DE3329290C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einziehen vorgewickelter Spulen in die Statornuten elektrischer Maschinen mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 1 und 2.

Eine derartige Vorrichtung zeigt die DE-OS 25 43 367. Diese bekannte Vorrichtung weist Nadeln auf, die achs­ parallel zum Stator auf einem Zylinder angeordnet sind, dessen Durchmesser der Statorbohrung entspricht und die die vorgewickelten Spulen halten. Weiter sind zwei inner­ halb des durch die Nadeln definierten Zylinders axial geführte Einziehköpfe vorhanden, mit denen die vorgewic­ kelten Spulen in die Statornuten eingezogen werden. In den Rand des ersten, innenliegenden Einziehkopfs sind achs­ parallele Nuten eingearbeitet, in die die Nadeln gleitend eingreifen. Der erste Einziehkopf weist erste Einziehflä­ chen auf, die sich durch die Lücken des Nadelkranzes hindurch bis zu dem der Statorbohrung entsprechenden Na­ delkranz-Außendurchmesser hin erstrecken und welche auf die Spulen der Hilfswicklung einwirken. Der zweite, den freien Nadelenden zugewandte vordere Einziehkopf weist zweite Einziehflächen auf, die auf die Spulen der Haupt­ wicklung, die zu den ersten Spulen versetzt angeordnet sind und diese überlappen, einwirken, wobei sich die zwei­ ten Einziehflächen radial bis zu den Nadeln erstrecken. Dabei stehen die Kopfteile der zueinander versetzt ange­ ordneten Spulen am Ende des Einziehvorgangs miteinander unter Reibung in Kontakt, woraus sich Probleme ergeben können. Außerdem besteht die Gefahr, daß einzelne Drähte des Spulenteils zwischen den Nadeln und dem Heberaufbau beim Rückholen der Vorrichtung aus dem Stator zerquetscht werden. Der Heberaufbau erstreckt sich nicht bis zur Lage der Achsen der in die Einziehfläche eingeführten Nuten.

Die US-PS 38 45 548 betrifft eine Vorrichtung zum Einzie­ hen von teilweise sich überlappenden vorgewickelten Spulen in Statornuten elektrischer Maschinen mit Nadeln, die axial zum Stator auf einem Ring angeordnet sind, dessen Durchmesser dem Innendurchmesser des Stators entspricht. Innerhalb des durch die Nadeln definierten Ringes sind axial geführte übereinander angeordnete Einziehköpfe vor­ gesehen, wobei in den Rand des unteren Einziehkopfes axia­ le Nuten eingearbeitet sind, in die die Nadeln gleitend eingreifen. Durch entsprechende Einziehflächen können erste und zweite Spulen, die versetzt zueinander angeord­ net sind und sich teilweise überlappen, manipuliert wer­ den. Die Einziehflächen des zweiten Einziehkopfes erstrec­ ken sich aber in radialer Richtung nur bis zu einem Be­ reich, der vor den Nuten im zweiten Einziehkopf endet. Ein leichtes Einziehen der Spulen wird dadurch beeinträch­ tigt und außerdem kann es zu Beschädigungen der Spulen kommen, weil die Kopfteile der Spulen gegen die Nadeln an­ gedrückt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs ge­ schilderte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß die Spulen ohne gegenseitigen Reibungskontakt in die Stator­ nuten eingezogen werden können und ein Einbeißen des Ein­ ziehkopfes in den Kopfteil einer Spule verhindert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die in den Ansprüchen 1 und 2 gekennzeichneten Merkmale. Die Unteransprüche ent­ halten zweckmäßige weitere Ausbildungen.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird ein gegen­ seitiges Stören der Spulenendabschnitte weitgehend ver­ mieden, wenn eine Mehrzahl Spulenlagen in einen Stator­ kern eingezogen wird; die Spulen werden eingezogen, ohne daß sie beschädigt werden, und zwar auch dann, wenn für die Mehrzahl der Spulen schlechte Einziehbedingungen vor­ liegen, z. B. kleiner Wickelschritt, zu großer oder zu kleiner Durchmesser oder ein hohes Volumenverhältnis der Spulen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Verformung der Spulenendabschnitte zu vorbestimmter Form und Größe ohne weiteres erfolgen kann, nachdem die Spulen eingezogen sind.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie I-I von Fig. 2;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Perspektivansicht eines Spulenabstreifers, der die Einziehköpfe von Fig. 1 bildet;

