CZ300076B6 - Zpusob výroby vlnovitých vinutí pro elektrické stroje a zarízení k provádení tohoto zpusobu - Google Patents

Abstract

Zpusob a zarízení jsou urceny pro výrobu vlnovitých vinutí pro elektrické stroje, zejména generátory trojfázového strídavého proudu, pricemž každá fáze se vytvorí z vlnovitého vinutí (12) rozdelenéhona dve poloviny (12a, 12b) vinutí, které se nejprve vytvarují do vlnovitého hvezdicového tvaru, vuci sobe se presadí o pólovou roztec (p) a nakonec se spolecne vloží do drážek svazku statorových plechu. Jednoduchá a bezpecná výroba tohoto vlnovitéhovinutí (12) spocívá v tom, že nejprve se navine první polovina (12a) vinutí v prvním smeru navíjeníve tvaru kruhu nebo mnohoúhelníku a potom se souvislý drát (15) prevede do smycky (21) v opacném smeru navíjení, potom se navine v opacném smeru druhá polovina (12b) vinutí, nacež se obe poloviny (12a, 12b) vinutí soucasne, zformují rovnomerne do hvezdice a nakonec se obe poloviny (12a, 12b) vinutívuci sobe pootocí o pólovou roztec (p) a pritom se smycka (21) mezi obema polovinami (12a, 12b) vinutí prizpusobí hvezdicovému tvaru. Zarízení se skládá z navíjecího zvonu (18) poháneného v obou smerech s radiálne pohyblivými tvarovacími celistmi (16), dále z vytlacovace (20) a tvarovací páky (23),která formuje vinutí (12) do hvezdicového tvaru.

Description

Způsob výroby vlnovitých vinutí pro elektrické stroje a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby vlnovitých vinutí pro elektrické stroje, zejména pro stator generátorů troj fázového střídavého proudu, přičemž se každé ze tří fázových vinutí vytvoří z vl dovitého vinutí rozděleného na dvě poloviny vinutí, které se navine do tvaru kruhu nebo mnohoúhelio niku z alespoň jednoho souvislého drátu a přetvoří do vlnovitého hvězdicového tvaru tak. že potom se obě poloviny vinutí vůči sobě přesadí o pólovou rozteč a nakonec společně vloží do drážek svazku statorových plechů, čímž se na obou stranách svazku statorových plechů po jeho obvodu vytvoří střídající se čela vinutí obou polovin vinutí. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Řešení podle vynálezu vychází ze způsobu výroby vlnovitých vinutí pro elektrické stroje a zaří2o zení k provádění tohoto způsobu, které jsou známé ze spisu US-PS 4 857 787. Podle tohoto spisu se vinutí jedné fáze generátoru troj fázového střídavého proudu nejprve navine na buben nebo na mnohoúhelníkové těleso s potřebným počtem vinutí a zformuje do hvězdicového tvaru. Potom se vinutí rozevře do dvou polovin tak, že obč tyto poloviny leží vedle sebe. Potom se obě poloviny natočí tak. že v mezerách hvězdicových smyček nebo vln jedné poloviny vinutí leží vždy smyčky druhé poloviny vinutí. Potom se takto předem připravené v lnoví té vinutí jedné fáze známým způsobem vloží axiálně do štěrbin svazku statorových plechů. Stejným způsobem se potom vinutí druhé a třetí fáze generátoru troj fázového střídavého proudu postupně zformuje, rozdělí a vůči sobě přesazené natočí a vloží do svazku statorových plechů.

5(i Rozdělení fázových vinutí vždy do dvou částí, jakož i vzájemné natočení, je u tobolo způsobu relativně náročné a pomocí manipulačních automatů pro sériovou výrobu uskutečnitelné jen s velkým počtem výrobních operací náchylných k poruše.

Úkolem vynálezu proto je zjednodušit a vy lepšit automatickou hromadnou výrobu dvoudílných vlnovitých vinutí s navzájem vůči sobě přesazenými vlnami.

