Servomotoren sind typischerweise Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSMs) mit einer Fractional-Slot-Concentrated-Winding-Konfiguration (FSCW). Diese Konstruktion bietet eine hohe Drehmomentdichte und eine kurze Wickelkopflänge, erfordert jedoch eine außergewöhnliche Wickelgenauigkeit. Jeder Zahn des segmentierten Stators muss mit identischer Spannung, Lagenanordnung und Windungszahl bewickelt werden. Jede Abweichung führt zu einer asymmetrischen magnetischen Anziehungskraft, was zu Drehmomentschwankungen führt, die die Positionierungsgenauigkeit beeinträchtigen. Eine Servo-Statorwickelmaschine muss daher eine wiederholbare Wicklung mit Subwindungsgenauigkeit liefern.

Die Nadelwicklung ist die vorherrschende Methode für Servostatoren, da die Spulen durch die enge Statorbohrung direkt auf die isolierten Zähne gewickelt werden. Der Nadelmechanismus, der den Lackdraht führt, führt einen komplexen mehrachsigen Weg aus: Er fährt in den Schlitz hinein, bewegt sich seitlich, um den Draht um das Zahnende zu haken, und zieht sich unter Drehung zurück, um den Draht sauber in Schichten zu verlegen. Eine zentrale Rolle spielt das Bewegungssteuerungssystem der Maschine. Hochauflösende Linearmotoren und direkt angetriebene Drehachsen, synchronisiert im Kilohertz-Takt, halten den Nadelweg innerhalb einer Toleranz von wenigen Mikrometern. Fortschrittliche Software kompensiert die Nadelauslenkung aufgrund der Drahtspannung und sorgt so dafür, dass der Draht präzise im vorgesehenen Schlitzbereich liegt, ohne das Isolierpapier übermäßig zu berühren.

Viele Hersteller von Servomotoren verwenden ein segmentiertes Statordesign, bei dem einzelne Zähne separat gewickelt und dann zu einem kreisförmigen Kern zusammengefügt werden. Dieser Ansatz ermöglicht einen viel höheren Schlitzfüllfaktor, da die Nadel freien Zugang zum gesamten Zahn hat. Eine Statorwickelmaschine für segmentierte Kerne verfügt typischerweise über einen Schalttisch, der jeden Zahn der Wickelnadel präsentiert. Sobald das Wickeln abgeschlossen ist, wird der Zahn an eine Montagestation übergeben. Die Spulenanschlüsse werden dann durch Schweißen, Löten oder Klemmenpressen hergestellt. Hier kann die Wickelmaschine mit einem nachgeschalteten Verbindungsmodul integriert werden, wodurch ein nahtloser Produktionsfluss von der bloßen Laminierung bis zum vollständig gewickelten und abgeschlossenen Segment entsteht.

Der Vorteil einer hohen Nutfüllung – bei segmentierten Servostatoren oft mehr als 65 % – ist eine drastische Reduzierung des Wicklungswiderstands und eine entsprechende Erhöhung der Dauerdrehmomentfähigkeit des Motors. Beispielsweise muss ein Servomotor, der in einem Robotergelenk eingesetzt wird, auf engstem Raum ein hohes Drehmoment liefern. Jeder Prozentpunktgewinn bei der Schlitzfüllung führt direkt zu mehr Drehmoment bei gleicher Motorrahmengröße, was dem Roboter ein besseres Nutzlast-Gewichts-Verhältnis verleiht. Die Statorwickelmaschine, die dies dauerhaft schafft und gleichzeitig empfindliche 0,5-mm-Drähte mit hoher Geschwindigkeit verarbeitet, ist ein Wunderwerk der mechatronischen Ingenieurskunst.

Servomotoren in Industrieumgebungen werden häufig mit Antrieben betrieben, die mit hohen Frequenzen schalten, wodurch die Wicklungsisolierung starken Spannungsspitzen ausgesetzt wird. Unsachgemäß gewickelte Spulen, bei denen sich die Drähte chaotisch überkreuzen, erzeugen Punkte mit hoher elektrischer Spannung, die zu Teilentladungen und schließlich zum Durchschlag der Isolierung führen können. Eine Präzisions-Statorwickelmaschine ordnet Drähte in geordneten Schichten an und minimiert so das Spannungspotential zwischen benachbarten Windungen. Einige Maschinen sind mit Bildverarbeitungssystemen ausgestattet, die das Wicklungsmuster in Echtzeit prüfen und jeden Stator aussortieren, der eine Windungskreuzung oder eine Lücke aufweist. Dieses Qualitätstor ist für Anwendungen unerlässlich, bei denen ein unerwarteter Motorausfall zum Stillstand einer gesamten Produktionslinie führen kann.

Trotz der hohen Präzision ist die Produktion von Servomotoren häufig mit häufigen Modellwechseln verbunden. Moderne Statorwickelmaschinen bewältigen dies durch rezeptbasierte Steuerung und Schnellwechselwerkzeuge für unterschiedliche Zahngeometrien. Der Bediener wählt einfach ein Programm am HMI aus, tauscht die Wickelführung und den Zahngreifer aus und die Maschine passt automatisch alle Bewegungsprofile und Spannungseinstellungen an. Diese Flexibilität ermöglicht es, mit einer einzigen Maschine eine Familie von Servomotoren mit einer Leistung von 50 W bis zu mehreren Kilowatt zu produzieren, was den Investitionsaufwand drastisch reduziert.