DE3309051C2 - Dreiphasige Wechselstromwicklung für einen Linearmotor - Google Patents

Abstract

Es wird eine aus drei elektrischen Kabeln (1, 2, 3) bestehende, vorgefertigte Wicklung für einen elektrischen Linearmotor angegeben, die mittels Halbschalen (8) zusammengehalten wird, in denen die für die Nutenbereiche bestimmten Teile der Kabel liegen. Die Halbschalen (8) sind mit Erweiterungen ausgerüstet, an denen federnde Vorsprünge (10) angebracht sind. Mit den Erweiterungen und den Vorsprüngen sind die Halbschalen an zugfesten Haltebändern (5, 6) festgelegt, die sich über die ganze Wicklungslänge erstrecken.

Description

— daß die Halterungen als Halbschalen (8) ausgebildet sind, deren Erweiterungen (9) sich im wesentlichen quer zur Achsrichtung der Halbschalen (8) erstrecken und die mit federnden Vorsprüngen (10) ausgerüstet sind,

— daß die Halbschalen (8) im Bereich der Erweiterungen (9) mittels der federnden Vorsprünge (10) an den Haltebändern (5,6) durch Einrasten unverrückbar festgelegt sind und

— daß die Haltebänder (5,6) in der fertigen Wicklung auf der offenen Seite der Halbschalen (8) und damit über den in denselben liegenden Kabeln (1, 2, 3) angebracht sind, so daß die Kabel (1,2,3) in den Halbscha'en (8) festgelegt sind.

2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei nebeneinanderliegende Halbschalen (8) in einem Bauteil zusammengefaßt sind.

3. Wicklung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß außen an den Halbschalen (8) seitwärts abstehende, federnde Arme (11) angebracht sind,

4. Wicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an sich flachen Haltebänder (5,6) im Bereich (A) der Erweiterungen (9) auf beiden Seiten eingeschnitten und U-förmig gebogen sind.

5. Wicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Wicklungsstränge halbsteife, beim Biegen nicht rückfedernde Kabel (1,2,3) eingesetzt sind.

Linearmotoren sind für elektrische Antriebe unterschiedlicher Art seit langem bekannt. Es gibt dabei sowohl Gleichstrom- als auch Wechselstrom-Synchron- und Asynchronmotoren. Beim Linearmotor sind sowohl Stator als auch Läuferteil im Gegensatz zum konventionellen Motor nicht kreisförmig, sondern geradlinig angeordnet. Die elektrische Energie wird dabei so in mechanische Energie umgesetzt, daß sie unmittelbar für eine Translationsbewegung nutzbar wird. Einsat/.gcbiete der Linearmotoren sind beispielswei.se der Personenverkehr, das Förder- und Transportwesen, ITieUbiincler. Gepäcktransport Bergbau, Kräne, Schleppanlugen. Schlitten von Werkzeugmaschinen und die Betätigung von Schiebern. Der Linearmotor kann prinzipiell eine in den Nuten des Induktors angeordnete Erregerwicklung haben, die bei Wechselstrom dreiphasig ausgebildet isL Der Läuferteil besteht dann entweder aus einer Schiene

ίο aus elektrisch gut leitendem Material, wie Kupfer oder Aluminium (Asynchronmotor), oder aus permanentmagnetischem Material (Synchronmotor). Es sind allerdings auch Linearmotoren bekannt, bei denen die Wicklung im Läuferteil angeordnet ist

In Abhängigkeit vom Einsatzgebiet der Linearmotoren sind deren Statoren mehr oder weniger lang. Die größte Länge eines Stators liegt heute wohl dann vor, wenn ein solcher Linearmotor zum Antrieb einer Magnetschwebebahn für Schnellverkehr eingesetzt wird.

Damit die drei Wicklungsstränge nicht am Montageort einzeln in die Nuten des Induktors eingelegt und in denselben festgelegt werden müssen, werden die Wicklungen vorgefertigt, auf Spulen aufgewickelt, mit den Spulen zum Montageort transportiert und dort als Einheit in die Nuten des Induktors eingebaut. Durch diese Vorfertigung ergibt sich eine erhebliche Montageerleichterung.

