DE3013011C2 - Verfahren zum Anordnen von Wickelkopfisolierabschnitten im Stator einer elektrischen Maschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

Die Erfindung bezieht sich somit auf Verfahren und Vorrichtungen zum Einsetzen von Wickelkopfisolierabschnitten von Zwischenphasenisolatoren in Statoren von Motoren, die Magnetkerne und zwei oder mehrere Phasenwicklungen aufweisen. Die Wickelkopfisolierabschnitte dienen dazu, die verschiedenen Phasenwicklungen voneinander zu trennen.

In der Technik wird die Isolation, die hier als Zwischenphasenisolator bezeichnet wird, auch "Phasenisolation" oder "H-Isolation", genannt. Der Wickelkopfisolierabschnitt wurde ursprünglich sowie für geringe Stückzahlen von Hand in die Statoren eingesetzt. Dies begrenzte selbstverständlich die Produktivität der Herstellung von Motoren und trug zu höheren Kosten bei der Fertigung von Elektromotoren bei.

Dieses Problem ist seit langer Zeit erkannt worden, und man hat zur Erleichterung des Zusammenbaus von Motoren Montagegeräte eingesetzt, wie sie aus der DE-OS 29 25 062 und der DE-OS 30 03 242 bekannt sind. Es wurde jedoch auch versucht, andere Lösungen für das Problem zu finden.

Es sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 8 genannten Art bekannt (DE-PS 23 28 436), bei dem die Wickelkopfisolierabschnitte des Zwischenphasenisolators aus folienartigem Bandmaterial hergestellt sind und die sich zwischen ihnen erstreckenden Schenkel als fadenartige Stege ausgebildet sind. Diese Zwischenphasenisolatoren können mit Hilfe eines Einziehwerkzeugs in eine Statoranordnung eingebracht werden, in die eine Phasenwicklung eingebracht wird. Der Zwischenphasenisolator wird dabei derart manuell auf das Einziehwerkzeug aufgebracht, daß der zweite Wickelkopfisolierabschnitt außerhalb des Werkzeugs liegt. Der erste Wickelkopfisolierabschnitt liegt innerhalb des Werkzeugs und die fadenartigen Stege werden zwischen Blätter des Werkzeugs eingeführt, die den Nuten des Stators entsprechen. Beim Einführen des Werkzeugs in die zentrale Bohrung des Stators wird die zweite Phasenwicklung gleichzeitig mit den Zwischenphasenisolatoren axial und radial in den Nuten positioniert. Hierzu können die Zwischenphasenisolatoren vor die Wicklung im Einziehwerkzeug gelegt werden, so daß Isolatoren und Wicklung gemeinsam in den Stator eingeführt werden können. Das gleichzeitige Einführen der Zwischenphasenisolatoren und der Phasenwicklung in die Statornuten hat zur Folge, daß die Zwischenphasenisolatoren dabei entweder zerstört werden können oder nicht korrekt positioniert werden. Des weiteren sind nach diesem Stand der Technik Möglichkeiten angesprochen, die Zwischenphasenisolatoren entweder manuell direkt oder mit Hilfe eines bekannten Einziehwerkzeugs in den Stator zu übertragen, wobei bereits ein getrenntes Einführen der Zwischenphasenisolatoren und der weiteren Phasenwicklung vorauszusetzen ist. Einzelheiten des Einbringens der Zwischenphasenisolatoren in die Nuten des Stators und deren Festlegung während des Einziehvorganges sind jedoch aus diesem Stand der Technik nicht zu entnehmen.

Seit geraumer Zeit hat man bereits (DE-AS 22 55 345) Folien-Isoliereinlagen als Zwischenphasenisolatoren in die Nuten von Magnetkernen zur gleichen Zeit wie die Spulenwicklungen eingebracht. Dazu ist ein Einschiebekopf vorgesehen, mit dem die Wicklung und die daran anliegenden Isoliereinlagen eingebracht werden. Verschiedene Wicklungen können mit Hilfe von verschiedenen Abschnitten des Einschiebekopfes durch den Stator geschoben werden. Selbst wenn die beiden verschiebbaren Abschnitte des Einschiebekopfes nicht gleichzeitig sondern nacheinander durch den Stator eingeschoben werden, so werden die eine Wicklung mit den darunter liegenden Isoliereinlagen stets gemeinsam transportiert. Um beim gleichzeitigen Einziehen von Hauptwicklung und Isoliereinlagen Beschädigungen dieser auszuschließen, sind die Isoliereinlagen besonders ausgebildet, um nicht nur auf die Spulen, sondern gleichzeitig auch auf die Isoliereinlagen beim Einziehen Axialkraft aufzubringen. Die zweite Wicklung wird hierbei erst dann eingezogen, wenn sich die Isoliereinlagen bereits in der Nut befinden.

Es ist ferner bekannt, Zwischenphasenisolatoren und eine Phasenwicklung bzw. -spule mit hilfe eines Spulenübertragungswerkzeugs gleichzeitig in die Nuten von Statorkernen zu übertragen (US-PS 4 090 290). Dabei stand der Wunsch im Vordergrund, das manuelle Anordnen von einzelnen Zwischenphasenisolatoren in die Nuten von Magnetkernen zu vermeiden.

