DE102021101678B3 - Method for winding a toothed chain extending in a longitudinal direction - Google Patents
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- H01F41/06—Coil winding
- H01F41/082—Devices for guiding or positioning the winding material on the former
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewickeln einer sich in einer Längsrichtung (Z) erstreckenden Zahnkette (1), insbesondere zur Bildung eines innengenuteten Stators einer elektrischen Maschine durch einen Nadelträger (2) umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen einer um ihre Längsachse (3) drehbar gelagerte Zahnkettenaufnahme (4), Fixierung der Zahnkette (1) mit einer Vielzahl von in Längsrichtung (Z) abwechselnd angeordneten quer zur Längsrichtung (Z) ausgerichteten Nuten (5) und Zähnen (6) in der Zahnkettenaufnahme (4), Bereitstellen einer Mehrzahl von kammartigen Wickelwerkzeugen (7), welche jeweils einen Grundkörper (8) aufweisen, aus welchem quer zur Längserstreckung (X) des Grundkörpers (8) jeweils wenigstens zwei Klammerstege (9) herausragen, Fixierung der Wickelwerkzeuge (7) an der Zahnkette (1) entlang der Längserstreckung der Zähne (6), Bewickeln der Zahnkette (1) mit wenigstens einem Leitungsstrang (10), Entnahme der Wickelwerkzeuge (7) von der Zahnkette (1).The invention relates to a method for winding a toothed chain (1) extending in a longitudinal direction (Z), in particular for forming an internally slotted stator of an electrical machine using a needle carrier (2), comprising the following steps: providing a rotatable about its longitudinal axis (3). mounted toothed chain holder (4), fixing the toothed chain (1) with a large number of grooves (5) and teeth (6) in the toothed chain holder (4) arranged alternately in the longitudinal direction (Z) and aligned transversely to the longitudinal direction (Z), providing a plurality of comb-like winding tools (7), each of which has a base body (8) from which at least two clamp webs (9) protrude transversely to the longitudinal extent (X) of the base body (8), fixing the winding tools (7) along the toothed chain (1). the longitudinal extent of the teeth (6), winding the inverted tooth chain (1) with at least one line strand (10), removing the winding tools (7) from the inverted tooth chain (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewickeln einer sich in einer Längsrichtung erstreckenden Zahnkette, insbesondere zur Bildung eines innengenuteten Stators einer elektrischen Maschine durch einen Nadelträger.The present invention relates to a method for winding a toothed chain extending in a longitudinal direction, in particular for forming an internally slotted stator of an electrical machine using a needle carrier.
Elektrische Maschinen dienen zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und umfassen in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil.Electrical machines are used to convert electrical energy into mechanical energy and/or vice versa, and generally include a stationary part referred to as a stator, stand or armature and a part referred to as a rotor or runner and arranged movably relative to the stationary part.
Der Stator einer Radialflussmaschine ist üblicherweise zylindrisch aufgebaut und besitzt über den Umfang verteilt in das Elektroblech parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnete Nuten, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen. Zum Einsetzen einer Wicklung in diese Nuten sind verschiedene Wickelsysteme und Wickelverfahren bekannt.The stator of a radial flux machine is usually constructed cylindrically and has grooves which are distributed over the circumference in the electrical lamination and run parallel to the rotor shaft and which accommodate the stator winding or parts of the stator winding. Various winding systems and winding methods are known for inserting a winding into these slots.
