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Hintergrund
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf verbesserte Lösungen
für das
Befördern
und Bearbeiten von Komponenten dynamoelektrischer Maschinen (d.
h. Anker oder Statoren von Elektromotoren, Generatoren oder Wechselstrommaschinen)
in Harzaufbringungssystemen. Diese Systeme weisen Verfahrensprinzipien
auf, wie sie in den US-Patenten 5,401,531 und 5,443,643 beschrieben
werden.
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Insbesondere umfasst ein typisches
Harzaufbringungssystem das Imprägnieren
oder zumindest das Beschichten der gewickelten Spulen einer Komponente
einer dynamoelektrischen Maschine, indem flüssiges Harz aus einer Reihe
von Spendern tropft, die mit Bereichen der Spule ausgerichtet werden.
Während
des Tropfvorgangs drehen sich die Komponenten der dynamoelektrischen
Maschinen unter den Spendern, so dass das Harz gleichmäßig auf
den Spulen verteilt wird. In herkömmlichen Systemen wird dieser
Vorgang bewerkstelligt, indem die Komponenten der dynamoelektrischen
Maschine mit Haltevorrichtungen gehalten werden, wie sie in 4 des US-Patents 5,443,643
gezeigt werden. Diese Haltevorrichtungen sind an einer Transportkette
befestigt mit einem konstanten Abstand voneinander und weisen Ringe
zum Greifen einer Welle der Komponente einer dynamoelektrischen
Maschine auf (in diesem Fall ein Anker). Indem sie die Enden der Komponenten
der dynamoelektrischen Maschinen stützen, belassen diese Haltevorrichtungen
den Körperbereich
der Komponenten ohne Unterstützung,
so dass ausschließlich
die Komponenten und nicht die Haltevorrichtungen mit Harz beschichtet
werden. Es wird auch ein Mechanismus beschrieben, um die vorstehend
beschriebene Drehbewegung zu erzeugen.
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Als eine Alternative zum Auftropfen
von Harz auf die Komponenten ist es bekannt, die Komponenten über ein
Harzbad zu führen,
welches angehoben wird, so dass ein Bereich der Komponente in das Harz
eintaucht. Die Komponente wird dann durch ihre Haltevorrichtung
gedreht, so dass alle Bereich ihres Umfangs durch das Harz geführt werden.
Nachdem alle umfänglichen
Bereiche der Komponente Harz erhalten haben, wird das Bad abgesenkt.
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Die oben erwähnten Haltevorrichtungen mit der
Fähigkeit,
Komponenten zu drehen, sind sicherlich ausreichend zum Behandeln
der Komponenten der dynamoelektrischen Maschinen im Hinblick auf Harzspender
oder ein Harzbad. Sie sind jedoch teuer in der Herstellung und ihre
Kosten steigen sogar noch weiter an, wenn das Harzaufbringungssystem eine
lange Kette mit einer großen
Anzahl von Haltern benötigt,
um die Komponenten der dynamoelektrischen Maschine zu anderen Einrichtungen
zu transferieren, wie dem Vorheizofen, dem Aushärteofen und/oder einer Kühlanlage.
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Es gibt andere Haltevorrichtungen,
wie die in 2 von US-Patent
5,401,531 gezeigten, die ebenso ausreichend sind, wie die vorstehend
genannten Komponenten zum Transportieren dynamoelektrischer Maschinen
durch ein herkömmliches
Harzaufbringungssystem. Allerdings sind diese anderen Halter ebenso
teuer, wie die eingangs beschriebenen.
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Im Hinblick auf das Vorstehende ist
es ein Ziel dieser Erfindung, Lösungen
bereitzustellen, um das vorstehend beschriebene kostenintensive
Resultat zu vermeiden für
ein Harzaufbringungssystem, welches einen langen Kettentransport
benötigt,
um die Komponenten der dynamoelektrischen Maschine durch das System
zu befördern.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung,
ein Harzaufbringungssystem bereitzustellen, welches zwei oder mehr
Sätze von
Haltern für
Komponenten dynamoelektrischer Maschinen verwendet, bei dem die
teueren Haltertypen im Wesentlichen nur in den Bereichen des Systems
verwendet werden, in denen sie erforderlich sind.
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Eine erfolgreiche Aufbringung von
flüssigem Harz
erfordert typischerweise, dass das Werkstück beheizt werden muss. Beispielsweise
kann das Heizen des Werkstücks
den Fluss des Harzes in die Spalten oder Lücken zwischen den Drähten der
Spulen auf dem Werkstück
fördern.
In der Tat wäre
es wünschenswert,
eine solche vollständige
Penetration oder Imprägnierung
der Spulen mit dem Harz zu erreichen, dass das Harz den Kern des
Werkstücks durch
die Spulen erreicht. Ein optimales Heizen des Werkstücks ist
wünschenswert,
um den gewünschten
Grad an Harzpenetration zu erzeugen. Zu hohe Temperaturen sollten
vermieden werden, um vorzeitiges Aushärten zu verhindern (d. h. Hartwerden
des Harzes) und/oder Gasblasenbildung in dem Harz. Zu niedrige Temperaturen
sollten auch vermieden werden, weil das Harz nicht richtig aushärten (hart
werden) kann, wenn es nicht eine genügend hohe Temperatur erreicht.
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Wie bereits oben erwähnt, kann
ein Vorheizofen verwendet werden, um die Werkstücke auf die gewünschte Temperatur
für die
Harzaufbringung vorzuheizen. Um sicherzustellen, dass alle relevanten Bereiche
des Werkstücks
die gewünschte
Temperatur aufweisen, kann es für
das Werkstück
notwendig sein, für
eine relativ lange Zeit in dem Vorheizofen zu verbleiben. Bei hohen
Produktionsraten kann dies einen großen Vorheizofen erforderlich
machen und einen sehr langen Werkstückförderer (mit einer großen Anzahl
von Werkstückhaltern)
durch diesen Ofen. Es kann auch schwierig und teuer sein, die Temperatur in
einem Ofen präzise
zu regulieren, insbesondere bei einem großen Ofen, der eine große Anzahl
von Werkstücken
bei hohen Produktionsraten bearbeitet.
