DE19905747A1

DE19905747A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit rechteckigem Draht

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Publication number: DE19905747A1
Application number: DE19905747A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Nakamura; Yasutomo Kawabata; Masahiro Nishioka; Yasuhiko Ishimaru; Tetsuya Miura; Katsuhisa Endo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1999-02-11
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2019-02-12
Also published as: US20010005934A1; DE19905747B4; US6216513B1; JP3613994B2; US6553650B2; JP2000082628A

Abstract

Ein kreisförmiger Draht (3) mit einem kreisförmigen Querschnitt ist auf einem Spulenrad (1) aufgewickelt. Wenn ein Wicklungsformmotor (29) eine Wicklungsform (25) dreht, wird der kreisförmige Draht (3) von dem Spulenrad (1) gezogen. Rechteckformwalzen (7) pressen den kreisförmigen Draht (3) so, daß ein rechteckiger Draht (9) mit einem rechteckigen Querschnitt erzeugt wird. Der rechteckige Draht (9) wird direkt auf die Wicklungsform (25) aufgewickelt, um eine Spule mit rechteckigem Draht (39) zu erzeugen. Weil das Formen des rechteckigen Drahts (9) und das Wickeln auf die Wicklungsform (25) in einer Sequenz von aneinander hängenden Prozessen ausgeführt wird, ist ein separater Prozeß für die Entfernung der Torsionsverformung des rechteckigen Drahts (9) unnötig. Die Spule mit dem rechteckigen Draht (39) kann durch eine einfache und kostengünstige Vorrichtung aus einem billigen kreisförmigen Drahtmaterial erzeugt werden. Es ist ferner möglich und vorteilhaft, Abmessungen und eine Form des rechteckigen Drahts durch Steuerung der Zwischenraumbreiten zwischen den Formwalzen (7) und der Spannung, die auf den rechteckigen Draht (9) einwirkt, der durch die Walzen gegangen ist, zu variieren.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Spule aus einem rechteckigen Draht und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein einfaches Verfahren zur einfachen und kostengünstigen Herstellung einer Spule mit einem rechteckigen Draht.

Die Entwicklung von Elektro- und Hybridfahrzeugen wurde heraus gestellt als ein Weg, der Notwendigkeit zu begegnen, die Ver schmutzung mit Partikeln und die Belastung durch Lärm zu redu zieren. Die Entwicklung eines Hochleistungsmotors, der in ein solches Fahrzeug, das vorstehend beschrieben wurde, eingebaut werden soll, wurde ferner vorangetrieben. Als Spulen für solche Motoren, sind sowohl solche, die einen lackisolierten Draht mit kreisförmigem Querschnitt verwenden, als auch solche, die einen rechteckigen, lackisolierten, emaillierten Draht verwenden, wohlbekannt.

Der lackisolierte Draht mit kreisförmigem Querschnitt hat den Vorteil, daß einerseits ein Rohmaterial für den Draht kostengün stig ist, aber es hat andererseits den Nachteil, daß der Füll grad eines Motors begrenzt ist, wobei der Füllgrad eines Motors das Verhältnis einer "Gesamtsumme von Querschnittsflächen aller Spulendrähte in einem Schlitz" zu "einer Querschnittsfläche ei nes Schlitzes in einen Motorkörper" ist. Die Motorleistung soll te ansteigen, wenn der Motorfüllgrad erhöht wird.

Der rechteckige lackisolierte Draht ist ein lackisolierter Draht, der eine rechteckige Querschnittsform hat. Die Verwendung des rechteckigen lackisolierten Drahtes reduziert das Spiel zwi schen dem lackisolierten Draht in einem Schlitz eines Motors, so daß es möglich wird, den Füllgrad eines Motors zu erhöhen und die Motorleistung zu verbessern. Aus einem praktischen Gesichts punkt beträgt der Füllgrad des rechteckigen lackisolierten Drahts im allgemeinen 70 bis 80%, im Gegensatz zu demjenigen des lackisolierten Drahts mit kreisförmigem Querschnitt, der 30 bis 50% beträgt.

Eine Vorrichtung zur Herstellung einer Spule, die in der japani schen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 7-183152 gezeigt ist, besteht z. B. aus einer Haspel, auf der ein rechteckiger Draht aufgewickelt ist, einer Reduzierungswalze, um eine Torsion zu korrigieren, mit der der rechteckige Draht behaftet ist, und ei ne Wicklungsform, um den korrigierten rechteckigen Draht aufzu nehmen, wobei eine Spule durch Wickeln des rechteckigen Drahts auf die Wicklungsform erzeugt wird.

Durch die Verwendung einer Spule mit rechteckigem Draht wird es, wie vorstehend beschrieben, möglich, den Füllgrad eines Motors zu verbessern. Jedoch ergibt sich dabei das Problem, daß die Ko sten eines Motors hoch werden, da die Kosten eines rechteckigen lackisolierten Drahts, der das Rohmaterial der Spule mit dem rechteckigen Draht ist, hoch ist. Die hohen Kosten eines solchen Drahts beruhen hauptsächlich auf Faktoren wie dem, daß dessen Herstellungsprozeß komplizierter ist als derjenige eines lacki solierten Drahts mit kreisförmigem Querschnitt, daß das gleich mäßige Beschichten von Harz um den Draht, der im Querschnitt rechteckig ausgeformt ist, schwierig ist oder dgl. Die Kosten eines rechteckigen lackisolierten Drahts sind derzeit tatsäch lich doppelt oder mehrfach zu demjenigen eines lackisolierten Drahts mit kreisförmigem Querschnitt.

Es wurden Versuche unternommen, eine Haspel vorzubereiten, die von dem rechteckigen Draht umwickelt ist, und eine Spule zu er zeugen, die den rechteckigen Draht verwendet, der aus der Haspel gezogen wird, wie in der vorstehend erwähnten japanischen Paten toffenlegungsveröffentlichung Nr. Hei 7-183152 gezeigt ist. Eine Torsionsverformung tritt jedoch auf, wenn der rechteckige Draht auf der Haspel aufgewickelt wird. Die verbleibende Torsionsver formung führt dazu, daß die Gestalt der fertiggestellten Spule weniger genau ist, der rechteckige Draht mit einer Torsion be haftet ist und einen Spielraum zwischen dem rechteckigen Draht erzeugt. Es ist deshalb im Stand der Technik, der vorstehend be schrieben wurde, notwendig, eine Reduktionswalze zur Beseitigung der Torsionsverformung vorzusehen. Eine solche Konstruktion ver kompliziert den Herstellungsprozeß und die Vorrichtung und führt zu einer Erhöhung der Motorkosten.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren und eine da zugehörige Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit rechteckigem Draht zu schaffen, wobei eine Korrektur einer Torsionsverformung des rechteckigen Drahts nicht erforderlich ist.

Es ist darüberhinaus ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, Spulen von einer oder von mehre ren Bauarten herzustellen, die sich in den Querschnittsformen des rechteckigen Drahts, der gewickelt werden soll, unterschei den, mittels eines einzigen Gerätes, so daß dadurch die Produk tivität weiter verbessert wird.

(1) Eine Vorrichtung zur Herstellung einer Spule aus einem rechteckigen Draht gemäß dieser Erfindung weist eine Zuführvor richtung zur Anlieferung des Drahtmaterials auf, eine Vorrich tung zur rechteckigen Formung, wodurch das Drahtmaterial, das durch die Zuführvorrichtung bereitgestellt wird, deformiert wird, um einen rechteckigen Draht zu erzeugen, dessen Quer schnitt rechteckig geformt ist, und eine Vorrichtung zur Erzeu gung der Spule, wodurch der rechteckige Draht auf eine Wick lungsform aufgewickelt wird, um eine Spule mit einem rechtecki gen Draht zu erzeugen, wobei das Formen des rechteckigen Drahts und das Wickeln auf die Wicklungsform in einer Sequenz von an einander gereihten Prozessen erfolgen.

Der Draht, der als Rohmaterial zur Herstellung einer Spule die ser Erfindung verwendet wird, kann ein billiger Leiter mit einer kreisförmigen oder einer anders geformten Querschnittsgestalt sein. Ein Verfahren zur Erzeugung des rechteckigen Drahts aus dem Drahtmaterial und ein Verfahren zur Aufnahme des rechtecki gen Drahts auf eine Wicklungsform und zur Formung einer Spule werden in einer Sequenz von aneinander hängenden Prozessen aus geführt. Da das Auftreten einer Torsionsverformung, die durch das Aufnehmen des rechteckigen Drahts auf eine Haspel hervorge rufen wird, dadurch verhindert wird, kann eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Beseitigung einer solchen Torsionsverformung weggelassen werden. Das Drahtmaterial hat eine Torsionsverfor mung, jedoch wird diese Torsionsverformung bei dem Prozeß zur Erzeugung des rechteckigen Drahts durch Deformieren des Drahtma terials unwillkürlich entfernt. Auf diese Weise erlaubt diese Erfindung, daß eine Spule mit einem rechteckigen Draht durch ei ne einfache und kostengünstige Vorrichtung unter Verwendung ei nes billigen Drahts als Rohmaterial hergestellt werden kann. Folglich wird es möglich, einen Hochleistungsmotor kostengünstig zu schaffen.

Zusätzlich ist es von Vorteil, das Drahtmaterial vorher mit ei nem Isolationsharz (Isolationslack etc.) zu bedecken, dessen Elastizität hoch ist. Als Folge davon wird die gleichmäßige Iso lationsbeschichtung unwillkürlich auf einem Umfang des fertigge stellten rechteckigen Drahts aufgebracht, wenn dieser aus dem Drahtmaterial erzeugt wird. In dieser Hinsicht läßt die Erfin dung zu, daß die Spule mit dem rechteckigen Draht einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.

(2) Es kann für die Rechteckformvorrichtung von Vorteil sein, Rechteckformwalzen zu enthalten, zur plastischen Deformation des Drahtmaterials, und einen Wicklungsformmotor für die Spulener zeugungsvorrichtung zur Drehung der Wicklungsform. Durch Drehen der Wicklungsform unter Verwendung der Drehkraft, die durch den Wicklungsformmotor erzeugt wird, wird der rechteckige Draht ge zogen, um einen rechteckigen Draht zu schaffen, bei dem die Spannung, die erforderlich ist, um das Drahtmaterial aus den Rechteckformwalzen zu entfernen und ebenso um den rechteckigen Draht auf die Wicklungsform aufzuwickeln, vorliegt. Gemäß diesem Aspekt dient die Drehkraft des Wicklungsformmotors dazu, den rechteckigen Draht zu formen und eine Spule zu erzeugen. Eine Vorrichtung zur Herstellung einer Spule kann dadurch vereinfacht werden.

