Verfahren und Einrichtung zum maschinellen Einlegen von Leitern in die Nuten elektrischer Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum maschinellen Einlegen von Leitern in die Nuten elektrischer Maschinen, namentlich rotierender Ma schinen mit vier nicht ausgeprägten Polen, sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfah rens.
Zum maschinellen Einlegen von Leitern in die Nuten einer elektrischen Maschine werden derzeit verschiedene Einlege-, Halte- und Formierungswerk- zeuge und Mechanismen benützt. Diese Werkzeuge und Mechanismen beschädigen die Leiter beim Ein legen namentlich durch Abscheuerung der Isolation und Strecken derselben über die zulässige Grenze. Die Leiter werden namentlich beim Formen der Köpfe mittels Schablonen verschiedener Form be schädigt, da dieselben von der Oberfläche der Scha blonen mit Gewalt abgezogen werden.
Diese Nachteile trachtet die vorliegende Erfin dung zu beseitigen. Gemäss der Erfindung wird beim maschinellen Einlegen der Leiter in die Nuten elek trischer Maschinen in der Gegend des Spulenkopfes aus dem Leiter eine lose Schlinge gebildet; diese wird so vorgeformt, dass sie eine dem Leiter im aufgewik- kelten Spulenkopf ähnliche Form erhält und dann festgezogen.
Das Vorformen des Leiters lässt sich vorteilhaft durch Aufstützen desselben auf einen Leisten und durch eine darauffolgende Lockerung ausführen, wo bei die Lockerung des Leiters am besten durch Um schwenken einer Einlegevorrichtung, z. B. eines Ein legehebels, erzielt wird.
Die Leisten werden weiter zum Orientieren der Schlinge beim Anziehen der Leiter zweckmässig da durch benützt, dass die Schlinge am Leisten gleitet, wenn sie sich in der unerwünschten Richtung bewegt. Es ist vorteilhaft, die die Spulenköpfe bildenden Schlingen hinter eine Haltevorrichtung einzulegen.
Eine erfindungsgemässe Einrichtung zum Durch führen des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass sie für jeden von mehreren gleichzeitig zu wik- kelnden Polen der elektrischen Maschine mit einem Einlegehebel versehen ist, welcher eine geradlinige und drehende Hin- und Herbewegung ausführt und um eine der zwei parallelen Achsen pendelt, wobei auf jeder Seite des aufgewickelten Teiles für jeden Pol der elektrischen Maschine eine Haltevorrichtung der Spulenköpfe und ein Leisten zum Vorformen der losen Schlingen der Leiter besitzt.
Der Einlegehebel lässt sich z. B. so ausbilden, dass er auf beiden Seiten mit je einer Rolle zur Füh rung des aufzuwickelnden Leiters versehen ist, und dass er im Raum ausserhalb des aufgewickelten Tei les der elektrischen Maschine mit dem diesem Teile näherliegenden Ende abwechelnd radial um eine der zwei festen Achsen des Einlegehebels pendelt, wofür vorteilhaft die Achsen der Rollen benützt werden.
Der Einlegehebel kann vorteilhaft frei von einem Lager getragen werden, welches sich geradlinig und drehend hin und her bewegt, wofür am besten zwei Einschnitte, in welche die Rollenachsen des Einlege hebels einfallen, benützt werden können, wobei sich beim Ausschwenken des Einlegehebels bloss eine der Achsen im Ausschnitt befindet.
Die Einrichtung lässt sich noch dadurch verbes sern, dass der Leisten zum Vorformen der Schlingen z. B. mit der Haltevorrichtung der Spulenköpfe ein einziges Stück bildet.
Die Stützflächen der Haltervorrichtung lassen sich vorteilhaft so ausbilden, dass sie sich gegen den Leisten erweitern. Ein Ausführungsbeispiel der Art und Weise des Einlegens der Leiter entsprechend der Erfindung sowie ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des Einlegeverfahrens sind in der Zeichnung dargestellt.