Die
Aus der
Aus den Schriften
Aus
Es ist somit die Aufgabe ein vereinfachtes, schnelleres und kostengünstigeres Verfahren zum Bewickeln eines Wicklungsträgers bereitzustellen.It is therefore the task to provide a simplified, faster and more cost-effective method for winding a winding support.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Bewickeln einer sich in einer Längsrichtung Z erstreckenden Zahnkette, insbesondere zur Bildung eines innengenuteten Stators einer elektrischen Maschine durch einen Nadelträger umfassend die folgenden Schritte,
- • Bereitstellen einer um ihre Längsachse drehbar gelagerte Zahnkettenaufnahme,
- • Fixierung der Zahnkette mit einer Vielzahl von in Längsrichtung Z abwechselnd angeordneten im Wesentlichen in Querrichtung zur Längsrichtung Z ausgerichteten Nuten und Zähnen in der Zahnkettenaufnahme,
- • Bereitstellen einer Mehrzahl von kammartigen Wickelwerkzeugen, welche jeweils einen Grundkörper aufweisen, aus welchem quer zur Längserstreckung X des Grundkörpers jeweils wenigstens zwei Klammerstege herausragen,
- • Fixierung der Wickelwerkzeuge an der Zahnkette entlang der Längserstreckung der Zähne,
- • Bewickeln der Zahnkette mit wenigstens einem Leitungsstrang, indem
- a. der Nadelträger translatorisch aus einer ersten Betriebsstellung entlang der Längserstreckung einer ersten der Nuten in eine zweite Betriebsstellung bewegt und der Leitungsstrang dabei in der ersten Nut abgelegt wird, nachfolgend
- b. eine Drehung der Zahnkettenaufnahme in einer ersten Drehrichtung um ihre Längsachse erfolgt, anschließend
- c. eine translatorische Bewegung zwischen dem Nadelträger (2) und der Zahnkettenaufnahme (4) aus der zweiten Betriebsstellung in Längsrichtung Z der Zahnkette in eine dritte Betriebsstellung bewirkt wird, und
- d. eine Drehung der Zahnkettenaufnahme in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung um ihre Längsachse erfolgt, so dass durch den Nadelträger aus der dritten Betriebsstellung der Leitungsstrang in der zweiten Nut abgelegt wird,
- • Entnahme der Wickelwerkzeuge von der Zahnkette.
- • Provision of a toothed chain mount rotatably mounted about its longitudinal axis,
- • Fixation of the inverted tooth chain with a large number of grooves and teeth arranged alternately in the longitudinal direction Z and aligned essentially in the transverse direction to the longitudinal direction Z in the inverted tooth chain mount,
- • providing a plurality of comb-like winding tools, each of which has a base body from which at least two clamp webs protrude transversely to the longitudinal extent X of the base body,
- • Fixation of the winding tools on the inverted tooth chain along the length of the teeth,
- • Wrapping the inverted tooth chain with at least one strand of wire by
- a. the needle carrier is moved translationally from a first operating position along the longitudinal extent of a first of the grooves into a second operating position and the line harness is deposited in the first groove, below
- b. a rotation of the toothed chain mount takes place in a first direction of rotation about its longitudinal axis, then
- c. a translational movement is effected between the needle carrier (2) and the toothed chain mount (4) from the second operating position in the longitudinal direction Z of the toothed chain into a third operating position, and
- i.e. the toothed chain holder is rotated about its longitudinal axis in a second direction of rotation, opposite the first direction of rotation, so that the wire harness is deposited in the second groove by the needle carrier from the third operating position,
- • Removal of the winding tools from the inverted tooth chain.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass ein neuartiger Wickelprozess für flache Zahnketten bereitgestellt werden kann, der verglichen mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren eine erhöhte Bewegungsfreiheit des Nadelträgers, sowie ohne eine Rotationsachse im Nadelträger auskommt, was zu einer deutlichen Komplexitätsreduktion und Erhöhung der Fertigungsgeschwindigkeit führt.This has the advantage that a new type of winding process for flat inverted tooth chains can be provided, which is compared to that of methods known from the prior art allow the needle carrier increased freedom of movement, as well as without an axis of rotation in the needle carrier, which leads to a significant reduction in complexity and an increase in production speed.
Es wird hierdurch insbesondere möglich, einen Stator als abgerollte Zahnkette zu fertigen und bereits die verteilte Wicklung in die flache Zahnkette zu fügen. Mit Hilfe einer Zahnkette kann die Bewegungsfreiheit des Nadelträger erhöht werden, da dieser zum Bewickeln der abgerollten Zahnkette nicht mehr wie bislang üblich durch den Stator hindurch verfahren muss. Zusätzlich kann durch ein Einspannen der Zahnkette in eine drehbar gelagerte Zahnkettenaufnahme die Drahtablage in den Nuten der Wickelwerkzeuge deutlich vereinfacht werden, worauf in der Beschreibung des Ausführungsbeispiels noch näher eingegangen wird.This makes it possible, in particular, to manufacture a stator as an unrolled inverted tooth chain and to add the distributed winding to the flat inverted tooth chain. With the help of a toothed chain, the freedom of movement of the needle carrier can be increased, since it no longer has to move through the stator to wind the unwound toothed chain, as was previously the case. In addition, by clamping the toothed chain in a rotatably mounted toothed chain holder, the wire deposit in the grooves of the winding tools can be significantly simplified, which will be discussed in more detail in the description of the exemplary embodiment.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein sequenzielles Bewicklen der Zahnkette mit einzeln zu bestromenden Leitungssträngen erfolgt.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the inverted tooth chain is wound sequentially with strands of wire to be supplied with current individually.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Zahnkettenaufnahme um ihre Längsachse zwischen 320°-380° drehbar ist, besonders bevorzugt in 90° Schritten.According to a further preferred further development of the invention, it can also be provided that the toothed chain mount can be rotated about its longitudinal axis between 320°-380°, particularly preferably in 90° steps.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass ein Wiederholen der Verfahrensschritte a-d entsprechend der gewünschten Spulenwindungszahl erfolgt.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the method steps a-d are repeated in accordance with the desired number of coil turns.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass vor der Durchführung der Verfahrensschritte a-d Isolationspapier in die zu bewickelnden Nuten eingelegt wird.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that before carrying out the method steps a-d, insulating paper is inserted into the grooves to be wound.
Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass eine Isolierung zwischen unterschiedlichen Leitungssträngen erreichbar ist.In this way, the effect can be achieved in particular that insulation can be achieved between different line strands.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass nach der Durchführung der Verfahrensschritte a-d Isolationspapier in einer die Längserstreckung der Zahnkette schneidenden Ebene an den aus den Nuten hervorstehenden Leitungssträngen eingesetzt wird.Furthermore, the invention can also be further developed in such a way that, after carrying out method steps a-d, insulating paper is used in a plane intersecting the longitudinal extent of the inverted tooth chain on the strands of wire protruding from the grooves.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die konzentrischen Spulen einer Spulengruppe eines Leitungsstrangs in den jeweiligen Nuten übereinander angeordnet.In a likewise preferred embodiment variant of the invention, it can also be provided that the concentric coils of a coil group of a line section are arranged one above the other in the respective slots.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass aus den kammartigen Wickelwerkzeugen quer zur Längserstreckung X des Grundkörpers jeweils wenigstens sechs Klammerstege herausragen. Der sequenzielle Wickelvorgang bewirkt hierdurch zusammen mit den eingesetzten Wickelwerkzeugen einen 3-Etagen Aufbau im Wickelkopf der unterschiedlichen Leitungsstränge.It can also be advantageous to further develop the invention in such a way that at least six clamp webs protrude from the comb-like winding tools transversely to the longitudinal extent X of the base body. The sequential winding process, together with the winding tools used, results in a 3-level structure in the winding overhang of the different cable strands.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to figures without restricting the general inventive idea.
Es zeigen:
-
1 ein Wickelwerkzeug in einer perspektivischen Darstellung, -
2 eine in einem Zahnkettenträger eingesetzte Zahnkette in einer perspektivischen Darstellung, -
3 eine Zahnkette in einem Zahnkettenträger mit eingesetzten Wickelwerkzeugen in einer perspektivischen Darstellung, -
4 Zahnkette bei der Bewicklung mit einem Nadelträger in einer ersten Betriebsposition, -
5 Zahnkette bei der Bewicklung mit einem Nadelträger in einer zweiten Betriebsposition, -
6 Zahnkette bei der Bewicklung mit einem Nadelträger in einer dritten Betriebsposition, -
7 Zahnkette bei der Bewicklung mit einem Nadelträger in einer vierten Betriebsposition, -
8 Zahnkette bei der Bewicklung mit einem Nadelträger in einer fünften Betriebsposition, und -
9 bewickelte zahnkette mit entfernten Wickelwerkzeugen in einer perspektivischen Darstellung.
-
1 a winding tool in a perspective view, -
2 a toothed chain used in a toothed chain carrier in a perspective view, -
3 a toothed chain in a toothed chain carrier with winding tools used in a perspective view, -
4 Tooth chain when being wound with a needle carrier in a first operating position, -
5 Tooth chain being wound with a needle carrier in a second operating position, -
6 Tooth chain being wound with a needle carrier in a third operating position, -
7 Tooth chain being wound with a needle carrier in a fourth operating position, -
8th Tooth chain being wound with a needle carrier in a fifth operating position, and -
9 wound inverted tooth chain with removed winding tools in a perspective view.
