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KERNWICKLUNG EINER ELEKTRISCHEN MAASCHINE UND EINE ZU DEREN HERSTELLUNG
BESTEHTE VORRICHTUNG Die Erfindung gehört zum Gebiet der Elektrotechnik und betrifft
genauer die Herstellung von Kernwicklungen elektrischer Maschinen, bestehend aus
Einwindungsspulen der Kernwicklung aus Vierkantdraht sowie die technische Ausrüstung
zum Herstelllen der genannten Wicklung.
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Bekannt sind Kernwicklungen elektrischer Maschinen z. B.
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die Ankerwicklung elektrischer Autoanlasser, bestehend aus Einwindungsspulen,
welche aus blanken Vierkantdraht ausgeführt sind. Die Spulen haben in verschiedenen
Ebenen liegende geradlinige Nutenteile sowie Stirnteile, welche durch die Wicklungsschenkel
gebildet sind.
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Der Stirnteil der Spule an der dem Kollektor entgegengesetzten Seite
stellt einem Winkel dar, gebildet durch die Kreuzung zweiter Schenkel, wo der Übergang
von einem Nutenteil
zum deren durch ein Umbiegen um die schmale
Drahtkante und ein Umbiegen unter einer Schleifenbildung jedes Schenkels um die
Breite Drahtkante erfolgt, wodurch die Drahtoberflächen ihre Lage relativ zum Spulenumriß
ändern z. b. die Außenfläche wird zur Innenfläche und umgekehrt.
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Doch weist die Ankerwicklung dieser Konstruktion vergrößerte Maße
des Stirnteils sowie geringe Reihenzwischenlücken, besondersim Stirnteil neben dem
Ankernen auf.
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Die vergrößerten L.aXe des Stirnteils an der dem Kollektor entgegengesetzten
weite, werden durch die Schleife an der Übergangsstelle eines Schenkels des Stirnteils
der Spule in den anderen verursacht. Das führt zu einer Vergrößerung der Ankermaße
und zu einem gesteigerten Materialverbrauch.
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Die geringen Reibenzwischenlücken fordern eine Isolierung des Stirnteils,
was zu einem zusätzlichen Verbrauch an Isolationsmaterial und einem gesteigerten
Arbeitsaufwand bei der Ankermontage führt. Die Anwendung einer Zwischenreihenisolation
im Stirnteil erschwert die Mechanisierung des technologischen Vorgangs der Montage
des Ankers mit der Wicklung.
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Das llerstellungsverfahren der Ankerspulen solcher Konstruktion besteht
im folgenden: ein maßhaltiger geradliniger Draht von rechteckigem Querschnitt wird
zuerst in seiner Mitte um 1800 um seine Schmalkante gebogen, so daß an der Biegestelle
eine Schleife entsteht; dann werden die Nutenteile fixiert, vonach man einen von
diesen Teilen um die Werkzeugachse, welche
die Achse des Ankerpakets
imitiert, nach einem Radius, gleich dem Abstand zwischen der Ankeruiitte und der
entsplechenden Wicklungsreihe um einen Winkel, entsprechend dem Spulenschritt an
den Ankernuten verstellt. Dabei werden die Nutenteile und der Stirnteil der Ankerspule
gebildet. Da der Stirnteil der Spule räumlich gebildet wird, können die Schenkel
des Stirnteils der Spule sich in der Schmalkantenfläche des Wickeldrahts gegenüber
deL Spulenkopf verdrehen. Dabei erfolgt die Verdrehung bei verschiedenen Spulen
an verschiedenen Stellen, was die Größe der Zwischenspulenlücke in hohem Maße beeinflußt.
Beiul Strecken der Spulen nit Hilfe von Trommeln um einen'bestir£imten Winkel um
die Achse, welche mit der Längsche der Spule zusammenfällt, kann man die vorgegebenen
Schränkwinkel und den erforderlichen Abstand zwischen den Nutenteilen der Spule
nur mit Kühe erreichen, da unter der Wirkung der Elastizitätsverformung die Spule
versucht, in ihre Änfangslage zurückzukehren. Die Folge davon ist, daß die Spule
nach dem Strecken um den vorgegebenen Winkel mit Hilfe von Trommeln, deren Durchmesser
den entsprechen den Durchmessern der Spulenlage in den Ankernuten gleich sind, zuräckfedert
und sowohl ihren Schrankwinkel als auch den Abstand zwischen den Nutenteilen ändert.