(3) Eine Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem rechteckigen Draht gemäß einem Aspekt dieser Erfindung kann eine Wicklungsformmotor-Steuervorrichtung aufweisen, zur Steuerung des Wicklungsformmotors, um eine Drehzahl des Motors in Abhän gigkeit von einem Drehwinkel der Wicklungsform zu verändern. Wenn bspw. der rechteckige Draht auf einem Krümmungsabschnitt der Wicklungsform aufgewickelt wird, ist ein zuverlässiges For men des Krümmungsabschnittes notwendig. Deshalb verringert der Wicklungsformmotor an diesem Punkt vorzugsweise die Geschwindig keit. Wenn der rechteckige Draht auf einen flachen Abschnitt der Wicklungsform aufgewickelt wird, wird die Spule zuverlässig er zeugt, im Vergleich zu der Zeit der Wicklung auf den gekrümmten Abschnitt, sogar wenn Wicklungsformmotor seine Geschwindigkeit erhöht. Gemäß diesem Aspekt erlaubt die Steuerung entsprechend jedem Drehwinkel auf diese Weise, daß die Geschwindigkeit des Motors erhöht wird, während die Zuverlässigkeit der Spulenerzeu gung aufrecht erhalten bleibt und deshalb wird es möglich, die Spulenerzeugungsgeschwindigkeit zu erhöhen.

(4) Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ent hält die Zuführvorrichtung eine drehbare Drahtmaterialrolle, auf der das Drahtmaterial aufgewickelt ist, und eine Rückspannungs erzeugungsvorrichtung, um das Auftreten einer Durchhängung zu verhindern, in dem eine Rückspannung auf einen Teil des Drahtma terials zwischen der Drahtmaterialrolle und den Rechteckfor mungswalzen aufgebracht wird. In dieser Hinsicht bringt die Rückspannungserzeugungsvorrichtung eine Rückspannung auf das Drahtmaterial auf, basierend auf einer Differenz zwischen einer Drehzahl der Wicklungsform und derjenigen der Drahtmaterialrol le, und ändert die Rückspannung in Abhängigkeit von einer Dreh zahl des Wicklungsformmotors und in Verbindung mit der Wick lungsformmotor-Steuervorrichtung.

Wenn das Drahtmaterial durch die Rechteckformungswalzen gepreßt wird, streckt sich der Ausgangsdraht und dessen Querschnittsflä che verringert sich. Eine Drehgeschwindigkeit der Wicklungsform ist deshalb unterschiedlich zu derjenigen der Drahtmaterialrol le. In dieser Hinsicht kann das Auftreten eines unerwünschten Durchhängens zuverlässig verhindert werden, weil die Rückspan nung, die für das Drahtmaterial vorgesehen ist, dem Unterschied der Drehzahlen entspricht. Insbesondere ändert die Steuerung, die mit einer Vorrichtung zur Steuerung des Wicklungsformmotors kooperiert, die Rückspannung in Reaktion auf eine Veränderung der Geschwindigkeit des Wicklungsformmotors in diesem Aspekt. Ein ungeeignetes Durchhängen des Drahtmaterials kann deshalb korrekt und zuverlässig verhindert werden.

(5) Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ent hält die Spulenerzeugungsvorrichtung eine Preßwalze zum Pressen des rechteckigen Drahtes, um ihn in engen Kontakt mit der Wick lungsform zu bringen, und eine Vorrichtung zur Steuerung der Walzenpreßkraft, die die Walzenpreßkraft, die von der Preßwalze gemäß einem Drehungswinkel des Wicklungsmotor erzeugt wird, zu steuern, wobei die Vorrichtung zur Steuerung der Walzenpreßkraft die Walzenpreßkraft verringert, wenn die Preßwalze sich auf dem flachen Abschnitt der Wicklungsform befindet, und die Walzen preßkraft erhöht, wenn sich die Preßwalze auf dem gekrümmten Ab schnitt der Wicklungsform befindet.

Der rechteckige Draht neigt dazu, einen Spielraum zwischen der Wicklungsform und sich selbst durch seine eigene Elastizität zu erzeugen, wenn er auf die Wicklungsform aufgewickelt wird, und ferner erzeugt er in ähnlicher Weise einen Spielraum zwischen der unteren Schicht des rechteckigen Drahtes und sich selbst, wenn er in mehreren Schichten aufgewickelt wird. Dieses Phänomen ist als "Rückfederung" bekannt. In diesem Aspekt der vorliegen den Erfindung wird das Rückfedern durch die befestigte Preßwalze verhindert. Die Walzenpreßkraft wird vorzugsweise erhöht, um ei ne saubere R-Form des rechteckigen Drahtes zu arrangieren, ins besondere wenn sich die Preßwalze auf dem gekrümmten Abschnitt der Wicklungsform befindet. Bei diesem Aspekt erlaubt es die Steuerung der Walzenpreßkraft gemäß einem Drehwinkel der Preß kraft, in einer effizienten Art und Weise zu funktionieren, so daß der rechteckige Draht zuverlässig auf die Wicklungsform auf gewickelt wird. Es ist dadurch möglich, die Qualität der daraus hervorgehenden Spule zu verbessern.

(6) Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ent hält die Spulenerzeugungsvorrichtung ein Biegewerkzeug, um einen Abschnitt des rechteckigen Drahtes, der sich am Rand befindet, um auf die Wicklungsform aufgewickelt zu werden, mit einem ande ren Abschnitt, der bereits aufgewickelt wurde, in Kontakt zu pressen, um diese miteinander in Kontakt zu bringen. Ferner ist eine Steuervorrichtung für die Biegewerkzeugpreßkraft enthalten, die die Biegewerkzeugpreßkraft durch das Biegewerkzeug in Abhän gigkeit von einem Drehwinkel der Wicklungsform verändert, wobei die Steuervorrichtung für die Biegewerkzeugpreßkraft die Biege werkzeugpreßkraft verringert, wenn sich das Biegewerkzeug auf dem flachen Abschnitt der Wicklungsform befindet, und die Biege werkzeugpreßkraft erhöht, wenn sich das Biegewerkzeug auf dem gekrümmten Abschnitt der Wicklungsform befindet.

Gemäß diesem Aspekt wird ferner die Spulenqualität verbessert, wie es auch im Fall von (5) oben war. Das Befestigen des Biege werkzeugs verhindert, daß der rechteckige Draht beim Wickeln von einem angrenzenden Teil des rechteckigen Drahtes getrennt wird. Wenn sich das Biegewerkzeug auf dem gekrümmten Abschnitt befin det, kann der rechteckige Draht vorzugsweise durch Erhöhen der Biegewerkzeugpreßkraft angeordnet werden. Gemäß diesem Aspekt erlaubt die Steuerung der Biegewerkzeugpreßkraft in Abhängigkeit von dem Drehwinkel, daß die Preßkraft in einer effizienten Art und Weise arbeitet, so daß der rechteckige Draht zuverlässig auf die Wicklungsform aufgewickelt wird.

(7) Ein Verfahren zur Herstellung einer Spule aus einem rechtec kigen Draht gemäß dieser Erfindung kann ein Zuführverfahren auf weisen, zur Anlieferung des Drahtmaterials, einen Rechteckform prozeß, wodurch das Drahtmaterial, das durch die Zuführvorrich tung bereitgestellt wird, deformiert wird, um einen Draht mit einem rechteckigen Querschnitt zu erzeugen, und einen Spulen formprozeß, wodurch der rechteckige Draht auf eine Wicklungsform aufgewickelt wird, um eine Spule mit einem rechteckigen Draht zu erzeugen; das Erzeugen des rechteckigen Drahtes und das Aufwic keln auf die Wicklungsform werden in einer Sequenz von aneinan derhängenden Schritten durchgeführt.

(8) Eine Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem rechteckigen Draht, die vorzugsweise einen Aspekt dieser Erfin dung verkörpert, kann eine Rechteckformungs-Steuervorrichtung zur Steuerung der Rechteckformungsvorrichtung gemäß Sollfor mungsabmessungen des rechteckigen Drahtes aufweisen, wobei Spu len aus mehreren unterschiedlichen Querschnitt formen hergestellt werden können. Es ist von Vorteil, wenn die Rechteckformungsteu ervorrichtung die Querschnittgestalten des rechteckigen Drahtes durch Steuerung der Spannung des rechteckigen Drahtes einstellt.

Gemäß diesem Aspekt kann die Querschnittgestalt des rechteckigen Drahtes durch Steuerung der Rechteckformungsvorrichtung variabel sein. Eine Vielzahl an rechteckigen Drähten, die sich in ihrer Querschnittgestalt unterscheiden, kann aus einem Drahtmaterial einer einzigen Art hergestellt werden, während eine Vielzahl an Spulentypen mit rechteckigem Draht durch eine einzige Vorrich tung hergestellt werden kann. Es wird dadurch unnötig, separate Anlagen für Spulen unterschiedlicher Bauarten bereit zustellen und die Kosten der Anlagen können reduziert werden. Da zusätz lich nur ein Drahtmaterial eines einzigen Typs verwendet wird, um Spulen von einer oder mehreren Bauarten zu erzeugen, führt die wirtschaftliche Massenproduktion zu einer Reduzierung der Materialkosten. Auf diese Weise kann diese Erfindung zu einer größeren Verbesserung der Produktivität und der Kostenreduzie rung zur Herstellung einer Spule mit rechteckigem Draht beitra gen.

(9) Bei einer Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit recht eckigem Draht, die vorzugsweise einen Aspekt dieser Erfindung verkörpert, ist eine Isolationsklebevorrichtung zur Aufbringung eines Isolationsmaterials auf den rechteckigen Draht an der Rechteckformungsvorrichtung oder zwischen der Rechteckformungs vorrichtung und der Spulenerzeugungsvorrichtung vorgesehen.

Gemäß diesem Aspekt kann ein Isolationsmaterial einen Spielraum zwischen dem rechteckigen Draht einer Spule durch Anbringen des Isolationsmaterials an dem rechteckigen Draht vor der Spulener zeugung überbrücken. Deshalb kann die thermische Leitfähigkeit durch diese einfache Konstruktion verbessert werden. Zusätzlich erhöht die Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit die Lei stungsfähigkeit eines Motors, der mit einer Spule aus einem rechteckigen Draht versehen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Frontansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem rechteckigen Draht gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine Draufsicht der Vorrichtung aus Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Darstellung, die das Drahtmaterial mit einem kreisförmigen Querschnitt zeigt.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht aus Fig. 2 entlang der Linie A-A, die Rechteckformungswalzen zeigt.

Fig. 5 zeigt einen rechteckigen Draht, der aus einem kreisför migen Drahtmaterial erzeugt wird.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht aus Fig. 2 entlang der Linie B-B, die eine Wicklungspositionseinstelleinheit zeigt.

Fig. 7 erläutert ein Meßinstrument zur Qualitätsprüfung.

Fig. 8 stellt das Verfahren des Wickelns des rechteckigen Drah tes auf eine Wicklungsform dar.

Fig. 9 zeigt die Steuerung eines Wicklungsformmotors.

Fig. 10 zeigt das zweite Beispiel der Steuerung eines Wick lungsformmotors.

Fig. 11 zeigt die Steuerung eines Walzenpreßkraftgenerators.

Fig. 12 zeigt die Steuerung eines Biegewerkzeugpreßkraftgenera tors.

Fig. 13 zeigt die Konstruktion des zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem rechtecki gen Draht.

Fig. 14A ist eine Draufsicht und Fig. 14B ist eine Frontan sicht der Vorrichtung aus Fig. 13.

Fig. 15 ist ein Flußdiagramm, das die Funktionsweise der Vor richtung des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt.

Fig. 16 zeigt einen Bereich von formbaren Querschnittformen des rechteckigen Drahtes.

