DE2302192C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Wickeln von Statorspulen für elektrische Maschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wickeln von Statorspiilen für elektrische Maschinen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine Spulenwickelvorrichtung dieser Art ist bekannt (DE-OS 17 63 402). Die Achse der Spulenformeinrichtung, längs welcher die einzelnen unterschiedlich langen Wickelunterstützungen angeordnet sind, ist hierbei gleichachsig mit der Drehachse des Wickelkopfes angeordnet Bei dieser im Aufbau relativ komplizierten Vorrichtung muß die Drahtführung sehr genau arbeiten. Ferner ist eine zusätzliche Vorrichtung zum Aufschieben der Windungen auf die Wickelunterstützung nötig und die Windungen müssen außerdem sehr stramm auf diesen WickeL.iterstützungen aufliegen, wodurch ihr Abstreifen sehr erschwer? ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Spulenwickelvorrichtung dieser Art so weiterzübild ·η und zu verbessern, daß diese Nachteile vermieden sind, die also im Aufbau sehr einfach ist und bei der trotzdem die Wickelunterstützungen sehr einfach von den Spulen getrennt werden können.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Spulenwikkelvorrichtung laut Oberbegriff des Patentanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße geneigte Anordnung der Spulenformeinrichtung gegenüber der Drehachse des Wickelkopfes wird dadurch erreicht, daß der Draht beim Wickeln durch Schwerkraft selbsttätig längs der Wickelunterstützungen gleitet, bis die Windungen schließlich die geforderte Lage in einer Ebene rechtwinklig zur Spulenformeinrichtungsachse einnehmen. Durch dieses selbsttätige Gleiten der Windungen wird auch erreicht, daß diese eine enge Anlage aneinander besitzen. Da die Windungen relativ lose auf den Wickelunterstützungen aufgewickelt werden, können letztere sehr leicht von den fertigen Spulen wieder gelöst werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausftihrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g 1 in einer Seitenansicht eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Wickeln von Spulen nach einem erfindungsgemäßen Verfahren;

F i g. 2 einen Teil der Vorrichtung nach F i g. 1 in einer Stirnansicht;

Fig. 3 in einer Stirnansicht einen Teil einer zweiten Ausführungsform einer Spulenwickelvorrichtung;

F i g. 4 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie IV-IVin Fig.3;

F i g. 5 in einer Stirnansicht einen Teil einer weiteren Ausführungsform einer Spulenwickelvorrichtung;

Fig.6 in einer schematischen Seitenansicht eine vierte Ausführungsform einer Spulenwickelvorrichtung; F i g. 7 im Querschnitt einen Teil der Vorrichtung nachFig.6;

Fig.8 in einer Seitenansicht eine weitere Ausführungsform einer Spulenwickelvorrichtung; und

Fig.9 in einer Seitenansicht eine weitere Ausführungsform einer Spulenwickelvorrichtung.

ίο In Fig. 1 und 2 ist ein isolierter Metalldraht 1 zu erkennen, aus dem eine Spule auf einer Trageinrichtung 6 dadurch gebildet werden soll, daß ein Wickelkopf gedreht wird, zu dem eine Leitrolle 2 gehört, die auf einer Wickelführung 3 gelagert ist, welche gegenüber

ίο einem drehbaren Wickelkopf 4 nach außen ragt; der Wickelkopf 4 dreht sich um eine waagerechte Achse X-X Gegenüber dem Wickelkopf ist eine insgesamt mit 6 bezeichnete Trageinrichtung angeordnet, zu der eine Grundplatte 14 gehört die um eine Mittelachse Y-Y drehbar ist welche mit der Drehachse X-X des Wickelkopfes einen Winkel α bildet der größer ist als der Reibungswinkel zwischen den durch den Draht 1 gebildeten Windungen und den Metallkörpern, mit denen die Windungen in Berührung kommen.

