Wickelmaschine für Statorspulen elektrischer Maschinen Ein besonderes Problem beim Bau von Statorwickel- maschinen ergibt sich aus der vielfach bestehenden Not wendigkeit, die Drähte mehrfach parallel in die Nuten einzulegen, weil es ohne die nachstehend geschilderten Massnahmen beim Einlegen mehrerer Drähte je Win dung zu einem überkreuzen und Verdrillen der paral lelen Drähte kommt, woraus wieder, abgesehen von den zusätzlichen mechanischen Beanspruchungen, die die Drähte dadurch erfahren können, eine sehr ungeordnete Lage der Drähte im Wickelkopf und ein sehr schlechter Nutenfüllfaktor resultiert.
Es ist bei Maschinen zum Bewickeln elektrischer Maschinen bekannt, beim Mehrfachparallelwickeln ein geordnetes Einlegen der Drähte in die Nuten der Stato- ren oder Rotoren dadurch zu fördern, dass man die Wickelfinger mit einer der Zahl der Paralleldrähte ent sprechenden Anzahl von Drahtauslassöffnungen ver sieht, die in einer durch die jeweils zu bewickelnde Nut gehende Ebene liegen. Diese Massnahme allein befrie digt indessen nicht ganz, weil sie die Gegebenheiten bei der Bildung der Spulenstirnverbindungen, die im allge meinen mit Hilfe von Wickelschablonen geformt werden, nicht berücksichtigt.
Auch in diesen Phasen des Wickel vorganges ist es wichtig, dass die Drähte mit möglichst grossen Krümmungsradien die Wickeldüsen verlassen und geordnet um die Wickelschablone herumgelegt wer den. Hierfür eine geeignete Lösung aufzuzeigen, ist das Ziel der vorliegenden Erfindung.
Gegenstand der Erfindung ist eine Wickelmaschine für Statorspulen elektrischer Maschinen mit einem von einem sich durch die Statorbohrung hin- und herbe wegenden Wickelarm getragenen Wickelkopf mit meh reren in einer Ebene liegenden Drahtauslassöffnungen, wobei in erfindungsgemässer Weise der die Drahtaus- dassöffnungen tragende Teil des Wickelkopfes mit,dem Wickelarmantrieb über ein Getriebe derart gekuppelt ist,
dass dieser Teil am Ende der Bewegung des Wickelar mes durch die Statorbohrung um eine zur Wickelarm achse senkrechte Achse um 180 verschwenkt wird.
Anhand Ader beililegenden Zeichnung, in der Fig. 1 beispielsweise schematisch den Aufbau einer Statorwik- kelmaschine zeigt, für die die in Fig. 2 vergrössert und im Schnitt genauer gezeigte Wickelkopfausbildung ver wendet werden kann, soll der Vorschlag näher erläutert werden. In Fig. 1 ist mit 1 die Maschinengrundplattc angedeutet, auf der das Maschinengehäuse 2 und ein die Statoraufnahme 3 tragendes Gehäuse 4 aufruht.
Das Maschinengehäuse 2 nimmt die Antriebs- und Steuer elemente für den eigentlichen Wickelarm 5 auf, über die ihm eine axiale Bewegung im Sinne des Pfeiles 6 erteilt wird, der sich in den Endphasen dieser Bewegung eine radiale (d. h. in Richtung eines Radius des zu bewickeln den Stators weisende) und eine in Statorumfangsrich- tung verlaufende Bewegungskomponente überlagert, so dass eine der Spulenform entsprechende Drahtführung resultiert. Bei bekannten Statorwickelmaschinen wird die axiale Bewegungskomponente des Wickelarmes im all gemeinen über einen Kurbeltrieb gewonnen,
die radiale Komponente durch Verschwenken des Wickelarmes um eine zu seiner Achse senkrechte Achse oder auch durch zentrifugale bzw. zentripedale Verschiebung des im Wik- kelarm gelagerten Wickelfingers und die Bewegungs komponente in Statorumfangsrichtung durch Verdre hen des Wickelarmes um seine Achse oder in manchen Fällen auch durch Verdrehen des Wickelarmes um seine Achse oder in manchen Fällen auch durch Verdrehen des zu bewickelnden Stators in seiner Einspannung rela tiv zum Wickelarm.