Fig. 17 zeigt eine Tabelle, die für das Verfahren aus Fig. 15 verwendet wird.

Fig. 18 zeigt ein Verhältnis zwischen einem Deformationsumfang des rechteckigen Drahtes und einem oberen Grenzwert der Span nung.

Fig. 19 zeigt die Konstruktion des dritten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem rechtecki gen Draht.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele Ausführungsbeispiel 1

Im folgenden wird ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine Frontansicht und Fig. 2 ist eine Draufsicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem rechtec kigen Draht gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung. Ein kreisförmiges Drahtmaterial 3 wird um eine Haspel eines Spulenrades 1 herumgewickelt. Das kreisförmige Drahtmaterial 3 hat einen kreisförmigen Querschnitt, wie in Fig. 3 dargestellt ist, und einen leitfähigen Teil 3a, der mit einer Kunstharzbeschichtung 3b, wie beispielsweise einem Isola tionslack, abgedeckt ist. Die Dicke der Kunstharzbeschichtung 3b liegt im Bereich von einigen wenigen 10 Mikrometern. Das Spulen rad 1 ist drehbar und mit einem Drehwiderstandsgenerator 5 aus gerüstet, der die Drehwiderstandskraft (Drehmoment: Tr) des Spu lenrades 1 erzeugt, wenn das kreisförmige Drahtmaterial 3 her ausgezogen wird. Die Widerstandskraft erzeugt eine Rückspannung an dem kreisförmigen Drahtmaterial 3. Dies verhindert, daß ein Durchhängen an dem kreisförmigen Drahtmaterial 3 auftritt.

Das kreisförmige Drahtmaterial 3, das aus dem Spulenrad 1 gezo gen wird, läuft durch Rechteckformungswalzen 7. Fig. 4 ist eine Schnittansicht von Fig. 2 entlang der Linie A-A. Die in Fig. 4 dargestellten Rechteckformungswalzen enthalten Walzen 7a und 7b, die in einer vorlaufenden Stufe zur Pressung des Drahtmaterials 3 nach oben und unten eingebaut sind, und Walzen 7c und 7d, die in einer nachfolgenden Stufe zur Aufbringung eines seitlichen Drucks eingebaut sind. Jede dieser Walzen ist drehbar. Folglich wird das kreisförmige Drahtmaterial 3 plastisch deformiert, wenn es durch die Rechteckformungswalzen 7 läuft. Anschließend wird der rechteckige Draht 9 ausgebildet. Die plastische Deformation erlaubt es, daß eine Torsionsverformung an dem kreisförmigen Drahtmaterial 3 beseitigt wird. D.h., die Rechteckformungswalzen 7 sorgen für zwei Fähigkeiten: das Erzeugen des rechteckigen Drahtes und das Beseitigen der Torsionsverformung.

Fig. 5 zeigt den rechteckig ausgebildeten Draht 9, der einen rechteckigen Querschnitt hat, und das Leiterteil 9a, das mit ei ner Harzbeschichtung 9b bedeckt ist. Die Harzbeschichtung 9b be deckt den rechteckigen Draht 9 mit einer gleichmäßigen Dicke, weil das kreisförmige Drahtmaterial 3 mit einer hochelastischen Harzbeschichtung 3b bedeckt ist. Wie aus der Fig. 4 entnommen werden kann, vermindert sich eine Querschnittsfläche des Aus gangsmaterials während dem Prozeß der Erzeugung des rechteckigen Drahtes 9 von dem kreisförmigen Drahtmaterial 3. Das Drahtaus gangsmaterial längt sich entsprechend, wenn der rechteckige Draht 9 erzeugt wird.

Eine Wicklungspositionseinstelleinheit 11 mit der Fähigkeit der Führung des rechteckigen Drahtes 9 in eine gewünschte Richtung, ist an der nachfolgenden Stufe der Rechteckformungswalzen 7 vor gesehen. Ein Paar Wicklungspositionseinstellwalzen 13 sind an der Wicklungspositionseinstelleinheit 11 befestigt und der rechteckige Draht 9 wird zwischen die oberen und unteren Walzen des Walzenpaars eingeführt. Fig. 6 ist eine Schnittansicht aus Fig. 2 entlang der Linie B-B. Jede der Wicklungspositionsein stellwalzen 13 hat eine Führungsrandzone 19, die mit einem Flansch an ihrem Rand ausgebildet ist, wie in Fig. 6 darge stellt ist. Der rechteckige Draht 9 wird seitlich zwischen die Führungsrandzonen 19 eingeführt, um ihn daran zu hindern, aus den Walzen herauszuschlüpfen.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, sind ein erster Wicklungs positionseinstellmotor 15 zur vertikalen Bewegung der Wicklungs positionseinstelleinheit 11 und ein zweiter Wicklungspositions einstellmotor zur seitlichen Bewegung enthalten. Beide Motoren verschieben die Wicklungspositionseinstelleinheit 11 in Abhän gigkeit von einem Drehwinkel einer Wicklungsform 25 in einer nachfolgenden Stufe. Folglich wird der rechteckige Draht 9 in die geeignete Richtung geführt, d. h. in die Richtung, in der die Führungskante des rechteckigen Drahts 9 an jeder Position an der Wicklungsform 25 anliegen kann, während eine ungeeignete Torsion verhindert wird. Die Führungskante des rechteckigen Drahts 9 be zieht sich auf einen Abschnitt, der um die Wicklungsform 25 her um gewickelt werden soll (der Teil, der als Teil einer Spule ausgebildet werden soll). Der rechteckige Draht 9 wird in einem stapelähnlichen Muster aufgenommen, wie in der Figur gezeigt ist, indem die Wicklungspositionseinstelleinheit 11 vertikal verschoben wird und den Draht in die gewünschte Richtung führt, in Abhängigkeit von der Drehung der Wicklungsform 25, durch seitliches Verschieben der Wicklungspositionseinstelleinheit 11. Die Rechteckformungswalzen 7 werden vorzugsweise in Verbindung mit der Wicklungspositionseinstelleinheit 11 verschoben, was nicht dargestellt ist.

Ein Meßinstrument zur Qualitätsprüfung 21, das Defekte im recht eckigen Draht 9 erfaßt und insbesondere prüft, ob die Harzbe schichtung 9b nicht beschädigt oder fehlerhaft ist, ist in einer nachfolgenden Stufe der Wicklungspositionseinstelleinheit 11 be festigt. Das Meßinstrument 21 kann entweder von der Kontaktbau art oder von der kontaktlosen Bauart sein. Ein Impulswellenform meßinstrument wird in diesem Ausführungsbeispiel angewandt, wie in Fig. 7 dargestellt ist, um Defekte in dem rechteckigen Draht 9 durch Veränderungen am Ausgang der Wellenformen zu erfassen.

Eine Spulenerzeugungsvorrichtung 23 ist in einer nachfolgenden Stufe des Meßinstruments zur Qualitätsprüfung 25 befestigt. Die drehbare Wicklungsform (eine größere Form) 25 mit einem abgerun deten rechteckigen Querschnitt, wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist als Spulenwicklungsaufspannvorrichtung auf der Spulenerzeu gungsvorrichtung 23 befestigt. Die Teile, die den längeren Sei ten eines Rechtecks entsprechen, sind flach, und die Teile, die den kürzeren Seiten entsprechen, sind abgerundet (zylindrisch geformte Oberfläche) und werden als gekrümmte Abschnitte be zeichnet. Die Wicklungsform 25 hat Wicklungsformflansche 27 so wohl auf ihrer Ober- als auch ihrer Unterseite, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Ein Wicklungsformmotor 29 ist mit der Wicklungsform 25 verbun den, um die Wicklungsform 25 zu drehen. Der rechteckige Draht 9 wird auf die Wicklungsform 25 aufgenommen, wenn sich der Wick lungsformmotor 29 dreht. Folglich wird eine Spule 39 erzeugt. Zusätzlich dreht die Drehkraft des Wicklungsformmotors 29 die Wicklungsform 25 und zieht dadurch den rechteckigen Draht 9. Die Kraft, die den rechteckigen Draht 9 zieht, bewirkt, daß das kreisförmige Drahtmaterial durch die Rechteckformwalzen 7 geht und aus der Spulenrolle 1 herausgezogen wird.

Fig. 8 zeigt, wie der rechteckige Draht 9 auf die Wicklungsform 9 aufgewickelt wird. Die Startposition X befindet sich an der unteren Mitte des Krümmungsabschnitts, wie in der Figur darge stellt ist. Der rechteckige Draht 9 wird vom Boden der Wick lungsform 25 in einer stapelförmigen Art und Weise gewickelt. Wenn der rechteckige Draht 9 die Oberseite der Wicklungsform 25 erreicht, wird er auf zweiten und dritten Schichten aufgewic kelt. Auf diese Weise wird eine Spule mit rechteckigem Draht 39, bspw. eine Wicklung eines rechteckigen Drahts mit 30 Windungen, erzeugt.

Wie in Fig. 8 dargestellt ist, wird der rechteckige Draht 9 in dem gekrümmten Abschnitt diagonal gewickelt und in dem flachen Abschnitt horizontal gewickelt (auf einer Ebene, die senkrecht zur Achse der Wicklungsform steht). Dieses Wickelverfahren hat die folgenden Vorteile. Wenn die Spule aus dem rechteckigen Draht 39 dieses Ausführungsbeispiels in einen Stator eines Mo tors eingebaut wird, sind die flachen Abschnitte der Spule in Schlitzen des Stators untergebracht und die gekrümmten Abschnit te stehen von jedem Ende des Stators vor. Wenn der rechteckige Draht 9 in den flachen Abschnitten auf der Schräge gewickelt wird, wird an diesem Punkt ein Spielraum zwischen einer Endseite der Spule und einer inneren Wand des Schlitzes erzeugt. Folglich vermindert sich der Füllgrad. Wenn der rechteckige Draht 9 in den flachen Abschnitten horizontal gewickelt wird, wird ein Spielraum zwischen der Endseite der Spule und der inneren Wand des Schlitzes verhindert. Auf diese Weise wird der Füllgrad er höht.

Unter erneutem Bezug auf die Fig. 1 und 2 ist eine Preßwalze 31 an der Spulenerzeugungsvorrichtung 23 vorgesehen. Der rechtecki ge Draht 9 neigt dazu, einen Spielraum zwischen der Wicklungs form 25 und sich selbst aufgrund seiner Eigenelastizität zu er zeugen, wenn er auf die Wicklungsform aufgewickelt wird (Rückfederung). Die Preßwalze 31 verhindert ein Rückfedern durch Pressen des rechteckigen Drahtes 9 auf die Wicklungsform 25. Ein Walzenpreßkraftgenerator erzeugt eine Walzenpreßkraft, um die Preßwalze 31 auf den rechteckigen Draht 9 zu pressen und ist in der Lage, diesen Walzenpreßkraft zu variieren. Der Walzenpreß kraftgenerator verschiebt ferner die Preßwalze 31 in Abhängig keit von einem Drehwinkel der Wicklungsform 25, wodurch ein fi xierter Abstand zwischen der Preßwalze 31 und einer äußeren Be grenzung der Wicklungsform 25 (entsprechend einer Breite des rechteckigen Drahtes 9) aufrechterhalten wird.

