DE1239016B

DE1239016B - Vorrichtung zur Herstellung von Zylinderwicklungen fuer Transformatoren u. dgl.

Info

Publication number: DE1239016B
Application number: DEL47660A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Arend
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1964-04-22
Filing date: 1964-04-22
Publication date: 1967-04-20

Description

Vorrichtung zur Herstellung von Zylinderwicklungen für Transformatoren u. dgl. Zylinderwicklungen aus Runddraht für Transformatoren und dergleichen elektrische Geräte sind bekanntlich entweder aus Lagenspulen oder bei Verwendung von Scheibenspulen aus Einzelspulen, Doppelspulen oder Abteilungsspulen aufgebaut. Bei derartigen Wicklungen müssen, wenn die Lagen- bzw. Spulenspannungen gewisse Werte erreicht haben, zusätzliche Isolationen eingebracht werden. Diese Isolationen verschlechtern den Füllfaktor der Wicklunlungen, z. B. bei Netztransformatoren, erheblich. Nachteilig ist auch bei den bekannten Wicklungen mit scheibenförmigem Aufbau, daß die Wicklung nicht in einem Zuge durchgehend gewickelt werden kann, sondern aus einzelnen Elementen zusammengesetzt ist, wobei die zusammengehörigen Anfänge und Enden der Teilspulen nach deren Zusammenbau verlötet werden müssen.
Man könnte kleiner, leichter und billiger bauen, wenn man die ideale Zylinderwicklung anwendet, die aus fortlaufend abwechselnd nach außen und nach innen gewickelten, direkt aneinanderliegenden Spiralen besteht. Bei einer solchen Wicklung treten zwischen benachbarten Drähten die geringsten Spannungen auf. Auf eine zusätzliche Isolation außer der Drahtisolation kann dabei verzichtet werden oder sie kann auf ein Minimum reduziert werden.
Es ist bereits das Wickelverfahren der sogenannten »gestürzten Wicklung« bekannt. Eine solche Wicklung kann jedoch nur von Hand, bei Verwendung von Profildraht und unter relativ großem Zeitaufwand hergestellt werden. Das Herstellen solcher Wicklungen aus Runddraht mit gegebenenfalls hohen Windungszahlen war bisher wirtschaftlich nicht durchführbar.
Die Erfindung ermöglicht es nun, derartige Wicklungen maschinell und kostensparend anzufertigen. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Zylinderwicklungen aus vorzugsweise rundem Draht für Transformatoren u. dgl., bei denen die Wicklung aus fortlaufend spiralenförmig abwechselnd nach außen und nach innen gewickelten aneinanderliegenden Windungsscheiben aufgebaut ist. Die Erfindung besteht darin, daß diese Vorrichtung einen entsprechend dem Fortschreiten des Aufbaus der Wicklung aus Windungsscheiben axial verschiebbaren, motorisch angetriebenen Karusselltisch, eine sich mit dem Karusselltisch drehende Wickelschablone und eine feststehende, beispielsweise kreisförmige, Wickelkrone aufweist, welche mehrere elastische, sich der Kontur der zuletzt aufgewickelten Drähte anpassende Andrückrollen mit radial angeordneten Achsen und eine entsprechend dem Fortschreiten des spiralförmigen Aufwickelns des Drahtes in jeder Windungsscheibe radial verschiebbare Drahtführung enthält.
In den F i g. 1 bis 3 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch die gesamte Vorrichtung, wobei Teile wie die Drahtführung 14 und deren Antriebsmechanismus, die an sich nicht zum Schnitt gehören, der Deutlichkeit halber mit eingezeichnet sind; F i g. 2 zeigt eine teilweise Draufsicht auf die Vorrichtung, und F i g. 3 zeigt einen Schnitt entsprechend der Linie III-III in F i g. 1.