Fig. 4 bis 6 Perspektivansichten von Modifikationen des Spulenabstreifers von Fig. 3;

Fig. 7 eine vordere Schnittansicht der Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, ent­ lang der Linie VII-VII von Fig. 8;

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 7;

Fig. 9 eine geschnittene Draufsicht, die in größerem Maßstab den Eingriff einer Nadel nach Fig. 7 in den zweiten Einziehkopf zeigt;

Fig. 10 eine Perspektivansicht des Spulenabstreifers von Fig. 7;

Fig. 11 eine Perspektivansicht der Nadel von Fig. 7;

Fig. 12 bis 20 geschnittene Draufsichten entsprechend Fig. 9, die Modifikationen von Fig. 7 zeigen.

Nachstehend wird die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform erläutert. Nadeln 4 sind in Form eines Rings so angeordnet, daß sie Nuten 15 eines Stators 1 entsprechen, und sind an ihren unteren Enden mittels nicht gezeigter Stifte mit einem Basisteil 8 verbunden. Führungskeile 5 sind in Form eines Rings angeordnet, der außerhalb der Nadeln 4 positioniert ist. Ein unterer Einziehkopf 13, der ein Block mit einer konisch geneig­ ten Fläche ist, ist auf dem oberen Ende einer Stange 9 mittels einer Schraube 17 befestigt. Die Stange 9 wird durch eine Antriebseinheit, die ein Hydraulikzylinder sein kann (nicht gezeigt), in Vertikalrichtung angetrie­ ben. Der Einziehkopf 13 ist an seiner Außenumfangsfläche mit Nuten 13 a versehen, die in Axialrichtung des Stators 1 orientiert sind. Die Nadeln 4 sind in jede Nut 13 a im Schiebesitz eingepaßt. Keilschieber 7 sind jeweils zwi­ schen benachbarten Führungskeilen 5 der ringförmigen Keilanordnung montiert und so angetrieben, daß sie in Vertikalrichtung durch nicht gezeigte Antriebsmittel (z. B. Hydraulikzylinder) bewegbar sind, so daß die Keil­ schieber 7 sich längs den Führungskeilen 5 in Vertikal­ richtung gleitend bewegen.

Ein zweiter Einziehkopf 12, der mit drei radial verlau­ fenden Preßelementen 12 a versehen ist, ist auf den er­ sten Einziehkopf 13, der eine im wesentlichen konische Oberfläche aufweist, aufgesetzt und daran mittels der Schraube 17 gesichert. Dadurch sind zwei Einziehköpfe konzentrisch zueinander angeordnet und festgelegt, sie bilden gemeinsam einen Spulenabstreifer. Der zweite Einziehkopf 12 weist eine ebene und horizontal verlau­ fende untere Fläche auf.

Der zweite Einziehkopf 12 besitzt am Außenumfang Ab­ schnitte, die sich radial und axial bis zu den Nuten 13 a des ersten Einziehkopfs 13 erstrecken, in denen sie Na­ deln 14 tragen, die in die Nuten 13 a eingreifen. Zwischen jeweils zwei der drei radial verlaufenden flügelförmigen Preßelemente 12 a des zweiten Einziehkopfs 12 sind Aus­ schnitte 11 ausgebildet, die ausreichend groß zur Auf­ nahme einer Spule sind.