Spuleneinzieheinrichtungen sind in den genannten Druckschriften (DE-AS 22 55 345, US-PS 4 090 290 und DE-PS 23 28 436) beschrieben. Jedoch ist die Darstellung dieser Einrichtung etwas schematisch. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs erwähnten Art mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 10 ist bereits weit verbreitet als Einziehwerkzeug bekannt (US-PS 3 402 462). Als Besonderheit ist dort ein auf das Einziehwerkzeug aufgesetztes Einsatzteil herausgestellt, durch das eine erste Phasenwicklung in die Statornuten eingezogen wird.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß ein korrekter Einzug der Zwischenphasenisolatoren bei Benutzung von Spuleneinziehwerkzeugen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst, bei einer Vorrichtung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 8.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird angegeben, auf welche Art und Weise die Wickelkopfisolierabschnitte während des ersten und zweiten Bewegungsschrittes zu bewegen und zu haltern sind, damit am Ende des zweiten Bewegungsschrittes die Wickelkopfisolierabschnitte selbsttätig in eine Position nahe dem der Mittenbohrung zugewandten Teil des Wickelkopfes der ersten Wicklung abgeworfen werden. Dies wird dadurch erreicht, daß der mindestens eine Schenkel jedes Wickelkopfisolierabschnitts gegen Ende des zweiten Bewegungsschrittes unter elastischer Vorspannung festgehalten war, wie es im Anspruch 1 angegeben ist. Schließlich wird sodann die weitere Phasenwicklung in den Stator in einem dritten Bewegungsschritt eingezogen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Festklemmen des hinteren Wickelkopfisolierabschnitts durch die im Werkzeug gehalterten Wicklungen vermieden, so daß eine falsche Plazierung oder Beschädigung der Wickelkopfisolierabschnitte und des mindestens einen sich zwischen ihnen erstreckenden Schenkels weitestgehend ausgeschlossen ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein wirtschaftliches, schnelles und materialverlustfreies Einsetzen der Wickelkopfisolierabschnitte.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist so ausgebildet, daß sie mit einfachen Mitteln das erfindungsgemäße Verfahren durchführen kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Einzelheiten der Erfindung werden nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht von Teilen der Vorrichtungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die auch zur Durchführung der Erfindung in einer anderen Form verwendet werden kann.

Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei einige Teile weggelassen und andere gestrichelt dargestellt sind, und stellt diese bei Abschluß eines der Schritte des Verfahrens gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dar.

Fig. 3 ist ein ähnlicher Schnitt wie Fig. 2, wobei aber die relative Position der Teile aufgrund von einem oder mehreren zusätzlichen Verfahrensschritten verändert ist.

Fig. 4 ist ein Schnitt der gleichen Vorrichtung und Teile, wie sie in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind, aber zu einem späteren Zeitpunkt im Ablauf des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht von einem Teil der Vorrichtung und des Materials, wie sie in Fig. 2 gezeigt sind.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 dargestellt, die ein übliches Spuleneinziehwerkzeug mit einer Einrichtung 11 umfaßt, die sich aus einem Drahtabstreifer 12 und bewegbaren Blättern 13 zusammensetzt, die durch den Abstreifer 12 für eine Bewegung mit diesem getragen werden. Die Einrichtung 11 ist in der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung axial bewegbar aufgrund der Hin- und Herbewegung einer Hauptantriebsstange 14 in der Richtung des Pfeiles A (s. Fig. 2). Wie aus einem Vergleich der Fig. 1 und 2 deutlich wird, enthält die Hauptantriebsstange 14 eine obere Anschlagfläche 16, die an eine untere Anschlagfläche 17 auf dem Drahtabstreifer 12 anlegbar ist. Zusätzlich gehört zu der Hauptantriebsstange 14 eine obere Anschlagfläche 18, so daß, wenn sich die Hauptantriebsstange 14 aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung nach unten bewegt, die Anschlagfläche 18 gegen eine entsprechende Anschlagfläche 19 auf dem Drahtabstreifer 12 prallt und eine Abwärtsbewegung des Abstreifers 12 bewirkt. Damit weist die Stange 14 einen Abschnitt mit vermindertem Durchmesser auf, der vorzugsweise mit einem Gewinde 20 versehen ist, und dieser Gewindeabschnitt wird in einer Mittenbohrung 22 im Drahtabstreifer 12 gleitend aufgenommen. Auf den Gewindeabschnitt 20 der Hauptantriebsstange sind mehrere Abstandshalter 23, 24, 26 geschraubt, die einem wichtigen Zweck dienen, wie es im folgenden noch näher erläutert wird. Die axiale Stellung der Anschlagfläche 18 ist relativ zur Anschlagfläche 16 durch das Maß bestimmt, bis zu dem die Abstandshalter auf die Stange 14 geschraubt sind. Dies legt das Maß des Torgangs oder Spieles zwischen der Stange 14 und dem Abstreifer 12 fest. Es wurde gefunden, daß ein Spiel von etwa 38 mm geeignet ist, wenn die dargestellte Einrichtung in Verbindung mit Kernen verwendet wird, die eine Blechpakethöhe von etwa 127 mm oder mehr aufweisen.

Für eine einfachere Darstellung sind Hauptteile des üblichen Spuleneinziehwerkzeugs weggeschnitten, jedoch sind die üblichen Nutkeilführungen 27 dargestellt. Diese Nutkeilführungen 27 werden durch ein Nutkeilführungsgehäuse getragen, das seinerseits durch eine geeignete Einrichtung gehaltert ist.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde ein Spuleneinziehwerkzeug verwendet, wie es in der US-PS 3 402 462 beschrieben ist.

