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QUERVERWEIS
AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der
provisorischen US-Anmeldung
Nr.
60/380,643 , die
am 15. Mai 2002 eingereicht wurde.
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HINTERGRUND
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1. Gebiet
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Diese Erfindung bezieht sich auf
das Gebiet der Herstellung und Montage von Ankern für elektrische
Maschinen und insbesondere haarnadelgewickelten Anker für mittelgroße und kleine
elektrische Maschinen.
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2. Diskussion
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Haarnadelgewickelte Statoren sind
in der Technik bekannt. 1 zeigt
eine beispielhafte perspektivische Ansicht eines haarnadelgewickelten
Stators. Der Stator enthält
einen Statorkern 12 mit mehreren Leitern oder "Haarnadeln" 14, die
in die Schlitze des Statorkerns eingesetzt sind. Wie in 2 gezeigt ist, ist eine
Haarnadel ein Drahtsegment, das verwendet wird, um einen Teil einer
Wicklung zu bilden. Das Drahtsegment ist so in eine "U"-Form gebogen, daß zwei Beine 16 und
eine Schluß-
bzw. Endwindung 18 auf der "Haarnadel" geschaffen werden. Das Drahtsegment
hat typischerweise einen rechtwinkligen Querschnitt. Die Beine der
Haarnadeln werden in die Schlitze des Stators mit je einem Bein der
Haarnadel in einem verschiedenen Statorschlitz eingesetzt, so dass
sich die Schlußbzw.
Endwindung der Haarnadel über
mehrere Statorschlitze erstreckt (z. B.
kann sich jede Haarnadel über
drei Statorschlitze erstrecken). Jede in einen Statorschlitz eingesetzte
Haarnadel ist bezüglich
benachbarter Haarnadeln versetzt angeordnet oder "verschachtelt". Wenn eine Haarnadel
vollständig
in die Schlitze des Stators eingesetzt ist, erstreckt sich die Schluß- bzw.
Endwindung 18 aus einem Ende des Stators, und die Beine erstrecken
sich aus dem gegenüberliegenden
Ende 19 des Stators. Ein gegebener Statorschlitz wird mehrere
Haarnadelbeine (z. B. 4) enthalten,
und auf jedes Haarnadelbein wird als eine Lage bzw. Schicht innerhalb
des Statorschlitzes verwiesen. Eine Isolierung 15 ist auf
dem innerhalb eines Statorschlitzes befindlichen Abschnitt jedes
Beins enthalten, um eine elektrische Verbindung zwischen den Beinen
in verschiedenen Schichten des gleichen Statorschlitzes zu verhindern.
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Sind einmal alle Haarnadeln in die
Schlitze des Stators eingesetzt, werden die Enden der Beine gebogen,
die sich aus dem Ende 17 des Stators erstrecken. Um eine
Wicklungshöhe
zu reduzieren, werden die Beine auf abwechselnden Schichten in entgegengesetzte
Richtungen gebogen (z. B. werden die
Beine auf Schicht Eins in der gleichen Richtung im Gegenuhrzeigersinn
gebogen, und die. Beine auf Schicht Zwei werden in der entgegengesetzten
Richtung, im Uhrzeigersinn, gebogen). Die Anzahl von Statorschlitzen, über die
jedes Bein gebogen ist, wird gemäß dem Entwurf
bzw. der Auslegung der elektrischen Maschine bestimmt (z. B.
kann jedes Bein über
drei Schlitze gebogen sein, so dass sich die Haarnadel über insgesamt
zwölf Schlitze
von Ende zu Ende erstreckt, falls sich die Schluß- bzw. Endwindung über sechs
Schlitze erstreckt). 3 zeigt
eine Nahansicht einer typischen Anordnung der Haarnadelbeine, wenn
die Beine einmal in die Schlitze eines Stators eingesetzt und im
gewünschten
Umfang gebogen sind. Wie in 3 gezeigt
ist, sind die Beine so gebogen, dass jedes Bein einem anderen Bein
benachbart endet. Dies ermöglicht,
dass eine elektrische Verbindung zwischen jedem Haarnadelbein einfach
eingerichtet wird. Wenn alle Haarnadelbeine einmal in den Stator
eingesetzt und gebogen sind, kann insbesondere eine automatisierte
Verbindungsvorrichtung verwendet werden, um Beine zusammenzuschweißen. Zum
Beispiel können
benachbarte Beine 21 und 22 zusammengeschweißt werden,
und benachbarte Beine 23 und 24 können zusammengeschweißt werden. Ähnliche
Schweißungen
können
für andere
benachbarte Beine um den Stator vorgenommen werden. Die automatische
Verbindungsvorrichtung kann auch eine Isolierung vorsehen, die die
Enden der Beine abdeckt, um elektrische Kurzschlüsse zwischen zwei nahegelegenen Beinen
zu verhindern, die nicht verbunden werden sollen. Der Ausdruck "benachbarte Beinenden" wird hierin verwendet,
um auf zwei Enden von Haarnadelbeinen von verschiedenen Haarnadeln
zu verweisen, die einander unmittelbar benachbart sind (wie z. B. die
Beinenden 21 und 22 und 23 und 24 von 3), wenn die Beine im Statorkern
in die geeignete Anordnung gebogen sind. Nicht benachbarte Beinenden sind
beliebige Beinenden, die nicht benachbarte Beinenden sind (z. B.