Bei der bekannten Wicklung nach der DE-OS 29 20 478 sind die Wicklungsstränge in Halterungen angeordnet, die als Rohrstücke ausgebildet sind. Jedes Rohrstück besteht aus einer Halbschale und einem Verschlußelement, das an beiden axialen Enden zur Unterstützung der Wickelköpfe der Wicklungsstränge verlängert ist. Obwohl die Rohrstücke durch Haltebänder miteinander verbunden sind, die sich über die ganze Länge der Wicklung erstrecken, kann es trotzdem geschehen, daß die Halterungen und damit die Wicklungsstränge aus ihrer Position verschoben werden, wenn die Wicklung zum Transport auf eine Spule aufgewickeil und zum Verlegen wieder von derselben abgewickelt wird. Das gilt insbesondere dann, wenn die Verlegung maschinell erfolgt. Das Einbringen der Wicklung in die Nuten des Induktors kann dadurch erschwert werden. Außerdem ist der Materialaufwand für die Halterungen dieser bekannten Wicklung relativ hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorgefertigte, dreiphasige Wechselstromwicklung für Linearmotoren anzugeben, bei der unter Beibehaltung einer guten Aufwickelbarkeit auf Spulen sichergestellt ist, daß die einzelnen Wicklungsstränge ihre vorgegebene gegenseitige Lage beibehalten und bei welcher der Malerialaufwand für die Festlegung der Wicklungsstränge gegenüber der bekannten Konstruktion vermindert ist Diese Aufgabe wird entsprechend den kenn/.eichncnden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Der Zusammenhalt der Wicklungsstränge und damit der Wicklung insgesamt wird durch die beiden Haltebänder erreicht, an welchen die Halbschalen unverrückbar festgelegt sind. Da in Richtung der Wicklung, also quer zu den Nutenbereichen der Wicklungsstränge, keine biegesteifen Teile vorhanden sind, läßt sich die fertige Wicklung problemlos auf eine Spule aufwickeln und auch wieder von derselben abnehmen. Die Halterungen sind so materialarm wie möglich ausgeführt, da sie nur in den für die Nuten bestimmten Bereichen der Wicklungsstränge vorhanden sind. Sie sind außerdem durch

federndes Einrasten an den Halterbändern festgelegt, so daß sie nicht in Richtung dieser Bänder verschoben werden können, sondern ihre einmal festgelegte Position unverrückbar beibehalten. Die Kabel der Wicklungsstränge sind somit an den Halterungen durch die Halterbänder festgelegt, so daß keine weiteren Befestigungselemente benötigt werden. Insgesamt werden dadurch . für die Wicklung weniger Teile benötigi, was Materialersparnis und einfachere Montage bedeutet

Besonders einfach kann die fertige Wicklung dann in den Nuten des Stators festgelegt werden, wenn an den Halbschalen seitwärts abstehende, federnde Arme angebracht sind, die in entsprechende Vertiefungen der Nuten einrasten.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind je zwei nebeneinanderliegende Halbschalen über ihre Erweiterungen zu einem einteiligen Bauteil zusammengefaßt Hierdurch kann auf einfache Weise eine zusätzliche Sicherung dagegen erreicht werden, daß die Halbschalen sich als Einzelteile, wenn auch nur geringfügig, in Umfangsrichtung um ihre Wicklungsstränge drehen, wodurch das Einrasten der federnden Arme in den Vertiefungen der Nuten verhindert würde.

Für die Wicklungsstränge werden vorteilhaft halbsteife Kabel eingesetzt, die bei ihrer Verformung zu den Wicklungssträngen mit Wickelköpfen nicht zurückfedern. Sie können dadurch mit einem Automaten zu der vorgefertigten Wicklung verarbeitet werden, und es sind in den Wickelköpfen kleinere Biegeradien möglich. Hierdurch kann auch die Breite der Wicklung verringert werden. Die Kabel sollen nur halbsteif, d. h. rückfederfrei, sein. Eine ausreichende Biegbarkeit für die Formung zur Wicklung und auch für das Aufwickeln der fertigen Wicklung auf eine Spule muß vorhanden sein.