In der Fig. 1 ist der Längsschnitt der Einrich tung zum maschinellen Einlegen von Leitern in die Nuten elektrischer Maschinen veranschaulicht.
Die Fig.2 zeigt eine Vorderansicht und Fig. 3 eine Seitenansicht des Leistens, kombiniert mit der Haltevorrichtung.
Aus der Fig. 4 ist die Stirnansicht eines Stator- teiles mit Leisten und der Haltevorrichtung ersicht lich.
Die Fig. 5 bis 8 zeigen verschiedene Stirnansich ten eines Teiles des Stators mit dem Wickelarm, Einlegehebel, mit der Haltevorrichtung und den Lei sten, welche verschiedene Phasen beim Einlegen des Leiters darstellen.
Zum Wickeln wird eine Wickelvorrichtung be nützt, bestehend aus Zentnerständern 1 (in Fig. 1 ist bloss ein Ständer dargestellt), welche am Umfang des aufzuwickelnden Ständerpaketes 2 angeordnet sind, wobei das Ständerpaket mit einer Bohrung 66 und Nuten 63 versehen ist.
Auf dem Zentrierständer befinden sich drehbare, durch einen drehbaren He bel 69 betätigte Spannzeuge 68 zum Befestigen des aufzuwickelnden Statorpaketes. Das Statorpaket ist gegen Verdrehen durch eine Sicherung 18 gesichert, welche in die Nute 19 des Ständerpakets einfällt.
Die im Lager 21 drehbar gelagerte Antriebswelle 20 geht durch die Bohrung des Ständerpakets hin durch. Die Antriebswelle enthält durch den Hebel 22 im Antriebskasten 23 eine drehbare Hin und Her bewegung. Der Hebel 22 wird durch einen weiteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Mechanismus angetrieben.
Der auf der Antriebswelle 20 verschiebbar auf gesetzte Wickelarm 24 bewegt sich mittels einer Antriebsstange 25, welche von einem nicht darge stellten Mechanismus im Antriebskasten 23 ange trieben wird, geradlinig hin und her. Der Wickelarm 24 bewegt sich auch drehend hin und her, da er mit einer Nut 26 versehen ist, in welche der mit der Antriebswelle 20 verbundene Stein 27 eingreift. Der mit Öffnungen 29 mit axialen Spalten 30 versehene Wickelkopf 28 ist am oberen Ende der Antriebs welle 20 starr befestigt.
Am Wickelarm 24 befindet sich ein Lager 47 mit Einschnitten 48 und 49, in welche die Achsen 50 bzw. 51 der Einlegerollen 52 bzw. 53 lose ein fallen. Die Achsen 50 und 51 sind starr im Einlege hebel 54 gelagert, welcher mit Anstössen 60 und 61 versehen ist. Ausser der Einlegerolle 52 und 53 dienen zur Führung des aufzuwickelnden Leiters 62 auch die Rollen 55 und 56.
Die Antriebswelle 20 ist mit Nuten 57 versehen, welche durch Anläufe 58 und 59 beendet sind. Vor dem Wickeln wird in das Statorpaket 2 die mit dem Leisten 70 verbundene Haltevorrichtung 3 eingelegt. Die Haltevorrichtung 3 hält die Spulen köpfe 67 und ist mit einem Einschnitt 72 versehen, in welchen das Ende des Spannzeuges 73 eingreift, welches mittels einer Schraube 74 und einer Einlage 75 vom Ständerpaket 2 weggedrückt wird. Die Haltevorrichtung befindet sich auf den beiden Stirn seiten des Ständerpakets und beide Leisten sind mit tels eines Steges 76 verbunden, an welchen die Lei sten durch Niete 77 befestigt sind.
Die Stützflächen 71 der Haltevorrichtung erweitert sich gegen den Leisten hin.