Beinenden, die einander diagonal gegenüberliegen, wie z. B.
die Beinenden 21 und 26 von 3, und Beinenden, die um mehrere Positionen
entfernt sind, wie z. B. Beinenden 21 und 27 von 3). Dieser Abschnitt der über dem
Statorkern verlaufenden Statorwicklung bildet den Wicklungskopf 28.
Der Ausdruck "Spulenende" wird hierin auch verwendet,
um auf das Ende eines Leiters zu verweisen, das eine Verbindung
mit einem anderen Leiter erfordert, um eine vervollständigte Wicklung
zu bilden.
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Eine beispielhafte Anordnung einer
Haarnadelwicklung, die für
einen typischen Stator mit sechzig Schlitzen verwendet werden kann,
ist in 4–6 dargestellt. 4 zeigt eine beispielhafte
Wicklungsanordnung für
Phase A. 5 zeigt eine
beispielhafte Wicklungsanordnung für Phase B. 6 zeigt eine beispielhafte Wicklungsanordnung
für Phase
C. Die A-, B- und C-Phasenwicklungen sind in einer typischen Y-Verbindung
verbunden. Wie in 4–6 gezeigt ist, ist eine Reihe
spezieller Wicklungsverbindungen mit den in Statorschlitzen 54–60 und 1–6 vorgefundenen
Haarnadeln verbunden. Insbesondere müssen für die Haarnadeln in diesen
Statorschlitzen Klemmverbindungen (engl. terminal connections), Erdungsverbindungen,
Jumper-Verbindungen und verschiedene nicht standardisierte Schlitz-Wickelschrittlängen vorgesehen
werden. Alle anderen Haarnadeln sind einfach mit einer benachbarten Haarnadel
verbunden (d. h. die Enden der Beine
von Schicht 1 sind mit den Enden benachbarter Beine von
Schicht 2 verbunden, und die Enden der Beine von Schicht 3 sind
mit den Enden benachbarter Beine von Schicht 4 verbunden).
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Während
eine Verbindung benachbarter Beinenden mit einer automatischen Verbindungsmaschine
leicht hergestellt wird, sind die oben beschriebenen speziellen
nicht standardisierten Wicklungsverbindungen schwer herzustellen,
da sie eine mühsame
manuelle Verbindung unter Verwendung von Jumpern von einem Beinende
zu einem anderen, nicht benachbarten Beinende erfordern. Dieses
arbeitsintensive Verfahren, bei dem man die Verbindungen gemäß dem Wicklungsschema
herstellt, erhöht
die Herstellungskosten für
die elektrische Maschine.
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7 zeigt
ein Beispiel der erforderlichen nicht standardisierten Verbindungen
für das
Wicklungsschema der 4-6. Die in 4-6 dargestellten
Jumper- und Klemmverbindungen (z. B.
FB4, SA2 etc.) sind
ebenfalls vermerkt. 7 zeigt
eine Draufsicht benachbarter Beinenden für die Haarnadeln, die in Statorschlitze 53 bis 7 für Schichten 1 und 3 eingesetzt
sind, und die Haarnadeln, die in Statorschlitze 59 bis 13 für Schichten 2 und 4 eingesetzt sind.