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Angesichts des Vorstehenden ist es
ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein wirtschaftlicheres, schnelleres,
präziseres
und effizienteres Vorheizen von Werkstücken für die Harzbehandlung bereitzustellen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die Ziele der Erfindung werden erreicht
in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der Erfindung, indem eine Vorrichtung gemäß Anspruch
1 bereitgestellt wird, mit einer Mehrzahl von Endlosförderern, die
Komponenten von dynamoelektrischen Maschinen, die mit Harz beschichtet
werden sollen, durch alle notwendigen Stationen transportieren,
die für eine
saubere Beschichtung der Komponenten notwendig sind. Solche Stationen
können
umfassen eine Vorheizstation, eine Harzbeschichtungsstation, eine
Aushärtestation,
eine Kühlstation
und/oder eine Gelierungsstation, wie sie detaillierter in den US-Patenten
5,401,531 und 5,443,643 gezeigt werden. In einigen der Stationen,
wie beispielsweise in der Harzbeschichtungsstation, kann es wünschenswert
sein, einen ersten Satz von komponententragenden Haltern zu verwenden,
die in der Lage sind, die Komponenten während des Beschichtens zu drehen,
so dass das Harz gleichmäßig auf
die Komponenten aufgetragen wird. In den anderen Stationen, wo eine Drehung
der Komponenten nicht notwendig ist, wird es bevorzugt, einfachere
Halter der vorliegenden Erfindung zu verwenden, die sich einer ganzen
Reihe von unterschiedlich großen
Komponenten anpassen und dennoch leichter und kostengünstiger
zu produzieren sind, als der erste Satz von Haltern.
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Deshalb werden in dem Harzaufbringungssystem
der vorliegenden Erfindung die teuren Haltevorrichtungen zum Transportieren
und dem Bereitstellen der Komponenten für die Harzspender oder einem
Harzbad beibehalten, während
weniger teure und anders ausgestaltete Haltevorrichtungen zum Transport
an andere Stationen des Systems verwendet werden.
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Um die Notwendigkeit des Vorheizens
der Werkstücke
in einem Ofen zu reduzieren oder zu eliminieren, können die
Spulen der Werkzeuge geheizt werden, indem ein elektrischer Strom
auf die Spulen aufgebracht wird und der Widerstand der Spulen benutzt
wird, um sie zu heizen. Der elektrische Widerstand der Spulen kann
während
eines solchen Heizens überwacht
werden, um sicherzustellen, dass die Spulen präzise auf die gewünschte Temperatur geheizt
werden. Der ferromagnetische Kern des Werkstücks (um den die Spulen gewickelt
sind) kann durch elektromagnetisches Induktionsheizen geheizt werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die Merkmale der Erfindung, ihre
Natur und verschiedenen Vorteile werden durch die folgende detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und der begleitenden
Zeichnungen deutlicher werden, wobei durchgehend gleiche Bezugszeichen
gleiche Elemente darstellen und bei denen:
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1 ist
eine schematische Darstellung eines illustrativen Harzbeschichtungssystems,
welches gemäß den Prinzipien
dieser Erfindung konstruiert werden kann.
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2 ist
eine Aufrissansicht von zwei aufeinander folgenden illustrativen
Haltevorrichtungen, die gemäß den Prinzipien
dieser Erfindung an einer Transportkette befestigt sind. 2 ist ein Schnitt entlang
der Linie 2-2 in 1.
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3 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in 2, obwohl 3 eine
Haltevorrichtung eher auf einem horizontalen denn auf einem vertikalen
Abschnitt der Transportkette zeigt.
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4 ist
eine Teilschnittansicht einer Haltevorrichtung gemäß den Prinzipien
dieser Erfindung, entlang der Linie 4-4 in 3, obwohl 4 die
Haltevorrichtung wiederum auf einem vertikalen Abschnitt der Transportkette
zeigt.
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5 ist
eine Ansicht ähnlich
der 2, die eine andere
illustrative Ausführungsform
der Haltevorrichtungen zeigt, die gemäß den Prinzipien dieser Erfindung
konstruiert wurden.
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6 ist
eine teilweise, zum Teil auseinander gezogene isometrische Darstellung
einer illustrativen alternativen Ausführungsform einer Haltevorrichtung
gemäß dieser
Erfindung.
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7 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie 7-7 in 6.
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8 ist
eine schematische Ansicht eines alternativen Hartbeschichtungssystems
gemäß der Erfindung.
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9 ist
ein Fliessdiagramm einer illustrativen Ausführungsform eines Bereichs der
in 8 gezeigten Vorrichtung.
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10 zeigt
ein Diagramm bei dem Strom und Widerstand über die Zeit aufgetragen sind
und das nützlich
ist, um bestimmte Aspekte des Betriebs der Vorrichtung gemäß der 8 und 9 zu erklären.
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11 ist
eine vereinfachte Aufrissansicht, teilweise in Schnittansicht, teilweise
schematisch, von einer illustrativen Ausführungsform eines anderen Bereichs
des Systems gemäß 8.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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1 zeigt
die Kettentransportwege in einem illustrativen Harzaufbringungssystem,
dass die Prinzipien dieser Erfindung verwendet. Unter Bezugnahme
auf diese Figur hat die Transportkette 10 Haltevorrichtungen
gemäß den Prinzipien
dieser Erfindung, und erreicht mittels einer periodischen Beförderung
in Richtung 10''' einen Transport von der Position 11,
wo eine Ladevorrichtung die Komponenten der dynamoelektrischen Maschine,
die mit Harz beschichtet werden soll, überträgt, und Komponenten, die zwischen
einer Hauptfertigungslinie (nicht gezeigt) und den Haltevorrichtungen
dieser Erfindung beschichtet wurden. In der in den Zeichnungen gezeigten
Ausführungsform
stellen die Komponenten der dynamoelektrischen Maschine Anker von
Elektromotoren dar, aber es versteht sich von selbst, dass andere
Typen von Komponenten (beispielsweise Statoren) in Übereinstimmung
mit der Erfindung bearbeitet werden können, falls gewünscht.