In der Fig. 1 ist bloss ein Einlagehebel 54 und auch bloss eine einzige obere und untere Haltevor richtung 3 mit Leisten 70 dargestellt. Tatsächlich sind aber in der Wickelmaschine so viele Haltevor richtungen vorhanden, wieviel Pole gleichzeitig ge wickelt werden. Jeder Einlegehebel 54 hat gleichfalls eine selbständige Öffnung 29 im Wickelkopf 28 und einen selbständigen axialen Spalt 30. Jeder Einlege hebel 54 hat auch eine selbständige Lagerung 47 und einen selbständigen Leiter 62, welcher über besondere Rollen 55 und 56 geführt wird.
Das Wickeln wird folgendermassen ausgeführt: Die Haltevorrichtung 3 wird in das Ständerpaket 2 so eingelegt, dass der Steg 76 durch die Nute 63 geht. Die Haltevorrichtung wird durch Anziehen der Schraube 74 befestigt.
Das so vorgerichtete Ständerpaket wird in die Zentrierständer 1 eingesetzt und durch Umdrehen des Hebels 69 mittels des Spannzeuges 68 einge spannt.
Der aufzuwickelnde Leiter 62 wird von der Vor ratsspule (nicht eingezeichnet) über die Rollen 55 und 56 zwischen die Rollen 52 und 53 des Einlege hebels 54 geführt und sein Anfang wird in der Nähe des Statorpakets 2 erfasst.
Wird der Antriebsmechanismus im Antriebska sten 23 in Gang gesetzt, dann beginnt die Antriebs stange 25 den Wickelarm 24 auf der Antriebswelle 20 aufwärts und abwärts zu bewegen.
Wenn der Wickelarm in der Mittellage ist, be findet sich der Einlegehebel 54 eben in der Bohrung 66 des Statorpakets in der Stelle, welche in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet ist. Der Einlegehebel 54 ist im Wickelkopf 28 eingeführt, und beide Anstösse 60 und 61 befinden sich in der Nute 57 der Antriebs welle 20.
Bei der Abwärtsbewegung des Wickelarmes 24 stösst der Anstoss 60 auf den Anlauf 58 in der Nute 57. Dadurch wird der Einlegehebel 54 mit dem dem Ständerpaket näher liegenden Ende radial ausgelenkt. Der Einlegehebel ist in dieser Lage in Fig. 1 voll eingezeichnet.
Dann verdreht der Hebel 22 die Antriebswelle 20 um einen Winkel, welcher dem Spulenschritt ent spricht. Dadurch verdreht sich gleichzeitig auch der Wickelarm 24, welcher mit der Antriebswelle 20 durch die Nute 26 und den Stein 27 verbunden ist. Es verdreht sich auch der Wickelkopf 28 und der Ein- Legehebel 54 und der aufzuwickelnde Leiter wird da durch hinter den unteren Leisten 70 gebracht.
Bei der Aufwärtsbewegung des Wickelarmes 24 gleitet der Anstoss 60 auf dem Anlauf 58 in die Nute 57 und der Einlegehebel 54 schwenkt, dauernd den Leiter 62 mitnehmend ein.
Zu Beginn des Einschwenkens stützt sich der Lei ter am unteren Leisten 70 ab und biegt sich dadurch etwas durch. Beim weiteren Schwenken lockert sich der Leiter, es löst sich die Berührung mit dem un teren Leisten 70, der Leiter biegt sich abermals et was durch, wodurch eine lose Schlinge 78 entsteht, welche eine ähnliche Form des Leiters am Spulen kopf besitzt. Beim Durchgang des eingeschwenkten Einlagehebels 54 durch die Bohrung 66 des Ständer pakets beginnt sich der anfangs lose Leiter 62 zu spannen, wodurch die Schlinge angezogen wird und ihre endliche Lage im Kopfe 67 der Spule einnimmt, welche sich auf die Haltevorrichtung 3 abstützt.
