DE19921645A1

DE19921645A1 - Verfahren zur Herstellung einer Nutanordnung

Info

Publication number: DE19921645A1
Application number: DE1999121645
Authority: DE
Inventors: Armin Piur; Daniel Schulz
Original assignee: Micafil AG
Current assignee: Micafil AG
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2000-11-16
Also published as: WO2000069048A1

Abstract

Das Verfahren dient der Herstellung einer Nutanordnung mit einer einen Nutgrund und Nutseitenwände aufweisenden Nut, einem Nutverschluss (8) und mindestens einem in der Nut gelagerten, vorgespannten Stab (6). Die Vorspannung wird durch gewellt ausgeführte Blattfedern (71, 72, 73) erzeugt, welche sich in einem zwischen dem Nutverschluss (8) und dem Stab (6) angeordneten Spalt (9) befinden. Die Nutanordnung lässt sich mit besonders geringem Aufwand herstellen und warten, wenn mindestens zwei gleichartig ausgebildete, gewellte Blattfedern (71, 72) mit konstanter Wellenperiode (p) deckungsgleich aufeinander gelegt und bei verschlossener Nut in Spalt (9) eingeschoben werden, und wenn sodann eine (71) dieser Blattfedern festgehalten und die andere (72) gegenüber der festgehaltenen Blattfeder um eine halbe Wellenperiode (p/2) in Nutrichtung verschoben wird. Gegenläufig gerichtete Wellenberge der beiden Federn (71, 72) liegen dann unter Bildung von Vorspannkraft aufeinander.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung einer Nutanordnung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 3. Die durch diese Verfahren hergestellte Nutanordnung weist eine durch einen Nutkeil verschlossene Nut auf, in der mindestens ein durch gewellt ausgeführte Blattfedern mit einer Vorspannkraft beaufschlagter Stab gelagert ist. Solche Nutanordnung wird besonders häufig im Elektromaschinenbau eingesetzt. Durch die Vorspannkraft wird hierbei erreicht, dass der dann als Teil einer Wicklung ausgeführte Stab beim Betrieb der Maschine verhältnismässig geringen Belastungen unterworfen ist.

Stand der Technik

Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellung von im Elektromaschinenbau eingesetzten Nutanordnungen sind beispielsweise DE 43 13 265 C2 und EP 0 039 436 A1 zu entnehmen. Bei diesen Verfahren wird die Vorspannung durch Feder elemente, durch einen Nutverschlusskeil und durch gegebenenfalls vorgesehene weitere Keile erreicht. Hierbei werden mehrere Wicklungsstäbe und mindestens eine gewellt ausgeführten Blattfeder in Form eines Stapels in eine Statornut eines Blechpakets einer elektrischen Maschine eingelegt. Durch einen am Blechpaket fixierten Nutverschlusskeil wird die Blattfeder mit Vorspannkraft beaufschlagt und werden die Wicklungsstäbe so - elastisch federnd in der Nut gelagert - festgesetzt. Diese Verfahren sind verhältnismässig aufwendig, da das Fixieren des Nutverschlusskeils den Einsatz speziellen Werkzeugs erforderlich macht.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen 1 und 3 angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welche die Herstellung der Nutanordnung mit verhältnismässig geringem Aufwand gewährleisten.

Die beiden in den Patentansprüchen 1 und 3 definierten Verfahren ermöglichen die Herstellung der Nutanordnung durch einfaches Einlegen des Stabes und mindestens einer gewellten Blattfeder oder mindestens zweier gewellter Blattfedern in die offene oder verschlossene Nut und durch nachfolgendes Bilden der Vorspannkraft infolge einer definierten Verschiebung der Blattfeder oder einer der beiden Blattfedern parallel zur Nutrichtung. Das aufwendige Festsetzen des Stabes unter gleichzeitiger Bildung der Vorspannkraft ist so mit sehr einfachen Mitteln gewährleistet. Sind in der Nutanordnung mindestens zwei übereinanderliegend angeordnete gewellte Blattfedern vorgesehen, so können die gewellten Blattfedern, etwa bei einer Revision einer die Nutanordnung enthaltenden Anlage, lediglich durch Herausziehen in Nutrichtung und - ohne den Nutverschlusskeil lösen zu müssen - aus der Nut entfernt und durch neue gewellte Blattfedern ersetzt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Verfahren nach der Erfindung und die damit erzielbaren weiteren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Schnitt, welcher quer zu einer Nut einer nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Nutanordnung geführt ist,

