DE3221406C2 - Spuleneinziehmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spuleneinlegemaschine zum Einlegen von Feldwicklungen in die Schlitze eines Kernes einer elektrischen Maschine (Motor, Generator). Bekannte Einlegemaschinen weisen zahnartige Elemente mit entsprechenden Zahnlücken auf. Gemäß der Erfindung ist eine Einlegemaschine dadurch gekennzeichnet, daß die die Zahnlücken (16) definierenden Zahnflanken (20Δ, 22Δ) zur Mittellinie (18) unter Bildung eines Winkels (90) miteinander divergieren, und daß die Radien (92) der zylindrischen Anordnung, unter welcher die Zahnlücken (16) ausgerichtet sind, den Winkel (90) im wesentlichen halbieren.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Spuleneinziehmaschine für einlagig gewickelte Spulen für genutete Ständerblechpakete elektrischer Maschinen, welche Spulen Seitenteile mit gekröpften Abschnitten aufweisen, mit einer zylindrischen Anordnung zueinander paralleler, über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordneter Einziehnadeln, wobei benachbarte Einziehnadeln zwischen einander zugewandten ebenen Flanken Lücken begrenzen, deren Breite zur Achse der zylindrischen Anordnung hin zunimmt, und die zur Aufnahme der gekröpften Abschnitte dienen.

Eine solche Maschine ist aus der DE-OS 26 31 862 bekannt. Spuleneinziehmaschinen mit beidseitig der Lücken deutlich erkennbar divergierenden Einziehnadel-Flanken sind außerdem bekannt geworden aus der FR-PS 20 63 897, der US-PS 40 47 293 und der US-PS 34 47 225.

Die Betrachtung der Geometrie des Einlegens einlagiger, präzisionsgewickelter Spulen, bei welcher der Drahtdurchmesser nahezu gleich der Breite der Lücke ist, führt zu Folgendem: Während die gekröpften Abschnitte der Spule in jeweiligen Lücken positioniert werden können, wenn die Spule in einer zur Achse der Anordnung von Nadeln senkrechten Ebene liegt, führt das Schwenken der Spule bis zu einer Ebene, die einen bestimmten spitzen Winkel mit den Nadeln bildet, alsbald zu einer Verklemmung der Spule zwischen den Nadeln. Um diese Schwierigkeit zu lösen, wurden einlagige Spulen präzisionsgewickelt mit zwei gekröpften Abschnitten, die einen geringfügig verkleinerten Winkel zwischen sich einschlossen. Wird die Spule nun wie vorstehend geschwenkt, so definieren bei geeigneter Wahl die Winkel zwischen den gekröpften Abschnitten diese in der Projektion denselben Winkel, wie der zwischen den beiden zugehörigen Lücken eingeschlossene Winkel. Es ergibt sich somit keine Verklemmung. Derartige Spulen werden problemlos von der Spulenform, auf welcher sie gewickelt wurden, in ein Statorblech über

Mit einer Maschine gemäß US-PS 35 14 837 werden Spulen auf Spulenformen gewickelt, die eine Aussparung am einen Ende aufweisen, die im Bereich der gekröpften Abschnitte der Spule liegt. Dabei ragt eine Gruppe von Nadeln in die Aussparung, um die Spulen zu übernehmen. Da die Spulen auf der Spulenform vom Ende aus zunehmend nach einwärts gewickelt werden, werden die Nadeln zunehmend in die Spulenform-Aussparung eingeführt und werden die Spulen fortschreitend von der Spulenform abgestreift und auf die Nadeln aufgeschoben. Da die Spulen bei dieser Maschine senkrecht zu den Nadeln auf diese überführt werden, zum Einziehen in das Statorbiechpaket geschwenkt werden, versagt hier die vorbeschriebene Methode zur Vermeidung von Verklemmungen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zum Wickeln einlagiger, präzisionsgewickelter Feldspulen für elektrische Maschinen sowie zum Einziehen der Spulen in die Nuten eines innengenuteten Ständerblechpakets zu schaffen, bei welcher die Spulen aus Draht gewickelt werden können, der einen Durchmesser hat, welcher etwa gleich der Breite der Lücken ist, wobei es trotzdem möglich ist, die Spule in Bezug auf die Nadeln zum Zwecke des Einlegens zu neigen, ohne die Manschetten der Schlitzauskleidung zu beschädigen oder die Nadeln zu verbiegen.