Bei der weiteren Aufwärtsbewegung stösst der Anstoss 61 des Einlegehebels 54 auf .den Anlauf 59, und der Einlegehebel schwenkt radial das andere Ende aus. Der Einlegehebel 54 ist in Fig. 1 in dieser Lage strichpunktiert eingezeichnet. Es folgt nun ein Umdrehen des Wickelkopfes 28 und des Einlege hebels 54 um den Spulenschritt im entgegengesetzten Sinne wie vorher, der Leiter 62 wird hinter den obe ren Leisten 70 eingelegt, und der Einlegehebel schwenkt abermals ein und bewegt sich abwärts, wo durch sich oben eine lose Schlinge bildet, welche dann angezogen wird.
Der Einlegehebel schwenkt unten wieder aus, und der ganze Zyklus wiederholt sich so lange, bis die ganze Spule aufgewickelt ist.
Dann wird der Spulenschritt durch eine nicht eingezeichnete, auf die Antriebswelle wirkende Vor richtung geändert, und es wickelt sich eine weitere Spule desselben Poles auf.
Beim Ausschwenken des Einlegehebels 54 wird der Leiter 62 durch einen axialen Spalt 30 und durch den Nutenhals 64 in die entsprechende Nut 63 ein gelegt.
Alle Pole werden gleichzeitig aufgewickelt und nach dem Aufwickeln allen Spulen aller Pole wird das Statorpaket herausgenommen und ein neues ein gelegt.
Die Bildung der losen Schlinge ist besonders gut aus den Fig. 5 bis 8 ersichtlich.
In Fig.5 bewegt sich der eingeschwenkte Ein legehebel 54 in der Statorbohrung 66 aufwärts.
In Fig. 6 ist der Einlegehebel 54 in die äusserste Lage oberhalb des Statorpakets ausgeschwenkt. Da durch wird der Leiter 62 auf den Nutboden 63 ge drückt.
In Fig. 7 ist der Einlegehebel 54 nach der Ver drehung um den Spulenschritt dargestellt. Der Leiter 62 ist hinter dem Leisten 70 eingelegt.
In Fig. 8 ist der Einlegehebel 54 wieder in der Bohrung 66 eingeschwenkt und beginnt, abwärts zu sinken. Aus dem Bilde ist ersichtlich, dass der Leiter 62 nicht mehr mit dem Leisten 70 in Berührung ist und dass die Schlinge annähernd die Form des Wik- kelkopfes hat. Im Bilde ist auch strichpunktiert die Lage der Schlingen zweier weiterer Spulen desselben Poles eingezeichnet.
Das angeführte Verfahren samt der Einrichtung kann auch zum Wickeln von Rotoren und anderen Teilen elektrischer Maschinen verwendet werden.
The invention relates to a method for automatically inserting conductors into the grooves of electrical machines, namely rotating machines with four non-pronounced poles, and to a device for carrying out this method .
Various insertion, holding and forming tools and mechanisms are currently used for the mechanical insertion of conductors into the grooves of an electrical machine. These tools and mechanisms damage the conductors when they are inserted, in particular by abrasion of the insulation and stretching it beyond the permissible limit. The heads are damaged in particular when the heads are formed using stencils of various shapes, since they are pulled off the surface of the stencils by force.
The present invention seeks to eliminate these disadvantages. According to the invention, when the conductor is mechanically inserted into the grooves of electrical machines in the vicinity of the coil head, a loose loop is formed from the conductor; this is preformed so that it has a shape similar to the conductor in the wound coil head and then tightened.
The preforming of the conductor can be carried out advantageously by propping it up on a strip and by a subsequent loosening, where in the loosening of the conductor is best done by swiveling an insertion device, eg. B. a lever is achieved.
The strips are further used to orient the loop when the ladder is tightened, since the loop slides on the strips when it moves in the undesired direction. It is advantageous to place the loops forming the coil heads behind a holding device.
