DE2724009A1 - Verfahren und vorrichtung zur fertigung eines staenders einer dynamoelektrischen maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fertigung eines Ständers einer dynamoelektrischen Maschine, mit einem hohlzylindrischen Joch, in dem eine Anzahl im Winkelabstand angeordnete, sich axial erstreckende, radial nach innen vorstehende Pole vorgesehen sind, und mit einer sinusförmigen Feldwicklung, die sich gegen die Pole legt und eine Anzahl axialer Partien, die jeweils zwischen einem beteffenden Paar in Umfangsrichtung benachbarter Pole liegen, und eine Anzahl gebogener Endpartien aufweist, die sich jeweils um ein Ende eines betreffenden Pols erstrecken und zwei benachbarte axiale Partien verbinden, wobei in Umfangsrichtung benachbarte gebogene Endpartien der Wicklung an jeweils gegenüberliegenden axialen Enden der Wicklung liegen.

Normalerweise ist einer der Pole oder sind mehrere der Pole abnehmbar, um das Einlegen der Wicklung zu ermöglichen, und bei einer solchen Anordnung haben die abnehmbaren Pole einen sogenannten Polschuh, der über der Wicklung liegt, wenn sich die Wicklung in der vorgesehenen Lage befindet, um eine Bewegung der Wicklung dem Joch gegenüber zu begrenzen. Als ein zusätzliches

5

Verriegelungsmerkmal ist es üblich, das Ganze mit Lack zu imprägnieren, so daß der Lack am Joch und an der Wicklung anhaftet und damit eine Hilfe bei dem Festhalten der Wicklung in der vorgesehenen Lage geboten wird.

Wenn in einer solchen Anordnung keiner der Pole vom Joch abnehmbar gestaltet sein soll und die Pole sogar ein einstückiger Stanzteil des Jochs sein sollen, muß die Wicklung in die vorgesehene Lage gespreizt werden, damit ihre axialen Partien zwischen die Pole passen und ihre gebogenen Endpartien sich um die Pole herum erstrecken können. Damit die Notwendigkeit vermieden wird, irgendeine getrennte Polschuhanordnung zum Festhalten der Wicklung in der vorgesehenen Lage vorzusehen, und damit auch die Notwendigkeit vermieden wird, die Anordnung mit Lack oder Leim zu imprägnieren, muß die Wicklung in besonderer Art in der vorgesehenen Lage verriegelt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Verrieglung der Wicklung in der vorgesehenen Lage zu ermöglichen, auch wenn die Pole nicht abnehmbar sind und keine besondere Polschuhanordnung vorgesehen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine sinusförmige Feldwicklung mit reduziertem Durchmesser in das Joch axial eingesetzt wird, wobei die axialen Partien der Wicklung mit den Räumen zwischen jeweiligen Paaren Pole fluchten, die Wicklung radial so gespreizt wird, daß die axialen Partien der Wicklung in eine Lage zwischen ihren betreffenden Polpaaren kommen, und die gespreizte Wicklung in der vorgesehenen Lage im Joch dadurch gesichert wird, daß die Wicklung einer Druckbelastung in axialer Richtung unterzogen wird, während sie an einem Verformen radial nach innen gehindert wird, wobei die Größe der axialen Belastung, die auf die Wicklung ausgeübt wird, so ausreichend ist, daß eine anfängliche elastische Verformung der Wicklung in Kontakt mit den Polen und der Innenfläche des Jochs und eine anschließende plastische Verformung der Wicklung bewirkt wird, derart, daß bei Lösen der axialen Belastung die Wicklung ihre Verformung behält, in der sie an den Polen und an der Innenfläche des Jochs anliegt und damit an den Polen und am Joch greift und sich dadurch in der vorgesehenen Lage im Joch hält.

Vorzugsweise hat die sinusförmige Feldwicklung zunächst einen Durchmesser, der im wesentlichen gleich ihrem Enddurchmesser ist, wobei die Wicklung dann radial nach innen auf einen reduzierten Durchmesser verformt wird, derart, dass die Feldwicklung mit dem reduzierten Durchmesser axial in das Joch einlegbar ist.