Fig. 3 zeigt perspektivisch den zweiten und den ersten Einziehkopf 12 und 13 dieser Ausführungsform. Die Nuten 13 a in der Außenumfangsfläche des ersten Einziehkopfs 13 sind parallel zur Achse Z-Z′. In die Nuten sind die Nadeln 4 und 14 eingepaßt. Die Nadeln 14 sind an dem zweiten Einziehkopf 12 befestigt. Anders als die Nadeln 4 bewegen sich somit die Nadeln 14 zusammen mit dem Ein­ ziehkopf 12 in die gleiche Richtung. Durch die Nadeln 14 sind der zweite Einziehkopf 12 und der erste Einziehkopf 13 einander mittig und gegeneinander verdrehfest zugeord­ net. Die Nadeln 14 können mit dem zweiten Einziehkopf 12 durch Schweißen, durch Klebverbindung, mit Stiften oder Schrauben verbunden sein, und zusätzlich können sie mit dem anderen Ende am ersten Einziehkopf 13 mit bekannten Mitteln, z. B. durch Verschrauben, befestigt sein.

Nachstehend wird das Einsetzen von eine erste Lage bil­ denden Spulen 2 und von eine zweite Lage bildenden Spulen 3, die die Spulen 2 überlappen, in die Nuten 15 des Sta­ tors 1 unter Anwendung der angegebenen Einziehvorrichtung erläutert. Zuerst werden der obere und der untere Einzieh­ kopf 12 und 13 nach unten in die in Fig. 1 strichpunktiert gezeigte Lage bewegt, und die ersten und die zweiten Spulen 2 und 3 werden in die Positionen 2′ und 3′ ent­ sprechend den strichpunktierten Linien gebracht. Diese Ausführungsform ist so aufgebaut, daß drei eine erste Lage bildende Spulen 2′ und drei eine zweite Lage bilden­ de Spulen 3′ entsprechend Fig. 2 angeordnet und einge­ setzt werden. Zuerst werden die Spulen 3′ der zweiten Lage zwischen die Nadeln 4 eingeführt und längs den Na­ deln 4 nach unten bewegt. Sie liegen an der Oberfläche des Einziehkopfs 13 an, ohne daß der zweite Einziehkopf 12 ihre Abwärtsbewegung stört, und zwar in den Ausschnitten 11. Die Spulen 2′ der ersten Lage werden sodann in sol­ cher Weise angeordnet, daß eine Seite quer über einer Einziehfläche 12 b eines Preßelements 12 a des oberen Ein­ ziehkopfs 12 zu liegen kommt.

Wenn der obere Einziehkopf 12 und der untere Einziehkopf 13 nach dem Einsetzen der Spulen 2′ und 3′ nach oben be­ wegt werden, schiebt der obere Einziehkopf 12 die Spulen 2 der ersten Lage mittels der Einziehflächen 12 b nach oben. Die Spulen 2 der ersten Lage werden in Axialrich­ tung in die Nuten 15 des Stators 1 unter Führung durch die Nadeln 4 eingesetzt. Wenn sie sich an den oberen En­ den der Nadeln 4 vorbeibewegen, werden die Endabschnitte der Spulen 2 durch die Einziehflächen 12 b des oberen Ein­ ziehkopfs 12 und die äußeren Seitenflächen der bewegli­ chen Nadeln 14 in Richtung zur Außenumfangsseite nach radial außen gepreßt und dadurch geformt.

Ebenso schiebt der untere Einziehkopf 13 die Spulen 3 der zweiten Lage nach oben und bringt zusammen mit den Spulen 2 der ersten Lage die Spulen 3 der zweiten Lage in die Nuten 15 des Stators 1 ein. Wenn sich die Spulen 3 der zweiten Lage an den oberen Enden der Nadeln 4 vor­ beibewegen, werden die Endabschnitte dieser Spulen durch die Oberfläche und die Außenumfangsabschnitte des unte­ ren Einziehkopfs 13 radial nach außen gepreßt. Dabei be­ steht keine Gefahr, daß die Spulen 2 und 3 der ersten und der zweiten Lage dadurch beschädigt werden, daß sie durch die zum Einführen und Einpassen der Spulen in die Nuten ausgeübten Kräfte gegeneinandergedrückt werden.

