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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine Wickelmaschine für einen Rotor,
beispielsweise eines Elektromotors, und hat auch ein Verfahren zur
Herstellung des Rotors zum Gegenstand.
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2. Beschreibung der anderen
Bauform
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Eine
Wickelmaschine mit einem Flyer zum Wickeln eines Drahts auf den
Kern eines Rotors ist offenbart beispielsweise in der nicht geprüften
Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 8-33291 . Bei der Wickelmaschine dieses Typs, wie dies
die schematische perspektivische Darstellung der
6 erkennen
lässt, die einen Flyer
105 und einen Rotor
102 zeigt,
wird der Flyer
105 um eine Flyerdrehachse AXf orthogonal
zu einer Rotorachse AXs in Drehung versetzt, während gleichzeitig
ein Draht
106 von einer Düse zugeliefert wird,
die am vorderen Ende des Flyers
105 angeordnet ist; der
Draht
106 wird an eine Vielzahl vorbestimmter Schlitze
(nicht gezeigt) geführt, die auf dem Rotorkern des Rotors
durch eine Führungseinheit
104 gebildet sind,
so dass der Draht längs eines die Schlitze einschließenden
Weges gewickelt wird.
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7 ist
eine Seitenansicht, die schematisch den Zustand zeigt, in dem der
Rotor 102 mit einem Kommutator 124 in einer üblichen
Wickelmaschine sitzt, und bei der die Flyerdrehachse AXf und die
kreisförmige Bahn T am vorderen Ende 3 des Flyers
ebenfalls gezeigt sind. In einer üblichen Wickelmaschine,
wie sie in 7 gezeigt ist, fällt
die Lage der Flyerdrehachse AXf zusammen mit der Mittellinie CL
entlang einer Axiallänge L eines Rotorkerns 123.
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8 ist
eine Draufsicht im Schnitt längs der die Rotorachse AXs
enthaltenden Ebene durch wesentliche Teile einer üblichen
Wickelmaschine mit Rotor 102 und einem aufgesetzten Kommutator 124. Eine
Welle 121a auf der Seite mit dem Kommutator 124 wird
durch eine Aufspanneinheit 131 einer Halteeinheit der Wickelmaschine
aufgespannt, wodurch der Rotor 102 an der Wickelmaschine
befestigt ist. Die Aufspannfuttereinheit 131 hat zur Funktion,
nicht nur den Rotor 102 zu fixieren sondern auch den Kommutator 124 abzudecken,
und verfügt über eine zylindrische Kontur mit
einem sich verjüngenden vorderen Ende, um Störungen
mit dem Draht zum Zeitpunkt des Wickelvorgangs zu vermeiden (in
dieser Beschreibung wird die „Aufspanneinheit" („chuck unit")
auch als „Kommutatorabdeckung" („comutator cover")
bezeichnet). Die in 8 gezeigte Wickelmaschine hat,
obwohl nicht gezeigt, ein Paar von Flyern, die symmetrisch um die
Rotorachse AXs sind. Die (nicht gezeigten) Drähte, die
vom Flyerpaar geliefert werden, werden durch zwei Führungseinheiten 104 geführt,
die auf den beiden Seiten des Kerns 123 des Rotors angeordnet
sind, und zwar zu vorbestimmten Schlitzen (nicht gezeigt) des Kerns 123.
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Im
Hinblick auf die Tatsache, dass der Draht auch auf die Endflächen
bzw. Stirnflächen des Kerns gewickelt wird, sind Kern und
Kommutator unter vorbestimmtem Abstand voneinander angeordnet. Im Allgemeinen
ist ein Wickelvorgang einfach für einen Rotor bei einem
breiten Intervall oder Abstand. In dem Fall jedoch, dass das Intervall
oder der Abstand des Rotors gering ist, kann der Draht aufgrund
Störung durch die Kommutatorabdeckung beschädigt werden.