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Nach der Position 11 setzt
die Kette den Transport fort, und zwar durch den Vorheizofen 12, wo
die Komponenten (beispielsweise Anker) auf eine Temperatur aufgeheizt
werden, die für
den nachfolgenden Harzbeschichtungsvorgang erforderlich ist. Wenn
die Anker den Ofen in der Position 13 verlassen, werden
sie von der Strecke 10 abgeladen und in Haltevorrichtungen
platziert, wie diejenigen die in 4 des
US Patents 5,443,643 gezeigt werden, die zu einer separaten Transportkette 14 gehören, die notwendig
ist, um die Anker zu der Harzaufbringungsstation 15 zu
transferieren. In Station 15 bringen die Spender das Harz
auf eine Weise auf, wie sie vorstehend für herkömmliche Harzaufbringungssysteme
beschrieben wurde. (Es sei darauf hingewiesen, dass die Station 15 ein
Harzbad sein könnte, welches
für eine
Position unterhalb der Anker angehoben und abgesenkt wird, eher
als Harzspender, die das Harz von oben auf die Anker auftropfen).
Um die Anker zu der Harzaufbringungsstation zu transportieren, weist
die Kette 14 einen geschlossenen Kreislauf auf, der zu
der Position 13 zurückkehrt,
um sich periodisch in Richtung 14' bewegt.
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In Position 13 findet während der
Warteperiode ein wichtiger Transfervorgang statt, zwischen zwei
aufeinander folgenden Bewegungen der Ketten 10 und 14,
welche synchronisiert werden müssen. Insbesondere
wird ein zu beschichtender Anker von einer Haltevorrichtung gemäß dieser
Erfindung, der an der Kette 10 befestigt ist auf eine herkömmliche Haltevorrichtung
der Kette 14 transferiert, und umgekehrt wird eine beschichteter
Anker von einer herkömmlichen
Haltevorrichtung der Kette 14 transferiert. Diese zwei
Austauschvorgänge
von Ankern treten hinter einander und zwischen denselben Haltevorrichtungen
der Ketten auf. Anders ausgedrückt wird
für jeden
zu beschichtenden Anker der von der Transportkette 10 abgeladen
wird und auf die Transportkette 14 aufgeladen wird, ein
beschichteter Anker von der Transportkette 14 abgeladen
und auf die Transportkette 10 aufgeladen, und diese Anker
tauschen ihre jeweiligen Haltevorrichtungen.
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Die beschichteten Anker, die zu der
Transportkette 10 transferiert wurden, wandern zurück zur Position 11,
so dass sie auf die Hauptfertigungslinie abgeladen werden können. Während dieses
Transfers kann eine Gelierung des Harzes auftreten, falls das verwendete
Harz diese Art von Verfahren benötigt.
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Andere Kettenwege vor und nach der
Position 13 in 1 sind
gemäß den Prinzipien
dieser Erfindung denkbar, und zusätzliche Ausrüstung, welche in 1 nicht gezeigt wird, kann
vorhanden sein. Beispielsweise kann es während eines Gelierungs-Verfahrens
wünschenswert
sein, die Komponenten zu drehen, um eine Anhäufung des Harzes in bestimmten
Bereichen aufgrund der Gewichtskraft zu behindern, so dass das Harz
gleichmäßig innerhalb und über den
Spulen verteilt wird. Anschließend
können
Halter herkömmlichen
Typs wie die in 4 von US
Patent 5,443,643 in dem Gelierungs-Verfahren verwendet werden. Das
Gelierungs-Verfahren wird deshalb vorteilhafterweise entlang der
Transportkette 14 stromabwärts von der Beschichtungsvorrichtung 15 ausgeführt. Wenn
das Harz nicht länger
unter dem Einfluss der Gewichtskraft fließt, können die Anker zurück auf die
Transportkette 10 an die Position 13 transferiert
werden. Eine weitere Bearbeitung der Anker kann anschließend entlang
der Transportkette 10 stromabwärts von der Position 13 ausgeführt werden.
Diese weitere Bearbeitung kann beispielsweise das Hindurchleiten
der Anker durch einen Aushärteofen
umfassen, zum weiteren Härten
des Harzes, und ein anschließendes
Hindurchleiten der Anker durch eine Kühlanlage um die Anker wieder
auf Umgebungstemperatur einzustellen, bevor sie zu den anderen Ankerbearbeitungsvorrichtungen
an der Position 11 zurückgebracht
werden.
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Verschiedene Arten von Transfers
können an
Stellen wie der Position 13 in 1 verwendet werden. Beispielsweise können die
Förderer 10 und 14 neben
einander oder nach einander angeordnet sein, eher als über einander
an der Komponententransfer-Stelle 13. Im Falle der Harzaufbringung durch
ein Bad, kann es bevorzugt sein, mehrere Anker gleichzeitig an der
Position 13 zwischen den Fördern 10 und 14 zu
transferieren (da es effizienter sein kann, mehrere Anker chargenweise
zusammenzufassen zur gleichzeitigen Behandlung in einem Bad). Es
kann in diesem Falle auch jede Fortbewegung des Förderers 14 gleich
dem Abstand von mehreren Haltern sein (eher als der Abstand von
nur einem Halter). In Abhängigkeit
von dem Typ des verwendeten Harzes, kann es nicht nötig sein,
einen Vorheizofen 12 vor der Beschichtungsstation 15 zu
haben, aber es kann ein Heizofen nach der Beschichtungsstation erforderlich
sein.
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Dem zufolge können Kettenwege, herkömmliche
Halter und Haltevorrichtungen dieser Erfindung auf vielfältige Weise
kombiniert werden, in Übereinstimmung
mit den Prinzipien dieser Erfindung. Mittels dieser Prinzipien der
vorliegenden Erfindung wird die Anzahl der herkömmlichen Halter reduziert auf
gerade diese, die auf der begrenzten Strecke der Transportkette 14 benötigt werden
zum Transfer zu der Harzausgabestation und engverbundenen Vorgängen wie
die oben beschriebene Gelierung.