Wenn die für die Wicklungsstränge verwendeten Kabel einen halbleitenden äußeren Mantel haben, wird auf mindestens einer Seite der Wicklung ein sich über deren gesamte Länge erstreckendes Erdungsband angebracht, das mittels der Halterbänder und der Halbschalen besonders einfach so festzulegen ist, daß es mit allen Windungen der Wicklungsstränge guten Kontakt hat.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen Ausschnitt aus einem Stator eines Lineannotors,

F i g. 2 einen solchen Ausschnitt in vergrößertem Maßstab,

F i g. 3 einen Querschnitt durch den Stator,

F i g. 4 eine Seitenansicht des Stators mit geschnittenen Wicklungssträngen,

F i g. 5 zwei zu einem Bauteil zusammengefaßte Halbschalen,

Fi g.bein Halteband.

Mit 1,2 und 3 sind drei elektrische Kabel bezeichnet, die die Wicklungsstränge einer dreiphasigen Wechselsiromv/icklung darstellen und zu einer zusammenhängenden Wicklung für den Stator eines Linearmotors zusammengefaßt sind. Der aus geschichteten Blechen bestehende Induktor 4 des Stators ist in Fig. 1 schemalisch mit angedeutet. Im Bereich der aus dem Induktor 4 hcrausragenden Wickelköpfe sind Haltebänder 5 und 6 angebracht, die über die gesamte Länge des Stators verlaufen und aus einem gut biegbaren, aber zugfesten Material bestehen. Vorzugsweise werden Halterbänder aus nichtrostendem Stahl eingesetzt.

Als Kabel 1,2 und 3 können beispielsweise halbsteife, beim Biegen nicht rückfedernde Mittel- oder Niederspannungskabel eingesetzt werden, die ein aus Kupferoder Aluminiumdrähten aufgebautes Leiterseil haben, über dem eine Leiterglättung liegen kann. Darüber ist eine Isolierung aus wärmebeständigem Material angeordnet über der noch ein als Schirm dienender Mantel aus leitfähig gemachtem Isolierstoff angeordnet sein kann. Eine vorgefertigte Wicklung für Linearmotoren mit derartigen Kabeln als Wicklungssträngen geht beispielsweise aus der DE-OS 30 06 382 hervor. An den parallel zueinander verlaufenden, für die Nuten 7 des Induktors 4 bestimmten Bereichen der Kabel 1,2 und 3 sind Halterungen angebracht, deren genauerer Aufbau aus F i g. 5 hervorgeht. Die Halterungen bestehen demnach aus einer Halbschale 8, welche sich über die gesamte Länge eines Wicklungsstranges erstreckt, der in der Nut 7 des Induktors untergebracht werden soll. An beiden Enden der Halbschale 8 sind Erweiterungen 9 angebracht, die sich im wesentlichen quer zur Richtung der Halbschale 8 erstrecken. An diesen Erweiterungen 9 sind federnde Vorsprünge 10 angebracht. Von diesen Vorsprüngen sind pro Erweiterung vier Stück vorgesehen, die sich paarweise gegenüberliegen, so wie es aus F i g. 5 ersichtlich ist. Außerdem weist jede Halbschale 8 in ihrem Verlauf seitwärts abstenende, federnde Arme 11 auf, deren genauere Position auch aus dem Schnittbild in F i g. 4 zu ersehen ist Mit diesen seitwärts abstehenden, federnden Armen kann die Halbschale in einer Nut 7 des Induktors 4 festgelegt werden, wobei die Arme 11 sich in der Endposition hinter entsprechende Vorsprünge Ϊ2 der Nut 7 legen und damit die Halbschale 8 sowie das in der Halbschale befindliche Kabel in der Nut 7 festlegen. In dem in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Halbschalen 8 zu einer Einheit miteinander verbunden. Hierdurch kann zusätzlich sichergestellt werden, daß die Halbschalen 8 nach ihrer Anbringung an den Kabeln 1,2 und 3 sich nicht in Umfangsrichtung um diese Kabel drehen. Ein solches Verdrehen muß vermieden werden, damit das Einlegen der Wicklung in die Nuten 7 des Induktors nicht kompliziert wird.