Anhand der
Bei der Zahnkette 1 handelt es sich um einen abgerollten innengenuteten Stator. Es wird eine verteilte Wicklung in diese flache Zahnkette 1 eingebracht, wie nachfolgend beschrieben.The
Um ein Abrollen des innengenuteten Stators zu einer Zahnkette 1 bzw. das Aufrollen der Zahnkette 1 zu einem zylinderförmigen Stator zu erlauben, weist die Zahnkette 1 am Nutgrund eine V-förmige Nut 17 auf, so dass die benachbarten Zähne 6 um einen dem Öffnungswinkel der V-förmigen Nut 17 entsprechenden Winkel aufeinander zu verschwenkt werden können. Grundsätzlich wäre es natürlich auch denkbar, dass der bewickelte Stator am Ende des Wickelprozesses in seiner linearen Erstreckung verbleibt, wie es in der
Zunächst erfolgt das Bereitstellen einer um ihre Längsachse 3 drehbar gelagerte Zahnkettenaufnahme 4, wie es in der
Es folgt ein Bereitstellen einer Mehrzahl von kammartigen Wickelwerkzeugen 7, welche jeweils einen Grundkörper 8 aufweisen, aus welchem quer zur Längserstreckung X des Grundkörpers 8 jeweils wenigstens zwei Klammerstege 9 herausragen. Eine Detailansicht des kammartigen Wickelwerkzeugs 7 ist in der
Nach diesen Vorbereitungen der Zahnkette 1, erfolgt das Bewickeln der Zahnkette 1 mit wenigstens einem Leitungsstrang 10.After these preparations of the
Hierzu wird der Nadelträger 2 translatorisch aus einer ersten Betriebsstellung 11 entlang der Längserstreckung einer ersten der Nuten 5 in eine zweite Betriebsstellung 12 bewegt und der Leitungsstrang 10 dabei in der ersten Nut 5 abgelegt, so wie es in der
Hiernach erfolgt eine Drehung der Zahnkettenaufnahme 4 in einer ersten Drehrichtung um ihre Längsachse 3 um 90°, wobei der Nadelträger 2 in seiner zweiten Betriebsstellung 12 verbleibt, was in der
Anschließend wird eine translatorische Bewegung des Nadelträgers 2 aus der zweiten Betriebsstellung 12 in Längsrichtung Z der Zahnkette 1 in eine dritte Betriebsstellung 13 bewirkt, was durch den Pfeil in der
Nach dem Erreichen der dritten Betriebsstellung 13 des Nadelträgers 2, dessen Betriebsstellung in der
Diese Verfahrensschritte des Bewickelns der Zahnkette 1 durch den Nadelträger 2 werden entsprechend der gewünschten Spulenwindungszahl wiederholt.These process steps of winding the
Um verschiedene Phasen der Wicklung auszubilden, erfolgt ein sequenzielles Bewicklen der Zahnkette 1 mit einzeln zu bestromenden Leitungssträngen 10. Hierzu erfolgt das Bewickeln jeweils entlang der entsprechenden nutartigen Drahtablagebereiche 16, die an den Wickelwerkzeugen 7 ausgebildet sind, was sich gut anhand der
Nach der erfolgten Bewicklung der Zahnkette 1 werden die Wickelwerkzeuge 7 von der Zahnkette 1 entfernt. Die so bewickelte Zahnkette 1 kann abschließend zu einem zylindrischen innengenuteten Stator zusammengerollt und gefügt werden.After the
An der
Anschließend kann die bewickelte Zahnkette 1 dann aufgerollt und zu einem zylindrischen Stator geformt werden.The wound toothed
In der
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative. The following patent claims are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' feature, this designation serves to distinguish between two features of the same type, without establishing a ranking.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Zahnkettetooth chain
- 22
- Nadelträgerneedle carrier
- 33
- Längsachselongitudinal axis
- 44
- ZahnkettenaufnahmeTooth chain mount
- 55
- Nutengrooves
- 66
- Zähnenteeth
- 77
- Wickelwerkzeugenwinding tools
- 88th
- Grundkörperbody
- 99
- Klammerstegeclip bars
- 1010
- Leitungsstrangwiring harness
- 1111
- erste Betriebsstellungfirst operating position
- 1212
- zweite Betriebsstellungsecond operating position
- 1313
- dritte Betriebsstellungthird operating position
- 1515
- Isolationspapierinsulation paper
- 1616
- Drahtablagebereichwire storage area
- 1717
- Nutgroove
Claims (8)
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R016 | Response to examination communication | ||
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