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Unter Bezugnahme auf die 2–4 weist
ein illustrativer Halter gemäß dieser
Erfindung zur Verwendung auf der Transportkette 10 einen
Hauptgehäusekörper aus
Aluminiumkörper 20 auf,
mit einem querverlaufenden Bereich 21 zum Lagern des fenomagnetischen
Kerns oder des Stapels (stack 22) des Ankers, der getragen
wird. Die Spulen des Ankers sind auf den Stapel gewickelt. Der querverlaufende Abschnitt
hat einen V-Bereich der aus den Verlängerungen 21', 22'' besteht
um Lagerstellen für
den Ankerstapel zu schaffen. Der Anker wird in diesem querverlaufenden
Abschnitt gelagert aufgrund des Kontakts seines Stapels 22 mit
diesen Verlängerungen 21' und 22''.
Dieser Kontakt wird durch das Gewicht des Ankers aufrecht erhalten.
An den Enden des querverlaufenden Abschnitts befinden sich aufwärtsgerichtete
Abschnitte 23' und 23'' welche Vorrichtungen zum
Verbinden der Halter mit der Transportkete umfassen. Die Transportkette
besteht aus zwei voneinander beabstandeten Strecken der Kette 10' und 10'' mit
den Verbindungsgliedern 10'a und 10''b und den
Rollen 24', 25', 26'und 27'.
Die Rollen 24' bis 27' laufen auf Oberflächen die
entlang der Führung
des Förderers 10 angeordnet
sind, der in 1 gezeigt wird, so dass
eine saubere Bewegung ohne übermäßige Reibung
und Deformation der Kette erreicht werden kann.
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Unter Bezugnahme auf 3 stellen
die Kreise 30 und 31 die äußere Kontur von zwei extremen
Ankerstapeldurchmessern dar, von einer Reihe von Ankern, die durch
den Halter gelagert werden können.
Der Halter benötigt
keine Anpassungen um in der Lage zu sein jegliche Stapeldurchmesser
die diesem Bereich angehören
zu lagern. Greifer wie 32 und 33 werden verwendet,
um den Stapel 22 eines Ankers zu greifen, wenn es notwendig
ist den Anker an Stellen wie 11 und 13 in dem
in 1 gezeigten System zu transferieren.
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4 zeigt
die Vorrichtungen zum Verbinden der Halter mit der Transportkette.
Unter Bezugnahme auf diese Figur, hat der aufwärtsgerichtete Abschnitt 23'' eine
querverlaufende Bohrung in der eine Lagerbuchse 40 aus
Hartmetall dauerhaft befestigt ist. Die Buchse 41 ist in
einer Bohrung angeordnet, die durch die Verbindungsglieder der Kette
und durch die Rolle 25' hindurchgeht. Der Gelenkstift 44 wird
durch die Buchse 41 hindurch gesteckt und durch die Lagerbuchse 40 welche
koaxial zueinander sind. Die Schraube 42 die von der Mutter 43 befestigt wird,
erstreckt sich in die Ausnehmung 44' des Gelenkstifts und
hindert ihn zusammen mit einem Anschlagkopf daran sich entlang der
Länge beider Buchsen
zu bewegen. Auf diese Weise wird der Halter an dem Gelenkstift befestigt,
während
der Gelenkstift frei ist, sich in der Buchse 41 zu drehen.
Eine ähnliche
Struktur ist auf dem aufwärtsgerichteten
Abschnitt 23' vorhanden, um die andere Seite des Halters
mit der Kette 10' zu verbinden.
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Mittels dieser Techniken zum Verbinden
des Halters mit den Ketten, wird der Halter in die Lage versetzt,
um die Achsen 20' zu schwenken, unter dem Gewicht des Ankers
den er trägt.
Dies stellt sicher, dass der Halter mit dem V-Abschnitten 21', 22'' nach
oben gerichtet bleibt, so dass er einen Anker auf stabile Weise
trägt,
selbst wenn sich die Kette um Kurven herumbewegt, um ihre Förderrichtung
zu ändern,
wie es an dem mit C bezeichneten Punkt in 1 notwendig ist.
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Wenn es notwendig ist, einen Anker
zu positionieren, der von einem Halter auf eine präzise und vorbestimmte
Position entlang der Quer-Weite L transportiert wird, kann ein externer
Schieber wie P verwendet werden um entweder das hintere Ende des
Kommutators zu berühren
wie bei 50 oder die Spitze der Ankerwelle 51 um den Anker
in Richtung 52 zu schieben und parallel zu der Quer-Weite
L, so dass die gegenüberliegende
Spitze 53 der Ankerwelle an die Innenseite des aufwärtsgerichteten
Abschnitts 23' anstößt. Dadurch
kann der Anker präzise innerhalb
des Halters ausgerichtet werden, zum Beladen und Entladen unter
der Verwendung von Greifern 32 und 33, die präzise mit
einem vorbestimmten Abschnitt des Ankerstapels 22 ausgerichtet
werden müssen.
In 5 die ähnlich der
Ansicht von 2 ist, wird
eine etwas andere Version des Halters 20 gezeigt, mit einem
querverlaufenden Bereich der leicht geneigt ist. Die Anker, die
in dem Halter von 5 platziert
werden, werden aufgrund der Gewichtskraft auf die linke Seite der
Figur rutschen, so dass die entgegengesetzte Wellenspitze 53 dauerhaft
an die Innenseite des aufwärtsgerichteten
Abschnitts 23' anstößt, wenn
der Anker getragen wird. Dadurch kann die Verwendung eines externen
Schiebers P zum Ausrichten der Anker vermieden werden.