Für die schematische Darstellung in Fig. 1 ist angenommen, dass die radiale Bewegungskom ponente (Bewegung des Wickelarmes 5 in Richtung des Pfeiles 7) durch Verschwenken des Wickelarmes 5 um ,seine Lagerung 8 in,einem schlittenförmigen, hin- und hergehenden Teil 9 gewonnen wird, während die Um fangskomponente durch relative Verdrehung des zu be wickelnden Stators, angedeutet durch Pfeil 10, gewon nen wird.
Der Wickelarm 5 trägt an seinem die Stator- bohrung durchsetzenden Ende den sogenannten Wik- kelkopf 11, der in Fig.2 grösser dargestellt ist. Wie Fig. 2 erkennen lässt, besteht der Wickelarm 5 aus einem rohrförmigen Teil, der von einer Antriebswelle 12 durchsetzt wird, die ihrem im Wickelkopf 11 gelagerten Ende benachbart ein Zahnrad 13 trägt. Dieses Zahnrad kämmt mit einem Zahnkranz 14 eines im Wickelkopf 11 um eine zur Wickelarmachse parallele Achse verdreh baren zylindrischen Teiles 15.
Dieser Teil 15 besitzt, parallel zu seiner Drehachse und in Kreisform um diese herum angeordnet, DrahtzuüühruAgsdüsen 16, in .einer Anzahl, die der maximalen Zahl der parallelen Drähte entspricht. Ferner trägt der Teil 15 einen weiteren Zahn kranz 17, welcher mit einem Zahnkranz 18 eines wei teren, im Wickelkopf 11 um eine zur Wickelarmachse senkrechte Achse drehbar gelagerten zylindrischen Tei les 19 kämmt. Das durch die Kegelräder 17, 18 ge bildete Zahnradgetriebe hat ein Übersetzungsverhältnis 1:1.
Der Teil 19 trägt nun ein im allgemeinen auswech selbares Düsenstück 20 mit in einer Ebene liegenden Drahtauslassöffnungen 21 (im dargestellten Beispiel für 6-fache Parallelwicklung) und einer in den Nutschlitz eingreifenden Nase 22.
Die den Düsen 16 des Teiles 15 des Wickelkopfes 11 und des weiteren den Drahtauslassöffnungen 21 des Düsenstückes 20 zulaufenden Drähte kommen von den Vorratsrollen 23, die in weiterer Ausgestaltung der Er findung auf einer um eine zur Wickelarmachse .parallele Achse verdrehbaren Scheibe 24 gelagert sind (siehe Fig. 1), wobei der Antrieb dieser Scheibe 24 mit dem Antrieb der den Wickelarm durchsetzenden Welle 12 so gekoppelt ist, dass die Scheibe 24 und die zylindrischen Teile 15 und 19 stets synchron umlaufen, in einer Weise, wie dies nachstehend näher geschildert wird.
Die Wirkungsweise der Verbesserung an Statorwik- kelmaschinen der in Rede stehenden Art ist wie folgt. Über der möglichen Vielfalt wegen nicht näher spezi fizierte Antriebselemente (z. B. mechanische Aussetz- getriebe, hydraulische, pneumatische oder elektrische Steuerungen) wird in den Endphasen der Wickelarmbe- wegung durch die Statorbohrung die Welle 12 in Dre hung versetzt (Pfeil 25 in Fig. 2), womit über die vorhin beschriebenen Zahnradgetriebe 13, 14, 17,
18 im Wik- kelkopf das Düsenstück 20 um die Achse des zylindri schen Teiles 19 im Sinne des Pfeiles 26 gedreht wird. Gleichzeitig erfolgt die schon erwähnte relative Ver drehung des zu bewickelnden Stators im Sinne des Pfeiles 10 (Fig. 1), woraus für das Düsenstück 20 eine solche Bewegung resultiert, dass sich die Ebene der Drahtauslassöffnungen 21.
praktisch tangential zum Ver lauf der Spulenstirnverbindungen einstellt, womit ein geordnetes Herumlegen der parallelen Drähte um die Siirnnseifien der Wickelschablone (.in Fig. 1 mit 27 .ange deutet) gewährleistet wird. Die Drehbewegung des Tei les 19 erfolgt im Ausmass von 180 .