A device according to the invention for performing the method is characterized in that it is provided with an insertion lever for each of several poles of the electrical machine to be wound at the same time, which carries out a straight and rotating back and forth movement and around one of the two parallel axes oscillates, with a holding device for the coil ends and a strip for preforming the loose loops of the conductors on each side of the wound part for each pole of the electrical machine.
The insertion lever can be z. B. train so that it is provided on both sides with a role for Füh tion of the conductor to be wound, and that he in the space outside the wound Tei les of the electrical machine with the end closer to this part alternately radially around one of the two fixed axes of the insertion lever oscillates, for which the axes of the rollers are advantageously used.
The insertion lever can advantageously be carried freely by a bearing that moves in a straight line and rotating back and forth, for which two incisions, in which the roller axes of the insertion lever fall, can be used, with only one of the axes being pivoted out of the insertion lever located in the cutout.
The device can still be improved by the fact that the strips for preforming the loops z. B. forms a single piece with the holding device of the coil heads.
The support surfaces of the holder device can advantageously be designed in such a way that they widen towards the strips. An embodiment of the manner in which the conductors are inserted according to the invention and an embodiment of a device for carrying out the insertion method are shown in the drawing.
In Fig. 1, the longitudinal section of the Einrich device for machine insertion of conductors in the grooves of electrical machines is illustrated.
FIG. 2 shows a front view and FIG. 3 shows a side view of the last, combined with the holding device.
From FIG. 4, the front view of a stator part with strips and the holding device can be seen.
5 to 8 show different Stirnansich th part of the stator with the winding arm, insertion lever, with the holding device and the Lei most, which represent different phases in the insertion of the conductor.
For winding a winding device is used, consisting of centner stands 1 (in Fig. 1 only a stand is shown), which are arranged on the circumference of the stator package 2 to be wound, the stator package with a bore 66 and grooves 63 is provided.
On the centering stand there are rotatable clamping tools 68 actuated by a rotatable lever 69 for fastening the stator core to be wound up. The stator package is secured against rotation by a safety device 18 which falls into the groove 19 of the stator package.
The drive shaft 20, which is rotatably mounted in the bearing 21, passes through the bore of the stator assembly. The drive shaft contains through the lever 22 in the drive box 23 a rotatable reciprocating movement. The lever 22 is driven by a further mechanism not shown in the drawing.
The on the drive shaft 20 slidably set on winding arm 24 moves by means of a drive rod 25, which is driven by a mechanism not shown in the drive box 23 is straight back and forth. The wrapping arm 24 also rotates back and forth, since it is provided with a groove 26 in which the stone 27 connected to the drive shaft 20 engages. The end winding 28 provided with openings 29 with axial gaps 30 is rigidly attached to the upper end of the drive shaft 20.
On the winding arm 24 there is a bearing 47 with incisions 48 and 49, in which the axes 50 and 51 of the insert rollers 52 and 53 fall loosely. The axes 50 and 51 are rigidly mounted in the insertion lever 54, which is provided with 60 and 61 abutments. In addition to the insert roller 52 and 53, the rollers 55 and 56 also serve to guide the conductor 62 to be wound up.
The drive shaft 20 is provided with grooves 57 which are terminated by stops 58 and 59. Before winding, the holding device 3 connected to the strip 70 is inserted into the stator core 2. The holding device 3 holds the coil heads 67 and is provided with an incision 72 in which the end of the clamping device 73 engages, which is pushed away from the stator package 2 by means of a screw 74 and an insert 75. The holding device is located on the two front sides of the stator package and both strips are connected by means of a web 76 to which the Lei most are attached by rivets 77.
The support surfaces 71 of the holding device widens towards the strips.
In Fig. 1 only an insert lever 54 and only a single upper and lower Haltevor device 3 with strips 70 is shown. In fact, there are as many Haltevor devices in the winding machine as how many poles are wound at the same time. Each insertion lever 54 also has an independent opening 29 in the winding head 28 and an independent axial gap 30. Each insertion lever 54 also has an independent bearing 47 and an independent conductor 62, which is guided over special rollers 55 and 56.