Die insoweit beschriebene Vorrichtung ist bekannt, mit Ausnahme von der Wechselbeziehung zwischen dem einen verminderten Durchmesser aufweisenden Gewindeabschnitt 20 der Antriebsstange 14, der Anschlagflächen 16, 17, 18 und 19 und der ein Spiel aufweisenden Verbindung zwischen der Antriebsstange 14 und dem Abstreifer 12, die sich aus diesen Unterschieden ergibt. Wenn sich also die Teile der Vorrichtung in der in Fig. 2 gezeigten Lage befinden, ist die Stange 14 in ihrer untersten Position und alle anderen Teile sind in ihren Ausgangs- oder Ruhepositionen. Wenn jedoch das Spuleneinziehwerkzeug betätigt wird, bewegt sich die Stange 14 nach oben und treibt die Abstandshalter 21, 23, 24 und 26 nach oben, aber während einer ersten Bewegungsstrecke (bestimmt durch den Anfangsabstand zwischen den Anschlagflächen 16 und 17) bleibt der Drahtabstreifer 12 feststehend. Wenn dann die Anschlagfläche 16 an der Hauptantriebsstange 14 an der Unterseite des Abstreifers 12 angreift, beginnt sich der Abstreifer 12 bei fortgesetzter Bewegung der Hauptantriebsstange 14 nach oben zu bewegen.

Bei der Durchführung der Erfindung wird nur während dieser bestimmten Bewegungsstrecke der Antriebsstange 14 ohne entsprechende Bewegung der Scheibe 12 Phasenisolation in eine gewünschte Endposition auf dem Statorkern abgeworfen und abgestreift. Die Vorrichtung 28, die bei der dargestellten Anordnung zur Ausführung des vorstehend beschriebenen Isolierabschnittabwurf- und -abstreifvorganges verwendet ist, enthält ein erstes Blattausrichtungswerkzeug 29, einen Abstandshalter 31, ein oberes Blattausrichtungs- und Isolationshalterungswerkzeug 32 und acht (4 Paare) Isolationsschiebe- und -abstreifelemente 33, einen zylindrischen Abschnittshalter 34, der als ein Isolationsform- und Halterungsmittel dient, und einen Handgriff 36, der irgendeine gewünschte Form haben kann.

Der Blattausrichter 29 wird dazu verwendet, einen gleichförmigen Spaltabstand zwischen benachbarten Blättern des Spuleneinziehwerkzeuges zu halten, und somit wird der Ausrichter 29 in der Regel aus einem harten metallischen Material wie beispielsweise Messing gebildet. Da der Abstandshalter 31 nur für einen Abstand sorgen soll, kann der Abbstandshalter 31 aus Stahl, Messing, Holz, hartem Kunststoff oder irgendeinem anderen Material hergestellt sein.

In einem praktischen Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß der Erfindung sind bei einer Vorrichtung, die der in der US-PS 3 402 462 oder (US-PS 3 689 976) beschriebenen Vorrichtung ähnlich, jedoch gemäß dem vorstehend beschriebenen Totgang abgeändert ist, die Teile relativ zueinander so angeordnet, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

Somit befindet sich die Hauptantriebsstange 14 in ihrer untersten Position, und der Abstreifer 12 ist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, zwischen den Keilführungen 27 und den feststehenden Blättern 37 angeordnet. Zu dieser Zeit befinden sich der Stator 38, die Vorrichtung 28, Zwischenphasenisolatoren 41, 42 und Phasenwicklungen 43, 44 entfernt vom Spuleneinziehwerkzeug. Dann werden gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung die Phasenwicklungen 43, 44 zwischen vorgewählten axial verlaufenden Schlitzen des Werkzeuges angeordnet, die durch die stationären und feststehenden Werkzeugblätter 37 gebildet werden. Anschließend wird die vorrichtung 28 in dem Innenraum des Spuleneinziehwerkzeugs angeordnet, wobei die Zähne 46 des Blattausrichtungswerkzeuges 29 in den axial verlaufenden Schlitzen des Werkzeuges angeordnet werden. Bei dieser Anordnung trennen die Zähne 46 die feststehenden Blätter 37 und die bewegbaren Blätter 13 (die, wie vorstehend erwähnt wurde, an dem Abstreifer 12 befestigt und mit diesem bewegbar sind) und halten sie in einer fluchtenden Ausrichtung. In ähnlicher Weise sind die Zähne 47 des Blattausrichtungs- und Isolationshalterungswerkzeuges 32 ebenfalls neben axial verlaufenden Blättern des Spuleneinziehwerkzeugs angeordnet, wie es durch Fig. 2 deutlich wird. Es ist zwar eine Anordnung gezeigt, bei der die Blätter mit einem Abstreifer bewegbar sind, das Verfahren ist jedoch unabhängig von dem Abstreifer ebenso einfach durchführbar, wenn alle Blätter feststehend sind oder nur einige Blätter bewegbar sind, aber wie es beispielsweise in der US-PS 4 047 293 beschrieben ist.

Nachdem die Vorrichtung 28 auf dem Werkzeug angeordnet worden ist, werden die Zwischenphasenisolatoren 41, 42 in einer Weise auf dem Werkzeug angeordnet, die im folgenden noch näher erläutert wird. Dann erstrecken sich Schenkel 48, 49 der Isolatoren wenigstens etwa axial entlang den axial verlaufenden Blättern des Werkzeuges, wobei ein Wickelkopfisolierabschnitt (beispielsweise Abschnitte 51, 52) von jedem Isolator in der Nähe der vorher eingesetzten Spulenwindungen angeordnet ist, und zweite Wickelkopfisolierabschnitte 53, 54 sind zwischen den axial verlaufenden Werkzeugblättern und dem zylindrischen Abschnittshalter 34 eingeschlossen und somit eingezwängt, so daß wenigstens Teile davon wengistens angenähert eine zylindrische Konfiguration bilden, wie es am besten in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn der zylindrische Abschnittshalter nicht verwendet werden würde, würden die Wickelkopfisolierabschnitte 53, 54 dazu neigen, nach innen in Richtung auf die Mitte des Einziehwerkzeuges gebogen zu werden, wie es beispielsweise durch die in gestrichelten Linien gezeigte Position des Wickelkopfisolierabschnittes 53 in Fig. 2 angedeutet ist. Diese Art der Orientierung würde jedoch nachteilig sein, da derart angeordnet Wickelkopfisolierabschnitte während anschließender Verfahrensabschnitte leicht beschädigt werden können und ferner am Ende des Isolatoreinziehverfahrens nicht in der gewünschten Weise angeordnet sind.

