DE3347195C2 - Anker für eine elektrische Maschine und Verfahren zu seiner Bewicklung - Google Patents

Abstract

Ein Pufferelement wird in die in einem Kern ausgebildeten offenen Schlitze eingesetzt. Begrenzungswände befinden sich an Zähnen auf beiden Seiten jedes der offenen Schlitze. Eine aus einem Leiter mit einem Isolierfilm bestehende Wicklung wird in den offenen Schlitzen und zwischen den Begrenzungswänden angeordnet. Die Wicklung wird von der Öffnung des Schlitzes zu dessen Boden gepreßt zum Verformen der Querschnittsgestalt des den Isolierfilm aufweisenden Leiters von einer kreisförmigen in eine nicht kreisförmige Gestalt.

Description

— daß die Nuten offene, rechteckförmige Nuten (6) sind,

— daß die Wicklung Windung an Windung anliegend und in mehreren übereinander liegenden Schichten in die Nuten (6) eingelegt ist, wobei die Schichten parallel zu den Nutseitenwänden in den Nuten liegen, und

— daß infolge des Zusammenpressen der Wicklung die Runddrähte (1) in Schichtrichtung stärket verformt sind als quer dazu.

2. Anker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten jeweils durch ein U-förmiges Isolierstück (18) abgedeckt sind, dessen Schenkel zwischen der Nutisolierung (8) und den Wicklungsdrähten eingeführt sind.

3. Verfahren zum Bewickeln eines Ankers nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet

— durch V» .ekeln von mehreren Schichten von kunstharzisolierten RuncVraht in Nuten einer Metallform parallel 7U den Nutseitenwänden,

— durch Pressen der auf dies- Weise gebildeten Spulen von der Nutöffnung in Richtung auf den Nütgrund zu, zum Verformen der Querschnittsgestalt des Runddrahts, und

— durch Verlagern der Spule in die Nuten eines Ankerblechpaketes.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

— daß der isolierte Runddraht mit einem thermisch oder durch Lösen verflüssigbaren klebenden Isolierfilm beschichtet und, und

— daß die Spule vor dem Verlagern in das Ankerblechpaket mittels dieses Isolierfilms verfestigt wird.

Die Erfindung betrifft zunächst einen Anker für eine elektrische Maschine mit einem innen genuteten Blechpaket, mit einer Nutisolierung und mit einer Wicklung aus kunstharzisoliertem Runddraht, die innerhalb der Nuten zur Erhöhung des Nutfüllfaktors radial zusammengepreßt ist.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Bewickeln eines derartigen Ankers.

In der US-PS 35 15 919 ist ein derartiger Anker beschrieben. Die Spulenseiten einer Hauptwicklung sind in Nuten untergebracht, die Leiter werden gepreßt und dabei plastisch verformt. Danach wird eine weitere Feldwicklung in den Raum eingesetzt, der aufgrund der plastischen Verformung in der Nähe der Nutöffnung gebildet wurde. Bei einem solchen Vorgehen läßt sich aber der Nutfüllfaktor in den Nuten des Stators nicht zufriedenstellend erhöhen. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Nut nach oben offen ist, wobei die Öffnung auf beiden Seiten der Nut von vorstehenden Zähnen eingefaßt ist In diesem Fall muß die Breite des Preßstempels zum Pressen der Spulenseite größer als die Breite der Öffnung der Nut sein, sie muß deshalb in die Nut axial zum Statorblechpaket eingesetzt sowie zum Grund der Nut bewegt werden. Wenn dann der Preßstempel nach dem Pressen der Spulenseite aus der

ίο Nut entfernt wird, erweist sich die öffnung der Nut als nutzloser Raum, der den Nutfüllfaktor vermindert

Die DE-OS 29 32 356 betrifft eine Einziehnadel zum Einziehen mehrlagiger Spulen in Nuten der Ständerbiechpakete von Elektromotoren. Die Einziehnadel arbeitet dabei mit einem keilförmigen Druckstück und einem Zwischenschieber. Dieser Zwischenschieber liegt auf der ersten Lage der Spule, er wird durch das keilförmige Druckstück radial gegen die erste Spulenlage gepreßt wodurch in dieser eine Verdichtung stattfindet Auf den Zwischenspeicher wird von der Einziehnadei die zweite Spulenlage abgelegt die keine Verdichtung erfährt wodurch der Füllfaktor unzureichend wird.