Die hierfür erfor derlichen Umdrehungen der Welle 12 sind frei wählbar, doch wird es im allgemeinen zweckmässig sein, einer Verdrehung des Düsenstückes 20 um 180 eine volle Umdrehung der Welle 12 zuzuordnen, d. h. für das Zahnräderpaar 13, 14 ein Übersetzungsverhältnis 1:2 zu wählen. Dasselbe Übersetzungsverhältnis ist dann auch für die Kopplung der Welle 12 mit der Antriebs welle der Scheibe 24 vorzusehen.
Damit ist sicherge stellt, dass auch die relative Lage der von den Vorrats rollen 23 ablaufenden und über die Düsen 16 des Teiles 15 @dein Düsenstück 20 und ,seinen Auslassöffnungen 21 zulaufenden Drähte zueinander erhalten bleibt, d. h., dass es zu keiner Verdrillung oder Überkreuzung der einzelnen Drähte und den daraus resultierenden zusätz lichen mechanischen Beanspruchungen der Drähte und vor allem auch ihrer Isolation kommt. Mit anderen Worten, jeder vollen Windung entspricht eine volle Um drehung des Düsenstückes 20, des Teiles 15 und der die Vorratsrollen 23 tragenden Scheibe 24.
Die Nase 22 des Düsenstückes 20 eilt den einzulegenden Drähten stets voraus und dient, insbesondere wenn die Nut schon weitgehend gefüllt ist, dazu, die schon verlegten Win dungen in die Nut zu drücken und lässt damit einen bes seren Nutenfüllfaktor erreichen.
Winding machine for stator coils of electrical machines A particular problem in the construction of stator winding machines arises from the frequent need to insert the wires several times in parallel into the grooves, because without the measures described below when inserting several wires per turn it would cross over and The parallel wires twist, which again, apart from the additional mechanical stresses that the wires can experience, result in a very disordered position of the wires in the end winding and a very poor slot fill factor.
It is known in machines for winding electrical machines to promote an orderly insertion of the wires into the grooves of the stators or rotors during multiple parallel winding by providing the winding fingers with a number of wire outlet openings corresponding to the number of parallel wires a plane going through the respective groove to be wound. However, this measure alone is not entirely satisfactory, because it does not take into account the conditions in the formation of the coil end connections, which are generally formed with the aid of winding templates.
In these phases of the winding process, too, it is important that the wires leave the winding nozzles with the largest possible radii of curvature and that they are laid around the winding template in an orderly manner. To show a suitable solution for this is the aim of the present invention.
The subject of the invention is a winding machine for stator coils of electrical machines with a winding head carried by a winding arm that moves back and forth through the stator bore with several wire outlet openings lying in one plane, wherein in the manner according to the invention the part of the winding head carrying the wire outlet openings with, the wrapping arm drive is coupled via a gearbox in such a way that
that this part is pivoted by 180 at the end of the movement of the winding arm through the stator bore about an axis perpendicular to the winding arm.
The proposal is to be explained in more detail with the aid of the accompanying drawing, in which FIG. 1 shows, for example, schematically the structure of a stator winding machine for which the winding head formation, enlarged and shown in more detail in section, can be used. In Fig. 1, the machine base plate 1 is indicated on which the machine housing 2 and a housing 4 supporting the stator receptacle 3 rests.
The machine housing 2 takes the drive and control elements for the actual winding arm 5, through which it is given an axial movement in the direction of arrow 6, which is in the final phases of this movement a radial (ie in the direction of a radius of the to be wound The stator pointing) and a movement component running in the circumferential direction of the stator are superimposed, so that a wire guide corresponding to the coil shape results. In known stator winding machines, the axial movement component of the winding arm is generally obtained via a crank drive,
the radial component by pivoting the wrapping arm about an axis perpendicular to its axis or by centrifugal or centripetal displacement of the wrapping finger mounted in the winding arm and the movement component in the circumferential direction of the stator by twisting the wrapping arm around its axis or in some cases by twisting it the winding arm around its axis or in some cases by rotating the stator to be wound in its clamping rela tively to the winding arm.