Wenn die Zwischenphasenisolatoren 41, 42 in ihre Position auf dem Spuleneinziehwerkzeug angeordnet worden sind, wird der Stator 38, der einen Magnetkern 56, vorher angeordnete Phasenwicklungen 57 und irgendein geeignetes Erdisolationssystem umfaßt, axial auf das Spuleneinziehwerkzeug gelegt. Zu dieser Zeit tritt das Werkzeug in eine Mittenbohrung im Kern ein und bewegt sich in axialer Richtung in dieser Bohrung, und die axial verlaufenden Blätter des Spuleneinziehwerkzeuges kommen in Eingriff mit den Zähnen des Kernes und werden mit diesen ausgerichtet.

Diese Nuten verlaufen axial im Stator zwischen dessen Stirnflächen 59, 60. Vorzugsweise wird der Kern 56 axial entlang dem Spuleneinziehwerkzeug bewegt, bis die untere Stirnfläche 60 auf den Enden der Keilführungen 27 ruht. Weiterhin sind die Öffnungen der Nuten entlang der Statorbohrung mit den Schlitzen ausgerichtet, die durch die axial verlaufenden Blätter des Spuleneinziehwerkzeuges gebildet sind.

Diese Wechselbeziehungen zwischen den Blättern des Spuleneinziehwerkzeuges und dem Statorkern selbst sind beispielsweise in Fig. 2 der oben genannten US-PS 3 402 462, in Fig. 2 der US-PS 3 857 171 und der Fig. 6 der US-PS 3 689 976 gezeigt, deren Offenbarungsgehalt durch diese Bezugnahme in die vorliegende Patentanmeldung eingeschlossen wird.

Während der Zeit, in der der Stator auf dem Spuleneinziehwerkzeug angeordnet wird, durchlaufen die Zwischenphasenisolatoren 41, 42 und der Stator eine relative Axialbewegung. Somit werden die Zwischenphasenisolatoren mit dem Kern zu der Zeit vereinigt, zu der der Kern endgültig auf dem Spuleneinziehwerkzeug angeordnet wird. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, sind also diejenigen Abschnitte des Schenkels 48 des Isolators 41, die in Fig. 2 unterhalb des Punktes 62 liegen, bereits innerhalb einer Nut des Statorkernes angeordnet. In ähnlicher Weise sind die Teile des Schenkels 49 des Isolators 42, die in Fig. 2 unterhalb des Punktes 63 liegen, ebenfalls innerhalb einer Nut des Statorkernes angeordnet. Zusätzlich werden Teile der Wickelkopfisolierabschnitte 53, 54 in einer zylindrischen Konfiguration innerhalb des Bereiches der Bohrung des Statorkernes eingeschlossen und gehalten. Während die oben beschriebenen Schritte vorzugsweise ausgeführt werden, indem der Stator auf das Einziehwerkzeug bewegt wird, kann der Stator alternativ in einer Lage oberhalb des Werkzeuges gehalten werden, woraufhin das Spuleneinziehwerkzeug selbst (oder wenigstens dessen in Fig. 2 gezeigten Abschnitte) in eine Position relativ zum Statorkern angehoben wird.

Es werden nun anhand von Fig. 5 die Schritte des Anordnens der die Spulenwindungen 43, 44 (s. Fig. 2), der Vorrichtung 28 und der Zwischenphasenisolatoren 41, 42 näher erläutert. Es sei jedoch zunächst bemerkt, daß spezielle Teile der in Fig. 5 gezeigten Vorderansicht außer den Segmenten der Wickelkopfisolierabschnitte 53, 54 nicht sichtbar sind in der Schnittansicht gemäß Fig. 2. Weiterhin sind zwar die Schenkel 48, 49 der Isolatoren 41, 42 in Fig. 2 sichtbar, aber diese Schenkel sind in Fig. 5 nicht zu sehen. Jedoch sind der Schenkel 66 des Isolators 41 und der Schenkel 67 des Isolators 42 in Fig. 5 gezeigt.

Der Isolator 41 wird von blattähnlichen Wickelkopfisolierabschnitten 51, 53 und einem Paar im Abstand angeordneter Schenkel 66, 48 gebildet. In ähnlicher Weise wird der Isolator 42 von den blattähnlichen Wickelkopfisolierabschnitten 52, 54 und den Schenkeln 67, 49 gebildet. Die Phasenwicklungen 43 umfassen einen ersten Wickelkopfabschnitt 68, einen zweiten Wickelkopfabschnitt 69 (s. Fig. 2), einen ersten Seitenabschnitt 70 (s. Fig. 2) und einen zweiten Seitenabschnitt 71. Der Übergang zwischen Seitenabschnitt 70 und Wickelkopfabschnitt 68 ist entlang einem axial verlaufenden Schlitz angeordnet, der durch ein festes Blatt 37 und ein bewegbares Blatt 13 gebildet ist. In ähnlicher Weise ist der Übergang zwischen dem Seitenabschnitt 71 und dem Wickelkopfabschnitt 68 zwischen einem bewegbaren Blatt 13 (das in Fig. 5 auch mit der Bezugszahl 72 bezeichnet ist) und einem feststehenden Blatt 37 (das in Fig. 5 auch mit der Bezugszahl 81 bezeichnet ist) angeordnet. Die Phasenwicklungen 44 weisen auch erste und zweite Wickelkopfabschnitte 74, 76 (s. Fig. 2) und Seitenabschnitte 77 (s. Fig. 2) und 78 (s. Fig. 5) auf. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist der Übergang zwischen dem Wickelkopfabschnitt 74 und dem Seitenabschnitt 78 der Wicklung 44 innerhalb des axial verlaufenden Schlitzes eingeschlossen, der zwischen einem bewegbaren Blatt 13 (das auch mit der Bezugszahl 79 bezeichnet ist) und einem feststehenden Blatt 37 (das auch mit der Bezugszahl 81 bezeichnet ist) gebildet ist.

