DE2728635C3

DE2728635C3 - Verfahren zur Herstellung der zylindrischen Läuferwicklung einer kernlosen elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE2728635C3
Application number: DE2728635A
Authority: DE
Inventors: Hajime Hirakata Kojima
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1976-06-30
Filing date: 1977-06-24
Publication date: 1981-06-25
Also published as: DE2728635A1; HK17085A; NL177368B; FR2357095B1; JPS6037686B2; FR2357095A1; JPS533603A; GB1583507A; DE2728635B2; NL177368C; US4110901A; NL7707183A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung der zylindrischen Läuferwicklung einer kernlosen elektrischen Maschine aus einem mit einer Isolierbeschichtung versehenen Leiterdraht, der von einer Vorratsspule abgezogen und durch einen Spulenwickler zu einer zylindrischen Spule gewickelt wird.

Bei den elektrischen Maschinen, die mit diesem Verfahren angesprochen sind, ist der Läufer in einem zylindrischen Luftspalt angeordnet, der den aus einem Dauermagneten gebildeten zentralen Ständer umgibt Dabei ist für den Stromanschluß der Läuferwicklung beispielsweise nach der US-PS 33 60 668 vorgesehen, an der einen axialen Stirnseite der Spule Drahtschleifen zu bilden und damit für die von der Polzahl der Maschine abhang igen Teilspulen entsprechende AnschluBschlaufen an die Kollektorlamellen bzw. -segmente der Maschine zu erhalten. Die Anschlußschlaufen müssen für diesen durch ein Verlöten mit den Kollektorlamellen bewirkten Anschluß zuerst abisoliert und danach mit einem Lot überzogen werden, was entsprechend aufwendig ist. Außerdem hat diese Handhabung die Gefahr einer Kurzschlußbildung, wenn für das Verlöten mit den Kollektorlamellen falsche Anschlußschlaufen ausgewählt werden. Dieser Fehler kr.nn dabei auf eine Störung der ursprünglichen Ordnung der Anschlußschlaufen beim Abisolieren bzw. bei dem nachfolgenden Überziehen mit dem Lot auftreten oder auch bei einem zur Formgebung noch vorgesehenen Heißpreövorgang, wobei klar ist, daß eine solche aufwendige Handhabung mit derartigen Störquellen dann eine doch ziemlich starke Erhöhung der Herstellungskosten ergibt, wenn für eine größere Vielzahl von Teilspulen der Läuferwicklung eine entsprechend große Vielzahl solcher Anschlußschlaufen mit den entsprechenden Kollektorlamellen des Maschine zu verlöten ist
Aus der DE-AS 17 63434 ist es für die Herstellung von Formspulen für Ankerwicklungen von elektrischen Maschinen bekannt, den Leiterdraht während des Abzuges von einer Vorratsspule abschnittsweise abzuisolieren, wobei für dieses Abisolieren zwei bewegliche Messer mit etwa halbkreisförmigen Schneidkanten verwendet sind, zwischen denen der Leiterdraht hindurchläuft Wenn die Messer durch eine eher komplizierte Bewegungsmechanik mit einem über eine Nockensteuerung von dem Vorschub des Drahtes abgeleiteten Antrieb gegen den Draht bewegt werden, dann wird für die Dauer ihrer Berührungsstellen mit dem Draht die Isoüerbeschichtung durch die Schneidkanten der Messer mechanisch abgekratzt, und dieses mechanische Abkratzen wird wieder unterbrochen, sobald die Messer aus dieser Berührungsstellung zurückgezogen sind. Nachteilig dabei ist, daß bei einem solchen mechanischen Abkratzen der Isolierbeschichtung der Kern des Drahtes leicht beschädigt werden kann und/oder die Isolierbeschichtung über die vorbestimmten Teillängen nicht vollständig entfernt wird. Außerdem werden die Schneidkanten der Messer verhältnismäßig rasch stumpf, womit diese Nachteile noch verstärkt auftreten, wenn nicht rechtzeitig ein Nachschleifen der Messer bzw. deren vollständiger Austausch gegen neue Messer vorgenommen wird, was nur mit einer Unterbrechung des Herstellungsverfahrens möglich ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, dieses im Grunde einfache Prinzip des Abisolierens des Leiterdrahtes einer Spule auch auf die eingg^gs angesprochene ne Herstellung der zylindrischen Läuferwicklung einer kernlosen elektrischen Maschine anzuwenden, um damit unter Verzicht auf die Anschlußschlaufen an der einen axialen Stirnseite eine einfachere Anzapfungsmöglichkeit der einzelnen Teilspulen eben an solchen vorbestimmten Teillängen des Leiterdrahtes zu erhalten, die während des Abzuges von der Vorratsspule abisoliert werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten

so Art während des Abzuges von der Vorratsspule der Leiterdraht abschnittsweise durch ein Eintauchen in ein aus einem Lot gebildetes Schmelzbad, mittels eines mit Wechselstrom hoher Frequenz gespeisten Solenoids oder bei einer vorhergehenden mechanischen Anritzung der Isolierbeschichtung mittels eines zwischen zwei Elektroden aufrechterhaltenen Lichtbogens an den Teillängen des Leiterdrahts abisoliert wird, die bei der fertigen Lauferwicklung an deren zum Anschluß an Kollektorlamellen bzw. -segmente der Maschine ausge-

M bildeten axialen Stirnseite liegen.

Gemäß diesem Verfahren kann mithin ein in bezug auf den Kern des Leiterdrahtes mechanisch berührungsfreies Abisolieren vorgenommen werden, das auch über längere Zeiträume eine ungestörten Verfahrensablauf und gleichbleibende Güte sicherstellt. Gleichzeitig kann vorrichtungsmäßig eine extrem einfache Mechanik eingesetzt werden, so daß auch in dieser Hinsicht mögliche Störgrößen des Verfahrensablaufs auf ein

optimales Minimum reduziert wird.

Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen 2 bis 5 erfaßt

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den Längsschnitt durch eine kernlose elektrische Maschine bekannter Ausbildung,

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab eine Perspektivansicht des Läufers dieser elektrischen Maschine,

F i g. 3 die Abwicklung der zylindrischen Läuferwicklung des Läufers gemäß F i g. 2,

Fig.4 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung der Bewicklung dieses Läufers,

Fig.5 die gesamte Vorrichtung in schematischer Darstellung zur Herstellung einer solchen Läuferwicklung,

F i g. 6 in vergrößertem Maßstab die Perspektivansicht einer mit der Vorrichtung gemäß Fig.5 hergestellten Läuferwicklung,

Fig.7 den Längsschnitt durch einen .mit der Läuferwicklung gemäß Fig.6 versehenen Läufer mit gleichzeitiger Darstellung von dessen elektrischem Anschluß an einzelne Kollektorlamellen,

Fig.8 die Perspektivansicht des fertigen Läufers gemäß F i g. 7 und

Fig.9 die Vorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform in schematischer Darstellung zur Herstellung einer zylindrischen Läuferwicklung.

Die im Umfang der Herstellung ihrer zylindrischen Läuferwicklung interessierenden kernlosen elektrischen Maschinen umfassen ein im wesentlichen topfförmiges Joch 1, das aus einem magnetischen Material besteht und den Ständer 5 der Maschine bildet. An dem Joch 1 ist mittels eines Isolierstückes 2 ein zylindrischer Dauermagnet 3 befestigt, der zu dem Joch 1 hin von einem zylindrischen Luftspalt 8 umgeben ist Der Luftspalt 8 nimmt einen ebenfalls im wesentlichen topfförmigei» Läufer R auf, der mit einer an einer Isolierplatte 6 angeordneten zylindrischen Läuferwicklung 7 versehen ist Die Isolierplatte 6 trägt außerdem noch die zentrale Stütz- bzw. Lagerwelle 5 des Läufers, die an dem Ständer S in zwei Wellenlagern 9 drehbar gelagert ist. An der Oberseite der Isolierplatte 6 sind die einzelnen Kollektorlamellen oder -segrnente 4 angeordnet, mit denen für die Stromzuführung an die Läuferwicklung 7 vorgesehene Bürsten 10 in Berührung gehalten sind und welche an einem jeweiligen Anschlußende ti eine Lötverbindung mit den einzelnen Anschlußschlaufen 12 der einzelnen Teilspulen der Läuferwickiang 7 haben, die an diesen Teitspulen durch Schleifenbildung einer jeweiligen Teillänge des Leiterdrahtes gebildet sind, aus welchem die Läuferwicklung aufgebaut ist. Die Anschlußschlaufen 12 sind dabei an der einen axialen Stirnseite der Läuferwicklung 7 ausgebildet, deren einzelne Teilspulen 13 durch eine in diagonaler Richtung vorgenommene Bev/icklung der in Fig.4 angedeuteten Weise die in Fig.3 gezeigte dfeieckförmige Gestaltung erhalten können oder alternativ dazu auch eine eher rhombenförmige Ausbildung.