Andererseits ist die Einhaltung der vorgegebenen Abmessungen der Spule durch Vergrößerung
des Schränkwinkels und Verkleinerung des Trommeldurchmessers, um welchen die Spule
gestreckt wird, erschwert, da das Maß der Federung von der Härte
des
Kupferdrahts und dessen Querschnitt wesentlich abhängt (Einfluß der Toleranzen auf
die Drahtabmessungen). Wiederum hängt eine Änderung des Trommeldurchmessers mit
dessen Ersatz zusammen, wodurch zusätzliche Schwierigkeiten im Betrieb der Ausrüstung
entstehen.
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Außerdem hängt die Einhaltung eines vorgegeben Schränkwinkels der
Spule von der Nutenbreite des Werkzeugs ab. Da während der Spulenschränkung um einen
bestimmten Winkel ihre Nutenteile versuchen, sich in den Werkzeugnuten in der entgegengesetzten
Richtung um den Spalt zwischen dem Draht und den Seitenflächen des Werkzeugs zu
verdrehen, wird deshalb der Spulen schränkwinkel kleiner als der vorgegebene. Diesen
Spalt kann man jedoch nur unter wesentlicher Komplizierung der Konstruktion des
Werkzeugs und der sonstigen Ausrüstung beheben, wenn ein leichtes Einlegen des Halbzeugs
in die Trommelnuten erhalten bleiben soll.
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Das Biegen des Halbzeugs um 1800 urn die schmale Draht kante im Radius,
gleich der Hälfte des Zwischenreihenspaltes verursacht eine bedeutende Drahtverformung
im KoDfteil der Spule, wobei die Strukturänderungen im Spulenmaterial, welche beim
Biegen des Halbzeugs um 1800 entstehen, die Stabilität der Form und der Abmessungen
der Spule nicht gewährleisten.
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Da eine große Anzahl der auf die genannte weise hergestellten Spulen
Defekte aufweist, werden sie als Ausschuß verviorfen, weil eine Handreparatur dieser
Spulen in der Massenfertigung
Vergleich zur automatischen herstellung
neuer Spulen, mit einem größen Arbeitsaufwand verbunden ist.
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Alle diese Rüngel bedeuten erhebliche Schwierigkeiten, Spulen von
stabiler Form und bestimmten Abmessungen zu erhalten.
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Das Fehlen solcher Spulen von stabiler Form und bestimmten Abmessungen
erschwert seinerseits wesentlich die Montage der wicklung mit dem Ankerpaket und
besonders die Automatisierung dieses Arbeitsprozesses.
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Als Grundlage der Erfindung galt die Aufgabe, Einwindungsspulen der
Kernwicklung einer elektrischen Maschine von stabiler form und bestimmten Abmessungen
zu erhalten, von verbesserter Qualität und entsprechender Materialeinsparung sowie
die Schaffung einer Vorrichtung zum herstellen der genannten wickelspulen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kernwicklung einer elekttrischen
Maschine, bestehend aus Einwindungsspulen, ausgeführt aus Draht von rechteckigen
Querschnitt, welche parallele Nutenteile und einen Stirnteil haben, erfindungsgemäß
sich dadurch kennzeichnen, daß der Stirnteil der Spule als Drahtbiegung um eine
Achse, parallel zur breiten Drahtkante ausgeführt ist, ohne Schleifenbildung bei
der Einhaltung der Lage der Drahtflächen gegenüber dem Spulenumriß, wobei die Schenkel
des Stirnteils entgegengerichtete Biegungen in der Fläche der breiten Drahtkante
haben.
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Die erfindungsgemäße automatische Maschine zur Herstellen von Einwindungsspulen
der Kern wicklung aus Draht von rechteckigen
Querschnitt, enthaltend
einen Ständer, eine Drahtvorsschubeinrichtung zum Bolden einer Ersatzschleife, welche
EinrichiJ tung den Drahtvorschub zur Drahrvorbereitungseinrichtung sowie zur Vorrichtung
des schrittweisen Drahtvorschubs nachfolgend bewirkt, wobei die letztere das leisen
und Abtrennen der erforderlichen Drahtlänge sowie den Vorschub dieses Spulenhalbzeugs
zur Formbildungseinrichtung der Wicklungsspule bewerekstelligt, erfindungsgemäß
sich dadurch kennzeichnet, daß die Formbildungseinrichtung der wicklungsspule als
Matrize mit zwei mit ihr zusammenwirkenden Biegestempeln ausgeführt ist, wobei der
eine Stempel senkrecht zur Matrizenfläche angeordnet ist und bei seiner Verstellung
auf die Schmalkante des auf der Matrize angeordneten Halbzeugs einwirkt, indem er
entgegengerichtetete Biegungen der Schenkel des Spulenstirnteils in der Fläche der
breiten Draht kante formt, und der andere Stempel in der Matrizenfläche liegt und
bei seiner Verstellurg- auf die Sreitkante des Halbzeugs einwirkt, indem er den
Winkel zwischen den Sschenkel des Stirnteils der Spule formt. Dabei ist diese Vorrichtung
mit einem starren Bügel versehen, und die Matrize kann sich gemeinsam mit dem zweiten
Stempel senkrecht zum Drahtvorschub bewegen, indem sie durch Zusammenwirkung c:it
den Arbeitsflächen des Bügels die STutenteile der Spule gestaltet.