Für den Fall, dass das Intervall oder der Abstand geringer
ist, werden die Spalte, bezeichnet mit den Bezugszahlen 110,
zwischen Kommutatorabdeckung 131 und Führungseinheiten 104 in 8 weiter
reduziert, wodurch sich das Problem stellt, dass der Draht in den
Spalten 110 hängen bleibt und den Schlitzen nicht
zugeführt werden kann.
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ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung wurde gemacht im Hinblick auf das Problem des vorbeschriebenen
Standes der Technik, und es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
Wickelmaschine mit einem geringeren Raum benachbart den Endteilen
des Rotorkerns zur Verfügung zu stellen, der erforderlich
für den Wickelvorgang des Rotors ist; das Ziel wird auch
durch ein Verfahren zur Herstellung des Rotors erreicht.
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Gemäß dieser
Erfindung ist als technisches Mittel zum Erreichen des vorbeschriebenen
Ziels eine Wickelmaschine oder ein Rotorherstellungsverfahren geschaffen
worden, wie sie in jedem der beiliegenden Ansprüche beschrieben
werden.
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Erfindungsgemäß ist
eine Wickelmaschine mit Flyern (5) vorgesehen, die um eine
Flyerdrehachse (AXf) orthogonal zu einer Rotorachse (AXs) eines ein
Werkstück bildenden Rotors (2) in Drehung versetzt
werden, während Drähte (6) auf einen
Kern (23) eines Rotors (2) gewickelt werden, und
der Rotor (2) auf der Wickelmaschine so angebracht ist,
dass die mittlere Stellung des Kerns (23) in der Richtung
entlang der Rotorachse (AXs) und die Flyerdrehachse (AXf) gegeneinander
versetzt sind. Im Ergebnis kann die Kreisbahn der Flyer (5)
in der Richtung unter Raumgewinn verschoben werden; dadurch kann
der Einfluss eines Hindernisses, beispielsweise einer Kommutatorabdeckung
benachbart dem Rotorkern (23), das es auf im Wickelvorgang
befindliche Drähte (6) haben kann, reduziert werden.
Weiterhin lässt sich der Raum benachbart den Endteilen
des Rotorkerns (23), der erforderlich ist für
den Wickelvorgang auf den Rotor (2), reduzieren.
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Erfindungsgemäß ist
die Wickelmaschine gemäß Anspruch 1 vorgesehen,
bei der ein Rotor (2) mit einem unter Abstand zu einem
Kern (23) angeordneten Kommutator (24) entlang
der Richtung der Rotorachse (AXs) ein Werkstück bildet,
wobei, wenn der Rotor (2) in die Wickelmaschine eingesetzt
ist, eine Flyerrotationsachse (AXf) gegen die mittlere Lage des
Kerns (23) in einer Richtung vom Kommutator (24)
fort verschoben wird. Die Kreisbahn der Flyer (5) ist in
der Richtung vom Kommutator (24) weg versetzt, und daher
wird der räumliche Einfluss, den der Kommutator (24)
oder die Kommutatorabdeckung auf die im Wickelvorgang befindlichen
Drähte (6) hat, reduziert.
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Erfindungsgemäß ist
ein Verfahren zur Rotorherstellung unter Verwendung von Flyern (5)
geschaffen worden, die um eine Flyerdrehachse (AXf) orthogonal zu
einer Rotorachse (AXs) eines ein Werkstück darstellenden
Rotors (2) in Drehung versetzt werden, wobei die Flyer
(5) um die Flyerdrehachse (AXf), verschoben gegen die mittlere
Lage des Kerns (23) des Rotors (2) in der Richtung
längs der Rotorachse (AXs) in Drehung versetzt werden,
während gleichzeitig Drähte (6) auf den
Kern (23) gewickelt werden. Bei dieser Konfiguration kann
die Kreisbahn der Flyer (5) in der Richtung mit einer räumlichen
Randausbildung verschoben werden, mit dem Ergebnis, dass der Effekt,
den ein Hindernis, beispielsweise eine den Kern (23) benachbarte
Kommutatorabdeckung des Rotors (2) auf die im Wickelvorgang
befindlichen Drähte (6) haben kann, reduziert werden
kann, oder dass der an die Endteile des Rotorkerns (23)
des Rotors (2) angrenzende Raum, der für den Wickelvorgang
erforderlich ist, reduziert werden kann.