In der US-PS 33 48 183 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Wicklung beschrieben, das die Leiterdichte in den Nuten erhöht und im Zusammenpressen von Spulenteilen besteht zum Ändern der Querschnittsgestalt des Leiters von einer Kreisform in eine vieleckige Form. Gemäß diesem Verfahren wird eine Spule in einem ringförmig gegossenen Teil untergebracht dessen Härte größer als diejenige des Wicklungsleiters ist und mit Druck so beaufschlagt daß die Querschnittsgestalt des Leiters von einer Kreisform in eine nicht kreisförmige Gestalt verändert wird. Dabei werden aber die am Außenumfang und am Innenumfang der Spulenseite befindiicben Drähte ebenfalls von der Kreisform in eine nicht kreisförmige Gestalt verformt. Wenn ein hoher Druck ausgeübt wird, wird der auf der Oberfläche des elektrischen Drahts aufgebrachte Wiierfilm zerstört und die Durchschlagfestigkeit stark beeinträchtigt. Insbesondere nimmt die Durchschlagfestigkeit bei einem Kupferdraht der verglichen mit einem Aluminiumdraht eine große Härte hat, stark ab. Daher verliert der Anker in einer elektrischen Maschine die Zuverlässigkeit der Isolierung. Wenn zur Herabsetzung des Verformungsgrads ein verringerter Druck ausgeübt wird und hierdurch die Zuverlässigkeit der Isolierung erhalten bleibt, wird das gesteckte Z'el nicht erreicht.

Die DE-PS 1 58 985 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Drahtspulen, insbesondere für elektrische Meßgeräte. Dabei werden Lagen aus Draht beliebigen Querschnitts in einer den Umrissen der anzufertigenden Spule angepaßten Preßvorrichtung in eine solche Form gedrückt, bei der sich die einzelnen Windungen ohne Luftzwischenräume eng aneinanderschmiegen.

Die DE-AS 28 21 740 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten einer zylindrischen Wicklung eines eisenlosen Läufers einer elektrischen Maschine, bei dem Druckkräfte auf die Wicklung ausgeübt werden,

Dabei wird der Durchmesser der Außenform verändert und vor jeder neuen Druckeinwirkung auf die Wicklung deren Relativlage zu der Außenform geändert Ein ähnlicher Vorschlag ist in der GB-PS 20 32 810 enthalten.

Die US-PS 28 73 514 betrifft eine Vorrichtung zum Einsetzen von Spulen in die Nuten des Blechpakets einerelektrischen Maschine.
Dabei werden in den Nuten liegende Leiter zusam-

mengepreßt, wobei der Preßdruck radial nach außen wirkt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anker der eingangs geschilderten Art dahingehend zu verbessern, daß ohne Beschädigung der elektrischen Isolierung, eine Erhöhung der Leistung der Maschine durch Erhöhung der Dichte der Leiter in den Nuten des Ankers und eine wjksame Ausnutzung der Nuteuquerschnitte erreicht wird. Die Aufgabe besteht weiter darin, ein Verfahren anzugeben, nach dem ein exaktes Einlegen der Wicklung in offenen Nuten des Ankers in einfacher Weise durchführbar ist

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Ansprüche 1 bzw. 3.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der erfindungsgemäße Anker gestattet eine Erhöhung des Nutfüllfaktors und damit eine höhere Leistung der Maschine. Außerdem wird ein Anker mit erhöhter Sicherheit der isolierung gewonnen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele dW Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt eines Teils eines Ankers;

F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt der erfindungsgemäßen Anordnung der Runddrähte in einer Nut des Ankers gemäß Fig. 1;

F i g. 3 einen gegenüber F i g. 2 vergrößerten Schnitt der Anordnung von Runddrähten in einer Nut;

Fig.4(a) eine schematische Darstellung des Aussehens einer Wicklung;

F i g. 4{b) eine Nut im Blechpaket;

F i g. 5 und 6 schematische Darstellungen von Verfahren zur Herstellung des Ankers nach weiteren Ausführungsformen;

F i g. 7 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung des Ankers nach einer weiteren Ausführungsform:

F i g. 8 eine schematische Darstellung des Wickeins einer in den Nuten angeordneten Wicklung.