Auf der Grundplatte 14 ist eine erste Gruppe von parallelen Unterstützungen in Form von Stäben 8 angeordnet die bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 einen Teil der Trageinrichtung 6 bilden, zu der eine runde Platte 7 gehört, auf der gemäß F i g. 2 zwei

JO Gruppen von Stäben 8 und 9 angeordnet sind. Die Stäbe 9 der in F i g. 2 gezeigten Art können durch einen Satz von Segmenten 21a, 21 b, 21c usw. ersetzt werden, wie es bei der Ausführungsform nach F i g. 5 der Fall ist und die entsprechend den Profilen der Spulen geformt und so angeordnet sind, daß sie den Draht 1 in die entsprechenden, eine größere Länge aufweisenden Kanäle zwischen den Stäben 8 führen.

Die Stäbe 8 könnten auch durch beliebige andere Unterstützungen ersetzt werden, welche die aufeinander folgenden Spulen für jeden Pen aufnehmen, damit die Spulen in der richtigen relativen Lage zu der zum Einführen dienenden Einrichtung gebracht werden.

Längs des Umfangs der Grundplatte 14 sind mehrere weitere Platten 12 angeordnet von denen jede eine Gruppe von zweiten Unterstützungen in Form von Stäben 10 trägt, die dazu beitragen, die Form der verschiedenen Spulen zu bestimmen, und die Anzahl der Platten 12 ist gleich der Anzahl der Pole des Stators. Die Stäbe 10 weisen an ihren freien Enden Vorsprünge 11 auf, die jeweils durch eine gekrümmte Fläche abgegrenzt sind, welche zügig in die Außenfläche des betreffenden Stabes übergeht. Eine die freien Enden gleich langer Stäbe 10 verbindende Linie liegt in einer senkrechten Ebene. Die freien Enden oder Köpfe der Stäbe 10 könnten durch einen profilierten abgejtuften Formkörper ersetzt werden, der an dem Wickelkopf befestigt ist, doch erweist sich eine solche Anordnung allgemein als weniger zufriedenstellend als die vorstehend beschriebene, da sich hierbei eine kompliziertere

Konstruktion ergibt.

Die Stangen oder Stäbe 10 können gemäß F i g, 3 und 4 durch gekrümmte Bauteile 19a, 19b usw. ersetzt werden, deren Querschnittsform aus F i g. 4 ersichtlich ist. Jede der Stäbe 10 tragenden Platten 12, die in

»5 Umfangsabständen verteilt sind, ist gemäß F i g. 1 und 2 auf einer querliegenden Achse 13 schwenkbar gelagert und wird durch einen unter Federspannung stehenden Stift 16 und einen mit einem Nocken 18 zusammcnarbei-

tenden starren Stift 17 in ihrer Lage gehalten. Diese Konstruktion ermöglicht ein Entspannen der auf den Stäben 10 gewickelten Spulen, so daß die Trageinrichtung aus den Spulen herausgezogen werden kann, nachdem die Spulen mit dem Stator vereinigt worden sind.

Gemäß Fig.2 sind ferner Führungsstifte 20a, 20b usw. vorhanden, die sich so anordnen lassen, daß sie die richtige Form der verschiedenen Spulen Sl, S 2 usw. bestimmea Di" Trageinrichtung 6 kann gemäß Fig. 6 ι ο und 7 in Form einer zu einer automatischen Maschine 22 gehörenden Einrichtung 23 zum Einführen der Spulen ausgebildet werden; in diesem Fall ist es vorzuziehen, profilierte Bauteile 21 der in F i g. 7 gezeigten Art als Unterstützungen zum Fünren der Spulen zu benutzen, is wobei diese Bauteile zwischen den parallelen Stäben 24 angeordnet sind, die jeweils eine symmetrische Querschnittsform haben.