Zweckmäßigerweise wird das Spreizen der Wicklung innerhalb des Jochs dadurch vorgenommen, daß ein Dorn in die Wicklung eingeführt wird, der einen konischen Bereich hat, der während des Einführens des Dorns durch die Wicklung durch die Wicklung spreizt, wobei der Dorn während der axialen Belastung der Wicklung in der eingeführten Lage bleibt, derart, daß der Dorn zur Verhinderung einer Verformung der Wicklung radial nach innen dient.

Die Erfindung besteht ferner in einer Vorrichtung zur Ausübung des vorstehend genannten Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch eine Dorneinrichtung zum Einführen in die Baugruppe zum Verhindern einer Verformung der Wicklung radial nach innen und eine Druckeinrichtung zum Ausüben einer axialen Druckbelastung zum die Wicklung zum Bewirken einer Verformung derselben.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 ein Schaubild eines Jochs für einen Ständer, Fig. 2 ein Schaubild einer sinusförmigen Feldwicklung, Fig. 3 ein Schnitt in Querrichtung durch den Ständer in einer Phase seiner Fertigung, Fig. 4 und 5 Schnitte längs der Linien 4-4 bzw. 5-5 in Fig. 3, Fig. 6 eine Abwicklung des Inneren des in Fig. 3 gezeigten Jochs und Fig. 7 eine Vergrößerung eines Teils aus Fig. 6, wobei die Bauteile aber in einer späteren Phase ihrer Fertigung gezeigt sind.

Es soll ein Ständer für eine dynamoelektrische Maschine hergestellt werden, in einer Ausführung mit einem Flußstahljoch 11, das die Form eines Flußstahl-Hohlzylinders hat, der vier im gleichen Winkelabstand angeordnete Pole 12 an seiner Innenfläche trägt. Die vier Pole 12 sind durch eingeformte Bereiche des Flußstahl-Hohlzylinders gebildet, und folglich steht jeder der Pole 12 radial dem Joch 11 gegenüber nach innen vor. Jeder der Pole 12 erstreckt sich axial und hat gerundete Enden. Es versteht sich, daß vier sich axial erstreckende Spalte zwischen den Seitenwänden der Pole gebildet sind, wobei jeder Spalt 13 zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Polen 12 gebildet ist. Die Feldwicklung 14 des Ständers ist gemäß der Darstellung in Fig. 2 eine sinusförmige Feldwicklung. Die Feldwicklung 14 ist aus einem einzigen Stück Aluminiumstreifen gefertigt, der so gebogen ist, daß schließlich eine Anzahl paralleler sinusförmiger Windungen entstehen. Benachbarte Windungen sind elektrisch gegeneinander in irgendeiner geeigneten Weise isoliert, beispielsweise durch Herstellung der Windungen aus Streifenmaterial, das zuvor mit einer Isolierschicht versehen worden ist. Weil in diesem Beispiel das Joch vier Pole hat, hat die Wicklung vier axiale Partien 15, die jeweils in der Einbaulage einen betreffenden Spalt 13 zwischen benachbarten Polen einnehmen. Die axialen Partien 15 sind durch einstückige gebogene Endpartien 16 miteinander verbunden, wobei jede gebogene Endpartie 16 zwei in Umfangsrichtung benachbarte axiale Partien 15 verbindet und sich in der Einbaulage um das gebogene Ende eines betreffenden Pols 12 erstreckt. Ferner liegen in Umfangsrichtung benachbarte gebogene Endpartien 16 an gegenüberliegenden axialen Enden der Wicklung.

Im fertigen Ständer greift die Wicklung 14 in das Joch 11 ein, wobei die axialen Partien 15 in den Spalten 13 liegen und an der Innenfläche des Jochs 11 angreifen und die Endpartien 16 sich um die betreffenden Enden der Pole 12 erstrecken.