Jeder Kasten in 7 repräsentiert
ein Beinende, und die Zahl im Kasten repräsentiert die Statorschlitznummer,
wo das Bein in den Stator eingesetzt wird. Man beachte, dass alle
benachbarten Beinenden um sechs Schlitze versetzt sind, weil Schichten 1 und 3 über drei
Schlitze im Gegenuhrzeigersinn gebogen wurden und Schichten 2 und 4 über drei
Schlitze im Uhrzeigersinn gebogen wurden. Um die Wicklungsverbindungen
für diese
Schlitze wie im Wicklungsschema der 4-6 dargestellt zu vervollständigen,
müssen
die durch durchgezogene Linien angegebenen Verbindungen zwischen
den Beinenden hergestellt werden. Während einige dieser Verbindungen
einfach hergestellt werden könnten,
da sie benachbarte Beinenden sind (z. B.
Beinenden 1 und 55 in Schichten 2 und 3),
sind viele andere Verbindungen schwierig herzustellen, weil sie
nicht benachbarte Beinenden sind (z. B.
Beinenden 7 und 2 in Schichten 4 und 3).
Diese Beinenden erfordern arbeitsintensive manuelle Verbindungen,
die viel Zeit in Anspruch nehmen und die Herstellungskosten signifikant
erhöhen.
Demgemäß wäre es vorteilhaft,
ein schnelles, effizientes und einfaches Gerät und zugehöriges Verfahren zum elektrischen
Verbinden der bei haarnadelgewickelten Statoren erforderlichen nicht
standardisierten Verbindungen zu schaffen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Wie oben diskutiert wurde, beinhaltet
die vorliegende Technologie zum "Wickeln" von Statoren ein Formen "U-förmiger" oder "Haarnadel"-förmiger Leiter,
Ineinanderstecken der Haarnadeln, Einsetzen der Haarnadeln in den
Statorkern und Verdrehen der Beinenden der Haarnadeln zu dem gewünschten
Wickelschritt (engl. pitch) oder der gewünschten Spanne, um Verbindungen
für die
Spulenwicklungen einzurichten, Um die Wicklung des Stators zu vervollständigen,
werden die Beinenden der Haarnadeln (d. h.
die "Spulenenden") miteinander so
verbunden, dass sie mit dem gewünschten
Wicklungsschema übereinstimmen.
Unglücklicherweise
werden nicht alle Verbindungen mit dem gleichen Wickelschritt oder
der gleichen Spanne hergestellt. Wenn z. B. Statoren
mit einem bestimmten Wicklungsschema mit einem/einer Wickelschritt/Spanne
von sechs Schlitzen hergestellt werden, werden die Haarnadelbeine über drei
Schlitze im Uhrzeigersinn und drei Schlitze im Gegenuhrzeigersinn
verdreht, was einen/eine gesamten/gesamte Wickelschritt/Spanne von
sechs ergibt. Um mit dem Schema übereinzustimmen,
müssen
dennoch einige der Haarnadeln mit einem/einer Wickelschritt/Spanne
von fünf
Schlitzen verbunden werden. Unter Verwendung aktueller Technologie
werden Drähte
aus dem oberen Ende der Wicklung oder des Wicklungskopfes gezogen,
in die richtige Lage gebogen und mit verschiedenen Mitteln (Löten, Schweißen oder
Crimpen) gebondet. Dies kann zu einem sehr komplizierten und arbeitsintensiven
Verfahren führen.
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Eine Verbindungsvorrichtung reduziert
den Arbeitsumfang, der erforderlich ist, um die endgültigen Verbindungen
des Wicklungsschemas herzustellen, indem ein Teil verwendet wird,
der nur auf dem oberen Ende des Stators platziert und in die richtige Lage
gelötet,
geschweißt,
gecrimpt oder im Hotstaked/Coldstaked-Verfahren bearbeitet wird.
Die Verbindungsvorrichtung umfasst eine bogenförmige Platte, die aus einem
isolierenden Material besteht, wobei die Platte mehrere darin gelegene
Schlitze/Fenster aufweist. Jeder der mehreren Schlitze in der Platte
ist auf der Platte angeordnet und so eingerichtet, dass er mit einem
Beinende einer der mehreren, sich aus dem Wicklungskopf eines Stators
erstreckenden Haarnadeln ausgerichtet ist und es aufnimmt. Mehrere
Nadeln sind auf der Platte angeordnet, wobei jede der mehreren Nadeln
einem der mehreren Schlitze benachbart ist und sich aus der Platte erstreckt.