Ein Biegewerkzeug 35, das den rechteckigen Draht 9 nach unten preßt, ist an der Spulenerzeugungsvorrichtung 23 befestigt. Ein Generator der Biegewerkzeugpreßkraft 37 erzeugt eine Biegewerk zeugpreßkraft, um das Biegewerkzeug 35 auf den rechteckigen Draht 9 zu pressen. Das Pressen des rechteckigen Drahtes 9 durch das Biegewerkzeug 35 ermöglicht es einem Teil des rechteckigen Drahtes 9, in engen Kontakt mit dem nächsten Teil des darunter gewickelten Drahtes gebracht zu werden. Der Generator der Biege werkzeugpreßkraft 37 ist in der Lage, eine Änderung der Biege werkzeugpreßkraft zu erzielen und verschiebt das Biegewerkzeug 35 in Abhängigkeit von einem Drehwinkel der Wicklungsform 25. Ein konstanter Abstand zwischen dem Biegewerkzeug 35 und einer äußeren Begrenzung der Wicklungsform 25 wird aufrechterhalten und das Biegewerkzeug 35 wird nach oben verschoben, wenn der rechteckige Draht 9 gewickelt wird.

Die Konfiguration der Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem rechteckigen Draht dieses Ausführungsbeispiels wurde vorstehend erläutert. Die Funktion dieser Vorrichtung wird als nächstes im nachfolgenden erläutert.

Zuerst wird die Führungskante des rechteckigen Drahtes 9 auf die Wicklungsform 25 gehängt und der Wicklungsformmotor 29 beginnt sich zu drehen. Während der rechteckige Draht 9 durch Drehung (im Uhrzeigersinn in Fig. 2) der Wicklungsform 25 auf die Wick lungsform 25 aufgenommen wird, wird der Abschnitt des rechtecki gen Drahtes 9, der noch nicht gewickelt ist, gezogen. Die Zug kraft wird über den rechteckigen Draht 9 und das kreisförmige Drahtmaterial 3 auf das Spulenrad 1 übertragen, in Vorbereitung zur Deformation. Dies dreht das Spulenrad 1 im Uhrzeigersinn und zieht das kreisförmige Drahtmaterial 3 heraus. Zu dieser Zeit sorgt der Drehwiderstandsgenerator 5 für einen Drehwiderstand (Drehmoment: Tr) des Spulenrades 1 (in Gegenuhrzeigerrichtung). Deshalb wird das Auftreten des ungeeigneten Durchhängens an dem kreisförmigen Drahtmaterial 3 verhindert.

Wenn das kreisförmige Drahtmaterial 3, das aus dem Spulenrad 1 herausgezogen wurde, durch die Rechteckformwalzen 7 geht, wird das kreisförmige Drahtmaterial 3 durch Walzen vertikal und seit lich gepreßt, um den rechteckigen Draht 9 zu erzeugen. Zu diesem Zeitpunkt wird das kreisförmige Drahtmaterial 3 plastisch defor miert und verlängert sich in seiner Längsrichtung, während seine Querschnittsfläche kleiner wird. Um dafür zu sorgen, daß das kreisförmige Drahtmaterial 3 durch einen Spalt zwischen den Wal zen geht, während es deformiert wird, ist es notwendig, daß das rechteckige Drahtmaterial mit großer Kraft gezogen wird. Deshalb erzeugt der Wicklungsformmotor 29 ein Motordrehmoment mit ei ner solchen Amplitude, die erforderlich ist, um den rechteckigen Draht 9 zu ziehen.

Der rechteckige Draht 9 wird durch die Wicklungspositionsein stelleinheit 11 in eine geeignete Richtung geführt, nachdem er die Rechteckformwalzen 7 passiert hat. Der rechteckige Draht 9 geht anschließend durch ein Meßinstrument zur Qualitätsprüfung 21, wo geprüft wird, daß der rechteckige Draht 9 keine Defekte hat. Der Draht wird anschließend auf die Wicklungsform 25 aufge nommen. Als Konsequenz wird die Spule mit dem rechteckigen Draht 39 in einer solchen Art und Weise erzeugt, daß der rechteckige Draht 9 vom Boden aus gestapelt und gewickelt wird und in einer Vielzahl von Schichten aufgerollt wird. Die Preßwalze 31 und das Biegewerkzeug 35 pressen den rechteckigen Draht 9 wie vorstehend beschrieben wurde, so daß der rechteckige Draht 9 so gewickelt wird, daß er in einem engen Kontakt mit der Wicklungsform 25 und mit sich selbst steht.

Eine Spule wird dann fertig, wenn die Wicklungsform 25 um eine vorbestimmte Anzahl gedreht wurde. Die vollendete Spule wird von einem restlichen Teil des rechteckigen Drahts 9, der noch nicht gewickelt wurde, isoliert, von der Wicklungsform 25 entfernt und zu einem Montageprozeß eines Motors geleitet. Anschließend wird die Führungskante des rechteckigen Drahtes 9, die abgerissen wurde, auf die Wicklungsform 25 aufgelegt, um die Herstellung der nächsten Spule in der gleichen Art und Weise zu beginnen.

Eine gemäß diesem Ausführungsbeispiel hergestellte Spule kann vorzugsweise als eine Wendepolwicklungsspule verwendet werden. Eine Wendepolwicklungsspule bezieht sich auf eine Spule, bei der zwei flache Abschnitte einer Spule in jeweiligen Schlitzen un tergebracht sind, die über Zähne eines Motorstators aneinander angrenzen. Selbstverständlich kann eine Vorrichtung dieses Aus führungsbeispiels auf die Herstellung von Spulen anderer Bauar ten angewendet werden.

Bis hierher wurde ein Verfahren zur Herstellung einer Spule ge mäß dieser Vorrichtung erläutert. Jede Komponente, wie bspw. der Wicklungsformmotor 29 kann, wie nachstehend erläutert wird, vor zugsweise gesteuert werden.

Steuerung des Wicklungsformmotors

Der rechteckige Draht 9 wird durch Drehung der Wicklungsform 25 auf die Wicklungsform 25 aufgenommen. Deshalb muß der Wicklungs formmotor 29 ein Drehmoment mit ausreichender Größe erzeugen, um den rechteckigen Draht 9 zu ziehen. Der rechteckige Draht 9 wird ferner durch die Drehung der Wicklungsform 25 gezogen. Diese Zugkraft wird übertragen und macht das kreisförmige Drahtmateri al 3 zu dem rechteckigen Draht 9. Anschließend wird der Wick lungsformmotor 29 ferner benötigt, um ein Drehmoment mit ausrei chender Größe zu erzeugen, um das kreisförmige Drahtmaterial 3 aus einem Spalt zwischen den Walzen der rechteckigen Formwalzen 7 herauszuziehen. Auf diese Weise erzeugt der Wicklungsformmotor 29 das erforderliche Drehmoment für die Prozesse der Spulener zeugung und der Rechteckformung. Dies erlaubt es, daß die Vor richtung vereinfacht wird.

Insbesondere in diesem Ausführungsbeispiel wird eine Drehge schwindigkeit des Wicklungsformmotors 29 in Abhängigkeit von ei nem Drehwinkel der Wicklungsform 25 gesteuert, wie in Fig. 9 ge zeigt ist. Ein Drehwinkel der Wicklungsform Θ der Abszisse stellt einen Drehwinkel der Wicklungsform 25 dar. Der Winkel Θ beträgt Null, wenn sich die Wicklungsform 25 in einem Zustand befindet, wie er in dem rechten Abschnitt in Fig. 9 gezeigt ist (und wie er in Fig. 2 gezeigt ist). Der Winkel nimmt mit der Drehung der Wicklungsform 25 im Uhrzeigersinn zu und kehrt wie der zu Null zurück, wenn die Wicklungsform 25 eine Umdrehung dreht.

Wenn der Drehwinkel der Wicklungsform Θa (=0) beträgt, berührt die Führungskante des rechteckigen Drahtes 9 die Position (a) der Wicklungsform 25. Die Führungskante des rechteckigen Drahts 9 bezieht sich, wie vorstehend definiert wurde, auf jenen Ab schnitt des Drahtes, der um die Wicklungsform 25 gewickelt wer den soll. Auf ähnliche Weise beträgt ein Drehwinkel der Wick lungsform Θb, wenn die Führungskante die Position (b) berührt.

Wenn die Führungskante die Position (c) erreicht, beträgt der Drehwinkel der Wicklungsform Θc usw. Aus dem vorstehenden geht hervor, daß der rechteckige Draht 9 auf dem gekrümmten Ab schnitt der Wicklungsform 25 gewickelt wird, wenn der Drehwinkel in den Bereichen Θa ≦ Θ ≦ Θc oder Θd ≦ Θ ≦ Θf liegt, und daß er auf den Flachabschnitt der Wicklungsform 25 gewickelt wird, wenn der Drehwinkel in den Bereichen Θc < Θ < Θd oder Θf < Θ < Θa liegt.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Drehzahl des Motors ver ringert, wenn der Drehwinkel in dem Bereich Θa ≦ Θ ≦ Θc oder Θd ≦ Θ ≦ Θf liegt, wie in Fig. 9 gezeigt ist, um das Erzeugen des gekrümmten Abschnitts zu gewährleisten. Die Drehzahl des Motors wird erhöht, wenn der Drehwinkel in dem Bereich Θc < Θ < Θd oder Θf < Θ < Θa liegt. Während der Wicklung auf dem flachen Ab schnitt kann die Spulenerzeugung zuverlässiger durchgeführt werden, als im Vergleich dazu, wenn die Wicklung auf dem ge krümmten Abschnitt stattfindet, sogar wenn der Motor die Ge schwindigkeit erhöht. Die Drehzahl wird durch Steuern des Motor drehmoments gesteuert.

Eine solche Motorsteuerung erlaubt es, die Motordrehzahl zu er höhen, während die zuverlässige Spulenerzeugung aufrecht erhal ten wird. Dies ermöglicht es, die Spulenerzeugungsgeschwindig keit und die Effizienz zu erhöhen.

Fig. 10 zeigt eine bevorzugte Steuerung des Wicklungsformmotors unter Verwendung einer Wicklungsform, die eine Querschnittsge stalt hat, die sich von derjenigen, die in Fig. 1 gezeigt ist, unterscheidet. Die Wicklungsform dieses Beispiels hat vier fla che und vier gekrümmte Abschnitte im Umfang. Der Motor erhöht und vermindert die Geschwindigkeiten während einer Umdrehung der Wicklungsform viermal, jeweils in Abhängigkeit von der Gestalt der Wicklungsform.