Diese Aufgabe wird bei einer Spuleneinziehmaschine der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalendes Patentanspruchs 1 gelöst. Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt eine Windung einer Spule, die zwischen eine Gruppe von Nadeln einer herkömmlichen Spulcneinlegemaschine eingelegt ist, wobei der Durchmesser des Drahtes, aus dem die Spule gebildet ist, nahe an die Breite der Lücken zwischen den Nadeln herankommt.

Fig.2 ist eine Teilschnittansicht einer herkömmlichen Spuleneinlegemaschine gemäß F i g. 1 mit einer einzigen Lage von präzisionsgewickelten Spulen, die zwischen deren Nadeln eingelegt ist.

Fig.3 zeigt eine Spule, die derart gewickelt ist, daß sie in bezug auf die Nadeln geneigt werden kann, so wie durch die gestrichelte Linie in F i g. 2 angedeutet.

F i g. 4 ist eine Ansicht einer Spulenform von vorn, die zur Verwirklichung der Erfindung benutzt werden kann.

Fig.5 ist eine teilweise geschnittene Seilenansicht gemäß der Schnittlinie 5-5 von Fig.4; hieraus erkennt man, wie sich eine Nadel in eine Aussparung der Spulenform hinein erstreckt.

Fig.6 ist ein Teilquerschnitt gemäß der Schnittlinie 6-6 von F i g. 5; hieraus erkennt man die divergierenden Seitenflächen der Nadeln sowie die Form der Spulen gemäß der Erfindung.

In den Fig. 1 und 2 erkennt man einen Teil 10 einer herkömmlichen Spuleneinlegemaschine gemäß der US-PS 33 24 536. Diese Einrichtung 10 umfaßt eine zylindrische Anordnung von langgestreckten, zueinander parallel angeordneten und über den Umfang verteilten Nadeln 12. Diese haben äußere, freistehende Enden 14 und bilden jeweils Lücken 16 miteinander, die radial zur Achse 18 der zylindrischen Anordnung der Nadeln 12 verteilt angeordnet sind. Wie oben erläutert, haben diese Nadeln 12 bei den herkömmlichen Spuleneinlcgemaschinen ebene, parallele den Lücken 16 zugewandte Seitenflächen 20, 22. Die Enden 14 der Nadeln 12 sind derart gestaltet und angeordnet, daß sie in die Bohrung eines innengenuteten Ständerblcchpakets 24 einer elek-

irischen Maschine einführbar sind; hierbei gelangen ihre -adial äußeren Flächen 26 jeweils mit den inneren Enden der Zähne 28 zur Anlage. Die Lücken 16 liegen Nuten 30 gegenüber. In den Nuten 30 sind isolierende Nutauskleidungen 32 eingelassen. Diese haben Manscheuen 34, die jeweils einander gegenüberliegende Flächen 36 des Blechpakets 24 berühren.