For the schematic representation in Fig. 1 it is assumed that the radial Bewegungskom component (movement of the wrapping arm 5 in the direction of arrow 7) is obtained by pivoting the wrapping arm 5 to its storage 8 in, a slide-shaped, reciprocating part 9 , while the order catch component by relative rotation of the stator to be wound, indicated by arrow 10, won NEN.
At its end penetrating the stator bore, the winding arm 5 carries the so-called winding head 11, which is shown larger in FIG. As can be seen from FIG. 2, the winding arm 5 consists of a tubular part through which a drive shaft 12 carries a gear wheel 13 adjacent to its end mounted in the winding head 11. This gear meshes with a ring gear 14 of a cylindrical part 15 rotatable in the winding head 11 about an axis parallel to the winding arm axis.
This part 15 has, parallel to its axis of rotation and arranged around it in a circular shape, wire feed nozzles 16, in a number which corresponds to the maximum number of parallel wires. Furthermore, the part 15 carries a further ring gear 17 which meshes with a ring gear 18 of a white direct, in the winding head 11 about an axis perpendicular to the winding arm axis rotatably mounted cylindrical Tei les 19. The gear transmission formed by the bevel gears 17, 18 has a gear ratio of 1: 1.
The part 19 now carries a generally exchangeable nozzle piece 20 with wire outlet openings 21 lying in one plane (in the example shown for 6-fold parallel winding) and a nose 22 engaging in the slot slot.
The wires running towards the nozzles 16 of the part 15 of the winding head 11 and also the wire outlet openings 21 of the nozzle piece 20 come from the supply rolls 23, which, in a further embodiment of the invention, are mounted on a disk 24 that can be rotated about an axis parallel to the winding arm axis (see Fig. 1), the drive of this disk 24 being coupled to the drive of the shaft 12 passing through the wrapping arm so that the disk 24 and the cylindrical parts 15 and 19 always rotate synchronously, in a manner as will be described in more detail below.
The mode of operation of the improvement on stator winding machines of the type in question is as follows. In the end phases of the wrapping arm movement, the shaft 12 is set in rotation through the stator bore (arrow 25 in Fig. 8) via the possible variety of drive elements that are not specified in detail (e.g. mechanical gear units, hydraulic, pneumatic or electrical controls) . 2), which means that the gear drives 13, 14, 17,
18 in the winding head, the nozzle piece 20 is rotated about the axis of the cylindrical part 19 in the direction of arrow 26. At the same time, the aforementioned relative rotation of the stator to be wound takes place in the direction of arrow 10 (FIG. 1), which results in a movement for nozzle piece 20 such that the plane of wire outlet openings 21.
practically tangential to the course of the spool end connections, so that an orderly laying of the parallel wires around the Siirnnseifien the winding template (.In Fig. 1 with 27 .ange indicates) is guaranteed. The rotary movement of part 19 is 180.
The revolutions of the shaft 12 required for this are freely selectable, but it will generally be expedient to assign a full revolution of the shaft 12 to a rotation of the nozzle piece 20 by 180, ie. H. to choose a gear ratio of 1: 2 for the gear pair 13, 14. The same transmission ratio is then also to be provided for the coupling of the shaft 12 to the drive shaft of the disk 24.
This ensures that the relative position of the wires running down from the supply rolls 23 and running through the nozzles 16 of the part 15 and your nozzle piece 20 and its outlet openings 21 is maintained, ie. This means that there is no twisting or crossing of the individual wires and the resulting additional mechanical stresses on the wires and, above all, their insulation. In other words, each full turn corresponds to a full rotation of the nozzle piece 20, the part 15 and the disk 24 carrying the supply rolls 23.
The nose 22 of the nozzle piece 20 always rushes ahead of the wires to be inserted and is used, especially when the groove is already largely filled, to push the already laid windings into the groove and thus achieve a better groove filling factor.