Fig.8 zeigt eine Spulenwickelmaschine, die es ermöglicht, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einen vollständigen Satz von Polen zu wickeln. Zu der Maschine gehört ein Unterbau 25 als Unterstützung für einen höhenverstellbaren Wickelkopf 26 and eine Teileinrichtung 29 mit einer senkrechten Achse Z-Z die zwei Sätze von Trageinrichtungen 5 und 5' trägt von denen jede um eine geneigte Achse V-Vdrehbar ist. Zu dem Wickelkopf 26 gehört ein Wickeldorn 27, der in einer Buchse 28 drehbar gelagert ist. welche in axialer Richtung um vorbestimmte Teilbeträge verschiebbar ist Um eine Steuerung der Drehbewegung des Wickeldorns 27 zu ermöglichen, ist eine elektrische oder hydraulische Steuereinrichtung vorhanden, die es ermöglicht, die Drehbewegung nach dem Wickeln einer vorbestimmten Anzahl von Windungen zu beenden, und die mit der Hand verstellt werden kann, um die Drehbewegung erforderlichenfalls zu verlangsamen oder zu unterbrechen.

Die Steuerung der schrittweisen axialen Bewegung des Wickeldoms 27 kann mit Hilfe einer beliebigen mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Einrichtung be irkt werden, die dazu dient, die Größe der aufeinander folgenden Bewegungsschritte festzulegen. Die Drehachse X-X des Wickeldoms verläuft waagerecht und bildet mit den Achsen Y- Y der Trageinrichtungen 5 und 5' jeweils einen Winkel α.

Die um die senkrechte Achse Z-Z drehbare Teileinrichtung 29 ist so angeordnet daß sich jede der Trag- oder Aufnahmeeinrichtungen 5 und 5' abwechselnd in eine Stellung bringen läßt, in der sie dem Wickelkopf 26 zugewandt ist. Jede der Trageinrichtungen ist entsprechend d«;: vorstehenden Beschreibung ausgebildet, und ihre jeweilige Gestaltung bestimmt den Aufbau de< herzustellende·! Statorwicklung.

Der allgemeine Aufbau der Spulenwickelmaschine kann abgeändert werden, d. h. es ist möglich, eine andere Anzahl von Wickelköpfen oder eine andere Anzahl von Trageinrichtungen vorzusehen.

Eine weitere Ausführungsform einer Spulenwickelmaschine ist in Fig.9 dargestellt; bei dieser Maschine sind die Trageinrichtungen durch Einrichtungen 23 und 23' zum Einführen der Spulen ersetzt; diese Einrichtungen sind auf einer Grundplatte 30 angeordnet, die um eine geneigte Achse Z'-Z' drehbar ist, welche mit der Drehachse XX des Wickelkopfes 26 einen Winkel λ bildet. Bei der Ausführungsform nach Fig.9 ist die Achse X-X unter einem kleinen Winkel gegen die Senkrechte geneigt.

Mit Hilfe einer Vcrnchtung oder Maschine der

vorstehend beschriebenen Art läßt sich der Spulenwikkelvorgang in der nachstehend beschriebenen Weise durchführen: das freie Ende des zu verarbeitenden Drahtes 1 wird mit Hilfe einer beliebigen, manuell oder automatisch betätigbaren Einrichtung festgelegt Gemäß F i g. 1 bewegt sich der die Leitrolle 2 tragende Wickelkopf 4 anfänglich längs der Achse X-X, bis der über die Leitrolle laufende Draht in der Ebene A\ liegt die im rechten Winkel zur Drehachse X-X verläuft woraufhin der Wickelkopf beginnt sich um die Achse X-X zu drehen, bis er eine vorbestimmte Zahl von Umdrehungen ausgeführt hat