Gelegentlich wird gewünscht mit der Spuleneinlegemaschine 10 eintägige, präzisionsgewickelte Spulen m die Nuten eiücs Ständerblechpakets einzulegen, wobei der Durchmesser des die Spule bildenden Drahtes nahe an die Breite der parallel einander gegenüberliegenden Seiten der Lücken 16 herankommt Eine derartige Spule erkennt man in Fi g. 1. Eine präzisionsgewickelte Spule ist eine solche, bei welcher die Windungen des Drahtes, die die Spule bilden, exakt parallel verlaufen, wie in den F i g. 2 und 5 veranschaulicht Die Spulen 38 sind auf Spulenformen aufgewickelt die derart gestaltet sind, daß sie die Spule 38 mit geradlinigen, gegeneinander konvergierenden, gekröpften Abschnitten 40 ausbilden, die in einen Endabschnitt 42 übergehen und die Seitenabschnitte haben, welche ihrerseits durch einen Abschnitt 46 miteinander verbunden sind. Die Spule 38 wird zum Einlegen in den Ständer zwischen Nadeln 12 in ein bestimmtes Paar von Lücken 16 eingelegt Dabei ist der Endabschnitt 42 innerhalb der Nadelanordnung angeordnet, so daß die gekröpften Abschnitte 40 eine bestimmte Anzahl von Nadeln 12 umfassen, so wie in F i g. 1 veranschaulicht

Üblicherweise werden die Spulen 38 derart gewickelt, daß die gekröpften Abschnitte 40 einen Winkel A miteinander einschließen, der gleich jenem Winkel ist, den die sich radial erstreckenden, durch die Lücken 16 hindurchlaufcnden Mittellinien 48 zwischen sich einschließen (siehe die gestrichelten Linien durch die Achse 18 in Tig-1).

Zum Einlegen einer Spule in ein Ständerblechpaket wird dieses, wie in F i g. 2 gezeigt, auf die Nadelanordnung aufgesetzt, und ein Abstreifer 50 wird in der durch Pfeil 52 gezeigten Richtung bewegt. Hierbei werden die Endabschnitte 42 der Spule im Inneren der zylindrischen Anordnung von Nadeln 12 durch die Bohrung des Blcchpakets geschoben. Dabei gelangen die Abschnitte

44 der Spule in die Nuten, so wie in der oben erwähnten US-PS 33 24 536 beschrieben. Das Einlegen geht noch am besten, wenn möglichst wenig Kraft erforderlich ist. Die Spulen sollten unter einem Winkel von wenigstens

45 Grad zur Stirnseite des Blechpakets 24 auf den Nadeln 12 hängen, wie durch die gestrichelte Linie 54 in F i g. 2 dargestellt ist.

Nun zurück zu F i g. 1 und zu jenem Falle, in welchem eine einlagige präzisionsgewickelte Spule 38 aus einem Draht gewickelt wird, dessen Durchmesser an die Breite der parallelseitigen Lücke 16 nahe herankommt, also geringfügig kleiner als diese ist. Ist der aus den gekröpften Abschnitten 40 gebildete Winkel A gleich dem Winkel, der aus den zwei Mittellinien 48 gebildet ist, so läßt sich Spule 38 zwischen die Nadeln 12 legen, wenn sie in einer zur Achse 18 und zu den Nadeln 12 senkrechten Ebene Hegt. Bemüht man sich jedoch, Spule 38 in die Einziehposition zu bringen, wie durch die gestrichelte Linie 54 in Fig. 2 veranschaulicht ist, so wird im Hinblick darauf, daß der Durchmesser des Drahtes, aus welchem die Spule 38 gewickelt ist, nahe an die Breite der Lücke herankommt, einer derartigen Schwenkbewegung durch das Anlegen der gekröpften Abschnitte 40 iin die Innenflächen 20, 22 der Nadeln 12-1, 12-2 ein Widerstand entgegengesetzt. Man erkennt, daß die Projektion von Punkt 56, an welchem sich die projizierten Mittellinien der gekröpften Abschnitte 40 nach dem gewünschten Verschwenken treffen, in bezug auf die Achse 18 weiter auswärts liegt, und zwa^r in Richtung auf die Gruppe von Nadeln, die von den Abschnitten 40 umspannt wird. Demzufolge bilden die Mittellinien der gekröpften Abschnitte 40 beim Projizieren auf die Ebene senkrecht zur Achse 18, so wie durch die strichpunktierten Linien 58 in Fi g. 1 dargestellt, einen Winkel B, der größer als der Winkel A ist. Dies hat zur Folge, daß die Spule 38 beim Einlegen zwischen die Nadeln 12 notwendigerweise eine Position einnimmt, die nahezu parallel zu den einander benachbarten Seitenflächen 36 des Kernes 24 ist, d. h. einen Winkel von nahezu 90 Grad in bezug auf die Nadeln 12 bildet, wie in Fig.2 veranschaulicht. Man erkennt nunmehr, daß diese Spule 38 während des Einziehens verbogen werden muß. Dies führt zu einer Beschädigung der Drahtisolation und der Manschetten 34 und erfordert einen erheblichen Kraftaufwand in Richtung 52. Dies kann sogar zu einem Verbiegen der Nadeln 12 führen.