Mehrere leitende Jumper sind in der Platte eingebettet, wobei der
mehreren Jumper zwischen den Nadeln verlaufen. Da jede der Nadeln
einem der mehreren Schlitze in der Platte zugeordnet ist, können die
Jumper eine elektrische Verbindung zwischen den Schlitzen in der
Platte schaffen. Mehrere Ausnehmungen sind ebenfalls entlang den
Kanten der Platte geschaffen. Wenn die Verbindungsvorrichtung auf
dem Wicklungskopf eines Stators platziert wird, verlaufen die Beinenden
der Haarnadeln durch die Schlitze der Platte und erstrecken sich
aus der Platte den Nadeln der Platte benachbart. Eine Verbindung
der Beinenden von Haarnadeln und ihrer zugeordneten Nadeln sorgt
für eine
korrekte Verbindung zwischen jeder der Haarnadelwicklungen und vervollständigt die
Wicklungen auf dem Stator.
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Die Verbindungsvorrichtung kann ferner
einen Seitenarm aufweisen, der ein isolierendes Gehäuse und
zumindest einen darin gebetteten Seiten-Jumper enthält. Der zumindest eine Seiten-Jumper
weist zwei Jumper-Enden
auf, und jedes der Jumper-Enden erstreckt sich aus dem Gehäuse. Der Seiten-Jumper
ist dafür
ausgelegt, eine Verbindung mit der Platte herzustellen, so dass
jedes der Jumper-Enden in einen der mehreren Schlitze in der Platte
passt.
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Die Verwendung der Verbindungsvorrichtung verleiht
dem Stator ein gleichmäßigeres
Erscheinungsbild und reduziert die Gelegenheit für einen Bedienerfehler beim
Miteinanderverbinden der falschen Haarnadelbeine oder Anordnen der
Verbindung in der falschen Position. Außerdem berücksichtigt die Verbindungsvorrichtung
die Verwendung eines automatisierten Systems zum Verbinden der Verbindungsvorrichtung
mit dem Wicklungskopf während der
letzten Verbindungsstufen der Statormontage.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines haarnadelgewickelten Stators,
bevor die Verbindungen hergestellt werden;
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Haarnadel für einen Einsatz in den Schlitz
eines haarnadelgewickelten Stators, bevor die Haarnadel gebogen
wird;
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3 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts eines Stators und von in die Schlitze eines Stators
eingesetzten Haarnadeln, bevor elektrische Verbindungen zwischen
den Haarnadeln hergestellt werden;
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4 zeigt
ein Wicklungsschema für
Phase A einer typischen Dreiphasen-Drehstromgeneratorwicklung;
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5 zeigt
ein Wicklungsschema für
Phase B einer typischen Dreiphasen-Drehstromgeneratorwicklung;
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6 zeigt
ein Wicklungsschema für
Phase C einer typischen Dreiphasen-Drehstromgeneratorwicklung;
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7 zeigt
eine Draufsicht der erforderlichen nicht standardisierten Verbindungen
für das Wicklungsschema
der 4-6;
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8 zeigt
eine Draufsicht einer Verbindungsvorrichtung oder "Krone" gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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9 zeigt
einen Jumper-Einsatz für
die Verbindungsvorrichtung von 8;
Haarnadelstatormontage;
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10 zeigt
eine Seitenkomponente- für
die Verbindungsvorrichtung von 8;
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11 zeigt
einen Jumper-Einsatz für
die Seitenkomponente von 10;
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12 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines haarnadelgewickelten Stators,
bevor die Verbindungsvorrichtung und Seitenkomponente auf den Stator
gesetzt werden;
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13 zeigt
eine perspektivische Ansicht des haarnadelgewickelten Stators, nachdem
die Verbindungsvorrichtung und Seitenkomponente auf den Stator gesetzt
sind;
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14 zeigt
eine Seitenansicht des haarnadelgewickelten Stators mit einer Verbindungsvorrichtung
und Seitenkomponente von 13;
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15 zeigt
eine. Draufsicht einer alternativen Ausführungsform einer Verbindungsvorrichtung;
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16 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Verbindungsvorrichtung von 15; und
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17 zeigt
die Verbindungsvorrichtung von 15,
die auf einen haarnadelgewickelten Stator gesetzt ist.