Wenn unter Bezugnahme auf Fig. 5 die Wicklungen in die entsprechenden axial verlaufenden Schlitze (beispielsweise Schlitze 82, 83) eingelegt worden sind, wird die Vorrichtung 28 im Werkzeug angeordnet. Anschließend wird der Zwischenphasenisolator 41 in seine Position gebracht, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, wonach der Zwischenphasenisolator 42 eingesetzt wird. Es sind nur zwei Wicklungssätze, 43, 44 und auch nur zwei Zwischenphasenisolatoren 41, 42 gezeigt und beschrieben. Üblicherweise sind jedoch vier Zwischenphasenisolatoren und deswegen desgleichen vier getrennte Wicklungen vorgesehen.

Der Zwischenphasenisolator 41 wird in seine Lage gezogen, indem zunächst ein Teil seiner Schenkel zwischen ein Schiebe- und Abstreifelement 33 und ein feststehendes Blatt 37 gezogen wird. Beispielsweise wird der Schenkel 66 als erstes in den Spalt 84 gezogen, der durch ein Schiebe- und Abstreifelement 33 und das feststehende Blatt 37 gebildet ist, das auch mit der Bezugszahl 81 bezeichnet ist. Anschließend wird der ebene bandähnliche Schenkel 66 seitlich oder hochkant gedreht und in dieser Weise festgehalten, indem er zwischen dem Zahn 87 (Fig. 2, 4) des Werkzeuges 32 und dem feststehenden Blatt 81 eingeschlossen wird. Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, wird in ähnlicher Weise der Schenkel 48 des Isolators 41 zwischen dem Zahn 88 des Werkzeuges 32 und dem feststehenden Blatt 37 eingeschlossen, das in Fig. 2 mit der Bezugszahl 89 bezeichnet ist. Da die Schenkel 66 und 48 (d. h. ihre Breitenabmessung erstreckt sich radial) nur entlang derjenigen Abschnitte hochkant gehalten sind, die durch einen Zahn 47 (vgl. Fig. 1) des Werkzeuges 32 eingeschlossen sind, hat der Rest dieser Schenkel die Neigung, sich zu verdrehen, so daß ihre dem unteren Wickelkopfisolierabschnitt 51 benachbarten Abschnitte so orientiert sind, daß sie flach mit dem Wickelkopfisolierabschnitt 51 liegen, wie es in Fig. 5 gezeigt ist.

Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Anordnung des Phasenisolators 41 wird auch für den Zwischenphasenisolator 42 und die anderen Zwischenphasenisolatoren durchgeführt.

Ferner kann auch so vorgegangen werden, wenn die Schenkel fadenförmig sind, (wie es in der eingangs genannten GB-PS 1 461 126 oder der DE-OS 30 03 242.9 beschrieben ist), obwohl die Terminologie "hochkant" und die Orientierung nicht für runde fadenförmige Schenkel passen.

Das gesamte Werkzeugpaket gemäß Fig. 2 ist normalerweise für eine Indexier- bzw. Stellbewegung gehaltert, so daß eine Bedienungsperson einen ersten Zwischenphasenisolator 41 einbringt, das Werkzeug um 90° dreht (wenn vier im gleichen Umfangsabstand angeordnete Isolatoren verwendet werden sollen) und anschließend einen zweiten Zwischenphasenisolator 42 anordnet. Diese Abfolge setzt sich fort, bis die gewünschte Anzahl von Zwischenphasenisolatoren auf dem Werkzeug angeordnet worden ist.

Die Schiebe- und Abstreifelemente 33 drücken beim Einziehvorgang gegen den unteren Rand der Wickelkopfisolierabschnitte 53, 54. Daher werden die Schiebe- und Abstreifelemente 33 normalerweise aus Stahl hergestellt und stark poliert, so daß sie nur eine minimale Reibung bei der Bewegung der Wickelkopfisolierabschnitte 53, 54 hervorrufen, wenn diese radial nach außen in ihre Lage auf einem Statorkern schnappen. Auf der anderen Seite werden die Zähne 47 des Blattausrichtungs- und Isolationshalterungswerkzeuges 32 dazu verwendet, die Isolationsschenkel zu ergreifen und hochkant (wenn die Schenkel eben, bandartig sind) zu halten und trotzdem sollten sie nicht die Anordnung dieser Schenkel zwischen den Zähnen 47 und einem benachbarten Werkzeugblatt behindern. Es wird demzufolge vorgezogen, daß wenigstens die Zähne 47 des Ausrichtungs- und Isolationshalterungswerkzeug 32 aus einem dauerhaften und dabei elastischen Material gebildet werden. Obgleich die Zähne 47 aus einem derartigen Material hergestellt und an einem Halter befestigt werden können, besteht das gesamte Blattausrichtungs- und Isolationshalterungswerkzeug 32 vorzugsweise aus einem dauerhaften gummiartigen bzw. elastomeren Material. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel wurden das Blattausrichtungs- und Isolationshalterungswerkzeug und der zylindrische Abschnittshalter 34 mit einem Urethan-Gießsystem gegossen. Die Hysol-Urethan-Gießsysteme liefern bekanntlich Urethanelastomere, die flexibel, aber zäh sind, gute mechanische und Abriebbeständigkeit haben und bei erhöhten Temperaturen nicht merklich erweichen. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel wurden ein HYSOL-Harz und ein HYSOL-Härter verwendet. Das Harz und der Härter wurden in einem Verhältnis von 100 Teilen Harz zu 45 Teilen Härter verwendet, die ausgehärteten Teile haben üblicherweise eine Shore-Härte von D55-D65.