Steuerung des Drehwiderstandsgenerators

Wenn das kreisförmige Drahtmaterial 3 durch die Rechteckformwal zen 7 gepreßt wird, streckt sich das Drahtausgangsmaterial und dessen Querschnittsfläche vermindert sich. Die Drehgeschwindig keit der Wicklungsform 25 ist deshalb unterschiedlich zu jener des Spulenrades 1. Deshalb erzeugt der Drehwiderstandsgenerator 5 eine Drehwiderstandskraft (Drehmoment: Tr), um unter Berück sichtigung einer Differenz der Drehgeschwindigkeiten zwischen der Wicklungsform 25 und dem Spulenrad 1 ein geeignetes Niveau an Rückspannung für den kreisförmigen Draht 3 zu schaffen.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Drehzahl des Wicklungs formmotors 29 in Abhängigkeit von einem Drehwinkel der Wick lungsform 25, wie vorstehend beschrieben wurde, gesteuert. Eine Zuführgeschwindigkeit des kreisförmigen Drahtmaterials 3 vari iert mit einer Änderung der Drehzahl. Der Drehwiderstandsgenera tor 5 ändert die Kraft des Drehwiderstands gemäß einer Verände rung der Zuführgeschwindigkeit in einer solchen Art und Weise, daß die Kraft des Drehwiderstands zunimmt, wenn die Motordreh zahl relativ hoch ist, und die vermindert wird, wenn die Motor drehzahl niedrig ist. Die Rückspannung, die für das kreisförmige Drahtmaterial 3, das sich zwischen dem Spulenrad 1 und den Rechteckformwalzen 7 befindet, vorgesehen ist, wird immer in ei ner geeigneten Größe aufrecht erhalten, indem die Widerstands kraft in Verbindung mit der Motorsteuerung gesteuert wird. Folg lich kann das Auftreten der Durchhängung oder des Schleifens in dem kreisförmigen Drahtmaterial 3 vorzugsweise verhindert wer den.

Steuerung eines Walzenpreßkraftgenerators

Der Walzenpreßkraftgenerator 33 verhindert die Erzeugung von Spielräumen zwischen dem rechteckigen Draht 9 und der Wicklungs form 25 (Rückfederung), indem er den rechteckigen Draht 9 unter Verwendung der Preßwalze 31 auf die Wicklungsform 25 preßt. Der rechteckige Draht 9 wird in diesem Ausführungsbeispiel in einer Vielzahl an Schichten erzeugt. Die Preßwalze 31 verhindert fer ner, daß ein Spielraum zwischen jeder der Schichten erzeugt wird. Die Walzenpreßkraft wird, wie in Fig. 11 gezeigt, gesteu ert.

In Fig. 11 stellt eine Abszisse einen Drehwinkel der Wicklungs form Φ dar. Die Kriterien des Winkels Φ unterscheiden sich von dem Winkel Θ, der in Fig. 9 beschrieben wurde. Die Preßwalze 31 berührt den rechteckigen Draht 9 an der Position (a) der Wick lungsform 25, wenn der Drehwinkel der Wicklungsform Φa beträgt; sie berührt den rechteckigen Draht an der Position (b) der Wick lungsform 25, wenn der Drehwinkel der Wicklungsform Φb ist, usw.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Walzenpreßkraft vermin dert, wenn der Drehwinkel in dem Bereich Φc < Φ < Φd oder Φf < Φ < Φa liegt, wie in Fig. 11 dargestellt ist. Diese Konfigurati on erzeugt eine ausreichende Preßkraft, um das Auftreten eines Rückfederns zu verhindern, wenn sich die Preßwalze 31 auf dem flachen Abschnitt-der Wicklungsform 25 befindet. Die Walzenpreß kraft wird erhöht, wenn sich der Drehwinkel in dem Bereich Φa ≦ Φ ≦ Φc oder Φd ≦ Φ ≦ Φf befindet. Dies erlaubt es dem rechtec kigen Draht 9, zuverlässig erzeugt zu werden, wenn sich die Preßwalze 31 auf dem gekrümmten Abschnitt der Wicklungsform 25 befindet.

Die Steuerung der Walzenpreßkraft, wie sie vorstehend beschrie ben wurde, erlaubt es der erforderlichen Preßkraft, in einer ef fizienten Art und Weise zu wirken und den rechteckigen Draht zu verlässig um die Wicklungsform zu wickeln. Dadurch ist es mög lich, die Spulenqualität zu verbessern. Es kann ferner von Vor teil sein, die Steuerung zu modifizieren, wie in dem Fall, der mit Fig. 10 beschrieben wurde, in Abhängigkeit von der Quer schnittsgestalt der Wicklungsform und den den Umständen entspre chenden Anforderungen.

Steuerung der Biegewerkzeugpreßkraft

Der Generator der Biegewerkzeugpreßkraft 37 verhindert, daß ein Spielraum zwischen dem rechteckigen Draht 9 erzeugt wird, indem jener Abschnitt des rechteckigen Drahtes 9, der um einen angren zenden Abschnitt von jenem Draht, der bereits gewickelt wurde, gewickelt wird. Unter Verwendung des Biegewerkzeugs 35 gepreßt wird. Die Biegewerkzeugpreßkraft wird, wie in Fig. 12 darge stellt, gesteuert.

In Fig. 12 stellt eine Abszisse einen Drehwinkel der Wicklungs form ψp dar. Die Kriterien des Winkels ψ unterscheiden sich von demjenigen des Winkels θ, der in Fig. 9 beschrieben wurde. Das Biegewerkzeug 36 berührt den rechteckigen Draht 9 an der Positi on (a) der Wicklungsform 25, wenn der Drehwinkel der Wicklungs form ψa beträgt; es berührt den rechteckigen Draht an der Posi tion (b) der Wicklungsform 25, wenn der Drehwinkel der Wick lungsform ψb ist, usw.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Biegewerkzeugpreßkraft vermindert, wenn der Drehwinkel in dem Bereich ψc < ψ < ψd oder ψf < ψ < ψa liegt, wie in Fig. 12 dargestellt ist, und sie wird erhöht, wenn der Drehwinkel in dem Bereich ψa ≦ ψ ≦ ψc oder ψd ≦ ψ ≦ ψf liegt. Dies erlaubt es dem rechteckigen Draht 9, zuver lässig erzeugt zu werden, wenn sich das Biegewerkzeug 35 auf dem gekrümmten Abschnitt der Wicklungsform 25 befindet.

Die Steuerung der Biegewerkzeugpreßkraft wie sie vorstehend be schrieben wurde, erlaubt es der erforderlichen Preßkraft, in ei ner effizienten Art und Weise zu wirken und den rechteckigen Draht zuverlässig um die Wicklungsform zu wickeln. Dadurch ist es möglich, die Spulenqualität zu verbessern. Es kann ferner von Vorteil sein, die Steuerung zu modifizieren, wie es in dem Fall der Konfiguration, die in Fig. 10 beschrieben ist, war, in Ab hängigkeit von der Querschnittsgestalt der Wicklungsform und den den Umständen entsprechenden Anforderungen.

Gemäß diesem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung kann das Drahtausgangsmaterial, das zur Her stellung einer Spule erforderlich ist, ein harzbeschichteter Leiter mit einem kreisförmigen Querschnitt sein (das kreisförmi ge Drahtmaterial 3), wie er herkömmlicherweise zur Herstellung einer Spule mit einem kreisförmigen Draht verwendet wird. Ein solcher Leiter kann bei relativ geringen Kosten bezogen und her gestellt werden. Das kreisförmige Drahtmaterial 3 wird aus der Haspel herausgezogen, mit einem Walzenzerteiler verarbeitet und zu dem rechteckigen Draht 9 gemacht, der kontinuierlich und di rekt an die Wicklungsform 25 geleitet wird, um eine Spule mit rechteckigem Draht 39 zu erzeugen. Die Rechteckdrahtbildung und das Erzeugen der Wicklungsform werden in einer Sequenz von an einander hängenden Prozessen ausgeführt. Eine Torsionsverfor mung, die durch Aufnehmen des rechteckigen Drahtes auf die Has pel hervorgerufen wird, wird deshalb verhindert und eine Vor richtung oder ein Verfahren zur Beseitigung der Torsionsverfor mung wird unnötig. Folglich kann dies zur verbesserten Qualität beitragen. Zusätzlich wird die Torsionsverformung in dem Verfah ren zur Erzeugung des rechteckigen Drahtes unwillkürlich besei tigt, wenn das Drahtmaterial 3 eine solche Torsionsverformung enthält.

Auf diese Weise ermöglicht es die Erfindung gemäß dem vorliegen den Ausführungsbeispiel, eine Spule mit einem rechteckigen Draht unter Verwendung eines kostengünstigen Ausgangsdrahtmaterials, durch eine einfache und kostengünstige Vorrichtung und in einer kurzen Zeit, herzustellen. Folglich wird es möglich, die Quali tät und die Produktivität zu verbessern und den erforderlichen Produktionsanlagenraum und Arbeit zu reduzieren. Folglich wird es möglich, einen Hochleistungsmotor mit geringen Kosten zu er zeugen.

In diesem Ausführungsbeispiel wird der rechteckige Draht zuver lässig auf die Wicklungsform aufgewickelt und die Spule mit dem rechteckigen Draht wird präzise erzeugt, indem jede Komponente wie der Wicklungsformmotor 29 in der oben beschriebenen Art und Weise gesteuert wird. Ferner wird es möglich, zusätzliche Ver besserungen der Qualität und Produktivität weiterzuverfolgen.

Ausführungsbeispiel 2

In dem bisher erläuterten ersten Ausführungsbeispiel ist die Längungsrate bei der Erzeugung des rechteckigen Drahtes aus dem Drahtmaterial fest und es wird nur eine Art von rechteckigem Draht mit einer gleichmäßigen Querschnittsform gebildet. Es ist anschließend erforderlich, eine neue Ausrüstung gemäß anderen Spezifikationen zur Herstellung von Spulen zu konstruieren, die sich in den Querschnittsformen des rechteckigen Drahtes unter scheiden.

In der Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Gegensatz zum ersten Ausführungs beispiel ein Einstellungsmechanismus zur Änderung der Längungs rate bei der Erzeugung des rechteckigen Drahtes enthalten. Der Einstellungsmechanismus erlaubt dieselbe Ausrüstung zur Herstel lung der Spulen, die sich in den Querschnittsformen des rechtec kigen Drahtes unterscheiden. Eine Steuerung der Längungsrate wird durch Einstellung der Spielraumbreite zwischen den Recht eckformwalzen und der Spannung, die auf den rechteckigen Draht wirkt, durchgeführt, wie nachstehend erläutert werden wird.

Fig. 13, Fig. 14A und Fig. 14B zeigen eine Konstruktion einer Vorrichtung zur Herstellung einer Spule gemäß dem zweiten Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausfüh rungsbeispiel sind die X-, Y- und Z-Achsen, wie in Fig. 13 dar gestellt, definiert. Die X-Richtung entspricht der seitwärts ge richteten Richtung des ersten Ausführungsbeispiels, die Y-Richtung der Richtung nach oben und nach unten und die Z-Richtung entspricht der Zuführrichtung. Die Fig. 14A ist eine Draufsicht aus der Z-Richtung und die Fig. 14B ist eine Frontan sicht aus der Y-Richtung der Vorrichtung aus Fig. 13.

Rechteckformwalzen zum Pressen eines kreisförmigen Drahtmateri- als 50 arbeiten wie im ersten Ausführungsbeispiel, um den recht eckigen Draht 52 zu erzeugen. Ein Paar Walzen 54a und 54b zur Deformation in der X-Richtung und ein Paar Walzen 56a und 56b zur Deformation in der Y-Richtung sind so eingebaut, daß sie rechtwinklig zueinander stehen.

