Leitungsdrähte zu einem Wickelwerkzeug 1 (hier: Schablonenwickelvorrichtung) mittels einer ersten Drahtzuführung 30 zugeführt werden. Dann wird zumindest eine erste Spulenwindung 52 einer Spule 50 durch Umwickeln des Wickelwerkzeugs 1 mit einem oder mehreren der zugeführten Leitungsdrähte in einer ersten Drahtlänge 62 gewickelt. Das Wickeln folgt auf einer Stelle bzw. einem ersten Abschnitt 12 der Wickelschablone 10 mit einer ersten Wickelbreite 22. Danach wird wenigstens eine weitere Spulenwindung 52 derselben Spu- lenwiclung 50 durch Umwickeln der Wickelschablone 10 des Wickelwerkzeugs 1 mit dem einen oder mehreren Leitungsdrähten in einer weiteren Drahtlänge64 gewickelt, wobei sich die weitere Drahtlänge 64 von der ersten Drahtlänge 62 unterscheidet.

Dies erfolgt auf einer Stelle bzw. in einem weiteren Abschnitt 14 der Wickelschablone 10 mit einer weiteren Wickelbreite 24. Hierfür wird die Wickelschablone 10 und/oder die Drahtzuführung 30 relativ zueinander und in Bezug auf die Rotationsachse R axial bewegt. In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform weist die Wickelschablone 10 hierfür eine konische Form auf. Auf diese Weise wird eine zu einer bereits gewickelten Spulenwindung 52 nach einem axialen Verstellen der Wickelschablone 10 und der Drahtzuführung 30 zueinander und nach zumindest einer weiteren vollständigen Umdrehung der Wickelschablone 10 bzw. Umlauf des Flyers (Beim Verwenden einer Flyer-Vorrichtung) eine unterschiedliche, weitere Wickelbreite 24 bzw. Drahtlänge 64 einer weiteren Spulenwindung 54 erhalten.

Nach dem Wickeln kann vorgesehen sein, dass die Spule 50 mit mindestens zwei Drahtlängen 62,064 unterschiedlicher Spulenwindungen 52, 54 von der Wickelschablone 10 mittels einer Abstreifvorrichtung 30 abgestreift werden. Im Falle der konisch geformten Wickelschablone 10 kann dies auch ohne Abstreifvorrichtung 30 sondern allein durch die Schwerkraft bzw. Gewichtskraft der Spulenwndungen erfolgen, insbesondere, wenn die Wickelschablone 10 wie dargestellt zweigeteilt ist und in ihrer Breite verstellbar ist. Zum Zurückhalten der gewickelten Spule 50 auf der Wickelschablone 10 ist eine Fangnase 16 vorgesehen, die sich zumindest entlang eines Abschnittes des Umfangs der Wickelschablone 10 an deren offenem Ende erstreckt.

In einer in den Figuren nicht dargestellten Ergänzung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass vor dem Umwickeln des Wickelwerkzeugs mit den Leitungsdrähten ein Verdrillen von zumindest zwei Leitungsdrähten um 180° erfolgt. Hierfür kann eine entsprechende Verdrillvorrichtung etwa in der Drahtzuführung eingebracht sein.

Es versteht sich, dass zeitgleich oder konsekutiv zu der ersten Spule auf dem Wickelwerkzeug eine weitere Spule nach demselben Verfahren gewickelt wird, wobei ein oder mehrere Leitungsdrähte für die weitere Spule zu dem Wickelwerkzeug mittels einer zweiten nicht dargestellten Drahtzuführung zugeführt werden. Das Wickeln der Spulen erfolgt axial gesehen an unterschiedlichen Orten, sodass eine parallele Herstellung zweier Spulen erfolgt.

Figur 3 zeigt eine schematische Teil-Darstellung einer Variante eines als Schablonenwickelvorrichtung ausgebildeten Wickelwerkzeugs 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Wickelschablone 10 kann ebenfalls, wie für Figur 2 bereits ausgeführt zweigeteilt sein, wobei die beiden Teile in Bezug zueinander und senkrecht zu der Rotationsachse R des Wickelwerkzeugs 1 bewegbar sind. Im Ge- gensatz zu Figur 2 ist die Wickelschablone 10 gestuft ausgeführt. Es wird also zunächst eine erste Spulenwindung 52 in einem ersten Abschnitt 12 der Wickelschablone 10 gewickelt, welcher eine erste Wickelbreite 22 aufweist und die weitere Spulenwindung 54 in einem weiteren Abschnitt 14 der Wickelschablone gewickelt, welcher eine weitere Wickelbreite 24 aufweist. Die Wickelbreite 24 des Wickelwerkzeugs 1 verändert sich stufenweise axial zu der Rotationsachse R des Wickelwerkzeugs 1 gesehen. Im Gegensatz dazu verändert sich die Wickelbreite 20 bei der Ausgestaltung nach Figur 2 kontinuierlich.

Es versteht sich, dass die in Figur 3 dargestellten Stufen entlang der axialen Richtung eine wesentlich kleinere axiale Ausdehnung, als dort angedeutet, haben können. Dies kann bis hin zu einer Drahtbreite oder bestimmten ganzzahligen Vielfachen der eingesetzten Drahtbreite reichen. Auf diese Weise werden definierte Drahtlängen für die Spulenwindungen oder die Teilspulenwindungen bei dem Einsatz mehrerer paralleler Leiterdrähte erreicht.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass in dem ersten Abschnitt des Wickelwerkzeugs mehrere Teilspulenwindungen mit der gleichen ersten Drahtlänge aus den mehreren Leitungsdrähten gewickelt werden und in dem weiteren Abschnitt mehrere Teilspulenwindungen mit der gleichen weiteren Drahtlänge gewickelt werden.

Das Abstreifen der Spule von der Wickelschablone erfolgt in dieser Variante vorzugsweise mittels eines Abstreifers (vgl. Figur 2), da die Haftreibung der Spulenwindungen auf der Wickelschablone größer ist, als deren Gewichtskraft.

Figur 4 zeigt eine schematische axiale und ausschnittsweise Ansicht eines erfindungsgemäßen Rotors oder Stators 70 mit zwei exemplarisch darin eingezogenen Spulenwindungen 52, 54 einer einzigen Spule 50. Man erkennt, dass die erste Drahtlänge 62 der ersten Spulenwindung 52 bedingt durch deren Lage am Zahnfuß 74 einer Nut 76 und den dort kleineren Umfang des Rotors oder Stators 70 kleiner sein muss, als die Drahtlänge 64 der weiteren Spulenwindung 54, welche hier exemplarisch im Bereich des Nutgrundes 72 einer Nut 76 des Rotors oder Stators 70 zu liegen kommt. Hier ist der Umfang des Rotors oder Stators 70 bei einer Konfiguration mit radial nach innen geöffneten Nuten entsprechend größer, wodurch sich auch eine größere weitere Drahtlänge 64 ergibt. Sämtliche Merkmale und Vorteile, die sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung ergeben, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl allein als auch in verschiedenen Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

Wickelwerkzeug 0 Wickelschablone 2 erster Abschnitt 4 weiterer Abschnitt 6 Fangnase 0 Wickelbreite 2 erste Wickelbreite 4 weitere Wickelbreite 0 Drahtzuführung 0 Abstreifvorrichtung 0 Spule 2 erste Spulenwindung 4 weitere Spulenwindung 0 Drahtlänge 2 erste Drahtlänge 4 weitere Drahtlänge

70 Stator

72 Nutgrund

74 Zahnfuß

76 Nut

80 Leitungsdraht/T eilleitungsdrähte

R Rotationsachse

U Umfangsrichtung