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Eine Alternativlösung für eine Haltevorrichtung die
auf der Transportkette 10 in 1 verwendet
wird, wird in den 6 und 7 gezeigt. Bei dieser Haltevorrichtung
bilden zylindrischen Stangen 60a, 60b, 60c und 60d den querverlaufenden
Abschnitt 21 der den Anker an seinem Stapel 22 lagert.
Diese Stangen verbinden den aufwärtsgerichteten
Abschnitt 23' (nicht gezeigt) mit einem gegenüberliegenden
aufwärtsgerichteten
Abschnitt 23'' der in den 6 und 7 gezeigt wird. Der aufwärtsgerichtete
Abschnitt 23'' weist eine Vorrichtung 61'' zum
Verbinden des Halters mit der Transportkette 10'' auf.
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Die Vorrichtung 61'' ist
ein sich erstreckender Abschnitt der selben Plattenstruktur die
den aufrechten Abschnitt 23'' bildet. Insbesondere umfasst
die Vorrichtung 61" einen horizontalen Plattenabschnitt 61''a und
außerdem
den abwärtsgerichteten
vertikalen Plattenabschnitt 61'b. Der Abschnitt 61''b wird mittels
eines Fräsvorgangs
bearbeitet, um einen Schlitz 62'' zum Aufnehmen eines umfangsreduzierten
Abschnitts 63'b des Stifts 63'' der auf der Kette 10'' montiert
ist. Der Schlitz 62'' ist so ausgestaltet, dass er einen
Eingang 62''a aufweist, einen geneigten Abschnitt 62'b und
einen zylindrischen Abschnitt 62''c.
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Gleichermaßen wird der aufrechte Abschnitt 23' (nicht
gezeigt) eine identische Verbindungsvorrichtung 61' (nicht
gezeigt) aufweisen, die gegenüber von
61'' liegt, um die gegenüberliegende
Seite des Halters an einem umfangsreduzierten Abschnitt eines Stiftes 63' (nicht
gezeigt) zu montieren, der an der Kette 10' befestigt ist.
Die Verbindungsvorrichtung 61' wird einen identischen Schlitz 62' mit
einem Eingang 62'a, einem geneigten Abschnitt 62b und 62'c
(alle nicht gezeigt) aufweisen, um den umfangsreduzierten Abschnitt
des Stifts 63' aufzunehmen.
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Die Haltevorrichtung der 6 und 7 kann leicht und schnell mit den Ketten 10' und 10'' verbunden
werden, mittels eines manuellen Vorgangs. Um dies zu bewerkstelligen,
werden die Eingänge 62'a und 62''a zuerst
mit den umfangsreduzierten Abschnitten der Stifte 63' und 63'' ausgerichtet.
Anschließend
wird die Haltevorrichtung auf die Stifte 63 zu bewegt,
um es den umfangsreduzierten Abschnitten zu gestatten, entlang den
geneigten Abschnitten 62b zu laufen und schließlich den
zylindrischen Abschnitt 62c zu erreichen, wo sie definiert
gelagert werden. Auf diese Weise erreicht der manuelle Vorgang die
Verbindung der Haltevorrichtung mit den Stiften 63 auf
eine entgültige
Weise zum Transport eines Ankers mittels Bewegung der Kette. Die
Passformen der Seiten der Schlitze 62 sind im Bezug auf
die reduzierten Abschnitte 63b der Stifte locker, damit
die Verbindungen ohne Schwierigkeiten ausgeführt werden können, ohne
Werkzeuge, und um einen endgültigen
Zustand zu erreichen, in dem die Haltevorrichtung auf den reduzierten
Abschnitten der Stifte schwingen kann, während sich die Kette bewegt.
Die in den 6 und 7 gezeigte Position des Schwerpunkts
und des Gewichts der Haltevorrichtung werden die reduzierten Abschnitte
der Stifte 63 während der
ganzen Zeit des Transports durch die Kette in den zylindrischen
Abschnitten 62c des Schlitzes behalten. Das zusätzliche
Gewicht des Ankers der transportiert wird, stellt diesen Zustand
darüber
hinaus sicher.
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7 zeigt
wie verschiedene Größen von Ankerstapeln 64' und 64'' durch
ihr Gewicht auf den Stangen 60b und 60c gelagert
werden. Diese Stangen werden mit den aufwärtsgerichteten Abschnitten 23' und 23'' verbunden,
indem die Enden der Stangen in die Bohrungen der Plattenstruktur
eingesetzt werden, die die aufwärtsgerichteten
Abschnitte bildet. Abdeckende Schweißstellen über den Enden der Stangen und
an der Plattenstruktur, wenn sie in den Bohrungen gelagert ist,
machen die Verbindungen fest und dauerhaft. Die Stangen 60a und 60d dienen als
Anstoßseiten
für den
Stapel wenn der Anker dazu neigt, von den Stangen 60b und 60c zu
kippen. Die Stangen 60a und 60d dienen auch als
zentrierende Oberflächen
wenn die Anker in die Haltevorrichtung geladen werden. Die Stangen 60b und 60c haben glatte äußere Oberflächen in
Kontakt mit dem Ankerstapel um das Gleiten zum Ausrichten zu erleichtern, wie
es für
die 2 und 5 beschrieben wurde.
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Die Haltevorrichtung der 6 und 7 benötigt
weniger metallisches Material zur Herstellung und lässt die
Bereiche zwischen den Stangen frei. Diese Charakteristika machen
diesen Typ von Haltevorrichtung günstiger in der Herstellung,
leichter für den
Transport, leichter zu heizen, offener für Luftzirkulation um einen
Anker auf der Haltevorrichtung, wenn sie durch den Heizofen geführt wird.
Die leichte und schnelle Verbindung der Haltevorrichtung mit der Kette
macht das Reinigen, Reparieren und Austauschvorgänge effizienter.
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8 zeigt
ein Imprägniersystem
bei dem das Vorheizen der Anker mit dem Heißluftofen 12 der in 1 gezeigt wird durch ein schnelleres elektrisches
und elektromagnetisches Heizen ersetzt wird.