Für die Fertigstellung der kompletten dreiphasigen Wechselstromwicklung sind auch die in F i g. 1 schematisch angedeuteten Haltebänder 5 und 6 von Bedeutung. Ein solches Halteband ist beispielsweise in F i g. 6 dargestellt. Dieses Halteband besteht aus einem zugfesten, aber gut biegbaren Material. Ein solches Material ist beispielsweise nichtrostender Stahl. Zur Festlegung der Halbschalen 8 mit ihren Erweiterungen 9 sind die Haltebänder 5 und 6 speziell vorbehandelt. Sie sind in bestimmten Abständen mit kurzen Schnitten versehen, welche quer zu ihre Längsrichtung verlaufen. Der Abstand A zwischen zwei solchen Schnitten entspricht dem aus F i g. 5 ersichtlichen Abstand A von zwei federnden Vorsprüngen 10 an den Erweiterungen 9 der Halbschalen 8. In diesem Bereich A sind die Haltebänder 5 und 6 etwa U-förmig gebogen, so daß sie in diesem Bereich versteift sind. Zwischen je zwei Bereichen A verbleiben die Haltebänder 5 und 6 in den Zwischenstücken 12 jedoch gut flexibel, so daß die gute Aufwickelbarkeit der fertigen Wicklung nicht behindert wird. Zur Festlegung der Halbschalen 8 an den Haltebändern 5 und 6 werden die Haltebänder von oben zwischen die federnden Vorsprünge 10 gedrückt, so daß dieselben auf den U-förmig gebogenen Bereichen A der Erweiterungen 9 festgelegt werden. Hierbei legen sich gleichzeitig die Kanten 13, welche die U-förmigen Bereiche A begrenzen, an die Vorsprünge 10 an und verhindern dadurch, daß die Halbschalen 8 in Richtung der Haltebänder 5 und 6 verschoben werden können.

Die Halbschalen 8 können, wie bereits erwähnt, als Einzelteile ausgeführt sein. Sie können jedoch, so wie in F i g. 5 dargestellt, auch paarweise zu einer Einheit zusammengefaßt sein. Für den Fall der paarweisen Zusammenfassung ist es auch möglich, diese Halbschalen 8 nicht über die gesamte Länge des für die Nuten 7 bestimmten Bereiches durchgehen zu lassen, sondern beispielsweise an den gestrichelt eingezeichneten Linien 14 jeweils enden zu lassen. Hierdurch kann für die Festlegung der Wicklungsstränge zusätzlich Material eingespart werden. Es fehlt dann den Kabeln im mittleren Bereich der Nuten zwar der Schutz durch die Halbschalen, jedoch hat das keine größere Bedeutung, weil diese Nuten an unzugänglichen Stellen liegen und eine Beschädigungsgefahr daher weitgehendst ausgeschlossen

eingedrückt. Hierbei werden die federnden Arme 11 durch die etwas engere Nutöffnung in Richtung auf die Kabel zusammengedrückt. Sie federn wieder auseinander, wenn die Kabel ihre beispielsweise aus Fi g. 4 ersichtliche Position erhalten haben. Dabei legen sie sich hinter die Vorsprünge 12 der Nuten 7 und halten damit sowohl die Halbschale 8 als auch das zugehörige Kabel fest in der Nut 7. Auf diese Weise kann besonders einfach die gesamte vorgefertigte Wicklung mit wenigen Handgriffen in den Nuten 7 des Induktors 4 untergebracht werden.

Wenn, wie bereits weiter oben erwähnt, für die Wicklungsstränge elektrische Kabel verwendet werden, die einen äußeren leitfähigen Mantel haben, dann muß entlang der Strecke des Stators ein Erdungsband 15 verlegt werden. Dieses Erdungsband ist in F i g. 4 angedeutet.