Fig. 2 eine Aufsicht auf einen in Fig. 1 umrandet dargestellten Teil eines Schnitts, welcher während des Ausführens eines ersten der erfindungsgemässen Verfahren entlang der Schnittlinie II-II und damit längs der Nut geführt ist,

Fig. 3 eine Aufsicht auf den in Fig. 1 umrandet dargestellten Teil eines Schnitts, welcher nach dem Ausführen des ersten der erfindungsgemässen Verfahren entlang der Schnittlinie III-III und damit längs der Nut geführt ist,

Fig. 4 eine Aufsicht auf einen in Fig. 1 umrandet dargestellten Teil eines Schnitts, welcher während des Ausführens eines zweiten der erfindungsgemässen Verfahren entlang der Schnittlinie IV-IV und damit längs der Nut geführt ist,

Fig. 5 eine Aufsicht auf den in Fig. 1 umrandet dargestellten Teil eines Schnitts, welcher nach dem Ausführen des zweiten der erfindungsgemässen Verfahren entlang der Schnittlinie V-V und damit längs der Nut geführt ist,

Fig. 6 einen Aufsicht auf einen in Fig. 3 umrandet dargestellten Teil des längs der Nut geführten Schnitts in Vergrösserung, und

Fig. 7 eine Seitenansicht einer aus Fig. 6 ersichtlichen gewellten Blattfeder.

WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In allen Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Teile. Bei den in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Nutanordnungen bezeichnet 1 eine in ein Statorblechpaket 2 einer elektrischen Maschine eingeformte Nut mit einem Nutgrund 3 und mit Nutseitenwänden 4 und 5. In der Nut 1 sind fünf jeweils als Stab 6 ausgeführte und nach Art eines Stapels angeordnete Abschnitte der Statorwicklung gelagert. Die Stäbe 6 sind über drei Federelemente 7 mit Vorspannkraft beaufschlagt. Je eines der drei Federelemente 7 ist in einem Spalt angeordnet, welcher gebildet ist, entweder von einer der Nutseitenwände 4, 5 (hier 5) und den Stäben 6, oder einem die Nut 1 nach oben abdeckenden Nutverschluss 8 und dem obersten Stab der nach Art eines Stapels angeordneten Stäbe 6 oder dem Nutgrund 3 und den untersten Stab der nach Art eines Stapels angeordneten Stäbe 6. Je nach Ausführungsform der Nutanordnung kann es ausreichen, wenn lediglich in einem oder zweien der Spalte ein Federelement 7 vorgesehen ist. Dieses Federelement 3 kann auch in einem von der Nutseitenwand 4 und den Stäben 6 gebildeten Spalt angeordnet sein. Von den genannten, je eines der Federelemente 7 aufnehmenden Spalten ist in Fig. 1 lediglich der zwischen Nutabdeckung 8 und dem zuoberst liegenden Stab 6 befindliche Spalt 9 eingezeichnet.