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In dem in 8 gezeigten System werden die Anker in
Haltevorrichtungen der ersten Transportkette 160 geladen
mittels einer Ladevorrichtung die am Punkt 161 betrieben
wird. Die Transportkette 160 und ihre Haltevorrichtungen
können ähnlich sein
der Transportkette 10 und ihrer Haltevorrichtungen in den 1 bis 7. Vom Punkt 161 wandern die
Anker zu dem Punkt 162 wo sie auf Haltevorrichtungen der Transportkette 163 transferiert
werden. Die Transportkette 163 und ihre Haltevorrichtungen
können ähnlich sein
der Transportkette 14 und ihren Haltevorrichtungen in 1. Mittels periodischer
Bewegungen in Richtung 163' transferiert die Transportkette 163 die
Anker zu der Station 164 wo die Harzaufbringung auf die
Spulen vor sich geht. Beispielsweise kann in Station 164 flüssiges Harz
auf die Spulen des Ankers aufgetropft werden. Ein flüssiges Harzbad
ist eine mögliche
Alternative zu solch einer tropfenden Aufbringung des Harzes. Zwischen
dem Punkt 162 und der Station 164 werden die Anker 150 in
den Streckenabschnitt 163a und 163b geheizt, während sie
von der Haltevorrichtung der Transportkette 163 gehalten
werden.
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Spezieller werden zwei gegenüberliegenden Kommutatorstangen
jedes Ankers 150 die durch den Streckenabschnitt 163a der
Kette transportiert werden, von jeweiligen Kontaktgebern cx kontaktiert,
die mit der Stromversorgungseinheit 165 verbunden sind,
so dass elektrischer Strom durch die Ankerspule/spulen fließen kann,
die zwischen diesen Kommutatorstangen verbunden sind. Die Einheit 165 gibt durch
diese Kontaktgeber einen Strom mit einer vorbestimmten Stärke ab, damit
der Strom durch die Drähte
die die Spulen der Anker bilden, zirkuliert. Diese Zirkulation erzeugt
einen Heizeffekt mit vorbestimmten Joulewert, aufgrund des elektrischen
Widerstands der Spulen.
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Innerhalb des Streckenabschnitts 163a,
für jede
Position die durch eine Haltevorrichtung besetzt wird, tritt dieser
Kontakt mittels jeweiliger dauerhaft angeordneter Kontaktgeber cx
auf, die mit der Einheit 165 verbunden sind. Deshalb wird,
für jede
periodische Bewegung der Kette 163, ein Anker 150 der
in dem Streckenabschnitt 163a vorhanden ist, seinen Kommutator
kontaktieren lassen zur Stromzirkulation, und zwar so oft wie es
Haltevorrichtungspositionen mit diesen Kontaktgebern gibt. Die Stromzirkulation
tritt während
der Wartezeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bewegungen der
Kette auf, was bedeutet, dass die gesamte Aufheizung eines Ankers in
dem Wegabschnitt 163a mittels einer Serie von aufeinanderfolgenden
Zufuhren von der Einheit 165 auftritt, die mit der periodischen
Bewegung der Kette 163 synchronisiert sind.
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Nach dem Abschnitt 163a wandern
die Anker 150 innerhalb des Streckenabschnitts 163b wo
ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, durch eine horizontale
Spule 166 die mit einer Hochfrequenzstromversorgungseinheit 167 verbunden
ist. Die Spule weist horizontale Abschnitte 166' und 166'' auf, jeweils
oberhalb und unterhalb der Haltevorrichtung, um das elektromagnetische
Feld zu erzeugen. Dieses elektromagnetische Feld induziert einen
Durchgang von parasitären
elektrischen Strömen
durch den Laminierungsstapel oder Kern des Ankers 150. Diese
parasitären
Ströme
erzeugen ein Induktionsheizen des Kerns des Ankers. Zusätzliches
Induktionsheizen des Kerns resultiert aus der magnetischen Hysterese
in dem Kern, welche von dem elektromagnetischen Feld der Spule 166 induziert
wird. Die Frequenz des Stroms aus der Versorgungseinheit 167 um
die Induktionsheizung zu erreichen, ist vorzugsweise etwa 20 KHz.
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Die Kombination der zwei beschriebenen Heiztechniken
(d. h. heizende Spulen durch elektrischen Widerstand und elektromagnetische
Induktionsheizung des Kerns) reduzieren die benötigte Zeit zum Heizen der Anker
für die
Harzaufbringung in Station 164 enorm. Als Konsequenz dieser
Zeiteinsparung wird eine Verminderung der Länge der Transportkette erreicht,
der Anzahl der Halter, und der Bodenfläche, die der Heizung der Anker
in dem Imprägniersystem
zugewiesen wird.
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Der Joule-Heiz-Effekt kann erreicht
werden, indem man einen direkten Strom durch die Drahtspulen des
Ankers im Wegabschnitt 163a zirkulieren lässt. Der
direkte Strom kann erhalten werden, indem eine Wechselrichter-/Gleichrichter-Einheit 165 verwendet
wird mit der die Kontaktgeber cx verbunden sind. Spezieller, und
wie in 9 gezeigt, kann
eine solche Einheit 165 einen Gleichrichter umfassen, der mit
der kommerziellen Hauptstromversorgung (50 oder 60 Hz Wechselstrom)
verbunden ist, um einen gleichgerichteten pulsierenden Strom zu
bilden. Dieser gleichgerichtete Strom wird an eine Wechselrichterbrücke 172 weitergegeben,
um einen Wechselstrom zu produzieren, der reguliert ist. Dieser
zweite Wechselstrom wird durch einen Transformator 174 hindurchgeleitet,
zum Reduzieren seiner Spannung, und anschließend durch einen zweiten Gleichrichter 176,
der ihn zu Gleichstrom gleichrichtet, der durch die Kontaktgeber
cx hindurchgeleitet wird, um den Joule-Heiz-Effekt in den Drahtspulen zu erzeugen. Eine
Triggereinheit 178 triggert die Wechselrichterbrücke 172,
basierend auf Pulsbreitenmodulation (power width modulation), um
den Strom, der innerhalb der Drahtspulen zirkuliert, zu regulieren.