Der zweite Einziehkopf 12 übergreift die Nadeln 4 bis zu deren radial äußeren Seitenflächen, so daß auch keine Gefahr besteht, daß sich die Spulen zwischen den Einzieh­ köpfen 12 und den Nadeln 4 während der Abwärtsbewegung der Einziehköpfe verfangen.

Ausführungsformen der beweglichen Nadeln 14 werden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 erläutert. Die bewegli­ chen Nadeln 14 sind in Fig. 3 jeweils mit Kanten 18 ausgebildet. In der oberen Hälfte sind die beweglichen Nadeln 14 jedoch bevorzugt flach und glatt, um eine Beschädigung der Spulen zu vermeiden. Fig. 4 zeigt eine Modifikation, bei der die beweglichen Nadeln 14′ keine Kanten aufweisen und auf ihrer ganzen Länge eben und glatt sind. Diese Art ist dann vorteilhaft, wenn die beim Spuleneinziehen auf die Nadeln ausgeübten Kräfte gering sind, wenn z. B. die Spulen ein kleines Volumen haben oder die Bedingungen zum Einpassen der Spulen gut sind.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der zweite Einziehkopf 12 und die beweglichen Nadeln 14 als einteilige Einheit ausgebildet sind. Fig. 6 zeigt eine weitere Abwandlung, bei der die oberen Abschnitte der beweglichen Nadeln 14 nach oben so verlängert sind, daß ihre oberen Enden jeweils gleichzeitig als Teil einer der Preßflächen 12 b des zweiten Einziehkopfs 12 dienen. Damit die Vorrichtung die vorgenannten Funktionen aus­ üben kann, ist es wichtig, daß die Schrägflächen A am oberen Ende des zweiten Einziehkopfs 12 jeweils glatt in eine Außenumfangsfläche B der beweglichen Nadeln 14 über­ gehen.

Die vorstehend erläuterte Ausführungsform kann zum Ein­ ziehen einer konzentrisch gewickelten 3-Phasenwicklung mit 4-Polen für 36 Nuten verwendet werden, die Vorrich­ tung ist jedoch nicht auf diese Wicklung beschränkt.

Eine weitere Ausführungsform ist in den Fig. 7 und 8 gezeigt. Diese unterscheidet sich von der Ausführungs­ form nach den Fig. 1 und 2 dadurch, daß sich am Außen­ umfang des zweiten Einziehkopfs 12 Abschnitte in den Bereich der Nadeln und in Kontakt mit den Nadeln 4 c gleit­ beweglich erstrecken.

Wenn der zweite Einziehkopf 12 in Kontakt mit den Nadeln gebracht wird, ist die einfachste Querschnittsform die­ jenige von Fig. 20, wobei der Kontakt nur an einer Um­ fangsfläche des Statorkerns (Statorzahn 1′) erfolgt. Dabei können Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der relativen Lagen des zweiten Einziehkopfs 12 und der Nadeln auftreten. Um diesen Nachteil zu unterbinden, kann der Kontakt an mehr als zwei Flächen des Statorkerns ein­ schließlich Umfangs- und Radialflächen gemäß Fig. 10 er­ folgen, wobei perspektivisch der zweite Einziehkopf 12 und der erste Einziehkopf 13 dieser Ausführungsform ge­ zeigt sind.

Der zweite Einziehkopf 12, der im wesentlichen in Form einer Kanonenkugel ausgebildet ist, weist drei Ausschnitte 11 wie die Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 auf, so daß er Preßorgane 12 c von radial verlaufender Vertikal­ flügel-Form hat.

Wie Fig. 9 genauer zeigt, ist dabei jedes Preßorgan 12 c an einem Abschnitt seines Außenumfangs mit einer Nut aus­ gebildet, die in Axialrichtung des Statorkerns 1 ver­ schiebbar, Kontakt mit einer der Nadeln 4 c aufweist.

Der erste Einziehkopf 13 weist an seinem Außenumfang eine Vielzahl Nuten 13 a auf, die in Axialrichtung verlau­ fen und zum Einsetzen der Nadeln 4 und 4 a dienen, wie noch erläutert wird.