Die tragenden Elemente der Vorrichtung sind die Welle 1, die feststehende Grundplatte 2 und eine ebenfalls feststehende, mit der Grundplatte 2 verbundene, abhebbare Wickelkrone 20, die im Ausführungsbeispiel eine speichenradförmige Gestalt hat. Die Welle 1 ist in der Grundplatte 2 und in der Wickelkrone 20 drehbar gelagert und wird beim Wickelvorgang durch einen Motor 3 angetrieben. Fest mit der Welle 1 verbunden ist eine auswechselbare Wickelschablone, bestehend aus einer Scheibe 21, auf deren Umfang eine Anzahl von U-förmig gebogenen Stäben 22 befestigt ist, die wiederum am anderen Ende eine Scheibe 8 tragen. Auf der Welle 1 ist außerdem ein Karusselltisch 5 angeordnet, der sich zusammen mit der Welle 1 dreht und axial verschiebbar ist. Der Karusselltisch 5 weist den Stäben 22 entsprechende Schlitze auf, in denen diese verschiebbar geführt sind. Der Karusselltisch 5 besitzt in seinem Mittelpunkt ein Gewindeloch, in dem sich eine in der Welle 1 zentrisch gelagerte Gewindespindel 24 befindet. Eine Axialverschiebung des Karusselltisches 5 tritt immer dann ein, wenn die Gewindespindel 24 zu einer Relativdrehung gegenüber der Welle 1 veranlaßt wird. Zu diesem Zweck besitzt die Spindel 24 an ihrem oberen Ende eine Scheibe 17, die bei rotierender Welle 1 mittels eines Bremsmagneten 18 zum Stillstand gebracht werden kann. Die Wicklung 7 wird auf dem Karusselltisch 5 und die einzelnen Windungsscheiben (Lagen) zwischen den zwei konzentrisch angeordneten Scheiben 8 und 21 der Wickelschablone 8, 21, 22 gewickelt, gegebenenfalls unter Verwendung einer Scheibe 6, wobei die Stäbe 22 lediglich als Führung dienen. Das Andrücken der Windungen der beiden zuletzt aufgewickelten Windungsscheiben sowie deren Arretierung in der vorgesehenen Lage geschieht durch elastische Rollen 9, die sich der Kontur der Wicklung anpassen. Die Rollen 9 haben mit Rücksicht auf die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der Windungen jeder Windungsscheibe konische Form und sind auf schräggestellten, in der Wickelkrone 20 lösbar befestigten Achsen 12 drehbar gelagert. Die Achsen 12 können nach Abnahme des überwurfringes 11 herausgenommen werden. Die elastischen Rollen werden mittels Stellringen 10, 10' auf den Achsen 12 gegen Verschiebung gesichert. Die laufende Zuführung des aufzuwickelnden Drahtes geschieht mittels einer Drahtführung 14, die in F i g. 3 im Schnitt und vergrößert dargestellt ist. Die Drahtführung 14 gleitet auf Führungsstäben 25 und wird durch rotierende Spindeln 26, 27, die in den Lagern 13 und 28 drehbar sind, in der einen oder anderen Richtung verschoben. Die Spindeln 26, 27 gehen von einem Schaltgetriebe 28' aus, welches gestattet, die Drehrichtung der Spindeln 26, 27 zu ändern und damit die Drahtführung 14 entweder nach außen oder nach innen zu bewegen. Das Schaltgetriebe 28' wird von der Welle 1 angetrieben, die an ihrem oberen Ende eine Schnecke 31 besitzt, in die Zahnräder 16 und 32 eingreifen. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Drahtführung 14 läßt sich stufenlos der jeweiligen Wicklung anpassen, indem mittels einer Stellschraube 34 das Zahnrad 16 axial verschoben wird und zusammen mit diesem auch das Reibrad 33, welches mit dem Reibrad 15 des Schaltgetriebes 28' im Eingriff ist. Die Richtungsumkehr der Drahtführung 14 wird durch einstellbare Endkontakte 29, 30 erreicht, die den jeweiligen radialen Abmessungen der Wicklung angepaßt werden das Schaltgetriebe 28 beeinflussen. Auch die nach dem Wickeln jeder Windungsscheibe erforderliche Absenkung der Spule 7 um eine Drahtstärke wird durch die Endkontakte 