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BESCHREIBUNG
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In 8 ist
eine Draufsicht einer Verbindungsvorrichtung zur Verwendung bei
einem Stator dargestellt. Die Verbindungsvorrichtung enthält eine Platte 30,
die aus einem isolierenden Hochtemperaturmaterial wie z. B.
einem thermoplastischen Material oder einem anderen nichtleitenden
Material geschaffen ist. Die Platte 30 ist bogenförmig und
enthält mehrere
Verbindungsschlitze 32 (auf die auch hierin als "Fenster", "Löcher", "Kronenschlitze", "Platten" oder "Schlitze" verwiesen werden
kann), die Durchgänge
in der Platte bilden. Die Verbindungsschlitze 32 sind auf
der Platte 30 so angeordnet, dass jeder Verbindungsschlitz
mit einem Beinende einer Haarnadel des Stators ausgerichtet werden
und es aufnehmen kann.
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Außerdem sind entlang den Seiten
der Platte mehrere Ausnehmungen 38 geschaffen. Die Ausnehmungen
liefern zusätzliche
Durchtrittsstellen an der Platte für Beinenden von Haarnadeln.
Die Beinenden von Haarnadeln, die durch die Ausnehmungen verlaufen,
werden typischerweise für
Klemmverbindungen, Erdungsverbindungen und/oder zusätzliche
Jumper-Verbindungen genutzt.
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Mehrere Nadeln 34 sind auf
der Platte 30 angeordnet, wobei jede Nadel einem der Plattenschlitze 32 benachbart
und ihm zugeordnet ist. Die Nadeln sind aus Kupfer oder einem anderen
leitenden Material hergestellt. Jede der Nadeln 34 umfasst
ein Ende, das in der Platte 30 eingebettet ist, und ein
gegenüberliegendes
Ende, das sich über
der Oberfläche
der Platte erstreckt.
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In der Platte sind mehrere Jumper 36 eingebettet.
Obgleich die Jumper nicht sichtbar sind, da sie in der Platte eingebettet
sind, sind die durch die Jumper geschaffenen Verbindungen in 8 durch gestrichelte Linien
angegeben. Jeder Jumper 36 verbindet die eingebetteten
Enden von zwei Nadeln 34, um einen leitenden Weg zwischen
den beiden Nadeln zu schaffen. Alle Jumper in der Platte befinden
sich typischerweise in der gleichen vertikalen Ebene, um das Profil
der Platte so niedrig wie möglich
zu halten. Wie in 8 gezeigt
ist, können
sich die Jumper in verschiedenen Radien von der Mitte befinden und
können
mehrere verschiedene Formen einnehmen, wie z. B.
gerade Jumper und/oder C-förmige
Jumper, die benachbarte Nadeln verbinden (d. h.
diejenigen Nadeln, die der Nadel direkt gegenüberliegt, nicht aber diagonal
von der Nadel) und gekrümmte
Jumper wie z. B. Z-förmige oder
S-förmige
Jumper, die nicht benachbarte Nadeln (wie z. B.
diagonal gegenüberliegende
Nadeln) verbinden. Die Z-förmigen
und S-förmigen
Jumper werden verwendet, u. m nicht
benachbarte Nadeln wie z. B. Nadeln
in verschiedenen Schlitzreihen und verschiedenen Schichten zu verbinden.
Die Jumper 36 können
mit den Nadeln 34, die sie verbinden, einteilig oder nicht
einteilig sein. Zum Beispiel sind in 9A und 9B ein Jumper und einteilige
Nadel dargestellt. Der Jumper 36 ist der gekrümmte Abschnitt,
der die beiden kurzen Nadeln 34 verbindet. Wie in 9A am besten ersichtlich
ist, ist der Jumper S-förmig
und dafür
ausgelegt, nicht benachbarte Nadeln auf der Platte zu verbinden.
Natürlich
sind die Jumper nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt
und können
eine beliebige Anzahl verschiedener Formen einnehmen.
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In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst
die Verbindungsvorrichtung 20 einen Seitenarm 40 wie
in 10 dargestellt. Der
Seitenarm 40 besteht aus einem Gehäuse 42, das aus einem
isolierendem Material wie z. B. thermoplastischem
Kunststoff hergestellt ist. Das Gehäuse hat eine dickere Basis 41,
die zu einer dünneren
oberen Seitenwand 43 aufwärts profiliert ist. Mehrere
Seiten-Jumper 44 (siehe 11)
sind im Gehäuse 42 eingebettet.
Die Seiten-Jumper 44 sind aus einem leitfähigen Material wie
z. B. Kupfer hergestellt. Jeder Seiten-Jumper 44 enthält zwei
Jumper-Enden 46,
die sich durch die obere Seitenwand 43 aus dem Gehäuse 42 erstrecken.