Das Joch ist vorgefertigt und besteht aus einer massiven Konstruktion. In gleicher Weise ist die Wicklung 14 außerhalb des Jochs geformt, und nicht in das Joch eingewickelt. Um die Wicklung am Joch zu montieren, wird die Wicklung zunächst mit einem Durchmesser und einer axialen Länge gefertigt, die im wesentlichen gleich denjenigen Werten sind, die erforderlich sind, wenn sich die Wicklung in der vorgesehenen Lage im Joch befindet. Danach wird die Wicklung durch eine Reduzierwerkzeug geführt, bei dem es sich um ein zylinderförmiges Werkzeug mit einer konischen Bohrung handelt. Beim Durchdrücken der Wicklung durch die konische Bohrung des Reduzierwerkzeugs wird die Wicklung radial verformt, derart, daß die entstehende Wicklung einen reduzierten Durchmesser hat. Die Durchmesserreduktion ist derart, daß der Außendurchmesser der Wicklung im wesentlichen gleich dem kleinsten Innendurchmesser des Jochs ist, d.h. dem Durchmesser, der von den innenliegenden Flächen der Pole 12 begrenzt ist. Die Durchmesserreduktion bringt eine Zunahme in der axialen Länge mit sich.

Die Wicklung reduzierten Durchmessers wird dann in das Joch 11 eingeschoben und im Winkel so orientiert, daß die axialen Partien 15 der Wicklung radial mit ihren jeweiligen Spalten 13 fluchten. Danach wird ein Dorn 17 eingesetzt, um die Wicklung innerhalb des Jochs zu spreizen.

Der Dorn 17 weist einen Führungsbereich 16 auf, der einen Durchmesser hat, welcher im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Wicklung reduzierten Durchmessers ist, und eine Hauptpartie 19 mit einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Wicklung in ihrem fertigen Zustand ist. Zwischen den Bereichen 18 und 19 weist der Dorn 17 einen konischen Bereich 21 auf. Es versteht sich deshalb, daß dann, wenn der Dorn 17 in die Wicklung eingeführt und durch sie durchgeschoben wird, der Bereich 21 des Dorns ein Spreizen der Wicklung radial nach außen bewirkt, so daß deren Partien 15 in die Spalten 13 gelangen und die Endbereiche 16 um ihre betreffenden Polenden herum liegen.

Wenn der Dorn an diesem Punkt herausgenommen wird, erfolgt eine gewisse radiale Rückverformung der Wicklung zu ihrem Zustand reduzierten Durchmessers hin, und die Wicklung befindet sich in einem lockeren Sitz im Joch.

Um die Wicklung in der richtigen Position innerhalb des Jochs zu sichern, ohne dass die Notwendigkeit besteht, Klebemittel oder zusätzliche mechanische Fixiermittel zu benutzen, wird die Wicklung einer axialen Belastung einer bestimmten Stärke unterzogen. Die axiale Belastung wird ausgeübt, während sich der Dorn 17 in der eingeschobenen Lage befindet, d.h. während sich die Partie 19 des Dorn innerhalb der Wicklung befindet. Am freien Ende der Partie 19 des Dorns ist der Dorn mit einem Umfangsflansch 22 mit einem Durchmesser versehen, der gleich dem größten Innendurchmesser des Jochs 11 ist. Die Partie 19 ist von einem Ring 23 rechteckigen Querschnitts umschlossen, der sich gegen den Flansch 22 legt und aus Kunststoff gefertigt ist, zweckmäßigerweise Avothene. Die Stirnseite des Rings 23, die vom Flansch 22 abgewandt ist, legt sich gegen die beiden gebogenen Endpartien der Wicklung 14, die an diesem betreffenden Ende des Jochs liegen. Am gegenüberliegenden Ende des Jochs ist ein zweiter aus Kunststoff geformter Ring 24 vorgesehen, der im wesentlichen identisch zum Ring 23 ist und gleitend die Partie 19 des Dorns 17 umschließt. Ein ähnlicher Ring 25 aus Stahl legt sich gegen den Ring 24. Es versteht sich, dass sich der Ring 24 gegen die beiden gebogenen Endpartien 16 an diesem Ende des Jochs legt und damit die Anlagepunkte zwischen dem Ring 23 und der Wicklung um die Achse des Verbands um 90° gegen die Anlagepunkte zwischen dem Ring 24 und der Wicklung versetzt sind. Der Dorn wird an einer Bewegung gehindert, und eine Druckbelastung wird in axialer Richtung ausgeübt, so daß der Ring 25 zum Flansch 22 hin bewegt wird. Diese Druckbelastung wird also auf die Wicklung 14 durch die Ringe 23, 24 ausgeübt. Die Stärke der axialen Belastung ist so gewählt, daß sie zunächst eine elastische Verformung der Wicklung 14 bewirkt, so daß die Wicklung 14 sich radial nach außen biegt, um sich gegen die