Es sei darauf hingewiesen, daß die obige Erwähnung des HYSOL-Materials nur als Beispiel zu verstehen ist. Somit können auch andere Materialien verwendet werden, wobei das gewählte Material vorzugsweise ausreichende elastische Eigenschaften haben sollte, um den Einschluß und die Halterung des Isolatorverbindungsschenkel zwischen den Zähnen 87 des Isolationshalterungswerkzeuges und einem benachbarten Spuleneinziehblatt zu gestatten.

Es sei nochmals betont, daß zwar bisher Isolatoren mit ebenen, bandähnlichen Verbindungsschenkeln beschrieben worden sind, daß aber auch runde, fadenartige Verbindungsschenkel verwendet werden können, wie es in den vorstehend genannten Patentschriften und Patentanmeldungen beschrieben ist. Es sei auch bemerkt, daß die Wickelkopfisolierabschnitte 53, 54 usw. der Isolatoren überlappend angeordnet und zwischen dem etwas elastischen zylindrischen Abschnittshalter 34 und den Werkzeugblättern eingeschlossen werden können. Diese Anordnung wird besser verständlich in Verbindung mit der eingangs genannten DE-OS 29 25 062.2. Wenn die Wickelkopfisolierabschnitte des Isolators im Werkzeug überlappen, tritt eine entsprechende Überlappung in einem Stator auf, nachdem die Isolatoren darin angeordnet worden sind. Dieses Merkmal ist auch in der oben genannten DE-OS 29 25 062.2 beschrieben.

Nachdem die Wicklungen auf dem Spuleneinziehwerkzeug angeordnet worden sind, wird die Vorrichtung 28 darüber angeordnet, und anschließend werden die Zwischenphasenisolatoren angeordnet, wobei deren Wickelkopfisolierabschnitte in überlappender Weise um den zylindrischen Halter 34 herum angeordnet werden, so daß Teile davon in einer zylindrischen Konfiguration gehaltert werden. Anschließend wird der Stator 38 in seine Stellung auf dem Statorwerkzeug gebracht, so daß die verschiedenen Teile die in Fig. 2 gezeigten relativen Stellungen einnehmen. Aufgrund des Einschlusses von einem Segment der Verbindungsschenkel zwischen den Zähnen 47 und benachbarten Werkzeugblättern treten die Schenkel der Isolatoren leicht in die Nuteingänge des Statorkernes ein, wenn diese Verbindungsglieder und der Statorkern axial relativ zueinander bewegt werden. Wenn sich also die untere Stirnfläche 60 des Kernes den Punkten 62, 63 (s. Fig. 2) der Verbindungsschenkel nähert, werden die Schenkel gut in den Nuten des Stators angeordnet und es gibt keine Probleme, daß die Schenkel innerhalb der Statorbohrung eingeschlossen werden oder aus den Statornuten herausspringen.

Wenn die Teile gemäß Fig. 2 relativ zueinander angeordnet sind, wird der Kern vorzugsweise festgeklemmt und an einer Bewegung gehindert. Daraufhin wird eine Kraft auf die Hauptantriebsstange 14 ausgeübt, um sie nach oben zu bewegen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn sich die Hauptantriebsstange 14 nach oben bewegt, bleibt der Abstreifer 12 in einer festen Position, während die Stange 14 den Abstandshalter 26 und die Vorrichtung 28 nach oben zu drücken beginnt. Die Zwischenphasenisolatoren sind jedoch so dimensioniert, daß die Verbindungsschenkel typischerweise nur wenig länger als die axiale Länge oder die Pakethöhe des Kernes ist. Wenn also die unteren Wickelkopfisolierabschnitte 51, 52 gegen die untere Stirnfläche 60 des Statorkernes (oder die Aufschläge bzw. Manschetten der Nutauskleidung-Isolatoren) stoßen, scheinen die Verbindungsschenkel zwangsläufig etwas verlängert zu werden, bis die Abstreifelemente 33 die oberen Wickelkopfisolierabschnitte 53, 54 usw. bis zu einem Punkt angehoben haben, wo sie nach außen über die Enden der feststehenden Blätter schnappen können.

Die Enden der feststehenden Blätter 37 erstrecken sich in der Regel 19 mm über die Stirnfläche des Kernes hinaus. Die Verbindungsschenkel der Isolatoren haben in der Regel eine Länge von etwa 229 mm bei einer Verwendung eines Kernes mit einer axialen Höhe von 210 mm, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, wobei der Kern mit Nutauskleidungen 98 mit Manschetten bzw. Aufschlägen 99 isoliert ist, die sich etwa 5 mm über jede Stirnfläche hinaus erstrecken, so daß die Gesamtlänge von Manschette zu Manschette etwa 220 mm beträgt. Die mit Manschetten versehenen Isolatoren können auch durch einen Epoxid- oder einen anderen Isolierüberzug ersetzt werden, der direkt auf den Kern aufgebracht wird. In diesem Fall würde die Länge der Isolatorschenkel entsprechend verkürzt werden. Vorzugsweise ist diese Verlängerung oder Verformung der Verbindungsschenkel elastisch, und wenn die oberen Wickelkopfisolierabschnitte 53, 54 die oberen Enden der feststehenden Blätter freigeben, werden die unteren Isolatormanschetten gebogen oder zusammengedrückt, und dann springen oder schnappen die gesamten Zwischenphasenisolatoren radial nach außen, wobei ihre Wickelkopfisolierabschnitte gegen die vorher angeordneten Wicklungen 57 und nahe an den Stirnflächen 59, 70 des Kernes (oder der Manschetten der Nutauskleidungen) angeordnet sind. Wenn die Teilewie vorstehend beschrieben dimensioniert sind und die freien Enden der Blätter 19 mm über die Kernfläche vorstehen, beträgt die vertikale Strecke von dem unteren Rand einer nicht-verformten unteren Isolatormanschette 99 bis zur Spitze eines Abstreifelementes 33, wenn gerade ein Isolator nach außen abgeworfen wird, etwa 233 mm. Andererseits beträgt die vertikale Strecke von der unteren Kernfläche 60 zu den Elementen 33 (Höhe mit den Enden der Blätter 37 in dem fraglichen Augenblick) etwa 229 mm. Wenn also die Phasenisolatorschenkel 229 mm lang sind, erfolgt die elastische Verformung einer oder beider unteren Isolatormanschetten und des Zwischenphasenisolators wenigstens gerade vor dem Abwurf der Zwischenphasenisolatoren aus dem Spuleneinziehwerkzeug.