Um die oben dargestellten Schwierigkeiten zu überwinden, wurden die Spulen 38 erfindungsgemäß mit gekröpften Abschnitten 40 ausgestattet, die einen Winkel C bilden, der geringfügig kleiner als Winkel A ist, wie man klar aus F i g. 3 erkennt. Dabei schneiden sich die Mittellinien 60 (in F i g. 3 gestrichelt dargestellt) der gekröpften Abschnitte 40 im Punkt 62, der gegenüber der Mittellinie 18 zu jener Seite hin versetzt ist, die vom Endabschnitt 42 abgewandt ist; die Spule 38 befindet sich bei dieser Betrachtung in einer zur Achse 18 senkrechten Position. Tatsächlich wird die Spule aber in Richtung der Linie 54 in F i g. 2 zwischen die Nadeln 12 eingelegt. Es erfolgt also ein Einlegen mit dem gewünschten Neigungswinkel in bezug auf die Nadeln 12. Auf diese Weise wird Punkt 62 in die Achse 18 verschoben. Das Einziehen dieser Spulen mit den Seitenabschnitten 44 in die Statornuten 30 erfordert kein Verbiegen der Spule. Es bedarf somit eines geringeren Einziehdrucks, was eine Schonung der Manschetten 34, des Drahtes und der Nadeln bewirkt, was deren Lebensdauer steigert.

Bei der Maschine gemäß der US-PS 35 14 837 treten die Nadeln der Einziehmaschine in eine Aussparung in der Spulenform ein; sodann werden die auf der Spulenform gewickelten Spulen auf die Nadeln gestreift. Die Nadeln verlaufen während des Oberführens der Spulen unter rechten Winkeln zur Ebene der Windungen der Spule. Wird mit der Spulenform einer solchen Maschine eine einlagige präzisionsgewickelte Spule aus Draht gewickelt, dessen Durchmesser wenigstens annähernd gleich der Breite einer Lücke 16 ist, und ist der zwischen den gekröpften Abschnitten 40 eingeschlossene Winkel gleich dem Winkel der Mittellinien der benutzten Lükken 16, so wie durch A in F i g. 1 veranschaulicht, so läßt sich die Spule beim Überführen zu den Nadeln 12 und danach nicht in die gewünschte geneigte Position schwenken, so wie durch die gestrichelte Linie 54 in F i g. 1 veranschaulicht. Werden solche Spulen andererseits mit gekröpften Abschnitten 40 gebildet, die einen Winkel C zwischen sich einschließen, der geringer als der aus den Mittellinien der Lücken 16 gebildete Winkel A ist, so wie in Fig. 3 dargestellt, so lassen sich die Spulen nicht aus der Wickelform auf die Nadeln 12 überführen.

Für diesen Fall ist die Gestaltung nach den Fig.4, 5 und 6 zweckmäßig. Die hier betrachtete Maschine umfaßt eine Spulenform 64 mit zusammenklappbaren Tei-

Ien66,68.