Eine erfindungsgemäße Läuferwicklung 24 hat im Gegensatz dazu an der für die Stromzuführung vorgesehenen axiakin Stirnseite bzw. genauer entlang einer an dieser Stirnseite ausgebildeten erhabenen Kante 25 von der sonst »vorhandenen Isolierbeschichtune befreite Abschnitte (/des Isolierdrahtes 22. aus dem die Läuferwicklung aufgebaut ist Für diese abschnittsweise Entfernung der Isolierbeschichtung kann beispielsweise die in F i g. 5 schematisch gezeigte Vorrichtung verwendet werden, die eine von einem Ständer 20 angeordnete Vorratsspule 21 für den Leiterdraht 22 umfaßt, der von dieser Vorratsspule durch den nicht näher gezeigten Spulenwickler unter Zwischenschaltung mehrerer Umlenkrollen 23 abgezogen wird. An einem Ort zwischen der Vorratsspule 21 und dem genannten Spulenwickler, welcher also die eigentliche Läuferwicklung 24 herstellt, ist ein Behälter 27 aufgestellt, der ein aus einem Lot gebildetes Schmelzbad 26 aufnimmt In dieses Schmelzbad 26 wird mittels eines oberhalb des Behälters 27 angeordneten Stößels 28 eine betreffende Teillänge des Leiterdrahtes 22 zum Wegschmelzen der Isolierbeschichtung an den vorbestimmten Stellen d eingetaucht, wobei für dieses Eintauchen der Spulenwickler jeweils abgestoppt wird, so daß dabei dann auch das aufgeschmolzene Lot an dem nach der Entfernung der Ist rlierbeschichtung blanken Draht anhaften kann. Wenn mithin nach einer entsprechenden Zeitspanne die durch den Stößel 28 in das Schmelzbad 26 eingetauchte Teillänge 23 des Drahtes 22 wieder aus dem Schmelzbad aufgetaucht ist dann ist diese Teillänge des Drahtes mit dem Lot überzogen, so daß also entlang der Kante 25 der Läuferwicklung 24 Teillängen d des Drahtes liegen, die anstelle der sonst vorgesehenen Isolierbeschichtung mit Lot versehen sind. Diese mit Lot versebenen Stellen d werden also dort entlang der Kante 25 der Läuferwicklung 24 zur Ausbildung gebracht, wo bei den bis jetzt bekannten Maschinen die erläuterten Anschlußschlaufen zum Anzapfen der einzelnen Teilspulen der Läuferwicklung vorgesehen sind, wobei es ohne weiteres möglich ist, pro Teilspule auch mehrere solcher jeweils mit Lot überzogener Abschnitte d vorzusehen, um entsprechend verbesserte Anschlußverhältnisse an die einzelnen Kollektorlamellen zu schaffen.

Für eine beispielsweise vorgesehene Ausführungs-

form einer erfindungsgemäßen Läuferwicklung kann ein Leh-irdraht mit einem Kerndurchmesser zwischen 0,05 und 1,0 mm verwendet werden, der dann beispielsweise mit Polyurethan einer Dicke zwischen 20 und 30 Mikron beschichtet ist Diese Isolierbeschichtung kann durch Eintauchen in das Schmelzbad eines Lotes entfernt werden, das auf einer Temperatur zwischen 350 und 400° C gehalten ist, wobei die Eintauchzeit zwischen 2 und 10 Sekunden betragen sollte. Alle für die einzelnen Teilspulen der Läuferwicklung 24 auf diese Weise mit

so einem Lot überzogenen Abschnitte c/des Leiterdrahtes 22 werden dann bei der fertigen Läuferwicklung mit den einzelnen Kollektorlamellen bzw. -Segmenten 30 verlötet, di? an der Oberseite der zur Haltung der Läuferwelle 29 vorgesehenen Isolierplatte 31 angeordnet sind, wobei sieb die einzelnen Kollektorlametlen oder -Segmente im wesentlichen radial zur Achse der Läuferwicklung erstrecken, wie es besonders deutlich aus Fig.8 erkennbar ist. Die Isolierplatte 31 hat dabei zweckmäßig einen mit dem Innendurchmesser der Läuferwickl'jng 24 übereinstimmenden Durchmesser, und die einzelnen Kollektorlammen oder -Segmente 30 erstrecken sich zweckmäßig bis an den Rand dieser Isolierplatte, so daß das Lot 32, mit welchem die einzelnen Abschnitte c/des Leiterdrahtes 22 überzogen