Ein Statorblock 72 wird als Wicklungsform zur Spulenerzeugung in einer Spulenerzeugungsvorrichtung 70 des zweiten Ausführungsbei spiels verwendet. Der Statorblock 72 ist aus einem elektromagne tischen Stahl laminiert und in der Gestalt von Stücken ausgebil det, die durch Teilen eines Motorstators viele Stücke herge stellt werden. Eine Wendepolwicklungsspule ist infolge der Fer tigstellung der Spulenerzeugung in diesem Aufbau auf dem Stator block 72 befestigt. Der Stator wird durch Plazieren der Vielzahl von Blöcken in einem Kreis und durch eine Verbindung dieser fer tiggestellt. Die Produktivität kann durch Anwenden des Stator blocks 72 als Wicklungsform verbessert werden.

Ein Spannfutter 76, das auf einem Tisch 74 befestigt ist und in der Lage ist, eine Öffnungs- und Schließfunktion zu erfüllen, hält den Statorblock 72. Der Tisch 74 wird durch einen Motor zur Drehung des Stators 78 gedreht und ferner gemäß einer Wicklungs steigung des rechteckigen Drahts 52 durch eine Tischbetätigungs vorrichtung 79, die als Zuführmechanismus dient, hin- und herbe wegt. Durch die Drehung und die hin- und hergehende Bewegung in der Y-Richtung des Statorblocks 72 wird der rechteckige Draht 52 auf die Polzähne 72a des Statorblocks 72 gewickelt und eine Spu le wird erzeugt.

Eine Walze für eine inverse Verwölbung 60 ist zwischen der Spu lenerzeugungsvorrichtung 70 und den Formwalzen 54 und 56 vorge sehen. Die Walze für die inverse Verwölbung 60 bringt eine Ver wölbung in der entgegengesetzten Richtung zu der Wicklungsform vor dem Wickeln auf den rechteckigen Draht 52 auf. Diese inverse Verwölbung verhindert, daß der rechteckige Draht 52 verbogen wird, was oft dazu führt, daß der rechteckige Draht 52 während der nachfolgenden Prozesse von dem Statorblock 72 getrennt wird. Folglich ist der rechteckige Draht 52 enger um den Statorblock 72 gewickelt. Eine Betätigungsvorrichtung für die Walze zur in versen Verwölbung 62 bewegt die Walze zur inversen Verwölbung 60 in der X-Richtung gemäß der Wicklung des rechteckigen Drahts 52 hin und her.

Das zweite Ausführungsbeispiel ist wie folgt gekennzeichnet. Die Rechteckformwalzen 54a und 54b für die Deformation in der X-Richtung sind mit einer Betätigungseinrichtung für eine Walzen bewegung 57 ausgestattet, die diese Walzen in die X-Richtung be wegt, um diese in der gewünschten Position zu positionieren. Die Rechteckformwalzen 56a und 56b für die Deformation in der Y-Richtung sind mit einer ähnlichen Betätigungseinrichtung ausge stattet (nicht dargestellt). Diese Betätigungseinrichtungen stellen einen Spielraum zwischen den Walzen ein.

Ferner sind die Rechteckformwalzen 54a und 54b für die Deforma tion in der X-Richtung mit einem Motor zur Drehung der Formwalze 58 verbunden. Eine Spannung, die zwischen den Formwalzen und dem Statorblock auf den Abschnitt des rechteckigen Drahtes 52 wirkt, wird in Abhängigkeit von dem Ausgangsdrehmoment bestimmt, das sowohl durch den Motor zur Drehung der Formwalze 58 als auch den Motor zur Drehung des Stators 78 erzeugt wird.

Unmittelbar nach der Deformation durch die Rechteckformwalzen hat der rechteckige Draht 52 die gleiche Querschnittsgestalt wie der Spalt zwischen den Walzen. Der rechteckige Draht wird nach dem Passieren durch die Formwalzen durch die Wirkung der Span nung gestreckt. Deshalb sind die endgültigen Abmessungen (X und Y) des rechteckigen Drahtes, der auf dem Statorblock 72 abgelegt wird, kleiner als die Dimensionen des Drahts, der durch die Wal zen geht. Dies bedeutet, daß die Querschnittsgestalt des recht eckigen Drahtes 52 durch Steuerung der Spannung, die auf den rechteckigen Draht 52 wirkt, verändert werden kann.

Der Motor zur Drehung der Formwalze 58 sorgt über einen Übertra gungsriemen für eine Drehkraft (Drehmoment) für die zwei Form walzen 54a und 54b. Die Drehkraft wird, wie beim Leiten des rechteckigen Drahtes 52 in der umgekehrten Richtung (Umkehrrichtung), auf beide Walzen übertragen. Obwohl die Dreh kraft, die durch den Motor 58 erzeugt wird, als Widerstands kraft wirkt, um den rechteckigen Draht 52 zu ziehen, überschreitet die Drehkraft nicht die Kraft zum Ziehen des rechteckigen Drahtes 52 in der Zuführrichtung. Folglich drehen sich die Walzen in der Zuführrichtung des rechteckigen Drahts 52, wie in der Figur dar gestellt ist.

Zusätzlich ist eine optische Drahtlehre 64 kurz vor der Spu lenerzeugungsvorrichtung 70 vorgesehen, wie in Fig. 13 darge stellt ist. Die Drahtlehre 64 mißt die letzten Abmessungen (X und Y) des rechteckigen Drahts 52 unmittelbar vor der Wicklung und überträgt die Meßergebnisse anschließend an eine Steuerung 80.

Wie in Fig. 14 gezeigt ist, steuert die Steuerung 80 die Spu lenerzeugungsvorrichtung insgesamt und inbesondere steuert sie Walzenbewegungsbetätigungseinrichtung 57, den Motor zur Drehung der Formwalze 58, die Betätigungseinrichtung für die inverse Verwölbungswalze 62, den Motor zur Drehung des Stators 78 und die Tischbetätigungseinrichtung 79. Die Steuerung 80 erzeugt durch die Steuerung eine Spule, die durch den rechteckigen Draht, der eine Sollquerschnittsgeschwindigkeit hat, gewickelt wird, im einzelnen durch Steuerung: (i) der Spielraumbreite zwi schen den Formwalzen und (ii) der Spannung, die auf den rechtec kigen Draht wirkt. Die Steuerung der Spannung wird, wie bereits festgestellt, durch Steuerung des von den Motoren erzeugten Drehmoments verkörpert.

Fig. 15 ist ein Ablaufdiagramm eines Steuerungsprozesses der Steuerung 80 und zeigt die Vorgänge der Herstellungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels. Zuerst stellt die Steuerung 80 fest, ob der rechteckige Draht in den Solldimensionen formbar ist, nachdem die Sollabmessungen des rechteckigen Drahtes herge stellt werden (S10). Die Steuerung 80 vollzieht diese Feststel lung auf der Grundlage von gespeicherten Daten, in denen Durch messer des kreisförmigen Drahtmaterials mit Abmessungen des formbaren rechteckigen Drahtes verbunden werden.

Beispiele von formbaren Abmessungen für den rechteckigen Draht sind in Fig. 16 gezeigt. Die Abszisse stellt die endgültigen Ab messungen in der X-Richtung dar, während die Ordinate diejenigen in Y-Richtung darstellt. Dies sind die Abmessungen des rechtec kigen Drahtes bei der Wicklung um den Statorblock, nachdem sie durch die Walzen gegangen sind. Ein kreisförmiges Drahtmaterial mit einem Durchmesser D kann in einer Spule verarbeitet werden, die durch Wickeln des rechteckigen Drahts erzeugt wird, der Ab messungen hat, die in dem Bereich liegen, der in der Figur dar gestellt ist. Die Spannung bei der Deformation erhöht sich in der Reihenfolge einer Kugel A, B und C.

Die Verarbeitung wird beendet, wenn bei S10 festgestellt wird, daß der Draht der Sollabmessungen nicht formbar ist. Wenn bei S10 festgestellt wird, daß die Formung möglich ist, werden als nächstes das Motordrehmoment und die Spielraumbreite zwischen den Walzen ermittelt (S12). Die Steuerung 80 führt zu diesem Zeitpunkt eine Verarbeitung unter Bezugnahme auf die in Fig. 17 gezeigte Tabelle durch.

In Fig. 17 stellt die Abszisse die Spielraumbreiten zwischen den Formwalzen in der X-Richtung dar, während die Ordinate die letz ten X-Abmessungen des rechteckigen Drahts darstellt. Der Graph zeigt das Verhältnis zwischen den letzten Y-Abmessungen und den Spielraumbreiten zwischen den Walzen in der Y-Richtung. Die Breite des rechteckigen Drahts unmittelbar nach dem Passieren durch die Formwalzen ist äquivalent zu einer Spielraumbreite zwischen den Walzen, wie sie durch die strichpunktierte Linie gezeigt ist. Da jedoch der rechteckige Draht unmittelbar nach dem Passieren durch die Walzen gestreckt wird, sind die letzten Abmessungen des rechteckigen Drahts kleiner als die Spielraum breite der Walzen. Die letzten Abmessungen werden kleiner, wenn die Spannung wächst. Die letzten Abmessungen des rechteckigen Drahts werden durch die Spannung bestimmt. D.h., die Gestalt des rechteckigen Drahts variiert mit der Steuerung der Spannung.

Die Spannung des rechteckigen Drahts muß innerhalb der Bereiche gesteuert werden, die durch die diagonal schraffierten Flächen in Fig. 17 dargestellt sind. Eine untere Grenze der geeigneten Spannung wird bei einem korrekten Wert ermittelt, so daß kein ungeeignetes Durchhängen in dem Abschnitt des rechteckigen Drahts zwischen den Formwalzen und der Wicklungsform auftritt und ein günstiges Finishing erreicht werden kann. Eine obere Grenze davon wird bei einem Wert ermittelt, so daß der Spulen draht und insbesondere die Isolationsbeschichtung (Isolationslack, etc.) nicht beschädigt wird. Fig. 18 zeigt ein Verhältnis zwischen den Deformationsumfängen eines Drahtaus gangsmaterials und einer aufbringbaren Spannung. Der Deformati onsumfang ist eine Differenz der Formen zwischen der Form des kreisförmigen Drahtmaterials und der Form des rechteckigen Drahts und wird als Deformationsumfang = ΔX + ΔY (ΔX ist der halbe Betrag der X-Abmessung und ΔY ist derjenige der Y-Abmessung) definiert, wie dargestellt ist. Die obere Grenze der Spannung, die in der Lage ist, eine Beschädigung der Isolations beschichtung zu vermeiden, wird geringer, wenn der Deformation sumfang wächst. Die geeignete Spannungsfläche in Fig. 17 wird so ermittelt, daß sie die obere Grenze der Spannung, die in Fig. 18 gezeigt ist, nicht überschreitet.