Aus den Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, dass das Federelement 7 drei gewellte ausgeführte Blattfedern 71, 72, 73 aufweist mit quer (gegebenenfalls aber auch schräg) zu den Nutseitenwänden 4, 5 ausgerichteten Wellungen mit konstanter Wellenperiode p. Diese Blattfedern werden bei der Herstellung der Nutanordnung deckungsgleich aufeinander gelegt und nach Einlegen der Stäbe 6 und Verschliessen der Nut 1 in den Spalt 9 eingeschoben. Die Blattfedern sind länger als die Nut 1 und stehen beidseitig über die Enden der Nut 1 vor. Die in der Mitte zwischen den beiden aussenliegenden Blattfedern 71 und 73 angeordnete Blattfeder 72 steht mit ihrem Ende 74 über die beiden anderen Blattfedern 71 und 73 vor. Die beiden Blattfedern 71 und 73 liegen an ihren rechten Enden mittels Anschlägen 75 bzw. 76 an der Nutabdeckung 8 bzw. am Blechpaket 2 fest an. Zur Erzeugung der erwünschten Vorspannung wird nun das vorstehende linke Ende 74 der gewellten Blattfeder 72 mit einem Klemmwerkzeug erfasst und mit einer Schubvorrichtung um ca. eine halbe Periode p oder um ein ungeradzahliges Vielfaches davon in Nutrichtung (d. h. parallel zu den Nutseitenwänden 4, 5 bzw. zum Nutgrund 3 bzw. zur Nutabdeckung 8) verschoben. Hierbei kommen die gegenläufig gerichteten Wellenberge der beiden Blattfedern 71 und 72 sowie 72 und 73 unter Bildung von Vorspannkraft aufeinanderzuliegen. Nach dem Verschieben werden die Blattfedern festgesetzt. Das Festsetzen kann durch Vernieten, Verkleben, Umwickeln oder anderweitiges Zusammenführen der ausserhalb der Nut 1 befindlichen Federenden bewirkt werden.

Je nach Grösse, Art und Spezifikation der herzustellende Nutanordnung können anstelle von drei gewellten Blattfedern 71, 72 und 73 auch zwei oder aber auch vier und mehr deckungsgleich übereinandergestapelte, gewellte Blattfedern zur der Erzeugung der Vorspannkraft eingesetzt werden. Typische gewellte Blattfedern wie sie etwa von der Firma August Krempel Söhne GmbH + Co, Postfach 1240, D-71655 Vaihingen/Enz vertrieben werden, weisen bei einer Dicke von 1 mm und einer Wellenperiode p von 60 mm einen Federweg (Höhenunterschied zwischen Wellenberg und Wellental von typischerweise ca. 5 mm auf). Werden drei solcher Federn deckungsgleich übereinandergestapelt und vorspannungsfrei in einen 8 mm dicken Spalt 9 geschoben und dann durch Verschieben der mittleren Feder 72 gegeneinander verspannt, so werden die Federn jeweils um ca. 2/3 ihres Federweges gestaucht und kann so bei Verwendung eines glasfasergewebeverstärkten Kunststoffes als Werkstoff für die Federn eine Vorspannkraft von ca. 5 N pro cm² erreicht werden.

Bei der Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahren werden zumindest zwei deckungsgleich ausgebildete, gewellte Blattfedern benötigt. Das nachfolgend beschriebene Verfahren kann demgegenüber bereits mit einer einzigen gewellt ausgeführten Blattfeder, selbstverständlich auch mit zwei oder mehr dieser Federn, durchgeführt werden. Aus den Fig. 4 und 5 ist ersichtlich, dass im Unterschied zu der Nutanordnung nach den Fig. 2 und 3 das Federelement 7 lediglich zwei gleichartig ausgebildete, gewellt ausgeführte Blattfedern 72, 73 aufweist, dass in die Unterseite der Nutabdeckung 8 jedoch eine der Oberfläche der Blattfedern 72 und 73 entsprechende, d. h. ebenfalls gewellt ausgeführte, Fläche 77 eingeformt ist. Die beiden Blattfedern 72 und 73 werden bei der Herstellung der Nutanordnung deckungsgleich aufeinander gelegt und nach Einlegen der Stäbe 6 und Verschliessen der Nut 1 in den Spalt 9 eingeschoben. Die Blattfedern sind länger als die Nut 1 und stehen beidseitig über die Enden der Nut 1 vor. Die obere Blattfeder 72 steht mit ihrem Ende 74 über die untere Blattfeder 73 vor, welche an ihrem rechten Enden mittels des Anschlags 76 am Blechpaket 2 befestigt ist. Zur Erzeugung der erwünschten Vorspannung wird nun das vorstehende linke Ende 74 der Feder 72 wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens um ca. eine halbe Periode p oder um ein ungeradzahliges Vielfaches davon in Nutrichtung verschoben. Hierbei kommen die gegenläufig gerichteten Wellenberge der Fläche 77 und der Blattfeder 72 sowie der beiden Blattfedern 72 und 73 unter Bildung der Vorspannung aufeinanderzuliegen.