Nach F i g. 1 sind offene Nuten 6 mit einer öffnung 7 in der Bohrung eines Ankerblechpakets 11 ausgebildet. Eine durch Wickeln eines isolierten Runddrahtes 1 mit kreisförmigem Querschnitt gebildete Spulenseite 4 ist in jeder offenen Nut 6 angeordnet. Der Runddraht 1 der Spulenseite 4 wird aufeinanderfolgend m einer gegebenen Anzahl von Schichten Emit in Richtung Daufeinanderfolgenden Windungen gewickelt. In jeder Nut befinden sich mehrere Schichten. Zwischen jeder Spulenseite 4 und dem Ankerblechpaket 11 befindet sich eine übliche Nutisolierung 8. Die Nutöffnung 7 ist durch einen Nutkeil 9 verschlossen. Der Querschnitt der isolierten elektrischen Drähte ist plastisch verformt. Der Isolierfilm 2 des isolierten Runddrahts 1 in der Nut 6 hat auf der der Nutisolierung 8 zugewandten Seite eine gekrümmte Form, im Gegensatz zu den Teilen, an denen die Runddrähte einander gegenüberliegen, und verliert daher nur wenig an Durchschlagfestigkeit.

Die Flächen A. mit denen die isolierten Runddrähte 1 in Richtung der Schichten D einander berühren, sind ferner stärker verformt als die Flächen B, mit denen die isolierten Runddrähte 1 einander in Richtung E berühren.

Ein U-förmiges Isolierstück 18 ist zwischen der Spulenseite 4 und dem täutkeil 9 angeordnet. Das Isolierstück 1.8 gleicht die Riickfederkräfte der isolierten Runddrählc 1 aus und schafit so eine gleichmäßige Auflagefläche für den Nutkeil 9. Daher wird der Nutkeil 9 an einer Verformung oder am Brechen gehindert und die Dicke des Nutkeils 9 kann zur weiteren Erhöhung des Raumfaktors verringert werden.

Bei der beschriebenen Anordnung sind die isolierten Runddrähte 1 der Spulenseite 4 in der Nut 6 regelmäßig angeordnet ohne einander zu kreuzen, um die Dichte der Leiter in der Nut 6 zu erhöhen. Es werden dadurch die Nutquerschnitte wirksam ausgenutzt, um die Leistung der elektrischen Maschine zu verbessern.
Die zwischen dem Blechpaket 11 und der Spulenseite

ίο 4 vorgesehene Nutisolierung 8 ist elastischer als das Blechpaket 11 oder der Runddraht 1, so daß der Isolierfilm 2 des Runddrahts 1 nicht beschädigt, der Runddraht 1 weniger verformt wird und die Runddrähte auf der der Nutisolierung 8 zugewandten Seite eine hervorragende Durchschlagfestigkeit haben.

Die Nutisolierung 8 erhöht die Isolierung zwischen dem Blechpaket 11 und dem Runddraht 1 und ermöglicht einen Anker mit zuverlässiger Isolierung.
Der Nutkeil 9 ist aus magnetischen" vlateri2l herge-

sxeiit Durch Schließen der öffnung 7 dt·»- Nut mit dem Nutkeil 9 aus magnetischem Material können auch der magnetische Widerstand und Eisenverluste verringert werden.

Der Anker wird in der folgenden Weise bewickelt:

Gemäß F i g. 4a, 4b und 5 haben die Spulenseiten 4 einer durch Wickeln des isolierten Runddrahts 1 gebildeten Spule 3, die in die Nuten 6 eingesetzt wird, Leiter, die ohne einander zu kreuzen, sowohl in Richtung D als auch in Richtung E (Fig.2) geordnet sind. Gemäß F i g. 8 werden die Spulenseiten 4 in die Nuten 6A und SB so eingepaßt daß der Runddraht 1 in der Reihenfolge 1-a. i-b, 1-c, i-d, 1-e,... in Richtung der Schichten gewickelt wird, die die Öffnung 4 der Nut 6 mit deren Grund verbinden. In F i g. 8 ist nur eine Schicht darge-

Zähne 17 auf beiden Seiten der Nut 6 aufgesetzt. Die Nutisolierung 8 befindet sich bereits in der Nut 6. Die Spulenseite 4 ist in die Nut 8 eingesetzt Nun wird ein Stempel 15 aus dem Raum zwischen den beiden Begrenzunge.i 14 in Richtung auf den Grund der Nut 6 zu bewegt und preßt so die Spulenseite 4 zusammen. Wenn die einander zugewandten Teile der Runddrähte 1 eine plastische Verformung des Querschnitts erfahren, verringern sich die von den Runddrähten 1 umgebenen Spalte 10 (F i g. 3, 5) und es erhöhl sich die Dichte der Runddrähte 1 in der Nut 6. Die am Außenumfang der Spulenseite 4 mit der Nutisolierung 8 in Berührung stehenden Leiter drücken sich in die Nutisolierung 8 ein, wodurch die Berührungsflächen zwischen den beiden zunehmen und die Runddrähte 1 keine große Kraft aufnehmen. Daher werden dip mit der Nutisolierung 8 in Berührt "ig stehenden Teile der Runddrähte 1 geringer als die anderen Runddrähten gegenüberliegenden Teile plastisch verformt unJ behalten eine hohe Durchschlagfestigkeit bei.