Podstata vynálezu

4o Uvedený úkol splňuje způsob výroby vlnovitých vinutí pro elektrické stroje, zejména pro stator generátorů troj fázového střídavého proudu, přičemž se každé ze tří fázových vinutí vytvoří z vlnovitého vinutí rozděleného na dvě poloviny vinutí, které se navine do tvaru kruhu nebo mnohoúhelníku z alespoň jednoho souvislého drátu a přetvoří do vlnovitého hvězdicového tvaru tak, že potom se obě poloviny vinutí vůči sobě přesadí o pólovou rozteč a nakonec společně vloží do drážek svazku statorových plechů, čímž se na obou stranách svazku statorových plechů po jeho obvodu vytvoří střídající se čela vinutí obou polovin vinutí, podle vynálezu, jehož podstatou je. že nejprve se navine první polovina vinutí v prvním směru navíjení ve tvaru kruhu nebo mnohoúhelníku a potom se souvislý drát převede do smyčky v opačném směru navíjení, polom se navine v opačném směru druhá polovina vinutí, načež se obě poloviny vinutí, zejména současně, zformuji rovnoměrně do hvězdice a nakonec se obě poloviny vinutí vůči sobě pootočí o pólovou rozteč a přitom se smyčka mezi oběma polovinami vinutí přizpůsobí hvězdicovému tvaru.

Podle výhodného provedení se na navíjecím zvonu s radiálně pohyblivými tvarovacím i čelistmi rozmístěnými po obvodu, který je poháněn v obou směrech otáčení, nejprve na tvarovací čelisti

- I CZ 300076 B6 navine první polovina vinutí, potom se navíjeny drát prostřednictvím vytahovače smyček, uspořádaného zejména na jedné tvarovací čelistí, přetvoří do spojovací smyčky pro opačný směr navíjení, potom se sc změnou směru otáčení na tvarovací čelisti navine axiálně přesazené druhá polovina vinutí. načež se obě poloviny vinutí prostřednictvím tvarovacích pák pohyblivých z ? vnějšku radiálně směrem dovnitř rovnoměrně vytvarují do vlnovité hvězdice, potom se jedna polovina vinutí stáhne z navíjecího zvonu do úložného prostředku, zejména vkládacího nástroje, načež se navíjecí zvon se zbylou další polovinou vinutí pootočí o pólovou rozteč, zejména v prvním směru otáčení, a nakonec se i tato zbylá polovina vinutí stáhne /. navíjecího zvonu a uloží v úložném prostředku nad první polovinu vinutí.

Uvedený úkol dále splňuje zařízení k prováděni způsobu podle vynálezu, určené na výrobu vlnovilých vinutí pro elektrické stroje, zejména pro stator generátorů trojfáz.ového střídavého proudu, přičemž podstatou vynálezu je, žc zařízení zahrnuje navíjecí zvon pro navíjení první poloviny vinutí, přičemž tento navíjecí zvon je pohánitelný v obou směrech otáčení a obsahuje po obvodu υ rozmístěné radiálně pohyblivé tvarovací čelisti, a dále vytahovač smyček pro převedení drátu na konci první poloviny vinutí v jedné smyčce do druhé poloviny vinutí a potom pro navíjení drátu na tvarovací čelisti v opačném směru, přičemž mezi tvarovací mi čelistmi jsou vždy uspořádána tvarovací tělesa, zejména tvarovací páky. přesuvná zvenku radiálně směrem dovnitř, pro současné zformování obou polovin vinutí do hvězdicového tvaru.

Podle výhodného provedení jsou v oblasti tvarovacích čelisti uspořádány axiálně pohyblivé stahovače pro stáhnuti obou polovin vinuti z navíjecího zvonu, nejprve pro stažení dolní poloviny vinutí a její pootočení vůči horní polovině vinutí o pólovou rozteč tak, že smyčka se přizpůsobí hvězdicovitému tvaru,

Na alespoň jedné tvarovací čelisti je s výhodou uspořádán vytahovač smyček ve tvaru axiálního výstupku v segmentovitém vybrání na přední straně tvarovací čelisti.