Während dieses Arbeitsschritts gleiten die in der Ebene A\ nacheinander gewickelten Windungen spontan längs der Stäbe 8, um die sie herumgelegt werden, nach unten, bis sie in einer Ebene A' liegen, die im rechten Winkel zu den Achsen der Stäbe 8 und zur Achse Y-Y der Trageinrichtung 6 verläuft; hierbei kommen die Windungen zur Anlage an den Stäben Sa und den Hilfsstäben 10a, die gegenüber der Platte 12 vorspringen. Somit wird die erste Spule Sl mit im wesentlichen parallelen Windungen gebildet da die in jeder neu hinzugefügten Windung vorhandene Spannung bewirkt, daß sich die vorausgehende Windung wegen der Neigung zwischen den Achsen X-X und Y- Y so bewegt daß sie schließlich eine zu der Ebene A' parallele Lage einnimmt

Wenn die Windurgen anfänglich gewickelt werden, haben sie eine bestimmte Länge, doch wird diese Länge infolge der auf den Draht durch den Wickelkopf aufgebrachten Spannung bei zunehmender Annäherung an die Ebene A\ fortschreitend kleiner. Sobald eine vorbestimmte Anzahl von Windungen gebildet worden ist wird der Wickelkopf 4 längs der Achse X-X automatisch bis zu der Stellung vorgeschoben, in der er den Draht in der Ebene Ai wickelt um gemäß F i g. 2 eine zweite Spule S 2 des Pols zu bilden. In diesem Fall dienen die Stäbe Sb der Trageinrichtung 6 zusammen mit den Hilfsstäben 106 auf der Platte 12 als Wickelschablone. Gleichartige Arbeitsschritte werden bei den Ebenen A₃ und At usw. wiederholt bis sämtliche Sp"len eines Pols auf der Trageinrichtung 6 gewickelt worden sind.

Sobald alle Spulen eines Pols gewickelt worden sind, wird der Wickelkopf 4 in einer vorbestimmten Stellung stillgesetzt, und die Trageinrichtung 6 wird ;:m die Achse Y- Y um einen Winkelbetrag gedreht, der dem Winkel der erforderlichen Phasendifferenz zwischen den Polen entspricht. Dann wird der Wickelkopf 4 wieder in Drehung versetzt jedoch in diesem Fall in einer Drehrichtung, die der bei dem vorangehenden Pol angewendeten Drehrichtung entgegengesetzt ist, und es wird ein neues Spulenwickelarbeitsspiel eingeleitet, mit dem an der Wickelebene A, der zuletzt gebildeten Spule begonnen wird. Dieses Arbeitsspiel wird fortgesetzt, bis alle nachfolgenden Pole des Satzes fertiggestellt sind, so daß ein vollständiger Satz von Polen zur Verfügung steht. Wird der Wickelvorgang mit Hilfe einer Maschine der in F i g. 8 dargestellten Art durchgeführt, wird nach der Fertigstellung eines Satzes von Polen die Teileinrichtung 29 um ihre senkrechte Achse Z-Z gedreht, um eine zweite Trageinrichlung 5' dem Wickelkopf 4 gegenüberzustellen, woraufhin Draht in der gleichen Weise gewickelt wird wie bei der Trageinrichtung 5, welch letztere die gewickelten Spulen zu einer Station bringt, an der die Spulen auf eine nicht dargestellte Einrichtung zum Einführen der Spulen überführt werden.

Werden die Spulen direkt auf der zum Einführen dienenden Einrichtung 23 bzw. 23' gewickelt, wie es bei der Maschine nach F i g. 9 geschieht, ist es nur erforderlich, den teilweise fertiggestellten Stator auf die zum Einführen der Spulen dienende Einrichtung aufzuschieben, um die Spulen in den Stator einzuführen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Wickeln von Statorspulen für elektrische Maschinen, mit einem drehbaren Wickelkopf und einer Spulenformeinrichtung, auf welcher mehrere Sätze von die Spulenform bestimmenden gleichachsigen Wickelunterstützungen unterschiedlicher Länge vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (Y-Y) der Spulenformeinrichtung (6) unter einem Winkel («) gegenüber der Drehachse (X-X) des Wickelkopfes (4) geneigt angeordnet ist, der größer ist als der Reibungswinkel zwischen dem zu wickelnden Draht und den Wickelunterstützungen (8,10).