Es wird zweckmäßig gleich bei der Herstellung der Wicklung mit an derselben angebracht und verläuft dann im wesentlichen parallel zu den Haltebändern 5 und 6 mindestens auf einer Seite der Wicklung. Hierzu kann es in die Halbschalen 8 mit eingelegt werden, so daß es durch die später eingelegten Kabel festgelegt wird. Die Kabel werden zusätzlich durch die steifen Bereiche A der Haltebänder 5 und 6 in den Halbschalen 8 festgehalten, wodurch auch auf das Erdungsband 15 gedrückt wird, das dadurch einen guten Kontakt mit den leitenden Mänteln der Kabel erhält. Das Erdungsband 15 wird an mindestens einem Ende der fertigen Wicklung an Erdpotential angeschlossen.

Bei der Herstellung einer dreiphasigen Wechsel-Stromwicklung entsprechend der Erfindung wird beispielsweise wie folgt vorgegangen:

In eine spezielle Fertigungseinrichtung wird zunächst eine Anzahl von Halbschalen 8 so eingelegt daß sie nicht mehr verrutschen kann. Es können hierzu einzelne Halbschalen 8 oder auch paarweise zusammengefaßte Halbschalen entsprechend Fig.5 verwendet werden. Der Abstand der Halbschalen 8 voneinander ist dabei so bemessen, daß er dem Abstand der Nuten 7 im Induktor 4 entspricht In die Haibschalen 8 werden dann die e!ektrischen Kabel 1, 2 und 3 eingelegt welche die Wicklungsstränge der Wicklung darstellen. Das Einlegen erfolgt schleifenförmig, so wie es schematisch aus F i g. 1 zu ersehen ist

Nach dem Einlegen der Kabel in die Halbschalen 8 werden die Haltebänder 5 und 6, so wie es bereits weiter oben geschildert worden ist, zwischen die federnden Vorsprünge 10 der Erweiterungen 9 der Halbschalen eingedrückt so daß die Halbschalen 8 fest und unverrückbar an den Haltebändern 5 und 6 angebracht sind. Gleichzeitig werden dadurch die Kabel 1,2 und 3 in den Halbschalen festgelegt bzw. die Halbschalen werden fest mit den Kabeln verbunden. Auf diese Weise kann nach und nach eine endlose Wicklung hergestellt werden, indem die Schleifen der Kabel immer weiter fortschreitend in neue Halbschalen 8 eingelegt werden. Die fertigen Teile der Wicklung können auf eine Spule aufgewickelt werden. Die Länge der Wicklung wird lediglich durch das Fassungsvermögen einer solchen Spule begrenzt

Zur Montage der Wicklung am Ort des Stators für den Linearmotor wird die fertige Wicklung von der Spule abgewickelt und in die Nuten 7 des Induktors 4 Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Dreiphasige Wechselstromwicklung für einen Linearmotor, der aus einem Läuferteil und einem langgestreckten Induktor mit Nuten zur Aufnahme der Wicklung besteht, bei welcher für die einzelnen Wicklungsstränge elektrische Kabel verwendet sind, die vor ihrer Einbringung in die Nuten des Induktors im Wege der Vorfertigung geformt und zu einer einteiligen zusammenhängenden Wicklung untereinander mechanisch fest verbunden sind, in welcher die Wicklungsstränge in den für die Nuten bestimmten parallelen Bereichen einen festen, dem Abstand der Nuten voneinander entsprechenden Abstand haben und in diesen Bereichen an langgestreckten, als Verschlußteile für die Nuten verwendbaren Halterungen aus mechanisch festem Isoliermaterial befestigt sind, die an beiden axialen Enden Erweiterungen aufweisen und an diesen Enden an gut biegbaren Haitebändern aus zugfestem Material festgelegt sind, die quer zur Richtung der Wicklungsstränge auf beiden Seiten der Wicklung über deren gesamte Länge verlaufen, dadurch gekennzeichnet,