Für bestimmte Anwendungen, bei denen die Vorspannkraft relativ gering gehalten werden kann, genügt es, lediglich eine einzige gewellte Blattfeder, z. B. 72, vorzusehen, welche deckungsgleich auf der gewellt ausgeführten Fläche 77 liegend zusammen mit dem Nutverschluss 8 derart in die Nutanordnung eingebaut wird, dass sieden Spalt 9 praktisch vorspannungsfrei ausfüllt. Durch Verschieben der Feder 72 um p/2 wird dann die Vorspannkraft erzeugt.

Gewellt ausgeführte Flächen können auch in den Nutgrund 3 oder die Nutseitenwände 4 und 5 eingeformt werden. Nach dem Einlegen von einer, zwei oder mehr gewellt ausgeführten Blattfedern kann dann durch Verschieben einer Blattfeder oder ggfs. auch von zwei oder mehr Blattfedern die erwünschte Vorspannkraft erzeugt werden.

Sowohl bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 als auch bei derjenigen nach den Fig. 4 und 5 können die gewellten Federn 71, 72 und 73 resp. 72 und 73 mit Spiel zum Nutverschluss 8 oder aber auch ohne Spiel zusammen mit dem Nutverschluss 9 oder sogar mit leichter Vorspannung in den Spalt 9 gebracht werden. Beim letztgenannten Fall kann dann durch das nachfolgende Verschieben einer der Federn eine besonders grosse Vorspannung erzielt werden.

Das Festsetzen der Blattfedern nach dem Verschieben kann statt durch Vernieten, Verkleben, Umwickeln auch durch Einrasten bewirkt werden. Zu diesem Zweck sind in aufeinanderliegenden Wellenbergen zweier benachbarter gewellter Blattfedern (Fig. 6 und 7) gegenläufig ausgerichtete Einformungen 78, 79 eingeprägt. Solche Einformungen können in entsprechender Weise auch in die gewellt ausgeführte Fläche 77 und die Blattfeder 72 eingeprägt sein.

Wie aus den Fig. 3 und 5 ersichtlich ist, können die Federn auch durch zwei - vorzugsweise linsenförmigen Querschnitt aufweisende - Füllkörper 80, 81 festgesetzt werden. Diese Füllkörper werden der Reihe nach am linken Ende in die Nut eingedrückt. Beim Eindrücken des Füllkörpers 81 wird zunächst der am linken Ende in der Nut gelegene Wellenberg 82 (Fig. 5) der oberen Feder 72 nach unten gepresst und der Füllkörper 81 sodann in das auf den Wellenberg 82 folgende Wellental geführt. Nachfolgend wird der Füllkörper 80 zwischen die beiden Federn 72 und 73 gedrückt und unter dem Wellenberg 82 festgesetzt. In entsprechender Weise können auch bei der Ausführungsform nach Fig. 3 die Blattfedern festgesetzt werden.

Der Kraftaufwand der die Feder 72 verschiebenden Schubvorrichtung kann stark verringert werden, wenn zwischen den aufeinanderliegenden und gegeneinander zu verschiebenden Flächen der Federn 71, 72, 73 (Fig. 1) bzw. der Federn 72 und 73 und der Fläche 77 ein Gleitmittel vorgesehen ist. Dieses Gleitmittel enthält vorzugsweise PTFE und kann als Beschichtung in die Flächen eingelagert sein oder - etwa in Form einer Emulsion - auf die Flächen aufgetragen werden.