Die dem Gehäuse 42 eingebetteten
Seiten-Jumper 44 sind verhältnismäßig lang und werden verwendet,
um zwei nicht benachbarte Beinenden zu verbinden, die voneinander
um eine oder mehr Reihen anderer Beinenden entfernt sind. Wie in 8 dargestellt ist, werden
z. B. die Seiten-Jumper verwendet,
um die Verbindungen für
FA3 Und FA4, FB3 und FB4 und FC3 und FC4 zu schaffen.
Die Jumper-Enden, die sich aus dem Gehäuse erstrecken, sind so entworfen,
daß sie
durch die Ausneh mungen auf dem Außendurchmesser der Platte verlaufen,
so dass die Jumper-Enden leicht mit den Beinenden der Haarnadeln
verbunden werden können,
die sich ebenfalls durch die Ausnehmungen erstrecken.
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Die Verbindungsvorrichtung wird auf
einem Stator angeordnet, um Verbindungen zwischen einer Gruppe Beinenden
von Haarnadeln zu vervollständigen.
Zum Beispiel kann die in 8 dargestellte
Verbindungsvorrichtung verwendet werden, um die Verbindungen zwischen
den in 7 dargestellten
Beinenden von Haarnadeln herzustellen. Die Verbindungsvorrichtung
wird insbesondere verwendet, um nicht standardisierte Verbindungen
zu vervollständigen,
die bei Haarnadel-Statorwicklungen üblicherweise erforderlich sind.
Zu diesem Zweck wird die Verbindungsvorrichtung auf dem Stator so
angeordnet, dass sich eine Gruppe von Beinenden durch die Schlitze
des Stators erstreckt. Wie in 12 dargestellt
ist, sind die unter Verwendung der Verbindungsvorrichtung zu verbindenden
Beinenden vorzugsweise etwas länger
und verlaufen geringfügig
oberhalb der anderen Beinenden des Stators. Dies erlaubt, dass die
Verbindungsvorrichtung leicht auf die verlängerten Beinenden gesetzt wird.
Wenn die Verbindungsvorrichtung auf die verlängerten Beinenden aufgesetzt
ist, werden die Beinenden durch jeden der Schlitze der Platte durchgehen
und sich über
den Schlitz in der Platte erstrecken. Danach kann die Verbindung
leicht zwischen jedem Bein und jeder Nadel geschaffen werden, die
dem Beinende zugeordnet ist (z. B.
das Beinende, das sich durch den der Nadel zugeordneten Plattenschlitz
erstreckt). Diese Verbindung kann entweder ein Schweißen, Löten, Crimpen, Hotstaked/Coldstaked-Verfahren oder irgendein
anderes Verbindungsverfahren sein, das genügt, um eine Wicklung in einer
haarnadelgewickelten elektrischen Maschine fertigzustellen. Sind
die Verbindungen zwischen den Nadeln und den Beinenden korrekt hergestellt,
werden die Wicklungen für
die nicht standardisierten Wicklungen für die haarnadelgewickelte elektrische
Maschine leicht fertiggestellt.
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Während
einer Montage schafft die Verbindungsvorrichtung ein Verfahren zum
Herstellen nicht standardisierter Verbindungen für einen haarnadelgewickelten
Stator. Nach 12-14 ist ein Stator vorgesehen,
der einen Statorkern 12 und mehrere, im Statorkern ausgebildete
Statorschlitze aufweist. Wie vorher beschrieben wurde, werden Haarnadeln
in die Schlitze des Stators eingesetzt, wobei die Beine der Haarnadeln
verschiedene Schichten in jedem Statorschlitz bilden. Auf einer
Seite des Stators bilden die Haarnadeln Schluß- bzw. Endwindungen, und auf der
gegenüberliegenden
Seite des Stators erstrecken sich die Beine der Haarnadeln aus den
Statorschlitzen. Die Beine der Haarnadeln werden danach gebogen,
um eine gewünschte
Wicklungskonfiguration zu bilden. Beine in alternierenden Schichten
sind typischerweise in entgegengesetzte Richtungen gebogen. Nachdem
die Beine gebogen sind, werden Gruppen benachbarter Beinenden geschaffen.
Eine automatische Verbindungsvorrichtung wird dann verwendet, um
mit Ausnahme derjenigen benachbarten Beinenden, die spezielle nicht
standardisierte Verbindungen erfordern, benachbarte Beinenden zu
verbinden.