Fig. 11 ist eine Perspektivansicht einer Nadel 4 c, die mit dem ersten und dem zweiten Einziehkopf 12 und 13 in Kontakt gelangt. Jede Nadel 4 c ist mit einem axial ver­ laufenden Vorsprung zur Anlage am zweiten Einziehkopf 12 gemäß Fig. 9 ausgebildet. Der Vorsprung kann sich über die Gesamtlänge der Nadeln erstrecken. Um jedoch die Steifigkeit der Nadeln nicht zu beeinträchtigen, ist der Vorsprung bevorzugt nur in einem Bereich jeder Nadel ausgebildet, der in Eingriff mit dem zweiten Einzieh­ kopf 12 gebracht wird.

Das Einziehen der Spulen erfolgt, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 ausführlich geschildert.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung werden modifizierte Formen des Eingriffs zwischen den Abschnitten am Außen­ umfang des zweiten Einziehkopfs 12 und den Nadeln erläu­ tert.

Die Fig. 12 bis 14 zeigen diese Abschnitte, die mit Nuten versehen sind, und die Nadeln 4 e, 4 g, 4 i, die jeweils mit einem Vorsprung versehen sind, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 9 erläutert wurde.

In der Ausführungsform nach Fig. 12 ist der Bereich des zweiten Einziehkopfs 12 e, der mit den Spulen 2 der ersten Lage in Kontakt gebracht wird, gegenüber dem entsprechen­ den Bereich der Ausbildung von Fig. 9 größer. Diese Aus­ führungsform eignet sich insbesondere, wenn der Magnet­ kern eine relativ kleine Zahngröße aufweist.

Die Ausführungsform nach Fig. 13 ermöglicht eine Ver­ größerung der Querschnittsfläche der Nadeln gegenüber der Ausbildung nach Fig. 9, wodurch die Steifigkeit der Nadeln in vorteilhafter Weise erhöht wird.

Die Ausführungsform nach Fig. 14 ermöglicht einen Eingriff an gewölbten Flächen. Diese Ausbildung trägt zu einer Kostensenkung bei, weil die Teile einfache Formen haben.

Die Modifikationen nach den Fig. 15 bis 18 stehen im Gegen­ satz zu der Ausbildung nach Fig. 9. Das heißt, die Vor­ sprünge sind an den Außenumfangsabschnitten des zweiten Einziehkopfs 12 ausgebildet, während die Nuten in den Nadeln ausgebildet sind.

Nach Fig. 15 kann die Fläche jeder Nadel, mit der die Spulen gehalten sind, gegenüber der Ausbildung nach Fig. 9 vergrößert werden, wodurch die Stabilität, mit der die Spulen in ihrer Lage gehalten werden, gesteigert wird. Die Ausbildung nach Fig. 16 ermöglicht eine Ver­ größerung der Querschnittsfläche der Nadeln gegenüber der Ausbildung nach Fig. 15, wodurch die Steifigkeit der Nadeln in vorteilhafter Weise erhöht wird.

Fig. 17 zeigt eine Ausbildung, bei der der Außenumfangs­ abschnitt des zweiten Einziehkopfs 12 näher am Magnet­ kern 1′ liegt als bei der Ausbildung nach Fig. 15. Durch diese Ausbildung werden die Spulen 2 der ersten Lage stärker gepreßt und verformt, wodurch wiederum die Spu­ len 3 der zweiten Lage leichter einpaßbar sind.

Die Ausbildung nach Fig. 18 zeigt einen Eingriff an ge­ wölbten Flächen; sie ist einfach und führt zu Kostenein­ sparungen.