Die Zwischenphasenisolatoren und Nutauskleidungen können zweckmäßigerweise aus dem gleichen Material hergestellt werden, wie beispielsweise aus Polyäthylenterephthalat. Wenn ein derartiges Material verwendet wird, kann eine Dicke von 1,9 mm verwendet werden; das Material mit der gleichen Dicke kann zur Bildung der Nutauskleidungen 98 verwendet werden.

Fig. 3 stellt die relative Position der verschiedenen Teile dar, unmittelbar nachdem die unteren Kanten 91, 92 (vgl. Fig. 5) der Wickelkopfisolierabschnitte 53, 54 freigegeben sind und über die freien Enden der Blätter 37 geschnappt sind. Zu diesem Zeitpunkt, zu dem die dargestellte Vorrichtung und die Teile in den in Fig. 3 gezeigten Positionen sind, hat der untere Abstreifer 12 gerade seine Bewegung begonnen, um die Wicklungen 43 und 44 in den Nuten des Statorkernes anzuordnen. Zu der Zeit jedoch, zu der der Abstreifer 12 seine Aufwärtsbewegung beginnt, sind die Isolatoren 41, 42 bereits von dem Werkzeug in die gewünschte Position auf dem Statorkern abgeworfen worden. Dies kann durch Verwendung von Abstandshaltern 26, 31 geeigneter Länge sichergestellt werden derart, daß die obere Kante der Isolatorschiebe- und Abstreifelemente 33 etwa 37 mm oder etwas weniger von dem oberen Ende der feststehenden Blätter 37 entfernt sind, wenn die Werkzeugteile in ihren anfänglichen "Ruhe"-Positionen sind. Wenn sich also die Stange 14 über etwa 13 mm bewegen muß, bevor der Abstreifer 12 sich zu bewegen beginnt, hat die obere Oberfläche der Schiebe- und Abstrreifelemente 33 die oberen und freien Enden der feststehenden Werkzeugblätter freigegeben und die Wickelkopfisolierabschnitte 53, 54 usw. der Isolatoren nach außen abgeworfen, bevor der Abstreifer 12 sich tatsächlich zu bewegen beginnt.

Bei einer fortgesetzten Verschiebung der Stange 14 über die anfängliche Bewegungsstrecke von 37 mm hinaus, bewegt sich der Abstreifer 12 nach oben fort durch die Mitte der Statorbohrung hindurch und bringt die Wicklungen 43, 44 in den Stator ein. Der Abstreifer 12 bewegt sich weiterhin aufwärts und trägt die bewegbaren Blätter 13 mit sich, bis er eine obere Bewegungsgrenze erreicht, wie es in Fig. 4 darggestellt ist.

Während der Aufwärtsbewegung des Abstreifers 12 bewegen sich auch die Nutkeilschieber nach oben, um die Nutkeile 96 in die Statornuten zu schieben, um die Nuten zu schließen und zu verhindern, daß die Seitenabschnitte der Wicklungen unbeabsichtigt aus den Statornuten herausspringen. Da das Einbringen der Nutkeilen bekannt ist, erübrigt sich eine weitere Beschreibung. Wenn die Antriebsstange 14 bis in ihre oberste Position geschoben worden ist, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, wird sie zurückgezogen und zu dieser Zeit wird die Vorrichtung 28 durch Schwerkraft abgesenkt, bis sie auf den Wickelkopfabschnitten 68, 74 ruht. Eine fortgesetzte Bewegung der Stange 14 zieht jedoch den Abstreifer 12 und die bewegbaren Blätter rückwärts nach unten durch die Kernbohrung hindurch zur anfänglichen Ruhe- oder Startposition.

Anschließend wird die Vorrichtung 28 aus dem Einziehwerkzeug herausgenommen und der Stator wird vom Spuleneinziehwerkzeug abgenommen. Üblicherweise wird der Stator dann über eine Kugelpresse geschoben, die die Wickelköpfe 68, 74 usw. von der Statorbohrung wegbewegt.

Wenn Kerne unterschiedlicher axialer Längen Wicklungen und Isolatoren als bei der hier dargestellten Einrichtung aufnehmen sollen, werden die Abstandshalter, wie die Abstandshalter 26, 31 usw., durch entsprechend anders bemessene Abstandshalter ersetzt, und die Stellung oder die Länge der Werkzeugblätter kann verändert werden. Es wurde jedoch gefunden, daß die bevorzugte erste Bewegungsstrecke während der einen Totgang bildenden Periode unabhängig von der Kernlänge etwa 38 mm beträgt. Somit bringt die Anordnung irgendeines derartigen Kernes auf dem Werkzeug tatsächlich die Phasenisolation innerhalb einer Strecke von etwa 38 mm von ihrer Anfangsposition in die Kernnuten.