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Erfindungsgemäß ist
das Rotorherstellungsverfahren gegeben, bei dem der Rotor (2)
mit unter Abstand zum Kern (23) in Richtung der Rotorachse (AXs)
angeordnetem Kommutator (24) ein Werkstück darstellt,
wobei Flyer (5) um eine Flyerrotationsachse (AXf) in Drehung
versetzt werden, die gegen die Mittellage des Kerns (23)
in der Richtung vom Kommutator (24) weg versetzt ist. Die
Kreisbahn der Flyer (5) ist in der Richtung fort vom Kommutator
(24) verschoben und daher kann der räumliche Effekt,
den der Kommutator (24) oder die Kommutatorabdeckung auf
die Drähte (6) haben kann, reduziert werden.
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Die
in Klammern nach den Bezeichnungen jedes oben beschriebenen Mittels
eingesetzten Bezugszahlen stellen ein Korrespondenzbeispiel zu spezifischen
später in den Ausführungsformen beschriebenen
Mitteln dar.
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Die
Erfindung wird nun besser verständlich aus der Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die nachstehend
anhand der beiliegenden Zeichnungen gegeben wird.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Frontdarstellung einer Wickelmaschine gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist
eine Draufsicht auf die in 1 gezeigte
Wickelmaschine.
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3 ist
ein vergrößerter Schnitt in der Draufsicht wesentlicher
Teile der in 2 gezeigten Wickelmaschine.
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4 ist
eine perspektivische Darstellung des Rotors auf dem der Wickelvorgang
vorgenommen werden soll.
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5 ist
eine Seitenansicht und zeigt schematisch die Beziehung zwischen
der Flyerrotationsachse der oben beschriebenen Wickelmaschine und dem
Rotor.
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6 ist
eine perspektivische Darstellung, die schematisch die wesentlichen
Teile einer üblichen Wickelmaschine erkennen lässt.
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7 ist
eine Seitenansicht und zeigt schematisch die Beziehung zwischen
der Flyerrotationsachse der üblichen Wickelmaschine und
dem Rotor.
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8 ist
eine geschnittene Draufsicht auf die wesentlichen Teile der üblichen
Wickelmaschine.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung soll nun mit Bezug
auf die beiliegenden Zeichnungen im Einzelnen erläutert
werden. Die 1 und 2 sind Stirnansicht
und Draufsicht jeweils einer Wickelmaschine gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung. 3 ist eine
Draufsicht im Schnitt in der die Rotorachse AXs enthaltenden Ebene
der wesentlichen im Bereich A der 2 gezeigten
Teile. Die Wickelmaschine gemäß dieser Ausführungsform
umfasst eine Halteeinheit 3 zum Halten eines Rotors 2, der
das Werkstück bildet, Führungseinheiten 4 zum Führen
von Drähten 6 zu den auf einem Kern 23 des Rotors 2 geformten
Schlitzen, Flyer 5 zum Wickeln der Drähte 6 auf
Kerne 23 des Rotors 2, Einheiten aus gewickelten
Bunden 7 zum Liefern der Drähte 6, Spanneinheiten 8,
die eine vorbestimmte Spannung auf die Drähte ausüben,
eine Basiseinheit 9 und ein Spannfutter für ein
Drahtende (nicht gezeigt) zum Halten des ersten Endes der Drähte 6.