Innenfläche des Jochs zwischen den Polen zu legen, und so daß auch ein Stauchen der axialen Partien 15 der Wicklung innerhalb der Spalte 13 bewirkt wird. An diesem Punkt ist darauf hinzuweisen, daß der Spielraum zwischen den Partien 15 und den Seitenwänden der Pole, die die Spalte 13 bilden, relativ klein ist und damit das Maß des Stauchens relativ gering ist. Das Stauchen kann in Fig. 7 gesehen werden, wo es in übertriebener Weise zur Verdeutlichung dargestellt ist.

Es versteht sich, daß dann, wenn die axiale Belastung nur ausreichend wäre, um eine elastische Verformung zu erreichen, bei Lösen der Belastung die Elastizität des Materials der Wicklung 14 eine Rückkehr der Wicklung 14 in ihre ursprüngliche Form bewirken würde. Die Stärke der axialen Belastung ist also derart, daß in Anschluß an die anfängliche elastische Verformung eine plastische Verformung der Wicklung erfolgt, so dass bei Lösen der Belastung die Wicklung in ihrer Verformungslage bleibt. Es versteht sich, daß, weil die Belastung auf die Wicklung an den Endbereichen 16 ausgeübt wird, die Endpartien 16 zusätzlich gegen ihre jeweiligen gebogenen Enden der Pole verformt werden. Bei Lösen der Druckkraft bleibt also die Wicklung in ihrer Verformungslage, in der sie sich gegen die Enden und die Seiten der Pole 12 legt und in radialer Richtung an der Innenfläche des Jochs anliegt.

Die Wicklung wird also in der vorgesehenen Lage innerhalb des Jochs gegen eine Bewegung ihm gegenüber ohne die Zuhilfenahme von Klebemitteln oder irgendwelchen zusätzlichen mechanischen Einrichtungen verriegelt.

Während der Ausübung der axialen Belastung verhindert das Vorhandensein des Dorns 17 innerhalb des Jochs eine Verformung der Wicklung radial nach innen, die anderenfalls erfolgen könnte. Die Bewegung der Wicklung ist damit auf ein Stauchen in Umfangsrichtung und auf ein Spreizen radial nach außen beschränkt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, kann der Dorn gegebenenfalls mit sich axial erstreckenden, im gleichen Winkelabstand angeordneten Belägen 17a versehen sein, die nahe an den Wicklungspartien 15 liegen. Ferner können die Avothene-Ringe 23, 24 mit diametral gegenüberliegenden Paaren erhabener Beläge zum Angreifen an den Endpartien 16 der Wicklung versehen sein. Für den Fall, daß die Ringe 23, 24 mit solchen Belägen versehen sind, versteht es sich, daß die Ringe richtig im Winkel in bezug aufeinander und in bezug auf die Wicklung orientiert sein müssen, ehe die Belastung ausgeübt wird. Es versteht sich, daß das Einführen des Dorns in die Wicklung zum Spreizen derselben im gleichen Arbeitsgang durch die Ausübung der Druckbelastung gefolgt sein kann, vorausgesetzt, daß die Ringe 23, 24, 25 sich in der vorgesehenen Lage befinden und der Dorn in die Wicklung hineingefahren ist. Mit anderen Worten, sowohl die Spreizung als auch die Verformung der Wicklung kann in verschiedenen Teilen der einzigen durchgehenden Bewegung des Dorns erreicht werden, wobei der Ring 25 gegen eine Bewegung gesichert ist und damit als ein ortsfestes Widerlager wirkt, gegen das der Dorn und das Joch wandern, um die axiale Belastung auszuüben.

