DE2407577A1

DE2407577A1 - Formwerkzeug fuer wickelkopfteile elektrischer maschinen

Info

Publication number: DE2407577A1
Application number: DE19742407577
Authority: DE
Inventors: Guenter Mueller
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1974-01-08
Filing date: 1974-02-16
Publication date: 1975-07-10
Also published as: FR2257170B1; US3951183A; DE7405497U; CH570727A5; DE2407577C2; IT1028211B; FR2257170A1

Description

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Formwerkzeug für WickelkopfteiIe elektrischer Maschinen

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug für Wickelkopfteile elektrischer Maschinen, insbesondere für Stirnbügel mit räumlicher Evolventenform.

Solche im Turbogeneratorbau bei der Leiterfertigung gebrauchten Werkzeuge und die mit ihnen verbundene Problematik sind bekannt (Buch von H. Sequenz "Herstellung der Wicklungen elektrischer Maschinen" Springer-Verlag 1973, in welchem in Abb.91 Seite 152 ein Werkzeug und in Abb.27 Seite 76 ein fertiggebogener Leiter gezeigt sind, und auf Seite 117 im zweiten Absatz auf die Bedeutung der Evolventenabmessungen eingegangen wird).

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Die Form der Stirnbügel der heute meist aus mehreren, einzeln verdrillten Gitterstäben aufgebauten Leiter entspricht einer Evolventenabwicklung auf einem Kegel, da die Evolvente einen geometrischen gleichen Abstand über die ganze Bügellänge ergibt. Die genaue Formgebung der Wickelkopfteile sowie das Pressen der einzelnen Teilleiter auf Anschlag erfolgt in mit Kegelsegmenten bestückten Grundformen. Bisher wurden solche Kegelsegmente aus einem Kegelstumpf herausgefräst, wie dies in der später beschriebenen Fig. 1 ersichtlich ist. Da ein Kegelsegment keine grösseren, ebenen Auflageflächen aufweist, mussten bisher mehrere Arbeitsgänge, wie beispielsweise das Fräsen der zahlreichen Nuten, welche der Befestigung von Anschlägen und Biegeköpfen dienen, und das Anschweissen von Verstärkungsrippen und Knotenblechen immer am vollen Kegelstumpf erfolgen. Für die spanabhebenden, langwierigen Arbeitsgänge werden infolge der grossen Auflageflächen des Kegelstumpfes nur grössere Werkzeugmaschinen beansprucht. Geringfügige Formfehler in den meist gewalzten und gedrehten Kegelstümpfen führen zum Ausschuss des betreffenden Kegelsegmentes. Ein weiterer schwerwiegender Nachteil ist der enorme Lagerraumbedarf derartiger Kegelsegmente, deren Wiederverwendung zudem ziemlich eng begrenzt ist durch Verzug und daraus resultierenden Ungenauigkeiten nach längerem Gebrauch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, für alle vorkommen-

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den Leiterformen, die sich unter anderem in Ständerbohrungsmass,,Ausladung und Evolventendaten unterscheiden, ein universell verwendbares Formwerkzeug zu schaffen.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Werkzeug lösbare Kegelringsegmente aufweist.

Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass eine einfache, problemlose Einzelanfertigung der Kegel- ringsegmente auf kleinen Werkzeugmaschinen ermöglicht wird. Die Ringsegmente sind zudem leicht austauschbar, für neue Formen immer wieder verwendbar und hinsichtlich Transport, Versand und Lagerung leicht zu handhaben. Darüber hinaus sind sie selbst nach längerem Gebrauch extrem formbeständig, wodurch genauere Evolventenbügel hergestellt werden können, was auf eine Verkürzung der Montagezeit beim Wicklereieinbau und eine Reduzierung der unvermeidlichen Nacharbeiten hinzielt. .

Für einen zu formenden Stirnbügel weisen die Kegelringsegmente vorzugsweise gleiche Kegelwinkel und eine gemeinsame Kegelachse auf.

Es ist günstig, die Kegelringsegmente - der Evolventenform der Stirnbügel entsprechend - tangential zur Kegelachse zu

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einem schiefgestellten Kegelsegment verschiebbar zu gestalten. Bei gleichem Ständerbohrungsmass und gleicher Ausladung der Leiter kann somit jede beliebige Evolvente auf dem Werkzeug erzeugt werden.

Es ist ferner vorteilhaft, die Kegelringsegmente geometrisch und festxgkeitsmässig so zu dimensionieren, dass das schiefgestellte Kegelsegment ohne weiteres in der Kegelhöhe ergänzt (oder abgebaut) werden kann. Mit einem derart erweiterten Baukastensatz Ringsegmente können selbst Leiter mit grösster polarer Ausladung geformt werden.