Führungseinheiten 4, Flyer 5, Einheiten 7 aus
gewickelten Bunden, und Spanneinheiten 8 sind jeweils in
einem symmetrischen Paar vorgesehen. Daher können bei der
Wickelmaschine gemäß dieser Ausführungsform zwei
Drähte 6 oder zwei Drahtbündel 6 gleichzeitig auf
den Rotor 2 gewickelt werden.
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Bevor
die Wickelmaschine erläutert wird, soll der das Werkstück
bildende Rotor 2 beschrieben werden. 4 zeigt
den durch die Wickelmaschine gemäß dieser Ausführungsform
zu bearbeitenden Rotor 2. Dieser Rotor 2 schließt
ein eine Welle 21, einen im Wesentlichen zylindrischen
Kern 23, der mit acht Schlitzen 22 in der Axialrichtung
ausgebildet ist, und einen im Wesentlichen zylindrischen Kommutator 24,
der auf einer Welle 21 angebracht ist, die im Durchmesser
kleiner als der Kern 23 ist. Der Kern 23 verfügt über
eine axiale Länge L und ist unter einem Abstand C am Kommutator 24 angeordnet.
Der Kommutator 24 hat so viele Spulenhaken 25 wie
Schlitze 22, und eine Windung von Drähten 6 wird
auf den Spulen- oder Wendelhaken 25 gehalten. Die zwischen
den Schlitzen 22 gewickelten Drähte sind in 4 nicht
dargestellt. Mit dem Rotor 2 gemäß dieser
Ausführungsform wird jedoch jedes Paar von abwechselnden
Schlitzen 22, wie die Schlitze 22a, 22c oder
die Schlitze 22b, 22d, gezeigt in 4,
gewickelt.
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Zurück,
bezugnehmend auf die 1 und 3, soll
die Wickelmaschine gemäß dieser Ausführungsform
erläutert werden. Flyer 5 der Wickelmaschine werden
um eine gemeinsame Flyerdrehachse AXf orthogonal zur Rotorachse
AXs in Drehung versetzt, mit dem Ergebnis, dass das vordere Ende
jedes Flyers 5 längs einer Kreisbahn in der Ebene
orthogonal zur Flyerrotationsachse AXf umläuft. Mit der Umdrehung
des vorderen Endes jedes Flyers 4 werden Drähte 6 aus
dessen vorderem Ende gezogen und die so herausgezogenen Drähte
werden durch Führungseinheiten 4 auf einen Satz
von Schlitzen 22a, 22c zur Wicklung geführt.
Führungseinheiten 4 sind in einem Blockelement
mit Verjüngungen zum Führen der Drähte 6 zu
den Schlitzen 22 ausgebildet und sind je innerhalb der
Führungsbahn am vorderen Ende jedes Flyers 5 angeordnet.
Führungseinheiten 4 sind so ausgebildet, dass
sie sich in der Richtung parallel zur Flyerdrehachse AXf verschieben
oder zurückziehen lassen.
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Die
Halteeinheit 3 ist so konfiguriert, dass sie den Rotor 2 auf
der Wickelmaschine fixiert, indem ein Wellenendteil 21a des
Rotors näher dem Kommutator einerseits eingespannt wird
und die eingespannte Welle 21 unter einem vorbestimmten
Winkel in Drehung versetzen kann, so dass zu bewickelnde Schlitze 22 in
Wickelposition andererseits angeordnet werden. Aus diesem Grunde
umfasst die Halteeinheit 3 eine Aufspanneinheit 31 zum
Aufspannen einer Welle 21 des Rotors 2 sowie einer
Antriebseinheit 32, um die Aufspanneinheit 31 vorzuschieben,
zurückzuziehen, zu drehen und zu aktivieren. Die Aufspanneinheit 31 ist
gebildet nicht nur den Wellenendteil 21 aufzuspannen, sondern
auch um den Kommutator 24 abzudecken. In dieser Beschreibung
daher wird die Aufspanneinheit 31 auch als „Kommutatorabdeckung 31"
bezeichnet. Die Kontur der Kommutatorabdeckung 31 ist als
Zylinder mit einem sich verjüngenden vorderen Ende ausgebildet,
um Drähte 6 daran zu hindern, störend
bezüglich der Kommutatorabdeckung 31 während
dieses Wickelvorgangs zu sein.