31¹ Přehled obrázků na výktesech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladném provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje schematicky navíjení první poloviny vinutí, obr. 2 navíjení smyčky s obrácením směru navíjení, obr. 3 navíjení druhé poloviny vinutí, obr. 4 navíjecí zařízení s vkládacím nástrojem uspořádaným pod ním, obr. 5 vlnovité vinutí vytvarované do hvězdicového tvaru, obr. 6 vlnovité vinutí, jehož jedna polovina je stažena z tvarovacích čelistí do vkládacího nástroje, obr. 7 natočení horní poloviny vinutí, obr. 8 hotové vlnovité vinutí ve vkládacím nástroji, obr. 9 v podélném řezu vkládací nástroj po vtažení vlnovitého vinutí, obr. 10 svazek statorových plechů sjedním děleným vlnovitým vinutím a obr. 11 hotový stator se třemi fázovými vinutími.

Příklady provedení vynálezu

Pro výrobu statoru JO podle obr. 11 s troj fázovým vlnovitým vinutím J_j se na navíjecím zařízení

13 předem vyrobí každá ze tří fázových větví jako vlnovité vinutí J_2 s navzájem přesazenými polovinami 12a, 12b vinutí. Na obr. 1 až 3 je schematicky znázorněn způsob výroby takového vlnovitého vinutí, znázorněného na obr. 10, Svěrka j4 přidržuje jeden konec J_5a drátu určeného k navíjení na dolním konci tvarovací čelisti j6, viz obr. lb. Jakje znázorněno na obr. la. jc v navíjecím zařízení j3 uspořádáno do hvězdicového tvaru šest takových tvarovacích čelistí 16.

Drát JI se přitom odebírá prostřednictvím vodícího elementu J_7 ze zásobního bubnu, t varovací čelisti ]6 jsou uspořádány v navíjecím zvonu ]6 navíjecího zařízení 13 podle obr. 4 radiálně pohyblivě. Pro výrobu první poloviny 12a vinutí se tvarovací čelisti J_6 společně s navíjecím zvonem 1_8 otáčejí ve smyslu otáčení hodinových ručiček, takže vznikne první polovina 12a vinutí se čtyřmi úplnými závity ve tvaru mnohoúhelníku.

. >.

Cl 300076 B6

Nyní se navíjecí zařízení JJ zastaví, přičemž tvarovací čelist 16a zůstane stát ve výšce vodic ího elementu j7. Z obr. 2 jc patrné, že tato tvarovací čelist 16a je ve své přední části opatřena segmentovitým vybráním J9. v nčmž se vpředu zastaví axiálně uspořádaný vytahovač 20 smyček ve tvaru výstupku. Vodicí element JJ se nyní přiblíží k tomuto vytahovací 20 smyček a drát JJ je nyní tímto vodicím elementem JJ7 veden kolem vytahovače 20 smyček zdola nahoru, přičemž tvarovací čelisti 16 a 16a i s navíjecím zvonem J_8 se axiálně přesunou směrem dolů.

Nyní sc navíjecí zvon J_8 uvede do pomalého otáčení ve směru opačném ke smyslu otáčení hodilo nových ručiček a vodicí element 17 se opét vrátí do své výchozí polohy. Přitom na vytahovač i 20 smyček vznikne smyčka 21, jak je patrné z obr. 2b.

Podle obr. 3 se nyní vyrobí druhá polovina 12b vinutí v opačném směru navíjení odpovídajícím otáčen í m na v íj ec í h o z v o n u J_8.

Na obr. 4 je v perspektivním pohledu znázorněno zařízení B na výrobu vlnovitého vinutí JJ. Jc zřejmé, že na dolní straně navíjecího zvonu J_8 je uspořádáno šest tvarovacích čelistí JJ do tvaru mnohoúhelníku, přičemž tyto tvarovací čelisti JJ jsou posuvné na osách 22 probíhajících radiálně směrem dovnitř, a přičemž jejich pohon 16b je proveden jako pneumatický, pomocí bovdenu jo nebo jiných prostředků. Mezi tvarovacími čelistmi 16 jsou vždy uspořádány tvarovací páky 23. které jsou posuvné rovněž pohonem 23a na radiálně uspořádaných osách 24, přičemž tento pohon 23 a může být rovněž pneumatický, pomocí bovdenu nebo jiných prostředku. Na obr. 4 je přitom znázorněno šest tvarovacích pák 23, nacházejících se ve svých vnějších polohách v nahoru směrem dovnitř vykývnutém stavu, takže tyto tvarovací páky 23 při navíjení první poloviny

2? 12a vinutí a druhé poloviny 12b vinutí nemohou zasahovat do oblasti navíjení. Na zadní straně tvarovacích čelistí JJ je vždy uspořádán axiálně posuvně stahovač 25, který' svým jedním stahovacím ramenem 25a zasahuje nad první polovinu 12a vinutí a svým dalším stahovacím ramenem 25b zasahuje nad druhou polovinu 12b vinutí, jak je znázorněno na obr. lb až 3b. Navíjecí zvon J_8 jc prostřednictvím pohonu 26 jednak otočný ve směru šípky v obou směrech otáčení a jednak posuvný v axiálním směru.