Das bewegbare Teil 15 erzeugt Drücke in Richtung der Schichten des die Spulenseite 4 bildenden Runddrahts 1. Daher werden in der Nut 6 die Berührungsflächen der Runddrähte in Richtung der Schichten (Richtung D) stärker als quer dazu (Richtung E in Fjg. 2) verformt Dies ist zweckmäßig, weil in Richtung E die Potentialdifferenz zwischen den Runddrähten 1 groß ist, während in Richtung D die Potentialdifferenz zwischen den Runddrähten klein ist.

Auch gemäß der Ausführungsform nach F i g. 7 befinden sich die Begrenzungen 14 am Ende der Zähne 17 auf beiden Seiten der Nut 6 im Blechpaket 11, Die Nutisolierung 8 befindet sich in der Nut 6. Die Spulenseite 4

wird durch geordnetes Wickeln des Leiters in die Nutisolierung 8 und zwischen den beiden Begrenzungen 14 hindurch eingebracht. Die Spulenseite 4 wird mit einem U-förmigen Isolierteil SA abgedeckt. Danach wird die Spulenseite 4 durch den Stempel 15 in Richtung zum s Nutgrund zusammengepreßt. Dabei wird das Isolierteil 8 fest in die Nut 6 eingepaßt, Bei Handbetrieb können die Begrenzungen 14 durch die Finger der die Spulen einsetzenden Person ersetzt werden.

Die Isolierungen 8,8Λ haben auf der Rückseite einen größeren Reibungswiderstand als auf der Vorderseite. Die Nutisolierung 8 wird so in den Schlitz 6 eingesetzt, daß ihre Rückseite der Spulenseite 4 zugewandt ist. Das Isolierteil 8/4 wird so eingesetzt, daß seine Rückseite in Berührung mit der Nutisolierung 8 kommt. Das heißt, is die beiden Teile haben einen großen Reibungswiderstand gegen Verschieben, wobei das Isolierteil 8/4 am Austreten aus der Nut 5 gehindert wird, wenn der Nuikeil 9 eingesetzt ist.

Gemäß Fig.6 wird für die Herstellung eine Metallform 16 verwendet. Ein Pufferelement 8' wird in eine Nut 6' eingesetzt, die in der Metallform 16 ausgebildet ist. Die Spulenseite wird in das Pufferelement 8' eingepaßt, wobei Druck durch den Stempel !5 von der Nutöffnung 6 auf deren Grund zu ausgeübt wird. Die jeweils einander zugewandten Teile der Runddrähte 1 erfahren eine plastische Verformung ihres Querschnitts, wobei die Spulenseite 4 die geschilderte Form annimmt. Danach wird die Spulenseite 4 aus der Nut 6' herausgenommen und in die Nut 6 im Ankerkern verlagert.

Gemäß diesem Verfahren kann bei geringer Verformung der Runddrähte 1 der Spulenseite 4 und einfachem Aufbau der Preßvorrichtung in der Nut 6 ein hoher Druck ausgeübt werden. Die Spulenseite 4 ist nicht in der Lage, die Form der Wicklung beizubehalten, wenn diese aus der Nut 6' herausgenommen wird. Es ist schwierig, sie in die Nut 6 des Blechpakets U einzusetzen. Daher wird in einem solchen Fall die Spulenseite 4 aus isoliertem Runddraht mit einem thermoplastischen Überzug gewickelt und nach dem Pressen durch Erhitzen verklebt. Es kann auch ein isolierter Draht mit einem Oberzug verwendet werden, der unter Einwirkung einer Reaktionsflüssigkeit löslich ist nd eine Verklebung herbeiführt. Die Spulenseite 4 kann dann ohne besonderen Aufwand in die Nut 6 des Blechpakets 11 verlagert werden. Nach dem Einpassen der Spulenseite 4 in die Nut 6 dringt der Oberzug nur wenig in die Spalte 10 ein, d. h. die Isolierwirkung wird nicht beeinträchtigt. Der Überzug bildet zudem einen zusätzlichen Schutz vor Zerkratzen oder Beschädigen während des Pres-

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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60 .1

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Anker für eine elektrische Maschine mit einem innen genuteten Blechpaket, mit einer Nutisolierung und mit einer Wicklung aus kunstharzisoliertem Runddraht, die innerhalb der Nuten zur Erhöhung des Nutfüllfaktors radial zusammengepreßt ist, dadurch gekennzeichnet,