Prozessmodellierung des Fünf-Achs-Nadelwickelns zur Implementierung einer trajektorienbasierten Drahtzugkraftregelung

Die Wicklung des Stators, die das elektromagnetische Feld erzeugt, ist eine Komponente, deren Leistungsmerkmale wesentlich durch die Fertigungstechnik beeinflusst werden. Die Wickeltechnologie ist eine forschungsseitig noch nicht lange untersuchte Fertigungstechnologie, die das formschlüssige Fügen von Kupferlackdraht um das Eisenblechpaket bezeichnet. Das im Rahmen dieser Dissertation zu untersuchende Fünf-Achs-Nadelwickelverfahren ermöglicht es, flexibel hochdrehende Elektromotoren mit einer verteilten Wicklung mit höchstem mechanischem Füllfaktor zu fertigen.

Zielsetzung der Dissertation ist die Frage, ob es möglich ist, durch eine Prozesssimulation und die Erarbeitung einer CAE-Prozesskette eine trajektorienbasierte Drahtzugkraftregelung zu implementieren.

Zunächst werden die Systemgrenzen definiert und eine analytische Beschreibung der Wickeltrajektorie wird vorgenommen. Anschließend wird geeignete Sensorik in die Maschine integriert, um die im Prozess herrschende Drahtzugkraft messen zu können. Darauf aufbauend folgen die numerische Modellierung der Drahtzugkraft und eine analytische Beschreibung der Wickelmaschine zur Modellierung der Bremsraddrehung. Dann wird die Implementierung der trajektorienbasierten Drahtzugkraftregelung durch den Aufbau einer durchgängigen CAE-Prozesskette vorgenommen. Abschließend werden die Validierung der Implementierung sowie eine Potenzialanalyse der trajektorienbasierten Drahtzugkraftregelung für das Fünf-Achs-Nadelwickeln dargestellt.