Die Spulenformteile 66,68 haben freistehende Enden 70, 72 und eine Mehrzahl von gestuften Abschnitten 74, 76, 78, 80, 82, die im Durchmesser zunehmend größer werden, zum Herstellen von zunehmend größeren konzentrischen Spulen. Der Abschnitt 74 mit dem kleinsten Durchmesser liegt an den Enden 70, 72, wie sich am besten aus Fig. 5 erkennen läßt. Ferner sieht man in F i g. 5 eine einlagige, präzisionsgewickelte Spule 38 auf Stufenabschnitt 74.

Jeder Stufenabschnitt 74 bis 82 des Spulenformteils 68 hat Seitenteile 84,86, die derart gestaltet sind, daß sie die gekröpften Abschnitte 40 der Spulen 38 bilden; die Spulenformteile 66,68 haben weitere Seitenteile, die derart geformt sind, daß sie die Endabschnitte 42, 46 und die is Seitenabschnitte 44 der Spulen 38 bilden. Das Spulenformteil 68 hat, ausgehend von dem Ende 72, eine bogenförmige Ausnehmung 85; die Seitenteile 84, 86 enden an dieser Ausnehmung. Die Ausnehmung 85 ist derart gestaltet und angeordnet, daß sie die Enden 14 der Nadeln 12 und herkömmliche Nutführungen 7 aufzunehmen vermag, so wie in Fig. 5 dargestellt. Wie man am besten aus Fig.4 erkennt, haben die Lücken 88 zwischen den Nadeln hier divergierende Seitenflächen, so daß die nach F i g. 3 unter Zugrundelegung des Winkels C gewickelten Spulen ohne weiteres auf die Nadeln 12 überführt werden können.

Im folgenden soll insbesondere auf Fig.6 eingegangen werden. Hier haben die Nadeln 12 einander benachbarte ebene Seitenflächen 20', 22', die anstelle der parallelen Seitenflächen 20, 22 gemäß F i g. 1 nunmehr unter einem Winkel 90 divergieren. Hierdurch wird ein Freiraum geschaffen, der ein Überführen der Spule von der Spulenform 64 auf die Nadeln 12 erlaubt, und durch den ferner die Spule 38 in die gewünschte geneigte Position verschwenkt werden kann, was durch die gestrichelte Linie 54 in Fig.2 dargestellt ist. Wie man sieht, divergieren die geradlinigen Nadelflanken 20', 22' nach einwärts gegen die Achse 18 der zylindrischen Anordnung der Nadeln 12.

Die divergierenden Nadelflanken der Lücken 88 sind jeweils radial zur Achse 18 hin ausgerichtet, was man aus der strichpunktierten Linie 92 in F i g. 6 erkennt. Der Radius 92 halbiert den Winkel 90. so daß die divergierenden Nadelflanken 20'. 22' gleiche Winkel mit dem Radius 92 bilden. Erfindungsgemäß beträgt der Winkel 90 zwischen den Nadelflanken 20'. 22' jeweils 10 Grad.

Die Seitenteile 84. 86 der Stufenabschnitte 74 bis 82 des Spulenformteiles 68 sind jeweils derart angeordnet, daß die gekröpften Abschnitte 40 der hierauf gewickelten Spulen 38 Winke! zwischen sich einschließen, die geringfügig kleiner sind als der zwischen entsprechenden Lückenradien 92; dabei schneiden sich die projizierten Mittellinien der gekröpften Abschnitte 40 an Punkten, die außerhalb der Achse 18 auf der Seite entfernt von Endabschnitt 42 liegen, wie oben im Zusammenhang mit Fig.3 beschrieben wurde. Man erkennt ferner, daß die gekröpften Abschnitte 40 der Spulen 38, die auf das Spulenformteii 68 aufgewickelt werden, zu den der Außenseite der Spule benachbarten, ebenen Nadelflanken 22' parallel verlaufen, siehe Bezugszeichen 40-1 in Fig. 6. Dies erlaubt das Einführen von Nadeln 12 zwischen auf der Spulenform 64 verbleibende Windungen, wie in Fig. 5 dargestellt. Nach dem Zusammenklappen der Spulenformteile 66,68 werden die Windungen des Drahtes von der Form 64 auf jeweils die Nadeln 12 übertragen, die von der betrachteten Spule umspannt werden, wobei die abgekröpften Abschnitte 40 in die Lücken 88 mit den divergierenden Nadelflanken eingeführt werden.