Während das vorstehend beschriebene Fertigungsverfahren sich auf eine Vierpolkonstruktion bezieht, versteht es sich, daß Konstruktionen mit anderen Zahlen von Polen in gleicher Weise hergestellt werden können. Die Stärke der Druckbelastung, die auf die Wicklung ausgeübt wird, um eine anfängliche elastische Verformung und dann anschließend eine plastische Verformung zu bewirken, hängt von der Art der Wicklung und vom Material ab, aus dem die Wicklung hergestellt ist. Die Last ist jedoch ohne weiteres durch Probieren zu bestimmen, und natürlich reicht die Belastung, die für eine Einheit durch Probieren bestimmt worden ist, für die anderen Einheiten aus, wenn solche Einheiten in Massenproduktion hergestellt werden, vorausgesetzt, daß die Wicklungsform und das Material gleich sind.

Fig. 1 und 2

Fig. 3 und 4

Claims (4)

1. Verfahren zur Fertigung eines Ständers einer dynamoelektrischen Maschine, mit einem hohlzylindrischen Joch, in dem eine Anzahl im Winkelabstand angeordnete, sich axial erstreckende, radial nach innen vorstehende Pole vorgesehen sind, und mit einer sinusförmigen Feldwicklung, die sich gegen die Pole legt und eine Anzahl axialer Partien, die jeweils zwischen einem betreffenden Paar in Umfangsrichtung benachbarter Pole liegen, und eine Anzahl gebogener Endpartien aufweist, die sich jeweils um ein Ende eines betreffenden Pols erstrecken und zwei benachbarte axiale Partien verbinden, wobei in Umfangsrichtung benachbarte gebogene Endpartien der Wicklung an jeweils gegenüberliegenden axialen Enden der Wicklung liegen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine sinusförmige Feldwicklung mit reduziertem Durchmesser in das Joch (11) axial eingesetzt wird, wobei die axialen Partien (15) der Wicklung (14) mit den Räumen (13) zwischen jeweiligen Paaren Pole (12) fluchten, die Wicklung (14) radial so gespreizt wird, daß die axialen Partien (15) der Wicklung (14) in eine Lage zwischen ihren betreffenden Polpaaren (12) kommen, und die gespreizte Wicklung (14) in der vorgesehenen Lage im Joch (11) dadurch gesichert wird, daß die Wicklung (14) einer Druckbelastung in axialer Richtung unterzogen wird, während sie an einem Verformenradial nach innen gehindert wird, wobei als Größe der axialen Belastung, <Nicht lesbar> auf die Wicklung 14 ausgeübt wird, so ausreichend ist, daß eine anfängliche elastische <Nicht lesbar> in Kontakt mit den Polen (12) und der Innenfläche des Jochs (11) und eine anschließende plastische Verformung der Wicklung (14) bewirkt wird, derart, daß bei Lösen der axialen Belastung die Wicklung ihre Verformung behält, in der sie an den Polen (12) und an der Innenfläche des Jochs (11) anliegt und damit an den Polen und am Joch angreift und sich dadurch in der vorgesehenen Lage im Joch (11) hält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die sinusförmige Feldwicklung (14) zunächst einen Durchmesser hat, der im Wesentlichen gleich ihrem Enddurchmesser ist, wobei die Wicklung dann radial nach innen auf einen reduzierten Durchmesser verformt wird, derart, dass die Feldwicklung reduzierten Durchmessers axial in das Joch (11) einlegbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Spreizen der Wicklung (14) innerhalb des Jochs (11) dadurch vorgenommen wird, dass ein Dorn (17) in die Wicklung eingeführt wird, der einen konischen Bereich (21) hat, welcher während des Einführens des Dorns (17) durch die Wicklung (14) durch die Wicklung (14) spreizt, wobei der Dorn (17) während der axialen Belastung der Wicklung (14) in der eingeführten Lage bleibt, derart, dass der Dorn (17) zur Verhinderung einer Verformung der Wicklung (14) radial nach innen dient.

4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h, eine Einrichtung (17) zum Verhindern einer Verformung der Wicklung radial nach innen und eine axiale Druckeinrichtung (22, 23, 24, 25) zum Ausüben einer axialen Druckbelastung auf die Wicklung zum Verformen der Wicklung innerhalb des Jochs.