The winding is carried out as follows: The holding device 3 is inserted into the stator package 2 in such a way that the web 76 passes through the groove 63. The holding device is attached by tightening the screw 74.
The thus prepared stator package is inserted into the centering stand 1 and clamped by turning the lever 69 by means of the clamping device 68.
The conductor 62 to be wound up is guided by the prior council spool (not shown) over the rollers 55 and 56 between the rollers 52 and 53 of the insertion lever 54 and its beginning is detected in the vicinity of the stator 2.
If the drive mechanism in most Antriebska 23 is set in motion, then the drive rod 25 begins to move the wrapping arm 24 on the drive shaft 20 up and down.
When the wrapping arm is in the central position, the insertion lever 54 is just in the bore 66 of the stator in the point which is shown in phantom in FIG. The insertion lever 54 is inserted in the winding head 28, and both lugs 60 and 61 are located in the groove 57 of the drive shaft 20.
During the downward movement of the wrapping arm 24, the abutment 60 hits the stop 58 in the groove 57. As a result, the insertion lever 54 is radially deflected with the end closer to the stator package. The insertion lever is shown in full in this position in FIG.
Then the lever 22 rotates the drive shaft 20 by an angle which corresponds to the coil step ent. As a result, the winding arm 24, which is connected to the drive shaft 20 by the groove 26 and the stone 27, also rotates at the same time. The winding head 28 and the insertion lever 54 also rotate, and the conductor to be wound is brought behind the lower strips 70.
During the upward movement of the wrapping arm 24, the abutment 60 slides on the runner 58 into the groove 57 and the insertion lever 54 pivots, continuously driving in the conductor 62.
At the beginning of the pivoting, the Lei ter is supported on the lower bar 70 and bends slightly as a result. Upon further pivoting, the conductor loosens, it releases contact with the lower bar 70, the conductor bends again something through, which creates a loose loop 78, which has a similar shape to the conductor on the coil head. When the swiveled-in insert lever 54 passes through the bore 66 of the stator package, the initially loose conductor 62 begins to tension, whereby the loop is tightened and assumes its finite position in the head 67 of the coil, which is supported on the holding device 3.
During the further upward movement, the contact 61 of the insert lever 54 hits the stop 59, and the insert lever pivots the other end radially outward. The insertion lever 54 is shown in phantom in FIG. 1 in this position. There now follows a reversal of the winding head 28 and the insertion lever 54 to the coil step in the opposite direction as before, the conductor 62 is inserted behind the obe Ren strips 70, and the insertion lever pivots again and moves downwards, where through a top forms a loose loop, which is then tightened.
The insertion lever swings out again at the bottom, and the whole cycle is repeated until the entire bobbin is wound.
Then the coil pitch is changed by a device, not shown, acting on the drive shaft, and another coil of the same pole is wound up.
When the insertion lever 54 is pivoted out, the conductor 62 is placed through an axial gap 30 and through the groove neck 64 in the corresponding groove 63.
All poles are wound up at the same time and after all coils of all poles have been wound up, the stator pack is removed and a new one is inserted.
The formation of the loose loop can be seen particularly well from FIGS. 5 to 8.
In Figure 5, the swiveled-in place lever 54 moves in the stator bore 66 upwards.
In Fig. 6, the insertion lever 54 is pivoted into the outermost position above the stator core. Since the conductor 62 is pressed on the groove bottom 63 by ge.
In Fig. 7, the insertion lever 54 is shown after the Ver rotation about the coil step. The conductor 62 is inserted behind the strip 70.
In FIG. 8, the insertion lever 54 is pivoted back into the bore 66 and begins to sink downwards. It can be seen from the picture that the conductor 62 is no longer in contact with the strip 70 and that the loop has approximately the shape of the winding head. The position of the loops of two further coils of the same pole is also shown in dash-dotted lines in the picture.
The cited method including the device can also be used for winding rotors and other parts of electrical machines.