Bei einem Winkel von 10 Grad zwischen den Nadclflanken 20' und 22' läßt sich die gewickelte und auf die Nadeln 12 unter einem Winkel von 90 Grad überführte Spule 38 in die in bezug auf die Nadeln geneigte Haltung verschwenken, so wie durch die gestrichelte Linie 54 in Fi g. 2 veranschaulicht. Die divergierenden Nadclflanken erlauben es, daß die gekröpften Abschnitte 40 in einer Ebene senkrecht zu den Nadeln verschwenkt werden, so daß die den Innenseiten der gewickelten Spulen benachbarten Nadelflanken 20' berührt werden, siehe Bezugszeichen 40-2 in Fig. 6. Wie man sieht, schneiden die Projektionen der die gekröpften Abschnitte tragenden Flächen 86 des Spulenformtcilcs 68 an Punkten 94 96, 98, 100, bzw. 102, die auf der dem Endabschnitt 42 abgewandten Seite der Achse 18 liegen.

Im Falle des gewählten Ausführungsbeispicles ist der Winkel 90 zwischen den Nadelflanken 20', 22' einander benachbarter Nadeln 12 bei allen Nadeln gleich gewählt, nämlich zu 10 Grad, um identische Nadeln verwenden zu können. Es wäre jedoch auch möglich, diesen Winkel 90 zwischen den divergierenden Nadclflanken derart zu wählen, daß eine für jede Spule erforderliche, genaue Drahtwinkeländerung möglich wäre. Im Falle des dargestellten Ausführungsbeispieles, wobei die Spulen 38 drei, fünf, sieben, neun bzw. elf Nadeln 12 umfassen, erkennt man, daß die Spulen, deren Winkel C dem Winkel 90 Grad am nächsten kommt, den größten Winkel 90 zwischen den Nadeln 12 benötigen, und daß die Spulen, deren Winkel C von 90 Grad abweicht, einen entsprechend dem Maß der Abweichung kleineren Winkel 90 erfordern. So kann der Winkel 90 bei den Spulen, die drei bzw. elf Nadeln umfassen, beispielsweise auf 5 Grad reduziert werden, während die Spulen, die fünf, sieben oder neun Nadeln umfassen, die jeweils auf die Spulenformabschnitte 76,78,80 aufgewickelt sind, einen Winkel 90 von 10 Grad erfordern. Man versteht ferner, daß bei genauerer Betrachtung auch noch andere Winkel als die genannten verwendet werden können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Spuleneinziehmaschine für einlagig gewickelte Spulen für genutete Ständerblechpakete elektrischer Maschinen, welche Spulen Seitenteile mit gekröpften Abschnitten aufweisen, mit einer zylindrischen Anordnung zueinander paralleler, über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordneter Einziehnadeln, wobei benachbarte Einziehnadeln zwischen einander zugewandten ebenen Flanken Lücken begrenzen, deren Breite zur Achse der zylindrischen Anordnung hin zunimmt, und die zur Aufnahme der gekröpften Abschnitte dienen, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (90) zwischen den Flanken (20', 22') benachbarter Einziehnadeln (12) etwa 10 Grad beträgt, und daß der Winkel zwischen den gekröpften Abschnitten (40) einer jeden Spule so gewählt ist, daß die gekröpften Abschnitte in ihrer während des Einziehens angenommenen Lage in zur Achse (18) der zylindrischen Anordnung radialen Ebenen liegen.

2. Spuleneinziehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (90) zwischen den Flanken benachbarter Einziehnadeln in Abhängigkeit von der Spulenweite modifiziert ist.

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