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Nachstehend folgt eine ausführlichere Beschreibung der Einwindungsspulen
der Ankerstabwicklung und der automatischen Maschine zum Herstellen der genannten
Stabwicklungsspulen unter
Bezugsnahme auf die beili@@enden Zeichnungen,
welche darstellen: Fig. 1 - eine erfindungegemäße Einwindungsspule der Kernwicklung
einer Maschine; Fig. 2 - das Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen automatischen
Maschine zum Herstellen der kernwicklungsspulen; Fig. 3, 4, 5, 6 - die gegenseitige
Lage des Halbzeugs der Wicklungsspule und des Arbeitswerkzeugs der automatischen
Faschine nach deren Arbeitsgängen.
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Die Kernwicklung einer elektrischen Maschine z. B. die Ankerwicklung
eins Autoanlassers besteht als einem Satz Einwindungsspulen. Jede Spule 1 (Fig.
1) ist aus blacken Draht von rechteckigem Querschnitt ausgeführt und besteht aus
einem Stirnteil 2 unu geradlinigen Nutenteilen 3.
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Der Stirnteil 2 der .Spule 1 entsteht durch die Biegung des Drahts
um eine Achse, welche parallel zur breiten Drahtkante verlauft bein Übergang von
einem Nutenteil 3 zum anderen.
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Der Übergang von einem Nutenteil 3 zum anderen Nutenteil 3 erfolgt
durch verschiedenen gerichtete Biegungen der Schenkel des Stirnteils 2 der Spule
1 in der Fläche der breiten Drahtkante.
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Die Lage der Draht oberflächen z.B. der Oberfläche 4 bleibt dabei
bei der Bewegung am Umriß der Spule 1 infolge des Fehlens einer Schleife im Kopf
des Stirnteils 2 der Spule 1 unverändert.
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Das Fehlen der Schleife im Spulenkopf verringert die Höhe des Stirnteils,
und dank den beiden entgegengerichteten Biegungen der Schenkel um die schmale Drahtkante
werden die Lücken zwischen den Wicklungen vergrößert.
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Die stabile LaUe der Drehtoberflächen gegenüber der Spulenumriß bietet
die Möglichkeit, sämtliche Spulenelemente in den geschlossenen Rillen der Stanze
zu formen und folglich-Spulen stabiler Form und vorgegenüber Abmessungen zu erhalten.
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Die Herstellung von Kernwicklungsspulen stabiler Form und bestimmter
Abmessungen veringert die Ausschlußverluste und swchafft günstige Bedingungen zur
Automatisierung der Montage der Kernwicklung mit dem Magnetleioter. Außerdem besteht
die Möglichkeit, im Laufe der Herstellung solcher Spulen die Form des Spulenstirnteils
zweckmäßig zu ändern, wodurch wiederum günstige Bedingungen für eine bessere Anordnung
und Befestigung der Bandage am Stirnteil der Wicklung geschaften werden.
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Die obenbeschriebene Kernwicklungsspule kann man auf der erfindungsgemäßen
automatischen Maschine herstellen, deren Beschreibung und Arbeitsprinzip nachstehend
dargelegt werden.
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Die automatische Maschine zum Herwstellen von Einwindungsspulen der
Kernwicklung enthält eine Drahtvorschubeinrichtung mit einem Antriebselektromotor
5 (Fig. 2), eine Kupplung 6, ein Reduziergetriebes 7 und Zustellroller 8, welche
den Draht 9 von Bund 10 abwickeln. Zwischendem Drahtbund 10 und den Z@stellrollen
8 ist eine Stabilisiervorrichtung der Kupferdrahthärte untergebracht, ausgeführt
in Form asymetrisch angeordneter Rollen 11 in der Fläche der schmalen Drahtkante.
Dabei kommt der Draht zwischen den Rollen 11 und wird in der Fläche seiner Schmalkante
ausgebogen.
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Um das Einlegen das Wickeldrahts 9 zu erleichtern, kann man die Rollen
11 entsprechend regulieren.