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Die Verbindungsvorrichtung oder "Krone" wird dann auf dem
Wicklungskopf gesetzt, und insbesondere die Fenster der Verbindungsvorrichtung werden
auf die Beinenden von Haarnadeln gesetzt, die Spezialverbindungen
erfordern. Dies kann erfordern, dass ein Abschnitt des Wicklungskopfs
in radialer Richtung expandiert wird, um sich mit den Fenstern in
der Verbindungsvorrichtung auszurichten. Ein solcher expandierter
Ab schnitt des Wicklungskopfes ist in 12 dargestellt.
Die Bodenkanten der Fenster der Verbindungsvorrichtung können abgeschrägt sein,
um eine Ausrichtung bzw. Justierung und Anordnung der Krone auf
den Beinenden von Haarnadeln zu unterstützen. Wenn die Verbindungsvorrichtung
auf die Beinenden auf diesem Abschnitt des Wicklungskopfes gesetzt
ist, ragen die Beinenden von Haarnadeln durch die Fenster der Verbindungsvorrichtung
vor. Da jedes Fenster eine zugeordnete Nadel aufweist, die sich
aus der Platte erstreckt, ist jedes Beinende einer Haarnadel, das
durch das Fenster verläuft,
einer Nadel benachbart. Durch Verbinden der Beinenden von Haarnadeln
mit ihren zugeordneten Nadeln werden die speziellen Verbindungen
für die
Wicklung geschaffen, und die Wicklung wird fertiggestellt. Die Verbindungen
zwischen den Haarnadelbeinen und den zugeordneten Nadeln können durch
eine beliebige Anzahl verschiedener, in der Technik bekannter Verfahren
einschließlich
eines Lötens,
Schweißens,
Crimpens oder Behandelns nach dem Hotstaked/Coldstaked-Verfahren
der Verbindungen geschaffen werden.
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Falls der Seitenarm für zusätzliche
Jumper-Verbindungen verwendet wird, wird der Seitenarm einfach unter
die Platte eingesetzt, wobei die Jumper-Enden 46 in den Ausnehmungen
der Platte angeordnet werden und man die Basis 41 des Seitenarms 40 an
den Statorkern stoßen
lässt.
Die Jumper-Enden können
mit den durch die Ausnehmungen verlaufenden Beinenden von Haarnadeln
verbunden werden. Eine Verbindung der Jumper-Enden mit den Beinenden vervollständigt etwaige
verbleibende Jumper-Verbindungen
und befestigt den Seitenarm an der Platte. Alternativ dazu können die
Platte und der Seitenarm eine Schnappverbindung einschließen, die
den Seitenarm an der Platte sichert. 12 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Seitenarms in Bezug auf den Stator,
bevor der Seiten arm mit der Platte der Verbindungsvorrichtung verbunden
wird. 14 zeigt eine
Seitenansicht des Stators mit der Verbindungsvorrichtung einschließlich eines
Seitenarms, mit den Statorwicklungen verbunden ist.
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Wie oben bemerkt wurde, ist die in 8 gezeigte Verbindungsvorrichtung
speziell für
die Verwendung mit dem Wicklungsschema der 4-6 ausgelegt,
und dies ist nur eine von vielen möglichen Ausführungsformen
der Verbindungsvorrichtung. Eine alternative Ausführungsform
der Verbindungsvorrichtung ist in 15-17 dargestellt. Diese Verbindungsvorrichtung
ist zur Verwendung mit einer von der in 4-6 dargestellten
verschiedenen Wicklungskonfiguration ausgelegt. Mit Verweis auf 15 ist eine Draufsicht einer
alternativen Ausführungsform
der Verbindungsvorrichtung dargestellt. Die Verbindungsvorrichtung
enthält
eine Platte 30 mit mehreren Fenstern 32 und zugeordneten
Nadeln 34. In der Platte 30 sind mehrere Jumper 36 eingebettet. Außerdem enthält die Platte 30 mehrere
Ausnehmungen 38, die in den Rändern der Platte geschaffen sind.