Pod navíjecím zvonem 18 je uspořádán vkládací nástroj 27 s úložnou korunou 28 zakončenou vkládaeími jehlovými výstupky 29, viz obr. 8. Mezi vkládacími jehlovými výstupky 29 úložné koruny 28 jsou upraveny podélné štěrbiny 30. Vkládací nástroj 27 je uložen na otočném pracov35 ním stole 31, který je popřípadě rovněž výškově přestavitelný.

V další fázi způsobu se nyní podle obr. 5 vytvarují současně dolní polovina 12a vinutí a horní polovina 12b vinuli do hvězdicového tvaru, a to tím způsobem, že šest tvarovacích pák 23 sc nejprve prostřednictvím svého pohonu 23a odklopí do svislé polohy a potom se pohybují na osách 24 radiálně směrem dovnitř, jak jc naznačeno šipkami na obr, 5, Současně se přitom tvarovací čelisti 16 posunují radiálně směrem dovnitř na svých osách 22, cožjc rovněž naznačeno odpovídajícími šipkami na obr. 5. Obě poloviny 12a a 12b vinutí dosedají nyní s odstupem nad sebou hvězdicovitě na tvarovací čelisti JJ a tvarovací páky 23.

V dalších krocích se potom tvarovací čelisti JJ přemístí ve směru šipky na obr. 5 o 3 mm. čímž se vlnovité vinutí JJ odlehčí, načež se otevře svěrka J_4 a dolní polovina 12a vinutí se podle obr. 6 prostřednictvím stahovačů 25 stáhne z tvarovacích čelistí JJ, přičemž se svými hvězdicovými rameny uloží do podélných štěrbin 30 úložné koruny J_8 vkládacího nástroje 27. Horní polovina 12b vinutí se přitom rovněž prostřednictvím stahovacích ramen 25 b přesune směrem

5d dolů, avšak ještě zůstane v dolní části tvarovacích čelistí JJ. Horní polovina 12b vinutí a dolní polovina 12a vinutí jsou nyní navzájem spojeny pouze smyčkou 2L

V následujícím kroku se navíjecí zvon IJ pootočí zpět ve směru šipky směrem doleva o pólovou rozteč p dvanáctipólového vlnovitého vinutí JJ. to znamená o 30°, takže nyní jsou hvězdicovité

- j CZ 300076 B6 vlny obou polovin 12a. 12b vinutí vůči sobě přesazeny. Smyčka 2£ se přitom přeloží směrem doleva, takže rovněž sleduje průběh horní poloviny 12b vinutí.

V dalším kroku se rovněž horní polovina 12b vinutí stáhne prostřednictvím stahovače 25 z tvaro5 vacích čelistí l_6 a vloží do podélných štěrbin 30 úložné koruny 28 vkladacího nástroje 27. Jak je znázorněno na obr. 8. jsou nyní vlny obou poloviny 12a a J2b vinutí uspořádány v podélných štěrbinách 30 úložné koruny 28 přesazené vůči sobě symetricky. V tomto stavu sc stahovač 25 opět přemístí nahoru. I varovaeí páky 23 se nyní opět vrátí do vnější polohy a přitom vykývnou do své výchozí polohy podle obr. 4 a navíjecí zvon £8 se přemístí nahoru. Na horní části 28a io úložné koruny 28. viz obr. 4, sc upevní svazek 32 statorových plechů. Potom se pracovní stůl 3 i natočí do vkládací stanice 34, znázorněné schematicky na obr. 9. Ve vkládací stanici 34 se známým způsobem předem vytvořené vlnovité vinutí £2 prostřednictvím vkladacího elementu 33 vloží do drážek svazku 32 statorových plechů a horní čela 12c vinutí se pomocí přítlačných čelistí 35 zatlačí radiálně směrem ven do polohy znázorněné na obr. 10. Kromě toho se v této vkládací stanici 34 provede ještě uzavření drážek. Oběma polovinami 12a. 12b vinutí se tímto způsobem vytvoří po obou stranách na obvodu svazku 32 statorových plechů střídající se čela 12c vinutí. Přitom je svazek 32 statorových plechů přidržován na úložné koruně 28 upínacím prstencem 36.