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Nach dem ressieren der zustellrollen 8 gelange der Draht 9 zur Richvorrichtung,
entsprechend zwei Sätze von Richtrollen 12 und 13. Die Drehachsen der Rollen 12
liegen in der Horizontalebenme, die Drehachsen der Rollen 13 liegen in der Vertikalebene.
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Die Reilen 12 und 13 sind so angeordnet, daß man den Spalt zwischen
ihnen regulieren kann. Zwischen den Zustellrollen 8 und den Richtrollen 12, 13 bildet
der Draht 9 eine Ersatzschleife.
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Die Ersatzschleife ist zur Verbrauchsregelung des Drahts 9 bestimmt.
Die Größe der Ersatzschleife wird durch die Wippe 14 geregelt, an deren einem Ende
eine Führungsrolle sitzt, welche mit dem Draht 9 zusammenwirkt, und am anderen Ende
ist eine Hocke vorhanden, welche mit einem Mikroschalter 15 zusammenwirkt. Beim
Zustellen des Drahts 9 zu den Rollen 8 wird der Umfang der Ersatzschleife gleichmäßig
vergrößert, wobei das ende der Wippe 14 mit der daran befestigten Kocke sich umdreht,
so daß die Nocke auf den Mikroschalter 15 einwirkt.
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Sobald die Schleife die zulässige Ersatzlänge übersteigt, schaltet
sich der Elektromotor 5 aus.
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Der Umfang der Ersatzschleife wird durch die Halbzeuglänge der Spule
1 bestimmt, was für einen gleichmäßigen schrittweisen Vorschub des Drahts 9 erforderlich
ist.
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Die Vorrichtung des schrittweisen Vorschubs des Drahts 9 besteht
aus einem Schlitten 16, einem Gleitstück 17, welches in
den Führungen
des Schlittens 16 durch den Zylinder 18 verstellt wird. Der Schlitten 16 bewegt
sich an zwei Stangen 19 entlang, wobei diese Bewegung durch die Anschläge 20 begrenzt
wird. Am Schlitten 16 sind zwei Exzenterrollen 21 angeordnet, an welche die Hebel
22 starr befestigt sind. In den zweiten Enden der Hebel 22 sind Langlöcher vorhanden,in
welche die Stifte 23 des Gleitstücks 17 gelangen. In den Nuten des Schlittens 16
sind abgefederte Plunger 24 angeordnet, welche zum Ergreifen das Drahts 9 dienen
und durch die Exzenterrollen 21 bewegt werden.
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Bei der Verstellung des Gleitstücks 17 durch den Zylinder 18 wird
der Schlitten 16 durch Bremsen (nicht gezeigt) in seiner Ausgangsstellung gehalten.
Während der Verstellung des Gleitstücks 17 bewegen sich die Stifte 23 in den Langlöchern
der Hebel 22 und schwenken die mit ihnen befestigten Rollen 21 um einen bestimmten
Winkel. Bei der Schwenkung der Exzenterpollen 21 verstellen sich die mit ihnen verbunden
Plunger 24 senkrecht zur Verschubrichtung des Drahts 9 und klemmen ihn ein.
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Nach des einklemmen des Drahts 9 durch die Plunger 24 wirkein die
Stifte 23 des Gleitstücks 17 auf die Hebel 22 der Enzenterrollen 21 ein und verstellen
der; Schlitten 16 bis zu den Anschlägen 20 und, die Bremskraft überwindend, bewerkstelligen
sie dadurch den Vorschub des Drahts 9 um einen Schritt, gleich der Länge des Halbzeugs.
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Nach den Vorschub des Drahts 9 um den vorgegebenen Schritt kehrt
der Schlitten 16 in seine Ausgangsstellung zurück, und das
Gleichstück
17 verstellt sich in den Führungen des Schlittens in der entgegengesetzten Richtung.
Die Stigte 23 dan Gleitstücks 17 wirken auf die Hebel 22 ein und drehen sie um.
Die Plunger 24 kehren unter der Wirkung von Federn in ihre Ausgangsstelung zurück
und lassen den Draht 9 los, v;elcber num in liner keilförmigen Nut 25 mit Hilfe
einer abgeforderten Rolle 26 gehalten wird.
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dem Vorschub des Drahts 9 um einen Schritt verstellt sich dieser
Draht 9 in dan Führungen 27 bis zum Anschlag 28.
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Die Abtrennvorrichtung enthält einen Z-förmigen Schnittstempel 29
und eine mit ihm verbundene Matrize 30. Der Stempel 29 wird an der Stange des Zylinders
31 befestigt.