In Fig. 15 bestimmt die Steuerung 80 folgendes: (1) die Spiel raumbreite zwischen den Rechteckformwalzen 54a und 54b in X-Richtung, (2) die Spielraumbreite zwischen den Rechteckformwal zen 56a und 56b in Y-Richtung, und (3) eine Spannung des recht eckigen Drahts 52 unter Bezugnahme auf die Tabelle von Fig. 17, um die Sollabmessungen (endgültige Abmessungen) des rechteckigen Drahtes bei S12 zu erzielen. Bspw. wird eine konstante Span nungslinie (Linie, die die Punkte verbindet, die der ermittelten gleichen Spannung entsprechen: die ermittelte Spannung wird in der Nähe des mittleren Wertes einer geeigneten Spannung festge legt), die durch die gestrichelte Linie (m) in der Figur darge stellt ist, für eine Vielfalt an Einstellungen verwendet. Für einen Punkt, der den letzten X- und Y-Abmessungen eines Ziels auf der gestrichelten Linie (m) entspricht, drücken die Koordi naten einer Abszisse den erreichten Punkt einer geeigneten Spielraumbreite zwischen den Walzen aus.

Die Steuerung 80 beginnt mit der Spulenerzeugung gemäß den Ein stellungen von S12 (S14). Die Steuerung 80 steuert die Walzenbe wegungsbetätigungseinrichtung (in den X- und Y-Richtungen), um die Spielraumbreite zwischen den Walzen, wie ermittelt, anzuord nen. Die Steuerung 80 bestimmt das jeweilige Ausgangsdrehmoment, das durch den Motor zur Drehung des Stators 78 erzeugt werden soll, und das durch den Motor zur Drehung der Walzen 57 erzeugt werden soll, auf der Grundlage der Spannung, die bei S12 be stimmt wurde, und steuert die Motoren anschließend. Die Tischbe tätigungseinrichtung 79 bewegt sich gemäß der Drehung des Motors zur Drehung des Stators 78 hin und her.

Die Rechteckformwalzen 54 und 56 pressen das kreisförmige Draht material 50, um den rechteckigen Draht 52 zu erzeugen, wie vor stehend beschrieben wurde, und der rechteckige Draht 52 erreicht den Statorblock 72 mit einer entsprechenden Wölbung. An diesem Punkt wird der rechteckige Draht mit der Spannung einer vorbe schriebenen Größe gestreckt, so daß er die Sollquerschnittsge stalt und die Sollabmessungen erhält. Dieser rechteckige Draht wird auf den Statorblock 72 aufgenommen, um die Spule mit dem rechteckigen Draht zu erzeugen.

Nach der Erzeugung führt die Drahtlehre 64 eine Messung der tat sächlichen Abmessungen des rechteckigen Drahts durch und gibt die gemessenen Daten an die Steuerung 80 ein (S16). Die Steue rung 80 umfaßt das jeweilige Ausgangsdrehmoment eines jeden Mo tors, des Motors zur Drehung des Stators 78 und des Motors zur Drehung der Walzen 57 auf der Grundlage des erfaßten Wertes des derzeit fließenden Stroms in beiden Motoren und berechnet unter Verwendung des Ausgangsdrehmoments einen Wert einer momentanen Spannung, die auf den rechteckigen Draht 52 wirkt (S18).

Die Steuerung 80 stellt eine Konformität zu den Abmessungen hin sichtlich des gemessenen Wertes der Abmessungen fest (S20). Wenn sich der gemessene Wert von dem Sollwert unterscheidet, stellt die Steuerung 80 Spielraumbreiten zwischen den Walzen und das Motordrehmoment ein, damit sich die gemessenen Abmessungen des rechteckigen Drahtes den Sollabmessungen annähern (S24). Selbst verständlich wird eine Einstellung eines Motordrehmoments ausge führt, um die Spannung, die auf den rechteckigen Draht wirkt, zu ändern. Wenn bspw. eine Querschnittgestalt kleiner als eine Sollquerschnittgestalt ist, stellt die Steuerung 80 die Spiel raumbreiten zwischen den Walzen wie benötigt ein, zusätzlich zur Reduzierung der Spannung, um eine Breite des rechteckigen Drahts zu erhöhen. Ferner wird zu diesem Zeitpunkt zur Festlegung einer Änderung auf die Tabelle in Fig. 17 entsprechend den den Umstän den entsprechenden Anforderungen Bezug genommen.

Wenn bei S20 die Sollabmessungen erzielt werden, entscheidet die Steuerung 80, ob die Spannung, die bei S18 erhalten wird, geeig net ist (S22). Hier wird beurteilt, ob die Spannung innerhalb des Bereichs liegt, der als diagonal schraffierte Fläche in der Fig. 17 gezeigt ist, oder ob die Spannung die obere Grenzspan nung aus Fig. 18 überschreitet. Wenn festgestellt wird, daß die Spannung nicht geeignet ist, schreitet die Steuerung 80 zu S22 und stellt Spielraumbreiten der Walzen und das Motordrehmoment ein (S24). Wie aus Fig. 17 entnommen werden kann, kann der rechteckige Draht in denselben Abmessungen, wie er nun ist, durch Einstellen der Spielraumbreite zwischen den Walzen erzeugt werden, obwohl die Spannung verändert wird.

Wenn festgestellt wird, daß die Spannung eine geeignete Spannung ist, oder nachdem sie bei S24 eingestellt worden war, beurteilt die Steuerung 80, ob die Spulenerzeugung vollständig ist oder nicht (S26). Es wird bestimmt, daß die Spulenerzeugung noch nicht vollendet ist, bis eine bestimmte Anzahl an Wicklungen des rechteckigen Drahts 52 um den Statorblock 72 gewickelt wurde, d. h. der Statorblock dreht sich um eine vorbestimmte Anzahl. In diesem Fall verbleibt die Spulenerzeugung in der Produktion un ter Rückkehr auf S16. Der Prozeß wird beendet, wenn bei S26 festgestellt wird, daß die Spulenerzeugung vollendet ist.

Bis zu diesem Zeitpunkt wurde eine Vorrichtung zur Herstellung einer Spule des zweiten Ausführungsbeispiel erläutert. Das kreisförmige Drahtmaterial, das für die Vorrichtung der Fig. 13 verwendet wird, hat bspw. 2,7 mm im Durchmesser und die Abmes sungen des rechteckigen Drahtes, der aus dem kreisförmigen Drahtmaterial erzeugt wird, betragen bspw. annähernd 3,2 mm × 1,8 mm.

In diesem Ausführungsbeispiel kann eine Querschnittgestalt des rechteckigen Drahtes variabel werden, weil die Spielraumbreite zwischen den Walzen und die Spannung des rechteckigen Drahtes gesteuert werden können. Auf diese Weise ist es unnötig, jedes mal eine neue Anlage bereit zustellen, wenn die Querschnittge stalt des rechteckigen Drahtes verändert wird. Folglich können die Produktionsanlagen reduziert werden. Zusätzlich, wenn ein Drahtmaterial eines einzigen Typs verwendet wird, um Spulen von einer oder mehreren Bauarten zu erzeugen, führt die wirtschaft liche Massenproduktion zu einer Reduzierung der Materialkosten. Auf diese Weise kann die Erfindung zur Verbesserung der Produk tivität der Herstellung von Spulen mit rechteckigem Draht bei tragen.

Desweiteren führen gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel die Überwachung und Einstellung der Spielraumbreiten zwischen den Walzen und die Spannung des rechteckigen Drahtes während der Spulenerzeugung zu einer Verbesserung der Präzision einer Quer schnittgestalt des rechteckigen Drahtes.

Obwohl die vorstehende Beschreibung der Vorrichtung zur Herstel lung einer Spule gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel das Bie gewerkzeug und die Preßwalzen nicht enthält, wie sie im ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, können diese Komponenten selbstverständlich im zweiten Ausführungsbeispiel dazugefügt werden. Zusätzlich kann eine bevorzugte Steuerung einer jeden Komponente an der Vorrichtung zur Herstellung einer Spule des zweiten Ausführungsbeispiels angewandt werden.

Ausführungsbeispiel 3

Ein Spielraum zwischen dem Spulendraht verringert sich, wenn ein rechteckiger Draht verwendet wird. Jedoch tritt nach wie vor noch ein bestimmter Grad an Spielraum auf. Jeglicher Spielraum zwischen dem Spulendraht unterdrückt die gesamte thermische Leitfähigkeit einer Spule, da die thermische Leitfähigkeit von Luft niedrig ist. In Anbetracht der Motorleistungsfähigkeit ist es wünschenswert, die thermische Leitfähigkeit durch Beseitigung des Spielraums durch Aussperren von Luft zu erhöhen. Um dies zu ermöglichen, kann daran gedacht werden, eine fertiggestellte Spule mit einer Harzformvorbehandlung zu behandeln. Jedoch wird dies zu erhöhten Herstellungskosten führen, weil eine zusätzli che teure Ausrüstung erforderlich ist.

Um die Umstände, die vorstehend beschrieben wurden, zuzulassen, ermöglicht ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung eine Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit der Spu le mit dem rechteckigen Draht, wie im folgenden beschrieben wird.

Fig. 19 zeigt die Konfiguration einer Spulenherstellungsvorrich tung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung. Diese Vorrichtung ist im Prinzip durch die Verwendung eines Statorblocks 72 als Wicklungsform sehr ähnlich zu jener des zweiten Ausführungsbeispiels. In Fig. 19 sind denjenigen Elementen, die gleich zu den Elementen des zweiten Ausführungs beispiels in den Fig. 13 und 14 sind, die gleichen Bezugszeichen gegeben und deren Erläuterung wird nicht wiederholt.

Das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist wie folgt gekennzeichnet. Ein Isolationsmaterial, auf das ein Klebstoff auf Silikonbasis angewandt wird, wird auf den rechtec kigen Draht an dem Teil der Rechteckformwalzen aufgebracht. Der Klebstoff wird in einer Klebstoffzuführvorrichtung 90 gespei chert und fließt aus einem Zuführrohr 92. Eine Zuführung für körniges Aluminiumoxid 94, die in etwa in der Mitte des Zuführ rohrs 72 vorgesehen ist, gießt Aluminiumoxid in einem körnigen Zustand in das Rohr. Der Klebstoff auf Silikonbasis, der mit dem Aluminiumoxid vermischt wird, wird von einem Auslaß 96 des Zu führrohrs 92 an eine Umfangsoberfläche der Rechteckformwalzen geliefert. Der Klebstoff wird in einer ähnlichen Art und Weise an die Walzen 54a, 54b, 56a, 56b in den X- und Y-Richtungen ge liefert und anschließend mit der Drehung der Walzen getragen, obwohl dies nicht in Fig. 19 dargestellt ist. Der Klebstoff er reicht das Drahtausgangsmaterial in einem Abschnitt eines Spiel raums zwischen den Walzen, d. h. der Klebstoff wird dort aufge bracht, wo das kreisförmige Drahtmaterial zum rechteckigen Draht deformiert wird. Der rechteckige Draht 52 wird auf diese Weise in einen mit Klebstoff beschichteten Zustand zu dem Walzenteil gebracht.

Der rechteckige Draht 52, der mit dem Klebstoff bedeckt ist, wird anschließend über die Walze für die inverse Verwölbung 60 geführt und um den Statorblock 72 herum gewickelt. Zu dieser Zeit wird der Klebstoff in die Zwischenräume zwischen aneinander angrenzenden rechteckigen Drähten 52 eingeführt. Deshalb über brückt ein Klebstoff auf Siliziumbasis, der mit einem körnigen Aluminiumoxid aus isolierendem Material, dessen thermische Leitfähigkeit hoch ist, vermischt wird, den Zwischenraum. Folg lich wird die thermische Leitfähigkeit einer Spule hoch und die Leistungsfähigkeit eines Motors, der mit der Spule ausgerüstet ist, kann verbessert werden.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird es möglich, den Zwischen raum zwischen dem rechteckigen Draht einer Spule durch Anwenden eines Isolationsklebstoffmittels zu überbrücken. Eine verbesser te Spulenleitfähigkeit wird mit einfachen Mitteln erreicht.