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Typischerweise entspricht die Stromregulierung
einem geschlossenen Regelkreis, in dem der augenblickliche elektrische
Widerstand den Feedbackparameter darstellt, der innerhalb der Drahtspulen
gemessen wird. Die Regulierung des Stroms, die durch das Ansteuern
(triggern) erhalten wird, folgt einem gewünschten vorbestimmten elektrischen
Widerstand der Drahtspulen. Diese vorbestimmte Leistung stellt sicher,
dass die Temperatur innerhalb der Drahtspulen ebenfalls einer vorbestimmten
Leistung folgt. Die Temperaturleistung schützt vor übermäßiger Temperaturerzeugung innerhalb
der Drahtspulen und stellt sicher, dass innerhalb der gewünschten Zeit
ein benötigter
Heizeffekt auftritt. Beispielsweise kann die Feedbackmessung des
elektrischen Widerstands erfolgen, indem man Spannungsmesskreiselemente 180 verwendet,
um die Spannung zwischen den Kontaktgebern cx zu messen und indem
man Strommesskreiselemente 182 verwendet, um den Strom
zu messen, der durch die Kontaktgeber hindurchgeht. Die Strom- und
Spannungsmessungen werden an Widerstandsmesskreiselemente 184 weitergegeben,
die den elektrischen Widerstand der Drahtspulen aus den weitergegebenen
Strom- und Spannungswerten bestimmen. Die Stromregulierung erfolgt
mittels Berechnen oder anderweitigem Bestimmen des Fehlers (Output
der Kreislaufelemente 186) zwischen dem gewünschten
elektrischen Widerstand (Referenz 188) und dem tatsächlich gemessenen
elektrischen Widerstand (Output der Kreislaufelemente 184),
und anschließendem
Erhöhen
oder Erniedrigen des Stroms mittels der Pulsbreitenmodulation (Triggereinheit 178),
welche den Betriebskreislauf des Wechselrichteroutputstroms umschaltet. Zeit-
und Stufensteuerung für
den Betrieb der Wechselrichter-/Gleichrichtereinheit 165 werden
durch die Steuerungskreislaufelemente 190 bereitgestellt.
Andere Typen von Einheiten, die eine regulierte direkte Stromversorgung
ermöglichen,
können
anstelle der Wechselrichter-/Gleichrichtereinheit 165 verwendet werden.
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10 zeigt
ein Diagramm des elektrischen Widerstands (Linie A) der Spulen und
des regulierten Stromdurchlaufs durch sie (Linie B) für den selben zeitlichen
Verlauf des elektrischen Widerstands. Linie A zeigt, wie der elektrische
Widerstand in Abschnitt P1 ansteigt, um einen gewünschten
Spitzenwert des elektrischen Widerstands R1 während der Zeitspanne T1 zu
erreichen. Dies ist der Heizanstieg, um die Spulen auf eine gewünschte Spitzentemperatur
zu bringen. Im Abschnitt P2 wird der elektrische Widerstand während der
Zeitspanne T2 konstant gehalten, um die benötigte Spitzentemperatur in
den Drahtspulen beizubehalten.
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Die Linie B zeigt, wie der regulierte
Strom dem Verlauf des elektrischen Widerstands folgt, was vorstehend
beschrieben wurde. Am Anfang ist in Abschnitt P1 der Strom sehr
hoch und fällt
schnell ab, so wie der elektrische Widerstand ansteigt. Anschließend oszilliert
der Strom in Abschnitt P2 regelmäßig nach
jeder Seite auf einen bestimmten Wert, um die benötigte Temperatur
in den Drahtspulen beizubehalten.
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Der elektrische Widerstandspfad oder
in anderen Worten die Heizleistung kann experimentell gefunden werden
und hängt
ab von der Größe des Ankers,
des Drahts, der zum Wickeln der Spulen verwendet wird und dem Harz,
welches während
der Imprägnierung
aufgebracht werden muss. Das Ziel ist es, die Drähte der Spulen auf eine Temperatur
aufzuheizen, die es dem aufgebrachten Harz gestattet, sich während der
Imprägnierung
gut zwischen den Drähten
zu verteilen und das Harz (durch Kontakt mit den Drähten) auf
eine Temperatur aufzuheizen, die bewirkt, dass es sich nach der
Imprägnierung
verfestigt.
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Eine überhöhte Temperatur der Drähte wird zur
Folge haben, dass sich das Harz überheizt,
wodurch unerwünschte
Gasblasen erzeugt werden können,
die zwischen den Drähten
verbleiben. Ein Überheizen
kann auch eine vorzeitige Verfestigung des Harzes bewirken, bevor
eine vollständige
Verteilung erreicht wurde. Eine niedrige Temperatur in den Drähten kann
das Harz davon abhalten, sich nach der Imprägnierung zu verfestigen. Die
Induktionsheizung (Vorrichtung 166 in 8) erzeugt hauptsächlich Hitze in dem Laminierungsstapel,
wo die Drahtspulen in Schlitzen angeordnet sind. Die Bereiche des
Laminierungsstapels neben dem Draht, die in Kontakt mit dem Harz
kommen, welches während der
Imprägnierung
aufgebracht wird, müssen
auf die selbe Temperatur gebracht werden, wie die Drähte. Dies
ist erforderlich, um sicherzustellen, dass jegliches Harz, das in
Kontakt mit diesen Bereichen ist, korrekt transformiert wird. Mit
der Induktionsheizung wird ein möglichst
kleiner Temperaturgradient zwischen den Drahtspulen und ihrer Umgebung
erzeugt. Dies verhindert auch eine schnelle Verbreitung der Hitze,
wodurch die Drahtspulen den Joule-Heizeffekt erhalten. Deshalb trägt die Induktionsheizung
dazu bei, die Zeit zu reduzieren, die benötigt wird, um die Drahtspulen
auf die für
die Imprägnierung
notwendige Temperatur zu bringen.