Výše popsaným způsobem se nyní na navíjecím zařízení 13 podle obr. 4 vyrobí a do hvězdicového tvaru zformuje další vlnovité vinutí £2. Potom se obě poloviny 12a, 12b vinutí výše popsaným způsobem vůči sobě pootočí o pólovou rozteč p načež se uloží na vkládacím nástroji 27 a konečně vloží do svazku 32 statorových plechů vedle prvního vlnovitého vinutí J_2 do drážek za tím účelem uspořádaných. Stejným způsobem se provede výroba a vložení třetího vlnovitého vinutí £2, takže konečně vznikne hotový stator s troj fázovým vlnovitým vinutím ££, viz obr. 11, Na obr. 11 jsou přitom označeny začátky U. V W a konce X. Y, Z tří fází vlno vitých vinutí £2.

těchto vlnovitých vinutí £2 s navzájem opačně přesazenými polovinami 12a. 12b vinutí se může stupeň vyplnění drážek ve svazku 32 statorových plechů oproti jednodílným vlnovitým vinutím zvýšit až o 10 %. U generátorů s velký mi výkony se může tento stupeň vyplnění drážek zvýšit ještě dále tím, že místo jednoho drátu s relativně velkým průřezem se navzájem paralelně navíjejí dva nebo i více drátů s odpovídajícím menším průřezem, které se potom spojí.

Natočení obou polovin 12a. 12b vinutí vůči sobě ve směru navíjení podle obr. 4 může být prove55 děno stejně dobře i natočením horní poloviny 12b vinutí vůči dolní polovině 12a vinutí směrem doprava. V tomto případě by se smyčka 2£ nepři ložila podle obr, 7 k horní polovině 12b vinutí, nýbrž k dolní polovině 12a vinutí. Aby v tomto případě nebyla dolní polovina 12a vinutí delší a horní polovina £2b vinuti kratší, jc nutno správě umístit začátek dolní poloviny 12a vinutí a konec horní poloviny 12b vinutí. Stejným způsobem mohou být obě poloviny 12a, 12b vinutí alternativně navíjeny na tvarovacich čelistech l_6 i v opačném směru, to znamená například horní polovina 12b vinutí doprava a dolní polovina £2a vinutí doleva. V tomto případě musí být vytahovat 20 smyček uspořádán na pravé straně na tvarovaeí čelisti 16a. U uspořádání vytahovače 20 smyček uprostřed tvarovaeí čelisti £6a může být navíjecí zařízení použito pro oba směry navíjení.

V každém případě zůstává průtok proudu v úsecích obou polovin £2a, 12b vinutí uvnitř drážek svazku 32 statorových plechů v důsledku pootočení o 30£ to znamená o pólovou rozteč p. stále stejný.

Protože na výstupu z drážek se vlnovité vinutí rozděluje do obou směrů na dvě poloviny, křižují se na čelech vinutí tři větve vinutí stále pouze s polovičním počtem drátů sousedního fázového vinutí. Proto u tohoto řešení vznikne oproti nedělenému vinutí plošší čelo vinutí s rovnoměrným vedením drátů, přičemž současně dojde k poklesu úrovně hluku způsobeného protékáním proudu a k lepšímu chlazení.

