Flachleiterbasierte Formspulen ersetzen zunehmend die Runddrahtwickeltechnologie in der Statorproduktion für elektrische Traktionsmotoren im automobilen Produktionsumfeld. Das Kontaktieren einer Vielzahl von Flachleiterverbindungen im Parallelstoß stellt in der Prozesskette der Hairpin-Technologie einen qualitätssensiblen Prozess dar, wobei zahlreiche Effizienzeinbußen auf eine unzureichende geometrische Schweißstellenvorbereitung zurückzuführen sind. Etablierte Spann- und Ausrichtverfahren stellen einen Kompromiss zwischen optimaler Positioniergenauigkeit und Handhabbarkeit der Vorrichtung dar. Im Rahmen dieser Dissertationsschrift wird die Entkopplung der Schweißvorbereitung vom Kontaktierprozess untersucht. Hierfür wird die neue Lösungsdimension der spannvorrichtungslosen Schweißvorbereitung eingeführt. Die Fügestelle wird durch ein mechanisches Fügeverfahren anfangsfest vorfixiert und damit die geometrische Ausrichtung der Fügepartner für das Laserkontaktieren sichergestellt. Vier anfangsfeste Fügeverfahren für Kupferflachleiter werden entwickelt, charakterisiert und ihre Integrationsfähigkeit in die Statorproduktion untersucht. Das Durchsetzfügen mit Vorlochoperation und das Umfließen werden als umformbasierte, formschlüssige Fügetechnologien ohne Zusatzelement entwickelt. Das Durchsetzfügen mit Vorlochoperation stellt eine Adaption des klassischen Clinchens dar, bei dem ein Sackloch das Durchsetzen für vergleichsweise dicke Fügepartner ermöglicht. Beim Umfließen werden die Fügepartner in einem zweistufigen Fügeprozess zunächst gestaucht und anschließend Material von einem Fügepartner um den anderen geformt. Das Durchsetzfügen ist für Drahtquerschnittsverhältnisse aus Drahtbreite zu Drahtdicke größer als zwei geeignet, wohingegen das Umfließen für Verhältnisse kleiner als zwei zu empfehlen ist. Darüber hinaus werden zwei Fügeverfahren mit Zusatzelement erprobt, welche aufgrund der zusätzlichen Material- und Handhabungsaufwände eher für kleinere Stückzahlen, wie z. B. den Prototypenbau, geeignet sind. Sowohl das Fügen mit Hülse als auch das Fügen durch Nieten ermöglichen hohe Festigkeiten der vorfixierten Fügestelle. Die Materialverträglichkeit zwischen Grundwerkstoff und Zusatzelement ist sicherzustellen. Entsprechend den Produktmerkmalen des Stators weisen die Verfahren anwendungsbezogene Stärken und Schwächen auf. Sowohl technisch als auch wirtschaftlich können den Verfahren Vorteile gegenüber dem gegenwärtigen Status quo attestiert werden.
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Autor Stäck, Christian
Gewicht 0.472 kg
Erscheinungsdatum 15.01.2024
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Elektromobilität

Stäck, Christian

Anfangsfestes Fügen von flachleiterbasierten Formspulen zur optimierten Schweißvorbereitung in der Hairpin-Technologie

ISBN: 978-3-98555-193-4
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Kurzbeschreibung

Die Hairpin-Technologie ersetzt zunehmend die Runddrahtwickeltechnologie in der Statorproduktion für elektrische Traktionsmotoren. Das Laserkontaktieren einer Vielzahl von Flachleiterverbindungen stellt einen qualitätssensiblen Prozess mit hohen Ausschussquoten dar. Mit dem anfangsfesten Fügen von flachleiterbasierten Formspulen wird eine neuartige Lösungsdimension für die spannvorrichtungslose geometrische Schweißvorbereitung entwickelt und charakterisiert.

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