Genauer gesagt wird im dritten Ausführungsbeispiel ein Isolati onsmaterial (ein Klebstoff) durch die Verwendung der Rechteck formwalzen geliefert. Die Ausrüstung ist deshalb einfach, weil der Erwärmungswert, der der Deformation eigen ist, reduziert wird, weil ein Isolationsmaterial dorthin geliefert wird, wo das kreisförmige Drahtmaterial zu dem rechteckigen Draht deformiert wird. Dies verhindert, daß eine Isolationsbeschichtung (Isolationslack oder dgl.), die um den Draht gehüllt ist, in ih rer Lebensdauer verkürzt wird und die Lebensdauer der Spule wird erhöht. Die Verwendung der Rechteckformwalzen hat somit Vorteile bei der Herstellung einer Spule, wobei eine hohe thermische Lei stungsfähigkeit mit geringen Kosten erreicht wird und die Le bensdauer einer Spule erhöht wird.

Eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels kann wie folgt vorgenommen werden. Obwohl ein Klebstoff auf Silikonbasis, der mit Aluminiumoxid vermischt ist, in der vorgenannten Vorrichtung als Isolationsmaterial verwendet wird, können im Schutzbereich dieser Erfindung Isolationsmaterialien anderer Typen verwendet werden.

Die Isolationsklebevorrichtung kann zwischen den Formwalzen und der Wicklungsform (zwischen der Rechteckformvorrichtung und der Spulenerzeugungsvorrichtung) vorgesehen werden, während sie in der oben beschriebenen Vorrichtung auf dem Abschnitt der Form walzen befestigt wird. In diesem Fall wird der Vorrichtung aus Fig. 19 eine Walze zur Aufbringung von Isolationsmaterial hinzu gefügt.

Darüberhinaus kann das Isolationsmaterial durch die Verwendung anderer Elemente als der Walze auf den rechteckigen Draht aufge bracht werden, oder von einem Rohr direkt an den rechteckigen Draht geliefert werden.

Ferner ist es offensichtlich, daß dies auch auf das erste Aus führungsbeispiel angewandt werden kann, obwohl das Isolations klebemittel an der Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels zugefügt wird.

Selbstverständlich kann diese Erfindung in der Lage sein, für die Herstellung von anderen Spulen als derjenigen für einen Mo tor angewandt zu werden.

Ein kreisförmiger Draht 3 mit einem kreisförmigen Querschnitt ist auf einem Spulenrad 1 aufgewickelt. Wenn ein Wicklungsform motor 29 eine Wicklungsform 25 dreht, wird der kreisförmige Draht 3 von dem Spulenrad 1 gezogen. Rechteckformwalzen 7 pres sen den kreisförmigen Draht 3 so, daß ein rechteckiger Draht 9 mit einem rechteckigen Querschnitt erzeugt wird. Der rechteckige Draht 9 wird direkt auf die Wicklungsform 25 aufgewickelt, um eine Spule mit rechteckigem Draht 39 zu erzeugen. Weil das For men des rechteckigen Drahts 9 und das Wickeln auf die Wicklungs form 25 in einer Sequenz von aneinander hängenden Prozessen aus geführt wird, ist ein separater Prozeß für die Entfernung der Torsionsverformung des rechteckigen Drahts unnötig. Die Spule mit dem rechteckigen Draht 39 kann durch eine einfache und ko stengünstige Vorrichtung aus einem billigen kreisförmigen Draht material erzeugt werden. Es ist ferner möglich und vorteilhaft, Abmessungen und eine Form des rechteckigen Drahts durch Steue rung der Zwischenraumbreiten zwischen den Formwalzen 7 und der Spannung, die auf den rechteckigen Draht wirkt, der durch die Walzen gegangen ist, zu variieren.

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem recht eckigen Draht (39), die die folgenden Bauteile aufweist:
eine Zuführvorrichtung zur Lieferung eines Drahtmaterials (3),
eine Rechteckformvorrichtung, wodurch das Drahtmaterial, das durch die Zuführvorrichtung bereitgestellt wurde, deformiert wird, um den Draht mit einem rechteckigen Querschnitt (9) zu er zeugen, und
eine Spulenerzeugungsvorrichtung, wodurch der rechteckige Draht (9) auf eine Wicklungsform (25) aufgewickelt wird, um die Spule mit einem rechteckigen Draht (39) zu erzeugen, und wobei das Formen des rechteckigen Drahtes und das Wickeln auf die Wicklungsform (25) in einer Sequenz von aneinanderhängenden Pro zessen ausgeführt wird.

2. Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem recht eckigen Draht (39) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechteckformvorrichtung Rechteckformwalzen (7) zur De formierung des Drahtmaterials enthält, und
die Spulenerzeugungsvorrichtung einen Wicklungsformmotor (29) zur Drehung der Wicklungsform (25) enthält, und
der rechteckige Draht durch Drehen der Wicklungsform unter Verwendung der Drehkraft, die durch den Wicklungsformmotor (29) erzeugt wird, gezogen wird, um die für das Herausziehen des Drahtmaterials aus den Rechteckformwalzen (7) und zur Wicklung uni die Wicklungsformen (25) erforderliche Spannung zu schaffen.

3. Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem recht eckigen Draht (39) gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Wicklungsformmotorsteuerungsvorrichtung zur Steuerung des Wick lungsformmotors (29), um eine Drehzahl des Motors in Abhängig keit von einem Drehwinkel der Wicklungsform (25) zu verändern.

4. Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem recht eckigen Draht (39) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsformmotor-Steuervorrichtung die Geschwindigkeit des Wicklungsformmotors (29) reduziert, wenn der rechteckige Draht (9) um einen gekrümmten Abschnitt der Wicklungsform (25) gewickelt wird, und die Geschwindigkeit des Wicklungsformmotors (29) erhöht, wenn der rechteckige Draht (9) auf den flachen Ab schnitt der Wicklungsform (25) gewickelt wird.

5. Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem recht eckigen Draht (39) gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich net, daß
die Zuführvorrichtung ein drehbares Drahtmaterialrad (1) enthält, auf dem das Drahtmaterial gewickelt ist, und
eine Rückspannungserzeugungsvorrichtung zur Verhinderung ei nes Durchhängens durch Aufbringen einer Rückspannung auf einen Abschnitt des Drahtmaterials zwischen dem Drahtmaterialrad (1) und den Rechteckformwalzen (7), wobei die Rückspannungserzeu gungsvorrichtung eine Rückspannung im Verhältnis zu einer Diffe renz zwischen einer Drehzahl der Wicklungsform (25) und derjeni gen des Drahtmaterialrades (1) aufbringt, und die Rückspannung in Abhängigkeit von einer Drehzahl des Wicklungsformmotors (29) in Verbindung mit der Wicklungsformmotor-Steuervorrichtung än dert.

6. Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem recht eckigen Draht (39) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Spulenerzeugungsvorrichtung eine Preßwalze (31) enthält zum Pressen des rechteckigen Drahtes (9) in einem engen Kontakt mit der Wicklungsform (25), und
eine Vorrichtung zur Steuerung der Walzenpreßkraft durch Än derung der Walzenpreßkraft, die durch die Preßwalze erzeugt wird, in Abhängigkeit von einem Drehwinkel der Wicklungsform (25), und daß
die Vorrichtung zur Steuerung der Walzenpreßkraft die Wal zenpreßkraft verringert, wenn sich die Preßwalze (31) auf einem flachen Abschnitt der Wicklungsform (25) befindet, und die Wal zenpreßkraft erhöht, wenn sich die Preßwalze (31) auf einem ge krümmten Abschnitt der Wicklungsform (25) befindet.

7. Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem recht eckigen Draht (39) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Spulenerzeugungsvorrichtung ein Biegewerkzeug zum Pres sen eines Abschnitts des rechteckigen Drahts (9), der um die Wicklungsform (25) gewickelt werden soll, enthält, so daß er in einem engen Kontakt mit einem anderen Abschnitt, der bereits ge wickelt wurde, steht, und
eine Vorrichtung zur Steuerung der Biegewerkzeugpreßkraft, die von dem Biegewerkzeug in Abhängigkeit von einem Drehwinkel der Wicklungsform (25) ausgeübt wird, und wobei
die Vorrichtung zur Steuerung der Biegewerkzeugpreßkraft die Biegewerkzeugpreßkraft verringert, wenn sich das Biegewerkzeug auf einem flachen Abschnitt der Wicklungsform (25) befindet, und die Biegewerkzeugpreßkraft erhöht, wenn sich das Biegewerkzeug auf dem gekrümmten Abschnitt der Wicklungsform (25) befindet.

8. Verfahren zur Herstellung einer Spule mit einem rechtec kigen Draht (39), das die folgenden Schritte aufweist:
einen Zuführschritt zum Anliefern von Drahtmaterial,
einen Rechteckformschritt, wodurch das Drahtmaterial (3), das durch die Zuführvorrichtung bereitgestellt wird, deformiert wird, um einen rechteckigen Draht (9) mit einem rechteckigen Querschnitt zu erzeugen, und
einen Spulenerzeugungsschritt, wodurch der rechteckige Draht (9) auf eine Wicklungsform (25) aufgewickelt wird, um eine Spule mit einem rechteckigen Draht (39) zu erzeugen; wobei
das Erzeugen des rechteckigen Drahts (9) und das Wickeln auf die Wicklungsform (25) in einer Sequenz von aneinanderhängenden Pro zessen ausgeführt wird.

9. Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem recht eckigen Draht (39) gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Rechteckformsteuervorrichtung zur Steuerung der Rechteckformvor richtung in Abhängigkeit von Sollformabmessungen des rechtecki gen Drahts, wodurch Spulen mit unterschiedlichen Querschnittge stalten hergestellt werden können.

10. Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem recht eckigen Draht (39) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechteckformsteuervorrichtung die Querschnittgestalten des rechteckigen Drahts (9) durch Steuerung der Spannung des recht eckigen Drahts einstellt.

11. Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem recht eckigen Draht (39) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsklebevorrichtung zur Aufbringung eines Isolations materials auf den rechteckigen Draht (9) an der Rechteckformvor richtung oder zwischen der Rechteckformvorrichtung und der Spu lenerzeugungsvorrichtung vorgesehen ist.

12. Vorrichtung zur Herstellung einer Spule mit einem recht eckigen Draht (39), die die folgenden Bauteile aufweist:
Rechteckformwalzen (7) zur Deformierung des Drahtmaterials, das aus einer Materiallieferquelle gezogen wird, um den Draht mit einem rechteckigen Querschnitt (9) zu erzeugen,
eine Wicklungsform (25), auf die der rechteckige Draht (9), der durch die Rechteckformwalzen (7) erzeugt wird, geliefert wird, und
einen Wicklungsformmotor (29) zur Drehung der Wicklungsform (25), um eine Spule durch Wickeln des rechteckigen Drahts (9) auf die Wicklungsform (25) zu erzeugen.