*5 sind, auch zur Verbindung mit den Kollektorlamellen kommt, sobald sich die Wärmeeinwirkung eines Lötkolbens 33 auswirkt. Es sei dabei noch erwähnt, daß auch die Anfanes- und Endstücke des Leiterdrahtes an

derselben axialen Stirnseite der Läuferwicklung liegen können, wobei es bei einer entsprechenden Einstellung des Spulenwicklers und bei einer entsprechenden Steuerung der Entfernung der Isolierbeschichtung möglich ist, auch diese Drahtenden bereits ohne Isolierbeschichtung und mit einem Lot versehen zur Anordnung an die Kante 25 der Läuferwicklung 24 zu bringen, so daß auch deren Verbindung mit einer der Kollektorlamellen gewährleistet ist.

Die abschnittsweise Entfernung der Isolierbeschichtung kann anstelle durch das Schmelzbad eines Lotes auch dadurch vorgenommen werden, daß entlang des Weges des Leiterdrahtes 22 von der Vorratsspule hin zu dem Spulenwickler ein Solenoid 34 zwischen zwei entsprechenden Umlenkrollen 23 a, b. c, d e angeordnet wird, durch welches hindurch während eines entsprechenden Abstoppens des Spulenwicklers ein elektrischer Strom hoher Frequenz geschickt wird. Das Solenoid 34 ist dabei zweckmäßig in einer sauersiomusen Atmosphäre angeordnet, um so mit Sicherheit zu gewährleisten, daß während dieses Stromdurchganges die Isolierbeschichtung des Leiterdrahtes 22 entfernt wird. Nach diesbezüglichen Erfahrungswerten reicht hier ein Stromstoß einer Frequenz von etwa 500 KHz bis etwa 3 MHz über etwa 2 bis 10 Sekunden aus. um bei einer Temperatur zwischen etwa 350 und 450° C der sauerstofflosen Atmosphäre die Isolierbeschichtung vergleichbarer Größe an einem Leiterdraht mit dem vorerwähnten Kerndurchmesser zu entfernen.

Sofern die Isolierbeschichtung auf der Basis eines Polyesters oder einem sonstigen, mittels dieser Maßnahmen nur schwierig oder überhaupt nicht zu entfernenden Material bestehen sollte, ist es ratsam, die Isolierbeschichtiing mechanisch abzukratzen oder ziimindest anzuritzen, so daß die Isolierbeschichtung dann in einem zwischen zwei Elektroden aufrecht erhaltenen Lichtbogen, mit dem eine hinreichend größere Schmelzwärme aufgebracht werden kann, dann vollständig entfernt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

U Verfahren zur Herstellung der zylindrischen Läuferwicklung einer kernlosen elektrischen Maschine aus einem mit einer Isolierbeschichtung versehenen Leiterdraht, der von einer Vorratsspule abgezogen und durch einen Spulenwickler zu einer zylindrischen Spule gewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Abzuges von der Vorratsspule der Leiterdraht abschnittsweise durch ein Eintauchen in ein aus einem Lot gebildetes Schmelzbad, mittels eines mit Wechselstrom hoher Frequenz gespeisten Solenoids oder bei einer vorhergehenden mechanischen Anritzung der Isolierbeschichtung mittels eines zwischen zwei Elektroden aufrechterhaltenen Lichtbogens an den Teillängen des Leiterdrahtes abisoliert wird, die bei der fertigen Läuferwicklung an deren zum Anschluß an Kollektorlamellen bzw. -Segmente der Maschine ausgebildeter, axialen Stirnseite liegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenwickler für jede abschnittsweise Abisolierung des Leiterdrahtes abgestoppt wird
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchzeit in das aus dem Lot gebildete Schmerzbad auf eine zum Oberziehen der blanken Teillänge des Leiterdrahtes mit dem Lot ausreichende Dauer eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer aus Polyurethan bestehenden Isolierbeschichtung des Leiterdrahtes die Temperatur des Scnmelzbades auf 350 bis 450° C eingestettt wird.
5. Verfahren nach Anspruch S. dadurch gekennzeichnet, daß das Solenoid in einer sauerstofflosen Atmosphäre angeordnet ist.