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Während des Atrennens des maßhaltigen Halbzeugs werden an den Enden
der Spule 1 in zwei Flächen Abschrägungen xebildet. Die Bildung der Abschrägungen
in der Fläche der breiten Eante des Drahts 9 wird durch die Z-förmigen Schneidkanten
des Stempels 29 und. der Matrize 30 gewährleistet. Die Bildung der Abschrängungen
in der Fläche der schmalen Drahtkante wird durch den Anschliff der Schneidkanten
des Werkzeuge unter einem Winkel zur Oberflache der breiten Drahtkante besorgt.
Beim Abtrennen des Halbzeugs werden gleichzeitig die Abschrängungen am Anfang der
einen Spule und am Ende der andere gebildet.
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Die Formbildungsvorrichtung der Kernwicklungsspule enthält eine Matrize
32 mit einer Nut 33, deren Form dem Profil der Spule 1 entspricht, zwei Stempel
34,35, - ein Stempel 34, angeordnet
senkrecht zur Fläche der Matrize
32 und der zweite Stempel 35, angeordnet in der Fläche der Matrize 32 und koaxial
mit ihr verstellbar, sowie einen über den Fläche der Matrize 32 qangeordneten starren
Bügel 36. Nach dem Abtrennen wird das maßhaltige Halbzeug mit der Schmalkante in
den Führungen 27 angeordnet, welche zu beiden Seiten der Formbillengsvorrichtung
der Spule längs der Verstellachse des Drahts 9 liegen. Dann wirkt auf die Schmalkante
des Halbzeugs, welches auf der Matrize 32 (Fig. 2,3) liegt, der Stempel 34 ein,
der senkrecht zur Fläche der Matrize 32 angeordnet ist und die entgegengerichteten
Riegungen der Schenkel des Stirnteils 2 in der Fläche der Breitkante des Drahts
9 bildet. Die unoch des Halbzeugs werden angeheben und treten aus den Führungen
27 heraus. Nach der Wickführung des Stempels 34 in seine Ausgangsstellung wirkt
auf die Breitkante des Drahts 9 der Stempel 35 (Fig. 4) ein, welcher in der Fläche
der Matrize 32 angeordnet ist, und den Winkel zwischen den Schenkeln des Stirnteils
2 der Spule 1 bildet. Zwisehen dem Stempel 35 unG der Matrize 32 ist ein starrer
Bügel 36 (Fig. 5) angeordnet. Bei der gemeinsamen Verstellung des Stempels 35 (Fig.
6) und der Matrize 32 senkrecht zur Vorschubrichtung des Drahts unter dem Bügel
36 wirken die Arbeitsflachen 37 des Bügels 36 mit dem Halbzeug zusammen und bilden
die Nutenteile 3 und 3' der Spule.
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Während der Formbildung der Spule liegen sämtliche Teile der Spule
1 in der Nut 33 der Matrize 32. Die bewegliche Matrize
32 verstellt
sich bis zum Anschlag mit der starren Matrize 34, welche den Winkel zwischen den
Schenkeln des Stirnteils 2 der Spule 1 verbessert. In der starren Matrize 38 ist
ein Haten befestigt (in der Zeichnung nich dargestellt), der zur Abnahme der fertigen
Spule dient.
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Bei der Rückführung der beweglichen Matrize 32 in ihre Ausgansstellung
ergreift der Haken die Spule 1 a, Stirnteil und wirft sie in einen Trog (nicht gezeigt)
hinab. Sobald der Draht 9 vom Bund 10 völlig abgewickelt ist, schaltet sich die
Maschine automatisch aus.
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Der Antrieb der Maschine kann pneumatisch, hydraulisch, elektromechanisch
bzw. kombiniert sein.
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Das Fehlen einer Schleife im Kopfteil der Spule verringert die Höhe
des Spulenkopfteile und vereinfacht ihre Herstellungstechnologie. Die Höhenverringerung
des Stirnteils der Spule um die Kopfgröße bedeutet eine wesentliche Materialeinsparung
und eine Qualititssteigerung der Produktion bei sonst gleichen Bedingungen.
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Die Anwendung einer Stabilisierungsvorrichtung der Kupferhärte und
einer zwangslaufigen Biegung sämtlicher Spulenteile in geschlossenen Rillen der
Formbildungseinrichtung der Spule ermöglicht, hochwertige Spulen zu erzeugen und
dadurcch die Montage der Spulen mit dem Magnetleiter zu mechanisieren.
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Dank der Ausschußsenkung beim erfindungsgemäßen Spulenherstellen und
deren Montage mit dem Magnetleiter wird eine erhebliche Materialeinsparung erreicht.