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Obwohl 8 eine
Induktionsheizung nach einer Widerstandsheizung zeigt, kann die
Induktionsheizung alternativ angewandt werden, bevor der Joule-Heizeffekt
ausgeführt
wird, so dass Letzterer in einem Zustand ausgeführt wird, in den Umgebungen der
Drahtspulen auf einer höheren
vorbestimmten Temperatur sind. Eine Induktionsheizung und eine Joule-Heizung
können
auch gleichzeitig verwendet werden, um die Drahtspule zu heizen.
Dieses mögliche
gleichzeitig Hindurchleiten von Strom durch die Drahtspulen und
die Anwesenheit eines Jochs für
die Induktionsheizung (wie nachfolgend beschrieben) kann ein magnetisches
Feld erzeugen, welches den Anker in Richtung des Jochs anzieht.
Dies kann eine Instabilität
beim Halten des Ankers zur Folge haben und die Gefahr des Nichteinhaltens
einer bestimmten Abschottung, die zwischen dem Joch und dem Anker existieren
sollte. Um diesen Effekt zu beseitigen, muss der Anker mit seiner
neutralen Zone im rechten Winkel zu dem Anziehungsfeld positioniert
werden.
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11 zeigt
eine besonders bevorzugte Ausführung 220 zur
Aufbringung von Induktionsheizung auf einen Anker 221 und
insbesondere auf den Laminierungsstapel oder Kern 222,
auf den die Drahtspulen 223 gewickelt sind.
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Ein Sektor eines ringförmigen Silikon-Eisen-Jochs
oder Kerns 224 wird bereitgestellt, wobei die Induktionsspule 225 um
es herumgewickelt ist, um ein elektromagnetisches Feld durch den
Spalt zwischen den Kernenden 224' und 224' zu
erzeugen. Wie in 11 gezeigt,
wird der Laminierungsstapel 222 mit seiner äußeren Oberfläche mit
einer bestimmten Abschottung neben den Enden 224' und
224'' positioniert,
um den Induktionsheizeffekt zu erhalten. Der Anker wird in dieser
Position gehalten, indem die Enden seiner Welle von Haltevorrichtungen gehalten
werden, die an der beabstandeten und gegenüberliegenden Transportkette 229 des
Imprägniersystems
befestigt sind. In 11 wird
nur eine Kette gezeigt. Die andere Kette würde parallel zu der in 11 gezeigten Kette verlaufen
und aus der Seite hinaus in Richtung des Lesers.
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Das Joch 224 wird an dem
Lagergehäuse 226 befestigt,
indem es in ein elektrisch nichtleitendes, jedoch wärmeleitendes
Harz 227 eingebettet wird. Eine Kammer 228 zur
Zirkulation der Kühlflüssigkeit
wird ebenfalls in dem Gehäuse
bereitgestellt, um die Ansammlung von Hitze zu reduzieren, die in dem
Joch während
der Induktionsheizung erzeugt wird.
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Das elektromagnetische Feld, das
durch die Enden 224' und 224'' hindurchläuft, schließt sich
in dem Laminierungsstapel des Ankers. In dem Laminierungsstapel
erzeugt dieses Feld elektrische Wirbelströme und magnetische Hysterese,
und es sind diese Phänomene,
die den Induktionsheizeffekt erzeugen. Der Anker kann von den Haltevorrichtungen während der
Erzeugung des elektromagnetischen Felds gedreht werden, so dass
der resultierende Induktionsheizeffekt gleichmäßig über den Laminierungsstapel
verteilt ist.
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Um das vorstehend beschriebene elektromagnetische
Feld zu erzeugen, werden die Enden 229 der Spule 225 mit
einer Wechselrichtereinheit 230 verbunden, um einen Wechselstrom
zu erhalten, dessen Frequenz geändert
werden kann. Der Induktionsheizeffekt hängt von der Frequenz der Versorgung
für die
Spule 225 ab. Der Wechselrichter 230 gestattet
es vorzugsweise dieser Frequenz, geändert zu werden (beispielsweise
unter der Steuerung der Steuerungskreislaufelemente 232).
Die Auswahl der richtigen Frequenz zur Verwendung für den Induktionsheizeffekt
kann durch Versuche getroffen werden und hängt von dem Typ des Harzes
ab, das für
die Imprägnierung
verwendet wird, der Größe des Ankers
und der Größe der Spulendrähte. Eine überhöhte Frequenz
kann ungewünscht
hohe Temperaturen in dem Joch erzeugen, welche eine uneffiziente
Hitzeverteilung erzeugen. Der Wechselrichter 230 kann hinsichtlich
der Spannung reguliert werden (wiederum durch die Steuerungskreislaufelemente 232),
so dass er eine erforderliche elektrische Leistungskurve für eine benötigte Zeit
erzeugt, um ein korrektes Induktionsheizen zu erzeugen. Die korrekte
elektrische Leistungskurve kann experimentell gefunden werden.
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Die Anwendung des Widerstands- und
Induktionsheizens wird bei dem Anker mit der Bewegung der Transportkette
(beispielsweise durch die Steuerungskreislaufelemente 140 in 8) synchronisiert. Wenn
sich die Kette bewegt, um den Anker vorwärts zu bewegen, werden die
Kontaktgeber cx zur Bereitstellung des Joule-Effekt-Stroms und des Jochs 224 die
Hitzeerzeugung unterbrechen. Wenn die Kette stoppt, was zur Folge
hat, dass die Anker in Relation zu den Kontaktgebern und dem Joch
positioniert werden, werden die Heizeffekte wiederum angewandt.
Wie im Falle der Mehrfachkontaktpositionen cx kann das System ebenfalls
Mehrfach-Jochs 224 umfassen, zum Induktionsheizen von Ankern
an verschiedenen Positionen entlang des Förderers 163.
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Die beschriebenen Ausführungsformen
wurden eher zum Zwecke der Darstellung als zur Einschränkung präsentiert
und die vorliegende Erfindung wird lediglich durch die folgenden
Ansprüche eingeschränkt.