Fig. 19 zeigt eine der Fig. 9 ähnliche Ausbildung, bei der an den Außenumfangsabschnitten des zweiten Einzieh­ kopfs 12 Vorsprünge und in den Nadeln Nuten ausgebildet sind. Die Ausbildung nach Fig. 19 ist insofern vorteil­ hafter als diejenige nach Fig. 9, weil die Steifigkeit der Nadeln verbessert werden kann.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Einziehen vorgewickelter Spulen in die Statornuten elektrischer Maschinen,

• - mit Nadeln (4), die achsparallel zum Stator auf einem Zylinder angeordnet sind, dessen Durchmesser der Statorbohrung entspricht und die die vorgewickelten Spulen halten, und
• - mit zwei innerhalb des durch die Nadeln (4) definier­ ten Zylinders axial geführten Einziehköpfen (12, 13), mit denen die vorgewickelten Spulen in die Stator­ nuten (15) eingezogen werden,
• wobei in den Rand des ersten, innenliegenden Einzieh­ kopfs (13) achsparallele Nuten (13 a) eingearbeitet sind, in die die Nadeln (4) gleitend eingreifen,
• wobei der erste Einziehkopf (13) erste Einziehflächen (13 b) aufweist, welche sich durch die Lücken des Nadelkranzes hindurch bis zu dem der Statorbohrung entsprechenden Nadelkranz-Außen­ durchmesser hin erstrecken, und welche auf die Spulen der Hilfswicklung einwirken,
• wobei der zweite, den freien Nadelenden zugewandte, vordere Einziehkopf (12) zweite Einziehflächen (12 b) aufweist, die auf die Spulen der Hauptwicklung, die zu den ersten Spulen versetzt angeordnet sind und diese überlappen, einwirken, und
• wobei sich die zweiten Einziehflächen (12 b) radial bis zu den Nadeln (14) erstrecken,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß sich die zweiten Einziehflächen (12 b) axial bis zum Bereich der Nuten (13 a) des ersten Einziehkopfs (13) erstrecken, und
• - daß diejenigen Nadeln (14), zu denen sich diese Ein­ ziehflächen (12 b) radial erstrecken, an diesen befe­ stigt sind.

2. Vorrichtung zum Einziehen vorgewickelter Spulen in die Statornuten elektrischer Maschinen,

• - mit Nadeln (4), die achsparallel zum Stator auf einem Zylinder angeordnet sind, dessen Durchmesser der Statorbohrung entspricht und die die vorgewickelten Spulen halten,
• - mit zwei innerhalb des durch die Nadeln (4) defi­ nierten Zylinders axial geführten Einziehköpfen (12, 13), mit denen die vorgewickelten Spulen in die Sta­ tornuten (15) eingezogen werden,
• wobei in den Rand des ersten, innenliegenden Einzieh­ kopfs (13) achsparallele Nuten (13 a) eingearbeitet sind, in die die Nadeln (4) gleitend eingreifen,
• wobei der erste Einziehkopf (13) erste Einziehflächen (13 b) aufweist, welche sich durch die Lücken des Nadelkranzes hindurch bis zu dem der Statorbohrung entsprechenden Nadelkranz-Außendurchmesser hin er­ strecken, und welche auf die Spulen der Hilfswicklung einwirken,
• wobei der zweite, den freien Nadelenden zugewandte, vordere Einziehkopf (12) zweite Einziehflächen (12 b) aufweist, die auf die Spulen der Hauptwicklung, die zu den ersten Spulen versetzt angeordnet sind und diese überlappen, einwirken, und
• wobei sich die zweiten Einziehflächen (12 d) radial bis zu den Nadeln (14) erstrecken,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß sich die zweiten Einziehflächen (12 d) axial bis zum Bereich der Nuten (13 a) des ersten Einziehkopfes (13) erstrecken,
• - daß diejenigen Nadeln (4), zu denen sich diese Ein­ ziehflächen (12 d) radial erstrecken, einen verminder­ ten Querschnitt aufweisen, und
• - daß der zweite Einziehkopf (12) sich bis in den Bereich erstreckt, der der Querschnittsverminderung entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweiten Einziehflächen (12 b) axial bis in die Nuten (13 a) des ersten Einziehkopfs (13) erstrec­ ken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verminderte Querschnitt der Nadeln (4 c, e, g, i, k, m, o, s, q, s) und die Querschnittsverminderung ineinandergreifen.