Claims (10)

1. Verfahren zum Anordnen von Wickelkopfisolierabschnitten aus einer elastischen Kunststoffolie auf den Wickelköpfen einer ersten Phasenwicklung im Stator einer elektrischen Maschine, wobei der Stator Stirnflächen, eine axiale verlaufende Mittenbohrung und mehrere axial verlaufende zu der Mittenbohrung offene Nuten aufweist und die Spulenseiten der ersten Phasenwicklung in zumindest einigen der Nuten und die zugehörigen Wickelköpfe neben den Stirnflächen angeordnet sind, wobei ferner die Wickelkopfisolierabschnitte durch mindestens einen sich zwischen ihnen erstreckenden Schenkel miteinander verbunden sind, der entlang wenigstens eines Schenkelabschnitts in einer Lage so festgehalten wird, daß eine Ausrichtung mit einer axial verlaufenden Nut und ein leichter Eintritt in diese ermöglicht werden, und bei welchem Verfahren der Stator und die Wickelkopfisolierabschnitte axial relativ zueinander bewegt werden, wobei ein erster Wickelkopfisolierabschnitt in einem ersten der Positionierung dienenden Bewegungsschritt axial entlang der Mittenbohrung des Stators bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem ersten Bewegungsschritt die ersten Wickelkopfisolierabschnitte mit ihrem mindestens einem Schenkel zunächst nur teilweise in die Mittenbohrung eingeführt werden, daß die ersten Wickelkopfisolierabschnitte in einem zweiten Bewegungsschritt zuerst axial nach außen, dann vom Bereich der Mittenbohrung radial nach außen in eine Position nahe dem der Mittenbohrung zugewandten Teil des Wickelkopfes bewegt werden, wobei wenigstens ein Teil der Wickelkopfisolierabschnitte in Kreisbogenform bis zur Beendigung des zweiten Bewegungsschrittes festgehalten und nach Beendigung des zweiten Bewegungsschrittes in radialer Richtung in die genannte Position abgeworfen werden, wobei der mindestens eine Schenkel gegen Ende des zweiten Bewegungsschrittes unter elastischer Vorspannung festgehalten war, und daß sodann eine weitere Phasenwicklung in den Stator in einem dritten Bewegungsschritt eingezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Phasenwicklung auf dem Stator unmittelbar angrenzend an die Wickelkopfisolierabschnitte durch axiale Bewegung relativ zum Stator angeordnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Wickelkopfisolierabschnitte wenigstens bis zur Beendigung ihrer axialen Relativbewegung gegenüber dem Stator in einer im wesentlichen zylindrischen Anordnung gehalten werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Schenkel gegen Ende des zweiten Bewegungsschritts in der Nähe der zweiten Wickelkopfisolierabschnitte so festgehalten wird oder werden, daß eine Ausrichtung mit einer Nut und ein leichter Eintritt in diese sichergestellt sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Schenkelebene, bandartige Elemente sind, die gegen Ende des zweiten Bewegungsschritts elastisch gedehnt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Bewegungsschritt zum Einziehen der weiteren Phasenwicklung bereits während der Axialbewegung der Zwischenphasenisolatoren beginnt.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel dadurch festgehalten werden, daß sich die zweiten Wickelkopfisolierabschnitte an von den Statorstirnflächen wegragenden Manschetten der Nutisolation abstützen.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem der Mittenbohrung des Stators angepaßten Einziehwerkzeug, das in Form eines Zylinders angeordnete feststehende Blätter (37) und einen innerhalb des Zylinders angeordneten axial verschiebbaren Abstreifer (12) mit zylinderförmig angeordneten, zusammen mit dem Abstreifer (12) bewegbaren Blättern (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein auf das Einziehwerkzeug aufsetzbares Einsatzteil (28) enthält, das derart ausgebildet ist, daß zumindest der auf ihm festgelegte erste Wickelkopfisolierabschnitt (53, 54) axial längs der Mittenbohrung bewegbar ist und die Schenkel (48, 49) zwischen den ersten und zweiten Wickelkopfisolierabschnitten (51, 53; 52, 54) in die entsprechenden Nuten der Mittenbohrung während des ersten Bewegungsschrittes axial teilweise einführbar sind, daß die Vorrichtung eine Antriebsstange (14) zum Bewegen der Wickelkopfisolierabschnitte im zweiten Bewegungsschritt in axialer Richtung entlang des Stators und im dritten Bewegungsschritt zum Einziehen der weiteren Phasenwicklung (43, 44) in den Stator enthält, daß eine Anschlageinrichtung (16, 17) zur Beendigung der zweiten axialen Bewegung vorgesehen ist und daß das Einsatzteil (28) einen Abstandshalter (31) zwischen einem ersten Blattausrichtungswerkezug (29) und einem zweiten Blattausrichtungs- und Isolationshalterungswerkzeug (32) sowie Isolationsschiebe- und -abstreifelemente (33) und einen zylindrischen Abschnittshalter (34), der als ein Isolationsform- und Halterungsmittel dient, enthält, wobei die ersten Wickelkopfisolierabschnitte (53, 54) während der ersten und zweiten Bewegungsschritte durch das zweite Blattausrichtungs- und Isolationshalterungswerkzeug (32) unter Auflage der Wickelkopfisolierabschnitte (53, 54) auf dem aus weich-elastischem Material bestehenden zylindrischen Abschnittshalter (34) festhaltbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Blatt (37, 13) radial außen eine ebene Fläche aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Blatt (37, 13) eine glatte Oberfläche aufweist.