Bei gegengleicher Abschrägung der Stirnenden der Ringsegmente ist eine wesentliche Gewichtseinsparung erzielbar, ohne dass dadurch das wirksame Bogenmass vermindert wird.

Für eine rationelle Fertigung werden den Ringsegmenten zweckmässigerweise gleiche axiale Breite und gleicher Querschnitt zugeordnet. Es kann somit ein einheitliches Grundmaterial, beispielsweise Plattenmaterial, für die Herstellung aller Ringsegmente verwendet werden. Zudem können in derselben Aufspannung auf einer Werkzeugmaschine mehrere Ringsegmente gleichzeitig bearbeitet werden.

In- der Zeichnung ist eine Ausführung zum Stande der Technik

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sowie ein Ausführungsbexspiel der Erfindung vereinfacht veranschaulicht.

Es zeigen:

Fig. 1 die bisherige Kegelsegment-Fertigung

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines montierten Kegelsegmentes gemäss Fig. 1

Fig. 3 das Prinzip der Kegelringsegmente Fig. U ein Teilschnitt einiger montierter Kegelringsegmente Fig. 5 das Prinzip einer Grundform mit Kegelringsegmenten

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines montierten Werkzeugs gemäss der Erfindung.

Gleiche Elemente sind in allen Fig. mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Das gesamte Werkzeug, die sogenannte Grundform^ besteht im wesentlichen aus einem Grundbalken, einem linken und einem rechten Kegelsegment, welche beide die eigentlichen form-

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gebenden Elemente sind, sowie diversen Konsolen mit Biegeköpfen. Alle zum unmittelbaren Verständnis der Erfindung nicht notwendigen Teile wie beispielsweise die Konsolen und die Biegeköpfe sind fortgelassen.

Die zum Stand der Technik zählende Fig. 1 zeigt einen gewalzten und gedrehten Kegelstumpf, aus welchem maximal acht Kegelsegmente gewonnen werden können, und zwar im Hinblick auf die heute meist zweilagigen Wicklungen jeweils vier Segmente mit gleichen polaren Radien. Mit den acht Kegelsegmenten können somit nur vier Grundformen erstellt werden, nämlich jeweils zwei für die Formgebung von Stäben der oberen und der unteren

Wicklungslage.

Laut Betrxebserfahrungen ist jedoch hinsichtlich einer termingerechten Fertigung von Turbogeneratoren die jeweils gleichzeitige Bearbeitung von mindestens vier Stäben der gleichen Lage erforderlich. Pro Generator müssen demnach wenigstens zwei Rohkegel vorgesehen werden, deren Bearbeitung wichtige und grosse Schlüsselmaschinen in der Werkstatt belastet.

Fig. 2 zeigt ein aus dem Kegelstumpf nach Fig. 1 herausgefrästes Kegelsegment in montiertem Zustand. Mit 1 ist der nur teilweise eingezeichnete Grundbalken bezeichnet. Die Nuten 2 sind Schwalbenschwanznuten und dienen der Führung und Be-

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festigung von Anschlägen und Biegeköpfen , wozu unbedingt das Mass a erforderlich ist. 3 ist die Mittellinie des nicht eingezeichneten Leiterstabes. Sollte der Stirnbügel eine Evolventenform gemäss 3' oder eine solche mit grösserer Ausladung gemäss 3" annehmen, so wäre das Werkzeug nicht mehr brauchbar.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist in Fig. 3 ein schiefgestelltes Kegelsegment aus zusammengesetzten Kegelringsegmenten 4 gezeigt. Die Ringsegmente H weisen alle gleiche Breite, gleichen Querschnitt sowie gleichen Bogenwinkel, beispielsweise 35 auf. Diese geometrischen Grossen sind mittels Optimierungsmethoden derart gewählt, dass für ein Kegelsegment ähnlich demjenigen in Fig. 2 sechs Kegelringsegmente 4 zusammenmontiert werden müssen.

Demnach benötigt man für die gleichzeigige Formung von den obenerwähnten vier Stäben der oberen und den vier Stäben der unteren Lage zusammen s"echsundneunzig Kegelringsegmente 4. Aus Platten herausgetrennte Segmente mit gleichen polaren Radien können dabei in einer und derselben Aufspannung bearbeitet werden, beispielsweise beim gewählten Bogenwinkel von 35° können an zehn Ringsegmenten H gleichzeitig die Drehoperationen auf einem Karussellvorgenommen werden. Die zu den sechzehn Kegelsegmenten zusammensetzbaren sechsundneünzig Kegelringsegmente 4 können zudem sehr einfach in

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Regalen untergebracht werden, wqjiingegen die entsprechenden sechzehn Kegelsegmente der bisherigen Ausführung einen weiträumigen Lagerplatz beanspruchen.