Wenn die Verbindungsvorrichtung auf dem Wicklungskopf angeordnet
ist, ragen die Beinenden der Haarnadeln durch die Fenster 32 und
Ausnehmungen 38 der Platte. Die jedem Fenster zugeordneten
Nadeln sind mit dem Beinende einer Haarnadel verbunden, das sich
durch das Fenster erstreckt. Eine perspektivische Ansicht der Verbindungsvorrichtung,
bevor sie mit dem Wicklungskopf verbunden wird, ist in 16 dargestellt. Eine perspektivische
Ansicht einer mit dem Wicklungskopf verbundenen Verbindungsvorrichtung
ist in 17 dargestellt. Wie
in 17 dargestellt ist,
kann ein Seitenarm 40 in Verbindung mit der Platte verwendet
werden, um bestimmte Jumper-Verbindungen zu schaffen. Die Ausführungsform
der Verbindungsvorrichtung, die in 15-17 darge- stellt ist, ist
nur eine von vielen möglichen
Verbindungsvorrichtungen, die je nach Wicklungsschema des Stators
entworfen werden können.
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Obgleich die Verbindungsvorrichtung
als ein einziges Stück
beschrieben wurde, kann die Vorrichtung in einer alternativen Ausführungsform
in separate Stücke
in Schichten oder Kuchenstück-Formen (engl.
pie shapes) aufgebrochen werden. Ein Aufbrechen der Verbindungsvorrichtung
in separate Stücke wird
die Montage/Abformung der Verbindungsvorrichtung vereinfachen. Einzelheiten
bzw. Teile der gegenseitigen Verriegelung bzw. Sicherung zwischen den
separaten Stücken
können,
falls erwünscht,
jeder Komponente hinzugefügt
werden. Durch Segmentieren der Verbindungsvorrichtung können auch die
Masse und zusätzliche
Vibration, die mit einer einzelnen Krone verbunden sein können, ebenfalls reduziert
werden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung steht die
Verbindungsvorrichtung nicht über
den Innendurchmesser der Statorschicht vor. Es ist jedoch möglich, eine
Ausführungsform
herzustellen, bei der die Verbindungsvorrichtung über den
Innendurchmesser der Statorschicht vorsteht. In dieser Situation müssen der
Konstrukteur der Verbindungsvorrichtung und der Hersteller des Stators
die Abstimmung der Montage der kompletten elektrischen Maschine sicherstellen,
um eine Beschädigung
an Teilen während
einer Montage zu vermeiden. Um eine Beschädigung an einer vorstehenden
Verbindungsvorrichtung zu vermeiden, sollte der komplettierte Stator
im Motorgehäuse
so platziert werden, dass der Rotor noch im Stator angeordnet werden
kann. Falls z. B. die Verbindungsvorrichtung
auf einem Ende A des Stators liegt und der Rotor vom Ende B aus
eintritt, ist es dann möglich,
dass die Verbindungsvorrichtung ohne eine Beschädigung während einer Montage über die
Statorschichtung hinausragt.
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Obgleich die Verbindungsvorrichtung
hierin mit Verweis auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde,
sind andere Versionen möglich. Obgleich
bestimmte Konfigurationen für
haarnadelgewickelte elektrische Maschinen hierin in Verbindung mit
der Verbindungsvorrichtung verwendet wurden, kann z. B.
die Verbindungsvorrichtung auf jede und alle Konfigurationen von
haarnadelgewickelten elektrischen Maschinen angewendet werden, wo Spulenenden
verbunden werden müssen.
Die Verbindungsvorrichtung könnte
auch mit drahtgewickelten Statoren verwendet werden, die keine Haarnadeln
nutzen, aber Spulenenden aufweisen, die verbunden werden müssen. Obgleich
der Ausdruck "Platte" hierin verwendet
wurde, um die isolierende Vorrichtung zu beschreiben, die die Fenster
bildet, die Beinenden aufnehmen, ist außerdem der Ausdruck "Platte" nicht notwendigerweise
auf eine verhältnismäßig flache
Vorrichtung mit gleichmäßiger Dicke
beschränkt.
Die "Platte" könnte z. B.
einer Blockform oder zahlreichen anderen Formen nahekommen. Obgleich
die Ausdrücke "Schlitze" und "Fenster" hierin beschrieben
wurden, um auf Hohlräume
zu verweisen, die sich ganz durch die Platte erstrecken, könnten überdies
die Schlitze/Fenster nur Einkerbungen der Platte sein, die dafür ausgelegt sind,
Beinenden von Haarnadeln aufzunehmen, ohne dass die Schlitze/Fenster
sich ganz durch die Platte erstrecken. Der Geist und Umfang der
beigefügten
Ansprüche
soll demgemäß nicht
auf die Beschreibung der bevorzugten, hierin enthaltenen Versionen
nicht beschränkt
werden.