Bezugszeichenliste

1

Nut

2

Blechpaket

3

Nutgrund

4

,

5

Nutseitenwände

6

Stäbe

7

Federelemente

8

Nutverschluss

9

Spalt

71

,

72

,

73

gewellte Blattfedern

74

Blattfederende

75

,

76

Anschläge

77

gewellte Fläche

78

,

79

Einformungen

80

,

81

Füllkörper

82

Wellenberg
p Wellenperiode

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Nutanordnung mit einer einen Nutgrund (3) und Nutseitenwände (4, 5) aufweisenden Nut (1), einem Nutverschluss (8) und mindestens einem in der Nut (1) gelagerten, vorgespannten Stab (6), bei dem die Vorspannung durch gewellt ausgeführte Blattfedern (71, 72, 73) erzeugt wird, welche sich in einem zwischen einer der beiden Nutseitenwände (4, 5) und dem Stab (6) und/oder zwischen dem Nutverschluss (8) und dem Stab (6) und/oder zwischen dem Nutgrund (3) und dem Stab (6) angeordneten Spalt (9) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei gleichartig ausgebildete, gewellte Blattfedern (71, 72, 73) mit quer oder schräg zu den Nutseitenwänden (4, 5) ausgerichteten Wellungen mit konstanter Wellenperiode (p) deckungsgleich aufeinander gelegt und bei verschlossener Nut (1) in den Spalt (9) eingeschoben werden, und dass eine (71) dieser Blattfedern (71, 72, 73) festgehalten und die andere (72) gegenüber der festgehaltenen Blattfeder (71) um eine halbe Wellenperiode (p/2) oder um ein ungeradzahliges Vielfaches davon in Nutrichtung verschoben wird, derart, dass gegenläufig gerichtete Wellenberge der beiden Federn (71, 72) unter Bildung von Vorspannkraft aufeinanderliegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Blattfedern (71, 72) nach dem Verschieben durch gegenseitiges Einrasten festgesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Blattfedern (71, 72) nach dem Verschieben durch Eindrücken mindestens zweier jeweils linsenförmigen Querschnitt aufweisender Füllkörper (80, 81) festgesetzt werden.

4. Verfahren zur Herstellung einer Nutanordnung mit einer einen Nutgrund (3) und Nutseitenwände (4, 5) aufweisenden Nut (1), einem Nutverschluss (8) und mindestens einem in der Nut (1) gelagerten, vorgespannten Stab (6), bei dem die Vorspannung durch gewellt ausgeführte Blattfedern (71, 72, 73) erzeugt wird, welche sich in einem zwischen einer der beiden Nutseitenwände (4, 5) und dem Stab (6) und/oder zwischen dem Nutverschluss (8) und dem Stab (6) und/oder zwischen dem Nutgrund (3) und dem Stab (6) angeordneten Spalt (9) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens eine der beiden Nutseitenwände (4, 5), den Nutverschluss (8) und/oder den Nutgrund (3) eine der Oberfläche einer gewellten Blattfeder entsprechende gewellte Fläche (77) eingeformt wird, dass auf diese Fläche (77) eine gleichartig geformte, gewellte Blattfeder (71) mit quer oder schräg zu den Nutseitenwänden (4, 5) ausgerichteten Wellungen mit konstanter Wellenperiode (p) deckungsgleich gelegt wird, und dass bei eingelegtem Stab (6) und verschlossener Nut (1) die Blattfeder (72) gegenüber der gewellten Fläche (77) um eine halbe Wellenperiode (p/2) oder um ein ungeradzahliges Vielfaches davon in Nutrichtung verschoben wird, derart, dass gegenläufig gerichtete Wellenberge der gewellten Feder (72) und der gewellten Fläche (77) unter Bildung von Vorspannkraft aufeinanderliegen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (72) nach dem Verschieben durch Einrasten in die gewellte Fläche (77) festgesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (72) nach dem Eindrücken mindestens zweier jeweils linsenförmigen Querschnitt aufweisender Füllkörper (80, 81) festgesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einrasten durch gegenläufig ausgerichtete Einformungen (78, 79) in aufeinanderliegende Wellenberge der beiden gewellten Blattfedern (71, 72) oder der gewellten Feder (72) und der gewellten Fläche (77) erzielt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere gewellte Blattfeder (73) verwendet wird, welche vor dem Verschieben auf der von der feststehenden Blattfeder (71) bzw. der gewellten Fläche (77) abgewandten Seite der zu verschiebenden gewellten Blattfeder (72) deckungsgleich mit dieser angeordnet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen aufeinanderliegenden und gegeneinander verschiebbaren Flächen ein Gleitmittel vorgesehen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel in die Flächen eingelagert ist.