29 oder 30 erreicht, und zwar indem diese den Bremsmagneten 18 einschalten, wobei durch dessen Stift (Anker) 25 die Scheibe 17 und damit die Spindel 24 kurzzeitig abgebremst wird. Die Dauer der Abbremsung der Spindel 24 und damit der Betrag der Absenkung des Karusselltisches 5 und der Wickelschablone 8, 21, 22 ist mittels eines Kupplungsmagneten 19 über ein weiteres stufenlos verstellbares Getriebe 32, 35, 36, 37, welches eine Schaltwalze 38 antreibt, einstellbar. Die Schaltwalze 38, auf der an gegenüberliegenden Punkten zwei Kontakte 39, 40 schleifen, ist an einer Stelle ihres Umfanges unterbrochen und wird durch die Mitnehmerscheibe 36 angetrieben. Bei einer Kontaktgabe durch den Kontakt 29 oder den Kontakt 30 wird außer dem Bremsmagneten 18 auch der Magnet 19 betätigt. Dabei wird das Reibrad 36 gegen das Reibrad 35 gedrückt und die Schaltwalze 38 dreht sich aus der in der Zeichnung dargestellten Stellung, so daß die Kontakte 39, 40 die Stromführung übernehmen und die Magneten 18 und 19 so lange in Betätigungsstellung sind und damit das Absenken der Wickelschablone 8, 21, 22 so lange aufrechterhalten, bis die Schaltwalze 38 eine Drehung von 180° ausgeführt hat. Nach dem jeweiligen Wickeln einer spiralförmigen Windungsscheibe, erfolgt eine erneute Kontaktgabe durch den Kontakt 29 bzw. den Kontakt 30 und so wiederholt sich das gleiche Spiel der Steuermagneten 18 und 19. Der Betrag der Absenkung wird entsprechend der jeweils verwendeten Drahtstärke an der Stellschraube 37 eingestellt.
Die Drahtführung 14 sowie ein Ausführungsbeispiel für den Drahtvorschub sind in dem in F i g. 3 dargestellten Schnitt gesondert dargestellt. Die Drahtführung 14 ist auf Führungsstäben 25 gelagert und ihre Verschiebung nach außen oder nach innen erfolgt durch Ändern der Drehrichtung der Gewindespindeln 26, 27. Die Zuführung des Drahtes erfolgt durch einen Kanal 41 in der Drahtführung 14, welcher an seinem unteren Ende gekrümmt ist, so daß der Draht etwa in der vorgesehenen Richtung austritt. Beim Wickeln der Spiralen von innen nach außen ist ein Vorschubantrieb für den Draht nicht erforderlich, dieser wird vielmehr durch die rotierende Wickelschablone durch die Führung hindurchgezogen und braucht lediglich so abgebremst zu werden, daß sämtliche Windungen fest aneinanderliegen. Damit auch beim Wickeln von außen nach innen ein enges Aneinanderliegen der einzelnen Windungen erreicht wird, ist hierbei eine Vorschubeinrichtung für den Draht erforderlich. Hierfür kann eine Einrichtung vorgesehen sein, die entweder den Draht mit einem konstanten Druck aus dem Führungskanal 41 herauszudrücken sucht oder den Vorschub in Abhängigkeit von der jeweiligen Umfangsstelle, an der gewickelt wird, beeinflußt oder den Vorschub abhängig von der Drehzahl des Karusselltisches 5 und der jeweiligen radialen Stellung der Drahtführung 14 steuert. Wie in F i g. 3 gezeichnet, ist im Ausführungsbeispiel die zweite Möglichkeit dargestellt. An der Umfangsstelle, an der der zu wickelnde Draht aufläuft, rollt auf der Wicklung eine Abtastrolle 23 ab, deren jeweilige Drehzahl ein Maß für die Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes ist. Die Abtastrolle 23 beeinflußt einen Antrieb 43, der beispielsweise elektrisch, hydraulisch oder auch pneumatisch betätigt wird. Durch den Antrieb 43 werden die Vorschubrollen 42 angetrieben, die ihrerseits den Draht transportieren. Da ein Transportieren des Drahtes lediglich beim Wikkeln von außen nach innen erforderlich ist, kann das Ein- und Ausschalten des Antriebes 43 durch die ohnehin vorhandenen Kontakte 29 und 30 erfolgen.