Claims (5)

1. Způsob výroby vlnovítýeh vinutí pro elektrické stroje, zejména pro stator generátorů trojfázového střídavého proudu, přičemž se každé ze tří fázových vinutí (12) vytvoří z vlnovitého < vinutí rozděleného na dvě poloviny (12a. 12b) vinutí, které se navine do tvaru kruhu nebo mnohoúhelníku z alespoň jednoho souvislého drátu (15) a přetvoří do vlnovitého hvězdicového tvaru tak, žc potom se obě poloviny (12a, 12b) vinutí vůči sobě přesadí o pólovou rozteč (p) a nakonec společně vloží do drážek svazku (32) statorových plechů, čímž se na obou stranách svazku (32) statorových plechů po jeho obvodu vytvoří střídající se čela (12c) vinutí obou po loto vin (12a. 12b) vinutí, v y z n a č u j í cí se t í m , že nejprve se navine první polovina (12a) vinutí v prvním směru navíjení vc tvaru kruhu nebo mnohoúhelníku a potom se souvislý drát (15) převede do smyčky (21) v opačném směru navíjení, potom se navine v opačném směru druhá polovina (12b) vinutí, načež se obě poloviny (12a, 12b) vinutí, zejména současně, zformují rovnoměrně do hvězdice a nakonec se obě poloviny (12a, 12b) vinutí vůči sobč pootočí o pólovou i? rozteč (p) a přitom se smyčka (21) mezi oběma polovinami (12a. 12b) vinutí přizpůsobí hvězdicovému tvaru.

2. Způsob podle nároku I, vyznačující se t í m , že na navíjecím zvonu (18) s radiálně pohyblivými tvarovacími čelistmi (16) rozmístěnými po obvodu, který je poháněn v obou smě2o řech otáčení, se nejprve na ivarovací čelisti (16) navine první polovina (12a) vinutí, potom se navíjený drát (15) prostřednictvím vytahovače (20) smyček, uspořádaného zejména na jedné tvarovací čelisti (16a), přetvoří do spojovací smyčky (21) pro opačný směr navíjení, potom sc se zrněnou směru otáčení na Ivarovací čelisti (16) navine axiálně přesazené druhá polovina (12b) vinutí, načež se obě poloviny (12a, 12b) vinutí prostřednictvím tvarovacích pák (23) pohyblivých

25 z vnějšku radiálně směrem dovnitř rovnoměrně vytvarují do vlnovité hvězdice, potom se jedna polovina (i2a) vinutí stáhne z navíjecího zvonu (18) do úložného prostředku, zejména skládacího nástroje (27), načež se navíjecí zvon (18) se zbylou další polovinou (12b) vinutí pootočí o pólovou rozteč (p). zejména v prvním směru otáčení, a nakonec sc i tato zbylá polovina (12b) vinutí stáhne z navíjecího zvonu (18) a uloží v úložném prostředku nad první polovinu (12a)

30 vinutí.

3. Zařízení na výrobu v lnoví tých vinutí pro elektrické stroje, zejména pro stator generátorů troj fázového střídavého proudu, způsobem podle nároku 1, vyznačující se t ί m , že zahrnuje navíjecí zvon (18) pro navíjení první poloviny (12a) vinutí, přičemž tento navíjecí zvon

35 (18) je pohánitelný v obou směrech otáčení a obsahuje po obvodu rozmístěné radiálně pohyblivé tvarovací čelisti (16), a dále vytahovaě (20) smyček pro převedení drátu (15) na konci první poloviny (12a) vinutí v jedné smyčce (21) do druhé poloviny (12b) vinutí a potom pro navíjení drátu (15) na tvarovací čelisti (16) v opačném směru, přičemž mezi tvarovacími čelistmi (16) jsou vždy uspořádána tvarovací tělesa, zejména tvarovací páky (23). přesuv ná zvenku radiálně io směrem dovnitř, pro současné zformování obou polovin (12a, 12b) vinutí do hvězdicového tvaru.

4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se t í m . žc v oblasti tvarovacích čelistí (16) jsou uspořádány axiálně pohyblivé stahovače (25) pro stáhnutí obou polovin (12a. 12b) vinutí z navíjecího zvonu (18). nejprve pro stažení dolní poloviny (12a) vinutí a její pootočení vůči horní

15 polovině (12b) vinutí o pólovou rozteč (p) tak, že smyčka (21) se přizpůsobí hvězdicovitému tvaru.

5. Zařízení podle nároku 3 nebo 4, v y z n a č u j í c í se t í m . žc na alespoň jedné tvarovací čelisti (16) je uspořádán vytahovaě (20) smyček vc tvaru axiálního výstupku v segmentovitém

50 vybrání (19) na přední straně Ivarovací čelisti (16a).