Um jede beliebige Evolvente einstellen zu können, sind die Ringsegmente tangential zu- oder gegeneinander verschiebbar gestaltet. Nach Fig. 4 weisen sie einen ringförmigen, umlaufenden Versatz 5 auf, in welchem die Zentrierung erfolgt. Die lösbare Schraubenverbindung die ein Verschieben der einzelnen Segmente ohne völlige Demontage derselben gestattet, ist durch die Gewindelöcher 6 und die Langlöcher 7 in Umfangrxchtung gegeben. Aufgrund des massiven Querschnittes und der gewählten Fügung sind die Ringsegmente selbst bei stärkster Belastung verzugsfrei und auch nach längerem Gebrauch mass- und formbeständig.

In Fig. 5 wird in einer schematischen Draufsicht und einer Abwicklung eines Kegelsegmentes das Prinzip der Grundform erläutert. Der Kegelwinkel β beträgt beispielsweise 40°. Je nach der zu formenden Evolvente findet eine entsprechende tangentiale Verschiebung einzelner Ringsegmente 4 statt. Einer Veränderung der Ausladung (r¹, r") der Wickelköpfe kann durch einfaches Zufügen oder Abbauen von Ringsegmenten Rechnung getragen werden.

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Fig. 6 zeigt, analog zu Fig. 2, ein auf dem Grundbalken 1 montiertes Werkzeug aus sechs Kegelringsegmenten 4. In die Nuten 2 sind Anschlagbolzen 8 eingeführt, mit denen mittels einer Schablone die Evolventenform fixiert wird. Die Stirnenden der drei rechten Ringsegmente sind gegengleich abgeschrägt. Dies ist ohne weiteres zulässig, da die Evolvente eine schliessende Charakteristik aufweist, d.h., jeweils am spitzwinkligen Stirnende ein- bzw. austritt. Zum schon erwähnten Vorteil der Gewichtseinsparung bei voller Erhaltung des wirksamen Bogenmasses wird zusätzlich ein Fertigungsvorteil erzielt. Beim Aufspannen auf einer Karussellplatte greifen die beiden schrägen Stirnenden benachbarter Ringsegmente -ineinander. Beträgt die Abschrägung beispielsweise 10 % vom Bogenmass, so können 10 % mehr Ringsegmente in der gleichen Aufspannung aufgelegt werden.

Nicht in den Fig. 2 und 6 gezeigt sind die für das Verständnis der Erfindung unwesentlichen Segmentplatten und Konsolen, mittels denen das Werkzeug auf dem Grundbalken befestigt und abgestützt wird. Erwähnenswert scheint dennoch die Tatsache, dass auch diese Elemente beim erfindungsgemässen Werkzeug nach dem Baukastenprinzip erstellt sind und mit lösbaren Schraubenverbindungen montiert werden.

Die Handhabung des Formwerkzeuges ist die gleiche wie jene

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des zum Stand der Technik zählenden Kegelsegmentes. In die mit je einem linken und rechten Werkzeug bestückte Grundform wird ein an den Wickelkopfteilen vorgebogener Leiter eingelegt, um den Stirnbügeln die endgültige Form, im vorliegenden Fall die Evolvente zu geben. Dies geschieht mit in den Nuten eingeführten Biegeköpfen, welche mechanisch, vorzugsweise hydraulisch, oder elektrisch betätigt werden.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das Beschriebene beschränkt. Zweckmässigerweise wird man für alle normierten Kegelwinkel einen Baukastensatz Ringsegmente vorsehen. Mit dem erfindungsgemässen Werkzeug können statt evolventenförmige auch zylindrische Stirnbügel geformt werden.

In Abweichung zu dem in der Zeichnung Dargestellten können die Kegelringsegmente statt in konvexer ebenso gut in konkaver' Form ausgeführt werden, wodurch sich eine Verwendung als Kontrollformen anstelle der bisherigen Spulenrechen anbietet.

Es versteht sich, dass das Werkzeug nicht nur der Formgebung, sondern auch dem Ausbacken, dem Pressen und der Kontrolle dienen kann.

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Claims

- 11 - 3/74 D Patentansprüche

1. ) Formwerkzeug für Wickelkopfteile elektrischer Maschinen,

insbesondere für Stirnbügel mit räumlicher Evolventenform, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug lösbare Kegelringsegmente (¹O aufweist.

2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelringsegmente (4) gleiche Kegelwinkel und eine gemeinsame Kegelachse aufweisen.

3. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelringsegmente (H) tangential zur Kegelachse zu einem schiefgestellten Kegelsegment verschiebbar sind.

4. Formwerkzeug nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass das schiefgestellte Kegelsegment -der polaren Ausladung der Stirnbügel entsprechend- ergänzbar ist.

5. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelringsegmente (¹I) an den Stirnenden gegengleich abgeschrägt sind.

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6. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelringsegmente (4) gleiche axiale Breite und gleichen Querschnitt aufweisen.

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

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