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Die
Beziehung zwischen Rotor und Flyern soll nun mit Bezug auf die 3 und 5 erläutert werden. 5 ist
eine Seitenansicht und zeigt schematisch die Flyerrotationsachse
AXf und die Kreisbahn T am vorderen Ende des Flyers, wobei der Rotor 2 in
der Wickelmaschine sitzt. Wie die 3 und 5 erkennen
lassen, überlappen sich erfindungsgemäß,
wenn der Rotor 2 in der Wickelmaschine sitzt, die Flyerrotationsachse
AXf und die Mittellinie CL der gesamten Länge L des Kerns 23 des
Rotors 2 nicht, sind aber gegen einander verschoben. Insbesondere
wird gemäß dieser Ausführungsform die
Flyerrotationsachse AXf um ein Stück D gegen die Mittellinie
CL vom Kommutator 24 weg verschoben. Mit dieser Anordnung
des Rotors 2 in der Wickelmaschine, gezeigt in 3,
werden dreieckige Spalte bzw. Spalträume 10 zwischen
der Kommutatorabdeckung 31 und den Führungseinheiten 4 vergrößert,
verglichen mit der üblichen in 7 gezeigten
Maschine, das heißt, verglichen mit der Maschine, bei der
die Rotationsachse AXf des Flyers und die Mittellinie des Kerns 23 einander überlappen.
Im Ergebnis werden in die Schlitze 22 zu führende
Drähte 6 akkurat auf den Kern 23 gewickelt,
ohne in den Spalten 10 zu stagnieren oder störend
bezüglich der Kommutatorabdeckung 31 zu wirken.
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Ein
Rotorherstellungsverfahren nach der Erfindung soll nun mit Bezug
auf die 3 und 5 erläutert
werden. Dieses Herstellungsverfahren wird implementiert unter Verwendung
von Flyern 5, die um die Flyerrotationsachse AXf orthogonal
zur Rotorachse AXs des Rotors 2, der ein Werkstück
bildet, in Drehung versetzt werden. Beim Rotorherstellungsverfahren
gemäß dieser Erfindung wird die Flyerrotationsachse
AXf ein Stück D aus der Mittelposition des Kerns 23 vom
Kommutator 24 längs der Rotorachse AXs weg verschoben.
Beim Verfahren des Wickelns der Drähte auf den Kern 23 werden
die Flyer um die Flyerrotationsachse AXf in Drehung versetzt, die
gegenüber der Mittelposition des Kerns 23, wie
oben beschrieben, versetzt ist.
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Nach
der vorgenannten Ausführungsform verfügt der Rotor 2 über
einen Kommutator 24, die Flyerrotationsachse AXf ist gegenüber
der Mittelposition des Kerns 23 in einer Richtung fort
vom Kommutator 24 des Rotors 2 verschoben. Erfindungsgemäß jedoch
kann auch ein Rotor, der über keinerlei Kommutator verfügt,
als Werkstück Verwendung finden. In dem Fall, wo eine Spannfutter-
oder Klemmeinrichtung zum Fixieren des Rotors ohne Kommutator benachbart
dem Kern positioniert ist, kann beispielsweise die Flyerrotationsachse
AXf aus der Mittelposition des Kerns in der Richtung fort von der
Spannfuttereinrichtung oder Klemmeinrichtung gegebenenfalls verschoben
werden.
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Während
die Erfindung mit Bezug auf zum Zwecke der Erläuterung
gewählte spezifische Ausführungsformen beschrieben
wurde, sollte es klar sein, dass zahlreiche Modifikationen an dieser
durch Fachleute vorgenommen werden können, ohne vom Basiskonzept
und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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