Mit der Vorrichtung nach der Erfindung ist es möglich, Spulen sowohl ohne Wickelzylinder als direkt auf einen Wickelzylinder zu wickeln. Auch besteht die Möglichkeit, Wicklungen mit Kühlkanälen herzustellen.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Herstellung von Zylinderwicklungen aus vorzugsweise rundem Draht für Transformatoren u. dgl., bei denen die Wicklung aus fortlaufend spiralenförmig abwechselnd nach außen und nach innen gewickelten aneinanderliegenden Windungsscheiben aufgebaut ist, g e -kennzeichnet durch einen entsprechend dem Fortschreiten des Aufbaus der Wicklung aus Windungsscheiben axial verschiebbaren, motorisch angetriebenen Karusselltisch (5), eine sich mit dem Karusselltisch (5) mitdrehende Wickelschablone (8, 21, 22) und eine feststehende, beispielsweise kreisförmige Wickelkrone (20), welche mehrere elastische, sich der Kontur der zuletzt aufgewickelten Drähte anpassende Andrückrollen (9) mit radial angeordneten Achsen (12) und eine entsprechend dem Fortschreiten des spiralförmigen Aufwickelns des Drahtes in jeder Windungsscheibe radial verschiebbare Drahtführung (14) enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelschablone (8, 21, 22) aus einer inneren Scheibe (21) und einer äußeren, konzentrischen Scheibe (8) besteht, die mit U-förmig gebogenen, radial angeordneten Stäben (22) fest verbunden sind und die so die inneren und die äußeren Windungen der zuletzt gewickelten Lagen der Wicklung (7) festhalten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückrollen (9) in radialer Richtung verstellbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückrollen (9) für sich oder zusammen mit ihren Achsen (12) auswechselbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (12) der Andrückrollen (9) gegen die Welle (1) des Karusselltisches (5) geneigt sind und die Andrückrollen (9) eine die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der Windungen oder Windungsscheiben berücksichtigende konische Form haben.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtführung (14) beim Rotieren der Wicklungsschablone (8, 21, 22) abwechselnd radial nach innen und nach außen bewegt wird, wobei deren Antriebsrichtung und ihre Endstellungen durch einstellbare Endkontakte (29, 30) beeinflußt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindib keit der Drahtführung (14) durch ein von der den Karusselltisch (5) drehenden Welle (1) angetriebenes stufenloses Getriebe (15, 33) einstellbar ist. B.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtführung (14) den Draht in einem gekrümmten Kanal (41) zu der zu wickelnden Windung führt, und zwar derart, daß beim Wickeln von innen nach außen der Draht abgebremst wird und beim Wickeln von außen nach innen er einen der jeweiligen Umfangsgeschwindigkeit entsprechenden Vorschub erhält.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtvorschub durch Rollen (42) in der Drahtführung (14) mit konstantem Druck erfolgt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Drahtvorschubes abhängig von der jeweiligen Umfangsgeschwindigkeit durch eine Abtastrolle (23) gesteuert ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Drahtvorschubes abhängig von der Drehzahl und jeweiligen radialen Lage der Drahtführung gesteuert ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Karusselltisch (5) auf seiner Antriebswelle (1) axial verschiebbar gelagert und durch eine Spindel (24) in der Höhe einstellbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschieben des Karusselltisches (5) bei rotierender Welle (1) durch Abbremsen der Spindel (24) erfolgt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbremsen der Spindel (24) durch einen Magneten (18) erfolgt, den die Endkontakte (29, 30) für die Drahtführung (14) einschalten und dessen Stift (25) auf den Umfang einer mit der Spindel (24) verbundenen Scheibe (17) drückt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsdauer des Magneten (18) durch eine Schaltwalze (38) gegeben ist, die über ein stufenloses Getriebe (35, 36) von der Welle (1) angetrieben wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschalten des stufenlosen Getriebes (35, 36) durch einen durch die Endkontakte (29, 30) geschalteten Magneten (19) geschieht.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausschalten des stufenlosen Getriebes (35, 36) durch die Schaltwalze (38) erfolgt.