Prozessmodell für das Linearwickeln unrunder Zahnspulen
Ein Beitrag zur orthozyklischen Spulenwickeltechnik
Florian Sell-Le Blanc
Die zunehmende Elektrifizierung vieler Geräte im Alltag führt zu einem erhöhten Bedarf an Elektromotoren. Um die vom Gesetzgeber vorgegebenen Klima- und Umweltziele zu erreichen, müssen diese immer effizienter werden. Als ein besonders montagefreundliches Motorendesign hat sich die konzentrierte Wicklung von Einzelzähnen für die Verwendung in bspw. bürstenlosen Gleichstrommotoren etabliert. Die Effizienz des Motors hängt dabei in hohem Maße von der Auslegung und den Fertigungseigenschaften der Erregerwicklung des Stators ab. Eine eingehende Untersuchung der Produktionstechnik für Zahnspulen hat jedoch noch nicht stattgefunden.
Die Spulenwickeltechnik ist ein interdisziplinäres Feld in dem Aspekte der Umformtechnik, des Maschinenbaus und der Elektrotechnik zusammenkommen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde auf der Basis von Messungen, Simulationen und analytischen Betrachtungen ein Prozessmodell für das Linearwickeln von Zahnspulen entwickelt. Als zentraler Ansatz zur Beschreibung nicht messbarer Größen wurde eine Mehrkörpersimulation erarbeitet, die das Umformverhalten des Drahtes beschreiben kann. Neben der Messung von Prozessparametern konnte so der Zusammenhang zwischen einstellbaren Parametern der Produktionsmaschine und den resultierenden Produktparametern der Spule untersucht werden. Für den zentralen Prozessparameter der Wickeltechnik, der Drahtzugkraft, wurde ein analytisches Modell hergeleitet und durch Messungen parametriert. Auf Basis dieser Modellaspekte und einer Analyse der bestehenden Drahtbremsprinzipien wurden schließlich alternative Ans¨ atze zur Drahtzugreglung abgeleitet, aufgebaut und validiert. Den Kern der neuen Prozessregelstrategien bildet ein neuer Ansatz mittels Piezo-Technik.
