Der vollelektrische Antriebsstrang für Fahrzeuge kann einen wesentlichen Beitrag leisten
insbesondere in Großstädten lokale Emissionen signifikant zu reduzieren und durch Nutzung
erneuerbarer Energie den globalen CO2-Ausstoß zu senken. Hinsichtlich der Herstellung
elektrischer Maschinen für den Einsatz in industrieller Umgebung kann auf eine über hundert
Jahre lange Erfahrung zurückgegriffen werden jedoch führen hohe Leistungsanforderungen in
Kombination mit beschränktem Bauraum zu neuen Herausforderungen an die Herstellung elektrischer
Maschinen für den Einsatz in Fahrzeugen. Ein wesentliches Kriterium bei der Herstellung
leistungsstarker elektrischer Maschinen ist die Wahl einer geeigneten Statorwicklungstopologie
die vom Betriebsbereich der Maschine und damit vom Anwendungsfall abhängig ist. Wird die
Maschine hauptsächlich bei höheren Drehzahlen betrieben sollten Skin- und Proximityeffekte auf
ein Minimum reduziert werden um geringe Kupferverluste und somit eine gute Effizienz der
elektrischen Maschine zu gewährleisten. Für diesen Anwendungsfall sollten die Statorwicklungen
kleinere Drahtquerschnitte aufweisen. Soll die Maschine hingegen eine hohe Drehmomentdichte im
unteren Drehzahlbereich aufweisen muss die Wicklung größere Querschnitte aufweisen welche die
benötigte hohe Stromstärke führen. Dadurch wird die Verlustwärme reduziert und die Effizienz
der elektrischen Maschine verbessert. Eine weitere Anforderung zur Effizienzsteigerung welche
für alle elektrischen Maschinen gilt ist die Erhöhung des sogenannten elektrischen
Nutfüllfaktors. Dies bedeutet den Anteil des elektrisch leitfähigen Materials in der Statornut
zu maximieren. Durch eine Erhöhung des elektrischen Nutfüllfaktors wird vor allem die
Wärmeabfuhr von der Statorwicklung an den Stator verbessert wodurch Kupferverluste reduziert
und die Effizienz der elektrischen Maschine verbessert wird. In dieser Arbeit wird ein
Anwendungsfall mit starker Bauraumbeschränkung betrachtet. Beim elektrischen Radnabenmotor ist
der Bauraum durch den Felgendurchmesser und die Felgenbreite limitiert weshalb sowohl ein
hoher elektrischer Nutfüllfaktor als auch ein kleiner Wickelkopf entscheidend sind. Der
elektrische Radnabenmotor ist keine neue Idee: Auf Geheiß von Ludwig Lohner konstruierte
Ferdinand Porsche bereits Ende des 19. Jahrhunderts ein Elektromobil mit Radnabenantrieb den
Lohner-Porsche welcher nach Fertigung im Jahre 1900 auf der Weltausstellung in Paris
vorgestellt wurde [1]. Aufgrund der Verfügbarkeit von Benzin und der mit Benzin verglichenen
schlechteren Energiedichte damaliger Batterien setzte sich der Verbrennungsmotor in den
darauffolgenden Jahren durch. Wegen Forderungen nach weniger Emissionen und urbaner Immission
sowie Fortschritten im Bereich neuartiger Fahrzeugkonzepte rückt der vollelektrische
radnabenmotorisierte Antriebsstrang wieder stärker in den Fokus [2]. Diese Arbeit beschreibt
die Entwicklung und Erprobung eines serientauglichen umformtechnischen Ansatzes zur Herstellung
von Statorwicklungen deren Geometrie für den Einsatz in elektrischen Radnabenmotoren mit hoher
Drehmomentdichte optimiert ist. Zudem werden die Auswirkungen des Umformprozesses auf die
elektrischen Eigenschaften und damit die Effizienz der elektrischen Maschine diskutiert.
